成膜装置、成膜システムおよび成膜方法
【課題】有機EL素子などの製造工程で形成される各層における相互汚染を回避でき、しかも、フットプリントも小さく、生産性の高い成膜システムを提供する。
【解決手段】基板に成膜する成膜装置１３であって、処理容器３０の内部に、第１の層を成膜させる第１成膜機構３５と、第２の層を成膜させる第２成膜機構３６を備える。処理容器３０内を減圧させる排気口３１を設け、第１成膜機構３５を、第２成膜機構３６よりも排気口３１の近くに配置した。第１成膜機構３５は、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜させ、第２成膜機構３６は、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させる。
【解決手段】基板に成膜する成膜装置１３であって、処理容器３０の内部に、第１の層を成膜させる第１成膜機構３５と、第２の層を成膜させる第２成膜機構３６を備える。処理容器３０内を減圧させる排気口３１を設け、第１成膜機構３５を、第２成膜機構３６よりも排気口３１の近くに配置した。第１成膜機構３５は、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜させ、第２成膜機構３６は、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に所定材料の層を成膜する成膜装置と成膜システムに関し、更に成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス(EL;electroluminescence)を利用した有機EL素子が開発されている。有機EL素子は、熱をほとんど出さないのでブラウン管などに比べて消費電力が小さく、また、自発光なので、液晶ディスプレー(LCD)などに比べて視野角に優れている等の利点があり、今後の発展が期待されている。
【０００３】
この有機EL素子のもっとも基本的な構造は、ガラス基板上にアノード（陽極）層、発光層およびカソード（陰極）層を重ねて形成したサンドイッチ構造である。発光層の光を外に取り出すために、ガラス基板上のアノード層には、ITO(Indium Tin Oxide）からなる透明電極が用いられる。かかる有機EL素子は、表面にITO層（アノード層）が予め形成されたガラス基板上に、発光層とカソード層を順に成膜することによって製造されるのが一般的である。
【０００４】
また、カソード層から発光層への電子の移動の橋渡しを行わせるために、両者の間に仕事関数調整層（電子輸送層）を形成している。この仕事関数調整層は、例えばカソード層側の発光層界面にＬｉなどのアルカリ金属を蒸着することによって形成される。以上のような有機EL素子を製造する装置としては、例えば特許文献１に示す成膜装置が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７９９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機EL素子の製造工程では、各層を形成するために、蒸着やＣＶＤ等の成膜工程が行われるが、いずれにしても各層間における相互汚染（コンタミネーション）は回避しなければならない。例えば、上記仕事関数調整層を蒸着形成するための蒸着機構を、上記発光層を蒸着形成するための蒸着機構と同じ処理容器内に配置して、発光層と仕事関数調整層を連続的に蒸着することも考えられるが、仕事関数調整層の材料であるアルカリ金属が発光層に混入した場合、発光性能が著しく悪くなってしまう。
【０００７】
また一方、このような相互汚染の問題を回避するために、有機EL素子の各層を形成する成膜機構を、それぞれ別の処理容器内に配置することも行われている。しかし、各成膜機構毎に独立した処理容器を設けると、成膜システム全体が大型化し、フットプリントが増大してしまう。また、各層を成膜するごとに処理容器内から基板を搬出して、別の容器に搬入しなければならず、搬入搬出工程が増えるため、スループットが向上できなくなってしまう。
【０００８】
従って本発明の目的は、例えば有機EL素子などの製造工程で形成される各層における相互汚染を回避でき、しかも、フットプリントも小さく、生産性の高い成膜システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、基板に成膜する成膜装置であって、処理容器の内部に、第１の層を成膜させる第１成膜機構と、第２の層を成膜させる第２成膜機構を備えることを特徴とする、成膜装置が提供される。
【００１０】
この成膜装置において、前記処理容器内を減圧させる排気口を設け、前記第１成膜機構を、前記第２成膜機構よりも前記排気口の近くに配置しても良い。この場合、前記第１成膜機構を、前記排気口と前記第２成膜機構の間に配置しても良い。また、前記処理容器内に対して基板を搬入出させる搬入出口を設け、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を、前記排気口と前記搬入出口の間に配置しても良い。更に、前記第２成膜機構と前記搬入出口の間に、基板に対するマスクの位置決めを行うアライメント機構を設けても良い。また、前記処理容器内において、前記第１成膜機構、前記第２成膜機構および前記アライメント機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を設けても良い。なお、前記第１成膜機構は、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜させるものであり、前記第２成膜機構は、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させるものである。
【００１１】
また本発明によれば、基板に成膜する成膜システムであって、第３の層を成膜させる第３成膜機構を処理容器の内部に備える成膜装置と、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を処理容器の内部に備える上記成膜装置を備えることを特徴とする、成膜システムが提供される。
【００１２】
この成膜システムにおいて、前記第３成膜機構を備える成膜装置と、前記第１成膜機構を備える成膜装置の間で基板を搬送する搬送装置を備えていても良い。また、前記第３成膜機構は、例えば基板に第３の層を蒸着によって成膜させるものである。
【００１３】
また本発明によれば、基板に成膜する成膜方法であって、処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法が提供される。
【００１４】
この成膜方法において、前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記処理容器内を排気しても良い。また、前記第１成膜機構によって、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させる。
【００１５】
また本発明によれば、基板に成膜する成膜方法であって、処理容器の内部において、第３の層を第３成膜機構によって成膜させ、その後、別の処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法が提供される。
【００１６】
この成膜方法において、前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記別の処理容器内を排気しても良い。また、前記第３成膜機構によって、例えば基板に第３の層を蒸着によって成膜し、前記第１成膜機構によって、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１成膜機構と第２成膜機構を同じ処理容器内に設けたことにより、成膜装置および成膜システムを小型に構成することが可能となる。また、同じ処理容器内において、第１の層と第２の層を連続して成膜させることができ、スループットを向上させることができる。
【００１８】
また、第１成膜機構を、第２成膜機構よりも排気口の近くに配置することにより、第１成膜機構に使用される材料が第２成膜機構側に流れることを防止でき、第２の層へのコンタミネーションを防止できる。
【００１９】
また、第３成膜機構と、第１成膜機構および第２成膜機構とを、互いに別の処理容器内に設けることにより、第３の層へのコンタミネーションと、第１の層と第２の層へのコンタミネーションを回避できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。以下の実施の形態では、成膜の一例として、ガラス基板Ｇ上にアノード（陽極）層１、発光層２およびカソード（陰極）層４を成膜して製造される有機EL素子Ａの製造工程を例にして具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図１（１）〜（７）は、有機EL素子Ａの製造工程の説明図である。図１（１）に示すように、この実施の形態で使用されるガラス基板Ｇの表面には、アノード（陽極）層１が所定のパターンで予め形成されている。アノード層１には、例えばITO(Indium Tin Oxide）からなる透明電極が用いられる。
