JP2010106360A - 基板保持装置、キャリヤ、基板処理装置、および画像表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性材料を含むマスクを基板を介して磁気吸引することにより前記マスクと前記基板を保持するキャリヤの状態をより確実に制御する。
【解決手段】基板保持装置５００は、キャリヤ４１０と、前記キャリヤ４１０を制御する制御部４２０とを備える。前記キャリヤ４１０は、永電磁石１０１と第１接点１２０ａとを含む。前記永電磁石１０１の極性可変磁石の極性を制御することによって、前記マスク２００および前記基板３００を保持する第１状態と、保持しない第２状態とのいずれかに設定される。前記制御部４２０は、前記第１接点１２０ａと前記第１接点１２０ａに接触して永電磁石１０１のコイルに電流を供給するための第２接点１２１ａとの接触状態を検知する検知部と、前記第１接点１２０ａと前記第２接点１２１ａとを介して前記コイルに電流を供給する電流供給部１５１とを含む。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、基板保持装置、キャリヤ、基板処理装置、および画像表示装置の製造方法に関する。

フラットパネルディスプレイの製造において、ガラス基板などの基板にパターンが形成される。パターンの形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、フォトリソグラフィ法、スクリーン印刷法などが存在する。

特許文献１、２には、磁力を利用してマスクを基板に密着させて、その状態で蒸着を行う方法が開示されている。微細なパターンを基板に形成するためには、マスクのパターン部分を薄くすること、パターン部分と基板との密着性を向上させること、パターン部分に撓みや皺などが発生しないことなどが求められる。このような目的に関連して、特許文献２には、厚さが５００μｍ以下の金属製マスクに張力をかけながら該金属製マスクを枠に固定する方法が開示されている。

一方、基板処理装置による基板の処理能力を向上させるための方式として、インライン方式（特許文献３）や、それを改善したインターバック方式が知られている。いずれの方式も、相互に区切られた複数の処理室を通して基板を搬送しながら該基板を処理するものである。このような方式において、基板は、キャリヤによって保持されてコロ搬送されうる。

基板にパターンを形成するために、基板は、マスクとともにキャリヤによって保持された状態で搬送されうる。特許文献４には、基板を保持するためのプレートに永久磁石と電磁石とを備え、基板を介して磁性材料からなるマスクを磁気吸引することによって基板を保持する構成が開示されている。この構成では、永久磁石の磁力によりマスクが保持され、電磁石が発生する磁力で永久磁石が発生する磁力を相殺することによってマスクの保持が解除される。

特許文献５には、金型固定装置として、永電磁石が組み込まれた永電磁チャックが開示されている。この永電磁チャックは、ネオジューム磁石と、アルニコ磁石と、アルニコ磁石に巻かれたコイルとを有する。アルニコ磁石の極性は、コイルに流す電流の方向によって制御され、コイルに流れる電流を遮断しても、その極性は維持される。金型を吸着しようとするときは、ネオジューム磁石とアルニコ磁石とによって形成される磁束が吸着面を通過するようにアルニコ磁石の極性が制御され、金型の吸着を解除しようとするときは、ネオジューム磁石とアルニコ磁石とによって形成される磁束が吸着面を通過しないようにアルニコ磁石の極性が制御される。

特許文献５に記載された金型の固定用の永電磁チャックは、コイルの通電を停止しても、吸着状態または非吸着状態が維持される点で優れている。しかしながら、永電磁チャックを制御するための制御部から永電磁チャックを切り離して自由に移動させる構成を採用する場合には、永電磁チャック側の接点と制御部側の接点とが電気的に十分に接触した状態で制御部から永電磁チャックのコイルに電流を供給するべきである。永電磁チャック側の接点と制御部側の接点との電気的な接触が不十分であると、必要な大きさの電流（例えば、１００Ａ）がコイルに供給されず、永電磁チャックが誤動作を起こしうる。例えば、永電磁チャックを吸着状態に制御するシーケンスを実行したにも拘わらず永電磁チャックが非吸着状態であるとすると、永電磁チャックを操作したときに金型が落下しうる。また、電気的な接触が不十分であると、接点間で放電（スパーク）が起こり、接点の劣化が進みうる。特に真空環境下では放電が起こりやすいので注意が必要である。

特開平１０−４１０６９号公報 特許３５３９１２５号公報 特開２００２−２０３８８５号公報 特開平１０−１５２７７６号公報 特開２００５−２４６６３４号公報

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、永電磁石を有するキャリヤの状態をより確実に制御することを目的とする。

本発明の第１の側面は、基板保持装置に係り、前記キャリヤは、磁性材料を含むマスクを基板を介して磁気吸引することにより前記マスクおよび前記基板を保持するキャリヤと、前記キャリヤを制御する制御部とを備え、前記キャリヤは、永電磁石と第１接点とを含み、前記永電磁石は、極性が可変の極性可変磁石と、前記第１接点に電気的に接続されていて前記第１接点を介して供給される電流により前記極性可変磁石の極性を変更するための磁界を発生するコイルと、極性が固定された極性固定磁石とを含み、前記キャリヤの状態は、前記コイルが発生する磁界によって前記極性可変磁石の極性を制御することによって、前記極性可変磁石および前記極性固定磁石が発生する磁界によって前記マスクおよび前記基板を保持する第１状態と、前記マスクおよび前記基板を保持しない第２状態とのいずれかに設定され、前記制御部は、前記第１接点に接触して前記第１接点を介して前記コイルに電流を供給するための第２接点と、前記第１接点と前記第２接点との接触状態を検知する検知部と、前記接触状態が判定基準を満たす場合に前記第１接点と前記第２接点とを介して前記コイルに電流を供給する電流供給部とを含む。

