(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填された液状原料を気化させるために使用される蒸発治具において、底面と当該底面から立設する側面とを備え、前記側面の内側に開口された原料収容空間を規定する気化皿と、当該原料収容空間を複数の部分空間に分割する仕切り板とを備え、前記仕切り板は、前記複数の部分空間が前記気化皿の底面側で連通するように前記気化皿に設けられ、かつその内部に当該仕切り板を加熱する第１の加熱手段を有していることを特徴とする蒸発治具。
【請求項２】
請求項１に記載された蒸発治具において、前記側面はその上部に前記液状原料の這い上がりを防止する構造を有していることを特徴とする蒸発治具。
【請求項３】
請求項１に記載された蒸発治具において、前記部分空間は開口上部から見て四角形をなすように構成されていることを特徴とする蒸発治具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載された蒸発治具において、前記気化皿を加熱する第２の加熱手段をさらに有することを特徴とする蒸発治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載された蒸発治具において、前記第１の加熱手段はヒートパイプを含むことを特徴とする蒸発治具。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載された蒸発治具において、前記気化皿にキャリアガスを供給する手段をさらに有することを特徴とする蒸発治具。
【請求項７】
請求項６に記載された蒸発治具において、前記キャリアガスはフィルタを介して供給することを特徴とする蒸発治具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載された蒸発治具に有機原料を収容して気化し、当該気化した有機原料をキャリアガスにより輸送して、当該キャリアガス中における前記気化した有機原料の濃度を測定する測定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の測定方法によって測定された前記濃度から前記有機原料の活性化エネルギーを算出することを特徴とする測定方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の測定方法によって得られた前記活性化エネルギーと、測定された前記濃度及び前記原料の温度とから、前記キャリアガス中における前記気化した有機原料の濃度Ｖ（％）を規定する式（１）：
Ｖ＝（Ｋｏ／Ｐ）×ｅ−Ｅａ／ｋＴ
（但し、Ｋｏは定数（％・Ｔｏｒｒ）、Ｐは圧力（Ｔｏｒｒ）、Ｅａは活性化エネルギー（ｅＶ）、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度）
の定数Ｋｏを求めることを特徴とする測定方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の測定方法によって得られた定数Ｋｏの算出結果から、前記有機原料を推定することを特徴とする測定方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の測定方法において、前記有機原料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の原料であることを特徴とする測定方法。
【請求項１３】
請求項１〜７のいずれかに記載された蒸発治具に有機原料を収容して気化し、当該気化した有機原料をキャリアガスにより輸送して、前記有機原料の膜を基板上に堆積することを特徴とする成膜方法。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれかに記載された蒸発治具に液状原料を収容して減圧下で蒸発させ、当該蒸発した原料を前記蒸発治具の上方に配置した基板の下面に堆積することを特徴とする成膜方法。
【請求項１５】
請求項１〜７のいずれかに記載された蒸発治具を備え、前記蒸発治具を用いて気化させた原料を基板上に供給し、所定材料の膜を前記基板上に形成することを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定材料の層を成膜するための成膜装置、成膜装置に使用される治具、治具を用いた測定方法に関し、特に、所定材料の原料を気化させて所定材料層を成膜する成膜装置、成膜装置に用いられる治具、および、治具を使用した測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定材料の原料を気化させて所定材料層を成膜する方法は、半導体装置又はフラットパネルディスプレイ装置、その他の電子装置の製造において広く用いられている。このような電子装置の一例として、以下では有機ＥＬ表示装置に例をとって説明する。輝度が十分に明るくかつ寿命が数万時間以上となる有機ＥＬ表示装置は、自発光型素子である有機ＥＬ素子を用いており、バックライトなどの周辺部品が少ないため薄く構成でき、平面表示装置として理想的である。【０００３】
このような有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子には表示装置としての特性から、大型の画面でありながら、素子寿命が長寿命であること、画面内での発光輝度及び素子寿命にばらつきがなく、またダークスポットなどに代表される欠陥が無いことなどが要求されている。その要求を満たすには有機ＥＬ膜の成膜技術がきわめて重要である。【０００４】
例えば、２０インチ程度の大型基板において、有機ＥＬ膜を均一に成膜するための成膜装置としては、特許文献１（特開２００４−７９９０４号公報）に記載の装置などが用いられている。特許文献１の成膜装置は、装置内に設置されたインジェクタ内部の配管構成をツリー状に最適配置することにより、原料ガスをキャリアガスと共に基板上に一様に分散させ、大型基板における膜厚の均一性を確保しようとしたものである。【０００５】
最近、この種の有機ＥＬ装置に対しても、２０インチ以上の大型化が要求されている。しかしながら、このような要求に応えるためには、発光効率の悪さ及び短寿命であると云う有機ＥＬ装置特有の種々の欠点を克服しなければならない。ここで、有機ＥＬ装置を構成する発光層を含む各種有機ＥＬ膜は、他の表示装置に形成される膜に比較して、数十ｎｍと極端に薄いため、分子単位で成膜する技術が必要であり、且つ、分子単位の成膜を高精度で成膜することも極めて重要である。【０００６】
２０インチ以上の大型化にも適用できる成膜装置として、本発明者等は特願２００５−１１０７６０（先行出願１）において、有機ＥＬ装置を形成する各種の有機ＥＬ原料を均一に且つ迅速に成膜する成膜装置を提案した。【０００７】
提案された成膜装置は、同一の有機ＥＬ原料を蒸発、気化させる２つの原料容器と、当該有機ＥＬ原料を基板上に吹き出す吹き出し容器と、これら原料容器と吹き出し容器とを接続する配管系（即ち、流通経路）とを備えている。この場合、一方の原料容器から吹き出し容器に対して、有機ＥＬ原料を供給する際、複数のバルブ及びオリフィスを含む配管系を成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時に切り替えると共に、配管系の温度を制御している。この構成では、成膜時以外の時間中、配管系に残留するガスを迅速に排出すると共に、他方の原料容器にガスを流通させている。【０００８】
先行出願１に示された成膜装置では、配管系に残留しているガスによる汚染を防止できると共に、成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時における状態遷移を迅速に行うことができる。先行出願１に係る成膜装置は、配管系に残留している有機ＥＬ原料による汚染を防止できるため、有機ＥＬ装置の輝度及び寿命を著しく改善することができる。【０００９】
しかしながら、先行出願１に示された構成を採用した場合、有機ＥＬ装置の発光層等を形成する有機ＥＬ原料の利用効率を更に改善する必要があり、且つ、有機ＥＬ装置の更なる大型化のためには、有機ＥＬ素子の輝度を更に改善すると共に、有機ＥＬ素子の長寿命化を図る必要があることが判明した。【００１０】
また、先行出願１に示された成膜装置では、成膜時、気化された有機ＥＬ原料は一方の原料容器から吹き出し容器に吹き出されているが、成膜時以外の時間、一方の原料容器から外部へ気化され有機ＥＬ原料を排出している。このように、有機ＥＬ原料は成膜時にのみ有効に使用されるだけであり、成膜時以外の時間、有効に使用されていないため、使用する有機ＥＬ原料の利用効率が悪いと云う欠点も見出された。【００１１】
ここで、目標とする有機ＥＬ装置の特性並びに構造について説明しておく。まず、達成されるべき有機ＥＬ装置は、一万時間以上の長寿命を持つと共に、１００ｌｍ／Ｗ以上の発光効率を有する有機ＥＬ装置である。また、本発明に係る有機ＥＬ装置の構造について、概略的に説明しておくと、ガラス基板上に透明導電膜によって形成された陽極と、当該陽極に対向するように設けられたＬｉ／Ａｇ等によって形成された陰極とを備え、陽極と陰極との間には、７層又は５層の有機層が配置された構造を有している。ここで、有機層は、例えば、陰極側から、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、及び、ホール注入層とによって形成されており、発光層は、例えば、赤色発光層、緑色発光層、及び、青色発光層とによって構成されており、このように、赤色発光層、緑色発光層、及び、青色発光層を積層構造にすることにより、白色を高効率で発光することができる。【００１２】
また、上記した有機層のうち、特に、発光層を形成する赤色発光層、緑色発光層、及び、青色発光層はそれぞれ２０ｎｍ程度の厚さであり、且つ、電子輸送層及びホール輸送層でも５０ｎｍ程度の厚さである。このように、有機ＥＬ装置の有機層は他の半導体装置の各種の膜の厚さに比較して極めて薄いが、将来的には、これら有機層を更に薄くする試みが試行されている。この場合、有機層の形成には、分子単位の汚染をも許されないから、極めて薄い有機層を高精度で被着、形成するには、有機層の原料を分子単位で形成する超精細技術が不可欠である。【００１３】
