(57)【要約】      （修正有）【課題】大型基板上に膜厚が均一で有機ＥＬ上部電極用のアルミ金属薄膜を高速に成膜させ、長時間連続運転可能な真空蒸着装置及び成膜装置を提供する。【解決手段】同一方向に所定の角度で傾いた蒸発源３−１を縦方向に並べた蒸発源列３−２を横方向に操作して蒸着する機構により、大型化した縦置き基板１−１に対して、有機ＥＬ上部電極用金属薄膜を高速成膜し、更に、材料供給機と共に用いることにより、長時間の連続成膜できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が蒸気を放出するために開口され、それぞれの長軸が水平方向に対して所定の角度で同一方向に傾いている、複数の縦方向に並んだ蒸発源で構成される蒸発源列と、
前記蒸発源のそれぞれに対応して、前記蒸発源と同数設置され、前記蒸発源それぞれからの蒸着材料の膜厚を計測する複数の膜厚モニタとを備えたことを特徴とする蒸発源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸発源装置において、前記蒸発源列は、縦に配置された基板に対して相対的に左右方向に１軸移動することを特徴とする蒸発源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蒸発源装置において、前記蒸発源の坩堝構造は、出口が横向きに向いていることを特徴とする蒸発源装置。
【請求項４】
基板を縦に配置する基板設置機構と、蒸発源列を有する真空蒸着装置であって、
前記蒸発源列は、一部が蒸気を放出するために開口され、それぞれの長軸が水平方向に対して所定の角度で同一方向に傾いている、複数の縦方向に並んだ蒸発源で構成され、
さらに、前記真空蒸着装置は、前記蒸発源のそれぞれに対応して前記蒸発源と同数設置され、前記蒸発源それぞれからの蒸着材料の膜厚を計測する複数の膜厚モニタと、
前記複数の膜厚モニタが計測した膜厚に基づいて制御信号を出力する膜厚制御計と、
前記制御信号に基づいて前記複数の蒸発源を制御する蒸発源電源とを備えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項５】
請求項４に記載の真空蒸着装置において、さらにバックアップ電源を設置し、前記バックアップ電源は、停電時に前記膜厚制御計及び前記蒸発源電源に電源を供給し、停電時でも一定時間坩堝の温度制御を可能としたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の真空蒸着装置において、前記膜厚モニタは、アパーチャを有することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項７】
請求項６記載の真空蒸着装置において、前記膜厚モニタは、前記アパーチャが筒状のアパーチャであることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の真空蒸着装置において、前記アパーチャは、内径がφ４〜６ｍｍであることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項９】
請求項４乃至請求項８のいずれか１つに記載の真空蒸着装置において、前記蒸着材料を斜め上部方向から前記蒸発源に投入するための材料供給機を有し、前記材料供給機は、投入口に冷却機構を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１０】
薄膜トランジスタ、有機ＥＬ層、及び前記有機ＥＬ層を挟む電極層が形成されたＴＦＴ基板を封止基板によって封止した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板を真空蒸着装置の蒸着室内に縦に配置し、
前記ＴＦＴ基板に対向して、前記有機ＥＬ層または電極層を成膜するための蒸着材料を収容した蒸発源を複数縦方向に配置した蒸発源列を配設し、
前記蒸発源の長軸は、水平方向に対して所定の角度傾いて配置され、
前記蒸発源の坩堝を加熱することによって、前記蒸着材料を蒸発させ、
