JP2021098884A - 成膜装置、成膜方法及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電チャックへの吸着時の静電チャックと基板との相対位置ずれによる吸着力の低下を抑制すること。【解決手段】成膜装置は、マスクを介して基板に成膜材料を成膜する成膜装置であって、チャンバ内に配置され、基板の第１の辺の周縁部を支持する第１基板支持部と、チャンバ内に配置され、第１の辺に対向する第２の辺の周縁部を支持する第２基板支持部と、チャンバ内の第１及び第２基板支持部の上方に配置され、基板を吸着するための基板吸着手段と、基板吸着手段と基板との間の位置合わせを行うための位置調整手段と、基板吸着手段に向かって第１及び第２基板支持部の昇降を制御する制御部と、を含む。制御部が第１及び第２基板支持部の少なくとも一方を基板吸着手段に向かって上昇させた後であって、基板の吸着が開始される前に、位置調整手段が基板吸着手段と基板との間の位置合わせを行う。【選択図】図４

Description

本発明は、成膜装置、成膜方法及び電子デバイスの製造方法に関するものである。

有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）の製造においては、有機ＥＬ表示装置を構成する有機発光素子（有機ＥＬ素子；ＯＬＥＤ）を形成する際に、成膜装置の蒸発源から蒸発した蒸着材料を、画素パターンが形成されたマスクを介して、基板に蒸着させることで、有機物層や金属層を形成する。

上向蒸着方式（デポアップ）の成膜装置において、蒸発源は成膜装置の真空容器の下部に設けられ、基板は真空容器の上部に配置され、基板の下面に蒸着される。このような上向蒸着方式の成膜装置において、基板は成膜面である下面に形成された有機物層／電極層に損傷を与えないように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で支持されていない基板の中央部が基板の自重によって撓み、これが蒸着精度を落とす一つの要因となっている。上向蒸着方式以外の方式の成膜装置においても、また、基板の自重による撓みは生じる可能性がある。

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。つまり、基板の上部に静電チャックを設置し、基板ホルダの支持部によって支持された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、基板のたわみを低減することができる。

しかし、このように、基板支持部によって下方が支持された基板を静電チャックを使って上方から吸着する際に、静電チャックと基板との相対位置がずれていると、吸着力が低下する可能性がある。

例えば、搬送ロボットによる成膜室内への基板搬送時に搬送誤差が生じる場合は、このような相対位置ずれによる吸着力低下の可能性がある。また、図６のように、静電チャック２４０への吸着時に基板Ｓ中央部のたわみによるしわの発生を抑制するために、基板Ｓの対向する両側の周縁部をそれぞれ支持する基板支持部２２０を順次に上昇させて基板Ｓを静電チャック２４０に接触させることが検討されているが、この場合、一方の基板支持部を先に上昇させる際に、白い矢印で示すように、基板Ｓが反対側に偏り、静電チャック２４０との間で位置ずれが生じる可能性がある。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、静電チャックへの吸着時の静電チャックと基板との相対位置ずれによる吸着力の低下を抑制することを目的とする。

本発明の一実施形態による成膜装置は、マスクを介して基板に成膜材料を成膜する成膜装置であって、チャンバ内に配置され、前記基板の第１の辺の周縁部を支持する第１基板支持部と、前記チャンバ内に配置され、前記第１の辺に対向する第２の辺の周縁部を支持する第２基板支持部と、前記チャンバ内の前記第１及び第２基板支持部の上方に配置され、前記基板を吸着するための基板吸着手段と、前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行うための位置調整手段と、前記基板吸着手段に向かって前記第１及び第２基板支持部の昇降を制御する制御部と、を含み、前記制御部が前記第１及び第２基板支持部の少なくとも一方を前記基板吸着手段に向かって上昇させた後であって、前記基板の吸着が開始される前に、前記位置調整手段が前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行うことを特徴とする。

