JP7379396B2 - 成膜装置、搬送方法、成膜方法及び電子デバイス製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、成膜装置、搬送方法、成膜方法及び電子デバイス製造方法に関する。
有機ＥＬディスプレイ等を製造する際に用いられる成膜方法として、所定のパターンで開口が形成されたマスクを介して基板上に成膜材料を成膜することで、所定のパターンの膜を基板上に形成するマスク成膜法が知られている。このような成膜を行うための成膜装置として、引用文献１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を開示している。
特許文献１に記載のインライン型の成膜装置では、アライメントされた基板とマスクを搬送トレイに載せて搬送している。特許文献１には、駆動部によって退避位置とガイド位置とに進退可能なガイドローラを有する搬送トレイのための搬送用ガイド機構について記載されている。しかしながら、ガイドローラの位置、とりわけガイド位置をどのように決定するかについては言及されていない。
インライン型の成膜装置において搬送される搬送体には、成膜する基板の設計寸法の違いや、温度などの搬送体の状態の違いに応じて、様々なサイズの搬送体が含まれる。大きなサイズの搬送体に合わせると、搬送体のサイズが小さい場合に、その位置を規定することが困難になる。他方、小さなサイズの搬送体に合わせると、搬送体のサイズが想定より大きい場合、搬送体がガイドローラに押圧され、変形や破損が生じる可能性がある。
また、可動式のガイド機構によって基板などの搬送体を押すことで強制的に搬送体を所定の位置にラフに位置決めする方法もある。しかしながら、大型基板では、基板キャリアやマスクの重量はそれぞれ３００ｋｇ以上になることもあるため、ローラ等の基板キャリアやマスクを支持する部材との摩耗でゴミが発生してしまう。有機ＥＬディスプレイ製造装置においてゴミの発生は品質低下の要因になり、ひいては装置の歩留まりの低下の要因となる。
本発明は、サイズの異なる搬送体を適切に搬送することが可能なインライン型の成膜装置を提供することを目的とする。
実施形態に係る成膜装置は、
基板及びマスクの位置合わせを行うアライメント室と、
第１の搬送体として前記基板または前記基板を保持する基板キャリアを搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送し、第２の搬送体として前記マスクを前記搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送する搬送手段と、
前記アライメント室において、前記搬送方向に交差する幅方向における前記第１の搬送体の位置を規制する第１のガイド部と、前記幅方向における前記第２の搬送体の位置を規制する第２のガイド部と、を有するガイド部と、
前記第１のガイド部を前記幅方向に沿って移動させ、前記第２のガイド部を前記幅方向に沿って移動させるガイド部移動手段と、
前記第１の搬送体と前記第２の搬送体のサイズに関するサイズ情報を取得する取得手段と、
前記アライメント室で位置合わせされた前記基板に前記マスクを介して成膜材料を成膜する成膜室と、を備え、
前記取得手段は、前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体と前記第２の搬送体の温度を測定する温度測定手段を有し、
前記取得手段は、前記温度測定手段により測定された前記第１の搬送体及び前記第２の搬送体の温度と、前記第１の搬送体の温度と熱膨張量との関係及び前記第２の搬送体の温度と熱膨張量との関係とに基づき、前記サイズ情報を取得し、
前記取得手段により取得した前記サイズ情報に基づき、前記ガイド部移動手段が前記第１のガイド部及び前記第２のガイド部の少なくとも一方の位置を変更することを特徴とする。
基板及びマスクの位置合わせを行うアライメント室と、
第１の搬送体として前記基板または前記基板を保持する基板キャリアを搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送し、第２の搬送体として前記マスクを前記搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送する搬送手段と、
前記アライメント室において、前記搬送方向に交差する幅方向における前記第１の搬送体の位置を規制する第１のガイド部と、前記幅方向における前記第２の搬送体の位置を規制する第２のガイド部と、を有するガイド部と、
前記第１のガイド部を前記幅方向に沿って移動させ、前記第２のガイド部を前記幅方向に沿って移動させるガイド部移動手段と、
前記第１の搬送体と前記第２の搬送体のサイズに関するサイズ情報を取得する取得手段と、
前記アライメント室で位置合わせされた前記基板に前記マスクを介して成膜材料を成膜する成膜室と、を備え、
前記取得手段は、前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体と前記第２の搬送体の温度を測定する温度測定手段を有し、
前記取得手段は、前記温度測定手段により測定された前記第１の搬送体及び前記第２の搬送体の温度と、前記第１の搬送体の温度と熱膨張量との関係及び前記第２の搬送体の温度と熱膨張量との関係とに基づき、前記サイズ情報を取得し、
前記取得手段により取得した前記サイズ情報に基づき、前記ガイド部移動手段が前記第１のガイド部及び前記第２のガイド部の少なくとも一方の位置を変更することを特徴とする。
本発明によれば、サイズの異なる搬送体を適切に搬送することができる。
インライン型の成膜装置では、マスクと基板キャリアは製造ライン内を循環するため、成膜工程を通過するたびに熱を受ける。マスクと基板キャリアのリターン工程が真空の場合は熱が逃げづらく、上昇した基板キャリアとマスクの温度が下がり切る前に次の成膜工程が始まる。そのため、基板キャリアとマスクの温度は図４に示すように周回ごとに上昇していき、条件によっては、６０℃以上の温度上昇が発生する。
