JP7336867B2 - 吸着システム、成膜装置、吸着方法、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
基板に対するマスクの密着度低下は、成膜不良をもたらす主な原因の一つである。この密着度低下を減らすために、特許文献1のように静電チャックを使って基板とマスクを吸着する方式が新たに提案されている。また、このような方式において静電チャックへの電圧印加方式を改善することでマスクをできるだけしわが残らないようにしつつ、基板に密着させようとする様々な試みが行われている。
本発明は、成膜工程に入る前に、基板等の第1被吸着体に対するマスク等の第2被吸着体の密着状態、つまり、第1被吸着体に吸着された第2被吸着体にしわが生じているかどうかを確認することによって、密着不良による成膜不良を未然に防止することを目的とする。
吸着させるための第2被吸着体吸着電圧を、最初の吸着時よりも小さくして第2被吸着体を吸着させることを特徴とする。
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に製作する。
クラスタ装置1は、基板Sに対する処理(例えば、成膜)を行う複数の成膜装置11と、使用前後のマスクMを収納する複数のマスクストック装置12と、その中央に配置される搬送室13と、を具備する。搬送室13は、図1に示すように、複数の成膜装置11およびマスクストック装置12のそれぞれと接続されている。
置やチャンバー間の配置が変わってもよい。
<成膜装置>
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で示す。
基板支持ユニット22の下方には、マスク支持ユニット23が設けられる。マスク支持ユニット23は、搬送室13に設けられた搬送ロボット14によって搬送されるマスクMを受取って保持する手段であり、マスクホルダとも呼ばれる。
4と反対側に置かれたマスクM(第2被吸着体)を、基板S(第1被吸着体)を介して静電チャック24で吸着し保持する。そして、静電チャック24で基板S(第1被吸着体)とマスクM(第2被吸着体)を保持した状態で成膜を行った後には、基板S(第1被吸着体)とマスクM(第2被吸着体)を静電チャック24から剥離する。その際、基板S(第1被吸着体)を介して吸着されたマスクM(第2被吸着体)を先に剥離してから、基板S(第1被吸着体)を剥離する。基板SとマスクMの静電チャック24への(からの)吸着及び分離の詳細については、図4~図7を参照して後述する。
図2には示していないが、成膜装置11は、基板S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。
クM(第2被吸着体)の位置情報に基づいて、基板S(第1被吸着体)とマスクM(第2被吸着体)を相対的に移動させて位置調整するアライメントを行う。
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。
図3Aは、本実施形態の静電チャックシステム30の概念的なブロック図であり、図3Bは、静電チャック24の模式的な断面図であり、図3Cは、静電チャック24の模式的な平面図である。
電圧印加部31は、静電チャック24の電極部に静電引力を発生させるための電圧を印加する。
例えば、図3Cに示した構成例において、複数の吸着部のそれぞれが複数のサブ電極部のそれぞれに対応するように構成されてもよく、一つの吸着部が複数のサブ電極部を含むように構成されてもよい。
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が基板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に示すように、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の対向する2つの角部の一方から他方に向かって基板Sの吸着が進行してもよい。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Sの吸着が行われてもよい。
続いて、静電チャック24が下降し、基板支持ユニット22の支持部上に載置された基板Sに向かって移動する(図4(a))。
つまり、第1吸着部41に先に第1電圧(ΔV1)が印加され(図4(b))、次いで、第2吸着部42に第1電圧(ΔV1)が印加され(図4(c))、最終的に第3吸着部43に第1電圧(ΔV1)が印加されるように制御する(図4(d))。
これにより、基板Sの静電チャック24への吸着は、基板Sの第1吸着部41に対応する部分から基板Sの中央部を経て、基板Sの第3吸着部43に対応する部分に向かって進行し(すなわち、X方向に基板Sの吸着が進行し)、基板Sは、基板Sの中央部にしわが生じることが抑制されつつ、静電チャック24に吸着される。
ができる。
基板Sの吸着、およびマスク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の第1吸着部41~第3吸着部43にマスクMの吸着のための第3電圧(ΔV3)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5(a))。
静電チャック24に吸着した基板Sの下面がマスクMに十分に近接または接触する場合、電圧印加部31が静電チャック24の第1吸着部41~第3吸着部43に第3電圧(ΔV3)を印加するように、電圧制御部32は、電圧印加部31を制御する。
印加するのではなく、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に向かって第3電圧(ΔV3)を順次に印加する。つまり、まず、第1吸着部41に第3電圧(ΔV3)が印加され(図5(b))、次いで、第2吸着部42に第3電圧(ΔV3)が印加され(図5(c))、第3吸着部43には最終的に第3電圧(ΔV3)が印加されるように制御する(図5d)。
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に印加される電圧を制御することにより、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6は、静電チャック24から基板SとマスクMを分離する工程を示す。
