专利名称：成膜装置、成膜方法和有机el元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及成膜装置、成膜方法和有机EL元件，更详细的说，涉及有机EL元件包含的膜构造和用于形成上述膜构造的成膜装置和成膜方法。
背景技术：
近年，利用采用有机化合物并使其发光的有机EUOrganic Electroluminescence)元件的有机EL显示器受到注目。该有机EL元件具有自身发光、反应速度快、消耗电力低等特征。因此，与液晶显示器相比影像不仅非常美丽，而且不需要背光灯，可为薄型，尤其期待应用在便携式机器的显示部等。有机EL元件形成于玻璃基板上，具有有机层由阳极层(正极)和阴极层(负极) 夹着的三明治构造。在该有机EL元件从外部施加数V电压并使电流流动时，电子从阴极侧被注入至有机层，空穴从阳极侧被注入至有机层。通过注入电子和空穴，有机材料蒸气成为激发状态，但是当电子和空穴复合并且被激发的有机材料蒸气回到原来的基态时，其剩余的能量以光被放出。将电子注入有机层的时候，若能使电子注入障碍降低并将电子从阴极侧高效地注入有机层，则能制造高性能的有机EL元件。因此，一般在有机层与阴极的界面形成由功函数低的碱金属等材料形成的电子注入层。(例如参照非专利文献1)。在非专利文献1中公布了 在各阴极与发射极层之间形成掺杂金属后的有机层。 作为掺杂剂金属，能举例有例如锂(Li)、锶(Sr)和钐(Sm)。现有技术文献专利文献非专利文献 1 “Bright organic electroluminescent devices having a metal-dopedelectron-injecting layer"" 1998 American Institute of Physics, Applied Physics Letters, VOLUME 73，NUMBER 20,16N0VEMBER 1998
发明内容
发明要解决的问题碱金属由于功函数小所以优选作为形成电子注入层的材料。但是，另一方面，由于碱金属是高活性类，所以即使在高真空状态的处理室内也容易与室内残留的水分、氮、氧等反应。因此，在成为电子注入层的基底的有机层的表面存在这样的杂质的状态下将电子注入层成膜时，在其界面锂等金属与杂质反应，并成为例如氧化锂(Li2O)的绝缘物等，膜产生劣化。因此，现有技术中考虑到锂等金属变化为氧化锂等绝缘物，采用使锂的膜极薄地成膜的方法。但是，即使这样，存在锂的膜很薄地成膜时膜的面内均一性变坏、产生有机EL元件的性能的偏差等问题。因此，为了解决上述问题，本发明提供防止形成电子注入层的金属层的劣化、并能提高同层的电子注入效率的成膜装置、成膜方法和有机EL元件。
解决问题的手段S卩，为了解决上述问题，根据本发明的某方式，提供一种成膜装置，具备处理容器，在内部在被处理体上实施所需的处理；第一蒸镀源，其收纳有机材料，并将所收纳的有机材料加热来使其气化；第一喷出机构，其内置于上述处理容器并与上述第一蒸镀源连结， 将在上述第一蒸镀源被气化的有机材料向上述处理容器内的被处理体喷出；第二蒸镀源， 其收纳碱金属材料，并将所收纳的碱金属材料加热来使其气化；第二喷出机构，其内置于上述处理容器并与上述第二蒸镀源连结，将在上述第二蒸镀源被气化的碱金属材料向上述处理容器内的被处理体喷出。由此具有将在第一蒸镀源被气化的有机材料向处理容器内的被处理体喷出的第一喷出机构，和将在第二蒸镀源被气化的碱金属向上述处理容器内的被处理体喷出的第二喷出机构。这样，则喷出有机材料的材料蒸气的第一喷出机构和喷出碱金属的气化原子的第二喷出机构配置在一个处理容器内。这样，则有机层的成膜后，不将被处理体向其他的处理装置搬送，能在同一腔室内使碱金属层成膜。由此，能避免在有机层的表面附着水分、氮、 氧等杂质。由此，能防止碱金属层与附着在有机层的表面的杂质反应、氧化而成为绝缘物等的膜的劣化。其结果是，能提高电子注入效率，能制造高性能的有机EL元件。此外，如上述由于能防止碱金属层的劣化，所以与现有技术相比能使膜较厚地成膜。例如，能使碱金属层在0.5nm IOOnm的厚度成膜。通过使碱金属层在某程度的厚度成膜，能抑制有机EL元件的性能的偏差。此外，通过将碱金属层设定为某程度的厚度，不仅能使碱金属层作为电子注入层起作用，还能作为有机EL元件的阴极来起作用。但是，为了防止活性的碱金属层与处理容器内的残留水分、氮、氧等反应，碱金属层成膜后，需要立即通过金属、树脂或SiN等硅氧化氮化膜等保护膜保护碱金属层。因此，成膜装置可以还具有第三蒸镀源，其收纳保护膜用材料，并将被收纳的保护膜用材料加热来使其气化；第三喷出机构，其内置于上述处理容器并与上述第三蒸镀源连结，将在上述第三蒸镀源被气化的保护膜用材料向上述处理容器内的被处理体喷出。也可以还具有内置于上述处理容器、对由保护膜用材料形成的靶进行溅射的溅射
直ο也可以具备载置被搬送到上述处理容器的被处理体的载置台，上述载置台使朝上或者朝下或者纵向载置的被处理体从上述第一喷出机构一侧向上述第二喷出机构一侧滑动。也可以在上述处理容器的两端具备辊子，通过旋转上述两端的辊子，使卷绕在上述两端的辊子的薄膜从上述第一喷出机构一侧向上述第二喷出机构一侧移动。可以在上述处理容器的至少上述第一喷出机构一侧配置排气装置。可以在上述第一喷出机构与上述第二喷出机构之间设置隔壁。上述第一蒸镀源由收纳多种有机材料的多个坩埚形成，上述第一喷出机构由连结在多个坩埚的多个喷出部形成，通过使在上述多个坩埚被气化的多个有机材料从设置于上述第一喷出机构的多个喷出部分别喷出，可以使层积有多种有机材料的有机层在被处理体上连续成膜。上述碱金属可以是锂、铯、钠、钾和铷中的任一种。此外，为了解决上述问题，根据本发明的其他方式，提供一种成膜方法将被收纳
