JP2013159841A

JP2013159841A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2013159841A
Application number: JP2012024785A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Kitahara; 聡文北原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-19
Also published as: TW201348478A; WO2013118397A1

Abstract

【課題】効率的にマスクの冷却を行うことができる成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置２１は、パターンが形成されたマスク部材１４をその表面に取り付けた被処理基板１１に対して成膜を行う。成膜装置２１は、その内部に被処理基板１１を収容可能な処理室３３と、被処理基板１１のうちのマスク部材１４が取り付けられた面に対する蒸着を行う蒸着機構と、マスク部材１４を冷却する冷却機構４０とを備える。冷却機構４０は、マスク部材１４と離隔した位置でマスク部材１４を冷却可能な冷却部材を含む。
【選択図】図４

Description

この発明は、成膜装置に関するものであり、特に、蒸着により成膜を行う成膜装置に関するものである。

有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネッセンス）素子等を製造する工程の一つに、ガラス基板などの被処理基板の表面に有機材料から構成される薄膜を成膜する工程がある。成膜に際しては、有機材料を被処理基板の表面に蒸着させて行う場合がある。

このような蒸着による成膜を行う成膜方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、所望のパターン形状に有機材料が蒸着されるように形成されたマスク部材を準備する。準備したマスク部材を、被処理基板の表面、すなわち、有機材料を蒸着させる面に取り付ける。そして、有機材料から構成される材料ガスを供給し、被処理基板の表面に有機材料を蒸着させる。このようにして、被処理基板の表面に、所望のパターン形状に形成された薄膜から構成される成膜を行う。

ここで、有機ＥＬ素子の蒸着装置に関する技術が、特開２０１０−２６５４９７号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示の蒸着装置によると、非常に薄い部材であるマスク箔と、これを支持するマスクフレームとを備えたテンションマスクを用意し、このテンションマスクを用いて蒸着を行うこととしている。

特開２０１０−２６５４９７号公報

蒸着による成膜を行う場合、蒸着源から放出される有機材料は高温である。そうすると、この有機材料の熱の影響で、蒸着の対象物であるガラス基板とマスク箔の温度上昇が生じてしまい、非常に薄い部材であるマスク箔が熱膨張を引き起こしてしまうことになる。

このような場合、マスク箔の熱膨張に起因して、マスク箔のパターンの形状の変化やマスク箔の撓み、マスク箔の外形形状の膨張に伴う隣り合うマスク箔同士の押し合い等が生じるおそれがある。その結果、蒸着による成膜位置のずれが生じ、精密に蒸着を行うことができないおそれがある。すなわち、所望のパターン形状に忠実に沿った成膜を行うことができないおそれがある。特に、蒸着による成膜をいわゆるインラインで行う場合、すなわち、ガラス基板の表面への蒸着に際し、処理室の中で異なる材料ガスを順次連続して供給し、数層の薄膜を積層するようにして成膜を行う場合、輻射熱のマスク箔への蓄積が顕著になり、高精細なパターン形状を形成することが困難となってしまう。

特許文献１によると、水やフレオンなどの冷媒を流した冷却ユニットにマスクを接触させて、再使用できないと判断されたマスクを冷却することとしている。また、冷却ユニットとして、代用するダミー基板を用いることも開示している。

しかし、特許文献１においては、マスクの冷却に際し、マスクと冷却ユニットとを接触させる構成である。このような構成では、マスクと冷却ユニットとの位置関係の調整が困難であり、非常に薄い部材であるマスクが冷却ユニットとの接触時に損傷してしまうおそれがある。また、蒸着による成膜をインラインで行う場合、マスクが位置する面と蒸着により成膜が行われる面とが同じ面となるため、マスクと冷却ユニットとの適切に接触させることが、より困難となる。特に、フェイスダウン、すなわち、鉛直方向の下方側に、材料ガスを蒸着させる面が位置する場合、マスクと冷却ユニットを適切に接触させようとすると、装置構成が複雑になってしまい、好ましくない。

この発明の一つの局面においては、成膜装置は、パターンが形成されたマスク部材をその表面に取り付けた被処理基板に対して成膜を行う。成膜装置は、その内部に被処理基板を収容可能な処理室と、被処理基板のうちのマスク部材が取り付けられた面に対する蒸着を行う蒸着機構と、マスク部材を冷却する冷却機構とを備える。冷却機構は、マスク部材と離隔した位置でマスク部材を冷却可能な冷却部材を含む。

このような構成によると、被処理基板の表面に取り付けられたマスク部材について、マスク部材と離隔した位置でマスク部材を冷却可能な冷却部材で冷却することができる。そうすると、冷却時において、マスク部材と他の部材とが接触することはなく、マスク部材の冷却時におけるマスク部材の損傷を防止することができる。また、冷却部材とマスク部材とは非接触の関係であり、冷却部材とマスク部材との厳密な位置決め等も必要がない。したがって、効率的に、マスク部材の冷却を行うことができる。

また、冷却部材は、クライオパネルを含むよう構成してもよい。クライオパネルは、極低温を維持することができる板状の部材である。

また、クライオポンプを備えるよう構成してもよい。

また、冷却機構は、被処理基板を冷却するときの被処理基板の位置および冷却部材が設けられた位置を含む領域と、処理室内の他の領域とを仕切るようにして設けられ、熱を反射する熱反射部材を含むよう構成してもよい。

