JP2025008564A - 成膜装置および吸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着部材によって基板を安定した状態で吸着するとともに、吸着した状態を安定的に維持するための技術を提供する。
【解決手段】基板に成膜材料を付着させて成膜を行う成膜装置であって、基板において成膜が行われる第１の面の周縁部を支持する複数の支持部材と、複数の支持部材とそれぞれ対向する複数の当接部材であって、基板の前記第１の面とは反対の第２の面に当接する、複数の当接部材と、基板の第１の面が複数の支持部材に支持され、複数の当接部材が第２の面に当接している状態で、基板の前記第１の面のうち、周縁部よりも内側の領域を押し上げる押上部材と、基板の内側の領域が押し上げられた状態で、基板の前記第２の面を吸着する吸着部材を備える成膜装置を用いる。
【選択図】図３

Description

本発明は、成膜装置および吸着方法に関する。

近年、有機ＥＬ表示装置等のパネルが広く用いられており、スマートフォンだけでなく、大型テレビ等の大型パネルにも応用分野が広がっている。このような基板の大型化に伴い、基板に蒸発材料を付着させてパネルを製造する成膜装置において基板を安定して支持するために、基板を吸着する吸着部材が利用され始めている。

例えば特許文献１では、基板の大型化に伴う自重による撓みを低減させるための方法として、基板の上部に静電チャックを配置し、静電チャックに電圧を印加して基板の上面を静電引力により吸着することで、基板の撓みを低減することを開示している。

特開２０１９－０９９９１０号公報

基板のさらなる大判化が進んだ場合、吸着部材に基板を吸着する前の、基板が支持部に載っている段階での基板の撓みが大きくなり、吸着部材による基板の安定的な吸着が困難であったり、基板を吸着できたとしても後から剥離したりすることが考えられる。そこで、吸着部材で大型の基板を安定的に吸着することを可能とし、後から基板の剥離や落下が起きないようにすることが求められている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、吸着部材によって基板を安定した状態で吸着するとともに、吸着した状態を安定的に維持するための技術を提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
基板に成膜材料を付着させて成膜を行う成膜装置であって、
前記基板において成膜が行われる第１の面の周縁部を支持する複数の支持部材と、
前記複数の支持部材とそれぞれ対向する複数の当接部材であって、前記基板の前記第１の面とは反対の第２の面に当接する、複数の当接部材と、
前記基板の前記第１の面が前記複数の支持部材に支持され、前記複数の当接部材が前記第２の面に当接している状態で、前記基板の前記第１の面のうち、前記周縁部よりも内側の領域を押し上げる押上部材と、
前記基板の前記内側の領域が押し上げられた状態で、前記基板の前記第２の面を吸着する吸着部材と、
を備えることを特徴とする成膜装置である。
本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
基板に成膜材料を付着させて成膜を行う成膜装置において前記基板を吸着して保持する吸着方法であって、
複数の支持部材によって、前記基板において成膜が行われる第１の面の周縁部を支持する工程と、
前記複数の支持部材とそれぞれ対向する複数の当接部材を、前記基板の前記第１の面と
は反対の第２の面に当接させる工程と、
押上部材によって、前記基板の前記第１の面のうち、前記周縁部よりも内側の領域を押し上げる工程と、
吸着部材によって、前記基板の前記第２の面を吸着する工程と、
を有する吸着方法である。

本発明によれば、吸着部材によって基板を安定した状態で吸着するとともに、吸着した状態を安定的に維持するための技術を提供することができる。

成膜装置の構成を示す平面図 成膜室の概略断面図 基板の吸着に関わるフローチャート 実施例の動作に関わる、成膜室の要部の概略断面図 実施例の動作に関わる、成膜室の要部の概略断面図 実施例の動作に関わる、成膜室の要部の概略断面図 実施例の動作に関わる、成膜室の要部の概略断面図 押上部材の一例を説明する図 押上部材の別の例を説明する図 押上部材の別の例を説明する図 押上部材の別の例を説明する図 有機ＥＬ表示装置の説明図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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、基板等の成膜対象物の表面に蒸着等により成膜材料の薄膜を形成する成膜装置に好適である。本発明は、静電チャック、基板保持装置および成膜装置、ならびに、これらの装置を用いた制御方法として捉えられる。本発明はまた、電子デバイスの製造装置やその制御方法、電子デバイスの製造方法としても捉えられる。本発明はまた、制御方法や製造方法をコンピュータに実行させるプログラムや、当該プログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体であってもよい。本発明はまた、基板の吸着方法や保持方法としても捉えることができる。

