JP7296204B2 - 成膜装置、有機デバイスの製造装置および有機デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置、有機デバイスの製造装置および有機デバイスの製造方法に関するものである。

最近、フラットパネルディスプレイとして有機電界発光ディスプレイ（有機ＥＬ表示装置）が脚光を浴びている。有機電界発光ディスプレイは、自発光ディスプレイであり、応答速度、視野角、薄型化などの特性が液晶パネルディスプレイより優れており、モニター、テレビ、スマートフォンに代表される各種携帯端末などで既存の液晶パネルディスプレイを急速に代替している。また、自動車用ディスプレイ等にも、その応用分野が広がっている。

有機電界発光ディスプレイを構成する有機発光素子（有機ＥＬ素子；ＯＬＥＤ）は、２つの向かい合う電極（カソード電極、アノード電極）の間に、発光を起こす有機層である発光層を含む機能層が形成された基本構造を有する。カソード電極およびアノード電極の間に配置される層は、発光層以外にも、電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層などをさらに含むことができる。有機発光素子の機能層および電極層は、例えば、それぞれの層を構成する材料を真空チャンバー内でマスクを介して基板に蒸着させることで製造することができる。

特許文献１には、従来の有機発光素子の製造装置として、基板を連続搬送しながら基板に有機物を蒸着する第１蒸着部と、有機物が蒸着された前記基板を連続搬送しながら前記基板に無機物を蒸着する第２蒸着部との間に、基板を一時的に滞留させる滞留部を配置したものが開示されている。

しかし、有機発光素子の機能層は劣化速度が速く、有機発光素子の機能層を構成する有機層は劣化速度が特に速い。したがって、上記従来例では、劣化速度の速い機能層が露出したまま滞留する時間が長くなり、製造される有機デバイスである有機発光素子の歩留まりを低下させる可能性がある。

特開２０１５－１１５２２９号公報

そこで、本発明は、機能層が露出したまま滞留する基板の数を減らし、歩留まりの低下を抑制できる成膜装置、有機デバイスの製造装置および有機デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様による成膜装置は、基板を搬送手段により順次搬送しながら、前記基板上に有機物からなる層と無機物からなる層を成膜する成膜装置であって、前記基板上に有機物からなる層を形成する第１成膜室と、前記第１成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板上に無機物からなる層を形成する第２成膜室と、前記第２成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板を一時的に滞留させる滞留室と、
前記第１成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第１クラスタと、前記第１クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記第２成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第２クラスタと、前記第２クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、複数の成膜室がクラスタ状に配置された第３クラスタと、を備え、前記滞留室は、複数の前記基板を同時に内部に滞留させるための複数の基板保持部を有し、前記滞留室より下流側の装置を停止させた後に、前記第１成膜室で第１の有機層が形成された基板を前記第２成膜室に搬入し、前記第２成膜室で前記第１の有機層の上に第１の無機層の形成を行い、前記第２成膜室で前記第１の無機層が形成された基板を前記滞留室に搬入して滞留させることを特徴とする。

本発明の他の一態様による有機デバイスの製造装置は、基板を搬送手段により順次搬送しながら、前記基板上に有機物からなる有機層と無機物からなる電極層とを成膜する有機デバイスの製造装置であって、前記基板上に有機物からなる有機層を形成する第１成膜室と、前記第１成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板上に無機物からなる電極層を形成する第２成膜室と、前記第２成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板を一時的に滞留させる滞留室と、前記第１成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第１クラスタと、前記第１クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記第２成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第２クラスタと、前記第２クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、複数の成膜室がクラスタ状に配置された第３クラスタと、を備え、前記滞留室は、複数の前記基板を同時に内部に滞留させるための複数の基板保持部を有し、前記滞留室より下流側の装置を停止させた後に、前記第１成膜室で第１の有機層が形成された基板を前記第２成膜室に搬入し、前記第２成膜室で前記第１の有機層の上に第１の無機層の形成を行い、前記第２成膜室で前記第１の無機層が形成された基板を前記滞留室に搬入して滞留させることを特徴とする。

