(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体上に有機層を成膜する成膜装置の制御方法であって、
前記成膜装置は、
処理容器と、
有機材料を加熱して気化させる第１の蒸着源と、
前記第１の蒸着源に連通し、前記第１の蒸着源にて気化された有機材料を不活性ガスにより運搬させる第１のガス供給路と、
処理容器外に設けられ、銀またはアルミニウムを主とする陰極を形成する第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して気化させる第２の蒸着源と、
前記第２の蒸着源に連通し、前記第２の蒸着源にて気化された第２の金属を不活性ガスにより運搬させる第２のガス供給路と、
前記第１のガス供給路および前記第２のガス供給路に連通し、前記気化された第２の金属を前記気化された有機材料に混入させて前記処理容器内の被処理体に向けて吹き出させる吹き出し機構と、を備え、
前記第２の蒸着源の温度を上げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２の蒸着源の温度を下げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった温度制御と、
前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を増やし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を減らし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった流量制御により、前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を制御する成膜装置の制御方法。
【請求項２】
前記第１の蒸着源の温度を制御することにより、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合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】
前記第１のガス供給路に供給する前記不活性ガスの流量を増減することにより、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御する請求項１又は２に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項４】
前記第１のガス供給路に設けられた第１の開閉機構を制御することにより、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合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２のガス供給路に設けられた第２の開閉機構を制御することにより、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合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の開閉機構および前記第２の開閉機構は大気中に設けられている請求項４または５のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項７】
前記気化された第２の金属を混入させずに前記気化された有機材料にて被処理体上に薄膜を所望の厚さまで形成後、前記気化された有機材料に前記気化された第２の金属を所定量混入させるように制御する請求項１〜６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２の金属を混入させない有機層および前記第２の金属を混入させた有機層は、有機ＥＬデバイスにおける発光層と陰極との間に形成される請求項７に記載された成膜装置の制御方法。
【請求項９】
前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混入量が徐々に増加するように制御する請求項１〜６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のガス供給路および前記第２のガス供給路を形成する配管を２００℃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り、前記第１の金属は銀またはアルミニウムを主とする材料である請求項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】
前記成膜装置は、
被処理体を載置した状態で移動可能な載置台、前記第１の蒸着源を含む複数の蒸着源および前記複数の蒸着源の各蒸着源に連通した第１のガス供給路を含む複数のガス供給路および複数の吹き出し機構を備え、
前記各蒸着源にてそれぞれ気化された、異なる有機材料を各蒸着源に連通した各ガス供給路に通して各吹き出し機構からそれぞれ吹き出させることにより、前記各吹き出し機構の上方を移動する載置台に載置された被処理体上に異なる有機材料を連続成膜し、前記連続成膜の最後に前記気化された第２の金属が混入させた有機層を成膜する請求項９〜１１のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１３】
前記吹き出し機構は、
前記吹き出し機構の内部に緩衝空間を設け、前記吹き出し機構の内部に設けられた緩衝空間の圧力が、前記処理容器内部の圧力より高くなるように、前記気化された有機材料および前記気化された第２の金属を前記緩衝空間に通してから吹き出させる前記請求項１〜１２のいずれかに記載された成膜装置の制御方法。
【請求項１４】
被処理体上に有機層を成膜する成膜方法であって、
処理容器と、
第１の蒸着源にて前記有機材料を加熱して気化させ、
前記気化された有機材料を不活性ガスにより運搬し、
処理容器外に設けられた第２の蒸着源にて銀またはアルミニウムを主とする陰極を形成する第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して気化させ、
前記気化された第２の金属を不活性ガスにより運搬し、
