KR101296416B1

KR101296416B1 - 유기 ｅｌ 디바이스 제조 장치, 성막 장치 및 그들의 성막 방법, 액정 표시 기판 제조 장치와 얼라이먼트 장치 및 얼라이먼트 방법

Info

Publication number: KR101296416B1
Application number: KR1020130009404A
Authority: KR
Inventors: 겐지 유미바; 노부히로 니라사와; 유끼오 오찌아이
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-08-13
Also published as: KR20100069606A; TW201044666A; CN102751438A; KR101296971B1; TW201336140A; KR20130023313A; CN101783397A; CN101783397B; TWI401832B

Abstract

기판이나 마스크의 뒤틀림 또는 섀도우 마스크의 휘어짐의 영향을 저감하여 고정밀도로 증착할 수 있는, 혹은, 구동부 등을 대기측에 배치함으로써 진공 내의 먼지나 가스의 발생을 저감하여 생산성이 높거나 또는 보수성을 높여 가동율이 높은 유기 EL 디바이스 제조 장치 또는 성막 장치를 제공하는 것이다. 또한, 정밀도 좋게 얼라이먼트할 수 있는 얼라이먼트 장치 및 얼라이먼트 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은, 섀도우 마스크를 늘어트린 자세로 기판과의 얼라이먼트를 행하여 기판에 증착 재료를 증착하는 것을 제1 특징으로 한다. 또한, 얼라이먼트는 섀도우 마스크에 형성한 얼라이먼트용의 관통 구멍에 광을 입사시키는 투과형으로 행하는 것을 제2 특징으로 한다. 또한, 증착은 섀도우 마스크의 휘어짐의 영향을 저감하여 행하는 것을 제3 특징으로 한다.

Description

유기 ＥＬ 디바이스 제조 장치, 성막 장치 및 그들의 성막 방법, 액정 표시 기판 제조 장치와 얼라이먼트 장치 및 얼라이먼트 방법{ORGANIC EL DEVICE MANUFACTURE APPARATUS, DEPOSITION APPARATUS AND DEPOSITION METHOD THEREOF, LIQUID CRYSTAL DISPLAY MANUFACTURE APPARATUS, ALIGNMENT APPARATUS AND ALIGNMENT METHOD}

본 발명은, 유기 EL 디바이스 제조 장치, 성막 장치 및 그들의 성막 방법, 액정 표시 기판 제조 장치와 얼라이먼트 장치 및 얼라이먼트 방법에 관한 것으로, 특히 대형 기판의 얼라이먼트에 바람직한 유기 EL 디바이스 제조 장치 및 성막 장치와 액정 표시 기판 제조 장치에 관한 것이다.

유기 EL 디바이스를 제조하는 유력한 방법으로서 진공 증착법이 있다. 진공 증착에서는 기판과 마스크와의 얼라이먼트가 필요하다. 해마다 처리 기판의 대형화의 흐름이 쇄도하여, G6세대의 기판 사이즈는 1500㎜×1800㎜로 된다. 기판 사이즈가 대형화되면 당연 마스크도 대형화되고, 그 치수는 2000㎜×2000㎜ 정도나 미친다. 특히 강제의 마스크를 사용하면 유기 EL 디바이스에서는 그 중량은 300㎏이나 된다. 종래에서는, 기판 및 마스크를 수평으로 하여 얼라이먼트(위치 정렬)를 실시하고 있었다. 또한, 대형화에 의해 얼라이먼트 정밀도도 엄격하게 되고 있어 그 요구는 높다. 그와 같은 얼라이먼트에 관한 종래 기술로서는, 하기의 특허 문헌 1, 2가 있다. 또한, 얼라이먼트의 보정에 관해서는, 특허 문헌 2에 수평에 의한 얼라이먼트에서, 얼라이먼트 검출량과 실제의 보정량과의 차를 가미하여 얼라이먼트하는 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2006-302896호 공보 일본 특허 공개 제2008-004358호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 개시된 기판과 마스크를 가로로 하여 얼라이먼트하는 방법은, 도 14에 도시한 바와 같이, 기판 및 마스크는 그 얇기와 자중에 의해 크게 뒤틀린다. 그 뒤틀림이 균일하면 그것을 고려하여 마스크를 제작하면 되지만, 당연 중심일수록 커져 기판 사이즈가 커지면 제작은 곤란하게 된다. 또한, 일반적으로 그 중심점에서의 뒤틀림량은, 기판의 뒤틀림을 d1, 마스크의 뒤틀림을 d2로 하면, d1>d2로 된다. 기판 뒤틀림이 크면, 기판 증착면이 마스크와 접촉하여 얼라이먼트 시에 전공정에서 증착된 유기막에 접촉 손상이 생기기 때문에, 얼라이먼트 시에 기판과 마스크를 크게 이격할 필요가 있다. 그러나, 피사계 심도 이상으로 이격하여 얼라이먼트하면 정밀도가 나빠, 불량품으로 되는 과제가 있다. 특히, 표시 장치용 기판에서는 고정채한 화면을 얻을 수 없다.

이 과제에 대처하기 위해 기판과 마스크를 거의 수직으로 하여 증착하는 방법이 있다. 수직으로 함으로써 기판이나 섀도우 마스크의 자중에 의한 뒤틀림을 대폭 감소할 수 있다. 그러나, 섀도우 마스크는, 그 마스크부는 20∼50㎛로 얇고, 그 제조 시에, 도 11에 도시한 바와 같이 마스크 전체가 중심으로부터 주위를 향하여 휘어짐이 발생하고, 마스크부 단부에서는 그 영향은 크다. 도 11은 그 상태를 과장하여 그린 것으로, 기판과 섀도우 마스크 사이에 수십 ㎛의 간극이 생기고, 그 간극이 증착 불균일을 일으켜, 고정밀도로 증착할 수 없는 과제가 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 특허 문헌 1에 기재된 종래 방법은, 도 15에 도시한 바와 같이, 증착 재료가 얼라이먼트 마크에 부착되는 것을 방지하기 위해 증착측과는 반대측에, 수직 혹은 경사진 방향으로부터 조명하는 광원과 그 반사를 수광하여 촬상 카메라를 배치하는 소위 반사형 광학계를 이용하여, 얼라이먼트 마크를 검출하여 얼라이먼트를 행하고 있었다. 종래의 유기 EL 디바이스 제조 장치에서는, 도 3의 인출도에 도시한 바와 같은 강제의 마스크에 형성한 4각형의 오목부와 투명 기판 상에 형성한 금속부를 얼라이먼트 마크로 하고, 금속부가 4각형의 중심에 오도록 하여 얼라이먼트하고 있다. 그러나, 반사형 광학계는 다음과 같은 문제가 있어, 정밀도 좋게 얼라이먼트를 할 수 없는 과제가 있다. (1) 마스크 표면은 경면 마무리되어 있기 때문에 할레이션 등을 일으키므로 조명 강도를 높게 할 수 없고, 낮게 하면 금속부를 검출할 수 없게 된다. (2) 얼라이먼트할 때, 기판 표면에 손상이 생기지 않도록 마스크와의 사이에 0.5㎜ 정도의 간극을 형성할 필요가 있지만, 반사형 광학계는 피사계 심도가 작아 상이 흐려지게 된다.

다음으로, 특허 문헌 1에 개시된 방법에서는, 기판과 마스크를 얼라이먼트하는 기구 전체가 진공 내에서 형성되어 있기 때문에, 구동부 등의 이동에 수반하는 먼지 및 열이 발생하거나 혹은 구동부 등에의 배선으로부터의 가스, 윤활제로부터의 가스, 부재 표면으로부터의 가스가 진공도를 저하시킬 가능성이 있다. 제1 진공 내에의 먼지는 그 먼지가 기판이나 마스크에 부착되어 증착 불량을 일으키고, 제2 발열은 마스크의 열팽창을 조장하여 증착 사이즈를 변화시키고, 그리고 제3 가스는 진공도를 저하시키므로, 모두 수율율, 즉 생산성을 저하시키는 문제가 있다.

또한, 기판과 마스크를 얼라이먼트하는 기구 전체가 진공 내에서 형성되어 있기 때문에, 일단 구동부 등에서 고장이 발생하면 보수에 시간을 요하여, 장치의 가동율이 저하된다고 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은, 기판이나 마스크의 뒤틀림을 저감하여, 고정밀도로 증착할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치 및 성막 장치와 액정 표시 기판 제조 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은, 섀도우 마스크의 휘어짐의 영향을 저감하여, 고정밀도로 증착할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치, 성막 장치 및 그들의 성막 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제3 목적은, 정밀도 좋게 얼라이먼트할 수 있는 얼라이먼트 장치 및 얼라이먼트 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제4 목적은, 상기 얼라이먼트 장치 또는 얼라이먼트 방법을 이용하여, 고정밀도로 증착할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치 및 성막 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제5 목적은, 구동부 등을 대기측에 배치함으로써 진공 내의 먼지나 가스의 발생을 저감하여, 생산성이 높은 유기 EL 디바이스 제조 장치 및 성막 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제6 목적은, 구동부 등을 대기측에 배치함으로써 보수성을 높여, 가동율이 높은 유기 EL 디바이스 제조 장치 및 성막 장치를 제공하는 것이다.