近年は基板が大型化しており、例えばＧ８の基板のサイズは２２００×２５００ｍｍ以上であり、それに対応したマスクや基板キャリアのサイズは３０００ｍｍ程度である。このサイズのマスクや基板キャリアの熱膨張量は、材質がＳＵＳの場合は３ｍｍ以上、アルミの場合は４ｍｍ以上になる。
インライン型の成膜装置の搬送機構がローラ搬送で構成される場合、マスクと基板キャリアをガイドするために搬送ガイドが所定のクリアランスをもって設定される。クリアランスが大きすぎると搬送位置決め精度が低下するため、可能なかぎりクリアランスを小さく設定することが望ましいが、基板キャリアとマスクの熱膨張を考慮するとクリアランスを大きくする必要がある。しかしながら、クリアランスを大きく設定すると、温度が上昇していない状態で基板キャリアとマスクを搬送する際の搬送ガイドとのクリアランスが大きくなりすぎてしまい、搬送位置決め精度が低下する。
一方、マスクと基板キャリアを高精度に位置合わせして重ね合わせるアライメント工程では、カメラと精密ステージを使ったカメラアライメントが採用されることが多い。カメラアライメントでは、マスクと基板のマークをカメラで撮影するため、それぞれのマークが１つのカメラ視野に入っている必要がある。ここで、搬送位置決め精度が低い場合、マスクと基板のマーク間距離が大きくなってしまうため、それを見越してカメラ視野が大きなものを選定する必要がある。しかしながら、カメラ視野を大きく設定するとカメラ分解能やレンズ分解能が低下するため、位置決め精度の低下の要因になる。また、アライメント時の移動量が大きくなるほど最終的な位置決め精度が低くなるため、アライメント精度を高くするためにリトライ回数が増え、装置タクトの低下を招く。
また、アライメント時の移動量が増えると、真空チャンバ内のアライメントステージに真空チャンバ外の駆動源からの駆動力を伝える導入部を密封するベローズに大きな負荷がかかる。ベローズが破損した場合、真空チャンバの真空を保てなくなり、生産を停止させることになるため、生産を安定化するにはベローズにかかる負荷を小さくすることが重要である。そのため、マスクと基板キャリアのアライメント前のズレ量を小さくするために搬送位置決め精度を向上させることが重要である。
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１～図３は、本実施形態のインライン型の真空成膜装置の概略を示す説明図である。なお、以下に記載する成膜装置における搬送体の搬送方法、搬送方法を用いて搬送体に対して成膜材料を成膜する成膜方法、及び成膜方法を用いて電子デバイスを製造する電子デバイス製造方法も、本発明に含まれる。
図１は本実施形態の真空成膜装置の全体ライン１の概略図である。基板２を保持する基板キャリア３、マスク４ａ（図２参照）を固定したマスクフレーム４、基板２を供給する投入室５、基板２を基板キャリア３に組込むための組込室６、基板２とマスクフレーム４上のマスク４ａとの位置合わせを行うアライメント室２００、アライメント室２００の上流に配置されるアライメント前室１００、位置合わせされた基板２にマスク４ａを介して成膜材料を蒸着する成膜室７、成膜を完了した基板２とマスク４ａを分離する分離室８、基板２を基板キャリア３から解体する解体室９、及び、基板２を排出する排出室１０を有する。全体ライン１の各部屋は、基板キャリア３とマスクフレーム４をそれぞれ搬送するための基板キャリア搬送部２０３と基板キャリア搬送ガイド部２０４Ｇ、マスク搬送部２０２とマスク搬送ガイド部２０４Ｍを有している（図２参照）。分離室８で基板２から分離されたマスク４ａと解体室９で基板２から解体された基板キャリア３とは、異なるルー
トを通ってそれぞれ再びアライメント前室１００と組込室６に搬送される。そして、成膜処理に用いられたマスク４ａと基板キャリア３は、再度、マスク搬送部２０２と基板キャリア搬送部２０３とを有する搬送手段に受け渡される。これにより、基板キャリア３及びマスク４ａを連続して繰り返し成膜処理に用いることができる。
トを通ってそれぞれ再びアライメント前室１００と組込室６に搬送される。そして、成膜処理に用いられたマスク４ａと基板キャリア３は、再度、マスク搬送部２０２と基板キャリア搬送部２０３とを有する搬送手段に受け渡される。これにより、基板キャリア３及びマスク４ａを連続して繰り返し成膜処理に用いることができる。
図２（ａ）に示す真空成膜装置におけるアライメント室２００内には、真空チャンバ２０１、マスクフレーム４を搬送方向に沿って搬送するマスク搬送部２０２、基板２を載置した基板キャリア３を搬送方向に沿って搬送する基板キャリア搬送部２０３、基板キャリア３（第１の搬送体）を搬送する際にその両側部をガイドすることにより搬送方向に交差する幅方向における基板キャリア３の位置を規制する基板キャリア搬送ガイド部２０４Ｇ、マスク又は基板とマスクを合体した搬送物（第２の搬送体）をガイドすることにより搬送方向に交差する幅方向における当該搬送物の位置を規制するマスク搬送ガイド部２０４Ｍ、及び基板２とマスク４ａをアライメントするアライメント部２１０を有する。基板キャリア搬送ガイド部２０４Ｇは第１の搬送体としての基板キャリア３（又は基板２）の位置を規制する第１のガイド部を構成し、マスク搬送ガイド部２０４Ｍは第２の搬送体としてのマスクフレーム４（又はマスク４ａ）の位置を規制する第２のガイド部を構成する。基板キャリア３及びマスクフレーム４はそれぞれ搬送体の一例である。
アライメント部２１０は、ＸＹθ方向に精密に動くアライメントステージ２０５と、上下に基板キャリア３を昇降させる基板キャリア昇降部２０６と、からなるアライメント駆動部２１１を備える。基板キャリア昇降部２０６は、ロッド２０６ａ、２０６ａを有し、それらの下端には基板キャリア３を下降させる際に、その両側部を支持する基板キャリア支持部２０７が形成されている。なお、基板の搬送方向をＸ方向、基板面（搬送体の平面）に平行な面内で搬送方向（Ｘ方向）に垂直な方向をＹ方向（以下、幅方向ともいう）、基板面に垂直なＺ方向の回りの回転方向をθ方向とする。