本発明の一実施形態による成膜方法は、成膜装置のチャンバ内で、マスクを介して基板の成膜面に成膜材料を成膜する成膜方法であって、チャンバ内に搬入された前記基板の第１の辺の周縁部を第１基板支持部で支持し、前記基板の前記第１の辺に対向する第２の辺の周縁部を第２基板支持部で支持する工程と、前記チャンバ内の前記第１及び第２基板支持部の上方に配置された基板吸着手段に前記基板の前記成膜面と反対側の面を吸着させる吸着工程と、前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行う位置合わせ工程と、成膜材料を前記マスクを介して前記基板の前記成膜面に成膜する工程とを含み、前記位置合わせ工程は、前記第１及び第２基板支持部の少なくとも一方が前記基板吸着手段に向かって上昇した後であって、前記基板の吸着が開始される前に行うことを特徴とする。

本発明の一実施形態による電子デバイスの製造方法は、前記成膜方法を用いて電子デバイスを製造することを特徴とする。

本発明によれば、静電チャックへの吸着時の静電チャックと基板との相対位置ずれによる吸着力の低下を抑制することができる。

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

電子デバイスの製造装置の一部の模式図である。 本発明の一実施形態による成膜装置の模式図である。 本発明の一実施形態による基板支持ユニットを鉛直方向（Ｚ方向）上方から見た平面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、静電チャックへの基板吸着工程を示す図である。 （ａ）は有機ＥＬ表示装置の全体図、（ｂ）は１画素の断面構造を表す図である。 図６は、従来の静電チャックへの基板吸着工程を示す図である。

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、基板の表面に各種材料を堆積させて成膜を行う装置に適用することができ、真空蒸着によって所望のパターンの薄膜（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、ガラス、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、基板は、例えば、ガラス基板上にポリイミドなどのフィルムが積層された基板であってもよい。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してもいい。なお、以下の説明において説明する真空蒸着装置以外にも、スパッタ装置やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を含む成膜装置にも、本発明を適用することができる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス（例えば、有機発光素子、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、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発光素子を形成する有機発光素子の製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。

＜電子デバイスの製造装置＞
図１は、電子デバイスの製造装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。

図１の製造装置は、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、４．５世代の基板（約７００ｍｍ×約９００ｍｍ）や６世代のフルサイズ（約１５００ｍｍ×約１８５０ｍｍ）又はハーフカットサイズ（約１５００ｍｍ×約９２５ｍｍ）の基板に、有機ＥＬ素子の形成のための成膜を行った後、該基板を切り抜いて複数の小さなサイズのパネルに製作する。

電子デバイスの製造装置は、一般的に、複数のクラスタ装置１と、クラスタ装置の間を繋ぐ中継装置とを含む。

クラスタ装置１は、基板Ｓに対する処理（例えば、成膜）を行う複数の成膜装置１１と、使用前後のマスクＭを収納する複数のマスクストック装置１２と、その中央に配置される搬送室１３と、を具備する。搬送室１３は、図１に示すように、複数の成膜装置１１およびマスクストック装置１２のそれぞれと接続されている。

搬送室１３内には、基板およびマスクを搬送する搬送ロボット１４が配置されている。搬送ロボット１４は、上流側に配置された中継装置のパス室１５から成膜装置１１へと基板Ｓを搬送する。また、搬送ロボット１４は、成膜装置１１とマスクストック装置１２との間でマスクＭを搬送する。搬送ロボット１４は、例えば、多関節アームに、基板Ｓ又はマスクＭを保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットである。

成膜装置１１（蒸着装置とも呼ぶ）では、蒸発源に収納された蒸着材料がヒータによって加熱されて蒸発し、マスクを介して基板上に蒸着される。搬送ロボット１４との基板Ｓの受け渡し、基板ＳとマスクＭの相対位置の調整（アライメント）、マスクＭ上への基板Ｓの固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置１１によって行われる。

