JP2022131529A - Film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus.
有機ELディスプレイ等の製造においては、マスクを用いて基板上に蒸着物質が成膜される。成膜の前処理としてマスクと基板とのアライメントが行われ、両者が重ね合わされる。特許文献1には、静電チャック等の吸着板に基板を吸着させた状態で、基板とマスクとを接近させてアライメントを行うことが開示されている。また、基板の吸着状態を検知するための検知手段が開示されている。 2. Description of the Related Art In manufacturing an organic EL display or the like, a vapor deposition material is deposited on a substrate using a mask. As a pretreatment for film formation, alignment of the mask and the substrate is performed, and the two are superimposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 discloses that alignment is performed by bringing the substrate and the mask close to each other while the substrate is attracted to an attraction plate such as an electrostatic chuck. Also disclosed is a detecting means for detecting the suction state of the substrate.
従来技術では、検知手段の配置される場所が固定されている。そのため、基板の吸着状態を測定する場所が制限される可能性がある。その結果、基板の吸着度の測定の精度が低下する可能性がある。 In the prior art, the locations where the sensing means are arranged are fixed. Therefore, there is a possibility that the places where the adsorption state of the substrate is measured are limited. As a result, the accuracy of the substrate adsorption measurement can be compromised.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の吸着度の測定精度を向上させることにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the measurement accuracy of the degree of adsorption of a substrate.
本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
内部を真空に保持するチャンバと、
前記チャンバの内部に設けられ、基板を吸着するための吸着板と、
鉛直方向において前記吸着板の下に配置され、前記基板の前記吸着板への吸着の度合いを検知する検知手段と、
前記検知手段を、前記基板の被成膜面に沿った第1方向に移動させる移動手段と、を備える
ことを特徴とする成膜装置である。
The present invention employs the following configurations. i.e.
a chamber holding a vacuum inside;
a suction plate provided inside the chamber for suctioning the substrate;
a detection means arranged below the suction plate in the vertical direction for detecting the degree of suction of the substrate to the suction plate;
and moving means for moving the detection means in a first direction along the film formation surface of the substrate.
本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
内部を真空に保持するチャンバと、
前記チャンバの内部に設けられ、基板を吸着するための吸着板と、
前記チャンバの内部に設けられ、マスクを支持するマスク支持手段と、
前記吸着板に吸着された前記基板と前記マスクとのアライメントを行うアライメント手段と、
前記吸着板の鉛直方向の下側に配置され、前記基板への前記マスクの密着の度合いを検知する検知手段と、
前記検知手段を、前記基板の被成膜面に沿った方向に移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする成膜装置である。
The present invention also employs the following configuration. i.e.
a chamber holding a vacuum inside;
a suction plate provided inside the chamber for suctioning a substrate;
a mask support means provided inside the chamber for supporting a mask;
alignment means for aligning the substrate and the mask, which are adsorbed by the adsorption plate;
detection means arranged below the suction plate in the vertical direction and detecting the degree of close contact of the mask to the substrate;
and moving means for moving the detection means in a direction along the film formation surface of the substrate.
本発明によれば、基板の吸着度の測定精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the measurement accuracy of the degree of adsorption of the substrate.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<電子デバイスの製造ライン>
図1は、本発明の成膜装置が適用可能な電子デバイスの製造ラインの構成の一部を示す模式図である。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もので、基板100が成膜ブロック301に順次搬送され、基板100に有機ELの成膜が行われる。
<Electronic device production line>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a part of the configuration of an electronic device production line to which the film forming apparatus of the present invention can be applied. The production line of FIG. 1 is used, for example, to manufacture a display panel for an organic EL display device for smartphones. .
成膜ブロック301には、平面視で八角形の形状を有する搬送室302の周囲に、基板100に対する成膜処理が行われる複数の成膜室303a~303dと、使用前後のマスクが収納されるマスク格納室305とが配置されている。搬送室302には、基板100を搬送する搬送ロボット302aが配置されている。搬送ロボット302aは、基板100を保持するハンドと、ハンドを水平方向に移動する多関節アームとを含む。換言すれば、成膜ブロック301は、搬送ロボット302aの周囲を取り囲むように複数の成膜室303a~303dが配置されたクラスタ型の成膜ユニットである。なお、成膜室303a~303dを総称する場合、或いは、区別しない場合は成膜室303と表記する。
In the
基板100の搬送方向(矢印方向)で、成膜ブロック301の上流側、下流側には、それぞれ、バッファ室306、旋回室307、受渡室308が配置されている。製造過程において、各室は真空状態に維持される。なお、図1においては成膜ブロック301を1つしか図示していないが、本実施形態に係る製造ラインは複数の成膜ブロック301を有しており、複数の成膜ブロック301が、バッファ室306、旋回室307、受渡室308で構成される連結装置で連結された構成を有する。なお、連結装置の構成はこれに限定はされず、例えばバッファ室306又は受渡室308のみで構成されていてもよい。
A
搬送ロボット302aは、上流側の受渡室308から搬送室302への基板100の搬入、成膜室303間での基板100の搬送、マスク格納室305と成膜室303との間でのマスクの搬送、及び、搬送室302から下流側のバッファ室306への基板100の搬出、を行う。
The
バッファ室306は、製造ラインの稼働状況に応じて基板100を一時的に格納するための室である。バッファ室306には、カセットとも呼ばれる基板収納棚と、昇降機構とが設けられる。基板収納棚は、複数枚の基板100を基板100の被処理面(被成膜面)が重力方向下方を向く水平状態を保ったまま収納可能な多段構造を有する。昇降機構は、基板100が搬入又は搬出される段を搬送位置に合わせるために、基板収納棚を昇降させる。これにより、バッファ室306には複数の基板100を一時的に収容し、滞留させることができる。