상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 기판을 세운 자세로 유지하는 기판 유지 수단과, 섀도우 마스크를 늘어트린 자세로 유지하는 섀도우 마스크 수하 수단과, 상기 기판과 섀도우 마스크에 형성된 얼라이먼트 마크를 촬상하는 얼라이먼트 광학 수단과, 상기 수하 자세의 상태에서 상기 섀도우 마스크를 구동하는 얼라이먼트 구동 수단과, 상기 얼라이먼트 광학 수단의 결과에 기초하여 상기 얼라이먼트 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 제1 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제1 특징 외에, 상기 섀도우 마스크 수하 수단은 상기 섀도우 마스크 또는 상기 섀도우 마스크를 유지하는 얼라이먼트 베이스에 상기 섀도우 마스크를 회전 가능하게 지지하는 복수의 회전 지지부를 갖고, 상기 얼라이먼트 구동 수단은 상기 복수의 회전 지지부 중 적어도 1 개소의 주동 회전 지지부를 구동하는 주동 구동 수단을 갖고, 상기 유기 EL 디바이스 제조 장치는 또한 상기 주동 회전 지지부 이외의 다른 회전 지지부인 종동 회전 지지부를 상기 주동 회전 지지부의 동작에 종동시키는 얼라이먼트 종동 수단을 갖는 것을 제2 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제2 특징 외에, 상기 주동 회전 지지부를 상기 섀도우 마스크 또는 상기 섀도우 마스크를 유지하는 얼라이먼트 베이스의 상부, 양단측에 2 개소 설치한 것을 제3 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제2 특징 외에, 상기 얼라이먼트 구동 수단은, 상기 2 개소를 독립적으로 상하 방향으로 구동하는 상하 구동 수단과, 상기 2 개소 중 1 개소를 좌우 방향으로 구동하는 좌우 구동 수단을 갖는 상기 주동 구동 수단과, 상기 다른 1 개소는 상기 좌우 방향에 대해 종동하는 좌우 종동 수단을 갖는 것을 제4 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제1 내지 제4 특징 외에, 상기 얼라이먼트 구동 수단 및 또는 얼라이먼트 종동 수단은 상기 진공 챔버 밖에, 설치되어 있는 것을 제5 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제1 내지 제5 특징 외에, 상기 얼라이먼트 구동 수단을 상기 섀도우 마스크의 상부측에, 상기 얼라이먼트 종동 수단을 상기 섀도우 마스크의 하부측에 설치한 것을 제6 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제1 내지 제6 특징 외에, 상기 기판 유지 수단은 상기 기판을 수평 상태로부터 세우는 수단을 갖는 것을 제7 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제1 내지 제6 특징 외에, 상기 기판 유지 수단은 상기 기판을 세운 상태에서 섀도우 마스크에 접근 또는 밀착시키는 수단을 갖는 것을 제8 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 진공 챔버 내에서 기판과 섀도우 마스크와의 얼라이먼트를 행하는 얼라이먼트 수단과, 증발원 내의 증착 재료를 기판에 증착하는 진공 증착 챔버를 갖는 성막 장치로서, 상기 기판을 재치하고, 세운 자세로 유지하는 기판 홀더와, 상기 세운 자세의 상기 기판에 대면하도록 상기 섀도우 마스크를 유지하는 섀도우 마스크 유지 수단과, 상기 섀도우 마스크의 휘어짐에 의한 영향을 저감하는 보정 수단을 갖는 것을 제9 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제9 특징 외에, 상기 보정 수단은 상기 기판을 유지하는 기판 홀더를, 혹은, 상기 섀도우 마스크를 압압하는 압압 수단을 갖는 것을 제10 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제10 특징 외에, 상기 보정 수단은, 상기 기판 홀더와 상기 섀도우 마스크 사이의 거리를 측정하는 측정 수단을 갖고 상기 측정 수단의 결과에 기초하여, 혹은, 미리 정해진 보정량에 기초하여, 상기 압압 수단을 제어하는 것을 제11 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제11 특징 외에, 상기 압압 수단이 상기 기판 홀더를 압압하는 압압 위치는 상기 기판의 단부 증착부의 외측 주위인 것, 혹은, 상기 압압 수단이 상기 섀도우 마스크를 압압하는 압압 위치는, 상기 기판의 단부 증착부의 외측 주위에 대응하는 위치인 것을 제12 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제12 특징 외에, 상기 압압 위치는 상기 기판 홀더 혹은 상기 섀도우 마스크의 4 구석 근처에 형성된 4 개소인 것을 제13 특징으로 하는 성막 장치이다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 진공 챔버 내에서 기판과 섀도우 마스크와의 얼라이먼트를 하고, 증착 재료를 상기 기판에 증착하는 성막 방법으로서, 상기 섀도우 마스크가 갖는 휘어짐을 보정하는 보정 공정을 갖는 것을 제14 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제14 특징 외에, 상기 보정 공정은, 기판을 유지하는 기판 홀더 혹은 상기 섀도우 마스크를 압압하는 것으로 행하는 공정인 것을 제15 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제14 특징 외에, 상기 보정 공정은 얼라이먼트를 행하기 전, 혹은, 얼라이먼트를 행한 후에 실시하는 것을 제16 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제14 내지 제16 중 어느 하나의 특징 외에, 얼라이먼트 행한 후에 상기 기판 전체를 섀도우 마스크에 밀착시키는 공정을 갖는 것을 제17 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제10 특징 외에, 상기 보정 수단은 중공 케이스에 설치되고, 일단을 상기 중공 케이스에 타단을 대기에 개방한 중공의 접속부를 갖고, 상기 보정 수단에 필요한 배선을 상기 접속부를 통하여 부설하는 것을 제18 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 목적을 달성하기 위해, 제9 특징 외에, 상기 기판 유지 수단과 상기 보정 수단을 수평한 상태로부터 세운 상태로 하는 기판 선회 수단을 갖는 것을 제19 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 제19 특징 외에, 상기 기판 선회 수단은 상기 접속부를 선회시키는 수단인 것을 제20 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 섀도우 마스크는 얼라이먼트용의 관통 구멍을 갖고, 얼라이먼트부는, 상기 관통 구멍의 일단측으로부터 광을 입사하는 광원과 상기 타단을 촬상하는 촬상 수단을 갖는 얼라이먼트 광학계와, 상기 촬상 수단의 출력에 기초하여 얼라이먼트를 행하는 제어부를 갖는 것을 제21 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제21 특징 외에, 상기 관통 구멍은 상기 섀도우 마스크의 전후에 관통한 구멍이며, 상기 얼라이먼트 광학계는 상기 적어도 상기 기판에의 처리 시에 상기 관통 구멍에의 처리재의 부착을 차폐하는 차폐 수단을 갖는 것을 제22 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제22 특징 외에, 상기 얼라이먼트 광학계는, 상기 차폐 수단을 처리 시는 처리 위치로, 얼라이먼트 시에는 얼라이먼트 위치로 이동시키는 차폐 이동 수단을 갖는 것을 제23 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제21 특징 외에, 상기 관통 구멍의 일단은 얼라이먼트용의 개구부이며, 타단의 개구부에 광 파이버를 접속 또는 삽입하고, 상기 광 파이버의 타단을 광원 혹은 촬상 수단에 접속한 것을 제24 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제22 특징 외에, 상기 관통 구멍의 일단은 얼라이먼트용의 개구부이며, 상기 관통 구멍은 L자부를 갖고 있는 것을 제25 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 기판 및 섀도우 마스크에 형성한 얼라이먼트 마크에 광을 조사하는 광원과, 상기 얼라이먼트 마크를 촬상하는 촬상 수단을 구비하는 얼라이먼트 광학계를 갖고, 상기 얼라이먼트 광학계는, 상기 광원 혹은 상기 촬상 수단 중 적어도 한쪽이 상기 기판 혹은 상기 섀도우 마스크의 얼라이먼트 동작에 추수하여 이동하는 추수 수단을 갖는 것을 제26 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제26 특징 외에, 상기 추수 수단은, 상기 얼라이먼트 동작을 구동하는 구동부의 이동에 링크하는 수단인 것을 제27 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 기판 및 섀도우 마스크에 형성한 얼라이먼트 마크에 광을 조사하는 광원과, 상기 얼라이먼트 마크를 촬상하는 촬상 수단을 구비하는 얼라이먼트 광학계를 갖고, 상기 얼라이먼트 마크를 복수 각각 대응하여 형성하고, 각각의 얼라이먼트 마크에 대해 상기 얼라이먼트 광학계를 복수 형성하고, 상기 복수의 촬상 수단의 출력에 기초하여, 상기 기판의 중심 위치를 기준으로 얼라이먼트하는 것을 제28 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제28 특징 외에, 상기 복수는 4이며, 상기 얼라이먼트를 상기 기판 및 상기 섀도우 마스크의 4 구석 근처에 형성한 것을 제29 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제21∼제29 특징 외에, 상기 얼라이먼트 광학계, 상기 기판 및 섀도우 마스크가 세워서 형성되어 있는 것을 제30 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제21∼제30 특징 외에, 상기 얼라이먼트는 진공 챔버 내에서 행하고, 증발원 내의 증착 재료를 기판에 증착 처리를 하는 진공 증착 챔버를 갖는 것을 제31 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제31 특징 외에, 상기 얼라이먼트 광학계 중 적어도 상기 촬상 수단을 상기 진공 챔버의 상부의 대기측으로부터 돌출된 오목부에 내장하고, 상기 오목 선단에는 광학창을 설치한 것을 제32 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제31 특징 외에, 상기 차폐 이동 수단은, 대기측에 설치된 구동 수단과, 상기 구동 수단과 상기 차폐 수단을 진공 시일 수단을 통하여 연결하는 연결 수단을 갖는 것을 제33 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제31 특징 외에, 상기 얼라이먼트하기 위해 상기 섀도우 마스크를 구동하는 구동 수단과, 상기 섀도우 마스크 또는 상기 섀도우 마스크를 유지하는 얼라이먼트 베이스와 상기 구동 수단을 접속하는 얼라이먼트축을 갖고, 상기 구동 수단은 대기측에 설치하고, 상기 얼라이먼트축은 진공 시일 수단을 통하여 동작하는 것을 제34 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 어느 하나의 목적을 달성하기 위해, 상기 제11 내지 제14 특징 외에, 상기 증착 재료로서 유기 EL을 이용하는 것을 제35 특징으로 하는 성막 장치이다.

본 발명에 따르면, 기판이나 마스크의 뒤틀림을 저감하여, 고정밀도로 증착할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치 또는 성막 장치 혹은 액정 표시 기판 제조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 섀도우 마스크의 휘어짐의 영향을 저감하여, 고정밀도로 증착할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치, 성막 장치 및 그들의 제조 방법 및 성막 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 정밀도 좋게 얼라이먼트할 수 있는 얼라이먼트 장치 및 얼라이먼트 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 얼라이먼트 장치 또는 얼라이먼트 방법을 이용하여, 고정밀도로 증착할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치 및 성막 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 구동부 등을 대기측에 배치함으로써, 진공 내의 먼지나 가스의 발생을 저감하여, 생산성이 높은 유기 EL 디바이스 제조 장치 또는 성막 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 구동부 등을 대기측에 배치함으로써 보수성을 높여, 가동율이 높은 유기 EL 디바이스 제조 장치 또는 성막 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태인 유기 EL 디바이스 제조 장치를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태인 반송 챔버(2)와 처리 챔버(1)의 구성의 개요를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태인 반송 챔버와 처리 챔버의 구성의 모식도와 동작 설명도.
도 4는 본 발명의 실시 형태인 얼라이먼트부의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태인 섀도우 마스크를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태인 얼라이먼트 광학계의 기본 구성을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태인 얼라이먼트 광학계의 기본 구성을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 형태인 기판 선회 접근 수단의 구성을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 형태인 섀도우 마스크의 휘어짐을 보정하는 보정 수단의 처리를 가한 동작 플로우를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태인 기판 선회 수단, 기판 밀착 수단 및 기판 단부 밀착 수단을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시 형태인 보정 수단의 제1 실시 형태를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태인 보정 수단의 제2 실시 형태를 갖는 얼라이먼트부를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 형태인 보정 수단의 제2 실시 형태를 나타내는 도면.
도 14는 종래 기술(수평 얼라이먼트)의 과제를 설명하는 도면.
도 15는 종래 기술(반사형 광학계에 의한 얼라이먼트) 과제를 설명하는 도면.

