JP2021008668A - 成膜装置、制御方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

成膜装置、制御方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板とマスクとを良好に密着させることができるのは勿論、基板を安定して移動でき、且つ、マスク上に載置する際の基板の位置ずれを防止できる成膜装置、制御方法、及び電子デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】基板１を押圧具８により第１の押圧力よりも弱い第２の押圧力で支持具７に押圧した状態で、基板Ｚアクチュエータによって支持具７に支持された基板１をマスク保持体４に保持されたマスク２に接触させることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、成膜装置、制御方法、及び電子デバイスの製造方法に関するものである。
近年、基板の大型化・薄型化が進んでおり、基板の自重による撓みの影響が大きくなっている。また、成膜領域を基板中央部に設ける関係上、基板を挟持できるのは基板の外周部に限られている。
そのため、基板の外周部を基板保持体に支持させ、基板の外周部（例えば一対の対向辺部）を基板保持体に挟持した状態で基板をマスクに載置すると、外周部を挟持された基板は、基板の自重で撓んだ中央部とマスクとが接触した際に自由な動きが妨げられ、基板に歪みが生じる。
この歪みにより、マスクと基板との間に隙間が生じ、マスクと基板との密着性が低下することで、膜ボケ等の原因となる。
そこで、例えば、基板等が大型化しても基板とマスクとを良好に密着させるため、特許文献１に開示されるような技術が提案されているが、更なる改善が要望されている。
特開２００９−２７７６５５号公報
そこで、基板をマスク上に載置する際、基板がマスクに対して自由に動けるように解放状態で載置することが考えられるが、この場合、基板毎の撓みの影響などにより、最初にマスクに接触する位置にばらつきが生じる。
例えば、図１に示したように、基板Ａの撓みが略中心位置の場合（Ａ）と、中心より右側にずれている場合（Ｂ）とでは、基板ＡをマスクＢ上に載置した際、基板Ａの位置が（Ａ）に比べて（Ｂ）では左側寄りにずれてしまう。図１中、符号Ｃは基板保持体である。
即ち、基板が最初にマスクに接触する位置によって、マスク上に基板を載置する際に基板の位置がずれるため、基板のマスク上でのずれ方に再現性がなく、マスク上の意図した位置に基板を載置することは困難である。
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、基板とマスクとを良好に密着させることができるのは勿論、基板を安定して移動でき、且つ、マスク上に載置する際の基板の位置ずれを防止できる成膜装置、制御方法、及び電子デバイスの製造方法を提供するものである。
上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、基板を下方から支持する基板支持具と、基板を前記基板支持具に押圧する押圧具と、マスクを保持するマスク保持体と、前記基板支持具を前記マスク保持
体に対して昇降させる昇降手段と、基板を前記押圧具により第１の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で該基板とマスクとのアライメントを行うアライメント機構と、を備える成膜装置において、
前記基板を前記押圧具により前記第１の押圧力よりも弱い第２の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で、前記昇降手段によって前記基板支持具に支持された該基板を前記マスク保持体に保持されたマスクに接触させることを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、基板とマスクとを良好に密着させることができるのは勿論、基板を安定して移動でき、且つ、マスク上に載置する際の基板の位置ずれを防止できる。
従来例の概略説明図である。 本実施例１の概略説明断面図である。 本実施例１の工程概略説明図である。 本実施例１の工程概略説明図である。 本実施例１の工程概略説明図である。 本実施例１の工程概略説明図である。 本実施例１の要部の概略説明斜視図である。 本実施例２の電子デバイスの製造装置の構成の一部を模式的に示す上視図である。 本実施例２の成膜装置の構成を模式的に示す断面図である。 本実施例２の基板保持ユニットの斜視図である。 本実施例２の有機ＥＬ装置の概略図である。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。
（実施形態）
本実施形態においては、押圧具８が基板１に当接し且つ基板保持体３に対して位置ずれが可能な程度の押圧力で基板１の外周部を仮挟持した状態で基板１を下降させてマスク２に接触させ、更に下降させてマスク２上に基板１を載置する。その後、押圧具８の押圧力を基板保持体３に対して位置ずれが生じない程度のより強い押圧力として基板１を本挟持する。
この際、少なくとも接触開始時には、マスク２との接触に伴う基板１の基板保持体３に対する位置ずれは許容されるから、基板１が自重で撓んでいるために基板１中央部がマスク２と先行接触することにより生じる変形が阻害されず基板１の外方への伸展は許容されることになる。更に、基板１は基板保持体３に対して完全に自由な状態ではなく、押圧具と基板保持体３とに挟まれて仮固定されるから、基板１をマスク２に載置した際に基板１の全体がマスク２に対して大きく位置ずれてしまうことは防止される。