前記蒸発源列を前記縦方向及び前記水平方向と直角方向に移動させることによって、前記ＴＦＴ基板に前記蒸着材料を蒸着することによって、前記有機ＥＬ層を形成することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記蒸着室内に、前記蒸発源それぞれに蒸着材料を供給するための材料供給機を備え、前記材料供給機は、前記蒸着材料の投入口を冷却して、前記蒸着材料の詰りを防止し、前記蒸着室の真空状態を維持したまま、前記蒸発源の斜め上部方向から、前記蒸着材料を供給することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発源装置及び真空蒸着装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に係り、特に大型の基板上に有機ＥＬ表示装置を形成するために有効な蒸発源装置及び真空蒸着装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料からなる有機層を上下から陽極と陰極の一対の電極で挟み込んだ構造で、電極に電圧を印加することにより陽極側から正孔が陰極側から電子がそれぞれ有機層に注入され、それらが再結合することにより発光する仕組みになっている。
【０００３】
この有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む多層膜が積層された構造になっている。この有機層を形成する材料として高分子材料と低分子材料を用いたものがある。このうち低分子材料を用いる場合には、真空蒸着装置を用いて有機薄膜を形成する。
【０００４】
有機ＥＬデバイスの特性は有機層の膜厚の影響を大きく受ける。一方、有機薄膜を形成する基板は年々大形化してきている。したがって、真空蒸着装置を用いる場合、大型の基板上に形成される有機薄膜や電極用金属薄膜の膜厚を高精度に制御し、長時間連続稼動する必要がある。電極用金属薄膜は大型化に伴い、低抵抗化が必要となり、特に表示装置用には有機層の上部の電極材料（蒸着材料）としてはアルミニウム材料がもっとも有力視されている。
【０００５】
真空蒸着で基板に薄膜を連続させて形成する構成ための蒸発源として、特許文献１には、複数の坩堝を配置し、基板に対して斜めスキャン蒸着する製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、複数の坩堝を配置し、基板に対して斜めスキャン蒸着する製造装置が開示されている。しかし、縦型に設置している基板に対しての蒸着方法及び長時間の稼動については開示されていない。
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決して、同一方向に並ぶ複数の蒸発源を設けた蒸発源列を用いて、縦置きの大型基板に対応し、アルミニウム材料を主とした金属薄膜を高速成膜し、連続成膜することが可能な真空蒸着方法及びその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の蒸発源装置は、一部が蒸気を放出するために開口され、それぞれの長軸が水平方向に対して所定の角度で同一方向に傾いている、複数の縦方向に並んだ蒸発源で構成される蒸発源列と、前記蒸発源のそれぞれに対応して、前記蒸発源と同数設置され、前記蒸発源それぞれからの蒸着材料の膜厚を計測する複数の膜厚モニタとを備えたことを本発明の第１の特徴とする。
【００１０】
上記本発明の第１の特徴の蒸発源装置において、前記蒸発源列は、縦に配置された基板に対して相対的に左右方向に１軸移動することを本発明の第２の特徴とする。
【００１１】
上記本発明の第１の特徴または第２の特徴の蒸発源装置において、前記蒸発源の坩堝構造は、出口が横向きに向いていることを本発明の第３の特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明の真空蒸着装置は、基板を縦に配置する基板設置機構と、蒸発源列を有する真空蒸着装置であって、前記蒸発源列は、一部が蒸気を放出するために開口され、それぞれの長軸が水平方向に対して所定の角度で同一方向に傾いている、複数の縦方向に並んだ蒸発源で構成され、さらに、前記真空蒸着装置は、前記蒸発源のそれぞれに対応して前記蒸発源と同数設置され、前記蒸発源それぞれからの蒸着材料の膜厚を計測する複数の膜厚モニタと、前記複数の膜厚モニタが計測した膜厚に基づいて制御信号を出力する膜厚制御計と、前記制御信号に基づいて前記複数の蒸発源を制御する蒸発源電源とを備えたことを本発明の第４の特徴とする。
【００１３】
上記本発明の第４の特徴の真空蒸着装置において、さらにバックアップ電源を設置し、前記バックアップ電源は、停電時に前記膜厚制御計及び前記蒸発源電源に電源を供給し、停電時でも一定時間坩堝の温度制御を可能としたことを本発明の第５の特徴とする。
【００１４】
上記本発明の第４の特徴または第５の特徴の真空蒸着装置において、前記膜厚モニタは、アパーチャを有することを本発明の第６の特徴とする。
【００１５】
上記本発明の第６の特徴の真空蒸着装置において、前記膜厚モニタは、前記アパーチャが筒状のアパーチャであることを本発明の第７の特徴とする。
