JP2011065967A - Heating and drying device for organic el - Google Patents

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宏 松澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To overcome problems in a hot air circulation type multistage heating and drying device used as the heating and drying device for an organic EL, wherein even though the device has good space efficiency and can be made to be a device at relatively low cost, the device is not capable of keeping a heating furnace at an inert gas atmosphere when carrying in/out substrates, so that its process treatment time becomes long, thereby the device is not suitable for mass production facility as a property shows unevenness caused by deterioration of an organic function layer. <P>SOLUTION: The heating and drying device has a multistage load lock chamber 5 at a substrate carrying in/out part of the hot air circulation type multistage heating and drying device, so that the substrate A can be carried in/out by each stage while retaining the inert gas atmosphere and a heating temperature inside a heating furnace 2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板上に塗布された有機膜を処理する装置で、特に乾燥工程を含む有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELという。)を製造するために使用する有機EL用加熱乾燥装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for processing an organic film coated on a substrate, and more particularly to a heating and drying apparatus for organic EL used for manufacturing organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) including a drying step.

電界発光素子の一種である有機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子という。)は、自発光性の全固体素子であるため視認性が高く、またブラウン管、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイに比べて素子の厚みを小さくすることができ、更には駆動電力も小さいため、幅広い応用が期待されている。有機EL素子の製造にあたっては、一般に数十から数千nm程度の膜厚を有する有機機能層を基板上にパターン形成する必要がある。   An organic electroluminescent element (hereinafter referred to as an organic EL element), which is a kind of electroluminescent element, is a self-luminous all-solid-state element, and thus has high visibility, and is also an element compared to a cathode ray tube, a plasma display, and a liquid crystal display. Since the thickness of the substrate can be reduced and the driving power is also small, a wide range of applications are expected. In manufacturing an organic EL element, it is generally necessary to pattern an organic functional layer having a thickness of about several tens to several thousand nm on a substrate.

有機機能性材料には低分子材料と高分子材料があり、一般に低分子材料は抵抗加熱蒸着法等により薄膜に形成される。このときに微細パターンのマスクを用いてパターニングするが、この方法では基板が大型化するほどパターニング精度が出しにくいという問題がある。   The organic functional material includes a low molecular material and a high molecular material. Generally, the low molecular material is formed into a thin film by a resistance heating vapor deposition method or the like. At this time, patterning is performed using a fine pattern mask. However, this method has a problem that patterning accuracy is difficult to obtain as the substrate becomes larger.

また、蒸着法では蒸着源が通常ボートのピンホールや坩堝のような点形状であるため、大型化した基板に対し膜厚が均一になるように層を形成するのは困難である。そして、蒸着法は高真空下で行われることが多く、そのために大掛かりな真空装置が必要になる。   Further, in the vapor deposition method, since the vapor deposition source is usually a point shape like a pinhole or a crucible of a boat, it is difficult to form a layer with a uniform film thickness on a large-sized substrate. In many cases, the vapor deposition method is performed under a high vacuum, which requires a large vacuum apparatus.

一方、有機機能性材料を溶媒に溶解若しくは分散させた塗工液(インキ)にし、これをウェットプロセスにて薄膜形成する方法が試みられるようになりつつある。薄膜形成するためのウェットコーティング法としては、スピンコート法・バーコート法・ディップコート法等がある。特に高精細のパターニングをする為には、塗り分けやパターニングを得意とする印刷法による薄膜形成が最も有効と考えられる。   On the other hand, a method of forming a thin film by a wet process using a coating liquid (ink) in which an organic functional material is dissolved or dispersed in a solvent is being tried. Examples of wet coating methods for forming a thin film include spin coating, bar coating, and dip coating. In particular, in order to perform high-definition patterning, it is considered most effective to form a thin film by a printing method that specializes in painting and patterning.

印刷法により有機EL素子を製造する方法は非常に有効である。特に高分子材料を用いた場合には、容易に平坦で均一な有機機能性層を基板上にパターン形成することが可能である。   A method for producing an organic EL element by a printing method is very effective. In particular, when a polymer material is used, it is possible to easily form a flat and uniform organic functional layer on the substrate.

しかしながら、基板上に印刷された有機機能層は溶媒を含むために、その溶媒を除去する為の乾燥工程が必要となり、その方法として、減圧乾燥法(例えば特許文献1)、加熱乾燥法(例えば特許文献2)、加圧加熱乾燥法(例えば特許文献3)等が提案されている。   However, since the organic functional layer printed on the substrate contains a solvent, a drying step for removing the solvent is required. As the method, a reduced pressure drying method (for example, Patent Document 1), a heat drying method (for example, Patent Document 2), a pressure heating drying method (for example, Patent Document 3), and the like have been proposed.

また、有機機能層に残留する高沸点溶媒(以下、残留溶媒という。)の除去を目的としての乾燥とともに、有機機能層の形成のための100〜200℃程度の高温による10分間以上の長時間のベーク処理が必要である。   In addition, drying for the purpose of removing a high boiling point solvent (hereinafter referred to as residual solvent) remaining in the organic functional layer and a long time of 10 minutes or more at a high temperature of about 100 to 200 ° C. for forming the organic functional layer. Need to be baked.

有機機能層のベーク条件によって、その特性に影響を及ぼすことが知られている。例えば、有機機能層のベーク処理時に、基板内の面内温度均一性にバラツキがあると、基板面内での有機機能層の特性にもバラツキが生じるため、ディスプレイとして使用したときに、表示ムラの発生の原因となる。   It is known that the characteristics are influenced by the baking conditions of the organic functional layer. For example, when the organic functional layer is baked, variations in the in-plane temperature uniformity within the substrate also cause variations in the characteristics of the organic functional layer within the substrate surface. Cause the occurrence of

ここで、基板を加熱乾燥させる一般的な加熱乾燥装置としては、(1)熱風循環方式、(2)ホットプレート方式、(3)遠赤外線方式等がある。その中で、熱風循環方式の加熱乾燥装置が、複段化が容易であって、スペース効率に優れる利点があり、他方式の加熱乾燥装置よりも比較的安価に装置化することが出来る(例えば特許文献4)。   Here, there are (1) a hot air circulation method, (2) a hot plate method, (3) a far-infrared method, and the like as a general heat drying apparatus for heating and drying a substrate. Among them, the hot air circulation type heating and drying apparatus has the advantage of being easily multi-staged and excellent in space efficiency, and can be realized at a lower cost than other types of heating and drying apparatuses (for example, Patent Document 4).

さらに、複段式の熱風循環式加熱乾燥装置の利点として、加熱炉内に発塵源となりうる基板搬送機構を設けなくて済むことや、基板の加熱温度は炉内雰囲気温度と同じになる為、基板の温度管理がしやすいことが挙げられる。   Furthermore, as an advantage of the multi-stage hot air circulation heating and drying apparatus, it is not necessary to provide a substrate transport mechanism that can be a dust generation source in the heating furnace, and the substrate heating temperature is the same as the furnace atmosphere temperature. It is easy to control the temperature of the substrate.

しかしながら、有機機能層を形成した基板を加熱処理する場合、加熱時に酸素や水が共存すると、それらが有機機能層と化学反応を起こし素子特性を劣化させるという問題がある。特に酸素は、機能性材料として多く用いられるπ電子系分子の二重結合部位と反応を起こしやすい為、それらの有機機能層を高温加熱する場合には窒素やアルゴンのような不活性ガス雰囲気下で行う必要がある。   However, when heat-treating a substrate on which an organic functional layer is formed, there is a problem that when oxygen and water coexist at the time of heating, they cause a chemical reaction with the organic functional layer to deteriorate device characteristics. In particular, oxygen easily reacts with the double bond sites of π-electron molecules that are often used as functional materials. Therefore, when these organic functional layers are heated at high temperatures, they can be used in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. It is necessary to do in.

