JP5167103B2

JP5167103B2 - 成膜装置

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Publication number: JP5167103B2
Application number: JP2008317969A
Authority: JP
Inventors: 賢治弓場; 信広韮沢
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: JP2010138467A

Description

本発明は、アライメント装置及びアライメント方法並びに有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置に係わり、特に大型の基板のアライメントに好適なアライメント装置及びアライメント方法並びに有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置に関する。

有機ＥＬデバイスを製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着おいて基板とマスクとのアライメントが必要である。年々処理基板の大型化の波が押し寄せ、Ｇ６世代の基板サイズは１５００ｍｍ×１８００ｍｍになる。基板サイズが大型化する当然マスクも大型し、その寸法は２０００ｍｍ×２０００ｍｍ程度にも及ぶ。特に鋼製のマスクを使用すると有機ＥＬデバイスではその重量は３００Ｋｇにもなる。また、大型化によりアライメント精度も厳しくなってきておりその要求は高い。アライメントに関する従来技術としては、下記の特許文献１がある。

特開２００６-３０２８９６号公報

従来は、図９に示すように、蒸着材料がアライメントマークを付着するのを防止するため蒸着側とは反対側に、垂直あるいは斜方から照明する光源とその反射を受光して撮像カメラを配置する所謂反射型光学系を用いて、アライメントマークを検出しアライメントを行なっていた。従来の有機ＥＬデバイス製造装置では、図３の吹き出し図に示すような鋼製のマスクに設けた四角形の凹部と透明基板上に設けたの金属部をアライメントマークとし、金属部が四角形の中心に来るようにてアライメントしている。しかしながら、反射型光学系は次のような問題があり、精度よくアライメントができない課題がある。(1)凹部底面を鏡面仕上げしているがハレーション等を起すために照明強度を高くできず、低くすると金属部を検出できなくなる。(2)基板表面に傷をつけないようにマスクとの間に0.5ｍｍｍ程度の隙間を設ける必要があるが、被写界深度が小さいと像がぼけてしまう。

また、特許文献１に開示された方法では、基板とマスクをアライメントする機構全体が真空内の設置されているために、アライメント光学系やそれらを駆動する駆動部などの移動に伴う粉塵及び熱が発生す可能性があり、前者の真空内への漏洩は漏洩粉塵が基板やマスクに付着し蒸着不良を起し、後者の発熱はマスクと熱膨張を助長し蒸着サイズを変化させ、共に歩留まり率、即ち生産性を低下させる問題がある。

また、基板とマスクをアライメントする機構全体が真空内の設置されているために、一旦駆動部等において故障が発生すると保守に時間を要し、装置の稼働率が低下するとい問題がある。

従って、本発明の第１の目的は、精度よくアライメントできるアライメント装置及びアライメント方法を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、上記アライメント装置またはアライメント方法を用い、高精度に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置を提供することである。
さらに、本発明の第３の目的は、駆動部等を大気側に配置することで真空内の粉塵や発熱を低減し、生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置を提供することである。
また、本発明４の目的は、駆動部等を大気側に配置することで保守性を高め、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置を提供することである。

上記目的を達成するために、シャドウマスクはアライメント用の貫通孔を有し、アライメント部は、前記貫通孔の一端側から光を入射する光源と前記他端を撮像する撮像手段とを有するアライメント光学系と、前記撮像手段の出力に基づいてアライメントを行なう制御部とを有することを第１の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、上記第１の特徴に加え、前記貫通孔は前記シャドウマスクの前後に貫通した孔であり、前記アライメント光学系は前記少なくとも前記基板への処理時に前記貫通孔への処理材の付着を遮蔽する遮蔽手段を有す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。
また、上記目的を達成するために、上記第２の特徴に加え、前記アライメント光学系は、前記遮蔽手段を処理時は処理位置に、アライメント時はアライメント位置に移動させる遮蔽移動手段を有することを第３の特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、上記第１の特徴に加え、前記貫通孔の一端はアライメント用の開口部であり、他端の開口部に光ファイバーを接続または挿入し、前記光ファイバーの他端を光源あるいは撮像手段に接続したことを第４の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、上記第２の特徴に加え、前記貫通孔の一端はアライメント用の開口部であり、前記貫通孔はＬ字部を有していることを第５の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、基板及びシャドウマスクに設けたアライメントマークに光を照射する光源と、前記アライメントマークを撮像する撮像手段とを具備するアライメント光学系を有し、前記アライメント光学系は、前記光源あるいは前記撮像手段のうち少なくとも一方が前記基板あるいは前記シャドウマスクのアライメント動作に追随して移動する追随手段を有することを第６特徴とする
さらに、上記目的を達成するために、上記第６の特徴に加え、前記追随手段は、前記アライメント動作を駆動する駆動部の移動にリンクする手段であることを第７の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、基板及びシャドウマスクに設けたアライメントマークに光を照射する光源と、前記アライメントマークを撮像する撮像手段とを具備するアライメント光学系を有し、前記アライメントマークを複数（少なくとも３ヶ所以上）それぞれ対応して設け、それぞれのアライメントマークに対して前記アライメント光学系を複数設け、前記複数の撮像手段の出力に基づいて、前記基板の中心位置を基準にアライメントすることを第８の特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、上記第８の特徴に加え、前記複数は４であり、前記アライメントを前記基板及び前記シャドウマスクの四隅近くに設けたことを第９の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、上記第１〜９の特徴に加え、前記アライメント前記基基板及びシャドウマスクが立てて設けられていることを第１０の特徴とする
また、上記目的を達成するために、上記第１〜１０の特徴に加え、前記アライメントは真空チャンバ内で行ない、蒸発源内の蒸着材料を基板に蒸着処理をする真空蒸着チャンバを有することを第１１の特徴とする。
さらに、上記目的を達成するために、上記第１１の特徴に加え、前記アライメント光学系のうち少なくとも前記撮像手段を前記真空チャンバの上部の大気側から突出た凹部に内蔵し、前記凹先端には光学窓を設けたこと有することを第１２の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、上記第１１の特徴に加え、前記遮蔽移動手段は、大気側に設けられた駆動手段と、前記駆動手段と前記遮蔽手段とを真空シール手段を介して連結する連結手段とを有することを第１３の特徴とする。