【００２２】
先ず、図１（２）に示すように、ガラス基板Ｇ表面のアノード層１の上に、発光層２を成膜する。この発光層２は、例えばアルミニウムキノリール錯体(aluminato-tris-8-hydroxyquinolate（Ａｌｑ３））をガラス基板Ｇ表面に蒸着することにより成膜される。なお、発光層２を成膜する前に、例えばNPB
(N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene)からなる図示しない正孔輸送層(HTL;Hole
Transfer Layer)をアノード層１の上に蒸着成膜し、更にその上に、発光層２を成膜した多層構造などに構成される。
【００２３】
次に、図１（３）に示すように、発光層２の界面にＬｉなどのアルカリ金属を蒸着することによって、仕事関数調整層３を所定の形状に成膜する。仕事関数調整層３は、次に説明するカソード層４から発光層２への電子の移動の橋渡しを行わせるための電子輸送層(ETL;Electron Transport Layer)としての役割を果たす。この仕事関数調整層３は、例えばＬｉなどのアルカリ金属を、パターンマスクを用いて蒸着することにより成膜される。
【００２４】
次に、図１（４）に示すように、仕事関数調整層３の上にカソード（陰極）層４を所定の形状に成膜する。このカソード層４は、例えばＡｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金などを、パターンマスクを用いてスパッタリングすることにより成膜される。
【００２５】
次に、図１（５）に示すように、カソード層４に合わせて発光層２を所望の形状に成形する。
【００２６】
次に、図１（６）に示すように、電極５に対して電気的に接続するように、カソード層４の接続部４’を形成する。この接続部４’も、例えばＡｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金などを、パターンマスクを用いてスパッタリングすることにより成膜される。
【００２７】
最後に、図１（７）に示すように、窒化膜などからなる封止膜６をＣＶＤ等によって成膜し、カソード層４とアノード層１の間に発光層２を挟んだサンドイッチ構造全体を封止して、有機EL素子Ａが製造される。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態にかかる成膜システム１０の説明図である。この成膜システム１０は、先に図１で説明した有機EL素子Ａを製造するシステムとして構成されている。なお、有機EL素子Ａを製造するにあたり、仕事関数調整層３を第１の層、カソード層４を第２の層、発光層２（正孔輸送層なども含む）を第３の層として具体的に説明する。
【００２９】
この成膜システム１０は、搬送装置１１の周りに、基板ロードロック装置１２、スパッタリング蒸着成膜装置１３、アライメント装置１４、発光層２の成形装置１５、マスクロードロック装置１６、ＣＶＤ装置１７、基板反転装置１８、蒸着成膜装置１９を配置した構成である。本発明においては、スパッタリング蒸着成膜装置１３が、第１の層である仕事関数調整層３と、第２の層であるカソード層４を成膜する成膜装置に相当する。また、蒸着成膜装置１９が、第３の層である発光層２を成膜する成膜装置に相当する。
【００３０】
搬送装置１１は、基板Ｇを搬送するための搬送機構２０を備えており、各装置１２〜１９に対して自由に基板Ｇを搬入、搬出させることができる。これにより、各装置１２〜１９間において、搬送装置１１によって、任意の順序で基板Ｇを搬送させることができる。
【００３１】
図３は、第１、２の層の成膜装置に相当するスパッタリング蒸着成膜装置１３の概略的な構成を示す説明図である。図４は、スパッタリング蒸着成膜装置１３内において基板Ｇを搬送させるステージ４２の側面図である。図５、６は、スパッタリング蒸着成膜装置１３内に設けられた、蒸着成膜機構３５の上面図（図５）と、図５中のＸ−Ｘ断面図である。図７は、スパッタリング蒸着成膜装置１３内に設けられた、スパッタリング成膜機構３６の概略的な構成を示す説明図である。本発明においては、このスパッタリング蒸着成膜装置１３内に設けられた蒸着成膜機構３５が、第１の層である仕事関数調整層３を成膜させる第１成膜機構に相当する。また、スパッタリング成膜機構３６が、第２の層であるカソード層４を成膜させる第２成膜機構に相当する。
【００３２】
図３に示すように、スパッタリング蒸着成膜装置１３を構成する処理容器３０の下面には排気口３１が開口しており、図示しないバキューム手段によって、この排気口３１を通じて処理容器３０内を減圧排気できるようになっている。処理容器３０の側面には、ゲートバルブ３２によって開閉される搬入出口３３が設けてあり、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、この搬入出口３３を介して、スパッタリング蒸着成膜装置１３に基板Ｇが搬入、搬出される。
【００３３】
処理容器３０の内部には、排気口３１と搬入出口３３の間に、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５、第２成膜機構に相当するスパッタリング成膜機構３６、基板Ｇに対するマスクＭの位置決めを行うアライメント機構３７が順に配置されている。この実施の形態では、排気口３１と搬入出口３３の間において、蒸着成膜機構３５、スパッタリング成膜機構３６およびアライメント機構３７が直線状に並べて配置されており、蒸着成膜機構３５が最も排気口３１に近く、蒸着成膜機構３５は、スパッタリング成膜機構３６と排気口３１の間に位置している。また、スパッタリング成膜機構３６と搬入出口３３の間にアライメント機構３７が位置している。なお一例として、蒸着成膜機構３５の中心から排気口３１までの距離は８００〜９００ｍｍ（例えば８３２ｍｍ）、スパッタリング成膜機構３６の中心から排気口３１までの距離は１４００〜１５００ｍｍ（例えば１４２２ｍｍ）に設定される。
【００３４】
なお、基本的には、スパッタリング成膜機構３６で行われるスパッタ処理は指向性を有しており、ターゲット６０の材料は、基板Ｇの表面に向かって供給されていく。これに対して、蒸着成膜機構３５で発生した仕事関数調整層３の材料の蒸気は、指向性がなく、点光源的に処理容器３０内全体に広がって行こうとする性質を有している。そこで、この実施の形態では、蒸着成膜機構３５を最も排気口３１に近く配置することにより、蒸着成膜機構３５で発生した仕事関数調整層３の材料の蒸気が、スパッタリング成膜機構３６などで行われる処理に影響を与えないように配慮している。
【００３５】
また、処理容器３０内において、蒸着成膜機構３５、スパッタリング成膜機構３６およびアライメント機構３７の各処理位置に基板Ｇを搬送する搬送機構４０を備えている。この搬送機構４０は、図４に示すように基板ＧおよびマスクＭをチャック４１で下面に保持するステージ４２と、ステージ４２を、蒸着成膜機構３５、スパッタリング成膜機構３６およびアライメント機構３７の上方に移動させる伸縮駆動部４３を有している。伸縮駆動部４３は、処理容器３０内へのパーティクル侵入を防ぐために、全体的にベローズで覆われている。
【００３６】
基板ＧおよびマスクＭは、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、搬入出口３３を介して、処理容器３０内に搬入され、アライメント機構３７に受け渡される。こうしてアライメント機構３７に受け渡された基板ＧおよびマスクＭを、ステージ４２の下面に、位置決めした状態で保持するようになっている。
【００３７】
搬送機構４０は、こうしてステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、先ず蒸着成膜機構３５の上方に移動させる。そして、蒸着成膜機構３５により、基板Ｇの表面に第１の層である仕事関数調整層３を蒸着によって所望のパターンに成膜させる。次に、ステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、スパッタリング成膜機構３６の上方に移動させる。そして、スパッタリング成膜機構３６により、基板Ｇの表面に第２の層であるカソード層４をスパッタリングによって所望のパターンに成膜させる。その後、アライメント機構３７に基板ＧおよびマスクＭを受け渡す。こうしてアライメント機構３７に受け渡された基板ＧおよびマスクＭが、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、搬入出口３３を介して、処理容器３０外に搬出される。
