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Ｇに成膜する成膜装置１３であって、処理容器３０の内部において、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、第１成膜機構３５は、処理容器３０の内部に配置された、成膜材料の蒸気を基板に供給するノズル３４と、処理容器の外部に配置された、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部４５と、蒸気発生部４５で発生させた成膜材料の蒸気をノズル３４に送る配管４６と、を備える。
【解決手段】基板Ｇに成膜する成膜装置１３であって、処理容器３０の内部において、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、第１成膜機構３５は、処理容器３０の内部に配置された、成膜材料の蒸気を基板に供給するノズル３４と、処理容器の外部に配置された、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部４５と、蒸気発生部４５で発生させた成膜材料の蒸気をノズル３４に送る配管４６と、を備える。
【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。そこで、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が行われている。
【０００７】
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。加えて、例えば上記仕事関数調整層の材料であるアルカリ金属は活性が高く、処理容器内の残留水分や窒素、酸素等と反応し、変質が進みやすい。そのため、仕事関数調整層を成膜後、速やかに次のカソード層を成膜してしまうことが望ましい。
【０００８】
このような各成膜機構をそれぞれ別の処理容器内に配置した場合の問題を回避するためには、複数の成膜機構を同じ処理容器内に一緒に配置すればよいが、そうすると、上記相互汚染の問題があることは既述した通りである。特に、上記仕事関数調整層の材料であるアルカリ金属は活性が高いために、仕事関数調整層を成膜する成膜機構は、他の成膜機構と同じ処理容器内に一緒に配置することが困難であった。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明によれば、基板に成膜する成膜装置であって、処理容器の内部において、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、前記第１成膜機構は、前記処理容器の内部に配置された、成膜材料の蒸気を基板に供給するノズルと、前記処理容器の外部に配置された、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部で発生させた成膜材料の蒸気を前記ノズルに送る配管と、を備えることを特徴とする、成膜装置が提供される。
【００１１】
この成膜装置において、前記蒸気発生部は、前記処理容器の外部に配置された容器と、前記容器の内部において成膜材料源を加熱する加熱機構を備えていても良い。また、成膜材料の蒸気をキャリアガスを用いて蒸気発生部内からノズルに送るようにしても良い。この場合、キャリアガスとしては、例えば基板等に不活性な希ガス（例えばＡｒ）等が用いられる。また、前記容器が開閉自在であっても良い。更に、前記処理容器内を減圧させる真空ポンプと、前記容器内を減圧させる真空ポンプと、前記配管を開閉させる開閉機構と、を備えても良い。その場合、前記容器の容積が、前記処理容器の容積よりも小さくても良い。
【００１２】
また、前記処理容器内において、前記第１成膜機構および前記第２成膜機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を備えても良い。更に、前記第２成膜機構は、スパッタリングによって第２の層を成膜させるものであっても良い。
【００１３】
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、上記の成膜装置と、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別の成膜装置と、を備えることを特徴とする、成膜システムが提供される。
【００１４】
この成膜システムにおいて、上記の前記成膜装置と前記別の成膜装置との間で基板を搬送する搬送装置を備えても良い。また、前記第３成膜機構は、基板表面に第３の層を蒸着によって成膜させるものであっても良い。
【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、処理容器の外部で発生させた成膜材料の蒸気を、前記処理容器の内部に配置したノズルから基板に供給して基板に蒸着させることにより第１の層を成膜させた後、前記処理容器の内部において、第２の層を成膜させることを特徴とする、成膜方法が提供される。なお、処理容器の外部で発生させた成膜材料の蒸気を、例えばＡｒなどのキャリアガス（輸送ガス）を用いてにノズルに搬送しても良い。
【００１６】
この成膜方法において、前記第２の層をスパッタリングによって成膜させても良い。また、予め、別の処理容器の内部において、第３の層を成膜させても良い。更に、前記第３の層を蒸着によって成膜させても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、同じ処理容器の内部において、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成膜機構を備えているので、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、また、例えば仕事関数調整層を成膜後、速やかに次のカソード層を成膜することも可能となり、仕事関数調整層の変質を防ぐことができるようになる。
【００１８】
また、第１成膜機構において、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部を、前記処理容器の外部に配置しているので、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１の層と第２の層の相互汚染を有効に回避できるようになる。また、第２成膜機構において、基板表面に第２の層をスパッタリングによって成膜させることにより、基板の大型化にも対応できるようになる。
