(57)【要約】【課題】基板面内において均一な膜厚での成膜を行うことが可能な成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】基板Ｗの成膜面Ｗａと略同一形状に成形されると共に開閉自在な第１ゲート１３を備えた第１開口１１ａを有し、内部に成膜原料Ｓの原料蒸気Ｇが所定状態で貯め置かれる原料蒸気室１１と、第１開口１１ａを介して原料蒸気室１１に連通されると共に、第１開口１１ａに対向配置される第２開口１５ａを有する成膜室１５と、基板Ｗを保持する保持面２０を有し、保持面２０を成膜室１５に臨ませた状態で第２開口１５ａを閉塞自在な基板支持手段１９とを備えた成膜装置１。この成膜装置１を用いる場合、原料蒸気室１１内を成膜原料Ｓの原料蒸気Ｇを所定状態で満たした後、原料蒸気室１１内の原料蒸気Ｇに基板Ｗの成膜面をさらし、この成膜面に成膜原料を堆積させる。【選択図】　　　　図１
2004043839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の成膜面に薄膜を形成するための成膜装置であって、
前記基板の成膜面と略同一形状に成形されると共に開閉自在なゲートを備えた第１開口を有し、内部に成膜原料の原料蒸気が所定状態で貯め置かれる原料蒸気室と、
前記基板の成膜面を前記第１開口に対向配置させた状態で当該基板を保持する基板支持手段と
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１記載の成膜装置において、
前記原料蒸気室には、前記第１開口を介して前記原料蒸気室に連通されると共に、前記第１開口に対向配置される第２開口を備えた成膜室が配置され、
前記基板保持手段は、前記基板を保持する保持面を前記成膜室に臨ませた状態で前記第２開口を閉塞自在である
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項２記載の成膜装置において、
前記成膜室には、ガス導入管が挿入されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１記載の成膜装置において、
前記基板支持手段には、前記保持面に保持された基板を冷却するための冷却機構が設けられている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１記載の成膜装置において、
前記原料蒸気室には、内部に貯蔵された前記成膜原料を加熱するための加熱手段が設けられている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１記載の成膜装置において、
前記原料蒸気室には、加熱によって気化させた原料蒸気の供給管が挿入されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
請求項６記載の成膜装置において、
前記原料蒸気室には、前記第１開口に対向して設けられると共に開閉自在なゲートを備えた第３開口が設けられ、当該第３開口を介して第２の原料蒸気室が連通されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項１記載の成膜装置において、
前記原料蒸気室は、前記第１開口を分割する状態で複数の原料室に分割されており、
前記基板保持手段は、その保持面を回転可能である
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
原料蒸気室内を成膜原料の原料蒸気で所定状態に満たした後、当該原料蒸気で満たされた前記原料蒸気室内の雰囲気に基板の成膜面をさらし、当該成膜面に前記成膜原料を堆積させる
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
請求項９記載の成膜方法において、
前記基板を前記成膜原料の凝固点よりも低い温度に保つ
ことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特には有機ＥＬ素子のような光学素子や、有機トランジスタなどの電気素子を構成する有機薄膜の形成に好適に用いられる成膜装置および成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機材料のエレクトロルミネッセンス（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下ＥＬと記す）を利用した有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機層を挟持してなる。このような構成の有機ＥＬ素子においては、有機層の材料選択によって各色に発光する発光素子を得ることが可能であり、各色に発光する発光素子を所定状態で配列形成することによって、マルチカラー表示またはフルカラー表示が可能な表示装置を構成することが可能である。
