JP6931851B2 - 成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関するもので、具体的には、成膜装置においてマスクを基板に密着させるための方法及び装置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等にも、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ディスプレイ素子の有機物層と電極金属層は真空チャンバー内で、画素パターンが形成されたマスクを介して基板に蒸着物質を蒸着させることで製造される。
このような成膜プロセスにおいて、マスク上の画素パターンを高精度で基板に成膜するためには、基板への蒸着が行われる前にマスクと基板の相対的位置を精密に調整し、マスクを基板の成膜面に密着させなければならない。
マスクを基板の成膜面に密着させるために、マグネット板を用いて、基板の上部から基板の下部の金属製のマスクに磁力を印加している。すなわち、相対的位置が調整（アライメント）された基板をマスクの上面に載置した状態で、マグネット板を基板の上面に当接させることで、マグネット板のマグネットによって、金属製のマスクに印加される磁力を通じて基板とマスクとを密着させる。
例えば、図７に図示した従来技術では、基板ホルダ７２１によって下面の周縁部が保持された基板７１０を、マスク台７２２に保持されたマスク７３０上に載置した後、マグネット板７２４及び冷却板７２３を下降させて、マグネット板７２４からマスク７３０に加えられる磁力によってマスク７３０と基板７１０とを引き付けて密着させる。
ところが、マスク台７２２上に保持されたマスク７３０は、その自重によって撓む状態で保持される。ここに、基板７１０が置かれると、マスク７３０は、基板の重量を受け、さらに撓むようになる。この状態で、マグネット板７２４及び冷却板７２３を、冷却板７２３の下面が基板の上面周縁部に接触するまで下降させ、マスクに磁力を印加して引き寄せれば、マスクと基板とが全体的に引き寄せられて撓みが減少する。しかし、基板７１０の上面の周縁部が冷却板７２３の下面に接触した状態で、マスクと基板とが引き寄せられると、基板とマスクの中央部の撓みが完全には解消できず、基板及びマスクの中央部にしわが残った状態で密着される。
さらに、マスクと基板の撓みの程度が異なるので、マグネット板７２４の磁力を持ってしても、マスクと基板とが完全に密着することができず、マスクと基板との間に隙間が生じる。このような隙間によって、基板の成膜領域に蒸着材料が高精度で成膜されることができない成膜ボケが生じる。
一方、最近、基板の自重による撓みを防止するため、基板を下方からのみ保持する基板ホルダの代りに(または基板ホルダとともに)、静電チャックの静電引力によって基板の上面を保持する方法が検討されている。静電チャックは、基板の上面を静電引力によって吸着するので、基板の直上に設置される。
したがって、静電チャックを用いて基板を保持し、静電チャックに保持された基板とマスクとをマグネット板によって密着させる構造の成膜装置においては、静電チャックがマグネット板の下で基板を保持するようになる。
例えば、図８に図示したように、静電チャック８２３に吸着されて保持された基板８１０をマスク８３０と密着させるため、基板８１０の下面の周縁部がマスク８３０の上面周縁部に接触するまで、静電チャック８２３を下降させた後、マグネット板８２４を下降させて、マスクに磁力を印加すれば、マスクが磁力によって引き付けられて、その撓みが減少するようになる。
ところが、静電チャック８２３に保持された基板８１０の下面周縁部がマスク８３０の上面周縁部に接触した状態で、マスクが引き寄せられるので、マスクの自重による撓みが完全には解消できず、マスクの中央部にしわが残った状態で、基板に付着する。すなわち、図７に図示した従来技術に比べて、静電チャック８２３の採用によって、基板の自重による撓みの影響は少なくなるが、依然として、基板８１０とマスク８３０との間に隙間ができ、成膜ボケが生じる。
本発明は、静電チャックを用いて基板を保持し、磁力印加手段を用いて、基板とマスクとを密着させる構造の成膜装置において、基板とマスクを隙間なく密着させるための成膜装置、これを用いる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主な目的とする。
