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WO2024185728A1 - 成膜装置、成膜方法及び製造方法 - Google Patents

成膜装置、成膜方法及び製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2024185728A1
WO2024185728A1 PCT/JP2024/007958 JP2024007958W WO2024185728A1 WO 2024185728 A1 WO2024185728 A1 WO 2024185728A1 JP 2024007958 W JP2024007958 W JP 2024007958W WO 2024185728 A1 WO2024185728 A1 WO 2024185728A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mask
substrate
deposition source
limiting plates
film forming
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/007958
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
琢治 梅津
Original Assignee
キヤノントッキ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノントッキ株式会社 filed Critical キヤノントッキ株式会社
Publication of WO2024185728A1 publication Critical patent/WO2024185728A1/ja

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and a manufacturing method.
  • Organic electroluminescence (EL) display devices are being used in smartphones, televisions, and automotive displays, as well as in VR HMDs (Virtual Reality Head Mount Displays).
  • VR HMDs Virtual Reality Head Mount Displays
  • display devices used in VR and HMDs are required to have highly precise pixel patterns in order to reduce dizziness in users, and even higher resolution is required.
  • a film-forming device is used to form the organic light-emitting elements (organic EL elements: OLEDs) that make up the organic EL display.
  • the film-forming device forms an organic film or a metal film by attaching (forming a film) a deposition substance (film-forming material) emitted from an evaporation source (film-forming source) onto a substrate through a mask on which a pattern corresponding to the pixel pattern is formed.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which the limiting plate is tilted toward the evaporation source to suppress the amount of radiant heat (secondary radiation) incident from the limiting plate onto the mask or substrate, and the deposition material from the evaporation source is made to adhere to the limiting plate.
  • the deposition material adhering to the limiting plate becomes a secondary evaporation source, and there is a possibility that such deposition material may be incident on (adhere to) the substrate. In such cases, it becomes difficult to precisely control the amount of deposition material that adheres to the substrate (deposition amount), which leads to a deterioration in the quality of the film formed on the substrate.
  • the present invention provides a technology that is advantageous for controlling the amount of deposition material with high precision.
  • the film forming apparatus is a film forming apparatus that forms a film on a substrate through a mask, and includes a vapor deposition source that emits a vapor deposition material to be attached to the substrate, and a limiting portion that limits the incidence area of the vapor deposition material emitted from the vapor deposition source relative to the mask, the limiting portion including a plurality of limiting plates arranged along the direction of the normal to the film formation surface of the substrate so as to surround the vapor deposition source, and an aperture member that is provided on the mask side of the plurality of limiting plates and includes an opening through which the vapor deposition material emitted from the vapor deposition source passes, each of the plurality of limiting plates is inclined so that the inner end on the vapor deposition source side is closer to the mask than the outer end on the side away from the vapor deposition source, and a virtual line extending toward the mask along the vapor deposition source side surface of each of the plurality of limiting plates intersects with either the
  • the present invention can provide, for example, a technology that is advantageous for controlling the amount of deposition material with high precision.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a film formation system having a film formation apparatus according to one aspect of the present invention.
  • 1 is a front view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to one aspect of the present invention;
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a limiting unit of the film forming apparatus.
  • 13A and 13B are diagrams for explaining optimization of the arrangement of a plurality of limiting plates of the limiting portion.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an organic EL display device as an electronic device.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an organic EL display device as an electronic device.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a film formation system SY having a film formation apparatus 1 according to one aspect of the present invention.
  • the film formation system SY is a system that performs a film formation process on a substrate that is brought in and then transports the substrate after the film formation process.
  • a manufacturing line for electronic devices is formed by arranging a plurality of film formation systems SY side by side.
  • the film formation system SY (film formation apparatus 1) is particularly suitable as a system for manufacturing organic light-emitting elements such as OLEDs and organic photoelectric conversion elements such as organic thin-film solar cells. Examples of electronic devices include light-emitting elements, photoelectric conversion elements, and touch panels.
  • the electronic devices include display devices (e.g., organic EL display devices) and lighting devices (e.g., organic EL lighting devices) equipped with light-emitting elements, and sensors (e.g., organic CMOS image sensors) equipped with photoelectric conversion elements.
  • display devices e.g., organic EL display devices
  • lighting devices e.g., organic EL lighting devices
  • sensors e.g., organic CMOS image sensors
  • the film forming system SY is embodied as a system for manufacturing a display panel of an organic EL display device for a smartphone or a display panel of an organic EL display device for a VR HMD.
  • a 4.5 generation substrate (approximately 700 mm x approximately 900 mm)
  • a 6th generation full size substrate (approximately 1500 mm x approximately 1850 mm)
  • a half cut size substrate (approximately 1500 mm x approximately 925 mm) is used.
  • Films are formed on such substrates to form organic EL elements, and the substrates are cut out to manufacture multiple small size panels.
  • a silicon wafer of a predetermined size for example, 300 mm
  • Films are formed on such silicon wafers to form organic EL elements, and the silicon wafer is cut out along the areas (scribe areas) between the element formation areas to manufacture multiple small size panels.
  • the size and type of the substrate are not particularly limited and can be set appropriately.
  • the film formation system SY includes a film formation apparatus 1 that performs processing (e.g., film formation) on a substrate W, a loading chamber 60, a substrate transport chamber 62, an unloading chamber 64, and a mask stock chamber 66.
  • processing e.g., film formation
  • the substrate SB to be subjected to the film formation process in the film formation apparatus 1 is carried into the loading chamber 60 from the outside.
  • the substrate transport chamber 62 is provided with a transport robot 70 for transporting the substrate SB and the mask MS.
  • the transport robot 70 transports the substrate SB carried into the loading chamber 60 to the film formation apparatus 1.
  • the transport robot 70 also transports the substrate SB to the unloading chamber 64 after the film formation process has been performed in the film formation apparatus 1.
  • the substrate SB transported to the unloading chamber 64 by the transport robot 70 is unloaded from the unloading chamber 64 to the outside of the film formation system SY.
  • the unloading chamber 64 of the upstream film formation system SY may also serve as the substrate transport chamber 62 of the downstream film formation system SY.
  • the mask stock chamber 66 stocks the mask MS used for the film formation process in the film formation apparatus 1.
  • the mask MS has a pattern (opening) formed thereon that corresponds to the pattern to be formed on the substrate SB, for example, a pixel pattern.
  • the mask MS stored in the mask stock chamber 66 is transported to the film forming apparatus 1 by the transport robot 70.
  • the inside of the deposition apparatus 1 and each chamber that constitutes the deposition system SY is maintained in a vacuum state by an exhaust mechanism such as a vacuum pump.
  • the "vacuum state” means a state filled with gas at a pressure lower than atmospheric pressure, i.e., a reduced pressure state.
  • FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a film forming apparatus 1 according to one aspect of the present invention.
  • arrows X and Y indicate horizontal directions that are perpendicular to each other, and arrow Z indicates the vertical direction.
  • the film forming apparatus 1 is an apparatus that performs a film forming process to form a film (thin film) on the substrate SB by attaching (evaporating) an evaporation material emitted from an evaporation source onto the substrate SB through a mask MS (i.e., forming a film on the substrate SB through the mask MS).
  • a production line is formed by arranging a plurality of film forming apparatuses 1 side by side.