【００１６】
上記本発明の第６の特徴または第７の特徴の真空蒸着装置において、前記アパーチャは、内径がφ４〜６ｍｍであることを本発明の第８の特徴とする。
【００１７】
上記本発明の第４の特徴乃至第８の特徴のいずれか１つに記載の真空蒸着装置において、前記蒸着材料を斜め上部方向から前記蒸発源に投入するための材料供給機を有し、前記材料供給機は、投入口に冷却機構を備えたことを本発明の第９の特徴とする。
【００１８】
さらに、上記の目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタ、有機ＥＬ層、及び前記有機ＥＬ層を挟む電極層が形成されたＴＦＴ基板を封止基板によって封止した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板を真空蒸着装置の蒸着室内に縦に配置し、前記ＴＦＴ基板に対向して、前記有機ＥＬ層または電極層を成膜するための蒸着材料を収容した蒸発源を複数縦方向に配置した蒸発源列を配設し、前記蒸発源の長軸は、水平方向に対して所定の角度傾いて配置され、前記蒸発源の坩堝を加熱することによって、前記蒸着材料を蒸発させ、前記蒸発源列を前記縦方向及び前記水平方向と直角方向に移動させることによって、前記ＴＦＴ基板に前記蒸着材料を蒸着することによって、前記有機ＥＬ層を形成することを本発明の第１０の特徴とする。
【００１９】
上記本発明の第１０の特徴の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記蒸着室内に、前記蒸発源それぞれに蒸着材料を供給するための材料供給機を備え、前記材料供給機は、前記蒸着材料の投入口を冷却して、前記蒸着材料の詰りを防止し、前記蒸着室の真空状態を維持したまま、前記蒸発源の斜め上部方向から、前記蒸着材料を供給することを本発明の第１１の特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、そのため、大型基板でも、蒸発源列の蒸発源数を増加させるだけで、いかなる大きさでも蒸着可能となる。また、蒸発源列を真空蒸着室内に複数個用意し、切り替えて蒸着することにより、長時間稼動に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施例における蒸発源列と蒸着室、基板、膜厚モニタの構成を示す模式図と動作を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施例における蒸発源列と蒸着室、基板、膜厚モニタの構成を示す模式図と動作を説明する図である。
【図３】本発明の第３の実施例における蒸発源列と蒸着室、基板、膜厚モニタの構成を示す模式図と動作を説明する図である。
【図４】本発明の第４の実施例における蒸発源列と蒸着室、基板、膜厚モニタの構成を示す模式図と動作を説明する図である。
【図５】本発明の第５の実施例における蒸発源列と蒸着室、基板、膜厚モニタの構成を示す模式図と動作を説明する図である。
【図６Ａ】本発明の第５の実施例における蒸発源断面構造を示す模式図である。
【図６Ｂ】本発明の第５の実施例における蒸発源列と蒸着室、基板、膜厚モニタの構成を示す模式図と動作を説明する図である。
【図７】坩堝温度に対する各蒸着材料の飽和蒸気圧を示す図である。
【図８】本発明における有機ＥＬ表示装置生産工程の一例を示した工程図である。
【図９Ａ】本発明における蒸発源断面構造を示す模式図である。
【図９Ｂ】本発明の第７の実施例における蒸発源断面構造を示す模式図である。
【図９Ｃ】本発明の第７の実施例における蒸発源断面構造を示す模式図である。
【図９Ｄ】本発明の第７の実施例における蒸発源断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、アルミニウム蒸着で問題となる濡れや這い上がりを防止するため、一体もののセラミック製の坩堝構造を採用し、坩堝の材質をアルミニウム材料と反応しない熱分解性窒化硼素（ＰＢＮ）とし、当該ＰＢＮ坩堝を所定の角度で配設することによって、蒸発源を斜めに複数配設した蒸発源列を基板に対して相対的に横方法に移動させることにより、縦型配置の基板に蒸着するものである。
さらに、本発明は、縦型大型基板に対応するため、同一方向に所定の角度で傾いた蒸発源を、少なくとも２つ以上縦方向に並べて蒸着する機構と、膜厚測定用のモニタを前記蒸発源と同数配設したものである。
本発明にかかる真空蒸着装置の一実施例として、有機ＥＬデバイスの製造に適用した例を説明する。有機ＥＬデバイスの製造装置は、金属電極層（陽極）の上に正孔注入層や正孔輸送層、発光層（有機膜層）、金属電極層（陰極、上部電極）の下に電子注入層や電子輸送層をなど様々な材料の薄膜層を真空蒸着により多層積層して形成する装置である。