本発明における基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど任意のものを利用できる。成膜材料としては、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物）など任意のものを利用できる。以下の説明における「基板」とは、基板材料の表面に既に１つ以上の成膜が行われたものを含む。本発明の技術は、典型的には、電子デバイスや光学部材の製造装置に適用される。特に、有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬディスプレイ、それを用いた有機ＥＬ表示装置などの有機電子デバイスに好適である。本発明はまた、薄膜太陽電池、有機ＣＭＯＳイメージセンサにも利用できる。

＜実施例１＞
（装置構成）
図１は、成膜装置１の構成を模式的に示す平面図である。ここでは、有機ＥＬディスプ
レイの製造ラインについて説明する。有機ＥＬディスプレイを製造する場合、製造ラインに所定のサイズの基板を搬入し、有機ＥＬや金属層の成膜を行った後、基板のカットなどの後処理工程を実施する。

成膜装置１は、中央に配置される搬送室１３０と、搬送室１３０の周囲に配置される複数の成膜室１１０（１１０ａ～１１０ｄ）およびマスクストック室１２０（１２０ａ、１２０ｂ）を含む。成膜室１１０は、基板１０に対する成膜処理が行われるチャンバを備える。マスクストック室１２０は使用前後のマスクを収納する。搬送室１３０内に設置された搬送ロボット１４０は、基板ＳやマスクＭを搬送室１３０に搬入および搬出する。搬送ロボット１４０は、例えば、多関節アームに基板ＳやマスクＭを保持するロボットハンドが取り付けられたロボットである。

パス室１５０は、基板搬送方向において上流側から流れてくる基板Ｓを搬送室１３０に搬送する。バッファ室１６０は、搬送室１３０での成膜処理が完了した基板Ｓを下流側の他の成膜クラスタに搬送する。搬送ロボット１４０は、パス室１５０から基板Ｓを受け取ると、複数の成膜室１１０のうちの一つに搬送する。搬送ロボット１４０はまた、成膜処理が完了した基板Ｓを成膜室１１０から受け取り、バッファ室１６０に搬送する。

図１に示す成膜装置１は、１つの成膜クラスタを構成しており、上流側や下流側に別の成膜クラスタを接続することができる。パス室１５０のさらに上流側や、バッファ室１６０のさらに下流側には、基板１０の方向を変える旋回室１７０が設けられる。成膜室１１０、マスクストック室１２０、搬送室１３０、バッファ室１６０、旋回室１７０などの各チャンバは、製造過程で高真空状態に維持される。

成膜装置１の複数の成膜室１１０ａ～１１０ｄにおける成膜材料は、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、成膜室１１０ａ～１１０ｄそれぞれに異なる成膜材料の成膜源を配置し、基板Ｓが成膜室１１０ａ～１１０ｄを順に移動しながら積層構造を形成されるようにしてもよい。また、成膜室１１０ａ～１１０ｄに同じ成膜材料の成膜源を配置することで、複数の基板Ｓに並行して成膜を行ってもよい。また、成膜室１１０ａと１１０ｃに第１の成膜材料を、成膜室１１０ｂと１１０ｄに第２の成膜材料を配置しておき、成膜室１１０ａまたは１１０ｃで第１の層を成膜したのち、成膜室１１０ｂまたは１１０で第２の層を成膜するように制御してもよい。

静電チャックの種類によっては、基板に導電体が付着している場合に基板の吸着力を高めることができる。そのような場合、基板のうち有機ＥＬ素子が形成される領域（典型的には基板の中央部）に、電極層となる金属材料の薄膜が既に形成されているときに効果的に吸着できる。例えば、成膜室１１０ａで電極層が成膜された基板上に、成膜室１１０ｂ～１１０ｄで有機層が順次成膜される場合、成膜室１１０ｂ～１１０ｄに静電チャックを配置すると効果的である。

（成膜室）
図２は、成膜室１１０の内部構成を示す断面図である。成膜室１１０では、搬送ロボット１４０からの基板ＳやマスクＭの受け取り、搬送ロボット１４０への基板ＳやマスクＭの受け渡し、静電チャックＣによる基板Ｓの保持、基板ＳとマスクＭの相対的な位置関係を調整するアライメント、マスクＭへの基板Ｓの固定、成膜などの一連の成膜プロセスが行われる。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、Ｚ軸まわりの回転をθで表す。なお、左右対称に現れる部材については、簡略化のため符号を左右いずれか一方のみに付す。

