JP2004091913A

JP2004091913A - 成膜装置および成膜方法

Info

Publication number: JP2004091913A
Application number: JP2002298427A
Authority: JP
Inventors: Sadao Tanaka; 田中　貞雄; Hironobu Narui; 成井　啓修; Katsunori Yanashima; 簗嶋　克典; Satohiko Memesawa; 目々澤　聡彦; Koji Sasaki; 佐々木　浩司
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】マスクを用いた成膜においてのシャドウ効果を防止し、基板面内において均一な膜厚での薄膜形成を行うことが可能な成膜装置および成膜方法を提供する。
【解決手段】基板Ｗの成膜面Ｗａに膜パターンを形成するための成膜装置１であって、基板保持手段１３と、これに保持された基板Ｗの成膜面Ｗａに対向させた状態にマスク部材Ｍを保持するマスク保持手段と、これに保持されたマスク部材Ｍ側から基板Ｗの成膜面Ｗａに成膜ガスＧを噴き付けるガス供給手段２０とを備えた。基板保持手段２０は、基板Ｗの成膜面Ｗａが略垂直に保たれるように基板Ｗａを保持すると共に、ガス供給手段２０から噴き出される成膜ガスＧに対して基板Ｗおよびマスク部材Ｍを相対的に移動させる駆動手段や温度調整手段を備えている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特には有機ＥＬ素子のような光学素子を構成する有機薄膜の形成に好適に用いられる成膜装置および成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機材料のエレクトロルミネッセンス（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下ＥＬと記す）を利用した有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機層を挟持してなる。このような構成の有機ＥＬ素子においては、有機層の材料選択によって各色に発光する発光素子を得ることが可能であり、各色に発光する発光素子を所定状態で配列形成することによって、マルチカラー表示またはフルカラー表示が可能な表示装置を構成することが可能である。
【０００３】
ところで、このような有機ＥＬ素子の製造においては、真空蒸着法による有機層の形成が行われている。真空蒸着法は、蒸発源の上方に当該蒸発源に対して基板を対向させて配置した状態で、当該蒸発源から蒸着材料を蒸発させることで、当該基板の表面に蒸着材料を供給し堆積させる方法である。そして、この真空蒸着法によって基板の表面に膜パターンを成膜する場合には、蒸発源と基板との間に開口パターンが形成された蒸着マスクを配置し、蒸着マスクの開口パターンを通過した蒸着材料のみが基板の表面に供給されるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した真空蒸着法においては、蒸発源から上方に拡散供給された蒸着材料が基板表面に蒸着されるため、基板表面に対しての蒸着材料の供給角度が、基板の中央部と端部とで異なる角度になる。このため、基板と蒸発源との間に蒸着マスクを配置してパターン蒸着を行う場合には、いわゆるシャドウ効果によって、蒸着マスクにおける開口パターンの位置と基板上に形成される蒸着パターンの位置との間にずれが生じる場合がある。また、このシャドウ効果により、開口パターン内においての蒸着膜厚に差が生じるが、この差が各開口パターンの配置部分によってばらつくことになる。
【０００５】
このため、有機ＥＬ素子およびこれを用いたディスプレイの製造における有機膜の形成に真空蒸着法を適用した場合には、基板面内および画素面内において均一な膜厚の有機膜を得ることができず、素子特性および表示特性にばらつきを生じさせる要因となっている。
【０００６】
そこで本発明は、マスクを用いた膜パターンの形成においてのシャドウ効果を防止し、基板面内において均一な膜厚の膜パターンを得ることが可能な成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明は、基板の成膜面に膜パターンを形成するための成膜装置であり、基板を保持する基板保持手段の他に、マスク保持手段およびガス供給手段と備えている。このうち、マスク保持手段は、基板保持手段に保持された基板の成膜面に対向させた状態でマスク部材を保持する。また、ガス供給手段は、マスク保持手段に保持されたマスク部材側から基板保持手段に保持された基板の成膜面に成膜ガスを噴き付ける。
【０００８】
また本発明は、このような構成の成膜装置を用いた成膜方法でもあり、基板の成膜面に対向させてマスク部材を配置し、当該マスク部材側から成膜面に成膜ガスを噴き付けることを特徴としている。
【０００９】