The
旋回室307は基板100の向きを変更する装置を備えている。本実施形態では、旋回室307は、旋回室307に設けられた搬送ロボットによって基板100の向きを180度回転させる。旋回室307に設けられた搬送ロボットが、バッファ室306で受け取った基板100を支持した状態で180度旋回し受渡室308に引き渡すことで、バッファ室306内と受渡室308とで基板の前端と後端が入れ替わる。これにより、成膜室303に基板100を搬入する際の向きが、各成膜ブロック301で同じ向きになるため、基板Sに対する成膜のスキャン方向やマスクの向きを各成膜ブロック301において一致させることができる。このような構成とすることで、各成膜ブロック301においてマスク格納室305にマスクを設置する向きを揃えることができ、マスクの管理が簡易化されユーザビリティを高めることができる。
The
製造ラインの制御系は、ホストコンピュータとしてライン全体を制御する上位装置300と、各構成を制御する制御装置14a~14d、309、310とを含み、これらは有線又は無線の通信回線300aを介して通信可能である。制御装置14a~14dは、成膜室303a~303dに対応して設けられ、後述する成膜装置1を制御する。なお、制御装置14a~14dを総称する場合、或いは、区別しない場合は制御装置14と表記する。
The control system of the production line includes a
制御装置309は搬送ロボット302aを制御する。制御装置310は旋回室307の装置を制御する。上位装置300は、基板100に関する情報や搬送タイミング等の指示を各制御装置14、309、310に送信し、各制御装置14、309、310は受信した指示に基づき各構成を制御する。
A
<成膜装置の概要>
図2は一実施形態に係る成膜装置1の概略図である。成膜室303に設けられる成膜装置1は、基板100に蒸着物質を成膜する装置であり、マスク101を用いて所定のパターンの蒸着物質の薄膜を形成する。成膜装置1で成膜が行われる基板100の材質は、ガラス、樹脂、金属等の材料を適宜選択可能であり、ガラス上にポリイミド等の樹脂層が形成されたものが好適に用いられる。蒸着物質としては、有機材料、無機材料(金属、金属酸化物など)などの物質である。成膜装置1は、例えば表示装置(フラットパネルディスプレイなど)や薄膜太陽電池、有機光電変換素子(有機薄膜撮像素子)等の電子デバイスや、光学部材等を製造する製造装置に適用可能であり、特に、有機ELパネルを製造する製造装置に適用可能である。以下の説明においては成膜装置1が真空蒸着によって基板100に成膜を行う例について説明するが、本発明はこれに限定はされず、スパッタやCVD等の各種成膜方法を適用可能である。なお、各図において矢印Zは上下方向(重力方向)を示し、矢印X及び矢印Yは互いに直交する水平方向を示す。
<Overview of deposition equipment>
FIG. 2 is a schematic diagram of the
成膜装置1は、内部を真空に保持可能な箱型の真空チャンバ3(単にチャンバとも呼ぶ)を有する。真空チャンバ3の内部空間3a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。本実施形態では、真空チャンバ3は不図示の真空ポンプに接続されている。なお、本明細書において「真空」とは、大気圧より低い圧力の気体で満た
された状態、換言すれば減圧状態をいう。真空チャンバ3の内部空間3aには、基板100を水平姿勢で支持する基板支持ユニット6、マスク101を支持するマスク台5、成膜ユニット4、プレートユニット9、吸着板15が配置される。マスク101は、基板100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、マスク台5の上に載置されている。なお、マスク台5は、マスク101を所定の位置に固定する他の形態の手段に置換可能である。マスク101としては、枠状のマスクフレームに数μm~数十μm程度の厚さのマスク箔が溶接固定された構造を有するマスクを用いることができる。マスク101の材質は特に限定はされないが、インバー材などの熱膨張係数の小さい金属を用いることが好ましい。成膜処理は、基板100がマスク101の上に載置され、基板100とマスク101とが互いに重ね合わされた状態で行われる。
The
プレートユニット9は、冷却プレート10と磁石プレート11とを備える。冷却プレート10は磁石プレート11の下に、磁石プレート11に対してZ方向に変位可能に吊り下げられている。冷却プレート10は、成膜時に後述する吸着板15と接触することにより、成膜時に吸着板15に吸着された基板100を冷却する機能を有する。冷却プレート10は水冷機構等を備えて積極的に基板100を冷却するものに限定はされず、水冷機構等は設けられていないものの吸着板15と接触することによって基板100の熱を奪うような板状部材であってもよい。磁石プレート11は、磁力によってマスク101を引き寄せるマスク支持手段として機能するプレートであり、基板100の上面に載置されて、成膜時に基板100とマスク101の密着性を向上する。
The
なお、冷却プレート10と磁石プレート11は適宜省略されてもよい。例えば、吸着板15に冷却機構が設けられている場合、冷却プレート10はなくてもよい。また、吸着板15がマスク101を吸着するマスク支持手段としても機能する場合、磁石プレート11はなくてもよい。
Note that the cooling
成膜ユニット4は、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、蒸着物質を基板100に蒸着する蒸発源である。本実施形態の成膜ユニット4は、鉛直方向において吸着板15の下に配置される。より具体的には、本実施形態では、成膜ユニット4は複数のノズル(不図示)がX方向に並んで配置され、それぞれのノズルから蒸着材料が放出されるリニア蒸発源である。例えば、リニア蒸発源は、蒸発源移動機構(不図示)によってY方向(装置の奥行き方向)に往復移動される。本実施形態では、成膜ユニット4が後述するアライメント装置2と同一の真空チャンバ3に設けられている。しかしながら、アライメントが行われる真空チャンバ3とは別のチャンバで成膜処理を行う実施形態では、成膜ユニット4は真空チャンバ3には配置されない。
The
<アライメント装置>
成膜装置1は、基板100とマスク101とのアライメントを行う、アライメント手段としてのアライメント装置2を備える。アライメント装置2は、基板支持ユニット6、吸着板15、位置調整ユニット20、距離調整ユニット22、プレートユニット昇降ユニット13、計測ユニット7、8、調整ユニット17、フローティング部19、検出ユニット16を備える。以下、アライメント装置の各構成について説明する。
<Alignment device>
The
(基板支持ユニット)
アライメント装置2は、基板100の周縁部を支持する基板支持ユニット6を備える。図2に加えて図3を参照して説明する。図3は基板支持ユニット6及び吸着板15の説明図であり、これらを下側から見た図である。
(substrate support unit)
The
基板支持ユニット6は、その外枠を構成する複数のベース部61a~61dと、ベース部61a~61dから内側へ突出した複数の載置部62及び63を備える。なお、載置部
62及び63は「受け爪」又は「フィンガ」とも呼ばれることがある。ベース部61a~61dは、それぞれ支持軸R3により支持されている。複数の載置部62は基板100の周縁部の長辺側を受けるようにベース部61a~61dに間隔を置いて配置される。また、複数の載置部63は、基板100の周縁部の短辺側を受けるようにベース部61a~61dに間隔を置いて配置されている。搬送ロボット302aにより成膜装置1に搬入された基板100は、複数の載置部62及び63によって支持される。以下、ベース部61a~61dを総称する場合、或いは、区別しない場合はベース部61と表記する。
The
本実施形態では、複数の載置部62及び63は板バネで構成されており、複数の載置部62及び63により支持されている基板100を吸着板15に吸着させる際には、板バネの弾性力により基板100を吸着板15に対して押し付けることができる。
In this embodiment, the plurality of mounting
なお、図3の例では4つのベース部61により部分的に切り欠きがある矩形の枠体が構成されているが、これには限定されず、ベース部61は矩形状の基板100の外周を取り囲むような切れ目のない矩形枠体であってもよい。ただし、複数のベース部61により切り欠きが設けられることで、搬送ロボット302aが載置部62及び63へと基板100を受け渡す際に、搬送ロボット302aがベース部61を避けて退避することができる。これにより、基板100の搬送及び受け渡しの効率を向上させることができる。
In the example of FIG. 3, the four
なお、基板支持ユニット6には、複数の載置部62及び63に対応して複数のクランプ部が設けられ、載置部62及び63に載置された基板100の周縁部をクランプ部により挟んで保持する態様が採用されてもよい。
The
(吸着板)
引き続き図2及び3を参照する。アライメント装置2は、真空チャンバ3の内部に設けられ、基板100を吸着可能な吸着板15を備える。本実施形態では、吸着板15は、基板支持ユニット6とプレートユニット9との間に設けられ、1つまたは複数の支持軸R1により支持されている。本実施形態では、吸着板15は、4つの支持軸R1により支持されている。一実施形態において、支持軸R1は円柱形状のシャフトである。
(Suction plate)
Continuing to refer to FIGS. The
また、本実施形態では、吸着板15は、基板100を静電気力によって吸着する静電チャックである。例えば、吸着板15は、セラミックス材質のマトリックス(基体とも呼ばれる)の内部に金属電極などの電気回路が埋め込まれた構造を有する。例えば、各電極配置領域151では、静電引力を発生させるためにプラス及びマイナスの電圧が印加される一対の電極が配置される。プラス電極及びマイナス電極は、一つの電極配置領域151内で交互に配置される。電極配置領域151に配置された金属電極にプラス(+)及びマイナス(-)電圧が印加されると、セラミックスマトリックスを通じて基板100に分極電荷が誘導され、基板100と吸着板15との間の静電気的な引力(静電気力)により、基板100が吸着板15の吸着面150に吸着固定される。
