JP4558277B2

JP4558277B2 - 発光装置の作製方法

Info

Publication number: JP4558277B2
Application number: JP2003044046A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 雅一村上; 奈緒美川上; 久大谷
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2003317955A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、絶縁表面を有する基板上に形成された有機発光素子を有する発光装置およびその作製方法に関する。また、有機発光パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した、有機発光モジュールに関する。なお本明細書において、有機発光パネル及び有機発光モジュールを共に発光装置と総称する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発光型の素子として有機発光素子を有した発光装置の研究が活発化しており、特に、ＥＬ材料として有機材料を用いた発光装置が注目されている。この発光装置は有機ＥＬディスプレイ又は有機発光ダイオードとも呼ばれている。
【０００３】
なお、有機発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層と記す）と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがあるが、本発明の成膜装置および成膜方法により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
【０００４】
発光装置は、液晶表示装置と異なり自発光型であるため視野角の問題がないという特徴がある。即ち、屋外に用いられるディスプレイとしては、液晶ディスプレイよりも適しており、様々な形での使用が提案されている。
【０００５】
有機発光素子は一対の電極間にＥＬ層が挟まれた構造となっているが、ＥＬ層は通常、積層構造となっている。代表的には、「正孔輸送層／発光層／電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
【０００６】
また、他にも陽極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、全て低分子系の材料を用いて形成しても良いし、全て高分子系の材料を用いて形成しても良い。
【０００７】
なお、本明細書において、陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称してＥＬ層という。したがって、上述した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てＥＬ層に含まれるものとする。
【０００８】
また、本明細書中では、陰極、ＥＬ層及び陽極で形成される発光素子を有機発光素子といい、これには、互いに直交するように設けられた２種類のストライプ状電極の間にＥＬ層を形成する方式（単純マトリクス方式）、又はＴＦＴに接続されマトリクス状に配列された画素電極と対向電極との間にＥＬ層を形成する方式（アクティブマトリクス方式）の２種類がある。
【０００９】
公知の代表的な蒸着法としては、蒸着材料を収納した容器まわりに抵抗加熱体を配置して通電加熱することによって間接的に加熱し、蒸着材料を蒸発させる抵抗加熱法、電子ビームを蒸着材料に照射し、蒸発させる電子銃蒸着法（ＥＢ蒸着法とも呼ばれる）などが挙げられる。その他の蒸着法として、金属で容器（蒸着材料を収納した）を形成し、直接通電して加熱し、蒸着材料を蒸発させる方法や、石英などの光透過性材料で容器（蒸着材料を収納した）を形成し、赤外線ランプによって蒸着材料を輻射加熱して蒸発させる方法などがある。
【００１０】
また、有機化合物からなる蒸着材料は、電子ビームを照射するとエネルギーが高すぎて分解してしまうため、その他の蒸着法が用いられることが多い。一方、一般に発光素子の陰極や陽極として、比較的融点の高い無機物である金属薄膜を蒸着する際には、成膜レートを安定させやすい電子銃蒸着法が用いられることが多い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、絶縁表面上に形成されたＴＦＴに接続され、且つ、マトリクス状に配列された第１電極（陰極、或いは陽極）と第２電極（陽極、或いは陰極）との間にＥＬ層を形成する方式（アクティブマトリクス方式）の発光装置において、優れたＴＦＴ特性を有する発光装置を完成させることを課題とする。具体的には、ＴＦＴ形成後の工程（特にＥＬ層の形成工程、対向電極の形成工程、画素電極の形成工程など）でＴＦＴ特性を低下させることなく、発光装置を完成させることを課題とする。
【００１２】
なお、ＴＦＴはアクティブマトリクス方式の発光装置を実現する上で、必須の素子となっている。加えて、アクティブマトリクス方式の発光装置を実現する上で、有機発光素子を用いた発光装置においては、ＴＦＴで有機発光素子に流す電流を制御するため、電界効果移動度の低い非晶質シリコンを用いたＴＦＴでは実現が困難であり、結晶構造を有する半導体膜、代表的にはポリシリコンを用いたＴＦＴを有機発光素子に接続するＴＦＴとして採用することが望ましい。
【００１３】
有機発光素子を有する発光装置の作製工程において、いくら優れたＴＦＴを形成できたとしても、ＴＦＴ形成後の工程で不純物が混入してしまったり、ＴＦＴ自体にダメージを与えてしまったりすると、発光装置の特性自体も低下することにつながり、信頼性や歩留まりも低下することになる。特に、ガラス基板や石英基板やプラスチック基板などの絶縁表面を有する基板上に形成した結晶構造を有する半導体膜（代表的にはポリシリコン膜）を活性層とするＴＦＴは、高い駆動能力（オン電流、Ｉ_on）を有している一方、非常に敏感であり様々な要因によって影響を受け特性が変化しやすいという面もある。
【００１４】
従って、アクティブマトリクス方式の発光装置において、ＴＦＴまでを作製した段階で測定したＴＦＴ特性と、ＴＦＴ上に有機発光素子を形成した後で測定したＴＦＴ特性とでは差が生じる恐れがある。
【００１５】
アクティブマトリクス方式の発光装置は、少なくとも、スイッチング素子として機能するＴＦＴと、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴとが、各画素に設けられている。スイッチング素子として機能するＴＦＴには低いオフ電流（Ｉ_off）が求められている一方、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴには、高い駆動能力（オン電流、Ｉ_on）及びホットキャリア効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させることが求められている。また、データ線側駆動回路のＴＦＴも、高い駆動能力（オン電流、Ｉ_on）及びホットキャリア効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させることが求められている。
【００１６】
加えて、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴには、高い駆動能力（オン電流、Ｉ_on）以外のＴＦＴ特性も優れていることが望ましく、例えば、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）が０に近いほど、低い駆動電圧での駆動が可能となり、消費電力の低下を達成することができるとともにＴＦＴに与えられるストレスが小さくなるため、信頼性の向上にもつながる。また、ＴＦＴのＳ値（サブスレッシュルド係数）が理想値（６０ｍＶ／decade）に近いほど、高速動作が可能となり、動画表示などの応答スピードが向上する。
【００１７】
即ち、本発明は、アクティブマトリクス方式の発光装置において、優れたＴＦＴ特性（オン電流、オフ電流、Ｖｔｈ、Ｓ値など）を有する発光装置を作製することを課題とする。
【００１８】
また、ＥＬ材料は極めて劣化しやすく、酸素もしくは水の存在により容易に酸化して劣化する。そのため、成膜後にフォトリソグラフィ工程を行うことができず、パターン化するためには開口部を有したマスク（以下、蒸着マスクという）で成膜と同時に分離させる必要がある。従って、昇華した有機ＥＬ材料の殆どが成膜室内の内壁、もしくは防着シールド（蒸着材料が成膜室の内壁に付着することを防ぐための保護板）に付着していた。
【００１９】
また、従来の蒸着装置は、膜厚の均一性を上げるために、基板と蒸着源との間隔を広くしており、装置自体が大型化していた。また、基板と蒸着源との間隔が広いため、成膜速度が遅くなり、成膜室内の排気に要する時間も長時間となってスループットが低下している。
【００２０】
加えて、従来の蒸着装置では、高価なＥＬ材料の利用効率が約１％以下と極めて低く、発光装置の製造コストは非常に高価なものとなっていた。
【００２１】
また、本発明は、ＥＬ材料の利用効率を高め、且つ、均一性に優れ、且つ、スループットの優れた蒸着装置を提供することも課題としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
単純マトリクス方式の発光装置の作製方法においては、ＴＦＴを形成しないため、発光素子の陰極または陽極となる金属層は、電子銃を用いた蒸着法が多く用いられている。ただし、ＥＬ層上に電子銃を用いた蒸着法で金属層を形成する場合、２次電子や反射電子やＸ線の入射によってＥＬ層が損傷を受ける問題があった。２次電子や反射電子の問題に対しては、蒸発源と基板との間に遮蔽板を配置して電子銃と基板を隔離する方法や、基板近傍に設けられた磁場で電子の入射を抑える方法や、基板に負電位を印加して電子の入射を抑える方法や、蒸発源近傍に正電位の電圧を印加する導電板を配置して電子を吸引する方法などが提案されている。これらの方法によって、上記問題を解決することが可能となり、ＥＬ層への損傷が低減され、ＥＬ層上に電子銃蒸着法で金属層を形成することができる。
【００２３】
本発明者らは、アクティブマトリクス方式の発光装置においても、ＴＦＴはＥＬ層の下方に配置されるため、ＥＬ層上に金属層を形成する方法として電子銃蒸着法を採用しても問題ないと予想していた。
【００２４】
しかしながら、ＴＦＴは、電子銃により発生するイオン化された蒸発粒子や２次電子や反射電子やＸ線などに対して非常に敏感であり、電子銃蒸着法を用いた場合、ＥＬ層への損傷はほとんど見られないものの、ＴＦＴへの損傷が大きいことが判明した。
【００２５】
図１３に電子銃蒸着法を用いて陰極を形成した後にＴＦＴ特性を測定した結果を示す。図１３（Ａ）は、画素部におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示し、図１３（Ｂ）は、駆動回路（ドライバ回路）におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示している。図１３（Ａ）においては、ＴＦＴがＥＬ層を介して陰極と接続しているが、図１３（Ｂ）においては、陰極がＴＦＴの上方に配置されて重畳しているものの、陰極とＴＦＴは接続していない。また、図１４（Ａ）は、陰極とは重畳していない部分の駆動回路（ドライバ回路）におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示している。また、図１４（Ｂ）は、ＥＬ層形成前に測定した画素部におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示している。