  • the material of the substrate SB on which the film forming process is performed in the film forming apparatus 1 can be appropriately selected from glass, resin, metal, etc., and glass having a resin layer such as polyimide formed thereon is particularly suitable.
  • the evaporation material can be an organic material or an inorganic material (e.g., metal, metal oxide), etc.
  • the film forming apparatus 1 has a configuration of a so-called upward deposition method (depo-up) in which the film forming process is performed with the film forming surface of the substrate SB facing downward in the vertical direction (Z direction), but is not limited to this.
  • the film forming apparatus 1 may adopt a configuration in which film formation is performed with the film forming surface of the substrate SB facing parallel to the direction of gravity.
  • the film formation apparatus 1 has an evaporation source unit 10, a drive unit 20, and film formation stages 30A and 30B.
  • the evaporation source unit 10, the drive unit 20, and the film formation stages 30A and 30B are arranged inside a chamber that is maintained in a vacuum state during film formation processing (when in use).
  • the film formation stages 30A and 30B are provided spaced apart in the Y direction inside the chamber, and the evaporation source unit 10 is provided below them.
  • the chamber is also provided with multiple loading/unloading ports (not shown) for loading and unloading the substrate SB.
  • the film forming apparatus 1 further includes a control unit CU that controls each component (operation) of the film forming apparatus 1.
  • the control unit CU is composed of a computer (information processing device) including, for example, a processor such as a CPU, memories such as RAM and ROM, and various interfaces.
  • the control unit CU realizes various operations and processes in the film forming apparatus 1 by reading out a program stored in the ROM into the RAM and executing it. Note that instead of the control unit CU, it is also possible to directly control each component of the film forming apparatus 1 using a host computer that comprehensively controls the film forming system SY.
  • the film formation stage 30A is a stage for performing a film formation process on the substrate SBa.
  • the film formation stage 30A holds (supports) the substrate SBa and the mask MSa, and includes a substrate holding part 32A, a mask holding part 34A, and an alignment mechanism 36A.
  • the substrate holding unit 32A holds the substrate SBa.
  • the substrate holding unit 32A holds the substrate SBa by adsorbing the substrate SBa with, for example, an electrostatic chuck or an adhesive chuck.
  • the substrate holding unit 32A receives the substrate SBa that has been brought into the film formation system SY via a transfer robot 70 provided in the substrate transfer chamber 62.
  • the substrate holding unit 32A is also provided with a lifting mechanism (not shown) that enables the substrate holding unit 32A to be raised and lowered, and the substrate SBa received from the transfer robot 70 can be superimposed on the mask MSa held by the mask holding unit 34A.
  • Technology well known in the industry such as a ball screw mechanism, can be applied to such a lifting mechanism.
  • the mask holding portion 34A holds the mask MSa.
  • an opening (not shown) is provided in the mask holding portion 34A, and the deposition material adheres (enters) through this opening to the film formation surface (surface on which a film is formed) of the substrate SBa superimposed on the mask MSa.
  • the alignment mechanism 36A performs alignment to adjust the relative positions of the substrate SBa and the mask MSa.
  • the alignment mechanism 36A adjusts the relative positions of the substrate holding part 32A and the mask holding part 34A in the horizontal direction to align the substrate SBa held by the substrate holding part 32A with the mask MSa held by the mask holding part 34A.
  • Techniques well known in the industry can be applied to align the substrate SBa and the mask MSa.
  • the alignment mechanism 36A first detects alignment marks formed on the substrate SBa and the mask MSa with a camera (not shown).
  • the alignment mechanism 36A then adjusts the positional relationship between the substrate SBa and the mask MSa so that the relationship between the position of the substrate SBa and the position of the mask MSa obtained by detecting these marks satisfies a predetermined condition. Specifically, the mark formed on the substrate SBa is superimposed on the mark formed on the mask MSa, the amount of misalignment between these marks is detected by a camera, and the position of the substrate SBa is adjusted so that the specified conditions are met (so that it falls within the tolerance range).
  • the substrate holder 32A overlays the substrate SBa it is holding on the mask MSa. With the substrate SBa and the mask MSa overlaid, the deposition source unit 10 performs a film formation process on the substrate SBa.
  • the deposition stage 30B includes a configuration similar to that of the deposition stage 30A.
  • the deposition stage 30B includes a substrate holding part 32B, a mask holding part 34B, and an alignment mechanism 36B.
  • the substrate holding part 32B, the mask holding part 34B, and the alignment mechanism 36B correspond to the substrate holding part 32A, the mask holding part 34A, and the alignment mechanism 36A, respectively.
  • the film formation apparatus 1 has multiple film formation stages 30A and 30B, and is embodied as a so-called dual-stage film formation apparatus. Therefore, while a film formation process (such as vapor deposition) is being performed on the substrate SBa in the film formation stage 30A, it is possible to align the substrate SBb and the mask MSb in the film formation stage 30B, and the film formation process can be performed efficiently.
  • the film formation apparatus 1 may also be configured as a single-stage film formation apparatus having one film formation stage.
  • the deposition source unit 10 is a unit for performing a film formation process on the substrate SB.
  • the deposition source unit 10 includes a storage container (crucible) that stores the deposition material (raw material), and a heating unit such as a heater that heats the storage container.
  • the storage container is provided, for example, at its upper part (top) with an outlet (opening) for discharging the deposition material evaporated or sublimated inside the material container to the outside of the material container.
  • the heating unit is provided, for example, so as to cover the entire material container, and heats the deposition material stored in the material container to evaporate or sublimate it. In this way, the storage container and the heating unit function as a deposition source that discharges the deposition material to be attached to the substrate SB.
  • the driving unit 20 drives the deposition source unit 10 relative to the mask MS and the substrate SB.
  • the driving unit 20 drives the deposition source unit 10 to and fro in the direction in which the film formation stages 30A and 30B are aligned (Y direction).
  • the driving unit 20 can be applied with technology well known in the industry.
  • the driving unit 20 drives the deposition source unit 10 along a pair of fixed rails 35 provided on the floor of the film formation apparatus 1 by a driving source such as an actuator or a ball screw mechanism.
  • a film formation process is performed in which a deposition material discharged from the deposition source unit 10 is attached (deposited) onto the substrate SB to form a film (layer) of the deposition material on the substrate SB.
  • the film forming apparatus 1 may also have a shutter between the deposition source unit 10 and each of the deposition stages 30A and 30B for controlling the incidence (scattering) of the deposition material discharged from the deposition source unit 10 onto the substrate SB.
  • the shutter is provided so as to be operable between a blocking position that blocks the deposition material discharged from the deposition source unit 10 from being incident onto the substrate SB, and an allowing position that allows the deposition material to be incident onto the substrate SB.
  • the film forming apparatus 1 has a limiting section 100 disposed inside the chamber of the film forming apparatus 1 in addition to the shutter described above, and for defining the release range ER of the deposition material released from the deposition source ES of the deposition source unit 10 to the mask MS and the substrate SB.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the limiting section 100.
  • the limiting section 100 includes a plurality of limiting plates 120 and an opening member 140, and has a function of limiting the incidence area of the deposition material released from the deposition source ES to the mask MS and the substrate SB.
  • the limiting section 100 By providing the limiting section 100, it is possible to set the incidence area where the deposition material is incident on the mask MS and the substrate SB, that is, the area where the deposition material is deposited to form a film, to any area.