【０００３】
ところで、このような有機ＥＬ素子の製造においては、真空蒸着法による有機層の形成が行われている。真空蒸着法は、蒸発源の上方に当該蒸発源に対して基板を対向させて配置した状態で、当該蒸発源から蒸着材料を蒸発させることで、当該基板の表面に蒸着材料を供給し堆積させる方法である。
【０００４】
また、近年、真空蒸着法にかわる成膜方法として、有機気相堆積法（ｏｒｇａｎｉｃ　ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＯＶＰＤ法）が提案されている（特表２００１−５２３７６８公報および特表２０００−５０４２９８号公報）。これらの公報に開示されているように、ＯＶＰＤ法は、基板が収納された反応器内に複数の原料ガスを供給してこれらを反応させ、反応によって生じた有機化合物を基板の表面に積層させて有機薄膜を形成する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各成膜方法には、それぞれ次のような課題があった。すなわち、真空蒸着法においては、蒸発源から上方に拡散した状態で供給された蒸着材料を基板表面に蒸着させる。このため、基板表面に対しての蒸着材料の供給角度が、基板の中央部と端部とで異なる角度になる。したがって、均一な膜厚での成膜が非常に困難である。
【０００６】
このため、有機ＥＬ素子およびこれを用いたディスプレイの製造における有機膜の形成に真空蒸着法を適用した場合には、基板面内さらには画素面内において均一な有機膜を得ることができず、素子特性および表示特性にばらつきを生じさせる要因となる。
【０００７】
さらに上述した真空蒸着法において、基板と蒸発源との間に蒸着マスクを配置してパターン蒸着を行う場合には、いわゆるシャドウ効果によって蒸着マスクにおける開口部の位置と基板上に形成される蒸着パターンの位置との間にずれが生じるといった問題も生じる。
【０００８】
一方、ＯＶＰＤ法においては、反応器内における原料ガスの濃度を均一にすることが困難であるため、均一な膜厚での成膜が困難である。したがって、有機ＥＬ素子およびこれを用いたディスプレイの製造における有機膜の形成にＯＶＰＤ法を適用した場合であっても、真空蒸着法と同様の問題が生じる。
【０００９】
そこで本発明は、基板面内において均一な膜厚での成膜を行うことが可能な成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の成膜装置は、基板の成膜面に薄膜を形成するための成膜装置であり、原料蒸気室と基板支持手段とを備えている。原料蒸気室は、基板の成膜面と略同一形状に成形されると共に開閉自在なゲートを備えた第１開口を有し、内部に成膜原料の原料蒸気が所定状態で貯め置かれる。基板支持手段は、基板の成膜面を第１開口に対向配置させた状態で、この基板を保持する。
【００１１】
また本発明は、このような構成の成膜装置を用いた成膜方法でもあり、原料蒸気室内を成膜原料の原料蒸気で所定状態に満たした後、当該原料蒸気で満たされた前記原料蒸気室内の雰囲気に基板の成膜面をさらし、当該成膜面に前記成膜原料を堆積させることを特徴としている。この場合、基板を前記成膜原料の凝固点よりも低い温度に保つこととする。
【００１２】
このような成膜装置および成膜方法によれば、予め原料蒸気室内に満たされた原料蒸気に対して基板の成膜面がさらされるため、成膜面に対して原料蒸気の流れや供給方向が影響することはなく、広い面積の成膜面に対して原料蒸気を均一に供給した成膜が行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の成膜装置および成膜方法に関する実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、各実施形態においては、先ず成膜装置の構成を説明し、次いでこの成膜装置を用いた成膜方法を説明することとする。
【００１４】
＜第１実施形態＞
成膜装置
図１は、本発明の第１実施形態の成膜装置を説明するための概略構成図である。
【００１５】
この図に示す成膜装置１は、内部に成膜原料Ｓの原料蒸気Ｇが所定状態で貯め置かれる原料蒸気室１１を備えている。この原料蒸気室１１は、内部を機密に保つことが可能であり、かつ内部を加熱自在な加熱手段１２が設けられている。また、ここでの図示は省略したが、原料蒸気室は、原料以外の分子を排気および減圧保持できる減圧システムを有している。そして、この原料蒸気室１１の上部は広口に開口されており、この開口部分が第１開口１１ａとなっている。この第１開口１１ａは、この成膜装置１によって成膜処理を行う基板Ｗの成膜面Ｗａを一回り大きくした形状を有していることとする。
【００１６】
