JP2002367781A - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents
成膜装置および成膜方法Info
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Abstract
タイムを短縮でき、かつ、有機層の形成に用いられる有
機材料の無駄な消費を抑制することができる成膜装置お
よび成膜方法を提供する。 【解決手段】所定のパターンに対応した開口をもつ成膜
用マスクをアノード電極層が形成された基板に対してア
ライメントし、かつ、成膜用マスクと基板とを分離可能
に結合させるアライメント機構を備えたアライメント室
53と、成膜用マスクと結合された基板への複数の有機
材料層の形成を順次行うための真空処理室62,63,
64と、アライメント機構によって結合された状態にあ
る成膜用マスクおよび基板を真空処理室62,63,6
4のうちの一つへ搬送し、かつ、真空処理室62,6
3,64間で順次搬送する搬送ロボット45とを有す
る。
Description
(以下、有機EL(electro luminescence)素子とい
う。)を用いた表示装置における有機層を成膜するのに
好適な成膜装置および成膜方法に関する。
層を陽極および陰極からなる電極間に挟み込む構造をも
つ。この電極間に電圧を印加すると、有機EL素子の有
機層には、陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注
入され、これらの電子と正孔が再結合し発光が生じるこ
とが知られている。このような有機EL素子は、10ボ
ルト以下の駆動電圧で、たとえば、数百〜数万cd/m
2 の輝度が得られる。また、有機EL素子は、発光材料
である蛍光物質を適宜選択することにより適当な色彩に
発光させることができる。これらのことから、有機EL
素子を用いた表示装置は、CRT(cathode ray tube)に
代わるマルチカラーまたはフルカラーの表示装置として
有望視されている。
とえば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電荷注入層
等の3〜5層の有機材料層を積層したものが一般的であ
る。各有機材料層は処理室内で有機材料を蒸着させるこ
とにより形成される。従来における成膜方法において
は、各有機材料層の蒸着は、同一の処理室内で行ってい
た。具体的には、処理室内に設けられた表示装置の各画
素に対応して開口する成膜用マスクを処理室内に搬入さ
れた基板に対してアライメントしたのち、各有機材料層
に対応して処理室内に設けられた複数の加熱容器にそれ
ぞれ異なる蒸着材料を収容しこれらを加熱して蒸発させ
ることにより行われる。
室内で複数の有機材料層からなる有機層の形成を行う
と、有機層の形成工程のタクトタイムが非常に長くな
り、有機EL素子を用いた表示装置の量産化が困難であ
るという不利益が存在した。すなわち、同一の処理室内
で複数の有機材料層からなる有機層の形成を行った場合
には、各蒸着材料を蒸着毎に加熱する必要があり、所望
の温度に達するまでに比較的長時間を要し、さらに、蒸
着源の蒸発レートが安定化するまでに比較的長時間を要
するため、各有機材料層の蒸着を開始する前の待ち時間
が長時間化し、結果として、有機層の形成に要する時間
が非常に長くかかる。一方、蒸着材料を常時所定の温度
まで加熱して蒸発レートを安定化しておくことにより、
各有機材料層の蒸着を開始する前の待ち時間を短縮化す
ることができる。しかしながら、一の蒸着源を用いて対
応する有機材料層を蒸着中においては、他の蒸着源から
も蒸着材料が蒸発するため、無駄な材料の消費が避けら
れない。有機EL素子に用いられる有機材料は非常に高
価であるため、有機層の製造コストが嵩み、結果として
有機EL素子を用いた表示装置の量産化が困難となる。
よる不利益を解消するための技術が、たとえば、特開平
8−111285号公報に開示されている。上記の刊行
物は、各有機材料層毎に蒸着のための処理室を真空層を
中心に設け、各処理室間での基板の搬送を真空層を通じ
て行う技術を開示している。各有機材料層の蒸着を異な
る処理室に分散化することにより、蒸着源の加熱および
蒸着レートの安定化のための待ち時間を大幅に短縮化で
きる。しかしながら、各有機材料層の蒸着を異なる処理
室に分散化すると、各処理室毎に基板とマスクとのアラ
イメント作業が必要である。このため、有機層の形成工
程のタクトタイムを充分に短縮することができない。ま
た、アライメント作業が行われている間は、蒸着材料は
無駄に消費されてしまう。
のであって、有機EL表示装置の有機層の形成工程のタ
クトタイムを短縮でき、かつ、有機層の形成に用いられ
る有機材料の無駄な消費を抑制することができる成膜装
置および成膜方法を提供することを目的とする。
板と、前記基板上に複数形成された所定パターンの第1
の電極層と、前記各第1の電極層上に積層された複数の
有機材料層からなる所定パターンの有機層と、前記有機
層上に形成された第2の電極層とを有する有機電界発光
表示装置における少なくとも前記有機層を形成する成膜
方法であって、前記所定のパターンに対応した開口をも
つ成膜用マスクを前記第1の電極層が形成された基板に
対してアライメントし、かつ、前記成膜用マスクと前記
基板とを分離可能に結合し、前記成膜用マスクと結合さ
れた前記基板への前記複数の有機材料層の形成を複数の
真空処理室において順次行い、かつ、当該真空処理室間
を前記成膜用マスクと前記基板とが結合された状態で搬
送する。
ぞれ異なる真空処理室で行う。
て、前記各有機材料層を形成する有機材料を供給する蒸
着源をそれぞれ設け、当該各真空処理室内に前記基板お
よび成膜用マスクが搬入された際に当該各蒸着源から所
定の蒸発レートで有機材料を供給可能な状態にしてお
く。
に複数形成された所定パターンの第1の電極層と、前記
各第1の電極層上に積層された複数の有機材料層からな
る所定パターンの有機層と、前記有機層上に形成された
第2の電極層とを有する有機電界発光表示装置における
少なくとも前記有機層を形成する成膜装置であって、前
記所定のパターンに対応した開口をもつ成膜用マスクを
前記第1の電極層が形成された基板に対してアライメン
トし、かつ、前記成膜用マスクと前記基板とを分離可能
に結合させるアライメント機構と、前記成膜用マスクと
結合された前記基板への前記複数の有機材料層の形成を