  • the limiting section 100 also functions as a member that prevents the deposition material released from the deposition source ES, which scatters in a direction other than the direction toward the mask MS and the substrate SB, from adhering to other parts other than the mask MS and the substrate SB.
  • the multiple limiting plates 120 are composed of plate members made of metal such as stainless steel or aluminum.
  • the multiple limiting plates 120 are arranged along the direction of the normal to the film formation surface of the substrate SB (Z direction) so as to surround the deposition source ES of the deposition source unit 10.
  • each of the multiple limiting plates 120 is composed of a blade plate, and all of the multiple limiting plates 120 are arranged in a louver shape, spaced apart from each other (with gaps).
  • the multiple limiting plates 120 are provided at an incline inside the chamber of the film forming apparatus 1. Specifically, the multiple limiting plates 120 are provided at an incline so that the inner end 122 on the deposition source ES side of the deposition source unit 10 is closer to the mask MS and the substrate SB than the outer end 124 on the side (outside) away from the deposition source ES.
  • the multiple limiting plates 120 can be provided rotatably with respect to two of the four columnar members (not shown).
  • the opening member 140 like the limiting plate 120, is made of a plate member made of metal such as stainless steel or aluminum.
  • an opening 142 is formed through which the deposition material emitted from the deposition source ES (the outlet) passes.
  • the aperture member 140 is provided on the mask MS side of the multiple limiting plates 120, specifically, between the mask MS and the limiting plate 120 arranged closest to the mask MS among the multiple limiting plates 120. This makes it possible to easily configure the limiting section 100 including the multiple limiting plates 120 and the aperture member 140. However, the aperture member 140 may also be provided between the multiple limiting plates 120.
  • a plurality of limiting plates 120 and opening members 140 (limiting portions 100) having such a configuration are provided around (on the sides and above) the deposition source ES of the deposition source unit 10. Therefore, of the deposition material emitted from the deposition source ES, only the deposition material that passes through the openings 142 of the opening member 140 adheres to the substrate SB through the mask MS. On the other hand, of the deposition material emitted from the deposition source ES, the deposition material that does not pass through the openings 142 of the opening member 140 adheres to the plurality of limiting plates 120 (the surfaces on the deposition source ES side) and the opening member 140 (parts excluding the openings 142).
  • the deposition material adhered to the limiting plate 120 of the limiting section 100 may detach from the limiting plate 120 and be incident (re-adhered) to the substrate SB as the temperature of the limiting plate 120 increases due to radiant heat from the deposition source ES.
  • the deposition material adhered to the limiting plate 120 may become a secondary evaporation source. In such a case, it becomes difficult to control with high precision the amount of deposition material adhered to the substrate SB, which reduces the quality of the film formed on the substrate SB.
  • the arrangement of the multiple limiting plates 120 is optimized as described below.
  • the multiple limiting plates 120 are arranged at an incline inside the chamber of the film forming apparatus 1.
  • the angle between each of the multiple limiting plates 120 and the direction perpendicular to the normal NL of the film forming surface of the substrate SB is taken as the inclination angle ⁇
  • the inclination angle ⁇ of each of the limiting plates 120 is specified to optimize the arrangement of the multiple limiting plates 120.
  • the multiple limiting plates 120 are provided along the surface 126 of each of the multiple limiting plates 120 on the side of the deposition source ES so that the virtual line VL extended toward the mask MS does not pass through the opening 142 of the opening member 140. Furthermore, the multiple limiting plates 120 are provided so that the virtual line VL intersects with either the opening member 140 or the multiple limiting plates 120. In other words, the inclination angle ⁇ of each limiting plate 120 provided at an angle inside the chamber of the film forming apparatus 1 is specified so that the virtual line VL does not pass through the opening 142 of the opening member 140 and intersects with either the opening member 140 or the multiple limiting plates 120.
  • the deposition material attached to the limiting plate 120 cannot pass through the opening 142 of the opening member 140 and adheres (re-attached) to one of the other limiting plates 120.
  • the deposition material detached from the limiting plate 120 passes between the multiple limiting plates 120.
  • the limiting plate 120 is inclined so that the inner end 122 is closer to the mask MS and the substrate SB than the outer end 124, so that the deposition material that has left the limiting plate 120 does not reach the mask MS or the substrate SB. Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent the deposition material that has adhered to the limiting plate 120 from entering the substrate SB and re-adhering thereto (i.e., passing through the opening 142 of the opening member 140).
  • the multiple limiting plates 120 are provided so that the inclination angle ⁇ (inclination) varies depending on the relative position with respect to the mask MS, that is, the distance from the mask MS in the direction of the normal line NL (Z direction). Specifically, the multiple limiting plates 120 are provided so that the inclination angle ⁇ increases (the inclination becomes stronger) as the distance from the mask MS in the direction of the normal line NL increases (farther).
  • the inclination angle of the limiting plate 120 arranged on the mask MS side is ⁇ 1
  • the inclination angle of the limiting plate 120 arranged at the midpoint between the mask MS and the deposition source ES is ⁇ 2
  • the inclination angle of the limiting plate 120 arranged on the deposition source ES side is ⁇ 3, then ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3.
  • the deposition source unit 10 i.e., the deposition source ES
  • the deposition source ES is configured to be driven by the driving unit 20 relative to the mask MS and the substrate SB. Therefore, it is preferable that the limiting unit 100 provided around the deposition source ES is also configured to be driven in synchronization with the driving of the deposition source ES. Therefore, as shown in FIG. 3, the limiting unit 100 is configured to be driven together with the deposition source ES by the driving unit 20 while maintaining the positional relationship between the deposition source ES and the multiple limiting plates 120 and the opening member 140.
  • the deposition source unit 10 is driven during film formation processing, the positional relationship between the deposition source ES and the limiting unit 100 is maintained, so that the deposition material attached to the limiting plate 120 can be prevented from entering the substrate SB and re-adhering thereto.
  • the inclination angle ⁇ of each of the multiple limiting plates 120 is set, for example, when the film forming apparatus 1 is assembled (started up) or during maintenance, and is maintained constant (fixed) thereafter, but this is not limited to this.
  • a driving mechanism that makes the inclination angle ⁇ of each of the multiple limiting plates 120 variable may be provided.
  • a limiting section 100 is provided inside the chamber, and the arrangement of the multiple limiting plates 120 included in the limiting section 100, i.e., the inclination angle ⁇ of each limiting plate 120, is optimized. This prevents the deposition material adhering to the limiting plate 120 from entering the substrate SB and re-adhering thereto. Therefore, with the film forming apparatus 1, it is possible to control with high precision the amount of deposition material to be adhered to the substrate SB, and the deterioration of the quality of the film formed on the substrate SB can be suppressed and maintained at a high quality.
  • an organic EL display device will be used as an example of the electronic device.
  • FIG. 5A is a diagram showing the overall configuration of the organic EL display device 600.
  • FIG. 5B is a diagram showing the cross-sectional structure of one pixel of the organic EL display device 600.
  • the organic EL display device 600 has a display area 610 in which pixels 620, each including a plurality of light-emitting elements, are arranged in a matrix. As described later, each of the plurality of light-emitting elements has a structure including an organic layer sandwiched between a pair of electrodes.
  • a pixel means a minimum unit that allows a predetermined color to be displayed in the display area 610.
  • a pixel 620 is configured by a combination of a first light-emitting element 620R, a second light-emitting element 620G, and a third light-emitting element 620B that allow different colors to be displayed.