本発明の第１態様による成膜装置は、基板を保持するための静電チャックと、前記静電チャックの基板保持面側に設置されて、マスクを保持するためのマスク台と、前記静電チャックの基板保持面の反対側に設置されて、前記マスクに磁力を印加するための磁力印加手段と、前記静電チャック、前記マスク台及び前記磁力印加手段を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記基板と前記マスクとを密着させるために前記磁力印加手段を制御する前に、前記静電チャックに保持された前記基板と前記マスク台に保持された前記マスクが所定の間隔を持つように、前記静電チャック及び前記マスク台の少なくとも一方を制御し、前記制御部は、前記基板と前記マスクとを密着させる際に、前記マスクに磁力を印加することで、前記マスクの一部が前記基板に接し、その後、前記マスクの前記基板に接する部分が前記一部を起点として順に広がるように、前記磁力印加手段を制御する。

本発明の第２態様による成膜方法は、マスクをマスク台上に載置する段階と、静電チャックで基板を吸着して保持する段階と、静電チャックに保持された基板と前記マスク台上に載置されたマスク間の間隔が所定の間隔になるように、前記静電チャックまたは前記マスク台を相対的に移動させる段階と、前記基板と前記マスクが前記所定の間隔で離隔された状態で、前記マスクの一部が前記基板に接し、その後、前記マスクの前記基板に接する部分が前記一部を起点として順に広がるように、磁力印加手段が前記マスクに磁力を印加することにより、前記マスクを前記基板の成膜領域に密着させる段階と、マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜する段階とを含む。
本発明の第３態様による電子デバイスの製造方法は、本発明の第２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、基板とマスクとを密着させるために、基板を保持する静電チャックをマスクに向けて下降させる時、或いは、マスクを保持するマスク台を静電チャックに保持
された基板に向けて上昇させる時、基板とマスクとの間に所定の間隔を設けた位置までに下降または上昇させた後、磁力印加手段を下降させてマスクに磁力を印加する。磁力印加手段からの磁力でよって、マスクが引き寄せられてマスクの中央部の撓みが減少する際、マスクの周縁部が基板と接触せず、所定の間隔で離隔されているので、マスクの中央部の撓みがマスクの周縁部に向けて円滑に伸びることができるようになる。その結果、マスクの自重による撓みがマスクの周縁部に分散され、マスクのしわが基板の成膜領域の外に寄るようになるので、基板とマスクとの間に隙間が残らないようになり、成膜ボケを低減す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、本発明の成膜装置によるマスク付着方法を示す模式図である。 図４は、本発明の成膜装置の一実施形態による磁力印加手段及びその制御方法を示す模式図である。 図５は、本発明の成膜装置の他の実施形態による磁力印加手段及びその制御方法を示す模式図である。 図６は、本発明による成膜方法を用いて製造される電子デバイスの一例を示す概略図である。 図７は、従来技術における基板とマスクとの密着工程を示す模式図である。 図８は、他の従来技術における基板とマスクとの密着工程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、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、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は、基板の大型化又は、表示パネルの高精細化などにつれて、基板とマスクのアライメント精度及び密着精度のさらなる向上が求められているので、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、該基板を切り出して、複数の小さなサイズのパネルを作製する。
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持つロボットであり、各成膜室への基板１０の搬入／搬出を行う。
各成膜室１１、１２には、それぞれ成膜装置（蒸着装置とも称する）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ついて説明する。
＜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保持する静電チャック２３、金属製のマスクに磁力を印加するための磁力印加手段２４などが設けられ、成膜装置の真空チャンバー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に固定させ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いい。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が設置される。マスク台２２は、真空チャンバー２０に固定されるように設置されてもよく、鉛直方向に昇降可能に設置されてもいい。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）とも呼ぶ。