またアライメント部２１０は、基板２とマスク４ａのアライメントマーク（不図示）を撮像して基板２とマスク４ａの位置ずれを検出するためのアライメントカメラ２０８を備える。アライメントカメラ２０８によって撮像された画像に基づきアライメントマークの間の相対距離（位置ずれ量）を取得し、この相対距離に基づいて、基板とマスクの相対位置関係を制御し、高精度な位置合わせが行われる。
またアライメント駆動部２１１は、真空チャンバ２０１の外部に設置され、真空チャン
バ２０１の内部に配置される基板キャリア支持部２０７とロッド２０６ａ、２０６ａによって接続される。アライメント駆動部２１１の駆動力を真空チャンバ２０１の内部に伝えるため、ロッド２０６ａ、２０６ａ周囲のチャンバ導入部にはベローズ２０９が配されている。ベローズ２０９によりチャンバ導入部が気密に保持され、真空チャンバ２０１の真空度が保たれる。
バ２０１の内部に配置される基板キャリア支持部２０７とロッド２０６ａ、２０６ａによって接続される。アライメント駆動部２１１の駆動力を真空チャンバ２０１の内部に伝えるため、ロッド２０６ａ、２０６ａ周囲のチャンバ導入部にはベローズ２０９が配されている。ベローズ２０９によりチャンバ導入部が気密に保持され、真空チャンバ２０１の真空度が保たれる。
図２（ｂ）及び図２（ｃ）にマスク搬送部２０２と基板キャリア搬送部２０３の詳細を示す。マスク搬送部２０２は、マスクフレーム４を支持するマスク搬送ローラ２２０Ｍと、外部に配置された駆動源である回転駆動部２２２Ｍと、回転駆動部２２２Ｍを真空チャンパ内に導入するための真空導入部２２１Ｍとで構成される。そして回転駆動部２２２Ｍによってマスク搬送ローラ２２０Ｍを回転駆動することによってマスクフレーム４を搬送する。
同様に、基板キャリア搬送部２０３は、基板キャリア３を支持する基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇと、外部に配置された駆動源である回転駆動部２２２Ｇと、回転駆動部２２２Ｇを真空チャンバ内に導入するための真空導入部２２１Ｇとで構成される。そして回転駆動部２２２Ｇによって基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇを回転駆動することによって基板キャリア３を搬送する。
また基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇは、アライメント時に基板キャリア３を下降させる際に邪魔になる。そのため、ローラ進退駆動部２２３によって、図２（ｃ）中に矢印で示すように、基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇを搬送時の位置から退避できる構成になっている。
なお、基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇの周囲は、ベローズ２２４によって封止され、真空チャンバの真空が保たれるように構成されている。
図２（ｂ）は基板キャリア３とマスクフレーム４を搬送している状態を示している。基板キャリア３とマスクフレーム４は、それぞれ回転駆動部２２２Ｍ、２２２Ｇによって回転駆動されるマスク搬送ローラ２２０Ｍ、基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇによって、紙面に垂直なＸ方向に搬送される。
図２（ｃ）はアライメントを行っている状態を示している。基板２をマスクフレーム４上のマスク４ａへとアライメント動作行いながら重ね合わせる。このとき、基板２を載置した基板キャリア３を支持する基板キャリア搬送部２０３の基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇを、ローラ進退駆動部２２３によって右方向に退避させる。ここでは、Ｙ方向（幅方向）、かつ、基板キャリア３から離れ真空チャンバ２０１の側壁に近づく方向が右方向である。そして、基板キャリア３を、基板キャリア昇降部２０６に固定された基板キャリア支持部２０７に支持された状態とする。これにより、基板キャリア昇降部２０６によってマスク搬送部２０２に保持されたマスク４ａ上へと基板２を下降させることができる。
そして基板２がマスク４ａに近接した状態で、アライメントカメラ２０８で基板２とマスク４ａのアライメントマーク（不図示）を撮影して位置ずれ量を検出する。その位置ずれが無くなるようにアライメントステージ２０５をＸＹθ方向に微小駆動することにより、基板２とマスク４ａの位置合わせを高精度に行うことができる。
基板２がマスク４ａ上に重ね合わされた後、基板キャリア３のみが基板キャリア昇降部２０６によって上昇される。基板キャリア３が図２（ａ）に示す位置まで上昇すると、再び基板キャリア搬送部２０３の基板キャリア搬送ローラ２２０Ｇが、ローラ進退駆動部２２３によって、退避位置から搬送時の位置へと移動し、基板キャリア３を搬送位置で支持
した状態となる。
した状態となる。
図２（ｄ）は、マスク搬送ガイド部２０４Ｍと基板キャリア搬送ガイド部２０４Ｇの詳細を示している。マスク搬送ガイド部２０４Ｍは、マスクフレーム４に接触するマスクフレームガイドローラ２３０Ｍと、それを進退させるマスクガイドローラ進退駆動部２３１Ｍと、マスクガイドローラベローズ２３２Ｍとで構成されている。マスクフレームガイドローラ２３０Ｍは、マスクフレーム４の搬送方向に交差する幅方向においてマスクフレーム４の両側に配置され、搬送方向に平行な両辺の各々（Ｘ方向の辺）に対向して接触可能に配置される。マスクフレームガイドローラ２３０Ｍは、マスクガイドローラ進退駆動部２３１Ｍに接続するマスクガイド支持部２３３Ｍによって支持されるマスクガイド部である。マスクガイドローラ進退駆動部２３１は、マスクガイド支持部２３３ＭをＹ方向（幅方向）に進退移動させることにより、マスクフレームガイドローラ２３０ＭをＹ方向（幅方向）に移動させるマスクガイド駆動部である。マスクガイド支持部２３３Ｍ及びマスクガイドローラ進退駆動部２３１Ｍによりマスクフレーム４をＹ方向（幅方向）に移動させるガイド部移動手段が構成される。