順次行うための複数の真空処理室と、結合された状態に
ある前記成膜用マスクおよび基板を前記複数の真空処理
室のうちの一つへ搬送し、かつ、当該複数の真空処理室
間で順次搬送する搬送手段とを有する。
イメントされ、かつ結合されると、両者が結合された状
態で複数の真空処理装置の一つに搬入される。この成膜
用マスクと基板とが搬入された真空処理装置は、有機層
を構成する複数の有機材料層の少なくとも一層を形成可
能な状態となっており、搬入が完了すると有機材料層が
形成される。有機材料層の少なくとも一層が形成された
のち、成膜用マスクと基板とは結合された状態で搬出さ
れ、他の真空処理装置に搬入され、さらなる有機材料層
が積層される。同様な有機材料層の形成および成膜用マ
スクおよび基板の搬送が有機層が形成されるまで繰り返
し行われる。このように、本発明では、有機層を構成す
る複数の有機材料層の形成を複数の真空処理装置で分担
して行うとともに、複数の真空処理装置間の基板の搬送
を成膜用マスクと基板とが結合された状態で行う。この
ため、各真空処理装置間において成膜用マスクと基板と
のアライメントを行う必要がなく、アライメントに要す
る時間を省略できる。
て図面を参照して説明する。図1および図2は、本発明
が適用される有機EL表示装置の一例を示す図であっ
て、図1は当該有機EL表示装置の表示エリアの概略構
成を示す要部断面図であり、図2は要部平面図である。
なお、図1は図2のA−A’線方向の断面図である。ま
た、図1および図2に示す有機EL表示装置は、いわゆ
るアクティブマトリックス型のカラー表示装置である。
上に形成された複数の薄膜トランジスタ2と、層間絶縁
膜7を介して各薄膜トランジスタ2上に形成されたアノ
ード電極10と、各アノード電極10上に形成された発
光色がそれぞれ緑(G)、赤(R)、青(B)の有機層
11G,11R,11Bと、有機層11G,11R,1
1B上に形成されたカソード電極12と、カソード電極
12上に形成された透明導電膜16と、透明導電膜16
に上に紫外線硬化樹脂層17を介して固着された基板1
8とを有する。なお、アノード電極10、有機層11
G,11R,11Bおよびカソード電極12によって各
発光色を自ら発光する有機EL素子が構成されており、
これら有機EL素子および各薄膜トランジスタ2によっ
て各画素aが構成される。各有機EL素子の有機層11
G,11R,11Bで発光した光はカソード電極12側
を透過して基板18を通じて出射される。また、各画素
aは、図2に示すように、マトリックス状に配列されて
いるとともに、有機層11G,11R,11Bはそれぞ
れ規則的な順序で配列されている。
る。たとえば、ガラス基板のような硬質部材やポリアミ
ドフィルム等のプラスチック基板のような可撓性部材が
用いられる。なお、上記した有機EL素子の発光した光
の透過方向がカソード電極12側であるので、基板1は
透明材料でなくてもよい。
ト電極3が所定パターンで形成され、このゲート電極3
の上にゲート絶縁膜5を介してポリシリコン層20が形
成され、さらに、このポリシリコン層20を被覆するよ
うに層間絶縁膜4が形成されている。また、ゲート電極
3の側方のゲート絶縁膜5上には、ソース領域21およ
びドレイン領域22が形成され、当該ソース領域21お
よびドレイン領域22は、層間絶縁膜4に形成された図
示しない接続孔を通じて配線6が電気的に接続されてい
る。この配線6を被覆するように層間絶縁膜7が形成さ
れている。
画素aに対応して形成されている。このアノード電極1
0は、層間絶縁膜7の配線6上に形成された接続孔8を
通じて配線6と電気的に接続されている。アノード電極
10の形成材料としては、たとえば、クロム(Cr)、
鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅
(Cu)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、プ
ラチナ(Pt)、金(Au)等のように仕事関数が大き
く、かつ、反射率の高い導電性材料が用いられる。
11R,11Bが形成されているとともに、アノード電
極10の周縁部を被覆し、かつ、有機層11G,11
R,11Bの周囲を包囲するように絶縁膜13が形成さ
れている。絶縁膜13は、たとえば、酸化シリコンで形
成されている。
れている。リブ14は、図2に示すように、各画素a間
に行列状に配置されており、側壁が順テーパ形状に形成
されている。リブ14は、有機層11G,11R,11
Bをアノード電極10上に蒸着形成する際に用いられる
成膜用マスクのスペーサとして機能する。すなわち、成
膜用マスクとアノード電極10との距離を規定する役割
を果たす。また、リブ14は、絶縁膜13から突出した
絶縁性材料層14aと、この絶縁性材料層14aの頂部
に形成された導電性材料層14bとから構成されてい
る。絶縁性材料層14aは、たとえば、ポリイミド等の
有機絶縁材料や、酸化シリコンのような無機絶縁材料で
形成される。導電性材料層14bはカソード電極12に
接続された補助電極であり、アルミニウム(Al)やク
ロム(Cr)のような比較的低抵抗の導電性材料で形成
されている。
構造の一例を示す断面図である。図3に示すように、有
機層11G、11R,11Bは、たとえば、アノード電
極10の上に形成された正孔注入層11aと、この正孔
注入層11aの上に積層された正孔輸送層11bと、正
孔輸送層11bの上に積層された電子輸送層を兼ねる発
光層11cから構成される。発光層11cは、カソード
電極12によって被覆されている。
び発光層11cは、それぞれ発光色に応じた有機材料を
蒸着によって所定の膜厚に形成される。正孔注入層11
aの有機材料としては、たとえば、m−MTDATA
[4,4,4媒-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenyla
mine] 等が用いられる。正孔注入層11aの厚さは、た
とえば、30nm程度である。正孔輸送層11bの有機
材料としては、たとえば、α−NPD[4,4-bis(N-1-nap
hthyl-N-phenylamino)biphenyl] 等が用いられる。正孔
輸送層11bの厚さは、たとえば、20nm程度であ
る。発光層11cの有機材料としては、たとえば、Al
q3[tris(8-quinolinolato)aluminium(III)] 等が用い
られる。発光層11cの厚さは、たとえば、50nm程
