JP2023092249A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の膜を乾燥させる処理のスループットを向上させる。【解決手段】基板処理装置は、チャンバと、前記チャンバの内部空間を減圧する減圧機構と、膜を有する基板を前記内部空間において保持する基板保持部と、前記内部空間において前記基板保持部によって保持された前記基板を覆うバッフルカバーと、前記基板保持部および前記バッフルカバーによって取り囲まれる基板収容空間の特定ガスを検出するガス分析計と、前記ガス分析計の出力に基づいて前記膜の乾燥の終了を判定するコントローラと、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
特許文献1には、昇華性物質を含む基板を処理室内の基板保持部に載置し処理室内で加熱することによって昇華性物質を蒸発させ、これにより昇華性物質を基板から除去する基板処理装置が記載されている。処理室には、連結部を介して真空ポンプが連結されていて、真空ポンプと処理室との間には、検出器が設けられている。検出器は、昇華性物質の昇華によって発生する気化ガスを検出する。検出器で検出される気化ガスの濃度が所定値以上であれば、昇華性物質が昇華している最中であると判断することができる。一方、検出器で検出される気化ガスの濃度が所定値未満になれば、昇華性物質の昇華が終了したと判断することができる。
基板が有する膜を乾燥させる処理を行う装置において、その処理の終了のタイミングは、膜が十分に乾燥することが保証されるように決定されうる。しかし、膜が十分に乾燥しているにも関わらず、そのことの検出が遅れると、スループットを向上させることが難しい。
本発明は、基板の膜を乾燥させる処理のスループットを向上させるために有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の1つの側面は、基板処理装置に係り、前記基板処理装置は、チャンバと、前記チャンバの内部空間を減圧する減圧機構と、膜を有する基板を前記内部空間において保持する基板保持部と、前記内部空間において前記基板保持部によって保持された前記基板を覆うバッフルカバーと、前記基板保持部および前記バッフルカバーによって取り囲まれる基板収容空間の特定ガスを検出するガス分析計と、前記ガス分析計の出力に基づいて前記膜の乾燥の終了を判定するコントローラと、を備える。
本発明によれば、基板の膜を乾燥させる処理のスループットを向上させるために有利な技術が提供される。
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い。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。以下で説明する実施形態および図面において、方向はXYZ座標系によって示される。XYZ座標系において、XY平面は水平方向であり、Z軸のマイナス方向は鉛直方向でありうる。
図1は、実施形態の基板処理装置SPAの構成を示す模式的な断面図である。図2は、図1におけるA-A面から下方を見た平面図である。図3は、図1の一部を拡大した図である。基板処理装置SPAは、膜Fを有する基板Sの処理を行うように構成されうる。より詳しくは、基板処理装置SPAは、基板Sの膜Fを乾燥させる乾燥処理を行うように構成されうる。
膜Fは、例えば、有機膜を形成するための溶質と溶媒とを含む溶液で構成される膜(以下、溶液膜)でありうる。溶媒は、大気圧よりも低い減圧環境において蒸発が促進される性質を有しうる。溶媒の蒸発は、例えば、常温(25℃)より高い温度において促進されうる。有機膜は、例えば、有機EL(OLED)素子の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層のいずれかでありうる。有機EL素子の製造は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等の各有機膜を基板の上に形成する工程を含みうる。各有機膜を基板の上に形成する工程は、基板の上に溶液膜を印刷法等によって配置あるいは塗布する塗布工程と、該溶液膜を乾燥させて乾燥膜を形成する乾燥工程と、該乾燥膜を焼成する焼成工程とを含みうる。
