JP5934604B2 - Film forming apparatus and organic EL element manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、基材上に有機ＥＬ素子用の薄膜を成膜する成膜装置、及び当該成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の製造方法に関する。本発明の成膜装置は、異なる方式の成膜を１つの装置で実現可能であり、かつ設置面積が小さくコンパクトなものである。 The present invention relates to a film forming apparatus for forming a thin film for an organic EL element on a substrate and a method for producing an organic EL element using the film forming apparatus. The film forming apparatus of the present invention can realize different types of film forming with one apparatus, and has a small installation area and is compact.
近年、白熱灯や蛍光灯に変わる照明装置として有機ＥＬ装置が注目され、多くの研究がなされている。また、テレビに代表されるディスプレイ部材においても液晶方式やプラズマ方式に変わる方式として有機ＥＬ方式が注目されている。 In recent years, an organic EL device has attracted attention as a lighting device that replaces an incandescent lamp and a fluorescent lamp, and many studies have been made. In addition, an organic EL method is attracting attention as a method for changing to a liquid crystal method or a plasma method in a display member typified by a television.
ここで有機ＥＬ装置は、ガラス基板や透明樹脂フィルム等の基材に、有機ＥＬ素子を積層したものである。また有機ＥＬ素子は、一方又は双方が透光性を有する２つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機ＥＬ素子は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。有機ＥＬ装置は、自発光デバイスであるため、ディスプレイ材料として使用すると高コントラストの画像を得ることができる。また、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光することができる。また白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。 Here, the organic EL device is obtained by laminating an organic EL element on a base material such as a glass substrate or a transparent resin film. In addition, the organic EL element has two or more light-transmitting electrodes facing each other, and a light emitting layer made of an organic compound is laminated between the electrodes. The organic EL element emits light by the energy of recombination of electrically excited electrons and holes. Since the organic EL device is a self-luminous device, a high-contrast image can be obtained when used as a display material. In addition, light of various wavelengths can be emitted by appropriately selecting the material of the light emitting layer. In addition, the thickness is extremely thin compared to incandescent lamps and fluorescent lamps, and light is emitted in a planar shape, so there are few restrictions on the installation location.
有機ＥＬ装置の代表的な層構成は、図１４の通りである。図１４に示される有機ＥＬ装置２００は、ボトムエミッション型と称される構成であり、ガラス基板１０１に、透明電極層１０２と、機能層１０３と、裏面電極層１０５が積層され、これらが封止部１０６によって封止されたものである。そして、透明電極層１０２、機能層１０３、及び裏面電極層１０５によって、有機ＥＬ素子１０７が構成されている。
A typical layer structure of the organic EL device is as shown in FIG. The organic EL device 200 shown in FIG. 14 has a configuration called a bottom emission type. A
有機ＥＬ装置は、ガラス基板１０１上に、前記した層を順次成膜することによって製造される。ここで上記した各層の内、透明電極層１０２は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電膜層であり、主にスパッタリング法あるいはＣＶＤ法によって成膜されている。一方、機能層１０３は、有機化合物等からなる複数の薄膜（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層など）が積層されたものである。機能層１０３を構成する各薄膜は、いずれも真空蒸着法によって成膜されている。また裏面電極層１０５は、アルミニウムや銀等の金属薄膜であり、真空蒸着法によって成膜されている。
このように、有機ＥＬ装置（有機ＥＬ素子）を製造する際の成膜には、真空蒸着法が多用されている。
The organic EL device is manufactured by sequentially forming the above-described layers on the
As described above, vacuum deposition is frequently used for film formation when manufacturing an organic EL device (organic EL element).
上記のように、有機ＥＬ装置（有機ＥＬ素子）を製造する際には複数の薄膜を成膜することとなる。ここで、有機ＥＬ素子をより効率よく生産するためには、１つの成膜装置でできるだけ多種類の薄膜を成膜できることが好ましい。例えば、機能層を構成する複数の薄膜を順次成膜する場合には、基板を成膜室から出し入れすることなく、１つの成膜室内でできるだけ多種類の薄膜を成膜できることが好ましい。特許文献１，２には、成膜室内に設置された基材に対して複数種の薄膜を成膜することができる蒸着装置が開示されている。
As described above, when an organic EL device (organic EL element) is manufactured, a plurality of thin films are formed. Here, in order to produce the organic EL element more efficiently, it is preferable that as many kinds of thin films as possible can be formed with one film forming apparatus. For example, in the case where a plurality of thin films constituting the functional layer are sequentially formed, it is preferable that as many kinds of thin films as possible can be formed in one film formation chamber without taking the substrate out of the film formation chamber.