Further, in this embodiment, the
また、吸着板15は、電極に加えられる電圧の大きさ、電圧の印加開始時点、電圧の維持時間、電圧の印加順序などを制御する電圧制御部(不図示)を備える。電圧制御部は、複数の電極配置領域151への電圧印加を、互いに独立に制御することができる。
The
なお、電極配置領域151は適宜設定可能である。例えば、本実施形態では複数の電極配置領域151が互いに離間して設けられているが、1つの電極配置領域151が吸着板15の吸着面150の略全面に渡って形成されてもよい。
Note that the
また、吸着板15には、吸着板15と基板100との接触を検出する複数のタッチセンサ1621が埋設されている。本実施形態では、合計9つのタッチセンサ1621が設け
られている。吸着板15の周縁部では、両長辺に沿ってそれぞれ4つずつが設けられ、吸着板15の中央部に1つが設けられている。このように、吸着板15の複数箇所にタッチセンサ1621が設けられることにより、基板100の全面が吸着面150に吸着されたことを確認することができる。なお、タッチセンサ1621の数や配置は適宜変更可能である。
A plurality of
また、本実施形態では、タッチセンサ1621は、自身と対象との接触をメカニカルに検出する。一例として、タッチセンサ1621は、その先端部がバネ等に付勢され、先端部が基板100等と接触していない状態では先端部が吸着面150から突出するように設けられる。そして、基板100がタッチセンサ1621の先端部に接触すると、先端部が基板100に押されて吸着板15側へと引っ込み、内部の接点と接触することで所定の電気信号が出力されるように構成される。なお、先端部の形状は特に限定されず、ボタン形状やロッド形状であり得る。対象と接触していない状態の先端部が吸着面150から突出する長さを適当に設定することにより、タッチセンサ1621は実質的に吸着板15と基板100との接触を検出することができる。また、複数のタッチセンサ1621は、後述するように、吸着板15及びマスク台5の間の平行度を検出する検出ユニット16を構成する(<検出ユニット>参照)。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、吸着板15には、基板100の吸着板15への吸着状態を確認するファイバセンサ1622が設けられる。ファイバセンサ1622は、発光部1622a及び受光部1622bを含む。発光部1622a及び受光部1622bは、吸着板15の下方、例えば吸着板15の数mm~数十mm下方に光路1622cを形成するように設けられる。基板100の一部が吸着板15に吸着されていない場合、重力によって当該一部が下方に撓む。吸着板15への基板100の吸着処理を行った後で基板100に撓みが発生している場合には、その撓みの部分が光路1622cを遮ることにより、基板100の撓みが検出される。すなわち、基板100の吸着が適切に行われていないことを検出することができる。なお、ファイバセンサ1622は省略されてもよい。
In addition, in this embodiment, the
また、吸着板15には複数の開口152が形成されており、後述する計測ユニット(第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8)が複数の開口152を介して後述するマスクマークを撮像する。
A plurality of
図4を併せて参照する。図4は、吸着板15から支持軸R1に至る構造を模式的に示している。また、図4は、吸着板の電気配線の説明図であり、吸着板15の電極配置領域151に配置される電極へ電気を供給するための配線が示されている。本実施形態の場合、吸着板15を支持する複数の支持軸R1が中空の筒状に形成されている。そして、プラス(+)及びマイナス(-)電圧を印加するための電線153がその内部を通過するように配線されている。図4の例では、プラス(+)及びマイナス(-)電圧を印加するための電線153がそれぞれ1本ずつ、計2本示されている。また、支持軸R1の下部から真空チャンバ3に延出した電線153は、吸着板15の短辺に沿って延び、短辺の略中央に設けられた電気接続部154に接続する。つまり、電線153は、支持軸R1を介して真空チャンバ3の外部から内部へと導かれ、電気接続部154と接続する。また、電線153から電気接続部154へと供給された電力が、電極配置領域151に配置された各電極へと供給される。
Also refer to FIG. FIG. 4 schematically shows the structure from the
また、本実施形態では、4本の支持軸R1が設けられており、これらの支持軸R1を通って、各種の電線(ケーブル)が真空チャンバ3の内部へと導かれる。一実施形態において、対角に設けられた2本の支持軸R1の内側を、吸着板15へと電気を供給する電線153がそれぞれ通過し、残りの2本の支持軸R1の内側を、タッチセンサ1621や後述するファイバセンサ1622等のケーブルが束ねられた状態で通過する。
Further, in this embodiment, four support shafts R1 are provided, and various electric wires (cables) are led into the
(位置調整ユニット)
アライメント装置2は、基板支持ユニット6により周縁部が支持された基板100、あるいは、吸着板15によって吸着された基板100と、マスク101との相対位置を調整する位置調整ユニット20を備える。位置調整ユニット20は、基板支持ユニット6または吸着板15をX-Y平面上で変位することにより、マスク101に対する基板100の相対位置を調整する。すなわち、位置調整ユニット20は、マスク101と基板100の水平位置を調整するユニットであるとも言える。例えば、位置調整ユニット20は、基板支持ユニット6をX方向、Y方向及びZ方向の軸周りの回転方向に変位することができる。本実施形態では、マスク101の位置を固定し、基板100を変位してこれらの相対位置を調整するが、マスク101を変位させて調整してもよく、或いは、基板100とマスク101の双方を変位させてもよい。
(Positioning unit)
The
本実施形態では、位置調整ユニット20は、固定プレート20aと、可動プレート20bと、これらのプレートの間に配置された複数のアクチュエータ201とを備える。固定プレート20aは真空チャンバ3の上壁部30上に固定されている。また、可動プレート20b上にはフレーム状の架台21が搭載されており、架台21には距離調整ユニット22及びプレートユニット昇降ユニット13が支持されている。アクチュエータ201により可動プレート20bを固定プレート20aに対して水平方向に変位すると、架台21、距離調整ユニット22及びプレートユニット昇降ユニット13が一体的に変位する。
In this embodiment, the
複数のアクチュエータ201は、例えば、可動プレート20bをX方向に変位可能なアクチュエータ及び可動プレート20bをY方向に変位可能なアクチュエータ等を含み、これらの移動量を制御することにより、可動プレート20bをX方向、Y方向及びZ方向の軸周りの回転方向に変位することができる。例えば、複数のアクチュエータ201は、駆動源であるモータと、モータの駆動力を直線運動に変換するボールねじ機構等の機構を含み得る。
The plurality of
(距離調整ユニット)
距離調整ユニット22は、吸着板15及び基板支持ユニット6を昇降することで、それらとマスク台5との距離を調整し、基板100とマスク101とを基板100の厚み方向(Z方向)に接近及び離隔(離間)させる。換言すれば、距離調整ユニット22は、基板100とマスク101とを重ね合わせる方向に接近させたり、その逆方向に離隔させたりする。なお、距離調整ユニット22によって調整する「距離」はいわゆる垂直距離(又は鉛直距離)であり、距離調整ユニットは、マスク101と基板100の垂直位置を調整するユニットであるとも言える。
(distance adjustment unit)
The
図2に示すように、距離調整ユニット22は第1昇降プレート220を備える。架台21の側部にはZ方向に延びるガイドレール21aが形成されており、第1昇降プレート220はガイドレール21aに沿ってZ方向に昇降自在である。
As shown in FIG. 2 , the
第1昇降プレート220は、複数の支持軸R1を介して吸着板15を支持している。第1昇降プレート220が昇降するとそれに伴って吸着板15が昇降する。換言すれば、第1昇降プレート220は吸着板15を支持する複数の支持軸R1を支持しており、第1昇降プレート220の昇降により複数の支持軸R1が同期して昇降し、吸着板15がその平行度を保った状態で昇降する。また、第1昇降プレート220は、複数のアクチュエータ65及び複数の支持軸R3を介して基板支持ユニット6を支持している。第1昇降プレート220が昇降するとそれに伴って基板支持ユニット6が昇降する。また、複数のアクチュエータ65は、接続する複数の支持軸R3を鉛直方向に移動可能である。基板支持ユニット6は複数のアクチュエータ65により吸着板15に対して鉛直方向に相対的に移動す
る。複数のアクチュエータ65は、例えばモータとボールねじ機構等により、支持軸R3を鉛直方向に移動可能に構成されてもよい。
The
第1昇降プレート220の昇降についてより具体的に説明する。距離調整ユニット22は、架台21に支持され、第1昇降プレート220を昇降するアクチュエータとしての駆動ユニット221を備えている。駆動ユニット221は、駆動源であるモータ221aの駆動力を第1昇降プレート220に伝達する機構である。駆動ユニット221の伝達機構として、本実施形態では、ボールねじ軸221bとボールナット221cとを有するボールねじ機構が採用されている。ボールねじ軸221bはZ方向に延設され、モータ221aの駆動力によりZ方向の軸周りに回転する。ボールナット221cは第1昇降プレート220に固定されており、ボールねじ軸221bと噛み合っている。ボールねじ軸221bの回転とその回転方向の切り替えによって、第1昇降プレート220をZ方向に昇降することができる。第1昇降プレート220の昇降量は、例えば、各モータ221aの回転量を検知するロータリエンコーダ等のセンサの検知結果から制御することができる。これにより、基板100を吸着して支持している吸着板15のZ方向における位置を制御し、基板100とマスク101との接触、離隔を制御することができる。また、第1昇降プレート220の上部には、後述する調整ユニット17が設けられている。
