JP7148587B2 - 成膜装置、および電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マスクを介して基板に成膜を行う成膜装置、および電子デバイスの製造方法に関するものである。

有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）の製造においては、有機ＥＬ表示装置を構成する有機発光素子（有機ＥＬ素子；ＯＬＥＤ）を形成する際に、成膜装置の蒸発源から蒸発した蒸着材料を、画素パターンが形成されたマスクを介して、基板に成膜することで、有機物層や金属層を形成する。

かかる成膜装置又はこれを含む成膜システムとして、クラスタ式の成膜システムがよく使われている。クラスタ式の成膜システムでは、基板に成膜が行われる複数の成膜室が、搬送ロボットが設けられる搬送室の周りにクラスタ状に配置され、基板が搬送ロボットによって各成膜室に順に搬送され成膜されることで、有機発光素子を構成する複数層の膜が形成される。

そして、クラスタ式の成膜システムでは、搬送室の周囲にマスクストック室も配置される。マスクストック室には、成膜室で使われる新しいマスクと、使用済みのマスクが収納される。搬送ロボットは、成膜工程に使われる新しいマスクをマスクストック室から成膜室に搬送し、また、使用済みのマスクを成膜室からマスクストック室に搬送する。

一方、有機ＥＬ表示装置の製造コストを下げるために、成膜工程に用いられる基板は、ますます大型化している。例えば、第６世代のフルサイズの基板は、約１５００ｍｍ×約１８５０ｍｍのサイズを持つが、第８世代のフルサイズの基板は、約２２００ｍｍ×約２５００ｍｍのサイズを持つ。

ところで、基板が大面積化するにつれ、マスクもこれに対応し大面積化される必要があるが、金属などで形成されるマスクの重さが重量化する問題がある。例えば、第６世代の基板に用いられるマスクの重量は約８０ｋｇであるが、第８世代の基板に用いられるマスクの重量は約２００ｋｇもある。このように、基板の大面積化に伴い、マスクが重量化すると、マスクの搬送が難しくなる。

クラスタ式の成膜システムでは、多関節アームに、基板ＷまたはマスクＭを保持するハンドが装着された構造を持つロボットが、搬送ロボットとして主に使われる。しかし、このような構造の搬送ロボットでは、２００ｋｇ以上もある重量化したマスクを搬送することは困難である。

本発明は、重量化したマスクに対応し、搬送ロボットを用いずに、大面積化した基板への成膜が可能な成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様による成膜装置は、搬送経路に沿って基板を搬送させる搬送機構と、前記搬送経路に沿って搬送される基板に対して、マスクを介して蒸着材料を成膜する複数の成膜室と、前記搬送経路と並んで配置された移動路に沿って移動可能に設けられ、前記複数の成膜室のそれぞれとマスクを受け渡すためのマスクストック装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インライン式の成膜システムで、重量化したマスクの成膜室への搬入と搬出が、マスクストッカ移動路に沿って移動可能に設けられたマスクストック装置によって行われる。

図１は、有機ＥＬ表示装置の成膜装置を示す概念図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の一部構成を示す模式図である。 図３は、本発明の他の実施形態に係る成膜装置の一部構成を示す模式図である。 図４は、マスクストック装置の構成を模式的に示す正面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るマスクストック装置と成膜室との間のマスク搬送機構を説明するための模式図である。 図６は、本発明の一実施形態による成膜装置によって製造される電子デバイスを示す模式図である。

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置、あるいは装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更することができ、本発明の範囲を以下の記載の実施形態に限定する趣旨のものではない。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。

本発明は、成膜対象物に蒸発による成膜を行う成膜装置に好適であり、典型的には有機ＥＬパネルを製造するために基板に対して有機材料及び／又は金属性材料等を蒸着して成膜する成膜装置に適用できる。成膜対象物たる基板の材料は、チャッキング可能な材料であればよく、ガラス以外にも、高分子材料のフィルム、金属、シリコンなどの材料を選択することができる。基板は、例えば、ガラス基板上にポリイミドなどのフィルムが積層された基板またはシリコンウエハであってもよい。成膜材料としても、有機材料以外に、金属性材料（金属、金属酸化物など）などを選択してもよい。

＜成膜装置の全体構成＞
図１は、有機ＥＬ表示装置の成膜装置１００の全体構成を示す概念図である。概略、成膜装置１００は、成膜処理工程搬送路１１０ａと、リターン搬送路１１０ｂとを含み、成膜処理工程搬送路１１０ａとリターン搬送路１１０ｂとの間で搬送キャリアＣを回収及び供給するための、キャリア回収搬送路１１０ｃ、およびキャリア供給搬送路１１０ｄを備えることで、循環型搬送路を構成する。成膜装置１００は、循環型搬送路を構成する各構成要素、例えば基板搬入／反転室１０１、成膜室１０３、基板反転／排出室１０５を含む。また、本発明の実施形態に係る成膜装置１００は、成膜室１０３とマスクＭを受け渡すためのマスクストック室１０７をさらに含む。

