JP5506921B2

JP5506921B2 - 真空処理装置並びに基板とアラインメントマスクの移動方法及び位置合わせ方法並びに成膜方法

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Publication number: JP5506921B2
Application number: JP2012512785A
Authority: JP
Inventors: 裕子加藤; 正志菊池; 厚治亀崎; 智彦岡山; 圭介下田
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2014-05-28
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Description

本発明は、真空処理装置並びに基板とアラインメントマスクの移動方法及び位置合わせ方法並びに成膜方法に関する。

有機ＥＬ素子は、発光効率が高く、薄い発光装置を組み立てることができることから、近年では、大面積化する表示装置や照明機器の用途に注目されている。
有機ＥＬ素子の製造過程では、基板上に下部電極、有機発光層、上部電極を形成し、次いでこの基板上に窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンなどの保護膜を形成する。
有機発光層は熱により損傷しやすいため、保護膜の形成方法には、熱ＣＶＤ法よりも低温で成膜できるプラズマＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）法が用いられる。

保護膜を例えば配線用の接続部が露出した状態となるように成膜する必要があることから、基板上にはアラインメントマスクを配置する。真空槽内にＳｉＨ₄などの原料ガスと、Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｏ₂などの反応ガスとを導入し、プラズマを発生させる。原料ガスと反応ガスはアラインメントマスクの開口部で露出している基板上に到達し、基板上には開口部の平面形状に従った平面形状の薄膜が形成される。

現在、上述のようなアラインメントマスクは成膜装置の真空槽内を大気に開放した後、人の手で真空槽内に配置していた。従って、真空槽内のパーティクル管理がしにくいという問題があった。また、装置のダウンタイムも長くかかり、人手も必要であった。
さらに、アラインメントマスクは、同一の装置で生産する基板の品種が変わるごとに変更をしなくてはいけないので、真空槽を大気に開放してアラインメントマスクを交換するという作業を一日に何回も現場で行う場合もあり、作業時間を短縮することが難しかった。

