CN113265640B - 成膜装置以及电子器件的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成膜装置以及电子器件的制造装置，能够采用一边进行成膜材料的照射和蚀刻一边进行成膜的结构，并且能够提高薄膜的形成位置的精度。成膜装置具备：腔室(10)；通过朝向被保持在腔室(10)内的基板表面放出成膜材料来进行成膜动作的成膜材料放出装置(100)；蚀刻用射束照射装置(200)；以及输送成膜材料放出装置(100)和蚀刻用射束照射装置(200)的输送装置(300)，一边利用输送装置(300)输送成膜材料放出装置(100)和蚀刻用射束照射装置(200)，一边对所述基板同时进行成膜动作和蚀刻动作。

Description

成膜装置以及电子器件的制造装置

技术领域

本发明涉及用于在基板上形成薄膜的成膜装置以及电子器件的制造装置。

背景技术

以往，已知有通过溅射等在基板上形成薄膜的技术。但是，例如，在基板表面设置有凹凸的情况下，有时会在形成的薄膜的内部形成被称为空隙的空腔。作为其对策，已知有一边输送基板一边反复进行溅射和蚀刻的技术(参照专利文献1)。根据这样的技术，能够以沿着基板表面的凹凸的方式形成薄膜。

但是，在上述那样的技术中，在大型的基板的情况下，容易产生基板与掩模的位置偏移，难以提高形成薄膜的位置的精度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-67394号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种成膜装置以及电子器件的制造装置，能够采用一边进行成膜材料的照射和蚀刻一边进行成膜的结构，并且能够提高薄膜的形成位置的精度。

用于解决课题的方案

本发明为了解决上述课题而采用了以下方案。

即，本发明的成膜装置的特征在于，具备：

腔室；

成膜材料放出装置，所述成膜材料放出装置设置在所述腔室内，通过朝向被保持在该腔室内的基板表面放出成膜材料来进行成膜动作；

蚀刻用射束照射装置，所述蚀刻用射束照射装置设置在所述腔室内，通过朝向所述基板表面照射蚀刻用射束来进行蚀刻动作；以及

输送装置，所述输送装置输送所述成膜材料放出装置和蚀刻用射束照射装置，

一边利用所述输送装置输送所述成膜材料放出装置和蚀刻用射束照射装置，一边对所述基板同时进行所述成膜材料放出装置的所述成膜动作和所述蚀刻用射束照射装置的所述蚀刻动作。

根据本发明，在保持基板的状态下，通过被输送的成膜材料放出装置以及蚀刻用射束照射装置，分别进行成膜动作和蚀刻动作，因此，能够提高薄膜的形成位置的精度。

发明效果

如以上说明的那样，根据本发明，能够采用一边进行成膜材料的照射和蚀刻一边进行成膜的结构，并且能够提高薄膜的形成位置的精度。

附图说明

图1是俯视观察本发明的实施例1的成膜装置的内部结构的概略结构图。

图2是剖视观察本发明的实施例1的成膜装置的内部结构的概略结构图。

图3是剖视观察本发明的实施例1的成膜装置的内部结构的概略结构图。

图4是说明大气臂的机理的图。

图5(a)、(b)是本发明的实施例1的成膜材料放出装置的概略结构图。

图6(a)、(b)是本发明的实施例1的蚀刻用射束照射装置的概略结构图。

图7是表示电子器件的一例的示意性剖视图。

图8是本发明的实施例2的成膜装置的主要结构图。

图9是本发明的实施例3的成膜装置的主要结构图。

附图标记说明

1 成膜装置

10 腔室

100 成膜材料放出装置

200、200A、200B 蚀刻用射束照射装置

300 输送装置

310 大气箱

340 大气臂

M 掩模

P 基板

具体实施方式

以下，参照附图，基于实施例对用于实施本发明的方式例示性地进行详细说明。但是，该实施例中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别特定性的记载，其主旨并非将本发明的范围仅限定于此。

(实施例1)

