JP2003193224A

JP2003193224A - 薄膜製造装置とその装置を用いた薄膜積層装置並びに薄膜製造方法

Info

Publication number: JP2003193224A
Application number: JP2001390287A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Kawase; 徳隆川瀬
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子を応用したディスプレイ等の生
産効率を向上させることができる薄膜製造装置を提供す
ること。【解決手段】薄膜製造装置は、薄膜形成用材料を蒸発
させる蒸発室と、基板を収容し蒸発室から蒸発する材料
を受け入れて基板上に蒸着させる成膜室と、蒸発室と成
膜室とを作動時にそれぞれ真空にするための真空ポンプ
と、ゲートバルブとを備え、成膜室と蒸発室はゲートバ
ルブを介して遮断可能に連通されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜製造装置お
よびその装置を用いた薄膜製造方法に関し、詳しくは、
有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子の有機
薄膜の連続生産に適した薄膜製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機薄膜を形成する方法の１つとして真
空蒸着法が知られている。特に、有機ＥＬ素子の有機薄
膜を形成する場合には、有機材料が分解しやすいこと、
イオンや電子等の衝撃に弱いこと、及び粉体で昇華蒸発
する材料が多いことなどの理由から上述の真空蒸着法が
利用されている。

【０００３】真空蒸着法は、真空中で蒸発源を加熱して
薄膜材料を蒸発させ、蒸発した薄膜材料を基板の表面に
蒸着させることにより基板上に薄膜を成膜するものであ
る。真空蒸着法において薄膜材料を加熱・蒸発させるた
めの蒸発源としては抵抗加熱蒸発源や、成膜材料に電子
ビームやレーザービームを直接照射して蒸発させる電子
ビーム蒸発源やレーザービーム蒸発源などが知られてい
る。

【０００４】有機薄膜を真空蒸着法で形成する場合に
は、真空蒸着装置が用いられる。真空蒸着装置は高真空
に保たれた成膜室を備えている。成膜室の下部には薄膜
材料が充填された蒸発源が配置され、上部には成膜され
る基板を支持する基板ホルダーが配置される。基板と蒸
発源の間には成膜される薄膜の膜厚を制御するためのシ
ャッターと、膜厚をモニタするための膜厚計が配置され
る。

【０００５】蒸発源としては、クヌーセンセルと呼ばれ
るルツボがよく使用される。クヌーセンセルは、窒化ボ
ロン製のルツボと、ルツボの外周を取り巻く加熱コイル
とから主に構成される。また、ルツボの温度を制御する
ために、ルツボの外側に熱遮蔽板が設けられ、ルツボの
下側には熱電対が設けられる。このようなルツボに薄膜
材料を充填し、加熱コイルを加熱すると、薄膜材料が蒸
発する。

【０００６】また近年、基板上に薄膜を形成する方法の
１つとして、薄膜形成用ドナーシートの転写層を基板上
に熱転写する熱転写法が知られている（例えば、特開平
１１−２６０５４９号公報参照）。

【０００７】詳しくは、薄膜形成用ドナーシートは、ポ
リエチレンテレフタレートなどからなるシート上に、カ
ーボン粒子が混合されたエポキシ樹脂などからなる光熱
変換層と、所望の薄膜の積層からなる転写層が順に形成
されたものである。そして、この薄膜形成用ドナーシー
トを基板に密着させ、シート裏面からレーザーを照射し
て転写層を基板に熱転写し、その後シートを取り除くと
基板上に所望の薄膜の積層を得ることができる。

【０００８】なお、この熱転写法は、熱転写によって基
板上に所望の薄膜を得るという手法をとるので、上記転
写層には欠損がなく膜厚・膜質が均一であることが求め
られる。従って、転写層を構成する各薄膜を形成する方
法としても上述の真空蒸着法が利用される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】真空蒸着装置は、ルツ
ボの温度制御等を考慮すると一度に充填できる薄膜材料
の量が限られている。従って、ルツボに充填された一回
分の薄膜材料で成膜できる面積は比較的小さく、薄膜材
料が無くなる度に、成膜室を一旦大気圧に戻して薄膜材
料を充填し、再び成膜室を真空にする必要がある。成膜
室を真空から大気圧へ戻し、再び、大気圧から真空にす
るという上記の操作は時間を要する。このため、有機Ｅ
Ｌ素子を応用したディスプレイ等を量産する場合、薄膜
の形成に時間がかかり、生産効率を高めるうえでの障害
となっている。

【００１０】この発明は以上のような事情を考慮してな
されたものであり、有機ＥＬ素子を応用したディスプレ
イ等の生産効率を向上させることができる薄膜製造装置
とその装置を用いた薄膜製造方法を提供するものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、薄膜形成用
材料を設置して蒸発させる蒸発室と、基板を収容し蒸発
室から蒸発する材料を受け入れて基板上に蒸着させる成
膜室と、蒸発室と成膜室とを作動時にそれぞれ真空にす
るための真空ポンプと、ゲートバルブとを備え、成膜室
と蒸発室はゲートバルブを介して遮断可能に連通されて
なる薄膜製造装置を提供するものである。

