JP5043394B2 - 蒸着装置およびその運転方法 - Google Patents
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Description
本発明は、蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置とその運転方法に関する。
近年、エレクトロルミネッセンス(ＥＬ;ＥＬectroluminescence)を利用した有機ＥＬ素子が開発されている。有機ＥＬ素子は、熱をほとんど出さないのでブラウン管などに比べて消費電力が小さく、また、自発光なので、液晶ディスプレー(LCD)などに比べて視野角に優れている等の利点があり、今後の発展が期待されている。
この有機ＥＬ素子のもっとも基本的な構造は、ガラス基板上にアノード（陽極）層、発光層およびカソード（陰極）層を重ねて形成したサンドイッチ構造である。発光層の光を外に取り出すために、ガラス基板上のアノード層には、ITO(Indium Tin Oxide）からなる透明電極が用いられる。かかる有機ＥＬ素子は、表面にITO層（アノード層）が予め形成されたガラス基板上に、発光層とカソード層を順に成膜することによって製造されるのが一般的である。
以上のような有機ＥＬ素子の発光層を成膜させる装置としては、例えば特許文献１に示す真空蒸着装置が知られている。
ところで、有機ＥＬ素子の発光層を成膜させる工程では、基板の表面のみならず、処理室の内面や処理室内に露出している他の部品等の表面などにも、成膜材料などが堆積してしまう。こうして生じた堆積物は、そのまま放置すると汚染の原因となり、蒸着処理に悪影響を及ぼす恐れがある。そのため、適当な時期に処理室内をクリーニングし、堆積物を除去することが必要になる。
クリーニングの方法として、処理室を開放してウェット洗浄や部品交換することも考えられる。しかし、その場合、クリーニング中は蒸着処理ができなくなるため、装置のダウンタイムが長くなり、製造効率が低下してしまう。特に蒸着装置では、蒸着処理中、処理室内を所定の圧力まで減圧させることが行われる。その理由は、上記のように有機ＥＬ素子の発光層を成膜させる場合、蒸着ヘッドから２００℃〜５００℃程度の高温にした成膜材料の蒸気を供給して、基板表面に成膜材料を蒸着させるのであるが、仮に大気中で成膜処理すると、気化させた成膜材料の蒸気の熱が処理容器内の空気を伝わることにより、処理室内に配置された各種センサ等の部品を高温にさせ、それら部品の特性を悪化させたり、部品自体の破損を招いてしまうからである。そこで、有機ＥＬ素子の発光層を成膜させる工程では、処理容器内を所定の圧力まで減圧させ、成膜材料の蒸気の熱が逃げないように維持している（真空断熱）。したがって、処理室を開放してウェット洗浄等を行った場合、蒸着処理を再開する際に、再び処理室内を所定の圧力まで減圧させなければならなくなり、製造効率がますます低下してしまう。
従って本発明の目的は、蒸着装置の処理室の内面などに堆積した堆積物を、処理室を開放することなく除去できるようにすることにある。
本発明によれば、蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置であって、被処理体に成膜材料の蒸気を供給する蒸着ヘッドと、成膜材料を蒸発させる蒸気発生部と、クリーニングガスを発生させるクリーニングガス発生部と、前記蒸気発生部から前記蒸着ヘッドに成膜材料の蒸気を供給する蒸気供給配管と、前記クリーニングガス発生部から前記蒸着ヘッドにクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給配管とを備え、前記蒸気供給配管と前記クリーニングガス供給配管とに、開閉弁を設けたことを特徴とする、蒸着装置が提供される。
この蒸着装置において、被処理体を成膜処理する処理室と、成膜材料を蒸発させる蒸気発生室とを隣接させて配置し、前記処理室の内部と前記蒸気発生室の内部を減圧させる排気機構を設け、前記蒸着ヘッドに形成された蒸気噴出口を前記処理室内に露出させ、前記蒸気発生室に、前記蒸気発生部と前記蒸気供給配管を配置しても良い。その場合、前記クリーニングガス発生部を、前記処理室と前記蒸気発生室の外部に配置しても良い。また、前記蒸着ヘッドを、前記処理室と前記蒸気発生室とを仕切る隔壁に支持しても良い。なお、前記隔壁の少なくとも一部を断熱材としても良い。また、前記蒸気発生部と前記蒸気供給配管を、前記蒸着ヘッドに一体的に支持させ、前記蒸気供給配管は、前記蒸気発生部で発生させた成膜材料の蒸気を、前記処理室と前記蒸気発生室の外部に出さずに前記蒸着ヘッドに供給させても良い。