成膜室１１０は、チャンバ２００を有する。チャンバ２００の内部は、成膜の間、真空
雰囲気、または、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される。チャンバ２００の内部には、静電チャックＣ、複数の基板支持部２３２ａ（複数の支持部材）、マスク台２２１、蒸発源２４０（成膜源）などが設けられる。以下、基板Ｓ、マスクＭ、静電チャックＣ、マグネットＧを移動させる構成を中心として、チャンバ内部の説明を行う。以下の説明において各部材を昇降させたり移動させたりする機構は、既存の駆動機構、例えばモータの駆動力を用いて動作するボールねじやラックアンドピニオン機構の組み合わせにより実現できるため、詳細な説明を省略する。

マスクＭは、基板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持つ。マスクＭとして例えば、パターンが形成された金属箔の周囲をフレームで支持するメタルマスクを利用できる。マスクＭは、チャンバ２００内に搬入されるとまず、マスク仮受部２２４ａに載置される。マスク仮受部昇降機構２２４は、マスク仮受部支持プレート２２４ｂを介してチャンバ天井２００ａに固定されており、マスク仮受部２２４ａを昇降させることができる（図中に矢印Ｅで示す）。マスク仮受部昇降機構２２４がマスク仮受部２２４ａを下降させることで、マスク仮受部２２４ａに載置されたマスクＭが、マスク台２２１上に載置される。

本実施例のマスク台２２１は第１磁気発生部２２１ａを有する磁気浮上方式の機構である。また、成膜室１１０は、チャンバ天井２００ａに吊り下げ固定される形で、第２磁気発生部２２２ａを有するマスク台支持機構２２２を備えている。制御部２７０が第１磁気発生部２２１ａと第２磁気発生部２２２ａに印加される電圧を制御することで、電磁気力によりマスク台２２１が磁気浮上する。その浮上状態で磁力によりＸＹ移動およびθ回転を行うことが可能である（図中に十字形の矢印Ｌで示す）。なおマスク台支持機構２２２は更に、マスク台２２１が浮上していないときに当該マスク台２２１を支持するマスク台支持部２２２ｂを有している。ただし、マスクを支持および移動させるための機構は、磁力を用いる方式には限定されない。また、磁力を用いる方式においても、マスク台２２１が浮上する方式には限定されない。例えば、ベアリング等によりマスク台２２１が転がり移動する方式において、移動に磁力を用いるようにしてもよい。

基板Ｓは、チャンバ２００内に搬入されると、受け爪状の複数の基板支持部２３２ａにより指示される。基板支持部昇降機構２３２は、駆動機構によって基板支持部２３２ａを昇降させることにより、基板ＳのＺ方向（基板面に垂直な方向）での高さを変えることができる（図中に矢印Ｆで示す）。本実施例の基板Ｓは略水平に配置され、被成膜面は下方を向いており、下方から放出された蒸発材料が付着する、デポアップ方式を採用する。

ここでチャンバ２００の上方において、チャンバ天井２００ａにはベース部２３８が固定されている。チャンバ２００の上方にはまた、ベース部２３８に対して昇降可能に取り付けられた昇降プレート２３０が設けられている。すなわち昇降プレート２３０は、チャンバ天井２００ａと平行を保ちながらＺ方向で上下動可能である。この昇降プレート２３０には、静電チャック支持軸２３０ａを介して静電チャックＣが設置されているとともに、基板支持部昇降機構２３２が設置されている。すなわち、昇降プレートが上下動することにより、静電チャックＣと基板支持部２３２ａが相対的な位置関係を変えないまま、共に移動することが可能である。

さらに本実施例では、昇降プレート２３０に、軸等の押上部材支持部２４６を介して、押上部材２４６ａが接続されている。成膜室には、押上部材２４６ａを、基板Ｓの被成膜面の中央部に対向する位置である押上位置と、基板に対向する領域から外れた退避位置の間で移動させるための退避機構を備えることが好ましい。押上部材２４６ａは金属、樹脂、ゴムなど任意の材料で構成できるが、少なくとも当接部においては、基板Ｓの荷重を受けたときでも表面を傷つけないような材料を用いることが好ましい。なお、基板Ｓの被成
膜面の中央部とは、少なくとも、基板支持部２３２ａや基板当接部２３２ｂによってクランプされる周縁部とは異なる領域であり、被押上部と呼ぶこともできる。中央部は典型的には、周縁部よりも内側の領域である。なお、クランプされていない領域であれば、基板Ｓの端部であっても押上部材２４６ａが当接することが可能であり、例えば後述する図８（ｂ）において押上部材２４６ａに対向している領域を被押上部と呼ぶことができる。

昇降プレート２３０がＺ方向に移動することに伴い、押上部材２４６ａも移動する。あるいは、押上部材支持部２４６が押上部材２４６ａを上下動させるための駆動機構を有していてもよい。駆動機構が動作することにより押上部材２４６ａが移動し（図中に矢印Ｐで示す）、基板Ｓに当接すると、基板Ｓの荷重を支持することができる。

