JP6270204B2 - 有機ｅｌデバイスの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬデバイスの製造装置に用いて好適な技術に関する。

有機ＥＬデバイス等の製造工程においては、被処理体であるフィルムあるいは基板の表面に所定の薄膜を成膜する工程を有することがあり、この成膜工程には、基板等に対して所定のパターンで成膜する等、特定の領域に成膜範囲を制限（限定）して成膜する場合がある。真空蒸着法にて基板に対して所定のパターンで成膜する場合を例に説明すると、処理室内に蒸発源と基板とを配置し、真空下で蒸発源から所定の材料を蒸発させる。このとき、基板の蒸発源側に、成膜範囲を限定するマスクを配置し、マスク越しに成膜することで、特定の領域にのみ成膜される。ここで、基板の特定の領域に精度よく成膜するには、処理室内で相互に対向配置される基板とマスクとの配置を精度よく計測する必要がある。

特許文献１に示されるように、基板とマスクとが処理チャンバ内で真空雰囲気に保たれるのに対して、センサであるカメラや照明手段等は、真空外であるチャンバ外に配置され、チャンバ壁に設けられた窓部から計測をおこなっている。

特開２０１３−００１９４７号公報

しかし、有機ＥＬデバイスの大型化に伴って、被処理体である基板が大型化しチャンバの容量が増えたにもかかわらず、チャンバ内における基板の搬送位置はほぼ変化させられないことにより、チャンバ外に位置するセンサと基板との距離が離間して、必要な精度で適確な測定ができなくなるという問題が生じてきた。特に、基板およびマスクと計測手段であるカメラとの距離は、ＷＤ（Working distance）とも称され、必要な精度を維持するために、これらの距離を極めて厳密に設定することが必要である。

さらに、センサ等の計測デバイスの多くは真空仕様に対応していないため、チャンバ壁部を必要な形状に変形させてセンサの位置が計測可能な配置となるように対応することが考えられるが、基板の大型化に伴いチャンバ壁が複雑な凹凸形状となってしまい、このような場合、蒸着装置のメンテナンス作業性が低下するという問題が起きる可能性があり、また、複雑な凹凸形状となってしまうチャンバ壁部からのリークや真空度の低下が発生するという問題が起きる可能性があり好ましくない。
さらに、これらの問題を解決する際に低コストに対応したいという要求があった。

また、メンテナンスや成膜条件によっては、極めて大きな温度差や圧力差を経る可能性があり、このような場合に、センサを支持している支持部分に歪みが発生して、センサによる計測精度が低下する場合や、歪みの大きいときにはセンサに位置変動が発生してしまう場合があり、マスク等の位置計測に支障を来す可能性があった。
また、このようなセンサ位置の歪みに対して、再度成膜条件となっている処理室内部を大気開放してセンサ位置を修正しても、成膜時にまた支持位置が歪む（変動する）可能性があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．マスクに対する測定精度を確保すること。
２．処理雰囲気におけるリーク発生や真空度の低下を低コストに防止すること。
３．メンテナンス性の低下を安価に防止すること。

