JP2019099910A - 成膜装置、成膜方法、及び電子デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電チャックと基板との間、及びマグネット板とマスクとの間で相対的な位置ずれが発生した場合にも、静電チャックを基板に対して位置調整することができ、マグネット板をマスクに対して位置調整することができる技術を提供する。【解決手段】マスクを介して基板に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、蒸着工程が行われる空間を定める真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設置され、基板を吸着するための基板吸着手段と、前記真空チャンバ内で前記基板吸着手段の上に設けられ、マスクに磁力を印加するための磁力印加手段と、前記真空チャンバの第１外部面上に設置され、前記基板吸着手段及び前記磁力印加手段を、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向、及び、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向を軸にした回転方向中少なくとも一つの方向に移動或いは回転させるためのアライメントステージとを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関するもので、基板吸着手段の昇降機構と磁力印加手段の昇降機構とを、アライメントステージに搭載した構造を持つ成膜装置及びこれを用いる成膜方法に関するものである。

最近、フラットパネル表示装置として有機ＥＬ表示装置が脚光を浴びている。有機ＥＬ表示装置は自発光ディスプレイであり、応答速度、視野角、薄型化などの特性が液晶パネルディスプレイより優れており、モニタ、テレビ、スマートフォンに代表される各種携帯端末などで既存の液晶パネルディスプレイを早いスピードで代替している。また、自動車用ディスプレイ等にも、その応用分野を広げている。

有機ＥＬ表示装置の素子は２つの向かい合う電極（カソード電極、アノード電極）の間に発光を起こす有機物層が形成された基本構造を持つ。有機ＥＬ表示装置素子の有機物層及び電極層は、成膜装置の真空チャンバの下部に設けられた蒸着源を加熱することで蒸発された蒸着材料を画素パターンが形成されたマスクを通じて真空チャンバ上部に置かれた基板（の下面）に蒸着させることで形成される。

このような上向蒸着方式の成膜装置の真空チャンバ内において、基板は基板ホルダによって保持されるが、基板（の下面）に形成された有機物層や電極層に損傷を与えないように基板の下面の周縁部が基板ホルダの支持部及びクランプによって保持される。しかし、この場合、基板のサイズが大きくなるにつれて、基板ホルダの支持部及びクランプによって支持されない基板の中央部が基板の自重によって撓む。これは基板のマスクに対するアライメント精度及び基板とマスクとの密着精度を落とし、結果的に、基板上への蒸着精度を下げる要因となっている。

基板の自重による撓みを低減させるための方法として静電チャックを使って基板を保持する技術が検討されている。すなわち、基板の上部に静電チャックを設けて、静電チャックに電圧を印加し基板の上面を静電チャックに吸着させることで、基板の中央部が静電チャックの静電引力によって引っ張られるようになり、基板の撓みが低減される。

静電チャックを用いる従来の成膜装置においては、静電チャックに吸着された状態の基板をマスクに対して水平方向（ＸＹθ方向）に相対的に移動させることで、基板とマスクとの相対的な位置を調整するアライメント工程を行う。

このように相対的位置が調整（アライメント）された基板をマスクの上面に載置した状態で、マグネット板を基板の上部から下降させて、マグネット板を基板の上面に当接させる。マグネット板は、基板を挟んでマスクに磁力を印加することにより、基板とマスクを密着させる。

ところで、静電チャックを用いる方式の成膜装置においては、基板クランプを用いる方式の成膜装置に比べて、静電チャックと基板との間の位置調整及びマグネット板とマスクとの間の位置調整の精度が成膜精度に大きな影響を及ぼす。

つまり、基板の搬送ロボットによる基板の搬送誤差などによって静電チャックと基板と
の相対的位置が水平方向（ＸＹθ方向）にずれた状態で基板を静電チャックに吸着させる場合、基板が静電チャックにきちんと密着されなくなる。このような状態で基板のマスクに対するアライメント工程を行うと、基板のマスクに対する位置調整の精度が落ちてしまう。

また、マグネット板とこれから磁力を受けるマスクとの間の相対的位置がずれた状態でマグネット板がマスクに対して磁力を印加する場合、マスクに磁力が十分に印加されず、基板とマスクとの間の密着精度が落ちる問題がある。