特開２００８−３１５２８号公報特開２００７−３０８７６３号公報特開２０１０−８６８０９号公報特開２００９−６４６０８号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、真空槽内を大気に曝さなくてもアラインメントマスクを交換できる真空処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、基板が設置されるプレートと、前記プレートに形成されたマスク昇降用貫通孔に挿入され、上端にアラインメントマスクを配置可能に構成されたマスク昇降ピンと、前記プレートに形成された基板昇降用貫通孔に挿入され、上端に基板を配置可能に構成された基板昇降ピンと、前記プレートの下方位置に配置され、前記プレートに対して上下に相対移動可能なピン支持部材と、を有し、前記マスク昇降ピンは前記基板昇降ピンよりも上下方向に長く形成され、前記プレートの下方を向いた面と前記プレートに吊り下げられた前記基板昇降ピンの下端との間の距離を第一の距離とし、前記プレートの下方を向いた面と前記プレートに吊り下げられた前記マスク昇降ピンの下端との間の距離を第二の距離とすると、前記プレートの下方を向いた面と前記ピン支持部材の上方を向いた面との間が前記第一の距離より小さい時、前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンが前記ピン支持部材に支持され、前記プレートの下方を向いた面と前記ピン支持部材の上方を向いた面との間が前記第一の距離より大きく、前記第二の距離より小さい時、前記マスク昇降ピンが前記ピン支持部材に支持され、前記基板昇降ピンは前記プレートに吊り下げられ、前記プレートの下方を向いた面と前記ピン支持部材の上方を向いた面との間が前記第二の距離より大きい時、前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンが前記プレートに吊り下げられる、真空処理装置である。
本発明は真空処理装置であって、前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンとが前記ピン支持部材上に乗り、前記マスク昇降ピン上に前記アラインメントマスクが配置され、前記基板昇降ピン上に前記基板が配置された状態で、前記アラインメントマスクと前記基板との間に、基板搬送ロボットのハンドが挿入可能に構成された真空処理装置である。
本発明は真空処理装置であって、前記基板昇降ピンの上端を横方向に移動させることで、前記基板昇降ピン上に配置された前記基板を移動させ、前記アラインメントマスクと前記基板とを位置合わせする位置合わせ装置と、前記真空槽内の前記プレートの上方に配置された配置部と、前記配置部上に配置され、前記マスク昇降ピン上に配置された前記アラインメントマスクの周囲が下方から上方に移動して当接されて、前記アラインメントマスクを前記真空槽に対して仮固定する枠体とを有し、前記位置合わせは、前記アラインメントマスクが前記枠体に当接された状態で行われる真空処理装置である。
本発明は真空処理装置であって、前記アラインメントマスクが配置された前記マスク昇降ピンの上昇により、前記枠体は、前記アラインメントマスク上に乗って、前記アラインメントマスクと共に前記配置部から離間して上昇できるように構成された真空処理装置である。
本発明は、前記真空処理装置を用いた基板とアラインメントマスクの移動方法であって、前記真空槽内に基板とアラインメントマスクとが配置されていない状態で、前記プレートと前記ピン支持部材と前記マスク昇降ピンの上端と前記基板昇降ピンの上端とを、第一のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、アラインメントマスクを前記第一のハンドに載せて前記真空槽内に搬入し、前記ピン支持部材を上昇させて前記マスク昇降ピンを上昇させ、前記マスク昇降ピンの上端を前記アラインメントマスクの裏面に当接させ、前記アラインメントマスクを前記第一のハンド上から前記マスク昇降ピン上に移載し、前記第一のハンドを前記真空槽内から抜去するアラインメントマスク搬入工程と、前記マスク昇降ピン上の前記アラインメントマスクを第二のハンドを挿入する位置より上方に位置させ、かつ前記基板昇降ピンの上端を前記第二のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、基板を前記第二のハンドに載せて前記真空槽内に搬入し、前記アラインメントマスクと前記基板昇降ピンの上端との間に挿入し、前記ピン支持部材を上昇させて前記基板昇降ピンを上昇させ、前記基板昇降ピンの上端を前記基板の裏面に当接させ、前記基板を前記第二のハンド上から前記基板昇降ピン上に移載し、前記第二のハンドを前記真空槽内から抜去する基板搬入工程と、を有する基板とアラインメントマスクの移動方法である。
本発明は基板とアラインメントマスクの移動方法であって、前記第一のハンドと前記第二のハンドは同一の搬送ロボットのハンドである基板とアラインメントマスクの移動方法である。
本発明は基板とアラインメントマスクの移動方法であって、前記第一のハンドと前記第二のハンドは互いに異なる搬送ロボットのハンドである基板とアラインメントマスクの移動方法である。
本発明は、前記真空処理装置を用いた基板とアラインメントマスクの移動方法であって、前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンとが前記ピン支持部材上に乗り、前記マスク昇降ピン上にアラインメントマスクが配置され、前記基板昇降ピン上に基板が配置された状態で、前記基板を第三のハンドを挿入する位置より上方に位置させ、かつ前記プレートを前記第三のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、前記第三のハンドを前記基板と前記プレートとの間に挿入し、前記ピン支持部材を降下させて前記基板昇降ピンを降下させ、前記基板の裏面を前記第三のハンドに接触させ、前記基板を前記基板昇降ピン上から前記第三のハンド上に移載し、前記基板を前記第三のハンドに載せて前記真空槽内から搬出する基板搬出工程と、前記アラインメントマスクを第四のハンドを挿入する位置より上方に位置させ、かつ前記プレートを前記第四のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、前記第四のハンドを前記アラインメントマスクと前記プレートとの間に挿入し、前記ピン支持部材を降下させて前記マスク昇降ピンを降下させ、前記アラインメントマスクの裏面を前記第四のハンドに接触させ、前記アラインメントマスクを前記マスク昇降ピン上から前記第四のハンド上に移載し、前記アラインメントマスクを前記第四のハンドに載せて前記真空槽内から搬出するアラインメントマスク搬出工程と、を有する基板とアラインメントマスクの移動方法である。
本発明は基板とアラインメントマスクの移動方法であって、前記第三のハンドと前記第四のハンドは同一の搬送ロボットのハンドである基板とアラインメントマスクの移動方法である。
本発明は基板とアラインメントマスクの移動方法であって、前記第三のハンドと前記第四のハンドは互いに異なる搬送ロボットのハンドである基板とアラインメントマスクの移動方法である。
本発明は、前記真空処理装置を用いた基板とアラインメントマスクとの位置合わせ方法であって、前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンとが前記ピン支持部材上に乗り、前記マスク昇降ピン上にアラインメントマスクが配置され、前記基板昇降ピン上に基板が配置された状態で、前記ピン支持部材を上昇させて前記マスク昇降ピンを上昇させ、前記マスク昇降ピン上の前記アラインメントマスクを前記枠体に当接させ、前記基板昇降ピンの上端を横方向に移動させて、前記基板昇降ピン上の前記基板を移動させ、前記アラインメントマスクと前記基板とを位置合わせする、基板とアラインメントマスクとの位置合わせ方法である。
本発明は、前記基板とアラインメントマスクとの位置合わせ方法によって前記基板と前記アラインメントマスクとが位置合わせされた状態を維持しながら、前記プレートを上昇させて前記プレートの表面を前記基板の裏面に接触させ、前記基板を前記基板昇降ピンから前記プレート上に移載させ、前記基板昇降ピンを前記ピン支持部材から持ち上げて前記プレートに吊り下げ、前記プレートを上昇させて前記プレート上の前記基板の表面を前記アラインメントマスクの裏面に接触させ、前記アラインメントマスクを前記マスク昇降ピンから前記基板上に移載させ、前記マスク昇降ピンを前記ピン支持部材から持ち上げて前記プレートに吊り下げ、前記アラインメントマスクの上方から薄膜形成用の材料ガスを散布して、前記アラインメントマスクの開口部から露出した前記基板の表面に薄膜を成膜する成膜方法である。

