JP5277059B2 - 成膜装置及び成膜システム - Google Patents
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Description
同様に、特許文献2では、マスクを保持する機構と基板を動かすアライメント機構を真空チャンバに固定し、アライメントカメラをアライメント機構に固定する方法を提案している。
例えば、真空成膜では1辺が1m未満のガラス基板を取り扱う場合、圧倒的に熱膨張に起因する問題(例えば、基板やマスクの変形等)が影響する。このため、一般的に蒸発源からの輻射熱を抑制するために成膜源周辺にリフレクタを配置したり、冷却プレートで成膜源を囲むなどの手法がとられてきた。
この対策として、真空チャンバ内で真空を保っている時点でカメラの調整を行えば、逆に大気開放中に不具合を生じる。このように、大形基板に対してマスクを用いて高精度な真空成膜を行う設備では、その開発・デバッグ・調整を困難にする問題も第15図の例同様に生じた。しかも、これでは、図15の例で示す機構の動作の支障は改善されない。
また、以下の説明においてアライメント機能を行う真空チャンバを真空アライメントチャンバ1A、真空成膜を行うチャンバを真空成膜チャンバ1J、両方の機能を有するものを単に真空チャンバ1という。
また、本発明の他の目的は、特に、真空マスク成膜の1辺の長さが1mを超える大形基板に対して精密なパターニングに向けた高精度基板アライメントが可能な成膜装置または成膜システムを提供することである。
また、本発明は、上記目的を達成するために、第1または第2の特徴に加え、前記複数のフローティング機構は、その一端を前記第2基準部材に固定され、他端を前記真空アライメントチャンバの壁に直接または間接的に固定されたことを第4の特徴とする。
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、第3または第4の特徴に加え、前記各フローティング機構は、回転対偶、すべり対偶のうち少なくとも2自由度以上の回転対偶を有することを第5の特徴とする。
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、第1または第2の特徴に加え、前記取付位置は前記真空アライメントチャンバ内における前記剛体であって、前記撮像手段は気密容器に内蔵され、前記気密容器は前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像できるようにビューポートを有すること第7の特徴とする。
また、本発明は、上記目的を達成するために、第7の特徴に加え、前記気密容器、前記撮像手段のうち少なくとも一方を冷却する手段を有することを第8の特徴とする。
また、本発明は、上記目的を達成するために、第8の特徴に加え、前記冷却手段は、前記気密容器または前記撮像手段に接したヒートブロックを冷却材による冷却する手段であることを第10の特徴とする。
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記アライメント機構は、前記前記第2基準部材に設けられ、前記真空アライメントチャンバに設けた貫通孔を通して被対象部を移動させる連接部、前記連接部を覆い、前記真空アライメントチャンバの気密性を確保する第2気密部を具備し、前記被対象部は前記基板または前記マスクであることを第11の特徴とする。
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、第1または第2の特徴に加え、前記マスクのアライメントマークの前面に成膜材料を遮断するシャッタまたはカバーを設けたことを第13の特徴とする。
また、本発明は、上記目的を達成するために、第1乃至第13のいずれかの特徴に加え、
前記真空アライメントチャンバと前記真空成膜チャンバは一体の一体真空チャンバであることを第14の特徴とする。
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、第1乃至第13のいずれかの特徴に加え、前記真空アライメントチャンバは前記真空成膜チャンバとは別の真空チャンバであることを第15の特徴とする。
有機EL表示装置の前記基板に対して領域毎に異なる組合わせの積層有機膜、もしくは、積層有機形成後に無機化合物または金属の膜を蒸着により形成し、通電時に領域毎に異なる発光色を示す素子を形成することを第16の特徴とする。
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、第14の特徴を有する成膜装置を有し、前記一体真空チャンバを複数有し、前記一体真空チャンバ間を前記基板を搬送する真空搬送チャンバを有することを第17の特徴とする。
前記真空アライメントチャンバと複数の前記真空成膜チャンバを有し、前記真空アライメントチャンバでアライメント後、前記基板と前記マスクを固定する固定手段と、前記固定された前記基板マスクを一体にして前記複数の真空成膜チャンバ間を搬送する真空搬送手段とを有することを第18の特徴とする。
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、第18の特徴を有する成膜装置を有し、