5在第一蒸镀源的有机材料加热并气化，将在上述第一蒸镀源被气化的有机材料从连结在上述第一蒸镀源的第一喷出机构向处理容器内喷出，通过上述被喷出的有机材料，在上述处理容器内使有机层在被处理体成膜；将被收纳在第二蒸镀源的碱金属加热并气化，将在上述第二蒸镀源被气化的碱金属从连结在上述第二蒸镀源的第二喷出机构喷至上述处理容器内，通过上述被喷出的碱金属，在上述处理容器内立即使金属层在被处理体的有机层上成膜。这时，可以使上述金属层在0. 5nm IOOnm的厚度成膜。由此，能使上述金属层作为电子注入层和电极来起作用。也可以将被收纳在第三蒸镀源的保护膜用材料加热并气化，将在上述第三蒸镀源被气化的保护膜用材料从连结在上述第三蒸镀源的第三喷出机构向处理容器内喷出，通过上述被喷出的保护膜用材料，在上述处理容器内立即使保护膜在被处理体的金属层上成膜。也可以由内置于上述处理容器的溅射装置对由保护膜用材料形成的靶(target) 进行溅射，通过上述被溅射的保护膜用材料，在上述处理容器内立即使保护膜在被处理体的金属层上成膜。也可以通过配置于上述处理容器外的蚀刻装置对上述金属层的表面进行蚀刻，由配置于上述处理容器外的溅射装置对由保护膜用材料形成的靶进行溅射，由上述被溅射的保护膜用材料，在上述处理容器外立即使保护膜在被处理体的金属层上成膜。也可以由配置于上述处理容器外的蚀刻装置对上述金属层表面进行蚀刻，由配置于上述处理容器外的CVD装置从保护膜用材料气体激发等离子体，由被激发的等离子体， 在上述处理容器外立即使保护膜在被处理体的金属层上成膜。此外，为了解决上述问题，根据本发明的其他方式，提供一种有机EL元件，包含 在被处理体的ITO上成膜的有机层；金属层，其通过在上述有机层上使锂、铯、钠、钾和铷中的任何一种在0. 5nm IOOnm的厚度成膜，来作为电子注入层和电极起作用；和在上述金属层上成膜的保护膜。这样，通过在处理容器内的同一空间使有机层和碱金属层连续地成膜，能防止在碱金属层与有机层的界面，碱金属与处理容器内的残留水分、氮、氧等反应而劣化。由此，能制造维持了高电子注入效率的高性能有机EL元件。为了解决上述问题，根据本发明的其他方式，能提供一种成膜装置，具备处理容器，在内部在被处理体上实施所需的处理；第一蒸镀源，其收纳有机材料，将被收纳的有机材料加热并气化；第一喷出机构，其内置于上述处理容器并与上述第一蒸镀源连结，将在上述第一蒸镀源被气化的有机材料向上述处理容器内的被处理体喷出；第一溅射装置，其内置于上述处理容器，对由碱金属材料形成的靶进行溅射；和第二溅射装置，其内置于上述处理容器，对由保护膜用材料形成的靶进行溅射。可以在上述处理容器的至少上述第一喷出机构一侧配置排气装置。可以在上述第一喷出机构与上述第一溅射装置之间配置隔壁。发明的效果如以上说明，根据本发明，能防止形成电子注入层的金属层的劣化，能提高同层的电子注入效率。
图1是第1 第4实施方式和其变形例的基板处理系统的概略构成图。图2是表示本发明的一实施方式的有机EL元件的制造工序的一个例子的图。图3是第1实施方式的成膜装置PMl的纵截面图。图4是表示通过第1 第4的实施方式的6层连续成膜处理而形成的有机EL 元件的图。图5是第1实施方式的变形例的成膜装置PMl的纵截面图。图6是第2实施方式的成膜装置PMl的纵截面图。图7是第3实施方式的成膜装置PMl的纵截面图。图8是第3实施方式的变形例的成膜装置PMl的纵截面图。图9是第4实施方式的成膜装置PMl的纵截面图。
具体实施例方式以下参照附图详细说明本发明的各实施方式。而且，在以下的说明和附图中，通过对具有同一构成和功能的构成元件赋予同一符号，来省略重复说明。此外，按照以下所示的顺序说明。1第一实施方式1-1基板处理系统的整体构成
1-2成膜装置的内部构成1-3第1实施方式的变形例2第2实施方式2-1成膜装置的内部构成3第3实施方式3-1成膜装置的内部构成3-2第3实施方式的变形
4第4实施方式1第1实施方式1-1基板处理系统的整体构成首先，参照图1说明第1实施方式的含有成膜装置的基板处理系统的整体构成。有机EL元件在例如如图1所示的群集型的基板处理系统Sys内被制造。在基板处理系统Sys中，多个处理容器连结在群集侧。实际上，基板处理系统 Sys 具有负载锁定装置 LLM (Load Lock Module)、搬送装置 TM (Transfer Module)、清洗装置(前处理室)CM (Cleaning Module)、成膜装置 PMl process Module)、蚀刻装置 PM2、 CVD (Chemical Vapor D印osition 化学蒸镀薄膜成膜法)装置PM3和溅射装置PM4。成膜装置PMl相当于在同一处理容器内使有机层与碱金属层连续地成膜的成膜装置。负载锁定装置LLM是为了将从大气被搬送的玻璃基板G (以下称基板G)搬送到减压状态的搬送装置TM而使内部保持在减压状态的真空搬送室。在搬送装置TM的大致中央处配设能屈伸和能旋转的多关节状的搬送臂Arm。最初使用搬送臂Arm将基板G从负载锁定装置LLM搬送到清洗装置CM。在基板G形成作为阳极层的ITOandium Tin Oxide)，在清洗装置CM除去附着在其表面的污染物(主要为有机物)。图2表示有机EL元件的制造工序。如图2的(a)所示，在成膜装置PMl搬入已清洗的基板G。在成膜装置PM1，如图2的(b)所示，通过蒸镀在基板的ITO表面使6层的有机层20连续地成膜。有机层成膜后，在同一成膜装置PM1，如图2的(c)所示，立即通过蒸镀使金属层30成膜。在金属层30的成膜中利用气化器。形成金属层30的金属优选功函数低的碱金属，尤其优选锂、铯、钠、钾或者铷中任一种。