【特許文献１】特開２００４−７９９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記したように、極めて薄い有機層を高精度で均一に成膜するためには、有機層の原料となる有機ＥＬ原料の性質を分析すると共に、成膜に使用される種々の器具、特に、蒸発治具をも改善する必要がある。即ち、一般に有機ＥＬ原料は、液状になっても熱伝導率が低く熱が伝わりにくいと云う性質を有している。また、液状の有機ＥＬ原料は、粘度もあまり低くないが、気化のために温度を上げると、温度上昇と共に粘度も低下して、熱対流が起こりやすくなってくる。【００１５】
一方、このような性質を有する有機ＥＬ原料を気化・蒸発させるために、先行出願１では、蒸発皿を備えた蒸発治具が使用されている。しかしながら、従来の蒸発皿を用いただけでは、達成できる有機ＥＬ装置の特性に限界があり、前述した目標とする特性を備えた有機ＥＬ装置が得られないことが判明した。【００１６】
本発明者等の研究によれば、従来の蒸発皿では、蒸発皿内に温度上昇と共に、有機ＥＬ原料の熱対流が生じ、熱対流による吹き上げと潜り込みとにより、液状原料の液面に凹凸が生じ且つ液面状況が時々刻々変化することが観測された。このように、液面が変化すれば気化する原料の量も時間的に変化することになる。これが従来均一な濃度（蒸発量）を維持できない理由の一つと考えられる。また、液状の有機ＥＬ原料は熱伝導が悪いため加熱される蒸発皿の近傍では温度が高く、中央部では高くなりにくいといったように、蒸発皿内における液状原料の位置によって温度が異なり、この結果、温度分布乃至温度斑が生じる。蒸発皿からの気化量は温度によって敏感に変化するから、これも均一な濃度（蒸発量）を維持できない理由の一つと考えられる。【００１７】
本発明の課題は、２０インチを超える大型の有機ＥＬ装置等、表示装置に必要な膜を分子単位で制御、積層できる成膜装置を提供することである。【００１８】
本発明の他の課題は、有機ＥＬ原料を堆積するのに適した治具を提供することである。【００１９】
本発明の更に他の課題は、上記した治具を使用して、キャリアガス中の有機ＥＬ原料の濃度を測定する測定方法を提供することである。【００２０】
本発明の他の課題は、未知の有機ＥＬ原料を特定できる測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の態様によれば、充填された液状原料を気化させるために使用される蒸発治具において、底面と当該底面から立設する側面とを備え、前記側面の内側に開口された原料収容空間を規定する気化皿と、当該原料収容空間を複数の部分空間に分割する仕切り板とを備え、前記仕切り板は、前記複数の部分空間が前記気化皿の底面側で連通するように前記気化皿に設けられ、かつその内部に当該仕切り板を加熱する第１の加熱手段を有していることを特徴とする蒸発治具が得られる。
【００２２】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る蒸発治具において、前記側面はその上部に前記液状原料の這い上がりを防止する構造を有していることを特徴とする蒸発治具が得られる。
【００２３】
本発明の第３の態様によれば、第１の態様に係る蒸発治具において、前記部分空間は開口上部から見て四角形をなすように構成されていることを特徴とする蒸発治具が得られる。
【００２４】
本発明の第４の態様によれば、第１〜３の態様のいずれかに係る蒸発治具において、前記気化皿を加熱する第２の加熱手段をさらに有することを特徴とする蒸発治具が得られる。
【００２５】
本発明の第５の態様によれば、第１〜４の態様のいずれかに係る蒸発治具において、前記第１の加熱手段はヒートパイプを含むことを特徴とする蒸発治具が得られる。
【００２６】
本発明の第６の態様によれば、第１〜５の態様のいずれかに係る蒸発治具において、前記気化皿にキャリアガスを供給する手段をさらに有することを特徴とする蒸発治具が得られる。
【００２７】
本発明の第７の態様によれば、第６の態様に係る蒸発治具において、前記キャリアガスはフィルタを介して供給することを特徴とする蒸発治具が得られる。
【００３０】
本発明の第８の態様によれば、第１〜７のいずれかに係る蒸発治具に有機原料を収容して気化し、当該気化した有機原料をキャリアガスにより輸送して、当該キャリアガス中における前記気化した有機原料の濃度を測定する測定方法が得られる。
【００３１】
本発明の第９の態様によれば、第８の態様に係る測定方法によって測定された前記濃度から前記有機原料の活性化エネルギーを算出することを特徴とする測定方法が得られる。
【００３２】
本発明の第１０の態様によれば、第９の態様に係る測定方法によって得られた前記活性化エネルギーと、測定された前記濃度及び前記原料の温度とから、前記キャリアガス中における前記気化した有機原料の濃度Ｖ（％）を規定する式（１）：
Ｖ＝（Ｋｏ／Ｐ）×ｅ−Ｅａ／ｋＴ
（但し、Ｋｏは定数（％・Ｔｏｒｒ）、Ｐは圧力（Ｔｏｒｒ）、Ｅａは活性化エネルギー（ｅＶ）、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度）
の定数Ｋｏを求めることを特徴とする測定方法が得られる。
【００３３】
本発明の第１１の態様によれば、第１０の態様に係る測定方法によって得られた定数Ｋｏの算出結果から、前記有機原料を推定することを特徴とする測定方法が得られる。
【００３４】
本発明の第１２の態様によれば、第８〜１１の態様のいずれかに係る測定方法において、前記有機原料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の原料であることを特徴とする測定方法が得られる。
【００４１】
本発明の第１３の態様によれば、第１〜７の態様のいずれかに係る蒸発治具に有機原料を収容して気化し、当該気化した有機原料をキャリアガスにより輸送して、前記有機原料の膜を基板上に堆積することを特徴とする成膜方法が得られる。
【００４２】
本発明の第１４の態様によれば、第１〜７の態様のいずれかに係る蒸発治具に液状原料を収容して減圧下で蒸発させ、当該蒸発した原料を前記蒸発治具の上方に配置した基板の下面に堆積することを特徴とする成膜方法が得られる。
【００４３】
本発明の第１４の態様によれば、第１〜７の態様のいずれかに係る蒸発治具を備え、前記蒸発治具を用いて気化させた原料を基板上に供給し、所定材料の膜を前記基板上に形成することを特徴とする成膜装置が得られる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明では、有機ＥＬ原料の利用効率を大幅に改善できると共に、有機ＥＬ原料の濃度（蒸発量）を高精度で制御できる成膜装置及び蒸発治具が得られる。本発明に係る蒸発治具は、間仕切り部材（仕切り板）によって蒸発皿（気化皿）の開口部を、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、例えば２．５ｍｍ×２．５ｍｍ、の小さな開口の集まり（即ち、区画された領域の集まり）にしたので、各仕切り板によって区画された領域内では熱対流が起こりにくくなり、熱対流による区画された領域内での液面の盛り上がりや凹みが生じない。また、仕切り板の底部を、例えば、液の深さ５ｍｍに対して１〜２ｍｍ、液の深さ３ｍｍに対して０．５〜１ｍｍ（この場合、例えば、容器の深さ５ｍｍ、仕切り板の高さ４ｍｍ）の高さだけ連通させたので、区画された各領域（各小開口）の液面が均一になる。したがって、全体として常に均一な液面が維持できるので、気化量、ひいてはキャリアガス中の濃度を時間的に均一にすることができる。また、仕切り板を熱伝導のよい材料で作ることによって、また、仕切り板内にもヒートパイプやヒータのような加熱手段を付設することによって、仕切り板で囲まれた領域（小開口部）内の液の温度を場所によらずに且つ時間的に一定にすることができ、温度斑が生じることもなくなる。したがって、本発明に係る蒸発治具を使用することによって、液状の原料の蒸発量、及び、濃度を時間的に一定にすることができる。【００４９】
また、本発明によれば、上述の蒸発治具を用いた、キャリアガス中の有機原料の濃度の測定法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置を示す概略構成図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示された成膜装置の配管系、切替器、及び、成膜部をより具体的に説明する図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る成膜装置の一部を示す図である。
【図５】図５は、図４に示された成膜装置の成膜部を示す図である。
【図６】図６は、図４の成膜装置における切替タイミング等を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、本発明の第１の実施例に係る蒸発治具を構成する蒸発皿の一例を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施例に係る蒸発治具を構成する仕切り板を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施例に係る蒸発治具の仕切り板と蒸発皿との関係を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施例に係る蒸発治具を説明する平面図である。
【図１１（ａ）】図１１（ａ）は、本発明の第２の実施例に係る蒸発治具の各部を説明する図である。
【図１１（ｂ）】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ’に沿う断面図である。
【図１１（ｃ）】図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＢ−Ｂ’に沿う断面図である。
【図１１（ｄ）】図１１（ｄ）は、図１１（ａ）のＣ−Ｃ’に沿う断面図である。
【図１１（ｅ）】図１１（ｅ）は、図１１（ａ）のＤ−Ｄ’に沿う断面図である。
