JP2014035864A - 成膜装置及び有機el素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成膜装置1は、第一成膜室2、第二成膜室3、及び真空室5がこの順番に直列配置された構成を有している。第一成膜室2にはエリアソース方式の真空蒸着を実施できるエリア蒸着装置10が設置されている。第二成膜室2には対向型スパッタ装置であるリニア成膜装置20が設置されている。第二成膜室2の幅は、第一成膜室2の幅よりも小さい。第一成膜室2で静止状態のガラス基板8に対してエリア蒸着を行い、第二成膜室3を通過中のガラス基板8に対してリニア成膜を行う。
【選択図】図4
Description
このように、有機EL装置(有機EL素子)を製造する際の成膜には、真空蒸着法が多用されている。
さらに本発明の成膜装置は、開閉部を介して基材を搬送する基材搬送手段を備えている。そのため、前記した開閉部を開放することにより、基材が第一成膜室、第二成膜室、及び真空室の間を移動することができる。
また本発明の成膜装置では、第一成膜室と真空室との間に第二成膜室を設けているが、第二成膜室がライン成膜用であり幅が小さいので、設置面積が小さくコンパクトである。
さらに本発明の成膜装置では、第一成膜室と真空室との間を基材が移動する間に、換言すれば、基材が第二成膜室を通過する間にスパッタリング法等によるライン成膜を行えるので、操作が簡便である。
また以下の説明における上下方向、左右方向、奥側と手前側は、図7の正面図を基準とする。例えば「左右方向」は、成膜装置における直列方向、基材の搬送方向・移動方向と一致する。
エリア蒸着装置10は、大面積のガラス基板8に対してエリアソース方式の真空蒸着法による成膜を実施できるものである。エリア蒸着装置10は、中空かつ平板状の薄膜材料放出チャンバー11を有している。
薄膜材料放出チャンバー11は、蒸発装置(図示せず)で気化させた薄膜材料の蒸気が導入され、薄膜材料の蒸気を被成膜面に向けて放出させるものである。図4、図5、図7に示すように、薄膜材料放出チャンバー11の一方の平面には、多数の孔12が面状の広がりをもって分布している。薄膜材料放出チャンバー11に導入された薄膜材料の蒸気は、これらの孔12から放出される。また孔12を有する平面が、薄膜材料放出部15として機能する。薄膜材料放出部15のサイズは、ガラス基板8の被成膜面のサイズと略同じである。すなわち、薄膜材料放出部15は大面積であり、そのため、第一成膜室2のサイズも相応のものとなる。
ライン成膜装置20は対向型スパッタ装置であり、図4、図6、図7に示すように、対向する2つのターゲット21a,21bを備えている。ターゲット21a,21bは平板状であり、成膜装置1の直列方向に一定の距離を空けて平行に設置されている。またターゲット21a,21bは、薄膜材料放出部15を構成する平面と直交する向きに配置されている。ターゲット21a,21bの上下方向の長さはガラス基板8の縦の長さと略等しい。一方、ターゲット21a,21b間の距離は、ガラス基板8の横幅よりもかなり小さい。そのため、第二成膜室3のサイズ(幅)は第一成膜室2と比較してかなり小さいものとなっており、第二成膜室3にはガラス基板8全体を収容することができない。
ターゲット21a,21b間の縦長の空間がプラズマ発生空間22となる。
第二成膜室3は、Arガス導入やArプラズマ発生等に必要な構成(図示せず)を全て備えている。
真空室5にはターボ分子ポンプ25がバルブ24を介して直結されている。ターボ分子ポンプ25を動作させることにより、真空室5内を高真空状態にすることができる。また、成膜室側開閉部6と真空室側開閉部7を開放した状態で、第一成膜室2、第二成膜室3、及び真空室5からなる一連の空間を高真空状態にすることができる。
すなわち、第一成膜室2を超高真空に真空引き可能な状態を維持する観点から、真空室5にはドライ真空系ポンプが直結されていることが好ましく、ターボ分子ポンプが直結されていることがより好ましい。そこで本実施形態では、ターボ分子ポンプ25が真空室5に直結されている構成を採用している。
なお、真空室5には粗引きポンプ(図示せず)が別途接続されている。
レール28は部屋ごとに分断されている(レール28a〜28c)。
まず、ガラス基板8が第一成膜室2内に位置する状態においては、ガラス基板8と薄膜材料放出部15とが対向し、互いに平行の関係となる。
またガラス基板8の一部が第二成膜室3内に位置する状態においては、ガラス基板8とターゲット21a,21bとが互いに垂直の関係となる。また、ターゲット21a,21b間の縦長の空間(プラズマ発生空間22)の端部がガラス基板8に対向する。より詳細には、プラズマ発生空間22の端部が、ガラス基板8の一部であって上下方向に延びる線状の領域に対向する。なお後述するように、当該線状の領域がライン成膜装置20による成膜領域となる。
一方、第二成膜室3は横幅が小さく、ガラス基板8全体を収容できない。すなわち、第二成膜室3においてガラス基板8に対向する内壁面のサイズは、ガラス基板8の被成膜面のサイズよりも小さい。そのため、第二成膜室3内にガラス基板8がある状態では、必ずガラス基板8の一部が第二成膜室3及び/又は真空室5にはみ出ることとなる。
粗引きポンプで粗引きを行った後、クライオポンプ17(図1)を動作させ(全開)、第一成膜室2内を高真空状態にする。
蒸発装置(図示せず)を動作させて薄膜材料を蒸発させ、薄膜材料放出部15から静止状態のガラス基板8に向けて薄膜材料の蒸気を放出させる(図9(a)の矢印)。これにより、ガラス基板8の全面に所望の薄膜が成膜される(エリア蒸着)。必要に応じて、放出される薄膜材料の種類を切り替えて、複数種の薄膜を成膜する。
