WO2007023552A1 - 真空蒸着用アライメント装置 - Google Patents

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WO2007023552A1
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substrate
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connecting plate
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Inventor
Toshiyuki Okada
Masahiro Kikuchi
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Hitachi Zosen Corporation
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    • H10K71/191—Deposition of organic active material characterised by provisions for the orientation or alignment of the layer to be deposited

Definitions

  • the present invention relates to an alignment apparatus for vacuum deposition.
  • a semiconductor material is evaporated in a vacuum vessel and is deposited on the surface of the substrate to form a predetermined conductor pattern.
  • this conductor pattern is formed by placing a mask on which the conductor pattern is formed on the surface of the substrate and exposing the photoresist applied to the surface (for example, a special pattern). (See Kaihei 5—159997)
  • the alignment device has a force that will be placed in a vacuum vessel.
  • the alignment accuracy is high!
  • parts and lubricants that have a low gas emission and a special material strength are also obtained.
  • the device itself becomes very expensive because it is necessary to take measures against heat dissipation.
  • an object of the present invention is to provide a vacuum deposition alignment apparatus that can maintain the high-precision alignment at a low manufacturing cost of the apparatus itself.
  • the alignment apparatus for vacuum vapor deposition of the present invention relates to a mask used when vapor deposition material is vapor-deposited in a predetermined pattern on the surface of a substrate held in a vacuum vessel.
  • a blocking member In which the inside of the tubular barrier cross member and a pressing force in the opposite direction biasing device equipped to generate a biasing force to the connecting plate generated by a vacuum being provided.
  • the position adjusting device may be configured such that the substrate held on the connecting plate via the suspension member and the substrate holder can move in parallel with the mask surface.
  • the position adjusting device is provided with a function capable of moving the connecting plate in the axial direction perpendicular to the substrate surface.
  • the biasing force of the biasing device is configured to be adjustable.
  • the substrate position adjusting device when the substrate is aligned with the mask under a predetermined vacuum, the substrate position adjusting device is disposed outside the vacuum vessel. It is not necessary to use it, and a special sealing mechanism is not necessary, so that the manufacturing cost of the device itself is low.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum deposition apparatus provided with an alignment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a substrate holder and a substrate in the alignment apparatus.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the alignment apparatus.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the alignment apparatus.
  • FIG. 5 is a plan view of the in-plane moving device in the alignment device.
  • (A) shows the configuration of the in-plane moving device, and (b) to (f) explain its operation.
  • FIG. 6 is a plan view for explaining the alignment operation between the substrate and the mask in the alignment apparatus.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an alignment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the alignment apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another modification of the alignment apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an alignment apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a sectional view of a modified example of the alignment apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a sectional view of another modification of the alignment apparatus according to the third embodiment.
  • This alignment apparatus for vacuum vapor deposition is provided in a vacuum vapor deposition apparatus for manufacturing a display portion of an organic EL display, for example, and uses an organic material (deposition material) on the surface of a glass substrate using a mask.
  • a conductor pattern is obtained by vapor-depositing with a predetermined pattern, the mask is held and the mask is aligned with the glass substrate.
  • this alignment apparatus 1 includes a mounting plate (wall) on an upper wall 3a of a vacuum vessel 3 having a vapor deposition chamber 2 for vapor-depositing an organic material on the surface of a glass substrate under vacuum.
  • a mounting plate wall
  • a vapor deposition chamber 2 for vapor-depositing an organic material on the surface of a glass substrate under vacuum.
  • One of the body It is provided through la).
  • An evaporation source 4 is disposed below the vapor deposition chamber 2 of the vacuum vessel 3, and a glass substrate (hereinafter referred to as a substrate) is disposed above the vapor deposition chamber 2 of the vacuum vessel 3 via an alignment device 1. 5) is held, and a mask 6 for forming a predetermined conductor pattern is held by the mask holder 8 via the mounting frame 7 below the substrate 5.
  • the side wall 3b of the vacuum container 3 is provided with an opening 9 for loading and unloading the substrate 5 and the mask 6.
  • a robot hand (not shown) is used for loading and unloading the substrate 5 and the mask 6. It is possible.
