KR20110116210A - Film forming device, film forming method, and organic el element - Google Patents
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Abstract
(과제) 전자 주입층을 형성하는 유기 EL 소자의 금속층의 열화를 막는다.
(해결 수단) 성막 장치(PM1)는, 내부에서 기판 상에 소망하는 처리를 행하는 처리 용기(100)와, 유기 재료를 수납하고, 수납된 유기 재료를 가열하여 기화시키는 증착원(200)(제1 증착원)과, 처리 용기(100)에 내장됨과 함께 증착원(200)에 연결되고, 증착원(200)에서 기화된 유기 재료를 처리 용기 내의 기판(G)을 향하여 분출하는 제1 분출 기구(120a∼120f)와, 리튬 등의 알칼리 금속 재료를 수납하고, 수납된 알칼리 금속 재료를 가열하여 기화시키는 기화기(300)(제2 증착원)와, 처리 용기(100)에 내장됨과 함께 기화기(300)에 연결되고, 기화기(300)에서 기화된 알칼리 금속 재료를 처리 용기 내의 기판(G)을 향하여 분출하는 제2 분출 기구(130)를 갖는다. (Problem) The deterioration of the metal layer of the organic electroluminescent element which forms an electron injection layer is prevented.
(Solution means) The film forming apparatus PM1 includes a processing container 100 that performs a desired process on a substrate therein, and an evaporation source 200 that stores organic materials and heats and vaporizes the stored organic materials. 1 evaporation source) and a first ejection mechanism which is embedded in the processing container 100 and connected to the evaporation source 200 and ejects the organic material vaporized from the evaporation source 200 toward the substrate G in the processing container. The vaporizer 300 (a second deposition source) for storing the alkali metal materials such as lithium, the alkali metal materials such as lithium, and heating and vaporizing the stored alkali metal materials; and the vaporizer ( And a second ejection mechanism 130 for ejecting the alkali metal material vaporized in the vaporizer 300 toward the substrate G in the processing vessel.
Description
본 발명은, 성막 장치, 성막 방법 및 유기 EL 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유기 EL 소자에 포함되는 막 구조 및 그 막 구조를 형성하기 위한 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and an organic EL element, and more particularly, to a film structure included in an organic EL element, and a film forming apparatus and a film forming method for forming the film structure.
최근, 유기 화합물을 이용하여 발광시키는 유기 EL(Organic Electroluminescence) 소자를 이용한 유기 EL 디스플레이가 주목받고 있다. 이 유기 EL 소자는, 자(自)발광하고, 반응 속도가 빠르고, 소비 전력이 낮은 등의 특징을 갖고 있다. 이 때문에, 액정 디스플레이에 비하여 영상이 매우 아름다울 뿐만 아니라, 백 라이트를 필요로 하지 않아, 박형이 가능하며, 특히 휴대형 기기의 표시부로의 응용 등이 기대되고 있다. Recently, an organic EL display using an organic EL (Organic Electroluminescence) device that emits light using an organic compound has attracted attention. This organic EL device has characteristics such as self-luminous, fast reaction speed, low power consumption, and the like. For this reason, the image is not only very beautiful compared to the liquid crystal display, but also requires no backlight, so that a thin film is possible, and in particular, application to a display portion of a portable device is expected.
유기 EL 소자는, 유리 기판 상에 형성되며, 유기층을 양극층(애노드) 및 음극층(캐소드)으로 샌드위치한 구조를 갖고 있다. 이 유기 EL 소자에 외부로부터 수 V의 전압을 인가하여 전류를 흘리면, 음극측으로부터 유기층에 전자가 주입되고, 양극측으로부터 유기층에 홀이 주입된다. 전자와 홀의 주입에 의해 유기 재료 증기는 여기(excitation) 상태가 되지만, 전자와 홀이 재결합하여 여기된 유기 재료 증기가 원래의 기저(基底) 상태로 되돌아갈 때 그 여분의 에너지가 빛으로서 방출된다. The organic EL element is formed on a glass substrate and has a structure in which an organic layer is sandwiched by an anode layer (anode) and a cathode layer (cathode). When a current of several V is applied to the organic EL element from outside to flow current, electrons are injected into the organic layer from the cathode side, and holes are injected into the organic layer from the anode side. The injection of electrons and holes causes the organic material vapor to be excited, but when the electrons and holes recombine and the excited organic material vapor returns to its original base state, the extra energy is emitted as light. .
전자를 유기층에 주입할 때, 전자 주입 장벽을 저하시켜 음극측으로부터 유기층에 효율 좋게 전자를 주입할 수 있으면, 고성능인 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. 이 때문에, 유기층과 음극과의 계면에 워크 함수가 낮은 알칼리 금속 등의 재료로 이루어지는 전자 주입층을 형성하는 것이 일반적으로 행해지고 있다(예를 들면, 비특허문헌 1을 참조).When electrons are injected into the organic layer, if the electron injection barrier can be lowered and electrons can be efficiently injected into the organic layer from the cathode side, a high-performance organic EL device can be manufactured. For this reason, forming the electron injection layer which consists of materials, such as alkali metal with a low work function, is generally performed in the interface of an organic layer and a cathode (for example, refer nonpatent literature 1).
비특허문헌 1에서는, 각 음극과 이미터(emitter)층과의 사이에 금속을 도프(dope)한 유기층을 형성하는 것이 개시되어 있다. 도펀트(dopant) 메탈로서는, 예를 들면, 리튬(Li)이나 스트론튬(Sr)이나 사마륨(Sm)을 일 예로서 들 수 있다. In
알칼리 금속은, 워크 함수가 작기 때문에 전자 주입층을 형성하는 재료로서 바람직하다. 그러나, 한편으로 알칼리 금속은 고활성종이기 때문에, 고진공 상태에 있는 처리실 내라도 실내에 잔류하고 있는 수분, 질소, 산소 등과 용이하게 반응해 버린다. 따라서, 전자 주입층의 하지(base)가 되는 유기층의 표면에 이러한 불순물이 존재하는 상태에서 전자 주입층을 성막하면, 그 계면에서 리튬 등의 금속과 불순물이 반응하여, 예를 들면, 산화 리튬(Li2O)의 절연물이 되는 등, 막에 열화가 발생하고 있었다. 이 때문에, 종래는, 리튬 등의 금속이 산화 리튬 등의 절연물로 변화하는 것을 고려하여, 리튬의 막을 매우 얇게 성막하는 방법이 취해지고 있었다. 단, 이에 의해서도, 리튬의 막을 매우 얇게 성막하면 막의 면내 균일성이 나빠져, 유기 EL 소자의 성능의 불균일이 발생하는 등의 과제를 남기고 있었다. Alkali metal is preferable as a material which forms an electron injection layer because a work function is small. However, since alkali metal is a highly active species, on the other hand, even in a processing chamber in a high vacuum state, it easily reacts with moisture, nitrogen, oxygen, etc. remaining in the room. Therefore, when the electron injection layer is formed in a state where such impurities are present on the surface of the organic layer serving as the base of the electron injection layer, impurities such as lithium and metal react at the interface, for example, lithium oxide ( Deterioration occurred in the film, such as becoming an insulator of Li 2 O). For this reason, conventionally, the method of forming a thin film of lithium has been taken in consideration of the change of metals such as lithium into insulators such as lithium oxide. However, this also caused problems such as unevenness of the performance of the organic EL device due to poor film in-plane uniformity when a very thin film of lithium was formed.
그래서, 상기 문제를 해소하기 위해, 본 발명은, 전자 주입층을 형성하는 금속층의 열화를 막고, 동(同) 층의 전자 주입 효율을 높인 성막 장치, 성막 방법 및 유기 EL 소자를 제공한다. Then, in order to solve the said problem, this invention provides the film-forming apparatus, the film-forming method, and organic electroluminescent element which prevented the deterioration of the metal layer which forms an electron injection layer, and raised the electron injection efficiency of the same layer.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 실시 형태에 의하면, 내부에서 피(被)처리체 상에 소망하는 처리를 행하는 처리 용기와, 유기 재료를 수납하고, 수납된 유기 재료를 가열하여 기화시키는 제1 증착원과, 상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제1 증착원에 연결되고, 상기 제1 증착원에서 기화된 유기 재료를 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제1 분출 기구와, 알칼리 금속을 수납하고, 수납된 알칼리 금속을 가열하여 기화시키는 제2 증착원과, 상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제2 증착원에 연결되고, 상기 제2 증착원에서 기화된 알칼리 금속을 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제2 분출 기구를 갖는 성막 장치가 제공된다. That is, in order to solve the said subject, according to one Embodiment of this invention, the processing container which performs a desired process on a to-be-processed object inside, an organic material is accommodated, and the accommodated organic material is heated, A first evaporation mechanism to be vaporized, a first ejection mechanism which is embedded in the processing vessel and connected to the first evaporation source, and ejects the organic material vaporized in the first deposition source toward the object to be processed in the processing vessel; And a second deposition source for storing alkali metal and heating and vaporizing the stored alkali metal, and an alkali metal vaporized in the second deposition source while being embedded in the processing container and connected to the second deposition source. There is provided a film forming apparatus having a second ejection mechanism for ejecting toward an object in a processing container.
이에 의하면, 제1 증착원에서 기화된 유기 재료를 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제1 분출 기구와, 제2 증착원에서 기화된 알칼리 금속을 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제2 분출 기구를 갖는다. 이에 의하면, 유기 재료의 재료 증기를 분출하는 제1 분출 기구와 알칼리 금속의 기화 원자를 분출하는 제2 분출 기구가 하나의 처리 용기 내에 설치된다. 이에 의하면, 유기층의 성막 후, 피처리체를 다른 처리 장치를 향하여 반송하는 일 없이, 동일 챔버 내에서 알칼리 금속층을 성막할 수 있다. 이에 따라, 유기층의 표면에 수분, 질소, 산소 등의 불순물이 부착되는 것을 피할 수 있다. 이에 따라, 알칼리 금속층이 유기층의 표면에 부착된 불순물과 반응하여 산화해, 절연물이 되는 등의 막의 열화를 방지할 수 있다. 이 결과, 전자 주입 효율을 높일 수 있어, 고성능인 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. According to this, the first ejection mechanism which ejects the organic material vaporized by the 1st deposition source toward the to-be-processed object in a processing container, and the 2nd ejection of the alkali metal vaporized from the 2nd deposition source toward the to-be-processed object in the said processing container are carried out. Has a blowing mechanism. According to this, the 1st blowing mechanism which blows out the material vapor of organic material, and the 2nd blowing mechanism which blows off the vaporization atom of alkali metal are provided in one process container. According to this, after forming an organic layer, an alkali metal layer can be formed in the same chamber, without conveying a to-be-processed object toward another processing apparatus. As a result, impurities such as moisture, nitrogen and oxygen can be avoided from adhering to the surface of the organic layer. Thereby, deterioration of the film, such as an alkali metal layer, reacting with the impurity adhering to the surface of an organic layer, and becoming an insulator can be prevented. As a result, electron injection efficiency can be improved and a high performance organic electroluminescent element can be manufactured.