【００１２】つまり、この発明による薄膜製造装置は、
薄膜形成用材料を設置して蒸発させるための蒸発室を備
え、この蒸発室と成膜室がゲートバルブを介して遮断可
能に連通されてなる。別の見方をすると、従来の成膜室
に該当する部分が、蒸発室と成膜室の２つの部屋で構成
され、これら２つの部屋がゲートバルブを介して遮断可
能に連通されてなる。

【００１３】従って、薄膜材料の供給を行う際、蒸発室
のみを真空から大気圧へ戻して薄膜材料を供給すること
ができる。このため、複数枚の基板を連続的に成膜する
場合に、成膜室全体を真空から大気圧へ戻し、薄膜材料
の供給後、再び成膜室全体を真空にする必要がある従来
の薄膜製造装置よりも成膜に要する時間が短縮される。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明による薄膜製造装置は、
蒸発室が薄膜材料を加熱するための蒸発源を備え、蒸発
源は薄膜材料を収容するための容器を有し、蒸発室外か
ら蒸発源の容器へ薄膜材料を供給する材料供給機構をさ
らに備えてもよい。

【００１５】このように構成すると、薄膜材料の供給が
自動化され、薄膜材料を正確な量で迅速に供給できるよ
うになる。材料供給機構としては、例えば、予めペレッ
ト状に固められた薄膜材料を蒸発源の容器へ搬送し投入
する搬送・投入ロボットを用いることができる。薄膜材
料をペレット状とすると、搬送・投入ロボットによって
扱われ易いだけでなく、薄膜材料の供給量をより正確に
調整することができる。

【００１６】また、この発明によれば、薄膜材料の供給
に要する時間が短縮されるので、蒸発源の容器に供給さ
れる薄膜材料を１回の成膜に必要な最小限の量とし、１
回の成膜が完了するたびに薄膜材料の供給を行っても生
産効率が悪化しない。従って、蒸発源の容器としては、
１回の成膜に必要な最小限の量の薄膜材料を入れること
ができればよく、小型の容器を採用することが可能とな
る。

【００１７】小型の容器は熱容量が小さく温度制御し易
いので、成膜される薄膜の膜厚を正確に制御できるよう
になる。また、容器からの輻射熱が小さくなるので薄膜
のダメージを最小限に留めることができる。ここで、具
体的な蒸発源としては、例えば、窒化ボロン製のルツボ
（容器）の外周を加熱コイルで取り巻いた、いわゆる、
クヌーセンセルを用いることができる。

【００１８】また、この発明による薄膜製造装置におい
て、成膜室は、所定パターンの薄膜が基板に成膜される
ようにパターニングマスクおよびシャッター機構を備え
ていてもよい。このように構成すると、成膜と同時にパ
ターニングを行うことができ、特に有機ＥＬ素子を応用
したディスプレイ等を量産する場合における生産効率が
向上する。なお、上記パターニングマスクは、基板の表
面に接するように設けられてもよいし、成膜室内で基板
を保持する基板ホルダーの蒸発源と対向する面に設けら
れてもよい。

【００１９】また、この発明による薄膜製造装置におい
て、基板は電極を表面に形成した有機エレクトロルミネ
ッセンス素子用の基板であってもよい。このように構成
すると、予め電極が形成されている基板に対して成膜を
行うことができ、結果として、有機ＥＬ素子を応用した
ディスプレイ等の生産効率を向上させることができる。
なお、基板の表面に形成される電極とは、有機ＥＬ素子
用の正孔注入電極または電子注入電極のいずれか一方を
意味する。

【００２０】ここで、上記基板としては、例えば、ガラ
ス、アルミニウムなどの金属や、ポリエステル、ポリア
クリル、ポリエポキシ、ポリエチレン、ポリスチレン、
ポリカーボネート、ポリサルホンなどのプラスチックか
らなる基板を挙げることができる。しかし、通常、有機
ＥＬ素子は透明な基板上に正孔注入電極、正孔輸送層、
発光層（有機層）、電子輸送層、電子注入電極が順に積
層されて構成されるので、この発明による薄膜製造装置
を用いて有機ＥＬ素子を製造する場合に好適な上記基板
としては、例えば、ガラス基板などを挙げることができ
る。

【００２１】また、通常、有機ＥＬ素子は基板側から発
光した光を取り出すので、上記正孔注入電極としては透
明ないし半透明の電極が好ましい。透明電極としては、
ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドー
プ酸化インジウム）、ＺｎＯなどが挙げられるが、なか
でもＩＴＯ又はＩＺＯが好ましいものとして挙げられ
る。

【００２２】また、正孔の注入を高めるためにポリビニ
ルカルバゾール、ポリシラン、ポリチオフェン誘導体、
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンスルホン酸をドープ
したポリエチレンジオキシチオフェン）などのような高
分子バッファ層を積層させていてもよい。

