JP2024073943A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率を大きく低下させることなく、膜厚を測定可能な技術を提供する。【解決手段】チャンバ内において支持手段に支持された基板に、マスクを介して蒸着物質を放出し、該基板に膜を成膜する蒸着手段を備えた成膜装置であって、前記基板が前記支持手段に支持された状態で、前記基板に成膜された膜の膜厚を測定する膜厚測定手段を備え、前記蒸着手段は、前記基板の第一の領域に前記マスクを重ねた状態で前記基板に膜を成膜し、前記蒸着手段は、前記基板が前記チャンバ内にある状態のまま、前記基板の第二の領域に前記マスクが重なるように前記マスクと前記基板とが相対的に移動された後に、前記基板に膜を成膜し、前記膜厚測定手段は、前記第一の領域の成膜後、前記第二の領域の成膜完了までに、前記第一の領域の膜厚を測定する。【選択図】図２

Description

本発明は基板の成膜技術に関する。

有機ＥＬディスプレイ等の製造においては、マスクを用いて基板上に蒸着物質が成膜される。製造装置の一例として、特許文献１には、蒸着室と検査室とを備えたクラスタ型の製造装置が開示されている。蒸着室で基板に成膜を行った後、基板を検査室に搬送して膜厚が測定される。測定結果はその後の成膜条件に反映される。また、基板の大型化に伴い、基板全面の成膜を同時に行うことが困難な場合がある。特許文献２には、基板の複数の領域毎に成膜を行うこと装置が開示されている。

特開２００５－３２２６１２号公報 特開２０２１－１０２８１２号公報

特許文献１のように膜厚を測定することにより、その後の成膜における成膜条件を改善することができる。しかし、特許文献１の装置では、膜厚測定のために蒸着室から検査室に基板を搬送する必要があり、検査に要する時間が長くなって、製造効率が低下する。

本発明は、製造効率を大きく低下させることなく、膜厚を測定可能な技術を提供するものである。

本発明によれば、
チャンバ内において基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された前記基板に、マスクを介して蒸着物質を放出し、該基板に膜を成膜する蒸着手段と、
を備えた成膜装置であって、
前記基板が前記支持手段に支持された状態で、前記基板に成膜された膜の膜厚を測定する膜厚測定手段を備え、
前記蒸着手段は、前記基板の第一の領域に前記マスクを重ねた状態で前記基板に膜を成膜し、
前記蒸着手段は、前記基板が前記チャンバ内にある状態のまま、前記基板の第二の領域に前記マスクが重なるように前記マスクと前記基板とが相対的に移動された後に、前記基板に膜を成膜し、
前記膜厚測定手段は、前記第一の領域の成膜後、前記第二の領域の成膜完了までに、前記第一の領域の膜厚を測定する、
ことを特徴とする成膜装置が提供される。

本発明によれば、製造効率を大きく低下させることなく、膜厚を測定可能な技術を提供することができる。

電子デバイスの製造ラインの一部の模式図。 本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略図。 図２のIII－III線断面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）～（Ｄ）は別の成膜装置の動作説明図。 （Ａ）は有機ＥＬ表示装置の全体図、（Ｂ）は１画素の断面構造を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第一実施形態＞
＜電子デバイスの製造ライン＞
図１は、本発明の成膜装置が適用可能な電子デバイスの製造ラインの構成の一部を示す模式図である。図１の製造ラインは、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もので、基板１０１が成膜ブロック３０１に順次搬送され、基板１０１に有機ＥＬの成膜が行われる。

成膜ブロック３０１には、平面視で八角形の形状を有する搬送室３０２の周囲に、基板１０１に対する成膜処理が行われる複数の成膜室３０３ａ～３０３ｄと、使用前後のマスクが収納されるマスク格納室３０４、３０５とが配置されている。搬送室３０２には、基板１０１を搬送する搬送ロボット３０２ａが配置されている。搬送ロボット３０２ａは、基板１０１を保持するハンドと、ハンドを水平方向に移動する多関節アームとを含む。換言すれば、成膜ブロック３０１は、搬送ロボット３０２ａの周囲を取り囲むように複数の成膜室３０３ａ～３０３ｄが配置されたクラスタ型の成膜ユニットである。なお、成膜室３０３ａ～３０３ｄを総称する場合、或いは、区別しない場合は成膜室３０３と表記する。

基板１０１の搬送方向（矢印方向）で、成膜ブロック３０１の上流側、下流側には、それぞれ、バッファ室３０６、旋回室３０７、受渡室３０８が配置されている。製造過程において、各室は真空状態に維持される。なお、図１においては成膜ブロック３０１を１つしか図示していないが、本実施形態に係る製造ラインは複数の成膜ブロック３０１を有しており、複数の成膜ブロック３０１が、バッファ室３０６、旋回室３０７、受渡室３０８で構成される連結装置で連結された構成を有する。なお、連結装置の構成はこれに限定はされず、例えばバッファ室３０６又は受渡室３０８のみで構成されていてもよい。

搬送ロボット３０２ａは、上流側の受渡室３０８から搬送室３０２への基板１０１の搬入、成膜室３０３間での基板１０１の搬送、マスク格納室３０５と成膜室３０３との間でのマスクの搬送、及び、搬送室３０２から下流側のバッファ室３０６への基板１０１の搬出、を行う。

