JP7308677B2 - 成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に成膜を行う成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。

成膜装置においては、マスクに基板を接触させた状態で、成膜源によって、マスクを介して基板に成膜が行われる。マスクは真空チャンバ内に設置されて、繰り返し使用される。そして、基板への成膜がなされる度に、マスクに付着するパーティクル（異物）は経時的に増えていく。マスクに堆積したパーティクルの量が増えると、マスクから基板へと、多くのパーティクルが一度に転移してしまうことがあり、不良品となってしまう。そのため、マスクは適時のタイミングでクリーニングされる。従来、マスクをクリーニングする場合には、真空チャンバからマスクを取り出して、溶剤などにより洗浄しなければならない。従って、マスクをクリーニングする場合には、成膜動作を停止させて、真空チャンバからマスクを取り出さなければならない。そして、その後、成膜動作を再開させる際には、真空チャンバ内を真空にする準備段階から行う必要がある。そのため、マスクをクリーニングする頻度が高いと、生産性が著しく低下してしまう。

韓国特許第１０－１３８６３３６号公報

本発明の目的は、生産性の向上を図ることのできる成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明の成膜装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された、マスクを支持するマスクホルダと、
前記チャンバ内に配置された、前記チャンバ内に搬入された基板を前記マスクに対して相対移動可能に支持する基板ホルダと、
前記マスクを介して前記基板に成膜する成膜源と、
前記基板ホルダ、前記マスクホルダ、および、前記成膜源の動作を制御する制御部と、を備える成膜装置であって、
前記制御部は、
前記チャンバ内に搬入された第１の基板を前記マスクと接触させた状態で、前記成膜源によって前記第１の基板に成膜した後に、前記第１の基板を前記チャンバから搬出する第１の動作モードと、
前記チャンバ内に搬入された第２の基板を前記マスクと接触させた後に、前記成膜源による成膜を行うことなく、前記第２の基板を前記チャンバから搬出する第２の動作モードと、
を切り替え可能に構成されていることを特徴とする。

また、本発明の成膜方法は、
成膜源が備えられるチャンバ内に基板を搬入させる第１の工程と、
前記チャンバ内に備えられるマスクに対して前記基板を接触させる第２の工程と、
前記基板を前記マスクから離間させて、前記チャンバから搬出させる第３の工程と、
を含む成膜方法であって、
前記チャンバ内に搬入された基板が成膜対象基板の場合には、前記第２の工程と第３の工程との間に、前記成膜源によって、前記成膜対象基板に成膜を行う第４の工程を含み、
前記チャンバ内に搬入された基板がクリーニング用基板の場合には、前記第２の工程の後に、成膜を行うことなく第３の工程に移行することを特徴とする。

また、本発明の電子デバイスの製造方法は、
基板上に形成された有機膜を有する電子デバイスの製造方法であって、
上記の成膜方法により前記有機膜が形成され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、生産性の向上を図ることができる。

図１は電子デバイスの製造装置の構成の一部を平面的に示した模式図である。 図２は成膜装置の構成を断面的に示す模式図である。 図３（ａ）は有機ＥＬ表示装置の全体図であり、図３（ｂ）は１画素の断面構造を示す図である。 図４は本発明の実施例に係る第２の基板（クリーニング用基板）の側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定するものではない。また、以下の説明において、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、本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。

本発明は、基板上に薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法等に関し、特に、成膜装置内でのマスククリーニングを可能にする技術に関する。本発明は、平行平板の基板の表面に真空蒸着により所望のパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に好ましく適用できる。基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属などの任意の材料を選択でき、また、蒸着材料としても、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物など）などの任意の材料を選択できる。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表示装置、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。

＜製造装置及び製造プロセス＞
図１は電子デバイスの製造装置の構成の一部を平面的に示した模式図である。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、例えば約１８００ｍｍ×約１５００ｍｍ、厚み約０．５ｍｍのサイズの基板に有機ＥＬの成膜を行った後、この基板をダイシングして複数の小サイズのパネルが作製される。

電子デバイスの製造装置は、一般に、図１に示すように、複数の処理室１１１，１１２と、搬送室１１０と、を有する。搬送室１１０内には、基板１０を保持し搬送する搬送ロボット１１９が設けられている。搬送ロボット１１９は、例えば、多関節アームに、基板を保持するロボットハンドが取り付けられた機構が備えられたロボットであり、各処理室への基板１０の搬入及び搬出を行う役割を担っている。

各処理室１１１，１１２は、各処理室に搬送されてきた基板に対して処理を行うチャンバである。本実施形態に係る電子デバイスの製造装置は、各処理室１１１，１１２として成膜装置が設けられている。搬送ロボット１１９との基板１０の受け渡し、基板１０とマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板１０の固定、成膜などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動で行われてもよい。各成膜装置は、成膜源の違いやマスクの違いなど細かい点で相違する部分はあるものの、基本的な構成（特に基板の搬送やアライメントに関わる構成）はほぼ共通している。以下、各成膜装置における共通構成について説明する。

