JP6956244B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関するものである。

有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）の製造においては、有機ＥＬ表示装置を構成する有機発光素子（有機ＥＬ素子；ＯＬＥＤ）を形成する際に、成膜装置の蒸発源から蒸発した蒸着材料を、画素パターンが形成されたマスクを介して、基板に蒸着させることで、有機物層や金属層を形成する。

上向蒸着方式（デポアップ）の成膜装置において、蒸発源は成膜装置の真空容器の下部に設けられ、基板は真空容器の上部に配置され、基板の下面に蒸着される。このような上向蒸着方式の成膜装置の真空容器内において、基板はその下面の周辺部だけが基板ホルダによって保持されるので、基板がその自重によって撓み、これが蒸着精度を落とす一つの要因となっている。上向蒸着方式以外の方式の成膜装置においても、また、基板の自重による撓みは生じる可能性がある。

基板の自重による撓みを低減するための方法として、静電チャックを使う技術が検討されている。すなわち、基板の上部に静電チャックを設置し、基板ホルダの支持部によって支持された基板の上面を静電チャックに吸着させることで、基板の中央部が静電チャックの静電引力によって引っ張られるようにして基板の撓みを低減することができる。

特開２０１３−２０４１００号公報 特開２０１４−０６５９５９号公報

ところが、このように静電チャックに基板を吸着させて蒸着を行う成膜装置の場合、成膜完了後の基板を静電チャックから分離させる時に時間がかかる。つまり、静電チャックに印加されていた吸着電圧をオフ（または、分離電圧を印加）しても、基板が静電チャックから直ちに分離されず、吸着時に誘導されていた分極電荷が完全に除去されるまで所定の時間がかかる。

また、静電チャックに基板を吸着させるときには、前述のように、基板ホルダの支持部によって基板の外周端部を支持した状態で基板ホルダを上昇、または静電チャックを下降させて基板と静電チャックを近接させた後、静電チャックに吸着電圧を印加することになるが、このような基板移動の際に基板の位置がずれる可能性がある。つまり、基板は基板ホルダの支持部に単に載置されているだけで、固定はされていないので、吸着のために静電チャックへと近接移動する際に、または静電チャックに吸着電圧が印加されている間に、基板の位置がずれる可能性がある。

本発明は、このような基板吸着手段（静電チャック）から基板を分離させる時の時間を短縮させることで、成膜装置の効率的な運用を図ることを目的とする。
また、本発明は、基板吸着手段（静電チャック）による基板吸着時に、基板の位置ずれを防止することを目的とする。
また、本発明は、このような基板分離時間の短縮および基板吸着時の位置ずれ防止を、
別途の駆動機構を追加設置せずに実現することで、装置構造の複雑化を抑制することを目的とする。

本発明の一実施形態による成膜装置は、マスクを介して基板の成膜面に成膜する成膜装置において、前記基板の前記成膜面と反対側の非成膜面を吸着する吸着面を有する基板吸着手段と、前記基板吸着手段を挟んで前記マスクとは反対側に配され、当該マスクを前記成膜面に引き寄せるマスク吸引手段と、前記マスク吸引手段に設けられ、前記基板吸着手段に向けて前記非成膜面と交差する方向に延びる押圧部と、を備え、前記マスク吸引手段を前記基板吸着手段に向けて移動させることによって、前記押圧部が前記基板吸着手段に形成された貫通部を通して前記基板の前記非成膜面を押圧することを特徴とする。

本発明によれば、基板吸着手段（静電チャック）から基板を分離させる時の時間を短縮させることによって、成膜装置の効率的な運用を図ることができる
また、本発明によれば、基板吸着手段（静電チャック）による基板吸着時に、基板の位置ずれを防止することができる。
また、本発明によれば、このような基板分離時間の短縮および基板吸着時の位置ずれ防止を、別途の駆動機構を追加設置せずに実現することで、装置構造の複雑化を抑制することができる。

図１は、電子デバイスの製造装置の一部の模式図である。 図２は、本発明の一実施形態による成膜装置の模式図である。 図３は、本発明の一実施形態による基板吸着手段（静電チャック）とマスク吸引手段（マグネット板）との配置関係を示す模式図である。 図４Ａは、本発明の一実施形態による静電チャックへの基板の吸着の工程の前の様子を示す工程図である。 図４Ｂは、本発明の一実施形態による静電チャックへの基板の吸着の工程を示す工程図である。 図４Ｃは、本発明の一実施形態による基板に対するマスクの密着の工程を示す工程図である。 図４Ｄは、本発明の一実施形態による成膜完了後マスクの分離の工程を示す工程図である。 図４Ｅは、本発明の一実施形態による成膜完了後基板の分離の工程を示す工程図である。 図５Ａは、押しピン及び貫通孔の配置に関する本発明の他の実施形態による構成を示す図である。 図５Ｂは、押しピン及び貫通孔の配置に関する本発明のさらに他の実施形態による構成を示す図である。 図６Ａは、本発明の他の実施形態による静電チャックへの基板の吸着工程を示す工程図である。 図６Ｂは、本発明の他の実施形態による静電チャックへの基板の吸着工程を示す工程図の続きである。 図６Ｃは、本発明の他の実施形態による静電チャックへの基板の吸着工程を示す工程図の続きである。 図７は、電子デバイスを示す模式図である。