マスクストック装置１２には、成膜装置１１での成膜工程に使われる新しいマスクと、使用済みのマスクとが、二つのカセットに分けて収納される。搬送ロボット１４は、使用済みのマスクを成膜装置１１からマスクストック装置１２のカセットに搬送し、マスクストック装置１２の他のカセットに収納された新しいマスクを成膜装置１１に搬送する。

クラスタ装置１には、基板Ｓの流れ方向において上流側からの基板Ｓを当該クラスタ装置１に伝達するパス室１５と、当該クラスタ装置１で成膜処理が完了した基板Ｓを下流側の他のクラスタ装置に伝えるためのバッファー室１６が連結される。搬送室１３の搬送ロボット１４は、上流側のパス室１５から基板Ｓを受け取って、当該クラスタ装置１内の成膜装置１１の一つ（例えば、成膜装置１１ａ）に搬送する。また、搬送ロボット１４は、当該クラスタ装置１での成膜処理が完了した基板Ｓを複数の成膜装置１１の一つ（例えば、成膜装置１１ｂ）から受け取って、下流側に連結されたバッファー室１６に搬送する。

バッファー室１６とパス室１５との間には、基板の向きを変える旋回室１７が設置される。旋回室１７には、バッファー室１６から基板Ｓを受け取って基板Ｓを１８０°回転させ、パス室１５に搬送するための搬送ロボット１８が設けられる。これにより、上流側のクラスタ装置と下流側のクラスタ装置で基板Ｓの向きが同じくなり、基板処理が容易になる。

パス室１５、バッファー室１６、旋回室１７は、クラスタ装置間を連結する、いわゆる中継装置であり、クラスタ装置の上流側及び／又は下流側に設置される中継装置は、パス室、バッファー室、旋回室のうち少なくとも１つを含む。

成膜装置１１、マスクストック装置１２、搬送室１３、バッファー室１６、旋回室１７などは、有機発光素子の製造の過程で、高真空状態に維持される。パス室１５は、通常低真空状態に維持されるが、必要に応じて高真空状態に維持されてもいい。

本実施例では、図１を参照して、電子デバイスの製造装置の構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の種類の装置やチャンバを有してもよく、これらの装置やチャンバ間の配置が変わってもいい。

以下、成膜装置１１の具体的な構成について説明する。

＜成膜装置＞
図２は、成膜装置１１の構成を示す模式図である。以下の説明においては、鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を用いる。成膜時に基板Ｓが水平面（ＸＹ平面）と平行となるよう固定された場合、基板Ｓの短手方向（短辺に平行な方向）をＸ方向、長手方向（長辺に平行な方向）をＹ方向とする。また、Ｚ軸まわりの回転角をθで表す。

成膜装置１１は、真空雰囲気又は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される真空容器２１と、真空容器２１の内部に設けられる、基板支持ユニット２２と、マスク支持ユニット２３と、静電チャック２４と、蒸発源２５とを含む。

基板支持ユニット２２は、搬送室１３に設けられた搬送ロボット１４が搬送して来る基板Ｓを受取って保持する手段であり、基板ホルダとも呼ばれる。基板支持ユニット２２は、基板の下面の周縁部を支持する支持部を含む。基板支持ユニット２２の支持部の詳細構成については後述する。

基板支持ユニット２２の下方には、マスク支持ユニット２３が設けられる。マスク支持ユニット２３は、搬送室１３に設けられた搬送ロボット１４が搬送して来るマスクＭを受取って保持する手段であり、マスクホルダとも呼ばれる。

マスクＭは、基板Ｓ上に形成する薄膜パターンに対応する開口パターンを有し、マスク支持ユニット２３の上に載置される。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）とも呼ぶ。

