(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに設けられ、前記基板が配置されるホルダ本体と、
前記基板ホルダに設けられ、前記ホルダ本体に接続され、水平に配置された回転軸と、
成膜領域上に配置されるべき開口を有するマスクと、
前記ホルダ本体上に配置された前記基板と前記マスクとを位置合わせさせる位置合わせ装置と、
前記基板ホルダに設けられ、前記ホルダ本体に配置された前記基板を、当該ホルダ本体に固定する保持装置と、
前記マスクを前記基板ホルダに固定するマスク固定装置と、
前記回転軸の中心軸線を中心として前記回転軸を回転させ、前記ホルダ本体を、水平にされた水平状態から起立させて起立状態にする移動装置と、
有機材料の蒸気を発生させる蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置と離間して配置され、前記蒸気発生装置から前記蒸気が供給され、前記起立状態にされた前記マスクと対面し、前記蒸気を放出する放出装置と、
を有する成膜装置。
【請求項２】
前記放出装置は細長の放出管を複数本有し、
前記蒸気発生装置にはパージガス供給系が接続され、前記パージガス供給系から供給されるパージガスが、前記蒸気と一緒に前記各放出管にそれぞれ供給され、
前記各放出管は前記蒸気と前記パージガスとを前記基板に吹き付ける請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記位置合わせ装置は、前記基板ホルダに固定された第一及び第二の固定部材と、
前記第一及び第二の固定部材と対向する位置に配置され、前記第一及び第二の固定部材との間の距離をそれぞれ変更可能にされた第一及び第二の可動部材とを有し、
前記第一及び第二の固定部材との間の第一及び第二の距離をそれぞれ第一及び第二の初期距離にしておき、
前記第一及び第二の固定部材と前記第一及び第二の可動部材とで囲まれた配置可能領域内に前記基板を配置し、
前記第一及び第二の可動部材と前記第一及び第二の固定部材との間の距離を縮め、前記基板を前記第一及び第二の固定部材に押し付け、前記基板の直交する二辺を、前記第一及び第二の固定部材にそれぞれ接触させると、前記マスクと前記基板との位置合わせが完了するように、前記マスクが予め配置された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板ホルダの前記基板が配置される側の面にはガス噴出口が設けられ、
前記水平状態では、前記ガス噴出口はガス供給系に接続され、前記ガス噴出口からガスを噴出可能に構成された請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
プラズマを放出するプラズマ発生機構を有し、
前記プラズマ発生機構は、前記真空槽内部の前記水平状態の前記基板ホルダの上方位置に配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項６】
膜質評価装置を有し、
前記膜質評価装置は、前記基板ホルダに保持された前記基板表面上に光を照射する光照射装置と、
前記基板表面上で反射した反射光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した前記反射光を分析する分析装置とを有する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項７】
前記移動装置により、前記起立状態の前記基板は、表面が水平面から７０°以上９０°以下傾斜する請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機材料の蒸着に用いられる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は近年最も注目される表示素子の一つであり、高輝度で応答速度が速いという優れた特性を有している。有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に赤、緑、青の三色の異なる色で発色する発光領域が配置されている。発光領域は、アノード電極膜、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及びカソード電極膜がこの順序で積層されており、発光層中に添加された発色剤で、赤、緑、又は青に発色するようになっている。
ホール輸送層、発光層、電子輸送層等は一般に有機材料で構成されており、このような有機材料の膜の成膜には蒸着装置が広く用いられる。
【０００３】
図９の符号２０３は、従来技術の蒸着装置であり、真空槽２１１の内部に蒸着容器２１２が配置されている。蒸着容器２１２は、容器本体２２１を有しており、該容器本体２２１の上部は、一乃至複数個の放出口２２４が形成された蓋部２２２で塞がれている。
【０００４】
蒸着容器２１２の内部には、粉体の有機蒸着材料２００が配置されている。蒸着容器２１２の側面と底面にはヒータ２２３が配置されており、真空排気系２１５により真空槽２１１内を真空排気し、ヒータ２２３が発熱すると蒸着容器２１２が昇温し、蒸着容器２１２内の有機蒸着材料２００が加熱される。
有機蒸着材料２００が蒸発温度以上の温度に加熱されると、蒸着容器２１２内に、有機材料蒸気が充満し、放出口２２４から真空槽２１１内に放出される。
【０００５】
放出口２２４の上方にはホルダ２１０が配置されており、ホルダ２１０に基板２０５を保持させておけば、放出口２２４から放出された有機材料蒸気が基板２０５表面に到達し、ホール注入層やホール輸送層や発光層等の有機薄膜が形成される。有機材料蒸気を放出させながら、基板２０５を一枚ずつ放出口２２４上を通過させれば、複数枚の基板２０５に逐次有機薄膜を形成することができる。
