JP2024078165A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の現在の成膜状態を判断可能な技術を提供する【解決手段】成膜装置は、基板に蒸着物質を放出する第一の蒸着手段と、前記基板に対する蒸着物質の放出中に、前記第一の蒸着手段を軸に対する円軌道に沿って移動させる移動手段と、前記基板に対する蒸着物質の放出状態を監視する第一の監視手段と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。

基板に対して蒸着物質を蒸着し、成膜する技術が知られている。特許文献１には、蒸着源を移動しながら基板に蒸着物質を放出し、成膜する技術が開示されている。蒸着源を移動しながら成膜することにより、蒸着源の構造や個体差に起因したムラを低減でき、基板上の膜厚分布の均一性を向上できる場合がある。

特開２００４－３０７８８０号公報

特許文献１の技術では、基板の現在の成膜状態を判断するための情報が無く、成膜品質の管理や、現在の成膜状態を反映した制御の点で、改善の余地がある。

本発明は、基板の現在の成膜状態を判断可能な技術を提供するものである。

本発明によれば、
基板に蒸着物質を放出する第一の蒸着手段と、
前記基板に対する蒸着物質の放出中に、前記第一の蒸着手段を軸に対する円軌道に沿って移動させる移動手段と、
前記基板に対する蒸着物質の放出状態を監視する第一の監視手段と、を備える、
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、基板の現在の成膜状態を判断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。 （Ａ）は蒸着ユニット周辺の機構を示す斜視図、（Ｂ）は監視ユニットの斜視図。 （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）～（Ｅ）は図２の成膜装置の動作説明図。 別の実施形態に係る成膜装置の概略図。 図９の成膜装置の蒸着ユニット周辺の機構を示す斜視図。 （Ａ）～（Ｅ）は図９の成膜装置の動作説明図。 更に別の実施形態に係る成膜装置の概略図。 （Ａ）～（Ｅ）は図１２の成膜装置の動作説明図。 更に別の実施形態に係る成膜装置の概略図。 図１４の成膜装置の蒸着ユニット周辺の機構を示す斜視図。 （Ａ）～（Ｆ）は図１４の成膜装置の動作説明図。 更に別の実施形態に係る成膜装置の概略図。 図１６の成膜装置の蒸着ユニット周辺の構造を示す平面図。

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１００の構成の一部を示す模式図である。各図において、矢印Ｘ及びＹは互いに直交する水平方向を示し、矢印Ｚは上下方向（重力方向）を示す。図１の製造ラインは、例えば、有機ＥＬ表示装置の発光素子の製造に用いられる。製造ライン１００は、平面視で八角形の形状を有する搬送室１２０を備える。搬送室１２０には搬送路１１０から基板１０１が搬入され、また、成膜済みの基板１０１は搬送室１２０から搬送路１１１へ搬出される。

搬送室１２０の周囲には、基板１０１に対する成膜処理が行われる複数の成膜装置１が配置されている。各成膜装置１には搬送室１３０が隣接して配置されている。平面視で八角形の形状を有する搬送室１３０の周囲には、マスク１０２が収納される格納室１４０が配置されている。

搬送室１２０には、基板１０１を搬送する搬送ユニット１２１が配置されている。本実施形態の搬送ユニット１２１は、水平多関節型のロボットであり、そのハンド部に基板１０１を水平姿勢で搭載して搬送する。搬送ユニット１２１は、搬送路１１０から搬入される基板１０１を成膜装置１へ搬送する搬入動作と、成膜装置１で成膜済みの基板１０１を成膜室１から搬送路１１１へ搬送する搬出動作とを行う。

各搬送室１３０には、マスク１０２を搬送する搬送ユニット１３１が配置されている。本実施形態の搬送ユニット１３１は、水平多関節型のロボットであり、そのハンド部にマスク１０２を水平姿勢で搭載して搬送する。搬送ユニット１３１は、格納室１４０から成膜装置１へマスク１０２を搬送する動作、成膜装置１から格納室１４０へマスク１０２を搬送する動作を行う。

