(57)【要約】【課題】気相の状態にした有機原料をキャリアガスを用いて輸送して基板上に吸着させる場合の、基板の温度上昇を防ぐ。【解決手段】チャンバー２内には断熱壁５に仕切られて基板冷却室６と膜形成室７が設けられ、基板ホルダ８の回転によって基板３は基板冷却室６と膜形成室７の間を移動する。基板冷却室６には、冷却ガスを基板３に供給する冷却ガス輸送管１２が設けられる。この冷却ガス輸送管１２の放出口１４は、基板３の有機膜堆積面に対向して設けられる。膜堆積室７には、原料ガスを輸送する第１の原料ガス輸送管２４ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂおよび第３の原料ガス輸送管２４ｃが設けられる。これにより、基板３を基板冷却室６と膜形成室７の間で移動させることで、有機膜の形成と基板の冷却が行える。【選択図】　　　　図１
2004014246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成装置において、
真空ポンプが接続されたチャンバーと、
前記チャンバーに設けられ、少なくとも１枚の前記基板を有機膜形成面を露出させて保持する保持手段と、
有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する気化昇華手段と、
前記原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入手段と、
前記保持手段で保持している前記基板に、前記キャリアガスを用いて前記原料ガスを供給する原料ガス輸送手段と、
前記保持手段で保持している前記基板の有機膜形成面に、冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、
前記原料ガス輸送手段による原料ガスの供給位置および前記冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給位置と前記基板との相対位置関係を切り換える供給位置切り替え手段と
を備えたことを特徴とする有機膜形成装置。
【請求項２】
前記冷却ガス供給手段は、前記保持手段で保持している前記基板の有機膜形成面と対向する位置に、冷却ガスの放出口を有する
ことを特徴とする請求項１記載の有機膜形成装置。
【請求項３】
前記保持手段は、円周方向に複数の基板を保持して、回転により各基板の位置を移動させる機構を有し、
前記供給位置切り替え手段は、前記保持手段による基板の移動で、該基板の位置を、前記原料ガス輸送手段による原料ガスの供給位置か前記冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給位置に切り替える
ことを特徴とする請求項１記載の有機膜形成装置。
【請求項４】
前記原料ガス輸送手段による原料ガスの供給位置と前記冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給位置との間に断熱壁を設けて、前記チャンバー内に基板冷却室を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の有機膜形成装置。
【請求項５】
前記基板冷却室を前記チャンバーと独立して設け、
前記保持手段は、前記チャンバーと前記基板冷却室との間で前記基板の搬送を行う
ことを特徴とする請求項４記載の有機膜形成装置。
【請求項６】
前記原料ガス輸送手段は、前記保持手段で保持している前記基板の有機膜形成面と対向する位置に、原料ガスの放出口を有する
ことを特徴とする請求項１記載の有機膜形成装置。
【請求項７】
前記保持手段は、前記基板の有機膜形成面が垂直となる向きで該基板を保持する
ことを特徴とする請求項１記載の有機膜形成装置。
【請求項８】
前記原料ガス輸送手段による原料ガスの供給位置の下部に、前記冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給位置を設けた
ことを特徴とする請求項７記載の有機膜形成装置。
【請求項９】
前記真空ポンプによる排気口を、前記基板冷却室側に設けた
ことを特徴とする請求項４記載の有機膜形成装置。
【請求項１０】
前記気化昇華手段、前記キャリアガス導入手段および前記原料ガス輸送手段を複数組設けた
ことを特徴とする請求項１記載の有機膜形成装置。
【請求項１１】
前記保持手段は、前記基板の有機膜形成面にマスクを着脱自在に保持する
ことを特徴とする請求項１記載の有機膜形成装置。
【請求項１２】
基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成方法において、
有機原料を気相の原料ガスへと変化させる気化昇華工程と、
前記原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入工程と、
前記キャリアガスを用いて前記原料ガスを前記基板上へ輸送する原料ガス輸送工程と、
前記原料ガスの流れを制御し得る減圧下のチャンバー内で前記基板上に有機膜を形成する有機膜堆積工程と、
冷却ガスを前記基板上へ輸送する冷却ガス輸送工程と、
前記冷却ガスで前記基板の有機膜形成面を冷却する基板冷却工程と、
前記チャンバーの排気工程と
を少なくとも有することを特徴とする有機膜形成方法。
【請求項１３】
前記有機膜堆積工程と前記基板冷却工程を交互に行う
ことを特徴とする請求項１２記載の有機膜形成方法。
【請求項１４】
前記基板冷却工程の前後で、異なる種類の有機原料による前記有機膜堆積工程を行う
ことを特徴とする請求項１３記載の有機膜形成方法。
【請求項１５】
前記気化昇華工程、前記キャリアガス導入工程、前記原料ガス輸送工程、前記有機膜堆積工程および前記冷却ガス輸送工程は、それぞれ独立して温度制御を行う
ことを特徴とする請求項１２記載の有機膜形成方法。
【請求項１６】
前記キャリアガス導入工程、前記原料ガス輸送工程、前記有機膜堆積工程および前記冷却ガス輸送工程は、それぞれ独立して圧力制御を行う
ことを特徴とする請求項１２記載の有機膜形成方法。
【請求項１７】
前記キャリアガス導入工程、前記原料ガス輸送工程、前記冷却ガス輸送工程および前記排気工程は、それぞれ独立して流量制御を行う
