JP2023180361A - アライメント装置、成膜装置、及びアライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメントの際の基板とマスクとの接触と隔離の回数を減らすことのできるアライメント装置、成膜装置、及びアライメント方法を提供する。【解決手段】制御部６００は、基板ＳとマスクＭを離隔させた状態で、位置調整機構３００によって第１の位置調整を行わせ、第１の位置調整後に、基板ＳとマスクＭを離隔させた状態で、位置調整機構３００によって、第１の位置調整よりも高精度な第２の位置調整を行わせ、第２の位置調整後に、基板ＳとマスクＭを離隔させた状態で、位置調整機構３００によって、移動機構２００による基板ＳとマスクＭとの接触動作の開始から完了までに発生し得る位置ずれ量の推定値に相当する分を相殺させるための第３の位置調整を行わせ、第３の位置調整後に、移動機構２００によって基板ＳとマスクＭとを接触させることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、アライメント装置、成膜装置、及びアライメント方法に関する。

成膜装置においては、基板への成膜精度を高めるために、成膜を行う際の基板とマスクの位置決め精度が重要である。基板とマスクとの相対位置を調整するアライメント方法としては、基板とマスクにそれぞれアライメントマークを設けて、カメラでアライメントマークを撮影し、撮影画像に基づいて、基板とマスクとの相対位置を調整する方式が一般的である。そして、基板とマスクとを離隔した状態で大まかに相対位置の調整を行った後に、基板とマスクとを接触させた状態で位置ずれ量を測定して、より高精度に相対位置の調整を行う技術が知られている。この技術においては、高精度に位置調整する際に、基板とマスクとを接触させた状態で、位置ずれ量が所望の範囲に入っていないと、基板とマスクとを隔離させて位置調整を行って、再び基板とマスクとを接触させて、位置ずれ量が所望の範囲に収まるまで同様の動作が繰り返される。基板とマスクとの接触と隔離が何度も繰り返されると、アライメントに要する時間が長くなるだけでなく、基板とマスクとの接触時に発生し得るダストの量が多くなり、成膜の品質に悪影響が生じるおそれがある。

国際公開第２０１７／２２２００９号

本発明の目的は、アライメントの際の基板とマスクとの接触と隔離の回数を減らすことのできるアライメント装置、成膜装置、及びアライメント方法を提供することにある。

本発明の一側面に係るアライメント装置は、
基板とマスクとのアライメントを行うアライメント装置であって、
前記基板及び前記マスクのうちの少なくとも一方を第１の方向に移動させ、前記基板と前記マスクとを近接または離隔させる移動機構と、
前記基板及び前記マスクのうちの少なくとも一方を、前記第１の方向と交差する第２の方向、及び、前記第１の方向および前記第２の方向と交差する第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させて、前記基板と前記マスクとの間の相対位置を調整する位置調整機構と、
前記移動機構および前記位置調整機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構によって第１の位置調整を行わせ、
前記第１の位置調整後に、前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構によって、前記第１の位置調整よりも高精度な第２の位置調整を行わせ、
前記第２の位置調整後に、前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構によって、前記移動機構による前記基板と前記マスクとの接触動作の開始から完了までに発生し得る位置ずれ量の推定値に相当する分を相殺させるための第３の位置調整を行わせ、
前記第３の位置調整後に、前記移動機構によって前記基板と前記マスクとを接触させる
ことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、アライメントの際の基板とマスクとの接触と隔離の回数を減らすことができる。

実施例に係る成膜装置の模式的断面図である。 基板とマスクとのアライメントを行う際の説明図である。 実施例に係るアライメント工程図である。 実施例に係るアライメント工程のフローチャートである。 実施例に係る推定値を更新する際のフローチャートである。 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例を説明する。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、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明において、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限り、本発明の範囲をこれに限定しようとする趣旨ではない。

本発明は、基板に対する高精度の位置調整を行うための技術に関するものである。本発明は、基板の表面に真空蒸着やスパッタリング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、成膜材料としても、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。その中でも有機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のさらなる向上、及び基板とマスクのアライメント工程に要する時間のさらなる短縮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。

（実施例）
図１～図５を参照して、本発明の実施例に係るアライメント装置、成膜装置、及びアライメント方法について説明する。

＜成膜装置＞
図１は、本実施例に係る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。なお、Ｚ方向は「第１の方向」に相当し、Ｘ方向は「第１の方向と交差する第２の方向」に相当し、Ｙ方向は「第１の方向および第２の方向と交差する第３の方向」に相当する。

