JP7224172B2 - 静電チャックシステム、成膜装置、被吸着体分離方法、成膜方法及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
チャックシステムを含み、前記静電チャックシステムは前記本発明の一実施形態による静電チャックシステムであることを特徴とする。
本発明は、基板の表面に各種材料を堆積させて成膜を行う装置に適用することができ、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、ガラス、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、基板は、例えば、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であってもよい。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してもよい。なお、以下の説明において示す真空蒸着装置以外にも、スパッタ装置やCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を含む成膜装置にも、本発明を適用することができる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス(例えば、有機発光素子、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、蒸着材料を蒸発させてマスクを介して基板に蒸着させることで有機発光素子を形成する有機発光素子の製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。
図1は、電子デバイスの製造装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
図1の製造装置は、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、4.5世代の基板(約700mm×約900mm)や6世代のフルサイズ(約1500mm×約1850mm)又はハーフカットサイズ(約1500mm×約925mm)の基板に、有機EL素子の形成のための成膜を行った後、該基板を切り抜いて複数の小さなサイズのパネルを作成する。
ト14は、当該クラスタ装置1での成膜処理が完了した基板Sを複数の成膜装置11の一つ(例えば、成膜装置11b)から受け取って、下流側に連結されたバッファー室16に搬送する。
以下、成膜装置11の具体的な構成について説明する。
図2は、成膜装置11の構成を示す模式図である。以下の説明においては、鉛直方向をZ方向とするXYZ直交座標系を用いる。成膜時に基板Sが水平面(XY平面)と平行となるよう固定された場合、基板Sの短手方向(短辺に平行な方向)をX方向、長手方向(長辺に平行な方向)をY方向とする。また、Z軸まわりの回転角をθで表す。
であってもよい。静電チャック24は、グラジエント力タイプの静電チャックであることが好ましい。静電チャック24としてグラジエント力タイプの静電チャックを用いることによって、基板Sが絶縁性材料の基板である場合であっても、静電チャック24によって基板Sを良好に吸着することができる。静電チャック24がクーロン力タイプの静電チャックである場合には、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Sなどの被吸着体に金属電極と反対極性の分極電荷が誘導され、これら間の静電引力によって基板Sが静電チャック24に吸着固定される。
図3a~図3cを参照して本実施形態による静電チャックシステム30について説明する。
電圧制御部32は、静電チャックシステム30の吸着工程または成膜装置11の成膜工程の進行に応じて、電圧印加部31により電極部に加えられる電圧の大きさ、電圧の印加開始時点、電圧の維持時間、電圧の印加順序などを制御する。電圧制御部32は、例えば
、静電チャック24の電極部に含まれる複数のサブ電極部241~249に印加する電圧を、サブ電極部ごとに独立的に制御することができる。本実施形態では、電圧制御部32が成膜装置11の制御部とは別に備えられるが、本発明はこれに限定されず、電圧制御部32が成膜装置11の制御部に統合されてもよい。
されるように制御することで、これら3つの電極部241、244、247が一つの吸着部として機能するようにすることができる。複数の吸着部それぞれが独立的に基板の吸着を行うことができる限り、その具体的な物理的構造及び電気回路的構造は任意に構成できる。
以下、図4~図7を参照して、静電チャック24に基板S及びマスクMを吸着及び分離する工程、及びその電圧制御について説明する。
図4は、静電チャック24に基板Sを吸着する工程を図示する。本実施形態においては、図4に示したように、基板Sの全面が静電チャック24の下面に同時に吸着されるのではなく、静電チャック24の第1辺(短辺)に沿って、一端から他端に向かって順次に吸着が進行する。ただし、本発明はこれに限定されず、例えば、静電チャック24の対角線上の一つの角からこれと対向する他の角に向かって基板の吸着が進行されてもいい。また、静電チャック24の中央部から周縁部に向かって基板の吸着が行われてもいい。
静電チャック24が基板Sに十分に近接または接触すると、電圧制御部32は、静電チャック24の第1辺(短手)に沿って第1吸着部41から第3吸着部43に向かって順次に第1電圧(V1)が印加されるよう制御する。
基板Sの吸着、および、基板SとマスクMとのアライメント調整が終わると、吸着された基板Sを介してマスクMをさらに静電チャック24に吸着させる。具体的には、静電チ
