JP2019083311A - アライメント装置、アライメント方法、成膜装置、成膜方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクと基板との間のアライメント工程を迅速かつ基板への損傷を低減させながら行う。【解決手段】アライメント装置は、基板のアライメント計測位置に関する情報を格納するアライメント計測位置情報格納部と、前記アライメント計測位置に関する情報に基づいて得られた基板とマスクのアライメントマークの画像から基板とマスクとの相対的なずれを計測する計測部とを含み、前記アライメント計測位置に関する情報は、基板の少なくとも一部がマスクに接触した状態で行われるアライメント工程においての基板の位置に関する情報を含む。【選択図】図１０

Description

本発明はアライメント方法及び装置に関するもので、特に、アライメントが行われる基板のマスクに対する相対的位置を基板とマスクの種類によって異なるようにすることで、迅速かつ基板パターンへの損傷を最小化できるアライメント方法及び装置に関するものである。

最近、フラットパネル表示装置として有機ＥＬ表示装置が脚光を浴びている。有機ＥＬ表示装置は自発光ディスプレイであり、応答速度、視野角、薄型化などの特性が液晶パネルディスプレイより優れており、モニター、テレビ、スマートフォンに代表される各種携帯端末などで既存の液晶パネルディスプレイを早いスピードで代替している。また、自動車用ディスプレイ等にも、その応用分野を広げている。

有機ＥＬ表示装置の素子は２つの向かい合う電極（カソード電極、アノード電極）の間に発光を起こす有機物層が形成された基本構造を持つ。有機ＥＬディスプレイ素子の有機物層と電極金属層は真空チャンバ内で、画素パターンが形成されたマスクを介して基板に蒸着物質を蒸着させることで製造されるが、基板上の望まれる位置に望まれるパターンで蒸着物質を蒸着させるためには、基板への蒸着が行われる前にマスクと基板の相対的位置を精密に整列させなければならない。

このため、マスクと基板上にマーク（これをアライメントマークと称する）を形成し、これらのアライメントマークを成膜装置に設置されたカメラで撮影してマークの中心が互いに一致するようにマスクと基板を相対的に移動させる。

マスクと基板との間のアライメント工程を繰り返すと、真空蒸着工程にかかる時間（Ｔａｃｔ）が増大する課題があった。

本発明は、マスクと基板との間のアライメント工程を迅速かつ基板への損傷を低減させながら行うためのアライメント方法、アライメント装置、成膜方法、成膜装置及び電子デバイスの製造方法を提供することをその主な目的とする。

本発明の第一態様によるアライメント装置は、基板のアライメント計測位置に関する情報を格納するアライメント計測位置情報格納部と、前記アライメント計測位置に関する情報に基づいて得られた基板とマスクのアライメントマークの画像から基板とマスクとの相対的なずれを計測する計測部とを含み、前記アライメント計測位置に関する情報は、基板の少なくとも一部がマスクに接触した状態で行われるアライメント工程においての基板の位置に関する情報を含むものである。

本発明の第二態様による成膜装置は、基板のアライメント計測位置情報を格納するアライメント計測位置情報格納部と、前記アライメント計測位置情報格納部から読み出した前記アライメント計測位置情報に基づいて、成膜装置を制御する制御部とを含み、前記アライメント計測位置情報は、基板の少なくとも一部がマスクに接触した状態で行われるアライメント工程においての基板の位置に関する情報を含むものである。

本発明の第三態様による成膜装置は、基板のアライメント計測位置情報を格納するアライメント計測位置情報格納部を含むサーバーから当該基板の前記アライメント計測位置情報を受信し、成膜装置を制御する制御部を含み、前記アライメント計測位置情報は、基板の少なくとも一部がマスクに接触した状態で行われるアライメント工程においての基板の位置に関する情報を含むものである。

本発明の第四態様によるアライメント方法は、基板をマスクの上面から離隔させた状態で基板とマスクの位置を整列する第１アライメント工程と、基板の少なくとも一部をマスクの上面に接触させた状態で基板とマスクの位置を整列する第２アライメント工程とを含み、前記第２アライメント工程は、基板の第２アライメント計測位置に関する情報を読み出す段階と、前記第２アライメント計測位置に関する前記情報に基づいて、前記基板を前記マスクに対して、前記情報で定められた位置に移動させる段階と、前記第２アライメント計測位置に位置した前記基板及び前記マスクのアライメントマークを検出して、前記基板と前記マスクとの間の相対的なずれを計測する段階とを含むものである。

本発明の第五態様による成膜方法は、真空チャンバ内にマスクを搬入する段階と、真空チャンバ内に基板を搬入する段階と、搬入された基板とマスクを位置整列させるアライメント段階と、マスクを介して基板に蒸着物質を成膜する段階とを含み、前記アライメント段階は本発明の第４態様によるアライメント方法によって遂行されるものである。

本発明の第六態様による電子デバイスの製造方法は、本発明の第五態様による成膜方法を含むものである。

本発明によると、アライメント（特に、第２アライメント、或いは、ファインアライメント）工程において基板とマスクとの相対的なずれを計測するアライメント計測位置を基板およびマスクの種類に応じて、アライメント繰り返し回数が低減できる位置に設定することにより、高精度を維持しながらも、速やかにアライメント工程を遂行できるようになる。また、アライメント繰り返し回数が低減されることにより、特に第２アライメントにおける基板とマスクの接触回数が低減されて、基板に既に形成されたパターンへの損傷を低減できるようになる。