本発明の第２の側面は、磁性材料を含むマスクを基板を介して磁気吸引することにより前記マスクおよび前記基板を保持するキャリヤに係り、前記キャリヤは、永電磁石と、第１接点とを備え、前記永電磁石は、極性が可変の極性可変磁石と、前記第１接点に電気的に接続されていて前記第１接点を介して供給される電流により前記極性可変磁石の極性を変更するための磁界を発生するコイルと、極性が固定された極性固定磁石と、前記第１接点に電気的に接続されていて外部装置が有する第２検査接点と接触可能に配置された第１検査接点とを含み、前記キャリヤの状態は、前記コイルが発生する磁界によって前記極性可変磁石の極性を制御することによって、前記極性可変磁石および前記極性固定磁石が発生する磁界によって前記マスクおよび前記基板を保持する第１状態と、前記マスクおよび前記基板を保持しない第２状態とのいずれかに設定される。

本発明の第３の側面は、基板を処理する基板処理装置に係り、前記基板処理装置は、上記の基板保持装置と、前記基板保持装置の前記キャリヤによってマスクとともに保持された基板に膜を形成するための処理室とを備える。

本発明の第４の側面は、画像表示装置を製造する製造方法に係り、前記製造方法は、上記の基板処理装置により基板に膜を形成する工程を含む。

本発明によれば、例えば、永電磁石を有するキャリヤの状態をより確実に制御することができる。

本発明の好適な実施形態の基板保持装置の構成を示す模式図である。 マスクの例示的な平面図である。 キャリヤ側の接点（第１接点）と電流供給部（制御部）側の接点（第２接点）との接続方法を例示的に示す図である。 本発明の好適な実施形態の温調システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の好適な実施形態の基板処理装置の概略構成を示す図である。 図３に示す基板処理装置を製造工程の一部において使用して製造され画像表示装置の例を示す図である。 図３に示す基板処理装置を製造工程の一部において使用して製造される画像表示装置の他の例を示す図である。 図５に示す画像表示装置の製造工程の例を示す図である。 永電磁石の構成例を示す図である。 永電磁石の構成例を示す図である。 キャリヤによるマスクおよび基板の磁気吸引による保持（吸着）の手順を説明するための図である。 キャリヤによるマスクおよび基板の磁気吸引による保持（吸着）の手順を説明するための図である。 キャリヤによるマスクおよび基板の磁気吸引による保持（吸着）の手順を説明するための図である。 キャリヤによるマスクおよび基板の磁気吸引による保持（吸着）の手順を説明するための図である。 検知部によってキャリヤの状態を検知する方法の原理を説明するための図である。 接触状態の検知に関連する部分についての本発明の好適な実施形態の概略構成を示す図である。 接触状態の検知に関連する部分についての本発明の他の好適な実施形態の概略構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図１Ａは、本発明の好適な実施形態の基板保持装置の構成を示す模式図である。この基板保持装置５００は、磁性材料を含むマスク２００を基板３００を介して磁気吸引することによりマスク２００および基板３００を保持するキャリヤ４１０と、キャリヤ４１０を制御する制御部４２０とを備える。キャリヤ４１０は、基板３００を保持する保持面４００Ｓを有する支持体４００と、支持体４００に埋め込まれた永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙと、第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）とを含みうる。

永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙの各々は、図７に例示されるように、磁性体１０２ａと、極性が可変の極性可変磁石（例えば、アルニコ磁石）１０２ｃと、第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）に電気的に接続されていて第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）を介して供給される電流により極性可変磁石１０２ｃの極性を変更するための磁界を発生するコイル１０２ｄと、極性が固定された極性固定磁石（例えば、ネオジューム磁石等の希土類磁石）１０２ｂとを含む。ここで、極性可変磁石１０２ｃは、永久磁石の一種であり、外部から与えられる磁界の向きに応じて２つの極（Ｎ極、Ｓ極）の各極性が反転し、外部から与えられる磁界が取り除かれてもその極性を維持する磁石である。コイル１０２ｄに流す電流の向きを反対にするとコイル１０２ｄが発生する磁界の向きが反対になるので、コイル１０２ｄに流す電流の向きによって極性可変磁石１０２ｃの極性を制御することができる。第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）は、コイル１０２ｄに電気的に接続されている。

キャリヤ４１０の状態は、極性可変磁石１０２ｃおよび極性固定磁石１０２ｂが発生する磁界によって、マスク２００および基板３００を保持する第１状態（吸引状態あるいは保持状態）と、マスク２００および基板３００を保持しない第２状態（非吸引状態あるいは非保持状態）とのいずれかに設定（制御）される。キャリヤ４１０の状態の設定（制御）は、制御部４２０がコイル１０２ｄに流す電流の向き（コイル１０２ｄが発生する磁界の向き）を制御することによってなされる。

制御部４２０は、キャリヤ４１０の第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）に接触して第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）を介してコイル１０２ｄに電流を供給するための第２接点１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）と、第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と第２接点１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）との接触状態を検知する検知部（後述）と、該接触状態が判定基準を満たす場合に第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と第２接点１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）とを介してコイル１０２ｄに電流を供給する電流供給部１５１とを含む。

図１Ａには、マスク２００と基板３００との位置合わせが終了した時点におけるキャリヤ４１０、マスク２００および基板３００の状態が例示されている。基板３００は、保持面４００Ｓの上に配置され、その上にマスク２００が配置される。基板３００に対して蒸着等の膜形成方法（成膜方法）によりパターンを形成する際は、一般には、マスク２００および基板３００を保持した状態でキャリヤ４１０の天地が反転するように１８０度回転された状態にされうる。

この実施形態では、複数組の永電磁石、具体的には、３組の永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙが設けられていて、それらは制御部４２０によって互いに独立に制御されうる。第１組の永電磁石１０１は、マスク枠２００ａを磁気吸引するように配置されている。第２組の永電磁石１０２Ｘは、マスクパターン部２００ｂ内の領域における中央部を磁気吸引するように配置されている。第３組の永電磁石１０２Ｙは、マスクパターン部２００ｂ内の領域における周辺部（中央部の外側）を磁気吸引するように配置されている。制御部４２０の電流供給部１５１は、第１組の永電磁石１０１に電流を供給する第１ユニット１５１ｃと、第２組の永電磁石１０２Ｘに電流を供給する第２ユニット１５１ａと、第３組の永電磁石１０２Ｙに電流を供給する第３ユニット１５１ｂとを含みうる。