本実施例に係る成膜装置１０においては、基板ＳとマスクＭとのアライメントを行うアライメント装置としての機能を備えている。この成膜装置１０は、真空チャンバ１００を有する。真空チャンバ１００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。また、成膜装置１０は、基板Ｓを第１の方向（Ｚ方向）に移動させ、基板ＳとマスクＭとを近接または離隔させる移動機構２００を備えている。更に、成膜装
置１０は、基板Ｓを、第２の方向（Ｘ方向）及び第３の方向（Ｙ方向）のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させて、基板ＳとマスクＭとの間の相対位置を調整する位置調整機構３００を備えている。なお、本実施例に係る位置調整機構３００は、基板Ｓを第２の方向に直線的に移動させる機能と、基板Ｓを第３の方向に直線的に移動させる機能の他に、基板Ｓをθ方向に回転させる機能も備えている。

真空チャンバ１００には、マスクＭを支持する支持部材１１０が設けられている。マスクＭは、基板Ｓ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、この支持部材１１０に支持される。また、真空チャンバ１００の内部には、蒸発源４００が配されている。蒸発源４００は、蒸着材料を収容する容器（ルツボ）、容器を加熱するヒータ、蒸着材料が放出されることを停止するためのシャッタ、シャッタなど各種部材を駆動するための駆動機構、成膜される膜の厚みを認識するための蒸発レートモニタなどから構成される（いずれも不図示）。なお、本実施例では成膜手段としての成膜源として蒸発源４００を用いる蒸着装置について説明するが、本発明においては、これに限定はされず、成膜源としてスパッタリングターゲットを用いるスパッタリング装置にも適用可能である。

移動機構２００は、基板Ｓを第１の移動方向に往復移動させるアクチュエータである。本実施例においては、基板Ｓは基板キャリアＣにより保持されている。基板キャリアＣとしては、例えば、複数の吸着部材を有し、これらの吸着部材によって基板Ｓを吸着することにより基板Ｓを保持する構成を採用することができる。なお、本実施例においては、基板キャリアＣに基板Ｓが保持された状態で、基板ＳとマスクＭとをアライメントする構成が採用される場合について示す。ただし、本発明においては、基板キャリアを用いない構成が採用され、基板単体を支持した状態で、基板とマスクをアライメントする装置にも適用できる。

移動機構２００は、モーターなどの駆動源２１０と、駆動源２１０によって正逆回転可能に構成されるネジ軸２２０と、ネジ軸２２０の正逆回転に伴って第１の移動方向に往復移動する支持板２３０とを備えている。支持板２３０には、ネジ軸２２０が挿通される挿通孔の部分にナットと複数のボール（いずれも不図示）が設けられている。また、支持板２３０には、複数の支持軸２４０が固定されている。更に、支持軸２４０には、基板Ｓを保持する基板キャリアＣを保持する保持部材２５０が固定されている。

以上のように構成される移動機構２００によれば、駆動源２１０によりネジ軸２２０が正逆回転すると、支持板２３０と共に保持部材２５０が第１の移動方向に往復移動するため、基板Ｓも第１の移動方向に往復移動する。このように、本実施例に係る移動機構２００においては、基板Ｓを第１の移動方向に往復移動させるアクチュエータとして、ボールネジ機構を採用する場合を示した。しかしながら、基板Ｓを第１の移動方向に往復移動させるアクチュエータとしては、ボールネジ機構に限らず、モータとリニアガイドを用いた機構やラックアンドピニオン機構など、各種公知技術を採用し得る。

位置調整機構３００は、移動機構２００を支持する支持構造部３１０と、支持構造部３１０を第２の方向（Ｘ方向）及び第３の方向（Ｙ方向）のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させるアクチュエータ３２０とを備えている。なお、上述の移動機構２００における支持板２３０には、支持構造部３１０の移動を妨げないように複数の貫通孔２３１が設けられている。

アクチュエータ３２０は、支持構造部３１０を、第２の方向に移動させるアクチュエータ機能と、第３の方向に移動させるアクチュエータ機能と、θ方向に回転させるアクチュエータ機能とを備える構成である。これらのアクチュエータについては、ボールネジ機構
、モータとリニアガイドを用いた機構、及びラックアンドピニオン機構など、各種公知技術を採用し得る。なお、θ方向に支持構造部３１０を回転させるアクチュエータについては、第２の方向に支持構造部３１０移動させるアクチュエータ、及び第３の方向に支持構造部３１０を移動させるアクチュエータとは別に設けることができる。ただし、第２の方向に支持構造部３１０移動させるアクチュエータ、及び第３の方向に支持構造部３１０を移動させるアクチュエータの制御によって、支持構造部３１０をθ方向に回転させることもできる。