또한, 전술한 바와 같이 알칼리 금속층의 열화를 막을 수 있기 때문에, 종래에 비하여 막을 두껍게 성막할 수 있다. 예를 들면, 알칼리 금속층을 0.5㎚∼100㎚의 두께로 성막할 수 있다. 알칼리 금속층을 어느 정도 두껍게 성막함으로써, 유기 EL 소자의 성능의 불균일을 억제할 수 있다. 또한, 알칼리 금속층에 어느 정도의 두께를 형성함으로써, 알칼리 금속층을 전자 주입층으로서 기능시킬 뿐만 아니라, 유기 EL 소자의 음극으로서도 기능시킬 수 있다. In addition, since the deterioration of the alkali metal layer can be prevented as described above, the film can be formed thicker than in the prior art. For example, an alkali metal layer can be formed into a film in thickness of 0.5 nm-100 nm. By film-forming an alkali metal layer to some extent, the nonuniformity of the performance of an organic EL element can be suppressed. In addition, by providing a certain thickness in the alkali metal layer, not only the alkali metal layer can function as an electron injection layer, but also can function as a cathode of an organic EL element.
단, 활성인 알칼리 금속층이, 처리 용기 내의 잔류 수분, 질소, 산소 등과 반응하는 것을 막기 위해, 알칼리 금속층을 성막 후, 바로 금속이나 수지나 SiN 등의 실리콘 산화 질화막 등의 보호막으로 알칼리 금속층을 보호할 필요가 있다. However, in order to prevent the active alkali metal layer from reacting with residual moisture, nitrogen, oxygen, etc. in the processing container, the alkali metal layer may be protected by a protective film such as a metal, a resin, or a silicon oxynitride film such as SiN immediately after forming the alkali metal layer. There is a need.
그래서, 성막 장치는, 보호막용 재료를 수납하고, 수납된 보호막용 재료를 가열하여 기화시키는 제3 증착원과, 상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제3 증착원에 연결되고, 상기 제3 증착원에서 기화된 보호막용 재료를 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제3 분출 기구를 추가로 갖고 있어도 좋다. Thus, the film forming apparatus includes a third deposition source that accommodates the protective film material and heats and vaporizes the stored protective film material, and is connected to the third deposition source while being embedded in the processing container, and the third deposition source. You may further have the 3rd blowing mechanism which sprays the protective film material vaporized in the inside toward the to-be-processed object in the said processing container.
상기 처리 용기에 내장되며, 보호막용 재료로 이루어지는 타깃(target)을 스퍼터(sputter)하는 스퍼터 장치를 추가로 갖고 있어도 좋다. You may further have the sputter apparatus built in the said processing container and sputter | spatting the target which consists of a protective film material.
상기 처리 용기로 반송된 피처리체를 올려놓는 재치대(holding stage)를 구비하고, 상기 재치대는, 상향 또는 하향 또는 세로 방향으로 올려놓여진 피처리체를 상기 제1 분출 기구측으로부터 상기 제2 분출 기구측을 향하여 슬라이딩하도록 해도 좋다. And a holding stage for placing the object to be conveyed to the processing container, wherein the mounting table has the object to be placed in an upward, downward, or vertical direction from the first ejection mechanism side to the second ejection mechanism side. It may be made to slide toward.
상기 처리 용기의 양단에 롤러를 구비하고, 상기 양단의 롤러를 권회(winding)함으로써, 상기 양단의 롤러에 감겨진 필름을 상기 제1 분출 기구측으로부터 상기 제2 분출 기구측을 향하여 이동시키도록 해도 좋다. The rollers are provided at both ends of the processing container and the rollers at both ends are wound to move the film wound on the rollers at both ends from the first ejection mechanism side toward the second ejection mechanism side. good.
상기 처리 용기에는, 적어도 상기 제1 분출 기구측에 배기 장치가 설치되어 있어도 좋다. The said processing container may be provided with the exhaust apparatus at least on the said 1st blowing mechanism side.
상기 제1 분출 기구와 상기 제2 분출 기구와의 사이에는, 격벽이 설치되어 있어도 좋다. A partition may be provided between the said 1st blowing mechanism and the said 2nd blowing mechanism.
상기 제1 증착원은, 복수의 유기 재료를 수납하는 복수의 도가니로 형성되고, 상기 제1 분출 기구는, 복수의 도가니에 연결된 복수의 분출부로 형성되고, 상기 복수의 도가니에서 기화된 복수의 유기 재료를 상기 제1 분출 기구에 형성된 복수의 분출부로부터 각각 분출함으로써, 피처리체 상에 복수의 유기 재료를 적층시킨 유기층을 연속 성막해도 좋다. The first deposition source is formed of a plurality of crucibles containing a plurality of organic materials, and the first ejection mechanism is formed of a plurality of ejection portions connected to a plurality of crucibles, and a plurality of organic vaporized in the plurality of crucibles By spraying materials from the plurality of spraying portions formed in the first spraying mechanism, respectively, an organic layer in which a plurality of organic materials are laminated on the target object may be continuously formed.
상기 알칼리 금속은, 리튬, 세슘, 나트륨, 칼륨 또는 루비듐 중 어느 것이라도 좋다. The alkali metal may be any of lithium, cesium, sodium, potassium or rubidium.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 제1 증착원에 수납된 유기 재료를 가열하여 기화시키고, 상기 제1 증착원에서 기화된 유기 재료를 상기 제1 증착원에 연결된 제1 분출 기구로부터 처리 용기 내로 분출하고, 상기 분출된 유기 재료에 의해, 상기 처리 용기 내에서 피처리체에 유기층을 성막하여, 제2 증착원에 수납된 알칼리 금속을 가열하여 기화시키고, 상기 제2 증착원에서 기화된 알칼리 금속을 상기 제2 증착원에 연결된 제2 분출 기구로부터 상기 처리 용기 내로 분출하고, 상기 분출된 알칼리 금속에 의해, 상기 처리 용기 내에서 피처리체의 유기층 상에 바로 금속층을 성막하는 성막 방법이 제공된다. Moreover, in order to solve the said subject, according to another embodiment of this invention, the organic material accommodated in the 1st deposition source is heated and vaporized, and the organic material vaporized in the said 1st deposition source to the said 1st deposition source. An organic layer is formed into a to-be-processed object in the said processing container by the said ejected organic material, and the alkali metal stored in the 2nd vapor deposition source is heated and vaporized by the said 1st blowing mechanism connected to the processing container, 2 Alkali metal vaporized in the evaporation source is ejected into the processing vessel from the second ejection mechanism connected to the second evaporation source, and by the ejected alkali metal, a metal layer directly on the organic layer of the object to be processed in the processing vessel. A film forming method for forming a film is provided.
이때, 전기 금속층을 0.5㎚∼100㎚의 두께로 성막해도 좋다. 이에 의하면, 상기 금속층을 전자 주입층 및 전극으로서 기능시킬 수 있다. At this time, an electrometallic layer may be formed into a thickness of 0.5 nm to 100 nm. According to this, the metal layer can function as an electron injection layer and an electrode.
제3 증착원에 수납된 보호막용 재료를 가열하여 기화시키고, 상기 제3 증착원에서 기화된 보호막용 재료를 상기 제3 증착원에 연결된 제3 분출 기구로부터 처리 용기 내로 분출하고, 상기 분출된 보호막용 재료에 의해, 상기 처리 용기 내에서 피처리체의 금속층 상에 바로 보호막을 성막해도 좋다. The protective film material contained in the third deposition source is heated and vaporized, and the protective film material vaporized in the third deposition source is ejected into the processing vessel from the third ejection mechanism connected to the third deposition source, and the ejected protective film You may form a protective film immediately on the metal layer of a to-be-processed object in the said processing container with the material for it.
상기 처리 용기에 내장된 스퍼터 장치에 의해 보호막용 재료로 이루어지는 타깃을 스퍼터하고, 상기 스퍼터된 보호막용 재료에 의해, 상기 처리 용기 내에서 피처리체의 금속층 상에 바로 보호막을 성막해도 좋다. A target made of a protective film material may be sputtered by a sputtering device incorporated in the processing container, and a protective film may be formed directly on the metal layer of the object in the processing container by the sputtered protective film material.
상기 처리 용기 밖에 배치된 에칭 장치에 의해 상기 금속층의 표면을 에칭하고, 상기 처리 용기 밖에 배치된 스퍼터 장치에 의해 보호막용 재료로 이루어지는 타깃을 스퍼터하고, 상기 스퍼터된 보호막용 재료에 의해, 상기 처리 용기 밖에서 피처리체의 금속층 상에 바로 보호막을 성막해도 좋다. The surface of the said metal layer is etched by the etching apparatus arrange | positioned outside the said processing container, the sputter | spatter apparatus arrange | positioned outside the said processing container sputter | spatters the target which consists of materials for protective films, and the said process container with the said sputtered protective film material You may form a protective film immediately on the metal layer of a to-be-processed object outside.
상기 처리 용기 밖에 배치된 에칭 장치에 의해 상기 금속층 표면을 에칭하고, 상기 처리 용기 밖에 배치된 CVD 장치에 의해 보호막용 재료 가스로부터 플라즈마를 여기하고, 여기된 플라즈마에 의해, 상기 처리 용기 밖에서 피처리체의 금속층 상에 바로 보호막을 성막해도 좋다. The surface of the metal layer is etched by the etching apparatus disposed outside the processing container, the plasma is excited from the protective film material gas by the CVD apparatus disposed outside the processing container, and the excited plasma is used to A protective film may be formed directly on the metal layer.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 피처리체의 ITO 상에 성막된 유기층과, 상기 유기층상에 리튬, 세슘, 나트륨, 칼륨 또는 루비듐 중 어느 것을 0.5㎚∼100㎚의 두께로 성막함으로써 전자 주입층 및 전극으로서 기능시키는 금속층과, 상기 금속층 상에 성막된 보호막을 포함하는 유기 EL 소자가 제공된다. Moreover, in order to solve the said subject, according to another embodiment of the present invention, any one of lithium, cesium, sodium, potassium or rubidium on the organic layer formed on the ITO of the object to be treated and on the organic layer is 0.5 nm to 100 nm. An organic EL device comprising a metal layer functioning as an electron injection layer and an electrode by forming a film with a thickness of and a protective film formed on the metal layer is provided.
이에 의하면, 처리 용기 내의 동일 공간에서 유기층과 알칼리 금속층을 연속적으로 성막함으로써, 알칼리 금속층과 유기층과의 계면에서, 알칼리 금속이 처리 용기 내의 잔류 수분, 질소, 산소 등과 반응하여, 열화되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전자의 주입 효율을 높게 유지한 고성능인 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. According to this, by forming the organic layer and the alkali metal layer continuously in the same space in the processing container, the alkali metal reacts with the residual moisture, nitrogen, oxygen, etc. in the processing container, and deteriorates at the interface between the alkali metal layer and the organic layer. have. Thereby, the high performance organic electroluminescent element which maintained the electron injection efficiency high can be manufactured.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 내부에서 피처리체 상에 소망하는 처리를 행하는 처리 용기와, 유기 재료를 수납하고, 수납된 유기 재료를 가열하여 기화시키는 제1 증착원과, 상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제1 증착원에 연결되고, 상기 제1 증착원에서 기화된 유기 재료를 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제1 분출 기구와, 상기 처리 용기에 내장되며, 알칼리 금속 재료로 이루어지는 타깃을 스퍼터하는 제1 스퍼터 장치와, 상기 처리 용기에 내장되며, 보호막용 재료로 이루어지는 타깃을 스퍼터하는 제2 스퍼터 장치를 구비한 성막 장치가 제공된다. In order to solve the said subject, according to another embodiment of the present invention, there is provided a processing chamber for performing a desired treatment on a target object inside, a first deposition source for storing organic materials and heating and vaporizing the stored organic materials. And a first ejection mechanism embedded in the processing container and connected to the first deposition source, for ejecting an organic material vaporized from the first deposition source toward the object to be processed in the processing container, and embedded in the processing container. And a first sputtering device for sputtering a target made of an alkali metal material, and a second sputtering device embedded in the processing container and sputtering a target made of a protective film material.