従って、位置ずれを生じさせることなくマスク２上に基板１を載置することができ、良好にアライメントを行うことができる。また、基板１を歪みなくマスク２と密着させた状態で本挟持することができる。よって、基板載置工程後のアライメント工程及び蒸着工程を良好に行うことが可能となる。
また、基板保持体３に対して押圧具８により基板１の外周部を押圧することで、基板１の周辺が押され、下側に撓んでいる基板１の中央部分が、てこの原理により押し上げられる。これにより、基板１の撓み量が減少し、基板１の中央部分がマスク２に接触した後、基板１がマスク２に載置されるまでの下降距離が減るため、基板１をマスク２に載置した際の基板１のずれ量が小さくなる。
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
（実施例１）
本実施例は、図２に図示したように、真空チャンバ１０内に、基板１とマスク２とを配置して蒸発源１３等から成る成膜機構を用いて成膜を行う成膜装置に本発明を適用した例である。この成膜装置には、蒸発源１３から射出された蒸発粒子の蒸発レートをモニタする膜厚モニタ、真空チャンバ１０外に設けたモニタした蒸発粒子の量を膜厚に換算する膜厚計、換算された膜厚が所望の膜厚になるように成膜材料の蒸発レートを制御するために蒸発源１３を加熱するヒータ用電源等が設けられる。この成膜装置は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置のための表示パネルの製造に用いられる。
具体的には、真空チャンバ１０内には、基板１を保持する基板保持体３と、載置体としてのマスク２を保持するマスク保持体４と、基板保持体３を移動させて基板１をマスク保持体４に保持されたマスク２上に載置するための載置手段としての基板移動機構６とが設けられている。
また、基板保持体３には、保持された基板１を基板保持体３に押し当てる押圧具８と、この押圧具８による押圧力を変更する挟力制御機構としての押圧力制御機構５とが設けられている。
基板移動機構６は、真空チャンバ１０の壁面に取り付けられる固定部と、真空チャンバ１０の壁面に対して接離移動するように固定部に進退自在に設けられた移動部とから成る進退移動機構と、前後左右移動機構（図示省略）とで構成されている。基板保持体３は、前記進退移動機構の移動部の先端部に設けられている。
従って、基板移動機構６により基板保持体３に保持された基板１はマスク２に対して接離移動及び前後左右移動する。
基板保持体３には、基板１の下面外周部と接触する支持具７、及び、基板１の上面側に設けられる押圧具８が設けられている。これら支持具７と押圧具８とにより、基板１が挟持される。なお、支持具７と押圧具８と押圧力制御機構５とにより、基板１の周縁を挟持するための挟持手段を構成する。
具体的には、基板保持体３は、胴部の左右に袖部が垂設されており、袖部の先端から内方に突出するように支持具７が設けられている。また、この支持具７に夫々対向するように押圧具８が挿通する挿通孔が設けられたガイド部９が設けられている。なお、基板保持体３の胴部にしてガイド部９の挿通孔と対向する位置にも押圧具８が挿通する挿通孔が設けられている。また、図２中、符号１１はベローズである。
押圧具８は、基板１に当接する先端部と押圧力制御機構５に連結される基端部とから成り、基部９から突出して先端部で基板１を支持具７に押し付けることで基板１を挟持するように構成されている。この支持具７及び押圧具８（挟持機構）により、押圧具８を基板１に押し付けた挟持状態と、基板１から押圧具８を退避させて基板１を解放した状態とに
適宜切り替えることが可能となる。
また、押圧力制御機構５は、真空チャンバ１０の壁面の外側に設けられた固定部と、この固定部に進退自在に設けられた移動部とで構成されている。この進退移動により真空チャンバ１０の壁面に対して接離移動する移動部の先端に、押圧具８の基端部が連結されており、押圧具制御機構５の移動部の進退度合いにより押圧具８の先端部による基板１の押圧力を調整することができる。押圧具８の先端部は、基板１の外方への伸展を許容し易いよう、金属材料にフッ素コーティングを施した構成としている。なお、押圧具８の先端部は基板１を傷つけないようにゴム製等、適宜な弾性部材で構成しても良い。
押圧力制御機構５は、押圧力を段階的に調整できるように構成しても良いし、連続的に調整できるように構成しても良い。本実施例の押圧力制御機構５は一般的な電動シリンダであり、押圧力を連続的に調整できるように構成している。
本実施例において押圧力制御機構５は、少なくとも基板１とマスク２との接触開始時は、このマスク２との接触に伴う基板保持体３上での基板１の位置ずれを許容する仮挟持用の押圧力としている。つまり、押圧力制御機構５は、前記接触開始時においては、支持具７とび押圧具８によって、基板１を挟持しながらも、その挟持位置が移動可能な挟力となるように制御している。なお、「挟持位置が移動可能な挟力」は、後述する載置工程におけるマスク２から基板１への加力によって、挟持位置が移動可能な挟力である。そして、押圧力制御機構５は、基板１をマスク２上に載置した後は、基板保持体３上での基板１の位置ずれを阻止するため前記接触開始時より強い本挟持用の押圧力とするように制御している。つまり、押圧力制御機構５は、基板１をマスク２に載置した後は、支持具７とび押圧具８によって、基板１の挟持位置が固定可能な挟力となるように制御している。