また基板キャリア搬送ガイド部２０４Ｇは、基板キャリア３に接触する基板キャリアガイドローラ２３０Ｇと、それを進退させる基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇと、基板ガイドローラベローズ２３２Ｇとで構成されている。基板キャリアガイドローラ２３０Ｇは、基板キャリア３の搬送方向に交差する幅方向において基板キャリア３の両側に配置され、搬送方向に平行な両辺の各々（Ｘ方向の辺）に対向して接触可能に配置される。基板キャリアガイドローラ２３０Ｇは、基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇに接続する基板ガイド支持部２３３Ｇによって支持される基板ガイド部である。基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇは、基板ガイド支持部２３３ＧをＹ方向（幅方向）に進退移動させることにより、基板キャリアガイドローラ２３０ＧをＹ方向（幅方向）に移動させる基板ガイド駆動部である。基板ガイド支持部２３３Ｇ及び基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇにより基板キャリア３をＹ方向（幅方向）に移動させるガイド部移動手段が構成される。
図２（ｄ）はマスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０Ｇがそれぞれマスクフレーム４、基板キャリア３から後退して離間している状態を示している。また、図２（ｅ）はマスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０Ｇがそれぞれマスクフレーム４、基板キャリア３へと前進している状態を示している。
マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０Ｇは、それぞれマスクフレーム４のＹ方向側面、基板キャリア３のＹ方向側面に対して所定のクリアランスｄｇ、ｄｍを開けて配置される。Ｙ方向側面は、搬送方向に平行な両辺に対応する側面である。マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０Ｇは、それぞれマスクフレーム４、基板キャリア３の搬送方向（図中Ｘ方向）に所定の間隔で複数配置されている。
マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０Ｇは、温度上昇に起因するマスクフレーム４、基板キャリア３の熱膨張によるサイズ変化を示すサイズ情報に基づき、後述するシステム制御系によってＹ方向（幅方向）に進退制御される。基板キャリア３が熱膨張によりサイズ変化した場合でも、基板キャリア３と基板キャリアガイドローラ２３０Ｇとの間のＹ方向（幅方向）の間隔（距離）ｄｇが所定値となるように（所定の範囲に維持されるように）、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向の位置が変更（制御）される。また、マスクフレーム４が熱膨張によりサイズ変化した場合でも、マスクフレーム４とマスクフレームガイドローラ２３０Ｍとの間のＹ方向の間隔（距離）ｄｍが所定値となるように（所定の範囲に維持されるように）、マスクフレームガイド
ローラ２３０ＭのＹ方向の位置が変更（制御）される。クリアランスの所定値ｄｇ、ｄｍは、クリアランスが大きすぎて搬送時のＹ方向の基板キャリア３とマスクフレーム４の位置ずれが大きくなることを抑制できるように設定される。また、クリアランスの所定値ｄｇ、ｄｍは、クリアランスが小さすぎてマスクフレームガイドローラ２３０Ｍとマスクフレーム４との接触や基板キャリアガイドローラ２３０Ｇと基板キャリア３との接触による摩耗やゴミの発生を抑制できるように設定される。これにより、クリアランスが適正な所定の値（又は所定の範囲内の値）に維持されるよう、マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向位置（幅方向の位置）を制御することができる。マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向（幅方向）の移動を制御する方法について以下に説明する。
ローラ２３０ＭのＹ方向の位置が変更（制御）される。クリアランスの所定値ｄｇ、ｄｍは、クリアランスが大きすぎて搬送時のＹ方向の基板キャリア３とマスクフレーム４の位置ずれが大きくなることを抑制できるように設定される。また、クリアランスの所定値ｄｇ、ｄｍは、クリアランスが小さすぎてマスクフレームガイドローラ２３０Ｍとマスクフレーム４との接触や基板キャリアガイドローラ２３０Ｇと基板キャリア３との接触による摩耗やゴミの発生を抑制できるように設定される。これにより、クリアランスが適正な所定の値（又は所定の範囲内の値）に維持されるよう、マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向位置（幅方向の位置）を制御することができる。マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向（幅方向）の移動を制御する方法について以下に説明する。
