JP2019117924A - 静電チャック、成膜装置、基板吸着方法、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

静電チャック、成膜装置、基板吸着方法、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板を平らに静電チャックに吸着させながらも、基板の吸着にかかる時間を短縮させる。【解決手段】本発明の静電チャックは、電極部を有する静電チャックプレート部を含み、前記電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部への基板の吸着が進行する第1方向と交差するように延在する。【選択図】図3

Description

本発明は成膜装置に関するもので、特に、成膜装置において基板を吸着して保持するのに用いられる静電チャックの電極配列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などにも、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ー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介して真空チャンバー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ー内において、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、基板の下面の周縁を基板ホルダの支持部によって支持する。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み、蒸着精度を落とす要因となっている。
基板の自重による撓みを低減するための方法として、静電チャックを使う技術が検討されている。すなわち、基板ホルダの支持部の上部に静電チャックを設け、静電チャックを基板の上面に近接又は、接触させた状態で静電チャックに吸着電圧を印加し、基板の表面に反対極性の電荷を誘導することで、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し、基板の撓みを低減することができる。
ところが、静電チャックに吸着電圧を印加しても、基板がすぐ静電チャックに吸着されるわけではなく、静電チャックに印加された吸着電圧によって、基板に反対極性の電荷が誘導されるのに時間がかかる。これによって、静電チャックで基板全体を吸着するのに相当な時間がかかる。
特に、静電チャックに含まれた電極の配置パターンによっては、静電チャックで基板を吸着するのにかかる時間に大きい差が出る。
例えば、図7に図示した静電チャック70は、複数の吸着部701乃至709を有し、静電チャックの各吸着部への電圧印加は、矢印で示したように静電チャックの右側辺から左側辺に向かって進められる。すなわち、静電チャックの右側の長辺に沿って配置される吸着部701、702、703から吸着電圧が印加され始め、静電チャックの中央部の吸着部704、705、706を経て、左側の長辺に沿って配置される吸着部707、708、709に一番遅れて吸着電圧が印加される。これによって、基板の静電チャック70への吸着は、静電チャックの右側の長辺に対応する基板の右側の長辺の周縁部から基板の
中央部を経て、基板の左側の長辺の周縁部に向かう方向(吸着方向)に進行される。
ところが、図7の静電チャック70のように、静電チャック70内の櫛形状の電極71の櫛歯部が、このような吸着方向(すなわち、複数の吸着部への電圧印加の順番の方向)と平行に配置される場合、吸着方向にプラスの電荷とマイナスの電荷が交互に誘導されず、プラスの電荷及びマイナスの電荷のうちいずれかの電荷が連続して誘導される。これにより、吸着方向への静電引力の強さが減少し、吸着方向への基板の吸着速度が遅くなる。
また、吸着が行われる各瞬間において、静電チャックの長辺方向(吸着方向と交差する方向)においての電極パターンが占める面積が小さくなる。すなわち、図7に図示したような電極配置パターンを持つ静電チャックの場合、吸着が行われるある瞬間において、同時に吸着が行われる静電チャックの長辺方向においての電極パターンの占める面積は、電極71の幅によって決まる。したがって、基板の静電チャックへの吸着が進行される各瞬間において、静電チャックの長辺方向においての吸着に関与する電極部分が不連続になり(図7(b)の左下には、点線で囲んだ部分の電極の吸着に寄与する部分を概略的に示してある)、吸着に関与する電極部分の面積が小さくなる。その結果、吸着方向と交差する方向においても、基板の吸着にもっと時間がかかり、全体的に、基板一枚当たりの処理時間(Tact)が増加して、生産性が低下する。
本発明は、基板を平らに静電チャックに吸着させながらも、基板の吸着にかかる時間を短縮させることができる静電チャック、これを含む成膜装置、基板の吸着方法、これを用いた成膜方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1態様による静電チャックは、電極部を有する静電チャックプレート部を含み、前記電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部への基板の吸着が進行する第1方向と交差するように延在する。
本発明の第2の様態による静電チャックは、独立的に電圧が印加できる複数の電極部を含む静電チャックプレート部を含み、前記複数の電極部のうち少なくとも一つの電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部への基板の吸着が進行する第1方向と交差するように延在する。
