JP2010185120A

JP2010185120A - 有機ｅｌデバイス製造装置及び成膜装置並びにシャドウマスク交換装置

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Publication number: JP2010185120A
Application number: JP2009031330A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yumiba; 賢治弓場; Nobuhiro Nirasawa; 信広韮沢
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP5277015B2

Abstract

【課題】搬送チャンバを小型化できる、生産性の高い、あるいは、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいはシャドウマスク交換装置または同交換方法を提供することである。
【解決手段】本発明は、真空チャンバであって、基板とシャドウマスクとのアライメントを行い、真空チャンバ内で蒸発源内の蒸着材料を基板に蒸着する真空蒸着チャンバと大気雰囲気部とに隣接し、前記２つの隣接部を介して前記真空蒸着チャンバに前記シャドウマスクを搬入出する手段を有するシャドウマスク交換室を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置ならびにシャドウマスク交換装置に係わり、特にシャドウマスクを交換可能な有機ＥＬデバイス製造装置特及び成膜装置ならびにシャドウマスク交換装置に関する。

表示デバイスとして有機ＥＬデバイスが注目され、その製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着法では、図４に示すように蒸着したい場所に孔の開いたシャドウマスクを処理対象である基板に密着させて行なう。このシャドウマスクは、蒸着材の付着により孔の形状が変わるために半日乃至１日度に交換する必要がある。従来は、図１１に示すように真空蒸着を行なう処理チャンバＳを有するクラスタＣに交換用及び使用済みシャドウマスクMを保管する真空チャンバであるシャドウマスク保管室Ｈを設け、基板搬送を行なう搬送ロボットＲで処理チャンバＳまで搬送しセットしていた（特許文献１）。

また、特許文献２には、マスク寸法を所望範囲に収めるために予めシャドウマスクを加温する加温室を処理チャンバに隣接して設け、必要なときに処理チャンバのシャドウマスクを交換することが開示されている。しかしながら、加温室には加温設備しか記載されておらず、その搬入出は特許文献２の第１の実施形態に記載されているように、特許文献１と同様に基板搬送を行なう搬送ロボット等を用いて行なっていると考えられる。

さらに、特許文献３には、基板とシャドウマスクを一体化し、その一体化したマスクセット基板を、輪隣接する別の真空チャンバであり、蒸着を行なう成膜ゾーンとの間を移送することが開示されている。しかしながら、具体的な移送方法は開示されていない。

特開２００３-０２７２１３号公報特開２００６-１９６３６０号公報特開平１１-１５８６０５号公報

近年の表示デバイスの大型化にともない、基板サイズも大型化し第６世代では１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ、その重量は５Kgにも及ぶ。当然基板サイズが大型化すると、前述したシャドウマスクも大型化し、そのサイズは図４に示すように２０００ｍｍ×２０００ｍｍになり、その重量は３００Kgにもなる。

従って、搬送ロボットを用いる従来の方法では、前記重量のシャドウマスクを可搬できる搬送ロボットを収める搬送チャンバを、処理チャンバの大きさに対応した現実的な大きさ、例えば、５ｍ角の製作することは困難な課題である。

また、従来では、搬送ロボットはシャドウマスクを搬送するともに基板も搬送する。従って、基板を交換中は基板を搬送できず、シャドウマスクの交換の必要な処理チャンバは勿論のこと、その下流に存在する処理チャンバにおいても処理ができず、稼働率が低下し、生産性が低下するとういう課題がある。

また、特許文献３に開示された従来の方法は、一つの蒸着チャンバで一枚の基板に対してＲ，Ｇ、Ｂの色を順次蒸着し、しかもその都度各色に対するシャドウマスクを交換する必要があり、生産性が低下するとういう課題がある。

従って、本発明の第一の目的は、搬送チャンバを小型化できる有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいはシャドウマスク交換装置または同交換方法を提供することである。
また、本発明の第二の目的は、生産性の高い機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいはシャドウマスク交換装置または同交換方法を提供することである。
さらに、本発明の第三の目的は、稼働率の高い機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいはシャドウマスク交換装置または同交換方法を提供することである。

上記目的を達成するために、真空チャンバであって、蒸着材料を基板に蒸着する真空蒸着チャンバに隣接する第1の隣接部を有し、前記第1の隣接部を介して前記真空蒸着チャンバとの間で、少なくとも搬送体として前記シャドウマスクが固定された固定部を搬入出するシャドウマスク交換室を設け、前記搬入出する第1の搬入出手段は、前記固定部が有する擦動部に接触し、前記第１の隣接部の両側に設けられた第１の接触部と、前記第１の接触部を回転駆動する第１の接触部駆動手段と、前記固定部を搬送する前記第１の隣接部の両側に設けられた第１の搬送レールと、前記第１の搬送レールを支持する第１の支持ベースとを有することを第1の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記シャドウマスク交換室は大気雰囲気部に隣接する第２の隣接部を有し、前記第２の隣接部を介して前記大気雰囲気部との間で前記固定部を搬入出するものであって、前記大気雰囲気部との間で搬入出する第２の搬入出手段は、前記固定部が有する擦動部に接触し、前記第２の隣接部の両側に設けられた第２の接触部と前記第２の接触部を回転駆動する第２の接触部駆動手段と、前記固定部を搬送する前記第２の隣接部の両側に設けられた第２の搬送レールと、前記第２の搬送レールを支持する第２の支持ベースと有することを第２の特徴する。

