(57)【要約】【課題】プロセスガス圧の異なる成膜装置間を大気開放することなく連結し、高効率の基板搬送を可能にする有機デバイス製造用の成膜装置を提供する。【解決手段】雰囲気条件の異なる３種以上の成膜室を備えた成膜装置において、上流工程の成膜室と下流工程の成膜室とを接続し、前記下流工程の成膜室の雰囲気条件に応じて室内の雰囲気条件を調整する中継室を有し、隣接する成膜室の雰囲気条件差が大きい中継室は、隣接する成膜室の雰囲気条件差が小さい中継室よりも、多くの枚数の基板の雰囲気条件を並行して調整する。【選択図】  図２
2014007309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雰囲気条件の異なる３種以上の成膜室を備えた成膜装置において、
上流工程の成膜室と下流工程の成膜室とを接続し、前記下流工程の成膜室の雰囲気条件に応じて室内の雰囲気条件を調整する中継室を有し、
隣接する成膜室の雰囲気条件差が大きい中継室は、隣接する成膜室の雰囲気条件差が小さい中継室よりも、多くの枚数の基板の雰囲気条件を逐次並行して調整することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記雰囲気条件は雰囲気圧力または雰囲気温度のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜装置であって、
前記中継室は、プロセスガスの導入部及び排気部を有し、室内の雰囲気圧力を調整することを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記中継室において基板１枚の雰囲気条件を調整する時間は、前記上流工程の成膜室において基板１枚の成膜に要する時間より長いことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記中継室は、温度調節部を有し、室内の雰囲気温度を調整することを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記中継室は、前記成膜室間での基板の搬送過程において基板の滞留が発生した場合に、室内で基板を一時保管することを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記中継室は、上下方向に多段に区分された多段構造を有し、
前記区分された中継室ごとに雰囲気条件を調整することを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記中継室は、水平方向に並べて区分された並置構造を有し、
前記区分された中継室ごとに雰囲気条件を調整することを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記中継室は、上下方向に多段に、及び水平方向に並べて区分された２次元配置構造を有し、
前記区分された中継室ごとに雰囲気条件を調整することを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の成膜装置であって、
第１の中継室において上流工程の成膜室から下流工程の成膜室への基板の搬送に要する時間（Ｔ１）を前記第１の中継室の数（Ｎ１）で割った数Ｘと、
第２の中継室において上流工程の成膜室から下流工程の成膜室への基板の搬送に要する時間（Ｔ２）を前記第１の中継室の数（Ｎ２）で割った数Ｙと、
は、
｜Ｘ−Ｙ｜＜Ｘ、Ｙ
の関係にあることを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記成膜室は、真空蒸着成膜、スパッタリング成膜、ＣＶＤ成膜及び塗布成膜のいずれかを実行することを特徴とする成膜装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の成膜装置であって、
