JP2004241319A

JP2004241319A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2004241319A
Application number: JP2003031376A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Watanabe; 洋之渡辺; Hideo Nagasaki; 英夫長崎; Hiroshi Kano; 浩志加納; Keizo Mori; 圭三森; Masaru Nagashima; 勝永島; Hiroki Kishishita; 洋樹岸下; Takao Mori; 敬郎森; Isao Kamiyama; 功紙山; Yasunori Kin; 康憲金
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】搬送路と処理室とが連続する成膜装置において、稼働率の向上や、新規プロセス条件出しに機敏に対応できるようにすること。
【解決手段】本発明は、ガラス基板１の搬送路１１および処理室が連続して設けられ、搬送路１１を経由して処理室へ送られてきたガラス基板１に対し、ライン型蒸発源２もしくは基板を移動させながらガラス基板１への成膜処理を行う成膜装置１０において、搬送路１１から分岐して複数の処理室１２ａ、１２ｂが設けられているものである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対する各種処理工程間の搬送路および処理室が連続した空間内に設けられ、この処理室内で材料発生源から基板へ所定の膜を被着する成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面型の表示装置として、有機ＥＬ素子を発光素子としたもの（以下、単に「有機ＥＬディスプレイ」と言う。）が注目を集めている。この有機ＥＬディスプレイは、バックライトが不要な自発光型のフラットディスプレイであり、自発光型に特有の広視野角を実現できるという利点を有する。
【０００３】
また、有機ＥＬディスプレイは、必要な画素のみを点灯させればよいため消費電力の点でバックライト型（例えば、液晶ディスプレイ）に比べて有利であるとともに、今後実用化が期待されている高精細度の高速のビデオ信号に対して十分な応答性能を具備すると考えられている。
【０００４】
ここで、有機ＥＬ素子における有機層は、通常、正孔（ホール）注入層、正孔輸送層、発光層、電荷注入層等といった３〜５層が積層されてなる。ただし、各層を形成する有機材料は耐水性が低く、ウエットプロセスを利用できない。そこで、有機層を形成する際には真空薄膜成膜技術を利用した真空蒸着によって各層を順に成膜して積層構造とするのが一般的である。
【０００５】
また、例えばフルカラーの画像表示を行う有機ＥＬ素子を構成する場合は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分に対応した３種類の有機材料から成る有機層を、それぞれ異なる画素位置に成膜する必要がある。
【０００６】
このような有機膜の成膜を行う技術として、本願発明者らは特許文献１において成膜対象となる基板と複数の蒸発源とを相対移動させることで複数の有機層を連続成膜する装置および方法を提案している。
【０００７】
【特許文献１】
特願２００２−１３３５３６号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような成膜を行う蒸着装置においては、蒸発源の交換等を行う際のメンテナンスのたびに真空室を大気開放する必要があるため、真空室の大気開放や真空引きに多大な時間を要しており、製品製造のスループット低下を招く原因となっている。
【０００９】
また、頻繁な大気開放によって真空度を高い状態に保つことが困難となる。さらに、予備加熱等の作業にも時間が必要となり、実際に成膜できる状態になるまで多くの時間を要し、装置の稼働率を高めるのが非常に困難である。
【００１０】
ここで、蒸発源の交換頻度を少なくする観点から大きな蒸発源を用いることも考えられるが、蒸発源が大きくなると長時間安定して蒸発させることが困難となり、基板に蒸着される膜の厚さ分布に悪影響を及ぼすことになる。
【００１１】