度である。
成されており、リブ14の表面を被覆し、リブ14の頂
部を構成する導電性材料層14bと接続されている。ま
た、カソード電極12は、有機層11G、11R,11
Bおよび絶縁膜13によってアノード電極10と絶縁さ
れている。このカソード電極12は、たとえば、マグネ
シウム(Mg)−銀(Ag)合金等の仕事関数が小さく
透過率の高い金属薄膜が共蒸着によって所定の膜厚に形
成される。カソード電極12の厚さは、たとえば、10
nm程度である。
覆するように形成されている。この透明導電膜16は、
たとえば、スパッタリングによって所定の厚さに形成さ
れる。形成材料としては、たとえば、常温における成膜
によって良好な導電性を示すインジウム(In)−亜鉛
(Zn)−酸素(O)系の材料等を用いることができ
る。透明導電膜16の厚さは、たとえば、200nm程
度である。
機層11G、11R,11Bの発光層11cから発光さ
れ、透明導電膜16を通じて入射する光を透過させるた
めにある。たとえば、ガラス基板のような硬質部材やポ
リアミドフィルム等のプラスチック基板のような可撓性
部材が用いられる。
置の構成を示す図である。図4に示す成膜装置40は、
上記した有機層11G、11R,11B、カソード電極
12および透明導電膜16を形成する。図4に示すよう
に、成膜装置40は、搬入部50と、緑有機層形成部6
0と、赤有機層形成部70と、青有機層形成部80と、
電極形成部90とから構成される。
室52と、マスク搬入室53と、アライメント室54
と、搬送作業室55と、搬送室56と、治具搬入室57
とを有する。基板搬入室51、前処理室52、マスク搬
入室53、アライメント室54、搬送作業室55、治具
搬入室57および搬送室56は、内部を排気して実質的
に真空雰囲気にすることが可能な真空室で構成されてい
る。また、基板搬入室51、前処理室52、マスク搬入
室53、アライメント室54、治具搬入室57および搬
送室56は、搬送作業室55の周囲にゲートgtを介し
て連結されている。ゲートgtは、図示しないゲートバ
ルブによって開閉される。また、これらのゲートバルブ
は、搬送ロボット45の動作に応じて開閉が行われるよ
うに制御される。
R,11B、カソード電極12および透明導電膜16を
形成すべき基板1が搬入される。基板搬入室51は、い
わゆるロードロックチャンバである。図5は、基板搬入
室51に搬入される基板1の構成を示す要部断面図であ
る。図5に示すように、基板1上には、スペーサとして
機能するリブ14が突出した状態となっている。また、
リブ14で囲まれたアノード電極10は表面に露出した
状態となっている。
1のアノード電極10やリブ14の表面処理を行う。た
とえば、基板1の表面に酸素プラズマ処理を施す。ま
た、UVオゾン処理等でも構わない。
イメントされ、かつ結合され(一体化される)成膜用マ
スクが搬入される。マスク搬入室53はいわゆるロード
ロックチャンバである。図6は、成膜用マスクおよびこ
の成膜用マスクと基板1とを結合させる結合治具の構造
の一例を示す斜視図である。図6に示すように、成膜用
マスク200は、矩形状の外形を有する板状の部材から
なり、成膜用マスク200の形成材料は、鉄、ニッケル
等の磁性体で形成されている。この成膜用マスク200
は、基板1よりも大きな寸法を有し、外枠部202で囲
まれたマスク部201には、上記した有機層11R,1
1G,11Bのパターンに対応した複数の開口が形成さ
れており、成膜用マスク200は有機層11R,11
G,11Bの形成に共通に使用可能となっている。すな
わち、有機層11R,11G,11Bは、基板1上にそ
れぞれ規則的に配列されていることから、基板1と成膜
用マスク200とのアライメントを調整することによ
り、成膜用マスク200の開口を基板1の有機層11
R,11G,11Bの形成位置にそれぞれ合わせること
ができる。
寸法をもつマグネットプレート部101と、このマグネ
ットプレート部101の両端部に連結された把手部10
2とを有する。把手部102は、マグネットプレート部
101の両端部から一部が側方に突出するように伸びて
おり、この把手部102が後述する搬送ロボットのアー
ム等により保持される。マグネットプレート部101
は、磁力によって成膜用マスク200を吸着可能となっ
ている。図6において、マグネットプレート部101の
基板1の非成膜面1a側に対向する面は、基板1の非成
膜面1aに全面的に接触する接触面101aとなってい
る。
体化)は、基板1の成膜面1bを成形用マスク200に
対向させ両者をアライメントした状態でマグネットプレ
ート部101の接触面101aを基板1の非成膜面1a
に接触させることにより行われる。マグネットプレート
部101の接触面101aを基板1の非成膜面1aに接
触させると、磁性体からなる成形用マスク200は、基
板1を介してマグネットプレート部101に吸着され
る。また、成形用マスク200のマスク部201は、磁
力によって基板1の成膜面1bに引きつけられ、マスク
部201に弛みが発生しない。
0が搬入される。治具搬入室57は、ロードロックチャ
ンバである。
5を備えている。この搬送ロボット45は、水平方向に
旋回可能に連結された複数のアーム45a,45b,4
5cを備えている。また、アーム45aの先端部には、
上記の基板1、成形用マスク200および結合治具10
0を保持可能な保持部45dを備えている。また、搬送
ロボット45は、複数のアーム45a,45b,45c
を鉛直方向に昇降可能な構造を有する。この搬送ロボッ
ト45を制御することにより、基板1、成形用マスク2
00および結合治具100の搬送を行う。
成形用マスク200とのアライメントおよび結合治具1
00を用いた基板1と成形用マスク200との結合を行
うためのアライメント機構を備えている。図7は、アラ
イメント室54の構造を示す図である。なお、後述する
アライメント室71および81と基板/マスク分離室9
3も図7に示すアライメント機構と同様のアライメント
機構を有する。
は、隔壁300内の上部に設置された治具ホルダ310
と、この治具ホルダ310の下方に設置された基板ホル
ダ314と、基板ホルダ314の両側に設置されたマス
クホルダ320とを備える。
0aを備えており、この保持部310aにより結合治具
100の把手部102を保持する。この治具ホルダ31
0は、連結ロッド311を介して、隔壁300の外側上
部に設けられた昇降機構330と連結されている。この