本発明の第3の様態による静電チャックは、独立的に電圧が印加できる複数の電極部を含む静電チャックプレート部を含み、前記静電チャックプレート部は、互いに対向する二つの長辺と、前記二つの長辺を繋ぐ互いに対向する二つの短辺とを持ち、前記複数の電極部のうち少なくとも一つの電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部の前記長辺と交差するように延在する。
本発明の第4態様による成膜装置は、基板を上方から吸着して保持するための静電チャックと、前記静電チャックの下方に設置されて、基板を下方から支持するための基板支持台とを含み、前記静電チャックは、電極部を有する静電チャックプレート部を含み、前記電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部への基板の吸着が進行する第1方向と交差するように延在する。
本発明の第5態様による成膜装置は、基板を上方から吸着して保持するための本発明の
第2態様による静電チャックと、前記静電チャックの下方に設置されて、基板を下方から支持するための基板支持台とを含む。
本発明の第6態様による成膜装置は、基板を上方から吸着して保持するための静電チャックと、前記静電チャックの下方に設置されて、基板を下方から支持するための基板支持台とを含み、前記静電チャックは、独立的に電圧が印加できる複数の電極部を含む静電チャックプレート部を含み、前記静電チャックプレート部は、互いに対向する二つの長辺と、前記二つの長辺を繋ぐ互いに対向する二つの短辺とを持ち、前記複数の電極部のうち少なくとも一つの電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部の前記長辺と交差するように延在する。
本発明の第7態様による基板吸着方法は、静電チャックの静電チャックプレート部に含まれた電極部に電圧を印加して、基板を前記静電チャックプレート部に吸着させる段階を含み、前記電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、前記吸着させる段階では、基板の吸着が、前記交互に配置される部分の少なくとも一部の延在方向と交差する第1方向に進行する。
本発明の第8態様による成膜方法は、基板支持台上に基板を載置する段階と、基板の上方から静電チャックを基板上に近接または接触させる段階と、本発明の第7態様による基板吸着方法を用いて基板を静電チャックに吸着させる段階と、基板をマスク上に載置する段階と、マスクを介して基板に蒸着材料を成膜する段階とを含む。
本発明の第9態様による電子デバイスの製造方法は、本発明の第8態様による成膜方法を用いて、電子デバイスを製造する。
本発明によれば、静電チャックの電極部内に交互に配置されるプラス電極及びマイナス電極(例えば、櫛形状の電極の櫛歯部)の延在方向が静電チャックへの基板の吸着進行方向と交差するように電極を配置し、吸着進行方向においての吸着速度を上げるとともに、同時に吸着が行われる方向(吸着進行方向と交差する方向)においての電極による吸着力への寄与度を高めることで、静電チャックによる基板の全体的な吸着時間を短縮させることができる。これによって、基板の一枚当たりの処理時間を短縮し、生産性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、本発明の成膜装置の模式図である。 図3は、本発明の静電チャックの構造を示す模式図である。 図4は、本発明の静電チャックへの基板の吸着方法を示す模式図である。 図5は、本発明の成膜方法を説明するための模式図である。 図6は、有機EL表示装置の構造を示す模式図である。 図7は、従来の静電チャックの平面構造を示す模式図である。
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)を形成する装置に望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表示装置の製造装置においては、蒸着材料を蒸発させてマスクを介して基板に蒸着させることで有機EL表示素子を形成しているので、本発明の望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、該基板を切出して複数の小さなサイズのパネルに作製する。
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10を保持するロボットハンドが取り付けられた構造をもつロボットであり、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対して説明する。
<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直交座標系を使う。成膜時に基板10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10の短辺に平行な方向をX方向、長辺に平行な方向をY方向とする。またZ軸周りの回転角をθ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ー20を具備する。真空チャンバー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に維持される。
成膜装置2の真空チャンバー20内の上部には、基板10を支持する基板支持台21、マスクが置かれるマスク台22、基板10を静電引力によって吸着する静電チャック23、金属製のマスクに磁力を印加するためのマグネット24などが設けられ、成膜装置2の真空チャンバー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。
基板支持台21には、搬送室13の搬送ロボット14によって真空チャンバー20内に搬入された基板10が載置される。基板支持台21は、真空チャンバー20に固定されるように設けられてもよく、鉛直方向に昇降可能に設けられてもよい。基板支持台21は、基板10の下面の周縁部を支持する支持部材211、212を含む。