考虑这些碱金属是高活性类且不稳定，尤其薄膜的情况下难以实现面内均一性，在本实施方式中在成膜装置PMl的同一空间内使有机层20和金属层30连续成膜。对此，在本实施方式中，以使用锂作为碱金属的情况为例子后面详述。接着，基板G被搬送装置TM的臂Arm抓取，搬送到蚀刻装置PM2。在蚀刻装置PM2， 如图2(d)所示，对金属层30的表面进行软蚀刻，除去附着在金属层30的表面的杂质。之后，基板G被搬送装置TM的臂Arm抓取，搬送到溅射装置PM4。在溅射装置PM4，通过对由铝或银等保护膜用材料形成的靶进行溅射，来使飞出的保护膜用材料的原子在金属层30上层积。由此，如图2(e)所示，在金属层30上使保护膜40成膜。从层积膜的上部取出光的时候，由于需要在金属层30使光透过，所以需要形成薄的金属层30。这时，由于金属层30是薄膜，所以存在不能进行图2(d)所示的软蚀刻的情况。由此，可以在金属层30的表面形成ITO膜那样的透明氧化物膜，以使不进行软蚀刻也可以。在保护膜40的成膜中也可以使用CVD装置PM3来代替溅射装置PM4。这时，也如图2(d)所示，首先，对金属层30的表面进行软蚀刻，除去附着在金属层30的表面的杂质。 之后，将基板G搬送到CVD装置PM3。在CVD装置PM3中，从保护膜用材料气体激发等离子体，通过被激发的等离子体在基板G的金属层上使保护膜40成膜。由此，也如图2(e)所示，在金属层30上使保护膜40成膜。而且，CVD装置PM3可以是电容耦合型(平行平板) 等离子体处理装置、电感耦合型(ICP dnductively Coupled Plasma)等离子体处理装置、 ECR(Electron Cyclotron Resonance)、微波等离子体处理装置等激发气体生成等离子体、 并且使用生成的等离子体使基板G成膜的装置。(控制器)控制器50 具有 ROMSOa、RAM5Ob、CPU5Oc 和输入输出 I/F (接口(interface)) 5OcL 在R0M50a、RAM50b贮存用于控制例如使有机层20成膜时的有机材料的蒸发速度、或者控制使金属层30成膜时的碱金属的蒸发速度的数据和控制程序。基板处理系统Sys的各装置被控制器50控制。具体而言，CPU50c使用贮存在 R0M50a、RAM50b的数据和控制程序，生成用于控制基板处理系统Sys内的搬送和工序的驱动信号。输入输出I/F50d将由CPTOOc生成的驱动信号输出到基板处理系统Sys，与此对应输入从基板处理系统Sys输出的应答信号，传给CPTOOc。1-2成膜装置的内部构成 接着，针对成膜装置PMl的内部构成，参照图3详细地进行说明。图3是模式化地表示本实施方式的成膜装置PMl的纵截面图。成膜装置PMl具有处理容器100、作为第一蒸镀源的蒸镀源200、作为第二蒸镀源的气化器300。
处理容器100是长方体，内置能滑动的载置台110、6个第一喷出机构120a 120f、l个第二喷出机构130、隔壁140和隔壁150。在处理容器100的侧壁设置通过开关能将基板G搬入、搬出的闸阀160a，160b。载置台110，通过从未图示的高电压电源施加的高电压，静电吸附从闸阀160a被搬入的基板G。载置台110，在这样朝下地载置基板G的状态下，在设置于顶棚的轨道IlOa 上从第一喷出机构120a —侧朝向第二喷出机构130—侧滑动。由此，基板G按照第一喷出机构120a、120b、120c、120d、120e、120f、第二喷出机构130的顺序在各喷出口的稍上空平行移动。第一喷出机构120a 120f，形状和构造全部相同，相互平行并等间隔地配置。第一喷出机构120a 120f，其内部为中空(缓冲空间S)的矩形形状，从设置于其上部中央的开口喷出有机材料蒸气。第一喷出机构120a 120f的下部通过贯通处理容器100的底壁的第一气体供给管170a 170f连结于蒸镀源200。在处理容器100的同一空间中稍微离开第一喷出机构120f地设置第二喷出机构 130。第二喷出机构130的下部通过贯通处理容器100的底壁的第二气体供给管180与气化器300连结。在第一气体供给管170a 170b和第二气体供给管180分别设置控制被搬送到处理容器一侧的有机材料和碱金属材料的供给、断开和流量的阀门VI，V2。在第一喷出机构120a 120f和第二喷出机构130的两侧设置将各喷出机构隔开的隔壁140、150。由此，能防止从相邻的第一喷出机构120a 120f和第二喷出机构130的喷出口喷出的各种有机材料和碱金属材料的混入。在处理容器100的第一喷出机构120a —侧设置排气口 190a。驱动连接在排气口 190a的排气装置l%a时，从第一喷出机构120a 120f喷出的有机材料的残留物从排气口 190a被喷出处理容器外。此外，在处理容器100的第二喷出机构130 —侧设置排气口 190b。 驱动连接在排气口 190b的排气装置l%b时，从第二喷出机构130喷出的碱金属材料蒸气的残留原子从排气口 190b被喷出处理容器外。尤其是，在通过蒸镀的成膜中，气化原子在处理容器内飞动、一边扩散一边到达基板G被用于成膜。还存在即使暂时吸附在基板G的气体原子也从基板G离开在处理容器内再次飞动的情况。这样，在通过蒸镀的成膜中，气化原子在处理容器内在非常宽的范围扩散的倾向很强。由此，通过将从第一喷出机构120a—侧残留的有机材料蒸气进行排气，能够抑制有机材料蒸气飞至第二喷出机构130 —侧并混入金属层30。此外，通过将从第二喷出机构 130 一侧残留的锂进行排气，能抑制锂飞至第一喷出机构120a 120f—侧并混入有机层 20。有机层20的成膜中可以仅驱动排气装置195a，使残留有机材料蒸气不飞至第二喷出机构130 —侧，金属层30的成膜中可以仅驱动排气装置195b，使残留锂不飞至第一喷出机构 120a 120f—侧。成膜中，处理容器内通过驱动各排气装置195a、195b被保持在10’a IO^3Pa左右的减压状态。在蒸镀源200内置形状和构造相同的6个坩埚210a 210f。各坩埚210a 210f 分别在内部收纳不同的有机材料A F。在分别收纳有机材料A F的容器底面分别埋入加热器220a 220f。通过分别加热加热器220a 220f，使坩埚210a 210f达到200 500°C左右的高温，由此控制有机材料A F的气化速度。而且，气化不只是液体变为气体的现象，也包含固体不经过液体的状态直接变为气体的现象(即，升华)。