また、冷却部材のうち、被処理基板に対向する領域の熱放射率は、被処理基板に対向しない領域の熱放射率よりも高くなるよう構成してもよい。

また、処理室内において、被処理基板を搬送する搬送機構を備え、冷却部材は、搬送機構により搬送される被処理基板の被処理面と対面する位置に設けられるよう構成してもよい。

また、被処理基板のうち、マスク部材が取り付けられる面は、鉛直方向の下方側であり、蒸着機構は、処理室内に蒸着ガスを供給するヘッド部を含み、冷却部材およびヘッド部は、それぞれ搬送機構の搬送方向に間隔を開けて、搬送経路の鉛直方向の下方側にそれぞれ設けられるよう構成してもよい。

この発明の一実施形態に係る成膜装置によって成膜される被処理基板の一部を示す概略断面図である。図１に示す被処理基板を支持部材により支持した状態を示す概略断面図である。この発明の一実施形態に係る成膜装置の要部を示す概略図である。図３に示す成膜装置を、図３中の矢印ＩＶの方向から見た概略断面図である。マスク部材の温度と被処理基板の位置との関係を示すグラフである。この発明の他の実施形態に係る成膜装置の一部を示す概略図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。まず、蒸着により成膜が行われる被処理基板の構成について説明する。

図１は、有機材料が蒸着される被対象物である被処理基板の一部を示す概略断面図である。なお、図１においては、図１中の矢印Ｉで示す紙面の下方向を、鉛直方向とする。また、理解の容易の観点から、後述するマスク部材の厚みについては、単に太線で誇張して図示している。

図１を参照して、有機材料が蒸着される被対象物である被処理基板１１は、薄板状の部材から構成されている。被処理基板１１は、板厚方向、この場合、図１中の矢印Ｉで示す方向から見た場合に、略矩形状である。被処理基板１１の大きさとしては、例えば、縦方向の長さが約７３０ｍｍであって、横方向の長さが約９２０ｍｍであるものが採用される。図１中の長さＬ_１で示される被処理基板１１の厚み、すなわち、被処理基板１１の鉛直方向の下方側に位置する面１２と被処理基板１１の鉛直方向の上方側に位置する面１３との板厚方向の長さとしては、例えば、約７００μｍが採用される。被処理基板１１の材質としては、例えば、ガラスが選択される。

被処理基板１１のうち、板厚方向の一方の面に対して、有機材料の蒸着による成膜が行われる。この実施形態においては、蒸着される面１２は、被処理基板１１の鉛直方向の下方側に位置する面１２である。

なお、このような有機材料が蒸着される被処理基板１１により製造される素子については、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ））を構成する素子や有機ＥＬ素子として有効に利用される。

被処理基板１１には、パターンが形成されたマスク部材１４が取り付けられる。マスク部材１４についても、被処理基板１１と同様に、薄板状である。マスク部材１４の外形形状は、被処理基板１１の外形形状と等しく構成されている。図１中の長さＬ_２で示されるマスク部材１４の厚み、すなわち、マスク部材１４の鉛直方向の下方側に位置する面１５とマスク部材１４の鉛直方向の上方側に位置する面１６との板厚方向の長さとしては、例えば、約５０μｍが採用される。マスク部材１４には、蒸着により成膜を行う領域を開口１７のパターンとして厚み方向に貫通させたパターン形状が形成されている。マスク部材１４の材質としては、例えば、常温付近で熱膨張係数が非常に小さいインバー材が用いられる。インバー材は、例えば、ニッケルと鉄との合金から構成される。

マスク部材１４は、被処理基板１１の鉛直方向の下方側に位置において、被処理基板１１に取り付けられる。ここで、マスク部材１４の構成材料であるインバー材は、磁性を有する材料である。そこで、被処理基板１１に対するマスク部材１４の取り付けに際しては、磁石１８が用いられる。被処理基板１１の鉛直方向の上方側の面１３に載置するようにして複数の磁石１８を配置すると、被処理基板１１の鉛直方向の下方側に配置させたマスク部材１４は、磁石１８の磁力によって、被処理基板１１側に引きつけられる。このようにして、マスク部材１４は、被処理基板１１の蒸着面となる鉛直方向の下方側の面１２と当接するように取り付けられる。この場合、被処理基板１１は、磁石１８とマスク部材１４とに挟まれる状態となる。

次に、このようにマスク部材１４が取り付けられた被処理基板１１に対して蒸着による成膜を行う成膜装置の構成について説明する。図２は、後述する成膜装置２１に備えられ、被処理基板１１を支持する支持部材の一部を示す概略断面図である。図３は、この発明の一実施形態に係る成膜装置２１の要部を示す概略図である。図４は、図３に示す成膜装置２１に備えられる第三の処理室の内部を、図３中の矢印ＩＶの方向から見た概略断面図である。なお、図２は、図３中の矢印ＩＩＩの方向から見た図に相当する。また、図２においては、図１と同様に、紙面の下方向を、鉛直方向とする。なお、図３および図４においては、理解の容易の観点から、後述する被処理基板１１を支持する支持部材としてのトレイの図示を省略している。