前記気化された第２の金属を前記気化された有機材料に混入させ、
前記第２の蒸着源の温度を上げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２の蒸着源の温度を下げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった温度制御と、
前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を増やし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を減らし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった流量制御により、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御しながら、前記気化された有機材料を前記処理容器内の被処理体に向けて吹き出す成膜方法。
【請求項１５】
被処理体上に有機層を成膜する成膜装置であって、
処理容器と、
前記有機材料を加熱して気化させる第１の蒸着源と、
前記第１の蒸着源に連通し、前記第１の蒸着源にて気化された有機材料を不活性ガスにより運搬させる第１のガス供給路と、
処理容器外に設けられ、銀またはアルミニウムを主とする陰極を形成する第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して気化させる第２の蒸着源と、
前記第２の蒸着源に連通し、前記第２の蒸着源にて気化された第２の金属を不活性ガスにより運搬させる第２のガス供給路と、
前記第１のガス供給路および前記第２のガス供給路に連通し、前記気化された第２の金属を前記気化された有機材料に混入させて前記処理容器内の被処理体に向けて吹き出させる吹き出し機構と、
前記第２の蒸着源の温度を上げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２の蒸着源の温度を下げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった温度制御と、
前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を増やし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を減らし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった流量制御により、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御する制御部とを備える成膜装置。
【請求項１６】
前記請求項１〜１３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１７】
前記請求項１〜１３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料に仕事関数が低い材料を混入させながら成膜する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、携帯型機器の表示部への応用等が期待されている。
【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を参照。）。
【０００５】
非特許文献１では、各陰極とエミッタ層との間に金属をドープした有機層を形成することが開示されている。ドーパントメタルとしては、たとえば、リチウム（Ｌｉ）やストロンチウム（Ｓｒ）やサマリウム（Ｓｍ）が一例として挙げられている。
【０００６】
これらのアルカリ金属は、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。一方で、アルカリ金属は高活性種であるため、高真空状態にある処理室内であっても室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。よって、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。
【０００７】
そこで、電子注入層を安定的に成膜するために、同一処理室内にリチウムなどのアルカリ金属とＡｌｑ３などの有機材料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真空蒸着方法（共蒸着法）が提案されている。
【０００８】
【非特許文献１】“Bright organic electroluminescent devices having a metal-dopedelectron-injecting layer” 1998 American Institute of Physics, Applied PhysicsLetters, VOLUME 73,NUMBER 20, 16 NOVEMBER 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この方法では制御性が悪く、有機層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有機層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。特に、昨今は有機ＥＬデバイスを大面積の基板に作成する動きがあり、一般的な共蒸着法では大面積な基板により均一な膜を形成することは非常に困難になっている。
【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】
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】
【００１３】
