成膜装置の制御方法、成膜方法、成膜装置、有機ＥＬ電子デバイスおよびその制御プログラムを格納した記憶媒体
【課題】仕事関数の低い材料を迅速に有機層と陰極との界面近傍に挿入する。
【解決手段】スパッタ装置Ｓｐは、銀Ａｇからなるターゲット材３０５と、処理容器外に設けられ、銀Ａｇよりも仕事関数が小さいセシウムＣｓを加熱して蒸発させるディスペンサＤｓと、ディスペンサＤｓに連通し、蒸発させたセシウムＣｓの蒸気を、アルゴンガスをキャリアガスとして処理容器内まで搬送させる第１のガス供給管３４５と、処理容器内に高周波電力を供給する高周波電源３６０とを有する。制御器５０は、高周波電力のエネルギーを用いてアルゴンガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマによりターゲット材３０５から叩き出された銀Ａｇ原子をメタル電極３０として成膜する際、ディスペンサＤｓの温度を制御することにより成膜中のメタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を制御する。
【解決手段】スパッタ装置Ｓｐは、銀Ａｇからなるターゲット材３０５と、処理容器外に設けられ、銀Ａｇよりも仕事関数が小さいセシウムＣｓを加熱して蒸発させるディスペンサＤｓと、ディスペンサＤｓに連通し、蒸発させたセシウムＣｓの蒸気を、アルゴンガスをキャリアガスとして処理容器内まで搬送させる第１のガス供給管３４５と、処理容器内に高周波電力を供給する高周波電源３６０とを有する。制御器５０は、高周波電力のエネルギーを用いてアルゴンガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマによりターゲット材３０５から叩き出された銀Ａｇ原子をメタル電極３０として成膜する際、ディスペンサＤｓの温度を制御することにより成膜中のメタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置の制御方法、陰極の成膜装置および有機ＥＬ電子デバイスに関し、さらに、成膜装置の制御方法をコンピュータに実行させるための処理手順を定めたプログラムを格納した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機化合物を用いて発光させる有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を利用した有機ＥＬディスプレイが注目されている。この有機ＥＬ素子は、自発光し、反応速度が速く、消費電力が低い等の特徴を有しているため、バックライトを必要とせず、たとえば、携帯型機器の表示部等への応用が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に形成され、有機層を陽極層（アノード）および陰極層（カソード）にてサンドイッチした構造を有している。この有機ＥＬ素子に外部から数Ｖの電圧を印加して電流を流すと、陰極側から有機層に電子が注入され、陽極側から有機層にホールが注入される。電子とホールの注入により有機分子は励起状態になるが、電子とホールが再結合して励起された有機分子が元の基底状態に戻るときその余分なエネルギーが光として放出される。
【０００４】
電子を有機層に注入する際、電子注入障壁を低下させて陰極側から有機層に効率よく電子を注入することができれば、高性能な有機ＥＬ素子を製造することができる。このため、有機層と陰極との界面に仕事関数が低いアルカリ金属などの材料からなる電子注入層を形成することが一般的に行われている（たとえば、非特許文献１〜３を参照。）。
【０００５】
たとえば、非特許文献１では、有機層に効率よく電子を注入するために、アルミニウムにより形成された陰極層と電子輸送層との間にフッ化リチウム（ＬｉＦ）層を挿入することが開示されている。リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）に代表されるアルカリ金属は、仕事関数が小さいので電子注入層を形成する材料として好ましい。
【０００６】
非特許文献２では、アルミニウムにより形成された陰極層と有機層（Ａｌｑ３）との間にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）層を挿入することが開示されている。非特許文献３では、アルミニウムにより形成された陰極層と有機層（Ａｌｑ３）との間に酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）層を挿入することが開示されている。
【０００７】
電子注入層を成膜する手法としては、真空蒸着やアルカリディスペンサを用いた蒸着法が従来から利用されている。また、電子注入層の上層となる陰極の成膜には、真空蒸着を用いるのが一般的であったが、均一性の問題および基板の大面積化から、昨今は、大面積な基板により均一な膜を形成するためにスパッタリングを利用する場合が多くなっている。
【０００８】
これらの成膜過程において電子注入層を成膜した後は、できるだけ早く陰極を成膜して電子注入層を陰極にて覆ってしまうことが好ましい。その理由は、上記非特許文献１にも記載されているように、仕事関数が低い材料は活性であるため、高真空状態にあるチャンバ内であってもチャンバ内に残留している水分、窒素、酸素などと容易に反応してしまうからである。
【０００９】
【非特許文献１】“Enhanced electron injection in organic electroluminescence deviceusing an Al/LiF electrode” 1997 American Institute of Physics,Appl.Phys.Lett.70(2), 13 January 1997
【非特許文献２】“Fabrication and electroluminescence of double-layered organiclight-emitting diodes with the Al2O3/Al cathode” 1997 American Institute ofPhysics, Appl.Phys.Lett.70(10), 10 March 1997
【非特許文献３】「Ａｌｑ上への酸化ストロンチウム薄膜形成とＥＬ素子への応用」 電子情報通信学会論文誌 C-II, Vol.J82-C-II No.2 pp.70-71 1999年2月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電子注入層を成膜した後、できるだけ早く陰極を成膜するために、アルカリ金属等を成膜する真空蒸着と陰極を成膜するスパッタリングとを同一チャンバ内で連続的に行うことも考えられる。しかしながら、アルカリ金属等を成膜する真空蒸着と陰極を成膜するスパッタリングとでは動作圧力が異なる。つまり、アルカリ金属等の成膜時には、チャンバ内を所望の真空状態（減圧状態）に保つ必要がある。一方、陰極の成膜時には、成膜前にスパッタ用ガスをチャンバ内に供給する必要があり、その際、チャンバ内の圧力は必然的にある程度上がってしまう。このため、アルカリ金属等の膜と陰極との連続的な成膜は動作原理上不可能である。
【００１１】
これに加えて、同一チャンバ内で真空蒸着の後に陰極のスパッタリングを連続的に行うためには、真空蒸着に使われたアルカリ金属等のガスがスパッタリング成膜機構側に流れないように、不要なアルカリ金属等のガスを外部に排気し、アルカリ金属等のガスとスパッタガスとが混合しない状態になったらスパッタガスを導入してスパッタリング処理を実行する必要がある。この理由からも真空蒸着の後に陰極のスパッタリングを連続的に行うことは難しい。
【００１２】
アルカリ金属を混入したターゲット材を事前に用意し、このターゲット材をスパッタすることにより、陰極にアルカリ金属を混入させながら成膜する方法も考えられる。しかしながら、前述したように、アルカリ金属は活性であるため、アルカリ金属が混入したターゲット材はすぐに酸化等してしまい、その製造や保管、輸送には困難が伴い、量産に適さない。
【００１３】
同一チャンバ内にて、リチウムなどのアルカリ金属と銀やアルミニウムなどの陰極用金属とを別々の容器に収納し、別々に蒸発させ、各蒸気を拡散時に混ぜ合わせながら、被処理体に蒸着させる方法も考えられる。しかしながら、この方法では制御性が悪く、陰極に混入させるアルカリ金属の割合を電子注入効率を考慮して精密に制御したり、アルカリ金属を均一に陰極に混入させるように精度よく制御したりすることは難しい。
【００１４】
そこで、上記問題を解消するために、本発明は、仕事関数の低い材料を迅速に有機層と陰極との界面近傍に挿入する成膜装置の制御方法、成膜方法、成膜装置、有機ＥＬ電子デバイスおよびその制御プログラムを格納した記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置の制御方法であって、前記成膜装置は、処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されたターゲット材と、処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、を備え、前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する成膜装置の制御方法が提供される。
【００１６】
これによれば、第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合が制御される。これにより、陰極の成膜時に仕事関数の低い第２の金属を陰極に混入させることによって、実質的に電子注入層と陰極とを同時に成膜することができる。この結果、活性な第２の金属の原子が、処理容器内の残留水分、窒素、酸素等と反応することを防ぐことができる。これにより、電子注入効率が高い高性能な有機ＥＬ電子デバイスを安定的に製造することができる。
【００１７】
ここで、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合は非常に重要である。これは、発行層上に電子輸送層、電子注入層、陰極を積層させる従来の有機ＥＬ電子デバイスにおいて、電子注入層を構成するアルカリ金属の厚みは、陰極に比べて相当程度薄いほうがよいとの研究結果もあることからもわかる。たとえば、アルカリ金属の一例であるリチウムの厚みは、０．５〜２．０ｎｍ程度が好ましく、これ以上厚いとかえって電子の注入効率が低下するとの報告もある。
【００１８】
そこで、陰極への第２の金属の混入比率の重要性に鑑みて、本発明では、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する一方法として、処理容器外に設けられた蒸発源の温度を制御する方法が挙げられる。これにより、蒸発源に収納された第２の金属の蒸発速度を制御することができる。すなわち、蒸発源の温度を上げれば第２の金属の蒸発速度が上がり、陰極に混入させる前記第２の金属の割合を増やすことができ、蒸発源の温度を下げれば第２の金属の蒸発速度が下がり、陰極に混入させる前記第２の金属の割合を減らすことができる。蒸発源の温度を制御するためには、蒸発源に設けられた電源に印加する電圧や、電源を流れる電流を制御すればよい。
【００１９】
前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する他の方法としては、不活性ガスの流量を制御する方法が挙げられる。不活性ガスは、第２の金属を搬送するキャリアガスとして機能する。よって、第２の金属の蒸気（気化分子）に対して不活性ガスの流量を相対的に増やせば、単位時間当たりに運搬される第２の金属の量が増え、これにより、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に増やすことができる。逆に、第２の金属の蒸気に対して不活性ガスの流量を相対的に減らせば、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に減らすことができる。
【００２０】
また、前述した温度制御では、電圧値や電流値を変更してから実際に蒸発源が所望の温度に到達するまでにある程度の時間を必要とし、レスポンスが悪い。一方、不活性ガスの流量制御は、温度制御に比べてレスポンスがよい。そこで、温度制御により大まかな制御を行い、不活性ガスの流量制御により細かい制御を行うことにより、陰極成膜中に第２の金属を混入する量をより精度良く制御することができる。
【００２１】
前記成膜装置に、スパッタ用ガスを処理容器内に供給する第２のガス供給路を設け、前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスの流量を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御してもよい。
【００２２】
第２の金属の蒸気に対してスパッタ用ガスの流量を相対的に増やせば、ガス中の第２の金属成分比が下がり、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に減らすことができる。逆に、第２の金属の蒸気に対してスパッタ用ガスの流量を相対的に減らせば、ガス中の第２の金属成分比が上がり、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に増やすことができる。
【００２３】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量と前記第２のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量との割合を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御してもよい。
【００２４】
前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路から前記第２の金属の蒸気供給を停止するように前記蒸発源の温度を制御してもよい。
【００２５】
また、前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路からのガス供給を停止し、前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスのみを処理容器内に供給するように制御してもよい。
【００２６】