また真空蒸着法によって大面積の基材に薄膜を成膜する際には、より均一な膜厚と膜質が得られる点で、エリアソースと称される原料供給方式を採用することが好ましい。エリアソース方式では、面状の広がりをもって分布した複数の孔から薄膜材料を放出し、対向する基材の表面に成膜する。特許文献１，２に開示されている蒸着装置も、エリアソース方式のものである。エリアソース方式は、均一な膜厚と膜質を得られる点で有利であるが、基材のサイズ以上の薄膜材料放出面を必要とするので、成膜室のサイズも相応のものとなり、成膜装置を小型化することが難しい。
In addition, when a thin film is formed on a large-area substrate by a vacuum evaporation method, it is preferable to adopt a raw material supply method called an area source in that a more uniform film thickness and film quality can be obtained. In the area source method, a thin film material is discharged from a plurality of holes distributed in a planar shape, and a film is formed on the surface of an opposing substrate. The vapor deposition apparatuses disclosed in
また上記のように、機能層を構成する各薄膜は、通常、真空蒸着法で成膜されている。しかし、有機ＥＬ素子の技術発展にともなって成膜すべき薄膜の種類も多様化する傾向にある。そのため、薄膜の種類によっては真空蒸着法以外の方法、例えばスパッタリング法やレーザーアブレーション法が適している場合も想定される。しかし、スパッタリング法等の実施も可能な装置とするためには、装置全体がさらに大型化するおそれがある。なお、真空蒸着法ではより高度な真空が求められ、スパッタリング法等と共有できる装置構成は少ない。 As described above, each thin film constituting the functional layer is usually formed by a vacuum deposition method. However, with the technical development of organic EL elements, the types of thin films to be formed tend to be diversified. Therefore, depending on the type of thin film, a method other than the vacuum evaporation method, for example, a sputtering method or a laser ablation method may be assumed. However, in order to make the apparatus capable of performing a sputtering method or the like, the entire apparatus may be further increased in size. Note that vacuum deposition requires a higher degree of vacuum, and there are few apparatus configurations that can be shared with sputtering and the like.
なお一般に、成膜室とは別に、基材の仕込み／取り出し室としての真空室を設け、真空状態を維持した状態で基材が成膜室と真空室との間を移動できる構成が採用されている。例えば、成膜室と真空室との間をゲートバルブで繋ぐ構成が採用されている。 In general, a vacuum chamber is provided as a substrate charging / unloading chamber separately from the film formation chamber, and a configuration in which the substrate can move between the film formation chamber and the vacuum chamber while maintaining a vacuum state is adopted. ing. For example, a configuration in which a film forming chamber and a vacuum chamber are connected by a gate valve is employed.
上記現状に鑑み、本発明は、真空蒸着法に加えて他の成膜方法にも対応でき、かつ設置面積が小さくコンパクトな成膜装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned present situation, an object of the present invention is to provide a compact film forming apparatus that can cope with other film forming methods in addition to the vacuum vapor deposition method and has a small installation area.
上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、基材上に有機ＥＬ素子用の薄膜を成膜する成膜装置であって、第一成膜室、第二成膜室、及び真空室がこの順番に直列配置され、第一成膜室と第二成膜室との間、及び第二成膜室と真空室との間にはそれぞれ開閉部が設けられ、当該開閉部を開放することにより隣接する部屋同士が連通し、前記開閉部を介して基材を搬送する基材搬送手段を備え、第一成膜室は、基材全体を収容可能な内部空間を有し、第一成膜室には、静止状態の基材における成膜すべき面全体に成膜可能なエリア蒸着装置が設置され、第一成膜室には、クライオポンプが全開閉可能に直結されており、第二成膜室は、基材の搬送方向において当該基材の幅よりも小さい内部空間を有し、第二成膜室には、基材の一部である線状の領域に成膜可能でかつ搬送中の基材に対して成膜可能なライン成膜装置が設置され、当該ライン成膜装置は、スパッタリング法及びレーザーアブレーション法からなる群より選ばれた１以上の成膜方法によって成膜するものであり、真空室は、基材全体を収容可能な内部空間を有し、前記開閉部を全て開放した状態で、基材を搬送しながら前記ライン成膜装置による成膜が実施されることを特徴とする成膜装置である。
Invention of
本発明は基材上に有機ＥＬ素子用の薄膜を成膜する成膜装置に係るものである。本発明の成膜装置は、第一成膜室、第二成膜室、及び真空室を備えており、且つこれらがこの順番に直列配置されている。さらに、第一成膜室と第二成膜室との間、及び第二成膜室と真空室との間にはそれぞれ開閉部が設けられており、当該開閉部を開放することにより隣接する部屋同士が連通する。
さらに本発明の成膜装置は、開閉部を介して基材を搬送する基材搬送手段を備えている。そのため、前記した開閉部を開放することにより、基材が第一成膜室、第二成膜室、及び真空室の間を移動することができる。
The present invention relates to a film forming apparatus for forming a thin film for an organic EL element on a substrate. The film forming apparatus of the present invention includes a first film forming chamber, a second film forming chamber, and a vacuum chamber, and these are arranged in series in this order. Furthermore, an opening / closing part is provided between the first film forming chamber and the second film forming chamber, and between the second film forming chamber and the vacuum chamber, and they are adjacent to each other by opening the opening / closing part. The rooms communicate with each other.
