JP5171964B2 - 有機薄膜蒸着装置、有機ｅｌ素子製造装置、及び有機薄膜蒸着方法 - Google Patents

有機薄膜蒸着装置、有機ｅｌ素子製造装置、及び有機薄膜蒸着方法 Download PDF

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Description

本発明は有機ＥＬ表示装置の技術分野に係り、特に、有機ＥＬ素子に用いる有機薄膜を製造する有機薄膜蒸着装置と、その有機薄膜蒸着装置を有する有機表示装置製造装置に関する。
有機ＥＬ素子を製造する装置には、クラスター方式とインライン方式が知られている。
図１１(ａ)はクラスター方式の製造装置２００である。搬入室２０１から搬入された基板は搬送室２０９内に配置された搬送ロボットにより、搬送室２０９に接続された蒸着室２０２〜２０６内に搬入され、各蒸着室２０２〜２０６で順次有機薄膜が形成され、受渡室２０７を介して、次段の搬送室２１９に移動される。
次段の搬送室２１９にも基板搬送ロボットは配置されており、この搬送室２１９の周囲に配置された蒸着室２１１〜２１４間を順番に移動され、各蒸着室２１１〜２１４で有機薄膜やカソード電極が成膜され、搬出室２１５から製造装置２００の外部に搬出される。
各搬送室２０９、２１９には、マスクストック室２２１、２２２が接続されている。蒸着室２０２〜２０６、２１１〜２１４内では基板に対してマスクがアラインメントされて成膜されており、複数枚数の基板への成膜に用いられ、使用回数が多くなったマスクはマスクストック室２２１、２２２内に配置されたマスクと交換され、多数の基板が連続して処理できるようにされている。
図１１(ｂ)は、インライン方式の製造装置３００である。
前段の搬送室３０９と後段の搬送室３２９の内部には基板搬送ロボットが配置されており、搬入室３０１に搬入された基板は、前段の搬送室３０９内の基板搬送ロボットによって、搬送室３０９に接続された前処理室３０２に搬入される。
また、搬送室３０９には移動室３１１が接続されており、前処理室３０２内で前処理がされた基板は、搬送室３０９には接続されていないアラインメント室３１２に、移動室３１１を介して、移動される。
アラインメント室３１２内にはマスクが配置されており、基板とマスクはアラインメントされてマスクが基板に装着された後、方向転換室３１３を介してインライン蒸着室３１４内に搬入される。
インライン蒸着室３１４内では、基板とマスクは移動しながら、基板表面に有機薄膜が成膜され、インライン蒸着室３１４を出た基板とマスクは方向転換室３１５を介して分離室３１６に搬入され、マスクと基板が分離される。
分離室３１６は、後段の搬送室３２９に接続されており、分離室３１６内で分離された基板は、後段の搬送室３２９を介して、搬送室３２９に接続されたスパッタ室３２１、３２２に搬入される。
スパッタ室３２１、３２２内では基板上にカソード電極膜が成膜され、搬出室３２３を介して有機ＥＬ素子製造装置３００の外部に取り出される。
分離されたマスクは、回収室３３２に回収される。新しいマスクは供給室３３１に配置されており、アラインメント室３１２に供給される。
特開２００８−５６９６６号公報 特開２００４−２４１３１９号公報
上記のような二種類の有機ＥＬ素子製造装置２００、３００では、大型の基板に対応する場合や、タクトタイムを短縮させようとする場合には、以下の問題が生じる。
(１)マスクは基板搬送ロボットにより交換しているが、基板の大型化に伴いマスクは大型化するが、大型マスクを搬送できる基板搬送ロボットが現存しない。開発したとしても大型すぎてしまう。
(２)タクトタイムを短くしようとすると、成膜室の数を増加する必要があり、装置コストやフットプリントが増大してしまう。また、蒸着装置と同数のアラインメント装置と真空槽と排気系が必要であるから、コスト高になり、装置が複雑化する。
(３)インライン装置の場合、真空槽の数が多いと大型装置になってしまう。特に、ＲＧＢ塗り分けデバイス作成の場合には、インラインのループが最低３個以上になるから、装置が更に大型化する。
上記課題を解決するため、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、第一、第二の基板が配置される第一、第二の基板配置装置と、前記第一、第二の基板配置装置上にそれぞれ位置し、開口が形成された第一、第二のマスクと、前記第一の基板配置装置を、前記第一のマスクと共に、上下方向で重なり合う位置で水平になる水平姿勢にし、また、前記第一の基板配置装置を、前記第一のマスクと共に、立設された起立姿勢にするように動作する第一の回転軸と、前記第二の基板配置装置を、前記第二のマスクと共に、上下方向で重なり合う位置で水平になる前記水平姿勢にし、また、前記第二の基板配置装置を、前記第二のマスクと共に、立設された前記起立姿勢にするように動作する第二の回転軸と、前記真空槽に設けられ、第一、第二の有機蒸気放出面に設けられた放出口から有機材料蒸気を放出させる第一、第二の有機蒸気放出装置とを有し、前記第一、第二の回転軸の動作により、前記第一、第二の基板は、前記第一、第二の基板配置装置と、前記第一、第二のマスクとでそれぞれ挟まれて前記水平姿勢と前記起立姿勢との間で姿勢が変更されるように構成され、前記第一、第二の有機蒸気放出面は、前記起立姿勢にされた前記第一、第二のマスクとそれぞれ対面し、前記第一、第二の有機蒸気放出面の前記放出口から放出された前記有機材料蒸気が、前記第一、第二のマスクの開口を通過して、前記第一、第二の基板の成膜面に到着するように構成された有機薄膜蒸着装置である。
また、本発明は、前記起立姿勢は、前記第一、第二の基板が前記水平姿勢から９０°未満の角度回転移動され、前記第一、第二のマスクが配置された面が上向きに傾けられた有機薄膜蒸着装置である。
また、本発明は、前記第一、第二の基板配置装置には、冷却媒体液が流れる通路がそれぞれ形成された有機薄膜蒸着装置である。
