(57)【要約】【課題】成膜不良の改善あるいは自発光素子のリーク電流発生防止のために加熱処理を行う場合に、処理スペースを増すことなく成膜不良等の改善が可能になること、自発光素子の製造時間を短縮することで良好な生産性を得ることができること。【解決手段】製造装置１０は、成膜室２０と、被成膜対象の基板１を成膜室２０内で保持し、基板１を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低く保持する基板保持部２１と、基板保持部２１により保持された基板１の被成膜面に向かって、成膜材料の原料ガスＧｍを発生する原料ガス発生部２２と、成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスＧｉを、基板１の成膜面に向かって発生する不活性ガス発生部２３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に直接または他の層を介して下部電極を形成し、前記下部電極上に成膜層を積層した上に、上部電極を形成する自発光素子の製造方法であって、
前記成膜層を成膜する成膜工程において、被成膜対象の前記基板を成膜室内で保持し、前記基板を成膜材料の略ガラス転移温度よりも低い温度で保持した状態で、前記基板の被成膜面に向かって成膜材料の原料ガスを放出する工程と、
前記成膜材料の略ガラス転移温度以上の温度の不活性ガスを前記基板の成膜面に向かって放出する工程と
を有することを特徴とする自発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記成膜材料の原料ガスを放出する工程と、前記不活性ガスを放出する工程とを、同時または交互に行うことを特徴とする請求項１に記載の自発光素子の製造方法。
【請求項３】
基板上に直接又は他の層を介して下部電極を形成し、その下部電極上に成膜層を積層した上に、上部電極を形成する自発光素子の製造装置であって、
成膜室と、
被成膜対象の前記基板を前記成膜室内で保持し、前記基板を成膜材料の略ガラス転移温度よりも低く保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段により保持された前記基板の被成膜面に向かって、成膜材料の原料ガスを発生する原料ガス発生手段と、
前記成膜材料の略ガラス転移温度以上の温度の不活性ガスを、前記基板の成膜面に向かって発生する不活性ガス発生手段と
を有することを特徴とする自発光素子の製造装置。
【請求項４】
前記原料ガス発生手段による成膜材料の原料ガス発生タイミングと、前記不活性ガス発生手段による不活性ガス発生タイミングの一方又は両方を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項３に記載の自発光素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光素子の製造方法、および自発光素子の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自発光素子は、一般に、基板上に直接または他の層を介して下部電極を形成し、該下部電極上に成膜層を積層した上に上部電極を形成する基本構成を備えている。このような自発光素子における成膜層の形成には、一般的に真空蒸着法やスパッタ法などの真空成膜法が採用されている。この真空成膜法は、真空雰囲気に設定された成膜室内に被成膜面が形成された基板を保持させ、この被成膜面に対向するように成膜源を設けて成膜源から発せられる成膜流に被成膜面を曝すことで成膜を行うものである。
ところで上記成膜時に、異物等が混入した場合には、異物の陰になった部分に成膜不良が生じ、その影響で上部電極と下部電極間の成膜厚が十分に得られず、リーク電流が発生することが問題になっている。
これに対する対処方法として、例えば特許文献１には、基板上に形成された、成膜層の一つの層を、ガラス転移温度以上融点以下で加熱処理することにより、成膜層を融解させて、異物等を融解した成膜層で包埋する処理を行うことが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９１０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記加熱処理を行う場合には、一般的に成膜室内で成膜工程を行い、次に成膜層が形成された基板を加熱室内に搬送し、その加熱室内で加熱処理を行う。この加熱処理によると、成膜層が融解することで成膜層の平坦化がなされ、また、自発光素子においては、リーク電流の発生を防ぐことが可能になる。しかし、このような加熱処理によると、成膜層が形成された基板を成膜室から加熱室に移動させる必要があり、成膜室からの取り出し及び搬送や加熱処理に要する時間が余分に必要となる。その結果、製造時間に長時間を要し、生産性が悪化する問題が生じる。
また、加熱処理を行うために別途加熱室を設ける必要があるので、処理スペースの占有面積が大きくなる問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、成膜不良の改善あるいは自発光素子のリーク電流発生防止のために加熱処理を行う場合に、処理スペースを増すことなく成膜不良等の改善が可能になること、自発光素子の製造時間を短縮することで良好な生産性を得ることができること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
