JP7364432B2 - 成膜装置、成膜方法、及び電子デバイス製造方法 - Google Patents
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Description
ところが、水晶振動子の電極上に所定の厚さ以上に成膜材料が堆積すると、水晶振動子の共振振動が不安定となり、水晶振動子の共振周波数から膜厚を測定するのが不可能になる。このような現象が生じれば、水晶振動子の寿命が来たと判定して、水晶振動子を切り替える。
の水晶振動子モニタより早く寿命が来ることとなる。これにより、蒸着位置監視用の水晶振動子モニタの交換周期が相対的に短くなる課題があった。
真空容器と、前記真空容器内に設けられ、基板を保持する基板保持部と、前記真空容器内に設置され、夫々、基板に成膜される成膜材料が収納される複数のるつぼを含む第1蒸発源及び第2蒸発源と、前記第1蒸発源の複数のるつぼを前記基板保持部に保持された基板に成膜材料を成膜する蒸着位置と、成膜材料を予め加熱する予熱位置と、を含む複数の位置に移動させ、前記第2蒸発源の複数のるつぼを前記基板に成膜材料を成膜する蒸着位置と、成膜材料を予め加熱する予熱位置と、を含む複数の位置に移動させる移動手段と、水晶振動子を含み、前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第1成膜レート測定部と、
水晶振動子を含み、前記第1蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第2成膜レート測定部と、
水晶振動子を含み、前記第2蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第3成膜レート測定部と、
水晶振動子を含み、前記第2蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第4成膜レート測定部と、を含み、
前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第1成膜レート測定部との間の経路と、前記第2蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第3成膜レート測定部との間の経路と、が交差するように設けられ、かつ、
前記第1蒸発源の前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第1成膜レート測定部との間の第1距離が、前記第1蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼと前記第2成膜レート測定部との間の第2距離より大きいことを特徴とする。
本発明の第2態様による成膜方法は、本発明の第1態様による成膜装置を用いて基板上に成膜材料を成膜することを特徴とする。
本発明の第3態様による電子デバイス製造方法は、本発明の第2態様による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。
、金属酸化物など)などの任意の材料を選択してもよい。なお、以下の説明において説明する真空蒸着装置以外にも、スパッタ装置やCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を含む成膜装置にも、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)、光学部材などの製造装置に適用可能である。その中でも、成膜材料を蒸発させてマスクを介して基板に蒸着させることで有機EL素子を形成する有機EL素子の製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。
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を製造する。電子デバイスの製造装置は、一般的に、複数のクラスタ装置1と、クラスタ装置の間を繋ぐ中継装置とを含む。
クラスタ装置と下流側のクラスタ装置で基板Sの向きが同じくなり、基板処理が容易になる。
パス室15、バッファー室16、旋回室17は、クラスタ装置の間を連結する、いわゆる中継装置であり、クラスタ装置の上流側及び/又は下流側に設置される中継装置は、パス室、バッファー室、旋回室のうち少なくとも1つを含む。
例えば、本発明は、基板SとマスクMを、成膜装置11ではなく、別の装置またはチャンバーで合着させた後、これをキャリアに乗せて、一列に並んだ複数の成膜装置を通して搬送させながら成膜工程を行うインラインタイプの製造装置にも適用することができる。
以下、図2から図5を参照して、本発明の一実施形態に係る成膜装置について説明する。
成膜装置11は、真空容器20と、基板保持ユニット21と、マスク保持ユニット22と、蒸発源23を備える。真空容器20の内部は、真空などの減圧雰囲気、あるいは、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される。ここで「真空」という用語は、成膜に応じて必要な真空度を満たした状態を指し、ここで言う「真空容器」も容器内部を成膜に必要な雰囲気に保つことができるものを指す。
基板保持ユニット21は、搬送室13の搬送ロボット14から受け取った基板Sを保持する手段であり、基板ホルダとも呼ぶ。
マスク保持ユニット22は、真空容器20内に搬入されたマスクMを保持する手段であり、基板保持ユニット21の下方に設置される。マスク保持ユニット22にはマスクMが載置される。マスクMは、基板S上に形成される薄膜パターンに対応する開口パターンを有する。
金属性成膜材料の成膜装置11の蒸発源23は、図3に示すように、複数設けられ、各蒸発源23は複数のるつぼ(収納部)231を含む。一つの蒸発源23に含まれるるつぼ
231の数は、通常、5個あるいは7個であり、それぞれの蒸発源23は回転駆動機構(不図示)によって回転(例えば、自転)して、るつぼ231を所望の位置に移動させることができる。そのため、金属性成膜材料の成膜装置11の蒸発源23をリボルバ(revolver)とも称する。