以上のように構成される位置調整機構３００によれば、アクチュエータ３２０によって、支持構造部３１０を第２の方向及び第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させることができる。これに伴って、支持構造部３１０に支持される移動機構２００と共に、基板Ｓも第２の方向及び第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動する。

そして、真空チャンバ１００の上部（外側）には、基板ＳとマスクＭとのアライメントを行うために、基板Ｓ及びマスクＭの位置を測定する複数のカメラ５００が設けられている。カメラ５００は、真空チャンバ１００に設けられた窓を通して、基板ＳとマスクＭを撮影するように構成されている。

また、成膜装置１０は制御部６００を備えている。この制御部６００は、移動機構２００及び位置調整機構３００による基板Ｓの位置を移動させる制御、蒸発源４００による成膜制御、及びカメラ５００の撮影制御など、各種制御を行う。この制御部６００は、例えば、プロセッサー、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６００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（コンピュータプログラム）をプロセッサーが実行することにより実現される。なお、メモリやストレージは、各種データを記憶する記憶手段に相当する。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６００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。

＜アライメント＞
図２～図５を参照して、本実施例に係る基板ＳとマスクＭとのアライメントについて説明する。図２は基板ＳとマスクＭとのアライメントを行う際の説明図であり、アライメント時において、基板ＳとマスクＭとの位置関係を、図１中、上方から見た図に相当し、基板ＳとマスクＭ以外の構成は省略している。基板ＳとマスクＭには、それぞれ複数のアライメントマークＳ１，Ｍ１が設けられている。基板Ｓの素材がガラスのように透明の部材により構成される場合には、アライメントマークＳ１は基板Ｓ上に描けばよいが、透明の部材ではない場合には、切込みなどによりアライメントマークＳ１が設けられる。図２に示す例では、アライメントマークＳ１は円形であり、アライメントマークＭ１は十字形状である。各々の箇所に設けられたアライメントマークＳ１の中心とアライメントマークＭ１の中心が一致すると、基板ＳとマスクＭが所望の配置関係に位置決めされることになる。アライメントマークＳ１の中心とアライメントマークＭ１の中心との位置ずれ量ｄがゼロに近づくように、アライメントが行われる。

本実施例においては、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ラフアライメントと、高精度に位置合わせを行うファインアライメントがなされるように構成されている。本実施例では、略矩形の基板Ｓ及びマスクＭにおいて、各辺の中央のアライメントマークＳ１，Ｍ１を用いてラフアライメントが行われ、４つの角部付近のアライメントマークＳ１，Ｍ１を用いてファインアライメントが行われる。

ラフアライメントにおいては、低解像だが広視野のカメラ５００が用いられ、ファインアライメントにおいては、狭視野だが高解像のカメラ５００が用いられる。図２中、点線５１０はラフアライメントにおいて用いるカメラ５００の視野を示し、点線５２０はファインアライメントにおいて用いるカメラ５００の視野を示している。

＜＜アライメント工程＞＞
図３及び図４を参照して、本実施例に係るアライメント工程について説明する。図３は本実施例に係るアライメント工程図であり、基板キャリアＣに保持された基板ＳとマスクＭとをＹ方向に見た位置関係をアライメント工程の工程順に示している。図４は本実施例に係るアライメント工程のフローチャートである。

アライメント工程が開始されると（ステップＳＳ）、制御部６００は、基板ＳとマスクＭを離隔させた状態で、位置調整機構３００によって第１の位置調整を行うように制御する（ステップＳ１１）。このとき、移動機構２００によって、基板ＳとマスクＭとの第１の方向の間隔が予め定められた間隔が保たれた状態で、位置調整機構３００によって、基板Ｓを移動させることで第１の位置調整が行われる（第１の工程）。

この第１の位置調整は、上記のラフアライメントに相当する。例えば、アライメントマークＳ１の中心とアライメントマークＭ１の中心との位置ずれ量ｄが、いずれも５０μｍ以内となるように、基板Ｓを移動させる制御が行われる。なお、制御部６００は、まず、移動機構２００によって、基板ＳとマスクＭとの第１の方向の間隔が予め定められた間隔となるように、これらを移動させる。そして、その際にカメラ５００により撮影された画像に基づいて、制御部６００は、基板Ｓを移動させる量を算出し、位置調整機構３００により基板Ｓを移動させる。その後、再度、カメラ５００により撮影し、上記の位置ずれ量ｄが５０μｍ以内となるまで同様の手順を繰り返しても良いし、１度移動させたら上記の位置ずれ量ｄが５０μｍ以内になったか否かの判定は行わないようにしてもよい。図３（ａ）は第１の位置調整後の状態を示している。