また、この第１開口１１ａには、開閉自在な第１ゲート１３が設けられていることとする。この第１ゲート１３は、例えば第１開口１１ａを覆う一枚の板状のもので、水平方向にスライドさせることで第１開口１１ａを開閉する。尚、この第１ゲート１３は、ここでの図示を省略した加熱手段を備えており、原料蒸気室１１内と同程度に加熱可能であることとする。
【００１７】
このような構成の原料蒸気室１１の上部には、第１開口１１ａを介して原料蒸気室１１に連通される成膜室１５が配置されている。この成膜室１５には、第１開口１１ａに対向させた第２開口１５ａが設けられている。また、この成膜室１５は、ここでの図示を省略した加熱手段を備えており、原料蒸気室１１内と同程度に加熱可能であることとする。尚、ここでの図示は省略したが、成膜室は、排気および減圧保持できる減圧システムを有している。
【００１８】
そして、第２開口１５ａは基板Ｗの成膜面Ｗａを一回り大きくした形状を有しており、基板Ｗの嵌入が可能であることとする。この第２開口１５ａにも、開閉自在なゲートとして第２第２ゲート１６が設けられていることとする。この第２ゲート１６は、第２開口１５ａを覆う一枚の板状のもので、水平方向にスライドさせることで第２開口１５ａを開閉する。また、成膜室１５は、基板Ｗが収納可能な範囲で、できるだけ小さな容積で構成されていることが好ましい。
【００１９】
そして、このような構成の成膜室１５の上部には、第２開口１５ａを介して成膜室１５に連通されるロードロック室１７が配置されている。このロードロック室１７内には、基板Ｗを支持する基板支持手段１９が収納される。尚、ここでの図示は省略したが、このロードロック室１７には、内部に基板Ｗを出し入れするための開閉自在な開口部が設けられていることとする。また、ロードロック室１７は、排気および減圧保持できる減圧システムを有している。
【００２０】
この基板支持手段１９は、基板Ｗを保持する保持面２０を有しており、成膜室１５に向けて保持面２０を昇降自在であり、第２ゲート１６によって開かれた第２開口１５ａから成膜室１５に対して、この保持面２０を臨ませた状態で第２開口１５ａを閉塞自在であることとする。またさらに、基板支持手段１９には、保持面２０に保持された基板Ｗを冷却するための冷却機構（図示省略）が設けられていることとする。この冷却機構は、例えば循環式の水冷（例えば水温５℃）によるものであることとする。
【００２１】
尚、基板Ｗの保持面２０には、必要に応じて基板Ｗの成膜面Ｗａ上の成膜膜厚を測定するための膜厚モニター２１（例えば水晶振動子モニター）が設けられることとする。このような膜厚モニター２１が設けられる場合、成膜室１５の第２開口１５ａには、保持面２０に保持させた基板Ｗと共に膜厚モニター２１も嵌入可能であることとする。
【００２２】
また、図１においての図示は省略したが、原料蒸気室１１，成膜室１５およびロードロック室１７には、内部の雰囲気を排気するための排気手段、および不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段が必要に応じて設けられることとし、各室１１，１５，１７内の圧力はそれぞれ独立して制御可能に構成されていることとする。
【００２３】
成膜方法
次に、以上のような構成の成膜装置１を用いた成膜方法を説明する。ここでは、一例として、有機ＥＬ素子に一般的に用いられるＡｌｑ３［８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ　ａｌｍｉｎｕｍ］からなる電子輸送性発光層を形成する場合を例示して説明を行うこととする。しかし、本発明はこれに限定されることなく、ある温度で、分解することなく、蒸気圧を取れる物質の成膜に広く適用可能であり、成膜原料Ｓとしては、固体原料および液体原料を用いることができる。これは、以下の実施形態でも同様であることとする。
【００２４】
まず、ロードロック室１７内の基板支持手段１９に基板Ｗを保持固定させた状態で、ロードロック室１７内をＮ２雰囲気にする。また、成膜室１５内も、Ｎ２雰囲気にする。また、ここでは、ロードロック室１７内を真空に排気し、成膜室１５内も同様に真空にして、堆積の前準備としても良い。
【００２５】
次いで、図２（１）に示すように、第２ゲート１６を開いてロードロック室１７と成膜室１５とを連通させた後、基板支持手段１９を降下させる。これにより、基板支持手段１９によって第２開口１５ａを閉塞すると共に、基板支持手段１９に保持させた基板Ｗの成膜面Ｗａが成膜室１５に臨む状態とする。また、基板支持手段１９に設けられた冷却機構により、基板Ｗを５℃に冷却しておく。
【００２６】
一方、成膜原料Ｓ（例えば固体状のＡｌｑ３）が収納された原料蒸気室１１を、排気手段によって排気した状態で、加熱手段１２によって加熱し、内部の成膜原料Ｓを昇華させて原料蒸気室１１内に原料蒸気Ｇを発生させる。この際、第１ゲート１３も加熱し、第１ゲート１３表面における原料蒸気Ｇの凝固を防止する。この場合、例えば成膜原料ＳがＡｌｑ３であれば、原料蒸気室１１および第１ゲート１３を２８５℃程度に加熱して一定に保つこととする。