さらに、上記目的を達成するために、第１または第２の特徴に加え、前記搬送体はシャドウマスクのみまたは前記基板、前記を載置する基板ホルダー及びシャドウマスクを一体化したものであることを第３の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第１または第２の特徴に加え、前記固定部は凹状の断面形状を有し、前記凹状の凹部に搬送体を固定したこと第４の特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、第１または第２の特徴に加え、前記固定部は前記搬送体の下部又は上部に設けられたことを第５の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、第１または第２の特徴に加え、前記擦動部はラックであり、前記接触部はピニオンであることを第６の特徴とする。
さらに、上記目的を達成するために、第１または第２或いは第６の特徴に加え、前記接触部駆動手段は真空シールを介して大気側に設けられたことを第７の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、第１または第２の特徴に加え、前記搬送レールは複数のローラからなることを第８の特徴とする。
さらに、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記真空蒸着チャンバに存在する第１の支持ベースは、アライメント時に前記シャドウマスクを保持するベースであることを第９の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、第５の特徴に加え、前記第１又は第２の支持ベースには、前記固定部が前記搬送体に設けられた下部または上部とは反対側の上部または下部に前記搬送体を支持し、移動させる支持部を有することを第１０の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第１または第２の特徴に加え、前記第１または第２の接触部駆動手段は、前記第1または第2の隣接部の両側に別々に設けられたことを第１１の特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、第１又は第２或いは第１１の特徴に加え、前記シャドウマスク交換室に設けられた前記第１及び第２の接触部、前記第１及び第２の接触部駆動手段、前記第１及び第２の搬送レールと、前記第１及び第２の支持ベースのうち少なくとも一つは共通であることを第１２の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第１又は第２の特徴に加え、前記シャドウマスク交換室に前記搬送体の搬送方向を変える手段を有することを第１３の特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記シャドウマスク交換室は、前記真空蒸着チャンバの側面部または上部あるいは下部に設けたことを第１４の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第１３の特徴に加え、前記側面部は、前記基板に処理を行なう他の真空蒸着チャンバを含む処理チャンバとの間の側面部であることを第１５の特徴とする。

最後に、上記目的を達成するために、第１又は第２の特徴に加え、前記シャドウマスク交換室は、第１及び第２に接続部にゲート弁を有することを第１６の特徴とする。

本発明によれば、搬送ロボットを有する搬送チャンバを小型化できる有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいはシャドウマスク交換装置を提供することができる。
また、本発明によれば、生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいはシャドウマスク交換装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいはシャドウマスク交換装置を提供することができる。

本発明の実施形態である有機ELデバイス製造装置を示す図である。本発明の実施形態である搬送チャンバ２と処理チャンバ１の構成の概要を示す図である。本発明の実施形態である搬送チャンバと処理チャンバの構成の模式図と動作説明図である。シャドウマスクの一例を示す図である。本発明の実施形態における搬送手段の基本的な概念を示した図である。本発明の実施形態であるアライメント部８のおける搬送手段の構成と動作の説明図である。本発明の実施形態であるシャドウマスク搬入出室における搬送手段の構成と動作の説明図である。本発明の実施形態であるシャドウマスク交換室における搬送手段の構成と動作の説明図である。本発明の実施形態におけるシャドウマスクの交換動作フローを示す図である。本発明の実施形態におけるシャドウマスク交換室にシャドウマスク保管部を設けた場合の構成を示した図である。従来技術を説明する図である。

発明の第１の実施形態を図１から図１０を用いて説明する。有機ELデバイス製造装置は、単に発光材料層(EL層)を形成し電極で挟むだけの構造ではなく、陽極の上に正孔注入層や輸送層、陰極の上に電子注入層や輸送層をなど様々な材料が薄膜としてなる多層構造を形成したり、基板を洗浄したりする。図１はその製造装置の一例を示したものである。

本実施形態における有機ELデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ１３、前記基板６を処理する４つのクラスタ(A〜D)、各クラスタ間又はクラスタとロードクラスタ１３あるいは次工程(封止工程)との間の設置された６つの受渡室１４から構成されている。本実施形態では、基板の蒸着面を上面にして搬送し、蒸着するときに基板を立てて蒸着する。

ロードクラスタ１３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロードロック室１３Rと前記ロードロック室１３Rから基板６(以下、単に基板という)を受取り、旋回して受渡室１４aに基板６を搬入する搬送ロボット１５Rからなる。各ロードロック室１３R及び各受渡室１４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながらロードクラスタ１３あるいは次のクラスタ等へ基板を受渡する。

各クラスタ(A〜D)は、一台の搬送ロボット１５を有する搬送チャンバ２と、搬送ロボット１５から基板を受取り、所定の処理をする図面上で上下に配置された２つの処理チャンバ１(第１の添え字a〜dはクラスタを示し、第２の添え字u、dは上側下側を示す)を有する。搬送チャンバ２と処理チャンバ１の間にはゲート弁１０が設けてある。

図２は、搬送チャンバ２と処理チャンバ１の構成の概要を示す。処理チャンバ１の構成は処理内容によって異なるが、真空で蒸着材料である発光材料を蒸着しEL層を形成する真空蒸着チャンバ１buを例にとって説明する。図３は、そのとき搬送チャンバ２ｂと真空蒸着チャンバ１buの構成の模式図と動作説明図である。図２における搬送ロボット１５は、全体を上下に移動可能(図３の矢印１５９参照)で、左右に旋回可能な３リンク構造のアーム１５７を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド１５８を上下二段に２本有する。１本ハンドの場合は、基板を次の工程に渡すための回転動作、前の工程から基板を受取るための回転動作、及びこれに付随するゲート弁の開閉動作が搬入出処理の間に必要だが、上下二段にすることによって、片方のハンドに搬入する基板を持たせ、基板を保持していない方のハンドで真空蒸着チャンバから基板の搬出動作をさせた後、連続して搬入動作を行なうことができる。
２本ハンドにするか１本ハンドにするかは要求される生産能力によって決める。以後の説明では、説明を簡単にするために１本ハンドで説明する。