【０００６】
しかし、蒸着容器２１２は開口を上側に向けて配置されるため、蒸着容器２１２に塵等の汚染物質が落下し、有機蒸着材料２００が汚染されることがある
また、複数枚の基板２０５を成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機材料を配置する必要がある。実際の生産現場では、有機材料を２５０℃〜４５０℃に加熱しながら１２０時間以上連続して成膜処理を行うため、蒸着容器２１２内の有機蒸着材料２００は長時間高温に曝されることになり、蒸着容器２１２中の水分と反応して変質したり、加熱による分解が進行する。その結果、初期状態に比べて有機蒸着材料２００が劣化し、有機薄膜の膜質が悪くなる。
【特許文献１】特開２００３−１２９２３５号公報
【特許文献２】特表２００７−５２００６０号公報
【特許文献３】特開２００６−１７２７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、有機蒸着材料や成膜対象物を汚染させずに、有機薄膜を成膜可能な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は成膜装置であって、真空槽と、前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに設けられ、前記基板が配置されるホルダ本体と、前記基板ホルダに設けられ、前記ホルダ本体に接続され、水平に配置された回転軸と、成膜領域上に配置されるべき開口を有するマスクと、前記ホルダ本体上に配置された前記基板と前記マスクとを位置合わせさせる位置合わせ装置と、前記基板ホルダに設けられ、前記ホルダ本体に配置された前記基板を、当該ホルダ本体に固定する保持装置と、前記マスクを前記基板ホルダに固定するマスク固定装置と、前記回転軸の中心軸線を中心として前記回転軸を回転させ、前記ホルダ本体を、水平にされた水平状態から起立させて起立状態にする移動装置と、有機材料の蒸気を発生させる蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置と離間して配置され、前記蒸気発生装置から前記蒸気が供給され、前記起立状態にされた前記マスクと対面し、前記蒸気を放出する放出装置と、を有する成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記放出装置は細長の放出管を複数本有し、前記蒸気発生装置にはパージガス供給系が接続され、前記パージガス供給系から供給されるパージガスが、前記蒸気と一緒に前記各放出管にそれぞれ供給され、前記各放出管は前記蒸気と前記パージガスとを前記基板に吹き付ける成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記位置合わせ装置は、前記基板ホルダに固定された第一及び第二の固定部材と、前記第一及び第二の固定部材と対向する位置に配置され、前記第一及び第二の固定部材との間の距離をそれぞれ変更可能にされた第一及び第二の可動部材とを有し、前記第一及び第二の固定部材との間の第一及び第二の距離をそれぞれ第一及び第二の初期距離にしておき、前記第一及び第二の固定部材と前記第一及び第二の可動部材とで囲まれた配置可能領域内に前記基板を配置し、前記第一及び第二の可動部材と前記第一及び第二の固定部材との間の距離を縮め、前記基板を前記第一及び第二の固定部材に押し付け、前記基板の直交する二辺を、前記第一及び第二の固定部材にそれぞれ接触させると、前記マスクと前記基板との位置合わせが完了するように、前記マスクが予め配置された成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記基板ホルダの前記基板が配置される側の面にはガス噴出口が設けられ、前記水平状態では、前記ガス噴出口はガス供給系に接続され、前記ガス噴出口からガスを噴出可能に構成された成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、プラズマを放出するプラズマ発生機構を有し、前記プラズマ発生機構は、前記真空槽内部の前記水平状態の前記基板ホルダの上方位置に配置された成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、膜質評価装置を有し、前記膜質評価装置は、前記基板ホルダに保持された前記基板表面上に光を照射する光照射装置と、前記基板表面上で反射した反射光を受光する受光部と、前記受光部で受光した前記反射光を分析する分析装置とを有する成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記移動装置により、前記起立状態の前記基板は、表面が水平面から７０°以上９０°以下傾斜する成膜装置である。
【発明の効果】
【０００９】
起立状態で成膜が行われるため、基板に塵等の不純物が混入しない。蒸気発生装置は放出装置と離間しているから、蒸気発生装置に不純物が入り込まず、また、蒸気発生装置内で有機材料の突沸が起こっても、突沸により発生した液滴は基板に到達しない。本発明によれば、膜質の良い有機薄膜が形成される。マスクと基板の位置合わせが容易である。位置合わせの際、基板の裏面にガスが噴きつけられるから、水平移動のための力が弱くても、大型の基板を水平移動可能である。マスクが真空槽内で洗浄されるから、マスクの交換、洗浄等のメンテナンスが容易になる。膜質評価装置を備えるから、成膜が正常に行われたかの判断が迅速にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１の符号１は有機ＥＬ素子の製造に用いられる製造装置の一例を示している。製造装置１は搬送室２を有しており、搬送室２には、１又は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、処理室６、８とがそれぞれ接続されている。搬送室２と、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃと、スパッタ室７と、搬出入室３ａ、３ｂと、各処理室６、８には、真空排気系９が接続され、内部にそれぞれ真空雰囲気が形成される。