前記成膜室で成膜した基板を前記中継室へ搬送するロボット搬送室を有することを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関わり、特に有機デバイス製造用の成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機デバイスが新たな産業分野として注目されている。たとえば表示デバイスや照明デバイスとして有機ＥＬが、有機ＥＬや電子ペーパー、ＲＦＩＤなどの駆動素子として有機トランジスタが、太陽電池として有機薄膜太陽電池などが開発されている。特に有機ＥＬは表示デバイスや照明デバイスの大型化とともに、製造基板サイズの大型化の要求があり、基板サイズは現状の第４.５世代製造ライン（ガラス基板寸法：７３０mm×９２０mm）から、基板寸法で２.９倍以上となる第５.５〜第６世代製造ライン（ガラス基板寸法は１３００mm×１５００mm〜１５００mm×１８００mm）へ拡大し、さらには第８世代製造ライン（ガラス基板寸法：２２００mm×２５００mm）にも及ぶ見込みである。
【０００３】
上記の生産設備の大型化は同時に、有機ＥＬの低コスト化のために、搬送の高速化や従来の蒸着法以外の新成膜プロセスの導入など、生産設備の効率化に対する新たな要求を生んでいる。例えば有機層の形成のため部分的に塗布プロセスが採用されるようになってきている。具体的には有機ＥＬデバイスのホール注入層、ホール輸送層、発光層など基板に近い側の有機層の一部または全部を塗布プロセスで作成し、上部電極側に近い発光層や電子輸送層の一部または全部を蒸着で成膜するハイブリット素子などが検討されている。
【０００４】
また表示デバイスや照明デバイスが大型化した場合、上部電極の低コスト化も重要である。大型パネルでは輝度の均一性を保つために、上部電極の低抵抗化が必要となる。従来のトップエミッション型の有機ＥＬで用いられるＭｇ−Ａｇ合金の半透過膜では、抵抗が高すぎ、画面輝度や照明輝度の均一性を確保するのが困難である。Ａｇ膜を厚膜化したＭｇ−Ａｇ電極は高価なＡｇを大量に用いるため高コストになる。そのため、上部電極に安価なＡｌ反射電極を用いたボトムエミッション型の有機ＥＬを用いたり、トップエミッション型の有機ＥＬではＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極を数１００nm程度まで厚く成膜することが求められる。Ａｌ電極は従来、抵抗加熱蒸着や誘導加熱蒸着、ＥＢ蒸着により成膜されていたが、基板サイズが小さかったため、蒸発源と基板間距離を十分にあけて膜厚均一性を確保してきた。しかしながら基板が大型化すると、蒸発源と基板間距離をあけるのが難しくなる。またＡｌはＭｇやＡｇと比べ蒸気圧が低いため高い蒸着温度が必要であり、成膜速度を高レート化して厚膜化するのがより困難であるという課題も有する。そのため、スパッタリング成膜が検討されている。一方、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明酸化物も、蒸着で低抵抗な膜を安定して得ることは難しく、通常はスパッタリング法が用いられる。
従って、有機ＥＬの上部電極の成膜にスパッタリング法を導入することが望ましい。
【０００５】
さらに薄型・軽量化の観点からは、従来の封止缶と乾燥剤を用いた封止に変わり、ＣＶＤ膜を用いた薄膜封止が検討されている。ＣＶＤ膜では、通常有機−無機の積層バリア膜を形成し、水分の透過率を有機ＥＬデバイスが劣化しないレベル（〜１０-6ｇ／ｍ2／day）に低減することができる。薄膜封止を用いることで、封止缶を用いず、軽量なガラスやバリア性のあるフィルム基板等の用いることができるようになる。
【０００６】
このように有機ＥＬデバイスは従来、殆ど蒸着法のみを用いて作成されてきたが、今後は蒸着に加え塗布、スパッタリング、ＣＶＤなど複数の異なる成膜プロセスを組み合わせた製造方法が主流になると予想される。その場合、それぞれのプロセスの成膜雰囲気ガス圧力や、ガス種、成膜温度が異なることに注意する必要がある。すなわち、蒸着は通常高真空中（１０-4Pa程度）で常温、塗布は通常大気圧で塗布、かつ乾燥のための加熱ステージ等が必要であり、スパッタリング（０.１Pa〜１Pa程度）とＣＶＤ（１〜１０Pa程度）は通常低真空のスパッタガス（アルゴン）あるいは原料ガス（モノシラン等）雰囲気中で、常温〜加熱環境で成膜する。