バッファ室３０６は、製造ラインの稼働状況に応じて基板１０１を一時的に格納するための室である。バッファ室３０６には、複数枚の基板１０１を基板１０１の被処理面（被成膜面）が重力方向下方を向く水平状態を保ったまま収納可能な多段構造の基板収納棚（カセットとも呼ばれる）と、基板１０１を搬入又は搬出する段を搬送位置に合わせるために基板収納棚を昇降させる昇降機構とが設けられる。これにより、バッファ室３０６には複数の基板１０１を一時的に収容し、滞留させることができる。

旋回室３０７は基板１０１の向きを変更する装置を備えている。本実施形態では、旋回室３０７は、旋回室３０７に設けられた搬送ロボットによって基板１０１の向きを１８０度回転させる。旋回室３０７に設けられた搬送ロボットは、バッファ室３０６で受け取った基板１０１を支持した状態で１８０度旋回し受渡室３０８に引き渡すことで、バッファ室３０６内と受渡室３０８とで基板の前端と後端が入れ替わる。これにより、成膜室３０３に基板１０１を搬入する際の向きが、各成膜ブロック３０１で同じ向きになるため、基板Ｓに対する成膜のスキャン方向やマスクの向きを各成膜ブロック３０１において一致させることができる。このような構成とすることで、各成膜ブロック３０１においてマスク格納室３０５にマスクを設置する向きを揃えることができ、マスクの管理が簡易化されユーザビリティを高めることができる。

製造ラインの制御系は、ホストコンピュータとしてライン全体を制御する上位装置３００と、各構成を制御する制御装置１０ａ～１０ｄ、３０９、３１０とを含み、これらは有線又は無線の通信回線３００ａを介して通信可能である。制御装置１０ａ～１０ｄは、成膜室３０３ａ～３０３ｄに対応して設けられ、後述する成膜装置１を制御する。なお、制御装置１０ａ～１０ｄを総称する場合、或いは、区別しない場合は制御装置１０と表記する。

制御装置３０９は搬送ロボット３０２ａを制御する。制御装置３１０は旋回室３０７の装置を制御する。上位装置３００は、基板１０１に関する情報や搬送タイミング等の指示を各制御装置１４、３０９、３１０に送信し、各制御装置１４、３０９、３１０は受信した指示に基づき各構成を制御する。

＜成膜装置＞
図２は本発明の一実施形態に係る成膜装置１の概略図であり、図３は図２のIII-III線に沿う断面図である。なお、各図において、矢印Ｘと矢印Ｙは互いに直交する水平方向を示し、矢印Ｚは垂直方向を示す。

成膜装置１は、マスク１０２を介して基板１０１に蒸着物質を成膜する装置であり、基板１０１に所定のパターンの蒸着物質の薄膜を形成する。成膜装置１で成膜が行われる基板１０１の材質は、ガラス、樹脂、金属等の材料を適宜選択可能である。特に本実施形態では、基板１０１は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されたガラス基板や半導体素子が形成されたシリコンウエハである。

蒸着物質としては、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物など）などの物質である。成膜装置１は、例えば表示装置（フラットパネルディスプレイなど）や薄膜太陽電池、有機光電変換素子（有機薄膜撮像素子）等の電子デバイスや、光学部材等を製造する製造装置に適用可能であり、特に、有機ＥＬパネルを製造する製造装置に適用可能である。以下の説明においては成膜装置１が真空蒸着によって基板１０１に成膜を行う例について説明するが、本発明はこれに限定はされず、スパッタやＣＶＤ等の各種成膜方法を適用可能である。

成膜装置１は、箱型の真空チャンバ２を有する。真空チャンバ２の内部空間は、真空雰囲気か、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されている。本実施形態では、真空チャンバ２は不図示の真空ポンプに接続されている。真空チャンバ２の側壁の一部には、開閉されるゲート２１が設けられている。搬送ロボット３０２ａはゲート２１を通過して真空チャンバ２内に基板１０１やマスク１０２を搬送する。

真空チャンバ２の内部空間には、基板１０１を水平姿勢で支持する基板支持プレート３が設けられている。本実施形態の場合、基板支持プレート３は静電チャックであり、その下面に静電気力により基板１０１を吸着し、保持する。基板支持プレート３上には冷却プレート４が固定されている。冷却プレート４は例えば水冷機構等を備えており、基板支持プレート３を介して成膜時に基板１０１を冷却する。

基板支持プレート３と冷却プレート４とは、支持部５ａを介してＺ方向に変位可能に磁石プレート５に吊り下げられている。磁石プレート５は、磁力によってマスク１０２を引き寄せるプレートである。成膜時に基板１０１は磁石プレート５とマスク１０２との間に磁力によって挟まれるので、基板１０１とマスク１０２の密着性を向上することができる。

成膜装置１は、搬送ロボット３０２ａのハンド部と基板支持プレート３との間で基板１０１を移載する２組の移載ユニット６を備える。２組の移載ユニット６は、Ｘ方向に離間して配置され、各移載ユニット６は基板１０１のＸ方向の各端部を支持する。