吸着部43のそれぞれで異なるようにする他にも、印加される第5電圧(ΔV5)の大きさを、静電チャック24の第1吸着部41~第3吸着部43のそれぞれで変えてもよい。つまり、上述した例の場合、吸着電圧が先に印加された静電チャック電極部(第1吸着部41)により大きいマスク分離電圧(ΔV5)を印加し、吸着電圧が後で印加される静電チャック電極部(第3吸着部43)により小さいマスク分離電圧(ΔV5)を印加するように制御してもよい。このように、マスク分離電圧として印加される第5電圧(ΔV5)の大きさを、マスク分離を可能にする電圧の範囲内で、吸着電圧が印加される順序に合わせて静電チャック24の複数の吸着領域(第1吸着部41~第3吸着部43)毎で異ならせるように制御しても、同様の効果を得ることができる。
第3吸着部43)に印加される電圧を同時にマスク分離電圧(ΔV5)または基板分離電圧(ΔV6)にそれぞれ下げるように制御してもよい。
以下、本実施形態による成膜方法と、成膜工程を行う前の基板Sに対するマスクMの密着状態確認、及び密着不良と判定されたときの再吸着制御方法について説明する。
位置調整(アライメント)を行う。
マスクMを再吸着させる。再吸着の際には、マスクMの中央部にしわが発生しないようにするために、吸着工程条件を変える。すなわち、前述したように、マスク吸着工程では、基板Sが吸着された静電チャック24をマスクMに近接するように移動しつつ、静電チャック24にマスク吸着電圧ΔV3を印加するが、このときの基板Sが吸着された静電チャック24とマスクMとが相互近接する相対移動速度、または、印加される吸着電圧ΔV3の大きさを変えることで、再吸着時のしわ防止を図ることができる。具体的には、基板Sが吸着された静電チャック24とマスクMが相互近接する相対移動速度を前回(例えば最初)のマスク吸着時の速度よりも遅く(低く)するか、またはマスク吸着電圧ΔV3の大きさを前回(例えば最初)のマスク吸着時の大きさよりも小さくすることで、再吸着工程をより安定的に行い、マスクMにしわが生じることをより確実に防止することができる。
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、製造する有機EL表示装置について説明する。図11(a)は有機EL表示装置60の全体図、図11(b)は1画素の断面構造を示している。
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。
。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。
M:マスク
20:光学手段
24:静電チャック
Ps:基板アライメントマーク
Pm:マスクアライメントマーク
Claims (21)
- 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための吸着システムであって、
前記第1被吸着体と前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着するための静電チャックと、
前記静電チャックによって前記第1被吸着体及び前記第2被吸着体が吸着された状態で、少なくとも前記第2被吸着体を撮影するための光学手段と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場合、前記静電チャックから前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記静電チャックに前記第2被吸着体を再吸着させるように制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記第2被吸着体が密着していないと判定され、前記第2被吸着体を再吸着させるにあたって、前記第1被吸着体が吸着された前記静電チャックを前記第2被吸着体に向かって移動させる速度を、最初の吸着時よりも低い速度にすることを特徴とする吸着システム。 - 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための吸着システムであって、
前記第1被吸着体と前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着するための静電チャックと、
前記静電チャックによって前記第1被吸着体及び前記第2被吸着体が吸着された状態で、少なくとも前記第2被吸着体を撮影するための光学手段と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場合、前記静電チャックから前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記静電チャックに前記第2被吸着体を再吸着させるように制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記第2被吸着体が密着していないと判定され、前記第2被吸着体を再吸着させるにあたって、前記静電チャックに印加される第2被吸着体吸着電圧を最初の
吸着時よりも小さくすることを特徴とする吸着システム。 - 前記光学手段は、前記第1被吸着体に形成された第1被吸着体アライメントマーク及び前記第1被吸着体アライメントマークに対応して前記第2被吸着体に形成された第2被吸着体アライメントマークを撮影し、
前記判定手段は、取得された前記画像における、前記第1被吸着体アライメントマークと前記第2被吸着体アライメントマークとの間のずれパターンに基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の吸着システム。 - 更に、前記第1被吸着体が吸着された後、かつ、前記第2被吸着体が吸着される前に、前記第1被吸着体アライメントマークの位置と、対応する前記第2被吸着体アライメントマークとの位置が整列するように、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体との間の位置調整を行うアライメント手段を含み、
前記第1被吸着体アライメントマークは、前記第1被吸着体における、対向する両端部に形成された複数の第1被吸着体アライメントマークを含み、
前記第2被吸着体アライメントマークは、前記複数の第1被吸着体アライメントマークのそれぞれに対応して、前記第2被吸着体における、対向する両端部に形成された複数の第2被吸着体アライメントマークを含み、