발명의 제1 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다. 유기 EL 디바이스 제조 장치는, 간단히 발광 재료층(EL층)을 형성하여 전극 사이에 끼우는 것만의 구조가 아니라, 양극 상에 정공 주입층이나 수송층, 음극 상에 전자 주입층이나 수송층 등을 다양한 재료가 박막으로서 이루어지는 다층 구조를 형성하거나, 기판을 세정하거나 한다. 도 1은 그 제조 장치의 일례를 도시한 것이다.

본 실시 형태에서의 유기 EL 디바이스 제조 장치(100)는, 대별하여 처리 대상의 기판(6)을 반입하는 로드 클러스터(3), 상기 기판(6)을 처리하는 4개의 클러스터(A∼D), 각 클러스터간 또는 클러스터와 로드 클러스터(3) 혹은 다음 공정(밀봉 공정) 사이의 설치된 5개의 수도실(4)로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 기판의 증착면을 상면으로 하여 반송하고, 증착할 때에 기판을 세워서 증착한다.

로드 클러스터(3)는, 전후에 진공을 유지하기 위해 게이트 밸브(10)를 갖는 로드 로크실(31)과 상기 로드 로크실(31)로부터 기판(6)(이하, 간단히 기판이라고 함)을 수취하고, 선회하여 수도실(4a)에 기판(6)을 반입하는 반송 로봇(5R)으로 이루어진다. 각 로드 로크실(31) 및 각 수도실(4)은 전후에 게이트 밸브(10)를 갖고, 그 게이트 밸브(10)의 개폐를 제어하여 진공을 유지하면서 로드 클러스터(3) 혹은 다음의 클러스터 등에 기판을 받아 건넨다.

각 클러스터(A∼D)는, 1대의 반송 로봇(5)을 갖는 반송 챔버(2)와, 반송 로봇(5)으로부터 기판을 수취하고, 소정의 처리를 하는 도면 상에서 상하에 배치된 2개의 처리 챔버(1)(제1 첨자 a∼d는 클러스터를 나타내고, 제2 첨자 u, d는 상측 하측을 나타냄)를 갖는다. 반송 챔버(2)와 처리 챔버(1) 사이에는 게이트 밸브(10)가 설치되어 있다.

도 2는, 반송 챔버(2)와 처리 챔버(1)의 구성의 개요를 도시한다. 처리 챔버(1)의 구성은 처리 내용에 따라 상이하지만, 진공에서 발광 재료를 증착하여 EL층을 형성하는 진공 증착 챔버(1bu)를 예로 들어 설명한다. 도 3은, 그 때 반송 챔버(2b)와 진공 증착 챔버(1bu)의 구성의 모식도와 동작 설명도이다. 도 2에서의 반송 로봇(5)은, 전체를 상하로 이동 가능(도 3의 화살표 59 참조)하며, 좌우로 선회 가능한 링크 구조의 아암(57)을 갖고, 그 선단에는 기판 반송용의 빗살 형상 핸드(58)를 상하 2단으로 2개 갖는다. 1개 핸드의 경우에는, 기판을 다음의 공정으로 전달하기 위한 회전 동작, 전의 공정으로부터 기판을 수취하기 위한 회전 동작, 및 이에 부수되는 게이트 밸브의 개폐 동작이 반입출 처리의 사이에 필요하지만, 상하 2단으로 함으로써, 한쪽의 핸드에 반입하는 기판을 갖게 하고, 기판을 유지하고 있지 않은 쪽의 핸드로 진공 증착 챔버로부터 기판의 반출 동작을 행하게 한 후, 연속해서 반입 동작을 행할 수 있다.

2개 핸드로 할지 1개 핸드로 할지는 요구되는 생산 능력에 따라 결정한다. 이후의 설명에서는, 설명을 간단히 하기 위해 1개 핸드로 설명한다.

한편, 진공 증착 챔버(1bu)는, 대별하여 발광 재료를 승화시켜 기판(6)에 증착시키는 증착부(7)와, 기판(6)과 섀도우 마스크의 위치 정렬을 행하고, 기판(6)의 필요한 부분에 증착시키는 얼라이먼트부(8)와, 반송 로봇(5)과 기판의 받아 건네기를 행하고, 증착부(7)에 기판(6)을 이동시키는 처리 수수부(9)로 이루어진다. 얼라이먼트부(8)와 처리 수수부(9)는 우측 R 라인과 좌측 L 라인의 2 계통을 설치한다.

따라서, 본 실시 형태에서의 처리의 기본적인 사고 방식은, 한쪽의 라인(예를 들면 R 라인) 증착하고 있는 동안에, 다른 쪽의 L 라인에서는 기판을 반출입하고, 기판(6)과 섀도우 마스크(81)와의 얼라이먼트를 하고, 증착하는 준비를 완료시키는 것이다. 이 처리를 교대로 행함으로써, 기판에 증착시키지 않고 불필요하게 승화하고 있는 시간을 감소시킬 수 있다.

우선 첫째로, 본 발명의 제1 특징인 얼라이먼트부(8)의 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(6)과 섀도우 마스크를 대략 수직으로 세워 행한다. 또한, 얼라이먼트를 위한 기구부는, 가능한 한, 진공 증착 챔버(1)의 외측인 대기측에, 구체적으로는 진공 증착 챔버(1)의 상부벽(1T) 위, 혹은 하부벽(1Y) 아래에 설치하고 있다. 또한, 진공 증착 챔버(1bu) 내에 설치해야만 하는 것은, 대기부로부터 볼록부를 형성하여 그 안에 설치하고 있다.

본 실시 형태에서는, 얼라이먼트 시에는, 기판(6)을 고정하고, 섀도우 마스크(81)를 이동시켜, 기판(6)의 필요한 부분에 증착시킬 수 있도록 위치 정렬을 한다.

이하, 얼라이먼트부(8)의 기구와 그 동작에 대해서 설명한다.

얼라이먼트부(8)는, 섀도우 마스크(81), 섀도우 마스크(81)를 고정하는 얼라이먼트 베이스(82), 얼라이먼트 베이스(82)를 유지하고, 얼라이먼트 베이스(82) 즉 섀도우 마스크(81)의 XZ 평면에서의 자세를 규정하는 얼라이먼트 구동부(83), 얼라이먼트 베이스(82)를 아래로부터 지지하고, 얼라이먼트 구동부(83)와 협조하여 섀도우 마스크(81)의 자세를 규정하는 얼라이먼트 종동부(84), 기판(6)과 상기 섀도우 마스크(81)에 설치된 후술하는 얼라이먼트 마크를 검출하는 얼라이먼트 광학계(85), 얼라이먼트 마크의 영상을 처리하고, 얼라이먼트량을 구해 얼라이먼트 구동부(83)를 제어하는 제어 장치(60)(도 8 참조)로 이루어진다.

우선, 섀도우 마스크(81)를 도 5에 도시한다. 섀도우 마스크(81)는, 마스크(81M)와 프레임(81F)으로 이루어지고, 예를 들면 G6의 기판 사이즈 1500㎜×1800㎜에 대한 치수는 2000㎜×2000㎜ 정도로 되고, 그 중량은 300㎏이나 된다. 마스크(81M)에는, 증착 위치를 규정하기 위한 창이 있다. 예를 들면 적(R)을 발광하는 증착막을 형성할 때는 R에 대응하는 부분에 창이 있다. 그 창의 크기는 색에 따라서 다르지만 평균적으로 폭 30㎛, 높이 150㎛ 정도이다. 마스크(81M)의 두께는 50㎛ 정도이며, 금후 더욱 얇아지는 경향이 있다. 한편, 마스크(81M)에는, 정밀 얼라이먼트 마크(81m)가 4 개소, 개략 얼라이먼트 마크(81mr)가 2 개소, 계 6개소에 얼라이먼트 마크(81m)가 형성되어 있다. 그에 대응하여, 기판에도 정밀 얼라이먼트 마크(6ms)가 4 개소, 개략 얼라이먼트 마크(6mr)가 2 개소의 계 6 개소에 얼라이먼트 마크(6m)가 형성되어 있다.

얼라이먼트 베이스(82)는, 섀도우 마스크(81)의 상부 및 하부를 유지하는 유지부(82u, 82d)를 갖고, 섀도우 마스크(81)의 이측은 기판(6)에 증착할 수 있도록 回자와 같이 공동으로 되어 있다. 또한, 얼라이먼트 베이스(82)는, 그 4 구석 근처이며, 상부에 2 개소 참조 부호 81a, 81b, 그 2 개소의 각각의 아래에 설치된 참조 부호 81c, 81d의 계 4 개소의 회전 지지부에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

다음으로, 섀도우 마스크(81)의 자세를 규정하는 얼라이먼트 구동부(83)와 얼라이먼트 종동부(84)에 대해서 설명한다. 우선, 4개의 회전 지지부의 움직임을 설명하고, 4개의 회전 지지부를 구동 또는 회전 지지부의 움직임에 종동하는 얼라이먼트 구동부(83)와 얼라이먼트 종동부(84)의 구성과 동작을 설명한다.

상기 4개의 회전 지지부 중 회전 지지부(81a)를 Z 방향으로 주동(액티브하게 구동)하고, 회전 지지부(81b)를 Z 방향 및 X 방향으로 주동하면, 얼라이먼트 베이스(82)를 통하여 회전 지지부(81a)는 X 방향으로 종동하고, 회전 지지부(81c, 81d)는 상기 주동의 복합 작용에 의한 회전 지지부(81a)를 지점으로 하는 종동 회전을 한다.