参照图1～图7，对本发明的实施例1的成膜装置以及电子器件的制造装置进行说明。图1是俯视观察(从上方观察)本发明的实施例1的成膜装置的内部结构的概略结构图。图2是剖视观察本发明的实施例1的成膜装置的内部结构的概略结构图，更具体地说，是在图1中关于在箭头V1方向上观察的内部结构，对一部分结构在截面上示出的图。图3是剖视观察本发明的实施例1的成膜装置的内部结构的概略结构图，更具体地说，是在图1中关于在箭头V2方向上观察的内部结构，对一部分结构在截面上示出的图。图4是说明大气臂的机理的图，以示意性剖视图示出大气臂的一部分。图5是本发明的实施例1的成膜材料放出装置的概略结构图，该图(a)是从正面观察成膜材料放出装置的附近的概略结构图，该图(b)是该图(a)中的AA剖视图。图6是本发明的实施例1的蚀刻用射束照射装置的概略结构图，该图(a)是蚀刻用射束照射装置的俯视图，该图(b)是该图(a)中的BB剖视图。图7是表示电子器件的一例的示意性剖视图。

<成膜装置的整体结构>

参照图1～图3，对本实施例的成膜装置的整体结构进行说明。本实施例的成膜装置1具备：内部成为真空环境的腔室10；设置在腔室10内的成膜材料放出装置100；同样设置在腔室10内的蚀刻用射束照射装置200；以及一边将它们保持一边进行输送的输送装置300。

在腔室10内具备保持基板P的基板保持机构11和保持掩模M的掩模保持机构12。通过这些保持机构，基板P和掩模M在成膜动作中保持静止的状态。腔室10是气密容器，通过排气泵20，其内部被维持为真空状态(或减压状态)。通过将气体供给阀30打开并向腔室10内供给气体，能够适当变更为针对处理的适当的气体环境(或压力带)。腔室10整体通过接地电路40电接地。

输送装置300具备：大气箱310；对大气箱310的移动方向进行引导的一对导轨321、322；使大气箱310移动的驱动机构330；以及伴随着大气箱310的移动而从动的大气臂340。大气箱310的内部由空腔构成，构成为通过大气臂340的内部与腔室10的外部连通。因此，大气箱310的内部成为暴露于大气中的状态。通过采用这样的结构，能够将与设置在腔室10的外部的电源50连接的配线51、52与成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200连接。需要说明的是，成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200固定于大气箱310。

该大气箱310构成为能够通过一对导轨321、322往复移动。另外，大气箱310构成为通过驱动机构330往复移动。本实施例的驱动机构330采用滚珠丝杠机构，具备滚珠丝杠331和使滚珠丝杠331旋转的电机等驱动源332。但是，关于用于使大气箱310往复移动的驱动机构，并不限定于滚珠丝杠机构，可以采用齿条齿轮机构等各种公知技术。在驱动机构330采用齿条齿轮机构的情况下，可以设置于输送引导部分。

大气臂340是为了在移动的大气箱310的空腔内配置与设置在腔室10的外部的电源50连接的配线51、52而设置的。即，大气臂340构成为其内部由空腔构成，并且追随大气箱310的移动而动作。更具体地说，大气臂340具备第一臂341和第二臂342。第一臂341构成为其一端相对于腔室10的底板转动自如。而且，第二臂342的一端转动自如地轴支承于第一臂341的另一端，第二臂342的另一端转动自如地轴支承于大气箱310。

图4以示意性剖视图示出第一臂341的一端附近的结构。如图所示，在腔室10的底板设置有贯通孔10a，在第一臂341设置有圆筒状的突出部341a。而且，在大气箱310的底板与第一臂341之间，设置有用于将它们转动自如地连接的带台阶的圆筒状部件341b。该圆筒状部件341b的一端被插入到设置于腔室10的底板的贯通孔10a内。另外，设置于第一臂341的突出部341a从圆筒状部件341b的另一端侧插入。需要说明的是，贯通孔10a与圆筒状部件341b之间的环形间隙和突出部341a与圆筒状部件341b之间的环形间隙分别被密封环341c、341d密封。

通过以上那样的结构，第一臂341相对于腔室10的底板转动自如地被支承，并且，第一臂341内的空腔部与第一臂341的外侧的空间(腔室10的内部空间)被隔开。即，能够将腔室10的内部维持为真空状态(或减压状态)。需要说明的是，关于第一臂341和第二臂342被轴支承为转动自如的机构、以及第二臂342和大气箱310被轴支承为转动自如的机构，也是同样的机构，因此，省略其说明。

