JP7320034B2 - 基板搬送装置及び成膜装置 - Google Patents
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Description
本発明は、基板搬送装置及び成膜装置に関する。
フラットパネル表示装置として有機EL表示装置が知られている。有機EL表示装置を構成する有機EL素子は、2つの向かい合う電極(カソード電極およびアノード電極)の間に、発光を起こす有機物層である発光層を有する機能層が形成された基本構造を持つ。有機EL素子の機能層及び電極層は、成膜装置内で、それぞれの層を構成する材料をマスクを介してガラスなどの基板に成膜することで形成される。
成膜装置が成膜を行う際に、撮像装置を用いて基板を撮影して得られた画像を、基板のアライメントや検査などに利用する場合がある。特許文献1(特開2020-003469号公報)は、光源からの照明光を用いて基板のエッジ画像を撮影し、得られたエッジ画像より得られる基板の位置情報に基づいてアライメントを行う技術を開示している。
しかしながら、成膜装置が撮像装置を用いてエッジ画像を取得する際に、照明光が強すぎる、基板に撓みがある、などの原因で画像中のエッジが認識できずにエラーが発生することがある。また、基板上に汚れや傷があったり、搬送手段表面に加工痕や汚れがあったりすると、エッジ画像中にノイズ(エッジ以外の外乱)が入ってエラーが発生する可能性がある。エッジ検出エラーが起きると、アライメント精度の低下やアライメントを実行できなくなるおそれがある。
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、基板搬送装置において基板のエッジ画像を精度良く取得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、
基板を搬送する搬送手段と、
前記基板を前記搬送手段にアライメントする際に光源からの照明光を用いて前記基板のエッジ画像の撮影を行う撮影手段と、
前記基板のエッジ画像の撮影に不具合が生じた場合に、前記撮影手段のシャッタースピード、前記撮影手段のゲイン、および、前記照明光の光量のうちの少なくとも1つの調整を行う調整手段と、
前記調整が行われた前記撮影によって撮影された前記基板のエッジ画像に基づいて前記アライメントを行うアライメント手段と、
を備えることを特徴とする基板搬送装置である。
基板を搬送する搬送手段と、
前記基板を前記搬送手段にアライメントする際に光源からの照明光を用いて前記基板のエッジ画像の撮影を行う撮影手段と、
前記基板のエッジ画像の撮影に不具合が生じた場合に、前記撮影手段のシャッタースピード、前記撮影手段のゲイン、および、前記照明光の光量のうちの少なくとも1つの調整を行う調整手段と、
前記調整が行われた前記撮影によって撮影された前記基板のエッジ画像に基づいて前記アライメントを行うアライメント手段と、
を備えることを特徴とする基板搬送装置である。
本発明によれば、基板搬送装置において基板のエッジ画像を精度良く取得する技術を提供することができる。
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲を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およ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、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
本発明は、基板等の成膜対象物を搬送しながら、その表面に蒸着やスパッタリングにより成膜材料の薄膜を形成するために好適である。本発明は、基板搬送装置やその制御方法、基板搬送方法として捉えられる。本発明はまた、成膜装置やその制御方法、または、成膜方法として捉えられる。本発明はまた、電子デバイスの製造装置や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、制御方法をコンピュータに実行させるプログラムや、当該プログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体であってもよい。
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。
(実施例)
<成膜装置>
図1は本発明の実施例に係る基板搬送装置を含む、成膜装置の概略構成を示す平面図である。ここでは有機ELディスプレイの製造ラインにおける成膜装置について説明する。有機ELディスプレイを製造する場合、成膜装置に所定のサイズの基板を搬入し、有機ELや金属層の成膜を行う。成膜後の基板は後工程に搬出され、基板のカットなどの後処理を受ける。
<成膜装置>
図1は本発明の実施例に係る基板搬送装置を含む、成膜装置の概略構成を示す平面図である。ここでは有機ELディスプレイの製造ラインにおける成膜装置について説明する。有機ELディスプレイを製造する場合、成膜装置に所定のサイズの基板を搬入し、有機ELや金属層の成膜を行う。成膜後の基板は後工程に搬出され、基板のカットなどの後処理を受ける。
本実施例においては、インライン型と呼ばれる成膜装置を例にして説明する。インライン型の成膜装置においては、複数の室(チャンバ)が並ぶように配されており、基板、基板キャリア、及びマスクは、順次各室内に搬送され、各室内において各種処理が施される。搬送には、搬送ローラやリニアモータが用いられる。搬送ローラは、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100やマスクMを搬送する。各室においては、個々の室毎、又は隣り合う複数の室毎に、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気とすることができるように構成されている。内部の真空状態を維持するために、成膜装置は不図示の真空ポンプを備えている。
り回転することで、基板キャリア100やマスクMを搬送する。各室においては、個々の室毎、又は隣り合う複数の室毎に、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気とすることができるように構成されている。内部の真空状態を維持するために、成膜装置は不図示の真空ポンプを備えている。
なお、本発明の基板搬送装置が適用される成膜装置はインライン型に限定されず、クラスタ型の成膜装置であってもよい。クラスタ型の成膜装置では、基板が、搬送ロボットを中心に配置された複数の室の間を搬送されながら成膜される。