基板処理装置SPAは、チャンバ10を備えうる。チャンバ10は、外部空間から分離された内部空間SP1を規定する部材である。チャンバ10は、内部空間SP1を囲包する部材であると理解されてもよい。以下では、チャンバ10によって外縁が規定された内部空間SP1をチャンバ10の内部空間SP1ともいう。チャンバ10は、少なくとも1つのゲートバルブ12を備えうる。乾燥処理を施すべき基板Sは、ゲートバルブ12を通してチャンバ10の外部空間から内部空間SP1に搬送されうる。また、乾燥処理を経た基板Sは、内部空間SP1から外部空間に搬送されうる。
基板処理装置SPAは、チャンバ10の内部空間SP1を減圧する減圧機構30を更に備えうる。減圧機構30は、例えば、複数のポンプを含むことができ、該複数のポンプは、例えば、ドライポンプおよびダイアフラム真空ポンプの少なくとも1つを含みうる。該複数のポンプは、例えば、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、ソープションポンプ、油拡散ポンプ、メカニカルブースターポンプ、エジクタポンプ、油回転真空ポンプの少なくとも1つを更に含みうる。
基板処理装置SPAは、膜Fを有する基板Sを保持する基板保持部20を更に備えうる。基板保持部20は、内部空間SP1に配置される。基板処理装置SPAは、基板保持部20の温度を制御する温度制御部70を更に備えうる。温度制御部70は、典型的には、基板保持部20を加熱するヒータを含みうるが、基板保持部20を冷却するクーラを含んでもよい。温度制御部70は、基板Sあるいは基板Sの膜Fの温度を制御する構成要素として理解されてもよい。
基板処理装置SPAは、内部空間SP1において基板保持部20によって保持された基板Sを覆うバッフルカバー40を更に備えうる。バッフルカバー40は、図1および図2に例示されるように、複数の開口42を有しうる。複数の開口42の配置および寸法は、基板Sの膜Fの乾燥が均一に行われるように決定されうる。基板保持部20およびバッフルカバー40は、バッフルカバー40が基板Sを覆う状態において、基板保持部20およびバッフルカバー40によって取り囲まれる基板収容空間SP2を規定しうる。バッフルカバー40は、基板Sを覆った状態で基板収容空間SP2と内部空間SP1とを連通させうる構成を有すればよく、必ずしも開口を有する必要はない。
基板処理装置SPAは、基板保持部20およびバッフルカバー40によって取り囲まれる基板収容空間SP2の特定ガスを検出するガス分析計60を備えうる。ガス分析計60は、質量分析計等の残留ガス分析計(RGA)でありうる。ガス分析計60が検出する特定ガスは、基板Sの膜Fから蒸発するガス、即ち検出対象のガスである。より具体的には、特定ガスは、溶媒(のガス)でありうる。図3には、基板Sの膜Fから蒸発によって放出される溶媒(特定ガス)が減圧機構30によって内部空間SP1から排出される様子が模式的に示されている。
基板処理装置SPAは、ガス分析計60のガス導入口と基板収容空間SP2とを接続する接続部62を更に備えうる。ガス導入口は、ガス分析計60がガスを取り込む開口部である。接続部62は、可撓性を有するチューブ、例えば、グラスファイバーチューブでありうる。あるいは、接続部62は、ベローズでもよい。接続部62は、第1端E1および第2端E2を有し、第1端E1は、ガス分析計60のガス導入口に接続され、第2端E2は、バッフルカバー40の内面から基板収容空間SP2に突き出るように配置されうる。第2端E2は、例えば、バッフルカバー40の側壁の内面から基板収容空間SP2に突き出るように配置されうる。
基板処理装置SPAは、コントローラ90を備えうる。コントローラ90は、基板Sの膜Fを乾燥させる乾燥処理を制御するように構成されうる。コントローラ90は、ガス分析計60の出力に基づいて基板Sの膜Fの乾燥の終了を判定するように構成されうる。コントローラ90は、例えば、ガス分析計60の出力が、特定ガスの量が予め設定された量であることを示したことに応じて、基板Sの膜Fの乾燥(膜Fを乾燥させる乾燥処理)が終了したと判定するように構成されうる。コントローラ90は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Arrayの略。)などのPLD(Programmable Logic Deviceの略。)、又は、ASIC(Application Specific Integrated Circuitの略。)、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