  • the pixel 620 is generally configured by a combination of a red light-emitting element, a green light-emitting element, and a blue light-emitting element, but is not limited to this.
  • the pixel 620 may be configured by a combination of a yellow light-emitting element, a cyan light-emitting element, and a white light-emitting element, and may be configured by light-emitting elements of at least one color.
  • FIG. 5B is a partial cross-sectional view taken along line A-B in FIG. 5A.
  • the pixel 620 is formed of an organic EL element having an anode 640, a hole transport layer 650, one of the light-emitting layers 660R, 660G, and 660B, an electron transport layer 670, and a cathode 680 on a substrate 630.
  • the hole transport layer 650, the light-emitting layers 660R, 660G, and 660B, and the electron transport layer 670 correspond to organic layers.
  • the light-emitting layer 660R is an organic EL layer that emits red light
  • the light-emitting layer 660G is an organic EL layer that emits green light
  • the light-emitting layer 660B is an organic EL layer that emits blue light.
  • the light-emitting layers 660R, 660G, and 660B are formed in patterns corresponding to the light-emitting elements (sometimes referred to as organic EL elements) that emit red, green, and blue light, respectively.
  • the anode 640 is formed separately for each light-emitting element.
  • the hole transport layer 650, the electron transport layer 670, and the cathode 680 may be formed in common with the multiple light-emitting layers 660R, 660G, and 660B, or may be formed for each light-emitting element.
  • an insulating layer 690 is provided between the anodes to prevent the anode 640 and the cathode 680 from shorting due to foreign matter.
  • a protective layer 700 is provided to protect the organic EL element from moisture and oxygen.
  • the hole transport layer 650 and the electron transport layer 670 are shown as a single layer, but depending on the structure of the organic EL element, they may be formed of multiple layers including a hole blocking layer and an electron blocking layer.
  • a hole injection layer having an energy band structure for smoothly injecting holes from the anode 640 to the hole transport layer 650 may be formed.
  • an electron injection layer may be formed between the cathode 680 and the electron transport layer 670.
  • a substrate 630 is prepared on which a circuit (not shown) for driving the organic EL display device and an anode 640 are formed.
  • acrylic resin is formed by spin coating on the substrate 630 on which the anode 640 has been formed, and the acrylic resin is patterned by lithography so that an opening is formed in the portion where the anode 640 has been formed, forming an insulating layer 690.
  • Such an opening corresponds to the light-emitting region where the light-emitting element actually emits light.
  • Substrate 630 on which hole transport layer 650 has been formed is then carried into film formation apparatus 1 (second film formation apparatus) and held by a substrate holder.
  • the substrate 630 and the mask are aligned, and the substrate 630 and the mask are superimposed, and a red-emitting light-emitting layer 660R is formed on the portion of substrate 630 where a red-emitting light-emitting element is to be formed.
  • the film formation apparatus 1 Similar to the formation of the light-emitting layer 660R, the film formation apparatus 1 (third film formation apparatus) forms the light-emitting layer 660G that emits green light, and further, the film formation apparatus 1 (fourth film formation apparatus) forms the light-emitting layer 660B that emits blue light. After the light-emitting layers 660R, 660G, and 660B are formed, the film formation apparatus 1 (fifth film formation apparatus) forms the electron transport layer 670 over the entire display area 610. The electron transport layer 670 is formed as a layer common to the three light-emitting layers 660R, 660G, and 660B.