＜成膜装置＞
図２は本発明の一実施形態に係る成膜装置１の概略図である。成膜装置１は、基板１０１に蒸着物質を成膜する装置であり、マスク１０２を用いて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１１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１１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、成膜時にマスク１０２を支持するマスク支持ユニット６を備える。マスク支持ユニット６は、本実施形態の場合、搬送ユニット１２１と基板支持プレート３との間の基板１０１の移載動作も行う。マスク支持ユニット６は、Ｘ方向に離間した一対の支持部材６ａを備える。各支持部材６ａは対応するアクチュエータ６ｂにより昇降される。本実施形態ではアクチュエータ６ｂを支持部材６ａ毎に設けたが、一対の支持部材６ａを一つのアクチュエータ６ｂで昇降してもよい。アクチュエータ６ｂは例えば電動シリンダや、電動ボールねじ機構である。支持部材６ａは、その下端部に爪部Ｆを備えている。基板１０１やマスク１０２は、その周縁部が爪部Ｆ上に載置される。図２の例ではマスク１０２が爪部Ｆ上に載置されている。一対の支持部材６ａは同期的に昇降され、基板１０１やマスク１０２を昇降する。

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８４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８４は、基板支持プレート３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。本実施形態では、マスク１０２の位置を固定し、基板１０１を変位してこれらの相対位置を調整するが、マスク１０２を変位させて調整してもよく、或いは、基板１０１とマスク１０２の双方を変位させてもよい。

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、支持部材６ａ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。

真空チャンバ２の内部空間には、蒸着ユニット７が配置されている。蒸着ユニット７は、基板支持プレート３の下方に配置され、蒸着物質を基板支持プレート３に支持された基板１０１に放出する蒸着源を一つ備えている。蒸着源は蒸着材料の収容部と蒸着材料を加熱するヒータとを含む。

図２に加えて図３（Ａ）を参照する。図３（Ａ）は蒸着ユニット７周辺の機構を示す斜視図である。蒸着ユニット７は移動ユニット９によって移動される。移動ユニット９は円盤形状の回転台９０を備え、蒸着ユニット７は回転台９０上に配置されている。回転台９０は、環状の軸受け９２上に回転中心Ｚ１回りに回転自在に支持されている。回転中心Ｚ１はＺ方向の軸（又は軸線）である。回転台９０は駆動機構ＤＵによって回転される。駆動機構ＤＵは駆動源であるモータ９３とモータ９３の駆動力を回転台９０に伝達する伝達機構である歯車９４とを含む。回転台９０の側周面には歯車９４と噛み合う歯９１が形成されており、モータ９３の回転によって回転台９０が回転する。蒸着ユニット７は回転中心Ｚ１から径方向に離間した位置に配置されており、回転台９０の回転によって回転中心Ｚ１に対する円軌道ＲＴに沿って移動する。

図２を参照して、真空チャンバ２の内部空間には防着板２ａが設けられており、真空チャンバ２の内部空間の上部に蒸着物質が不必要に付着することを防止する。

また、真空チャンバ２の内部空間には監視ユニット１０が設けられている。監視ユニット１０は、基板１０１に対する蒸着物質の放出状態を監視する。本実施形態の場合、監視ユニット１０は防着板２ａの下方に配置されており、その位置は固定されている。図２に加えて図３（Ｂ）を参照する。図３（Ｂ）は監視ユニット１０の斜視図である。

監視ユニット１０は、ケース１０ａの内部にセンサとして水晶振動子１０ｃを備えている。水晶振動子１０ｃには、ケース１０ａに形成された導入部１０ｂを介して蒸着ユニット７から放出された蒸着物質が導入されて付着する。水晶振動子１０ｃの振動数は蒸着物質の付着量により変動する。水晶振動子１０ｃの振動数を監視することで、基板１０１に蒸着した蒸着物質の膜厚等を監視することができる。なお、本実施形態では、監視ユニット１０として、水晶振動子１０ｃを用いた監視形式を例示したが、他の監視形式を採用してもよい。