このような問題は、有機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプレイの製造において特に顕著となる。すなわち、有機ＥＬディスプレイでは基板とライン型蒸発源とを相対移動させながら成膜を行うため真空室の大型化を伴い、メンテナンスによる大気開放、真空引き、予備加熱など通常の蒸着装置に比べて長時間を要することになる。
【００１２】
また、有機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプレイの製造ではＲＧＢ３色に対応した成膜を連続して行うシステムが構築されている場合には、各色の成膜処理が順番に施されることから、例えば一つの色に対応した蒸発源の交換等のメンテナンスを行うことで他の色に対応した成膜処理も一時中断しなくてはならず、生産性の低下を招く原因となっている。
【００１３】
さらに、このような連続成膜のシステムは非常に大がかりとなることから、生産のほかに成膜条件を検討するため一部の成膜材料や条件を変えて比較を行いたい場合など機動的な対応が難しい。つまり、一部の条件を変更するためにシステム全体を止めて条件変更を行わなければならず、細かい条件変更や設計変更に十分対応できないという問題がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、基板の処理を行う処理室および処理工程間の搬送路が連続した空間内に設けられ、搬送路を経由して処理室へ送られてきた基板に対し、材料発生源もしくは基板を移動させながら基板への成膜処理を行う成膜装置において、搬送路から分岐して複数の処理室が設けられているものである。
【００１５】
このような本発明では、基板の搬送路から分岐して複数の処理室が設けられていることから、一方の処理室へ基板を搬送して処理している間、他方の処理室に関わるメンテナンスや条件変更を行うことができ、処理工程間の搬送路および処理室が複数連続して配置される大がかりなシステムであっても全体の処理を止めることなくメンテナンス等を実施できる。また、搬送路から複数の処理室を分岐させて設けることにより、大がかりなシステムを複数設けることなく一つのシステムでも並行処理によって生産性の拡大を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。本実施形態に係る成膜装置は、主として有機ＥＬ素子の製造装置であり、成膜対象の基板を所定方向へ移動させながらその移動軸と略直角な方向に伸びるライン型蒸発源と基板との相対移動によって均一な有機膜を基板の主面（ライン型蒸発源との対向面）に形成するものである。
【００１７】
図１は本実施形態に係る成膜装置の主要部を説明する模式図である。成膜対象はガラス基板１であり、インライン方式の有機ＥＬ蒸着システムにより有機ＥＬ等の材料を真空蒸着する。成膜材料を収容するとともに蒸発を行うライン型蒸発源２はガラス基板１の下方に配置され、ガラス基板１を図中矢印に示す移動方向へ移動させながらガラス基板１の主面に向けて有機材料を蒸発させ被膜形成を行う。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る成膜装置の構成を説明する平面図である。この成膜装置１０は、ガラス基板１の処理工程間の搬送路１１と処理室１２ａ、１２ｂとが空間として連続して設けられたもので、仕切り弁Ｂによって搬送路１１と処理室１２ａ、１２ｂとを仕切ることができるようになっている。
【００１９】
本実施形態の成膜装置１０の特徴は、一つの搬送路１１から分岐して複数の処理室１２ａ、１２ｂが設けられている点である。つまり、ガラス基板１は搬送路１１から処理室１２ａ、１２ｂのいずれか一方に送られて成膜処理が成されることになる。各処理室１２ａ、１２ｂにはそれぞれ複数本のライン型蒸発源２が配置されており、処理室１２ａ、１２ｂをガラス基板１が移動する間に順にライン型蒸発源２から所定の材料を蒸着していくことになる。
【００２０】
各処理室１２ａ、１２ｂのライン型蒸発源２の本数や配置は同じでも異なっていてもよいが、同じ場合には同一の成膜を各処理室１２ａ、１２ｂで並行して行うことができ、異なる場合にはガラス基板１について異なる条件で成膜を行って条件出しや仕様の異なる製品を同時に製造できるようになる。また、各処理室１２ａ、１２ｂのライン型蒸発源２の本数が複数ある場合、それらの構造は同じ場合もあり、異なる場合もある。さらに、そこで使用する材料も同様に同じ場合もあり、異なる場合もある。