第一成膜室2において、バルブ18を全閉してクライオポンプ17による真空引きを止める。そして、成膜室側開閉部6を開放し、第一成膜室2、第二成膜室3、及び真空室5が連通する状態にする。
真空室5のターボ分子ポンプ25を動作させ、一連の空間を真空引きし、高真空状態とする。続いて、スパッタリングに必要な量のArガスを導入する。そして真空度を調整した後、ライン成膜装置20のプラズマ発生空間22にArプラズマを発生させる。
この状態で、ガラス基板8を第一成膜室2から真空室5に向けてレール28上を移動させる(図9(b))。このとき、ガラス基板8が、その被成膜面をプラズマ発生空間22に向けた状態で第二成膜室3を通過する。このとき、プラズマ発生空間22からターゲット由来の薄膜材料がガラス基板8に向かい、第二成膜室3内にあるガラス基板8の線状の領域が順次成膜される(ライン成膜)。すなわち、搬送中(移動中)のガラス基板8に対してスパッタリング法によるライン成膜が行われる。
次に、成膜装置1を用いて機能層の成膜を行う。すなわち、第一成膜室2におけるエリア蒸着と第二成膜室3におけるリニア成膜により、所望の機能層を成膜する。すなわち、機能層を構成する全ての層を、1つの成膜装置1のみを用いて行う。機能層の成膜が完了したら、ガラス基板8を真空室5に搬送する。
次に、ガラス基板8を成膜室33に搬送し、金属の裏面電極層を成膜する。裏面電極層の成膜が完了したら、ガラス基板8を再び真空室5に搬送する。
最後に、ガラス基板8を基材搬出室32に搬送し、外部に取り出す。これにより、ガラス基板8上に、透明電極層、機能層、及び裏面電極層からなる有機EL素子を形成させることができる。
ライン成膜装置55は、板状のターゲット56を備えている。ターゲット56は、ガラス基板8に対して所定の角度を成すように設置されている。ライン成膜装置55にてライン成膜を行う場合には、成膜装置51が備えるパルスレーザー発生装置(図示せず)でレーザー光を発生させて、ターゲット56に照射する(図11の矢印)。これによりターゲット56の一部が蒸発し、第二成膜室3を通過中のガラス基板8にライン成膜(蒸着)することができる。成膜装置51の他の構成は、基本的に成膜装置1と同じである。作用についても同様である。
一方、図13に示す成膜装置81では、2枚のガラス基板8がレール28(図4)上に並べて配置されている。そして、2枚のガラス基板8が一組となって、各部屋間を移動する。
2 第一成膜室
3 第二成膜室
5 真空室
6 成膜室側開閉部(開閉部)
7 真空室側開閉部(開閉部)
8 ガラス基板(基材)
10 エリア蒸着装置
17 クライオポンプ
20 ライン成膜装置
25 ターボ分子ポンプ
51 成膜装置
55 ライン成膜装置
61 成膜装置
71 成膜装置
72 エリア蒸着装置
81 成膜装置
101 ガラス基板(基材)
107 有機EL素子
Claims (6)
- 基材上に有機EL素子用の薄膜を成膜する成膜装置であって、
第一成膜室、第二成膜室、及び真空室がこの順番に直列配置され、
第一成膜室と第二成膜室との間、及び第二成膜室と真空室との間にはそれぞれ開閉部が設けられ、当該開閉部を開放することにより隣接する部屋同士が連通し、
前記開閉部を介して基材を搬送する基材搬送手段を備え、
第一成膜室は、基材全体を収容可能な内部空間を有し、
第一成膜室には、静止状態の基材における成膜すべき面全体に成膜可能なエリア蒸着装置が設置され、
第一成膜室には、クライオポンプが全開閉可能に直結されており、
第二成膜室は、基材の搬送方向において当該基材の幅よりも小さい内部空間を有し、
第二成膜室には、基材の一部である線状の領域に成膜可能でかつ搬送中の基材に対して成膜可能なライン成膜装置が設置され、当該ライン成膜装置は、スパッタリング法及びレーザーアブレーション法からなる群より選ばれた1以上の成膜方法によって成膜するものであり、
真空室は、基材全体を収容可能な内部空間を有し、
前記開閉部を全て開放した状態で、基材を搬送しながら前記ライン成膜装置による成膜が実施されることを特徴とする成膜装置。 - ライン成膜装置による成膜が、前記クライオポンプを全閉した状態で実施されることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 真空室にはターボ分子ポンプが直結されており、ライン成膜装置による成膜が、前記ターボ分子ポンプで第一成膜室、第二成膜室、及び真空室を真空引きした状態で実施されることを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜装置。
- ライン成膜装置は、対向型スパッタ装置であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の成膜装置。
- エリア蒸着装置は薄膜材料を蒸発させる蒸発装置を複数有し、各蒸発装置で蒸発させた薄膜材料を個別に放出させることが可能であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の成膜装置。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の成膜装置を用いた有機EL素子の製造方法であって、
前記有機EL素子は、少なくとも電極層と機能層を有し、
電極層以外の層であって、かつ少なくとも機能層を構成する全ての層を、1つの前記成膜装置のみで成膜することを特徴とする有機EL素子の製造方法。
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