制御ユニット１１は、成膜装置１の全体を制御する。制御ユニット１１は、処理部１２ａ、記憶部１１ｂ、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）１１ｃ及び通信部１１ｄを備える。処理部１１ａは、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部１１ｂ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１１ｂは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶デバイスであり、処理部１１ａ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／Ｏ１１ｃは、処理部１１ａ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１１ｄは通信回線を介して上位装置又は他の制御ユニット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１１の処理部１１ａ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８（Ｅ）は成膜装置１の動作説明図であり、成膜装置１を用いた成膜方法の例を示す。

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１２１により基板支持プレート３の下方に搬送される。次にマスク支持ユニット６によって搬送ロボット１２１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１２１から上昇し、かつ、基板支持プレート３の基板吸着面（下面）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。

続いてマスク１０２を真空チャンバ２内に搬入する。図５（Ａ）はマスク１０２を真空チャンバ２内に搬入した状態を示す。マスク１０２は搬送ロボット１３１によって格納室１４０から真空チャンバ２内に搬入される。マスク１０２は基板１０１の真下に位置する。次にマスク１０２を搬送ロボット１３１からマスク支持ユニット６に移載し、アライメント位置に位置させる。図５（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、マスク１０２の周縁が爪部Ｆに載置され、マスク１０２は搬送ロボット１３１から上昇する。マスク１０２は支持部材６ａに支持された状態となり、かつ、更に上昇することでアライメント位置に位置する。アライメント位置において基板１０１とマスク１０２とはＺ方向に離間している。なお、本実施形態ではマスク１０２を上昇してアライメント位置に位置させるが、基板１０１を降下して基板１０１をアライメント位置に位置させる構成でもよい。

次にアライメント動作を行う。図６（Ａ）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（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、図６（Ｂ）に示すように位置調整ユニット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、成膜動作を行う。まず、基板１０１をマスク１０２と重ね合わせる。図７（Ａ）はその動作を示している。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は基板１０１の被処理面の全体がマスク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、基板１０１に対する蒸着物質の蒸着を開始する。具体的には図７（Ｂ）に示すように、蒸着ユニット７による蒸着物質の放出と、移動ユニット９による蒸着ユニット７の移動（回転台９０の回転）を開始する。蒸着物質がマスク１０２を介して基板１０１に到達して膜が成膜される。図８（Ａ）～図８（Ｅ）は、基板１０１に対する蒸着物質の放出中における蒸着ユニット７の円軌道ＲＴでの移動態様を例示している。

図８（Ａ）～図８（Ｅ）は回転台９０が１回転する様子を段階的に示している。蒸着ユニット７は円軌道ＲＴを一周だけ連続的に移動したことになる。図８（Ａ）～図８（Ｅ）に示した蒸着ユニット７の移動の間、蒸着物質は継続的に放出され、蒸着物質が基板１０１に到達し、膜を形成することになる。監視ユニット１０のケース１０ａ内に蒸着物質が進入し、水晶振動子１０ｃによって蒸着物質の放出状態を監視する。一回の成膜につき、回転台９０の回転は、２回以上でもよく、１回未満であってもよい。

以上により、基板１０１の成膜が完了する。本実施形態では、蒸着ユニット７から蒸着物質を放出しつつ、円軌道ＲＴに沿って蒸着ユニット７を移動することで、基板１０１に成膜する膜のバラつきを抑制することができる。そして、監視ユニット１０によって、基板１０１に対する蒸着物質の放出状態を監視することで、基板１０１の現在の成膜状態を判断し、成膜制御の情報として活用することができる。具体的には、例えば、監視結果から推定される膜厚に応じて、蒸着時間、回転台９０の回転量或いは回転台９０の回転速度を増減することができる。