【００２１】
このように、複数の処理室１２ａ、１２ｂが並列で設けられていることにより、一方の処理室１２ａもしくは１２ｂのライン型蒸発源２等をメンテナンスする場合、成膜装置１０全体の稼働を停止することなく、他方の処理室１２ｂもしくは１２ａを稼働させて成膜を続けることが可能となる。
【００２２】
また、本実施形態の成膜装置１０には、搬送路１１からいずれかの処理室１２ａ、１２ｂへガラス基板１の搬送方向を振り分けるため、搬送路１１内に振り分け装置１３が設けられている。振り分け装置１３は回転可能なアーム型ロボットＲから構成され、手前の処理室もしくは搬送路から送られてきたガラス基板１を受け取って、図示しない制御装置からの指示に基づき処理室１２ａ、１２ｂのいずれかへそのガラス基板１の搬送方向を振り分けて送り出す処理を行う。
【００２３】
また、振り分け装置１３は、必要がある場合には、ガラス基板１をアライメント装置１４へ送り出し、マスクとのアライメントを行った後のガラス基板１を再び受け取って処理室１２ａ、１２ｂのいずれかへそのガラス基板１の搬送方向を振り分けて送り出す処理を行う。
【００２４】
このような回転可能なアーム型ロボットＲから成る振り分け装置１３を備える成膜装置１０では、２つの処理室１２ａ、１２ｂの配置間隔すなわちアーム型ロボットＲによる振り分けの角度を鋭角にすることで効率の良い振り分けを行うことができるようになる。
【００２５】
特に、図２に示す成膜装置１０では、手前の処理についても複数の処理室を備えた他の成膜装置と連続して一体的に形成されたシステムであり、振り分け装置１３は少なくとも４箇所の処理室を対象とした振り分け動作が必要となる。このため、アーム型ロボットＲによる各処理室１２ａ、１２ｂへの振り分けの角度（アーム型ロボットＲの回転中心から一方の処理室への送り出し軸と他方の処理室への送り出し軸とのなす角度）を鋭角にすることで、回転動作を必要最小限にすることができ、効率の良い振り分け動作が可能となる。
【００２６】
また、図示しないが振り分け装置１３に隣接してガラス基板１の格納庫（ストッカー）を備えるようにしてもよい。格納庫を設けることで、手前の処理室から送られてきたガラス基板１を一旦格納庫に貯めておき、必要なガラス基板１を次の処理室１２ａ、１２ｂへ送り出すようにすることができ、大量生産を行う場合の各処理室での処理タイミングのずれを吸収できるようになる。
【００２７】
図３は、図２に示すＡ−Ａ’断面図である。各処理室１２ａ、１２ｂは例えばアルミニウムから構成される真空チャンバであり、内部にライン型蒸発源２と、ガラス基板１を搬送するための搬送ローラ３と、上部に取り付けられる扉４とを備えている。なお、この扉４は例えばライン型蒸発源２のメンテナンスを行うために設けられたものであるから、必要に応じて処理室１２ａ、１２ｂの側部や下部にあってもよい。
【００２８】
次に、この成膜装置１０の動作を図２、図３に基づき説明する。先ず、搬送路１１と各処理室１２ａ、１２ｂとの間の仕切り弁Ｂを閉じておき、処理室１２ａでガラス基板１に対する成膜処理を実施する。図３に示す状態は、処理室１２ａで成膜処理を行っているところを示している。
【００２９】
ここで、処理室１２ａ内でガラス基板１を搬送させながらライン型蒸発源２から材料を蒸着している間、処理室１２ｂ内のメンテナンスを行うことができる。この場合、処理室１２ｂの扉４を開けて処理室１２ｂ内を大気開放し（もしくは図示しないバルブによって処理室１２ｂ内を大気開放した後、扉４を開ける）、内部のライン型蒸発源２に材料を補充したり、ライン型蒸発源２を取り出して材料補充や清掃等のメンテナンスを行う。
【００３０】
この際、各処理室１２ａ、１２ｂとの間の仕切り弁Ｂが閉じていることにより、成膜処理を実施中の処理室１２ａからの熱や材料の飛散の影響が搬送路１１内の振り分け装置１３へ及ばないようにすることができるとともに、処理室１２ｂの扉４を開けて大気開放してもその影響がもう一方の処理室１２ａや搬送路１１内に及ばないようになる。
【００３１】
つまり、処理室１２ｂをメンテナンス中であっても処理室１２ａを用いて通常の成膜処理を続行できるようになる。また、大きなシステムであっても、大気開放するのが仕切り弁Ｂで仕切られた処理室１２ｂだけになるため、メンテナンスが終了して処理室１２ｂの真空引きを行う際にも短時間で所定の真空度まで達することが可能となる。
【００３２】