本発明の真空処理装置では、薄膜形成用の材料ガスを導入するガス導入装置を前記プレートの上方に設ければ、プレート上に基板とアラインメントマスクとが積層された状態で、ガス導入装置から真空槽内に材料ガスを導入すると、アラインメントマスクの開口部から露出した前記基板の表面に薄膜を成膜することができる。

真空槽内を大気に曝さなくてもアライメントマスクを交換することが可能となり、作業時間の短縮、ダウンタイムの向上、パーティクル管理をしやすくなる。
基板を真空処理する間、基板昇降ピンとマスク昇降ピンをピン支持部材から離間させておくことができるので、ピン間の距離が、基板やプレートの熱伸びに従って自由に変動することができ、ピン変形が生じない。

本発明の真空処理装置の基板とアラインメントマスクとが、真空槽の内部に配置されていない状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のハンド上に乗せられたアラインメントマスクをハンドと共に真空槽内に搬入した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のマスク昇降ピンの上端をアラインメントマスクの裏面に当接させた状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のアラインメントマスクをハンド上からマスク昇降ピン上に移載した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のハンドを真空槽内から抜去した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の基板を乗せたハンドを真空槽内に搬入した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の基板昇降ピンの上端を基板の裏面に当接させた状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のアラインメントマスクが、マスク昇降ピンによって枠体に当接された状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の真空槽内からハンドを抜去した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の基板とアラインメントマスクとが位置合わせされた状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の基板とアラインメントマスクとが位置合わせされた状態で密着した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のプレート上に、基板と、アラインメントマスクが積層された状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の基板が基板昇降ピン上に乗った状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の基板とプレートの間にハンドを挿入した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置の基板を基板昇降ピン上からハンド上に移載した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のハンドを真空槽内から抜去した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のアラインメントマスクとプレートの間にハンドを挿入した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のアラインメントマスクをマスク昇降ピン上からハンド上に移載した状態を説明するための内部構成図本発明の真空処理装置のハンドを真空槽内から抜去した状態を説明するための内部構成図アライメントマスクの構造を説明するための立体図真空槽内に搬入されたハンドの平面図

符号１は、本発明の一例の真空処理装置を示している。
先ず、真空処理装置１の構造を説明する。
図１を参照し、この真空処理装置１は、真空槽１１を有しており、真空槽１１の内部の天井側には、シャワーノズルから成るガス導入装置１２が配置され、その真下位置には、処理台１３が配置されている。

真空槽１１は、真空排気系３１に接続されており、ガス導入装置１２は原料ガス導入系３２に接続されている。真空排気系３１を動作させ、真空槽１１の内部を真空排気しながら、原料ガス導入系３２からガス導入装置１２に薄膜形成用の材料ガスである原料ガスと反応ガスとが供給されると、ガス導入装置１２から真空槽１１内に原料ガスと反応ガスとが散布される。

真空槽１１内のガス導入装置１２と処理台１３との間の位置の真空槽１１の壁面には、配置部１８が設けられており、配置部１８上には枠体１４が乗せられている。枠体１４は、配置部１８上で離間と配置が可能に構成されているが、配置部１８上に乗ったときには、配置部１８によって、真空槽１１内で動かないように固定される。枠体１４は枠状で、中央には開口が形成されている。

成膜の際には、図１１に示すように、処理台１３上に基板１０とアラインメントマスク１５とがこの順序で積層され、更に、アラインメントマスク１５の外周付近の部分の上に枠体１４が乗った状態で、ガス導入装置１２から原料ガスと反応ガスが供給される。
アラインメントマスク１５は、図２０に示すように、剛性を有する矩形枠３５に所定形状の遮蔽部３６が設けられ、遮蔽部３６と遮蔽部３６との間に基板が露出するように開口部３７が形成されている。

図１１を参照し、ガス導入装置１２はアラインメントマスク１５上に位置している。ガス導入装置１２から真空槽１１内に散布された原料ガスと反応ガスは、開口部３７で露出している基板１０表面に到達し、遮蔽部３６で遮られて基板１０表面へ到達しないため、開口部３７の平面形状に従った平面形状の薄膜が形成される。図２０では、線状の遮蔽部３６を有するアライメントマスク１５が示されているが、これに限定されず、複数の開口部３７がマトリックス状に並んだ形状など、遮蔽部３６と開口部３７の形状は特に限定されない。