これらによれば、第２の金属を混入させた陰極層と第２の金属を混入させない陰極層とを成膜することができる。これにより、第２の金属を混入させた陰極層の厚さを調整して、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを製造することができる。
【００２７】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量が前記第２のガス供給路から処理容器に供給するガスの総流量に対して相対的に減少するように制御してもよい。
【００２８】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給する第２の金属の蒸気量が同第1のガス供給路から処理容器内に供給する不活性ガスの流量に対して相対的に減少するように制御してもよい。
【００２９】
これらによれば、第２の金属の混入量を徐々に減らしながら陰極を成膜することができる。これにより、有機層近傍になるほど第２の金属の混入比率が高く、有機層から遠ざかるほど第２の金属の混入比率が低くなるように陰極に第２の金属を混入させることができる。これによっても、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを製造することができる。
【００３０】
前記第１のガス供給路を形成する配管を４００℃以上に制御してもよい。これによれば、第２の金属の蒸気が不活性ガスをキャリアガスとして第1のガス供給路を搬送される際、第１のガス供給路を構成する配管に付着して液化することを防ぐことができる。これにより、陰極に混入させる第２の金属の割合を精度よく制御することができるとともに、材料効率を高めることができる。
【００３１】
前記第２の金属は、仕事関数が低いアルカリ金属であることが好ましい。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられる。これにより、電子の注入効率を高めることができる。なお、前記第１の金属は、電気抵抗が低く光の反射率が高い銀またはアルミニウムであることが好ましい。
【００３２】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜方法であって、処理容器外に設けられた蒸発源により前記陰極の主原料となる第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させ、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を、不活性ガスをキャリアガスとして前記蒸発源に連結した第１のガス供給路に通し、処理容器内まで搬送させ、前記処理容器内に所望のエネルギーを供給し、前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを前記第１の金属からなるターゲット材に接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に前記第２の金属を混入させる成膜方法が提供される。
【００３３】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置であって、処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されるターゲット材と、処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する制御器と、を備えた成膜装置が提供される。
【００３４】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、上記制御方法により成膜装置を制御することによって製造された有機ＥＬ電子デバイスが提供される。
【００３５】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、上記制御方法により成膜装置を制御するためにコンピュータに実行させる処理手順を定めた制御プログラムを記憶した記憶媒体が提供される。
【００３６】
これらによれば、陰極の成膜時に仕事関数の低い第２の金属を陰極に混入させることにより、実質的に電子注入層と陰極とを同時に成膜することができる。この結果、第２の金属の原子が、処理容器内の残留水分、窒素、酸素等と反応することを防止することができる。これにより、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを安定的に製造することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば、仕事関数の低い材料を迅速に有機層と陰極との界面近傍に挿入することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。
【００３９】
（有機ＥＬ電子デバイスの製造プロセス）
最初に、本実施形態にかかる有機ＥＬ電子デバイスの製造プロセスについて図１を参照しながら説明する。まず、図１（ａ）に示した、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）付きのガラス基板Ｇ（以下、基板Ｇという。）が蒸着装置に搬入され、ＩＴＯ（陽極）１０上に、図１（ｂ）に示した有機層２０が成膜される。
【００４０】
つぎに、基板Ｇは、スパッタ装置に搬送され、銀Ａｇから形成されたスパッタリング材にアルゴンガスのイオンを衝突させることにより、スパッタリング原子Ａｇを叩き出す。叩き出されたスパッタリング原子Ａｇは、スパッタ装置に供給されたセシウムを混入しながら、パターンマスクを介して有機層２０上に堆積する。これにより、図１（ｃ）に示したセシウム混入メタル電極（陰極）３０が成膜される。
【００４１】
つぎに、基板Ｇは、エッチング装置に搬送され、容器内に供給されたエッチングガスを励起させて生成されたプラズマにより、メタル電極３０をマスクとして有機層２０をドライエッチングする。これにより、図１（ｄ）に示したように、メタル電極３０の下部に位置した有機層２０のみが基板Ｇ上に残る。
【００４２】
ついで、基板Ｇは、再びスパッタ装置に搬送され、前述したスパッタリングにより、図１（ｅ）に示したように、パターンマスクを使用してメタル電極（側壁）３０が成膜される。
【００４３】
つぎに、基板Ｇは、たとえば、ＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）プラズマＣＶＤ装置などのＣＶＤ装置に搬送され、図１（ｆ）に示したように、パターンマスクを使用して、たとえば、水素化窒化珪素（Ｈ：ＳｉＮｘ）からなる封止膜４０が成膜され、これにより、有機ＥＬ素子が封止され、外部の水分などから保護される。
【００４４】
以上に説明した有機ＥＬ電子デバイスは、たとえば、図２に示したクラスタ型の基板処理システムＳｙｓ内で製造される。以下に、基板処理システムＳｙｓの全体構成を説明し、その後、基板処理システムＳｙｓ内部での基板Ｇの搬送および処理について説明する。
【００４５】
（基板処理システムの全体構成、基板の搬送および各処理）
本実施形態にかかる基板処理システムＳｙｓは、複数の処理容器を有するクラスタ型の製造装置であり、ロードロック室ＬＬＭ（Ｌｏａｄ Ｌｏｃｋ Ｍｏｄｕｌｅ）、搬送室ＴＭ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）、クリーニング室（前処理室）ＣＭ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｍｏｄｕｌｅ）および４つの異なる処理が実行される処理容器であるプロセスモジュールＰＭ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ）１〜ＰＭ４から構成される。
【００４６】
ロードロック室ＬＬＭは、大気系から搬送された基板Ｇを、減圧状態にある搬送室ＴＭに搬送するために内部を減圧状態に保持した真空搬送室である。搬送室ＴＭには、略中央に屈伸および旋回可能な多関節状の搬送アームＡｒｍが配設されている。基板Ｇは、最初に、搬送アームＡｒｍを用いてロードロック室ＬＬＭから前処理室ＣＭに搬送され、つぎに、ＰＭ１に搬送され、さらに、他のＰＭ２〜ＰＭ４に搬送される。クリーニング室ＣＭでは、基板Ｇに形成された陽極層としてのＩＴＯ１０の表面に付着した汚染物（主に有機物）を除去する。
【００４７】
ＰＭ１〜ＰＭ４では、まず、ＰＭ１にて、蒸着により基板のＩＴＯ表面に６層の有機層２０が連続的に成膜される。つぎに、基板Ｇは、ＰＭ４に搬送される。ＰＭ４では、スパッタリングにより基板Ｇの有機層２０上にセシウムをドープしたメタル電極３０が形成される。つぎに、基板Ｇは、ＰＭ２に搬送され、メタル電極３０をパターンマスクとして有機層２０の一部がエッチングにより除去される。
【００４８】
ついで、基板Ｇは、再びＰＭ４に搬送され、ＰＭ４にてメタル電極３０の側部がスパッタリングにより形成され、最後にＰＭ３に搬送され、ＰＭ３にてＣＶＤにより封止膜４０が形成される。
【００４９】
（制御器）
基板処理システムＳｙｓを用いた上記処理は、制御器５０によって制御される。制御器５０は、ＲＯＭ５０ａ、ＲＡＭ５０ｂ、ＣＰＵ５０ｃおよび入出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）５０ｄを有している。ＲＯＭ５０ａ、ＲＡＭ５０ｂには、たとえば、メタル電極３０を成膜する際のセシウム混入量を制御するためのデータや制御プログラムが格納されている。
【００５０】
ＣＰＵ５０ｃは、ＲＯＭ５０ａ、ＲＡＭ５０ｂに格納されたデータや制御プログラムを用いて、基板処理システムＳｙｓ内の搬送やプロセスを制御するための駆動信号を生成する。入出力Ｉ／Ｆ５０ｄは、ＣＰＵ５０ｃにより生成された駆動信号を基板処理システムＳｙｓに出力し、これに応じて基板処理システムＳｙｓから出力された応答信号を入力して、ＣＰＵ５０ｃに伝える。
【００５１】
以下では、基板処理システムＳｙｓに設けられた有機膜を成膜する蒸着装置（ＰＭ１）の内部構成および有機膜の積層構造について、図３，４を参照しながら簡単に説明した後、セシウムを混入したメタル電極を成膜するための成膜装置（スパッタ装置）の内部構成およびその制御方法について、図５〜８を参照しながら詳しく説明する。
【００５２】
（有機膜の成膜：ＰＭ１）
図３にその縦断面を模式的に示したように、ＰＭ１は、第１の処理容器１００および第２の処理容器２００を有していて、第１の処理容器１００内にて６層の有機層２０が連続的に成膜される。なお、図３では、有機層２０の連続成膜を制御する制御器５０は図示していない。
【００５３】
第１の処理容器１００は、直方体の形状であり、その内部に摺動機構１１０、６つの吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆおよび７つの隔壁１３０を有している。第１の処理容器１００の側壁には、開閉により基板Ｇを搬入、搬出可能なゲートバルブ１４０が設けられている。
【００５４】
摺動機構１１０は、ステージ１１０ａ、支持体１１０ｂおよびスライド機構１１０ｃを有している。ステージ１１０ａは、支持体１１０ｂにより支持され、ゲートバルブ１４０から搬入された基板Ｇを、図示しない高電圧電源から印加された高電圧により静電吸着する。スライド機構１１０ｃは、第１の処理容器１００の天井部に装着されるとともに接地されていて、基板Ｇをステージ１１０ａおよび支持体１１０ｂとともに第１の処理容器１００の長手方向にスライドさせ、これにより、各吹き出し機構１２０のわずか上空にて基板Ｇを平行移動させるようになっている。
【００５５】
６つの吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆは、形状および構造がすべて同一であって、互いに平行して等間隔に配置されている。吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆは、その内部が中空の矩形形状をしていて、その上部中央に設けられた開口から有機分子を吹き出すようになっている。吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆの下部は、第１の処理容器１００の底壁を貫通する連結管１５０ａ〜１５０ｆにそれぞれ連結されている。
【００５６】
隔壁１３０は、各吹き出し機構１２０を仕切ることにより、各吹き出し機構１２０の開口から吹き出される有機分子が隣りの吹き出し機構１２０から吹き出される有機分子に混入することを防止するようになっている。
【００５７】
第２の処理容器２００には、形状および構造が同一の６つの蒸着源２１０ａ〜２１０ｆが内蔵されている。蒸着源２１０ａ〜２１０ｆは、収納部２１０ａ１〜２１０ｆ１に有機材料をそれぞれ収納していて、各収納部を２００〜５００℃程度の高温にすることにより各有機材料を気化させるようになっている。なお、気化とは、液体が気体に変わる現象だけでなく、固体が液体の状態を経ずに直接気体に変わる現象（すなわち、昇華）も含んでいる。
【００５８】
蒸着源２１０ａ〜２１０ｆは、その上部にて連結管１５０ａ〜１５０ｆにそれぞれ連結されている。各蒸着源２１０にて気化された有機分子は、各連結管１５０を高温に保つことにより、各連結管１５０に付着することなく各連結管１５０を通って各吹き出し機構１２０の開口から第１の処理容器１００の内部に放出される。なお、第２の処理容器２００は、その内部を所定の真空度に保持するために、図示しない排気機構により所望の真空度まで減圧されている。各連結管１５０には、バルブ２２０ａ〜２２０ｆがそれぞれ取り付けられていて、各有機材料の連通および遮断を制御するようになっている。
【００５９】
各吹き出し機構１２０から吹き出された有機分子のうち、まず、吹き出し機構１２０ａから吹き出された有機分子が、吹き出し機構１２０ａの上方をある速度で進行する基板Ｇ上のＩＴＯ（陽極）に付着することにより、図４に示したように、基板Ｇに第１層のホール輸送層が形成される。続いて、基板Ｇが吹き出し機構１２０ｂから吹き出し機構１２０ｆまで順に移動する際、各吹き出し機構１２０ｂ〜１２０ｆから吹き出された有機分子がそれぞれ基板Ｇに堆積することにより、有機層（第２層〜第６層）が順に形成される。このようにして、有機ＥＬ製造プロセスの各工程を示した図１のうち、図１（ａ）に示した基板ＧのＩＴＯ（陽極）１０上に、図１（ｂ）に示した有機層２０が成膜される。
【００６０】
（セシウムを混入したメタル電極の成膜：ＰＭ４）