なお、処理室１２ｂを用いてガラス基板１への成膜処理を行う場合には、処理室１２ｂが所定の真空度になった後で処理室１２ｂと搬送路１１との間の仕切り弁Ｂを開け、振り分け装置１３から処理室１２ｂへガラス基板１を送り出し、仕切り弁Ｂを閉じる。そして、処理室１２ｂ内でガラス基板１を搬送させながらライン型蒸発源２から所定の材料を被着するようにする。
【００３３】
処理室１２ｂで成膜処理を行っている間、同時に処理室１２ａで成膜処理を実施してもよく、また処理室１２ａ内のメンテナンスを行ってもよい。処理室１２ａのメンテナンスを行う場合には先に説明した処理室１２ｂ内のメンテナンスと同様に、処理室１２ａの仕切り弁Ｂを閉じた状態で処理室１２ａ内のみを大気開放して行う。その間、処理室１２ｂでは通常の成膜処理を実行できることになる。
【００３４】
ここで、図２に示す成膜装置１０に用いられる振り分け装置１３では、振り分け装置１３からガラス基板１を送り出す際のガラス基板１の向きと、処理室１２ａ、１２ｂでの搬送方向との間に角度ずれが生じるため、その角度ずれを補正する回転手段を備えている。図４は回転手段を説明する模式図である。
【００３５】
すなわち、振り分け装置のアーム型ロボットＲから送り出されたガラス基板１の角度と処理室１２ａ、１２ｂ内でのガラス基板１の搬送方向との間には角度差θが生じるため、処理室１２ａ、１２ｂに入れる直前にガラス基板１を回転させて処理室１２ａ、１２ｂ内での搬送方向に合わせるようにする。
【００３６】
回転手段としては、図４（ａ）では示されないが例えば下方からガラス基板１を支えるテーブルを用意し、このテーブルを回転させることで角度補正を行うようなものでよい。この回転手段によって、アーム型ロボットＲによるガラス基板１の向きと搬送方向との差を吸収でき、的確な成膜処理を行うことができるようになる。
【００３７】
回転手段のもう一つの形態としては、図４（ｂ）に示すように、搬送コンベアの真下に角度補正テーブルＴを設置するようなものもある。この形態であれば処理室１２ａ、１２ｂに入れる直前の部分が短くでき、尚且つタクトタイムも短くできる。この部分の形態に関しては他にもいくつかの種類（例えば、（１）アーム型ロボットＲの基板保持部分に回転手段が設けられ、アーム型ロボットＲによる振り分け動作と同時にガラス基板１を回転させる構成、（２）搬送コンベアの左右回転差を利用してガラス基板１を回転させる構成）が考えられる。
【００３８】
図５は、本実施形態の他の例を説明する模式平面図である。この例に係る成膜装置１０は、搬送路１１から分岐して複数の処理室１２ａ、１２ｂが設けられている点で先と同様であるが、振り分け装置１３として回転可能なアーム型ロボットＲと直角搬送路１５とから構成される点で相違する。
【００３９】
すなわち、この振り分け装置１３では、アーム型ロボットＲから送り出されたガラス基板１が直角搬送路１５によって各処理室１２ａ、１２ｂの並びに沿って移動する。つまり、振り分け装置１３は、ガラス基板１を振り分けるにあたり、処理室１２ａ、１２ｂでのガラス基板１の搬送方向と同じ方向への動きと、この方向と略直角な方向への動きとに分けて行う。
【００４０】
したがって、アーム型ロボットＲはガラス基板１を直角搬送路１５の端部（予め定められた位置）へ配置する。そして、直角搬送路１５はガラス基板１を各処理室１２ａ、１２ｂの並びに沿って移動させ、処理を行う処理室１２ａ、１２ｂの入り口まで搬送する。なお、図５の例では、直角搬送路１５上のガラス基板１の載置位置と、処理室１２ｂの入り口とが対応していることから、処理室１２ｂで処理する場合にはガラス基板１を直角搬送路１５で移動させる必要はない。
【００４１】
このような構成では、振り分け装置１３のアーム型ロボットＲの動きを直角搬送路１５上の所定位置に限定することができる。また、直角搬送路１５を用いることで、処理室の並列配置が多くなった場合でもアーム型ロボットＲの稼働範囲に限定されず直角搬送路１５によってガラス基板１を各処理室の入り口まで搬送することができ、並列配置の数やスペースに余裕を持たせることが可能となる。
【００４２】
例えば、図５に示す例では、処理室１２ａと処理室１２ｂとの間に真空ポンプを配置している。図示する４つの真空ポンプＰのうち２つは処理室１２ａの真空引き用、他の２つは処理室１２ｂの真空引き用に用いる。また、真空ポンプＰ以外の補器類を処理室１２ａ、１２ｂの間に配置してもよい。これにより、処理室１２ａ、１２ｂの長さ（ガラス基板１の搬送方向に沿った距離）を短くすることが可能となり、処理室１２ａ、１２ｂの個別の容量を小型化して真空引きの時間を短くできるようになる。