＜成膜装置＞
図２は成膜装置の構成を断面的に示す模式図である。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。成膜時に基板は水平面（ＸＹ平面）と平行となるよう固定されるものとし、このときの基板の短手方向（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。なお、ここでいう「平行」とは、数学的に厳密な平行のみを意味するのではなく、水平面と基板とがなす角が小さい場合、例えば０°以上５°以下となる場合も含む。また実際には基板は重力によって撓んだ状態で基板保持ユニットによって保持されることがあるが、その場合であっても、撓みの無い状態の基板が水平面と平行となるように固定すればよい。

成膜装置は、チャンバとしての真空チャンバ２００を有する。真空チャンバ２００の内部は、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。なお、ここでいう「真空雰囲気」とは、通常の大気圧（典型的には１気圧）よりも低い圧力の気体で満たされた雰囲気を指す。真空チャンバ２００の内部には、概略、基板保持ユニット２１０と、マスク２２０と、マスクホルダとしてのマスク台２２１と、バックプレートとしての冷却板２３０と、成膜源としての蒸発源２４０とが設けられる。基板保持ユニット２１０は、搬送ロボット１１９から受け取った基板１０を保持しつつ、チャンバ内で移動させる機能を有しており、基板ホルダとも呼ばれる。この基板保持ユニット２１０は、マスク２２０に対して相対移動可能に基板１０を支持するように構成されている。これにより、真空チャンバ２００内でマスク２２０と基板１０との位置合わせを行うことが可能となる。

マスク２２０は、基板１０上に形成する薄膜パターンに対応する開口パターンをもつメタルマスクであり、枠状のマスク台２２１（マスクフレームとも呼ばれる）に固定されている。マスク２２０は箔状の形態であることが好ましい。本実施形態では、成膜時にはマスク２２０の上に基板１０が載置される。冷却板２３０は、成膜時に基板１０におけるマスク２２０とは反対側の面に接触し、基板１０の温度上昇を抑えることで有機材料等の変質や劣化を抑制する役割を担っている。冷却板２３０は、マグネット板としての機能を兼
ね備えるようにすることも好適である。マグネット板は、磁力によってマスク２２０を引き付けることで、成膜時の基板１０とマスク２２０の密着性を高める役割を担っている。蒸発源２４０は、蒸着材料を収容する容器（坩堝とも呼ばれる）、ヒータ、シャッタ、蒸発源の駆動機構、蒸発レートモニタなど（いずれも不図示）から構成される。なお、蒸発源２４０自体については、公知技術であるので、その詳細説明は省略する。

真空チャンバ２００の上（外側）には、基板Ｚアクチュエータ２５０、挟持機構Ｚアクチュエータ２５１、冷却板Ｚアクチュエータ２５２、Ｘアクチュエータ（不図示）、Ｙアクチュエータ（不図示）、θアクチュエータ（不図示）が設けられている。これらのアクチュエータは、例えば、モータとボールねじ、モータとリニアガイドなどで構成される。基板Ｚアクチュエータ２５０は、基板保持ユニット２１０の全体を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。挟持機構Ｚアクチュエータ２５１は、基板保持ユニット２１０に備えられる挟持機構２１１を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。冷却板Ｚアクチュエータ２５２は、冷却板２３０を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。Ｘアクチュエータ、Ｙアクチュエータ、θアクチュエータ（以下まとめて「ＸＹθアクチュエータ」と呼ぶ）は基板１０のアライメントを行うための駆動手段である。ＸＹθアクチュエータは、基板保持ユニット２１０及び冷却板２３０の全体を、Ｘ方向移動、Ｙ方向移動、θ回転させる。なお、本実施形態では、マスク２２０を固定した状態で基板１０のＸ，Ｙ，θを調整する構成としたが、マスク２２０の位置を調整し、又は、基板１０とマスク２２０の両者の位置を調整することで、基板１０とマスク２２０のアライメントを行ってもよい。

真空チャンバ２００の上（外側）には、基板１０とマスク２２０とのアライメントのために、基板１０とマスク２２０のそれぞれの位置を測定するカメラ２６０，２６１が設けられている。カメラ２６０，２６１は、真空チャンバ２００に設けられた窓を通して、基板１０とマスク２２０を撮影する。その画像から基板１０上のアライメントマーク及びマスク２２０上のアライメントマークを認識することで、各々のＸＹ位置やＸＹ面内での相対ズレを計測することができる。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第１アライメント（「ラフアライメント」とも称す）と、高精度に位置合わせを行う第２アライメント（「ファインアライメント」とも称す）の２段階のアライメントを実施するのが好ましい。その場合、低解像だが広視野の第１アライメント用のカメラ２６０と狭視野だが高解像の第２アライメント用のカメラ２６１の２種類のカメラを用いるとよい。本実施形態では、基板１０及びマスク２２０のそれぞれについて、対向する一対の辺の２箇所に付されたアライメントマークを２台の第１アライメント用のカメラ２６０で測定し、基板１０及びマスク２２０の４隅に付されたアライメントマークを４台の第２アライメント用のカメラ２６１で測定する構成を採用している。