有機層２０上には、セシウムを混入したメタル電極３０が成膜される。セシウム混入メタル電極３０は、ＰＭ４内にてスパッタリングにより成膜される。図５に示したように、ＰＭ４にはスパッタ装置Ｓｐが配設されている。スパッタ装置Ｓｐの外部には、ディスペンサＤｓが設置されている。スパッタ装置ＳｐやディスペンサＤｓ、その他の機器は、制御器５０から出力される駆動信号により駆動する。
【００６１】
なお、スパッタ装置Ｓｐは、処理容器内にて基板Ｇ上に形成された有機層２０に陰極（メタル電極３０）を形成する成膜装置に相当し、ディスペンサＤｓは、処理容器外に設けられ、たとえば、メタル電極３０を形成する銀等の第１の金属よりも仕事関数が小さいセシウム等の第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源に相当する。
【００６２】
（スパッタ装置の内部構成）
まず、スパッタ装置Ｓｐの内部構成について説明する。スパッタ装置Ｓｐは、その内部にてプラズマを生成し、スパッタリングによりメタル電極３０を形成する処理容器３００を有している。処理容器３００は、一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂ、パッキングプレート３１０ａ、３１０ｂ、ターゲットホルダー３１５ａ、３１５ｂ、磁界発生手段３２０ａ、３２０ｂ、ステージ３２５、排気口３３０、ガスシャワーヘッド３４０を有している。
【００６３】
一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂは、処理容器３００のほぼ中央にて所定の距離だけ離れて、スパッタ面が平行になるように対向して配置されている。ターゲット材３０５ａ、３０５ｂ（有機ＥＬ素子の陰極を形成する第１の金属に相当）は、電気抵抗が低く、光の反射率が比較的高い銀またはアルミニウムであることが好ましい。本実施形態では、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂは、銀Ａｇから形成されている。
【００６４】
一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂは、パッキングプレート３１０ａ、３１０ｂを介してターゲットホルダー３１５ａ、３１５ｂに保持されている。磁界発生手段３２０ａ、３２０ｂは、本実施形態では磁石であり、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂの背面にてターゲット材３０５ａにＳ極の磁石、ターゲット３０５ｂにＮ極の磁石が位置するように配置されている。これにより、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂの対向空間には、この空間を囲むように各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに垂直な磁界が発生する。
【００６５】
ステージ３２５は、処理容器３００の底面に設けられ、支持体３２５ａにより支持されている。ステージ３２５には温調手段３２５ｂが埋設されていて、制御器５０からの駆動信号に従いその発熱量が調整されるようになっている。ステージ３２５は図示しない高電圧電源から印加された高電圧により基板Ｇを静電吸着するようになっている。
【００６６】
排気口３３０は開度調整可能バルブＶ１を介して真空ポンプ３３５と連結していて、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、バルブＶ１の開度を調節することにより、処理容器３００内を所望の真空圧に制御するようになっている。
【００６７】
一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂ間の側部には、ガスシャワーヘッド３４０が設けられている。ガスシャワーヘッド３４０は、分岐して第１のガス供給管３４５及び第２のガス供給管３５０に接続されている。第１のガス供給管３４５の上流側は、バルブＶ２を介してディスペンサＤｓに接続されている。
【００６８】
ディスペンサＤｓの内部にはセシウム等のアルカリ金属を収納できる蒸発容器Ｄｓ１が設けられている。蒸発容器Ｄｓ１は、電源と接続されている。制御器５０から出力された駆動信号に基づき、電源Ｄｓ２にかかる電圧を制御して、蒸発容器Ｄｓ１に流れる電流を制御することにより、蒸発容器Ｄｓ１が所望の温度になるように蒸発容器Ｄｓ１が加熱される。これにより、蒸発容器Ｄｓ１に収納されたセシウムの蒸発量を調整することができる。なお、蒸発容器Ｄｓ１に収納される金属（第２の金属に相当）は、第１の金属より仕事関数が低いアルカリ金属であることが好ましい。アルカリ金属の一例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられる。
【００６９】
ディスペンサＤｓは、開度調整可能バルブＶ３を介して真空ポンプ３５５と連結している。バルブＶ３は、制御器５０から出力された駆動信号に基づきその開度を調節することにより、ディスペンサＤｓ内を所望の真空圧に制御する。
【００７０】
また、ディスペンサＤｓは、ガスの流量を調整するマスフローコントローラＭＦＣ１（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）およびバルブＶ４を介してアルゴンガス供給源３６０と連結している。アルゴンガス供給源３６０から出力されたアルゴンガスは、第１のガス供給管３４５内の通路（第１のガス供給路）を通って処理容器内に供給される。アルゴンガスの給断および流量は、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、マスフローコントローラＭＦＣ１及びバルブＶ４を制御することにより調節される。
【００７１】
これにより、ディスペンサＤｓ内で蒸発したセシウムは、ディスペンサＤｓ内に送り込まれた所定量のアルゴンガスをキャリアガスとして、第１のガス供給管３４５内部の通路を通って処理容器内まで搬送される。このとき、アルゴンガスおよびセシウムの蒸気を通す配管（第１のガス供給管３４５を含む）およびディスペンサＤｓは、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、配管やディスペンサＤｓの壁面に埋設されたヒータ（図示せず）を熱することにより、たとえば、４００℃以上に調節される。これにより、セシウムの蒸気がアルゴンガスにより搬送される際、配管等に付着して液化することを防ぐことができる。これにより、メタル電極３０に混入させる第２の金属の割合を精度よく制御することができるとともに、材料効率を高めることができる。
【００７２】
第２のガス供給管３５０は、第１のガス供給管３４５とは独立した別系統の配管であり、バルブＶ５、マスフローコントローラＭＦＣ２およびバルブＶ６を介してアルゴンガス供給源３６５に連結している。アルゴンガス供給源３６５から出力されたアルゴンガスは、第２のガス供給管３５０内の通路（第２のガス供給路）を通って処理容器内に供給される。アルゴンガスの給断および流量は、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、マスフローコントローラＭＦＣ２およびバルブＶ６を制御することにより調節される。また、バルブＶ２およびバルブＶ５の切り替えにより、アルゴンガスの供給経路を切り替えることができる。
【００７３】
直流電源３７０は、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂを陰極、パッキングプレート３１０ｂを陽極として、制御器５０から出力された駆動信号に基づき所望の直流電圧（ＤＣ定電力）を印加する。これにより、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂの対向空間にプラズマが生成される。電力の種類としては、ＤＣ定電力に限られず、ＡＣ電力、ＲＦ電力、ＭＦ電力、パルスＤＣ電力等であってもよく、これらの重畳電力であってもよい。なお、直流電源３７０は、処理容器３００内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源の一例である。
【００７４】
（メタル電極成膜処理）
つぎに、上述した構成を有するスパッタ装置Ｓｐの内部にてセシウム（Ｃｓ）を混入しながらメタル電極３０を成膜する処理について、制御器５０が実行する処理手順を示した図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７５】
メタル電極成膜処理は、ステップ６００から開始され、制御器５０は、ステップ６０５にて各部の温度を制御する。温度制御の一つとして、制御器５０は、ディスペンサＤｓに設けられた蒸発容器Ｄｓ１を流れる電流値（電源Ｄｓ２の電圧値）を制御する。たとえば、図７（ａ）に示したように、成膜時間に対する電流値を制御するためのデータがＲＯＭ５０ａに記憶されている場合、制御器５０は、ＲＯＭ５０ａのデータに基づきステップ６０５にて電流値を図７（ａ）の所定の値（ＯＮ値）に設定する。他の温度制御としては、制御器５０は、ステージ３２５に埋設された温調手段３２５ｂを制御したり、第１のガス供給管３４５や第２のガス供給管３５０等に埋設された図示しないヒータを４００℃以上の所定の温度に制御したりする。
【００７６】
つぎに、制御器５０は、ステップ６１０にて原料をスパッタ装置Ｓｐ内に供給する。具体的には、制御器５０は、マスフローコントローラＭＦＣ１の開度を調整し、バルブＶ４およびバルブＶ２を開くように制御する。これにより、ディスペンサＤｓ内のセシウムの蒸気は、アルゴンガス供給源３６０から供給されたアルゴンガスをキャリアガスとして第１のガス供給管３４５内を通過し、処理容器内に供給される。
【００７７】
制御器５０は、別途、第２のガス供給管３５０からアルゴンガスを供給してもよい。この場合、制御器５０は、マスフローコントローラＭＦＣ２の開度を調整し、バルブＶ５およびバルブＶ６を開くように制御する。これにより、アルゴンガス供給源３６５から供給されたアルゴンガスは、第２のガス供給管３５０内を通過し、処理容器内に供給される。
【００７８】
つぎに、ステップ６１５に進んで、制御器５０は、バルブＶ１の開度を制御する。これにより、処理容器内は所望の減圧状態に保たれる。ついで、ステップ６２０に進んで、制御器５０は、直流電源３７０からターゲット材３０５ａ、３０５ｂに所定の直流電圧が印加されるように制御する。
【００７９】
このときのターゲット材３０５ａ、３０５ｂの対向空間で行われている成膜処理を、図８を参照しながら説明する。ガスシャワーヘッド３４０から供給されたアルゴンガスＡｒは、図８（ａ）に示したように、直流電圧のエネルギーによりイオン化し（プラズマ化）、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに向かって引き込まれ、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに衝突し、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂから銀Ａｇ原子を叩き出す。
【００８０】
一方、セシウムＣｓは、前記対向空間中のプラズマに混在し、その一部はターゲット材３０５ａ、３０５ｂに吸着し、イオン化されたアルゴンＡｒ＋と衝突してイオン化したり（Ｃｓ＋）、再び基底状態に戻ったり（Ｃｓ）しながらプラズマ中を漂う。
【００８１】
ターゲット材３０５ａ、３０５ｂから叩き出された銀Ａｇ原子が徐々に基板Ｇ上に積層される際、図７（ｂ）に示したように、銀Ａｇの成膜中にはセシウムＣｓが混入する。これにより、電子注入効率を高めるセシウムＣｓが混入したメタル電極（陰極）３０を成膜することができる。この結果、活性なセシウムＣｓが、処理容器内の残留水分、窒素、酸素等と反応する前にセシウムＣｓを銀Ａｇで覆うことができる。これにより、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを安定的に製造することができる。
【００８２】
ここで、メタル電極に混入させるセシウムＣｓの割合は非常に重要である。これは、発行層上に電子輸送層、電子注入層、メタル電極（陰極）を積層させる従来の有機ＥＬ電子デバイスにおいて、電子注入層を構成するアルカリ金属の厚みは、メタル電極（陰極）に比べて相当程度薄いほうがよいとの研究結果もあることからもわかる。たとえば、アルカリ金属の一例であるリチウムの厚みは、０．５〜２．０ｎｍ程度が好ましく、これ以上厚いとかえって電子の注入効率が低下するとの報告もある。
【００８３】
そこで、本実施形態では、セシウムＣｓの混入比率の重要性に鑑みて、メタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を制御する一方法として、制御器５０は、図６のステップ６０５にてディスペンサＤｓの温度を制御する。これにより、ディスペンサＤｓに収納されたセシウムＣｓ等のアルカリ金属の蒸発速度（または気化速度）を制御することができる。すなわち、ディスペンサＤｓの温度を上げればセシウムＣｓの蒸発速度が上がり、メタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を増やすことができ、ディスペンサＤｓの温度を下げればセシウムＣｓの蒸発速度が下がり、メタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を減らすことができる。
【００８４】
このようにして、セシウムＣｓが混入されたメタル電極３０が徐々に積層される間に、制御器５０は、図６のステップ６２５〜６４５を繰り返し制御する。図８（ｂ）の状態では、まだメタル電極３０は成膜処理を終了する所定の厚さまでは形成されていないので、ステップ６３０に進み、制御器５０はディスペンサＤｓの温度を変更するか否かを判断する。ここで、本処理開始から時間ｔ１（図７（ａ）参照）が経過した場合、制御器５０は、ディスペンサＤｓの温度を変更すると判定し、ステップ６３５にて電流値を０（ＯＦＦ値）に制御する。
【００８５】
この制御により、ディスペンサＤｓからセシウムＣｓが急激に供給されなくなり、所定期間経過後、図８（ｃ）に示したように、処理容器内にはアルゴンガスＡｒのみが供給されるようになる。供給されたアルゴンガスＡｒは、前述したとおりイオン化し、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに衝突して銀Ａｇを叩き出す。これにより、図８（ｄ）に示したように、セシウムＣｓが混入しないメタル電極３０層（Ａｇ）が、セシウムＣｓが混入されたメタル電極３０（Ａｇ＋Ｃｓ）上に積層される。