本実施形態による成膜装置１００では、外部より基板Ｇが搬送方向に搬入され、基板ＧとマスクＭが搬送キャリアＣ上に位置決めされて保持され、搬送キャリアＣが成膜処理工程搬送路１１０ａ上を移動しながら基板Ｇに対して成膜処理を施された後、成膜済みの基板Ｇが排出される。リターン搬送路１１０ｂでは、成膜済みの基板Ｇが排出された後の空の搬送キャリアＣが、基板搬入位置側へ搬送される。

実施形態によって、循環型搬送路は、アライメント室とマスク分離室をさらに含んで構成される場合もある。この場合、循環型搬送路は、アライメント室にマスクを供給するマスク供給搬送路と、マスク分離室からマスクを回収するマスク回収搬送路をさらに含み、リターン搬送路１００ｂを通じて、搬送キャリアＣと共にマスクＭも回収される。

以下、図１を参照して、成膜装置１００に含まれる構成要素での動作および処理についてより詳細に説明する。

成膜装置１００の成膜処理工程搬送路１１０ａでは、まず、成膜装置１００の外部から基板Ｇが基板搬入／反転室１０１に搬入されて搬送キャリアＣ上に保持され、搬送キャリアＣとともに上下反転（表裏反転）される。

すなわち、外部の基板ストッカ（不図示）から成膜処理工程搬送路１１０ａ上の基板搬入／反転室１０１に基板Ｇが搬入され、先に搬入されている空の搬送キャリアＣ上の所定の保持位置で、基板チャッキング手段（例えば、静電チャックまたは粘着チャック）によりチャッキングされる。この時、搬送キャリアＣは、基板保持面または基板チャッキング面が上方を向いた姿勢である。基板Ｇは、搬送ロボット（不図示）により基板チャッキング面の上側から搬入されて、基板チャッキング面に載置される。

続いて、基板Ｇを保持した搬送キャリアＣは、基板搬入／反転室１０１の回転駆動装置（不図示）により上下反転（表裏反転）される。例えば、回転駆動装置は、基板Ｇを保持した搬送キャリアＣを進行方向を軸として１８０度回転させる。これにより、搬送キャリアＣおよび基板Ｇの上下が反転し、基板Ｇが搬送キャリアＣのチャッキング面の下方側になり、基板Ｇの成膜面は下方を向くことになる。実施形態によって、回転駆動装置は、アライメント機構を含む場合もある。

反転した搬送キャリアＣは、ローラ搬送または磁気浮上搬送方式によって、成膜室１０３に搬入される。実施形態によって、成膜室１０３は、基板Ｇの搬送経路に沿って複数の成膜室が直列に接続されており、各成膜室では、基板Ｇが停止した状態で成膜が行われる場合（図２参照）もあり、また、一つ以上の成膜室を含み、成膜室では、基板Ｇが搬送されながら成膜が行われる場合（図３参照）もある。つまり、前者の実施形態では、複数の成膜室に順次基板Ｇが搬送され、各成膜室において成膜動作が行われる。後者の実施形態では、成膜室内で基板Ｇが搬送されながら成膜動作が行われる。以下、前者の実施形態を中心に説明する。

搬送キャリアＣが搬入された一番目の成膜室１０３ａ（図２参照）では、まず、基板ＧとマスクＭのアライメント動作が行われる。一番目の成膜室（１０３ａ）には、マスクストック室１０７から搬入されたマスクＭが、搬送キャリアＣの下方に設置されているマスク支持ユニット（不図示）によって支持されている。マスク支持ユニットの上昇によって搬送キャリアＣに保持された基板Ｇに接近し、所定の距離(計測位置)になると、基板ＧとマスクＭのアラインメント動作が行われる。

アラインメント動作では、アラインメントカメラによって、基板ＧとマスクＭに予め形成されているアラインメントマークを撮像し、両者の位置ずれ量及び方向を計測する。計測された位置ずれ量及び方向に基づいて、搬送キャリアＣの搬送駆動系（例えば、磁気浮上搬送系）により搬送キャリアＣの位置を移動することによって位置調整（アラインメント）を行う。基板ＧとマスクＭの相対位置ずれ量が所定の閾値内に収まると、搬送キャリアＣに設置された磁力印加手段（不図示）によりマスクＭが引き寄せられ、マスクＭが基板Ｇに密着する。