また、本発明は、前記第一、第二の有機蒸気放出装置には蒸気発生源がそれぞれ接続され、前記蒸気発生源で生成された前記有機材料蒸気が、前記第一、第二の有機蒸気放出面の前記放出口から放出可能に構成された有機薄膜蒸着装置である。
また、本発明は、前記第一、第二の基板配置装置に設けられ、前記第一、第二のマスクを前記第一、第二の基板配置装置に磁気吸着する第一、第二の吸着磁石を有する有機薄膜蒸着装置である。
また、本発明は、前記水平姿勢の前記第一、第二の基板配置装置上で前記第一、第二のマスクを上下方向にそれぞれ移動させるマスク移動装置を有する有機薄膜蒸着装置である。
また、本発明は、基板搬送ロボットが配置された搬送室と、前記搬送室に、上記何れかの有機薄膜蒸着装置が接続された有機ＥＬ素子製造装置である。
また、本発明は、同一の真空槽内に配置され、基板を配置可能な第一、第二の基板配置装置と、前記真空槽に設けられ、第一、第二の有機蒸気放出面に放出口が形成された第一、第二の有機蒸気放出装置とを有する有機薄膜蒸着装置の、前記第一、第二の有機蒸気放出面をそれぞれ立設させておき、前記真空槽内に第一の基板を搬入し、前記第一の基板を水平な水平姿勢にある前記第一の基板配置装置に配置する第一の配置工程と、前記第一の基板を前記第一の基板配置装置に保持させて起立された起立姿勢にし、前記第一の有機蒸気放出面に対面させる第一の起立工程と、前記第一の有機蒸気放出装置の前記放出孔から有機材料蒸気の放出を開始させる第一の成膜開始工程と、前記第一の基板配置装置が前記起立姿勢にある間に、第二の基板を前記真空槽内に搬入し、前記水平姿勢にされた前記第二の基板配置装置に配置する第二の配置工程と、前記第二の基板を前記第二の基板配置装置に保持させて前記起立姿勢にし、前記第二の有機蒸気放出面に対面させる第二の起立工程と、前記第二の有機蒸気放出装置の前記放出孔から有機材料蒸気の放出を開始させる第二の成膜開始工程と、前記第二の基板配置装置が起立している間に、前記第一の基板配置装置を前記水平姿勢にし、前記第一の基板を前記真空槽外に搬出する第一の搬出工程とで、前記第二の基板が成膜中に、成膜された前記第一の基板を搬出する有機薄膜蒸着方法である。
また、本発明は、前記第一、第二の起立工程では、前記第一、第二の基板上に第一、第二のマスクをそれぞれ配置した状態で、前記水平姿勢から前記起立姿勢にし、前記第一の搬出工程では、前記マスクを前記基板から離間させた後、前記第一の基板を前記真空槽外に搬出する有機薄膜蒸着方法である。
また、本発明は、前記第一、第二の配置工程では、前記水平姿勢にある前記第一、第二の基板配置装置上に離間して前記第一、第二のマスクをそれぞれ配置しておき、前記真空槽内に搬入した前記第一、第二の基板を、前記第一、第二のマスクと前記第一、第二の基板配置装置の間に挿入し、次いで、前記第一、第二の基板と前記第一、第二のマスクを位置合わせする位置合わせ工程を行う有機薄膜蒸着方法である。
また、本発明は、前記第一、第二の有機蒸気放出面は鉛直から傾けておき、前記第一、第二の起立工程では、前記第一、第二の有機蒸気放出装置を、前記水平姿勢から９０°未満の角度回転させ、前記第一、第二の有機蒸気放出面と同角度傾いた前記起立姿勢にする有機薄膜蒸着方法である。
一台の有機薄膜蒸着装置で二枚の基板を同時に蒸着することができる。
一方の基板を成膜している間に他方の基板とマスクとの間のアラインメント処理できるので、アラインメント装置の稼働率が向上する。
本発明の有機薄膜蒸着装置 その基板配置部を説明するための図 本発明の有機薄膜蒸着装置の動作を説明するための図(１) 本発明の有機薄膜蒸着装置の動作を説明するための図(２) 本発明の有機薄膜蒸着装置の動作を説明するための図(３) 本発明の有機薄膜蒸着装置の動作を説明するための図(４) 本発明の有機薄膜蒸着装置の動作を説明するための図(５) 本発明の有機薄膜蒸着装置の動作を説明するための図(６) カラー発光の有機ＥＬ素子を説明するための図 白色発光の有機ＥＬ素子を説明するための図 本発明の有機ＥＬ素子製造装置の一例 クラスター方式の従来技術の有機ＥＬ素子製造装置 インライン方式の有機ＥＬ素子製造装置
８……基板移動装置
９……マスク移動装置
１１……真空槽
１３ａ……第一の基板配置装置
１３ｂ……第二の基板配置装置
１４ａ〜１４ｃ……基板
１５……整列用ピン
１６……移載用ピン
２１ａ……第一の有機蒸気放出装置
２１ｂ……第二の有機蒸気放出装置
図１は、本発明の一例の、有機薄膜蒸着装置１０を示している。
この有機薄膜蒸着装置１０は、真空槽１１と、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂと、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂを有している。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂは、真空槽１１の内部に配置されている。また、真空槽１１の内部には、第一、第二の回転軸１９ａ，１９ｂが水平に配置されており、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが取付部材１８ａ，１８ｂにより、第一、第二の回転軸１９ａ，１９ｂにそれぞれ取り付けられている。第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂは、第一、第二の回転軸１９ａ，１９ｂの回転によって回転し、表面は、水平である水平姿勢と、鉛直から後述の傾き角度θ傾いた角度で起立する起立姿勢のいずれの姿勢にもなれるように構成されている。
第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂは、真空槽１１の相対面する側壁面２８ａ，２８ｂにそれぞれ配置されている。