【００１１】
搬送室２内には搬送ロボット５が配置されており、搬送ロボット５により、基板は真空雰囲気中で搬送され、処理室６、８内部で加熱やクリーニング等の処理がされ、スパッタ室７で基板表面上に透明導電膜（下部電極）が形成され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃで、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層等の有機薄膜が形成され、スパッタ室７内部で有機薄膜上に上部電極が形成され、有機ＥＬ素子が得られる。得られた有機ＥＬ素子は搬出入室３ｂから外部に搬出される。
【００１２】
尚、製造装置１に搬入する前に、予め他の製造装置で基板表面に下部電極や薄膜トランジスタ等を形成しておき、必要であれば、該下部電極を所定形状にパターニングしてから、基板を製造装置１に搬入し、下部電極上に有機薄膜と上部電極とを、記載した順番に形成して、有機ＥＬ素子を製造してもよい。
【００１３】
次に、本発明の蒸着装置（成膜装置）について説明する。
図１の蒸着装置１０ａ〜１０ｃのうち、少なくとも１台は本発明の蒸着装置で構成されている。図２は本発明の蒸着装置１０ａ〜１０ｃの模式的な断面図であり、蒸着装置１０ａ〜１０ｃは、真空槽１１と、真空槽１１内部に配置された基板ホルダ４０を有している。
基板ホルダ４０は水平に配置された回転軸４５と、回転軸４５に接続された板状のホルダ本体４１とを有している。回転軸４５はモーター等の移動手段（駆動手段）１８に接続されており、移動手段１８から駆動力を回転軸４５に供給すると、回転軸４５は中心軸線を中心として回転する。予め回転軸４５の回転量は設定され、回転軸４５は７０°以上９０°以下の設定角度両方向に回転するようになっている。
【００１４】
ホルダ本体４１は回転軸４５が一方向に設定角度回転した時に、水平になるように回転軸４５に取り付けられており、回転軸４５が逆方向に設定角度回転すると、基板ホルダ４０は回転軸４５の周りを移動して起立し、水平面から設定角度傾斜する。図２は基板ホルダ４０が水平にされた水平状態を示している。
真空槽１１内部の、水平状態の基板ホルダ４０上には、板状のマスク１５が水平配置されている。
基板ホルダ４０には、後述する基板７とマスク１５を位置合わせする位置合わせ装置６５が設けられている。
【００１５】
位置合わせ装置６５は、少なくとも一部がホルダ本体４１の表面に突き出るようにホルダ本体４１に固定された第一、第二の固定部材（固定ピン）６６ａ、６６ｂと、ホルダ本体４１に形成された第一、第二の貫通孔６４ａ、６４ｂと、一部が、水平状態のホルダ本体４１表面から突き出るように第一、第二の貫通孔６４ａ、６４ｂに挿通された第一、第二の可動部材（可動ピン）６７ａ、６７ｂとを有している。
【００１６】
図３（ａ）は第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂ及び第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂと、ホルダ本体４１との位置関係を示す平面図である。
第一の固定部材６６ａは二個以上であって、第二の固定部材６６ｂは一個以上であって、第一の固定部材６６ａは一の直線上に並べられ、第二の固定部材６６ｂは第一の固定部材６６ａが並べられた直線上にはなく、該直線と直角に交わる直線上に並べられている。
【００１７】
基板７は矩形（長方形、正方形含む）であり、直角に交わる二辺を二組有するし、基板７の二辺が第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂ両方の側面に同時に接触可能である。
同図の符号Ａ、Ｂは、第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂの基板７と接触する側面が位置する第一、第二の位置決め線を示しており、第一、第二の位置決め線Ａ、Ｂが成す角度も直角である。
【００１８】
第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂは、第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂと対向している。第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂは不図示の移動手段に接続され、該移動手段により貫通孔６４ａ、６４ｂ内を水平移動する。
第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂの移動方向は、第一、第二の位置決め線Ａ、Ｂと直交する方向であり、第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂと、第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂとの間の距離が変更可能になっている。
基板７の大きさは予め分かっており、基板７を基板ホルダ４０に配置する前に、第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂから、第一、第二の位置決め線Ａ、Ｂまでの距離が、基板７の平行な二辺間の距離よりも大きい初期状態にしておく。
【００１９】