本発明の有機ＥＬデバイスの製造装置は、前段のプロセスを行う処理室Ａと後段のプロセスを行う処理室Ｂとの間に設けられた、減圧可能な単一の内部空間を有する成膜室を備え、前記処理室Ａから前記成膜室へ搬入された被処理体が、該成膜室の内部空間内に配された複数のゾーンを通過して前記処理室Ｂへ搬出されることにより有機ＥＬデバイスを製造する装置であって、
前記複数のゾーンとして、
保持手段を用いて前記被処理体の裏面を保持する第一ゾーン、
前記保持手段により保持された前記被処理体の表面上に蒸着膜を形成する第二ゾーン、
前記保持手段から前記被処理体の保持を解除する第三ゾーン、
が順に並んで構成されており、
前記第一ゾーンにおいて、前記被処理体と前記保持手段との位置を計測する計測手段が設けられ、
前記計測手段が前記内部空間に対して密閉された大気ボックスに内蔵されて、該大気ボックスが支持部を介して前記成膜室に支持されるとともに、該支持部に対して、前記大気ボックスのＸＹ方向で取り付け位置を測定する測定手段と、該測定手段の測定結果に基づいて前記大気ボックスの支持位置を調整する調整手段を有しており、
前記ＸＹ方向のうち、Ｘ方向は前記被処理体の搬送方向、Ｙ方向は前記搬送方向に直交する前記被処理体の幅方向とする、ことにより上記課題を解決した。
本発明は、前記測定手段が、前記大気ボックスの前記支持部に対するＸＹ方向で取り付け位置を測定するように直交して前記大気ボックスに垂設される測定面と、前記支持部側に設けられて前記測定面に対する距離を測定する位置センサとを有することが好ましい。

本発明の有機ＥＬデバイスの製造装置は、前段のプロセスを行う処理室Ａと後段のプロセスを行う処理室Ｂとの間に（仕切りバルブを介して）設けられた、減圧可能な単一の内部空間を有する成膜室（チャンバ）Ｓを備え、前記処理室Ａから前記成膜室Ｓへ搬入された（平板状の）被処理体が、該成膜室Ｓの内部空間内に配された複数のゾーンを通過して前記処理室Ｂへ搬出されることにより有機ＥＬデバイスを製造する装置であって、
前記複数のゾーンとして、
保持手段（基板チャック）を用いて前記被処理体の裏面（一面）を保持する第一ゾーン、
前記保持手段により保持された前記被処理体の表面（他面）上に（陽極として機能するＩＴＯなどの）第一導電膜を蒸着し、前記第一導電膜上に正孔輸送層を蒸着し、前記正孔輸送層上に発光層を蒸着し、前記発光層上に電子輸送層を蒸着し、前記電子輸送層上に（陰極として機能する）第二導電膜を蒸着する第二ゾーン、
前記保持手段から前記被処理体の保持を解除する第三ゾーン、
が順に並んで構成されており、
前記第一ゾーンにおいて、前記被処理体と前記保持手段との位置を計測する計測手段が設けられ、
前記計測手段が前記内部空間に対して密閉された大気ボックスに内蔵されて、該大気ボックスが支持部を介して前記成膜室に支持されるとともに、該支持部に対して、前記大気ボックスのＸＹ方向で取り付け位置を測定する測定手段と、該測定手段の測定結果に基づいて前記大気ボックスの支持位置を調整する調整手段を有していることにより、基板サイズが大型化した場合であってもこれに対応して、成膜室内の真空度の低下やリークを生じることなく、計測手段の取り付け状態が変動した場合でも処理室内の状態を変化させずに、例えば、真空状態を維持して、歪みによる計測手段の取り付け状態不具合発生を防止することができ、さらに、歪みが発生した場合でも計測手段の取り付け状態を容易に修正することができる。さらに、計測手段（光学系カメラ）におけるＷＤ（Working distance）を所定の範囲内に設定して、マスクの位置計測を精度よくおこなうことを安価に可能とすることができる。また、メンテナンスの作業性の低下を防止し、製品コストの増大を防止することが可能となる。さらに、前記大気ボックスが密閉されていることにより、計測デバイス等の計測手段が良好に動作して精度よく測定することが可能となる。

本発明は、前記測定手段が、前記大気ボックスの前記支持部に対するＸＹ方向で取り付け位置を測定するように直交して前記大気ボックスに垂設される測定面と、前記支持部側に設けられて前記測定面に対する距離を測定する位置センサとを有することで、水平面内方向において、被処理体（基板）の進行方向およびこれに直交する方向における歪みに起因した計測手段の取り付け位置ずれを修正することが可能となる。