【００２６】
図１４（Ｂ）と比較して図１３（Ａ）のＴＦＴ特性は変化が見られ、Ｖｔｈがマイナスシフトしている。さらに、Ｓ値も悪化している。また、図１３（Ｂ）においてもＶｔｈがマイナスシフトし、Ｓ値も悪化している。一方、ＴＦＴの上方に陰極が形成されていないＴＦＴの特性である図１４（Ａ）は、ほとんど変化していない。
【００２７】
また、鉛箔で部分的に覆った基板（ＴＦＴが設けられている基板）上に電子銃を用いた蒸着法により成膜を行うと、鉛箔で覆われているＴＦＴの特性に変化が見られなかったことから、ＴＦＴ特性の変化はＸ線が寄与していることが推測できる。
【００２８】
このように、電子銃を用いた蒸着法は、融点が高い無機材料も蒸着させることができるという長所を持つ反面、ＴＦＴの特性、特にｐチャネル型ＴＦＴのＳ値を低下させてしまうといった欠点を有している。
【００２９】
そこで、本発明は、アクティブマトリクス方式の発光装置において、ＴＦＴへの影響が最も少ない抵抗加熱法を用いて、有機化合物を含む層（ＥＬ層）および金属層（陰極または陽極）を形成することを特徴とする。
【００３０】
また、有機化合物を含む層（ＥＬ層）を形成するＥＬ材料は低分子系（モノマー系）材料と高分子系（ポリマー系）材料に大別されるが、このうち低分子系材料は主に蒸着により成膜される。また、ＥＬ層に無機材料（シリコンなど）を含ませてもよい。
【００３１】
本明細書で開示する発光装置の作製方法に関する本発明の構成は、
陰極と、該陰極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する陽極とを有する発光素子と、該発光素子に接続されるＴＦＴとを有する発光装置の作製方法であって、
抵抗加熱で蒸着材料を加熱する蒸着法により、前記有機化合物を含む層と、金属材料からなる前記陰極とを形成することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【００３２】
図１に抵抗加熱法を用いて陰極を形成した後にＴＦＴ特性を測定した結果を示す。図１（Ａ）は、画素部におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示し、図１（Ｂ）は、駆動回路（ドライバ回路）におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示している。図１（Ａ）においては、ＴＦＴがＥＬ層を介して陰極と接続しているが、図１（Ｂ）においては、陰極がＴＦＴの上方に配置されて重畳しているものの、陰極とＴＦＴは接続していない。また、図２（Ａ）は、陰極とは重畳していない部分の駆動回路（ドライバ回路）におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示している。また、図２（Ｂ）は、ＥＬ層形成前に測定した画素部におけるｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を示している。
【００３３】
図１に示すように、抵抗加熱法を用いて陰極を形成した場合、図２（Ｂ）と比較してＴＦＴ特性にほとんど変化が見られない。
【００３４】
また、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。例えば陰極を２層構造とした場合、ＥＬ層と接する陰極の一層目は、抵抗加熱法で形成し、該陰極の一層目に接して二層目を電子銃蒸着法で形成すればよい。この場合、抵抗加熱法で形成した一層目の層がブロッキング層として機能し、ＴＦＴへの損傷を防ぐことができる。また、抵抗加熱法で形成した一層目の層を設けたことにより二層目の電子銃蒸着法での蒸着の際、局所的な電荷の集中を防ぎ、電気的なダメージを拡散させることができる。
【００３５】
また、本明細書で開示する発光装置の作製方法に関する他の本発明の構成は、陰極と、該陰極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する陽極とを有する発光素子と、該発光素子に接続されるＴＦＴとを有する発光装置の作製方法であって、
抵抗加熱で蒸着材料を加熱する蒸着法により、前記有機化合物を含む層と、前記有機化合物を含む層と接する前記陰極の下層とを形成し、
電子銃で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により、前記陰極の上層を形成することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【００３６】
また、上記作製方法により得られる構成も本発明の一つであり、
陰極と、該陰極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する陽極とを有する発光素子と、該発光素子に接続されるＴＦＴとを有する発光装置であって、
前記陰極は、抵抗加熱で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法による層と、電子銃で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着方法による層との積層であることを特徴とする発光装置である。
【００３７】
上記構成において、前記金属材料からなる蒸着材料は、仕事関数の小さい材料、代表的には周期表の１族もしくは２族に属する金属元素を含む合金材料であることを特徴としている。
【００３８】
また、本発明において、陰極上に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層上に陽極を形成してもよく、この場合における構成は、
陰極と、該陰極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する陽極とを有する発光素子と、該発光素子に接続されるＴＦＴとを有する発光装置であって、
前記陽極は、抵抗加熱で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法による層と、電子銃で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着方法による層との積層であることを特徴とする発光装置である。
【００３９】
また、上記構成において、前記金属材料からなる蒸着材料は、仕事関数の大きい材料、代表的にはＰｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎから選ばれた一種または複数の元素を含む導電性材料であることを特徴としている。
【００４０】
また、蒸着させるＥＬ材料や金属材料に対して、酸素や水等の不純物が混入する恐れのある主な過程を挙げた場合、蒸着前にＥＬ材料や金属材料を蒸着装置にセットする過程、蒸着過程などが考えられる。
【００４１】
通常、ＥＬ材料を保存する容器は、褐色のガラス瓶に入れられ、プラスチック製の蓋（キャップ）で閉められている。このＥＬ材料を保存する容器の密閉度が不十分であることも考えられる。
【００４２】
従来、蒸着法により成膜を行う際には、容器（ガラス瓶）に入れられた蒸発材料を所定の量取りだし、蒸着装置内での被膜形成物に対向させた位置に設置された容器（代表的にはルツボ、蒸着ボート）に移しかえているが、この移しかえ作業において不純物が混入する恐れがある。すなわち、有機発光素子の劣化原因の一つである酸素や水及びその他の不純物が混入する可能性がある。
【００４３】
ガラス瓶から容器に移しかえる際には、例えば、蒸着装置にグローブなどが備えられた前処理室内で人間の手で行うことが考えられる。しかし、前処理室にグローブを備えた場合、真空にすることができず、大気圧で作業を行うこととなり、たとえ窒素雰囲気で行うとしても前処理室内の水分や酸素を極力低減することは困難であった。ロボットを使用することも考えられるが、蒸発材料は粉状であるので、移しかえするロボットを作製することは困難である。従って、下部電極上にＥＬ層を形成する工程から上部電極形成工程までの工程を全自動化し、不純物混入を避けることが可能な一貫したクローズドシステムとすることを困難していた。
【００４４】
そこで、本発明は、ＥＬ材料を保存する容器として従来の容器、代表的には褐色のガラス瓶等を使用せず、蒸着装置に設置される予定の容器にＥＬ材料や金属材料を直接収納し、搬送後に蒸着を行う製造システムとし、高純度な蒸着材料への不純物混入防止を実現するものである。また、ＥＬ材料の蒸着材料を直接収納する際、得られた蒸着材料を分けて収納するのではなく、蒸着装置に設置される予定の容器に直接昇華精製を行ってもよい。本発明により、今後のさらなる蒸着材料の超高純度化への対応を可能とする。また、蒸着装置に設置される予定の容器に金属材料を直接収納し、加熱抵抗により蒸着を行ってもよい。
【００４５】
上記蒸着装置に設置する容器に蒸着材料を直接収納する作業は、蒸着装置を使用する発光装置メーカーが蒸着材料を作製、または販売している材料メーカーに依頼することが望ましい。
【００４６】
また、いくら高純度なEL材料を材料メーカーで提供されても、発光装置メーカーで従来の移しかえの作業があるかぎり不純物混入の恐れが存在し、EL材料の純度を維持することができず、純度に限界があった。本発明により発光装置メーカーと材料メーカーが連携して不純物混入の低減に努めることによって、材料メーカーで得られる極めて高い純度のＥＬ材料を維持し、そのまま純度を落とすことなく発光装置メーカーで蒸着を行うことができる。
【００４７】
本明細書で開示する発明の構成は、
有機材料、無機材料、或いは金属材料を収納した第１の容器が第２の容器で密閉され、
真空排気手段を有する製造装置に、基板を配置し、前記第２の容器を導入し、該第２の容器の中から前記第１の容器を取り出して配置した後、前記第１の容器を抵抗加熱により加熱して前記基板上に蒸着を行うことを特徴とする製造装置の操作方法である。
【００４８】
上記構成において、前記第１の容器は、内壁に有機材料が昇華精製されていることを特徴としている。また、上記構成において、前記金属材料は、発光素子の陰極または陽極となる導電性材料であることを特徴としている。また、上記構成において、前記無機材料は、発光素子の陰極バッファ層となる材料（ＣａＦ₂、ＭｇＦ₂、ＢａＦ₂など）であることを特徴としている。
【００４９】
また、従来の抵抗加熱法を用いた蒸着装置では、電子銃を用いた蒸着法に比べて成膜レートが不安定になりやすいという欠点があった。
【００５０】
そこで、本発明は、蒸着材料の利用効率を高め、且つ、均一性に優れ、且つ、スループットの優れた蒸着装置を提供するため、蒸着の際、基板と蒸着源との間隔距離ｄを代表的には２０ｃｍ以下に狭め、蒸着材料の利用効率及びスループットを格段に向上させる。基板と蒸着源との間隔距離ｄを狭めることによって、成膜室サイズを小型化することができる。小型化によって、成膜室容積量を小さくしたことにより真空排気の時間を短縮でき、且つ、成膜室内に存在するトータルの不純物量を低減でき、高純度なＥＬ材料への不純物（水分や酸素など）混入防止を実現するものである。
【００５１】
また、上記製造装置の操作方法において、前記基板と前記容器との間隔距離を２０ｃｍ以下として前記基板上に蒸着を行うことを特徴としている。
【００５２】
加えて、成膜室内に基板を回転させる機構と、蒸着源を移動させる機構とを設け、蒸着の際、基板の回転と、蒸着源の移動とを同時に行うことによって、膜厚均一性の優れた成膜を行うことを特徴とする。
