JP2013206820A - 有機ｅｌデバイス製造装置及び有機ｅｌデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、駆動機構を低減し、より高精細に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置または有機ＥＬデバイス製造方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、基板をＮ(Ｎは２以上)枚内在させることができ、前記基板を蒸発源に正対させ、前記蒸発源の一方向の往復移動によって前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ＥＬデバイス製造装置または方有機ＥＬデバイス製造方法において、前記蒸発源は前記一方向のみの移動でＮ枚の前記基板を順次蒸着することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬデバイス製造装置及び有機ＥＬデバイス製造方法に係り、特に、高精細に蒸着材料を蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置及び製造方法に関する。

有機ＥＬデバイスを製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着を行なう場合、精度のよいパターンを得るために蒸着対象であるガラス基板(以下、単に基板という)と蒸着パターンを形成するためのマスクとの位置合わせを行ない蒸着する。そのような従来技術としては特許文献１がある。特許文献１では、蒸発源を上下、左右に２次元に移動させ、２つのラインの基板を交互に蒸着している。

特開２０１０−８６９５６号公報

昨今の有機ＥＬ市場では、より高精細化が求められている。特許文献１は、交互に蒸着することで蒸着に寄与しない蒸着材料の低減を図れる点は優れている。しかしながら、蒸発源を２次元的に移動するのに３つの駆動機構を用いている。駆動機構が多いとそれだけ真空チャンバ中で繰り返し移動する構成要素が多くなり、その構成要素からの粉塵やアウトガスが多くなり、高精細な蒸着を妨げる可能性がある。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、駆動機構を少なくし、より高精細に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置または有機ＥＬデバイス製造方法を提供することにある。

本発明は上記の目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。

本発明は、基板をＮ(Ｎは２以上)枚内在させることができ、前記基板を蒸発源に正対させ、前記蒸発源の一方向の往復移動によって前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ＥＬデバイス製造装置または有機ＥＬデバイス製造方法において、前記蒸発源は前記一方向のみの移動でＮ枚の前記基板を順次蒸着することを特徴とする。

また、前記Ｎは２であってもよい。
さらに、前記基板は垂直又はほぼ垂直の状態で蒸着され、前記蒸発源は蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口を縦方向に列状に複数備えた縦型蒸発源であり、前記縦型蒸発源を前記一方向に移動させることによって前記基板を蒸着してもよい。

また、前記基板を前記真空蒸着チャンバに水平に搬入する搬送手段と、前記真空蒸着チャンバは前記基板を水平から垂直又はほぼ垂直の状態にして前記縦型蒸発源に正対させる基板面制御手段を有してもよい。
さらに、前記基板は水平状態で蒸着され、前記蒸発源は蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口を横方向に列状に複数備えた横型蒸発源であり、前記横型蒸発源を前記一方向に移動させることによって複数の前記基板を蒸着してもよい。

また、Ｎ枚の前記基板のうち1枚目の前記基板を前記蒸発源で蒸着中に、Ｎ枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内に搬入し、２枚目の前記基板を前記蒸発源で蒸着中に1枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内から搬出してもよい。
さらに、1枚目の基板を前記蒸発源で蒸着中に２枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内に搬入し、２枚目の前記基板を蒸着中に１枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内から搬出してもよい。

本発明よれば、駆動機構を低減し、より高精細に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置または有機ＥＬデバイス製造方法を提供できる。

本発明の一実施形態である有機ＥＬデバイス製造装置の構成を示す図である。 本実施形態における真空搬送チャンバと真空蒸着チャンバの構成の模式図と動作説明図である。 図２に示す矢印Ｈ方向から見た真空蒸着チャンバの構成をより詳細に示した図である。 従来技術の真空蒸着チャンバを詳細に示した図である。 本実施形態おける蒸着処理フローを示す図である。 本発明の真空蒸着チャンバの他の実施形態を示す図である。