図１〜図４を参照して、成膜装置２１は、パターンが形成されたマスク部材１４をその表面、具体的には、鉛直方向の下方側の面１２に取り付けた被処理基板１１に対して蒸着による成膜を行う。成膜装置２１は、鉛直方向の下方側に位置する面１２の蒸着を行ういわゆるフェイスダウン方式の蒸着を採用するものである。また、成膜装置２１は、成膜装置２１の全体の制御、例えば、後述する処理室内の圧力の制御や後述するクライオパネルの作動の制御等を行う制御部（図示せず）を備える。

成膜装置２１は、被処理基板１１を支持する支持部材としてのトレイ２２を備える。特に、図２を参照して、トレイ２２は、薄板状であり、その中央には、板厚方向に貫通する貫通孔２３が設けられている。トレイ２２は、貫通孔２３の外方側に位置する枠部２４と、枠部２４から内方側、すなわち、貫通孔２３側に延びる突起部２５とを備える。枠部２４の外形形状は、被処理基板１１の外形形状よりもやや大きく構成されている。突起部２５は、この枠部２４の内径側の壁面２６の下方側の部分から内方側に突出するようにして設けられている。突起部２５のうち、上方向に位置する面２７に載置するようにして、被処理基板１１が支持される。具体的には、被処理基板１１の下方側の面１２と突起部２５の上方側の面２７との間に、マスク部材１４の一部が介在する形となる。貫通孔２３の鉛直方向の下方側の開口の大きさは、突起部２５に被処理基板１１を支持させた際に、成膜を行う領域が、下方側から見て露出する程度の大きさである。

成膜装置２１は、その内部に被処理基板１１を収容可能な処理室３０を備える。処理室３０は、処理前、すなわち、被処理基板１１に対する成膜材料の蒸着前の被処理基板１１を収容する第一の処理室３１と、第一の処理室３１と隣接して設けられ、被処理基板１１に対する成膜材料の蒸着を行う第二の処理室３２と、第二の処理室３２と隣接して設けられ、マスク部材を冷却する第三の処理室３３と、第三の処理室３３と隣接して設けられ、被処理基板１１に対する成膜材料のさらなる蒸着を行う第四の処理室３４とを含む。それぞれの処理室３１、３２、３３、３４は、壁によって仕切られている。それぞれの処理室３１〜３４の境界に位置する壁には、図３において点線で示すように、それぞれの処理室３１〜３４の間で被処理基板１１を搬送可能なように、開口が設けられている。全ての処理室３１〜３４の内部は、蒸着が可能な程度、例えば、真空程度に減圧されている。また、図示はしないが、各処理室３１〜３４を搬送可能に設けられる開口については、それぞれゲートバルブが設けられている。このゲートバルブの開閉により、各処理室３１〜３４を仕切り、閉じた空間とすることができる。

成膜装置２１は、被処理基板１１を搬送する搬送機構（図示せず）を備える。搬送機構は、上記したそれぞれの処理室３１〜３４の境界に位置する壁に設けられた開口を利用し、被処理基板１１を、第一の処理室３１から第二の処理室３２、第三の処理室３３を経由して、第四の処理室３４、さらには、成膜装置２１の外部まで図３中の矢印ＩＩＩの方向に搬送する。搬送機構による搬送について簡単に説明すると、トレイ２２のうちの枠部２４の両端部側に、図示しない回転可能な搬送コロを配置させる。搬送コロは、処理室３０に設けられている。そしてこの搬送コロを回転させるようにして、被処理基板１１を支持したトレイ２２を、図３中の矢印ＩＩＩの方向に搬送する。このようにして、搬送機構により、被処理基板１１をトレイ２２ごと搬送する。なお、以下の説明においては、被処理基板１１が搬送される方向を、下流側とし、その逆の方向を上流側とする。また、図３および図４において、搬送機構による被処理基板１１の搬送経路３５を、一点鎖線で示している。ここで、トレイ２２は、搬送機構の一部を構成する。

４つの処理室３１〜３４のうち、最も上流側に位置する第一の処理室３１の内部には、蒸着前の被処理基板１１を保持する保持台３６が設けられている。この保持台３６により、蒸着を行う前の被処理基板１１を保持する。

第一の処理室３１の下流側に位置する第二の処理室３２の内部においては、被処理基板１１に対する成膜材料の蒸着が行われる。すなわち、第二の処理室３２には、被処理基板１１のうちのマスク部材１４が取り付けられた面１２に対する蒸着機構３７ａが設けられている。蒸着機構３７ａは、材料ガスを供給する５つのヘッド部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅを含む。この実施形態においては、搬送方向、すなわち、図３中の矢印ＩＩＩで示す方向において所定の間隔を開けて、５つのヘッド部３８ａ〜３８ｅが設けられている。５つのヘッド部３８ａ〜３８ｅは、例えば、有機ＥＬ素子を構成する材料のうち、青色成分を構成する成膜材料の一部を供給する。被処理基板１１に対して、最も上流側に位置するヘッド部３８ａ、すなわち、この場合、第一のヘッド部３８ａから順に、被処理基板１１に対する蒸着が順次行われる。なお、このヘッド部３８ａ〜３８ｅは、蒸着時、すなわち、材料ガスを供給する際に、高温を発する部材となる。

第二の処理室３２の下流側に位置する第三の処理室３３には、マスク部材１４の冷却を行う冷却機構が設けられている。第三の処理室３３および冷却機構の構成の詳細については、後述する。