熱風循環方式による従来の複段式加熱乾燥装置の構成を図2に示してある。図2(A)は基板搬入時の状態を、図2(B)は基板加熱処理時の状態をそれぞれ示してある。   FIG. 2 shows the configuration of a conventional multistage heating and drying apparatus using a hot air circulation system. 2A shows a state when the substrate is carried in, and FIG. 2B shows a state when the substrate is heated.

この加熱乾燥装置は、本体11内が加熱炉12となっており、本体11の前面には加熱炉12に対する基板搬入出部として機能する開口13が形成され、この開口13を図2(B)に示すシャッター14で開閉することができるようになっている。加熱炉12内には、水平な複数の棚15を上下に複数段架設してなる基板ラック16が設置されている。   In this heating and drying apparatus, the inside of the main body 11 is a heating furnace 12, and an opening 13 that functions as a substrate loading / unloading portion with respect to the heating furnace 12 is formed on the front surface of the main body 11, and this opening 13 is formed as shown in FIG. The shutter 14 shown in FIG. In the heating furnace 12, a substrate rack 16 is installed which is formed by laying a plurality of horizontal shelves 15 vertically.

基板Aは、図2(A)に示すように、搬送ロボット17を用いて、開口13から加熱炉12内における基板ラック16の各棚15の上に搬入する。そして、図2(B)に示すように、開口13をシャッター14で密閉し、加熱炉12内の気体を不活性ガスと置換して不活性ガス雰囲気に保ち、この状態で加熱炉12内を熱風循環方式により200℃以上の温度に上昇させて基板Aを加熱処理する。加熱処理後には、シャッター14を開き、各基板Aを搬送ロボット17を用いて加熱炉12内から取り出す。   As shown in FIG. 2A, the substrate A is carried onto each shelf 15 of the substrate rack 16 in the heating furnace 12 from the opening 13 using the transfer robot 17. Then, as shown in FIG. 2B, the opening 13 is sealed with a shutter 14, and the gas in the heating furnace 12 is replaced with an inert gas to maintain an inert gas atmosphere. The substrate A is heated to a temperature of 200 ° C. or higher by a hot air circulation method. After the heat treatment, the shutter 14 is opened, and each substrate A is taken out from the heating furnace 12 using the transfer robot 17.

特開平9−97679号公報JP-A-9-97679 特開2002−313567公報JP 2002-31567 A 特開2005−26000公報JP 2005-26000 A 特許第3714416号公報Japanese Patent No. 3714416

このような従来の加熱乾燥処理装置において、外部より加熱炉12内の基板ラック16へ基板Aを搬入する工程中は、開口13より加熱炉12内に大気が入り込むから加熱炉12内を不活性ガス雰囲気に保つことが出来ない。そして、大気が入り込むから、基板搬入工程の作業は少なくとも50℃以下の温度のもとで行なうことになる。   In such a conventional heat drying apparatus, during the process of carrying the substrate A into the substrate rack 16 in the heating furnace 12 from the outside, the atmosphere enters the heating furnace 12 through the opening 13, so the inside of the heating furnace 12 is inactive. The gas atmosphere cannot be maintained. Since the air enters, the substrate carrying-in process is performed at a temperature of 50 ° C. or lower.

基板搬入工程の終了後には、図2(B)に示すように、加熱炉12内を大気から遮断して不活性ガス雰囲気に置換し、置換完了後にやっと加熱炉12内の加熱を始めることが出来るようになる。また、加熱処理終了後も、加熱炉12内の温度が少なくとも50℃以下の低温まで冷却しないと、加熱処理後の基板Aを取り出すことも、また引き続き加熱処理を行なう基板Aを加熱炉2内に搬入することも出来ない。   After completion of the substrate carrying-in process, as shown in FIG. 2B, the inside of the heating furnace 12 is shut off from the atmosphere and replaced with an inert gas atmosphere, and finally the heating in the heating furnace 12 can be started after the completion of the replacement. become able to do. In addition, even after the heat treatment is finished, if the temperature in the heating furnace 12 is not cooled to a low temperature of at least 50 ° C., the substrate A after the heat treatment can be taken out, or the substrate A on which the heat treatment can be continued is placed in the heating furnace 2 It is not possible to carry it in.

また、熱風循環方式は、炉内雰囲気温度を200℃以上の高温で一定に保つ場合、加熱炉12内に複段に配置する基板Aの間隔を開けたりして通気性を充分に保てば、基板Aの面内温度のバラツキを約5℃以内に抑えることも可能であるが、室温程度より200℃以上の高温まで炉内の温度を上昇させる場合において、炉内温度を急激に上昇させようとすれば炉内の熱風の流れ方向により大きな温度差が生じるため、炉内の温度差を抑える為には炉内温度を時間をかけて上げていく必要がある。目安として、室温から200℃の温度にまで炉内温度を上げるには、少なくとも30分間以上の時間がかかる。   Further, in the hot air circulation method, when the furnace atmosphere temperature is kept constant at a high temperature of 200 ° C. or higher, the air permeability can be kept sufficiently by opening the space between the substrates A arranged in multiple stages in the heating furnace 12. Although it is possible to suppress the variation in the in-plane temperature of the substrate A within about 5 ° C., when the temperature in the furnace is increased from about room temperature to a temperature higher than 200 ° C., the temperature in the furnace is rapidly increased. If this is done, a large temperature difference occurs depending on the flow direction of the hot air in the furnace. Therefore, in order to suppress the temperature difference in the furnace, it is necessary to increase the temperature in the furnace over time. As a guideline, it takes at least 30 minutes to raise the furnace temperature from room temperature to 200 ° C.

このように、従来の熱風循環方式の複段式加熱乾燥装置においては、処理時間に非常に長時間を要し、量産設備としては不向きである。   As described above, the conventional hot air circulation type multi-stage heating and drying apparatus requires a very long processing time and is not suitable for mass production equipment.

すなわち、有機EL用加熱乾燥装置は、加熱処理を真空中若しくは不活性ガス雰囲気中で行なう必要があり、さらに基板面内を均一に昇温する必要があるため、熱風循環式の複段式では、基板搬入工程から、加熱炉内を不活性ガス雰囲気に置換する工程、昇温工程、所定温度による加熱工程、加熱炉内冷却工程を経て、基板搬出工程に至るまでの時間が非常に長くかかり、量産設備には向かないという問題がある。   In other words, the organic EL heating and drying apparatus needs to perform the heat treatment in a vacuum or in an inert gas atmosphere, and further needs to raise the temperature uniformly in the substrate surface. It takes a very long time from the substrate loading process to the substrate unloading process through the process of replacing the inside of the heating furnace with an inert gas atmosphere, the temperature raising process, the heating process at a predetermined temperature, and the cooling process in the heating furnace. There is a problem that it is not suitable for mass production equipment.

また、有機機能層は、常温においても大気下では徐々にその特性が劣化することがわかっており、例えばベーク前の有機機能層を大気下で1時間放置すると、有機EL素子の電流効率は約10%低下する場合がある。従来の加熱乾燥装置においては、基板を搬入する工程は大気下で作業が行なわれる為、基板搬入工程で時間がかかると、その分、有機機能層の特性は劣化することになる。また、搬入された順番により、基板が大気中に置かれる時間が生じるため、処理された有機機能層の特性にも基板ごとの差異が生じて、安定した量産が出来ないという問題がある。   In addition, it is known that the characteristics of the organic functional layer gradually deteriorate in the atmosphere even at room temperature. For example, when the organic functional layer before baking is left in the air for 1 hour, the current efficiency of the organic EL element is about May decrease by 10%. In the conventional heating and drying apparatus, since the process of carrying in the substrate is performed in the atmosphere, if the substrate carrying-in process takes time, the characteristics of the organic functional layer are degraded accordingly. In addition, since the time in which the substrates are placed in the atmosphere is generated depending on the order of loading, there is a problem that the characteristics of the processed organic functional layer are different for each substrate, and stable mass production cannot be performed.

