CN111850463B - 基板处理设备和基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基板处理设备和基板处理方法。所述基板处理设备包括：成膜室，在所述成膜室中，在基板上形成膜；以及可动构件，其被配置为在所述成膜室的内部空间中支撑掩模、或者所述掩模和所述基板这两者，并且能够移动。在所述基板上形成所述膜之前，在由基板输送机构输送至所述成膜室的内部空间的所述基板与由所述可动构件支撑的所述掩模分离的状态下，所述可动构件移动以减小所述基板和所述掩模之间的对准误差，然后支撑所述基板。在由所述可动构件支撑所述基板之后并且在通过所述基板输送机构从所述成膜室取出所述基板之前，所述可动构件移动到预定位置。

Description

基板处理设备和基板处理方法
技术领域
本发明涉及基板处理设备和基板处理方法。
背景技术
已进行了研究和开发，以在基板上形成功能层，从而提供与功能层相对应的用途的元件。已知通过将功能层形成为有机或无机的发光层来形成发光元件。另一方面，可以通过将功能层形成为有机或无机的光电转换层来形成光电转换元件。为了形成这些功能层，可以采用诸如溅射法或CVD法等的适合于功能层的形成方法。定位基板以在所确定的位置形成功能层。另外，使用掩模来在特定位置形成功能层。掩模是用于限制形成功能层的区域的构件。用于将掩模和基板之间的相对位置设置为预定相对位置的操作被称为对准。
日本特开2014-70242(以下称为专利文献1)描述了气相沉积设备，其中在该气相沉积设备中，在将基板放置在制备室中之后，将制备室的内部抽空，将基板移动到等离子体处理室并在等离子体处理室中清洁基板，将基板移动到基板旋转室并在基板旋转室中旋转基板，然后将基板移送至气相沉积室并且基板经历气相沉积。在该气相沉积设备中，基板在制备室中经历预对准，在等离子体处理室中经历清洁，并且在基板旋转室中经历旋转。然后，将基板输送至第一气相沉积室。在第一气相沉积室中进行基板和掩模之间的对准之后，对基板进行气相沉积。之后，将基板输送至第二气相沉积室并且基板经历进一步的气相沉积。通过重复如上所述的处理，在基板上形成多个层。
在将基板顺次输送至多个成膜室以形成膜的方法中，在各成膜室中基板的位置偏移可能累积。在专利文献1中，未考虑基板的位置偏移的这种累积。
发明内容
本发明提供在减少基板的位置偏移的累积方面有利的技术。
本发明的第一方面提供一种基板处理设备，包括：成膜室，在所述成膜室中，在基板上形成膜；以及可动构件，其被配置为在所述成膜室的内部空间中支撑掩模、或者所述掩模和所述基板这两者，并且能够移动，其中，在所述基板上形成所述膜之前，在由基板输送机构输送至所述成膜室的内部空间的所述基板与由所述可动构件支撑的所述掩模分离的状态下，所述可动构件移动以减小所述基板和所述掩模之间的对准误差，然后支撑所述基板，以及在由所述可动构件支撑所述基板之后并且在通过所述基板输送机构从所述成膜室取出所述基板之前，所述可动构件移动到预定位置。
本发明的第二方面提供一种基板处理设备，包括：成膜室，其包括在基板上形成功能层的空间；支撑构件，其被配置为支撑用于限制形成所述功能层的区域的掩模；保持构件，其被配置为保持所述基板；以及移动机构，其被配置为改变所述掩模和所述基板之间的相对位置，其中在形成所述功能层之后，所述移动机构移动所述成膜室中的所述基板。
本发明的第三方面提供一种基板处理方法，包括：在成膜室的内部空间中移动基板或用于限制在所述基板上形成膜的区域的掩模，以减小所述基板和所述掩模之间的对准误差；在移动所述基板或所述掩模之后，在所述内部空间中的压力降低的状态下，利用可动构件对所述掩模和所述基板以堆叠状态进行支撑；在所述支撑之后，经由所述掩模在所述基板上形成膜；以及在所述形成之后，将所述基板从所述成膜室的内部空间输送至外部，所述基板处理方法包括：在所述支撑和所述形成之间或者在所述形成和所述输送之间，将支撑所述基板的所述可动构件移动到与之前的处理中的位置不同的预定位置。
通过以下参考附图对典型实施方式的说明，本发明的更多特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据实施方式的基板处理设备的配置的图；