本発明は、静電チャックと基板との間、及びマグネット板とマスクとの間で相対的な位置ずれが発生した場合にも、静電チャックを基板に対して位置調整することができ、マグネット板をマスクに対して位置調整することができる成膜装置、成膜方法、電子デバイスの製造方法を提供することを主な目的とする。

本発明の第１態様による成膜装置は、マスクを介して基板に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、蒸着工程が行われる空間を定義する真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設置され、基板を吸着するための基板吸着手段と、前記真空チャンバ内で前記基板吸着手段の上に設けられ、マスクに磁力を印加するための磁力印加手段と、前記真空チャンバの第１外部面上に設置され、前記基板吸着手段及び前記磁力印加手段を、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向、及び、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向を軸にした回転方向中少なくとも一つの方向に移動或いは回転させるためのアライメントステージとを含む。

本発明の第２態様による成膜方法は、マスクを介して基板に蒸着材料を蒸着するための成膜方法であって、本発明の第１態様による成膜装置の真空チャンバ内に搬入されたマスクをマスク保持台に載置する段階、前記成膜装置の前記真空チャンバ内に基板を搬入して基板保持台に載置する段階、基板吸着手段を前記基板保持台に載置された基板に対して位置調整する基板吸着手段アライメント段階、位置調整された前記基板吸着手段によって前記基板を吸着させる段階、前記基板吸着手段に吸着された基板を前記マスク保持台上に載置されたマスクに対して位置調整する基板アライメント段階、位置調整された前記基板を前記マスク上に載置する段階、及びマスクを介して基板上に蒸着材料を成膜する段階を含む。

本発明の第３態様による電子デバイス製造方法は本発明の第２態様による成膜方法を用いて電子デバイスを製造する。

本発明によると、基板吸着手段昇降機構及び磁力印加手段昇降機構を、アライメントステージ上に搭載することで、基板吸着手段と基板との間に水平方向（ＸＹθ方向）に相対的な位置ずれが発生した場合に、基板吸着手段昇降機構が搭載されたアライメントステージを基板保持台上に載置された基板に対して水平方向（ＸＹθ方向）に移動させて、基板吸着手段と基板との間の相対的な位置を調整できるようになる。また、磁力印加手段昇降機構も、アライメントステージ上に搭載されるので、磁力印加手段とマスクとの間の相対的な位置ずれが生じた場合にも、基板とマスク上に磁力印加手段を下降させる前に、磁力印加手段昇降機構が搭載されたアライメントステージをマスクに対して水平方向（ＸＹθ方向）に移動させることで、磁力印加手段とマスクとの間の相対的な位置を調整できるようになる。

これにより、基板吸着手段と基板との間の吸着精度を向上させて、アライメント工程の
精度を向上させることができ、同時に磁力印加手段による基板とマスクの密着精度を向上させることができるようになる。その結果、成膜精度を向上させることができるようになる。

図１は有機ＥＬ表示装置の製造ラインの一部の模式図である。 図２は成膜装置の模式図である。 図３は本実施例のアライメントステージの構成を示す模式図である。 図４は本実施例のアライメント工程を説明するための模式図である。 図５は有機ＥＬ表示装置の全体図及び有機ＥＬ表示装置の素子の断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明は、基板の表面に真空蒸着によってパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に好ましく適用することができる。基板の材料としては、硝子、高分子材料のフィルム、金属などの任意の材料を選択することができるし、また、蒸着材料としても、有機材料、金属性材料（金属、金属酸化物など）などの任意の材料を選択することができる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス（例えば、有機ＥＬ表示装置、薄膜太陽電池）、光学部材などの製造装置に適用可能である。その中でも、有機ＥＬ表示装置は本発明の好ましい適用例の一つである。

＜電子デバイス製造ライン＞
図１は、電子デバイスの製造ラインの構成の一部を模式的に示す上視図である。図１の製造ラインは、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば約１８００ｍｍ×約１５００ｍｍのサイズの基板に有機ＥＬの成膜を行った後、該基板をダイシングして複数の小サイズのパネルに作製される。

電子デバイスの製造ラインは、一般に、図１に示すように、複数の成膜室１１、１２と、搬送室１３とを有する。搬送室１３内には、基板１０を保持し搬送する搬送ロボット１４が設けられている。搬送ロボット１４は、例えば、多関節アームに、基板を保持するロボットハンドが取り付けられた構造を持つロボットであり、各成膜室への基板１０の搬入や搬出を行う。