また、前記成膜材料は、例えば有機ＥＬ素子の発光層の成膜材料である。
また、前記クリーニングガスは、例えば酸素ガス、フッ素ガス、塩素ガス、酸素ガス化合物、フッ素ガス化合物、塩素化合物ガスのいずれかを含む。その場合、前記クリーニングガス発生部は、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、塩素ラジカルのいずれかを生成させる。
また、本発明によれば、蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置の運転方法であって、被処理体に成膜材料の蒸気を供給して被処理体を成膜処理する処理工程と、処理室内にクリーニングガスを供給して、前記処理室内をクリーニングするクリーニング工程を有し、前記蒸着装置は、被処理体に成膜材料の蒸気を供給する蒸着ヘッドと、成膜材料を蒸発させる蒸気発生部と、クリーニングガスを発生させるクリーニングガス発生部と、前記蒸気発生部から前記蒸着ヘッドに成膜材料の蒸気を供給する蒸気供給配管と、前記クリーニングガス発生部から前記蒸着ヘッドにクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給配管とを備え、前記蒸気供給配管と前記クリーニングガス供給配管とに、開閉弁が設けられ、前記処理工程において、前記蒸気供給配管に設けられた開閉弁を開き、前記クリーニングガス供給配管に設けられた開閉弁を閉じ、前記クリーニング工程において、前記蒸気供給配管に設けられた開閉弁を閉じ、前記クリーニングガス供給配管に設けられた開閉弁を開くことを特徴とする、蒸着装置の運転方法が提供される。
本発明によれば、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、塩素ラジカルなどを含むクリーニングガスを供給することによって、処理室を開放させずに、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングすることが可能となる。このため、装置のダウンタイムを短くでき、製造効率を向上させることができる。また、部品交換等の回数も減らすことができ、経済的である。
また、被処理体を成膜処理する処理室と成膜材料を蒸発させる蒸気発生室を隣接させて配置し、蒸気発生部で発生させた成膜材料の蒸気を、処理室と蒸気発生室の外部に出さずに、蒸着ヘッドに供給させることにより、蒸着処理を行う際には、真空断熱の状態で成膜材料の蒸気を温度低下させること無く蒸着ヘッドに送ることができる。このため、配管中などにおける成膜材料の析出を防止でき、蒸着ヘッドからの蒸気の供給量が安定し、蒸着速度の低下が回避される。また、配管などを加熱するヒータも省略でき、装置コスト、ランニングコストを低くでき、装置も小型にできる。
また、蒸着ヘッドに蒸気発生部と開閉弁を支持させた一体的な構造とすれば、蒸着ユニットがコンパクトになり、処理室と蒸気発生室の内部の真空断熱により、蒸着ユニット全体の温度制御性、温度均一性が向上する。蒸着ヘッドに蒸気発生部と開閉弁を一体化させることにより、各部の継目が無くなり、温度低下が緩和される。また、蒸着ユニットを一体的に取り出すことにより、メンテナンスも容易になる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。以下の実施の形態では、蒸着処理の一例として、被処理体としてのガラス基板Ｇ上にアノード（陽極）層１、発光層３およびカソード（陰極）層２を成膜して有機ＥＬ素子Ａを製造する処理システム１０を例にして具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
先ず、図１は、本発明の実施の形態において製造される有機ＥＬ素子Ａの説明図である。有機ＥＬ素子Ａのもっとも基本となる構造は、陽極１と陰極２との間に発光層３を挟んだサンドイッチ構造である。陽極１はガラス基板Ｇ上に形成されている。陽極１には、発光層３の光を透過させることが可能な、例えばITO(Indium Tin Oxide）からなる透明電極が用いられる。