ことを特徴とする請求項１２記載の有機膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機原料を気相に変化させた原料ガスを、キャリアガスで基板上に輸送して薄膜を形成する有機膜形成装置および有機膜形成方法に関する。詳しくは、原料ガスに晒される基板の有機膜形成面に冷却ガスを吹き付けることで、基板を効率良く冷却し、良好な有機膜を形成できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（エレクトロルミネンス）素子は発光層に有機物を利用した発光材料である。この有機ＥＬ素子は、コンピュータやテレビジョン受信機に使用されるフラットパネルディスプレイや、携帯電話のディスプレイや、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）と呼ばれる携帯端末のディスプレイ等の各種表示装置を構成する発光材料として、また、発光ダイオード等の発光素子として用いられる。
【０００３】
図５は有機ＥＬ素子の構造の一例を示す説明図である。有機ＥＬ素子１０１は、ガラス等の透明基板１０２の上に陽極であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）透明電極１０３、有機膜１０４、陰極である背面電極１０５を順に積層したものである。有機膜１０４は、ＩＴＯ透明電極１０３側から、正孔注入層１０４ａ、正孔輸送層１０４ｂ、発光層１０４ｃ、電子輸送層１０４ｄ、そして電子注入層１０４ｅを順に積層したものである。
【０００４】
ＩＴＯ透明電極１０３−背面電極１０５間に電圧が印加されると、ＩＴＯ透明電極１０３からプラス電荷（正孔）が注入され、背面電極１０５からマイナス電荷（電子）が注入され、それぞれ有機膜１０４を移動する。そして、発光層１０４ｃ内で電子−正孔がある確率で再結合し、この再結合の際に所定の波長を持った光が発生するものである。
【０００５】
なお、有機膜１０４の構成としては、正孔注入層１０４ａと正孔輸送層１０４ｂを１層で構成したもの、電子輸送層１０４ｄと電子注入層１０４ｅを１層で構成したもの、発光層１０４ｃと電子輸送層１０４ｄと電子注入層１０４ｅを１層で構成したもの等がある。
【０００６】
図６はこのような有機ＥＬ素子を用いて構成した有機ＥＬカラーディスプレイの概要を示す平面図、図７は有機ＥＬカラーディスプレイの要部斜視図である。有機カラーディスプレイ１０６は、透明基板１０２の上にＩＴＯ透明電極１０３がストライプ状に形成される。また、有機膜１０４がＩＴＯ透明電極１０３と直交するようにストライプ状に形成され、有機膜１０４上に背面電極１０５が形成されて、ＩＴＯ透明電極１０３と有機膜１０４および背面電極１０５をマトリクス状に配置する。これにより、電圧が印加されたＩＴＯ透明電極１０３と背面電極１０５の交点の有機膜１０４が発光する。
【０００７】
そして、有機膜１０４として、赤（Ｒ）に発光する有機膜１０４Ｒと緑（Ｇ）に発光する有機膜１０４Ｇと青（Ｂ）に発光する有機膜１０４Ｂを順に並べることで、ＲＧＢによる画素が形成され、カラーの表示が可能となる。
【０００８】
さて、低分子の有機物を用いた有機膜の形成は、従来は真空蒸着法を用いていた。真空蒸着法とは、原材料を高真空中で加熱蒸発させ、蒸発源と対向する基板上に原材料を吸着させることで薄膜を形成する方法である。
【０００９】
図８はこのような真空蒸着法を行う真空蒸着装置の基本構成を示す説明図である。チャンバー１０７は図示しない排気ポンプと接続され、排気を行うことで内部を高真空とできる。ここで、真空蒸着法におけるチャンバー１０７内の真空度は１０−３〜１０−４Ｐａ（パスカル）程度である。
【００１０】
蒸発源１０８は原材料、ここでは有機原料を蒸発させるための加熱源で、抵抗加熱、電子ビーム加熱、赤外線加熱、高周波誘導加熱等があるが、有機膜では抵抗加熱が一般に用いられている。抵抗加熱としては、ボートと呼ばれる開口容器１０９に粉末状の有機原料１１０を入れ、開口容器１０９に通電することによる該開口容器１０９の抵抗発熱により、有機原料１１０を間接加熱して有機原料１１０を気化または昇華させるものである。
【００１１】
有機膜を形成する基板１１１（図５等に示すＩＴＯ透明電極１０３が形成された透明基板１０２に相当）は、基板ホルダ１１２に取り付けられ、蒸発源１０８と対向配置される。基板ホルダ１１２は、ドーム形状の治具の内側に複数の基板１１１を保持する。そして、基板ホルダ１１２の中心軸上に蒸発源１０８が配置され、図示しない駆動機構により公転する。
【００１２】
さて、チャンバー１０７内を高真空として蒸発源１０８で有機材料１１０を気化または昇華させると、有機原料はビーム状に基板１１１に到達する。このとき、基板ホルダ１１２を公転させることで、膜厚分布と温度分布が均一となるようにしている。
【００１３】
なお、図６等に示すカラーディスプレイを作成する場合は、マスクを用いて有機膜の形成を行う。図９はマスクを使用した膜堆積工程の一例を示す断面図である。マスク１１４は、ストライプ状のパターン１１５を有する。このマスク１１４を基板１１１に密着させるため磁石を用いる。すなわち、マスク１１４を磁性体で構成し、基板１１１を保持する図示しない機構に永久磁石や電磁石から構成される磁化部材１１６を設ける。そして、基板１１１をこの磁化部材１１６に載せ、この基板１１１にマスク１１４を載せることで、マスク１１４は磁化部材１１６の磁力で基板１１１に密着する。
【００１４】
そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの有機膜を形成するため、まず、マスク１１４を所定の位置に取り付けて図７に示す有機膜１０４Ｒを形成し、次にマスク１１４の取り付け位置を１／３ピッチずらして有機膜１０４Ｇを形成し、次にマスク１１４の取り付け位置を１／３ピッチずらして有機膜１０４Ｂを形成する。図８に示す真空蒸着装置では、マスク１１４が下向きに取り付けられることになる。
【００１５】
以上説明した真空蒸着装置による有機膜の形成方法では、以下のような問題があった。すなわち、有機原料１１０は高温で分解しやすいという性質を持つが、蒸発源１０８での有機原料１１０の加熱時の熱輻射の影響で基板１１１の温度が上昇し、有機膜の性能を劣化させるという問題があった。
【００１６】
また、有機原料１１０の加熱温度の直接計測と制御が難しいため、成膜速度が不安定で形成される膜質の再現性が悪いという問題があった。このように、有機原料１１０の加熱温度の計測と制御が難しいので、有機原料が過剰に加熱されることがあり、分子構造の破壊等の原料変質が生じるという問題があった。
【００１７】
さらに、真空蒸着装置では、成膜速度は原材料、ここでは有機原料１１０の加熱温度で決定され、加熱温度を高くすることにより成膜温度が高まるが、有機原料１１０は高温で分解しやすいため、加熱温度の上限が３００℃程度と低く、成膜速度が低いという問題があった。
【００１８】