基板キャリア３とマスクフレーム４のサイズ変化に関するサイズ情報を取得する方法としては、基板キャリア３とマスクフレーム４の熱膨張量に基づく方法がある。熱膨張量は、例えば、１つの搬送体が成膜室に搬送された回数（基板キャリア３とマスクフレーム４が連続して成膜処理に用いられた回数、周回数ともいう）をカウントし、周回数と基板キャリア３とマスクフレーム４の温度又は熱膨張量との関係に基づき求めることができる。
具体的には、基板キャリア３やマスクフレーム４に識別番号（ＩＤ）を付与し、製造ラインを循環する複数の基板キャリア、マスクフレームそれぞれに付与されたＩＤと周回数の情報を関連付けて管理する。基板キャリア、マスクフレームの周回数と基板キャリア、マスクフレームの熱膨張量との関係を事前に測定し、その情報をデータテーブルや関数として記憶手段に記憶しておく。アライメント室２００に入ってくる基板キャリア３とマスクフレーム４のＩＤに関連付けられた周回数の情報と、周回数と温度や熱膨張量との関係と、に基づき、当該基板キャリア３やマスクフレーム４の熱膨張量を求める。基板キャリア３やマスクフレーム４の熱膨張量から、基板キャリア３やマスクフレーム４のＹ方向のサイズを求め、これに基づきマスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向の位置（移動）を制御する。
基板キャリア３及びマスクフレーム４は図１に示す経路を何周も連続して繰り返し周回する。真空チャンバ内で成膜処理が行われることによって基板キャリア３及びマスクフレーム４の温度が上昇する。１周のプロセスが終了するごとに基板は交換されるため、マスクフレーム４及び基板キャリア３の温度も低下するが、成膜プロセスで受けた熱は完全に放熱されずに、蓄熱されていく。マスクフレーム４及び基板キャリア３が成膜プロセスの周回を何周も重ねるうちに、やがて飽和して、図４に示すように、マスクフレーム４や基板キャリア３の温度はほぼ一定の温度Ｔに近づく。
そして、経路上を搬送されているマスクフレーム、基板キャリアによって周回数が異なる。周回数が異なれば温度が異なるため、マスクフレーム、基板キャリアにＩＤを付与してその周回数等の情報を管理し、周回数から現在の温度、さらに熱膨張量を推測する。図４に示すように、予め実験的に求めた時間（周回数）と温度の関係を示すデータを参照し、温度と熱膨張量の関係に基づき現在の熱膨張量を求める。マスクフレーム４や基板キャリア３の熱膨張量に基づき、マスクガイドローラ進退駆動部２３１Ｍ、基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇを制御して、マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向の位置を制御する。これにより、マスクフレーム４や基板キャリア３とマスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０Ｇとのクリアランスを適正に保つように制御する。
図５は本実施形態におけるマスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向の位置の制御ロジックを示すブロック図である。これにより、基板キャリア３、マスクフレーム４の周回数に基づき基板キャリア３、マスクフレーム４の
温度又は熱膨張量を予測して、マスクフレーム４、基板キャリア３それぞれの側面に対するクリアランスｄｍ、ｄｇを制御する。
温度又は熱膨張量を予測して、マスクフレーム４、基板キャリア３それぞれの側面に対するクリアランスｄｍ、ｄｇを制御する。
マスクカウンタ３０２Ｍ、基板キャリアカウンタ３０２Ｇにより、マスクフレーム４、基板キャリア３の図１に示す経路の周回数（又は時間）をそれぞれカウントし、マスクフレーム４、基板キャリア３のＩＤに関連付けて管理する。マスクカウンタ３０２Ｍ及び基板キャリアカウンタ３０２Ｇでカウントされた周回数の情報はコントローラ３００へ出力される。コントローラ３００はマイクロプロセッサ等で構成される。熱膨張量データテーブル３０１は、図４の特性図に示す基板キャリア３及びマスクフレーム４の周回数と温度又は熱膨張量との関係を示す情報であるデータテーブルを記憶する記憶手段である。コントローラ３００は、熱膨張量データテーブル３０１を参照し、基板キャリア３及びマスクフレーム４の周回数に基づき、マスクフレーム４及び基板キャリア３それぞれのサイズ変化を示すサイズ情報である熱膨張量を取得する。コントローラ３００は、熱膨張した状態でのマスクフレームガイドローラ２３０Ｍとマスクフレーム４との間のクリアランス及び基板キャリアガイドローラ２３０Ｇと基板キャリア３との間のクリアランスｄｍ、ｄｇをそれぞれ演算する。
続いてコントローラ３００は、マスクガイドローラ進退駆動部２３１Ｍ、基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇを制御し、クリアランスが適正値となるように、マスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧをY方向に移動させる（位置
を変更する）。これによって、図１の経路上にあるマスクフレーム４及び基板キャリア３それぞれに対して、ガイドローラが接触して搬送を妨げることや、間隔があきすぎて搬送位置決め精度を低下させることなく、常に熱膨張量に応じた適正なガイドを行うことができる。なお、ガイド部移動手段としての基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇ及びマスクガイドローラ進退駆動部２３１Ｍは、第１の搬送体としての基板キャリア３（又は基板２）の位置を規制する第１のガイド部としての基板キャリアガイドローラ２３０Ｇ、及び、第２の搬送体としてのマスクフレーム４（又はマスク４ａ）の位置を規制する第２のガイド部としてのマスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、の少なくとも一方の位置を変更する構成としてもよい。