本発明の実施形態を図を用いて説明する。有機ＥＬデバイス製造装置は、単に発光材料層(ＥＬ層)を形成し電極で挟むだけの構造ではなく、陽極の上に正孔注入層や輸送層、陰極の上に電子注入層や輸送層など様々な材料が薄膜としてなる多層構造を形成したり、基板を洗浄したりする。図１はその製造装置の一実施形態を示したものである。

本実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ３、前記基板６を処理する４つのクラスタ(Ａ〜Ｄ)、各クラスタ間又はクラスタとロードクラスタ３あるいは次工程(封止工程)との間に設置された５つの受渡室４(４ａ〜４ｄ)から構成されている。本実施形態では、基板の蒸着面を上面にして搬送し、蒸着するときに基板を立てて蒸着する。

ロードクラスタ３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロードロック室３１と、前記ロードロック室３１から基板６を受取り、旋回して受渡室４ａに基板６を搬入する搬送ロボット５Ｒとからなる。各ロードロック室３１及び各受渡室４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながらロードクラスタ３あるいは次のクラスタ等へ基板の受渡を行なう。

各クラスタ(Ａ〜Ｄ)は、一台の搬送ロボット５（５ａ〜５ｄ）を有する真空搬送チャンバ２と、搬送ロボット５から基板６を受取り、所定の処理をする図面上で上下に配置された２つの処理チャンバ１(第１の添え字a〜dはクラスタを示し、第２の添え字u、dは上側下側を示す)を有する。真空搬送チャンバ２（２ａ〜２ｄ）と処理チャンバ１の間にはゲート弁１０が設けてある。

処理チャンバ１の構成は、処理内容によって異なるが、真空で蒸着材料である発光材料を蒸着しＥＬ層を形成する真空蒸着チャンバ１ｂｕを例にとって説明する。

図２は、真空搬送チャンバ２ｂと真空蒸着チャンバ１ｂｕの構成の模式図と動作説明図である。図３は、図２に示す矢印Ｈ方向から見た真空蒸着チャンバ１ｂｕの構成をより詳細に示した図である。図４は従来技術の真空蒸着チャンバを同様に詳細に示した図である。図３、図４に示すＲ，Ｌラインは図２の裏側から見ているので、図２のＲ、Ｌラインと逆になる。図３、図４において、図２と同じ構成又は機能を示すものは同一の符号を付している。但し、図２乃至図４に示す符号が複雑になるのを防ぐために、各構成要素には真空搬送チャンバ２ｂ及び真空蒸着チャンバ１ｂｕを示す添え字を付していない。

図２における搬送ロボット５は、全体を上下に移動可能(矢印５４参照)で、左右に旋回可能な２リンク５１、５２と、先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５３とを有する。

一方、図２、図３に示す真空蒸着チャンバ１ｂｕは、大別して、蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口７３を縦方向に列状に複数備え、蒸着材料を基板６に蒸着させる縦型蒸発源７１を有する蒸着部７と、基板６とマスク８１との位置合せを行い、基板６の必要な部分に蒸着させるアライメント部８と、搬送ロボット５と基板の受渡しを行い、蒸着部７へ基板６を移動させる処理受渡部９とからなる。アライメント部８と処理受渡部９とは右側Ｒラインと左側Ｌラインの２系統設ける。

そこで、本実施形態での処理では、一方のライン(例えばＲライン)で蒸着している間に、他方のＬラインに基板を搬出入し、基板６とマスク８１とのアライメントをし、蒸着する準備を完了させる。この処理を交互に順次に行なうことによって、本実施形態は、基板６に蒸着させずに無駄に蒸発している時間を減少させることができる。

処理受渡部９は、搬送ロボット５の櫛歯状ハンド５３と干渉することなく基板６を受渡し可能で、基板６を固定する手段９４を有するハンド９１と、前記ハンド９１を旋回させて基板６を直立させ、基板をアライメント部８及び蒸着部７に移動し対面させる基板面制御手段９２とを有する。前記固定する手段としては、真空中であることを考慮して電磁吸着やクリップする手段等を用いる。アライメント８は、マスク８１と基板６上のアライメントマーク８６、８５によって基板６とマスク８１と位置合せをするアライメント駆動部（図示せず）とを有する。