図３（ａ）の符号ｘ、ｙは初期状態の時の、第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂと第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂ間の距離（第一、第二の初期距離）を示す。
初期状態では、第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂと、第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂで囲まれた領域（配置可能領域）は、基板７の平面形状よりも大きく、基板７を第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂや第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂと衝突せずに、基板ホルダ４０上に配置可能になっている。
【００２０】
次に、基板７とマスク１５を基板ホルダ４０上に配置する移載手段について説明する。
ホルダ本体４１の配置可能領域６９の内側と外側には、それぞれ第一、第二の貫通孔４４ａ、４４ｂが形成されている（図２）。
【００２１】
水平状態では、第一、第二の貫通孔４４ａ、４４ｂ真下に、第一、第二の貫通孔４４ａ、４４ｂよりも小径の第一、第二の昇降ピン６１ａ、６１ｂが略垂直に立設されている。第一、第二の昇降ピン６１ａ、６１ｂは不図示の昇降手段により、真空槽１１の内部雰囲気を外部雰囲気から遮断したまま鉛直方向に昇降する。
【００２２】
基板ホルダ４０を水平状態にしておき、基板７を上述した搬送ロボット５のハンド４に乗せ、真空槽１１内に搬入すると、基板７は配置可能領域６９の上方位置で略水平に保持される。
この時、ハンド４上の基板７の向きは、第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂと接触すべき辺が、第一、第二の位置決め線Ａ，Ｂと平行か、平行な状態から４５°未満の角度で傾くようになっている。
【００２３】
第一の昇降ピン６１ａを上昇させ、基板７をハンド４から第一の昇降ピン６１ａに移載する。ハンド４を真空槽１１から搬送室２へ戻してから、第一の昇降ピン６１ａを下降させると、基板７は第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂや第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂとぶつからずに配置可能領域６９に配置される。
【００２４】
図３（ｂ）は基板７が配置可能領域６９に配置された状態を示している。基板７はハンド４から鉛直方向に下降するから、基板７の第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂと接触すべき辺は、第一、第二の位置決め線Ａ、Ｂと平行か、平行な状態から４５°未満の角度で傾いている。
配置可能領域６９には１以上のガス噴出口７５が形成され、ガス噴出口７５はホルダ本体４１内部のガス供給管７１に接続されている。基板ホルダ４０が水平状態では、ガス供給管７１はガス供給系７０の供給口７２と気密に連通されている。
【００２５】
予め真空排気系９により真空槽１１内部に真空雰囲気を形成しておく。該真空雰囲気を維持しながら、ガス供給系７１のガス（Ａｒ等の不活性ガス）をガス噴出口７５から噴出させると、基板７の裏面にガスが噴きつけられる。
第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂを第一、第二の位置決め線Ａ、Ｂに向かって移動させる。第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂと第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂとの間の距離は、第一、第二の初期距離ｘ、ｙより短くなり、基板７の二辺に、第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂが押し当てられる。
【００２６】
基板７の裏面にガスが吹き付けられることで、基板７が僅かに浮上し、基板ホルダ４０との間の摩擦が小さくなっている。しかも真空槽１１内部には真空雰囲気が形成されているから、ガス噴出口７５から導入するガスの量は少なくてよい。
基板７は第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂに押されて水平方向に移動し、基板７の四辺のうち、第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂと接触しない他の二辺が、第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂに接触する。
【００２７】
第二の固定部材６６ａが一個の場合、基板７を、第二の固定部材６６ｂに接触させてから、第一の固定部材６６ａに向かって水平移動させると、基板７が第二の固定部材６６ｂを支点として回転し、向きがずれるおそれがある。従って、この場合は、基板７を、複数の固定部材（即ち第一の固定部材６６ａ）に接触させ、向きがずれないようにしてから、第二の固定部材６６ｂに接触するよう移動させる。
【００２８】
図４（ｃ）は基板７の二辺が第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂの両方に接触した位置合わせの完了状態を示している。
基板７の薄膜を形成すべき領域（成膜領域）は予め決められている。
マスク１５は板状のマスク本体１７と、マスク本体１７に形成された開口１６とを有しており、開口１６の形状及び大きさは、成膜領域と略等しく、開口１６の数と間隔も成膜領域と略等しくなっている。