通过如上所述构成的输送装置300，能够使固定于大气箱310的成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200与大气箱310一起往复移动。由此，在去路以及回路中的至少任一方的移动中，通过使成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200同时运转，从而能够对基板P通过进行成膜动作和蚀刻动作。因此，即便在大型的基板P上进行成膜的情况下，通过利用输送装置300使成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200一边移动一边同时进行成膜动作和蚀刻动作，也能够从基板P的一端侧朝向另一端侧连续地形成薄膜。另外，即便在基板P的表面设置有凹凸的情况下，由于被成膜的部分的一部分一边被蚀刻一边成膜，因此，也能够以沿着基板P的表面的凹凸的方式形成薄膜。需要说明的是，在成膜材料放出装置100和蚀刻用射束照射装置200如图2所示配置的情况下，在它们从图中右侧向左侧移动的过程中，可以同时进行成膜动作和蚀刻动作。由此，对被成膜的部分的一部分进行蚀刻，并且形成薄膜。

<成膜材料放出装置>

关于本发明中的成膜材料放出装置，能够应用能够使用成膜材料在基板表面形成薄膜的各种装置。在此，参照图5，说明能够应用于本实施例的成膜装置1的成膜材料放出装置100的一例。图5所示的成膜材料放出装置100是磁控溅射方式的溅射装置。该成膜材料放出装置100具备靶单元110和对靶单元110的两端进行支承的支承块120及端块130。支承块120以及端块130固定于大气箱310的上表面。靶单元110具备圆筒状的靶111、配置在其内周的作为电极的阴极112、以及配置在阴极112的内部的磁铁单元113。靶111被支承块120以及端块130支承为旋转自如，构成为通过设置在端块130内的未图示的电机等驱动源在溅射时旋转。另外，通过配置在阴极112的内部的磁铁单元113，在靶111与基板P之间形成磁场(漏磁场)。

在如上所述构成的成膜材料放出装置100中，通过在靶111与作为阳极的腔室10之间施加一定以上的电压，从而在它们之间产生等离子体。接着，等离子体中的阳离子被电场吸引而与靶111碰撞，由此靶材料的粒子从靶111放出。从靶111放出的粒子反复碰撞，并且放出的粒子中的靶物质的中性的原子堆积在基板P上。由此，在基板P上形成由靶111的结构原子形成的薄膜。另外，通过上述漏磁场，能够使等离子体集中在靶111与基板P之间的规定区域。由此，能够高效地进行溅射，因此，能够提高靶物质向基板P的堆积速度。进而，在本实施例的成膜材料放出装置100中，构成为在溅射的过程中靶111旋转。由此，靶111的消耗区域(由侵蚀引起的侵蚀区域)不会集中于一部分，能够提高靶111的利用效率。

但是，关于本发明中的成膜材料放出装置，如上所述，能够应用各种装置，例如，也能够应用具备平板状的靶的溅射装置。

<蚀刻用射束照射装置>

关于本发明中的蚀刻用射束照射装置，能够应用能够对形成于基板表面的膜的一部分进行蚀刻的各种装置。在此，参照图6，说明能够应用于本实施例的成膜装置1的蚀刻用射束照射装置200的一例。

蚀刻用射束照射装置200具备离子源210和对离子源210施加电压的高压电源220。高压电源220构成为对离子源210施加阳极电压(～数kV)。

离子源210具备阴极211、射束照射面212、阳极213以及永磁铁214。在本实施例中，阴极211兼用作离子源210的框体。阴极211和阳极213分别由SUS形成，两者电绝缘。阴极211通过固定于腔室10而被电接地。另一方面，阳极213与高压电源220连接。在该结构中，若从高压电源220对阳极213施加高压，则离子束从设置于框体(阴极211)的射束照射面212的出射开口出射。需要说明的是，作为离子源210的原理，有从框体的背面侧导入气体而在框体内部产生离子的类型和使存在于框体的外侧的气氛气体离子化的类型，可以使用任一种。在本实施例中，采用后者，通过打开气体供给阀30，向腔室10内供给气体。作为气体，可以使用氩气、氧气、氮气等。

本实施例的离子源210以出射开口具有长度方向和宽度方向的方式具有细长形状(线形状或跑道形状)的射束照射面212。而且，以出射开口的长度方向与基板P的长度方向交叉的方式配置有离子源210。通过使用这样的纵向长的离子源210，从而能够向基板P的整个宽度方向照射离子束。因此，能够通过沿着输送方向的一次射束扫描对基板P的整个面照射射束，能够实现表面处理的高速化(提高生产率)。