前記判定手段は、取得された前記画像が、前記第2被吸着体における対向する両端部に形成された前記第2被吸着体アライメントマークが、前記アライメント手段によって位置調整された対応する前記第1被吸着体アライメントマークよりも前記第2被吸着体の中央部に向かって内側にずれて位置するずれパターンを有する場合、前記第2被吸着体が前記第1被吸着体に密着していないと判定することを特徴とする請求項3に記載の吸着システム。 - 前記第1被吸着体アライメントマークは、前記第1被吸着体における、対向する2つのコーナー部にそれぞれ形成されており、前記第2被吸着体アライメントマークは、前記第2被吸着体における、対向する2つのコーナー部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の吸着システム。
- 前記第1被吸着体アライメントマークは、前記第1被吸着体における、4つのコーナー部にそれぞれ形成されており、前記第2被吸着体アライメントマークは、前記第2被吸着体における、4つのコーナー部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の吸着システム。
- 前記光学手段は、前記第2被吸着体の側面側または前記第1被吸着体との吸着面とは反対側の非吸着面側から、前記第1被吸着体に吸着された前記第2被吸着体を撮影することを特徴とする請求項1に記載の吸着システム。
- 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための吸着システムであって、
前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着するための吸着手段と、
前記吸着手段によって前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体が吸着された状態で、少なくとも前記第2被吸着体を撮影するための光学手段と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場合、前記吸着手段から前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記吸着手段に前記第2被吸着体を再吸着させるように制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記第2被吸着体が密着していないと判定され、前記第2被吸着体を
再吸着させるにあたって、前記第1被吸着体が吸着された前記吸着手段を前記第2被吸着体に向かって移動させる速度を、最初の吸着時よりも低い速度にすることを特徴とする吸着システム。 - 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための吸着システムであって、
前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着するための吸着手段と、
前記吸着手段によって前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体が吸着された状態で、少なくとも前記第2被吸着体を撮影するための光学手段と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場合、前記吸着手段から前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記吸着手段に前記第2被吸着体を再吸着させるように制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記第2被吸着体が密着していないと判定され、前記第2被吸着体を再吸着させるにあたって、前記吸着手段に印加される第2被吸着体吸着電圧を最初の吸着時よりも小さくすることを特徴とする吸着システム。 - 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被吸着体としての前記基板を介して第2被吸着体としての前記マスクを吸着する吸着システムを含み、
前記吸着システムは、請求項1~9のいずれか一項に記載の吸着システムであることを特徴とする成膜装置。 - 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための方法であって、
静電チャックによって第1被吸着体を吸着する第1被吸着体吸着工程と、
前記静電チャックによって前記第1被吸着体を介して第2被吸着体を吸着する第2被吸着体吸着工程と、
光学手段により少なくとも前記第2被吸着体を撮影する撮影工程と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定工程と、
前記判定工程で前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場合、前記静電チャックから前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記静電チャックに前記第2被吸着体を再吸着させる再吸着工程と、を含み、
前記第2被吸着体吸着工程では、前記第1被吸着体が吸着された前記静電チャックを前記第2被吸着体に向かって移動させつつ、前記静電チャックに第2被吸着体吸着電圧を印加し、
前記再吸着工程では、前記第1被吸着体が吸着された前記静電チャックを前記第2被吸着体に向かって移動させる速度を、最初の吸着時よりも低い速度にして前記第2被吸着体を吸着させることを特徴とする吸着方法。 - 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための方法であって、
静電チャックによって第1被吸着体を吸着する第1被吸着体吸着工程と、
前記静電チャックによって前記第1被吸着体を介して第2被吸着体を吸着する第2被吸着体吸着工程と、
光学手段により少なくとも前記第2被吸着体を撮影する撮影工程と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定工程と、