マスク２００は、マスクパターン部２００ｂと、マスクパターン部２００ｂを支持するマスク枠２００ａとを含む。マスクパターン部２００ｂは、マスクパターンを有するシート状の部材である。マスク枠２００ａおよびマスクパターン部２００ｂは、磁性材料（例えば、鉄を主成分とする材料）を含んで構成される。該磁性材料としては、例えば、蒸着時における輻射入熱による熱膨張を小さくするために、インバー材（鉄６４％、ニッケル３６％で構成される合金）などの低熱膨張材料が好適である。マスクパターン部２００ｂには、エッチングなどの方法によりマスクパターンが形成される。マスクパターン部２００ｂは、マスクパターンの高精細化に伴い、その厚みを薄くすることが求められている。

図１Ｂは、マスク２００の例示的な平面図である。この例では、マスク２００は、３６面取りのマスクである。マスク枠２００ａで囲まれた個々の長方形の領域が一面（例えば、１つの表示デバイス）に相当する。パターン領域であるマスクパターン部２００ｂの厚みが厚いと、微細な開口部内における周辺の膜厚が薄くなるという問題が生じるため、マスクパターン部の２００ｂは、マスク枠２００ａよりも薄くされ、例えば、０．０５ｍｍ以下の厚さにされることもある。マスクパターン部２００ｂを薄くすることによって、微細な開口に斜め方向から入射する成膜粒子をも基板に到達させることができる。マスクパターン部２００ｂは、事前に張力を加えた状態で、マスク枠２００ａに包囲されるようにマスク枠２００ａに溶接などの方法により固定されうる。

マスク枠２００ａには、マスクパターン部２００ｂに加えた張力に対する反力により発生する変形を許容値内に収めるための剛性が与えられる。その結果、マスク２００全体の重量が大きくなり、一例を挙げると、基板サイズ１３００ｍｍ×８００ｍｍ程度のマスクにおいての重量は３００ｋｇにも及びうる。

続いて、基板３００およびマスク２００の保持（磁気吸引）およびその解除の手順を説明する。図１Ａは、作業位置（通常は、キャリヤ４１０が停止する位置）においてキャリヤ４１０に制御部４２０が接続され、基板３００およびマスク２００がキャリヤ４１０に磁気吸引される直前の状態を例示している。キャリヤ４１０は、基板処理装置の所定の作業位置に位置決めされうる。その後、キャリヤ４１０側の接点である第１接点１２０と制御部４２０側の接点である第２接点１２１とが接続される。ここで、第１接点１２０と第２接点１２１との接続は、不図示の操作機構によってなされうる。図１Ａでは、第１接点１２０と第２接点１２１の構造は、特定のものには限定されず、例えば、雄型のコネクタを雌型のコネクタに圧入するタイプのものでもよいし、一方を他方に押し付けるタイプのものでもよいし、他のタイプのものでもよい。

第１接点１２０と第２接点１２１とが接続された状態で、電流供給部１５１（１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ）から第１接点１２０および第２接点１２１を介して永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙのコイル１０２ｄに対して、キャリヤ４１０の状態を第１状態（吸引状態あるいは保持状態）に設定するための電流が供給される。これにより、マスク２００が基板３００を介して永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙによって磁気吸引され、マスク２００および基板３００がキャリヤ４１０の保持面４００Ｓ上に保持される。以後、キャリヤ４１０の状態を第２状態（非吸引状態あるいは非保持状態）に設定するための電流がコイル１０２ｄに対して供給されない限り、第１状態が維持される。

マスク２００および基板３００がキャリヤ４１０の保持面４００Ｓ上に保持された後、コイル１０２ｄに対する電流の供給が遮断され、第１接点１２０と第２接点１２１との接続が解除される。この状態でキャリヤ４１０が基板処理装置において搬送され、基板３００に膜（マスクパターン部２００ｂに従うパターン）が形成されうる。

マスク２００および基板３００の保持を解除する際は、再び第１接点１２０と第２接点１２１とを接続し、その状態で、電流供給部１５１（１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ）から第１接点１２０および第２接点１２１を介して永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙのコイル１０２ｄに対して、キャリヤ４１０の状態を第２状態（非吸引状態あるいは非保持状態）に設定するための電流を供給すればよい。

図７および図８を参照しながら永電磁石１０１、１０１Ｘ、１０１Ｙの構成例を説明する。永電磁石は、前述のように、磁性体１０２ａと、極性が可変の極性可変磁石（例えば、アルニコ磁石）１０２ｃと、第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）に電気的に接続されていて第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）を介して供給される電流により極性可変磁石１０２ｃの極性を変更するための磁界を発生するコイル１０２ｄと、極性が固定された極性固定磁石（例えば、ネオジューム磁石）１０２ｂとを含む。第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）とコイル１０２ｄとを接続する導電線は、空間１０２ｆに収められうる。図７および図８において、Ｌは、極性固定磁石１０２ｂが発生する磁界の磁力線を模式的に示している。また、ＮはＮ極、ＳはＳ極を示している。

制御部４２０がコイル１０２ｄに所定時間（例えば、約０．５秒）にわたって第１方向の電流（例えば、１００Ａ）を流すと、図７に模式的に示すように、極性可変磁石１０２ｃの極性が反転し、極性固定磁石１０２ｂと極性可変磁石１０２ｃとが同極化する。これにより、磁界（磁束）が永電磁石の保持面４００Ｓの外側に多く漏れて、マスク２００が保持面４００Ｓ側に磁気吸引される。これが第１状態（吸引状態あるいは保持状態）である。

