JP2012054013A

JP2012054013A - 有機ｅｌデバイス製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP2012054013A
Application number: JP2010193831A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kameyama; 大樹亀山; Nobuhiro Nirasawa; 信広韮沢; Kenji Yumiba; 賢治弓場
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: JP5492027B2

Abstract

【課題】
本発明は、より均一な成膜を実現できる、或いは高精彩なデバイスを製造できる有機ＥＬデバイス製造装置及び製造方法を提供することである。
【解決手段】
本発明は、複数の受けピンを介して基板を水平状態の蒸着ステージで受渡し、前記蒸着ステージを回転させて略直立姿勢または直立姿勢にし、真空チャンバ内で前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法において、前記複数の受けピンの先端より上方に前記蒸着ステージを移動し、前記基板を前記複数の受けピンから前記蒸着ステージに移載し、その状態で前記回転を行うことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬデバイス製造装置及び製造方法に係り、特に、より均一な成膜を実現できる有機ＥＬデバイス製造装置及び製造方法に関する。

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。真空蒸着を行なう場合、蒸着ステージにガラス基板などの基板(以下、単に基板という)を移載する必要がある。基板の搬送にロボットを用いた場合の移載方法として、特許文献１、２がある。

特許文献１には、ロボットで基板を水平に搬送し、ステージに設けられた受けピンに水平に移載し、その後、水平の状態で蒸着する方法が開示されている。
特許文献２には、ロボットで基板を水平に搬送し、ステージに水平に移載し、その後、水平に載置した基板を直立または略直立に立てその状態で蒸着する方法が開示されている。

特開平６−９７２６９号公報特開２０１０−６２０４３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された受けピンを用いて、特許文献２に記載されているようにステージを水平から直立へ回転させようとすると、ステージ面は回転中心から円弧で移動する。その結果、受けピンとステージとが干渉する部分が生じ、干渉を避けるための逃げがステージに必要になる。また、受けピンを回転体に固定するかしないかに限らず、昇降ストロークによってはステージに搬送ロボットのアームを抜くための逃げが必要な場合がある。

これらの逃げにより基板と蒸着ステージが密着する部分としない部分が生じ、基板の温度ムラなどの原因となり、成膜の均一性に大きな影響を与え、不良品の原因ともなる。特に表示装置用デバイスとして高精彩な画面を得ることができない。

従って、本発明の第１の目的は、より均一な成膜を実現できる有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、高精彩なデバイスを製造できる有機ＥＬデバイス製造装置及び製造方法を提供することである。

本発明は上記の目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。

本発明は、複数の受けピンを介して基板を水平状態の蒸着ステージで受渡し、前記蒸着ステージを回転させて略直立姿勢または直立姿勢にし、真空チャンバ内で前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法において、前記複数の受けピンの先端より上方に前記蒸着ステージを移動し、前記基板を前記複数の受けピンから前記蒸着ステージに移載し、その状態で前記回転を行うことを第1の特徴とする。

また、本発明は、前記受けピンと前記蒸着ステージを一体になって前記回転を行なうことを第２の特徴とする。
さらに、本発明は、前記移動が前記回転の回転軸を有する支持部と前記蒸着ステージとの間に設けられた昇降機構によって行なわれることを第３の特徴とする。

また、本発明は、前記略直立姿勢または直立姿勢にした後、前記昇降機構により前記基板の蒸着パターンを規定するマスクに近接させることを第４の特徴とする。
さらに、本発明は、前記基板と前記基板の蒸着パターンを規定するマスクとのアライメント後、前記昇降機構により前記基板を前記マスクに密着させることを第５の特徴とする。

また、本発明は、前記昇降機構の内部は前記真空チャンバの真空と隔離され、前記内部は中空部を有する前記支持部と、前記回転軸及び前記回転軸を回転させる回転機構とを介して大気に開放されていることを第６の特徴とする。
さらに、本発明は、前記昇降機構は前記支持部又は前記蒸着ステージの四隅に設けられていることを第７の特徴とする。

本発明によれば、より均一な成膜を実現できる有機ＥＬデバイス製造装置または製造方法を提供できる。
また、本発明によれば、高精彩なデバイスを製造できる有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置を提供できる。

本発明の実施形態である真空蒸着チャンバと搬送チャンバの構成の模式図と動作説明図である。本発明の特徴である第１の実施形態における受渡部の概略構成を示す模式図である。受渡部を回転させるためのステージ回転機構の一実施形態を示す図である。本発明の昇降機構の一実施形態を示す模式図である。本発明の第１の実施形態である受渡部の動作フローを示す図である。本発明の第１の実施形態である受渡部の動作説明図である。本発明の第１の実施形態である受渡部の基板をマスクに密着させる動作説明図である。本発明の第１及び第２の実施形態である受渡部を搬送ロボット側から見た図である。