第１の位置調整後に、制御部６００は、基板ＳとマスクＭを離隔させた状態で、位置調整機構３００によって、第１の位置調整よりも高精度な第２の位置調整を行うように制御する（ステップＳ１２）。このとき、移動機構２００によって、基板ＳとマスクＭとの第１の方向の間隔が予め定められた間隔が保たれた状態で、位置調整機構３００によって、基板Ｓを移動させることで第２の位置調整が行われる（第２の工程）。なお、第１の位置調整後、移動機構２００による基板Ｓを移動させる動作を行わずに、基板ＳとマスクＭとの第１の方向の間隔が第１の位置調整時と同一の間隔となるようにしてもよい。ただし、第２の位置調整時においては、基板ＳとマスクＭとの第１の方向の間隔が第１の位置調整時の間隔よりも狭くすると、より好適である。なお、第１の位置調整と第２の位置調整との間においては、基板ＳとマスクＭは接触させない。

この第２の位置調整は、上記のファインアライメントに相当する。例えば、アライメントマークＳ１の中心とアライメントマークＭ１の中心との位置ずれ量ｄが、いずれも１５μｍ以内となるように、基板Ｓを移動させる制御が行われる。なお、制御部６００は、第１の位置調整後においてカメラ５００により撮影された画像に基づいて、基板Ｓを移動させる量を算出し、位置調整機構３００により基板Ｓを移動させる。その後、再度、カメラ５００により撮影し、上記の位置ずれ量ｄが１５μｍ以内となるまで同様の手順を繰り返すのが望ましい。ただし、１度移動させたら上記の位置ずれ量ｄが１５μｍ以内になったか否かの判定は行わないようにしてもよい。図３（ｂ）は第２の位置調整後の状態を示している。

第２の位置調整後に、制御部６００は、基板ＳとマスクＭを離隔させた状態で、位置調整機構３００によって、移動機構２００による基板ＳとマスクＭとの接触動作の開始から完了までに発生し得る位置ずれ量の推定値に相当する分を相殺させるための第３の位置調整を行うように制御する（ステップＳ１３）。この場合、第２の位置調整後、移動機構２００による基板Ｓを移動させる動作を行わずに、基板Ｓを図３（ｃ）の矢印Ｏに示すように、基板Ｓを上記の位置ずれ量の推定値分を相殺させるように移動させればよい（第３の工程）。位置ずれの推定値に関しては、後に詳細に説明する。

第３の位置調整後に、制御部６００は、移動機構２００によって基板ＳとマスクＭとを接触させる接触動作を行わせるように制御する（ステップＳ１４）。この制御によって、基板Ｓが図３中下方に移動し、基板ＳとマスクＭが接触した状態となる（第４の工程）。すなわち、接触動作とは、第３の位置調整後に移動機構２００によって基板ＳとマスクＭとの相対移動が開始されてからカメラ５００による撮影が行われる基板ＳとマスクＭとが接触した状態となるまで相対移動が完了するまでの動作である。図３（ｄ）は基板ＳとマスクＭが接触した状態を示している。

基板ＳとマスクＭとの接触動作が完了した後に、カメラ５００による撮影が行われ、制御部６００は、基板ＳとマスクＭとの位置ずれ量ｄが所定量（例えば、２５μｍ）以内であるか否かの判定を行う（ステップＳ１５）。

この位置ずれ量ｄが所定量を超えていた場合には、制御部６００は、位置調整機構３００によって、第１の位置調整よりも高精度な第４の位置調整を行うように制御する（ステップＳ１６）。なお、第４の位置調整を行う場合には、移動機構２００によって、基板ＳをマスクＭから少し隔離させた状態で行うのが望ましい。第４の位置調整は、上記のファインアライメントに相当する。これにより、アライメントマークＳ１の中心とアライメントマークＭ１の中心との位置ずれ量ｄがいずれも上記の所定量（２５μｍ）以内となるように、基板Ｓを移動させる制御が行われる（第５の工程）。

なお、制御部６００は、上記の位置ずれ量ｄに基づいて、基板Ｓを移動させる量を算出し、位置調整機構３００により基板Ｓを移動させる。その後、再度、移動機構２００により基板ＳとマスクＭを接触させた後にカメラ５００により撮影し、上記の位置ずれ量ｄが上記の所定量（２５μｍ）以内となるまで同様の手順が繰り返される。位置ずれ量ｄが上記の所定量以内になったら、アライメント工程が終了する（ＳＥ）。図３（ｅ）はアライメントが終了した状態を示している。