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在坩埚210a 210f设置供给氩气Ar的气体管路。从气体管路供给到坩埚210f 内的氩气，将在各坩埚210a 210f被气化的有机材料蒸气A F通过第一气体供给管 170a 170b搬送到第一喷出机构120a 120f，从第一喷出机构120a 120f的喷出口在处理容器100的内部被放出。在蒸镀源200设置排气口 230。通过驱动排气装置M0，使处理容器内维持在所需的真空度。使氩气和有机材料蒸气通过的第一气体供给管170a 170f也与坩埚相同地被调节到200°C以上的温度。由此，能防止有机材料蒸气被氩气搬送时，附着在第一气体供给管 170a 170f等上并液化。由此，能提高使有机层20成膜时的材料效率。在处理容器100的外部设置加热锂并使其气化的气化器300。在气化器300的内部设置能收纳锂等碱金属的蒸发容器Dsl。在蒸发容器Dsl连接电源Ds2。根据从控制器 50输出的驱动信号在电源Ds2施加所需的电压，规定的电流在蒸发容器Dsl流动。由此，蒸发容器Dsl被加热并保持在所需的温度。这样做，能调整收纳在蒸发容器Dsl的锂的蒸发量。而且，收纳在蒸发容器Dsl的材料若是功函数低的碱金属材料，则也可以是锂、钠、钾、 铷、铯等的任一种。气化器300通过开度可调整阀门V3连结在真空泵310。气化器300的内部通过根据从控制器50输出的驱动信号调节阀门V3的开度而被控制在所需的真空压。此外，气化器300通过调整气体的流量的质量流控制器MFC和阀门V4连结在氩气供给源320。通过根据从控制器50输出的驱动信号控制质量流控制器MFC和阀门V4，来调节氩气的供给、断开和流量。由此，在气化器300内蒸发的锂，以被送入气化器300内的规定量的氩气作为运载气体，通过第二气体供给管180被搬送到第二喷出机构130，从喷出口在处理容器内被放出。而且，作为从第二喷出机构130喷出碱金属的机器，不限定于上述气化器300，也可以使用使碱金属单体直接蒸发并喷出的机构。使氩气和有机材料蒸气通过的第二气体供给管180和气化器300被调节到200°C 以上的温度。由此，在控制锂的蒸发速度并且锂被氩气搬送的时候，能防止在第二气体供给管180等附着并液化。由此，能提高金属层30成膜时的材料效率。而且，为了使金属层30成膜，代替气化器300，可以使用与为了使有机层20成膜而使用的坩埚相同构成的蒸镀源，也可以是电阻加热板等加热器。根据以上说明的成膜装置PM1，由从第一喷出机构120a 120f喷出的有机材料蒸气形成有机层20，之后，由从第二喷出机构130喷出的有机材料蒸气连续地形成有机层20。具体而言，从第一喷出机构120a 120f喷出的有机材料蒸气之中，首先，从第一喷出机构120a喷出的有机材料蒸气附着在在喷出机构120a的上方以某速度行进的基板G 上的ΙΤ0(阳极)，由此，如图4所示，通过从第一喷出机构120a喷出的有机材料蒸气A在基板G进行堆积，在基板上形成第一层空穴注入层。接着，基板G从第一喷出机构120b按顺序移动到第一喷出机构120f的时候，从第一喷出机构120b 120f喷出的有机材料蒸气 B F分别在基板G进行堆积，由此顺序形成有机层(第2层 第6层)。最后，通过从第二喷出机构130放出的锂在基板G进行堆积，来形成金属层30。这样做，通过使有机层20和金属层30在同一处理装置内连续地进行成膜，能防止有机层20和金属层30的劣化。对此进行具体的说明。锂和铯等碱金属由于功函数小，所以优选作为形成有机EL元件的电子注入层的材料。但是，另一方面由于碱金属是高活性类，即使在高真空状态的处理室内也容易与室内残留的水分、氮、氧等反应。因此，在这样的杂质存在于成为金属层30的基底的有机层20的表面的状态下，如果在其上金属层30成膜时，在有机层20与金属层30的界面成膜的碱金属与附着在有机层的杂质反应，例如，成为氧化锂(Li2O)的绝缘物等，在金属层30产生劣化。因此，现有技术中考虑到锂等碱金属变化为绝缘物的情况，采取使锂的膜非常薄地成膜的方法。但是，即使如此，仍存在使锂的膜非常薄地成膜时膜的面内均一性变差、产生有机EL元件的性能的偏差等问题。对此，在本实施方式的成膜装置PMl中，有机层20的成膜后，不需要在金属层30 成膜前将基板搬送到其他腔室。由此，杂质附着在有机层上的概率变得非常低。由此，在同一处理容器内直接在有机层上成膜的金属层30，在有机层20的界面与杂质反应而绝缘物化的概率也变非常低。其结果是，能提高金属层30的电子注入效率，能提高有机层20的光电变换效率。此外，根据本实施方式的成膜装置PM1，如上述，由于金属层30在有机层20的界面与杂质反应而绝缘物化的概率变非常低，所以不降低电子注入效率而能使碱金属的膜比现有技术更厚地进行成膜。因此，根据本成膜装置PMl，例如，能使金属层30在0. 5nm IOOnm 的厚度进行成膜，成为能管理成膜工序的膜厚。通过使金属层30在某程度的厚度进行成膜，能改善金属层30的面内均一性，能抑制有机EL元件的性能的偏差。