【００３８】
図５に示すように、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５の上面には、基板Ｇの搬送方向（ステージ４２の移動方向）に直交するスリット５０が開口している。このスリット５０の長さは、蒸着成膜機構３５の上方を搬送される基板Ｇの幅とほぼ等しい。
【００３９】
蒸着成膜機構３５の底部には、第１の層である仕事関数調整層３の材料である例えばＬｉなどのアルカリ金属を収納した加熱容器５１が装着してある。この加熱容器５１で加熱溶融させたアルカリ金属の蒸気を、バッファ槽５２を介して、スリット５０から上方に供給し、蒸着成膜機構３５の上方を通過する基板Ｇの表面にアルカリ金属を蒸着させて、仕事関数調整層３の成膜が行われる。
【００４０】
図７に示すように、第２成膜機構に相当するスパッタリング成膜機構３６は、一対の平板形状のターゲット６０を所定の間隔を開けて対向させて配置した、対向ターゲットスパッタ（ＦＴＳ）である。ターゲット６０は、例えばＡｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金などである。ターゲット６０の上下には、グランド電極６１が配置されており、ターゲット６０とグランド電極６１の間に電源６２から電圧が付加される。また、ターゲット６０の外側には、ターゲット６０間に磁界を発生させる磁石６３が配置される。こうして、ターゲット６０間に磁界を発生させた状態で、ターゲット６０とグランド電極６１の間でグロー放電を生じさせて、ターゲット６０間にプラズマを発生させる。このプラズマでスパッタ現象を生じさせることにより、ターゲット６０の材料を、スパッタリング成膜機構３６の上方を通過する基板Ｇの表面に付着させ、カソード層４の成膜が行われる。
【００４１】
図８は、第３の層の成膜装置に相当する蒸着成膜装置１９の概略的な構成を示す説明図である。図９は、この蒸着成膜装置１９内に設けられた蒸着成膜機構８５の説明図である。本発明においては、この蒸着成膜装置１９内に設けられた蒸着成膜機構８５が、第３の層である発光層２（正孔輸送層なども含む）を成膜させる第３成膜機構に相当する。
【００４２】
蒸着成膜装置１９を構成する処理容器７０の側面には、ゲートバルブ７１によって開閉される搬入出口７２が設けてあり、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、この搬入出口７２を介して、蒸着成膜装置１９に基板Ｇが搬入、搬出される。
【００４３】
処理容器７０の上方には，ガイド部材７５と，このガイド部材７５に沿って適宜の駆動源（図示せず）によって移動する支持部材７６が設けられている。支持部材７６には，静電チャックなどの基板保持部７７が取り付けられており，成膜対象である基板Ｇは基板保持部７７の下面に水平に保持される。
【００４４】
また搬入出口７２と基板保持部７７との間には，アライメント機構８０が設けられている。このアライメント機構８０は，基板位置合わせ用のステージ８１を備えており，搬入出口７２から処理容器７０内に搬入された基板Ｇは，まずこのステージ８１に載置され，そこで所定のアライメントが行われた後，ステージ８１が上昇して，基板保持部７７に基板Ｇが受け渡される。
【００４５】
処理容器７０の内部には、アライメント機構８０を挟んで搬入出口７２と反対側に、第３成膜機構に相当する蒸着成膜機構８５が配置してある。図９に示すように、蒸着成膜機構８５は、基板保持部７７に保持された基板Ｇの下面に配置された成膜部８６と、発光層２の蒸着材料を収容する蒸発部８７を有している。蒸発部８７は図示しないヒータを有しており、該ヒータの発熱により、発光層２の蒸着材料の蒸気が蒸発部８７内にて発生させられる。
【００４６】
蒸発部８７には、供給源９０からキャリアガスを導入するキャリアガス導入配管９１と、蒸発部８７内で発生した発光層２の蒸着材料の蒸気を、キャリアガスと一緒に成膜部８６に供給する供給配管９２が接続されている。キャリアガス導入配管９１には、蒸発部８７へのキャリアガス導入量を制御する流量調整弁９３が設けられている。供給配管９２には、蒸発部８７における発光層２の蒸着材料の補充時などに閉じられるノーマルオープン弁９４が設けられている。
【００４７】
成膜部８６の内部には、蒸発部８７から供給された発光層２の蒸着材料の蒸気を拡散させる拡散板９５が設けられている。また、成膜部８６の上面には、基板Ｇの下面に対向するように配置されたフィルタ９６が設けられている。
【００４８】
その他、図２に示す基板ロードロック装置１２は、成膜システム１０の内部雰囲気を外部と遮断した状態で、成膜システム１０の内部に対して基板Ｇを搬入、搬出させるものである。アライメント装置１４は、基板Ｇや基盤ＧとマスクＭの位置合わせを行うものであり、このアライメント装置１４は、アライメント機構を有していないＣＶＤ装置１７などのために設けられている。成形装置１５は、基板Ｇの表面に成膜した発光層２を所望の形状に成形するものである。マスクロードロック装置１６は、成膜システム１０の内部雰囲気を外部と遮断した状態で、成膜システム１０の内部に対してマスクＭを搬入、搬出させるものである。ＣＶＤ装置１７は、窒化膜などからなる封止膜６を、ＣＶＤ等によって成膜し有機EL素子Ａの封止を行うものである。基板反転装置１８は、基板Ｇの上下面を適宜反転させ、基板Ｇの表面（成膜面）を上に向けた姿勢と下に向けた姿勢とに切り替えるものである。この実施の形態では、スパッタリング蒸着成膜装置１３および蒸着成膜装置１９では、基板Ｇの表面を下に向けた姿勢で処理が行われ、成形装置１５およびＣＶＤ装置１７では、基板Ｇの表面を上に向けた姿勢で処理が行われる。そのため、搬送装置１１は、基板Ｇを各装置間で搬送する際に、必要に応じて基板Ｇを基板反転装置１８に搬入し、基板Ｇの上下面を反転させる。
【００４９】
さて、以上のように構成された成膜システム１０において、基板ロードロック装置１２を介して搬入された基板Ｇが、搬送装置１１の搬送機構２０によって、先ず、蒸着成膜装置１９に搬入される。この場合、図１（１）で説明したように、基板Ｇの表面には、例えばITOからなるアノード層１が所定のパターンで予め形成されている。
【００５０】
そして、蒸着成膜装置１９では、アライメント機構８０で位置合わせした後、基板Ｇの表面（成膜面）を下に向けた姿勢にして基板保持部７７に保持する。そして、蒸着成膜装置１９の処理容器７０内に配置した蒸着成膜機構８５において、蒸発部８７から供給された発光層２の蒸着材料の蒸気を、成膜部８６から基板Ｇの表面に放出し，図１（２）で説明したように、基板Ｇの表面に第３の層である発光層２（正孔輸送層なども含む）を蒸着によって成膜させる。
【００５１】
こうして蒸着成膜装置１９において発光層２を成膜させた基板Ｇは、搬送装置１１の搬送機構２０によって、次に、スパッタリング蒸着成膜装置１３に搬入される。そして、スパッタリング蒸着成膜装置１３では、アライメント機構３７で位置合わせした後、基板ＧおよびマスクＭをステージ４２の下面に保持する。なお、マスクＭは、マスクロードロック装置１６を介して、成膜システム１０内に搬入され、搬送装置１１の搬送機構２０によって、スパッタリング蒸着成膜装置１３に搬入される。
【００５２】
次に、スパッタリング蒸着成膜装置１３に設けられた搬送機構４０が、ステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、先ず蒸着成膜機構３５の上方に移動させる。そして、蒸着成膜機構３５によって、図１（３）で説明したように、基板Ｇの表面に第１の層である仕事関数調整層３を蒸着によって所望のパターンに成膜させる。
【００５３】
次に、ステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、スパッタリング成膜機構３６の上方に移動させる。そして、スパッタリング成膜機構３６により、図１（４）で説明したように、基板Ｇの表面に第２の層であるカソード層４をスパッタリングによって所望のパターンに成膜させる。
【００５４】
なお、このようにスパッタリング蒸着成膜装置１３において仕事関数調整層３およびカソード層４の成膜を行う際には、排気口３１を通じて処理容器３０内を減圧排気する。これにより、蒸着成膜機構３５から生じた仕事関数調整層３の材料である例えばＬｉなどのアルカリ金属の蒸気が排気口３１を通じて処理容器３０外に吸引され、仕事関数調整層３の材料の蒸気がスパッタリング成膜機構３６側に流れることを防止する。こうして、スパッタリング成膜機構３６では、付着性の高いＬｉなどのアルカリ金属の影響を受けずに、コンタミネーションのない状態でカソード層４の成膜を行うことができる。