第三の処理室３３の下流側には、被処理基板１１に対するさらなる蒸着を行う第四の処理室３４が設けられている。第四の処理室３４に設けられる蒸着機構３７ｂは、第二の処理室３２に設けられる蒸着機構３７ａと同様に、５つのヘッド部３８ｆ、３８ｇ、３８ｈ、３８ｉ、３８ｊを含む。５つのヘッド部３８ｆ〜３８ｊは、例えば、有機ＥＬ素子を構成する材料のうち、赤色成分を構成する成膜材料の一部を供給する。第四の処理室３４に設けられる蒸着機構３７ｂは、第二の処理室３２に設けられる蒸着機構３７ａと基本的に同様の構成であるため、その説明を省略する。なお、図示はしないが、必要により、緑色成分を構成する成膜材料の一部を供給するヘッド部を備えた第五の処理室を備える構成としてもよい。

ここで、簡単に上記した成膜装置２１における成膜方法について説明すると、以下の通りである。マスク部材１４が蒸着される面１２に取り付けられた被処理基板１１は、まず、第一の処理室３１に搬入される。その後、被処理基板１１は、成膜装置２１に備えられる搬送機構により、まず、第二の処理室３２に搬送される。そして、第二の処理室３２内において、５つのヘッド部３８ａ〜３８ｅを含む蒸着機構３７ａにより、被処理基板１１の鉛直方向の下方側に位置する面１２に対して蒸着が行われ、薄膜が形成される。その後、搬送機構により、第三の処理室３３内に搬送される。この第三の処理室３３内において、マスク部材１４が冷却される。次に、搬送機構により、第四の処理室３４内に搬送され、５つのヘッド部３８ｆ〜３８ｊを含む蒸着機構３７ｂにより、再び蒸着による成膜が行われる。その後、第四の処理室３４内における蒸着が完了し、成膜装置２１外へ搬出される。このようにして、被処理基板１１に対する蒸着による成膜を行う。

このような成膜装置２１は、いわゆるインライン方式を採用するものであり、連続的に数種類の蒸着を行うことができ、スループットを向上させることができるものである。

なお、この実施形態においては、成膜装置２１は、蒸着機構３７ａ、３７ｂを設けた２つの処理室３２、３４と、冷却機構を設けた１つの処理室３３とを含む構成としたが、これに限らず、成膜装置２１は、必要に応じて、さらに複数の蒸着機構を備えた処理室、および、さらに複数の冷却機構を備えた処理室を含む構成としてもよい。

また、上記した蒸着については、例えば、共蒸着のような方式も採用される。すなわち、第一の低分子化合物から構成される第一の成膜蒸着ガスと、第一の低分子化合物とは異なる第二の低分子化合物から構成される第二の成膜蒸着ガスとを共に供給して、被処理基板１１の蒸着面で双方の化合物を反応させるようにして蒸着する工程も含むものである。この場合、例えば、上記した第一のヘッド部３８ａから青色成分を構成する材料ガスを供給し、第二のヘッド３８ｂとして、青色成分を構成する材料であるが、第一のヘッド部３８ａから供給される材料ガスと少し色味等の異なる材料ガスを供給する構成としてもよい。さらに、第三のヘッド部３８ｃとして、第一のヘッド部３８ａ、第二のヘッド部３８ｂと色味等の異なる材料ガスを供給する構成としてもよい。こうすることにより、蒸着により形成される薄膜の成膜方向、すなわち、膜厚の方向に色味のグラデーションを付けた成膜を行うことができる。また、もちろん蒸着の材料として、金属材料を選択してもよく、有機材料と金属材料の共蒸着を行ってもよい。

ここで、第三の処理室３３の内部には、冷却機構４０に含まれる冷却部材として、２枚の板状のクライオパネル４１ａ、４１ｂが設けられている。ここでまず、図３および図４中の紙面右側に位置する上流側の第一のクライオパネル４１ａの構成について説明する。

第一のクライオパネル４１ａは、具体的には、平らな薄板状である。第一のクライオパネル４１ａは、鉛直方向の上方向から見た場合、すなわち、図３に示す状態から見た場合において、略矩形状である。第一のクライオパネル４１ａは、極低温、具体的には、例えば、−（マイナス）１３０℃〜−１５０℃程度となるように維持されている。

第一のクライオパネル４１ａのうちの鉛直方向の上方向に位置する一方の面４２ａは、被処理基板１１が搬送される搬送経路３５に対面するように設けられている。すなわち、第一のクライオパネル４１ａのうちの鉛直方向の上方向に位置する一方の面４２ａは、搬送機構により搬送される被処理基板１１の被処理面に対面するように設けられている。図４中の長さＬ_３で示す被処理基板１１の搬送経路３５と第一のクライオパネル４１ａの鉛直方向の上方向に位置する面４２ａとの間の鉛直方向の長さは、例えば、約５０ｍｍ〜６０ｍｍが採用される。

