JP7057335B2 - 基板保持装置、基板処理装置、基板保持方法、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
基板を保持する保持面を有する基体と、前記基体の前記保持面の側に配置され、粘着力により前記基板の第1面に貼り付く粘着パッドをそれぞれ有する複数の粘着ユニットと、を備える基板保持部材に対して基板を保持させる基板保持装置であって、
前記基板の前記第1面の側を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を駆動することで、前記基板を前記保持面と垂直な第1の方向を含む方向に移動させる基板移動手段と、
前記複数の粘着パッドにそれぞれ対向し、前記基板を前記第1面とは反対の第2面から押圧する複数の押圧部を有する押圧手段と、を備え、
前記保持面が上を向いた状態で、前記基板移動手段が前記基板を前記保持面に接触するように移動させた後に、前記複数の押圧部が前記基板を押圧する
ことを特徴とする。
図1~図16を参照して、本発明の実施例に係る基板保持装置、基板処理装置、基板保持方法、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法について説明する。以下の説明においては、電子デバイスを製造するための装置に備えられる基板保持装置等を例にして説明する。また、電子デバイスを製造するための成膜方法として、真空蒸着法を採用した場合を例にして説明する。ただし、本発明は、成膜方法としてスパッタリング法を採用する場合にも適用可能である。また、本発明の基板保持装置等は、成膜工程に用いられる装置以外においても、基板を保持させる必要のある各種装置にも応用可能であり、特に大型基板が処理対象となる装置や、基板を反転する工程がある装置に好ましく適用できる。なお、本発明に適用される基板の材料としては、ガラスの他、半導体(例えば、シリコン)、高分子材料のフィルム、金属などの任意の材料を選ぶことができる。また、基板として、例えば、シリコンウエハ、又は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を採用することもできる。
特に、図1~図3を参照して、本実施例に係る基板保持部材(基板キャリア)100について説明する。図1は本発明の実施例に係る基板保持部材の平面図である。なお、説明の便宜上、図1においては、特徴的な構成を強調して示しているため、縮尺については、実際の製品とは通常大きく異なる。図2は本発明の実施例に係る基板保持部材の模式的断面図であり、図1中のAA断面図である。図3は本発明の実施例に係る基板保持部材の模式的断面図であり、図1中のBB断面図である。なお、図1及び図2においては、基板1
0と基板10を上下動させるためのピン240の配置関係を分かり易くするために、これらの部材についても点線にて示している。
特に、図3を参照して、粘着ユニット120について、より詳細に説明する。本実施例においては、粘着ユニット120は、断面L字形状の粘着ユニット保持部材150に保持される。この粘着ユニット保持部材150は、枠体115に固定される被固定部151と、粘着ユニット120を保持する保持部152とを備えている。保持部152には貫通孔153が設けられている。なお、本実施例では粘着ユニット保持部材150が枠体115に固定される例を説明するが、これに限定はされず、粘着ユニット保持部材150は基体に固定されていればよい。
ている。図示の例では、粘着パッド123が設けられている側がN極で、その反対側がS極となる場合を示しているが、逆向きに配置させてもよい。
基板処理装置による一連の処理工程(本実施例においては、成膜工程(成膜方法)に相当する)の概要を説明する。
0にマスクが保持される処理が施される(以下、適宜、「マスク保持工程」と称する)。次に、マスクを介して基板に成膜処理が施される(以下、適宜、「成膜工程」と称する)。その後、マスクが取り外された後に、基板保持部材100から基板10が剥離される処理が施される(以下、適宜、「基板剥離工程」と称する)。