상기 처리 용기에는, 적어도 상기 제1 분출 기구측에 배기 장치가 설치되어 있어도 좋다. The said processing container may be provided with the exhaust apparatus at least on the said 1st blowing mechanism side.
상기 제1 분출 기구와 상기 제1 스퍼터 장치와의 사이에는, 격벽이 설치되어 있어도 좋다. A partition may be provided between the said 1st blowing mechanism and the said 1st sputter apparatus.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전자 주입층을 형성하는 금속층의 열화를 막아, 동 층의 전자 주입 효율을 높일 수 있다. As described above, according to the present invention, the deterioration of the metal layer forming the electron injection layer can be prevented, and the electron injection efficiency of the copper layer can be improved.
도 1은 제1∼제4 실시 형태 및 그 변형예에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 EL 소자의 제조 프로세스의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)의 종단면도이다.
도 4는 제1∼제4 실시 형태에 따른 6층 연속 성막 처리에 의해 형성된 유기 EL 소자를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 성막 장치(PM1)의 종단면도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)의 종단면도이다.
도 7은 제3 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)의 종단면도이다.
도 8은 제3 실시 형태의 변형예에 따른 성막 장치(PM1)의 종단면도이다.
도 9는 제4 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)의 종단면도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing system according to a first to fourth embodiment and a modification thereof.
2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of an organic EL device according to an embodiment of the present invention.
3 is a longitudinal cross-sectional view of the film forming apparatus PM1 according to the first embodiment.
4 is a diagram showing an organic EL element formed by six-layer continuous film forming processes according to the first to fourth embodiments.
5 is a longitudinal cross-sectional view of the film forming apparatus PM1 according to the modification of the first embodiment.
6 is a longitudinal cross-sectional view of the film forming apparatus PM1 according to the second embodiment.
7 is a longitudinal cross-sectional view of the film forming apparatus PM1 according to the third embodiment.
8 is a longitudinal cross-sectional view of the film forming apparatus PM1 according to the modification of the third embodiment.
9 is a longitudinal cross-sectional view of the film forming apparatus PM1 according to the fourth embodiment.
(발명을 실시하기 위한 형태)(Form to carry out invention)
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 각 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에 있어서, 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 부여함으로써, 중복 설명을 생략한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Each embodiment of this invention is described in detail, referring an accompanying drawing below. In addition, in the following description and an accompanying drawing, overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol about the component which has the same structure and function.
또한, 이하에 나타내는 순서에 따라서 설명한다. In addition, it demonstrates according to the procedure shown below.
〔1〕 제1 실시 형태[1] First embodiment
〔1-1〕 기판 처리 시스템의 전체 구성[1-1] Overall structure of substrate processing system
〔1-2〕 성막 장치의 내부 구성[1-2] Internal structure of the film forming apparatus
〔1-3〕 제1 실시 형태의 변형예[1-3] Modified Example of First Embodiment
〔2〕 제2 실시 형태[2] Second Embodiment
〔2-1〕 성막 장치의 내부 구성[2-1] Internal structure of the film forming apparatus
〔3〕 제3 실시 형태[3] Third embodiment
〔3-1〕 성막 장치의 내부 구성[3-1] Internal structure of the film forming apparatus
〔3-2〕 제3 실시 형태의 변형예[3-2] Modified Example of Third Embodiment
〔4〕 제4 실시 형태
[4] Fourth Embodiment
〔1〕 제1 실시 형태[1] First embodiment
〔1-1〕 기판 처리 시스템의 전체 구성 [1-1] Overall structure of substrate processing system
우선, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 전체 구성에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 유기 EL 소자는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 클러스터(cluster)형의 기판 처리 시스템(Sys) 내에서 제조된다. First, the whole structure of the substrate processing system containing the film-forming apparatus which concerns on 1st Embodiment is demonstrated, referring FIG. The organic EL element is manufactured in, for example, a cluster-type substrate processing system Sys shown in FIG. 1.
기판 처리 시스템(Sys)에서는, 복수의 처리 용기가 클러스터측에 연결되어 있다. 실제로는, 기판 처리 시스템(Sys)은, 로드록 장치(LLM; Load Lock Module), 반송 장치(TM; Transfer Module), 클리닝 장치(전(前) 처리실)(CM; Cleaning Module), 성막 장치(PM1; Process Module), 에칭 장치(PM2), CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학 증착 박막 성막법) 장치(PM3) 및 스퍼터 장치(PM4)를 갖고 있다. 성막 장치(PM1)는, 동일 처리 용기 내에서 유기층과 알칼리 금속층을 연속적으로 성막하는 성막 장치에 상당한다. In the substrate processing system Sys, a plurality of processing containers are connected to the cluster side. In practice, the substrate processing system Sys includes a load lock module (LLM), a transfer device (TM), a cleaning device (pre-processing chamber) (CM; cleaning module), and a film forming apparatus ( It has PM1; Process Module, an etching apparatus PM2, CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus PM3, and a sputter apparatus PM4. Film-forming apparatus PM1 is corresponded to the film-forming apparatus which continuously forms an organic layer and an alkali metal layer in the same process container.
로드록 장치(LLM)는, 대기계로부터 반송된 유리 기판(G)(이하, 기판(G)이라고 함)을, 감압 상태에 있는 반송 장치(TM)로 반송하기 위해 내부를 감압 상태로 보지(保持)한 진공 반송실이다. 반송 장치(TM)에는, 대략 중앙에 굽힘과 신축 및 선회(旋回) 가능한 다관절 형상의 반송 아암(Arm)이 설치되어 있다. 기판(G)은, 최초로, 반송 아암(Arm)을 이용하여 로드록 장치(LLM)로부터 클리닝 장치(CM)로 반송된다. 기판(G)에는, 양극층으로서의 ITO(Indium Tin Oxide)가 형성되어 있어, 클리닝 장치(CM)에서 그 표면에 부착된 오염물(주로 유기물)을 제거한다. The load lock apparatus LLM holds the inside in a reduced pressure state in order to convey the glass substrate G (henceforth board | substrate G) conveyed from the atmospheric system to the conveying apparatus TM in a pressure reduction state ( It is a vacuum conveyance chamber which was a guarantee. The conveying arm TM is provided in the conveying apparatus TM with the articulated-shaped conveying arm which can be bent, extended | contracted, and swiveled in the substantially center. The board | substrate G is conveyed from the loadlock apparatus LLM to the cleaning apparatus CM first using the conveyance arm Arm. Indium Tin Oxide (ITO) as an anode layer is formed in the substrate G, and the cleaning device CM removes contaminants (mainly organic substances) adhered to the surface thereof.
도 2에는, 유기 EL 소자의 제조 프로세스가 나타나 있다. 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 성막 장치(PM1)에는, 클리닝이 끝난 기판(G)이 반입된다. 성막 장치(PM1)에서는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 증착에 의해 기판의 ITO 표면에 6층의 유기층(20)이 연속적으로 성막된다. 유기층을 성막 후, 동 성막 장치(PM1)에서는, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 바로 증착에 의해 금속층(30)이 성막된다. 금속층(30)의 성막에는 기화기가 이용된다. 금속층(30)을 형성하는 금속은 워크 함수가 낮은 알칼리 금속이 바람직하고, 특히, 리튬, 세슘, 나트륨, 칼륨 또는 루비듐 중 어느 것이 바람직하다. 이들 알칼리 금속은 고활성종이며 불안정한 점, 특히, 박막의 경우, 면내 균일성을 도모하는 것이 어려운 점을 고려하여, 본 실시 형태에서는 성막 장치(PM1)의 동일 공간 내에서 유기층(20) 및 금속층(30)을 연속하여 성막한다. 이에 대해서는, 본 실시 형태에서는, 알칼리 금속으로서 리튬을 사용한 경우를 예로 들어 뒤에 상술한다. 2, the manufacturing process of an organic electroluminescent element is shown. As shown to Fig.2 (a), the cleaning board | substrate G is carried in film-forming apparatus PM1. In the film forming apparatus PM1, as shown in FIG. 2B, six