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、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、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、基板の表面に各種材料を堆積させて成膜を行う装置に適用することができ、真空蒸着によって所望のパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に望ましく適用することができる。基板の材料としては、ガラス、高分子材料のフィルム、シリコンウェハ、金属などの任意の材料を選択することができ、基板は、例えば、ガラス基板上にポリイミドなどのフィルムが積層された基板であってもよい。また、蒸着材料としても、有機材料、金属性材料（金属、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。本発明は、かかる成膜装置を用いた成膜方法にも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、有機発光素子、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、蒸着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発光素子を形成する有機発光素子の製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。

＜電子デバイスの製造装置＞
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、またはＶＲＨＭＤ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。ＶＲ ＨＭＤ用の表示パネルの場合、例えば、所定のサイズ（例えば、３００ｍｍ）のシリコンウェハに有機ＥＬ素子の形成のための成膜を行った後、素子形成領域の間の領域（スクライブ領域）に沿って該シリコンウェハを切り抜いて複数の小さなサイズのパネルに製作する。

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。

搬送室１３内には、基板およびマスクを搬送する搬送ロボット１４が配置されている。搬送ロボット１４は、上流側に配置された中継装置のパス室１５から成膜装置１１へと基板Ｓを搬送する。また、搬送ロボット１４は、成膜装置１１とマスクストック装置１２との間でマスクＭを搬送する。搬送ロボット１４は、例えば、多関節アームに、基板Ｓ又はマスクＭを保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットである。

成膜装置１１（蒸着装置とも呼ぶ）では、蒸発源に収納された蒸着材料がヒータによって加熱されて蒸発し、マスクを介して基板上に蒸着される。搬送ロボット１４との基板Ｓの受け渡し、基板ＳとマスクＭの相対位置の調整（アライメント）、マスクＭ上への基板Ｓの固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置１１によって行われる。

マスクストック装置１２には、成膜装置１１での成膜工程に使われる新しいマスクと、
使用済みのマスクとが、二つのカセットに分けて収納される。搬送ロボット１４は、使用済みのマスクを成膜装置１１からマスクストック装置１２のカセットに搬送し、マスクストック装置１２の他のカセットに収納された新しいマスクを成膜装置１１に搬送する。

クラスタ装置１には、基板Ｓの流れ方向において上流側からの基板Ｓを当該クラスタ装置１に供給するパス室１５と、当該クラスタ装置１で成膜処理が完了した基板Ｓを下流側の他のクラスタ装置に供給するバッファー室１６が連結される。搬送室１３の搬送ロボット１４は、上流側のパス室１５から基板Ｓを受け取って、当該クラスタ装置１内の成膜装置１１の一つ（例えば、成膜装置１１ａ）に搬送する。また、搬送ロボット１４は、当該クラスタ装置１での成膜処理が完了した基板Ｓを複数の成膜装置１１の一つ（例えば、成膜装置１１ｂ）から受け取って、下流側に連結されたバッファー室１６に搬送する。

バッファー室１６とパス室１５との間には、基板の向きを変える旋回室１７が設置される。旋回室１７には、バッファー室１６から基板Ｓを受け取って基板Ｓを１８０°回転させ、パス室１５に搬送するための搬送ロボット１８が設けられる。これにより、上流側の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。

成膜装置１１、マスクストック装置１２、搬送室１３、バッファー室１６、旋回室１７などは、有機発光素子の製造の過程で、高真空状態に維持される。パス室１５は、通常低真空状態に維持されるが、必要に応じて高真空状態に維持されてもよい。

本実施例では、図１を参照して、電子デバイスの製造装置の構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の種類の装置やチャンバーを有してもよく、これらの装置やチャンバー間の配置が変わってもよい。例えば、本発明の一実施形態による電子デバイスの製造装置は、図１に示すクラスタタイプでなく、インラインタイプであってもよい。つまり、基板とマスクをキャリアに搭載して、一列で並んでいる複数の成膜装置内を搬送させながら成膜を行う構成を有しても良い。また、クラスタタイプとインラインタイプを組み合わせたタイプの構造を有しても良い。例えば、有機層の成膜まではクラスタタイプの製造装置で行い、電極層（カソード層）の成膜工程から、封止工程及び切断工程などはインラインタイプの製造装置で行うこともできる。
以下、成膜装置１１の具体的な構成について説明する。

＜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方向とし、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ直交座標系を用いる。また、Ｚ軸まわりの回転角をθで表示する。

成膜装置１１は、真空雰囲気又は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される真空容器２１と、真空容器２１の内部に設けられる、基板支持ユニット２２と、マスク支持ユニット２３と、静電チャック２４と、蒸発源２５とを含む。

基板支持ユニット２２は、搬送室１３に設けられた搬送ロボット１４が搬送する基板Ｓを受取って保持する手段であり、基板ホルダとも呼ばれる。基板支持ユニット２２は基板の下面の周縁部を支持する支持部２２１を含む。支持部上には基板の損傷を防止するためにフッ素コーティングされたパット（不図示）が設置されてもよい。