図１は、有機ＥＬ表示装置の製造ラインの一部の模式図である。 図２は、成膜装置の模式図である。 図３は、基板保持ユニットの模式図である。 図４は、第１アライメント工程を説明するための図面である。 図５は、第１アライメント工程終了後の基板の移動および挟持方法を示す図面である。 図６は、第２アライメント工程を説明するための図面である。 図７は、第２アライメント工程後の基板の移動および挟持方法を示す図面である。 図８は、基板の識別番号と第２アライメント計測位置とを関連付ける関連テーブルの例である。 図９は、本発明の実施形態のアライメント装置のブロック図である。 図１０は、本発明の実施形態のアライメント方法のフローチャートである。 図１１は、本発明の実施形態の成膜方法のフローチャートである。 図１２は、有機ＥＬ表示装置の全体図及び有機ＥＬ表示装置の素子の断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明は、基板とマスクを位置整列するためのアライメント装置、これを用いるアライメント方法、アライメント装置を含む成膜装置、これを使用して基板上に薄膜を形成する成膜方法、及び電子デバイスの製造方法に関するもので、特に、基板とマスクの高精度な位置調整を迅速かつ基板パターンへの損傷なく行うための技術に関するものである。本発明は、平行平板の基板の表面に真空蒸着により所望のパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に好ましく適用できる。基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属などの任意の材料を選択でき、また、蒸着材料としても、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物など）などの任意の材料を選択できる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス（例えば、有機ＥＬ表示装置、薄膜太陽電池）、光学部材などの製造装置に適用可能である。なかでも、有機ＥＬ表示装置の製造装置は、基板の大型化あるいは表示パネルの高精細化により基板とマスクのアライメント精度及び速度のさらなる向上が要求されているため、本発明の好ましい適用例の一つである。

＜電子デバイスの製造ライン＞
図１は、電子デバイスの製造ラインの構成の一部を模式的に示す上視図である。図１の製造ラインは、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば約１８００ｍｍ×約１５００ｍｍのサイズの基板に有機ＥＬの成膜を行った後、該基板をダイシングして複数の小サイズのパネルが作製される。

電子デバイスの製造ラインは、一般に、図１に示すように、複数の成膜室１１１、１１２と、搬送室１１０とを有する。搬送室１１０内には、基板１０を保持し搬送する搬送ロボット１１９が設けられている。搬送ロボット１１９は、例えば、多関節アームに、基板を保持するロボットハンドが取り付けられた構造をもつロボットであり、各成膜室への基板１０の搬入／搬出を行う。

各成膜室１１１、１１２にはそれぞれ成膜装置（蒸着装置ともよぶ）が設けられている。搬送ロボット１１９との基板１０の受け渡し、基板１０とマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板１０の固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動で行われる。各成膜室の成膜装置は、蒸着源の違いやマスクの違いなど細かい点で相違する部分はあるものの、基本的な構成（特に基板の搬送やアライメントに関わる構成）はほぼ共通している。以下、各成膜室の成膜装置の共通構成について説明する。

＜成膜装置＞
図２は、成膜装置の構成を模式的に示す断面図である。以下の説明においては、鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を用いる。成膜時に基板が水平面（ＸＹ平面）と平行となるよう固定された場合、基板の短手方向（短辺に平行な方向）をＸ方向、長手方向（長辺に平行な方向）をＹ方向とする。またＺ軸まわりの回転角をθで表す。

成膜装置は、真空チャンバ２００を有する。真空チャンバ２００の内部は、真空雰囲気
か、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されている。真空チャンバ２００の内部には、基板保持ユニット２１０と、マスク２２０と、マスク台２２１と、冷却板２３０と、蒸着源２４０が設けられる。

基板保持ユニット２１０は、搬送ロボット１１９から受け取った基板１０を保持・搬送する手段であり、基板ホルダとも呼ばれる。マスク２２０は、基板１０上に形成する薄膜パターンに対応する開口パターンをもつメタルマスクであり、枠状のマスク台２２１の上に固定されている。

成膜時にはマスク２２０の上に基板１０が載置される。したがってマスク２２０は基板１０を載置する載置体としての役割も担う。冷却板２３０は、成膜時に、基板１０（のマスク２２０とは反対側の面）に密着して、成膜時の基板１０の温度上昇を抑えることで有機材料の変質や劣化を抑制する役割をもつ板部材である。冷却板２３０はマグネット板を兼ねていてもよい。マグネット板とは、磁力によってマスク２２０を引き付けることで、成膜時の基板１０とマスク２２０の密着性を高める部材である。蒸着源２４０は、蒸着材料、ヒータ、シャッタ、駆動機構、蒸発レートモニタなどから構成される（いずれも不図示）。

真空チャンバ２００の上（外側）には、基板Ｚアクチュエータ２５０、クランプＺアクチュエータ２５１、冷却板Ｚアクチュエータ２５２、Ｘアクチュエータ（不図示）、Ｙアクチュエータ（不図示）、θアクチュエータ（不図示）が設けられている。これらのアクチュエータは、例えば、モータとボールねじ、モータとリニアガイドなどで構成される。基板Ｚアクチュエータ２５０は、基板保持ユニット２１０の全体を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。クランプＺアクチュエータ２５１は、基板保持ユニット２１０の挟持機構（後述）を開閉させるための駆動手段である。

冷却板Ｚアクチュエータ２５２は、冷却板２３０を昇降させるための駆動手段である。Ｘアクチュエータ、Ｙアクチュエータ、θアクチュエータ（以下まとめて「ＸＹθアクチュエータ」と呼ぶ）は基板１０のアライメントのための駆動手段である。ＸＹθアクチュエータは、基板保持ユニット２１０及び冷却板２３０の全体を、Ｘ方向移動、Ｙ方向移動、θ回転させる。なお、本実施形態では、マスク２２０を固定した状態で基板１０のＸ，Ｙ，θを調整する構成としたが、マスク２２０の位置を調整し、又は、基板１０とマスク２２０の両者の位置を調整することで、基板１０とマスク２２０のアライメントを行ってもよい。