成膜装置は、制御部２７０を有する。制御部２７０は、基板Ｚアクチュエータ２５０、挟持機構Ｚアクチュエータ２５１、冷却板Ｚアクチュエータ２５２、ＸＹθアクチュエータ、及びカメラ２６０，２６１の制御を行う他、基板１０の搬送及びアライメントの制御、及び蒸発源２４０を制御する機能を有する。制御部２７０は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを有するコンピュータにより構成可能である。この場合、制御部２７０の機能は、メモリ又はストレージに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。コンピュータとしては、汎用のパーソナルコンピュータを用いてもよいし、組込型のコンピュータ又はＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いてもよい。あるいは、制御部２７０の機能の一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。なお、成膜装置ごとに制御部２７０が設けられていてもよいし、１つの制御部２７０が複数の成膜装置を制御してもよい。

＜基板保持ユニット＞
基板保持ユニット２１０について、より詳細に説明する。基板保持ユニット２１０には、基板１０を挟持することで保持しながら、基板１０を搬送するための挟持機構２１１が複数設けられている。本実施形態においては、基板１０におけるＸ方向の両端に、挟持機構２１１がそれぞれ設けられている。なお、挟持機構２１１は、基板１０におけるＸ方向の両端に、それぞれ複数設けてもよい。これらの挟持機構２１１は、個々に対応して設けられた挟持機構Ｚアクチュエータ２５１によって、それぞれ独立に昇降するように構成されている。そして、各々の挟持機構２１１は、基板１０を下から支持する支持具２１１ａと、支持具２１１ａとの間で基板１０を挟み込む押圧具２１１ｂと、をそれぞれ有している。また、各々の挟持機構２１１は、押圧具２１１ｂを昇降（Ｚ方向移動）させるための押圧具Ｚアクチュエータ２１１ｃをそれぞれ有している。

搬送ロボット１１９から基板保持ユニット２１０に基板１０を受け渡す場合には、例えば、次のように行われる。受け渡し前の状態においては、各々の挟持機構Ｚアクチュエータ２５１によって、全ての挟持機構２１１の高さ（Ｚ方向の位置）が等しくなるように配され、かつ、基板Ｚアクチュエータ２５０によって、これらの挟持機構２１１の高さが所定の受取位置となるように配される。そして、受け渡し動作が開始されると、各々の押圧具Ｚアクチュエータ２１１ｃにより、全ての押圧具２１１ｂが上昇し、支持具２１１ａから離間した状態となる。この状態で、搬送ロボット１１９によって支持具２１１ａと押圧具２１１ｂとの間に基板１０が送り込まれた後、各々の押圧具Ｚアクチュエータ２１１ｃによって、全ての押圧具２１１ｂが下降し、基板１０に押し当てられる。これにより、全ての押圧具２１１ｂと支持具２１１ａによって、基板１０が挟持され、保持される。

本実施例においては、基板Ｚアクチュエータ２５０により基板保持ユニット２１０を駆動すると、全ての挟持機構Ｚアクチュエータ２５１は、基板保持ユニット２１０と共に昇降（Ｚ方向に移動）する。従って、基板Ｚアクチュエータ２５０によって、基板１０の姿勢を維持させたまま、基板１０を昇降させることができる。また、各々の挟持機構Ｚアクチュエータ２５１を独立に制御することで、基板１０におけるＸ方向の一端側と他端側をそれぞれ別々に昇降させることもできる。なお、基板１０が挟持機構２１１に保持された状態で、Ｘ方向の一端側と他端側にそれぞれ設けられた挟持機構２１１の高さが異なる場合には、基板１０は撓んだ状態となる。従って、Ｘ方向の一端側と他端側にそれぞれ設けられた挟持機構２１１の高さの差は、基板１０に悪影響が出ない範囲に制限するように制御するのが望ましい。

以上の構成によれば、基板１０におけるＸ方向の両端にそれぞれ設けられる挟持機構２１１の高さを等しくした状態で、基板Ｚアクチュエータ２５０によって、基板１０を昇降させることで、基板１０の全面をマスク２２０に対して同時に接触させたり、離間させたりすることができる。

また、基板Ｚアクチュエータ２５０によって、基板１０をマスク２２０に対してある程度近付けた後に、各々の挟持機構Ｚアクチュエータ２５１を独立に制御することによって、基板１０を、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々にマスク２２０に対して接触させることもできる。すなわち、Ｘ方向の一端側の挟持機構Ｚアクチュエータ２５１によって、基板１０におけるＸ方向の一端側を先に降下させて、その後、他端側の挟持機構Ｚアクチュエータ２５１により基板１０の他端側を降下させることで、基板１０を、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々にマスク２２０に対して接触させることができる。同様に、各々の挟持機構Ｚアクチュエータ２５１を独立に制御することによって、基板１０を、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々にマスク２２０から離間させることもできる。すなわち、Ｘ方向の一端側の挟持機構Ｚアクチュエータ２５１によって、基板１０におけるＸ方向の一端側を先に上昇させて、その後、他端側の挟持機構Ｚアクチュエータ２５
１により基板１０の他端側を上昇させることで、基板１０を、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々にマスク２２０から離間させることができる。勿論、Ｘ方向の他端側から一端側に向かって、基板１０をマスク２２０に対して、接触させたり離間させたりすることもできる。