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、被処理体上に有機層を成膜する成膜装置の制御方法であって、前記成膜装置は、処理容器と、前記有機材料を加熱して気化させる第１の蒸着源と、前記第１の蒸着源に連通し、前記第１の蒸着源にて気化された有機材料を不活性ガスにより運搬させる第１のガス供給路と、処理容器外に設けられ、銀またはアルミニウムを主とする陰極を形成する第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して気化させる第２の蒸着源と、前記第２の蒸着源に連通し、前記第２の蒸着源にて気化された第２の金属を不活性ガスにより運搬させる第２のガス供給路と、前記第１のガス供給路および前記第２のガス供給路に連通し、前記気化された第２の金属を前記気化された有機材料に混入させて前記処理容器内の被処理体に向けて吹き出させる吹き出し機構と、を備え、前記第２の蒸着源の温度を上げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２の蒸着源の温度を下げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった温度制御と、前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を増やし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を減らし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった流量制御により、前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を制御する成膜装置の制御方法が提供される。
【００１４】
これによれば、有機層に混入させる第２の金属の割合を制御しながら有機層が成膜される。これにより、有機層の成膜時に仕事関数の低い第２の金属を有機層に混入させることによって、実質的に有機層と電子注入層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。
【００１５】
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。
【００１６】
そこで、有機層への第２の金属の混入比率の重要性に鑑みて、本発明では、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御するために、前記第１の蒸着源の温度を制御してもよい。
【００１７】
これにより、第１の蒸着源に収納された有機材料の蒸着速度を制御することができる。すなわち、蒸着源の温度を上げれば有機材料の蒸発速度が上がり、これによって有機層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、蒸着源の温度を下げれば有機材料の蒸発速度が下がり、これによって有機層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る。
【００１９】
また、第２の蒸着源の温度制御により、第１の蒸着源に収納された第２の金属の蒸発速度を制御することができる。この場合、蒸着源の温度を上げれば第２の金属の蒸発速度が上がり、これによって有機層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、蒸着源の温度を下げれば第２の金属の蒸発速度が下がり、これによって有機層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。なお、各蒸着源の温度を制御するためには、各蒸着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。
【００２０】
前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御する他の方法としては、前記第１のガス供給路に供給する前記不活性ガスの流量を増減する方法が挙げられる。
【００２１】
各ガス供給路に供給される不活性ガスは、有機材料または第２の金属を運搬するキャリアガスとして機能する。よって、不活性ガスの流量を増やすことにより、単位時間当たりに運ばれる第２の金属（気化分子）の量を増やすことができる。この結果、有機層に混入される第２の金属の割合を増やすことができる。逆に、不活性ガスの流量を減らすことにより、有機層に混入される第２の金属の割合を減らすことができる。
【００２２】
同様に、有機材料の蒸気（気化分子）に対して不活性ガスの流量を増やすことにより、単位時間当たりに運ばれる有機材料の量を増やすことができる。この結果、有機層に混入される第２の金属の割合を減らすことができる。逆に、有機材料の蒸気に対して不活性ガスの流量を減らせば、有機層に混入される第２の金属の割合を増やすことができる。
【００２３】
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着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、有機層に含有させる第２の金属の量をより精度良く制御することができる。
【００２４】
前記第１のガス供給路に設けられた第１の開閉機構を制御することにより、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御してもよい。また、前記第２のガス供給路に設けられた第２の開閉機構を制御することにより、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御してもよい。
【００２５】
これによれば、第１の開閉機構の開度または第２の開閉機構の開度を調整することにより、第１のガス供給路を通過させる有機材料の量または第２のガス供給路を通過させる第２の金属の量を調整することができる。これにより、気化された有機材料に混入させる第２の金属の割合を制御することができる。
【００２６】
前記第１の開閉機構および前記第２の開閉機構は大気中に設けられていてもよい。これによれば、メンテナンスを容易に実行することができる。なお、大気とは、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ、ＣＯ２、Ｎｅ、Ｈｅ、ＣＨ４などを主成分とし、大気圧１ａｔｍ＝１．０１３×１０５Ｐａの状態をいう。たとえば、気圧測高法では、標準大気とは、地上気圧１０１３．２５ｈＰａ、地上気温１５℃、１１ｋｍ以下の気温減率６．５℃／ｋｍと定められている。