昇降機構330は、鉛直方向(Z方向)に治具ホルダ3
10を昇降させる。この昇降機構330は、たとえば、
サーボモータ、伝達機構等から構成される。
された連結部材315と、この連結部材315の両端部
に立設された複数の支持部316を備えており、支持部
316の先端部により基板1の成膜面1bの周辺部を支
持可能となっている。なお、この支持部316は、図6
に示した成膜用マスク200のマスク部201の四隅に
形成された貫通孔202aに挿入される。
7は、隔壁300内の下部の外側に設置された移動回転
機構340に接続されている。この移動回転機構340
は、基板ホルダ314を回転軸317を中心とする回転
方向θに回転可能に保持し、また、Z方向およびこのZ
方向に直交するX方向およびY方向に基板ホルダ314
を移動可能に保持している。移動回転機構340は、た
とえば、サーボモータ、伝達機構等から構成される。
ク200の下面の両端部を支持可能となっており、各マ
スクホルダ320は連結ロッド321を介して昇降機構
350に接続されている。昇降機構350は、マスクホ
ルダ320をZ方向に昇降可能保持している。なお、昇
降機構350は、図7において、分離して記載されてい
るが、実際には一体の機構であり、各マスクホルダ32
0を同時に昇降させる。
て結合治具100によって結合された状態の基板1およ
び成膜用マスク200を緑有機層形成部60に搬入する
ための搬入路を構成している。
成を行う。この緑有機層形成部60は、搬送作業室61
と、複数の蒸着処理室62,63および64とを有す
る。搬送作業室61と蒸着処理室62,63および64
は、内部を排気して実質的に真空雰囲気にすることが可
能な真空室で構成されている。また、蒸着処理室62,
63および64は、搬送作業室61の周囲にゲートgt
を介して連結されている。
ボット45が設置されている。この搬送ロボット45に
より、各蒸着処理室62,63および64間および赤有
機層形成部70への基板1および成膜用マスク200の
搬送が行われる。
入層11aの形成を行う。蒸着処理室63は、有機層1
1Gの正孔輸送層11bの形成を行う。蒸着処理室64
は、有機層11Gの発光層11cの形成を行う。
4の構成の一例を示す断面図である。なお、後述する赤
有機層形成部70における蒸着処理室73,74および
75と青有機層形成部80の蒸着処理室83,84およ
び85も図8に示す構成と基本的に同一の構成となって
いる。
は、基板1および成膜用マスク200を結合する結合治
具100を保持可能な治具ホルダ401が設置されてい
る。この治具ホルダ401は、結合治具100の把手部
102を保持する保持部401aを下端部に備えてい
る。また、治具ホルダ401は、回転軸402と連結さ
れており、回転軸402は隔壁400の外側の上部に設
置された回転機構430と接続されている。
02を所定の回転数で回転させる。回転機構430は、
たとえば、サーボモータおよび伝達機構等から構成され
る。回転機構430によって回転軸402が回転される
と、治具ホルダ401に保持された基板1および成膜用
マスク200も回転軸402を中心に回転する。
からなる蒸着材料Vsを内部に収容する加熱容器420
が設置されている。この加熱容器420は、上端側に開
口部420aを備えており、この開口部420aの上に
当該開口部420aを開閉するシャッター440が設置
されている。シャッター440は、図示しない移動機構
により、開閉方向C1およびC2方向に駆動される。こ
のシャッター440は、蒸着を行わないときに、開口部
420aを閉じることにより、無駄な有機材料の消費を
防ぐために設けられている。
内蔵されており、この誘導コイル421は交流電源42
2と接続されている。交流電源422から交流電流を誘
導コイル421に供給することにより、誘導コイル42
1の発生する電磁界によって加熱容器420自体が加熱
される。これにより、加熱容器420内に収容された蒸
着材料Vsが蒸発する。なお、交流電源422は、供給
電流を調整することによって、加熱容器420の温度を
制御可能となっている。
成を行う。この赤有機層形成部70は、アライメント室
71と、搬送作業室72と、複数の蒸着処理室73,7
4および75とを有する。搬送作業室72と蒸着処理室
73,74および75は、内部を排気して実質的に真空
雰囲気にすることが可能な真空室で構成されている。ま
た、蒸着処理室73,74および75は搬送作業室72
の周囲にゲートgtを介して連結されている。
イメント室54と同様のアライメント機構を有する。こ
のアライメント室71は、アライメント室54において
結合された基板1と成膜用マスク200とを一旦分離
し、有機層11Rの形成を行う位置に基板1と成膜用マ
スク200とをアライメントし直し、結合治具100で
基板1と成膜用マスク200とを再び結合させる。
ボット45が設置されている。この搬送ロボット45に
より、各蒸着処理室73,74および75間および青有
機層形成部80への基板1および成膜用マスク200の
搬送が行われる。
入層11aの形成を行う。蒸着処理室74は、有機層1
1Rの正孔輸送層11bの形成を行う。蒸着処理室75
は、有機層11Rの発光層11cの形成を行う。
成を行う。この青有機層形成部80は、アライメント室
81と、搬送作業室82と、複数の蒸着処理室83,8
4および85とを有する。
0のアライメント室71と同様のアライメント機構を有
する。このアライメント室81は、アライメント室71
において結合された基板1と成膜用マスク200とを一
旦分離し、有機層11Bの形成を行う位置に基板1と成
膜用マスク200とをアライメントし直し、結合治具1
00で基板1と成膜用マスク200とを再び結合させ
る。
ボット45が設置されている。この搬送ロボット45に
より、各蒸着処理室83,84および85間および電極
形成部90への基板1および成膜用マスク200の搬送
が行われる。
入層11aの形成を行う。蒸着処理室84は、有機層1
1Bの正孔輸送層11bの形成を行う。蒸着処理室85
は、有機層11Bの発光層11cの形成を行う。
業室92と、基板/マスク分離室93と、電極形成室9
4と、スパッタ室95と、基板搬出室96と、治具/マ
スク搬出室97と有する。搬入室91、搬送作業室9
2、基板/マスク分離室93、電極形成室94、スパッ
タ室95、基板搬出室96および治具/マスク搬出室9
7は、内部を排気して実質的に真空雰囲気にすることが
可能な真空室で構成されている。また、搬入室91、基