図1においては、複数の室のうち、代表的な処理を施す室についてのみ、符号Rを付して示し、その他の室については黒点により省略している。また、図1中、細い実線の矢印は基板キャリア100の搬送経路を示し、細い破線の矢印は基板200の搬送経路を示し、太い実線の矢印はマスクMの搬送経路を示している。各室に備えられる装置の動作はコンピュータなどの制御部Cにより制御される。制御部Cについては、各装置に対して個別に設けることもできるし、複数の装置に対して共通の制御部Cを設けることもできる。一般的に、各種動作が制御部により制御されること自体は周知技術である。制御部Cとしては、例えばプロセッサやメモリなどの演算資源を備える情報処理装置や処理回路を使用できる。
まず、基板載置室R1に基板キャリア100と基板200が送られ、基板載置室R1にて、基板200は基板キャリア100の上側に保持される。基板載置室R1内では、基板キャリア100は基板保持面が鉛直方向上を向いた状態で配置されている。基板載置室R1に搬入された基板200は、被成膜面が鉛直方向上を向くように、基板キャリア100の保持面に載置される。この載置時に成膜装置は基板200を撮像して位置情報を取得し、基板200が基板キャリア100上の所定の位置にくるように位置調整(第1のアライメント)を行う。基板キャリア100と、基板キャリア100に保持された基板200は、反転室R2に搬送される。
反転室R2には、基板キャリア100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反転させる反転機構が配置されている。反転室R2において、基板200が基板キャリア100の下側に保持されるように、基板キャリア100は基板200と共に、上下逆になるように180°回転する。
さらに、マスクMが基板キャリア100の搬送経路とは別の経路から反転室R2に搬送される。反転室R2では、下側に基板200を保持した基板キャリア100が、マスクMの上に載置される。そして、この反転室R2に送られてきたマスクMと共に、基板キャリア100に保持された基板200は成膜室R3へと搬送される。なお、基板キャリア100の回転、マスクMとの合流、マスクMへの載置が、それぞれ別のチャンバで行われてもよい。
反転室R2にはアライメント装置が配置されている。アライメント装置は、基板キャリア100(及びそれに保持される基板200)と、マスクMとを位置合わせして、基板200とマスクMが被成膜面の面内方向において所定の位置関係となるようにした状態で、マスクMに基板キャリア100を載置する。反転室R2において基板キャリア100をマスクMに載置するとき、成膜装置は基板200およびマスクMを撮像して位置情報を取得し、基板200とマスクMの面内方向での位置調整(第2のアライメント)を行う。
続いて、成膜室R3にて、所望の成膜位置に開口を有するマスクMを介して、基板200の表面に薄膜が形成された後に、基板キャリア100等は、マスク搬出室R4に搬送される。なお、一般的に、異なる材料によって薄膜を形成できるように、図示のように複数
の成膜室R3が設けられている。従って、通常、1回の基板200の搬送により、特定の一箇所の成膜室R3にて、成膜処理が施される。
の成膜室R3が設けられている。従って、通常、1回の基板200の搬送により、特定の一箇所の成膜室R3にて、成膜処理が施される。
本実施例の成膜室R3には、鉛直方向上に向けて成膜材料を放出する成膜源が配置されている。基板キャリア100に被成膜面が鉛直方向下を向いた状態で保持された基板200が成膜室R3内の搬送経路を通過するときに、成膜源から上に放出された成膜材料がマスクMを介して基板200に付着する。成膜源として例えば、蒸着材料を収容する坩堝と、坩堝を加熱するヒータを備える蒸発源を使用できる。
成膜後、マスク搬出室R4において、基板キャリア100に保持された基板200は、マスクMから持ち上げられる。使用回数が所定の回数に到達したマスクMは、マスク搬出室R4から装置外部へ搬出される。基板キャリア100に保持された基板200、及び再度使用されるマスクMは、マスク搬出室R4から中継室R5へ搬送される。中継室R5のマスクMは、反転室R2に向けて搬送される。製造ラインに、複数のマスクMを保管して必要に応じて搬出するマスクストッカを配置してもよい。中継室R5の基板キャリア100及び基板200は、不図示の反転室において、基板200の被成膜面および基板キャリア100の基板保持面が鉛直方向上向きとなるように反転された後、基板剥離室R6に搬送される。
そして、基板剥離室R6において、基板キャリア100から基板200は剥離される。その後、基板キャリア100は、成膜装置の外部に搬出されるか、再度、基板載置室R1に搬送される。また、基板キャリア100から剥離された基板200は、外部に取り出される。なお、本発明は図1のようなデポアップの構成に限られず、デポダウンの構成やサイドデポの構成を取ってもよい。
<基板の昇降と基板キャリアへの載置>
基板載置室R1に配される基板昇降装置の構成、及び、基板キャリア100に基板200をアライメントして載置する動作について、図2~図6を参照して説明する。基板昇降装置は、キャリア受渡室300と、昇降機構400と、クランプ駆動手段としてのクランプ回転機構500とを備えている。なお、複数の同様の構成を持つ昇降機構400を配置してもよい。
基板載置室R1に配される基板昇降装置の構成、及び、基板キャリア100に基板200をアライメントして載置する動作について、図2~図6を参照して説明する。基板昇降装置は、キャリア受渡室300と、昇降機構400と、クランプ駆動手段としてのクランプ回転機構500とを備えている。なお、複数の同様の構成を持つ昇降機構400を配置してもよい。
キャリア受渡室300は、基板キャリア100が通る開口部311と、この開口部311を開閉可能なキャリア用ゲートバルブ312と、基板200が通る開口部321と、この開口部321を開閉可能な基板用ゲートバルブ322とを備えている。なお、上記の開口部311及びキャリア用ゲートバルブ312は、図2の紙面奥側と手前側にそれぞれ設けられている。また、図示を省略しているが、開口部311及びキャリア用ゲートバルブ312は、キャリア受渡室300の右側にも設けられている。これにより、基板キャリア100は、紙面奥側からキャリア受渡室300に入り、紙面手前側に向かってキャリア受渡室300の外側に搬出される。
