JP7224165B2 - アライメント装置、蒸着装置、および、電子デバイスの製造装置 - Google Patents
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Description
は、ガラス基板とマスクとのアライメントを蒸着部にガラス基板が搬送された後に行わなければならないため、特に複数の蒸着室がある場合、アライメントに長時間を要することになる。
基板を保持して搬送する搬送キャリアが移動する搬送路を構成する搬送モジュールを含む搬送機構と、
前記搬送キャリアに保持され前記搬送機構により搬入された前記基板にマスクが位置決めされて固定されるアライメント室と、
前記搬送キャリアと前記搬送モジュールの一方に配置された複数のコイルに電流または電圧を印加することで、前記複数のコイルと、前記搬送キャリアと前記搬送モジュールの他方に配置された複数の磁石との間に発生する磁力を制御する制御手段と、
を備えるアライメント装置であって、
前記制御手段は、前記磁力を制御することにより、前記基板を保持する前記搬送キャリアが浮上した状態で前記搬送キャリアの位置を調整して、前記基板と前記マスクの位置決めを行う
ことを特徴とするアライメント装置である。
図1は、有機ELパネルの製造ライン100の全体構成を示す概念図である。概略、製造ライン100は、蒸着処理工程搬送路100a、リターン搬送路100b、マスク受渡機構100c、キャリアシフタ100d、マスク受渡機構100e、および、キャリアシフタ100fを備える、循環型搬送路を構成する。循環型搬送路を構成する各構成要素、例えば基板搬入室101、反転室102、アライメント室103、加速室104、蒸着室105、減速室106、マスク分離室107、反転室108、ガラス基板排出室109などには、搬送路を構成するための搬送モジュール301が配置されている。詳しくは後述するが、本図には、製造プロセスの各エ程においてガラス基板G、マスクMおよび静電チャック308(符号C)がどのように搬送路上を搬送されるかが示される。
位置P2へと搬送される。キャリアシフタ100fでは、マスクM分離後の空の搬送キャリアが、リターン搬送路100bから蒸着処理工程搬送路100aの始点のガラス基板搬入位置P1へと搬送される。製造ライン100を用いた製造プロセスの詳細については後述する。
搬送モジュール301は、搬送キャリア302が通過するための開口を有するメインフレームを備え、搬送キャリア302の搬送方向に沿ってライン状に、搬送方向に対して左右に対になるように、駆動用コイル306とコイルドライバを備える。搬送キャリア302が移動する各搬送路は、複数の搬送モジュール301が、開口同士が合わさるように直列に配列されることによって構成される。また搬送モジュール301は、搬送キャリア302を搬送方向にガイドするガイド機構と、磁力によって搬送キャリア302の駆動および姿勢制御を行う駆動系を備えている。これにより、搬送キャリア302が、複数の搬送モジュール301で構成される搬送路上を、連続的に、かつ軌道から外れることなく走行可能となる。また搬送キャリア302は送路上に複数個同時に走行させることができる。
ュール301a~301Nは、連続して並べて配置されて、1つの搬送路を構成する。搬送キャリアは、搬送モジュール301a~301Nで構成された搬送路上を移動する。
ここで、図7を参照してリニアモータの推進制御について説明する。本図は、製造ラインが複数備える搬送モジュール301の一つと、その制御手段のうち、リニアモータ制御に関連する部分を示した概略構成図である。なお、本図はムービングマグネットのリニアモータの推進制御の原理を説明するためのものであり、以下の説明における各部材の配置関係や数(例えば、コイルと磁石の上下関係、キャリア搬送方向、制御ブロックの構成)などはあくまでも例示である。図7において、X軸は搬送キャリア302が移動する進行方向、Y軸は水平面においてX軸と交差する方向、Z軸はコイルユニット1501から見て鉛直方向と定義する。
つもしくは複数選択して切り替える。電流制御情報交換信号とは、電流情報セレクタ1525が、制御対象の搬送キャリア302を制御するためのコイルユニットに電流を供給する1つまたは複数の電流制御器を選択するための信号である。以下にモータコントローラ1530について説明するが、モータコントローラ1530、1540、1550はそれぞれ同じ構成である。