有機ＥＬ等の有機デバイスは、水分や酸素を極端に嫌うため、これらの工程間では、乾燥窒素などを充填したグローボックス中などに保管するか、成膜装置を直接連結する必要がある。今後の生産性向上を考えた場合、成膜装置を直接連結するのが好ましいが、その場合は、それぞれの成膜処理室を異なる雰囲気圧力、温度を保持するための機構が必要である。例えば、スパッタリングの場合はスパッタ成膜室をゲートバルブでロボット搬送室から隔離し、その中で調圧（放電ガス導入、ガス圧安定化）、基板温度制御、成膜（放電のランプアップ、成膜、ランプダウン）、排気を行う。しかしこの方式では成膜処理室内で成膜以外の工程（ガス導入、ガス圧安定化、基板温度制御、ランプアップ、ランプダウン、排気）に時間を要するため、生産性の向上に難点がある。また、塗布、スパッタリング、ＣＶＤで各々成膜雰囲気ガス圧力、ガス種、成膜温度が異なるため、ガス導入や安定化、排気に必要な時間がそれぞれ異なり、成膜装置を連結した際に最も遅い工程がボトルネックとなるので、全体の生産性を上げ難い。特に３種以上の成膜装置を連結する場合、基板の搬送時間を合わせないと、基板の滞留が起こり、安定な生産が困難になる。
【０００７】
なお、以下の特許文献１〜３では、２つの成膜室あるいはプロセス室の間に複数の中継室（ロードロックチャンバ）を設ける例を開示しているが、３種以上の成膜室を有する場合の構造を検討していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０２３０５９号公報
【特許文献２】特開２００４−３４３０６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４７２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、特に３種以上の異なる成膜雰囲気ガス圧力あるいはガス種を組み合わせて成膜を行う成膜処理室間を大気開放することなく連結し、かつ各成膜処理室の成膜雰囲気ガス圧やガス種の置換、温度の高速制御を可能にして、高生産性を実現する有機デバイス製造用の成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
雰囲気条件の異なる３種以上の成膜室を備えた成膜装置において、上流工程の成膜室と下流工程の成膜室とを接続し、前記下流工程の成膜室の雰囲気条件に応じて室内の雰囲気条件を調整する中継室を有し、前記中継室において基板１枚の雰囲気条件を調整する時間は、隣接する成膜室の雰囲気条件差が大きい中継室は、隣接する成膜室の雰囲気条件差が小さい中継室よりも、多くの枚数の基板の雰囲気条件を逐次並行して調整する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の成膜装置によれば、異なる雰囲気圧力で製造する有機デバイスを、高効率で一貫生産することができる。また、低コストで有機デバイスを提供することができる。上記した以外の課題，構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の成膜装置の連結構成を模式的に示す概略図である。
【図２】中継室を上下多段構造とした例（１）である。
【図３】中継室を上下多段構造とした例（２）である。
【図４】複数の中継室を１つのガス排気部で切り替え排気処理できる構造とした例である。
【図５】中継室を２次元配置構造とした例である。
【図６】中継室を並置構造とした例である。
【図７】別の実施例の成膜装置の連結構成を模式的に示す概略図（１）である。
【図８】別の実施例の成膜装置の連結構成を模式的に示す概略図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１４】
＜成膜装置の実施形態１＞
