JP4469430B2

JP4469430B2 - 蒸着装置

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Publication number: JP4469430B2
Application number: JP33992598A
Authority: JP
Inventors: 弘東海林; 賢一福岡; 義和長崎
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Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2018-11-30
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子用薄膜層の蒸着装置に関する。詳しくは、基板に対向して配置した１または複数の蒸着源から蒸着材料を蒸発させて成膜を行う蒸着装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、有機物を用いた発光デバイスである有機ＥＬ素子が注目されており、ディスプレイ等への利用に向けて研究が進められている。
有機ＥＬ素子は、陽極（透明電極）、有機物からなる発光層および陰極（対向電極）を基板上に積層した構造で、陰極から発光層へ注入された電子と、陽極から発光層へ注入された正孔とが発光層内で再結合することにより発光が生じる原理である。
【０００３】
このような発光原理に基づく有機ＥＬ素子の発光特性を向上させるために、近年では、発光層に電子注入層や正孔注入層等の有機物からなる電荷注入層を積層した多層構造の有機ＥＬ素子の開発が中心となってきている。
具体的には、陰極からの電子の注入性を向上させるために、陰極と発光層との間に電子伝達機能を有する電子注入層を設けたり、陽極からの正孔の注入性を向上させるために、陽極と発光層との間に正孔伝達機能を有する正孔注入層を設けたり、あるいは、これらの電子注入層および正孔注入層の両方を設けたりすることで、発光効率を高めるようにしている。
【０００４】
一般に、電子注入層を構成する材料には、陰極から注入された電子を発光層に効率よく伝達しうる電子輸送性有機物が用いられ、正孔注入層を構成する材料には、陽極から注入されたの正孔を発光層に伝達しうる正孔注入性有機物が用いられる。
また、陰極材料には通常金属が用いられるが、電子の注入効率を高めるために、陰極を二層構造とし、発光層側の一層をＡｌｑ（トリス（８−キノリノール）アルミニウム）に電子注入性材料を微量混入して成膜する方法が提案されている（特開平４−２３０９９７号公報）。
【０００５】
このような有機ＥＬ素子のように、薄膜層を積層した構造の素子では、真空蒸着法により各層の成膜が行われる場合が多い。
例えば、蒸着法により、電子輸送性有機物と金属とからなる薄膜層を成膜する場合、基板の下方に蒸着源を二つ設け、電子輸送性有機物と金属とを各々別の蒸着源から同時に蒸発させて共蒸着させる方法が試みられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、上述したような有機薄膜素子の製造に際して、有機材料を、大面積の基板に連続的、かつ、再現性よく、しかも、均一に蒸着できることが要求されてきたが、従来の真空蒸着法では、これらの要求を充分に満足させることができない。
一般には、有機材料を、大面積の基板に連続的、かつ、再現性よく積層するには、蒸着源を大容量のボートなどを用いて蒸着することが考えられる。しかし、ボートを大容量にするに従い、そのボートからの熱的影響によって満足できる品質の薄膜層が得られない。
【０００７】
すなわち、ボートを大容量にするに従い、外部へ逃げる熱量も多くなるため、ボート内の蒸着材料を均一に加熱できず、特に、ボート金属と接する部分が局部的に過熱されるため、有機物の分解等、変質の可能性が生じやすい。
また、外部へ逃げた熱によって、隣接する蒸着源間で熱干渉が生じやすい。すると、蒸着源のシャッタを閉じていても、蒸着材料中に微量に含まれるガス不純物がシャッタの隙間から真空槽内に飛び出し、基板に到達する可能性がある。
また、シャッタを開いて蒸着を行う際、蒸着ビームが広がってしまい、その結果、広がったことにより基板までの経路が長くなることによって途中で酸化等を受けて反応し、その反応した有機材料が基板へ到達する可能性があるため、品質のよい薄膜層が得られないという問題がある。
【０００８】
また、蒸着法により、電子輸送性有機物と金属とからなる薄膜層を成膜する場合、基板上の各点に対して蒸着材料を均一に蒸発させることは困難であり、電子輸送性有機物と金属との組成比がその膜面内で変化しやすい。薄膜層の面内で金属の含有量にムラがあると、素子の面内において同一の輝度を得るための駆動電圧にばらつきが生じて充分な低電圧化が図れない上、寿命にもばらつきが生じるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、１または複数の蒸着材料を蒸発させて成膜を行うに際して有機材料を、大面積の基板に連続的、かつ、再現性よく、しかも、均一に不純物の混入もなく蒸着できる蒸着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の蒸着装置は、次の構成を備える。
【００１１】
〔蒸着装置〕
本発明の第１の蒸着装置は、減圧された真空槽内で、基板に対向して配置した１または複数の蒸着源から蒸着材料を蒸発させて成膜を行う装置であり、
前記蒸着源は、蒸着材料を収納した容器と、この容器の外側に配設されたヒータと、このヒータの外側に配設された断熱層と、前記断熱層を収容する外筒とを含み、
前記外筒が配置され、前記真空槽の底部を構成するベースプレートを有し、
前記ベースプレートは前記外筒の開口部を冷却する冷却手段を備えていること
を特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、蒸着源として、蒸着材料を収納した容器と、この容器の外側に配設されたヒータと、このヒータの外側に配設された断熱層とを含む構成の蒸着源を用いて、蒸着を行っているから、有機材料を、大面積の基板に連続的、かつ、再現性よく蒸着させるために、容器を大容量化しても、断熱層によって外部へ逃げる熱量を少なくできる。
そのため、容器内の蒸着材料を局部的に過熱することなく均一に加熱できるうえ、隣接する蒸着源間での熱干渉を極力少なくすることができるから、シャッタを閉じていても、蒸着材料中に含まれるガス不純物がシャッタの隙間から真空槽内に飛び出し、基板に到達するのを防止できる。よって、有機材料を、大面積の基板に連続的、かつ、再現性よく、不純物の混入もなく蒸着できる。
【００１３】
この場合、断熱層としては、ヒータからの熱が外部へ逃げるのを防止できる構造であればよいが、例えば、ヒータから外部へ発散される熱を内部の容器へ向けて反射するような熱反射部材が望ましい。このような構成であれば、ヒータからの熱を外部へ逃がすことなく、容器に効率的に伝達できる。
あるいは、断熱層として、熱反射部材に加え、その熱反射部材の外側に設けられた真空層とを含む構成が望ましい。このようにすれば、真空層によって、ヒータから外部へ発散される熱をより確実に遮断できるから、外部への熱影響を極力低減できる。
【００１４】
さらに、前記構成において、容器とヒータとの間には、ヒータからの熱を容器に対して均一に伝達する均熱部材が介在されていることが望ましい。このような構成であれば、ヒータからの熱が、容器に対して局部的に伝達されることなく、均一に伝達されるから、容器内の蒸着材料をより均一に加熱できる利点がある。
【００１９】
ところで、前述した基板の形状は、特に限定されないが、基板が矩形平板状に形成されたものである場合、この基板の回転軸線を中心とする円の円周上に複数の蒸着源を配設し、その円は、半径をＭ、前記基板の一辺の長さをＬとしたときに、Ｍ＞1/2×Ｌを満足するように設定することが望ましい。ここで、基板の辺の長さが異なる場合、基板全体に薄膜層を蒸着するためには、最も長い辺の長さをＬとして採用することが好ましい。
