WO2024047999A1 - 成膜装置、成膜装置の駆動方法、及び成膜方法 - Google Patents

成膜装置、成膜装置の駆動方法、及び成膜方法 Download PDF

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film
film forming
adsorption
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博 石井
聡太 小野
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キヤノントッキ株式会社
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    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus, a method of driving the film forming apparatus, and a film forming method.
  • a technique is known in which a film forming apparatus is provided with an adsorption member that adsorbs the surface of the substrate opposite to the surface on the film formation side.
  • the film forming apparatus of the present invention includes: an adsorption member that adsorbs the surface of the substrate opposite to the film formation side; a first support member that supports a peripheral edge of the substrate at least either before or after adsorption of the substrate to the adsorption member; a second support member that includes a portion extending along the film-forming side surface of the substrate and supports the film-forming side surface of the substrate; a drive unit that rotates the extended portion of the second support member around an axis extending in a direction perpendicular to a surface on the film-forming side of the substrate; It is characterized by having the following.
  • the substrate can be stably attracted to the adsorption member.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts of the film forming apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts of the film forming apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts of the film forming apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts of the film forming apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts of the film forming apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts of the film forming apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts of the film forming apparatus.
  • FIGS. 1 to 8 A film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • members that operate integrally are given the same type of hatching.
  • each member is shown in cross section, but since each member can be placed at different positions on the front and back sides of the paper, the hatching does not mean that It does not necessarily show a cross section.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the entire film forming apparatus.
  • the film forming apparatus 1 includes a chamber 10 and a film forming source 20 provided within the chamber 10.
  • the inside of the chamber 10 is configured to be maintainable in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere.
  • a sputtering cathode for forming a film by sputtering, etc. can be used.
  • a substrate S to be film-formed and a mask M placed on the surface of the substrate S on the film-forming side in order to form a thin film with a desired pattern on the substrate S are aligned.
  • Various mechanisms are provided for this purpose. Note that in this embodiment, a configuration is shown in which the chamber 10 in which the film-forming source 20 is arranged is equipped with these various mechanisms, but a chamber and a film-forming source for aligning the substrate S and the mask M are provided. A configuration in which a chamber is provided separately may also be adopted. In this case, after the substrate S and the mask M are aligned in the alignment chamber, the substrate S and the mask M are transported to a chamber equipped with a film formation source, and a film is formed thereon.
  • a base member 11 and a support plate 12 for supporting various mechanisms are fixed to the ceiling of the chamber 10.
  • a first elevating mechanism 30 is attached to the base member 11 for vertically elevating an electrostatic chuck 31 as an adsorption member.
  • the first elevating mechanism 30 includes a holding member 32 that holds the electrostatic chuck 31, a shaft member 33 for raising and lowering the holding member 32, and a drive source 34 for raising and lowering the shaft member 33.
  • the holding member 32 includes an elevating plate 32a that is perpendicular to the vertical direction.
  • various known techniques such as a ball screw mechanism can be employed, so a detailed explanation thereof will be omitted.
  • the electrostatic chuck 31 has an electrode 31a inside, and is configured to generate electrostatic adsorption force when a voltage is applied to the electrode 31a.
  • electrostatic chuck 31 attracts the surface of the substrate S opposite to the surface on the film formation side, and holds the substrate S.
  • the elevating plate 32a of the holding member 32 in the first elevating mechanism 30 is provided with a second elevating mechanism (elevating section) 40 that raises and lowers the substrate S in the vertical direction.
  • This second elevating mechanism 40 includes a first support member 41 that supports the periphery of the film-forming side surface of the substrate S, a shaft member 42 for raising and lowering the first support member 41, and a shaft member 42. It is provided with a drive source 43 for raising and lowering.
  • various known techniques such as a ball screw mechanism can be employed, so a detailed explanation thereof will be omitted.
  • the electrostatic chuck 31 and the substrate S are moved up and down integrally.
  • the substrate S can be moved up and down relative to the electrostatic chuck 31.
  • the film forming apparatus 1 includes a mask adjustment mechanism 50 as a mask drive unit that adjusts the position of the mask M.
  • This mask adjustment mechanism 50 includes a support 51 fixed to the ceiling of the chamber 10, a mask stand holder 52 provided at the lower end of the support 51, and a magnetism generating coil box 53 fixed to the support 51. It is equipped with A magnet 55 is provided at the periphery of a mask stand 54 serving as a mask holding section that holds the mask M.
  • the mask stand 54 is arranged so that the magnet 55 is arranged in the gap between the mask stand receiving part 52 and the magnetism generating coil box 53.
  • the horizontal position of the mask stand 54 is adjusted while it is floating due to magnetic levitation. That is, assuming that the directions perpendicular to the vertical direction and orthogonal to each other are the X and Y directions, and the direction of rotation around the vertical direction is the ⁇ direction, by controlling the magnetic field by the magnetic field generating coil box 53, the mask The position of the stand 54 can be adjusted in the X, Y, and ⁇ directions.
  • the mask adjustment mechanism 50 also has a third lifting mechanism that raises and lowers the mask M.
  • This third elevating mechanism is attached to the support plate 12 fixed to the ceiling of the chamber 10, and includes a support member 56 for supporting the mask M, a shaft member 57 for elevating the support member 56, and a shaft member 57 for raising and lowering the support member 56.