３００Kgにも及ぶシャドウマスクを搬送する搬送ロボットは超大型し、現実的ではない。そこで、本実施形態では、シャドウマスクを直接真空蒸着チャンバ１buに搬入し、前述した搬送ロボット１５、１５Ｒは、シャドウマスクを搬送しない、基本的には基板を搬送するロボットで構成する。前述したように第６世代の基板の重量は約５Kgである。一方、第４世代のシャドウマスクの重量は約５０Kgである。従って、搬送ロボット１５は、第４世代と比べても小型にでき、搬送ロボット１５が設置されている搬送チャンバの大きさを真空蒸着チャンバ１buで規定される以内にすることができる。

上記実施形態によれば、搬送ロボットを小型にでき、それに伴い搬送チャンバも小型化できる有機ＥＬデバイス製造装置または同製造方法を提供できる。

また、本実施形態の処理の基本的な考え方は、図３に示すように、１台の真空蒸着チャンバの処理ラインを２つ設け、一方のライン(例えばＲライン)蒸着して間に、他方のＬラインでは基板の搬出入し、基板６とシャドウマスク８１とのアライメントをし、蒸着する準備を完了させることである。この処理を交互に行なうことによって、基板に蒸着させずに無駄に昇華している時間を減少させることができる。
上記を実現するために、真空蒸着チャンバ１buは、基板６とシャドウマスクの位置合せを行い、基板6の必要な部分に蒸着させるアライメント部８と、搬送ロボット１５と基板の受渡しを行い、蒸着部７へ基板６を移動させる処理受渡部９とを、右側Rラインと左側Lラインとに２系統設け、その２系統のライン間を移動し、発光材料を昇華させ基板６に蒸着させる蒸着部７を有している。

そこで、まず、処理受渡部９を説明する。処理受渡部９は、搬送ロボット１５の櫛歯状ハンド５２と干渉することなく基板６を受渡し可能で、基板６を固定する手段９４を有する櫛歯状ハンド９１と、前記櫛歯状ハンド９１を旋回させて基板６を直立させアライメント部８に移動するハンド旋回駆動手段９３を有する。基板６を固定する手段(図示せず)としては、真空中であることを考慮して静電吸着や機械的クランプ等の手段を用いる。

蒸着部７は、蒸発源７１をレール７６上に沿って上下方向に移動させる上下駆動手段７２(図２参照)、蒸発源７１をレール７５上に沿って左右のアライメント部間移動する左右駆動ベース７４を有する。蒸発源７１は、内部に蒸着材料である発光材料を有し、前記蒸着材料を加熱制御(図示せず)することによって安定した蒸発速度が得られ、図３の引出し図に示すように、蒸発源７１に並んだ複数の穴７３から蒸発する構造となっている。必要によっては、蒸着膜の特性を向上させるために添加剤も同時に加熱して蒸着する。この場合、蒸発源と一対若しくは複数の蒸発源と上下に平行に並べて蒸着する。
なお、アライメント部８については後述する。

次に、本実施形態の大きな特徴であるシャドウマスク交換チャンバ４の構成と、シャドウマスク交換フローを図１、図５乃至図１０を用いて説明する。

図１の引出し図に示すように、シャドウマスク交換チャンバ４は、大気中のシャドウマスク搬入出室３と、少なくともシャドウマスク交換時は真空となるシャドウマスク交換室５とから構成されている。本実施形態では、シャドウマスク交換室５へのシャドウマスク搬入出時に、シャドウマスク交換室５、強いては真空蒸着チャンバ１の大幅な真空度低下を抑えるために、シャドウマスク搬入出室３を設け、名前に示すように閉空間となる“室”とした。この結果、シャドウマスク交換室５の真空度を再度所望の値にするための時間を短縮できる。シャドウマスク交換室５は、蒸着処理する処理チャンバ１に隣接して設けられている。以下の説明では、図１の引出し図に示す、真空蒸着チャンバ１adのLライン(図３に示す真空蒸着チャンバ１buのラインの呼び方とは、上下反対になるので図上では逆になる)と真空蒸着チャンバ１bdのRライン(前記括弧内と同じ)のシャドウマスク８１の交換を担当するシャドウマスク交換チャンバ４bdを例にとって説明する。図１におけるシャドウマスク交換チャンバ等の添え字は、第１の添え字が左からabc順を、第２の添え字が上段u、下段dを表す。

シャドウマスク交換装置は、図1に示す真空蒸着チャンバである処理チャンバ１bdとシャドウマスク交換室５bdとの間を、搬送体であるシャドウマスク８１を固定する固定部を搬送する真空間搬送手段と、シャドウマスク交換室５bdとシャドウマスク搬入出室３bd間をシャドウマスク８１を搬送する大気真空間搬送手段と、及びシャドウマスク交換室５bdに設けられた両搬送手段を繋ぐターンテーブルからなる。以下、煩雑を避けるために特に必要がないとき以外は添え字のbdを省略する。