  • the alignment apparatus 1 is provided with a sheet-like electrostatic chuck l ib capable of attracting the substrate 5 to a plate-like holder body 11a, for example, in a plan view.
  • a sheet-like electrostatic chuck l ib capable of attracting the substrate 5 to a plate-like holder body 11a, for example, in a plan view.
  • a rectangular substrate holder 11 and the lower end of the substrate holder 11 is connected to the left and right of the substrate holder 11, and the upper end is inserted through a through-hole lb formed in the mounting plate la, and the outside of the vacuum vessel 3
  • Two cylindrical suspension members 12 protruding to the top of the vacuum vessel 3 so that the upper end openings of the two suspension members 12 are open to the upper surface.
  • a connecting plate 13 having a rectangular shape in plan view and a substrate in the vapor deposition chamber 2 held on the substrate holder 11 by moving the connecting plate 13 disposed on the upper surface of the mounting plate la. 5 for adjusting the position of the mask 6 with respect to the mask 6 and the above-mentioned suspension members 12 are externally fitted.
  • a telescopic cylindrical blocking member provided between the outer periphery of the through hole lb of the mounting plate la and the connecting plate 13 to block the vacuum side and the atmospheric side (for example, a vacuum bellows is used) 15 and an urging device for generating (applying) an urging force in a direction opposite to the pressing force (pressing force) to the connecting plate 13 generated when the inside of the cylindrical blocking member 15 is in a vacuum state 1 6
  • the cylindrical blocking member 15 is connected to the mounting plate la side and the connecting plate 13 side via a lower annular mounting seat 17 and an upper annular mounting seat 18 having a predetermined inner diameter, respectively.
  • the force due to the vacuum is applied to the opening area (contact area) of the mounting portion of the cylindrical blocking member 15 to the upper annular mounting seat 18 provided on the side.
  • the position adjusting device 14 translates the connecting plate 13 in a plane parallel to the surface of the mask 6.
  • An in-plane moving device 21 that can move, rotate (rotate around the center of the plate) and rotate (rotate around a position different from the center of the plate) and the mask 6 (or connecting plate)
  • a vertical movement device 22 that can move in the vertical direction (axial direction).
  • the in-plane moving device 21 includes a support plate 31 having a rectangular shape in plan view, and a drive disposed at three positions among four corners on the support plate 31.
  • the moving plate 35 and the connecting plate 13 are configured to allow movement in the vertical direction via the elevating guide mechanism 36 and to move (follow) movement in the horizontal plane.
  • the drive support mechanism 32 is a well-known technique, and as shown in FIG. 5, can move through a linear guide mechanism 37 in a horizontal plane, that is, in the X-Y axis direction, as well as a servo.
  • the motor 38 can be forcibly moved along one axial direction (X-axis or Y-axis direction), and the guide support mechanism 33 is connected to the X-Y-axis direction via a linear guide mechanism 39 similar to the above. It can be moved freely.
  • two of the three driving support mechanisms 32 are arranged so as to be able to be forcibly moved in the same direction, and the remaining one is the same as the two forcible movement directions. It is arranged so that it can be forcibly moved in the direction that intersects perpendicularly, and by moving the servo motor 38 in the drive support mechanism 32 of the predetermined (1, 2, or 3) among these three, it moves Move plate 35 in X-axis direction (see Fig. 5 (b)), Y-axis direction (see Fig. 5 (c)), slanting direction with respect to X-axis and Y-axis (see Fig. 5 (d)), and movement In the direction of rotation about the center of the plate 35 (see Fig. 5 (e)) and also in the direction of rotation about the support mechanism 32 side (see Fig. 5 (f)), the moving plate 35 Can be moved in any direction and with any rotation angle or rotation angle in the horizontal plane.
  • the elevating guide mechanism 36 includes a mounting plate 41 having a rectangular shape in plan view integrally provided on the upper surface of the moving plate 35, and front and rear of the mounting plate 41.
  • a mounting plate 41 having a rectangular shape in plan view integrally provided on the upper surface of the moving plate 35, and front and rear of the mounting plate 41.
  • the left and right guide shafts 42 and the guide tube 43 related to the front or rear part are shown. Only shows.
