JP7202858B2 - 基板搬送システム、電子デバイスの製造装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
通常は、一つの成膜クラスタには複数の成膜室が設置されるが、各成膜室においてラフアライメント及びファインアライメントの両方を行っているので、アライメント工程に相当な時間がかかる問題があった。
中継装置を有し、
第1装置から前記中継装置に基板が搬送され、前記中継装置から第2装置に基板が搬送される基板搬送システムであって、
前記中継装置は、
容器と、
前記容器内に設けられた、基板を載置する基板ステージと、
前記基板ステージとは別の部材として、前記容器の内部に前記容器に対して固定配置され、基準位置を示す基準マークと、
前記基板ステージを前記基板ステージの基板載置面に沿う第1方向に移動させる第1移動手段と、
前記基板ステージを前記基板載置面に沿い、かつ、前記第1方向と交差する第2方向に移動させる第2移動手段と、
前記容器の外部に配置された位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段によって取得した、前記容器内の基板の位置に関する第1の情報と、前記基準マークの位置に関する第2の情報と、に基づいて、前記第1移動手段および前記第2移動手段を制御する制御手段と、
前記第2の情報を記憶するメモリー部と、を有し、
前記制御手段が、1回の記憶動作で前記メモリー部へ記憶された前記第2の情報を用いて、複数の基板に対して前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行う。
第1搬送室を有する第1装置と、
第2搬送室および前記第2搬送室に接続された複数の成膜室を有する第2装置と、
前記第1装置および前記第2装置に接続された中継装置と、を含み、
前記中継装置は、
容器と、
前記容器内に設けられ、基板を載置する基板ステージと、
前記基板ステージを前記基板ステージの基板載置面に沿う第1方向に移動させる第1移動手段と、
前記基板ステージを前記基板載置面に沿い、かつ、前記第1方向と交差する第2方向に移動させる第2移動手段と、
前記容器の外部に配置された位置情報取得手段と、
前記基板ステージとは別の部材として、前記容器の内部に前記容器に対して固定配置され基準位置を示す基準マークと、
前記位置情報取得手段によって取得した、前記容器内の基板の位置に関する第1の情報
と、前記基準マークの位置に関する第2の情報と、に基づいて、前記第1移動手段および前記第2移動手段を制御する制御手段と、
前記第2の情報を記憶するメモリー部と、を有し、
前記制御手段は、1回の記憶動作で前記メモリー部へ記憶された前記第2の情報を用いて、複数の基板に対して前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行い、
前記複数の成膜室の少なくとも1つの成膜室は、前記基板の位置を調整するためのアライメント機構を含む。
図1乃至図3は、電子デバイスの製造装置の一例を示す模式図である。図1乃至図3の電子デバイスの製造装置は、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。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば、約1800mm×約1500mmのサイズの基板に有機ELの成膜を行った後、該基板を切り出して複数の小サイズのパネルが作製される。
。このような構成によって、下流側のクラスタ装置でも基板(S)が上流側のクラスタ装置と同じ向きを持つようになり、電子デバイスの製造装置で全体的に基板(S)の処理が統一化される。
図4は、成膜室2に設置される成膜装置20の構成を示す模式図である。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(S)が水平面(XY平面)と平行となるよう固定された場合、基板(S)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。
基板保持ユニット210は、搬送ロボット(R)から受け取った基板(S)を保持する手段であり、基板ホルダとも呼ばれる。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持つメタルマスクであり、枠状のマスク台221の上に固定される。
ことで、成膜時の基板(S)とマスク(M)の密着性を高める部材である。蒸発源240は、蒸着材料を収納するるつぼ、ヒータ、シャッタ、駆動機構、蒸発レートモニタなどから構成される(いずれも不図示)。
図5(b)に示したように、本実施形態の成膜装置20のアライメント機構によって行われるファインアライメント工程は、基板(S)とマスク(M)が一部接触された状態で行われる。
このようなアライメント工程を基板(S)とマスク(M)との間の相対的な位置ずれが所定の臨界値内に入る時まで繰り返す。基板(S)とマスク(M)のと間の相対的な位置ずれが所定の臨界値内に収まれば、基板(S)をマスク(M)上に固定して成膜工程を実行する。