【図１１（ｆ）】図１１（ｆ）は、図１１（ｂ）及び図１１（ｅ）に示された皿部材の上端部の変形例を説明する図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施例に係る蒸発治具を説明する断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１、第２、及び第３の実施例に係る蒸発治具を使用した場合の特性を示し、ここでは、キャリアガス中の有機ＥＬ原料（Ｈ材料）濃度の温度依存性を圧力と関連して示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１、第２、及び第３の実施例に係る蒸発治具を使用した場合の特性を示し、ここでは、キャリアガス中の有機ＥＬ原料（Ｈ材料）濃度の圧力依存性を温度と関連して示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施例に係る蒸発治具を説明する図である。
【図１６】本発明に係る蒸発治具の応用例を説明する図である。
【図１７】本発明に係る蒸発治具を使用した場合の実験結果を示す図である。
【図１８】本発明に係る蒸発治具を使用した場合における有機ＥＬ原料（Ｈ材料）の蒸発挙動の温度依存性を示す図であり、ここでは、圧力を一定に保った状態における温度依存性を示している。
【図１９】本発明に係る蒸発治具を使用した場合における有機ＥＬ原料（Ｈ材料）の蒸発挙動の圧力依存性を示す図であり、ここでは、温度を一定に保った状態における圧力依存性を示している。
【符号の説明】
【００５１】
２０                      有機ＥＬ源部
２０１                    有機ＥＬ原料容器部
２６、２７、２８          成膜部
２９                      切替部
３１                      キャリアガス用配管系
３３１、３３２、３３３    配管系
２０３                    蒸発部
２０２                    隔壁
２６１                    吹き出し容器
２６２                    ステージ
２６３                    ガス分散板
２６４                    フィルタ
３０                      ガラス基板
５０                      蒸発皿
５２                      仕切り板
５２１                    長辺方向仕切り片
５２２                    短辺方向仕切り片
５４                      係止片
５５                      蒸発治具
５６                      間隙
５９                      気化開始時の液面
６２                      皿部材
６４                      ヒートパイプユニット
６６                      被覆部材
６８                      断熱部材
７０                      ヒータ
７２                      第１の仕切り部
７４                      第２の仕切り部
７４１                    ヒートパイプ
７６                      第３の仕切り部
７６１                    ヒートパイプ
８２                      上流側フィルタ部
８４                      下流側フィルタ部
８６                      液化容器
８７                      配管
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置が概略的に示されている。図示された成膜装置は、複数の有機ＥＬ源を備えた有機ＥＬ源部２０、第１及び第２の成膜部２６、２７、及び、有機ＥＬ源部２０からの気化された有機ＥＬ原料を選択的に第１又は第２の成膜部２６、２７に供給する切替部２９（切替手段）とを備え、切替部２９は配管、オリフィス、マスコントローラ（フローコントロールシステム）、及び、複数のバルブ等によって構成されている。切替部２９は、この関係でバルブ、オリフィス、フローコントロールシステム、バルブを制御する制御装置（図示せず）によって制御されている。【００５３】
具体的に説明すると、図示された有機ＥＬ源部２０は、堆積されるべき有機ＥＬ膜の数に応じた有機ＥＬ原料を収容した容器部（以下、原料容器部と呼ぶ）を備えている。例えば、有機ＥＬ源部２０は、ガラス基板に堆積すべき有機ＥＬ原料が３種類である場合、当該３種類の有機ＥＬ原料をそれぞれ収容した３つの原料容器部を含んでいる。より多くの有機ＥＬ原料を堆積させる場合には、その原料の数に応じた有機ＥＬ原料を収容した原料容器部が設けられる。例えば、堆積すべき有機ＥＬ膜が、電子輸送層、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層、電子ブロック層、及び、ホール輸送層の６つの層からなる場合、各層を形成するための原料を収容した６つの原料容器部が、有機ＥＬ源部２０に設けられる。【００５４】
更に、各有機ＥＬ源部２０の各原料容器部２０１には、単に、有機ＥＬ原料を収容し、有機ＥＬ原料を蒸発させる蒸発治具（即ち、蒸発皿）だけでなく、蒸発治具内の当該有機ＥＬ原料を加熱するヒータが備えられている。また、各原料容器部２０１の蒸発治具には、バルブ、フローコントロールシステム、及び、配管系を介して、アルゴン、キセノン、クリプトン等のキャリアガスが導入される。【００５５】
ここで、各原料容器部２０１では、キャリアガスが導入されると共に、ヒータによって加熱が行われ、この結果、蒸発治具内の有機ＥＬ原料が気化される。したがって、各原料容器部２０１は有機ＥＬ原料を気化する気化手段としての機能を有している。図では、説明を簡略化するために、有機ＥＬ源部２０には、単一の原料容器部２０１のみが示されているが、有機ＥＬ源部２０には、他の有機ＥＬ原料に対応した原料容器部が備えられている。このように、各原料容器部は有機ＥＬ原料を気化する気化手段としての動作を行う。【００５６】
他方、切替部２９は、図示された原料容器部２０１に対応して設けられており、他の原料容器部にも同様な切替部が設けられているが、ここでは、簡略化のために省略されている。切替部２９は、アルゴン、キセノン、クリプトン等のキャリアガスと同種のガスを切替器２９に供給するキャリアガス用配管系３１（配管、バルブ、フローコントロールシステム、オリフィス等）が接続されており、ここでは、当該キャリアガス用配管系３１が第１及び第２の成膜部２６、２７に対応してそれぞれ一つづつ接続されている。このキャリアガス用配管系３１が、キャリアガスを、気化手段を介さすにガス放出手段に供給するキャリアガス供給手段である。【００５７】
図示された切替部２９は、その内部に配管、バルブ、オリフィス、フローコントロールシステム等を含む配管系を備え、キャリアガス及び気化された有機ＥＬ原料を選択的に第１及び第２の成膜部２６、２７に供給する。【００５８】
第１及び第２の成膜部２６、２７は互いに同一の構成を有しており、且つ、後述するように、互いに同一の配管経路長を備えた部分を有する配管系３３１、３３２を介して、切替器２９と接続されている。図示された第１及び第２の成膜部２６及び２７は、図示された原料容器部２０１で気化された有機ＥＬ原料を吹き出して堆積するものとして説明する。しかしながら、第１及び第２の成膜部２６、２７においてそれぞれ複数の有機ＥＬ原料を堆積する場合、複数の原料容器部と第１及び第２の成膜部２６、２７との間に、複数の切替器を設け、これら切替器を介して、複数の原料容器部と第１及び第２の成膜部２６、２７とを接続する配管系（ガス流通経路）を設置する必要がある。【００５９】
第１及び第２の成膜部２６、２７は、それぞれ、気化された有機ＥＬ原料を含むキャリアガスをガラス基板上に均一に吹き出すように構成された吹き出し容器と、温度を一定に保たれたステージ上のガラス基板を搬送する搬送装置とを備え、吹き出し容器から気化した有機ＥＬ原料を含むキャリアガスをガラス基板上に放出して有機ＥＬ膜を堆積する動作を行う。したがって、吹き出し容器はガス放出手段と呼ぶことができる。このことからも明らかな通り、図示された成膜装置は、１個の気化手段に対して、複数のガス放出手段を備えている。【００６０】
尚、吹き出し容器には、配管系３３１、３３２からの有機ＥＬ原料が均一に分散するように配置された供給口と、当該供給口からのガラス基板等に導くフィルタとを有している。また、フィルタは、セラミック、又は、金属板に微細な孔を形成したシャワープレートに置き換えてもよい。【００６１】
以下、図１に示された成膜装置の動作を説明する。まず、原料容器部２０１から、ヒート及びキャリアガスによって気化された有機ＥＬ原料（有機ＥＬ分子）が発生する。この状態で、第１の成膜部２６が切替部２９によって選択されると、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料は、切替部２９の配管系を通して、キャリアガスと共に、気化された状態で、配管系３３１を介して第１の成膜部２６に供給される。有機ＥＬ原料が第１の成膜部２６に供給されている間、第２の成膜部２７に接続された配管系３３２は閉じられている。第１の成膜部２６内において成膜が行われている間に、第２の成膜部２７の入り口にガラス基板が供給され、成膜待機状態になる。【００６２】
第１の成膜部２６内で、有機ＥＬ原料の堆積が終了すると、切替器２９による配管系の切替によって、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料が配管系３３２を介して第２の成膜部２７に供給される。第２の成膜部２７で成膜が行われている間、第１の成膜部２６における成膜終了後のガラス基板は、搬送装置により、別の有機ＥＬ原料を成膜するために、第１の成膜部２６内に設けられた別の吹き出し容器に導かれ、別の有機ＥＬ原料の成膜が行われる。換言すると、一つの気化手段に対応する複数のガス放出手段には、それぞれ異なる基板が異なるタイミングで供給される。【００６３】