を変更する）。これによって、図１の経路上にあるマスクフレーム４及び基板キャリア３それぞれに対して、ガイドローラが接触して搬送を妨げることや、間隔があきすぎて搬送位置決め精度を低下させることなく、常に熱膨張量に応じた適正なガイドを行うことができる。なお、ガイド部移動手段としての基板ガイドローラ進退駆動部２３１Ｇ及びマスクガイドローラ進退駆動部２３１Ｍは、第１の搬送体としての基板キャリア３（又は基板２）の位置を規制する第１のガイド部としての基板キャリアガイドローラ２３０Ｇ、及び、第２の搬送体としてのマスクフレーム４（又はマスク４ａ）の位置を規制する第２のガイド部としてのマスクフレームガイドローラ２３０Ｍ、の少なくとも一方の位置を変更する構成としてもよい。
また、図３（ａ）を用いて、基板キャリア３とマスクフレーム４のサイズ変化に関する情報を取得する別の方法を説明する。すなわち、アライメント前室１００での基板キャリア３とマスクフレーム４の温度を測定し、温度に基づき基板キャリア３とマスクフレーム４の熱膨張量を求める方法である。
真空成膜装置におけるアライメント前室１００は、真空チャンバ１０１、マスクフレーム４を搬送するマスク搬送部１０２、基板キャリア３を搬送する基板キャリア搬送部１０３、マスクフレーム４をガイドするマスク搬送ガイド部１０４Ｍ、基板キャリア３をガイドする基板キャリア搬送ガイド部１０４Ｇ、及び基板キャリア３とマスクフレーム４の温度を各々測定する温度測定部１０５を有する。なお、アライメント前室１００ではアライメント工程が行われないため、基板キャリア搬送ガイド部１０４Ｇは退避の必要がなく、可動する必要はない。
前記温度測定部１０５はビューポート１０６と放射温度計を備えている。放射温度計はビューポート１０６を通して真空チャンバ１０１に配置される基板３又はマスクフレーム４の側面又は上面の温度測定領域（表面仕上げ）から放射される赤外線又は可視光線の熱放射の強度を測定する。ただし、赤外線の熱放射強度を測定する場合は、ビューポート１０６に使用するガラスは石英ガラスではなく、赤外線透過ガラス（例えば、ゲルマニウムや蛍石）を用いることが好ましい。測定された温度から基板キャリア３とマスクフレーム４の熱膨張量を算出し、その結果を元にアライメント室２００内におけるマスクフレーム
ガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向位置を決める。
ガイドローラ２３０Ｍ、基板キャリアガイドローラ２３０ＧのＹ方向位置を決める。
この場合の制御ブロック図を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示す制御ブロック図は、前述の図５の制御ブロック図におけるマスクカウンタ３０２Ｍ、基板キャリアカウンタ３０２Ｇに代えて温度測定部１０５を設けた点以外は、図５の制御ブロックと同様である。また、ガイドローラを進退させる構成については前述の図２（ｂ）～図２（ｅ）に示す機構と同様である。なお、この制御ブロック図における熱膨張量データテーブル３０１は、基板キャリア３とマスクフレーム４の温度と熱膨張量との関係を示す情報を記憶している。コントローラ３００は、熱膨張量データテーブル３０１を参照し、温度測定部１０５によって測定された基板キャリア３とマスクフレーム４の温度に基づき、マスクフレーム４及び基板キャリア３それぞれのサイズ変化に関する情報である熱膨張量を求める。
図３（ｂ）、図３（ｃ）を用いて、基板キャリア３とマスクフレーム４のサイズ変化に関する情報を取得する別の方法を説明する。すなわち、基板キャリア３とマスクフレーム４の寸法を直接測定する方法である。図３（ｂ）、図３（ｃ）に示す構成では、図３（ａ）におけるアライメント前室１００の温度測定部１０５に代えて、変位測定部１１０が設けられている。変位測定部１１０は、アライメント室２００へ搬送される基板キャリア３及びマスクフレーム４の搬送方向に交差する幅方向における端の位置（搬送方向に平行な両辺のＹ方向（幅方向）の位置）を測定する位置測定部である。また、変位測定部１１０は、基板キャリア３とマスクフレーム４の両側面を測定できるように、真空チャンバ１０１の両側面に配置されている。片側面のみの測定では、基板キャリア３やマスクフレーム４の搬送時のＹ方向位置による値の変化と熱膨張による値の変化を区別できない。そのため、基板キャリア３又はマスクフレーム４のＹ方向のサイズ変化を精度良く測定するためには両側面を測定する必要がある。変位測定部１１０としては、例えば、非接触レーザ変位計を用いることができる。
変位測定部１１０を真空チャンバ１０１外に設置した際に、測定レンジが足りなくなる場合は、図３（ｃ）に示すように大気ボックス１１１内に変位測定部１１０を配置して真空チャンバ１０１内に配置してもよい。
この場合の制御ブロック図を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）に示す制御ブロック図では、前述の図５の制御ブロック図におけるマスクカウンタ３０２Ｍ、基板キャリアカウンタ３０２Ｇに代えて変位測定部１１０を設けている。また、変位測定部１１０によって直接、基板キャリア３とマスクフレーム４のサイズ情報を取得するため、図５の制御ブロック図における熱膨張量のデータテーブル３０１は備えていない。これらの点以外は図５の制御ブロック図と同様である。また、ガイドローラを進退させる構成については前述の図２（ｂ）～図２（ｅ）に示す機構と同様である。
