JP2017220410A - 積層膜の製造装置、及び積層膜の製造方法 - Google Patents

積層膜の製造装置、及び積層膜の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】設置場所の形状、広さに対する自由度が高く、工程変更、拡張等への対応度に優れた有機ＥＬ装置の製造装置を提供する。【解決手段】第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、前記第１又は第２移載機に接続された第２受渡室、及び前記第２受渡室に接続された搬送室とを有し、前記主搬送路と交差する方向に延在する副搬送路と、前記搬送室に接続された複数の処理室と、を有し、前記第１及び第２移載機と、前記第１受渡室と、前記第２受渡室と、が接続された領域は、連続した真空環境である。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子の製造装置及びその製造方法に関する。特に、表示装置に有機ＥＬ素子を形成する有機層および電極層を形成するための製造装置及びその製造方法に関する。
近年、表示部に有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いた表示装置が、スマートフォン等の携帯情報端末を始め、様々な電子デバイスに広く用いられている。有機ＥＬ素子は、一対の電極の間に、各機能を有する有機層を積層挟持した構造を有し、その製造は、一方の電極が形成された基板上に、有機層を蒸着法又は塗布法等によって順次形成し、他方の電極をスパッタリング又は塗布法等によって形成することで行われる。
代表的な有機ＥＬ素子の有機層の構造としては、正孔注入層＼正孔輸送層＼発光層＼電子輸送層＼電子注入層といった積層構造が挙げられるが、これらを含め、有機ＥＬ素子を構成する積層を順次好適に形成するための製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２８８４６３号公報
有機ＥＬ素子は、一対の電極間に挟持された有機層の材料、及び積層により構成されるが、要求する特性に応じてその構造は大きく異なる。このため、従来の有機ＥＬ素子とは異なる材料、及び積層構造を有する素子が提案されるに従い、それに合わせた製造装置の構築が必要となる。例えば特許文献１に記載の製造装置等においては、複数の処理室が接続された搬送室が、受渡室を介して直列に接続されているが、このような構成の場合、途中で積層構造を変更、あるいは新たな層を追加するには、一度配置した装置群の一部を分解して再配置する、あるいは新たな搬送室を追加接続するといった大規模な改修を必要とする。また、各処理はそれぞれの処理時間が異なるため、ある一工程では処理能力が高く、他の一工程では処理能力が低いといった差が生ずるが、搬送室が直列に接続されている場合、処理能力の低い工程がボトルネックとなり、全体のスループットを律速してしまうといった問題がある。
本発明は、上記に鑑み、各工程の処理能力に応じた最適な装置の構成を可能とし、かつ積層構造の変更や新たな層の追加等に伴う工程変更にも柔軟に対応することのできる発光素子の製造装置を提供することを課題の一とする。
本発明の一態様である発光素子の製造装置は、第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、第１又は第２移載機に接続された第２受渡室、及び第２受渡室に接続された搬送室とを有し、主搬送路と交差する方向に延在する副搬送路と、搬送室に接続された複数の処理室と、を有し、第１及び第２移載機と、第１受渡室と、第２受渡室と、が接続された領域は、連続した真空環境であることを特徴とする。
本発明の他の一態様である発光素子の製造装置は、第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、主搬送路に交差する方向に、第１又は第２移載機から、第２受渡室を介して接続された搬送室と、搬送室に接続された複数の処理室と、を有し、第１移載機又は第２移載機は、第１受渡室が接続される第１ポートと、第２受渡室が接続される第２ポートと、被処理基板を格納するバッファが接続される第３ポートと、を有し、搬送室は、第２受渡室が接続される第４ポート、及び複数の処理室の一が接続される第５ポートと、を有し、第１受渡室は、少なくとも二つが並行して設けられていることを特徴とする。
本発明の他の一態様である発光素子の製造方法は、第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、主搬送路に交差する方向に、第１移載機から、第２受渡室を介して接続された第１搬送室と、主搬送路に交差する方向に、第２移載機から、第３受渡室を介して接続された第２搬送室と、第１搬送室に接続された第１処理室と、第２搬送室に接続された第２処理室と、を有する発光素子の製造装置を用いた発光素子の製造方法であって、絶縁表面上に、画素電極と、画素電極の端部を覆うと共に、画素電極の一部を露出するバンクと、を有する被処理基板を用意し、被処理基板を、製造装置の主搬送路上に設けられた第１移載機に搬入し、被処理基板を、第１移載機から、第２受渡室を介して第１搬送室に搬入し、被処理基板を、第１搬送室から第１搬送室に接続された第１処理室に搬入し、画素電極及びバンク上に第１有機層を形成し、被処理基板を、第１処理室から第１搬送室に戻し、被処理基板を、第１搬送室から第２受渡室を介して第１移載機に戻し、被処理基板を、第１移載機から主搬送路上に設けられた第２移載機に搬入し、被処理基板を、第２移載機から、第３受渡室を介して第２搬送室に搬入し、被処理基板を、第２搬送室から第２搬送室に接続された第２処理室に搬入し、第１有機層上の、画素電極に重畳する領域に第２有機層を形成し、被処理基板を、第２処理室から第２搬送室に戻し、被処理基板を、第２搬送室から、第３受渡室を介して第２移載機に戻す工程を含み、被処理基板は、主搬送路、第２受渡室、第１搬送室、第１処理室、第３受渡室、第２搬送室、及び第２処理室を通じて連続した真空環境下に置かれることを特徴とする。