Furthermore, the film forming apparatus of the present invention includes a base material transport unit for transporting the base material through the opening / closing part. Therefore, the base material can move between the first film formation chamber, the second film formation chamber, and the vacuum chamber by opening the opening / closing section.
また本発明の成膜装置においては、第一成膜室にエリア蒸着装置が設置され、第二成膜室にはスパッタリング法又はレーザーアブレーション法用のライン成膜装置が設置されている。ここで、第一成膜室は基材全体を収容可能な内部空間を有するが、第二成膜室の内部空間は、基材の搬送方向において基材の幅よりも小さい。 In the film forming apparatus of the present invention, an area vapor deposition apparatus is installed in the first film forming chamber, and a line film forming apparatus for sputtering or laser ablation is installed in the second film forming chamber. Here, the first film formation chamber has an internal space that can accommodate the entire base material, but the internal space of the second film formation chamber is smaller than the width of the base material in the transport direction of the base material.
本発明の成膜装置は、真空蒸着法用の第一成膜室と、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法用の第二成膜室を備えているので、１つの装置で多種多様な薄膜製造に対応することができる。
また本発明の成膜装置では、第一成膜室と真空室との間に第二成膜室を設けているが、第二成膜室がライン成膜用であり幅が小さいので、設置面積が小さくコンパクトである。
さらに本発明の成膜装置では、第一成膜室と真空室との間を基材が移動する間に、換言すれば、基材が第二成膜室を通過する間にスパッタリング法等によるライン成膜を行えるので、操作が簡便である。
The film forming apparatus of the present invention includes a first film forming chamber for vacuum vapor deposition and a second film forming chamber for sputtering or laser ablation, so that one apparatus can handle a wide variety of thin film production. can do.
In the film forming apparatus of the present invention, the second film forming chamber is provided between the first film forming chamber and the vacuum chamber, but the second film forming chamber is for line film forming and has a small width. Small in area and compact.
Furthermore, in the film forming apparatus of the present invention, while the base material moves between the first film forming chamber and the vacuum chamber, in other words, by the sputtering method or the like while the base material passes through the second film forming chamber. Since line deposition can be performed, the operation is simple.
請求項１に記載の成膜装置において、ライン成膜装置による成膜が、前記クライオポンプを全閉した状態で実施される構成が好ましい（請求項２）。
The film forming apparatus according to
請求項１又は２に記載の成膜装置において、真空室にはターボ分子ポンプが直結されており、ライン成膜装置による成膜が、前記ターボ分子ポンプで第一成膜室、第二成膜室、及び真空室を真空引きした状態で実施される構成が好ましい（請求項３）。
3. The film forming apparatus according to
請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置において、ライン成膜装置は、対向型スパッタ装置である構成が好ましい（請求項４）。
4. The film forming apparatus according to
請求項５に記載の発明は、エリア蒸着装置は薄膜材料を蒸発させる蒸発装置を複数有し、各蒸発装置で蒸発させた薄膜材料を個別に放出させることが可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置である。
The invention according to
本発明の成膜装置では、エリア蒸着装置が複数の成膜材料を個別に放出可能である。かかる構成により、第一成膜室において、より多種類の薄膜を成膜することができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the area vapor deposition apparatus can individually discharge a plurality of film forming materials. With this configuration, it is possible to form more types of thin films in the first film formation chamber.
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記有機ＥＬ素子は、少なくとも電極層と機能層を有し、電極層以外の層であって、かつ少なくとも機能層を構成する全ての層を、１つの前記成膜装置のみで成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。
The invention according to
本発明は有機ＥＬ素子の製造方法に係るものである。本発明の有機ＥＬ素子の製造方法では、上記した成膜装置を１つのみ用いて、電極層を除く、少なくとも機能層を構成する全ての層を成膜する。本発明によれば、有機ＥＬ素子の製造を効率的に行うことができる。 The present invention relates to a method for manufacturing an organic EL element. In the method for producing an organic EL element of the present invention, all the layers constituting at least the functional layer are formed except for the electrode layer by using only one film forming apparatus described above. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, manufacture of an organic EL element can be performed efficiently.