【００８６】
なお、制御器５０は、ステップ６４０にてガスの流量を変動させてもよい。ガスの流量を変動させる場合には、制御器５０は、たとえば、ステップ６４５にてマスフローコントローラＭＦＣ１の開度またはバルブＶ４の開閉を変えることにより、処理容器内に供給するアルゴンガスの流量を変えることができる。
【００８７】
また、制御器５０は、たとえば、ステップ６４５にてマスフローコントローラＭＦＣ２の開度またはバルブＶ６の開閉を変えることによっても、処理容器内に供給するアルゴンガスの流量を変えることができる。
【００８８】
また、制御器５０は、たとえば、ステップ６４５にてバルブＶ２やバルブＶ５の開閉を制御することによっても、処理容器内に供給するアルゴンガスの流量を変えることができる。以上に説明した各マスフローコントローラＭＦＣおよび各バルブＶの制御の組み合わせで多様な流量制御が可能となる。
【００８９】
このようにして、セシウムＣｓが混入されたメタル電極３０が所定の厚さまで形成されると、制御器５０は、図６のステップ６２５からステップ６９５に進み、本処理を終了する。
【００９０】
以上に説明したように、本実施形態にかかるメタル電極の成膜方法によれば、アルカリ金属をメタル電極に混入させることにより、実質的に電子注入層と陰極層とを同時に成膜することができる。これにより、活性なアルカリ金属と水分、窒素、酸素などとの反応を抑え、電子注入効率の高い有機ＥＬ電子デバイスを製造することができる。
【００９１】
また、本実施形態にかかるメタル電極３０の成膜方法によれば、種々の制御方法を用いてメタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御することができる。具体例としては、上述したように、たとえば、ディスペンサＤｓの温度を制御することにより、ディスペンサＤｓに収納されたアルカリ金属の蒸発速度を制御し、これにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御することができる。
【００９２】
また、他の例としては、アルゴンガスなどの不活性ガスの流量を制御することにより、単位時間当たりに運ばれるアルカリ金属量を制御し、これにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御することができる。このようにして、温度制御により大まかな制御を行い、キャリアガスである不活性ガスの流量制御により細かい制御を行うことにより、メタル電極３０成膜中にアルカリ金属を混入する量をより精度良く制御することができる。
【００９３】
流量制御としては、たとえば、次のような各種の制御が可能である。その一つとしては、上述したように、スパッタ装置Ｓｐに、スパッタ用ガスとしてのアルゴンガスを処理容器内に供給する第２のガス供給管３５０を設け、第２のガス供給管３５０から供給されるスパッタ用ガスの流量を制御することにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御する方法が挙げられる。
【００９４】
第１のガス供給管３４５から処理容器内に供給するガスの総流量と第２のガス供給管３５０から処理容器内に供給するガスの総流量との割合を制御することにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御してもよい。
【００９５】
また、たとえば、ターゲット原子Ａｇにアルカリ金属を混入させた薄膜を予め定められた膜厚まで形成し、その後、第１のガス供給管３４５からアルカリ金属の蒸気の供給を停止した場合、アルカリ金属を混入させたメタル電極の層上にアルカリ金属を混入させないメタル電極を成膜することができる。
【００９６】
同様に、ターゲット原子Ａｇにアルカリ金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、第１のガス供給管３４５からのガス供給を停止し、第２のガス供給管３５０から供給されるスパッタ用ガスのみを処理容器内に供給するように制御しても、アルカリ金属を混入させたメタル電極の層上にアルカリ金属を混入させないメタル電極を成膜することができる。
【００９７】
また、図８（ｂ）に示したように、ディスペンサＤｓに流す電流量を徐々に減少させることにより、アルカリ金属の蒸発量を徐々に減少させて、これにより、第１のガス供給管３４５から処理容器内に供給するアルカリ金属の蒸気量が処理容器内に供給するアルゴンガスの流量に対して相対的に減少するように制御してもよい。
【００９８】
これによれば、メタル電極３０の成膜中、アルカリ金属の混入量を徐々に減らすことができる。これにより、有機層２０近傍になるほどアルカリ金属の原子数が多く、有機層２０から遠ざかるほどアルカリ金属の原子数が少なくなるようにメタル電極３０にアルカリ金属を混入させ、成膜時間ｔ２経過後はアルカリ金属がほとんど混入しなくなるようにメタル電極３０を成膜することができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態によれば、仕事関数が低い材料と陰極とを同時に成膜することが可能となり、高性能な有機ＥＬデバイスを安定的に製造することができる。
【０１００】
上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、上記有機ＥＬ電子デバイスを製造するための成膜装置の実施形態を、上記デバイスを製造するための成膜方法の実施形態および上記デバイスを製造するための成膜装置の制御方法とすることができる。
【０１０１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０２】
たとえば、本実施形態では、陰極（メタル電極３０）にアルカリ金属を混入させたが、陰極（メタル電極３０）にアルカリ金属を混入させるとともに、有機層２０の第６層（図４参照）中にアルカリ金属を混入させてもよい。
【０１０３】
たとえば、本実施形態では、有機層２０の第６層にアルカリ金属を混入させたが、有機層２０にアルカリ金属を混入させるとともに、次に成膜されるメタル電極３０中にもアルカリ金属を混入させてもよい。
【０１０４】
なお、基板Ｇのサイズは、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ以上であってもよく、たとえば、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ（チャンバ内の径：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ）のＧ４．５基板サイズや、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（チャンバ内の径：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）のＧ５基板サイズであってもよい。また、素子が形成される被処理体は、上記サイズの基板Ｇに限られず、たとえば２００ｍｍや３００ｍｍ以上のシリコンウエハであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる有機ＥＬ電子デバイスを製造するプロセスを示した図である。
【図２】同実施形態にかかる基板処理システムの概略構成図である。
【図３】同実施形態にかかる６層連続成膜処理を実行するＰＭ１の縦断面図である。
【図４】同実施形態にかかる６層連続成膜処理により形成される有機ＥＬ素子を示した図である。
【図５】同実施形態にかかる成膜処理を実行するＰＭ４の縦断面図である。
【図６】メタル電極成膜処理を示したフローチャートである。
【図７】成膜時間に対する電流値を示したグラフである。
【図８】メタル電極の成膜過程を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ ＩＴＯ
２０ 有機層
３０ メタル電極
４０ 封止膜
５０ 制御器
１００，２００，３００ 処理容器
３０５ａ、３０５ｂ ターゲット材
３１０ａ、３１０ｂ パッキングプレート
３１５ａ、３１５ｂ ターゲットホルダー
３２０ａ、３２０ｂ 磁界発生手段
１１０ａ、３２５ ステージ
３３０ 排気口
３３５、３５５ 真空ポンプ
３４０ ガスシャワーヘッド
３４５ 第１のガス供給管
３５０ 第２のガス供給管
３６０，３６５ アルゴンガス供給源
３７０ 直流電源
Ｇ 基板
Ｓｙｓ 基板処理システム
ＰＭ１、ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４ プロセスモジュール
Ｓｐ スパッタ装置
Ｄｓ ディスペンサ
Ｄｓ１ 蒸発容器
Ｄｓ２ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置の制御方法、陰極の成膜装置および有機ＥＬ電子デバイスに関し、さらに、成膜装置の制御方法をコンピュータに実行させるための処理手順を定めたプログラムを格納した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機化合物を用いて発光させる有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を利用した有機ＥＬディスプレイが注目されている。この有機ＥＬ素子は、自発光し、反応速度が速く、消費電力が低い等の特徴を有しているため、バックライトを必要とせず、たとえば、携帯型機器の表示部等への応用が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に形成され、有機層を陽極層（アノード）および陰極層（カソード）にてサンドイッチした構造を有している。この有機ＥＬ素子に外部から数Ｖの電圧を印加して電流を流すと、陰極側から有機層に電子が注入され、陽極側から有機層にホールが注入される。電子とホールの注入により有機分子は励起状態になるが、電子とホールが再結合して励起された有機分子が元の基底状態に戻るときその余分なエネルギーが光として放出される。
【０００４】
電子を有機層に注入する際、電子注入障壁を低下させて陰極側から有機層に効率よく電子を注入することができれば、高性能な有機ＥＬ素子を製造することができる。このため、有機層と陰極との界面に仕事関数が低いアルカリ金属などの材料からなる電子注入層を形成することが一般的に行われている（たとえば、非特許文献１〜３を参照。）。
【０００５】
たとえば、非特許文献１では、有機層に効率よく電子を注入するために、アルミニウムにより形成された陰極層と電子輸送層との間にフッ化リチウム（ＬｉＦ）層を挿入することが開示されている。リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）に代表されるアルカリ金属は、仕事関数が小さいので電子注入層を形成する材料として好ましい。
【０００６】
非特許文献２では、アルミニウムにより形成された陰極層と有機層（Ａｌｑ３）との間にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）層を挿入することが開示されている。非特許文献３では、アルミニウムにより形成された陰極層と有機層（Ａｌｑ３）との間に酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）層を挿入することが開示されている。
【０００７】
電子注入層を成膜する手法としては、真空蒸着やアルカリディスペンサを用いた蒸着法が従来から利用されている。また、電子注入層の上層となる陰極の成膜には、真空蒸着を用いるのが一般的であったが、均一性の問題および基板の大面積化から、昨今は、大面積な基板により均一な膜を形成するためにスパッタリングを利用する場合が多くなっている。
【０００８】
これらの成膜過程において電子注入層を成膜した後は、できるだけ早く陰極を成膜して電子注入層を陰極にて覆ってしまうことが好ましい。その理由は、上記非特許文献１にも記載されているように、仕事関数が低い材料は活性であるため、高真空状態にあるチャンバ内であってもチャンバ内に残留している水分、窒素、酸素などと容易に反応してしまうからである。
【０００９】
【非特許文献１】“Enhanced electron injection in organic electroluminescence deviceusing an Al/LiF electrode” 1997 American Institute of Physics,Appl.Phys.Lett.70(2), 13 January 1997
【非特許文献２】“Fabrication and electroluminescence of double-layered organiclight-emitting diodes with the Al2O3/Al cathode” 1997 American Institute ofPhysics, Appl.Phys.Lett.70(10), 10 March 1997
【非特許文献３】「Ａｌｑ上への酸化ストロンチウム薄膜形成とＥＬ素子への応用」 電子情報通信学会論文誌 C-II, Vol.J82-C-II No.2 pp.70-71 1999年2月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電子注入層を成膜した後、できるだけ早く陰極を成膜するために、アルカリ金属等を成膜する真空蒸着と陰極を成膜するスパッタリングとを同一チャンバ内で連続的に行うことも考えられる。しかしながら、アルカリ金属等を成膜する真空蒸着と陰極を成膜するスパッタリングとでは動作圧力が異なる。つまり、アルカリ金属等の成膜時には、チャンバ内を所望の真空状態（減圧状態）に保つ必要がある。一方、陰極の成膜時には、成膜前にスパッタ用ガスをチャンバ内に供給する必要があり、その際、チャンバ内の圧力は必然的にある程度上がってしまう。このため、アルカリ金属等の膜と陰極との連続的な成膜は動作原理上不可能である。
【００１１】
これに加えて、同一チャンバ内で真空蒸着の後に陰極のスパッタリングを連続的に行うためには、真空蒸着に使われたアルカリ金属等のガスがスパッタリング成膜機構側に流れないように、不要なアルカリ金属等のガスを外部に排気し、アルカリ金属等のガスとスパッタガスとが混合しない状態になったらスパッタガスを導入してスパッタリング処理を実行する必要がある。この理由からも真空蒸着の後に陰極のスパッタリングを連続的に行うことは難しい。