このように、各蒸着源を基板の回転軸線を中心とする円周上に設ければ、各蒸着源からの基板に対する蒸着材料の入射角度を互いに同一にできるので、膜面内における蒸着材料の組成比を容易に制御できる。しかも、基板のうち蒸着源に垂直になる部分に蒸着材料が集中して付着しやすいことから、蒸着源を配設する円の半径ＭをＭ＞1/2×Ｌとすることで、平面視で蒸着源は基板の外側に配置されることになるため、蒸着材料が基板に対して垂直に入射することがなくなり、基板に対して各蒸着材料を均一に蒸着できるから、膜面内における組成比の均一性を一層向上できる。
【００２０】
また、複数の蒸着源を、基板の回転軸線を中心とする円の円周上に配設した場合、これらの蒸着源の配設数をｎとしたときに、各蒸着源を円の中心から３６０°／ｎの角度で配設してもよい。
このように、複数の蒸着源を円周上において等間隔に配置すると、基板の各部分に対して複数の蒸着材料を順次重ねるように成膜できるので、膜の厚さ方向に組成比の異なる薄膜層を成膜できる。
【００２１】
以上において、前記蒸着材料として、有機物と無機物とを用い、有機エレクトロルミネッセンス素子の電荷注入層を成膜してもよい。電荷注入層としては、例えば、電子注入層、正孔注入層等が挙げられる。
具体的には、蒸着材料として、電子輸送性有機物と電子注入性材料とを用い、第１、第２、第３の蒸着方法のいずれかによって有機ＥＬ素子の電子注入層を成膜すれば、不純物の少ない高品質な薄膜層を得ることができる。
さらに、蒸着材料として、電子輸送性有機物と電子注入性材料とを用い、第４の蒸着方法によって有機ＥＬ素子の電子注入層を成膜すれば、不純物が少なく、しかも、電子輸送性有機物と電子注入性材料との組成比を電子注入層の膜面内で均一にできる。
【００２２】
特に、電子輸送性有機物として、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、Ａｌｑという）を採用し、電子注入性材料としてＬｉを採用して電子注入層を成膜した場合、Ｌｉの組成比が大きくなると、電子注入層の導電性が向上して所定の輝度を得るために必要な駆動電圧が低くなり、Ｌｉの組成比Ｌｉ：Ａｌｑ＝１：１が小さくなると導電性が低下して駆動電圧が高くなる。しかしながら、Ｌｉが組成比２：１以上となると、かえって駆動電圧が高くなる。このように、有機ＥＬ素子の駆動電圧は、Ｌｉの組成比により変化する。
このため、本発明の第４の蒸着方法を採用して電子注入層を成膜することで、膜面内におけるＬｉの組成比の均一化を図ることができるので、駆動電圧のばらつきの発生を防止できるから、素子の面内における駆動電圧を安定化させることができるとともに寿命の安定化を達成できる。
【００３２】
ここで、有機ＥＬ素子の電荷注入層について具体的に説明する。
〔電荷注入層の蒸着材料〕
有機ＥＬ素子の電荷注入層を構成する蒸着材料としては、以下の材料を用いることができる。
（１）電子注入層を構成する電子輸送性有機物
電子注入層の蒸着材料である電子輸送性有機物としては、有機ＥＬ素子作製時に電子注入層として用いられる材料を広く用いることができ、陰極から注入された電子を発光層に伝達する機能を有しているものであればよい。一般には、電子親和力が有機発光材料の電子親和力に比して大きく、陰極の仕事関数（陰極が多成分の場合には最小のもの）に比して小さいものが望ましい。ただし、エネルギーレベルの差が極端に大きいところは、そこに大きな電子注入障壁が存在することになり、好ましくない。電子輸送性有機物の電子親和力は、陰極の仕事関数或いは有機発光材料の電子親和力と同程度の大きさであることが好ましい。なお、ここでいう同程度とは、±０．５ｅＶ以下の差であることをいう。
【００３３】
つまり、電子輸送性有機物としては、▲１▼適当な電子親和力の値を持つ、▲２▼適当な電荷移動度を持つ、▲３▼真空蒸着法により薄膜形成が可能であるという▲１▼〜▲３▼の条件を満足すればよい。
▲１▼の電子親和力の値は、好ましくは、２．７ｅＶ以上であり、特に好ましくは、２．９ｅＶ以上である。
▲２▼の電荷移動度は、好ましくは、電子移動度が１０^-6cm²／Ｖ・ｓ以上である。
なお、後述の発光層を構成する材料も、上記▲１▼〜▲３▼の条件を満たすものとすることが好ましい。
【００３４】
電子輸送性有機物の具体例としては、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、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、特開昭５９−１９４３９３号公報において発光層の材料として開示されている一連の電子伝達性化合物、オキサジアゾール環の酸素原子をイオウ原子に置換したチアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有したキノキサリン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体（例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウムおよびビス（８−キノリノール）亜鉛等や、これらの金属錯体の中心金属がＩｎ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｓｎ，ＧａまたはＰｂに置き代わった金属錯体等）、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニンまたはこれらの末端がアルキル基，スルホン基等で置換されているもの、有機発光材料として示した前述のジスチリルピラジン誘導体が挙げられる。
これらの材料は、単独で用いてもよく、或いは、異なる複数種類のものを同時に用いてもよい。但し、複数種類の材料を用いる場合には、それぞれ異なる蒸着源から蒸発させる必要がある。
【００３５】
（２）電子注入層を構成する電子注入性材料
電子注入層の蒸着材料である電子注入性材料としては、有機ＥＬ素子の陰極の効率化に用いられるアルカリ金属、アルカリ土類金属、または希土類金属を採用できる。特に、電子を発光層に注入する観点からは、仕事関数が４ｅＶ以下の金属を用いることが好ましい。
アルカリ金属の具体例としては、リチウム（Ｌｉ：仕事関数２．９ｅＶ）、ナトリウム（Ｎａ：仕事関数２．７５ｅＶ）、カリウム（Ｋ：仕事関数２．３ｅＶ）、ルビジウム（Ｒｂ：仕事関数２．１６ｅＶ）、およびセシウム（Ｃｓ：仕事関数２．１４ｅＶ）が挙げられる。
また、アルカリ土類金属の具体例としては、カルシウム（Ｃａ：仕事関数２．８７ｅＶ）、ストロンチウム（Ｓｒ：仕事関数２．５９ｅＶ）、およびバリウム（Ｂａ：仕事関数２．７ｅＶ）等の仕事関数２．９ｅＶ以下のものが挙げられる。
【００３６】
このようなアルカリ金属とアルカリ土類金属とのうちで、アルカリ金属のみを一種または複数種組み合わせて用いてもよく、アルカリ土類金属のみを単独でまたは複数種類組み合わせて用いてもよく、或いは、アルカリ金属の一種または複数種とアルカリ土類金属の一種または複数種とを組み合わせて用いてもよい。
【００３７】
好ましい、希土類金属の例としては、Ｙｂ，Ｓｃ，Ｅｒ，Ｙ等がある。
電子注入性材料の他の好ましい例としては、ＬａＢ₆，ＹｂＢ₆等のホウ化金属、ＴｉＮ等の窒化金属、ＴｉＣ等の炭素化物等があり、これらは、仕事関数４ｅＶ以下で電子注入性である。
別の電子注入性材料の例としては、ＭｇＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ等のアルカリ土類金属酸化物、Ｌｉ₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ等のアルカリ金属酸化物、ＬｉＦ等のアルカリ金属のフッ化物、ＣａＦ₂等のアルカリ土類金属のフッ化物があり、これらは好ましく用いられる。
【００３８】
（３）正孔注入層を構成する有機物である正孔注入性有機物