請求項１に係る発明は、基板上に直接または他の層を介して下部電極を形成し、前記下部電極上に成膜層を積層した上に、上部電極を形成する自発光素子の製造方法であって、前記成膜層を成膜する成膜工程において、被成膜対象の前記基板を成膜室内で保持し、前記基板を成膜材料の略ガラス転移温度よりも低い温度で保持した状態で、前記基板の被成膜面に向かって成膜材料の原料ガスを放出する工程と、前記成膜材料の略ガラス転移温度以上の温度の不活性ガスを前記基板の成膜面に向かって放出する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、基板上に直接又は他の層を介して下部電極を形成し、その下部電極上に成膜層を積層した上に、上部電極を形成する自発光素子の製造装置であって、成膜室と、被成膜対象の前記基板を前記成膜室内で保持し、前記基板を成膜材料の略ガラス転移温度よりも低く保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により保持された前記基板の被成膜面に向かって、成膜材料の原料ガスを発生する原料ガス発生手段と、前記成膜材料の略ガラス転移温度以上の温度の不活性ガスを、前記基板の成膜面に向かって発生する不活性ガス発生手段とを有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る自発光素子の製造装置は、基板上に直接又は他の層を介して下部電極を形成し、その下部電極上に成膜層を積層した上に、上部電極を形成する自発光素子の製造装置である。この製造装置は、成膜室と、被成膜対象の基板を成膜室内で保持し、基板を成膜材料の略ガラス転移温度よりも低く保持する基板保持手段と、基板保持手段により保持された基板の被成膜面に向かって、成膜材料の原料ガスを発生する原料ガス発生手段と、成膜材料の略ガラス転移温度以上の温度の不活性ガスを、基板の成膜面に向かって発生する不活性ガス発生手段とを有する。
【０００９】
本発明の一実施形態に係る自発光素子の製造方法は、成膜層を成膜する成膜工程において、被成膜対象の基板を成膜室内で保持し、基板を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度で保持した状態で、基板の被成膜面に向かって成膜材料の原料ガスを放出する工程と、成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスを基板の成膜面に向かって放出する工程とを有する。
【００１０】
つまり、上記構成の製造装置では、成膜室内で基板保持手段が基板を保持し、さらに基板を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低く保持する。原料ガス発生手段が、基板保持手段により保持された基板の被成膜面に向かって成膜材料を発生し、不活性ガス発生手段が成膜材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスを、基板の成膜面に向かって放出し、例えば基板上に成膜された成膜層の表面に加熱処理を施す。上述したように、基板上に成膜された成膜層の表面に加熱処理を施すという簡単な処理により、例えば成膜時に成膜欠陥等の成膜不良が発生した場合であっても、その成膜不良を改善することができる。また、自発光素子のリーク電流発生を防止することがでる。また、一般的な加熱処理方法では成膜室から加熱室に移動する必要があるが、本発明に係る製造装置および製造方法では、そのような移動を行う必要がなく、一つの成膜室内で成膜工程と表面加熱工程とを行うので、処理スペースを増やすことなく成膜不良等の改善が可能となる。また、製造時間を短縮することで良好な生産性を得ることができる。また、成膜された基板全体に加熱処理を行うことなく、成膜層の表面層にのみ加熱処理を行うので、低消費電力で効率良く、良好な性能の自発光素子を製造することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る自発光素子の製造装置を説明するための図である。図２（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態に係る製造装置が製造する自発光素子を説明するための図である。図２（ａ）はパッシブ駆動タイプの素子構造を説明するための図であり、図２（ｂ）はアクティブ駆動タイプの素子構造を説明するための図である。
本実施形態に係る製造装置１０は、例えばパッシブ駆動タイプの自発光素子を製造する場合には、図２（ａ）に示すように、基板１上に直接又は他の層を介して下部電極２を形成し、下部電極２上に成膜層３を積層した上に、上部電極４を形成する。また、製造装置１０は、アクティブ駆動タイプの自発光素子を製造する場合には、図２（ｂ）に示すように、基板１上に形成された駆動素子５（ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子等）を覆うように平坦化膜等の他の層６を形成し、他の層６を介して駆動素子５に導通した下部電極２を形成し、その下部電極２上に有機ＥＬ機能層からなる成膜層３を積層して、その上に上部電極４を形成する。
【００１２】
製造装置１０は、例えば図１に示すように、成膜室（チャンバー）２０、基板保持部２１、原料ガス発生部２２、不活性ガス発生部２３、ガス流入経路２４、ガス排気経路２５、および制御部２６を有する。基板保持部２１は本発明に係る基板保持手段の一実施形態に相当し、原料ガス発生部２２は本発明に係る原料ガス発生手段の一実施形態に相当する。不活性ガス発生部２３は本発明に係る不活性ガス発生手段の一実施形態に相当し、制御部２６は本発明に係る制御手段の一実施形態に相当する。
【００１３】
成膜室２０は、内部にて本発明に係る成膜工程を行う。成膜室２０は、例えば真空装置等により室内の圧力が１０2 〜１０-6Ｐａ程度に設定され、また成膜工程を真空蒸着法により行う場合には、圧力が１０-4〜１０-6Ｐａ程度に設定され、成膜工程を有機気相成長法（ＯＶＰＤ：Organic vapor phase deposition）により行う場合には、圧力が１０0 〜１０2 Ｐａ程度に設定されることが好ましい。
【００１４】