  • a driving source 58 for raising and lowering the member 57 is provided.
  • various known techniques such as a ball screw mechanism can be employed, so a detailed explanation thereof will be omitted.
  • This mask elevating mechanism is used to receive the mask M transported into the chamber 10 and place the mask M on the mask stand 54. In FIG. 1, a state in which a mask M is placed on a mask stand 54 is shown.
  • the fourth elevating mechanism 60 includes a holding member 62 that holds the magnetic attraction member 61 and a drive source 63 that moves the holding member 62 up and down.
  • various known techniques such as a ball screw mechanism can be employed, so a detailed explanation thereof will be omitted.
  • the second support member 71 that supports a position inside the peripheral edge of the film-forming side surface of the substrate S can be rotated, and the second support member 71 can be raised and lowered. It is equipped with a turning and lifting mechanism 70 as a driving section.
  • This turning/elevating mechanism 70 is attached to a support plate 12 fixed to the ceiling of the chamber 10.
  • the turning/elevating mechanism 70 includes a second support member 71, a shaft member 72 for turning and raising/lowering the second support member 71, and a drive source 73 capable of rotating and raising/lowering the shaft member 72.
  • the second support member 71 includes a portion extending from the tip of the shaft member 72 along the film formation side surface of the substrate S (a portion extending in the horizontal direction), and extends from the tip in the vertical direction. It has an extendable part. By abutting the tip of this vertically extending portion against the substrate S, the surface of the substrate S on the film formation side can be supported. Further, the shaft member 72 is configured to extend in a direction perpendicular to the surface of the substrate S on the film formation side.
  • the turning/elevating mechanism 70 By the turning/elevating mechanism 70, "a portion extending along the surface of the substrate S on the film-forming side" of the second support member 71 turns around the shaft member 72. Desirably, the contact portion to the substrate S is a portion where no film is formed, such as a boundary between film forming regions.
  • the shape of the second support member 71 is not necessarily limited to such a shape. Furthermore, although this embodiment shows a configuration in which the second support members 71 are provided at two locations, the number of the second support members 71 is not limited.
  • the film forming apparatus 1 also includes a film forming source 20 and a control device 90 for controlling the operations of the various mechanisms described above. Since the control device for controlling various devices is a well-known technology, a detailed explanation will be omitted, but the control device 90 includes a processor such as a CPU, a storage device such as a semiconductor memory or a hard disk, and an input/output interface. .
  • FIGS. 2 to 8 show a portion of FIG. 1 near the ceiling of the chamber 10 where various mechanisms are provided.
  • FIG. 5 shows the positional relationship of the substrate S, the first support member 41, and the turning/elevating mechanism 70 as viewed from above in the order of operation.
  • the mask M is transported into the chamber 10 and placed on the mask stand 54 by the third elevating mechanism.
  • the substrate S is transported into the chamber 10 by the hand unit 80 of the transport robot, and placed on the first support member 41 in the second elevating mechanism 40 (see FIG. 5(a)).
  • the periphery of the film-forming side surface of the substrate S is supported by the first support member 41 (see FIGS. 2 and 5(b)).
  • the above is the support process.
  • the substrate S is bent so that its center is curved vertically downward due to its own weight.
  • the second support member 71 is moved by the rotating lifting mechanism 70 to a position where it does not interfere with the lifting and lowering movement of the substrate S (see FIGS. 2 and 5(a)). b)).
  • the substrate S supported by the first support member 41 is moved to a position where the second support member 71 is moved to a position that does not hinder the movement of the substrate S supported by the first support member 41.
  • An approach step of approaching the electrostatic chuck 31 is performed.
  • the substrate S supported by the first support member 41 is raised by the second lifting mechanism 40, and the peripheral edge of the substrate S is brought into contact with the electrostatic chuck 31.
  • the "portion extending along the film-forming side surface of the substrate S" in the second support member 71 is centered around the shaft member 72 along the direction perpendicular to the film-forming side surface of the substrate S.
  • a turning step of moving the second support member 71 to a position where the substrate S is supported is performed.
  • the second support member 71 is rotated by the turning/elevating mechanism 70, and the part that supports the substrate S is moved directly below the center (position inside the periphery) of the substrate S (see FIG. 3).
  • the second support member 71 is raised by the turning/elevating mechanism 70 to be in contact with the center of the substrate S (see FIGS. 4 and 5(c)). That is, the portion of the second support member 71 that supports the substrate S supports the substrate S at a position inside the periphery of the film-forming side surface of the substrate S.
  • the turning process further includes a process of raising and lowering the second support member 71.
  • the center of the substrate S is lifted by the second support member 71, so that the deflection of the substrate S is suppressed.
  • the position inside the periphery of the film-forming side of the substrate S is not limited to the center of gravity (center) of the substrate S, but is the position of the center of the substrate (area excluding the periphery). It means that.
  • a suction process in which the substrate S is suctioned by the electrostatic chuck 31 is performed. That is, by applying a voltage to the electrode 31a provided on the electrostatic chuck 31 while the deflection of the substrate S is suppressed, the substrate S is attracted to the electrostatic chuck 31 by the electrostatic attraction force.
  • the first support member 41 supports the peripheral edge of the substrate S at least either before or after the substrate S is attracted to the electrostatic chuck 31 as an attraction member.