また、キャリア受渡室300には、基板200を基板キャリア100に載置する際に、基板キャリア100を支持するキャリア支持部材330が設けられている。このキャリア支持部材330は、昇降機構に備えられる支持ピンの動作を妨げることがないように、基板キャリア100の外周を支持している。あるいは、キャリア支持部材330に、支持ピンが通る領域には開口部が設けられていてもよい。また、図2では省略しているが、基板載置室R1(キャリア受渡室300)には、基板キャリア100を搬送するための搬送ローラが設けられていてもよい。この場合、基板200を基板キャリア100に載置する際に、搬送ローラが基板キャリア100を支持することができる。
更に、キャリア受渡室300には、撮像手段350(撮影手段)が設けられている。各図においては、一つのみ撮像手段350を図示しているが、一般的に、複数の撮像手段350が設けられる。制御部Cは、撮像手段350によって基板キャリア100と基板200を撮像した画像から位置情報を取得し、両者の位置関係を撮像することで、基板キャリア100と基板200の位置調整(アライメント)をすることができる。基板全体を撮像できるような広角の撮像手段350を設けてもよいし、基板の一部を撮像できる程度の視野を持つ撮像手段350を複数設けてもよい。基板200のエッジ画像を元にアライメントを行う場合は、基板200の辺部および端部の少なくとも一部視野角に含むように撮像手段350を配置する。
また、撮像手段350に、基板キャリア100の種類を、または、基板200の種類を判別する判別手段としての役割を持たすこともできる。例えば、基板キャリア100の種類に応じて各種マークを付しておき、撮像手段350により撮像されたマークにより基板キャリア100の種類を判別することができる。アライメントを行うために用いる撮像手段350と、判別手段としての撮像手段350を別々に設けてもよいし、アライメントのために一般的に複数設けられる撮像手段350の一つを判別手段として兼用することもできる。
本実施例においては、キャリア受渡室300には、昇降機構については支持ピンのみが挿入され、クランプ回転機構500については押し込みピン511のみが挿入されるように構成されている。これにより、潤滑剤や摩耗粉などがキャリア受渡室300に侵入することを抑制することができる。なお、基板載置室R1に基板昇降装置の全体を配置する構成としてもよいし、上記のキャリア受渡室300が基板載置室R1に相当する構成とすることもできる。後者の場合には、昇降機構の大部分の構成(支持ピン以外の構成)と、クランプ回転機構500の大部分の構成(押し込みピン511以外の構成)は基板載置室R1の外部に配されることになる。
昇降機構400は、複数の支持ピン411と、複数の支持ピン411を支持する第1プレート410と、第1プレート410を昇降させる第1昇降手段としてのボールネジ機構420とを備えている。ボールネジ機構420は、モータ421と、モータ421により回転するネジ軸422と、ネジ軸422の回転動作に伴ってネジ軸422に沿って上下動するナット部423と、ナット部423に固定されナット部423と共に上下動する支柱424とを備えている。ナット部423の内周面と、ネジ軸422の外周面との間には、複数のボールが無限循環するように構成されている。第1プレート410は支柱424に支えられている。
本実施例においては、プレートを昇降させる昇降手段として、ボールネジ機構を採用する場合を示したが、昇降手段としては、ラックアンドピニオン方式などその他の公知技術を採用することもできる。
また、基板昇降装置は、複数の支持ピン411を基板200の昇降方向に対して垂直方向に移動させることで、基板キャリア100に対する基板200の位置を調整するアライメント手段としてのアライメント機構430を備えている。なお、本実施例においては、基板200の昇降方向は鉛直方向である。従って、アライメント機構430は、複数の支持ピン411を水平方向に移動させることができるように構成されている。具体的には、アライメント機構430は、図中左右方向(以下、「X軸方向」と称する)に伸びる第1レール431と、第1レール431に対して垂直方向(以下、「Y軸方向」と称する)に伸びる第2レール432とを備える。なお、X軸方向とY軸方向はいずれも鉛直方向に対して垂直である。第2レール432は、第1レール431に沿って往復移動できるように構成されている。
そして、アライメント機構430においては、昇降機構400が載置される台座433を備えている。この台座433は第2レール432に沿って往復移動可能に構成されている。また、アライメント機構430は、台座433に固定され、かつX軸方向に伸びる第1軸部434と、台座433に固定され、かつY軸方向に伸びる第2軸部436とを備えている。更に、アライメント機構430は、第1軸部434をX軸方向に移動させる移動機構435と、第2軸部436をY軸方向に移動させる移動機構(不図示)を備えている。これらの移動機構については、ボールネジ機構やラックアンドピニオン方式の機構など、各種公知技術を採用することができる。
以上のように構成されるアライメント機構430によって、台座433と共に昇降機構400をX軸方向及びY軸方向に移動させることで、複数の支持ピン411を水平方向に移動させることができる。これにより、複数の支持ピン411に載置された基板200を水平方向に移動調整することができ、基板キャリア100に対する基板200の位置を調整することができる。
クランプ回転機構500は、複数の押し込みピン511と、複数の押し込みピン511を支持するクランプ用プレート510と、クランプ用プレート510を昇降させるボールネジ機構520とを備えている。ボールネジ機構520は、モータ521と、モータ521により回転するネジ軸522と、ネジ軸522の回転動作に伴ってネジ軸522に沿って上下動するナット部523と、ナット部523に固定されナット部523と共に上下動する支柱524とを備えている。ナット部523の内周面と、ネジ軸522の外周面との間には、複数のボールが無限循環するように構成されている。また、クランプ用プレート510は支柱524に支えられている。なお、クランプ用プレート510を昇降させる昇降手段として、ボールネジ機構を採用する場合を示したが、昇降手段としては、ラックアンドピニオン方式などその他の公知技術を採用することもできる。
以上のように構成される基板昇降装置を用いて、基板キャリア100に基板200を保持させる動作について説明する。まず、キャリア用ゲートバルブ312の動作によって、開口部311が開いた状態となり、基板キャリア100がキャリア受渡室300に搬入される。キャリア受渡室300に搬入された基板キャリア100は、キャリア支持部材330に支持される(図3参照)。なお、各部の構成を分かり易くするために、図3以降の図においては、開口部311とキャリア用ゲートバルブ312は省略している。