正孔注入層の蒸着材料である正孔注入性有機物としては、既存の正孔注入材料を広く用いることができ、正孔の注入性或いは電子の障壁性を有しているものであればよい。
例えば、従来より、電子感光体の正孔注入材料として用いられているものを適宜選択して用いることができ、正孔の移動度が１０^-5cm²／Ｖ・ｓ（電界強度１０⁴〜１０⁵Ｖ／cm）以上であるものが好ましい。
【００３９】
具体例としては、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、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、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、シラザン誘導体、ポリシラン、アニリン系共重合体、導電性オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、後述する有機発光材としても採用できる芳香族ジメチリディン系化合物、ｐ型Ｓｉやｐ型ＳｉＣ等の無機半導体等を挙げることができる。
正孔注入材料としては、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物またはスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、特に、芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００４０】
上記ポルフィリン化合物の具体例としては、ポルフィン、１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン銅（II）、１，１０，１５，２０−テトラフェニルー２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン亜鉛（II）、５，１０，１５，２０−テトラキス（ペンタフリオロフェニル）−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン、シリコンフタロシアニンオキシド、アルミニウムフタロシアニンクロリド、フタロシアニン（無金属）、ジリチウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、銅フタロシアニン、クロムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキシド、マグネシウムフタロシアニン、銅オクタメチルフタロシアニン等が挙げられる。
【００４１】
また、前記芳香族第三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物の具体例
としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン、ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）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、４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン、３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベン、Ｎ−フェニルカルバゾール、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルのように２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、トリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４''−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン等が挙げられる。
【００４２】
（４）正孔注入層を構成する無機物である正孔注入性材料
正孔注入層の蒸着材料である正孔注入性金属材料としては、仕事関数が５ｅＶ付近以上の金属を採用することが望ましい。
具体的な正孔注入性金属材料としては、金（Ａｕ：仕事関数５．４ｅＶ）、ニッケル（Ｎｉ：仕事関数４．４１〜５．０ｅＶ）、パラジウム（Ｐｄ：仕事関数４．９０ｅＶ）、レニウム（Ｒａ：仕事関数４．９６ｅＶ）、白金（Ｐｔ：仕事関数５．３５〜５．８ｅＶ）が挙げられる。このうち、金、ニッケル、パラジウムおよび白金は、一般的なＷバスケット式の蒸着源を用いての蒸着が可能であり、レニウムは、細線の直接通電で蒸発可能である。
また、金属ではないが、ＣｄＳ、ＣａＳｅ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ等の半導体材料も正孔注入性材料として使用することができる。これらの半導体材料は、Ｗバスケットを用いて蒸発させることができる。
【００４３】
〔電荷注入層の構成〕
（１）電子注入層の組成
電子輸送性有機物と電子注入性材料との組成比は、モル比で電子輸送性有機物：電子注入性材料＝１００：１〜１：１００、好ましくは、１０：１〜１：５０である。
より好ましくは、電子輸送性有機物：電子注入性材料＝３：１〜１：３であり、さらに好ましくは、１：１程度である。
特に、電子輸送性有機物としてＡｌｑを用いるとともに電子注入性材料としてＬｉを用いた場合、Ｌｉの組成比が大きければ大きいほど電子注入層の導電性は向上するが、Ｌｉを酸化等を受けないように安定な状態で保持することが困難になる。このため、Ａｌｑ：Ｌｉの組成比は、モル比で１：１とすることが好ましい。
【００４４】
Ａｌｑの分子量は４５９、Ｌｉの分子量が約７であるため、モル比が１：１の場合でも、重量比は６５：１程度となる。従って、従来の方法では、ＡｌｑおよびＬｉをこの組成比で大面積の基板に対して均一に再現性よく蒸着するのは困難であるが、本発明の方法によれば、膜面内における均一性を確保できるとともに良好な再現性を得られる。
【００４５】
本発明により電子注入層を成膜するにあたって、電子輸送性有機物をＡｌｑ、電子注入性材料をＬｉとした場合、有機ＥＬ素子の素子性能を大きく左右するのは電子注入層の電子注入性能であることから、素子性能は、電子注入層における電子注入材料Ｌｉの組成比（モル比）に大きく依存することになる。
Ｌｉは、全元素の中で最も質量の小さい金属（原子量〜７）であり、Ａｌｑは分子量が４５９の化合物であるため、モル比により電子注入層の組成を制御する場合、蒸着速度、特にＬｉの蒸着速度をいかにして制御するかがポイントとなる。
【００４６】
本発明の第４の蒸着方法では、基板を回転させるとともに、その回転軸線から偏心した位置に設けた蒸着源から二元共蒸着により電子注入層を成膜するので、特に、大面積の素子を形成する場合に、有機ＥＬ素子の面内における素子性能を確実に均一化できる。
【００４７】
（２）電子注入層の膜厚
電子注入層の電気伝導率は、電子注入性材料（電子注入性金属）の組成により変化するため、それに応じて電子注入層の最適な膜厚は変化するが、概ね、１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは、３〜３００ｎｍ、さらに好ましくは、５〜５０ｎｍである。
膜厚１０ｎｍ以下では、膜の成長が不十分で蒸着膜が島状構造をとっていると考えられるが、５ｎｍ程度の膜厚でも均一な発光が得られているため、充分な素子性能を発揮できる。
【００４８】
（３）正孔注入層の組成および膜厚
正孔注入層の正孔注入性有機物と正孔注入性材料との組成比は、前記電子注入層の組成比と同様であり、その膜厚も前記電子注入層の膜厚と同様である。
【００４９】
〔蒸着源〕
有機化合物からなる有機ＥＬ素子の形成に用いる蒸着源としては、基板への熱等によるダメージが少ない蒸着源を採用することが好ましい。
本発明では、蒸着材料を収納した容器と、この容器の外側に配設されたヒータと、このヒータの外側に配設された断熱層とを含む蒸着源を用い、この蒸着源を有機ＥＬ素子を構成する蒸着材料の数だけ用意して、冷却手段を有するシュラウド中に収納し、後述する素子構成に従って順次成膜を行う。