上述したように、従来は一つのクラスタ装置で複数の(本実施例では4つ)成膜室2ごとに大まかな位置調整のためのラフアライメント工程を行ったので、全体工程に相当な時間がかかる問題があった。
以下、中継装置内でのアライメント動作及びこのような動作を実行するためのアライメント機構に対して、アライメント室6を例に挙げ、詳細に説明する。本実施例では、アライメント室6でアライメントを行う構成を説明するが、本実施形態はこれに限らず、中継装置の他の部分、例えば、バッファ室4または旋回室5で行っても良い。
アライメント室6を含む基板搬送システムは、内部が真空状態に維持される真空容器61と、真空容器61で基板(S)が載置される基板ステージ302と、基板(S)のアライメントを行うためのアライメント機構と、アライメント機構の動作を制御するための制御手段303を含む。
機構(例えば、リニアガイド)を通じて、XYθ方向への駆動力を基板ステージ302に伝達する。ここでは、鉛直方向をZ方向にするXYZ直交座標系を用いる。基板(S)が基板ステージ302上に水平に置かれる時、基板(S)の短手方向(短辺に平行な方向)をX方向(第1方向)、長手方向(長辺に平行な方向)をY方向(第2方向)、Z軸周りの方向(第3方向)の回転角をθで表す。
制御手段303は、アライメント用カメラ301によって撮像された基板(S)のコーナー部分の画像、又は後述する仮想のコーナー部分の画像から基板(S)の位置情報を算出する画像処理部304を含む。
また、制御手段303は、基板の基準位置に対する基準位置情報を記憶するメモリー部305を含む。
制御手段303は、メモリー部305にあらかじめ記憶された基板(S)の基準位置情報と、画像処理部304によって算出された基板(S)の位置情報に基づいて、基板(S)の位置ずれ量を算出する。
図7に示す実施例では、基準マーク設置台315に形成された基準マークの位置から得られた基準位置情報と、基板ステージ上に置かれた基板(S)のコーナーの位置から得られた基板位置情報に基づいて、アライメントを行う。
算出された二つのコーナーの位置情報から二つのコーナーを結ぶ線分(L2)の中心点(C2)の位置情報を算出する。このような基板の中心点(C2)の位置に関する情報が、本実施例において、基板位置情報に該当する。
このようなアライメント動作は、基板(S)の位置ずれ量が閾値(許容値)内に収まるまで、繰り返される。
つまり、図8に示した実施例では、基板ステージ上に置かれた基板(S)の仮想コーナーの位置から得られた基板位置情報と、基準マーク設置台315に形成された基準マークの位置から得られた基準位置情報とに基づいて、アライメントを行う。
こうして得られた、基板(S)の仮想コーナーの位置情報に基づいて、基板位置情報を算出し、これを制御部303のメモリー部305に記憶された基準位置情報と対比することにより、基板の位置ずれ量を算出する。
このようなアライメント動作は、基板(S)の位置ずれ量が閾値(許容値)内に収まるまで、繰り返される。
本実施例では、アライメント室6で行われる基板のアライメント工程の基準となる基準位置情報をステージ側アライメントマーク3021、3022の位置情報から算出すること以外には、他の実施例と同様の方法で、アライメントを行う。
図7~図9に示した実施例では、基板の対角上の二つのコーナー(または仮想コーナー)を結ぶ線分の中心点の位置情報と、二つの仮想基準マークを結ぶ線分の中心点の位置情報とを、それぞれ基板位置情報と基準位置情報として使用して、アライメント工程を行う構成を説明したが、本実施形態はこれに限定されず、基板の位置を基準位置に合わせることができる他の方法を用いてもいい。
ところが、アライメントのためのXYθアクチュエータ307の駆動動作、特にθ方向への回転動作(すなわち、ねじり動作)は、ベローズ402にそのまま伝わり、ベローズ402の形態を変形させて(ねじりを起こさせて)寿命を短縮させる問題があった。
次に、本実施形態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表示装置の構成及び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11(a)は有機EL表示装置50の全体図、図11(b)は1画素の断面構造を表している。
まず、有機EL表示装置を駆動するための回路(不図示)および第1電極54が形成された基板53を準備する。
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。
に搬入される前に、アライメント室6で基板位置を大まかに調整するラフアライメントを行い、成膜装置20ではラフアライメントは行わず、ファインアライメントのみを行う。これによって、アライメント工程にかかる全体的な時間を大幅に短縮することができる。
電子輸送層57までが形成された基板をスパッタリング装置に移動し、第2電極57を成膜し、その後プラズマCVD装置に移動して保護層60を成膜して、有機EL表示装置50が完成する。
2:成膜室
3:マスク積載室
4:バッファ室
5:旋回室
6:アライメント室
61:真空容器
301:位置情報取得手段、アライメント用カメラ
302:基板ステージ