基板キャリア100は、基板200を基板キャリア100に保持するためのクランプ110が複数設けられている。クランプ110は、基板キャリア100に保持させる基板200を挟み込む方向である第1回転方向に付勢された状態で、基板キャリア100に回動可能に設けられている。なお、図3において、紙面上、左側のクランプ110は時計回り方向に付勢された状態で基板キャリア100に回動可能に設けられ、右側のクランプ110は反時計回り方向に付勢された状態で基板キャリア100に回動可能に設けられている。
基板キャリア100がキャリア支持部材330に支持された後に、基板用ゲートバルブ322の動作によって、開口部321が開いた状態となり、基板200がキャリア受渡室300に搬入される。基板200は、搬送ロボットによりキャリア受渡室300に搬入される。なお、図4においては、搬送ロボットにおける基板200を支持するハンド部250の一部のみ示している。このハンド部250は、支持ピン411などの支持ピンの動作の妨げにならないように櫛歯状に設けられるのが一般的である。
また、昇降機構400によって、第1プレート410と共に、複数の支持ピン411が
所定位置まで上昇する。なお、複数の支持ピン411は、基板キャリア100に設けられた複数の貫通孔を貫通可能に設けられており、複数の支持ピン411の先端は、基板キャリア100の上面よりも上方、かつ搬入される基板200の下面よりも下方の位置まで移動する。
所定位置まで上昇する。なお、複数の支持ピン411は、基板キャリア100に設けられた複数の貫通孔を貫通可能に設けられており、複数の支持ピン411の先端は、基板キャリア100の上面よりも上方、かつ搬入される基板200の下面よりも下方の位置まで移動する。
更に、クランプ回転機構500によって、クランプ用プレート510と共に、複数の押し込みピン511が上昇し、それぞれの押し込みピン511の先端が、それぞれ対応するクランプ110を押し込む。これにより、第1回転方向とは反対方向の第2回転方向にクランプ110は回転し、基板キャリア100の上に、上方から基板200を載置可能な状態となる(図4参照)。
なお、基板200のキャリア受渡室300への搬入動作、昇降機構400による第1プレート410の上昇動作、及び、クランプ回転機構500によるクランプ用プレート510の上昇動作の順序は特に限定されず、同時に行っても構わない。
複数の支持ピン411の先端に基板200が載置され、搬送ロボットのハンド部250が退避した後に、昇降機構400によって第1プレート410は所定位置まで下降する。これにより、基板200は基板キャリア100に十分近づいた状態となる(図5参照)。
この状態で、アライメント機構430によって、基板200のX軸方向及びY軸方向への移動調整がなされ、基板キャリア100に対する基板200の位置調整がなされる。その後、昇降機構400によって第1プレート410は更に下降し、複数の支持ピン411の先端は、基板キャリア100の下面よりも下方に移動する。この過程で、基板200は基板キャリア100の上に載置された状態となる。なお、基板キャリア100には、複数の吸着パッド130が設けられており、基板200は複数の吸着パッド130に吸着された状態となる。なお、基板200を基板キャリア100に載置するだけでは、吸着パッド130による吸着が不十分になる場合もあるため、基板200を下方に押圧することで、吸着パッド130による吸着をより確実にする工程を経ることも好ましい。
基板200が基板キャリア100に載置された後に、クランプ回転機構500によって、クランプ用プレート510が下降する。これにより、押し込みピン511がクランプ110から離れ、クランプ110は、第1回転方向に回転して、基板200を基板キャリア100に挟み込む。これにより、基板200は基板キャリア100に保持される(図6参照)。以上のように保持された基板200は、基板キャリア100ごとキャリア受渡室300から搬出され、反転室R2に搬送される。
<基板剥離動作>
基板剥離室R6においても、上記のように構成された基板昇降装置が設けられている。以下、上記のように構成される基板昇降装置を用いて、基板キャリア100から基板200を剥離する動作について説明する。まず、第1プレート410とクランプ用プレート510が下方に待機した状態で、基板200を保持した基板キャリア100がキャリア受渡室300に搬入され、これらはキャリア支持部材330に支持される。
基板剥離室R6においても、上記のように構成された基板昇降装置が設けられている。以下、上記のように構成される基板昇降装置を用いて、基板キャリア100から基板200を剥離する動作について説明する。まず、第1プレート410とクランプ用プレート510が下方に待機した状態で、基板200を保持した基板キャリア100がキャリア受渡室300に搬入され、これらはキャリア支持部材330に支持される。
その後、クランプ回転機構500によって、クランプ用プレート510と共に、複数の押し込みピン511が上昇し、それぞれの押し込みピン511の先端が、それぞれ対応するクランプ110を押し込む。これにより、第1回転方向とは反対方向の第2回転方向にクランプは回転し、基板キャリア100から基板200を剥離可能な状態となる。そして、昇降機構400によって、第1プレート410と共に、複数の支持ピン411が所定位置まで上昇する。この過程で、基板200は複数の支持ピン411によって押し込まれて、基板キャリア100から剥離されて、所定位置まで上昇する。
その後、基板200は、搬送ロボットによってキャリア受渡室300から搬出される。また、第1プレート410と共に、複数の支持ピン411が下降した後に、基板キャリア100は、キャリア受渡室300から搬出されて、成膜装置の外部に搬出されるか、再度、基板載置室R1に搬送される。
<基板及び基板キャリア>
以下、図7、図8を参照して、本実施例に係る成膜装置(基板搬送装置)に用いられる基板200および基板キャリア100について説明する。
以下、図7、図8を参照して、本実施例に係る成膜装置(基板搬送装置)に用いられる基板200および基板キャリア100について説明する。
図7(a)に示す基板200は、図中、一点鎖線で示した裁断線211,212に沿って後工程により裁断される。ディスプレイに用いられる場合には、図中、点線で囲んだ内側の部分が画像表示部となり、ディスプレイ素子領域に相当する。
図7(b)に示す基板キャリア100には、複数のクランプ110が設けられている。クランプ110の個数や配置は基板キャリア及び基板の大きさや重量により適宜設定すればよい。基板キャリア100には、中央の所定領域内(図7(b)中の破線で囲んだ領域内)に設けられる複数の貫通孔121と、基板キャリア100の外周に沿うように設けられる複数の貫通孔122とを備えている。基板キャリア100に基板200が保持された状態において、複数の貫通孔121は、基板200における裁断線211,212に沿うように設けられ、図7(a)中の点線で囲んだ領域の外側に位置するように設けられている。また、基板キャリア100に基板200が保持された状態において、複数の貫通孔122は、第1基板200の外周に沿うように設けられ、図7(a)中の点線で囲んだ領域の外側に位置するように設けられている。