【００５０】
〔蒸着条件〕
（１）基板
形状や大きさに特に制限はないが、本発明は、大面積の基板、具体的には、矩形平板状の基板の場合、一辺の長さが１０ｃｍを越える基板に対して特に有効であり、小面積の基板に対しても膜面内の均一性の向上には有効である。
また、大面積の基板に成膜した後に小面積の基板を多面取りする際にも有効である。
【００５１】
（２）基板と蒸着源との垂直距離Ｔｓ（図２参照）
基板と蒸着源との距離が大きいほど、基板の面内における膜厚の均一性が向上する。但し、基板と蒸着源との距離が大きいほど基板以外の部分に付着する蒸発物が増加するので、ロスが大きくなる。
例えば、基板が１００ｍｍ×２００ｍｍの矩形平板状である場合、基板と蒸着源との距離は、２００ｍｍ〜４００ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００５２】
（３）蒸着源の配置
基板の回転軸線を中心とする円の円周上に蒸着源を配設する場合、その円の半径Ｍは、基板の一辺の長さＬと、基板および蒸着源の距離Ｔｓとを定めた後に決定する。この際、蒸着材料の飛び方は蒸着源のタイプにより異なるため、円の半径Ｍは、蒸着材料の空間分布を考慮して決定する。
この空間分布とは、所定の蒸着方位に対する単位時間当たりの蒸発量を測定して確定されるものである。
空間分布は、蒸着源のタイプにより異なるが、一般に、余弦則に従う。つまり、蒸着分子の入射頻度Φ＝Ｎcosⁿθ（Ｎ：基板のうち蒸着源の蒸着面と垂直方向に対向する部分の膜厚，θ：入射角度）となり、ｎの値を実際の計測値により求める。
【００５３】
本発明の第４の蒸着方法では、基板を回転させながら蒸着を行うので、基板における膜厚分布は、回転軸を中心とした同心円状となる。
このため、回転軸線から径方向の一次元の長さである1/2×Ｌ（Ｌは、基板の一辺の長さや、基板の面内で膜の均一性が要求される部分の長さ）において、膜厚がある一定の範囲内で等しくなるようにシュミレーションの結果、蒸着源を配設する円の半径Ｍを決定する。
【００５４】
電荷注入層を形成する場合、上述のようにして決定した半径Ｍの円周上に、電荷輸送性有機物の蒸着源と、電子注入性材料または正孔注入性材料の蒸着源とを配置する。このため、蒸着材料として用いる電荷輸送性有機物の蒸着源と、電子注入性材料または正孔注入性材料の蒸着源とは互いに同一タイプとし、蒸着材料の飛び（空間分布）が同一となるようにする。
この場合、均一な電荷注入層を成膜するための好ましい方法としては、電荷注入層が電子注入層の場合、空間分布が同一の電子輸送性有機物と電子注入性材料とを選定し、これらを蒸発させるための蒸着源をそれぞれ前述した半径Ｍの円周上に配置する方法が挙げられる。
また、別の方法としては、空間分布を考慮して、電子輸送性有機物の蒸着源を半径Ｍの円周上に配置するとともに、この円と異なる半径Ｍ’の円周上に電子注入性材料の蒸着源を配置する方法がある。
【００５５】
さらに、電荷注入層の膜厚方向の組成を一定にする場合には、電荷輸送性有機物と電子注入性材料または正孔注入性材料との各蒸着源を互いに近接した位置に設けることが望ましい。
一方、電荷輸送性有機物と電気注入性有機物との組成比を、電荷注入層の厚さ方向に異ならせる場合、電荷輸送性有機物の蒸着源と、電気注入性有機物との各蒸着源を意図的に離れた位置に配置する。
【００５６】
（４）基板の回転
回転速度等には特に制限はないが、概ね、３ｒｐｍ〜１０ｒｐｍ程度が適当である。
また、前述したように、電荷注入層の組成比を厚さ方向に異ならせる場合には、組成比に基板の回転速度が関係してくる。
（５）蒸着真空度
蒸着開始前には、予め、１０^-3以下、好ましくは、１０^-4Ｐａとすればよく、蒸着中においては、１０^-4Ｐａ台の真空を維持することが望ましい。
【００５７】
（６）蒸着速度
電荷注入層を形成する場合を例に説明する。
各蒸着材料の蒸着速度は、電荷輸送性有機物と電子注入性材料または正孔注入性材料との組成比が所望の組成比となるようにそれぞれ調整する。
例えば、電子輸送性有機物としてＡｌｑを用い、電子注入性材料としてＬｉを用いて電子注入層を成膜する場合、蒸着速度は、Ａｌｑ：Ｌｉ＝３〜４Å／ｓ：０．１Å／ｓとすることが好ましい。
【００５８】
蒸着材料のうち電荷輸送性有機物の蒸着速度は、均一な成膜性が得られるとともに、蒸着源の温度が過度に昇温して電荷輸送性有機物が分解することがないような速度とすることが望ましい。
このような電荷輸送性有機物の蒸着速度の好ましい範囲は、０．１Å／ｓ〜５０Å／ｓであり、特に好ましくは、０．５Å／ｓ〜１０Å／ｓである。
【００５９】
また、電子注入性材料の蒸着速度は、蒸着源が過度に高温になったとき電荷輸送性有機物が損傷を受けないように設定するとともに、電子注入性材料を均一に成膜できるように設定することが好ましい。
電子注入性材料の蒸着速度の好ましい範囲は、０．００１Å／ｓ〜５０Å／ｓであり、特に好ましくは、０．０１Å／ｓ〜１Å／ｓである。
【００６０】
〔有機ＥＬ素子への応用〕
既述した通り、本発明は有機ＥＬ素子において、電荷注入層（正孔注入層、或いは電子注入層）を形成する際に非常に有効となる。
この電荷注入層を含む有機ＥＬ素子としては、以下のようなものがある。
すなわち、透明基板上に形成され、かつ、当該透明基板を光取り出し面とするタイプの有機ＥＬ素子の層構成の具体例としては、例えば、透明基板上の積層順が次の▲１▼〜▲３▼のものが挙げられる。なお、基板を光取り出し面としない場合には、基板上の積層順を次の▲１▼〜▲３▼の逆とすることもできる。
▲１▼陽極／正孔注入層／発光層／陰極
▲２▼陽極／発光層／電子注入層／陰極
▲３▼陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
【００６１】
発光層は、通常１種または複数種の有機発光材料によって形成されるが、有機発光材料と電子注入性材料および／または正孔注入性材料との混合物や、当該混合物もしくは有機発光材料を分散させた高分子材料等によって形成される場合もある。
また、上述した層構成の有機ＥＬ素子の外周に当該有機ＥＬ素子を覆うようにして、有機ＥＬ素子への水分や酸素の浸入を防止するための封止層が設けられる場合もある。
【００６２】
本発明の有機ＥＬ素子では、各層を構成する材料については特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。基板も含めて、前述した電子注入層および正孔注入層以外の各層について以下記述する。
【００６３】
（１）基板
基板を光取り出し面とする場合には、前述したように透明基板を用いる。この透明基板は、発光層からの発光（ＥＬ光）に対して高い透過性（概ね８０％以上）を与える物質からなっていればよく、その具体例としては、アルカリガラス、無アルカリガラス等の透明ガラスや、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフッ化ビニル、ポリアクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の透明樹脂、または石英等からなる板状物やシート状物、あるいはフィルム状物が挙げられる。どのような透明基板を用いるかは、目的とする有機ＥＬ素子の用途等に応じて適宜選択可能である。
一方、基板を光取り出し面としない場合には、上述した透明基板以外のものについても、基板として利用することができる。この場合の基板は無機物であってもよいし有機物であってもよい。
【００６４】
（２）陽極
陽極の材料としては、仕事関数の大きい（例えば４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物が好ましく用いられる。具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ、錫酸化物、亜鉛酸化物等の導電性透明材料が挙げられる。陽極は、蒸着法やスパッタ法等の方法で上記材料の薄膜を形成することにより作製することができる。