【００２３】正孔注入電極の膜厚は、正孔注入を十分行
える一定以上の膜厚であればよく、その上限は特に限定
されないが、厚すぎると剥離などを生ずる恐れがあり、
薄すぎると成膜時の膜強度、正孔輸送能力、抵抗値など
の点で問題がある。従って、正孔注入電極の好ましい膜
厚は約５０〜５００ｎｍの範囲であり、さらに好ましく
は約５０〜３００ｎｍの範囲である。

【００２４】上記正孔輸送層の正孔輸送材料としては、
従来から光伝導材料において、正孔の電荷輸送材料とし
て慣用されているものや、電界発光素子の正孔輸送材料
に使用される公知のものの中から任意のものを選択して
用いることができる。

【００２５】正孔輸送材料としては、例えば、低分子化
合物としてトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導
体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導
体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレン
ジアミン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアント
ラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導
体、スチルベン誘導体などを挙げることができるがこれ
らに限定されるものではない。

【００２６】また、これらの正孔輸送材料に正孔注入輸
送能力を増加させる働きのある添加物を加えてもよい。
通常、正孔輸送層の膜厚は約１ｎｍ〜１μｍ程度の範囲
内であることが好ましく、必要であれば２層以上で構成
してもよい。

【００２７】上記発光層の発光材料としては、低分子材
料として金属オキシノイド化合物（８−ヒドロキシキノ
リン金属錯体）、ブタジエン誘導体、クマリン誘導体、
ジシアノメチレンピラン誘導体、フルオレッセイン誘導
体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、アミノピレン誘
導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘
導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ス
チリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ト
リススチリルベンゼン誘導体などを挙げることができる
がこれらに限定されるものではない。通常、発光層の膜
厚は約１ｎｍ〜１μｍ程度の範囲内であることが好まし
く、必要であれば２層以上で構成してもよい。

【００２８】上記電子輸送層の電子輸送材料としては、
従来から光伝導材料において電子の電荷輸送材料として
慣用されているものや、電界発光素子の電子輸送材料に
使用される公知のものの中から任意のものを選択して用
いることができる。

【００２９】電子輸送材料としては、例えば、有機化合
物としてオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導
体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アント
ラキノン誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン誘
導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、金
属オキシノイド化合物、シロール誘導体などを挙げるこ
とができるがこれらに限定されるものではない。

【００３０】また、これらの電子輸送材料に電子注入輸
送能力を増加させる働きのある添加物を加えてもよい。
通常、電子輸送層の膜厚は約１ｎｍ〜１μｍ程度の範囲
内であることが好ましい。

【００３１】上記電子注入電極としては、低仕事関数の
物質が好ましく、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、Ｚｎ、Ｚｒなどの金属元素単体、または安定性を向
上させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金系を
用いることが好ましい。

【００３２】合金系としては、例えば、ＬｉＦ／Ａｌ、
Ｌｉ₂Ｏ／Ａｌ、Ｃａ／Ａｌ、Ｃａ／Ａｇ、Ｂａ／Ａ
ｇ、Ｍｇ・Ａｇ共蒸着層、Ｌｉ・Ａｌ共蒸着層、Ｍｇ・
Ｉｎ共蒸着層などが好ましい。なお、電子注入電極は蒸
着法やスパッタ法でも形成できる。

【００３３】電子注入電極の膜厚は、電子注入を十分行
える一定以上の膜厚であればよく、約０．１ｎｍ以上、
好ましくは約１ｎｍ以上であれば特にその上限は限定さ
れない。しかし、通常は約１〜５００ｎｍ程度の膜厚と
なるように成膜すればよい。

【００３４】また、この発明による薄膜製造装置におい
て、基板は光熱変換層を表面に形成した有機エレクトロ
ルミネッセンス素子用の薄膜形成用ドナーシートであっ
てもよい。

【００３５】このように構成すると、この発明による薄
膜製造装置を用いて薄膜形成用ドナーシートの転写層を
形成でき、結果として、有機ＥＬ素子を応用したディス
プレイ等の生産効率を向上させることができる。なお、
ここで有機ＥＬ素子用の薄膜形成用ドナーシートとは、
熱転写法で有機ＥＬ素子を製造する際に用いられるもの
であり、基材シートの上に光熱変換層と転写層が形成さ
れたものである。

【００３６】そこで、この発明において、上記基材シー
トとしては透明な高分子材料からなるものを用いること
ができる。このような高分子材料としては、例えば、ポ
リエチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリ
アクリル、ポリエポキシ、ポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート、ポリサルホンなどの大抵の樹脂
を挙げることができる。

【００３７】また、上記光熱変換層は、レーザー光を効
率良く熱に変換できる層であればよく、例えば、アルミ
ニウム、その酸化物および／またはその硫化物からなる
金属層や、カーボンブラック、黒鉛または赤外線吸収染
料などが添加された高分子からなる有機層などを光熱変
換層とすることができる。また、上記転写層としては、
例えば、光熱変換層の上に上述の電子輸送層、発光層、
正孔輸送層を順に積層したものを転写層とすることがで
きる。