本発明により、機能層が露出したまま滞留する基板の数を減らし、歩留まりの低下を抑制できる成膜装置、有機デバイスの製造装置および有機デバイスの製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の有機デバイスの製造装置を用いて製造される有機発光素子を含む有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る有機デバイスの製造装置の一例の一部分を示す模式図である。 図３は、有機層成膜用の成膜室ＯＣに設けられる成膜装置の構成の一例を示す模式図である。 図４は、無機層成膜用の成膜室ＭＣに設けられる成膜装置の構成の一例を示す模式図である。 図５は、バッファ室内に設けられる基板支持構造体（カセット）の一例の構成を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る有機デバイスの製造装置の一例の一部分を示す模式図である。 図７は、本発明の第３の実施形態に係る有機デバイスの製造装置の一例の一部分を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は、本発明の好ましい構成を例示的に表すものであり、本発明の範囲は、これらの構成に限定されない。また、以下の説明において、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理の流れ、製造条件、大きさ、材質、形状等は、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲をこれに限定しようとする趣旨ではない。

＜有機デバイスとしての有機ＥＬ表示装置の構成＞
まず、本発明の実施例に係る有機デバイスの製造装置を用いて製造する有機デバイスの例として、有機発光素子を含む有機ＥＬ表示装置の構成について説明する。図１（ａ）は有機ＥＬ表示装置５０の全体図、図１（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図１（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置５０の表示領域５１には、発光素子を複数
備える画素５２がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、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５１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５０の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子５２Ｒ、第２発光素子５２Ｇ、第３発光素子５２Ｂの組合せにより画素５２が構成されている。画素５２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。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素５２は、基板５３上に、第１電極（陽極）５４と、正孔輸送層５５と、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂのいずれかと、電子輸送層５７と、第２電極（陰極）５８と、を備える有機発光素子を有している。第１電極５４と正孔輸送層５５との間には、第１電極５４からの正孔の注入を容易にするため、正孔注入層がさらに配置されていてもよい。また、第２電極５８と電子輸送層５７との間には、第２電極５８からの電子の注入を容易にするため、電子注入層がさらに配置されていてもよい。

第１電極５４から注入される正孔と第２電極５８から注入される電子は、それぞれ、正孔輸送層５５と電子輸送層５７を経て、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂに移動し、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂで再結合して光を生成する。これら第１電極５４と第２電極５８との間に配置される正孔輸送層５５（及び正孔注入層）、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ、電子輸送層５７（及び電子注入層）が機能層に当たる。また、図示していないが、第２電極５８の上部には、第２電極５８の少なくとも一部を覆うように、キャッピング層や遮断層が形成されていてもよい。

キャッピング層は、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂで生成された光が発光素子の外部に取り出される外部取り出し効率を高める効果や、有機発光素子を保護する効果を有する。キャッピング層は、第２電極５８を覆うように形成されていることが好ましい。キャッピング層は、α－ＮＰＤ、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ｍ－ＭＴＤＡＴＡ、Ａｌｑ_３またはＣｕＰｃなどの有機物からなってもよい。遮断層は、後工程で使用されるプラズマなどが有機発光素子に浸透して、第２電極５８や、第２電極５８と第１電極５４との間に形成されている機能層にダメージを与えないように、プラズマなどを遮断する機能を有する。遮断層は、ＬｉＦ、ＭｇＦ_２またはＣａＦ_２などの無機物からなってもよい。

本実施形態では、発光層５６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層５６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層５６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ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、第１電極５４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層５５と電子輸送層５７と第２電極５８は、複数の発光素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂと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、第１電極５４と第２電極５８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極５４間に絶縁層５９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（パッシベーション層）６０が設けられている。保護層６０は、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮなどの窒化物、酸化物、酸窒化物を含むことが好ましい。保護層６０は多層構造を有していてもよい。

有機ＥＬ層を発光素子単位に形成するためには、マスクを介して成膜する方法が用いられる。近年、表示装置の高精細化が進んでおり、有機ＥＬ層の形成には開口の幅が数十μｍのマスクが用いられる。

＜電子デバイスの製造装置＞
次に、本発明の実施例に係る成膜装置を用いた電子デバイスの製造装置について説明する。
図２は、電子デバイスの製造装置の一部の構成の一例を示す模式図である。
図２の電子デバイスの製造装置は、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば、第６世代のフルサイズ（約１５００ｍｍ×約１８５０ｍｍ）又はハーフカットサイズ（約１５００ｍｍ×約９２５ｍｍ）の基板に有機ＥＬ素子の形成のための成膜を行った後、該基板を切り抜いて複数の小さなサイズのパネルを製作する。

電子デバイスの製造装置は、一般的に図２に示すように、複数のクラスタ装置を含み、各クラスタ装置１、２、３は、基板に対する処理（例えば、成膜）が行われる複数の成膜室ＥＣと、使用前後のマスクが収納される複数のマスクストックチャンバーＭＳと、各クラスタ装置の中央に配置される搬送室ＴＲを具備する。各搬送室ＴＲは、図２に示すように、複数の成膜室ＥＣおよびマスクストックチャンバーＭＳのそれぞれと接続されている。