本発明の一態様である発光素子の製造装置を示す図。 本発明の一態様である発光素子の製造装置を示す図。 本発明の一態様である発光素子の製造装置を示す図。 従来の発光素子の製造装置の構成例を示す図。 有機ＥＬ素子の形成工程を示す図。 本発明の一態様である発光素子の製造装置を示す図。 本発明の一態様である発光素子の製造装置を示す図。
以下に、本発明の実施の形態の各々について、図面を参照しつつ説明する。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状、大小関係等について模式的に表される場合があるが、特にそれらについての断りが無い限りは、これらはあくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する場合がある。
また、本発明において、ある構造体の「上に」他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに他の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
図１は、本発明の一実施形態である発光素子の製造装置１００の構成例を示したものである。図１において、移載機１０１〜１０３、および搬送コンベア（受渡室）１１１〜１１３で構成される部分が主搬送路であり、移載機１０１〜１０３の各々から、主搬送路に交差する方向に、搬送コンベア１３１〜１３５を介して、処理装置Ａ〜Ｅが枝状に接続されている。１１０は基板投入取出口であり、例えば基板ストッカ（図示せず）等と接続される。搬送コンベア１１１〜１１３、及び１３１〜１３５は、隣接する移載機の間、又は移載機と処理装置Ａ〜Ｅの搬送室１９１〜１９５との間で被処理基板の受け渡しを行うものである。図１においては、主搬送路は直線状となっているが、特に限定するものではなく、この例においては主搬送路を構成する移載機１０１〜１０３、及び搬送コンベア１１１〜１１３が一筆書き線状に接続されていれば良い。
移載機１０１は複数のポートを有し、ポートを介して搬送コンベア１１１、１１２、１３１、１３４が接続される。移載機１０１は、搬送アーム１６１を有し、搬送コンベア１１１、１１２、１３１、１３４と被処理基板の授受を行う。さらに、移載機１０１には一つ、あるいは複数のバッファ１６２が接続されていても良い。バッファ１６２は、装置投入待ちの被処理基板を一時的に退避させるものである。各処理装置Ａ〜Ｅの処理能力が異なる場合、主搬送路上で被処理基板が滞留して、搬送順が前後する被処理基板がお互いを邪魔しないようにすることができる。図１においては、移載機１０１には２室のバッファが接続されているが、バッファは各移載機で必要な台数だけ接続されれば良く、例えば空きポート１６３があっても良い。
処理装置Ａは、搬送アーム１５２を有する搬送室１９１に、各処理を行うチャンバ（処理室）１５１が複数接続されるように構成される。搬送室１９１と各チャンバは、ポートを介して接続される。各ポートは、ロードロック扉１５３を有する。ロードロック扉１５３は、装置の各部を必要に応じて真空又は特定雰囲気とするための気密性を備えており、ロードロック扉１５３の内側で連続する空間を、ロードロック扉１５３の外側の空間と遮断するロードロック機構を有する。図１においては、搬送室１９１は８箇所のポートを有し、うち１箇所を搬送コンベア１３１との接続で占有するため、最大７室のチャンバを接続することが可能である。チャンバは各工程で必要な台数だけ接続されれば良く、例えば空きポート１５４があっても良い。他の処理装置Ｂ〜Ｅについても同様である。
また、搬送コンベア１１１〜１１３、１３１〜１３５は、図１では基板が内部を移動するコンベア構造を有しているが、それぞれの移載機の間、又は移載機と処理装置との間の距離がそれほど長くなく、搬送アーム１６１の作動範囲内で被処理基板の受け渡しが可能であるのならば、単に被処理基板を設置するステージが設けられているだけでも良い。
本発明の一態様である発光素子の製造装置においては、移載機１０１〜１０３、主搬送路に設けられた搬送コンベア１１１〜１１３、及び枝状に設けられた搬送コンベア１３１〜１３５で接続された領域は、真空状態を保っている。このため、複数の処理装置間を被処理基板が行き来する場合にも、被処理基板は工程途中で大気曝露されない。
図２に、処理工程実施の一例を示す。矢印は、発光素子の製造装置１００内での、被処理基板の進行ルートを簡単に示している。基板投入取出口１１０より、被処理基板が、搬送コンベア１１１を介して移載機１０１に送られる。移載機１０１は、搬送コンベア１３１を介して、最初の処理を行う処理装置Ａの搬送室１９１に被処理基板を投入する。処理装置Ａ内では、搬送室１９１と各処理室との間で被処理基板の受け渡しが行われ、それぞれの処理を行う。処理装置Ａで全ての工程が完了すると、移載機１０１は搬送コンベア１３１から被処理基板を受け取り、搬送コンベア１３４に受け渡す。
以後、処理装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅと、順次処理が実行され、全ての処理装置での工程が完了した被処理基板は、再び基板投入取出口１１０に戻る。
本発明の一態様である発光素子の製造装置の主たる特徴の一として、各処理装置Ａ〜Ｅは、搬送コンベア１３１〜１３５を介して、主搬送路から枝状に接続されている点がある。例えば図２に示したように、処理装置Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅのように、順次処理を行うのみならず、例えば積層構造の変更によって、使用する処理装置の順番がＡ→Ｅ→Ｃ→Ｄ→Ｂなどと変わっても、各処理装置の接続を変更せずに対応が可能である。
また、各処理装置に接続されたチャンバにおける工程は必ずしも連続しているとは限らないし、同一チャンバでの処理が、異なる工程で複数含まれる場合もある。このような場合も、被処理基板は主搬送路の往復を容易に行うことができる。
仮に、使用する処理装置の順番が複雑になったとしても、各移載機が有しているバッファによって、被処理基板の退避、すれ違いは容易に行うことができる。製造装置内に複数の被処理基板が投入されていても同様である。