発光層からの発光（ＥＬ光）を陽極側から取り出す場合、陽極における前記ＥＬ光の透過率は１０％以上であることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００６５】
（３）発光層
発光層の材料として使用する有機発光材料は、(a)電荷の注入機能、すなわち、電界印加時に陽極あるいは正孔注入層から正孔を注入することができ、陰極あるいは電子注入層から電子を注入することができる機能、(b)輸送機能、すなわち、注入された正孔および電子を電界の力で移動させる機能、および(c)発光機能、すなわち、電子と正孔の再結合の場を提供し、これらを発光につなげる機能、の３つの機能を併せもつものであればよいが、上記(a)〜(c)の各機能それぞれについて十分な性能を併せもつことは必ずしも必要ではなく、例えば正孔の注入輸送性が電子の注入輸送性よりも大きく優れているものの中にも有機発光材料として好適なものがある。
有機発光材料としては、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤や、スチリルベンゼン系化合物を用いることができる。
【００６６】
上記の蛍光増白剤の具体例としては、ベンゾオキサゾール系では、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４’−ビス（５，７−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４’−ビス［５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾオリル］スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス［５−α，α−ジメチルベンジル−２−ベンゾオキサゾリル］チオフェン、２，５−ビス［５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル］−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４’−ビス（２−ベンゾオキサゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール、２−［２−（４−クロロフェニル）ビニル］ナフト［１，２−ｄ］オキサゾール等が挙げられる。
ベンゾチアゾール系では、２，２’−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等が挙げられ、ベンゾイミダゾール系では、２−［２−［４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾイミダゾール、２−［２−（４−カルボキシフェニル）ビニル］ベンゾイミダゾール等が挙げられる。さらに、他の有用な化合物は、ケミストリー・オブ・シンセティック・ダイズ（１９７１），第６２８〜６３７頁および第６４０頁に列挙されている。
【００６７】
また、上記のスチリルベンゼン系化合物の具体例としては、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）−２−メチルベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）−２−エチルベンゼン等が挙げられる。
【００６８】
さらに、上述した蛍光増白剤およびスチリルベンゼン系化合物以外にも、例えば、１２−フタロペリノン、１，４−ジフェニル−１，３−ブタジエン、１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン、ナフタルイミド誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ピラジリン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、スチリルアミン誘導体、クマリン系化合物、国際公開公報ＷＯ９０／１３１４８やAppl.Phys.Lett.,vol 58,18,P1982(1991)に記載されているような高分子化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、下記一般式（Ｉ）
【００６９】
（Ｒ−Ｑ）₂−Ａｌ−Ｏ−Ｌ …（Ｉ）
（式中、Ｌはフェニル部分を含んでなる炭素数６〜２４の炭化水素を表し、Ｏ−Ｌはフェノラート配位子を表し、Ｑは置換８−キノリノラート配位子を表し、Ｒはアルミニウム原子に置換８−キノリノラート配位子が２個を上回って結合するのを立体的に妨害するように選ばれた８−キノリノラート環置換基を表す。）
で表される化合物等も、有機発光材料として用いることができる。
【００７０】
ここで、上記芳香族ジメチリディン系化合物の具体例としては、１，４−フェニレンジメチリディン、４，４’−フェニレンジメチリディン、２，５−キシリレンジメチリディン、２，６−ナフチレンジメチリディン、１，４−ビフェニレンジメチリディン、１，４−ｐ−テレフェニレンジメチリディン、４，４’−ビス（２，２−ジ−ｔ−ブチルフェニルビニル）ビフェニル、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル等、およびこれらの誘導体が挙げられる。
また、上記一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム（III）、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（１−ナフトラート）アルミニウム（III）等が挙げられる。
【００７１】
その他、上述した有機発光材料をホストとし、当該ホストに青色から緑色までの強い蛍光色素、例えばクマリン系あるいは前記ホストと同様の蛍光色素をドープした化合物も、有機発光材料として好適である。有機発光材料として前記の化合物を用いた場合には、青色から緑色の発光（発光色はドーパントの種類によって異なる）を高効率で得ることができる。
前記化合物の材料であるホストの具体例としては、ジスチリルアリーレン骨格の有機発光材料（特に好ましくは、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル）が挙げられ、前記化合物の材料であるドーパントの具体例としては、ジフェニルアミノビニルアリレーン（特に好ましくは、例えば、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノビフェニルベンゼン）や４，４’−ビス［２−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリル）フェニル］ビニル］ビフェニル）が挙げられる。
【００７２】
上述した有機発光材料を用いて発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができるが、スパッタリング法以外の方法を適用することが好ましい。
また、発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着されて形成された薄膜や、溶液状態または液相状態の材料化合物から固体化されて形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
さらには、樹脂等の結着剤と有機発光材料とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
このようにして形成される発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常５ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【００７３】
発光層も蒸着法で形成するのが好ましい。特に、ホスト−ドーパント系の場合、電荷注入層同様、２元蒸着となり好適である。
