(57)【要約】【課題】簡素な構成で、膜厚方向で所望の濃度勾配を有する膜を形成することのできる蒸着装置、蒸着方法、およびこの蒸着方法を採用した有機ＥＬ装置の製造方法を提供すること。【解決手段】蒸着装置において、ホスト材料に対応する蒸着源からは基板に向けてホスト材料が定量供給される一方、蛍光色素からなるドーパント材料に対応する蒸着源には、周方向で開口度が変化するセルシャタ１７が設けられている。このため、セルシャッタ１７を回転駆動すると、ドーパント材料に対応する蒸着源から基板に向かうドーパント材料の供給量が変化する。それ故、膜厚方向でドーパント濃度が変化する発光層を容易に形成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蒸着源を備え、当該複数の蒸着源の各々から蒸着材料を飛散させて基板上に成膜を行う蒸着装置において、
前記複数の蒸着源は、前記基板に向かう経路の途中位置に所定方向に駆動される開口度調整用シャッタ部材が配置された蒸着源を含み、
当該開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着材料が通過可能な開口度が駆動方向で変化していることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記開口度調整用シャッタ部材は、前記開口度が駆動方向で連続的に変化していることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
前記開口度調整用シャッタ部材は、回転駆動され、
当該開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着材料が通過可能な開口度が回転方向で変化していることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着材料が通過可能な複数の開口部を備え、
当該開口部のサイズおよび形成密度の少なくとも一方が前記駆動方向で変化していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸着装置。
【請求項５】
前記開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着源から前記基板に向かう経路を遮蔽する遮蔽領域を備え、
当該遮蔽領域の幅が前記駆動方向で変化していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸着装置。
【請求項６】
前記開口度調整用シャッタ部材を蒸着材料の昇華温度以上の温度にまで加熱する加熱装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の蒸着装置。
【請求項７】
複数の蒸着源の各々から蒸着材料を飛散させて基板上に成膜する成膜方法において、
前記複数の蒸着源のうちの少なくとも１つの蒸着源から前記基板に向かう経路の途中位置に、前記蒸着材料が通過可能な開口度が駆動方向で変化する前記開口度調整用シャッタ部材を配置し、当該開口度調整用シャッタ部材を前記駆動方向に駆動しながら成膜することを特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
請求項７に記載の蒸着方法を用いた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記複数の蒸着源の各々から飛散する蒸着材料によって少なくとも発光層を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着やスパッタ蒸着などの蒸着を行う蒸着装置、蒸着方法、およびこの蒸着方法を用いた有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体装置や電気光学装置を製造するにあたっては、真空蒸着やスパッタ蒸着などの蒸着法により基板上に薄膜を形成することが多い。例えば、電気光学装置として低分子有機ＥＬ装置を製造するにあたっては、マスク蒸着法によって、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層として機能する有機膜（有機機能層）を基板上に形成している。なお、正孔注入輸送層は、正孔注入層と正孔輸送層とに分けて形成され、電子注入輸送層は、電子注入層と電子輸送層とに分けて形成される場合もある。
【０００３】
このような有機ＥＬ装置は、カラー表示装置などとして用いる場合、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に対応するサブ画素（有機ＥＬ素子）が形成されるが、単独の発光材料からなる発光層によってＲＧＢ各色の特性を得るのは難しい。
【０００４】
