JP2011065868A - 有機ｅｌデバイス製造装置及び成膜装置並びに液晶表示基板製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基板やマスクの撓みを高精度に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置並びに液晶表示基板製造装置を提供する。
【解決手段】本発明は、前記基板を立てた姿勢に保持する基板保持手段と、前記シャドウマスクを保持するアライメントベースと、前記アライメントベースを垂下した姿勢に保持するアライメントベース垂下手段と、前記アライメントベースの垂下された垂下平面での前記アライメントベース回転の動きに追随する送り手段を有するアライメントベース支持手段と、前記基板とシャドウマスクに設けられたアライメントマークを撮像するアライメント光学手段と、前記垂下姿勢の状態で前記アライメントベースを駆動するアライメント駆動手段と、前記アライメント光学手段の結果に基づいて前記アライメント駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置並びに液晶表示基板製造装置に係わり、特に大型の基板のアライメントに好適な有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置並びに液晶表示基板製造装置に関する。

有機ＥＬデバイスを製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着においては基板とマスクとのアライメントが必要である。年々処理基板の大型化の波が押し寄せ、Ｇ６世代の基板サイズは１５００ｍｍ×１８００ｍｍになる。基板サイズが大型化すると当然マスクも大型化し、その寸法は２０００ｍｍ×２０００ｍｍ程度にも及ぶ。特に鋼製のマスクを使用すると有機ＥＬデバイスではその重量は３００Ｋｇにもなる。従来では、基板及びマスクを水平にして位置合せをしていた。そのような従来技術としては、下記の特許文献１がある。

特開２００６-３０２８９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された基板とマスクを横にしてアライメントする方法は、図７に示すように、基板及びマスクはその薄さと自重により大きく撓む。その撓みが一様であるならばそれを考慮してマスクを製作すればよいが、当然中心程大きくなり基板サイズが大きくなると製作は困難となる。また、一般的にその中心点における撓み量は、基板の撓みをｄ1、マスクの撓みをｄ２とすると、ｄ１＞ｄ２となる。基板撓みが大きいと、基板蒸着面にマスクと接触し接触傷が生じるために、密着させることができない。そのために、被写界深度以上に離間してアライメントすると精度が悪く、不良品となる課題がある。特に、表示装置用基板では高精彩な画面を得ることができない。

従って、本発明の目的は、基板やマスクの撓みを高精度に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置並びに液晶表示基板製造装置を提供することである。

上記目的を達成するために、前記基板を立てた姿勢に保持する基板保持手段と、前記シャドウマスクを保持するアライメントベースと、前記アライメントベースを垂下した姿勢に保持するアライメントベース垂下手段と、前記アライメントベースの垂下された垂下平面での前記アライメントベース回転の動きに追随する送り手段を有するアライメントベース支持手段と、前記基板とシャドウマスクに設けられたアライメントマークを撮像するアライメント光学手段と、前記垂下姿勢の状態で前記アライメントベースを駆動するアライメント駆動手段と、前記アライメント光学手段の結果に基づいて前記アライメント駆動手段を制御する制御手段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、前記アライメントベース支持手段は、前記垂下平面での一定方向の動きを吸収し、前記送り手段と機能的に連結された伸縮手段を有することを第２の特徴とする
さらに、上記目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記機能的とは接続された状態であり、前記送り手段は前記アライメントベースの周辺部を移動し、前記伸縮手段は前記真空チャンバの内壁又は前記真空チャンバ内に設けられた構造物に設けられたことを第３の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記機能的とは接続された状態であり、前記送り手段は前記真空チャンバの内壁又は前記真空チャンバ内に設けられた構造物上を移動し、前記伸縮手段は前記アライメントベースの周辺部に設けられたことを第４の特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記機能的とは前記送り手段が前記伸縮手段の一端に設けられた面部を移動する状態であり、送り手段及び前記伸縮手段の他端の一方が前記アライメントベースの周辺部に設けられ、他方が前記真空チャンバの内壁又は前記真空チャンバ内に設けられた構造物上に設けられたことを第５の特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、第２乃至第５のいずれかの特徴に加え、前記伸縮手段はバランスシリンダを有し、前記真空チャンバの外に設置されていことを第６の特徴とする。