個々の構成要素を説明する前に本実施形態における搬送手段の基本的な概念を真空間搬送手段の例に図５を用いて説明する。図５は左側に処理チャンバ１を、右側にシャドウマスク交換室５を示しており、シャドウマスク８１は処理チャンバ１にセットされている状態を実線で示す。前記２つの部屋の間にはそれらを仕切るためのゲート弁１０Bがある。それらゲート弁の両側には、シャドウマスク８１を搬送させるための各搬送部(５６、８６)がある。各搬送部は基本的には、同じ構造を有しているので、構造に関してはシャドウマスク交換室５で説明する。そのために、処理チャンバ１の図面及び符号を一部省略している。

搬送部は、ベース(５２、８２)とシャドウマスク駆動手段(５６B、８６B)とからなる。ベースは、シャドウマスク８１の上部を支持するマスク上部固定部(５６u、８２u)とその下部にシャドウマスク８１を搬送する搬送レール(５６r、８２r)を有する。二つのシャドウマスク駆動手段は、シャドウマスク８１の横長LSより短い間隔LDで設けられ、それぞれの先端にはピニオン(小歯車：５６ｇ、８６ｇ)を有する。また、固定部であるマスク下部固定部８１ｋは、搬送体であるシャドウマスク８１の下部に設けられ、その固定部の凹状の凹部にシャドウマスクを挿入し、挟みシャドウマスク８１を固定する。そのマスク下部固定部８１ｋに前記ピニオンが噛み合う擦動部としてのラック８１rを設けている。LS＞LDであるから、少なくとも一方のピニオンがラック８１ｒと噛み合うので、前記２つのピニオンを協調して制御することでシャドウマスクを前後進させることができる。

シャドウマスク８１がスムーズに搬送できるようにするために、マスク上部固定部の内部には、引出し図Aに示すように複数のガイドローラ５６urからなる搬送ガイド５６ｈを設け、一方、マスク下部固定部８１ｋは、引出し図Bに示すようにラック側とは反対側のベースにピニオンと協調してシャドウマスク８１を挟みながら搬送させる複数のローラ５６drが設けられている。なお、シャドウマスク８１を前記マスク下部固定部８１ｋ確実に固定するために、前記マスク下部固定部８１ｋには、シャドウマスク下部に設けた三角錐状の突起物が納まる三角錐状の凹部(図示せず)が複数設けてある。

本実施形態によれば、ゲート弁前後における搬送レール間及び搬送ガイド間の距離は、ゲート弁幅＋αであり、シャドウマスクの横長LSより十分短いので、シャドウマスク８１を脱落することなく両者間を確実に搬送できる。
また、本実施形態によれば、シャドウマスク８１は、ラック８１ｒが直接取付けられてなく、ラックを有するマスク下部固定部８１ｋに着脱可能に設けている。その結果、大気中に搬出されたシャドウマスクを洗浄する場合に、不必要な凹凸が付加されずにシャドウマスクのみを容易に洗浄でき、洗浄に要するコストも低減できる。
さらに、本実施形態によれば、ラック８１ｒをマスク下部固定部に設けているので、各シャドウマスクに設ける必要がない。その結果、シャドウマスクにラック８１ｒを設けるための加工が不必要であるので、加工による変形もなく、精度良く蒸着できるシャドウマスクを維持できる。

この搬送手段をゲート弁１０Ｂを挟んで処理チャンバ１とシャドウマスク交換室５との間に設け、また、ゲート弁１０Ａを挟んでシャドウマスク交換室５とシャドウマスク搬入出室との間に設けることによって、２つのゲート弁１０Ｂ，１０Ａを操作して、リレー形式で順次搬送していくことにより、チャンバの真空を維持しながらシャドウマスクを大気との間を搬入出する。

以下、この搬入出を実現する処理チャンバ１のアライメント部８、シャドウマスク交換室５、シャドウマスク搬入出室３及びシャドウマスク交換の構成及び動作を順に説明する。

まず、図６にアライメント部８の実施形態を示し、その向きは図５と同じである、ゲート弁を省略している。本実施形態では、図５に示した動作により、シャドウマスクがアライメント部８にセットされる。図６に示すように、後述する方法で基板６とシャドウマスク８１を概ね垂直に立ててアライメントを行なう。シャドウマスク８１を搬入出する真空間搬送手段を構成するチャンバ内搬送部８６はアライメント部８の一部を構成し、アライメント部８のその他の構成は、シャドウマスク８１、シャドウマスク８１を固定する前述したベースであり、チャンバ内搬送部８６の構成要素でもあるアライメントベース８２、アライメントを行なうアアライメント駆動部８３、アライメント従動部８４、アライメント光学系８５及び、これらを制御し、データ処理する図１に示す制御装置６０からなる。

チャンバ内搬送部８６は、アライメントベース８２の上部に、シャドウマスク８１を搬送した時にシャドウマスク８１の上部を挿入、固定する逆凹状のマスク上部固定部８２uと、アライメントベース８２の下部に、搬送レールの役目を果たす複数の搬送ローラ８２rと、シャドウマスクに設けたマスク下部固定部８６ｋを駆動するチャンバ内搬送駆動部８６Bからなる。前記のマスク上部固定部８２uは、図５に引出し図Ａで説明したガイドローラ５６urと同一構造同一作用を果たす一対のガイドローラ８６ur(図示せず)が複数設けられている。本ガイドローラ８６urは、後述するアライメント時においてシャドウマスクを把持固定する役目を果たすので、シャドウマスクを挟み合うガイドローラ間はやや固めに調節している。その結果シャドウマスクを挿入、固定することができる。前記搬送ローラ８２ｒ及びガイドローラは真空蒸着に悪影響を及ぼすガスを低減するために、ローグリースベアリングを使用している。