각 회전 지지부와 후술하는 구동부 또는 종동부의 작용점을 연결하는 얼라이먼트축(83a, 84a)은, 스플라인(83s, 84s)에 의해 경사지지 않고 Z 방향으로 수직 또한/또는 X 방향으로 평행 이동한다. 그를 위해, 각 회전 지지부는 얼라이먼트 베이스(82)에 대해 회전 가능하게 부착되어 있다. 따라서, 전술한 회전 지지부(81c, 81d)의 종동 회전은, X 방향 및 Z 방향으로 분해된 움직임으로 된다.

즉, 본 실시 형태에서는, 회전 지지부(81a, 81b)의 Z 방향의 이동에 의해 Z 위치의 보정을, 또한 양자의 차에 의해 회전 보정을, 게다가 회전 지지부(81b)의 X 방향의 이동에 의해 X 위치 보정을 행한다. 또한, 회전 지지부(81a, 81b)의 양자간의 거리는 긴 쪽이, 동일한 Z 방향의 움직임에 대해 회전 보정을 정밀도 좋게 할 수 있는 이점이 있다.

전술한 회전 지지부(81a, 81b)를 구동하는 섀도우 마스크 구동부(83)는, 진공 증착 챔버(1bu)의 상부벽(1T)(도 2도 참조) 상의 대기 중에 설치되고, 회전 지시부(81a)를 Z 방향으로 이동시키는 Z 구동부(83Z)를 갖는 좌 구동부(83L)와, 회전 지지부(81b)를 좌 구동부(83L)와 마찬가지로 Z 방향으로 이동시키는 Z 구동부(83Z)와 상기 Z 구동부 전체를 X 방향(도 Z의 좌우 방향)으로 이동시키는 X 구동부(83X)를 갖는 우 구동부(83R)로 이루어진다. 좌우 구동부(83L, 83R)의 Z 구동부는 기본적으로 동일한 구성이므로 동일한 번호를 붙이고, 또한 일부 번호를 생략하고 있다. 이하, 번호의 부여 방법, 생략 방법은 기구부에서도 마찬가지이다.

좌 구동부(83L)를 예로 들어 Z 구동부(83Z)를 설명한다. Z 구동부(83Z)는, 전술한 바와 같이 레일(83r) 상을 X 방향으로 종동하는 Z 구동부 고정판(83k)에 고정되고, Z 방향 구동 모터(83zm)에 의해 볼 나사(83n), 테이퍼(83t)를 통하여 연결 막대(83j)를 Z 방향으로 이동한다. 얼라이먼트축(83a)은, 그 상부에서 연결한 연결 막대(83j)에 의해 Z 방향으로 이동한다. 테이퍼(83t)는, 얼라이먼트 베이스(82) 등의 중력을 이용하여 상기 Z 방향의 로스트 모션을 방지하기 위해 설치한 것으로, 그 결과 히스테리시스가 없어져 목표값에 빠르고 수속하는 효과가 있다. 또한, 각 얼라이먼트축(83a)은, 진공 증착 챔버(1bu)의 상부벽(1T)에 설치된 시일부(도시 생략)에 일단이 고정된 벨로즈(83v)를 통하여 동작한다.

우 구동부(83R)는, 또한 상기 Z 구동부(83Z) 외에, 진공 증착 챔버(1bu)의 상부벽(1T)에 고정되고, Z 구동부(83Z)를 탑재하고 있는 Z 구동부 고정판(83k)을 X축 레일(83r) 상을 따라서 구동하는 X 구동부(83X)를 갖는다. X 구동부(83X)의 구동 방법은 X 방향 구동 모터(83xm)의 회전력을 볼 나사(83n)를 통하는 등 기본적으로는 Z축 구동부(83Z)와 동일하지만, 그 구동력은, 얼라이먼트 베이스(82)를 회전 구동 및 얼라이먼트 베이스를 통하여 다른 구동부 혹은 종동부를 이동시키는 파워가 필요하다. 우 구동부(83R)의 얼라이먼트(83a)축은, X 방향에도 이동하기 때문에, 그 벨로즈(83v)도 X 방향에 대한 자유도를 갖고 있고, 신축과 함께 좌우로 유연성을 갖는다.

얼라이먼트 종동부(84)는, 회전 지지부(81c, 81d)의 전술한 종동 회전에 대응할 수 있도록, 각각의 얼라이먼트축(84a)을 Z 방향, X 방향으로 이동할 수 있는 좌우의 종동부(84L, 84R)를 갖는다. 종동부는 중심부에 1 개소가어도 되지만, 본 실시 형태에서는, 안정적으로 동작시키기 위해 2 개소 설치하고 있다. 양쪽 종동부는 기본적으로는 좌우 선대칭으로 동일 구조를 가지므로, 대표적으로 참조 부호 84R을 설명한다. 얼라이먼트축(84a)은, 진공 증착 챔버(1bu)의 하부벽(1Y)에 설치된 시일부(84c)에 일단이 고정된 벨로즈(83v)와 마찬가지로 챔버(1bu)의 진공을 시일하는 벨로즈(84v), 스플라인(84s)을 통하여, X축 종동판(84k)에 고정되어 있다. 따라서, X 방향의 종동은, 얼라이먼트 종동부(84)를 고정하는 얼라이먼트 지지부 고정대(84b)에 깔린 레일(84r)을 이동하여 행하고, Z 방향의 수동은 상기 스플라인(84s)에 의해 행한다.

상기의 얼라이먼트부의 실시 형태에서는, 4 개소의 회전 지지부(81) 중 진공 증착 챔버 상부에 2 개소 설치한 회전 지지부를 Z 방향으로, 또한 그 중 1 개소를 X 방향으로 주동(액티브하게 구동)함으로써, 섀도우 마스크의 얼라이먼트를 실시하고 있다. 그 외에, 여러 가지의 구동 방법을 예로 들 수 있다. 예를 들면, 상부 3 개소에 회전 지지부를 설치하고, 중앙의 회전 지지부를 회전시켜, 좌우의 회전 지지부에서 Z 방향과 X 방향으로 주동 또는 종동시켜 얼라이먼트한다. 하부에 적어도 1 개소의 종동부를 설치한다. 혹은, 상기 실시 형태와 마찬가지로 상부 회전 지지부를 2 개소 설치하고, 그 1 개소에 회전, Z 방향 및 X 방향의 주동을 집중시키고, 다른 것은 종동으로 하는 방법도 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는 기본적으로는, 상부를 주동, 하부를 종동으로 하였지만 이를 반대로 하여도 된다.

상기 얼라이먼트부(8)의 실시 형태에서는, 얼라이먼트 구동부(83), 얼라이먼트 종동부(84), 얼라이먼트 광학계(85)를 진공 증착 챔버(1bu)의 상부 혹은 하부의 대기측에 설치하였지만, 진공 증착 챔버(1bu)의 측벽의 대기측에 설치하여도 된다. 물론, 상부, 하부 및 측벽부에 분산시켜도 된다.

다음으로, 본 발명의 제2 특징인 얼라이먼트 광학계(85)의 일 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태의 얼라이먼트 광학계는, 전술한 각각 얼라이먼트 마크를 독립적으로 촬상할 수 있도록, 4개의 정밀 얼라이먼트 마크(81ms)에 대한 4개의 정밀 얼라이먼트 광학계(85s)와, 2개의 개략 얼라이먼트 마크(81mr)에 대한 2개의 개략 얼라이먼트 광학계(85r)의 계 6개의 광학계로 구성된다.

도 6에 6개 얼라이먼트 광학계의 기본 구성을 나타낸다. 광학계의 기본적 구성은, 섀도우 마스크(81)를 사이에 두고 얼라이먼트 베이스(82)측에, 선단에 광학창(85ws)을 갖고, 진공 증착 챔버(1bu)의 상부(1T)에 고정되고 광학창(85w)을 통하여 조사하는 광원(85k)과 후술하는 차단 아암(85as)에 고정된 광원측 반사 미러(85km)를 설치하고, 기판(6)측에, 촬상 카메라 수납통(85t)으로부터의 아암(85a)에 부착한 촬상 카메라측 반사 미러(85cm) 및 촬상 카메라 수납통(85t)에 수납된 촬상 수단인 촬상 카메라(85c)를 설치한, 소위 투과형의 구성을 갖고 있다. 촬상 카메라 수납통(85t), 아암(85a) 등은, 기판이 수직 자세로 될 때의 궤도 K의 방해로 되지 않도록 파선으로 나타내는 아암(85a) 위치까지 벨로즈(85v) 등에 의해 이동할 수 있도록 되어 있다.

투과형이므로, 광이 통과할 수 있도록, 마스크(81M)에 4각형의 관통 구멍의 얼라이먼트 마크(81m)를 형성하고, 또한 프레임(81F)에도 원통 형상의 관통 구멍(81k)을 형성하고 있다. 한편, 기판(6)의 얼라이먼트 마크(6m)는, 광 투과성의 기판 상에 금속성의 4각형을 한 섀도우 마스크의 얼라이먼트 마크(81m)에 비해 충분히 작은 마크이다.

관통 구멍(81k)을 형성하면, 증착 시에 증착 재료가 관통 구멍에 들어가 얼라이먼트 마크 상에 증착되므로, 다음의 공정으로부터 얼라이먼트를 할 수 없다. 이를 방지하기 위해, 증착 시에는 증착 재료가 관통 구멍(81k)에 들어 가지 않도록 차폐한다. 본 실시 형태에서는, 얼라이먼트 시에 광원측 반사 미러를 부착한 아암이 증착 시에는 증착에 유효한 영역을 차단하므로, 그 아암을 이동 가능하게 하고, 또한 증착 시에는 관통 구멍(81k)을 차폐하는 구조를 갖는 차폐형 아암(85as)으로 하였다. 차폐형 아암(85as)은, 대기측에 설치한 구동 모터(도시 생략)에 상하로 구동되는 연결 막대(85b)에 의해 신축하고, 그 일단을 시일부(85s)에 고정된 벨로즈(85v)를 통하여 구동시킨다. 도 6에 도시한 파선이 차폐 상태를 나타내고, 실선이 얼라이먼트 상태를 나타낸다.

도 7에 다른 실시 형태를 도시한다. 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 섀도우 마스크의 프레임(81F)의 두께가 충분하면, 프레임(81F)에 L자형의 관통 구멍(81k)을 형성하고, 광원(85k)을 광원측 반사 미러(85km)와 함께 내장하는 것도 가능하다. 그 경우는, 프레임(81F) 자체가 차폐체의 역할을 다하고 있으므로 차폐형 아암은 불필요하다.

