KR20090026774A - 발광 소자의 제조 장치 및 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

발광 소자의 제조 장치 및 발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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KR20090026774A
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토시히사 노자와
타다히로 오오미
츄이치 가와무라
키미히코 요시노
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
고쿠리츠 다이가쿠 호진 도호쿠 다이가쿠
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Abstract

피처리 기판 상에, 유기층을 포함하는 복수의 층을 갖는 발광 소자를 형성하기 위한 복수의 처리실을 가지며, 복수의 처리실에 피처리 기판이 순차로 반송되는 발광 소자의 제조 장치로서, 복수의 처리실이 실질적으로 직선 형상으로 접속됨과 함께, 인접하는 2개의 처리실의 사이에서 피처리 기판이 반송되는 경우, 2개의 처리실이 피처리 기판 상의 층과 반응성을 갖지 않는 가스로 채워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치가 개시된다.

Description

발광 소자의 제조 장치 및 발광 소자의 제조 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING LIGHT-EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 유기 발광층을 포함하는 발광 소자의 제조 방법 및, 유기 발광층을 포함하는 발광 소자의 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 종래 이용되어 왔던 CRT(Cathode Ray Tube)를 대신하여, 박형으로 하는 것이 가능한 평면형 표시 장치의 실용화가 진행되고 있고, 예를 들면 유기 일렉트로루미네센스 소자(유기 EL 소자)는 자발광, 고속 응답 등의 특징을 갖기 때문에, 차세대의 표시 장치용의 소자로서 주목받고 있다. 또한, 유기 EL 소자는, 표시 장치 외에, 면(面)발광 소자로서도 이용되는 경우가 있다.
유기 EL 소자는, 정(+)전극과 부(-)전극의 사이에 유기 EL층(발광층)을 포함하는 유기층이 협지(interpose)되어 구성되어 있다. 이 발광층으로 정극(正極)으로부터 정공이, 부극(負極)으로부터 전자가 주입되어, 그들이 재결합을 함으로써, 빛이 발하여진다.
또한, 유기층에 있어서는, 필요에 따라, 정전극과 발광층의 사이에 정공 수송층을, 및/또는 부전극과 발광층의 사이에 전자 수송층 등을 삽입함으로써, 발광 효율을 개선할 수 있다.
상기의 발광 소자를 형성하는 일반적인 방법은, 이하와 같다. 우선, 인듐 주석 산화물(ITO)로 이루어지는 플러스 전극이 패터닝된 기판 상에, 유기층을 증착법에 의해 형성한다. 증착법이란, 예를 들면 증발 혹은 승화된 증착 원료를, 피처리 기판 상에 체적시킴으로써, 박막을 형성하는 방법이다. 다음으로, 유기층 상에, 마이너스 전극이 되는 Al(알루미늄)을, 증착법에 의해 형성한다. 이러한 발광 소자를, 소위 톱 캐소드형 발광 소자로 부르는 경우가 있다.
예를 들면 이와 같이 하여, 플러스 전극과 마이너스 전극의 사이에 유기층이 형성되어 이루어지는 발광 소자가 형성된다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
예를 들면, 상기의 발광 소자를 제조하는 발광 소자의 제조 장치는, 예를 들면 유기층이나 전극층 등을 성막하기 위한 처리실이, 반송실에 각각 다른 방향으로 접속된 구조를 갖는, 소위 클러스터 구조인 것이 일반적이었다.
특허문헌 1 : 일본 특허출원공개공보 제2004-225058호
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 클러스터 구조를 갖는 제조 장치로 발광 소자를 제조하는 경우, 제조 장치가 커지고, 장치가 점유하는 바닥 면적(소위 풋프린트(footprint))이 너무 커지는 문제가 생기고 있었다.
또한, 상기의 클러스터 구조에서는, 장치 구성에 의해서는 복수의 반송실이 필요해지고, 풋프린트가 커지는 것에 더하여, 반송실 등의 반송계에 드는 비용이 증대해 버리는 문제가 생기고 있었다. 또한, 클러스터 구조에 있어서는, 피처리 기판의 반송 경로가 복잡해져, 반송의 제어가 복잡해져 버리는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명에서는, 상기의 문제를 해결한, 신규이며 유용한 발광 소자의 제조 장치 및, 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 통괄적 과제로 하고 있다.
본 발명의 구체적인 과제는, 단순한 구조로 점유 면적이 작은 발광 소자의 제조 장치와, 제조에 따른 점유 면적이 작아지는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명의 제1 형태는, 피처리 기판 상에 유기층을 포함하는 복수의 층을 갖는 발광 소자를 형성하기 위한 복수의 처리실을 가지며, 복수의 처리실에 피처리 기판이 순차로 반송되는 발광 소자의 제조 장치를 제공한다. 이 제조 장치는, 복수의 처리실이 실질적으로 직선 형상으로 접속됨과 함께, 하나의 처리실로부터 인접하는 다른 처리실로 피처리 기판이 반송되는 경우, 이들 2개의 처리실이 피처리 기판 상의 층과 반응성을 갖지 않는 가스로 채워지도록 구성되어 있다.