図１は、本発明の実施例の成膜装置の連結構成を模式的に示す概略図である。本実施形態では有機ＥＬ用の装置の例を示す。成膜装置（例えば有機ＥＬデバイス製造装置）は、基板カセット１０から基板を装置内に搬入するロード室２０−１、搬出するアンロード室２０−２、ロード室２０−１とアンロード室２０−２の間に配置され、基板を搬送する複数のロボット室４０（４０−１〜４０−５）、それらの間を連結しガス圧の調整などを行う複数の中継室３０（３０−１〜３０−６）、および各ロボット室４０の両側に配置される複数の成膜室５０（５０−１〜５０−１０）からなっている。各室の間はゲートバルブ６０で開閉可能になっている。
【００１５】
本実施例では、成膜室５０−１、５０−２は塗布室、成膜室５０−３〜５０−６は蒸着室、成膜室５０−７、５０−８はスパッタ室、成膜室５０−９、５０−１０はＣＶＤ室とした。基板にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明電極による下部電極がすでに形成されているものを用いる。アクティブマトリクス型の場合は、下部電極の下にさらにスルーホールを介して薄膜トランジスタ回路が接続されている。成膜室（塗布室）５０−１、５０−２では、有機ＥＬの正孔注入層、正孔輸送層を、成膜室（蒸着室）５０−３〜５０−６は蒸着室では発光層、電子輸送層、電子注入層を、成膜室（スパッタ室）５０−７、５０−８では上部電極を、成膜室（ＣＶＤ室）５０−９、５０−１０ではバリア層を形成した。
【００１６】
各成膜室５０には２箇所の基板受け渡し部５５を有しており、ロボットにより上面搬送にて基板が基板受け渡し部５５に搬入される。搬送ロボットは、櫛歯状ハンドを上下二段に２本有し、例えば上は搬入用、下は搬出用とし、１つの動作で搬入出処理を同時に行うことができる。本方式では、１枚の基板をアライメントしている間にもう１枚を成膜することが可能であり、生産性が向上する。つまり、１つの成膜チャンバでアライメントと成膜を交互に行うことにより、生産性を向上することができる。
【００１７】
上記のような成膜装置では、大気圧下（窒素雰囲気）で行う塗布成膜と、高真空で行う蒸着と、低真空のプロセスガス中で行うスパッタ成膜およびＣＶＤ成膜が一貫ラインで連結されている。またロード室２０−１は大気雰囲気、アンロード室２０−２は大気雰囲気または薄膜封止に加えガラスやフィルム封止する場合には大気圧の窒素雰囲気で連結される。このように３種以上の雰囲気の成膜または搬送設備が連結されており、かつ成膜時の搬入出の雰囲気圧力やプロセスガス、プロセス温度が大幅に異なる場合、中継室３０を介した雰囲気圧力やプロセスガス、プロセス温度の変更のために要する時間が中継室３０毎に異なってくる。たとえば圧力差の大きい塗布工程と蒸着工程間では排気やガス導入・安定化に時間を要する。一方、蒸着とスパッタ間では、圧力差が小さいため排気やガス導入・安定化の時間はより短くて済む。したがって１つの中継室３０で各装置を連結した場合は、塗布工程と蒸着工程間の基板搬送時間がボトルネックとなってしまい、成膜装置全体の生産性が上がらない。そこで本発明では中継室３０の構造と搬送方法を改良した。
【００１８】
すなわち、本発明の成膜装置は、上流工程の成膜室と下流工程の成膜室とを接続し、前記下流工程の成膜室の雰囲気条件に応じて室内の雰囲気条件を調整する中継室を複数備えるものであり、この中継室はそれぞれ基板が複数あった場合に、雰囲気条件の調整を逐次並行処理することができる。ここで、本発明は、上記ボトルネック解消を目的とするため、中継室において基板１枚の雰囲気条件を調整する時間が、その上流工程の成膜室において基板１枚の成膜に要する時間より長い場合に特に有効である。
【００１９】
さらに、本発明の成膜装置は、隣接する成膜室の雰囲気条件差が大きい中継室は、隣接する成膜室の雰囲気条件差が小さい中継室よりも、多くの枚数の基板の雰囲気条件を調整する。これにより、上流工程の成膜室と下流工程の成膜室の雰囲気条件の差によりに生じる基板搬送速度低下のボトルネックを解消し、成膜装置全体の生産性を向上できる。
【００２０】
