JP7225275B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置に関する。

有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイなどのパネルディスプレイを備える表示装置が広く用いられている。このようなパネルディスプレイを製造する成膜装置は、成膜対象となる基板と、所定のパターンが設けられたマスクを用いて製造を行う。その際成膜装置は、基板とマスクの面を平行にした状態で、基板の被成膜面に平行な平面内で基板とマスクの相対位置調整（アライメント）を行う。そして、アライメント完了後に基板とマスクの相対距離を近づけて両者を接触・密着させる。そして、マスクを介して基板に成膜材料を付着させることで、所望の機能を持つパネルを形成する。

特許文献１（特開２００５－２４８２４９号公報）には、基板とマスクを重ね合わせてアライメントして搬送用トレイに載せ、その搬送用トレイの搬送経路に沿って成膜手段を配置することで、基板を搬送しながら成膜を行うインライン型の成膜装置が記載されている。

特開２００５－２４８２４９号公報

特許文献１に記載のインライン型の成膜装置では、上述のように、アライメントした基板とマスクを重ね合わせた状態で搬送しながら成膜を行う。そのため、搬送動作の影響により基板とマスクのアライメントがずれてしまう可能性があり、対応が求められている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板とマスクを搬送しながら成膜するインライン型の成膜装置において、アライメントされた基板とマスクの位置ズレを抑制する技術を提供することにある。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
基板を搬送しながら成膜を行うインライン型の成膜装置であって、
前記基板を保持して搬送する基板キャリアと、
前記基板キャリアをクランプするクランプ部を有するキャリア保持手段と、
マスクを保持するマスク保持手段と、
前記基板の被成膜面に沿った面内で、前記基板キャリアに保持された前記基板と前記マスクの相対位置調整を行うアライメント手段と、
前記被成膜面に交差する交差方向において、前記キャリア保持手段に保持された前記基板キャリアの前記マスクに対する相対距離を変化させる移動手段と、
前記基板キャリアに保持された前記基板に前記マスクを介して成膜を行う成膜手段と、を備え、
前記アライメント手段は、前記クランプ部が前記基板キャリアをクランプし、かつ、前記基板キャリアの全体と前記マスクとが離間している状態で、前記相対位置調整を行い、
前記移動手段は、前記相対位置調整の後に、前記クランプ部が前記基板キャリアをクランプした状態で、前記基板キャリアを前記マスクに接触させ、
前記クランプ部は、前記基板キャリアが前記マスクに接触した後に、前記基板キャリアのクランプを解除し、
前記移動手段が、前記相対位置調整の後に前記基板キャリアを前記マスクに接触させるときの速度は、第１の速度と、前記第１の速度よりも低速な第２の速度を含む
ことを特徴とする成膜装置である。

本発明によれば、基板とマスクを搬送しながら成膜するインライン型の成膜装置において、アライメントされた基板とマスクの位置ズレを抑制する技術を提供することができる。

実施例の基板キャリアの構成を示す模式図 実施例のインライン型製造システムの模式的な構成図 実施例のアライメント機構の模式的な図 実施例の基板キャリアの反転とマスクへの載置の様子を示す模式図 基板およびマスクの保持の様子を示す平面図とマークの拡大図 実施例における処理の各工程を示すフローチャート 実施例におけるアライメントの様子を示す断面図 実施例におけるアライメントの様子を示す続きの断面図 実施例におけるアライメントの様子を示す続きの断面図 電子デバイスの製造方法を説明する図

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。ただし、以下の記載は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に記載がない限りは、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではない。

基板に所望のパターンの膜を形成する際には、膜の形状に適したマスクパターンを有するマスクを用いる。複数のマスクを用いることで、成膜される各層を任意に構成できる。基板上の所望の位置に膜を形成するためには基板とマスクの相対位置調整（アライメント）を精度良く行う必要があり、また、アライメントした基板とマスクを位置ずれしないように保持する必要がある。

本発明は、基板とマスクをアライメントするアライメント装置またはアライメント方法として捉えられる。本発明はまた、かかるアライメント装置またはアライメント方法を用いた成膜装置または成膜方法としても捉えられる。本発明はまた、かかる成膜装置または成膜方法を用いた電子デバイスの製造装置または電子デバイスの製造方法としても捉えられる。本発明はまた、上記の各装置の制御方法としても捉えられる。

本発明は、基板の表面にマスクを介して所望のパターンの薄膜材料層を形成する場合に好ましく適用できる。基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど任意のものを利用できる。成膜材料としては、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物）など任意のものを利用できる。本発明の技術は、典型的には、電子デバイスや光学部材の製造装置に適用される。特に、有機ＥＬディスプレイやそれを用いた有機ＥＬ表示装置、薄膜太陽電池、有機ＣＭＯＳイメージセンサなどの有機電子デバイスに好適である。ただし本発明の適用対象はこれに限られない。なお、基板上に複数の層を形成する場合は、一つ前の工程までに既に形成されている層も含めて「基板」と称する。

