JP2023079033A - 成膜装置、膜厚測定方法及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の膜厚測定を行う装置において、装置の大型化を抑制すること【解決手段】成膜装置は、基板に対して成膜する。測定ヘッドは、基板に形成された膜の厚さを測定する。移動手段は、測定ヘッドを移動させる。【選択図】図２

Description

本発明は、成膜装置、膜厚測定方法及び電子デバイスの製造方法に関する。

有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）等の製造においては、基板に対して蒸着材料を蒸着させることがある。特許文献１には、検査室において基板に蒸着された膜の膜厚を測定することが開示されている。

特開２００５－３２２６１２号公報

検査室等、基板の膜厚測定が行われる場所においては、基板の搬送動作の邪魔にならないように膜厚を測定する装置を設置する必要がある。しかしながら、この場合、膜厚を測定する装置と測定対象の基板を支持する支持部との間に比較的大きなスペースを要することとなり、装置の大型化を招く恐れがある。

本発明は、基板の膜厚測定を行う装置において、装置の大型化を抑制する技術を提供する。

本発明によれば、
基板に対して成膜する成膜装置であって、
基板に形成された膜の厚さを測定するための測定ヘッドと、
前記測定ヘッドを移動させる移動手段と、を備える、
ことを特徴とする成膜装置が提供される。

本発明によれば、基板の膜厚測定を行う装置において、装置の大型化を抑制することができる。

一実施形態に係る成膜装置の構成の一部を示す模式図。 受渡室の構成要素を説明するための模式図。 静電チャック及びその周辺の構成を説明するための斜視図。 チャック移動部による静電チャックの支持構成の例を示す図。 吸着補助部の構成例を示す図。 位置決め部の構成例を示す斜視図。 基板支持部及び測定部の構成を示す斜視図。 測定部の構成例を示す図。 測定ヘッドの構成例を示す図。 成膜した膜厚ごとの反射率の測定結果の一例を示す図。 基板に形成される測定領域と測定ヘッドの位置関係を例示する図。 受渡室における基板の搬送及び膜厚測定の動作説明図。 受渡室における基板の搬送及び膜厚測定の動作説明図。 ガイド部の動作説明図。 吸着補助部の動作説明図。 一実施形態に係る受渡室の構成例を示す模式図。 測定部の構成例を示す図。 （ａ）は有機ＥＬ表示装置の全体図、（ｂ）は１画素の断面構造を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

また、各図において、ＸＹ方向は水平方向、Ｚ方向は鉛直方向を示す。また、図面の見易さのため、同一の要素が複数示されている場合には参照符号を一部省略することがある。

＜成膜装置＞
図１は、一実施形態に係る成膜装置１の構成を示す模式図である。成膜装置１は、基板１００に対して成膜する装置である。成膜装置１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もので、基板１００が成膜ブロック３０１に順次搬送され、基板１００に有機ＥＬの成膜が行われる。

成膜ブロック３０１には、平面視で八角形の形状を有する搬送室３０２の周囲に、基板１００に対する成膜処理が行われる複数の成膜室３０３ａ～３０３ｄと、使用前後のマスクが収納されるマスク格納室３０５とが配置されている。搬送室３０２には、基板１００を搬送する搬送ロボット３０２ａが配置されている。搬送ロボット３０２ａは、基板１００を保持するハンドと、ハンドを水平方向に移動する多関節アームとを含む。換言すれば、成膜ブロック３０１は、搬送ロボット３０２ａの周囲を取り囲むように複数の成膜室３０３ａ～３０３ｄが配置されたクラスタ型の成膜ユニットである。なお、以下の説明において、成膜室３０３ａ～３０３ｄを特に区別しない場合、成膜室３０３と称することがある。

基板１００の搬送方向（矢印方向）で、成膜ブロック３０１の上流側、下流側には、それぞれ、バッファ室３０６、旋回室３０７、受渡室３０８が配置されている。製造過程において、各室は真空状態に維持される。なお、図１においては成膜ブロック３０１を１つしか図示していないが、本実施形態に係る成膜装置１は複数の成膜ブロック３０１を有しており、複数の成膜ブロック３０１が、バッファ室３０６、旋回室３０７及び受渡室３０８で構成される連結装置で連結された構成を有する。なお、連結装置の構成はこれに限定はされず、例えばバッファ室３０６又は受渡室３０８のみで構成されていてもよい。

搬送ロボット３０２ａは、上流側の受渡室３０８から搬送室３０２への基板１００の搬入、成膜室３０３間での基板１００の搬送、マスク格納室３０５と成膜室３０３との間でのマスクの搬送、及び、搬送室３０２から下流側のバッファ室３０６への基板１００の搬出を行う。

バッファ室３０６は、成膜装置１の稼働状況に応じて基板１００を一時的に格納するための室である。バッファ室３０６には、複数枚の基板１００を基板１００の被処理面（被成膜面）が重力方向下方を向く水平状態を保ったまま収納可能な多段構造の基板収納棚（カセットとも呼ばれる）と、基板１００を搬入又は搬出する段を搬送位置に合わせるために基板収納棚を昇降させる昇降機構とが設けられる。これにより、バッファ室３０６には複数の基板１００を一時的に収容し、滞留させることができる。