そこで本発明は、かかる事情に鑑み、有機機能層を印刷法で製造した場合に、残留溶媒の除去及び有機機能層のベーク処理を均一に行い、消費エネルギーをできるだけ低減しつつ、これに加えて設置面積を最少に抑えて省スペース化を可能にしつつ、尚且つ、基板一枚当りの処理時間を短縮し、更に、有機機能層の劣化による品質のバラツキを抑え、量産対応を可能とした有機機能性素子を製造可能とする有機EL製造用加熱乾燥装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of such circumstances, the present invention uniformly removes residual solvent and bake the organic functional layer when the organic functional layer is manufactured by a printing method, while reducing energy consumption as much as possible. Organic that enables space-saving by minimizing the installation area, reducing the processing time per substrate, and suppressing quality variation due to deterioration of the organic functional layer, enabling mass production. An object of the present invention is to provide a heating and drying apparatus for producing an organic EL that can produce a functional element.

請求項1に記載の発明は、加熱炉内に、基板を水平に保持可能な複数段の棚を有する基板ラックを備え、その基板ラックの棚に保持された基板を熱風循環方式にて加熱処理する加熱乾燥装置において、前記加熱炉内を不活性ガス雰囲気に置換する機構と、前記加熱炉に対する基板搬入出部であって、前記基板ラックの各段の棚に対応する複数段に設けられ、それぞれ基板を1枚ずつ収納することが可能な複段式のロードロック室と、前記各ロードロック室と前記基板ラックの各棚との間で基板を搬送移動させることが可能な機構とを具備することを特徴としている。   The invention according to claim 1 is provided with a substrate rack having a plurality of shelves capable of horizontally holding a substrate in a heating furnace, and the substrate held on the shelf of the substrate rack is heated by a hot air circulation system. In the heating and drying apparatus, a mechanism for replacing the inside of the heating furnace with an inert gas atmosphere, and a substrate carry-in / out section with respect to the heating furnace, provided in a plurality of stages corresponding to the shelves of each stage of the substrate rack, A multi-stage type load lock chamber capable of storing substrates one by one, and a mechanism capable of transporting and moving the substrate between each load lock chamber and each shelf of the substrate rack It is characterized by doing.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の加熱乾燥装置において、前記ロードロック室内の気体を強制排気して真空雰囲気にする機構を有することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the heating and drying apparatus according to the first aspect of the present invention, there is provided a mechanism for forcibly exhausting the gas in the load lock chamber to form a vacuum atmosphere.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の加熱乾燥装置において、前記ロードロック室内に不活性ガスを流入させつつ陽圧ガスをロードロック室外に排気する機構を有することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the heating and drying apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the apparatus has a mechanism for exhausting positive pressure gas out of the load lock chamber while allowing an inert gas to flow into the load lock chamber. It is said.

請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の加熱乾燥装置において、前記ロードロック室内に前記加熱炉内の雰囲気ガスを流入させる機構を有することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heating and drying apparatus according to the second aspect of the present invention, the apparatus has a mechanism for causing the atmospheric gas in the heating furnace to flow into the load lock chamber.

請求項5の発明は、請求項4に記載の加熱乾燥装置において、前記ロードロック室内に前記加熱炉内の雰囲気ガスを流入させるときに、前記ロードロック室内に配置された基板の全面に均等に雰囲気ガスを当てる機構を有することを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the heating and drying apparatus according to the fourth aspect, when the atmospheric gas in the heating furnace is caused to flow into the load lock chamber, the entire surface of the substrate disposed in the load lock chamber is evenly distributed. It has a mechanism for applying atmospheric gas.

請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の加熱乾燥装置において、前記ロードロック室内を冷却する冷却機構を有することを特徴としている。   A sixth aspect of the present invention is the heating and drying apparatus according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a cooling mechanism for cooling the load lock chamber.

請求項7の発明は、請求項6に記載の加熱乾燥装置において、前記ロードロック室内に配置された基板を均等に加熱可能なヒータを有することを特徴としている。   A seventh aspect of the invention is characterized in that in the heating and drying apparatus according to the sixth aspect of the invention, there is provided a heater that can uniformly heat the substrate disposed in the load lock chamber.

本発明の加熱乾燥装置によれば、ロードロック室内に搬入された基板は、常温で真空中若しくは不活性ガス雰囲気中に置かれることにより、酸素による素子特性の劣化の心配はなくなり、この状態から高温の加熱炉内に搬送できるため、加熱炉内は常に所望の乾燥温度を維持することが出来、従来の複段式の熱風循環方式による加熱乾燥装置の様に加熱炉内を昇温したり冷却したりする必要がない。   According to the heating and drying apparatus of the present invention, the substrate carried into the load lock chamber is placed in a vacuum or in an inert gas atmosphere at room temperature, so that there is no fear of deterioration of device characteristics due to oxygen. Since it can be transported to a high-temperature heating furnace, the desired drying temperature can always be maintained in the heating furnace, and the temperature inside the heating furnace can be raised like a conventional heating / drying device using a multi-stage hot air circulation system. There is no need for cooling.

また、基板搬入出部であるロードロック室も加熱炉内の基板ラックの各段の棚に対応して複数段設けられているため、前工程から順次送られてくる基板を待時間を要することなく順次加熱乾燥装置に搬入し、所定の時間だけ加熱処理をした後に順次搬出することができる。   In addition, since the load lock chamber, which is the substrate loading / unloading section, is provided in multiple stages corresponding to each shelf of the substrate rack in the heating furnace, it is necessary to wait for the substrates sequentially sent from the previous process. Instead, they can be sequentially carried into a heating and drying apparatus, heated for a predetermined time, and then sequentially carried out.

よって、本発明による加熱乾燥装置によれば、基板の停滞時間が殆ど無く、連続的に安定した加熱乾燥条件にて基板の処理を行なうことが可能な量産ラインを構築することが出来、比較的少ない消費エネルギーにて、安価で大量に、安定した特性を有する有機ELを製造することができる。   Therefore, according to the heating and drying apparatus according to the present invention, it is possible to construct a mass production line capable of processing a substrate under continuous and stable heating and drying conditions with almost no stagnation time of the substrate. An organic EL having stable characteristics can be manufactured in a large amount at a low cost with a small amount of energy consumption.

本発明の一実施形態に係る複段式加熱乾燥装置の断面構成図。The cross-sectional block diagram of the multistage heating drying apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の複段式加熱乾燥装置の断面構成図。The cross-sectional block diagram of the conventional multistage heating drying apparatus.

以下、本発明の実施形態について図1を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る加熱乾燥装置を模式的に示す断面構成図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram schematically showing a heating and drying apparatus according to an embodiment of the present invention.

この加熱乾燥装置は、本体1を備え、この本体1内の後部が熱風循環方式の加熱炉2となっている。加熱炉2内には、水平な複数の棚3を上下に複数段架設してなる基板ラック4が設置され、各棚3の上に基板Aを水平に保持することが可能となっている。   This heating / drying apparatus includes a main body 1, and a rear portion in the main body 1 is a hot air circulation type heating furnace 2. In the heating furnace 2, a substrate rack 4 in which a plurality of horizontal shelves 3 are vertically installed in a plurality of stages is installed, and the substrate A can be held horizontally on each shelf 3.