特に、図4~図15を参照して、基板処理装置による一連の処理工程について、工程順に詳細に説明する。図4~図10においては、各工程における装置全体の概略構成を断面的に示している。なお、図4~図10においては、複数の貫通孔111,112に沿って基板保持部材100等を切断した断面を概略的に示している。なお、図4~図10においては、基板保持部材100に関しては、平板状部材110を中心に、簡略的に示している。また、図11~図15においては、各工程における粘着ユニット120付近の様子を断面的に示している。なお、各工程における装置に対しては、電源710から電力が供給され、かつ、各装置の動作はコンピュータなどの制御部720により制御される。電源710及び制御部720については、各装置に対して個別に設けることができる。また、複数の装置に対して共通の電源710及び制御部720を設けることもできる。各種の動作を行う装置に電力を供給するための電源が設けられ、各種動作が制御部により制御されること自体は周知技術であるので、電源710及び制御部720の具体的な構成等については、その説明は省略する。
基板保持装置によって、基板保持部材100に基板10を保持させる処理について説明する。図4~図7は基板保持装置の全体の概略構成を断面的に示している。基板保持装置は、基板保持室(第1のチャンバ)R1を備えている。この基板保持室R1内は、真空雰囲気となるように構成されている。なお、本明細書における真空とは、通常の大気圧(1013hPa)より低い圧力の気体で満たされた空間の状態を意味する。そして、基板保持装置は、基板10を上下動させるためのピンユニット200(基板移動機構)と、電磁コイル360を有する電磁コイルユニット300(粘着パッド駆動機構)と、基板10を押圧するための押圧ユニット400(押圧機構)と、基板保持部材100を支持(固定)する支持台500とを備えている。支持台500に基板保持部材100が支持された状態においては、基板保持部材100(平板状部材110)における保持面110Xは水平面と平行になるように構成されている。
30と、ナット部330に固定され、ナット部330と共に上下動する軸部340と、軸部340の先端に設けられる支持部350と、支持部350に支持される電磁コイル360とを備えている。なお、ナット部330の内周面とネジ軸320の外周面との間には、複数のボールが無限循環するように構成されている。このように、本実施例においては、ボールねじ機構により、電磁コイル360を上下動させる構成を採用する場合を示したが、本発明においては、そのような構成に限定されることはない。電磁コイル360を上下動させるアクチュエータについては、ラックアンドピニオン方式など、その他の公知技術を採用し得る。また、図示の例では、一つの電磁コイル360に対して、それぞれモータ310等の駆動機構が備えられる場合を示しているが、一つの駆動機構によって、複数の電磁コイル360を同時に駆動させる構成を採用することもできる。例えば、上記のボールねじ機構を採用する場合には、一つのナット部330に対して、複数の軸部340,支持部350及び電磁コイル360を設ければよい。従って、一つの基板保持装置に一つの電磁コイルユニット300のみ(ただし、電磁コイル360は複数設けられる)が備えられる構成も採用し得る。また、電磁コイル360に対しては電源710(図11等参照)によって、電流が流れるように構成されている。なお、本実施例においては、制御部720により、電磁コイル360に対して流す電流の向きや電流の大きさが変更制御されるように構成されている。
領域A3に区画される。基板処理領域A1を介して、鉛直方向下方に第1駆動源配置領域A2が設けられ、鉛直方向上方に第2駆動源配置領域A3が設けられる。基板処理領域A1には、基板保持部材100などが配される。そして、第1駆動源配置領域A2には、ピンユニット200におけるモータ210、及び電磁コイルユニット300におけるモータ310などが配される。また、第2駆動源配置領域A3には、押圧ユニット400におけるモータ410などが配される。このような構成により、モータ210,310,410の回転によって発生する異物や、ボールねじ機構部分の摺動部で発生する異物が基板処理領域A1に侵入してしまうことを抑制することができる。なお、本実施形態では上記の3つの領域(A1~A3)をすべて基板保持室R1の真空雰囲気内に配置する構成を説明したが、これに限定はされない。例えば、基板処理領域A1のみを基板保持室R1の真空雰囲気内に配置し、第1駆動源配置領域A2および第2駆動源配置領域A3は大気雰囲気化に配置してもよい。このようにすることで、上述の、異物が基板処理領域A1に侵入してしまうことを抑制する効果をより高めることができる。