このような成膜装置および成膜方法によれば、基板の成膜面に対向配置されたマスク部材側から、当該基板の成膜面に対して成膜ガスが噴き付けられる。このため、マスク部材および成膜面に向かっての、成膜ガスの広がり（拡散）が抑えられ、その噴き付け方向に向かう方向性を有して成膜ガスがマスク部材および基板の成膜面に供給されることになる。また、微視的には、ガス状なため、マスクのシャドー効果を、回り込みにより低減させる特徴もある。したがって、拡散させた蒸着材料を基板表面に供給する真空蒸着法と比較して、基板の成膜面に対して均一化した成膜が行われることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の成膜装置および成膜方法に関する実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、各実施形態においては、先ず成膜装置の構成を説明し、次いでこの成膜装置を用いた成膜方法を説明することとする。
【００１１】
＜成膜装置＞
図１は実施形態の有機薄膜の形成に用いる成膜装置の大まかな構成の一例を示す概略図である。この成膜装置１は、有機薄膜の形成処理が施される基板Ｗを収納するための処理室１１を備えている。
【００１２】
この処理室１１には、排気システム１２が備えられており、内部が所定の圧力にコントロールされる。ここでの図示は省略したが、排気システム１２によって排気されるガスは、トラップを通り余分な材料を捕獲し、後で説明するキャリアガス（例えばＮ_２）のみが、装置外に排出される構成となっており、この排気はスクラバーを通過後に大気開放される構成となっている。
【００１３】
そして、この処理室１１内には、基板Ｗを保持するための基板保持手段１３が収納されている。この基板保持手段１３は、後に図面を用いて詳しく説明するように、保持した基板Ｗの温度制御が自在な温度制御機構を備えると共に、保持した基板Ｗをその面内において回転またはスライドさせる駆動手段、さらには基板Ｗの成膜面に対向させてマスク部材Ｍを配置保持するためのマスク保持手段を備えていることとする。
【００１４】
また、この処理室１１には、基板保持手段１３に基板Ｗ（さらにはマスク部材）を固定させる作業を行うためのロードロック室１４が設けられている。このロードロック室１４は、内部が不活性ガスで自在に置換される構成となっており、不活性ガス雰囲気内において基板保持手段１３に対して基板Ｗおよびマスク部材Ｍを固定させ、ロードロック室１４−処理室１１間のゲートバルブ（図示省略）を開くことにより、基板Ｗおよびマスク部材Ｍを固定させた基板保持手段１３を処理室１１内に所定状態で配置収納することが可能である。尚、基板保持手段１３は、ロードロック室１４と処理室１１との間で自在に往復可能であることとし、ロードロック室１４および処理室１１内において、同様に駆動可能であることとする。
【００１５】
また、処理室１１には、処理室１１内に成膜ガスＧを供給するガス供給手段２０の供給管ライン２１が接続されている。この供給管ライン２１の先端であるガス導入口２１ａは、処理室１１内に挿入され、処理室１１内に所定状態で配置収納された基板保持手段１３の基板保持面に向けて、任意の一定方向に成膜ガスＧを吹き出すように構成されている。
【００１６】
一方、供給管ライン２１の他端は、キャリアガスとなる高純度のガス（例えばＮ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｈ_２）のガス精製装置２２（またはボンベ）に接続されている。そして、ガス精製装置２２から処理室１１までの間の供給管ライン２１には、ガス精製装置２２側から順に、圧力調整機２３、マスフローコントローラ２４、および原料供給機構２５が設けられ、さらにベントライン２６が接続されると共に、ベントライン２６と処理室１１との間にバルブＶ１が設けられた構成になっている。また、ベントライン２６にも、バルブＶ２が設けられていることとする。
【００１７】
このうち、原料供給機構２５は、有機薄膜の原料となる有機材料が貯蔵された原料容器２５ａ、供給管ライン２１から分岐して原料容器２５ａに挿入される導入管２５ｂ、この導入管２５ｂよりも下流側の供給ライン２１から分岐して原料容器２５ａに挿入された排出管２５ｃを備えている。そして、供給管ライン２１における導入管２５ｂと排出管２５ｃとの分岐部の間、導入管２５ｂ、および排出管２５ｃには、それぞれバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５が設けられている。
【００１８】
以上のような構成の成膜装置１において、マスフローコントローラ２４〜処理室１１までの配管、容器等はすべて、所定の高温に温度制御されることとする。温度制御のための加熱方式は、オーブン内などに設置する空気恒温槽方式でも、高温オイルなどを循環させる方式でも、ＲＦ加熱方式（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波誘導加熱方式）でも、ランプ加熱方式でも良く、特に限定されることは無い。
【００１９】
また、マスフローコントローラ２４およびその下流側の処理室１１に至るまでの部分は、必要な数分だけ設けられることとし、これにより複数の原料を用いた成膜も行えるように構成されていても良い。