【００２３】
本発明にかかる真空蒸着装置は、被蒸着対象の基板を蒸着室で縦に配置する基板設置機構（図示しない）を備え、蒸着室にセラミック製の坩堝を用いて、アルミニウムの這い上がりを防止し、縦型大型基板に対応するため、同一方向に所定の角度に傾けた蒸発源を、少なくとも２つ以上、縦方向に並べて蒸着する構成を有する。
以下に、実施例及び図面を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
しかし、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるわけではなく、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神に基づいて、本発明を修正若しくは変更できる発明が含まれることは勿論である。
なお、各図の説明において、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、重複を避けるため、できるだけ説明を省略する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明における真空蒸着装置の本発明の真空蒸着装置の構成は、蒸着室５内に、基板１−１、蒸発源３−１、蒸発源列３−２、膜厚モニタ７があり、蒸着室５外には、膜厚を制御するための膜厚制御計８、蒸発源の温度を制御するための蒸発源電源９、膜厚制御計８と蒸発源電源９を連動させて制御し、蒸着データを記録するための制御用パソコン１０がある。蒸発源３−１は、例えば、クヌードセンセル（Ｋセル）である。このＫセルは、セラミック（ＰＢＮ、アルミナ、カーボン材料、等）を材質とする坩堝と、当該坩堝を加熱するためのヒータ、坩堝温度を制御するための熱電対、熱を外部に漏らさないようにするための熱シールド、及び水冷シールドから構成されている。なお、真空蒸着装置には、外部から電源が供給されている（図示しない）。
【００２５】
膜厚モニタ７は、計測した膜厚データを膜厚制御計８に出力する。膜厚制御計８は、膜厚モニタ７から出力された膜厚データに基づいて、制御信号を蒸発源電源９に出力する。蒸発源電源９は、入力された制御信号に基づいて、蒸発源３−１それぞれの坩堝の温度を制御する。この結果、膜厚分布のばらつきが小さな成膜が可能となる。
従来のように、蒸発源が１個の場合には、縦型に配置した基板に対して、蒸発源に収容された蒸着材料は、坩堝が加熱されることによって、蒸気として蒸発源から斜め方向に放出される。放出された蒸着材料の蒸気は、基板に堆積し、蒸着薄膜が成膜されるが、斜めから蒸着された膜のため、蒸着薄膜は上下方向で非対称の膜厚分布となる。例えば、基板の周辺部の蒸着薄膜の膜厚は薄くなり、基板中央付近の膜厚が大きくなり、有機薄膜や金属薄膜に使用するにはバラツキの大きい膜となり、デバイス特性が悪くなる。
実施例１では、図１に示すように、同一方向に所定の角度で傾いた蒸発源３−１を少なくとも２つ以上、縦方向に並べて蒸着する。言い換えると、蒸発源列３−２の複数の蒸発源３−１の長軸は、蒸着薄膜が成膜される水平方向に対して所定の角度同一方向に傾いている。蒸発源３−１それぞれに収容された蒸着材料は加熱されて、蒸気として蒸発源から斜め方向に放出される。放出された蒸着材料の蒸気は、基板１−１に堆積し、蒸着薄膜が成膜される。
その結果、基板１−１の上下方向の長さと同等の蒸発源列３−２を用いることにより、蒸着薄膜６−１は、蒸発源３−１が１つの場合には上下方向で非対称の膜厚分布となり、膜厚分布６−４のばらつきが大きくなった。しかし、縦方向に並べることにより、上下方向で非対称の膜厚分布が隣接する蒸発源３−１の膜厚分布と重なりあって、基板上に成膜された膜厚分布６−５のばらつきを小さくすることができる。
【００２６】
図１の実施例では、基板１−１を固定して、蒸発源列３−２を左右に移動することにより基板全体への成膜を実施した。しかし、蒸発源列３−２を固定して、基板１−１を横方向に移動させて蒸着させても同じ効果が得られる。
また、図１では図示していないが、基板１−１は蒸着室５の外部から連続して真空内に供給できる搬送機構を備えた設備を用いることにより、バッチ式で基板供給しながら、連続して成膜できるようになっている。また、基板１−１と蒸発源列３−２の間にはマスクを設置することにより、パターン形成を行うことができる。
また、基板１−１と蒸発源列３−２の間に、マスク板を設置することにより、パターンを形成することができる。
【実施例２】
【００２７】