【００５５】
こうしてスパッタリング蒸着成膜装置１３において仕事関数調整層３およびカソード層４を成膜させた基板Ｇは、搬送装置１１の搬送機構２０によって、次に、成形装置１５に搬入される。そして、成形装置１５において、図１（５）で説明したように、カソード層４に合わせて発光層２を所望の形状に成形する。
【００５６】
こうして成形装置１５において発光層２を成形させた基板Ｇは、搬送装置１１の搬送機構２０によって、再び、スパッタリング蒸着成膜装置１３に搬入されて、図１（６）に示すように、電極５に対する接続部４’が形成される。
【００５７】
その後、搬送装置１１の搬送機構２０によって、ＣＶＤ装置１７に搬入され、ＣＶＤ装置１７において、図１（７）に示すように、窒化膜などからなる封止膜６を成膜封止することにより、カソード層４とアノード層１の間に発光層２を挟んだサンドイッチ構造の有機EL素子Ａが製造される。こうして製造された有機EL素子Ａ（基板Ｇ）が、基板ロードロック装置１２を介して成膜システム１０から搬出される。
【００５８】
以上の成膜システム１０によれば、第１成膜機構である仕事関数調整層３の蒸着成膜機構３５を、第３成膜機構である発光層２の蒸着成膜機構８５とは別の処理容器３０内に設けたことにより、発光層２を成膜するに際して、付着性の高いＬｉなどのアルカリ金属によるコンタミネーションを回避でき、発光性能に優れた有機EL素子Ａを製造することができる。また、蒸着成膜装置１９においては、発光層２を成膜させる際にパターンマスクを使用しなくてすむので、金属マスクの接触によるコンタミネーションも防止できる。
【００５９】
カソード層４をスパッタリングによって成膜することにより、蒸着に比べて均一な成膜が可能となる。また、スパッタリング成膜機構３６として対向ターゲットスパッタ（ＦＴＳ）を用いることにより、基板Ｇや発光層２等にダメージを与えずに成膜できるようになる。更に、図１（７）で示したように、窒化膜などの封止膜６で成膜封止することにより、シール性能の優れた長寿命の有機EL素子Ａを製造できるようになる。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、有機EL素子Ａの製造工程を例にして説明したが、本発明は、その他の各種電子デバイス等の成膜に適用することができる。また、有機EL素子Ａの製造工程において、仕事関数調整層３を第１の層、カソード層４を第２の層、発光層２を第３の層として説明したが、これら第１〜３の層は仕事関数調整層３、カソード層４、発光層２に限定されない。また、第１〜３成膜機構は、蒸着成膜機構、スパッタリング成膜機構、ＣＶＤ成膜機構等、種々の成膜機構を適用できる。また、図２に成膜システム１０の一例を示したが、各処理装置の組合せは適宜変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、例えば有機EL素子の製造分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】有機EL素子の製造工程の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる成膜システムの説明図である。
【図３】スパッタリング蒸着成膜装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図４】スパッタリング蒸着成膜装置内において基板を搬送させるステージの側面図である。
【図５】蒸着成膜機構（第１成膜機構）の上面図である。
【図６】図５中のＸ−Ｘ断面図である。
【図７】スパッタリング成膜機構の概略的な構成を示す説明図である。
【図８】蒸着成膜装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図９】蒸着成膜機構（第３成膜機構）の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ 有機EL素子
Ｇ 基板
Ｍ マスク
１ アノード層
２ 発光層（第３の層）
３ 仕事関数調整層（第１の層）
４ カソード層（第２の層）
１０ 成膜システム
１１ 搬送装置
１２ 基板ロードロック装置
１３ スパッタリング蒸着成膜装置
１４ アライメント装置
１５ 成形装置
１６ マスクロードロック装置
１７ ＣＶＤ装置
１８ 基板反転装置
１９ 蒸着成膜装置
３０ 処理容器
３１ 排気口
３３ 搬入出口
３５ 蒸着成膜機構（第１成膜機構）
３６ スパッタリング成膜機構（第２成膜機構）
３７ アライメント機構
４０ 搬送機構
７０ 処理容器
８５ 蒸着成膜機構（第３成膜機構）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に所定材料の層を成膜する成膜装置と成膜システムに関し、更に成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス(EL;electroluminescence)を利用した有機EL素子が開発されている。有機EL素子は、熱をほとんど出さないのでブラウン管などに比べて消費電力が小さく、また、自発光なので、液晶ディスプレー(LCD)などに比べて視野角に優れている等の利点があり、今後の発展が期待されている。
【０００３】
この有機EL素子のもっとも基本的な構造は、ガラス基板上にアノード（陽極）層、発光層およびカソード（陰極）層を重ねて形成したサンドイッチ構造である。発光層の光を外に取り出すために、ガラス基板上のアノード層には、ITO(Indium Tin Oxide）からなる透明電極が用いられる。かかる有機EL素子は、表面にITO層（アノード層）が予め形成されたガラス基板上に、発光層とカソード層を順に成膜することによって製造されるのが一般的である。
【０００４】
また、カソード層から発光層への電子の移動の橋渡しを行わせるために、両者の間に仕事関数調整層（電子輸送層）を形成している。この仕事関数調整層は、例えばカソード層側の発光層界面にＬｉなどのアルカリ金属を蒸着することによって形成される。以上のような有機EL素子を製造する装置としては、例えば特許文献１に示す成膜装置が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７９９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機EL素子の製造工程では、各層を形成するために、蒸着やＣＶＤ等の成膜工程が行われるが、いずれにしても各層間における相互汚染（コンタミネーション）は回避しなければならない。例えば、上記仕事関数調整層を蒸着形成するための蒸着機構を、上記発光層を蒸着形成するための蒸着機構と同じ処理容器内に配置して、発光層と仕事関数調整層を連続的に蒸着することも考えられるが、仕事関数調整層の材料であるアルカリ金属が発光層に混入した場合、発光性能が著しく悪くなってしまう。
【０００７】
また一方、このような相互汚染の問題を回避するために、有機EL素子の各層を形成する成膜機構を、それぞれ別の処理容器内に配置することも行われている。しかし、各成膜機構毎に独立した処理容器を設けると、成膜システム全体が大型化し、フットプリントが増大してしまう。また、各層を成膜するごとに処理容器内から基板を搬出して、別の容器に搬入しなければならず、搬入搬出工程が増えるため、スループットが向上できなくなってしまう。
【０００８】
従って本発明の目的は、例えば有機EL素子などの製造工程で形成される各層における相互汚染を回避でき、しかも、フットプリントも小さく、生産性の高い成膜システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、基板に成膜する成膜装置であって、処理容器の内部に、第１の層を成膜させる第１成膜機構と、第２の層を成膜させる第２成膜機構を備えることを特徴とする、成膜装置が提供される。
【００１０】
この成膜装置において、前記処理容器内を減圧させる排気口を設け、前記第１成膜機構を、前記第２成膜機構よりも前記排気口の近くに配置しても良い。この場合、前記第１成膜機構を、前記排気口と前記第２成膜機構の間に配置しても良い。また、前記処理容器内に対して基板を搬入出させる搬入出口を設け、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を、前記排気口と前記搬入出口の間に配置しても良い。更に、前記第２成膜機構と前記搬入出口の間に、基板に対するマスクの位置決めを行うアライメント機構を設けても良い。また、前記処理容器内において、前記第１成膜機構、前記第２成膜機構および前記アライメント機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を設けても良い。なお、前記第１成膜機構は、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜させるものであり、前記第２成膜機構は、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させるものである。