【００５３】
また、上記製造装置の操作方法において、前記蒸着を行う際、前記基板を回転させ、且つ、前記第１の容器を移動させることを特徴としている。
【００５４】
また、本明細書で開示する発明の構成は、
容器内に有機材料、或いは金属材料からなる蒸着材料を収納する第１工程と、
蒸着装置内に基板を配置し、該基板に対向させて前記容器を設置する第２工程と、
前記蒸着装置内に設置された前記容器を抵抗加熱により加熱し、且つ、基板と前記容器との間隔距離を２０ｃｍ以下として前記基板上に蒸着を行う第３工程と、を有することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【００５５】
また、上記構成において、容器内に有機材料、或いは金属材料からなる蒸着材料を収納する第１工程は、材料メーカーで行われることを特徴としている。
【００５６】
また、上記構成において、前記蒸着を行う際、前記基板を回転させ、且つ、前記容器を移動させることを特徴としている。また、上記構成において、有機材料を収納する際、前記容器内に直接、昇華精製してもよい。
【００５７】
また、上記構成において、前記基板は、ＴＦＴと該ＴＦＴに接続する第１電極とが設けられており、
前記第３の工程で、前記第１電極上に接して抵抗加熱法により有機材料からなる有機化合物を含む層を形成し、該有機化合物を含む層上に接して抵抗加熱法により金属材料からなる第２の電極を形成して、
前記第１電極と、前記有機化合物を含む層と、前記第２電極とを有する発光素子を作製することを特徴としている。
【００５８】
また、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【００５９】
また、本発明の発光装置において、画素構造は特に限定されず、１つの画素に保持容量やメモリ（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなど）を形成してもよい。さらに１つの画素に複数（２個、または３個以上）のＴＦＴや様々な回路（カレントミラー回路など）を組み込んだ構造としてもよい。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００６１】
（実施の形態１）
ここでは、同一基板上に画素部と駆動回路とを有し、有機発光素子を含むアクティブマトリクス型発光装置の作製工程を例にとって図３および図４に説明する。
【００６２】
まず、図３（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板１１上に公知の作製工程により薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）１２を形成する。画素部１０ａには、ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴを設けるが、ここでは、有機発光素子に電流を供給するｐチャネル型ＴＦＴを図示している。なお、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴがｎチャネル型ＴＦＴであってもｐチャネル型ＴＦＴであってもよい。また、画素部の周辺に設ける駆動回路１０ｂには、ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ、およびこれらを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路などを形成する。なお、ここでは、透明な酸化物導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）からなる陽極１３をマトリクス状に形成した後、ＴＦＴの活性層と接続する配線を形成している例を示す。次いで、陽極１３の端部を覆う無機絶縁材料または有機絶縁材料からなる絶縁膜１４を形成する。
【００６３】
次に、図３（Ｂ）に示すように、有機発光素子を形成する有機化合物を含む層（ＥＬ層）の成膜を行う。
【００６４】
まず、前処理として陽極１３のクリーニングを行う。陽極表面のクリーニングとしては、真空中での紫外線照射、または酸素プラズマ処理を行い、陽極表面をクリーニングする。また、酸化処理としては、１００〜１２０℃で加熱しつつ、酸素を含む雰囲気中で紫外線を照射すればよく、陽極がＩＴＯのような酸化物である場合に有効である。また、加熱処理としては、真空中で基板が耐えうる５０℃以上の加熱温度、好ましくは６５〜１５０℃の加熱を行えばよく、基板に付着した酸素や水分などの不純物や、基板上に形成した膜中の酸素や水分などの不純物を除去する。特に、ＥＬ材料は、酸素や水などの不純物により劣化を受けやすいため、蒸着前に真空中で加熱することは有効である。
【００６５】
次いで、大気にふれさせることなく、蒸着源を備えた成膜室に搬送し、陽極１３上に有機化合物を含む層の１層である正孔輸送層、正孔注入層、または発光層などを適宜、積層形成する。ここでは、抵抗加熱により蒸着源を加熱して蒸着を行い、正孔注入層１５と、発光層（Ｒ）１６と、発光層（Ｇ）１７と、発光層（Ｂ）１８とを形成する。なお、発光層（Ｒ）は、赤色光を発する発光層であり、発光層（Ｇ）は、緑色光を発する発光層であり、発光層（Ｂ）は、青色光を発する発光層である。
【００６６】
次いで、陰極１９を抵抗加熱により蒸着源を加熱して蒸着を行う。陰極１９を抵抗加熱法で形成することによって、ＴＦＴの電気特性を変化させることなく有機発光素子を完成させることができる。画素部において、抵抗加熱法による陰極形成後のＴＦＴ特性を示す図１（Ａ）と、ＥＬ層形成前のＴＦＴ特性を示す図２（Ｂ）とを比較しても特性にほとんど変化は見られない。任意の３つのＴＦＴを測定したそれぞれのＶｔｈは、図１（Ａ）に示したように、−０．４４（Ｖ）、−０．５１（Ｖ）、−１．５９Ｖであり、Ｓ値は、０．２１４（Ｖ／dec）、０．２８７（Ｖ／dec）、０．２６（Ｖ／dec）と優れた値であった。
【００６７】
陰極１９に用いる材料としては仕事関数の小さい金属（代表的には周期表の１族もしくは２族に属する金属元素）や、これらを含む合金を用いることが好ましいとされている。仕事関数が小さければ小さいほど発光効率が向上するため、中でも、陰極に用いる材料としては、アルカリ金属の一つであるＬｉ（リチウム）を含む合金材料が望ましい。なお、陰極は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線を経由して入力端子部に端子電極を有している。従って、図３（Ｂ）に示すように駆動回路において、いくつかのＴＦＴは陰極１９と重畳する場合がある。この陰極１９と重畳するＴＦＴ特性を測定した結果が、図１（Ｂ）に示したものである。
【００６８】
抵抗加熱法ではなく、電子銃を用いた蒸着法で陰極を形成した場合、画素部のＴＦＴだけでなく、駆動回路において陰極と重畳するＴＦＴも電気特性が変化してしまう。電子銃を用いた蒸着法で陰極を形成したＴＦＴの電気特性を図１３および図１４に示す。画素部における任意の３つのＴＦＴを測定したそれぞれのＶｔｈは、図１３（Ａ）に示したように、−７．６９（Ｖ）、−７．０７（Ｖ）、−７．１５Ｖであり、Ｓ値は、０．５４１（Ｖ／dec）、０．５５９（Ｖ／dec）、０．５６６（Ｖ／dec）であった。
【００６９】
次いで、保護膜、封止基板、或いは封止缶で封入することにより、有機発光素子を外部から完全に遮断し、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことが好ましい。なお、乾燥剤を設置してもよい。
【００７０】
次いで、異方性導電材で入出力端子部の各電極にＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を貼りつける。異方性導電材は、樹脂と、表面にＡｕなどがメッキされた数十〜数百μm径の導電性粒子とから成り、導電性粒子により入出力端子部の各電極とＦＰＣに形成された配線とが電気的に接続する。
【００７１】
また、必要があれば、偏光板と位相差板とで構成される円偏光板等の光学フィルムを設けてもよいし、ＩＣチップなどを実装させてもよい。
【００７２】
以上の工程でＦＰＣが接続されたモジュールタイプアクティブマトリクス型の発光装置が完成する。
【００７３】
また、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。ここでは、陰極を２層構造とし、ＥＬ層と接する陰極の一層目を抵抗加熱法で形成し、該陰極の一層目に接して二層目を電子銃蒸着法で形成する例を図４に示す。なお、図３と同一である工程の詳細な説明は簡略化のため、ここでは省略することとする。
【００７４】
図３（Ａ）と同様に絶縁表面を有する基板２１上にＴＦＴ２２、陽極２３、絶縁膜２４を形成する。（図４（Ａ））
【００７５】
次いで、図３（Ｂ）と同様に抵抗加熱法で、正孔注入層２５、発光層（Ｒ）２６、発光層（Ｇ）２７、発光層（Ｂ）２８を形成する。次いで、抵抗加熱法で陰極（下層）２９ａを形成する。（図４（Ｂ））この陰極（下層）２９ａの膜厚は、後に行われる電子銃蒸着法での蒸着の際にＴＦＴがダメージを受けない範囲で適宜設定すればよい。
【００７６】
次いで、図４（Ｃ）に示すように電子銃蒸着法で陰極（上層）２９ｂを形成する。ここでは陰極２９ａ、２９ｂとして同一材料を蒸着した例を示したが、それぞれ異なる材料としてもよい。
【００７７】
このように陰極を積層構造とした場合、抵抗加熱法で形成した一層目の層がブロッキング層として機能し、ＴＦＴへの損傷を防ぐことができる。また、抵抗加熱法で形成した一層目の層を設けたことにより二層目の電子銃蒸着法での蒸着の際、局所的な電荷の集中を防ぎ、電気的なダメージを拡散させることができる。
【００７８】
以降の工程は、上記モジュールタイプのアクティブマトリクス型の発光装置の作製方法と同一であるのでここでは省略する。
【００７９】
また、ここでは、陽極を透明導電膜とし、該陽極、有機化合物を含む層、陰極の順に積層する例を示したが、本発明は、この積層構造に限定されず、陰極、有機化合物を含む層、陽極の順に積層してもよいし、陽極を金属層とし、該陽極、有機化合物を含む層、透光性を有する陰極の順に積層してもよく、ＴＦＴ上に有機発光素子を形成する際に金属層からなる陰極または陽極を、抵抗加熱法で蒸着することを特徴としている。
【００８０】
また、ここではＴＦＴの構造としてトップゲート型ＴＦＴの例を示したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
【００８１】
（実施の形態２）
ここでは、図５に示す蒸着装置を説明する。図５（Ａ）は断面図、図５（Ｂ）は上面図である。
【００８２】
図５において、５１は成膜室、５２は基板ホルダ、５３は基板、５４は蒸着マスク、５５は蒸着シールド（蒸着シャッター）、５７は蒸着源ホルダ、５８は蒸着材料、５９は蒸発した蒸着材料５９である。
【００８３】
真空度が５×１０^-3Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０^-4〜１０^-6Ｐａまで真空排気された成膜室５１で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により蒸着材料は蒸発（気化）されており、蒸着時にシャッター（図示しない）が開くことにより基板５３の方向へ飛散する。蒸発した蒸発材料５９は、上方に飛散し、蒸着マスク５４に設けられた開口部を通って基板５３に選択的に蒸着される。
【００８４】