図１は、基板１０とアラインメントマスク１５とが、真空槽１１の内部に配置されていない状態を示しており、この図１を用いて、真空処理装置１の内部の構成を説明する。
処理台１３は、筒状の第一の昇降部材２１と、軸状の第二の昇降部材２２と、プレート２３と、ピン支持部材２４とを有している。

第一の昇降部材２１は、真空槽１１の底面に気密に挿通されており、ピン支持部材２４は、第一の昇降部材２１の上端に、第一の昇降部材２１の内部空間２５を閉塞しないように取り付けられている。
第二の昇降部材２２は第一の昇降部材２１の内部空間２５内に挿通されている。

ここでは、ピン支持部材２４は貫通孔２６を有する平板であり、貫通孔２６が第一の昇降部材２１の端部に位置し、第一の昇降部材２１の内部空間２５上に配置され、第二の昇降部材２２は貫通孔２６を通って第一の昇降部材２１の内部空間２５に挿通されている。
第一の昇降部材２１と第二の昇降部材２２は、鉛直に配置されている。

第一の昇降部材２１と第二の昇降部材２２は、下端を昇降装置２９に取り付けられており、昇降装置２９を動作させると、第一の昇降部材２１と第二の昇降部材２２は、それぞれ独立して上下移動できるようにされている。第一の昇降部材２１と第二の昇降部材２２が上下移動する際には、真空槽１１内の真空雰囲気が維持されるようになっている。昇降装置２９は、第一の昇降部材２１と第二の昇降部材２２が、それぞれ独立して上下移動できれば、駆動系が個別に設置されていても、共通に設置されていてもよい。また、貫通孔２６は、第一の昇降部材２１と第二の昇降部材２２に個別に設けられ、それぞれベローズなどのシール部材が設けられてもよい。

プレート２３は、第二の昇降部材２２の上端に取り付けられている。
プレート２３は、その上方を向いた面である表面が水平にされており、第二の昇降部材２２を上下移動させると、プレート２３の表面は水平な状態で鉛直に上下移動する。
プレート２３には、マスク昇降用貫通孔４１と基板昇降用貫通孔４２がそれぞれ複数個形成されている。
各マスク昇降用貫通孔４１にはマスク昇降ピン４５がそれぞれ挿通され、各基板昇降用貫通孔４２には、基板昇降ピン４６がそれぞれ挿通されている。

プレート２３の下方を向いた面である裏面と、後述するようにプレート２３に吊り下げられた基板昇降ピン４６の下端との間の距離を第一の距離と呼び、プレート２３の裏面と後述するようにプレート２３に吊り下げられたマスク昇降ピン４５の下端との間の距離を第二の距離と呼ぶ。

マスク昇降ピン４５と基板昇降ピン４６の真下位置には、ピン支持部材２４が位置しており、プレート２３の裏面とピン支持部材２４の上方を向いた面との間の距離が、互いに近接する第一の距離以下にされたとき、マスク昇降ピン４５の下端と基板昇降ピン４６の下端はピン支持部材２４上に乗り、マスク昇降ピン４５の上端と基板昇降ピン４６の上端は、プレート２３の表面よりも上方に突き出すことができるようになっている。

マスク昇降ピン４５の長さは、基板昇降ピン４６よりも上下方向に長くされており、マスク昇降ピン４５の下端と基板昇降ピン４６の下端がピン支持部材２４上に乗っているとき、下端の高さは等しいから、上端は、マスク昇降ピン４５の方が、基板昇降ピン４６よりも高い位置にある。

第一の昇降部材２１を上下移動させることでピン支持部材２４を上下移動させると、マスク昇降ピン４５と基板昇降ピン４６は、マスク昇降用貫通孔４１内と基板昇降用貫通孔４２内とにそれぞれ挿通された状態で、プレート２３に対して上下移動される。

マスク昇降ピン４５の上部と基板昇降ピン４６の上部には、プレート２３の一部と接触する鍔状の係止部材４７が設けられている。なお、プレート２３の穴に係止されれば、係止部材４７の形状は図に示されている形状に限定されず、上部の直径が大きくなっている形状でもよい。