第２の位置調整の際のファインアライメントと、第４の位置調整の際のファインアライメントに用いるアライメントマーク及びカメラ５００については、本実施例では、共通のものを用いているが、それぞれ別のものを用いても構わない。

＜＜推定値＞＞
第３の位置調整において、移動機構２００による基板ＳとマスクＭとの接触動作の開始から完了までに発生し得る位置ずれ量を推定することで、この位置ずれ量を相殺するために、これらを接触させる前に予め基板Ｓを移動させる量（推定値）について説明する。

推定値は、第２の位置調整の時点（図３（ｂ）の状態）と第３の位置調整後に基板ＳとマスクＭとが接触した時点（図３（ｄ）の状態）との第１の方向に垂直な面に平行な方向（例えば、図３中、左右方向）の基板ＳとマスクＭとの位置ずれ量に対して、基板ＳとマスクＭとの接触時に発生する位置ずれ予測量が加味された量である。

すなわち、本実施例においては、第２の位置調整の時点から第３の位置調整後に基板Ｓ
とマスクＭが接触する時点までにおいて、移動機構２００により基板Ｓを移動させる際に発生し得る位置ずれ量と、マスクＭに基板Ｓを接触させる際に発生し得る位置ずれ量とを考慮して、上記の推定値を定めている。前者は移動機構２００における機械的な誤差を起因とする位置ずれ量であり、後者はマスクＭに対して基板Ｓが滑ることなどを起因とする位置ずれ量である。

上記の推定値は、使用するマスクＭごとに制御部６００の記憶手段に記憶されている。第３の位置調整においては、制御部６００は記憶手段に記憶された各マスクＭに対応する推定値を用いる。

制御部６００は、基板ＳとマスクＭとのアライメントを行う度に、推定値を計算し、得られた結果が閾値以下の場合には推定値を更新して記憶手段に記憶させ、得られた結果が閾値を超えていた場合には推定値を更新しないように制御する。この推定値の更新に関して、図５に示すフローチャートを用いて説明する。

第２の位置調整工程（上記のステップＳ１２）の開始により、推定値を更新する工程も開始される（ステップＳＳ）。この工程が開始されると、制御部６００は、使用されているマスクＭに付与されているマスクＩＤを読み取る。これにより、使用するマスクＭが新規か否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、マスクＩＤが記憶手段に記憶されていなければ、新規のマスクＭであると判定する。

使用するマスクＭが新規ではない場合には、上記の通り、マスクＭに対応する推定値が記憶手段に記憶されているので、制御部６００は記憶手段から使用するマスクＭに対応する推定値を読み込む（ステップＳ２２）。使用するマスクＭが新規な場合には、記憶手段に予め記憶されている設定データを読み込む（ステップＳ２３）。この設定データの設定の仕方については、後述する。

ステップＳ２２またはステップＳ２３の後に、制御部６００は、第２の位置調整命令を発信し（ステップＳ２４）、上記の第２の位置調整が行われる（図３（ｂ）参照）。その後、ステップＳ２２で読み込んだ推定値、または、ステップＳ２３で読み込んだ設定データを推定値として、制御部６００は、第３の位置調整命令を発信する（ステップＳ２５）。これにより、基板Ｓは、ステップＳ２２で読み込んだ推定値分、または、ステップＳ２３で読み込んだ設定データ（推定値）分を相殺するように移動する（図３（ｃ）参照）。

その後、制御部６００は、基板ＳとマスクＭとの接触動作命令を発信し（ステップＳ２６）、基板ＳとマスクＭは接触する（図３（ｄ）参照）。そして、制御部６００は、基板ＳとマスクＳが接触した状態において、位置ずれ量を計測し（ステップＳ２７）、推定値の計算を行う（ステップＳ２８）。

推定値は、上記の通り、第２の位置調整の時点と第３の位置調整後に基板ＳとマスクＭとが接触した時点との第１の方向に垂直な面に平行な方向の基板ＳとマスクＭとの位置ずれ量に対して、基板ＳとマスクＭとの接触時に発生する位置ずれ予測量が加味された量である。なお、「第２の位置調整の時点と第３の位置調整後に基板ＳとマスクＭとが接触した時点との第１の方向に垂直な面に平行な方向の基板ＳとマスクＭとの位置ずれ量」は、図３（ｂ）に示す状態と、図３（ｄ）に示す状態とを比較して、図中、例えば左右方向の基板Ｓの位置ずれ量に相当する。また、「基板ＳとマスクＭとの接触時に発生する位置ずれ予測量」は、実験測や経験則に基づいて得られる値であり、マスクＭの種類などに応じて、設定することができる。