また、上記目的を達成するために、上記第１１の特徴に加え、前記アライメントするために前記シャドウマスクを駆動する駆動手段と、前記シャドウマスク又は前記シャドウマスクを保持するアライメントベースと前記駆動手段を接続するアライメント軸と有し、前記駆動手段は大気側に設け、前記アライメント軸は真空シール手段を介して動作することを第１４の特徴とする。

最後に、上記目的を達成するために、上記第１１から１４の特徴に加え、前記蒸着材料として有機ＥＬを用いることを第１５の特徴とする成膜装置。

本発明によれば、精度よくアライメントできるアライメント装置及びアライメント方法を提供することができる。
また、本発明によれば、上記アライメント装置またはアライメント方法を用い、高精度に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、駆動部等を大気側に配置することで真空内の粉塵や発熱を低減し、生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置を提供することができる。
また、本発明によれば、駆動部等を大気側に配置することで保守性を高め、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置及び成膜装置を提供することができる。

発明の第１の実施形態を図１から図８を用いて説明する。有機ELデバイス製造装置は、単に発光材料層(EL層)を形成し電極で挟むだけの構造ではなく、陽極の上に正孔注入層や輸送層、陰極の上に電子注入層や輸送層をなど様々な材料が薄膜としてなる多層構造を形成したり、基板を洗浄したりする。図１はその製造装置の一例を示したものである。

本実施形態における有機ELデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ３、前記基板６を処理する４つのクラスタ(A〜D)、各クラスタ間又はクラスタとロードクラスタ３あるいは次工程(封止工程)との間の設置された６つの受渡室４から構成されている。本実施形態では、基板の蒸着面を上面にして搬送し、蒸着するときに基板を立てて蒸着する。

ロードクラスタ３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロードロック室３１と前記ロードロック室３１から基板６(以下、単に基板という)を受取り、旋回して受渡室４aに基板６を搬入する搬送ロボット５Rからなる。各ロードロック室３１及び各受渡室４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながらロードクラスタ３あるいは次のクラスタ等へ基板を受渡する。

各クラスタ(A〜D)は、一台の搬送ロボット５を有する搬送チャンバ２と、搬送ロボット５から基板を受取り、所定の処理をする図面上で上下に配置された２つの処理チャンバ１(第１の添え字a〜dはクラスタを示し、第２の添え字u、dは上側下側を示す)を有する。搬送チャンバ２と処理チャンバ１の間にはゲート弁１０が設けてある。

図２は、搬送チャンバ２と処理チャンバ１の構成の概要を示す。処理チャンバ１の構成は処理内容によって異なるが、真空で発光材料を蒸着しEL層を形成する真空蒸着チャンバ１buを例にとって説明する。図３は、そのとき搬送チャンバ２ｂと真空蒸着チャンバ１buの構成の模式図と動作説明図である。図２における搬送ロボット５は、全体を上下に移動可能(図３の矢印５９参照)で、左右に旋回可能な３リンク構造のアーム５７を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５８を上下二段に２本有する。１本ハンドの場合は、基板を次の工程に渡すための回転動作、前の工程から基板を受取るための回転動作、及びこれに付随するゲート弁の開閉動作が搬入出処理の間に必要だが、上下二段にすることによって、片方のハンドに搬入する基板を持たせ、基板を保持していない方のハンドで真空蒸着チャンバから基板の搬出動作をさせた後、連続して搬入動作を行なうことができる。
２本ハンドにするか１本ハンドにするかは要求される生産能力によって決める。以後の説明では、説明を簡単にするために１本ハンドで説明する。