基板10の保持動作が行われる前の準備状態においては、ピン240、電磁コイル360、及び押圧部450は、それぞれ、モータ210,310,410によって、いずれも移動範囲(上下動の範囲)のうち、鉛直方向上方の位置で待機している。このとき、ピン240は、基板保持部材100における平板状部材110の貫通孔111から保持面110Xよりも鉛直方向上方に飛び出した状態となっている。また、電磁コイル360は、粘着ユニット120における永久磁石125に近づいた状態となっている。本実施例では、永久磁石125の一部が電磁コイル360の内側に進入した状態となっている。ただし、永久磁石125と電磁コイル360が十分近づいていれば、永久磁石125が電磁コイル360に進入しない構成も採用し得る。更に、押圧部450は、基板保持部材100から十分離れた状態となっている。
複数のピン240の上に基板10が載置された後に、電磁コイル360に電流を流すことで、電磁コイル360の内部に永久磁石125を引き込む電磁力を発生させる。これにより、粘着ユニット120における弾性体128の弾性反発力(スプリングのバネ力)に抗して、一体化された軸部121等は鉛直方向下方に移動する(「粘着パッド123を、保持面110Xよりも基板10から離れた位置に移動させる工程」)。これにより、粘着パッド123は、保持面110Xよりも鉛直方向下方(保持面110Xと垂直な第1の方向)に移動する(図11参照)。換言すれば、これにより、粘着パッド123は、保持面110Xよりも基板10から離れた位置に移動する。あるいは、これにより、粘着パッド123は、保持面110Xから没入した状態となると言うこともできる。なお、粘着パッド123を保持面110Xよりも鉛直方向下方に移動させるための動作については、準備工程で(例えば、基板10が搬入される前に)行っても構わない。なお、ここでは基板保持ユニット120が永久磁石125を有するものとしたが、本発明はこれに限定はされず、永久磁石ではなくとも磁性体によって構成された磁性部材を用いてもよい。磁性体としては強磁性体または反磁性体を用いることが好ましい。これにより、電磁コイル360によって発生した電磁力によって、一体化された軸部121等を鉛直方向下方または上方に移動させることができる。
次に、押圧機構による基板10の押圧が行われる。基板10が保持面110Xに載置された後に、モータ410によって、押圧部450が鉛直方向下方に移動する。これにより、基板10は、押圧部450により押圧され、保持面110Xと押圧部450によって挟み込まれ、曲がりくねった状態から平らな状態へと矯正される。
る。また、基板10の長手方向の中央を開始地点、両端側をそれぞれ終了地点とし、中央から両端側に向けて、順次、押圧部450による押圧動作が行われるように制御することができる。この場合、図1中、中央から左右に向けて、順次、基板10が保持面110Xと押圧部450により挟み込まれていくことになる。また、基板10の短手方向の中央を開始地点、両端側をそれぞれ終了地点とし、中央から両端側に向けて、順次、押圧部450による押圧動作が行われるように制御することができる。この場合、図1中、中央から上下に向けて、順次、基板10が保持面110Xと押圧部450により挟み込まれていくことになる。また、基板10の中心を開始地点、4隅をそれぞれ終了地点とし、中心から4隅に向けて、順次、押圧部450による押圧動作が行われるように制御することができる。この場合、図1中、中心から4隅に向けて、順次、基板10が保持面110Xと押圧部450により挟み込まれていくことになる。更に、基板の4隅のうちの一つを開始地点とし、対角側の隅を終了地点とし、順次、押圧部450による押圧動作が行われるように制御することができる。この場合、図1中、4隅のうちの一つから対角側の隅に向けて、順次、基板10が保持面110Xと押圧部450により挟み込まれていくことになる。