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保持して固定させ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。金属電極にプラス（＋）及びマイナス（−）の電圧が印加されると、誘電体マトリックスを通じて基板１０に金属電極と反対極性の分極電荷が誘導され、これら間の静電気的引力によって、基板１０が静電チャック２３に保持及び固定される。静電チャック２３は、一つのプレートで形成することもでき、複数のサブプレートを持つように形成してもいい。また、一つのプレートで形成する場合にも、その内部の電気回路を複数含んで、一つのプレート内で位置によって静電引力を独立的に制御することができる。
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を密着させるための磁力印加手段２４が設けられる。磁力印加手段２４は、永久磁石または電磁石からなり、複数の磁石モジュールを含むことができる。本発明の磁力印加手段２４の詳細な構造及び磁力印加手段２４による基板１０とマスク２２１の密着方法については、図３ないし５を参照して、後述する。
図２には図示されていないが、静電チャック２３と磁力印加手段２４との間には、基板１０を冷却するための冷却板が設けられてもいい。冷却板は、静電チャック２３又は、磁力印加手段２４と一体に形成されてもいい。
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）蒸着源などの用途によって多様な構成を持つことができる。
図２に図示されていないが、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、マスク台２２、静電チャック２３、磁力印加手段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１０とマスク２２１のアライ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など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のアライメントのために、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メントマークを撮影するアライメント用カメラ（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。特に、本発明の制御部２６は、基板１０とマスク２２１とを密着させるために、静電チャック２３又はマスク台２２を昇降させる時、静電チャック２３とマスク台２２とが所定の間隔を持つ位置まで、或いは、静電チャック２３に保持された基板１０とマスク台２２に置かれたマスク２２１とが所定の間隔を持つ位置まで、静電チャック２３又はマスク台２２を昇降させるように、静電チャック２３の駆動機構またはマスク台２２の駆動機構の昇降を制御する。また、制御部２６は、磁力印加手段２４を下降させて基板１０とマスク２２１を密着させる工程において、磁力印加手段２４のマスク２２１に対する磁力印加を制御する。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、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。
以下、本発明の成膜装置で行われる成膜プロセスを説明する。
まず、成膜装置の真空チャンバー２０内に新しいマスク２２１が搬入され、マスク台２２の上に載置される。
搬送室１３の搬送ロボット１４によって基板１０が真空チャンバー２０内に搬入されて基板支持台２１に置かれる。続いて、静電チャック２３が下降し、基板１０を静電引力によって保持する。
静電チャック２３に保持された基板１０とマスク台に置かれたマスク２２１との水平（ＸＹθ）方向においての相対的位置の測定及び調整を行う基板アライメント工程が行われ
る。
基板アライメント工程が完了すれば、静電チャック２３及び／又は基板支持台２１が駆動機構によって下降し、基板１０をマスク２２１の上面から所定の間隔で離隔された位置へ移動させ、その後、磁力印加手段２４が駆動機構によって下降し、基板１０とマスク２２１とを密着させる。静電チャック２３及び/または基板支持台２１を下降させる代りに
