JP2004095419A

JP2004095419A - アライメント機構を備えた真空成膜装置

Info

Publication number: JP2004095419A
Application number: JP2002256231A
Authority: JP
Inventors: Kafu Chin; 陳　華夫
Original assignee: KIKO KENJI KAGI KOFUN YUGENKOS; KIKO KENJI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: KIKO KENJI KAGI KOFUN YUGENKOS; KIKO KENJI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】基板とマスクとの相対位置を微調整するアライメント機構を真空仕様にして真空チャンバ内に配置することにより、嵩張らず、部品点数が少なく、且つ正確な微調整を行うアライメント機構を備えた真空成膜装置を提供する。
【解決手段】真空チャンバ２の内部３には、基板ＢとマスクＭとの相対位置を微調整するアライメント機構５が配置されている。アライメント機構５は、マスクＭを保持する基準ステージ２０に対して基板Ｂを保持する可動ステージ２１を互いに平行な平面内で軸方向と回転との位置合わせするために、複数組の駆動モータと運動変換機構とを持つ。マスクＭは基準ステージ２０に対して別の駆動モータと運動変換機構を介して保持され、基板Ｂとの相対接近・離反を微調整する。アライメント機構５は真空仕様に構成され、真空チャンバ２内を汚染しない。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板上に有機エレクトロルミネセンス（以下、「有機ＥＬ」と略す）発光材料から成る薄膜状の発光層等のように所定のパターンの薄膜層を形成する場合に、基板に対してパターン形成用のマスクの位置合わせを可能にするアライメント機構を備えた真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜表示素子や薄膜半導体素子において成膜される薄膜層としては、有機ＥＬ発光材料から成る薄膜状の発光層の他、半導体層、電極材料からなる薄膜状の電極層等が挙げられる。従来、これらの薄膜表示素子や薄膜半導体素子の製造は、真空チャンバのような真空雰囲気の中で基板上に措定の材料から成る薄膜を線状或いは点状のパターンに成形することにより行われている。こうした薄膜層を基板上に所定パターンに高精度に形成するためには、薄膜形成用のために微細な開口部が形成されたマスクを基板に対して位置合わせ可能にするマスク位置合わせ装置が必要である。特に、有機ＥＬ素子の製造については、有機ＥＬ素子の材料となる有機原料が高温に耐えられず、高温工程を含む製造工程は採用できないので、薄膜製造の当初段階から所定のパターンとなるように成膜される。即ち、真空チャンバ内に配置された基板を所定の微細なパターンで開口するマスクで密着させて覆い、真空チャンバ内で蒸発させた有機原料をマスクの微細な開口部を通して基板上の部分に蒸着することにより、有機ＥＬ素子が製造される。
【０００３】
近年の有機ＥＬ素子の開発は、解像度の高いカラー画像を指向しており、そのため、上記のように、マスクの開口部は非常に微細に製作されている。また、有機ＥＬ素子の製造では、カラー画像に対応して赤・緑・青の３色の発光層を形成するための複数種類の有機原料や電極材料が、各材料毎に段階を踏んで蒸着される。従って、各蒸着段階において、先の工程で蒸着が行われた基板と、微細な開口部が多数形成されたマスクとの相対位置を高度に制御する必要がある。こうした、基板とマスクとの相対的な位置合わせのために、従来、例えば、特開平１１−１５８６０５号公報に開示されているようなＣＣＤカメラを用いて、多次元の位置合わせが可能なステージを用いる位置合わせ機構が用いられている。
【０００４】
上記の位置合わせ機構４１は、図４に示されているように、成膜ゾーン５０の手前側にゲートバルブ５２によって成膜ゾーン５０とは区別して構成されたマスク着脱ゾーン５１のマスク着脱室５３内に配設されており、マスクＭと基板Ｂとをマスクセット基板４５として位置合わせ可能である。成膜ゾーン５０及びマスク着脱ゾーン５１は、排気系５８によって高度に真空化可能である。位置合わせ機構４１は、マスクＭを基板Ｂに対して接近・離反させるために、マスクＭを載せるマスク吸着体４０を基板Ｂの表面に対して垂直なＺ方向に移動させることができる。また、マスクＭの開口部を基板Ｂに対して正確に合わせるため、マスク吸着体４０は、基板Ｂの表面と平行な２軸（ＸＹ）の方向に移動可能であると共に、基板Ｂの表面に垂直な軸線回りにも回転可能である。このようなマスク吸着体４０の動きを可能にするために、マスク吸着体４０は、ＸＹ駆動ステージ４１、Ｚ駆動ステージ４２及びθ駆動ステージ４３がこの順に積み重ねられたステージ機構の上に搭載されている。