本発明によれば、基板やマスクの撓みを低減し、高精度に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいは液晶表示基板製造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と処理チャンバの構成の模式図と動作説 明図である。 本発明の実施形態であるアライメント部の構成とアライメントベース支持部の 第１の実施例を示す図である。 本発明の実施形態であるシャドウマスクを示す図である 本発明の実施形態であるアライメントベース支持部の第１から第３の実施例を 示す図である。 本発明の実施形態であるアライメント光学系の基本構成を示す図である。 従来技術の課題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６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３、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３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４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３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３１と前記ロードロック室３１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４aに基板６を搬入する搬送ロボット５Ｒからなる。各ロードロック室３１及び各受渡室４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３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５を有する搬送チャンバ２と、搬送ロボット５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１における処理チャンバ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２は、図１に示す搬送チャンバ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。搬送ロボット５は、全体を上下に移動可能（図２矢印５９参照）で、左右に旋回可能なリンク構造のアーム５７を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５８を有する。搬送ロボット５は受渡室４ａから基板を受取り、または真空蒸着チャンバ１ｂｕに基板を搬入し、あるいは蒸着された基板を真空蒸着チャンバ１ｂｕから搬出し、受渡室４ｂまたは真空蒸着チャンバ１ｂｄに搬送する。

一方、真空蒸着チャンバ１ｂｕは、大別して発光材料を蒸発(昇華)させ基板６に蒸着させる蒸着部７と、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、及び搬送ロボット５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からなる。アライメント部８と処理受渡部９は右側Ｒラインと左側Ｌラインの２系統設ける。

処理受渡部９は、搬送ロボット５の櫛歯状ハンド５８と干渉することなく基板６を受渡し可能とする櫛歯状ハンド９１と、前記櫛歯状ハンド９１上にあり基板６を固定して載置し、その基板６を旋回させて立て、さらにアライメント部８に接近させる基板旋回接近手段９３を有する。前記固定する手段としては、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で構成し、少なくとも基板を立てたときの上部側９４ｕに設ける。本実施形態では、基板保持手段は基板旋回接近手段９３と静電吸着や機械的クランプ等からなる。

図３に本実施形態によるアライメント部８を示す。本実施形態では、図３に示すように、基板６とシャドウマスクを概ね垂直に立てて行なう。また、アライメントのための機構部は、可能な限り、真空蒸着チャンバ１ｂｕの外側である大気側に、具体的には真空蒸着チャンバ１ｂｕの上部壁１Ｔ上、あるいは下部壁１Ｙ下に設けている。また、真空蒸着チャンバ１ｂu内に設けなければならないものは、大気部から凸部を設けてその中に設けている。
本実施形態では、アライメント時は、基板６を固定し、シャドウマスク８１を移動させ、基板６の必要な部分に蒸着させることができるように位置合せをする。

以下、アライメント部８の機構とその動作について説明する。
アライメント部８は、シャドウマスク８１、シャドウマスク８１を固定するアライメントベース８２、アライメントベース８２を保持し、アライメントベース８２即ちシャドウマスク８１のＸＺ平面での姿勢を規定するアライメント駆動部８３、アライメントベース８２を下から支持し、アライメント駆動部８３と協調してシャドウマスク８１の姿勢を規定するアライメントベース支持部８４、基板６と前記シャドウマスク８１に設けられた後述するアライメントマークを検出するアライメント光学系８５、アライメントマークの映像を処理しアライメント量を求めアライメント駆動部８３を制御する制御装置６０からなる。

まず、シャドウマスク８１を図４示す。シャドウマスク８１は、マスク８１Ｍとフレーム８１Ｆからなり、例えばＧ６の基板サイズ１５００ｍｍ×１８００ｍｍに対する寸法は２０００ｍｍ×２０００ｍｍ程度になり、その重量は３００Ｋｇにもなる。マスク８１Ｍには、蒸着位置を規定するための窓がある。例えば赤(Ｒ)を発光する蒸着膜を成膜するときはＲに対応する部分に窓がある。その窓の大きさは色によって異なるが平均して幅３０μｍ、高さ１５０μｍ程度である。マスク８１Ｍの厚さは５０μｍ程度であり、今後さらに薄くなる傾向がある。一方、マスク８１Ｍには、精密アライメントマーク８１ｍが４ヶ所、粗アライメントマーク８１ｍｒが２ヶ所、計６ヶ所にアライメントマーク８１ｍが設けられている。それに対応して、基板にも精密アライメントマーク６ｍｓが４ヶ所、粗アライメントマーク６ｍｒが２ヶ所の計６ヶ所にアライメントマーク６ｍが設けられている。