＜実施例１＞
（キャリア構成）
図１を参照して、本実施例に係る基板キャリア９の構成について説明する。図１（ａ）は、基板５を保持する保持面が上方（紙面手前方向）を向いた状態にある基板キャリア９の模式的平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ矢視断面図である。基板キャリア９は、平面視で略矩形の平板状の構造体である。基板キャリア９は、矩形の平板状部材であるキャリア面板３０、複数のチャック部材３２、および、複数の支持体３３を有する。基板キャリア９は、キャリア面板３０の保持面３１に基板５を保持する。

以下便宜的に、基板キャリア上に、基板５が保持される位置に対応した基板保持部と、基板５の外周を囲む外周部とを設定して説明する。図１（ａ）において、基板５の外縁を示す破線が、基板保持部と外周部との境界である。ただし、基板保持部と外周部の間で構造の違いは無くてもよい。

基板キャリア９の矩形外周縁部をなす四辺のうちの対向二辺近傍が、後述する搬送ローラ１５によって支持される。当該対向二辺の各々が搬送方向に沿う姿勢で、基板キャリア９は支持される。搬送ローラ１５は、基板キャリア９の搬送経路の両側に、搬送方向に沿って複数配置された搬送回転体によって構成される。基板キャリア９が搬送ローラ１５により支持された状態で搬送ローラ１５が回転することにより、基板キャリア９が搬送方向にガイドされる。

チャック部材３２は、基板５と接触して基板５をチャックするチャック面を有する突起である。本実施例のチャック部材３２のチャック面は、粘着性の部材（ＰＳＣ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｔｉｃｋｙ Ｃｈｕｃｋｉｎｇ）によって構成された粘着面であり、物理的な粘着力、あるいは、物理的な吸着力によって基板５を保持する粘着パッドである。複数のチャック部材３２が基板５をチャックすることで、基板５をキャリア面板３０の保持面３１に沿って保持できる。複数のチャック部材３２は、それぞれが有するチャック面がキャリア面板３０の保持面３１から所定の距離だけ飛び出るよう配置される。チャック部材３２は、マスク６の形状に応じて配置されることが好ましく、マスク６の基板５の被成膜領域を区画するための境界部（桟の部分）に対応して配置されていることがより好ましい。これにより、チャック部材３２が基板５と接触して基板５の成膜エリアの温度分布に影響することを抑制できる。

チャック部材３２は、ディスプレイのアクティブエリアの外に配置されることが好ましい。これは、チャック部材３２による吸着による応力が基板５を歪ませる、あるいは成膜時の温度分布を引き起こす懸念があるためである。チャック部材３２と基板５との接触面積はなるべく小さく、保持数はなるべく少ないほうがよい。また、チャック部材３２の配列は、上記理由によりマスク部の背面に配置するのが成膜上好ましい。

キャリア面板３０の材質は、基板キャリア９全体の重量を低減するためアルミニウムまたはアルミニウム合金を主材とすることが望ましい。

支持体３３は、基板キャリア９が、基板５を保持するキャリア面板３０の保持面３１が下方を向くように反転されてマスク上に載置される際に、マスク６に対して基板キャリア９を支持する。少なくとも支持体３３の近傍においては、支持体３３が基板キャリア９を支持することで、基板キャリア９に保持された基板５がマスク６と離間する。

（インライン型成膜装置の構成）
図２は、有機ＥＬパネルを製造するためのインライン型成膜装置を含む製造システム３００である。有機ＥＬパネルは、一般的に、回路素子を形成する回路素子形成工程と、基板上に有機発光素子を形成する有機発光素子形成工程と、形成した有機発光層上に保護層
を形成する封止工程を経て製造される。製造システム３００は有機発光素子形成工程を行う。

製造システム３００は、マスク搬入室９０と、アライメント室１００（マスク取付室）と、複数の成膜室１１０ａ、１１０ｂと、反転室１１１ａ、１１１ｂと、搬送室１１２と、マスク分離室１１３と、基板分離室１１４と、キャリア搬送室１１５と、マスク搬送室１１６と、基板搬入室１１７（基板取付室）の各チャンバを有する。製造システム３００はさらに、後述する搬送手段を有しており、基板キャリア９は搬送手段によって各チャンバ内を通る所定の搬送経路に沿って搬送される。

具体的には、基板キャリア９は、基板搬入室１１７、反転室１１１ａ、マスク搬入室９０、アライメント室１００、複数の成膜室１１０ａ、１１０ｂ、搬送室１１２、マスク分離室１１３、反転室１１１ｂ、基板分離室１１４、搬送室１１５、の順に各チャンバ内を通って搬送され、再度、基板搬入室１１７に戻る。一方、マスク６は、マスク搬入室９０、アライメント室１００、複数の成膜室１１０ａ、１１０ｂ、搬送室１１２、マスク分離室１１３、の順に各チャンバ内を通って搬送され、再度、マスク搬入室９０に戻る。このように、基板キャリア９とマスク６は、それぞれ破線と点線で示した所定の搬送経路（循環搬送経路）に沿って循環して搬送される。以下、各チャンバの機能について説明する。

未成膜の基板５は、基板搬入室１１７から循環搬送経路に投入され、基板キャリア９に保持された状態で成膜される。その後、成膜済みの基板５は、基板分離室１１４から搬出される。基板搬入室１１７に搬入された未成膜の基板５は、まず基板搬入室１１７で基板キャリア９に取り付けられ、保持される。それから成膜の前に、反転室１１１ａ、マスク搬入室９０を経由してアライメント室１１０に搬入される。