旋回室３０７は、基板１００の向きを変更する装置を備えている。本実施形態では、旋回室３０７は、旋回室３０７に設けられた搬送ロボット３０７ａによって基板１００の向きを１８０度回転させる。旋回室３０７に設けられた搬送ロボット３０７ａは、バッファ室３０６で受け取った基板１００を支持した状態で１８０度旋回し受渡室３０８に引き渡すことで、バッファ室３０６内と受渡室３０８とで基板１００の搬送方向（矢印方向）における前端と後端が入れ替わる。これにより、成膜室３０３に基板１００を搬入する際の向きが、各成膜ブロック３０１で同じ向きになるため、基板１００に対する成膜のスキャン方向やマスクの向きを各成膜ブロック３０１において一致させることができる。このような構成とすることで、各成膜ブロック３０１においてマスク格納室３０５にマスクを設置する向きを揃えることができ、マスクの管理が簡易化されユーザビリティを高めることができる。

受渡室３０８は、旋回室３０７の搬送ロボット３０７ａにより搬入された基板１００を下流の成膜ブロック３０１の搬送ロボット３０２ａに受け渡すための室である。本実施形態では、後述するように、受渡室３０８において基板１００に成膜された膜の膜厚測定を行う。すなわち、受渡室３０８は、基板１００に形成された膜を検査する検査室であるといえる。

成膜装置１の制御系は、ホストコンピュータとしてライン全体を制御する上位装置３００と、各構成要素を制御する制御装置３０９、３１０、３１１、３１３ａ～３１３ｄとを含み、これらは有線又は無線の通信回線３００ａを介して通信可能である。制御装置３１３ａ～３１３ｄは、成膜室３０３ａ～３０３ｄに対応して設けられ、後述する成膜装置１を制御する。制御装置３０９は、搬送ロボット３０２ａを制御する。制御装置３１０は旋回室３０７に設けられた搬送ロボットを制御する。制御装置３１１は、受渡室３０８においてアライメントや膜厚測定を行う機器を制御する。上位装置３００は、基板１００に関する情報や搬送タイミング等の指示を各制御装置３０９、３１０、３１１、３１３ａ～３１３ｄに送信し、各制御装置３０９、３１０、３１１、３１３ａ～３１３ｄは受信した指示に基づき各構成要素を制御する。

＜受渡室＞
図２は、受渡室３０８の構成要素を説明するための模式図であり、基板１００の膜厚測定に関係する要素を中心に示している。なお、図２では、後の説明に必要な構成要素が強調して示されているため、構成要素の配置や大きさ等が他の図面と一致しない場合がある。受渡室３０８は、チャンバ１０と、静電チャック１１と、チャック移動部１２と、吸着補助部１３と、位置決め部１４と、基板支持部１５と、測定部２９と、ガイド部１６と、規制部１７と、を含む。

チャンバ１０は、箱型の形状を有し、内部空間１０１を形成する。チャンバ１０の内部空間１０１は、真空雰囲気か、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されている。本実施形態では、チャンバ１０は不図示の真空ポンプに接続されている。なお、本明細書において「真空」とは、大気圧より低い圧力の気体で満たされた状態、換言すれば減圧状態をいう。

本実施形態では、旋回室３０７の搬送ロボット３０７ａにより、不図示の搬入口を介して基板１００がチャンバ１０に搬入される。また、下流側の搬送室３０２の搬送ロボット３０２ａにより、不図示の搬出口を介して基板１００がチャンバ１０から搬出される。

図２及び図３を参照する。図３は、静電チャック１１及びその周辺の構成を説明するための斜視図である。
静電チャック１１は、測定部２９による測定対象の基板１００を静電気力により吸着する。静電チャック１１は、枠体１１１と、電極配置部１１２とを含む。枠体１１１は、静電チャック１１の外形を形成する枠状の部材である。例えば、枠体１１１は、静電チャック１１による吸着対象の基板１００と同等以上のサイズの枠を形成する。枠体１１１の側面には、後述する移動部１３及び位置決め部１４の構成部品が設けられている。電極配置部１１２には、静電気力を発生させる電極が配置される。すなわち、電極配置部１１２は、基板１００に対する吸着力が生じる吸着領域を形成している。本実施形態では、電極配置部１１２は、静電チャック１１が基板１００の一部を吸着するように設けられている。ただし、静電チャック１１が基板１００の前面を吸着するように電極配置部１１２が設けられてもよい。

また、本実施形態では、電極配置部１１２には、基板１００を吸着した際に基板１００の膜厚の測定位置（成膜エリア１００１、図１１参照）と重なる位置に開口１１２１が形成されている。後述するように基板１００の膜厚を光学的に測定する場合、電極と基板１００の測定位置が重なっていると測定精度に影響を及ぼすことがある。そのため、本実施形態では、電極配置部１１２に開口１１２１を形成することで、膜厚の測定精度への電極配置部１１２の影響を抑制している。このように、本実施形態では、基板１００の膜厚の測定位置を囲む領域が、静電チャック１１により吸着される。

チャック移動部１２は、静電チャック１１を移動させる。本実施形態では、チャック移動部１２は、静電チャック１１を鉛直方向に昇降させる。チャック移動部１２は、可動部１２１と、固定部１２２と、駆動部１２３と、を含む。

可動部１２１は、静電チャック１１を支持し、静電チャック１１とともに移動可能に設けられる。可動部１２１は、固定部側部材１２１１と、チャック側部材１２１２と、接続部１２１３と、弾性部材１２１４と、を含む。

図２～図４を参照する。図４は、チャック移動部１２による静電チャック１１の支持構成の例を示す断面図である。固定部側部材１２１１は、固定部１２２に対して移動可能に支持される。チャック側部材１２１２は、静電チャック１１の枠体１１１の側面に接続し、静電チャック１１を支持する。接続部１２１３は、固定部側部材１２１１及びチャック側部材１２１２を揺動可能に接続する。本実施形態では、接続部１２１３は、球面ベアリングにより固定部側部材１２１１及びチャック側部材１２１２を揺動可能に接続する。弾性部材１２１４は、静電チャック１１とチャック側部材１２１２の間に介在する。本実施形態では、弾性部材１２１４はばねである。弾性部材１２１４の下端はチャック側部材１２１２に接続し、弾性部材１２１４の上端は静電チャック１１の側面に設けられる被支持部材１１３に接続する。