また、ドーピングは、ホスト用原料とゲスト用原料をそれぞれ独立に加熱制御するいわゆる共蒸着法で行われるが、共蒸着法ではドーピング濃度や均質分散の制御性が悪く、濃度消光等の問題があった。
【００１９】
一方、真空蒸着法とは異なる新しい有機膜形成法として、有機気相蒸着法（ｏｒｇａｎｉｃ　ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と呼ばれる方法が、特表２００１−５２３７６８に開示されている。
【００２０】
図１０は有機気相蒸着法を用いた従来の有機膜形成装置の説明図で、以下に特表２００１−５２３７６８に開示されている装置の概要を説明する。チャンバー１２０は内部を外気と遮断する例えば略筒状の容器であり、内部に基板１１１を保持する基板ホルダ１２１が設けられる。
【００２１】
チャンバー１２０には２本の配管１２２が設けられる。それぞれの配管１２２の一方の端部は開口しており、この開口部の近傍に原料容器１２３が設けられる。原料容器１２３は図示しない通電機構を備え、原料容器１２３に有機原料を入れて通電すると、原料容器１２３が抵抗発熱することにより有機原料が間接的に加熱され、気化または昇華して原料ガスが発生する。
【００２２】
配管１２２の他方の端部はタンク１２４と接続される。また、配管１２２の途中には、調整バルブ１２５と、圧力調整器１２６ａと、流量計１２６ｂと、切替バルブ１２６ｃとを備える。タンク１２４には各種有機原料に対して不活性なＮ２（窒素）等のガスが入れられ、圧力および流量が制御された不活性ガスが配管１２２に供給される。
【００２３】
これにより、配管１２２内で有機原料を気化あるいは昇華させて生成した原料ガスは、不活性ガスをキャリアガスとしてチャンバー１２０内に送られ、基板１１１に吸着して有機膜を形成する。
【００２４】
原料容器１２３には固相の有機原料が入れられるのに対して、原料槽１２７には液相の有機原料１２８が入れられる。この原料槽１２７にはタンク１２４とつながる配管１２２と、チャンバー１２０とつながる配管１２９が接続される。この配管１２２には、圧力調整器１２６ａと、流量計１２６ｂと、切替バルブ１２６ｃとを備える。
【００２５】
これにより、配管１２２から供給される不活性ガスは気泡として有機原料１２８内を通り、蒸気となった有機原料を配管１２９でチャンバー１２０内へと送る。また、原料槽１２７の少なくとも有機原料１２８が入れられる高さまでを液体１３０に浸す温度制御槽１３１を設け、図示しないヒータで液体１３０の温度を制御することで、原料槽１２７内の有機原料１２８の温度を制御する。また、チャンバー１２０の周囲には加熱冷却器１３２が設けられる。この加熱冷却器１３２はチャンバー１２０内の温度制御を行う。
【００２６】
チャンバー１２０には排気管１３３が設けられ、この排気管１３３にトラップタンク１３４、スロットバルブ１３５および真空ポンプ１３６が取り付けられる。真空ポンプ１３６はチャンバー１２０内を排気して、該チャンバー１２０内を真空にする。スロットバルブ１３５はチャンバー１２０内の圧力を調整するもので、チャンバー１２０に取り付けた図示しない圧力計の出力がスロットバルブ１３５へ電気的にフィードバックされ、チャンバー１２０内が所望の真空度を維持するように制御される。また、基板１１１上に吸着しなかった有機原料等はトラップタンク１３４で凝縮させ、スロットバルブ１３５や真空ポンプ１３６に到達しないようにしてある。
【００２７】
このような装置を用いる有機気相蒸着法は、減圧下で原料ガスをキャリアガスを用いて基板へと運び、基板上でガスが凝縮して膜形成が行われる有機膜形成方法である。これにより、従来の真空蒸着法ではできなかった、原料を気化または昇華させるための温度制御と、原料を基板へ送るキャリアガスの流量制御等を独立して行えるので、著しく異なる蒸気圧をもつ有機原料を同時蒸着して多成分の薄膜を形成する際に、各成分量を正確に制御することができる。また、減圧下で膜形成を行うため、表面が滑らかな有機膜を形成することができる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機気相蒸着法でも、有機原料を高温の気相状態で基板へ輸送して膜形成を行うので、成膜速度を上げるためには大量の原料ガスを基板へと輸送する必要がある。このため、成膜速度を上げようとすると、基板の温度が上昇するという問題がある。
【００２９】
このような基板の温度上昇により、以下のような問題が生じる。すなわち、基板としてアクティブマトリクス素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子による回路が形成された基板を用いる場合、熱が回路等に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００３０】
また、図９に示すようにマスクを使用してフルカラーディスプレイ素子のＲＧＢ画素の塗り分けを行う場合、熱でマスクが膨張し、正確な塗り分けが出来なくなり、画素形成精度を低下させるという問題がある。
【００３１】
さらに、基板が加熱されていることで、有機膜形成時における気相から固相への相変化の速度が遅くなる、つまり、冷却速度が低くなるという問題があり、有機発光素子において望ましい非結質な有機膜の形成を阻害し素子性能を劣化させるという問題がある。
【００３２】
なお、特表２００１−５２３７６８では、温度制御ブロックと基板の接触により、基板の冷却を行っているが、このような接触式の冷却方法では、有機膜形成面の直接冷却はできない。
【００３３】
したがって、ガラス転移温度Ｔｇと結晶化温度Ｔｃの温度差が小さいガラス形成能が低い有機原料を用いた場合、基板の有機膜形成面の温度制御ができないので、非結晶な有機膜が形成できる場合と結晶化してしまう場合のバラツキが多くなる。
【００３４】
また、熱伝導率が低いガラス基板に有機膜を形成する場合や、気化温度が高い有機原料での有機膜の形成、高速成膜のための大量の原料ガスの輸送を行った場合、基板裏面からの冷却では十分な冷却が行えず、基板に悪影響を及ぼす。
【００３５】
さらに、ガラス転移温度や気化温度や分解温度等の熱的性質が極端に異なる有機原料の共蒸着を行う場合、例えば気化温度の高い有機原料と気化温度の低い有機原料で共蒸着を行おうとすると、気化温度が低い有機原料が分解してしまう。