【００１２】
アルカリ金属を混入したターゲット材を事前に用意し、このターゲット材をスパッタすることにより、陰極にアルカリ金属を混入させながら成膜する方法も考えられる。しかしながら、前述したように、アルカリ金属は活性であるため、アルカリ金属が混入したターゲット材はすぐに酸化等してしまい、その製造や保管、輸送には困難が伴い、量産に適さない。
【００１３】
同一チャンバ内にて、リチウムなどのアルカリ金属と銀やアルミニウムなどの陰極用金属とを別々の容器に収納し、別々に蒸発させ、各蒸気を拡散時に混ぜ合わせながら、被処理体に蒸着させる方法も考えられる。しかしながら、この方法では制御性が悪く、陰極に混入させるアルカリ金属の割合を電子注入効率を考慮して精密に制御したり、アルカリ金属を均一に陰極に混入させるように精度よく制御したりすることは難しい。
【００１４】
そこで、上記問題を解消するために、本発明は、仕事関数の低い材料を迅速に有機層と陰極との界面近傍に挿入する成膜装置の制御方法、成膜方法、成膜装置、有機ＥＬ電子デバイスおよびその制御プログラムを格納した記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置の制御方法であって、前記成膜装置は、処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されたターゲット材と、処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、を備え、前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する成膜装置の制御方法が提供される。
【００１６】
これによれば、第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合が制御される。これにより、陰極の成膜時に仕事関数の低い第２の金属を陰極に混入させることによって、実質的に電子注入層と陰極とを同時に成膜することができる。この結果、活性な第２の金属の原子が、処理容器内の残留水分、窒素、酸素等と反応することを防ぐことができる。これにより、電子注入効率が高い高性能な有機ＥＬ電子デバイスを安定的に製造することができる。
【００１７】
ここで、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合は非常に重要である。これは、発行層上に電子輸送層、電子注入層、陰極を積層させる従来の有機ＥＬ電子デバイスにおいて、電子注入層を構成するアルカリ金属の厚みは、陰極に比べて相当程度薄いほうがよいとの研究結果もあることからもわかる。たとえば、アルカリ金属の一例であるリチウムの厚みは、０．５〜２．０ｎｍ程度が好ましく、これ以上厚いとかえって電子の注入効率が低下するとの報告もある。
【００１８】
そこで、陰極への第２の金属の混入比率の重要性に鑑みて、本発明では、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する一方法として、処理容器外に設けられた蒸発源の温度を制御する方法が挙げられる。これにより、蒸発源に収納された第２の金属の蒸発速度を制御することができる。すなわち、蒸発源の温度を上げれば第２の金属の蒸発速度が上がり、陰極に混入させる前記第２の金属の割合を増やすことができ、蒸発源の温度を下げれば第２の金属の蒸発速度が下がり、陰極に混入させる前記第２の金属の割合を減らすことができる。蒸発源の温度を制御するためには、蒸発源に設けられた電源に印加する電圧や、電源を流れる電流を制御すればよい。
【００１９】
前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する他の方法としては、不活性ガスの流量を制御する方法が挙げられる。不活性ガスは、第２の金属を搬送するキャリアガスとして機能する。よって、第２の金属の蒸気（気化分子）に対して不活性ガスの流量を相対的に増やせば、単位時間当たりに運搬される第２の金属の量が増え、これにより、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に増やすことができる。逆に、第２の金属の蒸気に対して不活性ガスの流量を相対的に減らせば、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に減らすことができる。
【００２０】
また、前述した温度制御では、電圧値や電流値を変更してから実際に蒸発源が所望の温度に到達するまでにある程度の時間を必要とし、レスポンスが悪い。一方、不活性ガスの流量制御は、温度制御に比べてレスポンスがよい。そこで、温度制御により大まかな制御を行い、不活性ガスの流量制御により細かい制御を行うことにより、陰極成膜中に第２の金属を混入する量をより精度良く制御することができる。
【００２１】
前記成膜装置に、スパッタ用ガスを処理容器内に供給する第２のガス供給路を設け、前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスの流量を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御してもよい。
【００２２】
第２の金属の蒸気に対してスパッタ用ガスの流量を相対的に増やせば、ガス中の第２の金属成分比が下がり、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に減らすことができる。逆に、第２の金属の蒸気に対してスパッタ用ガスの流量を相対的に減らせば、ガス中の第２の金属成分比が上がり、陰極に混入する第２の金属の割合を相対的に増やすことができる。
【００２３】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量と前記第２のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量との割合を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御してもよい。
【００２４】
前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路から前記第２の金属の蒸気供給を停止するように前記蒸発源の温度を制御してもよい。
【００２５】
また、前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路からのガス供給を停止し、前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスのみを処理容器内に供給するように制御してもよい。
【００２６】
これらによれば、第２の金属を混入させた陰極層と第２の金属を混入させない陰極層とを成膜することができる。これにより、第２の金属を混入させた陰極層の厚さを調整して、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを製造することができる。
【００２７】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量が前記第２のガス供給路から処理容器に供給するガスの総流量に対して相対的に減少するように制御してもよい。
【００２８】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給する第２の金属の蒸気量が同第1のガス供給路から処理容器内に供給する不活性ガスの流量に対して相対的に減少するように制御してもよい。
【００２９】
これらによれば、第２の金属の混入量を徐々に減らしながら陰極を成膜することができる。これにより、有機層近傍になるほど第２の金属の混入比率が高く、有機層から遠ざかるほど第２の金属の混入比率が低くなるように陰極に第２の金属を混入させることができる。これによっても、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを製造することができる。
【００３０】
前記第１のガス供給路を形成する配管を４００℃以上に制御してもよい。これによれば、第２の金属の蒸気が不活性ガスをキャリアガスとして第1のガス供給路を搬送される際、第１のガス供給路を構成する配管に付着して液化することを防ぐことができる。これにより、陰極に混入させる第２の金属の割合を精度よく制御することができるとともに、材料効率を高めることができる。
【００３１】
前記第２の金属は、仕事関数が低いアルカリ金属であることが好ましい。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられる。これにより、電子の注入効率を高めることができる。なお、前記第１の金属は、電気抵抗が低く光の反射率が高い銀またはアルミニウムであることが好ましい。
【００３２】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜方法であって、処理容器外に設けられた蒸発源により前記陰極の主原料となる第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させ、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を、不活性ガスをキャリアガスとして前記蒸発源に連結した第１のガス供給路に通し、処理容器内まで搬送させ、前記処理容器内に所望のエネルギーを供給し、前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを前記第１の金属からなるターゲット材に接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に前記第２の金属を混入させる成膜方法が提供される。
【００３３】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置であって、処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されるターゲット材と、処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する制御器と、を備えた成膜装置が提供される。
【００３４】
また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、上記制御方法により成膜装置を制御することによって製造された有機ＥＬ電子デバイスが提供される。
【００３５】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、上記制御方法により成膜装置を制御するためにコンピュータに実行させる処理手順を定めた制御プログラムを記憶した記憶媒体が提供される。
【００３６】
これらによれば、陰極の成膜時に仕事関数の低い第２の金属を陰極に混入させることにより、実質的に電子注入層と陰極とを同時に成膜することができる。この結果、第２の金属の原子が、処理容器内の残留水分、窒素、酸素等と反応することを防止することができる。これにより、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを安定的に製造することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば、仕事関数の低い材料を迅速に有機層と陰極との界面近傍に挿入することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。
【００３９】
（有機ＥＬ電子デバイスの製造プロセス）
最初に、本実施形態にかかる有機ＥＬ電子デバイスの製造プロセスについて図１を参照しながら説明する。まず、図１（ａ）に示した、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）付きのガラス基板Ｇ（以下、基板Ｇという。）が蒸着装置に搬入され、ＩＴＯ（陽極）１０上に、図１（ｂ）に示した有機層２０が成膜される。
【００４０】
つぎに、基板Ｇは、スパッタ装置に搬送され、銀Ａｇから形成されたスパッタリング材にアルゴンガスのイオンを衝突させることにより、スパッタリング原子Ａｇを叩き出す。叩き出されたスパッタリング原子Ａｇは、スパッタ装置に供給されたセシウムを混入しながら、パターンマスクを介して有機層２０上に堆積する。これにより、図１（ｃ）に示したセシウム混入メタル電極（陰極）３０が成膜される。
【００４１】
つぎに、基板Ｇは、エッチング装置に搬送され、容器内に供給されたエッチングガスを励起させて生成されたプラズマにより、メタル電極３０をマスクとして有機層２０をドライエッチングする。これにより、図１（ｄ）に示したように、メタル電極３０の下部に位置した有機層２０のみが基板Ｇ上に残る。
【００４２】
ついで、基板Ｇは、再びスパッタ装置に搬送され、前述したスパッタリングにより、図１（ｅ）に示したように、パターンマスクを使用してメタル電極（側壁）３０が成膜される。
【００４３】
つぎに、基板Ｇは、たとえば、ＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）プラズマＣＶＤ装置などのＣＶＤ装置に搬送され、図１（ｆ）に示したように、パターンマスクを使用して、たとえば、水素化窒化珪素（Ｈ：ＳｉＮｘ）からなる封止膜４０が成膜され、これにより、有機ＥＬ素子が封止され、外部の水分などから保護される。
【００４４】
以上に説明した有機ＥＬ電子デバイスは、たとえば、図２に示したクラスタ型の基板処理システムＳｙｓ内で製造される。以下に、基板処理システムＳｙｓの全体構成を説明し、その後、基板処理システムＳｙｓ内部での基板Ｇの搬送および処理について説明する。
【００４５】
（基板処理システムの全体構成、基板の搬送および各処理）
本実施形態にかかる基板処理システムＳｙｓは、複数の処理容器を有するクラスタ型の製造装置であり、ロードロック室ＬＬＭ（Ｌｏａｄ Ｌｏｃｋ Ｍｏｄｕｌｅ）、搬送室ＴＭ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）、クリーニング室（前処理室）ＣＭ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｍｏｄｕｌｅ）および４つの異なる処理が実行される処理容器であるプロセスモジュールＰＭ（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ）１〜ＰＭ４から構成される。