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が搬送するマスク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。

マスクＭは、基板Ｓ上に形成する薄膜パターンに対応する開口パターンを有し、マスク支持ユニット２３の上に載置される。特に、スマートフォン用の有機ＥＬ素子を製造するのに使われるマスクは、微細な開口パターンが形成された金属製のマスクであり、ＦＭＭ（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ）とも呼ぶ。

基板支持ユニット２２の上方には、基板を静電引力によって吸着し固定するための静電チャック２４（基板吸着手段）が設けられる。静電チャック２４は、誘電体（例えば、セラミック材質）マトリックス内に金属電極などの電気回路が埋設された構造を有する。静電チャック２４は、クーロン力タイプの静電チャックであってもよいし、ジョンソン・ラーベック力タイプの静電チャックであってもよいし、グラジエント力タイプの静電チャックであってもよい。

静電チャック２４は、グラジエント力タイプの静電チャックであることが好ましい。静電チャック２４がグラジエント力タイプの静電チャックであることによって、基板Ｓが絶縁性基板であっても、静電チャック２４によって良好に吸着することができる。静電チャック２４がクーロン力タイプの静電チャックである場合には、金属電極にプラス（＋）及びマイナス（−）の電位が印加されると、誘電体マトリックスを通じて基板Ｓなどの被吸着体に金属電極と反対極性の分極電荷が誘導され、これら間の静電引力によって基板Ｓが静電チャック２４に吸着固定される。

静電チャック２４は、一つのプレートで形成してもよく、複数のサブプレートを有するように形成してもよい。また、一つのプレートで形成する場合にも、その内部に複数の電気回路を含み、一つのプレート内で位置によって静電引力が異なるように制御してもよい。また、静電チャック２４は、一つのプレートで形成するときも、複数のプレートで形成するときも、位置によらず、全面が同じ静電引力になるように制御するとよい。

静電チャック２４の上部には、金属製マスクＭに磁力を印加してマスクの撓みを防止し、マスクＭと基板Ｓを密着させるためのマスク吸引手段としてのマグネット板３０が設置される。マグネット板３０は、永久磁石、または電磁石で構成するができ、複数のモジュールに区切ることができる。

本実施形態では、後述のように、成膜前に、まず、静電チャック２４の鉛直方向の下側に置かれた基板Ｓを静電チャック２４で吸着及び保持し、この状態で基板ＳとマスクＭの相対位置調整を行い、基板ＳとマスクＭの相対位置調整が完了すると、静電チャック２４の基板吸着面（基板支持面）の反対側に設置されたマスク吸引手段としての上記マグネット板３０を静電チャック２４側に下降させ、基板Ｓ越しにマスクＭを引き寄せることによって基板ＳとマスクＭを密着させる。こうして、基板ＳとマスクＭが密着した後に成膜工程を開始する。成膜後には、先ずマスクＭを基板Ｓから分離させ、その後基板Ｓを静電チャック２４から剥離させる。基板ＳとマスクＭの吸着及び分離の詳細については、図４〜図６を参照して後述する。

図２には示さなかったが、静電チャック２４の吸着面とは反対側に基板Ｓの温度上昇を抑える冷却機構（例えば、冷却板）を設けることで、基板Ｓ上に堆積された有機材料の変質や劣化を抑制する構成としてもよく、この冷却板はマグネット板３０と一体で形成されてもよい。

蒸発源２５は、基板に成膜される蒸着材料が収納されるるつぼ（不図示）、るつぼを加熱するためのヒータ（不図示）、蒸発源からの蒸着材料が基板に飛散することを阻むシャッタ（不図示）などを含む。蒸発源２５は、点（ｐｏｉｎｔ）蒸発源や線状（ｌｉｎｅａｒ）蒸発源など、用途に従って多様な構成を有することができる。

図２に示さなかったが、成膜装置１１は、基板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。

真空容器２１の上部外側（大気側）には、基板Ｚアクチュエータ２６、マスクＺアクチュエータ２７、静電チャックＺアクチュエータ２８、マグネット板Ｚアクチュエータ３１、位置調整機構２９などが設けられる。これらのアクチュエータと位置調整機構は、例えば、モータとボールねじ、或いは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２６は、基板支持ユニット２２を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。マスクＺアクチュエータ２７は、マスク支持ユニット２３を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。静電チャックＺアクチュエータ２８は、静電チャック２４を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。マグネット板Ｚアクチュエータ３１は、マグネット板３０を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。

位置調整機構２９は、静電チャック２４のアライメントのための駆動手段である。位置調整機構２９は、静電チャック２４全体を基板支持ユニット２２及びマスク支持ユニット２３に対して、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、基板Ｓを吸着した状態で、静電チャック２４をＸ、Ｙ、θ方向に位置調整することで、基板ＳとマスクＭの相対的位置を調整するアライメントを行う。

真空容器２１の外側上面には、上述した駆動機構の他に、真空容器２１の上面に設けられた透明窓を介して、基板Ｓ及びマスクＭに形成されたアライメントマークを撮影するためのアライメント用カメラ２０を設置してもよい。