また基板支持部昇降機構２３２において、複数の基板支持部２３２ａにそれぞれ対向する位置には、複数の基板当接部２３２ｂ（複数の当接部材）が設けられている。基板支持部２３２ａに基板Ｓが載置された状態で制御部２７０が基板当接部２３２ｂを下降させることで、基板Ｓを基板支持部２３２ａと基板当接部２３２ｂの間にクランプすることができる。クランプの際は基板Ｓを完全に固定することもできるし、ある程度の隙間を持って挟持することで、基板Ｓを所定の規制範囲内で移動可能としてもよい。

静電チャックＣは、成膜室内部における基板Ｓの吸着部材であり、基板支持部２３２ａに支持された基板Ｓを静電気力により吸着保持する。静電チャックＣは、基板ＳのマスクＭと接触する面（第１の面、被成膜面）とは反対側の面（第２の面）に当接する。上述したように、昇降プレート２３０のＺ方向の移動に伴って静電チャックＣも移動する。静電チャックＣが基板支持部２３２ａに支持された基板Ｓを保持する際には、まず基板支持部昇降機構２３２が基板Ｓを上昇させる、及び／又は、昇降プレート２３０が静電チャックＣを下降させて、静電チャックＣを基板Ｓに当接または十分に接近させる。そして、制御部２７０が電源２９０を制御して、静電チャックＣに埋設された電極に所定の吸着電圧を印加する。すると静電気力が発生し、静電チャックＣが基板Ｓを吸着し保持する。

静電チャックＣのＺ方向の上部には、マスクＭを引きつけるためのマグネットＧが配置されている。マグネットＧは、ベース部２３８に設置されたマグネット昇降機構２４４と軸を介して接続されている。マグネット昇降機構２４４が駆動装置を動作させることでマグネットＧの磁力が静電チャックＣおよび基板Ｓを介してマスクＭに影響を及ぼし、マスクＭが上方に引き寄せられる。これによりマスクＭと基板Ｓの密着度が高まり、成膜の精度が向上する。なお、静電チャックＣの内部または上部や、マグネットＧの内部または上部に、成膜時の基板Ｓの温度上昇を抑えて有機材料の変質や劣化を防ぐための冷却部材を設けることが好ましい。

蒸発源２４０は、蒸着材料を収容するルツボ等の容器、ヒータ、シャッタ、駆動機構、蒸発レートモニタなどを含む成膜源である。蒸着材料としては金属材料や有機材料など、所望の膜を形成するのに必要なものを利用できる。なお、成膜源は蒸発源には限られず、スパッタリング装置を用いてもよい。

このように本実施例の構成では、基板Ｓ、マスクＭおよび静電チャックＣをそれぞれ駆動することで、基板Ｓ、マスクＭおよび静電チャックＣの位置、高さおよび相対距離の調整が可能である。これに、制御部２７０による電位制御を組み合わせることにより、静電チャックＣやマグネットＧによる基板ＳやマスクＭの保持、基板ＳとマスクＭの相対的な位置調整（アライメント）など、成膜に必要な各種の動作を実行できる。なお、これらの動作を実行可能であれば本実施例の構成には限定されない。例えば基板ＳとマスクＭのアライメント手段は、基板ＳとマスクＭのどちらを移動させてもよいし、両方を移動させてもよい。またＺ方向の移動についても、基板Ｓ、マスクＭ、静電チャックＣのいずれを動
かしてもよい。

チャンバ２００の上部には、光学撮像を行って画像データを生成するカメラ２６１が設けられている。カメラ２６１は、チャンバ２００に設けられた真空用の封止窓を通して撮像を行う。本実施例では基板Ｓの四隅に対応するように、複数（４台）のカメラ２６１が設けられている。それぞれのカメラ２６１は、撮像範囲に、基板Ｓの隅部に設けられた基板アライメントマークと、マスクＭの隅部に設けられたマスクアライメントマークが含まれるように配置される。

アライメント時には、カメラ２６１は、基板ＳおよびマスクＭを撮像して画像データを制御部２７０に出力する。制御部２７０は画像データを解析し、パターンマッチング処理などの手法により、基板アライメントマークとマスクアライメントマークの位置情報を取得する。そして、基板アライメントマークとマスクアライメントマークの位置ずれ量に基づき、基板ＳとマスクＭを相対的に移動させるときのＸＹ方向、移動距離、回転角度θを算出する。そして、算出された移動量を、各駆動機構の駆動量に変換し、制御信号を生成する。なお、低解像だが広視野のラフアライメント用のカメラと、狭視野だが高解像のファインアライメント用のカメラを用いて、二段階アライメントを行ってもよい。