移載機１０２の空きポート１６４や、移載機１０３の空きポート１６５には、将来的な拡張の余地がある。例えば、新たに処理装置１７０を接続したり（図１参照）、さらに搬送コンベアを接続して工程数を拡大したりすることが可能である。
本発明の一態様である発光素子の製造装置においては、このような拡張に対する柔軟性を有する。例えば空きポート１６４に接続する新たな処理装置１７０は、他の処理装置で行われる処理の間に行われるものであっても良い。例えば、処理装置Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの間に、新たな処理装置Ｆを追加し、工程をＡ→Ｆ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅと組み替える必要があったとしても、空きポート１６４を利用して処理装置Ｆを追加するのみで良い。他の処理装置Ａ〜Ｅや、移載機１０１〜１０３等、既存の設備については移設の必要がない。
また、各処理装置で実施される工程は、その全てが同等の処理時間を有するとは限らず、ある工程が他の工程に比べてより長い処理時間を要することは珍しくない。長い処理時間を要する処理装置がボトルネックとなり、発光素子の製造装置全体のスループットを低下させてしまう。このような場合、空きポート１６４を利用して、長い処理時間を要する処理装置を並列に増設しても良い。複数の被処理基板のそれぞれを並列処理向けに振り分け、各部のバッファ１６２を用いることで、単機の処理装置で行う工程と、複数機の処理装置で並列で行う工程との間を適切に接続することができる。
例えば有機ＥＬ素子の形成には、複数の有機層の各々を別工程で純度良く成膜することが必要であり、かつその成膜環境は真空又は減圧、もしくは特定の雰囲気下であるため、多数の処理室が必要である。従って製造装置の規模が大きくなり、クリーンルームの形状、床面積に対してレイアウトが簡単でない場合がある。本発明の一態様である発光素子の製造装置は、主搬送路上に、移載機を複数並べることで、枝状に接続される処理装置の配置自由度を高くできるため、前述の問題を適切に解決できる。
さらに、装置のレイアウト形状が著しく限定されるような場合は、一部の搬送コンベアを長くして、移載機同士、処理装置同士、又は移載機と処理装置との間隔を広げての対応も可能である。例えば図６に示すように、処理装置Ａ、Ｃはそれぞれ１枚葉の処理室６０１、６０２を有し、処理装置Ｂ、Ｄはそれぞれ２枚葉の処理室６０３、６０４を有する場合、当然ながら処理室６０３、６０４は床面積が大きくなるため配置の都合が悪くなる場合がある。このような場合、搬送コンベア６２０を搬送コンベア６１０よりも長くすることによって、処理装置Ｂ、Ｄの配置自由度を高くすることができる。
図６では、処理装置Ａ、Ｃの処理室は全て１枚葉、処理装置Ｂ、Ｄの処理室は全て２枚葉として示しているが、これに限定されるものではなく、一台の処理装置に１枚葉、２枚葉の処理室が混在しても良い。
図３は、図１のＸ−Ｘ’断面を示している。図１にて既に説明したものについては同一の符号を付している。図３中、３１０で示す箇所、つまり搬送コンベア１１１、移載機１０１は主搬送路に該当し、３２０で示す箇所、つまり搬送コンベア１３１、処理装置Ａは、主搬送路から枝状に配置されている。
基板投入取出口１１０には、投入を待つ基板カセット３０１が設置されている。搬送アーム３０２は、基板カセット３０１から被処理基板を取り出し、搬送コンベア１１１に移送する。図３中、搬送コンベア１１１は二層式として示されている。これは、主搬送路においては被処理基板が同時期に行き来する場合の効率化を狙ったものである。図３に示す通り、上層側コンベア、及び下層側コンベアの一方を往路方向、他方を復路方向とする一方向搬送型でも良いし、各々が自由に往復可能な双方向搬送型であっても良い。この構成によって、複数の被処理基板が主搬送路をすれ違うことが可能となる。また、図３において、搬送コンベア１１１は上下に二層が重なっているが、これに限定するものではなく、水平方向あるいは斜め方向に二層が並んでいても良い。
移載機１０１は搬送アーム１６１を有し、主搬送路の搬送コンベア１１１と搬送コンベア１１２（図３には図示せず）との間、又は主搬送路の搬送コンベア１１１と処理装置Ａの搬送室１９１に繋がる搬送コンベア１３１との間で被処理基板の受け渡しを行う。搬送コンベア１３１は処理装置Ａの搬送室１９１への被処理基板の受け渡しを行うものであり、この経路においては、同時期に複数の被処理基板が行き来する必要は通常無いため、主搬送路に属する搬送コンベア１１１と異なり、一層式の双方向搬送型で良い。勿論二層式としても良い。主搬送路と処理装置Ａとの距離を十分に近づけることが出来る場合は、搬送コンベア１３１は単なる被処理基板設置用のステージであっても良い。
処理装置Ａは、搬送コンベア１３１から、搬送室１９１に設けられた搬送アーム１５２によって被処理基板を取り出し、チャンバ１５１に投入する。搬送室１９１には、複数のチャンバが接続されているのが一般的であり、搬送室１９１と各チャンバの間を被処理基板が往復しながら処理が進行する。処理装置Ａ内での処理が完了すると、被処理基板は搬送コンベア１３１を戻り、主搬送路に送り出される。
基板投入口１１０、搬送コンベア１１１、移載機１０１、搬送コンベア１３１、及び搬送室１９１は、それぞれポートを介して接続されている。搬送室１９１には、チャンバ１５１がポートを介して接続されている。各ポートは、ロードロック扉３５１〜３５７を有する。発光素子の製造装置１００内で実施される処理のいくつかは、真空又は減圧、あるいは特定の雰囲気を必要とするため、各ロードロック扉は十分な気密性を有している。処理装置内では、各チャンバで異なる雰囲気とすることも可能であり、基板移載の際は、必要最小限の領域だけを開放するようにして、雰囲気置換や減圧を効率化することができる。