本実施形態の成膜装置１１に設置されるアライメント用カメラ２０は、基板ＳとマスクＭとの相対的な位置を高精度で調整するのに使われるファインアライメント用カメラであり、その視野角は狭いが高解像度を持つカメラである。成膜装置１１は、ファインアライメント用カメラ２０の他に相対的に視野角が広くて低解像度であるラフアライメント用カメラを有してもよい。本実施例においては、アライメント用カメラ２０は、基板Ｓ及びマスクＭに形成されたアライメントマークに対応する位置に設置される。例えば、ファインアライメント用カメラは、４つのカメラが矩形の４つのコーナー部をなすように設置される。ラフアライメント用カメラは、該矩形の対向する二辺の中央に設置される。ただし、本発明は、これに限定されず、基板Ｓ及びマスクＭのアライメントマークの位置に応じて他の配置を有してもよい。

尚、位置調整機構２９は、アライメント用カメラ２０によって取得した基板Ｓ及びマスクＭの位置情報に基づいて、基板ＳとマスクＭ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。

成膜装置１１は、制御部（不図示）を具備する。制御部は、基板Ｓの搬送及びアライメント、蒸発源２５の制御、成膜の制御などの機能を有する。制御部は、例えば、プロセッサ、メモリー、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを持つコンピューターによって構成可能である。この場合、制御部の機能はメモリーまたはストレージに格納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。コンピューターとしては、汎用のパーソナルコンピューターを使用してもよく、組込み型のコンピューターまたはＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍ
ａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を使用してもよい。または、制御部の機能の一部または全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。また、成膜装置ごとに制御部が設置されていてもよく、一つの制御部が複数の成膜装置を制御するように構成してもよい。

＜基板吸着手段（静電チャック）及びマスク吸引手段（マグネット板）＞
図３を参照して本実施形態による基板吸着手段としての静電チャック２４と、静電チャック２４の上部に配置され磁力でマスクＭを基板Ｓ側に引き寄せるマスク吸引手段としてのマグネット板３０について説明する。

静電チャック２４は、吸着面に被吸着体（例えば、基板Ｓ）を吸着するための静電吸着力を発生させる、複数の電極を有する電極部を含む。電極部は、電極対をなす第１電極２４１と第２電極２４２とを含む。第１電極２４１は、図示していない電位制御部の制御によって所定の電位Ｖａが付与される電極または電極のセットを指し、第２電極２４２は、第１電極２４１に付与される電位Ｖａとは異なる所定の電位Ｖｂが付与される電極または電極のセットを指す。そして、第１電極２４１と第２電極２４２にそれぞれ付与される電位によって、静電チャック２４は、基板Ｓを吸着する静電引力を発生させることができる。

図３には、第１電極２４１と第２電極２４２が一つずつ交互に配置されているが、これに限定されず、第１電極２４１と第２電極２４２は他の形態で（例えば、２つずつ交互に）配置されていてもよい。

交互に配置されている第１電極２４１及び第２電極２４２は、被吸着体である基板Ｓとの間で静電引力を発生させることができるかぎり、多様な形状を有することができる。例えば、第１電極２４１及び第２電極２４２は、それぞれ櫛形状を有してもよい。櫛状の第１電極２４１及び第２電極２４２は、それぞれ複数の櫛歯部と、複数の櫛歯部に連結される基部とを含む。各電極２４１、２４２の基部は櫛歯部に電位を供給し、複数の櫛歯部は、被吸着体との間で静電吸着力を生じさせる。このため、第１電極２４１の各櫛歯部は、第２電極２４２の各櫛歯部と対向するように、交互に配置される。このように、各電極２４１、２４２の各櫛歯部が対向しかつ互いに入り組んだ構成とすることで、異なる電位が付与される電極間の間隔を狭くすることができ、大きな不平等電界を形成し、グラジエント力によって被吸着体を吸着することができる。

静電チャック２４は、所定の位置に、基板Ｓを吸着する吸着面とその反対面を上下に貫通する貫通孔２４３（貫通部）を少なくとも一つ以上有する。

静電チャック２４の上部には、静電チャック２４に吸着された基板Ｓ側に磁力でマスクＭを引き寄せるためのマスク吸引手段としてのマグネット板３０が設置される。マグネット板３０の静電チャック２４側（すなわち、基板Ｓ及びマスクＭに向かう側）の面には、上記静電チャック２４の貫通孔２４３に対応する位置に、押しピン３０１（押圧部）が設置される。押しピン３０１は、静電チャック２４に向けて、基板Ｓの非成膜面と交差する方向に延びている。押しピン３０１は、静電チャック２４への基板Ｓの吸着時の吸着動作、及び／または、静電チャック２４からの基板Ｓの分離時の分離動作、を補助する。図３では、押しピン３０１とこれに対応する貫通孔２４３が、それぞれ、マグネット板３０と静電チャック２４の外周端部近傍に形成される例を示しているが、押しピン３０１と貫通孔２４３の形成位置及び数はこれに限定されず適宜に設定されることができる。例えば、後述のように、主に剥離補助機能として利用する時には、押しピン３０１と貫通孔２４３をマグネット板３０と静電チャック２４の中央部に設置することで分離動作をより効率良く補助できる場合がある。