一方、真空蒸着チャンバ１buは、大別して発光材料を昇華させ基板６に蒸着させる蒸着部７と、基板６とシャドウマスクの位置合せを行い、基板6の必要な部分に蒸着させるアライメント部８と、及び搬送ロボット５と基板の受渡しを行い、蒸着部７へ基板６を移動させる処理受渡部９からなる。アライメント部８と処理受渡部９は右側Rラインと左側Lラインの２系統設ける。

図４に本実施形態によるアライメント部８を示す。本実施形態では、図４に示すように、基板６とシャドウマスクを概ね垂直に立てて行なう。また、アライメントのための機構部は、可能な限り、真空蒸着チャンバ１の外側である大気側に、具体的には真空蒸着チャンバ１の上部壁１Ｔ上、あるいは下部壁１Ｙ下に設けている。また、真空蒸着チャンバ１ｂu内に設けなければならないものは、大気部から凸部を設けてその中に設けている。
本実施形態では、アライメント時は、基板６を固定し、シャドウマスク８１を移動させ、基板6の必要な部分に蒸着させることができるように位置合せをする。

以下、アライメント部８の機構とその動作について説明する。
アライメント部８は、シャドウマスク８１、シャドウマスク８１を固定するアライメントベース８２、アライメントベース８２を保持し、アライメントベース８２即ちシャドウマスク８１のＸＺ平面での姿勢を規定するアライメント駆動部８３、アライメントベース８２を下から支持し、アライメント駆動部８３と協調してシャドウマスク８１の姿勢を規定するアライメント従動部８４、基板６と前記シャドウマスク８１に設けられた後述するアライメントマークを検出するアライメント光学系８５、アライメントマークの映像を処理し、アライメント量を求めアライメント駆動部８３を制御する制御装置６０(図７参照)からなる。

まず、シャドウマスク８１を図５示す。シャドウマスク８１は、マスク８１Ｍとフレーム８１Ｆからなり、例えばＧ６の基板サイズ１５００ｍｍ×１８００ｍｍに対する寸法は２０００ｍｍ×２０００ｍｍ程度になり、その重量は３００Ｋｇにもなる。マスク８１Ｍには、蒸着位置を規定するための窓がある。例えば赤(Ｒ)を発光する蒸着膜を形成するときはＲに対応する部分に窓がある。その窓の大きさは色によって異なるが平均して幅３０μｍ、高さ１５０μｍ程度である。マスク８１Ｍの厚さは５０μｍ程度であり、今後さらに薄くなる傾向がある。一方、マスク８１Ｍのフレーム８１Ｆとの重畳部には、精密アライメントマーク８１ｍが４ヶ所、疎アライメントマーク８１mrが２ヶ所、計６ヶ所にアライメントマーク８１ｍが設けられている。それに対応して、基板にも精密アライメントマーク６msが４ヶ所、疎アライメントマーク６mrが２ヶ所の計６ヶ所にアライメントマーク６ｍが設けられている。

アライメントベース８２は、シャドウマスク８１の上部及び下部を保持する保持部８２u、８２ｄを有し、シャドウマスク８１の裏側は基板６に蒸着できるように回の字ように空洞になっている。また、アライメントベース８２は、その四隅近くであって、上部に２ヶ所８１a、８１b、その２ヶ所のそれぞれの下に設けられた８１ｃ、８１dの計４ヶ所の回転支持部により回転可能に支持されている。

次に、シャドウマスク８１の姿勢を規定するアライメント駆動部８３とアライメント従動部８４について説明する。先ず、４つの回転支持部の動きを説明し、４つの回転支持部を駆動または回転支持部の動きに従動するアライメント駆動部８３とアライメント従動部８４の構成と動作を説明する。

前記４つの回転支持部のうち回転支持部８１aをＺ方向に主動(アクティブに駆動)し、回転支持部８１ｂをＺ方向及びＸ方向に主動すると、アライアメントベース８２を介して回転支持部８１aはＸ方向に従動し、回転支持部８１ｃ、８１ｄは前記主動の複合作用による回転支持部８１aを支点とする従動回転をする。
各回転支持部と後述する駆動部または従動部の作用点とを連結するアライメント軸８３a、８４aは、スプライン８３ｓ、８４ｓによって傾斜することなくＺ方向に垂直かつ／またはＸ方向に平行移動する。そのために、各回転支持部はアライメントベース８２に対して回転可能に取付けられている。従って、前述の回転支持部８１ｃ、８１ｄの従動回転は、Ｘ方向及びＺ方向に分解された動きとなる。
即ち、本実施形態では、回転支持部８１a、８１ｂのＺ方向の移動によりＺ位置の補正を、また両者の差により回転補正を、さらに回転支持部８１ｂのＸ方向の移動によりＸ位置補正を行なう。また、回転支持部８１a、８１ｂの両者間の距離は長いほうが、同じＺ方向の動きに対して回転補正を精度良くできる利点がある。