板/マスク分離室93、電極形成室94、スパッタ室9
5、基板搬出室96および治具/マスク搬出室97は搬
送作業室92の周囲にゲートgtを介して連結されてい
る。
て有機層11Bの形成が行われた後の基板1および成膜
用マスク200を搬送作業室92に搬入するための搬送
路を構成している。
メント室54,71および81と同様のアライメント機
構を有する。この基板/マスク分離室93は、アライメ
ント機構によって結合治具100によって結合された状
態にある基板1と成膜用マスク200とを分離する。
と分離された後の基板1に上記のカソード電極12を形
成するための蒸着装置が設けられている。なお、この蒸
着装置は、周知の蒸着装置であり、詳細説明を省略す
る。
成された後の基板1に、上記の透明導電膜16をスパッ
タリングによって形成する。スパッタ室95内には、た
とえば、直流スパッタリング装置が設けられている。な
お、直流スパッタリング装置は周知であり、詳細説明を
省略する。
された後の基板1を電極形成部90から搬出するための
真空室である。治具/マスク搬出室97は、基板1から
分離された後の成膜用マスク200および結合治具10
0を電極形成部90から搬出するための真空室である。
ボット45が設置されている。この搬送ロボット45に
より、基板1、成膜用マスク200および結合治具10
0の搬送が行われる。
方法について説明する。まず、基板搬入室57に図5に
示した状態の基板1を必要枚数だけ搬入しておく。ま
た、マスク搬入室53にも必要枚数の成膜用マスク20
0を搬入しておく。さらに、治具搬入室57にも必要枚
数の結合治具100を搬入しておく。
0の各蒸着処理室の加熱容器420を加熱し、蒸着材料
Vsが一定の蒸発レートで蒸発するように蒸着材料Vs
の温度をコントロールしておく。なお、加熱容器420
は、シャッタ440によって閉じた状態としておく。な
お、各蒸着処理室における蒸発レートは、最も厚い層を
成膜する蒸着処理室における成膜時間に合わせてコント
ロールすることが好ましい。すなわち、有機層形成工程
におけるタクトタイムは、最も厚い層を成膜するのに要
する時間に依存するからである。
いて、基板搬入室57内の基板1を搬送ロボット45に
より前処理室52に搬入する。前処理室52において、
基板1に、たとえば、400sccm、高周波パワー50
W,処理時間120秒の条件下で酸素プラズマ処理を施
す。
に、治具搬入室57にある結合治具100を、図9に示
すように、搬送ロボット45の保持部45dにより保持
し、アライメント室54に搬入する。図9において、ゲ
ートgtを通じてアライメント室54に搬入された結合
治具100の把手部102は、治具ホルダ310の保持
部310aによって保持可能な位置に位置決めされる。
さらに、図10に示すように、治具ホルダ310を昇降
機構330によって所定の位置まで上昇させる。治具ホ
ルダ310の上昇によって、結合治具100は搬送ロボ
ット45の保持部45dから離れ、結合治具100が治
具ホルダ310により保持される。
0のアライメント室54への搬送完了後に、図10に示
すように、マスク搬入室53にある成膜用マスク200
をアライメント室54に搬入する。成膜用マスク200
の搬入位置は、結合治具100とマスクホルダ320と
の間である。
クホルダ320を昇降機構350によって所定位置まで
上昇させる。マスクホルダ320の上昇により、成膜用
マスク200は搬送ロボット45の保持部45dから離
れ、マスクホルダ320によて保持される。
0により保持され、成膜用マスク200がマスクホルダ
320によって保持された状態で、前処理室52におい
て表面処理が完了した基板1を、図12に示すように、
搬送ロボット45によりアライメント室54に搬入す
る。図12に示すように、基板1をアライメント室54
に搬入する前に、マスクホルダ320を所定の位置まで
下降させ、結合治具100と成膜用マスク200との間
に基板1が干渉しないスペースを形成しておく。
314を移動回転機構340によって所定の位置まで上
昇させる。基板ホルダ314の上昇によって、基板1は
搬送ロボット45の保持部45dから離れ、基板1は支
持部316によって保持される。これにより、結合治具
100が治具ホルダ310により保持され、成膜用マス
ク200がマスクホルダ320によって保持され、基板
1が基板ホルダ314によって保持された状態となる。
0によって基板1のθ方向の回転位置およびX、Y方向
の位置を調整し、基板1と成膜用マスク200とのアラ
イメントを行う。このアライメント作業は、たとえば、
図示しない撮像装置で撮像した成膜用マスク200およ
び基板1の画像から画像処理により得た成膜用マスク2
00に対する基板1の位置および姿勢情報に基づいて行
われる。また、図14に示すように、これから基板1に
形成する有機層11Gの形成位置に成膜用マスク200
の開口200hが位置するようにアライメントを行う。
ント作業が完了したのち、図15に示すように、マスク
ホルダ320を所定の位置まで上昇させ、基板1と成膜
用マスク200とを接触させ、基板1が成膜用マスク2
00上に載置された状態にする。
クホルダ320をさらに上昇させ、基板1と結合治具1
00とを接触させる。これにより、結合治具100のマ
グネットプレート101の磁力により、成膜用マスク2
00がマグネットプレート101に吸着され、成膜用マ
スク200と基板1とが結合し、アライメントされた状
態が維持される。また、成膜用マスク200および基板
1の結合によって、図14に示したように、成膜用マス
ク200はリブ14の頂部に当接し、成膜用マスク20
0とアノード電極10との距離が一定に保たれる。
ある結合治具100、基板1および成膜用マスク200
がマスクホルダ320に保持された状態で、搬送ロボッ
ト45の保持部45dを成膜用マスク200の下方に挿
入する。さらに、マスクホルダ320を下降させること
により、結合状態にある結合治具100、基板1および
成膜用マスク200が治具ホルダ310に保持された状
態となる。この状態で、治具ホルダ310を所定位置ま
で下降させることにより、結合状態にある結合治具10
0、基板1および成膜用マスク200が搬送ロボット4
5の保持部45dに置かれる。
に置かれた結合状態にある結合治具100、基板1およ
び成膜用マスク200を搬送室56に搬送する。
にある結合治具100、基板1および成膜用マスク20
0を搬送作業室61に設置された搬送ロボット45によ