蒸着部７は、蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口７３を縦方向に列状に複数備える縦型蒸発源７１と、縦型蒸発源７１をＲ、Ｌライン間で移動させる左右移動機構７４とを有する。この左右移動機構７４によって、Ｒ、Ｌラインの基板６を交互に蒸着する。

図３に示す左右移動機構７４は、大別して、縦型蒸発源７１を左右に移動させる駆動部７４Ｂと、縦型蒸発源７１を支持し、駆動部７４Ｂによって左右に移動する走行部７４Ｍとを有する。走行部７４Ｍは、レール架台７４ｑに平行に設けられた２本の走行レール７４ｒと、走行レール上を移動する２個の摺動子７４ｄと、摺動子に固定された固定板７４ｆと、固定板７４ｆに固定され縦型蒸発源７１を立直する蒸発源固定板７４ｖとを有する。

一方、駆動部７４Ｂは、真空蒸着チャンバ１ｂｕの外部の大気中に設けられた駆動モータ７４ｍと、真空蒸着チャンバ１ｂｕの壁面に設けられた真空シール部７４ｓと、真空シール部を介して駆動モータ７４ｍの回転を伝える回転棒７４ｂと、回転棒の先端に設けられたピニオン７４ｐと、ピニオンによってレール架台７４ｑの下面を移動し、摺動子７４ｄに固定されたラック７４ｋと、ラックと固定板７４ｆを連結する連結体７４ｊを有する。

このような構造によって、ピニオン７４ｐによりラック７４ｋが左右に移動し、ラックと共に連結体７４ｊで連結されている固定板７４ｆが左右に移動し、固定板７４ｆに固定された縦型蒸発源７１が左右に移動する。本実施形態では、左右移動機構７４として、ラックピニオン方式を用いたが、図４に示す上下移動機構７６Ｒ、７６Ｌと同様に、ボール螺子ナット方式を用いてもよい。

この結果、本実施形態では、ただ単に縦型蒸発源７１を左右に移動させるだけで、Ｒ，Ｌラインの基板を交互に蒸着できる。
また、本実施形態による基板６への蒸着に寄与しない、すなわち無駄に蒸着材料が蒸発するのは、Ｒ、Ｌライン間の領域と、Ｒ、Ｌラインの両端での方向転換領域での移動時間である。

なお、図３は、縦型蒸発源７１がＲ、Ｌラインの中央の位置にきており、これからラインＬの基板６を蒸着しようとしている状態を示している。このときＲラインでは、蒸着された基板６を基板面制御手段９２により水平にし、真空蒸着チャンバ１ｂｕから搬出しようとしている。また、一点鎖線で示す左右の位置にいる縦型蒸発源７１は其々、Ｒラインの左端、Ｌラインの右端にいる状態を示す。

これに対して、図４に示す横型蒸発源７１Ｙでは、図３と駆動部が同一で走行部が多少異なる左右移動機構７４’に加えて、Ｒ、Ｌラインで横型蒸発源７１Ｙを上下移動させる上下移動機構７６Ｒ、７６Ｌが必要である。なお、上下移動機構７６Ｒ、７６Ｌは、真空蒸着チャンバ１ｂｕの外部の大気中に設けられた駆動モータ７６ｍと、真空蒸着チャンバ１ｂｕの壁面に設けられた真空シール部７６ｓと、真空シール部を介して駆動モータ７６ｍの回転を伝達するボール螺子７６ｂとを有する。横型蒸発源７１Ｙは、ボール螺子７６ｂによって上下に移動するナット（図示せず）を有する爪７６ｔによって保持されて上下に移動する。