【０００５】
基板Ｂの表面上とマスクＭ上とには、それぞれ例えば十字形をした２個のアライメントマークが形成されており、マスク着脱室５３の外部からＣＣＤカメラにて両アライメントマークを観察し、２対のアライメントマークが一致するように、ＸＹ駆動ステージ４２、Ｚ駆動ステージ４３及びθ回転ステージ４４が駆動される。即ち、ＣＣＤカメラで撮像したアライメントマークを含む画像において、両アライメントマークの位置ずれ量が検出され、コンピュータは検出した位置ずれ量がゼロになるようにマスク吸着体４０をＸＹＺ及びθ方向に微調整している。なお、成膜室５４の上部には基板ホルダ５５が配置されており、冷却系５６で基板Ｂを冷却している。成膜室５４の下部には、有機原料を加熱・蒸発させる蒸発源５７が配置されている。
【０００６】
このようなＸＹ駆動ステージ４２、Ｚ駆動ステージ４３及びθ駆動ステージ４４から成る位置合わせ機構４１は、非常に嵩張った構造を有しているので、成膜室５４とは別に専用として設けられたマスク着脱室５３に配置されている。位置合わせ機構４１については、成膜室５４に配置することも考えられるが、蒸発源等との相対的な配置を考慮する必要があるので、単純に成膜室５４に適用・配置することは困難である。また、成膜室５４は有機原料が蒸発した高純度な雰囲気に維持されるべきであるので、位置合わせ機構４１の駆動部分から発生する潤滑油や摩耗粉による汚染が問題になる。こうしたスペース上及び汚染上の制約を回避するため、駆動源である駆動モータを真空チャンバの外部に設け、駆動モータの出力を真空チャンバの壁部を密封貫通して真空チャンバの内部に延びる操作軸を介してステージに伝達することが考えられる。各ステージは、駆動モータから操作軸を介して、コントローラで演算された制御量だけ駆動される。駆動モータを真空チャンバの外部に設けることで、駆動部分から潤滑油や摩耗粉が真空チャンバ内に飛散して蒸発ガスを直接に汚染するということがない。
【０００７】
しかしながら、このような駆動部を真空チャンバの外部に設けたアライメント機構を採用すると、各駆動源も真空チャンバの上部に搭載されることになり、成膜装置が全体的に嵩高で複雑な構造となり、広いスペースを占有することになる。また、操作軸が密封貫通する真空チャンバの壁部には、シールやベローズ等の密封部品が必要となり、真空成膜素子の製造装置の部品点数を増加させると共に製造コストを上昇させている。更に、操作軸が長くなるので、操作力の伝達経路の中に存在する遊びや操作軸自身の変形等に起因して、駆動源の出力が正確にステージの作動に反映されないという問題点がある。このように、アライメント機構の嵩張りや複雑さ、製造コスト、及び正確な操作の点でなお一層の改善が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、基板とマスクとの相対位置を微調整するためのアライメント機構の嵩張りや複雑さを解消し、部品点数の増加を抑えて製造コストを低減し、更に正確な操作を得る点で解決すべき課題がある。
【０００９】
この発明の目的は、アライメント機構を真空チャンバの外部から操作する構造とせず、シールやベローズ等に密封部品を不要とし、真空成膜装置を構成する部品点数の増加と製造コストの上昇とを抑制し、更に操作力の伝達経路の中に存在する遊びや操作軸自身の変形等を極力排除して、駆動源の出力を正確にステージの作動に反映させることを可能にし、その結果、装置全体が嵩高にならず、外部に駆動源や操作軸が露出しない簡潔な構造して、広いスペースを占有することがないアライメント機構を備えた真空成膜装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明によるアライメント機構を備えた真空成膜装置は、内部が真空化可能であると共に成膜原料を加熱蒸発させる蒸発源を前記内部に備え、前記成膜原料の蒸発ガスが蒸着される基板と、前記基板に密着状態に接離可能であり且つ前記基板への蒸着のために前記蒸発ガスが通過可能な開口部が形成されているマスクとが前記内部に配置される真空チャンバ、及び前記基板と前記マスクとを両者の相対位置を微調整可能に保持するため駆動源を含むアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記アライメント機構を真空仕様に構成し、前記アライメント機構の全体を前記真空チャンバ内に配置したことから成っている。