すなわち、発光層の成膜に蒸着法を用いれば、この蒸着法のみで発光層および電荷注入層を連続して成膜できるので、設備の簡略化や精算時間の短縮を図るうえで有利である。
その際、目的とする有機ＥＬ素子が基板上に陽極、有機層および陰極をこの順で順次形成したものである場合には少なくとも有機物層を構成する各層（当該有機物層が単層構造である場合を含む。）の形成から陰極の形成までを、また、目的とする有機ＥＬ素子が基板上に陰極、有機物層および陽極をこの順で順次形成したものである場合には陰極の形成から陽極の形成までを、それぞれ連続的に行うことが好ましい。すなわち、ある層Ａ（陰極を構成する合金領域または上部金属領域である場合を含む。）を形成するまでの間に前記の層Ａが空気に触れないようにして各層の成膜を行うことが好ましい。
【００７４】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子と同様に、素子への水分や酸素の浸入を防止するための封止層を有していてもよい。
封止層の材料の具体例としては、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリユリア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、吸収率１％以上の吸水性物質および吸水率０．１％以下の防湿性物質、Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ，ＳｉＯ，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＧｅＯ，ＮｉＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂等の金属酸化物、ＭｇＦ₂，ＬｉＦ，ＡｌＦ₃，ＣａＦ₂等の金属フッ化物、パーフルオロアルカン，パーフルオロアミン，パーフルオロポリエーテル等の液状フッ素化炭素および当該液状フッ素化炭素に水分や酸素を吸着する吸着剤を分散させたもの等が挙げられる。
【００７５】
封止層の形成にあたっては、真空蒸着法、スピンコート法、スパッタリング法、キャスト法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、反応性スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法等を適宜適用することができる。封止層の材料として液状フッ素化炭素や当該液状フッ素化炭素に水分や酸素を吸着する吸着剤を分散させたものを用いる場合には、基板上に形成されている有機ＥＬ素子（既に別の封止層があってもよい。）の外側に、当該有機ＥＬ素子との間に空隙を形成しつつ、前記基板と共同して有機ＥＬ素子を覆うハウジング材を設け、前記基板と前記ハウジング材とによって形成された空間に前記液状フッ素化炭素や当該液状フッ素化炭素に水分や酸素を吸着する吸着剤を分散させたものを充填することによって封止層を形成することが好ましい。前記のハウジング材としては、吸水率の小さいガラスまたはポリマー（例えば三フッ化塩化エチレン）からなるものが好適に用いられる。ハウジング材を使用する場合には、上述した封止層を設けずに、当該ハウジング材のみを設けてもよいし、当該ハウジング材と前記基板とによって形成された空間に酸素や水を吸着する前記の吸着剤の層を設けるか当該吸着剤からなる粒子を分散させてもよい。
【００７６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
（１）真空蒸着装置
図１および図２には、本実施形態で用いる真空蒸着装置１が示されている。
この真空蒸着装置１は、内部が図示しない排気手段により所定の減圧状態に維持できる真空槽１０と、この真空槽１０内の上部に設置された基板ホルダ１１と、この基板ホルダ１１の下方に対向配置された複数の蒸着源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆとを含んで構成されている。
【００７７】
基板ホルダ１１は、基板３の周縁部を支持する保持部１２を備え、真空槽１０内で基板３を水平に保持する。この基板ホルダ１１の上面中央部分には、基板３を回転させるための回転軸部１３が垂直方向に立設されている。この回転軸部１３には、回転駆動手段であるモータ１４が接続され、このモータ１４の回転駆動により、基板ホルダ１１に保持された基板３が、その基板ホルダ１１とともに回転軸部１３を回転中心として自転するようになっている。つまり、基板ホルダ１１の中央に設けられた回転軸部１３が基板３の回転軸線１３Ａとして設定されている。
【００７８】
真空槽１０は、シュラウドを構成するベースプレート５と、このベースプレート５の上に被せられた槽本体６とを備え、内部が図示しない排気手段により所定の減圧状態に維持できるようになっている。
ベースプレート５には、回転軸線１３Ａを中心とする半径Ｍ（基板３の一辺の長さをＬとしたときに、Ｍ＞1/2×Ｌ）の円２１の円周上において、６０°の間隔毎に前記蒸着源２Ａ〜２Ｆの開口部外周を収納保持するための収納部７が形成され、かつ、内部が空洞８に形成されている。従って、蒸着源２Ａ〜２Ｆは、基板３の回転軸線１３Ａから離れた位置に配設されている。なお、蒸着源の数は、６つに限定されるものではなく、複数であれば、５つ以下であってもよく、あるいは、７つ以上であってもよい。
空洞８には、給水パイプ８Ａおよび排水パイプ８Ｂが接続され、これらのパイプ８Ａ，８Ｂを通じて室温以下の冷媒、例えば、１５℃〜３０℃前後の冷却水または液体窒素が循環されるようになっている。これらによって、蒸着源２Ａ〜２Ｆの開口部を冷却する冷却手段９が構成されている。
【００７９】
蒸着源２Ａ〜２Ｆは、図３に示すように、蒸着材料を収納する容器としてのるつぼ２１と、このるつぼ２１の外側に均熱部材２２を介して配設されたヒータ２３と、このヒータ２３の外側に設けられた断熱層２４と、これらを収納した外筒２５と、この外筒２５の外側に旋回された水冷パイプ２６と、前記るつぼ２１の開口部２１Ａを含む外筒２５の開口部を開閉するシャッタ装置２７とを有するセル型蒸着源から構成されている。なお、２８は熱電対である。
【００８０】
るつぼ２１は、石英、グラファイト（カーボン）、グラシーカーボン（ガラス成分含有グラファイト）、ＢＮ（窒化硼素）、アルミナなどの材料によって、比較的大きな開口部２１Ａを有する筒状容器に形成され、その開口部２１Ａがベースプレート５の上面と同じか、それより僅か下方に位置するように保持されている。
均熱部材２２は、ヒータ２３からの熱をつるぼ２１に対して均一にかつ効率的に伝達するためのもので、ＳＵＳ、Ｃｕなどの材料によって薄板筒状に形成されている。
【００８１】
断熱層２４は、均熱部材２２と同じ材料によって形成されかつ内外に積層された薄板筒状２つの熱反射部材２４Ａ，２４Ｂと、この外側の熱反射部材２４Ｂと前記外筒２５との間に設けられた真空層２４Ｃとを含んで構成されている。熱反射部材２４Ａ，２４Ｂは、内面側が平滑面（好ましくは鏡面）に仕上げられ、厚みが少なくとも均熱部材２２より厚く（約２倍以上）形成されている。真空層２４Ｃは、真空槽１内に連通されている。
【００８２】
シャッタ装置２７は、図４にも示すように、ベースプレート５に垂直にかつ回動可能に設けられた回動軸２７Ａと、この回動軸２７Ａにアーム２７Ｂを介して取り付けられ前記外筒２５の開口部より大きな円盤状のシャッタ板２７Ｃと、前記回動軸２７Ａを回転させてシャッタ板２７Ｃを回動変位させる駆動手段２７Ｄとから構成されている。シャッタ板２７Ｃは、開閉動作時にベースプレート５の上面と接することがないように、ベースプレート５の上面に対して僅かな隙間をもって取り付けられている。
【００８３】
（２）電荷注入層の作製
本実施形態では、前述した真空蒸着装置１を用い、電荷注入層である電子注入層または正孔注入層を基板３上に成膜する場合について説明する。
すなわち、正方形平板状に形成された基板３を用意し、この基板３を基板ホルダ１１の保持部１２に係止して水平な状態で保持させる。