一方、制御部４２０がコイル１０２ｄに所定時間（例えば、約０．５秒間）にわたって第１方向と反対方向に電流（例えば、１００Ａ）を流すと、極性可変磁石１０２ｃの極性が反転し、極性固定磁石１０２ｂと極性可変磁石１０２ｃが引き合う状態、即ち磁力線が保持面４００Ｓの外側に漏れない状態になり、マスク２００の磁気吸引が停止される。これが第２状態（非吸引状態あるいは非保持状態）である。

このようなキャリヤ４１０では、第１状態から第２状態への変更、および第２状態から第１状態への変更においては、コイル１０２ｄに電流が供給されるが、それ以外の場合には、コイル１０２ｄに電流を供給する必要がない。そのため、コイル１０２ｄへの電流供給による発熱は無視可能である。よって、このようなキャリヤ４１０は、減圧環境や真空環境下での使用において有利である。

図２Ａは、第１接点１２０と第２接点１２１との接続方法を例示的に示す図である。なお、１つの永電磁石のコイルに電流を流すためには、当該コイルの一方の端子と他方の端子にそれぞれ電気的に接続された２つの第１接点１２０が必要であり、それに対応して２つの第２接点１２１が必要である。図２Ａでは、１つの第１接点１２０と１つの第２接点１２１のみが示されている。図２Ａに示す例では、第１接点１２０は、接点支持部１２０ａによって支持され、コイル１０２ｄの一方の端子に対して導電線１０２ｋを介して接続されている。

第１接点１２０および第２接点１２１には、永電磁石のコイルを励磁するために必要な高電流（約１００Ａ）を安定して流すことができる信頼性が要求される。第１接点１２０と第２接点１２１との電気的な接触が不十分であると、前述のように、それらの間で放電（スパーク）が起こり、接点の劣化が進みうる。特に真空環境下では放電が起こりやすいので注意が必要である。

この実施形態では、第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と第２接点１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）との接触状態を検知する検知部が制御部４２０に設けられている。

図１１は、接触状態の検知に関連する部分についての本発明の好適な実施形態の概略構成を示す図である。制御部４２０には、１つの第２接点１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）に対して１つの検知部２２０が設けられうる。検知部２２０は、キャリヤ４１０側の第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と制御部４２０側の第２接点１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）との接触部分における抵抗値又は電圧降下に基づいて第１接点１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と第２接点１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）との接触状態を検知する。

検知部２２０は、例えば、検査接点２０１を含み、第２接点１２１が第１接点１２０の第１部分１２０−１に接触し、検査接点２０１が第１接点１２０の第２部分１２０−２に接触した状態で、検査接点２０１から第１接点１２０を経由して第２接点１２１に至る経路における抵抗値又は電圧降下に基づいて接触状態を検知するように構成されうる。ここで、当該経路には、第１接点１２０（の第１部分１２０−１）と第２接点１２１との接触抵抗Ｒのほかに、抵抗ｒ１、ｒ２が含まれうる。抵抗ｒ１は、第２接点１２１が有する抵抗、抵抗ｒ２は、第１接点１２０が有する第１部分１２０−１と第２部分１２０−２との間の抵抗である。検知部２２０は、当該経路の全体の抵抗値又は電圧降下を検知してもよいし、該全体の抵抗値又は電圧降下から接触抵抗Ｒの抵抗値又はそれによる電圧降下を抽出してもよい。スイッチＳＷを閉じて、定電流源ＣＳから検査接点２０１、第１接点１２０（抵抗ｒ２）、抵抗Ｒ、第２接点１２１（抵抗ｒ１）を含む経路を通して電流ｉを流し、電圧計ＶＭによって検査接点２０１と第２接点１２１との間の電圧降下Ｖを測定することによって、当該経路の全体の抵抗値を検知することができる。ここで、電圧計ＶＭには電流が流れないので、検査接点２０１と第１接点１２０の第２部分１２０−２との間の抵抗ｒ３は、電圧計ＶＭによる計測値に影響を与えない。

接触抵抗Ｒは、抵抗ｒ１、ｒ２を予め求めておくことによって次式に従って求めることができる。

Ｖ＝i(ｒ１+ｒ２＋Ｒ)
即ち、
Ｒ＝Ｖ／ｉ−ｒ１−ｒ２
制御部４２０の電流供給部１５１は、検知部２２０によって検知された接触状態（抵抗値又は電圧降下）が判定基準を満たす場合（例えば、抵抗値又は電圧降下が所定値未満である場合）に第１接点１２０と第２接点１２１とを介してコイル１０２ｄに電流を供給するように構成されうる。

図１２は、接触状態の検知に関連する部分についての本発明の他の好適な実施形態の概略構成を示す図である。図１２に示す実施形態は、図１１に示す実施形態の変形例であり、図１１に示す実施形態とは、キャリヤ４１０が第１検査接点１２０'を含む点で異なる。制御部４２０側の検査接点（第２検査接点）２０１は、接触状態の検知時に、キャリヤ４１０側の第１検査接点１２０'と接触可能に構成されている。キャリヤ４１０の第１検査接点１２０'は、抵抗値ｒ５を有する導電線を介して第１接点１２０に電気的に接続されている。

図３は、本発明の好適な実施形態の基板処理装置の概略構成を示す図である。この基板処理装置３０は、例えば、真空処理装置として構成されうる。まず、基板３００の搬入及び搬出について説明する。基板処理装置３０は、バルブ４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃを介して真空ポンプ等の真空排気ユニット４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃに連通している。

基板３００を搬入し、位置決めし、固定（キャリヤ４１０によって保持）する工程は、搬入室（第１処理室）３１で行われる。基板３００は、不図示の基板搬送系によって、搬入室３１に搬送される。搬送された基板３００は、不図示の操作機構により、キャリヤ４１０の保持面上に載置される。また、マスク２００は、不図示のマスク搬送系により、基板３００を覆うようにキャリヤ４１０上に搬送される。