基板保持部２１は、被成膜対象の基板１を成膜室２０内で保持する。基板保持部２１は、詳細には例えば図１に示すように、成膜室２０内の上部付近に配設され、基板１を吸着又は他の方法で固定するなどして保持する。また基板保持部２１は平面的なスライド移動や回転移動を付加する機構、上下移動を付加する機構等を必要に応じて具備する。詳細には、基板保持部２１の下部には、例えば図１に示すように下向きに開口部を有する凹形状のフォルダ２１ａが形成されている。このフォルダ２１ａには基板１が装着可能である。また、基板保持部２１は、基板１を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低く保持する。例えば基板保持部２１には、加熱装置や冷却装置、温度センサ等の温度設定装置が備えられている。例えば制御部２６はその温度設定装置を駆動制御し、基板保持部２１が保持する基板１を規定温度に設定する。この設定温度は、例えば原料ガス発生部２２からの原料ガスＧｍが基板１上で凝縮する速度や、成膜形成速度、後述する高温の不活性ガスＧｉが基板１上に形成された成膜層の表面部に接触する際に生じるマイグレーションや溶解の度合などに基づいて適宜設定される。
【００１５】
原料ガス発生部２２は、成膜室２０内に配設される成膜源（蒸着源）であり、例えば基板保持部２１により保持された基板１の被成膜面１ａに向かって、成膜材料の原料ガスＧｍを発生する。例えば原料ガス発生部２２は、図１に示すように成膜室２０内の下部付近、詳細には基板保持部２１の鉛直方向に沿って下部付近に配設されている。また、原料ガス発生部２２は、例えば下部電極や成膜層の少なくとも一層、上部電極等を成膜する。例えば原料ガス発生部２２は、ニッケル、鉄、ステンレス、コバルト−ニッケル合金、ステンレス鋼、黒鉛、窒化チタンなどの磁気セラミック等からなる容器内に成膜材料を充填し、抵抗加熱法、高周波加熱法、レーザ加熱法、電子ビーム加熱法等に対応する加熱手段を備え、成膜材料を昇華あるいは溶融蒸発させて原料ガスＧｍを発生する。この原料ガス発生部２２と基板１における被成膜面１ａとの間には、必要に応じて成膜用マスクが配置される。
【００１６】
不活性ガス発生部２３は、成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスＧｉを発生する。不活性ガス発生部２３で発生するガスは、成膜材料の原料ガスＧｍとの反応を生じない不活性ガスＧｉ、例えばＮ2 ，Ｈｅ，Ａｒ等のガスである。また例えば不活性ガス発生部２３は、原料ガスＧｍの種類に応じてフロン等の不燃性ガス、メタンなどの可燃性ガス、酸素やＮ2 Ｏ等の支燃性ガス等を使用してもよい。
また、不活性ガス発生部２３は、基板１の成膜面１ｂ、例えば基板１に形成された成膜層に向かって不活性ガスＧｉを発生する。不活性ガス発生部２３は、例えば図１に示すように、成膜室２０内に不活性ガスＧｉを流入させるガス流入経路２４を有する。ガス流入経路２４は、例えば基板１に形成された成膜面１ｂに向かって出力口２４１が形成され、ガス流入経路２４の経路途中に流入量調整バルブ（流入量調整手段）２３１が形成されている。また、成膜室２０には、ガス排気経路２５が形成され、ガス排気経路２５の経路途中に排気量調整バルブ（排気量調整手段）２５１が形成されている。例えば制御部２６は、流入量調整バルブ２３１および排気量調整バルブ２５１の一方又は両方を調整することで、成膜室２０内の圧力状態を制御する機能を有する。
【００１７】
また、不活性ガス発生部２３が発生する不活性ガスＧｉの温度は、例えば基板１に形成された成膜層の表面部を分子層レベルで溶解し、マイグレーションを活性化させるような温度に設定される。成膜層の表面部に接触する際の不活性ガスＧｉの温度が、低すぎると成膜層の表面部の溶解が生じずに、マイグレーションが活性化しないため膜質改善の効果が低く、逆に温度が高すぎると成膜された成膜材料が再蒸発する恐れがある。このため、不活性ガスＧｉの温度は、成膜材料の種類にも依存するが、成膜材料のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度範囲であることが好ましい。成膜層の表層部の温度範囲が（Ｔｇ−３０℃）以上（Ｔｇ＋５０℃）以下程度、更に好ましくは（Ｔｇ−２０℃）以上（Ｔｇ＋２０℃）以下程度になるように不活性ガスＧｉの温度範囲を設定すれば良い。例えば、不活性ガスＧｉの温度は、Ｔｇ以上（Ｔｇ＋４００℃）以下程度の範囲であることが好ましく、（Ｔｇ＋１００℃）以上（Ｔｇ＋３００℃）以下の範囲に設定することがより好適である。また、この不活性ガスＧｉの温度は、基板保持部２１による設定温度や、原料ガスＧｍの温度等の条件に基づいて、例えば基板１上に形成された成膜層の表面部を分子層レベルで溶解し、マイグレーションを活性化させるような温度に設定することが好ましい。
上述したように、略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスＧｉを、基板１上に形成された成膜層の表面部を分子層レベルで溶解し、マイグレーションを活性化させることで、異物や、キズ、欠陥等の原因により生じる成膜層の凹凸や、成膜欠陥などを改善することができる。
【００１８】
また図１に示すように本実施形態に係る原料ガス発生部２２は、不活性ガス発生部２３のガス流入経路２４とは別に成膜室２０内に設けられている。これは例えば原料ガス発生部２２から発生する原料ガスＧｍの温度と、不活性ガス発生部２３から発生する不活性ガスＧｉの温度とが異なるために、原料ガスＧｍと不活性ガスＧｉとを別々の経路により基板１に放出させたほうが、それぞれの温度制御を行いやすいためである。同一経路にて不活性ガスＧｉと原料ガスＧｍの温度制御を高精度に行う機構を設けた場合には、同一経路によりそれぞれのガスを放出してもよい。
【００１９】