또한, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 얼라이먼트 시에 광원측 반사 미러(85km)가 증착 영역을 차단하지 않은 경우에는, 얼라이먼트 베이스(82)에 차폐형 아암을 고정으로 할 수 있어, 항상 차폐 상태로 할 수 있다.

또한, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 촬상 카메라측에서는 촬상 카메라 수납통(85t)을 길게 하여, 광원측 반사 미러(85km)를 내장하여도 된다.

또한, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 광원측 개구부에 광 파이버(85f)의 일단을 차폐한 상태에서 고정하고, 타단을 대기측에 설치한 광원(85k)에 접속한다. 본 실시 형태에서는, 발열체인 광원을 간단한 구조로 대기측에 설치할 수 있어, 특별한 차폐체를 설치할 필요는 없다.

또한, 다른 목적으로 진공 증착 챔버(1bu)에 설치한 구조물이, 증착 시에서 차폐체의 역할을 다하면 새롭게 차폐체를 설치할 필요가 없다.

한편, 카메라 수납통(85t)은, 도 4에 도시한 바와 같이 진공 증착 챔버(1bu)의 상부(1T)로부터 돌출된 구조를 갖고, 선단에 광학창(85w)을 설치하여, 촬상 카메라(85c)를 대기측에 유지함과 함께, 얼라이먼트 마크(6m, 81m)를 촬상할 수 있도록 하고 있다(번호는 도 6을 참조).

또한, 증착면측에 광원을 설치하였지만, 위치를 바꿔서 촬상 카메라를 설치하여도 된다.

정밀 얼라이먼트 광학계(85s)와 개략 얼라이먼트 광학계(85r)의 구성상의 차이는, 전자가 고정밀도로 얼라이먼트하기 위해, 시야를 작게 하여 고분해로 얼라이먼트를 촬상하는 고배율 렌즈(85h)를 갖고 있는 점이다. 이에 수반하여, 도 3에 도시한 기판 및 섀도우 마스크의 얼라이먼트 마크(6m, 81m)의 치수가 상이하다. 시야는, 정밀 얼라이먼트의 경우, 개략 얼라이먼트와 비교하여 1 자릿수 이상 작고, 최종적으로는 ㎛ 오더의 얼라이먼트가 가능하다.

따라서, 정밀 얼라이먼트 시에는, 시야가 벗어나지 않도록 섀도우 마스크(81)의 얼라이먼트(81m)의 이동에 맞추어, 정밀 얼라이먼트 광학계(85s)도 추수하여 이동할 필요가 있다. 촬상 카메라(85c)와 광원(85k)을 각각 고정하는 고정판(85p, 85ps)을 Z 구동부 고정판(83k) 혹은 X축 종동판(84k)에 접속하여 추수시킨다. 또한, 개략 얼라이먼트 광학계(85r)에 대해서는, 초기의 부착 시에 위치 조정을 할 수 있도록 카메라 위치 정렬 스테이지(85d)를 설치하고 있다.

상기 실시 형태에서는, 6개의 얼라이먼트 광학형을 이용하였지만, 얼라이먼트의 요구 정밀도에 따라서는, 개략 얼라이먼트 광학계를 설치할 필요가 없고, 또한 정밀 얼라이먼트 광학계에서도 4개도 필요가 없으며, 개략ㆍ정밀 포함하여 최저 2개 있으면 된다.

다음으로, 본 발명의 제3 특징인 얼라이먼트 실시 전에 기판을 세워, 얼라이먼트 종료 후, 기판(6)을 섀도우 마스크에 접근시키는 기구의 일 실시 형태를 설명한다. 도 3에 도시한 처리 수수부(9)는, 반송 로봇(5)의 빗살 형상 핸드(58)와 간섭하지 않고 기판(6)을 수도 가능하게 하는 빗살 형상 핸드(91)와, 상기 빗살 형상 핸드(91) 상에 있는 기판(6)을 고정하여 재치하고, 그 기판(6)을 선회시켜 세우는 기판 선회 수단(93)과, 또한 얼라이먼트부(8)에 접근시키는 기판 접근 수단(93G)으로 이루어지는 기판 선회 접근 수단(93A)을 갖는다. 상기 고정하는 수단으로서는, 진공 중인 것을 고려하여 정전 흡착이나 기계적 클램프 등으로 구성하고, 적어도 기판을 세웠을 때의 상부측(94u)에 설치한다.

도 8은 이 기판 선회 접근 수단(93A)을 상세히 나타내고, 게다가, 배선의 피복재 등으로부터의 아웃 가스의 문제나, 배관 피로에 손상이 발생할 유체 누설의 우려 등이 없도록 한 진공 내 배선ㆍ배관 기구의 적용을 나타낸 도면이다.

우선, 기판 선회 접근 수단(93A)의 기판 선회 수단(93)을 설명한다. 기판 선회 수단(93)은 기판(6)을 재치하는 재치대(93d)와, 증착 시에 기판(6)을 냉각하는 냉각 재킷(93j)과, 기판(6), 재치대(93d) 및 냉각 재킷(93j)을 일체로 되어 회전시키는 기판 선회 구동부(93b), 냉각 재킷(93j) 등을 회전 가능하게 지지하는 회전 지지대(93k)로 구성되어 있다. 냉각 재킷(93j)에는 냉각수관(43, 44)이 부설되어 있다. 또한, 기판 선회 구동부(93b)는, 대기측에 설치된 선회용 모터(93sm)와, 선회용 모터(93sm)에 의해 기어(93h₁, 93h₂)를 통하여 화살표 A의 방향으로 선회하는 중공의 제1 링크(41)와, 제1 링크(41)에 제1 링크의 중공부와 연속한 중공부를 갖도록 고정되고, 상기 냉각 재킷(93j)의 측면부를 따르도록 설치된 제2 링크(42)를 갖는다. 또한, 제1 링크는 진공 증착 챔버(1bu)의 측벽에 설치된 시일부(93s)에 일단이 고정된 벨로즈(93v)를 통하고 있고, 회전 지지대(93k)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 선회용 모터(93sm)는 대기측에 설치된 제어 장치(60)로 제어된다.

전술에서, 도 3에 도시한 고정 수단(94) 중 기판 상부에 설치된 고정 수단(94u)만으로 세워진 기판(6)을 지지함으로써, 기판(6)은 자중에 의해 뒤틀림이 해소된다. 그 뒤틀림이 해소된 후, 기판 하부에 설치한 고정 수단(94d)에 의해 전체를 고정하여도 된다. 또한, 수직으로 기판(6)을 세우면 기판(6)과 재치대(93d) 사이에 미소 간극이 생길 가능성도 있으므로, 예를 들면 1도 정도, 다소 경사시켜 안정적으로 재치함과 함께, 확실히 그들의 뒤틀림을 해소할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 기판 증착면을 상면으로 하여 반송하고 있으므로, 기판(6)을 세우면 그대로 얼라이먼트를 할 수 있다.

다음으로, 기판 접근 수단(93G)에 대해서 설명한다. 기판 접근 수단(93G)(기판 접근 구동부(93g))은, 기판 선회 구동부(93b)를 고정하여 화살표 B 방향으로 레일(93r) 상을 이동하는 선회 구동부 재치대(93t), 선회 구동부 재치대(93t)를 볼 나사(93n)를 통하여 구동하는 접근용 모터(93dm)를 갖는다. 이와 같은 기구를 제어 장치(60)에 의해 제어함으로써, 기판(6)을 섀도우 마스크(81)에 접근시키고, 필요하면 밀착시킬 수 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 증착 시에서 기판의 뒤틀림을 해소할 수 있다. 또한, 기판과 섀도우 마스크가 접촉하지 않는 거리를 유지하여 얼라이먼트할 수 있고, 그 후, 기판을 섀도우 마스크에 접근 혹은 밀착함으로써, 증착에서의 불균일을 저감할 수 있어, 고정밀도의 증착이 가능하게 된다.

또한, 기판 선회 접근 수단(93A)은, 배선의 피복재로부터의 아웃 가스의 문제나, 배관 피로에 손상이 발생할 유체 누설의 우려 등이 없도록 한 진공 내 배선ㆍ배관 기구를 갖는다. 진공 내 배선ㆍ배관 기구(40)는, 상기 제1 링크(41) 및 제2 링크(42)로 구성되고, 그 중공부에는, 냉각 재킷(93j)에 냉각수를 흘리기 위해, 공급용(43)과 회수용(44)의 냉각수 배관이 배설되어 있다. 각 링크는 녹에 강하고 충분한 강도를 갖는 금속, 예를 들면 스테인레스, 알루미늄으로 구성되고, 제1 링크(41)의 중공부의 선회용 모터(93sm)측은 대기에 개방되어 있다. 상기 2개의 냉각수 배관은, 일반적으로 대기 중에서 사용되고 있는 유연성을 갖는 재료로 구성하거나, 금속성으로 구성하고, 링크 내에서 가요부를 갖지 않도록 제1 링크(41) 및 제2 링크(42)로 형성되는 형인 L자 형상으로 배관하고, 가요부는 대기측에 설치한다. 후자를 이용하면 보다 피로 손상이 적은 배관을 구성할 수 있다. 또한, 만일 냉각수가 냉각수 배관(43, 44)으로부터 누설되어도 대기측에 배수되도록, 상기 진공 증착 챔버(1bu)의 측벽에서의 접속부를 냉각 재킷(93j)에서의 접속부보다 낮게 하고 있다.

본 실시 형태의 진공 내 배선ㆍ배관 기구(40)에 따르면, 일단을 대기에 개방하고, 타단을 이동부에 접속한 링크 기구의 중공부에 배관을 설치하고, 상기 링크 기구의 회전부는 진공 시일되어, 진공측으로부터 완전히 차단하고 있으므로, 만에 하나, 냉각수 배관으로부터 누수되어도 진공측에 누수되지 않고, 또한 링크 기구의 중공부를 진공으로 할 필요도 없다. 또한, 링크 기구를 스테인레스 혹은 알루미늄으로 구성하고 있으므로 아웃 가스의 발생도 적다. 또한, 진공 내 배선ㆍ배관 기구가 기판 선회 구동부의 일부를 구성하고 있으므로 전체적으로 심플한 구성으로 할 수 있다. 상기 예에서는, 배관을 링크에 부설하는 예이었지만, 신호선을 링크 내에 배선하여도, 신호선으로부터 발생하는 아웃 가스를 진공 내에 초래하지 않는 구성을 제공할 수 있다. 따라서, 고진공을 유지할 수 있어, 신뢰성이 높은 증착한 처리를 할 수 있다.

