JP7291098B2 - 成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
第1の搬送手段と、前記第1の搬送手段の周囲に配され、基板に対して第1の膜を形成する第1の成膜室を含む複数の成膜室と、を有するクラスタ型の第1のユニットと、
第2の搬送手段と、前記第2の搬送手段の周囲に配され、前記基板に対して前記第1の膜と重なる第2の膜を形成する第2の成膜室を含む複数の成膜室と、前記第2の成膜室に設けられ、基板とマスクとの相対位置を調整するアライメント手段と、を有するクラスタ型の第2のユニットと、
前記第1のユニットから前記第2のユニットまでの前記基板の搬送経路に配され、2つのクラスタ型のユニットを連結する連結室と、
少なくとも一部が前記連結室に設けられ、前記基板に成膜された膜の厚さを測定する第1の測定部と、
前記第1の測定部によって測定された前記第1の膜の厚さに基づいて、前記第2の成膜室の成膜条件を制御する制御部と、を備えた成膜装置であって、
前記連結室は、
前記連結室の内部に配置された基板の前記連結室における位置の情報を取得する位置取得手段と、
前記位置取得手段によって取得された前記位置の情報に基づいて前記基板を前記連結室の内部において移動させる移動手段と、を有し、
前記移動手段は、前記位置の情報に基づいて、前記基板を測定位置に移動し、
前記第1の測定部は、前記移動手段による前記基板の移動が行われた後に、前記基板に成膜されている膜の厚さの測定を行い、
前記第2のユニットの前記第2の搬送手段は、前記測定位置にある基板を受け取り、前記第2の成膜室へ搬送する
ことを特徴とする成膜装置を含む。
有する成膜装置にも、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EL素子、薄膜太陽電池、有機光電変換素子)、光学部材などの製造装置に適用可能である。特に、蒸着材料を蒸発させ、画素又は副画素に対応する開口パターンが形成されたマスクを介して基板に蒸着させることで有機EL素子や有機光電変換素子を形成する有機電子デバイスの製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。中でも、有機EL素子の製造装置は、本発明の特に好ましい適用例の一つである
。
図1は、電子デバイス製造装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
いて、複数の基板が効率的に搬送されるように設定される。なお、搬送経路上における基板の位置は、例えばアームのしなり具合の変動等に起因したロボットハンドの動きの誤差等により、理想的な搬送位置からずれてくることがある。ロボットハンドの動きを微調整すべく、ロボットハンドの動きを決めるプログラムは必要に応じて修正される。
1内の搬送ロボットRRx+1との間で、基板Sの受け渡しを行うための室である。本実施形態では、パス室PSx内で、基板Sのアライメントと、基板Sに成膜された膜の膜厚の測定が行われる。このように、アライメント機構と膜厚測定部を同じチャンバに配置し、アライメントを実施した後に膜厚の測定を行うことで、基板内における膜厚測定箇所の位置精度を高めることが可能である。これにより、各基板において基板内における膜厚測定箇所を一定に保つことができるようになり、精度の高い膜厚評価が可能となる。
図2は、成膜室EVx1~EVx4に設けられる真空蒸着装置200の構成を模式的に示している。
204による蒸発源ユニット203のスキャン速度を変更することにより行われる。なお、本実施形態では、成膜時間の調整(スキャン速度の調整)により膜厚を制御したが、従来の真空蒸着装置で一般的に行われているように、蒸発源ユニット203のヒータ温度の調整や、蒸発源ユニット203のシャッタ開度などにより材料の蒸発量(噴出量)を制御してもよい。また、成膜制御部206は、成膜時間の調整と蒸発量の調整を組み合わせて行うようにしてもよい。すなわち、成膜制御部206は、蒸発源ユニット203のスキャン速度、ヒータ温度、および、シャッタ開度の少なくとも1つを調整するように制御してもよい。
図3は、パス室PSxの構成を模式的に示す断面図である。図3は、図1のA-A断面に対応する。
後端側の2つのコーナーにそれぞれアライメントマーク304が付されている。ただしアライメントマーク304の配置はこれに限られず、例えば、前端側のコーナーに配置してもよいし、対角の2コーナーあるいは4コーナー全てに配置してもよいし、コーナーでなくエッジに沿った位置に配置してもよい。またアライメントマーク304の数も任意である。あるいは、基板S上のアライメントマーク304の代わりに、基板Sのエッジや角を検知してもよい。
図3に示すように、パス室PSxには、基板Sに成膜された膜の膜厚を測定する膜厚測定部310が設けられている。なお、図3においては、膜厚測定部310は1つしか示されていないが、複数の膜厚測定部を配してもよい。複数の場所を一度に評価することで、基板面内における膜厚のばらつきの情報を得ることや、複数の成膜室で成膜された複数種の膜をまとめて評価することが可能となる。
340の部分への成膜と並行して、膜厚測定エリア330内の予め決められた位置への成膜も行うことで、膜厚測定エリア330内に膜厚測定用の薄膜(以後、測定用パッチ331と呼ぶ。測定用片あるいは評価用有機膜と呼ぶこともある)が形成される。これは、各成膜室で用いられるマスクMに、予め測定用パッチ331のための開孔を形成しておくことにより、容易に実現できる。