図２に本発明の中継室３０の一例を示す。図２は説明を簡単にするため図１のうち、大気圧下の窒素雰囲気で成膜し、加熱硬化する成膜室（塗布室）５０−１、５０−２と、１０-4Pa程度の高真空、室温下で成膜する成膜室（蒸着室）５０−３、５０−４、０.１Pa〜１Pa程度の低真空のアルゴン雰囲気、室温で成膜する成膜室（スパッタ室）５０−７、５０−８のみを抜粋して、その平面図とＡ−Ａ′断面を図示したものである。低真空の部分は成膜室（ＣＶＤ室）５０−９、５０−１０に置き換えてもよい。本発明の中継室３０は、雰囲気圧力差や雰囲気温度差（プロセスの温度差）の大きい成膜室間ほど多くの中継室３０を備えていることを特徴とし、プロセスの上流および下流の両側にゲートバルブ６０を有し、それぞれに接続された処理室で用いるプロセスガスを導入できるガス導入部７０、及びプロセスガスを排気できるガス排気部（排気ポンプ）８０を有している。中継室３０はガス導入部７０及びガス排気部８０を有することで中継室３０内の雰囲気圧力を調整することができる。
【００２１】
また、中継室３０は成膜プロセスの温度差がある工程間ではプロセス温度に基板を予熱または予冷する温度調節機能（図示せず）を有することも可能である。
【００２２】
さらにプロセスの下流方向の処理室でトラブルやメンテナンス等で基板の滞留が発生した場合に、中継室３０内で基板を一時保管するストッカ機能を有することも可能である。
【００２３】
図２は、中継室３０を上下多段構造とした例（１）である。図２では、中継室３０−２、中継室３０−４は上下多段に積載された多段構造を有し、圧力差の大きい成膜室（塗布室）５０−１、５０−２と成膜室（蒸着室）５０−３、５０−４の間は４段、圧力差の小さい成膜室（蒸着室）５０−３、５０−４と成膜室（スパッタ室）５０−７、５０−８は２段とした例を示しており、中継室３０にガス導入部７０およびガス排気部８０が接続されている。それぞれの段数は、成膜プロセスの雰囲気圧力差や成膜温度差に応じて決まる。上流工程の成膜室から下流工程の成膜室への基板の搬送する時間、言い換えると各中継室３０でのガス導入と安定化、排気、調温に要する時間を中継室３０の段数で割った値が図１のような連結装置内でほぼ一定になるように適宜変更可能である。ロボット室４０内のロボット９０は軸が上下に移動でき、ロボットアームの高さを各段に合わせることができるようになっている。
【００２４】
例えば２つの中継室３０（第１の中継室３０、第２の中継室３０）がある場合、第１の中継室３０において上流工程の成膜室から下流工程の成膜室への基板の搬送に要する時間（Ｔ１）を第１の中継室３０の数（Ｎ１）で割った数Ｘと、第２の中継室３０において上流工程の成膜室から下流工程の成膜室への基板の搬送に要する時間（Ｔ２）を前記第１の中継室３０の数（Ｎ２）で割った数Ｙは、
｜Ｘ−Ｙ｜＜Ｘ、Ｙ
の関係にする。｜Ｘ−Ｙ｜がもしＸ、Ｙより大きければ、それらが小さくなるように中継室の数Ｎ１、またはＮ２を増やし、｜Ｘ−Ｙ｜＜Ｘ、｜Ｘ−Ｙ｜＜Ｙの関係にすることで、基板滞留時間差を各基板の搬送タクト時間内に収めることができる。もちろんそれ以上に中継室の数を増やし、｜Ｘ−Ｙ｜＜＜Ｘ、｜Ｘ−Ｙ｜＜＜Ｙとするも可能である。
【００２５】
上記関係が成り立てば、２つの中継部を比較した場合に、各中継室３０での基板滞留時間を適切な中継室の段数で最小限に抑えることができるので成膜装置全体の搬送効率を向上することができる。換言すれば、｜Ｘ−Ｙ｜＜Ｘ、Ｙとすれば搬送時間差｜Ｘ−Ｙ｜を１枚の搬送にかかる時間内にでき、あとは搬送速度等を調整して｜Ｘ−Ｙ｜＝０に近づけ、必要最小限の中継室の段数とすることができる。｜Ｘ−Ｙ｜＜２Ｘ、２Ｙや｜Ｘ−Ｙ｜＜３Ｘ、３Ｙとしたとき、搬送時間差｜Ｘ−Ｙ｜を２枚以上の搬送にかかる時間とする場合も含まれるので、｜Ｘ−Ｙ｜＜Ｘ、Ｙとするために中継室の段数を増やすのが好ましい。
【００２６】
図３は、中継室３０を上下多段構造とした例（２）である。図２とは、上下多段に隔壁で区分された構造である点が異なる。各段の上流および下流には個別にゲートバルブ６０が設置され、それぞれにガス導入部７０、ガス排気部８０が設置されており、基本的な機能は図２と同じである。隔壁で区切る分、中継室３０の構造を簡略化でき、省スペースになる。
【００２７】