  • the substrate 630 on which the electron transport layer 670 has been formed is carried into the film forming apparatus 1 (a metal deposition material film forming apparatus) and the cathode 680 is formed.
  • the substrate 630 on which the cathode 680 has been formed is loaded into a plasma CVD device, where the protective layer 700 is deposited, completing the organic EL display device 600.
  • the substrate 630 on which the insulating layer 690 is patterned is exposed to an atmosphere containing moisture or oxygen between the time when the substrate 630 is transported into the film-forming apparatus 1 and the time when the protective layer 700 is formed, the light-emitting layer made of an organic EL material may deteriorate. Therefore, it is preferable that the substrate 630 is transported between the film-forming apparatuses in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere.

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Abstract

マスクを介して基板に成膜する成膜装置であって、前記基板に付着させる蒸着物質を放出する蒸着源と、前記マスクに対する前記蒸着源から放出される前記蒸着物質の入射領域を制限する制限部と、を有し、前記制限部は、前記蒸着源を囲むように前記基板の成膜面の法線の方向に沿って配列された複数の制限板と、前記複数の制限板の前記マスクの側に設けられ、前記蒸着源から放出される前記蒸着物質が通過する開口を含む開口部材と、を含み、前記複数の制限板のそれぞれは、前記蒸着源の側の内側端部が前記蒸着源から離れる側の外側端部よりも前記マスクに近くなるように傾斜して設けられ、前記複数の制限板のそれぞれの前記蒸着源の側の面に沿って前記マスクに向けて延長した仮想線は、前記開口を通らずに、前記開口部材又は前記複数の制限板のいずれかと交差する、ことを特徴とする成膜装置を提供する。

Description

成膜装置、成膜方法及び製造方法
　本発明は、成膜装置、成膜方法及び製造方法に関する。
　有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）は、スマートフォン、テレビ、自動車用ディスプレイに加えて、ＶＲ　ＨＭＤ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ　Ｈｅａｄ　Ｍｏｕｎｔ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などにも適用されてきている。特に、ＶＲやＨＭＤに用いられる表示装置には、ユーザの目眩などを低減するために、画素パターンを高精細に形成することが求められており、更なる高解像度化が必要とされている。
　有機ＥＬ表示装置の製造においては、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、成膜装置が用いられる。成膜装置は、蒸発源（成膜源）から放出された蒸着物質（成膜材料）を、画素パターンに対応するパターンが形成されたマスクを介して、基板に付着（成膜）させることで、有機物膜や金属膜を形成する。
　このような成膜装置の一例として、蒸発源から基板への蒸着物質の入射を制限する制限板を備えた成膜装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、制限板からマスクや基板に入射する輻射熱量（２次輻射）を抑制するために、制限板を蒸発源に向けて傾斜させて設置し、蒸発源からの蒸着物質を制限板に付着させる技術が開示されている。
特開２０２１－０８０５６０号公報
　しかしながら、従来技術では、制限板に付着した蒸着物質が２次蒸発源となり、かかる蒸着物質が基板に入射（付着）する可能性がある。このような場合、基板に付着させる蒸着物質の量（蒸着量）を高精度に制御することが困難となり、基板に形成される膜の品質を低下させることにつながる。
　本発明は、蒸着物質の蒸着量を高精度に制御するのに有利な技術を提供する。
　本発明の一側面としての成膜装置は、マスクを介して基板に成膜する成膜装置であって、前記基板に付着させる蒸着物質を放出する蒸着源と、前記マスクに対する前記蒸着源から放出される前記蒸着物質の入射領域を制限する制限部と、を有し、前記制限部は、前記蒸着源を囲むように前記基板の成膜面の法線の方向に沿って配列された複数の制限板と、前記複数の制限板の前記マスクの側に設けられ、前記蒸着源から放出される前記蒸着物質が通過する開口を含む開口部材と、を含み、前記複数の制限板のそれぞれは、前記蒸着源の側の内側端部が前記蒸着源から離れる側の外側端部よりも前記マスクに近くなるように傾斜して設けられ、前記複数の制限板のそれぞれの前記蒸着源の側の面に沿って前記マスクに向けて延長した仮想線は、前記開口を通らずに、前記開口部材又は前記複数の制限板のいずれかと交差する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、例えば、蒸着物質の蒸着量を高精度に制御するのに有利な技術を提供することができる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一側面としての成膜装置を有する成膜システムの構成を模式的に示す平面図である。 本発明の一側面としての成膜装置の構成を模式的に示す正面図である。 成膜装置の制限部の構成を模式的に示す図である。 制限部の複数の制限板の配置の最適化を説明するための図である。 電子デバイスとしての有機ＥＬ表示装置を説明するための図である。 電子デバイスとしての有機ＥＬ表示装置を説明するための図である。
　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、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く、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
　図１は、本発明の一側面としての成膜装置１を有する成膜システムＳＹの構成を模式的に示す平面図である。成膜システムＳＹは、搬入される基板に対して成膜処理を行い、成膜処理が行われた基板を搬出するシステムである。例えば、複数の成膜システムＳＹを並べて設置することで、電子デバイスの製造ラインが構成される。成膜システムＳＹ（成膜装置１）は、特に、ＯＬＥＤなどの有機発光素子、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子を製造するシステムとして好適である。電子デバイスとしては、例えば、発光素子、光電変換素子、タッチパネルなどが挙げられる。本実施形態において、電子デバイスは、発光素子を備えた表示装置（例えば、有機ＥＬ表示装置）や照明装置（例えば、有機ＥＬ照明装置）、光電変換素子を備えたセンサ（例えば、有機ＣＯＭＳイメージセンサ）などを含む。
　成膜システムＳＹは、本実施形態では、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネル、或いは、ＶＲ　ＨＭＤ用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルを製造するシステムとして具現化される。スマートフォン用の表示パネルを製造する場合、４．５世代の基板（約７００ｍｍ×約９００ｍｍ）や６世代のフルサイズの基板（約１５００ｍｍ×約１８５０ｍｍ）又はハーフカットサイズの基板（約１５００ｍｍ×約９２５ｍｍ）が用いられる。このような基板に、有機ＥＬ素子を形成するための成膜を行い、かかる基板を切り抜いて複数の小さいサイズのパネルを製造する。また、ＶＲ　ＨＭＤ用の表示パネルを製造する場合、所定のサイズのシリコンウエハ（例えば、３００ｍｍ）が用いられる。このようなシリコンウエハに、有機ＥＬ素子を形成するための成膜を行い、素子形成領域の間の領域（スクライブ領域）に沿ってシリコンウエハを切り抜いて複数の小さいサイズのパネルを製造する。但し、基板のサイズや種類は、特に限定されるものではなく、適宜設定可能である。