それぞれの搬送室ＴＲ内には、基板およびマスクを搬送する搬送ロボットが配置されている。搬送ロボットは、上流側に配置されたパス室ＰＣから成膜室ＥＣへ、または、成膜室ＥＣから別の成膜室ＥＣへ、基板を搬送する。また、搬送ロボットは、成膜室ＥＣとマスクストックチャンバーＭＳとの間でマスクを搬送する。搬送ロボットは、例えば、多関節アームに、基板を保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットである。

各成膜室ＥＣには、成膜装置（蒸着によって成膜を行う場合には、蒸着装置とも呼ぶ）が設置される。成膜装置では、蒸発源に収納された蒸着材料がヒータによって加熱されて蒸発し、マスクを介して基板上に蒸着される。搬送ロボットとの基板の受け渡し、基板とマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板の固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動的に行われる。なお、ここでは成膜装置の一例として蒸着装置を挙げ、以下の説明においては真空蒸着装置について主に説明するが、本発明における成膜装置はこれに限定はされない。成膜装置は、基板に対して各種材料を堆積させて成膜を行う装置であればよく、例えば、スパッタ装置やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置であってもよい。

マスクストックチャンバーＭＳには、成膜室ＥＣでの成膜工程に使われる新しいマスクと、使用済みのマスクとが、二つのカセットに分けて収納される。搬送ロボットは、使用済みのマスクを成膜室ＥＣからマスクストックチャンバーＭＳのカセットに搬送し、マスクストックチャンバーＭＳの他のカセットに収納された新しいマスクを成膜室ＥＣに搬送する。

クラスタ装置１～３のそれぞれには、電子デバイスの製造装置における基板の搬送経路の上流側および下流側の少なくとも一方に、パス室ＰＣが接続される。各クラスタ装置の上流側に配置されるパス室ＰＣは、上流側からの基板を当該クラスタ装置に搬入するために受け渡す機能を有する。各クラスタ装置の下流側に配置されるパス室ＰＣは、当該クラスタ装置で成膜処理が完了した基板を当該クラスタ装置から搬出し下流側の他のクラスタ装置に受け渡す機能を有する。搬送室ＴＲの搬送ロボットは、上流側のパス室ＰＣから基板を受け取って、当該クラスタ装置１内の成膜室ＥＣに搬送し、また、当該クラスタ装置１での成膜処理が完了した基板を成膜室ＥＣから受け取って、下流側に連結されたパス室ＰＣに搬送する。

２つのパス室ＰＣの間には、基板の向きを変える旋回室ＴＣが設置される。これにより、上流側のクラスタ装置と下流側のクラスタ装置で基板の向きが同じになり、基板処理が容易になる。

クラスタ装置２の後段（基板搬送経路下流側）には、当該クラスタ装置２で成膜処理が完了した基板を搬出する位置に、パス室ＰＣの代わりにバッファ室（滞留室；ＢＣ）が配置されるが、これについては後で詳細に説明する。

このように、本実施形態にかかる有機デバイスの製造装置（有機電界発光素子の製造ライン）は、複数の蒸着ステーションで構成され、各蒸着ステーションは、複数の成膜室ＥＣがクラスタ状に配置されたクラスタ装置１、２、３として構成される。各蒸着ステーション（クラスタ装置）を基板が順に移送されつつ、前述の有機ＥＬ表示装置を構成する正孔輸送層５５（及び正孔注入層）、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ、電子輸送層５７（及び電子注入層）などの各有機層と、無機材料からなる電極層とが一連の蒸着工程を通じて順次形成される。

つまり、各蒸着ステーション（クラスタ装置）は、正孔輸送層５５（及び正孔注入層）、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ、電子輸送層５７（及び電子注入層）などの各有機層を順次形成するための複数の有機層成膜用のクラスタ装置１と、これら有機層成膜用の成膜室ＥＣを含むクラスタ装置１の後段に配置され、発光層を含む有機層の上部に電極層（陰極）５８を形成する無機層成膜用（典型的には金属層成膜用）の成膜室ＥＣを含むクラスタ装置２を含む。なお、図２では、電極層（陰極）成膜前の最後の有機層（電子輸送層または電子注入層）を成膜するための成膜室ＥＣを含むクラスタ装置１のみを示し、それより上流側の各有機層成膜用の成膜室ＥＣを含むクラスタ装置については図示を省略している。また、前述のように、無機層である第２電極（陰極）５８の上部にはキャッピング層などの有機層を更に後工程で形成してもよい。このため、無機層成膜用の成膜室ＥＣを含むクラスタ装置２の後段には、この後工程成膜用の成膜室ＥＣを含むクラスタ装置３が更に接続されてもよい。なお、ここではクラスタ装置１が電極層成膜前の最後の有機層を成膜するための成膜室ＥＣを含む例について説明したが、これに限定はされず、クラスタ装置２が、当該最後の有機層を成膜するための成膜室ＥＣを有していてもよい。すなわち、クラスタ装置２は、当該最後の有機層を成膜するための成膜室ＥＣと、電極層を形成するための成膜室ＥＣと、の両方を有していてもよい。