上記蒸着装置において、蒸着源ホルダとは、ルツボと、ルツボの外側に均熱部材を介して配設されたヒータと、このヒータの外側に設けられた断熱層と、これらを収納した外筒と、外筒の外側に旋回された冷却パイプと、ルツボの開口部を含む外筒の開口部を開閉するシャッタ装置とから構成されている。なお、本明細書中において、ルツボとは、ＢＮの焼結体、ＢＮとＡｌＮの複合焼結体、石英、またはグラファイトなどの材料によって形成された比較的大きな開口部を有する筒状容器であり、高温、高圧、減圧に耐えうるものとなっている。
【００８５】
なお、蒸着源ホルダ５７に備えられた抵抗加熱は、マイクロコンピュータにより成膜速度を制御できるようにしておくと良い。
【００８６】
図５に示す蒸着装置においては、蒸着の際、基板５３と蒸着源ホルダ５７との間隔距離ｄを代表的には２０ｃｍ以下、好ましくは５ｃｍ〜１５ｃｍに狭め、蒸着材料の利用効率及びスループットを格段に向上させている。
【００８７】
さらに、基板ホルダ５２には、基板５３を回転させる機構が設けられている。また、蒸着源ホルダ５７は、水平を保ったまま、成膜室５１内をＸ方向またはＹ方向に移動可能な機構が設けられている。
【００８８】
図５に示す蒸着装置は、蒸着の際、基板５３の回転と、蒸着源ホルダ５７の移動とを同時に行うことによって、膜厚均一性の優れた成膜を行うことを特徴としている。
【００８９】
従来の抵抗加熱法を用いた蒸着装置では、電子銃を用いた蒸着法に比べて成膜レートが不安定になりやすいものであったが、図５に示す蒸着装置は、均一性に優れ、且つ、スループットの優れた蒸着装置である。
【００９０】
また、移動可能な蒸着源ホルダ５７に蒸着シャッターを設けてもよい。また、一つの蒸着源ホルダに備えられる有機化合物は必ずしも一つである必要はなく、複数であっても良い。
【００９１】
また、基板５３と蒸着源ホルダ５７との間隔距離ｄを代表的には２０ｃｍ以下、好ましくは５ｃｍ〜１５ｃｍに狭めるため、蒸着マスク５４も加熱される恐れがある。従って、蒸着マスク５４は、熱によって変形されにくい低熱膨張率を有する金属材料（例えば、タングステン、タンタル、クロム、ニッケルもしくはモリブデンといった高融点金属もしくはこれらの元素を含む合金、ステンレス、インコネル、ハステロイといった材料）を用いることが望ましい。また、加熱される蒸着マスクを冷却するため、蒸着マスクに冷却媒体（冷却水、冷却ガス）を循環させる機構を備えてもよい。
【００９２】
また、蒸着マスク５４は選択的に蒸着膜を形成する際に使用するものであり、全面に蒸着膜を形成する場合には特に必要ではない。
【００９３】
また、基板ホルダ５２は永久磁石を備えており、金属からなる蒸着マスクを磁力で固定しており、その間に挟まれる基板５３も固定されている。ここでは、蒸着マスクが基板５３と密接している例を示したが、ある程度の間隔を有して固定する基板ホルダや蒸着マスクホルダを適宜設けてもよい。
【００９４】
また、成膜室には、成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結されている。真空排気処理室としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられている。これにより搬送室の到達真空度を１０^-5〜１０^-6Ｐａにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。装置内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。装置内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に成膜装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
【００９５】
また、成膜室５１内にプラズマ発生手段を設け、基板を配置していない状態で成膜室内にプラズマを発生させ、成膜室内壁、防着シールド、または蒸着マスクに付着した蒸着物を気化させて成膜室外に排気することによって、クリーニングしてもよい。こうして、メンテナンス時に成膜室内を大気にふれることなくクリーニングすることが可能となる。なお、クリーニングの際、気化した有機化合物は、排気系（真空ポンプ）などによって回収し、再度利用することもできる。
【００９６】
本実施の形態は、実施の形態１と自由に組み合わせることができる。図５に示す蒸着装置を用いれば、基板面内における均一性を向上させることができ、有機化合物を含む層、金属層からなる陰極または陽極を抵抗加熱法で形成できる。
【００９７】
（実施の形態３）
図６に本発明の製造システムの説明図を示す。
【００９８】
図６において、６１ａは第１の容器（ルツボ）であり、６１ｂは第１の容器を大気から隔離して汚染から防ぐための第２の容器である。また、６２は高純度に精製された粉末状のＥＬ材料である。また、６３は真空可能なチャンバーであり、６４は加熱手段、６５は被蒸着物、６６は蒸着膜である。また、６８は、材料メーカーであり、蒸着材料である有機化合物材料を生産、精製している製造者（代表的には原材料取り扱い業者）であり、６９は蒸着装置を有する発光装置メーカーであり、発光装置の製造者（代表的には生産工場）である。
【００９９】
本発明の製造システムの流れを以下に説明する。
【０１００】
まず、発光装置メーカー６９から材料メーカー６８に発注６０を行う。材料メーカー６８は発注６０に従って、第１の容器と第２の容器を用意する。そして、材料メーカーが清浄室環境内で不純物（酸素や水分など）の混入に十分注意を払いながら第１の容器６１ａに超高純度のＥＬ材料６２を精製または収納する。その後、材料メーカー６８が清浄室環境内で第１の容器の内部または外部に余分な不純物が付着しないように第２の容器６１ｂで第１の容器６１ａを密閉することが好ましい。密閉する際には、第２の容器６１ｂの内部は、真空、または不活性ガスで充填することが好ましい。なお、超高純度のＥＬ材料６２を精製または収納する前に第１の容器６１ａおよび第２の容器６１ｂをクリーニングしておくことが好ましい。
【０１０１】
本発明において、第１の容器６１ａは、後に蒸着を行う際、そのままチャンバー内に設置されるものである。また、第２の容器６１ｂは、酸素や水分の混入をブロックするバリア性を備えた包装フィルムであってもよいが、自動で取り出し可能とするため、筒状、または箱状の頑丈な遮光性を有する容器とすることが好ましい。
【０１０２】
次いで、第１の容器６１ａが第２の容器６１ｂに密閉されたままの状態で、材料メーカー６８から発光装置メーカー６９に搬送６７する。
【０１０３】
次いで、第１の容器６１ａが第２の容器６１ｂに密閉されたままの状態で、真空排気可能な処理室６３内に導入する。なお、処理室６３は、内部に加熱手段６４、基板ホルダー（図示しない）が設置されている蒸着チャンバーである。その後、処理室６３内を真空排気して酸素や水分が極力低減されたクリーンな状態にした後、第２の容器６１ｂから第１の容器６１ａを取り出し、真空を破ることなく、加熱手段６４に設置することで蒸着源を用意することができる。なお、第１の容器６１ａに対向するように被蒸着物（ここでは基板）６５が設置される。
【０１０４】
次いで、抵抗加熱などの加熱手段６４によって蒸着材料に熱を加えて蒸着源に対向して設けられた被蒸着物６５の表面に蒸着膜６６を形成することができる。
こうして得られた蒸着膜６６は不純物を含まず、この蒸着膜６６を用いて発光素子を完成させた場合、高い信頼性と高い輝度を実現することができる。
【０１０５】
こうして、第１の容器６１ａは一度も大気に触れることなく蒸着チャンバー６３に導入され、材料メーカーで蒸着材料６２を収納した段階での純度を維持したまま、蒸着が行えることを可能とする。また、材料メーカーで第１の容器６１ａに直接ＥＬ材料６２を収納することによって、必要な量だけを発光装置メーカーに提供し、比較的高価なＥＬ材料を効率よく使用することができる。
【０１０６】
従来の抵抗加熱による蒸着法においては、材料の使用効率が低く、例えば以下に示すような使用効率をあげる方法がある。蒸着装置のメンテナンス時にルツボに新しいＥＬ材料を入れた状態で１回目の蒸着を行った後は、蒸着されずに残留物が残る。そして、次に蒸着を行う際には残留物上に新たにＥＬ材料を補充して蒸着を行い、以降の蒸着はメンテナンスを行うまで上記補充を繰り返す方法で使用効率をあげることができるが、この方法では、残留物が汚染の原因となり得る。また、補充する際には作業者が行うため、その際、蒸着材料に酸素や水分が混入して純度が低下する恐れがある。また、何回か繰り返し蒸着したルツボはメンテナンス時に放棄する。また、不純物の汚染を防ぐため、蒸着を行うごとに新しいＥＬ材料をルツボに入れ、蒸着するごとにルツボも放棄することも考えられるが、製造コストが高くなる。
【０１０７】
従来において蒸着材料を収納していたガラス瓶をなくすことができ、さらに、上記製造システムによりガラス瓶からルツボに移しかえる作業をなくすことができ、不純物混入を防ぐことができる。加えて、スループットも向上する。
【０１０８】
本発明により、全自動化してスループットを向上させる製造システムを実現するとともに、材料メーカー６８で精製した蒸着材料６２への不純物混入を避けることが可能な一貫したクローズドシステムを実現することが可能となる。
【０１０９】
また、上記ではＥＬ材料を例に説明を行ったが、本発明では陰極や陽極となる金属層も抵抗加熱により蒸着を行うこともできる。抵抗加熱法で陰極を形成すれば、ＴＦＴ１２の電気特性（オン電流、オフ電流、Ｖｔｈ、Ｓ値など）を変化させることなく有機発光素子を形成することができる。
【０１１０】
金属材料としても、同様にして、予め、第１の容器に金属材料を収納して、その第１の容器をそのまま蒸着装置に導入して、抵抗加熱により蒸発させて蒸着膜を形成すればよい。
【０１１１】
また、本実施の形態は、実施の形態１、または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。実施の形態２に示す蒸着装置を用いれば、抵抗加熱法でも陰極や陽極となる金属層を均一性よく成膜することができる。
【０１１２】
（実施の形態４）
実施の形態１ではＴＦＴ１２、２２としてトップゲート型ＴＦＴ（具体的にはプレーナ型ＴＦＴ）を作製した例を示しているが、本実施例ではＴＦＴ１２、２２の代わりにＴＦＴ７２を用いる。本実施例で用いるＴＦＴ７２は、ボトムゲート型ＴＦＴ（具体的には逆スタガ型ＴＦＴ）であり、公知の作製工程により形成すれば良い。
【０１１３】
まず、図７（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板７１上に公知の作製工程によりボトムゲート型ＴＦＴ７２を形成する。なお、ここでは、ＴＦＴを形成した後、金属層（Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎから選ばれた一種または複数の元素を含む導電性材料）からなる陽極７３をマトリクス状に形成した例を示す。
【０１１４】
次いで、陽極７３の端部を覆う無機絶縁材料または有機絶縁材料からなる絶縁膜７４を形成する。
【０１１５】
次に、図７（Ｂ）に示すように、ＥＬ素子を形成する有機化合物を含む層（ＥＬ層）の成膜を行う。蒸着源を備えた成膜室に搬送し、陽極７３上に有機化合物を含む層の１層である正孔輸送層、正孔注入層、または発光層などを適宜、積層形成する。ここでは、抵抗加熱により蒸着源を加熱して蒸着を行い、正孔注入層７５と、発光層（Ｒ）７６と、発光層（Ｇ）７７と、発光層（Ｂ）７８とを形成する。
【０１１６】