＜電子デバイスの製造方法の実施例＞
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３（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図３（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図３（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。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６１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。本実施例にかかる有機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６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合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３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板６３上に、第１電極（陽極）６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、第２電極（陰極）６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極６４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と第２電極６８は、複数の発光素子と共通で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６４と第２電極６８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６４間に絶縁層６９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７０が設けられている。

有機ＥＬ層を発光素子単位に形成するためには、マスクを介して成膜する方法が用いられる。近年、表示装置の高精細化が進んでおり、有機ＥＬ層の形成には開口の幅が数十μｍのマスクが用いられる。

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）および第１電極６４が形成された基板６３が製造される。そして、第１電極６４が形成された基板６３の上にアクリル樹脂がスピンコートで形成される。次に、このアクリル樹脂が、リソグラフィ法により、第１電極６４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されて、絶縁層６９が形成される。開口部は、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３が、第１の成膜装置に搬入され、基板保持ユニットにて基板が保持される。その後、正孔輸送層６５が、表示領域の第１電極６４の上に共通する層として成膜される。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。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。

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板６３が第２の成膜装置に搬入され、基板保持ユニットにて保持される。そして、基板とマスクとのアライメントが行われ、基板はマスクの上に載置され、基板６３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６６Ｒが成膜される。

その後、発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇが成膜し、さらに第４の成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂが成膜される。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７が成膜される。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層６７までが形成された基板は、スパッタリング装置に移動され、第２電極６８が成膜され、その後、プラズマＣＶＤ装置に移動されて保護層７０が成膜されて、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３が、成膜装置に搬入されてから保護層７０の成膜が完了するまでの間に、水分や酸素を含む雰囲気に曝されると、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。そこで、本実施例においては、成膜装置間の基板の搬入及び搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

＜成膜方法＞
上記のように構成される成膜装置を用いて、基板１０に成膜する方法について説明する。なお、以下の各工程における動作は、制御部２７０の制御により行われる。まず、真空チャンバ２００の内部を、真空雰囲気、または、不活性ガス雰囲気とする処理が行われる。そして、真空チャンバ２００に備えられたマスク台（マスクホルダ）２２１にマスク２２０が固定される。なお、上記の通り、マスク２２０は複数回使用される。マスク２２０がマスク台２２１に固定された後に、真空チャンバ２００内に基板１０が搬入される。すなわち、上記の通り、基板ホルダである基板保持ユニット２１０が、搬送ロボット１１９から基板１０を受け取る。基板保持ユニット２１０によって、基板１０を保持しながら搬送する機構及び動作については、上述の通りであるので、ここではその説明は省略する。

その後、ＸＹθアクチュエータ等により基板保持ユニット２１０が移動することによって、基板１０とマスク２２０とのアライメントが行われる。そして、アライメント終了後に、マスク２２０の上に基板１０が載置され、基板１０がマスク２２０に接触した状態となる。なお、基板１０をマスク２２０に接触させる工程については、上記の通り、基板Ｚアクチュエータ２５０により基板１０の全面をマスク２２０に対して同時に接触させることもできるし、複数設けられた挟持機構Ｚアクチュエータ２５１を独立に制御することによって、基板１０を、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々にマスク２２０に対して接触させることもできる。基板１０がマスク２２０に載置された後に、冷却板Ｚアクチュエータ２５２によって、冷却板２３０が降下されて、基板１０におけるマスク２２０とは反対側の面に冷却板２３０が接触する。ただし、基板１０をマスク２２０に接触させる動作と、冷却板２３０を基板１０に接触させる動作については、同時並行で行うことも可能である。

以上の工程が終了した後に、成膜工程に移行する。成膜工程においては、成膜源としての蒸発源２４０により行われる。蒸発源２４０を用いた成膜方法（真空蒸着法）については、公知技術であるので、その説明は省略する。成膜が行われた後に、基板１０はマスク
２２０から離間されて、搬送ロボット１１９によって、真空チャンバ２００から搬出される。なお、基板１０をマスク２２０から離間させる工程については、上記の通り、基板Ｚアクチュエータ２５０により基板１０の全面をマスク２２０から同時に離間させることもできるし、複数設けられた挟持機構Ｚアクチュエータ２５１を独立に制御することによって、基板１０を、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々にマスク２２０から離間させることもできる。なお、基板１０をマスク２２０から離間させた後に、各々の押圧具Ｚアクチュエータ２１１ｃによって、全ての押圧具２１１ｂが上昇することにより、挟持機構２１１による基板１０の保持状態が解除される。これにより、搬送ロボット１１９は基板１０を受け取ることが可能となる。