需要说明的是，在本实施例中，对蚀刻用射束为离子束的情况进行了说明。但是，蚀刻用射束不限于离子束，也可以使用激光束。例如，在作为蚀刻对象的膜的材料为无机膜(SiN等)、氧化物膜(SiO₂、ITO等)、金属膜(Al、Cu等)的情况下，优选使用离子束(由Ar、Xe等稀有气体生成的离子束)。与此相对，在作为蚀刻对象的膜的材料为有机膜(有机化合物等)的情况下，优选使用激光束。具有如下特征：在前者的情况下，射束直径比较大，与此相对，在后者的情况下，射束直径比较小。另外，在后者的情况下，如果在膜中或基底层中含有光热转换材料，则更有效。

<电子器件的制造装置>

参照图7对电子器件的制造装置以及由电子器件的制造装置制造的电子器件进行说明。上述成膜装置1能够用作用于制造电子器件的制造装置。即，成膜装置1能够用于在半导体器件、磁器件、电子部件等各种电子器件、光学部件等的制造中在基板P上(也包括在基板P的表面形成有层叠体的部件)上堆积形成薄膜(有机膜、金属膜、金属氧化物膜等)。更具体地说，成膜装置1优选用于发光元件、光电转换元件、触摸面板等电子器件的制造。其中，本实施例的成膜装置1特别优选应用于有机EL(Electro Luminescence：电致发光)元件等有机发光元件、有机薄膜太阳能电池等有机光电转换元件的制造中。需要说明的是，本发明中的电子器件还包括具备发光元件的显示装置(例如有机EL显示装置)、照明装置(例如有机EL照明装置)、具备光电转换元件的有机太阳能电池、传感器(例如有机CMOS图像传感器)。

图7示出由电子器件的制造装置制造的有机EL元件的一例。图示的有机EL元件在基板P上按阳极F1、空穴注入层F2、空穴输送层F3、有机发光层F4、电子输送层F5、电子注入层F6、阴极F7的顺序成膜。本实施例的成膜装置1特别适合用于在有机膜上通过溅射形成电子注入层、电极(阴极、阳极)所使用的金属膜或金属氧化物等层叠覆膜时。另外，并不限于向有机膜上的成膜，只要是金属材料、氧化物材料等能够通过溅射进行成膜的材料的组合，就能够在多种面上进行层叠成膜。

<本实施例的成膜装置以及电子器件的制造装置的优点>

根据本实施例的成膜装置1以及使用该成膜装置的电子器件的制造装置，在保持基板P的状态下，利用被输送的成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200，分别进行成膜动作和蚀刻动作。因此，在成膜动作中基板P、掩模M不会移动，能够抑制它们的位置偏移。因此，能够提高薄膜的形成位置的精度。另外，由于同时进行成膜动作和蚀刻动作，因此，能够缩短形成薄膜所需的时间，能够提高生产率。

(实施例2)

图8示出本发明的实施例2。在本实施例中，示出对基于蚀刻用射束照射装置的射束照射方向进行了研究的结构。其他结构以及作用与实施例1相同，因此，对相同的结构部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

图8是本发明的实施例2的成膜装置的主要结构图。在图8中，仅示出本实施例的成膜装置的结构中的、大气箱310、固定于大气箱310的成膜材料放出装置100及蚀刻用射束照射装置200、用于使大气箱310移动的滚珠丝杠331的一部分、以及配置在腔室内的基板P及掩模M。其他结构如上述实施例1所示，因此，省略其说明。

在本实施例中，以蚀刻用射束的照射方向相对于保持基板P的保持面的垂线方向倾斜的方式，设置有蚀刻用射束照射装置200。在图中，箭头D表示蚀刻用射束的照射方向。由此，相对于基板P，向大气箱310相向的区域X的外侧照射蚀刻用射束。因此，能够抑制蚀刻时产生的颗粒附着于成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200。另外，在采用了相对于上述垂线方向照射蚀刻用射束的结构的情况下，被蚀刻的材料的一部分容易再次附着于基板P的表面。与此相对，通过以相对于上述垂线方向倾斜的方式照射蚀刻用射束，能够抑制再次附着，因此，能够提高蚀刻的效率。需要说明的是，在本实施例的成膜装置中，当然也能够得到与上述实施例1同样的效果。