各成膜室１１、１２にはそれぞれ成膜装置（蒸着装置とも呼ぶ）が設けられている。搬送ロボット１４との基板１０の受け渡し、基板１０とマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板１０の固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動で行われる。

以下、成膜室の成膜装置の構成について説明する。

＜成膜装置＞
図２は、成膜装置２の構成を概略的に示す断面図である。以下の説明においては、鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標係を使う。成膜時に基板が水平面（ＸＹ平面）と平行
に固定されることを仮定する時、基板の短辺に平行な方向をＸ方向（第１方向）、長辺に平行な方向をＹ方向（第２方向）とする。またＺ軸周りの回転角をθ（回転方向）で表示する。

成膜装置２は、成膜工程が行われる空間を定義する真空チャンバ２０を具備する。真空チャンバ２０の内部は、真空雰囲気、或いは、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気で維持される。

成膜装置２の真空チャンバ２０内の上部には、基板を保持する基板保持台２１、マスクを保持するマスク保持台２２、基板を吸着するための基板吸着手段２３、金属製のマスクに磁力を印加するための磁力印加手段２４などが設けられ、成膜装置の真空チャンバ２０内の下部には、蒸着材料が収納される蒸着源２５などが設けられる。

基板保持台２１は、搬送室１３の搬送ロボット１４から受取った基板１０を載置するフレーム状の手段である。基板保持台２１は、真空チャンバ２０に固定されるように設置されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板保持台２１は水平方向（ＸＹθ方向）には固定されるが、鉛直方向（Ｚ方向、第３方向）には昇降可能に設置されてもよい。基板保持台２１は基板の下面の周縁部を支持する支持部２１１、２１２を含む。支持部上には基板の損傷を防止するため、フッ素コーティングされたパッド（不図示）が設置されてもよい。

基板保持台２１の下には、真空チャンバ２０に固定されたフレーム状のマスク保持台２２が設置され、マスク保持台２２には、基板１０上に形成される薄膜パターンに対応する開口パターンを有するマスク２２１が置かれる。スマートフォン用の有機ＥＬ素子を製造するのに使われるマスクは、微細な開口パターンが形成された金属製のマスクであり、ＦＭＭ（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ）とも呼ぶ。マスク保持台２２は、真空チャンバ２０に水平方向には固定されるように設置され、鉛直方向には昇降可能に設置されてもよい。

基板保持台２１の支持部の上方には、基板を吸着して固定させるための基板吸着手段２３が設けられる。基板吸着手段２３は、例えば、セラミックス材質のマトリックス内に金属電極などの電気回路が埋め込まれた構造を持つ静電チャックであってもいいが、これに限らない。静電チャック方式の基板吸着手段２３において、金属電極にプラス（＋）及びマイナス（−）電圧が印加されれば、セラミックスマトリックスを通じて基板に分極電荷が誘導され、これら基板と基板吸着手段２３との間の静電気的な引力によって基板が基板吸着手段２３に吸着固定される。基板吸着手段２３は埋め込まれた電気回路の構造によって複数のモジュールに区画することができる。

基板吸着手段２３の上には、金属製のマスク２２１に磁力を印加してマスクの撓みを防止し、マスク２２１と基板１０とを密着させるための磁力印加手段２４が設けられる。磁力印加手段２４は、永久磁石又は電磁石から構成され、複数のモジュールに区画することができる。

図２には図示していないが、基板吸着手段（２３）と磁力印加手段（２４）との間には基板を冷却させるための冷却板（不図示）を設置することができる。冷却板は、基板吸着手段（２３）又は磁力印加手段（２４）と一体で形成されてもよい。

蒸着源２５は、基板に成膜される蒸着材料が収納されるるつぼ（不図示）、るつぼを加熱するためのヒータ（不図示）、蒸着源からの蒸発レートが一定になるまで蒸着材料が基板に飛散することを阻むシャッタ（不図示）などを含む。蒸着源２５は、点（ｐｏｉｎｔ
）蒸着源、線形（ｌｉｎｅａｒ）蒸着源、リボルバ蒸着源などの用途によって多様な構成を持つことができる。