図３に示すアライメントベース８２は、シャドウマスク８１の上部及び下部を保持する保持部８２u、８２ｄを有し、シャドウマスク８１の裏側は基板６に蒸着できるように回の字ように空洞になっている。また、アライメントベース８２は、その上部両端側に設けた２ヶ所の回転支持部８１a、８１bで垂下されており、その２ヶ所のそれぞれの下方に設けられた後述するアライメントベース支持部８４Ｌ，８４Ｒによって回転可能に支持されている。

次に、シャドウマスク８１の姿勢を規定するアライメント駆動部８３とアライメントベース支持部８４について説明する。先ず、アライメント時のアライメントベース８２の動きを説明し、その後アライメント駆動部８３の構成と動作、アライメント駆動部８３によって動作するアライメントベース支持部８４の構成と動作を説明する。

アライメント駆動部８３はアライメントベース８２を垂下する２つの回転支持部のうち回転支持部８１ａをＺ方向に主動(アクティブに駆動)し、回転支持部８１ｂをＺ(垂下)方向及びＸ(垂下方向と垂直)方向に主動する。その結果、アライメントベース８２のＺ位置の回転量Δθｂは回転支持部８１ａ、８１ｂのＺ方向の移動差で、その移動量ΔＺｂは両者のＺ方向の移動差に回転に伴う変動を加えた量で、そのＸ位置の補正量ΔＸｂは回転支持部８１ｂのＸ方向の移動に前記回転に伴う変動を加えた量で決まる。そこで、基板とシャドウマスク８１とのアライメント量であるＸ、Ｚ方向の移動量ΔＸ、ΔＺと、回転補正量Δθを後述するアライメント光学系８５により求めれば、アライメント駆動部８３の制御量が決まり、アライメントされることになる。また、回転支持部８１a、８１ｂの両者間の距離は長いほうが、同じＺ方向の動きに対して回転補正を精度良くできる利点がある。

次に、上述した回転支持部８１a、８１ｂを駆動するシャドウマスク駆動部８３を説明する。シャドウマスク駆動部８３は、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔ上の大気中に設けられ、回転支持部８１aをＺ方向に移動させるＺ駆動部８３Ｚを有する左駆動部８３Ｌと、回転支持部８１ｂを左駆動部８３Ｌ同様にＺ方向に移動させるＺ駆動部８３Ｚと前記Ｚ駆動部８３Ｚ全体をＸ方向に移動させるＸ駆動部８３Ｘとを有する右駆動部８３Ｒとからなる。左右駆動部８３Ｌ、８３ＲのＺ駆動部は基本的に同じ構成であるので同じ番号を付し、右駆動部８３Ｒでは一部番号を省略している。

左駆動部８３Ｌを例に採りＺ駆動部８３Ｚを説明する。Ｚ駆動部８３Ｚは、前述したようにレール８３ｒ上をＸ方向に従動するＺ駆動部固定板８３ｋ上に固定され、Ｚ方向駆動モータ８３ｚｍによりボールネジ８３ｎ、テーパ８３ｔを介して連結棒８３ｊをＺ方向に移動させる。アライメント軸８３aは、その上部に連結した連結棒８３ｊによりＺ方向に移動する。テーパ８３tはアライメントベース８２等の重力を利用して前記Ｚ方向のロストモーションを防ぐために設けたもので、その結果ヒステリシスがなくなり目標値に早く収束する効果がある。また、各アライメント軸８３aは、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔに設けられたシール部(図示せず)に一端を固定されたベローズ８３vを介して動作する。