チャンバ内搬送駆動部８６Bは、大気側であるチャンバ１の下部壁１Ｙ下に設けたチャンバ搬送駆動モータ８６ｍ、シャドウマスクのラック８１ｒに噛み合うピニオン８６g及び真空シールするシール部８６sからなる。後述する理由によりシャドウマスク交換室５に設けた交換室搬送駆動部５６Bはシャドウマスク交換室５の中央部に設けているので、前述したLS＞LDの条件を満足させるために、チャンバ搬送駆動部８６Bはアライメントベース８２のゲート弁１０Ｂ側の端部側に設けている。

シャドウマスク８１が所望の位置にセットされたかどうかは、本実施形態では、アライメント光学系８５を利用する。図４に示すようにアライメントは基板６及びシャドウマスク８１に設けたアライメントマーク６ｍ、８１ｍが重なるように制御する。そこで、両アライメントマーク６ｍ、８１ｍがアライメント光学系８５のカメラに共に撮像されればセットされたと判断する。勿論、マスク上部固定部８２uの端部にスイッチ等のセンサを設けてもよい。

シャドウマスク８１がアライメントベース８２にセットさればアライメントを行うことになる。ここでは、簡単に本実施形態におけるアライメント方法を説明する。アライメントを行なうアライメントベース８２は、その四隅近くであって、上部に２ヶ所８１a、８１b、その２ヶ所のそれぞれの下に設けられた８１ｃ、８１dの計４ヶ所の回転支持部により回転可能に支持されている。

前記４箇所に設けられたアライメント光学系８５により基板中心における基板６とシャドウマスク８１の位置ズレ(ΔＸ、ΔＹ、θ)を検出する。この結果に基づいて、アライメントベース８２上部に設けた回転支持部８１aを図６に示すＸ方向、Ｚ方向に、同じく上部に設けた回転支持部８１ｂをＺ方向に移動させて、前記位置ズレを解消し、アライメントする。このとき、アライメントベース８２の上記移動にともない、回転支持部８１ｂはＸ方向に、アライメントベース８２下部に設けた回転支持部８１ｃ、８１dはＸ及びＺ方向に従動的に移動する。回転支持部８１aの駆動は、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔ上に設けられた駆動モータを有するアライメント駆動部８３Ｒ、回転支持部８１ｂの駆動及び受動はアライメント駆動部８３Ｌ、及び回転支持部８１ｃ、８１dの従動は真空蒸着チャンバ１ｂuの下部壁１Ｙ下に設けられたアライメント従動部８４R、８４Lで行なう。

アライメントのための機構部は、シール部を介して大気側に設けられており、真空蒸着に悪影響及ぼす粉塵等を真空内に持ち込まないようしており、また、このことによって保守性も向上できる。さらに、アライメント光学系８５についても、カメラ及び光源等を真空側に突き出た内部が大気中である収納筒に収納し、同様な効果を奏している。

次に、図７に本実施形態におけるシャドウマスク搬入出室３内の大気真空間搬送手段の大気側を構成する搬入出室内搬送部３６の構成及び動作を示す。図７は、ゲート弁１０Aを境にして左側がシャドウマスク交換室５であり、右側がシャドウマスク搬入出室３である。搬送手段の立場からすれば基本的には、搬入出室内搬送部３６は図６のアライメント部と同様な構成をしている。搬入出室内搬送部３６は、大別してアライメントベース８２に対応するセットベース３２、シャドウマスク交換室５との間でシャドウマスク８１を搬入出する搬入出室内搬送駆動部３６Bと、両者を固定するセット台３１から構成されている。

今までの説明と違うところは、セットベース３２の上部にマスク上部固定部３２uの片側が開閉できるようになっている。これは、シャドウマスク搬入出室３の天井に設けた開閉可能な開口部(図示せず)からクレーン(図示せず)でシャドウマスク８１を搬入し、搬送ローラ３２ｒにセットするとき邪魔にならないようにするためである。セット後はマスク上部固定部３２uに設けたセット爪３２tをセット孔３２ｈに挿入し、シャドウマスク８１を保持し、安定してガイドローラ３６urによって搬送できる。

一方、搬入出室内搬送駆動部３６Bは、チャンバ内搬送駆動部８６Bとは異なり室全体が大気側であるので、シール部は不要であり、セット台３１に垂下された搬入出室搬送駆動モータ３６ｍとシャドウマスクのラック８１ｒに噛み合うピニオン３６gとからなる。また、その設置位置は、交換室搬送駆動部５５をシャドウマスク交換室５の中央部に設けているので、チャンバ内搬送駆動部８５B同様、ゲート弁１０A側のセットベース３２端部に設けている。

次に、図６、図７に示した処理チャンバ１とシャドウマスク搬入出室３との間に存在するシャドウマスク交換室５における交換室内搬送部５６の構成と動作を図８を用いて説明する。
シャドウマスク交換室５は、処理チャンバ１から搬出した、あるいはシャドウマスク搬入出室３から搬入したシャドウマスク８１をシャドウマスク搬入出室３へ搬出、あるいは処理チャンバ１に搬入することである。従って、交換室内搬送部５６は、真空間搬送手段と大気真空間搬送手段の両方を兼ねる役目を果たす。そのために、交換室内搬送部５６は、処理チャンバ１とシャドウマスク搬入出室３のようなセットベース５２、交換室内搬送駆動部５６Bの他に９０度方向転換するターンテーブル機構５７を有する。これは、図１に示すように、シャドウマスク交換室５の両側にシャドウマスクを搬入すべき処理チャンバ１があり、スペースの関係上、シャドウマスク搬入出室３を直列配置できないためである。