以下、同様にして、第１及び第２の成膜部２６、２７は、切替器２９によって定まるタイミングで、互いに切替制御されると共に、堆積される有機ＥＬ原料が順次切り替えられ、有機ＥＬ装置に必要な有機ＥＬ膜が平行に流れるガラス基板上に堆積される。【００６４】
ここで、切替器２９と第２の成膜部２７との間の配管系３３２は、切替器２９と第１の成膜部２６との間の配管系３３１と等しい長さを持ち、且つ、同一の条件で成膜が行われるように、配管ツリーが構成されている。更に、配管系３３１及び３３２は、有機ＥＬ原料が第１及び第２の成膜部２６、２７に同一の流量で供給されるように制御される。この結果、第１及び第２の成膜部２６、２７では、同一の条件で同一の有機ＥＬ原料の成膜が選択的に行われる。【００６５】
したがって、この構成によれば、一方の成膜部２６または２７中で成膜が終了すると、全く同じ条件で他方の成膜部２６または２７においても成膜を行うことができる。更に、一方の成膜部２６または２７で成膜終了後のガラス基板が移動している間に、他方の成膜部２６または２７に切替が行われ、切替後の成膜部に一方の成膜部と同じ条件で有機ＥＬ原料料が供給される。このため、図１に示された成膜装置は、同時並列的に複数のガラス基板上に有機ＥＬ原料膜を順次形成できると共に、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料料を無駄なく利用でき、有機ＥＬ原料料の利用効率を大幅に改善できる。【００６６】
図２を参照すると、本発明の第２の態様に係る成膜装置の概念図が示されており、図示された例では、有機ＥＬ源部２０からの有機ＥＬ原料を、切替器２９を介して、３つの成膜部、即ち、第１〜第３の成膜部２６〜２８に個別に供給している点で、２つ成膜部２６、２７だけに供給している図１の成膜装置とは相違している。図示された例では、第３の成膜部が配管系３３３を介して切替器２９に接続されており、当該配管系３３３は他の配管系３３１、３３２と同様に制御される。【００６７】
いずれにしても、図２に示された成膜装置では、切替器２９を介して選択的に各原料容器部２０１からの気化された有機ＥＬ原料が、第１〜第３の成膜部２６〜２８に供給される。【００６８】
図３を参照すると、図１及び図２に示された成膜装置の一部が示されており、ここでは、有機ＥＬ源部２０、切替器２９、及び、単一の成膜部２６との間の接続関係が、成膜部２６内の一部構成と共に示されている。図３に示された成膜部２６は、有機ＥＬ原料（分子）を含むキャリアガスを成膜部２６内に吹き出す吹き出し容器２６１及びガラス基板３０を支持するステージ２６２とを有し、当該ステージ２６２は、ガラス基板３０を搭載した状態で、例えば、図３の紙面に垂直の方向に移動可能であるものとする。また、吹き出し容器２６１内には、ガス分散板２６３がこの例では６枚設けられると共に、ガラス基板３０と対向する位置には、メタル或いはセラミックによって形成されたフィルタ２６４が設置されている。供給口はガス分散板と対応して設けられ、両者は同一方向（図３では紙面上下方向）に一列に配置されている。また、フィルタ（またはシャワープレート）は、供給口とガス分散板の配置方向に延在した形状を有している。尚、図示された成膜部２６内は５〜３０ｍＴｏｒｒ程度の圧力に保たれており、且つ、ステージ２６２は室温に維持されている。【００６９】
ここで、フィルタ２６４は多孔質のセラミックによって構成することが望ましい。一般に、多孔質のセラミックによって構成されたフィルタ２６４を使用した場合、ガス又は液体からなる流体を大面積の基板上に所定の角度で均一に供給することができる。【００７０】
他方、図示された有機ＥＬ源２０は、単一の原料容器部２０１によって特徴付けられており、図示された原料容器部２０１は、上流側配管と下流側配管に接続されている。上流側配管は、原料容器部２０１にキャリアガスを導入するための配管であり、図示されているように、フローコントロールシステム（ＦＣＳ１）、及び、当該フローコントロールシステムＦＣＳ１の前後に設けられたバルブＶ３、Ｖ４とを含んでいる。下流側配管は切替器２９の一部を構成している。【００７１】
また、原料容器部２０１は、上下に延びる隔壁２０２によって上流側領域と下流側領域に区分されており、隔壁２０２の下部には、有機ＥＬ原料を充填した蒸発部２０３が設けられている。更に、前述したように、原料容器部２０１には、ヒータ（図示せず）が備えられている。【００７２】
この構成では、上流側配管を通して導入されたキャリアガスが原料容器部２０１の上流側領域から蒸発部２０３内に導かれ、ヒータによる加熱によって蒸発部２０３で気化された有機ＥＬ原料（分子）はキャリアガスと共に、原料容器部２０１の下流側領域を通って、下流側配管に導出される。【００７３】
図１及び図２と同様に、原料容器部２０１には、切替器２９が接続されている。図３に示された切替器２９は、複数の成膜部２６、２７等と、有機ＥＬ源２０（即ち、原料容器部２０１）とを接続する配管系、及び、キャリアガスを成膜部２６に供給する配管系とを有している。【００７４】
具体的に説明すると、原料容器部２０1と成膜部２６の吹き出し容器２６１とを接続する切替器２９の配管系は、バルブＶ５、Ｖ６、及びオリフィスＯＲＦ１を含み、吹き出し容器２６１に設けられた４枚のガス分散板２６３に対応する供給口まで続く第１の配管系、外部に設けられたキセノン、アルゴン等のキャリアガス源（図示せず）を直接吹き出し容器２６１の２枚のガス分散板２６３に導く第２の配管系を有している。このうち、第２の配管系はバルブＶ１、フローコントロールシステムＦＣＳ２、及び、オリフィスＯＲＦ２を介して、吹き出し容器２６１のガス分散板２６３に対応する供給口に至っている。更に、第１の配管系のオリフィスＯＲＦ１とバルブＶ６の間には、外部からキャリアガスと同種のガスを導入する第３の配管系が接続されており、当該第３の配管系はバルブＶ２、フローコントロールシステムＦＣＳ３、及び、バルブＶ７を含んでいる。また、第１の配管系のバルブＶ５とＶ６との間には、他の成膜部（例えば、図１の２７）に、気化された有機ＥＬ原料を供給するための第４の配管系が接続されており、当該第４の配管系はバルブＶ８を含んでいる。尚、図で、オリフィスＯＲＦとして示されているのは、オリフィスとバルブとを備えたガス圧力を調整制御するためのガス圧力調整部である。したがって、気化手段と吹き出し容器との間にガス圧力調整部が設けられており、ガス圧力調整部と吹き出し容器の供給口とが配管によって結ばれている。【００７５】
ここで、吹き出し容器２６１に、有機ＥＬ原料（分子）を含むキャリアガスを供給する第１の配管系のうち、オリフィスＯＲＦ１から吹き出し容器２６１の供給口との間の配管の長さを全て同じにすれば、当該有機ＥＬ原料（分子ガス）を均等に且つ同時にガラス基板３０上に到達するように供給できる。この関係で、図示された例では、吹き出し容器２６１内の有機ＥＬ分子ガス供給口の数を２ｎ個とし、これらの供給口とオリフィス１とを２ｎ個に分岐された配管で接続している（ｎは自然数）。更に、複数の成膜部におけるオリフィスＯＲＦ１から吹き出し容器２６１の供給口との間の配管を互いに等しくすることによって、複数の成膜部において同じ条件で同一の有機ＥＬ原料の膜を均一に成膜することができる。【００７６】
また、図３の上下両端部に設けられたガス分散板２６３には、キャリアガスのみが供給されている。【００７７】
更に、原料容器部２０１から吹き出し容器２６１までの第１の配管系の温度は、有機ＥＬ原料（分子）が配管系を形成する管の壁に析出吸着しないように、有機ＥＬ原料供給中の原料容器部２０１の温度よりも高く設定されている。【００７８】
ここで、図１及び図３を参照して、成膜装置の動作を説明する。まず、図示された成膜装置の動作は、各成膜部２６、２７に関して成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時における動作に分けることができ、ここでは、成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時における動作をそれぞれモード１、モード２、及び、モード３として説明する。【００７９】
成膜部２６に関する成膜開始前のモード１では、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ７が開状態にあり、バルブＶ６が閉状態、バルブＶ５、Ｖ８が開状態、にある。このため、モード１においては、バルブＶ１からフローコントロールシステムＦＣＳ１及びオリフィスＯＲＦ２を介してキャリアガスが吹き出し容器２６１に供給される一方、バルブＶ２からフローコントロールシステムＦＣＳ３、バルブＶ７、及び、オリフィスＯＲＦ１を介して、キャリアガスが吹き出し容器２６１に流されている。この状態で、吹き出し容器２６１内の圧力、及び、ガラス基板３０上の圧力は所定の圧力に制御されている。この場合、例えば、吹き出し容器２６１内の圧力は10Torr、ガラス基板上の圧力は1mTorrに制御される。【００８０】
更に、モード１の状態では、バルブＶ３、Ｖ４が開状態にあるから、有機ＥＬ分子を供給する原料容器部２０１に導入されたキャリアガスはバルブＶ３、フローコントロールシステムＦＣＳ１、バルブＶ４の経路で、原料容器部２０１に導かれ、バルブＶ６が閉状態にあるため、有機ＥＬ原料は、成膜部２６には与えられず、開状態のバルブＶ５、Ｖ８を経て他の成膜部（たとえば２７）に供給される。勿論、成膜装置全体の成膜開始前のモードでは、バルブＶ５、Ｖ８も閉状態とされて、原料容器部２０１からどちらの成膜部２６、２７にも有機ＥＬ原料は与えられず、両成膜部に設けられた配管系により、キャリアガスと同種のガスだけが与えられる。【００８１】
図３において、第１の成膜部２６における成膜が開始すると、この成膜部に関する状態はモード１からモード２に移行する。成膜時におけるモード２では、バルブＶ２、Ｖ７、及びＶ８が閉状態にあり、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６が開状態となる。この結果、キャリアガスがＶ１、フローコントロールシステムＦＣＳ２及びオリフィスＯＲＦ２を介して、吹き出し容器２６１の上下の供給口に与えられると共に、原料容器部２０１で気化した有機ＥＬ分子ガスがバルブＶ３、フローコントロールシステムＦＣＳ1，バルブＶ４の経路で導入されるキャリアガスによって、Ｖ５，Ｖ６，及び、オリフィスＯＲＦ１の経路で、吹き出し容器２６１の４つの供給口に供給される。【００８２】