右駆動部８３Ｒは、さらに前記Ｚ駆動部８３Ｚに加え、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔに固定され、Ｚ駆動部８３Ｚを搭載しているＺ駆動部固定板８３ｋをＸ軸レール８３ｒ上に沿って駆動するＸ駆動部８３Ｘを有する。Ｘ駆動部８３Ｘの駆動方法はＸ方向駆動モータ８３xｍの回転力をボールネジ８３ｎに伝達するなど基本的にはＺ軸駆動部８３Ｚと同じ構造を有するが、その駆動力は、アライメントベース８２を回転駆動及びアライメントベースを介して回転支持部８１ａをＸ方向に従動させるパワーが必要である。

上述左右駆動部８３Ｌ、８３Ｒのアライメント８３a軸は、スプライン８３ｓによって傾斜することなくＺ方向に垂直かつ／またはＸ方向に平行移動する。また、左右駆動部８３Ｒ、８３Ｌのアライメント８３a軸は、Ｘ方向にも移動するため、そのベローズ８３vもＸ方向に対する自由度を有しており、伸縮とともに左右に柔軟性を有する。

次に、アライメントベース支持部８４を説明する。アライメントベース支持部８４は、アライメントベース８２のＸ方向、Ｚ方向の移動とＸＺ平面での回転とによるアライメント動作に、Ｚ方向の伸縮機能とＸ方向への送り機能により追随し、アライメントベース８２を下から支え、確実にアライメントをできるようにする役目を有する。

アライメントベース支持部８４は、アライメントベース８２の上部両端側に設けた２ヶ所の回転支持部８１a、８１bに対応するように、アライメントベース８２の下部両端側に２ヶ所８４Ｌ，８４Ｒが設けられている。アライメントベース支持部８４は、下部中心部に１ヶ所でもよいが、本実施形態では、安定して動作させるため２ヶ所設けている。両アライメントベース支持部８４は基本的には同一構造を有するので、代表して８４Ｒを説明する。図５(ａ)にアライメントベース支持部８４の拡大図を示す。

アライメントベース支持部８４は、Ｚ方向の伸縮機能の果たすバランスシリンダ８４ｄと、Ｘ方向への送り機能を果たすシリンダロット８４ｋの先端に設けられ、アライメントベース８２の底部の凹部８２ｒを回転するローラ８４ｒとを有する。バランスシリンダ８４は、真空蒸着チャンバ１ｂuの下部壁１Ｙ外の大気中に設けたアライメント支持部固定台８４ｂに固定されている。シリンダロット８４ｋは下部壁１Ｙに設けた真空シール部８４ｃに一端を固定されたベローズ８４ｖを介してローラ固定部８４ｆに連結されている。この機構は、アライメントベース８２の上下に移動に伴いローラ８４ｒを上下に移動させ、アライメントベースの８２の回転及び又はＸ方向の移動の移動に伴ってローラ８４ｒを回転させる。

このように、バランスシリンダ８４ｄによりローラ８４ｒは常にアライメントベース８２の動きに追随し、アライメントベース支持部８４を支えることができる。また、このときのアライメントベース８２の動きも滑らかである。

図５（ｂ）はアライメントベース支持部８４の第２の実施例を示す。第２の実施例は第１の実施例と、伸縮機能を果たす機構については基本的には同じであるが、送り機能を果たす機構が異なる。異なる点は以下のとおりである。第１はローラ８４ｒがアライメントベース８２に設けられている点である。第２はローラ固定部８４ｆの代わりにローラ回転板８４ｇを設けている点である。この機構によって、アライメントベース８２が移動、回転すると、ローラ８４ｒがローラ回転板８４ｇ上を回転し移動し、送り機能を果たすことができる。
本実施例においても、第１の実施例同様に、アライメントベース８２を滑らかに支えることができる。

図５（ｃ）はアライメントベース支持部８４の第３の実施例を示す。第３の実施例は第１の実施例の接続を逆にした例である。即ち、大気中に設けられたバランスシリンダ８４ｄのシリンダロット８４ｋはベローズ８４ｖ、真空シール部８４ｃを介してアライメントベース８２に固定されている。バランスシリンダ８４ｄのシリンダロット８４ｋの反対側にはローラ８４ｒが設けられており、そのローラがアライメント支持部固定台８４ｂ上を回転する。この機構によって、伸縮機能と送り機能を果たすことができる。
本実施例は、アライメントベース支持部８４が右駆動部８３ＲのＸ駆動部８３Ｘの多少負荷になるが、第１、第２の実施例同様に、アライメントベース８２を滑らかに支えることができる。
また、バランスシリンダ８４のバランス力の発生源としては、エア、圧縮バネ等を用いることができる。さらに、ローラの代わりに、シリンダロッド８４の先端に球状のものを埋め込んだり、その先端の摩擦力を低減する材料をコーテングし、その先端をアライメントベース８２上を摺動させたりしてもよい。