発光層３である有機層は一層から多層のものまであるが、図１では、第１層ａ１〜第６層ａ６を積層した６層構成である。第１層ａ１はホール輸送層、第２層ａ２は非発光層（電子ブロック層）、第３層ａ３は青発光層、第４層ａ４は赤発光層、第５層ａ５は緑発光層、第６層ａ６は電子輸送層である。かかる有機ＥＬ素子Ａは、後述するように、ガラス基板Ｇ表面の陽極１の上に、発光層３（第１層ａ１〜第６層ａ６）を順次成膜し、仕事関数調整層（図示せず）を介在させた後、Ａｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金などの陰極２を形成し、最後に、全体を窒化膜（図示せず）などで封止して、製造される。
図２は、有機ＥＬ素子Ａを製造するための成膜システム１０の説明図である。この成膜システム１０は、基板Ｇの搬送方向（図２において右向き）に沿って、ローダ１１、トランスファーチャンバ１２、発光層３の蒸着装置１３、トランスファーチャンバ１４、仕事関数調整層の成膜装置１５、トランスファーチャンバ１６、エッチング装置１７、トランスファーチャンバ１８、スパッタリング装置１９、トランスファーチャンバ２０、ＣＶＤ装置２１、トランスファーチャンバ２２、アンローダ２３を直列に順に並べた構成である。ローダ１１は、基板Ｇを成膜システム１０内に搬入するための装置である。トランスファーチャンバ１２、１４、１６、１８、２０、２２は、各処理装置間で基板Ｇを受け渡しするための装置である。アンローダ２３は、基板Ｇを成膜システム１０外に搬出するための装置である。
ここで、本発明の実施の形態にかかる蒸着装置１３について、更に詳細に説明する。図３は、蒸着装置１３の構成を概略的に示した断面図、図４は、蒸着装置１３が備える蒸着ユニット５５（５６，５７，５８，５９，６０）の斜視図、図５は、蒸着ユニット５５（５６，５７，５８，５９，６０）の回路図、図６は、蒸気発生部７０，７１，７２の斜視図、図７は、クリーニングガス発生部８６の構造図である。
この蒸着装置１３は、内部において基板Ｇを成膜処理するための処理室３０と、成膜材料を蒸発させる蒸気発生室３１とを上下に隣接させて配置した構成である。これら処理室３０と蒸気発生室３１は、アルミニウム、ステンレススチール等で構成された容器本体３２の内部に形成されており、処理室３０と蒸気発生室３１の間は、断熱材で構成された隔壁３３によって仕切られている。
処理室３０の底面には、排気孔３５が開口しており、排気孔３５には、容器本体３２の外部に配置された排気機構である真空ポンプ３６が、排気管３７を介して接続されている。この真空ポンプ３６の稼動により、処理室３０の内部は所定の圧力に減圧される。
同様に、蒸気発生室３１の底面には、排気孔４０が開口しており、排気孔４０には、容器本体３２の外部に配置された排気機構である真空ポンプ４１が、排気管４２を介して接続されている。この真空ポンプ４１の稼動により、蒸気発生室３１の内部は所定の圧力に減圧される。
処理室３０の上方には、ガイド部材４５と、このガイド部材４５に沿って適宜の駆動源（図示せず）によって移動する支持部材４６が設けられている。支持部材４６には、静電チャックなどの基板保持部４７が取り付けられており、成膜対象である基板Ｇは基板保持部４７の下面に水平に保持される。
処理室３０の側面には、搬入口５０と搬出口５１が形成されている。この蒸着装置１３では、搬入口５０から搬入された基板Ｇが、基板保持部４７で保持されて、処理室３０内において図３中の右向きに搬送され、搬出口５１から搬出される。
処理室３０と蒸気発生室３１の間を仕切っている隔壁３３には、成膜材料の蒸気を供給する６個の蒸着ユニット５５，５６，５７，５８，５９，６０が、基板Ｇの搬送方向に沿って配置されている。これら蒸着ユニット５５〜６０は、ホール輸送層を蒸着させる第１の蒸着ユニット５５、非発光層を蒸着させる第２の蒸着ユニット５６、青発光層を蒸着させる第３の蒸着ユニット５７、赤発光層を蒸着させる第４の蒸着ユニット５８、緑発光層を蒸着させる第５の蒸着ユニット５９、電子輸送層を蒸着させる第６の蒸着ユニット６０からなり、基板保持部４７によって保持されながら搬送されていく基板Ｇの下面に対して成膜材料の蒸気を順に成膜させるようになっている。また、各蒸着ユニット５５〜６０の間には、蒸気仕切り壁６１が配置されており、各蒸着ユニット５５〜６０から供給される成膜材料の蒸気が互いに混合せずに、基板Ｇの下面に順に成膜されるようになっている。
各蒸着ユニット５５〜６０は、いずれも同様の構成を有しているので代表して第１の蒸着ユニット５５について説明する。図４に示すように、蒸着ユニット５５は、蒸着ヘッド６５の下方に配管ケース６６を取り付け、この配管ケース６６の両側面に、３つの蒸気発生部７０，７１，７２と、成膜材料の蒸気の供給を制御する３つの開閉弁７５、７６，７７を取り付け、配管ケース６６の下面に、クリーニングガスの供給を制御する開閉弁７８を取り付けた構成である。