制御部２６は、例えば製造装置１０の各構成要素を制御することで、製造装置１０全体を統括的に制御する。例えば制御部２６は、基板保持部２１に対して温度制御やスライド移動制御や回転移動制御等を行う。また制御部２６は、原料ガス発生部２２の加熱手段を制御して原料ガス発生部２２に原料ガスＧｍを発生させる。また、制御部２６は、流入量調整バルブ２３１や排気量調整バルブ２５１等を制御して、不活性ガス発生部２３のガス流入経路２４から発生する不活性ガスＧｉの流入量やタイミングを制御する。制御部２６は、原料ガス発生部２２による成膜材料の原料ガスＧｍ発生タイミングと、不活性ガス発生部２３による不活性ガスＧｉ発生タイミングの一方又は両方を制御する。本実施形態に係る制御部２６は、成膜材料の原料ガスＧｍを放出する原料ガス放出工程と、不活性ガスＧｉを放出する不活性ガス放出工程とを同時に行うように制御する。また、例えば制御部２６は、原料ガス発生部２２と不活性ガス発生部２３の一方又は両方を制御することにより、上記原料ガスを放出する工程と、不活性ガスを放出する工程とを同時又は交互に行うように制御しても構わない。
【００２０】
上述した構成の製造装置１０の動作を図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る製造装置１０は、基板１上に直接又は他の層６を介して下部電極２を形成し、下部電極２上に成膜層３を積層した上に、上部電極４を形成し、自発光素子（図２（ａ），（ｂ）参照）を生成する。その際、下部電極２，上部電極４、又は上述した成膜層３の少なくとも一層を成膜する成膜工程を説明する。
成膜層を成膜する成膜工程において、被成膜対象の基板１を成膜室２０内で保持し、基板１を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度で保持した状態で、基板１の被成膜面に向かって成膜材料の原料ガスＧｍを放出し、成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスＧｉを基板１の成膜面に向かって放出して、基板１上に成膜された成膜層３の表面に加熱処理を施す。
【００２１】
詳細には、基板保持部２１により被成膜対象の基板１を成膜室２０内で保持する。この際、制御部２６は、基板保持部２１の温度調整装置を制御することで、基板保持部２１により基板１を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度で保持する。次に、制御部２６は、例えば原料ガス発生部２２に対して加熱制御を行い、例えば成膜材料が充填されたルツボを成膜材料に応じた規定温度、例えば３００〜５００℃程度に加熱することで、原料ガス発生部２２から基板１の被成膜面１ａに向かって成膜材料の原料ガスＧｍを放出させる。
【００２２】
図３（ａ）は原料ガスＧｍによる蒸着を説明するための図である。原料ガスＧｍは、例えば図３（ａ）に示すように、基板１上の被成膜面に衝突して付着し、短時間に冷却されることにより、基板１上に膜３1 を形成する。この際、例えば図３（ａ）に示すように異物Ｄ等が被成膜面に存在すると、異物Ｄによって遮蔽される部分に原料ガスＧｍが到達することができずに、その部分に成膜欠陥部ｄが形成される場合がある。この成膜欠陥部ｄを放置して、その上に他の成膜層や、上部電極等を形成した場合には、その成膜欠陥部ｄがリークや、短絡等の不具合の原因になり、自発光素子が表示不良を起こしてしまう場合がある。また、成膜面の凹凸の度合いが大きいと自発光素子の性能が低下する場合がある。
【００２３】
図３（ｂ）は略ガラス転移点以上の高温の不活性ガスＧｉが基板１の成膜面に衝突する際の動作を説明するための図である。図３（ｃ）は基板１上の成膜層の表面が溶解して成膜欠陥が改善された状態を説明するための図である。本実施形態に係る制御部２６は、例えば不活性ガス発生部２３を制御し、例えば流入量調整バルブ２３１を制御して、不活性ガス発生部２３に成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスＧｉを基板１の成膜面１ｂに向かって放出させる。高温の不活性ガスＧｉが基板１上に形成された成膜面の表面部（上層部）に衝突すると、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、例えば成膜層の表面部が分子層レベルで溶解し、マイグレーションが活性化し、成膜材料が分子レベルで移動することにより、例えば成膜欠陥部ｄを覆うことができ、リークや短絡等による不具合を低減することができる。また、成膜層の凹凸の度合いを低減することができるので、自発光素子の駆動電圧の低電圧化や表示などの品質性能を向上させることができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態に係る製造装置１０は、成膜室２０と、被成膜対象の基板１を成膜室２０内で保持し、基板１を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低く保持する基板保持部２１と、基板保持部２１により保持された基板１の被成膜面に向かって、成膜材料の原料ガスＧｍを発生する原料ガス発生部２２と、成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスＧｉを、基板１の成膜面に向かって発生する不活性ガス発生部２３を有するので、簡単な処理により成膜不良を低減することができる。また、自発光素子のリーク電流発生を防止することがでる。また、一般的な加熱処理方法では成膜室から加熱室に移動する必要があるが、製造装置１０では、一つの成膜室２０内で成膜工程と、表面加熱工程とを行うので、処理スペースを増やすことなく成膜不良等の改善が可能となる。また、そのような移動を行う必要がないので製造時間を短縮することができ、良好な生産性を得ることができる。また、成膜された基板全体に加熱処理を行うことなく、成膜層の表面層にのみ加熱処理を行うので、低消費電力で効率よく、良好な自発光素子を製造することができる。
【００２５】