各クラスタ装置内の成膜室ＥＣは、成膜材料の種類に応じて、有機層成膜用の成膜室ＯＣ（以下、「有機室」とも呼ぶ）と、無機層成膜用の成膜室ＭＣ（以下、「金属室」とも呼ぶ）に区分することができる。
以下、成膜室ＯＣ、ＭＣに設けられる成膜装置の構成について説明する。

＜成膜装置＞
図３は、成膜装置、特に、有機層成膜用の成膜室ＯＣに設けられる成膜装置４の構成を模式的に示す断面図である。
成膜装置４は真空チャンバー２０を具備する。真空チャンバー２０の内部は真空などの減圧雰囲気、或いは窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される。真空チャンバー２０の内部の上部には、基板保持ユニット２１とマスク台２２とが設けられ、真空チャンバー２０の内部の下部には蒸発源２３が設置される。

基板保持ユニット２１は、搬送室ＴＲの搬送ロボットから受け取った基板を保持及び搬送する手段で、基板ホルダとも呼ぶ。
マスク台２２は、基板保持ユニット２１の下側に設置され、マスク台２２上にはマスク
Ｍが載置される。マスクＭは、基板Ｓ上に形成される薄膜パターンに対応する開口パターンを有する。

蒸発源２３は、基板Ｓの蒸着面に向かって蒸着材料を放出する放出穴またはノズルを複数備えた構造を持つが、これに限定されず、基板Ｓ、マスクＭのパターン、蒸着物質の種類等に応じて、適切に選択することができる。例えば、点（ｐｏｉｎｔ）蒸発源や線状（ｌｉｎｅａｒ）蒸発源、小型の蒸着物質収容部に蒸着材料を放出する複数の放出穴を備える拡散室を接続した構造の蒸発源などを用いてもよい。

成膜装置４は、蒸発レートセンサ２６、膜厚計２７、電源２８などの他の構成部品をさらに含むことができる。蒸発レートセンサ２６は、蒸発源２３から放出された蒸着材料の蒸発レート（ｒａｔｅ）をモニタリングする。膜厚計２７は、蒸発レートセンサ２６から入力信号を受け膜厚を計測する。電源２８は、蒸発源２３に設置された加熱装置を制御する。

成膜時には、基板Ｓを搬送ロボットにより搬入して、基板保持ユニット２１上に配置する。続いて、マスクＭに形成されたアライメントマークと基板Ｓに形成されたアライメントマークを利用し、マスクＭと基板Ｓのアライメントを行う。マスクＭと基板Ｓのアライメントは、基板保持ユニット２１を移動制御し基板Ｓを移動させて行ってもよく、マスク台２２を移動制御しマスクＭを移動させて行っても良い。アライメントの終了後、蒸発源２３のシャッターを開けて、蒸発源２３に接続された移動部２９を動かしながら、マスクＭのパターンに応じて基板Ｓに成膜材料（有機層）を蒸着する。このとき、水晶振動子などの蒸発レートセンサ２６は、蒸発レートを計測し、膜厚計２７で膜厚を換算する。膜厚計２７で換算された膜の厚さが目標とする厚さになるまで蒸着を続ける。膜の厚さが目標値に到達すると、蒸発源２３のシャッターを閉じて蒸着を終了する。

図４（ａ）は、無機層成膜用の成膜室ＭＣに設けられる成膜装置５の構成を模式的に示す断面図である。
成膜装置５の、真空チャンバー２０の内部の上部には基板保持ユニット２１とマスク台２２とが、真空チャンバー２０の内部の下部には蒸発源２３がそれぞれ設けられ、蒸発源２３から蒸発した成膜材料をマスクＭの開口パターンを通じて基板Ｓ上に蒸着する基本構成は、前述した有機層成膜用の成膜装置４と変わりがない。