ここで、電子注入層を成膜する場合、円２１周上で近接する二つの蒸着源２Ｂ，２Ｃに、電子輸送性有機物と電子注入性材料とをそれぞれ供給し、図示しない排気手段により、真空槽１０内を所定の真空度になるまで減圧する。
【００８４】
この後、蒸着源２Ｂ，２Ｃを加熱して、各蒸着源２Ｂ，２Ｃからそれぞれ電子輸送性有機物および電子注入性材料を同時に蒸発させるとともに、モータ１４を回転駆動させて基板３を回転軸線１３Ａを軸に所定速度で回転させる。このようにして、基板３を自転させながら電子輸送性有機物および電子注入性材料を共蒸着して電子注入層を成膜する。
【００８５】
このとき、蒸着源２Ｂ，２Ｃのヒータ２３から外部へ逃げようとする熱は、断熱層２４の熱反射部材２４Ａ，２４Ｂによってるつぼ２１に向かって反射されるとともに、真空層２４Ｃによって外部と遮断されているから、外部へ逃げる熱量を少なくできる。従って、蒸着源２Ｂ，２Ｃから外部へ逃げる熱による熱影響（蒸着源間の熱干渉や基板３への悪影響）を極力抑えることができる。
しかも、熱反射部材２４Ａ，２４Ｂによって反射された熱およびヒータ２３からるつぼ２１に向かって放射される熱は、均熱部材２２によってるつぼ２１に対して均一に伝達されるから、るつぼ２１内の蒸着材料は局部的に加熱されることなく均一に加熱されて蒸発される。
このとき、蒸着源２Ｂ，２Ｃは、基板３の回転軸線１３Ａから所定距離Ｍだけずれた位置に設けられているので、基板３の回転により、電子輸送性有機物および電子注入性材料の基板３への入射角度が変化して、蒸着材料が基板３に対して一様に付着するようになる。
【００８６】
また、正孔注入層を成膜する場合には、蒸着源２Ｂ，２Ｃにそれぞれ蒸着材料としての正孔注入性有機物および正孔注入性材料を供給し、電子注入層の場合と同様にして成膜を行う。
【００８７】
（３）有機ＥＬ素子の作製
本実施形態では、前述した真空蒸着装置１を用いて、陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極という素子構成の有機ＥＬ素子を作製する場合について説明する。
先ず、ガラス製の基板３上に予め陽極となるＩＴＯ透明電極（下部電極に相当）が形成されたもの（以下、下部電極付基材という）を用意する。
この下部電極付基材を有機溶媒中で超音波洗浄した後、乾燥窒素ガスを吹き付けて、ＩＴＯ透明電極の表面から有機溶媒を除去する。この後、ＵＶ／オゾン洗浄を行って、ＩＴＯ透明電極の表面から有機物を除去する。
【００８８】
次に、洗浄した下部電極付基材を基板ホルダ１１に装着するとともに、正孔注入層を構成する正孔注入性有機物を蒸着源２Ａに、電子注入層および発光層を構成する電子輸送性有機物を蒸着源２Ｂに、電子注入層を構成する電子注入性金属を蒸着源２Ｃに、陰極を構成する金属を蒸着源２Ｄに、それぞれ供給する。
そして、真空槽１０内を所定の真空度になるまで減圧した後、下部電極付基材のＩＴＯ透明電極上に、正孔注入層、有機発光層、電子注入層および陰極をこの順で順次積層して有機ＥＬ素子を得る。
このとき、正孔注入層の形成から陰極の形成までの間は、一度も真空を破ることなく有機ＥＬ素子を作製する。
【００８９】
薄膜層の積層にあたっては、先ず、蒸着源２Ａから正孔注入性有機物を蒸発させてＩＴＯ透明電極上に正孔注入層を蒸着する。この蒸着時には、下部電極付基板は、特に加熱も冷却もしない。
次いで、蒸着源２Ｂから、有機発光材料としての電子輸送性有機物を上述した正孔注入層の成膜時と同様の条件で蒸発させて、正孔注入層上に有機発光層を蒸着する。
次に、前述した「（２）電荷注入層の作製」と同様にして、蒸着源２Ｂおよび蒸着源２Ｃからそれぞれ電子輸送性有機物および電子注入性金属を同時に蒸発させて、有機発光層上に電子注入層を成膜する。
続いて、蒸着源２Ｄから陰極用の金属を蒸発させて電子注入層上に陰極を蒸着する。
ここで、正孔注入層の形成から陰極の形成まで、基板ホルダ１１に保持させた下部電極付基材を回転させながら蒸着を行う。
【００９０】
【実施例】
次に、本発明の効果を、具体的な実施例に基づいて説明する。
〔蒸着源の構造について〕
（比較例１）
一般的な高融点金属からなる蒸着ボートを用いて、有機材料を蒸着させる。
・ボート：長さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍのＭｏ製昇華金属用ボート
・有機材料：Ａｌｑを０．６ｇ充填
・蒸着温度：３１０℃〜３３０℃（蒸着ボートの通電用金属バーへの固定時の接触抵抗の再現性がなく、熱電対のボートへの熱接触に再現性がないため）
・蒸着速度：２Å／ｓ
このような条件で、５００Åを連続的に１０回蒸着した後、ボート残留物を見たところ、黄色のＡｌｑの上を、茶色の弱蛍光性の部分（不純物）が表面を覆っていた。
【００９１】
（実施例１）
実施例１は、前記実施形態のセル型蒸着源を用いて、有機材料を蒸着させた。
・蒸着源のるつぼ：石英製、容量１００ｃｃ
・有機材料および蒸着速度は、比較例１を同じ
その結果は、蒸着温度は３０５℃で安定しており、るつぼの残留物には比較例１のような茶色の部分が殆ど見られなかった。
【００９２】
〔シュラウド（冷却構造を有するベースプレート）の有無について〕
（実施例２）
実施例２は、実施形態のように、シュラウド（冷却手段を備えたベースプレート）内にセル型蒸着源を収納し、そこにＡｌｑを０．６ｇ充填したのち、蒸着可能な温度（３０５℃）まで加熱し維持した。但し、セル型蒸着源と基板との距離Ｔｓは４００ｍｍ、真空槽の真空度が２．０×１０^-4Ｐａである。また、シャッタ装置は閉じたままとし、基板へＡｌｑが付着しないようにした。
そこへ、ＩＴＯ付ガラス基板を挿入して１０分間保持し、その前後（挿入前と１０分後）の純水の接触角を、シュラウドへ冷却水（２０℃）を通水したときと、通水しなかったときとの２条件で測定した。なお、ＩＴＯ付ガラス基板は、真空槽へ挿入前に予めＵＶ洗浄装置にて、１５分間洗浄していた。
【００９３】
【表１】

【００９４】
この結果から、接触角の増加は基板表面への非親水性の不純物等の付着が原因と考えられる。
シャッタ装置を閉じているにも拘わらず、シュラウド非通水では、接触角が明らかに増加している。これは、蒸着材料中に僅かに含まれる不純物、あるいは、Ａｌｑがシャッタ装置のシャッタ板と蒸着源の開口部との隙間から飛び出し、基板に付着したものと考えられる。
シュラウド通水では、接触角が殆ど変化していないことから、不純物、あるいは、Ａｌｑが水冷シュラウドにトラップされ、基板への付着が抑えられているためと考察される。
【００９５】
〔基板と蒸着源との関係について〕
（実施例３）
実施例３は、電子輸送性有機物としてＡｌｑを用いるとともに電子注入性金属としてＬｉを用い、有機ＥＬ素子の電子注入層となるＡｌｑとＬｉとの混合膜を成膜する実験である。
実施例３では、以下の具体的な条件等を採用した。
【００９６】
（１）蒸着装置
・基板：ガラス基板（200mm×200mm×1.1mm ）
・蒸着源と基板との距離Ｔｓ：４００ｍｍ
・回転軸線と蒸着源の距離Ｍ：１５０ｍｍ（円の半径Ｍ）
・Ａｌｑの蒸着源：実施形態のセル型蒸着源
・Ｌｉの蒸着源：実施形態のセル型蒸着源
【００９７】
（２）蒸着条件
・蒸着時の真空度：６．５×１０^-5Ｐａ
・蒸着前の真空度：６．４×１０^-5Ｐａ
・Ａｌｑの蒸着速度：３．５Å／ｓ
（水晶振動子式膜厚計〔日本真空技術（株）製 CRTM-7000〕により測定）
・Ｌｉの蒸着速度：０．１Å／ｓ（Ａｌｑと同様に測定）
・基板の回転速度：５ｒｐｍ
・Ａｌｑの成膜膜厚：１０００Å（CRTM-7000により測定）
・Ｌｉの成膜膜厚：２８Å
【００９８】
以上の条件を採用するとともに、図５に示すように、基板３の表面を１６等分して一辺の長さＰが５０ｍｍの正方形の区画を設定し、その区画線上の４Ａ〜４Ｍの１３点に対してそれぞれ１０ｍｍ角のガラス基板４を貼り付けて、この基板３上にＡｌｑおよびＬｉを共蒸着した。