赤,緑,青の三色成膜後、前記固定手段を解除し、前記マスクを前記複数の真空成膜チャンバのうち最前段の真空成膜チャンバに戻す搬送手段を有することを第19の特徴とする。
最後に、本発明は、上記目的を達成するために、第1乃至第20のいずれかに記載の特徴に加え、前記成膜材料は有機ELであることを第20の特徴とする。
また、本発明によれば、特に、真空マスク成膜の1辺の長さが1mを超える大形基板に対して精密なパターニングに向けた高精度基板アライメントが可能な成膜装置または成膜システムを提供することができる。
このようにして、基板4とマスク5をアライメントした後、図2に示す蒸発源2をスキャンさせることで成膜して行く。
真空チャンバ1の内部を真空排気すると真空チャンバ壁は1kPaの負圧を受ける。真空チャンバが大型化すると、真空チャンバ1の壁1hのたわみの問題が顕著になる。一般的に真空チャンバ壁の厚みを増したり、リブを取り付けるなどの真空チャンバ壁の剛性を向上させる対策が採られてきた。しかし、これらの対策は、いずれにしろ、真空チャンバの重量がかさむ方向での対処のため、成膜装置をユーザのもとへ搬送する際に、搬送可能な重量を超えるケースも生じ始め、ある程度のチャンバ壁のたわみを許容せざるを得なくなった。
(実施例1)
図2に実施例1を示し、図2(a)は真空チャンバ1内を大気に開放した状態を、図2(b)は真空排気後の状態を示す。まず、フローティング機構9について説明する。フローティング機構9は、支柱23の軸(X)方向に複数9a、9b設けられている。フローティング機構9a、9bは、一端を第1基準部材であるチャンバ内ベースプレート8に固定され、他端を真空チャンバ1の横壁から設けた突出部1tに間接的に固定されている。また、真空チャンバ壁1hの変形に影響を受けないように、フローティング機構9a、9bは、前記2つの固定部間に回転9aa、9ba及びすべり対偶9bbを有する。前記回転対偶は2以上の自由度を有し、回転対偶のみを有するフローティング機構9aは真空チャンバ壁1hの変形によるかご構造体の回転のズレを吸収し、かご構造体の左右方向の位置決めをする。一方、回転及びすべり対偶を有するフローティング機構9bは、回転のズレと共にフローティング機構9aで吸収できなかったかご構造体の左右(X)方向の位置ずれを吸収する。
次に、第2の実施例を図3に示す、実施例2は、フローティング機構9以外は実施例1と同じである。実施例2のフローティング機構9は図1では真空チャンバ1内に設置しているが、本実施例2では、フローティング機構9は、真空チャンバ1外に設置され、その一端を第2基準部材であるアライメントベースプレート16に固定され、他端を真空チャンバ1の上壁に固定されている。アライメントベースプレート16側には、実施例1と同様にフローティング機構9は、前記2つの固定部の間に回転9aa、9ba及びすべり対偶9bbを有する。前記回転対偶は2以上の自由度を有している。本フローティング機構9においても、実施例1と同様な機能を有し、同様な効果が得られる。なお、図1、図2に示すようにローティング機構9の回転9aa、9ba及びすべり対偶9baを基準部材側に設けてよいし、真空チャンバの壁側に設けてもよい。
次に、第3の実施例を図4乃至図6に示す。実施例3は、アライメントカメラ11を真空チャンバ1内に設置した以外は実施例1と同じである。真空装置では発熱がある機器やアクチュエータ、発ガスを伴う機器を極力その外に置くことが望ましい。そのため、真空チャンバ1の中にアライメントカメラ11や照明手段14を有するアライメント光学系70を入れる場合には、気密容器12内に収め、アライメントカメラ11、撮像手段14からの発ガスを防止することが必要である。気密容器12の中は大気圧をとするとアライメントカメラ11及び照明手段14の動作にも支障がない。気密容器12には透明な材質のビューポート13が設置されている。気密容器12は図3では支柱23に取り付けているが、チャンバ内ベースプレート8に取り付けても同様である。
第1実施形態の最後の実施例である実施例4を図7及び図8を用いて説明する。実施例4の先の実施例と異なる点は、第1に、フローティング機構9の取り付け位置であり、第2に、アライメント光学系70に防汚対策を付加した点である。
まず、第1のフローティング機構9の取り付け位置に関しては、以下の通りである。実施例1(図2)ではフローティング機構9をその一端をチャンバ内ベースプレート8に固定し、他端を真空チャンバ1の横壁から設けた突出部1tに間接的に固定しているの対し、本実施例ではフローティング機構9を一端チャンバ内ベースプレート8に固定された支柱23に固定し、他端を真空チャンバ1の横壁から設けた突出部1tに固定している。フローティング機構9の対偶構成及び配置並びにそれらに基づく機能効果は、実施例1乃至3と同じである。
透過照明で高い真空度が要求される場合、図8に示すように真空チャンバ壁1hに設けたビューポート13越しに照明手段14から照明光を投光する。この場合、チャンバ内ベースプレート8に孔を空けるなどにより汚染防止を兼ねた光路74の確保や、ミラー75などの光学部品をカバー76で覆うといった対策を施すことで光学像を安定して得ることができる。