複数の貫通孔121,122は、支持ピン411が貫通する用途と、吸着パッド130が取り付けられる用途に利用される。支持ピン411が貫通するために用いられる貫通孔と、吸着パッド130が取り付けられるために用いられる貫通孔の配置については、交互に設けるなど、適宜、設定することができる。支持ピン411が貫通するために用いられる貫通孔の孔径と、吸着パッド130が取り付けられるために用いられる貫通孔の孔径は、同一となるように設定してもよいし、異なるように設定してもよい。
図8を参照して、基板キャリア100について、より詳細に説明する。図8は、図7(b)中のAA断面図である。図8に示すように、支持ピン411が貫通するために用いられる貫通孔121の孔径は、支持ピン411の外径よりも大きくなるように設定されている。これにより、支持ピン411は貫通孔を貫通することができ、かつ、アライメントの際に基板キャリアに対して支持ピン411が水平方向に移動することができる。なお、支持ピン411の先端には、基板200の位置ずれを抑制するためにゴムなどの弾性材料により構成される位置ずれ防止部材411aが設けられている。
また、吸着パッド130は、吸着パッド用の貫通孔に挿通された状態で基板キャリア100に取り付けられる。吸着パッド130は、フランジ部131aを有する金属製のパッド本体131と、パッド本体131の先端に不図示の接着層を介して設けられる粘着部材132と、パッド本体131を貫通孔に固定するための固定部材133とを備えている。なお、フランジ部131aと固定部材133は公知の方法で一体化されている。また、固定部材133と基板キャリアは、ボルト等の公知技術により固定することができる。粘着部材132の材料としては、真空下での製造プロセスに悪影響を及ぼすアウトガスの発生を抑制するために、シロキサン結合を含まないフッ素ゴムを採用するのが好ましい。また、接着層を構成する材料も同様に、アウトガス成分を放出しない公知の接着剤、両面テープを使用するのが望ましい。この粘着部材132は、基板キャリアの表面からの突出量を
管理できるよう不図示のスペーサ等を用いて一定の範囲内で図中上下方向に調整可能に構成されている。上記の突出量は、吸着パッド130を構成する部材のサイズや、粘着部材132の圧縮特性にもよるが、基板200の厚さ未満である。吸着パッド用の貫通孔の孔径はパッド本体131の貫通孔への挿入部分の外径より大きく、パッド本体131は鉛直方向の上下動に加えある程度の揺動が許容されている。
管理できるよう不図示のスペーサ等を用いて一定の範囲内で図中上下方向に調整可能に構成されている。上記の突出量は、吸着パッド130を構成する部材のサイズや、粘着部材132の圧縮特性にもよるが、基板200の厚さ未満である。吸着パッド用の貫通孔の孔径はパッド本体131の貫通孔への挿入部分の外径より大きく、パッド本体131は鉛直方向の上下動に加えある程度の揺動が許容されている。
そして、クランプ110は、軸部110aを中心に回転可能となるように、基板キャリア100に設けられている。また、このクランプ110は、付勢部材としてのバネ110bによって、第1回転方向に付勢されている。上記の通り、押し込みピン511によって押し込まれると、クランプ110はバネ110bの付勢力に抗して第2回転方向に回転し、押し込みピン511が離れるとバネ110bの付勢力によって第1回転方向に回転する。なお、図8においては、押し込みピン511によって第2回転方向に回転したクランプ110の状態を実線で示し、押し込みピン511が離れて第1回転方向に回転したクランプ110の状態を点線で示している。クランプ110は基板の成膜面に沿った軸部110aを中心に回転する。そのため、クランプ110が押し込みピン511によって押し込まれた状態では、クランプ110が基板キャリア100の基板保持領域の上方から退避できる。このように、簡単な構成で、基板200を基板キャリア100に載置する経路を確保することができる。
<基板の基板キャリアへのアライメント>
本実施例に係る成膜装置が備える基板搬送装置における、基板200の基板キャリア100へのアライメント及び載置についてより詳細に説明する。
本実施例に係る成膜装置が備える基板搬送装置における、基板200の基板キャリア100へのアライメント及び載置についてより詳細に説明する。
上述の通り、制御部Cは、基板載置室R1において撮像手段350が撮影した画像に基づいて基板200の位置情報を取得して基板キャリア100との位置関係を把握する。そして制御部Cは、アライメント機構430によって基板200をX軸方向およびY軸方向で移動させる。これにより基板200が基板キャリア100の所定の載置位置に対向するようにしたのち、昇降機構400によって基板200を基板キャリア100に載置する。
本実施例では、撮像手段350として、光源からの照明光の光量、シャッタースピード、ゲイン値などを制御部Cにより制御することが可能な、光学的な撮像装置を用いる。制御部Cは、光量、シャッタースピードやゲイン値の少なくともいずれかを制御することにより、得られる画像を調整することが可能である。したがって制御部Cはパラメータの調整手段として機能する。
本実施例の制御部Cは、撮像手段350が撮影した画像を解析して基板200のエッジを認識することで基板200の位置情報を取得する。図9(a)は、撮像手段350が撮影した画像を示す。本実施例の撮像手段350は、基板200の四隅のエッジ部分のうちの一つを撮像対象としており、図はその視野角351の内部を示している。図9(a)の撮影時点では基板キャリア100の鉛直方向上側に既に基板200が搬入されているため、基板載置室R1の上方に配置された撮像手段350から見ると基板キャリア100の一部に基板200が重なった状態となっている。視野角351の範囲において、基板200は、基板搬送方向に平行な方向のエッジ210A、基板搬送方向に垂直な方向のエッジ210Cを有している。さらにこの例では、基板200の隅部は一部を欠いた形状(隅エッジ210B)としている。なお、基板キャリア100の一部にはキャリアマーク120が形成されている。
撮像手段による撮影画像を示す図9(a)においては、同様の材質で構成される領域は同様の色で示される。すなわち、基板キャリア100内部および基板200内部はそれぞれ、近似した画素値を持っている。