仮挟持用の押圧力は、少なくとも、支持具７と押圧具８との間隔が基板１の厚みと同程度となり基板１の外周部が基板保持体３と押圧具８とに係止する程度であれば良い。具体的には、本実施例においては、基板１の外周部を押圧することで、基板１の周辺が押され、下側に撓んでいる基板１の中央部分が、てこの原理により多少押し上げられる程度の押圧力に設定している。
また、本挟持用の押圧力は、基板１がマスク２に対して位置ずれしないように強固に挟持した一般的な挟持状態と同程度であれば良い。
また、基板移動機構６は、押圧力制御機構５が前記接触開始時より強い押圧力に変更した後、基板１とマスク２とのアライメントを行うために基板保持体３を移動させるように構成されている。即ち、本挟持した状態を維持して基板載置工程後のアライメント工程等を行うようにしている。なお、アライメントは、基板１とマスク２の相対位置を調整するものである。
支持具７及び押圧具８（挟持機構）は、基板１の複数の辺部に当接するように複数設けられている。本実施例では、支持具７及び押圧具８は対向する一対の辺部に当接するように一対設けられている。本実施例では挟持機構に対応して押圧力制御機構５も一対設けられている。
また、本実施例では、図７に図示したように、基板１の１つの辺部に対して当該辺部の長手方向略全体に当接するように前記一対の支持具７及び押圧具８が夫々構成されている。なお、実施例２に示すように、１つの辺部に対して複数の支持具７及び押圧具８を設けて１つの辺部を多数点で支持及び挟持する構成としても良い。また、基板１の角部を複数箇所挟持する構成としても良い。
以上の構成の基板移動機構６及び挟持機構を用い、外周部が挟持機構により仮挟持された基板１をマスク２上に載置した後、外周部を本挟持する。
即ち、基板移動機構６により、外周部が仮挟持されている基板１とマスク２との相対距離を近づけ、少なくとも基板１とマスク２との接触時には仮挟持状態とし、基板１の全体がマスク２に接触して載置が終了した後、基板１の外周部を本挟持する。
具体的には、図３〜図６に示したように、例えば、真空チャンバ１０外部の基板搬送機構から搬送された基板１を真空チャンバ１０内に搬入して基板保持体３で受け取り（図３）、その後、基板１を仮挟持する（挟持工程）。続いて、基板１をマスク２に載置するための下降開始時点（図４）、マスク２との接触開始から載置途中時点（図５）及び基板１のマスク２への載置完了時点まで（載置工程）は仮挟持を維持しておき、その後、少なくとも後の工程であるアライメント工程の前に、本挟持する（図６）。図６中、符号１２はアライメント用カメラである。
これにより、マスク２との接触面積を増加させながら基板１が下降していく際、仮挟持状態で基板１がマスク２と接触することで、挟持機構により基板１の変形が阻害されず、基板１が外方に伸展していく際に、基板１をマスク２に良好に沿わせることができ、基板１を歪みなくマスク２と密着させた状態で重ね合わせることが可能となる。従って、安定的に基板１を搬送しつつ、マスク２との接触時の変形を防止して膜ボケを良好に防止できることになる。
更に、仮挟持状態では基板１は基板保持体３に対して完全に自由な状態ではなく、押圧具８と基板保持体３とに挟まれて仮固定されるから、基板１をマスク２に載置した際に基板１の全体がマスク２に対して大きく位置ずれてしまうことが防止される。
（実施例２）
以下、成膜装置に適用した場合の更なる具体的な例（実施例２）について説明する。ただし、以下の実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲を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、基板上に薄膜を形成する成膜装置及びその制御方法に関し、特に、基板の高精度な搬送および位置調整のための技術に関する。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の搬送精度及び基板とマスクのアライメント精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。
＜製造装置及び製造プロセス＞
図８は、電子デバイスの製造装置の構成の一部を模式的に示す上視図である。図８の製造装置は、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、厚み約０．５ＭＭ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装置は、一般に、図８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１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１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１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１の受け渡し、基板１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１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９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。成膜時に基板は水平面（ＸＹ平面）と平行となるよう固定されるものとし、このときの基板の短手方向（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、概略、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１を保持・搬送する手段であり、基板ホルダとも呼ばれる。この基板保持ユニット２１０は、上記実施例１における基板保持体３に相当する。マスク２２０は、基板１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。なお、マスク台２２１は、上記実施例１におけるマスク保持体４に相当する。