各貫通孔４１、４２内には突起又は段差が設けられている。図９を参照し、マスク昇降ピン４５と基板昇降ピン４６が、マスク昇降用貫通孔４１内と基板昇降用貫通孔４２内とにそれぞれ挿通されてピン支持部材２４上に乗った状態で、プレート２３を上昇させ、ピン支持部材２４をプレート２３に対して相対的に降下させ、マスク昇降ピン４５と基板昇降ピン４６をプレート２３に対して相対的に降下させると、図１０を参照し、基板昇降ピン４６の係止部材４７が基板昇降用貫通孔４２内のプレート２３の一部である突起や段差に接触し、基板昇降ピン４６の相対的な降下が停止する。更にピン支持部材２４を相対的に降下させると、図１１を参照し、基板昇降ピン４６の下端からピン支持部材２４表面が離間する。更にピン支持部材２４を相対的に降下させると、次いで、マスク昇降ピン４５の係止部材４７がマスク昇降用貫通孔４１内の同様の突起や段差に接触し、マスク昇降ピン４５の相対的な降下が停止し、図１２を参照し、プレート２３の裏面とピン支持部材２４の上方を向いた面との間の距離が第一の距離よりも離間する第二の距離以上にされたとき、マスク昇降ピン４５の下端からピン支持部材２４は離間する。

この状態では、マスク昇降ピン４５と基板昇降ピン４６とはプレート２３に吊り下げられており、そのマスク昇降ピン４５の上端と基板昇降ピン４６の上端とは、プレート２３の表面以下の高さに位置しており、プレート２３の表面上には突出しないようにされている。
プレート２３の裏面とプレート２３に吊り下げられた基板昇降ピン４６の下端との間の距離が上述の第一の距離であり、プレート２３の裏面とプレート２３に吊り下げられたマスク昇降ピン４５の下端との間の距離が上述の第二の距離である。

次に、真空処理装置１を用いた成膜工程について説明する。
図１１に示すように、真空槽１１の壁面には開口３９が設けられている。
開口３９の外部には、開口３９によって、真空槽１１と内部が連通した搬送室１７が配置されており、搬送室１７内には基板搬送ロボット５０が配置されている。

ピン支持部材２４とプレート２３とを降下させておくと、図２を参照し、基板搬送ロボット５０のハンド４８は、開口３９を通過して、搬送室１７から真空槽１１の内部に移動できるようにされている。
真空槽１１内で成膜される基板１０と、基板１０の成膜に用いられるアラインメントマスク１５とは、両方とも四角形であり、アラインメントマスク１５の方が、少なくとも矩形枠３５の分だけ大きくなっている（図２０参照）。

基板搬送ロボット５０は、基板１０とアラインメントマスク１５との、いずれも搬送可能に構成されている。
搬送室１７と真空槽１１は真空排気によって真空雰囲気に置かれており、ここで、基板搬送ロボット５０のハンド４８上にアラインメントマスク１５が乗せられているものとすると、先ず、基板搬送ロボット５０を動作させ、図２に示すように、基板搬送ロボット５０のハンド４８上に乗せられたアラインメントマスク１５をハンド４８と共に真空槽１１内に搬入する。図２１は真空槽１１内に搬入されたハンド４８の平面図を示している。

その状態からピン支持部材２４によってマスク昇降ピン４５を上昇させ、マスク昇降ピン４５にハンド４８の指４９の間を通過させ、図３に示すように、マスク昇降ピン４５の上端をアラインメントマスク１５の裏面に当接させる。
その状態からマスク昇降ピン４５を上昇させ、図４に示すように、アラインメントマスク１５をハンド４８上からマスク昇降ピン４５上に移載する。
このとき、アライメントマスク１５は、マスク昇降ピン４５上を滑動し、定められた位置に設置される。

アラインメントマスク１５をハンド４８上からマスク昇降ピン４５上に移載する間には基板昇降ピン４６はアラインメントマスク１５とは接触せず、また、基板昇降ピン４６の上端はハンド４８の高さよりも低くされており、図５に示すように、ハンド４８を真空槽１１内から抜去し、次いで、図６に示すように、基板１０を乗せたハンド４８を真空槽１１内に搬入する。
アラインメントマスク１５と基板１０とは、同一の基板搬送ロボット５０のハンド４８に乗せて真空槽１１内に搬入することもできるし、互いに異なる個別の基板搬送ロボット５０のハンド４８で搬入することもできる。

次に、ピン支持部材２４を上昇させることによって基板昇降ピン４６とマスク昇降ピン４５とを上昇させ、図７に示すように基板昇降ピン４６に、ハンド４８の指４９間を通過させ、基板昇降ピン４６の上端を基板１０の裏面に当接させる。
枠体１４は、アラインメントマスク１５の矩形枠３５の上方に位置しており、ピン支持部材２４によって、基板昇降ピン４６とマスク昇降ピン４５とを上昇させると、図８に示すように、アラインメントマスク１５は、マスク昇降ピン４５によって枠体１４に当接される。