搬送コンベア１１１、１３１はそれぞれ、被処理基板を載せて移動するステージ３０３を有する。表示装置の製造装置においては、例えばステージ３０３では、被処理基板が移動中にずれたりステージ３０３から脱落したりしないように、真空チャック等によって吸着されるが、有機ＥＬ素子の蒸着装置等においては、搬送経路が大気曝露されないように真空保持されるため、真空チャックでの吸着が難しい。被処理基板のズレ、脱落防止の一策として、例えばステージ３０３上に被処理基板を保持するためのピンを、被処理基板の周端部近傍に当たるように、かつ中央部には当たらないように設けることで、敢えて被処理基板の中央が重力でたわんだ状態で移送する等の手法が考えられる。被処理基板の中央部は、たわみによってピンの頂点より低い位置となるため、被処理基板の横方向へのズレが防止される。
又は、特に図示しないが、ステージ３０３に被処理基板ホールド用の爪を持たせて、基板の端部、特に成膜に影響の無い箇所を掴んで保持できるようにしても良い。
次に、図５を用いて、有機ＥＬ素子の製造工程に関して説明する。図５（Ａ）〜（Ｆ）は、表示装置５００の表示領域の断面図を示している。絶縁表面５０１上には、画素電極５０２、５０３が形成されている。ここで、絶縁表面５０１の下層には、各画素を制御するためのトランジスタや、発光素子に電流を供給するための配線等が形成されている。画素電極５０２、５０３の端部を覆うように、バンク５０４が形成されている。画素電極５０２、５０３の表面のうち、バンク５０４から露出する領域に重畳する領域が、後の発光領域となる。画素電極５０２、５０３及びバンク５０４の形成までは、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いた工程で行われる。図５（Ａ）まで終了した状態の基板が、前述の被処理基板に該当する。
ここでは、画素電極５０２、５０３が、有機ＥＬ素子の陽極（ＡＮＯＤＥ）となる場合の構成について説明する。画素電極５０２、５０３が陽極となる場合は、表面に仕事関数の大きい材料を用いることが望まれる。図５（Ａ）において、下側に出射光を取り出す構成をボトムエミッション方式と呼ぶが、この場合、画素電極５０２、５０３はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等の透明導電材料で形成することが好ましい。画素電極が透明であるから光の取り出しが可能であり、かつ仕事関数も大きいため、好適である。反対に、上側に出射光を取り出すトップエミッション方式の場合、画素電極５０２、５０３には反射性が求められるため、Ａｇ等が用いられると共に、最表面にＩＴＯの層を薄く形成して、表面での仕事関数を大きくする等の構成が挙げられる。
図５（Ｂ）に示すように、被処理基板上に、まずホール輸送層５０５を形成する。ホール輸送性材料としては、トリアリールアミン誘導体、又はビススチリルアミン誘導体等が望ましく、代表的な化合物としては、α―ＮＰＤ、ＴＰＤ、ＴＰＡＣ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、ＰＤＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等が挙げられる。画素電極５０２、５０３の表面の仕事関数によっては、画素電極５０２、５０３とホール輸送層５０５との間に、ホール注入層を設けても良い。また、ホール輸送層５０５は、画素電極５０２、５０３、及びバンク５０４を覆うように、連続的な膜として設けられているが、画素電極５０２、５０３の各々に対して個別に形成されても良い。
続いて、図５（Ｃ）に示すように、ホール輸送層５０５上に、発光層５０６、５０７を形成する。図５（Ｃ）では、画素電極５０２と重なる領域には発光層５０６が形成され、画素電極５０３と重なる領域には発光層５０７が形成されている。これは、各画素の発光色に合わせて、異なる材料を含む発光層を個別に形成するためである。図５（Ｃ）では、発光層５０６を形成するために、画素電極５０２と重なる領域に開口を有するマスク５５０を基板と平行に配置している。これにより、画素電極５０３と重なる領域には発光層５０６は形成されない。画素電極５０３上に発光層５０７を形成する際には、異なる位置に開口を有するマスク５５０を用いて、画素電極５０３と重なる領域のみに発光層５０７が形成される。図５（Ｃ）に示すように、発光色に応じて個別に発光層を形成する場合は、発光色の数だけマスクを使用し、前述の工程を繰り返すことによって行われる。これとは別の方式として、例えば白色発光が得られる材料を用いて、ホール輸送層５０５等と同様に、画素電極５０２上から画素電極５０３上に亘って連続的な発光層を形成する場合もある。この場合、発色は別途設けるカラーフィルタや色変換層が用いられる。
発光層５０６、５０７の材料としては、アルミニウム錯体、イリジウム錯体、ベリリウム錯体等の金属錯体が代表的である。また、前述の材料をホスト材料とし、微量のドーパントを共蒸着することで発光層５０６、５０７を形成しても良い。この場合のドーパント材料としては、ペリレン、ルブレン、クマリン等が代表的である。発光層５０６、５０７で所望する発光色に合わせて、前述の材料がそれぞれ選択される。
続いて、図５（Ｄ）に示すように、ホール輸送層５０５、及び発光層５０６、５０７上に、電子輸送層５０８を形成する。電子輸送性材料としては、トリアゾール誘導体、又はオキサジアゾール誘導体等が望ましく、代表的な化合物としては、ＢＮＤ、ＰＢＤ、ＴＡＺ、ＯＸＤ等が挙げられる。図５（Ｄ）においては、電子輸送層５０８はホール輸送層５０５、及び発光層５０６、５０７を覆うように、連続的な膜として設けられているが、画素電極５０２、５０３の各々の上に、個別に形成されても良い。
続いて、図５（Ｅ）に示すように、電子輸送層５０８上に、対向電極５０９を形成する。対向電極５０９は、有機ＥＬ素子の陰極（ＣＡＴＨＯＤＥ）となるため、仕事関数の小さい材料が望まれる。代表的には、ＭｇＡｇ、又はＡｌ等が用いられる。これらは金属材料であるため、通常は反射電極として形成される。ボトムエミッション方式の場合、対向電極５０９は反射電極として構わないが、トップエミッション方式の場合、対向電極５０９は出射光を透過させる必要があるため、先の金属材料を、１０ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の薄膜状に形成し、ある程度の透過性を有するように形成される。対向電極５０９として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等の透明導電材料を用いて形成しても良い。この場合、材料の仕事関数が比較的大きいため、電子輸送層５０８と対向電極５０９との間に、電子注入層を設けても良い。