  • the second support member 71 supports a position inside the periphery of the film-forming side surface of the substrate S before the substrate S is attracted to the electrostatic chuck 31 .
  • alignment marks (not shown) are provided on the substrate S and the mask M, respectively. Then, both marks are photographed by a camera C fixed to the chamber 10, and the amount of positional deviation between the two is determined. Then, the horizontal position of at least one of the substrate S and the mask M is adjusted so that these positional deviations are eliminated (usually, the amount of positional deviation falls within a threshold value). Furthermore, in order to achieve highly accurate alignment in a short time, it is common to perform rough alignment, which roughly aligns the objects, and fine alignment, which performs highly accurate alignment.
  • a camera C with a low resolution but a wide field of view is used, and in fine alignment, a camera C with a narrow field of view but with a high resolution is used. Furthermore, as for the alignment marks mentioned above, separate marks are usually used for rough alignment and fine alignment.
  • the control device 90 determines the amount of positional deviation between the substrate S and the mask M based on the photographic information obtained from the camera C. Thereafter, the electrostatic chuck 31 and the substrate S are lifted together by the first lifting mechanism 30, and the substrate S is slightly separated from the mask M (see FIG. 7). In this state, rough alignment is performed. That is, based on the amount of positional deviation, in the case of this embodiment, the mask adjustment mechanism 50 adjusts the mask stand 54 in the horizontal direction (X, Y, ⁇ directions), so that the substrate S and the mask M rough alignment is performed.
  • the electrostatic chuck 31 and the substrate S are lowered together again by the first elevating mechanism 30, so that the substrate S is in contact with the mask M.
  • fine alignment is performed in the same order as rough alignment. Generally, fine alignment is repeated until the amount of positional deviation between the substrate S and the mask M falls within a threshold value range.
  • the substrate S and the mask M are brought into contact with each other, and after determining the amount of positional deviation between them, they are separated and rough alignment and fine alignment are performed.
  • the electrostatic chuck 31 and the substrate S are lowered together by the first elevating mechanism 30, the substrate S and the mask M are slightly separated, and the amount of positional deviation between them is determined, and then the rough Alignment and fine alignment can also be performed.
  • the magnetic adsorption member 61 is lowered by the fourth elevating mechanism 60. Thereby, the mask M is attracted to the magnetic attraction member 61 via the substrate S and the electrostatic chuck 31. As a result, the substrate S and the mask M are fixed in contact with each other (see FIG. 8). Thereafter, a thin film having a desired pattern (openings) formed in the mask M is formed on the surface (film forming surface) of the substrate S by the film forming source 20 . In this way, the film forming step of forming a film is performed after the adsorption step.
  • the "portion extending along the film formation side surface of the substrate S" in the second support member 71 is rotated about the shaft member 72. By doing so, a retraction step of moving the second support member 71 to the retraction position is performed.
  • FIG. 9(a) shows an overall view of the organic EL display device 150
  • FIG. 9(b) shows a cross-sectional structure of one pixel.
  • each light emitting element has a structure including an organic layer sandwiched between a pair of electrodes.
  • the pixel herein refers to the smallest unit that can display a desired color in the display area 151.
  • a pixel 152 is configured by a combination of a first light emitting element 152R, a second light emitting element 152G, and a third light emitting element 152B that emit different light emissions.
  • the pixel 152 is often composed of a combination of a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element, but may also be a combination of a yellow light emitting element, a cyan light emitting element, and a white light emitting element. There are no restrictions.
  • FIG. 9(b) is a schematic partial cross-sectional view taken along line AB in FIG. 9(a).
  • the pixel 152 is composed of a plurality of light emitting elements, and each light emitting element is provided with a first electrode (anode) 154, a hole transport layer 155, one of the light emitting layers 156R, 156G, and 156B, and an electron transport layer on a substrate 153. It has a layer 157 and a second electrode (cathode) 158.
  • the hole transport layer 155, the light emitting layers 156R, 156G, and 156B, and the electron transport layer 157 correspond to organic layers.
  • the light-emitting layer 156R is an organic EL layer that emits red
  • the light-emitting layer 156G is an organic EL layer that emits green
  • the light-emitting layer 156B is an organic EL layer that emits blue.
  • the light-emitting layers 156R, 156G, and 156B are formed in patterns corresponding to light-emitting elements (sometimes referred to as organic EL elements) that emit red, green, and blue, respectively.
  • the first electrode 154 is formed separately for each light emitting element.
  • the hole transport layer 155, the electron transport layer 157, and the second electrode 158 may be formed in common for the plurality of light emitting elements 152R, 152G, and 152B, or may be formed for each light emitting element.
  • an insulating layer 159 is provided between the first electrodes 154 in order to prevent the first electrodes 154 and the second electrodes 158 from shorting due to foreign matter.
  • a protective layer 140 is provided to protect the organic EL element from moisture and oxygen.
  • the hole transport layer 155 and the electron transport layer 157 are shown as one layer, but depending on the structure of the organic EL display element, they may be formed as multiple layers including a hole blocking layer and an electron blocking layer. may be formed. Further, between the first electrode 154 and the hole transport layer 155, a positive hole having an energy band structure that allows holes to be smoothly injected from the first electrode 154 to the hole transport layer 155 is provided. A hole injection layer can also be formed. Similarly, an electron injection layer may also be formed between the second electrode 158 and the electron transport layer 157.