制御部２７０は、不図示の制御線や無線通信を介して各構成要素との間で通信を行い、データを受信したり、信号を送って動作を制御したりする、情報処理装置である。制御部２７０は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを有するコンピュータにより構成可能である。この場合、制御部２７０の機能は、メモリ又はストレージに記憶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。コンピュータとしては、汎用のパーソナルコンピュータを用いてもよいし、組込型のコンピュータ又はＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いてもよい。あるいは、制御部２７０の機能の一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。なお、成膜室ごとに制御部２７０が設けられていてもよいし、１つの制御部２７０が複数の成膜室を制御してもよい。

電源２９０は、不図示の導電線を介して各構成要素に電圧を供給する高圧電源装置である。電源２９０は、制御部２７０からの指令に従って印加電圧の極性や大きさを制御する。静電チャックＣの電極に対する印加電圧（吸着電圧）の極性や大きさを制御することで、基板Ｓに対する吸着力を制御することができる。また、第１磁気発生部２２１ａと第２磁気発生部２２２ａに印加される電圧を制御することで、マスク台２２１の浮上やアライメント制御を行うことができる。なお、電源２９０と制御部２７０を合わせて、成膜装置の電源を構成すると考えてもよい。

なお、本発明の適用対象は、上述のようなクラスタ型の成膜装置に限定されない。本発明は、複数のチャンバが真空一貫に連結され、基板キャリアに保持された基板がチャンバ間を移動しながら成膜されるようなインライン型の成膜装置にも適用できる。

（静電チャック）
静電チャックＣは、セラミック等で構成された板状の基材に、金属電極などの電気回路が埋設された構造を有する。一般に静電チャックには、基板を吸着する原理に応じて、グラディエント力タイプ、クーロン力タイプ、ジョンソン・ラーベック力タイプなどの種類があるが、いずれにおいても印加する吸着電圧を高めるほど吸着力を高くすることができる。静電チャックＣの製造方法の一例は、チタン母材および絶縁層からなるセラミック溶射層に、電極を配置し、誘電層を形成した後、最後にセラミック溶射で封をする方法である。

グラディエント力タイプの静電チャックは、電極間の電位差により発生した電位勾配（グラディエント）のある領域に向かって生じる吸引力を利用して、吸着対象物を吸着する。グラディエント力は、吸着対象物が絶縁体であっても発生するという特徴があるため、素ガラスや、導電体が未成膜のガラス基板であっても保持可能である。グラディエント力を発生させる際は、吸着対象物の電位を基準として、第１電極の電位が基準より高くなり、第２電極の電位が基準より低くなるように吸着電圧を印加する。このグラディエント力を大きくするためには、電位勾配をできるだけ急峻にするために、電極間のスペースを小さくすることと、電極を緻密に配置することが必要である。したがってグラディエント力タイプの静電チャックに用いる電極としては、突出した櫛歯が互いに噛み合うような構造を持つ、２つの櫛歯電極が好適である。

クーロン力タイプの静電チャックは、２つの電極にそれぞれ正電位と負電位の電圧を印加することで発生する静電引力により吸着対象物を吸着するものであり、吸着対象物が導電体である場合に効果的である。そのため、金属材料の電極層が成膜済みの基板であれば効果的に吸着できる。吸着対象物がグランドに接続されていないフローティング状態の場合は、正電極と負電極の両方を吸着対象物に対向させることで、吸着対象物内に分極を発生させ、吸着することができる。また吸着対象物が接地されている場合は、正電極と負電極の少なくともいずれかにより吸着することができる。クーロン力は一般にグラディエント力よりも強い。また、吸着対象物に対向する電極の面積が大きくなるほど、吸着力が強くなる。したがって吸着力を高めるためには、静電チャックの面積に占める電極面積の割合をできるだけ大きくする必要がある。

ジョンソン・ラーベック力タイプの静電チャックは、正電極、吸着対象物、負電極の順に漏れ電流を流すことで、導電体の吸着対象物を吸着するものであり、電極と吸着対象物の間に所定の範囲の体積抵抗値を持つ誘電体を配置する必要がある。ジョンソン・ラーベック力は一般にクーロン力よりも強い。またジョンソン・ラーベック力タイプの静電チャックにおいても、吸着対象物との接触面積を大きくするほど吸着力を強くすることができる。

（処理フロー）
図３のフローチャートを参照しつつ、本実施例における基板Ｓの吸着方法を含む処理について説明する。図４～図７は、処理中の成膜室１１０のチャンバ２００内の様子を示す模式的な断面図であり、当該ステップにおける説明に関係のない部分は省略している。