다음으로, 기판(G)은, 반송 장치(TM)의 아암(Arm)에 파지(把持)되어, 에칭 장치(PM2)로 반송된다. 에칭 장치(PM2)에서는, 도 2의 (d)에 나타낸 바와 같이, 금속층(30)의 표면을 소프트 에칭하여, 금속층(30)의 표면에 부착된 불순물을 제거한다. 그 후, 기판(G)은, 반송 장치(TM)의 아암(Arm)에 파지되어, 스퍼터 장치(PM4)로 반송된다. 스퍼터 장치(PM4)에서는, 알루미늄이나 은 등의 보호막용 재료로 이루어지는 타깃을 스퍼터함으로써 튀어나온 보호막용 재료의 원자를 금속층(30)의 위에 적층시킨다. 이에 따라, 도 2의 (e)에 나타낸 바와 같이, 금속층(30)의 위에 보호막(40)이 성막된다. Next, the board | substrate G is gripped by the arm Arm of the conveying apparatus TM, and is conveyed to the etching apparatus PM2. In etching apparatus PM2, as shown in FIG.2 (d), the surface of the
적층막의 상부로부터 빛을 취출하는 경우, 금속층(30)에 빛을 투과시킬 필요가 있기 때문에, 금속층(30)을 얇게 형성할 필요가 있다. 이 경우, 금속층(30)은 박막이기 때문에, 도 2의 (d)에 나타낸 소프트 에칭을 할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 소프트 에칭을 하지 않아도 좋도록, 금속층(30)의 표면에 ITO막과 같은 투명 산화물막을 형성해 두어도 좋다. When light is taken out from the top of the laminated film, it is necessary to transmit the light through the
보호막(40)의 성막에는, 스퍼터 장치(PM4)를 대신하여 CVD 장치(PM3)를 이용해도 좋다. 이 경우에도, 도 2의 (d)에 나타낸 바와 같이, 우선, 금속층(30)의 표면을 소프트 에칭하여, 금속층(30)의 표면에 부착된 불순물을 제거한다. 그 후, 기판(G)을 CVD 장치(PM3)로 반송한다. CVD 장치(PM3)에서는, 보호막용 재료 가스로부터 플라즈마를 여기하고, 여기된 플라즈마에 의해 기판(G)의 금속층 상에 보호막(40)을 성막한다. 이에 의해서도, 도 2(e)에 나타낸 바와 같이, 금속층(30)의 위에 보호막(40)이 성막된다. 또한, CVD 장치(PM3)는, 용량 결합형(평행 평판) 플라즈마 처리 장치, 유도 결합형(ICP: Inductively Coupled Plasma) 플라즈마 처리 장치, ECR(Electron Cyclotron Resonance), 마이크로파 플라즈마 처리 장치 등, 가스를 여기하여 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 기판(G)을 성막하는 장치라면 어느 것이라도 좋다. CVD apparatus PM3 may be used in place of the sputter apparatus PM4 for the formation of the
(제어기) (Controller)
제어기(50)는, ROM(50a), RAM(50b), CPU(50c) 및 입출력 I/F(인터페이스)(50d)를 갖고 있다. ROM(50a), RAM(50b)에는, 예를 들면, 유기층(20)을 성막할 때의 유기 재료의 증발 속도를 제어하거나, 금속층(30)을 성막할 때의 알칼리 금속의 증발 속도를 제어하거나 하기 위한 데이터나 제어 프로그램이 격납되어 있다. The
기판 처리 시스템(Sys)의 각 장치는, 제어기(50)에 의해 제어된다. 구체적으로는, CPU(50c)는, ROM(50a), RAM(50b)에 격납된 데이터나 제어 프로그램을 이용하여, 기판 처리 시스템(Sys) 내의 반송이나 프로세스를 제어하기 위한 구동 신호를 생성한다. 입출력 I/F(50d)는, CPU(50c)에 의해 생성된 구동 신호를 기판 처리 시스템(Sys)에 출력하고, 이에 따라서 기판 처리 시스템(Sys)으로부터 출력된 응답 신호를 입력하고, CPU(50c)에 전달한다. Each device of the substrate processing system Sys is controlled by the
〔1-2〕 성막 장치의 내부 구성[1-2] Internal structure of the film forming apparatus
다음으로, 성막 장치(PM1)의 내부 구성에 대해서, 도 3을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)를 개략적으로 나타낸 종단면도이다. 성막 장치(PM1)는, 처리 용기(100), 제1 증착원으로서의 증착원(200), 제2 증착원으로서의 기화기(300)를 갖고 있다. Next, the internal structure of film-forming apparatus PM1 is demonstrated in detail, referring FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing the film forming apparatus PM1 according to the present embodiment. The film-forming apparatus PM1 has the
처리 용기(100)는 직육면체이며, 슬라이딩 가능한 재치대(110), 6개의 제1 분출 기구(120a∼120f), 1개의 제2 분출 기구(130), 격벽(140) 및 격벽(150)을 내장한다. 처리 용기(100)의 측벽에는, 개폐에 의해 기판(G)을 반입, 반출 가능한 게이트 밸브(160a, 160b)가 설치되어 있다. The
재치대(110)는, 도시하지 않은 고전압 전원으로부터 인가된 고전압에 의해, 게이트 밸브(160a)로부터 반입된 기판(G)을 정전 흡착한다. 재치대(110)는, 이와 같이 하여 하향으로 기판(G)을 올려놓은 상태에서, 천정면에 설치된 레일(110a) 상을 제1 분출 기구(120a)측으로부터 제2 분출 기구(130)측을 향하여 슬라이딩한다. 이에 따라, 기판(G)은, 제1 분출 기구(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f), 제2 분출 기구(130)의 순으로, 각 분출구의 근소한 상공을 평행 이동한다. The mounting
제1 분출 기구(120a∼120f)는, 형상 및 구조가 모두 동일하고, 서로 평행하게 등간격으로 배치되어 있다. 제1 분출 기구(120a∼120f)는, 그 내부가 중공(中空)(완충 공간(S))의 직사각형 형상을 하고 있으며, 상부 중앙에 형성된 개구로부터 유기 재료 증기를 분출하게 되어 있다. 제1 분출 기구(120a∼120f)의 하부는, 처리 용기(100)의 저벽을 관통하는 제1 가스 공급관(170a∼170f)을 통하여 증착원(200)에 연결되어 있다. The
처리 용기(100)의 동일 공간 안에는, 제1 분출 기구(120f)에 조금 떨어져 제2 분출 기구(130)가 설치되어 있다. 제2 분출 기구(130)의 하부는, 처리 용기(100)의 저벽을 관통하는 제2 가스 공급관(180)을 통하여 기화기(300)에 연결되어 있다. 제1 가스 공급관(170a∼170f) 및 제2 가스 공급관(180)에는, 처리 용기측으로 반송되는 유기 재료나 알칼리 금속 재료의 공급과 중단 및 유량을 제어하는 밸브(V1, V2)가 각각 설치되어 있다. In the same space of the
제1 분출 기구(120a∼120f) 및 제2 분출 기구(130)의 양옆에는 각 분출 기구를 나누는 격벽(140, 150)이 설치되어 있다. 이에 따라, 인접하는 제1 분출 기구(120a∼120f) 및 제2 분출 기구(130)의 분출구로부터 분출되는 각종의 유기 재료 및 알칼리 금속 재료가 서로 혼입되는 것을 방지한다. The
처리 용기(100)에는, 제1 분출 기구(120a)측에 배기구(190a)가 형성되어 있다. 배기구(190a)에 접속된 배기 장치(195a)를 구동하면, 제1 분출 기구(120a∼120f)로부터 분출된 유기 재료의 잔류물은 배기구(190a)로부터 처리 용기 밖으로 배출된다. 또한, 처리 용기(100)에는, 제2 분출 기구(130)측에 배기구(190b)가 형성되어 있다. 배기구(190b)에 접속된 배기 장치(195b)를 구동하면, 제2 분출 기구(130)로부터 분출된 알칼리 금속 재료 증기의 잔류 원자는 배기구(190b)로부터 처리 용기 밖으로 배출된다. 특히, 증착에 의한 성막에서는, 기화 원자는, 처리 용기 내를 비래(飛來)하여 확산하면서 기판(G)까지 도달하여 성막에 사용된다. 기판(G)에 일단 흡착한 기체 원자라도, 기판(G)으로부터 떨어져 처리 용기 내를 재차 비래하는 것도 존재한다. 이와 같이, 증착에 의한 성막에서는, 기화 원자는, 처리 용기 내를 매우 광범위하게 확산하는 경향이 강하다. In the
따라서, 제1 분출 기구(120a)측으로부터 잔류한 유기 재료 증기를 배기함으로써, 제2 분출 기구(130)측으로 유기 재료 증기가 비래하여 금속층(30)에 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제2 분출 기구(130)측으로부터 잔류한 리튬을 배기함으로써, 제1 분출 기구(120a∼120f)측으로 리튬이 비래하여 유기층(20)에 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 유기층(20)의 성막 중은, 배기 장치(195a)만을 구동하여, 제2 분출 기구(130)측으로 잔류 유기 재료 증기가 비래하지 않도록 하고, 금속층(30)의 성막 중은, 배기 장치(195b)만을 구동하여, 제1 분출 기구(120a∼120f)측으로 잔류 리튬이 비래하지 않도록 해도 좋다. 성막 중, 처리 용기 내는, 각 배기 장치(195a, 195b)를 구동함으로써 10-2㎩∼10-3㎩ 정도의 감압 상태로 유지되어 있다. Therefore, by exhausting the organic material vapor which remained from the
증착원(200)에는, 형상 및 구조가 동일한 6개의 도가니(210a∼210f)가 내장되어 있다. 각 도가니(210a∼210f)는, 내부에 상이한 유기 재료(A∼F)를 각각 수납하고 있다. 유기 재료(A∼F)가 각각 수납된 용기 저면에는, 히터(220a∼220f)가 각각 매입되어 있다. 히터(220a∼220f)를 각각 가열함으로써, 도가니(210a∼210f)를 200∼500℃ 정도의 고온으로 함으로써, 유기 재료(A∼F)의 기화 속도를 제어하게 되어 있다. 또한, 기화란, 액체가 기체로 바뀌는 현상뿐만 아니라, 고체가 액체 상태를 거치지 않고 직접 기체로 바뀌는 현상(즉, 승화)도 포함하고 있다. Six
도가니(210a∼210f)에는, 아르곤 가스(Ar)를 공급하는 가스 라인이 설치되어 있다. 가스 라인으로부터 도가니(210f) 내에 공급된 아르곤 가스는, 각 도가니(210a∼210f)에서 기화된 유기 재료 증기(A∼F)를 제1 가스 공급관(170a∼170f)을 통하여 제1 분출 기구(120a∼120f)까지 반송되어, 제1 분출 기구(120a∼120f)의 분출구로부터 처리 용기(100)의 내부로 방출된다. 증착원(200)에는 배기구(230)가 형성되어 있다. 배기 장치(240)를 구동함으로써, 처리 용기 내를 소망하는 진공도로 유지하게 되어 있다. The
아르곤 가스 및 유기 재료 증기를 통하게 하는 제1 가스 공급관(170a∼170f)도, 도가니와 동일하게 200℃ 이상의 온도로 조절된다. 이에 따라, 유기 재료 증기가 아르곤 가스에 의해 반송될 때, 제1 가스 공급관(170a∼170f) 등에 부착하여 액화되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, 유기층(20)을 성막할 때의 재료 효율을 높일 수 있다. The first
처리 용기(100)의 외부에는, 리튬을 가열하여 기화시키는 기화기(300)가 설치되어 있다. 기화기(300)의 내부에는 리튬 등의 알칼리 금속을 수납할 수 있는 증발 용기(Ds1)가 설치되어 있다. 증발 용기(Ds1)에는, 전원(Ds2)이 접속되어 있다. 전원(Ds2)에는, 제어기(50)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여 소망하는 전압이 인가되어, 증발 용기(Ds1)에 소정의 전류가 흐른다. 이에 따라, 증발 용기(Ds1)는, 가열되어 소망하는 온도로 보지된다. 이와 같이 하여, 증발 용기(Ds1)에 수납된 리튬의 증발량이 조정된다. 또한, 증발 용기(Ds1)에 수납되는 재료는, 워크 함수가 낮은 알칼리 금속 재료이면, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등 어느 것이라도 좋다. The vaporizer |
기화기(300)는, 개도 조정 가능 밸브(V3)를 통하여 진공 펌프(310)에 연결되어 있다. 기화기(300)의 내부는, 제어기(50)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여 밸브(V3)의 개도를 조절함으로써 소망하는 진공압으로 제어된다. The vaporizer |
또한, 기화기(300)는, 가스의 유량을 조정하는 매스플로우 컨트롤러(MFC) 및 밸브(V4)를 통하여 아르곤 가스 공급원(320)에 연결되어 있다. 아르곤 가스의 공급과 중단 및 유량은, 제어기(50)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여, 매스플로우 컨트롤러(MFC) 및 밸브(V4)를 제어함으로써 조절된다. In addition, the vaporizer |
이에 따라, 기화기(300) 내에서 증발한 리튬은, 기화기(300) 내로 보내진 소정량의 아르곤 가스를 캐리어 가스로 하여, 제2 가스 공급관(180)을 통하여 제2 분출 기구(130)까지 반송되어, 분출구로부터 처리 용기 내로 방출된다. 또한, 제2 분출 기구(130)로부터 알칼리 금속을 분출하는 기기로서는, 상기 기화기(300)로 한정되지 않으며, 알칼리 금속 단체(單體)를 직접 증발시켜 분출하게 하는 기구를 이용해도 좋다. Accordingly, lithium evaporated in the
아르곤 가스 및 유기 재료 증기를 통하게 하는 제2 가스 공급관(180) 및 기화기(300)는, 200℃ 이상의 온도로 조절된다. 이에 따라, 리튬의 증발 속도를 제어함과 함께 리튬이 아르곤 가스에 의해 반송될 때, 제2 가스 공급관(180) 등에 부착하여 액화되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, 금속층(30)을 성막할 때의 재료 효율을 높일 수 있다. The second