  • a substrate 153 on which a circuit (not shown) for driving an organic EL display device and a first electrode 154 are formed is prepared.
  • Acrylic resin is formed by spin coating on the substrate 153 on which the first electrode 154 is formed, and the acrylic resin is patterned by lithography so that an opening is formed in the part where the first electrode 154 is formed, and an insulating layer is formed. Form 159. This opening corresponds to the light emitting region where the light emitting element actually emits light.
  • the substrate 153 on which the insulating layer 159 has been patterned is carried into a first organic material film forming apparatus, the substrate is held by a substrate support stand and an electrostatic chuck, and the hole transport layer 155 is transferred to the first electrode 154 in the display area. Deposit as a common layer on top of.
  • the hole transport layer 155 is formed by vacuum deposition. In reality, the hole transport layer 155 is formed to have a larger size than the display area 151, so a high-definition mask is not required.
  • the substrate 153 on which up to the hole transport layer 155 has been formed is carried into a second organic material film forming apparatus and held by a substrate support and an electrostatic chuck.
  • the substrate and the mask are aligned, the substrate is placed on the mask, and a light-emitting layer 156R that emits red light is formed on a portion of the substrate 153 where an element that emits red light is to be arranged.
  • a light-emitting layer 156G that emits green light is formed by the third organic material film-forming device, and a light-emitting layer 156B that emits blue light is further formed by the fourth organic material film-forming device.
  • the electron transport layer 157 is formed over the entire display area 151 using a fifth film forming apparatus.
  • the electron transport layer 157 is formed as a layer common to the three color light emitting layers 156R, 156G, and 156B.
  • the second electrode 158 is formed by moving the substrate on which the electron transport layer 157 has been formed using a metal vapor deposition material film forming apparatus.
  • the protective layer 140 is formed by moving to a plasma CVD apparatus, and the organic EL display device 150 is completed.
  • the substrate 153 on which the insulating layer 159 has been patterned is exposed to an atmosphere containing moisture or oxygen from the time the substrate 153 on which the insulating layer 159 has been patterned is carried into the film forming apparatus until the film forming of the protective layer 140 is completed, the light emitting layer made of the organic EL material may There is a risk of deterioration due to moisture and oxygen. Therefore, in this embodiment, substrates are carried in and out between film forming apparatuses under a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere.