图2A～2C是示出在被配置为成膜室的处理室中进行的处理的图；
图3A～3C是示出在被配置为成膜室的处理室中进行的处理的图；
图4A和4B是示出在被配置为成膜室的处理室中进行的处理的图；
图5A和5B是示出在被配置为成膜室的处理室中进行的处理的图；
图6是示例性示出第一实施例中的结果的表；
图7是示例性示出第二实施例中的结果的表；
图8是示例性示出第三实施例中的结果的表；
图9是示例性示出第三实施例中的结果的表；
图10是示例性示出第三实施例中的结果的表；以及
图11是示例性示出比较例中的结果的表。
具体实施方式
以下将参考附图来详细说明实施例。注意，以下实施例并不意图限制要求保护的发明的范围。在实施例中描述了多个特征，但并未限制成需要所有这样的特征的发明，并且可以适当组合多个这样的特征。此外，在附图中，向相同或相似的结构提供相同的附图标记，并且省略了对这些结构的重复说明。
在包括诸如有机发光元件等的发光元件的阵列的显示装置的制造中，已知有掩模气相沉积法作为用于形成精细图案的方法。在掩模气相沉积方法中，在进行基板和掩模之间的对准之后，经由掩模的开口将气相沉积材料(例如，有机材料或电极材料)沉积在基板上的目标位置。为了将气相沉积材料高精度地沉积在基板上的目标位置，进行基板和掩模之间的对准。
作为对准方法，存在用于在将基板放置在掩模上之前移动基板和支撑基板的基板支撑机构的方法、以及用于移动支撑掩模的掩模台的方法。前者方法具有步骤数少的优点。然而，在前者方法中，需要增大用于支撑基板的臂部与基板之间的接触部分，以在移动时稳定地保持基板。这存在如下的缺点：异物附着到基板的范围会扩大，并且由于移动期间的振动而导致在基板上容易产生划痕。在后者方法中，由于在将基板装载到成膜室中之后直到将基板放置在掩模上为止的时间段内无需移动基板，因此可以使基板支撑机构的臂部与基板之间的接触部分的尺寸最小化以允许基板静止。此外，在后者方法中，在基板上在基板和臂部之间的接触部分中未产生划痕。另外，无需移动基板这一事实适合于处理大型基板。
用于在基板上形成多个膜的基板处理设备包括直列型和簇型。直列型适合于处理大型基板，并且簇型可以应对从小型基板尺寸到大型基板尺寸的应用。有机发光元件包括多个功能层，使得簇型基板处理设备可以包括与多个功能层相对应的多个成膜室。除成膜室以外，还可以包括多个处理室，诸如制备室、预处理室、输送室、中继室和基板储料室等。可以通过基板输送机构在这些处理室之间输送基板。在通过基板输送机构在多个处理室之间多次输送基板时，在基板输送机构的手部的基准位置和基板的基准位置之间，由于输送期间的位置偏移、移送期间的位置偏移、以及因成膜室中的对准引起的位置偏移而导致的微小位置偏移可能累积。因此，随着处理室的数量增加，在成膜处理的后半部分，基板的基准位置与基板输送机构的手部的基准位置之间的位置偏移可能增加。结果，在最坏的情况下，基板可能从基板输送机构的手部的基板保持部突出并倾斜，或者基板可能从手部掉落。此外，即使在基板未倾斜或掉落的情况下，如果基板的基准位置相对于手部的基准位置在很大程度上偏移，则基板的基准位置和处理室的基准位置之间的位置偏移也可能大。因此，可能发生重新对准或超出假定范围的位置偏移，这可能导致成膜处理停止。由于上述原因，需要消除位置偏移的累积。
图1示出根据实施例的基板处理设备SPA的配置。基板处理设备SPA例如包括制备室(装载锁定室)4、取出室(卸载锁定室)7、一个或多个处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36、以及一个或多个输送室1、2和3。多个处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36可以包括至少一个成膜室。在一个示例中，多个处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36全部都是成膜室。处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36各自是对基板进行处理(例如，成膜、清洁、蚀刻、离子束照射、退火或旋转等)的室。成膜室是对基板进行成膜(膜的形成)的室。成膜例如可以包括减压环境中的气相沉积(PVD或CVD)。PVD例如可以包括电阻加热气相沉积和溅射等。CVD例如可以包括等离子体CVD和外延CVD等。