蒸着ヘッド６５の上面には、有機ＥＬ素子Ａの発光層３の成膜材料の蒸気を噴出させる蒸気噴出口８０が形成されている。蒸気噴出口８０は、基板Ｇの搬送方向に直交する方向に沿ってスリット形状に配置されており、基板Ｇの幅と同じか僅かに長い長さを有している。このスリット形状の蒸気噴出口８０から成膜材料の蒸気を噴出させながら、上述の基板保持部４７によって基板Ｇを搬送することにより、基板Ｇの下面全体に成膜させるようになっている。
蒸着ヘッド６５は、蒸気噴出口８０が形成された上面を処理室３０内に露出させた姿勢で、処理室３０と蒸気発生室３１とを仕切る隔壁３３に支持されている。蒸着ヘッド６５の下面は、蒸気発生室３１内に露出しており、この蒸着ヘッド６５の下面に取り付けられた配管ケース（輸送路）６６と、配管ケース６６に取り付けられた蒸気発生部７０〜７２および開閉弁７５〜７８がいずれも蒸気発生室３１内に配置されている。
配管ケース６６の両側面に配置された３つの蒸気発生部７０，７１，７２と３つの開閉弁７５、７６，７７は互いに対応した関係であり、開閉弁７５は、蒸気発生部７０で発生させた成膜材料の蒸気の供給を制御し、開閉弁７６は、蒸気発生部７１で発生させた成膜材料の蒸気の供給を制御し、開閉弁７７は、蒸気発生部７２で発生させた成膜材料の蒸気の供給を制御するようになっている。また、配管ケース６６の最も下に配置された開閉弁７８は、クリーニングガス発生部８６で発生させたクリーニングガスの供給を制御するようになっている。
配管ケース６６の内部中央には、各蒸気発生部７０〜７２で発生させられた成膜材料の蒸気を任意の組み合わせで合流させて蒸着ヘッド６５に供給する合流配管８５が設けられている。更に、この合流配管８５に対して、各蒸気発生部７０〜７２で発生させられた成膜材料の蒸気を供給する蒸気供給配管８１，８２，８３が、各蒸気発生部７０〜７２ごとに接続されている。各蒸気発生部７０〜７２に対応して設けられた各開閉弁７５〜７７は、蒸気供給配管８１〜８３にそれぞれ設けられている。
また、クリーニングガスの供給を制御する開閉弁７８は、合流配管８５の最上流部（図５において合流配管８５の最下部）に接続されている。この開閉弁７８には、クリーニングガス発生部８６で活性化させたクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給配管８７が接続されている。クリーニングガス発生部８６は、容器本体３２の外部に配置されている。なお、図３に示したように、この実施の形態では、各蒸着ユニット５５〜６０に対しては、共通のクリーニングガス発生部８６から、クリーニングガス供給配管８７を介してクリーニングガスが供給される。
各蒸気発生部７０〜７２は、いずれも同様の構成を有しており、図６に示すように、蒸気発生部７０〜７２は、側面に複数のヒータ９０が取り付けられた、全体を一体的に加熱可能なヒータブロック９１を有している。ヒータブロック９１全体は、ヒータ９０によって、成膜材料を蒸発させることができる温度に加熱される。
ヒータブロック９１の内部中央には、有機ＥＬ素子Ａの発光層３の成膜材料を充填可能な材料容器９２が配置されており、ヒータブロック９１の熱によって、この材料容器９２に充填された成膜材料が蒸発させられるようになっている。また、ヒータブロック９１の側面には、Ａｒなどのキャリアガスを供給するキャリアガス供給配管９３が接続されている。ヒータブロック９１の内部には、このキャリアガス供給配管９３から供給されたキャリアガスを、ヒータブロック９１の内部において迂回させ、十分な距離を通過した後、材料容器９２に供給させるキャリアガス経路９４が形成されている。このため、キャリアガス供給配管９３から供給されたキャリアガスは、キャリアガス経路９４を通過することにより、ほぼヒータブロック９１と同温度にまで昇温されてから、材料容器９２に供給されるようになっている。なお、成膜材料を充填する場合、容器本体３２の下部に形成されたゲートバルブ等（図示せず）を介して蒸気発生室３１内を一旦大気開放し、各蒸気発生部７０〜７２の材料容器９２に対する成膜材料の補充を行う。但し、処理室３０と蒸気発生室３１は上述の隔壁３３によって仕切られているので、このような成膜材料の充填時においても、処理室３０内は減圧されており、真空断熱状態が維持される。