制御部Cは、撮影画像に対して画像処理を行ってエッジ画像を作成する。エッジ画像の作成には既存のエッジ抽出処理を利用でき、例えば画像データに対して微分フィルターなどのエッジ検出用フィルターを適用してエッジ画像を作成することができる。エッジ抽出においては、必要に応じて平滑化などのノイズ低減処理を行ってもよい。図9(b)は制御部Cが作成したエッジ画像の一例であり、隣接画素の画素値との変化が大きい部分がエッジとして抽出されている。その結果、基板200の輪郭をなすエッジ210A,210B,210Cが強調されている。
ここで、基板の輪郭を抽出するためのエッジ画像作成処理においてエッジが認識できずにエラーが発生し、基板200のアライメントができなくなる場合がある。図9(c)は検出エラーが発生したエッジ画像の一例であり、基板搬送方向に平行な方向のエッジ210Aが認識できない状態となっている。図9(d)は検出エラーが発生したエッジ画像の別の例であり、基板搬送方向に垂直な方向のエッジ210Cが認識できない状態となっている。発明者は、このようなエッジ検出エラーが、典型的には光源からの照明の光量が過大な場合に起きやすいことを認識した。他に、基板の撓みが原因となりエッジが認識できない場合もある。また、基板上の汚れや傷、基板キャリア上の加工痕や汚れが原因でエッジ画像中にノイズ(エッジ以外の外乱)が入ってエラーが発生する可能性がある。エッジが検出できないとアライメントを実行できないおそれがある。
発明者は、撮像手段350のパラメータを調整することによってエッジ画像中に含まれるオブジェクトの状態を変化させて認識精度を向上させることを着想した。すなわち、制御部Cが画像中から基板200のエッジを認識できず、エッジの検出エラーとなる場合、制御部Cは、照明値を下げる、またはシャッタースピードを上げることにより、撮像装置が取り込む光量を少なくする。その結果、画像の明度を下げてエッジを認識しやすくすることができる。制御部Cはまた、増幅時のゲインを下げて感度を低下させることでも画像の明度を下げてエッジを認識しやすくすることができる。
<処理フロー>
図10を参照して、本実施例の処理フローを説明する。成膜処理が開始されると、ステップS101において、基板載置室R1に基板200と基板キャリア100が搬入される。このとき、基板200のエッジが大まかに撮像手段350の視野角351に含まれるように搬入を行う。ステップS102において、制御部Cは撮像手段350に撮像を行わせて撮影画像をメモリに保存する。このときの照明光の光量、シャッタースピード、増幅ゲインなどのパラメータは初期設定値を利用する。ステップS103において、制御部Cは、撮影画像に対してフィルター処理などの画像処理を行ってエッジ画像を作成する。
図10を参照して、本実施例の処理フローを説明する。成膜処理が開始されると、ステップS101において、基板載置室R1に基板200と基板キャリア100が搬入される。このとき、基板200のエッジが大まかに撮像手段350の視野角351に含まれるように搬入を行う。ステップS102において、制御部Cは撮像手段350に撮像を行わせて撮影画像をメモリに保存する。このときの照明光の光量、シャッタースピード、増幅ゲインなどのパラメータは初期設定値を利用する。ステップS103において、制御部Cは、撮影画像に対してフィルター処理などの画像処理を行ってエッジ画像を作成する。
ステップS104において、制御部Cはエッジ画像からエッジを検出できるかどうかを判定する。すなわち制御部Cはエッジ画像の撮影に不具合が生じるかどうかを判定する判定手段として機能する。検出方法は任意であり、例えばエッジ画像中からエッジ210A,210B,210Cに対応する線分を抽出できるかどうかを判定してもよい。また例えば、取得されたエッジ画像を想定されるエッジ画像の画像パターンと比較して判定してもよい。エッジが検出された場合、ステップS108に進み、基板200と基板キャリア100のアライメントを行う。その際に制御部Cは、キャリアマーク120の座標と基板200のエッジの座標が、距離および方向において所定の関係となるように基板200を移動させる。なお、基板200にも基板マークを設けておき、基板マークとキャリアマーク120の位置関係に基づいて基板200を移動させてもよい。
一方、エッジを検出できない場合、ステップS105に進み、制御部Cは画像のフォーカス値を算出して閾値と比較する。フォーカス値は画像のピント具合、すなわちピントの
合い具合またはボケ具合を示す値である。典型的には、エッジ画像のエッジ勾配を算出することにより得られるが、これには限定されない。本実施例では閾値を0.3とするが、これには限定されず、装置の構成などに応じて適宜定めることができる。制御部Cは、フォーカス値が閾値以下、すなわち0.3以下である場合、ピントが合っておらずオブジェクトの境界が不鮮明なためエッジが検出できていないと判定し、ステップS106に進む。一方、フォーカス値が閾値より大きい、すなわち3より大きい場合は、ピントが合っているにも関わらずエッジが検出できていないため、エッジが認識できない以外のエラーであると判定し、S109に進んでユーザーにエラー発生とエラー種別を通知する。
合い具合またはボケ具合を示す値である。典型的には、エッジ画像のエッジ勾配を算出することにより得られるが、これには限定されない。本実施例では閾値を0.3とするが、これには限定されず、装置の構成などに応じて適宜定めることができる。制御部Cは、フォーカス値が閾値以下、すなわち0.3以下である場合、ピントが合っておらずオブジェクトの境界が不鮮明なためエッジが検出できていないと判定し、ステップS106に進む。一方、フォーカス値が閾値より大きい、すなわち3より大きい場合は、ピントが合っているにも関わらずエッジが検出できていないため、エッジが認識できない以外のエラーであると判定し、S109に進んでユーザーにエラー発生とエラー種別を通知する。
図11を参照して、S106におけるフォーカス値を上げるための処理を詳述する。ステップS201において、制御部Cは撮像装置350の撮像パラメータのいずれか1つを変更する。本実施例では、最初のS201ではシャッタースピードを上げるものとする。これは、上述のようにエッジが認識できない原因の多くが過大な光量であることに鑑み、撮像装置350が取り込む光量を少なくすることで画像の明度を下げる制御である。
そしてステップS202において、制御部Cは撮像装置350に撮像を行わせて、得られた画像からエッジ検出を試みる。ステップS203において、制御部Cはエッジが検出できたかどうかを判定する。検出できた場合はステップS207に進み、後続処理にエッジの位置情報を出力する準備を行う。検出できなかった場合はステップS204に進み、制御部Cは画像のフォーカス値を算出して閾値と比較する。