【００３８】この発明は、別の観点からみると、上記の
この発明による薄膜製造装置によって形成された薄膜形
成用ドナーシートを用いて製造される有機エレクトロル
ミネッセンス素子を提供するものでもある。

【００３９】しかし、この発明による薄膜製造装置の用
途は有機ＥＬ素子の製造に限定されるものではなく、有
機ＥＬ素子以外の素子や装置の薄膜形成において幅広く
用いることができる。

【００４０】また、この発明は、さらに別の観点からみ
ると、上記のこの発明による薄膜製造装置を用いる薄膜
製造方法であって、基板へ薄膜を蒸着する際には、成膜
室と蒸発室を真空にしてゲートバルブを開き、薄膜材料
の供給時には、ゲートバルブを閉じて蒸発室を大気圧に
戻してから蒸発室へ薄膜材料を供給する薄膜製造方法を
提供するものでもある。

【００４１】また、この発明は、さらに別の観点からみ
ると、複数の薄膜製造装置と、薄膜製造装置の間で基板
を搬送する基板搬送部とを備え、各薄膜製造装置が上記
のこの発明による薄膜製造装置である薄膜積層装置を提
供するものでもある。

【００４２】

【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、この実施例によってこの発明が限定
されるものではない。また、以下に説明する複数の実施
例において共通する部材には同じ符号を用いて説明す
る。

【００４３】実施例１この発明の実施例１による薄膜製造装置について図１に
基づいて説明する。図１は実施例１による薄膜製造装置
の構成を概略的に説明する説明図である。

【００４４】図１に示されるように、この発明の実施例
１による薄膜製造装置１は、薄膜形成用材料を蒸発させ
る蒸発室２と、基板３を収容し蒸発室２から蒸発する薄
膜材料を受け入れて基板３上に蒸着させる成膜室４と、
蒸発室２と成膜室４とを作動時にそれぞれ真空にするた
めの真空ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃと、ゲートバルブ６
ａ、６ｂ、６ｃとを備え、成膜室４と蒸発室２はゲート
バルブ６ａを介して遮断可能に連通されるように構成さ
れている。

【００４５】蒸発室２は薄膜材料を加熱するための蒸発
源７としてクヌーセンセルを備えている。また、蒸発室
２は、薄膜材料を外部からクヌーセンセルのルツボ７ａ
へ充填できるように材料供給口８を有している。

【００４６】一方、成膜室４は成膜される基板３を支持
するための基板ホルダー９を上部に備えている。基板ホ
ルダー９は回転駆動装置（図示せず）から成膜室内へ延
びた回転軸１０に連結されており、成膜時に基板３を保
持した状態で回転させられる。また、成膜室４は、成膜
される薄膜の膜厚を制御するためのシャッター１１ａ、
１１ｂと、膜厚をモニタするための膜厚計１２を備えて
いる。

【００４７】蒸発室２と成膜室４は、互いに連通できる
ようにそれぞれ連通口１３ａ、１３ｂを有し、これら連
通口１３ａ、１３ｂを任意に開閉できるようにゲートバ
ルブ６ａが設けられている。真空ポンプ５ａ、５ｂは、
蒸発室２と成膜室４にそれぞれ設けられている。真空ポ
ンプ５ａ、５ｂはそれぞれ独立して作動することがで
き、蒸発室２と成膜室４を互いに独立して真空にするこ
とができる。

【００４８】また、成膜室２の隣には搬出・搬入室１４
が設けられている。搬出・搬入室１４には真空ポンプ５
ｃが設けられており、必要に応じて搬出・搬入室１４の
室内を真空にできる。成膜室４と搬出・搬入室１４はゲ
ートバルブ６ｃで仕切られている。また、搬出・搬入室
１４には基板搬送ロボット１５が設けられており、この
基板搬送ロボット１５が、成膜済みの基板３を成膜室４
から搬出・搬入室１４へ搬送すると共に、未成膜の基板
３を搬出・搬入室１４から成膜室４へ搬送する。なお、
少なくとも基板搬送ロボット１５による搬送が行われる
あいだ、搬出・搬入室１４は真空にされる。これによ
り、成膜室４を真空にしたまま基板３の搬出・搬入が行
えるようになっている。

【００４９】以下に、複数枚の基板３を連続的に成膜す
る場合における薄膜製造装置１の基本的な使用方法につ
いて説明する。まず、成膜室４と搬出・搬入室１４の間
に設けられたゲートバルブ６ａを開き、搬出・搬入室１
４から未成膜の基板３を成膜室４に搬入して基板ホルダ
ー９にセットする。基板３の搬入作業が完了すると成膜
室４と搬出・搬入室１４の間に設けられたゲートバルブ
６ｃを閉じる。