本実施形態では、アライメントカメラやアライメント機構などの部材を真空チャンバのたわみの影響を受けないかご構造体に固定し、かご構造体はフローティング機構を介して真空チャンバ内に固定される、大気側に張り出したかご構造体の部分が受ける差圧分を真空チャンバに受け持たせている。このため、かご構造体を基準とするアライメント機構とアライメントカメラは真空チャンバのたわみと切り離されて機能する。
また、従来真空チャンバを真空排気してからでないと量産時でのアライメントカメラの撮像状態が得られず、プロセス装置の調整ができなかったが、本発明により、チャンバ内部の気圧状態にかかわらず作業でき、デバッグ調整の自由度が増し、デバック調整時間を短縮でき、稼働率の高い成膜装置または成膜システムを提供できる。
さらに、シャッタ等を設けることでアライメントカメラ11のビューポート13、あるいはマスクアライメントマーク26への成膜粒子の付着を防止でき、信頼性の高いアライメントができ、メイテナンス周期の長い稼動率の高い成膜装置または成膜システムを提供できる。
また、上記の効果は、例え真空マスク成膜の1辺の長さが1mを超える大形基板であっても同様な効果を得ることができる。
アームの回転は紙面手前若しくは奥側に設ける回転アクチュエータ(図示せず)で行う。このアクチュエータ取り付けにおいて、紙面奥側にも、支柱23及びアライメントベース16を設けて、アライメントベース16に対して回転アクチュエータを取り付け、真空チャンバに接触しないように動力を軸48に伝達させる。なお。49は軸受である。
図8ではマスク側にアライメント機構を設けた例を示しているが、基板を直立させた時に、基板側の位置を調整するようにしても構わない。
従って、第1実施形態と同様に、真空チャンバの真空排気の有無にかかわらず、アライメント機構ではその動きは正常な状態を維持でき、アライメントカメラにおいては光軸ずれが無い、高精度のアライメントができる。その結果、高精度の成膜のパターンニングが可能な成膜装置、成膜システムを提供できる。
また、従来真空チャンバを真空排気してからでないと量産時でのアライメントカメラの撮像状態が得られず、プロセス装置の調整ができなかったが、本発明により、チャンバ内部の気圧状態にかかわらず作業でき、デバッグ調整の自由度が増し、デバック調整時間を短縮でき、稼働率の高い成膜装置または成膜システムを提供できる。
また、上記の効果は、例え真空マスク成膜の1辺の長さが1mを超える大形基板であっても同様な効果を得ることができる。
インライン型プロセス装置では、プロセスが確立している場合、速いスループットで生産が可能となる。
また、本第3実施形態によれば、第1、第2実施形態と同様にデバッグ調整の自由度が増し、デバック調整時間を短縮でき、稼働率の高い成膜装置または成膜システムを提供できる。
さらに、第1、2実施形態での施策を第3実施形態に適用することで、第1、第2実施形態と同様な効果を奏することができる。
また、上記の効果は、例え真空マスク成膜の1辺の長さが1mを超える大形基板であっても同様な効果を得ることができる。
1B…真空成膜チャンバ 2…蒸発源 4…基板
5…マスク 6…基板チャック
8…チャンバ内ベースプレート(第1基準部材)
9…フローティング機構 11…アライメントカメラ
12…気密容器 13…ビューポート 14…照明手段
15…アライメント機構 16…アライメントベースプレート(第2基準部材)
17…XYθステージ 18…Zステージ
19… XYθステージを固定するステージ剛体 20…連結体
21…ベローズ 22…Yステージ 23…支柱
24…光軸 25…基板側アライメントマーク
26…マスク側アライメントマーク 27…アライメントカメラ取得画像
28…基板側アライメントマーク像 29…マスク側アライメントマーク像
31…マスク開口パターン 32…空気 33…冷却液
34…配管 35…冷却ブロック 37…画素
38…成膜開口部 39…TLO層 40…バンク
41…画素電極 42…成膜膜 45…基板直立機構
46…基板直立ベース 47…アーム 48…軸
49…軸受 51…台板 52…クランプ
55…カセット 60…基板ストッカ室 61…マスクストッカ室
64…基板マスク分離室 65…リターンコンベア 66…真空搬送ロボット
68…真空搬送室 70…アライメント光学系 72…シャッタ
74…照明光光路 75…ミラー 76…カバー
77…ロータリアクチュエータ 95…ロッド。
Claims (21)
- 基板とマスクとのアライメントを行なう真空アライメントチャンバと蒸発源内の成膜材料を基板に成膜する真空成膜チャンバを有する成膜装置において、
前記真空アライメントチャンバの内部に設けた剛体の第1基準部材、真空アライメントチ
ャンバの外部に設けた剛体の第2基準部材、及び一端を前記第1基準部材に固定し、前記
真空アライメントチャンバの壁に設けた貫通孔を通して他端を前記第2基準部材に固定さ
れた剛体の支柱を複数具備するかご構造体と、前記貫通孔と前記第2基準部材の前記固定
部との間の支柱を覆い、前記真空アライメントチャンバの気密性を確保する第1気密部と
、前記かご構造体を前記真空アライメントチャンバの所定位置に維持する複数のフローテ
ィング機構と、前記基板とマスクに設けた複数のアライメントマークを撮像する複数の撮
像手段とを有し、前記撮像手段の取付位置は前記剛体のいずれかに直接的あるいは間接的