또한, 금속층(30)을 성막하기 위해서는, 기화기(300)를 대신하여, 유기층(20)을 성막하기 위해 사용한 도가니와 동일한 구성의 증착원을 이용해도 좋고, 저항 가열 보드 등의 가열기라도 좋다. In addition, in order to form the
이상에 설명한 성막 장치(PM1)에 의하면, 제1 분출 기구(120a∼120f)로부터 분출되는 유기 재료 증기에 의해 유기층(20)이 형성되고, 그 후, 제2 분출 기구(130)로부터 분출되는 유기 재료 증기에 의해 유기층(20)이 연속적으로 형성된다. According to the film-forming apparatus PM1 demonstrated above, the
구체적으로는, 제1 분출 기구(120a∼120f)로부터 분출되는 유기 재료 증기 중, 우선, 제1 분출 기구(120a)로부터 분출된 유기 재료 증기가, 분출 기구(120a)의 상방을 어느 속도로 진행하는 기판(G) 상의 ITO(양극)에 부착됨으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 분출 기구(120a)로부터 분출된 유기 재료 증기(A)가 기판(G)에 퇴적됨으로써 기판 상에 제1층의 홀 주입층이 형성된다. 이어서, 기판(G)이 제1 분출 기구(120b)로부터 제1 분출 기구(120f)까지 순서대로 이동할 때, 제1 분출 기구(120b∼120f)로부터 분출된 유기 재료 증기(B∼F)가 각각 기판(G)에 퇴적됨으로써, 유기층(제2층∼제6층)이 순서대로 형성된다. 마지막으로, 제2 분출 기구(130)로부터 방출되는 리튬이 기판(G)에 퇴적됨으로써, 금속층(30)이 형성된다. Specifically, among the organic material vapors ejected from the
이와 같이 하여, 유기층(20) 및 금속층(30)을 동일 처리 장치 내에서 연속적으로 성막함으로써, 유기층(20) 및 금속층(30)의 열화를 방지할 수 있다. 이에 대해서, 구체적으로 설명한다. 리튬이나 세슘 등의 알칼리 금속은, 워크 함수가 작기 때문에 유기 EL 소자의 전자 주입층을 형성하는 재료로서 바람직하다. 그러나, 한편으로 알칼리 금속은 고활성종이기 때문에, 고진공 상태에 있는 처리실 내라도 실내에 잔류하고 있는 수분, 질소, 산소 등과 용이하게 반응해 버린다. 따라서, 금속층(30)의 하지가 되는 유기층(20)의 표면에 이러한 불순물이 존재하는 상태에서 그 위에 금속층(30)을 성막하면, 유기층(20)과 금속층(30)과의 계면에서 성막시키는 알칼리 금속과 유기층에 부착된 불순물이 반응하여, 예를 들면, 산화 리튬(Li2O)의 절연물이 되는 등, 금속층(30)에 열화가 발생해 버린다. 이 때문에, 종래는, 리튬 등의 알칼리 금속이 절연물로 변화하는 것을 고려하여, 리튬의 막을 매우 얇게 성막하는 방법이 취해지고 있었다. 단, 이에 의해서도, 리튬의 막을 매우 얇게 성막하면 막의 면내 균일성이 나빠져, 유기 EL 소자의 성능의 불균일이 발생하는 등의 과제를 남기고 있었다. In this way, the
이에 대하여, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 유기층(20)의 성막 후, 금속층(30)의 성막 전에 기판을 별도의 챔버로 반송할 필요가 없다. 따라서, 유기층 상에 불순물이 부착될 확률은 매우 낮아진다. 따라서, 동일 처리 용기 내에서 유기층 상에 바로 성막되는 금속층(30)이, 유기층(20)의 계면에서 불순물과 반응하여 절연물화될 확률도 매우 낮아진다. 이 결과, 금속층(30)의 전자 주입 효율을 높여, 유기층(20)의 광전(光電) 변환 효율을 높일 수 있다. On the other hand, in the film-forming apparatus PM1 which concerns on this embodiment, it is not necessary to convey a board | substrate to a separate chamber after film-forming of the
또한, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에 의하면, 전술한 바와 같이, 금속층(30)이 유기층(20)의 계면에서 불순물과 반응하여 절연물화될 확률이 매우 낮아지기 때문에, 전자 주입 효율을 저하시키는 일 없이 알칼리 금속의 막을 종래보다도 두껍게 성막할 수 있다. 이 때문에, 본 성막 장치(PM1)에 의하면, 예를 들면, 금속층(30)을 0.5㎚∼100㎚의 두께로 성막할 수 있어, 성막 프로세스를 관리할 수 있는 막두께가 된다. 금속층(30)을 어느 정도의 두께로 성막함으로써, 금속층(30)의 면내 균일성을 개선하여, 유기 EL 소자의 성능의 불균일을 억제할 수 있다. In addition, according to the film forming apparatus PM1 according to the present embodiment, as described above, the probability that the
또한, 금속층(30)을 어느 정도의 두께로 성막함으로써, 종래는 막이 너무 얇아서 불가능했던 전자 주입층의 전극화를 가능하게 할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 성막 장치에 의하면, 금속층(30)을 예를 들면 50㎚∼100㎚ 정도의 두께로 성막함으로써, 금속층(30)을 전자 주입층 및 전극(음극)으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 금속층(30)을 어느 정도 두껍게 성막함으로써, 후(後) 공정의 보호막의 스퍼터에 대하여 그 대미지를 금속층(30)에서 흡수할 수 있어, 스퍼터에 의한 유기층(20)으로의 대미지를 저감시킬 수 있다. In addition, by forming the
금속층(30)을 성막 후, 기판(G)은, 도 1의 에칭 장치(PM2)로 반송되어, 반응하기 쉬운 리튬의 금속층(30)을 소프트 에칭하고 그 표면을 클리닝한다(도 2의 (d) 참조). 그 후, 바로 스퍼터 장치(PM4)로 반송되어, 알루미늄(Al)이나 은(Ag)으로 형성된 스퍼터링재(材)에 아르곤 가스의 이온을 충돌시킴으로써, 스퍼터링 원자(Ag)를 몰아낸다. 몰아내진 스퍼터링 원자(Ag)는, 금속층(30) 상에 퇴적된다. 이에 따라, 도 2의 (e)에 나타낸 보호막(40)이 성막된다. 보호막(40)은, 고활성화종인 금속층(30)의 산화를 방지한다. After forming the
적층막의 상부로부터 빛을 취출하는 경우, 금속층(30)에 빛을 투과시킬 필요가 있기 때문에, 금속층(30)을 얇게 형성할 필요가 있다. 이 경우, 금속층(30)은 박막이기 때문에, 도 2의 (d)에 나타낸 소프트 에칭을 할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 소프트 에칭을 하지 않아도 좋도록, 금속층(30)의 표면에 ITO막과 같은 투명 산화물막을 형성해 두어도 좋다. When light is taken out from the top of the laminated film, it is necessary to transmit the light through the
또한, 보호막(40)은, 고활성화종인 알칼리 금속의 금속층(30)을 보호할 수 있는 재질이면, 은이나 알루미늄 외에 수지 등도 사용할 수 있다. 단, 보호막(40)에 수지를 이용하는 경우에는, 스퍼터에 의한 성막 방법은 사용할 수 없기 때문에, 증착이나 CVD에 의한 성막 방법이 사용된다. In addition, as long as it is a material which can protect the
ITO측으로부터 빛을 방출하는 유기 EL 소자의 경우, 빛의 반사율이 높은 은이나 알루미늄을 보호막(40)으로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 보호막(40)이 얇으면 빛이 투과해 버리기 때문에, ITO측으로부터 빛을 방출하기 위해 보호막(40)에는 어느 정도의 두께가 필요하다. 또한, 이 경우에는, 보호막(40)에는, 빛을 반사하지 않는 수지는 사용할 수 없다. In the case of the organic EL element which emits light from the ITO side, it is preferable to use silver or aluminum with high reflectance of light as the
한편, ITO측과 반대측(보호막측)으로부터 빛을 취출하는 유기 EL 소자의 경우, 빛을 투과하기 쉽도록, 보호막(40)으로서 은이나 알루미늄을 얇게 성막하는 편이 좋다. 또한, 이 경우에는, 빛을 흡수하기 어렵고, 그리고 빛을 투과하기 쉬운 수지이면 보호막(40)에 사용할 수 있다. On the other hand, in the case of the organic EL element which extracts light from the side opposite to the ITO side (protective film side), it is better to form a thin film of silver or aluminum as the
또한, 리튬 등의 금속층(30)과 알루미늄이나 은 등의 보호막(40)과의 두께의 비를 최적화함으로써, 금속층(30) 및 보호막(40)에 대한 빛의 투과율이나 빛의 반사율을 최적화할 수 있다. In addition, by optimizing the ratio of the thickness of the
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에 의하면, 제1 분출 기구(120a∼120f)로부터 분출된 유기 재료의 재료 증기가 기판(G)에 퇴적됨으로써 유기층(20)이 형성되고, 그 직후에 동일 공간 내에서 제2 분출 기구(130)로부터 분출된 알칼리 금속의 기화 원자가 기판(G)에 퇴적됨으로써 금속층(30)이 형성된다. 이에 의하면, 유기층(20)을 성막 후, 기판(G)을 다른 처리 장치를 향하여 반송하는 일 없이, 동일 챔버 내에서 금속층(30)을 성막할 수 있다. 이에 따라, 유기층(20)의 표면에 수분, 질소, 산소 등의 불순물이 부착되는 것을 피할 수 있으며, 금속층(30)이 유기층(20)의 표면에 부착된 불순물과 반응하여 산화되고, 절연물화되어 막의 열화를 막을 수 있다. 이 결과, 전자 주입 효율이 높고, 고성능인 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. As described above, according to the film forming apparatus PM1 according to the present embodiment, the
또한, 전술한 바와 같이 금속층(30)의 열화를 막을 수 있기 때문에, 종래에 비하여 금속층(30)을 두껍게 할 수 있다. 예를 들면, 금속층(30)을 0.5㎚∼100㎚의 두께로 성막할 수 있다. 금속층(30)에 어느 정도의 두께를 형성함으로써, 금속층(30)을 전자 주입층으로서 기능시킬 뿐만 아니라, 유기 EL 소자의 음극으로서도 기능시킬 수 있다. 또한, 유기 EL 소자의 성능의 불균일을 억제할 수 있다. In addition, since the deterioration of the
〔1-3〕 제1 실시 형태의 변형예 [1-3] Modified Example of First Embodiment
제1 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)의 변형예에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다. 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 기판(G)을 하향 방식으로 성막했다. A modification of the film forming apparatus PM1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 5. In the film forming apparatus PM1 according to the first embodiment, the substrate G was formed in a downward manner.
이에 대하여, 제1 실시 형태의 변형예에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 재치대(110)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 처리 용기(100)의 저면에 설치되어 있다. 재치대(110)는, 게이트 밸브(160a)로부터 반입된 기판(G)을, 상향 상태로 올려놓는다. 또한, 가스 수송 성막이 가능해지면, 성막 기재는, 상향(페이스 업)뿐만 아니라, 하향(페이스 다운)이나 세로 방향(사이드)이라도 좋다. 재치대(110)는, 처리 용기의 저면에 설치된 레일(110a) 상을 제1 분출 기구(120a)측으로부터 제2 분출 기구(130)측을 향하여 슬라이딩한다. 이에 따라, 기판(G)은, 제1 분출 기구(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f), 제2 분출 기구(130)의 순으로, 각 분출구의 근소한 상공을 평행 이동한다. 이 결과, 제1 실시 형태와 동일하게, 동일 처리 용기(100)의 내부에서 유기층(20) 및 금속층(30)이 연속적으로 성막된다. On the other hand, in the film-forming apparatus PM1 which concerns on the modification of 1st Embodiment, the mounting
이에 의하면, 기판(G)을 상향으로 올려놓은 상태에서 성막 처리가 실행된다. 따라서, 대형 기판의 경우라도, 기판(G)을 휘게 하는 일 없이 그 반송을 용이하게 할 수 있다. 또한, 기판 상에 형성되는 막의 면내 균일성을 높일 수 있다. According to this, the film-forming process is performed in the state which raised the board | substrate G upward. Therefore, even in the case of a large sized board | substrate, the conveyance can be made easy, without bending the board | substrate G. In addition, the in-plane uniformity of the film formed on the substrate can be increased.