本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態である真空蒸着チャンバ１と搬送チャンバ２の構成の模式図と動作説明図である。真空蒸着チャンバ１と搬送チャンバ２はゲート弁等(図示せず)で仕切られた別々の真空チャンバを構成している。

搬送チャンバ２内に設けられた搬送ロボット１０は、全体を上下に移動可能(図１の矢印１４参照)で、左右に旋回可能なリンク構造のアーム１１を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド１２を有する。

一方、真空蒸着チャンバ１は、大別して発光材料を蒸発(昇華)させ基板５０に蒸着させる蒸着部７と、基板５０とシャドウマスク８１との位置合せを行い、基板５０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１０と基板の受け渡しを行い、蒸着部７へ基板５０を直立させる蒸着ステージ２０とを有する。アライメント部８と受渡部９は右側Ｒラインと左側Ｌラインの２系統設ける。本実施形態では一方のライン(例えばＲライン)で蒸着している間に、他方のＬラインでは基板を搬出入し、基板５０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することができる。そのために、蒸着部７は、蒸着源７１を基板５０に蒸着させるための上下移動機構７６と共に、ライン間を移動させる左右移動機構７４とを有している。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蒸発(昇華)している時間を減少させることができる。なお、蒸着源７１は、引出し図に示すように、蒸発した発光材料を噴出させる穴７３を列状に複数有する。

図２は本発明の特徴である受渡部９の概略構成を示す模式図である。図２は、搬送ロボット１０が前工程から基板５０を受渡部９に受け渡し、または、受渡部９から基板５０を受け取り、次の工程に受け渡す状態を示している。

受渡部９は基板５０を載置する蒸着ステージ２０を有する。蒸着ステージ２０は、回転軸２１に固定された支持部２２と、支持部２２に配置された昇降機構３０とを介して後述するステージ回転機構９０(図３参照)に接続される。
昇降機構３０は蒸着ステージ２０に３個以上、特に蒸着ステージ２０の四隅に近い所に配置するのが望ましい。３個以上であれば、それぞれを制御することによって、後述する基板５０とマスク８１とをアライメントするときや、基板５０をマスク８１に密着させるときに基板５０とマスク８１を平行に保つことができ、より均一な成膜をすることができる。また、四隅に近い所に配置することによって上記制御がより行ない易くなる。

また、受けピン４０は支持部２２に固定されている。受けピン４０は基板５０の撓みが過大にならず、搬送ロボット１０の櫛歯状ハンド１２と干渉しない位置に複数個配置されている。蒸着ステージ２０には受けピン４０の配置に合わせ、受けピン４０の直径より僅かに大きい貫通穴２３が設けられている。回転軸２１および支持部２２は中空構造とし昇降機構３０などへの大気ＢＯＸを兼ねる。そのために、回転軸２１の中空部は後述するように真空蒸着チャンバ１の壁に設けられた真空シール部を介して大気に開放されている。

図３は、図１に示すＲラインと、回転軸２１、即ち受渡部９を回転させるためのステージ回転機構９０の一実施形態を示す図である。ステージ回転機構９０は、受渡部９に載置された基板５０と、支持部２２、支持部に固定されている受けピン４０、蒸着ステージ２０及び昇降機構３０を有する受渡部９とを一体にして、アライメント実施前にほぼ直立又は直立にし、蒸着し、蒸着終了後は水平状態に戻す機能を有する。

図３において、蒸着ステージ回転機構９０は、蒸着ステージ２０を有する受渡部９を回転させる真空内配線リンク機構９１と、前記受渡部９を矢印Ａの方向に前記真空内配線リンク機構９１を介して回転駆動する回転駆動部９６とを有する。

真空内配線リンク機構９１は受渡部９の回転軸２１の両側に設けられた第１リンク９１ｎ_１と第２リンク９１ｎ_２及びそれらを真空側から隔離し、その内部を大気雰囲気にするシール部９１ｓ_１、９１ｓ_２からなる。第１リンク９１ｎ_１は、一端を回転支持台９６ｋに支持され、他端を受渡部９の回転軸２１に中空部を持つように接続されている。第１リンク９１ｎ_１の真空チェンバ１との貫通部に第１リンク９１ｎ_１を回転可能に支持し、その内部を真空側から隔離し、大気雰囲気にする第１シール部９１ｓ_１を有する。一方、第２リンクｎ_２は、一端を第１リンクｎ_１と同様に中空部を持ち受渡部９の回転軸２１に、他端を図１に示す２つのラインの間に設けられた仕切り部１ａ(図１では図示せず)に設けられた支持部１ｂに第２シール部９１ｓ_２を介して接続されている。第２シール部９１ｓ_２は第１シール部９１ｓ_１と同様に、第２リンク９１ｎ_２を回転可能に支持し、その内部を真空側から隔離し、大気雰囲気としている。