基板支持ユニット２２の上方には、基板を静電引力によって吸着し固定するための静電チャック２４が設けられる。静電チャック２４は、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。静電チャック２４は、クーロン力タイプの静電チャックであってもよいし、ジョンソン・ラーベック力タイプの静電チャックであってもよいし、グラジエント力タイプの静電チャックであってもよい。静電チャック２４は、グラジエント力タイプの静電チャックであることが好ましい。静電チャック２４がグラジエント力タイプの静電チャックであることによって、基板Ｓが絶縁性基板である場合であっても、静電チャック２４によって良好に吸着することができる。静電チャック２４がクーロン力タイプの静電チャックである場合には、金属電極にプラス（＋）及びマイナス（−）の電位が印加されると、誘電体マトリックスを通じて基板Ｓなどの被吸着体に金属電極と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Ｓが静電チャック２４に吸着固定される。

静電チャック２４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有するように形成されてもいい。また、一つのプレートで形成される場合にも、その内部に複数の電気回路を含み、一つのプレート内で位置によって静電引力が異なるように制御してもいい。つまり、静電チャックは、埋設された電気回路の構造によって、複数の吸着部モジュールに区画されることができる。

静電チャック２４の上部には、示してないが、成膜時にマスクＭに磁力を印加し、マスクＭを基板Ｓ側に引き寄せて基板Ｓに密着させるための磁力印加手段を設置することができる。磁力印加手段としてのマグネットは、永久磁石また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。

また、図２には図示しなかったが、静電チャック２４の吸着面とは反対側に基板Ｓの温度上昇を抑える冷却機構（例えば、冷却板）を設けることで、基板Ｓ上に堆積された有機材料の変質や劣化を抑制するようにしてもよい。冷却板は、上記マグネットと一体に形成されることもできる。

蒸発源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）、蒸発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。蒸発源２５は、点（ｐｏｉｎｔ）蒸発源や線状（ｌｉｎｅａｒ）蒸発源など、用途に従って多様な構成を有することができる。

図２に図示しなかったが、成膜装置１１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。

真空容器２１の上部外側（大気側）には、基板Ｚアクチュエータ２６、マスクＺアクチュエータ２７、静電チャックＺアクチュエータ２８、位置調整機構２９などが設けられる。これらのアクチュエータと位置調整機構は、例えば、モータとボールねじ、或いはモータとリニアガイドなどで構成される。基板Ｚアクチュエータ２６は、基板支持ユニット２２を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。基板Ｚアクチュエータ２６の駆動による基板支持ユニット２２の昇降制御の詳細については後述する。マスクＺアクチュエータ２７は、マスク支持ユニット２３を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。静電チャックＺアクチュエータ２８は、静電チャック２４を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。

位置調整機構２９は、静電チャック２４と基板Ｓ、および／または基板ＳとマスクＭ間の、位置ずれを調整（アライメント）するための駆動手段である。つまり、位置調整機構２９は、基板支持ユニット２２及びマスク支持ユニット２３に対して、静電チャック２４を水平面に平行な面内でＸ方向、Ｙ方向、θ方向のうちの少なくとも一つの方向に相対的に移動／回転させるための水平駆動機構である。なお、本実施形態では、基板支持ユニット２２及びマスク支持ユニット２３の水平面内での移動は固定し、静電チャック２４をＸ、Ｙ、θ方向に移動させるように位置調整機構を構成しているが、本発明はこれに限定されず、静電チャック２４の水平方向への移動は固定し、基板支持ユニット２２とマスク支持ユニット２３をＸＹθ方向に移動させるように位置調整機構を構成してもよい。

真空容器２１の外側上面には、上述した駆動機構の他に、真空容器２１の上面に設けられた透明窓を介して、基板Ｓ及びマスクＭに形成されたアライメントマークを撮影するためのアライメント用カメラ２０ａ、２０ｂが設置される。アライメント用カメラ２０ａ、２０ｂによって撮影された画像から基板Ｓ上のアライメントマークとマスクＭ上のアライメントマークを認識することで、それぞれのＸＹ位置やＸＹ面内での相対ずれを計測することができる。