図３（ｄ）を用いて、基板キャリア３とマスクフレーム４のサイズ変化に関する情報を取得する別の方法を説明する。すなわち、基板キャリア３とマスクフレーム４の位置をカメラによる撮像画像に基づき取得する方法である。図３（ｄ）の構成では、図３（ｃ）の変位測定部１１０に代えて、真空チャンバ１０１の上部や下部にカメラ１１２を配置する。カメラ１１２は、アライメント室２００へ搬送される基板キャリア３及びマスクフレーム４を撮像する撮像手段である。画像処理部１１３において、カメラ１１２により得られた撮像画像を画像処理することにより、基板キャリア３及びマスクフレーム４の搬送方向に交差する幅方向における端の位置（搬送方向に平行な両辺のＹ方向の位置）を取得する。取得した基板キャリア３及びマスクフレーム４の位置に基づき、基板キャリア３とマスクフレーム４のサイズ変化の情報を取得する。カメラ１１２は、基板キャリア３とマスクフレーム４の両側面を測定できる位置に配置する。図３（ｄ）の例では、真空チャンバ１０１の上部における、基板キャリア３の搬送方向に平行な辺が搬送時に通過する位置に対
応する位置の近傍に２箇所、カメラ１１２を設置している。また、真空チャンバ１０１の下部における、マスクフレーム４の搬送方向に平行な辺が搬送時に通過する位置に対応する位置の近傍に２箇所、カメラ１１２を設置している。各カメラ１１２による撮像データは画像処理部１１３に出力される。
応する位置の近傍に２箇所、カメラ１１２を設置している。また、真空チャンバ１０１の下部における、マスクフレーム４の搬送方向に平行な辺が搬送時に通過する位置に対応する位置の近傍に２箇所、カメラ１１２を設置している。各カメラ１１２による撮像データは画像処理部１１３に出力される。
この場合の制御ブロック図を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）の制御ブロック図では、前述の図６（ｂ）の制御ブロック図における変位測定部１１０に代えてカメラ１１２及び画像処理によって変位量を検出する画像処理部１１３が設けられている。それ以外は図６（ｂ）の制御ブロック図と同様である。
３：基板キャリア、４：マスク、１０４Ｇ：基板キャリア搬送ガイド部、１０４Ｍ：マスク搬送ガイド部、２０２：マスク搬送部、２０３：基板キャリア搬送部、２０４Ｇ：基板キャリア搬送ガイド部、２０４Ｍ：マスク搬送ガイド部、２３０Ｍ：マスクフレームガイドローラ、２３０Ｇ：基板キャリアガイドローラ、２３１Ｍ：マスクガイドローラ進退駆動部、２３１Ｇ：基板ガイドローラ進退駆動部
Claims (11)
- 基板及びマスクの位置合わせを行うアライメント室と、
第１の搬送体として前記基板または前記基板を保持する基板キャリアを搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送し、第２の搬送体として前記マスクを前記搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送する搬送手段と、
前記アライメント室において、前記搬送方向に交差する幅方向における前記第１の搬送体の位置を規制する第１のガイド部と、前記幅方向における前記第２の搬送体の位置を規制する第２のガイド部と、を有するガイド部と、
前記第１のガイド部を前記幅方向に沿って移動させ、前記第２のガイド部を前記幅方向に沿って移動させるガイド部移動手段と、
前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体と前記第２の搬送体のサイズに関するサイズ情報を取得する取得手段と、
前記アライメント室で位置合わせされた前記基板に前記マスクを介して成膜材料を成膜する成膜室と、を備え、
前記取得手段は、前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体と前記第２の搬送体の温度を測定する温度測定手段を有し、
前記取得手段は、前記温度測定手段により測定された前記第１の搬送体及び前記第２の搬送体の温度と、前記第１の搬送体の温度と熱膨張量との関係及び前記第２の搬送体の温度と熱膨張量との関係とに基づき、前記サイズ情報を取得し、
前記取得手段により取得した前記サイズ情報に基づき、前記ガイド部移動手段が前記第１のガイド部及び前記第２のガイド部の少なくとも一方の位置を変更することを特徴とする成膜装置。 - 基板及びマスクの位置合わせを行うアライメント室と、
第１の搬送体として前記基板または前記基板を保持する基板キャリアを搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送し、第２の搬送体として前記マスクを前記搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送する搬送手段と、
前記アライメント室において、前記搬送方向に交差する幅方向における前記第１の搬送体の位置を規制する第１のガイド部と、前記幅方向における前記第２の搬送体の位置を規
制する第２のガイド部と、を有するガイド部と、
前記第１のガイド部を前記幅方向に沿って移動させ、前記第２のガイド部を前記幅方向に沿って移動させるガイド部移動手段と、
前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体と前記第２の搬送体のサイズに関するサイズ情報を取得する取得手段と、
前記アライメント室で位置合わせされた前記基板に前記マスクを介して成膜材料を成膜する成膜室と、を備え、
前記取得手段は、前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体の前記幅方向における両側面の位置を測定し、前記アライメント室へ搬送される前記第２の搬送体の前記幅方向における両側面の位置を測定する位置測定手段を有し、
前記取得手段は、前記位置測定手段により測定された前記第１の搬送体の前記幅方向における両側面の位置と前記第２の搬送体の前記幅方向における両側面の位置に基づき、前記サイズ情報を取得し、
前記取得手段により取得した前記サイズ情報に基づき、前記ガイド部移動手段が前記第１のガイド部及び前記第２のガイド部の少なくとも一方の位置を変更することを特徴とする成膜装置。 - 基板及びマスクの位置合わせを行うアライメント室と、