そこで、ホスト材料に蛍光色素をドーピングした発光層を形成し、蛍光色素からのルミネッセンスを発光色として取り出すことが提案されている。この場合、ドープ濃度が発光特性などに大きな影響を与えるとして、近年、このドープ濃度に膜厚方向の勾配をつけることにより、輝度寿命および発光効率を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開２００２−６９４２７号公報
【特許文献２】特開２００４−６１０２号公報
【特許文献３】特開２００５−１００７６７号公報
【特許文献４】特開２００５−１０８７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献に開示されたような濃度勾配をつけるには、従来、複数の蒸着源の各々から蒸着材料を飛散させて基板上に成膜を行う際、例えば、ドーパントに対応する蒸着源の温度を制御してその蒸発速度を制御する方法が一般的である。
【０００６】
しかしながら、ドーパントの蒸着速度は非常に低いため、温度により蒸着速度を制御するのが困難であり、その結果、所望の濃度勾配を得ることができないという問題点がある。また、蒸着源を増やすことことにより、基板への蒸着材料の飛散量を制御する方法もあるが、この方法でも、所望の濃度勾配を得ることができないとともに、蒸着源を増やす分、蒸着室の構成が複雑になるという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な構成で、膜厚方向で所望の濃度勾配を有する膜を形成することのできる蒸着装置、蒸着方法、およびこの蒸着方法を採用した有機ＥＬ装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、複数の蒸着源を備え、当該複数の蒸着源の各々から蒸着材料を飛散させて基板上に成膜を行う蒸着装置において、前記複数の蒸着源は、前記基板に向かう経路の途中位置に所定方向に駆動される開口度調整用シャッタ部材が配置された蒸着源を含み、当該開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着材料が通過可能な開口度が駆動方向で変化していることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、蒸着源から基板に向かう経路の途中位置に開口度調整用シャッタ部材が配置され、この開口度調整用シャッタ部材では、蒸着材料が通過可能な開口度が駆動方向で変化している。このため、坩堝などのの温度を変えなくても、開口度調整用シャッタ部材を駆動するだけで、基板に向けて飛散する材料の量を経時的に変化させることができる。それ故、簡素な構成で、膜厚方向で所望の濃度勾配を有する膜を形成することができる。
【００１０】
本発明において、前記開口度調整用シャッタ部材は、前記開口度が駆動方向で連続的に変化している構成を採用することができる。このように構成すると、膜厚方向で濃度が連続的に変化する膜を形成することができる。
【００１１】
本発明において、前記開口度調整用シャッタ部材は回転駆動され、当該開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着材料が通過可能な開口度が回転方向で変化していることが好ましい。このように構成すると、簡素な構成で開口度調整用シャッタ部材を駆動することができる。
【００１２】
本発明において、前記開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着材料が通過可能な複数の開口部を備え、当該開口部のサイズおよび形成密度の少なくとも一方が前記駆動方向で変化している構成を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記開口度調整用シャッタ部材は、前記蒸着源から前記基板に向かう経路を遮蔽する遮蔽領域を備え、当該遮蔽領域の幅が前記駆動方向で変化していることが好ましい。このように構成すると、前記開口度調整用シャッタ部材の開口部分が広いので、開口部分が蒸着材料で塞がれることがない。それ故、メンテナンスが容易となる。
【００１４】
本発明において、前記開口度調整用シャッタ部材を蒸着材料の昇華温度以上の温度にまで加熱する加熱装置を備えていることが好ましい。このように構成すると、蒸着源から飛散した蒸着材料が開口度調整用シャッタ部材に付着することを防止することができる。
【００１５】
本発明では、複数の蒸着源の各々から蒸着材料を飛散させて基板上に成膜する成膜方法において、前記複数の蒸着源のうちの少なくとも１つの蒸着源から前記基板に向かう経路の途中位置に、前記蒸着材料が通過可能な開口度が駆動方向で変化する前記開口度調整用シャッタ部材を配置し、前記開口度調整用シャッタ部材を前記駆動方向に駆動しながら成膜することことを特徴とする。
【００１６】
本発明を適用した蒸着方法は、有機ＥＬ装置の製造方法に適用することができる。この場合、例えば、前記複数の蒸着源の各々から飛散する蒸着材料によって少なくとも発光層を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１８】