【００５０】次に、蒸発室２の材料供給口８に設けられ
たゲートバルブ６ｂを開き、材料供給口８からルツボ７
ａへペレット状の薄膜材料を充填する。ルツボ７ａへの
充填作業が完了すると材料供給口８のゲートバルブ６ｂ
を閉じる。次に、蒸発室２と成膜室４を共に真空にす
る。この際、蒸発室２と成膜室４の連通口１３ａ、１３
ｂの間に設けられたゲートバルブ６ａは、開いた状態で
もよいし、閉じた状態でもよい。もし閉じた状態であれ
ば、蒸発室２と成膜室４が共に真空になった後に開くこ
とが好ましい。

【００５１】次に、基板ホルダー９を回転させると共
に、蒸発源７を加熱してルツボ７ａに充填された薄膜材
料を蒸発させる。これにより、蒸発した薄膜材料が基板
３の表面に蒸着され、基板３の表面に薄膜が成膜され
る。

【００５２】基板３の成膜が完了すると、ゲートバルブ
６ｃを開き、成膜された基板３を基板搬送ロボット１５
によって成膜室４から真空に維持された搬出・搬入室１
４へ搬出し、搬出・搬入室１４の成膜済み基板用ホルダ
（図示せず）に収納する。成膜済み基板用ホルダへの収
納が完了すると、基板搬送用ロボット１５は未成膜基板
用ホルダ（図示せず）から未成膜の基板３を取り出して
成膜室４へ搬入する。その後、ゲートバルブ６ｃが閉じ
られる。

【００５３】次に、蒸発室２と成膜室４の連通口１３
ａ、１３ｂに設けられたゲートバルブ６ａを閉じ、蒸発
室２を徐々に大気圧へ戻す。次に、蒸発室２の材料供給
口８に設けられたゲートバルブ６ｂを開き、ルツボ７ａ
へ薄膜材料を充填する。ルツボ７ａへの充填作業が完了
すると、材料供給口８のゲートバルブ６ｂを閉じ、真空
ポンプ５ａを作動させて蒸発室２を再び真空にする。

【００５４】その後、蒸発室２と成膜室４の連通口１３
ａ、１３ｂに設けられたゲートバルブ６ａを再び開き、
蒸発源７を加熱して基板３への成膜を行う。これ以降
は、所望枚数の基板３に対する成膜が完了するまで上述
の工程と同じ作業が繰り返される。所望の枚数の基板３
に対する成膜作業が完了すると、基板搬送ロボット１５
は成膜済みの基板３が収納された成膜済み基板用ホルダ
を搬出・搬入室１４から搬出口（図示せず）を介して外
部へ搬出する。また、空になった未成膜基板用ホルダも
次回の成膜の準備を行うために外部へ搬出され、装置の
外部にて未成膜の基板３が収納される。

【００５５】従来の薄膜製造装置では１枚の基板の成膜
が完了する度に成膜室全体（すなわち、この発明による
薄膜製造装置の成膜室と蒸発室を一体にした部屋）を大
気圧に戻す必要があるのに対し、この発明では所望の枚
数の基板３に対する成膜が完了するまで成膜室４を真空
に維持し、薄膜材料を供給する際には蒸発室２のみが大
気圧へ戻される。

【００５６】従って、薄膜材料の供給後、成膜を再び開
始する際には蒸発室２のみを真空にして蒸発室２と成膜
室４の連通口１３ａ、１３ｂに設けられたゲートバルブ
６ａを開けばよく、従来の成膜室全体を再び真空にする
場合よりも成膜を再び開始するまでに要する時間が短縮
される。この結果、複数枚の基板を連続的に成膜する場
合に成膜に要する時間が短縮され、有機ＥＬ素子を応用
したディスプレイ等の生産効率を向上させることができ
る。

【００５７】実施例２この発明の実施例２による薄膜積層装置について図２に
基づいて説明する。図２は実施例２による薄膜積層装置
の構成を概略的に説明する説明図である。

【００５８】図２に示されるように、この発明の実施例
２による薄膜積層装置５１は、複数の薄膜製造装置１
ａ、１ｂと、薄膜製造装置１ａ、１ｂの間で基板３を搬
送する基板搬送ロボット１５を有する搬出・搬入室１４
（基板搬送部）とを備え、各薄膜製造装置１ａ、１ｂが
実施例１の薄膜製造装置１からなっている。

【００５９】実施例２による薄膜積層装置５１は、基板
３上に複数種類の薄膜を積層する必要がある場合に用い
られる。例えば、基板上に２種類の薄膜をする場合、ま
ず、1つ目の薄膜製造装置１ａで基板３上に１層目とな
る薄膜を成膜する。