第１の搬送体として前記基板または前記基板を保持する基板キャリアを搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送し、第２の搬送体として前記マスクを前記搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送する搬送手段と、
前記アライメント室において、前記搬送方向に交差する幅方向における前記第１の搬送体の位置を規制する第１のガイド部と、前記幅方向における前記第２の搬送体の位置を規制する第２のガイド部と、を有するガイド部と、
前記第１のガイド部を前記幅方向に沿って移動させ、前記第２のガイド部を前記幅方向に沿って移動させるガイド部移動手段と、
前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体と前記第２の搬送体のサイズに関するサイズ情報を取得する取得手段と、
前記アライメント室で位置合わせされた前記基板に前記マスクを介して成膜材料を成膜する成膜室と、を備え、
前記取得手段は、
前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体と前記第２の搬送体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像画像を画像処理して、前記アライメント室へ搬送される前記第１の搬送体の前記幅方向における両側面の位置と、前記アライメント室へ搬送される前記第２の搬送体の前記幅方向における両側面の位置を取得する画像処理手段と、を有し、
前記取得手段は、前記画像処理手段により取得された前記第１の搬送体の前記幅方向における両側面の位置と前記第２の搬送体の前記幅方向における両側面の位置に基づき、前記サイズ情報を取得し、
前記取得手段により取得した前記サイズ情報に基づき、前記ガイド部移動手段が前記第１のガイド部及び前記第２のガイド部の少なくとも一方の位置を変更することを特徴とする成膜装置。 - 前記搬送方向で前記アライメント室の上流に配置されるアライメント前室を更に備え、
前記取得手段は、前記アライメント前室において前記サイズ情報を取得する請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜装置。 - 基板及びマスクの位置合わせを行うアライメント室と、
第１の搬送体として前記基板または前記基板を保持する基板キャリアを搬送方向に沿って前記アライメント室へ搬送し、第２の搬送体として前記マスクを前記搬送方向に沿って
前記アライメント室へ搬送する搬送手段と、
前記アライメント室において、前記搬送方向に交差する幅方向における前記第１の搬送体の位置を規制する第１のガイド部と、前記幅方向における前記第２の搬送体の位置を規制する第２のガイド部と、を有するガイド部と、
前記第１のガイド部を前記幅方向に沿って移動させ、前記第２のガイド部を前記幅方向に沿って移動させるガイド部移動手段と、
前記第１の搬送体と前記第２の搬送体のサイズに関するサイズ情報を取得する取得手段と、
前記アライメント室で位置合わせされた前記基板に前記マスクを介して成膜材料を成膜する成膜室と、を備え、
前記取得手段は、前記搬送手段によって前記第１の搬送体が前記成膜室に搬送された回数と、前記回数と前記第１の搬送体の熱膨張量との関係とに基づき、また、前記搬送手段によって前記第２の搬送体が前記成膜室に搬送された回数と、前記回数と前記第２の搬送体の熱膨張量との関係とに基づき、前記サイズ情報を取得し、
前記取得手段により取得した前記サイズ情報に基づき、前記ガイド部移動手段が前記第１のガイド部及び前記第２のガイド部の少なくとも一方の位置を変更することを特徴とする成膜装置。 - 前記第１の搬送体と前記第１のガイド部との間の前記幅方向の距離が所定の範囲に維持され、前記第２の搬送体と前記第２のガイド部との間の前記幅方向の距離が所定の範囲に維持されるように、前記ガイド部移動手段が前記第１のガイド部及び前記第２のガイド部を移動する請求項１～５のいずれか１項に記載の成膜装置。
- 前記第１のガイド部は、前記幅方向において前記第１の搬送体の両側に配置された第１のガイドローラを有し、
前記第２のガイド部は、前記幅方向において前記第２の搬送体の両側に配置された第２のガイドローラを有し、
前記ガイド部移動手段は、前記第１のガイドローラを支持する第１の支持部と、前記第１の支持部を幅方向に進退移動させる第１の駆動部と、前記第２のガイドローラを支持する第２の支持部と、前記第２の支持部を幅方向に進退移動させる第２の駆動部と、を有する請求項１～６のいずれか１項に記載の成膜装置。 - 前記アライメント室では、前記基板と前記マスクのそれぞれに設けられたアライメントマークを撮像し、撮像により得られた画像に基づきアライメントマークの間の相対距離を取得し、前記相対距離に基づき前記基板と前記マスクの位置合わせを行う請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜装置。
- 前記アライメント室は、真空チャンバと、前記真空チャンバの外部に設けられるアライメント駆動部と、前記アライメント駆動部の駆動力を前記基板キャリアに伝える導入部と、前記導入部を気密に保持するベローズと、を有する請求項１～８のいずれか１項に記載の成膜装置。
- 請求項１～９のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて前記基板と前記マスクを搬送しながら、前記基板に前記マスクを介して成膜材料を成膜する成膜工程を有する成膜方法。
- 請求項１０に記載の成膜方法を用いて電子デバイスを製造する電子デバイス製造方法。
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