以下、マグネット板３０に設置された押しピン３０１によって、静電チャック２４からの基板Ｓの分離と静電チャック２４への基板Ｓの吸着を補助する詳細動作について順次説明する。

＜基板分離動作の補助＞
図４Ａ〜図４Ｅは、本発明の一実施形態により、静電チャック２４に基板Ｓを吸着させ、その後、基板に対してマスクを密着させ、成膜工程が完了したら、再びマスクと基板を順次分離する一連の工程を示す。図４Ａは、真空容器２１内の基板支持ユニット２２（より詳細には、基板支持ユニットの支持部２２１）に基板Ｓが、そして、マスク支持ユニット２３にマスクＭがそれぞれ載置されている状態を示す。図４Ａを参照すると、静電チャック２４から所定の間隔で離隔されている基板Ｓは、マスクＭとも所定の間隔をもって離隔されている。そして、静電チャック２４の第１電極２４１と第２電極２４２には電位が付与されておらず、静電チャック２４には静電引力が誘発されていない。

続いて、図４Ｂに示したように、基板支持ユニット２２を上昇（または静電チャック２４を下降）させて基板支持ユニット２２の支持部上に載置された基板Ｓを静電チャックに向かって移動させ、静電チャック２４に基板Ｓが十分に近接または接触すると、静電チャック２４の第１電極２４１と第２電極２４２に所定の電位を付与し、第１および第２電極の間に吸着電位差ΔＶ１が発生するようにして、静電チャック２４に基板Ｓを吸着させる。静電チャック２４に基板Ｓが吸着したら、基板ＳとマスクＭとの平面内方向の相対位置を調整する（アライメント）。具体的な図示は省略しているが、マスクとの相対位置の調整は、基板ＳとマスクＭが接触しない範囲内で相互間の離隔距離が狭まった状態で行われることが好ましい。そのため、基板吸着の後、静電チャック２４を下降させるかマスク支持ユニット２３を上昇させ、基板ＳとマスクＭとの相対位置を調整する高さまで基板ＳまたはマスクＭを移動させる工程が追加で行われてもよい。また、このような基板ＳとマスクＭの相対位置調整（アライメント）は、静電チャック２４の電極部に前述した吸着電位差ΔＶ１がそのまま維持される状態で行ってもよく、基板吸着が完了した後、所定の時点で前記吸着電位差より小さいが依然として基板の吸着状態は維持可能な電位差に下げた状態で行ってもよい。

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、図４Ｃに示すように、マグネット板３０を基板Ｓ越しのマスクＭに磁力が及ぶ位置（第２位置）まで下降させる。この時、このようにマスクＭの吸引が可能な位置までマグネット板３０が下降した状態では、前述したマグネット板３０に設置された押しピン３０１は、静電チャック２４の対応する位置に形成された貫通孔２４３内に挿入され、静電チャック２４の基板吸着面側からは突出しない状態、すなわち、吸着した基板Ｓ面に押しピン３０１の先端が当たらない状態にある。マスクＭ吸引のためマグネット板３０が下降した位置でのこのような押しピン３０１の位置関係が満たすように、押しピン３０１の長さやマグネット板３０に印加される磁力の大きさを調整することができる。

こうして、静電チャック２４に吸着した基板Ｓの下面にマスクＭを密着させた状態で、蒸発源２５から蒸発された蒸着材料がマスクＭを介して基板Ｓに成膜される成膜工程が行われる。
成膜工程が完了すると、図４Ｄに示すように、マグネット板３０を再度上昇させ（第３位置）、マスクＭへの磁力印加状態を解除することによって、マスクＭを基板Ｓの成膜面から離脱させる。

続いて、このようにマスクＭが基板Ｓから分離され基板Ｓだけが静電チャック２４に吸着された状態で、図４Ｅに示すように、マグネット板３０を静電チャック２４に向かって
再度下降（または、静電チャック２４を上昇）させながら、静電チャック２４の電極部に印加される電位差を基板分離が可能な電位差ΔＶ２に設定する。基板分離電位差ΔＶ２は、ゼロ（０）、または基板吸着電位差ΔＶ１とは逆極性である。

つまり、基板分離電位差ΔＶ２の印加により、基板Ｓに誘導されていた分極電荷が除去され、基板Ｓが静電チャック２４から分離される基板分離動作が行われることになるが、本発明による実施形態では、この基板分離動作が行われる際（基板分離電位差を印加した後）に、マグネット板３０に設置した押しピン３０１が静電チャック２４の貫通孔２４３を貫通し静電チャック２４の基板吸着面側に突出するまで（第１位置）、マグネット板３０を再度相対移動させることによって、押しピン３０１が非成膜面（成膜面の反対側面）を押し出す力によって基板分離動作が補助されるようにすることを特徴とする。

この時、押しピン３０１の長さは、図４Ｅにも示したように、マグネット板３０が静電チャック２４には接触しない位置まで下降した状態で、反対側の吸着面に吸着されている基板Ｓを押すことができるように調整されることが好ましい。