  • Film forming apparatus 10 Chamber 11: Base member 12: Support plate 20: Film forming source 30: First elevating mechanism 31: Electrostatic chuck 31a: Electrode 32: Holding member 32a: Elevating plate 33: Shaft member 34: Drive source 40: Second lifting mechanism 41: First support member 42: Shaft member 43: Drive source 50: Mask adjustment mechanism 51: Support column 52: Mask stand holder 53: Coil box for magnetic generation 54: Mask stand 55: Magnet 56: Support member 57: Shaft member 58: Drive source 60: Fourth elevating mechanism 61: Magnetic attraction member 62: Holding member 63: Drive source 70: Swivel elevating mechanism 71: Second support member 72: Shaft Member 73: Drive source 80: Hand part 90: Control device C: Camera M: Mask S: Substrate

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Abstract

基板Sの成膜側の面とは反対側の面を吸着する静電チャック31と、静電チャック31に対する基板Sの吸着の前及び後のすくなくともいずれかに、基板Sの周縁を支持する第1の支持部材41と、基板Sの成膜側の面に沿って伸びた部分を含み、基板Sの成膜側の面を支持する第2の支持部材71と、基板Sの成膜側の面に垂直な方向に沿う軸部材72を中心に、第2の支持部材71の前記伸びた部分を旋回させる旋回昇降機構70と、を備えることを特徴とする。

Description

成膜装置、成膜装置の駆動方法、及び成膜方法
 本発明は、成膜装置、成膜装置の駆動方法、及び成膜方法に関する。
 従来、成膜装置において、基板の成膜側の面とは反対側の面を吸着する吸着部材を備える技術が知られている。
特開2019-99910号公報
 近年、基板の大判化が進んでおり、吸着部材に基板を吸着する前の状態において、基板が大きく撓んでいると、吸着部材に対して基板を適切に吸着するのが難しいことがある。
 本発明の成膜装置は、
 基板の成膜側の面とは反対側の面を吸着する吸着部材と、
 前記吸着部材に対する前記基板の吸着の前及び後のすくなくともいずれかに、前記基板の周縁を支持する第1の支持部材と、
 前記基板の成膜側の面に沿って伸びた部分を含み、前記基板の成膜側の面を支持する第2の支持部材と、
 前記基板の成膜側の面に垂直な方向に沿う軸軸を中心に、前記第2の支持部材の前記伸びた部分を旋回させる駆動部と、
 を備えることを特徴とする。
 以上説明したように、本発明によれば、吸着部材に対して、基板を安定した状態で吸着させることができる。
成膜装置の概略構成図。 成膜装置の要部の動作説明図。 成膜装置の要部の動作説明図。 成膜装置の要部の動作説明図。 成膜装置の要部の動作説明図。 成膜装置の要部の動作説明図。 成膜装置の要部の動作説明図。 成膜装置の要部の動作説明図。 有機EL表示装置の説明図。
 以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。
 (実施例)
 図1~図8を参照して、本発明の実施例に係る成膜装置について説明する。なお、図1~4、及び図6~8においては、各部材の動作を分かり易くするために、一体的に動作する部材について同種のハッチングを付している。これらの図においては、各部材を断面的に示しているが、各部材については、紙面の手前側と奥側の異なった位置に配され得るため、ハッチングが付されているからと言って、必ずしも断面を示したものではない。
 <成膜装置の構成>
 特に、図1を参照して、成膜装置1の全体構成について説明する。図1は成膜装置全体の概略構成図である。成膜装置1は、チャンバ10と、チャンバ10内に備えられる成膜源20とを備えている。チャンバ10内は、真空雰囲気、又は、不活性ガス雰囲気に維持可能に構成される。成膜源20としては、成膜材料を蒸発又は昇華させる蒸発源の他、スパッタリングによって成膜を行うためのスパッタリングカソードなどを採用することができる。
 チャンバ10の上部には、成膜対象である基板Sと、基板Sに対して所望のパターンの薄膜を形成するために基板Sの成膜側の面に配されるマスクMとを位置合わせするための各種機構が備えられている。なお、本実施例では、成膜源20が配されたチャンバ10に、この各種機構が備えられる構成を示すが、基板SとマスクMとを位置合わせするためのチャンバと成膜源が備えられるチャンバとを別々に設ける構成を採用してもよい。この場合には、位置合わせ用のチャンバ内において、基板SとマスクMが位置合わせされた後に、成膜源を備えるチャンバに、これら基板SとマスクMが搬送されて成膜が施される。
 以下、基板SとマスクMとを位置合わせするための各種機構について説明する。チャンバ10の天井部には、各種機構を支持するためのベース部材11及び支持プレート12が固定されている。
 ベース部材11には、吸着部材としての静電チャック31を鉛直方向に昇降させる第1の昇降機構30が取り付けられている。この第1の昇降機構30は、静電チャック31を保持する保持部材32と、保持部材32を昇降させるための軸部材33と、軸部材33を昇降させる駆動源34とを備えている。保持部材32は、鉛直方向に垂直な昇降プレート32aを備えている。昇降機構の具体的な構成については、ボールネジ機構など各種公知技術を採用し得るので、その詳細な説明は省略する。静電チャック31は、内部に電極31aを有しており、電極31aに電圧が印加されることで静電吸着力を生ずるように構成されている。なお、静電吸着力を生じさせる方式としては、クーロン力タイプ、ジョンソン・ラーベック力タイプ、及びグラジエント力タイプなど、各種公知の方式を採用し得る。この静電チャック31によって、基板Sの成膜側の面とは反対側の面が吸着されて、基板Sは保持される。
 第1の昇降機構30における保持部材32の昇降プレート32aには、基板Sを鉛直方向に昇降させる第2の昇降機構(昇降部)40が設けられている。この第2の昇降機構40は、基板Sの成膜側の面の周縁を支持する第1の支持部材41と、第1の支持部材41を昇降させるための軸部材42と、軸部材42を昇降させる駆動源43とを備えている。昇降機構の具体的な構成については、ボールネジ機構など各種公知技術を採用し得るので、その詳細な説明は省略する。第2の昇降機構40を動作させない状態で、第1の昇降機構30により昇降プレート32aを昇降させると、静電チャック31と基板Sは一体的に昇降する。一方、第2の昇降機構40を動作させることで、静電チャック31に対して、基板Sを相対的に昇降させることができる。