可以在输送室1、2和3中分别配置基板输送机构8a、8b和8c。在以下的说明中，在无需彼此区分的情况下说明基板输送机构8a、8b和8c时，这些基板输送机构将被描述为基板输送机构8。基板输送机构8a、8b和8c例如可以是SCARA机器人。基板处理设备SPA可以包括配置在多个输送室1、2和3之间的中继室5和6。在一个示例中，输送室1可以配置在制备室4和中继室5之间，输送室2可以配置在中继室5和中继室6之间，并且输送室3可以配置在中继室6和取出室7之间。此外，在一个示例中，处理室12和15可以连接至输送室1，处理室21、23和25可以连接至输送室2，并且处理室31、33、34和36可以连接至输送室3。输送室1、2和3、中继室5和6、以及处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36各自可以维持在减压环境中。
通过输送机构(未示出)等将基板输送到向大气开放的制备室4中，然后可以降低制备室4中的压力。之后，可以经由设置在制备室4和输送室1之间的阀利用基板输送机构8a将基板从制备室4输送至输送室1。然后，基板可以由基板输送机构8a输送至处理室12，并在处理室12中进行处理。之后，基板可以由基板输送机构8a输送至处理室15，并在处理室15中进行处理。之后，基板可以由基板输送机构8a从处理室15取出，被输送至中继室5，并由基板输送机构8b输送至输送室2。之后，基板110可以在连接至输送室2的处理室21、23和25中进行处理，经由中继室6被输送至输送室3，并且在连接至输送室3的处理室31、33、34和36中进行处理。然后，基板由基板输送机构8c输送至取出室7，并在取出室7向大气开放之后从取出室7取出。
在以下的说明中，假定所有的处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36都被配置为成膜室，并且在这些成膜室中进行基板和掩模之间的对准、以及经由掩模的开口在基板上的成膜。然而，可以在处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36至少之一中进行除成膜以外的处理。
图2A至图5B示意性示出在被配置为成膜室的处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36各自中进行的处理。可以在被配置为成膜室的各处理室的内部空间中配置可动构件(可移动台)9、基板支撑机构120和检测器130。在各处理室中进行的处理可以包括步骤S101～S110。注意，为了图示简单，在一些步骤中省略了基板支撑机构120和检测器130的图示。
可动构件9可以在被配置为成膜室的处理室的内部空间中支撑掩模92，或者可以将掩模92和基板110这两者以堆叠状态支撑。可动构件9被配置成可移动，并由驱动机构(未示出)驱动。掩模92限制在基板110上形成膜(例如，功能层)的区域。基板支撑机构120可以支撑或保持由基板输送机构8输送至处理室的内部空间的基板110。基板支撑机构120可被理解为用于保持基板110的保持构件。检测器130可以在由基板输送机构8输送至处理室的内部空间的基板110与由可动构件9支撑的掩模92分离的状态下，检测基板110和掩模92之间的对准误差。检测器130可以基于基板110上所设置的标记MS和掩模92上所设置的标记MM之间的相对位置来检测基板110和掩模92之间的对准误差。
在一个示例中，基板处理设备SPA在制造包括有机发光元件的阵列的显示装置方面是有利的，并且可以经由与各个膜相对应的掩模的开口在基板上形成多个膜。