本発明の成膜装置は、真空蒸着法用の第一成膜室と、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法用の第二成膜室を備えているので、１つの装置で多種多様な薄膜製造に対応することができる。また、第一成膜室と真空室との間に第二成膜室を設けているが、第二成膜室がライン成膜用であり幅が小さいので、設置面積が小さくコンパクトである。さらに、第一成膜室と真空室との間を基材が移動する間にスパッタリング法等によるライン成膜を行えるので、操作が簡便である。 The film forming apparatus of the present invention includes a first film forming chamber for vacuum vapor deposition and a second film forming chamber for sputtering or laser ablation, so that one apparatus can handle a wide variety of thin film production. can do. In addition, the second film forming chamber is provided between the first film forming chamber and the vacuum chamber, but the second film forming chamber is for line film forming and has a small width, so that the installation area is small and compact. Furthermore, since the line film formation by the sputtering method or the like can be performed while the substrate moves between the first film formation chamber and the vacuum chamber, the operation is simple.
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、機能層を構成する全ての層を１つの成膜装置のみで成膜するので、有機ＥＬ素子の製造を効率的に行うことができる。 According to the method for manufacturing an organic EL element of the present invention, since all the layers constituting the functional layer are formed by only one film forming apparatus, the organic EL element can be manufactured efficiently.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の理解を容易にするために、各図面において、各部材の大きさや厚み等については一部誇張して描かれており、実際の大きさや比率等とは必ずしも一致しないことがある。さらに、本発明が以下の実施形態に限定されないことは当然である。
また以下の説明における上下方向、左右方向、奥側と手前側は、図７の正面図を基準とする。例えば「左右方向」は、成膜装置における直列方向、基材の搬送方向・移動方向と一致する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the invention, in each drawing, the size, thickness, and the like of each member are partially exaggerated and may not necessarily match the actual size, ratio, and the like. Further, the present invention is naturally not limited to the following embodiments.
Further, the vertical direction, the horizontal direction, the back side, and the near side in the following description are based on the front view of FIG. For example, the “left-right direction” corresponds to the series direction in the film forming apparatus and the transport direction / movement direction of the substrate.
本発明の一実施形態に係る成膜装置１は、基材上に有機ＥＬ素子用の薄膜を成膜するものである。成膜装置１により、例えば、図１４に示す有機ＥＬ素子１０７における機能層１０３を構成する薄膜を成膜することができる。
A
成膜装置１は、図１に示すように、第一成膜室２、第二成膜室３、及び真空室５がこの順番に直列配置された構成を有している。第一成膜室２、第二成膜室３、及び真空室５は、いずれも直方体状の部屋である。なお図１に示すように、直列方向において、第二成膜室３のサイズ（幅）は第一成膜室２と真空室５のサイズ（幅）よりも小さい。
As shown in FIG. 1, the
図２に示すように、第一成膜室２と第二成膜室３との間には成膜室側開閉部（開閉部）６が設けられており、第一成膜室２と第二成膜室３は成膜室側開閉部６を介して隣接している。成膜室側開閉部６は気密性を備えており、成膜室側開閉部６を閉塞することにより、第一成膜室２の気密性が保たれる。一方、成膜室側開閉部６を開放することにより、第一成膜室２と第二成膜室３とが連通する。
As shown in FIG. 2, a film forming chamber side opening / closing part (opening / closing part) 6 is provided between the first
図３に示すように、第二成膜室３と真空室５との間には真空室側開閉部（開閉部）７が設けられており、第二成膜室３と真空室５は真空室側開閉部７を介して隣接している。真空室側開閉部７は気密性を備えており、真空室側開閉部７を閉塞することにより、真空室５の気密性が保たれる。一方、真空室側開閉部７を開放することにより、第二成膜室３と真空室５とが連通する。