【００１１】
また本発明によれば、基板に成膜する成膜システムであって、第３の層を成膜させる第３成膜機構を処理容器の内部に備える成膜装置と、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を処理容器の内部に備える上記成膜装置を備えることを特徴とする、成膜システムが提供される。
【００１２】
この成膜システムにおいて、前記第３成膜機構を備える成膜装置と、前記第１成膜機構を備える成膜装置の間で基板を搬送する搬送装置を備えていても良い。また、前記第３成膜機構は、例えば基板に第３の層を蒸着によって成膜させるものである。
【００１３】
また本発明によれば、基板に成膜する成膜方法であって、処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法が提供される。
【００１４】
この成膜方法において、前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記処理容器内を排気しても良い。また、前記第１成膜機構によって、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させる。
【００１５】
また本発明によれば、基板に成膜する成膜方法であって、処理容器の内部において、第３の層を第３成膜機構によって成膜させ、その後、別の処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法が提供される。
【００１６】
この成膜方法において、前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記別の処理容器内を排気しても良い。また、前記第３成膜機構によって、例えば基板に第３の層を蒸着によって成膜し、前記第１成膜機構によって、例えば基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、例えば基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１成膜機構と第２成膜機構を同じ処理容器内に設けたことにより、成膜装置および成膜システムを小型に構成することが可能となる。また、同じ処理容器内において、第１の層と第２の層を連続して成膜させることができ、スループットを向上させることができる。
【００１８】
また、第１成膜機構を、第２成膜機構よりも排気口の近くに配置することにより、第１成膜機構に使用される材料が第２成膜機構側に流れることを防止でき、第２の層へのコンタミネーションを防止できる。
【００１９】
また、第３成膜機構と、第１成膜機構および第２成膜機構とを、互いに別の処理容器内に設けることにより、第３の層へのコンタミネーションと、第１の層と第２の層へのコンタミネーションを回避できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。以下の実施の形態では、成膜の一例として、ガラス基板Ｇ上にアノード（陽極）層１、発光層２およびカソード（陰極）層４を成膜して製造される有機EL素子Ａの製造工程を例にして具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図１（１）〜（７）は、有機EL素子Ａの製造工程の説明図である。図１（１）に示すように、この実施の形態で使用されるガラス基板Ｇの表面には、アノード（陽極）層１が所定のパターンで予め形成されている。アノード層１には、例えばITO(Indium Tin Oxide）からなる透明電極が用いられる。
【００２２】
先ず、図１（２）に示すように、ガラス基板Ｇ表面のアノード層１の上に、発光層２を成膜する。この発光層２は、例えばアルミニウムキノリール錯体(aluminato-tris-8-hydroxyquinolate（Ａｌｑ３））をガラス基板Ｇ表面に蒸着することにより成膜される。なお、発光層２を成膜する前に、例えばNPB
(N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene)からなる図示しない正孔輸送層(HTL;Hole
Transfer Layer)をアノード層１の上に蒸着成膜し、更にその上に、発光層２を成膜した多層構造などに構成される。
【００２３】
次に、図１（３）に示すように、発光層２の界面にＬｉなどのアルカリ金属を蒸着することによって、仕事関数調整層３を所定の形状に成膜する。仕事関数調整層３は、次に説明するカソード層４から発光層２への電子の移動の橋渡しを行わせるための電子輸送層(ETL;Electron Transport Layer)としての役割を果たす。この仕事関数調整層３は、例えばＬｉなどのアルカリ金属を、パターンマスクを用いて蒸着することにより成膜される。
【００２４】
次に、図１（４）に示すように、仕事関数調整層３の上にカソード（陰極）層４を所定の形状に成膜する。このカソード層４は、例えばＡｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金などを、パターンマスクを用いてスパッタリングすることにより成膜される。
【００２５】
次に、図１（５）に示すように、カソード層４に合わせて発光層２を所望の形状に成形する。
【００２６】
次に、図１（６）に示すように、電極５に対して電気的に接続するように、カソード層４の接続部４’を形成する。この接続部４’も、例えばＡｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金などを、パターンマスクを用いてスパッタリングすることにより成膜される。
【００２７】
最後に、図１（７）に示すように、窒化膜などからなる封止膜６をＣＶＤ等によって成膜し、カソード層４とアノード層１の間に発光層２を挟んだサンドイッチ構造全体を封止して、有機EL素子Ａが製造される。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態にかかる成膜システム１０の説明図である。この成膜システム１０は、先に図１で説明した有機EL素子Ａを製造するシステムとして構成されている。なお、有機EL素子Ａを製造するにあたり、仕事関数調整層３を第１の層、カソード層４を第２の層、発光層２（正孔輸送層なども含む）を第３の層として具体的に説明する。
【００２９】
この成膜システム１０は、搬送装置１１の周りに、基板ロードロック装置１２、スパッタリング蒸着成膜装置１３、アライメント装置１４、発光層２の成形装置１５、マスクロードロック装置１６、ＣＶＤ装置１７、基板反転装置１８、蒸着成膜装置１９を配置した構成である。本発明においては、スパッタリング蒸着成膜装置１３が、第１の層である仕事関数調整層３と、第２の層であるカソード層４を成膜する成膜装置に相当する。また、蒸着成膜装置１９が、第３の層である発光層２を成膜する成膜装置に相当する。
【００３０】
搬送装置１１は、基板Ｇを搬送するための搬送機構２０を備えており、各装置１２〜１９に対して自由に基板Ｇを搬入、搬出させることができる。これにより、各装置１２〜１９間において、搬送装置１１によって、任意の順序で基板Ｇを搬送させることができる。
【００３１】
図３は、第１、２の層の成膜装置に相当するスパッタリング蒸着成膜装置１３の概略的な構成を示す説明図である。図４は、スパッタリング蒸着成膜装置１３内において基板Ｇを搬送させるステージ４２の側面図である。図５、６は、スパッタリング蒸着成膜装置１３内に設けられた、蒸着成膜機構３５の上面図（図５）と、図５中のＸ−Ｘ断面図である。図７は、スパッタリング蒸着成膜装置１３内に設けられた、スパッタリング成膜機構３６の概略的な構成を示す説明図である。本発明においては、このスパッタリング蒸着成膜装置１３内に設けられた蒸着成膜機構３５が、第１の層である仕事関数調整層３を成膜させる第１成膜機構に相当する。また、スパッタリング成膜機構３６が、第２の層であるカソード層４を成膜させる第２成膜機構に相当する。
【００３２】
図３に示すように、スパッタリング蒸着成膜装置１３を構成する処理容器３０の下面には排気口３１が開口しており、図示しないバキューム手段によって、この排気口３１を通じて処理容器３０内を減圧排気できるようになっている。処理容器３０の側面には、ゲートバルブ３２によって開閉される搬入出口３３が設けてあり、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、この搬入出口３３を介して、スパッタリング蒸着成膜装置１３に基板Ｇが搬入、搬出される。