以上で、有機ＥＬ素子の形成は完了する。有機ＥＬ素子は、大気中の水分により容易に劣化が進行するため、各成膜工程、及びその間の被処理基板の搬送中は大気曝露を避けることが好ましい。従って、製造装置内は真空、あるいは特定ガス雰囲気が保たれ、その中を被処理基板が移動する構成とすることが好ましい。
また、前述の大気中の水分による劣化は、有機ＥＬ素子の形成が完了した後であっても進行し得るため、有機ＥＬ素子の大気曝露を防ぐことを目的の一つとして、図５（Ｆ）に示すように、封止膜を形成しても良い。ここでは、窒化シリコン膜５１０、有機樹脂膜５１１、窒化シリコン膜５１２の３層構造として形成している。封止膜の最下層に窒化シリコン膜５１０を形成することで、高い防湿性を付与することができるため、その後の有機樹脂膜５１１等の形成においては、大気圧下で実施されても良い。これらの封止膜は、有機ＥＬ素子への異物の付着や、鋭利な異物による積層膜の破損等を防止する点でも有用である。
図４は、従来の発光素子の製造装置を示しているが、処理装置Ａ〜Ｅが移載機４２１〜４２４及び搬送コンベア４１１、４１２を介して、基板投入口４０１及び基板取出口４０２の間に直列に接続されている。基板投入口４０１から投入された被処理基板は、処理装置Ａから順にＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅと通過する。
このような構成において、処理順序を変更したい場合、例えば処理装置Ａでの処理の直後に、処理装置Ｂではなく処理装置Ｄでの処理を行いたい場合であっても、介在する処理装置Ｂ、Ｃを経由しなければならない。つまり、基板の動線上に処理装置が配置されているため、処理装置Ａでの処理が終了してから処理装置Ｄの処理を開始するまでの間に、処理装置ＢおよびＣでの基板の処理は出来ない。また、仮に処理装置Ａと処理装置Ｂとの間に、新たに処理装置Ｆを追加しようとすると、少なくとも処理装置Ａ、搬送コンベア４１１、基板投入口４０１の移設が必須となってしまう。従って、図４のような従来の発光素子の製造装置においては、工程の変更及び追加に伴う装置構成の変更は容易ではない。さらに、前述したように、途中の特定の処理装置がボトルネックになる場合、その部分を並列化して全体のスループットを上げるといった手法も、従来の構成では困難である。
また、図４に示した発光素子の製造装置は、装置を直列に接続する都合上、基板投入口４０１と基板取出口４０２が別になる。一方、図１に示した本発明の一態様である発光素子の製造装置は、基板投入取出口１１０が被処理基板の投入、取り出しを行うため、他の装置やストッカとの被処理基板の受け渡しが簡単であるという利点もある。このように、投入口と取出口を共通とする構成を、インターバック方式と呼んでいる。基板投入取出口１１０のみならず、各処理装置Ａ〜Ｅについても、搬送コンベア１３１〜１３５がそれぞれの装置への投入、取り出しを行っているから、インターバック方式が採られている。また、各処理装置をインターバック方式とすることにより、主搬送路に対して枝状に配置することができ、装置間の接続やレイアウトが簡単かつ自由度が高くなる。もちろん、処理装置を配置する環境によっては、基板の投入口と取出口を別とするのが望ましい場合もあるから、適宜構成を選択すれば良い。
また、図１において、基板投入取出口１１０、移載機１０１〜１０３、及び搬送コンベア１１１〜１１３で構成される主搬送路において、移載機１０３の、搬送コンベア１１３が接続されている側でない空きポート１８０の先を、さらに基板投入取出口１１０に接続して、主搬送路を環状とする構成としても良い。この場合、厳密にはインターバック式ではないが、主搬送路上を進んだ被処理基板が、一周して基板投入取出口１１０に戻って回収される点ではインターバック式と同等である。
図７に、具体例を示す。発光素子の製造装置７００は、基板投入取出口１１０は搬送コンベア７３１に接続されており、搬送コンベア７３１との間で被処理基板の授受を行う。移載機７０１〜７０８、及び搬送コンベア７３１〜７３８で形成される環状の経路が主搬送路であり、各移載機には、主搬送路を構成する搬送コンベアが接続されるポートを除くポートに、副搬送路を介して処理装置を接続することができる。図７においては、実線で示した処理装置Ａの他、さらに点線で示した処理装置Ｂ〜Ｈ、Ｊ〜Ｌを接続することができる。図７の例では、主搬送路上の移載機７０１〜７０８にはそれぞれ、副搬送路を介して１台又は２台の処理装置が接続されているが、配置スペースが許す限りにおいて、３台以上の処理装置が接続されても良い。
さらに、各処理装置に接続するチャンバの数に着目すると、図４に示した従来の構成によると、各処理装置には、前工程からの基板を受け入れる基板投入面と、次工程に基板を流す基板排出面が独立して必要となる。一方、図１に示した本発明の一態様の構成においては、各処理装置は主搬送路から枝状に配置されているため、基板投入面と基板排出面は同一で良い。すなわち、１機の処理装置に接続可能なチャンバが１箇所多いという利点もある。
以上のことからも、本発明の一態様である発光素子の製造装置の構成の優位性は顕著なものであるといえる。
付記として、本発明の一態様である発光素子の製造装置及び発光素子の製造方法における技術的特徴について以下に列記する。
第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、前前記第１又は第２移載機に接続された第２受渡室、及び前記第２受渡室に接続された搬送室とを有し、前記主搬送路と交差する方向に延在する副搬送路と、前記搬送室に接続された複数の処理室と、を有し、前記第１及び第２移載機と、前記第１受渡室と、前記第２受渡室と、が接続された領域は、連続した真空環境であることを特徴とする。
前記第１移載機又は前記第２移載機は、前記第１の受渡室が接続される第１ポートと、前記第２受渡室が接続される第２ポートと、被処理基板を格納するバッファが接続される第３ポートと、を有し、前記バッファは、前記第３ポートを介して接続される前記第１又は前記第２移載機と連続した真空環境であることを特徴とする。