(实施例3)

图9示出本发明的实施例3。在本实施例中，示出设置有一对蚀刻用射束照射装置的结构。其他结构以及作用与实施例1相同，因此，对相同的结构部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

图9是本发明的实施例3的成膜装置的主要结构图。在图9中，仅示出本实施例的成膜装置的结构中的、大气箱310、固定于大气箱310的成膜材料放出装置100及蚀刻用射束照射装置200A、200B、用于使大气箱310移动的滚珠丝杠331的一部分、以及配置在腔室内的基板P及掩模M。其他结构如上述实施例1所示，因此，省略其说明。

在本实施例的成膜装置中，蚀刻用射束照射装置200A、200B相对于由输送装置进行输送的成膜材料放出装置100以及蚀刻用射束照射装置200A、200B的输送方向，分别设置在成膜材料放出装置100的两侧。由此，无论去路和回路中的哪一个，都能够对基板P同时进行成膜动作和蚀刻动作。因此，能够进一步提高生产率。需要说明的是，在本实施例的成膜装置中，当然也能够得到与上述实施例1同样的效果。

另外，在本实施例中，也与上述实施例2的情况同样地，也可以采用如下结构：以蚀刻用射束的照射方向相对于保持基板P的保持面的垂线方向倾斜的方式，设置蚀刻用射束照射装置200A、200B。

Claims (14)

1.一种成膜装置，其特征在于，所述成膜装置具备：

腔室；

成膜材料放出装置，所述成膜材料放出装置设置在所述腔室内，通过朝向被保持在该腔室内的基板表面放出成膜材料来进行成膜动作；

蚀刻用射束照射装置，所述蚀刻用射束照射装置设置在所述腔室内，通过朝向所述基板表面照射蚀刻用射束来进行蚀刻动作；以及

输送装置，所述输送装置输送所述成膜材料放出装置和所述蚀刻用射束照射装置，

一边利用所述输送装置输送所述成膜材料放出装置和所述蚀刻用射束照射装置，一边对所述基板同时进行所述成膜材料放出装置的所述成膜动作和所述蚀刻用射束照射装置的所述蚀刻动作，

所述蚀刻用射束照射装置相对于所述输送装置的输送方向分别设置在所述成膜材料放出装置的两侧。

2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜材料放出装置是进行溅射的溅射装置。

3.如权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，

所述溅射装置具备在溅射时旋转的圆筒状的靶。

4.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，

所述圆筒状的靶沿与所述输送装置的输送方向交叉的方向延伸。

5.如权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其特征在于，

所述蚀刻用射束照射装置具有出射所述蚀刻用射束的出射开口，

该出射开口沿与所述输送装置的输送方向交叉的方向延伸。

6.如权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其特征在于，

由所述蚀刻用射束照射装置照射的所述蚀刻用射束是离子束。

7.如权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，

作为所述蚀刻动作的对象的膜是无机膜。

8.如权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，

作为所述蚀刻动作的对象的膜是氧化物膜或金属膜。

9.如权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其特征在于，

由所述蚀刻用射束照射装置照射的所述蚀刻用射束是激光束。

10.如权利要求9所述的成膜装置，其特征在于，

作为所述蚀刻动作的对象的膜是有机膜。

11.如权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其特征在于，

所述蚀刻用射束的照射方向相对于保持所述基板的保持面的垂线方向倾斜。

12.如权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其特征在于，

所述输送装置一边保持所述成膜材料放出装置和所述蚀刻用射束照射装置一边进行输送，以使所述成膜材料放出装置和所述蚀刻用射束照射装置往复移动，

由所述输送装置保持的所述成膜材料放出装置和所述蚀刻用射束照射装置在所述往复移动的去路以及回路中的至少任一方的移动中，对所述基板同时进行所述成膜材料放出装置的所述成膜动作和所述蚀刻用射束照射装置的所述蚀刻动作。

13.一种电子器件的制造装置，其特征在于，

所述电子器件的制造装置具备权利要求1～12中任一项所述的成膜装置，

通过所述成膜装置在基板上形成有机膜。

14.一种电子器件的制造装置，其特征在于，

所述电子器件的制造装置具备权利要求1～12中任一项所述的成膜装置，

通过所述成膜装置，在形成在基板上的有机膜上形成金属膜或金属氧化物膜。