推定値の計算が行われた後に、制御部６００は、計算結果の値が、予め定めた閾値（例
えば、３００μｍ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。計算結果の値が閾値以下ではない場合には、制御部６００は、推定値の更新は行わずに処理を終了する（ステップＳＥ）。これに対し、計算結果の値が閾値以下の場合には、制御部６００は、推定値のデータを更新して、更新した値を新たな推定値として記憶部に記憶させる（ステップＳ３０）。

ここで、更新する値については、計算された結果が閾値以下の場合には計算結果の値を新たな推定値として記憶手段に記憶させることができる。また、計算された結果が閾値以下の場合には、計算された結果と過去の複数回の計算結果の平均値を新たな推定値として記憶手段に記憶させることもできる。例えば、今回の計算結果と、直前までの３回分の計算結果との合計４回分の計算結果の平均値を新たな推定値として記憶手段に記憶させることができる。

以上のように、基板ＳとマスクＭとのアライメントを行う度に、推定値を適宜更新することによって、推定値の精度は高まっていく。

次に、新規のマスクＭが用いられる場合に推定値として利用する設定データについて説明する。この設定データについては、使用するマスクＭの種類自体が新規の場合には、実験測などにより得られる初期値を設定データとして記憶手段に記憶させておくとよい。これにより、第３の位置調整において、マスクＭが新規の場合には、制御部６００は記憶手段に記憶された初期値を推定値として用いることができる。

これに対して、使用するマスクＭ自体が新規であっても、同種類のマスクＭの使用実績がある場合には、同種類のマスクＭにおける推定値の平均値を設定データとして用いるのが望ましい。この場合、記憶手段には、同一種類の複数のマスクＭにおける推定値の平均値を記憶しておく。そして、第３の位置調整において、マスクＭが新規の場合には、制御部６００は、その平均値を推定値として用いることができる。そこで、上記のステップＳ３０が終了した後に、使用したマスクＭと同一種類のマスクＭにおける推定値の平均値を、今回の計算結果を加味して計算し直して、設定データ（同一種対のマスクの推定値の平均値）を更新して記憶手段に記憶させ（ステップＳ３１）、推定値の更新フローが終了する（ステップＳＥ）。

＜電子デバイスの製造方法＞
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表示装置の構成を示し、有機ＥＬ表示装置の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６（ａ）は有機ＥＬ表示装置８００の全体図、図６（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図６（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置８００の表示領域８０１には、発光素子を複数備える画素８０２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８０１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８０２Ｒ、第２発光素子８０２Ｇ、第３発光素子８０２Ｂの組み合わせにより画素８０２が構成されている。画素８０２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。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素８０２は、複数の発光素子からなり、各発光素子は、基板８０３上に、第１電極（陽極）８０４と、正孔輸送層８０５と、発光層８０６Ｒ、８０６Ｇ、８０６Ｂのいずれかと、電子輸送層８０７と、第２電極（陰極）８０８と、を有している。これらのうち、正孔輸送層８０５、発光層８０６Ｒ、８０６Ｇ、８０６Ｂ、電子輸送層８０７が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層８０６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層８０６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層８０６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層８０６Ｒ、８０６Ｇ、８０６Ｂ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８０４は、発光素子毎に分離して形成されている。正孔輸送層８０５と電子輸送層８０７と第２電極８０８は、複数の発光素子８０２Ｒ、８０２Ｇ、８０２Ｂ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８０４と第２電極８０８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８０４間に絶縁層８０９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８１０が設けられている。

図６（ｂ）では正孔輸送層８０５や電子輸送層８０７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８０４と正孔輸送層８０５との間には第１電極８０４から正孔輸送層８０５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８０８と電子輸送層８０７の間にも電子注入層が形成することもできる。

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）及び第１電極８０４が形成された基板（マザーガラス）８０３を準備する。

第１電極８０４が形成された基板８０３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８０４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８０９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８０９がパターニングされた基板８０３を吸着部材が配置された基板キャリアに載置する。吸着部材によって、基板８０３は保持される。第１の有機材料成膜装置に搬入し、反転後、正孔輸送層８０５を、表示領域の第１電極８０４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層８０５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層８０５は表示領域８０１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８０５までが形成された基板８０３を第２の有機材料成膜装置に搬入する。その後、上記実施例で示したように、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８０３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８０６Ｒを成膜する。