【００４６】
ロードロック室ＬＬＭは、大気系から搬送された基板Ｇを、減圧状態にある搬送室ＴＭに搬送するために内部を減圧状態に保持した真空搬送室である。搬送室ＴＭには、略中央に屈伸および旋回可能な多関節状の搬送アームＡｒｍが配設されている。基板Ｇは、最初に、搬送アームＡｒｍを用いてロードロック室ＬＬＭから前処理室ＣＭに搬送され、つぎに、ＰＭ１に搬送され、さらに、他のＰＭ２〜ＰＭ４に搬送される。クリーニング室ＣＭでは、基板Ｇに形成された陽極層としてのＩＴＯ１０の表面に付着した汚染物（主に有機物）を除去する。
【００４７】
ＰＭ１〜ＰＭ４では、まず、ＰＭ１にて、蒸着により基板のＩＴＯ表面に６層の有機層２０が連続的に成膜される。つぎに、基板Ｇは、ＰＭ４に搬送される。ＰＭ４では、スパッタリングにより基板Ｇの有機層２０上にセシウムをドープしたメタル電極３０が形成される。つぎに、基板Ｇは、ＰＭ２に搬送され、メタル電極３０をパターンマスクとして有機層２０の一部がエッチングにより除去される。
【００４８】
ついで、基板Ｇは、再びＰＭ４に搬送され、ＰＭ４にてメタル電極３０の側部がスパッタリングにより形成され、最後にＰＭ３に搬送され、ＰＭ３にてＣＶＤにより封止膜４０が形成される。
【００４９】
（制御器）
基板処理システムＳｙｓを用いた上記処理は、制御器５０によって制御される。制御器５０は、ＲＯＭ５０ａ、ＲＡＭ５０ｂ、ＣＰＵ５０ｃおよび入出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）５０ｄを有している。ＲＯＭ５０ａ、ＲＡＭ５０ｂには、たとえば、メタル電極３０を成膜する際のセシウム混入量を制御するためのデータや制御プログラムが格納されている。
【００５０】
ＣＰＵ５０ｃは、ＲＯＭ５０ａ、ＲＡＭ５０ｂに格納されたデータや制御プログラムを用いて、基板処理システムＳｙｓ内の搬送やプロセスを制御するための駆動信号を生成する。入出力Ｉ／Ｆ５０ｄは、ＣＰＵ５０ｃにより生成された駆動信号を基板処理システムＳｙｓに出力し、これに応じて基板処理システムＳｙｓから出力された応答信号を入力して、ＣＰＵ５０ｃに伝える。
【００５１】
以下では、基板処理システムＳｙｓに設けられた有機膜を成膜する蒸着装置（ＰＭ１）の内部構成および有機膜の積層構造について、図３，４を参照しながら簡単に説明した後、セシウムを混入したメタル電極を成膜するための成膜装置（スパッタ装置）の内部構成およびその制御方法について、図５〜８を参照しながら詳しく説明する。
【００５２】
（有機膜の成膜：ＰＭ１）
図３にその縦断面を模式的に示したように、ＰＭ１は、第１の処理容器１００および第２の処理容器２００を有していて、第１の処理容器１００内にて６層の有機層２０が連続的に成膜される。なお、図３では、有機層２０の連続成膜を制御する制御器５０は図示していない。
【００５３】
第１の処理容器１００は、直方体の形状であり、その内部に摺動機構１１０、６つの吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆおよび７つの隔壁１３０を有している。第１の処理容器１００の側壁には、開閉により基板Ｇを搬入、搬出可能なゲートバルブ１４０が設けられている。
【００５４】
摺動機構１１０は、ステージ１１０ａ、支持体１１０ｂおよびスライド機構１１０ｃを有している。ステージ１１０ａは、支持体１１０ｂにより支持され、ゲートバルブ１４０から搬入された基板Ｇを、図示しない高電圧電源から印加された高電圧により静電吸着する。スライド機構１１０ｃは、第１の処理容器１００の天井部に装着されるとともに接地されていて、基板Ｇをステージ１１０ａおよび支持体１１０ｂとともに第１の処理容器１００の長手方向にスライドさせ、これにより、各吹き出し機構１２０のわずか上空にて基板Ｇを平行移動させるようになっている。
【００５５】
６つの吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆは、形状および構造がすべて同一であって、互いに平行して等間隔に配置されている。吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆは、その内部が中空の矩形形状をしていて、その上部中央に設けられた開口から有機分子を吹き出すようになっている。吹き出し機構１２０ａ〜１２０ｆの下部は、第１の処理容器１００の底壁を貫通する連結管１５０ａ〜１５０ｆにそれぞれ連結されている。
【００５６】
隔壁１３０は、各吹き出し機構１２０を仕切ることにより、各吹き出し機構１２０の開口から吹き出される有機分子が隣りの吹き出し機構１２０から吹き出される有機分子に混入することを防止するようになっている。
【００５７】
第２の処理容器２００には、形状および構造が同一の６つの蒸着源２１０ａ〜２１０ｆが内蔵されている。蒸着源２１０ａ〜２１０ｆは、収納部２１０ａ１〜２１０ｆ１に有機材料をそれぞれ収納していて、各収納部を２００〜５００℃程度の高温にすることにより各有機材料を気化させるようになっている。なお、気化とは、液体が気体に変わる現象だけでなく、固体が液体の状態を経ずに直接気体に変わる現象（すなわち、昇華）も含んでいる。
【００５８】
蒸着源２１０ａ〜２１０ｆは、その上部にて連結管１５０ａ〜１５０ｆにそれぞれ連結されている。各蒸着源２１０にて気化された有機分子は、各連結管１５０を高温に保つことにより、各連結管１５０に付着することなく各連結管１５０を通って各吹き出し機構１２０の開口から第１の処理容器１００の内部に放出される。なお、第２の処理容器２００は、その内部を所定の真空度に保持するために、図示しない排気機構により所望の真空度まで減圧されている。各連結管１５０には、バルブ２２０ａ〜２２０ｆがそれぞれ取り付けられていて、各有機材料の連通および遮断を制御するようになっている。
【００５９】
各吹き出し機構１２０から吹き出された有機分子のうち、まず、吹き出し機構１２０ａから吹き出された有機分子が、吹き出し機構１２０ａの上方をある速度で進行する基板Ｇ上のＩＴＯ（陽極）に付着することにより、図４に示したように、基板Ｇに第１層のホール輸送層が形成される。続いて、基板Ｇが吹き出し機構１２０ｂから吹き出し機構１２０ｆまで順に移動する際、各吹き出し機構１２０ｂ〜１２０ｆから吹き出された有機分子がそれぞれ基板Ｇに堆積することにより、有機層（第２層〜第６層）が順に形成される。このようにして、有機ＥＬ製造プロセスの各工程を示した図１のうち、図１（ａ）に示した基板ＧのＩＴＯ（陽極）１０上に、図１（ｂ）に示した有機層２０が成膜される。
【００６０】
（セシウムを混入したメタル電極の成膜：ＰＭ４）
有機層２０上には、セシウムを混入したメタル電極３０が成膜される。セシウム混入メタル電極３０は、ＰＭ４内にてスパッタリングにより成膜される。図５に示したように、ＰＭ４にはスパッタ装置Ｓｐが配設されている。スパッタ装置Ｓｐの外部には、ディスペンサＤｓが設置されている。スパッタ装置ＳｐやディスペンサＤｓ、その他の機器は、制御器５０から出力される駆動信号により駆動する。
【００６１】
なお、スパッタ装置Ｓｐは、処理容器内にて基板Ｇ上に形成された有機層２０に陰極（メタル電極３０）を形成する成膜装置に相当し、ディスペンサＤｓは、処理容器外に設けられ、たとえば、メタル電極３０を形成する銀等の第１の金属よりも仕事関数が小さいセシウム等の第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源に相当する。
【００６２】
（スパッタ装置の内部構成）
まず、スパッタ装置Ｓｐの内部構成について説明する。スパッタ装置Ｓｐは、その内部にてプラズマを生成し、スパッタリングによりメタル電極３０を形成する処理容器３００を有している。処理容器３００は、一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂ、パッキングプレート３１０ａ、３１０ｂ、ターゲットホルダー３１５ａ、３１５ｂ、磁界発生手段３２０ａ、３２０ｂ、ステージ３２５、排気口３３０、ガスシャワーヘッド３４０を有している。
【００６３】
一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂは、処理容器３００のほぼ中央にて所定の距離だけ離れて、スパッタ面が平行になるように対向して配置されている。ターゲット材３０５ａ、３０５ｂ（有機ＥＬ素子の陰極を形成する第１の金属に相当）は、電気抵抗が低く、光の反射率が比較的高い銀またはアルミニウムであることが好ましい。本実施形態では、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂは、銀Ａｇから形成されている。
【００６４】
一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂは、パッキングプレート３１０ａ、３１０ｂを介してターゲットホルダー３１５ａ、３１５ｂに保持されている。磁界発生手段３２０ａ、３２０ｂは、本実施形態では磁石であり、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂの背面にてターゲット材３０５ａにＳ極の磁石、ターゲット３０５ｂにＮ極の磁石が位置するように配置されている。これにより、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂの対向空間には、この空間を囲むように各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに垂直な磁界が発生する。
【００６５】
ステージ３２５は、処理容器３００の底面に設けられ、支持体３２５ａにより支持されている。ステージ３２５には温調手段３２５ｂが埋設されていて、制御器５０からの駆動信号に従いその発熱量が調整されるようになっている。ステージ３２５は図示しない高電圧電源から印加された高電圧により基板Ｇを静電吸着するようになっている。
【００６６】
排気口３３０は開度調整可能バルブＶ１を介して真空ポンプ３３５と連結していて、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、バルブＶ１の開度を調節することにより、処理容器３００内を所望の真空圧に制御するようになっている。
【００６７】
一対のターゲット材３０５ａ、３０５ｂ間の側部には、ガスシャワーヘッド３４０が設けられている。ガスシャワーヘッド３４０は、分岐して第１のガス供給管３４５及び第２のガス供給管３５０に接続されている。第１のガス供給管３４５の上流側は、バルブＶ２を介してディスペンサＤｓに接続されている。
【００６８】
ディスペンサＤｓの内部にはセシウム等のアルカリ金属を収納できる蒸発容器Ｄｓ１が設けられている。蒸発容器Ｄｓ１は、電源と接続されている。制御器５０から出力された駆動信号に基づき、電源Ｄｓ２にかかる電圧を制御して、蒸発容器Ｄｓ１に流れる電流を制御することにより、蒸発容器Ｄｓ１が所望の温度になるように蒸発容器Ｄｓ１が加熱される。これにより、蒸発容器Ｄｓ１に収納されたセシウムの蒸発量を調整することができる。なお、蒸発容器Ｄｓ１に収納される金属（第２の金属に相当）は、第１の金属より仕事関数が低いアルカリ金属であることが好ましい。アルカリ金属の一例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられる。
【００６９】
ディスペンサＤｓは、開度調整可能バルブＶ３を介して真空ポンプ３５５と連結している。バルブＶ３は、制御器５０から出力された駆動信号に基づきその開度を調節することにより、ディスペンサＤｓ内を所望の真空圧に制御する。
【００７０】
また、ディスペンサＤｓは、ガスの流量を調整するマスフローコントローラＭＦＣ１（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）およびバルブＶ４を介してアルゴンガス供給源３６０と連結している。アルゴンガス供給源３６０から出力されたアルゴンガスは、第１のガス供給管３４５内の通路（第１のガス供給路）を通って処理容器内に供給される。アルゴンガスの給断および流量は、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、マスフローコントローラＭＦＣ１及びバルブＶ４を制御することにより調節される。
【００７１】
これにより、ディスペンサＤｓ内で蒸発したセシウムは、ディスペンサＤｓ内に送り込まれた所定量のアルゴンガスをキャリアガスとして、第１のガス供給管３４５内部の通路を通って処理容器内まで搬送される。このとき、アルゴンガスおよびセシウムの蒸気を通す配管（第１のガス供給管３４５を含む）およびディスペンサＤｓは、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、配管やディスペンサＤｓの壁面に埋設されたヒータ（図示せず）を熱することにより、たとえば、４００℃以上に調節される。これにより、セシウムの蒸気がアルゴンガスにより搬送される際、配管等に付着して液化することを防ぐことができる。これにより、メタル電極３０に混入させる第２の金属の割合を精度よく制御することができるとともに、材料効率を高めることができる。
【００７２】
第２のガス供給管３５０は、第１のガス供給管３４５とは独立した別系統の配管であり、バルブＶ５、マスフローコントローラＭＦＣ２およびバルブＶ６を介してアルゴンガス供給源３６５に連結している。アルゴンガス供給源３６５から出力されたアルゴンガスは、第２のガス供給管３５０内の通路（第２のガス供給路）を通って処理容器内に供給される。アルゴンガスの給断および流量は、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、マスフローコントローラＭＦＣ２およびバルブＶ６を制御することにより調節される。また、バルブＶ２およびバルブＶ５の切り替えにより、アルゴンガスの供給経路を切り替えることができる。
【００７３】