【００２７】
そして、原料蒸気室１１内の原料蒸気Ｇが所定状態となったところで、すなわち、原料蒸気Ｇが基板Ｗの温度（ここでは一例として５℃）で凝縮する濃度以上となったところで、図２（２）に示すように、第１開口１１ａの第１ゲート１３を開き、成膜室１５と原料蒸気室１１とを連通させる。これにより、原料蒸気室１１内を満たしていた原料蒸気Ｇを、基板Ｗが配置されたことで極狭い空間となった成膜室１５内に拡散させ、５℃に冷却されている基板Ｗの成膜面Ｗａにおいて原料蒸気Ｇを凝固させ、基板Ｗの表面に原料膜（Ａｌｑ３膜）を堆積成膜させる。
【００２８】
尚、本工程においては、原料蒸気Ｇが基板Ｗの温度で凝縮する濃度以上となったところで、第１ゲート１３を開くとしたが、成膜の速度を上げることを目的とした場合、原料蒸気Ｇが飽和状態となったところ、またより好ましくは過飽和状態となったところで第１ゲート１３を開くことが望ましい。
【００２９】
次いで、図２（３）に示すように、膜厚モニター２１にて、基板Ｗの表面に堆積した膜が設定膜厚に達したことが確認されたところで、第１開口１１ａの第１ゲート１３を閉じて成膜室１５と原料蒸気室１１とを分離する。その後、成膜室１５内を排気する。
【００３０】
そして、成膜室１５内の原料蒸気Ｇが排気されたところで、先の図１に示したように、基板支持手段１９を上昇させてロードロック室１７内に基板Ｗを戻す。また、第２ゲート１６を閉じてロードロック室１７と成膜室１５とを分離させた状態で、ロードロック室１７から基板Ｗを取り出す。
【００３１】
以上説明した第１実施形態の成膜装置１およびこれを用いた成膜方法では、予め原料蒸気室１１内に貯め置かれた原料蒸気Ｇに対して基板Ｗの成膜面Ｗａがさらされるため、成膜面Ｗａに対して原料蒸気Ｇの流れや供給方向が影響することはなく、広い面積の成膜面Ｗａに対して原料蒸気を均一に供給した成膜が行われる。
【００３２】
特に、基板Ｗの成膜面Ｗａに対向させて蒸着マスクを設けたパターン成膜を行う場合であっても、上述したように成膜面Ｗａに対して原料蒸気Ｇの流れや供給方向が影響することはないため、シャドウ効果による成膜パターンの形成精度にばらつきを防止することも可能である。
【００３３】
このため、基板Ｗの成膜面Ｗａ上に、均一な膜厚の薄膜（例えばＡｌｑ３膜）を形成することが可能になる。したがって、このような成膜装置を用いた成膜方法を有機ＥＬ素子のような光学素子の有機膜形成に適用することで、均一な膜厚での有機膜や電極膜の形成が可能になるため、特性の良好な素子を得ることが可能になる。
【００３４】
そしてさらに、基板Ｗ（すなわち基板保持手段１９）を回転またはスライドさせることなく動かすことなく、上述したような基板Ｗの成膜面Ｗａの全面に対して均一な成膜が達成可能であるため、装置構成の複雑化、大型化が防止され、装置コストの低減を図ることもできる。またこれにより、基板保持手段１９を回転、スライドさせていた場合には困難であった基板Ｗの冷却システム、さらには光を用いたリアルタイムでの膜厚測定システムなどの適用が容易になり、装置構成の多様化を図ることが可能になる。
【００３５】
尚、上述した第１実施形態においては、成膜装置１の第１開口１１ａに設けられた第１ゲート１３、第２開口１５ａに設けられた第２ゲート１６が一枚の板状である場合を例示した。しかし、第１ゲート１３，１６はこれに限定されることはない。特に、第１ゲート１３は、基板Ｗの保持面２０の全面を時差無くほぼ同時に成膜室１５内にさらすように第１開口１１ａを開閉することが重要である。
【００３６】
このため、図３（１）に示すように、複数毎の板状材からなるブラインド型のゲートとして第１ゲート１３ａを構成しても良い。このようなブラインド型の第１ゲート１３ａであれば、図３（２）に示したように、基板支持手段１９に保持させた基板Ｗの成膜面Ｗａの各部に対して、ほぼ同時に原料蒸気Ｇを供給することが可能になる。これにより、さらに膜厚の均一性を向上させた成膜を行うことが可能になる。
【００３７】
また、以上説明した成膜装置１の原料蒸気室１１には、必要に応じて内部のガス雰囲気を拡散するための拡散手段を設けても良い。このような拡散手段として、例えば、羽付の撹拌機２２を設けたり、不活性ガスの導入管２３および排気管２４を設けて微量のガス流を形成するように構成しても良い。これにより、原料蒸気室１１内の雰囲気が撹拌され、原料蒸気室１１内における原料蒸気Ｇの状態が均一に保たれ、基板Ｗの成膜面Ｗａに対してより均等な成膜を行うことが可能になる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
成膜装置
図４は、本発明の第２実施形態の成膜装置を説明するための概略構成図である。
【００３９】