各移載ユニット６は、本実施形態の場合、複数の支持部材６ａと、複数の支持部材６ａを支持する梁部材６ｂと、梁部材６ｂを昇降する複数のアクチュエータ６ｃとを備える。アクチュエータ６ｃは例えば電動シリンダや、電動ボールねじ機構である。各アクチュエータ６ｃは同期的に駆動される。複数の支持部材６ａは、Ｙ方向に離間して配置されている。各支持部材６ａは、その下端部に爪部Ｆを備えている。基板１０１は、その周縁部が爪部Ｆ上に載置される。図２は搬送ロボット３０２ａのハンド部上に基板１０１が載置されている状態を示しており、図３は爪部Ｆ上に基板１０１が載置されている状態を示している。

真空チャンバ２の内部空間には、成膜ユニット７が配置されている。成膜ユニット７は、基板支持プレート３に支持された基板１０１に、マスク１０２を介して蒸着物質を放出し、基板１０１に膜を成膜する。成膜ユニット７は、上方が開放した直方体形状の支持体７０を備える。中空の支持体７０の上部の開口部の周縁には、マスク１０２を支持する支持台７０ａが一体に形成されている。マスク１０２は、その周縁部が支持台７０ａに載置される。支持体７０の側壁の一部には、搬送ロボット３０２ａがマスク１０２を支持台７０ａ上に搬入・搬出可能な開口部７０ｂが形成されている。

支持体７０内には、蒸着源７１が配置されている。蒸着源７１は、蒸着物資を上方に放出する。蒸着源７１の上方には蒸着物質の放出の規制と規制解除を行うシャッタ７２が配置されている。シャッタ７２はＸ１方向に移動可能に設けられており、不図示の開閉機構により開閉される。Ｘ１方向はＸ方向と平行である。図２及び図３はシャッタ７２が閉状態の場合を示しており、蒸着源７１からの蒸着物質の放出が規制される。蒸着源７１の周囲には、防着板７３が配置されている。また、支持体７０の側壁部は防着板を兼ねている。防着板７３及び支持体７０の側壁部は、蒸着物質が不必要な部位に付着することを防止する遮蔽部材として機能する。

本実施形態の成膜ユニット７は搬送ユニット７５によってＹ１方向に移動可能な移動式のユニットである。Ｙ１方向はＹ方向と平行である。搬送ユニット７５は、真空チャンバ２の底部に配置され、Ｘ方向に離間した一対のレール部材７６を備える。各レール部材７６はＹ方向に延設されている。搬送ユニット７５は、一対のレール部材７６上を移動するスライダ７７を備える。支持体７０はスライダ７７に搭載されている。スライダ７７は、不図示の駆動機構により、Ｙ１方向に移動される。駆動機構は、例えば、電動シリンダ、電動ボールねじ機構、電動ラック－ピニオン機構である。

本実施形態では、基板１０１上の複数の領域毎に膜を成膜する。一例として、図１に示すように、基板１０１上が領域１０１ａ、１０１ｂの２つ領域に区別される。成膜ユニット７は、２つ領域の一方に膜を成膜した後、移動して他方の領域にも膜を成膜する。このように基板１０１上の複数の領域毎に膜を成膜することで、比較的大型な基板に対して、相対的に小型で精度が高いマスク１０２を用いて成膜を行うことができる。

成膜装置１は、基板１０１とマスク１０２とのアライメントを行うアライメントユニット８を備える。アライメント装置８は、駆動機構８０と、複数の計測ユニットＳＲとを備える。駆動機構８０は、距離調整ユニット８１と、支持軸８２と、架台８３と、位置調整ユニット８４と、を備える。

距離調整ユニット８１は、支持軸８２をＺ方向に昇降する機構であり、例えば、電動シリンダや、電動ボールねじ機構を備える。支持軸８２の下端部には磁石プレート５が固定されており、支持軸８２の昇降によって、磁石プレート５を介して基板支持プレート３が昇降される。基板支持プレート３を昇降することで、基板１０１とマスク１０２との距離を調整し、基板支持プレート３に支持された基板１０１とマスク１０２とを基板１０１の厚み方向（Ｚ方向）に接近及び離隔（離間）させる。換言すれば、距離調整ユニット８１は、基板１０１とマスク１０２とを重ね合わせる方向に接近させたり、その逆方向に離隔させたりする。なお、距離調整ユニット８１によって調整する「距離」はいわゆる垂直距離（又は鉛直距離）であり、距離調整ユニット８１は、基板１０１の垂直位置を調整するユニットであるとも言える。距離調整ユニット８１は、架台８３を介して位置調整ユニット８４に搭載されている。

位置調整ユニット８４は、基板支持プレート３をＸ－Ｙ平面上で変位することにより、マスク１０２に対する基板１０１の相対位置を調整する。すなわち、位置調整ユニット８０は、マスク１０２と基板１０１の水平位置を調整するユニットであるとも言える。位置調整ユニット８０は、基板支持プレート６をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の軸周りの回転方向（θ方向）に変位することができる。

位置調整ユニット８４は、固定プレート８４ａと、可動プレート８４ｂとを備える。固定プレート８４ａと、可動プレート８４ｂは矩形の枠状のプレートであり、固定プレート８４ａは真空チャンバ２の上壁部２０上に固定されている。固定プレート８４ａと、可動プレート８４ｂとの間には、固定プレート８４ａに対して可動プレート８４ｂをＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の軸周りの回転方向に変位させるアクチュエータが設けられている。