有機層成膜用の成膜装置４と異なる点は、無機層成膜用の成膜装置５は、蒸発源として、図４（ｂ）に示すように、複数のるつぼ２３０～２３６が円周上に配置された回転（自転）型の多点蒸発源（リボルバ）を真空チャンバーの下部に複数備え、この蒸発源の上部領域で基板を回転させながら蒸着を行うように構成されている点である。
つまり、成膜時、真空チャンバー２０の底面に設けられた各回転型の多点蒸発源２３を回転駆動機構（不図示）で回転させて、複数のるつぼのうちあらかじめ定められた蒸着位置に移動してきたるつぼから順に、蒸着材料を蒸発させる。

この蒸発源からの蒸着材料の蒸発とともに、真空チャンバーの上部に配置された基板保持ユニット２１及びマスク台２２を回転シャフト２４によって回転させることで、マスクＭ及びマスクの上に置かれた基板Ｓを回転させる。これにより、基板Ｓ上に蒸着材料を均一な厚さで成膜することができる。
その他、成膜装置５は、有機層成膜用の成膜装置４と同様に、基板Ｓへの蒸着材料の移動経路を遮蔽または開放制御する蒸発源シャッター２５、蒸着材料が蒸発されるレートをモニタリングする蒸発レートセンサ２６などをさらに含むことができる。

なお、本実施形態では有機層成膜用の成膜室ＯＣと無機層成膜用の成膜室ＭＣとで、成
膜装置の構成が異なる例について説明したが、これに限定はされない。例えば、有機層成膜用の成膜室ＯＣと無機層成膜用の成膜室ＭＣの両方に、成膜装置４を配置してもよい。

＜バッファ室（滞留室）の配置＞
（第１の実施形態）
図２に戻り、無機層成膜用の成膜室（金属室）ＭＣの後段にバッファ室（滞留室とも呼ぶ）ＢＣを配置する構成について説明する。
図示したように、本発明の一実施例では、金属室ＭＣより下流側に基板を一時滞留させるバッファ室ＢＣを設けている。示した例では、複数の金属室ＭＣ、より具体的には、発光層を含む有機発光素子を構成する各機能層が成膜された基板に対し金属または金属酸化物などの無機材料からなる電極層（陰極）を成膜するための金属室ＭＣを備えたクラスタ装置２と、電極層（陰極）の上部に前述のキャッピング層や遮断層、保護層などを更に形成するための後工程成膜用のクラスタ装置３との間に、バッファ室ＢＣを配置している。

バッファ室ＢＣは、上流側の成膜室で蒸着が完了した基板を後続の蒸着工程が行われる下流側の成膜室に移送する前に、一時滞留させる装置である。
バッファ室ＢＣには、複数の基板を積載し一時滞留（収納）させるための基板支持構造体としてのカセットと、基板の搬出入時に搬出入位置までカセットを昇降させる昇降機構が設置される。

図５は、バッファ室ＢＣ内に設置される基板支持構造体（カセット）の一例の構成を示したものであるが（図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は上面図である）、カセットの構造及びこれを用いるバッファ室ＢＣの構成はこれに限定されない。
図示したように、カセット３０は、カセットの側面から中央に向かって支持プレート対３１ａ、３１ｂが複数の段に対向配置される構造となっている。対向する支持プレート対３１ａ、３１ｂの間には、基板の搬入・搬出の際、基板を移送するロボットハンド３３と干渉しないように間隔Ｐが形成されている。各支持プレート上に形成されている複数の支持部３２によって滞留する基板を支持する。

前述のように、有機電界発光素子の製造ラインでは、複数の蒸着ステーションに基板を移動させながら、発光層を含む一連の機能層を順次成膜する工程と、これら機能層が成膜された基板に対し第２電極としての陰極を金属または金属酸化物などの無機材料で成膜する工程と、また、必要に応じて電極上部にキャッピング層や遮断層、保護層などの追加の層（有機層または無機層）を後工程で成膜する工程とを順次に行う。

上述の製造ラインを通じて工程を進行する途中、トラブルが発生したりして、異常点検などのため装置を一時停止させる場合がある。このように、必要に応じて装置を一時停止させる場合、従来は、成膜進行中の基板は成膜室（または、近くのパス室）内にそのまま滞留させていた。例えば、有機層の成膜が行われていた基板は、当該成膜室（有機室）（または、近くのパス室）内で当該有機層が成膜された状態のまま滞留されていた。

ところが、有機発光素子を構成する前述の各構成要素のうち、一対の電極の間に形成される各機能層、とりわけ有機層は、成膜が行われたまま露出される場合、劣化速度が無機層より速い。
そのため、従来のように、各機能層の成膜が行われた基板が、当該成膜室（または、近くのパス室）内で機能層が露出したまま滞留する時間が長くなると、成膜された機能層の劣化を招き、有機発光素子の歩留まりを低下させる恐れがあった。これは、有機層が露出したまま滞留する時間が長くなる場合に、特に顕著になる。