上述した回転支持部８１a、８１ｂを駆動するシャドウマスク駆動部８３は、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔ(図２も参照)上の大気中に設けられ、回転指示部８１aをＺ方向に移動させるＺ駆動部８３Ｚを有する左駆動部８３Ｌと、回転支持部８１ｂを左駆動部８３Ｌ同様にＺ方向に移動させるＺ駆動部８３Ｚと前記Ｚ駆動部全体をＸ方向(図Ｚの左右方向)に移動させるＸ駆動部８３Ｘを有する右駆動部８３Ｒとからなる。左右駆動部８３Ｌ、８３ＲのＺ駆動部は基本的に同じで構成であるので同じ番号を付し、かつ一部番号を省略している。以下、番号の付け方、省略の仕方は機構部においても同様である。

左駆動部８３Ｌを例に採りＺ駆動部８３Ｚを説明する。Ｚ駆動部８３Ｚは、前述したようにレール８３ｒ上をＸ方向に従動するＺ駆動部固定板８３ｋに固定され、Ｚ方向駆動モータ８３ｚｍによりボールネジ８３ｎ、テーパ８３ｔを介して連結棒８３ｊをＺ方向に移動する。アライメント軸８３aは、その上部で連結した連結棒８３ｊによりＺ方向に移動する。テーパ８３tは、アライメントベース８２等の重力を利用して前記Ｚ方向のロストモーションを防ぐために設けたもので、その結果ヒステリシスがなくなり目標値に早く収束する効果がある。また、各アライメント軸８３aは、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔに設けられたシール部(図示せず)に一端を固定されたベローズ８３vを介して動作する。

右駆動部８３Ｒは、さらに前記Ｚ駆動部８３Ｚに加え、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔに固定され、Ｚ駆動部８３Ｚを搭載しているＺ駆動部固定板８３ｋをＸ軸レール８３ｒ上に沿って駆動するＸ駆動部８３Ｘを有する。Ｘ駆動部８３Ｘの駆動方法はＸ方向駆動モータ８３xｍの回転力をボールネジ８３ｎを介するなど基本的にはＺ軸駆動部８３Ｚと同じであるが、その駆動力は、アライメントベース８２を回転駆動及びアライメントベースを介して他の駆動部あるいは従動部を移動させるパワーが必要である。右駆動部８３Ｒのアライメント８３a軸は、Ｘ方向にも移動するため、そのベローズ８３vもＸ方向に対する自由度を有しており、伸縮とともに左右に柔軟性を有する。

アライメント従動部８４は、回転支持部８１ｃ、８１ｄの前述した従動回転に対応できるように、それぞれのアライメント軸８４aをＺ方向、Ｘ方向に移動できる左右の従動部８４Ｌ，８４Ｒを有する。従動部は中心部に１ヶ所でもよいが、本実施形態では、安定して動作させるため２ヶ所設けている。両従動部は基本的には左右線対称に同一構造を有するので、代表して８４Ｒを説明する。アライメント軸８４aは、真空蒸着チャンバ１ｂuの下部壁１Ｙに設けられたシール部８４ｃに一端を固定されたベベローズ８３ｖと同様にチャンバ１ｂuの真空をシールする用ベローズ８４ｖ、スプライン８４ｓを介して、Ｘ軸従動板８４ｋに固定されている。そこで、Ｘ方向の従動は、アライメント従動部８４を固定するアライメント支持部固定台８４ｂに敷かれたレール８４ｒを移動して行ない、Ｚ方向の受動は前記スプライン８４ｓによって行なう。

上記のアライメント部の実施形態では、４ヶ所の回転支持部８１のうち真空蒸着チャンバ上部に２ヶ所設けた回転支持部をＺ方向に、またそのうち１ヶ所をＸ方向に主動(アクティブに駆動)することによって、シャドウマスクのアライメントを実施している。そのほかに種々の駆動方法が挙げられる。例えば、上部３ヶ所に回転支持部を設け、中央の回転支持部を回転させ、左右の回転支持部でＺ方向とＸ方向に主動または従動させてアライメントする。下部にそして少なくとも１ヶ所の従動部を設ける。あるいは、上記実施形態同様に上部回転支持部を２ヶ所設け、その１ヶ所に回転、Ｚ方向及びＸ方向の主動を集中させ、他は従動とする方法。また、上記実施形態では基本的には、上部を主動、下部を従動としたがこれを反対にしてもよい。

次に、アライメント光学系８５について説明する。アライメント光学系は、前述したそれぞれアライメントマークを独立して撮像できるように、４つの精密アライメントマーク８１ｍｓに対する４つの精密アライメント光学系８５ｓと、２つの疎アライメントマーク８１ｍｒに対する２つの疎アライメント光学系８５ｒとの、計６つの光学系から構成される。