可動プレート８４ｂ上には、フレーム状の架台８３が搭載されており、架台８３には距離調整ユニット８１が支持されている。可動プレート８４ｂが変位すると、架台８３及び距離調整ユニット８１が一体的に変位する。これにより基板１０１をＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の軸周りの回転方向に変位させることができる。上壁部２０には、支持軸８２、アクチュエータ６ｃの昇降軸等が通過する開口部が形成されている。これらの開口部は不図示のシール部材（ベローズ等）によってシールされ、真空チャンバ２内の気密性が維持される。

計測ユニットＳＲは、基板１０１とマスク１０２の位置ずれを計測する。本実施形態の計測ユニットＳＲは画像を撮像する撮像装置（カメラ）である。計測ユニットＳＲは、上壁部２０に配置され、真空チャンバ２内の画像を撮像可能である。基板１０１とマスク１０２にはそれぞれアライメントマーク（不図示）が形成されている。計測ユニットＳＲは、基板１０１とマスク１０２の各アライメントマークを撮影する。各アライメントマークの位置により基板１０１とマスク１０２との位置ずれ量を演算し、位置調整ユニット８４によって位置ずれ量を解消するように基板１０１とマスク１０２との相対位置を調整する。

膜厚測定ユニット９は、基板１０１に成膜された膜の膜厚を測定する。膜厚測定ユニット９は、測定器９０と測定器９０を移動するアクチュエータ９１とを備える。測定器９０は、発光素子Ｅ１と受光素子Ｅ２とを備えた光学式の測定器であり、発光素子Ｅ１から基板１０１の成膜面に光を照射し、受光素子Ｅ２でその反射光を受光する。反射光の受光強度によって膜厚を測定する。アクチュエータ９１は例えば電動シリンダであり、測定器９０をＸ方向に移動する。図２は測定器９０が待機位置に位置した状態を示している。待機位置は、測定器９０が支持体７０と干渉しない位置である。

制御装置１０は、成膜装置１の全体を制御する。制御装置１０は、処理部１１、記憶部１２、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）１３及び通信部１４を備える。処理部１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行して成膜装置１を制御する。記憶部１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶デバイスであり、処理部１１が実行するプログラムの他、各種の制御情報を記憶する。Ｉ／Ｏ１３は、処理部１１と外部デバイスとの間の信号を送受信するインタフェースである。通信部１４は通信回線を介して上位装置又は他の制御装置等と通信を行う通信デバイスである。

＜制御例＞
制御ユニット１０の処理部１１が実行する成膜装置１の制御例について説明する。図４（Ａ）～図１１（Ａ）は成膜装置１の動作説明図であり、基板１０１の搬入から、成膜完了までの例を示す。マスク１０２は事前に支持台７０ａに載置される。測定器９０は待機位置に位置している。

図４（Ａ）は基板１０１を真空チャンバ２内に搬入した状態を示す。基板１０１は搬送ロボット３０２ａにより基板支持プレート３の下方に搬送される。次に移載ユニット６によって搬送ロボット３０２ａから基板支持プレート３へ基板１０１を移載する。図４（Ｂ）はその動作を示している。支持部材６ａを上昇することにより、基板１０１の周縁が爪部Ｆに載置され、基板１０１は搬送ロボット３０２ａから上昇し、かつ、基板支持プレート３の下面（基板吸着面）に押し付けられる。基板支持プレート３の静電チャックを作動して基板１０１を吸着し、保持する。その後、爪部Ｆが邪魔にならないように、支持部材６ａが図５（Ａ）に示すように退避位置に降下される。

基板１０１の領域１０１ａに対する成膜の準備を行う。成膜ユニット７は蒸着源７１が領域１０１ａに対向する位置（図３の位置）に位置される。そして、アライメント動作を行う。図５（Ｂ）に示すように、距離調整ユニット８１により基板支持プレート３を降下させて基板１０１をマスク１０２に近づける。この段階では基板１０１とマスク１０２とはＺ方向に離間している。続いて、計測ユニットＳＲにより、基板１０１のアライメントマークとマスク１０２のアライメントマークの相対位置が計測される。計測結果（基板１０１とマスク１０２の位置ずれ量）が許容範囲内であればアライメント動作を終了する。計測結果が許容範囲外であれば、計測結果に基づいて位置ずれ量を許容範囲内に収めるための制御量（基板１０１の変位量）が設定される。

「位置ずれ量」とは、位置ずれの距離と方向（Ｘ、Ｙ、θ）で定義される。設定された制御量に基づいて、位置調整ユニット８０が作動される。これにより、基板支持プレート３がＸ－Ｙ平面上で変位され、マスク１０２に対する基板１０１の相対位置が調整される。

計測結果が許容範囲内であるか否かの判定は、例えば、アライメントマーク間の距離をそれぞれ算出し、その距離の平均値や二乗和を、予め設定された閾値と比較することで行うことができる。

相対位置の調整後、再度、計測ユニットＳＲにより、基板１０１のアライメントマークとマスク１０２のアライメントマークの相対位置が計測される。計測結果が許容範囲内であればアライメント動作を終了する。計測結果が許容範囲外であれば、マスク１０２に対する基板１０１の相対位置が再度調整される。以降、計測結果が許容範囲内となるまで、計測と相対位置調整が繰り返される。