　成膜システムＳＹは、図１に示すように、基板Ｗに対する処理（例えば、成膜）を行う成膜装置１と、搬入室６０と、基板搬送室６２と、搬出室６４と、マスクストック室６６と、を有する。なお、成膜装置１の構成については、後で詳細に説明する。
　搬入室６０には、成膜装置１において成膜処理が行われる基板ＳＢが外部から搬入される。基板搬送室６２には、基板ＳＢやマスクＭＳを搬送する搬送ロボット７０が設けられている。搬送ロボット７０は、搬入室６０に搬入された基板ＳＢを成膜装置１に搬送する。また、搬送ロボット７０は、成膜装置１において成膜処理が行われた基板ＳＢを搬出室６４に搬送する。搬送ロボット７０によって搬出室６４に搬送された基板ＳＢは、搬出室６４から成膜システムＳＹの外部に搬出される。なお、複数の成膜システムＳＹが並べて設置されている場合には、上流側の成膜システムＳＹの搬出室６４が下流側の成膜システムＳＹの基板搬送室６２を兼ねていてもよい。マスクストック室６６には、成膜装置１における成膜処理に用いられるマスクＭＳがストックされる。マスクＭＳには、基板ＳＢに形成するパターン、例えば、画素パターンに対応するパターン（開口）が形成されている。マスクストック室６６にストックされているマスクＭＳは、搬送ロボット７０によって成膜装置１に搬送される。
　成膜システムＳＹを構成する成膜装置１及び各室の内部は、真空ポンプなどの排気機構によって真空状態に維持される。なお、本実施形態において、「真空状態」とは、大気圧よりも低い圧力の気体で満たされた状態、即ち、減圧状態を意味する。
　図２は、本発明の一側面としての成膜装置１の構成を模式的に示す正面図である。なお、以下の図において、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、垂直方向（鉛直方向）を示す。
　成膜装置１は、蒸着源から放出される蒸着物質を、マスクＭＳを介して基板ＳＢに付着（蒸着）させることで、基板ＳＢに膜（薄膜）を形成する成膜処理を行う（即ち、マスクＭＳを介して基板ＳＢに成膜する）装置である。成膜装置１は、上述したように、複数台を並べて設置することで、製造ラインを構成する。成膜装置１で成膜処理が行われる基板ＳＢの材質としては、ガラス、樹脂、金属などを適宜選択可能であり、特に、ガラス上にポリイミドなどの樹脂層が形成されたものが好適である。蒸着物質としては、有機材料や無機材料（例えば、金属、金属酸化物）などが用いられる。
　本実施形態では、成膜装置１は、基板ＳＢの成膜面が鉛直方向（Ｚ方向）において下向きになる状態で成膜処理が行われる、所謂、上向き蒸着方式（デポアップ）の構成を有しているが、これに限定されるものではない。例えば、成膜装置１は、基板ＳＢの成膜面が重力の方向と平行になる状態で成膜が行われる構成を採用してもよい。
　成膜装置１は、図２に示すように、蒸着源ユニット１０と、駆動部２０と、成膜ステージ３０Ａ及び３０Ｂと、を有する。蒸着源ユニット１０、駆動部２０、及び、成膜ステージ３０Ａ及び３０Ｂは、成膜処理時（使用時）に真空状態に維持されるチャンバの内部に配置される。本実施形態では、成膜ステージ３０Ａ及び３０Ｂは、チャンバの内部においてＹ方向に離間して設けられ、その下方には、蒸着源ユニット１０が設けられている。また、チャンバには、基板ＳＢを搬入及び搬出するための複数の搬入出口（不図示）が設けられている。
　成膜装置１は、成膜装置１の各構成要素（の動作）を制御する制御部ＣＵを更に有する。制御部ＣＵは、例えば、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリ及び各種インタフェースを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成される。制御部ＣＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することで、成膜装置１における各種の動作や処理を実現する。なお、制御部ＣＵに代えて、成膜システムＳＹを統括的に制御するホストコンピュータなどで成膜装置１の各構成要素を直接制御することも可能である。
　成膜ステージ３０Ａは、基板ＳＢａに対して成膜処理を行うためのステージである。成膜ステージ３０Ａは、基板ＳＢａ及びマスクＭＳａを保持（支持）するとともに、基板保持部３２Ａと、マスク保持部３４Ａと、アライメント機構３６Ａと、を含む。
　基板保持部３２Ａは、基板ＳＢａを保持する。基板保持部３２Ａは、例えば、静電チャック又は粘着チャックなどで基板ＳＢａを吸着することで基板ＳＢａを保持する。基板保持部３２Ａは、基板搬送室６２に設けられた搬送ロボット７０を介して、成膜システムＳＹに搬入された基板ＳＢａを受け取る。また、基板保持部３２Ａには、基板保持部３２Ａを昇降可能にする昇降機構（不図示）が設けられ、搬送ロボット７０から受け取った基板ＳＢａをマスク保持部３４Ａに保持されたマスクＭＳａの上に重ね合わせることができる。かかる昇降機構には、ボールねじ機構などの当業界で周知の技術を適用することが可能である。
　マスク保持部３４Ａは、マスクＭＳａを保持する。本実施形態では、マスク保持部３４Ａには、開口（不図示）が設けられ、かかる開口を介して、マスクＭＳａと重ね合わされた基板ＳＢａの成膜面（膜を形成する面）に対して蒸着物質が付着（入射）する。
　アライメント機構３６Ａは、基板ＳＢａとマスクＭＳａとの相対的な位置を調整するアライメント（位置合わせ）を行う。アライメント機構３６Ａは、基板保持部３２Ａとマスク保持部３４Ａとの水平方向における相対位置を調整することで、基板保持部３２Ａに保持された基板ＳＢａとマスク保持部３４Ａに保持されたマスクＭＳａとのアライメントを行う。基板ＳＢａとマスクＭＳａとのアライメントには、当業界で周知の技術を適用することが可能である。例えば、まず、アライメント機構３６Ａは、基板ＳＢａ及びマスクＭＳａのそれぞれに形成されたアライメント用のマークをカメラ（不図示）で検知する。そして、アライメント機構３６Ａは、これらのマークを検知することで得られる基板ＳＢａの位置とマスクＭＳａの位置との関係が、所定の条件を満たすように、基板ＳＢａとマスクＭＳａとの位置関係を調整する。具体的には、基板ＳＢａに形成されたマークと、マスクＭＳａに形成されたマークとを重ね合わせ、それらのマークのずれ量をカメラで検知し、所定の条件を満たすように（許容範囲に収まるように）、基板ＳＢａの位置を調整する。
　アライメント機構３６Ａによって基板ＳＢａとマスクＭＳａとのアライメントが行われると、基板保持部３２Ａは、保持している基板ＳＢａをマスクＭＳａの上に重ね合わせる。基板ＳＢａとマスクＭＳａとが重ね合わせられた状態において、基板ＳＢａに対して、蒸着源ユニット１０による成膜処理が行われる。
　成膜ステージ３０Ｂは、成膜ステージ３０Ａと同様な構成を含む。成膜ステージ３０Ｂは、基板保持部３２Ｂと、マスク保持部３４Ｂと、アライメント機構３６Ｂと、を含む。基板保持部３２Ｂ、マスク保持部３４Ｂ及びアライメント機構３６Ｂは、それぞれ、基板保持部３２Ａ、マスク保持部３４Ａ及びアライメント機構３６Ａに対応する。
　本実施形態において、成膜装置１は、複数の成膜ステージ３０Ａ及び３０Ｂを有し、所謂、デュアルステージの成膜装置として具現化されている。従って、成膜ステージ３０Ａにおいて、基板ＳＢａに対する成膜処理（蒸着など）が行われる間に、成膜ステージ３０Ｂにおいて、基板ＳＢｂとマスクＭＳｂとのアライメントを行うことが可能であり、成膜処理を効率的に行うことができる。但し、成膜装置１は、１つの成膜ステージを有するシングルステージの成膜装置として構成されていてもよい。
　蒸着源ユニット１０は、基板ＳＢに対する成膜処理を行うためのユニットである。蒸着源ユニット１０は、蒸着物質（原材料）を収容する収容容器（坩堝）と、かかる収容容器を加熱するヒータなどの加熱部と、を含む。収容容器は、例えば、その上部（上部）に、材料容器の内部で蒸発又は昇華した蒸着物質を、材料容器の外部に放出するための放出口（開口）が設けられている。加熱部は、例えば、材料容器の全体を覆うように設けられ、材料容器に収容された蒸着物質を加熱して蒸発又は昇華させる。このように、収容容器や加熱部は、基板ＳＢに付着させる蒸着物質を放出する蒸着源として機能する。
　駆動部２０は、マスクＭＳ及び基板ＳＢに対して蒸着源ユニット１０を相対的に駆動する。駆動部２０は、本実施形態では、蒸着源ユニット１０を、成膜ステージ３０Ａ及び３０Ｂが並ぶ方向（Ｙ方向）に往復駆動する。駆動部２０には、当業界で周知の技術を適用することが可能である。例えば、駆動部２０は、アクチュエータやボールねじ機構などの駆動源によって、蒸着源ユニット１０を、成膜装置１の床に設けられた一対の固定レール３５に沿って駆動する。本実施形態では、駆動部２０によって、蒸着源ユニット１０をマスクＭＳ及び基板ＳＢに対して駆動しながら、蒸着源ユニット１０から放出される蒸着物質を基板ＳＢに付着（蒸着）させることで基板ＳＢに蒸着物質の膜（層）を形成する成膜処理を行う。