固定部１２２は、チャンバ１０の上壁１０２に固定される。駆動部１２３は、可動部１２１を移動させるための駆動力を発生させる駆動源と、駆動源の駆動力を並進運動に変換する機構を含む。例えば、電動モータの回転駆動力がボールねじ機構により並進運動に変換されて可動部１２１に伝達されることで、可動部１２１が移動する。

図２、図３、及び図５を参照する。図５は、吸着補助部１３の構成例を示す図であり、静電チャック１１の付近の構成を示している。

吸着補助部１３は、静電チャック１１による基板１００の吸着を補助する。例えば、吸着補助部１３は、基板１００を押圧する軸状の押圧部１３１と、押圧部１３１を昇降させる昇降部１３２とを含む。押圧部１３１は、上下方向に延び、昇降部１３２により昇降する軸部材１３１１と、軸部材１３１１の下側の端部に接続する先端部１３１２とを含む。先端部１３１２は、基板１００に当接する当接部１３１３と、当接部１３１３に接続する軸部材１３１４と、押圧部１３１による押し付け圧力を調整する調整ばね１３１５と、跳ね上げばね１３１６とを含む。また、昇降部１３２には、電動モータ及びボールねじ機構等の公知の技術を適宜採用可能である。

本実施形態では、吸着補助部１３は、基板支持部１４に支持された基板１００が部分的に静電チャック１１から離間するように、基板１００を押圧する。具体的には、押圧部１３１は、静電チャック１１の枠体１１１に形成された貫通孔１１１２を介して、基板１００を上方から押圧する。また、本実施形態では、吸着補助部１３は、四つの押圧部１３１により基板１００の四隅を上方から押圧して基板１００を変形させる。ただし、押圧部１３１の数は変更可能である。例えば、二つの押圧部１３１が、基板１００の測定位置に近接する短辺の両側の隅部をそれぞれ押圧するように構成されてもよい。

図６は、位置決め部１４の構成を説明するための斜視図である。
位置決め部１４は、静電チャック１１の位置決めを行うためのものである。詳細には、位置決め部１４は、静電チャック１１を、測定部２９による測定が行われる際の位置に位置決めする。位置決め部１４は、突き当て部１４１と受け部１４２とを含む。

突き当て部１４１は、静電チャック１１の枠体１１１の側面に設けられる。すなわち、突き当て部１４１は、チャック移動部１２により静電チャック１１とともに移動する。本実施形態では、突き当て部１４１は、受け部１４２に突き当たる部分が球形状となるように形成されている。

受け部１４２は、突き当て部１４１に対応した位置に設けられ、突き当て部１４１を受けるものである。ここでは、受け部１４２として、上方に開口した円錐形状の凹部が示されている。受け部１４２の凹部に受け部１４２の球形状の部分がはまることで、静電チャック１１の位置が規定される。本実施形態では、静電チャック１１の枠体１１１の側面に六つの突き当て部１４１が設けられ、六つの受け部１４２がこれらに対応した位置に設けられる。ただし、突き当て部１４１及び受け部１４２の数は変更可能である。また、すべての受け部１４２が図示されているような円錐形状の凹部でなくてもよい。例えば、複数の受け部１４２には、Ｖ字状の溝部及び平面部が含まれていてもよい。また、突き当て部１４１及び受け部１４２により、いわゆるキネマティックマウントが形成されてもよい。

図７は、基板支持部１５及び測定部２９の構成例を示す斜視図である。
基板支持部１５は、基板１００を支持する。詳細には、基板支持部１５は、測定部２９による膜厚測定が行われる基板１００を下方から支持する。基板支持部１５は、チャンバ１０内において、上下方向で静電チャック１１と測定部２９との間に位置している。本実施形態では、基板支持部１５は、枠体１５１と、板バネ１５２とを含む。

枠体１５１は、基板支持部１５の外形を形成する。枠体１５１は、矩形の枠状の形状を有しており、枠体１５１が形成する枠の内側において基板１００が支持される。本実施形態では、枠体１５１は、複数の部材１５１１～１５１４で構成される。枠体１５１の短辺に部材間の隙間が設けられることで、基板１００が搬送ロボット３０２ａ、３０７ａにより搬送される際に、枠体１５１と搬送ロボット３０２ａ、３０７ａとの接触を回避することができる。

板バネ１５２は、基板支持部１５において基板１００を直接的に支持する部分である。本実施形態では、複数の板バネ１５２が、枠体１５１が形成する枠の内側に延びるように枠体１５１に支持されている。詳しくは後述するが、基板支持部１５が板バネ１５２により基板１００を支持することで、静電チャック１１と基板１００とが接触する際の荷重を逃がすことができる。

図２、図７～図９を参照する。図８は、測定部２９の構成例を示す図である。また、図９は、測定ヘッド２９０３の構成例を示す図である。
測定部２９は、基板１００に形成された膜の厚さを測定する。測定部２９は、基板支持部１５の下方に設けられる。測定部２９は、光源２９０１、真空フランジ２９０２、測定ヘッド２９０３測定ヘッド２９０３、分光器２９０４、及びＰＣ２９０５を含む。光源２９０１、真空フランジ２９０２、測定ヘッド２９０３、及び分光器２９０４間は、光ファイバ２９１１で接続される。