こうした成膜が完了すると、マスク１０２及び基板１０１をそれぞれ搬出する動作を行う。搬出動作は概ね搬入動作の逆の手順となる。以上により、以上により基板１０１及びマスク１０２の搬入から、基板１０１の成膜と、基板１０１及びマスク１０２の搬出までの動作が完了する。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、１つの蒸着ユニット７を用いて成膜を行ったが、複数の蒸着ユニットを用いて成膜を行ってもよい。図９は本実施形態の成膜装置１の概略図、図１０は本実施形態のおける蒸着ユニット周辺の機構を示す斜視図である。

本実施形態では、回転台９０に蒸着ユニット７０と蒸着ユニット７１とが搭載されている。蒸着ユニット７０及び７１は、基板支持プレート３の下方に配置され、蒸着物質を基板支持プレート３に支持された基板１０１に放出する蒸着源をそれぞれ一つ備えている。蒸着源は蒸着材料の収容部と蒸着材料を加熱するヒータとを含む。蒸着ユニット７０及び７１は回転中心Ｚ１に対して、Ｘ－Ｙ平面上で対称となる位置に配置されている。蒸着ユニット７０及び７１は、互いに異なる種類の蒸着材料を放出してもよい。

例えば、蒸着ユニット７０はホスト材料を放出し、蒸着ユニット７１はドーパント材料を放出する。ホスト材料は発光層の主材料であり、ドーパント材料は発光波長を決める発光材料である。発光層とは、陽極と陰極との間に設けられた有機化合物層のうち発光機能を有する層をいう。ホスト材料は、発光層に含まれる材料のうち濃度が最も高い材料であり、ドーパント材料とは、発光層に含まれる材料のうち、濃度がホスト材料よりも低い材料である。

図１１（Ａ）～図１１（Ｅ）は、本実施形態において、基板１０１に対する蒸着物質の放出中における蒸着ユニット７０及び７１の円軌道ＲＴでの移動態様を例示しており、回転台９０が１回転する様子を段階的に示している。蒸着ユニット７０及び７１は円軌道ＲＴを一周だけ連続的に移動したことになる。図１１（Ａ）～図１１（Ｅ）に示した蒸着ユニット７０及び７１の移動の間、蒸着物質は継続的に放出され、蒸着物質が基板１０１に到達し、膜を形成することになる。監視ユニット１０のケース１０ａ内に蒸着物質が進入し、水晶振動子１０ｃによって蒸着物質の放出状態を監視する。一回の成膜につき、回転台９０の回転は、２回以上でもよく、１回未満であってもよい。

本実施形態では、蒸着ユニット７０及び７１から蒸着物質を放出しつつ、円軌道ＲＴに沿って蒸着ユニット７０及び７１を移動することで、基板１０１に成膜する膜のバラつきを抑制しつつ、異なる蒸着物質の混合層を基板１０１に成膜することができる。また、監視ユニット１０によって、基板１０１に対する蒸着物質の放出状態を監視することで、基板１０１の現在の成膜状態を判断し、成膜制御の情報として活用することができる。具体的には、例えば、監視結果から推定される膜厚に応じて、蒸着時間、回転台９０の回転量或いは回転台９０の回転速度を増減することができる。

＜第三実施形態＞
第一及び第二実施形態では、監視ユニット１０の位置を固定の位置としたが、蒸着ユニットの移動に同期して回転中心Ｚ１周りに移動してもよい。図１２は本実施形態の成膜装置１の概略図である。回転台９０は複数のアーム部９０ａを有する。本実施形態では、２つの蒸着ユニット７０、７１に対応して２つのアーム部９０ａが設けられている。各アーム部９０ａは回転台９０から径方向外側に延び、更に上方に延びている。蒸着ユニット７０に対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ａが設けられ、蒸着ユニット７１に対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ｂが設けられている。言い換えると、監視ユニット１０Ａは蒸着ユニット７０に対応しており、蒸着ユニット７０から放出される蒸着物質の放出状態を監視する。また、監視ユニット１０Ｂは蒸着ユニット７１に対応しており、蒸着ユニット７１から放出される蒸着物質の放出状態を監視する。監視ユニット１０Ａ及び１０Ｂは、いずれも、第一実施形態の蒸着ユニット１０と同様の構成である。