【００２７】
前記気化された第２の金属を混入させずに前記気化された有機材料にて被処理体上に薄膜を所望の厚さまで形成後、前記気化された有機材料に対し前記気化された第２の金属を所定量混入させるように制御してもよい。
【００２８】
これによれば、第２の金属を混入させない有機層が成膜された後、直ちに第２の金属を混入させた有機層が成膜される。これにより、たとえば、高活性種であるアルカリ金属等から形成された第２の金属が水分、窒素、酸素などと容易に反応ことを防止することができるとともに、第２の金属を混入させた有機層の厚さを精度よく調整することができる。
【００２９】
第２の金属を混入させない有機層および第２の金属を混入させた有機層は、有機ＥＬデバイスにおける発光層と陰極との間に形成される。よって、第２の金属を混入させない有機層および第２の金属を混入させた有機層は、前記発光層に隣接した電子輸送層および前記陰極に隣接した電子注入層として機能する。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電子デバイスを製造することができる。
【００３０】
前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混入量が徐々に増加するように制御してもよい。
【００３１】
これによれば、第２の金属の混入量を徐々に増やしながら有機膜を成膜することができる。これにより、有機層に隣接して成膜される陰極近傍になるほど第２の金属の混入比率が高く、陰極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。
【００３２】
前記第１のガス供給路および前記第２のガス供給路を形成する配管を２００℃以上に制御してもよい。これによれば、有機材料が不活性ガスをキャリアとして第１のガス供給路を運搬され、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２のガス供給路を運搬される際、各蒸気が第１および第２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、有機材料に混入させる第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。
【００３３】
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を主とする材料であることが好ましい。
【００３４】
前記成膜装置は、被処理体を載置した状態で移動可能な載置台、前記第１の蒸着源を含む複数の蒸着源および前記複数の蒸着源の各蒸着源に連通した第１のガス供給路を含む複数のガス供給路および複数の吹き出し機構を備えていてもよい。この場合、前記各蒸着源にてそれぞれ気化された、異なる有機材料を各蒸着源に連通した各ガス供給路に通して各吹き出し機構からそれぞれ吹き出させることにより、前記各吹き出し機構の上方を移動する載置台に載置された被処理体上に異なる有機材料を連続成膜し、その連続成膜の最後に前記気化された第２の金属が混入させた有機層を成膜するを成膜してもよい。
【００３５】
これによれば、同一の処理容器内で複数の膜を連続的に成膜することができる。これにより、スループットを向上させ、製品の生産性を高めることができる。また、形成する膜毎に処理容器を多数設ける必要がないので、フットプリントを小さくし、設備コストを低減することができる。
【００３６】
前記吹き出し機構は、前記吹き出し機構の内部に緩衝空間を設け、前記吹き出し機構の内部に設けられた緩衝空間の圧力が、前記処理容器内部の圧力より高くなるように、前記気化された有機材料および前記気化された第２の金属を前記緩衝空間に通してから吹き出させるようにしてもよい。
【００３７】
吹き出し機構内部の緩衝空間の圧力が、処理容器内部の圧力より高い場合、吹き出し口の近傍では、次のような現象が生じていると考えられる。すなわち、吹き出し機構の内部に存在する気体分子の少なくとも一部は、すんなりと吹き出し口を通過することができず、吹き出し機構の内壁を反射して緩衝空間に跳ね返されることを繰り返したのち、吹き出し口の開口から外部に出ていく。すなわち、第１および第２の蒸着源にて気化され、第１および第２のガス供給路を介して緩衝空間に入り込んだ有機材料および第２の金属の気体分子のうち、所定量を超えた気体分子はすぐには吹き出し口を通ることができず、一時的に緩衝空間に滞留する。このようにして、緩衝空間内の圧力が、処理容器内部の圧力より高い所定の圧力（密度）に保たれる。これにより、有機材料および第２の金属の気体分子は、緩衝空間に滞留する間に混ざり合い、ある程度均一な状態となる。
【００３８】
この結果、これらの気体分子は、均一な状態を保持したまま吹き出し口から吹き出されることにより、被処理体上に均一かつ良質な膜を形成することができる。
【００３９】
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、被処理体上に有機層を成膜する成膜方法であって、処理容器と、第１の蒸着源にて前記有機材料を加熱して気化させ、前記気化された有機材料を不活性ガスにより運搬し、処理容器外に設けられた第２の蒸着源にて銀またはアルミニウムを主とする陰極を形成する第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して気化させ、前記気化された第２の金属を不活性ガスにより運搬し、前記気化された第２の金属を前記気化された有機材料に混入させ、前記第２の蒸着源の温度を上げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２の蒸着源の温度を下げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった温度制御と、前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を増やし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を減らし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった流量制御により、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御しながら、前記気化された有機材料を前記処理容器内の被処理体に向けて吹き出す成膜方法が提供される。