熱風循環方式の加熱炉2は、他方式の加熱炉に比べて設備費用、運転コストとも比較的安価にすることができ、更に基板ラック4を設けた複段式とすることで、発塵源となりうる基板搬送機構を加熱炉2の内部に設けずに複数枚の基板Aを同時に処理することが可能となり、且つ、基板Aの加熱温度は炉内雰囲気温度と同じになる為、加熱炉2内の雰囲気温度を管理することにより基板Aの温度管理が出来るという利点がある。   The hot air circulation type heating furnace 2 can be made relatively inexpensive in terms of both equipment cost and operation cost as compared with other types of heating furnaces. It is possible to simultaneously process a plurality of substrates A without providing a substrate transport mechanism that can be formed inside the heating furnace 2, and the heating temperature of the substrate A is the same as the atmospheric temperature in the furnace. There is an advantage that the temperature of the substrate A can be controlled by controlling the atmospheric temperature inside.

ただし、有機機能層を形成した基板Aを加熱処理する場合、加熱時に酸素や水が共存すると、それらが有機機能層と化学反応を起こし素子特性を劣化させるという問題がある。特に酸素は、機能性材料として多く用いられるπ電子系分子の二重結合部位と反応を起こしやすい為、それらの有機機能層を高温加熱する場合には窒素やアルゴンのような不活性ガス雰囲気下で行う必要がある。   However, when heat-treating the substrate A on which the organic functional layer is formed, there is a problem that when oxygen and water coexist at the time of heating, they cause a chemical reaction with the organic functional layer and deteriorate element characteristics. In particular, oxygen easily reacts with the double bond sites of π-electron molecules that are often used as functional materials. Therefore, when these organic functional layers are heated at high temperatures, they can be used in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. It is necessary to do in.

そこで、この加熱乾燥装置では、加熱炉2内を不活性ガス雰囲気に置換する機構が設けられ、且つ、加熱時はヒータによって加熱された不活性ガスを循環させる方式となっている。さらに、加熱炉2内の酸素濃度を常時監視し、酸素濃度の数値に応じて加熱炉2内に不活性ガスを供給する機構を備えることが望ましい。また、不活性ガスの消費量を抑えるため、加熱炉2内の不活性ガスを、酸素フィルタ及び溶媒フィルタを通して循環し、排気は加熱炉2内の気圧を一定に保つ為に設置した与圧弁を通して行なう機構とすることがより望ましい。   In view of this, the heating and drying apparatus is provided with a mechanism for replacing the inside of the heating furnace 2 with an inert gas atmosphere and circulates the inert gas heated by the heater during heating. Furthermore, it is desirable to provide a mechanism for constantly monitoring the oxygen concentration in the heating furnace 2 and supplying an inert gas into the heating furnace 2 in accordance with the numerical value of the oxygen concentration. In order to suppress the consumption of the inert gas, the inert gas in the heating furnace 2 is circulated through the oxygen filter and the solvent filter, and the exhaust gas passes through a pressurizing valve installed to keep the atmospheric pressure in the heating furnace 2 constant. It is more desirable to have a mechanism to perform.

本体1内の前部には、加熱炉2に対する基板搬入出部として機能する複段式のロードロック室5が設けられている。ロードロック室5は、加熱炉2内の基板ラック4の各棚3に対応するように複数段に設けられている。つまり、基板ラック4の各棚3と同じ数のロードロック室5が上下に積層して基板ラック4の前部側に設けられている。   A multi-stage load lock chamber 5 that functions as a substrate carry-in / out portion for the heating furnace 2 is provided in the front portion of the main body 1. The load lock chamber 5 is provided in a plurality of stages so as to correspond to the shelves 3 of the substrate rack 4 in the heating furnace 2. That is, the same number of load lock chambers 5 as the shelves 3 of the substrate rack 4 are stacked on the top and bottom and provided on the front side of the substrate rack 4.

各ロードロック室5は、それぞれ前部と後部に、基板Aの通過が可能なスリット状の基板搬出入口6a,6bを有し、前部の基板搬出入口6aが本体1の前面側の外部に通じ、後部の基板搬出入口6bが加熱炉2内に通じている。そして各基板搬出入口6a,6bにその開閉用のシャッター7a,7bがそれぞれ設けられ、これらシャッター7a,7bが閉じることにより各ロードロック室5内が気密的に密閉されるようになっている。   Each load lock chamber 5 has slit-like substrate carry-in / out ports 6 a and 6 b through which the substrate A can pass, at the front and rear, respectively, and the front substrate carry-in / out port 6 a is outside the front side of the main body 1. The rear substrate carry-in / out port 6 b communicates with the heating furnace 2. Opening / closing shutters 7a and 7b are provided at the substrate loading / unloading ports 6a and 6b, respectively, and the interior of each load lock chamber 5 is hermetically sealed by closing the shutters 7a and 7b.

各ロードロック室5には、搬送ロボット8を用いて基板Aを搬入することが可能となっている。また、各ロードロック室5の内部には、基板搬送機構としての搬送アーム9がそれぞれ設けられている。ロードロック室5は、1枚の基板A及び搬送アーム9の収納が可能な最小限の容積とされており、また大気と不活性ガス雰囲気を置換する機構が設けられている。   The substrate A can be carried into each load lock chamber 5 by using the transfer robot 8. Each load lock chamber 5 is provided with a transfer arm 9 as a substrate transfer mechanism. The load lock chamber 5 has a minimum volume that can accommodate one substrate A and the transfer arm 9, and is provided with a mechanism for replacing the atmosphere with an inert gas atmosphere.

各ロードロック室5の底部の高さは、その対応する基板ラック4の棚3の高さとほぼ同じであって、ロードロック室5内の基板Aは、ほぼ水平移動のみでロードロック室5から加熱炉2の基板ラック4における棚3の上に設置することが可能となっている。   The height of the bottom of each load lock chamber 5 is substantially the same as the height of the corresponding shelf 3 of the substrate rack 4, and the substrate A in the load lock chamber 5 can be moved from the load lock chamber 5 only by horizontal movement. It can be installed on the shelf 3 in the substrate rack 4 of the heating furnace 2.

加熱炉2内の複段式の基板ラック4は、側壁や各段の床面や天板が無く、必要最小限の枠のみで構成され、加熱炉2内を循環する熱風が通りやすい構造で、各段の棚3は基板Aの端面や裏面を点接触もしくは線接触で保持する。   The multi-stage substrate rack 4 in the heating furnace 2 has no side walls, floors and top plates at each stage, is configured with only a minimum frame, and has a structure through which hot air circulating in the heating furnace 2 can easily pass. Each shelf 3 holds the end surface and back surface of the substrate A by point contact or line contact.

基板Aの搬送手段としては、コンベア式、搬送ロール式等が考えられるが、基板Aの均熱精度への影響を出来るだけ低減し、尚且つ、加熱炉2内に発塵源となりうる駆動部を置くのを避けるため、基板Aの端面や裏面を点接触もしくは線接触で保持することが可能な搬送アーム9が用いられている。   As a means for transporting the substrate A, a conveyor type, a transport roll type, and the like are conceivable, but a drive unit that reduces the influence on the soaking accuracy of the substrate A as much as possible and can become a dust generation source in the heating furnace 2. In order to avoid placing, the transfer arm 9 is used that can hold the end surface and the back surface of the substrate A by point contact or line contact.