一方、回転駆動部９６は、大気側に設けられた回転用モータ９６mと、回転用モータ９６mの回転を前記第１リンク９１ｎ_１に伝達する歯車９６ｈ_１、９６ｈ_２と、第１リンク９１ｎ_１の一端を支持する回転支持台９６ｋとを有する。なお、回転用モータ９６mは大気側に設けられた制御装置６０で制御される。

図４は本発明の昇降機構３０の一実施形態を示す模式図である。昇降機構３０は、大気ＢＯＸ３５と、大気ＢＯＸ３５に固定されたナットハウジング３６と、支持部２２に固定されナットハウジング３６内のナット(図示せず)を回転させるモータ３３と、ナットの回転により矢印Ｂのように上下するボールネジ軸３２と、ボールネジ軸３２に同軸に固定され他端を蒸着ステージ２０に固定された支持棒３７、支持棒３７をガイドする貫通孔を有するガイド３１と、大気ＢＯＸ３５内を真空にと隔離するベローズ３４とを有する。支持棒３７とガイド３１はスプラインあるいはボールブッシュなどで構成することができる。モータの駆動線３８は、中空部を有する支持部２２、回転軸２１、第１リンク９１ｎ_１を介して大気側に取り出すことができる。また、中空部を介してモータ３３を空冷することによってモータ３３の発熱を抑えることができる。
なお、上記実施形態では、モータ３３を支持部２２に固定したが、蒸着ステージ２０に固定し、支持部２２側にベローズ３４を設けてもよい。

図５は第１の実施形態である受渡部９の動作フローを示す図である。図６、図７は第１の実施形態における受渡部９の動作説明図である。図６は搬送ロボット１０との基板５０の受渡し時から基板ステージ２０を直立させるまでの受渡部９の動作説明図である。また、図７は基板５０をマスク８１に接近させるときの受渡部９の動作説明図である。

以下、受渡部９の動作フローを図６、図７を参照しながら図５を主体に説明する。まず、図６(ａ)に示すように、蒸着ステージ２０が受けピン４０上面より下がった位置で待機している状態で、搬送ロボット１０の櫛歯状ハンド１２が基板５０を蒸着ステージ２０の上に搬送する。(Step１)。前記待機位置は櫛歯状ハンド１２が引き抜ける位置に下がったときに、蒸着ステージ２０が櫛歯状ハンドと干渉しない位置である。その後、図６(ｂ)に示すように、櫛歯状ハンド１２が受けピン４０の間を下降し、受けピン４０に基板を移載し、さらに、櫛歯状ハンド１２が基板５０及び蒸着ステージ２０と干渉せずに引き抜ける位置まで下降する(Step２)。次に、図６(ｃ)に示すように、櫛歯状ハンド１２を受渡部９から引き抜き、蒸着ステージ２０が昇降機構３０により上昇し、基板５０の下面が蒸着ステージ２０の上面に接触し、基板５０を蒸着ステージ２０に移載し、さらに蒸着ステージ２０が蒸着ステージ２０の上面より受けピン４０の上面が僅かに低くなる位置まで上昇する（Step３）。この後、図６(ｄ)に示すように、蒸着ステージ２０は図３に示すステージ回転機構９０により図２に示す回転軸２１を中心に受けピン４０と蒸着ステージ２０が一体となって回転し、略直立姿勢または直立姿勢となる（Step４）。

次に、図７(ａ)から図７(ｂ)示すように、昇降機構３０により蒸着ステージ２０に保持されている基板５０をマスク８１から一定の距離、例えば０．５ｍｍ離れた位置まで接近させる（Step５）。その後、step５の状態で基板５０とマスク８１とのアライメント行なう（Step６）。アライメント終了後、昇降機構３０により基板５０をマスク８１に密着し、蒸着材料を基板に蒸着する（Step７）。蒸着後、昇降機構３０により基板５０をマスク８１から一定の距離を離し、図７(ａ)に示す元の位置に戻る(Step８）。その後、Step４からStep１の逆の動作を行い、蒸着した基板５０を真空蒸着チャンバ１から搬出する(Step９）。次に、Step1からStep９の動作を繰り返す。

以上説明した第１の実施形態によれば、蒸着ステージ２０を上下させる昇降機構３０を支持部２２に設けることによって、基板５０を水平状態から直立させても、蒸着ステージ２０と受けピン４０との干渉をなくし、基板５０と蒸着ステージ２０と密着しない部分を極力低減でき、より均一な成膜を実現できる。