なお、以上の説明は、バックプレートが冷却板２３０（マグネット板としての機能を兼ね備える場合も含む）である場合についての説明である。本発明は、バックプレートが静電チャック板の場合も含まれる。そこで、バックプレートが静電チャック板の場合の成膜工程の一例について説明する。なお、バックプレートが静電チャック板の場合の成膜装置については、基本的には、図２中の冷却板２３０が静電チャック板に変更する程度であるので、図面については省略する。

この場合においても、真空チャンバ２００内に基板１０が搬入されるまでの工程は、バックプレートが冷却板２３０の場合と同様である。そして、バックプレートが静電チャック板の場合には、真空チャンバ２００内に基板１０が搬入された後に、基板１０は静電チャック板に吸着される。この工程においては、基板Ｚアクチュエータ２５０により基板１０の全面を静電チャック板に対して同時に接触させることもできるし、複数設けられた挟持機構Ｚアクチュエータ２５１を独立に制御することによって、基板１０を、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々に静電チャック板に対して接触させることもできる。

その後、ＸＹθアクチュエータ等によって、基板１０とマスク２２０とのアライメントが行われた後に、マスク２２０を基板１０に接触させる動作が行われる。なお、この工程を行うためには、例えば、マスク台２２１を昇降（Ｚ方向に移動）させるアクチュエータを設けることで、当該アクチュエータによって、マスク台２２１を上昇させることにより、マスク２２０を基板１０に接触させることができる。また、当該アクチュエータによって、マスク台２２１を降下させることで、マスク２２０と基板１０を離間させることができる。なお、基板１０とマスク２２０が接触した後に、成膜工程に移行し、その後、基板１０とマスク２２０とが離間されて、基板１０が真空チャンバ２００から搬出される点については、バックプレートが冷却板２３０の場合と同様であるので、その説明は省略する。

バックプレートが冷却板２３０の場合と静電チャック板の場合のいずれにおいても、マスク台２２１にマスク２２０が固定された後においては、真空チャンバ２００内に基板１０が搬入されて、成膜工程を経て、真空チャンバ２００から基板１０が搬出される工程が繰り返し行われる。当該工程が繰り返し行われる度に、背景技術で説明したように、マスク２２０に付着するパーティクル（異物）は経時的に増えていく。そのため、当該工程を繰り返すだけでは、成膜動作を停止させて、真空チャンバ２００からマスク２２０を取り出して洗浄しなければならない頻度が高くなってしまう。そこで、本実施例に係る成膜装置においては、真空チャンバ２００からマスク２２０を取り出すことなく、マスク２２０をクリーニングすることを可能にしている。以下、マスク２２０のクリーニングについて説明する。

＜マスクのクリーニング＞
本実施例に係る成膜装置においては、真空チャンバ２００内に搬入される基板１０に対して、通常通り、成膜を行う第１の動作モードと、成膜を行うことなくマスク２２０をク
リーニングするための第２の動作モードとを切り替え可能に構成されている。この切り替えは、制御部２７０により行われる。なお、便宜上、適宜、第１の動作モードにおいて、成膜が行われる基板（成膜対象基板）を第１の基板１０Ｘと称し、第２の動作モードにおいて、クリーニングのために用いられる基板（クリーニング用基板）を第２の基板１０Ｙと称する。

第１の動作モードにおいては、制御部２７０によって、真空チャンバ２００内に搬入された第１の基板１０Ｘをマスク２２０と接触させた状態で、蒸発源２４０によって第１の基板１０Ｘに成膜した後に、第１の基板１０Ｘを真空チャンバ２００から搬出するように制御される。また、第２の動作モードにおいては、制御部２７０によって、真空チャンバ２００内に搬入された第２の基板１０Ｙをマスク２２０と接触させた後に、蒸発源２４０による成膜を行うことなく、第２の基板１０Ｙを真空チャンバ２００から搬出するように制御される。

以下、上述した成膜方法における各工程を踏まえながら、より詳細に説明する。上述した各工程において、蒸発源２４０が備えられる真空チャンバ２００内に基板１０を搬入させる工程を、「第１の工程」と称する。また、真空チャンバ２００内に備えられるマスク２２０に対して基板１０を接触させる工程を、「第２の工程」と称する。更に、基板１０をマスク２２０から離間させて、真空チャンバ２００から搬出させる工程を、「第３の工程」と称する。

第１の動作モードにおいては、第２の工程と第３の工程との間に、蒸発源２４０によって、成膜対象基板である第１の基板１０Ｘに成膜を行う「第４の工程」が含まれる。そして、第２の動作モードにおいては、制御部２７０によって、第２の工程の後に、第２の基板１０Ｙに対して、成膜を行うことなく第３の工程に移行するように制御される。

なお、本実施例においては、上記の通り、基板１０を挟んでマスク２２０とは反対側に設けられたバックプレート（冷却板２３０または静電チャック板）に対して、基板１０を接触させた後に離間させる工程（第５の工程）も含まれている。