フォーカス値が閾値より大きい場合、ステップS206に進む。この場合、ピントが合っているにも関わらずエッジが検出できていないため、エッジが認識できない以外のエラーであると判定し、後続処理にエラー情報(エラー発生の事実と、エラーの種別)を出力する準備を行う。一方、フォーカス値が閾値以下の場合、ステップS205に進み、3つの撮像パラメータ(シャッタースピード、ゲイン、および照明光量)のうち、未変更のものがあるかどうかを判定する。未変更のパラメータが無い場合、これ以上のフォーカス値向上は不可能と判定し、ステップS206に進んで後続処理にエラー情報を出力する準備を行う。
一方、未変更のパラメータがある場合、再度ステップS201に進んで撮像パラメータを変更する。本実施例では、最初のS201ではシャッタースピードを上げるような変更を行い、次のS201ではゲインを下げるような変更を行い、その次のS201では照明光の光量を下げるような変更を行う。その後は上述の処理と同様に、S202で撮像およびエッジ検出を行い、S203でのエッジ検出の可否判定の結果に応じて後続の処理に移行する。
このように図11のフローにおいては、エッジ検出に影響を与える撮像パラメータを変更しながら撮像が行われ、その結果としてエッジ情報またはエラー情報が出力される。
なお、最初のS201におけるシャッタースピードの変化量は限定されず、装置構成に応じて適宜定めることができる。また、シャッタースピードの変化量に複数の段階を設けておいてもよい。例えば、第1段階としてシャッタースピードを+10%して、第2段階としてシャッタースピードを+15%する。そして、第1段階に変化させたシャッタースピードで撮影したときに検出エラーが再度発生した場合、第2段階にさせたシャッタースピードで撮影を行う。これによりエッジ検出の可能性をより向上させることができる。
また、次のS201におけるゲインの変化量は限定されず、装置構成に応じて適宜定めることができる。また、ゲインの変化量に複数の段階を設けておいてもよい。例えば、第1段階としてゲインを-15%して、第2段階としてゲインを-30%する。そして、第
1段階に変化させたゲインで撮影したときに検出エラーが再度発生した場合、第2段階にさせたゲインで撮影を行う。これによりエッジ検出の可能性をより向上させることができる。
1段階に変化させたゲインで撮影したときに検出エラーが再度発生した場合、第2段階にさせたゲインで撮影を行う。これによりエッジ検出の可能性をより向上させることができる。
また、さらに次のS201における照明光量の変化量は限定されず、装置構成に応じて適宜定めることができる。また、照明光量の変化量に複数の段階を設けておいてもよい。例えば、第1段階として照明光量を-5%して、第2段階として照明光量を-10%する。そして、第1段階に変化させた照明光量で撮影したときに検出エラーが再度発生した場合、第2段階にさせた照明光量で撮影を行う。これによりエッジ検出の可能性をより向上させることができる。
図10に戻り、説明を続ける。ステップS107において、制御部Cは図11のフローからエッジ情報を受け取ったか、それともエラー情報を受け取ったかを判定する。エッジ情報を受け取った場合、S108に進み、基板200と基板キャリア100のアライメントを行う。一方、エッジ情報を受け取っていない場合はエラー情報を受け取っているので、S109に進み、エラー情報に基づいてエラー発生とエラー種別をユーザーに通知して対応を促す。S108でアライメントを行っている場合、ステップS110において、載置された基板200ごと基板キャリア100を基板載置室R1から搬出する。
以上のように、本実施例によれば、エッジ検出のエラーが発生した場合に、エラーの原因となることが多い撮像装置のパラメータを変更して撮像を行うことによりエッジ検出の可能性を高めることができる。その結果、アライメントが実施される可能性が高くなるため、基板搬送装置の動作を停止することがなく、効率のよい成膜を実行できる。また、ユーザーに対してエラーが通知される可能性をできるだけ低くすることができる。
<電子デバイスの製造方法>
次に、本実施例に係る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表示装置の構成を示し、有機EL表示装置の製造方法を例示する。
次に、本実施例に係る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表示装置の構成を示し、有機EL表示装置の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12(a)は有機EL表示装置700の全体図、図12(b)は1画素の断面構造を表している。
図12(a)に示すように、有機EL表示装置700の表示領域701には、発光素子を複数備える画素702がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、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701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。本実施例に係る有機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702R、第2発光素子702G、第3発光素子702Bの組み合わせにより画素702が構成されている。画素702は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組み合わ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12(b)は、図12(a)のB-B線における部分断面模式図である。画素702は、複数の発光素子からなり、各発光素子は、基板703上に、第1電極(陽極)704と、正孔輸送層705と、発光層706R、706G、706Bのいずれかと、電子輸送層707と、第2電極(陰極)708と、を有している。これらのうち、正孔輸送層705、発光層706R、706G、706B、電子輸送層707が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層706Rは赤色を発する有機EL層、発光層706Gは緑色を発する有機EL層、発光層706Bは青色を発する有機EL層である。発光層706R、70
6G、706B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。