【００３６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、有機膜の形成時に基板を効率良く冷却できる有機膜形成装置および有機膜形成方法を提供することを目的とする。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る有機膜形成装置は、基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成装置において、真空ポンプが接続されたチャンバーと、チャンバーに設けられ、少なくとも１枚の基板を有機膜形成面を露出させて保持する保持手段と、有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する気化昇華手段と、原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入手段と、保持手段で保持している基板に、キャリアガスを用いて原料ガスを供給する原料ガス輸送手段と、保持手段で保持している基板の有機膜形成面に、冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、原料ガス輸送手段による原料ガスの供給位置および冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給位置と基板との相対位置関係を切り換える供給位置切り替え手段とを備えたものである。
【００３８】
本発明に係る有機膜形成装置では、気化昇華手段で有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する。保持手段に保持される基板には、原料ガス輸送手段により、キャリアガスを用いて原料ガスが供給されるとともに、冷却ガス供給手段により冷却ガスが供給される。
【００３９】
そして、例えば保持手段で基板を移動させることで、原料ガス輸送手段および冷却ガス供給手段と基板との位置関係を移動させて、基板への原料ガスの吸着と、冷却ガスの供給が独立して行われる。これにより、原料ガスの供給時と冷却ガスの供給時で互いの温度干渉を防ぎ、かつ、高温の原料ガスに晒される基板の有機膜形成面を直接冷却できるので、基板を効率的に冷却でき、非結晶な薄膜を形成できる。
【００４０】
また、本発明に係る有機膜形成方法は、基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成方法において、有機原料を気相の原料ガスへと変化させる気化昇華工程と、原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入工程と、キャリアガスを用いて原料ガスを基板上へ輸送する原料ガス輸送工程と、原料ガスの流れを制御し得る減圧下のチャンバー内で基板上に有機膜を形成する有機膜堆積工程と、冷却ガスを基板上へ輸送する冷却ガス輸送工程と、冷却ガスで基板の有機膜形成面を冷却する基板冷却工程と、チャンバーの排気工程とを少なくとも有するものである。
【００４１】
本発明に係る有機膜形成方法では、有機原料を気相に変化させ、キャリアガスを用いて原料ガスを基板上に輸送して有機原料を吸着させる。また基板の有機膜形成面に冷却ガスを輸送して、基板を冷却させる。
【００４２】
これにより、基板を有機膜形成面側から冷却できるので、吸着した有機原料を急速に冷却でき、非結晶な有機膜を形成することができる。また、高温の原料ガスに晒される基板の有機膜形成面側から冷却することで、基板の温度上昇を防ぐことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の有機膜形成装置の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態の有機膜形成装置の全体構成図である。第１の実施の形態の有機膜形成装置１は、減圧下のチャンバー２内に基板３を保持し、このチャンバー２内に気相の有機原料をキャリアガスを用いて輸送して基板３に有機膜を形成する際に、基板３の有機膜形成面を冷却する基板冷却装置４を設けたものである。ここで、基板３とは、図５等で説明した透明ガラス基板１０２にＩＴＯ透明電極を形成したもの、あるいは図示しないＴＦＴ基板等である。
【００４４】
チャンバー２は内部を外気と遮断する例えば略筒状の容器であり、一方の端部側に、断熱壁５に仕切られた基板冷却室６と膜堆積室７が設けられる。チャンバー２には、この基板冷却室６と膜堆積室７との間で基板３を移動させるため、保持手段を構成する基板ホルダ８が設けられる。
【００４５】
基板ホルダ８は、保持している基板３の面と直交する水平方向に延在する軸９が駆動機構１０と接続され、軸９を中心に回転する。ここで、軸９はチャンバー２の外部から内部へと貫通する構造であるので、図示しないが磁気シールド等のシールド機構により、軸９を回転自在に支持するとともに、軸９を支持する部分での気密を保てるようにする。
【００４６】
そして、基板ホルダ８が回転することで、基板３は膜堆積室７と基板冷却室６の間を移動する。図２は基板ホルダ８と断熱壁５の一例を示すチャンバー２の内部の一部破断斜視図である。基板ホルダ８は円板形状で、円周方向に複数枚、ここでは２枚の基板３が有機膜形成面を露出させて取り付けられる。これにより、基板３はチャンバー２内で垂直な状態で保持される。そして、基板ホルダ８の円板形状の中心に図１に示す軸９が取り付けられる。
【００４７】
断熱壁５は、チャンバー２内の基板ホルダ８が設けられている部位付近を上下および前後に仕切る。これにより、チャンバー２内の基板ホルダ８が設けられる部位付近の下部に基板冷却室６が形成される。そして、回転中心を挟むようにして２枚の基板３を基板ホルダ８に取り付けると、一方の基板３はチャンバー２内の膜堆積室７内に位置し、他方の基板３は基板冷却室６内に位置する。そして、基板ホルダ８を回転させることで、一方の基板３が基板冷却室６内に移動し、他方の基板３が膜堆積室７内に移動する。
【００４８】
基板冷却装置４は冷却ガス供給手段を構成し、冷却ガスタンク１１、冷却ガス輸送管１２およびスロットバルブ１３等が設けられる。冷却ガスタンク１１には、室温あるいは室温以下に冷却されたガスが入れられる。このガスは有機原料と反応しないＮ２等である。以下、このガスを冷却ガスと称す。冷却ガスは冷却ガス輸送管１２により基板冷却室６内に送られる。そして、冷却ガス輸送管１２の放出口１４は、基板ホルダ８に取り付けられて基板冷却室６内に位置する基板３と対向する位置に設けられる。そして、この冷却ガス輸送管１２の放出口１４から放出される冷却ガスは、スロットバルブ１３により流量および圧力が制御される。
【００４９】
なお、図示しないが冷却ガス輸送管１２に温度計を取り付け、冷却ガスの温度を測定する。また、測定した温度情報をフィードバックして冷却ガスの温度制御を行うため、図示しないが冷却ガス輸送管１２にパイプを巻き付け、このパイプの内部に温度調整された水を流して冷却ガスの温度制御が行えるような冷却機構を備えても良い。