　また、成膜装置１は、蒸着源ユニット１０と成膜ステージ３０Ａ及び３０Ｂのそれぞれとの間に、蒸着源ユニット１０から放出される蒸着物質の基板ＳＢへの入射（飛散）を制御するためのシャッタを有していてもよい。シャッタは、蒸着源ユニット１０から放出される蒸着物質の基板ＳＢへの入射を遮断する遮断位置と、かかる蒸着物質の基板ＳＢへの入射を許容する許容位置との間で駆動可能に設けられる。
　また、成膜装置１は、図３に示すように、上述したシャッタとは別に、成膜装置１のチャンバの内部に配置され、マスクＭＳ及び基板ＳＢに対して蒸着源ユニット１０の蒸着源ＥＳから放出される蒸着物質の放出範囲ＥＲを規定するための制限部１００を有する。図３は、制限部１００の構成を模式的に示す図である。制限部１００は、複数の制限板１２０と、開口部材１４０と、を含み、マスクＭＳ及び基板ＳＢに対する蒸着源ＥＳから放出される蒸着物質の入射領域を制限する機能を有する。制限部１００を設けることで、マスクＭＳ及び基板ＳＢに対して蒸着物質を入射させる入射領域、即ち、蒸着物質を付着させて成膜する領域を任意の領域に設定することが可能となる。なお、制限部１００は、蒸着源ＥＳから放出される蒸着物質のうち、マスクＭＳ及び基板ＳＢに向かう方向以外の方向に飛散する蒸着材料が、マスクＭＳや基板ＳＢを除く他の部品などに付着することを防止する部材としても機能する。
　複数の制限板１２０は、例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属製の板部材で構成される。複数の制限板１２０は、蒸着源ユニット１０の蒸着源ＥＳを囲むように、基板ＳＢの成膜面の法線の方向（Ｚ方向）に沿って配列されている。特に、本実施形態では、図３に示すように、複数の制限板１２０のそれぞれを羽板で構成し、複数の制限板１２０の全てを互いに離間して（隙間を空けて）ルーバー状に設けている。但し、複数の制限板１２０の全てをルーバー状に設ける必要はなく、複数の制限板１２０のうちの少なくとも２つの制限板１２０がルーバー状に設けられていればよい。
　また、本実施形態において、複数の制限板１２０は、成膜装置１のチャンバの内部において傾斜して設けられている。具体的には、複数の制限板１２０は、それぞれ、蒸着源ユニット１０の蒸着源ＥＳの側の内側端部１２２が蒸着源ＥＳから離れる側（外側）の外側端部１２４よりもマスクＭＳ及び基板ＳＢに近くなるように傾斜して設けられている。例えば、複数の制限板１２０は、４つの柱状部材（不図示）のうちの２つの柱状部材に対して回転可能に備えられ得る。
　開口部材１４０は、制限板１２０と同様に、ステンレスやアルミニウムなどの金属製の板部材で構成される。開口部材１４０には、蒸着源ユニット１０の蒸着源ＥＳ（に設けられている放出口）に対応する上方の部分に、蒸着源ＥＳ（放出口）から放出される蒸着物質が通過する開口１４２が形成されている。
　開口部材１４０は、複数の制限板１２０のマスクＭＳの側、詳細には、複数の制限板１２０のうち最もマスクＭＳの側に配列されている制限板１２０とマスクＭＳとの間に設けられている。これにより、複数の制限板１２０及び開口部材１４０を含む制限部１００を簡易に構成することが可能となる。但し、複数の制限板１２０の間に開口部材１４０を設けてもよい。
　このような構成を有する複数の制限板１２０及び開口部材１４０（制限部１００）が、本実施形態では、蒸着源ユニット１０の蒸着源ＥＳの周囲（側方や上方）に設けられている。従って、蒸着源ＥＳから放出される蒸着物質のうち、開口部材１４０の開口１４２を通過する蒸着物質のみがマスクＭＳを介して基板ＳＢに付着することになる。一方、蒸着源ＥＳから放出される蒸着物質のうち、開口部材１４０の開口１４２を通過しない蒸着物質は、複数の制限板１２０（の蒸着源ＥＳの側の面）や開口部材１４０（の開口１４２を除く部分）に付着する。
　成膜装置１において、制限部１００の制限板１２０に付着した蒸着物質は、蒸着源ＥＳからの輻射熱によって制限板１２０の温度が上昇することで、制限板１２０から離脱して基板ＳＢに入射（再付着）する可能性がある。換言すれば、制限板１２０に付着した蒸着物質は、２次蒸発源となる場合がある。このような場合、基板ＳＢに付着させる蒸着物質の量を高精度に制御することが困難となり、基板ＳＢに形成される膜の品質を低下させることになる。
　そこで、本実施形態では、制限部１００の制限板１２０に付着した蒸着物質が基板ＳＢに入射して再付着することを抑制するために、以下で説明するように、複数の制限板１２０の配置を最適化する。
　本実施形態において、複数の制限板１２０は、上述したように、成膜装置１のチャンバの内部において傾斜して設けられている。ここで、図４に示すように、複数の制限板１２０のそれぞれと、基板ＳＢの成膜面の法線ＮＬに直交する方向（水平方向（Ｘ方向））とのなす角を傾斜角θとし、複数の制限板１２０の配置の最適化として、制限板１２０のそれぞれの傾斜角θを規定する。
　具体的には、複数の制限板１２０のそれぞれの蒸着源ＥＳの側の面１２６に沿って、マスクＭＳに向けて延長した仮想線ＶＬが開口部材１４０の開口１４２を通らないように、複数の制限板１２０を設ける。更に、仮想線ＶＬが開口部材１４０又は複数の制限板１２０のいずれかと交差するように、複数の制限板１２０を設ける。換言すれば、仮想線ＶＬが開口部材１４０の開口１４２を通らず、且つ、開口部材１４０又は複数の制限板１２０のいずれかと交差するように、成膜装置１のチャンバの内部において傾斜して設けられている各制限板１２０の傾斜角θを規定する。これにより、制限板１２０に付着した蒸着物質が制限板１２０から離脱したとしても、かかる蒸着物質は、開口部材１４０の開口１４２を通過することができずに、他の制限板１２０のいずれかに付着（再付着）する。なお、制限板１２０から離脱した蒸着物質が複数の制限板１２０の間を通過する可能性はある。但し、上述したように、制限板１２０は、内側端部１２２が外側端部１２４よりもマスクＭＳ及び基板ＳＢに近くなるように傾斜して設けられているため、制限板１２０から離脱した蒸着物質がマスクＭＳや基板ＳＢに到達することはない。従って、本実施形態では、制限板１２０に付着した蒸着物質が基板ＳＢに入射して再付着すること（即ち、開口部材１４０の開口１４２を通過すること）を抑制することができる。
　また、本実施形態において、複数の制限板１２０は、マスクＭＳとの相対位置、即ち、法線ＮＬの方向（Ｚ方向）におけるマスクＭＳからの距離に応じて傾斜角θ（傾斜）が異なるように設けられている。具体的には、法線ＮＬの方向におけるマスクＭＳからの距離が長く（遠く）なるほど、傾斜角θが大きくなる（傾斜が強くなる）ように、複数の制限板１２０が設けられている。例えば、マスクＭＳの側に配置された制限板１２０の傾斜角をθ１、マスクＭＳと蒸着源ＥＳとの間の中間点に配置された制限板１２０の傾斜角をθ２、蒸着源ＥＳの側に配置された制限板１２０の傾斜角をθ３とすると、θ１＜θ２＜θ３となる。このように、マスクＭＳからの距離に応じて傾斜角θが異なるように複数の制限板１２０を設けることで、仮想線ＶＬが開口部材１４０の開口１４２を通らず、且つ、開口部材１４０又は複数の制限板１２０のいずれかと交差する条件を実現することができる。
　なお、本実施形態では、上述したように、駆動部２０によって、マスクＭＳ及び基板ＳＢに対して、蒸着源ユニット１０、即ち、蒸着源ＥＳを相対的に駆動可能に構成している。従って、蒸着源ＥＳの周囲に設けられる制限部１００についても、蒸着源ＥＳの駆動に同期して駆動可能に構成することが好ましい。従って、制限部１００は、図３に示すように、蒸着源ＥＳと複数の制限板１２０及び開口部材１４０との位置関係を維持した状態で、駆動部２０によって、蒸着源ＥＳとともに駆動されるように構成されている。これにより、成膜処理を行う際に、蒸着源ユニット１０を駆動しても、蒸着源ＥＳと制限部１００との位置関係が維持されているため、制限板１２０に付着した蒸着物質が基板ＳＢに入射して再付着することを抑制することができる。
　また、本実施形態では、複数の制限板１２０のそれぞれの傾斜角θは、例えば、成膜装置１の組み立て時（立ち上げ時）やメンテンナス時に設定され、それ以降、一定に維持する（固定される）ことを想定しているが、これに限定されるものではない。例えば、成膜装置１の使用条件（成膜条件など）や蒸着源ＥＳの交換などに応じて各制限板１２０の傾斜角θを変更可能にするために、複数の制限板１２０のそれぞれの傾斜角θを可変にする駆動機構を設けてもよい。
　このように、本実施形態における成膜装置１では、チャンバの内部に制限部１００を設け、制限部１００が含む複数の制限板１２０の配置、即ち、各制限板１２０の傾斜角θを最適化している。これにより、制限板１２０に付着した蒸着物質が基板ＳＢに入射して再付着することが抑制される。従って、成膜装置１によれば、基板ＳＢに付着させる蒸着物質の量を高精度に制御することが可能となり、基板ＳＢに形成される膜の品質の低下を抑えて高品質に維持することができる。
　次に、本実施形態における成膜装置１（を有する成膜システムＳＹ）を用いて、電子デバイスを製造する製造方法について説明する。ここでは、電子デバイスとして、有機ＥＬ表示装置を例に説明する。
　まず、有機ＥＬ表示装置について説明する。図５Ａは、有機ＥＬ表示装置６００の全体的な構成を示す図である。図５Ｂは、有機ＥＬ表示装置６００の１つの画素の断面構造を示す図である。