一番目の成膜室１０３ａでは、搬送キャリアＣに保持された基板ＧとマスクＭを密着させた状態で、成膜室１０５下部に配置された蒸発源を所定の速度で移動させながら有機ＥＬ発光材料を蒸発させて上方の基板Ｇに真空成膜する。実施形態によっては、蒸発源は固定した状態で、搬送キャリアＣに保持された基板Ｇとこれに密着したマスクＭを所定の速度で移動、または、回転させながら、成膜工程を行う場合もある。一番目の成膜室１０３ａでの成膜動作が完了すると、マスク支持ユニットが下降し、マスクＭが基板Ｇから所定の距離離隔される。そして、基板Ｇを保持している搬送キャリアＣは、ローラ搬送または磁気浮上搬送方式により、一番目の成膜室１０３ａから二番目の成膜室１０３ｂ（図２参照）に搬送される。二番目の成膜室１０３ｂでも、一番目の成膜室１０３ａと同様に、基板ＧとマスクＭのアライメント工程が行われた後、成膜動作が行われる。そして二番目の成膜室１０３ｂで成膜動作が完了すると、基板Ｇを保持する搬送キャリアＣは、二番目の成膜室１０３ｂから次の成膜室に搬送される。以後、三番目の成膜室１０３ｃ（図２参照）、四番目の成膜室１０３ｄ（図２参照）などでも同様にアライメント動作と成膜動作が順次行われる。

マスクＭの交換が必要な場合は、使用済みのマスクＭは該成膜室１０３からマスクストック室１０７に搬出されて、新しいマスクＭがマスクストック室１０７から該成膜室１０３に搬入される。このため、マスクストック室１０７が成膜室１０３に隣接して配置されている。

すべての成膜室１０３で成膜処理を終えて成膜室１０３から排出された搬送キャリアＣは、基板Ｇだけを保持したまま基板反転／排出室１０５に移動する。基板反転／排出室１０５内では、回転駆動装置（不図示）が搬送キャリアＣを進行方向を軸として１８０度回転させる。これによって、基板Ｇの成膜面が上方を向くようになる。

続いて、基板Ｇが搬送キャリアＣからチャッキング解除され、基板Ｇは、図示しない排出機構によって次の工程に搬送される。

基板反転／排出室１０５で基板Ｇを排出し空の状態になった搬送キャリアＣは、キャリア回収搬送路１１０ｃに沿って、リターン搬送路１１０ｂの始点位置に搬送される。そして、空の搬送キャリアＣは、リターン搬送路１１０ｂに沿って基板搬入／反転室１０１に搬送される。この際、キャリア供給搬送路１１０ｄでは、リターン搬送路１１０ｂに沿って搬送された空の搬送キャリアＣが、リターン搬送路１１０ｂから成膜処理工程搬送路１１０aの始点位置である基板搬入・反転位置に搬送される。

これによって、本発明の実施形態による成膜装置１００は、循環型の搬送路を構成するようになる。

また、成膜装置１００は、循環型搬送路に配置された構成要素の他に、前述したように、複数の成膜室１０３のそれぞれとマスクＭを受け渡すためのマスクストック室１０７をさらに含む。実施形態によって、マスクストック室１０７は、複数の成膜室１０３それぞれに対応するよう、複数設けられる場合もある。

一方、本発明の実施形態によれば、マスクストック室１０７は、成膜処理工程搬送路１１０ａ と並んで配置された、マスクストッカ移動路１１０ｅに沿って移動可能に配置さ
れる。これによれば、マスクストック室１０７がマスクストッカ移動路１１０ｅに一つだけ配置されるので、成膜装置１００の構成が簡単になる。マスクストック室１０７は、図示しない搬送ローラなどにより、マスクストッカ移動路１１０ｅに沿って搬送される。

以下、図２及び図３を参照し、マスクストック室１０７（マスクストック装置）を含む
、本発明の実施形態に係る成膜装置について、より具体的に説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る成膜装置１００ａの一部構成を示す概念図である。図２に示された成膜装置１００ａは、図１に示した循環型搬送路の成膜装置１００二つが隣接して配置されている、２ライン構造のインライン式の成膜装置の場合である。図２の成膜装置１００ａは、例えば、有機物を成膜するための有機成膜装置でもよいが、これに限定されるものではない。

図２を参照すると、成膜装置１００ａの各ラインの成膜処理工程搬送路１１０ａには、複数の成膜室１０３ａ～１０３ｄが直列に接続されて配置されている。基板Ｇがチャッキングされている搬送キャリアＣは、搬送ローラまたは磁気浮上機構などのような搬送機構により複数の成膜室１０３ａ～１０３ｄに沿って搬送される。前述したように、成膜室１０３ａ～１０３ｄのそれぞれに搬送キャリアＣが搬入されると、予め搬入されているマスクＭとのアライメント動作が行われた後、蒸発源Ｓから放出される蒸着材料がマスクＭを介して基板Ｇに成膜される。