本フローは、搬送ロボット１４０により基板Ｓが成膜室１１０に搬入された時点からスタートする。ステップＳ１０１において、図４（ａ）に示すように、基板支持部２３２ａが、搬入された基板Ｓを受け取って支持する。基板Ｓの大きさにもよるが、端部を支持された基板Ｓの中央部は自重により撓んで垂下する。

ステップＳ１０２において、図４（ｂ）に示すように、基板当接部２３２ｂが下降することにより、基板支持部２３２ａとの間で基板Ｓの端部を挟持する（矢印Ｓ）。このときの基板支持部２３２ａと基板当接部２３２ｂの間のＺ方向での距離Ｒは、基板Ｓの厚さよりも長いものとする。すなわち、基板支持部２３２ａと基板当接部２３２ｂ（２つを合わせてクランプ部とも呼ぶ）は、基板Ｓを完全に固定するのではなく、ある程度のクリアランス幅を持って挟持している。これにより、基板ＳのＺ方向における動きを一定の範囲内に規制しつつ、基板ＳがＸＹ平面内において動くことを可能としている。

ステップＳ１０３において、図５（ａ）に示すように、押上部材支持部２４６が押上部材２４６ａを上昇させて、基板Ｓの中央部を押し上げる（矢印Ｐ）。これにより基板Ｓの撓みが軽減されて平坦度が向上する。このとき、上述したＺ方向におけるクリアランスが
あることによって、基板Ｓの端部が、基板支持部２３２ａと基板当接部２３２ｂの間の位置を保ちつつ、基板Ｓの周縁方向に伸張する。そのため、押し上げの際に基板Ｓ中央部の撓みが伝播することないので、基板Ｓが波打ったり跳ね上がったりすることがなくなり、平坦な形状となる。

ステップＳ１０４において、図５（ａ）に示すように、静電チャックＣが基板Ｓを吸着する。このとき、昇降プレート２３０の駆動により静電チャックＣが下降し、静電チャックＣと基板Ｓの相対的な距離が十分に接近したときに制御部２７０が電源２９０を制御して、静電チャックＣに吸着電圧を印加する。これにより発生した静電気力によって、静電チャックＣが基板Ｓを吸着し保持する。基板Ｓが保持されたあとは、必ずしも基板をクランプする必要はないため、基板支持部２３２ａ、基板当接部２３２ｂ、押上部材２４６ａなどは退避させてよい。

ステップＳ１０５において、図６に示すように、基板ＳとマスクＭのアライメントが行われる。このとき、マスク台２２１上のマスクＭと、基板Ｓとの間でＺ方向における所定のアライメント距離を保ちつつ、マスク台２２１の第１磁気発生部２２１ａとマスク台支持機構２２２の第２磁気発生部２２２ａの間の電磁気力により浮上した状態となっている。そして、制御部２７０は、カメラ２６１により撮像された基板四隅の基板アライメントマークとマスク四隅のマスクアライメントマークが所定の位置関係となるように、第１磁気発生部２２１ａと第２磁気発生部２２２ａに印加する電圧を制御して、マスク台２２１をＸＹ移動およびθ回転させる。

アライメントが完了すると、ステップＳ１０６において、図７に示すように、制御部２７０は、マスク台２２１を上昇させてマスクＭと基板Ｓを当接させる。また、マグネットＧを下降させて、磁力によりマスクＭを上方に引き付ける。これにより基板ＳとマスクＭの合体が完了する。そして制御部２７０は、蒸発源２４０のヒータに電流を流すことで坩堝内を高温とし、蒸発材料を気化させる。これにより、基板Ｓの被成膜面に向かって蒸発材料が飛翔し、マスクＭの所定のパターンに応じた薄膜が形成される。

以上のフローに示す方法によれば、静電チャックＣが基板Ｓを吸着するときに、基板Ｓの中央部が押し上げられていることで、撓みが低減され平坦度が向上した状態となっている。そのため、比較的大型の基板であっても、静電チャックＣによる吸着の際に波打ちや跳ね上がりが抑制され、吸着後の基板の剥離や落下を防ぐことが可能となる。

（押上部材）
以下、本実施例に適用可能な押上部材２４６ａの種々の例について説明する。押上部材２４６ａは、基板Ｓが基板支持部２３２ａにより支持されてから静電チャックＣに吸着されるまでの間、基板Ｓを重力と反対方向に押し上げる機能があればよく、形状や材質は問わない。また、アライメントや蒸着の際に押上部材２４６ａが妨げとならないように、静電チャックＣによる基板Ｓの吸着後は、押上部材２４６ａを基板に対向する位置から退避させるための構成を設けることが好ましい。ただし、アライメントや蒸着などの妨げにならないのであれば、必ずしも退避機構は必要ない。