首先，在图2A所示的教学步骤(S101)中，可以进行用于使基板输送机构8的手部的基准轴81与可动构件9的基准轴91一致的教学。这里，基板输送机构8的手部的基准轴81意味着穿过手部的基准位置(原点)的轴，并且可动构件9的基准轴91意味着穿过可动构件9的基准位置(原点)的轴。可以进行该教学，以使基板输送机构8的手部的基准轴81与处理室的基准轴100一致。教学可以包括获取使基板输送机构8的手部的基准轴81与处理室的基准轴100一致所需的基板输送机构8的控制参数值的步骤。
接着，在图2B所示的第一输送步骤(S102)中，可以通过基板输送机构8将基板110输送到处理室的内部空间。此时，基板输送机构8可以移动基板110(手部)，以使基准轴81与处理室的基准轴100和可动构件9的基准轴91一致。通过该操作，掩模92的标记MM和基板110的标记MS通常可以进入检测器130的视场。
接着，在图2C所示的接收步骤(S103)中，基板支撑机构120接收并支撑基板110。然后，在图3A～3C所示的对准步骤(S104、S105和S106)中，可以进行掩模92和基板110之间的对准。这可以在由基板输送机构8输送至处理室的内部空间的基板110与由可动构件9支撑的掩模92分离的状态下、通过可动构件9移动以减小基板110和掩模92之间的对准误差来进行。更具体地，例如可以如下进行对准。
首先，在图3A所示的检测步骤(S104)中，检测器130可以检测基板110和掩模92之间的对准误差。利用检测器130的对准误差的检测可以在由基板支撑机构120支撑的基板110与由可动构件9支撑的掩模92分离的状态下进行。对准误差的检测可以不是在基板110由基板支撑机构120支撑的状态下进行，而是例如在如图2B所示基板110由基板输送机构8支撑的状态下进行。这里，例如，在图3A所示的标记MS和标记MM在水平位置(在沿着基板或掩模的面的方向上的位置)上彼此一致的状态下，将对准误差评价为0。此外，在图3A所示的标记MS和标记MM在水平位置上彼此偏移了Δ的状态下，对准误差可被评价为Δ。然后，在图3B所示的第一移动步骤(S105)中，支撑掩模92的可动构件9可以移动，以减小检测器130所检测到的对准误差。在第一移动步骤中，可以在基板110与掩模92分离的状态下使基板110或掩模92移动，以减小基板110和掩模92之间的对准误差。
接着，在图3C所示的支撑步骤(S106)中，可以将由基板支撑机构120支撑的基板110放置在由可动构件9支撑的掩模92上。因而，掩模92和基板110由可动构件9以堆叠状态支撑。利用该操作，可以完成基板110和掩模92之间的对准。支撑步骤(S106)可以在成膜室的内部空间中的压力降低的状态下进行。
这里，在图3C所示的状态下，可动构件9的基准轴91相对于处理室的基准轴100偏移。基板110和掩模92之间的对准可以通过在确保掩模92相对于可动构件9的位置的状态下、使基板110与可动构件9对准来进行。该对准可以通过利用检测器130检测可动构件9上所设置的基准标记与基板110的标记MS之间的相对位置、并基于该检测结果使可动构件9移动来进行。可选地，该对准可以通过将构件抵靠基板110并进一步将可动构件9抵靠该构件、或者通过其它方法来进行。
接着，在图4A所示的第二移动步骤(S107)中，可动构件9移动，以使可动构件9的基准轴91与处理室的基准轴100(预定位置)一致。以更简单的表述，该操作可被理解为可动构件9移动到处理室的基准轴100(预定位置)的操作。然后，在图4B所示的成膜步骤(S108)中，可以在成膜室的内部空间中的压力降低的状态下，经由掩模92的开口在基板110上形成膜。可以在使基板110旋转的同时在基板110上进行成膜。可选地，可以在使基板110旋转的同时在基板110上进行成膜。
接着，在图5A所示的移送步骤(S109)中，基板110可以由基板支撑机构120支撑，与掩模92分离，并且由配置在基准轴81处的基板输送机构8的手部保持。然后，在图5B所示的步骤(S110)中，可以将由基板输送机构8的手部保持的基板110从处理室的内部空间输送到外部空间。