この際、搬送キャリアＣは成膜室１０３ａ～１０３ｄ内に固定されており、蒸発源Ｓが成膜室１０３ａ～１０３ｄ内で移動しながら、基板Ｇ全体に対して成膜が行われる。蒸発源Ｓは、図示されたように、搬送キャリアＧの搬送方向と平行な方向に移動してもよく、または搬送キャリアＧの搬送方向と交差する方向に移動してもよい。または、蒸発源Ｓは固定され、基板Ｇが回転しながら成膜動作が行われる場合もある。各成膜室１０３ａ～１０３ｄで成膜動作が完了すると、搬送キャリアＣは、次の成膜室１０３ｂ～１０３ｄ、または基板反転／排出室１０５に搬送される。

２ライン構造のインライン式の成膜装置１００ａでは、第１ラインの成膜室１０３ａ～１０３ｄと、第２ラインの隣接した成膜室１０３ａ～１０３ｄとの間で、蒸発源Ｓは移動することができる。これによれば、第１ラインの成膜室１０３ａ～１０３ｄでアライメント動作など成膜動作の準備が行われている間に、第２ラインの成膜室１０３ａ～１０３ｄで成膜動作を行うことができる。逆に第１ラインの成膜室１０３ａ～１０３ｄで成膜動作を実施中に、第２ラインの成膜室１０３ａ～１０３ｄでアライメント動作など成膜動作の準備を行うことができる。したがって、蒸着材料の損失を防止するとともに、生産性を向上させることができる。

マスクストック装置１０７は、成膜処理工程搬送路１１０ａと並んで移動できるようにマスクストッカ移動路１１０ｅに配置されている。マスクストック装置１０７は、搬送ローラや磁気浮上移動機構などの所定の移動機構によってマスクストッカ移動路１１０ｅに沿って移動される。これにより、マスクストック装置１０７は、複数の成膜室１０３ａ～１０３ｄのうち一つの成膜室とマスクＭを受け渡しすることができる位置に移動される。つまり、マスクストック装置１０７は、マスクＭの交換が必要な成膜室と対応する位置に、マスクストッカ移動路１１０ｅに沿って移動し、該成膜室から使用済みのマスクＭを受け取り、新しいマスクＭを該成膜室に受け渡す。

図３は、本発明の他の実施形態に係る成膜装置１００ｂの一部構成を示す概念図である。図３に示された成膜装置１００ｂも、図１に示した循環型搬送路の成膜装置１００２つが隣接して配置されている、２ライン構造のインライン式の成膜装置の場合である。図３に示された成膜装置１００ｂは、金属材料を成膜するための金属成膜装置であってよいが、これに限定されるものではない。

図３を参照すると、成膜装置１００ｂの各ラインの成膜処理工程搬送路１１０ａは、１つまたはそれ以上の成膜室１０３ｅ、１０３ｆを含む。つまり、各ラインの成膜処理工程
搬送路１１０ａには、１つの成膜室１０３ｅだけ配置される場合もある点が、図２の成膜装置１００ａと異なる。また、図３に示されている成膜室１０３ｅでは、蒸発源Ｓは固定されており、搬送キャリアＣとマスクＭがアライメントされた後、ともに搬送されながら成膜動作が行われる。

より具体的には、成膜室１０３ｅ、１０３ｆそれぞれに搬送キャリアＣが搬入されると、マスクストック装置１０７から予め搬入されているマスクＭとのアライメント動作が各成膜室１０３ｅ、１０３ｆの入口側で行われる。実施形態によって、各成膜室１０３ｅ、１０３ｆの前にアライメント室が別途設けられる場合もある。

そして、アラインメントされた搬送キャリアＣとマスクＭが成膜室１０３ｅ、１０３ｆに沿って出口側に向かって搬送される間に、蒸発源Ｓから放出される蒸着材料がマスクＭを介して基板Ｇに成膜される。この際、蒸発源Ｓは、成膜室１０３ｅ、１０３ｆ内に固定されている。各成膜室１０３ｅ、１０３ｆで成膜動作が完了すると、搬送キャリアＣは、次の成膜室１０３ｆまたは基板反転／排出室１０５に搬送される。

マスクストック装置１０７は、成膜処理工程搬送路１１０ａと並んで移動できるようにマスクストッカ移動路１１０ｅに配置されている。搬送ローラなどの移動機構により、マスクストック装置１０７は、マスクストッカ移動路１１０ｅに沿って移動される。これにより、マスクストック装置１０７は、複数の成膜室１０３ｅ、１０３ｆそれぞれの入口側にマスクＭを受け渡し、複数の成膜室１０３ｅ、１０３ｆそれぞれの出口側からマスクＭを受け渡される。つまり、マスクストック装置１０７は、マスクＭを成膜室１０３ｅ、１０３ｆの入口側に渡してから、マスクストッカ移動路１１０ｅに沿って成膜室１０３ｅ、１０３ｆの出口側に移動して、成膜室１０３ｅ、１０３ｆの出口側からマスクＭを受け取って回収する。実施形態によっては、マスクストック装置１０７から一番目の成膜室１０３ｅの入口側またはアライメント室（不図示）にマスクＭが搬入され、最後の成膜室１０３ｆの出口側またはマスク分離室１０３ｇでマスクＭが搬送キャリアＣから分離される場合もある。