図６に６つアライメント光学系の基本構成を示す。光学系の基本的構成は、シャドウマスク８１を挟んでアライメントベース８２側に、先端に光学窓８５wsを有し、真空側に突き出た内部が大気中である光源収納筒８５tsに収納された光源８５ｋと後述する遮断アーム８５asに固定された光源側反射ミラー８５ｋｍを設け、基板６側に、撮像カメラ収納筒８５ｔからのアーム８５aに取付けた撮像カメラ側反射ミラー８５cm及び撮像カメラ収納筒８５ｔに収納された撮像手段である撮像カメラ８５ｃを設けた、いわゆる透過型の構成を有している。そのために、光が通過できるように、マスク８１Ｍに４角形の貫通孔のアライメントマーク８１ｍを設け、さらに、フレーム８１Ｆにも円筒状の貫通孔８１ｋを設けている。一方、基板６のアライメントマーク６ｍは、光透過性の基板の上に四角形で黒い金属性で、シャドウマスクのアライメントマーク８１ｍに比べて十分に小さいマークである。

貫通孔８１ｋを設けると、蒸着時に蒸着材料が貫通孔に入りアライメントマーク上に蒸着されるため、次の工程からアライメントができない。これを防ぐために、蒸着時には蒸着材料が貫通孔８１ｋに入らないよう遮蔽する。本実施形態では、アライメント時に光源側反射ミラーを取付けたアームが蒸着時には蒸着に有効な領域を遮断するので、そのアームを移動可能とし、かつ蒸着時には貫通孔８１ｋを遮蔽する構造を有する遮蔽型アーム８５asとした。遮蔽型アーム８５asは、大気側に設けた駆動モータ(図示せず)に上下に駆動される連結棒８５ｂにより伸縮し、その一端をシール部８５ｓに固定されたベローズ８５ｖを介して駆動させる。図６に示す破線が遮蔽状態を示す、実線がアライメント状態を示す。

図７に他の実施形態を示す。図7(a)に示すように、シャドウマスクのフレーム８１Ｆの厚さが十分であれば、フレーム８１ＦにＬ字型の貫通孔８１ｋを設け、光源８５ｋを光源側反射ミラー８５ｋｍとともに内蔵することも可能である。その場合は、フレーム８１Ｆ自体が遮蔽体の役目を果たしているので遮蔽型アームは不要である。
また、図７(b)に示すようにアライメント時に光源側反射ミラー８５ｋｍが蒸着領域を遮断しない場合は、アライメントベース８２に遮蔽型アームを固定にすることができ、常に遮蔽状態にすることができる。

また、図７(ｂ)に示すように、撮像カメラ側においては撮像カメラ収納筒８５tを長くし、光源側反射ミラー８５ｋｍを内蔵してもよい。

さらに、図７(c)に示すように、光源側開口部に光ファイバ８５ｆの一端を遮蔽した状態で固定し、他端を大気側に設けた光源８５ｋに接続する。本実施形態では、発熱体である光源を簡単な構造で大気側に設けことができ、特別な遮蔽体を設ける必要はない。

さらに、他の目的で真空蒸着チャンバ１buに設けた構造物が、蒸着時において遮蔽体の役目を果たすならば新たに遮蔽体を設ける必要がない。

一方、カメラ収納筒８５ｔは、図４に示すように真空蒸着チャンバ１ｂuの上部１Ｔから突出た構造を有し、先端に光学窓８５ｗを設けて、撮像カメラ８５ｃを大気側に維持するととともに、アライメントマーク６ｍ、８１ｍを撮像できるようにしている（番号は図６を参照）。

また、蒸着面側に光源を設けたが、位置を変えて撮像カメラを設けてもよい。

精密アライメント光学系８５ｓと疎アライメント光学系８５ｒの構成上の違いは、前者が高精度にアライメントするために、視野を小さくし高分解でアライメントを撮像する高倍率レンズ８５ｈを有している点である。これに伴い、図３に示す基板及びシャドウマスクのアライメントマーク６ｍ、８１ｍの寸法が異なっている。精密の場合、疎と比べて１桁以上小さいく、最終的にはμmオーダのアライメントが可能である。

従って、精密アライメント時は、視野が外れないようにシャドウマスク８１のアライメント８１ｍの移動に合わせ、精密アライメント光学系８５ｓも追随して移動する必要がある。撮像カメラ８５ｃと光源８５ｋをそれぞれ固定する固定版８５ｐ、８５psをＺ駆動部固定板８３ｋあるいはＸ軸従動板８４ｋに接続し追随させる。また、疎アライメント光学系８５ｒについては、初期の取付け時に位置調整ができるようにカメラ位置合せステージ８５dを設けている。

上記実施形態では、６つのアライメント光学形を用いたが、アライメントの要求精度によっては、疎アライメント光学系を設ける必要がなく、さらに、精密アライメント光学系においても４つも必要がなく、疎・精密含めて最低２つあればよい。