以上のように、本発明の一実施形態では、マスク吸引手段として設置されたマグネット板３０に押しピン３０１を形成し、基板分離動作を補助する機能も兼ねたことを特徴とする。具体的に、成膜完了後、静電チャック２４から基板Ｓを分離する際に、基板分離電位差を静電チャック２４に印加することに合わせて、マグネット板３０を静電チャック２４側に再度相対移動させ基板の吸着面（成膜面の反対側面）を押しピン３０１で押すようにすることで基板分離動作を補助する。

これにより、成膜完了後の基板分離時間を短縮することができる。また、分離動作を補助する押しピン３０１をマスク吸引手段として既に設置されているマグネット板３０上に配置することによって、押しピン３０１昇降用の別途の駆動機構を設ける必要がなく、マグネット板昇降機構（マグネット板Ｚアクチュエータ３１）をそのまま利用することができる。

押しピン３０１の設置位置は、前述したように、マグネット板３０の外周端部近傍に設置する構成に限定されず、図５Ａに示すように、マグネット板３０の中心位置（中央部）に設置してもよい。例えば、直径３００ｍｍのシリコンウェハを基板として成膜を行う場合には、ウェハは静電チャックへの吸着時に完全に平らでなく、上に凸状になっている場合があり、よって、このような場合に分離補助用として押しピンを設置する時にはウェハの中央位置を押すようにマグネット板の中央部に押しピンを設置することが分離動作をより効率良く補助することができる。また、図５Ｂに示すように、マグネット板３０の中央部と外周端部近傍の両方に押しピン３０１を設置してもよい。

また、押しピン３０１は、基板の損傷を抑制するため、その材質はポリイミド製、またはテフロン製などのものを使うことが好ましい。また、基板と直接接触する部位を弾性を持つ部材で形成してもよい。

また、前述したように、押しピン３０１をマグネット板３０の複数の位置に設置して基板分離補助用として利用する場合には、各押しピンの長さを異ならせたり、基板と接触する部位の弾性を各押しピン毎に適宜設定してもよい。上記構成により、例えば、基板の中央部から外周へ、又は、外周から中央部へ、又は、外周から対向する反対側の外周への順に、基板が押しピンによって押圧されるタイミングを基板の位置別に制御することもできる。

＜基板吸着動作の補助＞
マグネット板３０に設置される押しピン３０１は、静電チャック２４に基板Ｓを吸着させる際に、その吸着動作を補助する構成としても用いることができる。

静電チャック２４を使った基板吸着の通常の工程は、前述の図４Ａ〜図４Ｂで説明した通りである。つまり、静電チャック２４を挟んで、一方には基板ＳとマスクＭが離隔配置され、他方にはマグネット板３０が離隔配置された状態で、基板支持ユニット２２を上昇（または、静電チャック２４を下降）させて、基板Ｓを静電チャック２４に近接又は接触させた後、静電チャック２４の電極部に吸着電位差ΔＶ１を付与することで静電チャック２４に基板Ｓを吸着させる。

以下、図６Ａ〜図６Ｃを参照して、マグネット板３０に設置された押しピン３０１により、静電チャック２４への基板Ｓの吸着を補助する詳細動作について説明する。

まず、静電チャック２４を挟んで両側に基板ＳとマスクＭ、マグネット板３０がそれぞれ離隔配置されて、静電チャック２４の電極部には吸着電位差が付与されていない状態（図４Ａ）から、図６Ａに示すように、マグネット板３０を押しピン３０１が静電チャック２４の貫通孔２４３を通過し吸着面側に突出するまで下降させる。

続いて、図６Ｂに示すように、基板支持ユニット２２を上昇させて、基板支持ユニット２２の支持部上に載置された基板Ｓの外周端部が、貫通孔２４３の外に突出した押しピン３０１に突き当り、支持部と押しピン３０１とによりクランプされるようにする。

続いて、図６Ｃに示すように、基板Ｓが基板支持ユニット２２の支持部と押しピン３０１によりクランプされた状態を維持しながら、基板支持ユニット２２とマグネット板３０を同時に上昇（または、静電チャック２４を下降）させて基板Ｓを静電チャック２４に近づけていき（押しピン３０１を貫通孔２４３内に後退させる）、静電チャック２４に基板Ｓが十分に近接又は接触したら静電チャック２４に吸着電位差ΔＶ１を付与して基板Ｓを吸着させる。

このように、静電チャック２４に基板Ｓを吸着させる際に、押しピン３０１と基板支持ユニット２２の支持部で基板Ｓをクランプした状態で基板Ｓを静電チャック２４に近づけていくことによって、吸着時の基板Ｓの位置ずれを抑制することができる。つまり、基板吸着工程の際に、マグネット板３０に設置した押しピン３０１を吸着動作を補助する手段として利用できる。
これにより、静電チャック２４への基板Ｓの吸着精度を向上させることができ、成膜品質を向上させることができる。

一方、上記実施形態では、押しピン３０１が貫通孔２４３内に後退し静電チャック２４に基板Ｓが実質的に接触してから、静電チャック２４に吸着電位差を付与すると説明したが、これに限定されず、例えば、押しピン３０１で基板Ｓをクランプした状態で押しピン３０１を貫通孔２４３内に後退させながら、同時に静電チャック２４に吸着電位差を付与し始めるようにしてもよい。