본 발명의 제2 형태는, 제1 형태의 발광 소자의 제조 장치로서, 피처리 기판 상의 층을 구성하는 재료에 따라, 가스가 변경 가능한 발광 소자의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 제3 형태는, 제1 또는 제2 형태의 발광 소자의 제조 장치로서, 복수의 처리실이, 적어도, 유기층을 성막하기 위한 유기층 성막실과, 유기층에 전압을 인가하기 위한 전극을 성막하기 위한 전극 성막실을 포함하는 발광 소자의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 제4 형태는, 제3 형태의 발광 소자의 제조 장치로서, 유기층이, 전압이 인가됨으로써 발광하는 발광층을 포함하는 다층 구조를 가지며, 유기층 성막실이, 증착법에 의해, 다층 구조가 연속적으로 성막되도록 구성되어 있는 발광 소자의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 제5 형태는, 제4 형태의 발광 소자의 제조 장치로서, 유기층 성막실에는, 피처리 기판을 지지하는 지지대와, 복수의 성막 원료를 피처리 기판 상에 공급하기 위한 복수의 성막 원료 공급부가 설치되어 있는 발광 소자의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 제6 형태는, 제5 형태의 발광 소자의 제조 장치로서, 복수의 성막 원료 공급부는 직선 형상으로 배열되고, 지지대는, 성막 원료 공급부의 배열을 따라 이동되도록 구성되어 있는 발광 소자의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 제7 형태는, 제4 내지 제6 형태 중 어느 하나의 발광 소자의 제조 장치로서, 복수의 처리실이, 유기층과 전극과의 사이에 발광층의 발광 효율을 양호하게 하기 위한, 워크 함수(work function) 조정층을 형성하는 조정층 성막실을 포함하는 발광 소자의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 제8 형태는, 제7 형태의 발광 소자의 제조 장치로서, 상기의 워크 함수 조정층이 알칼리 금속으로 이루어지는, 발광 소자의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 제9 형태는, 피처리 기판 상에 유기층을 포함하는 복수의 층을 갖는 발광 소자를 형성하기 위한 복수의 처리 행정(行程)이, 복수의 처리실에서 순차로 행해지는 발광 소자의 제조 방법으로서, 복수의 처리실이 실질적으로 직선 형상으로 접속됨과 함께, 인접하는 2개의 처리실의 사이에서 피처리 기판이 반송되는 경우, 2개의 처리실이 피처리 기판 상의 층과 반응성을 갖지 않는 가스로 채워지는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제10 형태는, 제9 형태의 발광 소자의 제조 방법으로서, 피처리 기판 상의 층을 구성하는 재료에 따라, 가스가 변경 가능한 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제11 형태는, 제9 또는 제10 형태의 발광 소자의 제조 방법으로서, 복수의 처리 공정은, 적어도, 유기층을 성막하는 유기층 성막 공정과, 유기층에 전압을 인가하기 위한 전극을 성막하는 전극 성막 공정을 포함하는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제12 형태는, 제11 형태의 발광 소자의 제조 방법으로서, 유기층이, 전압이 인가됨으로써 발광하는 발광층을 포함하는 다층 구조를 가지며, 유기층 성막 공정에서는, 증착법에 의해 다층 구조가 연속적으로 성막되는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제13 형태는, 제12 형태의 발광 소자의 제조 방법으로서, 유기층 성막 공정과 전극 성막 공정과의 사이에 발광층의 발광 효율을 양호하게 하기 위한, 워크 함수 조정층을 성막하는 조정층 성막 공정을 포함하는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제14 형태는, 제13 형태의 발광 소자의 제조 방법으로서, 워크 함수 조정층이 알칼리 금속으로 이루어지는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 단순한 구조로 점유 면적이 작은 발광 소자의 제조 장치와, 제조에 따른 점유 면적이 작아지는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
도1 은 실시예 1에 따른 발광 소자의 제조 장치와 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도2 는 도1 의 제조 장치에 접속되는 처리실의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도3 은 도1 의 제조 장치에 접속되는 처리실의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도4 는 도1 의 제조 장치에 접속되는 처리실의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도5 는 도1 의 제조 장치에 접속되는 처리실의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도6(A)∼(C) 는 실시예 1에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일부를 나타내는 도면이다.
도7(D)∼(E) 는 실시예 1에 따른 발광 소자의 제조 방법의 다른 일부를 나타 내는 도면이다.
도8 은 실시예 2에 따른 발광 소자의 제조 장치와 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도9(A)∼(B) 는 실시예 2에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일부를 나타내는 도면이다.
도10(C)∼(D) 는 실시예 2에 따른 발광 소자의 제조 방법의 다른 일부를 나타내는 도면이다.
도11(E)∼(F) 는 실시예 2에 따른 발광 소자의 제조 방법의 또 다른 일부를 나타내는 도면이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209, 210 : 처리실
101a, 102a, 103a, 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 210a : 게이트 밸브
101A, 102A, 103A, 104A, 105A, 106A, 107A, 108A, 109A, 201A, 202A, 203A, 204A, 205A, 206A, 207A, 208A, 209A, 210A : 배기라인
101B, 102B, 103B, 104B, 105B, 106B, 107B, 108B, 109B, 201B, 202B, 203B, 204B, 205B, 206B, 207B, 208B, 209B, 210B : 가스 공급 라인
101C, 102C, 103C, 104C, 105C, 106C, 107C, 108C, 109C, 201C, 202C, 203C, 204C, 205C, 206C, 207C, 208C, 209C, 210C : 밸브
101D, 102D, 103D, 104D, 105D, 106D, 107D, 108D, 109D, 201D, 202D, 203D, 204D, 205D, 206D, 207D, 208D, 209D, 210D : 질량 유량 컨트롤러(質量流量 controller)
150, 250 : 제어 장치
151, 251 : 기판 반송 제어부
152, 252 : 분위기 제어부
153, 253 : 기판 처리 제어부
154, 254 : 기억부
155, 255 : 입출력부
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
본 발명의 실시 형태에 따른 발광 소자의 제조 장치(제조 방법)에서는, 발광층을 포함하는 유기층을 갖는 발광 소자가 제조된다.
예를 들면, 그러한 발광 소자는, 유리 등으로 이루어지는 기판 상에 형성되고, 전압이 인가되면 발광하는 유기 재료를 주성분으로 하는 발광층(유기 EL층)을 포함하는 유기층을 갖고 있다. 또한, 기판 상에는, 유기층을 협지하여 대향하도록, 유기층(발광층)에 전압을 인가하기 위한 2개의 전극(층)이 형성된다.
상기의 발광 소자는, 유기 EL 소자로 불리는 경우가 있다. 이 발광 소자에서는, 2개의 전극의 사이에 전압을 인가하면, 발광층에서 전자와 정공이 재결합하여 빛을 발한다.
상기의 발광 소자는, 적층된 복수의 층으로 구성되기 때문에, 복수의 처리실에 있어서 행해지는 복수의 기판 처리 공정을 거쳐 제조된다. 이 때문에, 상기의 발광 소자를 제조하기 위해서는, 복수의 처리실(처리 장치)을 이용할 필요가 있다.
예를 들면, 복수의 처리실을 갖는 발광 소자의 제조 장치의 예로서는, 클러스터 구조를 갖는 발광 소자의 제조 장치가 있다. 이 경우, 클러스터 구조란, 피처리 기판을 반송하기 위한 반송실(트랜스퍼 챔버)에 대하여 복수의 처리실이 접속된 구조를 의미한다. 또한, 반송실에는, 필요에 따라, 피처리 기판에 장착되는 마스크의 장착실이나, 로드락실(load lock chamber) 등이 접속되는 경우가 있다.
그러나, 클러스터 구조를 갖는 제조 장치는 소형화가 곤란하며, 또는 장치 구성이나 반송 시스템이 복잡해져 버리는 문제를 갖고 있었다. 이 때문에, 기판 처리에 드는 비용이 증대해 버리는 문제를 갖고 있었다.
그래서, 본 발명에 따른 발광 소자의 제조 장치에서는, 복수의 처리실이 실질적으로 직선 형상으로 접속됨과 함께, 복수의 처리실에 피처리 기판이 순차로 반송되어 발광 소자가 형성되도록 구성되어 있다.
즉, 상기의 제조 장치에 있어서는, 실질적으로 직선 형상으로 접속된 복수의 처리실에서 피처리 기판이 처리되는 복수의 처리 공정이 실시되고, 피처리 기판 상에 유기층을 포함하는 복수의 층이 형성되어 발광 소자가 형성된다.
이 때문에, 발광 소자의 제조 장치의 구조가 단순해지고, 제조 장치의 점유 면적(풋프린트)을 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, 상기의 제조 장치(제조 방법)에 있어서는, 피처리 기판은 복수의 처리실을, 실질적으로 직선 형상으로 반송 하기 때문에, 반송 경로가 단순하여, 반송 시스템을 단순하게 하는 것이 가능해지는 효과를 가져온다.