上記アライメント部８の実施形態では、アライメント駆動部８３、アライメント従動部８４、アライメント光学系８５を真空蒸着チャンバ１buの上部あるいは下部の大気側に設けたが、真空蒸着チャンバ１buの側壁側の大気に設けてもよい。勿論、上部、下部及び側壁部に分散させてもよい
次に、アライメント実施前に基板を立て、アライメント終了後、基板６をシャドウマスクに接近させる機構について説明する。図３に示す処理受渡部９は、搬送ロボット５の櫛歯状ハンド５８と干渉することなく基板６を受渡し可能とする櫛歯状ハンド９１と、前記櫛歯状ハンド９１上にあり基板６を固定して載置し、その基板６を旋回させて立て、さらにアライメント部８に接近させる基板旋回接近手段９３を有する。前記固定する手段としては、真空中であることを考慮して静電吸着や機械的クランプ等で構成し、少なくとも基板を立てたときの上部側９４ｕに設ける。

図８はこの基板旋回接近手段９３を詳細に示し、しかも、配線の被覆材からのアウトガスの問題や、配管疲労に損傷が発生する流体漏洩の恐れなどがないようにした真空内配線・配管機構の適用を示した図である。
先ず、基板旋回接近手段９３の基板旋回機能を説明する。基板旋回接近手段９３は基板６を載置する載置台９３ｄと、蒸着時に基板６を冷却する冷却ジャケット９３ｊと、基板６、載置台９３ｄ及び冷却ジャケット９３ｊを一体となって回転させる基板旋回駆動部９３ｂ、冷却ジャケット９３ｊ等を回転可能に支持する回転支持台９３ｋから構成されている。冷却ジャケット９３ｊには冷却水管４３，４４が敷設されている。また、基板旋回駆動部９３ｂは、大気側に設けられた旋回用モータ９３smと、旋回用モータ９３smにより歯車９３ｈ_１、９３ｈ_２を介して矢印Aの方向に旋回する中空の第１リンク４１と、第１リンク４１に第１リンクの中空部と連続した中空部を持つように固定され、前記冷却ジャケット９３Jの側面部に沿うよう設けられた第２リンク４２を有する。なお、第１リンクは真空蒸着チャンバ１buの側壁に設けられたシール部９３ｓに一端を固定されたベローズ９３ｖを介しており、回転支持台９３ｋにより回転可能に支持されている。なお、旋回用モータ９３smは大気側にもうけられた制御装置６０で制御される。

上述において、図３に示す固定手段９４のうち基板上部に設けられた固定手段９４uのみで立てられた基板６を支持することにより、基板６は自重により撓みが解消される。その撓みが解消された後、基板下部に設けた固定手段９４ｄで全体を固定してもよい。また、垂直に基板６を立てると基板６と載置台９３ｄと間に微小隙間が生じる可能性もあるので、例えば１度程度、多少傾斜させて安定して載置するとともに、確実にそれらの撓みを解消できる。
本実施形態では、基板蒸着面を上面にして搬送しているので、基板６を立てればそのままアライメントができる。

次に、接近機能について説明する。さらに、基板旋回接近手段９３はこの機能を果たすために基板接近駆動部９３ｇを有する。基板接近駆動部９３ｇは、基板旋回駆動部９３ｂを固定し矢印Ｂ方行にレール９３ｒ上を移動する旋回駆動部載置台９３t、旋回駆動部載置台９３tをボールネジ９３nを介して駆動する接近用モータ９３dmを有する。このような機構を制御装置６０によって制御することで、基板６をシャドウマスク８１に接近させ、必要ならば密着させることができる。

上記実施形態によれば、蒸着時において基板の撓みを解消できる。また、基板とシャドウマスクが接触しない距離を保ちアライメントでき、その後、基板をシャドウマスクに接近あるいは密着することで、蒸着におけるボケを低減でき、高精度の蒸着が可能となる。

さらに、基板旋回接近手段９３は、配線の被覆材からのアウトガスの問題や、配管疲労に損傷が発生する流体漏洩の恐れなどがないようにした真空内配線・配管機構を有する。
真空内配線・配管機構４０は、上記第１リンク４１及び第２リンク４２から構成され、その中空部には、冷却ジャケット９３Jに冷却水を流すために、供給用４３と回収用４４の冷却水配管が配設されている。各リンクは錆に強く十分な強度を持つ金属、例えばステンレス、アルミニウムで構成され、第１リンク４１の中空部の旋回用モータ９３sm側は大気に開放されている。前記２本の冷却水配管は、一般的に大気中で使用されている柔軟性を有する材料で構成するか、金属性で構成し、リンク内で可撓部を有しないように第１リンク４１及び第２リンク４２で形成される形であるL字状に配管し、可撓部は大気側に設ける。後者を用いればより疲労損傷に少ない配管を構成できる。また、万が一冷却水が冷却水配管４３、４４から漏洩しても大気側に排水されように、前記真空蒸着チャンバ１buの側壁での接続部を冷却ジャケット９３Jでの接続部より低くしている。