【００６０】１層目の薄膜の成膜が完了すると、ゲート
バルブ６ｃ、６ｄを開き、搬出・搬入室１４に設けられ
た基板搬送ロボット１５によって成膜室４ａから搬出
し、搬出・搬入室１４を介して成膜室４ｂへ搬入する。
成膜室４ｂへの搬入が完了すると、基板搬送ロボット１
５は搬出・搬入室１４の未成膜基板用ホルダ（図示せ
ず）から未成膜の基板３を取り出し、１層目の成膜を行
う成膜室４ａへ搬入する。その後、ゲートバルブ６ｃ、
６ｄが閉じられる。

【００６１】ここで、搬出・搬入室１４は真空ポンプ５
ｃによって真空に維持されているため、成膜室４ａ、４
ｂを真空に維持したまま、基板３の搬出並びに搬入を行
うことができる。ゲートバルブ６ｃ、６ｄが閉じられる
と、薄膜製造装置１ａでは未成膜の基板３に対して１層
目の薄膜が成膜され、薄膜製造装置１ｂでは１層目の薄
膜の上に２層目の薄膜が成膜される。

【００６２】薄膜製造装置１ａ、１ｂでそれぞれ成膜が
完了すると、再びゲートバルブ６ｃ、６ｄを開き、基板
搬送ロボット１５によって２層目の薄膜の成膜が完了し
た基板３を成膜室４ｂから搬出・搬入室１４へ搬入し、
搬出・搬入室１４の成膜済み基板用ホルダ（図示せず）
へ収納する。成膜済みの基板３を成膜済み基板用ホルダ
へ収納すると、基板搬送ロボット１５は１層目の薄膜の
成膜が完了した基板３を成膜室４ａから搬出し、成膜室
４ｂへ搬入する。以降、所望の枚数の基板３に対する成
膜作業が完了するまで、上述の工程と同様の工程が繰り
返される。

【００６３】所望の枚数の基板３に対する成膜作業が完
了すると、基板搬送ロボット１５は成膜済みの基板３が
収納された成膜済み基板用ホルダを搬出・搬入室１４か
ら搬出口（図示せず）を介して外部へ搬出する。また、
空になった未成膜済み基板用ホルダも次回の成膜の準備
を行うために外部へ搬出され、装置の外部にて未成膜の
基板３が収納される。なお、実施例２では、２つの薄膜
製造装置１ａ、１ｂを搬出・搬入室１４を介して接続し
たが、３層や４層などより多数の積層を形成する必要が
ある場合は３つや４つなどの積層数に対応した数の薄膜
製造装置を搬出・搬入室を介してそれぞれ接続すればよ
い。

【００６４】以上のようなこの発明の実施例１又は２に
よる薄膜製造装置を用いた具体的な薄膜製造方法１〜３
並びに比較例について以下に説明する。

【００６５】薄膜製造方法１薄膜製造方法１では、この発明の実施例１による薄膜製
造装置１（図１参照）を用いて、５枚のガラスからなる
基板３に連続的に薄膜を製造する。ガラスからなる基板
３としては、厚さ約０．７ｍｍ、縦と横がそれぞれ約１
００ｍｍのものを用いる。成膜室４と蒸発室２の減圧時
の圧力はそれぞれ１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下とする。蒸発
源７のルツボ７ａの開口の中心から基板３の中心までの
距離は約３５０ｍｍとする。

【００６６】薄膜材料としては、ペレット状に固められ
た約１００ｍｇのトリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム（Ａｌｑ３）を使用する。５枚の基板３にそれぞれ
蒸着速度約０．３ｎｍ／ｓｅｃ．で膜厚約１００ｎｍと
なるまで蒸着する。

【００６７】このようにして薄膜が製造された５枚の基
板３を観察したところ、５枚とも同じ膜厚で再現性良く
成膜されたことが確認された。また、５枚の基板３を成
膜するのに要した時間は約５０分であった。

【００６８】薄膜製造方法２薄膜製造方法２では、この発明の実施例２による薄膜積
層装置５１（図２参照）を用いて５枚の有機ＥＬ素子を
連続的に作製する。なお、図３に薄膜製造方法２によっ
て作製される有機ＥＬ素子の概略的な断面図を示す。

【００６９】図３に示されるガラスからなる基板３とし
ては、厚さ約１５０ｎｍのＩＴＯ透明電極（正孔注入電
極）２２が形成された厚さ０．７ｍｍのものを用いる。
ＩＴＯ透明電極２２は６４×６４画素（１画素＝１×１
ｍｍ）が得られるように予めパターニングする。また、
基板３は、薄膜製造装置１にセットする前に、中性洗
剤、水、イソプロピルアルコールを用いて超音波洗浄
し、次いでイソプロパノール蒸気中から引き上げて乾燥
し、表面を紫外線照射装置（エキシマランプ：約１７２
ｎｍ（Ｘｅ₂ ^*）、放射照度：約１０ｍＷ／ｃｍ²）によ
って約３０分間洗浄する。成膜室４と蒸発室２の減圧時
の圧力はそれぞれ１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下とする。蒸発
源７のルツボ７ａの開口の中心から基板３の中心までの
距離は約３５０ｍｍとする。