基板支持台21の下には、フレーム状のマスク台22が設置され、マスク台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。特に、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)とも呼ばれる。
基板支持台21の支持部材211、212の上方には、基板10を静電引力によって吸着して保持するための静電チャック23が設けられる。静電チャック23は、例えば、誘電体(例えば、セラミック材質)マトリックス内に金属電極などの電気回路が埋設された構造を有する。一対の金属電極にプラス(+)及びマイナス(−)の電圧がそれぞれ印加されると、誘電体マトリックスを通じて基板10に反対極性の分極電荷が誘導され、これら間の静電引力によって基板10が静電チャック23に吸着されて保持される。静電チャック23は、一つのプレートで形成されてもよく、複数のサブプレートを持つように形成されてもよい。また、一つのプレートで形成される場合にも、その内部に電気回路を複数含み、一つのプレート内で位置によって静電引力が独立に制御される。
本発明においての静電チャック23は、図3を参照して後述するように、電極部内に交互に配置されるプラス電極及びマイナス電極の少なくとも一部が、静電チャック23への基板の吸着進行方向と交差する方向に延在する。
静電チャック23の上部には、金属製のマスク221に磁力を印加して、マスク221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マグネット24が設けられる。マグネット24は、永久磁石又は、電磁石からなることができ、複数のモジュールに区画されることができる。
図2には図示しなかったが、静電チャック23とマグネット24との間には、基板を冷却するための冷却板が設けられる。冷却板は静電チャック23又は、マグネット24と一体に形成されてもよい。
蒸着源25は、基板10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10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)蒸着源など用途によって多様な構成を持つことができる。
図2には図示しなかったが、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の真空チャンバー20の外部上面には、基板支持台21、静電チャック23、マグネット24などを鉛直方向(Z方向)に移動させるための駆動機構、及び基板とマスクとのアラインメントのために水平面に平行に(X方向、Y方向、θ方向に)静電チャック23及び基板支持台21のうち少なくとも一方を移動させるための駆動機構などが設けられる。また、マスク221と基板10とのアラインメントのために、真空チャンバー20の天井に設けられた窓を通じて、基板10及びマスク221に形成されたアラインメントマークを撮影するアラインメント用カメラ(不図示)も設けられる。
成膜装置は制御部26を具備する。制御部26は、基板10の搬送及びアライメント、蒸着源25の制御、成膜の制御などの機能を有する。制御部26は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、I/Oなどを持つコンピューターによって構成可能である。この場合、制御部26の機能はメモリ、またはストレージに格納されたプログラムをプロセッ
サが実行することにより実現される。コンピューターとしては、汎用のパーソナルコンピューターを使用してもよく、組込み型のコンピューター、またはPLC(programmable logic controller)を使用してもよい。または、制御部26の機能の一部または全部をASICやFPGAのような回路で構成してもよい。また、成膜装置ごとに制御部26が設置されていてもよいし、一つの制御部26が複数の成膜装置を制御するものとしてもよい。
<静電チャックの構造及び基板の吸着方法>
以下、図3及び図4を参照して、本発明の静電チャック23の構造及び静電チャック23への基板10の吸着方法について説明する。
図3(a)は、本発明の静電チャック23の断面図であり、図3(b)は静電チャック23の平面図である。
図3(a)に図示したように、本発明の静電チャック23は、基板の成膜面(例えば、下面)の反対側の面(例えば、上面)を静電引力によって吸着するために電極部を持つ静電チャックプレート部31と、静電チャックプレート部31の電極部に電圧を供給するための給電線が連結される給電端子部32とを含む。
静電チャックプレート部31は、複数の電極部を含むことができる。例えば、本発明の静電チャックプレート部31は、図3(b)に図示したように、2つ以上の電極部311乃至319を含む。
各電極部は、静電引力を発生させるためにプラス及びマイナスの電圧が印加される一対の電極3111、3112を含む。例えば、プラス電極3111及びマイナス電極3112は、それぞれ櫛形状を有し、複数の櫛歯部と、複数の櫛歯部に連結される基部とを含む。各電極3111、3112の基部は櫛歯部に電圧を供給し、複数の櫛歯部は、基板10との間で静電引力を生じさせる。一つの電極部において、プラス電極3111の櫛歯部は、マイナス電極3112の櫛歯部と対向するように、交互に配置され、図3(b)に図示したように、基板10の吸着進行方向(第1方向)と交差する方向に延在する。
本実施例においては、静電チャック23の電極部311乃至319の各電極3111、3112が櫛形状を有すると説明したが、本発明はそれに限定されず、各電極3111、3112において、基板10との間で主に静電引力を発生させる部分が、基板の吸着進行方向と交差する方向に延在する限り、多様な形状を持つことができる。