【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の被処理面（例えば上面）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を成膜する別の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が備える、蒸着成膜機構３５のノズル３４の上面図（ａ）と、正面図（ｂ）と、側面図（ｃ）である。図５は、スパッタリング蒸着成膜装置１３が備える、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に備え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の側面には排気管３１が接続してあり、真空ポンプ３２の稼動によって、この排気管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、ゲートバルブなどによって開閉される図示しない搬入出口が設けてあり、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、その搬入出口を介して、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、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５のノズル３４、第２成膜機構に相当するスパッタリング成膜機構３６が設けられている。また、図４、５に示すように、処理容器３０内には、蒸着成膜機構３５とスパッタリング成膜機構３６の下方において基板Ｇを搬送する搬送機構４０が設けられている。
【００３４】
搬送機構４０は、基板Ｇを保持するステージ４２と、ステージ４２を、蒸着成膜機構３５とスパッタリング成膜機構３６の下方において移動させるコンベア４３を有している。ステージ４２は、基板Ｇを上面に載せて保持するために、例えば静電チャックなどで構成される。また、このようにステージ４２に保持された基板Ｇの上に図示しないマスクが位置決めされた状態で保持されるようになっている。
【００３５】
基板Ｇおよびマスクは、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって処理容器３０内に搬入される。こうして処理容器３０内に搬入された基板Ｇおよびマスクを、ステージ４２の上面に、位置決めした状態で保持するようになっている。
【００３６】
搬送機構４０は、こうしてステージ４２の上面に保持した基板Ｇを、先ず蒸着成膜機構３５の下方に移動させる。そして、蒸着成膜機構３５により、基板Ｇ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の上面に保持した基板Ｇを、スパッタリング成膜機構３６の下方に移動させる。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、基板Ｇおよびマスクは、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、処理容器３０外に搬出される。
【００３７】
図３に示すように、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５は、処理容器３０の内部に配置されたノズル３４と、処理容器３０の外部に配置された蒸気発生部４５と、成膜材料の蒸気を蒸気発生部４５からノズル３４に送る配管４６を備えている。
【００３８】
蒸気発生部４５は、処理容器３０の外部に配置された容器５０の内部に加熱機構５１を配置した構成である。容器５０の容積は、処理容器３０の容積よりも小さい。
【００３９】
加熱機構５１は、その内部に第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の蒸気を発生させるための成膜材料源を収納可能な容器形状に形成されており、加熱機構５１全体が、電源５２から供給された電圧によって加熱する電気抵抗体で構成されている。こうして、加熱機構５１内に収納した成膜材料源を加熱して、仕事関数調整層３の材料の蒸気を発生させる。
【００４０】
容器５０には、基板Ｇに対して不活性な例えばＡｒなどの希ガス等からなる輸送ガスを供給する輸送ガス供給管５３が接続してある。この輸送ガス供給管５３から容器５０に供給した輸送ガス（キャリアガス、例えばＡｒなどの希ガス等）と共に、成膜材料の蒸気を蒸気発生部４５内から配管４６を介してノズル３４に送るようになっている。
【００４１】
ノズル３４の下面には、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５５が開口している。このスリット５５の長さは、ノズル３４の下方を搬送される基板Ｇの幅とほぼ等しい。上述したように、輸送ガスと共に蒸気発生部４５から送られた成膜材料の蒸気を、ノズル３４下面のスリット５５から下向きに供給し、蒸着成膜機構３５の下方を通過する基板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。
【００４２】
また、容器５０の側面には排気管５６が接続してあり、真空ポンプ５７の稼動によって、この排気管５６を通じて容器５０内を減圧排気できるようになっている。処理容器３０と容器５０を連通させている配管４６には、開閉機構としての開閉弁５８が設けてあり、この開閉弁５８を閉じることにより、処理容器３０と容器５０の内部雰囲気を遮断できるようになっている。なお、開閉弁５８の代わりに、ノズル３４を開閉させるシャッターを設けても良い。
【００４３】
更に、容器５０は開閉自在であり、容器５０内に配置されたヒータ５１に対して仕事関数調整層３の材料である例えばＬｉなどのアルカリ金属の蒸気を発生させるための成膜材料源を補充する際には、容器５０を開放させることができる。
【００４４】
図５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、下方を通過する基板Ｇの上方に水平に配置された平板形状のターゲット６０を有している。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の周囲には、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、グランド電極６１の外側には、ターゲット６０下方に磁界を発生させる図示しない磁石が配置される。また、ターゲット６０とグランド電極６１の間には、スパッタリングガス供給管６３から、スパッタリングガスとして例えばＡｒガスが供給される。こうして、ターゲット６０下方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下方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の下方を通過する基板Ｇに付着させ、カソード層４の成膜が行われる。
【００４５】