発光層８０６Ｒ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８０６Ｇ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８０６Ｂを成膜する。発光層８０６Ｒ、８０６Ｇ、８０６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域８０１の全体に電子輸送層８０７を成膜する。電子輸送層８０７は、３色の発光層８０６Ｒ、８０６Ｇ、８０６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層８０７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８０８を成膜する。

その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層８１０を成膜して、基板８０３への成膜工程を完了する。反転後、吸着部材を基板８０３から剥離することで、基板キャリアから基板８０３を分離する。その後、裁断を経て有機ＥＬ表示装置８００が完成する。

絶縁層８０９がパターニングされた基板８０３を成膜装置に搬入してから保護層８１０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。

＜本実施例に係るアライメント装置、成膜装置、及びアライメント方法の優れた点＞
本実施例においては、第２の位置調整と第３の位置調整を行った後に、基板ＳをマスクＭに接触させる構成を採用することで、基板ＳをマスクＭに接触した直後における位置ずれ量を短くすることができる。なお、従来のようにラフアライメントを行った後に、基板とマスクを接触させた後にファインアライメントを繰り返す場合には、最初に基板とマスクを接触させた後に、おおよそ３回程度ファインアライメント動作を繰り返す必要があった。これに対し、本実施例においては、最初に基板とマスクを接触させた際に、これらの位置ずれ量が所望の範囲内に入る確率を９０％程度にすることができた。従って、アライメント工程において、９０％程度は、上記の第４の位置調整を一度も行う必要がなく、基板とマスクとの接触動作を一度だけで済むようにすることができた。なお、最初に基板とマスクを接触させた際に、これらの位置ずれ量が所望の範囲内に入らない場合でも、第４の位置調整の回数は少なくて済むことは言うまでもない。

以上のように、本実施例によれば、アライメントの際の基板とマスクとの接触と隔離の回数を減らすことができる。これにより、アライメントに要する時間を短くすることができ、かつ、基板とマスクとの接触時に発生し得るダストの量を減らすことができる。

（その他）
上記実施例においては、移動機構２００によって、基板Ｓを第１の移動方向に移動させることで、基板ＳとマスクＭとを近接または離隔させる構成を採用する場合を示した。しかしながら、基板Ｓを固定させて、マスクＭを第１の移動方向に移動させることで、基板ＳとマスクＭとを近接または離隔させる移動機構を採用することもできる。また、基板ＳとマスクＭの両者を第１の移動方向に移動させることで、基板ＳとマスクＭとを近接または離隔させる移動機構を採用することもできる。

また、上記実施例においては、位置調整機構３００によって、基板Ｓを、第２の方向及び第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させて、基板ＳとマスクＭとの間の相対位置を調整する構成を採用する場合を示した。しかしながら、基板Ｓを固定させて、マスクＭを、第２の方向及び第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させて、基板ＳとマスクＭとの間の相対位置を調整する位置調整機構を採用することもできる。また、基板ＳとマスクＭの両者を、第２の方向及び第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させて、基板ＳとマスクＭとの間の相対位置を調整する位置調整機構を採用することもできる。

また、上記実施例においては、成膜源（蒸発源４００）が配される真空チャンバ１００内にアライメントを行うための各種構成（移動機構２００及び位置調整機構３００）が設
けられる場合の構成を示した。

しかしながら、本発明においては、移動機構２００及び位置調整機構３００が備えられ、アライメントを行うためのチャンバと、成膜源が備えられ、成膜処理を施すチャンバとが別々に設けられる成膜装置にも適用可能である。このような構成が採用される場合には、アライメントを行うためのチャンバ内において、移動機構２００及び位置調整機構３００によりアライメントが行われた後に、基板とマスクが一体となって、成膜源が備えられるチャンバ内に搬送されて、基板に対して成膜処理が施される。

１０…成膜装置 １００…真空チャンバ １１０…支持部材 ２００…移動機構 ３００…位置調整機構 ４００…蒸発源 ５００…カメラ ６００…制御部 Ｃ…基板キャリア Ｍ…マスク Ｓ…基板

Claims (12)