図４は、ガス排気部８０をバルブ１００で分岐することで、複数の中継室３０を１つのガス排気部８０で切り替え排気処理できるようにしたものである。各中継室３０では、ガス導入と安定化、調温および排気が繰り返されており、ガス導入時と安定化、調温時には排気の必要がない。したがってその時間を利用して１つのガス排気部８０で複数の中継室３０を排気することが可能である。本実施例のような構成によりガス排気部８０の台数を減らすことができ、成膜装置のコストを低減することが可能である。
【００２８】
図５は中継室３０を上下多段に積載または区分し、かつそれぞれの高さに併設、または区分された２次元配置構造を有する例である。単純な多段構造で段数が足りない場合、本実施例のようにそれぞれの高さで水平方向に併設することで、中継室３０を増やしたりすることが可能である。また２次元配置構造とすることで、単純な多段構造よりロボット９０の軸高さを変えるストロークを短くすることができる。また中継室３０が少なくてよい場合、例えば２段と１段の組み合わせの場合は図６のように同一高さに並設、または区分された並置構造のみでもよい。その場合、ロボット９０の軸高さを変える必要がなくなるメリットがある。
【００２９】
以上の成膜装置を用いることにより異なる成膜雰囲気圧力、成膜温度で成膜して製造する有機ＥＬを、高効率で基板搬送して生産することができ、高い生産性で有機ＥＬを製造することができる。本実施例では有機ＥＬを例にしたが、有機ＴＦＴや有機太陽電池など、水分や酸素を嫌う他の有機デバイス製造でも同様の生産性向上が期待できる。
【００３０】
＜成膜装置の実施形態２＞
図７は、本発明の別の実施例の成膜装置の連結構成を模式的に示す概略図（１）である。図１と異なるのは、ロボット室４０（４０−４）と成膜室（ＣＶＤ室）５０（５０−９、５０−１０）の間に中継室３０（３０−７、３０−８）を設けた点である。ＣＶＤ室で用いられるプロセスガスは、活性な材料ガスが多く、ロボット室４０（４０−５）にガスを導入するとロボットを痛めてしまう可能性がある。その場合、このようにロボット室４０と成膜室の間に中継室３０を設けることにより問題を回避することができる。中継室３０の構造は実施形態１に準じて、段数を調整すればよい。中継室と成膜室の間の基板は、例えばローラーなどでロボットより簡易な構造で搬送することで、ＣＶＤ室で用いられる活性な材料ガスに対する耐性を確保しやすくなる。
【００３１】
＜成膜装置の実施形態３＞
図８は、本発明の別の実施例の成膜装置の連結構成を模式的に示す概略図（２）であり、特に照明用の有機ＥＬデバイスを製造するのに適したインライン型の製造装置である。
本装置は、基板カセット１０から基板を装置内に搬入するロード室２０−１、搬出するアンロード室２０−２、ロード室２０−１とアンロード室２０−２の間に配置され、基板を成膜する複数の成膜室５０（５０−１〜５０−５）、それらの間を連結しガス圧の調整などを行う複数の中継室３０（３０−１〜３０−６）からなっている。各室の間はゲートバルブ６０で開閉可能になっている。本実施例では、成膜室５０−１は塗布室、成膜室５０−２〜５０−３は蒸着室、成膜室５０−４はスパッタ室、成膜室５０−５はＣＶＤ室とした。基板にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明電極による下部電極がすでに形成されているものを用いる。塗布室５０−１では、有機ＥＬの正孔注入層兼正孔輸送層を、成膜室５０−２、３の蒸着室では白色発光層と電子輸送層を、スパッタ室５０−４では上部電極を、ＣＶＤ室５０−５ではバリア層を形成した。ロード室２０−１、アンロード室２０−２および各成膜室５０（５０−１〜５０−５）には基板ガイド１１０（１１０−１〜１１０−７）を有しており、ローラー（図示せず）によって基板が搬送される。各ガイド１１０は回転機構およびエレベータなどにより基板を回転、上下させることができ、基板を水平状態あるいは垂直状態にして成膜したり、実施形態１と同様の各種の中継室構造との間で基板の搬出入ができるようにする。
【００３２】
＜有機ＥＬディスプレイ製造の実施形態＞
次に本発明の図１の装置を用いた有機ＥＬディスプレイの製造方法の具体的な実施形態を以下に示す。本実施形態では、中継室の室数は３０−１、３０−２は４室、３０−３は１室、３０−４、３０−５、３０−６は２室で行い、平均タクトは１分の一貫製造装置とした。