また、このように、基板吸着動作補助用（吸着時の基板位置ずれ防止用）として利用する場合は、押しピン３０１は基板支持ユニット２２の支持部に対応する位置、すなわち、基板の外周端部に対応するマグネット板３０の外周位置に複数設置することが好ましい。

＜基板吸着動作及び分離動作の補助＞
マグネット板３０に設置した押しピン３０１を、以上説明した基板吸着動作を補助する手段と基板分離動作を補助する手段の両方として兼用することもできる。
すなわち、マグネット板３０の外周端部近傍に押しピン３０１を設置する。静電チャック２４への基板Ｓ吸着時には、図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明したように、基板位置ずれを防止する吸着補助用手段として使用する。成膜完了後基板分離時には、図４Ｅを参照して説明したように、基板分離時間を短縮できる分離補助用手段としても使用する。これにより、吸着動作および分離動作補助による効果をともに得ることができる。

＜電子デバイスの製造方法＞
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（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図７（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図７（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。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７（ｂ）は、図７（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、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、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、本実施形態では、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、陽極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と陰極６８は、複数の発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂに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、陽極６４と陰極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、陽極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。

図７（ｂ）では正孔輸送層６５や電子輸送層６７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含む複数の層で形成されてもよい。また、陽極６４と正孔輸送層６５との間には陽極６４から正孔輸送層６５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、陰極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層が形成されることができる。

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）および陽極６４が形成された基板６３を準備する。

陽極６４が形成された基板６３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、陽極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し絶縁層６９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６９がパターニングされた基板６３を第１の有機材料成膜装置に搬入し、静電チャックにて基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の陽極６４の上に共通する層として成膜する。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を第２の有機材料成膜装置に搬入し、静電チャックにて保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、マグネット板でマスクを吸引して基板に密着させた後、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を成膜する。

発光層６６Ｒ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６６Ｇ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６６Ｂを成膜する。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を成膜する。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陰極６８を成膜する。

本発明によると、以上の各成膜装置内で基板を静電チャックに吸着させる時、および／または、成膜完了した基板を次の工程の成膜装置に移送するため静電チャックから分離させる時、マグネット板（マスク吸引手段）に設置した押しピン３０１を吸着および／または分離動作を補助する手段として利用することができる。
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。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を成膜装置に搬入してから保護層７０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、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

上記実施例は本発明の一例を示すものでしかなく、本発明は上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宜に変形しても良い。

１１：成膜装置、２２：基板支持ユニット、２３：マスク支持ユニット、２４：静電チャック、２４３：貫通孔、３０：マグネット板、３０１：押しピン、３１：マグネット板Ｚアクチュエータ

Claims (21)