　図５Ａに示すように、有機ＥＬ表示装置６００は、複数の発光素子を含む画素６２０がマトリクス状に配置された表示領域６１０を有する。後述するように、複数の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する。なお、本実施形態において、画素とは、表示領域６１０において所定の色の表示を可能とする最小単位を意味するものとする。例えば、有機ＥＬ表示装置６００では、互いに異なる色の表示を可能とする第１発光素子６２０Ｒ、第２発光素子６２０Ｇ及び第３発光素子６２０Ｂの組み合わせによって、画素６２０が構成されている。画素６２０は、一般的には、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の組み合わせで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、黄色発光素子、シアン発光素子及び白色発光素子の組み合わせで構成されてもよく、少なくとも１色以上の発光素子で構成されていればよい。
　図５Ｂは、図５Ａに示すＡ－Ｂ線における部分断面図である。画素６２０は、基板６３０の上に、陽極６４０と、正孔輸送層６５０と、発光層６６０Ｒ、６６０Ｇ及び６６０Ｂのいずれかと、電子輸送層６７０と、陰極６８０と、を有する有機ＥＬ素子からなる。これらのうち、正孔輸送層６５０、発光層６６０Ｒ、６６０Ｇ及び６６０Ｂ、及び、電子輸送層６７０が有機層に相当する。また、本実施形態において、発光層６６０Ｒは、赤色を発する有機ＥＬ層であり、発光層６６０Ｇは、緑色を発する有機ＥＬ層であり、発光層６６０Ｂは、青色を発する有機ＥＬ層である。発光層６６０Ｒ、６６０Ｇ及び６６０Ｂは、それぞれ、赤色、緑色及び青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子と記載する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、陽極６４０は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５０、電子輸送層６７０及び陰極６８０は、複数の発光層６６０Ｒ、６６０Ｇ及び６６０Ｂと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。なお、陽極６４０と陰極６８０とが異物によってショートすることを抑制するために、陽極間には絶縁層６９０が設けられている。更に、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７００が設けられている。
　図５Ｂでは、正孔輸送層６５０や電子輸送層６７０が１つの層として示されているが、有機ＥＬ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いてもよい。また、陽極６４０と正孔輸送層６５０との間には、陽極６４０から正孔輸送層６５０への正孔の注入が円滑に行われるようにするためのエネルギーバンド構造を有する正孔注入層が形成されていてもよい。同様に、陰極６８０と電子輸送層６７０との間には、電子注入層が形成されていてもよい。
　以下、有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する。
　まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）及び陽極６４０が形成された基板６３０を準備する。
　次いで、陽極６４０が形成された基板６３０の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、リソグラフィ法によって、アクリル樹脂の陽極６４０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て絶縁層６９０を形成する。かかる開口は、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。
　絶縁層６９０がパターニングされた基板６３０を、成膜システムＳＹの成膜装置１（第１成膜装置）に搬入し、基板保持部（チャックなど）で保持し、表示領域６１０の陽極６４０の上に、正孔輸送層６５０を共通する層として成膜する。正孔輸送層６５０は、例えば、真空蒸着によって成膜される。正孔輸送層６５０は、実際には、表示領域６１０よりも大きさサイズで形成されるため、高精細なマスクは不要である。
　次いで、正孔輸送層６５０までが形成された基板６３０を、成膜装置１（第２成膜装置）に搬入し、基板保持部で保持する。基板６３０とマスクとのアライメントを行い、基板６３０とマスクとを重ね合わせ、基板６３０の赤色を発する発光素子を形成する部分に、赤色を発する発光層６６０Ｒを成膜する。
　発光層６６０Ｒの成膜と同様に、成膜装置１（第３成膜装置）において、緑色を発する発光層６６０Ｇを成膜し、更に、成膜装置１（第４成膜装置）において、青色を発する発光層６６０Ｂを成膜する。発光層６６０Ｒ、６６０Ｇ及び６６０Ｂを成膜したら、成膜装置１（第５成膜装置）において、表示領域６１０の全体に電子輸送層６７０を成膜する。電子輸送層６７０は、３つの発光層６６０Ｒ、６６０Ｇ及び６６０Ｂに共通する層として形成される。
　次いで、電子輸送層６７０まで形成された基板６３０を、成膜装置１（金属製蒸着材料成膜装置）に搬入し、陰極６８０を成膜する。
　そして、陰極６８０まで形成された基板６３０を、プラズマＣＶＤ装置に搬入し、保護層７００を成膜して、有機ＥＬ表示装置６００が完成する。
　なお、絶縁層６９０がパターニングされた基板６３０を成膜装置１に搬入してから保護層７００を成膜するまでの間に、かかる基板６３０が水分や酸素を含む雰囲気に晒されると、有機ＥＬ材料からなる発光層が劣化してしまう可能性がある。従って、成膜装置間における基板６３０の搬入や搬出は、真空雰囲気下、或いは、不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
　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。
　本願は、２０２３年３月９日提出の日本国特許出願特願２０２３－０３６６５２を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (9)

  1. 　マスクを介して基板に成膜する成膜装置であって、
    　前記基板に付着させる蒸着物質を放出する蒸着源と、
    　前記マスクに対する前記蒸着源から放出される前記蒸着物質の入射領域を制限する制限部と、
    　を有し、
    　前記制限部は、
    　　前記蒸着源を囲むように前記基板の成膜面の法線の方向に沿って配列された複数の制限板と、
    　　前記複数の制限板の前記マスクの側に設けられ、前記蒸着源から放出される前記蒸着物質が通過する開口を含む開口部材と、
    　を含み、
    　前記複数の制限板のそれぞれは、前記蒸着源の側の内側端部が前記蒸着源から離れる側の外側端部よりも前記マスクに近くなるように傾斜して設けられ、
    　前記複数の制限板のそれぞれの前記蒸着源の側の面に沿って前記マスクに向けて延長した仮想線は、前記開口を通らずに、前記開口部材又は前記複数の制限板のいずれかと交差する、
    　ことを特徴とする成膜装置。
  2. 　前記複数の制限板のうちの少なくとも２つの制限板は、ルーバー状に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 　前記マスク及び前記基板に対して前記蒸着源を相対的に駆動する駆動部を更に有する、ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  4. 　前記駆動部は、前記蒸着源と前記制限部との位置関係を維持した状態で前記蒸着源とともに前記制限部を駆動する、ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
  5. 　前記開口部材は、前記複数の制限板のうち最も前記マスクの側の制限板と前記マスクとの間に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  6. 　前記複数の制限板は、前記法線の方向における前記マスクからの距離に応じて傾斜が異なるように設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  7. 　前記複数の制限板は、前記法線の方向における前記マスクからの距離が長くなるほど傾斜が強くなるように設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  8. 　請求項１に記載の成膜装置を用いて、マスクを介して基板に成膜することを特徴とする成膜方法。
  9. 　請求項８に記載の成膜方法を用いて、電子デバイスを製造することを特徴とする製造方法。
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