コントローラ制御器1570から送信される位置情報選択信号によって、モータコントローラ1530、1540、1550のいずれかと、光学式エンコーダ1561~1564のいずれかを通信可能に組合せる。コントローラ制御器1570は、各モータコントローラ1530、1540、1550から、搬送キャリア302を制御中なのか、制御をしていない休止状態なのかを示す制御状態情報を受信する。コントローラ制御器1570は、休止状態のモータコントローラに対して光学式エンコーダが検出した搬送キャリア302の位置を送信可能となるように、図示しないメモリ等に制御状態情報を記憶する。
図3(a)は固定部としての搬送モジュール301、可動部としての搬送キャリア302からなる搬送ユニット300を図1の矢印Aで示す搬送方向から見た正面図である。図3(b)は図3(a)における枠Sで囲む要部の拡大図、図3(c)は搬送キャリア302を側面図、図4は搬送キャリアの分解斜視図である。搬送モジュール301は、製造ライン100の全域にわたって複数個配列されて搬送路を構成する。各搬送モジュール301の駆動用コイルに供給する電流を制御することにより、複数の搬送モジュール全体を1つの搬送路として制御し、搬送キャリア302を連続して移動させることができる。
このような構成により、上述したムービングマグネット型のリニアモータ制御を実施できる。すなわち、駆動系を構成する駆動用コイル306a,306bを構成する複数のコ
イルそれぞれに供給する電流を制御することにより、搬送キャリア302の進行方向における推進力を発生させたり、搬送モジュール301に対する磁気浮上力を発生させたりすることができる。なお、搬送機構が備える搬送モジュールと搬送キャリアの一方にコイルを、他方に磁石を配置する構成であればよく、ムービングコイル方式であっても搬送キャリアの浮上アライメントを行うことができる。
搬送キャリア302を移動させる際には、ローラ搬送モードと磁気浮上搬送モードの何れかを選択可能である。ローラ搬送モードは、搬送キャリア302のガイド溝303a,303bと搬送モジュール301側のローラベアリング304a,304bの当接によって搬送キャリア302を支持した状態で、マグネットとコイルとの間に発生する電磁力により進行方向の駆動力を発生させて、搬送キャリア302を搬送するモードである。磁気浮上搬送モードは、搬送キャリアを磁気浮上させ、ガイド溝303a,303bとローラベアリング304a,304bが非接触の状態で、電磁力により進行方向の駆動力を発生させて搬送キャリア302を搬送するモードである。磁気浮上搬送モードでは、機械的な接触部分がないため、塵や摩擦による粉体等の発生が抑制される。そのため、特に真空蒸着処理を行う際の蒸着品質劣化の防止に好適である。一方、塵や摩擦による粉体が比較的問題とならない蒸着室外などでは、ローラ搬送モードを用いることができる。
305xとなっている。その他に、S極とN極の磁極がY軸方向に配置されY軸方向への推進力を得るためのY軸磁極配置305yを備えている。このY軸磁極配置は、左右の駆動用マグネット305a,305bにそれぞれX軸方向に離れた位置に2か所ずつ、計4か所に設けられている。Y軸磁極配置305yが設けられるのは、左右の2列ずつ設けられるマグネットの内の1列である。
なお、詳しくは後述するが、駆動用マグネット305a,305bと駆動用コイル306a,306bを用いた位置姿勢制御は、搬送キャリア302に保持されたガラス基板Gに対するマスクMのアライメント動作にも使用できる。
次に、搬送キャリア302にガラス基板Gを保持する機構と、ガラス基板上にマスクMを保持する機構について説明する。本発明によれば、ガラス基板は静電吸着手段である静電チャック308によって、マスクは磁気吸着手段としての磁気吸着チャック307によってそれぞれ搬送キャリアに重ねて保持されるように構成されている。
この制御ボックス312を動作させてチャックフレーム309内の静電チャック308を帯電させることにより、ガラス基板Gを吸着して保持することができる。
転駆動のアクチュエータ307mで先端に設けたピニオンを回転駆動させ、搬送上端ロック片307または、直線ガイドの可動部材に設けたラックに噛合うようにすれば、水平移動させることができる。
上端ロック片307fは、図4に示すように、キャリア本体302Aに設けられた台座307jの上面に、所定間隔離間した一対の直線ガイド307kを介してスライド自在に支持されている。直線ガイド307kの間の台座307j上面には、下端ストッパ307eが突設されており、位置決め片307dは直線ガイド307kの間を通過可能な幅に構成されており、上端ロック片307fが退避位置に移動すると、下方への移動が可能となり、下端ストッパ307eに当接する。