に到達することができるように構成される。例えば、防着部材25は、予熱位置237のるつぼから成膜レート測定部27に向かって飛散する蒸発粒子をガイドするガイド部252と、ガイド部252に沿って成膜レート測定手段27に向かって飛散する蒸発粒子が通過することができる第2開口253とを有する。すなわち、第2開口253は、予熱位置237のるつぼ231から成膜レート測定手段27に向かう経路上に設置される。
例えば、第1成膜レート測定手段27aは、第1蒸発源23aの蒸発レートおよび/または成膜レートを測定し、第2成膜レート測定手段27bは、第2蒸発源23bの蒸発レートおよび/または成膜レートを測定する。
例えば、第1成膜レート測定手段27aの第1成膜レート測定部271aは、第1蒸発源23aにおいて蒸着位置232にあるるつぼ231の蒸発レートまたは成膜レートを測定し、第1成膜レート測定手段27aの第2成膜レート測定部272aは、第1蒸発源23aにおいて予熱位置237にあるるつぼ231の蒸発レートを測定する。
水晶振動子30に用いられる水晶板31は、比較的温度特性が優れたAT-カット(AT-cut)をした水晶を使うことが望ましい。図5の(a)に示すように、電極膜33側の裏面を曲面にし、成膜材料が堆積される電極膜32側の表面は平面にする方が水晶振動子30の振動の安定性を高めることができる。
ここで、Δfは、共振周波数の変動値、Δmは、水晶振動子の電極膜32上に堆積された成膜材料の質量変動値、fは、水晶の基本周波数、μは、水晶のせん断係数(shear modulus)、ρQは、水晶の密度、Aは、電極面積である。すなわち、水晶振動子30の電極32上に成膜材料が堆積されて、その質量が増加するにつれて、水晶振動子30の共振周波数は小さくなる。
レート測定部の交替によって成膜工程が中止される時間を減らすことで、生産ラインの全体的なスループットを増加させることができる。
以下、図6を参照して、本発明の一実施例による成膜レート測定手段27と蒸発源23の配置構造について説明する。
2成膜レート測定部272aの間の成膜レートの差を縮めることができる。その結果、第1成膜レート測定部271aが第2成膜レート測定部272aより先に寿命に到達し、交換周期が短くなる問題を低減することができ、第1成膜レート測定部271aが第1蒸発源23aの第1蒸着位置232aから近い場合に比べて、相対的に長い時間の間、監視を行うことができる。
これにより、第1成膜レート測定部271aと第3成膜レート測定部271bを連結する方向(例えば、成膜装置11に搬入される基板Sの短辺方向)における成膜装置11のサイズを小さくすることができる。
同様に、第2蒸発源シャッタ26bは、第2蒸発源シャッタ26bの開放位置である第2開放位置と第2蒸発源23bの第2蒸着位置232bとの間の距離が、第2蒸発源シャッタ26bの閉鎖位置である第2閉鎖位置と第2の蒸発源23bの第2蒸着位置232bとの間の距離より大きくなるように、第2開放位置と第2閉鎖位置との間を移動可能である。
また、複数の蒸発源23のうち、第5蒸発源23eにおいても、第5蒸発源23eの蒸着位置に向けられる成膜レート測定部が第5蒸発源23eの予熱位置に向けられる成膜レート測定部より遠い位置に設置されるようにすることが好ましい。
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7の(a)は、有機EL表示装置60の全体図であり、図7の(b)は、一画素の断面構造を示している。
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62R、62G、62B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。
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を準備する。
本発明の一実施例によれば、金属性膜材料の成膜装置において、蒸発源の蒸着位置に向けられた成膜レート測定部を蒸発源の予熱位置に向けられた成膜レート測定部より遠く設置することで、蒸発源の蒸着位置に向けられた成膜レートの測定部の交換周期が短くなることを抑制することができる。
その後プラズマCVD装置に移動して保護層70を成膜して、有機EL表示装置60が完成する。
前記実施例は本発明の一例を示したものであり、本発明は前記実施例の構成に限定されないし、その技術思想の範囲内で適切に変形しても良い。
20:真空容器(容器)
21:基板保持ユニット
23:蒸発源
23a:第1蒸発源
23b:第2蒸発源
25:防着部材(カバー手段)
25a:第1防着部材(カバー手段)
25b:第2防着部材(カバー手段)
26:蒸発源シャッタ(可動式開閉手段)
26a:第1蒸発源シャッタ(可動式開閉手段)
26b:第2蒸発源シャッタ(可動式開閉手段)
27:成膜レート測定手段
231:るつぼ(収納部)
232:蒸着位置
232a:第1蒸着位置(第1位置)
232b:第2蒸着位置(第3位置)
237:予熱位置
237a:第1予熱位置(第2位置)
237b:第2予熱位置(第4位置)
271、272:成膜レート測定部
271a:第1成膜レート測定部
272a:第2成膜レート測定部
271b:第3成膜レート測定部
272b:第4成膜レート測定部
A:第1距離
B:第2距離
Claims (13)
- 真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、基板を保持する基板保持部と、
前記真空容器内に設置され、夫々、基板に成膜される成膜材料が収納される複数のるつぼを含む第1蒸発源及び第2蒸発源と、
前記第1蒸発源の複数のるつぼを前記基板保持部に保持された基板に成膜材料を成膜する蒸着位置と、成膜材料を予め加熱する予熱位置と、を含む複数の位置に移動させ、前記第2蒸発源の複数のるつぼを前記基板に成膜材料を成膜する蒸着位置と、成膜材料を予め加熱する予熱位置と、を含む複数の位置に移動させる移動手段と、