다음으로, 전술한 얼라이먼트부(8), 얼라이먼트 광학계(85S) 및 기판 선회 접근 수단(93A)을 갖는 진공 증착 챔버에서의 처리 동작을 얼라이먼트 동작을 주체로 설명한다.

이하, 진공 증착 챔버(1bu)에 기판이 반입된 후의 처리 플로우를 나타낸다. (1) 우선, 도 3에 도시한 R 라인에 반입된 기판(6)의 상부를 기판 재치대에 고정하고, 그 후 대략 수직으로 세워 뒤틀림을 해소한다. (2) 기판(6)으로부터 일정한 거리를 떨어트린 상태에서, 개략 얼라이먼트 마크에 의해 개략 얼라이먼트를 실시하고, 개략 얼라이먼트에서의 위치 어긋남을 검출하여, 개략 보정량을 구한다. (2) 그 개략 보정량에 기초하여 도 4에 도시한 ZX 평면에서 섀도우 마스크(81)를 이동시켜, 개략 위치 정렬을 한다. (3) 일정한 거리를 유지한 채로, 정밀 얼라이먼트 마크로 정밀 얼라이먼트를 실시하고, 정밀 얼라이먼트에서의 위치 어긋남을 검출하여, 정밀 보정량을 구한다. (4) 그 정밀 보정량에 기초하여 도 4에 도시한 ZX 평면에서 섀도우 마스크(81)를 이동시켜, 정밀 위치 정렬을 한다. (5) 기판(6)과 섀도우 마스크(81)를 밀착시킨다. (6) (3)의 얼라이먼트 결과(위치 어긋남)를 검출한다. (7) 위치 어긋남량이 허용 범위라면 도 3에 도시한 L 라인의 기판의 증착 종료를 대기한다. (8) L 라인의 증착이 종료되면, 증발원(71)을 R 라인으로 이동시켜 증착한다. (9) (7)에서 위치 어긋남량이 허용 범위 밖이면, 일단 양자를 떨어뜨려, 정밀 얼라이먼트하기 위해 (3)으로 되돌아간다.

상기에서, 개략 얼라이먼트의 위치 정렬은, 2대의 촬상 카메라(85c)로 촬상하고, 기판(6)에 설치된 도 3의 인출도에 도시한 바와 같이 섀도우 마스크(81)와 기판(6)의 얼라이먼트 마크(81mr, 6mr)를 촬상하고, 2개의 얼라이먼트 마크의 중간점을 기준으로 일의적으로 위치 정렬할 수 있다. 한편, 정밀 얼라이먼트는 기판의 4 구석 근처에 4개의 얼라이먼트 마크를 형성하고, 기판의 중심점을 기준으로 보정한다. 이론적으로는 2개로 일의적으로 결정되는 것에 대해, 4개는 정보 과다이다. 이것은 4 구석의 정보에 의해 4 구석의 어긋남이 최소로 되도록 기판의 중심점을 중심으로 결정함으로써, 기판(6)과 섀도우 마스크(81)와의 어긋남이 작아져, 제품으로서 유효하게 사용할 수 있는 면적을 크게 취하기 때문이다. 개략 얼라이먼트처럼 상부 중점을 기준으로 하면, 하부측의 왜곡이 커져 제품으로서 이용할 수 있는 면적이 적어진다.

이상 설명한 본 실시 형태에 따르면, 기판 및 섀도우 마스크를 수직 혹은 대략 수직으로 한 상태에서 얼라이먼트할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다. 그 결과, 기판이나 섀도우 마스크의 자중에 의한 뒤틀림측의 영향을 배제할 수 있어, 위치 어긋남이나 기판과 섀도우 마스크를 근접할 수 없는 것에 의한 막 불균일을 해소할 수 있어, 고정밀도로 증착할 수 있어, 고정채한 기판을 제조할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 얼라이먼트에 필요한 기구에서, 구동 장치를 대기 중에 설치함으로써 먼지나 가스의 발생을 억제하여, 먼지나 가스에 의한 증착 불량을 저감할 수 있어, 생산성이 높은 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 얼라이먼트에 필요한 기구에서, 구동 장치나 발열하는 기구 혹은 많은 얼라이먼트 광학계 구성 요소를 대기 중에 설치함으로써 보수성이 좋아, 가동율이 높은 유기 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 기판을 중심으로 한 얼라이먼트를 실시함으로써 제품으로서 유효 면적이 높은 증착을 할 수 있어, 즉 수율이 높은 즉 생산성이 높은 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에 따르면, 얼라이먼트 마크를 투과형으로 함으로써, 확실하게 기판과 섀도우 마스크를 검출할 수 있는 신뢰성이 높은 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

지금까지 설명한 실시 형태는, 기판(6)과 섀도우 마스크(81)를 세워서 얼라이먼트하고, 그 후 세운 상태를 유지하여 증착하는 실시예이다. 반드시 세운 상태에서 증착할 필요가 없으며, 섀도우 마스크를 기판측에 받아 건네는 기구를 부가함으로써, 얼라이먼트한 상태를 유지하여 일단 수평으로 하고, 그 후 증착하여도 된다. 예를 들면, 그 제1 방법은, 도 8에 도시한 기판 선회 수단(93)에 의해 다시 수평으로 하고, 상부로부터 증착하는 방법이다.

제2 방법으로서는, 도 3에 도시한 2개의 처리 라인 중, 한쪽 얼라이먼트 전용 라인(예를 들면 R 라인)으로 하고, 다른 라인(L 라인)을 증착 전용 라인으로 하는 방법이다. R 라인으로 얼라이먼트한 후, 반송 로봇(5)에 의해 L 라인으로 이동한다. 그 후 L 라인에 설치한 기판 선회 수단(93)으로 180도 선회하고, 아래로부터 증착하는 방법이다. 본 방법에서는, 다소 처리 시간이 걸리지만, 얼라이먼트 전용 라인의 양측에 증착 전용 라인을 설치하여 교대로 처리하는 것도 가능하다.

전술한 수평으로 하여 증착하는 실시 형태에서도, 세운 상태에서 증착하는 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 실시 형태에서는, 처리 수수부에 기판을 수평으로 하여 반송한 경우를 설명하였지만, 기판을 수직으로 반송하고, 그 후 얼라이먼트를 실시하여도 된다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 얼라이먼트에 필요한 기구에서, 진공 중에 설치할 수 없는 구동 장치를 대기 중에 설치할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 얼라이먼트 기구는 대기 중에서 행해지는 액정 표시 장치 등의 얼라이먼트에도 적용할 수 있다.

또한, 이상 실시 형태에 따르면, 얼라이먼트 마크를 투과형으로 함으로써, 확실하게 기판과 섀도우 마스크를 검출할 수 있는 신뢰성이 높은 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

지금까지 설명한 실시 형태는, 기판(6)과 섀도우 마스크(81)를 세워 얼라이먼트하고, 그 후 세운 상태를 유지하여 증착하는 실시예이다. 반드시 세운 상태에서 증착할 필요가 없으며, 섀도우 마스크를 기판측에 받아 건네는 기구를 부가함으로써, 얼라이먼트한 상태를 유지하여 일단 수평으로 하고, 그 후 증착하여도 된다. 예를 들면, 그 제1 방법은, 도 8에 도시한 기판 선회 수단(93)에 의해 다시 수평으로 하고, 상부로부터 증착하는 방법이다.

이상 설명한 실시 형태에서는, 얼라이먼트를 세운 상태에서 실시하였지만, 얼라이먼트 마크를 투과형으로 하는 것, 그에 수반하여 증착하기 위해 차폐 구조를 갖는 것, 얼라이먼트 광학계를 대기측에 설치하는 것, 또한, 그 얼라이먼트 광학계가 섀도우 마스크나 기판의 얼라이먼트 동작에 추수하는 것, 4개의 얼라이먼트를 설치하여 기판의 중심 위치를 기준으로 위치 정렬하는 것 등은, 수평으로 하여 얼라이먼트하는 방법 또는 구조에도 적용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제4 특징인 섀도우 마스크의 휘어짐을 보정하는 기판 단부 밀착 수단을 갖는 일 실시 형태를 설명한다. 도 9는 전술한 진공 증착 챔버(1bu)에 기판이 반입된 후의 처리 플로우를 나타내고, 또한 섀도우 마스크의 휘어짐을 보정하는 처리를 가한 처리 플로우를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 기판 사이즈가 커도, 기판과 섀도우 마스크간의 간극이 수㎛전후로 증착할 수 있도록, 우선, (1) 기판을 처리 수수부(9)에 반입하고, 그 후, (2) 상기 기판을 거의 수직으로 세우고, 다음으로, (3) 기판(6)을 섀도우 마스크(81)로부터 일정한 거리, 예를 들면 0.5㎜ 떨어진 위치까지 접근시키고, (4) 섀도우 마스크의 휘어짐에 의한 기판과의 간극을 보정하고, (5) 그 상태에서 얼라이먼트를 행한다. 얼라이먼트 종료 후, (6) 기판(6)과 섀도우 마스크(81)를 밀착시키고, (7) 증착 재료를 기판에 증착한다.

증착 종료 후는, (8) 기판(6)을 섀도우 마스크(81)로부터 일정한 거리 분리하고, (9) (4)의 보정을 해제하고, (10) 기판 그 밖을 수평으로 하고, (11) 기판을 처리 수수부(9)로부터 반출한다.

상기 스텝에서, 스텝 (4)를 (5)의 얼라이먼트 전에 실시하였지만, 얼라이먼트 후 혹은 스텝 (6)의 후에 실시하여도 되고, 또한, 스텝 (9)를 (8)의 후에 실시하였지만 (8)의 전에 실시하여도 된다.

따라서, 상기 본 실시 형태의 스텝 중 (2)∼(6) 및 (8)∼(10) 스텝을 실현하는 구성 및 동작을 순서대로 설명한다. 도 10은, 상기 스텝 중, (2) (10)을 실현하는 기판 선회 수단(93), (3) (6) (8)을 실현하는 기판 접근 수단(93G), 및 (4) (9)를 실현하는 기판 단부 밀착 수단(94)을 갖는 도 3에 도시한 처리 수수부(9)를 나타낸 것으로, 게다가, 배선의 피복재로부터의 아웃 가스의 문제를 해소하는 진공 내 배선 기구의 적용을 도시한 도면이다.

