JP7299202B2 - 成膜装置、基板吸着方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
前記吸着板に吸着された前記基板とマスクとのアライメントを行うアライメント手段と、
前記マスクを介して前記基板に成膜する成膜手段と、
前記吸着板に設けられ、前記基板との接触を検出する検出手段と、
を備える成膜装置であって、
前記検出手段は、基板と接触することにより変位する接触子を含み、
前記検出手段は、前記吸着板の第1辺に沿って複数設けられ、さらに、前記第1辺に対向する第2辺に沿って複数設けられる、
ことを特徴とする成膜装置が提供される。
図1は、本発明の成膜装置が適用可能な電子デバイスの製造ラインの構成の一部を示す模式図である。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、基板100が成膜ブロック301に順次搬送され、基板100に有機ELの成膜が行われる。
図2は一実施形態に係る成膜装置1の概略図である。成膜室303に設けられる成膜装置1は、基板100に蒸着物質を成膜する装置であり、マスク101を用いて所定のパターンの蒸着物質の薄膜を形成する。成膜装置1で成膜が行われる基板100の材質は、ガラス、樹脂、金属等の材料を適宜選択可能であり、ガラス上にポリイミド等の樹脂層が形成されたものが好適に用いられる。蒸着物質としては、有機材料、無機材料(金属、金属酸化物など)などの物質である。成膜装置1は、例えば表示装置(フラットパネルディスプレイなど)や薄膜太陽電池、有機光電変換素子(有機薄膜撮像素子)等の電子デバイスや、光学部材等を製造する製造装置に適用可能であり、特に、有機ELパネルを製造する製造装置に適用可能である。以下の説明においては成膜装置1が真空蒸着によって基板100に成膜を行う例について説明するが、本発明はこれに限定はされず、スパッタやCVD等の各種成膜方法を適用可能である。なお、各図において矢印Zは上下方向(重力方向)を示し、矢印X及び矢印Yは互いに直交する水平方向を示す。
成膜装置1は、基板100とマスク101とのアライメントを行うアライメント装置2を備える。アライメント装置2は、基板支持ユニット6、吸着板15、位置調整ユニット20、距離調整ユニット22、プレートユニット昇降ユニット13、計測ユニット7、8、調整ユニット17、フローティング部19、検出ユニット16を備える。以下、アライメント装置の各構成について説明する。
アライメント装置2は、基板100の周縁部を支持する基板支持ユニット6を備える。図2に加えて図3を参照して説明する。図3は基板支持ユニット6及び吸着板15の説明図であり、これらを下側から見た図である。
引き続き図2及び3を参照する。アライメント装置2は、真空チャンバ3の内部に設けられ、基板100を吸着可能な吸着板15を備える。本実施形態では、吸着板15は、基板支持ユニット6とプレートユニット9との間に設けられ、1つまたは複数の支持軸R1により支持されている。本実施形態では、吸着板15は、4つの支持軸R1により支持されている。一実施形態において、支持軸R1は円柱形状のシャフトである。
図3ならびに図13を用いて、本実施形態のタッチセンサ1621について説明する。図3が示す通り、本実施形態では、吸着板15には、吸着板15と基板100との接触を検出する複数のタッチセンサ1621が設けられている。本実施形態では、合計9つのタッチセンサ1621が設けられている。吸着板15の周縁部においては、対向する2辺である両長辺に沿ってそれぞれ4つずつのタッチセンサ1621が設けられている。吸着板15の中央部には、1つのタッチセンサ1621が設けられている。このように、吸着板15の複数箇所にタッチセンサ1621が設けられることにより、基板100の全面が吸着面150に吸着されたことを確認することができる。なお、タッチセンサ1621の数や配置は適宜変更可能である。
アライメント装置2は、基板支持ユニット6により周縁部が支持された基板100、あるいは、吸着板15によって吸着された基板100と、マスク101との相対位置を調整する位置調整ユニット20を備える。位置調整ユニット20は、基板支持ユニット6または吸着板15をX-Y平面上で変位することにより、マスク101に対する基板100の相対位置を調整する。すなわち、位置調整ユニット20は、マスク101と基板100の水平位置を調整するユニットであるとも言える。例えば、位置調整ユニット20は、基板支持ユニット6をX方向、Y方向及びZ方向の軸周りの回転方向に変位することができる。本実施形態では、マスク101の位置を固定し、基板100を変位してこれらの相対位置を調整するが、マスク101を変位させて調整してもよく、或いは、基板100とマスク101の双方を変位させてもよい。