図６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７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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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７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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、蒸着成膜装置１９では、基板Ｇの被処理面を下に向けた姿勢で処理が行われ、スパッタリング蒸着成膜装置１３、成形装置１５およびＣＶＤ装置１７では、基板Ｇの被処理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。
【００５３】
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の被処理面（成膜面）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。
【００５４】
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の被処理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の被処理面（アノード層１の表面）に放出し、図１（２）で説明したように、基板Ｇの被処理面に第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。
【００５５】
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、マスクを位置合わせした状態でステージ４２上に基板Ｇを保持する。なお、マスクは、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。
【００５６】
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上に保持した基板Ｇを、先ず蒸着成膜機構３５の下方に移動させる。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の被処理面（発光層２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。
【００５７】
次に、ステージ４２上に保持した基板Ｇを、スパッタリング成膜機構３６の下方に移動させる。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の被処理面（仕事関数調整層３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。
【００５８】
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、排気管３１を通じて処理容器３０内が減圧排気される。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、スパッタリング蒸着成膜装置１３は、第１成膜機構である蒸着成膜機構３５と第２成膜機構であるスパッタリング成膜機構３６を備えているため、成膜システム１０を小型に構成することができる。しかも、同じスパッタリング成膜機構３６において、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、また、仕事関数調整層３を成膜後、速やかに次のカソード層４を成膜することにより、仕事関数調整層３の変質を防ぐことができるようになる。
【００６４】
また、第１成膜機構である蒸着成膜機構３５においては、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部４５を、スパッタリング蒸着成膜装置１３の処理容器３０の外部に配置しているので、蒸気発生部４５で発生させた成膜材料の蒸気を必要以上に処理容器３０内に送ることを防止でき、ノズル３４から供給した成膜材料の蒸気を基板Ｇに速やかに蒸着させることにより、例えばＬｉなどの活性の高いアルカリ金属で処理容器３０内を汚染することを回避できるようになる。
【００６５】
また、蒸着成膜機構３５の蒸気発生部４５に仕事関数調整層３の材料（成膜材料源）を補充する場合、処理容器３０と容器５０を連通させている配管４６に設けられた開閉弁５８を閉じ、容器５０のみを大気開放し、処理容器３０内を減圧雰囲気を保ったまま、蒸気発生部４５内のヒータ５１に成膜材料源を補充することができる。この場合、補充作業を行う際に、大気中から処理容器３０内に水分や汚染物質が混入することも回避できる。容器５０は処理容器３０に比べて容積が小さいので、一旦大気開放しても、その後、真空ポンプ５７の吸引排気によってすぐに減圧した状態に戻すことができる。このように、容器５０内を減圧排気した後、開閉弁５８を開くことにより、処理容器３０内における成膜処理をすぐに再開でき、作業効率が良い。
【００６６】
また、第２成膜機構であるスパッタリング成膜機構３６にあっては、基板Ｇ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成膜させることにより、基板Ｇの大型化にも対応できるようになり、蒸着に比べて均一な成膜が可能となる。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。
【００６７】
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】
【００６８】
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】
【００６９】
【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】蒸着成膜機構（第１成膜機構）のノズルの上面図（ａ）と、正面図（ｂ）と、側面図（ｃ）である。
【図５】スパッタリング成膜機構（第２成膜機構）の概略的な構成を示す説明図である。
【図６】蒸着成膜装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図７】蒸着成膜機構（第３成膜機構）の説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
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１２
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
２０ 搬送機構
３０ 処理容器
３１ 排気管
３２ 真空ポンプ
３４ ノズル
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）
４０ 搬送機構
４５ 蒸気発生部
４６ 配管
５０ 容器
５１ 加熱機構
５３ 輸送ガス供給管
５６ 排気管
５７ 真空ポンプ
５８ 開閉弁
６０ ターゲット