図２に図示しなかったが、成膜装置２は、基板に蒸着された膜の厚さを測定するための膜厚モニタ（不図示）及び、膜厚算出ユニット（不図示）を含む。

成膜装置２の真空チャンバ２０の外部上面には、基板吸着手段２３及び磁力印加手段２４などを鉛直方向（第３方向）に昇降させるための昇降機構、及び基板吸着手段２３及び磁力印加手段２４などを水平方向に（ＸＹθ方向に）移動させるためのアライメントステージなどが設置される。本実施例では、図３を参照して後述するとおり、基板１０に対する基板吸着手段２３の位置調整及びマスクに対する磁力印加手段２４の位置調整のために、基板吸着手段２３の昇降機構及び磁力印加手段２４の昇降機構が、アライメントステージ上に搭載される。

また、本実施例の成膜装置２には、アライメント工程のために、真空チャンバ２０の天井に設けられた窓を通じて基板１０、基板吸着手段２３、マスク２２１及び磁力印加手段２４に形成されたアライメントマークを撮影するアライメント用カメラ（不図示）も設けられる。

以下、本実施例の成膜装置で行われる成膜プロセスの各段階を説明する。

まず、成膜装置の真空チャンバ２０内に新しいマスクが搬入されて、マスク保持台２２上に載置される。

次いで、搬送室１３の搬送ロボット１４によって基板が、真空チャンバ２０内に搬入されて基板保持台２１に置かれると、基板吸着手段２３が下降して基板保持台２１上の基板を吸着して固定する。本実施例では、基板を基板吸着手段２３に吸着させる前に、基板吸着手段２３と基板１０の相対的な位置を調整する基板吸着手段アライメントを行う。

続いて、基板吸着手段２３に吸着された状態の基板１０とマスク保持台２２上に置かれているマスク２２１との間の相対的位置の測定及び調整を行う基板アライメント工程が行われる。

基板アライメント工程が完了すれば、基板１０を吸着固定している基板吸着手段２３が昇降機構によってさらに下降して基板１０をマスク２２１上に置く。その後、磁力印加手段２４が昇降機構によって下降することで、基板１０とマスク２２１を密着させる。本実施例では、磁力印加手段２４によって基板１０とマスク２２１とを密着させる前に、磁力印加手段２４とマスク２２１との間の相対的な位置を調整する磁力印加手段アライメントを行う。

この状態で、蒸着源２５のシャッタが開かれて、蒸着源２５のるつぼから蒸発された蒸着材料が、マスクの微細パターン開口を通して基板に蒸着される。

基板に蒸着された蒸着材料の膜厚が所定の厚さに到逹すれば、蒸着源２５のシャッタが閉じ、その後、搬送ロボット１４が、基板を真空チャンバ２０から搬送室１３に搬出する。所定の枚数の基板に対して、基板搬入から基板搬出までの工程を繰り返して行った後、蒸着材料が堆積されてこれ以上使うことができなくなったマスクを、成膜装置から搬出して、新しいマスクを成膜装置に搬入する。

＜アライメントステージ＞
以下、図３を参照して本実施例のアライメントステージ３０の構成を説明する。

真空チャンバ２０の外部上面（第１外部面）には、基板吸着手段２３の基板１０に対する位置調整及び磁力印加手段２４のマスクに対する位置調整のために、基板吸着手段２３及び磁力印加手段２４を水平方向（ＸＹθ方向）に移動させるためのアライメントステージ３０、基板吸着手段２３をＺ軸方向に昇降させるための基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１及び、磁力印加手段２４をＺ軸方向に昇降させるための磁力印加手段Ｚ軸昇降機構３２などが設置される。

アライメントステージ３０は、真空チャンバの外部上面に固定されたアライメントステージ駆動用モータ３０１からリニアガイドを通じて水平方向（ＸＹθ方向）への駆動力を受ける。すなわち、真空チャンバ外側上面にガイドレール（不図示）が固定されて設置され、ガイドレール上にリニアブロックが移動可能に設置される。リニアブロック上にアライメントステージベース板３０２が搭載される。真空チャンバの外側上面に固定されたアライメントステージ駆動用モータ３０１からの駆動力によって、リニアブロックを水平方向（ＸＹθ方向）に移動させることで、リニアブロック上に搭載されたアライメントステージベース板３０２の動きに従って、アライメントステージ３０全体を水平方向（ＸＹθ方向）に移動させることができる。

基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１及び磁力印加手段Ｚ軸昇降機構３２は、後述するようにアライメントステージ３０に搭載されるので、アライメントステージ３０が水平方向（ＸＹθ方向）に移動するにつれて、基板吸着手段２３及び磁力印加手段２４はアライメントステージ３０の移動に追従して、水平方向（ＸＹθ方向）に移動する。