第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂは、放出口４１ａ，４１ｂが多数形成された第一、第二の有機蒸気放出面２２ａ，２２ｂをそれぞれ有しており、この第一、第二の有機蒸気放出面２２ａ，２２ｂは数度の傾き角度θ（θ＝２〜２０°）傾けられ、８０°〜８８°の角度で斜めに立設し、下方を向くように配置されている。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂは、水平姿勢から、鉛直の角度からこの傾き角度θだけ少ない角度（９０°未満の角度：９０°−θ）だけ回転し静止する。この角度で静止した状態を起立姿勢と呼ぶと、起立姿勢では、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂとそれぞれ対面する。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂは、両方が水平姿勢のときに、上下方向は異なる高さであって、水平方向では同じ位置に静止できる。即ち、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂのうち、一方が他方の真上位置で静止しており、ここでは第一の基板配置装置１３ａが真下に位置している。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上には、それぞれ第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂが配置されており、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂは鉄，ニッケル，コバルトなどの磁石に吸引される磁性材料で構成されている。
図２に示すように、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂには磁石２７ａ，２７ｂが設けられており、水平姿勢の第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上に成膜対象の基板１４ａ，１４ｂを、基板の成膜面を上方に向けて乗せ、基板１４ａ，１４ｂ上に第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂを乗せると、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂは第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ内の磁石２７ａ，２７ｂによって磁気吸引され、基板１４ａ，１４ｂを第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂに押しつける。
従って、基板１４ａ，１４ｂは第一のマスク１２ａと第一の基板配置装置１３ａ、又は、第二のマスク１２ｂと第二の基板配置装置１３ｂとで挟まれ、第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂに保持される。第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが水平姿勢から起立姿勢になると、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと基板は、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂと共に起立姿勢になる。起立姿勢では、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと、基板と、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂとは、傾き角度θだけ一緒に鉛直から傾けられているので、成膜面はそれぞれ傾き角度θだけ上を向き、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂと対面するようになっている。
図３は、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが、それぞれ基板１４ａ，１４ｂを挟んで起立姿勢にされた状態である。
この基板１４ａ，１４ｂは、成膜面に電極が形成されたガラス基板であり、その電極が形成された成膜面の表面に有機薄膜が形成される。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上では、基板１４ａ，１４ｂは成膜面を第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂに向けられている。第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂには、成膜面内の薄膜を形成する位置に対応した部分に開口４２ａ，４２ｂが形成されている。
真空槽１１の外部には、有機化合物の蒸気である有機材料蒸気を生成する有機蒸気発生源２０が配置されており、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂは、この有機蒸気発生源２０に接続され、有機蒸気発生源２０内で生成された有機材料蒸気が供給されるようになっている。
第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂの第一、第二の有機蒸気放出面２２ａ，２２ｂと平行に、第一，第二の当接部材３１ａ，３１ｂがそれぞれ配置されている。