基板10が保持面110Xと押圧部450により挟み込まれた後に、電磁コイル360への通電を停止させるように制御する。これにより、弾性体128の弾性反発力(スプリングのバネ力)によって、一体化された軸部121等は鉛直方向上方に移動し、粘着パッド123が基板10に突き当たる。そして、基板10は押圧部450と粘着パッド123によって挟み込まれた状態となる。また、粘着パッド123の粘着力により、粘着パッド123は基板10に貼り付いて固定された状態となる(保持面110Xに接触した状態の基板10に、粘着パッド123を接触させ、粘着パッド123を基板10に貼り付かせる第3の工程)。
うに、制御部720は、保持面110Xに基板10が接触した状態で、粘着パッド駆動機構によって、粘着パッド123を第1の方向(本実施例では鉛直方向)を含む方向に移動させることで、粘着パッド123を基板10に貼り付かせるように制御する。
図8(a)(b)は反転装置の全体の概略構成を断面的に示している。反転装置は、反転室R2を備えている。この反転室R2内は、真空雰囲気となるように構成されている。反転装置は、基板保持部材100を保持する保持部材610と、保持部材610に固定される回転軸620と、回転軸620を回転させるモータ630と、回転軸620を軸支す
る支持部材640とを備えている。
基板10を保持した基板保持部材100は、反転室R2から搬出された後に、アライメント装置(アライメント室)に送られる。アライメント室においては、基板10に対して位置合わせ(アライメント)を行った状態で、基板10上にマスク20が保持される。なお、マスク20を保持する手法としては、永久磁石や電磁石、永電磁石等による磁気力を利用することもできるし、クランプなどの機械的な保持手段を採用することもできる。勿論、これらを併用することもできる。基板10に対して位置合わせを行った状態でマスク20を保持させるための装置に関しては、各種公知技術を適用すればよいので、その説明は省略する。
図9は成膜装置(本実施例においては蒸着装置)の全体の概略構成を断面的に示している。成膜装置は、成膜室(第2のチャンバ)R3を備えている。この成膜室R3内は、真空雰囲気となるように構成されている。また、成膜装置は、成膜源としての蒸発源30を備えている。
省略する。また、マスク20が取り外された後に、別のマスクを用いて別の成膜材料による成膜がなされる工程が繰り返されることもある。そして、全ての成膜工程が完了し、マスクが取り外された後に、基板保持部材100から基板10が剥離される処理が施される。
図10(a)(b)は基板剥離装置の全体の概略構成を断面的に示している。基板剥離装置は、基板剥離室R4を備えている。この基板剥離室R4内は、真空雰囲気となるように構成されている。基板剥離装置は、基板保持装置と同様に、基板10を上下動させるためのピンユニット200(基板移動機構)と、電磁コイルユニット300(第1の粘着パッド駆動機構)と、基板保持部材100を支持する支持台500とを備えている。これらの構成自体については、上記の通りであるので、その説明は省略する。
も採用し得る。
上記の基板処理装置を用いて、電子デバイスを製造する方法について説明する。ここでは、電子デバイスの一例として、ディスプレイ装置などに用いられる有機EL素子の場合を例にして説明する。なお、本発明に係る電子デバイスはこれに限定はされず、薄膜太陽電池や有機CMOSイメージセンサであってもよい。本実施例においては、上記の成膜方法を用いて、基板10上に有機膜を形成する工程を有する。また、基板10上に有機膜を形成させた後に、金属膜または金属酸化物膜を形成する工程を有する。このような工程により得られる有機EL表示装置60の構造について、以下に説明する。
成膜し、その後プラズマCVD装置に移動して保護層Pを成膜して、有機EL表示装置60が完成する。なお、ここでは第2電極68をスパッタリングによって形成するものとしたが、これに限定はされず、第2電極68も電子輸送層67までと同様に真空蒸着により形成されてもよい。