 また、成膜装置1は、マスクMの位置を調整するマスク駆動部としてのマスク調整機構50を備えている。このマスク調整機構50は、チャンバ10の天井部に固定された支柱部51と、支柱部51の下端に設けられたマスク台受け部52と、支柱部51に固定された磁気発生用コイルボックス53とを備えている。マスクMを保持するマスク保持部としてのマスク台54の周縁には磁石55が設けられている。この磁石55が、マスク台受け部52と磁気発生用コイルボックス53との間の隙間に配されるようにマスク台54は配置される。そして、磁気発生用コイルボックス53による磁界が制御されることで、マスク台54は磁気浮上によって浮いた状態で、水平方向の位置が調整される。すなわち、鉛直方向に対して垂直かつ互いに直交する方向をX,Y方向とし、鉛直方向を中心に回転する方向をθ方向とすると、磁気発生用コイルボックス53による磁界の制御を行うことで、マスク台54をX,Y,θ方向に位置調整することができる。
 マスク調整機構50は、マスクMを昇降させる第3の昇降機構も有している。この第3の昇降機構は、チャンバ10の天井部に固定された支持プレート12に取り付けられており、マスクMを支持する支持部材56と、支持部材56を昇降させるための軸部材57と、軸部材57を昇降させる駆動源58とを備えている。昇降機構の具体的な構成については、ボールネジ機構など各種公知技術を採用し得るので、その詳細な説明は省略する。このマスク昇降機構は、チャンバ10内に搬送されたマスクMを受け取って、マスクMをマスク台54に載置するために用いられる。図1においては、マスク台54にマスクMが載置された状態を示している。
 また、ベース部材11には、基板SとマスクMとの位置合わせを行った後に、基板Sと静電チャック31を介してマスクMを磁力によって吸着する磁気吸着部材61を鉛直方向に昇降させる第4の昇降機構60が取り付けられている。この第4の昇降機構60は、磁気吸着部材61を保持する保持部材62と、保持部材62を昇降させる駆動源63とを備えている。昇降機構の具体的な構成については、ボールネジ機構など各種公知技術を採用し得るので、その詳細な説明は省略する。
 更に、本実施例においては、基板Sの成膜側の面のうち周縁よりも内側の位置を支持する第2の支持部材71を旋回させ、かつ第2の支持部材71を昇降させることのできる駆動部としての旋回昇降機構70を備えている。この旋回昇降機構70は、チャンバ10の天井部に固定された支持プレート12に取り付けられている。そして、この旋回昇降機構70は、第2の支持部材71と、第2の支持部材71を旋回させ、かつ昇降させるための軸部材72と、軸部材72を回転かつ昇降可能な駆動源73とを備えている。なお、旋回昇降機構の具体的な構成については、モータなどによる公知の回転機構と、ボールネジ機構による昇降機構との組み合わせなど各種公知技術を採用し得るので、その詳細な説明は省略する。また、本実施例に係る第2の支持部材71は、軸部材72の先端から基板Sの成膜側の面に沿って伸びる部分(水平方向に伸びる部分)を含み、その先端から鉛直方向に伸びる部分とを備えている。この鉛直方向に伸びる部分の先端が基板Sに当たることで基板Sの成膜側の面を支持することができる。また、軸部材72は、基板Sの成膜側の面に垂直な方向に沿うように構成されている。旋回昇降機構70によって、この軸部材72を中心に、第2の支持部材71における「基板Sの成膜側の面に沿って伸びる部分」が旋回する。基板Sへの接触部位は、成膜領域間の境界部分など、成膜されない部分にするのが望ましい。なお、第2の支持部材71の形状は、必ずしも、このような形状に限定されることはない。また、本実施例では、第2の支持部材71が2か所に設けられる構成を示すが、第2の支持部材71の個数は限定されるものではない。
 また、成膜装置1は、成膜源20、及び上記の各種機構等の動作を制御するための制御装置90も備えている。各種装置を制御するための制御装置は公知技術であるので、詳細な説明は省略するが、制御装置90は、CPU等のプロセッサ、半導体メモリやハードディスクなどの記憶デバイス、入出力インタフェースを備えている。
 <成膜装置における基板とマスクとの位置合わせまでの動作>
 特に、図2~8を参照して、成膜装置1における基板とマスクとの位置合わせまでの動作(成膜装置の駆動方法)について説明する。図2~4、及び図6~8は、図1のうち、チャンバ10の天井部付近の各種機構が設けられた部分を示したものである。図5は、基板S、第1の支持部材41及び旋回昇降機構70について、上方から見た位置関係を動作順に示したものである。
 まず、チャンバ10内にマスクMが搬送されて、第3の昇降機構によって、マスク台54にマスクMが載置される。そして、搬送ロボットのハンド部80によって、基板Sがチャンバ10内に搬送され、第2の昇降機構40における第1の支持部材41に基板Sが載置される(図5(a)参照)。これにより、第1の支持部材41によって、基板Sの成膜側の面の周縁が支持される(図2及び図5(b)参照)。以上が支持工程である。このとき、基板Sは、自重によって、その中央が鉛直方向下向きに湾曲するように撓んだ状態となる。なお、この一連の動作の期間中においては、旋回昇降機構70によって、第2の支持部材71は、基板Sの昇降動作を妨げない位置に移動している(図2及び図5(a)(b)参照)。
 支持工程の後に、第1の支持部材41に支持された基板Sの移動を妨げない位置に第2の支持部材71を移動させた状態で、第1の支持部材41に支持された基板Sを静電チャック31に近づける接近工程が行われる。本実施例においては、第2の昇降機構40によって、第1の支持部材41に支持された基板Sが上昇し、基板Sの周縁は静電チャック31に接した状態となる。この接近工程の後に、基板Sの成膜側の面に垂直な方向に沿う軸部材72を中心に、第2の支持部材71における「基板Sの成膜側の面に沿って伸びる部分」を旋回させることで、基板Sを支持する位置に第2の支持部材71を移動させる旋回工程が行われる。つまり、旋回昇降機構70によって、第2の支持部材71が旋回して、基板Sを支持する部位が基板Sの中央(周縁よりも内側の位置)の直下に移動する(図3参照)。その後、旋回昇降機構70によって、第2の支持部材71が上昇して基板Sの中央に接した状態となる(図4及び図5(c)参照)。つまり、第2の支持部材71における基板Sを支持する部位が、基板Sの成膜側の面のうち周縁よりも内側の位置において基板Sを支持する。このように、旋回工程は、さらに、第2の支持部材71を昇降させる工程を含む。以上により、基板Sの中央が第2の支持部材71によって持ち上げられるため、基板Sの撓みが抑制された状態となる。なお、「基板Sの成膜側の面のうち周縁よりも内側の位置」とは、基板Sの重心(中心)に限られることはなく、基板の中央(周縁を除く領域)の位置であることを意味する。
 そして、旋回工程の後に、静電チャック31によって基板Sを吸着する吸着工程が行われる。すなわち、基板Sの撓みが抑制された状態で、静電チャック31に設けられた電極31aに電圧が印加されることで、基板Sは静電吸着力によって、静電チャック31に吸着される。このように、第1の支持部材41は、吸着部材としての静電チャック31に対する基板Sの吸着の前及び後のすくなくともいずれかに、基板Sの周縁を支持する。また、第2の支持部材71は、静電チャック31に対する基板Sの吸着前の際に、基板Sの成膜側の面のうち周縁よりも内側の位置を支持する。そして、基板Sが静電チャック31に吸着された後、基板SとマスクMとの位置合わせを行うためのアライメント動作が行われる。