基板ＳとマスクＭとの間のアライメントは、大まかに位置合わせを行う第１位置調整工程である第１アライメント（「ラフアライメント（ｒｏｕｇｈ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）」とも称す）と、高精度に位置合わせを行う第２位置調整工程である第２アライメント（「ファインアライメント（ｆｉｎｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）」とも称す）の２段階のアライメントを実施することできる。この場合、低解像度だが広視野の第１アライメント用のカメラ２０ａと、狭視野だが高解像の第２アライメント用のカメラ２０ｂの２種類のカメラを用いるとよい。基板Ｓとマスク１２０のそれぞれについて、対向する一対の辺の２箇所に付されたアライメントマークを２台の第１アライメント用カメラ２０ａで測定し、基板Ｓ及びマスク１２０の四隅に付されたアライメントマークを４台の第２アライメント用カメラ２０ｂで測定する。アライメントマーク及びその測定用カメラの数は、特に限定されず、例えば、ファインアライメントの場合、基板Ｓ及びマスク１２０の対向する二隅に付されたマークを２台のカメラで測定するようにしても良い。

一方、後述するように、本発明の実施形態では、基板Ｓを静電チャック２４に吸着させる前に、静電チャック２４と基板Ｓとの間の相対位置ずれを事前に調整するアライメント（以下、プリアライメント（ｐｒｅ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）と称することもある）を行うことを特徴とする。このように、プリアライメントを通じて基板Ｓと静電チャック２４との間の相対位置ずれを調整してから基板Ｓを静電チャック２４に吸着させる場合には、静電チャック２４への基板吸着後に行う前述した基板ＳとマスクＭとの間の位置整列（アライメント）において、ラフアライメントは省略し、ファインアライメントに直ちに進むことにしてもよい。静電チャック２４と基板Ｓとの間の相対位置ずれを調整するプリアライメントの詳細工程については後述する。

成膜装置１１は、制御部（不図示）を具備する。制御部は、基板Ｓの搬送及びアライメント、蒸発源２５の制御、成膜の制御などの機能を有する。制御部は、例えば、プロセッサ、メモリー、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、制御部の機能はメモリー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が設置されていてもよく、一つの制御部が複数の成膜装置を制御するように構成してもよい。

＜基板支持ユニット＞
基板支持ユニット２２は、基板の下面の周縁部を支持する支持部を含む。図３は、基板支持ユニット２２を鉛直方向（Ｚ方向）上方から見た平面図であり、理解の便宜のために、基板Ｓが基板支持ユニット２２上に載置され支持される様子を示しており、その他、基板Ｓ上部に配置される静電チャック２４や基板Ｚアクチュエータ２６などの駆動機構などは図示を省略している。

示すように、基板支持ユニット２２を構成する支持部は、それぞれ独立して昇降制御可能な支持部２２１、２２２を含み、これらの支持部２２１、２２２は、基板Ｓの対向する二つの辺の周縁部を支持するように設けられる。具体的に、基板Ｓの対向する二つの辺のうち一側辺（例えば、第１長辺）に沿って第１支持部２２１が設置され、他側辺（第２長辺）に沿って第２支持部２２２が設置される。図３には、第１支持部２２１及び第２支持部２２２が、それぞれ当該辺の方向に長く延びる一つの支持部材からなる構成を図示したが、第１支持部２２１及び第２支持部２２２は、当該辺の方向に沿って複数の支持部材が配置されて、それぞれ、第１支持部２２１及び第２支持部２２２を構成するようにしても良い。

基板支持ユニット２２をＺ軸方向に昇降駆動するための駆動機構である前述した基板Ｚアクチュエータ２６は、これらの各基板支持部２２１、２２２に対応して設置される。つまり、基板Ｓの対向する二つの長辺に対応する位置に２つの基板Ｚアクチュエータが設置され、それぞれ対応する基板支持部２２１、２２２に連結される。そして、これら各基板Ｚアクチュエータは、制御部により、対応する各基板支持部２２１，２２２をそれぞれ独立して昇降可能に制御される。