The lifting and lowering of the
なお、本実施形態の距離調整ユニットは、マスク台5の位置を固定し、基板支持ユニット6及び吸着板15を移動してこれらのZ方向の距離を調整するが、これに限定はされない。基板支持ユニット6または吸着板15の位置を固定し、マスク台5を移動させて調整してもよく、或いは、基板支持ユニット6、吸着板15、及びマスク台5のそれぞれを移動させて互いの距離を調整してもよい。
Although the distance adjusting unit of this embodiment fixes the position of the mask table 5 and moves the
(プレートユニット昇降ユニット)
プレートユニット昇降ユニット13は、真空チャンバ3の外部に配置された第2昇降プレート12を昇降させることで、第2昇降プレート12に連結され、真空チャンバ3の内部に配置されたプレートユニット9を昇降する。プレートユニット9は1つまたは複数の支持軸R2を介して第2昇降プレート12と連結されている。本実施形態では、プレートユニット9は2つの支持軸R2により支持されている。支持軸R2は、磁石プレート11から上方に延設されており上壁部30の開口部、固定プレート20a及び可動プレート20bの各開口部、及び、第1昇降プレート220の開口部を通過して第2昇降プレート12に連結されている。
(Plate unit lifting unit)
The plate
第2昇降プレート12は案内軸12aに沿ってZ方向に昇降自在である。プレートユニット昇降ユニット13は、架台21に支持され、第2昇降プレート12を昇降する駆動機構を備えている。プレートユニット昇降ユニット13の備える駆動機構は、駆動源であるモータ13aの駆動力を第2昇降プレート12に伝達する機構である。プレートユニット昇降ユニット13の伝達機構として、本実施形態では、ボールねじ軸13bとボールナット13cとを有するボールねじ機構が採用されている。ボールねじ軸13bはZ方向に延設され、モータ13aの駆動力によりZ方向の軸周りに回転する。ボールナット13cは第2昇降プレート12に固定されており、ボールねじ軸13bと噛み合っている。ボールねじ軸13bの回転とその回転方向の切り替えによって、第2昇降プレート12をZ方向に昇降することができる。第2昇降プレート12の昇降量は、例えば、各モータ13aの回転量を検知するロータリエンコーダ等のセンサの検知結果から制御することができる。これにより、プレートユニット9のZ方向における位置を制御し、プレートユニット9と基板100との接触、離隔を制御することができる。
The
前述した各支持軸R1~R3が通過する真空チャンバ3の上壁部30の開口部は、各支持軸R1~R3がX方向及びY方向に変位可能な大きさを有している。真空チャンバ3の
気密性を維持するため、各支持軸R1~R3が通過する上壁部30の開口部にはベローズ等が設けられる。例えば、第1昇降プレート220を支持する支持軸R1は、ベローズ31(図4等参照)で覆われる。
The opening of the
(計測ユニット)
アライメント装置2は、基板支持ユニット6により周縁部が支持された基板100とマスク101の位置ずれを計測する計測ユニット(第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8)を備える。図2に加えて図5を参照して説明する。図5は第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8の説明図であり、基板100とマスク101の位置ずれの計測態様を示している。本実施形態の第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8はいずれも画像を撮像する撮像装置(カメラ)である。第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8は、上壁部30の上方に配置され、上壁部30に形成された窓部(不図示)を介して真空チャンバ3内の画像を撮像可能である。
(measurement unit)
The
基板100には基板ラフアライメントマーク100a及び基板ファインアライメントマーク100bが形成されており、マスク101にはマスクラフアライメントマーク101a及びマスクファインマーク101bが形成されている。以下、基板ラフアライメントマーク100aを基板ラフマーク100aと呼び、基板ファインアライメントマーク100bを基板ファインマーク100bと呼び、両者をまとめて基板マークと呼ぶことがある。また、マスクラフアライメントマーク101aをマスクラフマーク101aと呼び、マスクファインアライメントマーク101bをマスクファインマーク101bと呼び、両者をまとめてマスクマークと呼ぶことがある。
The
基板ラフマーク100aは、基板100の短辺中央部に形成されている。基板ファインマーク100bは、基板100の四隅に形成されている。マスクラフマーク101aは、基板ラフマーク100aに対応してマスク101の短辺中央部に形成されている。また、マスクファインマーク101bは基板ファインマーク100bに対応してマスク101の四隅に形成されている。
The substrate
第2計測ユニット8は、対応する基板ファインマーク100bとマスクファインマーク101bの各組(本実施形態では4組)を撮像するように4つ設けられている(第2計測ユニット8a~8d)。第2計測ユニット8は、相対的に視野が狭いが高い解像度(例えば数μmのオーダ)を有する高倍率CCDカメラ(ファインカメラ)であり、基板100とマスク101との位置ずれを高精度で計測する。第1計測ユニット7は、1つ設けられており、対応する基板ラフマーク100aとマスクラフマーク101aの各組(本実施形態では2組)を撮像する。
Four second measurement units 8 (second measurement units 8a to 8d) are provided so as to image each set (four sets in this embodiment) of the corresponding substrate
第1計測ユニット7は、相対的に視野が広いが低い解像度を有する低倍率CCDカメラ(ラフカメラ)であり、基板100とマスク101との大まかな位置ずれを計測する。図5の例では2組の基板ラフマーク100a及びマスクラフマーク101aの組を1つの第1計測ユニット7でまとめて撮像する構成を示したが、これに限定はされない。第2計測ユニット8と同様に、基板ラフマーク100a及びマスクラフマーク101aの各組をそれぞれ撮影するように、それぞれの組に対応する位置に第1計測ユニット7を2つ設けてもよい。
The first measurement unit 7 is a low-magnification CCD camera (rough camera) having a relatively wide field of view and low resolution, and measures a rough positional deviation between the
本実施形態では、第1計測ユニット7の計測結果に基づいて基板100とマスク101との大まかな位置調整を行った後、第2計測ユニット8の計測結果に基づいて基板100とマスク101との精密な位置調整を行う。
In this embodiment, after roughly adjusting the positions of the
(調整ユニット)
アライメント装置2は、調整ユニット17を備える。図6は、調整ユニット17(調整装置)の説明図である。調整ユニット17は、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きを調整するユニットである。本実施形態では、調整ユニット17は、吸着板15を動かすことにより、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きを調整する。さらに言えば、複数の支持軸R1のうち少なくとも一部の支持軸R1の軸方向の位置を調整することにより、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きを調整する。
(adjustment unit)
The
調整ユニット17は、作業者により操作される複数の操作部171を有する。本実施形態では、複数の操作部171が、複数の支持軸R1のそれぞれに対応して設けられる。そして、操作部171が操作されると、対応する支持軸R1が他の支持軸R1と独立にその軸方向である鉛直方向に移動する。すなわち、複数の操作部171はそれぞれ、対応する支持軸R1が吸着板15を支持する鉛直方向の位置を独立に調整することができる。このため、作業者が操作部171を操作することで吸着板15とマスク台5との相対的な傾きが調整される。調整の自由度を上げるためには、複数の支持軸R1のそれぞれに操作部171が設けられることが好ましいが、少なくとも1つの支持軸R1に操作部171が設けられれば吸着板15とマスク台5との相対的な傾きを一定の範囲で調整することができる。
The
本実施形態では、操作部171は、支持軸R1をその軸方向である鉛直方向に移動させる調整ナットである。調整ナットと支持軸R1に形成されたネジ山172が螺合するように設けられており、作業者により調整ナットが回されると、支持軸R1が移動する。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、操作部171は、真空チャンバ3の外部に設けられる。具体的には、支持軸R1がスライドブッシュ173を介して第1昇降プレート220に支持されており、スライドブッシュ173の上側に操作部171が設けられている。操作部171が真空チャンバ3の外部に設けられることにより、真空チャンバ3の内部が真空に保持されている状態で、作業者が調整ユニット17による調整を行うことができる。