＜本実施例に係る成膜装置及び成膜方法等の優れた点＞
本実施例に係る成膜装置においては、通常通り、成膜を行う第１の動作モードの他に、成膜を行うことなくマスク２２０をクリーニングするための第２の動作モードを有している。これにより、真空チャンバ２００からマスク２２０を取り出すことなく、マスク２２０をクリーニングすることができる。すなわち、基板１０をマスク２２０に対して接触させた後に、基板１０をマスク２２０から離間させる動作が行われると、マスク２２０に付着されていたパーティクルの一部は、基板１０に転移して、マスク２２０から除去される。第１の動作モードにおいては、成膜が行われるため、マスク２２０から除去されるパーティクルの量に比べて、マスク２２０に付着するパーティクルの量の方が多い。これに対して、第２の動作モードにおいては、成膜が行わないため、基板１０に転移した分だけ、マスク２２０に付着するパーティクルの量を減らすことができる。

以上より、本実施例に係る成膜装置においては、第２の動作モードによる動作を行うことによって、マスク２２０に付着するパーティクルの量を減らすことができ、マスク２２０を洗浄するために真空チャンバ２００からマスク２２０を取り出す頻度を減らすことができる。従って、生産性を高めることができる。

＜＜第２の基板＞＞
第２の動作モードにおいて用いる第２の基板１０Ｙについては、成膜を行う第１の基板１０Ｘと同一の基板（材料及び寸法形状が同一の基板）を用いることができる。ただし、
成膜を行う対象となる基板とは異なる基板を、クリーニングを行うための第２の基板１０Ｙとして用いることで、マスク２２０から除去できるパーティクルの量を増加させることもできる。すなわち、第２の動作モードにおいて用いる第２の基板１０Ｙとして、マスク２２０から十分な量のパーティクルを除去できる基板を用いることで、より効果的にマスク２２０に付着するパーティクルの量を減らすことができるようになる。以下、クリーニングに適した基板の構成について、図４を参照して説明する。

図４に示すクリーニング用基板（第２の基板１０Ｙ）においては、マスク２２０と接触する側の面（クリーニング面）は、第１の粘着面１１により構成されている。この第１の粘着面１１は、少なくとも、成膜対象基板（第１の基板１０Ｘ）におけるマスク２２０と接触する側の面よりも粘着力が高くなるように構成されている。粘着力を高める手法としては、成膜対象となる基板と同一の基板の表面に、粘着シートを貼り付けたり、粘着力を高める加工を施したり、粘着性を有する塗料を塗布したりすることができる。例えば、成膜を行った基板または成膜を行う前の基板において、不良品が発生した場合に、不良品となった基板の表面に粘着シートを貼り付けたものを第２の基板１０Ｙとして利用することもできる。勿論、成膜対象となる基板とは異なる材料で構成される基板を用いることもできる。

ここで、粘着力が高いほど、マスク２２０から除去するパーティクルの量を増やすことができる。ただし、粘着力を高くすると、マスク２２０から第２の基板１０Ｙを離間させるのに必要な力が大きくなるだけでなく、マスク２２０に与えるダメージも大きくなってしまうおそれがある。そこで、第１の粘着面１１の粘着力は、適度な範囲に設定するのが望ましい。以下、第１の粘着面１１の粘着力の好適な設定範囲について説明する。ここでは、基板に対して、粘着シートを貼り付けることで、第１の粘着面１１を設ける場合を例にして説明する。

以下に説明する「粘着力」とは、ＪＩＳ Ｚ０２３７－２０００に記載の１８０度引き剥がし粘着力に準拠して、２３℃、５０％ＲＨにおいて試験片である粘着シート（第１の粘着面１１を有する粘着シート）をＳＵＳ－ＢＡ板に貼り付けて、１８０度引きはがし粘着力（単位：Ｎ／２５ｍｍ）を測定したときの粘着力をいう。

マスク２２０に与えるダメージを低減する観点から、第１の粘着面１１の粘着力については、１Ｎ／２５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５Ｎ／２５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３Ｎ／２５ｍｍ以下であることがさらに好ましく、０．１Ｎ／２５ｍｍ以下であることが特に好ましい。粘着力を１Ｎ／２５ｍｍ以下とすることで、マスク２２０から第２の基板１０Ｙを離間させた際に、マスク２２０に与えるダメージを抑制することができる。なお、以上の数値範囲（粘着力の上限値）については、第２の基板１０Ｙの全面をマスク２２０から同時に離間させる場合における好適例である。第２の基板１０Ｙを、Ｘ方向の一端側から他端側に向かって徐々にマスク２２０から離間させる場合には、粘着力の上限値は、より高くすることができる。

そして、マスク２２０から除去するパーティクルの量を増やす観点から、第１の粘着面１１の粘着力については、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０５Ｎ／２５ｍｍ以上であることがより好ましく、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。粘着力を０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上とすることで、パーティクルの除去効果を十分に発揮させることができる。

ここで、上記のような粘着力を実現するための粘着シートの材料としては、例えば、高分子材料を用いることができる。より具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、シリコーン樹脂もしくはアクリル樹脂等の樹脂
またはエラストマーを採用することができる。中でも、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂を用いると好適である。