【００１１】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置によれば、アライメント機構を作動させるための駆動源を含めてアライメント機構を真空仕様に構成し、そのように構成されたアライメント機構の全体を真空チャンバ内に配置した構成を採用しているので、真空仕様に構成されたアライメント機構が真空チャンバ内を潤滑油や摩耗粉で汚染することがなく、アライメント機構を作動させる駆動源を真空チャンバの外部に設置したり駆動源から真空チャンバ内に延びる長い操作軸を設ける必要もない。その結果、アライメント機構は非常に簡素な構成になると共に、駆動源の出力を正確にステージの作動に反映させることが可能である。また、真空成膜装置としても、全体的に嵩高にならず簡単な構造となり、省スペースに構成することが可能である。
【００１２】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記アライメント機構は、前記真空チャンバに取り付けられ且つ前記基板と前記マスクとのいずれか一方が取り付けられた基準ステージ、及び前記基準ステージに対して相対位置が微調整可能であり且つ前記基板と前記マスクとの他方が取り付けられた可動ステージを有していることが好ましい。可動ステージは基準ステージに対して相対位置が微調整可能であるので、両ステージの相対位置を調整することにより、例えば、基板とマスクとが平行密着状態となるように両ステージの相対位置が微調整可能であり、基板上に形成される成膜パターンを成膜素子として有するべき所定のパターンに一致させることが可能となる。
【００１３】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記アライメント機構は、前記基準ステージと前記可動ステージの隅部において前記基準ステージと前記可動ステージとの間に配置され且つ前記基準ステージと前記可動ステージに対して互いに平行な面内において互いに直交する軸方向にスライド可能な面内変位構造と、前記面内変位構造を駆動する前記駆動源としての第１駆動モータとを備えており、駆動される前記第１駆動モータの組合せを選択することにより、前記可動ステージは前記基準ステージに対していずれか又は両方の前記軸方向にスライド可能であるか、又は前記可動ステージが前記基準ステージの表面に直交する軸線の回りに回動可能であり、更に前記第１駆動モータを真空仕様に構成することが好ましい。アライメント機構を、上記のように、基準ステージと可動ステージの隅部において、面内変位構造と第１駆動モータとから成る機構で真空仕様に構成し、隅部の各機構のうち作動させる組合せを選択することにより、アライメント機構の上下方向の厚さ寸法を可及的に薄くして、アライメント機構を非常にコンパクトに構成することが可能である。こうしたアライメント機構によれば、可動ステージを基準ステージに対して平行な面内の直交する２つの軸のいずれかの軸方向に、又は両方の軸方向にスライド可能とすることが可能である。また、作動の組合せを選択することによって、可動ステージを基準ステージの表面に直交する軸線の回りに回動させることも可能である。
【００１４】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記第１駆動モータは、真空仕様に構成されている第１運動変換機構を介して前記面内変位構造を駆動することができる。第１運動変換機構を介することにより、第１駆動モータの出力を面内変位構造の駆動に変換することができる。また、第１運動変換機構は真空仕様に構成されているので、その作動において、潤滑油や摩耗粉が真空チャンバ内に飛散することもない。
【００１５】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記基準ステージと前記可動ステージとを互いに概略平行な環状板から構成し、前記第１駆動モータと前記面内変位構造とを前記両環状板によって上下両端が定められる環状領域に配置し、前記蒸発源からの前記蒸発ガスを前記環状領域で囲まれる中央空間を流して前記基板へ蒸着することができる。このようにアライメント機構を環状構造に構成することにより、アライメント機構は蒸発源からの蒸発ガスの流れを妨げることなく、基板とマスクとの相対位置を微調整できる。