このようにして搬送された基板３００とマスク２００は、搬入室３１内において、キャリヤ４１０側の接点（第１接点）１２０および制御部の電流供給部１５１側の接点（第２接点）１２１とを接続して永電磁石のコイルが通電されることにより、キャリヤ４１０に磁気吸引される。これにより、基板３００に膜を形成する準備が完了する。

キャリヤ４１０側の接点（第１接点）１２０と制御部４２０の電流供給部１５１側の接点（第２接点）１２１との接続が解除された後に、搬入室３１の内部に配置された回転機構により、成膜室（第２処理室）３２内での成膜のために、基板３００およびマスク２００を保持したキャリヤ４１０の天地が反転される。成膜室３２では、例えば、蒸着、スパッタリング、化学気相成長等の方法により基板３００に膜が形成されうる。

その後、基板３００およびマスク２００を保持したキャリヤ４１０は、不図示の搬送系により、成膜室（第２処理室）３２へ搬送され、成膜室３２において、蒸着等により基板３００に膜が形成される。膜の形成は、例えば、基板３００およびマスク２００を保持したキャリヤ４１０を不図示の搬送系によって搬送しながらなされうる。また、膜の形成は、蒸着源等の材料供給部３４から原料を基板３００に供給することによってなされうる。

膜の形成が完了すると、基板３００およびマスク２００を保持したキャリヤ４１０は、不図示の搬送系により搬出室（第３処理室）３３に搬送される。

その後、搬出室３３の内部に配置された回転機構により、基板３００およびマスク２００を保持したキャリヤ４１０の天地が反転される。次いで、搬出室３３内において、キャリヤ４１０側の接点（第１接点）１２０および制御部の電流供給部１５１側の接点（第２接点）１２１とを接続して永電磁石のコイルが通電されることにより、キャリヤ４１０による磁気吸引が解除される。

その後、不図示の操作機構によって、キャリヤ４１０からマスク２００および基板３００が分離されて、それぞれの搬送系に渡される。基板３００は、次工程の装置に搬送される。

なお、搬入室３１、成膜室３２および搬出室３３が１つの空間を構成してもよい。

上記のように、キャリヤ４１０は、マスク２００および基板３００を保持した状態で搬送されたり、回転等の操作を受けたりしうる。したがって、マスク２００および基板３００がキャリヤ４１０によって保持されていることを保証することは重要である。また、キャリヤ４１０にマスク２００および基板３００が保持されている状態でそれらをキャリヤ４１０から取り去ろうとすると、マスク２００および基板３００に過度なストレスが加わりうる。

そこで、基板保持装置５００は、キャリヤ４１０の状態を検知する検知部１８５を備えることが好ましい。検知部１８５は、例えば、永電磁石１０１から出る磁界を検知する磁気センサ１８０を含み、磁気センサ１８０によってキャリヤ４１０の状態が第１状態（吸引状態あるいは保持状態）であるか第２状態（非吸引状態あるいは非保持状態）であるかを検知するように構成されうる。

図１０は、検知部１８５によってキャリヤ４１０の状態を検知する方法の原理を説明するための図である。図１０（ａ）は、第１状態（吸引状態あるいは保持状態）を模式的に示している。第１状態では、キャリヤ４１０の支持体４００から外部に磁界（磁束）が出ているので磁気センサ１８０による測定値が判定基準値よりも大きい値である場合にキャリヤ４１０が第１状態であると判定することができる。図１０（ｂ）は、第２状態（非吸引状態あるいは非保持状態）を模式的に示している。第２状態では、キャリヤ４１０の支持体４００から外部に磁界（磁束）が出ていないか、又は小さいので、磁気センサ１８０による測定値が判定基準値よりも小さい値である場合にキャリヤ４１０が第２状態であると判定することができる。

検知部１８５は、磁気センサ１８０を操作する操作機構１８２を含むことが好ましい。この実施形態では、図３に模式的に示すように、マスク２００のマスク枠２００ａに穴（好ましくは、貫通孔）２００ｃが設けられている。操作機構１８２は、その穴２００ｃに磁気センサ１８０を挿入するように構成されることが好ましい。マスク枠２００ａに穴２００ｃを設けて、その穴２００ｃに磁気センサ１８０を挿入する構成は、マスク２００がキャリヤ４１０の上に存在する状態（即ち、マスク２００の磁気吸引が可能な状態、或いは、マスク２００が磁気吸引された状態）で永電磁石１０１の状態（キャリヤ４１０の状態）を検知するために有用である。

検知部１８５は、図３に示す基板処理装置３０では、搬入室３１および搬出室３３に設けられることが好ましい。搬入室３１では、永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙを第１状態（吸引状態あるいは保持状態）に設定する手順が実行された後、永電磁石１０１が第１状態であることが検知部１８５によって確認されたことを条件として、キャリヤ４１０へのマスク２００および基板３００の固定が完了したものと判断され、キャリヤ４１０が搬送或いは操作されうる。

搬出室３３では、永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙを第２状態（非吸引状態あるいは非保持状態）に設定する手順が実行された後、永電磁石１０１が第２状態であることが検知部１８５によって確認されたことを条件として、キャリヤ４１０からマスク２００および基板３００が取り去られうる。

検知部１８５は、検知部１８５への電力供給および制御部４２０との通信のための構成を単純化すること、または、キャリヤ４１０の構成を簡単化すること、磁気センサからの脱ガスなどを考慮すると、キャリヤ４１０とは分離して配置されることが好ましい。ただし、検知部１８５は、例えばバッテリーおよび無線通信デバイスとともにキャリヤ４１０に設けられてもよい。