第一，第二の当接部材３１ａ，３１ｂの形状は、起立姿勢の第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの周辺部分と当接可能なリング形状であり、第一，第二の当接部材３１ａ，３１は、真空槽１１のうち、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂが配置された容器状の部分の開口位置に配置されている。
起立姿勢の第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂは、その周辺部分の全部又は一部が第一，第二の当接部材３１ａ，３１ｂにそれぞれ当接し、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂが配置された容器状の部分は、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂや基板１４ａ，１４ｂ、第一，第二のマスク１２ａ，１２ｂによって、蓋をされ、第一の基板配置装置１３ａと第一の有機蒸気放出装置２１ａの間に第一の蒸着空間３２ａが形成され、第二の基板配置装置１３ｂと第二の有機蒸気放出装置２１ｂとの間に第二の蒸着空間３２ｂが形成される。
真空槽１１内の、起立姿勢の第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの間の部分である移動空間３３は、水平姿勢と起立姿勢の間を第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが移動するときに移動するための空間であり、起立姿勢の第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが、第一，第二の当接部材３１ａ，３１ｂにそれぞれ当接された状態では、第一、第二の蒸着空間３２ａ，３２ｂは、この移動のための移動空間３３からそれぞれ分離されるようになっている。
第一の蒸着空間３２ａと第二の蒸着空間３２ｂは、それぞれ真空排気装置２９ａ,２９ｂに接続され、真空排気されるように構成されている。第一、第二の当接部材３１ａ，３１ｂは第一、第二の蒸着空間３２ａ，３２ｂを密閉させず、第一、第二の蒸着空間３２ａ，３２ｂは移動空間３３に接続されており、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが起立姿勢の状態では、移動空間３３は真空排気装置２９ａ，２９ｂによって第一、第二の蒸着空間３２ａ，３２ｂを介して真空排気されるようになっている。
第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂは、容器状の本体部分を有し、本体部分は、片面に第一、第二の有機蒸気放出面２２ａ，２２ｂを有する板状の部材によって塞がれており、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂの内部に、空洞２３ａ，２３ｂが設けられている。第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂに供給された有機材料蒸気はこの空洞２３ａ，２３ｂ内に充満する。
放出口４１ａ，４１ｂはこの空洞２３ａ，２３ｂと連通しており、空洞２３ａ，２３ｂに充満した有機材料蒸気は各放出口４１ａ，４１ｂから真空状態にある第一又は第二の蒸着空間３２ａ，３２ｂ内に均等に放出され、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂの開口４２ａ，４２ｂを通過して基板の成膜面に到着し、成膜面には、開口４２ａ，４２ｂの平面形状に従った平面形状の有機薄膜が形成される。なお、有機蒸気発生源２０を空洞２３ａ，２３ｂ内に配置して有機材料蒸気を放出させてもよいし、有機化合物を空洞２３ａ，２３ｂ内に配置し、直接蒸気を放出させてもよい。
図３は、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂから有機材料蒸気が放出され、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂに保持された基板１４ａ，１４ｂの表面に薄膜が成長した状態を示しているものとすると、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂは、いずれか一方が他方よりも成膜開始時刻が早くなっており、起立姿勢で成膜中の第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂに保持された基板１４ａ，１４ｂのうち、成膜が終了した方への第一又は第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂへの有機蒸気発生源２０からの有機材料蒸気の供給は停止される。
ここでは、第一の基板配置装置１３ａが保持する基板１４ａの有機薄膜形成が終了したものとすると、第一の有機蒸気放出装置２１ａへの有機材料蒸気の供給の停止後、図４に示すように、第一の基板配置装置１３ａは起立姿勢から水平姿勢に回転移動される。このとき、第二の基板配置装置１３ｂが保持する基板１４ｂは有機薄膜を形成中であり、第二の基板配置装置１３ｂは起立姿勢が維持されている。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂのいずれかが水平姿勢にされた場合では、水平姿勢にされた第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの下方位置には、マスク移動装置９と基板移動装置８が配置されている。
マスク移動装置９は、鉛直にされた整列用ピン１５と、整列用ピン１５を上下方向と水平方向に移動させる整列機構２４を有している。