在上述示例中，在图4A所示的第二移动步骤中可动构件9移动到基准轴100(预定位置)，之后在图4B所示的步骤中在基板110上形成膜。也就是说，在上述示例中，在基板110上形成膜之前，可动构件9移动到基准轴100(预定位置)。可选地，在图4B所示的成膜步骤中，可动构件9可以在基板110上形成膜之后移动至基准轴100(预定位置)。在这种情况下，可动构件9可被理解为定位机构，该定位机构用于在由基板输送机构8输送至处理室的内部空间的基板上形成膜之前进行基板和掩模92之间的对准，并且在基板上形成膜之后将基板定位在预定位置。可选地，可动构件9可被理解为用于支撑掩模92的支撑构件，并且用于驱动可动构件9的驱动机构可被理解为用于改变掩模92和基板110之间的相对位置的移动机构和用于在形成膜(例如，功能层)之后移动基板110的移动机构。
综上所述，在利用可动构件9支撑基板110之后并且在通过基板输送机构8从处理室取出基板110之前，可动构件9可以移动至基准轴100(预定位置)。另外，在基板110上形成膜之前或者在基板110上形成膜之后，可动构件9可以移动至基准轴100(预定位置)。通过在从处理室取出基板110之前进行使移动构件9移动到基准轴100(预定位置)的处理(以下称为“位置重置处理”)，可以在减少基板110在由基板输送机构8输送至处理室时的位置偏移的状态下、将基板110移送至基板输送机构8。这可以解决在每次通过基板输送机构8输送基板110时位置偏移累积的问题。
在基板处理设备SPA中所使用的多个处理室包括多个成膜室的情况下，可以在这多个成膜室至少之一中进行位置重置处理。可选地，在基板处理设备SPA中所使用的多个处理室包括多个成膜室的情况下，可以在连接至一个输送室的所有成膜室中的至少一个成膜室中进行位置重置处理。在不进行位置重置处理(第二移动步骤S107)的成膜室中，在第一移动步骤S105中可动构件9移动到校正位置以减小对准误差，并且在该状态下可以进行成膜步骤S108。然后，在可动构件9配置在校正位置的状态下，可以通过基板输送机构8从成膜室取出基板110。
在基板处理设备SPA中所使用的多个处理室全部都是成膜室的情况下，可以在多个处理室至少之一中进行位置重置处理。可选地，在基板处理设备SPA所使用的多个处理室全部都是成膜室的情况下，可以在连接至一个输送室的所有处理室中的至少一个处理室中进行位置重置处理。
作为比较例，以下将说明在不进行在从处理室取出基板110之前使可动构件9移动到基准轴100(预定位置)的操作的情况下的位置偏移的累积。
在将基板输送至制备室4时，可能产生位置偏移。此外，在各处理室中，在基板输送机构8a接收制备室4中的基板时、在基板支撑机构120从基板输送机构8a接收基板时、以及在形成膜之后基板输送机构8a从基板支撑机构120接收基板时，可能产生基板的位置偏移。此外，在中继室5中将基板从基板输送机构8a传递到基板输送机构8b时、以及在中继室6中将基板从基板输送机构8b传递到基板输送机构8c时，也可能产生基板的位置偏移。因此，在比较例中，基板的位置偏移的累积可能随着处理室12、15、...的数量的增加、以及随着中继室5和6的数量的增加而增加。
这里，假定在基板被输送至第n处理室的内部空间时、基板的基准轴相对于处理室的基准轴的位置偏移量为an，则通过等式(1)来表示经由(n-1)个处理室输送至第n处理室的内部空间的基板的位置偏移量An：
其中：n是等于或大于1的整数。
如等式(2)那样，基板的位置偏移由x轴坐标值和y轴坐标值表示。在中继室5中将基板从基板输送机构8a传递到基板输送机构8b时，也可能产生位置偏移。
在第n处理室的基准位置处，An(x,y)＝(0,0)。因此，在比较例中，在第n处理室中基板具有通过等式(2)表示的位置偏移：
<实施例>
以下将示例性地说明应用了处理设备SPA中的上述位置重置处理的各个实施例。在以下所述的实施例中，为了简单起见，要使用的所有处理室都是成膜室。
(第一实施例)