、マスク台２２を駆動機構によって上昇させて、マスク２２１を基板１０から所定の間隔で離隔された位置に移動させることもできる。基板１０とマスク２２１を密着させる具体的な方法については、図３ないし５を参照して後述する。
この状態で、蒸着源２５のシャッタが開かれて、蒸着源２５のるつぼから蒸発された蒸着材料がマスクの微細パターン開口を通して基板１０に蒸着される。
基板１０に蒸着された蒸着材料の膜厚が所定の厚さに到逹すれば、蒸着源２５のシャッタが閉じ、その後、搬送ロボット１４が基板１０を真空チャンバー２０から搬送室１３に搬出する。所定の枚数の基板に対して、基板搬入から基板搬出までの工程を繰り返し行った後、蒸着材料が堆積されて使用済みのマスク２２１を成膜装置から搬出し、新しいマスク２２１を成膜装置に搬入する。
<マスク付着方法>
以下、図３を参照して本発明によって、基板とマスクとを付着または密着させるための方法について説明する。
本実施形態では、成膜工程を遂行する前に基板１０とマスク２２１とを密着させるため、図３ａに図示したように、静電チャック２３に吸着されて保持された基板１０を静電チャック駆動機構(不図示)によって下降させるか、マスク２２１を支持するマスク台２２をマスク台駆動機構(不図示)によって上昇させる。この時、従来技術と違って、静電チャック２３またはマスク台２２を基板１０の下面がマスク２２１の上面周縁部と接触するまで静電チャック２３またはマスク台２２を相対的に移動させるのではなく、図３ｂに図示したように、基板１０とマスク２２１の間が所定の間隔で離隔される程度だけ移動させる。
基板１０とマスク２２１の間隔は、マスク２２１の初期撓み量に基づいて決める。マスク２２１が成膜装置２内に搬入されて、マスク台２２に載置されれば、マスク２２１の自重によってマスク２２１の中央部が下方に撓むようになる。本発明においては、基板１０とマスク２２１を密着させるために静電チャック２３またはマスク台２２を相対的に移動させる時、基板１０とマスク２２１の間の間隔がこのようなマスク２２１の初期撓み量に相応する間隔になるまで移動させる。
基板１０とマスク２２１との間の間隔がマスク２２１の初期撓み量より大きくなる場合、その後の磁力印加手段２４を下降させる工程で、磁力印加手段２４によってマスクに印加される磁力が十分ではなくなり、基板１０とマスク２２１とを密着させることができなくなる。また、基板１０とマスク２２１との間の間隔が、マスク２２１の初期撓み量より小さすぎる場合には、磁力印加手段２４の磁力によってマスク２２１が鉛直下方に凹んだ形状(撓んだ形状)から鉛直上方に出っ張った形状に反転される途中で、基板１０に付着するので、マスク２２１の中央部が基板１０の中央部に一番先に付着することができなくなり、最終的に基板１０の成膜領域とマスク２２１との間に間隙が残ってしまう。
この状態で(すなわち、静電チャック２３に保持された基板１０とマスク台２２に保持
されたマスク２２１が、所定の間隔を持って離隔された状態で)、図３ｃに図示したよう
に、磁力印加手段２４をマスク台２２に向けて下降させ、マスク２２１を磁力印加手段２４の磁力によって、基板１０側に引き寄せる。この際、基板１０とマスク２２１とは所定
の間隔で離隔されているので、マスク２２１が磁力によって引き寄せられる過程で、基板１０との摩擦は生じなく、マスク２２１中央部の撓みがマスクの両側周縁部に移動することができるようになる。
特に、図３ｃに図示したように、磁力印加手段２４をマスク台２２に向けて下降させる時、マスク２２１の中央部に先に磁力印加手段２４の磁力が印加されるように、磁力印加手段２４を下降させる。例えば、図４を参照して後述するように、磁力印加手段２４の複数の磁石モジュールのうちの、中央部の磁石モジュールを先に下降させるか、複数の電磁石モジュールを一緒に下降させた後、中央部の電磁石モジュールに先に電源を供給して中央部の電磁石モジュールからの磁力がマスク２２１の中央部を引き寄せるようにする。
これによって、マスク台２２に載置されたとき、マスク２２１の自重によって中央部が撓んでいたマスク２２１は、その中央部から基板１０に向けて引き寄せられ、マスク２２１の中央部が先に基板１０の中央部に密着するようになる。すなわち、マスク２２１が鉛直下方に凹んだ形状から鉛直上方に出っ張った形状に反転しながら、反転したマスク２２１の中央部が基板１０の中央部に先に付着するようになる。
次いで、図３ｄに図示したように、マスク２２１の両側に対応するように配置された磁石モジュールが、マスク台２２に向けて下降することで、マスク２２１が中央部から両辺側の周縁部に向かって基板１０に密着される。これにより、マスク２２１の撓みは、基板１０の成膜領域の外に寄り、マスク２２１は、基板１０の成膜領域にしわなく(間隙なく)密着する。