【００２０】
次に、図１を用いて説明した成膜装置１の基板保持手段１３の詳しい構成を、図１と共に各図を用いて説明する。尚、以下においては、基板Ｗおよびマスク部材Ｍが、厚さが異なる同一の矩形板状である場合を説明するが、基板Ｗおよびマスク部材Ｍの形状はこれに限定されることはない。
【００２１】
図２に示すように、この基板保持手段１３は、基板Ｗと基板Ｗの成膜面Ｗａ上に対向配置（載置）されたマスク部材Ｍとを、ずれなく基板保持手段１３上に位置決めして固定するための、位置決め部材１０１ａと固定部材１０１ｂ，１０１ｄとからなる位置決め固定機構を備えている。
【００２２】
このうち、位置決め部材１０１ａは、基板保持手段１３の保持面１３ａから突出させて設けられた部材であり、基板Ｗを構成する４つの側壁のうちの直行する２つの側壁に当接される位置に配置されている。この位置決め部材１０１ａの全てに対して、基板Ｗの２つの側壁を当接させることで、基板保持手段１３の保持面１３ａ上の所定位置に基板Ｗが配置される。
【００２３】
一方、固定部材１０１ｂは基板Ｗの４つの側壁のうち、位置決め部材１０１ａが当接されない少なくとも１つの壁部側、好ましくは２つの側壁側に設けられていることが好ましい。これらの固定部材１０１ｂは、基板Ｗの側壁を位置決め部材１０１ａ側に押し圧する機構を備えていることとする。また、固定部材１０１ｄは、基板保持手段１３の保持面１３ａ上に載置された基板Ｗおよびマスク部材Ｍを、保持面１３ａ側に自在に押し圧する機構を備えたものであり、例えば押し圧部分が基板Ｗおよびマスク部材Ｍ上から外されるように回転可能であることとする。尚、図面においては、１つの固定部材１０１ｄを図示したが、固定部材１０１ｄは複数設けられていることが好ましい。尚、このような固定部材１０１ｄの他に、基板Ｗのみを保持面１３ａ側に押し圧するものを設けても良い。この場合、マスク部材Ｍの周縁（例えば四隅）から基板Ｗの縁部を露出させる設定にし、この基板Ｗの露出部を保持面１３ａ側に押し圧するような固定部材を設けることとする。
【００２４】
そして、このように構成された位置決め部材１０１ａと固定部材１０１ｂ，１０１ｄとからなる位置決め固定機構が、基板保持手段１３に保持された基板Ｗの成膜面Ｗａに対向させた状態でマスク部材Ｍを保持するマスク保持手段ともなっているのである。このような位置決め固定機構を備えたことで、基板Ｗの成膜面Ｗａに対してマスク部材Ｍが確実に位置決め固定される。
【００２５】
そして、図３に示すように、このような固定機構が設けられた基板保持手段１３は、垂直Ｌｖに対して基板Ｗの成膜面Ｗａを所定の角度θｖに保つことが可能であることとする。ここで所定の角度θｖとは、垂直Ｌｖに対して±７０°の範囲、より好ましくは略垂直（垂直Ｌｖに対して略平行でありθｖ＝０°）であることとする。
【００２６】
尚、基板保持手段１３は、ガス導入口２１ａ（図１参照）から噴き出された成膜ガスＧが、基板Ｗの成膜面Ｗａの法線Ｌｎに対して任意の一定角度θｎを保った方向から成膜面Ｗａに噴き付けられるように、処理室１１（図１参照）内に配置されることとする。
【００２７】
また、この基板保持手段１３は、成膜ガスＧに対して、基板保持手段１３に位置決め固定された基板Ｗおよびマスク部材Ｍを相対的に移動させる駆動手段を備えている。つまり、この駆動手段は、基板保持手段１３に位置決め固定されることで一体化される基板Ｗとマスク部材Ｍとのユニットを、成膜ガスＧの噴き付け位置に対して移動させるものである。そして、特にはガス導入口２１ａ（図１参照）から所定方向に噴き出される成膜ガスＧの噴き付け位置が、基板Ｗの成膜面Ｗａの全面において走査されるように基板保持手段１３を駆動可能であることが好ましい。また、駆動手段は、このような走査の際に、成膜面Ｗａの各部に対して一定方向から、好ましくは略垂直方向（θｎ＝０°）から成膜ガスＧが噴き付けられるように、基板保持手段１３を駆動可能であることとする。ただし、動作は複雑になるが、成膜面Ｗａの各部に対して可変の多方向から成膜ガスＧが噴き付けられるように成膜面Ｗａを駆動させる構成であっても良い。
【００２８】
以上のような駆動手段の第１例として、図４に示すような駆動軸１０３を例示することができる。この駆動軸１０３は、ガス導入口２１ａから噴き出される成膜ガスＧの噴き出し方向（図１参照）に対して直交する方向に配設されると共に、基板保持手段１３の側壁（中央部または端部）に立設させた状態で設けられている。そして、この駆動軸１０３は、ここでの図示を省略したモータによって、図中矢印に示すように回動および伸縮自在に構成され、さらに伸縮方向に対して直行する方向（例えば図面上の上下方向）にスライド自在に構成されていることとする。
【００２９】
このような駆動軸１０３を設けることにより、ガス導入口２１ａから噴き出される成膜ガスＧの噴き出し方向（図１参照）に対して、保持面１３ａを任意の方向に向けることが可能で、かつ成膜ガスＧの噴き付け位置を、基板Ｗの成膜面Ｗａにおいてくまなく走査可能な基板保持手段１３が構成される。そして特に、基板Ｗおよびマスク部材Ｍを保持面１３ａに対して位置決め固定する場合には、図４（２）に示すように、保持面１３ａを上方に向けることでその作業を容易とすることができる。