【００２９】
上述したように、マスク１５は水平状態の基板ホルダ４０上方の決められた位置に配置し、マスク１５と第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂとの位置関係は、基板７の二辺が第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂとそれぞれ接触した時に、各成膜領域の真上に開口１６が位置するようになっている。
【００３０】
第二の昇降ピン６１ｂを上昇させ、マスク１５の縁部分に形成された孔７８に第二の昇降ピン６１ｂの先端を挿通させ、更に、第二の昇降ピン６１ｂを上昇させると、マスク１５が不図示の保持装置から第二の昇降ピン６１ｂ上に移載される。
保持装置を退避させてから、第二の昇降ピン６１ｂを下降させると、開口１６が成膜領域の真上に位置する状態で、マスク１５が基板ホルダ４０と基板７のいずれかに移載される。
ここでは、ホルダ本体４１に凹部が形成され、基板７はその凹部内に配置され、マスク１５はホルダ本体４１の凹部外側の凸部に移載され、基板７とマスク１６が直接接触しない。
【００３１】
基板ホルダ４０にはマスク固定装置４９である磁石（例えば永久磁石）が配置されている。マスク本体１７の一部又は全部は磁性材料で構成され、マスク１５が基板ホルダ４０上に配置されると、マスク１５とマスク固定装置４９との距離が縮まり、磁力によってマスク１５が基板ホルダ４０に固定される。
【００３２】
基板ホルダ４０には基板保持装置４６が設けられている。基板保持装置４６は、ホルダ本体４１内に配置された電極４７、４８を有している。電極４７、４８は不図示の電源に接続されており、ガス噴出口７５からのガスの噴出を停止し、電極４７、４８に電圧を印加すると、基板７はホルダ本体４１に吸着され、固定される。
ここではホルダ本体４１の表面にはテフロンシート（登録商標である）のような絶縁シート５８が配置され、基板７が電極４７、４８やマスク固定装置４９と直接接触しない。
【００３３】
第一、第二の昇降ピン６１ａ、６１ｂと第一、第二の可動部材６７ａ、６７ｂを基板ホルダ４０よりも下方に下降させてから、マスク１５と基板７を基板ホルダ４０に固定したまま、回転軸４５を上述した設定角度回転させると、ガス供給管７１が供給口７２から分離し、基板ホルダ４０が起立する。
マスク１５と基板７は基板ホルダ４０に固定されているから、基板７とマスク１５は、互いの位置関係を変えずに起立し、基板７表面が水平面から設定角度傾斜する。
【００３４】
図５は基板７が水平面から設定角度傾斜した起立状態を示している。
ここでは、真空槽１１の内部にはフレームマスク５７が配置され、真空槽１１の内部空間はフレームマスク５７で二分され、一方の空間に基板ホルダ４０が、他方の空間に放出装置５０が配置されている。
【００３５】
フレームマスク５７は板状であって、水平面から設定角度傾斜しており、基板ホルダ４０が起立状態では、マスク１５と、基板７と、基板ホルダ４０のいずれかがフレームマスク５７と接触し、フレームマスク５７の開口が塞がれる。
マスク１５の開口１６はフレームマスク５７の開口内に露出し、基板７の成膜領域が放出装置５０と対面する。
【００３６】
図７は放出装置５０の一例の平面図であり、放出装置５０は、細長の放出管（ここでは直管）５１を複数有しており、放出管５１は、起立状態の基板７と平行な平面内に互いに略平行に並べられている。各放出管５１は一端が同じ共通管５２（マニホールド）に接続されている。
共通管５２は蒸気発生装置２０に接続されている。蒸気発生装置２０にはパージガス供給系２８が接続されている。
【００３７】
真空槽１１内部に所定圧力（例えば１０-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成し、放出装置５０に蒸気発生装置２０を接続して、後述するように、蒸気発生装置２０内で有機材料の蒸気を発生させる。
有機材料の蒸気は、パージガス供給系２８から供給されるパージガスに押し流され、蒸気発生装置２０から供給管５２に供給され、更に、供給管５２から各放出管５１へ移動する。
【００３８】
放出管５１の起立状態の基板７と対面する場所には放出口５５が形成されている。放出管５１に供給された蒸気は放出口５５から放出され、フレームマスク５７の開口と、マスク１５の開口１６を通って基板７に向かう。
放出口５５は複数が放出管５１の長手方向に沿って並べられている。又は、放出管５１の長手方向に沿った細長形状である。放出管５１は互いに間隔を空けて平行に配置されているから、蒸気は放出管５１が配置された広い領域に噴出され、基板７の成膜領域に有機材料の薄膜（有機薄膜）が成長する。このとき、基板７表面の成膜領域以外はマスク本体１７で覆われているから、有機薄膜は成長しない。
【００３９】
基板７表面に有機薄膜が成長する時には、基板７は起立状態であるから、基板７の上方から塵等の汚染物質が落下しても、薄膜に汚染物質が混入し難い。しかも、蒸気は放出装置５０から離間した蒸気発生装置２０内で発生するから、蒸気発生装置２０内の有機材料に汚染物質が混入することもない。
【００４０】
また、蒸気は放出装置５０と基板７との間の空間に充満するから、有機材料の蒸気の無駄が少ない。
有機薄膜の膜厚は決められており、基板７上に所定膜厚の有機薄膜が成長したら、成膜を終了する。
成膜終了後、基板ホルダ４０を起立させた時とは反対方向に回転軸４５を設定角度回転させ、基板ホルダ４０を移動させ、基板７を水平に戻してから基板７の交換を行う。
【００４１】
基板７の交換は、基板保持装置４６への通電を停止し、第二の昇降ピン６１ｂを上昇させ、マスク１５をハンド４が挿入される位置よりも上方へ移動させる。次いで、第一の昇降ピン６１ａを上昇させて、基板７をハンド４が挿入される位置よりも上方であって、マスク１５よりも下方位置まで上昇させる。