次に、基板１０１をマスク１０２と重ね合わせる。図６（Ａ）はその動作を示している。距離調整ユニット８１により基板支持プレート３を降下させると、基板１０１はマスク１０２上に載置され、基板１０１の領域１０１ａがマスク１０２と接触する。磁石プレート５が冷却プレート４上に当接し、上から順に磁石プレート５、冷却プレート４、基板支持プレート３、基板１０１及びマスク１０２が密着した状態になる。磁石プレート５の磁力によりマスク１０２を引き寄せ、マスク１０２と基板１０１の領域１０１ａとを全体的に密着させることができる。

以上により成膜の準備が整い、次に図６（Ｂ）及び図７（Ａ）に示すように、シャッタ７２を開状態とし、蒸着源７１から蒸着物質７１ａを放出する。蒸着物質はマスク１０２を介して基板１０１に蒸着される。防着板７３や支持体７０の側壁部によって、蒸着物質の飛散範囲が制約され、特に、基板１０１の領域１０１ｂは、蒸着源７１に対して遮蔽される。したがって、現在の成膜対象ではない領域１０１ｂに蒸着物質が付着することを防止できる。

こうして領域１０１ａに対する成膜が完了すると、領域１０１ｂに対する成膜に移る。図８（Ａ）に示すように、シャッタ７２を閉状態とし、距離調整ユニット８１により基板支持プレート３を上昇し、基板１０１をマスク１０２から離間する。図７（Ｂ）に示すように搬送ユニット７５によって成膜ユニット７を、蒸着源７１が領域１０１ａに対向する位置（図３の位置）へＹ１方向に移動する。そして、アライメント動作を行う。

アライメント動作は、領域１０１ａの成膜の際と同様である。距離調整ユニット８１により基板支持プレート３を降下させて基板１０１をマスク１０２に近づける。この段階では基板１０１とマスク１０２とはＺ方向に離間している。続いて、図８（Ｂ）に示すように計測ユニットＳＲにより、基板１０１のアライメントマークとマスク１０２のアライメントマークの相対位置が計測される。計測結果が許容範囲内であればアライメント動作を終了する。計測結果が許容範囲外であれば、計測結果に基づいて位置ずれ量を許容範囲内に収めるための制御量が設定される。

設定された制御量に基づいて、位置調整ユニット８０が作動される。これにより、基板支持プレート３がＸ－Ｙ平面上で変位され、マスク１０２に対する基板１０１の相対位置が調整される。相対位置の調整後、再度、計測ユニットＳＲにより、基板１０１のアライメントマークとマスク１０２のアライメントマークの相対位置が計測される。計測結果が許容範囲内であればアライメント動作を終了する。計測結果が許容範囲外であれば、マスク１０２に対する基板１０１の相対位置が再度調整される。以降、計測結果が許容範囲内となるまで、計測と相対位置調整が繰り返される。

アライメント動作に並行して、膜厚測定ユニット９の動作が開始される。図８（Ｂ）に示すように、領域１０１ａに対向する測定位置に測定器９０が移動される。

次に、基板１０１をマスク１０２と重ね合わせる。図９（Ａ）、図１０（Ａ）はその動作を示している。距離調整ユニット８１により基板支持プレート３を降下させると、基板１０１はマスク１０２上に載置され、基板１０１の領域１０１ｂがマスク１０２と接触する。磁石プレート５が冷却プレート４上に当接し、上から順に磁石プレート５、冷却プレート４、基板支持プレート３、基板１０１及びマスク１０２が密着した状態になる。磁石プレート５の磁力によりマスク１０２を引き寄せ、マスク１０２と基板１０１の領域１０１ｂとを全体的に密着させることができる。

以上により成膜の準備が整い、次に図９（Ｂ）及び図１０（Ｂ）に示すように、シャッタ７２を開状態とし、蒸着源７１から蒸着物質７１ａを放出する。蒸着物質はマスク１０２を介して基板１０１に蒸着される。防着板７３や支持体７０の側壁部によって、蒸着物質の飛散範囲が制約され、特に、基板１０１の領域１０１ａは、蒸着源７１に対して遮蔽される。したがって、現在の成膜対象ではない領域１０１ａに蒸着物質が付着することを防止できる。

図１０（Ｂ）や図１１（Ａ）に示すように、基板１０１が基板支持プレート３に支持された様態で、領域１０１ｂの成膜中に、基板１０１の領域１０１ａに成膜された膜の膜厚を測定する。測定器９０をＸ方向に移動しつつ測定を行うことで、領域１０１ａの複数の位置の膜厚を測定できる。本実施形態では、測定器９０を、領域１０１ａのＸ方向の中央付近から端部にわたって移動し、膜厚をスキャンしている。測定器９０は膜厚の測定が完了すると待機位置に戻る。

膜厚の測定結果は、記憶部１２に保存され、別の基板１０１（例えば次に成膜の対象となる基板等）に対する成膜条件（例えば蒸着物質の放出時間による膜厚の制御等）の設定に用いることができる。成膜精度を向上できる。膜厚の測定結果は、上位装置３００を介して別の成膜室に配置された成膜装置１の制御ユニット１０に提供されて、その成膜装置１が製膜する基板１０１における成膜条件の設定に用いられてもよい。また、同じ基板１０１に対する異なる膜が成膜される場合、下層の膜の膜厚測定結果を上層の膜の成膜条件の設定に活用してもよい。