基板３００への膜の形成の際にキャリヤ４１０は、例えば、蒸着源等の材料供給部３４からの輻射熱等により加熱されうる。或いは、キャリヤ４１０には加熱やその後の熱放出により不均一な温度分布が形成されうる。そこで、キャリヤ４１０の支持体に温度調整用の温調流路２３０を設けることが好ましい。また、キャリヤ４１０の移動に伴って温調用の管路が移動することを避けるために、温調流路２３０に外部の温調装置の管路１３２ａ、１３２ｂ（のジョイント１３１）と接続しおよび切り離すためのジョイント１３０を設けることが好ましい。更に、キャリヤ４１０には、図２Ｂに例示的に示すように、温調流路２３０に温調媒体が充填された状態で温調流路２３０を閉塞するための弁１４０がジョイント１３０の内部又は付近に設けられることが好ましい。

温調流路２３０に単一の接続口を設けて、その接続口にジョイント１３０および弁１４０が設けられてもよいが、温調流路２３０に入口および出口を設けて、該入口および出口の双方にジョイント１３０および弁１４０を設けることが好ましい。後者においては、２つの弁１４０を開いた状態で該入口を通して温調流路２３０に温調媒体を供給し該出口を通して温調流路２３０から温調媒体を回収しながら、温調流路２３０を通して温調媒体が循環されうる。

温調装置１３３は、温度制御された温調媒体を管路１３２ａ、１３２ｂのジョイント１３１をキャリヤ４１０側のジョイント１３０に接続して、管路１３２ａ、１３２ｂおよびキャリヤ４１０の温調流路２３０によって構成される循環経路を通して温調媒体を循環させる。ジョイント１３１とジョイント１３０との接続は、不図示の操作機構によってなされうる。

温調装置１３３は、温調媒体を目標温度に制御する制御システムを有する。該制御システムは、例えば、温調器（例えば、冷却器及び／又は加熱器を含む）、温度センサ、目標温度と該温度センサによる測定値との偏差に基づいて操作量を演算して温調器を制御するＰＩＤ補償器等を含みうる。ここで、温度センサは、温調装置１３３のほか、キャリヤ４１０側にも配置されて、キャリヤ４１０側に配置された温度センサによる温度測定値が無線通信デバイスによって温調装置１３３に提供されてもよい。キャリヤ４１０側の温度センサや無線通信デバイスは、バッテリーによって駆動されうる。キャリヤ４１０側で温度を測定し、それを温調装置１３３にフィードバックすることにより、キャリヤ４１０の温度を高い精度で制御することができる。

温調装置１３３は、キャリヤ４１０を目標温度まで冷却するように構成されてもよいし、目標温度まで加熱するように構成されてもよい、温度の不均一な分布を低減するように構成されてもよい。

温調装置１３３によるキャリヤ４１０の温度調整が終了すると、キャリヤ４１０側のジョイント１３０から温調装置１３３側のジョイント１３１が切り離されて、キャリヤ４１０が搬送されうる。温調装置１３３は、例えば、前述の搬入室３１および／または搬出室３３においてキャリヤ４１０の温度を調整するように構成されうる。温調装置１３３は、温調のために設けられた温調室においてキャリヤ４１０の温度を調整するように構成されうる。

キャリヤ４１０側のジョイント１３０と温調装置１３３側のジョイント１３１との接続または切り離し、または温調装置１３３側の管路１３２ａ、１３２ｂの操作等によって、液体の温調媒体がキャリヤ４１０、特に接点１２０や保持面４００Ｓに付着すると、永電磁石の誤動作、吸着不良、接点１２０の劣化等を生じさせる可能性がある。そこで、キャリヤ４１０側のジョイント１３０から温調装置１３３側のジョイント１３１が切り離されたの後に、除去ユニット１５０によって、キャリヤ４１０のジョイント１３０およびその周辺から温調媒体を除去することが好ましい。除去ユニット１５０は、例えば、キャリヤ４１０のジョイント１３０およびその周辺にエアー等を吹き付けるブロワー及び／又はジョイント１３０およびその周辺をワイピングするワイパーによって温調媒体を除去する。

図９Ａ〜図９Ｄは、キャリヤ４１０によるマスク２００および基板３００の磁気吸引による保持（吸着）の手順を模式的に示す図である。永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙのうち白色で表示している部分は非吸引状態（第２状態）、黒色で表示している場合は吸引状態（第１状態）を示す。

図９Ａは、マスク２００と基板３００とを位置合わせする工程を模式的に示している。基板３００が支持体４００の保持面４００Ｓ上に配置され、その上にマスク２００が配置されている。不図示の位置合わせ装置は、図９Ａの状態において、マスク２００と基板３００とを位置合わせする。位置合わせは、マスク２００および基板３００のいずれを移動させることによって実施されてもよい。位置合わせは、例えば、基板３００の所定箇所およびマスク２００上の所定箇所に形成されたアライメントマークをＣＣＤカメラなどの光学観察装置で観察して、その結果に基づいて相互のずれを修正することによってなされうる。マスク２００と基板３００との相対移動させる際に、マスク２００と基板３００とが接触していると、基板３００に傷を与える可能性がある。そこで、図９Ａに模式的に示されているように、マスク２００と基板３００との間に隙間を設けた状態で位置あわせがなされる。この隙間が大きいと、次の手順においてマスクパターン部２００ｂと基板３００とを密着させる際に位置ずれを起こす原因となるため、隙間は微小であることが好ましく、具体的には５００μｍ以下であることが好ましい。

図９Ｂは、位置合わせの終了後に、マスク枠２００ａの保持のための第１組の永電磁石１０１のみを電流供給部１５１の第１ユニット１５１ｃによって第１状態（吸引状態あるいは保持状態）に制御して、マスク枠２００ａがキャリヤ４１０に磁気吸引により固定された状態を模式的に示している。なお、前述のように、３組の永電磁石１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙは、第１ユニット１５１ｃ、第２ユニット１５１ａ、第３ユニット１５１ｂによって互いに独立して制御される。