また、図４に示すように、第２の基板１０Ｙにおけるマスク２２０と接触する側とは反対側の面（クリーニング面）についても、第２の粘着面１２により構成するのが望ましい。この第２の粘着面１２は、少なくとも、成膜対象基板（第１の基板１０Ｘ）におけるマスク２２０と接触する側とは反対側の面よりも粘着力が高くなるように構成されている。上記の通り、本実施例に係る成膜装置においては、バックプレート（冷却板２３０または静電チャック板）に対して、基板１０を接触させた後に離間させる工程（第５の工程）も含まれている。従って、第２の動作モードの動作中に第２の粘着面１２がバックプレートに接触する動作がなされることにより、バックプレートのクリーニングを行うことも可能となる。このように、バックプレートのクリーニングを行うことで、バックプレートと基板１０との間に異物が挟み込まれて基板１０に悪影響を与えてしまうことを抑制することができる。

なお、第２の粘着面１２の粘着力を高める手法については、第１の粘着面１１の場合と同様であるので、その説明は省略する。ここで、第１の粘着面１１の粘着力と、第２の粘着面１２の粘着力は等しくする必要はなく、それぞれの接触相手の性質に適した粘着力に設定するのが望ましい。一般的には、バックプレートの方がマスク２２０よりも剛性が高いため、第２の粘着面１２の粘着力については、第１の粘着面１１の粘着力よりも高くするとよい。なお、第２の基板１０Ｙについては、使用環境に応じて、第１の粘着面１１のみ、または第２の粘着面１２のみを備える構成を採用することもできる。

＜＜第１の動作モードと第２の動作モードの切り替え＞＞
制御部２７０においては、真空チャンバ２００に搬入される基板１０が、第１の基板１０Ｘか第２の基板１０Ｙかを識別し、第１の基板１０Ｘの場合には第１の動作モードによる動作を行わせ、第２の基板１０Ｙの場合には第２の動作モードによる動作を行わせるように制御している。ここで、制御部２７０において、真空チャンバ２００に搬入される基板１０が、第１の基板１０Ｘか第２の基板１０Ｙかを識別させる手法については、特に限定されるものではなく、各種の手法を採用し得る。ここでは、その一例を説明する。

一般的に、成膜装置に搬送される各基板には基板ＩＤと呼ばれる識別子（識別記号）が付与されている。成膜装置の制御部２７０が基板ＩＤを取得する方法としては、成膜装置の上流側の別の装置から通信で送られてくる方法、ユーザーが成膜装置の制御部２７０に入力する（搬入される基板の順序と基板ＩＤのテーブルをユーザーが作成する）方法、基板にバーコードなどの読み取り可能な識別子が付与されていて成膜装置に設けられたセンサで読み取る方法などがある。このように、制御部２７０が基板ＩＤを取得することによって、制御部２７０は、真空チャンバ２００に搬入される基板１０が、第１の基板１０Ｘか第２の基板１０Ｙかを識別することができる。

なお、第１の基板１０Ｘと第２の基板１０Ｙの搬送順序については特に限定されるものではなく、所定枚数（一定枚数である必要もない）の第１の基板１０Ｘ毎に第２の基板１０Ｙが送られるようにすればよい。

また、電子デバイスの製造装置においては、複数の処理室が設けられており、成膜対象基板は、上流側から下流側に搬送されて、複数の処理室（成膜装置）により順次成膜が施される。なお、図１においては、電子デバイスの製造装置の構成の一部を示しており、そのうちの２つの処理室１１１，１１２のみが示されている。ここで、１枚の第２の基板１０Ｙによって、全ての成膜装置において、第２の動作モードによる動作を行わせて、全ての成膜装置内のマスク２２０をクリーニングすることができる。しかしながら、この場合
には、それぞれの成膜装置内のマスク２２０のパーティクルが第２の基板１０Ｙに蓄積されていくため、下流側においては第２の基板１０Ｙに付着しているパーティクルの量が多くなり、クリーニング効果が低下してしまうおそれがある。そこで、１枚の第２の基板１０Ｙでは、全ての成膜装置のうちの一部の成膜装置においてのみ第２の動作モードによる動作を行わせ、他の成膜装置については、別の第２の基板１０Ｙを用いて第２の動作モードによる動作を行わせる制御を行うのが望ましい。この場合、クリーニングを行わない成膜装置に対しては、第２の基板１０Ｙを搬入させないか、搬入させたとしても、そのまま素通りさせるように制御すればよい。

上記の実施形態及び実施例においては、成膜源が蒸発源の場合について説明した。つまり、成膜装置として、真空蒸着装置の場合を例にして説明した。しかしながら、本発明においては、成膜源がスパッタのカソード（またはターゲット）の場合も含まれる。つまり、成膜装置が、スパッタリング装置の場合にも、本発明を適用することができる。