As shown in FIG. 3, a vacuum chamber side opening / closing part (opening / closing part) 7 is provided between the second
同様に、成膜室側開閉部６と真空室側開閉部７の両方を閉塞することにより、第二成膜室３の気密性が保たれる。また、成膜室側開閉部６と真空室側開閉部７の両方を開放することにより、第一成膜室２、第二成膜室３、及び真空室５が連通する。
Similarly, the airtightness of the second
成膜装置１においては、大面積（例えば１平方メートル四方）の被成膜面を有する基材を成膜対象とすることができる。本実施形態では、大面積のガラス基板（基材）８を成膜対象とする。
In the
第一成膜室２は真空蒸着法による成膜を行う部屋であり、ガラス基板８全体を収容できる広さを有する。第一成膜室２の内部には、エリア蒸着装置１０が設置されている。
エリア蒸着装置１０は、大面積のガラス基板８に対してエリアソース方式の真空蒸着法による成膜を実施できるものである。エリア蒸着装置１０は、中空かつ平板状の薄膜材料放出チャンバー１１を有している。
薄膜材料放出チャンバー１１は、蒸発装置（図示せず）で気化させた薄膜材料の蒸気が導入され、薄膜材料の蒸気を被成膜面に向けて放出させるものである。図４、図５、図７に示すように、薄膜材料放出チャンバー１１の一方の平面には、多数の孔１２が面状の広がりをもって分布している。薄膜材料放出チャンバー１１に導入された薄膜材料の蒸気は、これらの孔１２から放出される。また孔１２を有する平面が、薄膜材料放出部１５として機能する。薄膜材料放出部１５のサイズは、ガラス基板８の被成膜面のサイズと略同じである。すなわち、薄膜材料放出部１５は大面積であり、そのため、第一成膜室２のサイズも相応のものとなる。
The first
The area
The thin film
またエリア蒸着装置１０は、複数種の薄膜を成膜可能な構成を有する。例えば、薄膜材料を蒸発させる蒸発装置を複数有しており、蒸発装置ごとに異なる種類の薄膜材料を蒸発させることができる。そして、適宜の切り替え手段（バルブ、シャッターなど）にて、薄膜材料放出部１５へ送る薄膜材料（蒸気）の種類を選択し、所望の薄膜を成膜することができる。
The area
第一成膜室２には、クライオポンプ１７がバルブ１８を介して全開閉可能に直結されている。クライオポンプ１７を作動させることにより、第一成膜室２内を高真空状態にすることができる。なお、第一成膜室２には粗引きポンプ（図示せず）が別途接続されている。
A
第二成膜室３はスパッタリング法によるリニア成膜を行う部屋である。第二成膜室３の内部には、ライン成膜装置２０が設置されている。
ライン成膜装置２０は対向型スパッタ装置であり、図４、図６、図７に示すように、対向する２つのターゲット２１ａ，２１ｂを備えている。ターゲット２１ａ，２１ｂは平板状であり、成膜装置１の直列方向に一定の距離を空けて平行に設置されている。またターゲット２１ａ，２１ｂは、薄膜材料放出部１５を構成する平面と直交する向きに配置されている。ターゲット２１ａ，２１ｂの上下方向の長さはガラス基板８の縦の長さと略等しい。一方、ターゲット２１ａ，２１ｂ間の距離は、ガラス基板８の横幅よりもかなり小さい。そのため、第二成膜室３のサイズ（幅）は第一成膜室２と比較してかなり小さいものとなっており、第二成膜室３にはガラス基板８全体を収容することができない。
ターゲット２１ａ，２１ｂ間の縦長の空間がプラズマ発生空間２２となる。
第二成膜室３は、Ａｒガス導入やＡｒプラズマ発生等に必要な構成（図示せず）を全て備えている。
The second
The line
A vertically long space between the
The second
真空室５は第二成膜室３に隣接している。真空室５のサイズは第一成膜室２のサイズと略等しく、ガラス基板８全体を収容可能である。
真空室５にはターボ分子ポンプ２５がバルブ２４を介して直結されている。ターボ分子ポンプ２５を動作させることにより、真空室５内を高真空状態にすることができる。また、成膜室側開閉部６と真空室側開閉部７を開放した状態で、第一成膜室２、第二成膜室３、及び真空室５からなる一連の空間を高真空状態にすることができる。
すなわち、第一成膜室２を超高真空に真空引き可能な状態を維持する観点から、真空室５にはドライ真空系ポンプが直結されていることが好ましく、ターボ分子ポンプが直結されていることがより好ましい。そこで本実施形態では、ターボ分子ポンプ２５が真空室５に直結されている構成を採用している。
なお、真空室５には粗引きポンプ（図示せず）が別途接続されている。
The
A turbo
That is, from the viewpoint of maintaining a state in which the first
A roughing pump (not shown) is separately connected to the
図４に示すように、成膜装置１は、第一成膜室２から真空室５にわたって直列方向に敷設されたレール２８を有する。そして、保持部材（図示せず）に保持されたガラス基板８がレール２８上に設置される。ガラス基板８は、成膜装置１が備える基材搬送手段（図示せず）によって、レール２８に沿って第一成膜室２から真空室５の間を移動（搬送）可能である。
レール２８は部屋ごとに分断されている（レール２８ａ〜２８ｃ）。
As shown in FIG. 4, the
The
エリア蒸着装置１０とライン成膜装置２０の位置関係について説明すると、第一成膜室２と第二成膜室３が隣接しているので、エリア蒸着装置１０とライン成膜装置２０は直列方向（左右方向）に並んでいる。詳細には、正面視においてエリア蒸着装置が左に、ライン成膜装置２０が右に位置する（図７）。
The positional relationship between the
ガラス基板８とエリア蒸着装置１０及びライン成膜装置２０との位置関係について説明する。前述のように、ガラス基板８はレール２８の上を移動でき、具体的には図８の矢印で示す方向に移動できる。
まず、ガラス基板８が第一成膜室２内に位置する状態においては、ガラス基板８と薄膜材料放出部１５とが対向し、互いに平行の関係となる。
またガラス基板８の一部が第二成膜室３内に位置する状態においては、ガラス基板８とターゲット２１ａ，２１ｂとが互いに垂直の関係となる。また、ターゲット２１ａ，２１ｂ間の縦長の空間（プラズマ発生空間２２）の端部がガラス基板８に対向する。より詳細には、プラズマ発生空間２２の端部が、ガラス基板８の一部であって上下方向に延びる線状の領域に対向する。なお後述するように、当該線状の領域がライン成膜装置２０による成膜領域となる。