【００１６】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記アライメント機構は、前記基板と前記マスクとの間の距離を微調整可能とするため、前記可動ステージと、前記可動ステージに取り付けられる前記基板と前記マスクとのいずれか一方との間に配置された前記駆動源としての第２駆動モータを備えており、前記第２駆動モータは真空仕様に構成されていることから成っている。第２駆動モータを駆動することにより、可動ステージに取り付けられている基板とマスクとのいずれか一方が基準ステージに対して変位し、可動ステージに取り付けられている基板とマスクとの他方との間の距離を微調整可能することが可能である。基準ステージに対して可動ステージの面内位置を微調整した後に、第２駆動モータを作動させることで、マスクを基板に対して密着保持させることが可能である。
【００１７】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記第１駆動モータは、第２運動変換機構を介して前記基板と前記マスクとのいずれか一方を駆動しており、前記第２運動変換機構を真空仕様に構成することができる。第２運動変換機構を介することにより、第２駆動モータの出力を基板とマスクとのいずれか一方の駆動に変換することができる。また、第２運動変換機構は真空仕様に構成されているので、その作動において、潤滑油や摩耗粉が真空チャンバ内に飛散することもない。
【００１８】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記基板は前記基準ステージと前記可動ステージとのいずれか一方に設けられた基板保持部材に保持され、前記マスクは前記基準ステージと前記可動ステージとの他方に設けられたマスク保持部材に保持されており、前記基板と前記マスクとを互いに平行にするために、前記基板保持部材と前記マスク保持部材との互いの傾斜を調整可能としたことから成っている。基板保持部材とマスク保持部材との互いの傾斜を調整することにより、基板とマスクとを互いに平行にして、全面的に密着保持することが可能となる。
【００１９】
このアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記成膜原料を有機原料として、前記基板に有機原料が蒸着されて形成される成膜素子を有機ＥＬ素子とすることができる。有機原料は高温に耐えられないので、高温処理する製造工程を伴う製造方法では製造できない。従って、蒸発させた有機原料をマスクが密着保持された基板上にマスクの開口部を通して直接に蒸着させる蒸着法で製造されている。基板と有機材料の成膜を高精度で行うには、基板とマスクとの相対位置を正確に制御する必要があるが、このアライメント機構を備えた真空成膜装置は、こうした有機ＥＬ素子の製造において基板とマスクとのアライメントに好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて、この発明によるアライメント機構を備えた真空成膜装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるアライメント機構を備えた真空成膜装置の一実施例を示す概略図、図２は図１に示す真空成膜装置のアライメント機構を示す斜視図、図３は図１に示す真空成膜装置のアライメント機構を示す側面図である。図１に示す真空成膜装置は、基板上に有機エレクトロルミネセンス（以下、「有機ＥＬ」と略す）発光材料から成る薄膜状の発光層、又は電極材料からなる薄膜状の電極層を形成する有機ＥＬ素子の製造装置１として構成されている。
【００２１】
この発明による有機ＥＬ素子の製造装置１は、内部３が高度に真空化可能（１０⁻　^４　Ｐａのオーダー）な真空チャンバ２を備えており、内部３には、蒸発筒４と、蒸発筒４の上方に置かれたアライメント機構５とが配設されている。蒸発筒４の内部には、有機原料が収容された蒸発セル６が昇降棒７によって昇降可能に配置されている。上昇位置Ｕにおいて、蒸発セル６は周囲が加熱手段８によって取り囲まれる状態にあり、加熱手段８が蒸発セル６を加熱することによって蒸発セル６内に収容されている有機原料が蒸発する。下降位置Ｌにおいて、蒸発セル６は冷却手段９によって取り囲まれる状態となり、蒸発セル６は冷却手段９によって周囲から冷却され、高価な有機原料の無駄な消費を抑制している。蒸発セル６から蒸発した有機原料の蒸発ガスは、蒸発筒４内を上昇し、蒸発筒４の上底部に設けられているシャッタ１０が開いているときに更に上昇して、アライメント機構５に保持されている基板Ｂに蒸着される。アライメント機構５は、真空チャンバ２に棚部１１に載置される状態で取り付けられている。
【００２２】