この図に示す成膜装置２と、図１を用いて説明した第１実施形態の成膜装置１との異なることころは、成膜室１５にガス導入管３１の供給端が挿入されている点にあり、他の構成は第１実施形態と同様であることとする。
【００４０】
すなわち、このガス導入管３１は、成膜室１５に第２の成膜原料ガスＧ２を供給するためのものであり、バルブ３２を介して成膜室１５内に挿入されている。このガス供給管３１から供給される第２の成膜原料ガスＧ２は、成膜原料Ｓと反応して膜成分を構成するような材料であっても良いし、成膜原料Ｓに対してドーピング剤として添加される材料であっても良い。また、ガス供給管３１には、必要に応じて、第２の成膜原料ガスＧ２を成膜室１５に導入するためのキャリアガス供給手段が設けられていても良い。
【００４１】
尚、成膜室１５には、複数のガス導入管３１が挿入されても良い。この場合、成膜室１５の周囲から均等にガス導入管３１を挿入させることで、成膜室１５の各部により均一に第２の成膜原料ガスＧ２が導入されるようにすることが好ましい。また、ガス導入管３１は、成膜室１５ではなく、原料蒸気室１１に挿入されていても良い。
【００４２】
また、第２の成膜原料が常温で固体の物質である場合には、第２の成膜原料は原料蒸気として供給されることになるが、この場合、ガス導入管３１を、次の第３実施形態で詳細に説明する原料供給機構の原料蒸気供給管として構成することとする。
【００４３】
成膜方法
このような構成の成膜装置２を用いた成膜方法は、第１実施形態の成膜方法において図１および図２（１）を用いて説明したと同様にして、基板支持手段１９によって第２開口１５ａを閉塞し、５℃に冷却した基板Ｗの成膜面Ｗａが成膜室１５に臨む状態とすると共に、原料蒸気室１１内に原料蒸気Ｇを飽和状態で満たす。
【００４４】
以上のような状態で、先の図４に示したように、第１ゲート１３を開いて成膜室１５と原料蒸気室１１とを連通させると同時に、ガス導入管３１のバルブ３２を開き、成膜室１５内に第２の成膜原料の成膜原料ガスＧ２を導入する。
【００４５】
これにより、原料蒸気室１１内を満たしていた原料蒸気Ｇが成膜室１５内に拡散されると同時に、この原料蒸気Ｇ内に第２の成膜原料の成膜原料ガスＧ２が添加され、５℃に冷却されている基板Ｗの表面において第２の成膜原料を含む原料蒸気Ｇが結露し、基板Ｗの表面に原料膜が成膜される。以降、第１実施形態と同様にして一連の成膜処理を終了させる。
【００４６】
以上説明した第２実施形態の成膜装置２およびこれを用いた成膜方法では、第１実施形態の効果に加え、２成分の原料からなる膜の成膜を行うことが可能になると言う効果を得ることができる。特に、複数のガス導入管３１を成膜室１５の周囲から均等に挿入させた場合、原料蒸気Ｇに対する第２の成膜原料ガスＧ２が素早く均一に供給されるため、基板Ｗの成膜面Ｗａに対して均等に原料蒸気Ｇおよび成膜原料ガスＧ２を供給することが可能になる。したがって、成膜面Ｗａに対してより均一に、２成分原料を用いた成膜を行うことが可能になる。
【００４７】
尚、本第２実施形態の成膜装置２において、複数のガス導入管３１が設けられている場合、各ガス供給管３１からは異なる成膜原料ガスを供給した成膜を行うことも可能である。これにより、３成分原料、さらにはそれ以上の成分原料を用いた成膜を行うことが可能になる。
【００４８】
＜第３実施形態＞
成膜装置
図５は、本発明の第３実施形態の成膜装置を説明するための概略構成図である。
【００４９】
この図に示す成膜装置３と、図１を用いて説明した第１実施形態の成膜装置１との異なることころは、原料蒸気室１１に、原料供給機構４０の原料蒸気供給管４１が挿入されている点にあり、他の構成は第１実施形態と同様であることとする。
【００５０】
すなわち、この原料蒸気供給管４１は、加熱した成膜原料Ｓの原料蒸気Ｇを原料蒸気室１１内に導入するためのものであり、バルブ４２を介して原料蒸気室１１内に挿入されている。この原料蒸気供給管４１の他端は、成膜原料Ｓが貯蔵された原料室４３内に挿入されていることとする。この原料室４３は、加熱手段４４によって内部の温度が自在に加熱される。
【００５１】
また、この原料室４３内には、キャリアガス供給管４５の供給端が挿入されており、ボンベまたは高純度ガス精製装置４６から、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）等のガスがキャリアガスとして導入される構成となっている。そして、キャリアガス供給管４５には、ガス精製装置４６側から順に、圧力調整機４７、マスフローコントローラ４８が設けられている。
【００５２】
以上のような構成の成膜装置３において、原料蒸気供給管４１からマスフローコントローラ４８までの配管、容器等はすべて、所定の高温に温度制御されることとする。温度制御のための加熱方式は、オーブン内などに設置する空気恒温槽方式でも、高温オイルなどを循環させる方式でも、ＲＦ加熱方式（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ加熱装置：高周波誘導加熱装置）でも、ランプ加熱方式でも良く、特に限定されることは無い。