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。そこで、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が行われている。
【０００７】
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。加えて、例えば上記仕事関数調整層の材料であるアルカリ金属は活性が高く、処理容器内の残留水分や窒素、酸素等と反応し、変質が進みやすい。そのため、仕事関数調整層を成膜後、速やかに次のカソード層を成膜してしまうことが望ましい。
【０００８】
このような各成膜機構をそれぞれ別の処理容器内に配置した場合の問題を回避するためには、複数の成膜機構を同じ処理容器内に一緒に配置すればよいが、そうすると、上記相互汚染の問題があることは既述した通りである。特に、上記仕事関数調整層の材料であるアルカリ金属は活性が高いために、仕事関数調整層を成膜する成膜機構は、他の成膜機構と同じ処理容器内に一緒に配置することが困難であった。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明によれば、基板に成膜する成膜装置であって、処理容器の内部において、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、前記第１成膜機構は、前記処理容器の内部に配置された、成膜材料の蒸気を基板に供給するノズルと、前記処理容器の外部に配置された、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部で発生させた成膜材料の蒸気を前記ノズルに送る配管と、を備えることを特徴とする、成膜装置が提供される。
【００１１】
この成膜装置において、前記蒸気発生部は、前記処理容器の外部に配置された容器と、前記容器の内部において成膜材料源を加熱する加熱機構を備えていても良い。また、成膜材料の蒸気をキャリアガスを用いて蒸気発生部内からノズルに送るようにしても良い。この場合、キャリアガスとしては、例えば基板等に不活性な希ガス（例えばＡｒ）等が用いられる。また、前記容器が開閉自在であっても良い。更に、前記処理容器内を減圧させる真空ポンプと、前記容器内を減圧させる真空ポンプと、前記配管を開閉させる開閉機構と、を備えても良い。その場合、前記容器の容積が、前記処理容器の容積よりも小さくても良い。
【００１２】
また、前記処理容器内において、前記第１成膜機構および前記第２成膜機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を備えても良い。更に、前記第２成膜機構は、スパッタリングによって第２の層を成膜させるものであっても良い。
【００１３】
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、上記の成膜装置と、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別の成膜装置と、を備えることを特徴とする、成膜システムが提供される。
【００１４】
この成膜システムにおいて、上記の前記成膜装置と前記別の成膜装置との間で基板を搬送する搬送装置を備えても良い。また、前記第３成膜機構は、基板表面に第３の層を蒸着によって成膜させるものであっても良い。
【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、処理容器の外部で発生させた成膜材料の蒸気を、前記処理容器の内部に配置したノズルから基板に供給して基板に蒸着させることにより第１の層を成膜させた後、前記処理容器の内部において、第２の層を成膜させることを特徴とする、成膜方法が提供される。なお、処理容器の外部で発生させた成膜材料の蒸気を、例えばＡｒなどのキャリアガス（輸送ガス）を用いてにノズルに搬送しても良い。
【００１６】
この成膜方法において、前記第２の層をスパッタリングによって成膜させても良い。また、予め、別の処理容器の内部において、第３の層を成膜させても良い。更に、前記第３の層を蒸着によって成膜させても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、同じ処理容器の内部において、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成膜機構を備えているので、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、また、例えば仕事関数調整層を成膜後、速やかに次のカソード層を成膜することも可能となり、仕事関数調整層の変質を防ぐことができるようになる。
【００１８】
また、第１成膜機構において、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部を、前記処理容器の外部に配置しているので、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１の層と第２の層の相互汚染を有効に回避できるようになる。また、第２成膜機構において、基板表面に第２の層をスパッタリングによって成膜させることにより、基板の大型化にも対応できるようになる。
【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の被処理面（例えば上面）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を成膜する別の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が備える、蒸着成膜機構３５のノズル３４の上面図（ａ）と、正面図（ｂ）と、側面図（ｃ）である。図５は、スパッタリング蒸着成膜装置１３が備える、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に備え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の側面には排気管３１が接続してあり、真空ポンプ３２の稼動によって、この排気管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、ゲートバルブなどによって開閉される図示しない搬入出口が設けてあり、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、その搬入出口を介して、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、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５のノズル３４、第２成膜機構に相当するスパッタリング成膜機構３６が設けられている。また、図４、５に示すように、処理容器３０内には、蒸着成膜機構３５とスパッタリング成膜機構３６の下方において基板Ｇを搬送する搬送機構４０が設けられている。