従来技術において基板６への蒸着に寄与しない、すなわち無駄に蒸着材料が蒸発するのは、本発明の実施形態同様、Ｒ、Ｌライン間の領域と、Ｒ、Ｌラインの上端での方向転換領域での移動時間である。しかし、Ｒ、Ｌラインの上端での方向転換領域の移動時間が同じとしても、本発明の実施形態のライン間の移動距離は、Ｒラインの右端からＬラインの左端間、すなわちライン間の距離であり、従来技術のＲラインの右端からＬラインの右端に移動する移動距離よりも、ライン幅に相当する分だけ短い。従って、無駄に蒸発する蒸着材料を低減できる。

以上説明した本実施形態によれば、従来技術に比べ駆動機構を３機構から１機構に減らすことができ、粉塵やアウトガスを低減でき、より高精細に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。
また、以上説明した本実施形態によれば、縦型蒸発源を左右に移動させ、２つのラインの基板を交互に蒸着することで蒸着に寄与しない蒸着材料の低減をさらに図れる有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。

次に、本実施形態おける蒸着処理フローを図５を用いて説明する。図５に示す蒸着処理フローは、縦型蒸発源７１がＲラインの蒸着を終了させ、Ｒ、Ｌラインの中央の位置に移動し、蒸着準備が完了したＬラインの基板６を蒸着しようとしている状態から示す(Ｓ０)。
まず、縦型蒸発源７１は、矢印Ｊ１、Ｊ２に示すように、Ｌラインを中央の位置から紙面右端に行き、その後方向を転換して中央の位置まで一往復し、Ｌラインの基板６を蒸着する(ＳＬ１)。このとき、Ｒラインでは、基板６を真空蒸着チャンバ１ｂｕから搬出し(ＳＲ１)、新たな基板６を処理受渡部９に搬入する(ＳＲ２)。その後、基板面制御手段９２により新たな基板６を垂直又はほぼ垂直(鉛直方向に対し数度以内)状態にし(ＳＲ３)、新たな基板６とマスク８１との位置合わせを行い(ＳＲ４)、次の蒸着に備える。

一方、縦型蒸発源７１は、Ｌラインを一往復後、矢印Ｊ３．Ｊ４に示すように、Ｒ、Ｌラインを中央の位置からＲラインの左端に行き、その後方向を転換して中央の位置まで一往復し、Ｒラインの基板６を蒸着する(ＳＲ５)。このとき、Ｌラインでは、ＲラインのステップＳＲ１からＳＲ４に示した処理を行う（ＳＬ２からＳＬ５）。
その後は、上述したステップを所定回数繰り返す。

以上説明した本実施形態の処理フローによれば、真空蒸着チャンバ１ｂｕにおいて、縦型蒸発源を左右に移動させるだけで、一方のラインで基板を蒸着している間に、他方のラインの蒸着した基板を搬出、新たな基板を搬入することで、蒸着工程になんら寄与せずに損失となっていた蒸着材料を従来技術に比べさらに低減できる真空蒸着方法を提供できる。

また、以上説明した本実施形態の処理フローによれば、従来の横型蒸発源７１Ｙの移動時間に比べ縦型蒸発源の移動時間を短くできるので、スループットの高い真空蒸着方法を提供できる。

図６は本発明の真空蒸着チャンバの他の実施形態を示す図である。上記に説明した実施形態を実施形態１とすれば、実施形態１では、一つの真空蒸着チャンバ１ｂｕに蒸着ラインを２つ設けていた。他の実施形態は、一つの真空蒸着チャンバ１ｂｕに蒸着ラインを３つ設けた例である。３つの蒸着ラインがあっても、縦型蒸発源７１を３つの蒸着ラインに亘って矢印Ｇに示すように左右に移動させるだけで、実施形態１と同様に、一方のラインで基板を蒸着している間に、他のラインの蒸着した基板を搬出または新たな基板を搬入することで、蒸着工程になんら寄与せずに損失となっていた材料を低減できる真空蒸着方法を提供できる。上記のことは、４つ以上のラインを一つの真空蒸着チャンバに設けても同じである。