領域１０１ｂに対する成膜が完了すると、基板１０１全体の成膜が完了したことになる。その後、基板１０１は真空チャンバ２から搬出される。搬出の際には、移載ユニット６を利用して基板支持ユニット３から搬送ロボット３０２ａに基板１０１を移載し、搬送ロボット３０２ａによって真空チャンバ２外へ基板を搬送する。

以上のように本実施形態では、領域１０１ｂの成膜中に、成膜済みの領域１０１ａの膜の膜厚を測定するので、製造効率を大きく低下させることなく、膜厚を測定可能な技術を提供することができる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、領域１０１ｂの成膜中に、成膜済みの領域１０１ａの膜の膜厚を測定したが、領域１０１ａの膜の膜厚の測定は、領域１０１ａの成膜後、基板１０１の成膜完了までの任意の期間に行うことができる。

例えば、図１１（Ｂ）の例では、領域１０１ｂとマスク１０２とのアライメント中に、領域１０１ａの膜厚を測定している。この例の場合、領域１０１ｂの成膜開始前に領域１０１ａの膜厚の測定を終えることで、領域１０１ａの膜厚の測定結果を同じ基板１０１の領域１０１ｂの成膜条件の設定に活用することも可能である。

＜第三実施形態＞
第一実施形態では、２つの領域１０１ａ、１０１ｂを順次成膜する際、蒸着源７１（成膜ユニット７）を移動する方式としたが、基板１０１を移動する方式としてもよい。言い換えると、基板１０１とマスク１０２とを相対的に移動できればよい。図１２（Ａ）～図１２（Ｄ）は基板１０１を移動する方式を模式的に示す図である。図示の例では、領域１０１ｂを成膜し、その後、領域１０１ａを成膜する。基板１０１は不図示の基板支持機構により支持されている。

図１２（Ａ）は、領域１０１ｂを成膜する段階を示している。領域１０１ｂに蒸着源７１及びマスク１０２が対向するように基板１０１が配置され、領域１０１ｂとマスク１０２とのアライメントが行われる。その後、図１２（Ｂ）に示すように蒸着源７１から蒸着物質７１ａが放出され、領域１０１ｂが成膜される。マスク１０２の周囲には、防着板７８が配置され、基板１０１の領域１０１ａは、蒸着源７１に対して遮蔽される。したがって、現在の成膜対象ではない領域１０１ａに蒸着物質が付着することを防止できる。

領域１０１ｂに対する成膜が完了すると、図１２（Ｃ）に示すように領域１０１ａの成膜に移る。基板１０１は、領域１０１ｂに蒸着源７１及びマスク１０２が対向するように移動される。そして、領域１０１ａとマスク１０２とのアライメントが行われる。その後、図１２（Ｄ）に示すように蒸着源７１から蒸着物質７１ａが放出され、領域１０１ａが成膜される。基板１０１の領域１０１ｂは、防着板７８によって蒸着源７１に対して遮蔽される。したがって、現在の成膜対象ではない領域１０１ｂに蒸着物質が付着することを防止できる。領域１０１ａの成膜に並行して、領域１０１ｂの膜厚が測定器９０によって測定される。

以上のように本実施形態では、領域１０１ａの成膜中に、成膜済みの領域１０１ｂの膜の膜厚を測定するので、製造効率を大きく低下させることなく、膜厚を測定可能な技術を提供することができる。領域１０１ｂの膜厚測定のタイミングは、図１２（Ｃ）に示す基板１０１の移動のタイミングであってもよく、この場合、測定器９０を移動せず、その位置を固定した状態であっても、基板１０１が移動するので、測定器９０によって広範囲にわたって領域１０１ｂの膜厚の測定ができる。

＜第四実施形態＞
上記各実施形態では、基板１０１を２つの領域１０１ａ、１０１ｂに分けて成膜を行ったが、３つ以上の領域に分けて成膜を行ってもよい。この場合、１番目に成膜した領域を膜厚の測定対象としてもよいし、２番目以降に成膜した領域を膜厚の測定対象としてもよい。また、１番目に成膜した領域を膜厚の測定対象とする場合、測定のタイミングは、２番目の領域の成膜中であってもよいし、３番目以降の領域の成膜中であってもよい。

また、上記各実施形態では、基板１０１をＹ方向に２つの領域１０１ａ、１０１ｂに分けて成膜を行ったが、Ｘ方向に複数の領域に分けて成膜を行ってもよく、或いは、Ｘ方向とＹ方向の双方で複数の領域に分けて成膜を行ってもよい。

＜第五実施形態＞
第一実施形態では、領域１０１ａの膜厚の測定範囲を、領域１０１ａのＸ方向の中央付近から端部にわたる範囲としたが、これに限られず、より狭い範囲でもよいし広い範囲でもよい。広い範囲の場合、例えば、領域１０１ａのＸ方向の全域であってもよい。また、測定範囲は、Ｘ方向の範囲ではなくＹ方向の範囲であってもよい。或いは、Ｘ方向及びＹ方向の双方の範囲であってもよい。