【００５０】
チャンバー２には、気化昇華手段を構成する第１の気化昇華装置１５ａおよび第２の気化昇華装置１５ｂが設けられる。これら第１の気化昇華装置１５ａおよび第２の気化昇華装置１５ｂは、固相の有機原料を気化または昇華させて原料ガスを生成するもので、それぞれ同様の構成を有する。ここで、気化昇華装置の数は２個に限るものではない。
【００５１】
第１の気化昇華装置１５ａおよび第２の気化昇華装置１５ｂは、例えば抵抗加熱法により粉末状の有機原料を気化または昇華させるもので、第１の気化昇華装置１５ａはボート形状の原料容器１６ａと、原料容器１６ａに通電する図示しない通電機構を備える。同様に、第２の気化昇華装置１５ｂはボート形状の原料容器１６ｂと、原料容器１６ｂに通電する図示しない通電機構を備える。
【００５２】
原料容器１６ａおよび原料容器１６ｂは、高融点でかつ有機原料と反応しない例えばＴａ（タンタル）等の材質で作られる。原料容器１６ａ，１６ｂに通電すると、抵抗となって発熱する。これにより原料容器１６ａに有機原料１７ａを入れて通電すると、原料容器１６ａが発熱することにより有機原料１７ａが間接的に加熱され、気化または昇華して原料ガスが発生する。同様に、原料容器１６ｂに有機原料１７ｂを入れて通電すると、原料容器１６ｂが発熱することにより有機原料１７ｂが間接的に加熱され、気化または昇華して原料ガスが発生する。
【００５３】
原料容器１６ａはキャリアガス導入手段を構成する第１の混合管１８ａに入れられる。同様に、原料容器１６ｂは第２の混合管１８ｂに入れられる。第１の混合管１８ａおよび第２の混合管１８ｂはチャンバー２内に設けられ、キャリアガス導入手段および原料ガス供給手段を構成するガス供給装置１９と接続される。ガス供給装置１９は、キャリアガスとなるガスを供給するもので、各種有機原料に対して不活性なＮ２等のガスが入れられたタンク２０と、このタンク２０と第１の混合管１８ａおよび第２の混合管１８ｂのそれぞれの一方の端部を接続した複数の供給管２１ａ，２１ｂと、各供給管２１ａ，２１ｂとタンク２０の間に設けられる調整バルブ２２と、各供給管２１ａ，２１ｂにそれぞれ設けられる圧力調整器２３ａ、流量計２３ｂおよび切替バルブ２３ｃとを備える。
【００５４】
調整バルブ２２は、タンク２０から各供給管２１ａ，２１ｂへ供給するキャリアガスの流量を制御する。圧力調整器２３ａは、各供給管２１ａ，２１ｂを流れるキャリアガスの圧力を制御する。流量計２３ｂは、各供給管２１ａ，２１ｂを流れるキャリアガスの流量を計測する。切り替えバルブ２３ｃは、キャリアガスの供給の有無を切り換える。ここで、流量計２３ｂの出力が調整バルブ２２にフィードバックされ、例えば、第１の混合管１８ａおよび第２の混合管１８ｂ内が所定の圧力となるようにキャリアガスの流量が制御される。
【００５５】
第１の混合管１８ａの他方の端部には原料ガス輸送手段を構成する第１の原料ガス輸送管２４ａが接続される。第１の原料ガス輸送管２４ａは、第１の混合管１８ａ内に吸入口２５ａを有するとともに、膜堆積室７に位置する基板３に対向する放出口２６ａを有する。同様に、第２の混合管１８ｂの他方の端部には第２の原料ガス輸送管２４ｂが接続される。第２の原料ガス輸送管２４ｂは、第２の混合管１８ｂ内に吸入口２５ｂを有するとともに、膜堆積室７に位置する基板３に対向する放出口２６ｂを有する。
【００５６】
これにより、第１の気化昇華装置１５ａで有機原料１７ａを気化あるいは昇華させて生成した原料ガスは、第１の混合管１８ａに供給されたガス（不活性ガス）をキャリアガスとして第１の輸送管２４ａを輸送され、放出口２６ａから放出される。また、第２の気化昇華装置１５ｂで有機原料１７ｂを気化あるいは昇華させて生成した原料ガスは、第２の混合管１８ｂに供給されたガスをキャリアガスとして第２の輸送管２４ｂを輸送され、放出口２６ｂから放出される。
【００５７】
このように、独立した雰囲気中で原料ガスを生成して、基板３に輸送するので、例えば、一方の有機原料をドーピング原料に置き換えることで、有機原料とドーピング原料を基板３で反応させることができる。
【００５８】
さて、抵抗加熱法を利用した第１の気化昇華装置１５ａおよび第２の気化昇華装置１５ｂは、固相の有機原料を気化または昇華させる場合に使用する。これに対して、気化昇華手段として、液相の有機原料を気化する気化装置２７を付加してもよい。
【００５９】
気化装置２７は、液相の有機原料１７ｃが入れられる原料槽２８を備える。この原料槽２８は、密封できる容器である。そして、この原料槽２８に供給管２１ｃと第３の原料ガス輸送管２４ｃが接続される。供給管２１ｃは、原料槽２８内の有機原料１７ｃに届く高さに放出口２９が設けられる。そして、供給管２１ｃにも圧力調整器２３ａ、流量計２３ｂおよび切替バルブ２３ｃが設けられる。
【００６０】
第３の原料ガス輸送管２４ｃは、原料槽２８内の有機原料１７ｃに届かない高さに吸入口２５ｃが設けられ、放出口２６ｃは、膜堆積室７に位置する基板３に対向して設けられる。
【００６１】
これにより、供給管２１ｃから供給されるガスは気泡として有機原料１７ｃ内を通り、蒸気となった有機原料を第３の原料ガス輸送管２４ｃで基板３へと輸送する。なお、このような機構をバブラーと称す。また、原料槽２８の少なくとも有機原料１７ｃが入れられる高さまでを液体３０に浸す温度制御槽３１を設け、図示しないヒータで液体３０の温度を制御することで、原料槽２８内の有機原料１７ｃの温度を制御する。
【００６２】
チャンバー２の周囲には加熱冷却器３２が設けられる。この加熱冷却器３２は第１の気化昇華装置１５ａおよび第２の気化昇華装置１５ｂ等の位置に対応して設けられ、第１の混合管１８ａ、第２の混合管１８ｂ、第１の原料ガス輸送管２４ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂ、そして第３の原料ガス輸送管２４ｃ等を間接的に加熱して、原料ガスの温度制御を行う。
【００６３】
なお、図示しないが、第１の混合管１８ａと第２の混合管１８ｂのそれぞれにヒータを設けて、気化または昇華中の原料ガスの温度制御を個別にできるようにしてもよい。また、第１の原料ガス輸送管２４ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂおよび第３の原料ガス輸送管２４ｃのそれぞれにヒータを設けて、輸送中の原料ガスの温度制御を個別にできるようにしてもよい。さらに、供給管２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれにヒータを設けて、キャリアガスの温度制御を個別にできるようにしてもよい。