真空チャンバ２００の上（外側）には、基板１０及びマスク２２０のアライメントのために、基板１０及びマスク２２０それぞれの位置を測定するカメラ２６０、２６１が設けられている。カメラ２６０、２６１は、真空チャンバ２００に設けられた窓を通して、基板１０とマスク２２０を撮影する。その画像から基板１０上のアライメントマーク及びマスク２２０上のアライメントマークを認識することで、各々のＸＹ位置やＸＹ面内での相対ズレを計測することができる。短時間で高精度なアライメントを実現するために、大まかに位置合わせを行う第１アライメント（「ラフアライメント」とも称す）と、高精度に位置合わせを行う第２アライメント（「ファインアライメント」とも称す）の２段階のアライメントを実施することが好ましい。その場合、低解像だが広視野の第１アライメント用のカメラ２６０と狭視野だが高解像の第２アライメント用のカメラ２６１の２種類のカメラを用いるとよい。本実施形態では、基板１０及びマスク２２０それぞれについて、対向する一対の辺の２箇所に付されたアライメントマークを２台の第１アライメント用のカメラ２６０で測定し、基板１０及びマスク２２０の４隅（或いは対角の２か所）に付されたアライメントマークを４台の第２アライメント用のカメラ２６１で測定する。

成膜装置は、制御部２７０を有する。制御部２７０は、基板Ｚアクチュエータ２５０、クランプＺアクチュエータ２５１、冷却板Ｚアクチュエータ２５２、ＸＹθアクチュエータ、及びカメラ２６０、２６１の制御の他、基板１０の搬送及びアライメント、蒸着源の制御、成膜の制御などの機能を有する。制御部２７０は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを有するコンピュータにより構成可能である。この場合、制御部２７０の機能は、メモリ又はストレージに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。コンピュータとしては、汎用のパーソナルコンピュータを用いてもよいし、組込型のコンピュータ又はＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いてもよい。あるいは、制御部２７０の機能の一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。なお、成膜装置ごとに制御部２７０が設けられていてもよいし、１つの制御部２７０が複数の成膜装置を制御してもよい。

本実施形態の成膜装置は基板及びマスクの種類による基板のアライメント計測位置に関する情報を格納するアライメント計測位置情報格納部２８０を含む。なお、成膜装置ごとにアライメント計測位置情報格納部２８０が設けられてもよいし、ネットワークを通して複数の成膜装置に繋がっていてもよい。アライメント計測位置情報格納部２８０については後述する。

＜基板保持ユニット＞
図３を参照して基板保持ユニット２１０の構成を説明する。図３は基板保持ユニット２１０の斜視図である。

基板保持ユニット２１０は、挟持機構によって基板１０の周縁を挟持することにより、基板１０を保持・搬送する手段である。具体的には、基板保持ユニット２１０は、基板１０の４辺それぞれを下から支持する複数の支持具３００が設けられた支持枠体３０１と、各支持具３００との間で基板１０を挟み込む複数の押圧具３０２が設けられたクランプ部材３０３とを有する。一対の支持具３００と押圧具３０２とで１つの挟持機構が構成される。図３の例では、基板１０の短辺に沿って３つの支持具３００が配置され、長辺に沿って６つの挟持機構（支持具３００と押圧具３０２のペア）が配置されており、長辺２辺を挟持する構成となっている。ただし挟持機構の構成は図３の例に限られず、処理対象となる基板のサイズや形状あるいは成膜条件などに合わせて、挟持機構の数や配置を適宜変更してもよい。なお、支持具３００は「フィンガプレート」とも呼ばれ、押圧具３０２は「クランプ」とも呼ばれる。

搬送ロボット１１９から基板保持ユニット２１０への基板１０の受け渡しは例えば次のように行われる。まず、クランプＺアクチュエータ２５１によりクランプ部材３０３を上昇させ、押圧具３０２を支持具３００から離間させることで、挟持機構を解放状態にする。搬送ロボット１１９によって支持具３００と押圧具３０２の間に基板１０を導入した後、クランプＺアクチュエータ２５１によってクランプ部材３０３を下降させ、押圧具３０２を所定の押圧力で支持具３００に押し当てる。これにより、押圧具３０２と支持具３００の間で基板１０が挟持される。この状態で基板Ｚアクチュエータ２５０により基板保持ユニット２１０を駆動することで、基板１０を昇降（Ｚ方向移動）させることができる。なお、クランプＺアクチュエータ２５１は基板保持ユニット２１０と共に上昇／下降するため、基板保持ユニット２１０が昇降しても挟持機構の状態は変化しない。

図３の符号１０１は、基板１０の４隅に付された第２アライメント用のアライメントマークを示し、符号１０２は、基板１０の短辺中央に付された第１アライメント用のアライメントマークを示している。

＜アライメント＞
図４は第１アライメント工程を示す図面である。図４（ａ）は、搬送ロボット１１９から基板保持ユニット２１０に基板１０が受け渡された直後の状態を示す。基板１０は自重によりその中央が下方に撓んでいる。次に、図４（ｂ）に示すように、クランプ部材３０３を下降させて、押圧具３０２と支持具３００からなる挟持機構により基板１０の左右の辺部が挟持される。