＜基板吸着工程＞
以下、図４（ａ）〜図４（ｅ）を参照して、基板支持部２２１、２２２の駆動と連携した、静電チャック２４への基板Ｓ吸着工程の詳細を説明する。

基板Ｓが真空容器２１内に搬入されて、基板支持ユニット２２の支持部２２１、２２２上に両側の周縁部がそれぞれ支持される状態に載置される（図４（ａ））。

次いで、基板支持部２２１，２２２のうち、一方の支持部、例えば、第１長辺に沿って設けられた第１支持部２２１が先に上昇されるように第１支持部２２１に接続された基板Ｚアクチュエータ２６を駆動させる（図４（ｂ））。

第１支持部２２１によって支持された基板Ｓの一側周縁部が所定距離だけ静電チャック２４に近づくと、第１支持部２２１に接続された基板Ｚアクチュエータ２６の駆動を停止し、静電チャック２４と基板Ｓとの間の相対位置ずれを調整するアライメントを行う（図４（ｃ））。静電チャック２４と基板Ｓのアライメントでは、前述した基板ＳとマスクＭ間の第１アライメント（ラフアライメント）用のカメラ２０ａ、または第２アライメント（ファインアライメント）用のカメラ２０ｂのいずれかを用いてもよい。例えば、基板Ｓ（及びマスクＭ）の四隅に形成されたアライメントマークに対応して静電チャック２４の各隅にも別途の静電チャックアライメントマークを形成し、これをチャンバ上部に配置されたアライメントカメラ（基板とマスク第２アライメント用のカメラ２０ｂ）を使って基板アライメントマークと同時に撮影して、これらの間の位置ずれ量を測定する。または、静電チャックには別途のアライメントマークは形成せず、例えば、長方形の静電チャック２４の隅の形状そのものをアライメントマークとして活用し、これを基板Ｓ上のアライメントマークと同時に撮影することによって静電チャック２４と基板Ｓの相対位置ずれを測定することもできる。

静電チャック２４と基板Ｓの相対位置がずれていると判明すると、前述した位置調整機構２９を水平方向（ＸＹθ方向）に駆動させ、静電チャック２４と基板Ｓの水平方向（ＸＹθ方向）における相対位置を調整する。位置調整機構２９による位置調整は、基板支持ユニット２２に対し静電チャック２４をＸＹθ方向に移動させる方式であってもよく、逆に静電チャック２４の水平方向への移動は固定し、基板支持ユニット２２をＸＹθ方向に移動させる方式でもよい。

静電チャック２４に対する基板Ｓの位置調整が完了すると、つまり、静電チャック２４と基板Ｓの相対位置ずれ量が予め定められた所定の閾値以内になると、図４（ｄ）に示したように、第１支持部２２１及び第２支持部２２２にそれぞれ接続された基板Ｚアクチュエータ２６を同時に駆動させ、第１支持部２２１及び第２支持部２２２の両方を同時に上昇させる。これと共に、静電チャック２４には、基板Ｓを吸着するための吸着電圧を印加する。これにより、相対的に静電チャック２４の近くに位置していた第１支持部２２１によって支持された基板Ｓの一側端部（第１長辺）が先に静電チャック２４に接触または十分近接し、該第１長辺側から先に吸着が開始される。第１長辺側での吸着が開始した後は、第１支持部２２１の上昇駆動は停止させ、第２支持部２２２は、第２支持部２２２によって支持されている基板Ｓの他側端部（第２長辺）が静電チャック２４に接触または十分近接するまで引き続き上昇駆動させる（図４（ｅ））。これにより、第２支持部２２２の上昇に伴い、第１長辺側から始まった吸着は、基板Ｓの中央部を経て、反対側の長辺（第２長辺）に向かって進行される。