この加熱乾燥装置は、各ロードロック室5内を不活性ガス雰囲気に置換する機構を備えている。この置換機構としては、以下に示すような方式を採用することが可能である。すなわち、基板搬出入口6a,6bをそれぞれシャッター7a,7bで閉じ、ロードロック室5内を外気及び加熱炉2と遮断された密閉状態に保ち、この状態で真空ポンプによりロードロック室5内を強制排気して真空に近い状態とし、次に不活性ガス供給手段を用いてロードロック室5内を不活性ガス雰囲気とする方式や、ロードロック室5内に不活性ガスを供給しつつ与圧弁よりロードロック室5内の陽圧ガスの排気を行い徐々に酸素濃度を下げていく方式がある。   This heating and drying apparatus is provided with a mechanism for replacing each load lock chamber 5 with an inert gas atmosphere. As this replacement mechanism, the following method can be adopted. That is, the substrate loading / unloading ports 6a and 6b are closed by shutters 7a and 7b, respectively, and the inside of the load lock chamber 5 is kept sealed from the outside air and the heating furnace 2, and in this state, the inside of the load lock chamber 5 is forced by a vacuum pump. By evacuating to a state close to vacuum and then using an inert gas supply means to make the inside of the load lock chamber 5 an inert gas atmosphere, or from a pressurizing valve while supplying an inert gas into the load lock chamber 5 There is a method in which the positive pressure gas in the load lock chamber 5 is exhausted to gradually lower the oxygen concentration.

他には、ロードロック室5内が真空に近い状態で、加熱炉2側の基板搬出入口6bのシャッター7bを開放する方式がある。この方式の場合、ロードロック室5内に不活性ガスが急激に流入する勢いで、ロードロック室5内で塵や基板Aが巻き上がることが考えられる。そこで、この場合には、基板搬出入口6bのシャッター7bを開放する前に加熱炉2内の不活性ガス雰囲気をバルブ付バイパス管等を通してロードロック室5内に徐々に流入させる構成とする。   In addition, there is a method in which the shutter 7b of the substrate carry-in / out port 6b on the heating furnace 2 side is opened while the inside of the load lock chamber 5 is close to a vacuum. In the case of this method, it is conceivable that dust and the substrate A roll up in the load lock chamber 5 due to the momentum of the inert gas flowing into the load lock chamber 5 rapidly. Therefore, in this case, before opening the shutter 7b of the substrate carry-in / out port 6b, the inert gas atmosphere in the heating furnace 2 is gradually introduced into the load lock chamber 5 through a bypass pipe with a valve or the like.

ところで、常温のロードロック室5内に設置された基板Aを加熱炉2内に搬送すると、基板Aの面内で進行方向に温度差が発生して面内の特性にバラツキが生じることがある。この場合の対策としては、ロードロック室5の基板搬出入口6bのシャッター7bを開放する前に加熱炉2内の不活性ガス雰囲気をバルブ付バイパス管等を通してロードロック室5内に徐々に流入させる方式において、整流板等を設けて気流を制御することにより、加熱された加熱炉2からの不活性ガスをロードロック室5内の基板Aに均等に吹き当てて、加熱炉2に搬入する前の基板Aに対して均等に予熱をかけるようにする。   By the way, when the substrate A installed in the room temperature load lock chamber 5 is transported into the heating furnace 2, a temperature difference may occur in the traveling direction in the plane of the substrate A, and the in-plane characteristics may vary. . As a countermeasure in this case, an inert gas atmosphere in the heating furnace 2 is gradually introduced into the load lock chamber 5 through a bypass pipe with a valve or the like before the shutter 7b of the substrate carry-in / out port 6b of the load lock chamber 5 is opened. In the system, before the heated inert gas from the heating furnace 2 is evenly sprayed to the substrate A in the load lock chamber 5 and is carried into the heating furnace 2 by providing a rectifying plate or the like to control the air flow. The substrate A is preheated evenly.

ロードロック室5内の基板Aに予熱をかける別の方式として、ロードロック室5内にヒータを設けて基板Aを加熱する手段もある。ヒータとしては、基板Aを均一に加熱することが出来る遠赤外線パネルヒータやホットプレート等が適している。ただし、加熱炉2内から基板Aを取り出す際には、ロードロック室5内を少なくとも50℃以下程度にまで降温させる必要があるため、ロードロック室5内を冷却する機構も併せて備えることが望ましい。   As another method for preheating the substrate A in the load lock chamber 5, there is a means for heating the substrate A by providing a heater in the load lock chamber 5. As the heater, a far-infrared panel heater or a hot plate that can uniformly heat the substrate A is suitable. However, when the substrate A is taken out from the heating furnace 2, it is necessary to lower the temperature in the load lock chamber 5 to at least about 50 ° C. or less, and therefore a mechanism for cooling the load lock chamber 5 may be provided. desirable.

また、加熱炉2から取り出す基板Aは、高温のまま大気中に搬出すると、酸化により素子特性が劣化するため、一旦、不活性ガス雰囲気のロードロック室5内において、加熱炉2と遮断し、冷却してから搬出する。このとき、ロードロック室5に対する冷却機構を設け、その冷却機構を動作させて基板Aの冷却時間を短縮させる。冷却機構としては、空冷方式や水冷方式等を用いることが可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。   Further, when the substrate A taken out from the heating furnace 2 is carried out to the atmosphere at a high temperature, the element characteristics deteriorate due to oxidation. Therefore, the substrate A is once cut off from the heating furnace 2 in the load lock chamber 5 in the inert gas atmosphere, Allow to cool and then remove. At this time, a cooling mechanism for the load lock chamber 5 is provided, and the cooling mechanism is operated to shorten the cooling time of the substrate A. As a cooling mechanism, an air cooling method, a water cooling method, or the like can be used, but is not particularly limited thereto.

次に、前記加熱乾燥装置を用いて行なった加熱乾燥プロセスの具体的な実施の例について述べる。   Next, a specific example of the heat drying process performed using the heat drying apparatus will be described.

[実施例1]
まず、ITOによる透明電極付ガラス基板Aを用意し、そのガラス基板Aの上に、電子輸送層をパターン状に形成した。次いで、発光層の塗工液としてポリアリーレンビニレン系高分子発光体をトルエン50%とジエチルベンゼン50%の混合溶媒に溶解した溶解液を基板Aの上に印刷法によりパターン状に塗布した。
[Example 1]
First, a glass substrate A with a transparent electrode made of ITO was prepared, and an electron transport layer was formed on the glass substrate A in a pattern. Next, a solution obtained by dissolving a polyarylene vinylene polymer light emitter in a mixed solvent of 50% toluene and 50% diethylbenzene as a coating solution for the light emitting layer was applied onto the substrate A in a pattern by a printing method.

次に、発光層を印刷したガラス基板Aを、本発明による加熱乾燥装置のロードロック室5内に搬送ロボット8を用いて基板搬出入口6aから搬入した。このとき、ロードロック室5の基板搬出入口6bはシャッター7bで閉鎖した状態にある。ガラス基板Aの搬入後に、ロードロック室5の基板搬出入口6aをシャッター7aで閉鎖し、ロードロック室5を外気と遮断し、さらに不活性ガスとしての窒素ガスを流入しつつ与圧弁よりロードロック室5内の他のガス成分を排気し、およそ2分間程度の時間でロードロック室5内を窒素ガス雰囲気とした。このときのロードロック室5内の酸素濃度は100ppm以下であった。   Next, the glass substrate A on which the light emitting layer was printed was carried into the load lock chamber 5 of the heating and drying apparatus according to the present invention from the substrate carry-in / out entrance 6a using the carrying robot 8. At this time, the substrate loading / unloading port 6b of the load lock chamber 5 is closed by the shutter 7b. After loading the glass substrate A, the substrate loading / unloading port 6a of the load lock chamber 5 is closed by the shutter 7a, the load lock chamber 5 is shut off from the outside air, and further, the load lock is applied from the pressurizing valve while flowing in nitrogen gas as an inert gas. The other gas components in the chamber 5 were exhausted, and the load lock chamber 5 was filled with a nitrogen gas atmosphere in about 2 minutes. At this time, the oxygen concentration in the load lock chamber 5 was 100 ppm or less.