反転室１１１ａ、１１１ｂには基板キャリア９の基板保持面の向きを鉛直方向上向きから鉛直方向下向きに、または、鉛直方向下向きから鉛直方向上向きに反転させる反転機構１２０ａ、１２０ｂが備えられている。反転手段としての反転機構１２０ａ、１２０ｂは、基板キャリア９を把持等して姿勢（向き）を変化させることができる従来既知の機構を適宜採用してよく、具体的な構成の説明は省略する。

基板５は、基板搬入室１１７に、被成膜面が鉛直方向上を向いた状態で搬入される。そのとき基板搬入室１１７内では、基板キャリア９が、保持面が鉛直方向上を向いた状態で配置されている。したがって、搬入された基板５は、基板キャリア９の保持面の上に載置され、基板キャリア９によって保持される。その後、反転室１１１ａにおいて、反転機構１２０ａによって基板５を保持した基板キャリア９が反転され、基板５の被成膜面が鉛直方向下を向いた状態になる。

一方、基板キャリア９がマスク分離室１１３から反転室１１１ｂに搬入される際には、基板５の被成膜面が鉛直方向下を向いた状態で搬入されてくる。搬入後、反転機構１２０ｂによって基板５を保持した基板キャリア９が反転され、基板５の被成膜面が鉛直方向上を向いた状態となる。その後、基板５は被成膜面が鉛直方向上を向いた状態で基板分離室１１４から搬出される。

基板５を保持した状態で反転された基板キャリア９は、マスク搬入室９０を経てアライメント室１００に搬入される。これに合わせて、マスク６もマスク搬入室９０からアライメント室１００に搬入される。アライメント室１００（マスク取付室）には、アライメント装置１が搭載されている。アライメント室１００では、アライメント装置１が、基板キャリア９に載った基板５とマスク６とを高精度で位置合わせして、マスク６に基板キャリア９（基板５）を載置する。このアライメントシーケンスについては後述する。

その後、基板キャリア９が載置されたマスク６を搬送ローラ（第２搬送手段）に受け渡し、次工程に向けて搬送を開始する。搬送ローラ１５は、搬送経路の両脇に搬送方向に沿って複数配置されており、それぞれ不図示のＡＣサーボモータの駆動力により回転することで基板キャリア９やマスク６を搬送する。

図２において、成膜室１１０ａ、１１０ｂでは、搬入されてきた基板キャリア９に吸着された基板５が、蒸着源７上を通過することで、基板５の被成膜面においてマスク６によって遮られる個所以外の面が成膜される。成膜室１１０は、真空ポンプや室圧計を備えた室圧制御部（不図示）により室圧（チャンバ内部の圧力）を調整可能である。成膜室１１０の内部には蒸着材料（成膜材料）を収納した蒸発源５０（成膜源、成膜手段）を配置可能であり、これにより、チャンバ内部に減圧された成膜空間が形成される。成膜空間においては、蒸発源５０から基板５に向けて蒸着材料が飛翔し、基板上に膜が形成される。蒸発源５０は、例えば、蒸着材料を収容する坩堝などの材料収容部と、蒸着材料を加熱するシースヒータなどの加熱手段を備えるものであってもよい。さらに、基板キャリア９およびマスク６と略平行な平面内で材料収容部を移動させる機構や蒸発源全体を移動させる機構を備えることで、蒸着材料を射出する射出口の位置をチャンバ４内で基板５に対して相対的に変位させ、基板５上への成膜を均一化してもよい。

成膜室１１０ａ、１１０ｂでの成膜完了後、基板キャリア９はマスク分離室１１３に到達し、マスク６を分離する。分離後のマスク６はマスク搬送室１１６へ搬送され、新たな基板５の成膜工程に使用される。一方、基板５を保持した基板キャリア９は、反転室１１１ｂで反転され、基板分離室１１４へ搬送される。基板分離室１１４において、基板５は基板キャリア９から分離され、循環搬送経路内から回収されて次工程に送られる。一方、基板キャリア９は、基板搬入室１１７に搬送され、新たな基板５の搬送に使用される。

（アライメント構成）
図３は、インライン型成膜装置のアライメント機構の構成を示す模式的な断面図であり、図２のＢＢ矢視に対応する。アライメント室１００は、基板キャリア９に保持された基板５およびマスク６を保持してアライメント（相対位置調整）を行うアライメント装置１を備えている。

図示例では成膜時に基板５の成膜面（被成膜面）が重力方向下方を向いた状態で成膜されるデポアップの構成について説明する。しかし、成膜時に基板５の成膜面が重力方向上方を向いた状態で成膜されるデポダウンの構成でもよい。本発明は、基板キャリア９に保持された基板５とマスク６を相対的に接近させるときに、基板キャリア９（基板５）とマスク６を高精度でアライメントするために、好適に利用できる。