このように、本発明の一実施形態では、基板Ｓを静電チャック２４に吸着させる前に静電チャック２４と基板Ｓとの間の相対位置ずれを事前に調整するアライメントを行うことを特徴とする。具体的に、基板の対向する両側の周縁部をそれぞれ支持する支持部のうち一方側の基板支持部を静電チャックに向かって先に上昇させて、ある程度静電チャックに近づくと、支持部の上昇を停止しその位置で静電チャックと基板との間の水平面内における相対位置ずれを調整し、位置調整が完了したら、基板の両側端部が順次静電チャックに接触するまで両側の基板支持部を同時に、または順次に上昇させて、基板の一方側から対向する他方側に吸着が進行されるようにする。

よって、吸着時のしわ防止のために対向する両側の基板支持部を順次上昇させる場合であっても、一方の基板支持部を先に上昇させる際に生じ得る基板の偏りは、基板支持部と静電チャックとの間の距離が縮まった吸着直前の位置で補正され、その後、最終的に静電チャックに吸着されるので、静電チャックと基板との間の位置ずれに起因する吸着力の低下を抑制することができる。

また、以上説明した実施形態では、一方の基板支持部を先に上昇させて静電チャック２４に対する基板Ｓの位置調整を行った後、該支持部によって支持された基板の一側端部が静電チャックに接触するまでは両側の基板支持部を同時に上昇させることを説明したが、これに限定されず、静電チャック２４と基板Ｓとの間のアライメント後にも、先に上昇した前記一方側の基板支持部から順次に上昇させるようにしてもよい。ただ、上記実施形態のような構成にすると、基板の一側端部が静電チャックに接触し吸着されるまで、アライメント後の静電チャック２４と基板Ｓとの間の位置関係を維持することができるので、より好ましい。

＜成膜プロセス＞
以下、本実施形態による成膜装置を用いた成膜方法について説明する。

真空容器２１内のマスク支持ユニット２３にマスクＭが支持された状態で、基板Ｓが真空容器２１内に搬入される。以上説明した過程を通じて、静電チャック２４に基板Ｓを吸着させる。次いで、基板ＳとマスクＭのアライメントを行った後、基板ＳとマスクＭの相対位置ずれ量が所定の閾値より小さくなると、磁力印加手段を下降させ、基板ＳとマスクＭを密着させた後、成膜材料を基板Ｓに成膜する。所望の厚さに成膜した後、磁力印加手段を上昇させて、マスクＭを分離し、基板Ｓを搬出する。

＜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、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、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、陽極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と陰極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、陽極６４と陰極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、陽極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、陽極６４と正孔輸送層６５との間には陽極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、陰極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層が形成されることができる。

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）および陽極６４が形成された基板６３を準備する。

陽極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、陽極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、基板保持ユニット及び静電チャックにて基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の陽極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、基板保持ユニット及び静電チャックにて保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスク上に載置して、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陰極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、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

上記実施例は本発明の一例を現わしたことで、本発明は上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良い。

１１：成膜装置、２０ａ、２０ｂ：アライメント用のカメラ、２２：基板支持ユニット、２２１、２２２：支持部、２３：マスク支持ユニット、２４：静電チャック

Claims (17)