次に、ガラス基板Aを搬入したロードロック室5と加熱炉2の間の基板搬出入口6bのシャッター7bを開き、搬送アーム9を用いてロードロック室5内のガラス基板Aを加熱炉2内における基板ラック4に搬送し、前記ロードロック室5に対応する位置の棚3の上に設置した。このとき、加熱炉2内は、酸素濃度100ppm以下の窒素ガス雰囲気で、且つ、炉内温度が200℃に維持されており、搬入したガラス基板Aが約5分間で200℃に加熱された。   Next, the shutter 7b of the substrate loading / unloading port 6b between the load lock chamber 5 carrying the glass substrate A and the heating furnace 2 is opened, and the glass substrate A in the load lock chamber 5 is moved into the heating furnace 2 using the transfer arm 9. Were placed on the shelf 3 at a position corresponding to the load lock chamber 5. At this time, the inside of the heating furnace 2 was a nitrogen gas atmosphere with an oxygen concentration of 100 ppm or less, the furnace temperature was maintained at 200 ° C., and the glass substrate A carried in was heated to 200 ° C. in about 5 minutes.

その後、加熱炉2内にてガラス基板Aを200℃の温度で10分間保持してから、ロードロック室5内に戻して基板搬出入口6bをシャッター7bで閉鎖した。ロードロック室5内に戻されたガラス基板Aは、約5分間で50℃以下にまで冷却され、その後、基板搬出入口6aのシャッター7aを開き、加熱乾燥装置から搬出した。   Thereafter, the glass substrate A was held at a temperature of 200 ° C. for 10 minutes in the heating furnace 2 and then returned to the load lock chamber 5 to close the substrate carry-in / out port 6b with the shutter 7b. The glass substrate A returned to the load lock chamber 5 was cooled to 50 ° C. or less in about 5 minutes, and then the shutter 7a of the substrate carry-in / out port 6a was opened and carried out from the heat drying apparatus.

ここまでのガラス基板Aが加熱乾燥装置に搬入されてから搬出されるまでの加熱乾燥工程にはおよそ22分間の時間がかかった。このとき、加熱乾燥装置が例えば11段以上の複段炉であれば、2分間毎に1枚のガラス基板Aを順次加熱乾燥装置に搬入することが出来る。   The heating and drying process from the time when the glass substrate A so far was carried into the heat drying apparatus to the time when it was carried out took about 22 minutes. At this time, if the heating and drying apparatus is a multi-stage furnace having, for example, 11 or more stages, one glass substrate A can be sequentially carried into the heating and drying apparatus every 2 minutes.

加熱乾燥工程後には、発光層を形成した基板Aの上に、リチウム及びアルミニウムを真空蒸着法によりそれぞれ0.5nm、200nmの膜厚で蒸着して有機EL素子を得た。   After the heating and drying step, lithium and aluminum were deposited on the substrate A on which the light emitting layer was formed by a vacuum deposition method to a thickness of 0.5 nm and 200 nm, respectively, to obtain an organic EL element.

量産した有機EL素子の特性について、無作為に複数枚の基板を抜き出して評価したところ、いずれの有機EL素子においても、特性の劣化はみられなかった。   The characteristics of mass-produced organic EL elements were evaluated by randomly extracting a plurality of substrates, and no deterioration of the characteristics was observed in any of the organic EL elements.

[比較例]
次に、比較例として、図2に示す従来の熱風循環方式の複段式加熱乾燥装置を用いて行なった加熱乾燥プロセスについて述べる。
[Comparative example]
Next, as a comparative example, a heating and drying process performed using the conventional hot air circulation type multi-stage heating and drying apparatus shown in FIG. 2 will be described.

ITOによる透明電極と、電子輸送層をパターン状に形成したガラス基板Aの上に、発光層の塗工液としてポリアリーレンビニレン系高分子発光体をトルエン50%とジエチルベンゼン50%の混合溶媒に溶解した溶解液を印刷法によりパターン状に塗布した。   A polyarylene vinylene polymer light emitter is dissolved in a mixed solvent of 50% toluene and 50% diethylbenzene on a glass substrate A on which a transparent electrode made of ITO and an electron transport layer are formed in a pattern, as a coating solution for the light emitting layer. The dissolved solution was applied in a pattern by a printing method.

発光層を形成したガラス基板Aを搬送ロボット17より開口13を通して加熱炉12内の基板ラック16の棚15の上に設置した。基板ラック16には例えば15段の棚15が設けられており、発光層の印刷工程より送られてきたガラス基板Aをその15段の基板ラック16のすべての棚15に設置した。その設置には30分間の時間がかかった。   The glass substrate A on which the light emitting layer was formed was placed on the shelf 15 of the substrate rack 16 in the heating furnace 12 through the opening 13 from the transfer robot 17. The substrate rack 16 is provided with, for example, 15 levels of shelves 15, and the glass substrates A sent from the light emitting layer printing process are installed on all the shelves 15 of the 15 levels of the substrate rack 16. The installation took 30 minutes.

次に、加熱炉12のシャッター14を閉鎖し、加熱炉12内を外気と遮断して、窒素ガスを流入しつつ与圧弁より加熱炉12内のガス成分を排気し、およそ20分間程度で加熱炉12内を不活性ガス雰囲気とした。このときの加熱炉12内の酸素濃度は100ppm以下であった。   Next, the shutter 14 of the heating furnace 12 is closed, the inside of the heating furnace 12 is shut off from the outside air, the gas component in the heating furnace 12 is exhausted from the pressurizing valve while flowing in nitrogen gas, and the heating is performed for about 20 minutes. The inside of the furnace 12 was an inert gas atmosphere. At this time, the oxygen concentration in the heating furnace 12 was 100 ppm or less.

その後、加熱炉12内を循環する窒素ガスを加熱し、加熱炉12内の雰囲気温度を徐々に上げた。温度を急激に上げると、ガラス基板Aの面内及びガラス基板A間で温度差が発生する為、常温から200℃までの温度に40分間の時間をかけて上昇させた。このとき、加熱炉12内に設置されたガラス基板Aの温度は、加熱炉12内の雰囲気温度とともに200℃まで上昇した。   Thereafter, the nitrogen gas circulating in the heating furnace 12 was heated, and the ambient temperature in the heating furnace 12 was gradually raised. When the temperature was rapidly increased, a temperature difference was generated in the plane of the glass substrate A and between the glass substrates A. Therefore, the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. over a period of 40 minutes. At this time, the temperature of the glass substrate A installed in the heating furnace 12 rose to 200 ° C. together with the atmospheric temperature in the heating furnace 12.

その後、加熱炉12内にてガラス基板Aを200℃で10分間保持してから、加熱炉12内を循環する窒素ガスの加熱を停止し、炉内に常温の窒素ガスを供給し、加熱炉12内の雰囲気温度を下げた。加熱炉12内の雰囲気温度並びにガラス基板Aの温度が50℃以下になるまでおよそ40分間の時間がかかった。   Then, after holding the glass substrate A in the heating furnace 12 at 200 ° C. for 10 minutes, heating of the nitrogen gas circulating in the heating furnace 12 is stopped, and normal temperature nitrogen gas is supplied into the furnace. The atmosphere temperature in 12 was lowered. It took about 40 minutes for the atmospheric temperature in the heating furnace 12 and the temperature of the glass substrate A to reach 50 ° C. or lower.