6G、706B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704は、発光素子毎に分離して形成されている。正孔輸送層705と電子輸送層707と第2電極708は、複数の発光素子702R、702G、702Bで共通に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704と第2電極708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704間に絶縁層709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710が設けられている。
図12(b)では正孔輸送層705や電子輸送層707は一つの層で示されているが、有機EL表示素子の構造によっては、正孔ブロック層や電子ブロック層を備える複数の層で形成されてもよい。また、第1電極704と正孔輸送層705との間には第1電極704から正孔輸送層705への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第2電極708と電子輸送層707の間にも電子注入層が形成することもできる。
次に、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)及び第1電極704が形成された基板(マザーガラス)703を準備する。
第1電極704が形成された基板703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704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709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。
絶縁層709がパターニングされた基板703を粘着部材が配置された基板キャリアに載置する。粘着部材によって、基板703は保持される。第1の有機材料成膜装置に搬入し、反転後、正孔輸送層705を、表示領域の第1電極704の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層705は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層705は表示領域701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。
次に、正孔輸送層705までが形成された基板703を第2の有機材料成膜装置に搬入する。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703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706Rを成膜する。
発光層706Rの成膜と同様に、第3の有機材料成膜装置により緑色を発する発光層706Gを成膜し、さらに第4の有機材料成膜装置により青色を発する発光層706Bを成膜する。発光層706R、706G、706Bの成膜が完了した後、第5の成膜装置により表示領域701の全体に電子輸送層707を成膜する。電子輸送層707は、3色の発光層706R、706G、706Bに共通の層として形成される。
電子輸送層707まで形成された基板を金属性蒸着材料成膜装置で移動させて第2電極708を成膜する。
その後プラズマCVD装置に移動して保護層710を成膜して、基板703への成膜工程を完了する。反転後、粘着部材を基板703から剥離することで、基板キャリアから基板703を分離する。その後、裁断を経て有機EL表示装置700が完成する。
絶縁層709がパターニングされた基板703を成膜装置に搬入してから保護層710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、本実施例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。
100:基板キャリア、200:基板、350:撮像手段、430:アライメント機構、C:制御部
Claims (7)
- 基板を搬送する搬送手段と、
前記基板を前記搬送手段にアライメントする際に光源からの照明光を用いて前記基板のエッジ画像の撮影を行う撮影手段と、
前記基板のエッジ画像の撮影に不具合が生じた場合に、前記撮影手段のシャッタースピード、前記撮影手段のゲイン、および、前記照明光の光量のうちの少なくとも1つの調整を行う調整手段と、
前記調整が行われた前記撮影によって撮影された前記基板のエッジ画像に基づいて前記アライメントを行うアライメント手段と、
を備えることを特徴とする基板搬送装置。 - 前記調整手段は、前記撮影におけるピント具合を示すフォーカス値に基づいて、前記撮影手段のシャッタースピード、前記撮影手段のゲイン、および、前記照明光の光量のうちの少なくとも1つの調整を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の基板搬送装置。 - 前記フォーカス値が閾値以下である場合に、前記基板のエッジ画像の撮影に不具合が生じるか否かの判定を行う判定手段をさらに備え、
前記調整手段は、前記判定の結果に基づいて、前記シャッタースピード、前記ゲイン、および、前記光量のうちの少なくとも1つの調整を行う
ことを特徴とする請求項2に記載の基板搬送装置。 - 前記調整手段は、前記判定手段が前記基板のエッジ画像の撮影に不具合が生じると判定した場合、前記シャッタースピードを上げる調整を行う
ことを特徴とする請求項3記載の基板搬送装置。 - 前記調整手段は、前記判定手段が前記基板のエッジ画像の撮影に不具合が生じると判定した場合、前記ゲインを下げる調整を行う
ことを特徴とする請求項3または4記載の基板搬送装置。 - 前記調整手段は、前記判定手段が前記基板のエッジ画像の撮影に不具合が生じると判定した場合、前記光量を下げる調整を行う
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の基板搬送装置。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載の基板搬送装置と、
前記基板搬送装置に搬送された基板に向けて成膜材料を放出する成膜源と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
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2021
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