次いで、下層となる陰極７９ａを抵抗加熱により蒸着源を加熱して蒸着を行う。陰極７９を抵抗加熱法で形成することによって、ＴＦＴの電気特性を変化させることなく有機発光素子を完成させることができる。下層となる陰極７９ａは、非常に薄い金属膜（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜）、あるいはそれらの積層を用いることが好ましい。
【０１１７】
次いで、上層となる陰極７９ｂを形成する。（図７（Ｃ））上層となる陰極７９ｂは、透明な酸化物導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）を用いればよい。図７（Ｃ）の積層構造は、図中における矢印方向に発光させる場合（陰極に発光を通過させる場合）であるので、陰極として、透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。
【０１１８】
以降の工程は、上記実施の形態１に示したモジュールタイプのアクティブマトリクス型の発光装置の作製方法と同一であるのでここでは省略する。
【０１１９】
また、本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３と自由に組み合わせることができる。
【０１２０】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【０１２１】
（実施例）
［実施例１］
本実施例では上部電極までの作製を全自動化したマルチチャンバー方式の製造装置の例を図８に示す。
【０１２２】
図８において、１００ａ〜１００ｋ、１００ｍ〜１００ｐ、１００ｒ〜１００ｕはゲート、１０１は仕込室、１１９は取出室、１０２、１０４ａ、１０８、１１４、１１８は搬送室、１０５、１０７、１１１は受渡室、１０６Ｒ、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０９、１１０、１１２、１１３は成膜室、１０３は前処理室、１１７は封止基板ロード室、１１５はディスペンサ室、１１６は封止室、１２０ａ、１２０ｂはカセット室、１２１はトレイ装着ステージである。
【０１２３】
以下、予めＴＦＴ１２及び陽極１３が設けられた基板を図８に示す製造装置に搬入し、図３（Ｂ）に示す積層構造を形成する手順を示す。
【０１２４】
まず、カセット室１２０ａまたはカセット室１２０ｂにＴＦＴ１２及び陽極１３が設けられた基板をセットする。基板が大型基板（例えば300mm×360ｍｍ）である場合には、カセット室１２０ｂにセットし、通常基板（例えば、127ｍｍ×127ｍｍ）である場合には、トレイ装着ステージ１２１に搬送し、トレイ（例えば300mm×360ｍｍ）に数枚の基板を搭載する。
【０１２５】
次いで、基板搬送機構が設けられた搬送室１１８から仕込室１０１に搬送する。
【０１２６】
仕込室１０１は、真空排気処理室と連結されており、真空排気した後、不活性ガスを導入して大気圧にしておくことが好ましい。次いで仕込室１０１に連結された搬送室１０２に搬送する。予め、搬送室内には極力水分や酸素が存在しないよう、真空排気して真空を維持しておく。
【０１２７】
また、搬送室１０２には、搬送室内を真空にする真空排気処理室と連結されている。真空排気処理室としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられている。これにより搬送室の到達真空度を１０^-5〜１０^-6Ｐａにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。装置内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。装置内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に成膜装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
【０１２８】
また、基板に含まれる水分やその他のガスを除去するために、脱気のためのアニールを真空中で行うことが好ましく、搬送室１０２に連結された前処理室１０３に搬送し、そこでアニールを行えばよい。さらに、陽極の表面をクリーニングする必要があれば、搬送室１０２に連結された前処理室１０３に搬送し、そこでクリーニングを行えばよい。
【０１２９】
また、陽極上に高分子からなる有機化合物を含む層を全面に形成してもよい。
成膜室１１２は、高分子からなる有機化合物を含む層を形成するための成膜室である。本実施例では、正孔注入層１５として作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（PEDOT／PSS）を全面に形成する例を示す。成膜室１１２においてスピンコート法やインクジェット法やスプレー法で有機化合物を含む層を形成する場合には、大気圧下で基板の被成膜面を上向きにしてセットする。本実施例では、受渡室１０５には、基板反転機構が備わっており、基板を適宜反転させる。水溶液を用いた成膜を行った後は、前処理室１０３に搬送し、そこで真空中での加熱処理を行って水分を気化させることが好ましい。なお、本実施例では高分子からなる正孔注入層１５を形成する例を示したが、低分子有機材料からなる正孔注入層を抵抗加熱法による蒸着で形成してもよいし、正孔注入層１５を特に設けなくともよい。
【０１３０】
次いで、大気にふれさせることなく、搬送室１０２から受渡室１０５に基板１０４ｃを搬送した後、搬送室１０４に基板１０４ｃを搬送し、搬送機構１０４ｂによって、成膜室１０６Ｒに搬送し、陽極１３上に赤色発光するＥＬ層１６を適宜形成する。ここでは抵抗加熱を用いた蒸着によって形成する。成膜室１０６Ｒには、受渡室１０５で基板の被成膜面を下向きにしてセットする。なお、基板を搬入する前に成膜室内は真空排気しておくことが好ましい。
【０１３１】
例えば、真空度が５×１０^-3Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０^-4〜１０^-6Ｐａまで真空排気された成膜室１０６Ｒで蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッター（図示しない）が開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスク（図示しない）に設けられた開口部（図示しない）を通って基板に蒸着される。なお、蒸着の際、基板を加熱する手段により基板の温度（Ｔ₁）は、５０〜２００℃、好ましくは６５〜１５０℃とする。
【０１３２】
本実施例においては、成膜室１０６Ｒ、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１１０には蒸着材料が予め材料メーカーで収納されているルツボをセットする。セットする際には大気に触れることなく行うことが好ましく、材料メーカーから搬送する際、ルツボは第２の容器に密閉した状態のまま成膜室に導入することが好ましい。望ましくは、成膜室１０６Ｒに連結して真空排気手段を有するチャンバーを備え、そこで真空、若しくは不活性ガス雰囲気で第２の容器からルツボを取り出して、成膜室にルツボを設置する。こうすることによって、ルツボおよび該ルツボに収納されたＥＬ材料を汚染から防ぐことができる。
【０１３３】
ここでは、フルカラーとするために、成膜室１０６Ｒで成膜した後、順次、各成膜室１０６Ｇ、１０６Ｂで成膜を行って、赤色、緑色、青色の発光を示す有機化合物を含む層１６〜１８を適宜形成する。
【０１３４】
陽極１３上に正孔注入層１５、および所望のＥＬ層１６〜１８を得たら、次いで、大気にふれさせることなく、搬送室１０４ａから受渡室１０７に基板を搬送した後、さらに、大気にふれさせることなく、受渡室１０７から搬送室１０８に基板を搬送する。
【０１３５】
次いで、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１０に搬送し、抵抗加熱による蒸着法で金属層からなる陰極１９を適宜形成する。ここでは、成膜室１１０は、ＬｉとＡｌを蒸着源に備えて抵抗加熱により蒸着する蒸着装置とする。
【０１３６】
以上の工程で図３（Ａ）に示す積層構造の発光素子が形成される。
【０１３７】
次いで、大気に触れることなく、搬送室１０８から成膜室１１３に搬送して窒化珪素膜、または窒化酸化珪素膜からなる保護膜を形成する。ここでは、成膜室１１３内に、珪素からなるターゲット、または酸化珪素からなるターゲット、または窒化珪素からなるターゲットを備えたスパッタ装置とする。例えば、珪素からなるターゲットを用い、成膜室雰囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることによって窒化珪素膜を形成することができる。
【０１３８】
次いで、発光素子が形成された基板を大気に触れることなく、搬送室１０８から受渡室１１１に搬送し、さらに受渡室１１１から搬送室１１４に搬送する。
【０１３９】
次いで、発光素子が形成された基板を搬送室１１４から封止室１１６に搬送する。なお、封止室１１６には、シール材が設けられた封止基板を用意しておくことが好ましい。
【０１４０】
封止基板は、封止基板ロード室１１７ａに外部からセットされる。なお、水分などの不純物を除去するために予め真空中でアニール、例えば、封止基板ロード室１１７内でアニールを行うことが好ましい。そして、封止基板にシール材を形成する場合には、搬送室１０８を大気圧とした後、封止基板を封止基板ロード室からディスペンサ室１１５に搬送して、発光素子が設けられた基板と貼り合わせるためのシール材を形成し、シール材を形成した封止基板を封止室１１６に搬送する。
【０１４１】
次いで、発光素子が設けられた基板を脱気するため、真空または不活性雰囲気中でアニールを行った後、シール材が設けられた封止基板と、発光素子が形成された基板とを貼り合わせる。また、密閉された空間には水素または不活性気体を充填させる。なお、ここでは、封止基板にシール材を形成した例を示したが、特に限定されず、発光素子が形成された基板にシール材を形成してもよい。
【０１４２】
次いで、貼り合わせた一対の基板を封止室１１６に設けられた紫外線照射機構によってＵＶ光を照射してシール材を硬化させる。なお、ここではシール材として紫外線硬化樹脂を用いたが、接着材であれば、特に限定されない。
【０１４３】
次いで、貼り合わせた一対の基板を封止室１１６から搬送室１１４、そして搬送室１１４から取出室１１９に搬送して取り出す。
【０１４４】
以上のように、図８に示した製造装置を用いることで完全に発光素子を密閉空間に封入するまで外気に晒さずに済むため、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。また、予め蒸着材料が収納されたルツボを設置すればよいので、蒸着材料の設置を自動化することができる。なお、搬送室１１４においては、真空と、大気圧での窒素雰囲気とを繰り返すが、搬送室１０２、１０４ａ、１０８は常時、真空が保たれることが望ましい。
【０１４５】
なお、インライン方式の成膜装置とすることも可能である。
【０１４６】
以下、予めＴＦＴ及び陽極が設けられた基板を図８に示す製造装置に搬入し、図７（Ｃ）に示す積層構造を形成する手順を示す。
【０１４７】
まず、図３（Ａ）の積層構造を形成する場合と同様にカセット室１２０ａまたはカセット室１２０ｂにＴＦＴ及び陽極７３が設けられた基板をセットする。
【０１４８】
次いで、基板搬送機構が設けられた搬送室１１８から仕込室１０１に搬送する。次いで仕込室１０１に連結された搬送室１０２に搬送する。
【０１４９】