なお、図３に図示した金属成膜装置は、図２に図示した有機成膜装置の下流側に接続した構成としてもよい。すなわち、成膜室１０３ａ～１０３ｄの下流側に直列に成膜室１０３ｅ（または成膜室１０３ｅおよび１０３ｆ）を設けた構成としてもよい。この場合、基板は搬送ロボットを用いることなく各成膜室に設けられる搬送機構により順次搬送され、大面積基板に対する有機膜および金属膜の成膜を効率的に行える。

このように、本発明の実施形態に係る成膜装置１００ａ、１００ｂでは、マスクストッカ移動路１１０ｅに沿って移動可能なマスクストック装置１０７と、各成膜室１００ａ～１００ｆとの間でマスクＭの搬送が行われるが、以下、そのためのマスクストック装置１０７と成膜室１００ａ～１００ｆとの間のマスク搬送機構について説明する。

＜マスク搬送機構＞
マスクＭには、所定の蒸着パターンが形成されており、蒸発源Ｓから蒸発された蒸着材料は、このマスクＭの蒸着パターンを介して被蒸着体である基板Ｇ上に蒸着される。蒸着（成膜）動作が繰り返し行われると、マスクＭ上には蒸着材料の残留物が徐々に付着されるが、この蒸着残留物によりマスクＭの開口が詰まることで、基板Ｇに形成される蒸着パターンの精度が落ちる原因となる。このため、マスクＭは所定枚数の基板Ｇに対する蒸着が行われたら、新しいマスクに交換する必要がある。マスク搬送機構は、マスクストック装置１０７と成膜室１０３ａ～１０３ｆとの間でマスクを搬送するための手段である。

マスクストック装置１０７は、このマスクＭ交換のために、蒸着処理に使われる前の新
しいマスクと使用済みのマスクを収納する収納装置としての役割をする。つまり、使用済みのマスクは、成膜室１００ａ～１００ｆからマスクストック装置１０７内に搬送されて収納され、新しいマスクがマスクストック装置１０７から成膜室１００ａ～１００ｆ内に搬送される。

図４は、一実施形態に係るマスクストック装置１０７の構成を模式的に示す正面図である。

図４を参照すると、マスクストック装置１０７内には、マスクＭを収納するカセット２１０、２２０が配置される。カセット２１０、２２０は、複数のマスクＭが収納可能な複数の段（図示した例では、４段）構造となっている。つまり、カセット２１０、２２０は、カセットの両側壁にマスクＭの両端を支持できる支持部２１１，２２１が上下に複数段設置されている。また、マスクストック装置１０７の内部には、複数のカセット２１０、２２０が上下に複数積層して配置している。図示された例は、上下に２つのカセット２１０、２２０が配置されている例である。

上下に積層配置されたカセット２１０、２２０は、昇降機構２１５に接続されて、昇降機構２１５の駆動によりガイドレール２１４に沿って上下移動することによって、マスクストック装置１２０の略中央高さの位置に設けられたマスク搬送口（不図示）に向かって昇降される。本発明の実施形態によれば、カセット２１０、２２０は、後述する成膜室１０３ａ～１０３ｆのマスク搬出入用のバルブ２４６（図５参照）の高さまで昇降される。例えば、上下積層のカセット２１０、２２０において一番上のマスク収納位置である最上段支持部２１１からマスクを搬出（または、該位置にマスクを搬入）しようとする場合には、積層されたカセット２１０、２２０をマスクストック装置１０７の底の位置まで下降させた後、最上段支持部２１１がマスク搬送口および／またはマスク搬出入用のバルブ２４６の高さに位置するようにする。また、上下積層のカセット２１０、２２０において一番下のマスク収納位置である最下段支持部からマスクを搬出（または該位置にマスクを搬入）しようとする場合には、積層されたカセット２１０、２２０をマスクストック装置１０７の天井位置まで上昇させた後、最下段支持２１１がマスク搬送口および／またはマスク搬出入用のバルブ２４６の高さに位置するようにする。このようなカセット２１０、２２０の昇降機構としては、例えば、マスクストック装置１０７の両側壁にガイドレール２１４を設け、このガイドレール２１４に沿ってカセット２１０、２２０を載置したステージがモータ駆動により昇降するようにする構造などが採用される。