なお、本実施例では、図５に示すように、マスク６はマスクフレーム６ａに数μｍ～数十μｍ程度の厚さのマスク箔６ｂが溶接固定された構造を有する。マスクフレーム６ａは、マスク箔６ｂが撓まないように、マスク箔６ｂを面方向（ＸＹ方向）に引っ張った状態で支持する。マスク箔６ｂは、基板の被成膜領域を区画するための境界部を含む。マスク箔６ｂの有する境界部は基板５にマスク６を装着したときに基板５に密着し、成膜材料を遮蔽する。なお、マスク６はマスク箔６ｂが境界部のみを有するオープンマスクであってもよいし、境界部以外の部分、すなわち基板の被成膜領域に対応する部分に、画素または副画素に対応する微細な開口が形成されたファインマスクであってもよい。基板５としてガラス基板またはガラス基板上にポリイミド等の樹脂製のフィルムが形成された基板を用いる場合、マスクフレーム６ａおよびマスク箔６ｂの主要な材料として例えば、鉄合金、特にニッケルを含む鉄合金を使用できる。

図３に示すチャンバ４は、減圧雰囲気、真空雰囲気、または窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されるとよい。アライメント装置１において、チャンバ４の上部隔壁の上には、基板キャリア９を駆動してマスク６との相対位置調整を行う位置調整機構６０（アライメント手段）が配置される。アライメント装置１は、チャンバ内に、基板キャリア９を保持するキャリア支持部８（キャリア保持手段）と、マスク６を保持するマスク受け台１６と、搬送ローラ１５と、を有している。

位置調整機構６０は、チャンバ４の上部外側に設けられており、基板キャリア９とマスク６の相対的な位置関係を変化させたり安定的に保持したりする。位置調整機構６０は、概略、面内移動手段１１と、Ｚ昇降ベース１３と、Ｚ昇降スライダ１０（移動手段）を含んでいる。面内移動手段１１は、チャンバ上部に接続され、Ｚ昇降ベース１３をＸＹ移動およびθ回転させる。Ｚ昇降ベース１３は、基板キャリア９がＺ方向に移動するときのベースとなる。Ｚ昇降スライダ１０はＺ方向に駆動可能な部材であり、基板保持シャフト１２を介して、チャンバ内部の基板キャリア支持部８に接続されている。本実施例のアライメント装置は、基板キャリア９の隅部に対応する４本の基板保持シャフトを含む。

面内移動手段１１が、基板キャリア９（基板５）およびマスク６に平行な面内（すなわち、基板５の被成膜面と平行な平面内）でのＸＹθ駆動を行うときは、Ｚ昇降ベース１３、Ｚ昇降スライダ１０および基板保持シャフト１２が一体として移動し、キャリア支持部８に駆動力を伝達する。そして、基板５を平面内においてＸＹ移動およびθ回転させる。面内移動手段としては、モータやエンコーダなどを備える既知のアライメント手段を利用できる。

基板キャリア９をＺ方向（すなわち、基板５の被成膜面に交差する交差方向）に移動させるときは、移動手段としてのＺ昇降スライダ１０がＺ昇降ベース１３に対してＺ方向に駆動することで、駆動力が基板保持シャフト１２を介してキャリア支持部８に伝達される。これにより、基板５のマスク６に対する相対距離が変化（離隔または接近）する。Ｚ昇降スライダ１０としては、モータやボールねじ、エンコーダなどを備える既知の駆動手段を利用できる。また上部ローラ２８（第１搬送手段）は、基板キャリア９をキャリア搬送経路に沿って移動させて、アライメント装置１に搬送する。上部ローラ２８はアライメントの進行に沿って紙面で左右に移動可能であり、基板キャリア９を支持する位置に移動、または、基板キャリア９の下から退避できる。

なお、アライメント装置１は、基板キャリア９（基板５）をＸＹθ方向およびＺ方向に駆動する構成に限定されない。位置調整機構６０がマスク６のみ、または、基板５とマスク６の両方を移動させてもよい。

マスク６の周縁部を支持するマスクＺステージ２６には、マスク受け台１６が接続される。マスク受け台１６は、マスク台ベース１９上に載置された昇降台案内３４に沿って上下にガイドされ昇降する。また、マスク６の搬送方向の辺下部には搬送ローラ１５が載置されており、マスク６はマスク受け台１６が下降することによって、マスクＺステージ２６から搬送ローラ１５に受け渡される。マスク保持部材２７は、不図示のアクチュエータに駆動されてチャンバ４に対して上下動することによって、マスクＺステージ２６との間でマスク６をクランプ／クランプ解除する。マスクＺステージ２６とマスク保持部材２７を合わせて、マスク６を保持するマスク保持手段と呼べる。

基板保持シャフト１２は、チャンバ上部に設けられた貫通孔を通って、チャンバ４の外部と内部にわたって設けられている。成膜空間内では、基板保持シャフト１２の下部に、受け爪８ａとキャリア保持部材８ｂを含むキャリア支持部８が設けられ、基板キャリア９を保持可能となっている。キャリア保持部材８ｂが不図示のアクチュエータに駆動されて
基板キャリア９に対して上下動することによって、受け爪８ａとの間で基板キャリア９をクランプ／クランプ解除する。受け爪８ａとキャリア保持部材８ｂを合わせて、基板キャリア９をクランプするクランプ部と呼べる。

カメラ１４は、基板５およびマスク６を光学的に撮像して画像を取得する撮像手段である。基板５およびマスク６に設けられたアライメントマークが視界（撮像範囲）に収まるように設置される。カメラ１４は、チャンバ上部に、撮像用の透明窓を介して設置される。