続いて、図４（ｃ）に示すように、基板１０がマスク２２０から所定の高さで離れた状態で第１アライメントが行われる。第１アライメントは、ＸＹ面内（マスク２２０の表面に平行な方向）における、基板１０とマスク２２０との相対位置を大まかに調整する第１の位置調整処理であり、「ラフアライメント」とも称される。第１アライメントでは、カメラ２６０によって基板１０に設けられた基板アライメントマーク１０２とマスク２２０に設けられたマスクアライメントマーク（不図示）を認識し、各々のＸＹ位置やＸＹ面内での相対ズレを計測し、位置合わせを行う。第１アライメントに用いるカメラ２６０は、大まかな位置合わせができるように、低解像だが広視野なカメラである。位置合わせの際には、基板１０（基板保持ユニット２１０）の位置を調整してもよいし、マスク２２０の位置を調整してもよいし、基板１０とマスク２２０の両者の位置を調整してもよい。

第１アライメント処理が完了したら、図５（ａ）に示すように基板１０を下降させる。そして、図５（ｂ）に示すように、基板１０がマスク２２０に接触する前に、押圧具３０２を上昇させて挟持機構を解放状態にする。次に、図５（ｃ）に示すように、解放状態（非挟持状態）のまま基板保持ユニット２１０を第２アライメントを行う位置まで下降させた後、図５（ｄ）に示すように、挟持機構により基板１０の周縁部を再挟持する。なお、第２アライメントを行う位置とは、基板１０とマスク２２０との相対ズレを計測するために基板１０をマスク２２０上に仮置きした状態となる位置であり、例えば、支持具３００の支持面（上面）がマスク２２０の載置面よりも少し高い位置である。このとき、基板１０の少なくとも中央部はマスク２２０に接触し、基板１０の周縁部のうち挟持機構により支持されている左右の辺部はマスク２２０の載置面からやや離れた（浮いた）状態となる。本実施形態においては、後述するように、第２アライメントを行う位置が基板およびマスクの種類によって異なる。

本実施形態では、第１アライメントの終了後、第２アライメントのための計測位置に基板を下降するにおいて、基板を解放した状態で下降すると説明したが、本発明はこれに限らず、基板挟持機構で基板を挟持した状態で下降してもよい。

図６（ａ）から図６（ｄ）は第２アライメントを説明する図である。第２アライメントは、高精度な位置合わせを行うアライメント処理であり、「ファインアライメント」とも称される。まず、図６（ａ）に示すように、カメラ２６１によって基板１０に設けられた基板アライメントマーク１０１とマスク２２０に設けられたマスクアライメントマーク（不図示）を認識し、各々のＸＹ位置やＸＹ面内での相対ズレを計測する。カメラ２６１は、高精度な位置合わせができるように、狭視野だが高解像なカメラである。計測されたズレが閾値を超える場合には、位置合わせ処理が行われる。以下では、計測されたズレが閾値を超える場合について説明する。

計測されたズレが閾値を超える場合には、図６（ｂ）に示すように、基板Ｚアクチュエータ２５０を駆動して、基板１０を上昇させてマスク２２０から離す。図６（ｃ）では、カメラ２６１によって計測されたズレに基づいてＸＹθアクチュエータを駆動して、位置合わせを行う。位置合わせの際には、基板１０（基板保持ユニット２１０）の位置を調整してもよいし、マスク２２０の位置を調整してもよいし、基板１０とマスク２２０の両者の位置を調整してもよい。

その後、図６（ｄ）に示すように再び基板１０を第２アライメントを行う位置まで下降させて、基板１０をマスク２２０上に再び載置する。そして、カメラ２６１によって基板１０およびマスク２２０のアライメントマークの撮影を行い、ズレを計測する。計測されたズレが閾値を超える場合には、上述した位置合わせ処理が繰り返される。本実施形態においては、後述するように、このような位置合わせ処理の繰り返し回数が低減できるように基板およびマスクの種類ごとに第２アライメントの計測を行う位置（第２アライメント計測位置）を変える。

ズレが閾値以内になった場合には、図７（ａ）〜図７（ｂ）に示すように、基板１０を挟持したまま基板保持ユニット２１０を下降させ、基板保持ユニット２１０の支持面とマスク２２０の高さを一致させる。これにより、 図７（ｃ）に示すように、基板１０の全体がマスク２２０上に載置される。その後、冷却板Ｚアクチュエータ２５２を駆動して、冷却板２３０を下降させて基板１０に密着させる。以上の工程により、マスク２２０上への基板１０の載置処理が完了し、成膜装置による成膜処理（蒸着処理）が行われる。

本実施形態では、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、挟持機構により基板１０を挟持したまま第２アライメントを繰り返す例を説明したが、別例として、基板１０をマスク２２０上に載置する際に挟持機構を解放状態にしたり、挟持機構の挟力を弱めたり（挟持を緩めたり）してもよい。以下、第２アライメント（ファインアライメント）における、基板／マスクの種類別の第２アライメントを行う位置の最適化について詳しく説明する。

本発明は、基板及び／又はマスクの種類に応じて、第２アライメントにおける基板とマスクの相対的ずれが閾値以内に入るまで第２アライメントマークの検出及び位置調整を繰り返す回数（以下、第２アライメント繰り返し回数）が変わるという点に着目してなされたものである。