って蒸着処理室62に搬入する。
蒸着処理室62の隔壁400内に搬入された結合状態に
ある結合治具100、基板1および成膜用マスク200
は、搬送ロボット45の保持部45dを所定位置まで下
降させることにより、治具ホルダ401によって保持さ
れる。
ルダ401によって保持されたのち、図18に示すよう
に、治具ホルダ401を所定の回転数で回転させるとと
もに、シャッタ440を開き蒸着を行い、有機層11G
の正孔注入層11aを所定の厚さに形成する。正孔注入
層11aの成膜に要する時間は、蒸着レートによって決
まる。また、基板1および成膜用マスク200を回転さ
せることにより、正孔注入層11aが均一な厚さで形成
される。
後、上記と同様な手順により、結合状態にある結合治具
100、基板1および成膜用マスク200を搬送作業室
61に設置された搬送ロボット45によって蒸着処理室
63に搬入し、有機層11Gの正孔輸送層11bを形成
する。同様に、有機層11Gの発光層11cの形成を蒸
着処理室64において行う。この結果、基板1のアノー
ド電極10上に積層された正孔注入層11a、正孔輸送
層11bおよび発光層11cからなる有機層11Gが形
成される。
を成膜用マスク200と結合された状態で赤有機層形成
部70のアライメント室71に搬送する。図19に示す
ように、結合治具100によって結合された基板1およ
び成膜用マスク200がアライメント室71へ搬送ロボ
ット45の保持部45dによって搬入されたのち、マス
クホルダ320を所定の位置まで上昇させ、保持部45
dから成膜用マスク200を離隔させ、マスクホルダ3
20によって保持する。
310を所定位置まで上昇させる。この治具ホルダ31
0の上昇により、結合治具100のみが基板1および成
膜用マスク200から分離される。結合治具100のみ
が基板1および成膜用マスク200から分離された状態
から、基板ホルダ314を所定位置まで上昇させる。基
板ホルダ314の上昇により、基板1と成膜用マスク2
00とが離隔する。これにより、結合治具100が治具
ホルダ310により保持され、成膜用マスク200がマ
スクホルダ320によって保持され、基板1が基板ホル
ダ314によって保持された状態となる。
して説明した動作と同様に、基板1と成膜用マスク20
0とを再びアライメントする。アライメント室71にお
いては、図21に示すように、これから基板1に形成す
る有機層11Rの形成位置に成膜用マスク200の開口
200hが位置するようにアライメントを行う。
6を参照して説明した動作と同様に、基板1と成膜用マ
スク200とを結合治具100で再び結合し、基板1と
成膜用マスク200とが結合された状態で蒸着処理室7
3、74および75に順次搬送して、有機層11Rの正
孔注入層11a、正孔輸送層11bおよび発光層11c
を形成する。
基板1および成膜用マスク200をアライメント室81
に搬入し、アライメント室71における動作と同様に、
基板1と成膜用マスク200とのアライメントおよび結
合治具100による結合を再び行う。アライメント室8
1においては、図21に示すように、これから基板1に
形成する有機層11Bの形成位置に成膜用マスク200
の開口200hが位置するようにアライメントを行う。
アライメントの完了後、図15および図16を参照して
説明した動作と同様に、基板1と成膜用マスク200と
を結合治具100で再び結合し、基板1と成膜用マスク
200とが結合された状態で蒸着処理室83、84およ
び85に順次搬送して、有機層11Bの正孔注入層11
a、正孔輸送層11bおよび発光層11cを形成する。
より結合状態にある基板1および成膜用マスク200を
電極形成部90に搬送する。電極形成部90において、
結合状態にある基板1および成膜用マスク200を最初
に基板/マスク分離室93に搬入する。
治具100により結合状態にある基板1および成膜用マ
スク200を分離する。なお、基板/マスク分離室93
はアライメント室81等と同様のアライメント機構を備
えており、このアライメント機構を所定の手順で動作さ
せることにより、結合治具100と基板1と成膜用マス
ク200とを分離することができる。
たのち、基板1を電極形成室94に搬送し、結合治具1
00および成膜用マスク200を治具/マスク搬出室9
7に搬入する。
蒸着によって形成する。具体的には、たとえば、マグネ
シウム(Mg)と銀(Ag)とを共蒸着することによ
り、Mg−Ag合金からなるカソード電極12を形成す
る。膜厚は、たとえば、10nm程度である。また、マ
グネシウムと銀との成膜速度に比は、たとえば、9:1
とする。
11B上にカソード電極12を形成後、基板1をスパッ
タ室95に搬入し、カソード電極12上に透明導電膜1
6を形成する。透明導電膜16の成膜条件は、たとえ
ば、スパッタガスとしてアルゴン(Ar)と酸素(O
2 )の混合ガス(体積比Ar/O2 =1000)を用
い、圧力を約0.3Paとし、直流スパッタリング装置
の出力を40Wとする。
を基板搬出室96に搬送する。基板搬出室96に搬送さ
れた基板1は、基板搬出室96から搬出されたのち、紫
外線硬化樹脂層17を介して基板18が固着される。こ
れにより、有機EL表示装置の組立が完了する。
離された成膜用マスク200および結合治具100を治
具/マスク搬出室97に搬送する。治具/マスク搬出室
97に搬送された成膜用マスク200および結合治具1
00は、治具/マスク搬出室97から搬出されたのち、
再び使用される。なお、成膜用マスク200を再び使用
する前に欠陥がないかを検査することにより、欠陥の存
在する成膜用マスク200の再使用を回避でき、不良品
の有機EL表示装置が製造されるのを未然に防ぐことが
できる。
の有機材料層からなる有機層11G,11R,11Bの
各有機材料層を異なる蒸着処理室において分担して行う
ことにより、蒸着に用いる有機材料の無駄な消費を抑制
することができる。また、本実施形態によれば、基板1
と成膜用マスク200とをアライメントし、かつ、結合
した状態で搬送し複数の有機材料層の成膜を連続的に行
うため、各蒸着処理室においてアライメントのための時
間が不要となり、タクトタイムを短縮することができ
る。また、本実施形態によれば、各蒸着処理室にアライ
メント機構が必要なく、設備コストを低減することが可
能になる。また、本実施形態によれば、基板1毎に成膜
用マスク200を使用するため、仕様の異なる有機EL
表示装置を同一ラインで製造することが可能となる。