図3(b)においては、電極3111、3112の櫛歯部の延在方向と基板10の静電チャック23への吸着進行方向とが直角で交差するように図示したが、本発明はそれに限定されず、吸着進行方向においてプラス電荷とマイナス電荷が交互に誘導されることができ、基板10の静電チャック23への吸着が行われる各瞬間において、電極3111、3112の櫛歯部で吸着に寄与する部分の面積が、電極の櫛歯部の延在方向と基板の吸着進行方向とが平行な場合より、大きくなる限り、他の角度で交差することもできる。
また、各電極部311乃至319において、電極3111、3112の櫛歯部は、その延在方向が必ず一致する必要はなく、互いに異なる延在方向を持ってもよい。
さらに、すべての電極部311乃至319の電極3111、3112の櫛歯部の延在方向が基板10の吸着進行方向と交差する必要はなく、基板10の吸着進行方向に垂直な方向に並んで配置された複数の電極部(例えば、電極部311、312、313)のうち少なくとも一つの電極部において、電極3111、3112の櫛歯部の延在方向が基板10
の吸着進行方向と交差すればよい。
静電チャック23の給電端子部32は、図3(a)に図示したように、静電チャックプレート部31の基板吸着面と交差する側面に配置される。給電端子部32を静電チャックプレート部31の側面に設置することで、静電チャックプレート31上方のマグネット24や下方の基板支持台21などと干渉することを防止することができる。また、給電端子部32を静電チャックプレート部31の上面や下面に設置する場合に比べて、マグネット24の磁力への影響を最小化しながらも、静電チャックプレート部31の大きさを小さくできる。ただ、本発明はここに限定されず、給電端子部32は静電チャックプレート部31の下面または上面に配置されてもよい。
また、本発明の静電チャック23は、成膜装置2の成膜プロセスの進行につれて、電極部311乃至319に加えられる電圧の大きさ、電圧の印加開始時点、電圧の維持時間、電圧の印加順序などを制御する電圧制御部(不図示)を含む。電圧制御部は、複数の電極部311乃至319への電圧印加を各電極部別に独立的に制御することができる。特に、本発明の電圧制御部は、複数の電極部に吸着電圧が印加される手順を制御することができる。本実施形態においては、電圧制御部が成膜装置2の制御部26と別途に設けられるが、本発明はそれに限定されず、成膜装置2の制御部26に統合されてもよい。
本発明の静電チャックプレート部31は、複数の電極部に対応する複数の吸着部を有する。例えば、本発明の静電チャックプレート部は、図3(b)に図示したように、9つの電極部311乃至319に対応する9つの吸着部231乃至239を有するが、これに限定されず、基板10の吸着をより精緻に制御するため、他の個数の吸着部を有してもよい。
吸着部は、静電チャックプレート部31の長辺方向(Y軸方向)及び短辺方向(X軸方向)に分割されるように設けられるが、これに限定されず、静電チャックプレート部31の長辺方向または短辺方向だけに分割されてもよい。複数の吸着部231乃至239は、物理的に一つのプレートが複数の電極部を持つように構成されてもよく、物理的に分割された複数のプレートそれぞれが一つまたはそれ以上の電極部を持つように構成されてもよい。例えば、複数の吸着部それぞれが複数の電極部それぞれに対応するように構成されてもよく、一つの吸着部が複数の電極部を含むように構成されてもよい。
例えば、電圧制御部による電極部311乃至319への電圧制御を通じて、基板10の吸着進行方向(第1方向)と交差する方向に配置された3つの電極部311、312、313が一つの吸着部を成すようにすることができる。すなわち、3つの電極部311、312、313それぞれは、独立的に電圧制御が可能であるが、これら3つの電極部311、312、313に同時に吸着電圧が印加されるように制御することで、これら3つの電極部311、312、313が一つの吸着部として機能するようにすることができる。複数の吸着部それぞれに独立的に基板の吸着が行われることができる限り、その具体的な物理的構造及び電気回路的構造は変わり得る。
以下、図4を参照して、本発明の静電チャック23への基板10の吸着について説明する。本発明においては、基板10が静電チャック23の静電チャックプレート部31の下面の全面に同時に吸着されるのではなく、静電チャックプレート部31の下面の第1辺側からこれと対向する第2辺側に向かって順次に吸着が進行される。この時、静電チャックプレート部31の第1辺及び第2辺は、静電チャックプレート部31の長辺であってもよく、短辺であってもよい。本実施形態においては、基板10の静電チャックプレート部31への吸着が、静電チャックプレート部31の第1辺側から第2辺側に進行されるが、本発明はこれに限定されず、例えば、静電チャックプレート部31の対角線上の一つの角か
らこれと対向する他の角に向かって基板の吸着が進行されることもできる。
静電チャックプレート部31の第1辺側から第2辺側に向かって(すなわち、第1方向に)基板が順次に吸着されるようにするために、複数の電極部311乃至319に電圧を印加する順番を制御してもよく、複数の電極部に同時に吸着電圧を印加するが(または、一つの電極部のみを含む静電チャックプレートの全体に吸着電圧を印加するが)、基板10を支持する基板支持台21の支持部材の構造や支持力を異ならせてもよい。
図4(a)は、静電チャック23の複数の電極部311乃至319に印加される電圧制御によって、基板10を静電チャックプレート31に順次に吸着させる実施形態を示す。ここでは、静電チャックプレート31の長辺方向に沿って配置される3つの電極部311、312、313が第1吸着部231を成し、静電チャックプレート31の中央部の3つの電極部314乃至316が第2吸着部232を成し、残り3つの電極部317乃至319が第3吸着部233を成すことを前提に説明する。