【００３４】
搬送機構４０は、基板Ｇを保持するステージ４２と、ステージ４２を、蒸着成膜機構３５とスパッタリング成膜機構３６の下方において移動させるコンベア４３を有している。ステージ４２は、基板Ｇを上面に載せて保持するために、例えば静電チャックなどで構成される。また、このようにステージ４２に保持された基板Ｇの上に図示しないマスクが位置決めされた状態で保持されるようになっている。
【００３５】
基板Ｇおよびマスクは、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって処理容器３０内に搬入される。こうして処理容器３０内に搬入された基板Ｇおよびマスクを、ステージ４２の上面に、位置決めした状態で保持するようになっている。
【００３６】
搬送機構４０は、こうしてステージ４２の上面に保持した基板Ｇを、先ず蒸着成膜機構３５の下方に移動させる。そして、蒸着成膜機構３５により、基板Ｇ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の上面に保持した基板Ｇを、スパッタリング成膜機構３６の下方に移動させる。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、基板Ｇおよびマスクは、上述した搬送装置１１の搬送機構２０によって、処理容器３０外に搬出される。
【００３７】
図３に示すように、第１成膜機構に相当する蒸着成膜機構３５は、処理容器３０の内部に配置されたノズル３４と、処理容器３０の外部に配置された蒸気発生部４５と、成膜材料の蒸気を蒸気発生部４５からノズル３４に送る配管４６を備えている。
【００３８】
蒸気発生部４５は、処理容器３０の外部に配置された容器５０の内部に加熱機構５１を配置した構成である。容器５０の容積は、処理容器３０の容積よりも小さい。
【００３９】
加熱機構５１は、その内部に第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の蒸気を発生させるための成膜材料源を収納可能な容器形状に形成されており、加熱機構５１全体が、電源５２から供給された電圧によって加熱する電気抵抗体で構成されている。こうして、加熱機構５１内に収納した成膜材料源を加熱して、仕事関数調整層３の材料の蒸気を発生させる。
【００４０】
容器５０には、基板Ｇに対して不活性な例えばＡｒなどの希ガス等からなる輸送ガスを供給する輸送ガス供給管５３が接続してある。この輸送ガス供給管５３から容器５０に供給した輸送ガス（キャリアガス、例えばＡｒなどの希ガス等）と共に、成膜材料の蒸気を蒸気発生部４５内から配管４６を介してノズル３４に送るようになっている。
【００４１】
ノズル３４の下面には、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５５が開口している。このスリット５５の長さは、ノズル３４の下方を搬送される基板Ｇの幅とほぼ等しい。上述したように、輸送ガスと共に蒸気発生部４５から送られた成膜材料の蒸気を、ノズル３４下面のスリット５５から下向きに供給し、蒸着成膜機構３５の下方を通過する基板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。
【００４２】
また、容器５０の側面には排気管５６が接続してあり、真空ポンプ５７の稼動によって、この排気管５６を通じて容器５０内を減圧排気できるようになっている。処理容器３０と容器５０を連通させている配管４６には、開閉機構としての開閉弁５８が設けてあり、この開閉弁５８を閉じることにより、処理容器３０と容器５０の内部雰囲気を遮断できるようになっている。なお、開閉弁５８の代わりに、ノズル３４を開閉させるシャッターを設けても良い。
【００４３】
更に、容器５０は開閉自在であり、容器５０内に配置されたヒータ５１に対して仕事関数調整層３の材料である例えばＬｉなどのアルカリ金属の蒸気を発生させるための成膜材料源を補充する際には、容器５０を開放させることができる。
【００４４】
図５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、下方を通過する基板Ｇの上方に水平に配置された平板形状のターゲット６０を有している。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の周囲には、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、グランド電極６１の外側には、ターゲット６０下方に磁界を発生させる図示しない磁石が配置される。また、ターゲット６０とグランド電極６１の間には、スパッタリングガス供給管６３から、スパッタリングガスとして例えばＡｒガスが供給される。こうして、ターゲット６０下方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下方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の下方を通過する基板Ｇに付着させ、カソード層４の成膜が行われる。
【００４５】
図６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７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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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７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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、蒸着成膜装置１９では、基板Ｇの被処理面を下に向けた姿勢で処理が行われ、スパッタリング蒸着成膜装置１３、成形装置１５およびＣＶＤ装置１７では、基板Ｇの被処理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。
【００５３】
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の被処理面（成膜面）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。
【００５４】
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の被処理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の被処理面（アノード層１の表面）に放出し、図１（２）で説明したように、基板Ｇの被処理面に第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。