また、基板に含まれる水分やその他のガスを除去するために、脱気のためのアニールを真空中で行うことが好ましく、搬送室１０２に連結された前処理室１０３に搬送し、そこでアニールを行えばよい。さらに、陽極の表面をクリーニングする必要があれば、搬送室１０２に連結された前処理室１０３に搬送し、そこでクリーニングを行えばよい。
【０１５０】
また、陽極上に高分子からなる有機化合物を含む層を全面に形成してもよい。
成膜室１１２は、高分子からなる有機化合物を含む層を形成するための成膜室である。例えば、正孔注入層７５として作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（PEDOT／PSS）を全面に形成してもよい。成膜室１１２においてスピンコート法やインクジェット法やスプレー法で有機化合物を含む層を形成する場合には、大気圧下で基板の被成膜面を上向きにしてセットする。受渡室１０５には、基板反転機構が備わっており、基板の表裏を適宜反転させる。また、溶液を用いた成膜を行った後は、前処理室１０３に搬送し、そこで真空中での加熱処理を行って溶媒成分を気化させることが好ましい。
【０１５１】
次いで、大気にふれさせることなく、搬送室１０２から受渡室１０５に基板１０４ｃを搬送した後、搬送室１０４に基板１０４ｃを搬送し、搬送機構１０４ｂによって、成膜室１０６Ｒに搬送し、陽極７３上に赤色発光するＥＬ層１６を適宜形成する。ここでは抵抗加熱を用いた蒸着によって形成する。
【０１５２】
ここでは、フルカラーとするために、成膜室１０６Ｒで成膜した後、順次、各成膜室１０６Ｇ、１０６Ｂで成膜を行って、赤色、緑色、青色の発光を示す有機化合物を含む層７６〜７８を適宜形成する。
【０１５３】
陽極１３上に正孔注入層７５、および所望のＥＬ層７６〜７８を得たら、次いで、大気にふれさせることなく、搬送室１０４ａから受渡室１０７に基板を搬送した後、さらに、大気にふれさせることなく、受渡室１０７から搬送室１０８に基板を搬送する。
【０１５４】
次いで、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１０に搬送し、非常に薄い無機膜（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜）からなる陰極（下層）７９ａを抵抗加熱を用いた蒸着法で形成する。薄い金属層からなる陰極（下層）７９ａを形成した後、成膜室１０９に搬送してスパッタ法により透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）からなる陰極（上層）７９ｂを形成し、薄い金属層と透明導電膜との積層からなる陰極７９ａ、７９ｂを適宜形成する。なお、発光素子の陰極として機能するのは薄い金属層であるが、本明細書では薄い金属層と透明導電膜との積層膜を陰極と呼ぶ。
【０１５５】
以上の工程で図７（Ｃ）に示す積層構造の発光素子が形成される。図７（Ｃ）に示す積層構造の発光素子は図中に矢印で示した発光方向となり、図３（Ｂ）の発光素子とは逆方向となる。
【０１５６】
また、以降の工程は上記した図３（Ａ）に示す積層構造を有する発光装置の作製手順と同一であるのでここでは説明を省略する。
【０１５７】
このように、図８に示す製造装置を用いれば、図３（Ｂ）、図７（Ｃ）に示す積層構造とを作り分けることができる。
【０１５８】
また、本実施例は、実施の形態１乃至４のいすれとも自由に組み合わせることができる。
【０１５９】
［実施例２］
図９は、ＥＬモジュールの上面図の外観を示す図である。無数のＴＦＴが設けられた基板（ＴＦＴ基板とも呼ぶ）４０５には、表示が行われる画素部４００と、画素部の各画素を駆動させる駆動回路４０１ａ、４０１ｂと、ＥＬ層上に設けられる陰極と引き出し配線とを接続する接続部と、外部回路と接続するためにＦＰＣを貼り付ける端子部４０２とが設けられている。また、有機発光素子を封止するための基板４０６と、シール材４０４とによって密閉する。
【０１６０】
なお、図９において画素部の断面は、特に限定されないが、ここでは、図３（Ｂ）の断面図を一例とし、図３（Ｂ）の断面構造に保護膜や封止基板を接着するなどの封止工程後のものとなる。
【０１６１】
基板上に絶縁膜が設けられ、絶縁膜の上方には画素部、駆動回路が形成されており、画素部は電流制御用ＴＦＴとそのドレインに電気的に接続された画素電極を含む複数の画素により形成される。また、駆動回路はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１６２】
これらのＴＦＴは、以下に示す工程で形成すればよい。
【０１６３】
まず、厚さ０．７ｍｍの耐熱性ガラス基板（第１の基板）上にプラズマＣＶＤ法により下地絶縁膜の下層として、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を５０nm（好ましくは１０〜２００nm）形成する。次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸（１／１００希釈）で除去する。次いで、下地絶縁膜の上層として、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層形成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ₄で非晶質構造を有する半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎｍの厚さ（好ましくは２５〜８０ｎｍ）で形成した。
【０１６４】
本実施例では下地絶縁膜を２層構造として示したが、珪素を主成分とする絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ_1-XＧｅ_X（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すればよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連続成膜してもよい。
【０１６５】
次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸化膜を形成する。次いで、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％に希釈したガスを流量３０ｓｃｃｍとし、ドーズ量２×１０¹²／ｃｍ²で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
【０１６６】
次いで、重量換算で１０ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布した。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【０１６７】
次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。
この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃、４〜２４時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
【０１６８】
次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。レーザー光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。ここでは、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜５００mJ/cm²に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度４７０mJ/cm²でレーザー光の照射を大気中で行なった。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。なお、ここではパルスレーザーを用いた例を示したが、連続発振のレーザーを用いてもよく、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ₄結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
【０１６９】
なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた熱結晶化を行った後にレーザー光を照射する技術を用いたが、ニッケルを添加することなく、連続発振のレーザー（ＹＶＯ₄レーザーの第２高調波）でアモルファスシリコン膜を結晶化させてもよい。
【０１７０】
次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。ここではオゾン水を用いてバリア層を形成したが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法やプラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層を形成してもよい。本明細書中、バリア層とは、ゲッタリング工程において金属元素が通過可能な膜質または膜厚を有し、且つ、ゲッタリングサイトとなる層の除去工程においてエッチングストッパーとなる層を指している。
【０１７１】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を５０ｎｍ〜４００ｎｍ、ここでは膜厚１５０ｎｍで形成する。ここでの成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とした。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０²⁰／ｃｍ³〜６×１０²⁰／ｃｍ³、酸素の原子濃度は１×１０¹⁹／ｃｍ³〜３×１０¹⁹／ｃｍ³である。その後、電気炉を用いて５５０℃、４時間の熱処理を行いゲッタリングして、結晶構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減した。
電気炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。
【０１７２】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【０１７３】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１７４】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。
【０１７５】
次いで、ゲート絶縁膜上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層し、以下に示す手順でパターニングを行って各ゲート電極及び各配線を形成する。
【０１７６】
第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【０１７７】
上記第１の導電膜及び第２の導電膜のエッチング（第１のエッチング処理および第２のエッチング処理）にはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。ここでは、レジストからなるマスクを形成した後、第１のエッチング条件として１Paの圧力でコイル型の電極に７００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして端部をテーパー形状とする。この後、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ここでは、第１のエッチング条件及び第２のエッチング条件を第１のエッチング処理と呼ぶこととする。