図１３（Ａ）～図１３（Ｅ）は、本実施形態において、基板１０１に対する蒸着物質の放出中における蒸着ユニット７０及び７１の円軌道ＲＴでの移動態様を例示しており、回転台９０が１回転する様子を段階的に示している。蒸着ユニット７０及び７１は円軌道ＲＴを一周だけ連続的に移動したことになる。監視ユニット１０Ａ及び１０Ｂも、対応するアーム部９０ａを介して回転台９０に支持されているので、回転中心Ｚ１周りに一周だけ連続的に移動する。図１３（Ａ）～図１３（Ｅ）に示した蒸着ユニット７０及び７１の移動の間、蒸着物質は継続的に放出され、蒸着物質が基板１０１に到達し、膜を形成することになる。監視ユニット１０Ａのケース１０ａ内には主に蒸着ユニット７０から放出される蒸着物質が進入し、水晶振動子１０ｃによって蒸着物質の放出状態を監視する。また、監視ユニット１０Ｂのケース１０ａ内には主に蒸着ユニット７１から放出される蒸着物質が進入し、水晶振動子１０ｃによって蒸着物質の放出状態を監視する。一回の成膜につき、回転台９０の回転は、２回以上でもよく、１回未満であってもよい。

本実施形態では、蒸着ユニット７０及び７１から蒸着物質を放出しつつ、円軌道ＲＴに沿って蒸着ユニット７０及び７１を移動することで、基板１０１に成膜する膜のバラつきを抑制しつつ、異なる蒸着物質の混合層を基板１０１に成膜することができる。また、監視ユニット１０Ａ及び１０Ｂによって、基板１０１に対する蒸着物質の放出状態を監視することで、基板１０１の現在の成膜状態を判断し、成膜制御の情報として活用することができる。特に本実施形態では、監視ユニット１０Ａによって蒸着ユニット７０の放出状態を監視し、監視ユニット１０Ｂによって蒸着ユニット７１の放出状態を監視できるので、蒸着ユニット７０及び７１の放出状態を個別に監視することができる。

＜第四実施形態＞
基板１０１に到達する蒸着物質を制限するシャッタを設けてもよい。図１４は本実施形態の成膜装置１の概略図である。図１５は本実施形態における蒸着ユニットの周辺の機構を示す斜視図である。本実施形態では、回転台９０上に複数の蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃが搭載されている（合計６つ）。監視ユニット１０は、第一及び第二実施形態と同様、その位置が固定されている。

蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃと、基板支持プレート３に支持された基板１０１との間の位置には、蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃから放出された蒸着物質が基板１０１に到達することを制限可能な板状のシャッタ１２が配置されている。シャッタ１２は円軌道ＲＴの上方を部分的に覆う遮蔽部１２ａと、覆わない切り欠き部（開口部）１２ｂとを有し、遮蔽部１２ａは回転中心Ｚ１を中心とした扇形を有している。

各蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃは、遮蔽部１２ａの下方に位置している場合、基板１０１に対して遮蔽され、放出される蒸着物質は基板１０１に到達することが遮蔽部１２ａによって制限される。各蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃは、切り欠き部１２ｂの下方に位置している場合、基板１０１に対して露出し、放出される蒸着物質は実質的にシャッタ１２に制限されずに基板１０１に到達する。

位置変更ユニット１３は、シャッタ１２の、回転中心Ｚ１周りの位置（位相）を変更可能な機構である。位置変更ユニット１３は、回転台９０に支持されており、シャッタ１２を支持する回転軸１３ａと、回転軸１３ａを回転する駆動ユニット１３ｂとを備える。回転軸３１ａは回転中心Ｚ１と同軸上に延設され、回転台９０に形成された穴をＺ方向に貫通している。駆動ユニット１３ｂは回転台９０の下方において回転台９０に固定されたモータであり、回転軸１３ａを回転中心Ｚ１周りに回転可能である。シャッタ１２を回転中心Ｚ１周りに回転してその位置を変更することで、円軌道ＲＴ上の、蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃを遮蔽部１２ａが覆う位置を変更することができる。