【００４０】
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、被処理体上に有機層を成膜する成膜装置であって、処理容器と、前記有機材料を加熱して気化させる第１の蒸着源と、前記第１の蒸着源に連通し、前記第１の蒸着源にて気化された有機材料を不活性ガスにより運搬させる第１のガス供給路と、処理容器外に設けられ、銀またはアルミニウムを主とする陰極を形成する第１の金属よりも仕事関数が小さい第２の金属を加熱して気化させる第２の蒸着源と、前記第２の蒸着源に連通し、前記第２の蒸着源にて気化された第２の金属を不活性ガスにより運搬させる第２のガス供給路と、前記第１のガス供給路および前記第２のガス供給路に連通し、前記気化された第２の金属を前記気化された有機材料に混入させて前記処理容器内の被処理体に向けて吹き出させる吹き出し機構と、前記第２の蒸着源の温度を上げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２の蒸着源の温度を下げて前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった温度制御と、前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を増やし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を増やす、あるいは前記第２のガス供給路に供給される不活性ガスの流量を減らし前記気化された有機材料に対する前記気化された第２の金属の混合割合を減らすといった流量制御により、前記気化された有機材料に対する前記第２の金属の混合割合を制御する制御部とを備える成膜装置が提供される。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
これらによれば、陰極の成膜時に仕事関数の低い第２の金属を有機層に混入させることにより、実質的に電子注入層と有機層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】
【００４４】
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】
【００４５】
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。
【００４６】
（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。）が成膜装置に搬入され、ＩＴＯ（陽極）１０上に、図１（ｂ）に示した有機層２０が成膜される。有機層２０中、一部にてアルカリ金属を混入するがこれについては後述する。
【００４７】
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、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）に示したメタル電極（陰極）３０が成膜される。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。特に、第６層の電子輸送層および電子注入層の成膜では、その一部にセシウムを混入させながら有機材料を蒸着させることにより同層が成膜される。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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、有機層(第６層)２０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。
【００５８】
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。なお、制御器５０は、気化された有機層の第６層を形成する有機材料に混入させるアルカリ金属の割合を制御する制御部に相当する。
【００５９】
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成膜装置（ＰＭ１）の内部構成および有機膜の積層構造について、図３，４を参照しながら説明する。
【００６０】
（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、処理容器１００、蒸着装置２００、第２の蒸着源としてのディスペンサＤｓを有している。各装置は制御器５０により制御され、これにより、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。
【００６１】
＜処理容器＞
処理容器１００は直方体であり、その内部に移載機構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。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。
【００６２】
移載機構１１０は、ステージ１１０ａ、支持体１１０ｂおよび移動機構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。移動機構１１０ｃは、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とともに処理容器１００の長手方向に移動させ、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。なお、ステージ１１０ａは、被処理体を載置した状態で移動可能な載置台に相当する。
【００６３】
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（以下、この空間を緩衝空間Ｓという。）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、処理容器１００の底壁を貫通する第１のガス供給管１５０ａ〜１５０ｆにそれぞれ連結されている。