光源２９０１は、シャッター２９０１１を動作させて光の出力と非出力とを切り替えることができる発光装置である。一例では、光源２９０１は、１つの出射口からハロゲンと重水素の連続光を出射する重水素（Ｄ２）ハロゲン光源２９０１２を備える。別の例では、光源２９０１はレーザ励起プラズマ（Laser-Driven Light Source）光源を備える。

真空フランジ２９０２は、真空環境と大気環境との接続部に配置される。例えば、光源２９０１、分光器２９０４及びＰＣ２９０５は大気環境に保たれるチャンバ１０外に配置され、真空状態におかれうるチャンバ１０内には測定ヘッド２９０３が配置され、測定ヘッド２９０３と光源２９０１及び分光器２９０４とを接続する光ファイバ２９１１は、真空フランジ２９０２を介してチャンバ１０内外を接続する。別の例では、大気環境に保たれる筐体がチャンバ１０内に設けられ、この筐体内に光源２９０１、分光器２９０４及びＰＣ２９０５が配置されてもよい。

測定ヘッド２９０３は、光源２９０１から出射された光を垂直上方に出射するための投光部と、反射光を受光して分光器２９０４に送出するための受光部とを有する投受光部２９０３１を含む。また、測定ヘッド２９０３は、開口２９０３２及び絞り２９０３３を含む。開口２９０３２及び絞り２９０３３により測定ヘッド２９０３において入射又は出射される光の光量や角度が制限されている。これにより、例えば基板１００上の測定領域と異なる部分で反射した光がノイズとして分光器２９０４に入ってしまうことを抑制することができる。

分光器２９０４は、光の入力口を備え、入力された光を分光して波長帯ごとに光強度を測定する。そして、測定した光の強度に関する情報をＰＣ２９０５に送信する。

ＰＣ２９０５は、分光器２９０４が測定した光の強度に基づいて、膜厚の測定値を計算する。膜厚の測定値の計算には、公知の技術を用いることができる。例えば、ある波長（ｎｍ）における、基板１００に形成された膜の厚さと基板１００の反射率との関係を予め測定して求めておき、この関係と測定された反射率とから膜厚が計算されてもよい。

図１０に、成膜した膜厚ごとの反射率の測定結果の一例を示す。図１０に示すように、膜厚４０オングストローム（Å）の場合の基板の反射率と比較して、膜厚１６００Åの場合には、波長２８０、３３０～４２０ｎｍ周辺の反射率が大きくなっている。このため、この波長帯の反射率を測定することで、膜厚を推定することができる。また、反射率の測定結果に基づく膜厚の推定には、複数の周波数帯において測定した反射率に基づいて膜厚を推定してもよい。例えば、波長が２８０ｎｍと３３０ｎｍとにおける反射率の測定結果に基づく膜厚の推定結果がそれぞれ４００Åと６００Åである場合、膜厚の推定結果の平均を取り、膜厚は５００Åであるものとしてもよい。一実施形態において、測定部２９は、１００～１０００Å程度の薄膜が測定可能であってもよい。

再び図７を参照する。測定部２９は、測定ヘッド２９０３を移動させるための要素として、ベース部２９０７、ガイドレール２９０８及び駆動部２９０９（図１４参照）を有するヘッド移動部２９１０を含む。ベース部２９０７は、測定ヘッド２９０３を支持する部材である。ガイドレール２９０８は、ベース部２９０７を案内する部材である。駆動部２９０９はベース部２９０７を移動させるための駆動力を発生させる。駆動部２９０９には、電動モータ及びボールねじ機構等の公知の技術を用いることができる。ベース部２９０７がガイドレール２９０８に沿って移動することで、これに支持された測定ヘッド２９０３が移動する。本実施形態では、測定ヘッド２９０３が基板支持部１５に支持された基板１００の短辺方向に移動可能に構成されている。これにより、測定部２９は、基板１００の短辺方向に離間して設けられた複数の測定位置において膜厚測定を行うことができる。

ガイド部１６は、光ファイバ２９１１をガイドする。ガイド部１６は、ヘッド移動部２９１０による測定ヘッド２９０３の移動に追従する複数のアーム１６１、１６２（アーム部）と、複数の回動軸部材１６３～１６５を含む。アーム１６１は、一端が回動軸部材１６３によってチャンバ１０の床面等に回動可能に支持され、他端が回動軸部材１６４によってアーム１６２に接続する。すなわち、アーム１６１は、一端が固定端、他端が自由端のリンクを形成する。また、アーム１６２は、一端が回動軸部材１６４によってアーム１６１に接続し、他端が回動軸部材１６５によってベース部２９０７に回動可能に支持される。すなわち、アーム１６１は、両端が自由端のリンクを形成する。

規制部１７は、アーム１６１、１６２に設けられ、アーム１６１、１６２に対する光ファイバ２９１１の相対的な移動を規制する。本実施形態では、規制部１７は、アーム１６１、１６２にそれぞれ設けられるクリップ等の固定具１７１、１７２を含む。

ガイド部１６及び規制部１７により、光ファイバ２９１１は測定ヘッド２９０３からアーム１６２、アーム１６１に沿って延び、アーム１６１の固定端側から真空フランジ２９０２へと延びる。ここで、測定ヘッド２９０３が移動可能に構成される場合、移動に伴い光ファイバ２９１１の曲げの姿勢が変わってしまうことが考えられる。そのような場合、光ファイバ２９１１の素線折れ、透過率の低下、又は真空リーク等が発生する恐れがある。また、測定の度に光ファイバ２９１１から染み出す光量が異なってしまい、測定精度の低下の恐れもある。本実施形態では、ガイド部１６及び規制部１７により、光ファイバ２９１１がアーム１６１、１６２に沿って配線されるので、光ファイバ２９１１の折れの発生を抑制することができる。また、測定ヘッド２９０３の各位置において、光ファイバ２９１１の姿勢を再現することができ、測定精度の低下も抑制することができる。