【０１７８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、第３のエッチング条件としてエッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを６０秒行った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この後、レジストからなるマスクを除去せずに第４のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２０／２０／２０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約２０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、ここでは、第３のエッチング条件及び第４のエッチング条件を第２のエッチング処理と呼ぶこととする。この段階で第１の導電層を下層とし、第２の導電層を上層とするゲート電極および各電極が形成される。
【０１７９】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、ゲート電極をマスクとして全面にドーピングする第１のドーピング処理を行う。第１のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０¹⁴atoms/cm²とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。自己整合的に第１の不純物領域（ｎ^--領域）が形成される。
【０１８０】
次いで、新たにレジストからなるマスクを形成するが、この際、スイッチングＴＦＴのオフ電流値を下げるため、マスクは、画素部のスイッチングＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその一部を覆って形成する。また、マスクは駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するためにも設けられる。加えて、マスクは、画素部の電流制御用ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を覆って形成される。
【０１８１】
次いで、上記レジストからなるマスクを用い、選択的に第２のドーピング処理を行って、ゲート電極の一部と重なる不純物領域（ｎ^-領域）を形成する。第２のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン（ＰＨ₃）を水素で５％に希釈したガスを流量３０ｓｃｃｍとし、ドーズ量を１．５×１０¹⁴atoms/cm²とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行う。この場合、レジストからなるマスクと第２の導電層とがｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、第２の不純物領域が形成される。第２の不純物領域には１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。ここでは、第２の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ^-領域とも呼ぶ。
【０１８２】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第３のドーピング処理を行う。第３のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン（ＰＨ₃）を水素で５％に希釈したガスを流量４０ｓｃｃｍとし、ドーズ量を２×１０¹⁵atoms/cm²とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行う。この場合、レジストからなるマスクと第１の導電層及び第２の導電層がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、第３の不純物領域が形成される。第３の不純物領域には１×１０²⁰〜１×１０²¹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素が添加される。ここでは、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ⁺領域とも呼ぶ。
【０１８３】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスクを形成して第４のドーピング処理を行う。第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域及び第５の不純物領域を形成する。
【０１８４】
また、第４の不純物領域には１×１０²⁰〜１×１０²¹/cm³の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第４の不純物領域には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域（ｎ^--領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ⁺領域とも呼ぶ。
【０１８５】
また、第５の不純物領域は第２の導電層のテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/cm³の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ^-領域とも呼ぶ。
【０１８６】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層はＴＦＴのゲート電極となる。
【０１８７】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１８８】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
【０１８９】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１９０】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う。この工程は第１の層間絶縁膜に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１９１】
次いで、第１の層間絶縁膜上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜を形成する。本実施例では塗布法により膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成し、さらに、スパッタ法により２００ｎｍの窒化シリコン膜を積層する。なお、ここでは、１．６μｍのアクリル樹脂に窒化シリコン膜を積層した例を示したが、層間絶縁膜の材料または膜厚は、特に限定されず、ゲート電極とその上に形成する電源供給線との間で容量を形成する場合には、適宜、有機絶縁膜または無機絶縁膜の膜厚を０．５μｍ〜２．０μｍとすればよい。
【０１９２】
次いで、ｐチャネル型ＴＦＴからなる電流制御用ＴＦＴのドレイン領域に接して後で形成される接続電極に接して重なるよう画素電極を形成する。本実施例では、画素電極は有機発光素子の陽極として機能させ、有機発光素子の発光を画素電極に通過させるため、透明導電膜とする。
【０１９３】
次いで、ゲート電極またはゲート配線となる導電層に達するコンタクトホールと、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第２の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第３の層間絶縁膜をエッチングした後、第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングしてから第１の層間絶縁膜をエッチングした。
【０１９４】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて電極、具体的にはソース配線、電源供給線、引き出し電極及び接続電極などを形成する。ここでは、これらの電極及び配線の材料は、Ｔｉ膜（膜厚１００ｎｍ）とシリコンを含むＡｌ膜（膜厚３５０ｎｍ）とＴｉ膜（膜厚５０ｎｍ）との積層膜を用い、パターニングを行った。こうして、ソース電極及びソース配線、接続電極、引き出し電極、電源供給線などが適宜、形成される。なお、層間絶縁膜に覆われたゲート配線とコンタクトを取るための引き出し電極は、ゲート配線の端部に設けられ、他の各配線の端部にも、外部回路や外部電源と接続するための電極が複数設けられた入出力端子部を形成する。また、先に形成された画素電極と接して重なるよう設けられた接続電極は、電流制御用ＴＦＴのドレイン領域に接している。
【０１９５】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ、およびこれらを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路を有する駆動回路と、１つの画素内にｎチャネル型ＴＦＴまたはｐチャネル型ＴＦＴを複数備えた画素部を形成することができる。
【０１９６】
また、画素電極は有機発光素子の陽極として機能する。また、画素電極の両端にはバンクとよばれる絶縁膜が形成され、画素電極上には有機化合物を含む層および発光素子の陰極が形成される。
【０１９７】
陰極は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線を経由してＦＰＣと接続する端子部に電気的に接続されている。さらに、画素部及び駆動回路に含まれる素子は全て陰極、及び保護膜で覆われている。さらに、カバー材（封止するための基板）と接着剤で貼り合わせてもよい。また、カバー材には凹部を設け、乾燥剤を設置してもよい。
【０１９８】
［実施例３］
本実施例では、実施の形態３に示した第２の容器の一例を図１０に示す。
【０１９９】
図１０は、第１の容器を収納した第２の容器の断面図である。
【０２００】
図１０において、３０１は第１の容器、代表的にはルツボであり、ＥＬ材料３０２が収納されている。このルツボ３０１は、ルツボ蓋３０３で軽く閉めることができるようにする。また、第２の容器は２つのパーツからなっており、上部パーツ３０４ａと下部パーツ３０４ｂとをＯリング３０５などで密閉するものである。上部パーツ３０４ａにはバネ３０６が設けられており、上蓋３０７が可動するようになっている。また、下部パーツ３０４ｂにもバネ３０８が設けられており、下蓋３０９が可動するようになっている。ルツボ３０１は、上蓋３０７と下蓋３０９とで挟まれる形で配置されている。下蓋３０９にはルツボ３０１を固定する凸部（図示しない）が設けられており、ルツボ蓋３０３は上蓋３０７で押さえ付けるようになっている。なお、ルツボ蓋と上蓋を一体化させてもよい。
【０２０１】
また、第２の容器３０４ａ、３０４ｂの内部は不活性ガス（代表的には窒素）で充填する。
【０２０２】