図２は、本発明における真空蒸着装置の一実施例の基本構成の模式図と動作を説明する図である。本実施例の真空蒸着装置では、蒸着室５内の構成は実施例１と同一である。しかし、蒸着室５外では、実施例１の構成に、さらに、バックアップ電源６０を加えたものである。
即ち、図２の実施例は、停電時等における蒸発源３−１の坩堝割れを防ぐために、バックアップ電源６０を付加した。
実施例１でも説明したように、本発明の蒸発源３−１を構成する坩堝は、セラミック製（ＰＢＮ、アルミナ、カーボン材料、等）である。このため、蒸着材料の融点付近ではセラミックと蒸着材料の熱膨張率の違いにより、坩堝割れが発生する場合がある。そのために、融点付近での坩堝温度の上昇及び下降を制御することによって坩堝割れを防いでいる。
しかし、停電時等は、蒸発源電源９の出力がなくなるため、急激に坩堝温度が下降するため、坩堝割れが発生する。
【００２８】
本第２の実施例では、図２に示すように、バックアップ電源６０を用意し、停電時には供給電源をバックアップ電源６０に切替え、膜厚制御計８、蒸発源電源９、及び制御用パソコン１０に電源を供給する。この結果、停電時でも膜厚制御計８、蒸発源電源９、及び制御用パソコン１０を動作加納であるため、坩堝の停電時の急激な温度変化を防ことができる。従って、坩堝割れの発生を抑えることができる。
例えば、蒸発源がアルミニウム材料の場合には、６６０℃が融点である。この融点６６０℃の前後６０℃（６００℃〜７２０℃）の間で、バックアップ電源６０を用いて、坩堝の温度の上昇降下を１℃／分以下の変化量で制御する。この結果、坩堝割れを防ぐことができた。
また、アルミニウム成膜を実施しない（成膜しない）期間は、蒸発源３−１を８００±５０℃の範囲で、アイドリングさせておくことにより、成膜時以外の期間でのアルミニウム材料及び電力の消費を抑えて長時間稼働することができた。
【００２９】
図２の実施例では、基板１−１を固定して、蒸発源列３−２を左右に移動することにより基板全体への成膜を実施した。しかし、蒸発源列３−２を固定して、基板１−１を横方向に移動させて蒸着させても同じ効果が得られる。
【００３０】
膜厚モニタ７は、計測した膜厚データを膜厚制御計８に出力する。膜厚制御計８は、膜厚モニタ７から出力された膜厚データに基づいて、制御信号を蒸発源電源９に出力する。蒸発源電源９は、入力された制御信号に基づいて、蒸発源３−１それぞれの坩堝の温度を制御する。この結果、膜厚分布のばらつきが小さな成膜が可能となる。
なお、図２では図示していないが、基板１−１を蒸着室５の外部から連続して真空内に供給及び搬出できる搬送機構を備えた設備を用いることができる。この設備を用いることによって、バッチ式で基板を供給しながら、複数の基板１−１を連続して成膜することができる。
また、基板１−１と蒸発源列３−２の間に、マスク板を設置することにより、パターンを形成することができる。
【実施例３】
【００３１】
図１及び図２の実施例では、蒸発源列３−２に対して、１個の膜厚モニタ７で膜厚を制御した。しかし、蒸発源列３−２の各蒸発源３−１の坩堝温度は電源パワーに対して違うため、各蒸発源３−１の蒸気２の量が変化し、膜厚分布のばらつきがさらに大きくなる可能性がある。そのため、本実施例に示すように、蒸発源列３−２の蒸発源３−１それぞれの蒸気出口付近に、１個ずつ膜厚モニタ７を設置することにより、高精度な膜厚制御が可能となる。この結果、膜厚分布のばらつきを小さくすることができる。
【００３２】
図３のように、膜厚モニタ７−１〜７−５を蒸発源列３−２の蒸発源３−１それぞれに対応して１個ずつ設置することにより、高精度な膜厚制御が可能となる。
膜厚モニタ７−１〜７−５は、水晶振動子を用いて膜厚を計測している。一般的には、水晶振動子は、φ１４ｍｍ（板厚は約０．１ｍｍ）の円盤状であり、φ１４ｍｍの水晶を２つの電極（蒸着面側と電極面側）で挟んだ構造である。蒸着面側は側と電極両側）で挟んだ構造である。蒸着面側の電極は、約φ１４ｍｍの大きさで、電極側の電極は約φ６ｍｍの大きさである。通常は、蒸着面側の電極上部に内径約φ８ｍｍの穴の開いたアパーチャ（図示しない）を配設して、蒸着面側電極上に蒸着材料を堆積させて、水晶振動子の共振周波数を測定し、測定した共振周波数の変化を検出することにより膜厚を計測する。
【００３３】
膜厚モニタ７−１〜７−５は、計測した膜厚データを膜厚制御計８に出力する。膜厚制御計８は、膜厚モニタ７−１〜７−５から出力された膜厚データに基づいて、制御信号を蒸発源電源９に出力する。蒸発源電源９は、入力された制御信号に基づいて、蒸発源３−１それぞれの坩堝の温度を制御する。この結果、膜厚分布のばらつきが小さな成膜が可能となる。