上記の構成のうちセットベース５２の構成は、既に図５で説明したとおりである。セットベース５２はターンテーブル５６tの上に固定され、その上部に設けられたマスク上部固定部５２uはマスク上部固定部８２uと同様に開閉する必要がなく、そのガイドローラ５６urはマスク上部固定部８２uのガイドローラ８６urの締付け力と比べて緩やかでよい。これは、マスク上部固定部８２uではシャドウマスク８１をアライメントするために確りと固定する必要があるが、マスク上部固定部５２uでは、シャドウマスクを搬送できればよいからである。

一方、交換室内搬送駆動部５６Bは、チャンバ内搬送駆動部８６Bと同様、大気側であるシャドウマスク交換室５の下部壁５Ｙ下に設けた交換室搬送駆動モータ５６ｍ、真空シールするシール部５６s及びターンテーブル５７tの中心部に設けた孔５７hから突き抜け、シャドウマスク８１のラック８１rと噛み合うピニオン５６gからなる。交換室内搬送駆動部５６Bは、セットベース５２の中央に、前記噛み合い部がターンテーブル５６の中心位置にくるように、かつ、その噛み合い部が左右の処理チャンバ１のアライメント部８を結ぶ直線に上に配置されている。その結果、ターンテーブル５７ｔを左右に９０度回転することにより、左右の処理チャンバ１のアライメント部８にシャドウマスクを提供できる。

また、ターンテーブル機構５７は、その周囲に歯車５７rを有する前記ターンテーブル５７ｔと、ターンテーブル駆動部５７Bからなる。ターンテーブル駆動部５７Bは、大気側であるシャドウマスク交換室５の下部壁５Ｙ下に設けたターンテーブル駆動モータ５７m、真空シールするシール部５７s、ターンテーブル５７tの歯車５７rと噛み合う歯車５７g、及びシャドウマスク交換室５の下部壁５Ｙ上を走行する複数の走行輪５７kからなる。このような機構によって、シャドウマスク交換室５に搬入されたシャドウマスクを、左右の処理チャンバ１またはシャドウマスク搬入出室３に搬出することができる。

最後に、このような実施形態に基づく、シャドウマスクの交換動作フローを図９に示す。
先ず、(1)シャドウマスク交換室５の真空度を処理チャンバ１と同程度にする。(2)図1に示すゲート弁１０Bを開き、使用済みのシャドウマスク８１uをシャドウマスク交換室５に搬出する。(3)ゲート弁１０Bを閉じるとともに、ターンターブルを９０度回転し、シャドウマスク８１uをシャドウマスク搬入出室３に向ける。(4) シャドウマスク交換室５の真空度の大幅低下を防ぐためにシャドウマスク搬入出室３を閉空間とするとともに、図1に示すゲート弁１０Aを開き、シャドウマスク８１uをシャドウマスク搬入出室３に搬出する。(5)搬出後、ゲート弁１０Ａを閉じ、開閉可能なマスクガイド部３２u開き、クレーン等によりシャドウマスク８１uをシャドウマスク搬入出室３から搬出する。（6）新たに交換用シャドウマスク８１eをシャドウマスク搬入出室３に搬入し、マスクガイド部３２uを閉じる。(7)ゲート弁１０Ａを開き、交換用シャドウマスク８１eをシャドウマスク交換室５に搬入する。(８) ゲート弁１０Ａを閉じ、ターンターブルを９０度回転し、シャドウマスク８１eを処理チャンバ１に向ける。(９)シャドウマスク交換室５の真空度を処理チャンバ１と同程度にする。(10)ゲート弁１０Bを開き、シャドウマスク８１eを処理チャンバ１に搬入する。(11) ゲート弁１０Bを閉じ、処理を再開する。

上記実施形態によれば、シャドウマスクの交換時において、真空蒸着チャンバなどの処理チャンバとシャドウマスク交換室に間にあるゲート弁１０Ｂの両側に、シャドウマスクに保持するマスク下部固定部に設けられたラックを駆動する駆動部を設けた簡単な機構で、確実にシャドウマスクを搬入出できる有機ＥＬデバイス製造装置並びにシャドウマスク交換装置及び同交換方法を提供できる。
また、上記実施形態によれば、同様な機構をシャドウマスク交換室とシャドウマスク搬入出室との間に設けることで、シャドウマスク交換室を真空にでき、その結果、処理チャンバの真空度低下を抑えることができるので、同じ真空蒸着チャンバ内の他の処理は継続可能である。従って、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置並びにシャドウマスク交換装置及び同交換方法を提供することができる。また、シャドウマスク搬入出室をシャドウマスク交換室を真空低下を押える閉空間とすることで、真空度を保つ時間を短縮でき、さらに、その効果は大きいものにできる。
さらに、上記実施形態によれば、上記のような簡単な機構で、シャドウマスクの交換時間が短縮できるので、稼働率及び生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法を提供することができる。

また、上記実施形態によれば、多くの処理チャンバを複数有する有機ＥＬデバイス製造装置のシャドウマスクの交換時において、基板搬送系には影響を与えず処理できるので、稼働率及び生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法を提供することができる。
さらに、上記実施形態によれば、一つのシャドウマスク交換室が隣接する少なくとも２つ処理チャンバに対してシャドウマスクが提供できるシャドウマスク交換装置及ぶ交換方法を提供できる。
また、図３に示したように一つの真空蒸着チャンバの中に２箇所の蒸着場所、言いかえれば２つのシャドウマスクマスクがあり、交換するシャドウマスクではない他のシャドウマスクで同一処理を続けることができるので、装置全体を停止することなく製品として一連の作業ができる生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置またはシャドウマスク交換方法を提供することができる。