各開閉弁７５〜７７は、開閉操作を行うことにより、各蒸気発生部７０〜７２で蒸発させられてキャリアガスと一緒に各蒸気供給配管８１〜８３を経て供給される成膜材料の蒸気を、合流配管８５側に供給する状態と、供給しない状態とに適宜切り替えることが可能である。開閉弁７５〜７７には、ベローズ弁、ダイアフラム弁などを用いることができる。この開閉弁７５〜７７の開閉操作によって、各蒸気発生部７０〜７２で蒸発させられた成膜材料の蒸気が、任意の組み合わせで合流配管８５にて合流されるようになっている。そして、こうして合流配管８５にて合流された成膜材料の蒸気が、処理室３０と蒸気発生室３１の外部に出ることなく、そのまま、蒸着ヘッド６５上面の蒸気噴出口８０から噴出させられるようになっている。
図７に示すように、クリーニングガス発生部８６は、活性化チャンバ９５と、活性化チャンバ９５にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源９６と、活性化チャンバ９５に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源９７を備えている。クリーニングガス供給源９６は、酸素ガス、フッ素ガス、塩素ガス、酸素ガス化合物、フッ素ガス化合物、塩素化合物ガス（例えばＯ２、Ｃｌ、ＮＦ3、希釈Ｆ2、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＳＦ6及びＣｌＦ3）のいずれかを含むクリーニングガスを活性化チャンバ９５に供給する。不活性ガス供給源９７は、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスを活性化チャンバ９５に供給する。活性化チャンバ９５は、こうして供給されたクリーニングガスと不活性ガスをプラズマの作用によって活性化させ、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、塩素ラジカル等を生成させることができる。そして、クリーニングガス発生部８６の活性化チャンバ９５で活性化させられたクリーニングガスが、開閉弁７８の開閉操作によって、合流配管８５内を経て、蒸着ヘッド６５上面の蒸気噴出口８０から処理室３０内に噴出させる状態と、噴出させない状態とに切り替えられるようになっている。なお、開閉弁７８には、ベローズ弁、ダイアフラム弁などを用いることができる。
なお、代表して第１の蒸着ユニット５５について説明したが、他の蒸着ユニット５６〜６０も同様の構成である。
その他、図２に示す仕事関数調整層の成膜装置１５は、蒸着によって基板Ｇの表面に対して仕事関数調整層を成膜するように構成されている。エッチング装置１７は、成膜された各層などをエッチングするように構成されている。スパッタリング装置１９は、Ａｇなどの電極材料をスパッタリングして、陰極２を形成させるように構成されている。ＣＶＤ装置２１は、窒化膜などからなる封止膜を、ＣＶＤ等によって成膜し有機ＥＬ素子Ａの封止を行うものである。
さて、以上のように構成された成膜システム１０において、有機ＥＬ素子Ａの成膜処理工程を行う場合、ローダ１１を介して搬入された基板Ｇが、トランスファーチャンバ１２によって、先ず、蒸着装置１３に搬入される。この場合、基板Ｇの表面には、例えばITOからなる陽極１が所定のパターンで予め形成されている。
そして、蒸着装置１３では、表面（成膜面）を下に向けた姿勢にして基板保持部４７で基板Ｇが保持される。なお、このように基板Ｇが蒸着装置１３に搬入される前に、蒸着装置１３の処理室３０と蒸気発生室３１の内部は、真空ポンプ３６、４１の稼動により、いずれも予め所定の圧力に減圧されている。
そして、減圧された蒸気発生室３１内において、各蒸気発生部７０〜７２で蒸発させられた成膜材料の蒸気が、開閉弁７５〜７７の開閉操作によって蒸気供給配管８１〜８３内を適宜通過し、任意の組み合わせで合流配管８５にて合流され、蒸気発生室３１の外部に出ることなく、そのまま蒸着ヘッド６５に供給される。こうして蒸着ヘッド６５に供給された成膜材料の蒸気が、処理室３０内において、蒸着ヘッド６５上面の蒸気噴出口８０から噴出される。
なお、成膜処理工程中は、開閉弁７８を閉じ、クリーニングガス発生部８６およびクリーニングガス供給配管８７から合流配管８５にクリーニングガスが流れ込まないようにする。
また一方、減圧された処理室３０内においては、基板保持部４７で保持された基板Ｇが、図３中の右向きに搬送されていく。そして、移動中に、蒸着ヘッド６５上面の蒸気噴出口８０から成膜材料の蒸気が供給されて、基板Ｇの表面に発光層３が成膜・積層されていく。
そして、蒸着装置１３において発光層３を成膜させた基板Ｇは、トランスファーチャンバ１４によって、次に、成膜装置１５に搬入される。こうして、成膜装置１５では、基板Ｇの表面に仕事関数調整層が成膜される。