【００６４】
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。
【００６５】
処理容器１００には排気口１６０が設けられている。排気口１６０は開度調整可能バルブＶ１を介して真空ポンプ１７０に連結されている。処理容器１００の内部は、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、バルブＶ１の開度を調整することにより所望の真空度に制御される。
【００６６】
＜蒸着装置＞
蒸着装置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。各蒸着源２１０ａ〜２１０ｆは、内部に異なる有機材料Ａ〜Ｆをそれぞれ収納している。有機材料Ａ〜Ｆがそれぞれ収納された容器底面には、ヒータが埋め込まれ、各ヒータは蒸着装置２００の外部に設けられた電源２２０に接続されている。蒸着源２１０ｆは、有機材料Ｆを加熱して気化させる第１の蒸着源に相当する。
【００６７】
電源２２０は、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、所望の電力を出力することにより、各蒸着源２１０ａ〜２１０ｆの各ヒータをそれぞれ別個に加熱する。このようにして、各蒸着源を２００〜５００℃程度の高温にすることにより各有機材料Ａ〜Ｆをそれぞれ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。
【００６８】
蒸着源２１０ａ〜２１０ｆには、アルゴンガスを供給するガスラインが設けられている。図３では、蒸着源２１０ｆにアルゴンガスを供給するガスライン２３０ｆのみが示されている。アルゴンガス供給源から出力されたアルゴンガスは、ガスライン２３０ｆを通って蒸着源２１０ｆ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、ガスライン２３０ｆに連結されたマスフローコントローラＭＦＣ１（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）及びバルブＶ２を制御することにより調節される。
【００６９】
蒸着源２１０ａ〜２１０ｆは、その上部にて第１のガス供給管１５０ａ〜１５０ｆにそれぞれ連結されている。第１のガス供給管１５０ａ〜１５０ｆは、制御器５０から出力された駆動信号に基づき加熱され所定の高温状態に保たれている。これにより、各蒸着源２１０にて気化された有機分子Ａ〜Ｆは、各第１のガス供給管１５０に付着することなく、ガスライン２３０ｆから供給されたアルゴンガスをキャリアガスとして、各第１のガス供給管１５０内部のガス通路（第１のガス供給路）を通って各吹き出し機構１２０まで運搬され、各吹き出し機構１２０の開口から処理容器１００の内部に放出される。
【００７０】
各第１のガス供給管１５０の下流側には、開度調整可能バルブＶ３（第１の開閉機構に相当）がそれぞれ取り付けられていて、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、バルブＶ３の開度を調整することにより、各第１のガス供給管１５０を通過する各有機材料の供給量を制御するようになっている。
【００７１】
蒸着装置２００には排気口２４０が設けられている。排気口２４０は開度調整可能バルブＶ４を介して真空ポンプ２５０に連結されている。蒸着装置２００の内部は、制御器５０から出力された駆動信号に基づき、バルブＶ４の開度を調整することにより所望の真空度に制御される。
【００７２】
＜第２の蒸着源：ディスペンサ＞
処理容器１００の外部には、セシウムを加熱して気化させるディスペンサＤｓ（第２の蒸着源に相当）が設けられている。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には、電源Ｄｓ２が接続されている。電源Ｄｓ２には、制御器５０から出力された駆動信号に基づき所望の電圧が印加され、蒸発容器Ｄｓ１に所定の電流が流れる。これにより、蒸発容器Ｄｓ１は、加熱されて所望の温度に保持される。このようにして、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。第２の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。第１の金属は、銀またはアルミニウムを主とする材料（合金を含む）であればよい。
【００７３】
ディスペンサＤｓは、開度調整可能バルブＶ５を介して真空ポンプ３１０に連結されている。ディスペンサＤｓの内部は、制御器５０から出力された駆動信号に基づきバルブＶ５の開度を調節することにより所望の真空圧に制御される。
【００７４】
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ＭＦＣ２およびバルブＶ６を介してアルゴンガス供給源に連結されている。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及びバルブＶ６を制御することによって調節される。ディスペンサＤｓと第１のガス供給管１５０ｆとは、第２のガス供給管３２０を介して連結されている。
【００７５】
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２のガス供給管３２０内部の通路（第２のガス供給路）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２のガス供給管３２０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、たとえば、２００℃以上の温度に調節される。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。
【００７６】
第２のガス供給管３２０には、開度調整可能バルブＶ７（第２の開閉機構に相当）が取り付けられていて、制御器５０から出力された駆動信号に基づきバルブＶ７の開度を調整することにより、第２のガス供給管３２０を通過するセシウムの供給量を制御するようになっている。