本発明の電圧制御部は、基板の吸着工程で、複数の吸着部のうち、基板のある一つの長辺(第1辺)側に配置された第1吸着部231から、基板の他の長辺(第2辺)側に配置された第3吸着部233に向かって、順番に(図3(b)の矢印参照)基板を吸着するための吸着電圧が印加されるように制御する。つまり、図4(a)に示すように、第1吸着部231に先に吸着電圧が印加され、次いで、第2吸着部232に吸着電圧が印加され、第3吸着部233には最終的に吸着電圧が加えられるように制御する。このような構成であれば、ある一つの短辺側から他の短辺側に向かって吸着電圧を印加する構成に比して、基板10の吸着が順次に進行される各瞬間における、同時に吸着に寄与する電極部分の面積をより大きくすることができる。
第1吸着部231に吸着電圧が印加されれば、静電チャック23の第1吸着部231に対応する基板上面に、第1吸着部231の電荷と反対の極性の分極電荷が誘導される。これにより、基板10の第1辺側の周縁部が、第1吸着部231に吸着されて保持される。これによって、基板10の中央部の撓みは、基板10の中央部から基板の第2辺側に向かって移動する。
続いて、第2吸着部232に吸着電圧が印加されれば、静電チャック23の第2吸着部232に対応する基板上面(つまり、基板10の中央部の上面)に第2吸着部232の電荷と反対の極性の分極電荷が誘導される。これにより、基板10の中央部が、第2吸着部232に吸着されて保持される。これによって、基板10の中央部と基板の第2辺側の周縁部との間に移動した撓みは、基板の第2辺側の周縁部に向かってさらに移動する。
最後に、第3吸着部233に吸着電圧が印加されれば、同様に、基板10の第2辺側の周縁部が、第3吸着部233に吸着されて保持される。これによって、基板10の撓みは、基板10の第2辺側周縁部に向かってさらに伸び、基板10は静電チャック23に平らに吸着されて保持される。
このように、本発明の静電チャック23によれば、吸着部別に基板10の吸着を独立的に制御することができるので、基板10の第1辺側から基板の中央部を経て、第2辺側に
向かって、基板10の吸着が進行され(すなわち、第1方向に基板の吸着が進行され)、基板中央部の撓みが効果的に基板10の第2辺側の周縁部側に伸びることができるようになる。
図4(b)は、基板支持台21の支持部材の構造や支持力によって、基板の静電チャック23への吸着が順次に行われるようにする実施形態を示す。
本発明の基板支持台21は、基板10の対向する二つの辺(例えば、長辺)のうちの一つの辺(第1辺)側の周縁部を支持する第1支持部材211と、他の一つの辺(第2辺)側の周縁部を支持する第2支持部材212とを含む。すなわち、第1支持部材211及び第2支持部材212は、基板10の吸着進行方向(第1方向)と交差する方向に設置される。第1支持部材211及び第2支持部材212は、それぞれ複数の支持部材からなることもでき、第1方向と交差する方向に長く延在する一つの支持部材からなることもできる。本発明の基板支持台21は、第1支持部材211及び第2支持部材212の他に、基板の第1辺と第2辺とを繋ぐ第3辺及び第4辺側の周縁部を支持する第3支持部材213と第4支持部材214とをさらに含んでもよい。
本実施形態の第1支持部材211は、その基板支持面の高さが第2支持部材212の基板支持面の高さより高くなるように設置されるか、基板10を支持する支持力が第2支持部材212による基板支持力より大きくなるように設置される。基板支持台21の支持部材211、212それぞれは、基板面に交差する方向、すなわち、鉛直方向に移動可能である。このために、各支持部材は弾性体部を含む。
このような基板支持台21の支持部材211、212に基板10が載置された状態で、静電チャック23を基板10に向かって下降させれば、基板支持面の高さが高い第1支持部材211によって支持される基板の第1辺側の周縁部が、先に静電チャック23に接触される。この時、第2支持部材212によって支持される基板10の第2辺側の周縁部は、静電チャック23に接触されず、静電チャック23との間に間隙が存在する。この状態で、静電チャック23に吸着電圧を印加すれば、静電チャック23に接触されている基板10の第1辺側の周縁部が静電チャック23に静電引力によって吸着される。
静電チャック23を基板10に向かってもっと下降させれば、第1支持部材211は、静電チャック23からの加圧力によって下方に移動(例えば、弾性圧縮または弾性引張)する。これによって、基板10の第1辺側の周縁部から基板10の中央部に向かって基板10の吸着が進行される。静電チャック23が第2支持部材212によって支持される基板10の第2辺側の周縁部にさらに接近するにつれて、基板10の中央部から基板10の第2辺側の周縁部に向かって吸着が進み、最終的に第2支持部材212で支持される基板10の第2辺側の周縁部が静電チャック23に吸着される。このように、基板支持台21の支持部材の高さが異なるようにすることで、基板10が基板10の第1辺側の周縁部から第2辺側の周縁部に向かって、順次に吸着される。
同様に、第1支持部材211の弾性体部の弾性係数を第2支持部材212の弾性体部の弾性係数より大きくするなどの方法によって、第1支持部材211の基板支持力を第2支持部材212の基板支持力より大きくすることで、基板10の中央部の撓みが第2辺側の周縁部に向かって伸びながら、基板10の吸着が第2辺側の周縁部に向かって順次に進行されるようにすることもできる。
本実施形態においては、静電チャック23の一辺から対向する他辺に向かって(第1方向に)基板の吸着を順次に行うために、複数の吸着部(または電極部)への電圧印加の順番を制御するか、基板支持台の支持部材の高さや支持力を異ならせる実施形態を説明したが、これらを組み合わせることも可能であり、その他の方法を使うこともできる。