基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１は、基板吸着手段２３をＺ軸方向に昇降させる機構であり、アライメントステージベース板３０２上に搭載される。真空チャンバ２０内の基板吸着手段２３は、真空チャンバ２０の外部上面を通して基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１に繋がる。基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１は、基板吸着手段昇降駆動用モータ（不図示）と基板吸着手段昇降駆動用モータの駆動力を基板吸着手段２３に伝達するための基板昇降駆動力伝達機構（不図示）とを含む。基板昇降駆動力伝達機構として、リニアガイド又は、ボールねじなどを使うこともできるが、本発明はこれに限らない。

磁力印加手段Ｚ軸昇降機構３２は、磁力印加手段２４をＺ方向に駆動させるための駆動力を発生させる磁力印加手段昇降駆動用モータ（不図示）及び、磁力印加手段昇降駆動用モータからの駆動力を磁力印加手段２４に伝えるための磁力印加手段昇降駆動力伝達機構（不図示）を含み、アライメントステージベース板３０２上に搭載される。磁力印加手段昇降駆動力伝達機構として、ボールねじ又は、リニアガイドなどを使うこともできるが、本発明はこれに限らない。

このように、本実施例では、基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１及び磁力印加手段Ｚ軸昇降機構３２がアライメントステージ３０のベース板３０２上に設置されるため、アライメントステージ３０が水平方向（ＸＹθ方向）に移動するにつれて、基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１及び磁力印加手段Ｚ軸昇降機構３２も（したがって、基板吸着手段２３と磁力印加手段２４も）水平方向（ＸＹθ方向）に移動する。その結果、後述するとおり、基板が基板吸着手段２３に対して相対的に位置がずれた場合にもこれらの間の相対的な位置を調整することができ、同様に、マスクが磁力印加手段２４に対して相対的に位置がずれた場合にも、磁力印加手段２４を水平方向（ＸＹθ方向）に移動させてマスクとの相対的な位置を調整できるようになる。

一方、基板保持台２１及びマスク保持台２２は水平方向には固定されるように設置され
るが、鉛直方向には昇降可能に設置することができる。この場合、基板保持台２１及びマスク保持台２２を鉛直方向に昇降させるための昇降機構は真空チャンバ２０の外部上面上にアライメントステージと分離、独立されるように設けられる。

即ち、基板保持台２１及びマスク保持台２２のＺ軸昇降機構（不図示）は、アライメントステージベース板３０２上に設置されるのではなく、アライメントステージ３０から分離、独立されて、真空チャンバ２０の外部上面に固定された別途のベース板（不図示）に設置される。従って、アライメントステージ３０が水平（ＸＹθ）方向に移動しても、基板保持台２１及びマスク保持台２２は水平（ＸＹθ）方向には移動せず、水平（ＸＹθ）方向には固定される。ここで、基板保持台２１及びマスク保持台２２のＺ軸昇降機構がアライメントステージ３０から分離されて独立的に設置されるということは、広い意味では、基板保持台２１及びマスク保持台２２のＺ軸昇降機構がアライメントステージ３０上に設置されず、アライメントステージ３０から水平（ＸＹθ）方向への移動のための駆動力を受けないという意味であり、狭い意味では、基板保持台２１及びマスク保持台２２のＺ軸昇降機構がアライメントステージ３０上に設置されず、水平（ＸＹθ方向）において真空チャンバ２０の外部上面に固定されるように設置される（すなわち、水平方向には移動或いは回転しないで固定される）と言う意味である。

＜基板に対する基板吸着手段のアライメント及びマスクに対する磁力印加手段のアライメント＞
図４を参照して、基板１０に対する基板吸着手段２３のアライメント及びマスクに対する磁力印加手段２４のアライメント工程を説明する。