【００４２】
基板７と基板ホルダ４０との間に搬送ロボット５のハンド４を挿入し、第一の昇降ピン６１ａを下降させて、基板７をハンド４に移載する。ハンド４を伸縮回転させ、真空槽１１から搬送室２へ戻す。
搬送室２へ戻した基板７は、そのまま製造装置１外部へ搬出してもよいし、製造装置１の外部へ搬出する前に他の蒸着装置１０ａ〜１０ｃへ搬入して２層以上の有機薄膜を積層してもよいし、他の処理室（例えばスパッタ室７）に搬入してスパッタ等の処理を行ってもよい。
【００４３】
有機ＥＬ素子の白色発光層は、一般に、二色以上（赤、緑、青、黄、橙等）の有機薄膜を積層する必要がある。この場合は、搬送室２に本発明の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを２台以上接続し、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃの真空槽１１内部に、同じ大きさ同じ形状同じ数の開口１６が形成されたマスク１５をそれぞれ配置しておく。
【００４４】
第一の蒸着装置１０ａで、基板７表面の成膜領域に第一の色の有機薄膜を形成した後、該基板７を第一の蒸着装置１０ａから第二の蒸着装置１０ｂへ搬送する搬送工程と、上述したように、基板７を基板ホルダ４０に配置して位置合わせする位置合わせ工程と、基板ホルダ４０を起立させて成膜する成膜工程とを行い、第一の色の有機薄膜上に第二の色の有機薄膜を形成する。
【００４５】
有機薄膜を３色以上積層する場合には、搬送工程と、位置合わせ工程と、成膜工程とを記載した順番に１回以上ずつ繰り返す。
基板７の下部電極が形成された面上に、二色以上の有機薄膜を積層して発光層とし、該発光層上に上部電極を形成し、下部電極と上部電極の間に電圧を印加すると、発光層から白色光が放出される。
【００４６】
各蒸着装置１０ａ〜１０ｃで、マスク１５の開口１６と基板７との位置関係を変え、異なる色の有機薄膜を、基板７表面の異なる場所に形成し、所望の場所の所望の色の有機薄膜だけを発光させれば、画像や文字等をフルカラー表示することもできる。
本発明の蒸着装置１０ａ〜１０ｃは発光層の成膜に限定されず、蒸気発生装置２０に収容する有機材料の種類を変えれば、電子注入層、電子輸送層、ホール輸送層、ホール注入層等の他の有機薄膜を成膜することもできる。
【００４７】
有機薄膜を同じ場所に積層させる場合、マスク１５を基板７に固定して、基板７と一緒にマスク１５を蒸着装置１０ａ〜１０ｃ間で移動させてもよいが、一般にマスク１５は重いので、マスク１５取り外してから搬送した方が、搬送ロボット５が簡易な構造ですむ。
この場合、同じマスク１５が繰り返し使われるので、マスク１５には有機薄膜が成長する。有機薄膜の膜厚が大きくなりすぎると、該有機薄膜がマスク１５から剥離して発塵の原因となる。
【００４８】
本発明の蒸着装置１０ａ〜１０ｃは、マスク１５から有機薄膜を除去するために、図２に示すようなプラズマ発生機構８０を有する。
プラズマ発生機構８０は、中空のシャワープレート８１を有している。シャワープレート８１の底面には複数の噴出口が設けられている。シャワープレート８１は底面を下方に向けて、真空槽１１内部に配置されており、基板ホルダ４０は水平状態の時に、シャワープレート８１の真下に位置する。
【００４９】
マスク１５は基板ホルダ４０に配置される前は、水平状態の基板ホルダ４０とシャワープレート８１の間に位置する。マスク１５上の有機薄膜が所定膜厚に成長した時、又は規定枚数の基板７の成膜処理が終了したら、基板７を真空槽１１から搬出し、真空槽１１を搬送室２から遮断する。
【００５０】
シャワープレート８１はプラズマガス供給系８３と電源８４に接続されている。
プラズマガス供給系８３のプラズマガスをシャワープレート８１に供給し、該プラズマガスをシャワープレート８１の噴出口から噴出する。
【００５１】
マスク１５と基板ホルダ４０を真空槽１１と同じ接地電位に置き、シャワープレート８１に電源８４から電圧を印加すると、プラズマガスがプラズマ化する。
プラズマ化したプラズマガスは、マスク１５と基板ホルダ４０に吹き付けられ、マスク１５と基板ホルダ４０に付着した有機薄膜が除去される。
プラズマガスは特に限定されないがＡｒとＯ2を用いることができる。以上はシャワープレート８１を使用する例を示したが、単に電極を設置し、真空槽１１内部にガスを導入してもよい。
【００５２】
以上は、プラズマ発生機構８０をマスク１５や基板ホルダ４０の洗浄に用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板７の表面にＩＴＯ等の透明導電膜が露出している場合、該透明導電膜の表面処理を行うこともできる。
具体的には、基板７を基板ホルダ４０に配置し、水平状態にしたままガスを導入し、該ガスをプラズマ化させると、基板７表面に露出する透明導電膜がプラズマに曝され、表面処理される。
【００５３】
本発明の蒸着装置１０ａ〜１０ｃには、プラズマ発生機構８０の他にも膜質評価装置８５を設けることができる。
図２の符号８５は膜質評価装置を示している。膜質評価装置８５は所定波長の光（例えばレーザー光）を照射するレーザー照射装置８６と、レーザー光の反射光を受光する受光部８８と、受光部８８に接続された分析装置８９とを有している。
【００５４】
膜質評価装置８５は真空槽１１の外部に配置されている。真空槽１１の側壁には、レーザー光を透過可能な窓部８２（例えば石英窓）が設けられ、受光部８８とレーザ照射装置８６の照射口８７は窓部８２を介して真空槽１１の内部と対面する。
この膜質評価装置８５を用いて膜質評価を行うには、基板７に所定膜厚の有機薄膜を成膜後、基板ホルダ４０を起立状態から水平状態に戻し、基板７を水平に保持させる。