なお、図３の実施例では、基板１−１を固定して、蒸発源列３−２を左右に移動することにより基板全体への成膜を実施した。しかし、蒸発源列３−２を固定して、基板１−１を横方向に移動させて蒸着させても同じ効果が得られる。
また、基板１−１と蒸発源列３−２の間に、マスク板を設置することにより、パターンを形成することができる。
【実施例４】
【００３４】
図３の実施例３においては、蒸発源列３−２の蒸発源３−１それぞれに対応して個々の膜厚モニタを配設した。しかし、さらに、それぞれの蒸発源からの蒸気のクロストーク、及び蒸発源からの熱輻射による温度の影響を防ぐ必要がある。本実施例では、膜厚モニタ７−１〜７−５の前に、穴の開いた筒状のアパーチャを設置することにより、蒸気２のクロストーク、及び、熱輻射の影響を防ぐことができた。
図４は、本実施例における真空蒸着装置の一実施例の基本構成の模式図と動作を説明する図である。膜厚モニタ７−１〜７−５は、水晶振動子を用いて膜厚を計測している。一般的には、水晶振動子は、φ１４ｍｍ（板厚は約０．１ｍｍ）の円盤状であり、φ１４ｍｍの水晶を２つの電極（蒸着面側と電極面側）で挟んだ構造である。蒸着面側は側と電極両側）で挟んだ構造である。蒸着面側の電極は、約φ１４ｍｍの大きさで、電極側の電極は約φ６ｍｍの大きさである。通常は、蒸着面側の電極上部に内径約φ８ｍｍの穴の開いたアパーチャ４１を配設して、蒸着面側電極上に蒸着材料を堆積させて、水晶振動子の共振周波数を測定し、測定した共振周波数の変化を検出することにより膜厚を計測する。
【００３５】
膜厚モニタ７−１〜７−５は、計測した膜厚データを膜厚制御計８に出力する。膜厚制御計８は、膜厚モニタ７−１〜７−５から出力された膜厚データに基づいて、制御信号を蒸発源電源９に出力する。蒸発源電源９は、入力された制御信号に基づいて、蒸発源３−１それぞれの坩堝の温度を制御する。この結果、膜厚分布のばらつきが小さな成膜が可能となる。
本実施例では、蒸発源からの熱輻射を避けるために、蒸着面側の電極上部中央に約φ４〜６ｍｍの穴の開いたアパーチャ４１を配設した。この結果、熱輻射の影響を約１／４〜１／２に低減できた。
また、上記アパーチャ４１の上に、さらに、φ４〜φ３０ｍｍの所定の長さの筒状のアパーチャ４２を取り付けた。この結果、それぞれの蒸発源からの蒸気２のクロストークを低減することができた。なお、筒状のアパーチャ４２を取り付けた場合には、アパーチャ４１を省略しても良い。
【実施例５】
【００３６】
実施例１〜実施例４では、蒸着室５に、１枚の基板１−１を設置して、１枚ずつ基板を蒸着する構成を説明した。しかし、図５に示すように、蒸着室５内に２枚以上の基板を設置することにより、効率良く成膜することができる。図５は、基板１−１の交換時に、他の基板１−２を隣接する位置に準備して、蒸発源列３−２が蒸着していない時間を少なくして、蒸発源３−１の坩堝内の蒸着材料を有効活用するものである。
以下、その実施例について説明する。なお、膜厚を制御する膜厚制御計８及び蒸発源電源９の動作は、実施例３または実施例４と同様である。
【００３７】
図５において、基板１−１と基板１−２を蒸発源列３−２に対向する位置において、蒸発源列３−２の待機位置を基板１−１と基板１−２の間として、横方向の一方（例えば、右）に１軸の往復移動をさせて基板１−１を成膜し、その成膜中に基板１−２の設置を行う。基板１−１を成膜した後、続いて次に、横方向の他方（例えば、左）に１軸の往復移動をさせて基板１−２を成膜する。基板１−２を成膜している間に、既に成膜を終了した基板１−１を搬出し、次の基板と交換して成膜する準備をすることにより、成膜時の稼働時間の損失を少なすることができ、また、複数の基板を成膜することができる。
【００３８】
蒸発源３−１は、いったん坩堝温度を蒸発温度まで上昇させると、常時、蒸着材料を放出している。このため、蒸発源３−１を長時間稼動させて内部の蒸着材料を損出なく使用するには、本実施例のように蒸着していない時間を減少させることが有効な手法である。本実施例は、基板２枚を交互に蒸着する例であったが、複数枚（３枚以上の基板枚数）にしても有効である。また、本実施例のバッチ式ではなく、枚葉式で蒸発源３−１を固定して、基板を連続して横方向に移動させながら蒸着させることによっても、真空蒸着装置の利用効率を向上することができる。
また、図５では図示していないが、本実施例では、基板１−１と基板１−２を、蒸着室５の外部から連続して真空の蒸着室５内に供給できる搬送機構を備えた設備を用いることにより、バッチ式で基板を供給しながら、連続して成膜できるようにしている。
【００３９】