【００５３】
そして、以上の説明した原料蒸気供給管４１、バルブ４２、…、圧力調整機４７、マスフローコントローラ４８の各構成要素によって原料供給機構４０が構成されている。尚、原料蒸気室１１には、複数の原料供給機構４０の原料蒸気供給管４１が挿入されても良い。
【００５４】
成膜方法
このような構成の成膜装置３を用いた成膜方法を説明する。第１実施形態と同様に、Ａｌｑ３からなる電子輸送性発光層を形成する場合を例示して説明を行うが、本第３実施形態の成膜方法も、ある温度で分解すること無く、蒸気圧を取れる物質の成膜に広く適用可能であり、成膜原料Ｓとしては、固体原料および液体原料を用いることができる。
【００５５】
先ず、第１実施形態の成膜方法において図２（１）を用いて説明したと同様にして、基板Ｗを保持した基板支持手段１９によって第２開口１５ａを閉塞し、５℃程度に冷却した基板Ｗの成膜面Ｗａを成膜室１５に臨む状態とする。
【００５６】
一方、図５に示したように、成膜原料Ｓ（例えばＡｌｑ３）が貯蔵された原料室４３を加熱手段４４によって２８５℃に加熱し、内部の成膜原料Ｓを昇華させて原料室４３内に原料蒸気Ｇを発生させる。
【００５７】
以上のような状態で、高純度ガス精製装置４６から、圧力調整機４７により、例えば０．２ＭＰａに圧力コントロールされ、マスフローコントローラ４８により高精度に流量コントロールされたキャリアガス（例えばＮ２）を、キャリアガス供給管４５に流す。流量の一例としては、１０００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｃ　／ｍｉｎ：標準状態での１分あたりの流量）である。そして、原料蒸気供給管４１のバルブ４２を開く。
【００５８】
これにより、原料室４３内において成膜原料Ｓ（Ａｌｑ３）を気化させた成膜原料蒸気Ｇを、キャリアガスと共に原料蒸気供給管４１から原料蒸気室１１に輸送供給する。
【００５９】
この際、原料蒸気Ｇが凝固することのないように、マスフローコントローラ４８〜原料蒸気室１１までの配管、容器等のすべて、さらには第１ゲート１３を所定の高温に温度制御（例えば２８５℃程度）に加熱しておくこととする。
【００６０】
そして、原料蒸気室１１内を原料蒸気Ｇの飽和状態より好ましくは過飽和状態とする。例えば、１３３Ｐａ程度に減圧された原料蒸気室１１内で原料蒸気Ｇを一定温度で供給し、上述した第１実施形態の成膜方法において図２（２）を用いて説明したと同様に、第１開口１１ａの第１ゲート１３を開いて成膜室１５と原料蒸気室１１とを連通させる。これにより、原料蒸気Ｇを成膜室１５内に拡散させ、５℃に冷却されている基板Ｗの表面において原料蒸気Ｇを凝固させ、基板Ｗの表面に原料膜（Ａｌｑ３膜）を堆積成膜させる。以降、第１実施形態と同様にして一連の成膜処理を終了させる。
【００６１】
以上説明した第３実施形態の成膜装置３およびこれを用いた成膜方法であっても、原料蒸気供給管４１からの供給により、予め原料蒸気室１１内に貯め置かれた原料蒸気Ｇに対して、基板Ｗの成膜面Ｗａがさらされるため、第１実施形態と同様に、成膜面Ｗａに対して原料蒸気Ｇの流れや供給方向が影響することはなく、広い面積の成膜面Ｗａに対して原料蒸気を均一に供給した成膜が行われる。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００６２】
また、原料蒸気室１１内に、複数の原料供給機構４０の原料蒸気供給管４１が挿入されている場合には、より速く原料蒸気Ｇを所定状態で満たすことが可能になる。また、このような成膜装置の構成とすることで、複数の原料蒸気供給管４１から異なる成膜原料の原料蒸気を原料蒸気室１１に供給することが可能になるため、複数の成膜原料を用いた成膜が可能になる。
【００６３】
＜第４実施形態＞
成膜装置
図６は、本発明の第４実施形態の成膜装置を説明するための概略構成図である。
【００６４】
この図に示す成膜装置４は、図５を用いて説明した第３実施形態の成膜装置３に、さらにもう一つの原料蒸気室として第２の原料蒸気室５１を設けた構成となっており、その他の構成は第３実施形態の成膜装置と同様であることとする。
【００６５】
すなわち第２の原料蒸気室５１は、原料蒸気供給管４１が挿入されている原料蒸気室１１の下方に設けられており、原料蒸気室１１の第１開口１１ａに対向して設けられた第３開口１１ｂを介して当該原料蒸気室１１に連通する状態で設けられている。
【００６６】
この第２の原料蒸気室５１は、内部に成膜原料Ｓ’の原料蒸気Ｇ’が所定状態で貯め置かれ、また内部を機密に保つことが可能であり、かつ内部を加熱自在な加熱手段５２が設けられている。また、ここでの図示は省略したが、第２の原料蒸気室５１には、内部の雰囲気を排気するための排気手段、および不活性ガスを供給するための不活性ガス供給手段が設けられることとする。