静電チャック308はセラミック等の板状部材で、内部電極に電圧を印加し、ガラス基板Gとの間に働く静電力によってガラス基板Gを吸着するもので、チャックフレーム309の下側縁に上下に移動不能に固定されている。静電チャック308は、図4に示すように、複数のチャック板308aに分割されており(図では6枚)、各チャック板308aの辺同士が複数のリブ309bによって固定されている。リブ309bは、磁気吸着チャック307の支持枠が干渉しないように複数に分かれている。
すなわち、搬送キャリア302へのガラス基板Gの保持には静電チャック308が用いられ、マスクMの保持には磁気吸着チャック307が用いられ、両チャックともチャックフレーム309内に組み込まれている。磁気吸着チャック307によるマスクMの保持は、チャックフレーム309内における磁気吸着チャック307の昇降動作によって動作される。なお、図3では、上端ロック片を水平移動させているが、図5では、回転駆動させる構成としている。ロック、アンロックができればよく、水平移動でもよいし、回転移動でもよい。磁気吸着チャック307が完了した後は、機械式のマスクチャック311により、マスクフレームMFがキャリア本体302Aに保持される。マスクチャック311には与圧用スプリング等の付勢部材311kが組み込まれており弾性的に保持される。これら、静電チャック308、磁気吸着チャック307及びマスクチャック311の3種のチャックが搬送キャリア302にコンパクトに組み込まれている。
図14を参照して、静電チャックの制御ボックスの構成と機能を説明する。静電チャックを利用するためには、静電チャックに対して電力を供給するとともに、制御信号を送信する必要がある。しかし、給電や通信に有線ケーブルを用いる場合、搬送キャリアの移動自由度が低下するおそれがある。そこで搬送キャリア302は、静電チャックに対して非接触で給電及び制御信号送信を行うための制御ボックスを備える。
ャンバ1430からはシールされている。制御ボックス1400は、制御回路1401、電池1402、赤外線通信ユニット1403、無線通信ユニット1404、無線通信用アンテナ導入端子1405、ビューポート1406、非接触受電用コイル1407、電源1408などを含む。
次に実際にガラス基板GにマスクMを固定し、蒸着室において有機EL発光材料を真空蒸着して排出するプロセスについて説明する。
反時計回りに移動しているが、この方向には限定されない。
P1:搬送キャリア上にガラス基板Gを保持するガラス基板搬入位置
P2:搬送キャリア上のガラス基板GにマスクMを装着するマスク装着位置
P3:蒸着処理後のガラス基板GからマスクMを分離するマスク分離位置
P4:蒸着処理後のガラス基板Gを搬送キャリア302から分離して排出する基板排出位置
P5:ガラス基板Gを排出した空の搬送キャリア302をリターン搬送路へと受け渡すキャリア受渡位置
P6:蒸着処理後に分離したマスクMをリターン搬送路上の搬送キャリア302に装着するマスク受渡位置
P7:リターン搬送路上を搬送中の搬送キャリア302からマスクMを分離して、マスク装着位置P2へと搬送するマスク復帰位置
P8:マスクMを分離した搬送キャリア302をリターン搬送路から蒸着処理用搬送路上のガラス基板搬入位置P1へとシフトさせるキャリア復帰位置(リターン搬送路終点)
ガラス基板搬入位置P1において、外部のストッカより、蒸着処理工程搬送路100a上の基板搬入室101にガラス基板Gが搬入され、搬送キャリア302上の所定の保持位置において、静電チャックによって保持される。ガラス基板搬入位置P1においては、搬送キャリア302とこれを支持する搬送モジュール301は、搬送モジュール301が下側となるように配置されている。このとき、搬送キャリア302のガラス基板保持面(チャック面)が上を向いた姿勢である。ガラス基板Gは、ガラス基板搬入位置P1に上方より搬入され、当該チャック面に載置される。
ット305a、305bとの間に発生する磁力により、進行方向に進む。
反転室102において、回転支持機構が、ガラス基板を保持した搬送キャリア302を支持した搬送モジュール301を、進行方向に対して180度回転させる。これにより搬送キャリア302および搬送モジュール301の上下関係が反転し、ガラス基板Gが下面側となる。回転支持機構は、搬送モジュール301を搬送キャリア302ごと進行方向に180度単位で回転できる。回転動作中に搬送キャリア302と搬送モジュール301の位置ずれを起こさないように、重心位置に回転軸が位置するように構成することが好ましい。図中では、搬送キャリア302と搬送モジュール301の進行方向での反転を、矢印Rで示す。なお、搬送モジュール301と搬送キャリア302を機械的にロックするロック機構を使用することも好ましい。