在第一实施例中，在第一处理室12、第二处理室15、第三处理室21、第四处理室23、第五处理室25、第六处理室31、第七处理室33、第八处理室34和第九处理室36各自中进行包括位置重置处理(S107)的步骤S101～S110。按处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36的顺序进行对基板的处理。图6示出第一实施例中的在第一处理室12中测量的基板110的坐标和可动构件9的坐标。这里，基板110的坐标表示基板110的基准位置(中心)相对于处理室12的基准轴100的偏移量，并且可动构件9的坐标表示可动构件9的基准位置(中心)相对于处理室12的基准轴100的偏移量。在从第一处理室12卸载基板时的基板的坐标A1(x,y)为(0,0)。另外，在从第n处理室卸载基板时基板的坐标An(x,y)为(0,0)。此外，在从第九处理室卸载基板时的基板的坐标A9(x,y)为(0,0)。根据第一实施例，未发生基板的位置偏移的累积。
(第二实施例)
在第二实施例中，交换第一实施例中的位置重置处理(S107)和成膜(S108)。在第二实施例中，在第一处理室12、第二处理室15、第三处理室21、第四处理室23、第五处理室25、第六处理室31、第七处理室33、第八处理室34和第九处理室36各自中进行包括位置重置处理(S107)的步骤S101～S110。按处理室12、15、21、23、25、31、33、34和36的顺序进行对基板的处理。图7示出第二实施例中的在第一处理室12中测量的基板110的坐标和可动构件9的坐标。
(第三实施例)
在第三实施例中，在连接至第一输送室1的第二处理室15、连接至第二输送室2的第四处理室23和连接至第三输送室3的第九处理室36各自中进行包括位置重置处理(S107)的步骤S101～S110。在第三实施例中，在其它处理室中仅进行步骤S101～S106、S109和S110。
图8示出第三实施例中的在第二处理室15中测量的基板110的坐标和可动构件9的坐标。图9示出第三实施例中的在第四处理室23中测量的基板110的坐标和可动构件9的坐标。图10示出第三实施例中的在第九处理室36中测量的基板110的坐标和可动构件9的坐标。在从第二处理室15卸载基板时的基板的坐标A2(x,y)为(0,0)。在从第四处理室23卸载基板时的基板的坐标A4(x,y)为(0,0)。在从第九处理室36卸载基板时的基板的坐标A9(x,y)为(0,0)。根据第三实施例，未发生基板的位置偏移的累积。
(比较例)
除了在任何处理室中均未进行位置重置处理(S107)以外，比较例与第一实施例相同。图11示出比较例中的在第一处理室12中测量的基板110的坐标和可动构件9的坐标。在从第一处理室12卸载基板时的基板的坐标A1(x,y)为(0.6,-0.1)。在从第九处理室36卸载基板时的基板的坐标A9(x,y)为(1.8,-0.3)。可以发现，在比较例中，发生了基板的位置偏移的累积。
根据本发明，提供了在减少基板的位置偏移的累积方面有利的技术。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (3)

1.一种基板处理方法，包括：
由具有第三基准轴的基板输送机构将基板输送至具有第一基准轴的成膜室的内部空间，以使得所述第三基准轴与所述第一基准轴一致；
在所述成膜室的所述内部空间中由具有第二基准轴的可动构件移动所述基板或用于限制在所述基板上形成膜的区域的掩模，以减小所述基板和所述掩模之间的对准误差；
在移动所述基板或所述掩模之后，在所述内部空间中的压力降低的状态下，利用所述可动构件对所述掩模和所述基板以堆叠状态进行支撑；
在所述支撑之后，经由所述掩模在所述基板上形成膜；以及
在所述形成之后，将所述基板从所述成膜室的内部空间输送至外部，
所述基板处理方法还包括：
在所述支撑和所述形成之间或者在所述形成和所述输送之间，移动支撑所述基板的所述可动构件以减小所述第一基准轴和所述第二基准轴之间的距离。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，移动所述基板或所述掩模包括：在所述基板由基板支撑机构支撑的状态下，使所述可动构件移动。
3.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，移动所述基板或所述掩模在所述基板与所述掩模分离的状态下进行。
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