本発明によれば、基板サイズの大型化に対応し、歪みにより計測手段の取り付け状態が変動した場合でも処理室内の状態を変化させずに、例えば、真空を維持したままで、計測手段の取り付け位置を修正することができる。さらに、計測手段（光学系カメラ）におけるＷＤ（Working distance）を所定の範囲内に設定して、成膜室内の真空度の低下やリークを生じることなく、メンテナンスの作業性の低下を防止でき、製品コストの増大を防止することが可能となる、という効果を奏することができる。

本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造装置の一実施形態を示す模式正面図である。 有機ＥＬデバイスの製造工程を示す模式断面図である。 本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造装置の一実施形態における計測手段を示す模式斜視図である。

以下、本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における有機ＥＬデバイスの製造装置を示す模式正面図であり、図において、符号１０は、有機ＥＬデバイスの製造装置である。

本実施形態における有機ＥＬデバイスの製造装置１０は、図１に示すように、前段のプロセスを行う処理室Ａと後段のプロセスを行う処理室Ｂとの間に、仕切りバルブＡ１、Ｂ１を介して設けられた、減圧可能な単一の内部空間Ｓ１を有する成膜室（チャンバ）Ｓを備え、前記処理室Ａから前記成膜室Ｓへ搬入された平板状の被処理体Ｗが、該成膜室Ｓの内部空間Ｓ１内に配された複数のゾーンＺ１〜Ｚ３を通過して前記処理室Ｂへ搬出されることにより有機ＥＬデバイスを製造する装置である。

本実施形態における有機ＥＬデバイスの製造装置１０によって製造される有機ＥＬデバイスは、図３にその一例を示すように、ガラスや可撓性材料等とされる透明基板Ｗに、陽極として機能するＩＴＯ等の第一導電膜Ｖ１が形成され、前記第一導電膜Ｖ１上に正孔輸送層Ｖ２が形成され、前記正孔輸送層Ｖ２上に発光層Ｖ３が形成され、前記発光層Ｖ３上に電子輸送層Ｖ４が形成され、前記電子輸送層Ｖ４上に陰極として機能する第二導電膜Ｖ５が形成されている。

有機ＥＬデバイスの製造装置１０において、図１に示すように、チャンバＳに前記複数のゾーンＺ１〜Ｚ３として、保持手段（基板チャック）Ｔを用いて前記被処理体Ｗの裏面（一面）を保持する第一ゾーンＺ１、前記保持手段Ｔにより保持された前記被処理体Ｗの表面（他面）上に陽極として機能するＩＴＯ等の第一導電膜Ｖ１を形成し、前記第一導電膜Ｖ１上に正孔輸送層Ｖ２を形成し、前記正孔輸送層Ｖ２上に発光層Ｖ３を形成し、前記発光層Ｖ３上に電子輸送層Ｖ４を形成し、前記電子輸送層Ｖ４上に陰極として機能する第二導電膜Ｖ５を形成する第二ゾーンＺ２、前記被処理体Ｗの移動方向における前記第二ゾーンＺ２の下流側位置で保持手段Ｔから被処理体Ｗの保持を解除する第三ゾーン（検査ゾーン）Ｚ３、が順に並んで構成されている。なおこれらの第二ゾーンＺ２における蒸着源Ｅ等は、模式的に示されたものであり、それぞれの蒸着膜Ｖ１〜Ｖ５等に対応して設けられるものであり、また、蒸着源を加熱する加熱手段、温度測定手段、膜厚制御用のシャッター等は図示を省略する。また、有機ＥＬデバイスの製造装置１０における雰囲気ガス制御手段も図示を省略する。

有機ＥＬデバイスの製造装置１０において、図１に示すように、第一ゾーンＺ１〜第三ゾーンＺ３に亘って、基板Ｗを吸着した基板チャックＴを搬送する基板搬送部（搬送手段）Ｌ１として、基板チャックＴの移動方向と直交する軸線を有するローラＬａが水平方向に多数並設され、図示しない駆動手段により、基板チャックＴを搬送方向Ｈに搬送する。