次に、トランスファーチャンバ１６によって、基板Ｇはエッチング装置１７に搬入され、各成膜の形状等が調整される。次に、トランスファーチャンバ１８によって、基板Ｇはスパッタリング装置１９に搬入され、陰極２が形成される。次に、トランスファーチャンバ２０によって、基板ＧはＣＶＤ装置２１に搬入され、有機ＥＬ素子Ａの封止が行われる。こうして製造された有機ＥＬ素子Ａが、トランスファーチャンバ２２、アンローダ２３を介して、成膜システム１０外に搬出される。
一方、このように成膜処理工程を続けて行うと、蒸着装置１３においては、基板Ｇの表面のみならず、処理室３０の内面や処理室３０内に露出している各種部品等の表面などにも、成膜材料が堆積してしまう。こうして生じた堆積物は、そのまま放置すると汚染の原因となり、蒸着処理に悪影響を及ぼす恐れがある。
そこで、適当な時期に蒸着装置１３の処理室３０内をクリーニングするクリーニング工程を行う。即ち、クリーニング工程を行う場合は、処理室３０内から基板Ｇを取り出した状態で、開閉弁７８を開き、クリーニングガス発生部８６およびクリーニングガス供給配管８７から合流配管８５にクリーニングガスを流れ込ませる。また、クリーニングガス発生部８６では、活性化チャンバ９５は、クリーニングガス供給源９６と不活性ガス供給源９７から供給されたＯ２、ＮＦ３などのクリーニングガスとＡｒなどの不活性ガスをプラズマの作用によって活性化させ、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、塩素ラジカル等といったエッチング性の高い成分が生成させる。こうして、活性化された酸素ラジカル等を含んだエッチング性の高いクリーニングガスが、蒸着ヘッド６５上面の蒸気噴出口８０から処理室３０内に噴出される。
なお、クリーニング工程では、クリーニングガス発生部８６に、例えばＯ２／Ａｒ＝２０００〜１００００sccm／４０００〜１００００sccm（例えば、Ｏ２／Ａｒ＝２０００sccm／６０００sccm）を供給し、０．２５リットルの容積のクリーニングガス発生部８６に対して１５ｋＷの供給電力で発生させたプラズマの作用により、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、塩素ラジカル等といったエッチング性の高い成分を生成させる。なお、添加ガスとして少量のＮ２などを加えても良い。また、処理室３０内の圧力を例えば２．５Ｔｏｒｒ〜８Ｔｏｒｒ程度とする。
こうして、クリーニング工程では、活性化させた酸素ラジカル等を含むクリーニングガスを、合流配管８５および蒸着ヘッド６５を通して処理室３０内に供給することにより、処理室３０内の堆積物をエッチングして除去する。また、合流配管８５および蒸着ヘッド６５の内部に生じた堆積物もエッチングして除去することができる。こうして、いわゆるｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングを行うことにより、処理室３０内をクリーニングすることが可能となる。
なお、クリーニング工程中は、開閉弁７５〜７７をいずれも閉じ、各蒸気発生部７０〜７２にクリーニングガスが流れ込まないようにする。
以上の成膜システム１０の蒸着装置１３にあっては、酸素ラジカルなどを含むクリーニングガスを供給することによって、処理室３０を開放させずに、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングすることが可能となる。このため、装置のダウンタイムを短くでき、製造効率を向上させることができる。
また、成膜工程においては、蒸着装置１３において、蒸気発生部７０〜７２で発生させた成膜材料の蒸気を、処理室３０と蒸気発生室３１の外部に出さずに蒸気噴出口８０に供給させることができ、成膜材料の蒸気を真空断熱の状態を維持して温度低下させること無く蒸着ヘッド６５に送ることができる。このため、蒸気供給配管８１，８２，８３や各開閉弁７５〜７７、合流配管８５などにおける成膜材料の析出を防止でき、蒸着ヘッド６５からの蒸気の供給量が安定し、蒸着速度の低下が回避される。また、蒸気供給配管８１，８２，８３や各開閉弁７５〜７７、合流配管８５などを加熱するヒータも省略でき、装置コスト、ランニングコストを低くでき、装置も小型にできる。
また、図示のように蒸着ヘッド６５の下方に配管ケース６６、蒸気発生部７０〜７２、開閉弁７５〜７８を一体的に取り付けた蒸着ユニット５５〜６０を採用すれば、各蒸着ユニット５５〜６０をコンパクトに構成できる。また、各蒸着ユニット５５〜６０をそれぞれ一体的に取り出すことにより、メンテナンスも容易になる。