303:制御手段
304:画像処理部
305:メモリー部
306:アライメント室の真空容器の底面
307:XYθアクチュエータ
310:シャフト
311:基板側アライメントマーク
312:ステージ側アライメントマーク
315:基準マーク設置部
3021、3022:ステージ側アライメントマーク
3151、3152:基準マーク
3153、3154:仮想基準マーク
402:ベローズ
404:第1連結部
405:第2連結部
406:O-リング
407:ベアリング
Claims (30)
- 中継装置を有し、
第1装置から前記中継装置に基板が搬送され、前記中継装置から第2装置に基板が搬送される基板搬送システムであって、
前記中継装置は、
容器と、
前記容器内に設けられた、基板を載置する基板ステージと、
前記基板ステージとは別の部材として、前記容器の内部に前記容器に対して固定配置され、基準位置を示す基準マークと、
前記基板ステージを前記基板ステージの基板載置面に沿う第1方向に移動させる第1移動手段と、
前記基板ステージを前記基板載置面に沿い、かつ、前記第1方向と交差する第2方向に移動させる第2移動手段と、
前記容器の外部に配置された位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段によって取得した、前記容器内の基板の位置に関する第1の情報と、前記基準マークの位置に関する第2の情報と、に基づいて、前記第1移動手段および前記第2移動手段を制御する制御手段と、
前記第2の情報を記憶するメモリー部と、を有し、
前記制御手段が、1回の記憶動作で前記メモリー部へ記憶された前記第2の情報を用いて、複数の基板に対して前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行う
基板搬送システム。 - 前記制御手段は、前記第1の情報および前記第2の情報から基板の位置ずれ量を取得し、取得した前記位置ずれ量に基づいて前記第1移動手段および前記第2移動手段を制御する
請求項1に記載の基板搬送システム。 - 前記制御手段は、1つの基板に対して前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行った後に、前記基板ステージに基板が載置されていない状態で、前記基板ステージを所定の位置に移動するように前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行う
請求項1に記載の基板搬送システム。 - 前記位置情報取得手段は、画像取得手段を含む
請求項1に記載の基板搬送システム。 - 前記画像取得手段は、前記基板ステージ上に載置される基板のコーナー部に対応する位置に設置される
請求項4に記載の基板搬送システム。 - 前記画像取得手段は、前記基板ステージ上に載置される基板の対角の二つのコーナー部に対応する位置にそれぞれ設置される
請求項4に記載の基板搬送システム。 - 前記容器は真空容器であり、
前記画像取得手段は、前記中継装置の前記真空容器に設けられた透明窓を介して、前記中継装置の前記真空容器の内部に配置された前記基準マークおよび前記基板の画像を取得する
請求項4に記載の基板搬送システム。 - 前記制御手段は、前記画像取得手段によって取得された基板のコーナー部の画像から、基板の二つの辺の延長線が交差する位置に関する情報を取得する画像処理部を含む
請求項5に記載の基板搬送システム。 - 前記制御手段は、前記画像取得手段によって取得される前記二つのコーナー部を結ぶ線の中心点を算出する
請求項6に記載の基板搬送システム。 - 前記制御手段は、前記メモリー部に記憶されている前記第2の情報と、前記位置情報取得手段によって取得した前記第1の情報と、に基づいて、前記第1移動手段および前記第2移動手段を制御する
請求項3に記載の基板搬送システム。 - 前記画像取得手段は、前記基準マークと前記基板のコーナー部の両方を含む画像を取得する
請求項4に記載の基板搬送システム。 - 前記画像取得手段は、前記基板に形成された基板アライメントマークと前記基準マークの両方を含む画像を取得する
請求項4に記載の基板搬送システム。 - 前記基板アライメントマークは、基板の対角の二つのコーナー部に形成される
請求項12に記載の基板搬送システム。 - 前記第1移動手段および前記第2移動手段は、前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向を中心に回転する回転方向に前記基板ステージを回転させることが可能なように構成される、
請求項1に記載の基板搬送システム。 - 前記容器は真空容器であり、
前記第1移動手段および前記第2移動手段は、前記真空容器に対して大気側であって、
前記基板ステージの下側に設置される
請求項1に記載の基板搬送システム。 - 前記第1移動手段と前記第2移動手段の各々は、サーボモータと、前記サーボモータからの回転駆動力を直線駆動力に転換するための動力転換機構を含む
請求項1に記載の基板搬送システム。 - 前記容器は真空容器であり、