図３に図示した実施形態では、磁力印加手段２４がマスク２２１の中央部から磁力を印加し始めた後、マスク２２１の両辺側の周縁部に磁力を印加すると説明したが、本発明はこれに限定されず、図５を参照して説明するように、マスクの対向する二つの辺のうちの、ある一辺から他の辺に向けて順次に磁力を印加することもできる。
<磁力印加手段の構造及び磁力制御>
以下、図４及び図５を参照して、基板１０とマスク２２１とを密着させる工程で用いられる磁力印加手段２４の構造及び磁力制御の具体的な実施例について説明する。以下で説明する磁力制御は、成膜装置２の制御部２６によって行われるが、本発明はこれに限定されず、別途の磁力制御部によって行っても良い。このために、本発明の成膜装置２は別途の磁力制御部を含むことができる。
図４ａは、本発明の実施例１による磁力印加手段２４の構成及び磁力印加手段２４によるマスク２２１への磁力印加方法を概略的に示す。
実施例１では、磁力印加手段２４による磁力印加がマスク２２１の中央部からマスク２２１の対向する二辺側の方向に進行される。
即ち、実施例１においては、磁力印加手段２４が複数(例えば、二つ)のモジュールからなり、その中央部に回動部としてのヒンジ部２４１が設けられる。２つのモジュールは、ヒンジ部２４１によって、相対的に回動可能に設けられる。
磁力印加過程においては、図４ａに図示したように、磁力印加手段２４を、ヒンジ部２４１を中心として、両側の磁石モジュールがＶ字の形を取るようにした状態で、マスク台２２に対して下降させてから(または下降させながら)、平面形状に戻すように制御する。これによって、マスク２２１の中央部が最も先に磁力印加手段２４から磁力を受けて、基板１０に向かって引き上げられ(マスク２２１が鉛直下方に凹んだ形状から鉛直上方に出
っ張る形状になり)、続いて、マスク２２１の中央部からマスク２２１の対向する両辺側(例えば、対向する２つの長辺側)に向かって、マスク２２１が基板１０に密着するように
なる。これによって、マスクが基板の成膜領域に隙間(しわ)なく密着するようになる。
実施例１の磁力印加手段２４は、電磁石または永久磁石で具現することができる。
実施例１の変形例として、図４ｂに図示したように、磁力印加手段２４を複数(本実施
例では３つ)の磁石モジュールで構成し、複数の個別磁石モジュール２４２、２４３、２
４４をマスク２２１に対して機械的に下降させる順番を適切に制御することで、マスク２２１への磁力印加の順番を調節することができる。
例えば、図４ｂに示したように、マスク２２１の中央部に対応する位置に配置された磁石モジュール２４３から、マスク２２１の両端側に対応するように配置された磁石モジュール２４２、２４４に向かって、磁力が印加されるように磁石モジュールの下降順番を制御することで、実施例１と同様に、マスク２２１への磁力印加が、マスク２２１の中央部からマスク２２１の両辺の周縁部に向かって進行するように、制御することができる。この際、磁石モジュール２４２、２４３、２４４は、電磁石または永久磁石で具現することができる。
実施例１の他の変形例として、図４ｃに図示したように、磁力印加手段２４を複数(例
えば、３つ)の電磁石モジュール２４２、２４３、２４４で構成し、複数の個別電磁石モ
ジュール２４２、２４３、２４４に電源が印加される順番を適切に制御することで、マスク２２１への磁力印加の順番を制御することができる。
例えば、図４ｃに示したように、３つの電磁石モジュールのうちの、中央の電磁石モジュール２４３に先に電源を加えて、マスク２２１の中央部が基板に先に密着されるようにした後、両端部の電磁石モジュール２４２、２４４に電源を印加して、対応する位置のマスク部分が基板に密着されるようにすることができる。特に、この変形例においては、電磁石モジュール２４２、２４３、２４４に印加する電源をＯＮ/ＯＦＦすることで、磁力
を制御できるため、実施例１および他の変形例のように、磁力印加手段２４の複雑な機械的制御が不要となるという点で、成膜装置の構造を簡単にすることができ、機構の制御も簡単になる。
以下では、本発明の磁力制御の実施例２について説明する。実施例２は、磁力印加手段２４がマスク２２１の対向する両辺のいずれかの一辺(例えば、１つの長辺)から磁力を印加するように制御するという点で、実施例１と異なる。
そのため、実施例２においては、例えば、図５ａに示したように、磁力印加手段２４の一辺に回動部２４５を設け、磁力印加手段２４が当該辺を軸に回動可能に構成する。
本実施例による磁力印加過程においては、図５ａに図示したように、回動部２４５を軸に磁力印加手段２４を回動させて傾斜させた状態で、マスク台２２に対して下降させてから(または下降させながら)、これを水平に戻すように制御する。これによって、磁力印加手段２４が、マスク２２１の一辺からマスク２２１の中央部を経て、マスク２２１の対向する他辺の方の順に、マスクに磁力が印加できるようになる。これによって、マスク２２１の中央部が磁力印加手段２４から最も遅れて磁力を受けて、マスク２２１中央部にしわが残ってしまう問題を解決できるようになる。