有機ＥＬ表示装置を製造する製造ラインに使用される基板は、概ね有機ＥＬ表示装置を製造するのに使用される基板（“生産用基板”と称す）と工程制御管理のための基板（“非生産用基板”と称す）に分かれる。非生産用基板は、例えば、アライメントオフセット用基板（基板とマスクの中心間の距離測定用の基板であり、マスクの交換後に最初に流す基板である）、膜厚管理用基板（膜厚水晶モニターの水晶振動子の交換の際、蒸着材料の交換の際、蒸着源の交換の際などにおいて希望する膜厚が成膜されたかを確認するための基板である）、マスクの交換時期通知用基板（マスクは時間が経過したことにつれて、蒸着物質が積もって汚染されるため、一定の時間または一定の枚数の基板に対する蒸着が行われた後に新たなマスクに交換されるが、製造ラインにマスクの交換時期を通知するため、製造ラインに投入される基板である）などが使用される。これらの基板は通常０．３〜０．６ｍｍ厚さのものが使用される。

ところが、一つの製造ラインに投入される様々な種類の基板（原板）がすべて同じ厚さの基板であっても、非生産用基板の場合、基本的に生産用基板が通過してきた全ての工程を通過するのではなく、その一部の工程だけを通過するため（例えば、有機ＥＬ表示素子を駆動するための回路や薄膜トランジスター（ＴＦＴ）成膜工程を通過しないため）、蒸着工程に入る生産用基板と非生産用基板とはその表面の積層状態が異なる。また、非生産用基板が通過しない工程でエッチングが行われる場合、生産用基板上に形成された膜の厚さがエッチング液の影響によって薄くなることもある。結果的に、生産用基板と非生産用基板は蒸着工程への導入時に各々の膜の積層状態などの違いによって物理的な厚さが互いに異なる。

一方、多様な有機物層及び金属層の蒸着に使用されるマスクも蒸着物質の種類やパターンの種類などによって互いに異なる厚さのものが使用されることがあり得る。

第２アライメント工程では、図６（ａ）に示すように、基板１０の周縁部だけを挟持して支持するために基板はその自重によって撓み、基板の中央部分がマスク２２０の上面（載置面）に接触した状態でアライメントマークの検出を行う。

ところが、基板の撓みの程度は基板の厚さ、基板の表面状態などによって異なる。このような互いに異なる厚さ、表面状態などを持つ基板に対して第２アライメントが行われる位置を同一にすると、基板の種類によって基板が撓む程度が変わり、基板の中央部がマスクの上面と接触する面積も変わって、基板の中央部からアライメントマークが形成された基板の周縁部までの基板の高さプロフィールが変わる可能性がある。これにより、第２アライメント用カメラ２６１に見える基板の周縁部に形成されたアライメントマークの形状や面積が基板の種類によって異なることがあり得、これが第２アライメント繰り返し回数変動につながるものと推測される。特に第２アライメントは第１アライメントより基板とマスクとの相対的ずれに対する許容値（閾値）が厳しいため、基板の撓みが基板の種類によって異なることによるアライメント工程への影響がより大きい。

そこで、本実施形態においては、従来のように基板／マスクの種類に関係なく同一の第２アライメント計測位置で第２アライメントのための計測を行うのではなく、基板／マスクの種類別に第２アライメント計測を行う位置（基板のマスク上面に対する相対的な高さ）を変える。すなわち、基板及び／又はマスクの種類別に第２アライメントマークの検出及び位置調整の回数を低減できる位置を見いだして、このように最適化された第２アライメント計測位置を基板／マスクの種類（つまり、識別番号）と関連付けて格納しておくことで、実際のアライメント工程において第２アライメントの位置合わせ精度を維持しながらも、工程時間を短縮することができるようになる。

有機ＥＬ表示素子の製造ラインに投入される基板及びマスクは製造ラインでの工程制御管理などの目的でそれぞれ識別番号が付与される。このような識別番号を通じて、基板及びマスクが蒸着ラインのどの段階にあるかなどを確認することができる。

本実施形態においては、基板及びマスクの種類別に最適化された第２アライメント計測位置を導き出し、第２アライメント計測位置に関する情報を、図８に示すように、基板およびマスクの識別番号と関連付けた関連テーブルの形で格納しておく。本実施形態においては、第２アライメント計測位置を関連テーブルの形で基板やマスクの種類と関連づけているが、本発明はこれに限らず、別の方式で基板やマスクの種類（識別番号）と第２アライメント計測位置を関連付けてもよい。

このような基板およびマスクの種類別に最適化された第２アライメント計測位置についての情報は実際の有機ＥＬ表示素子のアライメント工程の開始前にあらかじめ反復的な実験を通じて得られる。例えば、基板Ｚアクチュエータ２５０によって基板１０のマスク上面に対する相対的な高さを少しずつ変化させながら、第２アライメント工程を行って、基板とマスクの相対的なずれが閾値内に入ってくるのに何回のマーク検出及び位置調整の過程が繰り返されたかを記録する。このうち繰り返し回数が最も少ない第２アライメント計測位置を該当基板およびマスクについて最適化された第２アライメント計測位置とする。これらの実験を基板およびマスクの種類別に遂行して、実際の製造ラインで生産の目的、或いは、他の目的に使用される基板およびマスクの種類別に最適な第２アライメント計測位置を導出して、これを基板およびマスクの識別番号とともに関連テーブルに格納する。

関連テーブルは、図８に示すように、基板の識別番号、基板の種類（例えば、生産用の基板か非生産用の基板か、非生産用基板ならどんな目的の基板か等）及び第２アライメント計測位置に関する情報を含むことができるが、これに限らず、関連テーブルに含まれる
内容は具体的な場合によって異なる。例えば、関連テーブルはマスクの識別番号、マスクの種類（厚さなど）に関する情報を含んでいてもよいし、上記の情報以外に関連テーブル作成の基礎となった第２アライメント工程繰り返し回数、実際の第２アライメント工程での繰り返し回数などに関する情報を包含することもでき、アライメント工程に関する他の情報だけでなく、他の工程の条件に関する情報を含むこともできる。例えば、関連テーブルはアライメント工程におけるカメラの照度、シャッタースピード、カメラ高さなどに関する情報をさらに含んでもよい。これによって、アライメント工程における画像認識エラーの防止、スループットの向上、マーク認識精度の向上などの効果を奏することができる。