（有機ＥＬ装置の構成例）
図１は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の要部断面図である。図１に示す有機ＥＬ装置１は、例えば、カラー表示装置などとして用いられるものであり、複数の有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子群３Ａを備えている。ここで、複数の有機ＥＬ素子３は各々がＲ、Ｇ、Ｂに対応するサブ画素を構成しており、各色の有機ＥＬ素子３によって、１つの画素が構成されている。有機ＥＬ装置１が、発光層７で発光した光を画素電極４側から出射するボトムエミッション方式の場合には、素子基板２側から発光光を取り出す。このため、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。また、素子基板２上には、画素電極４に電気的に接続された駆動用トランジスタ５ａ（薄膜トランジスタ）などを含む回路部５が、発光素子群の下層側に形成されており、その上層側に有機ＥＬ素子３が形成されている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極４と、この画素電極４からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層６と、有機ＥＬ物質からなる発光層７（有機機能層）と、電子を注入／輸送する電子注入層８と、陰極９とがこの順に積層された構造になっている。
【００１９】
このような有機ＥＬ装置１を製造するには、素子基板２に対して成膜工程、レジストマスクを用いてのパターニング工程などといった半導体プロセスを利用して各層が形成されるが、正孔輸送層６、発光層７、電子注入層８などの有機機能層は、水分や酸素により劣化しやすい。このため、発光層７などの有機機能層を形成する際、さらには、陰極９を形成する際、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行うと、レジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に有機機能層が水分や酸素により劣化してしまう。そこで、本形態では、発光層７などの有機機能層を形成する際、さらには陰極９を形成する際には、マスク蒸着法を利用して、素子基板２に所定形状の薄膜を形成し、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行わない。このマスク蒸着法では、大型基板（素子基板２／被処理基板）の所定位置にマスクを重ねた状態で蒸着を行う。発光層７を形成する場合には、低分子有機ＥＬ材料を加熱、蒸発させ、マスクの開口部を介して大型基板の下面に発光層７をストライプ状に形成する。正孔輸送層６、電子注入層８、陰極９などの形成も略同様に行う。
【００２０】
ここで、単独の発光材料からなる発光層７によって、ＲＧＢ各色の特性を得るのは難しい。そこで、本形態では、図１（ｂ）に示すように、ホスト材料に蛍光色素をドーピングした発光層７を形成し、蛍光色素からのルミネッセンスを発光色として取り出す。また、本形態では、発光層７において、ドープ濃度に膜厚方向の勾配をつけることにより、輝度寿命および発光効率を向上させる。このようなホスト材料とドーパント材料の組み合わせとしては、例えば、トリス（８−キノリラト）アルミニウムとクマリン誘導体との組み合わせ、アントラセン誘導体とスチリルアミン誘導体との組み合わせ、アントラセン誘導体とナフタセン誘導体との組み合わせ、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムとジシアノピラン誘導体との組み合わせ、ナフタセン誘導体とジインデノペリレンとの組み合わせなどがある。
【００２１】
（蒸着装置の構造）
図２は、本発明を適用した蒸着装置の構成を示す概略構成図である。図３は、この蒸着装置で用いられる開口度調整用シャッタ部材の平面図である。
【００２２】
図２において、本形態の蒸着装置１０は、ホスト材料に蛍光色素をドーピングした発光層７を形成する際、ドープ濃度に膜厚方向の勾配をつけるために、以下に説明する構成を有している。まず、蒸着装置１０は、蒸着室１１内の上方位置に、基板２（素子基板、あるいは単品サイズの素子基板を多数取りできる大型基板）を保持する基板ホルダ（図示せず）、およびマスク（図示せず）を保持するマスクホルダ（図示せず）が配置されている一方、蒸着室１１内の下方位置には、基板２に向けて蒸着分子や蒸着原子を供給する蒸着源１２が構成されている。
【００２３】
本形態では、ホスト材料に蛍光色素をドーピングした発光層７を形成することを目的に、蒸着室１１には、ホスト材料に対応する蒸着源およびドーパントに対応する蒸着源とが配置されているが、図２には、ドーパントに対応する蒸着源１２のみが図示してある。
【００２４】