【００５５】
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、マスクを位置合わせした状態でステージ４２上に基板Ｇを保持する。なお、マスクは、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。
【００５６】
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上に保持した基板Ｇを、先ず蒸着成膜機構３５の下方に移動させる。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の被処理面（発光層２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。
【００５７】
次に、ステージ４２上に保持した基板Ｇを、スパッタリング成膜機構３６の下方に移動させる。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の被処理面（仕事関数調整層３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。
【００５８】
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、排気管３１を通じて処理容器３０内が減圧排気される。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、スパッタリング蒸着成膜装置１３は、第１成膜機構である蒸着成膜機構３５と第２成膜機構であるスパッタリング成膜機構３６を備えているため、成膜システム１０を小型に構成することができる。しかも、同じスパッタリング成膜機構３６において、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、また、仕事関数調整層３を成膜後、速やかに次のカソード層４を成膜することにより、仕事関数調整層３の変質を防ぐことができるようになる。
【００６４】
また、第１成膜機構である蒸着成膜機構３５においては、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部４５を、スパッタリング蒸着成膜装置１３の処理容器３０の外部に配置しているので、蒸気発生部４５で発生させた成膜材料の蒸気を必要以上に処理容器３０内に送ることを防止でき、ノズル３４から供給した成膜材料の蒸気を基板Ｇに速やかに蒸着させることにより、例えばＬｉなどの活性の高いアルカリ金属で処理容器３０内を汚染することを回避できるようになる。
【００６５】
また、蒸着成膜機構３５の蒸気発生部４５に仕事関数調整層３の材料（成膜材料源）を補充する場合、処理容器３０と容器５０を連通させている配管４６に設けられた開閉弁５８を閉じ、容器５０のみを大気開放し、処理容器３０内を減圧雰囲気を保ったまま、蒸気発生部４５内のヒータ５１に成膜材料源を補充することができる。この場合、補充作業を行う際に、大気中から処理容器３０内に水分や汚染物質が混入することも回避できる。容器５０は処理容器３０に比べて容積が小さいので、一旦大気開放しても、その後、真空ポンプ５７の吸引排気によってすぐに減圧した状態に戻すことができる。このように、容器５０内を減圧排気した後、開閉弁５８を開くことにより、処理容器３０内における成膜処理をすぐに再開でき、作業効率が良い。
【００６６】
また、第２成膜機構であるスパッタリング成膜機構３６にあっては、基板Ｇ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成膜させることにより、基板Ｇの大型化にも対応できるようになり、蒸着に比べて均一な成膜が可能となる。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。
【００６７】
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】
【００６８】
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】
【００６９】
【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】蒸着成膜機構（第１成膜機構）のノズルの上面図（ａ）と、正面図（ｂ）と、側面図（ｃ）である。
【図５】スパッタリング成膜機構（第２成膜機構）の概略的な構成を示す説明図である。
【図６】蒸着成膜装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図７】蒸着成膜機構（第３成膜機構）の説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
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１２
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
２０ 搬送機構
３０ 処理容器
３１ 排気管
３２ 真空ポンプ
３４ ノズル
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）
４０ 搬送機構
４５ 蒸気発生部
４６ 配管
５０ 容器
５１ 加熱機構
５３ 輸送ガス供給管
５６ 排気管
５７ 真空ポンプ
５８ 開閉弁
６０ ターゲット
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、
処理容器の内部において、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、
前記第１成膜機構は、前記処理容器の内部に配置された、成膜材料の蒸気を基板に供給するノズルと、前記処理容器の外部に配置された、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部で発生させた成膜材料の蒸気を前記ノズルに送る配管と、を備えることを特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
前記蒸気発生部は、前記処理容器の外部に配置された容器と、前記容器の内部において成膜材料源を加熱する加熱機構を備えることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
成膜材料の蒸気をキャリアガスを用いて蒸気発生部内からノズルに送ることを特徴とする、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記容器が開閉自在であることを特徴とする、請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項５】