直流電源３７０は、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂを陰極、パッキングプレート３１０ｂを陽極として、制御器５０から出力された駆動信号に基づき所望の直流電圧（ＤＣ定電力）を印加する。これにより、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂの対向空間にプラズマが生成される。電力の種類としては、ＤＣ定電力に限られず、ＡＣ電力、ＲＦ電力、ＭＦ電力、パルスＤＣ電力等であってもよく、これらの重畳電力であってもよい。なお、直流電源３７０は、処理容器３００内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源の一例である。
【００７４】
（メタル電極成膜処理）
つぎに、上述した構成を有するスパッタ装置Ｓｐの内部にてセシウム（Ｃｓ）を混入しながらメタル電極３０を成膜する処理について、制御器５０が実行する処理手順を示した図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７５】
メタル電極成膜処理は、ステップ６００から開始され、制御器５０は、ステップ６０５にて各部の温度を制御する。温度制御の一つとして、制御器５０は、ディスペンサＤｓに設けられた蒸発容器Ｄｓ１を流れる電流値（電源Ｄｓ２の電圧値）を制御する。たとえば、図７（ａ）に示したように、成膜時間に対する電流値を制御するためのデータがＲＯＭ５０ａに記憶されている場合、制御器５０は、ＲＯＭ５０ａのデータに基づきステップ６０５にて電流値を図７（ａ）の所定の値（ＯＮ値）に設定する。他の温度制御としては、制御器５０は、ステージ３２５に埋設された温調手段３２５ｂを制御したり、第１のガス供給管３４５や第２のガス供給管３５０等に埋設された図示しないヒータを４００℃以上の所定の温度に制御したりする。
【００７６】
つぎに、制御器５０は、ステップ６１０にて原料をスパッタ装置Ｓｐ内に供給する。具体的には、制御器５０は、マスフローコントローラＭＦＣ１の開度を調整し、バルブＶ４およびバルブＶ２を開くように制御する。これにより、ディスペンサＤｓ内のセシウムの蒸気は、アルゴンガス供給源３６０から供給されたアルゴンガスをキャリアガスとして第１のガス供給管３４５内を通過し、処理容器内に供給される。
【００７７】
制御器５０は、別途、第２のガス供給管３５０からアルゴンガスを供給してもよい。この場合、制御器５０は、マスフローコントローラＭＦＣ２の開度を調整し、バルブＶ５およびバルブＶ６を開くように制御する。これにより、アルゴンガス供給源３６５から供給されたアルゴンガスは、第２のガス供給管３５０内を通過し、処理容器内に供給される。
【００７８】
つぎに、ステップ６１５に進んで、制御器５０は、バルブＶ１の開度を制御する。これにより、処理容器内は所望の減圧状態に保たれる。ついで、ステップ６２０に進んで、制御器５０は、直流電源３７０からターゲット材３０５ａ、３０５ｂに所定の直流電圧が印加されるように制御する。
【００７９】
このときのターゲット材３０５ａ、３０５ｂの対向空間で行われている成膜処理を、図８を参照しながら説明する。ガスシャワーヘッド３４０から供給されたアルゴンガスＡｒは、図８（ａ）に示したように、直流電圧のエネルギーによりイオン化し（プラズマ化）、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに向かって引き込まれ、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに衝突し、各ターゲット材３０５ａ、３０５ｂから銀Ａｇ原子を叩き出す。
【００８０】
一方、セシウムＣｓは、前記対向空間中のプラズマに混在し、その一部はターゲット材３０５ａ、３０５ｂに吸着し、イオン化されたアルゴンＡｒ＋と衝突してイオン化したり（Ｃｓ＋）、再び基底状態に戻ったり（Ｃｓ）しながらプラズマ中を漂う。
【００８１】
ターゲット材３０５ａ、３０５ｂから叩き出された銀Ａｇ原子が徐々に基板Ｇ上に積層される際、図７（ｂ）に示したように、銀Ａｇの成膜中にはセシウムＣｓが混入する。これにより、電子注入効率を高めるセシウムＣｓが混入したメタル電極（陰極）３０を成膜することができる。この結果、活性なセシウムＣｓが、処理容器内の残留水分、窒素、酸素等と反応する前にセシウムＣｓを銀Ａｇで覆うことができる。これにより、電子の注入効率を高く維持した高性能な有機ＥＬ電子デバイスを安定的に製造することができる。
【００８２】
ここで、メタル電極に混入させるセシウムＣｓの割合は非常に重要である。これは、発行層上に電子輸送層、電子注入層、メタル電極（陰極）を積層させる従来の有機ＥＬ電子デバイスにおいて、電子注入層を構成するアルカリ金属の厚みは、メタル電極（陰極）に比べて相当程度薄いほうがよいとの研究結果もあることからもわかる。たとえば、アルカリ金属の一例であるリチウムの厚みは、０．５〜２．０ｎｍ程度が好ましく、これ以上厚いとかえって電子の注入効率が低下するとの報告もある。
【００８３】
そこで、本実施形態では、セシウムＣｓの混入比率の重要性に鑑みて、メタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を制御する一方法として、制御器５０は、図６のステップ６０５にてディスペンサＤｓの温度を制御する。これにより、ディスペンサＤｓに収納されたセシウムＣｓ等のアルカリ金属の蒸発速度（または気化速度）を制御することができる。すなわち、ディスペンサＤｓの温度を上げればセシウムＣｓの蒸発速度が上がり、メタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を増やすことができ、ディスペンサＤｓの温度を下げればセシウムＣｓの蒸発速度が下がり、メタル電極３０に混入させるセシウムＣｓの割合を減らすことができる。
【００８４】
このようにして、セシウムＣｓが混入されたメタル電極３０が徐々に積層される間に、制御器５０は、図６のステップ６２５〜６４５を繰り返し制御する。図８（ｂ）の状態では、まだメタル電極３０は成膜処理を終了する所定の厚さまでは形成されていないので、ステップ６３０に進み、制御器５０はディスペンサＤｓの温度を変更するか否かを判断する。ここで、本処理開始から時間ｔ１（図７（ａ）参照）が経過した場合、制御器５０は、ディスペンサＤｓの温度を変更すると判定し、ステップ６３５にて電流値を０（ＯＦＦ値）に制御する。
【００８５】
この制御により、ディスペンサＤｓからセシウムＣｓが急激に供給されなくなり、所定期間経過後、図８（ｃ）に示したように、処理容器内にはアルゴンガスＡｒのみが供給されるようになる。供給されたアルゴンガスＡｒは、前述したとおりイオン化し、ターゲット材３０５ａ、３０５ｂに衝突して銀Ａｇを叩き出す。これにより、図８（ｄ）に示したように、セシウムＣｓが混入しないメタル電極３０層（Ａｇ）が、セシウムＣｓが混入されたメタル電極３０（Ａｇ＋Ｃｓ）上に積層される。
【００８６】
なお、制御器５０は、ステップ６４０にてガスの流量を変動させてもよい。ガスの流量を変動させる場合には、制御器５０は、たとえば、ステップ６４５にてマスフローコントローラＭＦＣ１の開度またはバルブＶ４の開閉を変えることにより、処理容器内に供給するアルゴンガスの流量を変えることができる。
【００８７】
また、制御器５０は、たとえば、ステップ６４５にてマスフローコントローラＭＦＣ２の開度またはバルブＶ６の開閉を変えることによっても、処理容器内に供給するアルゴンガスの流量を変えることができる。
【００８８】
また、制御器５０は、たとえば、ステップ６４５にてバルブＶ２やバルブＶ５の開閉を制御することによっても、処理容器内に供給するアルゴンガスの流量を変えることができる。以上に説明した各マスフローコントローラＭＦＣおよび各バルブＶの制御の組み合わせで多様な流量制御が可能となる。
【００８９】
このようにして、セシウムＣｓが混入されたメタル電極３０が所定の厚さまで形成されると、制御器５０は、図６のステップ６２５からステップ６９５に進み、本処理を終了する。
【００９０】
以上に説明したように、本実施形態にかかるメタル電極の成膜方法によれば、アルカリ金属をメタル電極に混入させることにより、実質的に電子注入層と陰極層とを同時に成膜することができる。これにより、活性なアルカリ金属と水分、窒素、酸素などとの反応を抑え、電子注入効率の高い有機ＥＬ電子デバイスを製造することができる。
【００９１】
また、本実施形態にかかるメタル電極３０の成膜方法によれば、種々の制御方法を用いてメタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御することができる。具体例としては、上述したように、たとえば、ディスペンサＤｓの温度を制御することにより、ディスペンサＤｓに収納されたアルカリ金属の蒸発速度を制御し、これにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御することができる。
【００９２】
また、他の例としては、アルゴンガスなどの不活性ガスの流量を制御することにより、単位時間当たりに運ばれるアルカリ金属量を制御し、これにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御することができる。このようにして、温度制御により大まかな制御を行い、キャリアガスである不活性ガスの流量制御により細かい制御を行うことにより、メタル電極３０成膜中にアルカリ金属を混入する量をより精度良く制御することができる。
【００９３】
流量制御としては、たとえば、次のような各種の制御が可能である。その一つとしては、上述したように、スパッタ装置Ｓｐに、スパッタ用ガスとしてのアルゴンガスを処理容器内に供給する第２のガス供給管３５０を設け、第２のガス供給管３５０から供給されるスパッタ用ガスの流量を制御することにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御する方法が挙げられる。
【００９４】
第１のガス供給管３４５から処理容器内に供給するガスの総流量と第２のガス供給管３５０から処理容器内に供給するガスの総流量との割合を制御することにより、メタル電極３０に混入させるアルカリ金属の割合を制御してもよい。
【００９５】
また、たとえば、ターゲット原子Ａｇにアルカリ金属を混入させた薄膜を予め定められた膜厚まで形成し、その後、第１のガス供給管３４５からアルカリ金属の蒸気の供給を停止した場合、アルカリ金属を混入させたメタル電極の層上にアルカリ金属を混入させないメタル電極を成膜することができる。
【００９６】
同様に、ターゲット原子Ａｇにアルカリ金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、第１のガス供給管３４５からのガス供給を停止し、第２のガス供給管３５０から供給されるスパッタ用ガスのみを処理容器内に供給するように制御しても、アルカリ金属を混入させたメタル電極の層上にアルカリ金属を混入させないメタル電極を成膜することができる。
【００９７】
また、図８（ｂ）に示したように、ディスペンサＤｓに流す電流量を徐々に減少させることにより、アルカリ金属の蒸発量を徐々に減少させて、これにより、第１のガス供給管３４５から処理容器内に供給するアルカリ金属の蒸気量が処理容器内に供給するアルゴンガスの流量に対して相対的に減少するように制御してもよい。
【００９８】
これによれば、メタル電極３０の成膜中、アルカリ金属の混入量を徐々に減らすことができる。これにより、有機層２０近傍になるほどアルカリ金属の原子数が多く、有機層２０から遠ざかるほどアルカリ金属の原子数が少なくなるようにメタル電極３０にアルカリ金属を混入させ、成膜時間ｔ２経過後はアルカリ金属がほとんど混入しなくなるようにメタル電極３０を成膜することができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態によれば、仕事関数が低い材料と陰極とを同時に成膜することが可能となり、高性能な有機ＥＬデバイスを安定的に製造することができる。
【０１００】
上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、上記有機ＥＬ電子デバイスを製造するための成膜装置の実施形態を、上記デバイスを製造するための成膜方法の実施形態および上記デバイスを製造するための成膜装置の制御方法とすることができる。
【０１０１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０２】
たとえば、本実施形態では、陰極（メタル電極３０）にアルカリ金属を混入させたが、陰極（メタル電極３０）にアルカリ金属を混入させるとともに、有機層２０の第６層（図４参照）中にアルカリ金属を混入させてもよい。
【０１０３】
たとえば、本実施形態では、有機層２０の第６層にアルカリ金属を混入させたが、有機層２０にアルカリ金属を混入させるとともに、次に成膜されるメタル電極３０中にもアルカリ金属を混入させてもよい。
【０１０４】
なお、基板Ｇのサイズは、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ以上であってもよく、たとえば、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ（チャンバ内の径：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ）のＧ４．５基板サイズや、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（チャンバ内の径：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）のＧ５基板サイズであってもよい。また、素子が形成される被処理体は、上記サイズの基板Ｇに限られず、たとえば２００ｍｍや３００ｍｍ以上のシリコンウエハであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる有機ＥＬ電子デバイスを製造するプロセスを示した図である。
【図２】同実施形態にかかる基板処理システムの概略構成図である。
【図３】同実施形態にかかる６層連続成膜処理を実行するＰＭ１の縦断面図である。
【図４】同実施形態にかかる６層連続成膜処理により形成される有機ＥＬ素子を示した図である。
【図５】同実施形態にかかる成膜処理を実行するＰＭ４の縦断面図である。
【図６】メタル電極成膜処理を示したフローチャートである。
【図７】成膜時間に対する電流値を示したグラフである。
【図８】メタル電極の成膜過程を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ ＩＴＯ
２０ 有機層
３０ メタル電極
４０ 封止膜
５０ 制御器