本発明によれば、静電チャックプレート部31の電極部311乃至319に含まれた電極3111、3112の櫛歯部が、基板10の吸着進行方向(第1方向)と交差する方向に延在するので、基板10の吸着進行方向への吸着速度が速くなり、基板10の吸着が順次に進行される各瞬間における、電極3111、3112の櫛歯部の吸着への寄与度がも
っと大きくなる。これにより、全体的に基板10の吸着速度を増加させることができるようになる。すなわち、電極3111、3112の櫛歯部を基板10の吸着の進行方向(第1方向)と交差する方向に延在するように設けることで、基板10の吸着進行方向にプラス電荷とマイナス電荷とが交互に誘導されるので、当該方向への基板10の吸着速度を早くすることができる。また、基板10の吸着が順次に進行されるある瞬間において、基板10の吸着の進行方向と交差する方向においての電極3111、3112の櫛歯部の占める面積(図3(b)の左下に、点線で囲んだ部分の電極の吸着に寄与する部分を概略的に示してある)が、電極の櫛歯部が基板の吸着進行方向に延在するように設けられた場合(図7(b)の左下に、点線で囲んだ部分の電極の吸着に寄与する部分を概略的に示してある)に比べて、大きくなるので、基板10に分極電荷が誘導される速度が早くなる。その結果、基板の吸着進行方向及び基板の吸着進行方向と交差する方向すべてにおいて、基板10の吸着速度が速くなり、基板全体的に、吸着時間が短縮される。
<成膜プロセス>
以下、本発明の基板吸着方法を採用した成膜方法について図5を参照して説明する。
真空チャンバー20内のマスク台22にマスク221が置かれた状態で、搬送室13の搬送ロボット14によって成膜装置2の真空チャンバー20内に基板10が搬入される(図5(a))。
真空チャンバー20内に進入した搬送ロボット14のハンドが降下し、基板10を基板支持台21の支持部材211、212上に載置する(図5(b))。
続いて、静電チャック23が基板10に向かって降下し、基板10に十分に近接、或いは、接触した後に、静電チャック23に吸着電圧を印加し、基板10を吸着して保持する(図5(c))。本発明によれば、静電チャック23の電極部311乃至319内の電極3111、3112(の櫛歯部)が、基板の静電チャック23への吸着進行方向と交差する方向に延在するので、吸着進行方向にプラス電荷とマイナス電荷が交互に誘導され、また、基板の静電チャック23への吸着が進行される各瞬間において、電極3111、3112(の櫛歯部)による吸着寄与度を増加させることができ、全体的に基板の静電チャック23への吸着時間を短縮させることができる。
静電チャック23に基板10が保持された状態で、基板のマスクに対する相対的な位置ずれを計測するために、基板10をマスク221に向かって下降させる(図5(d))。
基板10が計測位置まで下降すると、アライメント用カメラで基板10とマスク221に形成されたアライメントマークを撮影して、基板10とマスク221の相対的な位置ずれを計測する(図5(e)参照)。
計測の結果、基板のマスクに対する相対的位置ずれが、閾値を超えると判明されれば、静電チャック23に保持された状態の基板10を水平方向(XYθ方向)に移動させて、基板をマスクに対して、位置調整(アライメント)する(図5(f)参照)。
このようなアラインメント工程後、静電チャック23に保持された基板10をマスク221上に載置し、マグネット24を降下させて、マグネット24のマスク221に対する磁力によって、基板10とマスク221とを密着させる(図5(g))。
続いて、蒸着源25のシャッタを開け、蒸着材料を、マスクを介して基板10に蒸着させる(図5(h))。基板上に所望の厚さの膜が成膜すると、蒸着源25のシャッタを閉じ、成膜工程を終了する。
成膜工程が終了すれば、マグネット24が上昇して、マスク221と基板10の密着が解除される(図5(i))。
続いて、静電チャック23と基板支持台21の上昇により、基板10がマスク221から分離されて上昇する(図5(j))。
続いて、搬送ロボット14のハンドが成膜装置2の真空チャンバー20内に進入し、静電チャック23には分離電圧が印加され、静電チャック23の吸着力が十分に弱まった以降に、静電チャック23を基板10から分離させて上昇させる(図5(k))。この後、蒸着が完了した基板10を真空チャンバー20から搬出する。
本実施形態においては、基板10の静電チャック23からの分離工程が、基板10とマスク221との密着が解除されて、基板10がマスク221から分離された以後に行われるものと説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、位置調整された基板10がマスク221上に載置され、マグネット24が下降して基板10とマスク221が互いに密着した段階以降であり、成膜工程が開始される前に静電チャック23に分離電圧である第2電圧を印加してもよい。これは、基板10がマスク221上に載置された状態であり、マグネット24による磁力によって基板10とマスク221が密着した状態に維持されるからである。
<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6(a)は有機EL表示装置60の全体図、図6(b)は1画素の断面構造を表している。
図6(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み合わせでもよく、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6(b)は、図6(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、発光素子ごと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6(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を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)および第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、基板支持台及び静電チャックにて基板を保持し、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、基板支持台及び静電チャックで保持する。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。