【００３０】
さらに、駆動手段の第２例としては、図５〜図７に示す駆動軸１０５を例示することができる。これらの図に示す駆動軸１０５は、成膜ガスＧの噴き出し方向と平行に配設されると共に、基板保持手段１３の背面（保持面１３ａと対する面）１３ｂに立設させた状態で設けられている。背面１３ｂにおける駆動軸１０５の立設位置は、図５に示すように、基板保持手段１３に保持される基板Ｗの中心位置に対応させても良く、図６，図７に示した様に、この中心位置とずらした位置であっても良い。尚、図５，図６に示した構成においては、基板Ｗが成膜面Ｗａを保って自転することになる。一方、図７に示した構成においては、基板Ｗが成膜面Ｗａを保って公転することになる。
【００３１】
そして、この駆動軸１０５は、ここでの図示を省略したモータによって、図中矢印に示すように回動自在に構成され、さらに保持面１３ａが垂直から図中波線で示すように略水平となるように基板保持手段１３を駆動する。
【００３２】
このような駆動軸１０５を設けることにより、成膜ガスＧの噴き出し方向に対して、保持面１３ａを任意の方向に向けることが可能な基板保持手段１３が構成される。また、成膜ガスＧの噴き付け位置を駆動軸１０５による回転中心に対してずらした配置とした状態とすることで、成膜ガスＧの噴き付け位置を、基板Ｗの成膜面Ｗａにおいて走査可能な基板保持手段１３が構成される。そして特に、基板Ｗおよびマスク部材Ｍを保持面１３ａに対して位置決め固定する場合には、保持面１３ａを上方に向けてその作業を容易とすることができる。
【００３３】
また、駆動手段の第３例としては、図８に示す駆動手段１０７を例示することができる。この駆動手段１０７は、駆動軸１０７ａおよび、ピニオン１０７ｂとラック１０７ｃとを組み合わせたギア列からなる。このうち駆動軸１０７ａは、図４を用いて説明した駆動軸（１０３）と同様の構成であることとする。また、ギア列を構成するピニオン１０７ｂは、例えば駆動軸１０７ａの内部を通って基板保持手段１３の外部に導出され、駆動軸１０７ａとは別に設けたモータによって、その延設方向に直線的に移動する。そして、ラック１０７ｃは基板保持手段１３の保持面１３ａの一部を切り取ったステージ１３ｃの底部に立設された状態で連結され、ピニオン１０７ｂの移動によってステージ１３ｃを回動させる構成となっている。
【００３４】
このような構成の駆動手段１０７を設けることにより、図４を用いて説明した駆動軸を設けた場合に加えて、さらに基板Ｗを、その成膜面Ｗａを保って自転させることが可能になる。このため、基板Ｗの成膜面Ｗａにおいての成膜ガスＧの噴き付け位置の走査形態のバリエーションを、広げることができる。
【００３５】
さらに、駆動手段の第４例として、図９に示す駆動軸１０９ａとギア１０９ｂを組み合わせた駆動手段１０９構成を例示することができる。このうち駆動軸１０９ａは、図７を用いて説明した駆動軸と同様の構成であることとする。また、ギア１０９ｂは、駆動軸１０９ａの内部に配設されたもう一つの駆動軸（図示省略）によって回動し、基板保持手段１３の保持面１３ａを一部切り取ったのステージ１３ｃを自在に回動させる。
【００３６】
このような構成の駆動手段１０９を設けることにより、図７を用いて説明した駆動軸を設けた場合に加えて、さらに基板Ｗを、その成膜面Ｗａを保って自転させることが可能になる。つまり、基板Ｗを、その成膜面Ｗａを保って自公転させることが可能になる。このため、基板Ｗの成膜面Ｗａにおいての成膜ガスＧの噴き付け位置の走査形態のバリエーションを、広げることができる。
【００３７】
尚、図８および図９を用いて説明した駆動手段を有する基板保持手段１３においては、それぞれのステージ１３ｃに、図２を用いて説明した位置決め固定機構が備えられていることとする。
【００３８】
尚、以上説明した第１例〜第４例においての駆動手段を構成する各駆動軸は、処理室１１の外部に導出されてモータに接続されていることとする。そして、処理室１１の外部に導出されている部分がベローズ（図示省略）で覆われ、処理室１１内の機密状態が保持される様に構成されていることとする。
【００３９】
以上説明した駆動手段の他、基板保持手段１３には、その保持面１３ａに保持した基板Ｗの温度を調整するための温度制御手段が備えられていることとする。この温度制御手段は、例えば基板保持手段１３の内部に流体管を配設してなる流体循環方式であっても良いし、ピエゾ素子を用いた方式であっても良い。
【００４０】
そして、流体循環方式である場合、図１０〜図１２に示すように、基板保持手段１３に対する流体管２０１の導入出路は、基板保持手段１３の側壁または背面に立設された駆動手段の軸機構内に配設されることとする。これにより、駆動手段による基板保持手段１３の駆動と、温度調整された流体を流体管２０１に流すことによる基板Ｗの温度調整との両方を達成することができる。
【００４１】