ここで、ガス分析計60によって基板保持部20およびバッフルカバー40によって取り囲まれる基板収容空間SP2の特定ガスを検出する構成の利点について、図4を参照しながら説明する。図4において、点線の曲線は、内部空間SP1における特定ガス(基板Sの膜Fから蒸発した溶媒)の濃度を例示している。図4において、実線の曲線は、基板収容空間SP2における特定ガス(基板Sの膜Fから蒸発した溶媒)の濃度を例示している。基板Sを加熱することで膜Fの蒸発が促進され、これにより基板収容空間SP2の溶媒濃度が内部空間SP1よりも早く低下する。基板収容空間SP2に配置された基板Sの膜Fから蒸発によって放出された溶媒は、バッフルカバー40の複数の開口42を通して内部空間SP1に移動しチャンバ10の内面において凝縮し該内面に付着しうる。チャンバ10の内面に多量の溶媒が付着している間は、内部空間SP1の圧力は、溶媒の蒸気圧に近い圧力に維持されうる。そして、チャンバ10の内面から溶媒が概ね除去されると、内部空間SP1の圧力は、溶媒の蒸気圧に近い圧力から更に低い圧力への降下を開始しうる。したがって、基板収容空間SP2の溶媒の濃度が十分に低下したとしても、バッフルカバー40とチャンバ10との間の内部空間SP1における溶媒の濃度はなかなか低下せず、基板収容空間SP2における溶媒の濃度よりも遥かに大きな値を維持し続けうる。したがって、ガス分析計60によって基板保持部20およびバッフルカバー40によって取り囲まれる基板収容空間SP2の特定ガスを検出する構成は、基板Sの膜Fの乾燥処理の終了を速やかに検出するために有利である。これは、基板Sの膜Fの乾燥処理を速やかに終了し、スループットを向上させるために効果的である。
図5には、コントローラ90によって制御されうる乾燥処理における内部空間SP1の圧力の制御が例示されている。この圧力の制御は、減圧機構30の制御を含みうる。乾燥処理は、例えば、複数の乾燥工程を含み、コントローラ90は、複数の乾燥工程が実行されるように減圧機構30を制御しうる。図5の例では、乾燥処理は、第1乾燥工程D1、第2乾燥工程D2、第3乾燥工程D3、第4乾燥工程D4を含が、乾燥処理に含まれる複数の乾燥工程の数は、特定の数には限定されない。
第1工程D1では、例えば、内部空間SP1の圧力を大気圧から、基板Sの膜F中の溶媒の蒸気圧より高い第1圧力まで、降下させながら基板Sの膜Fを乾燥させる。第2工程D2では、例えば、内部空間SP1の圧力を第1圧力に維持した状態で、基板Sの膜Fを乾燥させる。第3工程D3では、例えば、内部空間SP1の圧力を第1圧力より低く、かつ溶媒の圧力より低い第2圧力まで、降下させながら基板Sの膜Fを乾燥させる。第4工程D4では、例えば、内部空間SP1の圧力を第2圧力に維持した状態で、基板Sの膜Fを乾燥させる。
一例において、コントローラ90は、複数の乾燥工程D1~D4のうち最後の乾燥工程D4の終了をガス分析計60の出力に基づいて判定するように構成されうる。図5に例示されるように、乾燥工程に含まれる複数の乾燥工程では、内部空間SP1の圧力が互いに異なりうる。ただし、乾燥工程に含まれる複数の乾燥工程の中に、内部空間SP1の圧力が互いに同じ2以上の乾燥工程が含まれてもよい。
基板処理装置SPAは、チャンバ10の内部空間SP1に不活性ガスを導入するガス導入部50を更に備えうる。一例において、コントローラ90は、乾燥処理に含まれる複数の乾燥工程のうち少なくとも最後の乾燥工程(図5の例では、乾燥工程D4)において内部空間SP1に不活性ガスが導入されるようにガス導入部50を制御しうる。ガス導入部50は、チャンバ10(の内面)から基板収容空間SP2まで延びた導入チューブ52を含みうる。この場合、ガス導入部50は、内部空間SP1内に配置された基板収容空間SP2に不活性ガスを導入する。導入チューブ52は、バッフルカバー40の側壁に設けられた貫通孔を通して不活性ガスが基板収容空間SP2に供給されるように配置されうる。導入チューブ52の先端は、バッフルカバー40の内面から基板収容空間SPに対して突出していてもよい。導入チューブ52は、可撓性を有するチューブでありうる。ガス導入部50は、基板収容空間SP2において接続部62(の第2端E2)と対向するように配置されたガス導入口を有しうる。
基板収容空間SP2に対する不活性ガスの供給は、基板Sの膜Fから蒸発する溶剤を接続部62の第2端E2に誘導するために有利である。基板収容空間SPに対する不活性ガスの供給は、また、ある種のガス分析計60が有するノイズフィルタを機能させるために有利である。そのようなノイズフィルタは、検出対象の空間が所定圧力以上の圧力を有することを要求しうる。具体的には、ある種のガス分析計60は、イオンソース、四重極マスフィルタ、および、ディテクタの他、イオンソースと四重極マスフィルタとの間に配置されたノイズフィルタを有しうる。ノイズフィルタは、イオンソースでイオン化された安定した元素がノイズフィルタを通り抜けて四重極マスフィルタに到達することを許すが、準安定状態の分子(ノイズ源)を遮断するように構成される。しかし、検出対象の空間が所定圧力より低いと、元素の自由工程が長くなり、スピードも速くなるので、イオン化された安定した分子もノイズフィルタを通り抜けることができなくなる。検出対象の空間が所定圧力より低いと、検出精度が低下しうる。