制御部７０は、アライメント装置１による各種の動作（面内アライメント、Ｚ昇降、基板キャリア９やマスク６のクランプ／クランプ解除、蒸着など）を制御する。制御部７０は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを有するコンピュータにより構成可能である。この場合、制御部７０の機能は、メモリ又はストレージに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。コンピュータとしては、汎用のパーソナルコンピュータを用いてもよいし、組込型のコンピュータ又はＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いてもよい。あるいは、制御部７０の機能の一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。なお、蒸着装置ごとに制御部７０が設けられていてもよいし、１つの制御部７０が複数の蒸着装置を制御してもよい。

（基板反転とアライメントの姿勢）
図４は、基板搬入室１１７から、反転室１１１ａ、マスク搬入室９０を経て、アライメント室１００に至る、基板５を基板キャリア９に取り付け、その基板キャリア９を反転してマスク６へ載置するまでの様子を示す模式的断面図である。

上述のように基板キャリア９は、キャリア面板３０と、チャック部材３２と、支持体３３と、を有する。キャリア面板３０は、基板５を保持する保持面３１を構成する。キャリア面板３０は、金属等で構成された板状部材であり、少なくとも基板５よりも剛性が高く、基板５を保持面３１に沿って保持して基板５の撓みを抑制する。支持体３３は、キャリア面板３０の保持面３１の基板保持エリアの外側に、保持面３１及びチャック部材３２よりも突出して複数配置されている。

図４（ａ）は基板搬入室１１７の様子を示す。保持面３１が上方を向いた基板キャリア９に対して、基板５が上方から保持面３１に下降して載置される。

図４（ｂ）から図４（ｃ）にかけて、反転室１１１ａでの反転の推移を示す。基板キャリア９と基板５は、上下が逆転する。その結果、基板キャリア９は、保持面３１が下方を向く姿勢となり、基板５は、チャック部材３２の保持力によって保持面３１に下方から張り付き、被成膜面が下方を向く状態となる。

図４（ｄ）は、アライメント室１００の様子を示す。基板キャリア９がマスク６上に載置されると、支持体３３は、基板５よりもマスク６側に突出した状態となる。基板キャリア９は、支持体３３を介してマスクフレーム６ａの外周フレーム上に、アライメント動作を経て着座する。図示例では、少なくとも支持体３３の近傍では、基板５とマスク６が離間していることにより、アライメントの精度を向上させることができる。

基板キャリア９は、保持した基板５を介してマスク６を磁力によって引き付けるための磁力発生手段を有していてもよい。磁力発生手段としては、永久磁石や電磁石、永電磁石を備えた磁石プレートを使用できる。また、基板キャリア９が基板を保持する構成は粘着部に限定されず、物理的に基板を支える支持部や、静電チャック機構でもよい。

（アライメントの方法）
図５（ａ）～図５（ｃ）を参照して、カメラ１４を用いて基板５とマスク６をアライメントする方法を説明する。ここではアライメント装置１が、４台のカメラ１４（１４ａ～１４ｄ）を備えているものとする。

図５（ａ）は、キャリア支持部８に保持されている状態のキャリア面板３０上の基板５を上から見た図である。説明のため、キャリア面板３０は破線で、透過されたように図示する。基板５の隅部には、基板マーク３７ａ～３７ｄが形成されている。４台のカメラ１４ａ～１４ｄは、この基板マーク３７ａ～３７ｄを撮像する。制御部７０は、撮像画像からパターンマッチング等により基板マーク３７を検出することで、基板５の位置情報を取得できる。なお、キャリア面板３０には貫通孔が開いており、上部から撮像装置１４によって基板マーク３７の位置を計測することが可能である。

図５（ｂ）は、マスクフレーム６ａを上面から見た図である。マスクフレーム６ａの隅部には、マスクマーク３８ａ～３８ｄが形成されている。４台のカメラ１４ａ～１４ｄは、基板５を介してこのマスクマーク３８ａ～３８ｄを撮像する。制御部７０は、撮像画像からマスクマーク３８を検出することで、マスク６の位置情報を取得できる。

図５（ｃ）は、あるカメラ１４の視野４４における撮像画像を模式的に示したものである。視野４４には、マスクマーク３８および基板マーク３７が同時に計測されているので、マーク同士の相対的な位置を測定することが可能である。なお、マークの形状はこの例に限られない。制御部７０は、マーク同士の位置関係（距離や角度など）に基づいて、基板５とマスク６のアライメントを行う。

精度の高いアライメントが求められる場合、カメラ１４として、数μｍのオーダーの高解像度を有する高倍率ＣＣＤカメラが好適である。ただし高倍率ＣＣＤカメラは視野の径が数ｍｍと狭いため、基板キャリア９をキャリア受け爪に載置した際の位置ズレが大きいと、基板マーク３７が視野から外れてしまい、計測できなくなる。そこで、カメラ１４として、高倍率ＣＣＤカメラと併せて、広い視野をもつ低倍率ＣＣＤカメラを併設するのが好ましい。その場合、低倍率ＣＣＤカメラを用いて大まかなアライメント（ラフアライメント）を行い、マスクマーク３８と基板マーク３７が同時に高倍率ＣＣＤカメラの視野に収まるようにした後に、高倍率ＣＣＤカメラを用いてマスクマーク３８と基板マーク３７の位置計測を行い、高精度なアライメント（ファインアライメント）を行う。ラフアライメントとファインアライメントを行うときの基板キャリア（基板５）とマスク６の相対距離は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