上述のようにアライメント駆動部８３によってアライメントベース８２がＸ、Ｚ方向に移動し、あるいは回転支持部８１ａまたは８１ｂを中心にＸＺ平面で回転しても、主動(アクティブに駆動)する機構を有することなくアライメントベース支持部の簡単な機構で、アライメントベース８２を安定して支持することができる。

上記のアライメント部の実施形態では、２ヶ所の回転支持部８１をＸ、Ｚ方向に主動(アクティブに駆動)し、アライメントベース８２の下部に設けた２箇所のアライメントベース支持部８４でアライメントベースを支持し基板６とシャドウマスク８１とのアライメントを実施している。そのほかに種々のアライメントベースの支持方法が考えられる。例えば、アライメントベースやシャドウマスクの重量を支える役目を果たさないが、アライメントベースの下部に設けたアライメントベース支持部８４をアライメントベースの下側側部に左右１ヶ所づつ設けてもよい。さらに、アライメントベース支持部８４アライメントベースを前後に挟むように前後にアライメントベース支持部８４を設け、例えば、アライメントベース支持部の先端にアライメントベースの２次元的な動きに追随できるローラを設けてもよい。この場合は、必ずしも伸縮機能は必要ではない。

次に、アライメント光学系８５について説明する。アライメント光学系は、前述したそれぞれアライメントマークを独立して撮像できるように、４つの精密アライメントマーク８１ｍｓに対する４つの精密アライメント光学系８５ｓと、２つの粗アライメントマーク８１ｍｒに対する２つの粗アライメント光学系８５ｒとの、計６つの光学系から構成される。

図６に６つのアライメント光学系の基本構成を示す。光学系の基本的構成は、シャドウマスク８１を挟んでアライメントベース８２側に、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部１Ｔに固定され光学窓８５ｗを介して照射する光源８５ｋと後述する遮断アーム８５ａｓに固定された光源側反射ミラー８５ｋｍを設け、基板６側に、撮像カメラ収納筒８５ｔからのアーム８５ａに取付けた撮像カメラ側反射ミラー８５ｃｍ及び撮像カメラ収納筒８５ｔに収納された撮像手段である撮像カメラ８５ｃを設けた、いわゆる透過型の構成を有している。
なお、撮像カメラ収納筒８５ｔ、アーム８５ａ等は、基板が垂直姿勢になるときの軌道Ｋの邪魔にならないように破線で示すアーム８５ａ位置までベローズ８５ｖ等により移動できるようになっている。

透過型であるので、光が通過できるようにマスク８１Ｍに４角形の貫通孔のアライメントマーク８１ｍを設け、さらに、フレーム８１Ｆにも円筒状の貫通孔８１ｋを設けている。一方、基板６のアライメントマーク６ｍは光透過性の基板の上に金属性の四角形したシャドウマスクのアライメントマーク８１ｍに比べて十分に小さいマークである。

貫通孔８１ｋを設けると、蒸着時に蒸着材料が貫通孔に入りアライメントマーク上に蒸着されるため、次の工程からアライメントができない。これを防ぐために、蒸着時には蒸着材料が貫通孔８１ｋに入らないよう遮蔽する。本実施形態では、アライメント時に光源側反射ミラーを取付けたアームが蒸着時には蒸着に有効な領域を遮断するので、そのアームを移動可能とし、かつ蒸着時には貫通孔８１ｋを遮蔽する構造を有する遮蔽型アーム８５asとした。遮蔽型アーム８５asは、大気側に設けた駆動部(図示せず)に上下に駆動される連結棒８５ｂにより伸縮し、その一端をシール部８５ｓに固定されたベローズ８５ｖを介して駆動させる。図６に示す破線が遮蔽状態を示す、実線がアライメント状態を示す。