〔2〕 제2 실시 형태[2] Second Embodiment
다음으로, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(Sys)은, 제1 실시 형태와 동일하며, 유기 EL 소자는 도 1에 나타낸 클러스터형의 기판 처리 시스템(Sys) 내에서 제조된다. Next, the film-forming apparatus which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated, referring FIG. In addition, the substrate processing system Sys which concerns on 2nd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment, and organic electroluminescent element is manufactured in the cluster type substrate processing system Sys shown in FIG.
〔2-1〕 성막 장치의 내부 구성 [2-1] Internal structure of the film forming apparatus
본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 유기층(20)의 증착, 금속층(30)의 증착 및, 보호막(40)의 성막이 처리 용기(100)의 내부에서 연속적으로 처리된다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서 유기층(20)을 증착하기 위해 설치되어 있던 증착원(200)(제1 증착원) 및 제1 분출 기구(120a∼120f), 금속층(30)을 증착하기 위해 설치되어 있던 기화기(300)(제2 증착원) 및 제2 분출 기구(130) 외에, 이하에 설명하는 스퍼터 장치(400)가 처리 용기 내부에 설치되어 있다. In the film forming apparatus PM1 according to the present embodiment, the deposition of the
스퍼터 장치(400)는, 처리 용기(100)의 내부에서 제2 분출 기구(130)의 근처에 설치되어 있다. 제1 분출 기구(120a∼120f)와 제2 분출 기구(130)와의 사이에 격벽(140, 150)이 설치되어 있는 것과 동일하게, 제2 분출 기구(130)와 스퍼터 장치(400)의 사이에는 격벽(410)이 설치되어 있다. The
스퍼터 장치(400)는, 아르곤 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 아르곤의 이온에 의해 은의 타깃을 스퍼터하여 은의 원자를 몰아낸다. 몰아내진 은은, 기판 상에 퇴적되며, 이에 따라 보호막(40)이 형성된다. The
구체적으로는, 스퍼터 장치(400)는, 타깃재(420a, 420b), 배킹 플레이트(430a, 430b), 타깃 홀더(440a, 440b), 자계 발생 수단(450a, 450b) 및 가스 샤워 헤드(460)를 갖고 있다. Specifically, the
한 쌍의 타깃재(420a, 420b)는, 스퍼터면이 평행이 되도록 대향하여 배치되어 있다. 타깃재(420a, 420b)는, 보호막용 재료로서 전기 저항이 낮고, 빛의 반사율이 높은 은 또는 알루미늄인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 타깃재(420a, 420b)는, 은으로 형성되어 있다. The pair of
한 쌍의 타깃재(420a, 420b)는, 배킹 플레이트(430a, 430b)를 개재하여 타깃 홀더(440a, 440b)로 보지되어 있다. 자계 발생 수단(450a, 450b)은, 본 실시 형태에서는 자석이며, 각 타깃재(420a, 420b)의 배면에서 타깃재(420a)에 S극 자석, 타깃(420b)에 N극의 자석이 위치하도록 배치되어 있다. 이에 따라, 타깃재(420a, 420b)의 대향 공간에는, 이 공간을 둘러싸도록 각 타깃재(420a, 420b)에 수직인 자계가 발생한다. The pair of
아르곤 가스 공급원(320)으로부터 출력된 아르곤 가스는, 가스 샤워 헤드(460)로부터 처리 용기 내에 공급된다. 아르곤 가스의 공급과 중단 및 유량은, 제어기(50)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여, 매스플로우 컨트롤러(MFC) 및 밸브(V5)를 제어함으로써 조절된다. Argon gas output from the argon
직류 전원(470)은, 각 타깃재(420a, 420b)를 음극, 배킹 플레이트(430b)를 양극으로 하여, 도 1에 나타낸 제어기(50)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여 소망하는 직류 전압(DC 정(定)전력)을 인가한다. 이에 따라, 타깃재(420a, 420b)의 대향 공간에 플라즈마가 생성된다. 전력의 종류로서는, DC 정전력으로 한정되지 않으며, AC 전력, RF 전력, MF 전력, 펄스 DC 전력 등이어도 좋고, 이들의 중첩 전력이어도 좋다. 또한, 직류 전원(470)은, 처리 용기(100)의 내부에 소망하는 에너지를 공급하는 에너지원의 일 예이다. The
스퍼터 장치(400)의 근방에는, 배기구(480) 및 배기구(480)에 접속된 배기 장치(490)가 설치되어 있고, 배기 장치(490)를 구동함으로써, 처리 용기 내의 잔여 타깃 원자를 외부로 배기한다. In the vicinity of the
여기에서, 처리 용기(100)의 내부의 압력에 대해서 설명한다. 처리 용기(100)의 내부 압력은 각 성막에 큰 영향을 준다. 예를 들면, 유기층(20) 및 금속층(30)은, 수분, 질소, 산소 등과 반응하면 그 막질이 열화된다. 이 때문에, 증착시의 처리 용기 내의 압력은 10-2㎩ 정도가 바람직하다. 특히, 유기층(20) 및 금속층(30)은 델리킷(delicate)한 막이며, 성막시의 환경이 막질에 크게 영향을 준다. 예를 들면, 처리 용기 내의 압력이 높고 처리 용기 내에 불순물이 많이 존재하는 상태에서는, 유기층(20)막이 수분 등과 반응하여, 막 중에 다크 스폿(dark spot) 등이 생겨 광전 변환 효율을 악화시키거나, 유기 EL 소자의 수명을 열화시키거나 한다. 또한, 금속층(30)에는 리튬 등의 고활성 금속을 이용하기 때문에, 처리 용기 내의 압력이 높고 불순물이 많이 존재하는 상태에서는, 금속층(30)이 산소 등과 반응하여 절연물이 되어, 전자 주입 효율이 악화된다. 이 때문에, 처리 용기 내의 압력을 10-2㎩보다 저진공도로 한 상태에서 유기층(20) 및 금속층(30)을 증착하는 것은 바람직하지 않다. Here, the pressure inside the
본 실시 형태에서는, 처리 용기 내의 압력을 10-2∼10-3㎩ 정도로 유지함으로써, 유기층(20)의 증착, 금속층(30)의 증착, 보호막(40)의 스퍼터를 동일 용기 내에서 연속적으로 처리하는 성막 장치를 실현한다. In this embodiment, the pressure in the processing container is maintained at about 10 −2 to 10 −3 Pa so that the deposition of the
본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에 의하면, 유기 재료 및 알칼리 금속 재료의 산화나 질화를 방지하면서, 양질인 유기층(20) 및 금속층(30)을 성막할 수 있다. 그와 함께, 동일 처리실 내에 설치된 스퍼터 장치(400)에서 아르곤 가스를 플라즈마 착화(着火)할 수 있어, 아르곤 가스의 이온에 의해, 스퍼터링 원자(Ag)를 몰아내고, 이에 따라, 도 2의 (e)에 나타낸 보호막(40)을 동일 챔버 내에서 성막할 수 있다. According to the film-forming apparatus PM1 which concerns on this embodiment, the high quality
이에 의하면, 금속층(30)을 성막 후, 기판(G)을 처리 용기(100)의 외부로 반송할 필요가 없다. 이 결과, 금속층(30)의 표면에 수분, 질소, 산소 등의 불순물이 부착되는 것을 피할 수 있어, 금속층(30)의 위에 보호막(40)이 형성되기 전에, 금속층(30)이 처리 용기 내의 불순물과 반응하여 산화되고, 절연물화되어 막의 열화를 막을 수 있다. 이와 같이 하여, 고활성화종의 금속층(30)이 산화되기 전에 동일 챔버 내에서 보호막(40)을 성막함으로써, 전자 주입 효율이 높고, 고성능인 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. According to this, after forming the
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서 스퍼터링의 전 처리로서 행하고 있던 소프트 에칭의 공정(도 2의 (d))이 불필요해진다. 이에 따라, 스루풋(throughput)을 높여, 생산성을 향상시킬 수 있다. In addition, in this embodiment, the process of soft etching (FIG. 2 (d)) performed as a pre-process of sputtering in 1st Embodiment becomes unnecessary. Thereby, throughput can be raised and productivity can be improved.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 스퍼터링을 종래보다 저진공의 10-2∼10-3㎩ 정도로 실행할 수 있다. 이 때문에, 배기 효율이 높아져, 기판(G)의 반송 및 처리에 걸리는 시간을 종래보다 단축할 수 있다. 이에 의해서도, 스루풋을 높여, 생산성을 향상시킬 수 있다. Moreover, according to this embodiment, sputtering can be performed about 10 <-2> -10 <-3> Pa of a low vacuum compared with the former. For this reason, exhaust efficiency becomes high and the time taken for conveyance and processing of the board | substrate G can be shortened compared with the past. Thereby, throughput can be improved and productivity can be improved.
〔3〕 제3 실시 형태[3] Third embodiment
다음으로, 제3 실시 형태에 따른 성막 장치에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(Sys)은, 제1 실시 형태와 동일하고, 유기 EL 소자는 도 1에 나타낸 클러스터형의 기판 처리 시스템(Sys) 내에서 제조된다. Next, the film-forming apparatus which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated, referring FIG. In addition, the substrate processing system Sys which concerns on 3rd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment, and an organic electroluminescent element is manufactured in the cluster type substrate processing system Sys shown in FIG.