【００５５】
光照射装置８６からレーザー光を照射すると、レーザー光は窓部８２を通過し、基板７表面に形成された有機薄膜に入射する。有機薄膜で反射した反射レーザー光は、窓部８２を透過し、受光部８８に入射する。
分析装置８９は、例えば分光計であり、受光部８８にレーザー光が入射すると、受光部８８が発光する。分析装置８９は受光部８８で発光した光の波長と強度のいずれか一方又は両方を求める。
【００５６】
図６は反射レーザー光の強度と波長の関係を示すグラフであり、同図の符号Ｐｉは成膜が正常に行われ、有機材料（ホスト、ドーパント）の含有率が決められた値になった時の、強度と波長の関係を示す正常曲線であり、同図の符号Ｐｒは成膜が正常に行われず、有機材料の含有率が決められた値から大きく外れた時の、強度と波長の関係を示す異常曲線である。
【００５７】
図６に示すように、成膜が正常に行われなかった時には、ピーク強度の大きさと、ピーク出現位置（波長）が正常曲線Ｐｉからずれる。
分析装置８９には予めピーク強度や、ピーク出現位置（波長）の範囲が設定されており、測定された波長や強度を、設定された範囲と比較し、設定された範囲以内にあるときは正常と判断し、設定された範囲を外れた時は異常と判断する。
【００５８】
複数枚の基板７を連続して成膜する場合、１枚目の基板７への成膜が終わったら、膜質評価装置８５で有機薄膜が正常に成膜されたか否かを判断する。正常に行われていたら、残りの基板７の成膜を行い、正常に行われていなかったら、成膜を中止して、蒸気発生装置２０に収容した有機材料の入れ替えや、装置のメンテナンスを行う。
基板７を蒸着装置１０ａ〜１０ｂから取り出さずに、有機薄膜が正常に成膜されたか否かの判断を行うことができるから、不良製品が連続して製造されることを防止することができる。
【００５９】
次に、本発明に用いる蒸気発生装置２０の一例を説明する。
図８は蒸気発生装置２０の断面図であり、蒸気発生装置２０は加熱室２１を有している。加熱室２１の内部空間は仕切り部材２５で二分され、一方の導入空間２２にはセラミック粒子（ＳｉＣ粒子等）や、メッシュ等からなるフィルタ２７が配置され、他方の加熱空間２３には載置部材２４が配置されている。
【００６０】
加熱室２１には加熱手段３８が取り付けられ、電源２９から加熱手段３８に通電すると、加熱室２１が加熱され、熱伝導や輻射熱により載置部材２４とフィルタ２７も加熱される。尚、加熱室２１に加え、載置部材２４とフィルタ２７のいずれか一方又は両方に個別の加熱手段を取り付け、加熱手段で直接加熱してもよい。
【００６１】
加熱室２１の内部には導入管２６が配置され、導入管２６の一端は導入空間２２に、他端は加熱空間２３に接続されている。導入空間２２にはガス導入系２８が接続されており、フィルタ２７を加熱し、ガス導入系２８からパージガスを導入すると、パージガスはフィルタ２７を通過する際に加熱され、加熱されたパージガスが導入管２６と加熱空間２３に供給される。
【００６２】
加熱室２１には有機材料を供給する供給装置３０が接続されている。供給装置３０は、加熱室２１の上方に配置されたタンク３１と、一端（上端）がタンク３１に気密に接続され、他端（下端）が加熱室２１に気密に接続された接続管３２と、接続管３２に挿通された供給回転軸３５とを有している。ここでは、接続管３２の下端は加熱室２１に気密に挿通され、導入管２６の一端と他端の間に接続されている。
【００６３】
供給回転軸３５の接続管３２内に位置する部分の周囲には突条３６が螺旋状に形成されている。タンク３１には有機材料（蒸着材料）３９が収容される。
有機材料３９は粉体であって、突条３６の先端と接続管３２内壁面との間の隙間は、有機材料３９の平均粒径よりも小さく、供給回転軸３５が静止した状態では、有機材料３９はタンク３１に留まる。
【００６４】
供給回転軸３５は回転手段３３に接続され、接続管３２の中心軸線を中心として、上昇も下降もせずに回転する。供給回転軸３５を回転させると、タンク３１内の有機材料３９は突条３６間の溝に入り込み、該溝を通って接続管３２内を下方へ移動し、導入管２６の一端と他端の間に落下する。
【００６５】
供給回転軸３５の回転量と、有機材料３９の落下量との関係を求めておけば、その関係から、必要量の有機材料３９を落下させるのに必要な供給回転軸３５の回転量が分かる。
導入管２６のうち、少なくとも有機材料３９の落下地点よりも加熱空間２３側は、落下地点を上、加熱空間２３側の端部（下端）を下にして傾斜し、有機材料３９は、重力により、落下地点から導入管２６内を下端へ移動し、下端から加熱空間２３に落下する。
【００６６】
導入管２６下端の真下には載置部材２４の表面が位置し、落下した有機材料３９は載置部材２４表面に配置される。載置部材２４の表面は水平面から傾斜している。載置部材２４表面の有機材料３９が配置される落下場所は、表面下端よりも上方にあり、有機材料３９は重力により載置部材２４表面を下端に向かって移動する。載置部材２４を有機材料３９の蒸発温度以上に加熱しておけば、有機材料３９は載置部材２４表面の下端に到達する前に全部が蒸発し、加熱空間２３に蒸気が発生する。
【００６７】
決められた膜厚の有機薄膜を成膜する場合には、予備試験により、決められた膜厚の成膜に必要な有機材料３９の必要量を求めておく。加熱室２１の内部を真空排気して真空雰囲気を形成し、該真空雰囲気を維持しながら、載置部材２４を有機材料３９の蒸発温度（例えば３００℃以上４００℃以下）に加熱する。
【００６８】
加熱室２１を放出装置５０に接続した状態で、必要量の有機材料３９が載置部材２４に落下するように供給回転軸３５を回転させる。載置部材２４には必要量の有機材料３９が配置され、加熱されて蒸発し、蒸気が放出装置５０へ移動する。このとき、パージガス供給系２８からパージガスを供給すれば、蒸気がパージガスで押し流されるから、蒸気が効率よく放出装置５０へ移動する。