【００３３】
基板はアクティブマトリクス駆動のための薄膜トランジスタ回路（ＴＦＴ回路）が形成されたもので、駆動ＴＦＴのドレインに接続されたＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明電極上に感光性ポリイミドなどの層間絶縁層（平坦化膜、バンク）が形成されているものである。図１の装置に投入する前に、ウェット洗浄およびドライ洗浄を行う。次に基板カセット室１０にセットされ、ロード室２０−１により搬送され、３０−１の中継室に順次送り込まれる。
【００３４】
４室ある中継室３０−１では排気ポンプにより中継室内を逐次真空に排気した後、ドライ窒素にてパージし、ロボット室４０−１のロボットにより搬出される。各中継室の搬入は２０秒程度、排気は大気圧から１０-3Pa台まで排気するので１分４０秒程度かけ、合計時間は２分程度である。ドライ窒素パージは急激にガスを導入すると異物を巻き上げ基板を汚染するので、スロー置換を行うため１分４０秒程度かけ、さらに搬出２０秒を加えた２分程度とした。従って中継室３０−１を通過するのに４分程度かけた。本実施例では中継室が４室あるので、平均タクトは１分程度で逐次基板を搬送することができる。
【００３５】
続いて、１分おきにロボット室４０−１に搬入された基板は、成膜処理室５０−１および５０−２に逐次搬入され（搬入時間２０秒）、ホール注入層・輸送層を印刷法により塗布される。塗布方法は様々選択できるが本実施例ではスリットコート法を用いた。各基板の塗布・乾燥の工程時間は約３分２０秒かけて行った。塗布乾燥が終わった基板は逐次ロボット室４０−１に搬出される（搬出時間２０秒）。搬入、塗布、乾燥、搬出の合計時間は４分であるが、本実施例の成膜処理室５０−１および５０−２はチャンバ内の計４箇所で成膜を交互に行うことができるため、平均タクトは１分程度で成膜することが可能である。
【００３６】
続いて、ホール注入層・輸送層を成膜が終わった基板は、４室ある中継室３０−２に順次搬入される。中継室３０−２では排気ポンプにより中継室内を逐次真空に排気した後、ロボット室４０−２のロボットにより搬出される。ロボット室４０−２は高真空下で成膜する成膜処理室５０−３、５０−４と連結されているため、中継室３０−２で大気圧のドライ窒素雰囲気から１０-4Pa台の高真空まで排気する必要がある。そのため排気に３分程度時間がかかり、搬入２０秒、搬出２０秒と合わせて４分程度時間がかかるが、本実施例では中継室が４室あるので、平均タクトは１分程度で逐次基板を搬送することができる。
【００３７】
続いて、１分おきにロボット室４０−２に搬入された基板は、成膜処理室５０−３および５０−４に逐次搬入され（搬入時間２０秒）、蒸着法により発光層が成膜される。真空蒸着では膜質確保のため低速の蒸着を行う方がよいため、３分２０秒程度かけ、蒸着を行った。本実施例の成膜処理室５０−３および５０−４はチャンバ内の計４箇所で成膜を交互に行うことができるため、平均タクトは１分程度で成膜することが可能である。
【００３８】
続いて、発光層の成膜が終わった基板は、中継室３０−３に逐次搬入される。ロボット室４０−３は高真空下で成膜する成膜処理室５０−３、５０−４と連結されており、ロボット室４０−２と同じ条件である。従って、中継室３０−３では基板の搬入、搬出の受け渡しのみ行えばよい。本実施例では中継室３０−３は１室であるが、平均タクトは１分程度で逐次基板を搬送することができる。
【００３９】
続いて、１分おきにロボット室４０−３に搬入された基板は、成膜処理室５０−５および５０−６に逐次搬入され（搬入時間２０秒）、蒸着法により電子輸送層が成膜される。
真空蒸着では膜質確保のため低速の蒸着を行う方がよいため、３分２０秒程度かけ、蒸着を行った。本実施例の成膜処理室５０−５および５０−６はチャンバ内の計４箇所で成膜を交互に行うことができるため、平均タクトは１分程度で成膜することが可能である。
【００４０】