図１６（Ａ）～図１６（Ｆ）は、本実施形態において、基板１０１に対する蒸着物質の放出中における蒸着ユニットの円軌道ＲＴでの移動態様及びシャッタ１２による遮蔽態様を例示している。６つの蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃは３組に分けられる。１組目は蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａ、２組目は蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂ、３組目は蒸着ユニット７０Ｃ及び７１Ｃである。

各蒸着ユニットが放出する蒸着物質は同じであってもよいし、異なっていてもよいし、一部が同じで一部が異なっていてもよい。一例として、各蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃはホスト材料を放出し、各蒸着ユニット７１Ａ～７１Ｃはドーパント材料を放出する。より具体的な例を述べれば、例えば、蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａは赤色発光層のホスト材料とドーパント材料を放出し、蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂは緑色発光層のホスト材料とドーパント材料を放出し、蒸着ユニット７０Ｃ及び７１Ｃは青色発光層のホスト材料とドーパント材料を放出する。一つの成膜装置１でＲＧＢの各発光層を成膜できる。

図１６（Ａ）は放出開始及び移動開始の時点を示している。シャッタ１２の姿勢は、蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａは切り欠き部１２ｂを介して基板１０１に対して露出し、蒸着ユニット７０Ｂ、７１Ｂ、７０Ｃ及び７１Ｃは遮蔽部１２ａによって基板１０１に対して遮蔽される姿勢である。蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａは切り欠き部１２ｂを介して基板１０１に対して露出しているため、蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａから放出された蒸着物質はマスク１０２を介して基板１０１に到達する。一方、蒸着ユニット７０Ｂ、７１Ｂ、７０Ｃ及び７１Ｃは遮蔽部１２ａによって基板１０１に対して遮蔽されているため、蒸着ユニット７０Ｂ、７１Ｂ、７０Ｃ及び７１Ｃから放出される蒸着物質は実質的に基板１０１に到達しない。

回転台９０を回転するとシャッタ１２も同じ速度で回転する。図１６（Ｂ）～図１６（Ｅ）は、回転台９０及びシャッタ１２が一回転するまでの各段階を示している。蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａは切り欠き部１２ｂを介して常時基板１０１に対して露出しており、蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａから放出される各蒸着物質が基板１０１に到達する。一方、蒸着ユニット７０Ｂ、７１Ｂ、７０Ｃ及び７１Ｃは遮蔽部１２ａによって基板１０１に対して常時遮蔽されており、蒸着ユニット７０Ｂ、７１Ｂ、７０Ｃ及び７１Ｃから放出される蒸着物質は実質的に基板１０１に到達しない。図１６（Ｅ）は蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａ並びシャッタ１２が図１６（Ａ）の位置に戻った段階を示している。

すなわち、回転台９０及びシャッタ１２が一回転し、蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａは円軌道ＲＴを一周だけ連続的に移動したことになる。本実施形態の場合、基板１０１の全領域に蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａから放出される各蒸着物質の膜が成膜される。監視ユニット１０のケース１０ａ内には主に蒸着ユニット７０Ａ及び７１Ａから放出される蒸着物質が進入し、水晶振動子１０ｃによって蒸着物質の放出状態を監視する。一回の成膜につき、回転台９０の回転は、２回以上でもよく、１回未満であってもよい。