다음으로, 상기의 발광 소자의 제조 장치 및 제조 방법의 예에 대하여, 도면에 기초하여 이하에 설명한다.
[실시예 1]
도1 은, 본 발명의 실시예 1에 따른 발광 소자의 제조 장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도1 을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자의 제조 장치(100)의 개략은, 복수의 처리실(101 내지 109)이, 실질적으로 직선 형상으로 접속된 구조를 갖고 있다. 단, 본 도면에서는 처리실 안의 구조는 도시를 생략하고 있다.
인접하는 2개의 처리실의 사이에 게이트 밸브(101a 내지 108a)가 형성되어 있다. 즉, 처리실(101, 102)의 사이에는 게이트 밸브(101a)가 형성되고, 이하 동일하게, 처리실(102, 103)의 사이에 게이트 밸브(102a), 처리실(103, 104)의 사이에 게이트 밸브(103a), 처리실(104, 105)의 사이에 게이트 밸브(104a), 처리실(105, 106)의 사이에 게이트 밸브(105a), 처리실(106, 107)의 사이에 게이트 밸브(106a), 처리실(107, 108)의 사이에 게이트 밸브(107a), 처리실(108, 109)의 사이에 게이트 밸브(108a)가 형성되어 있다.
제조 장치(100)는, 도시를 생략하는 예를 들면 반송 아암 등의 반송 수단을 처리실 내부에 갖고 있다. 피처리 기판은, 상기의 게이트 밸브가 개방됨으로써, 인접하는 2개의 처리실의 사이를 반송한다. 이 경우, 피처리 기판은 실질적으로 직선 형상으로 복수의 처리실을 반송하여, 각각의 처리실에 있어서 피처리 기판에 대하여 소정의 처리가 행해지게 된다. 본 실시예에 따른 제조 장치(100)에서는, 이와 같이 복수의 기판 처리 공정을 거쳐, 피처리 기판 상에 발광층을 포함하는 다층 구조의 유기층을 갖는 발광 소자가 형성된다.
또한, 복수의 처리실(101 내지 109)에는, 예를 들면 진공 펌프 등의 배기 수단에 접속된 배기 라인(101A 내지 109A)이 각각 접속되어, 처리실(101 내지 109)의 내부가 소정의 압력으로 감압된다.
또한, 복수의 처리실(101 내지 109)에는, 가스 공급 라인(101B 내지 109B)이 각각 접속되어, 처리실(101 내지 109)의 내부가, 소정의 분위기 가스로 채워진다. 즉, 복수의 처리실(101 내지 109)의 내부는, 필요에 따라, 분위기 가스로 소정의 감압 상태로 채워지는 것이 좋다. 예를 들면, 2개의 처리실의 사이에서 피처리 기판이 반송되는 경우에는, 2개의 처리실 모두, 분위기 가스로 감압 상태로 채워져도 좋다.
가스 공급 라인(101B 내지 109B)에는, 각각 밸브(101C 내지 109C) 및, 질량 유량 컨트롤러(MFC)(101D 내지 109D)가 설치되어, 공급되는 분위기 가스의 유량이 제어된다.
또한, 처리실(104)에는, 가스 공급 라인(104B)에 더하여, 가스 공급 라인(104BB)이 접속되어 있다. 가스 공급 라인(104BB)에는, 밸브(104CC) 및, 질량 유량 컨트롤러(MFC)(104DD)가 설치되어, 공급되는 분위기 가스의 유량이 제어되는 구조로 되어 있다. 즉, 처리실(104)에는, 2종류의 분위기 가스(예를 들면 Ar, N2) 중 어느 하나를 선택하여 공급하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 제조 장치(100)는, 제조 장치의 제조에 따른 동작을 제어하는 제어 장치(컴퓨터)(150)를 갖고 있다. 제어 장치(150)는, 피처리 기판의 반송을 제어하는 기판 반송 제어부(151), 처리실(101 내지 109)의 분위기 가스를 제어하는 분위기 제어부(152), 처리실(101 내지 109)의 기판 처리를 제어하는 기판 처리 제어부(153), 기억부(154) 및 입출력부(155)를 갖고 있다.
제조 장치(100)의 발광 소자의 제조에 따른 동작은, 상기의 제어 장치(150)에 의해 제어된다. 또한, 복수의 처리실에 의해 실시되는 기판 처리는, 기억부(154)에 기억된 프로그램(레시피로 부르는 경우가 있음)에 기초하여 기판 처리 제어부(153)에 의해 제어된다.
본 실시예에 따른 제조 장치(100)는, 복수의 처리실(101 내지 109)을 가지며, 복수의 처리실(101 내지 109)이 실질적으로 직선 형상으로 접속됨과 함께, 복수의 처리실(101 내지 109)에 피처리 기판이 순차로 반송되어 발광 소자가 형성되도록 구성되어 있다.
즉, 상기의 제조 장치(100)에 있어서는, 실질적으로 직선 형상으로 접속된 복수의 처리실에서 피처리 기판이 처리되는 처리 공정이 각각 실시되고, 피처리 기판 상에 유기층을 포함하는 복수의 층이 형성되어 발광 소자가 형성된다.
이 때문에, 상기의 제조 장치(100)는, 종래의 클러스터형의 제조 장치에 비 하여 제조가 단순하며, 제조 장치의 점유 면적(풋프린트)이 작아지고 있다. 또한, 본 실시예에 따른 제조 장치(100)에서는, 피처리 기판이 실질적으로 직선 형상으로 반송되기 때문에, 반송 경로가 단순하여, 반송 시스템이 단순해지고 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제조 장치(100)는, 복수의 처리실(101 내지 109) 내에 반송된 피처리 기판이, 산소나 물 등에 노출되지 않도록 구성되어 있다. 피처리 기판에 발광 소자를 형성하는 경우에는, 피처리 기판이 산소나 물 등에 가능한 한 노출되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, 발광층(유기 EL층) 등의 유기층은, 수분이나 산소에 의한 영향을 받아 변질되기 쉬워, 발광 소자의 품질이 저하되어 버리는 경우가 있다.
그 때문에, 본 실시예에 따른 제조 장치(100)는, 처리실(101 내지 109)의 내부가, 분위기 가스로 감압 상태로 채워질 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 이들의 분위기 가스는, 피처리 기판 상의 층(막)과 실질적으로 반응하지 않는(반응성을 갖지 않는) 가스인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에 따른 제조 장치에서는, 피처리 기판 상의 층에 대응하여, 처리실을 채우는 분위기 가스가 변경되도록 구성되어 있다. 이러한 분위기 가스의 변경의 구체적인 예에 대해서는 후술한다.