【００３３】
処理容器３０の内部には、排気口３１と搬入出口３３の間に、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５、第２成膜機構に相当するスパッタリング成膜機構３６、基板Ｇに対するマスクＭの位置決めを行うアライメント機構３７が順に配置されている。この実施の形態では、排気口３１と搬入出口３３の間において、蒸着成膜機構３５、スパッタリング成膜機構３６およびアライメント機構３７が直線状に並べて配置されており、蒸着成膜機構３５が最も排気口３１に近く、蒸着成膜機構３５は、スパッタリング成膜機構３６と排気口３１の間に位置している。また、スパッタリング成膜機構３６と搬入出口３３の間にアライメント機構３７が位置している。なお一例として、蒸着成膜機構３５の中心から排気口３１までの距離は８００〜９００ｍｍ（例えば８３２ｍｍ）、スパッタリング成膜機構３６の中心から排気口３１までの距離は１４００〜１５００ｍｍ（例えば１４２２ｍｍ）に設定される。
【００３４】
なお、基本的には、スパッタリング成膜機構３６で行われるスパッタ処理は指向性を有しており、ターゲット６０の材料は、基板Ｇの表面に向かって供給されていく。これに対して、蒸着成膜機構３５で発生した仕事関数調整層３の材料の蒸気は、指向性がなく、点光源的に処理容器３０内全体に広がって行こうとする性質を有している。そこで、この実施の形態では、蒸着成膜機構３５を最も排気口３１に近く配置することにより、蒸着成膜機構３５で発生した仕事関数調整層３の材料の蒸気が、スパッタリング成膜機構３６などで行われる処理に影響を与えないように配慮している。
【００３５】
また、処理容器３０内において、蒸着成膜機構３５、スパッタリング成膜機構３６およびアライメント機構３７の各処理位置に基板Ｇを搬送する搬送機構４０を備えている。この搬送機構４０は、図４に示すように基板ＧおよびマスクＭをチャック４１で下面に保持するステージ４２と、ステージ４２を、蒸着成膜機構３５、スパッタリング成膜機構３６およびアライメント機構３７の上方に移動させる伸縮駆動部４３を有している。伸縮駆動部４３は、処理容器３０内へのパーティクル侵入を防ぐために、全体的にベローズで覆われている。
【００３６】
基板ＧおよびマスクＭは、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、搬入出口３３を介して、処理容器３０内に搬入され、アライメント機構３７に受け渡される。こうしてアライメント機構３７に受け渡された基板ＧおよびマスクＭを、ステージ４２の下面に、位置決めした状態で保持するようになっている。
【００３７】
搬送機構４０は、こうしてステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、先ず蒸着成膜機構３５の上方に移動させる。そして、蒸着成膜機構３５により、基板Ｇの表面に第１の層である仕事関数調整層３を蒸着によって所望のパターンに成膜させる。次に、ステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、スパッタリング成膜機構３６の上方に移動させる。そして、スパッタリング成膜機構３６により、基板Ｇの表面に第２の層であるカソード層４をスパッタリングによって所望のパターンに成膜させる。その後、アライメント機構３７に基板ＧおよびマスクＭを受け渡す。こうしてアライメント機構３７に受け渡された基板ＧおよびマスクＭが、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、搬入出口３３を介して、処理容器３０外に搬出される。
【００３８】
図５に示すように、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５の上面には、基板Ｇの搬送方向（ステージ４２の移動方向）に直交するスリット５０が開口している。このスリット５０の長さは、蒸着成膜機構３５の上方を搬送される基板Ｇの幅とほぼ等しい。
【００３９】
蒸着成膜機構３５の底部には、第１の層である仕事関数調整層３の材料である例えばＬｉなどのアルカリ金属を収納した加熱容器５１が装着してある。この加熱容器５１で加熱溶融させたアルカリ金属の蒸気を、バッファ槽５２を介して、スリット５０から上方に供給し、蒸着成膜機構３５の上方を通過する基板Ｇの表面にアルカリ金属を蒸着させて、仕事関数調整層３の成膜が行われる。
【００４０】
図７に示すように、第２成膜機構に相当するスパッタリング成膜機構３６は、一対の平板形状のターゲット６０を所定の間隔を開けて対向させて配置した、対向ターゲットスパッタ（ＦＴＳ）である。ターゲット６０は、例えばＡｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金などである。ターゲット６０の上下には、グランド電極６１が配置されており、ターゲット６０とグランド電極６１の間に電源６２から電圧が付加される。また、ターゲット６０の外側には、ターゲット６０間に磁界を発生させる磁石６３が配置される。こうして、ターゲット６０間に磁界を発生させた状態で、ターゲット６０とグランド電極６１の間でグロー放電を生じさせて、ターゲット６０間にプラズマを発生させる。このプラズマでスパッタ現象を生じさせることにより、ターゲット６０の材料を、スパッタリング成膜機構３６の上方を通過する基板Ｇの表面に付着させ、カソード層４の成膜が行われる。
【００４１】
図８は、第３の層の成膜装置に相当する蒸着成膜装置１９の概略的な構成を示す説明図である。図９は、この蒸着成膜装置１９内に設けられた蒸着成膜機構８５の説明図である。本発明においては、この蒸着成膜装置１９内に設けられた蒸着成膜機構８５が、第３の層である発光層２（正孔輸送層なども含む）を成膜させる第３成膜機構に相当する。
【００４２】
蒸着成膜装置１９を構成する処理容器７０の側面には、ゲートバルブ７１によって開閉される搬入出口７２が設けてあり、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、この搬入出口７２を介して、蒸着成膜装置１９に基板Ｇが搬入、搬出される。
【００４３】
処理容器７０の上方には，ガイド部材７５と，このガイド部材７５に沿って適宜の駆動源（図示せず）によって移動する支持部材７６が設けられている。支持部材７６には，静電チャックなどの基板保持部７７が取り付けられており，成膜対象である基板Ｇは基板保持部７７の下面に水平に保持される。
【００４４】
また搬入出口７２と基板保持部７７との間には，アライメント機構８０が設けられている。このアライメント機構８０は，基板位置合わせ用のステージ８１を備えており，搬入出口７２から処理容器７０内に搬入された基板Ｇは，まずこのステージ８１に載置され，そこで所定のアライメントが行われた後，ステージ８１が上昇して，基板保持部７７に基板Ｇが受け渡される。
【００４５】
処理容器７０の内部には、アライメント機構８０を挟んで搬入出口７２と反対側に、第３成膜機構に相当する蒸着成膜機構８５が配置してある。図９に示すように、蒸着成膜機構８５は、基板保持部７７に保持された基板Ｇの下面に配置された成膜部８６と、発光層２の蒸着材料を収容する蒸発部８７を有している。蒸発部８７は図示しないヒータを有しており、該ヒータの発熱により、発光層２の蒸着材料の蒸気が蒸発部８７内にて発生させられる。
【００４６】
蒸発部８７には、供給源９０からキャリアガスを導入するキャリアガス導入配管９１と、蒸発部８７内で発生した発光層２の蒸着材料の蒸気を、キャリアガスと一緒に成膜部８６に供給する供給配管９２が接続されている。キャリアガス導入配管９１には、蒸発部８７へのキャリアガス導入量を制御する流量調整弁９３が設けられている。供給配管９２には、蒸発部８７における発光層２の蒸着材料の補充時などに閉じられるノーマルオープン弁９４が設けられている。
【００４７】
成膜部８６の内部には、蒸発部８７から供給された発光層２の蒸着材料の蒸気を拡散させる拡散板９５が設けられている。また、成膜部８６の上面には、基板Ｇの下面に対向するように配置されたフィルタ９６が設けられている。
【００４８】