図１１は、基板１００に形成される測定領域と測定ヘッド２９０３の位置関係を例示する図である。基板上には、測定部２９によって測定が行われる箇所ごとに測定用の成膜エリア１００１ａ～１００１ｃ（以下、区別せず成膜エリア１００１と呼ぶ場合がある）が配置される。図１１では、基板１００の三箇所で測定を行うために三つの成膜エリア１００１ａ～１００１ｃが配置されるものとして図示されているが、膜厚の測定を行うための成膜エリアは、測定箇所の数に対応して決められてよいし、複数の箇所の膜厚の測定のために１つの成膜エリアが配置されてもよい。例えば、成膜エリア１００１ａ～１００１ｃを含む一つの細長い成膜エリアが配置されてもよい。

一例では、成膜エリア１００１は、実際に基板１００上に電子デバイスが製造される領域とは異なる領域に配置される。例えば、異なる電子デバイスが製造される複数種類の基板で共通の位置を測定することができるよう、成膜エリアは基板１００の端部付近に配置される。

＜動作説明＞
図１２～図１３は、受渡室３０８における基板１００の搬送及び膜厚測定の動作説明図である。

状態ＳＴ１０１は、受渡室３０８に基板１００が搬入される前の状態である。状態ＳＴ１０１では、静電チャック１１は膜厚測定時の位置ＰＯＳ１２（状態ＳＴ１０４参照）から上方に退避した退避位置である位置ＰＯＳ１１に位置している。すなわち、状態ＳＴ内部空間１０１は、チャック移動部１２が、搬送中の、測定部２９による測定対象の基板１００との接触を回避するように、静電チャック１１を移動させた状態である。また、測定ヘッド２９０３は膜厚測定時の位置ＰＯＳ２２（状態ＳＴ１０５参照）からＹ方向外側に退避した退避位置である位置ＰＯＳ２１に位置している。静電チャック１１の位置ＰＯＳ１１及び測定ヘッド２９０３の位置ＰＯＳ２２は、例えば、基板搬送時の搬送ロボット３０７ａ及び基板１００の通過領域と重ならない位置であってもよい。

状態ＳＴ１０２は、旋回室３０７の搬送ロボット３０７ａが基板１００をチャンバ１０内に搬入している状態である。また、状態ＳＴ１０３は、搬送ロボット３０７ａが基板１００を基板支持部１５に載置し、退避した後の状態である。この状態では、基板１００は自重により撓みが生じている。

状態ＳＴ１０４は、静電チャック１１により基板支持部１５に支持されている基板１００を吸着した状態である。静電チャック１１は、チャック移動部１２により膜厚測定時の位置ＰＯＳ１２へと下降する。このチャック移動部１２による移動により、基板支持部１５に支持された基板１００に対して静電チャック１１が押し付けられる。そして、静電チャック１１は、基板１００が静電チャック１１に押し付けられた状態で、静電気力により基板１００を吸着する。これにより、静電チャック１１の電極配置部１１２が設けられる吸着領域と基板１００とが隙間なく接触し、基板１００の自重による撓みが解消される。なお、詳しくは図１５において説明するが、静電チャック１１による基板１００の吸着は、吸着補助部１３が基板１００の隅部を押圧した状態で行われる。

状態ＳＴ１０５は、測定部２９が膜厚測定を行っている状態である。測定ヘッド２９０３が位置ＰＯＳ２１から膜厚測定時の位置ＰＯＳ２２へと移動している。なお、基板１００に複数の測定用の成膜エリア１０００が設けられている場合には、測定ヘッド２９０３は各成膜エリア１０００の下方に順次移動して測定を行う。

膜厚測定の終了後は、状態ＳＴ１０１～状態ＳＴ１０３の流れと逆の流れにより、チャンバ１０から基板１００が搬出される。すなわち、静電チャック１１は基板１００の吸着を終了して位置ＰＯＳ１１へと退避し、測定ヘッド２９０３は位置ＰＯＳ２１へと退避する（状態ＳＴ１０３）。その後、受渡室３０８の下流側にある搬送室３０２に設けられた搬送ロボット３０２ａにより基板１００がチャンバ１０から搬出される（状態ＳＴ１０２→状態ＳＴ１０１）。

以上説明したように、本実施形態では、静電チャック１１は、基板１００の膜厚測定時には位置ＰＯＳ１２において基板１００を吸着する。これにより、膜厚測定において基板１００の撓み等の変形を解消できる。すなわち、測定対象の基板１００の形状を、静電チャック１１の基板吸着面に沿った形状で一定に維持することができる。したがって、膜厚測定において基板１００の変形等の影響を抑制することができる。

また、本実施形態では、静電チャック１１は、基板１００の搬送時には、膜厚測定時の位置ＰＯＳ１２から退避位置である位置ＰＯＳ１１に退避する。これにより、基板１００の搬送時に基板１００及び搬送ロボット３０７ａとの接触を回避することができる。また、静電チャック１１の移動により静電チャック１１と基板１００及び搬送ロボット３０７ａとの接触を回避するので、装置が大型化してしまうことを抑制することができる。