次に、位置変更ユニット１３によって回転台９０に対するシャッタ１２の回転方向の相対位置を変更する。図１６（Ｆ）はその一例を示しており、図１６（Ａ）～図１６（Ｅ）に例示したシャッタ１２の位置に対して、時計回りで約１２０度だけシャッタ１２が回転台９０に対して相対的に移動している。シャッタ１２の姿勢は、蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂは切り欠き部１２ｂを介して基板１０１に対して露出しており、蒸着ユニット７０Ａ、７１Ａ、７０Ｃ及び７１Ｃは遮蔽部１２ａによって基板１０１に対して遮蔽された姿勢である。蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂは切り欠き部１２ｂを介して基板１０１に対して露出しているため、蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂから放出された蒸着物質はマスク１０２を介して基板１０１に到達する。一方、蒸着ユニット７０Ａ、７１Ａ、７０Ｃ及び７１Ｃは遮蔽部１２ａによって基板１０１に対して遮蔽されているため、蒸着ユニット７０Ａ、７１Ａ、７０Ｃ及び７１Ｃから放出される蒸着物質は実質的に基板１０１に到達しない。この後、図１６（Ａ）～図１６（Ｅ）の例と同様に、蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂから各蒸着物質を放出しつつ、回転台９０とシャッタ１２を回転する。これによって、基板１０１上に、蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂから放出される各蒸着物質の膜が成膜される。監視ユニット１０のケース１０ａ内には主に蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂから放出される蒸着物質が進入し、水晶振動子１０ｃによって蒸着物質の放出状態を監視する。

その後、位置変更ユニット１３によって回転台９０に対するシャッタ１２の回転方向の相対位置を変更する。シャッタ１２の姿勢は、蒸着ユニット７０Ｃ及び７１Ｃが切り欠き部１２ｂを介して基板１０１に露出し、蒸着ユニット７０Ａ、７１Ａ、７０Ｂ及び７１Ｂは遮蔽部１２ａによって基板１０１に対して遮蔽された姿勢とされる。図１６（Ａ）～図１６（Ｅ）の例と同様に、蒸着ユニット７０Ｃ及び７１Ｃから各蒸着物質を放出しつつ、回転台９０とシャッタ１２を回転する。これによって、基板１０１上に、蒸着ユニット７０Ｃ及び７１Ｃから放出される各蒸着物質の膜が成膜される。監視ユニット１０のケース１０ａ内には主に蒸着ユニット７０Ｂ及び７１Ｂから放出される蒸着物質が進入し、水晶振動子１０ｃによって蒸着物質の放出状態を監視する。

以上のように、本実施形態では、シャッタ１２によって、基板１０１に蒸着物質を放出する蒸着ユニットを選択することができ、成膜制御性を向上することができる。

なお、３組の蒸着ユニット７０及び７１により、ＲＧＢの各発光層を成膜する場合には、蒸着ユニット７０及び７１の組の選択切替の際に、基板１０１とマスク１０２のアライメントマークの位置ズレ量を再度演算し、ＲＧＢ画素の距離に応じたオフセット位置で再度アライメントを行えばよい。あるいは、ＲＧＢの各発光層に対応したマスク１０２へ交換を行い、基板１０１とマスク１０２とのアライメントとを行えばよい。

＜第五実施形態＞
第三実施形態と第四実施形態とを組み合わせ、蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃに、それぞれ、対応する監視ユニットを設けてもよい。図１７は本実施形態の成膜装置１の概略図であり、図１８は蒸着ユニット周辺の構造を示す平面図である。

回転台９０には、複数のアーム部９０ａが設けられている。本実施形態では、６つの蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃに対応して６つのアーム部９０ａが放射状に設けられている。各アーム部９０ａは回転台９０から径方向外側に延び、更に上方に延びている。

蒸着ユニット７０Ａに対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ａが設けられ、蒸着ユニット７１Ａに対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ｂが設けられている。蒸着ユニット７０Ｂに対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ｃが設けられ、蒸着ユニット７１Ｂに対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ｄが設けられている。蒸着ユニット７０Ｃに対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ｅが設けられ、蒸着ユニット７１Ｃに対応するアーム部９０ａの端部に、監視ユニット１０Ｆが設けられている。すなわち、監視ユニット１０Ａ～１０Ｆは、蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃに対応している。