い。上述した実施形態では、蒸着処理室に単一の蒸着源
を設け、ひとつの蒸着処理室において一つの有機材料層
のみを形成する構成としたが、蒸着処理室に複数の蒸着
源を設け、ひとつの蒸着処理室において複数の有機材料
層を形成する構成とすることも可能である。たとえば、
成膜時間が非常に長い有機材料層が存在する場合に、こ
の有機材料層には単一の蒸着源を設けてこの成膜時間が
長い有機材料層のみを形成し、他の有機材料層に複数の
蒸着源を設け成膜時間が短い有機材料層を複数形成する
構成とすることにより、タクトタイムが長くなるのを防
ぐことができる。また、上述した実施形態では、有機層
は、3層の有機材料層を積層した場合について説明した
が、さらに多くの有機材料層を積層した有機層に本発明
を適用することにより、生産性および有機材料の消費量
の観点からさらに大きな効果が得られる。また、上述し
た実施形態において各室における作業が他の室における
作業に影響を及ぼさない場合においては、各室間をゲー
トgtによって隔てる必要はない。また、各室の配置は
図4に示したようなクラスター状配置に限られるもので
はなく、作業の順に従って直線状配置あるいはU字状配
置その他好適な配置を選択できる。
機層の形成工程のタクトタイムを短縮することができ、
有機EL表示装置の量産化が可能となる。また、本発明
によれば、有機層の形成に用いられる有機材料の無駄な
消費を抑制することができ、有機EL表示装置の製造コ
ストを低減することができる。
示す図であって、当該有機EL表示装置の表示エリアの
概略構成を示す要部断面図である。
示す図であって、当該有機EL表示装置の表示エリアの
概略構成を示す要部平面図である。
示す断面図である。
す図である。
る。
とを結合させる結合治具の構造の一例を示す斜視図であ
る。
の動作手順の一例を説明するための図である。
明するための図である。
説明するための図である。
説明するための図である。
説明するための図である。
スク200をアライメントした状態を示す図である。
説明するための図である。
説明するための図である。
を蒸着処理室に搬入した状態を説明するための図であ
る。
説明するための図である。
構の動作手順の一例を説明するための図である。
説明するための図である。
スク200をアライメントした状態を示す図である。
スク200をアライメントした状態を示す図である。
…搬入部、51…基板搬入室、52…前処理室、53…
マスク搬入室、54…アライメント室、55…搬送作業
室、56…搬送室、57…治具搬入室、60…緑有機層
形成部、61…搬送作業室、62,63,64…蒸着処
理室、70…赤有機層形成部、71…アライメント室、
72…搬送作業室、73,74,75…蒸着処理室、8
0…青有機層形成部、81…アライメント室、82…搬
送作業室、83,84,85…蒸着処理室、90…電極
形成部、91…搬入室、92…搬送作業室、93…基板
/マスク分離室、94…電極形成室、95…スパッタ
室、96…基板搬出室、97…治具/マスク搬出室、1
00…結合治具、200…成膜用マスク200、300
…隔壁、310…治具ホルダ、314…基板ホルダ、3
20…マスクホルダ、400…隔壁、401…治具ホル
ダ、402…回転軸、430…回転機構、420…加熱
容器、Vs…蒸着材料。
5)
び発光層11cは、それぞれ発光色に応じた有機材料を
蒸着によって所定の膜厚に形成される。正孔注入層11
aの有機材料としては、たとえば、m−MTDATA
[4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylami
ne] 等が用いられる。正孔注入層11aの厚さは、たと
えば、30nm程度である。正孔輸送層11bの有機材
料としては、たとえば、α−NPD[4,4-bis(N-1-napht
hyl-N-phenylamino)biphenyl] 等が用いられる。正孔輸
送層11bの厚さは、たとえば、20nm程度である。
発光層11cの有機材料としては、たとえば、Alq3
[tris(8-quinolinolato)aluminium(III)] 等が用いられ
る。発光層11cの厚さは、たとえば、50nm程度で
ある。
蒸着によって形成する。具体的には、たとえば、マグネ
シウム(Mg)と銀(Ag)とを共蒸着することによ
り、Mg−Ag合金からなるカソード電極12を形成す
る。膜厚は、たとえば、10nm程度である。また、マ
グネシウムと銀との成膜速度の比は、たとえば、9:1
とする。
Claims (19)
- 【請求項1】基板と、前記基板上に複数形成された所定
パターンの第1の電極層と、前記各第1の電極層上に積
層された複数の有機材料層からなる所定パターンの有機
層と、前記有機層上に形成された第2の電極層とを有す
る有機電界発光表示装置における少なくとも前記有機層
を形成する成膜方法であって、 前記所定のパターンに対応した開口をもつ成膜用マスク
を前記第1の電極層が形成された基板に対してアライメ
ントし、かつ、前記成膜用マスクと前記基板とを分離可
能に結合し、 前記成膜用マスクと結合された前記基板への前記複数の
有機材料層の形成を複数の真空処理室において順次行
い、かつ、当該真空処理室間を前記成膜用マスクと前記
基板とが結合された状態で搬送する成膜方法。 - 【請求項2】前記各有機材料層の形成をそれぞれ異なる
真空処理室で行う請求項1に記載の成膜方法。 - 【請求項3】前記各真空処理室において、前記各有機材
料層を形成する有機材料を供給する蒸着源をそれぞれ設
け、当該各真空処理室内に前記基板および成膜用マスク
が搬入された際に当該各蒸着源から所定の蒸発レートで
有機材料を供給可能な状態にしておく請求項2に記載の
成膜方法。 - 【請求項4】前記真空処理室間は、真空搬送室で連結さ
れており、前記成膜用マスクおよび前記基板の搬送を前
記真空搬送室を通じて行う請求項1に記載の成膜方法。 - 【請求項5】前記成膜用マスクは磁性体で形成されてお
り、 前記基板と前記成膜用マスクとの結合をマグネットを用
いて行う請求項1に記載の成膜方法。 - 【請求項6】前記マグネットは、前記基板の非成膜面側
と全面的に接触する接触面を備える板状部材からなり、 前記成膜用マスクと前記マグネットとの間に前記基板を
挟み、前記成膜用マスクを吸着する前記マグネットの吸
着力により、当該成膜用マスクと基板とを結合させる請
求項5に記載の成膜方法。 - 【請求項7】前記有機層の形成後に、前記成膜用マスク