上記実施形態では、光源側反射ミラー８５ｋｍを遮断アーム８５ａｓに取付けたが、シャドウマスクのフレーム８１Ｆの厚さが十分であれば、フレーム８１ＦにＬ字型の貫通孔８１ｋを設け、光源側反射ミラー８５ｋｍを内蔵することも可能である。その場合は、遮蔽型アームは不要である。
また、上記実施形態では、アライメント時に光源側反射ミラー８５ｋｍが蒸着領域を遮断するので遮蔽型アームを移動させたが、遮断しない場合は、遮蔽型アームを固定にすることができる。

一方、カメラ収納筒８５ｔは、図３に示すように真空蒸着チャンバ１ｂuの上部１Ｔから突出た構造を有し、先端に光学窓８５ｗを設けて、撮像カメラ８５ｃを大気側に維持するととともに、アライメントマーク６ｍ、８１ｍを撮像できるようにしている（番号は図６を参照）。
上記実施形態では、撮像カメラ側反射ミラーを真空中に設けたが、撮像カメラ収納筒８５を長くし、前記ミラーを内蔵してもよい。

精密アライメント光学系８５ｓと粗アライメント光学系８５ｒの構成上の違いは、前者が高精度にアライメントするために、視野を小さくし高分解でアライメントを撮像するための高倍率レンズ８５ｈを有している点である。これに伴い、図３に示す基板及びシャドウマスクのアライメントマーク６ｍ、８１ｍの寸法が異なっている。精密の場合、粗と比べて１桁以上小さく、最終的にはμmオーダのアライメントが可能である。

従って、精密アライメント時は、視野が外れないようにシャドウマスク８１のアライメント８１ｍの移動に合せ、精密アライメント光学系８５ｓも追随して移動する必要がある。そこで、図３に示すように、アライメントベースの上部側の精密アライメント光学系８５ｓにおいては、撮像カメラ８５ｃを固定する固定板８５ｄをＺ駆動部固定板８３ｋに接続し追随させる。または、モータ付きステージを設け数値制御により追随させてもよい。

一方、アライメントベースの下部側の精密アライメント光学系８５ｓにおいては、撮像カメラ８５ｃをカメラ収納筒８５ｔに固定し、カメラ収納筒を連結部８５ｂでアライメントベース８２に接続し追随させる。なお、図３に示す真空シール８５ｓ及びベローズ８５ｖはカメラ収納筒８５ｔの追随自由度を確保するためのものである。

また、粗アライメント光学系８５ｒについては、初期の取付け時に位置調整ができるようにカメラ位置合せステージ８５ｄを設けている。
上記実施形態では、６つのアライメント光学形を用いたが、アライメントの要求精度によっては、粗アライメント光学系を設ける必要がなく、さらに、精密アライメント光学系においても４つも必要がなく、粗・精密含めて最低２つあればよい。

上記アライメント部８の実施形態では、アライメント駆動部８３、アライメントベース支持部８４、アライメント光学系８５を真空蒸着チャンバ１ｂｕの上部あるいは下部の大気側に設けたが、真空蒸着チャンバ１ｂｕの側壁側の大気に設けてもよい。勿論、上部、下部及び側壁部に分散させてもよい
最後に、本機構を用いた真空蒸着チャンバにおける処理動作をアライメント動作を主体に説明する。

以下、真空蒸着チャンバ１ｂuに基板が搬入された後の処理フローを示す。(1)まず、図３に示すＲラインに搬入された基板６の上部を基板載置台に固定し、その後概ね垂直に立てて撓みを解消する。(２)基板６から一定の距離離した状態で、粗アライメントマークにより粗アライメントを実施し、粗アライメントにおける位置ズレを検出し、粗補正量を求める。(３)その粗補正量に基づき図３に示すＺＸ平面でシャドウマスク８１を移動させ、粗位置合せをする。(４)一定の距離を保ったままで、精密アライメントマークで精密アライメントを実施し、精密アライメントにおける位置ズレを検出し、精密補正量を求める。(５)その精密補正量に基づき図３に示すＺＸ平面でシャドウマスク８１を移動させ、精密位置合せをする。(６)基板６とシャドウマスク８１を密着させる。(７)(３)のアライメント結果(位置ズレ)を検出する。(８)位置ズレ量が許容範囲なら図２に示すＬラインの基板の蒸着終了を待つ。(９)Ｌラインの蒸着が終了したら、蒸発源７１をＲラインに移動させ蒸着する。(１０)(８)において位置ズレ量が許容範囲外なら、一度両者を離し、精密アライメントするために(４)に戻る。