アライメント機構５は、後述するように、駆動源である駆動モータや伝動機構をも含む構造であり、基板ＢとマスクＭとをその相対位置が微調整可能に保持することができる。アライメント機構５の全体は駆動源や伝動機構を含む作動部分が真空仕様に構成されており、高度の真空中で作動しても潤滑油や摩耗粉が真空チャンバ２の内部３で飛散して真空チャンバ２の内部３や蒸発ガスを汚染することがなく、基板Ｂへの蒸発ガスの高純度な蒸着を確保することができる。アライメント機構５は、図１に示すように非常に薄型に構成されており、省スペースであって嵩張らない構造であり、真空チャンバ２内で占めるスペースが小さい。その結果、アライメント機構５の全体を真空チャンバ２の内部３に収容状態で配置し、真空チャンバ２の内部３を有効に利用することができる。従来のアライメント機構が、作動部のみを真空チャンバの内部に置いて駆動源を真空チャンバの外部に置き、駆動源の出力を長い操作軸によって作動部に伝達しているという複雑な構造となっていると共に長い操作軸に起因して作動に不確実性が生じていることに比較して、この発明に用いられているアライメント機構５は格段に簡素な構造であると共に作動においても駆動源の出力を正確にステージの作動に反映させることが可能である。また、アライメント機構５を採用することにより真空チャンバ２が小型化可能であるので、有機ＥＬ素子の製造装置としても、簡単な構造となって全体的に嵩高にならず、省スペースで小型化することが可能である。
【００２３】
図２及び図３を参照すると、真空チャンバ２の棚部１１に取り付けられる基準ステージ２０と、基準ステージ２０に対して互いに平行な平面内で相対位置が微調整可能である可動ステージ２１とを有している。アライメント機構５において、基準ステージ２０と可動ステージ２１とは、それぞれ、矩形の環状板として形成されている。基板ＢとマスクＭとは、アライメント機構５の上部において、マスクＭが下側に置かれた状態で保持される。即ち、マスクＭは、基準ステージ２０側に支持されたマスク保持部材２２によって保持され、基板Ｂは、マスク保持部材２２の上方において、可動ステージ２１側に支持された基板保持部材２３によって保持されている。可動ステージ２１は、後述するように基準ステージ２０に対して相対位置が微調整可能であるので、両ステージ２０，２１の相対位置を調整することにより基板ＢとマスクＭとの相対位置を微調整可能であり、マスクＭと基板Ｂとを密着させると共に、マスクＭの開口部を通して蒸発ガスが蒸着されるときの基板Ｂ上に形成される成膜パターンを成膜素子として有するべき所定のパターンに一致させることができる。アライメント機構５は環状に構成されているので、環状領域で囲まれる中央空間２９が形成されており、蒸発源６からの蒸発ガスは中央空間２９を通って中央空間２９の上方を覆うように置かれ且つマスクＭでマスキングされた基板Ｂに蒸着される。
【００２４】
基板Ｂに有機ＥＬ層を蒸着するには、先ず、マスクＭが、真空チャンバ２内をマスクコンベヤ（図示せず）によってアライメント機構５の上方まで搬送され、その後、基板保持部材２３と干渉することなくマスク保持部材２２に載置される状態に受け渡されて、図示しない治具によって保持される。マスクＭの保持の後、基板Ｂが、真空チャンバ２内をアライメント機構５の上方まで基板コンベヤ（図示せず）によって搬送され、基板保持部材２３に載置される状態に受け渡されて、図示しない治具によって保持される。真空チャンバ２の上部には、基板ＢとマスクＭとの整列状態を検出するために、ＣＣＤカメラを含む観測系１２が配設されている。観測系１２が検出した基板ＢとマスクＭとの整列状態に基づいて、図示しないコンピュータ等の制御系１３がアライメント機構５を作動させ、アライメント機構５は基板ＢとマスクＭとを所定の相対位置に制御する。基板ＢとマスクＭとのアライメントが得られた後、加熱手段８が蒸発セル６を加熱し、有機ＥＬ層の基板Ｂへの蒸着が開始される。なお、アライメント機構５を作動させるための電源系や制御系のケーブルは図示されていないが、真空チャンバ２を貫いて外部に延びている。
【００２５】
次に、アライメント機構５の構造について説明する。基準ステージ２０と可動ステージ２１とを上下の両端とし両ステージの間に形成される環状領域において、その四隅にそれぞれ面内変位構造２４が配置されている。面内変位構造２４は、駆動源である第１駆動モータ２８の出力方向に応じて、Ｘ軸方向に調整力が出力される二つの面内変位構造２４ｘ（一方のみ図示、他方は図で奥側にあって隠れている）と、Ｙ軸方向に調整力が出力される一つの面内変位構造２４ｙと、調整力を出力しないが相対的な移動を許容する一つの面内変位構造２４ｗとから成っている。各面内変位構造２４は、微調整時に、基準ステージ２０と可動ステージ２１とに対して互いに干渉することがないように、基準ステージ２０側と可動ステージ２１側とで、摺動方向が直交する摺動変位部（基準ステージ２０側に対しては摺動変位部２５ｘ，２５ｙ、可動ステージ２１側に対しては摺動変位部２６ｘ，２６ｙ）を有しており、摺動変位部２６ｘ，２６ｙ，２４ｗと可動ステージ２１との間には、基準ステージ２０に直交するＺ軸に平行な軸線Ｚａの回りに回動変位を許容する回動変位部２７を有している。