【００７７】
第２のガス供給管３２０は、バルブＶ３より下流側にて第１のガス供給管１５０ｆに連結される。これにより、第２のガス供給路３５０を通過した有機材料Ｆの分子とセシウムの分子とが混ざり合いながら吹き出し機構１２０ｆに向けて運搬される。
【００７８】
吹き出し機構１２０ｆに到達した有機材料Ｆおよびセシウムの混合ガスは、狭められた吹き出し口を通って処理容器内に吹き出されるため、吹き出される気体分子の量は制限される。これにより、緩衝空間Ｓに入り込んだ上記気体分子のうち、所定量を超えた気体分子はすぐには吹き出し口を通ることができず、一時的に緩衝空間Ｓを滞留する。このようにして、緩衝空間Ｓの圧力が、吹き出し容器１２０ｆの外部の圧力（すなわち、処理室Ｕの圧力）より高くなるように、気体分子を緩衝空間Ｓに一時的に滞留させることにより、気体分子は、緩衝空間Ｓを滞留する間により均一に混ざり合う。均一に混ざり合った気体分子は、吹き出し口から均一な状態で基板Ｇに向けて吹き出される。
【００７９】
以上に説明した成膜装置によれば、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１２０ｅまで順に移動する際、各吹き出し機構１２０ｂ〜１２０ｅから吹き出された有機分子Ａ〜Ｅ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５層）が順に形成される。最後に、吹き出し機構１２０ｆからセシウムが混入された有機材分子Ｆが基板Ｇに堆積することにより、有機層の第６層である電子輸送層（電子注入層）が形成される。
【００８０】
このようにして、基板ＧのＩＴＯ（陽極）１０上に有機層２０が成膜される。成膜後、基板Ｇは直ちにＰＭ４に搬送され、スパッタリングにより有機層２０上にメタル電極３０が成膜される。
【００８１】
（有機層（第６層）成膜処理）
つぎに、上述した構成を有する成膜装置の内部にてセシウム（Ｃｓ）を混入しながら有機層（第６層）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５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００８２】
有機層（第６層）成膜処理は、ステップ５００から開始され、制御器５０は、ステップ５０５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６（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５０５にて電流値を０（ＯＦＦ値）に設定する。これによれば、ｔ１時間が経過するまでセシウムは気化されない。
【００８３】
他の温度制御としては、たとえば、制御器５０は、蒸着源２１０ｆのヒータや、第１のガス供給管１５０ｆや第２のガス供給管３２０等に埋設された図示しないヒータを２００℃以上の所定の温度にするように制御する。
【００８４】
つぎに、制御器５０は、ステップ５１０にて各バルブおよび各マスフローコントローラを制御して、第１のガス供給管１５０ｆを通過する有機分子Ｆおよびアルゴンガスの流量や第２のガス供給管３２０を通過するセシウム分子やアルゴンガスの流量を制御する。前述したように、処理時間ｔ１まではセシウムを有機層（第６層）に混入させないように制御するため、バルブＶ７は全閉する。また、バルブＶ３は、所定量の有機分子Ｆが吹き出し機構１２０ｆの吹き出し口から供給されるように調整される。
【００８５】
ついで、制御器５０は、ステップ５１５にてステージ１１０ａを吹き出し機構１２０ｆの上方まで移動させる。これにより、図７（ａ）に示したように、吹き出し機構１２０ｆの吹き出し口から有機分子Ｆがステージ１１０ａに向けて放出される。
【００８６】
ここで、有機層（第６層）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）や電子輸送層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、電子注入層にリチウムを用いた場合、その厚みは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。
【００８７】
よって、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、有機層２０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、ディスペンサＤｓの温度が制御される。すなわち、制御器５０は、ステップ５２０にて有機層の第６層が所定の厚さまで成膜されていないと判定した後、ステップ５２５にてディスペンサＤｓの温度を変えるか否かを制御する。図６（ａ）に示したように所定時間ｔ１経過前までは、ディスペンサＤｓに流す電流をＯＦＦにする。すなわち、電源Ｄｓ２に電圧を印加しない。よって、所定時間ｔ１経過前は、制御器５０は、ステップ５３０をスキップし、ステップ５３５にてガス流量を変えるか否かを判定する。ガス流量を変えることにより、成膜速度を変化させたい場合、制御器５０は、ステップ５４０に進んで、バルブＶ３の開度を調節することにより、成膜速度を制御する。この過程では、図７（ｂ）に示したように、有機分子Ｆのみが積層された薄膜が形成されている。
【００８８】
ステップ５２０〜５４０を繰り返すうちに、所定時間ｔ１が経過すると、制御器５０は、温度を変える。すなわち、制御器５０は、ステップ５２０，５２５に続くステップ５３０にて、図６（ａ）に示したようにディスペンサＤｓに流す電流をＯＮに制御する（電源Ｄｓ２に所定の電圧を印加する）。
【００８９】
ついで、制御器５０は、ステップ５３５に進んで、ガス流量を変えるか否かを判定する。所定時間ｔ１経過後は、有機層にセシウムＣｓを混入させて電子注入層を形成する必要がある。このため、制御器５０は、ステップ５３５にてガス流量を変えると判定し、ステップ５４０にてバルブＶ７の開度を調整することにより、第２のガス供給管３２０の通路を通るセシウムＣｓの量を制御する。同時に、制御器５０は、同ステップ５４０にてマスフローコントローラＭＦＣ２およびバルブＶ６を調整することにより、アルゴンガスの流量を変化させ、これにより、単位時間当たりに第２のガス供給管３２０の通路を通るセシウムＣｓの量を制御する。これにより、図７（ｃ）に示したように、有機分子ＦにセシウムＣｓが混入された状態で吹き出し機構１２０ｆの吹き出し口から各ガスがステージ１１０ａに向けて放出される。