进而，通过使金属层30在某程度的厚度进行成膜，能使现有技术中膜太薄而不可能的电子注入层的电极化成为可能。也就是说，根据本实施方式的成膜装置，通过使金属层 30在例如50nm IOOnm程度的厚度进行成膜，能使金属层30作为电子注入层和电极(阴极)起作用。此外，通过使金属层30在某程度厚度进行成膜，对于之后工序的保护膜的溅射能通过金属层30吸收其损伤，能使由溅射引起的对有机层20的损伤减低。使金属层30成膜后，基板G被搬送到图1的蚀刻装置PM2，对易发生反应的锂的金属层30进行软蚀刻并清洗其表面(参照图2的(d))。之后，立即搬送到溅射装置PM4，通过使氩气的离子冲撞由铝Al和银Ag形成的溅射材，打出溅射原子Ag。被打出的溅射原子 Ag堆积在金属层30上。由此，图2 (e)所示的保护膜40成膜。保护膜40防止高活性化类的金属层30的氧化。从层积膜的上部取出光的时候，由于需要在金属层30使光透射，所以需要形成薄的金属层30。这时，由于金属层30是薄膜，所以存在不能进行图2(d)所示的软蚀刻的情况。由此，可以在金属层30的表面形成ITO膜那样的透明氧化物膜，以使不进行软蚀刻也可以。而且，保护膜40若是能保护高活性化类的碱金属的金属层30的材质，则除了银和铝还能使用树脂等。但是，将树脂用于保护膜40时，由于不能使用通过溅射的成膜方法，所以使用通过蒸镀或CVD的成膜方法。从ITO—侧放出光的有机EL元件的情况下，优选使用光的反射率高的银和铝作为保护膜40。此外，由于当保护膜40薄时光透射，所以为了从ITO —侧放出光而保护膜40需要一定程度的厚度。此外，这时，在保护膜40不能使用不反射光的树脂。另一方面，从与ITO —侧相反的一侧(保护膜一侧)取出光的有机EL元件的情况下，可以使银和铝较薄地成膜，来作为保护膜40，以使光容易透射。此外，这时，只要是难吸收光且使光容易透射的树脂便能用于保护膜40。并且，通过使锂等金属层30与铝和银等保护膜40的厚度比最优化，能使对于金属层30和保护膜40的光的透射率和光的反射率最优化。如以上说明，根据本实施方式的成膜装置PM1，通过从第一喷出机构120a 120f 喷出的有机材料的材料蒸气堆积在基板G，形成有机层20，之后立即在同一空间内通过从第二喷出机构130喷出的碱金属的气化原子堆积在基板G形成金属层30。这样，则有机层 20成膜后，不将基板G搬向其他的处理装置，能在同一腔室内使金属层30成膜。由此，能避免在有机层20的表面附着水分、氮、氧等杂质，能防止金属层30与附着在有机层20的表面的杂质反应、氧化而绝缘物化后膜的劣化。其结果是，能制造电子注入效率高、高性能的有机EL元件。此外，由于能如上述那样防止金属层30的劣化，所以能使金属层30比现有技术厚。例如，能使金属层30在0. 5nm IOOnm的厚度进行成膜。通过将金属层30设定为某程度的厚度，不仅能使金属层30作为电子注入层来起作用，还能作为有机EL元件的阴极起作用。此外，能抑制有机EL元件的性能的偏差。1-3第1实施方式的变形例参照图5说明第1实施方式的成膜装置PMl的变形例。在第1实施方式的成膜装置PMl中，使基板G以朝下的方式进行成膜。对此，在第1实施方式的变形例的成膜装置PMl中，载置台110，如图5所示，设置于处理容器100的底面。载置台110将从闸阀160a搬入的基板G以朝上的状态载置。而且，若能气体输送成膜，则成膜基材不仅可以朝上(面朝上)，还能朝下(面朝下)或朝向纵向(侧面)。载置台110在设置于处理容器的底面的轨道IlOa上从第一喷出机构120a — 侧向第二喷出机构130—侧滑动。由此，基板G按照第一喷出机构120a、120b、120c、120d、 120e、120f、第二喷出机构130的顺序在各喷出口的稍微上空进行平行移动。其结果是，与第1实施方式相同，在同一处理容器100的内部有机层20和金属层30连续地被成膜。由此，能在使基板G朝上载置的状态下实施成膜处理。由此，即使是大型基板的情况下，也能不将基板G反转而容易地将其搬送。此外，能提高形成于基板上的膜的面内均一性。2第2实施方式接着，参照图6说明第2实施方式的成膜装置。而且，第2实施方式的基板处理系统Sys与第1实施方式相同，有机EL元件在图1所示的群集型基板处理系统Sys内制造。2-1成膜装置的内部构成在本实施方式的成膜装置PMl中，有机层20的蒸镀、金属层30的蒸镀和保护膜40 的成膜在处理容器100的内部连续地进行处理。由此，在本实施方式的成膜装置PMl中，除了为了在第一实施方式的成膜装置PMl对有机层20进行蒸镀而设置的蒸镀源200 (第一蒸镀源)和第一喷出机构120a 120f、为了对金属层30进行蒸镀而设置的气化器300 (第二蒸镀源)和第二喷出机构130之外，在处理容器内部设置有下述的溅射装置400。溅射装置400在处理容器100的内部设置于第二喷出机构130的旁边。与在第一喷出机构120a 120f与第二喷出机构130之间设置隔壁140、150相同地，在第二喷出机构130与溅射装置400之间设置隔壁410。