即ち、面内変位構造２４ｘは、基準ステージ２０側に対してはＸ軸方向に変位可能な摺動変位部２５ｘを、可動ステージ２１側に対してはＹ軸方向に変位可能な摺動変位部２６ｙを有し、摺動変位部２６ｙと可動ステージ２１との間に回動変位部２７を有している。面内変位構造２４ｙと面内変位構造２４ｗとは、基準ステージ２０側に対してはＹ軸方向に変位可能な摺動変位部２５ｙを、可動ステージ２１側に対してはＸ軸方向に変位可能な摺動変位部２６ｘを有し、摺動変位部２６ｘと可動ステージ２１との間に回動変位部２７を有しており、他の面内変位構造２４ｘ，２４ｙの作動に追従して作動可能である。
【００２６】
四隅のうち三つの隅部には、駆動源としての第１駆動モータ２８と、第１駆動モータ２８の回転出力を面内変位構造２４の直線運動に変換する第１運動変換機構２９とが設けられている。即ち、第１駆動モータ２８のうち、二つの第１駆動モータ２８ｘ，２８ｘ（一方は図の奥側に位置している）は、それぞれ各面内変位構造２４ｘをＸ軸方向に駆動させるための駆動源であり、一つの第１駆動モータ２８ｙは面内変位構造２４ｙをＹ軸方向に駆動させるための駆動源である。第１運動変換機構２９は、駆動源の回転を直線方向の変位に変換する、例えばボールねじ伝動機構のような低摩擦で高精度な変換機構であり、第１運動変換機構２９ｘは第１駆動モータ２８ｘの回転を面内変位構造２４ｘのＸ軸方向の変位に変換し、第１運動変換機構２９ｙは第１駆動モータ２８ｙの回転を面内変位構造２４ｙのＹ軸方向の変位に変換する。
【００２７】
第１駆動モータ２８（２８ｘ，２８ｙ）は、それぞれ単独に、又は同時に駆動することができ、第１駆動モータ２８ｘと、第１駆動モータ２８ｙをそれぞれ単独に作動させるときには、基準ステージ２０に対して可動ステージ２１を互いに平行な面内においてＸ軸方向又はＹ軸方向にスライドさせることができる。即ち、第１駆動モータ２８ｘを駆動するとき、面内変位構造２４ｘにおいては、摺動変位部２５ｘが基準ステージ２０に対して作動し、可動ステージ２１を摺動変位部２６ｙと共にＸ軸方向に摺動変位させる。このとき、面内変位構造２４ｙ，２４ｗにおいては、可動ステージ２１は摺動変位部２６ｘにおいてＸ軸方向に摺動変位する。第１駆動モータ２８ｙを駆動するときも、同様にして、面内変位構造２４ｙ，２４ｗにおいては摺動変位部２５ｙ，２５ｙによって、面内変位構造２４ｘにおいては摺動変位部２６ｙによって、可動ステージ２１をＸ軸方向に移動させる。上記のいずれの場合も、回動変位部２７は非作動状態のままである。更に、二つの第１駆動モータ２８ｘと，一つの第１駆動モータ２８ｙを同時に駆動するときには、各第１駆動モータ２８ｘの出力方向を互いに逆にすることによって、面内変位構造２４ｘ，２４ｙ，２４ｗにおいては、それぞれ摺動変位部２５ｘ，２５ｙ，２６ｘ，２６ｙが作動すると共に回動変位部２７が作動して、可動ステージ２１をＺ軸の回りに回動変位をさせることができる。
【００２８】
第１駆動モータ２８（２８ｘ，２８ｙ）及び第１運動変換機構２９（２９ｘ，２９ｙ）は真空仕様に構成されている。即ち、モータの構造として、固体潤滑油の採用やシールの高性能化によって潤滑油や摩耗粉が飛び散ることがない構造を用いることにより、真空チャンバ２内の汚染を防止して、有機ＥＬ素子の製造に際して高純度の蒸着を確保することができる。
【００２９】
アライメント機構５において、基板ＢとマスクＭとの間の距離を微調整可能とするため、図３に示すように、基準ステージ２０には駆動源としての第２駆動モータ３１が配置されており、第２駆動モータ３１の回転出力は、第２運動変換機構３２を介してマスク保持部材２２のＺ軸方向の変位に変換される。第２駆動モータ３１及び第２運動変換機構３２は、構造的には、第１駆動モータ２８及び第１運動変換機構２９と同様の真空仕様に構成されている。基準ステージ２０側に保持されているマスクＭは、第２駆動モータ３１を駆動することにより第２運動変換機構３２を介して、可動ステージ２１側に保持されている基板Ｂに対して接近又は離反し、基板Ｂとの間の距離が微調整可能である。具体的には、蒸着前に第１駆動モータ２８（２８ｘ，２８ｙ）の作動によって平面内の位置合わせが行われた基板ＢとマスクＭは、第２駆動モータ３１の作動によってマスクＭがＺ軸方向に駆動されて基板Ｂに密着保持される。マスクＭと基板Ｂとの密着は、有機原料の蒸着時の滲みを防止するが、分離時には速やかな分離を妨げない程度の実質的な密着状態である。蒸着完了後、第２駆動モータ３１の逆の作動によってマスクＭが基板Ｂから離れる。以下、新しい基板Ｂに対してマスクＭの平面内の位置合わせとＺ軸方向に駆動とが繰り返し実行される。