その他、図２に示す基板ロードロック装置１２は、成膜システム１０の内部雰囲気を外部と遮断した状態で、成膜システム１０の内部に対して基板Ｇを搬入、搬出させるものである。アライメント装置１４は、基板Ｇや基盤ＧとマスクＭの位置合わせを行うものであり、このアライメント装置１４は、アライメント機構を有していないＣＶＤ装置１７などのために設けられている。成形装置１５は、基板Ｇの表面に成膜した発光層２を所望の形状に成形するものである。マスクロードロック装置１６は、成膜システム１０の内部雰囲気を外部と遮断した状態で、成膜システム１０の内部に対してマスクＭを搬入、搬出させるものである。ＣＶＤ装置１７は、窒化膜などからなる封止膜６を、ＣＶＤ等によって成膜し有機EL素子Ａの封止を行うものである。基板反転装置１８は、基板Ｇの上下面を適宜反転させ、基板Ｇの表面（成膜面）を上に向けた姿勢と下に向けた姿勢とに切り替えるものである。この実施の形態では、スパッタリング蒸着成膜装置１３および蒸着成膜装置１９では、基板Ｇの表面を下に向けた姿勢で処理が行われ、成形装置１５およびＣＶＤ装置１７では、基板Ｇの表面を上に向けた姿勢で処理が行われる。そのため、搬送装置１１は、基板Ｇを各装置間で搬送する際に、必要に応じて基板Ｇを基板反転装置１８に搬入し、基板Ｇの上下面を反転させる。
【００４９】
さて、以上のように構成された成膜システム１０において、基板ロードロック装置１２を介して搬入された基板Ｇが、搬送装置１１の搬送機構２０によって、先ず、蒸着成膜装置１９に搬入される。この場合、図１（１）で説明したように、基板Ｇの表面には、例えばITOからなるアノード層１が所定のパターンで予め形成されている。
【００５０】
そして、蒸着成膜装置１９では、アライメント機構８０で位置合わせした後、基板Ｇの表面（成膜面）を下に向けた姿勢にして基板保持部７７に保持する。そして、蒸着成膜装置１９の処理容器７０内に配置した蒸着成膜機構８５において、蒸発部８７から供給された発光層２の蒸着材料の蒸気を、成膜部８６から基板Ｇの表面に放出し，図１（２）で説明したように、基板Ｇの表面に第３の層である発光層２（正孔輸送層なども含む）を蒸着によって成膜させる。
【００５１】
こうして蒸着成膜装置１９において発光層２を成膜させた基板Ｇは、搬送装置１１の搬送機構２０によって、次に、スパッタリング蒸着成膜装置１３に搬入される。そして、スパッタリング蒸着成膜装置１３では、アライメント機構３７で位置合わせした後、基板ＧおよびマスクＭをステージ４２の下面に保持する。なお、マスクＭは、マスクロードロック装置１６を介して、成膜システム１０内に搬入され、搬送装置１１の搬送機構２０によって、スパッタリング蒸着成膜装置１３に搬入される。
【００５２】
次に、スパッタリング蒸着成膜装置１３に設けられた搬送機構４０が、ステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、先ず蒸着成膜機構３５の上方に移動させる。そして、蒸着成膜機構３５によって、図１（３）で説明したように、基板Ｇの表面に第１の層である仕事関数調整層３を蒸着によって所望のパターンに成膜させる。
【００５３】
次に、ステージ４２の下面に保持した基板ＧおよびマスクＭを、スパッタリング成膜機構３６の上方に移動させる。そして、スパッタリング成膜機構３６により、図１（４）で説明したように、基板Ｇの表面に第２の層であるカソード層４をスパッタリングによって所望のパターンに成膜させる。
【００５４】
なお、このようにスパッタリング蒸着成膜装置１３において仕事関数調整層３およびカソード層４の成膜を行う際には、排気口３１を通じて処理容器３０内を減圧排気する。これにより、蒸着成膜機構３５から生じた仕事関数調整層３の材料である例えばＬｉなどのアルカリ金属の蒸気が排気口３１を通じて処理容器３０外に吸引され、仕事関数調整層３の材料の蒸気がスパッタリング成膜機構３６側に流れることを防止する。こうして、スパッタリング成膜機構３６では、付着性の高いＬｉなどのアルカリ金属の影響を受けずに、コンタミネーションのない状態でカソード層４の成膜を行うことができる。
【００５５】
こうしてスパッタリング蒸着成膜装置１３において仕事関数調整層３およびカソード層４を成膜させた基板Ｇは、搬送装置１１の搬送機構２０によって、次に、成形装置１５に搬入される。そして、成形装置１５において、図１（５）で説明したように、カソード層４に合わせて発光層２を所望の形状に成形する。
【００５６】
こうして成形装置１５において発光層２を成形させた基板Ｇは、搬送装置１１の搬送機構２０によって、再び、スパッタリング蒸着成膜装置１３に搬入されて、図１（６）に示すように、電極５に対する接続部４’が形成される。
【００５７】
その後、搬送装置１１の搬送機構２０によって、ＣＶＤ装置１７に搬入され、ＣＶＤ装置１７において、図１（７）に示すように、窒化膜などからなる封止膜６を成膜封止することにより、カソード層４とアノード層１の間に発光層２を挟んだサンドイッチ構造の有機EL素子Ａが製造される。こうして製造された有機EL素子Ａ（基板Ｇ）が、基板ロードロック装置１２を介して成膜システム１０から搬出される。
【００５８】
以上の成膜システム１０によれば、第１成膜機構である仕事関数調整層３の蒸着成膜機構３５を、第３成膜機構である発光層２の蒸着成膜機構８５とは別の処理容器３０内に設けたことにより、発光層２を成膜するに際して、付着性の高いＬｉなどのアルカリ金属によるコンタミネーションを回避でき、発光性能に優れた有機EL素子Ａを製造することができる。また、蒸着成膜装置１９においては、発光層２を成膜させる際にパターンマスクを使用しなくてすむので、金属マスクの接触によるコンタミネーションも防止できる。
【００５９】
カソード層４をスパッタリングによって成膜することにより、蒸着に比べて均一な成膜が可能となる。また、スパッタリング成膜機構３６として対向ターゲットスパッタ（ＦＴＳ）を用いることにより、基板Ｇや発光層２等にダメージを与えずに成膜できるようになる。更に、図１（７）で示したように、窒化膜などの封止膜６で成膜封止することにより、シール性能の優れた長寿命の有機EL素子Ａを製造できるようになる。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、有機EL素子Ａの製造工程を例にして説明したが、本発明は、その他の各種電子デバイス等の成膜に適用することができる。また、有機EL素子Ａの製造工程において、仕事関数調整層３を第１の層、カソード層４を第２の層、発光層２を第３の層として説明したが、これら第１〜３の層は仕事関数調整層３、カソード層４、発光層２に限定されない。また、第１〜３成膜機構は、蒸着成膜機構、スパッタリング成膜機構、ＣＶＤ成膜機構等、種々の成膜機構を適用できる。また、図２に成膜システム１０の一例を示したが、各処理装置の組合せは適宜変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、例えば有機EL素子の製造分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】有機EL素子の製造工程の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる成膜システムの説明図である。
【図３】スパッタリング蒸着成膜装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図４】スパッタリング蒸着成膜装置内において基板を搬送させるステージの側面図である。
【図５】蒸着成膜機構（第１成膜機構）の上面図である。
【図６】図５中のＸ−Ｘ断面図である。
【図７】スパッタリング成膜機構の概略的な構成を示す説明図である。
【図８】蒸着成膜装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図９】蒸着成膜機構（第３成膜機構）の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ 有機EL素子
Ｇ 基板
Ｍ マスク
１ アノード層
２ 発光層（第３の層）
３ 仕事関数調整層（第１の層）
４ カソード層（第２の層）
１０ 成膜システム
１１ 搬送装置
１２ 基板ロードロック装置
１３ スパッタリング蒸着成膜装置
１４ アライメント装置
１５ 成形装置
１６ マスクロードロック装置
１７ ＣＶＤ装置
１８ 基板反転装置
１９ 蒸着成膜装置
３０ 処理容器
３１ 排気口
３３ 搬入出口
３５ 蒸着成膜機構（第１成膜機構）
３６ スパッタリング成膜機構（第２成膜機構）
３７ アライメント機構
４０ 搬送機構
７０ 処理容器
８５ 蒸着成膜機構（第３成膜機構）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に成膜する成膜装置であって、
処理容器の内部に、第１の層を成膜させる第１成膜機構と、第２の層を成膜させる第２成膜機構を備えることを特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