また、以上説明した第１の実施形態によれば、蒸着ステージ２０を上下させる昇降機構３０を設けることによって、基板５０とマスク８１の密着性を高めることができ、成膜のボケを抑えることができる。

図８は受渡部９の第２の実施形態を示す図で、本発明の第１及び第２の実施形態である受渡部９を搬送ロボット１０側から見た図である。図８(ａ)は第１の実施形態において、図８(ｂ)は第２の実施形態において、蒸着ステージ２０が受けピン４０から基板を移載され、直立姿勢へ回転する前の状態を示す。第２の実施形態の受渡部９が第１の実施形態の受渡部９と異なる点は、第１の実施形態では受けピン４０が蒸着ステージ２０、昇降機構３０と一体になって回転するのに対し、第２の実施形態では受けピン４０は回転しない固定部４１に固定されており、即ち、受けピン４０は回転しなく、蒸着ステージ２０、昇降機構３０及び支持部２２が一体となって回転する。そのために、第２実施形態では、蒸着ステージ２０が受けピン４０と干渉しないように、昇降機構３０で蒸着ステージ２０を上昇させ蒸着ステージ２０が基板５０を受け取った後、さらに蒸着ステージ２０を受けピン４０の上方に上昇させる。

第２の実施形態によれば、基板を水平から直立させても、蒸着ステージ２０と受けピン４０との干渉をなくし、基板５０と蒸着ステージ２０とが密着しない部分を極力低減し、より均一な成膜を実現できる。

また、第２の実施形態によれば、昇降機構３０を蒸着ステージ２０と共に回転させているので、基板５０とマスク８１の密着性を高めることができ、成膜のボケを抑えることがでる。

さらに、第２の実施形態によれば、受けピン４０を回転させないことにより、回転機構の負荷を低減できる。

１：真空蒸着チャンバ２：搬送チャンバ
７：蒸着部８：アライメント部
９：受渡部１０：搬送ロボット
１１：アーム１２：櫛歯状ハンド
２０：蒸着ステージ２１：回転軸
２２：支持部２３：貫通穴
３０：昇降機構３１：ガイド３１
３２：ボールネジ３３：モータ
３４：ベローズ３５：大気ＢＯＸ
３６：ナットハウジング３７：支持棒
３８：駆動線４０：受けピン
４１：固定部５０：基板
７１：蒸着源８１：マスク
９０：蒸着ステージ回転機構９１：真空内配線リンク機構
９６：回転駆動部。

Claims

基板を載置する蒸着ステージを有し、前記蒸着ステージに複数の受けピン介して前記基板を水平状態で受渡しする受渡部と、前記受渡部を回転させて略直立または直立姿勢にする回転機構と、真空チャンバ内で前記略直立姿勢で前記基板に蒸着材料を蒸着する蒸着手段とを有する有機ＥＬデバイス製造装置において、
前記受渡部は、前記蒸着ステージを上下させる昇降機構と、前記昇降機構を支持する支持部を有し、前記回転機構は前記支持部の回転軸を回転させて前記受渡部を回転させることを特徴とする有機ＥＬデバイス製造装置。
前記複数の受けピンは前記支持部に固定されてい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。
前記複数の受けピンは前記受渡部と共に回転しない固定部に固定されてい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。
前記昇降機構の内部は前記真空チャンバの真空と隔離され、前記内部は中空部を有する前記支持部と、前記回転軸及び前記回転機構とを介して大気に開放されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
前記昇降機構は前記支持部又は前記蒸着ステージの四隅に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
前記昇降機構は駆動モータと、一端が蒸着ステージ側に固定されたボールネジと、前記昇降機構の前記駆動モータ側に固定されたナット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。
前記略直立姿勢または直立姿勢において、前記昇降機構が前記基板の蒸着パターンを規定するマスクに近接させる機構を兼ねることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス製造装置。
複数の受けピンを介して基板を水平状態の蒸着ステージで受渡し、前記蒸着ステージを回転させて略直立姿勢または直立姿勢にし、真空チャンバ内で前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ＥＬデバイス製造方法において、
前記複数の受けピンの先端より上方に前記蒸着ステージを移動し、前記基板を前記複数の受けピンから前記蒸着ステージに移載し、その状態で前記回転を行うことを特徴とする有機ＥＬデバイス製造方法。
前記基板と前記基板の蒸着パターンを規定するマスクとのアライメント後、前記蒸着ステージの昇降機構により前記基板を前記マスクに密着させることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬデバイス製造方法。