図５では図示していないが、基板１−１は蒸着室５の外部から連続して真空内に供給できる搬送機構を備えた設備を用いることにより、バッチ式で基板供給しながら、連続して成膜できるようになっている。また、基板１−１と蒸発源列３−２の間にはマスクを設置することにより、パターン形成を行うことができる。
また、基板１−１、１−２と蒸発源列３−２の間に、マスク板を設置することにより、パターンを形成することができる。
【実施例６】
【００４０】
実施例１〜実施例５においては、坩堝内の蒸着材料を放出してしまうと、蒸発源３−１の坩堝に蒸着材料４０を補充するために、いったん真空蒸着装置を停止させる必要がある。即ち、真空蒸着装置の連続稼動には制限がある。アルミニウム材料を例にとり、連続稼動するための実施例を、図６Ａと図６Ｂを用いて以下に説明する。
本実施例では、図６Ｂに示すように、蒸着室５内に材料供給機１１を備えており、真空蒸着装置を停止させることなく、真空状態を維持したまま、蒸着材料の補充ができるようにした。
例えば、蒸着材料４０がアルミニウム材料の場合には、数ｍｍサイズのショット状のものを主に使用する。
図６Ａに示すように、蒸発源列３−２を材料供給機１１の位置に移動させ、斜め上部方向からショット状の材料を材料供給機１１から真空内で投入する。これにより、真空蒸着装置の連続稼動が可能となる。材料供給機１１の構成は、図６Ａに示す断面模式図のように、材料供給機１１−１が、それぞれの蒸発源３−１に対応するように、複数個配設した構成である。
【００４１】
但し、蒸発源列３−２が加熱中は材料の投入ができないので、いったん蒸発源温度を蒸気が出ない温度まで下げる必要がある。図７に、坩堝温度に対する各蒸着材料の飽和蒸気圧を示す。図７において、蒸着中は、坩堝温度が１１００℃以上となり、アルミニウムの蒸気圧は数ＰＡ以上程度である。坩堝温度を８００℃程度に下げると、蒸気圧は１Ｅ−３ＰＡ以下となる。
実施例１で説明したように、坩堝温度をアルミニウム材料の融点前後の６００℃〜７２０℃まで下げてしまうと、坩堝割れの危険性があるので、上記温度範囲以上の温度が好ましい。従って、８００℃程度が適切な温度である。但し、８００℃は、アルミニウムの融点以上であるので、図６Ａに示すように、材料供給機１１−１を使用する場合には、供給時に材料投入口付近が蒸発源からの熱の影響で、アルミ材料４０が解けて詰まってしまう可能性がある。
そこで、材料投入口付近を冷却機構５１によりアルミニウムの融点以下に下げることにより、材料の詰りを防止する。
図６Ａ、図６Ｂには示していないが、材料供給のタイミングは、例えば、蒸発源列３−２の重量を計測できる手段を設けて、蒸発源列３−２の重量を計測し、所定の重量以下になった場合に供給するようにしても良い。
【実施例７】
【００４２】
実施例１から実施例６においては、蒸発源３−１は、円筒状で、ビーカ形状のセラミック製の坩堝を用いたが、この場合、斜め設置して使用するため、図９Ａに示すように、蒸着材料４は、坩堝容量の最大量まで入れることは不可能である。また、蒸気２は斜め方向に放出されるため、基板１−１または基板１−２の上下方向で非対称の膜厚分布となり、膜厚分布の広がりを少なくするためには限界がある。
【００４３】
本実施例のように、蒸発源３−１の坩堝構造を図９Ｂ、図９Ｃ及び図９Ｄに示す断面構造にすることにより、蒸着材料４の投入量を増加させ、膜厚分布の改善することができた。図９Ｂは、坩堝を横向きにして、出口部分の首周りを下部より絞り、横向きにしても蒸着材料４が流失しない構造となっており、蒸気方向も横向きとなるため、基板１−１の上下方向で膜厚分布も対称となり、複数個の蒸発源３−１を並べることにより、全体の膜厚分布も改善できた。図９Ｂの蒸発源３−１は、長軸が水平方向であり、蒸気を噴出する開口は、蒸発源の垂直方向の中心よりも上方に形成されている。
【００４４】
図９Ｃは、坩堝を縦向きにして、出口部分だけを横向きにした構造となっており、蒸着材料４の投入量を増加させ、蒸気方向も横向きとなるため、基板１−１の上下方向で膜厚分布も対称となり、複数個の蒸発源３−１を並べることにより、全体の膜厚分布も改善できた。図９Ｃの蒸発源３−１は、長軸が垂直方向であり、蒸気を噴出する開口は、蒸発源の垂直方向の中心よりも上方に形成されている。但し、図９Ｃ場合、縦方向に複数個の蒸発源３−１を並べるには、坩堝が縦方向に伸びているので、蒸発源同士の間隔を狭くできないため、膜厚分布が広がる場合がある。
【００４５】
図９Ｄは、坩堝を斜め方向に傾けて、出口部分だけを横向きにした構造となっており、蒸着材料４の投入量は図９Ａの場合とそれ程変わらないが、蒸気方向は横向きとなるため、基板１−１の上下方向で膜厚分布も対称となり、複数個の蒸発源３−１を並べることにより、全体の膜厚分布も改善できた。
【００４６】