例えば、先の図４を用いて説明したように、基板保持手段１３の側壁に駆動軸１０３が立設される場合、図１０（１）、図１０（２）および図１１に示すように、基板保持手段１３の側壁から駆動軸１０３内を介して流体管２０１が導入出される。特に、基板保持手段１３の保持面１３ａの各部で温度差無く冷却を行うための流体管２０１の配設形態としては、図１０（２）に示したように、保持面１３ａに対して、渦巻き状に流体管２０１を配置することで、保持面１３ａの中心から周囲に向けて流体管２０１の導入路側と導出路側とが交互に設けられることが好ましい。さらに、基板保持手段１３の保持面１３ａの各部で温度差無く冷却を行うための流体管２０１の配設形態の他の例としては、図１１に示したように、駆動軸１０３内に配設された流体管２０１の導入路２０１ａの先端に、基板保持手段１３の保持面１３ａと略同一の面形状の冷媒室２０１ｂを接続し、この冷媒室２０１ｂを保持面１３ａの直下に配置する。そして、この冷媒室２０１ｂから基板保持手段１３の背面側に導き出した流体管２０１ｃに、駆動軸１０３内に配設した導出路２０１ｄを接続させる。
【００４２】
一方、先の図５，図６，図７を用いて説明したように、基板保持手段１３の背面１３ｂに軸機構１０５が立設される場合には、図１２に示すように、基板保持手段１３の背面１３ｂから駆動軸１０５内を介して流体管２０１が導入出される。
【００４３】
また、基板保持手段１３に設けられる温度制御手段は、例えば、基板Ｗ上に有機膜が形成されている場合またはこの成膜装置１を用いて基板Ｗの成膜面Ｗａに有機膜を形成する場合には、基板Ｗの温度を６０℃以下に保持可能であり、これにより有機膜の膜質の劣化を防止すると共に、高品質な有機膜の形成が可能な構成であることとする。
【００４４】
尚、以上説明した成膜装置１において、マスク部材Ｍが磁性材料である場合、基板Ｗおよび基板Ｗの成膜面Ｗａ上に対向配置（載置）されたマスク部材Ｍを位置決めして固定するための位置決め固定機構の固定部材として、磁性材料を用いることができる。
【００４５】
図１３，図１４には、このような磁性材料１０１ｃを備えた基板保持手段１３の一例を示した。図１３は基板保持手段１３の側壁に駆動軸１０３が立設されている例であり、図１４は基板保持手段１３の背面１３ｂに駆動軸１０５が立設されている例である。
【００４６】
これらの図に示す磁性材料１０１ｃは、例えば電磁石からなるもので、基板保持手段１３に内設されている。また、この磁性材料１０１ｃは、流体管２０１を介して保持面１３ａの裏面側に配置されていることが好ましく、これにより流体管２０１からなる温度制御手段による基板Ｗの温度調整効率（例えば冷却効率）を確保することができる。
【００４７】
さらに、磁性材料１０１ｃは、基板保持手段１３に保持される基板Ｗおよびマスク部材Ｍの平面形状よりも充分に大きい平面形状を有していることが好ましい。尚、このような磁性材料１０１ｃも、図２を用いて説明した位置決め部材１０１ａや固定部材１０１ｂと組み合わせることで、位置決め固定機構を構成する。そして、このような磁性材料１０１ｃが、基板保持手段１３に保持された基板Ｗの成膜面Ｗａに対向させた状態でマスク部材Ｍを保持するマスク保持手段となる。
【００４８】
このような磁性材料１０１ｃを設けた基板保持手段１３においては、保持面１３ａの所定位置に位置決めされた基板Ｗとその上部のマスク部材Ｍとが、磁性材料からなるマスク部材Ｍと磁性材料１０１ｃとの間に働く磁力によって保持面１３ａに固定される。
【００４９】
このため、マスク部材Ｍの全面が、磁力によって基板Ｗ側に引き付けられ、基板Ｍの全面に対してのマスク部材Ｍの密着性が非常に良好となる。したがって、基板Ｗの成膜面Ｗａに対して、部分的な成膜ガスＧの回り込みが防止され、マスク部材Ｍに形成された開口パターンに対して成膜パターンの部分的な位置ずれを生じさせることのない成膜を行うことが可能である。
【００５０】
さらに加えて、基板Ｗの温度制御および基板保持手段１３の駆動も同時に達成することができる。磁性材料１０１ｃは、例として電磁石を示したが、永久磁石であってもよい。その場合、磁石を移動できる機構を有している方がより好ましい。また、磁性材料１０１ｃの磁力が強い場合には、固定部材１０１ｄは省くことも可能である。
【００５１】
尚、基板保持手段１３における基板Ｗおよびマスク部材Ｍの位置決め固定の手段は、上述したような機械的な押し圧による機構や磁力を利用した機構だけではなく、例えば電気的方法を利用した機構であっても良い。
【００５２】
また、上述した成膜装置１においては、基板保持手段１３が、成膜ガスＧに対して、基板保持手段１３に位置決め固定された基板Ｗおよびマスク部材Ｍを移動させる駆動手段を備えている構成を説明した。しかし本発明は、ガス導入口２１ａから噴き出される成膜ガスＧが、基板保持手段１３に保持された基板Ｗの全面にわたって供給されれば、ガス供給手段２０に駆動手段を設けた構成であっても良い。
【００５３】
図１５には、このような構成の成膜装置１’の要部構成図を示す。この図に示す成膜装置１’と、図１を用いて説明した成膜装置（１）との異なるところは、ガス供給手段２０のガス供給管ライン２１に、ガス導入口２１ａを移動させる駆動手段２１ｂ備えたところにある。また、ガス導入口２１ａの移動状態によっては、ガス供給ライン２１の基板保持手段１３にも、先に説明したと同様の駆動手段を合わせて設けても良く、その他の構成は図１を用いて説明した成膜装置（１）と同様であることとする。