有機ＥＬデバイスの製造装置１０は、第一ゾーンＺ１において、基板Ｗと基板チャックＴとの相対的な位置を計測する計測手段（光学系カメラ）Ｃ００を有する。これらの光学系カメラとしては、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなど、発熱の少ないものを採用することが好ましい。
計測手段（光学系カメラ）Ｃ００は、基板搬送部Ｌ１より下側位置に固設されることが好ましい。

計測手段Ｃ００は、内部空間Ｓ１に対して密閉された大気ボックスＢＯに内蔵されて、大気ボックスＢＯが支持部２０を介してチャンバに固設されている。
計測手段Ｃ００は、水平面内で直交する２方向であるＸＹ方向において、支持部２０に対する前記大気ボックスの取り付け位置を測定する測定手段２３，２４と、測定手段２３，２４の測定結果に基づいて大気ボックスＢＯの支持位置を調整する調整手段２６を有している。

調整手段２６は、図示しないＸＹステージ等の位置調整が可能な構成とされ、リファレンスベース２２（支持部２０）に対して、基板Ｗの搬送方向（進行方向）Ｈと、これに直交する基板幅方向Ｈｂとにおける大気ボックスＢＯの位置調整が可能とされている。
後述するように、たとえば、基板（被処理体）Ｗの搬送方向（進行方向）ＨをＸ方向、これ（Ｈ：Ｘ方向）に直交する基板幅方向ＨｂをＹ方向とする。ただし、本発明においては、Ｘ方向とＹ方向とが逆であっても構わない。

測定手段２３，２４は、図３に示すように、大気ボックスＢＯの支持部２０に対するＸＹ方向で取り付け状態（位置）を測定するものとされ、具体的には、基板Ｗの搬送方向（進行方向）Ｈと、これに直交する基板幅方向Ｈｂとにそれぞれ直交して大気ボックスＢＯに垂設される測定面２３ｂ、２４ｂと、これら測定面２３ｂ、２４ｂと対向する位置として支持部２０側と一体に設けられて測定面２３ｂ、２４ｂに対する距離を測定する位置センサ２３ａ，２４ａとを有する。位置センサ２３ａ，２４ａは、それぞれ、支持部２０に立設された固定部２３ｃ，２４ｃに固定されている。なお、図１において、支持部２０は図示を省略している。

計測手段Ｃ２０における大気ボックスＢＯの内部では、図３に示すように、カメラＣ０１のレンズＣ０１ａが大気ボックスＢＯに設けられた測定窓部Ｂｂを通して測定可能な位置に設けられる。

支持部２０としては、図３に示すように、チャンバ壁側に接続される接続部２１と、この接続部２１の上に載置固定された状態の板状のリファレンスベース２２とを有する。接続部２１は、チャンバＳの構造体とすることができ、内部空間Ｓ１内に設けられた梁やフレーム等の構造材を適用することができる。

大気ボックスＢＯは、真空性能として、収納側となる内部が大気圧、外部が例えば１×１０^−５Ｐａ程度の高真空であっても、歪み発生がないという条件を設定することができる。
測定窓部Ｂｂに光学的反射防止膜が設けられることができる。

本実施形態の有機ＥＬデバイスの製造装置１０においては、メンテナンス処理後に有機ＥＬデバイスの製造処理を開始する前、あるいは、製造中であっても、例えばチャンバＳを開放して大気圧とした場合や、処理温度に比べて極めて温度差の大きい温度まで降温あるいは昇温して、計測手段Ｃ００の収納された大気ボックスＢＯやこれを支持する支持部２０に歪みが生じる可能性があった場合に、測定手段２３，２４によって、大気ボックスＢＯが所定の場所からずれる、あるいは、計測手段Ｃ００の配置状態に歪みが生じてないかを測定する。