その後、加熱炉12のシャッター14を開き、搬送ロボット17により加熱炉12内の基板ラック16の各棚15からガラス基板Aを搬出した。   Thereafter, the shutter 14 of the heating furnace 12 was opened, and the glass substrate A was carried out from each shelf 15 of the substrate rack 16 in the heating furnace 12 by the transfer robot 17.

ここまでのガラス基板Aが加熱乾燥装置に搬入されてから搬出されるまでの加熱乾燥工程におよそ2時間20分間の時間がかかった。加熱乾燥処理をしたガラス基板Aは15枚であった為、1枚当り、9分以上のタクトタイムである。発光層印刷後のガラス基板Aを2分毎に1枚の加熱乾燥処理を行なう為には、15枚搬入可能な加熱乾燥装置が5台必要である。   It took about 2 hours and 20 minutes for the heating and drying process from the time when the glass substrate A so far was carried into the heating and drying apparatus to the time when the glass substrate A was carried out. Since there were 15 glass substrates A subjected to the heat drying treatment, the tact time was 9 minutes or more per sheet. In order to heat-dry the glass substrate A after the light emitting layer printing every two minutes, five heating / drying apparatuses capable of carrying 15 sheets are required.

加熱乾燥工程後には、発光層を形成した基板Aの上に、リチウム及びアルミニウムを真空蒸着法によりそれぞれ0.5nm、200nmの膜厚で蒸着して有機EL素子を得た。   After the heating and drying step, lithium and aluminum were deposited on the substrate A on which the light emitting layer was formed by a vacuum deposition method to a thickness of 0.5 nm and 200 nm, respectively, to obtain an organic EL element.

量産した有機EL素子の特性について、無作為に複数枚の基板を抜き出して評価したところ、それぞれの有機EL素子ごとに特性のバラツキが見られ、電流効率においては、最大で約5%の劣化が確認された。   The characteristics of mass-produced organic EL elements were evaluated by randomly extracting a plurality of substrates. As a result, variation in characteristics was observed for each organic EL element, and the current efficiency was degraded by about 5% at the maximum. confirmed.

[実施例2]
次に、本発明の加熱乾燥装置を用いて行なった加熱乾燥プロセスの具体的な実施の他の例について述べる。この場合の加熱乾燥装置は、加熱炉2とロードロック室5とがバルブ付きバイパス管で繋がれ、またロードロック室5の壁面には、このロードロック室5を冷却するための水冷管が設置されている。
[Example 2]
Next, another specific example of the heat drying process performed using the heat drying apparatus of the present invention will be described. In the heating and drying apparatus in this case, the heating furnace 2 and the load lock chamber 5 are connected by a bypass pipe with a valve, and a water cooling tube for cooling the load lock chamber 5 is installed on the wall surface of the load lock chamber 5. Has been.

まず、ITOによる透明電極付ガラス基板Aを用意し、そのガラス基板Aの上に、電子輸送層をパターン状に形成した。次いで、発光層の塗工液としてポリアリーレンビニレン系高分子発光体をトルエン50%とジエチルベンゼン50%の混合溶媒に溶解した溶解液を基板Aの上に印刷法によりパターン状に塗布した。   First, a glass substrate A with a transparent electrode made of ITO was prepared, and an electron transport layer was formed on the glass substrate A in a pattern. Next, a solution obtained by dissolving a polyarylene vinylene polymer light emitter in a mixed solvent of 50% toluene and 50% diethylbenzene as a coating solution for the light emitting layer was applied onto the substrate A in a pattern by a printing method.

次に、発光層を印刷したガラス基板Aを、ロードロック室5内に搬送ロボット8を用いて基板搬出入口6aから搬入した。このとき、ロードロック室5の基板搬出入口6bはシャッター7bで閉鎖した状態にある。ガラス基板Aの搬入後に、ロードロック室5の基板搬出入口6aをシャッター7aで閉鎖し、ロードロック室5を外気と遮断して密閉し、この状態でロードロック室5内のガス成分を真空ポンプにより強制排気し、およそ2分間程度の時間でロードロック室5内をほぼ真空状態とした。このときのロードロック室5内の気圧は100Pa以下であった。   Next, the glass substrate A on which the light emitting layer was printed was carried into the load lock chamber 5 from the substrate carry-in / out entrance 6a using the transfer robot 8. At this time, the substrate loading / unloading port 6b of the load lock chamber 5 is closed by the shutter 7b. After loading the glass substrate A, the substrate loading / unloading port 6a of the load lock chamber 5 is closed with a shutter 7a, the load lock chamber 5 is shut off from the outside air and sealed, and the gas components in the load lock chamber 5 are vacuum pumped in this state. The load lock chamber 5 was almost evacuated in about 2 minutes. At this time, the atmospheric pressure in the load lock chamber 5 was 100 Pa or less.

その後、加熱炉2とロードロック室5を繋ぐバイパス管のバルブを開放した。加熱炉2内は、常時酸素濃度100ppm以下の窒素ガス雰囲気で、且つ、炉内温度が200℃に維持されており、加熱炉2内で200℃に加熱された窒素ガスがロードロック室5内に引き込まれた。このとき、ロードロック室5に引き込まれた200℃の窒素ガスは、バイパス管の噴出し口形状と風向板によって、ガラス基板Aの全面にほぼ均等に吹き当った。そして、およそ5分間程度の時間で、ロードロック室5内は酸素濃度100ppm以下の窒素ガス雰囲気となり、ガラス基板Aをほぼ200℃の温度に加熱できた。   Thereafter, the bypass pipe valve connecting the heating furnace 2 and the load lock chamber 5 was opened. The inside of the heating furnace 2 is always a nitrogen gas atmosphere having an oxygen concentration of 100 ppm or less, and the furnace temperature is maintained at 200 ° C. The nitrogen gas heated to 200 ° C. in the heating furnace 2 is in the load lock chamber 5. Was drawn into. At this time, the nitrogen gas at 200 ° C. drawn into the load lock chamber 5 sprayed almost uniformly on the entire surface of the glass substrate A by the shape of the outlet of the bypass pipe and the wind direction plate. Then, in the time of about 5 minutes, the inside of the load lock chamber 5 became a nitrogen gas atmosphere with an oxygen concentration of 100 ppm or less, and the glass substrate A could be heated to a temperature of about 200 ° C.

次に、ガラス基板Aを搬入したロードロック室5と加熱炉2との間の基板搬出入口6bのシャッター7bを開き、ロードロック室5内の基板Aを搬送アーム9を用いて加熱炉2内に搬送し、基板ラック4の棚3の上に設置した。この後、ロードロック室5と加熱炉2の間の基板搬出入口6bをシャッター7bで閉じた。また、ロードロック室5の壁面に設置された水冷管を動作させた。これに応じて、ロードロック室5内の窒素ガス雰囲気は、水冷管により10分間の時間以内に50℃以下にまで急冷された。   Next, the shutter 7b of the substrate loading / unloading port 6b between the load lock chamber 5 carrying the glass substrate A and the heating furnace 2 is opened, and the substrate A in the load lock chamber 5 is transferred into the heating furnace 2 using the transfer arm 9. And placed on the shelf 3 of the substrate rack 4. Thereafter, the substrate carry-in / out port 6b between the load lock chamber 5 and the heating furnace 2 was closed by the shutter 7b. In addition, a water cooling pipe installed on the wall surface of the load lock chamber 5 was operated. In response to this, the nitrogen gas atmosphere in the load lock chamber 5 was rapidly cooled to 50 ° C. or less by a water-cooled tube within 10 minutes.