１００，２００，３００ 処理容器
３０５ａ、３０５ｂ ターゲット材
３１０ａ、３１０ｂ パッキングプレート
３１５ａ、３１５ｂ ターゲットホルダー
３２０ａ、３２０ｂ 磁界発生手段
１１０ａ、３２５ ステージ
３３０ 排気口
３３５、３５５ 真空ポンプ
３４０ ガスシャワーヘッド
３４５ 第１のガス供給管
３５０ 第２のガス供給管
３６０，３６５ アルゴンガス供給源
３７０ 直流電源
Ｇ 基板
Ｓｙｓ 基板処理システム
ＰＭ１、ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４ プロセスモジュール
Ｓｐ スパッタ装置
Ｄｓ ディスペンサ
Ｄｓ１ 蒸発容器
Ｄｓ２ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置の制御方法であって、
前記成膜装置は、
処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されたターゲット材と、
処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、
前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、
前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、を備え、
前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する成膜装置の制御方法。
【請求項２】
前記蒸発源の温度を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項３】
前記不活性ガスの流量を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１または２のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項４】
前記成膜装置は、
スパッタ用ガスを処理容器内に供給する第２のガス供給路をさらに備え、
前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスの流量を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１〜３のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項５】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量と前記第２のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量との割合を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１〜４のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項６】
前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路から前記第２の金属の蒸気供給を停止するように前記蒸発源の温度を制御する請求項２に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項７】
前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路からのガス供給を停止し、前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスのみを処理容器内に供給するように制御する請求項５または６のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項８】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量が前記第２のガス供給路から処理容器に供給するガスの総流量に対して相対的に減少するように制御する請求項５に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項９】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給する第２の金属の蒸気量が同第1のガス供給路から処理容器内に供給する不活性ガスの流量に対して相対的に減少するように制御する請求項５，８のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１０】
前記第１のガス供給路を形成する配管を４００℃以上に制御する請求項１〜９のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１１】
前記第２の金属は、アルカリ金属である請求項１〜１０のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１２】
前記第１の金属は、銀またはアルミニウムである請求項１〜１１のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１３】
処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜方法であって、
処理容器外に設けられた蒸発源により前記陰極の主原料となる第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させ、
前記蒸発させた第２の金属の蒸気を、不活性ガスをキャリアガスとして前記蒸発源に連結した第１のガス供給路に通し、処理容器内まで搬送させ、
前記処理容器内に所望のエネルギーを供給し、
前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを前記第１の金属からなるターゲット材に接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に前記第２の金属を混入させる成膜方法。
【請求項１４】
処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置であって、
処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されたターゲット材と、
処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、
前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、
前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、
前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する制御器と、を備えた成膜装置。
【請求項１５】
前記請求項１〜１２のいずれかに記載された制御方法により成膜装置を制御することによって製造された有機ＥＬ電子デバイス。
【請求項１６】
前記請求項１〜１２のいずれかに記載された制御方法により成膜装置を制御するためにコンピュータに実行させる処理手順を定めた制御プログラムを記憶した記憶媒体。
【請求項１】
処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置の制御方法であって、
前記成膜装置は、
処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されたターゲット材と、
処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、
前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、
前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、を備え、
前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する成膜装置の制御方法。
【請求項２】
前記蒸発源の温度を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項３】
前記不活性ガスの流量を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１または２のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項４】
前記成膜装置は、
スパッタ用ガスを処理容器内に供給する第２のガス供給路をさらに備え、
前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスの流量を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１〜３のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項５】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量と前記第２のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量との割合を制御することにより、前記陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する請求項１〜４のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項６】
前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路から前記第２の金属の蒸気供給を停止するように前記蒸発源の温度を制御する請求項２に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項７】
前記第１の金属に前記第２の金属を混入させた薄膜を所望の厚さまで形成後、前記第１のガス供給路からのガス供給を停止し、前記第２のガス供給路から供給されるスパッタ用ガスのみを処理容器内に供給するように制御する請求項５または６のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項８】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給するガスの総流量が前記第２のガス供給路から処理容器に供給するガスの総流量に対して相対的に減少するように制御する請求項５に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項９】
前記第１のガス供給路から処理容器内に供給する第２の金属の蒸気量が同第1のガス供給路から処理容器内に供給する不活性ガスの流量に対して相対的に減少するように制御する請求項５，８のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１０】
前記第１のガス供給路を形成する配管を４００℃以上に制御する請求項１〜９のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１１】
前記第２の金属は、アルカリ金属である請求項１〜１０のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１２】
前記第１の金属は、銀またはアルミニウムである請求項１〜１１のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１３】
処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜方法であって、
処理容器外に設けられた蒸発源により前記陰極の主原料となる第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させ、
前記蒸発させた第２の金属の蒸気を、不活性ガスをキャリアガスとして前記蒸発源に連結した第１のガス供給路に通し、処理容器内まで搬送させ、
前記処理容器内に所望のエネルギーを供給し、
前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを前記第１の金属からなるターゲット材に接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に前記第２の金属を混入させる成膜方法。
【請求項１４】
処理容器内にて被処理体上に形成された有機層に陰極を形成する成膜装置であって、
処理容器内に設けられ、前記陰極の主原料となる第１の金属から形成されたターゲット材と、
処理容器外に設けられ、前記第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して蒸発させる蒸発源と、
前記蒸発源に連通し、前記蒸発させた第２の金属の蒸気を不活性ガスにより処理容器内まで運搬させる第１のガス供給路と、
前記処理容器内に所望のエネルギーを供給するエネルギー源と、
前記供給されたエネルギーを用いて前記第1のガス供給路から供給された前記不活性ガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを接触させることにより前記ターゲット材から叩き出された第１の金属のターゲット原子を陰極として成膜する際、前記成膜中の陰極に混入させる前記第２の金属の割合を制御する制御器と、を備えた成膜装置。
【請求項１５】
前記請求項１〜１２のいずれかに記載された制御方法により成膜装置を制御することによって製造された有機ＥＬ電子デバイス。
【請求項１６】
前記請求項１〜１２のいずれかに記載された制御方法により成膜装置を制御するためにコンピュータに実行させる処理手順を定めた制御プログラムを記憶した記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−８４６２２（Ｐ２００９−８４６２２Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５４９８９（Ｐ２００７−２５４９８９）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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