各成膜室の真空蒸着装置200は、前述のように、成膜レートモニタ205を用いて成膜される膜の成膜レートが目標の成膜レートになるよう制御されている。しかしながら、成膜レートモニタ205は基板S上に形成される膜の厚さを直接測定するものではなく、基板Sとは別の位置に配置した水晶振動子によって成膜レートを間接的に測定するものにすぎない。そのため、水晶振動子への材料の堆積量や水晶振動子の温度などの様々な誤差要因により、成膜レートモニタ205の水晶振動子に堆積する膜の膜厚と基板Sに堆積する膜の膜厚が異なったり、成膜レートモニタ205の測定値自体に誤差が生じる場合がある。成膜レートモニタ205による基板Sに成膜される膜の膜厚の測定誤差は膜厚のばらつきを生み、パネル品質の低下や歩留まり低下につながるため、対策が必要である。
ータ温度、蒸発源ユニット203のシャッタ開度などである。膜厚制御部350はこれらの成膜条件のうちのいずれかを制御してもよいし、複数の成膜条件を制御してもよい。本実施形態ではスキャン速度の制御を行う。
次に、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。
で異なる位置に開口が形成されており、これにより、下側層56R1のみが成膜される測定用パッチ331と、上側層56R2のみが成膜される測定用パッチ331とを形成することができる。
膜厚制御システムによる膜厚制御の具体例を説明する。ここでは、第1の層を成膜した後に、第1の層の上に重ねて第2の層を成膜する、という積層プロセスにおいて、第1の層と第2の層を合わせた厚みが目標値になるように膜厚制御を行う。
本実施形態の成膜装置(電子デバイス製造装置)によれば、膜厚測定部310の測定結果に基づいて成膜条件を調整する手段を設けたので、水晶振動子による成膜レートモニタ205の誤差を補正し、高精度な膜厚制御を実現することができる。また、膜厚測定部310を、クラスタ型ユニット内ではなく、連結室内に配置したことにより、装置の大型化(設置面積の増大)を抑えることができる。また、ユニット間の基板の受け渡しのために基板が連結室内に一旦留まる時間を利用して、膜厚測定を行うことができるので、膜厚測定が装置全体の生産性(スループット)に与える影響を可及的に小さくすることができる。
成膜条件を調整することにより、2つの層の合計膜厚を高精度に制御することができる。これにより、生産性と歩留まりの向上を図ることができる。
上記実施形態は本発明の具体例を示したものにすぎない。本発明は、上記実施形態の構成に限られず、様々な変形例を採り得るものである。例えば、電子デバイス製造装置に設けるクラスタ型ユニットの数は2つ以上であれば何個でもよい。また、各クラスタ型ユニットの構成も任意であり、成膜室の数やマスク室の数は用途に合わせて適宜設定すればよい。上記実施形態では、成膜室EVx1→EVx2と成膜室EVx3→EVx4の2ルートの成膜処理が可能な装置構成を示したが、1ルートの構成でもよいし、3ルート以上の構成でもよい。例えば、図1の構成において、1つの成膜室内に2つのステージを配置し、一方のステージで成膜処理を実施している間に他方のステージにマスク及び基板をセッティングする構成としてもよい。これにより、図1の構成において4ルートを実現でき、さらなる生産性の向上を図ることができる。このように複数のルートを有した成膜装置においては、膜厚測定部を連結室内に設ける方法を採用することで、それぞれのルート毎に膜厚測定部を設ける必要がないため、膜厚測定部の数が少なくて済み、コストや装置サイズを低減することができる。上記実施形態ではパス室内に膜厚測定部を配置したが、連結室内であればどこに膜厚測定部を配置してもよい。また、連結室内に膜厚測定用の室を設けてもよい。膜厚測定部は、電子デバイス製造装置の全ての連結室に対して設ける必要はなく、一部の連結室にのみ設ける構成でも構わない。すなわち、膜厚の高精度な制御が必要となる箇所にのみ膜厚測定部を設けてもよい。上記実施形態では反射分光式の膜厚計を用いたが、他の方式の膜厚計(例えば、分光エリプソメータ)を用いてもよい。
EV11~EV14,EV21~EV24,EV31~EV34:成膜室
RR1,RR2,RR3:搬送ロボット(搬送手段)
CN1,CN2:連結室
PS1,PS2:パス室
S:基板
310:膜厚測定部
350:膜厚制御部
Claims (15)
- 第1の搬送手段と、前記第1の搬送手段の周囲に配され、基板に対して第1の膜を形成する第1の成膜室を含む複数の成膜室と、を有するクラスタ型の第1のユニットと、
第2の搬送手段と、前記第2の搬送手段の周囲に配され、前記基板に対して前記第1の膜と重なる第2の膜を形成する第2の成膜室を含む複数の成膜室と、前記第2の成膜室に設けられ、基板とマスクとの相対位置を調整するアライメント手段と、を有するクラスタ型の第2のユニットと、
前記第1のユニットから前記第2のユニットまでの前記基板の搬送経路に配され、2つのクラスタ型のユニットを連結する連結室と、
少なくとも一部が前記連結室に設けられ、前記基板に成膜された膜の厚さを測定する第1の測定部と、
前記第1の測定部によって測定された前記第1の膜の厚さに基づいて、前記第2の成膜室の成膜条件を制御する制御部と、を備えた成膜装置であって、
前記連結室は、
前記連結室の内部に配置された基板の前記連結室における位置の情報を取得する位置取得手段と、