また、本実施形態では、測定ヘッド２９０３は、搬送ロボット３０７ａにより基板１００が膜厚測定時の基板位置へ搬送される場合に、基板１００及び搬送ロボット３０７ａとの接触を回避する際の位置ＰＯＳ２１に位置するように移動する。これにより、測定ヘッド２９０３と基板１００及び搬送ロボット３０７ａとの接触を回避する。また、測定ヘッド２９０３が測定時の位置ＰＯＳ２２から退避可能に構成されることで、測定ヘッド２９０３と膜厚測定時の基板１００との距離に関して搬送ロボット３０７ａの通過領域を考慮しなくてもよくなる。よって、装置が大型化してしまうことを抑制することができる。

図１４は、ガイド部１６の動作説明図である。状態ＳＴ２０１は測定ヘッド２９０３が位置ＰＯＳ２１にある状態であり、状態ＳＴ２０２は測定ヘッド２９０３が位置ＰＯＳ２２にある状態である。測定ヘッド２９０３が移動するとアーム１６１、１６２がこれに追従する。アーム１６１、１６２には規制部１７の固定具１７１、１７２がそれぞれ設けられているため、測定ヘッド２９０３が往復移動を繰り替えいした場合でも各位置において光ファイバ２９１１の姿勢が再現される。したがって、測定の度に光ファイバ２９１１の姿勢が異なることにより測定の度に光ファイバ２９１１から染み出す光量が異なり、測定精度が低下してしまうことを抑制することができる。また、光ファイバ２９１１がガイド部１６によりガイドされるので、測定ヘッド２９０３が移動しても光ファイバ２９１１が過度に曲げられてしまうことを抑制することができる。

図１５は、吸着補助部１３の動作説明図である。状態ＳＴ３０１は吸着補助部１３により基板１００を押圧していない状態であり、状態ＳＴ搬送室３０２は吸着補助部１３により基板１００を押圧している状態である。なお、本図では説明のために基板１００の変形を強調して示している。

状態ＳＴ３０１では、基板支持部１５と基板１００との位置関係に起因して、基板１００の外側が上方に向かうように基板１００が変形している。したがって、静電チャック１１をそのまま基板１００に接近させると、静電チャック１１は基板１００の外側から基板１００と静電チャック１１とが接触していく。

一方で、状態ＳＴ３０２では、吸着補助部１３により基板１００の隅部が押圧されるので、基板１００の外側が上方に向かうような基板１００の変形が抑えられている。したがって、静電チャック１１を基板１００に接近させると、基板支持部１５の複数の板バネ１５２の上方辺りから基板１００と静電チャック１１とが接触していく。これにより、状態ＳＴ３０１と比較して、木静電チャック１１による基板吸着時に基板１００と静電チャック１１との接触面積が増加するので、静電チャック１１の基板吸着動作をスムーズに行うことができる。

＜変形例＞
上記実施形態では、測定ヘッド２９０３の移動に追従して光ファイバ２９１１も移動していたが、光ファイバが移動しない構成も採用可能である。図１６は、一実施形態に係る受渡室９３０８の構成例を示す模式図である。以下、上記実施形態と同様の要素については同様の符号を付して説明を省略する。

測定部２９は、測定ヘッド２９２３に選択的に接続する複数の光ファイバ２９２９ａ、２９２９ｂを含む。測定ヘッド２９２３は、退避位置である位置ＰＯＳ２１と、複数の測定位置である位置ＰＯＳ２２１、ＰＯＳ２２２との間を移動可能に構成されている。光ファイバ２９２９ａは測定ヘッド２９２３が位置ＰＯＳ２２１に位置しているときに測定ヘッド２９２３と接続可能であり、光ファイバ２９２９ｂは測定ヘッド２９２３が位置ＰＯＳ２２２に位置しているときに測定ヘッド２９２３と接続可能である。このように、各測定位置に対応して複数の光ファイバ２９２９ａ、２９０６ｂを設けることにより、測定ヘッド２９２３に移動により測定の度に光ファイバの姿勢が異なってしまい、測定精度が低下してしまうことを抑制することができる。

図１７は、測定部２９の構成例を示す図である。図１７で示す測定部２９は、光源２９２１、真空フランジ２９２２ａ、２９２２ｂ（以下、区別せず真空フランジ２９２２と呼ぶ場合がある）、測定ヘッド２９２３、分光器２９２４、ＰＣ２９２５、ファイバ切替器２９２６、ジョイント２９２７、及びファイバ接続部２９２８ａ、２９２８ｂ（以下、区別せずファイバ接続部２９２８と呼ぶ場合がある）を備える。光源２９２１、真空フランジ２９２２、測定ヘッド２９２３、分光器２９２４、ファイバ切替器２９２６、ジョイント２９２７、及びファイバ接続部２９２８間は、光ファイバ２９２９ａ、２９２９ｂ（以下、区別せず光ファイバ２９２９と呼ぶ場合がある）で接続される。

光源２９２１、真空フランジ２９２２、測定ヘッド２９２３、分光器２９２４、ＰＣ２９２５は実施例１で説明した光源２９０１、真空フランジ２９０２、測定ヘッド２９０３、分光器２９０４、ＰＣ２９０５と同様のため説明を省略する。

ジョイント２９２７は、光源２９２１から出力された光をファイバ切替器２９２６の複数の入力ポートに分岐するための分岐ファイバと、光源２９２１とを接続する。

ファイバ接続部２９２８は、測定ヘッド２９２３と光ファイバ２９２９とを接続又は分離する。具体的には、測定ヘッド２９２３が位置ＰＯＳ２２１に移動してきた場合、ファイバ接続部２９２８ａが測定ヘッド２９２３と光ファイバ２９２９ａを接続する。また、測定ヘッド２９２３が位置ＰＯＳ２２２に移動してきた場合、ファイバ接続部２９２８ｂが測定ヘッド２９２３と光ファイバ２９２９ｂを接続する。