本発明の一実施形態に係る成膜装置では、金属室ＭＣより下流側に基板を一時滞留させ
るバッファ室ＢＣを配置することで、このような課題を解決している。
つまり、異常点検などのため装置を一時停止させる必要がある場合、その時点において有機室ＯＣで有機層の成膜が行われていた基板など、機能層の成膜が行われていた基板は、そのまま滞留させるのではなく、順次成膜を続け、金属室ＭＣにおける無機材料からなる電極層の形成までは行った後で、その後段に設置されたバッファ室ＢＣで基板を滞留させるようにしている。
これにより、装置を一時停止させる場合であっても、有機層などの機能層が露出したまま滞留される基板の数を減らすことができ、歩留まりの低下を抑制できる。

また、本発明の一実施例のように、電極（陰極）層成膜のための金属室ＭＣの後段にバッファ室ＢＣを設置していると、装置を一時停止させる場合だけでなく、通常の運用時にも同様の効果を期待することができる。

前述のように、陰極電極層の形成の後には、必要に応じてキャッピング層や遮断層、保護層などを後工程でさらに成膜することがあるが、この後工程での成膜処理速度は、前の工程（発光層を含む各機能層成膜工程、電極（陰極）層成膜工程）での処理速度と、差がある（通常、後工程での処理速度の方が遅い）。従来は、後工程での処理速度に合わせて前の工程の処理速度を意図的に遅くし、工程間の処理速度の差を減らしていた。しかしながら、この場合は、発光層を含む各機能層の成膜工程を含む全体的な工程が遅く進行されるようになり、その分、有機層を含む機能層が成膜された状態で露出している時間が長くなる。

本発明の一実施例のように、電極（陰極）層成膜用の金属室ＭＣと後工程用の成膜室との間に基板を一時的に滞留させるバッファ室ＢＣを設置すれば、バッファ室ＢＣによって上述の工程間の処理速度の差を吸収することができるので、前工程の処理速度を意図的に遅らせる必要がなく、金属室ＭＣでの電極（陰極）層の形成までを本来の速い処理速度で遅滞なく進めることができ、有機層を含む各機能層が成膜された状態で露出する時間を従来よりも短縮することができる。

（第２、第３の実施形態）
金属室ＭＣの後段にバッファ室ＢＣを配置することを特徴とする本発明の構成は、前述した実施例の構成に限定されない。
例えば、図６および図７は、それぞれ、本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの製造装置の構成を示している。

上述の第１の実施形態は、クラスタ装置２とクラスタ装置３を連結するライン上にバッファ室ＢＣを設置する構成であったのに対して、図６の第２の実施形態、及び図７の第３の実施形態は、それぞれ、クラスタ装置２、またはクラスタ装置３の内部にバッファ室ＢＣを設置する構成である。

つまり、図６に示す第２の実施形態は、電極（陰極）層成膜用の複数の金属室ＭＣを備えたクラスタ装置２内において金属室ＭＣの下流側の位置にバッファ室ＢＣを配置した構成であり、図７に示す第３の実施形態は、電極（陰極）の上部にキャッピング層や遮断層、保護層などの追加層を成膜するための後工程成膜用のクラスタ３内において当該クラスタの成膜室ＥＣより上流側の位置にバッファ室ＢＣを配置した構成である。

これら第２および第３の実施形態の構成によっても、有機層が露出したまま滞留する基板の数を減らすことができ、歩留まりの低下を抑制できる同様の効果が得られる。なお、第２および第３の実施形態では、バッファ室ＢＣをクラスタ装置の搬送室ＴＲとのみ接続しているため、通常時など、基板を滞留させる必要が無い場合にはバッファ室ＢＣを経由
せずに順次成膜を行うことができる構成となっている。そのため、これらの実施形態によれば、第１の実施形態に比べて通常時のタクトタイムを短縮することができる。

また、図示していないが、第１の実施形態と、第２および／または第３の実施形態を組み合わせて、電極（陰極）層成膜用の金属室ＭＣを備えたクラスタ装置２と後工程成膜用のクラスタ装置３との間のライン上の位置、及び、各クラスタ装置２、３内の位置に、複数のバッファ室ＢＣを配置する構成も勿論可能であり、これによっても同様の効果が得られる。