基板処理装置SPAは、バッフルカバー40を昇降させる昇降機構80を更に備えうる。昇降機構80は、基板保持部20への基板Sの搬送、および、基板保持部20からの基板Sの搬送の際に使用されうる。基板Sの搬送は、図6に例示されるように、搬送機構RBによって行われうる。昇降機構80は、基板保持部20への基板の搬送(ロード)、および、基板保持部20からの基板Sの搬送(アンロード)の際に、例えば、コントローラ90からの指令に応答して、バッフルカバー40を第1高さに配置しうる。ここで、第1高さは、基板保持部20の上で基板搬送機構RBが基板Sを搬送しうる高さである。昇降機構80は、基板Sの膜Fを乾燥させる際に、例えば、コントローラ90からの指令に応答して、バッフルカバー40を第1高さより低い第2高さに配置しうる。ここで、第2高さは、図1に例示されるように、基板Sの膜Fを乾燥させる乾燥処理を実行するための高さである。
基板Sの膜Fを乾燥させる乾燥処理を基板Sの全域において均一に行うためには、バッフルカバー40の上面とチャンバ10の天井面との間に相応の距離を確保することが有利である。しかし、これは、基板処理装置SPAの高さ寸法の増大を要求する。基板保持部20への基板Sの搬送、および、基板保持部20からの基板Sの搬送の際に基板保持部20を降下させてもよいが、この場合、基板処理装置SPAの高さ寸法を更に増大させうる。一方、上記のように、昇降機構80によってバッフルカバー40を昇降させる構成は、基板Sの膜を均一に乾燥させためにバッフルカバー40の上面とチャンバ10の天井面との間に設けられた空間を利用するために有利である。つまり、昇降機構80によってバッフルカバー40を昇降させる構成は、基板処理装置SPAの高さ寸法の更なる増大を抑えるために有利である。
図7には、基板処理装置SPAの使用方法としての基板処理方法が例示されている。図7に示される基板処理方法は、コントローラ90によって制御されうる。工程S1では、膜Fを有する基板Sがチャンバ10の内部空間SP1に配置された基板保持部20に搬送(ロード)され、基板保持部20に載置されうる。工程S2では、基板保持部20に載置された基板Sがバッフルカバー40で覆われうる。工程S3では、チャンバ10の内部空間SP1を減圧して基板Sの膜Fを乾燥させる乾燥処理が開始される。工程S4では、基板保持部20およびバッフルカバー40によって取り囲まれる基板収容空間SP2の特定ガス(溶媒)がガス分析計60によって検出される。工程S5では、ガス分析計60の出力に基づいて、基板Sの膜を乾燥させる乾燥処理を終了させるかどうかが判定される。ここで、乾燥処理が複数の乾燥工程を含む場合、工程S5は、該複数の乾燥工程のうち最後の乾燥工程の開始後に実施されてもよい。工程S5において、乾燥処理を終了させると判定された場合には、工程S6が実行され、そうでなければ、再び工程S4が実行される。工程S6では、基板保持部20によって保持された基板Sがチャンバ10の外部空間に搬送(アンロード)される。
チャンバ10の外部空間に搬送された基板Sは、その後に更に処理され、これにより、その処理後の基板Sから目的物としての物品が得られる。そのような処理は、乾燥させた膜の焼成工程、更なる膜の形成(配置(塗布)、乾燥、焼成)、電極の形成、封止膜の形成等を含みうる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
10:チャンバ、SP1:内部空間、20:基板保持部、30:減圧機構、40:バッフルカバー、SP2:基板収容空間、60:ガス分析計、SPA:基板処理装置
Claims (19)
- チャンバと、
前記チャンバの内部空間を減圧する減圧機構と、
膜を有する基板を前記内部空間において保持する基板保持部と、
前記内部空間において前記基板保持部によって保持された前記基板を覆うバッフルカバーと、
前記基板保持部および前記バッフルカバーによって取り囲まれる基板収容空間の特定ガスを検出するガス分析計と、