距離調整ユニット22は、吸着板15及び基板支持ユニット6を昇降することで、それらとマスク台5との距離を調整し、基板100とマスク101とを基板100の厚み方向(Z方向)に接近及び離隔(離間)させる。換言すれば、距離調整ユニット22は、基板100とマスク101とを重ね合わせる方向に接近させたり、その逆方向に離隔させたりする。なお、距離調整ユニット22によって調整する「距離」はいわゆる垂直距離(又は鉛直距離)であり、距離調整ユニットは、マスク101と基板100の垂直位置を調整するユニットであるとも言える。
プレートユニット昇降ユニット13は、真空チャンバ3の外部に配置された第2昇降プレート12を昇降させることで、第2昇降プレート12に連結され、真空チャンバ3の内部に配置されたプレートユニット9を昇降する。プレートユニット9は1つまたは複数の支持軸R2を介して第2昇降プレート12と連結されている。本実施形態では、プレートユニット9は2つの支持軸R2により支持されている。支持軸R2は、磁石プレート11から上方に延設されており上壁部30の開口部、固定プレート20a及び可動プレート20bの各開口部、及び、第1昇降プレート220の開口部を通過して第2昇降プレート12に連結されている。
アライメント装置2は、基板支持ユニット6により周縁部が支持された基板100とマスク101の位置ずれを計測する計測ユニット(第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8)を備える。図2に加えて図5を参照して説明する。図5は第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8の説明図であり、基板100とマスク101の位置ずれの計測態様を示している。本実施形態の第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8はいずれも画像を撮像する撮像装置(カメラ)である。第1計測ユニット7及び第2計測ユニット8は、上壁部30の上方に配置され、上壁部30に形成された窓部(不図示)を介して真空チャンバ3内の画像を撮像可能である。
アライメント装置2は、調整ユニット17を備える。図6は、調整ユニット17(調整装置)の説明図である。調整ユニット17は、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きを調整するユニットである。本実施形態では、調整ユニット17は、吸着板15を動かすことにより、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きを調整する。さらに言えば、複数の支持軸R1のうち少なくとも一部の支持軸R1の軸方向の位置を調整することにより、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きを調整する。
アライメント装置2は、フローティング部19を備える。フローティング部19は、屈曲部18と吸着板15との間に設けられている。フローティング部19は、弾性部材191と、ブッシュ192と、軸部材193と、吸着板支持部194と、フランジ195とを含む。軸部材193は、屈曲部18から下方に延びて設けられる。ブッシュ192は、軸部材193と吸着板支持部194との間に介在するように設けられ、これらの間の摩擦を軽減したり、ガタツキを低減したりする。例えば、ブッシュ192は滑り性のよい金属焼結材等により形成される。吸着板支持部194は、吸着板15を支持する。弾性部材191は、吸着板支持部194と、軸部材193に設けられたフランジ195との間に設けられ、吸着板15の荷重を受けるように構成される。すなわち、フローティング部19は屈曲部18を介して支持軸R1に接続され、フローティング部19の弾性部材191が吸着板15を支持している。このように、支持軸R1がフローティング部19の弾性部材191を介して吸着板15を支持することにより、吸着板15がマスク101に接触する際にマスク101に加えられる荷重を軽減するともに、吸着板15とマスク101とが接触した際の吸着板15の逃げを確保することができる。