1. マスクを介して基板の成膜面に成膜する成膜装置において、
   前記基板の前記成膜面と反対側の非成膜面を吸着する吸着面を有する基板吸着手段と、
   前記基板吸着手段を挟んで前記マスクとは反対側に配され、当該マスクを前記成膜面に引き寄せるマスク吸引手段と、
   前記マスク吸引手段に設けられ、前記基板吸着手段に向けて前記非成膜面と交差する方向に延びる押圧部と、を備え、
   前記マスク吸引手段を前記基板吸着手段に向けて移動させることによって、前記押圧部が前記基板吸着手段に形成された貫通部を通して前記基板の前記非成膜面を押圧することを特徴とする成膜装置。
2. 前記貫通部は、貫通孔である
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記マスク吸引手段は、前記基板吸着手段に吸着された前記基板を前記吸着面から分離する際に、前記基板吸着手段に向かって第１位置まで相対移動し前記押圧部によって前記基板の非成膜面を押すことで前記基板の分離動作を補助する
   ことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記基板吸着手段は、第１電極と第２電極を有する静電チャックであり、前記第１電極と第２電極それぞれに付与される電位の電位差が基板吸着電位差であれば前記基板を吸着し、前記電位差が基板分離電位差であれば前記基板を分離するものであり、
   前記マスク吸引手段は、前記電位差が前記基板分離電位差となるタイミングに合わせて前記押圧部によって前記基板の非成膜面を押すことで前記基板の分離動作を補助する
   ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
5. 前記第１位置は、前記マスク吸引手段が前記基板吸着手段に接触せずに、前記押圧部によって前記基板の非成膜面を押すことが可能な位置である
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の成膜装置。
6. 前記マスク吸引手段は、磁力によって前記マスクを引き寄せるマグネット板である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の成膜装置。
7. 前記押圧部と前記貫通部は、それぞれ、前記基板の外周端部に対応する、前記マスク吸引手段の外周位置と、前記基板吸着手段の外周位置に設置される
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の成膜装置。
8. 前記押圧部と前記貫通部は、それぞれ、前記基板の中心に対応する、前記マスク吸引手段の中央部位置と、前記基板吸着手段の中央部位置に設置される
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の成膜装置。
9. 前記基板の外周端部を支持する基板支持部をさらに含み、
   前記マスク吸引手段は、前記基板支持部を前記基板吸着手段側に相対移動させて前記基板支持部に支持された前記基板を前記基板吸着手段の吸着面に吸着させるときには、前記基板吸着手段に向かって前記押圧部が前記貫通部を貫通する位置まで相対移動し、前記押圧部によって前記基板の外周端部の非成膜面を押す
   ことを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
10. 前記基板吸着手段への前記基板の吸着時に、前記マスク吸引手段の前記押圧部と前記基
    板支持部によって前記基板の外周端部の両面が押された状態で、前記基板の非成膜面が前記基板吸着手段の吸着面に接触するまで、前記マスク吸引手段と前記基板支持部が同期して移動する
    ことを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
11. 基板吸着手段と、前記基板吸着手段を挟んでマスクとは反対側に配されるマスク吸引手段を有する成膜装置を用いて、基板の成膜面に前記マスクを介して蒸着材料を成膜する方法であって、
    基板吸着手段の吸着面に前記基板の前記成膜面と反対側の非成膜面を吸着させる工程と、
    前記マスク吸引手段によって前記マスクを引き寄せて、前記基板の前記成膜面に前記マスクを密着させる工程と、
    前記蒸着材料を蒸発させて前記マスクを介して前記基板の前記成膜面に前記蒸着材料を成膜する工程と、
    前記マスク吸引手段から前記マスクに及ぶ吸引力を除去し、前記基板の前記成膜面から前記マスクを分離する工程と、
    前記基板吸着手段の吸着力を除去し、前記基板吸着手段の吸着面から前記基板を分離する工程とを含み、
    前記マスク吸引手段には、前記基板吸着手段に向けて前記非成膜面と交差する方向に延びる押圧部が形成され、
    前記基板を分離する工程では、前記マスク吸引手段を、前記押圧部が前記基板吸着手段に形成された貫通部を貫通する第１位置まで、前記基板吸着手段に向かって相対移動させて、前記貫通部を貫通した前記押圧部によって前記基板の前記非成膜面を押す
    ことを特徴とする成膜方法。
12. 前記貫通部は、貫通孔であることを特徴とする請求項１１に記載の成膜方法。
13. 前記基板吸着手段は、第１電極と第２電極を有する静電チャックであり、前記第１電極と第２電極それぞれに付与される電位の電位差が基板吸着電位差であれば前記基板を吸着し、前記電位差が基板分離電位差であれば前記基板を分離し、
    前記基板を分離する工程では、前記電位差が前記基板分離電位差となるタイミングに合わせて、前記押圧部によって前記基板の前記非成膜面を押すことで基板分離動作を補助する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の成膜方法。
14. 前記第１位置は、前記マスク吸引手段が前記基板吸着手段に接触せずに、前記押圧部によって前記基板の非成膜面を押すことが可能な位置である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の成膜方法。
15. 前記マスク吸引手段は、磁力によって前記マスクを引き寄せるマグネット板である
    ことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の成膜方法。
16. 前記押圧部と前記貫通部は、それぞれ、前記基板の外周端部に対応する、前記マスク吸引手段の外周位置と、前記基板吸着手段の外周位置に設置される
    ことを特徴とする請求項１３に記載の成膜方法。
17. 前記押圧部と前記貫通部は、それぞれ、前記基板の中心に対応する、前記マスク吸引手段の中央部位置と、前記基板吸着手段の中央部位置に設置される
    ことを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の成膜方法。
18. 前記基板の成膜面に前記マスクを密着させる工程は、前記マスク吸引手段を、前記基板吸着手段に向かって、マスク吸引が可能な第２位置まで相対移動させる工程を含み、
    前記第２位置では、前記押圧部は前記貫通部の内部に位置し前記基板の非成膜面と接触しない
    ことを特徴とする請求項１１から１７のいずれか１項に記載の成膜方法。
19. 前記基板の前記成膜面から前記マスクを分離する工程は、前記マスクに前記マスク吸引手段からの吸引力が及ばない第３位置まで前記マスク吸引手段を前記基板吸着手段から離れる方向に相対移動させる工程を含む
    ことを特徴とする請求項１８に記載の成膜方法。
20. 前記成膜装置は、前記基板の外周端部を支持する基板支持部をさらに含み、
    前記基板吸着手段の吸着面に前記基板の前記非成膜面を吸着させる工程は、
    前記マスク吸引手段を、前記基板吸着手段に向かって、前記押圧部が前記貫通部を貫通する位置まで相対移動させる工程と、
    前記基板の外周端部の両面が、前記貫通部を貫通した前記押圧部と前記基板支持部によって押されるまで、前記基板支持部を前記基板吸着手段側に相対移動させる工程と、
    前記押圧部と前記基板支持部によって前記基板の外周端部の両面が押された状態で、前記基板の非成膜面が前記基板吸着手段の吸着面に接触するまで、前記マスク吸引手段と前記基板支持部を同期して移動させる工程とを含む
    ことを特徴とする請求項１６に記載の成膜方法。
21. 前記基板吸着手段の吸着面に前記基板の前記非成膜面を吸着させる工程は、前記基板吸着手段に前記基板吸着電位差を付与する工程をさらに含み、
    前記基板吸着電位差を付与する工程は、前記マスク吸引手段と前記基板支持部の同期移動によって前記基板の前記非成膜面が前記基板吸着手段の前記吸着面に接触した後、または、前記マスク吸引手段と前記基板支持部の同期移動と同時に、行われる
    ことを特徴とする請求項２０に記載の成膜方法。

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