  • an electric cylinder (driven by a servo motor) is used as the vertical moving device 22, and a retracting rod 22a of the electric cylinder is connected to the mounting plate 41.
  • a retracting rod 22a of the electric cylinder is connected to the mounting plate 41.
  • the urging device 16 cancels the pressing force due to the atmospheric pressure acting on the end face side in the cylindrical blocking member 15 that is communicated with the vapor deposition chamber 2 through the through hole lb and becomes a vacuum state (or lightly). To reduce).
  • the urging device 16 includes a mounting frame 51 having a gate shape in a side view standing on the mounting plate la so as to straddle the connecting plate 13, and the left and right positions of the connecting plate 13.
  • a lower annular mounting seat 53 having a predetermined inner diameter provided on the upper surface of the pedestal 52 provided on the upper surface
  • an upper annular mounting seat 54 having a predetermined inner diameter provided on the lower surface of the horizontal portion 51a of the mounting frame 51. It is comprised from the expansion-contraction type cylindrical interruption
  • Each of the cylindrical blocking members 55 on the left and right sides communicates with the inside of the vacuum vessel 3 through a communication hole 56 formed in the mounting frame 51.
  • the base end side of the communication hole 56 Is connected to the inside of the vacuum vessel 3 through a communication hole lc formed in the mounting plate la, and the other end corresponds to the upper annular mounting seat 54 provided in the horizontal portion 51a of the mounting frame 51. Open to the position to be! /
  • At least the opening areas of the lower annular mounting seat 53 provided on the upper surface of the connecting plate 13 (actually the upper surface of the pedestal 52) and the upper annular mounting seat 18 provided on the lower surface thereof are equal to each other. To be equal. That is, the upper and lower surfaces of the connecting plate 13 are provided with vacuum contact portions of the same area, and the pressing force generated due to the vacuum acts evenly on the upper and lower surfaces of the connecting plate 13. Excessive external force is prevented from acting on the connecting plate 13.
  • a cylindrical member is used as the suspension member 12, and a passage (connected to the communication hole 12 a in both suspension members 12 is provided in the substrate holder 11 ( 11c is provided, and the upper end opening force of the suspension member 12 can be cooled by supplying a cooling fluid such as water, and these communication holes 12a can be cooled. From the top of Electrical wiring to 1 lb electrostatic chuck.
  • each mark may be any shape such as a cross shape as long as image recognition is easy.
  • the substrate 5 is placed above the mask 6 held by the mask holder 8. After holding the substrate 5 with the electrostatic chuck l ib, the robot hand is pushed out by the vacuum vessel 3 and the loading / unloading opening 9 is closed.
  • the substrate 5 held by the substrate holder 11 is aligned with the mask 6 held in the vapor deposition chamber 2 by the mask holder 8.
  • the position adjusting device is arranged so that the dot-like substrate side mark M2 provided on the substrate 5 side enters the circular mask side mark Ml provided on the mask 6 side.
  • the substrate 5 is moved by the vertical moving device 22 so that it almost contacts the surface of the mask 6.
  • the organic material vapor deposition material
  • the organic material vapor deposition material
  • a predetermined conductor pattern is formed. It is formed.
  • the substrate 5 is taken out from the loading / unloading opening 9 by the robot hand, and then the new substrate 5 is inserted into the vacuum vessel 3 and held by the substrate holder 11, and As described above, alignment may be performed to form a conductor pattern.
  • the position adjusting device 14 for the substrate 5 is disposed outside the vacuum vessel 3, so that the configuration of the device itself is configured. It can be cheap.
  • a cylinder for blocking the through hole lb from the atmosphere side A cylindrical blocking member 55 having the same cross-sectional area as the cylindrical blocking member 15 and communicating with the vacuum vessel 3 under vacuum on the opposite side of the attachment portion of the cylindrical blocking member 15 to the connecting plate 13 ( The opening area of the annular mounting seat 18) is connected, that is, the biasing device 16 that can be opposed to the pressing force due to atmospheric pressure under vacuum is provided, so that an extra external force acts on the alignment device 1. Therefore, since the distortion does not occur in the apparatus, the alignment of the substrate with respect to the mask can be performed with high accuracy.