또한, 도1 에는, 복수의 처리실(101 내지 109)에 대응하여, 처리실(101 내지 109)에서 행해지는 기판 처리 공정 스텝 S1(도 중 S1로 표기, 이하 동일) 내지 스텝 S9가 나타나 있다.
우선, 스텝 S1에서 피처리 기판(W)이 처리실(101)에 반입되면, 처리실(101)에 있어서 피처리 기판(W)에 마스크(패터닝 마스크)가 장착된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(101)로부터 처리실(102)로 반송된다. 이 경우, 처리실(101, 102)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(101a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(101)로부터 처리실(102)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S2(처리실(102))에서는, 피처리 기판(W) 상에, 예를 들면 인듐 주석 산화물(ITO) 등으로 이루어져, 소정의 패턴을 갖는 양전극이 형성된다. 예를 들면, 처리실(102)은, CVD법에 의해 양전극을 형성하는 것이 가능해지도록 구성되지만, 처리실(102)을, 스퍼터링법을 이용하여 양전극을 형성하도록 구성해도 좋다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(102)로부터 처리실(103)로 반송된다. 이 경우, 처리실(102, 103)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(102a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(102)로부터 처리실(103)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S3(처리실(103))에서는, 피처리 기판(W)에 장착된 마스크가 떼어지고, 필요에 따라 새로운 마스크가 피처리 기판(W)에 장착된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(103)로부터 처리실(104)로 반송된다. 이 경우, 처리실(103, 104)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(103a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(103)로부터 처리실(104)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S4(처리실(104))에서는, 양전극이 형성된 피처리 기판(W) 상에, 예를 들면 증착법에 의해, 발광층(유기 EL층)을 포함하는 다층 구조로 이루어지는 유기층이 성막된다. 이 경우, 처리실(104)은, 증착법에 의해, 다층 구조가 연속적으로 성막되도록, 복수의 성막 원료 공급부를 갖도록 구성된다. 이러한 구조의 예에 대해서는 후술한다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(104)로부터 처리실(105)로 반송된다. 이 경우, 처리실(104, 105)은, 분위기 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(104a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(104)로부터 처리실(105)로 반송된다.
이 경우, 분위기 가스는, 다음의 스텝 S5(처리 용기(105))에서 형성되는 워크 함수 조정층과, 실질적으로 반응하지 않는(반응성을 갖지 않는) 것이 바람직하다. 이 경우, 워크 함수 조정층이란, 유기층에서의 발광 효율을 양호하게 하기 위한 층이다. 예를 들면, 유기층과 음전극과의 사이의 워크 함수의 차가 너무 커지면, 발광 소자의 발광 효율이 저하되어 버리는 문제가 생기는 경우가 있다. 그래서, 유기층과 음전극과의 사이에 워크 함수를 조정하기 위한 워크 함수 조정층을 형성하여, 발광 소자의 발광 효율의 저하를 억제하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기의 워크 함수 조정층은, 알칼리 금속(예를 들면, 리튬(Li)) 등의 활성 금속에 의해 형성된다. 상기의 알칼리 금속은, 예를 들면 분위기 가스와 반응하여 화합물이 형성되어 버리는 경우가 있다. 예를 들면 Li의 경우, 분위기 중에 질소가 존재하면 질화해 버리는 경우가 있다.
그래서, 처리실(104, 105)은, 워크 함수 조정층과 반응하지 않는, 감압 상태의 희가스(rare gas; 예를 들면, 아르곤(Ar) 가스)로 채워져 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 제조 장치(제조 방법)는, 피처리 기판을 반송하는 경우의 분위기를, 피처리 기판 상에 형성되는 층의 재료에 따라 변경하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 워크 함수 조정층과 같이 활성 층이 형성되는 경우에는, 예를 들면, 헬륨(He), 네온(Ne), Ar, 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 등의 희가스를 분위기 가스로서 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 피처리 기판 상에 노출하는 층이, ITO, 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 경우에는, 질소 가스 등의 저렴한 가스를 이용하도록 하여, 분위기 가스를 구분하여 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 스텝 S5(처리실(105))에서는, 유기층의 위에, 예를 들면 증착법에 의해, Li으로 이루어지는 워크 함수 조정층이 형성되고, 워크 함수 조정층의 위에, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, 음전극의 일부를 구성하는 Ag층이 성막된다. 이러한 처리실(105)의 구성의 예에 대해서는 후술한다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(105)로부터 처리실(106)로 반송된다. 이 경우, 워크 함수 조정층(Li층)은, Ag층으로 덮여진 상태이기 때문에, 처리실(105, 106)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워지는 것이 좋다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(105a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(105)로부터 처리실(106)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S6(처리실(106))에 있어서, 피처리 기판(W)에 장착된 마스크가 떼어지고, 필요에 따라 새로운 마스크가 피처리 기판(W)에 장착된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(106)로부터 처리실(107)로 반송된다. 이 경우, 처리실(106, 107)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(106a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(106)로부터 처리실(107)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S7(처리실(107))에서는, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, 소정의 패턴을 갖는 Al층이 형성된다. 이에 따라, Ag층과 Al층으로 이루어지는 음전극이 형성된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(107)로부터 처리실(108)로 반송된다. 이 경우, 처리실(107, 108)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(107a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(107)로부터 처리실(108)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S8(처리실(108))에 있어서, 피처리 기판(W)에 장착된 마스크가 떼어지고, 필요에 따라 새로운 마스크가 피처리 기판(W)에 장착된다.
다음으로, 스텝 S9(처리실(109))에 있어서, 예를 들면 CVD법에 의해, 질화규소(Si3N4) 등으로 이루어지는 절연층에 의해 유기층이나 전극이 덮여, 발광 소자가 완성된다.
또한, 상기의 발광 소자의 제조 장치(제조 방법)에서는, 피처리 기판을 반송 하는 경우의 분위기의 압력을, 처리실에 따라 다르도록 조절함으로써, 하나의 처리실에 기인하는 오염이 옆의 처리실에 미치는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 인접하는 2개의 처리실의 사이에 압력차를 형성함으로써, 분위기 가스를 바람직한 방향으로 흘릴 수 있다.
구체적으로는, 처리실(104A)의 압력을 처리실(105A)의 압력보다도 높게 함으로써, 유기층을 형성하는 경우에 금속(Li, Al 등)이 혼합되는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
다음으로, 상기의 제조 장치(100)의 처리실의 구성의 예에 대하여, 도2∼도5 에 기초하여 설명한다. 단, 도2∼도5 중, 앞서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여, 설명을 생략한다.
도2 는, 도1 에 나타낸 처리실(102)을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 단, 가스 공급 라인(102B)은 도시를 생략하고 있다.
도2 를 참조하면, 처리실(102)은, 내부에 피처리 기판(W)을 지지하는 지지대(305)가 설치된 처리 용기(301)를 갖고 있다. 처리 용기(301)는, 예를 들면 대략 원통형상의 하부 용기(301A)와, 그 일단(一端)의 개구부에 설치된 덮개부(301B)로 구성되어 있다. 덮개부(301B)에는, 예를 들면 대략 원반형상의 안테나(302)가 설치되고, 안테나(302)에는, 전원(303)으로부터 마이크로파가 인가된다.