 基板SとマスクMを位置合わせするアライメント動作に関しては、各種公知の方法を採用し得るが、ここでは代表的な一例を説明する。一般的に、アライメントを行うために、基板SとマスクMにはそれぞれアライメント用のマーク(不図示)が設けられる。そして、チャンバ10に固定されたカメラCによって、両者のマークが撮影されて、両者の位置ずれ量が判定される。そして、これらの位置ずれがなくなる(通常は、位置ずれ量が閾値内に収まる)ように、基板S及びマスクMのうちの少なくともいずれか一方の水平方向の位置が調整される。また、短時間で高精度なアライメントを実現するために、大まかに位置合わせを行うラフアライメントと、高精度に位置合わせを行うファインアライメントがなされるのが一般的である。ラフアライメントにおいては、低解像だが広視野のカメラCが用いられ、ファインアライメントにおいては、狭視野だが高解像のカメラCが用いられる。また、上記のアライメント用のマークも、通常、ラフアライメント用とファインアライメント用に別々のマークが用いられる。
 具体的には、静電チャック31に基板Sが吸着された後に、第1の昇降機構30によって、静電チャック31と基板Sが一体的に下降して、基板SとマスクMが接した状態となる(図6参照)。この状態で、カメラCから得られた撮影情報によって、制御装置90は基板SとマスクMの位置ずれ量を判定する。その後、第1の昇降機構30によって、静電チャック31と基板Sが一体的に上昇して、基板SがマスクMから僅かに離れた状態となる(図7参照)。この状態で、ラフアライメントがなされる。すなわち、位置ずれ量に基づいて、本実施例の場合には、マスク調整機構50により、マスク台54の水平方向(X,Y,θ方向)の調整がなされることで、基板SとマスクMのラフアライメントが行われる。
 ラフアライメントが行われた後に、再び、第1の昇降機構30によって、静電チャック31と基板Sが一体的に下降して、基板SがマスクMに接した状態となる。その後、ラフアライメントと同様の順序でファインアライメントが行われる。一般的には、基板SとマスクMとの位置ずれ量が閾値の範囲内になるまでファインアライメントが繰り返される。なお、ここでは、基板SとマスクMとを接触させた状態で、これらの位置ずれ量を判定した後に、これらを離間させてラフアライメント及びファインアライメントを行う場合を説明した。しかしながら、第1の昇降機構30によって、静電チャック31と基板Sを一体的に下降させて、基板SとマスクMとを僅かに離れた状態として、これらの位置ずれ量を判定し、そのままラフアライメント及びファインアライメントを行うこともできる。
 ファインアライメントが終了した後、第4の昇降機構60によって磁気吸着部材61が下降する。これにより、マスクMが基板S及び静電チャック31を介して磁気吸着部材61に吸着される。これにより、基板SとマスクMとが接した状態で固定された状態となる(図8参照)。その後、成膜源20によって、基板Sの表面(成膜面)上に、マスクMに形成された所望のパターン(開口部)の薄膜が形成される。このように、吸着工程の後に成膜を行う成膜工程が行われる。なお、吸着工程の後であって、成膜工程を開始する前に、軸部材72を中心に、第2の支持部材71における「基板Sの成膜側の面に沿って伸びる部分」を旋回させることで、退避位置に第2の支持部材71を移動させる退避工程が行われる。
  <電子デバイスの製造方法>
 次に、本実施例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表示装置の構成を示し、有機EL表示装置の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9(a)は有機EL表示装置150の全体図、図9(b)は1画素の断面構造を表している。
 図9(a)に示すように、有機EL表示装置150の表示領域151には、発光素子を複数備える画素152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151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。本実施例に係る有機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152R、第2発光素子152G、第3発光素子152Bの組み合わせにより画素152が構成されている。画素152は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組み合わ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9(b)は、図9(a)のA-B線における部分断面模式図である。画素152は、複数の発光素子からなり、各発光素子は、基板153上に、第1電極(陽極)154と、正孔輸送層155と、発光層156R、156G、156Bのいずれかと、電子輸送層157と、第2電極(陰極)158と、を有している。これらのうち、正孔輸送層155、発光層156R、156G、156B、電子輸送層157が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層156Rは赤色を発する有機EL層、発光層156Gは緑色を発する有機EL層、発光層156Bは青色を発する有機EL層である。発光層156R、156G、156B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154は、発光素子毎に分離して形成されている。正孔輸送層155と電子輸送層157と第2電極158は、複数の発光素子152R、152G、152Bで共通に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154と第2電極158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154間に絶縁層159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140が設けられている。
 図9(b)では正孔輸送層155や電子輸送層157は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は、正孔ブロック層や電子ブロック層を備える複数の層で形成されてもよい。また、第1電極154と正孔輸送層155との間には第1電極154から正孔輸送層155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158と電子輸送層157の間にも電子注入層が形成することもできる。
 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154が形成された基板153を準備する。