【００４３】
また、真空ポンプＰや補器類を各処理室１２ａ、１２ｂの間に共有して配置することで、これらの機器のメンテナンスを一箇所でまとめて行うことが可能となる。さらに、処理室１２ａ、１２ｂの補器類を配置した位置と反対側のスペースをライン型蒸発源２等のメンテナンススペースとし、しかも隣接する処理室のメンテナンススペースと共有させることで、装置レイアウトのスペース効率を高めることも可能となる。
【００４４】
なお、いずれの実施形態でも、１つの搬送路１１から分岐する処理室の数として２つの場合を示したが、３つ以上あっても同様である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、一方の処理室で成膜処理を実施している間に、他方の処理室の材料交換、清掃、予備加熱等を行うことができ、連続する成膜装置（システム）全体の稼働率を向上させることが可能となる。一方の処理室でトラブルが発生した場合でも他方の処理室で処理を行っている間に対処でき、ダウンタイムを短くすることが可能となる。
【００４６】
また、一方の処理室をメンテナンスする際に大気開放しても他方の処理室を大気開放することがないので、成膜を行う処理室の真空度を良い状態に保つことができ、成膜の質を低下させずに済むことになる。また、一方の処理室と他方の処理室とで異なる条件での成膜を並行して実施でき、新規プロセスの条件出し等を、生産を止めずに機動的かつ効率良く行うことが可能となる。さらに、複数の処理室で同時に成膜を行うようにすれば、大きなシステムを２つ用意しなくても生産性をほぼ２倍にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る成膜装置の主要部を説明する模式図である。
【図２】本実施形態に係る成膜装置の構成を説明する平面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ’断面図である。
【図４】回転手段を説明する模式図である。
【図５】本実施形態の他の例を説明する模式平面図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…ライン型蒸発源、１０…成膜装置、１１…搬送路、１２ａ…処理室、１２ｂ…処理室、１３…振り分け装置、Ｒ…アーム型ロボット

Claims

基板の処理を行う処理室および処理工程間で基板を搬送する搬送路が連続した空間内に設けられ、
前記搬送路を経由して前記処理室へ送られてきた前記基板に対し、材料発生源もしくは前記基板を移動させながら前記基板への成膜処理を行う成膜装置において、
前記搬送路から分岐して複数の処理室が設けられている
ことを特徴とする成膜装置。
前記搬送路から前記複数の処理室のいずれかへ搬送される前記基板の搬送方向を振り分ける振り分け手段を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記振り分け手段によって前記基板の搬送方向を振り分けるにあたり、各処理室への振り分けの角度が鋭角となっている
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記振り分け手段によって前記基板の搬送方向を振り分けるにあたり、各処理室への振り分けの角度が略直角となっている
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記振り分け手段は、前記基板の振り分けを行う際の前記基板の角度を回転させる回転手段を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記振り分け手段に隣接して前記基板の格納庫を備えている
ことを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
前記材料発生源は、ライン状蒸発源からなる
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記材料発生源によって前記基板へ有機電界発光材料を成膜する
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。