【００５４】
ここで、ガス供給管ライン２１に設けた駆動手段２１ｂは、基板保持手段１３に位置決め固定されることで一体化される基板Ｗとマスク部材Ｍとのユニットに対しての、成膜ガスＧの噴き付け位置を移動させるものである。そして、特にはガス導入口２１ａから所定方向に噴き出される成膜ガスＧの噴き付け位置が、基板Ｗの成膜面Ｗａの全面において走査されるようにガス導入口２１ａを駆動可能であることが好ましい。また、駆動手段２１ｂは、このような走査の際に、成膜面Ｗａの各部に対して一定方向から、好ましくは略垂直方向（θｎ＝０°）から成膜ガスＧが噴き付けられるように、ガス導入口２１ａを駆動可能であることとする。
【００５５】
また、このようなガス供給口２１ａの駆動による、反応ガスＧの処理室１１内へのリーク、さらには処理室１１内のガスの処理室１１外へのリークを防止するために、処理室１１に対してのガス供給口２１ａの挿入部分に、ベローズ２１ｃが設けられていることとする。
【００５６】
ここで、駆動手段２１ｂによるガス導入口２１ａの具体的な駆動としては、例えば、成膜中において基板保持手段１３が固定されている場合、成膜ガスＧの噴き付け位置が基板Ｗの成膜面Ｗａの全面において走査されるように、ガス導入口２１ａをｘ−ｙ方向に駆動可能であることとする。ただし、ガス導入口２１ａが、基板Ｗの成膜面Ｗａの幅方向にわたる矩形の開口形状を有している場合、駆動手段２１ｂは、ガス導入口２１ａの開口形状の短辺方向にガス導入口２１ａをスライドさせるように駆動可能であることとする。
【００５７】
また、基板保持手段１３が、上述した図４〜図９を用いて説明したような駆動手段を備えている場合、この駆動手段による基板保持手段１３の移動と連動し、成膜ガスＧの噴き付け位置が基板Ｗの成膜面Ｗａの全面において走査されるようにガス導入口２１ａを移動させることとする。
【００５８】
尚、動作は複雑になるが、成膜面Ｗａの各部に対して可変の多方向から成膜ガスＧが噴き付けられるように、成膜面Ｗａおよびガス供給口２１ａを駆動させる構成であっても良い。
【００５９】
以上のように、ガス導入口２１ａから噴き出される成膜ガスＧが基板保持手段１３に保持された基板Ｗの全面にわたって供給されることを目的として、成膜ガスＧを供給するガス導入口２１ａを移動させる駆動手段２１ｂをガス供給手段に設けたことで、基板Ｗおよびマスク部材Ｍを保持した基板保持手段１３の移動を抑えることができる。
【００６０】
したがって、基板保持手段１３の移動による基板Ｗとマスク部材Ｍとのずれを抑えることができる。特に、基板保持手段１３を移動させず、ガス導入口２１ａのみを移動させることで、ガス導入口２１ａから噴き出される成膜ガスＧを、基板保持手段１３に保持された基板Ｗの全面にわたって供給させる構成とした場合には、基板Ｗとマスク部材Ｍとのずれを完全に防止することが可能になる。この結果、パターン成膜の位置精度の向上および成膜パターンの形状精度の向上を図ることができる。
【００６１】
＜成膜方法＞
次に、以上のような構成の成膜装置１を用いた有機薄膜の形成方法を、図１および必要に応じて各図２〜１３を用いて説明する。ここでは、一例として、有機ＥＬ素子に一般的に用いられるＡｌｑ３［Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ］からなる電子輸送性発光層を形成する場合の実施の形態を説明する。
【００６２】
まず、ロードロック室１４内において、基板保持手段１３に基板Ｗおよびマスク部材Ｍを保持固定させる。この際、例えば図４を用いて説明したように、保持面１３ａを上方に向けて作業性を確保した状態で、基板Ｗおよびマスク部材Ｍの保持固定作業を行う。そして、図２または図１３、図１４を用いて説明した位置決め固定機構を用いることで、基板保持手段１３の保持面１３ａ上の所定位置に基板Ｗおよびマスク部材Ｍを保持固定させる。
【００６３】
次いで、ロードロック室１４内を減圧にし、処理室１１との差圧が所定値以下になった所で、ロードロック室１４と処理室１１との間のゲートを開けて、基板保持手段１３を処理室１１内に所定位置に移動させる。そして、排気システム１２によって処理室１１内を、例えば１３３Ｐａに保つと共に、図１０〜図１２を用いて説明した基板保持手段１３の温度制御手段によって基板Ｗを２０℃程度に冷却保持する。
【００６４】
また、基板保持手段１３に設けられた駆動手段を作動させる。これにより、図３を用いて説明したように、基板Ｗの成膜面Ｗａを、ガス導入口２１ａに向けた状態で、垂直Ｌｖに対して±７０°の範囲（より好ましくは略垂直）に保ちつつ、ガス導入口２１ａに対して基板Ｗおよびマスク部材Ｍを連続的に移動（スライドまたは回転）させる。尚、ガス供給手段２０に駆動手段が設けられている場合にはこの駆動手段を作動させるか、ガス供給手段２０の駆動手段と基板保持手段１３の駆動手段の両方を作動させる。
【００６５】