ャック24の電極部にマスクMの吸着のための第3電圧(V3)を印加することで、基板Sを介してマスクMを静電チャック24に吸着させる。つまり、静電チャック24に吸着した基板Sの下面にマスクMを吸着させる。
まず、基板Sが吸着した静電チャック24を静電チャックZアクチュエータ28によりマスクMに向かって下降させる(図5a)。
これにより、マスクMの静電チャック24への吸着は、マスクMの第1吸着部41に対応する側からマスクMの中央部を経て、第3吸着部43側に向かって進行する(すなわち、X方向にマスクMの吸着が進行する)。その結果、マスクMは、マスクMの中央部にしわを残すことなく、平らに静電チャック24に吸着される。
)が加えられた場合に比べて減少するが、マスクMが一旦第3電圧(V3)によって静電チャック24に吸着された以後は、第3電圧(V3)より低い第4電圧(V4)を印加してもマスクの吸着状態を維持することができる。
つまり、静電チャック24からマスクMを分離しようとする時、静電チャック24の電極部に加えられる電圧をゼロ(0)にしても、直ちに静電チャック24とマスクMとの間の静電引力が消えるのではなく、基板SとマスクMとの界面に誘導された電荷が消えるのに相当な時間(場合によっては、数分程度)がかかる。特に、静電チャック24にマスクMを吸着させる際は、通常、その吸着を確実にし、吸着にかかる時間を短縮するために、十分に大きい電圧を印加するが、このような第3電圧からマスクの分離が可能な状態になるまでは相当な時間がかかる。
基板SとマスクMを静電チャック24に吸着した状態で成膜工程が完了すると、静電チャック24に印加される電圧制御を通じて、吸着された基板SとマスクMを静電チャック24から分離する。
図6aに示すように、電圧制御部32は、静電チャック24の電極部に印加される電圧を、前述した吸着維持電圧である第4電圧(V4)から、マスクM及び基板Sの同時分離が可能な第5電圧(V5)に変更する。ここで、第5電圧(V5)は、静電チャック24の吸着面に直接吸着されている基板Sと、基板Sを介して吸着されているマスクMとの両方を、静電チャック24から同時に分離するための分離電圧である。したがって、第5電圧(V5)は、基板SとマスクMをそれぞれ静電チャック24に吸着させる際に印加した吸着電圧(第1電圧V1、第3電圧V3)、及び基板SとマスクMそれぞれの吸着維持のために印加した吸着維持電圧(第2電圧V2、第4電圧V4)よりも、低い大きさの電圧である。例えば、電圧制御部32は、静電チャック24の電極部にゼロ(0)の電圧(すなわち、オフさせる)を第5電圧(V5)として印加するか、または吸着時の電圧とは逆極性の電圧を第5電圧(V5)として印加することができる。その結果、マスクMと基板
Sにそれぞれ誘導されていた分極電荷が除去され、マスクM及び基板Sが静電チャック24から同時に分離される。
できる。
第1電圧(V1)は、基板Sを静電チャック24に吸着させるのに十分な静電吸着力が得られる大きさを有し、静電チャック24の電極部またはサブ電極部に第1電圧が印加されてから基板Sに分極電荷が発生するまでかかる時間を短縮するために可能な限り大きい電圧であることが好ましい。例えば、電圧印加部31によって印加可能な最大電圧(Vmax)を印加することが好ましい。
ために、静電チャック24の電極部に印加される電圧を、分離電圧である第5電圧(V5)に下げる。つまり、静電チャック24の電極部に印加される電圧をゼロ(0)に下げるか(すなわち、オフにするか)、吸着時の電圧とは反対極性の電圧を印加する。これにより、基板SとマスクMに誘導されていた分極電荷が除去され、基板SとマスクMが相互接触を維持した状態で静電チャック24から分離される。続いて、基板支持ユニット22を上昇させ、基板SをマスクMから離隔させることで、静電チャック24からの分離工程を完了する。
以下、本実施形態による静電チャックの電圧制御を採用した成膜方法について説明する。
真空容器21内のマスク支持ユニット23にマスクMが載置された状態で、搬送室13の搬送ロボット14によって成膜装置11の真空容器21内に基板が搬入される。
によって、アライメント工程全体(相対的な位置計測や位置調整)にわたって精度をより高めることができる。
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、有機EL表示装置を駆動するための回路(不図示)および陽極64が形成された基板63を準備する。
本発明による成膜プロセスでは、基板とマスクを静電チャック24に吸着させた後、所定の時点で静電チャック24に印加する電圧をあらかじめ下げておく。そして成膜工程を完了した後、基板とマスクを静電チャックから分離する際には、分離電圧として、ゼロ(0)(つまり、オフにする)または吸着時の電圧とは反対極性の電圧を印加する。その結果、静電チャック24から基板とマスクが相互接触を維持した状態で同時に分離される。これにより、基板とマスクを静電チャック24から分離するのにかかる時間を短縮し、工程時間を減らすことができる。
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。
11:成膜装置
12:マスクストック装置
13:搬送室
14:搬送ロボット
20:アライメント用カメラ
21:真空容器
22:基板支持ユニット
23:マスク支持ユニット
24:静電チャック
25:蒸発源
28:静電チャックZアクチュエータ
29:位置調整機構
30:静電チャックシステム
31:電圧印加部
32:電圧制御部
33:電極対
41~43:第1吸着部~第3吸着部
241~249:サブ電極部
331:第1電極
332:第2電極
Claims (11)
- 電極部を含む静電チャックと、
前記静電チャックの前記電極部に印加する電圧を制御するための電圧制御部と、