【００６４】
チャンバー２には排気管３３が設けられ、この排気管３３にトラップタンク３４、スロットバルブ３５および真空ポンプ３６が取り付けられる。真空ポンプ３６はチャンバー２内を排気して、該チャンバー２内を真空にする。スロットバルブ３５はチャンバー２内の圧力を調整するもので、チャンバー２に取り付けた圧力計３７の出力がスロットバルブ３５へ電気的にフィードバックされ、チャンバー２内が所望の真空度を維持するように制御される。また、基板３上に吸着しなかった有機原料等はトラップタンク３４で凝縮させ、スロットバルブ３５や真空ポンプ３６に到達しないようにしてある。
【００６５】
なお、排気管３３は基板冷却室６側に設けることとしたが、膜堆積室７側に設けてもよい。また排気管３３を基板冷却室６と膜堆積室７の両方に設け、それぞれにトラップタンク３４、スロットバルブ３５および真空ポンプ３６を設ける構成としてもよい。
【００６６】
ここで、チャンバー２に対して基板３を出し入れ自在とするため、例えば、チャンバー２に開閉部を設けた分割構造とし、この開閉部を閉じたときは気密性が保てるようにすることで、基板３の着脱ができるようにする。
【００６７】
次に、本発明の有機膜形成方法の実施の形態を、上述した有機膜形成装置１の動作として説明する。本実施の形態の有機膜形成方法は、有機原料を気化または昇華させる気化昇華工程、キャリアガスの導入および原料ガスとの混合を行うキャリアガス導入工程、原料ガスを基板３上に輸送する原料ガス輸送工程、基板３上への有機膜堆積工程、冷却ガスを基板３上に輸送する冷却ガス輸送工程、基板３を冷却ガスで冷却する基板冷却工程および排気工程で構成される。
【００６８】
気化昇華工程では、有機原料１７ａが入れられた原料容器１６ａに通電し、原料容器１６ａの抵抗発熱で有機原料１７ａを間接的に加熱して、原料ガスを生成する。同様に、有機原料１７ｂが入れられた原料容器１６ｂに通電し、原料容器１６ｂの抵抗発熱で有機原料１７ｂを間接的に加熱して、原料ガスを生成する。ここで、有機原料１７ｂの代わりにドーピング原料を原料容器１６ｂに入れることで、ドーピング原料のガスの生成が行える。この気化昇華工程では、原料容器１６ａおよび原料容器１６ｂの温度や通電する電流値を監視して、有機原料１７ａおよび有機原料１７ｂがそれぞれ気化または昇華する温度を保つ温度制御を行われる。
【００６９】
キャリアガス導入工程では、タンク２０のキャリアガスを必要に応じて第１の混合管１８ａと第２の混合管１８ｂの両方、あるいはどちらか一方に送る。各供給管２１ａ，２１ｂには調整バルブ２２、圧力調整器２３ａ、流量計２３ｂそして切替バルブ２３ｃが設けられており、第１の混合管１８ａおよび第２の混合管１８ｂに送るキャリアガスの圧力および流量が制御される。また、加熱冷却器３２でチャンバー２を加熱することで、第１の混合管１８ａおよび第２の混合管１８ｂに送られるキャリアガスを間接的に加熱して、キャリアガスの温度が制御される。
【００７０】
また、第１の混合管１８ａおよび第２の混合管１８ｂに送るキャリアガスの圧力を制御することで、気化昇華工程において有機原料１７ａおよび有機原料１７ｂが気化または昇華する際の圧力が制御される。これは、有機物の多くは、気化または昇華温度に圧力依存性を持っているため、原料ガスの変質を避けるためには温度と圧力をともに制御することが望ましいためである。これにより、気化昇華工程では、有機原料１７ａおよび有機原料１７ｂが気化または昇華するのに適した温度および圧力が得られるように制御される。
【００７１】
さて、有機原料が液相の場合は、原料槽２８に有機原料１７ｃが入れられ、タンク２０のガスが供給される。原料槽２８は温度制御槽３１により温度制御され、液相中にガスが導入されることで、原料槽２８内で原料ガスが生成される。
【００７２】
原料ガス輸送工程では、キャリアガスを用いて、第１の混合管１８ａ、第２の混合管１８ｂ、原料槽２８のいずれか、あるいは全てから、原料ガスが第１の原料ガス輸送管２４ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂ、第３の原料ガス輸送管２４ｃのそれぞれを通って膜堆積室７へ輸送される。
【００７３】
この膜堆積室７へ送り込まれる原料ガスの量は、キャリアガスの流量および圧力、有機原料の加熱温度により制御される。また、第１の原料ガス輸送管２４ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂあるいは第３の原料ガス輸送管２４ｃを輸送される原料ガスの温度が低下すると、気相となった有機原料が固相に変化してしまうので、加熱冷却器３２でチャンバー２を加熱することで、第１の原料ガス輸送管２４ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂおよび第３の原料ガス輸送管２４ｃを間接的に加熱し、輸送中の原料ガスの温度が低下しないように制御される。なお、各原料ガス輸送管に個別のヒータを設けることとすれば、使用する有機原料の気化または昇華温度の違いに応じて各原料ガス輸送管の温度制御が行える。
【００７４】
有機膜堆積工程では、第１の原料ガス輸送管２４ａの放出口２６ａから膜堆積室７に送り込まれた原料ガスが基板３上に吸着して有機膜が形成される。同様に、第２の原料ガス輸送管２４ｂの放出口２６ｂから膜堆積室７に送り込まれた原料ガス、あるいは第３の原料ガス輸送管２４ｃの放出口２６ｃから膜堆積室７に送り込まれた原料ガスが基板３上に吸着して有機膜が形成される。
【００７５】
ここで、各原料ガス輸送管からは温度、圧力等が個別に制御された原料ガスを放出できるので、有機原料とドーピング原料といった複数の原料ガスで有機膜を形成することもできるし、単一の原料ガスで有機膜を形成することもできる。そして、複数の原料ガスで有機膜を形成する場合、例えば第１の原料ガス輸送管２４ａと第２の原料ガス輸送管２４ｂを用いて基板３の近くまで原料ガスを個別に輸送するので、原料ガスが基板３に吸着する前に反応して固化する等の発生を防ぐことができる。
【００７６】
さて、上述した原料ガス輸送工程では、輸送中の原料ガスの温度を制御するため、加熱冷却器３２でチャンバー２を加熱しているが、加熱冷却器３２はチャンバー２内全体を加熱しているので、基板３上に有機膜を形成する際の膜堆積室７の温度制御も加熱冷却器３２で行われる。
【００７７】
また、チャンバー２に送り込まれる原料ガスの量が制御されることで、チャンバー２内の圧力が制御される。なお、チャンバー２内の圧力は、真空ポンプ３６による排気量を制御することでも制御され、チャンバー２内は、有機膜形成に適した圧力となるように制御される。