また、例えば制御部２６が、不活性ガス発生部２３を制御する、詳細には流入量調整バルブ２３１や排気量調整バルブ２５１を制御することにより、高温の不活性ガスにより成膜室２０内を加圧した状態で、上記成膜工程を行ってもよい。成膜室２０内を加圧状態にすることで、原料ガスＧｍのガス流における平均自由工程を短くし、ガス流の指向性を低下又は喪失させる。この際の加圧状態とは、平均自由工程を所望の状態まで短くできる圧力状態であって、通常は１０-3〜１０3 Ｐａ程度の大気圧未満で設定されるが、必要に応じて大気圧（１．０１３３×１０5 Ｐａ）以上に加圧する場合も含みうる。このように原料ガスＧｍの平均自由工程を短くすると、被成膜面上に異物Ｄが存在して原料ガスＧｍが異物Ｄにより遮蔽され、成膜欠陥ｄが形成された場合であっても、原料ガスＧｍが遮蔽された部分に回りこんで成膜がなされるので、被成膜面の全面が原料ガスＧｍに係る成膜層で覆われることになり、成膜欠陥部ｄが形成されずらくなる。
【００２６】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る自発光素子の製造装置を説明するための図である。本実施形態に係る製造装置１０ａは、原料ガス放出工程と、不活性ガス放出工程とを交互に行う。
例えば製造装置１０ａは、図４に示すように、成膜室（チャンバー）２０、基板保持部２１、原料ガス発生部２２ａ、不活性ガス発生部２３ａ、ガス流入経路２４、ガス排気経路２５、および制御部２６ａを有する。第１実施形態と共通する部分については一部説明を省略する。
【００２７】
原料ガス発生部２２ａは、原料ガス量制御部２２１を有する。原料ガス量制御部２２１は、制御部２６ａの制御により原料ガスＧｍの発生量を制御する。例えば原料ガス量制御部２２１は、図４に示すように、成膜材料が原材料が充填されたルツボの上側近傍に原料ガスの流量を制御可能なシャッター等の機構部を備え、制御部２６ａの制御により、原料ガスＧｍの流量を制御する。
不活性ガス発生部２３ａは、不活性ガス量制御部２３２を有する。不活性ガス量制御部２３２は、制御部２６ａの制御により不活性ガスＧｉの発生量を制御する。例えば不活性ガス量制御部２３２は、図４に示すように、ガス流入経路２４の流出口付近に、不活性ガスの流量を制御可能なシャッター等の機構部を備え、制御部２６ａの制御により、不活性ガスＧｉの流量を制御する。また制御部２６ａは、上記実施形態と同様に流入量調整バルブ２３１を制御することにより、不活性ガスの流量を制御してもよい。
制御部２６ａは、成膜材料の原料ガスＧｍを放出する原料ガス放出工程と、不活性ガスＧｉを放出する不活性ガス放出工程とを交互に行うように制御する。詳細には、制御部２６ａは、原料ガス量制御部２２１や不活性ガス量制御部２３２、流入量調整バルブ２３１等を制御することにより、原料ガス放出工程と不活性ガス放出工程とを交互に行う。
【００２８】
以上説明したように、上記構成の製造装置１０ａでは、制御部２６ａが、原料ガス量制御部２２１や不活性ガス量制御部２３２、流入量調整バルブ２３１等を制御することにより、原料ガスを放出する工程と不活性ガスを放出する工程とを交互に行うので、基板１上では、成膜層の積層と、積層された成膜層の表面部の溶解やマイグレーションによる凹凸の度合いの低減化や成膜欠陥の低減化などの膜質改善とが、交互に段階的に行われる。つまり製造装置１０ａは高精度に成膜を行うことができる。
【００２９】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る自発光素子の製造装置１０ｂを説明するための図である。本実施形態に係る製造装置１０ｂは、有機気相成長法（ＯＶＰＤ）により自発光素子の製造を行う。製造装置１０ｂは、例えば図５に示すように、成膜室（チャンバー）２０、基板保持部２１、原料ガス発生部２２ｂ、不活性ガス発生部２３、ガス流入経路２４、ガス排気経路２５、および制御部２６ｂを有する。第１及び第２実施形態と共通する部分については一部説明を省略する。
原料ガス発生部２２ｂは、例えば図５に示すように、成膜室２０の外部に配置された原料ガス発生室２２Ａと、連通路２２Ｂ及び流量調整バルブ２２１を介して接続されている。また、成膜材料が充填された原料ガス発生室２２Ａには、流量調整バルブ２２３が形成されたキャリアガス流入路２２４が備えられている。制御部２６ｂは、流量調整バルブ２２２や流量調整バルブ２２３におけるガスの流量を制御し、また原料ガス発生室２２Ａに備えられた加熱装置を制御することで、原料ガス発生部２２ｂが発生する原料ガスＧｍの流量や発生タイミングを制御する。
【００３０】
上述した構成の製造装置１０ｂにおいて、制御部２６ｂは、流入量調整バルブ２３１を制御し、また流量調整バルブ２２２，２２３を制御し、また原料ガス発生室２２Ａに備えられた加熱装置を制御することで、原料ガス放出工程と不活性ガス放出工程とを、同時または交互に行うことができ、より高精度に成膜層の表面に加熱処理を施すことができる。このため、より高精度に自発光素子を製造することができる。
【００３１】
図６は、本発明の一実施形態に係る製造装置を自発光パネル製造の一連のプロセスに組み込んだ場合の装置例を示す説明図である。有機ＥＬパネルの製造を例にすると、一般に、製造プロセスは、前処理工程、成膜工程、および封止工程からなる。図６に示すパネル製造装置は、前処理工程を経た基板に対して、成膜工程と封止工程を施して有機ＥＬパネルを得ることができる。
【００３２】
この装置は、２つのブロックに分かれており、その一つは、真空搬送用ロボット５０1 を装備した真空搬送室５０Ａの周囲に、基板搬入室５１、成膜室５２（２０）、真空成膜室５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５４等を配備して各室と真空搬送室５０Ａとの間に気密ゲートＧを設けた成膜工程ブロックであり、もう一つは、搬送用ロボット５０2 を装備した搬送室５０Ｂの周囲に、封止部材搬入室５６、封止室５７、発光特性検査室５８、および搬出室５９等を配備して、各室と搬送室５０Ｂとの間に気密ゲートＧを設けた封止工程ブロックであって、その両ブロックが両端に気密ゲートＧを設けた受渡室５５によって連結されている。ここでの成膜室５２が上述した成膜室によって構成されている。
【００３３】
この製造プロセス装置を用いた有機ＥＬパネル製造工程の一例を図面を参照しながら説明する。