우선, 도 10을 이용하여, (2) (10)을 실현하는 기판 선회 수단(93)을 설명한다. 기판 선회 수단(93)은, 처리 수수부(9)에 반입된 기판(6)을 재치, 유지하는 기판 홀더(91), 기판(6) 및 후술하는 기판 단부 밀착 수단(94)을 일체로 되어 얼라이먼트 실시 전에 거의 수직으로 세우고, 얼라이먼트 종료 후는 수평 상태로 되돌리는 기능을 갖는다. 상기 고정하는 수단으로서는, 진공 중인 것을 고려하여 정전 흡착이나 기계적 클램프 등으로 구성한다.

도 10에서, 기판 선회 수단(93)은, 대별하여, 선회 대상인 기판(6), 기판 단부 밀착 수단(94) 및 기판 홀더 등의 선회부를 선회시키는 진공 내 배선 링크 기구(92L)와, 상기 선회물을 화살표 A의 방향으로 상기 기구를 통하여 선회 구동하는 기판 선회 구동부(93b)로 이루어진다.

진공 내 배선 링크 기구(93L)는 제1 링크(93L1)와 제2 링크(93L2) 및 그들을 진공측으로부터 격리하고, 그 내부를 대기 분위기로 유지하는 시일부(93S)로 이루어진다. 상기 제1 링크(93L1)는, 일단이 회전 지지대(93k)에 지지되고, 타단이 후술하는 기판 단부 밀착 수단(94)에 중공부를 갖도록 접속되어 있다. 상기 제2 링크(93L2)는, 상기 기판 단부 밀착 수단(94)에 대해 상기 제1 링크(93L1)와 반대측에 설치되고, 일단이 제1 링크(93L1)와 마찬가지로, 중공부를 갖도록 상기 기판 단부 밀착 수단(94)에, 타단이 도 1에 도시한 구획부(11)에 설치된 지지부(11A)에 접속되어 있다. 상기 시일부(93S)는, 일단이 상기 기판 단부 밀착 수단의 접속부에, 타단이 각각 진공 증착 챔버(1bu)의 측벽과, 지지부(11A)에 접속된 제1 시일부(93S1)와, 제2 시일부(93S2)로 이루어진다. 각각의 시일부(92S1, 93S2)는, 각각의 양단을 연결하는 벨로즈(93Sv1, 93Sv2)를 갖고 있고, 또한, 각각의 시일부(93S1, 93S2)의 기판 단부 밀착 수단(94)측의 접속부는, 제1 링크(93L1)와 제2 링크(93L2)를 회전 가능하게 지지하고 있다.

상기 실시 형태에서는, 배선(94f)을 링크 내에 부설하기 위해 링크 내를 중공으로 하였지만, 시일부(93S)는 각각의 링크를 포함하도록 구성하고 있으므로, 링크와 진공 시일부 사이에 배선을 부설하여도 된다. 이 경우에는 링크를 반드시 중공으로 할 필요는 없다.

한편, 기판 선회 구동부(93b)는, 대기측에 설치된 선회용 모터(93m)와, 선회용 모터(93sm)에 선회를 상기 제1 링크(93L1)에 전달하는 기어(93h₁, 93h₂)와, 제1 링크(L1)의 일단을 지지하는 회전 지지대(93k)를 갖는다. 또한, 선회용 모터(93sm)는 대기측에 설치된 제어 장치(60)로 제어된다.

또한, 도 10이 진공 증착 챔버(1bu)의 R 라인이므로, 도 1에 도시한 구획부(11)를 면 대상 중심으로 하여 L 라인에도 동일 구조가 배치된다. 따라서, R 라인의 제1 링크(93L1), 기판 단부 밀착 수단(94), 제2 링크(93L2) 및 L 라인의 제1 링크(93L1), 기판 단부 밀착 수단(94), 제2 링크(93L2)의 중공부는, 구획부(11)에 설치된 지지부(11A)를 통하여 대기에서 연결되어 있는 구조로 된다. 제2 링크(93L2)는 반드시 중공일 필요는 없지만, 후술하는 바와 같이 제2 링크(93L2)는, 구획부(11)의 중공부에서 도 10에 도시한 B 방향으로 이동할 필요가 있으므로, 이동부에서 먼지가 나올 가능성이 있으며, 지지부(11A)의 중공부의 일부를 형성하여, 대기로 연결되는 구조로 하였다.

전술에서, 기판(6)을 수직으로 세우면 기판(6)과 기판 홀더(91) 사이에 미소한 간극이 생길 가능성도 있으므로, 예를 들면 1도 정도, 다소 경사시켜 안정적으로 재치함과 함께, 기판의 자중에 의해 확실하게 기판의 뒤틀림을 해소할 수 있도록 한다. 본 실시 형태에서는, 기판 증착면을 상면으로 하여 반송하고 있으므로, 기판(6)을 세우면 그대로 전술한 얼라이먼트가 생긴다.

둘째로, 스텝 (5)의 얼라이먼트를 달성하는 구성과 동작에 대해서는 이미 도 4를 이용하여 설명하였으므로 여기서는 생략한다.

다음으로, (3) (6) (8)의 기판(6)과 섀도우 마스크(81)를 밀착시키는 기판 접근 수단(93G)의 구성 및 동작에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다. 기판 접근 수단(93G)은, 기판 선회 수단(93)을 전체적으로 화살표 B 방향으로 전후로 이동시킴으로써, 기판(6)을, 우선, 섀도우 마스크(81)까지 일정 거리의 곳까지 가까이 하고, 그 후 밀착시키고, 증착 후는 원래의 위치까지 되돌리는 수단이다. 그를 위해, 기판 접근 수단(93G)(기판 접근 구동부(93g))은, 기판 선회 수단(93)을 재치하는 선회 구동부 재치대(93t)와, 선회 구동부 재치대(93t)의 주행용의 레일(93r)과, 선회 구동부 재치대(93t)를 볼 나사(93n)를 통하여 구동하는 접근용 모터(93m)를 갖는다. 구획부(11)의 중공부에도, 선회 구동부 재치대(93t)의 움직임에 종동하여, 기판 선회 수단(93)의 제2 링크(93L2)를 B 방향으로 이동시키는 레일(도시 생략)이 있다. 레일이라고 하여도 그 가동 길이는 겨우 2㎜ 정도이다. 이와 같은 기구를 제어 장치(60)에 의해 제어함으로써, 기판(6)을 섀도우 마스크(81)에 근접, 밀착 및 이탈시킬 수 있다.

상기 실시 형태에 따르면, 증착 시에서 기판의 뒤틀림을 해소할 수 있다. 또한, 기판과 섀도우 마스크가 접촉하지 않는 거리, 예를 들면 0.5㎜ 전후를 유지하면서 얼라이먼트할 수 있고, 그 후, 기판을 섀도우 마스크에 밀착시킴으로써, 증착에서의 불균일을 저감할 수 있어, 고정밀도의 증착이 가능하게 된다.

마지막으로, 도 10을 이용하여 (4) (9)의 섀도우 마스크의 휘어짐에 의한 기판과의 간극을 더욱 밀착시키는 것을 실현하는 기판 단부 밀착 수단(94)을 설명한다. 기판 접근 수단(93G)에 의해 기판(6)을 섀도우 마스크(81)에 밀착시켜도, 도 11에 도시한 바와 같이 섀도우 마스크(81)가 갖는 휘어짐에 의해, 기판 단부에서 증착 영역과 섀도우 마스크(81)에 수십㎛의 간극이 생긴다. 따라서, 본 실시 형태에서는 기판 홀더(91)와 섀도우 마스크간의 거리를 측정하고, 기판 홀더(91)의 상기 단부 증착 영역의 외측 주위를 압압하고, 기판(6)과 섀도우 마스크(81) 사이의 간극을 보정하고, 기판(6)을 섀도우 마스크(81)를 따라서 밀착시킨다.

이를 실현하는 기판 단부 밀착 수단(94)의 실시 형태를 도 10에 도시한다. 기판 단부 밀착 수단(94)은, 케이스(94H)의 내부에, 섀도우 마스크의 휘어짐을 보정하여 기판을 따르게 하기 위해, 상부 2 개소, 하부 2 개소, 계 4 개소의 보정 수단(94A∼94D)을 설치하고 있다. 계 4 개소의 보정 수단(94A∼94D) 중 상부 2 개소에서 상부의 휘어짐을, 하부 2 개소에서 하부의 휘어짐을, 우측부 2 개소에서 우측부의 휘어짐을, 그리고, 좌측부 2 개소에서 좌측부의 휘어짐을, 각각 보정한다.

도 11은 보정 수단(94A∼94D)의 일 실시 형태의 구성을 도시한 도면으로, 대표적으로 참조 부호 94A를 나타낸다. 각 수단 모두 구성은 동일하므로 각 구성 요소의 첨자(A∼D)는 생략한다. 보정 수단(94A)은, 상기 거리를 측정하는 측정 센서부(94K)와, 기판 홀더(91)를 압압하는 압압 기구부(94P)와, 진공을 시일하는 시일부(94S)로 이루어진다. 시일부(94S)는, 케이스(94H)와 기판 홀더(91)에 설치한 시일(94s1, 94s2)과 그들을 연결하는 시일용 벨로즈(94sv)로 이루어진다. 센서부(94K)는, 섀도우 마스크(81)까지의 거리를 측정하는 레이저 거리계(94kr)와, 광로를 확보하기 위해 기판 홀더(91)에 설치된 광로갱(94kh) 및 광학창(94kw)으로 이루어진다. 한편, 압압 기구부(압압 수단)(94P)는, 기판 홀더의 압압부(94pp), 그 압압부에 그 선단이 회동 가능하게 부착한 압압 막대(94pb), 그 압압 막대를 전후로 이동하는 볼 나사(94pn), 너트(94pt), 너트 가이드(94pg) 및 볼 나사를 구동하는 서보 모터(94pm)로 이루어진다.

제어 장치(60)는, 레이저 거리계(94kr)로부터의 검출 결과에 기초하여 기판 홀더(91)를 압압하고, 기판(6)을 섀도우 마스크(81)를 따르게 한다. 목표 간극으로서는 예를 들면 10㎛ 이하로 한다. 목표 간극 이하로 되지 않을 때는, 4개의 간극의 평균을 취해 보정한다.