カメラ１４としてＣＣＤカメラ以外の撮像装置（例えばＣＭＯＳカメラ）を用いてもよい。また、高倍率カメラと低倍率カメラを別個に併設しなくとも、高倍率レンズと低倍率レンズを交換可能なカメラや、ズームレンズを用いることにより、単一のカメラで高倍率と低倍率の計測を可能にしてもよい。

カメラ１４によって取得したマスク６の位置情報および基板５の位置情報から、マスク６と基板５との相対位置情報を取得することができる。この相対位置情報を、アライメント装置の制御部７０にフィードバックし、昇降スライダ１０、面内移動手段１１、キャリア支持部８など、それぞれの駆動部の駆動量を制御して、相対位置を調整する。

（アライメント処理フロー）
アライメント室１００において、基板キャリア９にセットされた基板５をマスク６とアライメントして、マスク上に載置するまでの処理シーケンスを説明する。

図６は、実施例の蒸着装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。図７～図９は、アライメント装置１における各構成要素の動作をフローに対応させて示した、模式的な断面図である。図７～図９中では、各ステップの説明に必要な構成要素のみを示している。

ステップＳ１０１において、マスク搬入室９０からゲートバルブを介してアライメント室１００に、基板５を保持した基板キャリア９と、マスク６が、上部ローラ２８と搬送ローラ１５により搬入される。図７（ａ）に示すように、受け爪８ａと基板キャリア９の間、および、マスクＺステージ２６とマスク６の間にはＺ方向の隙間があり離間している。

ステップＳ１０２において、ローラからの受け渡しが行われる。図７（ｂ）に示すように、受け爪８ａが上昇して基板キャリア９の外周部を支持し、また、マスクＺステージ２６が上昇してマスク外周のマスクフレームを支持する。さらに、キャリア保持部材８ｂが下降して受け爪８ａとの間で基板キャリア９の外周部をクランプし、また、マスク保持部材２７が下降してマスクＺステージ２６との間でマスクフレームをクランプする。

ステップＳ１０３において、図７（ｃ）に示すように、上部ローラ２８が左右に移動してアライメント動作に干渉する領域から退避する。

ステップＳ１０４において、図８（ａ）に示すように、基板キャリア９（基板５）とマスク６のアライメントが行われる。まず、受け爪８ａが下降して、基板キャリア９をアライメント高さまで移動させる。このとき、基板保持部材８ｂのクランプは維持されている。本実施例では、上述したように、低倍率ＣＣＤと高倍率ＣＣＤを併設したカメラ１４を用いてアライメントを行う。また、ラフアライメント高さｈｒとファインアライメント高さｈｆは同じであり、例えば基板の被成膜面とマスクの上面の相対距離ｈは、最も近い部分で１５ｍｍとする。なお、基板キャリア９や基板５の中央部が自重により撓む場合、アライメント高さは撓んだ基板５がマスク６に接触しない程度に設定される。したがって、アライメントのときには、基板キャリア９（基板５）の全体とマスク６とが離間している。

基板キャリア９がアライメント高さに移動すると、カメラ１４は低倍率ＣＣＤカメラで基板５に設けられた基板マーク３７を撮像する。制御部７０は、画像を解析して基板５の位置情報を取得し、その位置情報に基づいて、位置調整機構６０を駆動して、基板マーク３７が高倍率ＣＣＤカメラの視野内に入るように基板５の位置を調整する。マスク６についても同様に、マスクマーク３８が高倍率ＣＣＤカメラの視野に入るように調整する。

続いて、カメラ１４は高倍率ＣＣＤカメラによって基板５の基板マーク３７とマスク６のマスクマーク３８とを同時に撮像する。制御部７０は、撮像された画像に基づき基板５とマスク６の相対位置情報を取得する。ここでいう相対位置情報とは、具体的には、基板マーク３７とマスクマーク３８の中心位置どうしの距離と位置ずれの方向に関する情報である。そして制御部７０は、基板５とマスク６の位置ずれ量が、成膜に支障が出ないような所定の閾値以下かどうかを判定する。位置ずれ量が所定の閾値を超える場合は、位置調整機構６０が基板キャリア９を面内で移動させてアライメントを行う。そして、位置ずれ量が所定の閾値以下となるまで撮像と位置調整を繰り返す。

本実施例では、Ｓ１０２において受け爪８ａとキャリア保持部材８ｂにより基板キャリア９がクランプされている。そのためアライメント中の装置動作による基板キャリア９の位置ずれを可及的に抑制することができる。
なお、Ｓ１０４のアライメント動作におけるカメラ１４の種類は上に限定されない。ま
た、相対位置調整は二段階アライメントに限定されず、一段階アライメントでもよい。