The positional relationship between the
First, in a state where the
Further, in a state where a part of the
各部屋のサイズとガラス基板８のサイズの関係について説明すると、第一成膜室２と真空室５はガラス基板８全体を収容可能な内部空間を有している。すなわち、第一成膜室２において薄膜材料放出チャンバー１１に対向する内壁面のサイズは、ガラス基板８の被成膜面のサイズ以上である。真空室についても同様であり、ガラス基板８に対向する真空室の内壁面のサイズは、ガラス基板８の被成膜面のサイズ以上である。
一方、第二成膜室３は横幅が小さく、ガラス基板８全体を収容できない。すなわち、第二成膜室３においてガラス基板８に対向する内壁面のサイズは、ガラス基板８の被成膜面のサイズよりも小さい。そのため、第二成膜室３内にガラス基板８がある状態では、必ずガラス基板８の一部が第二成膜室３及び／又は真空室５にはみ出ることとなる。
The relationship between the size of each room and the size of the
On the other hand, the second
成膜装置１の作用について、図９（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。成膜装置１は、真空蒸着法によるエリア蒸着と、スパッタリング法によるライン成膜を、ガラス基板８を移動させることにより連続して行えるものである。以下、ガラス基板８にエリア蒸着による成膜を行い、続いてライン成膜による成膜を行う手順例について説明する。
The operation of the
まず、成膜対象のガラス基板８を成膜装置１のレール２８上に設置する。このガラス基板８としては、例えば、ＩＴＯからなる透明電極層が予め成膜された状態のものを使用することができる。
First, the
次に、レール２８上のガラス基板８を第一成膜室２に搬送する。そして、エリア蒸着装置１０の薄膜材料放出部１５に対向する位置で、ガラス基板８を静止させる（図９（ａ））。成膜室側開閉部６を閉塞する。
粗引きポンプで粗引きを行った後、クライオポンプ１７（図１）を動作させ（全開）、第一成膜室２内を高真空状態にする。
蒸発装置（図示せず）を動作させて薄膜材料を蒸発させ、薄膜材料放出部１５から静止状態のガラス基板８に向けて薄膜材料の蒸気を放出させる（図９（ａ）の矢印）。これにより、ガラス基板８の全面に所望の薄膜が成膜される（エリア蒸着）。必要に応じて、放出される薄膜材料の種類を切り替えて、複数種の薄膜を成膜する。
Next, the
After roughing with the roughing pump, the cryopump 17 (FIG. 1) is operated (fully opened), and the inside of the first
The evaporation apparatus (not shown) is operated to evaporate the thin film material, and the vapor of the thin film material is discharged from the thin film
続いてスパッタリング法による成膜を行う。まず予め、真空室側開閉部７を開放して第二成膜室３と真空室５とを連通させる。そして、真空室５に接続された粗引きポンプにて粗引きした後、ターボ分子ポンプ２５（図１）で第二成膜室３と真空室５からなる空間を高真空状態としておく。
第一成膜室２において、バルブ１８を全閉してクライオポンプ１７による真空引きを止める。そして、成膜室側開閉部６を開放し、第一成膜室２、第二成膜室３、及び真空室５が連通する状態にする。
真空室５のターボ分子ポンプ２５を動作させ、一連の空間を真空引きし、高真空状態とする。続いて、スパッタリングに必要な量のＡｒガスを導入する。そして真空度を調整した後、ライン成膜装置２０のプラズマ発生空間２２にＡｒプラズマを発生させる。
この状態で、ガラス基板８を第一成膜室２から真空室５に向けてレール２８上を移動させる（図９（ｂ））。このとき、ガラス基板８が、その被成膜面をプラズマ発生空間２２に向けた状態で第二成膜室３を通過する。このとき、プラズマ発生空間２２からターゲット由来の薄膜材料がガラス基板８に向かい、第二成膜室３内にあるガラス基板８の線状の領域が順次成膜される（ライン成膜）。すなわち、搬送中（移動中）のガラス基板８に対してスパッタリング法によるライン成膜が行われる。
Subsequently, film formation by sputtering is performed. First, the vacuum chamber side opening /
In the first
The turbo
In this state, the
そのままガラス基板８を真空室５まで搬送する（図９（ｃ））。これにより、ガラス基板８の被成膜面が全て第二成膜室３を通過し、スパッタリング法によるライン成膜が完了する。
The
この例では、ガラス基板８を第一成膜室２から真空室５に移動させながらライン成膜を行っているが、逆方向、すなわち真空室５から第一成膜室２に移動させながらライン成膜を行ってもよい。
In this example, the line film is formed while moving the
また、この例ではエリア蒸着の後にリニア成膜を行っているが、エリア蒸着とリニア成膜の順番や回数は任意である。例えば、先にリニア成膜を行い、その後にエリア蒸着を行ってもよい。さらにエリア蒸着とリニア成膜とを交互に行ってもよい。 In this example, linear film formation is performed after area vapor deposition, but the order and number of times of area vapor deposition and linear film formation are arbitrary. For example, linear film formation may be performed first, and then area vapor deposition may be performed. Further, area vapor deposition and linear film formation may be performed alternately.