この第２の容器を真空排気可能な処理室内に入れて、真空状態にすると、内圧と外圧の差で第２の容器の上部パーツ３０４ａがバネの復元力で外れる。それとともにルツボ３０１がバネの復元力で押し出される。このように、図１０に示した第２の容器は、大気圧から真空状態とすることで比較的容易に開くことが可能な容器である。従って、開けた後の作業、例えば、上部パーツ３０４ａやルツボ蓋３０３を除去する作業や、第１の容器を取り出す作業はロボットなどによって可能となる。また、図１０に示した第２の容器は、衝撃にも強く搬送に適した容器とすることが可能である。
【０２０３】
本実施例は、実施の形態１乃至４、実施例１、実施例２のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【０２０４】
［実施例４］
本発明を実施することによって有機発光素子を有するモジュール（アクティブマトリクス型ＥＬモジュール）を組み込んだ全ての電子機器が完成される。
【０２０５】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１１、図１２に示す。
【０２０６】
図１１（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。
【０２０７】
図１１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。
【０２０８】
図１１（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。
【０２０９】
図１１（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。
【０２１０】
図１１（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（ＤｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０２１１】
図１１（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。
【０２１２】
図１２（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７等を含む。
【０２１３】
図１２（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。
【０２１４】
図１２（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
【０２１５】
ちなみに図１２（Ｃ）に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。
【０２１６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態１乃至４、及び実施例１〜３のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０２１７】
【発明の効果】
本発明により、有機発光素子を備えたアクティブマトリクス方式の発光装置において、優れたＴＦＴ特性（オン電流、オフ電流、Ｖｔｈ、Ｓ値など）を有する発光装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】抵抗加熱法により陰極を形成したＴＦＴ特性を示す図である。
【図２】ＴＦＴ特性を示す図である。
【図３】本発明を示す断面図である。（実施の形態１）
【図４】本発明を示す断面図である。（実施の形態１）
【図５】製造装置を示す図である。（実施の形態２）
【図６】実施の形態３を示す図である。
【図７】実施の形態４を示す図である。
【図８】製造装置を示す図である。（実施例１）
【図９】発光装置の上面図を示す図である。（実施例２）
【図１０】実施例３を示す図である。
【図１１】電子機器の一例を示す図。
【図１２】電子機器の一例を示す図。
【図１３】電子銃蒸着法により陰極を形成したＴＦＴ特性を示す図である。（比較例）
【図１４】ＴＦＴ特性を示す図である。（比較例）

Claims

薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタの上方に陽極を形成し、
前記陽極の上に抵抗加熱で蒸着材料を加熱する蒸着法により有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層の上に抵抗加熱で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により陰極を形成し、
前記抵抗加熱で前記有機化合物を含む層を形成する蒸着法は、有機材料を収納した第１の容器を第２の容器で密閉し、真空排気手段を有する製造装置に基板と前記第２の容器を導入し、前記製造装置内を真空排気した後、前記第２の容器の中から前記第１の容器を取り出して配置した後、前記第１の容器を抵抗加熱により加熱して前記基板上に蒸着を行う工程を有し、
前記第１の容器は、内壁に有機材料が昇華精製されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタの上方に陽極を形成し、
前記陽極の上に抵抗加熱で蒸着材料を加熱する蒸着法により有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層の上に抵抗加熱で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により陰極の下層を形成し、
前記陰極の下層の上に電子銃で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により陰極の上層を形成し、
前記抵抗加熱で前記有機化合物を含む層を形成する蒸着法は、有機材料を収納した第１の容器を第２の容器で密閉し、真空排気手段を有する製造装置に基板と前記第２の容器を導入し、前記製造装置内を真空排気した後、前記第２の容器の中から前記第１の容器を取り出して配置した後、前記第１の容器を抵抗加熱により加熱して前記基板上に蒸着を行う工程を有し、
前記第１の容器は、内壁に有機材料が昇華精製されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタの上方に陽極を形成し、
前記陽極の上に抵抗加熱で蒸着材料を加熱する蒸着法により有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層の上に抵抗加熱で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により陰極の下層を形成し、
前記陰極の下層の上にスパッタ法で透明導電膜からなる陰極の上層を形成し、
前記抵抗加熱で前記有機化合物を含む層を形成する蒸着法は、有機材料を収納した第１の容器を第２の容器で密閉し、真空排気手段を有する製造装置に基板と前記第２の容器を導入し、前記製造装置内を真空排気した後、前記第２の容器の中から前記第１の容器を取り出して配置した後、前記第１の容器を抵抗加熱により加熱して前記基板上に蒸着を行う工程を有し、
前記第１の容器は、内壁に有機材料が昇華精製されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項３において、前記透明導電膜は酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜鉛合金または酸化亜鉛であることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、前記金属材料からなる蒸着材料は、周期表の１族もしくは２族に属する金属元素を含む合金材料であることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１において、前記陰極は、周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜であることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項２乃至請求項４のいずれか一において、前記陰極の下層は、周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜であることを特徴とする発光装置の作製方法。
薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタの上方に陰極を形成し、
前記陰極の上に抵抗加熱で蒸着材料を加熱する蒸着法により有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層の上に抵抗加熱で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により陽極を形成し、
前記抵抗加熱で前記有機化合物を含む層を形成する蒸着法は、有機材料を収納した第１の容器を第２の容器で密閉し、真空排気手段を有する製造装置に基板と前記第２の容器を導入し、前記製造装置内を真空排気した後、前記第２の容器の中から前記第１の容器を取り出して配置した後、前記第１の容器を抵抗加熱により加熱して前記基板上に蒸着を行う工程を有し、
前記第１の容器は、内壁に有機材料が昇華精製されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタの上方に陰極を形成し、
前記陰極上に抵抗加熱で蒸着材料を加熱する蒸着法により有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層の上に抵抗加熱で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により陽極の下層を形成し、
前記陽極の下層の上に電子銃で金属材料からなる蒸着材料を加熱する蒸着法により陽極の上層を形成し、
前記抵抗加熱で前記有機化合物を含む層を形成する蒸着法は、有機材料を収納した第１の容器を第２の容器で密閉し、真空排気手段を有する製造装置に基板と前記第２の容器を導入し、前記製造装置内を真空排気した後、前記第２の容器の中から前記第１の容器を取り出して配置した後、前記第１の容器を抵抗加熱により加熱して前記基板上に蒸着を行う工程を有し、
前記第１の容器は、内壁に有機材料が昇華精製されていることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項８または請求項９において、前記金属材料からなる蒸着材料は、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎから選ばれた一種または複数の元素を含む導電性材料であることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、前記基板と前記第１の容器との間隔距離を２０ｃｍ以下とし、前記基板上に蒸着マスクを用いて蒸着を行うことを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１１において、前記蒸着マスクは、冷却媒体を循環させる機構を有することを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項１２のいずれか一において、前記蒸着を行う際、前記基板を回転させ、且つ、前記第１の容器を移動させることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項１３のいずれか一において、前記発光装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータまたは携帯情報端末であることを特徴とする発光装置の作製方法。