【００３０】
熱等の影響によって、マスクＭを保持するマスク保持部材２２と基板Ｂを保持する基板保持部材２３とを互いに常に平行に維持するのが困難な場合がある。基板ＢとマスクＭとを互いに平行にするために、この実施例では、図３に示すように、基板Ｂ保持部材２３を保持する保持脚３３，３３が調節ねじ３４によって長さ調節可能に構成されている。保持脚３３，３３の長さを変更することで、マスク保持部材２２に対する基板保持部材２３の傾斜が調整可能であり、そうした調整により基板ＢとマスクＭとの互いに平行な姿勢が確保される。互いに平行に維持された基板ＢとマスクＭとは、第２駆動モータ３１を駆動してＺ軸方向のアライメントを実行するときに互いに全面的に密着保持される。基板ＢとマスクＭとの全面的な密着保持により、有機原料がマスクＭの開口部を通して蒸着されるときの滲みを抑制することができ、製造された有機ＥＬ素子を表示装置として用いるときの画質を高めることができる。
【００３１】
上記にように、この真空成膜装置の実施例においては、成膜原料を有機原料として、基板Ｂに有機原料が蒸着されて形成される成膜素子は有機ＥＬ素子である。有機原料は高温に耐えられないので、高温処理する製造工程を伴う製造方法では有機ＥＬ素子を製造できない。従って、有機ＥＬ素子は、蒸発させた有機原料をマスクＭが密着保持された基板Ｂ上にマスクの開口部を通して直接に蒸着させる蒸着法で製造されている。基板Ｂと有機材料の成膜を高精度で行うには、基板ＢとマスクＭとの相対位置を正確に制御する必要があるが、アライメント機構５を備えた真空成膜装置は、こうした有機ＥＬ素子の製造において基板ＢとマスクＭとのアライメントに好適である。
【００３２】
上記実施例では、基板Ｂを可動ステージ２１側に保持し、マスクＭを基準ステージ２０側に保持させたが、アライメント機構５の真空チャンバ２の棚部１１への取付け状態が逆になれば、基板Ｂを基準ステージ２０側に、マスクＭを可動ステージ２１側に保持させてもよいことは明らかである。その外、アライメント機構５は、面内変位構造２４、摺動変位部２５，２６、駆動モータ２８，３１、運動変換機構２９，３２を備えた機構として示したが、これに限らず、同様の機能を奏することができる機構であって、真空仕様で且つコンパクトに構成できるものであれば、任意の機構であってもよいことは明らかである。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は、上記のように、内部が真空化可能であると共に蒸発源を内部に備え、成膜原料の蒸発ガスが蒸着される基板と、基板に密着状態に接離可能であり且つ基板への蒸着のために蒸発ガスが通過可能な開口部が形成されているマスクとが内部に配置される真空チャンバ、及び基板とマスクとを両者の相対位置を微調整可能に保持するため駆動源を含むアライメント機構を備えた真空成膜装置において、アライメント機構を真空仕様に構成し、アライメント機構の全体を真空チャンバ内に配置したので、従来の真空成膜装置が採用していたような、真空チャンバの壁部を操作軸が密封貫通する構造を用いる必要がなく、そのためシールやベローズ等に密封部品も必要としていない。従って、有機ＥＬ素子の製造装置の部品点数を増加と製造コストを上昇を抑制することができる。更に、操作力の伝達経路の中に存在する遊びや操作軸自身の変形等が排除されるので、アライメント機構の駆動源の出力が正確に可動ステージの作動に反映させることができ、高精度な蒸着を行うことができる。その結果、アライメント機構を備えながらも構造的には簡単で、全体的には嵩高にならず且つ省スペースな真空成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアライメント機構を備えた真空成膜装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】図１に示す真空成膜装置のアライメント機構を示す斜視図である。
【図３】図１に示す真空成膜装置のアライメント機構を示す側面図である。
【図４】従来のアライメント機構を備えた真空成膜装置の一例を断面で示す側面概略図である。
【符号の説明】
１　有機ＥＬ素子の製造装置１　　　　２　真空チャンバ
３　内部　　　　　　　　　　　　　　４　蒸発筒
５　アライメント機構　　　　　　　　６　蒸発セル
７　昇降棒　　　　　　　　　　　　　８　加熱手段
９　冷却手段　　　　　　　　　　　　１０　シャッタ
１１　棚部　　　　　　　　　　　　　１２　観測系
１３　制御系
２０　基準ステージ　　　　　　　　　２１　可動ステージ