成膜時にはマスク２２０の上に基板１が載置される。したがってマスク２２０は基板１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１（のマスク２２０とは反対側の面）に密着し、基板１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部材である。冷却板２３０が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１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、蒸発源の駆動機構、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。この基板Ｚアクチュエータ２５０は、上記実施例１における基板移動機構６に相当する。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。このクランプＺアクチュエー
タ２５１は、上記実施例１における押圧力制御機構５に相当する。
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１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、本実施例では、マスク２２０を固定した状態で基板１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１とマスク２２０の両者の位置を調整することで、基板１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１及びマスク２２０のアライメントのために、基板１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１とマスク２２０を撮影する。その画像から基板１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の位置調整工程である第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の位置調整工程である第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。本実施例では、基板１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１及びマスク２２０の４隅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。なお、第１アライメントと第２アライメントがなされる場合、第１アライメントがなされた後に、マスク２２０に基板１が載置され（載置工程）、その後、第２アライメントがなされる。
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１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。
なお、基板１の保持・搬送及びアライメントに関わる構成部分（基板保持ユニット２１０、基板Ｚアクチュエータ２５０、クランプＺアクチュエータ２５１、ＸＹΘアクチュエータ、カメラ２６０、２６１、制御部２７０など）は、「基板載置装置」、「基板挟持装置」、「基板搬送装置」などとも呼ばれる。
＜基板保持ユニット＞
図１０を参照して基板保持ユニット２１０の構成を説明する。図１０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１の周縁部を挟持することにより、
基板１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１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１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１０の例では、基板１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１０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「受け爪」又は「フィンガ」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１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１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１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１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。