なお、Ｓ１０４のアライメントを行う前に、基板キャリア９の掴み直しを行って基板キャリア９（基板５）の自重による撓みを低減してもよい。その場合、図７（ｂ）～図７（ｃ）のように、基板キャリア９がクランプされ、上部ローラ２８が退避したのち、Ｚ昇降スライダ１０が、基板キャリア９を下降させて、基板キャリア９（基板５）をマスク６に接触させる。接触の程度は、撓みを解消させるために少なくとも基板キャリア９（基板５）の垂下部分がマスク６に触れる程度とし、より好ましくは基板キャリア９（基板５）全面をマスク６に密着させる。この一部接触状態または密着状態でキャリア支持部８がクランプを解除することにより、基板キャリア９（基板５）がマスク６の上面に沿って延伸し、撓みが解消する。その後、再度、キャリア支持部８がクランプを行うことで、撓みが解消した状態で基板キャリア９が保持される。その後、Ｚ昇降スライダ１０が基板キャリア９をアライメント高さまで移動させる。なお、クランプ解除のタイミングと、基板キャリア（基板５）とマスクの接触（密着）のタイミングは、前後してもよい。

ステップＳ１０５において、図８（ｂ）に示すように、受け爪８ａを下降させて基板キャリア９（基板５）をマスク６に接触させる。基板キャリア９とマスク６が接触した後、キャリア保持部材８ｂを上昇させて、基板キャリア９のクランプを解除する。したがって、基板キャリア９がマスク６に接触するまでは基板キャリア９はクランプされた状態であり、基板キャリア９がマスク６に接触した後に、基板キャリア９のクランプ状態が解除される。そのため、接触の衝撃で基板キャリア９の位置がずれる可能性が低くなる。
そしてクランプ解除後、受け爪８ａをさらに下降させることで、受け爪８ａを基板キャリアから離間させる。

なお、基板キャリア９をマスク６に接近させる際には、基板キャリア９とマスク６の相対距離に応じて移動速度を変化させることが好ましい。一例として、アライメント高さが１５ｍｍの場合、高さ１５ｍｍ～３ｍｍまでは比較的高速な第１の速度で基板キャリア９を移動させ、高さ３ｍｍから０ｍｍ（接触）までの間は比較的低速な第２の速度とする。これは、基板キャリア９がマスク６と接触する可能性が低い間は高速な第１の速度とすることで移動に要する時間を短くするとともに、基板キャリア９とマスク６が接近してからは、第１の速度よりも遅い第２の速度とすることで、接触による衝撃がもたらす位置ずれを防止するためである。特に、基板キャリア９の中央部に撓みがある場合、撓み部分がマスク６に接触する範囲において第２の速度とすることで、位置ずれ防止の効果を向上させることができる。なお、速度変化の段階数は二段階より多くてもよい。また、速度を連続的に変化させてもよい。

ステップＳ１０６において、図８（ｃ）に示すように、カメラ１４により再度、基板キャリア９とマスク６に設けられたアライメントマークを撮像する。ステップＳ１０７において、制御部７０は、撮像画像を解析して、基板キャリア９とマスク６のアライメント精度が所定の基準を満たしているかどうかを判定する。これにより、基板キャリア９の下降中や、基板キャリア９とマスク６の接触時の位置ずれの有無を確認できる。

位置ずれ量が閾値を超えている場合（Ｓ１０６＝ＮＯ）、フローは二度目のＳ１０４に戻り、再度アライメントを行う。一方、位置ずれ量が閾値以下の場合（Ｓ１０６＝ＹＥＳ）、アライメントが完了したと判定し、後続のステップＳ１０７に進む。
二度目のＳ１０４に戻るときは、受け爪８ａが上昇して基板キャリア９をマスク６から離間させるとともに、キャリア保持部材８ｂが下降して受け爪８ａとの間で基板キャリア９をクランプする。これにより、基板キャリア９とマスク６が図８（ｂ）と同様の位置関係（相対距離）となり、位置調整機構６０による相対位置調整が可能となる。なお、この相対位置調整においては、再度のカメラ撮像を行う代わりに、Ｓ１０６で撮像した画像を
解析して得られた位置ずれ量を用いてもよい。これ以降は、アライメント完了と判定されるまで上述のＳ１０５～Ｓ１０７の処理を繰り返す。

ステップＳ１０８において、図９（ａ）に示すように、マスク保持部材２７によるマスクのクランプが解除され、マスクＺステージ２６が下降して、基板キャリア９が載置された状態のマスク９を搬送ローラ１５に受け渡す。このとき、再度、カメラ１４による撮像と制御部７０によるアライメントマーク検出を行い、最終的なアライメント精度を確認してもよい。

ステップＳ１０９において、図９（ｂ）に示すように、次回のアライメントに備えて新たな基板キャリア９を受け入れる準備として、上部ローラ２８が退避位置から内側に移動し、キャリア保持部材８ｂが上昇して受け爪８ａとの間に距離を確保する。
ステップＳ１１０において、搬送ローラ１５が基板キャリア９を載置したマスク６をアライメント室１００から搬出する。このとき、同時に次回のアライメントに用いる基板キャリア９およびマスク６が搬入される。これにより、１回のアライメントが完了する。