【００６７】
そして、第３開口１１ｂは、第１開口１１ａと同様の形状の広口に開口されており、開閉自在な第３ゲート５３が設けられていることとする。この第３ゲート５３は、例えば図示したように、第３開口１１ｂを覆う一枚の板状のもので、水平方向にスライドさせることで第３開口１１ｂを開閉するものであっても良い。しかし、第３ゲート５３はこのような構成に限定されることはなく、第１実施形態において図３を用いて説明したように、複数毎の板状材からなるブラインド型のゲートとして構成されたものであっても良い。このようなブラインド型の第３ゲート５３であれば、第３開口１１ｂの全面を時差無く開口させることが可能である。尚、この第３ゲート５３は、ここでの図示を省略した加熱手段を備えており、原料蒸気室１１内と同程度に加熱可能であることとする。
【００６８】
成膜方法
このような構成の成膜装置４を用いた成膜方法は、先ず、図５を用いて説明した第３実施形態と同様に、基板支持手段１９によって第２開口１５ａを閉塞し、５℃に冷却した基板Ｗの成膜面Ｗａが成膜室１５に臨む状態とする。また、原料室４３内において成膜原料Ｓを気化させた成膜原料蒸気Ｇを、キャリアガスと共に原料蒸気供給管４１から原料蒸気室１１に輸送供給する。
【００６９】
そしてさらに、本第４実施形態においては、成膜原料Ｓ’が貯蔵された第２の原料蒸気室５１を、排気手段によって排気した状態で、加熱手段５２によって加熱し、内部の第２の成膜原料Ｓ’を昇華させて第２の原料蒸気室５１内に原料蒸気Ｇ’を発生させる。この際、第３ゲート５３も加熱し、第３ゲート５３表面においての原料蒸気Ｇ，Ｇ’の凝固を防止する。
【００７０】
そして、原料蒸気室１１内が原料蒸気Ｇのほぼ飽和状態（過飽和状態）に達し、また第２の原料蒸気室５１が原料蒸気Ｇ’のほぼ飽和状態（過飽和状態）となったところで、第１ゲート１３および第３開口１１ｂの第３ゲート５３を開き、成膜室１５、原料蒸気室１１、および第２の原料蒸気室５１を連通させる。
【００７１】
これにより、原料蒸気室１１内を満たしていた原料蒸気Ｇおよび第２の原料蒸気室５１を満たしていた原料蒸気Ｇ’が、成膜室１５内に拡散され、５℃に冷却されている基板Ｗの表面においてこれらの原料蒸気Ｇ、Ｇ’を凝固させ、基板Ｗの表面に原料膜を成膜する。以降、第１実施形態と同様にして一連の成膜処理を終了させる。
【００７２】
以上説明した第４実施形態の成膜装置４およびこれを用いた成膜方法では、第１実施形態の効果に加え、複数の原料蒸気Ｇ，Ｇ’を堆積させた成膜を行うことが可能になる、と言う効果を得ることができる。特に、本第４実施形態においては、基板Ｗの成膜面Ｗａ全面が、各室に貯め置かれた原料蒸気Ｇおよび原料蒸気Ｇ’に対してさらされる。このため、成膜面Ｗａ全面に対してより均一な２成分の堆積成膜を行うことが可能である。
【００７３】
＜第５実施形態＞
成膜装置
図７は、本発明の第５実施形態の成膜装置を説明するための概略構成図である。
【００７４】
この図に示す成膜装置５と、図１を用いて説明した第１実施形態の成膜装置１との異なることころは、原料蒸気室１１内が、その上部の第１開口を分割する状態で複数（ここでは２つ）の原料室６１，６１’に分割されており、基板保持手段１９’が基板Ｗの保持面２０を回転可能であるところにある。
【００７５】
原料蒸気室１１を分割する２つの原料室６１，６１’は、それぞれの内部に成膜原料Ｓ，Ｓ’の原料蒸気Ｇ，Ｇ’が所定状態で貯め置かれ、内部を機密に保つことが可能である。
【００７６】
この原料蒸気室１１には、原料室６１，６１の内部および内壁をそれぞれ加熱するための加熱手段１２が設けられている。この加熱手段１２は、各原料室６１，６１を、それぞれ個別に温度制御可能であることが好ましい。
【００７７】
尚、これらの原料室６１，６１の少なくともその１つには、図４を用いて説明した第４実施形態のガス供給管（３１）、または図５を用いて説明した第５実施形態の原料蒸気供給管（４１）を設けても良い。
【００７８】
さらに、ここでの図示は省略したが、各原料室６１，６１には、それぞれ内部の雰囲気をそれぞれ排気するための排気手段、およびガスを供給するためのガス供給手段、さらには内部雰囲気の撹拌手段が設けられることとする。
【００７９】
そして、この原料蒸気室１１上部の第１開口１１ａは、各原料室６１，６１の第１開口部分６１ａ，６１ａに分割されることになる。各第１開口部分６１ａ，６１ａは、基板Ｗの成膜面Ｗａの中心に対して半円形または扇型に形成されていることとする。また、各第１開口部分６１ａ，６１ａにそれぞれ開閉自在な第１ゲート６２，６２が設けられていることとする。この第１ゲート６２，６２は、上記各実施形態で説明した第１ゲート（１３）と同様の構成であることとする。
【００８０】