アライメント装置2は、検出ユニット16を備える。再び図2及び3を参照する。検出ユニット16は、吸着板15及びマスク台5の間の平行度を検出する。本実施形態では、平行度は、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きの程度を示す度合いである。本実施形態では、検出ユニット16は、吸着板15の側に設けられている、前述した複数のタッチセンサ1621を含んで構成される。複数のタッチセンサ1621は、先端部の吸着面150から突出する長さが互いに略等しくなるように、吸着板15に取り付けられる。タッチセンサ1621が吸着板15に取り付けられることで、大気圧によって真空チャンバ3が変形しても、吸着板15とタッチセンサ1621との相対位置に生じる変化を小さくすることができる。すなわち、真空状態となっても、タッチセンサ1621の先端部の突出長さはほとんど変化せず、互いに略等しいままに維持される。したがって、吸着板15が移動したときに、複数のタッチセンサ1621の全部がほぼ同時に反応すれば、平行度が高い、換言すると、吸着板15とマスク台5との相対的な傾きが小さいと判断することができる。先端部の吸着面150から突出する長さを適当に変えることで、平行ではない所定の傾きを目標値として設定することもできる。検出ユニット16を用いた吸着板15の平行度の検出動作については後述する。また、本実施形態では、タッチセンサ1621が、吸着板15と基板100との接触の検出、及び、吸着板15及びマスク台5の間の平行度を検出の両方を実行する。これにより、これらを検出するセンサを別々に設ける場合と比べてセンサの数を削減することができる。
制御装置14は、成膜装置1の全体を制御する。制御装置14は、処理部141、記憶部142、入出力インタフェース(I/O)143、通信部144、表示部145及び入力部146を備える。処理部141は、CPUに代表されるプロセッサであり、記憶部142に記憶されたプログラムを実行して成膜装置1を制御する。記憶部142は、ROM、RAM、HDD等の記憶デバイスであり、処理部141が実行するプログラムの他、各種の制御情報を記憶する。I/O143は、処理部141と外部デバイスとの間の信号を送受信するインタフェースである。通信部144は通信回線300aを介して上位装置300又は他の制御装置14、309、310等と通信を行う通信デバイスであり、処理部141は通信部144を介して上位装置300から情報を受信し、或いは、上位装置300へ情報を送信する。表示部145は、例えば液晶ディスプレイであり、各種情報を表示する。入力部146は、例えばキーボードやポインティングデバイスであり、ユーザからの各種入力を受け付ける。なお、制御装置14、309、310や上位装置300の全部又は一部がPLCやASIC、FPGAで構成されてもよい。
図7は、吸着板15を用いた基板100とマスク101との重ね合わせのプロセスの説明図である。図7は、プロセスの各状態を示している。
図9は、処理部141の制御処理例を示すフローチャートであり、調整ユニット17による傾きの調整動作を行う際の処理を示している。例えば、本フローチャートは、大気圧環境下にあった真空チャンバ3の内部空間3aの空気が不図示の真空ポンプ等により排気され、内部空間3aが真空状態となった場合に実行される。また例えば、本フローチャートは、内部空間3aが真空状態となっている間、所定の周期で実行される。また例えば、本フローチャートは、マスク台5にマスク101が載置されておらず、吸着板15に基板100が吸着されておらず、基板支持ユニット6に基板100が支持されていない状態で実行される。
次に、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。この例の場合、図1に例示した成膜ブロック301が、製造ライン上に、例えば、3か所、設けられる。
上記実施形態では、調整ユニット17は、作業者が手動で調整動作を実行可能に構成されているが、モータ等により支持軸R1の軸方向の位置を調整可能に構成されてもよい。例えば、各支持軸R1に個別にサーボモータを設け、個別のサーボモータが支持軸R1に設けられた操作部171を操作することにより(上記実施形態の例で言えばナットを回転させることにより)、各支持軸R1が独立に昇降してもよい。また、このような構成を採用する場合、個別のサーボモータを同期して駆動することにより、吸着板15全体の昇降を行ってもよい。なお、調整ユニット17がモータを備える場合は、モータや操作部171が真空チャンバ3の内部に設けられてもよい。ただし、これらが真空チャンバ3の外部に設けられあることにより、真空チャンバ3の内部におけるパーティクルの発生等を抑制することができる。
Claims (14)
- 基板を吸着して保持する吸着板と、
前記吸着板に吸着された前記基板とマスクとのアライメントを行うアライメント手段と、
前記マスクを介して前記基板に成膜する成膜手段と、
前記吸着板に設けられ、前記基板との接触を検出する検出手段と、
を備える成膜装置であって、
前記検出手段は、基板と接触することにより変位する接触子を含み、