更に、前記処理容器内を減圧させる真空ポンプと、前記容器内を減圧させる真空ポンプと、前記配管を開閉させる開閉機構と、を備えることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記容器の容積が、前記処理容器の容積よりも小さいことを特徴とする、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記処理容器内において、前記第１成膜機構および前記第２成膜機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を備え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】
前記第２成膜機構は、スパッタリングによって第２の層を成膜させるものであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
基板に成膜する成膜システムであって、請求項１〜８のいずれかに記載の成膜装置と、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別の成膜装置と、を備えることを特徴とする、成膜システム。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の前記成膜装置と前記別の成膜装置と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９に記載の成膜システム。
【請求項１１】
前記第３成膜機構は、基板表面に第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９または１０に記載の成膜システム。
【請求項１２】
基板に成膜する成膜方法であって、
処理容器の外部で発生させた成膜材料の蒸気を、前記処理容器の内部に配置したノズルから基板に供給して基板に蒸着させることにより第１の層を成膜させた後、前記処理容器の内部において、第２の層を成膜させることを特徴とする、成膜方法。
【請求項１３】
前記第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１２に記載の成膜方法。
【請求項１４】
予め、別の処理容器の内部において、第３の層を成膜させることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記第３の層を蒸着によって成膜させることを特徴とする、請求項１４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、
処理容器の内部において、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、
前記第１成膜機構は、前記処理容器の内部に配置された、成膜材料の蒸気を基板に供給するノズルと、前記処理容器の外部に配置された、成膜材料の蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部で発生させた成膜材料の蒸気を前記ノズルに送る配管と、を備えることを特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
前記蒸気発生部は、前記処理容器の外部に配置された容器と、前記容器の内部において成膜材料源を加熱する加熱機構を備えることを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
成膜材料の蒸気をキャリアガスを用いて蒸気発生部内からノズルに送ることを特徴とする、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記容器が開閉自在であることを特徴とする、請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項５】
更に、前記処理容器内を減圧させる真空ポンプと、前記容器内を減圧させる真空ポンプと、前記配管を開閉させる開閉機構と、を備えることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記容器の容積が、前記処理容器の容積よりも小さいことを特徴とする、請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記処理容器内において、前記第１成膜機構および前記第２成膜機構の各処理位置に基板を搬送する搬送機構を備え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】
前記第２成膜機構は、スパッタリングによって第２の層を成膜させるものであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
基板に成膜する成膜システムであって、請求項１〜８のいずれかに記載の成膜装置と、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別の成膜装置と、を備えることを特徴とする、成膜システム。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の前記成膜装置と前記別の成膜装置と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９に記載の成膜システム。
【請求項１１】
前記第３成膜機構は、基板表面に第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９または１０に記載の成膜システム。
【請求項１２】
基板に成膜する成膜方法であって、
処理容器の外部で発生させた成膜材料の蒸気を、前記処理容器の内部に配置したノズルから基板に供給して基板に蒸着させることにより第１の層を成膜させた後、前記処理容器の内部において、第２の層を成膜させることを特徴とする、成膜方法。
【請求項１３】
前記第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１２に記載の成膜方法。
【請求項１４】
予め、別の処理容器の内部において、第３の層を成膜させることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記第３の層を蒸着によって成膜させることを特徴とする、請求項１４に記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−３８２２５（Ｐ２００８−３８２２５Ａ）
【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２００６−２１６８０２（Ｐ２００６−２１６８０２）
【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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