上記の実施形態では、使用済みシャドウマスクを搬出後に交換用シャドウマスクを搬入したが、シャドウマスク交換室５にシャドウマスク保管部を設けてもよい。図１０は、その一実施形態を示したもので、シャドウマスク交換室５を上部から見た概要図である。図１０では、シャドウマスク交換室５の図１に示す受渡室１４ｂ側にシャドウマスク保管部５１(以下、簡単に保管部と略す)を設けている。保管部５１は、セットベース５２と同一構造を有し、複数配置された保管ベース５１hと、保管ベースを搭載する保管台５１dと、及びシャドウマスクをターンテーブル５７tと保管台５１dの移動させる交換室内搬送駆動部５６Bと同一構造を有する保管台搬送駆動部５１Bからなる。保管台搬送駆動部５１Bは、交換室内搬送駆動部５６Bと搬入出室内搬送駆動部３６Bとを結ぶ延長上に配置され配置されている。保管ベース５１hのターンテーブル５７t側は、保管台５１dからα＝保管台搬送駆動部５１B＋β幅分だけ突出した状態で設置されている。そこで、保管台５１dを矢印A方向移動すると共に、矢印B方向に移動することによって、全ての保管ベース５１hが保管台搬送駆動部５１Bと噛み合うようすることができる。前記二次元的な動きをさせる二次元駆動部は、複雑な駆動部構成を採用しなければ、少なくとも一元の駆動部はシャドウマスク交換室５に設置する必要がある。しかし、その場合でも、シャドウマスク交換室５は蒸着室ではないので蒸着に対する悪影響は少ない。なお、５１rは保管台５１dの走行レールである。

本実施形態では、処理チャンバ１が稼動中に予め交換用シャドウマスクを保管部５１に搬入し、シャドウマスク交換室５を所望の真空に維持できる。その結果、準備完了後、該当する処理チャンバの該当ラインのみ稼動を停止して交換を開始し、使用済みシャドウマスクを処理チャンバ１から搬出し、保管部５１に保管し、その後、交換用シャドウマスクを処理チャンバ１に搬入することができる。

従って、本実施形態によれば、交換中に処理チャンバ１及びシャドウマスク交換室５の真空度を一度も低下させずに交換できので、新たに真空を確保する時間の必要なく、短時間で効率よくシャドウマスクを交換でき、稼働率及び生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法を提供することができる。

上記の全ての実施形態では、シャドウマスク搬入出する場所としてシャドウマスク搬入出室３を設けたが、単なるシャドウマスク搬入出台でもよい。この実施形態では、少なくともシャドウマスクを交換する真空蒸着チャンバの処理を中断させるだけで、その他の処理チャンバの処理を継続できるので、装置全体を停止することなく稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法を提供することができる。さらに、真空排気を効率よく行い排気時間を短縮することによって、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法を提供することができる。

また、上記の全ての実施形態では、シャドウマスク搬入出室３への基板搬入出をクレーンで行ったが、自動走行ロボットにより搬送されたシャドウマスクを自動的にセットするようにしてもよい。

上記の全ての実施形態では、シャドウマスクの下側にいわゆるラックを設け、下側から駆動されるピニオンでシャドウマスクを移動したが、シャドウマスクを上側にラックを設け、上側から垂下されるピニオンで駆動してもよい。

また、上記の全ての実施形態では、搬送レールとしてローラを用いたが、いわゆる棒状のレールを用いてもよい。その場合、シャドウマスクが安定して搬送できるようにマスク下部固定部にローラ等の回転部材を設けるとよい。

以上の実施形態は全て基板６の蒸着面を上にして搬送し、立っているシャドウマスクで蒸着できるように、基板を立てる場合について説明した。その他の蒸着方法では、基板、シャドウマスクとも水平にして行なう方法がある。その場合の多くは、図１０に示すように蒸着面を下にし、蒸着処理を下方から行なう。
その場合には、シャドウマスクを水平にして搬送するが、例えば、シャドウマスクの上側、下側の少なくとも一方にラックを設け、ゲート弁の前後に設けられたピニオンで駆動することにより、上述した実施形態と同様にシャドウマスクを処理チャンバ内に搬出入できる。
本実施形態においても、上記の実施形態と同様な効果を得ることができる。従って、異なる蒸着面姿勢によるシャドウマスクの姿勢に如何に関わらず本発明を適用できる。

また、以上の全ての実施形態においては、いわゆるラック及びピニオンを用いて説明したが、シャドウマスクに設けられた平坦なレール上をローラで駆動して搬送させてもよい。その場合、十分な摩擦力が得られない場合には、レールまたはローラ表面を処理して摩擦力を大きくして使用する。
本実施形態においても、上述した実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、以上全ての実施形態においては、搬送体としてシャドウマスクのみであったが、アライメント後の状態で、基板、基板を載置する基板ホルダー、シャドウマスク等の一体化物を搬送体としても良い。