このモード２では、バルブＶ２、フローコントロールシステムＦＣＳ３、バルブＶ７、及び、オリフィスＯＲＦ１を介して供給されていたキャリアガスと同種のガス（流量f1）は停止されている。他方、吹き出し容器２６１内圧力やチャンバ内圧力を一定に保つために、吹き出し容器２６１に有機ＥＬ分子を供給する原料容器部２０１からのキャリアガス流量は、原則、上記流量f1に一致させておくことが望ましい。即ち、バルブＶ５，Ｖ６，及び、オリフィスＯＲＦ１の経路における輸送ガス流量は、モード１において、バルブＶ２、フローコントロールシステムＦＣＳ３、バルブＶ７、及び、オリフィスＯＲＦ１の経路で供給されていたキャリアガスと同種のガスの流量ｆ１に等しいことが望ましい。【００８３】
次に、図３を参照して、第１の成膜部２６に関して成膜停止時におけるモード３を説明する。モード２の状態からモード３の状態に移行する場合、バルブＶ６を閉、バルブＶ５、Ｖ８を開にすると共に、同時に、バルブＶ２、Ｖ７を開にする。即ち、モード３では、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ８が開状態となり、他方、バルブＶ６が閉状態となり、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料は他の成膜部（例えば、２７）に供給される。【００８４】
このように、モード３では、バルブＶ５、Ｖ８が開状態になるため、有機ＥＬ分子を含むキャリアガスがモード２における流量ｆ１で原料容器部２０１側から他の成膜部に流れる。他方、バルブＶ２、Ｖ７が開状態となることによって、キャリアガスと同種のガスがモード１と同じ流量ｆ１でオリフィスＯＲＦ１を介して第１の成膜部２６の吹き出し容器２６１内に流れる。このキャリアガスと同種のガスによって、モード２で開状態にあったバルブＶ６から吹き出し容器２６１までの配管中の有機ＥＬ分子は吹き出されてしまう。このため、成膜部２６における成膜停止時の有機ＥＬ分子の切れは極めて速い。【００８５】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る成膜装置系の要部斜視図である。この実施例では、図１の実施例と同様に成膜部を２台で構成しているが、各成膜部２６、２７にそれぞれ６個の吹き出し容器を備えている。図４において図１および図３の実施例に対応する部分は同じ参照数字を付してある。成膜部については、図５で詳説する。図４に示すように、第１の成膜部アレイ（チャンバＣＨＭ１）には６個の吹き出し容器が、それぞれガラス基板の幅と同等の長さを持つように延在し、かつその長さ方向が互いに平行になるように隣接して整列配置され、ガラス基板３０は、上記の長さ方向に交わる方向に吹き出し容器群上を所定の速度で移動する。第２の成膜部アレイ(チャンバＣＨＭ２)も同様に構成され、その上に別のガラス基板３０が、第１のアレイ上とは異なるタイミングで供給され、二つのアレイに配置されている吹き出し容器は対をなし、同じ原料容器部から異なるタイミングで原料を含むキャリアガスが供給される。対の一方の吹き出し容器に原料を含むキャリアガスが選択的に供給されているときは、その上にガラス基板が存在し、その時、対の他方の吹き出し容器には原料を含むキャリアガスは供給されず、ガラス基板もその上に存在しない。ガラス基板の供給・移動と吹き出し容器対のうちどちらに原料を含むキャリアガスを供給するかの選択とを連動させて行ない、常に原料を含むキャリアガスは対のどちらかに供給され、かつ、その上には基板が存在するようにタイミングを決定する。【００８６】
図５を参照して、図４の実施形態に係る成膜装置系の単一の成膜部アレイ（チャンバ）を説明する。図５では、ガラス等の基板３０上に、順次、有機ＥＬ膜を形成して有機ＥＬ装置を製造するのに使用される単一の成膜部アレイが示されており、ここでは、基板上に６層の膜を順次成膜する。この場合、７３０×９２０（ｍｍ）から３０００×５０００（ｍｍ）までのサイズの基板を使用できる。【００８７】
図示された成膜部アレイは隔壁１〜７によって区分された６つの吹き出し容器２６−１乃至２６−６を備え、それぞれに積層する順番で有機ＥＬ原料を含むキャリアガスを上方のガラス基板へ吹き出すようにする。これら６つの吹き出し容器２６−１乃至２６−６は、内部のフィルタまたはシャワープレートの延在方向が互いに平行になるように整列されている。ガラス基板３０−１、３０−２は一定の間隔を置いて６つの吹き出し容器の上部を図の左から右に進行し、各吹き出し容器２６−１〜２６−６上において、各吹き出し部から図の上方へ噴出する有機ＥＬ原料による有機ＥＬ膜が成膜される。このとき、基板３０−１、３０−２と隔壁との間、および基板３０−１、３０−２と吹き出し容器２６−１乃至２６−６との間には所定の距離が保たれており、基板３０−１、３０−２と隔壁との間の距離の方が基板３０−１、３０−２と吹き出し容器２６−１乃至２６−６との間の距離よりも小さい。各吹き出し容器から上方に噴出したガスは、吹き出し容器の側壁と隔壁の内面との間の空隙を経由して、矢印で図示されるように下方に排気される。各吹き出し容器には、図３、図４に示されたような配管系が接続されている。したがって、図５に示された成膜部アレイ（チャンバ）は、図示されていない他の成膜部アレイ（チャンバ）と各配管系によって接続されており、これら複数の成膜部アレイの各配管系を各切替器によって各々制御することによって、２列のガラス基板を並列に処理することができる。【００８８】
図５の実施例において、ガラス基板３０−１、３０−２の寸法は２，１６０ｍｍ×２，５４０ｍｍで、長尺方向に進行する。吹き出し容器のガラス基板進行方向における吹き出し口の幅は５０ｍｍ、それに垂直方向の吹き出し口の長さは２，１７０ｍｍ、吹き出し容器の側壁の幅（厚さ）は１５ｍｍ、吹き出し容器の側壁の外面とその両側の隔壁の内面との間隔は３０ｍｍ、したがって隣り合う隔壁の内面間の間隔は１４０ｍｍ、隔壁の厚みは１５ｍｍであり、成膜部アレイ（チャンバ）の基板進行方向長さは９４５ｍｍである。吹き出し容器上面−基板間距離は２０ｍｍ、隔壁−基板間距離は２ｍｍ、隔壁および吹き出し容器の温度はそれぞれ３５０〜４５０℃とした。成膜雰囲気圧力は３０ｍＴｏｒｒ、吹き出し部から噴出する原料を含んだキャリアガスの吹き出し風速は３ｍ／ｓｅｃ、原料を含んだキャリアガスは０．１秒で基板に到達する。吹き出し容器からの原料を含んだキャリアガスの吹き出し流量は、室温大気圧換算で３１７ｃｃ／ｍｉｎ、基板の送り速度を１．０ｃｍ／ｓｅｃとすると、１個の吹き出し容器を基板が通過する時間は２６４秒、６個の吹き出し容器を基板が通過する時間は３４１．５秒、有機ＥＬ原料の使用効率は９０％に達する。【００８９】
ここで、図６を参照すると、上部のチャートは、二つの成膜部アレイ（チャンバ）に分かれて配置された対をなす吹き出し容器間の切替のサイクルを示すタイミングチャートであり、各吹き出し容器は２６４秒ごとにガス供給の切替がなされる。下部のタイミングチャートは、各チャンバにおける動作のサイクルを示すもので、各チャンバでは上記のように３４１．５秒で６層の成膜が行われ、その後の１８６．５秒でそのチャンバからの成膜済み基板の送り出しおよび新規基板のそのチャンバへの導入が行われて、合計５２８秒で１サイクルが終了する。この１サイクル５２８秒（８分４８秒）で、２枚の基板への６層成膜が完了することになる。なお、１５．５秒づつ時間差をおいてチャンバＣＨＭ１，ＣＨＭ２の各噴出し容器を開く。【００９０】
図３〜５に戻ると、全ての吹き出し容器を全く同じ構造にすると共に、図３を参照して説明したそれぞれ同じ配管系を接続して、流すキャリアガスの流量も同じに設定する。この場合、各吹き出し容器の温度は有機ＥＬ分子の特性に合わせて設定しても良い。また、成膜速度・厚さは原料容器部の温度によって制御することが望ましい。また、吹き出し容器はステンレスで製作することが望ましく、吹き出し容器の吹き出し部はステンレスフィルターとし、本体に溶接施工する。尚、吹き出し容器内面全てをＡｌ２Ｏ３などの触媒効果の低い不動態膜で被覆することが望ましい。【００９１】
また、複数の成膜部を備え、図３を参照して説明したような制御を行う本発明に係る成膜装置は、成膜時及び成膜停止時のいずれのモードにおいても、全く同じ流量のキャリアガスが各成膜部に流れているため、各成膜部を構成する各吹き出し容器内の圧力を一定に保つことができる。このことは、吹き出し容器間のクロスコンタミネーションを防止できることを意味している。【００９２】
６層すべての吹き出し容器を同一寸法とし、吹き出させるキャリアガスの流量も同じにした場合、各層の所望膜厚が同一の場合（赤発光層・緑発光層・青発光層・電子ブロック層で、膜厚は各２０〜１０ｎｍ）キャリアガス中の有機ＥＬ原料分子濃度を同じにすればよいが、膜厚が大の層（電子輸送層・ホール輸送層で膜厚は各５０ｎｍ）については、膜厚に比例してキャリアガスに含まれる有機原料分子の濃度を大きくする必要がある。それが困難な場合は、膜厚大の層については吹き出し容器を複数個にするとか、吹き出し容器の開口幅を大きくするとか、キャリアガスの流量を大きくする等の対策が必要となる。【００９３】
更に、前述したように、複数の成膜部を備えると共に、これら複数の成膜部のモードを時間的に切り替えることにより、有機ＥＬ装置に必要な複数の膜を迅速に成膜することができ、スループットを大幅に改善できると共に、有機ＥＬ原料の利用効率をも改善できる。例えば、６層の有機ＥＬ原料膜を３台の成膜部を切り替えることにより成膜して、有機ＥＬ装置を製造する場合、６分間隔程度で有機ＥＬ装置を製造でき、この場合の有機ＥＬ原料の利用効率は８２％まで改善できた。図４〜６で示したとおり、２台の成膜部アレイを用いて成膜する場合、８分間隔程度で６層成膜が可能となり、材料利用効率は９０％に達する。【００９４】
ここで、原料容器部から気化される有機ＥＬ原料のキャリアガス中の濃度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を一定に保つことが、目標とする特性を有する有機ＥＬ装置を製造するために極めて重要である。換言すると、有機ＥＬ原料のキャリアガス中の濃度が短時間に変化してしまうと、ガラス基板等上に堆積される有機ＥＬ原料を分子単位で長時間に亘って均一に堆積することは不可能である。【００９５】