また、以上の説明では、各蒸着ステーションが複数の成膜室を備えるクラスタタイプとして構成される場合に本発明を適用した例を主に説明したが、本発明はこれに限定されず、個々の個別成膜室が一列に連結される、いわゆる「インライン（ｉｎ－ｌｉｎｅ）」タイプの製造ラインにも適用可能であることは言うまでもない。つまり、正孔輸送層（および正孔注入層）、発光層、電子輸送層（および電子注入層）などの一連の機能層をそれぞれ順次に成膜する複数の成膜室（典型的には有機室）と、電極（陰極）層成膜用の金属室が一列に接続されて構成されるインラインタイプの製造装置においても、電極（陰極）層成膜用の金属室の後段に金属層の成膜までが行われた基板を一時的に滞留させるバッファ室を配置することで、本発明を適用することができる。

＜有機デバイスの製造方法＞
次に、前述した図１を参照し、本発明の実施例に係る有機デバイスの製造装置を用いた有機デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、有機デバイスの例として有機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）及び第１電極（陽極）５４が形成された基板５３を準備する。なお、基板５３は特に限定はされず、ガラス、プラスチック、金属などで構成することができる。基板５３は、ガラス基板上にポリイミドなどのフィルム基板が積層された基板であってもよい。
第１電極５４が形成された基板５３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、第１電極５４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５９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５９がパターニングされた基板５３を第１の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて基板を保持し、正孔輸送層５５を、表示領域の第１電極５４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層５５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層５５は表示領域５１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５５までが形成された基板５３を第２の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板５３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５６Ｒを成膜する。本例によれば、マスクと基板とを良好に重ね合わせることができ、高精度な成膜を行うことができる。

発光層５６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜装置により緑色を発する発光層５６Ｇを成膜し、さらに第４の成膜装置により青色を発する発光層５６Ｂを成膜する。発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域５１の全体に電子輸送層５７を成膜する。電子輸送層５７は、３色の発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層５７までが形成された基板を第６の成膜装置に移動し、第２電極（陰極）５８を成膜する。以上の各有機層５５、５６、５７と、金属または金属酸化物の無機材料からなる第２電極（陰極）５８までの成膜が完了すると、基板５３をバッファ室に移動させ一時滞留させた後、続いて必要に応じて第７の成膜装置に移動し、第２電極５８の上部にキャッピング層や遮断層（いずれも不図示）、保護層６０などを成膜する後工程を行う。なお、保護層６０はプラズマＣＶＤ装置で成膜してもよい。これにより、有機ＥＬ表示装置５０が完成する。

以上、本発明を実施するための形態を具体的に説明したが、本発明の趣旨は、これらの記載に限定されるのではなく、特許請求範囲の記載に基づいて広く解釈されるべきである。また、これらの記載に基づいて、様々な変更、改変などをしたことも、本発明の趣旨に含まれるのは言うまでもない。

１、２、３：クラスタ装置
ＥＣ：成膜室
ＯＣ：有機室
ＭＣ：金属室
ＢＣ：バッファ室

Claims (20)