第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂの周辺の一部又は全周が基板１４ａ，１４ｂの縁からはみ出ている。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂのうち、一方が水平姿勢にあり他方が起立姿勢にあるときに、整列機構２４によって整列用ピン１５を上昇させると、整列用ピン１５は、水平姿勢の第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上の基板１４ａ又は１４ｂの外周よりも外側を通過し、整列用ピン１５の上端は第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂのうちの、基板１４ａ又は１４ｂからはみ出た部分に当接するように配置されている。
ここでは整列用ピン１５の先端にはフックが設けられており、フックが第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂと当接する。
整列用ピン１５は、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂが配置された側壁面２８ａ，２８ｂに沿って、二列に並べられており、 整列機構２４によって上昇されたときに、四辺形の第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂの裏面のうち、平行な二辺に近い位置に当接するようにされている。
当接後、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ内の磁石２７ａ，２７ｂとの間の磁気吸着力よりも大きい力で整列用ピン１５が更に上昇すると、マスクの第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂへの磁気吸着力による押圧は解除され、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂは整列用ピン１５によって持ち上げられる。
また、基板移動装置８は、基板移載機構２６と移載用ピン１６を有している。第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂには貫通孔４３ａ，４３ｂがそれぞれ設けられており、水平姿勢にある第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂを持ち上げた後、基板移載機構２６が移載用ピン１６を上昇させ、水平状態にある第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの貫通孔４３ａ，４３ｂに移載用ピン１６を挿入すると、移載用ピン１６の上端は、貫通孔４３ａ，４３ｂの上に位置する基板の裏面部分に当接する。更に移載用ピン１６が上昇すると移載用ピン１６の上端で基板が持ち上げられ、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上から移載用ピン１６上に、基板１４ａ，１４ｂが移載される。
この様に、基板１４ａ，１４ｂを保持した第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂのうち、一方が水平姿勢にあり、他方が起立姿勢にあるときに、水平姿勢にある第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上の第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂと基板１４ａ，１４ｂとを、それぞれ持ち上げることができる。
ここでは第一の基板配置装置１３ａが水平姿勢にあり、第二の基板配置装置１３ｂが起立姿勢にあるから、図５に示すように、第一の基板配置装置１３ａ上の第一のマスク１２ａと基板１４ａが持ち上げられる。このとき、起立姿勢にある第二の基板配置装置１３ｂ上の基板１４ｂは成膜が終了していても、成膜中であってもよい。
この有機薄膜蒸着装置１０の真空槽１１の一壁面には、後述する図１０に示すような搬送室１０５ｂ〜１０５ｄが接続されており、その搬送室１０５ｂ〜１０５ｄの内部には、基板搬送ロボット３０ｂ〜３０ｄが配置されている。
搬送室１０５ｂ〜１０５ｄは、第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂが配置された側壁面２８ａ，２８ｂには接続されておらず、他の側壁面に接続されている。
基板搬送ロボット３０ｂ〜３０ｄは、回転軸３６に接続されたアーム３４と、アーム３４の先端に設けられたハンド３５を有しており、ハンド３５上に、基板１４ａ，１４ｂを乗せることができるように構成されている。
真空槽１１が搬送室１０５ｂ〜１０５ｄに接続された側壁面側には整列ピン１５は設けられておらず、ハンド３５の幅は、一方の側壁面の整列用ピン１５と他方の側壁面の整列用ピン１５との間の距離よりも小さく形成されている。
また、ハンド３５は基板１４ａ，１４ｂを持ち上げた移載用ピン１６の間に挿入可能な形状に形成されており、従って、第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂが整列用ピン１５によって持ち上げられ、また、基板１４ａ，１４ｂが移載用ピン１６で持ち上げられると、ハンド３５を二列の整列用ピン１５の間と移載用ピン１６の間に挿入し、第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂと基板１４ａ，１４ｂの間に静止させることができる。
図５は、ハンド３５が基板１４ａの真下位置に挿入され、第一の基板配置装置１３ａと基板１４ａの間に静止した状態を示している。その状態で移載用ピン１６を降下させると、基板１４ａも一緒に降下し、図６に示すように、移載用ピン１６上の基板１４ａはハンド３５上に移載される。