また、関連テーブルは格納部の容量低減のために、一つの関連テーブルではなく、複数の関連テーブル（基板／マスクの識別番号と基板／マスクの種類とを関連付ける関連テーブル及び基板／マスクの種類と第２アライメント計測位置とを関連付ける関連テーブル）で構成されてもよい。

関連テーブルは、基板／マスクの識別番号ではなく、基板／マスクの種類と第２アライメント計測位置を関連付ける方式で作成されてもよい。この場合、基板／マスクの識別番号に関する情報内に基板の種類に関する情報が含まれるようにすることができる。

第２アライメント計測位置に関する関連テーブルは一度作成されれば、ずっと同一のものを使用するのではなく、実際の第２アライメント工程の繰り返し回数が関連テーブル作成の基礎となった繰り返し回数と異なる場合、実際の製造工程の進行に連れて、関連テーブルを更新することもできる。また、関連テーブルは新たな基板又は新しい種類の基板が製造ラインに投入されるたびに更新されることができる。

基板／マスクの種類によって第２アライメント計測位置を異なるようにするために、本実施形態のアライメント装置４００は、図９に示すように、基板およびマスクの識別番号及びそれに最適化された第２アライメント計測位置を関連付けた関連テーブルが格納されるアライメント計測位置情報格納部２８０を含む。

アライメント計測位置情報格納部２８０は、各成膜装置に設置されてもよく、複数の成膜装置が共有できるように、各成膜装置とネットワークで接続されたサーバーに設けられてもよい。アライメント計測位置情報格納部２８０に格納された関連テーブルは成膜装置の制御部２７０によって読み出され、第２アライメント工程の際に基板Ｚアクチュエータ２５０を駆動するのに使用される。アライメント計測位置情報格納部２８０がサーバーに設けられる場合、各成膜装置の制御部２７０は第２アライメント工程の際にサーバーから第２アライメント計測位置に関する情報を受信して基板Ｚアクチュエータ２５０を駆動させる。

本実施形態のアライメント装置４００は、第２アライメント用カメラ２６１で撮影された第２アライメントマークの画像から基板とマスクの相対的ずれを画像処理を通じて計測する画像処理計測部４１０、第２アライメント用カメラによって撮影された画像を格納する撮影画像格納部４２０、アライメントマークの検出及び位置計測用の基準画像を格納する基準画像格納部４３０をさらに含む。画像処理計測部４１０は第２アライメントマークの画像と基準画像を対比して第２アライメントマークの検出及び位置ずれの計測を行う。

本実施形態のアライメント方法、特に、第２アライメント工程は図１０に示すように行われる。

成膜装置の制御部２７０は、アライメント計測位置情報格納部２８０から基板／マスク
の識別番号と関連付けられた第２アライメント計測位置に関する情報を読み出す（Ｓ１）。続いて、基板Ｚアクチュエータ２５０を駆動して基板がマスクの上面に対して読み出された第２アライメント計測位置（高さ）に来るように制御する（Ｓ２）。当該基板がマスクの上面に対して第２アライメント計測位置に到達すると、通常の第２アライメント工程、すなわち、第２アライメント用カメラでアライメントマークを撮影して、アライメントマークの検出及び相対的ずれの計測を行い（Ｓ３）、続いて、計測された相対的ずれが閾値（許容値）内かを判定する（Ｓ４）。閾値（許容値）内の場合には、第２アライメント工程を終了して、基板をマスク上に載置する（Ｓ５）。閾値の外であれば、基板をマスク上面から分離して計測された相対的ずれの値に基づいて基板をマスクに対して相対移動させる（Ｓ６）。このような段階を基板とマスクの相対的ずれが閾値内になるまで繰り返す。

本実施形態の成膜装置は、図２に示すように、制御部２７０、アライメント計測位置情報格納部２８０、基板Ｚアクチュエータ２５０を含む。

制御部２７０は基板又はマスクが搬送室のロボットアームによって成膜装置のチャンバ内に搬入されると、当該基板又はマスクの識別番号に基づいて当該基板およびマスクに適用される第２アライメント計測位置情報をアライメント計測位置情報格納部２８０から読み出す。制御部２７０は読み出された第２アライメント計測位置情報に従って、基板Ｚアクチュエータ２５０を制御し、基板を第２アライメント計測位置に移動させる。

制御部２７０はその後、該当基板に対して第２アライメントにおける基板およびマスクの相対的ずれを閾値内に収束させるために行なわれた繰り返し回数をカウントしてアライメント計測位置情報格納部２８０に格納してもよい。

以下、図１１を参照して、本実施形態の成膜方法について説明する。

マスクが成膜装置に搬入されると、搬入されたマスクの識別番号が読み出される（Ｓ１１）。

基板が成膜装置に搬入されると、基板の識別番号が読み出される（Ｓ１２）。

制御部２７０は読み出された基板／マスクの識別番号に基づいて、アライメント計測位置情報格納部２８０に格納された当該基板に対する第２アライメント計測位置情報を読み出す（Ｓ１３）。