【００７０】正孔注入層２３を構成する薄膜材料として
銅フタロシアニン（以下、ＣｕＰｃ）、正孔輸送層２４
を構成する薄膜材料としてＮ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，
Ｎ'−ｍ−トリル−４，４'−ジアミノ−１，１'−ビフ
ェニル（以下、ＴＰＤ）、電子注入輸送・発光層２５と
してＡｌｑ３、電子注入電極２６としてＭｇＡｇ（Ａ
ｇ：１０ａｔ％）をそれぞれ用いる。また、各層の蒸着
速度は約０．３ｎｍ／ｓｅｃ．とし、電子注入電極のみ
はＭｇ０．５ｎｍ／ｓｅｃ．、Ａｇ０．０５ｎｍ／ｓｅ
ｃ．とする。各層の膜厚は、正孔注入層２３が約４０ｎ
ｍ、正孔輸送層２４が約３０ｎｍ、電子注入輸送・発光
層２５が約５０ｎｍ、電子注入電極２６が約２００ｎｍ
とする。

【００７１】このようにして作製された５枚の有機ＥＬ
素子２１について、約０．２２ｍＡの定電流で全ての画
素を点灯させたときの輝度を測定した結果、各サンプル
における平均輝度は約１０５ｃｄ／ｍ²、その分布範囲
は±５％以内であり、輝度のばらつきが少ない有機ＥＬ
素子２１を作製できた。また、５枚の有機ＥＬ素子２１
を作製するにあたって、成膜に要した時間は約１２０分
であった。

【００７２】比較例比較例では、１枚の基板の成膜が完了するたびに成膜室
全体を大気圧に戻し、薄膜材料充填後、再び成膜室全体
を減圧する必要がある従来の薄膜製造装置（図示せず）
によって５枚の有機ＥＬ素子を作製する。なお、有機Ｅ
Ｌ素子としての構成は上述の薄膜製造方法２によるもの
と変わらず、その構成は図３に示すとおりである。ま
た、使用した材料および各層の成膜条件も薄膜製造方法
２と同じである。

【００７３】比較例で作製された５枚の有機ＥＬ素子に
ついて、約０．２２ｍＡの定電流で全ての画素を点灯さ
せたときの輝度を測定した結果、各サンプルにおける平
均輝度は約１０５ｃｄ／ｍ²、その分布範囲は±５％以
内であった。また、５枚の有機ＥＬ素子を作製するにあ
たって、成膜に要した時間は約３５０分であった。

【００７４】つまり、従来の薄膜製造装置を用いても、
有機ＥＬ素子の性能および品質については低下しなかっ
た。しかし、１枚の基板の成膜が完了するたびに成膜室
全体を大気圧に戻して薄膜材料を充填し、充填後、再び
成膜室全体を真空にする必要があるので、５枚の有機Ｅ
Ｌ素子を作製するにあたり、薄膜製造方法２よりも長い
時間を要した。

【００７５】薄膜製造方法３薄膜製造方法３では、この発明の実施例２による薄膜積
層装置５１（図２参照）を用いて５枚の薄膜形成用ドナ
ーシートを連続的に作製し、さらにその作製された薄膜
形成用ドナーシートを用いて５枚の有機ＥＬ素子を作製
するものである。

【００７６】なお、図４に薄膜製造方法３によって作製
される薄膜形成用ドナーシートの概略的な断面図を示
し、図５にその薄膜形成用ドナーシートの転写層を基板
上に熱転写する様子を示す。また、有機ＥＬ素子として
の構成は上述の薄膜製造方法２によるものと変わらず、
その構成は図３に示すとおりである。

【００７７】図４に示される基材シート３２としては、
膜厚約０．２ｍｍのポリエチレンテレフタレートシート
上に、光熱変換層３３として熱硬化型エポキシ樹脂を膜
厚約５μｍでコーティングし、さらにその上に熱伝播層
および剥離層（共に図示せず）としてポリαメチルスチ
レン酸を膜厚約１μｍでコーティングしたものを用い
る。

【００７８】成膜室４と蒸発室２の減圧時の圧力はそれ
ぞれ１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下とする。蒸発源７のルツボ
７ａの開口の中心から基材シート３２の中心までの距離
は約３５０ｍｍとする。

【００７９】基板３に転写される転写層３４は、基材シ
ート３２側から電子注入輸送・発光層２５、正孔輸送層
２４、正孔注入層２３を順に積層して構成する。電子注
入輸送・発光層２５を構成する材料としてＡｌｑ３、正
孔輸送層２４を構成する材料としてＴＰＤ、正孔注入層
２３を構成する薄膜材料としてＣｕＰｃをそれぞれ用い
る。また、各層の蒸着速度は約０．３ｎｍ／ｓｅｃ．と
し、各層の膜厚は、電子注入輸送・発光層２５が約５０
ｎｍ、正孔輸送層２４が約３０ｎｍ、正孔注入層２３が
約４０ｎｍとする。