しかしながら、本発明者等の実験によれば、本発明者等が現在使用している有機ＥＬ製造装置では、キャリアガス中の各種有機ＥＬ原料の濃度が時間的に短時間に急激に変化してしまうことが判明した。例えば、従来の有機ＥＬ原料として知られているＡｌｑ３の場合、３８０℃に加熱すると共に、キャリアガスとしてＡｒを１０ｓｃｃｍの流量で流し、７６０Ｔｏｒｒに保たれた状態で、キャリアガス中のＡｌｑ３の濃度をＦＴ−ＩＲ（吸光分析）により測定すると、濃度は約２０分程度の時間でピークに達し（オーバーシユートあり）、以後、急激に低下することが分った。このことは、他の有機ＥＬ原料においても同様であった。このような急激な濃度変化は、分子単位で均一な有機ＥＬ膜を長い時間に亘って、堆積することを困難にしている。この場合の蒸発皿の構成は、両端の閉じた円柱状のパイプを割って形成した断面半円状のものであった。【００９６】
そこで、本発明者等は、キャリアガス中の有機ＥＬ原料濃度を変化させる原因を追究した結果、濃度変化の原因が、有機ＥＬ原料容器に用いられている蒸発皿に起因していることを見出した。【００９７】
このことをより明確にするため、図７を参照して、有機ＥＬ原料を蒸発させる蒸発皿（即ち、気化皿）５０について説明する。図７に示された蒸発皿５０は、長さ（Ｌ）２０ｍｍ、幅（Ｗ）５ｍｍ、及び高さ（Ｄ）５ｍｍの矩形形状の容器によって構成されている。即ち、図示された蒸発皿５０は、底面と、底面から長辺（Ｌ）方向及び短辺（Ｗ）方向に立設した側壁とを備え、内側に有機ＥＬ原料を充填するための開口された直方体形状の原料収容空間を規定している。この関係で、蒸発皿５０の開口部は長辺及び短辺とからなる長方形である。尚、実験で使用した蒸発皿５０は耐熱性材料、例えば、ステンレスによって形成された耐熱性容器であり、有機ＥＬ原料を気化する気化手段として働く。【００９８】
このような蒸発皿５０を用いて、有機ＥＬ原料の成膜を行ったところ、オーバーシュートは改善され急激な濃度低下もやや改善されたが、キャリアガス中の有機ＥＬ原料の濃度が急激に低下してしまい一定の濃度を保持できないと云う現象が観測された。これは、図示された蒸発皿５０が加熱されると、蒸発皿５０内の有機ＥＬ原料は液化し、この結果、液化した有機ＥＬ原料中に熱対流が発生して、この熱対流が不規則に変化し、また温度も不均一で、有機ＥＬ原料の蒸発挙動も変化するためであると考えられる。【００９９】
本発明者等はこのような推定に基づいて、蒸発皿５０における熱対流を防止し温度を一定にできる手法を鋭意研究し、極めて効果的な手段を開発することができた。具体的には、蒸発皿５０内部の有機ＥＬ原料充填用空間をより小さい空間に区画することによって熱対流の影響を軽減でき、結果としてキャリアガス中の有機ＥＬ原料の濃度を長時間に亘って実質的に一定に保つことができることが判明した。即ち、蒸発皿５０の開口から底面に向かう方向に延びる仕切り板（即ち、分割手段、間仕切り部材）を設けて、充填用空間を部分空間に分割することにより、後述するように、熱対流の影響を軽減できた。【０１００】
図８を参照すると、蒸発皿５０中の熱対流防止手段として、蒸発皿５０内に配置される仕切り板５２が示されている。図示された仕切り板５２は図７に示された蒸発皿５０の内部空間を１０個の微小空間（部分空間）に分割する仕切り板（分割手段）であり、図示された仕切り板５２は、内部空間の深さ（Ｄ）よりも低い高さ（Ｈ）、例えば、３ｍｍの高さ（Ｈ）を有する長辺方向仕切り片５２１と、長辺方向仕切り片と同じ高さを有する４つの短辺方向仕切り片５２２と、仕切り板５２の長辺方向の両端に設けられ、蒸発皿５０の底部に仕切り板５２を接触、支持するための高さ（Ｈ）４ｍｍの係止片５４とを備えている。図示された２つの係止片５４は、蒸発皿５０の短辺方向に対して、長辺方向仕切り片５２１の両端から互いに逆方向（図８の後方向及び前方向）に延在している。係止片５４は、長辺方向仕切り片５２１及び短辺方向仕切り片５２２よりも高く、且つ、長辺方向仕切り片５２１の下側に突出するように設けられている。このため、図示された仕切り板５２は、長辺方向仕切り片５２１及び短辺方向仕切り片５２２と、蒸発皿５０の底部との間に、図９に示すように、間隙５６が生じるように配置される。換言すれば、間仕切り部材として働く長辺及び短辺方向仕切り片５２１、５２２の底面側端部と蒸発皿５０の底部との間には、間隙５６があり、この間隙５６は蒸発皿５０の底面に沿って連続した空間を形成している。なお、図９で示すように気化開始時の液面５９は仕切り板より低くなっている。【０１０１】
図１０を参照すると、蒸発皿５０の内部空間内に、図８に示した仕切り板５２が配置され、蒸発治具５５が構成された状態が示されている。図示された例では、蒸発皿５０の内部空間が、仕切り板５２によって１０個の部分空間（部分領域）に区分されており、図９からも明らかなように、各部分空間は、蒸発皿５０の底部側で相互に連通している。図示された蒸発治具５５は、各部分空間が底部で連通した状態にあるため、有機ＥＬ原料が加熱によって液化された場合、有機ＥＬ原料液の液面を一定に保持できると共に、非常に小さい部分空間に分割されていることから、各部分空間における有機ＥＬ原料液の対流を防止でき、この結果、キャリアガス中の気化された有機ＥＬ原料の濃度を長時間に亘ってほぼ一定に維持できることが判明した。【０１０２】
図７〜図１０に示された例では、蒸発皿５０の底面との間に、間隙５６が形成されるような仕切り板５２を使用した例を説明したが、本発明は、何等これに限定されることなく、仕切り板、即ち、隔壁を蒸発皿５０の底面に接触させても良い。この場合、蒸発皿５０の底面近傍に位置する隔壁に連通孔を設けても良いし、または、仕切り板近傍に位置する蒸発皿５０の底面に連通孔を設けても良い。【０１０３】
図１７を参照すると、図７〜図１０に示された本発明に係る蒸発皿５０を用いた場合における実験結果が示されている。図１７では、仕切り板を備えた本発明の蒸発皿５０を用いた場合におけるキャリアガス中の有機ＥＬ材料濃度変化Ｃ１が示されている。ここで、キャリアガスとしてＡｒを用い、Ｈ材料として知られる有機ＥＬ材料を用いた場合が示されている。【０１０４】
図１７において、曲線Ｃ１は、２００ｍｇのＨ材料を図１０に示された蒸発皿５０に充填し、２５０℃の温度に５分間保持した後、４７０℃（右目盛り）に加熱した場合のキャリアガス中のＨ材料濃度変化（左目盛り）を示している。更に、実験は、７５Ｔｏｒｒの圧力に保たれた有機ＥＬ原料容器内に、蒸発皿５０を配置し、１０ｓｃｃｍの流量のキャリアガスを供給することによって行われた。【０１０５】
図７に示された蒸発皿５０だけを用いた場合、加熱後、２０分経過した時点で、最高濃度が得られるが、この濃度は３０分も経たないうちに低下し始めたが、Ｃ１では９０００ｐｐｍ以上の濃度を１００分以上維持できる。このように、長時間に亘って、実質的に一定の濃度を保つことができることは、本発明の蒸発治具で気化されたＨ材料を長時間に亘って一定の濃度で成膜部に供給できることを意味している。したがって、本発明の蒸着治具を使用することによって、極めて薄いＨ材料膜を長時間に亘って均一に成膜できる。【０１０６】
図１８を参照して、有機ＥＬ材料（ここでは、Ｈ材料）の蒸発挙動の温度依存性が示されており、蒸発治具の圧力を一定に保った状態（即ち、３０Ｔｏｒｒ）で、温度を４３０℃〜４５０℃の範囲で変化させた場合におけるＨ材料の濃度変化が示されている。この例では、本発明に係る蒸発治具に対して、２００ｍｇのＨ材料を充填し、キャリアガスを１０ｓｃｃｍの流量で供給した場合が示されている。図１８に示された曲線Ｃ３は、３０Ｔｏｒｒの圧力に保たれた状態で４３０℃に蒸着皿が加熱された場合の特性を示し、５０００ｐｐｍ程度の濃度を長時間に亘って、即ち、蒸発治具に充填された有機ＥＬ材料がなくなるまで、ほぼ一定に維持できる。【０１０７】
また、曲線Ｃ４は、３０Ｔｏｒｒの圧力に保たれた状態で４４０℃に加熱した場合の濃度変化を示し、この場合においても９０００ｐｐｍの濃度を２時間以上に亘って維持できる。更に、曲線Ｃ５は、３０Ｔｏｒｒの圧力に保たれた状態で４５０℃に加熱した場合の濃度変化を示し、１３０００ｐｐｍの濃度を達成でき、この濃度を実質的に充填された有機ＥＬ材料が、実質的に全て蒸発治具から気化されてしまうまで維持できる。【０１０８】
図１９を参照すると、有機ＥＬ材料であるＨ材料の蒸発挙動の圧力依存特性が示されている。この例では、本発明に係る蒸発治具は４４０℃の温度に保たれており、当該蒸発治具にキャリアガスとしてＡｒが１０ｓｃｃｍの流量で供給されている。尚、蒸発治具には、２００ｍｇのＨ材料が充填されることは、図１７及び図１８と同様である。曲線Ｃ６、Ｃ７、及び、Ｃ８はそれぞれ蒸発治具を７５Ｔｏｒｒ、３０Ｔｏｒｒ、及び、２０Ｔｏｒｒに維持した状態に於けるＨ材料の蒸発特性を示している。これらの曲線Ｃ６〜Ｃ８からも明らかな通り、圧力が低くなるにしたがって、キャリアガス中のＨ材料の濃度は高くなり、また、いずれの場合においても、キャリアガス中のＨ材料の濃度は実質的に一定に保つことができる。【０１０９】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、及び、（ｆ）を参照して、本発明のより具体的な実施例（第２の実施例）に係る蒸発治具５５を説明する。図１１（ａ）には、本発明の第２の実施例に係る蒸発治具５５の平面図が示されており、図からも明らかな通り、蒸発皿５０は、間仕切り部材を形成する仕切り板によって、横方向に７つの部分領域、縦方向に９つの部分領域、合わせて６３個の部分領域に区分されている。【０１１０】
このため、以下では、図１１（ａ）の横方向を蒸発治具５５の短辺方向、他方、図１１（ａ）の縦方向を蒸発治具５５の長辺方向として説明する。ここで、図１１（ａ）のＡ−Ａ’に沿う断面図である図１１（ｂ）を参照すると、蒸発治具５５のうち、蒸発皿５０は、内部に有機ＥＬ原料を収容する皿部材６２、当該皿部材６２の外周を覆うように設けられたヒートパイプユニット６４、当該ヒートパイプユニット６４を覆う被覆部材６６、及び、被覆部材６６の外周に設けられた断熱部材６８とによって構成されている。ここで、皿部材６２は熱伝導が良く、機械的強度に優れ、且つ、熱膨張係数の小さい材料、たとえばＣｕ−Ｗ，Ａｌ-Ｍｇ-Ｚｎ等によって形成され、内面をＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、カーボン等によって被覆されている。被覆部材６６は断熱効果の高いステンレス等によって形成されている。図示された蒸発皿５０は、皿部材６２、ヒートパイプユニット６４、被覆部材６６、及び、断熱部材６８によって、構成されている。更に、図示されているように、蒸発皿５０の底部には、ヒータ７０が設けられている。【０１１１】
