JP7296303B2 - アライメントシステム、成膜装置、成膜方法、電子デバイスの製造方法、および、アライメント装置 - Google Patents
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Description
ニットと、マスクを支持するためのマスク支持ユニットと、前記基板支持ユニットによって支持された前記基板と、前記マスク支持ユニットによって支持された前記マスクとの相対位置を調整するための位置調整機構と、前記位置調整機構を制御する制御部とを有し、前記基板は、大型基板から切り出された基板であり、前記制御部は、前記基板が前記大型基板のどの位置から切り出されたかを示す切り出し情報に基づいて、前記位置調整機構を制御することを特徴とする。
図1は、電子デバイスの製造ラインの構成の一部を模式的に示す上視図である。
図1の製造ラインは、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もので、前述した第6世代フルサイズ(約1500mm×約1850mm)のマザーガラスをハーフカットサイズ(約1500mm×約925mm)に切り出した各分割基板10が成膜クラスタ1内に搬送され、有機ELの成膜が行われる。
搬送室130内には、複数の成膜室110の間で基板10を搬送し、成膜室110とマスクストックチャンバ120との間でマスクを搬送するための搬送ロボット140が設置される。搬送ロボット140は、例えば、多関節アームに、基板10又はマスクを保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットである。
図2は、成膜装置の構成を模式的に示す断面図である。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。成膜時に基板が水平面(XY平面)と平行となるよう固定された場合、基板の短手方向(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。
成膜装置は、真空チャンバ200を有する。真空チャンバ200の内部は、真空雰囲気か、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されている。真空チャンバ200の内部には
、基板支持ユニット210と、マスク220と、マスク台221と、冷却板230と、蒸発源240が設けられる。
基板Zアクチュエータ250は、基板支持ユニット210の全体を昇降(Z方向移動)させるための駆動手段である。クランプZアクチュエータ251は、基板支持ユニット210の挟持機構(後述)を開閉させるための駆動手段である。
して、基板10とマスク220を撮影する。その画像から基板10上のアライメントマーク及びマスク220上のアライメントマークを認識することで、各々のXY位置やXY面内での相対ずれを計測することができる。
図3を参照して基板支持ユニット210の構成を説明する。図3は基板支持ユニット210の斜視図である。
基板支持ユニット210は、挟持機構によって基板10の周縁を挟持することにより、基板10を保持・搬送する手段である。具体的には、基板支持ユニット210は、基板10の4辺それぞれを下から支持する複数の支持具300が設けられた支持枠体301と、各支持具300との間で基板10を挟み込む複数の押圧具302が設けられたクランプ部材303とを有する。一対の支持具300と押圧具302とで1つの挟持機構が構成される。図3の例では、基板10の短辺に沿って3つの支持具300が配置され、長辺に沿って6つの挟持機構(支持具300と押圧具302のペア)が配置されており、長辺2辺を挟持する構成となっている。ただし挟持機構の構成は図3の例に限られず、処理対象とな
る基板のサイズや形状あるいは成膜条件などに合わせて、挟持機構の数や配置を適宜変更してもよい。なお、支持具300は「フィンガプレート」とも呼ばれ、押圧具302は「クランプ」とも呼ばれる。
図4は第1アライメント工程を示す図面である。図4(a)は、搬送ロボット140から基板支持ユニット210に基板10が受け渡された直後の状態を示す。基板10は自重によりその中央が下方に撓んでいる。次に、図4(b)に示すように、クランプ部材303を下降させて、押圧具302と支持具300からなる挟持機構により基板10の各辺部が挟持される。
板を下降するにおいて、基板を解放した状態で下降すると説明したが、本発明はこれに限らず、基板挟持機構で基板を挟持した状態で下降してもよい。
基板10は以上の過程を経て成膜装置内に搬入され、その後、マスク220とアライメントされ、最終的に成膜が行われるようになるが、このような基板搬送時またはアライメント時に発生し得る位置調整誤差(ずれ)を補正するための様々な試みを、更に行っても
よい。すなわち、上記位置調整誤差を相殺するオフセット量を決定し、このオフセット量に基づいて基板支持ユニットおよびマスク支持ユニットの少なくとも一方を移動させるオフセット補正を行ってもよい。以下、代表的ないくつかのオフセット補正技術について説明する。
多関節アーム141とロボットハンド142を有する搬送ロボット140によって基板10を成膜室110内に搬入する時に、成膜室110内での基板10の受け取り位置がずれる可能性がある。図8は、このような基板10受け取り時の位置ずれを説明する図であり、Z方向上部から見た平面図である。図8(a)に示したように、基板10が成膜室110内に搬入されるとき、搬送過程での位置ずれにより、成膜室110内の基板支持ユニット210上に正確に載置されない場合がある。つまり、基板10の中心線(細い一点鎖線で示す)と基板支持ユニット210の長辺方向の中心線(太い一点鎖線で示す)が一致しない状態で、基板10が、対向する両側周縁部に配置された支持具300のいずれか一方の上に偏って載置される場合がある。