【００６９】
有機材料３９の蒸気を発生させる際、加熱手段３８により加熱室２１と、放出装置５０と、放出装置５０と加熱室２１とを接続する配管を、有機材料３９の蒸発温度以上に加熱すれば、蒸気が加熱室２１や放出装置５０や配管の内部で析出しない。
有機材料３９の蒸気は析出することなく放出装置５０から放出されるから、有機材料３９の蒸気が放出され始めてから、放出が終了するまで、基板７を起立状態にしておけば、基板７表面に決められた膜厚の有機薄膜が形成される。
放出装置５０に接続する蒸気発生装置２０は一台であってもよいし、複数台であってもよい。
【００７０】
蒸気発生装置２０が複数台接続された場合、一つの蒸気発生装置２０で有機材料３９の蒸気を発生させ、起立状態の基板７に所定膜厚の有機薄膜を形成した後、その蒸気発生装置２０を放出装置５０から遮断する。
他の蒸気発生装置２０を放出装置５０に接続し、基板７を起立状態にしたまま、他の蒸気発生装置２０で発生させた異なる有機材料の蒸気を放出装置５０から放出させれば、同じ蒸着装置１０ａ〜１０ｃで二層以上の有機薄膜を積層させることができる。
【００７１】
起立状態の基板７の傾斜角度（水平面と基板７表面との成す角度）は特に限定されない。しかし、傾斜角度が７０°未満であると、汚染物質が基板７表面に溜まり、薄膜中に混入する虞がある。
また、マスク１５が大型の場合、傾斜角度が９０°を超えると、マスク１５が磁力で支えきれずに撓んだり、甚だしい場合は位置ずれが起こる。従って、本発明では、起立状態の基板７の傾斜角度を７０°以上９０°以下、より望ましくは、８０°以上９０°以下にする。
【００７２】
パージガスは特に限定されないが、有機材料３９と反応しない不活性ガス（Ｎ2、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等）を用いることが望ましい。
放出装置５０の配置は特に限定されず、放出口５５が形成された部分が真空槽１１の内部で起立状態の基板７と対面するのであれば、一部が真空槽１１外部に位置してもよい。
基板７の表面全部に有機薄膜を成膜する場合は、マスク１５を基板７上に配置せずに、基板７を起立状態にして成膜してもよい。
【００７３】
蒸気の析出を防止するために放出装置５０を加熱すると、輻射熱で基板７やマスク１５が加熱される虞があるので、放出装置５０の起立状態の基板７と対面する部分を、冷却板で覆い、基板７を６０℃以下に保つことが望ましい。この場合、冷却板には、放出口５５と対面する部分に、放出口５５よりも大径の開口を設け、放出口５５から放出される蒸気が冷却板に析出しないようにする。
【００７４】
タンク３１に収容された有機材料３９の変質を避けるために、各タンク３１や供給装置３０は、有機材料３９の蒸発温度未満（例えば２４０℃未満）に維持することが望ましい。具体的には、断熱部材を設け、加熱室２９等からの熱が供給装置３０やタンク３１に伝わらないようにする。また、断熱部材を設けるのと同時に、供給装置３０とタンク３１のいずれか一方又は両方を冷却手段で冷却すれば、より確実に有機材料３９の変質を防止できる。
【００７５】
有機材料３９はホストやドーパント等の構成成分を混合して用いてもよい。更に、構成成分を別々の蒸気発生装置２０のタンク３１に収容しておき、各構成成分が収容された蒸気発生装置２０をそれぞれ放出装置５０に接続して、各構成成分の蒸気が混合されたものを放出口５５から放出して、成膜を行ってもよい。
【００７６】
白色光発光層を形成する場合には、二色以上の有機材料を混合した混合物を有機材料３９として用い、二色以上の有機材料を含有する単層構造の白色発光層を形成してもよい。
第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂは円柱形状に限定されない。第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂは四角柱であってもよいし、第一、第二の位置決め線Ａ、Ｂに沿った方向に沿って延びる細長形状にしてもよい。第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂが細長形状であれば、第一、第二の固定部材６６ａ、６６ｂを複数設けなくても、基板７の位置合わせが正確に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】有機ＥＬ素子の製造装置の一例を示す模式的な平面図
【図２】本発明の蒸着装置の一例を説明する断面図
【図３】（ａ）、（ｂ）：位置合わせ装置を説明するための平面図
【図４】（ｃ）：位置合わせが完了した状態を示す平面図
【図５】基板が起立状態にされた時の断面図
【図６】強度と波長の関係を示すグラフ
【図７】放出装置の平面図
【図８】蒸気発生装置の断面図
【図９】従来技術の蒸着装置の断面図
【符号の説明】
【００７８】
７……基板    １０ａ〜１０ｃ……蒸着装置    １１……真空槽    １５……マスク    １８……移動手段    ２０……蒸気発生装置    ２８……パージガス供給系    ４０……基板ホルダ    ４１……ホルダ本体    ４５……回転軸    ５０……放出装置    ５１……放出管    ５２……供給管    ６５……位置合わせ装置    ８０……プラズマ発生機構    ８５……膜質評価装置
【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】
0005081710.tif 000008
【図８】
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【図９】
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