＜第六実施形態＞
第一実施形態では、基板１０１を支持する機構として、静電チャックを有する基板支持プレート３を例示したが、基板１０１を支持する機構はこれに限られない。例えば、基板１０１の周縁部を機械的に挟持するクランプ形式であってもよい。或いは、基板１０１を下から支持し、基板１０１の支持機能に加えて搬送機能を有するローラであってもよい。

また、第一実施形態では、基板１０１とマスク１０２とのアライメントの際、基板１０１を変位してマスク１０２との相対位置調整を行ったが、マスク１０２を変位して基板１０１との相対位置調整を行う構成であってもよい。

＜第七実施形態：電子デバイスの製造方法＞
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。この例の場合、図１に例示した成膜ブロック３０１が、製造ライン上に、例えば、３か所、設けられる。

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図１３（Ａ）は有機ＥＬ表示装置５０の全体図、図１３（Ｂ）は１画素の断面構造を示す図である。

図１３（Ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置５０の表示領域５１には、発光素子を複数備える画素５２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５１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。カラー有機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５２Ｒ、第２発光素子５２Ｇ、第３発光素子５２Ｂの複数の副画素の組み合わせにより画素５２が構成されている。画素５２は、赤色（Ｒ）発光素子と緑色（Ｇ）発光素子と青色（Ｂ）発光素子の３種類の副画素の組み合わせで構成されることが多いが、これに限定はされない。画素５２は少なくとも１種類の副画素を含めばよく、２種類以上の副画素を含むことが好ましく、３種類以上の副画素を含むことがより好ましい。画素５２を構成する副画素としては、例えば、赤色（Ｒ）発光素子と緑色（Ｇ）発光素子と青色（Ｂ）発光素子と黄色（Ｙ）発光素子の４種類の副画素の組み合わせでもよい。

図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素５２は、基板５３上に、第１の電極（陽極）５４と、正孔輸送層５５と、赤色層５６Ｒ・緑色層５６Ｇ・青色層５６Ｂのいずれかと、電子輸送層５７と、第２の電極（陰極）５８と、を備える有機ＥＬ素子で構成される複数の副画素を有している。これらのうち、正孔輸送層５５、赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂ、電子輸送層５７が有機層に当たる。赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂ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の電極５４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層５５と電子輸送層５７と第２の電極５８は、複数の発光素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂにわたって共通で形成されていてもよいし、発光素子ごとに形成されていてもよい。すなわち、図１３（Ｂ）に示すように正孔輸送層５５が複数の副画素領域にわたって共通の層として形成された上に赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂが副画素領域ごとに分離して形成され、さらにその上に電子輸送層５７と第２の電極５８が複数の副画素領域にわたって共通の層として形成されていてもよい。

なお、近接した第１の電極５４の間でのショートを防ぐために、第１の電極５４間に絶縁層５９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６０が設けられている。

図１３（Ｂ）では正孔輸送層５５や電子輸送層５７が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、正孔ブロック層や電子ブロック層を有する複数の層で形成されてもよい。また、第１の電極５４と正孔輸送層５５との間には第１の電極５４から正孔輸送層５５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してもよい。同様に、第２の電極５８と電子輸送層５７の間にも電子注入層を形成してもよい。

赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂのそれぞれは、単一の発光層で形成されていてもよいし、複数の層を積層することで形成されていてもよい。例えば、赤色層５６Ｒを２層で構成し、上側の層を赤色の発光層で形成し、下側の層を正孔輸送層又は電子ブロック層で形成してもよい。あるいは、下側の層を赤色の発光層で形成し、上側の層を電子輸送層又は正孔ブロック層で形成してもよい。このように発光層の下側又は上側に層を設けることで、発光層における発光位置を調整し、光路長を調整することによって、発光素子の色純度を向上させる効果がある。

なお、ここでは赤色層５６Ｒの例を示したが、緑色層５６Ｇや青色層５６Ｂでも同様の構造を採用してもよい。また、積層数は２層以上としてもよい。さらに、発光層と電子ブロック層のように異なる材料の層が積層されてもよいし、例えば発光層を２層以上積層するなど、同じ材料の層が積層されてもよい。

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。ここでは、赤色層５６Ｒが下側層５６Ｒ１と上側層５６Ｒ２の２層からなり、緑色層５６Ｇと青色層５６Ｂは単一の発光層からなる場合を想定する。

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の電極５４が形成された基板５３を準備する。なお、基板５３の材質は特に限定はされず、ガラス、プラスチック、金属などで構成することができる。本実施形態においては、基板５３として、ガラス基板上にポリイミドのフィルムが積層された基板を用いる。

第１の電極５４が形成された基板５３の上にアクリル又はポリイミド等の樹脂層をバーコートやスピンコートでコートし、樹脂層をリソグラフィ法により、第１の電極５４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５９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。なお、本実施形態では、絶縁層５９の形成までは大型基板に対して処理が行われ、絶縁層５９の形成後に、基板５３を分割する分割工程が実行される。

絶縁層５９がパターニングされた基板５３を第１の成膜室３０３に搬入し、正孔輸送層５５を、表示領域の第１電極５４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層５５は、最終的に１つ１つの有機ＥＬ表示装置のパネル部分となる表示領域５１ごとに開口が形成されたマスクを用いて成膜される。