前記検出手段は、前記吸着板の第1辺に沿って複数設けられ、さらに、前記第1辺に対向する第2辺に沿って複数設けられる、
ことを特徴とする成膜装置。 - 基板を吸着して保持する吸着板と、
前記吸着板に吸着された前記基板とマスクとのアライメントを行うアライメント手段と、
前記マスクを介して前記基板に成膜する成膜手段と、
前記吸着板に設けられ、前記基板との接触を検出する検出手段と、
を備える成膜装置であって、
前記検出手段は、基板と接触することにより変位する接触子を含み、
前記検出手段は、少なくとも前記吸着板の中央に設けられる、
ことを特徴とする成膜装置。 - 前記検出手段は、前記基板と前記吸着板との接触を検出する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜装置。 - 前記接触子の少なくとも一部が、前記吸着板の前記基板を吸着する吸着面から突出している、
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記検出手段は、前記接触子の変位に応じて、前記吸着板と接触していること、または、前記吸着板と接触していないことのいずれかを少なくとも示す信号を出力する出力部を含む、
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記検出手段は、前記吸着板の第1辺に沿って複数設けられ、さらに、前記第1辺に対向する第2辺に沿って複数設けられる、
ことを特徴とする請求項2に記載の成膜装置。 - 基板を吸着して保持する吸着板と、
前記吸着板に吸着された前記基板とマスクとのアライメントを行うアライメント手段と、
前記マスクを介して前記基板に成膜する成膜手段と、
前記吸着板に設けられ、前記基板との接触を検出する検出手段と、
前記マスクが載置されるマスク台と、
を備える成膜装置であって、
前記検出手段は、基板と接触することにより変位する接触子を含み、
前記検出手段は、前記マスク台又は前記マスク台に載置された前記マスクとの接触を検出する、
ことを特徴とする成膜装置。 - 前記マスク台又は前記マスク台に載置されたマスクと前記吸着板との接触についての前記検出手段の検出結果に基づいて、前記吸着板及び前記マスク台の間の平行度の検出処理を実行する処理手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項7に記載の成膜装置。 - 前記吸着板と前記マスク台との相対的な傾きを調整する調整手段を備える、
ことを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。 - 前記吸着板は静電気力によって前記基板を吸着するための電極を含み、
前記検出手段は、前記電極が配置される領域を避けて配置される、
ことを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記吸着板を支持する第1の支持軸及び第2の支持軸をさらに備え、
前記電極に電力を供給する電線が、前記第1の支持軸の内部に配線され、
前記検出手段に接続されたケーブルが、前記第2の支持軸の内部に配線されることを特徴とする請求項10に記載の成膜装置。 - 前記吸着板に吸着された前記基板の下に、前記基板に沿った光路を形成するように配置された発光部及び受光部を含み、前記基板と前記吸着板との接触を光学的に検出する光学検出手段をさらに備え、
前記光学検出手段の個数よりも多い複数個の前記検出手段が設けられる、
ことを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記検出手段の検出結果に基づいて、前記吸着板への基板の吸着状態を判断する判断手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 請求項1~12のいずれか1項に記載の成膜装置を用いた電子デバイスの製造方法であって、
吸着板に基板を吸着させる吸着工程と、基板と接触することにより変位する接触子を含み、前記吸着板に設けられ、前記基板と前記吸着板との接触を検出する検出手段の検出結果に基づいて、前記吸着板への基板の吸着状態を判断する判断工程と、を含む、基板吸着工程と、
前記基板吸着工程で前記吸着板に吸着された基板と、マスク台に載置されたマスクとのアライメントを行うアライメント工程と、
前記マスクを介して前記基板上に成膜する成膜工程と、を有する、
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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