また、基板保持手段１９’は、基板Ｗの保持面２０を第１開口部分６１ａ，６１ａと平行に保った状態で回転可能であることとする。このため基板保持手段１９’によって第２開口１５ａを閉塞した状態においては、基板保持手段１９’とロードロック室１７の内壁との間に、基板保持手段１９’の回転を可能とする程度の間隔が設けられることとする。
【００８１】
成膜方法
このような構成の成膜装置５を用いた成膜方法は、次のように行う。
【００８２】
先ず、基板支持手段１９’によって第２開口１５ａを閉塞し、５℃に冷却した基板Ｗの成膜面Ｗａが成膜室１５に臨む状態とする。そして、基板支持手段１９’を回転させる。
【００８３】
各原料室６１，６１内を、それぞれ原料蒸気Ｇ，Ｇ’のほぼ飽和状態（過飽和状態）とする。この場合、第１実施形態で説明したように、各原料室６１，６１内に貯蔵した成膜原料Ｓ，Ｓ’を加熱によって昇華させることで原料蒸気Ｇ，Ｇ’を発生させても良いし、第４実施形態で説明したように、外部からの供給によって各原料室６１，６１内に原料蒸気Ｇ，Ｇ’を供給しても良く、それぞれの原料室６１，６１に対する供給形態が異なっていても良い。
【００８４】
以上のような状態で、第１開口６１ａ，６１ａの第１ゲート６２を開き、成膜室１５と各原料室６１，６１とを連通させる。
【００８５】
これにより、原料蒸気室１１内を満たしていた原料蒸気Ｇ，Ｇ’が成膜室１５内に拡散され、回転させた状態で５℃に冷却されている基板Ｗの成膜面Ｗａに、原料蒸気Ｇ，Ｇ’を順次凝固させ、基板Ｗの表面に原料膜を堆積成膜する。以降、第１実施形態と同様にして一連の成膜処理を終了させる。
【００８６】
以上説明した成膜装置およびこれを用いた成膜方法では、複数種類（ここでは２種類の成膜材料を、基板Ｗの成膜面Ｗａに順次堆積させた成膜を行うことが可能である。このため、ある成分の膜中の所定高さに異なる成分を添加したいわゆるデルタドーピングでの成膜が可能である。
【００８７】
尚、上記第５実施形態の成膜装置５においては、扇形に整形された第１開口部分６１，６１’の開口面積の割合によって、各原料蒸気Ｇ，Ｇ’の堆積膜厚の割合が制御されることになる。また、基板支持手段１９’の回転速度によって、それぞれの堆積膜厚が制御され、第１ゲート６２，６２の開口時間によって全体の膜厚が制御されることになる。
【００８８】
尚、本第３実施形態〜第５実施形態の成膜装置は、第２実施形態の成膜装置と組み合わせることが可能である。この場合、第３実施形態〜第５実施形態の成膜装置の成膜室（または原料蒸気室）に、第２実施形態において図４を用いて説明したガス導入管３１を挿入した構成とする。これにより、さらにガス導入管３１から成膜成分を供給した成膜を行うことが可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の成膜装置および成膜方方法によれば、予め原料蒸気室内に貯め置かれた原料蒸気に対して基板の成膜面をさらすことで、原料蒸気の流れや供給方向の影響を与えること無く成膜面の全面に対して成膜を行うことが可能になる。このため、広い面積の成膜面に対して原料蒸気を均一に供給した成膜を行うことが可能になり、均一な膜厚の薄膜を形成することが可能になる。この結果、有機ＥＬ素子のような光学素子の有機膜形成に適用することで、均一な膜厚での有機膜や電極膜の形成が可能になるため、特性の良好な素子を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の成膜装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態の成膜装置を用いた成膜方法を説明するための工程図である。
【図３】成膜装置におけるゲート（第１ゲート）の変化例を示す構成図である。
【図４】第２実施形態の成膜装置の概略構成図である。
【図５】第３実施形態の成膜装置の概略構成図である。
【図６】第４実施形態の成膜装置の概略構成図である。
【図７】第５実施形態の成膜装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５…成膜装置、１１…原料蒸気室、１１ａ…第１開口、１１ｂ…第３開口、１２…加熱手段、１３，６２…第１ゲート、１５…成膜室、１５ａ…第２開口、１６…第２ゲート、１７…ロードロック室、１９，１９’…基板支持手段、２０…保持面、３１…ガス導入管、４１…原料蒸気供給管、５１…第２の原料蒸気室、５３…第３ゲート、６１…原料室、６１ａ…第１開口部分、Ｇ，Ｇ’…原料蒸気、Ｓ，Ｓ’…成膜原料、Ｗ…基板、Ｗａ…成膜面
【図１】
2004043839.tif 000003
【図２】
2004043839.tif 000004
【図３】
2004043839.tif 000005
【図４】
2004043839.tif 000006
【図５】
2004043839.tif 000007
【図６】
2004043839.tif 000008
【図７】
2004043839.tif 000009