  • the in-plane moving device 21 that moves the substrate 5 in the horizontal plane and the vertical moving device 22 that moves in the vertical direction are located outside the vacuum vessel 3 (under atmospheric pressure). Since a motor cooling device is not required, an inexpensive and highly accurate alignment device can be provided.
  • each moving device 21, 22 is arranged outside the vacuum vessel 3 (under atmospheric pressure) and has a biasing device 16 that can apply a biasing force that opposes the pressing force acting under vacuum, Since the force acting on each of the moving devices 21 and 22 caused by the sky can be reduced, and a drive device such as a motor in the moving device can be used with a small capacity, a more inexpensive configuration can be achieved.
  • the moving devices 21 and 22 are arranged outside the vacuum vessel 3 (under atmospheric pressure), and are provided with a biasing device 16 that can apply a biasing force that can be opposed to the pressing force acting under the vacuum. Therefore, it is possible to suppress the distortion of the apparatus itself, and to prevent the visual field shift in the camera apparatus 57 for aligning the substrate 5, so that highly accurate alignment can be performed. Can do.
  • the substrate 5 is held by the electrostatic chuck l ib, it becomes possible to maintain the flatness of the substrate 5 and therefore the distance from the mask 6 can be made very small. High-precision alignment can be performed.
  • the substrate 5 is held by the electrostatic chuck l ib, the flatness of the substrate 5 can be maintained and the substrate 5 can be brought into contact with the mask 6 with uniform surface pressure. Therefore, it is possible to perform alignment with higher accuracy.
  • Alignment holes 12a and passages 11c are formed in the suspension member 12 and the holder body 11a for supporting the substrate holder 11 and the communication holes 12a and the passages 11c are placed under atmospheric pressure so that the alignment is performed.
  • the substrate holder 11 can be easily cooled without obstructing the electrical wiring, and the electric wiring to the electrostatic chuck ib can be easily performed.
  • the force described as using the vacuum (vacuum force) in the vacuum vessel 3 as the urging device 16 In the second embodiment, a spring force is used. is there.
  • an urging force capable of exerting a tensile force equivalent to a pressing force by a vacuum.
  • a coil spring 61 is provided.
  • the configuration is simpler than the case where the vacuum communication hole 56 is formed in the mounting frame 51. Device can be provided.
  • a counterweight 81 may be used instead of the coil spring.
  • a cable body for example, a wire, a rope, etc.
  • a plurality (for example, two) arranged on the horizontal portion 51a of the mounting frame 51. ) Are connected to a base 52 provided on each end side of the connecting plate 13 via a guide pulley 83.
  • the total weight of the counterweight 81 can be opposed to the pressing force by the vacuum.
  • the force described as using the vacuum (vacuum force) in the vacuum vessel 3 as the urging device 16 is used.
  • a pneumatic cylinder is used. .
  • a pneumatic cylinder 91 is arranged between a pedestal 52 provided on the left and right of the connecting plate 13 and the mounting frame 51.
  • the pneumatic cylinder 91 for example, A single rod type is used, and an air supply pump 96 is connected to the air supply port 93 of the rod side cylinder chamber 92 through an air pipe 95 having a pressure regulator 94 in the middle. is there.
  • the air supply pump 96 is operated to generate a tensile force that can oppose the pressing force by the vacuum in the pneumatic cylinder 91.
  • the connecting plate 13 is biased upward by the pneumatic cylinder 91 disposed above the connecting plate 13, but FIG. As shown, a pneumatic cylinder 91 may be disposed between the connecting plate 13 and the mounting plate la so that the connecting plate 13 is urged upward by a downward force.
  • the mounting frame and the pedestal are not required, and it is possible to reduce the size of the apparatus, reduce the weight, and reduce the manufacturing cost.
  • an electrostatic chuck is used to hold the substrate on the substrate holder.
  • the substrate holder 102 having the claws 101.
  • a plurality of claws 101 are provided so as to hold four locations around the substrate 5 (provided at positions where the substrate is not distorted, and provided at six or eight locations as required). Speak.
  • a recess 103a is formed so that the claw 101 does not come into contact with the mask holder 103 when the substrate 5 is placed on the mask 6.