まず、前処理工程によりＩＴＯ，ＩＺＯ等の下部電極２やポリイミドなどの絶縁膜の成膜・パターニングを終えた基板１が、入力ゲートＧINから搬入され、基板搬入室５１に一旦ストックされる。そして、基板搬入室５１を大気圧から真空状態に変換後、真空搬送用ロボット５０1 により真空搬送室５０Ａを経由して最初の成膜工程が行われる成膜室５２（２０）に搬送される。
【００３４】
成膜室５２（２０）では、基板１が基板保持部２１により固定される。ここで、例えば基板保持部２１は、成膜材料の膜圧が基板１全面にわたって均一になるように回転させることが好ましい。そして、上述したように、原料ガス発生部２２から例えば多層構造の各発光機能層における原材料の原料ガスＧｍが放出され、不活性ガス発生部２３から上述した高温の不活性ガスＧｉが放出され、成膜工程と、成膜層の表面部を加熱する加熱工程とを同時または交互に行う。
【００３５】
一旦成膜室５２（２０）から基板１が搬出され、成膜室５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃなどに移動させて、多層構造の各発光機能層における原材料の原料ガスＧｍが放出され成膜が行われる。この際、成膜室５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃに、本発明に係る不活性ガス発生部２３を設けて、成膜層の表面部に加熱処理を施してもよい。
次に真空成膜室５４に、基板１を移動させ、基板１に積層された発光機能層の上にＡｌ，Ａｇ，Ｍｇ等の上部電極を成膜する。
【００３６】
以上の成膜工程を経て自発光素子が形成された基板１が、受渡室５５を介して、封止工程ブロックの搬送用ロボット５０2 に引き渡される。そして、必要に応じて検査室５８で発光特性等の検査が行われ、基板１を外部に搬出する前に封止室５７にて、自発光素子の封止を行う。封止室５７では、封止部材搬入室５６から搬入された封止部材と、有機ＥＬ素子が形成された基板１が、不活性ガス雰囲気内で接着層を介して貼り合わされ、両基板間の封止空間内に有機ＥＬ素子が搬入される。その後は、接着層に対して所定の加熱硬化処理を施した後に、搬出室５６の出口ゲートＧOUT から有機ＥＬパネル（表示装置）が搬出される。
【００３７】
また、本発明に係る成膜工程と加熱工程は、下部電極を成膜する際にも有効であり、上述した複数色発光する自発光素子（表示装置）を形成する場合には、複数色で共通となる層（非塗り分け層）や、上部電極４を成膜する際にも有効である。
【００３８】
このように本発明に実施形態に係る自発光素子の製造方法および製造装置が採用される有機ＥＬパネルについて、本発明をなんら限定しない細部を以下に説明する。
まず、有機ＥＬ素子について説明すると、一般的に有機ＥＬ素子は、アノード（陽極、正孔注入電極）とカソード（陰極、電子注入電極）との間に有機ＥＬ機能層を挟み込んだ構造をとっている。両電極に電圧を印加することにより、アノードから有機ＥＬ機能層内に注入・輸送された正孔とカソードから有機ＥＬ機能層内に注入・輸送された電子がこの層内（発光層）で再結合することで発光を得るものである。基板１上に、下部電極２，有機ＥＬ機能層からなる成膜層３，上部電極４を積層した有機ＥＬ素子の具体的構成および材料例を示すと以下の通りである。
【００３９】
基板１については、透明性を有する平板状、フィルム状のものが好ましく、材質としてはガラス又はプラスチックを用いることができる。
【００４０】
下部又は上部電極２，４については、一方が陰極、他方が陽極に設定されることになる。この場合、陽極は仕事関数が高い材料で構成されるのがよく、クロム（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ）等の金属膜，或いはＩＴＯ，ＩＺＯ等の酸化金属膜等による透明導電膜が用いられる。そして、陰極は仕事関数の低い金属で構成されるのがよく、特に、アルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ），アルカリ土類金属（Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），希土類といった仕事関数の低い金属、その化合物、又はそれらを含む合金を用いることができる。また、下部電極２、上部電極４ともに透明な材料により構成した場合には、光の放出側と反対の電極側に反射膜を設けた構成とすることもできる。
【００４１】
また、下部電極２又は上部電極４から封止空間に外側に引き出される引出電極は、有機ＥＬパネルとそれを駆動するＩＣ（集積回路），ドライバ等の駆動手段とを接続するために設けられる配線電極であって、好ましくはＡｇ，Ｃｒ，Ａｌ等などの低抵抗金属材料やそれらの合金を用いるのがよい。
【００４２】
一般に、下部電極２と引出電極の形成は、ＩＴＯ，ＩＺＯ等によって下部電極２及び引出電極のための薄膜を蒸着或いはスパッタリング等の方法で形成し、フォトリソグラフィ法などによってパターン形成がなされる。下部電極２と引出電極（特に低抵抗化の必要な引出電極）に関しては、前述のＩＴＯ，ＩＺＯ等の下地層にＡｇ，Ａｌ，Ｃｒ等の低抵抗金属もしくはその合金を積層した２層構造にしたもの、或いはＡｇ等の保護層としてＣｕ，Ｃｒ，Ｔａ等の耐酸化性の高い材料をさらに積層した３層構造にしたものを採用することができる。
【００４３】
下部電極２と上部電極４との間に成膜される有機ＥＬ機能層としては、下部電極２を陽極，上部電極４を陰極とした場合には、正孔輸送層／発光層／電子輸送層の積層構造が一般的であるが（下部電極２を陰極、上部電極４を陽極とした場合にはその逆の積層順となる）、発光層、正孔輸送層、電子輸送層についてはどちらかの層を省略しても、両方の層を省略して発光層のみにしても構わない。また、有機ＥＬ機能層としては、正孔注入層，電子注入層，正孔障壁層，電子障壁層等の有機機能層を用途に応じて挿入することができる。
【００４４】
有機ＥＬ機能層の材料は、有機ＥＬ素子の用途に合わせて適宜選択可能である。以下に例を示すがこれらに限定されるものではない。