第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、前記主搬送路に交差する方向に、前記第１又は第２移載機から、第２受渡室を介して接続された搬送室と、前記搬送室に接続された複数の処理室と、を有し、前記第１移載機又は前記第２移載機は、前記第１受渡室が接続される第１ポートと、前記第２受渡室が接続される第２ポートと、被処理基板を格納するバッファが接続される第３ポートと、を有し、前記搬送室は、前記第２受渡室が接続される第４ポート、及び前記複数の処理室の一が接続される第５ポートと、を有し、前記第１受渡室は、少なくとも二つが並行して設けられていることを特徴とする。
前記第１乃至第３ポートは、前記第１又は前記第２移載機を中心に放射状に配置され、前記第１又は前記第２移載機の、隣接しない２箇所に前記第１ポートが配置され、前記第１又は前記第２移載機の、前記第１ポートが配置された箇所を除く、隣接しない２箇所に前記第２ポートが配置され、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に前記第３ポートが配置されることを特徴とする。
前記複数の処理室はそれぞれ、前記搬送室を中心に、放射状に接続されることを特徴とする。
前記第１乃至第３ポートはそれぞれ、気密性を有することを特徴とする。
前記第１乃至第５ポートはそれぞれ、気密性を有することを特徴とする。
前記主搬送路上の末端に位置する前記第１又は前記第２移載機の前記第１ポートに、基板投入取出口をさらに有し、処理前の前記被処理基板の投入と、処理済の前記被処理基板の取り出しは、いずれも前記基板投入取出口を介して行われることを特徴とする。
前記主搬送路上の一の末端に位置する前記第１又は前記第２移載機の前記第１ポートに、基板投入口をさらに有し、前記主搬送路上の他の末端に位置する前記第１又は前記第２移載機の前記第１ポートに、基板取出口をさらに有し、処理前の前記被処理基板の投入は、前記基板投入口を介して行われ、処理済の前記被処理基板の取り出しは、前記基板取出口を介して行われることを特徴とする。
前記主搬送路上の他の移載機の一の前記第１ポートの一に、基板投入取出口をさらに有し、前記基板投入取出口は、前記主搬送路上の前記移載機の他の一の前記第１ポートの一と接続され、前記主搬送路は、前記第１移載機、前記第１受渡室、前記第２移載機、前記他の移載機の一、及び前記基板投入取出口を通る環状経路を有し、処理前の前記被処理基板の投入と、処理済の前記被処理基板の取り出しは、いずれも前記基板投入取出口を介して行われることを特徴とする。
前記主搬送路は、一筆書き形状であることを特徴とする。
前記第１受渡室は、前記第１及び前記第２移載機の間に複数並列に接続されることを特徴とする。
前記第１受渡室は、前記主搬送路と前記副搬送路とが交差する箇所に設けられ、被処理基板を主搬送路から副搬送路へ、あるいは副搬送路から主搬送路へ移動させるように構成されることを特徴とする。
第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、前記主搬送路に交差する方向に、前記第１移載機から、第２受渡室を介して接続された第１搬送室と、前記主搬送路に交差する方向に、前記第２移載機から、第３受渡室を介して接続された第２搬送室と、前記第１搬送室に接続された第１処理室と、前記第２搬送室に接続された第２処理室と、を有する発光素子の製造装置を用いた発光素子の製造方法であって、絶縁表面上に、画素電極と、前記画素電極の端部を覆うと共に、前記画素電極の一部を露出するバンクと、を有する被処理基板を用意し、前記被処理基板を、製造装置の主搬送路上に設けられた第１移載機に搬入し、前記被処理基板を、前記第１移載機から、前記第２受渡室を介して第１搬送室に搬入し、前記被処理基板を、前記第１搬送室から前記第１搬送室に接続された第１処理室に搬入し、前記画素電極及び前記バンク上に第１有機膜を形成し、前記被処理基板を、前記第１処理室から前記第１搬送室に戻し、前記被処理基板を、前記第１搬送室から前記第２受渡室を介して前記第１移載機に戻し、前記被処理基板を、前記第１移載機から前記主搬送路上に設けられた第２移載機に搬入し、前記被処理基板を、前記第２移載機から、前記第３受渡室を介して第２搬送室に搬入し、前記被処理基板を、前記第２搬送室から前記第２搬送室に接続された第２処理室に搬入し、前記第１有機層上の、前記画素電極に重畳する領域に第２有機層を形成し、前記被処理基板を、前記第２処理室から前記第２搬送室に戻し、前記被処理基板を、前記第２搬送室から、前記第３受渡室を介して前記第２移載機に戻す工程を含み、前記被処理基板は、前記主搬送路、前記第２受渡室、前記第１搬送室、前記第１処理室、前記第３受渡室、前記第２搬送室、及び前記第２処理室を通じて連続した真空環境下に置かれることを特徴とする。
前記第１搬送室に接続された、第３処理室をさらに有し、前記第２有機層の形成後、前記被処理基板を、前記第２移載機から前記第１移載機に搬入し、前記被処理基板を、前記第１移載機から、前記第１副搬送路を介して前記第１搬送室に搬入し、前記被処理基板を、前記第１搬送室から前記第３処理室に搬入し、前記第１有機層及び前記第２有機層上に第３有機層を形成する工程をさらに含み、前記被処理基板は、前記第３処理室において真空環境下に置かれることを特徴とする。
前記主搬送路上で、前記第１移載機又は前記第２移載機に、第４受渡室を介して接続された第３移載機と、前記主搬送路に交差する方向に、前記第３移載機から、第５受渡室を介して接続された第３搬送室と、前記第３搬送室に接続された、第３処理室をさらに有し、前記第２有機層の形成後、前記被処理基板を、前記第２移載機から前記第３移載機に搬入し、前記被処理基板を、前記第３移載機から、前記第５受渡室を介して前記第３搬送室に搬入し、前記被処理基板を、前記第３搬送室から前記第３処理室に搬入し、前記第１有機層及び前記第２有機層上に第３有機層を形成する工程をさらに含み、前記被処理基板は、前記第４受渡室、前記第５受渡室、前記第３搬送室、及び前記第３処理室において真空環境下に置かれることを特徴とする。