次いで、基板搬送ロボット３０ｂ〜３０ｄのアーム３４を縮め、基板１４ａが乗せられたハンド３５を搬送室１０５ｂ〜１０５ｄ内に戻し、アーム３４を回転と延伸させ、基板１４ａをハンド３５と共に他の装置の真空槽に搬入し、基板１４ａをその真空槽内に配置するとハンド３５が空になり、ハンド３５上に別の基板を乗せることが可能になる。
移載用ピン１６は降下した状態を維持しておき、搬出入室(例示すれば、後述する図１０の符号１０２で示す室)内や、受渡室１０４ａ〜１０４ｄ内に配置された基板をハンド３５上に乗せ、その状態のハンド３５を、整列用ピン１５上の第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと水平姿勢の第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの間に挿入し、静止させる。
次いで、移載用ピン１６を上昇させると、ハンド３５上の基板は移載用ピン１６の先端上に移載される。
次に、ハンド３５を整列用ピン１５間及び移載用ピン１６間から抜き出して退避させた後、移載用ピン１６を第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ表面よりも下方位置までり降下させると、基板は移載用ピン１６上から水平姿勢の第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上に移載される。ここでは第二の基板配置装置１３ｂは起立姿勢にあり、図７に示すように、基板は水平姿勢の第一の基板配置装置１３ａ上に乗せられる。図７の符号１４ｃは乗せられた基板を示している。
水平姿勢にある第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの下方位置には、カメラ１７が配置されている。第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと基板１４ａ〜１４ｃにはアラインメントマークがそれぞれ設けられており、カメラ１７により、基板１４ａ〜１４ｃのアラインメントマークを観察でき、透明な基板１４ａ〜１４ｃを介して、第一又は第二のマスク１２ａ、１２ｂのアラインメントマークを観察することができる。
カメラ１７は制御装置に接続されており、制御装置は、カメラ１７によって、基板のアラインメントマークと整列用ピン１５上に位置する水平姿勢の第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂのアラインメントマークとを観察しながら、マスク移動装置９によって整列ピン１５を水平方向に移動させて整列用ピン１５上の第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂを水平方向に移動させ、基板１４ａ〜１４ｃと第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂを位置合わせ(アラインメント)する。
次いで、整列用ピン１５を鉛直に降下させると、第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂは、第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ内の磁石２７ａ，２７ｂに基板と密着又は近接した状態で磁気吸着される。第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂが磁気吸着されると、基板１４ａ〜１４ｃと第一又は第二のマスク１２ａ，１２ｂは、第一又は第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上に整列された状態で固定される。
第一のマスク１２ａと基板１４ｃが位置合わせされ、第一のマスク１２ａが基板１４ｃと共に第一の基板配置装置１３ａ上に磁気吸着で固定されており、第一のマスク１２ａと基板が第一の基板配置装置１３ａに保持された状態で、起立姿勢にされ、基板１４ｃに対する成膜が開始される。
第一の基板配置装置１３ａに保持された基板１４ｃへの薄膜形成中に、第二の基板配置装置１３ｂに保持された基板１４ｂへの薄膜形成が終了すると、第二の基板配置装置１３ｂと、第二の基板配置装置１３ｂに保持された基板１４ｂと第二のマスク１２ｂは図８に示すように、起立姿勢から水平姿勢にされ、第一の基板配置装置上の基板１４ａ、１４ｃの交換と同様に、第二の基板配置装置１３ｂ上の薄膜形成が終了した基板１４ｂも未成膜の基板に交換され、次いで、起立姿勢にされて成膜作業が続行される。
図２の符号２５ａ，２５ｂは、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ内に設けられた冷却媒体の媒体通路であり、起立姿勢にある第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂにも冷却した冷却媒体を媒体通路２５ａ、２５ｂ内に流し、成膜中の基板１４ａ〜１４ｃの温度を低下させ、形成される有機薄膜に熱ダメージが無いようにし、かつ、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂの熱伸びを小さくすることができる。
本発明の有機蒸気発生源２０は複数の容器２０1〜２０3を有しており、異なる容器２０1〜２０3にそれぞれ異なる種類の有機材料を配置し、個別に蒸気を発生させることができる。例えば、ホール注入性の有機物質、ホール輸送性の有機物質、Ｒ(赤)，Ｇ(緑)又はＢ(青)の発光性の有機物質、及び電子輸送性の有機物質を、別々の容器２０1〜２０3に配置して蒸気を発生させることができる。