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。
本発明によれば、静電チャック23の電極部311乃至319の電極3111、3112(の櫛歯部)が、基板の静電チャック23への吸着進行方向と交差する方向に延在するので、吸着進行方向にプラス電荷とマイナス電荷とが交互に誘導され、また、基板の静電チャック23への吸着が進行される各瞬間において、電極3111、3112(の櫛歯部)による吸着寄与度を増加させることができ、全体的に基板の静電チャック23への吸着時間を短縮させることができる。
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、真空雰囲気また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したにすぎず、本発明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切に変形してもよい。
21:基板支持台
22:マスク台
23:静電チャック
24:マグネット
31:静電チャックプレート部
32:給電端子部
211:第1支持部材
212:第2支持部材
231:第1吸着部
232:第2吸着部
233:第3吸着部
311乃至319:電極部
321、322:給電端子
3111:プラス電極
3112:マイナス電極

Claims (31)

  1. 基板を吸着して保持するための静電チャックであって、
    電極部を有する静電チャックプレート部を含み、
    前記電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、
    前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部への前記基板の吸着が進行する第1方向と交差するように延在する静電チャック。
  2. 前記交互に配置される部分の前記少なくとも一部の延在方向は、前記第1方向と直角を成すように交差する請求項1に記載の静電チャック。
  3. 前記第1方向は、前記静電チャックプレート部の第1辺側から前記第1辺と対向する第2辺側に向かう方向である請求項1又は2に記載の静電チャック。
  4. 前記第1辺は、前記静電チャックプレート部の長辺である請求項3に記載の静電チャック。
  5. 前記静電チャックプレート部に電圧を印加するための給電端子部をさらに含み、
    前記給電端子部は、前記静電チャックプレート部の基板吸着面と交差する側面に設置される請求項1乃至4のいずれか1項に記載の静電チャック。
  6. 前記電極部は、一対のプラス電極とマイナス電極とを有し、
    前記プラス電極及び前記マイナス電極それぞれは、櫛形状を持ち、
    前記プラス電極及び前記マイナス電極の櫛歯部が前記第1方向と交差するように延在する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の静電チャック。
  7. 基板を吸着して保持するための静電チャックであって、
    独立的に電圧が印加できる複数の電極部を含む静電チャックプレート部を含み、
    前記複数の電極部のうち少なくとも一つの電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、
    前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部への前記基板の吸着が進行する第1方向と交差するように延在する、静電チャック。
  8. 前記複数の電極部への電圧の印加を制御する制御部をさらに含み、
    前記制御部は、前記第1方向に沿って前記複数の電極部に順次に電圧が印加されるように制御する請求項7に記載の静電チャック。
  9. 前記静電チャックプレート部は、前記複数の電極部に対応する複数の吸着部を含む請求項7又は8に記載の静電チャック。
  10. 前記複数の吸着部は、前記第1方向に分割されるように配置される請求項9に記載の静電チャック。
  11. 前記複数の吸着部は、前記第1方向及び前記第1方向と交差する第2方向に分割されるように配置される請求項9又は10に記載の静電チャック。
  12. 前記第1方向は、前記静電チャックプレート部の第1辺側に配置された前記吸着部から前記第1辺と対向する第2辺側に配置される前記吸着部に向かう方向である請求項9乃至11のいずれか1項に記載の静電チャック。
  13. 前記第1辺は、前記静電チャックプレート部の長辺である請求項12に記載の静電チャック。
  14. 前記第1辺は、前記静電チャックプレート部の短辺である請求項12に記載の静電チャック。
  15. 前記複数の電極部に電圧を印加するための給電端子部をさらに含み、
    前記給電端子部は、前記静電チャックプレート部の基板吸着面と交差する側面に設置される請求項7乃至14のいずれか1項に記載の静電チャック。
  16. 前記少なくとも一つの電極部は、一対のプラス電極とマイナス電極とを有し、
    前記プラス電極及び前記マイナス電極それぞれは、櫛形状を持ち、
    前記プラス電極及び前記マイナス電極の櫛歯部が前記第1方向と交差するように延在する、請求項7乃至15のいずれか1項に記載の静電チャック。
  17. 基板を吸着して保持するための静電チャックであって、