以上述べたように、本実施例に記載のアライメント装置を用いたアライメント方法によれば、基板キャリア９（基板５）とマスク６を搬送しながら成膜するインライン型の成膜装置のアライメントの際に、基板キャリア９がクランプされた状態で平面内の位置調整が行われる。そして、アライメント後に基板キャリア９がマスクに接触して載置されてから、基板キャリア９のクランプが解除される。したがって、アライメント後の位置ずれを可及的に抑制することが可能となる。

＜実施例２＞
（有機電子デバイスの製造方法）
本実施例では、本発明の成膜装置を用いた有機電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、有機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１０（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図１０（ｂ）は一つの画素の断面構造を表している。

図１０（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域６１において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。本図の有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板１０上に、第１電極（陽極）６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、第２電極（陰極）６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施形態では、発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。

発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極
６４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と第２電極６８は、複数の発光素子６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂと共通で形成されていてもよいし、発光素子毎に形成されていてもよい。なお、第１電極６４と第２電極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極６４間に絶縁層６９が設けられている。さらに、有機ＥＬ層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護するための保護層Ｐが設けられている。

次に、電子デバイスとしての有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。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６４が形成された基板１０を準備する。

次に、第１電極６４が形成された基板１０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６４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６９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。

次に、絶縁層６９がパターニングされた基板１０を第１の成膜装置に搬入し、基板支持ユニットにて基板を支持し、正孔輸送層６５を、表示領域の第１電極６４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層６５は表示領域６１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。ここで、本ステップでの成膜や、以下の各レイヤーの成膜において用いられる成膜装置は、上記各実施例のいずれかに記載された成膜装置である。

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板１０を第２の成膜装置に搬入し、基板支持ユニットにて支持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板１０の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層６６Ｒを成膜する。本例によれば、マスクと基板とを良好に重ね合わせることができ、高精度な成膜を行うことができる。

発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇを成膜し、さらに第４の成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂを成膜する。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７を成膜する。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。

電子輸送層６７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６８を成膜し、その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層Ｐを成膜して、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。

絶縁層６９がパターニングされた基板１０を成膜装置に搬入してから保護層Ｐの成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

本実施例に係る成膜装置、電子デバイスの製造装置、成膜方法または電子デバイスの製造方法によれば、基板とマスクの位置ずれを抑制し、アライメントの精度を向上させた良好な成膜が可能となる。

５：基板、６：マスク、８：キャリア支持部、８ａ：受け爪、８ｂ：キャリア保持部材
、９：基板キャリア、１０：Ｚ昇降スライダ、２６：マスクＺステージ、２７：マスク保持部材、５０：蒸発源、６０：位置調整機構、

Claims (10)

1. 基板を搬送しながら成膜を行うインライン型の成膜装置であって、
   前記基板を保持して搬送する基板キャリアと、
   前記基板キャリアをクランプするクランプ部を有するキャリア保持手段と、
   マスクを保持するマスク保持手段と、
   前記基板の被成膜面に沿った面内で、前記基板キャリアに保持された前記基板と前記マスクの相対位置調整を行うアライメント手段と、
   前記被成膜面に交差する交差方向において、前記キャリア保持手段に保持された前記基板キャリアの前記マスクに対する相対距離を変化させる移動手段と、
   前記基板キャリアに保持された前記基板に前記マスクを介して成膜を行う成膜手段と、を備え、
   前記アライメント手段は、前記クランプ部が前記基板キャリアをクランプし、かつ、前記基板キャリアの全体と前記マスクとが離間している状態で、前記相対位置調整を行い、
   前記移動手段は、前記相対位置調整の後に、前記クランプ部が前記基板キャリアをクランプした状態で、前記基板キャリアを前記マスクに接触させ、
   前記クランプ部は、前記基板キャリアが前記マスクに接触した後に、前記基板キャリアのクランプを解除し、
   前記移動手段が、前記相対位置調整の後に前記基板キャリアを前記マスクに接触させるときの速度は、第１の速度と、前記第１の速度よりも低速な第２の速度を含む
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 前記移動手段は、前記基板キャリアを前記第２の速度で前記マスクに接触させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記基板を保持している前記基板キャリアを搬送する第１搬送手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
4. 前記クランプ部は、前記第１搬送手段に載置された前記基板キャリアをクランプする
   ことを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
5. 前記移動手段は、前記クランプ部が前記基板キャリアをクランプした後、かつ、前記アライメント手段が前記相対位置調整を行う前に、前記基板キャリアを前記マスクに接触させ、
   前記クランプ部は、前記移動手段が前記基板キャリアを前記マスクに接触させた後、前記基板キャリアのクランプを解除する
   ことを特徴とする請求項４の記載の成膜装置。
6. 前記クランプ部は、当該クランプ部が前記基板キャリアのクランプを解除した後に再度、前記基板キャリアをクランプする
   ことを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記移動手段は、前記クランプ部が再度、前記基板キャリアをクランプした後に、前記基板キャリアを前記アライメント手段が前記相対位置調整を行う高さまで移動させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
8. 前記マスクを搬送する第２搬送手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の成膜装置。
9. 前記マスク保持手段は、前記アライメント手段が前記相対位置調整を行う前に、前記第２搬送手段に載置された前記マスクを支持して前記第２搬送手段から受け渡される
   ことを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて前記基板の被成膜面に成膜を行う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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