本発明の実施形態によれば、搬出しようとするマスクＭが収納されているカセット２１０、２２０の支持部２１１、または搬入しようとするマスクＭが収納されるカセット２１０、２２０の支持部２１１、がマスク搬送口またはマスク搬出入用のバルブ２４６の高さに位置すると、該支持部２１１と成膜室１０３ａ～１０３ｆ、より具体的には、成膜室１０３ａ～１０３ｆのマスク支持ユニット（不図示）との間での、マスクの交換は、支持部２１１とマスク支持ユニットのそれぞれに備えられているマスク搬送機構によって行われる。すなわち、本発明の実施形態によれば、搬送ロボットを使用しない代わりに、マスクＭを支持する各支持部２１１と、各成膜室１０３ａ～１０３ｆのマスク支持ユニットに、別途のマスク搬送機構を設置して、支持部２１１と成膜室１０３ａ～１０３ｆとの間でマスクＭを搬送する。

図５は、本発明の一実施形態による、マスクストック装置１０７と成膜室１０３ａ～１０３ｆとの間のマスク搬送機構を説明するための模式図である。

図５を参照すると、マスク搬送機構は、カセット２１０、２２０の各支持部２１１に設置されたカセット側搬送機構２４２と、各成膜室１０３ａ～１０３ｆのマスク支持ユニッ
トに設置された成膜室側搬送機構２４４とを含む。マスク搬送機構はまた、成膜室１０３ａ～１０３ｆのマスクストッカ搬送路１００ｅ側壁面に設置され、開閉可能なマスク搬出入用のバルブ２４６をさらに含む。マスク搬出入用のバルブ２４６は、成膜室１０３ａ～１０３ｆとマスクストック装置１０７との間でマスクＭの交換をする場合にのみ開放され、成膜室１０３ａ～１０３ｆ内の真空破壊を最小化する。

カセット側搬送機構２４２は、カセット２１０、２２０の支持部２１１からマスクストック装置１０７のマスク搬送口まで延長されるように設置される。また、成膜室側搬送機構２４４は、マスク支持ユニット２３０からマスク搬出入用のバルブ２４６まで延長されるように設けられる。これによって、マスクＭを受け取って搬送する搬送ロボットがなくても、カセット２１０、２２０の支持部２１１と成膜室１０３ａ～１０３ｆのマスク支持ユニット２３０との間でマスクＭが搬送できる。

成膜室側搬送機構２４４は、成膜室１０３ａ～１０３ｆ内の他の構成要素、例えば、搬送キャリアＣの搬送ローラなどと干渉しない高さに設けられる。または、実施形態によっては、成膜室側搬送機構２４４は、成膜室１０３ａ～１０３ｆ内の他の構成要素と干渉しないよう昇降可能に設置される場合もある。

本実施形態の一態様によれば、カセット側搬送機構２４２と成膜室側搬送機構２４４は、それぞれ、磁気浮上用レールを含む。この場合、マスクＭのフレームには、磁石が設けられており、磁気浮上用レールには、磁力を発生させるための手段が設けられる。これによれば、マスクＭは、別途のキャリアに搭載され搬送されなくてもよい。また、磁気浮上用レール上で磁力によりマスクＭが浮上した状態で搬送されるので、搬送中にパーティクルが生じにくく、成膜不良を抑制できる。

本実施形態の他の態様によれば、カセット側搬送機構２４２と成膜室側搬送機構２４４は、それぞれ搬送ローラを含む。搬送ローラは、個別に駆動される場合もあり、または全体が一体で駆動される場合もある。この場合、マスクＭのフレームが搬送ローラ上に位置し、搬送ローラが回転することによってマスクＭが搬送される。したがって、マスクＭは、別途のキャリアに搭載され搬送されなくてもよい。また、搬送ローラを用いると、磁気浮上搬送機構に比べ、カセット２１０、２２０の支持部２１１やマスク支持ユニット２３０の構成がより単純化される。

上述の説明のように、本発明の実施形態に係る成膜装置は、成膜処理工程搬送路に隣接してマスクストッカ搬送路が備えられている。また、マスクストッカ搬送路に沿って移動可能なマスクストック装置が成膜室のそれぞれとマスクを受け渡す。このようなマスクストック装置と成膜室との間でのマスク搬送は、マスクストック装置のマスク支持部に備えられたマスク側搬送機構と、成膜室のマスク支持ユニットに備えられた成膜室側搬送機構によって行われるので、マスクを搬送するための搬送ロボットは要らない。

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施形態の成膜装置を用いた電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、電子デバイスの例として有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法を例示する。

図６（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図６（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図６（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域６
１において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。本実施例にかかる有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。