本実施例において、磁力印加手段２４は、電磁石または永久磁石で具現することができる。
本実施例では、磁力印加手段２４をマスク面に対して傾かせるため、回動部２４５を用
いる構成について説明したが、本発明はこれに限らず、他の方法を用いて、磁力印加手段２４をマスク面に対して傾かせてもいい。
実施例２の変形例として、磁力印加手段２４を複数(例えば、３つ)の磁石モジュールで構成し、マスク２２１の一端側(例えば、対向する二つの辺のうちのある一つの長辺側)からマスク２２１の中央部を経て、マスク２２１の他端側(対向する二つの辺のうちの他の
長辺側)に行く順番で、磁力が印加されるように、複数の磁石モジュールを下降させる順
番を制御する。
すなわち、図５ｂに示したように、マスク２２１の一端に対応するように配置された磁石モジュール２４２から、マスク２２１の中央部に対応するように配置された磁石モジュール２４３、マスク２２１の他端に対応するように配置された磁石モジュール２４４の順番に、磁石モジュールを鉛直上方から機械的に下降させることで、実施例２と同様の効果を奏することができる。
実施例２の他の変形例として、複数(例えば、３つ)の電磁石モジュール２４２、２４３、２４４で構成される磁力印加手段２４を用いて、マスク２２１の一端側(一長辺側)からマスク２２１の中央部を経て、マスク２２１の他端側(対向する長辺側)に、マスク２２１の基板１０への密着が進行されるように、電磁石モジュールへの電圧印加を制御する。
すなわち、磁力印加手段２４は、３つ以上の電磁石モジュールから構成され、これによる磁力印加は、例えば、３つの電磁石モジュールのうちの、マスク２２１の一長辺側に対応する位置の電磁石モジュール２４２に先に電源を印加して、マスク２２１の該当長辺側が先に基板１０に密着されるようにする。続いて、マスク２２１の中央部に対応する位置の電磁石モジュール２４３に電源を印加して、マスク２２１の中央部が基板１０に密着されるようにし、最後にマスク２２１の他の長辺側に対応する位置の電磁石モジュール２４４に電源を印加することにより、マスク２２１の当該他の長辺側が基板１０に密着するようにする。このように磁力印加手段２４を制御することにより、マスク２２１が基板１０にしわなく密着されるようになる。
以上、本発明の磁力制御の望ましい実施例について、図面を参照して説明したが、本発明は、前記例示した実施例だけに限定されない。
例えば、実施例１のように、板状の磁力印加手段２４をヒンジ部２４１で連結する構成の代わりに、柔軟性を持つシート型の磁力印加手段２４を用いて、類似の作用効果を得ることができる。つまり、柔軟性を持つシート型の磁力印加手段２４の両長辺側を支持すれば、その中央部が下方に撓むようになるが、この状態でそのまま基板上にシート型の磁力印加手段２４を下降させることにより、実施例１の構成と同様の作用効果を得ることができる。
＜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）及び第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２１及び静電チャック２３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２１にて保持する。基板支持台２１上の基板を静電チャック２３によって保持した後、基板とマスクとのアライメントを行う。続いて、基板をマスクの上に載置し、基板とマスクを磁力印加手段２４によって密着させる。この状態で、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。
本発明によれば、マスク２２１を基板１０に密着させる工程において、静電チャック２３に吸着されて保持された基板１０をマスク２２１から所定の間隔で離隔されるように静
電チャック２３またはマスク台２２を相対的に移動させる。この状態で、磁力印加手段２４をマスク台２２に向けて下降させることで、マスク２２１がしわなく基板１０の成膜領域に密着されることができるようにする。
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。
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現わしたことで、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良い。
１０：基板
２１：基板支持台
２２：マスク台
２３：静電チャック