本実施形態の場合、回転台９０には板状の仕切り部材９０ｂが複数設けられている。各仕切り部材９０ｂは、回転中心Ｚ１から放射状に延設されており、隣接する蒸着ユニットの間を水平方向に仕切る垂直壁を形成する。本実施形態では、６つの仕切り部材９０ｂが設けられている。

仕切り部材９０ｂのうちの一つ目は蒸着ユニット７０Ａと蒸着ユニット７１Ａとの間に、設けられている。二つ目は蒸着ユニット７１Ａと蒸着ユニット７０Ｂとの間に設けられている。三つ目は蒸着ユニット７０Ｂと蒸着ユニット７１Ｂとの間に設けられている。四つ目は蒸着ユニット７１Ｂと蒸着ユニット７０Ｃとの間に設けられている。五つ目は蒸着ユニット７０Ｃと蒸着ユニット７１Ｃとの間に設けられている。六つ目は蒸着ユニット７１Ｃと蒸着ユニット７０Ａとの間に設けられている。

各仕切り部材９０ｂによって、監視ユニット１０Ａ～１０Ｆに、対応しない蒸着ユニットから放出される蒸着物質が進入しづらくすることができる。例えば、蒸着ユニット７０Ａに対応する監視ユニット１０Ａに、蒸着ユニット７０Ａに隣接する蒸着ユニット７１Ａや蒸着ユニット７１Ｃから放出される蒸着物質が進入することを仕切り部材９０ｂで抑制できる。蒸着ユニット７０Ａ～７０Ｃ及び７１Ａ～７１Ｃの各放出状態を、対応する監視ユニット１０Ａ～１０Ｆによって、より高精度に監視できる。

＜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。

＜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、７ 蒸着ユニット、９ 移動ユニット、１０ 監視ユニット、１０１ 基板、１０２ マスク、ＲＴ 円軌道

Claims (8)

1. 基板に蒸着物質を放出する第一の蒸着手段と、
   前記基板に対する蒸着物質の放出中に、前記第一の蒸着手段を軸に対する円軌道に沿って移動させる移動手段と、
   前記基板に対する蒸着物質の放出状態を監視する第一の監視手段と、を備える、
   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、
   前記第一の監視手段は、
   前記第一の蒸着手段の移動に同期して、前記円軌道の前記軸周りに移動可能である、
   ことを特徴とする成膜装置。
3. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記第一の監視手段は、その位置が固定されている、
   ことを特徴とする成膜装置。
4. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記基板に蒸着物質を放出する第二の蒸着手段と、
   前記基板に対する蒸着物質の放出状態を監視する第二の監視手段と、を備え、
   前記第一の監視手段は、前記第一の蒸着手段から前記基板に放出される蒸着物質の放出状態を監視し、
   前記第二の監視手段は、前記第二の蒸着手段から前記基板に放出される蒸着物質の放出状態を監視し、
   前記移動手段は、前記第一の蒸着手段、前記第二の蒸着手段、前記第一の監視手段及び前記第二の監視手段を搭載して回転する回転台を含む、
   ことを特徴とする成膜装置。
5. 請求項４に記載の成膜装置であって、
   前記第一の蒸着手段は、第一の蒸着物質を放出し、
   前記第二の蒸着手段は、前記第一の蒸着物質と異なる第二の蒸着物質を放出する、
   ことを特徴とする成膜装置。
6. 請求項４に記載の成膜装置であって、
   前記第一の蒸着手段は、蒸着物質として、前記基板の発光層を形成するホスト材料を放出し、
   前記第二の蒸着手段は、蒸着物質として、前記発光層を形成するドーパント材料を放出する、
   ことを特徴とする成膜装置。
7. 請求項４に記載の成膜装置であって、
   前記回転台には、前記第一の蒸着手段と前記第二の蒸着手段との間の仕切り部材が設けられている、
   ことを特徴とする成膜装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の成膜装置を用いて基板に成膜する成膜方法。

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