【００９０】
この状態で、成膜が進み、有機層（第６層）が所定の厚さまで成膜されると、制御器５０は、ステップ５２０からステップ５９５に進み、本処理を終了する。この状態では、図７（ｄ）に示したように、有機層（第６層）のうち、セシウムＣｓが混入していない有機分子Ｆのみの薄膜が電子輸送層として形成され、その後、セシウムＣｓが混入された有機分子Ｆのごく薄い膜が電子注入層として形成される。
【００９１】
以上に説明したように、本実施形態にかかる有機層（第６層）成膜の制御方法によれば、アルカリ金属を有機層に混入させることにより、実質的に電子注入層と有機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が水分、窒素、酸素などと反応することを極力抑え、これにより、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。
【００９２】
また、本実施形態にかかる有機層の成膜方法によれば、種々の制御方法を用いて有機層２０の第６層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、有機層２０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。蒸着源２１０ｆの温度を制御することにより、有機材料Ｆの蒸発速度を制御し、これにより、有機層２０に混入させるアルカリ金属の割合を制御してもよい。
【００９３】
また、他の例としては、収納容器２１０ｆやディスペンサＤｓに供給する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、単位時間当たりに各ガス供給路を通過する有機材料の量やアルカリ金属の量を制御し、これにより、有機層２０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、有機層２０の第６層を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。
【００９４】
第１のガス供給管１５０ｆ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３２０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、有機層２０に混入させるアルカリ金属の割合を制御してもよい。
【００９５】
上記実施形態では、アルカリ金属が混入していない有機膜（電子輸送層）を形成後、アルカリ金属を混入させた有機層（電子注入層）を電子輸送層上に連続的に成膜した。しかしながら、図６（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増加させることにより、アルカリ金属の蒸発量を増加させてもよい。これによれば、有機層２０へのアルカリ金属の混入量を徐々に増加させることができる。これにより、陰極の近傍になればなるほどアルカリ金属の原子数が多く、陰極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有機層にアルカリ金属を混入させることができる。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態によれば、仕事関数が低いアルカリ金属と有機層とを同時に成膜することが可能となり、活性化しやすいアルカリ金属を酸化などさせることなく、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
また、本実施形態では、成膜装置の処理容器１００と蒸着装置２００とを別体で設けたが、一つの処理容器内に各有機材料の蒸着源を内臓させてもよい。
【０１０１】
また、本実施形態では、第１のガス供給管１５０ｆに第２のガス供給管３２０を連結させているが、第１のガス供給管１５０ｆおよび第２のガス供給管３２０は、別々に吹き出し機構１２０ｆに連結するようにしてもよい。
【０１０２】
なお、被処理体は、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ以上の基板であってもよく、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】
【０１０３】
【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】有機層（第６層）成膜処理を示したフローチャートである。
【図６】成膜時間に対する電流値を示したグラフである。
【図７】有機層（第６層）の成膜過程を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０      ＩＴＯ
２０      有機層
３０      メタル電極
４０      封止膜
５０      制御器
１００    処理容器
１１０    移載機構
１２０ａ〜１２０ｆ    吹き出し機構
１３０    隔壁
１５０ａ〜１５０ｆ    第１のガス供給管
２００    蒸着装置
２１０ａ〜２１０ｆ    蒸着源
２２０    電源
３２０    第２のガス供給管
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
Ｄｓ      ディスペンサ
Ｄｓ１    蒸発容器
Ｄｓ２    電源
【図１】
0005527933.tif 000002
【図２】
0005527933.tif 000003
【図３】
0005527933.tif 000004
【図４】
0005527933.tif 000005
【図５】
0005527933.tif 000006
【図６】
0005527933.tif 000007
【図７】
0005527933.tif 000008