一方、原料供給機構２５の原料容器２５ａには、有機薄膜の原料となる有機材料（ここではＡｌｑ３）を貯蔵すると共に、原料容器２５ａ内の有機材料を所定温度（Ａｌｑ３の場合には２８０℃）に加熱する。これにより、原料容器２５ａ内に、加熱温度に対する有機材料（Ａｌｑ３）の蒸気圧分を気体として存在させておく。また、マスフローコントローラ２４〜処理室１１までの配管、容器等はすべて、所定の高温に温度制御（例えば２８０℃程度）に加熱しておくこととする。
【００６６】
以上のような状態で、バルブＶ２，Ｖ３を閉じ、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ５を開く。そして、高純度ガス精製装置２２から、圧力調整機２３により、例えば０．２ＭＰａに圧力コントロールされ、マスフローコントローラ２４により高精度に流量コントロールされたキャリアガス（例えばＮ_２）ｇ１を、供給管ライン２１に流す。流量の一例としては、１０００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｃ　／ｍｉｎ：標準状態での１分あたりの流量）である。そして、キャリアガスｇ１を原料容器２５ａに供給し、原料容器２５ａ内において気化された有機材料（Ａｌｑ３）のガスを、成膜成分ガスｇ２とし、不活性ガスｇ１をキャリアガスとして排出管２５ｃおよび供給管ライン２１から処理室１１内に輸送供給する。
【００６７】
これにより、処理室１１内の基板保持手段１３に固定保持された基板Ｗに向けて、ガス導入口２１ａから成膜成分ガスｇ２として有機材料（Ａｌｑ３）ガスを含む成膜ガスＧが供給される。そして、２０℃の温度に保たれた基板Ｗの表面に有機材料（Ａｌｑ３）が堆積され、Ａｌｑ３からなる有機薄膜が形成される。
【００６８】
この際、有機薄膜の膜厚は、処理室１１内へのガスの供給時間によって制御され、所定膜厚の有機薄膜が形成されたところで、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ５を閉じ、バルブＶ２，Ｖ３を開き、処理室１１内への成膜成分ガスｇ２の供給を停止すると共に、処理室１１内を不活性ガスｇ１で置換する。ただし、必要に応じて膜厚モニターを導入しても良い。
【００６９】
尚、有機薄膜の成膜は、原料温度、マスフローコントローラ２４による原料容器２５ａへのキャリアガスｇ１の供給量と、バルブＶ１の制御によって行われる。このうち、バルブＶ１による成膜の制御は、バルブＶ１の変化に即時応答して処理室１１内へ供給されるガスＧの流量に変調が掛かるため、応答性が良好であり、より好ましい原料の切替えが可能となる。
【００７０】
以上の後、基板Ｗおよび基板保持手段１３をロードロック室１４に戻し、ロードロック室１４内の圧力を常圧に戻して基板Ｗを取出す。このとき、有機薄膜が形成された基板Ｗが大気に触れないように、ロードロック室１４内において基板Ｗを専用のＮ_２ガス封止箱に移載し、Ｎ_２ガス封止箱を成膜装置１の外へ持ち出すようにしても良い。
【００７１】
以上説明した成膜装置１およびこれを用いた成膜方法では、基板Ｗの成膜面Ｗａに対向配置されたマスク部材Ｍ側から、成膜面Ｗａに対して成膜ガスＧが噴き付けられる。このため、成膜ガスＧは、成膜面Ｗａに向かっての成膜ガスＧの広がり（拡散）が抑えられ、その噴き付け方向に向かう方向性を有して成膜面Ｗａに供給されることになる。したがって、拡散させた蒸着材料を基板表面に供給する真空蒸着法と比較して、基板Ｗの成膜面Ｗａに対する成膜ガスの供給角度を均一化した成膜が行われることになる。
【００７２】
そして、成膜面Ｗａに対しての成膜ガスＧの噴き付け方向と角度を保持した状態で、基板Ｗとマスク部材Ｍとを成膜ガスＧに対して相対的に移動させて成膜面Ｗａにおいて成膜ガスＧの噴き付け位置を走査させることで、成膜面Ｗａの全面に対して供給角度および方向を一定にして成膜ガスを噴き付けることが可能になる。
【００７３】
このため、成膜面Ｗａにマスク部材Ｍを対向配置した状態であっても、マスク部材Ｍの開口パターン側壁によるシャドウ効果を防止し、成膜面Ｗａの各部において均等な膜厚の成膜パターンを形成することが可能になる。
【００７４】
この結果、有機ＥＬ素子およびこれを用いたディスプレイの製造における有機膜や電極膜の形成に本成膜装置を用いた成膜方法を適用した場合には、基板面内および画素面内において均一な膜厚の有機膜や電極膜を形成することが可能になるため、素子特性および表示特性の良好なディスプレイを得ることが可能になる。
【００７５】
さらに、基板Ｗおよびマスク部材Ｍを略垂直に保った状態で上述の成膜を行うことで、マスク部材Ｍの撓みを防止した状態での成膜を行うことができる。したがって、画素パターンのゆがみが少ない状態で成膜を行うことが可能である。
【００７６】