図９Ｃは、マスク枠２００ａがキャリヤ４１０に固定された後にマスクパターン部２００ｂの中央部を固定するための第２組の永電磁石１０２Ｘを電流供給部１５１の第２ユニット１５１ａによって第１状態（吸引状態あるいは保持状態）に制御して、マスクパターン部２００ｂの中央部がキャリヤ４１０に磁気吸引により固定された状態を模式的に示している。この状態では、基板３００の中央部とマスクパターン部２００ｂの中央部とが接触している。マスクパターン部２００ｂに張力が加えられた状態でマスクパターン部２００ｂの中央部を基板３００に接触させることで、マスクパターン部２００ｂの全面を一度に基板３００に接触させる場合に比べて、マスクパターン部２００ｂに皺や位置ずれを生じさせることなく、基板３００に密着させることができる。

図９Ｄは、基板３００の中央部とマスクパターン部２００ｂの中央部とが接触した後に、マスクパターン部２００ｂの周辺部を固定するための第３組の永電磁石１０２Ｙを電流供給部１５１の第３ユニット１５１ｂによって第１状態（吸引状態あるいは保持状態）に制御して、マスクパターン部２００ｂの周辺部がキャリヤ４１０に磁気吸引により固定され、結果としてマスク枠２００ａ、マスクパターン部２００ｂの中央部及び周辺部がキャリヤ４１０に固定された状態を模式的に示している。

図４（ａ）、図４（ｂ）は、図３に示す基板処理装置を製造工程の一部において使用して製造される画像表示装置の例を示す図である。電子源基板８１とフェースプレート８２とを一定の距離を隔てて共に水平に配置した状態で、それらの間にスペーサ（支持部材）８９を垂直にするとともに支持枠８６で外周を囲む。これにより、電子源基板８１、フェースプレート８２および支持枠８６によって囲まれた気密容器９０が構成される。フェースプレート８２は、ガラス基板８３に蛍光膜８４とメタルバック８５とが積層された構造を有する。電子源基板８１は、Ｙ方向配線２４、Ｘ方向配線２６および導電性膜（素子膜）２７等の導電部が積層された構造を有する。

気密容器９０が高い信頼性で動作するためには、この内側の空間に、黒色導電体９１、非蒸発型ゲッタ８７、蒸発型ゲッタ８８を配置するべきであり、これらは組立前にフェースプレート８２の上に成膜される。非蒸発型ゲッタ８７および蒸発型ゲッタ８８は、所定のパターンを有する必要があるので、上記のようなマスク２００を基板３００に重ねた状態で保持するキャリヤ４１０を使って基板処理装置３０によって成膜を行うことが好ましい。

完成した画像表示装置において、電子源基板８１に所定の手順でＹ方向配線２４、Ｘ方向配線２６を通して導電性膜（素子膜）２７に電圧を印加すると、そこから放出された電子が対向するフェースプレート８２の蛍光膜８４に衝突して画像が形成される。

図５および図６は、図３に示す基板処理装置を製造工程の一部において使用して画像表示装置の１つである有機蛍光ディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）の構成および製造方法例示する図である。

５０１はガラス基板、５０２はアノード、５０３は素子分離層、５０４ａはホール注入層、５０４ｂはホール輸送層５０４ｂ、５０５は発光層、５０６は電子輸送層、５０７は電子注入層、５０８はカソードである。なお、図６では、ホール注入層５０４ａおよびホール輸送層５０４ｂの積層構造が５０４として示されている。

アノード電極５０２とカソード電極５０８との間に電圧が印加されると、アノード電極５０２によりホールがホール注入層５０４ａに注入される。一方、カソード電極５０８より電子が電子注入層５０７に注入される。注入されたホールはホール注入層５０４ａおよびホール輸送層５０４ｂを移動し、注入された電子は電子注入層５０７及び電子輸送層５０６を移動して発光層５０５に達する。発光層５０５に達したホールと電子は再結合して発光する。

発光層５０５の材料を適宜選択することにより、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の光を発光させることが可能で、その結果、フルカラーの画像表示装置を実現できることができる。

次に、図５に示す構造の製造方法を図６を参照しながら説明する。図６には、Ｒ、Ｇ、Ｂを発光する部位よりなる一ピクセルが示されている。図６は、有機ＥＬディスプレイの発光部の一般的な製造方法を示す工程図である。まず、前工程で、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ）および配線部が形成され、その後、平坦化のための成膜処理がなされたガラス基板等の基板５０１上に反射率の高い導電膜が形成される。その導電膜を所定の形状にパターニングされることによりアノード電極５０２が形成される。次に、アノード電極５０２上の赤、緑、青を発光する部位を囲むようにして絶縁性の高い材料からなる素子分離膜５０３が形成される。これにより、隣接する発光する部分Ｒ、Ｇ、Ｂの間は素子分離膜５０３により仕切られる。

次いで、アノード電極５０２上にホール注入層５０４ａおよびホール輸送層５０４ｂからなる層５０４、発光層５０５、電子輸送層５０６、電子注入層５０７が蒸着法により順次に形成される。電子注入層５０７上に透明性導電膜からなるカソード電極５０８を積層することで、基板５０１上に有機ＥＬディスプレイの発光部が形成される。

最後に、基板上の上記発光部が透湿性の低い材料からなる図示しない封止層で覆われる。

ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光層５０５を蒸着法で作製する際には、図６（ｃ）に例示するように基板がマスク５１０で覆われる。図６（ｃ）においては、Ｒの発光部を形成するときのマスク５１０が示されている。したがって、ＧおよびＢの発光部は、マスク５１０で覆われており、ＧおよびＢの部位に赤Ｒの発光材料が混入しないようにしている。このような発光層の形成工程は、ＧおよびＢの発光層の形成についても実施される。ここで、例えば、対角５．２インチで３２０×２４０ピクセルのフルカラー有機ＥＬディスプレイの場合、ピクセルピッチは０．３３ｍｍ（３３０μｍ）であり、サブピクセルピッチは０．１１ｍｍ（１１０μｍ）である。このような場合、マスクのアライメント精度として、数ミクロン以下の精度が要求される。また、ホール輸送層５０４ｂ、発光層５０５、電子輸送層５０６および電子注入層５０７の形成は、各有機材料の混入を防止するために互いに異なるチャンバーで行われ、且つそれぞれの専用のマスクが使用される。したがって、それらの成膜プロセスでもマスクを同一の位置に高精度にアライメントする必要がある。