図８は、バー形状の押上部材２４６ａを説明するための図である。図８（ａ）は、図２のＸＺ断面とは異なるＹＺ断面図である。押上部材２４６ａが上方向に駆動されることにより、基板Ｓの中央部が押し上げられる。図８（ｂ）はＸＹ平面図であり、基板Ｓと押上部材２４６ａの平面的な位置関係を示している。図８（ｃ）はバー形状の押上部材２４６ａの形状の例であり、端部は駆動機構に接続され、中央部は基板Ｓに接触する。本図の押上部材２４６ａは、上面が略長方形をしており、上面の各辺が基板Ｓの被成膜面に線接触することにより基板Ｓの荷重を支える。ただし基板Ｓを支持する構成はこれに限定されず
、例えば上面の面接触で支持してもよいし、上面に樹脂やゴムなどのクッション性のある部材を配してもよい。また、バー形状の押上部材２４６ａとして、金属材料等で形成されたワイヤー状の部材に張力をかけて用いても良い。

なお、図８では１箇所だけに押上部材２４６ａが設けられていたが、数は１個に限定されず、基板Ｓの大きさに応じた個数の押上部材２４６ａを設けてもよい。例えば平行に３本のバー形状の押上部材２４６ａを設けることができる。

図９は、バー形状の押上部材２４６ａの別例を説明するための図である。図９（ａ）に示すように、この例の押上部材２４６ａは２つの部分に分かれており、同期してＺ方向に上下移動を行う。図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すように、アライメントや蒸着を行うときには、左右それぞれの押上部材２４６ａが基板Ｓに対向する押上位置からスライドして、退避位置に移動することが可能である。このような構成によっても基板Ｓを安定して吸着する効果が得られるとともに、押し上げを行わないときの退避が容易になる。

なお、図９の例では押上部材２４６ａが１組だけ設けられていたが、基板Ｓの大きさに応じた個数の押上部材２４６ａを設けてもよい。例えば平行に３組のバー形状の押上部材２４６ａを設けることができる。

図１０は、片持ち梁形状で被支持端が回動するタイプの押上部材２４６ａの例を示す。図１０（ａ）のＹＸ平面図と、図１０（ｂ）のＸＺ平面での断面図に示すように、押上部材２４６ａは、支持基部２４６ｂにより固定端を片持ち支持されながら、自由端により基板Ｓを押し上げる。そして静電チャックＣにより基板Ｓが吸着され保持された後は、図１０（ｃ）に示すように、支持基部２４６ｂが備える駆動機構によって固定端の固定角度が変更され、退避位置に移動することが可能である。

図１１は、Ｚ方向に上下動するピン形状の押上部材２４６ａの例を示す。図１１（ａ）のＸＺ平面での断面図に示すように、押上部材２４６ａは、一端を支持基部２４６ｂにより支持されながら、他端により基板Ｓを押し上げる。そして静電チャックＣにより基板Ｓが吸着され保持された後は、図１１（ｂ）に示すように、支持基部２４６ｂが備える駆動機構によって押上部材２４６ａが下方の退避位置に移動することが可能である。図１１（ｃ）では、基板Ｓの被成膜面におけるピンの端部による押し上げ位置の例を示したが、これには限定されない。

以上述べたように、本発明によれば、押上部材２４６ａが基板の中央部を押し上げることにより基板Ｓの撓みが低減される。また基板Ｓの端部は完全に固定されているわけではなく基板Ｓが伸張できる程度に軽くクランプされた状態であるため、基板Ｓの撓みは端部に追いやられて吸収される。このような状態で静電チャックＣが基板Ｓを吸着することにより、吸着時の波打ちや跳ね上がりが抑制されて安定的な基板保持が可能となる。よって、吸着後の基板の剥離や落下を防ぐことが可能となる。

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施例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表示装置の構成を示し、有機ＥＬ表示装置の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１２（ａ）は有機ＥＬ表示装置１８０の全体図、図１２（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図１２（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置１８０の表示領域１５１には、発光素子
を複数備える画素１５２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１５１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。本実施例に係る有機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１５２Ｒ、第２発光素子１５２Ｇ、第３発光素子１５２Ｂの組み合わせにより画素１５２が構成されている。画素１５２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組み合わ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１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素１５２は、複数の発光素子からなり、各発光素子は、基板１５３上に、第１電極（陽極）１５４と、正孔輸送層１５５と、発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂのいずれかと、電子輸送層１５７と、第２電極（陰極）１５８と、を有している。これらのうち、正孔輸送層１５５、発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂ、電子輸送層１５７が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層１５６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層１５６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層１５６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂ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１５４は、発光素子毎に分離して形成されている。正孔輸送層１５５と電子輸送層１５７と第２電極１５８は、複数の発光素子１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂで共通に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１５４と第２電極１５８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１５４間に絶縁層１５９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１４５が設けられている。