但し、実施形態１と同様に往復による蒸着が必要な場合は、中央にあるラインの基板は、再び縦型蒸発源が一度戻ってきて蒸着後に基板の搬出動作を開始する必要があり、その間は待機する。往復による蒸着が必要でない場合は、各ラインの基板を蒸着後直ぐに搬出することが可能である。

以上の説明では、基板を立てて蒸着する場合を例にとって説明したが、基板を水平にして蒸着する場合においても、蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口を横方向に列状に複数備えた横型蒸発源７１Ｙを、ライン間に亘って移動する方向に垂直かつ水平に配置し、移動させることで、上記実施形態と同様な効果を奏することができる。

１：処理チャンバ １ｂｕ：真空蒸着チャンバ
２：真空搬送チャンバ ５、５ａ〜５ｄ、５Ｒ：搬送ロボット
６：基板 ７：蒸着部
８：アライメント部 ９：処理受渡部
１０：ゲート弁 ７１：縦型蒸発源
７１Ｙ：横型蒸発源 ７４：左右移動機構
７６Ｒ、７６Ｌ：上下移動機構 ８１：マスク
９２：基板面制御手段 Ａ〜Ｄ：クラスタ。

Claims (11)

1. 蒸着材料を基板に蒸着させる蒸発源と、前記蒸発源に正対し前記蒸発源の一方向の往復移動によって蒸着される前記基板をＮ(Ｎは２以上)枚内在させることができる真空蒸着チャンバを有する有機ＥＬデバイス製造装置において、
   前記蒸発源は前記一方向のみの移動でＮ枚の前記基板を順次蒸着することを特徴とする有機ＥＬデバイス製造装置。
2. 前記Ｎは２であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
3. 前記基板は垂直又はほぼ垂直の状態で蒸着され、前記蒸発源は蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口を縦方向に列状に複数備えた縦型蒸発源であり、前記縦型蒸発源を前記一方向に移動させることによって前記基板を蒸着することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
4. 前記基板を前記真空蒸着チャンバに水平に搬入する搬送手段と、前記真空蒸着チャンバは前記基板を水平から垂直又はほぼ垂直の状態にして前記縦型蒸発源に正対させる基板面制御手段を有することを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
5. 前記基板は水平状態で蒸着され、前記蒸発源は蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口を横方向に列状に複数備えた横型蒸発源であり、前記横型蒸発源を前記一方向に移動させることによって複数の前記基板を蒸着することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
6. Ｎ枚の前記基板のうち1枚目の前記基板を前記蒸発源で蒸着中に、Ｎ枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内に搬入し、２枚目の前記基板を前記蒸発源で蒸着中に1枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内から搬出する蒸着手段を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
7. 1枚目の基板を前記蒸発源で蒸着中に２枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内に搬入し、２枚目の前記基板を蒸着中に１枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内から搬出させる蒸着手段を有することを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
8. 基板をＮ(Ｎは２以上)枚内在させることができ、前記基板を蒸発源に正対させ、前記蒸発源の一方向の往復移動によって前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ＥＬデバイス製造方法において、
   前記蒸発源は前記一方向のみの移動でＮ枚の前記基板を順次蒸着することを特徴とする有機ＥＬデバイス製造方法。
9. 前記Ｎは２であることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬデバイス製造方法。
10. 前記基板は垂直又はほぼ垂直の状態で蒸着され、前記蒸発源は蒸発した蒸着材料を噴出させる噴出口を縦方向に列状に複数備えた縦型蒸発源であり、前記縦型蒸発源を前記一方向に移動させることによって前記基板を蒸着することを特徴とする請求項８又は９に記載の有機ＥＬデバイス製造方法。
11. 1枚目の基板を前記蒸発源で蒸着中に２枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内に搬入し、２枚目の前記基板を蒸着中に１枚目の前記基板を前記真空蒸着チャンバ内から搬出させることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬデバイス製造方法。

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