本実施例に係る基板保持装置等によれば、基板10が保持面110Xに載置された後に、基板10は、押圧部450により押圧され、保持面110Xと押圧部450によって挟み込まれ、曲がりくねった状態から平らな状態へと矯正される。そして、その後、粘着パッド123が基板10に貼り付く。従って、基板10と粘着パッド123とを密着させる際に、これらの対向面同士の平行度を高めることができる。これにより、粘着パッド123による粘着力を十分発揮させることができる。また、特定の開始地点から特定の終了地点に向けて、順次、押圧部450による押圧動作を進行させることで、基板10の矯正効果をより高めることができる。更に、本実施例においては、複数の粘着ユニット120に対応して、それぞれ押圧部450が設けられている。そして、粘着パッド123が基板10に貼り付く際には、それぞれの粘着パッド123と、それぞれ対応して設けられた押圧部450とにより基板10が挟み込まれる。従って、粘着パッド120が基板10に貼り付く際には、その真裏の位置に押圧部450が設けられているので、しっかりと粘着パッド120を基板10に貼り付かせることができる。
上記実施例においては、粘着ユニット120が、断面L字形状の粘着ユニット保持部材150に保持される構成を示した。しかしながら、粘着ユニット120は、枠体110に直接保持される構成を採用することもできる。この場合、枠体110に対して、保持面110X側が大径で、その反対側が小径となるような段付きの貫通孔を設ければよい。これにより、貫通孔のうち、小径の部分が、粘着ユニット保持部材150における保持部152の貫通孔153に相当し、大径部の部分に、弾性体128や粘着パッド123が配されるようにすればよい。
20 マスク
30 蒸発源
100 基板保持部材(基板キャリア)
110・・・枠体,110X・・・保持面,111・・・貫通孔
120 粘着ユニット
121・・・軸部,122・・・支持フランジ部,122・・・軸部,123・・・粘着パッド,124・・・ストッパ部,125・・・永久磁石,126・・・ワッシャ,127・・・ナット,128・・・弾性体
130 固定具
150 粘着ユニット保持部材
151・・・被固定部,152・・・保持部,153・・・貫通孔
200 ピンユニット
210・・・モータ,220・・・ネジ軸,230・・・ナット部,240・・ピン
300 電磁コイルユニット
310・・・モータ,320・・・ネジ軸,330・・・ナット部,340・・・軸部,350・・・支持部,360・・・電磁コイル,370・・・支持台,380・・・駆動装置
400 押圧ユニット
410・・・モータ,420・・・ネジ軸,430・・・ナット部,440・・・軸部,450・・・押圧部
500 支持台
610 保持部材
620 回転軸
630 モータ
640 支持部材
710 電源
720 制御部
A1 基板処理領域
A2 第1駆動源配置領域
A3 第2駆動源配置領域
R1 基板保持室
R2 反転室
R3 成膜室
R4 基板剥離室
Claims (20)
- 基板を保持する保持面を有する基体と、前記基体の前記保持面の側に配置され、粘着力により前記基板の第1面に貼り付く粘着パッドをそれぞれ有する複数の粘着ユニットと、を備える基板保持部材に対して基板を保持させる基板保持装置であって、
前記基板の前記第1面の側を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を駆動することで、前記基板を前記保持面と垂直な第1の方向を含む方向に移動させる基板移動手段と、
前記複数の粘着パッドにそれぞれ対向し、前記基板を前記第1面とは反対の第2面から押圧する複数の押圧部を有する押圧手段と、を備え、
前記保持面が上を向いた状態で、前記基板移動手段が前記基板を前記保持面に接触するように移動させた後に、前記複数の押圧部が前記基板を押圧する
ことを特徴とする基板保持装置。 - 前記複数の押圧部が順に押圧動作を開始することを特徴とする請求項1に記載の基板保持装置。
- 前記粘着パッドを移動させるための粘着パッド移動手段を備え、
前記粘着パッド移動手段が、前記粘着パッドを、前記第1の方向において、前記基板から前記保持面までの距離よりも前記基板から離れた位置に移動させた状態で、前記基板移動手段が前記基板を前記保持面に接触させることを特徴とする請求項1または2に記載の基板保持装置。 - 前記粘着パッドを移動させるための粘着パッド移動手段を備え、
前記粘着パッド移動手段が、前記粘着パッドを前記保持面から没入した位置に移動させた状態で、前記基板移動手段が前記基板を前記保持面に接触させることを特徴とする請求項1または2に記載の基板保持装置。 - 前記基板が前記保持面に接触した後に、前記粘着パッド移動手段は前記粘着パッドを前記第1の方向を含む方向に移動させることで、前記粘着パッドを前記基板に当接させるこ