本実施形態の真空内配線・配管機構４０によれば、一端を大気に開放し、多端を移動部に接続したリンク機構の中空部に配管を設け、前記リンク機構の回転部は真空シールされ、真空側から完全に遮断しているので、万が一、冷却水配管から漏水しても真空側に漏水することがなく、またリンク機構の中空部を真空にする必要もない。さらに、リンク機構をステンレスあるいはアルミニウムで構成しているのでアウトガスの発生もない。また、真空内配線・配管機構が基板旋回駆動部の一部を構成しているので全体としてシンプルな構成にできる。上記例では、配管をリンクに敷設する例であったが、信号線をリンク内に配線しても、信号線から発生するアウトガスの真空内に齎さない構成を提供でいる。従って、
高真空を保持でき、信頼性の高い蒸着した処理をすることができる。

最後に、本機構を用いた真空蒸着チャンバにおける処理動作をアライメント動作を主体に説明する。

以下、真空蒸着チャンバ１ｂuに基板が搬入された後の処理フローを示す。(1)まず、図３に示すＲラインに搬入された基板６の上部を基板載置台に固定し、その後概ね垂直に立てて撓みを解消する。(2)基板６から一定の距離離した状態で、疎アライメントマークにより疎アライメントを実施し、疎アライメントにおける位置ズレを検出し、疎補正量を求める。(2)その疎補正量に基づき図４に示すＺＸ平面でシャドウマスク８１を移動させ、疎位置合せをする。(3)一定の距離を保ったままで、精密アライメントマークで精密アライメントを実施し、精密アライメントにおける位置ズレを検出し、精密補正量を求める。(4)その精密補正量に基づき図４に示すＺＸ平面でシャドウマスク８１を移動させ、精密位置合せをする。(5)基板６とシャドウマスク８１を密着させる。(6)(3)のアライメント結果(位置ズレ)を検出する。(7)位置ズレ量が許容範囲なら図３に示すＬラインの基板の蒸着終了を待つ。(8)Ｌラインの蒸着が終了したら、蒸発源７１をＲラインに移動させ蒸着する。(9)(7)において位置ズレ量が許容範囲外なら、一度両者を離し、精密アライメントするために(3)に戻る。(10)(7)のＲライン蒸着中に、Ｌラインでは基板を搬出し、新たな基板に対して(1)〜(9)の処理を平行して行なう。

上記において、疎アライメントの位置合せは、２台の撮像カメラ８５ｃで撮像し、基板6に設けられた図３の引出し図に示すようにシャドウマスク８１と基板６のアライメントマーク８１mr、６mrを撮像し、２つのアライメントマークの中間点を基準に一義的に位置合わせすることができる。一方、精密アライメントは基板の四隅近くに4つのアライメントマークを設け、基板の中心点を基準に補正する。理論的には２つで一義的に決まるが４ヶ所設けた理由は下記の通りである。これは４隅の情報により四隅のズレが最小になるように基板の中心点を中心に決定することによって、基板６とシャドウマスク８１とのズレが小さくなり、製品として有効に使用できる面積を大きくとるためである。疎アライメントように上部中点を基準にすると、下部側の歪が大きくなり製品として利用できる面積が少なくなる。

例えば、基板の中心点を中心にアライメントする方法としては、ＺＸ座標において上下２ヶ所のズレ平均値を左右で求め、その左右２ｋ所のズレ平均値から補正回転量を求め、さらに、ＺＸ座標において４つのアライメント位置のズレ平均値を求め、４ヶ所の平均値と補正回転量からＺ方向、Ｘ方向の補正値を求める方法がある。

以上説明した本実施形態によれば、基板及びシャドウマスクを垂直あるいは概ね垂直にした状態でアライメントできる有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。その結果、基板やシャドウマスクの自重による撓みよる影響を排除でき、位置ズレや基板とシャドウマスクを近接できないことによる膜ボケを解消でき、高精度に蒸着でき、高精彩な基板を製造できる有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。

また、本実施形態によれば、アライメントに必要な機構において、駆動装置を大気中に設けることで粉塵の発生を抑え、粉塵による不良蒸着を低減でき、生産性の高いＥＬデバイス製造装置を提供できる。

さらに、本実施形態によれば、アライメントに必要な機構において、真空中に設けることができない駆動装置を大気中に設けることことができる有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。

また、本実施形態によれば、アライメントに必要な機構において、駆動装置や発熱する機構あるいは多くのアライメント光学系構成要素を大気中に設けることで保守性の良く、稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。