図6(a)~(c)はアライメント室103内で行われるマスクチャック動作を行うマスク昇降装置、およびその動作を説明するための図である。
上述した、アライメントマークを撮像してアライメントする方法について詳説する。図13(a)はガラス基板Gの概略図、図13(b)はガラス基板GとマスクMの隅部に設けられたアライメントマークの拡大図である。図13(a)に示すガラス基板Gの四隅には、アライメントカメラ視野範囲1301が設定されている。図13(b)は一つのアライメントカメラ視野範囲1301においてガラス基板GとマスクMを重ねて撮像した様子を示し、ガラス基板側アライメントマークと1304と、ガラスを透過して撮像されるマスク側アライメントマーク1305が表示されている。
ここで、磁力によるアライメント動作を可能にするための構成を説明する。図8に、搬送キャリア302の上面に配置された駆動用マグネット305a、305bの詳細を示す。駆動用マグネット305a、305bは、搬送方向に対して左右に対になるように配置されている。駆動用マグネット305a、305bは、基本的にはN極のマグネットとS極のマグネットが交互にライン状に配置された磁石列をなす構成である。また図示例では、左右で対となっている駆動用マグネット305a、305bは、それぞれ、2列のマグネットの列を含んで設けられている。この2列のマグネット列のそれぞれにおいては、基本的にはN極とS極が交互にライン状に配置されており、図中のX方向(搬送方向)の制
御に用いられる。またマグネット列の一部には、N極とS極の両方が搬送モジュール301との対向面に露出するように配置されており、X方向だけでなく図中のY方向(搬送方向と交差する方向)の制御に用いられる。
図9のフローチャートと、図10~図12を参照して、アライメント室103におけるアライメント動作の詳細を説明する。図10(a)~図12(d)はそれぞれ、図9のステップS1~S5,S7~S12に対応する。
であればS5に戻り、位置ずれ値が範囲内に収まるまでアライメントを繰り返す。
すなわち、S7において、図11(b)のように、マスクMを上昇させてガラス基板Gに近接させる。マスクMの上昇時には、昇降装置202によってマスクトレイ205を上昇させることにより、マスク支持部206によって支持されているマスクMが上昇する。マスクM自体は、模式的に示すように撓んでおり、マスク支持部206に支持されたマスクフレームMFが上昇し、ガラス基板Gと所定の隙間まで近接する。このときのマスクMとガラス基板GのクリアランスをCLS71とすると、例えばCLS71=0.5mmである。また、搬送キャリア302が磁気浮上していることから、キャリアスタンド部302A1の下端とマスクトレイ205の間にはクリアランスCLS72が存在する。
すなわち、外部の駆動装置の駆動によって、回転軸311fが回転駆動され、チャック片311cがマスクフレームMFに係合してチャックされる。図示例では、上側のチャック片311bを省略している。この時点で、マスクフレームMFが固定される。この状態は静電チャック308、磁気吸着チャック307を解除しても維持される。
マスクMを磁気吸着させる。すなわち、上昇端でロックされていたロック片が外部のアクチュエータによって回転駆動されて、退避位置に移動して下降方向へのロックが外れ、磁気吸着チャック307がガラス基板Gを保持する静電チャック308に向けて下降し、静電チャック308及びガラス基板Gを挟んで、磁気吸着チャック307の吸着マグネットとマスクMが磁気吸着されて保持される。これによって、アライメントされた状態のマスクMがガラス基板Gの成膜面に全面的に密着して保持される。なお、磁気吸着チャック307の下方への移動は、搬送キャリア302の外部からの駆動力によって実現している。このときの磁気吸着チャックの下降量は、例えば30mmである。
図1に戻り、説明を続ける。アライメント動作を完了し、アライメント室103より排出された搬送キャリアは、上述したように加速室104で加速され、蒸着室105へと搬入される。搬送キャリアを蒸着室105に搬入する前に加速することにより、アライメント室103における高精度アライメント処理に要した時間の遅れを補償し、タクトタイムの低下を抑えることができる。