次に、正孔輸送層５５までが形成された基板５３を第２の成膜室３０３に搬入する。基板５３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、正孔輸送層５５の上の、基板５３の赤色を発する素子を配置する部分（赤色の副画素を形成する領域）に、赤色層５６Ｒを成膜する。ここで、第２の成膜室で用いるマスクは、有機ＥＬ表示装置の副画素となる基板５３上における複数の領域のうち、赤色の副画素となる複数の領域にのみ開口が形成された高精細マスクである。これにより、赤色発光層を含む赤色層５６Ｒは、基板５３上の複数の副画素となる領域のうちの赤色の副画素となる領域のみに成膜される。換言すれば、赤色層５６Ｒは、基板５３上の複数の副画素となる領域のうちの青色の副画素となる領域や緑色の副画素となる領域には成膜されずに、赤色の副画素となる領域に選択的に成膜される。

赤色層５６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜室３０３において緑色層５６Ｇを成膜し、さらに第４の成膜室３０３において青色層５６Ｂを成膜する。赤色層５６Ｒ、緑色層５６Ｇ、青色層５６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜室３０３において表示領域５１の全体に電子輸送層５７を成膜する。電子輸送層５７は、３色の層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層５７までが形成された基板を第６の成膜室３０３に移動し、第２電極５８を成膜する。本実施形態では、第１の成膜室３０３～第６の成膜室３０３では真空蒸着によって各層の成膜を行う。しかし、本発明はこれに限定はされず、例えば第６の成膜室３０３における第２電極５８の成膜はスパッタによって成膜するようにしてもよい。その後、第２電極６８までが形成された基板を封止装置に移動してプラズマＣＶＤによって保護層６０を成膜して（封止工程）、有機ＥＬ表示装置５０が完成する。なお、ここでは保護層６０をＣＶＤ法によって形成するものとしたが、これに限定はされず、ＡＬＤ法やインクジェット法によって形成してもよい。

ここで、第１の成膜室３０３～第６の成膜室３０３での成膜は、形成されるそれぞれの層のパターンに対応した開口が形成されたマスクを用いて成膜される。成膜の際には、基板５３とマスクとの相対的な位置調整（アライメント）を行った後に、マスクの上に基板５３を載置して成膜が行われる。ここで、各成膜室において行われるアライメント工程は、上述のアライメント工程の通り行われる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１ 成膜装置、７１ 蒸着源、９１ 測定器、１０１ 基板、１０１ａ 領域、１０１ｂ 領域、１０２ マスク

Claims (7)

1. チャンバ内において基板を支持する支持手段と、
   前記支持手段に支持された前記基板に、マスクを介して蒸着物質を放出し、該基板に膜を成膜する蒸着手段と、
   を備えた成膜装置であって、
   前記基板が前記支持手段に支持された状態で、前記基板に成膜された膜の膜厚を測定する膜厚測定手段を備え、
   前記蒸着手段は、前記基板の第一の領域に前記マスクを重ねた状態で前記基板に膜を成膜し、
   前記蒸着手段は、前記基板が前記チャンバ内にある状態のまま、前記基板の第二の領域に前記マスクが重なるように前記マスクと前記基板とが相対的に移動された後に、前記基板に膜を成膜し、
   前記膜厚測定手段は、前記第一の領域の成膜後、前記第二の領域の成膜完了までに、前記第一の領域の膜厚を測定する、
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記膜厚測定手段は、前記第二の領域の成膜中に、前記第一の領域の膜厚を測定する、
   ことを特徴とする成膜装置。
3. 請求項２に記載の成膜装置であって、
   前記第二の領域の成膜中に、前記第一の領域を前記蒸着手段に対して遮蔽する遮蔽手段を備える、
   ことを特徴とする成膜装置。
4. 請求項２に記載の成膜装置であって、
   前記膜厚測定手段の測定結果に基づいて、別の基板の成膜条件が設定される、
   ことを特徴とする成膜装置。
5. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記膜厚測定手段は、前記第一の領域の成膜後、前記第二の領域の成膜開始前に、前記第一の領域の膜厚を測定し、
   前記膜厚測定手段の測定結果に基づいて、前記第二の領域の成膜条件が設定される、
   ことを特徴とする成膜装置。
6. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記膜厚測定手段は、
   前記第一の領域に光を照射する発光素子と、
   前記第一の領域からの反射光を受光素子と、を含む、
   ことを特徴とする成膜装置。
7. マスクを介して基板に蒸着物質を放出し、該基板に膜を成膜する成膜工程と、
   前記基板に成膜された膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
   を備えた成膜方法であって、
   前記成膜工程は、
   前記基板の第一の領域に前記マスクを重ねた状態で前記基板に膜を成膜する第一領域成膜工程と、
   前記第一領域成膜工程の後に、前記基板がチャンバ内にある状態のまま、前記基板の第二の領域に前記マスクが重なるように前記マスクと前記基板とを相対的に移動する移動工程と、
   前記移動工程の後に、前記基板の前記第二の領域に前記マスクを重ねた状態で前記基板に膜を成膜する第二領域成膜工程と、を含み
   前記膜厚測定工程では、前記第一の領域の成膜後、前記第二の領域の成膜完了までに、前記第一の領域の膜厚を測定する、
   ことを特徴とする成膜方法。

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