制御部２７０は基板Ｚアクチュエータ２５０を駆動して、基板を第２アライメント計測位置（高さ）に移動させる（Ｓ１４）。続いて、基板とマスクの相対的な位置ずれが閾値（許容値）内に入るまで、アライメントマークの検出及び位置の計測、マスクに対する基板の相対的な移動の段階を遂行する（Ｓ１５）。

第２アライメントが完了すれば、基板にマスクを介して蒸着物質を成膜する工程が遂行される（Ｓ１６）。

本実施形態によると、実際に使用される基板／マスクの種類（厚さ）別に、第２アライメント計測位置を変えることにより、アライメント精度を維持しながらも、第２アライメント繰り返し回数を低減して、工程時間を画期的に短縮させることができる。また、第２アライメントの繰り返しによって基板に既に形成されたパターンがマスクとの接触によって損なわれることを低減させることができる。

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施形態の成膜装置を用いた電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、電子デバイスの例として有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法を例示する。

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図１２（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図１２（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図１２（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域６１において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板６３上に、第１電極（陽極）６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、第２電極（陰極）６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施形態では、発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極６４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と第２電極６８は、複数の発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂと共通で形成されていてもよいし、発光素子毎に形成されていてもよい。なお、第１電極６４と第２電極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極６４間に絶縁層６９が設けられている。さらに、有機ＥＬ層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護するための保護層７０が設けられている。

図１２（ｂ）では正孔輸送層６５や電子輸送層６７が一つの層で示されているが、有機ＥＬ表示素子の構造によっては、正孔ブロック層や電子ブロック層を含む複数の層で形成されていてもよい。また、第１電極６４と正孔輸送層６５との間には第１電極６４から正孔輸送層６５への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第２電極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層が形成されことができる。

次に、有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。

まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）および第１電極６４が形成された基板６３を準備する。

第１電極６４が形成された基板６３の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第１電極６４が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層６９を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を第１の成膜装置に搬入し、基板保持ユニッ
トにて基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の第１電極６４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層６５は表示領域６１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板６３を第２の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて保持する。基板とマスクとのアライメント（第１アライメント及び第２アライメント）を行い、基板をマスクの上に載置し、基板６３の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層６６Ｒを成膜する。本実施形態によれば、マスクと基板の種類に応じて第２アライメント計測位置を変えことにより、第２アライメント工程における基板とマスクとの相対的ずれの計測および位置調整の繰り返しの回数を低減することができる。これにより、アライメント工程時間を短縮させることができ、基板に既に形成されたパターンがマスクとの反復的な接触によって損なわれることを抑制することができる。

発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇを成膜し、さらに第４の成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂを成膜する。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７を成膜する。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層６７までが形成された基板をスパッタリング装置に移動し、第２電極６８を成膜し、その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層７０を成膜して、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を成膜装置に搬入してから保護層７０の成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

このようにして得られた有機ＥＬ表示装置は、発光素子ごとに発光層が精度よく、迅速に、かつ、パターンに対する損傷が低減された形で形成される。従って、上記製造方法を用いれば、有機ＥＬ表示素子のスループットを向上させられるだけでなく、画素パターンの損傷を低減して有機ＥＬ表示装置の不良の発生を抑制することができる。

なお、上記実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明は上記実施形態の構成に限られず、その技術思想の範囲内において適宜変形しても構わない。例えば、上記実施形態では、基板保持ユニットにより基板を移動させたが、載置体であるマスク、又は、基板とマスクの両方を移動させてもよい。その場合は、基板の移動手段の他に、載置体の移動手段を設ければよい。また、上記実施形態では第１アライメントと第２アライメントで計測に用いるカメラを使い分けたが、第１アライメントと第２アライメントに同じカメラを用いてもよいし、第１アライメントと第２アライメントに両方のカメラ２６０、２６１を用いてもよい。

１０：基板
２２０：マスク
２５０：基板Ｚアクチュエータ
２６１：第２アライメント用カメラ
２７０：制御部
２８０：アライメント計測位置情報格納部
４１０：画像処理計測部

Claims (27)