このとき、アラインメントマスク１５に設けられた勘合部と、枠体１４の所定位置に設けられた勘合部とが合せられ相対的に決められた位置で静止する。勘合部を凹部と凸部により形成し物理的に滑動して位置が合うように形成してもよい。アラインメントマスク１５を枠体１４に接触させることで相対的に決められた位置に静止させることを仮固定するという。

基板１０は基板昇降ピン４６によって、ハンド４８上から持ち上げられており、図９に示すように、真空槽１１内からハンド４８を抜去する。
この状態では、基板１０とプレート２３とは離間しており、また、基板１０とアラインメントマスク１５とは離間している。

基板昇降用貫通孔４２と基板昇降ピン４６との間には隙間が形成されており、基板昇降ピン４６を傾けて、基板昇降ピン４６の上端を横方向に移動させることが出来るようになっている。
例えば、基板１０の四辺に沿って配置された基板昇降ピン４６の内、直交する２辺の基板昇降ピン４６（可動ピン）はばね等により内側に傾く向きに設置されており、可動ピンを傾けてその上端を横方向に移動させ、その上端に配置された基板１０を可動ピンの上端が移動する方向と同一方向に移動させて他の２辺の基板昇降ピン４６（不動ピン）に押し付けることで、基板１０を決められた位置に配置する（図２１の符号４６ａは可動ピンを示し、符号４６ｂは不動ピンを示す）。上記により、基板１０とアラインメントマスク１５が定められた位置に配置される。ここではピン支持部材２４を水平方向であるＸＹ方向に移動させることで、可動ピンの下端が支点となって可動ピンを傾けて可動ピンの上端をピン支持部材２４の移動方向と逆方向である横方向に移動させる。

なお、上記はピンの形状や勘合部により基板１０、アラインメントマスク１５および枠体１４の位置合わせを行う例を示したが、アライメントマスク１５と枠体１４をＸＹ方向に移動する位置調整機構（図示なし）に受け渡して、カメラでアライメントマークを測定しながら基板１０とアラインメントマスク１５の位置合わせをしてもよい。

位置合わせが終了するとピン支持部材２４の静止によって、基板１０を静止させ、次に、図１０に示すように、アラインメントマスク１５と基板１０とが位置合わせされた状態を維持しながらプレート２３を上昇させて基板１０の裏面にプレート２３の表面を接触させ、基板１０をプレート２３上に乗せる。この状態では、基板１０とアラインメントマスク１５とは位置合わせがされている。

次に、プレート２３を更に上昇させると、図１１に示すように基板１０はプレート２３上に乗った状態で上方に移動し、基板１０の表面はアラインメントマスク１５の裏面に当接され、基板１０とアラインメントマスク１５とは位置合わせがされた状態で密着する。
このとき、基板昇降ピン４６は、プレート２３によってピン支持部材２４上から持ち上げられ、プレート２３に吊り下げられた状態になっている。

次いで、図１２に示すように、プレート２３を更に上昇させると、プレート２３上に、基板１０と、アラインメントマスク１５が積層され、アラインメントマスク１５の外周上には、枠体１４が乗った状態になる。プレート２３の上昇により、枠体１４は、配置部１８から離間して配置部１８の上方に、基板１０とアラインメントマスク１５と共に上昇し、基板昇降ピン４６に加え、マスク昇降ピン４５もプレート２３から吊り下げられた状態になる。

この状態では、基板１０の表面はアラインメントマスク１５の裏面に密着し、基板１０の裏面はプレート２３の表面に密着しており、ガス導入装置１２から原料ガスと反応ガスを放出させると、原料ガスと反応ガスは、アラインメントマスク１５の開口部３７を通過して、基板１０の表面の開口部３７と面する位置に到達し、その部分に薄膜が成長する。

薄膜が所定膜厚に形成された後、ガス導入装置１２からの原料ガスと反応ガスの放出を停止し、プレート２３を降下させ、枠体１４を配置部１８上に乗せると共に、基板昇降ピン４６の上端に基板１０を乗せた状態で、プレート２３を降下させ、基板１０をアラインメントマスク１５の裏面から離間させると共に、基板昇降ピン４６もピン支持部材２４上に乗せ、図１３に示すように、基板１０が基板昇降ピン４６上に乗った状態にする。

このとき、基板１０をハンド４８よりも高い位置に静止させ、プレート２３をハンド４８よりも低い位置に配置しておき、図１４に示すように、基板１０とプレート２３の間にハンド４８を挿入し、次いで、図１５に示すように、ピン支持部材２４を降下させて基板昇降ピン４６を降下させ、基板１０を基板昇降ピン４６上からハンド４８上に移載し、図１６のように、ハンド４８を真空槽１１内から抜去する。