に取付ける位置であることを特徴とする成膜装置。 - 前記第1基準部材に固定され、マスクを直立またはほぼ直立に保持するマスクホルダ、前記基板を保持する基板ホルダー手段を具備する剛体の第3基準部材、前記第3基準部材を前記基板の姿勢を水平から垂直に変化させるアーム、前記第1基準部材に固定された前記アームの回転軸の軸受を有することを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記複数のフローティング機構は、その一端を前記第1基準部材に固定され、他端を前
記真空アライメントチャンバの壁に直接または間接的に固定されたことを特徴とする請求
項1または2に記載の成膜装置。 - 前記複数のフローティング機構は、その一端を前記第2基準部材に固定され、他端を前
記真空アライメントチャンバの壁に直接または間接的に固定されたことを特徴とする請求
項1または2に記載の成膜装置。 - 前記各フローティング機構は、回転対偶、すべり対偶のうち少なくとも2自由度以上の
回転対偶を有することを特徴とする請求項3または4に記載の成膜装置。 - 前記取付位置は前記第2基準部材であって、前記真空アライメントチャンバに前記撮像
手段が前記アライメントマークを撮像できるようにビューポートを設けたことを特徴とす
る請求項1または2に記載の成膜装置。 - 前記取付位置は前記真空アライメントチャンバ内における前記剛体であって、前記撮像手段は気密容器に内蔵され、前記気密容器は前記撮像手段が前記アライメントマークを撮像できるようにビューポートを有すること特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。
- 前記気密容器、前記撮像手段のうち少なくとも一方を冷却する手段を有することを特徴
とする請求項7に記載の成膜装置。 - 前記冷却手段は、前記真空アライメントチャンバ外の空気による前記気密容器を空冷す
る手段であることを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。 - 前記冷却手段は、前記気密容器または前記撮像手段に接したヒートブロックを冷却材に
よる冷却する手段であることを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。 - 前記アライメント機構は、前記前記第2基準部材に設けられ、前記真空アライメントチ
ャンバに設けた貫通孔を通して被対象部を移動させる連接部、前記連接部を覆い、前記真
空アライメントチャンバの気密性を確保する第2気密部を具備し、前記被対象部は前記基
板または前記マスクであることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。 - 前記ビューポートの前面に成膜材料を遮断するシャッタ設けたことを特徴とする請求項
6に記載の成膜装置。 - 前記マスクのアライメントマークの前面に成膜材料を遮断するシャッタまたはカバーを
設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。 - 前記真空アライメントチャンバと前記真空成膜チャンバは一体の一体真空チャンバであ
ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記真空アライメントチャンバは前記真空成膜チャンバとは別の真空チャンバであるこ
とを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の成膜装置。 - 有機EL表示装置の前記基板に対して領域毎に異なる組合わせの積層有機膜、もしくは、
積層有機形成後に無機化合物または金属の膜を蒸着により形成し、通電時に領域毎に異な
る発光色を示す素子を形成することを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の成
膜装置。 - 請求項14に記載の成膜装置であって、前記一体真空チャンバを複数有し、前記一体真
空チャンバ間を前記基板を搬送する真空搬送チャンバを有することを特徴とする成膜シス
テム。 - 請求項15に記載の成膜装置であって、前記真空アライメントチャンバと複数の前記真
空成膜チャンバを有し、前記真空アライメントチャンバでアライメント後、前記基板と前
記マスクを固定する固定手段と、前記固定された前記基板マスクを一体にして前記複数の
真空成膜チャンバ間を搬送する真空搬送手段とを有することを特徴とする成膜システム。 - 前記基板の特定領域に成膜または領域毎に異なる膜を成膜後、前記固定手段を解除し、
前記マスクを前記複数の真空成膜チャンバのうち最前段の真空成膜チャンバに戻す搬送手
段を有することを特徴とする請求項18に記載の成膜システム。 - 有機EL表示装置の前記基板に対して領域毎に異なる組合わせの積層有機膜、もしくは、
積層有機形成後に無機化合物または金属の膜を蒸着により形成し、通電時に領域毎に異な
る発光色を示す素子を形成することを特徴とする請求項17乃至19のいずれかに記載の
成膜システム。 - 前記成膜材料は有機ELであることを特徴とする請求項17乃至20のいずれかに記載の成膜システム。
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