    独立的に電圧が印加できる複数の電極部を含む静電チャックプレート部を含み、
    前記静電チャックプレート部は、互いに対向する二つの長辺と、前記二つの長辺を繋ぐ互いに対向する二つの短辺とを持ち、
    前記複数の電極部のうち少なくとも一つの電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、
    前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部の前記長辺と交差するように延在する、静電チャック。
  18. マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、
    前記基板を上方から吸着して保持するための静電チャックと、
    前記静電チャックの下方に設置されて、前記基板を下方から支持するための基板支持台と、を含み、
    前記静電チャックは、電極部を有する静電チャックプレート部を含み、
    前記電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、
    前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部への前記基板の吸着が進行する第1方向と交差するように延在する、成膜装置。
  19. 前記基板支持台は、前記静電チャックの静電チャックプレート部の第1辺に沿って設置される第1支持部材と、前記第1辺と対向する前記静電チャックプレート部の第2辺に沿って設置される第2支持部材とを含み、
    前記第1方向は、前記第1支持部材側から前記第2支持部材側に向かう方向である請求項18に記載の成膜装置。
  20. 前記第1支持部材は、前記第2支持部材よりその基板支持面の高さが高い請求項19に記載の成膜装置。
  21. 前記第1支持部材は、前記第2支持部材より前記基板に対する支持力が大きい請求項19又は20に記載の成膜装置。
  22. マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、
    前記基板を上方から吸着して保持するための請求項7乃至16のいずれか1項に記載の静電チャックと、
    前記静電チャックの下方に設置されて、前記基板を下方から支持するための基板支持台と、を含む成膜装置。
  23. 前記基板支持台は、前記静電チャックの静電チャックプレート部の第1辺に沿って設置される第1支持部材と、前記第1辺と対向する前記静電チャックプレート部の第2辺に沿って設置される第2支持部材とを含み、
    前記第1方向は、前記第1支持部材側から前記第2支持部材側に向かう方向である請求項22に記載の成膜装置。
  24. マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、
    前記基板を上方から吸着して保持するための静電チャックと、
    前記静電チャックの下方に設置されて、前記基板を下方から支持するための基板支持台とを含み、
    前記静電チャックは、独立的に電圧が印加できる複数の電極部を含む静電チャックプレート部を含み、
    前記静電チャックプレート部は、互いに対向する二つの長辺と、前記二つの長辺を繋ぐ互いに対向する二つの短辺とを持ち、
    前記複数の電極部のうち少なくとも一つの電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、
    前記交互に配置される部分の少なくとも一部は、前記静電チャックプレート部の前記長辺と交差するように延在する、成膜装置。
  25. 静電チャックに基板を吸着させる方法であって、
    前記静電チャックの静電チャックプレート部に含まれた電極部に電圧を印加して、前記基板を前記静電チャックプレート部に吸着させる段階を含み、
    前記電極部は、異なる極性の電圧がそれぞれ付与される電極が交互に配置される部分を含み、
    前記吸着させる段階では、前記基板の吸着が、前記交互に配置される部分の少なくとも一部の延在方向と交差する第1方向に進行される、基板吸着方法。
  26. 前記吸着させる段階は、前記静電チャックプレート部の第1辺に沿って設置される第1支持部材と、前記第1辺と対向する前記静電チャックプレート部の第2辺に沿って設置される第2支持部材とを含む基板支持台上に載置された前記基板に前記静電チャックを近接又は接触させる段階を含み、
    前記第1方向は、前記第1支持部材から前記第2支持部材に向かう方向である請求項25に記載の基板吸着方法。
  27. 前記第1支持部材は、前記第2支持部材よりその基板支持面が高い請求項26に記載の基板吸着方法。
  28. 前記第1支持部材は、前記第2支持部材より前記基板に対する支持力が大きい請求項26又は27に記載の基板吸着方法。
  29. 前記吸着させる段階は、前記静電チャックプレートに含まれた複数の電極部に前記第1方向に沿って順次に電圧を印加する段階を含む請求項25乃至28のいずれか1項に記載の基板吸着方法。
  30. マスクを介して基板に蒸着材料を成膜する成膜方法であって、
    基板支持台上に前記基板を載置する段階と、
    前記基板の上方から静電チャックを前記基板上に近接または接触させる段階と、
    請求項25乃至29のいずれか1項に記載の基板吸着方法を用いて前記基板を静電チャックに吸着させる段階と、
    前記基板を前記マスク上に載置する段階と、
    前記マスクを介して前記基板に前記蒸着材料を成膜する段階と
    を含む成膜方法。
  31. 電子デバイスの製造方法として、請求項30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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