前記第１有機膜は、前記発光素子のホール輸送層又は電子輸送層を含むことを特徴とする。
前記第２有機膜は、前記発光素子の発光層を含むことを特徴とする。
前記第１有機膜は、前記発光素子のホール輸送層又は電子輸送層のいずれか一方を含み、前記第３有機膜は、前記発光素子のホール輸送層又は電子輸送層の他方を含むことを特徴とする。
前記第１移載機又は前記第２移載機に接続されたバッファを有し、前記第１移載機又は前記第２移載機から前記バッファに前記被処理基板を搬入する工程をさらに含むことを特徴とする。
前記第１移載機、前記第２移載機、及び前記第３移載機のいずれか一に接続されたバッファを有し、 前記第１移載機、前記第２移載機、及び前記第３移載機のいずれか一から前記バッファに前記被処理基板を搬入する工程をさらに含むことを特徴とする。
１００，７００：発光素子の製造装置、１０１〜１０３，４２１〜４２４，７０１〜７０８：移載機、１１１〜１１３，１３１〜１３５，４１１，４１２，６１０，６２０，７３１〜７３８：搬送コンベア、１９１〜１９５：搬送室、１１０：基板投入取出口、１５１：チャンバ、１５２，１６１，３０２：搬送アーム、１５３，３５１〜３５７：ロードロック扉、１５４，１６３〜１６５：空きポート、１６２：バッファ、３０１：基板カセット、３０３：ステージ、４０１：基板投入口、４０２：基板取出口、５００：表示装置、５０１：絶縁表面、５０２，５０３：画素電極、５０４：バンク、５０５：ホール輸送層、５０６，５０７：発光層、５０８：電子輸送層、５０９：対向電極、５１０，５１２：窒化シリコン膜、５１１：有機樹脂膜、５５０：マスク、６０１〜６０４：処理室

Claims (21)

  1. 第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、
    前記第１又は第２移載機に接続された第２受渡室、及び前記第２受渡室に接続された搬送室とを有し、前記主搬送路と交差する方向に延在する副搬送路と、
    前記搬送室に接続された複数の処理室と、を有し、
    前記第１及び第２移載機と、前記第１受渡室と、前記第２受渡室と、が接続された領域は、連続した真空環境であることを特徴とする、発光素子の製造装置。
  2. 前記第１移載機又は前記第２移載機は、
    前記第１受渡室が接続される第１ポートと、前記第２受渡室が接続される第２ポートと、被処理基板を格納するバッファが接続される第３ポートと、を有し、
    前記バッファは、前記第３ポートを介して接続される前記第１又は前記第２移載機と連続した真空環境であることを特徴とする、請求項１記載の発光素子の製造装置。
  3. 第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、
    前記主搬送路に交差する方向に、前記第１又は第２移載機から、第２受渡室を介して接続された搬送室と、
    前記搬送室に接続された複数の処理室と、を有し、
    前記第１移載機又は前記第２移載機は、前記第１受渡室が接続される第１ポートと、前記第２受渡室が接続される第２ポートと、被処理基板を格納するバッファが接続される第３ポートと、を有し、
    前記搬送室は、前記第２受渡室が接続される第４ポート、及び前記複数の処理室の一が接続される第５ポートと、を有し、
    前記第１受渡室は、少なくとも二つが並行して設けられていることを特徴とする、発光素子の製造装置。
  4. 前記第１乃至第３ポートは、前記第１又は前記第２移載機を中心に放射状に配置され、
    前記第１又は前記第２移載機の、隣接しない２箇所に前記第１ポートが配置され、
    前記第１又は前記第２移載機の、前記第１ポートが配置された箇所を除く、隣接しない２箇所に前記第２ポートが配置され、
    前記第１ポートと前記第２ポートとの間に前記第３ポートが配置されることを特徴とする、請求項２又は請求項３記載の発光素子の製造装置。
  5. 前記複数の処理室はそれぞれ、前記搬送室を中心に、放射状に接続されることを特徴とする、請求項１又は請求項３に記載の発光素子の製造装置。
  6. 前記第１乃至第３ポートはそれぞれ、気密性を有することを特徴とする、請求項２記載の発光素子の製造装置。
  7. 前記第１乃至第５ポートはそれぞれ、気密性を有することを特徴とする、請求項３又は請求項４記載の発光素子の製造装置。
  8. 前記主搬送路上の末端に位置する前記第１又は前記第２移載機の前記第１ポートに、基板投入取出口をさらに有し、
    処理前の前記被処理基板の投入と、処理済の前記被処理基板の取り出しは、いずれも前記基板投入取出口を介して行われることを特徴とする、請求項２乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子の製造装置。
  9. 前記主搬送路上の一の末端に位置する前記第１又は前記第２移載機の前記第１ポートに、基板投入口をさらに有し、
    前記主搬送路上の他の末端に位置する前記第１又は前記第２移載機の前記第１ポートに、基板取出口をさらに有し、
    処理前の前記被処理基板の投入は、前記基板投入口を介して行われ、処理済の前記被処理基板の取り出しは、前記基板取出口を介して行われることを特徴とする、請求項２乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子の製造装置。
  10. 前記主搬送路上の他の移載機の一の前記第１ポートの一に、基板投入取出口をさらに有し、
    前記基板投入取出口は、前記主搬送路上の前記移載機の他の一の前記第１ポートの一と接続され、
    前記主搬送路は、前記第１移載機、前記第１受渡室、前記第２移載機、前記他の移載機の一、及び前記基板投入取出口を通る環状経路を有し、
    処理前の前記被処理基板の投入と、処理済の前記被処理基板の取り出しは、いずれも前記基板投入取出口を介して行われることを特徴とする、請求項２乃至請求項７のいずれか一に記載の発光素子の製造装置。
  11. 前記主搬送路は、一筆書き形状であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子の製造装置。