正孔輸送層としては、正孔移動度が高い機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。具体例としては、銅フタロシアニン等のポルフィリン化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）等の芳香族第三アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベンゼン等のスチルベンゼン化合物、トリアゾール誘導体、スチリルアミン化合物等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送用の有機材料を分散させた高分子分散系の材料も使用できる。好ましくは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が封止用樹脂を加熱硬化させる温度より高い材料が好ましく、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェルミアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）が挙げられる。
【００４５】
発光層は、公知の発光材料が使用可能であり、具体例としては、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリディン化合物、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、アントラキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料、（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）等の蛍光性有機金属化合物、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系等の高分子材料、白金錯体やイリジウム錯体等の三重項励起子からのりん光を発光に利用できる有機材料を使用できる。上述したような発光材料のみから構成したものでもよいし、正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）または発光ドーパント等が含有されてもよい。また、これらが高分子材料又は無機材料中に分散されていてもよい。
【００４６】
電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。具体例としては、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体等の有機材料、８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン等が使用できる。
【００４７】
上記正孔輸送層、発光層、電子輸送層は、本発明に係る成膜工程および加熱工程を同時又は交互に行う層を除いては、スピンコーティング法、ディッピング法等の塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法等のウェットプロセス、又は蒸着法、レーザ転写法等のドライプロセスで形成することができる。
【００４８】
そして、有機ＥＬ素子は、単一の有機ＥＬ素子を形成するものであってもよいし、所望のパターン構造を有して、複数の画素を構成するものであってもよい。後者の場合には、その表示方式は、単色発光でも２色以上の複数色発光でもよく、特に複数色発光の有機ＥＬ素子パネルを実現するためには、ＲＧＢに対応した３種類の発光機能層を形成する方式を含む２色以上の発光機能層を形成する方式（塗り分け方式）、白色や青色等の単色の発光機能層にカラーフィルタや蛍光材料による色変換層を組み合わせた方式（ＣＦ方式、ＣＣＭ方式）、単色の発光機能層の発光エリアに電磁波を照射する等して複数発光を実現する方式（フォトブリーチング方式）、異なる発光色の低分子有機材料を予め異なるフィルム上に成膜してレーザによる熱転写で一つの基板上に転写するレーザ転写方式等によって行うことができる。
【００４９】
また、前述した封止部材としては、気密性を確保できる材料であればよく、特に限定されるものではないが、接着剤を加熱硬化させる都合上、熱膨張や経時的変化の少ない材料を用いることが好ましく、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス等のガラス材、ステンレス、アルミニウム等の金属材、プラスチック等を採用することができる。また、封止部材としては、ガラス製の封止基板にプレス成形、エッチング、ブラスト処理等の加工によって封止凹部（一段掘り込み、二段掘り込みを問わない）を形成したもの、または平板ガラスを使用し、ガラス（プラスチックでもよい）製のスペーサにより基板と封止空間を形成したもの、封止部材と基板１間の気密空間を樹脂等で充填したものなどを採用することができる。
【００５０】
このような封止部材に換えて、封止膜によって有機ＥＬ素子を封止してもよい。この封止膜としては、単層膜または複数の保護膜を積層することによって形成することができ、使用する材料としては、無機物、有機物等のどちらでもよい。無機物としては、ＳｉＮ，ＡｌＮ，ＧａＮ等の窒化物、ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｎＯ，ＧｅＯ等の酸化物、ＳｉＣＮ，炭化窒化物、金属フッ素化合物ｍ、金属膜等が挙げられる。有機物としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリパラキシレン、パーフルオロオレフィン、パーフルオロエーテル等のフッ素高分子、ＣＨ3 ＯＭ，Ｃ2 Ｈ5 ＯＭ等の金属アルコキシド、ポリイミド前駆体、ペリレン系化合物、等が挙げられる。積層や材料の選択は有機ＥＬ素子の設計により適宜選択する。
【００５１】