最後に、上記説明では有機ELデバイスを例に説明したが、有機ELデバイスと同じ背景にある蒸着処理をする成膜装置にも適用できる。

１：処理チャンバ１bu：真空蒸着チャンバ
２：搬送チャンバ３：シャドウマスク搬入出室
４：シャドウマスク交換チャンバ５：シャドウマスク交換室
６：基板７：蒸着部
８：アライメント部９：処理受渡部
１０：ゲート弁１１：仕切り板
１３：ロードクラスタ１４：受渡室
１５：搬送ロボット２３：シャドウマスク交換手段
２４：外部交換部２５：内部交換部
３１：ロード室７１：蒸発源
８１：シャドウマスク８１k：マスク下部固定部８１ｋ(固定部)
８７：シャドウマスク保持部１００：有機ELデバイスの製造装置
Ａ〜Ｄ：クラスタ。

Claims

真空チャンバ内で基板とシャドウマスクとのアライメントを行い、前記蒸着材料を基板に蒸着する真空蒸着チャンバを有する成膜装置において、
真空チャンバであって、蒸着材料を基板に蒸着する真空蒸着チャンバに隣接する第1の隣接部を有し、前記第1の隣接部を介して前記真空蒸着チャンバとの間で、少なくとも搬送体として前記シャドウマスクが固定された固定部を搬入出するシャドウマスク交換室を設け、前記搬入出する第1の搬入出手段は、前記固定部が有する擦動部に接触し、前記第１の隣接部の両側に設けられた第１の接触部と、前記第１の接触部を回転駆動する第１の接触部駆動手段と、前記固定部を搬送する前記第１の隣接部の両側に設けられた第１の搬送レールと、前記第１の搬送レールを支持する第１の支持ベースとを有することを特徴とする成膜装置。
前記シャドウマスク交換室は大気雰囲気部に隣接する第２の隣接部を有し、前記第２の隣接部を介して前記大気雰囲気部との間で前記固定部を搬入出するものであって、前記大気雰囲気部との間で搬入出する第２の搬入出手段は、前記固定部が有する擦動部に接触し、前記第２の隣接部の両側に設けられた第２の接触部と前記第２の接触部を回転駆動する第２の接触部駆動手段と、前記固定部を搬送する前記第２の隣接部の両側に設けられた第２の搬送レールと、前記第２の搬送レールを支持する第２の支持ベースと有することを特徴する請求項１に記載の成膜装置。
前記搬送体はシャドウマスクのみであることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
前記搬送体は前記基板、前記を載置する基板ホルダー及びシャドウマスクを一体化したものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記固定部は凹状の断面形状を有し、前記凹状の凹部に搬送体を固定したこと特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
前記固定部は前記搬送体の下部又は上部に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
前記擦動部はラックであり、前記接触部はピニオンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
前記第１及び第２の接触部駆動手段の少なくとも一方は真空シールを介して大気側に設けられたことを特徴とする請求項１又は２或いは７に記載の成膜装置。
前記搬送レールは複数のローラからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
前記真空蒸着チャンバに存在する第１の支持ベースは、アライメント時に前記シャドウマスクを保持するベースであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記第１又は第２の支持ベースには、前記固定部が前記搬送体に設けられた下部または上部とは反対側の上部または下部に前記搬送体を支持し、移動させる支持部を有することを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
前記第１または第2の接触部駆動手段は、前記第1または第2の隣接部の両側に別々に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
前記シャドウマスク交換室に設けられた前記第１及び第２の接触部、前記第１及び第２の接触部駆動手段、前記第１及び第２の搬送レールと、前記第１及び第２の支持ベースのうち少なくとも一つは共通であることを特徴とする請求項２または１２に記載の成膜装置。
前記シャドウマスク交換室に前記搬送体の搬送方向を変える手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
前記シャドウマスク交換室は、前記真空蒸着チャンバの側面部または上部あるいは下部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記側面部は、前記基板に処理を行なう他の真空蒸着チャンバを含む処理チャンバとの間の側面部であることを特徴とする請求項１５に記載の成膜装置。
前記シャドウマスク交換室は、第１及び第２に接続部にゲート弁を有することを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
前記大気雰囲気部はシャドウマスク搬入出室であることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
前記成膜装置は前記蒸着材料として有機EL材料を用い、請求項１乃至1８のいずれかに記載の成膜装置を有することを特徴とする有機ELデバイス製造装置。
真空チャンバであって、蒸着材料を基板に蒸着する真空蒸着チャンバに隣接する第1の隣接部を有し、前記第1の隣接部を介して前記真空蒸着チャンバとの間で少なくとも前記シャドウマスクが固定された固定部を搬入出するシャドウマスク交換室を設け、前記搬入出する第1の搬入出手段は、前記固定部が有する擦動部に接触し、前記第１の隣接部の両側に設けられた第１の接触部と、前記第1の接触部を回転駆動する第１の接触部駆動手段と、前記固定部を搬送する前記第１の隣接部の両側に設けられた第１の搬送レールと、前記第１の搬送レールを支持する第１の支持ベースとを有することを特徴とするシャドウマスク交換装置。
前記シャドウマスク交換室は大気雰囲気部に隣接する第２の隣接部を有し、前記第２の隣接部を介して前記大気雰囲気部との間で前記固定部を搬入出するものであって、前記大気雰囲気部との間で搬入出する第２の搬入出手段は、前記固定部が有する擦動部に接触し、前記第２の隣接部の両側に設けられた第２の接触部と前記第２の接触部を回転駆動する第２の接触部駆動手段と、前記固定部を搬送する前記第２の隣接部の両側に設けられた第２の搬送レールと、前記第２の搬送レールを支持する第２の支持ベースと有することを特徴する請求項１９に記載のシャドウマスク交換装置。