そして、未成膜の基板をハンド４８上に乗せて真空槽１１内に搬入し、上記と同様に基板表面にアラインメントマスク１５を乗せて成膜を行うことができ、複数回繰り返すと、複数の基板に成膜処理を行うことが出来る。
多数枚数の基板に成膜処理を行い、アラインメントマスク１５を交換する場合は、図１７に示すように、アラインメントマスク１５とプレート２３の間にハンド４８を挿入し、次いで、ピン支持部材２４を降下させてマスク昇降ピン４５を降下させ、図１８に示すように、アラインメントマスク１５をマスク昇降ピン４５上からハンド４８上に移載し、図１９に示すように、ハンド４８を真空槽１１内から抜去すると、新しいアラインメントマスクを乗せたハンドを真空槽１１内に搬入し、アラインメントマスクの交換を行うことが出来る。

アラインメントマスク１５と基板１０とは、同一の基板搬送ロボット５０のハンド４８に乗せて真空槽１１外に搬出することもできるし、互いに異なる個別の基板搬送ロボット５０のハンド４８で搬出することもできる。
なお、上記実施例は成膜装置であったが、アラインメントマスクを用いた真空処理装置であれば、例えばエッチング装置等、他の種類の真空処理装置にも用いることが出来る。

１……真空処理装置
１０……基板
１１……真空槽
１２……ガス導入装置
１４……枠体
１５……アライメントマスク
１８……配置部
２１……第一の昇降部材
２２……第二の昇降部材
２３……プレート
２４……ピン支持部材
４１……マスク昇降用貫通孔
４２……基板昇降用貫通孔
４５……マスク昇降ピン
４６……基板昇降ピン
４７……係止部材
４８……ハンド
５０……基板搬送ロボット