ファイバ切替器２９２６は、分岐ファイバから入力された光の出力／非出力を切り替える切替器であり、いずれかの出力口から光を送出する。本実施例では、ファイバ切替器２９２６は３入力３出力であるものとして説明をするが、複数の入力口と出力口との対が設けられればよく、個数は限定されない。本実施例では、一つめの出力口（ポート１とする）から出力された光は測定ヘッド２９２３ａに、二つめの出力口（ポート２とする）から出力された光は測定ヘッド２９２３ｂに、３つ目の出力口（ポート３とする）から出力された光は分光器に直接入力される。これによって、測定ヘッド２９２３を移動させつつ複数の測定位置で基板１００の膜厚測定を行うことができる。また、ポート３によって光源２９２１から出力される光の強度変化を検出することができる。

なお、図１７で示す測定部２９では、ファイバ切替器２９２６により、一つの光源２９２１を用いて２系統の光ファイバ２９２９ａ、２９２９ｂに光を出力しているが、２系統の光ファイバ２９２９ａ、２９２９ｂに対してそれぞれ光を出力する二つの光源が設けられてもよい。
次に、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。この例の場合、図１に例示した成膜ブロック３０１が、製造ライン上に、例えば、３か所、設けられる。

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、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。この例の場合、図１に例示した成膜ブロック３０１が、製造ライン上に、例えば、３か所、設けられる。

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図１８（ａ）は有機ＥＬ表示装置５０の全体図、図１８（ｂ）は１画素の断面構造を示す図である。

図１８（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置５０の表示領域５１には、発光素子を複数備える画素５２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５１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。カラー有機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５２Ｒ、第２発光素子５２Ｇ、第３発光素子５２Ｂの複数の副画素の組み合わせにより画素５２が構成されている。画素５２は、赤色（Ｒ）発光素子と緑色（Ｇ）発光素子と青色（Ｂ）発光素子の３種類の副画素の組み合わせで構成されることが多いが、これに限定はされない。画素５２は少なくとも１種類の副画素を含めばよく、２種類以上の副画素を含むことが好ましく、３種類以上の副画素を含むことがより好ましい。画素５２を構成する副画素としては、例えば、赤色（Ｒ）発光素子と緑色（Ｇ）発光素子と青色（Ｂ）発光素子と黄色（Ｙ）発光素子の４種類の副画素の組み合わせでもよい。

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素５２は、基板１００上に、第１の電極（陽極）５４と、正孔輸送層５５と、赤色層５６Ｒ・緑色層５６Ｇ・青色層５６Ｂのいずれかと、電子輸送層５７と、第２の電極（陰極）５８と、を備える有機ＥＬ素子で構成される複数の副画素を有している。これらのうち、正孔輸送層５５、赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂ、電子輸送層５７が有機層に当たる。赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂ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の電極５４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層５５と電子輸送層５７と第２の電極５８は、複数の発光素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂにわたって共通で形成されていてもよいし、発光素子ごとに形成されていてもよい。すなわち、図１８（ｂ）に示すように正孔輸送層５５が複数の副画素領域にわたって共通の層として形成された上に赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂが副画素領域ごとに分離して形成され、さらにその上に電子輸送層５７と第２の電極５８が複数の副画素領域にわたって共通の層として形成されていてもよい。

なお、近接した第１の電極５４の間でのショートを防ぐために、第１の電極５４間に絶縁層５９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６０が設けられている。

図１８（ｂ）では正孔輸送層５５や電子輸送層５７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有する複数の層で形成されてもよい。また、第１の電極５４と正孔輸送層５５との間には第１の電極５４から正孔輸送層５５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してもよい。同様に、第２の電極５８と電子輸送層５７の間にも電子注入層を形成してもよい。

赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂのそれぞれは、単一の発光層で形成されていてもよいし、複数の層を積層することで形成されていてもよい。例えば、赤色層５６Ｒを２層で構成し、上側の層を赤色の発光層で形成し、下側の層を正孔輸送層又は電子ブロック層で形成してもよい。あるいは、下側の層を赤色の発光層で形成し、上側の層を電子輸送層又は正孔ブロック層で形成してもよい。このように発光層の下側又は上側に層を設けることで、発光層における発光位置を調整し、光路長を調整することによって、発光素子の色純度を向上させる効果がある。

なお、ここでは赤色層５６Ｒの例を示したが、緑色層５６Ｇや青色層５６Ｂでも同様の構造を採用してもよい。また、積層数は２層以上としてもよい。さらに、発光層と電子ブロック層のように異なる材料の層が積層されてもよいし、例えば発光層を２層以上積層するなど、同じ材料の層が積層されてもよい。

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。ここでは、赤色層５６Ｒが下側層５６Ｒ１と上側層５６Ｒ２の２層からなり、緑色層５６Ｇと青色層５６Ｂは単一の発光層からなる場合を想定する。

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の電極５４が形成された基板１００を準備する。なお、基板１００の材質は特に限定はされず、ガラス、プラスチック、金属などで構成することができる。本実施形態においては、基板１００として、ガラス基板上にポリイミドのフィルムが積層された基板を用いる。

第１の電極５４が形成された基板１００の上にアクリル又はポリイミド等の樹脂層をバーコートやスピンコートでコートし、樹脂層をリソグラフィ法により、第１の電極５４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５９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。なお、本実施形態では、絶縁層５９の形成までは大型基板に対して処理が行われ、絶縁層５９の形成後に、基板１００を分割する分割工程が実行される。