〔3-1〕 성막 장치의 내부 구성 [3-1] Internal structure of the film forming apparatus
본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 유기층(20)의 증착, 금속층(30)의 증착 및, 보호막(40)의 증착이 처리 용기(100)의 내부에서 연속적으로 처리된다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 제2 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서 유기층(20)을 증착하기 위해 설치되어 있던 증착원(200)(제1 증착원) 및 제1 분출 기구(120a∼120f), 금속층(30)을 증착하기 위해 설치되어 있던 기화기(300)(제2 증착원) 및 제2 분출 기구(130) 외에, 이하에 설명하는 기화기(500)(제3 증착원에 상당) 및 제3 분출 기구(510)가 처리 용기 내부에 설치되어 있다. In the film forming apparatus PM1 according to the present embodiment, the deposition of the
처리 용기(100)의 외부에는, 리튬을 가열하여 기화시키는 기화기(300) 외에, 은 또는 알루미늄을 기화시키는 기화기(500)가 설치되어 있다. 기화기(500)는, 개도 조정 가능 밸브(V6)를 통하여 진공 펌프(520)에 연결되어 있다. 기화기(500)의 내부는, 제어기(50)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여 밸브(V6)의 개도를 조절함으로써 소망하는 진공압으로 제어된다. The vaporizer |
또한, 기화기(500)는, 가스의 유량을 조정하는 매스플로우 컨트롤러(MFC) 및 밸브(V7)를 통하여 아르곤 가스 공급원(320)에 연결되어 있다. 아르곤 가스의 공급과 중단 및 유량은, 제어기(50)로부터 출력된 구동 신호에 기초하여, 매스플로우 컨트롤러(MFC) 및 밸브(V7)를 제어함으로써 조절된다. 기화기(500)와 제3 분출 기구(510)는, 제3 가스 공급관(530)으로 연결되어 있다. 제3 가스 공급관(530)에는, 처리 용기측으로 반송되는 보호막용 재료의 공급과 중단 및 유량을 제어하는 밸브(V8)가 설치되어 있다. In addition, the
이에 따라, 기화기(500) 내에서 증발한 알루미늄이나 은은, 기화기(500) 내로 보내진 소정량의 아르곤 가스를 캐리어 가스로 하여, 제3 가스 공급관(520) 내부의 통로를 통과하여 처리 용기 내까지 반송된다. As a result, aluminum or silver evaporated in the
제2 분출 기구(130)와 제3 분출 기구(510)의 사이에는 격벽(540)이 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(100)의 제3 분출 기구(510)측에는 배기구(550)가 형성되어 있다. 배기구(550)는 배기 장치(560)에 접속되어 있다. 배기 장치(560)를 구동하면, 제3 분출 기구(510)로부터 분출된 은의 잔류 원자는 배기구(550)로부터 처리 용기 밖으로 배출된다. A
또한, 보호막(40)을 성막하기 위해서는, 기화기(500)를 대신하여, 유기층(20)을 성막하기 위해 사용한 도가니와 동일한 구성의 증착원을 이용해도 좋다. 단, 보호막용 재료 가스가 금속 재료이기 때문에, 합금이 되지 않는 등의 주의가 필요해진다. In addition, in order to form the
이상에 설명한 연속 성막 장치에 의하면, 기판(G)이 제1 분출 기구(120b∼120f)의 상공을 순서대로 이동할 때, 제1 분출 기구(120b∼120f)로부터 분출된 유기 재료 증기(A∼F)가 각각 기판(G)에 퇴적됨으로써, 유기층(제1층∼제6층)이 순서대로 형성된다. 다음으로, 제2 분출 기구(130)로부터 방출된 리튬이 기판(G)에 퇴적됨으로써, 금속층(30)이 형성된다. 마지막으로, 제3 분출 기구(510)로부터 방출된 은이 기판(G)에 퇴적됨으로써, 보호막(40)이 형성된다. According to the continuous film-forming apparatus demonstrated above, when the board | substrate G moves above the
이에 의하면, 유기 재료 및 알칼리 금속 재료의 산화나 질화를 방지하면서, 양질인 유기층(20) 및 금속층(30)을 성막할 수 있다. 이에 더하여, 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에 의하면, 동일 처리실 내에 설치된 제3 분출 기구(510)로부터 분출되는 은에 의해, 금속층(30)의 위에 바로 보호막(40)이 성막된다. According to this, the
이에 의하면, 금속층(30)을 성막 후, 기판(G)을 처리 용기(100)의 외부로 반송할 필요가 없다. 이 결과, 금속층(30)의 표면에 수분, 질소, 산소 등의 불순물이 부착되는 것을 피할 수 있어, 금속층(30)의 위에 보호막(40)이 형성되기 전에, 금속층(30)이 처리 용기 내의 불순물과 반응하여 산화되고, 절연물화되어 막의 열화를 막을 수 있다. 이와 같이 하여, 고활성화종의 금속층(30)이 산화되기 전에 동일 챔버 내에서 보호막(40)을 성막함으로써, 전자 주입 효율이 높고, 고성능인 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. According to this, after forming the
또한, 제1 실시 형태에서 스퍼터링의 전 처리로서 행하고 있던 소프트 에칭의 공정(도 2의 (d))이 불필요해진다. 이에 따라, 스루풋을 높여, 생산성을 향상시킬 수 있다. Moreover, the soft etching process (FIG. 2 (d)) which was performed as a pre-process of sputtering in 1st Embodiment becomes unnecessary. Thereby, throughput can be raised and productivity can be improved.
〔3-2〕 제3 실시 형태의 변형예[3-2] Modified Example of Third Embodiment
이상의 각 실시 형태에서는, 재치대(110)에 기판(G)을 올려놓고, 레일(110a)을 이용하여 재치대(110)를 슬라이드 이동시킴으로써, 각층을 기판(G)에 연속적으로 성막했다. 이에 대하여, 제3 실시 형태의 변형예에서는, 재치대(110)에 기판(G)을 올려놓는 대신에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 처리 용기의 양단에 롤러(610, 620)를 설치하고, 양단의 롤러(610, 620)를 권회함으로써, 양단의 롤러(610, 620)에 감겨진 필름(Flm)을 제1 분출 기구(120a∼120f)측으로부터 제2 분출 기구(130)를 거쳐, 제3 분출 기구(510)를 향하여 감아 간다. 그 동안, 제1 분출 기구(120a∼120f), 제2 분출 기구(130), 제3 분출 기구(510)로부터는 각각, 유기 재료(A∼F), 리튬, 은이 분출되어, 필름(Flm)에 순서대로 증착된다. 이에 따라, 처리 용기 내의 동일 공간에서 필름(Flm)에 유기층(20), 금속층(30), 보호막(40)을 연속적으로 성막할 수 있다. 이에 따라, 성막 중의 분위기에 델리킷하게 반응하는 유기층(20) 및 금속층(30)의 성막 중의 열화를 방지할 수 있다. 이에 따라, 필름(Flm) 상에 광전 변환 효율 및 전자 주입 효율을 높게 유지한, 장(長)수명의 유기 EL 소자를 제조할 수 있음과 함께, 기판(G)을 대신하여 필름(Flm)을 피처리체로 이용함으로써 제조 비용을 내릴 수 있다. 또한, 필름(Flm)으로서는, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트: Polyethylene Terephthalate)나 PPE(폴리페닐렌 에테르: Polyphenylene Ether)를 사용할 수 있다. In each of the above embodiments, the substrate G was placed on the mounting table 110, and each layer was continuously formed on the substrate G by sliding the mounting table 110 using the
〔4〕 제4 실시 형태[4] Fourth Embodiment
다음으로, 제4 실시 형태에 따른 성막 장치의 내부 구성에 대해서, 도 9를 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 성막 장치(PM1)에서는, 유기층(20)의 증착에 이어서, 2개의 상이한 타깃을 이용한 2개의 상이한 스퍼터 처리가 동일한 처리 용기(100) 내에서 연속적으로 처리된다. Next, the internal structure of the film-forming apparatus which concerns on 4th Embodiment is demonstrated, referring FIG. In the film forming apparatus PM1 according to the present embodiment, two different sputtering processes using two different targets are continuously processed in the
구체적인 처리를 설명한다. 우선, 유기층(20)을 증착할 때, 증착원(200)에서 기화된 유기 재료 증기는, 제1 분출 기구(120a∼120f)로부터 기판을 향하여 각각 분출되어, 이에 따라 유기층(20)의 6층 연속 성막이 실행된다. Specific processing will be described. First, when the
처리 용기(100)에는, 제1 분출 기구(120f)의 근처에, 금속층(30)을 성막하기 위해 스퍼터 장치(401)가 내장되어 있다. 또한, 스퍼터 장치(401)의 근처에는, 보호막(40)을 성막하기 위해 스퍼터 장치(402)가 내장되어 있다. 스퍼터 장치(401) 및 스퍼터 장치(402)의 주된 내부 구성은, 제2 실시 형태에서 설명한 스퍼터 장치(400)와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다. 또한, 스퍼터 장치(401)는, 제1 스퍼터 장치에 상당하고, 스퍼터 장치(402)는, 제2 스퍼터 장치에 상당한다. The
유기층(20)의 성막 후, 기판은, 스퍼터 장치(401)의 하방까지 이동하고, 거기에서, 워크 함수가 높은 금속층(30)이 성막된다. 스퍼터 장치(401)는, 예를 들면 마그네슘(Mg)으로 이루어지는 타깃을 스퍼터함으로써, 몰아내진 마그네슘(Mg)을 기판 상에 적층시켜, 금속층(30)을 형성한다. After film-forming of the
금속층(30)의 성막 후, 기판은, 스퍼터 장치(402)의 하방까지 이동하고, 음극으로서 기능하는 보호막(40)을 성막한다. 스퍼터 장치(402)는, 예를 들면 은(Ag)으로 이루어지는 타깃을 스퍼터함으로써, 몰아내진 은(Ag) 원자를 기판 상에 적층시켜, 보호막(40)을 형성한다. 보호막(40)에는, 알루미늄(Al)을 사용해도 좋다. 또한, 스퍼터 장치(401, 402)를 대신하여, 알칼리 디스펜서를 사용해도 좋다. After the formation of the
또한, 보호막(40) 상에는, 산화 실리콘막(SiO2)이나 질화 실리콘막(SiN) 등으로 이루어지는 봉지막(sealing film; 도시하지 않음)이 형성되어, 이에 따라, 유기 EL 소자가 제조된다. Further, on the
유기 재료 증기의 증착에서는, 유기 재료 증기가 확산되면서 기판에 도달한다. 한편, 스퍼터 원자는, 비교적 직선적으로 기판에 도달한다. 따라서, 유기 재료 증기의 쪽이, 스퍼터 원자보다 근처까지 비래하기 쉽다. 따라서, 유기 재료 증기가 스퍼터 장치까지 비래하여, 금속층(30)의 성막에 악영향을 미치지 않도록, 유기 성막측에 적어도 하나 이상의 배기 기구를 설치하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 제1 분출 기구(120f)측에 배기 장치(195b)가 설치되어 있으며, 주로 제1 분출 기구(120a∼120f)로부터 분출된 유기 재료 증기를 배기하여, 유기 재료 증기가 스퍼터 장치(401)로 비래하는 것을 방지하고 있다. 제1 분출 기구(120f)와 스퍼터 장치(401)와의 사이의 격벽(410)도 동일하게, 유기 재료 증기가 스퍼터 장치(401)로 비래하는 것을 방지하고 있다. 물론, 이들 구조는, 스퍼터 원자가 유기 성막측으로 비래하는 것도 방지하고 있다. In the deposition of organic material vapor, the organic material vapor diffuses and reaches the substrate. On the other hand, the sputter atom reaches the substrate relatively linearly. Therefore, the organic material vapor is more likely to fly nearer to the sputter atom. Therefore, it is preferable to provide at least one exhaust mechanism on the organic film-forming side so that the organic material vapors fly to the sputtering device and do not adversely affect the film-forming of the
본 실시 형태에 의해서도, 유기 재료 및 알칼리 금속 재료 등의 산화나 질화를 방지하면서, 유기층(20), 금속층(30) 및 보호막(40)을 성막할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 동일 처리 용기 내에서 유기층(20)의 증착, 금속층(30) 및 보호막(40)의 형성을 연속적으로 실행할 수 있기 때문에, 생산성의 향상을 도모함과 함께 제조시의 비용 다운을 도모할 수 있다. 특히, 스퍼터 장치(401, 402)를 나란히 배치함으로써, 상이한 조건의 성막, 상이한 장치 구조, 상이한 재료의 스퍼터 성막을 연속하여 행할 수 있어, 동일 처리 용기에서 기능 분리 및 시간 단축의 효과가 있다. Also in this embodiment, the
또한, 본 실시 형태에서는, 스퍼터 장치를 2개 나열했지만, 3개 이상의 스퍼터 장치를 나열해도 좋다. In addition, although two sputter apparatuses were listed in this embodiment, you may list three or more sputter apparatuses.
이상 설명한 바와 같이, 각 실시 형태에 의하면, 활성화하기 쉬운 알칼리 금속을 산화 등 시키는 일 없이, 고성능인 유기 EL 디바이스를 안정적으로 제조할 수 있다. As explained above, according to each embodiment, a high performance organic EL device can be manufactured stably, without oxidizing alkali metals which are easy to activate.