と基板とを分離し、 前記有機層を被覆するように前記第2の電極層を形成す
る請求項1に記載の成膜方法。 - 【請求項8】前記成膜用マスクと前記基板との結合およ
び分離と、結合された前記成膜用マスクおよび基板の搬
送とを真空雰囲気下において行う請求項7に記載の成膜
方法。 - 【請求項9】前記有機電界発光表示装置は、前記基板上
にそれぞれ規則的に配列された発光色が異なる少なくと
も第1および第2の有機層を備えており、 前記各有機層の形成に共通に使用可能な前記成膜用マス
クと前記基板とを結合して前記第1の有機層を形成し、 前記第1の有機層を形成したのち、前記成膜用マスクと
前記基板とを分離し、両者のアライメントを変更し、か
つ再び結合させて第2の有機層を形成する請求項1に記
載の成膜方法。 - 【請求項10】前記有機電界発光表示装置は、前記基板
上にそれぞれ規則的に配列された発光色が異なる第1,
第2および第3の有機層を備えており、 前記各有機層の形成に共通に使用可能な成膜用マスクと
前記基板とを結合して前記第1の有機層を形成し、 前記第1の有機層を形成したのち、前記成膜用マスクと
前記基板とを分離し、両者のアライメントを変更し、か
つ再び結合させて第2の有機層を形成し、 前記第2の有機層を形成したのち、前記成膜用マスクと
前記基板とを分離し、両者のアライメントを変更し、か
つ再び結合させて第3の有機層を形成し、 前記第3の有機層を形成したのち、前記成膜用マスクと
前記基板とを分離し、真空処理室内において前記第3の
有機層を被覆するように前記第2の電極層を形成する請
求項9に記載の成膜方法。 - 【請求項11】基板と、前記基板上に複数形成された所
定パターンの第1の電極層と、前記各第1の電極層上に
積層された複数の有機材料層からなる所定パターンの有
機層と、前記有機層上に形成された第2の電極層とを有
する有機電界発光表示装置における少なくとも前記有機
層を形成する成膜装置であって、 前記所定のパターンに対応した開口をもつ成膜用マスク
を前記第1の電極層が形成された基板に対してアライメ
ントし、かつ、前記成膜用マスクと前記基板とを分離可
能に結合させるアライメント機構と、 前記成膜用マスクと結合された前記基板への前記複数の
有機材料層の形成を順次行うための複数の真空処理室
と、 結合された状態にある前記成膜用マスクおよび基板を前
記複数の真空処理室のうちの一つへ搬送し、かつ、当該
複数の真空処理室間で順次搬送する搬送手段とを有する
成膜装置。 - 【請求項12】前記複数の真空処理室は、それぞれ前記
各有機材料層の形成を一層のみ行う請求項11に記載の
成膜装置。 - 【請求項13】前記各真空処理室は、前記各有機材料層
を形成する有機材料を供給する蒸着源を備えている請求
項11に記載の成膜装置。 - 【請求項14】前記真空処理室間を連結する真空搬送室
をさらに有し、 前記搬送手段は、前記真空搬送室内に設置されている請
求項11に記載の成膜装置。 - 【請求項15】前記基板と前記成膜用マスクとを結合す
る結合治具をさらに有する請求項11に記載の成膜装
置。 - 【請求項16】前記成膜用マスクは磁性体で形成されて
おり、 前記結合治具は、前記基板の非成膜面側と全面的に接触
する接触面を備え、少なくとも当該接触面が板状のマグ
ネットで形成されており、前記成膜用マスクと前記接触
面との間に挟まれた前記基板を、前記成膜用マスクを吸
着する前記マグネットの吸着力により、当該成膜用マス
クと基板とを結合する請求項15に記載の成膜装置。 - 【請求項17】前記有機電界発光表示装置は、前記基板
上にそれぞれ規則的に配列された発光色が異なる少なく
とも第1および第2の有機層を備えており、 前記各有機層の形成に共通に使用可能な成膜用マスクを
前記第1の電極層が形成された基板に対してアライメン
トし、かつ、当該成膜用マスクと前記基板とを分離可能
に結合させる第1のアライメント機構と、 前記成膜用マスクと結合された前記基板への前記有機層
の形成を順次行うための複数の第1の真空処理室と、 前記第1の有機層が形成された基板と前記成膜用マスク
とを分離し、両者のアライメントを前記第2の有機層を
形成する位置に変更し、かつ再び分離可能に結合させる
第2のアライメント機構と、 前記成膜用マスクと再び結合された前記基板への前記第
2の有機層の形成を順次行うための複数の第2の真空処
理室とを有する請求項11に記載の成膜装置。 - 【請求項18】前記有機電界発光表示装置は、前記基板
上にそれぞれ規則的に配列された発光色が異なる第1,
第2および第3の有機層を備えており、 前記各有機層の形成に共通に使用可能な成膜用マスクを
前記第1の電極層が形成された基板に対してアライメン
トし、かつ、当該成膜用マスクと前記基板とを分離可能
に結合させる第1のアライメント機構と、 前記成膜用マスクと結合された前記基板への前記有機層
の形成を順次行うための複数の第1の真空処理室と、 前記第1の有機層が形成された基板と前記成膜用マスク
とを分離し、両者のアライメントを前記第2の有機層を
形成する位置に変更し、かつ再び分離可能に結合させる
第2のアライメント機構と、 前記成膜用マスクと再び結合された前記基板への前記第
2の有機層の形成を順次行うための複数の第2の真空処
理室と、 前記第2の有機層が形成された基板と前記成膜用マスク
とを分離し、両者のアライメントを前記第3の有機層を
形成する位置に変更し、かつ再び分離可能に結合させる
第3のアライメント機構と、 前記成膜用マスクと再び結合された前記基板への前記第
3の有機層の形成を順次行うための複数の第3の真空処
理室と、 前記第3の有機層を形成したのち、前記成膜用マスクと
前記基板とを分離する分離機構と、 前記成膜用マスクと分離された前記基板に前記第3の有
機層を被覆するように前記第2の電極層を形成するため
の真空処理室とを有する請求項11に記載の成膜装置。 - 【請求項19】前記第1,第2および第3のアライメン
ト機構は、前記成膜用マスクを支持可能なマスク支持部
材と、 前記基板を支持可能な基板支持部材と、 前記結合治具を支持可能な結合治具支持部材と、 前記各支持部材の相対位置を変更する移動機構と、を有
し、 前記各支持部材間の相対位置の変更によって、前記成膜
用マスクと基板とのアライメントおよび前記成膜用マス
クと基板と結合治具との結合および/または分離を行う
請求項18に記載の成膜装置。
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