1. 基板とマスクとのアライメントを行うアライメント装置であって、
   前記基板及び前記マスクのうちの少なくとも一方を第１の方向に移動させ、前記基板と前記マスクとを近接または離隔させる移動機構と、
   前記基板及び前記マスクのうちの少なくとも一方を、前記第１の方向と交差する第２の方向、及び、前記第１の方向および前記第２の方向と交差する第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させて、前記基板と前記マスクとの間の相対位置を調整する位置調整機構と、
   前記移動機構および前記位置調整機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構によって第１の位置調整を行わせ、
   前記第１の位置調整後に、前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構によって、前記第１の位置調整よりも高精度な第２の位置調整を行わせ、
   前記第２の位置調整後に、前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構によって、前記移動機構による前記基板と前記マスクとの接触動作の開始から完了までに発生し得る位置ずれ量の推定値に相当する分を相殺させるための第３の位置調整を行わせ、
   前記第３の位置調整後に、前記移動機構によって前記基板と前記マスクとを接触させることを特徴とするアライメント装置。
2. 前記第３の位置調整後に前記基板と前記マスクとの接触動作が完了した際の前記基板と前記マスクとの位置ずれ量が所定量を超えていた場合には、前記制御部は、前記位置調整機構によって、前記第１の位置調整よりも高精度な第４の位置調整を行わせることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
3. 前記推定値は、前記第２の位置調整の時点と前記第３の位置調整後に前記基板と前記マスクとが接触した時点との前記第１の方向に垂直な面に平行な方向の前記基板と前記マスクとの位置ずれ量に対して、前記基板と前記マスクとの接触時に発生する位置ずれ予測量が加味された量であることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント装置。
4. 前記推定値は使用する前記マスクごとに記憶手段に記憶されており、前記第３の位置調整においては、前記制御部は前記記憶手段に記憶された各マスクに対応する前記推定値を用いることを特徴とする請求項３に記載のアライメント装置。
5. 前記制御部は、前記基板と前記マスクとのアライメントを行う度に、前記推定値を計算し、得られた結果が閾値以下の場合には前記推定値を更新して前記記憶手段に記憶させ、得られた結果が閾値を超えていた場合には前記推定値を更新しないことを特徴とする請求項４に記載のアライメント装置。
6. 前記制御部は、前記基板と前記マスクとのアライメントを行う度に、前記推定値を計算し、計算された結果が閾値以下の場合には計算結果の値を新たな前記推定値として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項５に記載のアライメント装置。
7. 前記制御部は、前記基板と前記マスクとのアライメントを行う度に、前記推定値を計算し、計算された結果が閾値以下の場合には、計算された結果と過去の複数回の計算結果の平均値を新たな前記推定値として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項５に記載のアライメント装置。
8. 前記記憶手段には前記推定値の初期値が記憶されており、前記第３の位置調整において、前記マスクが新規の場合には、前記制御部は前記記憶手段に記憶された前記初期値を前記推定値として用いることを特徴とする請求項４に記載のアライメント装置。
9. 前記記憶手段には、同一種類の複数の前記マスクにおける前記推定値の平均値が記憶されており、前記第３の位置調整において、前記マスクが新規の場合には、前記制御部は前記平均値を前記推定値として用いることを特徴とする請求項４に記載のアライメント装置。
10. 請求項１または２に記載のアライメント装置と、
    前記アライメント装置によって前記基板と前記マスクが位置決めされた状態で、前記マスクを介して前記基板の表面に薄膜を形成する成膜手段と、
    を備えることを特徴とする成膜装置。
11. 基板とマスクとのアライメントを行うアライメント方法であって、
    前記基板及び前記マスクのうちの少なくとも一方を第１の方向に移動させ、前記基板と前記マスクとを近接または離隔させる移動機構を用いて、前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記基板及び前記マスクのうちの少なくとも一方を、前記第１の方向と交差する第２の方向、及び、前記第１の方向および前記第２の方向と交差する第３の方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に移動させて、前記基板と前記マスクとの間の相対位置を調整する位置調整機構を用いて、第１の位置調整を行う第１の工程と、
    前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構を用いて、前記第１の位置調整よりも高精度な第２の位置調整を行う第２の工程と、
    前記基板と前記マスクを離隔させた状態で、前記位置調整機構を用いて、前記移動機構による前記基板と前記マスクとの接触動作の開始から完了までに発生し得る位置ずれ量の推定値に相当する分を相殺させるための第３の位置調整を行う第３の工程と、
    前記移動機構を用いて、前記基板と前記マスクとを接触させる第４の工程と、
    を有することを特徴とするアライメント方法。
12. 前記第３の工程後に前記基板と前記マスクとの接触動作が完了した際の前記基板と前記マスクとの位置ずれ量が所定量を超えていた場合に、前記位置調整機構を用いて、前記第１の位置調整よりも高精度な第４の位置調整を行う第５の工程を有することを特徴とする請求項１１に記載のアライメント方法。

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