前記ガス分析計の出力に基づいて前記膜の乾燥の終了を判定するコントローラと、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 前記バッフルカバーは、複数の開口を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記ガス分析計のガス導入口と前記基板収容空間とを接続する接続部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板処理装置。 - 接続部は、第1端および第2端を有し、前記第1端は、前記ガス分析計の前記ガス導入口に接続され、前記第2端は、前記バッフルカバーの内面から前記基板収容空間に突き出るように配置されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の基板処理装置。 - 前記第2端は、前記バッフルカバーの側壁の内面から前記基板収容空間に突き出るように配置されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の基板処理装置。 - 前記コントローラは、複数の乾燥工程が実行されるように前記減圧機構を制御し、
前記複数の乾燥工程のうち最後の乾燥工程の終了を前記ガス分析計の出力に基づいて判定する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記複数の乾燥工程では、前記内部空間の圧力が互いに異なる、
ことを特徴とする請求項6に記載の基板処理装置。 - 前記内部空間に不活性ガスを導入するガス導入部を更に備え、
前記コントローラは、少なくとも前記最後の乾燥工程において前記内部空間に前記不活性ガスが導入されるように前記ガス導入部を制御する、
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の基板処理装置。 - 前記ガス導入部は、前記チャンバから前記基板収容空間まで延びた導入チューブを含む、
ことを特徴とする請求項8に記載の基板処理装置。 - 前記導入チューブは、前記バッフルカバーの側壁に設けられた貫通孔を通して前記不活性ガスが前記基板収容空間に供給されるように配置されている、
ことを特徴とする請求項9に記載の基板処理装置。 - 前記内部空間に不活性ガスを導入するガス導入部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記ガス導入部は、前記チャンバから前記基板収容空間まで延びた導入チューブを含む、
ことを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。 - 前記導入チューブは、前記バッフルカバーの側壁に設けられた貫通孔を通して前記不活性ガスが前記基板収容空間に供給されるように配置されている、
ことを特徴とする請求項12に記載の基板処理装置。 - 前記基板収容空間に不活性ガスを導入するガス導入部を更に備え、
前記ガス導入部は、前記基板収容空間において前記接続部と対向するように配置されたガス導入口を有する、
ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記基板保持部の温度を制御する温度制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記バッフルカバーを昇降させる昇降機構を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記昇降機構は、前記基板保持部への前記基板の搬送、および、前記基板保持部からの前記基板の搬送の際に前記バッフルカバーを第1高さに配置し、前記基板の前記膜を乾燥させる際に前記バッフルカバーを前記第1高さより低い第2高さに配置する、
ことを特徴とする請求項16に記載の基板処理装置。 - 膜を有する基板をチャンバの内部空間に配置された基板保持部に搬送する工程と、
前記基板保持部に載置された前記基板をバッフルカバーで覆う工程と、
前記内部空間を減圧して前記膜を乾燥させる工程と、
前記基板保持部および前記バッフルカバーによって取り囲まれる基板収容空間の特定ガスを検出するガス分析計の出力に基づいて前記膜の乾燥の終了を判定する工程と、
を含むことを特徴とする基板処理方法。 - 前記基板保持部によって保持された前記基板を前記チャンバの外部空間に搬送する工程と、
前記外部空間に搬送された前記基板を処理して物品を得る工程と、
を含むことを特徴とする請求項18に記載の基板処理方法。
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