  12. 前記第１受渡室は、前記第１及び前記第２移載機の間に複数並列に接続されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の発光素子の製造装置。
  13. 前記第１受渡室は、前記主搬送路と前記副搬送路とが交差する箇所に設けられ、
    被処理基板を主搬送路から前記副搬送路へ、あるいは前記副搬送路から主搬送路へ移動させるように構成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の発光素子の製造装置。
  14. 第１受渡室を介して接続された、第１及び第２移載機を有する主搬送路と、
    前記主搬送路に交差する方向に、前記第１移載機から、第２受渡室を介して接続された第１搬送室と、
    前記主搬送路に交差する方向に、前記第２移載機から、第３受渡室を介して接続された第２搬送室と、
    前記第１搬送室に接続された第１処理室と、
    前記第２搬送室に接続された第２処理室と、を有する発光素子の製造装置を用いた発光素子の製造方法であって、
    絶縁表面上に、画素電極と、前記画素電極の端部を覆うと共に、前記画素電極の一部を露出するバンクと、を有する被処理基板を用意し、
    前記被処理基板を、製造装置の主搬送路上に設けられた第１移載機に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第１移載機から、前記第２受渡室を介して第１搬送室に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第１搬送室から前記第１搬送室に接続された第１処理室に搬入し、
    前記画素電極及び前記バンク上に第１有機層を形成し、
    前記被処理基板を、前記第１処理室から前記第１搬送室に戻し、
    前記被処理基板を、前記第１搬送室から前記第２受渡室を介して前記第１移載機に戻し、
    前記被処理基板を、前記第１移載機から前記主搬送路上に設けられた第２移載機に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第２移載機から、前記第３受渡室を介して第２搬送室に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第２搬送室から前記第２搬送室に接続された第２処理室に搬入し、
    前記第１有機層上の、前記画素電極に重畳する領域に第２有機層を形成し、
    前記被処理基板を、前記第２処理室から前記第２搬送室に戻し、
    前記被処理基板を、前記第２搬送室から、前記第３受渡室を介して前記第２移載機に戻す工程を含み、
    前記被処理基板は、前記主搬送路、前記第２受渡室、前記第１搬送室、前記第１処理室、前記第３受渡室、前記第２搬送室、及び前記第２処理室を通じて連続した真空環境下に置かれることを特徴とする、発光素子の製造方法。
  15. 前記第１搬送室に接続された、第３処理室をさらに有し、
    前記第２有機層の形成後、
    前記被処理基板を、前記第２移載機から前記第１移載機に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第１移載機から、前記第１副搬送路を介して前記第１搬送室に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第１搬送室から前記第３処理室に搬入し、
    前記第１有機層及び前記第２有機層上に第３有機層を形成する工程をさらに含み、
    前記被処理基板は、前記第３処理室において真空環境下に置かれることを特徴とする、請求項１４記載の発光素子の製造方法。
  16. 前記主搬送路上で、前記第１移載機又は前記第２移載機に、第４受渡室を介して接続された第３移載機と、
    前記主搬送路に交差する方向に、前記第３移載機から、第５受渡室を介して接続された第３搬送室と、
    前記第３搬送室に接続された、第３処理室をさらに有し、
    前記第２有機層の形成後、
    前記被処理基板を、前記第２移載機から前記第３移載機に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第３移載機から、前記第５受渡室を介して前記第３搬送室に搬入し、
    前記被処理基板を、前記第３搬送室から前記第３処理室に搬入し、
    前記第１有機層及び前記第２有機層上に第３有機層を形成する工程をさらに含み、
    前記被処理基板は、前記第４受渡室、前記第５受渡室、前記第３搬送室、及び前記第３処理室において真空環境下に置かれることを特徴とする、請求項１４記載の発光素子の製造方法。
  17. 前記第１有機層は、前記発光素子のホール輸送層又は電子輸送層を含むことを特徴とする、請求項１４記載の発光素子の製造方法。
  18. 前記第２有機層は、前記発光素子の発光層を含むことを特徴とする、請求項１４記載の発光素子の製造方法。
  19. 前記第１有機層は、前記発光素子のホール輸送層又は電子輸送層のいずれか一方を含み、
    前記第３有機層は、前記発光素子のホール輸送層又は電子輸送層の他方を含むことを特徴とする、請求項１５又は請求項１６記載の発光素子の製造方法。
  20. 前記第１移載機又は前記第２移載機に接続されたバッファを有し、
    前記第１移載機又は前記第２移載機から前記バッファに前記被処理基板を搬入する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１４記載の発光素子の製造方法。
  21. 前記第１移載機、前記第２移載機、及び前記第３移載機のいずれか一に接続されたバッファを有し、
    前記第１移載機、前記第２移載機、及び前記第３移載機のいずれか一から前記バッファに前記被処理基板を搬入する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１６記載の発光素子の製造方法。
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