また、画素６２を同じ発光を示す複数の発光素子で構成し、それぞれの発光素子に対応するように複数の異なる色変換素子がパターン状に配置されたカラーフィルタを用いて、１つの画素が表示領域６１において所望の色の表示を可能としてもよい。例えば、画素６２を少なくとも３つの白色発光素子で構成し、それぞれの発光素子に対応するように、赤色、緑色、青色の各色変換素子が配列されたカラーフィルタを用いてもよい。あるいは、画素６２を少なくとも３つの青色発光素子で構成し、それぞれの発光素子に対応するように、赤色、緑色、無色の各色変換素子が配列されたカラーフィルタを用いてもよい。後者の場合には、カラーフィルタを構成する材料として量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ：ＱＤ）材料を用いた量子ドットカラーフィルタ（ＱＤ－ＣＦ）を用いることで、量子ドットカラーフィルタを用いない通常の有機ＥＬ表示装置よりも表示色域を広くすることができる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板６３上に、陽極６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、陰極６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施形態では、発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。なお、上述のようにカラーフィルタまたは量子ドットカラーフィルタを用いる場合には、各発光層の光出射側、すなわち、図６（ｂ）の上部または下部にカラーフィルタまたは量子ドットカラーフィルタが配置されるが、図示は省略する。

発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、陽極６４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と陰極６８は、複数の発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂに対して共通で形成されていてもよいし、発光素子毎に形成されていてもよい。なお、陽極６４と陰極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、陽極６４間に絶縁層６９が設けられている。さらに、有機ＥＬ層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護するための保護層７０が設けられている。

図６（ｂ）では正孔輸送層６５や電子輸送層６７が一つの層で示されているが、有機ＥＬ表示素子の構造によって、正孔ブロック層や電子ブロック層を含む複数の層で形成されてもよい。また、陽極６４と正孔輸送層６５との間には陽極６４から正孔輸送層６５への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、陰極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層を形成することもできる。

次に、有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。

まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）および陽極６４が形成された基板６３を準備する。

陽極６４が形成された基板６３の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、陽極６４が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層６９を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を第１の有機材料成膜装置に搬入し、静電チャックにて基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の陽極６４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層６５は表示領域６１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板６３を第２の有機材料成膜装置に搬入し、静電チャックにて保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、マスクを静電チャック２４に基板を介して吸着させた後、基板６３の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層６６Ｒを成膜する。

発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の有機材料成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇを成膜し、さらに第４の有機材料成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂを成膜する。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７を成膜する。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層６７まで形成された基板を金属性蒸着材料成膜装置で移動させて陰極６８を成膜する。

その後、プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層７０を成膜して、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を成膜装置に搬入してから保護層７０の成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

前記実施例は本発明の一例を示すものでしかなく、本発明は前記実施例の構成に限定されないし、その技術思想の範囲内で適宜に変形しても良い。

１００、１００ａ：成膜装置、１１０ａ：成膜処理工程搬送路 、１１０ｂ：リターン
搬送路、１１０ｃ：キャリア回収搬送路、１１０ｄ：キャリア供給搬送路、１１０ｅ：マスクストッカ移動路、１０３ａ～１０３ｆ：成膜室、１０５：基板排出／反転室、１０７：マスクストック装置、Ｃ： 搬送キャリア、Ｇ：基板、Ｍ：マスク、Ｓ：蒸発源

Claims (15)