封止部材と基板１とを接着する接着剤としては、熱硬化型、化学硬化型（二液混合）、光（紫外線）硬化型等を用いることができ、材料としてアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン等を用いる。特に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂製の使用が好ましい。
【００５２】
基板１と封止部材間の封止空間には、乾燥手段（乾燥剤）を配備してもよく、この乾燥手段は、ゼオライト、シリカゲル、カーボン、カーボンナノチューブ等の物理的乾燥剤、アルカリ金属酸化物、金属ハロゲン化合物，過酸化塩素等の化学的乾燥剤、有機金属錯体をトルエン，キシレン，脂肪族有機溶剤等の石油系溶剤に溶解した乾燥剤、乾燥剤粒子を透明性を有するポリエチレン，ポリイソプレン，ポリビニルシンナエート等のバインダに分散させた乾燥剤により形成することができる。
【００５３】
封止部材を用いた封止工程の一例を説明すると、紫外線硬化型エポキシ樹脂製の接着剤に、１〜３００μｍの粒径のスペーサ（ガラスやプラスチックのスペーサが好ましい）を適量混合（０．１〜０．５重量％程）し、基板１上の封止部材の側壁に該当する場所にディスペンサーを使用して塗布する。次いで、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で、封止部材と基板１とを接着剤を介して貼り合わせる。次いで、紫外線を基板１側（または封止部材側）から接着剤に照射して、これを硬化させる。このようにして封止部材と基板１との封止空間にアルゴンガス等の不活性ガスを封じこめた状態で有機ＥＬ素子が封止される。
【００５４】
また、本発明の実施形態が採用される有機ＥＬパネルに関しては、有機ＥＬ素子の光の取り出し方式は基板１側から光を取り出すボトムエミッション方式であっても、基板１側とは逆側（上部電極４側）から光を取り出すトップエミッション方式であってもよい。また、上述したように有機ＥＬ素子の駆動方式はパッシブ駆動方式であってもよいし、アクティブ駆動方式であってもよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。上述した実施形態を組み合わせてもよい。
また、上述した実施形態では、本発明に係る製造装置を採用したクラスタ型製造装置を説明したが、例えば本発明に係る製造装置を、基板又は成膜装置を直線的に移動させながら成膜を行うインライン型製造装置に適用してもよい。
【００５５】
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る製造装置１０は、成膜室２０と、被成膜対象の基板１を成膜室２０内で保持し、基板１を成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低く保持する基板保持部２１と、基板保持部２１により保持された基板１の被成膜面に向かって、成膜材料の原料ガスＧｍを発生する原料ガス発生部２２と、成膜材料の略ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度の不活性ガスＧｉを、基板１の成膜面に向かって発生する不活性ガス発生部２３を有するので、例えば成膜時に成膜欠陥等の成膜不良が発生した場合であっても、その成膜不良を改善することができる。また、自発光素子のリーク電流発生を防止することがでる。また、一般的な加熱処理方法では成膜室から加熱室に移動する必要があるが、本発明に係る製造装置および製造方法では、そのような移動を行う必要がなく、一つの成膜室内で成膜工程と表面加熱工程とを行うので、処理スペースを増やすことなく成膜不良等の改善が可能となる。また、製造時間を短縮することで良好な生産性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る自発光素子の製造装置を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る製造装置が製造する自発光素子を説明するための図である。（ａ）はパッシブ駆動タイプの素子構造を説明するための図であり、（ｂ）はアクティブ駆動タイプの素子構造を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る製造方法を説明するための図である。（ａ）は原料ガスＧｍによる蒸着を説明するための図である。（ｂ）は略ガラス転移点以上の高温の不活性ガスＧｉが基板１の成膜面に衝突する際の動作を説明するための図であり、（ｃ）は基板１上の成膜層の表面が溶解して成膜欠陥が改善された状態を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る自発光素子の製造装置を説明するための図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る自発光素子の製造装置１０ｂを説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る製造装置を自発光パネル製造の一連のプロセスに組み込んだ場合の装置例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  基板
２  下部電極
３  成膜層
４  上部電極
５  駆動素子（ＴＦＴ素子）
６  他の層（平坦化膜等）
１０  製造装置
２０  成膜室
２１  基板保持部
２２  原料ガス発生部
２３  不活性ガス発生部
２４  ガス流入経路
２５  ガス排気経路
２６  制御部
【図１】
2007095545.tif 000003
【図２】
2007095545.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007095545.tif 000006
【図５】
2007095545.tif 000007
【図６】
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