 第1電極154が形成された基板153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154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159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159がパターニングされた基板153を第1の有機材料成膜装置に搬入し、基板支持台及び静電チャックにて基板を保持し、正孔輸送層155を、表示領域の第1電極154の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層155は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層155は表示領域151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155までが形成された基板153を第2の有機材料成膜装置に搬入し、基板支持台及び静電チャックで保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板153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156Rを成膜する。
 発光層156R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156G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156Bを成膜する。発光層156R、156G、156Bの成膜が完了した後、第5の成膜装置により表示領域151の全体に電子輸送層157を成膜する。電子輸送層157は、3色の発光層156R、156G、156Bに共通の層として形成される。
 電子輸送層157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158を成膜する。
 その後プラズマCVD装置に移動して保護層140を成膜して、有機EL表示装置150が完成する。
 絶縁層159がパターニングされた基板153を成膜装置に搬入してから保護層140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、本実施例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。
 <本実施例に係る成膜装置の優れた点>
 本実施例に係る成膜装置1によれば、第2の支持部材71を設けたことで、静電チャック31に基板Sが吸着される前の状態で、基板Sの撓みを抑制することができる。これにより、静電チャック31に対して、基板Sを安定した状態で吸着させることができる。すなわち、基板Sが、波打ったり一部が変形したりした状態で静電チャック31に吸着してしまうことを抑制することができる。
  1:成膜装置 10:チャンバ 11:ベース部材 12:支持プレート 20:成膜源 30:第1の昇降機構 31:静電チャック 31a:電極 32:保持部材 32a:昇降プレート 33:軸部材 34:駆動源 40:第2の昇降機構 41:第1の支持部材 42:軸部材 43:駆動源 50:マスク調整機構 51:支柱部 52:マスク台受け部 53:磁気発生用コイルボックス 54:マスク台 55:磁石 56:支持部材 57:軸部材 58:駆動源 60:第4の昇降機構 61:磁気吸着部材 62:保持部材 63:駆動源 70:旋回昇降機構 71:第2の支持部材 72:軸部材 73:駆動源 80:ハンド部 90:制御装置 C:カメラ M:マスク S:基板

Claims (10)

  1.  基板の成膜側の面とは反対側の面を吸着する吸着部材と、
     前記吸着部材に対する前記基板の吸着の前及び後のすくなくともいずれかに、前記基板の周縁を支持する第1の支持部材と、
     前記基板の成膜側の面に沿って伸びた部分を含み、前記基板の成膜側の面を支持する第2の支持部材と、
     前記基板の成膜側の面に垂直な方向に沿う軸を中心に、前記第2の支持部材の前記伸びた部分を旋回させる駆動部と、
     を備えることを特徴とする成膜装置。
  2.  前記駆動部は、前記第2の支持部材を昇降させることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  3.  前記第1の支持部材を昇降させる昇降部を備え、
     前記駆動部は、前記昇降部による前記第1の支持部材の昇降時には、前記基板の移動を妨げない位置に前記第2の支持部材を移動させ、前記吸着部材による前記基板を吸着する前に前記基板を支持する位置に前記第2の支持部材を移動させることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  4.  前記吸着部材は、内部に電極を有しており、前記電極に電圧が印加されることで静電吸着力を生ずるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  5.  マスクを保持するマスク保持部と、
     前記マスク保持部を磁気浮上によって浮上した状態で移動させるマスク駆動部と、を備え、
     前記吸着部材が前記基板を吸着した状態で、前記マスク駆動部が前記マスク保持部を移動させることで、前記基板と前記マスクとのアライメントを行うことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
  6.  前記吸着部材により吸着された基板に対して、薄膜を形成する成膜源を備えることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載の成膜装置。
  7.  基板の成膜側の面とは反対側の面を吸着する吸着部材と、
     前記基板の周縁を支持する第1の支持部材と、
     前記基板の成膜側の面に沿って伸びる部分を含み、前記基板の成膜側の面を支持する第2の支持部材と、
     を備えた成膜装置の駆動方法であって、
     前記第1の支持部材が前記基板の周縁を支持する支持工程と、
     前記支持工程の後に、前記第1の支持部材に支持された前記基板の移動を妨げない位置に前記第2の支持部材を移動させた状態で、前記第1の支持部材に支持された前記基板を前記吸着部材に近づける接近工程と、
     前記接近工程の後に、前記基板の成膜側の面に垂直な方向に沿う軸を中心に、前記第2の支持部材の前記伸びた部分を旋回させることで、前記基板を支持する位置に前記第2の支持部材を移動させる旋回工程と、
     前記旋回工程の後に、前記吸着部材によって前記基板を吸着する吸着工程と、
     前記吸着工程の後に成膜を行う成膜工程と、を有する
     ことを特徴とする成膜装置の駆動方法。
  8.  前記旋回工程は、さらに、前記第2の支持部材を昇降させる工程を含むことを特徴とする請求項7に記載の成膜装置の駆動方法。
  9.  前記吸着工程の後であって、前記成膜工程を開始する前に、前記軸を中心に、前記第2の支持部材の前記伸びた部分を旋回させることで、退避位置に前記第2の支持部材を移動させる退避工程を有することを特徴とする請求項7に記載の成膜装置の駆動方法。
  10.  請求項7~9のいずれか一つに記載された成膜装置の駆動方法を用いて、基板に成膜を行うことを特徴とする成膜方法。
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