とを特徴とする請求項3または4に記載の基板保持装置。 - 前記粘着パッド移動手段が前記粘着パッドを前記基板に当接させる際には、前記粘着パッドと対応して設けられた前記押圧部とにより前記基板を挟み込むことを特徴とする請求項5に記載の基板保持装置。
- 前記粘着ユニットには磁性部材が備えられており、
前記粘着パッド移動手段は、前記磁性部材に作用する電磁力を発生させる電磁コイルを備えていることを特徴とする請求項3から6のいずれか一項に記載の基板保持装置。 - 前記基板支持部は、前記基板を支持する複数のピンを有し、
前記基板移動手段は、前記複数のピンを前記第1の方向を含む方向に駆動するアクチュエータを有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の基板保持装置。 - 前記粘着パッドの粘着面は、前記保持面より上に突出していることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の基板保持装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の基板保持装置と、
前記基板保持装置によって前記基板保持部材に保持された前記基板の前記第2面に成膜を施す成膜装置と、を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 前記基板保持装置は、内部が真空に維持される第1のチャンバの内部において前記基板保持部材に前記基板を保持させる基板保持装置であり、
前記成膜装置は、内部が真空に維持される第2のチャンバの内部において前記基板保持部材に保持された基板上に成膜を施す成膜装置であり、
前記基板を保持した前記基板保持部材を前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへと搬送する搬送手段をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。 - 粘着力により基板の第1面に貼り付く粘着パッドを有する基板保持部材を用いた基板保持方法であって、
前記基板の前記第1面が下を向き、かつ、前記基板保持部材の保持面が上を向く状態で、前記保持面に前記基板を接触させる接触工程と、
前記基板が前記保持面に接触した状態で、前記粘着パッドに対向する位置において、前記基板を、前記第1面とは反対の第2面から押圧部により押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする基板保持方法。 - 前記接触工程の前に、前記粘着パッドを前記保持面よりも前記基板から離れた位置に移動させる第1移動工程を有することを特徴とする請求項12に記載の基板保持方法。
- 前記接触工程の後に、前記粘着パッドを前記基板に接触させるように移動させる第2移動工程をさらに有することを特徴とする請求項13に記載の基板保持方法。
- 前記粘着パッドには磁性部材が連結され、
前記第1移動工程及び前記第2移動工程は、電磁コイルに電流を流すことで前記粘着パッドを移動させる工程を含むことを特徴とする請求項14に記載の基板保持方法。 - 前記第2移動工程では、前記電磁コイルへの通電を停止させるか、または、前記粘着パッドを前記保持面よりも前記基板から離れた位置に移動させる場合とは逆向きに前記電磁コイルに電流を流すことで、前記粘着パッドを前記基板に近づく方向に移動させることを特徴とする請求項15に記載の基板保持方法。
- 前記磁性部材は永久磁石であることを特徴とする請求項16に記載の基板保持方法。
- 前記押圧工程は、複数の位置において順に前記基板を押圧する工程を含むことを特徴とする請求項12から17のいずれか一項に記載の基板保持方法。
- 請求項12から18のいずれか一項に記載の基板保持方法によって前記基板保持部材に保持された基板に対して成膜を行うことを特徴とする成膜方法。
- 請求項19に記載の成膜方法を用いて、基板上に有機膜を形成する工程を有する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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