また、部分領域を横切るＡ−Ａ’線上には、７つの部分領域を規定するために、皿部材５２の底部には達しない高さを有する第１の仕切り部７２が設けられている。尚、図示された第１の仕切り部７２内部には、ヒートパイプが設けられていない。【０１１２】
図１１（ｃ）及び（ｄ）を参照すると、図１１（ａ）のＢ−Ｂ’線及びＣ−Ｃ’線に沿って配置される第２及び第３の仕切り部７４及び７６がそれぞれ示されている。第２の仕切り部７４は、内部に図１１（ｃ）の右方向に低下するようなヒートパイプ７４１が埋設されている。【０１１３】
他方、図１１（ｄ）に示された第３の仕切り部７６もその内部には図１１（ｄ）に示すように、左方向に低下するようなヒートパイプ７６１が埋設されている。【０１１４】
図１１（ｃ）及び（ｄ）に示されているように、第２及び第３の仕切り部７４及び７６に埋設されるヒートパイプ７４１及び７６１は、内部に液が流れるように傾斜が付けられている。これら右下がり及び左下がりのヒートパイプ７４１、７６１を備えた仕切り部７４、７６は、図１１（ａ）の皿部材５２内に交互に配置される。したがって、図１１に示された仕切り板は、第１乃至第３の仕切り部７２、７４、及び、７６を連結することによって構成されている。【０１１５】
尚、各ヒートパイプ７４１、７６１の内表面には、触媒により溶媒に分解効果が生じないように、Ｙ２Ｏ３等のコーティングが施されている。【０１１６】
図１１（ｅ）を参照すると、図１１（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿う仕切り板の断面が示されており、図からも明らかな通り、第２及び第３の仕切り部７４及び７６が交互に配置されており、これら第２及び第３の仕切り部７４及び７６には、それぞれ右下がり及び左下がりのヒートパイプ７４１及び７６１が埋設されていることが分る。【０１１７】
また、第２及び第３の仕切り部７４及び７６は皿部材６２の底部から所定の間隔を持つように、即ち、皿部材６２の底部に接触しないように、皿部材６２内に配置されている。したがって、この構造では、第１乃至第３の仕切り部７２、７４、７６によって規定される各部分領域は皿部材６２の底部において連通しているため、有機ＥＬ材料が液化された場合、液化された有機ＥＬ材料の表面は、各部分領域内で一定に保たれる。【０１１８】
図１１（ａ）〜（ｅ）に示された仕切り板は、第２及び第３の仕切り部７４及び７６の間に、スペーサとして、ヒートパイプを埋設されていない第１の仕切り部７２を介在させることによって容易に作成できる。【０１１９】
これら第１乃至第３の仕切り板は、熱伝導が良く、機械的強度に優れ、且つ、熱膨張係数の小さい材料、たとえばＣｕ−Ｗ，Ａｌ-Ｍｇ-Ｚｎ等によって形成され、外表面をＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、カーボン等によって被覆されている。【０１２０】
ここで、図１１に示された仕切り板は、厚さが０．５〜２ｍｍで、２〜５ｍｍ×２〜５ｍｍのサイズの部分領域を形成する。【０１２１】
別に作成した具体例では、皿部材のサイズは長辺１２３ｍｍ、短辺７２ｍｍ、深さ３０ｍｍとし、第２及び第３の仕切り部（図１１の７４、７６に相当）は直径２ｍｍのヒートパイプを埋設した板厚３ｍｍを有しており、他方、第１の仕切り部（同７２に相当）は板厚２ｍｍを有していた。第１乃至第３の仕切り部７２、７４、及び、７６によって囲まれる部分領域は５ｍｍ×３ｍｍ（ヒートパイプの埋設された仕切り板間を５ｍｍとした）の長方形形状であり、合計２００個の部分領域が配列されていた。【０１２２】
図１１（ｆ）を参照すると、図１１（ｂ）及び（ｅ）に示された皿部材６２の上端部の変形例が示されている。即ち、有機ＥＬ原料は液化されると、蒸発皿５０の内壁を伝って這い上がり、外部に漏れ出す現象が観測された。このように、液状原料の這い上がりを防止するためには、図１１（ｂ）及び（ｅ）に示すように、皿部材６２の上端部を蒸発皿５０の内側に屈曲させるだけでは、有機ＥＬ原料によっては不十分な場合も観測された。このような有機ＥＬ原料を蒸発・気化させる蒸発皿５０では、その皿部材６２の上端部を図１１（ｆ）に示すように、上端部を蒸発皿５０の内側に屈曲させるだけでなく、上端部の屈曲部を液面に対して鋭角に傾斜させるか、鉤形に蒸発皿５０の内側に折り曲げることによって、液状原料の這い上がりを防止できる。【０１２３】
図１２を参照して、本発明の他の実施例に係る蒸発治具（蒸発容器ともいう）５５を説明する。図示された蒸発治具５５はキャリアガスを均一に流すのに適した構造を備えている。具体的に説明すると、図示された蒸発治具５５は、図１１（ａ）に関連して説明したように、短辺方向と長辺方向とを有する蒸発皿５０と、蒸発皿５０の内部に配置された仕切り部７２とを有している。このことからも明らかな通り、図１２では、図１１（ｂ）と同様に、蒸発皿５０の短辺方向断面が示されている。仕切り部７２は蒸発皿５０の底部と接触しないように構成されており、この結果、仕切り部７２によって規定される部分領域は、蒸発皿５０の底部で連通している。また、図示された蒸発皿５０は、皿部材６２、ヒートパイプユニット６４、被覆部材６６、断熱部材６８、及び、ヒータ７０を有している点においても、図１１（ｂ）に示された蒸発皿と同様である。【０１２４】
更に、図示された蒸発治具５５には、短軸方向上流側に設けられた上流側フィルタ部８２と短軸方向下流側に設けられた下流側フィルタ部８４とが取り付けられている。上流側フィルタ部８２及び下流側フィルタ部８４には、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３等によって形成されたスリット状フィルタが設けられている。上流側フィルタ部８２は、バルブＶａ１、フローコントロールシステム（ＦＣＳａ）、及び、バルブＶａ２を介して、キャリアガス供給源に結合されており、他方、下流側フィルタ部８４は吹き出し容器に結合されている。【０１２５】
図示された蒸発治具（蒸発容器）５５には、その短辺方向にキャリアガスが流される。このことからも明らかなように、これら上流側フィルタ部８２及び下流側フィルタ部８４は、蒸発治具５５で蒸発・気化された原料を図示されない基板上に輸送するキャリアガスの供給手段として動作する。この場合、蒸発容器内のガス圧力は略２０Ｔｏｒｒに維持され、また、下流側フィルタ部８４から吹き出し容器に排出されるガスは１０Ｔｏｒｒ以上の圧力に保たれ、且つ、１０ｃｃ／ｍｍのガス流量で供給される。このため、上流側フィルタ部８２及び下流側フィルタ部８４における圧力ドロップはそれぞれ７００Ｔｏｒｒ及び１０Ｔｏｒｒ以下（好ましくは、５Ｔｏｒｒ）程度になるように調整されるのが好ましい。【０１２６】
また、蒸発皿５０が長辺方向に１０ｃｍ又は２０ｃｍの幅を有している場合、１０ｃｃ／ｍｉｎのガスを５ｍｍ幅で流すとすれば、トータルガス流量は２００ｃｃ／ｍｉｎ又は４００ｃｃ／ｍｉｎとなる。ガスの供給口の内側には邪魔板８３を設け、ガスが均一に流れるようにした。【０１２７】
図７〜図１０、図１１、及び、図１２に示された蒸発治具５５を図１〜図４に示された成膜装置に適用した場合、極めて高精度で、安定に所定の膜厚の有機膜を成膜することができた。例えば、有機ＥＬ原料として使用されるＨ材料、Ｃ材料が蒸発治具５５内に充填された場合、所定の濃度で、長時間に亘って安定に有機ＥＬ材料を蒸発・気化することができた。この場合、蒸発治具５５の配置される蒸発容器内の温度及び圧力のいずれか一方を一定に保っておくことにより、有機ＥＬ材料を所定の濃度で蒸発・気化できることが確認された。【０１２８】
図１８を参照して説明したように、例えば、Ｈ材料の場合、図７〜図１０、図１１、及び、図１２に示された蒸発治具５５を一定の圧力に保った状態で加熱すると、温度によって決まる濃度を長時間に亘って、ほぼ一定に維持できる。また、図１９を参照して説明したように、温度を一定にしたとき、Ｈ材料の蒸発特性は、圧力が低くなるにしたがって、キャリアガス中のＨ材料の濃度は高くなり、また、どの圧力においてもキャリアガス中のＨ材料の濃度は実質的に一定に保つことができる。【０１２９】
同様に、有機ＥＬ原料として知られる他の材料（例えば、Ｃ材料）においても同様な関係が得られた。【０１３０】
図１３を参照すると、図７〜図１０、図１１、及び、図１２に示された蒸発治具５５の温度を一定にした状態におけるＨ材料の濃度と圧力との関係が示されている。尚、図１３には、参考のために、上目盛りにＴｏｒｒ、下目盛りに１／Ｐ（１／Ｔｏｒｒ）が取られている。図１３において、特性Ｃ９はＨ材料を４３０℃に加熱した場合における圧力と、キャリアガス中におけるＨ材料の濃度の関係をあらわし、同様に、特性Ｃ１０及びＣ１１は、それぞれ４４０℃及び４６０℃にＨ材料を加熱した場合の特性を示している。ここで、図１３の縦軸の濃度をｙ、横軸の下目盛りの（１／Ｐ）をｘとした場合、特性Ｃ９は、ｙ＝１６．９９１ｘ−０．０２６４の直線であらわすことができ、同様に、特性Ｃ１０及びＣ１１は、それぞれ、ｙ＝２４．９４３ｘ＋０．１０５３及びｙ＝５９．８３３ｘ＋０．０３１４の直線によって近似できる。【０１３１】
ここで、図１３の濃度ｙの対数を絶対温度の逆数（１／Ｔ）（１０３ｘ１／Ｋ）に対してプロットすると、図１４の特性Ｃ１２、Ｃ１３、及び、Ｃ１４が得られる。ここで、特性Ｃ１２は、１０Ｔｏｒｒにおけるプロット結果を示し、同様に、特性Ｃ１３及びＣ１４は、それぞれ２０Ｔｏｒｒ及び３０Ｔｏｒｒにおけるプロット結果を示している。また、特性Ｃ１２、Ｃ１３、及びＣ１４は、それぞれ、ｙ＝６Ｅ＋１３ｅ−２１．９６５ｘ、ｙ＝３Ｅ＋１３ｅ−２１．９８３ｘ、及び、ｙ＝２Ｅ＋１３ｅ−２１．９５３ｘによって近似できる。ここで、ｘは絶対温度であらわされた１／Ｔの値である。【０１３２】
上式、並びに、特性Ｃ１２〜Ｃ１４から、特性Ｃ１２〜Ｃ１４の傾きは、それぞれ１０Ｔｏｒｒ、２０Ｔｏｒｒ、及び、３０Ｔｏｒｒの一定の圧力状態における活性化エネルギーＥａをあらわしており、その値はそれぞれ１．８９３ｅＶ、１．８９４ｅＶ、及び、１．８９２ｅＶである。【０１３３】