また、図６に示したように、蒸気発生部７０，７１，７２を一体的に加熱可能なヒータブロック９１とし、このヒータブロック９１の内部に材料容器９２とキャリアガス経路９４を配置すれば、キャリアガスのプリヒートのためのヒータも省略でき、省スペース化が図れる。
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、有機ＥＬ素子Ａの発光層３の蒸着装置１３に基づいて説明したが、本発明は、その他の各種電子デバイス等の処理に利用される蒸着装置に適用することができる。
処理の対象となる基板Ｇは、ガラス基板、シリコン基板、角形、丸形等の基板など、各種基板に適用できる。また、基板以外の被処理体にも適用できる。
図２では、基板Ｇの搬送方向に沿って、ローダ１１、トランスファーチャンバ１２、発光層３の蒸着装置１３、トランスファーチャンバ１４、仕事関数調整層の成膜装置１５、トランスファーチャンバ１６、エッチング装置１７、トランスファーチャンバ１８、スパッタリング装置１９、トランスファーチャンバ２０、ＣＶＤ装置２１、トランスファーチャンバ２２、アンローダ２３を直列に順に並べた構成の成膜システム１０を示した。しかし、図８に示すように、トランスファーチャンバ１００の周囲に、例えば、基板ロードロック装置１０１、スパッタリング蒸着成膜装置１０２、アライメント装置１０３、エッチング装置１０４、マスクロードロック装置１０５、ＣＶＤ装置１０６、基板反転装置１０７、蒸着成膜装置１０８を配置した構成の成膜システム１０９としても良い。各処理装置の台数・配置は任意に変更可能である。
また、蒸着装置１３内において、搬入口５０から処理室３０内に搬入された基板Ｇが、処理後、搬出口５１から搬出される例を示した。しかし、搬入口と搬出口を兼用する搬入出口を設け、搬入出口から処理室３０内に搬入された基板Ｇが、処理後、再び搬入出口から搬出されても良い。なお、処理後は、なるべく短時間で基板Ｇを処理室３０内から搬出できるような搬送経路とすることが好ましい。
なお、各蒸着ユニット５５〜６０の蒸着ヘッド６５から噴出される材料は同じでも異なっていても良い。また、蒸着ユニットの連数は６つに限らず、任意である。また、蒸着ユニットに設けられる蒸気発生部や開閉弁の数も任意である。
また、以上では、各蒸着ユニット５５〜６０に対して共通のクリーニングガス発生部８６からクリーニングガスを供給する形態を示した。しかし、図９に示すように、各蒸着ユニット５５〜６０に対してクリーニングガス発生部８６を一つずつ設け、それぞれのクリーニングガス発生部８６から各蒸着ユニット５５〜６０にクリーニングガスを供給するようにしても良い。その場合、クリーニング工程では、０．２５リットルの容積のクリーニングガス発生部８６に、例えばＯ２／Ａｒ＝３３３sccm／１０００sccmを供給し、２．５ｋＷの供給電力で発生させたプラズマの作用により、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、塩素ラジカル等といったエッチング性の高い成分を生成させることができる。
本発明は、例えば有機ＥＬ素子の製造分野に適用できる。
Ａ 有機ＥＬ素子
Ｇ ガラス基板
１０ 処理システム
１１ ローダ１１
１２、１４、１６、１８、２０、２２ トランスファーチャンバ
１３ 発光層の蒸着装置
１５ 仕事関数調整層の成膜装置
１７ エッチング装置
１９ スパッタリング装置
２１ ＣＶＤ装置
２３ アンローダ
３０ 処理室
３１ 蒸気発生室
３２ 容器本体
３３ 隔壁
３５、４０ 排気孔
３６、４１ 真空ポンプ
４５ ガイド部材
４７ 基板保持部
５５〜６０ 蒸着ユニット
６５ 蒸着ヘッド
６６ 配管ケース
７０〜７２ 蒸気発生部
７５〜７８ 開閉弁
８０ 蒸気噴出口
８１〜８３ 蒸気供給配管
８５ 合流配管
８６ クリーニングガス発生部
８７ クリーニングガス供給配管
９０ ヒータ
９１ ヒータブロック
９２ 材料容器
９３ キャリアガス供給配管
９４ キャリアガス経路
９５ 活性化チャンバ
９６ クリーニングガス供給源
９７ 不活性ガス供給源
Ｇ ガラス基板
１０ 処理システム
１１ ローダ１１
１２、１４、１６、１８、２０、２２ トランスファーチャンバ
１３ 発光層の蒸着装置
１５ 仕事関数調整層の成膜装置
１７ エッチング装置
１９ スパッタリング装置
２１ ＣＶＤ装置
２３ アンローダ
３０ 処理室
３１ 蒸気発生室