ここで、基板保持ユニット２１０が基板１を受け取ってから、基板１をマスク２２０に載置させるまでのクランプＺアクチュエータ２５１と基板Ｚアクチュエータ２５０による動作（載置工程）については、実施例１の場合と同様である。すなわち、本実施例においても、基板Ｚアクチュエータ２５０により基板保持ユニット２１０を下降させる過程において、少なくとも基板１とマスク２２０との接触開始時には、クランプＺアクチュエータ２５１による押圧力は、仮挟持用の押圧力となっている。つまり、基板１とマスク２２０との接触に伴う基板保持ユニット２１０上での基板１の位置ずれが許容されている。そして、基板Ｚアクチュエータ２５０により基板保持ユニット２１０が更に下降し、基板１がマスク２２０上に載置された後においては、クランプＺアクチュエータ２５１による押圧力は、本挟持用の押圧力となっている。つまり、上記の接触開始時よりも強い本挟持用の押圧力とすることで、基板保持ユニット２１０上での基板１の位置ずれが阻止されている。押圧力等の詳細については、実施例１で説明した通りであるので、その説明は省略する。以上により、本実施例においても、上記実施例１の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。
＜アライメント＞
本実施例においては、第１アライメントがなされた後に、基板１がマスク２２０に載置されて、クランプＺアクチュエータ２５１による押圧力が、本挟持用の押圧力となった後に、第２アライメントがなされる。なお、図１０中の符号１０１は、基板１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１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。
各アライメントを行う際においては、ＸＹΘアクチュエータによって、基板１がマスク２２０と摺動しないように、基板１をマスク２２０から少し離れた状態で、基板１の位置調整がなされる。まず、２台の第１アライメント用のカメラ２６０を用いて、２か所の第１アライメント用のマーク１０２とマスク２２０に付された２箇所の第１アライメント用のマーク（不図示）がいずれも一致するように基板１の位置調整が行われる。その後、一旦、基板１がマスク２２０に載置される（載置工程）。この載置工程後に、上記の通り、
本挟持用の押圧力により基板１と基板保持ユニット２１０が挟持され、再び、基板１がマスク２００から少し離される。そして、４台の第２アライメント用のカメラ２６０を用いて、４か所の第２アライメント用のマーク１０１とマスク２２０に付された４箇所の第２アライメント用のマーク（不図示）がいずれも一致するように基板１の位置調整が行われる。その後、再び、基板１はマスク２２０に載置される。以上のアライメントにより、基板１がマスク２２０に対して精度良く位置決めされた状態で密着した状態となる。なお、上記の載置工程に関しては、第２アライメント後に、基板１をマスク２２０に載置する場合にも適用可能である。
＜電子デバイスの製造方法の実施例＞
次に、本実施例に係る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１１（Ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図１１（Ｂ）は１画素の断面構造を表している。
図１１（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。本実施例にかかる有機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１１（Ｂ）は、図１１（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。
有機ＥＬ層を発光素子単位に形成するためには、マスクを介して成膜する方法が用いられる。近年、表示装置の高精細化が進んでおり、有機ＥＬ層の形成には開口の幅が数十ΜＭのマスクが用いられる。このようなマスクを用いた成膜の場合、マスクが成膜中に蒸発源から受熱して熱変形するとマスクと基板との位置がずれてしまい、基板上に形成される薄膜のパターンが所望の位置からずれて形成されてしまう。そこで、これら有機ＥＬ層の成膜には本発明にかかる成膜装置（真空蒸着装置）が好適に用いられる。
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。本例によれば、マスクと基板とを良好に重ね合わせることができ、高精度な成膜を行うことができる。
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形成される。従って、上記製造方法を用いれば、発光層の位置ずれに起因する有機ＥＬ表示装置の不良の発生を抑制することができる。
１ 基板
２，２２０ マスク
３ 基板保持体
４ マスク保持体
５ 押圧力制御機構
６ 基板移動機構
７，３００ 支持具
８，３０２ 押圧具
２１０ 基板保持ユニット（基板保持体に相当）
２２１ マスク台（マスク保持体に相当）
２５０ 基板Ｚアクチュエータ（基板移動機構に相当）
２５１ クランプＺアクチュエータ（押圧力制御機構に相当）

Claims (15)