このようにして得たＡｌｑおよびＬｉからなる薄膜層について、各ガラス基板４の中心の膜厚を測定するとともに、当該中心におけるＬｉの組成比をＸ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）を用いて求めた。
その結果を表２に示す。
【００９９】
【表２】

【０１００】
（比較例２）
前記実施例３において、図６に示すように、Ａｌｑの蒸着源２ＢとＬｉの蒸着源２Ｃとを回転軸線１３Ａと直交する同一直線上に配置するとともに、回転軸線１３Ａと蒸着源２Ｂ，２Ｃとの各距離Ｍをそれぞれ３０ｍｍとし、基板３を回転させないで蒸着を行った以外は、前記実施例３と同様にしてＡｌｑとＬｉとの混合膜の成膜を行い、得られた薄膜層の膜厚およびＬｉの組成比を測定した。
その結果を表３に示す。
【０１０１】
【表３】

【０１０２】
表２，３より、実施例３のように、基板を回転させながらＡｌｑおよびＬｉを共蒸着するとともに、回転軸線と各蒸着源との距離Ｍを基板の辺の長さＬより大きくなるように設定することで、膜面内において、膜厚およびＬｉの組成比の均一化を達成できることがわかる。
【０１０３】
（実施例４）
実施例４は、前記実施形態に基づいて、有機ＥＬ素子を作製する実験である。
実施例４では、以下の具体的な条件等を採用した。
（１）蒸着材料
・正孔注入層：４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（以下、ＮＰＤと略記する）
・発光層：Ａｌｑ
・電子注入層：Ａｌｑ，Ｌｉ
・陰極：Ａｌ
【０１０４】
（２）蒸着装置
以下の条件を採用した以外は、前記実施例３の蒸着装置と同様な条件を採用した。
・基板：前記実施例１において示した基板上の４Ａ，４Ｃ，４Ｇ，４Ｋ，４Ｍの各位置に、ガラス基板（25mm×75mm×1.1mm ）上に膜厚１００ｎｍのＩＴＯ透明電極を形成した下部電極付基材を配置し、発光面積３２ｍｍ²（４mm×８mm）の有機ＥＬ素子を作製できるようにしたものを用いた。
・ＮＰＤの蒸着源：実施形態のセル型蒸着源
・Ａｌの蒸着源：実施形態のセル型蒸着源
【０１０５】
（３）蒸着条件
前記実施例３と同様な蒸着条件を採用するとともに、以下の条件を採用した。
・ＮＰＤの蒸着時の真空度：５．０×１０^-5Ｐａ以下
・ＮＰＤの蒸着速度：０．１〜０．３ｎｍ／ｓ
・ＮＰＤの膜厚：６０ｎｍ
・有機発光層の蒸着時の真空度：５．０×１０^-5Ｐａ以下
・有機発光層の蒸着速度：０．１〜０．３ｎｍ／ｓ
・有機発光層の膜厚：６０ｎｍ
・電子注入層の膜厚：２０ｎｍ
・Ａｌの蒸着時の真空度：１．０×１０^-4Ｐａ
・Ａｌの蒸着速度：１ｎｍ／ｓ
・Ａｌの膜厚：１５０ｎｍ
【０１０６】
以上の条件で作製した各位置４Ａ，４Ｃ，４Ｇ，４Ｋ，４Ｍの有機ＥＬ素子は、いずれも直流電圧４Ｖから明瞭な発光が確認され、輝度計の視野では無発光点が見あたらず、発光の均一性が良好であった。
これらの各有機ＥＬ素子の初期性能を表４に示す。
【０１０７】
【表４】

【０１０８】
表４より、各位置４Ａ，４Ｃ，４Ｇ，４Ｋ，４Ｍの素子は、いずれも発光性能が同一であると認められ、基板上の２００ｍｍ角の領域内で均一に有機物層（正孔注入層、有機発光層、電子注入層）および陰極が形成されていると考察される。
特に、陰極からの発光層への電子注入の役割を果たして、有機ＥＬ素子性能を大きく左右する電子注入層Ａｌｑ：Ｌｉが、各位置において均一な組成および均一な膜厚で形成されているためであると考えられる。
【０１０９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形なども本発明に含まれる。
すなわち、前記実施形態では、電子輸送性有機物と電子注入性材料との蒸着源を近接させることで、厚さ方向における組成比の均一化を図るようにしていたが、蒸着源の配設数をｎとしたときに、各蒸着源を円の中心から３６０°／ｎの角度で配設して、各蒸着源から蒸着材料を同時に蒸発させて成膜を行ってもよい。
【０１１０】
この場合、基板の各部分において複数の蒸着材料が順次重なるように成膜されるので、膜の厚さ方向に組成比の異なる薄膜層を成膜できる。
例えば、電子輸送性有機物および電子注入性材料の各蒸着源を、図１における蒸着源２Ａ，２Ｄとすることで、厚さ方向において電子輸送性有機物と電子注入性材料との組成比が異なる電子注入層を成膜できる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の素子用薄膜層の蒸着方法および蒸着装置によれば、有機材料を、大面積の基板に連続的、かつ、再現性よく、しかも、均一に不純物の混入なく蒸着できる。
本発明の有機ＥＬ素子によれば、不純物の混入がない大面積の電荷注入層を得ることができるとともに、その電荷注入層の膜面内における電子輸送性有機物と電子注入性材料との組成比の均一化を実現でき、これにより、駆動電圧および素子の寿命の安定化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図。
【図２】前記実施形態の真空蒸着装置を示す断面図。
【図３】前記実施形態の蒸着源を示す断面図。
【図４】前記実施形態の蒸着源のシャッタ装置を示す平面図。
【図５】本発明の実施例３で用いる基板を示す平面図。
【図６】比較例２で使用する真空蒸着装置を示す斜視図。
【符号の説明】
１真空蒸着装置
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ蒸着源
３基板
５ベースプレート（シュラウド）
７収納部
９冷却手段
１３Ａ回転軸線
１４モータ（回転駆動手段）
２１るつぼ（容器）
２２均熱部材
２３ヒータ
２４断熱層
２４Ａ，２４Ｂ熱反射部材
２４Ｃ真空層

Claims

減圧された真空槽内で、基板に対向して配置した１または複数の蒸着源から蒸着材料を蒸発させて成膜を行う装置であって、
前記蒸着源は、蒸着材料を収納した容器と、この容器の外側に配設されたヒータと、このヒータの外側に配設された断熱層と、前記断熱層を収容する外筒とを含み、
前記外筒が配置され、前記真空槽の底部を構成するベースプレートを有し、
前記ベースプレートは前記外筒の開口部を冷却する冷却手段を備えていること
を特徴とする蒸着装置。
請求項１に記載の蒸着装置において、
前記断熱層は、前記ヒータの外側に配設された熱反射部材を含むことを特徴とする蒸着装置。
請求項１に記載の蒸着装置において、
前記断熱層は、前記ヒータの外側に配設された熱反射部材と、この熱反射部材の外側に設けられた真空層とを含むことを特徴とする蒸着装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の蒸着装置において、
前記容器とヒータとの間には、ヒータからの熱を容器に対して均一に伝達する均熱部材が介在されていることを特徴とする蒸着装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の蒸着装置において、
前記容器の開口部は、前記ベースプレートの上面と同じ、もしくは前記上面より下方に位置することを特徴とする蒸着装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の蒸着装置において、
前記冷却手段は、冷媒の循環によって前記ベースプレートを冷却することを特徴とする蒸着装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に蒸着装置において、
前記外筒が冷却されていることを特徴とする蒸着装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に蒸着装置において、
前記基板に、その基板を自転させるための回転軸線を設定し、前記蒸着源をそれぞれ前記基板の回転軸線から離れた位置に配設し、前記基板を自転させながら蒸着を行うことを特徴とする蒸着装置。
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の蒸着装置において、
前記外筒の開口部を開閉するシャッタを有することを特徴とする蒸着装置。