상기 실시 형태에 있어서, 각 부의 동작은 서로 관련되어 있으며, 서로의 관련을 고려하면서, 일련의 동작으로서 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환함으로써, 상기 유기 EL 소자를 제조하기 위한 성막 장치의 실시 형태를, 상기 유기 EL 소자를 제조하기 위한 성막 방법의 실시 형태 및 상기 성막 장치를 이용하여 제조된 유기 EL 소자의 실시 형태로 할 수 있다. In the above embodiment, the operations of the respective parts are related to each other, and can be substituted as a series of operations while taking into account the relationship with each other. And by substituting in this way, embodiment of the film-forming apparatus for manufacturing the said organic electroluminescent element is embodiment of the film-forming method for manufacturing the said organic electroluminescent element, and embodiment of the organic electroluminescent element manufactured using the said film-forming apparatus. You can do
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있는 것은 분명하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. Those skilled in the art can clearly think that various changes or modifications can be made within the scope described in the claims, and they are naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.
예를 들면, 본 발명에서는, 알칼리 금속을 기화시켜 성막했지만, 알칼리 금속은 융점이 낮기 때문에, 액체로 연속 공급하는 것도 가능하다. 따라서, 이 경우에는, 상기 기화기를 대신하여 전용 용기를 이용하여 알칼리 금속을 액체인 채로 연속 공급하면서 성막을 행할 수 있다는 특징이 있다. 한편, 상기 기화기에서는 재료의 연속 공급이 어렵다. 이 때문에, 기화기에 의한 재료의 연속 공급을 위해서는, 기화기를 복수 준비해 두고, 각 기화기를 교체하여 사용하는 등의 궁리가 필요해진다. For example, in this invention, although alkali metal was vaporized and formed into a film, since alkali metal has a low melting point, it can also supply continuously with a liquid. Therefore, in this case, the film formation can be performed while continuously supplying alkali metal as a liquid using a dedicated container instead of the vaporizer. On the other hand, continuous supply of materials is difficult in the vaporizer. For this reason, in order to supply the material continuously by a vaporizer | carburetor, the invention of preparing two or more vaporizers, replacing each vaporizer | carburetor, etc. is required.
또한, 본 발명에 이용하는 알칼리 금속 재료는, 단체로도 화합물로도 사용할 수 있다. 단, 화합물을 이용하는 경우는, 막을 형성하기 위해 필요한 금속 증기 이외의 재료가 막 중에 혼입되는 일이 없도록, 기화기에 게터(getter)재를 동봉할 필요가 있다. In addition, the alkali metal material used for this invention can be used individually or as a compound. However, when using a compound, it is necessary to enclose a getter material in a vaporizer so that materials other than the metal vapor necessary for forming a film may not mix in a film | membrane.
본 실시 형태에서는, 성막 장치의 처리 용기(100)와 증착원(200)을 별체로 설치했지만, 하나의 처리 용기 내에 각 유기 재료의 증착원을 내장시켜도 좋다. In this embodiment, although the
또한, 피처리체는, 730㎜×920㎜ 이상의 기판이어도 좋고, 200㎜나 300㎜ 이상의 실리콘 웨이퍼여도 좋다. The substrate to be processed may be a substrate of 730 mm x 920 mm or more, or a silicon wafer of 200 mm or 300 mm or more.
또한, 유기층과 워크 함수 증착층(금속층)은, 서로의 재료 증기가 서로 섞이면서 성막되어도 좋다. 예를 들면, 제1 분출 기구(120a)측으로부터 잔류한 유기 재료 증기를 제2 분출 기구(130)측으로 비래하도록 하여 금속층(30)에 혼입되도록 해도 좋다. 또한, 제1 분출 기구(120a∼120f)측으로 리튬을 비래하도록 하여 유기층(20)에 혼입되도록 해도 좋다. In addition, the organic layer and the work function vapor deposition layer (metal layer) may be formed by mixing the material vapors with each other. For example, the organic material vapor remaining from the
10 : ITO
20 : 유기층
30 : 금속층
40 : 보호막
50 : 제어기
100 : 처리 용기
110 : 재치대
120a∼120f : 제1 분출 기구
130 : 제2 분출 기구
140, 150, 410, 540 : 격벽
195a, 195b, 240, 490, 560 : 배기 장치
200 : 증착원
300, 500 : 기화기
400, 401 : 스퍼터 장치
420a, 420b : 타깃재
510 : 제3 분출 기구
610, 620 : 롤러
G : 기판
Sys : 기판 처리 시스템
PM1 : 성막 장치
PM2 : 에칭 장치
PM3 : CVD 장치
PM4 : 스퍼터 장치
CM : 클리닝 장치
TM : 반송 장치
LLM : 로드록 장치
Flm : 필름10: ITO
20: organic layer
30: metal layer
40: protective film
50: controller
100 processing container
110: wit
120a-120f: 1st blowing mechanism
130: second ejection mechanism
140, 150, 410, 540: bulkhead
195a, 195b, 240, 490, 560: exhaust system
200: deposition source
300, 500: carburetor
400, 401: sputter device
420a, 420b: target material
510: third jet mechanism
610, 620: Roller
G: Substrate
Sys: Substrate Processing System
PM1: film forming apparatus
PM2: Etching Equipment
PM3: CVD Equipment
PM4: Sputter Device
CM: Cleaning Device
TM: Carrier
LLM: Loadlock Device
Flm: Film
Claims (12)
유기 재료를 수납하고, 수납된 유기 재료를 가열하여 기화시키는 제1 증착원과,
상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제1 증착원에 연결되고, 상기 제1 증착원에서 기화된 유기 재료를 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제1 분출 기구와,
알칼리 금속 재료를 수납하고, 수납된 알칼리 금속 재료를 가열하여 기화시키는 제2 증착원과,
상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제2 증착원에 연결되고, 상기 제2 증착원에서 기화된 알칼리 금속 재료를 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제2 분출 기구
를 구비한 성막 장치.A processing container which performs a desired treatment on the processing target object therein;
A first deposition source for storing an organic material and heating and vaporizing the stored organic material;
A first ejection mechanism embedded in the processing vessel and connected to the first deposition source, for ejecting an organic material vaporized from the first deposition source toward an object in the processing vessel;
A second deposition source for storing an alkali metal material and heating and vaporizing the stored alkali metal material;
A second ejection mechanism which is embedded in the processing container and is connected to the second deposition source, and ejects an alkali metal material vaporized in the second deposition source toward the object to be processed in the processing container;
Film forming apparatus provided with.
보호막용 재료를 수납하고, 수납된 보호막용 재료를 가열하여 기화시키는 제3 증착원과,
상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제3 증착원에 연결되고, 상기 제3 증착원에서 기화된 보호막용 재료를 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제3 분출 기구
를 추가로 구비하는 성막 장치. The method of claim 1,
A third evaporation source for storing the protective film material and heating and vaporizing the stored protective film material;
A third ejection mechanism which is embedded in the processing container and is connected to the third deposition source and ejects the protective film material vaporized in the third deposition source toward the object to be processed in the processing container;
Film deposition apparatus further comprising.
상기 처리 용기에 내장되며, 보호막용 재료로 이루어지는 타깃(target)을 스퍼터(sputter)하는 스퍼터 장치를 추가로 구비하는 성막 장치. The method of claim 1,
And a sputtering apparatus embedded in the processing container, the sputtering apparatus for sputtering a target made of a protective film material.
상기 처리 용기로 반송된 피처리체를 올려놓는 재치대(holding stage)를 구비하고,
상기 재치대는, 상향 또는 하향 또는 세로 방향으로 올려놓여진 피처리체를 상기 제1 분출 기구측으로부터 상기 제2 분출 기구측을 향하여 슬라이딩하는 성막 장치. The method of claim 1,
It is provided with a holding stage which puts the to-be-processed object conveyed to the said processing container,
The placing table slides the object to be placed in an upward, downward, or longitudinal direction from the first jet mechanism side toward the second jet mechanism side.
상기 처리 용기의 양단에 롤러를 구비하고,
상기 양단의 롤러를 권회(winding)함으로써, 상기 양단의 롤러에 감겨진 필름을 상기 제1 분출 기구측으로부터 상기 제2 분출 기구측을 향하여 이동시키는 성막 장치. The method of claim 1,
Rollers are provided at both ends of the processing container;
The film-forming apparatus which moves the film wound by the roller of the both ends from the said 1st blowing mechanism side toward the said 2nd blowing mechanism side by winding the roller of both ends.
상기 처리 용기에는, 적어도 상기 제1 분출 기구측에 배기 장치가 설치되는 성막 장치. The method of claim 1,
A film forming apparatus, wherein the processing container is provided with an exhaust device at least on the first ejection mechanism side.
상기 제1 분출 기구와 상기 제2 분출 기구와의 사이에는, 격벽이 설치되어 있는 성막 장치. The method of claim 1,
The film-forming apparatus in which the partition is provided between the said 1st blowing mechanism and the said 2nd blowing mechanism.
상기 제1 증착원은, 복수의 유기 재료를 수납하는 복수의 도가니로 형성되고,
상기 제1 분출 기구는, 복수의 도가니에 연결된 복수의 분출부로 형성되고,
상기 복수의 도가니에서 기화된 복수의 유기 재료를 상기 제1 분출 기구에 형성된 복수의 분출부로부터 각각 분출함으로써, 피처리체 상에 복수의 유기 재료를 적층시킨 유기층을 연속 성막하는 성막 장치. The method of claim 1,
The first deposition source is formed of a plurality of crucibles for storing a plurality of organic materials,
The first jet mechanism is formed of a plurality of jet parts connected to a plurality of crucibles,
The film-forming apparatus which continuously forms the organic layer which laminated | stacked the some organic material on the to-be-processed object by spraying each of the some organic material vaporized by the said several crucible from the some ejection part provided in the said 1st blowing mechanism.
상기 알칼리 금속 재료는, 리튬, 세슘, 나트륨, 칼륨 또는 루비듐 중 어느 것인 성막 장치. The method of claim 1,
The alkali metal material is any one of lithium, cesium, sodium, potassium or rubidium.
유기 재료를 수납하고, 수납된 유기 재료를 가열하여 기화시키는 제1 증착원과,
상기 처리 용기에 내장됨과 함께 상기 제1 증착원에 연결되고, 상기 제1 증착원에서 기화된 유기 재료를 상기 처리 용기 내의 피처리체를 향하여 분출하는 제1 분출 기구와,
상기 처리 용기에 내장되며, 알칼리 금속 재료로 이루어지는 타깃을 스퍼터하는 제1 스퍼터 장치와,
상기 처리 용기에 내장되며, 보호막용 재료로 이루어지는 타깃을 스퍼터하는 제2 스퍼터 장치
를 구비한 성막 장치. A processing container which performs a desired processing on the target object inside.
A first deposition source for storing an organic material and heating and vaporizing the stored organic material;
A first ejection mechanism embedded in the processing vessel and connected to the first deposition source, for ejecting an organic material vaporized from the first deposition source toward an object in the processing vessel;
A first sputtering device embedded in the processing container and configured to sputter a target made of an alkali metal material;
A second sputtering device embedded in the processing container and configured to sputter a target made of a protective film material
Film forming apparatus provided with.
상기 처리 용기에는, 적어도 상기 제1 분출 기구측에 배기 장치가 설치되는 성막 장치. The method of claim 10,
A film forming apparatus, wherein the processing container is provided with an exhaust device at least on the first ejection mechanism side.
상기 제1 분출 기구와 상기 제1 스퍼터 장치와의 사이에는, 격벽이 설치되어 있는 성막 장치.The method of claim 10,
A film forming apparatus, wherein a partition wall is provided between the first blowing mechanism and the first sputtering device.
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