蒸着室１１内には、基板２と蒸着源１２との間のうち、基板２の真下位置に一対のメインシャッタ１３が配置されており、これらのメインシャッタ１３は、メインシャッタ駆動軸１３０に連結されて、基板２と蒸着源１２との間を遮った状態と開放した状態に切り換えられる。なお、蒸着室１１に対しては、吸気管や給気管などが接続されているが、これらの図示は省略する。
【００２５】
蒸着源１２は、蒸着材料としてのドーパント材料２０（蛍光色素）が収納された坩堝１４と、この坩堝１４を加熱するための坩堝ヒータ１５とを備えており、坩堝ヒータ１５によって、坩堝１４内のドーパント材料２０を加熱して蒸発させる。また、図示を省略した蒸着源も、蒸着材料としてのホスト材料が収納された坩堝と、この坩堝を加熱するための坩堝ヒータとを備えており、坩堝ヒータによって、坩堝内のホスト材料を加熱して蒸発させる。その結果、基板２には、ホスト材料に蛍光色素がドーピングされた発光層７が形成される。
【００２６】
図示を省略するが、ホスト材料に対応する蒸着源には、坩堝の開口部の上方位置にセルシャッタが配置されており、このセルシャッタは、坩堝の開口部を完全に覆う状態と、完全に開放した状態とに切り換える。
【００２７】
また、ドーパント材料２０に対応する蒸着源１２にも、坩堝１４の開口部１４０の上方位置にセルシャッタ１７を備えている。
【００２８】
蒸着源１２に設けられたセルシャッタ１７は、その中央位置にセルシャッタ駆動軸１７０が連結されており、セルシャッタ駆動軸１７０によってセルシャッタ１７を軸線周りに回転駆動した際、セルシャッタ１７は、常に坩堝１４の開口部１４０の上方に位置するが、セルシャッタ１７において坩堝１４の開口部１４０の上方に位置する領域が変化する。
【００２９】
ここで、セルシャタ１７は、図３（ａ）に示すように、周方向で複数の領域１７ａ、１７ｂ、１７ｃ・・に分割されており、各領域によって、蒸着材料が通過する開口度が相違する。すなわち、領域１７ａは、蒸着材料が通過する微細な穴が一切、形成されていない完全な遮蔽領域であり、領域１７ａに対して反時計回りＣＣＷに隣接する領域１７ｂは、蒸着材料が通過する微細な開口部が低密度なメッシュ状に形成されている。また、領域１７ｂに対して反時計回りＣＣＷで並ぶ領域１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、この順に、蒸着材料が通過する微細な開口部がより高密度に変化するメッシュ状に形成されている。領域１７ｅは、遮蔽部分のない完全な開口領域になっている。なお、複数の領域１７ｂ、１７ｃ・・の各々の領域内では開口部の密度は一定である。
【００３０】
（成膜動作）
図２および図３を参照して、本発明を適用した蒸着装置での成膜動作を説明する。本形態の蒸着装置１０を用いて成膜を行う場合には、真空引きした蒸着室１１に基板２を搬入した後、ホスト材料に対応する蒸着源から基板２に向けて蒸着材料を飛散させる。かかるホスト材料の蒸着は、成膜中、一定条件で行われる。
【００３１】
これに対して、ドーピング材料２０に対応する蒸着源１２では、坩堝１４の開口部１４０をセルシャタ１７の領域１７ａ（完全遮蔽領域）が覆っている状態から、セルシャッタ１７が時計回りＣＷに駆動される。そして、坩堝１４の開口部１４０の上方位置にセルシャタ１７の領域１７ｅが位置する状態になった後、セルシャッタ１７が反時計回りＣＣＷに駆動され、坩堝１４の開口部１４０の上方位置にセルシャタ１７の領域１７ａが位置する状態になった時点で成膜が終了する。
【００３２】
その結果、基板２には、ホスト材料に蛍光色素がドーピングされた発光層７が形成される。また、セルシャッタ１７の駆動によって、蒸着源１２から基板２に向かう経路の開口度が経時的に変化することになるので、図１（ｂ）に示すように、発光層７では、下層側から中間層を経て上層側に向かうにともなって、蛍光色素のドープ濃度が低濃度、高濃度、低濃度に変化することになる。
【００３３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ドーパント材料２０に対応する蒸着源１２から基板２に向かう経路の途中位置に開口度調整用のセルシャッタ１７が配置され、このセルシャッタ１７では、蒸着材料が通過可能な開口度が駆動方向で変化している。このため、坩堝１４の温度を変えなくても、セルシャッタ１７を駆動するだけで、基板１７に向けて飛散するドーパント材料２０の量を経時的に変化させることができる。すなわち、セルシャッタ１７の回転を制御するだけで、基板１７に向けて飛散するドーパント材料２０の量を経時的に変化させることができるので、膜厚方向で蛍光色素のドープ濃度が変化する発光層７を形成することができる。
【００３４】
［その他の実施の形態］