第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂを起立姿勢にして各有機物質の蒸気を第一、第二の有機蒸気放出装置２１ａ，２１ｂから順番に放出させると、基板１４ａ〜１４ｃの表面に各有機物質の薄膜がＲ，Ｇ，Ｂ毎に異なる位置に積層された有機ＥＬ層を得ることができる。
図９(ａ)には、ガラス基板５２側から順番に、それぞれホール注入層５５1、ホール輸送層５５2、Ｒ，Ｇ又はＢの発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ、電子輸送層５７1、電子注入層５７2、カソード電極層５７3の積層膜(アノード電極は省略してある）から成る有機ＥＬ層５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂが異なる位置に形成された有機ＥＬ素子５０が示されている。
図１０の符号１００は、この有機ＥＬ素子５０を形成する有機ＥＬ素子製造装置であり、複数の搬送室１０５ａ〜１０５ｅが受渡室１０４ａ〜１０４ｄで接続されている。初段の搬送室１０５ａには搬入室１０２と前処理室１０３が接続され、中段の搬送室１０５ｂ〜１０５ｄには、ホール注入性の有機物質、ホール輸送性の有機物質、Ｒ(赤)，Ｇ(緑)又はＢ(青)の発光性の有機物質、及び電子輸送性の有機物質が配置された有機薄膜蒸着装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが複数台（ここでは二台）接続されている。
後段の搬送室１０５ｅには、一又は二台以上のスパッタ室（ここでは二台）１０６と、搬出室１０７が接続されている。
各搬送室１０５ａ〜１０５ｅには基板搬送ロボット３０ａ〜３０ｅが配置されており、アーム３４の先端のハンド３５は、搬送室１０５ａ〜１０５ｅに接続された各室内に挿入・抜去できるようにされている。
なお、有機薄膜蒸着装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂとスパッタ装置１０６には、各装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ、１０６内で交換するマスクがストックされたストック室１０８が接続されている。
また、図９(ｂ)には、ガラス基板６２上に、正孔に関する有機薄膜蒸着装置によってホール注入層６６1、ホール輸送層６６2を形成した後、異なるマスクが配置された赤の有機蒸着装置と緑の有機蒸着装置と青の有機蒸着装置によって、Ｒ、Ｇ、Bそれぞれの発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｇを異なる位置に形成し、次に、電子に関する有機薄膜蒸着装置によって、電子輸送層６７1、電子注入６７2を形成し、スパッタ装置によってカソード電極６７3を形成した場合の有機ＥＬ素子６０が示されている。この有機ＥＬ素子６０では、各発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Bに一緒に電流を流して白色発光させることができる。
また、図１０に示す上記有機ＥＬ製造装置１００は、一台の有機薄膜蒸着装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの内部では、一色の有機発光層を成膜するように、有機材料が配置されていたが、一台の有機薄膜蒸着装置１０に、複数色の有機材料を配置し、各色毎に有機材料蒸気を放出させ、各色層を積層した白色の有機ＥＬ素子を形成してもよい。
なお、上記実施例では第一、第二の有機蒸気放出面２２ａ，２２ｂと、第一、第二の基板配置装置１３ａ,１３ｂを水平面に対して８０°以上８８°以下の角度で斜めに立設する例を示したが、水平面に対して７０°以上９０°以下の角度で立設することも可能である。
但し、９０°未満の角度で斜めに立設することで、第一，第二のマスク１２ａ，１２ｂの撓みを防止することができ、また、７０°よりも大きい角度で立設することで、成膜中または成膜前後に基板１４ａ〜１４ｃの表面にダストが落下することを防止することができる。
更に、上記実施例では、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂを水平姿勢にしたときに異なる高さで静止する例を示したが、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの動作を制御装置によって制御する場合には、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂの両方が同時に水平姿勢になる状態が生じないような制御にすれば、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが、水平方向と上下方向が同じ位置で水平姿勢になるようにしてもよい。
また、上記実施例では、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂが配置された真空槽１１内で第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと基板１４ａ，１４ｂとの位置合わせを行ったが、真空槽１１に位置合わせ室を接続し、位置合わせ室内で第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと基板１４ａ，１４ｂの位置合わせを行い、位置合わせがされた状態を維持して第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと基板１４ａ，１４ｂを真空槽１１内に搬入し、第一、第二の基板配置装置１３ａ，１３ｂ上に配置し、起立姿勢にして成膜することができる。
起立姿勢にして成膜した後、第一、第二のマスク１２ａ，１２ｂと基板１４ａ，１４ｂは水平姿勢にして一緒に真空槽１１の外部に搬出する。

Claims (11)

  1. 真空槽と、