具体的には、位置センサ２３ａによって、固定部２３ｃから対向する測定面２３ｂまでの距離を測定し、その値が所定の範囲にあれば基板幅方向Ｈｂにおいて合格、測定値が所定範囲から外れていた場合には、基板幅方向Ｈｂにおいてリファレンスベース２２に対するずれ（歪み）が発生していると判断する。同様に、位置センサ２４ａによって、固定部２４ｃから対向する測定面２４ｂまでの距離を測定し、その値が所定の範囲にあれば搬送方向Ｈにおいて合格、測定値が所定範囲から外れていた場合には基板搬送方向Ｈにおいてリファレンスベース２２に対するずれ（歪み）が発生していると判断する。

測定手段２３，２４の測定結果に基づいて、計測手段Ｃ００の取り付け位置に歪みが生じていない場合には、後述する有機ＥＬデバイスの製造動作を開始する。
また、測定手段２３，２４の測定結果に基づいて、計測手段Ｃ００に基板幅方向Ｈｂまたは搬送方向Ｈにおいてずれ（歪み）が発生している場合には、大気ボックスＢＯの支持位置を調整手段２６により調整する。大気ボックスＢＯの支持位置を調整終了した後、後述する有機ＥＬデバイスの製造動作を開始する。

次に、本実施形態の有機ＥＬデバイスの製造装置１０における有機ＥＬデバイスの製造動作について説明する。

本実施形態においては、処理室Ａにおいて前段のプロセスを行い、この前処理が終了した基板Ｗを図示しない、搬送手段により仕切りバルブＡ１を介してチャンバＳ内に搬送する。
次いで、第一ゾーンＺ１において、基板チャック（保持手段）Ｔを用いて基板（被処理体）Ｗの裏面（一面）を保持する。
この際、光学系カメラ（計測手段）Ｃ００によって、基板チャックＴと基板Ｗとの位置を計測して所望の位置に設定する。

次いで、第二ゾーンＺ２の第一の蒸着位置において、基板チャックＴにより保持された基板Ｗの表面（下面）上に陽極として機能するＩＴＯ等の第一導電膜Ｖ１を形成する。

次いで、基板チャックＴを基板搬送部Ｌ１によって第二の蒸着位置に移動し、同様にして、第一導電膜Ｖ１上にマスクＭのパターンＭａに応じた正孔輸送層Ｖ２を形成する。

次いで、基板チャックＴを基板搬送部Ｌ１によって第三の蒸着位置に移動し、同様にして、正孔輸送層Ｖ２上にマスクＭのパターンＭａに応じた発光層Ｖ３を形成する。

次いで、基板チャックＴを基板搬送部Ｌ１によって第四の蒸着位置に移動し、同様にして、発光層Ｖ３上にマスクＭのパターンＭａに応じた電子輸送層Ｖ４を形成する。

次いで、基板チャックＴを基板搬送部Ｌ１によって第五の蒸着位置に移動し、同様にして、電子輸送層Ｖ４上にマスクＭのパターンＭａに応じた第二導電膜Ｖ５を形成する。

次いで、基板チャックＴを基板搬送部Ｌ１によって第三ゾーンＺ３に移動し、基板チャックＴによる保持を解除するとともに、このチャンバＳ内における処理が終了した基板Ｗを、図示しない搬送手段により仕切りバルブＢ１を介して処理室Ｂ０における後段のプロセスへと搬送する。

本実施形態における有機ＥＬデバイスの製造装置１０によれば、メンテナンス処理後に有機ＥＬデバイスの製造処理を開始する前、あるいは、製造中であっても、例えばチャンバＳを開放して大気圧とした場合や、処理温度に比べて極めて温度差の大きい温度まで降温あるいは昇温して、計測手段Ｃ００の収納された大気ボックスＢＯやこれを支持する支持部２０に歪みが生じる可能性があった場合に、測定手段２３，２４によって、大気ボックスＢＯの内部に収納された計測手段Ｃ００が所定の場所からずれる、あるいは、計測手段Ｃ００の配置状態に歪みが生じてないかを測定して、これを調整手段２６により修正可能とされているので、基板サイズが大型化した場合であってもこれに対応して、成膜室Ｓ内の真空度の低下やリークを生じることなく、処理室Ｓ内部の真空状態を維持したままで、歪みによる計測手段Ｃ００の取り付け位置不具合発生を防止することができ、さらに、歪みが発生した場合でも計測手段Ｃ００の取り付け位置を容易に修正することができる。