【００７８】
ここで、基板３は基板ホルダ８に取り付けられ、基板ホルダ８が軸９を中心に回転するので、有機膜堆積工程を基板３を回転させながら行うことで、基板３内での膜厚分布の均一化が図れる。
【００７９】
冷却ガス輸送工程では、冷却ガスタンク１１の冷却ガスが冷却ガス輸送管１２に送られる。冷却ガス輸送管１２にはスロットバルブ１３が設けられており、冷却ガス輸送管１２を流れる冷却ガスの圧力および流量が制御される。
【００８０】
基板冷却工程では、冷却ガス輸送管１２の放出口１４から基板冷却室６内に送り込まれた冷却ガスで基板３が冷却される。ここで、放出口１４は基板冷却室６に位置する基板３の有機膜形成面と対向して設けられるので、基板３の有機膜形成面を直接冷却できる。さて、基板冷却室６はチャンバー２内に設けられるが、基板冷却室６と膜堆積室７を含めたチャンバー２内とは断熱壁５で仕切られているので、相互の温度干渉を防ぐことができる。
【００８１】
また、原料ガスを輸送する第１の原料ガス輸送管２４ａ，第２の原料ガス輸送管２４ｂおよび第３の原料ガス輸送管２４ｃと、冷却ガスを輸送する冷却ガス輸送管１２は断熱壁５を隔てて設けられるので、第１の原料ガス輸送管２４ａ，第２の原料ガス輸送管２４ｂおよび第３の原料ガス輸送管２４ｃが冷却されて有機原料が固相となったり、冷却ガス輸送管１２が加熱されて冷却能力が落ちるということがない。
【００８２】
さて、基板ホルダ８を軸９を中心に回転させると、基板３が基板ホルダ８の円周方向に沿って取り付けられているので、基板３は膜堆積室７と基板冷却室６との間を移動する。これにより、有機膜堆積工程と基板冷却工程を交互に行うことが可能となる。すなわち、膜堆積室７に位置させた基板３に第１の原料ガス輸送管２４ａ等から原料ガスを放出して基板３上に有機膜を形成した後、基板ホルダ８を回転させてこの基板３を基板冷却室７に移動させ、今度は冷却ガス輸送管１２から放出した冷却ガスで基板３を冷却する。このように、有機膜堆積工程と基板冷却工程を交互に行うことで、基板３に吸着した有機原料を急速に冷却することができ、非結晶な有機膜を形成できる。
【００８３】
この基板冷却工程では、冷却ガス輸送管１２の放出口１４が基板３に対向して設けられているので、基板３の有機膜堆積面に冷却ガスが吹き付けられる。これにより、基板３にダストが付着している場合、これを冷却ガスで除去できる。そして、基板３を垂直に保持していることで、除去したダストは基板３に再付着しにくくなる。さらに、基板冷却室６を膜堆積室７の下側に設けることで、冷却ガスで除去したダスト等が有機膜堆積工程に影響を及ぼすことなく、基板冷却室７からトラップタンク３４へ回収できる。
【００８４】
排気工程では、上述した各工程に先立ち、基板３がセットされたチャンバー２を真空ポンプ３６で排気を行い、スロットバルブ３５を制御してチャンバー２内を１０２Ｐａ程度の低真空とする。ここで、１０２Ｐａ程度の真空度では、原料ガスの流れが制御自在である。
【００８５】
以上説明した第１の実施の形態の有機膜形成装置１では、基板３の冷却に加え、冷却ガスによるダストの除去を行うため、チャンバー２内で基板３が垂直に保持される機構とし、かつ、基板冷却室６を膜堆積室７の下側に設ける構成とした。これに対して、基板３が水平に保持される機構であっても、基板３の冷却効果は必要かつ十分に得られる。また、基板冷却室６と膜堆積室７の位置関係も、水平方向に並べる構成、あるいは基板冷却室６を上側に設ける構成でも良い。さらに、基板動作は回転のみならずスライド移動によるものでも良い。
【００８６】
さて、有機ＥＬ素子を用いてフルカラーディスプレイを製作する場合、図９に示すように、マスク１１４を基板３の有機膜形成面に取り付けて膜形成が行われる。このため、有機膜堆積工程では、マスク１１４は高温の原料ガスに晒されることになるが、基板冷却工程でマスク１１４を直接冷却ガスで冷却できるので、マスク１１４の熱膨張によるゆがみの発生を防ぐことができる。これにより、画素形成精度が向上する。
【００８７】
なお、第１の実施の形態において、基板ホルダ８に例えば冷却水を循環させる配管を組み込む等により、冷却ガスによる有機膜形成面の冷却に加え、基板３を裏面からも冷却できる機構を加えてもよい。
【００８８】
図３は第２の実施の形態の有機膜形成装置の要部構成図である。この第２の実施の形態の有機膜形成装置は、膜堆積室３８と基板冷却室３９を独立して設けたものである。
【００８９】
基板３は、ベルト４０による搬送機構４１に取り付けられ、膜堆積室３８と基板冷却室３９との間を移動する。膜堆積室３８には、図１に示す第１の原料ガス輸送管２４ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂおよび第３の原料ガス輸送管２４ｃのいずれか、あるいは全てが接続される。なお、図３では、一例として第１の原料ガス輸送管２４ａが接続されているものとする。そして、放出口２６ａがベルト４０に保持される基板３と対向する位置に設けられる。また、膜堆積室３８には図示しない真空ポンプが接続され、膜堆積室３８内の圧力が制御される。
【００９０】
基板冷却室３９には、図１に示す冷却ガス輸送管１２が接続され、放出口１４がベルト４０に保持される基板３と対向する位置に設けられる。また、基板冷却室３９には、膜堆積室３８と同一あるいは異なる図示しない真空ポンプが接続され、基板冷却室３９内の圧力が制御される。そして、膜堆積室３８と基板冷却室３９との間には、膜堆積室３８と基板冷却室３９の相互の温度干渉を防ぐために断熱壁４２が設けられる。
【００９１】
以上の構成において、気化昇華工程、キャリアガス導入工程、原料ガス輸送工程および冷却ガス輸送工程は、第１の実施の形態の有機膜形成装置１と同様に行われるものとする。また、排気工程は、膜堆積室３８と基板冷却室３９で独立に行われるものとする。ここで、膜堆積室３８の圧力は１０２Ｐａ程度に制御される。同様に、基板冷却室３９の圧力も１０２Ｐａ程度に制御される。
【００９２】
そして、有機膜堆積工程が膜堆積室３８で行われるとともに、基板冷却工程が基板冷却室３９で行われ、基板３をベルト４０により膜堆積室３８と基板冷却室３９との間を移動させて、有機膜堆積工程と基板冷却工程が交互に行われる。
【００９３】
このように、膜堆積室３８と基板冷却室３９を独立して設けることで、有機膜堆積工程と基板冷却工程で、温度制御および圧力制御をより正確に行うことができる。なお、図３の構成では、基板３を水平に保持する機構でも基板３を垂直に保持する機構でも良い。
【００９４】