또한, 안테나(302)와 지지대(305)의 사이에는, 처리 용기 내에 성막을 위한 성막 원료 가스를 공급하는 가스 공급부(304)가 설치되어 있다. 가스 공급부(304)는, 예를 들면 격자 형상으로 형성되고, 이 때문에, 마이크로파는 가스 공급 부(304)를 통과할 수 있다.
따라서, 가스 공급부(304)로부터 공급된 성막 원료 가스는, 안테나(302)로부터 공급되는 마이크로파에 의해 플라즈마 여기(plasma excitation)되고, 여기된 성막 원료 가스가 지지대(305) 상에 지지되는 피처리 기판(W) 상에 흡착한다. 이에 따라, 예를 들면 ITO로 이루어지는 음전극(투명 전극)이 성막된다.
또한, 음전극을 성막하기 위한 처리실은, 상기와 같은 CVD에 의하지 않고, 스퍼터링법을 실시할 수 있도록 구성되어도 좋다.
도3 은, 도1 에 나타낸 처리실(104)을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 단, 가스 공급 라인(104B)은 도시를 생략하고 있다. 도3 을 참조하면, 처리실(104)은, 내부에 피처리 기판(W)을 지지하는 지지대(312)를 갖는 처리 용기(311)를 갖고 있다.
처리 용기(311)의 외측에는, 예를 들면 고체 형상 또는 액체 형상의 성막 원료(321)를 증발 또는 승화시켜 성막 원료 가스(기체 원료)를 생성하는 기체 원료 생성부(322A)가 설치되어 있다.
기체 원료 생성부(322A)는, 원료 용기(319) 및, 캐리어 가스 공급 라인(320)을 갖고 있다. 원료 용기(319)에 지지된 성막 원료(321)가, 도시를 생략하는 히터 등에 의해 가열되고, 이에 따라, 성막 원료 가스(기체 원료)가 생성된다. 생성된 성막 원료 가스는, 캐리어 가스 공급 라인(320)으로부터 공급되는 캐리어 가스와 함께, 수송로(318A) 내를 지나게 하여, 처리 용기(311)에 설치된 가스 공급부(317A)에 수송된다. 그 후, 성막 원료 가스는, 성막 원료 가스 공급부(317A)로 부터, 처리 용기(311) 내의 피처리 기판(W)의 상방의 공간으로 공급되고, 피처리 기판(W)의 근방 및/또는 위에 있어서 분해하고, 따라서, 피처리 기판(W) 상에 막이 퇴적된다.
가스 공급부(317A)는, 수송로(318A)가 접속된, 예를 들면 원통형상 또는 통체형상의 공급부 본체(314)를 갖고 있다. 공급부 본체(314)의 일단부는, 피처리 기판(W)을 향하여 개구하고 있다. 이 일단부에는, 예를 들면 다공질의 금속 재료(금속 필터)로 이루어지는 필터판(316)이 설치되어 있다. 또한, 공급부 본체(314)의 내부에는, 성막 원료 가스의 흐름을 제어하는 정류판(315)이 설치되어 있다.
또한, 처리 용기(311)에는, 가스 공급부(317A)와 동일한 구조를 갖는 가스 공급부(317B∼317F)가, 가스 공급부(317A)와 함께 직선 형상으로 배열되어 있다. 또한, 가스 공급부(317B∼317F)는, 각각 수송로(318B∼318F)를 통하여, 각각 기체 원료 생성부(322B∼322F)에 접속되어 있다. 기체 원료 생성부(322B∼322F)는, 기체 원료 생성부(322A)와 동일한 구조를 갖고 있다.
또한, 처리 용기(311)의 저면(底面)에는 이동 레일(313)이 형성되고, 지지대(312)는 이동 레일 상을 이것을 따라 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 도4 의 화살표의 방향으로, 지지대(312)가 이동하면, 지지대(312) 상에 올려놓여진 피처리 기판(W)은, 성막 원료 가스 공급부(317A 내지 317F)의 하방을 이 순서로 통과한다.
이 경우, 성막 원료 가스 공급부(317A∼317F)로부터, 각각 다른 성막 원료 가스를 공급함과 함께, 지지대(312)가 이동됨으로써, 피처리 기판(W) 상에는, 다층 구조로 이루어지는 유기층이, 페이스 업(face up) 성막된다.
예를 들면, 종래의 클러스터 구조의 발광 소자의 제조 장치에서는, 다층 구조로 이루어지는 유기층은, 복수의 처리실에 의해 성막되고 있었다. 그 때문에, 유기층의 성막을 위해 많은 처리실이 필요해져, 제조 장치가 대형화·복잡화된다는 문제가 있었다. 본 실시예의 발광 소자의 제조 장치에서는, 다층 구조로 이루어지는 유기층을, 1개의 처리실에서 연속적으로 성막하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 제조 장치의 구조가 단순해짐과 함께, 제조 장치를 소형화하는 것이 용이하다. 또한, 처리실이 실질적으로 직선 형상으로 배치되는 것이 용이하게 되어 있다.
도4 는, 도1 에 나타낸 처리실(105)을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 단, 가스 공급 라인(105B), 배기 라인(105A)은 도시를 생략하고 있다. 도4 를 참조하면, 처리실(105)은, 내부에 피처리 기판(W)을 지지하는 지지대(332)를 갖는 처리 용기(331)를 갖고 있다. 지지대(332)는, 처리 용기(331)의 저면에 설치된, 이동 레일(338) 상을, 평행하게 이동 가능하게 구성되어 있다.
또한, 처리 용기(331) 내에 있어서, 지지대(332)에 대향하도록 타겟(333, 335)이 설치되어 있다. 타겟(333, 335)에는, 각각 전원(334, 336)에 접속되어 있다. 또한, Ar 등의 스퍼터링을 위한 가스를 처리 용기(331) 내에 공급하는 가스 공급부(337)가, 처리 용기(331)의 측면에 설치되어 있다.
상기의 처리실(105)에 의해, 예를 들면 다른 재료로 이루어지는 층(예를 들면 워크 함수 조정층과 음전극)을, 연속적으로 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 예를 들면 Li층을 증착법으로 형성한 후, Ag층을 스퍼터링법에 의해 연속적으로 형 성하는 경우에는, 상기의 처리실(105)에, 도3 에 나타낸 구조(증착을 위한 성막 원료 가스의 수송 구조)를 부가하도록 하면 좋다. 예를 들면, 상기의 처리실(105)에, 도3 에 나타낸, 기체 원료 생성부(322A), 수송로(318A), 가스 공급부(317A)에 상당하는 구조를 부가하여, 성막 원료 가스(기체 원료)의 Li을 수송하여 증착하도록 하면 좋다.
또한, 예를 들면 스퍼터링법에 의한 성막에 있어서는, 2개의 타겟을 평행하게 설치함으로써, 성막 대상에 주는 대미지를 억제하는 것도 가능하다.