このようにして、例えば、有機ＥＬ素子の機能層を構成する全ての層を、１つの成膜装置１のみで成膜することができる。
In this way, for example, all the layers constituting the functional layer of the organic EL element can be formed with only one
本実施形態の成膜装置１による成膜は、例えば、図１０に示すような薄膜製造装置３０を用いることにより、効率的に行うことができる。図１０に示す薄膜製造装置３０には、本実施形態の成膜装置１が組み込まれている。詳細には、薄膜製造装置３０は、成膜装置１に加えて基材搬入室３１、基材搬出室３２、及び金属薄膜形成用の成膜室３３を有している。そして、基材搬入室３１、基材搬出室３２、及び成膜室３３は、成膜装置１の真空室５に接続されている。真空室５と各部屋との間には、気密性を備えた開閉部（図示せず）が設けられており、当該開閉部を介してガラス基板８を搬入・搬出することができる。また真空室５には、ガラス基板８を各部屋に出し入れするために必要な機構が設けられている。図１０の矢印はガラス基板８の移動方向を示している。
Film formation by the
薄膜製造装置３０によって有機ＥＬ素子を製造する場合には、例えば、透明電極層が予め成膜されたガラス基板８を、基材搬入室３１に搬入する。そして、基材搬入室３１から真空室５にガラス基板８を搬送する。
次に、成膜装置１を用いて機能層の成膜を行う。すなわち、第一成膜室２におけるエリア蒸着と第二成膜室３におけるリニア成膜により、所望の機能層を成膜する。すなわち、機能層を構成する全ての層を、１つの成膜装置１のみを用いて行う。機能層の成膜が完了したら、ガラス基板８を真空室５に搬送する。
次に、ガラス基板８を成膜室３３に搬送し、金属の裏面電極層を成膜する。裏面電極層の成膜が完了したら、ガラス基板８を再び真空室５に搬送する。
最後に、ガラス基板８を基材搬出室３２に搬送し、外部に取り出す。これにより、ガラス基板８上に、透明電極層、機能層、及び裏面電極層からなる有機ＥＬ素子を形成させることができる。
When an organic EL element is manufactured by the thin
Next, the functional layer is formed using the
Next, the
Finally, the
図９に示す薄膜製造装置３０においては、機能層に加えて、機能層以外の層（電極層を除く）を成膜装置１にて成膜することもできる。
In the thin
上記した実施形態では、第二成膜室３に設置されたライン成膜装置２０がスパッタリング法を実施するものであるが、ライン成膜装置はレーザーアブレーション法を実施するものでもよい。図１１に示す成膜装置５１では、第二成膜室３内にレーザーアブレーション法を実施できるライン成膜装置５５を備えている。
ライン成膜装置５５は、板状のターゲット５６を備えている。ターゲット５６は、ガラス基板８に対して所定の角度を成すように設置されている。ライン成膜装置５５にてライン成膜を行う場合には、成膜装置５１が備えるパルスレーザー発生装置（図示せず）でレーザー光を発生させて、ターゲット５６に照射する（図１１の矢印）。これによりターゲット５６の一部が蒸発し、第二成膜室３を通過中のガラス基板８にライン成膜（蒸着）することができる。成膜装置５１の他の構成は、基本的に成膜装置１と同じである。作用についても同様である。
In the above embodiment, the line
The line
上記した実施形態は、１枚のガラス基板８に対して成膜するものであるが、複数のガラス基板８を成膜する実施形態も可能である。例えば、図１２に示す成膜装置７１では、エリア蒸着装置７２の薄膜材料放出チャンバー７３が２面の薄膜材料放出部１５ａ，１５ｂを有しており、両面から薄膜材料の蒸気を放出することができる（図１２の矢印）。成膜装置７１では、２枚のガラス基板８が薄膜材料放出チャンバー７３を挟んで設置され、各部屋間を移動できる。
一方、図１３に示す成膜装置８１では、２枚のガラス基板８がレール２８（図４）上に並べて配置されている。そして、２枚のガラス基板８が一組となって、各部屋間を移動する。
The above-described embodiment forms a film on a
On the other hand, in the
上記した実施形態では、スパッタリング法用のライン成膜装置として対向型スパッタ装置を採用しているが、基材とターゲットが対向する方式のスパッタ装置を採用してもよい。 In the above-described embodiment, the opposed sputtering apparatus is adopted as the line film forming apparatus for the sputtering method. However, a sputtering apparatus of a type in which the substrate and the target face each other may be adopted.