  1. 基板を下方から支持する基板支持具と、基板を前記基板支持具に押圧する押圧具と、マスクを保持するマスク保持体と、前記基板支持具を前記マスク保持体に対して昇降させる昇降手段と、基板を前記押圧具により第１の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で該基板とマスクとのアライメントを行うアライメント機構と、を備える成膜装置において、
    前記基板を前記押圧具により前記第１の押圧力よりも弱い第２の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で、前記昇降手段によって前記基板支持具に支持された該基板を前記マスク保持体に保持されたマスクに接触させることを特徴とする成膜装置。
  2. 前記基板支持具と前記押圧具とを有する基板保持体を備え、
    前記押圧具により前記第１の押圧力で前記基板を前記基板支持具に押し当てた状態で前記基板保持体を移動させて前記基板と前記マスクとのアライメントを行った後に、成膜を行うことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記アライメントは、前記基板と前記マスクとを離間させた状態で、前記基板と前記マスクとの相対位置を調整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。
  4. 前記押圧具による押圧力を変更する押圧力制御機構を備え、
    前記押圧力制御機構によって前記押圧具による押圧力が前記第２の押圧力から前記第１の押圧力に変更された後に、前記基板保持体が移動されて前記アライメントが行われることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
  5. 前記押圧力制御機構は、押圧力を段階的に調整できるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
  6. 前記押圧力制御機構は、押圧力を連続的に調整できるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
  7. 基板を下方から支持する基板支持具と、基板を前記基板支持具に押圧する押圧具と、マスクを保持するマスク保持体と、前記基板支持具を前記マスク保持体に対して昇降させる昇降手段と、を備える成膜装置における制御方法において、
    基板を前記押圧具により第１の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で該基板とマスクとのアライメントを行うアライメント工程と、
    前記基板を前記押圧具により前記第１の押圧力よりも弱い第２の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で、前記昇降手段によって前記基板支持具に支持された該基板を前記マスク保持体に保持されたマスクに接触させる接触工程と、
    を備えることを特徴とする制御方法。
  8. 前記接触工程の後に、前記基板を前記マスクから離間させてから前記アライメント工程を行わせることを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
  9. 前記アライメント工程の後に、前記基板に成膜を行う成膜工程を備えることを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
  10. 基板を下方から支持する基板支持具と、基板を前記基板支持具に押圧する押圧具と、マスクを保持するマスク保持体と、前記基板支持具を前記マスク保持体に対して昇降させる昇降手段と、を備える成膜装置によって、基板上に成膜される電子デバイスの製造方法であって、
    基板を前記押圧具により第１の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で該基板とマス
    クとのアライメントを行うアライメント工程と、
    前記基板を前記押圧具により前記第１の押圧力よりも弱い第２の押圧力で前記基板支持具に押圧した状態で、前記昇降手段によって前記基板支持具に支持された該基板を前記マスク保持体に保持されたマスクに接触させる接触工程と、
    を備えることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  11. 前記成膜装置によって、基板上に金属膜が成膜されることを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイスの製造方法。
  12. 前記成膜装置によって、基板上に有機膜が成膜されることを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイスの製造方法。
  13. 前記電子デバイスが、有機ＥＬ表示装置の表示パネルであることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
  14. 前記接触工程の後に、前記基板を前記マスクから離間させてから前記アライメント工程を行わせることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
  15. 前記アライメント工程の後に、前記基板に成膜を行う成膜工程を備えることを特徴とする請求項１４に記載の電子デバイスの製造方法。
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