本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、図１（ｂ）に示すように下層側から中間層を経て上層側に向かうにともなって蛍光色素のドープ濃度が低濃度、高濃度、低濃度に変化する発光層７を形成するにあたって、上記形態では、セルシャッタ１７を途中で反転させたが、一方方向のみに回転させて、図１（ｂ）に示す発光層７を形成可能な開口パターンを備えたセルシャッタ１７を用いてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態において、セルシャッタ１７では、複数の領域１７ｂ、１７ｃ・・毎に開口部の密度を変化させ、かつ、複数の領域１７ｂ、１７ｃ・・の各々の領域内では開口部の密度を一定としたが、図３（ｂ）に示すように、セルシャッタ１７を領域に区分せず、反時計方向ＣＣＷに沿って、開口部の密度が連続的に変化する構成を採用してもよい。このように構成すると、膜厚方向でドープ濃度が連続的に変化する発光層７を形成することができる。
【００３６】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）に示すセルシャッタ１７のように、小さな開口部をメッシュ状に形成すると、セルシャッタ１７に蒸着材料が触れて付着した場合、開口部が蒸着材料で詰まるおそれがある。従って、セルシャッタ１７に加熱装置を設けて、セルシャッタ１７を蒸着材料の昇華温度以上まで加熱しておけば、蒸着材料がセルシャタ１７に付着して開口部を塞いでしまうことを防止することができる。
【００３７】
図３（ａ）、（ｂ）に示す構成では、セルシャッタ１７に微細な開口部を形成し、その密度を変化させたが、図３（ｃ）に示すように、周方向（駆動方向）で遮蔽領域１７ｘの幅ｗが変化するセルシャッタ１７を用いてもよい。この場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示す構成と違って、開口部が蒸着材料で詰まるおそれがない。但し、セルシャッタ１７に蒸着材料が付着することを防止するという観点からすれば、図３（ｃ）に示すセルシャッタ１７にも加熱装置を設けて、セルシャッタ１７を蒸着材料の昇華温度以上まで加熱しておくことが好ましい。
【００３８】
また、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す構成では、１枚のシャッタ板によりセルシャッタ１７（開口度調整用シャッタ部材）を構成したが、複数枚の板材によって、１つのセルシャッタ１７（開口度調整用シャッタ部材）を構成してもよい。
【００３９】
さらに、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す構成では、セルシャッタ１７（開口度調整用シャッタ部材）を回転駆動する例であったが、セルシャッタ１７を往復直線駆動する構成などを採用してもよく、いずれの場合でも、セルシャッタ１７の駆動方向に沿って開口度を変化させればよい。
【００４０】
さらにまた、上記形態では、ホスト材料に対応する蒸着源からは基板２に向けてホスト材料を定量供給し、ドーパント材料に対応する蒸着源１２から基板２に向かうドーパント材料の供給量を変化させたが、ドーパント材料に対応する蒸着源からは基板２に向けてドーパント材料を定量供給し、ホスト材料に対応する蒸着源１２から基板２に向かうホスト材料の供給量を変化させて、膜厚方向でドーパント濃度が変化する発光層７を形成してもよい。さらに、ドーパント材料に対応する蒸着源１２から基板２に向かうドーパント材料の供給量を変化させるとともに、ホスト材料に対応する蒸着源１２から基板２に向かうホスト材料の供給量を変化させて、膜厚方向でドーパント濃度が変化する発光層７を形成してもよい。
【００４１】
また、上記形態では、容器として坩堝１４を用い、坩堝１４を抵抗加熱方式の坩堝ヒータ１５により加熱する構成を採用したが、加熱方法としては、抵抗加熱方式の他、高周波誘導加熱方式、電子ビーム加熱方式、レーザビーム加熱方式などを採用してもよく、このような加熱方法によれば、比較的高融点の金属膜の形成も行うことができる。
【００４２】
さらに、上記形態では、マスク蒸着を例に説明したが、基板の全面に蒸着を行う蒸着装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した有機ＥＬ装置の要部断面図、および発光層の説明図である。
【図２】本発明を適用した蒸着装置の構成を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図２に示す蒸着装置において、開口度調整用シャッタ部材として用いたセルシャッタの平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・有機ＥＬ装置、２・・基板、３・・有機ＥＬ素子、７・・発光層、１０・・蒸着装置、１１・・蒸着室、１２・・蒸着源、１３・・メインシャッタ、１４・・坩堝、１７・・セルシャッタ（開口度調整用シャッタ部材）、１４０・・坩堝の開口部、１７０・・セルシャッタ駆動軸
【図１】
2008088464.tif 000003
【図２】
2008088464.tif 000004
【図３】
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