Further, in the present embodiment, the
また、支持軸R1と吸着板15との間には、支持軸R1に対する吸着板15の角度を可変に支持軸R1及び吸着板15を接続する継手部18が設けられている。本実施形態では、継手部18は球面軸受であり、球状部181と、球状部181を摺動可能に受ける軸受部182とを含む。
A
本実施形態では、複数の支持軸R1は鉛直方向(軸方向)にのみ移動可能に構成されている。そのため、図6の左側に示す状態ST1のように吸着板15が水平に保たれている状態と、図6の右側に示す状態ST2のように吸着板15が傾いている状態とでは、支持軸R1に対する吸着板15のなす角度が異なる。本実施形態では、継手部18で支持軸R1に対して吸着板15が屈曲することにより、吸着板15が傾いた状態でも支持軸R1が吸着板15を支持することができる。なお、継手部18は、ユニバーサルジョイント等、2つの部材をその接続角度を変更可能に接続する構造を適宜設定可能である。
In this embodiment, the plurality of support shafts R1 are configured to be movable only in the vertical direction (axial direction). Therefore, in the state ST1 shown on the left side of FIG. The angle formed by the
ここで、調整ユニット17の構成を距離調整ユニット22と比較して説明する。距離調整ユニット22の第1昇降プレート220が昇降する場合、第1昇降プレート220に支持されている複数の支持軸R1を全て同じ量だけ昇降する、つまり、複数の支持軸R1を同期して昇降する。そのため、吸着板15のマスク台5に対する平行度ないしは相対的な傾きが保たれた状態で吸着板15が昇降する。一方、調整ユニット17は、複数の支持軸R1のいずれかを、他の支持軸R1と独立に第1昇降プレート220に対して鉛直方向(軸方向)に移動させることができる。例えば、調整ユニット17は、3つの支持軸R1の位置を変更せずに、残りの1つの支持軸R1の軸方向の位置を調整することができる。これにより、調整ユニット17は複数の支持軸R1によって支持される吸着板15の傾きを
調整することができる。
Here, the configuration of the
(フローティング部)
アライメント装置2は、フローティング部19を備える。フローティング部19は、継手部18と吸着板15との間に設けられている。フローティング部19は、弾性部材191と、ブッシュ192と、軸部材193と、吸着板支持部194と、フランジ195とを含む。軸部材193は、継手部18から下方に延びて設けられる。ブッシュ192は、軸部材193と吸着板支持部194との間に介在するように設けられ、これらの間の摩擦を軽減したり、ガタツキを低減したりする。例えば、ブッシュ192は滑り性のよい金属焼結材等により形成される。吸着板支持部194は、吸着板15を支持する。弾性部材191は、吸着板支持部194と、軸部材193に設けられたフランジ195との間に設けられ、吸着板15の荷重を受けるように構成される。すなわち、フローティング部19は継手部18を介して支持軸R1に接続され、フローティング部19の弾性部材191が吸着板15を支持している。このように、支持軸R1がフローティング部19の弾性部材191を介して吸着板15を支持することにより、吸着板15がマスク101に接触する際にマスク101に加えられる荷重を軽減するともに、吸着板15とマスク101とが接触した際の吸着板15の逃げを確保することができる。
(Floating part)
The
(検出ユニット)
アライメント装置2は、検出ユニット16を備える。再び図2及び3を参照する。検出ユニット16は、吸着板15及びマスク台5の間の平行度を検出する。本実施形態では、平行度は、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きの程度を示す度合いである。本実施形態では、検出ユニット16は、吸着板15の側に設けられている、前述した複数のタッチセンサ1621を含んで構成される。複数のタッチセンサ1621は、先端部の吸着面150から突出する長さが互いに略等しくなるように、吸着板15に取り付けられる。タッチセンサ1621が吸着板15に取り付けられることで、大気圧によって真空チャンバ3が変形しても、吸着板15とタッチセンサ1621との相対位置に生じる変化を小さくすることができる。すなわち、真空状態となっても、タッチセンサ1621の先端部の突出長さはほとんど変化せず、互いに略等しいままに維持される。したがって、吸着板15が移動したときに、複数のタッチセンサ1621の全部がほぼ同時に反応すれば、平行度が高い、換言すると、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きが小さいと判断することができる。先端部の吸着面150から突出する長さを適当に変えることで、平行ではない所定の傾きを目標値として設定することもできる。検出ユニット16を用いた吸着板15の平行度の検出動作については後述する。また、本実施形態では、タッチセンサ1621が、吸着板15と基板100との接触の検出、及び、吸着板15及びマスク台5の間の平行度を検出の両方を実行する。これにより、これらを検出するセンサを別々に設ける場合と比べてセンサの数を削減することができる。
(detection unit)
The
<制御装置>
制御装置14は、成膜装置1の全体を制御する。制御装置14は、処理部141、記憶部142、入出力インタフェース(I/O)143、通信部144、表示部145及び入力部146を備える。処理部141は、CPUに代表されるプロセッサであり、記憶部142に記憶されたプログラムを実行して成膜装置1を制御する。記憶部142は、ROM、RAM、HDD等の記憶デバイスであり、処理部141が実行するプログラムの他、各種の制御情報を記憶する。I/O143は、処理部141と外部デバイスとの間の信号を送受信するインタフェースである。通信部144は通信回線300aを介して上位装置300又は他の制御装置14、309、310等と通信を行う通信デバイスであり、処理部141は通信部144を介して上位装置300から情報を受信し、或いは、上位装置300へ情報を送信する。表示部145は、例えば液晶ディスプレイであり、各種情報を表示する。入力部146は、例えばキーボードやポインティングデバイスであり、ユーザから
の各種入力を受け付ける。なお、制御装置14、309、310や上位装置300の全部又は一部がPLCやASIC、FPGAで構成されてもよい。
<Control device>
The
<基板とマスクの重ね合わせのプロセス>
図7は、吸着板15を用いた基板100とマスク101との重ね合わせのプロセスの説明図である。図7は、プロセスの各状態を示している。
<Process of overlaying substrate and mask>
7A and 7B are explanatory diagrams of a process of overlaying the
状態ST100は、搬送ロボット302aにより成膜装置1内に基板100が搬入され、搬送ロボット302aが退避した後の状態である。このとき、基板100は基板支持ユニット6により支持されている。
The state ST100 is a state after the
状態ST101は、吸着板15による基板100の吸着の準備段階として、基板支持ユニット6が上昇した状態である。基板支持ユニット6は、状態ST100から、アクチュエータ65により吸着板15に接近するように上昇する。状態ST101では、基板支持ユニット6によって支持されている基板100の周縁部は、吸着板15に接触しているか、或いは、わずかに離間した位置にある。一方、基板100の中央部は、自重により撓んでいるため、周縁部と比較して吸着板15から離間した位置にある。
State ST101 is a state in which the
状態ST102は、吸着板15により基板100が吸着された状態である。吸着板15の電極配置領域151に配置された電極に電圧が印加されることにより、静電気力によって基板100が吸着板15に吸着される。
State ST102 is a state in which the
状態ST103は、吸着板15に基板100が正常に吸着されているか否かを確認する際の状態である。基板支持ユニット6が降下し基板100から離れた状態で、基板100が吸着板15に吸着されているか否かがタッチセンサ1621の検出値に基づいて確認される。例えば、制御装置14は、吸着板15に埋設されている全てのタッチセンサ1621が基板100との接触を検出している場合に、基板100が吸着板15に正常に吸着されていると判断する。また、ファイバセンサ1622が設けられている場合は、ファイバセンサ1622からの出力に基づいて、基板100の吸着が正常に行われているかの判断を行ってもよい。
State ST103 is a state for confirming whether or not the
状態ST104は、基板100とマスク101とのアライメント動作中の状態である。制御装置14は、距離調整ユニット22により吸着板15を降下させて基板100とマスク101とを接近させた状態で、位置調整ユニット20によりアライメント動作を実行する。
State ST104 is a state during alignment operation between the
状態ST105は、磁石プレート11により基板100とマスク101とをより密着させた状態である。制御装置14は、アライメント動作の終了後、プレートユニット昇降ユニット13によりプレートユニット9を降下させる。磁石プレート11が基板100マスク101に接近することにより、マスク101が基板100側に引き寄せられ、基板100とマスク101の密着性が向上する。
State ST105 is a state in which the
以上説明した動作により、基板100及びマスク101の重ね合わせのプロセスが終了する。例えば、本プロセスの終了後、成膜ユニット4による蒸着処理が実行される。
By the operation described above, the process of overlaying the