続いて、電子輸送層の成膜が終わった基板は、中継室３０−４に逐次搬入される。ロボット室４０−４は低真空のアルゴン雰囲気で成膜するスパッタ室である成膜処理室５０−７、５０−８に連結されているため、真空から、１０-2Pa程度までアルゴンを導入する必要がある。そのためアルゴンを導入、ガス圧安定化に１分２０秒程度時間をかけ、搬入２０秒、搬出２０秒と合わせて２分程度時間がかかるが、本実施例では中継室が２室あるので、平均タクトは１分程度で逐次基板を搬送することができる。
【００４１】
続いて、１分おきにロボット室４０−４に搬入された基板は、成膜処理室５０−７および５０−８に逐次搬入され（搬入時間２０秒）、スパッタ法によりアルミニウム等の上部電極層を成膜する。スパッタ法は有機層に対してプラズマダメージを与えやすいため、低パワーで３分２０秒程度かけ、成膜を行った。本実施例の成膜処理室５０−７および５０−８はチャンバ内の計４箇所で成膜を交互に行うことができるため、平均タクトは１分程度で成膜することが可能である。
【００４２】
続いて、上部電極の成膜が終わった基板は、中継室３０−５に順次搬入される。ロボット室４０−５は低真空のＣＶＤプロセスガスで成膜するＣＶＤ室である成膜処理室５０−９、５０−１０に連結されているため、アルゴンを１０-3Pa程度まで真空に引いた後、１０-1Pa程度のＣＶＤプロセスガスに置換する必要がある。そのためアルゴンを排気、ＣＶＤプロセスガスの置換に１分２０秒程度時間をかけ、搬入２０秒、搬出２０秒と合わせて２分程度時間がかかるが、本実施例では中継室が２室あるので、平均タクトは１分程度で順次基板を搬送することができる。
【００４３】
続いて、１分おきにロボット室４０−５に搬入された基板は、成膜処理室５０−９および５０−１０に逐次搬入され（搬入時間２０秒）、ＣＶＤ法によりをバリア層を成膜する。ＣＶＤ法は有機層に対してプラズマダメージを与えやすいため、低パワーで３分２０秒程度かけ、成膜を行った。本実施例の成膜処理室５０−９および５０−１０はチャンバ内の計４箇所で成膜を交互に行うことができるため、平均タクトは１分程度で成膜することが可能である。
【００４４】
続いて、バリア層の成膜が終わった基板は、中継室３０−６に逐次搬入される。中継室３０−６は吸湿を防止するためドライ窒素雰囲気に保たれたアンロード室２０−２に連結されているため、ＣＶＤプロセスガスを１０-3Pa程度まで真空に引いた後、大気圧のドライ窒素ガスに置換する必要がある。そのためＣＶＤプロセスガスの置換に１分２０秒程度時間をかけ、搬入２０秒、搬出２０秒と合わせて２分程度時間がかかるが、本実施例では中継室が２室あるので、平均タクトは１分程度で逐次基板を搬送することができる。
【００４５】
最後に、必要によりドライ窒素雰囲気に保たれたカセットに基板を逐次搬出し、成膜工程を完成する。
【００４６】
以上の成膜装置を用いることにより異なる成膜雰囲気圧力で成膜して製造する有機ＥＬを、高効率で基板搬送して生産することができ、高い生産性で有機ＥＬを製造することができる。本実施例では有機ＥＬを例にしたが、有機ＴＦＴや有機太陽電池など、水分や酸素を嫌う他の有機デバイス製造でも同様の生産性向上が期待できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  基板カセット
２０−１  ロード室
２０−２  アンロード室
３０（３０−１〜３０−８）  中継室
４０（４０−１〜４０−５）  ロボット室
５０（５０−１〜５０−１０）  成膜室
５５  基板受け渡し部
６０  ゲートバルブ
７０  ガス導入部
８０  ガス排気部（排気ポンプ）
９０  ロボット
１００  バルブ
１１０（１１０−１〜１１０−７）  ガイド
【図１】
2014007309.tif 000003
【図２】
2014007309.tif 000004
【図３】
2014007309.tif 000005
【図４】
2014007309.tif 000006
【図５】
2014007309.tif 000007
【図６】
2014007309.tif 000008
【図７】
2014007309.tif 000009
【図８】
2014007309.tif 000010