マスクの交換時期になると、図４（ａ）に示したとおり、成膜装置２の真空チャンバ２０内に新たなマスク２２１が搬入されて、マスク保持台２２上に載置される。

続いて、当該マスクを使用して蒸着材料が成膜される基板１０が真空チャンバ２０内に搬入されて、基板保持台２１上に配置される。

この状態で、基板吸着手段２３に形成された基板吸着手段アライメントマークと基板に形成されたアライメントマークとをラフアライメント用カメラ（第１アライメント用カメラ）で撮影して、基板吸着手段２３と基板との相対的な位置ずれ量を測定する。基板吸着手段アライメントマークは基板吸着手段２３自体に形成されることもできるが、基板吸着手段２３と別途のアライメントマークプレートに形成されてもよい。別途のアライメントマークプレートが使われる場合、アライメントマークプレートは基板吸着手段の上面又は下面に付着されるように設置される。また、基板吸着手段２３には基板吸着手段２３の下に置かれた基板１０のアライメントマークが上から見えるように開口が形成される。

基板吸着手段２３と基板１０の相対的な位置がずれていると判明した場合、アライメントステージ３０を水平方向に移動させ、基板吸着手段２３と基板との水平方向への相対的な位置を調整する。本実施例では、図３を参照して説明したとおり、基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１は、アライメントステージ３０上に搭載され、基板保持台２１又はその昇降機構は、アライメントステージ３０から分離、独立して設置されるので、アライメントステージを水平方向に移動させることで、基板吸着手段２３と基板１０との間の相対的位置ずれを直すことができる。このように、本発明によると、基板吸着手段２３と基板１０との水平方向の相対的な位置が、搬送ロボット１４の基板搬送誤差によって互いにずれた場合にも、基板吸着手段２３を基板１０に対して位置調整することができるので、基板１０全体にわたって基板吸着手段２３にきちんと吸着させることができるようになる。

基板吸着手段２３の基板１０に対する位置調整が完了すれば、図４（ｄ）に示したとお
り、基板吸着手段２３を基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１によって下降させ、基板１０を基板吸着手段２３に吸着させる。

続いて、図４（ｅ）に示したとおり、基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１を駆動して、基板吸着手段２３に吸着された基板１０をマスク２２１上に下降させる。この時、基板保持台２１の昇降機構によって基板保持台２１を基板吸着手段２３の下降に合わせて一緒に下降させることもできる。

基板吸着手段２３に吸着された基板１０がファインアライメント工程の計測位置まで下降すると、図４（ｆ）に示したとおり、ファインアライメント用カメラ（第２アライメント用カメラ）を使用して基板１０とマスク２２１のアライメントマークを撮影して、その相対的なずれがあるかを測定する。基板１０とマスク２２１との相対的なずれが閾値を超えると、基板吸着手段Ｚ軸昇降機構３１が搭載されたアライメントステージ３０を水平方向に移動させて基板１０とマスク２２１の相対的な位置を調整する。

基板１０とマスク２２１の相対的位置ずれが閾値内に収まれば、磁力印加手段２４を基板上に下降させる前に、磁力印加手段２４に形成された磁力印加手段アライメントマークとマスク２２１のアライメントマークとをラフアライメント用カメラで撮影し、磁力印加手段２４とマスク２２１間の相対的位置ずれ量を測定する。磁力印加手段アライメントマークは、磁力印加手段２４自体に形成されることもできるが、磁力印加手段２４と別途のアライメントマークプレートに形成されてもよい。別途のアライメントマークプレートが使われる場合、アライメントマークプレートは、磁力印加手段の上面又は下面に付着される。また、磁力印加手段２４には磁力印加手段２４の下に置かれているマスク２２１のアライメントマークが上から見えるように開口が形成される。

磁力印加手段２４とマスク間の相対的位置ずれが閾値を超えると、アライメントステージ３０を水平方向に移動させ、マスク２２１に対する磁力印加手段２４の相対的な位置を調整する。本発明によると、磁力印加手段Ｚ軸昇降機構３２がアライメントステージ３０上に搭載されるので、アライメントステージ３０を水平方向に移動させることで、磁力印加手段２４をマスク２２１に対して精密に位置調整できるようになる。

磁力印加手段２４のアライメントが完了すれば、図４（ｈ）に示したとおり、磁力印加手段Ｚ軸昇降機構３２を駆動して、磁力印加手段２４を基板上に下降させる。基板上に下降された磁力印加手段２４は、マスク２２１に磁力を印加し、マスク２２１が基板側に引っ張られ、これによって基板とマスクが密着される。本実施例では、磁力印加手段アライメント工程（図４（ｇ））を通じて、磁力印加手段２４とこれから磁力を受けるマスク２２１の相対的位置を精密に調整するので、基板とマスクとの密着精度を高めることができるようになる。