２４：磁力印加手段
２４１:回動部
２４２〜２４４:磁石モジュール

Claims (27)

  1. マスクを介して基板に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、
    基板を保持するための静電チャックと、
    前記静電チャックの基板保持面側に設置されて、マスクを保持するためのマスク台と、
    前記静電チャックの基板保持面の反対側に設置されて、前記マスクに磁力を印加するための磁力印加手段と、
    前記静電チャック、前記マスク台及び前記磁力印加手段を制御する制御部とを含み、
    前記制御部は、前記基板と前記マスクとを密着させるために前記磁力印加手段を制御する前に、前記静電チャックに保持された前記基板と前記マスク台に保持された前記マスクが所定の間隔を持つように、前記静電チャック及び前記マスク台の少なくとも一方を制御し、
    前記制御部は、前記基板と前記マスクとを密着させる際に、前記マスクに磁力を印加することで、前記マスクの一部が前記基板に接し、その後、前記マスクの前記基板に接する部分が前記一部を起点として順に広がるように、前記磁力印加手段を制御する、
    ことを特徴とする成膜装置。
  2. 前記制御部は、前記静電チャックに保持された前記基板と前記マスク台に保持された前記マスクとが前記所定の間隔を持つように、前記静電チャックまたは前記マスク台の相対的移動を制御する、請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記所定の間隔は、前記マスクの中央部の撓み量に基づいて決定される、請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
  4. 前記静電チャックを移動させるための静電チャック駆動機構を更に含み、
    前記制御部は、前記静電チャックが、前記静電チャックに保持された前記基板と前記マスク台に保持された前記マスクとが前記所定の間隔を持って離隔された位置まで、前記マ
    スク台に向けて移動するように、前記静電チャック駆動機構を制御する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の成膜装置。
  5. 前記マスク台を移動させるためのマスク台駆動機構を更に含み、
    前記制御部は、前記マスク台が、前記静電チャックに保持された前記基板と前記マスク台に保持された前記マスクが前記所定の間隔を持って離隔された位置まで、前記静電チャックに向けて移動するように、前記マスク台駆動機構を制御する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の成膜装置。
  6. 前記磁力印加手段を移動させるための磁力印加手段駆動機構を更に含み、
    前記制御部は、前記静電チャックに保持された前記基板と前記マスク台に保持された前記マスクが前記所定の間隔を持った状態で、前記磁力印加手段が前記マスク台に向けて移動するように、前記磁力印加手段駆動機構を制御する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の成膜装置。
  7. 前記制御部は、前記マスクに対する前記磁力印加手段の磁力が前記マスクの中央部から印加されるように制御する、請求項６に記載の成膜装置。
  8. 前記制御部は、前記磁力印加手段がＶ字形状を取った状態で、前記マスク台の方に下降するように、前記磁力印加手段駆動機構を制御する、請求項６または請求項７に記載の成膜装置。
  9. 前記磁力印加手段は、複数の電磁石モジュールを含み、
    前記制御部は、前記マスクの中央部に対応するように配置された電磁石モジュールから、前記マスクの対向する二つの辺に対応するように配置された電磁石モジュールに向かって、前記複数の電磁石モジュールに順次に電源を供給するように制御する、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の成膜装置。
  10. 前記磁力印加手段は、個別的に移動可能な複数の磁石モジュールを含み、
    前記制御部は、前記マスクの中央部に対応するように配置された磁石モジュールから、前記マスクの対向する二つの辺に対応するように配置された磁石モジュールに向かう順番で、前記複数の磁石モジュールが前記マスク台に向けて移動するように前記磁力印加手段駆動機構を制御する、請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の成膜装置。
  11. 前記制御部は、前記マスクに対する前記磁力印加手段の磁力が前記マスクの一辺から印加されるように制御する、請求項６に記載の成膜装置。