1. 搬送経路に沿って基板を搬送させる搬送機構と、
   前記搬送経路に沿って搬送される基板に対して、マスクを介して蒸着材料を成膜する複数の成膜室と、
   前記搬送経路と並んで配置された移動路に沿って移動可能に設けられ、前記複数の成膜室のそれぞれとマスクを受け渡すためのマスクストック装置と、を備えることを特徴とする成膜装置。
2. 前記マスクストック装置は、マスクを搬送可能に支持する複数の支持部を有するカセットを一つ以上含み、
   前記複数の成膜室のそれぞれは、マスクを搬送可能に支持するマスク支持ユニットを含むことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記カセットの支持部は、前記カセットの両側壁に上下に設けられているカセット側マスク磁気浮上用レールを含み、
   前記マスク支持ユニットは、成膜室側マスク磁気浮上用レールを含むことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記カセットの支持部は、前記カセットの両側壁に上下に設置されているカセット側搬送ローラを含み、
   前記マスク支持ユニットは、成膜室側搬送ローラを含むことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
5. 前記成膜室の前記マスクストック装置側の側壁には、開閉可能なマスク搬出入用のバルブが設けられており、
   前記カセットは、前記マストストック装置内に昇降可能に設置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記複数の成膜室は、複数の第１成膜室と複数の第２成膜室とを含み、
   前記マスクストック装置は、第１マスクストック装置と第２マスクストック装置とを含
   み、
   前記複数の第１成膜室は、前記搬送経路に沿って接続されており、
   前記複数の第２成膜室は、前記複数の第１成膜室に対して前記第１マスクストック装置の反対側に配され、前記複数の第１成膜室と並んで前記搬送経路に沿って接続されており、
   前記第１マスクストック装置は、前記搬送経路と並んで配置された第１移動路に沿って移動可能に設けられ、前記複数の第１成膜室のそれぞれとマスクを受け渡し、
   前記第２マスクストック装置は、前記複数の第２成膜室に対し前記複数の第１成膜室の反対側に配され、前記搬送経路と並んで配置された第２移動路に沿って移動可能に設けられ、前記複数の第２成膜室のそれぞれとマスクを受け渡す、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の成膜装置。
7. 前記第１マスクストック装置は、マスクを搬送可能に支持する複数の支持部を有する第１カセットを一つ以上含み、
   前記複数の第１成膜室のそれぞれは、マスクを搬送可能に支持する第１マスク支持ユニットを含み、
   前記第２マスクストック装置は、マスクを搬送可能に支持する複数の支持部を有する第２カセットを一つ以上含み、
   前記複数の第２成膜室のそれぞれは、マスクを搬送可能に支持する第２マスク支持ユニットを含むことを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
8. 前記第１カセットの支持部は、前記第１カセットの両側壁に上下に設けられているカセット側マスク磁気浮上用レールを含み、
   前記第１マスク支持ユニットは、成膜室側マスク磁気浮上用レールを含み、
   前記第２カセットの支持部は、前記第２カセットの両側壁に上下に設けられているカセット側マスク磁気浮上用レールを含み、
   前記第２マスク支持ユニットは、成膜室側マスク磁気浮上用レールを含むことを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
9. 前記第１カセットの支持部は、前記第１カセットの両側壁に上下に設置されているカセット側搬送ローラを含み、
   前記第１マスク支持ユニットは、成膜室側搬送ローラを含み、
   前記第２カセットの支持部は、前記第２カセットの両側壁に上下に設けられているカセット側搬送ローラを含み、
   前記第２マスク支持ユニットは、成膜室側搬送ローラを含むことを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
10. 前記第１成膜室の前記第１マスクストック装置側の側壁には、開閉可能なマスク搬出入用のバルブが設けられており、
    前記第１カセットは、前記第１マストストック装置内に昇降可能に設置されており、
    前記第２成膜室の前記第２マスクストック装置側の側壁には、開閉可能なマスク搬出入用のバルブが設けられており、
    前記第２カセットは、前記第２マストストック装置内に昇降可能に設置されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の成膜装置。
11. 搬送経路に沿って基板を搬送させる搬送機構と、
    前記搬送経路に沿って搬送される基板に対して、マスクを介して蒸着材料を成膜する成膜室と、
    前記搬送経路と並んで配置された移動路に沿って移動可能に設けられ、前記成膜室とマスクを受け渡すためのマスクストック装置と、を備えることを特徴とする成膜装置。
12. 前記マスクストック装置は、マスクを搬送可能に支持する複数の支持部を有するカセットを一つ以上含み、
    前記成膜室は、マスクを搬送可能に支持するマスク支持ユニットを含むことを特徴とする請求項１１に記載の成膜装置。
13. 前記成膜室は、第１成膜室と第２成膜室とを含み、
    前記マスクストック装置は、第１マスクストック装置と第２マスクストック装置とを含み、
    前記第１成膜室は、前記搬送経路に沿って搬送される基板に対して、マスクを介して蒸着材料を成膜し、
    前記第２成膜室は、前記第１成膜室に対して前記第１マスクストック装置の反対側に前記第１成膜室と並んで配置され、前記搬送経路と並んで配置された第１移動路に沿って搬送される基板に対して、マスクを介して蒸着材料を成膜し、
    前記第１マスクストック装置は、前記搬送経路に沿って移動可能に設けられ、前記第１成膜室とマスクを受け渡し、
    前記第２マスクストック装置は、前記第２成膜室に対して前記第１成膜室の反対側に前記搬送経路と並んで配置された第２移動路に沿って移動可能に設けられ、前記第２成膜室とマスクを受け渡す、ことを特徴とする請求項１１に記載の成膜装置。
14. 前記第１マスクストック装置は、マスクを搬送可能に支持する複数の支持部を有する第１カセットを一つ以上含み、
    前記第１成膜室は、マスクを搬送可能に支持する第１マスク支持ユニットを含み、
    前記第２マスクストック装置は、マスクを搬送可能に支持する複数の支持部を有する第２カセットを一つ以上含み、
    前記第２成膜室は、マスクを搬送可能に支持する第２マスク支持ユニットを含むことを特徴とする請求項１３に記載の成膜装置。
15. 請求項１～１４のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて電子デバイスを製造することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
    

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