ところで、上記で説明したプロセスの中で基板100とマスク101とのアライメントを行うにあたっては、吸着板15とマスク台5との間の傾きがアライメントの精度に影響を及ぼすことがある。基板100とマスク101との距離を近づけてアライメントを行うことで、アライメントの精度を高めることができる。しかし、吸着板15とマスク台5との間に相対的な傾きがあると、基板100の一部がマスク101に接触する可能性があり
、それによって基板100に傷等が生じるおそれが生じる。基板100の保護のために基板100とマスク101との距離を大きくする分だけ、アライメントの精度が低下しうる。そこで、一般に、真空チャンバ3の内部空間3aが大気圧の環境下で吸着板15とマスク台5との平行調整が行われることがある。大気圧環境下での平行調整は、例えば、基板支持ユニット6の連結部分にシムを挿入する等により行われる。
By the way, in aligning the
[実施例1]
実施例に係る吸着板15の吸着度(吸着板15と基板100の密着の度合い)を検知する構成について、図面を参照して説明する。
[Example 1]
A configuration for detecting the degree of adsorption of the adsorption plate 15 (degree of close contact between the
<検知手段>
実施例に係るセンサの配置、構成および機能について説明する。図8(a)は、真空チャンバ3の内部において、基板100に成膜される様子を示す模式的な斜視図である。基板100は吸着板15に吸着され、かつ、マスク101とアライメントされた状態である。成膜ユニット4は、複数のノズル244を有する蒸発源208を備える。蒸発源208の筐体内部には、蒸着材料を収容する容器(ルツボ)と、ヒータと、シャッタと、が備えられている。ヒータとしては電流を印加されると発熱するシーズヒータなどが好適であり、ヒータが発熱することで容器が加熱され、蒸着材料が気化してノズル244から放出される(点線の矢印251)。制御装置14が、ヒータへの電流制御や、シャッタの開閉度制御を行うことで、蒸着材料の放出量を制御することができる。
<Detection Means>
Arrangement, configuration and function of the sensor according to the embodiment will be described. FIG. 8A is a schematic perspective view showing how a film is formed on the
移動機構204は、ガイドレール204aと駆動部204bを含んでいる移動手段である。駆動部204bは、モータ等の駆動手段を備えており、筐体を搭載可能である。制御装置14が駆動部204bをガイドレール204a上で往復移動させることにより、駆動部204bに搭載された蒸発源も移動する。その結果、蒸発源と基板100の相対位置が変化しながら成膜が行われるので、基板100全体にまんべんなく成膜が行われる。すなわち制御装置14は、駆動部204bによるスキャン速度やスキャン回数、ヒータの温度、シャッタの開閉度を制御することにより、所望の成膜条件を満たすような成膜を実行する。また、成膜ユニット4が水晶発振式の成膜レートモニタを備える場合、制御装置14は計測された成膜レートに応じて成膜を制御してもよい。なお、例示したような線状の蒸発源以外に、点状や面状の蒸発源を用いてもよい。またスキャンは往復スキャンに限定されず、蒸発源の形状によってはラスタスキャン方式を採用してもよい。
The moving mechanism 204 is moving means including a
実施例の成膜ユニット4には更に、検知手段としての距離センサ236が設けられている。本実施例では複数の距離センサ236a~236eがリニア蒸発源のラインに沿って配置されており、図8(b)の平面図に示すように、駆動部204bの移動につれて、蒸発源208とともに移動する。本実施例の距離センサ236はレーザ距離計であり、図8(c)に示すように、Z方向にレーザ光Lを照射して反射光を受光することにより、基板100までの距離を測定する。従って、リニア状に配置された距離センサ236a~236eが移動機構204によってチャンバ内を一端から他端までスキャンすることにより、基板100の全体に渡ってZ方向の距離を測定できる。後述するが、距離センサ236は制御装置14と協働することにより、基板100と吸着板15との吸着の度合いを検知する検知手段(吸着度センサ)として機能する。すなわち移動機構204は、蒸発源のみならず、検知手段としての距離センサ236をも、基板100の被成膜面に沿った方向(例えば第1方向としてのY方向)に移動させる。
The
なお、測距の対象は基板100に限られず、上方にある測定対象の種類を問わない。従って、距離センサ236の直上に基板100と位置合わせされたマスク101がある場合、マスクまでの測距が可能である。また、距離センサ236の直上に基板100が無い場合、吸着板15までの測距が可能である。また、測距手段はレーザ距離計に限定されず、
例えば撮像手段により得られた画像を解析してもよい。その他、様々な測距センサを利用してよい。
Note that the object of distance measurement is not limited to the
For example, an image obtained by imaging means may be analyzed. In addition, various ranging sensors may be used.
<実施形態における吸着度合い検知>
図9を参照して、吸着の度合いを検知する手順を説明する。図9(a)は検知の第1段階であり、真空チャンバ3に基板100が搬入されていない状態、または、基板100が搬入済みであっても距離センサ236と吸着板15との間には存在しない状態である。この状態で移動機構204が駆動部204bを用いて蒸発源208を移動させることにより、蒸発源208に接続された距離センサ236も共に移動する。XY平面における距離センサ236の座標をDS(x,y)とし、DS(x,y)における距離センサ236から吸着板15までの距離(高さ)をh1(x,y)とする。複数の距離センサ236が移動しながら吸着板15の
表面全体を所定の間隔で測距することにより、基板100が無い状態での吸着板15の各部位の高さが計測できる。
<Adsorption degree detection in the embodiment>
A procedure for detecting the degree of adsorption will be described with reference to FIG. FIG. 9A shows the first stage of detection, in which the
続いて第2段階では、図9(b)に示すように、吸着板15が基板100を吸着した状態で、移動機構204が駆動部204bを用いて蒸発源208を移動させる。距離センサ236は蒸発源208と共に移動しながら、基板下面までの距離を測定する。座標DS(x,y)における距離センサ236から基板下面までの距離(高さ)をh2(x,y)とする。距離センサ236が移動しながら基板100の全体を所定の間隔で測距することにより、基板下面の各部位の高さが計測できる。ここで基板100の厚さをt1とすると、基板100が吸着板15によりフラットに吸着されていれば、全てのDS(x,y)において、
h1(x,y) = t1 + h2(x,y)
となる。
Subsequently, in the second stage, as shown in FIG. 9B, the moving mechanism 204 moves the
h1(x,y) = t1 + h2(x,y)
becomes.
一方、図9(b)に示すように基板100に撓みや歪みがある場合、その撓みの座標において誤差m1(x,y)が発生し、
h1(x,y) - {t1 + h2(x,y)} = m1(x,y) ≠ 0
となる。そこで制御装置14は、メモリから撓みに関する所定の許容範囲の値を読み出し、誤差が所定の許容範囲以内かどうかを判定する。誤差が所定の許容範囲以内であれば吸着板15による吸着は完了したと判断し、次の工程に移る。一方、誤差が許容範囲外であれば、当該撓みの座標においては吸着板15による吸着が不十分だと判断する。そして、吸着不十分な座標に対応する電極配置領域151に印加する電圧を大きくするなどの処理を行う。
On the other hand, when the
h1(x,y) - {t1 + h2(x,y)} = m1(x,y) ≠ 0
becomes. Therefore, the
<吸着度合い検知の変形例>
図10を参照して、吸着度合い検知の別の手順を説明する。図10(a)に示す第1段階では、図9(a)と同様の手順で、基板100が無い状態でスキャンを行い、吸着板15の各部位の高さh1(x,y)を計測する。続いて、吸着板15が基板100を吸着する。続
いて、基板100とマスク101のアライメントを行った後、磁石プレート11が基板100とマスク101を密着させた状態で、図10(b)に示す第2段階の測定が実行される。すなわち、移動機構204が駆動部204bを用いて蒸発源208を移動させるのに伴って、距離センサ236がマスク下面までの距離を測定する。座標DS(x,y)における距
離センサ236からマスク下面までの距離(高さ)をh3(x,y)とする。距離センサ236
が移動しながらマスク101の全体を所定の間隔で測距することにより、マスク下面の各部位の高さが計測できる。ここでマスク101の厚さをt2とすると、基板100およびマスク101がフラットに吸着されていれば、全てのDS(x,y)において、
h1(x,y) = t1 + t2 + h3(x,y)
となる。
<Modified example of adsorption degree detection>
Another procedure for detecting the degree of adsorption will be described with reference to FIG. In the first stage shown in FIG. 10(a), scanning is performed without the
By measuring the
h1(x,y) = t1 + t2 + h3(x,y)
becomes.