前記第1方向と、前記第2方向と、前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向を中心に回転する回転方向の中、少なくとも一つの方向への、前記第1移動手段および前記第2移動手段による駆動力を前記中継装置の前記真空容器の大気側から前記基板ステージに伝達するシャフトと、
前記シャフトを囲むように前記真空容器の真空側と大気側とを隔てる伸縮可能部材を含む
請求項14に記載の基板搬送システム。 - 前記伸縮可能部材は、前記回転方向に移動可能に設置される
請求項17に記載の基板搬送システム。 - 前記伸縮可能部材は、連結部を介して前記中継装置の前記真空容器と連結され、
前記連結部は、O-リング(O-ring)及びベアリングを通じて、前記中継装置の前記真空容器に、前記回転方向にフローティング(floating)固定される
請求項18に記載の基板搬送システム。 - 電子デバイスの製造装置であって、
第1装置と、
第2装置と、
前記電子デバイスを形成するための基板を前記第1装置から前記第2装置に搬送するための基板搬送システムとを含み、
前記基板搬送システムは、請求項1~19のいずれか1項に記載の基板搬送システムであり、
前記第2装置は、前記基板を搬送するための搬送室と、前記搬送室に接続された複数の成膜室を含む、電子デバイスの製造装置。 - 電子デバイスの製造装置であって、
第1搬送室を有する第1装置と、
第2搬送室および前記第2搬送室に接続された複数の成膜室を有する第2装置と、
前記第1装置および前記第2装置に接続された中継装置と、を含み、
前記中継装置は、
容器と、
前記容器内に設けられ、基板を載置する基板ステージと、
前記基板ステージを前記基板ステージの基板載置面に沿う第1方向に移動させる第1移動手段と、
前記基板ステージを前記基板載置面に沿い、かつ、前記第1方向と交差する第2方向に移動させる第2移動手段と、
前記容器の外部に配置された位置情報取得手段と、
前記基板ステージとは別の部材として、前記容器の内部に前記容器に対して固定配置され基準位置を示す基準マークと、
前記位置情報取得手段によって取得した、前記容器内の基板の位置に関する第1の情報と、前記基準マークの位置に関する第2の情報と、に基づいて、前記第1移動手段および
前記第2移動手段を制御する制御手段と、
前記第2の情報を記憶するメモリー部と、を有し、
前記制御手段は、1回の記憶動作で前記メモリー部へ記憶された前記第2の情報を用いて、複数の基板に対して前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行い、
前記複数の成膜室の少なくとも1つの成膜室は、前記基板の位置を調整するためのアライメント機構を含む
電子デバイスの製造装置。 - 前記第1搬送室内には、基板を前記中継装置に搬送するための第1搬送ロボットが配置されており、
前記第2搬送室内には、前記基板を前記中継装置から搬出し、前記基板を前記1つの成膜室に搬入するための第2搬送ロボットが配置されており、
前記第2搬送ロボットは、前記基板を前記複数の成膜室のうちの1つの成膜室から搬出し、前記基板を前記複数の成膜室の他の成膜室に搬入する
請求項21に記載の電子デバイスの製造装置。 - 前記制御手段は、前記第1の情報および前記第2の情報から基板の位置ずれ量を取得し、取得した前記位置ずれ量に基づいて前記第1移動手段および前記第2移動手段を制御することを特徴とする
請求項21に記載の電子デバイスの製造装置。 - 前記アライメント機構は、前記基板と前記基板への成膜に用いられるマスクとの相対的な位置合わせをする
請求項21に記載の電子デバイスの製造装置。 - 前記中継装置は、前記第1移動手段および前記第2移動手段が設けられるアライメント室と、前記基板の向きを変えるための旋回室を含み、
前記旋回室は、前記アライメント室の前記第1装置側に設置される
請求項21に記載の電子デバイスの製造装置。 - 前記中継装置は、前記第1移動手段および前記第2移動手段が設けられたアライメント室と、複数の基板を収納するバッファ室と、を含み、
前記バッファ室は、前記アライメント室の前記第1装置側に設置される
請求項21に記載の電子デバイスの製造装置。 - 前記制御手段は、1つの基板に対して前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行った後に、前記基板ステージに基板が載置されていない状態で、前記基板ステージを所定の位置に移動するように前記第1移動手段および前記第2移動手段の制御を行う
請求項21に記載の電子デバイスの製造装置。 - 前記アライメント機構は基板を撮影する第1のカメラを有し、
前記位置情報取得手段は、前記第1のカメラより視野の広い第2のカメラを有する
請求項21に記載の電子デバイスの製造装置。 - 請求項1~19のいずれか1項に記載の基板搬送システムを使って電子デバイスを製造する電子デバイスの製造方法。
- 請求項21~28のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造装置を用いて電子デバイスを製造する電子デバイスの製造方法。
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