도5 는, 상기의 제조 장치(100)에 이용하는 것이 가능한 처리실(105X)의 구성의 일 예이다. 단 도면 중, 앞서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여, 설명을 생략한다. 도5 를 참조하면, 처리실(105X)의 처리 용기(331) 내에는, 각각에 전압이 인가되는 타겟(340A, 340B)이, 기판 지지대(332)의 상방에, 서로 대향하도록 설치되어 있다.
2개의 타겟(340A, 340B)은, 각각, 기판 지지대(332)가 이동하는 방향과 대략 직교하는 방향으로 연신하여, 서로 대향하도록 설치되어 있다.
또한, 처리 용기(331) 내에는, 타겟(340A, 340B)의 사이의 공간(331A)에, 예를 들면 Ar 등의 스퍼터링을 위한 처리 가스를 공급하는 가스 공급부(341)가 설치되어 있다. 처리 가스는, 전압 인가 타겟(340A, 340B)에 전원(342)으로부터 전압이 인가됨으로써 플라즈마 여기된다.
처리실(105X)에 있어서는, 타겟(340A, 340B)에, 각각, 전원(342)으로부터 전력이 인가됨으로써, 공간(331A)에 플라즈마가 여기되고, 타겟이 스퍼터링됨으로써, 피처리 기판(W) 상에 성막이 행해진다.
또한, 상기의 처리실(105X)에 있어서는, 피처리 기판(W)이, 플라즈마가 여기되는 공간으로부터 이간(separate)되어 있고, 성막 대상이, 플라즈마 여기에 수반하는 자외선이나, 스퍼터 입자의 충돌에 의한 대미지의 영향을 받기 어려운 특징이 있다.
또한, 예를 들면 스퍼터링에 의해 다층 구조를 형성하기 때문에, 타겟(340A, 340B)과 가스 공급부(341)를 조합한 구조를 형성해도 좋다.
다음으로, 상기의 발광 소자의 제조 장치(100)를 이용하여, 발광 소자를 제조하는 예를, 도6(A)∼(C) 및, 도7(D)∼(E) 를 이용하여 순서에 따라 설명한다.
도6(A) 는, 도1 의 스텝 S2에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 예를 들면 도2 에 나타낸 처리실(102)에 있어서, 기판(11)(피처리 기판(W)에 상당) 상에, 예를 들면 ITO로 이루어지는 양전극(12)이 성막된다.
도6(B) 는, 도1 의 스텝 S4에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 예를 들면 도3 에 나타낸 처리실(104)에 있어서, 양전극(12) 상에, 발광층(유기 EL층)을 포함하는 다층 구조를 갖는 유기층(13)이 성막된다. 예를 들면, 유기층(13)은, 양전극(12)의 측으로부터 순서대로, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층(유기 EL층), 전자 수송층, 전자 주입층이 적층되도록 하여 형성된다. 또한, 경우에 따라서는, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층, 전자 주입층 등은, 성막을 생략하는 것도 가능하다. 또한, 유기층은 이들의 구조에 한정되지 않고, 여러 가지로 구성하는 것이 가능하다.
도6(C) 는, 도1 의 스텝 S5에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 예를 들면 도4 에 나타낸 처리실(105)에 있어서, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, 유기층(13) 상에, 우선, Li층으로 이루어지는 워크 함수 조정층(14)이 형성되고, 또한 워크 함수 조정층(14) 상에, 음전극을 구성하는 Ag층(15A)이 형성된다.
또한, 이 경우 스퍼터링에 의한 성막은, 예를 들면 도5 에 나타내는 바와 같이, 서로 대향하는 2개의 타겟을 갖는 처리실에 있어서 실시되면, 성막의 하지(base)가 되는 층(예를 들면 유기층(13))에 주는 대미지를 억제하는 것이 가능해져, 매우 적합하다.
도7(D) 는, 도1 의 스텝 S7에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, Ag층(15A) 상에 Al층(15B)이 성막되어, Ag층(15A) 및 Al층(15B)으로 이루어지는 음전극(15)이 형성된다.
도7(E) 는, 도1 의 스텝 S9에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 예를 들면 도2 에 나타낸 처리실(102)과 동일한 구조를 갖는 처리실(109)에 의해, CVD법에 의해 Si3N4로 이루어지는 보호층(16)이, 음전극(15)을 덮도록 형성되어, 발광 소자가 형성된다.
이와 같이 하여, 양전극(12)과 음전극(15)의 사이에 유기층(유기 EL층)이 협지되어 이루어지는 발광 소자를 제조할 수 있다. 이러한 구조를 갖는 발광 소자를, 보텀 이미션(bottom emission)형(톱 캐소드형) 발광 소자로 부르는 경우가 있다.
상기의 보텀 이미션형 발광 소자에서는, 음전극(15)이 발광을 반사하는 기능을 갖기 때문에, 음전극은 반사율이 높은 재료인 Ag으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 음전극에 Ag을 이용한 경우에는, Ag과 유기층의 사이에는, 워크 함수 조정층으로서는 Li을 이용하는 것이 발광 효율을 양호하게 하는 데에 있어서 바람직하다.
[실시예 2]
또한, 실시예 1에 의한 발광 소자의 제조 장치(100)는, 보텀 이미션형의 발광 소자를 제조하기 위한 것이지만, 본 발명을 톱 이미션(top emission)형의 발광 소자의 제조에 적용하는 것도 가능하다.
도8 은, 본 발명의 실시예 2에 따른, 발광 소자의 제조 장치(200)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에 따른, 발광 소자의 제조 장치(200)는, 기본적인 구조와 그 동작은, 실시예 1에 따른 발광 소자의 제조 장치(100)와 동일하여, 실시예 1의 경우와 동일한 효과를 가져온다.
도8 을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자의 제조 장치(200)는, 대략, 복수의 처리실(201 내지 210)이, 실질적으로 직선 형상으로 접속된 구조를 갖고 있다. 단, 본 도면에서는, 처리실 안의 구조는 도시를 생략하고 있다. 상기의 인접하는 2개의 처리실의 사이에는 게이트 밸브(201a 내지 209a)가 형성되어 있다.
본 실시예에 따른 제조 장치(200)는, 도시를 생략하는 예를 들면 반송 아암 등의 반송 수단을 처리실 내부에 가지며, 상기의 게이트 밸브를 개방함으로써, 피처리 기판이 인접하는 2개의 처리실의 사이를 반송시키도록 구성되어 있는 점에서 실시예 1의 경우와 동일하다. 이 경우, 피처리 기판은 실질적으로 직선 형상으로 복수의 처리실을 반송되어, 각각의 처리실에 있어서 기판 처리가 행해지고, 피처리 기판 상에 발광층을 포함하는 다층 구조의 유기층을 갖는 발광 소자가 형성된다.