水晶振動子を含み、前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第1成膜レート測定部と、
水晶振動子を含み、前記第1蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第2成膜レート測定部と、
水晶振動子を含み、前記第2蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第3成膜レート測定部と、
水晶振動子を含み、前記第2蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼから蒸発する成膜材料のレートを測定する第4成膜レート測定部と、
を含み、
前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第1成膜レート測定部との間の経路と、前記第2蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第3成膜レート測定部との間の経路と、が交差するように設けられ、かつ、
前記第1蒸発源の前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第1成膜レート測定部との間の第1距離が、前記第1蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼと前記第2成膜レート測定部との間の第2距離より大きい
ことを特徴とする成膜装置。 - 前記第1蒸発源における予熱位置に位置するるつぼは、前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼが成膜に用いられる期間の少なくとも一部の期間中に予熱さ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2蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼは前記第2蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼが成膜に用いられる期間の少なくとも一部の期間中に予熱される
ことを特徴とする請求項2に記載の成膜装置。 - 前記移動手段は、前記第1蒸発源を回転させることによって前記第1蒸発源の前記複数のるつぼを前記蒸着位置と前記予熱位置とを含む複数の位置に移動させ、前記第2蒸発源を回転させることによって前記第2蒸発源の前記複数のるつぼを前記蒸着位置と前記予熱位置とを含む複数の位置に移動させる
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼ以外のるつぼから蒸発する成膜材料が前記基板に到達することを防ぐカバー手段をさらに含み、
前記カバー手段は、前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼに対応する位置に設置された第1開口部と、前記第1蒸発源における前記予熱位置に位置するるつぼから前記第2成膜レート測定部に向かう経路上に設けられた第2開口部とを含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 前記第1蒸発源と前記基板との間に設置され、前記第1蒸発源の前記蒸着位置を覆う第1閉鎖位置と、前記第1蒸発源の前記蒸着位置を開放する第1開放位置との間を移動可能な第1可動式開閉手段をさらに含み、
前記第1開放位置に位置する前記第1可動式開閉手段と前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼとの間の距離が、前記第1閉鎖位置に位置する前記第1可動式開閉手段と前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼとの間の距離より大きいことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 前記第1距離は、前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第3成膜レート測定部との間の第3距離より大きい
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 前記第2距離は前記第3距離より小さい
ことを特徴とする請求項7に記載の成膜装置。 - 前記第1距離は、前記第1蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼと前記第4成膜レート測定部との間の第4距離より小さい
ことを特徴とする請求項7または8に記載の成膜装置。 - 前記移動手段は、第2蒸発源を回転させることによって前記第2蒸発源の前記複数のるつぼを前記第2蒸発源における前記蒸着位置と前記予熱位置とを含む複数の位置に移動させる
ことを特徴とする請求項7~9のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 前記第2蒸発源と前記基板との間に設置され、前記第2蒸発源における前記蒸着位置を覆う第2閉鎖位置と、前記第2蒸発源における前記蒸着位置を開放する第2開放位置との間を移動可能な第2可動式開閉手段をさらに含み、
前記第2開放位置に位置する第2可動式開閉手段と前記第2蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼとの間の距離が、前記第2閉鎖位置と前記第2蒸発源における前記蒸着位置に位置するるつぼとの間の距離より大きい
ことを特徴とする請求項7に記載の成膜装置。 - 請求項1~11のいずれか一項に記載の成膜装置を用いて、基板上に成膜材料を成膜する成膜方法。
- 請求項12の成膜方法を用いて、電子デバイスを製造する方法。
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