一方、成膜面Ｗａを垂直から下方に向けることで、成膜面Ｗａに対してのゴミ降りを防止した状態での成膜を行うことができる。このため、成膜面Ｗａの汚染を防止した成膜を行うことができる。ただし、上述したマスク部材Ｍの撓みを防止するためには、成膜面Ｗが略垂直から上方を向いていることが望ましいため、ゴミ降りによる成膜面Ｗａの汚染防止との両方の効果を得るためには、成膜面Ｗａは略垂直であることが好ましい。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明した本発明の成膜装置および成膜方法によれば、基板の成膜面に対向配置されたマスク部材側から、成膜面に対して成膜ガスを噴き付けるように成膜を行うことで、基板の成膜面に対する成膜ガスの供給角度を均一化した成膜を行い、マスク部材の開口パターン側壁によるシャドウ効果を防止し、成膜面の各部およびマスク部材における開口パターン内において均等な膜厚の成膜パターンを形成することが可能になる。この結果、有機ＥＬ素子およびこれを用いたディスプレイの製造における有機膜や電極膜の形成に本成膜装置を用いた成膜方法を適用した場合には、基板面内および画素面内において均一な膜厚の有機膜や電極膜を形成することが可能になるため、素子特性および表示特性の良好なディスプレイを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の概略構成図である。
【図２】基板保持手段に設けられた基板およびマスク部材の位置決め固定機構の一例を説明する図である。
【図３】基板保持手段による基板の保持状態および成膜ガスとの関係を説明するための図である。
【図４】基板保持手段に設けられた駆動手段の第１例を説明するための図である。
【図５】基板保持手段に設けられた駆動手段の第２例（その１）を説明するための図である。
【図６】基板保持手段に設けられた駆動手段の第２例（その２）を説明するための図である。
【図７】基板保持手段に設けられた駆動手段の第２例（その３）を説明するための図である。
【図８】基板保持手段に設けられた駆動手段の第３例を説明するための図である。
【図９】基板保持手段に設けられた駆動手段の第４例を説明するための図である。
【図１０】基板保持手段に設けられた流体循環方式の温度制御手段（その１）を説明するための図である。
【図１１】基板保持手段に設けられた流体循環方式の温度制御手段（その２）を説明するための図である。
【図１２】基板保持手段に設けられた流体循環方式の温度制御手段（その３）を説明するための図である。
【図１３】基板保持手段に設けられた基板およびマスク部材の位置決め固定機構の他の例（その１）を説明する図である。
【図１４】基板保持手段に設けられた基板およびマスク部材の位置決め固定機構の他の例（その２）を説明する図である。
【図１５】成膜装置の他の例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
１，１’…成膜装置、１３ａ…基板保持手段、２０…ガス供給手段、１０１ａ…位置決め部材、２１ｂ…駆動手段、１０１ｂ，１０１ｄ…固定部材（マスク保持手段）、１０１ｃ…磁性材料（マスク保持手段）、１０３，１０５…駆動軸（駆動手段）、１０７，１０９…駆動手段、２０１…流体管（温度制御手段）、Ｇ…成膜ガス、Ｍ…マスク部材、Ｗ…基板、Ｗａ…成膜面

Claims

基板の成膜面に膜パターンを形成するための成膜装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の成膜面に対向させた状態にマスク部材を保持するマスク保持手段と、
前記マスク保持手段に保持されたマスク部材側から前記基板保持手段に保持された基板の成膜面に成膜ガスを噴き付けるガス供給手段とを備えた
ことを特徴とする成膜装置。
請求項１記載の成膜装置において、
前記基板保持手段は、基板の成膜面が略垂直に保たれるように当該基板を保持する
ことを特徴とする成膜装置。
請求項１記載の成膜装置において、
前記ガス供給手段から噴き出される成膜ガスが前記基板保持手段に保持された基板の全面にわたって供給されるように、前記ガス供給手段のガス導入口、および前記基板保持手段に保持された基板と前記マスク保持手段に保持されたマスク部材の少なくとも一方を相対的に移動させる駆動手段を備えている
ことを特徴とする成膜装置。
請求項１記載の成膜装置において、
前記ガス供給手段は、前記基板保持手段に保持された基板の成膜面に対して略垂直方向から成膜ガスを噴き付ける
ことを特徴とする成膜装置。
請求項１記載の成膜装置において、
前記基板保持手段は、当該基板保持手段に保持された基板の温度を調整するための温度制御手段を備えている
ことを特徴とする成膜装置。
請求項１記載の成膜装置において、
前記マスク保持手段は、前記基板保持手段内に設けられた磁性材料からなり、前記マスク部材との間の磁力によって当該マスク部材と共に前記基板を当該基板保持手段に対して保持固定する
ことを特徴とする成膜装置。
基板の成膜面に対向させてマスク部材を配置し、当該マスク部材側から前記成膜面に成膜ガスを噴き付ける
ことを特徴とする成膜方法。
請求項７記載の成膜方法において、
前記基板の成膜面および前記マスク部材は、略垂直に配置される
ことを特徴とする成膜方法。
請求項７記載の成膜方法において、
前記成膜ガスの噴き付け位置に対して前記基板および前記マスク部材を相対的に移動させる
ことを特徴とする成膜方法。
請求項７記載の成膜方法において、
前記成膜ガスは、前記基板の成膜面に対して略垂直に噴き付けられる
ことを特徴とする成膜方法。
請求項７記載の成膜方法において、
前記基板は冷却される
ことを特徴とする成膜方法。