第一のクライオパネル４１ａのうちの鉛直方向の下方向に位置する他方の面４３ａには、鉛直方向に延びる棒状の連結部４４ａが連結されている。この連結部４４ａにより、後述する第一のクライオパネル４１ａと冷凍機４５ａとが連結されている。また、この連結部４４ａにより、第一のクライオパネル４１ａは、第三の処理室３３内の所定の箇所に配置されるよう支持されている。冷凍機４５ａは、連結部４４ａの鉛直方向の下方側に連結されている。冷凍機４５ａは、第三の処理室３３の外部、具体的にはこの場合、第三の処理室３３の鉛直方向の下方側に配置されている。この冷凍機４５ａを用いて、第一のクライオパネル４１ａを極低温となるように維持している。

第一のクライオパネル４１ａは、全体として温度が均一であることが好ましい。第一のクライオパネル４１ａの材質については、第一のクライオパネル４１ａ内における温度の均一性の確保の観点から、例えば、無酸素銅が選択される。

第一のクライオパネル４１ａのうち、被処理基板１１に対向する領域、この実施形態においては、第一のクライオパネル４１ａの鉛直方向の上方側に位置する面４２ａの熱放射率は、被処理基板１１に対向しない領域、この実施形態においては、第一のクライオパネル４１ａの鉛直方向の下方側の面４３ａおよび第一のクライオパネル４１ａの側面４６ａの熱放射率よりも高く構成されている。この場合、具体的には、第一のクライオパネル４１ａの鉛直方向の上方側に位置する面４２ａの熱放射率は、０．８以上１．０未満程度となるように構成されている。第一のクライオパネル４１ａの鉛直方向の上方側に位置する面４２ａには、例えば、無電解Ｎｉ（ニッケル）黒めっき処理が施されている。一方、第一のクライオパネル４１ａの鉛直方向の下方側に位置する面４３ａおよび第一のクライオパネル４１ａの側面４６ａの熱放射率は、０．２以下程度となるように構成されている。第一のクライオパネル４１ａの鉛直方向の下方側に位置する面４３ａおよび第一のクライオパネル４１ａの側面４６ａには、例えば、光沢Ｎｉ（ニッケル）めっき処理が施されている。

なお、第一のクライオパネル４１ａの下流側に配置される第二のクライオパネル４１ｂの構成については、第一のクライオパネル４１ａの構成と同様であるので、そのほとんどの詳細な説明を省略する。第二のクライオパネル４１ｂの下方側には、連結部４４ｂ、および冷凍機４５ｂが設けられている。第二のクライオパネル４１ｂの鉛直方向の上方側に位置する面４２ｂの熱放射率は、０．８以上１．０未満程度となるように、無電解Ｎｉ（ニッケル）黒めっき処理が施されている。第二のクライオパネル４１ｂの鉛直方向の下方側に位置する面４３ｂおよび第二のクライオパネル４１ｂの側面４６ｂの熱放射率は、０．２以下程度となるように、光沢Ｎｉ（ニッケル）めっき処理が施されている。

第一のクライオパネル４１ａと第二のクライオパネル４１ｂとは、被処理基板１１の搬送方向において間隔を開けて設けられている。第一のクライオパネル４１ａと第二のクライオパネル４１ｂとは、第一のクライオパネル４１ａのうちの下流側に位置する側面４６ａと、第二のクライオパネル４１ｂのうちの上流側に位置する側面４６ｂとの間の搬送方向の長さＬ_４で示されるものである。第一のクライオパネル４１ａと第二のクライオパネル４１ｂとが設けられる搬送経路３５からの鉛直方向の位置については、等しく構成されている。第一のクライオパネル４１ａと第二のクライオパネル４１ｂとは、図３で示す状態で見た場合に、いわゆる平行に設けられている。

第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂは、被処理基板１１が図４に示す位置に搬送機構により搬送された際に、被処理基板１１の鉛直方向の下方側に位置する面１２に取り付けられたマスク部材１４を冷却する。これら第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂはそれぞれ、マスク部材１４と離隔した位置でマスク部材１４を冷却可能である。

また、第三の処理室３３の内部には、冷却機構４０に含まれ、熱を反射する２つの熱反射部材５１ａ、５１ｂが設けられている。鉛直方向の上方側に位置する第一の熱反射部材５１ａは、水平方向、すなわち、被処理基板１１の搬送方向に延びる第一の延出部５２ａと、第一の延出部５２ａの搬送方向の上流側および下流側の両端部から鉛直方向下方側に延びる第一の突出部５３ａとを含む。第一の突出部５３ａの鉛直方向の下方側への突出の長さは、第一の延出部５２ａが設けられた鉛直方向の位置から、搬送経路３５に至らない程度である。第一の熱反射部材５１ａは、鉛直方向の下方側が開口したいわゆる断面略コの字状である。一方、鉛直方向の下方側に位置する第二の熱反射部材５１ｂは、水平方向、すなわち、被処理基板１１の搬送方向に延びる第二の延出部５２ｂと、第二の延出部５２ｂの搬送方向の上流側および下流側の両端部から鉛直方向下方側に延びる第二の突出部５３ｂとを含む。第二の突出部５３ｂの鉛直方向の上方側への突出の長さは、第二の延出部５２ｂが設けられた鉛直方向の位置から、搬送経路３５に至らない程度である。なお、第二の延出部５２ｂには、２つの支持部材４４ａ、４４ｂが貫通するように、図示しない２つの開口部が設けられている。第二の延出部５２ｂの鉛直方向の位置は、第三の処理室３３の底壁５４よりも上側であり、第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂよりも下側である。第二の熱反射部材５１ｂは、鉛直方向の上方側が開口したいわゆる断面略コの字状である。