一方、図９Ｂ、図９Ｃ及び図９Ｄの坩堝構造をＰＢＮで作成する場合、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜でＰＢＮ坩堝を作製するため、複雑な構造の場合、時間がかかり、坩堝製造コストが高くなるため、膜厚分布の広がりが大きい薄膜でもかまわない場合は、坩堝製造コスト低減ができる図９Ａの坩堝構造を採用しても良い。
【実施例８】
【００４７】
図８は、有機ＥＬ表示装置生産工程の一例を示した工程図である。実施例１〜実施例７では、この生産工程の金属蒸着の工程のみを主に説明した。
図８の工程図では、有機層と有機層に流れる電流を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板と、有機層を外部の湿気から保護する封止基板は別々に形成され、封止工程／シール硬化工程の封止工程において組み合わされる。
【００４８】
図８のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄された基板に対してドライ洗浄を行う。ドライ洗浄は、紫外線照射による洗浄を含む場合もある。
ドライ洗浄されたＴＦＴ基板に先ず、ＴＦＴが形成される。ＴＦＴの上にパッシベーション膜および平坦化膜が形成され、その上に有機ＥＬ層の下部電極が形成される。下部電極はＴＦＴのドレイン電極と接続している。下部電極をアノードとする場合は、例えば、ＩＴＯ（ｌｎｄｉｕｍ Ｔｉｎｏｘｉｄｅ）膜が使用される。
【００４９】
次に、下部電極の上に有機ＥＬ層が形成される。有機ＥＬ層は複数の層から構成される。下部電極がアノードの場合には、下から、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層である。このような有機ＥＬ層は蒸着によって形成され、その上に上部電極層が形成される。上部電極層は、実施例１〜実施例７で述べたような真空蒸着装置あるいは有機ＥＬ表示装置の製造方法によって形成する。
有機ＥＬ層の上には、各画素共通に、ベタ膜で上部電極が形成される。有機ＥＬ表示装置がトップエミッションの場合は、上部電極にはＩＺＯ（登録商標、Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等の透明電極が使用され、有機ＥＬ表示装置がボトムエミッションの場合は、アルミニウム等の金属膜が使用される。
図８の封止基板投入工程において、ウェット洗浄およびドライ洗浄を行った封止基板に対してデシカント（乾燥剤）が配置される。有機ＥＬ層は、水分があると劣化をするので、内部の水分を除去するためにデシカントが使用される。デシカントには種々な材料を用いることができるが、有機ＥＬ表示装置がトップエミッションかボトムエミッションかによってデシカントの配置方法が異なる。
【００５０】
このように、別々に製造されたＴＦＴ基板と封止基板は、封止工程において、組み合わされる。ＴＦＴ基板と封止基板を封止するためのシール材は、封止基板に形成される。封止基板とＴＦＴ基板を組み合わせた後、シール部に紫外線を照射して、シール部を硬化させ、封止を完了させる。
このようにして形成された有機ＥＬ表示装置に対して点灯検査を行う。点灯検査において、黒点、白点等の欠陥が生じている場合でも欠陥修正可能なものは修正を行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。
本発明により、複数の層によって形成される有機ＥＬ層を異物による汚染を抑え、かつ、短いタクト時間で形成することができるので、有機ＥＬ表示装置の製造コストを低下させ、歩留まりを向上させることができる。さらに、有機ＥＬ層の各層の成分を正確に制御することができるので、特性の再現性が高く、かつ、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を製造することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１−１、１−２：基板、  ２：蒸気、  ３−１：蒸発源、  ３−２：蒸発源列、  ３−３、３−４：蒸発源列、  ５：蒸着室、  ７、７−１、７−２、７−３、７−４、７−５：膜厚モニタ、  ８：膜厚制御計、  ９：蒸発源電源、  ４０：蒸着材料、  ４１：アパーチャ、  ４２：筒、  ５０：バルブ、  ５１：冷却機構、  ６０：バックアップ電源。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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