    前記真空槽内に配置され、第一、第二の基板が配置される第一、第二の基板配置装置と、
    前記第一、第二の基板配置装置上にそれぞれ位置し、開口が形成された第一、第二のマスクと、
    前記第一の基板配置装置を、前記第一のマスクと共に、上下方向で重なり合う位置で水平になる水平姿勢にし、また、前記第一の基板配置装置を、前記第一のマスクと共に、立設された起立姿勢にするように動作する第一の回転軸と、
    前記第二の基板配置装置を、前記第二のマスクと共に、上下方向で重なり合う位置で水平になる前記水平姿勢にし、また、前記第二の基板配置装置を、前記第二のマスクと共に、立設された前記起立姿勢にするように動作する第二の回転軸と、
    前記真空槽に設けられ、第一、第二の有機蒸気放出面に設けられた放出口から有機材料蒸気を放出させる第一、第二の有機蒸気放出装置とを有し、
    前記第一、第二の回転軸の動作により、前記第一、第二の基板は、前記第一、第二の基板配置装置と、前記第一、第二のマスクとでそれぞれ挟まれて前記水平姿勢と前記起立姿勢との間で姿勢が変更されるように構成され、
    前記第一、第二の有機蒸気放出面は、前記起立姿勢にされた前記第一、第二のマスクとそれぞれ対面し、前記第一、第二の有機蒸気放出面の前記放出口から放出された前記有機材料蒸気が、前記第一、第二のマスクの開口を通過して、前記第一、第二の基板の成膜面に到着するように構成された有機薄膜蒸着装置。
  2. 前記起立姿勢は、前記第一、第二の基板が前記水平姿勢から９０°未満の角度回転移動され、前記第一、第二のマスクが配置された面が上向きに傾けられた請求項１記載の有機薄膜蒸着装置。
  3. 前記第一、第二の基板配置装置には、冷却媒体液が流れる通路がそれぞれ形成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の有機薄膜蒸着装置。
  4. 前記第一、第二の有機蒸気放出装置には蒸気発生源がそれぞれ接続され、
    前記蒸気発生源で生成された前記有機材料蒸気が、前記第一、第二の有機蒸気放出面の前記放出口から放出可能に構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の有機薄膜蒸着装置。
  5. 前記第一、第二の基板配置装置に設けられ、前記第一、第二のマスクを前記第一、第二の基板配置装置に磁気吸着する第一、第二の吸着磁石を有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の有機薄膜蒸着装置。
  6. 前記水平姿勢の前記第一、第二の基板配置装置上で前記第一、第二のマスクを上下方向にそれぞれ移動させるマスク移動装置を有する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の有機薄膜蒸着装置。
  7. 基板搬送ロボットが配置された搬送室と、
    前記搬送室に、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の有機薄膜蒸着装置が接続された有機ＥＬ素子製造装置。
  8. 同一の真空槽内に配置され、基板を配置可能な第一、第二の基板配置装置と、
    前記真空槽に設けられ、第一、第二の有機蒸気放出面に放出口が形成された第一、第二の有機蒸気放出装置とを有する有機薄膜蒸着装置の、前記第一、第二の有機蒸気放出面をそれぞれ立設させておき、
    前記真空槽内に第一の基板を搬入し、前記第一の基板を水平な水平姿勢にある前記第一の基板配置装置に配置する第一の配置工程と、
    前記第一の基板を前記第一の基板配置装置に保持させて起立された起立姿勢にし、前記第一の有機蒸気放出面に対面させる第一の起立工程と、
    前記第一の有機蒸気放出装置の前記放出孔から有機材料蒸気の放出を開始させる第一の成膜開始工程と、
    前記第一の基板配置装置が前記起立姿勢にある間に、第二の基板を前記真空槽内に搬入し、前記水平姿勢にされた前記第二の基板配置装置に配置する第二の配置工程と、
    前記第二の基板を前記第二の基板配置装置に保持させて前記起立姿勢にし、前記第二の有機蒸気放出面に対面させる第二の起立工程と、
    前記第二の有機蒸気放出装置の前記放出孔から有機材料蒸気の放出を開始させる第二の成膜開始工程と、
    前記第二の基板配置装置が起立している間に、前記第一の基板配置装置を前記水平姿勢にし、前記第一の基板を前記真空槽外に搬出する第一の搬出工程とで、前記第二の基板が成膜中に、成膜された前記第一の基板を搬出する有機薄膜蒸着方法。
  9. 前記第一、第二の起立工程では、前記第一、第二の基板上に第一、第二のマスクをそれぞれ配置した状態で、前記水平姿勢から前記起立姿勢にし、
    前記第一の搬出工程では、前記マスクを前記基板から離間させた後、前記第一の基板を前記真空槽外に搬出する請求項８記載の有機薄膜蒸着方法。
  10. 前記第一、第二の配置工程では、前記水平姿勢にある前記第一、第二の基板配置装置上に離間して前記第一、第二のマスクをそれぞれ配置しておき、前記真空槽内に搬入した前記第一、第二の基板を、前記第一、第二のマスクと前記第一、第二の基板配置装置の間に挿入し、
    次いで、前記第一、第二の基板と前記第一、第二のマスクを位置合わせする位置合わせ工程を行う請求項９記載の有機薄膜蒸着方法。
  11. 前記第一、第二の有機蒸気放出面は鉛直から傾けておき、
    前記第一、第二の起立工程では、前記第一、第二の有機蒸気放出装置を、前記水平姿勢から９０°未満の角度回転させ、前記第一、第二の有機蒸気放出面と同角度傾いた前記起立姿勢にする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載の有機薄膜蒸着方法。
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