【００８０】このようにして作製される５枚の薄膜形成
用ドナーシート３１を５枚のガラスからなる基板３（図
５参照）にそれぞれ密着させる。なお、各基板３は表面
に予め６４本のストライプ状にパターニングされたＩＴ
Ｏ透明電極（図示せず）が形成されたものを用いる。

【００８１】図５に示されるように、各基板３に薄膜形
成用ドナーシート３１を密着させてから、光熱変換用の
光源４１を薄膜形成用ドナーシート３１側から前記スト
ライプ状のＩＴＯ透明電極に対して平行に照射してＩＴ
Ｏ透明電極上に転写層３４を熱転写し、その後、基材シ
ート３２及び光熱変換層３３を剥離する。なお、光源４
１としては、ビームの大きさが約１００μｍ（１／
ｅ²）で約８ＷのＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いる。

【００８２】その後、転写層３４の上に膜厚約２００ｎ
ｍのＭｇＡｇ（Ａｇ：約１０ａｔ％）をＩＴＯ透明電極
に対して６４本のストライプ状に直行するように成膜し
て電子注入電極２６とし、各画素が図３に示される構成
を有する６４×６４画素の有機ＥＬ素子２１を作製す
る。

【００８３】このようにして作製された５枚の有機ＥＬ
素子２１について、約０．２２ｍＡの定電流で全ての画
素を点灯させたときの輝度を測定した結果、各サンプル
における平均輝度は約９５ｃｄ／ｍ²、その分布範囲は
±５％以内であり、輝度のばらつきが少ない有機ＥＬ素
子２１を作製できた。また、５枚の薄膜形成用ドナーシ
ート３１を作製するにあたって、成膜に要した時間は約
９０分であった。

【００８４】

【発明の効果】この発明によれば、薄膜製造装置は薄膜
形成用材料を蒸発させるための蒸発室を備え、この蒸発
室と成膜室がゲートバルブを介して遮断可能に連通され
てなるので、蒸発室のみを真空から大気圧へ戻して薄膜
材料を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による薄膜製造装置の構成
を概略的に説明する説明図である。

【図２】この発明の実施例２による薄膜積層装置の構成
を概略的に説明する説明図である。

【図３】この発明の実施例における薄膜製造方法２で作
製される有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す断面図であ
る。

【図４】この発明の実施例における薄膜製造方法３で作
製される薄膜形成用ドナーシートの構成を概略的に示す
断面図である。

【図５】この発明の実施例における薄膜製造方法３で作
製される薄膜形成用ドナーシートの転写層を基板上に熱
転写する様子を説明する説明図である。

【符号の説明】

１・・・薄膜製造装置２・・・蒸発室３・・・基板４・・・成膜室５ａ，５ｂ，５ｃ・・・真空ポンプ６ａ，６ｂ，６ｃ・・・ゲートバルブ７・・・蒸着源７ａ・・・ルツボ８・・・材料供給口９・・・基板ホルダー１０・・・回転軸１１ａ，１１ｂ・・・シャッター１２・・・膜厚計１３ａ，１３ｂ・・・連通口１４・・・搬出・搬入室１５・・・基板搬送ロボット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜形成用材料を設置して蒸発させる蒸
発室と、基板を収容し蒸発室から蒸発する材料を受け入
れて基板上に蒸着させる成膜室と、蒸発室と成膜室とを
作動時にそれぞれ真空にするための真空ポンプと、ゲー
トバルブとを備え、成膜室と蒸発室はゲートバルブを介
して遮断可能に連通されてなる薄膜製造装置。
【請求項２】蒸発室は薄膜材料を加熱するための蒸発
源を備え、蒸発源は薄膜材料を収容するための容器を有
し、蒸発室外から蒸発源の容器へ薄膜材料を供給する材
料供給機構をさらに備える請求項１に記載の薄膜製造装
置。
【請求項３】成膜室は、所定パターンの薄膜が基板に
成膜されるようにパターニングマスクおよびシャッター
機構を備える請求項１又は２に記載の薄膜製造装置。
【請求項４】基板は電極を表面に形成した有機エレク
トロルミネッセンス素子用の基板である請求項１〜３の
いずれか１つに記載の薄膜製造装置。
【請求項５】基板は光熱変換層を表面に形成した有機
エレクトロルミネッセンス素子用の薄膜形成用ドナーシ
ートである請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄膜製
造装置。
【請求項６】請求項５に記載の薄膜製造装置によって
形成された薄膜形成用ドナーシートを用いて製造される
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄
膜製造装置において、基板へ薄膜を蒸着する際には、成
膜室と蒸発室を真空にしてゲートバルブを開き、薄膜材
料の供給時には、ゲートバルブを閉じて蒸発室を大気圧
に戻してから蒸発室へ薄膜材料を供給する薄膜製造方
法。
【請求項８】複数の薄膜製造装置と、薄膜製造装置の
間で基板を搬送する基板搬送部とを備え、各薄膜製造装
置が請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄膜製造装置
である薄膜積層装置。