Claims

真空槽と、
基板が設置されるプレートと、
前記プレートに形成されたマスク昇降用貫通孔に挿入され、上端にアラインメントマスクを配置可能に構成されたマスク昇降ピンと、
前記プレートに形成された基板昇降用貫通孔に挿入され、上端に基板を配置可能に構成された基板昇降ピンと、
前記プレートの下方位置に配置され、前記プレートに対して上下に相対移動可能なピン支持部材と、
を有し、
前記マスク昇降ピンは前記基板昇降ピンよりも上下方向に長く形成され、
前記プレートの下方を向いた面と前記プレートに吊り下げられた前記基板昇降ピンの下端との間の距離を第一の距離とし、前記プレートの下方を向いた面と前記プレートに吊り下げられた前記マスク昇降ピンの下端との間の距離を第二の距離とすると、
前記プレートの下方を向いた面と前記ピン支持部材の上方を向いた面との間が前記第一の距離より小さい時、前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンが前記ピン支持部材に支持され、
前記プレートの下方を向いた面と前記ピン支持部材の上方を向いた面との間が前記第一の距離より大きく、前記第二の距離より小さい時、前記マスク昇降ピンが前記ピン支持部材に支持され、前記基板昇降ピンは前記プレートに吊り下げられ、
前記プレートの下方を向いた面と前記ピン支持部材の上方を向いた面との間が前記第二の距離より大きい時、前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンが前記プレートに吊り下げられる、真空処理装置。
前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンとが前記ピン支持部材上に乗り、前記マスク昇降ピン上に前記アラインメントマスクが配置され、前記基板昇降ピン上に前記基板が配置された状態で、
前記アラインメントマスクと前記基板との間に、基板搬送ロボットのハンドが挿入可能に構成された請求項１記載の真空処理装置。
前記基板昇降ピンの上端を横方向に移動させることで、前記基板昇降ピン上に配置された前記基板を移動させ、前記アラインメントマスクと前記基板とを位置合わせする位置合わせ装置と、
前記真空槽内の前記プレートの上方に配置された配置部と、
前記配置部上に配置され、前記マスク昇降ピン上に配置された前記アラインメントマスクの周囲が下方から上方に移動して当接されて、前記アラインメントマスクを前記真空槽に対して仮固定する枠体とを有し、
前記位置合わせは、前記アラインメントマスクが前記枠体に当接された状態で行われる請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空処理装置。
前記アラインメントマスクが配置された前記マスク昇降ピンの上昇により、前記枠体は、前記アラインメントマスク上に乗って、前記アラインメントマスクと共に前記配置部から離間して上昇できるように構成された請求項３記載の真空処理装置。
請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空処理装置を用いた基板とアラインメントマスクの移動方法であって、
前記真空槽内に基板とアラインメントマスクとが配置されていない状態で、前記プレートと前記ピン支持部材と前記マスク昇降ピンの上端と前記基板昇降ピンの上端とを、第一のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、アラインメントマスクを前記第一のハンドに載せて前記真空槽内に搬入し、前記ピン支持部材を上昇させて前記マスク昇降ピンを上昇させ、前記マスク昇降ピンの上端を前記アラインメントマスクの裏面に当接させ、前記アラインメントマスクを前記第一のハンド上から前記マスク昇降ピン上に移載し、前記第一のハンドを前記真空槽内から抜去するアラインメントマスク搬入工程と、
前記マスク昇降ピン上の前記アラインメントマスクを第二のハンドを挿入する位置より上方に位置させ、かつ前記基板昇降ピンの上端を前記第二のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、基板を前記第二のハンドに載せて前記真空槽内に搬入し、前記アラインメントマスクと前記基板昇降ピンの上端との間に挿入し、前記ピン支持部材を上昇させて前記基板昇降ピンを上昇させ、前記基板昇降ピンの上端を前記基板の裏面に当接させ、前記基板を前記第二のハンド上から前記基板昇降ピン上に移載し、前記第二のハンドを前記真空槽内から抜去する基板搬入工程と、
を有する基板とアラインメントマスクの移動方法。
前記第一のハンドと前記第二のハンドは同一の搬送ロボットのハンドである請求項５記載の基板とアラインメントマスクの移動方法。
前記第一のハンドと前記第二のハンドは互いに異なる搬送ロボットのハンドである請求項５記載の基板とアラインメントマスクの移動方法。
請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空処理装置を用いた基板とアラインメントマスクの移動方法であって、
前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンとが前記ピン支持部材上に乗り、前記マスク昇降ピン上にアラインメントマスクが配置され、前記基板昇降ピン上に基板が配置された状態で、前記基板を第三のハンドを挿入する位置より上方に位置させ、かつ前記プレートを前記第三のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、前記第三のハンドを前記基板と前記プレートとの間に挿入し、前記ピン支持部材を降下させて前記基板昇降ピンを降下させ、前記基板の裏面を前記第三のハンドに接触させ、前記基板を前記基板昇降ピン上から前記第三のハンド上に移載し、前記基板を前記第三のハンドに載せて前記真空槽内から搬出する基板搬出工程と、
前記アラインメントマスクを第四のハンドを挿入する位置より上方に位置させ、かつ前記プレートを前記第四のハンドを挿入する位置より下方に位置させておき、前記第四のハンドを前記アラインメントマスクと前記プレートとの間に挿入し、前記ピン支持部材を降下させて前記マスク昇降ピンを降下させ、前記アラインメントマスクの裏面を前記第四のハンドに接触させ、前記アラインメントマスクを前記マスク昇降ピン上から前記第四のハンド上に移載し、前記アラインメントマスクを前記第四のハンドに載せて前記真空槽内から搬出するアラインメントマスク搬出工程と、
を有する基板とアラインメントマスクの移動方法。
前記第三のハンドと前記第四のハンドは同一の搬送ロボットのハンドである請求項８記載の基板とアラインメントマスクの移動方法。
前記第三のハンドと前記第四のハンドは互いに異なる搬送ロボットのハンドである請求項８記載の基板とアラインメントマスクの移動方法。
請求項３記載の真空処理装置を用いた基板とアラインメントマスクとの位置合わせ方法であって、
前記マスク昇降ピンと前記基板昇降ピンとが前記ピン支持部材上に乗り、前記マスク昇降ピン上にアラインメントマスクが配置され、前記基板昇降ピン上に基板が配置された状態で、
前記ピン支持部材を上昇させて前記マスク昇降ピンを上昇させ、前記マスク昇降ピン上の前記アラインメントマスクを前記枠体に当接させ、
前記基板昇降ピンの上端を横方向に移動させて、前記基板昇降ピン上の前記基板を移動させ、前記アラインメントマスクと前記基板とを位置合わせする、
基板とアラインメントマスクとの位置合わせ方法。
請求項１１記載の基板とアラインメントマスクとの位置合わせ方法によって前記基板と前記アラインメントマスクとが位置合わせされた状態を維持しながら、前記プレートを上昇させて前記プレートの表面を前記基板の裏面に接触させ、前記基板を前記基板昇降ピンから前記プレート上に移載させ、前記基板昇降ピンを前記ピン支持部材から持ち上げて前記プレートに吊り下げ、
前記プレートを上昇させて前記プレート上の前記基板の表面を前記アラインメントマスクの裏面に接触させ、前記アラインメントマスクを前記マスク昇降ピンから前記基板上に移載させ、前記マスク昇降ピンを前記ピン支持部材から持ち上げて前記プレートに吊り下げ、
前記アラインメントマスクの上方から薄膜形成用の材料ガスを散布して、前記アラインメントマスクの開口部から露出した前記基板の表面に薄膜を成膜する成膜方法。