溅射装置400使氩气激发而生成等离子体，由氩的离子对银的靶进行溅射并打出银原子。被打出的银堆积在基板上，由此形成保护膜40。具体而言，溅射装置400具有靶材420a、420b、背板(backingplate)430a、430b、 靶材支架440a、440b、磁场产生机构450a、450b和气体喷头460。一对靶材420a、420b以溅射面呈平行的方式相向配置。靶材材420a、420b优选电阻低、光反射率高的银或者铝作为保护膜用材料。在本实施方式中，靶材420a、420b由银形成。一对靶材420a、420b经由背板430a、430b被靶材支架440a、440b保持。磁场产生机构450a、450b在本实施方式中是磁石，在各靶材420a、420b的背面以S极位于靶材420a、 N极位于靶材420b的方式配置磁石。由此，在靶材420a、420b的相向的空间中，以包围该空间的方式在各靶材420a、420b产生垂直的磁场。从氩气供给源320输出的氩气从气体喷头460供给到处理容器内。通过根据从控制器50输出的驱动信号控制质量流控制器MFC和阀门V5来调节氩气的供给、断开和流量。直流电源470以各靶材420a、420b为阴极、以背板430b为阳极，根据从图1所示的控制器50输出的驱动信号施加所需的直流电压(DC恒电力)。由此，在靶材420a、420b 的相向的空间生成等离子体。作为电力的种类，不限定于DC恒电力，也可以是AC电力、RF 电力、MF电力、脉冲DC电力等，也可以是它们的叠加电力。而且，直流电源470是在处理容器100的内部供给所需的能量的能量源的一个例子。在溅射装置400的附近设置有排气口 480和连接在排气口 480的排气装置490，通过驱动排气装置490，将处理容器内残余的靶材原子排气到外部。这里，说明处理容器100的内部压力。处理容器100的内部压力对各成膜有极大的影响。例如，若有机层20和金属层30与水分、氮、氧等反应则其膜质劣化。因此，蒸镀时的处理容器内的压力优选左右。尤其是，有机层20和金属层30是灵敏的膜，成膜时的环境对膜质有大的影响。例如，在处理容器内的压力高、在处理容器内存在很多杂质的状态下，有机层20膜与水分等反应、在膜中产生黑斑等使光电变换效率恶化，使有机EL元件的寿命劣化。此外，由于在金属层30使用锂等高活性金属，所以在处理容器内的压力高、存在很多杂质的状态下，金属层30与氧等反应而成为绝缘物，电子注入效率恶化。因此，在使处理容器内的压力为比更低真空度的状态下对有机层20和金属层30进行蒸镀不是好办法。在本实施方式中，通过将处理容器内的压力维持在10_2 左右，实现在同一容器内连续地进行有机层20的蒸镀、金属层30的蒸镀、保护膜40的溅射的处理的成膜装置。根据本实施方式的成膜装置PMl，能防止有机材料和碱金属材料的氧化和氮化，并能成膜成优质的有机层20和金属层30。与此同时，由设置于同一处理室内的溅射装置400 能使氩气进行等离子体点火，由氩气的离子打出溅射原子Ag，由此，能在同一腔室内使图 2(e)所示的保护膜40成膜。由此，使金属层30成膜后，不需要将基板G搬送到处理容器100的外部。其结果是，能避免在金属层30的表面附着水分、氮、氧等杂质，能防止在金属层30上形成保护膜40 之前，金属层30与处理容器内的杂质反应、氧化而绝缘物化后的膜的劣化。这样，通过在高活性化类金属层30氧化之前在同一腔室内使保护膜40成膜，能制造电子注入效率高、高性能的有机EL元件。此外，在本实施方式中，不需要进行在第1实施方式中作为溅射的前处理而实施的软蚀刻的工序(图2(d))。由此，能提高处理能力、提高生产性。并且，根据本实施方式，能在比现有技术更低真空的10_2 左右实施溅射。 因此，排气效率变高，能使基板G的搬送和处理所需的时间比现有技术缩短。由此，也能提高处理能力、提高生产性。3第3实施方式接着，参照图7说明第3实施方式的成膜装置。而且，第3实施方式的基板处理系统Sys与第1实施方式相同，有机EL元件在图1所示的群集型的基板处理系统Sys内制造。3-1成膜装置的内部构成在本实施方式的成膜装置PMl中，在处理容器100的内部连续地处理有机层20的蒸镀、金属层30的蒸镀和保护膜40的蒸镀。由此，在本实施方式的成膜装置PMl中，除了在第2实施方式的成膜装置PMl中为了对有机层20进行蒸镀而设置的蒸镀源200 (第一蒸镀源)和第一喷出机构120a 120f、对金属层30进行蒸镀而设置的气化器300 (第二蒸镀源)和第二喷出机构130，还在处理容器内部设置下述的气化器500(相当第三蒸镀源)和第三喷出机构510。在处理容器100的外部，除了加热锂并使其气化的气化器300之外，还设置有使银或者铝气化的气化器500。气化器500通过开度可调阀门V6与真空泵520连结。通过根据从控制器50输出的驱动信号调节阀门V6的开度，气化器500的内部被控制在所需的真空压。此外，气化器500通过调整气体流量的质量流控制器MFC和阀门V7与氩气供给源 320连结。通过根据从控制器50输出的驱动信号控制质量流控制器MFC和阀门V7，来调节氩气的供给、断开和流量。气化器500和第三喷出机构510由第三气体供给管530连结。在第三气体供给管530设置控制被搬送到处理容器一侧的保护膜用材料的供给、断开和流量的阀门V8。由此，在气化器500内蒸发的铝和银，以被送入气化器500内的规定量的氩气作为运载气体，通过第三气体供给管520内部的通路被搬送到处理容器内。在第二喷出机构130与第三喷出机构510之间设置有隔壁M0。此外，在处理容器 100的第三喷出机构510 —侧设置有排气口 550。排气口 550与排气装置560连接。驱动排气装置560时，从第三喷出机构510喷出的银的残留原子从排气口 550被喷出处理容器外。而且，为了使保护膜40成膜，代替气化器500，可以使用与为了使有机层20成膜而使用的坩埚相同构成的蒸镀源。但是，由于保护膜用材料气体是金属材料，所以需要注意不目旨是合金。根据以上说明的连续成膜装置，基板G在第一喷出机构120b 120f的上空顺序移动时，从第一喷出机构120b 120f喷出的有机材料蒸气A F分别堆积在基板G，由此顺序形成有机层(第1层 第6层)。接着，从第二喷出机构130放出的锂堆积在基板G，由此形成金属层30。最后，从第三喷出机构510放出的银堆积在基板G，由此形成保护膜40。