続いて、蒸着源２５のシャッタを開いて、蒸着源２５から蒸発した蒸着材料をマスクを介して基板の下面上に蒸着する（図４（ｉ））。

本発明によると、基板吸着手段２３の基板に対するアライメント及び磁力印加手段２４のマスクに対するアライメントが可能になるので、磁力印加手段／基板吸着手段／基板／マスクの積層体の積層精度が向上し、その結果、成膜精度が向上する。

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施形態の成膜装置を用いた電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、電子デバイスの例として有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法を例示する。

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図５（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図５（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図５（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域６１において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。本実施例にかかる有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組合せでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板６３上に、第１電極（陽極）６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、第２電極（陰極）６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施形態では、発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極６４は、発光素子毎に分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と第２電極６８は、複数の発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂと共通で形成されていてもよいし、発光素子毎に形成されていてもよい。なお、第１電極６４と第２電極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極６４間に絶縁層６９が設けられている。さらに、有機ＥＬ層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護するための保護層７０が設けられている。

図５（ｂ）では正孔輸送層６５や電子輸送層６７が一つの層で示されているが、有機ＥＬ表示素子の構造によって、正孔ブロック層や電子ブロック層を含む複数の層で形成されてもよい。また、第１電極６４と正孔輸送層６５との間には、第１電極６４から正孔輸送層６５への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第２電極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層が形成することができる。

次に、有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。

まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）及び第１電極６４が形成された基板６３を準備する。

第１電極６４が形成された基板６３の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第１電極６４が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層６９を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を第１の有機材料成膜装置に搬入し、基板保持台及び基板吸着手段にて基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の第１電極６４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。実際には、正孔輸送層６５は表示領域６１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板６３を第２の有機材料成膜装置に搬入し、基板保持台及び基板吸着手段にて保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板６３の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層６６Ｒを成膜する。

本発明によると、基板吸着手段２３及び磁力印加手段２４の駆動機構を、アライメントステージ３０に搭載することで、基板吸着手段２３、磁力印加手段２４、基板１０、マスク２２１間の相対的な位置を効果的に調整することができ、これによって成膜不良を効果的に低減させることができる。

発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の有機材料成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇを成膜し、さらに第４の有機材料成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂを成膜する。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７を成膜する。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層６７まで形成された基板を金属性蒸着材料成膜装置で移動させて第２電極６８を成膜する。

その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層７０を成膜して、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を成膜装置に搬入してから保護層７０の成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。

前記実施例は本発明の一例を示すものでしかなく、本発明が適用可能な構成は前記実施例の構成に限定されないし、その技術思想の範囲内で適宜に変形しても良い。

１０：基板
２０：真空チャンバ
２１：基板保持台
２２：マスク保持台
２３：基板吸着手段
２４：磁力印加手段
３０：アライメントステージ
３１：基板吸着手段Ｚ軸昇降機構
３２：磁力印加手段Ｚ軸昇降機構

Claims (19)