1. 基板とマスクとの位置整列のためにアライメントマークの検出及び位置の計測を遂行するアライメント装置であって、
   前記基板のアライメント計測位置に関する情報を格納するアライメント計測位置情報格納部と、
   前記アライメント計測位置に関する情報に基づいて得られた前記基板と前記マスクのアライメントマークの画像から前記基板と前記マスクとの相対的なずれを計測する計測部と、
   を含み、
   前記アライメント計測位置に関する情報は、前記基板の少なくとも一部が前記マスクに接触した状態で行われるアライメント工程においての前記基板の位置に関する情報を含むアライメント装置。
2. 前記アライメント計測位置は、前記基板の識別番号によって確認される前記基板の種類に応じて異なるように設定される請求項１に記載のアライメント装置。
3. 前記アライメント計測位置情報格納部は、前記基板の識別番号、前記基板の種類及び前記アライメント計測位置に関する情報を関連テーブルの形で格納する請求項２に記載のアライメント装置。
4. 前記関連テーブルは、前記アライメント工程において用いられるカメラの照度、シャッタースピード、及びカメラの高さに関する情報の中で少なくとも一つをさらに含む請求項３に記載のアライメント装置。
5. 前記基板の種類は生産用基板であるかに関する情報を含む請求項２乃至４の何れか一項に記載のアライメント装置。
6. 前記アライメント計測位置は、前記基板の識別番号によって確認される前記基板の種類及び前記マスクの識別番号によって確認される前記マスクの種類に応じて異なるように設定される請求項１に記載のアライメント装置。
7. 前記アライメント計測位置情報格納部は、前記基板の識別番号、前記マスクの識別番号、前記基板の種類、前記マスクの種類及び前記アライメント計測位置に関する情報を関連テーブルの形で格納する請求項６に記載のアライメント装置。
8. 前記関連テーブルは、前記アライメント工程において用いられるカメラの照度、シャッタースピード、及びカメラの高さに関する情報の中で少なくとも一つをさらに含む請求項７に記載のアライメント装置。
9. 前記基板の種類は生産用基板であるかに関する情報を含み、前記マスクの種類は前記マスクの厚さに関する情報を含む請求項６乃至８の何れか一項に記載のアライメント装置。
10. マスクを介して基板上に蒸着物質を成膜するための成膜装置であって、
    前記基板のアライメント計測位置に関する情報を格納するアライメント計測位置情報格納部と、
    前記アライメント計測位置情報格納部から読み出した前記アライメント計測位置に関する情報に基づいて、前記成膜装置を制御する制御部と、
    を含み、
    前記アライメント計測位置に関する情報は、前記基板の少なくとも一部が前記マスクに
    接触した状態で行われるアライメント工程においての前記基板の位置に関する情報を含む成膜装置。
11. 前記アライメント計測位置は、前記基板の識別番号によって確認される前記基板の種類に応じて異なるように設定される請求項１０に記載の成膜装置。
12. 前記アライメント計測位置情報格納部は、前記基板の識別番号、前記基板の種類及び前記アライメント計測位置に関する情報を関連テーブルの形で格納する請求項１１に記載の成膜装置。
13. 前記関連テーブルは、前記アライメント工程において用いられるカメラの照度、シャッタースピード、及びカメラの高さに関する情報の中で少なくとも一つをさらに含む請求項１２に記載の成膜装置。
14. 前記基板の種類は生産用基板であるかに関する情報を含む請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の成膜装置。
15. 前記アライメント計測位置は、前記基板の識別番号によって確認される前記基板の種類及び前記マスクの識別番号によって確認される前記マスクの種類に応じて異なるように設定される請求項１０に記載の成膜装置。
16. 前記アライメント計測位置情報格納部は、前記基板の識別番号、前記マスクの識別番号、前記基板の種類、前記マスクの種類及び前記アライメント計測位置に関する情報を関連テーブルの形で格納する請求項１５に記載の成膜装置。
17. 前記関連テーブルは、前記アライメント工程において用いられるカメラの照度、シャッタースピード、及びカメラの高さに関する情報の中で少なくとも一つをさらに含む請求項１６に記載の成膜装置。
18. 前記基板の種類は生産用基板であるかに関する情報を含み、前記マスクの種類は前記マスクの厚さに関する情報を含む請求項１５乃至１７の何れか一項に記載の成膜装置。
19. 前記基板を基板面に鉛直な方向に移動させるための基板アクチュエータをさらに含み、
    前記制御部は、前記アライメント計測位置に関する情報に基づいて、前記基板を前記アライメント計測位置に移動させるため、前記基板アクチュエータを駆動する請求項１０乃至１８の何れか一項に記載の成膜装置。
20. マスクを介して基板上に蒸着物質を成膜するための成膜装置であって、
    前記基板のアライメント計測位置に関する情報を格納するアライメント計測位置情報格納部を含むサーバーから前記アライメント計測位置に関する情報を受信し、前記成膜装置を制御する制御部を含み、
    前記アライメント計測位置に関する情報は、前記基板の少なくとも一部が前記マスクに接触した状態で行われるアライメント工程においての前記基板の位置に関する情報を含む成膜装置。
21. 基板とマスクとを位置整列するためのアライメント方法であって、
    前記基板を前記マスクの上面から離隔させた状態で前記基板と前記マスクの位置を整列する第１アライメント工程と、
    前記基板の少なくとも一部を前記マスクの上面に接触させた状態で前記基板と前記マスクの位置を整列する第２アライメント工程と
    を含み、
    前記第２アライメント工程は、
    前記基板の第２アライメント計測位置に関する情報を読み出す段階と、
    前記第２アライメント計測位置に関する前記情報に基づいて、前記基板を前記マスクに対して、前記情報で定められた位置に移動させる段階と、
    前記第２アライメント計測位置に位置した前記基板及び前記マスクのアライメントマークを検出して、前記基板と前記マスクとの間の相対的なずれを計測する段階と、
    を含むアライメント方法。
22. 前記第２アライメント計測位置は、前記基板の識別番号によって確認される前記基板の種類に応じて異なるように設定される請求項２１に記載のアライメント方法。
23. 前記基板の種類は生産用基板であるかに関する情報を含む請求項２２に記載のアライメント方法。
24. 前記第２アライメント計測位置は、前記基板の識別番号によって確認される前記基板の種類及び前記マスクの識別番号によって確認される前記マスクの種類に応じて異なるように設定される請求項２１に記載のアライメント方法。
25. 前記基板の種類は生産用基板であるかに関する情報を含み、前記マスクの種類は前記マスクの厚さに関する情報を含む請求項２４に記載のアライメント方法。
26. 基板に蒸着物質をマスクを介して成膜する成膜方法であって、
    真空チャンバ内に前記マスクを搬入する段階と、
    前記真空チャンバ内に前記基板を搬入する段階と、
    搬入された前記基板と前記マスクを位置整列させるアライメント段階と、
    前記マスクを介して前記基板に蒸着物質を成膜する段階と
    を含み、
    前記アライメント段階は請求項２１乃至２５の何れか一項に記載のアライメント方法によって遂行される成膜方法。
27. 請求項２６に記載の成膜方法を含む電子デバイスの製造方法。