図４は第３の実施の形態の有機膜形成装置の要部斜視図である。この第３の実施の形態の有機膜形成装置は、基板ホルダ８の円周方向に、第１の原料ガス輸送管２４ａ、第１の冷却ガス輸送管４３ａ、第２の原料ガス輸送管２４ｂ、第２の冷却ガス輸送管４３ｂを並べて設ける。これにより、第１の原料ガス輸送管２４ａと第２の原料ガス輸送管２４ｂを間隔を空けて配置したものである。
【００９５】
第１の原料ガス輸送管２４ａは、図１で説明したように第１の混合管１８ａに接続され、第２の原料ガス輸送管２４ｂは第２の混合管１８ｂに接続される。これにより、第１の原料ガス輸送管２４ａと第２の原料ガス輸送管２４ｂからは、圧力および温度等が個別に制御された原料ガスが放出される。また、第１の冷却ガス輸送管４３ａと第２の冷却ガス輸送管４３ｂは、図１に示す冷却ガス輸送管１２を分岐する構成とする。なお、図４では図示しないが、各輸送管の間には断熱壁が設けられ、膜堆積室と基板冷却室が交互に形成される。そして、上述した各構成は図１に示すチャンバー２内に設けられるものとする。
【００９６】
以上の構成において、第１の原料ガス輸送管２４ａでは、ホスト材として、有機原料であるＡｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）ガスが輸送される。このＡｌｑ３は、図５に示す電子輸送層を構成する有機原料の一例である。そして、Ａｌｑ３の昇華温度は２８０〜３００℃程度である。
【００９７】
これに対し、第２の原料ガス輸送管２４ｂでは、ゲスト材として、ドーピング原料のクマリン６が輸送される。このクマリン６は発光効率を向上させる蛍光分子の一例である、そして、クマリン６の気化温度は１５５〜１６０℃程度である。
【００９８】
このように、ホスト材とゲスト材の気化または昇華温度が著しく異なる場合、Ａｌｑ３ガスによる有機膜堆積工程後、基板ホルダ８を回転させて基板３を第１の冷却ガス輸送管４３ａと対向する位置、すなわち、図示しない基板冷却室に送り、基板冷却工程を行う。これにより、Ａｌｑ３ガスに晒された基板３の有機膜形成面が冷却される。
【００９９】
次に、基板ホルダ８を回転させ、基板３を第２の原料ガス輸送管２４ｂと対向する位置、すなわち、図示しない膜堆積室に送り、有機膜堆積工程（ドーピング）を行う。これにより、気化または昇華温度の著しく異なる原料を用いた工程間での温度干渉を抑え、各工程で最適な温度制御が行える。なお、図４の構成でも、基板３を水平に保持する機構でも基板３を垂直に保持する機構でも良い。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、減圧下のチャンバー内に基板を保持し、有機原料を気相に変化させた原料ガスをキャリアガスを用いてチャンバー内に輸送して基板上に有機膜を形成する際に、冷却ガスを用いて基板を冷却することとしたものである。
【０１０１】
これにより、基板の有機膜形成面を直接冷却できるので、有機発光素子で望ましい非結晶な膜を形成できる。また、大量の原料ガスを基板に吹き付けても、基板の温度上昇が防止されるので、大量の原料ガスを基板へ輸送して、成膜速度を向上させることができる。
【０１０２】
さらに、フルカラーディスプレイを作成するため、画素の塗り分けを行う場合、基板の有機膜形成面にマスクを取り付けることになるが、このマスクを直接冷却できるので、マスクの熱膨張が低減され、画素形成精度が向上する。
【０１０３】
また、熱的性質が異なる複数の原材料を共気相蒸着する場合、有機膜堆積工程と基板冷却工程を交互に行うことで、耐熱性が低い有機材料の劣化が低減できるので、ホスト材とゲスト材の選択範囲が広がる。
【０１０４】
また、基板としてＴＦＴ素子を用いた基板を用いた場合、ＴＦＴ素子への熱によるダメージを低減できる。
【０１０５】
さらに、有機膜を形成しながら、この有機膜を冷却できるので、有機膜の基板に近い側と基板から遠い側との間の温度差を少なくでき、有機膜の厚み方向の膜質変化を低減できる。
【０１０６】
このように、有機発光素子で望ましい非結晶な膜を形成できることで、本発明では、色純度に優れ、高精細、長寿命な有機ＥＬディスプレイや有機発光ダイオード等を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の有機膜形成装置の全体構成図である。
【図２】基板ホルダと断熱壁の一例を示すチャンバー内部の一部破断斜視図である。
【図３】第２の実施の形態の有機膜形成装置の要部構成図である。
【図４】第３の実施の形態の有機膜形成装置の要部斜視図である。
【図５】有機ＥＬ素子の構造の一例を示す説明図である。
【図６】有機ＥＬカラーディスプレイの概要を示す平面図である。
【図７】有機ＥＬカラーディスプレイの要部斜視図である。
【図８】真空蒸着装置の基本構成を示す説明図である。
【図９】マスクを使用した膜堆積工程の一例を示す断面図である。
【図１０】従来の有機膜形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１・・・有機膜形成装置、２・・・チャンバー、３・・・基板、４・・・基板冷却装置、５・・・断熱壁、６・・・基板冷却室、７・・・膜堆積室、８・・・基板ホルダ、９・・・軸、１０・・・駆動機構、１１・・・冷却ガスタンク、１２・・・冷却ガス輸送管、１３・・・スロットバルブ、１４・・・放出口、１５ａ・・・第１の気化昇華装置、１５ｂ・・・第２の気化昇華装置、１６ａ・・・原料容器、１６ｂ・・・原料容器、１７ａ・・・有機原料、１７ｂ・・・有機原料、１７ｃ・・・有機原料、１８ａ・・・第１の混合管、１８ｂ・・・第２の混合管、１９・・・ガス供給装置、２０・・・タンク、２１ａ・・・供給管、２１ｂ・・・供給管、２１ｃ・・・供給管、２２・・・調整バルブ、２３ａ・・・圧力調整器、２３ｂ・・・流量計、２３ｃ・・・切替バルブ、２４ａ・・・第１の原料ガス輸送管、２４ｂ・・・第２の原料ガス輸送管、２４ｃ・・・第３の原料ガス輸送管、２５ａ・・・吸入口、２５ｂ・・・吸入口、２５ｃ・・・吸入口、２６ａ・・・放出口、２６ｂ・・・放出口、２６ｃ・・・放出口、２７・・・気化装置、２８・・・原料槽、２９・・・放出口、３０・・・液体、３１・・・温度制御槽、３２・・・加熱冷却器、３３・・・排気管、３４・・・トラップタンク、３５・・・スロットバルブ、３６・・・真空ポンプ、３７・・・圧力計、３８・・・膜堆積室、３９・・・基板冷却室、４０・・・ベルト、４１・・・搬送機構、４２・・・断熱壁、４３ａ・・・第１の冷却ガス輸送管、４３ｂ・・・第２の冷却ガス輸送管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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