상기 실시 형태의 기판 단부 밀착 수단에 따르면, 섀도우 마스크가 갖는 휘어짐에 기판을 고정도를 따르게 할 수 있고, 그 결과, 기판 단부에서도 막 불균일이 없어 고정밀도로 증착할 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 4 개소에서 섀도우 마스크의 휘어짐을 보정하였지만, 예를 들면 상부의 휘어짐이 목표 간극에 비해 작으면 상부 중앙에 1 개소 설치하면 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 기판 단부 밀착 수단(94)과 기판 홀더(91)를 일체화하였지만, 예를 들면 기판 단부 밀착 수단의 센서부가 기판 홀더와 섀도우 마스크와의 거리를 따로따로 계측하면, 그들의 차에 의해 기판과 섀도우 마스크간의 거리를 측정할 수 있으므로, 반드시 일체화할 필요는 없다. 이 경우, 예를 들면, 거의 수직으로 세워진 기판 홀더(91)에, 기판 단부 밀착 수단(94)을 기판의 상부에 선회축을 갖고, 상부로부터 선회시켜 기판 홀더(91)를 따르게 하여, 단부 밀착 보정을 행하여도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 보정량을 기판 홀더와 섀도우 마스크와의 거리를 센서로 측정하였지만, 많은 섀도우 마스크에 대해 미리 상기 거리를 측정하고, 그 통계적으로 처리한 거리에 기초하여 보정량으로 하여도 된다.

이상의 실시 형태에서도, 상세히 설명한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 10에 도시한 실시 형태에서는, 케이스(94H) 내부는, 기판 선회 수단(93)의 것에서 설명한 바와 같이 제1 링크(93L1)를 통하여 대기측으로 개방되어 있다. 그 결과, 압압에 수반하여 모터 등의 먼지는 대기로 배출되어 진공 증착에 악영향을 미치는 일은 없다. 또한, 모터에의 구동선 및 센서부에서의 신호선(94f)을 케이스(94H)와 제1 링크(93L1)를 통하여 제어 장치에 접속하고 있는 진공 내 배선 기구를 실현하고 있으므로, 배선의 피복재로부터의 아웃 가스에 의해 진공도 저하의 문제의 발생도 없다. 또한, 상기 케이스(94H)나 상기 링크를 녹에 강하고 충분한 강도를 갖는 금속, 예를 들면 스테인레스, 알루미늄으로 구성하고 있으므로 아웃 가스의 발생도 없다.

따라서, 본 실시 형태에 따르면, 고진공을 유지할 수 있어, 신뢰성이 높은 증착 처리를 할 수 있다.

이상 설명한 실시 형태의 기판 단부 밀착 수단은 기판을 섀도우 마스크를 따르게 하였지만, 반대로 섀도우 마스크를 기판을 따르게 하여도 된다.

도 12는 기판 단부 밀착 수단에서의 제2 실시 형태를 나타내는 얼라이먼트부(8)를 도시한 것으로, 도 13은 섀도우 마스크(81)의 4 구석을 압압하는 보정 수단을 도시한 것이다. 도 12, 도 13에서 제1 실시 형태와 동일 기능을 하는 것은 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 12에서, L자 형상의 보정 수단 케이스(94H)는, 섀도우 마스크의 4 구석(참조 부호 94A, 94D는 도시 생략)에 설치되고, 일단을 섀도우 마스크를 압압하는 개소에서 진공을 시일하는 도 13에 도시한 시일부(94S)를 갖고, 타단을 대기측에 접속한 구조를 갖는다.

4개의 보정 수단은 기본적으로는 동일 구조를 갖고 있으므로, 상측의 보정 수단을 예로 설명한다. 도 13에서, 도 11과 상이한 점은, 섀도우 마스크에 광로갱(94kh)과 광학창(94kw)을 설치한 점, 레이저 거리계(94kr)는 기판 홀더(91)까지의 거리를 측정하는 점과, 시일부(94S)는, 보정 수단 케이스(94H)와 섀도우 마스크 사이에 설치한 점이다. 그 밖의 점에 대해서는 기본적으로는 도 11과 마찬가지이다.

본 제2 실시 형태에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로, 고진공을 유지할 수 있어, 신뢰성이 높은 증착 처리를 할 수 있다.

또한, 상기 설명에서는 유기 EL 디바이스를 예로 설명하였지만, 유기 EL 디바이스와 동일한 배경에 있는 증착 처리를 하는 성막 장치 및 성막 방법에도 적용할 수 있다.

1 : 처리 챔버
1bu : 진공 증착 챔버
2 : 반송 챔버
3 : 로드 클러스터
6 : 기판
6m : 기판의 얼라이먼트 마크
7 : 증착부
8 : 얼라이먼트부
9 : 처리 수수부
60 : 제어 장치
71 : 증발원
81 : 섀도우 마스크
81a∼d : 회전 지지부
81m : 섀도우 마스크의 얼라이먼트 마크
81k : 섀도우 마스크 프레임에 형성한 관통 구멍
82 : 얼라이먼트 베이스
83 : 얼라이먼트 구동부
83Z : Z축 구동부
83X : X축 구동부
84 : 얼라이먼트 종동부
85 : 얼라이먼트 광학계
85as : 차폐형 아암
85c : 촬상 카메라
85cm : 촬상 카메라측 반사 미러
85k : 광원
85km : 광원측 반사 미러
85r : 개략 얼라이먼트 광학계
91 : 기판 홀더
93 : 기판 선회 수단
93b : 기판 선회 구동부
93A : 기판 선회 접근 수단
93G : 기판 접근 수단(93g : 기판 접근 구동부)
94 : 기판 단부 밀착 수단
94A∼94D : 보정 수단
94H : 보정 수단 케이스
94K : 측정 센서부
94P : 압압 기구부
94S : 보정 수단 시일부
100 : 유기 EL 디바이스의 제조 장치
A∼D : 클러스터

Claims

증착 재료를 기판에 증착하는 증발원과,
상기 증발원과 상기 기판을 수용하는 진공 증착 챔버와,
상기 기판을 세운 자세로 유지하는 기판 유지 수단과,
섀도우 마스크를 늘어트린 자세로 유지하는 섀도우 마스크 수하(垂下) 수단과,
상기 기판과 섀도우 마스크에 형성된 얼라이먼트 마크를 촬상하는 얼라이먼트 광학 수단과,
상기 늘어트린 자세의 상태에서 상기 섀도우 마스크를 구동하는 얼라이먼트 구동 수단과,
상기 얼라이먼트 광학 수단의 촬상 결과에 기초하여 상기 얼라이먼트 구동 수단을 제어하는 제어 수단
을 갖는 성막 장치로서,
상기 섀도우 마스크를 유지하는 얼라이먼트 베이스에 상기 섀도우 마스크를 회전 가능하게 지지하는 복수의 회전 지지부를 갖고,
상기 얼라이먼트 구동 수단은 상기 복수의 회전 지지부 중 적어도 1 개소의 주동(主動) 회전 지지부를 구동하는 주동 구동 수단을 갖고,
또한, 상기 주동 회전 지지부 이외의 다른 회전 지지부를 상기 주동 회전 지지부의 동작에 종동시키는 얼라이먼트 종동 수단
을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 주동 회전 지지부를 상기 얼라이먼트 베이스의 상부에 2 개소 설치한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제2항에 있어서,
상기 얼라이먼트 구동 수단은, 상기 2 개소를 독립적으로 상하 방향으로 구동하는 상하 구동 수단과, 상기 2 개소 중 1 개소를 좌우 방향으로 구동하는 좌우 구동 수단을 갖는 상기 주동 구동 수단과, 상기 다른 1 개소는 상기 좌우 방향에 대해 종동하는 좌우 종동 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얼라이먼트 구동 수단, 얼라이먼트 종동 수단 중 적어도 하나는 상기 진공 증착 챔버 밖에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얼라이먼트 구동 수단을 상기 섀도우 마스크의 상부측에, 상기 얼라이먼트 종동 수단을 상기 섀도우 마스크의 하부측에 설치한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얼라이먼트 구동 수단과 상기 얼라이먼트 종동 수단을 상기 섀도우 마스크의 측부측에 설치한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 회전 지지부는 상기 얼라이먼트 구동 수단 및 얼라이먼트 종동 수단과 얼라이먼트축으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제7항에 있어서,
상기 얼라이먼트축은 상하 방향에 대해 평행하게 이동하도록 구속하는 구속 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제8항에 있어서,
상기 구속 수단은 상기 얼라이먼트축 상에 설치된 스플라인인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제8항에 있어서,
상기 얼라이먼트축은 진공 시일 수단과 벨로즈를 통하여 상기 회전 지지부에 연결하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 유지 수단은 상기 진공 증착 챔버 내에서 상기 기판을 수평 상태로부터 세우는 입직(立直) 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 입직 수단을 이용하여 미소각 경사시키는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 유지 수단은 상기 기판을 세운 상태에서 섀도우 마스크에 접근 또는 밀착시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
챔버 내에서 기판과 섀도우 마스크와의 위치 정렬을 행하는 얼라이먼트 수단과
상기 기판에 증착 재료를 증착하는 증발원과,
상기 기판을 유지하는 기판 홀더와,
상기 기판에 대면하도록 상기 섀도우 마스크를 유지하는 섀도우 마스크 유지 수단과,
상기 기판과 상기 섀도우 마스크가 접근하도록 상기 기판 홀더 또는 상기 섀도우 마스크를 압압(押壓)하는 압압 수단과,
목표값에 기초하여 상기 압압 수단을 제어하는 제어 수단
을 구비한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제14항에 있어서,
상기 기판 홀더와 상기 섀도우 마스크 사이의 거리를 측정하는 측정 수단을 갖고, 상기 목표값은, 상기 측정 수단의 측정 결과에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제14항에 있어서,
상기 목표값은, 상기 기판 홀더와 상기 섀도우 마스크 사이의 거리의 통계값에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압압 수단이 상기 기판 홀더 또는 상기 섀도우 마스크를 압압하는 압압 위치는, 상기 기판의 단부 증착부의 외측 주위인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제17항에 있어서,
상기 압압 위치는 상기 기판 홀더 혹은 상기 섀도우 마스크의 4개의 모서리 근처에 형성된 4 개소인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압압 수단은 중공(中空) 케이스에 설치되고, 일단을 상기 중공 케이스에 접속하고, 타단을 대기에 개방한 중공의 접속부를 갖고, 상기 압압 수단에 필요한 배선을 상기 접속부를 통하여 부설한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제19항에 있어서,
상기 기판 홀더와 상기 압압 수단을 수평한 상태로부터 세운 상태로 하는 기판 선회 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제20항에 있어서,
상기 기판 선회 수단은 상기 접속부를 선회시키는 수단인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착 재료는 유기 EL 재료인 것을 특징으로 하는 성막 장치.