上記において、粗アライメントの位置合せは、２台の撮像カメラ８５ｃで撮像し、基板6に設けられた図２の引出し図に示すようにシャドウマスク８１と基板６のアライメントマーク８１ｍｒ、６ｍｒを撮像し、２つのアライメントマークの中間点を基準に一義的に位置合わせすることができる。一方、精密アライメントは基板の四隅近くに4つのアライメントマークを設け、基板の中心点を基準に補正する。理論的には２つで一義的に決まるのに対し、４つは情報過多である。これは４隅の情報により四隅のズレが最小になるように基板の中心点を中心に決定することによって、基板６とシャドウマスク８１とのズレが小さくなり、製品として有効に使用できる面積を大きくとるためである。粗アライメントように上部中点を基準にすると、下部側の歪が大きくなり製品として利用できる面積が少なくなる。

以上説明した本実施形態によれば、特にアクティブ駆動する機構を有しないアライメントベース支持部という簡単な機構で、基板及びシャドウマスクを垂直あるいは概ね垂直にした状態でアライメントできる有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。その結果、基板やシャドウマスクの自重による撓みよる影響を排除でき、位置ズレや基板とシャドウマスクを近接できないことによる膜ボケを解消でき、高精度に蒸着でき、高精彩な基板を製造できる有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。

また、本実施形態によれば、アライメントに必要な機構において、駆動装置を大気中に設けることで粉塵やガスの発生を抑え、粉塵やガスによる不良蒸着を低減でき、生産性の高いＥＬデバイス製造装置を提供できる。

さらに、本実施形態によれば、アライメントに必要な機構において、駆動装置や発熱する機構あるいは多くのアライメント光学系構成要素を大気中に設けることで保守性の良く、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。

また、基板の中心を基準としたアライメントを実施することで製品として有効面積の高い蒸着ができ、即ち歩留まりの高い即ち生産性の高いＥＬデバイス製造装置を提供できる。

さらに、以上実施形態によれば、アライメントマークを透過型とすることで、確実に基板とシャドウマスクを検出できる信頼性の高いＥＬデバイス製造装置を提供できる。

以上説明した実施形態では、処理受渡部に基板を水平にして搬送した場合を説明したが、基板を垂直に搬送し、その後アライメントを実施してもよい。

また、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および成膜方法にも適用できる。

さらに、上記アライメント機構は大気中で行なわれる液晶表示装置などのアライメントにも適用できる。

１：処理チャンバ １ｂｕ：真空蒸着チャンバ
２：搬送チャンバ ３：ロードクラスタ
６：基板 ６ｍ：基板のアライメントマーク
７：蒸着部 ８：アライメント部
９：処理受渡部 ６０：制御装置
７１：蒸発源 ８１：シャドウマスク
８１ａ、８１ｂ：回転支持部 ８１ｍ：シャドウマスクのアライメントマーク
８２：アライメントベース ８３：アライメント駆動部
８３Ｚ：Ｚ軸駆動部 ８３Ｘ：Ｘ軸駆動部
８４：アライメントベース支持部 ８４ｄ：バランスシリンダ
８４ｒ：ローラ ８５：アライメント光学系
８５ｃ：撮像カメラ ８５ｋ：光源
１００：有機ＥＬデバイスの製造装置 Ａ〜Ｄ：クラスタ。

Claims (17)