또한, 상기의 처리실(201 내지 210)은, 예를 들면 피처리 기판을 반송하는 경우에는, 처리실의 내부가 소정의 감압된 분위기 가스로 채워지도록 구성되어 있는 점에서도 실시예 1의 경우와 동일하다.
예를 들면, 복수의 처리실(201 내지 210)에는, 진공 펌프 등의 배기 수단에 접속된 배기라인(201A 내지 210A)이 각각 접속되어, 처리실(201 내지 210)의 내부가 소정의 감압 상태가 되도록 구성되어 있다.
또한, 복수의 처리실(201 내지 210)에는, 가스 공급 라인(201B 내지 210B)이 각각 접속되어, 처리실(201 내지 210)의 내부가, 소정의 분위기 가스로 채워지도록 구성되어 있다. 또한, 가스 공급 라인(201B 내지 210B)에는, 각각 밸브(201C 내지 210C) 및, 질량 유량 컨트롤러(MFC)(201D 내지 210D)가 설치되어, 공급되는 분위기 가스의 유량이 제어되는 구조로 되어 있다.
또한, 제조 장치(200)는, 실시예 1의 제어 장치(150)와 동일한 기능을 갖는 제어 장치(컴퓨터)(250)를 갖고 있다. 제어 장치(250)는, 피처리 기판의 반송을 제어하는 기판 반송 제어부(251), 처리실(201 내지 210)의 분위기 가스를 제어하는 분위기 제어부(252), 처리실(201 내지 210)의 기판 처리를 제어하는 기판 처리 제어부(253), 기억부(254) 및, 입출력부(255)를 갖고 있다.
또한, 도8 에는, 복수의 처리실(201 내지 210)에 대응하여, 처리실(201 내지 210)에서 행해지는 기판 처리 공정 스텝 S11 내지 스텝 S20이 나타나 있다.
우선, 스텝 S11에서 피처리 기판(W)이 처리실(201)로 반입되면, 처리실(201)에 있어서 피처리 기판(W)에 마스크(패터닝 마스크)가 장착된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(201)로부터 처리실(202)로 반송된다. 이 경우, 처리실(201, 202)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(201a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(201)로부터 처리실(202)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S12(처리실(202))에서는, 피처리 기판(W) 상에, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, Al층과 Ag층으로 이루어지는 음전극이 형성된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(202)로부터 처리실(203)로 반송된다. 이 경우, 처리실(202, 203)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(202a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(202)로부터 처리실(203)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S13(처리실(203))에서는, 피처리 기판(W)에 장착된 마스크가 떼어지고, 필요에 따라 새로운 마스크가 피처리 기판(W)에 장착된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(203)로부터 처리실(204)로 반송된다. 이 경우, 처리실(203, 204)은, 분위기 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(203a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(203)로부터 처리실(204)로 반송된다.
이 경우, 분위기 가스는, 다음의 스텝 S14(처리 용기(204))에서 형성되는 워크 함수 조정층과, 실질적으로 반응하지 않는(반응성을 갖지 않는) 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기의 워크 함수 조정층은, 실시예 1의 경우에서 설명한 바와 같이, 알칼리 금속(예를 들면 Li) 등의 활성 금속에 의해 형성된다. 상기의 알칼리 금속은, 예를 들면 가스와 반응하여 화합물이 형성되어 버리는 경우가 있다. 예를 들면 Li의 경우, 분위기 중에 질소가 존재하면 질화해 버리는 경우가 있다.
그래서, 처리실(203, 204)은, 워크 함수 조정층과 반응하지 않는, 감압 상태의 희가스(예를 들면 Ar 가스)로 채워져 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 제조 장치(제조 방법)는, 실시예 1의 경우와 동일하게, 피처리 기판을 반송하는 경우의 분위기 가스를, 피처리 기판 상에 형성되는 층의 재료에 따라 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 예를 들면 워크 함수 조정층과 같이 활성 층이 형성되는 경우에는, 예를 들면 He, Ne, Ar, Kr, Xe 등의 희가스를 분위기 가스로서 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 피처리 기판 상에 노출하는 층이, ITO나 Al, Ag 등의 경우에는, 질소 가스 등의 저렴한 가스를 이용하도록 하여, 분위기 가스를 구분하여 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 스텝 S14(처리실(204))에서는, 음전극이 형성된 피처리 기판(W) 상에, 예를 들면 증착법에 의해, Li층으로 이루어지는 워크 함수 조정층이 성막된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(204)로부터 처리실(205)로 반송된다. 이 경우, 처리실(204, 205)은, 워크 함수 조정층과 반응하지 않는 분위기 가스(예를 들면, He, Ne, Ar, Kr, Xe 등의 희가스)로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(204a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(204)로부터 처리실(205)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S15(처리실(205))에서는, 음전극과 워크 함수 조정층이 형성된 피처리 기판(W) 상에, 예를 들면 증착법에 의해, 발광층(유기 EL층)을 포함하는 다층 구조로 이루어지는 유기층이 성막된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(205)로부터 처리실(206)로 반송된다. 이 경우, 워크 함수 조정층(Li층)은 유기층으로 덮여진 상태이기 때문에, 처리실(205, 206)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(205a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(205)로부터 처리실(206)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S16(처리실(206))에서는, 피처리 기판(W)에 장착된 마스크가 떼어지고, 필요에 따라 새로운 마스크가 피처리 기판(W)에 장착된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(206)로부터 처리실(207)로 반송된다. 이 경우, 처리실(206, 207)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(206a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(206)로부터 처리실(207)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S17(처리실(207))에서는, 예를 들면, 마스크를 이용한 스퍼 터링법에 의해, 소정의 패턴을 갖는, 양전극을 구성하는 인듐 아연 산화물(IZO)층이 형성된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(207)로부터 처리실(208)로 반송된다. 이 경우, 처리실(207, 208)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(207a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(207)로부터 처리실(208)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S18(처리실(208))에 있어서, 예를 들면, 스텝 S17에서 이용한 마스크를 이용한 스퍼터링법에 의해, IZO층과 동일 패턴을 갖는, 양전극을 구성하는 ITO층이 형성된다. 이에 따라, IZO층과 ITO층으로 이루어지는 양전극(투명 전극)이 형성된다.
다음으로, 피처리 기판(W)은, 처리실(208)로부터 처리실(209)로 반송된다. 이 경우, 처리실(208, 209)은, 예를 들면, 질소(N2) 가스로 감압 상태로 채워져 있는 것이 바람직하다. 피처리 기판(W)은, 게이트 밸브(208a)가 개방된 후, 도시를 생략하는 반송 아암에 의해, 처리실(208)로부터 처리실(209)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S19(처리실(209))에 있어서, 피처리 기판(W)에 장착된 마스크가 떼어지고, 필요에 따라 새로운 마스크가 피처리 기판(W)에 장착된다.
다음으로, 스텝 20(처리실(210))에 있어서, 예를 들면 CVD법에 의해, Si3N4 등으로 이루어지는 절연층에 의해 유기층이나 전극이 덮여, 발광 소자가 형성된다.