また、第２の基板１０Ｙを用いてクリーニングを行う場合には、マスク２２０のパーティクルを低減させる効果に加えて、第２の基板１０Ｙを搬送する搬送手段や、第２の基板１０Ｙを保持する保持手段のパーティクルを低減させる効果も発揮させることができる。すなわち、第２の基板１０Ｙを搬送または保持する際に、搬送ロボット１１９や基板保持ユニット２１０の支持機構（ロボットハンドのパッドや支持具等）が第１の粘着面１１および第２の粘着面１２の少なくとも一方と接触するようにすれば、当該支持機構に付着しているパーティクルも除去することができるようになる。

１０ 基板
１１ 第１の粘着面
１２ 第２の粘着面
２００ 真空チャンバ
２１０ 基板保持ユニット
２２０ マスク
２２１ マスク台
２３０ 冷却板
２４０ 蒸発源
２７０ 制御部

Claims (16)

1. チャンバと、
   前記チャンバ内に配置された、マスクを支持するマスクホルダと、
   前記チャンバ内に配置された、前記チャンバ内に搬入された基板を前記マスクに対して相対移動可能に支持する基板ホルダと、
   前記マスクを介して前記基板に成膜する成膜源と、
   前記基板ホルダ、前記マスクホルダ、および、前記成膜源の動作を制御する制御部と、を備える成膜装置であって、
   前記制御部は、
   前記チャンバ内に搬入された第１の基板を前記マスクと接触させた状態で、前記成膜源によって前記第１の基板に成膜した後に、前記第１の基板を前記チャンバから搬出する第１の動作モードと、
   前記チャンバ内に搬入された第２の基板を前記マスクと接触させた後に、前記成膜源による成膜を行うことなく、前記第２の基板を前記チャンバから搬出する第２の動作モードと、
   を切り替え可能に構成されていることを特徴とする成膜装置。
2. 前記第２の基板における前記マスクと接触する側の面は、前記第１の基板における前記マスクと接触する側の面よりも粘着力が高い第１の粘着面を有す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２の基板における前記マスクと接触する側とは反対側の面は、前記第１の基板に
   おける前記マスクと接触する側とは反対側の面よりも粘着力が高い第２の粘着面を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
4. 前記第２の基板における前記マスクと接触する側の面は、前記第１の基板における前記マスクと接触する側の面よりも粘着力が高い第１の粘着面を有すると共に、
   前記第２の基板における前記マスクと接触する側とは反対側の面は、前記第１の基板における前記マスクと接触する側とは反対側の面よりも粘着力が高い第２の粘着面を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
5. 前記第１の粘着面の粘着力と、前記第２の粘着面の粘着力は異なっていることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記基板を挟んで前記マスクと反対側にはバックプレートが設けられており、前記第２の動作モードの動作中に前記第２の粘着面が前記バックプレートに接触する動作がなされることを特徴とする請求項３，４または５に記載の成膜装置。
7. 前記第１の粘着面の粘着力は、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上１Ｎ／２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２，４または５に記載の成膜装置。
8. 前記制御部は、前記チャンバに搬入される基板の情報に基づいて、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとを切り替えることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の成膜装置。
9. 前記チャンバに搬入される基板が、前記第１の基板か第２の基板かを識別し、前記第１の基板の場合には前記第１の動作モードによる動作を行わせ、前記第２の基板の場合には前記第２の動作モードによる動作を行わせる制御部を備えることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の成膜装置。
10. 前記成膜源は、蒸発源であることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の成膜装置。
11. 成膜源が備えられるチャンバ内に基板を搬入させる第１の工程と、
    前記チャンバ内に備えられるマスクに対して前記基板を接触させる第２の工程と、
    前記基板を前記マスクから離間させて、前記チャンバから搬出させる第３の工程と、
    を含む成膜方法であって、
    前記チャンバ内に搬入された基板が成膜対象基板の場合には、前記第２の工程と第３の工程との間に、前記成膜源によって、前記成膜対象基板に成膜を行う第４の工程を含み、
    前記チャンバ内に搬入された基板がクリーニング用基板の場合には、前記第２の工程の後に、成膜を行うことなく第３の工程に移行することを特徴とする成膜方法。
12. 前記チャンバ内に搬入された基板が前記クリーニング用基板の場合には、前記クリーニング用基板を挟んで前記マスクとは反対側に設けられたバックプレートに対して、前記クリーニング用基板を接触させた後に離間させる第５の工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の成膜方法。
13. 前記クリーニング用基板のクリーニング面は、前記成膜対象基板の表面よりも粘着力が高いことを特徴とする請求項１１または１２に記載の成膜方法。
14. 基板上に形成された有機膜を有する電子デバイスの製造方法であって、
    請求項１１，１２または１３に記載の成膜方法により前記有機膜が形成されることを特
    徴とする電子デバイスの製造方法。
15. 基板上に形成された金属膜を有する電子デバイスの製造方法であって、
    請求項１１，１２または１３に記載の成膜方法により前記金属膜が形成されることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
16. 前記電子デバイスが、有機ＥＬ表示装置の表示パネルであることを特徴とする請求項１４または１５に記載の電子デバイスの製造方法。

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