図１２（ｂ）では正孔輸送層１５５や電子輸送層１５７は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は、正孔ブロック層や電子ブロック層を備える複数の層で形成されてもよい。また、第１電極１５４と正孔輸送層１５５との間には第１電極１５４から正孔輸送層１５５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１５８と電子輸送層１５７の間にも電子注入層が形成することもできる。

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１５４が形成された基板１５３を準備する。

第１電極１５４が形成された基板１５３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１５４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１５９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１５９がパターニングされた基板１５３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１５５を、表示領域の第１電極１５４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層１５５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層１５５は表示領域１５１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１５５までが形成された基板１５３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１５３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１５６Ｒを成膜する。

発光層１５６Ｒ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１５６Ｇ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１５６Ｂを成膜する。発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域１５１の全体に電子輸送層１５７を成膜する。電子輸送層１５７は、３色の発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層１５７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１５８を成膜する。

その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層１４５を成膜して、有機ＥＬ表示装置１８０が完成する。

絶縁層１５９がパターニングされた基板１５３を成膜装置に搬入してから保護層１４５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、本実施例において、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。

１：成膜装置、２３２ａ：基板支持部、２３２ｂ：基板当接部、２４６ａ：押上部、Ｃ：静電チャック、Ｓ：基板

Claims (15)

1. 基板に成膜材料を付着させて成膜を行う成膜装置であって、
   前記基板において成膜が行われる第１の面の周縁部を支持する複数の支持部材と、
   前記複数の支持部材とそれぞれ対向する複数の当接部材であって、前記基板の前記第１の面とは反対の第２の面に当接する、複数の当接部材と、
   前記基板の前記第１の面が前記複数の支持部材に支持され、前記複数の当接部材が前記第２の面に当接している状態で、前記基板の前記第１の面のうち、前記周縁部よりも内側の領域を押し上げる押上部材と、
   前記基板の前記内側の領域が押し上げられた状態で、前記基板の前記第２の面を吸着する吸着部材と、
   を備えることを特徴とする成膜装置。
2. 前記基板より下方から前記成膜材料を放出する成膜源をさらに備え、
   前記基板は、前記第１の面が下方を向いた状態で成膜が行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記基板に垂直な方向において、前記支持部材と前記当接部材の間の距離は前記基板の厚さよりも長い
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
4. 前記押上部材は、前記基板が、前記支持部材と前記当接部材の間でクリアランスを持って挟持された状態で、前記基板の前記内側の領域を押し上げる
   ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
5. 前記吸着部材は静電気力により前記基板を吸着して保持する静電チャックであり、
   前記吸着部材に印加する吸着電圧を制御する制御部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
6. 前記押上部材により前記基板の前記内側の領域が押し上げられた後、前記吸着部材と前記基板との距離が接近した状態で、前記制御部が前記吸着電圧を印加する
   ことを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記成膜装置は、マスクを介して前記基板に成膜材料を付着させることにより所定のパターンの成膜を行うものである
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
8. 前記マスクはメタルマスクであり、
   前記吸着部材および前記基板を介して磁力により前記マスクを引き付けるマグネットをさらに備える
   ことを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
9. 前記基板と前記マスクの相対的な位置調整を行うアライメント手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
10. 前記吸着部材が前記基板を吸着した後、前記押上部材を前記基板と対向する領域から退避させる退避機構をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
11. 前記押上部材は、バー形状の部材である
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
12. 前記バー形状の押上部材は、スライドして前記基板と対向する領域から退避することが可能である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の成膜装置。
13. 前記押上部材は、前記基板を押し上げる自由端と、支持基部に固定される固定端を有し、
    前記支持基部は、前記押上部材を押上位置と退避位置の間で移動させることが可能である
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
14. 前記押上部材は、前記基板を下方から押し上げるピン形状の部材である
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
15. 基板に成膜材料を付着させて成膜を行う成膜装置において前記基板を吸着して保持する吸着方法であって、
    複数の支持部材によって、前記基板において成膜が行われる第１の面の周縁部を支持する工程と、
    前記複数の支持部材とそれぞれ対向する複数の当接部材を、前記基板の前記第１の面とは反対の第２の面に当接させる工程と、
    押上部材によって、前記基板の前記第１の面のうち、前記周縁部よりも内側の領域を押し上げる工程と、
    吸着部材によって、前記基板の前記第２の面を吸着する工程と、
    を有する吸着方法。

Images