一方、基板100またはマスク101の少なくとも一方に撓みや歪みがある場合、その
撓みの座標において誤差m2(x,y)が発生し、
h1(x,y) - {t1 + t2 + h3(x,y)} = m2(x,y) ≠ 0
となる。そこで制御装置14は、メモリから所定の許容範囲の値を読み出し、誤差が所定の許容範囲以内かどうかを判定する。誤差が所定の許容範囲以内であれば基板100の吸着とマスク101の密着が正しく行われたと判断できる。一方、誤差が許容範囲外であれば、その座標においては基板100の吸着またはマスク101の密着が正しく行われていないと判断されるので、基板吸着またはマスク密着の修正を行う。
On the other hand, if at least one of the
h1(x,y) - {t1 + t2 + h3(x,y)} = m2(x,y) ≠ 0
becomes. Therefore, the
なお、この変形例においてはマスク101が基板100に密着された状態で蒸発源208および距離センサ236がスキャンされる。そのため、蒸発源208による蒸着中に、距離センサ236による測距を実行して、処理時間を短縮してもよい。蒸着と密着度測定を並行して行うことにより、蒸着時の不具合を素早く検知できるという効果も得られる。
Note that in this modification, the
また、この変形例において、吸着板表面の高さh1(x,y)、基板下面の高さh2(x,y)、および、マスク下面の高さh3(x,y)を全て測定してもよい。これにより、基板100の吸着の
度合いとマスク101の密着の度合いを別々に検知でき、より精度の高い成膜が可能になる。また、この変形例において、基板100と吸着板15の密着度合いの測定には、吸着板15の複数箇所に設けられたタッチセンサ1621を使用してもよい。
Also, in this modified example, the height h1(x, y) of the suction plate surface, the height h2(x, y) of the bottom surface of the substrate, and the height h3(x, y) of the bottom surface of the mask are all measured. good too. As a result, the degree of adhesion of the
[実施例2]
図11を参照して、実施例2における距離センサ236の配置を説明する。実施例1と同じ構成については説明を省略する。本実施例の成膜ユニット4の蒸発源208には、1つの距離センサ236が設置されている。距離センサ236は、制御装置14の制御に従い、蒸発源208のスキャン方向と直交するX方向に相対的に移動可能である。そのために駆動部204bは、例えば、第2の移動手段として、蒸発源208に沿って設けられたX方向に延びるガイドレールを含む直線スライド機構を有する。
[Example 2]
The arrangement of the
この構成において駆動部204bは、第1のスキャン(SCAN1)として、実施例1と同様に、蒸発源208をY方向に移動させる。それと同時に、第2のスキャン(SCAN2)として、距離センサ236をX方向に移動させる。距離センサ236が第1のスキャンおよび第2のスキャンで移動しながら測距を行うことで、上方の測定対象への距離を測定できる。実施例1と同様、測定対象としては吸着板15、基板100、およびマスク101を利用可能であり、測定結果に基づいて基板100の吸着度合いを検知することができる。本実施例の構成によれば、距離センサ236の個数を減らしてコストを低減することができる。
In this configuration, the
[実施例3]
実施例3について説明する。上記各実施例と同じ構成については説明を省略する。上記各実施例では成膜室303が有する成膜装置1の内部において、吸着板15による基板100の吸着や、マスク101の基板100へのアライメント及び密着が行われていた。そのため、距離センサ236も成膜装置1の成膜ユニット4に設けられていた。しかし、基板100の吸着やマスク101のアライメントを成膜室以外の場所で行われる場合は、距離センサ236の配置もこれに限定されない。
[Example 3]
Example 3 will be described. Descriptions of the same configurations as those of the above embodiments will be omitted. In each of the above-described embodiments, the adsorption of the
(インライン型の成膜装置の構成)
ここで、図12に示すようなインライン型の成膜装置を含む製造システム250が知られている。製造システム250は、マスク搬入室90と、アライメント室107(マスク取付室)と、複数の成膜室303a、303bと、反転室111a、111bと、搬送室112と、マスク分離室113と、基板分離室114と、キャリア搬送室115と、マスク搬送室116と、基板搬入室117(基板取付室)の各チャンバを有する。基板キャリ
ア212は、製造システム250が有する搬送手段によって、各チャンバ内を搬送される。
(Structure of in-line film forming apparatus)
Here, a
具体的には、基板キャリア212は、基板搬入室117、反転室111a、マスク搬入室90、アライメント室107、複数の成膜室303a、303b、搬送室112、マスク分離室113、反転室111b、基板分離室114、搬送室115、の順に各チャンバ内を通って搬送され、再度、基板搬入室117に戻る。一方、マスク101は、マスク搬入室90、アライメント室107、複数の成膜室303a、303b、搬送室112、マスク分離室113、の順に各チャンバ内を通って搬送され、再度、マスク搬入室90に戻る。このように、基板キャリア212とマスク101は、それぞれ破線と点線で示した所定の搬送経路(循環搬送経路)に沿って循環して搬送される。
Specifically, the
各チャンバの機能について説明する。未成膜の基板100は、基板搬入室117に、被成膜面が鉛直方向上を向いた状態で搬入される。そのとき基板搬入室117内では、基板キャリア212が、保持面が鉛直方向上を向いた状態で配置されている。したがって、搬入された基板100は、基板キャリア212の保持面の上に載置され、基板キャリア212によって保持される。
The function of each chamber will be explained. The
反転室111a、111bには、基板キャリア212の基板保持面の向きを反転させる反転機構120a、120bが備えられている。反転室111aにおいて、反転機構120aによって基板100を保持した基板キャリア212が反転され、基板100の被成膜面が鉛直方向下を向いた状態になる。一方、基板キャリア212がマスク分離室113から反転室111bに搬入される際には、基板100の被成膜面が鉛直方向下を向いた状態で搬入されてくる。搬入後、反転機構120bによって基板100を保持した基板キャリア212が反転され、基板100の被成膜面が鉛直方向上を向いた状態となる。その後、基板100は被成膜面が鉛直方向上を向いた状態で基板分離室114から搬出される。
The reversing
基板100を保持した状態で反転された基板キャリア212は、マスク搬入室90を経てアライメント室107に搬入される。これに合わせて、マスク101もマスク搬入室90からアライメント室107に搬入される。アライメント室107(マスク取付室)には、アライメント装置2が搭載されている。アライメント室107では、アライメント装置2が、基板キャリア212に載った基板100とマスク101とを位置合わせして、マスク101に基板キャリア212(基板100)を載置する。
The
その後、基板キャリア212が載置されたマスク101を、不図示の搬送ローラに受け渡して搬送を開始する。搬送ローラは、搬送経路の両脇に搬送方向に沿って複数配置されており、それぞれ不図示のACサーボモータの駆動力により回転することで基板キャリア212やマスク101を搬送する。成膜室303a、303bでは、搬入されてきた基板キャリア212に吸着された基板100が、成膜ユニット4の上を通過することで、基板100の被成膜面にマスク101を介した成膜が行われる。
Thereafter, the
成膜完了後、基板キャリア212はマスク分離室113でマスク101を分離される。分離後のマスク101はマスク搬送室116へ搬送されて次の基板100に使用される。一方、基板100を保持した基板キャリア212は、反転室111bで反転され、基板分離室114へ搬送される。基板分離室114において、基板100は基板キャリア212から分離され、循環搬送経路内から回収されて次工程に送られる。一方、基板キャリア212は、基板搬入室117に搬送される。
After film formation is completed, the
(距離センサの構成と機能)
上記のインライン型の構成において、基板100を保持する基板キャリア212として
、静電チャックを用いた吸着板を備えるものを利用できる。その場合、基板キャリア212は吸着板を用いて基板100を吸着保持した状態で、成膜室の手前のアライメント室107に搬送される。かかる構成においては、上記各実施例のように成膜ユニットに距離センサ236を固定して密着度を測定することができない。
(Structure and function of distance sensor)
In the above-described in-line type configuration, as the
そこで、図13を参照して、本実施例に好適な距離センサ236の配置を説明する。図13(a)は、アライメント室107に配置されるセンサユニット209の一例を示す。センサユニット209は、アライメント室107において基板100の被成膜面に略平行な方向にスキャン可能な駆動機構を有しており、スキャン方向と直交する方向に配列された複数の距離センサ236a~236eを備えている。
Therefore, with reference to FIG. 13, the arrangement of the
センサユニット209は、まず、基板キャリア212に対向する平面内をスキャンしながら、距離センサ236a~236eによる測定を行う。これにより、基板キャリア212により保持された基板100の各位置までの距離が測定できる。続いて、マスク101が基板100に位置合わせされ取り付けられたのち、再度、距離センサ236a~236eによる測定を行う。これにより、マスク101の各位置までの距離が測定できる。そして、各位置における基板100までの距離とマスク101までの距離に基づいて、基板100とマスク101の密着度を測定することができる。
The
上記の説明では、センサユニット209を用いたアライメント室107における測定について説明したが、同様のセンサユニットを基板搬入室117に設けることにより、基板キャリア212の吸着板への基板100の密着度を測定することもできる。
In the above description, measurement in the
このように、密着度を測定するチャンバ(アライメント室107)とは別の第2チャンバ(成膜室303)で蒸着が行われる場合であっても、本発明は適用可能である。 Thus, the present invention is applicable even when vapor deposition is performed in the second chamber (film formation chamber 303) separate from the chamber (alignment chamber 107) for measuring the degree of adhesion.
(変形例)
図13(b)は、センサユニット209の変形例を示す。本変形例においては、センサユニット209は一つの距離センサ236を備えている。距離測定時には、センサユニット自体が駆動機構によって第1方向(Y方向)にスキャンされる(SCAN1)とともに、距離センサ236が第1方向と交差する第2方向(X方向)にスキャンされる(SCAN2)。これにより、距離センサ236が測定対象の各位置までの距離を測定できる。
(Modification)
FIG. 13(b) shows a modification of the
図13(c)は、センサユニット209の別の変形例を示す。本変形例においても、センサユニット209は一つの距離センサ236を備えている。さらにセンサユニット209は、距離センサ236を平面内における各位置に移動させる移動機構213を備えている。移動機構213としては例えば、図示したような多関節アームが好適である。かかる構成によっても、距離センサ236が測定対象の各位置までの距離を測定できる。
FIG. 13(c) shows another modification of the
[実施例4]
本発明に係る、吸着板と基板の密着度の測定や、基板とマスクの密着度の測定は、基板に実際に成膜を行う工程中に行われてもよいが、成膜装置の設置時や定期点検時などのメンテナンスモードにおいて行われてもよい。密着度測定を実際の成膜工程中に行う場合は、成膜の不具合を早期に検知できる。
[Example 4]
The measurement of the degree of adhesion between the suction plate and the substrate and the measurement of the degree of adhesion between the substrate and the mask according to the present invention may be performed during the process of actually forming a film on the substrate. It may be performed in a maintenance mode such as at the time of periodic inspection. When the degree of adhesion is measured during the actual film formation process, defects in the film formation can be detected early.