次に、加熱炉2内にて200℃の温度で10分間保持したガラス基板Aを、ロードロック室5内に戻して基板搬出入口6bをシャッター7bで閉鎖した。ロードロック室5内に戻されたガラス基板Aは、約5分で50℃以下まで冷却された。この後、基板搬出入口6aのシャッター7aを開き、基板Aをロードロック室5から搬出した。   Next, the glass substrate A held for 10 minutes at a temperature of 200 ° C. in the heating furnace 2 was returned to the load lock chamber 5 and the substrate carry-in / out port 6b was closed by the shutter 7b. The glass substrate A returned to the load lock chamber 5 was cooled to 50 ° C. or less in about 5 minutes. Thereafter, the shutter 7a of the substrate carry-in / out port 6a was opened, and the substrate A was carried out of the load lock chamber 5.

ここまでのガラス基板Aが加熱乾燥装置に搬入されてから搬出されるまでの加熱乾燥工程におよそ22分間の時間がかかった。このとき、加熱乾燥装置の基板ラック4が11段以上の複段式であれば、2分間毎に1枚のガラス基板Aを順次加熱乾燥装置に搬入することが出来る。   It took about 22 minutes to heat and dry the glass substrate A so far until the glass substrate A was carried into the heat drying apparatus and then carried out. At this time, if the substrate rack 4 of the heating / drying apparatus is a multistage system having 11 or more stages, one glass substrate A can be sequentially carried into the heating / drying apparatus every two minutes.

また、本加熱乾燥装置により、基板Aは、200℃までの昇温時でも基板面内の温度バラツキがレンジ5℃以内、200℃での温度保持時には所望温度±3℃以内でのベーク処理を行なうことが出来る。   In addition, with this heating and drying apparatus, the substrate A is baked at a desired temperature within ± 3 ° C. when the temperature variation within the substrate surface is within 5 ° C. even when the temperature is raised to 200 ° C. Can be done.

加熱乾燥工程後には、発光層を形成した基板Aの上に、リチウム及びアルミニウムを真空蒸着法によりそれぞれ0.5nm、200nmの膜厚で蒸着して有機EL素子を得た。   After the heating and drying step, lithium and aluminum were deposited on the substrate A on which the light emitting layer was formed by a vacuum deposition method to a thickness of 0.5 nm and 200 nm, respectively, to obtain an organic EL element.

量産した有機EL素子の特性について、無作為に複数枚の基板を抜き出して評価したところ、いずれの有機EL素子においても、特性の劣化はみられなかった。   The characteristics of mass-produced organic EL elements were evaluated by randomly extracting a plurality of substrates, and no deterioration of the characteristics was observed in any of the organic EL elements.

本発明は、基板上に塗布された有機膜を加熱処理する装置であって、特に乾燥工程を含む有機ELを製造するための加熱乾燥装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for heat-treating an organic film coated on a substrate, and more particularly to a heat-drying apparatus for producing an organic EL including a drying process.

本発明による加熱乾燥装置を用いることにより、基板上に形成した有機機能層のベーク処理を高い均熱精度にて、最小限の床面積の装置で、消費エネルギーを出来るだけ低減しつつ、高スループットに対応して常に安定した特性を有する有機EL素子の製造を行なうことが出来る。   By using the heating and drying apparatus according to the present invention, the baking of the organic functional layer formed on the substrate is performed with high soaking accuracy and with a minimum floor area, while reducing energy consumption as much as possible, and high throughput. Accordingly, it is possible to manufacture an organic EL element having always stable characteristics.

A…基板
1…本体
2…加熱炉
3…棚
4…基板ラック
5…ロードロック室
6a.6b…基板搬出入口
7a.7b…シャッター
8…搬送ロボット
9…搬送アーム
A ... Substrate 1 ... Main body 2 ... Heating furnace 3 ... Shelf 4 ... Substrate rack 5 ... Load lock chamber 6a. 6b .. substrate loading / unloading port 7a. 7b ... Shutter 8 ... Transfer robot 9 ... Transfer arm

Claims (7)

加熱炉内に、基板を水平に保持可能な複数段の棚を有する基板ラックを備え、その基板ラックの棚に保持された基板を熱風循環方式にて加熱処理する加熱乾燥装置において、
前記加熱炉内を不活性ガス雰囲気に置換する機構と、
前記加熱炉に対する基板搬入出部であって、前記基板ラックの各段の棚に対応する複数段に設けられ、それぞれ基板を1枚ずつ収納することが可能な複段式のロードロック室と、
前記各ロードロック室と前記基板ラックの各棚との間で基板を搬送移動させることが可能な機構と、
を具備することを特徴とする有機EL製造用加熱乾燥装置。
In a heating and drying apparatus that includes a substrate rack having a plurality of shelves capable of horizontally holding a substrate in a heating furnace, and heat-treats the substrate held on the shelf of the substrate rack by a hot air circulation method,
A mechanism for replacing the inside of the heating furnace with an inert gas atmosphere;
A substrate loading / unloading unit with respect to the heating furnace, provided in a plurality of stages corresponding to the shelves of each stage of the substrate rack, and a multi-stage type load lock chamber capable of storing substrates one by one,
A mechanism capable of transporting and moving a substrate between each load lock chamber and each shelf of the substrate rack;
A heating and drying apparatus for producing an organic EL, comprising:
前記ロードロック室内の気体を強制排気して真空雰囲気にする機構を有することを特徴とする請求項1に記載の有機EL製造用加熱乾燥装置。   The heating and drying apparatus for manufacturing an organic EL according to claim 1, further comprising a mechanism for forcibly exhausting the gas in the load lock chamber to form a vacuum atmosphere. 前記ロードロック室内に不活性ガスを流入させつつ陽圧ガスをロードロック室外に排気する機構を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL製造用加熱乾燥装置。   The heating and drying apparatus for manufacturing an organic EL according to claim 1 or 2, further comprising a mechanism for exhausting a positive pressure gas outside the load lock chamber while allowing an inert gas to flow into the load lock chamber. 前記ロードロック室内に前記加熱炉内の雰囲気ガスを流入させる機構を有することを特徴とする請求項2に記載の有機EL製造用加熱乾燥装置。   The heating / drying apparatus for manufacturing an organic EL according to claim 2, further comprising a mechanism for causing the atmospheric gas in the heating furnace to flow into the load lock chamber. 前記ロードロック室内に前記加熱炉内の雰囲気ガスを流入させるときに、前記ロードロック室内に配置された基板の全面に均等に雰囲気ガスを当てる機構を有することを特徴とする請求項4に記載の有機EL製造用加熱乾燥装置。   5. The apparatus according to claim 4, further comprising a mechanism that uniformly applies the atmospheric gas to the entire surface of the substrate disposed in the load lock chamber when the atmospheric gas in the heating furnace flows into the load lock chamber. Heat drying apparatus for organic EL production. 前記ロードロック室内を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の有機EL製造用加熱乾燥装置。   The heating / drying apparatus for manufacturing an organic EL according to claim 1, further comprising a cooling mechanism for cooling the load lock chamber. 前記ロードロック室内に配置された基板を均等に加熱可能なヒータを有することを特徴とする請求項6に記載の有機EL製造用加熱乾燥装置。   The heating / drying apparatus for manufacturing an organic EL according to claim 6, further comprising a heater that can uniformly heat the substrate disposed in the load lock chamber.
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