前記判定工程で前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場合、前記静電チャックから前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記静電チャックに前記第2被吸着体を再吸着させる再吸着工程と、を含み、
前記第2被吸着体吸着工程では、前記第1被吸着体が吸着された前記静電チャックを前記第2被吸着体に向かって移動させつつ、前記静電チャックに第2被吸着体吸着電圧を印加し、
前記再吸着工程では、前記第2被吸着体吸着電圧を、最初の吸着時よりも小さくして第2被吸着体を吸着させることを特徴とする吸着方法。 - 前記光学手段による前記撮影工程では、前記第1被吸着体に形成された第1被吸着体アライメントマーク及び前記第1被吸着体アライメントマークに対応して前記第2被吸着体に形成された第2被吸着体アライメントマークを撮影し、
前記判定工程では、取得された前記画像における、前記第1被吸着体アライメントマークと前記第2被吸着体アライメントマークとの間のずれパターンに基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定することを特徴とする請求項11又は12に記載の吸着方法。 - 更に、前記第1被吸着体を吸着する前記第1被吸着体吸着工程の後、かつ、前記第2被吸着体を吸着する前記第2被吸着体吸着工程の前に、前記第1被吸着体アライメントマークの位置と、対応する前記第2被吸着体アライメントマークとの位置とが整列するように、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体との間の位置調整を行うアライメント工程を含み、
前記第1被吸着体アライメントマークは、前記第1被吸着体における、対向する両端部に形成された複数の第1被吸着体アライメントマークを含み、
前記第2被吸着体アライメントマークは、前記複数の第1被吸着体アライメントマークのそれぞれに対応して、前記第2被吸着体における、対向する両端部に形成された複数の第2被吸着体アライメントマークを含み、
前記判定工程では、取得された前記画像が、前記第2被吸着体の対向する両端部に形成された前記第2被吸着体アライメントマークが、前記アライメント工程で位置調整された対応する前記第1被吸着体アライメントマークよりも前記第2被吸着体の中央部に向かって内側にずれて位置するずれパターンを有する場合、前記第2被吸着体が前記第1被吸着体に密着していないと判定することを特徴とする請求項13に記載の吸着方法。 - 前記第1被吸着体アライメントマークは、前記第1被吸着体における、対向する2つのコーナー部にそれぞれ形成されており、前記第2被吸着体アライメントマークは、前記第2被吸着体における、対向する2つのコーナー部にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項13又は14に記載の吸着方法。
- 前記第1被吸着体アライメントマークは、前記第1被吸着体における、4つのコーナー部にそれぞれ形成されており、前記第2被吸着体アライメントマークは、前記第2被吸着体における、4つのコーナー部にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項13又は14に記載の吸着方法。
- 前記光学手段による前記撮影工程では、前記第2被吸着体の側面側または前記第1被吸着体との吸着面とは反対側の非吸着面側から、前記第1被吸着体に吸着された前記第2被吸着体を撮影することを特徴とする請求項11又は12に記載の吸着方法。
- 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための吸着方法であって、
吸着手段によって前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着する吸着工程と、
光学手段により少なくとも前記第2被吸着体を撮影する撮影工程と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定工程と、
前記判定工程で前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場
合、前記吸着手段から前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記吸着手段に前記第2被吸着体を再吸着させる再吸着工程と、を含み、
前記吸着工程では、前記第1被吸着体が吸着された前記吸着手段を前記第2被吸着体に向かって移動させつつ、前記吸着手段に第2被吸着体吸着電圧を印加し、
前記再吸着工程では、前記第1被吸着体が吸着された前記吸着手段を前記第2被吸着体に向かって移動させる速度を、最初の吸着時よりも低い速度にして前記第2被吸着体を吸着させることを特徴とする吸着方法。 - 第1被吸着体と第2被吸着体を吸着するための吸着方法であって、
吸着手段によって前記第1被吸着体を介して前記第2被吸着体を吸着する吸着工程と、
光学手段により少なくとも前記第2被吸着体を撮影する撮影工程と、
前記光学手段によって取得された画像に基づいて、前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着しているかどうかを判定する判定工程と、
前記判定工程で前記第1被吸着体と前記第2被吸着体が密着していないと判定される場合、前記吸着手段から前記第2被吸着体を分離してから、前記第1被吸着体を介して前記吸着手段に前記第2被吸着体を再吸着させる再吸着工程と、を含み、
前記再吸着工程では、前記吸着手段に前記第2被吸着体を再吸着させるための第2被吸着体吸着電圧を、最初の吸着時よりも小さくして第2被吸着体を吸着させることを特徴とする吸着方法。 - マスクを介して基板に蒸着材料を成膜するための成膜方法であって、
請求項11~19のいずれか一項に記載の吸着方法を用いて、第1被吸着体としての前記基板を介して第2被吸着体としての前記マスクを吸着する工程と、
前記マスクを吸着した状態で、蒸着材料を蒸発させて、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、を含むことを特徴とする成膜方法。 - 請求項20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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