これら第一および第二の熱反射部材５１ａ、５１ｂは、被処理基板１１を冷却するときの被処理基板１１の位置および冷却部材である第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂが設けられた位置を含む領域５５ａと、処理室内の他の領域、ここでは、第三の処理室３３内の他の領域５５ｂとを仕切るようにして設けられている。なお、第一および第二の熱反射部材５１ａ、５１ｂのうち、領域５５ａ側に位置する面については、熱放射率が０．２以下程度となるように、光沢Ｎｉ（ニッケル）めっき処理が施されている。なお、第一および第二の熱反射部材５１ａ、５１ｂについては、ＳＵＳ（ＳｔｅｅｌＵｓｅＳｔａｉｎｌｅｓｓ）の研磨材を用いることにしてもよい。また、第一および第二の熱反射部材５１ａ、５１ｂは、２重に設けることにしてもよいし、３重以上に設けることにしてもよい。すなわち、多重に設けることにしてもよい。

また、成膜装置２１は、処理室３０内、具体的には、第三の処理室３３内の減圧を行うクライオポンプ５６を備える。クライオポンプ５６は、バルブ５７を介して、第三の処理室３３の鉛直方向の下方側に配置されている。クライオポンプ５６により、第三の処理室３３内の圧力を極低圧に下げることができる。また、クライオポンプ５６は、第三の処理室３３内における水分等を吸着させて捕捉し、第三の処理室３３内から第三の処理室３３の外へ排出することができる。

また、第三の処理室３３には、被処理基板１１の温度およびマスク部材１４の温度を非接触で測定する２つの放射温度計５８ａ、５８ｂが設けられている。第一および第二の放射温度計５８ａ、５８ｂは、第三の処理室３３の底壁５４に取り付けられるようにして設けられている。上流側に位置する第一の放射温度計５８ａは、第一のクライオパネル４１ａが設けられた搬送方向の位置よりも上流側に設けられている。下流側に位置する第二の放射温度計５８ｂは、第二のクライオパネル４１ｂが設けられた搬送方向の位置よりも下流側に設けられている。第一および第二の放射温度計５８ａ、５８ｂによる被処理基板１１の温度およびマスク部材１４の温度の測定により、被処理基板１１およびマスク部材１４の冷却部材による冷却前後の温度を把握することができる。

以上より、このような成膜装置２１は、被処理基板１１の表面である鉛直方向の下方側の面１２に取り付けられたマスク部材１４について、マスク部材１４と離隔した位置でマスク部材１４を冷却可能な冷却部材である第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂで冷却することができる。そうすると、冷却時において、マスク部材１４と他の部材とが接触することはなく、マスク部材１４の冷却時におけるマスク部材１４の損傷を防止することができる。また、第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂとマスク部材１４とは、非接触の関係であり、厳密な位置決め等も必要がない。したがって、効率的に、マスク部材１４の冷却を行うことができる。

この場合、冷却部材として２つのクライオパネル４１ａ、４１ｂを用いているため、第三の処理室３３内の水分の吸着を行うこともできる。有機材料の蒸着においては、水分はできるだけ少ないことが好ましい。したがって、このようなクライオパネル４１ａ、４１ｂを冷却部材として用いた場合、蒸着により成膜される薄膜を、高品質な膜とすることができる。

さらにこの場合、いわゆるインラインでの成膜を効率よく行うことができる。すなわち、蒸着による成膜の被対象物である被処理基板１１の一方向への搬送において、蒸着機構３７ａ、３７ｂにより数回に亘って行われる蒸着工程において温度が上昇したマスク部材１４に対して、冷却部材としてクライオパネル４１ａ、４１ｂによる効率的な冷却を行うことにより、スループットの向上を図ることができる。

また、この場合、冷却機構４０は、第一および第二の熱反射部材５１ａ、５１ｂを含む構成であるため、効率的にマスク部材１４を冷却することができる。すなわち、第一および第二の熱反射部材５１ａ、５１ｂにより、被処理基板１１を冷却するときの被処理基板１１の位置および第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂが設けられた位置を含む領域５５ａと、第三の処理室３３内の他の領域５５ｂとを仕切ることができるため、第一および第二のクライオパネル４１ａ、４１ｂによるマスク部材１４の冷却効果を高めることができる。なお、上記した第一および第二の熱反射部材５１ａ、５１ｂを多重に設ける構成とすれば、冷却効果をより高めることができる。

また、この場合、成膜装置２１は、クライオポンプ５６を備える構成であり、第三の処理室３３にクライオポンプ５６が設けられているため、クライオパネル４１ａ、４１ｂに吸着した水分をクライオポンプ５６によって効率的に取り除くことができる。具体的には、クライオパネル４１ａ、４１ｂによる冷却を行わない時に、クライオパネル４１ａ、４１ｂの温度を常温に戻す。そうすると、クライオパネル４１ａ、４１ｂから第三の処理室３３内に水分が排出される。この第三の処理室３３内に排出された水分を、クライオポンプ５６を作動させて回収することができ、クライオポンプにより回収した水分を第三の処理室３３の外部に排出することができる。