由此，能防止有机材料和碱金属材料的氧化和氮化，并且能成膜为优质的有机层 20和金属层30。除此之外，根据本实施方式的成膜装置PM1，由从设置于同一处理室内的第三喷出机构510喷出的银，能在金属层30上立即形成保护膜40。由此，金属层30成膜后，不需要将基板G搬送到处理容器100的外部。其结果是， 能避免在金属层30的表面附着水分、氮、氧等杂质，能防止在金属层30上形成保护膜40之前，金属层30与处理容器内的杂质反应、氧化而绝缘物化后膜的劣化。这样做，通过在高活性化类金属层30氧化之前在同一腔室内使保护膜40成膜，能制造电子注入效率变高、高性能的有机EL元件。此外，不需要在第1实施方式中作为溅射的前处理而实施的软蚀刻的工序(图 2(d))。由此，能提高处理能力、提高生产性。3-2第3实施方式的变形例在以上的各实施方式中，在载置台110载置基板G，通过使用轨道IlOa使载置台 110滑行移动，来使各层在基板G连续地成膜。对此，在第3实施方式的变形例中，代替将基板G载置于载置台110，如图8所示，在处理容器的两端设置辊子610、620，通过旋转两端的辊子610、620，卷绕在两端的辊子610、620的薄膜Flm从第一喷出机构120a 120f — 侧经第二喷出机构130、向第三喷出机构510卷绕。这期间，从第一喷出机构120a 120f、 第二喷出机构130、第三喷出机构510分别喷出有机材料A F、锂、银，在薄膜Flm按顺序被蒸镀。由此，在处理容器内的同一空间能使有机层20、金属层30、保护膜40在薄膜Flm 上连续地进行成膜。由此，能防止在成膜中的气氛中灵敏反应的有机层20和金属层30的成膜中的劣化。由此，在薄膜Flm上维持高的光电变换效率和电子注入效率，能制造长寿命的有机EL元件，并且通过代替基板G将薄膜Flm用于被处理体能使制造成本降低。而且， 作为薄膜Flm，能使用PET (聚酯合成纤维Polyethylene Terephthalate)和PPE (聚苯醚 Polyphenylene Ether)。4第4实施方式接着，参照图9说明第4实施方式的成膜装置的内部构成。在本实施方式的成膜装置PMl中，继有机层20的蒸镀之后，使用2个不同的靶的2个不同的溅射处理能在同一处理容器100内连续地进行。说明具体的处理。首先，对有机层20进行蒸镀的时候，在蒸镀源200被气化的有机材料蒸气从第一喷出机构120a 120f朝向基板分别被喷出，由此实施有机层20的6层连续成膜。在处理容器100内置有用于在第一喷出机构120f旁边使金属层30成膜的溅射装置401。而且，内置有用于在溅射装置401的旁边使保护膜40成膜的溅射装置402。由于溅射装置401和溅射装置402主要的内部构成，与在第2实施方式说明的溅射装置400相同，所以这里省略说明。而且，溅射装置401相当于第一溅射装置，溅射装置402相当于第
二溅射装置。有机层20成膜后，基板移动到溅射装置401的下方，在此，功函数高的金属层30 成膜。溅射装置401，例如通过对由镁Mg形成的靶进行溅射，使被打出的镁Mg在基板上层积，形成金属层30。金属层30成膜后，基板移动到溅射装置402的下方，成膜为作为阴极起作用的保
15护膜40。溅射装置402，例如通过对由银Ag形成的靶进行溅射，使被打出的银Ag原子在基板上层积，形成保护膜40。在保护膜40也可以使用铝Al。此外，代替溅射装置401、402，也可以使用碱发放器(alkali dispenser)。而且，在保护膜40上形成由氧化硅膜SiO2和氮化硅膜SiN等形成的密封膜(未图示)，由此，能制造有机EL元件。在有机材料蒸气的蒸镀中，有机材料蒸气一边扩展一边到达基板。反之，溅射原子比较直线地到达基板。因此，有机材料蒸气比溅射原子更易飞到附近。因此，有机材料蒸气飞至溅射装置，优选在有机成膜一侧至少设置1个以上的排气机构，以不对金属层30的成膜产生坏影响。在本实施方式中，在第一喷出机构120f—侧配置排气装置195b，主要使从第一喷出机构120a 120f喷出的有机材料蒸气进行排气，防止有机材料蒸气飞向溅射装置401。第一喷出机构120f与溅射装置401之间的隔壁410也同样防止有机材料蒸气飞向溅射装置401。当然，它们的构造也防止溅射原子飞至有机成膜一侧。根据本实施方式，能防止有机材料和碱金属材料等的氧化和氮化，并且能使有机层20、金属层30和保护膜40成膜。在本实施方式中，由于能在同一处理容器内连续地实施有机层20的蒸镀、金属层30和保护膜40的形成，所以能实现在提高生产性的同时降低制造成本。尤其是，通过将溅射装置401，402横向排列地配置，能连续实施不同条件的成膜、 不同装置构造、不同材料的溅射成膜，具有在同一处理容器进行功能分离和短缩时间的效^ ο而且，在本实施方式中，排列2个溅射装置，也可以排列3个以上的溅射装置。如以上说明，根据各实施方式，能不使易活性化的碱金属氧化等，而稳定地制造高性能的有机EL装置。在上述实施方式中，各部分的动作相互关联，能一边考虑相互关联，一边转换一系列的动作。于是，通过这样的转换，能将用于制造上述有机EL元件的成膜装置的实施方式设定为用于制造上述有机EL元件的成膜方法的实施方式和使用上述成膜装置制造的有机 EL元件的实施方式。以上参照
了本发明适合的实施方式，但是本发明不限定于有关的例子。 凡本领域技术人员在权利要求记载的范畴内，能够想到的各种变更例或者修改例当然也属于本发明的技术范围。例如，在本发明中，使碱金属气化并成膜，但是碱金属的熔点低，能使用液体连续供给。因此，这种情况下，具有使用专用容器代替上述气化器能以液体一边连续地供给碱金属一边实施成膜的特征。反之，用上述气化器则难以连续供给材料。因此，为了由气化器连续供给材料，准备多个气化器，需要想办法更换使用各气化器等。此外，本发明使用的碱金属材料可以使用单体也可以使用化合物。但是，使用化合物的时候，需要在气化器配置吸气材料(getter)，使得为形成膜而必要的金属蒸气以外的材料不混入膜中。在本实施方式中，成膜装置的处理容器100和蒸镀源200另外设置，但也可以在一个处理容器内内置各有机材料的蒸镀源。此外，被处理体可以是730mm X 920mm以上的基板，也可以是200mm或300_以上