一方、Ｈ材料の蒸発量、即ち、Ｈ材料濃度は、次の式（１）によってあらわすことができる。【０１３４】
Ｖ（％）＝（Ｋｏ／Ｐ）×ｅ−Ｅａ／ｋＴ                （１）
但し、Ｋｏは定数（％・Ｔｏｒｒ）、Ｐは圧力（Ｔｏｒｒ）、ｋはボルツマン定数（＝８．６１７×１０−５ｅＶ／Ｋ）、Ｅａは活性化エネルギー（ｅＶ）である。式（１）で表現されたＨ材料濃度は、図１３から求められた式、即ち、ｙ＝６Ｅ＋１３ｅ−２１．９６５ｘ、ｙ＝３Ｅ＋１３ｅ−２１．９８３ｘ、及び、ｙ＝２Ｅ＋１３ｅ−２１．９５３ｘ  と等しい筈であるから、式（１）と図１４から得られた式から、温度及びＨ材料濃度を与えることにより、定数Ｋｏを求めることができる。【０１３５】
表１、２、及び３は、それぞれ、１０、２０、及び、３０Ｔｏｒｒの圧力における１０ｃｃ／ｍｉｎ中のＨ材料濃度及びＫｏの値を表している。【０１３６】
【表１】
0005358778.tif 000002
【０１３７】
【表２】
0005358778.tif 000003
【０１３８】
【表３】
0005358778.tif 000004
【０１３９】
表１〜３には、Ｈ材料の定数Ｋｏを求めたが、材料が不明である場合、特定の温度における濃度の測定値が得られ、更に、活性化エネルギーＥａが図１４のような有機ＥＬ原料濃度の温度依存性から得られれば、定数Ｋｏの値を決定し、この値を表１〜３と比較することにより、Ｈ材料であることを特定することができる。【０１４０】
同様に、Ｃ材料として知られる有機ＥＬ原料についても、Ｈ材料と同様な評価を実施した。その結果、Ｈ材料と同様な結果が得られた。【０１４１】
図１５を参照すると、本発明の第４の実施例に係る蒸発治具５５が示されている。図１０及び図１１に示された蒸発治具５５の説明では、固体の有機ＥＬ原料が充填され、そこで加熱によって溶融して液状になるものとして説明した。しかしながら、固体の有機ＥＬ原料を蒸発治具５５に充填する場合、有機ＥＬ原料は不可避的に空気に曝されるため、酸化等によって固体有機ＥＬ原料の品質が劣化することも考えられる。このことを考慮して、図１５に示された蒸発容器部は、蒸発治具５５に液化容器８６を連結した構成を有している。図示された液化容器８６は傾斜した底面を備えると共に、蒸発治具５５に、バルブＶＬを有する配管８７を介して連結されている。また、液化容器８６には、内部に充填された固体有機ＥＬ原料を加熱するためにヒータが備えられている。【０１４２】
図示された蒸発容器部の液化容器８６には、まず、クリーンＮ２雰囲気（或いは、クリーンドライエア雰囲気）で、固体有機ＥＬ原料が充填される。続いて、大気圧下でクリーンＡｒ又はＮ２を流した状態で、液化容器８６内で固体有機ＥＬ原料がベーキングされ、固体有機ＥＬ原料に付着している汚染物質が除去される。更に、液化容器８６は大気圧下でゆっくり昇温され、例えば、２５０℃で有機ＥＬ原料は液化される。有機ＥＬ原料が液化されると、バルブＶＬを開き、液化容器８６の底部近傍に取り付けられた配管８７を介して、液状の有機ＥＬ原料がその自重により液化容器８６から蒸発治具５５に充填される。液状化された有機ＥＬ原料の粘度が大きく流れにくい場合には、ガスによって加圧して、液化容器８６から蒸発治具５５に、液状の有機ＥＬ原料を押し流すことも考えられる。【０１４３】
この構成では、液体状の有機ＥＬ原料を空気に接触させることなく、蒸発治具５５に液状の有機ＥＬ原料を充填することができる。【０１４４】
また、液化容器８６内に、蒸発容器５５と同様に仕切り板を設けて、有機ＥＬ原料を均一に加熱する構成を採用することも可能である。【０１４５】
上に説明した実施例では、蒸発治具５５を図１〜図６に示した成膜装置に使用した場合について説明したが、本発明に係る蒸発治具は、これに限定されることなく、他の形式の成膜装置にも適用できる。例えば、先行出願１に記載されたような成膜装置や、一つの成膜部に対して複数の気化手段を設けた成膜装置や成膜方法においても、本発明に係る蒸発治具は気化手段として同様に適用できる。更に、本発明に係る蒸発治具は、図１〜図６、先行出願１に記載されたような、成膜部として気化した原料を含むキャリアガスを基板に向けて吹き出させるような吹き出し構造を持つものだけでなく、マイクロ波励起によるプラズマ装置のような、他の成膜機構に気化原料をキャリアガスに含ませて供給するために用いることができる。【０１４６】
そればかりでなく、本発明に係る蒸発治具は蒸着装置における蒸着治具としても使用することができる。【０１４７】
図１６を参照すると、本発明の蒸発治具５５を蒸着装置（即ち、真空蒸着装置）に適用した例が示されている。図示された蒸着装置は、本発明の蒸着治具５５と、当該蒸着治具５５と対向するように、ステージ２６２上にフェースダウン形式で搭載された基板３０（例えば、ガラス基板）とを有している。図示された蒸発治具５５は、図１１に示された蒸発治具５５と同様に、皿部材６２、ヒートパイプユニット６４、当該ヒートパイプユニット６４を覆う被覆部材６６、及び、被覆部材６６の外周に設けられた断熱部材６８とによって構成されている。更に、基板３０と蒸発治具５５の上端部との間の距離ｄｉは３〜２０ｃｍ（例えば、５ｃｍ）に設定されている。【０１４８】
ここでは、まず、１０−４Ｔｏｒｒで１０ｍ程度の平均自由行程を有する有機ＥＬ原料がフェースダウン状態（成膜面を下にした状態）で、ステージ２６２に搭載された基板上に蒸着される場合について説明する。この場合、有機ＥＬ原料は、図示されない液化容器から配管８７を通して蒸発治具５５内に充填されている。他方、基板３０はステージ２６２上に１００℃の温度を保った状態で搭載される。この状態で、蒸発治具５５が１０−４Ｔｏｒｒ程度に減圧され２５０℃程度に加熱されると、有機ＥＬ原料の平均自由行程は１０ｍ程度であるから、キャリアガスを用いる場合(３５０℃程度)よりも、１００℃以上低い温度で、有機ＥＬ原料は蒸発する。この結果、基板３０上に３０〜６０秒程度の短時間で、有機ＥＬ膜の成膜が完了する。蒸発量は圧力に逆比例するから、蒸発治具５５の雰囲気の圧力を１〜１０Ｔｏｒｒに上昇させることにより成膜を停止させることができる。【０１４９】
このような蒸発装置は、単に有機ＥＬ原料の成膜だけでなく、蒸気圧の低い金属リチウム（Ｌｉ）の成膜にも好適に適用できる。融点１７９℃のＬｉを２００〜２５０℃に蒸発治具５５内で加熱する一方、Ａｒ雰囲気で１×１０−５Ｔｏｒｒに減圧して蒸着を行い、Ａｒ雰囲気の圧力を１０Ｔｏｒｒにして成膜を停止することができる。本発明の蒸発治具５５を用いれば、大面積に且つ蒸発量が時間的に均一に蒸発するので、大面積基板の表面に均一に、且つ、異なる基板同士でも均一な厚さの蒸着を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は有機ＥＬ膜形成に適用して高品質な有機ＥＬ装置を得ることができる。更に、本発明は単に有機ＥＬ用膜形成だけでなく、高品質、長寿命が要求される各種表示装置等の膜形成にも適用できる。更に、上述した実施例では、蒸発治具の小開口の平面形状が長方形の場合について説明したが、長方形に限らず、正方形、正三角形、正五角形、正六角形、正八角形、その他の多角形、菱形、円形、楕円形、クローバー形、十字形（周囲が直線のもの又は曲線のもの）、その他の形状でもよいことは明らかである。また、仕切り板についても、熱対流を防ぐことができる構造であれば、板状に限らず、波板状、棒状、メッシュ状等の他の形状であって差し支えない。また、各小開口も上から見たときにその周囲が互いに完全に間仕切りで取り囲まれずに、小開口が表面で連通している構造であっても、熱対流を防ぐことができる構造であれば、差し支えない。この場合は底部の連通構造を省略することもできる。あるいは、容器の底から上方に突起した柱状、または棒状の部材にて小開口に相当する、互いに連通する領域を作るようにしても、熱対流を防ぐことができるような構成であれば、差し支えない。【０１５１】
更に、蒸発容器自体および間仕切り板または柱は、熱伝導のよい材料で形成し、溶融液と接触するそれらの面は有機ＥＬ材料に対して触媒効果の少ない面とするのが好ましい。触媒効果が少ない面とは、たとえば、アルミナ・イットリア等の不動態膜、カーボン、フロロカーボン等である。【０１５２】
容器の形状は、液面が下がっても蒸発面積が変動しない構成が望ましい。たとえば、立方体、直方体、円柱状、多角柱状等、内側面が垂直状のものがよい。間仕切り用の部材も同様に液面が下がっても蒸発面積が変動しない構成が望ましい。【０１５３】
蒸発量は、圧力と温度とに敏感であるから、圧力、温度が一定になるように厳密に制御する必要がある。またキャリアガスは、温度および流量が一定になるように液表面に供給する。そのために、蒸発容器への入り口および出口にスリットフィルタ等のフィルタを設けるのが好ましい。
【図１】
0005358778.tif 000005
【図２】
0005358778.tif 000006
【図３】
0005358778.tif 000007
【図４】
0005358778.tif 000008
【図５】
0005358778.tif 000009
【図６】
0005358778.tif 000010
【図７】
0005358778.tif 000011
【図８】
0005358778.tif 000012
【図９】
0005358778.tif 000013
【図１０】
0005358778.tif 000014
【図１１（ａ）】
0005358778.tif 000015
【図１１（ｂ）】
0005358778.tif 000016
【図１１（ｃ）】
0005358778.tif 000017
【図１１（ｄ）】
0005358778.tif 000018
【図１１（ｅ）】
0005358778.tif 000019
【図１１（ｆ）】
0005358778.tif 000020
【図１２】
0005358778.tif 000021
【図１３】
0005358778.tif 000022
【図１４】
0005358778.tif 000023
【図１５】
0005358778.tif 000024
【図１６】
0005358778.tif 000025
【図１７】
0005358778.tif 000026
【図１８】
0005358778.tif 000027
【図１９】
0005358778.tif 000028