ここで、成膜装置２１によるマスク部材１４の温度と搬送方向における被処理基板１１の位置との関係について説明する。図５は、マスク部材１４の温度と被処理基板１１の位置との関係を示すグラフである。図５中の縦軸は、温度（℃）を示し、横軸は、被処理基板１１の位置を示す。図５に示すグラフの横軸において、位置Ｐ_１は、図３中の位置Ｐ_１に相当する第一の処理室３１と第二の処理室３２との境界部分を示し、位置Ｐ_２は、図３中の位置Ｐ_２に相当する第二の処理室３２と第三の処理室３３との境界部分を示し、位置Ｐ_３は、図３中の位置Ｐ_３に相当する第三の処理室３３と第四の処理室３４との境界部分を示し、位置Ｐ_４は、図３中の位置Ｐ_４に相当する第四の処理室３４の出口付近の部分を示す。

図５を参照して、まず、位置Ｐ_１から位置Ｐ_２に向かって被処理基板１１を搬送すると、蒸着機構３７ａによる５回の蒸着に伴い、マスク部材１４の温度が上昇していく。この場合、具体的には、２０℃から４５℃付近までマスク部材１４の温度が上昇する。そして、位置Ｐ_２から位置Ｐ_３に向かって被処理基板１１を搬送すると、冷却機構４０によるマスク部材１４の冷却が行われる。そうすると、マスク部材１４の温度は、冷却により下降する。この場合、具体的には、４５℃付近から２０℃程度までマスク部材１４の温度が下降する。その後、位置Ｐ_３から位置Ｐ_４に向かって被処理基板１１を搬送すると、再び蒸着機構３７ｂによる５回の蒸着に伴い、マスク部材１４の温度が上昇していくが、位置Ｐ_４で搬出される。このように、蒸着機構３７ａ、３７ｂにおいては、実質的にマスク部材１４の温度差を２５℃程度とすることができる。

なお、上記の実施の形態においては、上流側に位置する第二の処理室に蒸着機構を設け、下流側に位置する第三の処理室に冷却機構を設けることとしたが、これに限らず、蒸着機構が設けられる処理室と冷却機構が設けられる処理室とが同じになるよう構成してもよい。

図６は、この場合の成膜装置の一部を示す概略図である。図６を参照して、この発明の他の実施形態に係る成膜装置６１は、パターンが形成されたマスク部材をその表面に取り付けた被処理基板に対して成膜を行う。成膜装置６１は、その内部に被処理基板を収容可能な処理室６２と、被処理基板のうちのマスク部材が取り付けられた面に対する蒸着を行う蒸着機構６３と、マスク部材を冷却する冷却機構６４とを備える。冷却機構６４は、マスク部材と離隔した位置でマスク部材を冷却可能な冷却部材としての４つのクライオパネル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄを含む。また、蒸着機構６３は、材料ガスを供給する５つのヘッド部６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅを含む。５つのヘッド部６６ａ〜６６ｅは、図６中の矢印ＩＩＩで示す搬送方向に間隔を開けて設けられている。

ここで、４つのクライオパネル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄはそれぞれ、５つのヘッド部６６ａ〜６６ｅの間に介在するように設けられている。具体的には、最も上流側に位置する第一のヘッド部６６ａと、第一のヘッド部６６ａの左隣側であって、第一のヘッド部６６ａの下流側に位置する第二のヘッド部６６ｂとの間に、最も上流側に位置する第一のクライオパネル６５ａが設けられている。同様に、第二のヘッド部６６ｂと第三のヘッド部６６ｃとの間に第二のクライオパネル６５ｂ、第三のヘッド部６６ｃと第四のヘッド部６６ｄとの間に第三のクライオパネル６５ｃ、第四のヘッド部６６ｄと第五のヘッド部６６ｅとの間に第四のクライオパネル６５ｄが設けられている。

このような構成とすることにより、より効率的に、マスク部材の冷却を行うことができる。すなわち、蒸着工程の前後におけるマスク部材の温度差をより小さくすることができ、より精密なパターン形状の蒸着を行うことができる。また、効率的な水分の吸着も行うことができ、膜質の向上も図ることができる。なお、図６に示す実施形態において、クライオポンプを処理室６２に設ける構成としてもよい。

この場合、上記した熱反射部材を、クライオパネルとヘッド部との間に設ける構成としてもよい。例えば、各クライオパネル６５ａ〜６５ｄと各ヘッド部６６ａ〜６６ｅとの間に、それぞれ熱反射部材を設ける構成としてもよい。さらにこの場合も、熱反射部材を多重に設ける構成としてもよい。また、クライオパネルとヘッド部との間に熱反射部材を設ける場合について、この熱反射部材自体の冷却を行う熱反射部材冷却機構を設けることとしてもよい。こうすることにより、より効率的なクライオパネルによる冷却を行うことができる。この場合、熱反射部材自体の冷却を行う熱反射部材冷却機構としては、水冷式のものを採用することができる。

ここで、上記の実施の形態においては、ヘッド部の大きさをクライオパネルの大きさよりも大きく図示しているが、これに限らず、ヘッド部の大きさがクライオパネルの大きさよりも小さくても構わないし、ヘッド部の大きさとクライオパネルの大きさとが同じであってもよい。