３２ 容器本体
３３ 隔壁
３５、４０ 排気孔
３６、４１ 真空ポンプ
４５ ガイド部材
４７ 基板保持部
５５〜６０ 蒸着ユニット
６５ 蒸着ヘッド
６６ 配管ケース
７０〜７２ 蒸気発生部
７５〜７８ 開閉弁
８０ 蒸気噴出口
８１〜８３ 蒸気供給配管
８５ 合流配管
８６ クリーニングガス発生部
８７ クリーニングガス供給配管
９０ ヒータ
９１ ヒータブロック
９２ 材料容器
９３ キャリアガス供給配管
９４ キャリアガス経路
９５ 活性化チャンバ
９６ クリーニングガス供給源
９７ 不活性ガス供給源
Claims (10)
- 蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置であって、
被処理体に成膜材料の蒸気を供給する蒸着ヘッドと、成膜材料を蒸発させる蒸気発生部と、クリーニングガスを発生させるクリーニングガス発生部と、前記蒸気発生部から前記蒸着ヘッドに成膜材料の蒸気を供給する蒸気供給配管と、前記クリーニングガス発生部から前記蒸着ヘッドにクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給配管とを備え、
前記蒸気供給配管と前記クリーニングガス供給配管とに、開閉弁を設けたことを特徴とする、蒸着装置。 - 被処理体を成膜処理する処理室と、成膜材料を蒸発させる蒸気発生室とを隣接させて配置し、
前記処理室の内部と前記蒸気発生室の内部を減圧させる排気機構を設け、
前記蒸着ヘッドに形成された蒸気噴出口を前記処理室内に露出させ、
前記蒸気発生室に、前記蒸気発生部と前記蒸気供給配管を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。 - 前記クリーニングガス発生部を、前記処理室と前記蒸気発生室の外部に配置したことを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
- 前記蒸着ヘッドを、前記処理室と前記蒸気発生室とを仕切る隔壁に支持したことを特徴とする、請求項２または３に記載の蒸着装置。
- 前記隔壁の少なくとも一部を断熱材としたことを特徴とする、請求４に記載の蒸着装置。
- 前記蒸気発生部と前記蒸気供給配管を、前記蒸着ヘッドに一体的に支持させ、前記蒸気供給配管は、前記蒸気発生部で発生させた成膜材料の蒸気を、前記処理室と前記蒸気発生室の外部に出さずに前記蒸着ヘッドに供給させることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の蒸着装置。
- 前記成膜材料は、有機ＥＬ素子の発光層の成膜材料であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の蒸着装置。
- 前記クリーニングガスが、酸素ガス、フッ素ガス、塩素ガス、酸素ガス化合物、フッ素ガス化合物、塩素化合物ガスのいずれかを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の蒸着装置。
- 前記クリーニングガス発生部は、酸素ラジカル、フッ素ラジカル、塩素ラジカルのいずれかを生成させることを特徴とする、請求項８に記載の蒸着装置。
- 蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置の運転方法であって、
被処理体に成膜材料の蒸気を供給して被処理体を成膜処理する処理工程と、
処理室内にクリーニングガスを供給して、前記処理室内をクリーニングするクリーニング工程を有し、
前記蒸着装置は、被処理体に成膜材料の蒸気を供給する蒸着ヘッドと、成膜材料を蒸発させる蒸気発生部と、クリーニングガスを発生させるクリーニングガス発生部と、前記蒸気発生部から前記蒸着ヘッドに成膜材料の蒸気を供給する蒸気供給配管と、前記クリーニングガス発生部から前記蒸着ヘッドにクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給配管とを備え、前記蒸気供給配管と前記クリーニングガス供給配管とに、開閉弁が設けられ、
前記処理工程において、前記蒸気供給配管に設けられた開閉弁を開き、前記クリーニングガス供給配管に設けられた開閉弁を閉じ、
前記クリーニング工程において、前記蒸気供給配管に設けられた開閉弁を閉じ、前記クリーニングガス供給配管に設けられた開閉弁を開くことを特徴とする、蒸着装置の運転方法。
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