上記した実施形態では、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子用薄膜を成膜しているが、トップエミッション方式の有機ＥＬ装置であっても同様の成膜が可能である。 In the above-described embodiment, the organic EL element thin film in the bottom emission type organic EL device is formed, but the same film formation is possible even in the top emission type organic EL device.
１ 成膜装置
２ 第一成膜室
３ 第二成膜室
５ 真空室
６ 成膜室側開閉部（開閉部）
７ 真空室側開閉部（開閉部）
８ ガラス基板（基材）
１０ エリア蒸着装置
１７ クライオポンプ
２０ ライン成膜装置
２５ ターボ分子ポンプ
５１ 成膜装置
５５ ライン成膜装置
６１ 成膜装置
７１ 成膜装置
７２ エリア蒸着装置
８１ 成膜装置
１０１ ガラス基板（基材）
１０７ 有機ＥＬ素子
DESCRIPTION OF
7 Vacuum chamber side opening / closing part (opening / closing part)
8 Glass substrate (base material)
10
107 Organic EL device
Claims (6)
第一成膜室、第二成膜室、及び真空室がこの順番に直列配置され、
第一成膜室と第二成膜室との間、及び第二成膜室と真空室との間にはそれぞれ開閉部が設けられ、当該開閉部を開放することにより隣接する部屋同士が連通し、
前記開閉部を介して基材を搬送する基材搬送手段を備え、
第一成膜室は、基材全体を収容可能な内部空間を有し、
第一成膜室には、静止状態の基材における成膜すべき面全体に成膜可能なエリア蒸着装置が設置され、
第一成膜室には、クライオポンプが全開閉可能に直結されており、
第二成膜室は、基材の搬送方向において当該基材の幅よりも小さい内部空間を有し、
第二成膜室には、基材の一部である線状の領域に成膜可能でかつ搬送中の基材に対して成膜可能なライン成膜装置が設置され、当該ライン成膜装置は、スパッタリング法及びレーザーアブレーション法からなる群より選ばれた１以上の成膜方法によって成膜するものであり、
真空室は、基材全体を収容可能な内部空間を有し、
前記開閉部を全て開放した状態で、基材を搬送しながら前記ライン成膜装置による成膜が実施されることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a thin film for an organic EL element on a substrate,
The first film formation chamber, the second film formation chamber, and the vacuum chamber are arranged in series in this order,
Opening / closing sections are provided between the first film forming chamber and the second film forming chamber, and between the second film forming chamber and the vacuum chamber, and adjacent rooms communicate with each other by opening the opening / closing section. And
Comprising a base material transporting means for transporting the base material via the opening and closing part;
The first film formation chamber has an internal space that can accommodate the entire substrate,
In the first film formation chamber, an area vapor deposition apparatus capable of forming a film on the entire surface to be formed on the stationary substrate is installed,
A cryopump is directly connected to the first deposition chamber so that it can be fully opened and closed.
The second film formation chamber has an internal space smaller than the width of the base material in the transport direction of the base material,
In the second film forming chamber, a line film forming apparatus capable of forming a film in a linear region that is a part of the base material and capable of forming a film on the base material being transported is installed. Is a film formed by one or more film forming methods selected from the group consisting of sputtering and laser ablation,
The vacuum chamber has an internal space that can accommodate the entire substrate,
The film forming apparatus is characterized in that film formation by the line film forming apparatus is carried out while conveying the base material in a state where all the opening and closing parts are opened.
前記有機ＥＬ素子は、少なくとも電極層と機能層を有し、
電極層以外の層であって、かつ少なくとも機能層を構成する全ての層を、１つの前記成膜装置のみで成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 An organic EL element manufacturing method using the film forming apparatus according to claim 1,
The organic EL element has at least an electrode layer and a functional layer,
A method for manufacturing an organic EL element, wherein all layers that are layers other than the electrode layer and that constitute at least the functional layer are formed by only one film forming apparatus.
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