また、基板を中心としたアライメントを実施することで製品として有効面積の高い蒸着ができ、即ち歩留まりの高い即ち生産性の高いＥＬデバイス製造装置を提供できる。

さらに、以上実施形態によれば、アライメントマークを透過型とすることで、確実に基板とシャドウマスクを検出できる信頼性の高いＥＬデバイス製造装置を提供できる。

以上説明した実施形態では、アライメント立てた状態で実施したが、アライメントマークを透過型すること、それに伴い蒸着すために遮蔽構造を有すること、アライメント光学系を大気側に設けること、また、そのアライメント光学系がシャドウマスクや基板のアライメント動作に追随すること、４つのアライメントを設け値基板の中心位置を基準に位置合せすることなどは、水平にしてアライメントする方法または構造にも適用できる。

また、上記説明では有機ELデバイスを例に説明したが、有機ELデバイスと同じ背景にある蒸着処理をする成膜装置および成膜方法にも適用できる。

さらに、上記アライメント機構は大気中で行なわれる液晶表示装置などのアライメントにも適用できる。

本発明の実施形態である有機ELデバイス製造装置を示す図である。本発明の実施形態である搬送チャンバ２と処理チャンバ１の構成の概要を示す図である。本発明の実施形態である搬送チャンバと処理チャンバの構成の模式図と動作説明図である。本発明の実施形態であるアライメント部の構成を示す図である。本発明の実施形態であるシャドウマスクを示す図である本発明の実施形態であるアライメント光学系の基本構成を示す図である。本発明の他の実施形態であるアライメント光学系の基本構成を示す図である。本発明の実施形態である基板旋回接近手段９３の構成を示す図である。従来技術の課題を説明する図である。

符号の説明

１：処理チャンバ 1bu：真空蒸着チャンバ
２：搬送チャンバ３：ロードクラスタ
６：基板６ｍ：基板のアライメントマーク
７：蒸着部８：アライメント部
９：処理受渡部６０：制御装置
７１：蒸発源８１：シャドウマスク
８１a〜ｄ：回転支持部８１ｍ：シャドウマスクのアライメントマーク
８２：アライメントベース８３：アライメント駆動部
８３Ｚ：Ｚ軸駆動部８３Ｘ：Ｘ軸駆動部
８４：アライメント従動部８５：アライメント光学系
８１a〜ｄ：アライメント支持部８１ｍ：シャドウマスクのアライメントマーク
８１ｋ：シャドウマスクフレームに設けた貫通孔
８２：アライメントベース８３：アライメント駆動部
８３Ｚ：Ｚ軸駆動部８３Ｘ：Ｘ軸駆動部
８４：アライメント支持部８５：アライメント光学系
８５ａｓ：遮蔽型アーム８５ｃ：撮像カメラ
８５ｃｍ：撮像カメラ側反射ミラー８５ｋ：光源
８５ｋｍ：光源側反射ミラー８５ｒ：疎アライメント光学系
８５ｓ：精密アライメント光学系９３：基板旋回接近手段
９３ｂ：基板旋回駆動部９３ｇ：基板接近駆動部
１００：有機ELデバイスの製造装置Ａ〜Ｄ：クラスタ。

Claims

基板とシャドウマスクとのアライメントを行なうアライメント装置と、蒸着材料を基板に蒸着処理をするための蒸発源と、を有する備えた成膜装置において、
前記シャドウマスクは、該シャドウマスクの前後を貫通する、アライメント用の貫通孔を有し、前記アライメント装置は、前記貫通孔の一端側から光を入射する光源と前記貫通孔の他端から撮像する撮像手段とを有するアライメント光学系と、前記撮像手段の出力に基づいてアライメントを行なう制御部とを有し、前記アライメント光学系は、少なくとも前記基板への蒸着処理時には、前記貫通孔への前記蒸着材料の付着を遮蔽する遮蔽手段を有することを特徴とする成膜装置。
請求項１記載の成膜装置において、
前記遮蔽手段は、前記蒸着処理時は前記貫通孔を遮蔽する位置に遮蔽物を位置付け、アライメント時は前記貫通孔を遮蔽する位置とは異なる位置に該遮蔽物を位置付けるように移動させる遮蔽移動手段を有することを特徴とする成膜装置。
請求項２記載の成膜装置において、
前記遮蔽物に光源からの光を反射させるか、または前記撮像手段へ入射するように光を反射させる反射ミラーを設けたことを特徴とする成膜装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置において、
前記アライメント装置における基板は前記シャドウマスクとアライメントする際は、該基板を立てて行うことを特徴とする成膜装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置において、
前記アライメント光学系のうち少なくとも前記撮像手段を前記真空チャンバの上部の大
気側から突出た凹部に内蔵し、前記凹先端には光学窓を設けたこと有することを特徴とする成膜装置。
請求項２記載の成膜装置において、
前記遮蔽移動手段は、大気側に設けられた駆動手段と、該駆動手段と前記遮蔽物とを真空シール手段を介して連結する連結手段とを有することを特徴とする成膜装置。