的硅晶片。
此外，有机层和功函数蒸镀层(金属层)可以是使相互的材料蒸气一边混杂在一起一边成膜。例如，也可以使残留的有机材料蒸气从第一喷出机构120a—侧飞至第二喷出机构130 —侧并混入金属层30。此外，可以使锂飞至第一喷出机构120a 120f —侧并混入有机层20。符号说明10 ITO20有机层30 金属层40保护膜50控制器100处理容器110载置台120a 120f第一喷出机构130第二喷出机构140、150、410、540 隔壁195a、195b、240、490、560 排气装置200蒸镀源300、500 气化器400、401 溅射装置420a、420b 靶材510第三喷出机构610、620 辊子G 基板Sys基板处理系统PMl成膜装置PM2蚀刻装置PM3 CVD 装置PM4溅射装置CM清洗装置TM搬送装置LLM负载锁定装置Flm 薄膜
权利要求
1.一种成膜装置，其特征在于，包括处理容器，在内部在被处理体上实施所需的处理； 第一蒸镀源，其收纳有机材料，并将所收纳的有机材料加热来使其气化； 第一喷出机构，其内置于所述处理容器并与所述第一蒸镀源连结，将在所述第一蒸镀源被气化的有机材料向所述处理容器内的被处理体喷出；第二蒸镀源，其收纳碱金属材料，并将所收纳的碱金属材料加热来使其气化；和第二喷出机构，其内置于所述处理容器并与所述第二蒸镀源连结，将在所述第二蒸镀源被气化的碱金属材料向所述处理容器内的被处理体喷出。
2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，还具有第三蒸镀源，其收纳保护膜用材料，并将被收纳的保护膜用材料加热来使其气化；和第三喷出机构，其内置于所述处理容器并与所述第三蒸镀源连结，将在所述第三蒸镀源被气化的保护膜用材料向所述处理容器内的被处理体喷出。
3.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于还具有内置于所述处理容器、对由保护膜用材料形成的靶进行溅射的溅射装置。
4.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于 具备载置被搬送到所述处理容器的被处理体的载置台，所述载置台，使朝上或者朝下或者纵向载置的被处理体从所述第一喷出机构一侧向所述第二喷出机构一侧滑动。
5.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于 在所述处理容器的两端具有辊子，通过旋转两端的所述辊子，来使被卷绕在两端的所述辊子的薄膜从所述第一喷出机构一侧向所述第二喷出机构一侧移动。
6.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于所述处理容器中，至少在所述第一喷出机构一侧配置有排气装置。
7.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于在所述第一喷出机构与所述第二喷出机构之间设置有隔壁。
8.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于 所述第一蒸镀源由收纳多种有机材料的多个坩埚形成， 所述第一喷出机构由连结在多个坩埚的多个喷出部形成，通过将在所述多个坩埚被气化的多种有机材料从设置于所述第一喷出机构的多个喷出部分别喷出，将层积有多种有机材料的有机层在被处理体上连续成膜。
9.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于 所述碱金属材料是锂、铯、钠、钾和铷中的任一种。
10.一种成膜装置，其特征在于，包括处理容器，在内部在被处理体上实施所需的处理； 第一蒸镀源，其收纳有机材料并将所收纳的有机材料加热来使其气化； 第一喷出机构，其内置于所述处理容器并与所述第一蒸镀源连结，将在所述第一蒸镀源被气化的有机材料向所述处理容器内的被处理体喷出；第一溅射装置，其内置于所述处理容器，对由碱金属材料形成的靶进行溅射；和第二溅射装置，其内置于所述处理容器，对由保护膜用材料形成的靶进行溅射。
11.如权利要求10所述的成膜装置，其特征在于在所述处理容器中，至少在所述第一喷出机构一侧配置有排气装置。
12.如权利要求10所述的成膜装置，其特征在于在所述第一喷出机构与所述第一溅射装置之间设置有隔壁。
全文摘要
本发明提供一种成膜装置。其防止形成电子注入层的有机EL元件的金属层的劣化。成膜装置PM1具有处理容器(100)，其于内部在基板上实施所需的处理；蒸镀源(200)(第一蒸镀源)，其收纳有机材料，将被收纳的有机材料加热并使其气化；第一喷出机构(120a)～(120f)，其内置于处理容器(100)并与蒸镀源(200)连结，将在蒸镀源(200)被气化的有机材料排向处理容器内的基板G；气化器(300)(第二蒸镀源)，其收纳锂等碱金属材料，将被收纳的碱金属材料加热并使其气化；第二喷出机构(130)，其内置于处理容器(100)并与气化器(300)连结，将在气化器(300)被气化的碱金属材料排向处理容器内的基板G。
文档编号H05B33/10GK102369787SQ20108001474
公开日2012年3月7日 申请日期2010年3月18日 优先权日2009年3月31日
发明者江面知彦, 继田浩平, 鳄渕美子 申请人:东京毅力科创株式会社