このようなオフセット補正により、成膜室110内への基板搬入時に、常に理想の位置で基板10が受け取られるようにすることができる。なお、ここでいう「理想の位置」とは、典型的には、基板支持ユニット210の対向する両側周縁部に配置された支持具300に偏りなく配置される位置を指す。換言すれば、基板10の重心が、基板支持ユニットの複数の支持具300で構成される支持エリアの中心と一致する位置を指す。
第2アライメントとしてのファインアライメントが完了したら、マスク220上に基板10の全面が載置される。続いて、マグネット板を兼ねる冷却板230が下降し(または、マグネット板が別途設置される場合は、冷却板230に続いて、磁石板も共に下降し)基板10とマスク220を密着させた後、蒸着が行われることになる(図7(c)参照)。
用カメラ161で基板10とマスク220のアライメントマークをもう一度撮影し、位置ずれが閾値以内に収束されたかを最終的に計測して検証する。そして、この検証で確認された位置ずれ量を、オフセット量として、ファインアライメント時の目標位置に反映することで、前述したアライメント完了後の機械的・物理的な動作による位置ずれを事前に補正することができる。
前述したように、大型基板(マザーガラス)を複数の分割基板に切り出してこれら各分割基板を対象に成膜を行う場合には、該分割基板がマザーガラスのどの部分から切れ出されたかによって、成膜装置内への搬送時やマスクとのアライメント時の挙動が異なり得る。
また、成膜装置内への基板搬入時にこの切断面の位置(方向)を分割基板1と分割基板2とで異ならせる場合には、切断部位での残留応力の大きさの差による影響がより顕著になる可能性がある(図9(b)参照)。
出結果に基づいて切り出し情報を取得する方法が挙げられる。この場合、切り出し情報取得部は、カメラ等の画像取得手段を含む画像認識手段による画像認識結果を検出結果として受信し、検出結果に基づいて切り出し情報を取得する。
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60の全体図、図11(b)は1画素の断面構造を表している。
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70が設けられている。
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64が形成された基板63を準備する。
第1電極64が形成された基板63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、正孔輸送層65までが形成された基板63を第2の成膜装置に搬入し、基板支持ユニットにて保持する。基板とマスクとのアライメント(第1アライメント及び第2アライメント)を行い、基板をマスクの上に載置し、基板63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。
Claims (25)
- 基板を支持するための基板支持ユニットと、
マスクを支持するためのマスク支持ユニットと、
前記基板支持ユニットによって支持された前記基板と、前記マスク支持ユニットによって支持された前記マスクと、の相対位置を調整するための位置調整機構と、
前記位置調整機構を制御する制御部と、を有し、
前記基板は、大型基板から切り出された基板であり、
前記制御部は、前記基板が前記大型基板のどの位置から切り出されたかを示す切り出し情報に基づいて、前記位置調整機構を制御する
ことを特徴とするアライメントシステム。 - 前記切り出し情報と、前記位置調整機構による位置調整に使用される位置調整用パラメータ値と、が対応付けられた対応情報を記憶する記憶部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載のアライメントシステム。 - 前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記対応情報に基づいて、前記基板に対応する前記位置調整用パラメータ値を取得して、前記位置調整機構の制御に使用する
ことを特徴とする請求項2に記載のアライメントシステム。 - 前記切り出し情報は、複数の前記基板ごとに識別子として付与される情報である
ことを特徴とする請求項2または3に記載のアライメントシステム。 - 前記位置調整用パラメータ値は、前記基板を前記基板支持ユニットが受け取るために前記基板支持ユニットを移動させるオフセット値を示すパラメータ値である
ことを特徴とする請求項4に記載のアライメントシステム。 - 前記位置調整機構により相対位置が調整された前記基板と前記マスクとを密着させるための密着手段をさらに含み、
前記位置調整用パラメータ値は、前記密着手段による前記基板と前記マスクの密着動作時のずれをオフセット補正するためのパラメータ値である
ことを特徴とする請求項4または5に記載のアライメントシステム。 - 前記密着手段は、前記基板を挟んで前記マスクの反対側に配置されるマグネットであることを特徴とする請求項6に記載のアライメントシステム。
- 前記密着手段は、前記基板および前記マスクの少なくとも一方を冷却する冷却手段を兼ねる