1. 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、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を有する有機ＥＬデバイス製造装置において、
   前記基板を立てた姿勢に保持する基板保持手段と、前記シャドウマスクを保持するアライメントベースと、前記アライメントベースを垂下した姿勢に保持するアライメントベース垂下手段と、前記アライメントベースの垂下された垂下平面での前記アライメントベース回転の動きに追随する送り手段を有するアライメントベース支持手段と、前記基板とシャドウマスクに設けられたアライメントマークを撮像するアライメント光学手段と、前記垂下姿勢の状態で前記アライメントベースを駆動するアライメント駆動手段と、前記アライメント光学手段の結果に基づいて前記アライメント駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする有機ＥＬデバイス製造装置。
2. 前記アライメントベース支持手段は、前記垂下平面での一定方向の動きを吸収し、前記送り手段と機能的に連結された伸縮手段を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
3. 前記機能的とは接続された状態であり、前記送り手段は前記アライメントベースの周辺部を移動し、前記伸縮手段は前記真空チャンバの内壁又は前記真空チャンバ内に設けられた構造物に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
4. 前記機能的とは接続された状態であり、前記送り手段は前記真空チャンバの内壁又は前記真空チャンバ内に設けられた構造物上を移動し、前記伸縮手段は前記アライメントベースの周辺部に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
5. 前記機能的とは前記送り手段が前記伸縮手段の一端に設けられた面部を移動する状態であり、送り手段及び前記伸縮手段の他端の一方が前記アライメントベースの周辺部に設けられ、他方が前記真空チャンバの内壁又は前記真空チャンバ内に設けられた構造物上に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
6. 前記一定方向は垂下方向であり、前記アライメントベース支持手段は前記アライメントベースの下側に設けられたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
7. 前記一定方向は前記垂下平面において垂下方向と垂直であり、前記アライメントベース支持手段は前記アライメントベースの側部側に設けられたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
8. 前記アライメントベース支持手段は、前記アライメントベースの下部側前後を挟むように送り手段を少なくとも１対有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
9. 前記送り手段は前記送りを回転移動で行なうローラを有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
10. 前記送り手段は前記送りを摺動移動で行なう摺動部を有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
11. 前記伸縮手段はバランスシリンダを有していることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
12. 前記バランスシリンダを前記真空チャンバの外に設置し、前記バランスシリンダのシリンダロットは真空シール手段とベローズを介して前記送り手段に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
13. 前記シャドウマスク垂下手段は前記アライメントベースを回転可能に支持する複数(２ヶ所以上)の回転支持部を前記アライメントベースの上部側に有し、前記アライメント駆動手段は前記複数の回転支持部のうち少なくとも２ヶ所を独立に前記アライメントベースの垂下方向に駆動する垂下方向駆動手段と、前記複数のうち１ヶ所を前記アライメントベースの垂下された垂下平面で垂下方向と垂直な方向に駆動する垂直駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
14. 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、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を有する成膜装置において、
    前記基板を立てた姿勢に保持する基板保持手段と、前記シャドウマスクを保持するアライメントベースと、前記アライメントベースを垂下した姿勢に保持するアライメントベース垂下手段と、前記アライメントベースの垂下された垂下平面での前記アライメントベース回転の動きに追随する送り手段を有するアライメントベース支持手段と、前記基板とシャドウマスクに設けられたアライメントマークを撮像するアライメント光学手段と、前記垂下姿勢の状態で前記アライメントベースを駆動するアライメント駆動手段と、前記アライメント光学手段の結果に基づいて前記アライメント駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする成膜装置。
15. 前記アライメントベース支持手段は、前記垂下平面での一定方向の動きを吸収し、前記送り手段と機能的に連結された伸縮手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の成膜装置。
16. 基板とシャドウマスクとのアライメントを行い、前記基板に液体を塗布する液晶表示基板製造装置において、
    前記基板を立てた姿勢に保持する基板保持手段と、前記シャドウマスクを保持するアライメントベースと、前記アライメントベースを垂下した姿勢に保持するアライメントベース垂下手段と、前記アライメントベースの垂下された垂下平面での前記アライメントベース回転の動きに追随する送り手段を有するアライメントベース支持手段と、前記基板とシャドウマスクに設けられたアライメントマークを撮像するアライメント光学手段と、前記垂下姿勢の状態で前記アライメントベースを駆動するアライメント駆動手段と、前記アライメント光学手段の結果に基づいて前記アライメント駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする液晶表示基板製造装置。
17. 前記アライメントベース支持手段は、前記垂下平面での一定方向の動きを吸収し、前記送り手段と機能的に連結された伸縮手段を有することを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示基板製造装置。

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