1. 基板を搬送手段により順次搬送しながら、前記基板上に有機物からなる層と無機物からなる層を成膜する成膜装置であって、
   前記基板上に有機物からなる層を形成する第１成膜室と、
   前記第１成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板上に無機物からなる層を形成する第２成膜室と、
   前記第２成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板を一時的に滞留させる滞留室と、
   前記第１成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第１クラスタと、
   前記第１クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記第２成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第２クラスタと、
   前記第２クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、複数の成膜室がクラスタ状に配置された第３クラスタと、
   を備え、
   前記滞留室は、複数の前記基板を同時に内部に滞留させるための複数の基板保持部を有し、
   前記滞留室より下流側の装置を停止させた後に、前記第１成膜室で第１の有機層が形成された基板を前記第２成膜室に搬入し、前記第２成膜室で前記第１の有機層の上に第１の無機層の形成を行い、前記第２成膜室で前記第１の無機層が形成された基板を前記滞留室に搬入して滞留させる
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 前記搬送手段は、前記第１成膜室で有機物からなる層が形成された前記基板を前記第２成膜室に搬送し、前記第２成膜室で前記基板上に無機物からなる層が形成された後に、当該基板を前記滞留室に搬送することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記第２クラスタは、前記滞留室を含むことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
4. 前記滞留室は、前記第２クラスタと前記第３クラスタとの間に配置されることを特徴と
   する請求項１に記載の成膜装置。
5. 前記第３クラスタは、前記滞留室を含み、
   前記滞留室は、前記第３クラスタ内において前記第３クラスタの有する前記成膜室の上流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
6. 基板を搬送手段により順次搬送しながら、前記基板上に有機物からなる有機層と無機物からなる電極層とを成膜する有機デバイスの製造装置であって、
   前記基板上に有機物からなる有機層を形成する第１成膜室と、
   前記第１成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板上に無機物からなる電極層を形成する第２成膜室と、
   前記第２成膜室より前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記基板を一時的に滞留させる滞留室と、
   前記第１成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第１クラスタと、
   前記第１クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、前記第２成膜室を含む複数の成膜室がクラスタ状に配置された第２クラスタと、
   前記第２クラスタより前記基板の搬送経路の下流側に配置され、複数の成膜室がクラスタ状に配置された第３クラスタと、
   を備え、
   前記滞留室は、複数の前記基板を同時に内部に滞留させるための複数の基板保持部を有し、
   前記滞留室より下流側の装置を停止させた後に、前記第１成膜室で第１の有機層が形成された基板を前記第２成膜室に搬入し、前記第２成膜室で前記第１の有機層の上に第１の無機層の形成を行い、前記第２成膜室で前記第１の無機層が形成された基板を前記滞留室に搬入して滞留させる
   ことを特徴とする有機デバイスの製造装置。
7. 前記搬送手段は、前記第１成膜室で有機物からなる有機層が形成された前記基板を前記第２成膜室に搬送し、前記第２成膜室で前記基板上に無機物からなる電極層が形成された後に、当該基板を前記滞留室に搬送することを特徴とする請求項６に記載の有機デバイスの製造装置。
8. 前記第２クラスタは、前記滞留室を含むことを特徴とする請求項６に記載の有機デバイスの製造装置。
9. 前記滞留室は、前記第２クラスタと前記第３クラスタとの間に配置されることを特徴とする請求項６に記載の有機デバイスの製造装置。
10. 前記第３クラスタは、前記滞留室を含み、
    前記滞留室は、前記第３クラスタ内において前記第３クラスタの有する前記成膜室の上流側に配置されることを特徴とする請求項６に記載の有機デバイスの製造装置。
11. 前記滞留室は、複数の前記基板を滞留させるための複数の段を備えることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の有機デバイスの製造装置。
12. 前記有機層は、電子輸送層または電子注入層であることを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載の有機デバイスの製造装置。
13. 前記電極層は、陰極層であることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか一項に記載の有機デバイスの製造装置。
14. 前記第３クラスタの有する前記成膜室は、前記第２成膜室で形成された電極層の上に有機層または無機層を形成する成膜室であることを特徴とする請求項６から請求項１３のいずれか１項に記載の有機デバイスの製造装置。
15. 前記第３クラスタの有する前記成膜室は、光の外部取り出し効率を高めるためのキャッピング層を形成する成膜室であることを特徴とする請求項１４に記載の有機デバイスの製造装置。
16. 請求項６に記載の有機デバイスの製造装置を用いて、基板を前記搬送手段により順次搬送しながら、前記基板上に有機物からなる有機層と無機物からなる電極層とを成膜する有機デバイスの製造方法であって、
    前記第１成膜室で前記基板上に有機物からなる有機層を形成する有機層形成工程と、
    前記有機層が形成された基板を前記第２成膜室に搬送し、前記第２成膜室で前記有機層の上部に無機物からなる電極層を形成する電極層形成工程と、
    前記電極層が形成された基板を前記滞留室に搬送して一時的に滞留させる基板滞留工程と、
    を含み、
    前記基板滞留工程では、複数の基板保持部によって、複数の前記基板を同時に前記滞留室の内部に滞留させ、
    前記滞留室より下流側の装置を停止させた後に、前記第１成膜室で第１の有機層が形成された基板を前記第２成膜室に搬入し、前記第２成膜室で前記第１の有機層の上に第１の無機層の形成を行い、前記第２成膜室で前記第１の無機層が形成された基板を前記滞留室に搬入して滞留させる
    ことを特徴とする有機デバイスの製造方法。
17. 前記有機層形成工程は、電子輸送層または電子注入層を形成する工程であることを特徴とする請求項１６に記載の有機デバイスの製造方法。
18. 前記電極層形成工程は、陰極層を形成する工程であることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の有機デバイスの製造方法。
19. 前記陰極層が形成された基板を前記滞留室から受け、前記陰極層の上に有機層または無機層を形成する追加層形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の有機デバイスの製造方法。
20. 前記追加層形成工程で形成される層は、光の外部取り出し効率を高めるためのキャッピング層であることを特徴とする請求項１９に記載の有機デバイスの製造方法。

Images