絶縁層５９がパターニングされた基板１００を第１の成膜室３０３に搬入し、正孔輸送層５５を、表示領域の第１の電極５４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層５５は、最終的に１つ１つの有機ＥＬ表示装置のパネル部分となる表示領域５１ごとに開口が形成されたマスクを用いて成膜される。

次に、正孔輸送層５５までが形成された基板１００を第２の成膜室３０３に搬入する。基板１００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、正孔輸送層５５の上の、基板１００の赤色を発する素子を配置する部分（赤色の副画素を形成する領域）に、赤色層５６Ｒを成膜する。ここで、第２の成膜室で用いるマスクは、有機ＥＬ表示装置の副画素となる基板１００上における複数の領域のうち、赤色の副画素となる複数の領域にのみ開口が形成された高精細マスクである。これにより、赤色発光層を含む赤色層５６Ｒは、基板１００上の複数の副画素となる領域のうちの赤色の副画素となる領域のみに成膜される。換言すれば、赤色層５６Ｒは、基板１００上の複数の副画素となる領域のうちの青色の副画素となる領域や緑色の副画素となる領域には成膜されずに、赤色の副画素となる領域に選択的に成膜される。

赤色層５６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜室３０３において緑色層５６Ｇを成膜し、さらに第４の成膜室３０３において青色層５６Ｂを成膜する。赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜室３０３において表示領域５１の全体に電子輸送層５７を成膜する。電子輸送層５７は、３色の層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層５７までが形成された基板を第６の成膜室３０３に移動し、第２の電極５８を成膜する。本実施形態では、第１の成膜室３０３～第６の成膜室３０３では真空蒸着によって各層の成膜を行う。しかし、本発明はこれに限定はされず、例えば第６の成膜室３０３における第２の電極５８の成膜はスパッタによって成膜するようにしてもよい。その後、第２の電極５８までが形成された基板を封止装置に移動してプラズマＣＶＤによって保護層６０を成膜して（封止工程）、有機ＥＬ表示装置５０が完成する。なお、ここでは保護層６０をＣＶＤ法によって形成するものとしたが、これに限定はされず、ＡＬＤ法やインクジェット法によって形成してもよい。

ここで、第１の成膜室３０３～第６の成膜室３０３での成膜は、形成されるそれぞれの層のパターンに対応した開口が形成されたマスクを用いて成膜される。成膜の際には、基板１００とマスクとの相対的な位置調整（アライメント）を行った後に、マスクの上に基板１００を載置して成膜が行われる。ここで、各成膜室において行われるアライメント工程は、上述のアライメント工程の通り行われる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１：成膜装置、１１：静電チャック、１２：チャック移動部、２９：測定部、２９０３：測定ヘッド、２９１０：ヘッド移動部

Claims (10)

1. 基板に対して成膜する成膜装置であって、
   基板に形成された膜の厚さを測定するための測定ヘッドと、
   前記測定ヘッドを移動させる移動手段と、を備える、
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記測定ヘッドが配置されるチャンバと、
   前記チャンバへ基板を搬入する搬送手段と、をさらに備え、
   前記移動手段は、前記搬送手段により前記チャンバの内部へ基板が搬送される場合に、基板及び前記搬送手段との接触を回避する回避位置へと前記測定ヘッドを移動させ、
   前記移動手段は、測定の対象となる基板が搬送された後に、測定位置へと前記測定ヘッドを移動させる、
   ことを特徴とする成膜装置。
3. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記測定ヘッドに接続する光ファイバと、
   前記光ファイバをガイドするガイド手段と、をさらに備え、
   前記ガイド手段は、
   前記移動手段による前記測定ヘッドの移動に追従するアーム部と、
   前記アーム部に設けられ、前記アーム部に対する前記光ファイバの相対的な移動を規制する規制部と、を含む、
   ことを特徴とする成膜装置。
4. 請求項３に記載の成膜装置であって、
   前記光ファイバは、前記測定ヘッドから切り離し可能に設けられ、
   前記移動手段は、前記光ファイバが切り離された状態の前記測定ヘッドを移動させる、
   ことを特徴とする成膜装置。
5. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記測定ヘッドに選択的に接続する複数の光ファイバをさらに備え、
   前記移動手段は、前記測定ヘッドを、第１の測定位置及び第２の測定位置へと移動可能であり、
   前記複数の光ファイバは、
   前記第１の測定位置に位置する前記測定ヘッドに接続する第１のファイバと、
   前記第２の測定位置に位置する前記測定ヘッドに接続する第２のファイバと、を含む、
   ことを特徴とする成膜装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の成膜装置であって、
   前記測定ヘッドは、投射光を投光し、反射光を受光する投受光部をさらに備える、
   ことを特徴とする成膜装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の成膜装置であって、
   前記測定ヘッドを用いた測定が行われる際に静電気力により基板を吸着する静電チャックをさらに備える、
   ことを特徴とする成膜装置。
8. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   基板に対して成膜する成膜室と、
   基板に形成された膜を検査する検査室と、をさらに備え、
   前記移動手段は、前記検査室に設けられた前記測定ヘッドを移動させる、
   ことを特徴とする成膜装置。
9. 基板に形成された膜の厚さを測定するための測定ヘッドを備えた成膜装置の膜厚測定方法であって、
   前記測定ヘッドを用いて基板に形成された膜の厚さを測定する測定工程と、
   前記測定ヘッドを移動させる移動工程と、を含む、
   ことを特徴とする膜厚測定方法。
10. 基板に成膜を行う成膜工程と、
    請求項９に記載の膜厚測定方法により、前記成膜工程において成膜された基板の膜厚を測定する膜厚測定工程と、を含む、
    ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。

Images