よって、マスクアライメントが高い精度で迅速に行えることは、有機ＥＬディスプレイの生産性及び歩留まりの向上を図る上で重要である。

また、今後益々大型の表示画面のディスプレイに対する常用が高まると考えられ、その際には重い大型のマスクを高い精度で迅速にアライメントすることに対する要求が益々大きくなることが予想される。

上記の基板保持装置および基板処理装置は、上記のような要求に適合したものである。
３０ 基板処理装置
１０１、１０２Ｘ、１０２Ｙ 永電磁石
１０２ａ 磁性体
１０２ｂ 極性固定磁石
１０２ｃ 極性可変磁石
１０２ｄ コイル
１０２ｆ 空間
１０２ｋ 導電線
１２０ 接点（第１接点）
１２０' 検査接点
１２１ 接点（第２接点）
１３０、１３１ ジョイント
１３３ 温調装置
１４０ 弁
１５１ 電流供給部
１５１ａ 第２ユニット
１５１ｂ 第３ユニット
１５１ｃ 第１ユニット
１８０ 磁気センサ
１８２ 操作機構
１８５ 検知部
２００ マスク
２００ａ マスク枠
２００ｂ マスクパターン部
２０１ 検査接点
２２０ 検知部
３００ 基板
４００ 支持体
４１０ キャリヤ
４２０ 制御部
５００ 基板保持装置

Claims (9)

1. 磁性材料を含むマスクを基板を介して磁気吸引することにより前記マスクおよび前記基板を保持するキャリヤと、
   前記キャリヤを制御する制御部とを備え、
   前記キャリヤは、永電磁石と第１接点とを含み、
   前記永電磁石は、極性が可変の極性可変磁石と、前記第１接点に電気的に接続されていて前記第１接点を介して供給される電流により前記極性可変磁石の極性を変更するための磁界を発生するコイルと、極性が固定された極性固定磁石とを含み、
   前記キャリヤの状態は、前記コイルが発生する磁界によって前記極性可変磁石の極性を制御することによって、前記極性可変磁石および前記極性固定磁石が発生する磁界によって前記マスクおよび前記基板を保持する第１状態と、前記マスクおよび前記基板を保持しない第２状態とのいずれかに設定され、
   前記制御部は、
   前記第１接点に接触して前記第１接点を介して前記コイルに電流を供給するための第２接点と、
   前記第１接点と前記第２接点との接触状態を検知する検知部と、
   前記接触状態が判定基準を満たす場合に前記第１接点と前記第２接点とを介して前記コイルに電流を供給する電流供給部とを含む、
   ことを特徴とする基板保持装置。
2. 前記検知部は、前記第１接点と前記第２接点との接触部分における抵抗値又は電圧降下に基づいて前記接触状態を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
3. 前記検知部は、検査接点を含み、前記第２接点が前記第１接点の第１部分に接触し、前記検査接点が前記第１接点の第２部分に接触した状態で、前記検査接点から前記第１接点を経由して前記第２接点に至る経路における抵抗値又は電圧降下に基づいて前記接触状態を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
4. 前記キャリヤは、前記第１接点に電気的に接続された第１検査接点を更に含み、
   前記検知部は、第２検査接点を含み、前記第２接点が前記第１接点に接触し、前記第２検査接点が前記第１検査接点に接触した状態で、前記第２検査接点から前記第１検査接点および前記第１接点を経由して前記第２接点に至る経路における電圧降下に基づいて前記接触状態を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
5. 前記マスクは、マスクパターン部および前記マスクパターン部を支持するマスク枠を含み、
   前記永電磁石は、前記マスクパターン部を磁気吸引するように構成され、
   前記キャリヤは、前記マスク枠を磁気吸引するために、前記永電磁石とは独立に制御されるように構成された他の永電磁石を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板保持装置。
6. 磁性材料を含むマスクを基板を介して磁気吸引することにより前記マスクおよび前記基板を保持するキャリヤであって、
   永電磁石と、
   第１接点とを備え、
   前記永電磁石は、極性が可変の極性可変磁石と、前記第１接点に電気的に接続されていて前記第１接点を介して供給される電流により前記極性可変磁石の極性を変更するための磁界を発生するコイルと、極性が固定された極性固定磁石と、前記第１接点に電気的に接続されていて外部装置が有する第２検査接点と接触可能に配置された第１検査接点とを含み、
   前記キャリヤの状態は、前記コイルが発生する磁界によって前記極性可変磁石の極性を制御することによって、前記極性可変磁石および前記極性固定磁石が発生する磁界によって前記マスクおよび前記基板を保持する第１状態と、前記マスクおよび前記基板を保持しない第２状態とのいずれかに設定される、
   ことを特徴とするキャリヤ。
7. 前記マスクは、マスクパターン部および前記マスクパターン部を支持するマスク枠を含み、
   前記永電磁石は、前記マスクパターン部を磁気吸引するように構成され、
   前記キャリヤは、前記マスク枠を磁気吸引するために、前記永電磁石とは独立に制御されるように構成された他の永電磁石を更に備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載のキャリヤ。
8. 基板を処理する基板処理装置であって、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板保持装置と、
   前記基板保持装置の前記キャリヤによってマスクとともに保持された基板に膜を形成するための処理室と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
9. 画像表示装置を製造する製造方法であって、
   請求項８に記載の基板処理装置により基板に膜を形成する工程を含む、
   ことを特徴とする製造方法。

Images