一方、密着度測定をメンテナンスモードにおいて行う場合、密着度測定時のみ距離センサ236を配置してもよい。例えば実施例1、2の場合は、メンテナンスモードでは蒸発源208に距離センサ236を設置して測定を行い、実際の成膜工程では外すようにしてもよい。あるいは、メンテナンスモードでは成膜ユニットを取り外して、距離センサ236を含むセンサユニットを取り付けて測定を行ってもよい。また実施例3の場合、メンテ
ナンスモードではアライメント室107にセンサユニット209を設置して測定を行い、実際の成膜工程では外すようにしてもよい。これにより、実際の成膜肯定中の成膜室やアライメント室内の構成を簡略化し、不具合を抑制できる。
On the other hand, when the degree of adhesion is measured in the maintenance mode, the
<電子デバイスの製造方法>
次に、本実施例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表示装置の構成を示し、有機EL表示装置の製造方法を例示する。
<Method for manufacturing electronic device>
Next, an example of an electronic device manufacturing method using the film forming apparatus of this embodiment will be described. Hereinafter, the configuration of an organic EL display device will be shown as an example of an electronic device, and a method for manufacturing the organic EL display device will be exemplified.
まず、製造する有機EL表示装置について説明する。図14(a)は有機EL表示装置60の全体図、図14(b)は1画素の断面構造を表している。 First, the organic EL display device to be manufactured will be described. FIG. 14(a) is an overall view of the organic EL display device 60, and FIG. 14(b) shows a cross-sectional structure of one pixel.
図14(a)に示すように、有機EL表示装置50の表示領域51には、発光素子を複数備える画素52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51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。本実施例に係る有機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52R、第2発光素子52G、第3発光素子52Bの組み合わせにより画素52が構成されている。画素52は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組み合わ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。
As shown in FIG. 14A, in a
図14(b)は、図14(a)のA-B線における部分断面模式図である。画素52は、複数の発光素子からなり、各発光素子は、基板53上に、第1電極(陽極)54と、正孔輸送層55と、発光層56R、56G、56Bのいずれかと、電子輸送層57と、第2電極
(陰極)58と、を有している。これらのうち、正孔輸送層55、発光層56R、56G、56B、電子輸送層57が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層56Rは赤色を発する有機EL層、発光層56Gは緑色を発する有機EL層、発光層56Bは青色を発する有機EL層である。発光層56R、56G、56B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54は、発光素子毎に分離して形成されている。正孔輸送層55と電子輸送層57と第2電極58は、複数の発光素子52R、52G、52Bで共通に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54と第2電極58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54間に絶縁層59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40が設けられている。
FIG. 14(b) is a schematic partial cross-sectional view taken along line AB in FIG. 14(a). The
図14(b)では正孔輸送層55や電子輸送層57は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備える複数の層で形成されてもよい。また、第1電極54と正孔輸送層55との間には第1電極54から正孔輸送層55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58と電子輸送層57の間にも電子注入層が形成することもできる。
Although the
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)及び第1電極54が形成された基板53を準備する。
Next, an example of a method for manufacturing an organic EL display device will be specifically described.
First, a
第1電極54が形成された基板53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54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59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。
An acrylic resin is formed by spin coating on the
絶縁層59がパターニングされた基板53を第1の有機材料成膜装置に搬入し、基板支持台及び静電チャックにて基板を保持し、正孔輸送層55を、表示領域の第1電極54の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層55は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層55は表示領域51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。
A
次に、正孔輸送層55までが形成された基板53を第2の有機材料成膜装置に搬入し、基板支持台及び静電チャックで保持する。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53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56Rを成膜する。
Next, the
発光層56Rの成膜と同様に、第3の有機材料成膜装置により緑色を発する発光層56Gを成膜し、さらに第4の有機材料成膜装置により青色を発する発光層56Bを成膜する。発光層56R、56G、56Bの成膜が完了した後、第5の成膜装置により表示領域51の全体に電子輸送層57を成膜する。電子輸送層57は、3色の発光層56R、56G、56Bに共通の層として形成される。
Similar to the deposition of the
電子輸送層57まで形成された基板を金属性蒸着材料成膜装置で移動させて第2電極58を成膜する。
The substrate on which the
その後プラズマCVD装置に移動して保護層40を成膜して、有機EL表示装置50が完成する。
After that, the substrate is moved to a plasma CVD apparatus to deposit the
絶縁層59がパターニングされた基板53を成膜装置に搬入してから保護層40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、本実施例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。
If the
上記の実施例は本発明の一例を示したものであるが、本発明は上記の実施例の構成に限定されないし、その技術思想の範囲内で適切に変形してもよい。 Although the above embodiment shows an example of the present invention, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and may be appropriately modified within the scope of the technical idea.
2:アライメント装置、3:真空チャンバ、14:制御装置、15:吸着板、100:基板、101:マスク、204:移動機構、236:距離センサ 2: Alignment device, 3: Vacuum chamber, 14: Control device, 15: Suction plate, 100: Substrate, 101: Mask, 204: Moving mechanism, 236: Distance sensor
Claims (8)
前記チャンバの内部に設けられ、基板を吸着するための吸着板と、
鉛直方向において前記吸着板の下に配置され、前記基板の前記吸着板への吸着の度合いを検知する検知手段と、
前記検知手段を、前記基板の被成膜面に沿った第1方向に移動させる移動手段と、を備える
ことを特徴とする成膜装置。 a chamber holding a vacuum inside;
a suction plate provided inside the chamber for suctioning the substrate;
a detection means arranged below the suction plate in the vertical direction for detecting the degree of suction of the substrate to the suction plate;
and moving means for moving the detection means in a first direction along the film formation surface of the substrate.
前記吸着板に吸着された前記基板とマスクとのアライメントを行うアライメント手段と、をさらに備え、
前記検知手段は、前記基板及び前記マスクの前記吸着板への吸着の度合いを検知する
ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。 a mask support means provided inside the chamber for supporting a mask;
Alignment means for aligning the substrate and the mask adsorbed by the adsorption plate,
2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein said detection means detects a degree of adsorption of said substrate and said mask to said adsorption plate.
前記チャンバの内部に設けられ、基板を吸着するための吸着板と、
前記チャンバの内部に設けられ、マスクを支持するマスク支持手段と、
前記吸着板に吸着された前記基板と前記マスクとのアライメントを行うアライメント手段と、
前記吸着板の鉛直方向の下側に配置され、前記基板への前記マスクの密着の度合いを検知する検知手段と、
前記検知手段を、前記基板の被成膜面に沿った第1方向に移動させる移動手段と、を備える
ことを特徴とする成膜装置。 a chamber holding a vacuum inside;
a suction plate provided inside the chamber for suctioning a substrate;
a mask support means provided inside the chamber for supporting a mask;
alignment means for aligning the substrate and the mask, which are adsorbed by the adsorption plate;
detection means arranged below the suction plate in the vertical direction and detecting the degree of close contact of the mask to the substrate;
and moving means for moving the detection means in a first direction along the film formation surface of the substrate.
前記検知手段は、前記蒸発源に設けられ、
前記移動手段は、前記蒸発源を前記第1方向に移動することによって、前記検知手段を移動させる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の成膜装置。 further comprising an evaporation source provided inside the chamber for emitting a vapor deposition material onto the substrate;
The detection means is provided in the evaporation source,
4. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the moving means moves the detection means by moving the evaporation source in the first direction.
ことを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。 5. The film forming apparatus according to claim 4, wherein said detection means is fixed to said evaporation source.
ことを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。 A second moving means is provided for moving the detection means relative to the evaporation source in a second direction along the film formation surface and intersecting the first direction. The film forming apparatus according to claim 4.
前記第2チャンバに設けられ、前記基板へ蒸着材料を放出する蒸発源と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の成膜装置。 a second chamber separate from the chamber;
4. The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an evaporation source provided in said second chamber for emitting a vapor deposition material onto said substrate.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の成膜装置。 8. The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the detection means includes a distance measuring sensor using a laser.
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