前記処理容器内を減圧させる排気口を設け、前記第１成膜機構を、前記第２成膜機構よりも前記排気口の近くに配置したことを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第１成膜機構を、前記排気口と前記第２成膜機構の間に配置したことを特徴とする、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記処理容器内に対して基板を搬入出させる搬入出口を設け、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を、前記排気口と前記搬入出口の間に配置したことを特徴とする、請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第２成膜機構と前記搬入出口の間に、基板に対するマスクの位置決めを行うアライメント機構を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記処理容器内において、前記第１成膜機構、前記第２成膜機構および前記アライメント機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を設けたことを特徴とする、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記第１成膜機構は、基板に第１の層を蒸着によって成膜させるものであり、前記第２成膜機構は、基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させるものであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
基板に成膜する成膜システムであって、第３の層を成膜させる第３成膜機構を処理容器の内部に備える成膜装置と、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を処理容器の内部に備える請求項１〜７のいずれかに記載の成膜装置を備えることを特徴とする、成膜システム。
【請求項９】
前記第３成膜機構を備える成膜装置と、前記第１成膜機構を備える成膜装置の間で基板を搬送する搬送装置を備えることを特徴とする、請求項８に記載の成膜システム。
【請求項１０】
前記第３成膜機構は、基板に第３の層を蒸着によって成膜させるものであることを特徴とする、請求項８または９に記載の成膜システム。
【請求項１１】
基板に成膜する成膜方法であって、
処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法。
【請求項１２】
前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記処理容器内を排気することを特徴とする、請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記第１成膜機構によって、基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させることを特徴とする、請求項１１または１２記載の成膜方法。
【請求項１４】
基板に成膜する成膜方法であって、
処理容器の内部において、第３の層を第３成膜機構によって成膜させ、その後、別の処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法。
【請求項１５】
前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記別の処理容器内を排気することを特徴とする、請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記第３成膜機構によって、基板に第３の層を蒸着によって成膜し、前記第１成膜機構によって、基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の成膜方法。
【請求項１】
基板に成膜する成膜装置であって、
処理容器の内部に、第１の層を成膜させる第１成膜機構と、第２の層を成膜させる第２成膜機構を備えることを特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
前記処理容器内を減圧させる排気口を設け、前記第１成膜機構を、前記第２成膜機構よりも前記排気口の近くに配置したことを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第１成膜機構を、前記排気口と前記第２成膜機構の間に配置したことを特徴とする、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記処理容器内に対して基板を搬入出させる搬入出口を設け、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を、前記排気口と前記搬入出口の間に配置したことを特徴とする、請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第２成膜機構と前記搬入出口の間に、基板に対するマスクの位置決めを行うアライメント機構を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記処理容器内において、前記第１成膜機構、前記第２成膜機構および前記アライメント機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を設けたことを特徴とする、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記第１成膜機構は、基板に第１の層を蒸着によって成膜させるものであり、前記第２成膜機構は、基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させるものであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
基板に成膜する成膜システムであって、第３の層を成膜させる第３成膜機構を処理容器の内部に備える成膜装置と、前記第１成膜機構と前記第２成膜機構を処理容器の内部に備える請求項１〜７のいずれかに記載の成膜装置を備えることを特徴とする、成膜システム。
【請求項９】
前記第３成膜機構を備える成膜装置と、前記第１成膜機構を備える成膜装置の間で基板を搬送する搬送装置を備えることを特徴とする、請求項８に記載の成膜システム。
【請求項１０】
前記第３成膜機構は、基板に第３の層を蒸着によって成膜させるものであることを特徴とする、請求項８または９に記載の成膜システム。
【請求項１１】
基板に成膜する成膜方法であって、
処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法。
【請求項１２】
前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記処理容器内を排気することを特徴とする、請求項１１に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記第１成膜機構によって、基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させることを特徴とする、請求項１１または１２記載の成膜方法。
【請求項１４】
基板に成膜する成膜方法であって、
処理容器の内部において、第３の層を第３成膜機構によって成膜させ、その後、別の処理容器の内部において、第１の層を第１成膜機構によって成膜させた後、第２の層を第２成膜機構によって成膜させることを特徴とする、成膜方法。
【請求項１５】
前記第２成膜機構よりも前記第１成膜機構に近い位置において前記別の処理容器内を排気することを特徴とする、請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記第３成膜機構によって、基板に第３の層を蒸着によって成膜し、前記第１成膜機構によって、基板に第１の層を蒸着によって成膜し、前記第２成膜機構によって、基板に第２の層をスパッタリングによって成膜させることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−３８２２４（Ｐ２００８−３８２２４Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１６７８７（Ｐ２００６−２１６７８７）
【出願日】平成１８年８月９日（２００６．８．９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月９日（２００６．８．９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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