を含み、
前記静電チャックに静電気力によって第1被吸着体が吸着され、かつ、前記静電チャックに静電気力によって前記第1被吸着体を介して第2被吸着体が吸着されているときに、前記電圧制御部は、互いに接触した前記第1被吸着体と前記第2被吸着体とを前記静電チャックから共に分離させるための分離電圧を印加し、
前記静電チャックは、複数の電極部を有し、
前記電圧制御部は、前記複数の電極部のそれぞれに対して独立に、前記分離電圧を印加し、
前記電圧制御部は、前記複数の電極部のそれぞれへの前記分離電圧の印加時期を異ならせる
ことを特徴とする静電チャックシステム。 - 電極部を含む静電チャックと、
前記静電チャックの前記電極部に印加する電圧を制御するための電圧制御部と、
を含み、
前記静電チャックに静電気力によって第1被吸着体が吸着され、かつ、前記静電チャックに静電気力によって前記第1被吸着体を介して第2被吸着体が吸着されているときに、前記電圧制御部は、互いに接触した前記第1被吸着体と前記第2被吸着体とを前記静電チャックから共に分離させるための分離電圧を印加し、
前記静電チャックは、複数の電極部を有し、
前記電圧制御部は、前記複数の電極部のそれぞれに対して独立に、前記分離電圧を印加し、
前記電圧制御部は、前記複数の電極部のそれぞれに印加される前記電圧の大きさを異ならせる
ことを特徴とする静電チャックシステム。 - 電極部を含む静電チャックと、
前記静電チャックの前記電極部に印加する電圧を制御するための電圧制御部と、
を含み、
前記静電チャックに静電気力によって第1被吸着体が吸着され、かつ、前記静電チャックに静電気力によって前記第1被吸着体を介して第2被吸着体が吸着されているときに、前記電圧制御部は、互いに接触した前記第1被吸着体と前記第2被吸着体とを前記静電チャックから共に分離させるための分離電圧を印加し、
前記静電チャックは、複数の電極部を有し、
前記電圧制御部は、前記複数の電極部のそれぞれに対して独立に、前記分離電圧を印加し、
前記電圧制御部は、前記分離電圧を印加する際に、前記電極部に前記第1被吸着体を吸着させるとき、および、前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着させるときの吸着電圧が前記複数の電極部に印加される順序と同じ順序で、前記複数の電極部に順に前記分離電圧を印加する
ことを特徴とする静電チャックシステム。 - 前記電圧制御部は、前記複数の電極部のそれぞれに印加される前記分離電圧の大きさの制御において、前記静電チャックに前記第1被吸着体を吸着させるとき、および、前記静電チャックに前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着させるときに、前記複数の電極部のうち前記吸着電圧が早く印加された電極部ほど、より大きい前記分離電圧を印加する
ことを特徴とする請求項3に記載の静電チャックシステム。 - 前記第1被吸着体は、絶縁性材料からなる基板であり、
前記第2被吸着体は、金属性材料からなるマスクである
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の静電チャックシステム。 - 前記電極部への前記分離電圧の印加の際に、前記第2被吸着体は接地された支持手段によって支持される
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の静電チャックシステム。 - 前記分離電圧は、ゼロ(0)電圧、または前記第1被吸着体及び前記第2被吸着体を前記静電チャックに吸着させる時の吸着電圧とは逆極性の電圧である
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の静電チャックシステム。 - 基板にマスクを介して成膜を行うための成膜装置であって、
第1被吸着体である基板と第2被吸着体であるマスクを吸着するための静電チャックシステムを含み、
前記静電チャックシステムは、請求項1~7のいずれか一項に記載の静電チャックシステムである
ことを特徴とする成膜装置。 - 静電チャックの電極部から、当該電極部に吸着された被吸着体を分離する分離方法であって、
前記静電チャックに静電気力によって第1被吸着体が吸着され、かつ、前記静電チャックに静電気力によって前記第1被吸着体を介して第2被吸着体が吸着されているときに、互いに接触した前記第1被吸着体と前記第2被吸着体とを前記静電チャックから共に分離させるための分離電圧を印加する工程と、
前記分離電圧を印加する工程の後に、前記第1被吸着体を支持する支持手段を移動させて、前記第1被吸着体を前記第2被吸着体から離隔させる工程と、
を含むことを特徴とする分離方法。 - 基板にマスクを介して蒸着材料を成膜する方法であって、
真空容器内にマスクを搬入する工程と、
真空容器内に基板を搬入する工程と、
静電チャックの電極部に第1吸着電圧を印加して、前記基板を静電チャックに吸着する工程と、
前記電極部に第2吸着電圧を印加して、前記静電チャックに前記基板を介して前記マスクを吸着する工程と、
前記静電チャックに前記基板と前記マスクが吸着した状態で、蒸着材料を蒸発させ、前記マスクを介して前記基板に蒸着材料を成膜する工程と、
請求項9に記載の分離方法を用いて、前記静電チャックから、第2被吸着体としての前記マスクと、第1被吸着体としての前記基板を分離する工程と
を含むことを特徴とする成膜方法。 - 請求項10に記載の成膜方法を用いて、電子デバイスを製造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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