２２　マスク保持部材　　　　　　　　２３　基板保持部材
２４（２４ｘ，２４ｙ，２４ｗ）　面内変位構造
２５（２５ｘ，２５ｙ），２６（２６ｘ，２６ｙ）　摺動変位部
２７　回動変位部　　　　　　　　　　２８　第１駆動モータ
２９（２９ｘ，２９ｙ）　第１運動変換機構　　　３０　空間
３１　第２駆動モータ　　　　　　　　３２　第２運動変換機構
３３　保持脚　　　　　　　　　　　　３４　調節ねじ
Ｂ　　基板　　　　　　　　　　　　　Ｍ　　マスク

Claims

内部が真空化可能であると共に成膜原料を加熱蒸発させる蒸発源を前記内部に備え、前記成膜原料の蒸発ガスが蒸着される基板と、前記基板に密着状態に接離可能であり且つ前記基板への蒸着のために前記蒸発ガスが通過可能な開口部が形成されているマスクとが前記内部に配置される真空チャンバ、及び前記基板と前記マスクとを両者の相対位置を微調整可能に保持するため駆動源を含むアライメント機構を備えた真空成膜装置において、前記アライメント機構を真空仕様に構成し、前記アライメント機構の全体を前記真空チャンバ内に配置したことから成るアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記アライメント機構は、前記真空チャンバに取り付けられ且つ前記基板と前記マスクとのいずれか一方が取り付けられた基準ステージ、及び前記基準ステージに対して相対位置が微調整可能であり且つ前記基板と前記マスクとの他方が取り付けられた可動ステージを有していることから成る請求項１に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記アライメント機構は、前記基準ステージと前記可動ステージの隅部において前記基準ステージと前記可動ステージとの間に配置され且つ前記基準ステージと前記可動ステージに対して互いに平行な面内において互いに直交する軸方向にスライド可能な面内変位構造と、前記面内変位構造を駆動する前記駆動源としての第１駆動モータとを備えており、駆動される前記第１駆動モータの組合せを選択することにより、前記可動ステージは前記基準ステージに対していずれか又は両方の前記軸方向にスライド可能であるか、又は前記可動ステージが前記基準ステージの表面に直交する軸線の回りに回動可能であり、更に前記第１駆動モータは真空仕様に構成されていることから成る請求項２に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記第１駆動モータは、真空仕様に構成されている第１運動変換機構を介して前記面内変位構造を駆動することから成る請求項３に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記基準ステージと前記可動ステージとは互いに概略平行な環状板から構成され、前記第１駆動モータと前記面内変位構造とは前記両環状板によって上下両端が定められる環状領域に配置され、前記蒸発源からの前記蒸発ガスは前記環状領域で囲まれる中央空間を流れて前記基板へ蒸着されることから成る請求項３又は４に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記アライメント機構は、前記基板と前記マスクとの間の距離を微調整可能とするため、前記可動ステージと、前記可動ステージに取り付けられる前記基板と前記マスクとのいずれか一方との間に配置された前記駆動源としての第２駆動モータを備えており、前記第２駆動モータは真空仕様に構成されていることから成る請求項２〜５のいずれか１項に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記第１駆動モータは、第２運動変換機構を介して前記基板と前記マスクとのいずれか一方を駆動しており、前記第２運動変換機構は真空仕様に構成されていることから成る請求項６に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記基板は前記基準ステージと前記可動ステージとのいずれか一方に設けられた基板保持部材に保持され、前記マスクは前記基準ステージと前記可動ステージとの他方に設けられたマスク保持部材に保持されており、前記基板と前記マスクとを互いに平行にするために、前記基板保持部材と前記マスク保持部材との互いの傾斜を調整可能としたことから成る請求項２〜７のいずれか１項に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。
前記成膜原料を有機原料として、前記基板に有機原料が蒸着されて形成される成膜素子を有機ＥＬ素子としたことから成る請求項１〜８のいずれか１項に記載のアライメント機構を備えた真空成膜装置。