1. マスクを介して基板に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、
   蒸着工程が行われる空間を定める真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内に設置され、基板を吸着するための基板吸着手段と、
   前記真空チャンバ内で前記基板吸着手段の上に設けられ、マスクに磁力を印加するための磁力印加手段と、
   前記真空チャンバの第１外部面上に設置され、前記基板吸着手段及び前記磁力印加手段を、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向、及び、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向を軸にした回転方向中少なくとも一つの方向に移動或いは回転させるためのアライメントステージと、
   を含む成膜装置。
2. 前記基板吸着手段を前記第３方向に移動させるための基板吸着手段駆動機構をさらに含み、
   前記基板吸着手段駆動機構は、前記アライメントステージ上に搭載される請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記磁力印加手段を前記第３方向に移動させるための磁力印加手段駆動機構をさらに含み、
   前記磁力印加手段駆動機構は、前記アライメントステージ上に搭載される請求項１又は２に記載の成膜装置。
4. 前記基板吸着手段の下で基板を保持するための基板保持台をさらに含み、前記基板保持台は前記第１方向、前記第２方向、及び前記回転方向に固定されるように設置される請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜装置。
5. 前記基板保持台を前記第３方向に移動させるための基板保持台駆動機構をさらに含み、
   前記基板保持台駆動機構は、前記真空チャンバの前記第１外部面上に前記アライメントステージから分離され、独立的に設けられる請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記基板保持台の下に設置され、マスクを保持するためのマスク保持台をさらに含み、
   前記マスク保持台は前記第１方向、前記第２方向、及び前記回転方向に固定されるように設置される請求項４又は５に記載の成膜装置。
7. 前記マスク保持台を前記第３方向に移動させるためのマスク保持台駆動機構をさらに含み、
   前記マスク保持台駆動機構は、前記真空チャンバの前記第１外部面上に前記アライメントステージから分離され、独立的に設けられる請求項６に記載の成膜装置。
8. 前記基板吸着手段には基板吸着手段アライメントマークが設けられる請求項１〜７のいずれか一項に記載の成膜装置。
9. 前記磁力印加手段には磁力印加手段アライメントマークが設けられる請求項１〜８のいずれか一項に記載の成膜装置。
10. 前記真空チャンバの前記第１外部面上に透明な窓を介して設置され、前記基板吸着手段を基板に対して位置調整するために、前記基板吸着手段アライメントマークと基板に形成されたアライメントマークとを撮影する第１アライメント用カメラをさらに含む請求項８に記載の成膜装置。
11. 前記真空チャンバの前記第１外部面上に透明な窓を介して設置され、前記磁力印加手段をマスクに対して位置調整するために、前記磁力印加手段アライメントマークとマスクに形成されたアライメントマークとを撮影する第１アライメント用カメラをさらに含む請求項９に記載の成膜装置。
12. 前記真空チャンバの前記第１外部面上に透明な窓を介して設置され、前記基板吸着手段に吸着された基板をマスクに対して位置調整するために、基板及びマスクに形成されたアライメントマークを撮影する第２アライメント用カメラをさらに含む請求項１０又は１１に記載の成膜装置。
13. マスクを介して基板に蒸着材料を蒸着するための成膜方法であって、
    請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の成膜装置の真空チャンバ内に搬入されたマスクをマスク保持台に載置する段階、
    前記成膜装置の前記真空チャンバ内に基板を搬入して基板保持台に載置する段階、
    基板吸着手段を前記基板保持台に載置された基板に対して位置調整する基板吸着手段アライメント段階、
    位置調整された前記基板吸着手段によって前記基板を吸着させる段階、
    前記基板吸着手段に吸着された基板を前記マスク保持台上に載置されたマスクに対して位置調整する基板アライメント段階、
    位置調整された前記基板を前記マスク上に載置する段階、及び
    マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜する段階
    を含む成膜方法。
14. 磁力印加手段を前記マスクに対して位置調整する磁力印加手段アライメント段階、及び
    位置調整された磁力印加手段を前記基板の上方に移動させて前記基板とマスクを密着させる段階をさらに含み、
    前記磁力印加手段アライメント段階は、前記基板アライメント段階の後、前記基板を前記マスク上に載置する段階の前に行われ、前記基板とマスクを密着させる段階は、前記基板を前記マスク上に載置する段階の後、前記マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜する段階の前に行われる請求項１３に記載の成膜方法。
15. 前記基板吸着手段アライメント段階においては、基板吸着手段駆動機構が搭載されたアライメントステージを前記基板保持台上に載置された基板に対して前記第１方向、前記第２方向、及び前記回転方向中少なくとも一つの方向に相対的に移動又は回転させることにより、前記基板吸着手段を前記基板に対して位置調整する請求項１３又は１４に記載の成膜方法。
16. 前記磁力印加手段アライメント段階においては、磁力印加手段駆動機構が搭載されたアライメントステージを前記マスク保持台上に載置されたマスクに対して前記第１方向、前記第２方向及び前記回転方向中少なくとも一つの方向に相対的に移動又は回転させることにより、前記磁力印加手段を前記マスクに対して位置調整する請求項１４に記載の成膜方法。
17. 前記基板吸着手段アライメント段階においては、前記基板吸着手段に設けられたアライメントマーク及び前記基板に形成されたアライメントマークを撮影して前記基板吸着手段と前記基板間の相対的な位置ずれを測定する請求項１５に記載の成膜方法。
18. 前記磁力印加手段アライメント段階においては、前記磁力印加手段に設けられたアライメントマーク及び前記マスクに形成されたアライメントマークを撮影して前記磁力印加手
    段と前記マスク間の相対的な位置ずれを測定する請求項１６に記載の成膜方法。
19. 請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の成膜方法を用いて電子デバイスを製造する方法。

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