ことを特徴とする請求項6または7に記載のアライメントシステム。 - 前記位置調整用パラメータ値は、非生産用基板を成膜装置内に予備的に投入し、前記切り出し情報に基づいて前基板の類型ごとに算出して、前記記憶部に記憶させる
ことを特徴とする請求項2から8のいずれか一項に記載のアライメントシステム。 - 前記制御部は、前記位置調整機構の制御結果に基づいて、前記記憶部に記憶された前記対応情報の前記位置調整用パラメータ値を更新する
ことを特徴とする請求項2から9のいずれか一項に記載のアライメントシステム。 - 前記基板の位置情報を取得する位置情報取得手段をさらに有し、
前記制御部は、前記切り出し情報に基づいて前記位置調整機構を制御した後に前記位置情報取得手段によって前記基板の位置情報を取得し、取得された前記基板の位置情報に基づいて、前記記憶部に記憶された前記対応情報の前記位置調整用パラメータ値を更新することを特徴とする請求項10に記載のアライメントシステム。 - 基板上にマスクを介して成膜材料を成膜するための成膜装置であって、
請求項1から11のいずれか一項に記載のアライメントシステムと、
前記マスクを挟んで前記基板の反対側に配置され、前記基板に向かって前記成膜材料を放出する成膜源と、を含む成膜装置。 - 大型基板から切り出された基板上にマスクを介して成膜材料を成膜する成膜方法であって、
前記マスクが配置されたチャンバ内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、
搬入された前記基板と前記マスクとを位置合わせするアライメント工程と、
前記マスクを介して前記基板に成膜材料を成膜する成膜工程と、
を含み、
前記基板搬入工程および前記アライメント工程の少なくとも一方の工程において、前記基板が前記大型基板のどの位置から切り出されたかを示す切り出し情報に基づいて、前記基板および前記マスクの少なくとも一方の位置を調整する
ことを特徴とする成膜方法。 - 請求項13に記載の成膜方法により電子デバイスを製造する、電子デバイスの製造方法。
- 大型基板を分割して得られた複数の基板のうちのいずれかの基板を支持する基板支持手段と、
マスクを支持するマスク支持手段と、
前記基板と前記マスクの位置ずれ量を計測する計測手段と、
前記基板と前記マスクとの相対位置を調整する位置調整手段と、
を備え、
前記位置ずれ量が許容範囲内である場合に、前記基板と前記マスクとを互いに重ね合わせるアライメント装置であって、
前記基板支持手段によって支持されている基板の、分割前の前記大型基板における部位に関する基板情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記基板情報に基づいて、前記計測手段および前記位置調整手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするアライメント装置。 - 前記制御手段は、前記基板情報に基づいて、前記基板支持手段が前記基板を受け取る際、または前記基板と前記マスクとの相対位置を調整する際に発生する前記基板のずれ量を補正するように前記計測手段および前記位置調整手段を制御する
ことを特徴とする請求項15に記載のアライメント装置。 - 前記基板のずれ量を補正するオフセット値を、前記基板情報と対応付けて記憶する記憶手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記取得手段が取得した前記基板情報に対応する前記オフセット値によって前記計測手段および前記位置調整手段を制御する
ことを特徴とする請求項16に記載のアライメント装置。 - 前記オフセット値は、前記基板支持手段が前記基板を受け取る際の基板のずれ量を相殺するように前記基板支持手段を移動させる移動量を示す値である
ことを特徴とする請求項17に記載のアライメント装置。 - 前記位置調整手段によって前記基板と前記マスクとの相対位置を調整した後に、前記基板と前記マスクとを密着させる密着手段をさらに含み、
前記オフセット値は、前記密着手段によって前記基板と前記マスクとを密着させるときのずれ量を補正するための値である
ことを特徴とする請求項17に記載のアライメント装置。 - 前記密着手段は、前記基板を挟んで前記マスクの反対側に配置されるマグネットであることを特徴とする請求項19に記載のアライメント装置。
- 前記密着手段は、前記基板および前記マスクの少なくとも一方を冷却する冷却手段を兼ねる
ことを特徴とする請求項19または20に記載のアライメント装置。 - 前記オフセット値は、非生産用基板を成膜装置内に投入し、前記基板情報に基づいて算出して、前記記憶手段に記憶させる
ことを特徴とする請求項17から20のいずれか一項に記載のアライメント装置。 - 前記制御手段は、前記計測手段および前記位置調整手段の制御結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記オフセット値を更新する
ことを特徴とする請求項17から20のいずれか一項に記載のアライメント装置。 - 前記基板情報は、前記基板ごとに識別子として付与される情報である
ことを特徴とする請求項15から20のいずれか1項に記載のアライメント装置。 - 基板上にマスクを介して成膜材料を成膜するための成膜装置であって、
請求項15から24のいずれか一項のアライメント装置と、
前記マスクを挟んで前記基板の反対側に配置され、前記基板に向かって前記成膜材料を放出する成膜源と、
を含む成膜装置。
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