また、上記の実施の形態においては、各処理室を壁によって仕切ることとしたが、これに限らず、各処理室を壁によって仕切らない構造、すなわち、一つの処理室において、蒸着機構と冷却機構を設けてもよい。こうすることにより、ゲートバルブの開閉等の時間を短縮することができ、さらなるスループットの向上を図ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、マスク部材の被処理基板に対する取り付けにおいては、磁石を用いることにしたが、これに限らず、他の方法、例えば、マスク部材を被処理基板に保持させる保持機構によりマスク部材を被処理基板に取り付けることにしてもよい。

また、上記の実施の形態において、熱反射部材を鉛直方向の上下方向に設けることとしたが、これに限らず、鉛直方向の上方側のみに設けることとしてもよいし、鉛直方向の下方側にのみ設けることとしてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、成膜装置は、被処理基板を搬送する搬送機構を備えることとしたが、これに限らず、被処理基板を搬送する搬送機構を備えず、蒸着機構や冷却機構を搬送する構成としてもよい。

また、上記の実施の形態においては、搬送機構は、搬送コロを用いて被処理基板を搬送することとしたが、これに限らず、搬送機構は、他の搬送方法により被処理基板を搬送してもよい。例えば、磁気や気流を利用して被処理基板を浮上させ、その後被処理基板を搬送させる浮上搬送のような構成としてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、蒸着される面が鉛直方向に向く場合について説明したが、これに限らず、逆の方向、すなわち、蒸着される面が上側に向く場合についても適用される。この場合、冷却部材は、処理室の上側に配置されるようにするとよい。さらには、被処理基板を立てて搬送する場合、すなわち、図３を用いて説明すると、蒸着される面である被処理基板の板厚方向の一方の面が、図３中の矢印ＩＶの方向またはその逆の方向に位置する場合についても適用される。この場合について、蒸着される面の側に、冷却部材を設けるようにすればよい。

また、上記の実施の形態においては、クライオパネルは、搬送機構により搬送される被処理基板の搬送経路と離隔した位置に固定して設けられることとしたが、これに限らず、クライオパネルを移動可能な構成とし、マスク部材を冷却する際に、クライオパネルを移動させて、冷却可能な位置に配置するよう設けてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、冷却部材としてクライオパネルを用いることとしたが、これに限らず、非接触でマスク部材を冷却可能なものであれば、他の冷却部材であってもよい。

また、上記の実施の形態においては、クライオポンプを備える構成としたが、これに限らず、例えば、クライオポンプの代わりに、ウォーターポンプおよびターボ分子ポンプを組み合わせたものを採用することもできる。

なお、上記の実施の形態においては、被処理基板としてガラス基板を用いることとしたが、これに限らず、被処理基板として他の基板、例えば、シリコン基板を用いる場合にも、十分に適用できるものである。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１１被処理基板、１２，１３，１５，１６，２６，２７，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４６ａ，４６ｂ面、１４マスク部材、１７開口、１８磁石、２１，６１成膜装置、２２トレイ、２３貫通孔、２４枠部、２５突起部、３１，３２，３３，３４，６２処理室、３５搬送経路、３６保持台、３７ａ，３７ｂ，６３蒸着機構、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ，３８ｅ，３８ｆ，３８ｇ，３８ｈ，３８ｉ，３８ｊ，６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ，６６ｅヘッド部、４０，６４冷却機構、４１ａ，４１ｂ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄクライオパネル、４４ａ，４４ｂ支持棒、４５ａ，４５ｂ冷凍機、５１ａ，５１ｂ熱反射部材、５２ａ，５２ｂ延出部、５３ａ，５３ｂ突出部、５４底壁、５５ａ，５５ｂ領域、５６クライオポンプ、５７バルブ、５８ａ，５８ｂ放射温度計。

Claims

パターンが形成されたマスク部材をその表面に取り付けた被処理基板に対して成膜を行う成膜装置であって、
その内部に前記被処理基板を収容可能な処理室と、
前記被処理基板のうちの前記マスク部材が取り付けられた面に対する蒸着を行う蒸着機構と、
前記マスク部材を冷却する冷却機構とを備え、
前記冷却機構は、前記マスク部材と離隔した位置で前記マスク部材を冷却可能な冷却部材を含む、成膜装置。
前記冷却部材は、クライオパネルを含む、請求項１に記載の成膜装置。
クライオポンプを備える、請求項１または２に記載の成膜装置。
前記冷却機構は、前記処理室内において、前記被処理基板を冷却するときの前記被処理基板の位置および前記冷却部材が設けられた位置を含む領域と前記処理室内の他の領域とを仕切るようにして設けられ、熱を反射する熱反射部材を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
前記冷却部材のうち、前記被処理基板に対向する領域の熱放射率は、前記被処理基板に対向しない領域の熱放射率よりも高い、請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置。
前記処理室内において前記被処理基板を搬送する搬送機構を備え、
前記冷却部材は、前記搬送機構により搬送される前記被処理基板の被処理面と対面する位置に設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載の成膜装置。
前記被処理基板のうち、前記マスク部材が取り付けられる面は、鉛直方向の下方側の面であり、
前記蒸着機構は、前記処理室内に蒸着ガスを供給するヘッド部を含み、
前記冷却部材および前記ヘッド部は、それぞれ前記搬送機構の搬送方向に間隔を開けて、前記搬送経路の鉛直方向の下方側にそれぞれ設けられる、請求項６に記載の成膜装置。