  12. 前記制御部は、前記磁力印加手段が傾いた状態で前記マスクに向けて移動するように、前記磁力印加手段駆動機構を制御する、請求項１１に記載の成膜装置。
  13. 前記磁力印加手段は複数の電磁石モジュールを含み、
    前記制御部は、前記マスク台の対向する二つの辺のうちの、一辺に対応する位置に配置された電磁石モジュールから順次に、前記複数の電磁石モジュールに電源が印加されるように制御する、請求項１１または請求項１２に記載の成膜装置。
  14. 前記磁力印加手段は、個別的に移動可能な複数の磁石モジュールを含み、
    前記制御部は、前記マスク台の対向する二つの辺のうちの、一辺に対応する位置に配置された磁石モジュールから順次に、前記複数の磁石モジュールが前記マスク台側に移動するように、前記磁力印加手段駆動機構を制御する、請求項１１〜請求項１３のいずれか１項に記載の成膜装置。
  15. マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜する成膜方法であって、
    マスクをマスク台上に載置する段階と、
    静電チャックで基板を吸着して保持する段階と、
    前記静電チャックに保持された基板と前記マスク台上に載置された前記マスク間の間隔が所定の間隔になるように、前記静電チャックまたは前記マスク台を相対的に移動させる段階と、
    前記基板と前記マスクが前記所定の間隔で離隔された状態で、前記マスクの一部が前記基板に接し、その後、前記マスクの前記基板に接する部分が前記一部を起点として順に広がるように、磁力印加手段が前記マスクに磁力を印加することにより、前記マスクを前記基板の成膜領域に密着させる段階と、
    前記マスクを介して基板上に蒸着材料を成膜する段階とを含む成膜方法。
  16. 前記所定の間隔は、前記マスクの撓み量に基づいて決定される、請求項１５に記載の成膜方法。
  17. 前記移動させる段階において、前記基板と前記マスクとが前記所定の間隔を持って離隔されるように、前記基板を保持した前記静電チャックを前記マスクが載置された前記マスク台に向けて移動させる、請求項１５または請求項１６に記載の成膜方法。
  18. 前記移動させる段階において、前記基板と前記マスクとが前記所定の間隔を持って離隔されるように、前記マスクが載置された前記マスク台を前記基板を保持した前記静電チャックに向けて移動させる、請求項１５または請求項１６に記載の成膜方法。
  19. 前記マスクに対する前記磁力印加手段の磁力を前記マスクの中央部から印加する、請求項１５〜請求項１８のいずれか１項に記載の成膜方法。
  20. 前記磁力印加手段が、Ｖ字形状を取った状態で前記マスク台側に下降する、請求項１５〜請求項１９のいずれか１項に記載の成膜方法。
  21. 複数の電磁石モジュールを含む前記磁力印加手段の前記複数の電磁石モジュールに、前記マスクの中央部に対応するように配置された電磁石モジュールから、前記マスクの対向する二つの辺に対応するように配置された電磁石モジュールに向かって、順次に電源を供給する、請求項１５〜請求項２０のいずれか１項に記載の成膜方法。
  22. 個別的に移動可能な複数の磁石モジュールを含む前記磁力印加手段の前記複数の磁石モジュールを、前記マスクの中央部に対応するように配置された磁石モジュールから、前記マスクの対向する二つの辺に対応するように配置された磁石モジュールに向かう順番で、前記マスク台に向けて移動させる、請求項１５〜請求項２１のいずれか１項に記載の成膜方法。
  23. 前記密着させる段階において、前記マスクに対する前記磁力印加手段の磁力を前記マスクの一辺から印加する、請求項１５〜請求項２２のいずれか１項に記載の成膜方法。
  24. 前記磁力印加手段を傾いた状態で前記マスク台に向けて移動させる、請求項２３に記載の成膜方法。
  25. 複数の電磁石モジュールを含む前記磁力印加手段の前記複数の電磁石モジュールに、前記マスク台の対向する二つの辺のうちの、一辺に対応する位置に配置された電磁石モジュールから順次に電源を印加する、請求項２３または請求項２４に記載の成膜方法。
  26. 個別的に移動可能な複数の磁石モジュールを含む前記磁力印加手段の前記複数の磁石モジュールを、前記マスク台の対向する二つの辺のうちの、一辺に対応する位置に配置された磁石モジュールから順次に前記マスク台側に向けて移動させる、請求項２３〜請求項２５のいずれか１項に記載の成膜方法。
  27. 請求項１５〜請求項２６のいずれか１項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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