さらに、大気ボックスＢＯが密閉されていることにより、計測デバイス等の計測手段が良好に動作して精度よく測定することが可能となる。また、計測手段Ｃ００を大気ボックスＢＯの内部に収納したことにより、計測手段（光学系カメラ）Ｃ００におけるＷＤ（Working distance）を所定の範囲内に設定して、マスクＭの位置計測を精度よくおこなうことを安価に可能とすることができる。同時に、真空中では正常動作が確実でない計測デバイスを用いても安価にかつ精度よく計測をおこなうことができる。また、チャンバＳの内壁形状を、この計測用に複雑な凹凸形状とする必要がないので、メンテナンス性を確保し、また、リーク発生の可能性を低減して、同時に、製品コストの増大を防止することが可能となる。

１０…有機ＥＬデバイスの製造装置
２０…支持部
２１…接続部
２２…リファレンスベース
２３，２４…測定手段
２３ａ，２４ａ…位置センサ
２３ｂ，２４ｂ…測定面
２３ｃ，２４ｃ…固定部
２６…調整手段
Ｃ００…計測手段
Ｃ０１ａ…レンズ
Ｚ１〜Ｚ３…ゾーン
Ｌ１…基板搬送部（搬送手段）
ＢＯ…大気ボックス
Ｂｂ…計測窓部
Ｈ…搬送方向(進行方向）
Ｈｂ…基板幅方向
Ｍ…マスク
Ｅ…蒸着源
Ｗ…基板（被処理体）
Ｔ…基板チャック（保持手段）
Ｓ…チャンバ（成膜室）
Ｓ１…内部空間
ＸＹ…ＸＹステージ（調整手段）
ＬＥＤ…照射手段
Ａ１，Ｂ１…仕切りバルブ

Claims (2)

1. 前段のプロセスを行う処理室Ａと後段のプロセスを行う処理室Ｂとの間に設けられた、減圧可能な単一の内部空間を有する成膜室を備え、前記処理室Ａから前記成膜室へ搬入された被処理体が、該成膜室の内部空間内に配された複数のゾーンを通過して前記処理室Ｂへ搬出されることにより有機ＥＬデバイスを製造する装置であって、
   前記複数のゾーンとして、
   保持手段を用いて前記被処理体の裏面を保持する第一ゾーン、
   前記保持手段により保持された前記被処理体の表面上に蒸着膜を形成する第二ゾーン、
   前記保持手段から前記被処理体の保持を解除する第三ゾーン、
   が順に並んで構成されており、
   前記第一ゾーンにおいて、前記被処理体と前記保持手段との位置を計測する計測手段が設けられ、
   前記計測手段が前記内部空間に対して密閉された大気ボックスに内蔵されて、該大気ボックスが支持部を介して前記成膜室に支持されるとともに、該支持部に対して、前記大気ボックスのＸＹ方向で取り付け位置を測定する測定手段と、該測定手段の測定結果に基づいて前記大気ボックスの支持位置を調整する調整手段を有しており、
   前記ＸＹ方向のうち、Ｘ方向は前記被処理体の搬送方向、Ｙ方向は前記搬送方向に直交する前記被処理体の幅方向とする、ことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造装置。
2. 前記測定手段が、前記大気ボックスの前記支持部に対するＸＹ方向で取り付け位置を測定するように直交して前記大気ボックスに垂設される測定面と、前記支持部側に設けられて前記測定面に対する距離を測定する位置センサとを有することを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬデバイスの製造装置。

Images