蒸着処理を終え蒸着室105より排出された搬送キャリアは、減速室106で減速され、マスク分離位置P3にあるマスク分離室107へと搬送されて所定位置で停止する。ここでマスクチャック311によるマスクMのロック状態が解除され、マスクMがガラス基板より分離される。
搬送キャリア302は、リターン搬送路上をローラ搬送モードで移動する。反転室111において、回転支持機構が、搬送キャリア302を搬送モジュールごと進行方向に180度回転する。これにより搬送キャリア302は、静電チャック308のマスク装着面が下面側となった状態でマスク受取位置P6に搬入される。続いて搬送キャリア302は、マスク受渡機構100cからマスクMを受け取って磁気吸着チャック307で吸着し、マスクチャック311で保持する。続いて搬送キャリア302は、マスクMをマスクチャック311で保持しながら、引き続きローラ搬送モードで矢印C方向へと移動する。
持可能な初期位置へと復帰する。
、搬送キャリアの搬送手段であるコイルへの電流もしくは電圧により制御するため、アライメント用に別の手段を設ける必要がなく、装置をシンプルでかつ低コストで実現することが可能である。
Claims (11)
- 基板を保持して搬送する搬送キャリアが移動する搬送路を構成する搬送モジュールを含む搬送機構と、
前記搬送キャリアに保持され前記搬送機構により搬入された前記基板にマスクが位置決めされて固定されるアライメント室と、
前記搬送キャリアと前記搬送モジュールの一方に配置された複数のコイルに電流または電圧を印加することで、前記複数のコイルと、前記搬送キャリアと前記搬送モジュールの他方に配置された複数の磁石との間に発生する磁力を制御する制御手段と、
を備えるアライメント装置であって、
前記制御手段は、前記磁力を制御することにより、前記基板を保持する前記搬送キャリアが浮上した状態で前記搬送キャリアの位置を調整して、前記基板と前記マスクの位置決めを行う
ことを特徴とするアライメント装置。 - 前記搬送キャリアは前記基板の搬送方向に配列された前記複数の磁石を有し、前記搬送モジュールは前記複数の磁石に対向するように配置された前記複数のコイルを有する
ことを特徴とする請求項1に記載のアライメント装置。 - 前記複数の磁石は、前記搬送キャリアの搬送方向に対して左右に対になる複数の磁石列を形成するように配列される
ことを特徴とする請求項2に記載のアライメント装置。 - 前記搬送方向に対して左右に対になるように形成された前記複数の磁石列の少なくとも一方は、さらに複数の磁石列を含む
ことを特徴とする請求項3に記載のアライメント装置。 - 前記制御手段は、前記搬送キャリアの位置を、前記基板の搬送方向、前記搬送方向と交差する方向、および、前記搬送キャリアと前記搬送モジュールが対向する方向に移動させることができる
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のアライメント装置。 - 前記搬送キャリアに配置された、前記基板と前記マスクにそれぞれ配置されたアライメントマークを同時に撮像できるアライメントカメラをさらに備え、
前記制御手段は、前記アライメントカメラが撮像した前記アライメントマークの画像に基づいて、前記基板と前記マスクの位置決めを行う
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のアライメント装置。 - 前記搬送キャリアは、前記基板を吸着して保持する静電吸着手段を有する
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載のアライメント装置。 - 前記搬送キャリアは、前記静電吸着手段で保持された前記基板を介して前記マスクを吸着する磁気吸着手段を有する
ことを特徴とする請求項7に記載のアライメント装置。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載のアライメント装置と、
前記搬送機構により前記アライメント室から搬送された前記基板に蒸着材料が蒸着される蒸着室と、
を備えることを特徴とする蒸着装置。 - 前記制御手段は、前記アライメント室における前記搬送キャリアと前記マスクの位置決めと、前記搬送キャリアの搬送とを、同じ前記搬送機構を用いて行う
ことを特徴とする請求項9に記載の蒸着装置。 - 請求項9または10に記載の蒸着装置を用いて前記基板に成膜することにより電子デバイスを製造する
ことを特徴とする電子デバイスの製造装置。
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