다음으로, 상기의 발광 소자의 제조 장치(200)를 이용하여, 발광 소자를 제 조하는 예를, 도9(A)∼(B), 도10(C)∼(D) 및, 도11(E)∼(F) 를 이용하여 순서에 따라 설명한다.
도9(A) 는, 도8 의 스텝 S12에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 예를 들면 도4 에 나타낸 처리실(105)과 동일한 구조를 갖는 처리실(202)에 있어서, 기판(21)(피처리 기판(W)에 상당) 상에, 예를 들면 Al층(22A), Ag층(22B)이 스퍼터링법에 의해 연속적으로 성막된다. 이에 따라, Al층(22A)과 Ag층(22B)으로 이루어지는 음전극(22)이 형성된다.
도9(B) 는, 도8 의 스텝 S14에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는 처리실(204)에 있어서, 예를 들면 증착법에 의해, 음전극(22) 상에, Li층으로 이루어지는 워크 함수 조정층(23)이 성막된다.
도10(C) 는, 도8 의 스텝 S15에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 도3 에 나타낸 처리실(104)과 동일한 구조를 갖는 처리실(205)에 있어서, 워크 함수 조정층(23) 상에, 발광층(유기 EL층)을 포함하는 다층 구조를 갖는 유기층(24)이 성막된다. 예를 들면, 유기층(24)은, 워크 함수 조정층(24)의 측으로부터 순서대로, 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층(유기 EL층), 정공 수송층, 정공 주입층이, 적층되도록 하여 형성된다. 또한, 필요에 따라 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층 등은, 성막을 생략하는 것도 가능하다. 또한, 유기층은 이들의 구조에 한정되지 않고, 여러 가지로 구성하는 것이 가능하다.
도10(D) 는, 도8 의 스텝 S17에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공 정에서는 처리실(207)에 있어서, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, 유기층(24)에, 음전극을 구성하는 IZO층(25A)이 성막된다.
또한, 도11(E) 는, 도8 의 스텝 S18에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는 처리실(208)에 있어서, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, IZO층(25A) 상에, ITO층(25B)이 성막된다. 이에 따라, IZO층(25A)과 ITO층(25B)으로 이루어지는 양전극(25)이 형성된다.
도11(F) 는, 도8 의 스텝 S20에 대응하는 공정을 나타내는 도면이다. 본 공정에서는, 예를 들면 도2 에 나타낸 처리실(102)과 동일한 구조를 갖는 처리실(210)에 의해, CVD법에 의해 Si3N4로 이루어지는 보호층(26)이, 양전극(25)을 덮도록 형성되어, 발광 소자가 형성된다.
이와 같이 하여, 음전극(22)과 양전극(25)의 사이에 유기층(24)이 협지되어 이루어지는 발광 소자를 제조할 수 있다. 이러한 구조를 갖는 발광 소자를, 톱 이미션형 발광 소자로 부르는 경우가 있다.
상기의 톱 이미션형 발광 소자에서는, 음전극(22)이 발광을 반사하는 기능을 갖기 때문에, 음전극은, 반사율이 높은 재료인 Ag으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 음전극에 Ag을 이용한 경우에는, Ag과 유기층의 사이에는, 워크 함수 조정층으로서는 Li을 이용하는 것이 발광 효율을 양호하게 하는 데에 있어서 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지의 처리실의 구성으로 여러 가지의 구조를 갖는 발광 소자를 형성하는 것이 가능하다는 것은 분명 하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기의 특정의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 요지 내에 있어서 여러 가지의 변형·변경이 가능하다.
본 발명에 의하면, 단순한 구조로 점유 면적이 작은 발광 소자의 제조 장치와, 제조에 따른 점유 면적이 작아지는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
본 국제 출원은, 2006년 6월 14일에 출원된 일본 특허출원 2006-164966호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 그 모든 내용을 여기에 원용한다.

Claims (14)

  1. 피처리 기판 상에 유기층을 포함하는 복수의 층을 갖는 발광 소자를 형성하기 위한 복수의 처리실을 가지며, 상기 복수의 처리실에 상기 피처리 기판이 순차로 반송되는 발광 소자의 제조 장치로서,
    상기 복수의 처리실이, 실질적으로 직선 형상으로 접속됨과 함께, 인접하는 2개의 상기 처리실의 사이에서 상기 피처리 기판이 반송되는 경우, 상기 2개의 처리실이 상기 피처리 기판 상의 층과 반응성을 갖지 않는 가스로 채워지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피처리 기판 상의 층을 구성하는 재료에 따라, 상기 가스가 변경 가능한 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 처리실은, 적어도,
    상기 유기층을 성막하기 위한 유기층 성막실과,
    상기 유기층에 전압을 인가하기 위한 전극을 성막하기 위한 전극 성막실을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유기층은, 전압이 인가됨으로써 발광하는 발광층을 포함하는 다층 구조를 가지며, 상기 유기층 성막실은, 증착법에 의해, 상기 다층 구조가 연속적으로 성막되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기층 성막실에는,
    상기 피처리 기판을 지지하는 지지대와,
    복수의 성막 원료를 상기 피처리 기판 상에 공급하기 위한 복수의 성막 원료 공급부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    복수의 상기 성막 원료 공급부는 직선 형상으로 배열되고, 상기 지지대는, 상기 성막 원료 공급부의 배열을 따라 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 처리실은, 상기 유기층과 상기 전극과의 사이에 상기 발광층의 발광 효율을 양호하게 하기 위한, 워크 함수(work function) 조정층을 형성하는 조정층 성막실을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 워크 함수 조정층이 알칼리 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 장치.
  9. 피처리 기판 상에 유기층을 포함하는 복수의 층을 갖는 발광 소자를 형성하기 위한 복수의 처리 행정(行程)이, 복수의 처리실에서 순차로 행해지는 발광 소자의 제조 방법으로서,
    상기 복수의 처리실이 실질적으로 직선 형상으로 접속됨과 함께, 인접하는 2개의 상기 처리실의 사이에서 상기 피처리 기판이 반송되는 경우, 상기 2개의 처리실이 상기 피처리 기판 상의 층과 반응성을 갖지 않는 가스로 채워지는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 피처리 기판 상의 층을 구성하는 재료에 따라, 상기 가스가 변경 가능한 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 처리 공정은, 적어도,
    상기 유기층을 성막하는 유기층 성막 공정과,
    상기 유기층에 전압을 인가하기 위한 전극을 성막하는 전극 성막 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유기층은, 전압이 인가됨으로써 발광하는 발광층을 포함하는 다층 구조를 가지며, 상기 유기층 성막 공정에서는, 증착법에 의해, 상기 다층 구조가 연속적으로 성막되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기층 성막 공정과 상기 전극 성막 공정과의 사이에 상기 발광층의 발광 효율을 양호하게 하기 위한, 워크 함수 조정층을 성막하는 조정층 성막 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 워크 함수 조정층은 알칼리 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
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