1. マスクを介して基板に成膜材料を成膜する成膜装置であって、
   チャンバ内に配置され、前記基板の第１の辺の周縁部を支持する第１基板支持部と、
   前記チャンバ内に配置され、前記第１の辺に対向する第２の辺の周縁部を支持する第２基板支持部と、
   前記チャンバ内の前記第１及び第２基板支持部の上方に配置され、前記基板を吸着するための基板吸着手段と、
   前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行うための位置調整手段と、
   前記基板吸着手段に向かって前記第１及び第２基板支持部の昇降を制御する制御部と、を含み、
   前記制御部が前記第１及び第２基板支持部の少なくとも一方を前記基板吸着手段に向かって上昇させた後であって、前記基板の吸着が開始される前に、前記位置調整手段が前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行うことを特徴とする成膜装置。
2. 前記制御部は、前記第１基板支持部を前記基板吸着手段に向かって上昇させ、その後に前記第２基板支持部を前記基板吸着手段に向かって上昇させるように前記第１及び第２基板支持部の昇降を制御し、
   前記基板の吸着が開始される前に、前記第１基板支持部と前記基板吸着手段との距離が前記第２基板支持部と前記基板吸着手段との距離よりも小さい状態で、前記位置調整手段が前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記制御部は、前記第１基板支持部を前記第２基板支持部に対して上昇させることで前記状態とすることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記制御部は、前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせの後、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部を同時に上昇させて前記基板を前記基板吸着手段に吸着させるように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
5. 前記制御部は、前記基板の前記第１の辺の周縁部の吸着の後、前記第２基板支持部を引き続き上昇させて前記基板の前記第２の辺の周縁部を前記基板吸着手段に吸着させるように制御することを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記制御部は、前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせの後、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部を順次に上昇させるように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
7. 前記位置調整手段は、前記基板吸着手段と前記基板にそれぞれ設置されたアライメントマークを撮影した結果に基づいて、前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の成膜装置。
8. 前記基板吸着手段は、静電チャックであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の成膜装置。
9. 成膜装置のチャンバ内で、マスクを介して基板の成膜面に成膜材料を成膜する成膜方法であって、
   チャンバ内に搬入された前記基板の第１の辺の周縁部を第１基板支持部で支持し、前記基板の前記第１の辺に対向する第２の辺の周縁部を第２基板支持部で支持する工程と、
   前記チャンバ内の前記第１及び第２基板支持部の上方に配置された基板吸着手段に前記基板の前記成膜面と反対側の面を吸着させる吸着工程と、
   前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
   成膜材料を前記マスクを介して前記基板の前記成膜面に成膜する工程とを含み、
   前記位置合わせ工程は、前記第１及び第２基板支持部の少なくとも一方が前記基板吸着手段に向かって上昇した後であって、前記基板の吸着が開始される前に行うことを特徴とする成膜方法。
10. 前記吸着工程は、前記第１基板支持部を前記基板吸着手段に向かって上昇させる第１上昇工程と、前記第１上昇工程の開始後に前記第２基板支持部を前記基板吸着手段に向かって上昇させる第２上昇工程とを含み、
    前記基板の吸着が開始される前に、前記第１基板支持部と前記基板吸着手段との距離が前記第２基板支持部と前記基板吸着手段との距離よりも小さい状態で、前記位置合わせ工程を行うことを特徴とする請求項９に記載の成膜方法。
11. 前記第１基板支持部を前記第２基板支持部に対して上昇させることで前記状態とすることを特徴とする請求項１０に記載の成膜方法。
12. 前記吸着工程は、前記位置合わせ工程の後に、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部を同時に上昇させて前記基板を前記基板吸着手段に吸着させる工程を含むことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の成膜方法。
13. 前記吸着工程は、前記基板の前記第１の辺の周縁部の吸着の後、前記第２基板支持部を引き続き上昇させて前記基板の前記第２の辺の周縁部を前記基板吸着手段に吸着させることを特徴とする請求項１２に記載の成膜方法。
14. 前記吸着工程は、前記位置合わせ工程の後に、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部を順次に上昇させる工程を含むことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の成膜方法。
15. 前記位置合わせ工程では、前記基板吸着手段と前記基板にそれぞれ設置されたアライメントマークを撮影した結果に基づいて、前記基板吸着手段と前記基板との間の位置合わせを行うことを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか一項に記載の成膜方法。
16. 前記基板吸着手段は、静電チャックであることを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれか一項に記載の成膜方法。
17. 請求項９乃至請求項１６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ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。

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