前記位置取得手段によって取得された前記位置の情報に基づいて前記基板を前記連結室の内部において移動させる移動手段と、を有し、
前記移動手段は、前記位置の情報に基づいて、前記基板を測定位置に移動し、
前記第1の測定部は、前記移動手段による前記基板の移動が行われた後に、前記基板に成膜されている膜の厚さの測定を行い、
前記第2のユニットの前記第2の搬送手段は、前記測定位置にある基板を受け取り、前記第2の成膜室へ搬送する
ことを特徴とする成膜装置。 - 前記移動手段による前記基板の前記測定位置への移動は、前記アライメント手段による調整よりも粗い精度で行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。 - 前記第1の測定部は、前記基板に成膜された膜の厚さを光学的に測定する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。 - 少なくとも一部が前記第1の成膜室に設けられ、前記第1の成膜室に収容されている基板に成膜された膜の厚さを測定する第2の測定部を備える
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 少なくとも一部が前記第1の成膜室に設けられ、蒸発源からの成膜材料の放出量を測定する水晶発振式の成膜レートモニタを備える
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記第1の測定部によって測定された膜の厚さに基づいて、前記第1の成膜室の成膜条件および前記第2の成膜室の成膜条件の少なくとも一方を制御する制御部を備える
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記第1の測定部によって測定された膜の厚さと、前記第2の測定部によって測定された膜の厚さと、に基づいて、前記第1の成膜室の成膜条件および前記第2の成膜室の成膜条件の少なくとも一方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4に記載の成膜装置。 - 前記第1の測定部によって測定された膜の厚さと、前記成膜レートモニタによって測定された成膜材料の放出量と、に基づいて、前記第1の成膜室の成膜条件および前記第2の成膜室の成膜条件の少なくとも一方を制御する制御部と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。 - 前記基板は、素子が形成される素子領域と、前記素子領域とは別の測定領域とを有し、
前記第1の成膜室で行われる成膜では、前記素子領域および前記測定領域のそれぞれに前記第1の膜が形成され、
前記第1の測定部は、前記測定領域に形成された前記第1の膜の厚さを測定する
ことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記基板は、
それぞれ第1の波長の光を発する複数の第1発光素子が形成される第1画素領域と、
それぞれ前記第1の波長とは異なる第2の波長の光を発する複数の第2発光素子が形成される第2画素領域と、を有し、
前記第1の成膜室で行われる成膜では、前記第1画素領域に前記第1の膜が形成され、かつ、前記第2画素領域には前記第1の膜が形成されず、
前記第2の成膜室で行われる成膜では、前記第1画素領域に前記第2の膜が形成され、かつ、前記第2画素領域には前記第2の膜が形成されない
ことを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記制御部は、前記第1の測定部によって測定された前記第1の膜の厚さに基づいて、前記第1の膜と前記第2の膜とを合わせた厚さが所定の範囲に含まれるように、前記第2の成膜室の成膜条件を制御する
ことを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記第1の膜は正孔輸送層又は電子ブロック層を構成し、
前記第2の膜は発光層を構成する
ことを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記第1の膜は発光層を構成し、
前記第2の膜は電子輸送層又は正孔ブロック層を構成する
ことを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記基板は、それぞれ第1の波長の光を発する複数の第1発光素子が形成される第1画素領域と、それぞれ前記第1の波長とは異なる第2の波長の光を発する複数の第2発光素子が形成される第2画素領域と、を有し
前記基板は、前記第1画素領域、及び前記第2画素領域とは別に測定領域を有し、
前記第1の成膜室では、前記測定領域に前記第1の膜が形成され、
前記第1の測定部は、前記測定領域に形成された前記第1の膜の厚さを測定する
ことを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 請求項1~14のいずれか1項に記載の成膜装置を用いて、前記第1の膜を形成する工程と、
前記成膜装置を用いて、前記第2の膜を形成する工程と、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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