  • the guide shafts 42 described in the first embodiment (FIG. 4) and the respective guide shafts 42 are guided.
  • a linear guide mechanism including a linear guide shaft 111 and a moving member 112 that is externally fitted and guided to one side of the linear guide shaft 111 is employed.
  • a passage 103c for a cooling fluid such as water is formed in the support column 103b of the mask holder 103.
  • the substrate 5 without using an electrostatic chuck can be held in the vapor deposition chamber 2.
  • the pneumatic cylinder 91 shown in FIGS. 10 to 12 is disposed between the base 52 of the connecting plate 13 and the mounting frame 51 or between the connecting plate 13 and the mounting plate la.
  • the connecting plate 13 side can move at least in the horizontal direction, universal joints are interposed at both ends of the pneumatic cylinder 91.
  • the cylinder body, which is the lower side of the pneumatic cylinder 91 is fixed to the mounting plate la side, and a rolling ball (ball bearing) is arranged at the tip of the rod portion, which is the upper side.
  • a rolling ball ball bearing
  • the in-plane moving device 21 in each of the above-described embodiments is composed of the driving support mechanism 32 arranged at three locations and the guide support mechanism 33 arranged at one location. May be configured by the drive support mechanism 32.
  • the description has been given as the alignment apparatus in the vacuum evaporation apparatus for evaporating the organic EL material on the glass substrate.
  • this is the object of vacuum evaporation.
  • any vacuum deposition device can be used to form a conductor pattern on a substrate using a mask in a vacuum vessel. But it can be applied.
  • the glass substrate that is a member to be deposited can be aligned with a mask arranged in a vacuum vessel with an inexpensive configuration.
  • a display unit such as an organic EL display can be used. Is ideal for forming.

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Abstract

　真空容器(3)内に保持されたマスクの上方に、真空容器の上壁面である取付用板(1a)に形成された貫通穴(1b)を挿通された吊持部材(12)を介して保持された基板ホルダ(11)と、真空容器の外部に設けられて吊持部材に連結された連結用板(13)と、この連結用板を移動させて蒸着室(2)内の基板(5)のマスクに対する位置を調整し得る位置調整装置(14)と、吊持部材に外嵌されるとともに取付用板の貫通穴(1b)の外周と連結用板との間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材(15)と、この筒状遮断部材の内側が真空状態であることにより発生する連結用板への押圧力と逆方向の付勢力を発生させる付勢装置(16)とが具備されたもの。  

Description

明 細 書
真空蒸着用ァライメント装置
技術分野
[0001] 本発明は、真空蒸着用ァライメント装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、半導体基板などを製造する際に、真空容器内で半導体材料が蒸発されると ともに、基板表面に蒸着されて所定の導体パターンが形成されている。
[0003] この導体パターンを形成する場合、通常、基板の表面に導体パターンが形成され たマスクを配置し、その表面に塗布されたフォトレジストが露光されることにより行われ ている（例えば、特開平 5— 159997号公報参照）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、真空容器内において、マスクに対して基板を所定位置に配置する必要が あり、この位置合わせのためのァライメント装置が設けられている。
[0005] このァライメント装置は真空容器内に配置されることになる力 位置合わせ精度が 高!、ァライメント装置を真空容器内に配置する場合、ガス放出が少な 、特種な材料 力もなる部品および潤滑剤を用いる必要があるとともに、放熱対策なども必要とする ため、装置そのものが非常に高価なものとなる。
[0006] 一方、このような事態を回避するために、ァライメント装置を真空容器の外部に配置 することが考免られる。
[0007] ァライメント装置を真空容器の外部に配置する場合には、ァライメント装置における 基板保持部材の真空容器内への挿入部分における真空維持機構が必要となり、し たがって特殊なシール機構、または加工が必要となり、やはり装置が高価なものとな る。
[0008] さらに、基板保持部材の真空容器内への挿入部分には、真空力により、言い換え れば、大気圧による大きい外力を受けて、歪が生じ位置合わせ精度が低下する虞れ かあつた。 [0009] そこで、上記課題を解決するため、本発明は、装置自体の製造コストが安価で且つ 高精度な位置合わせを維持し得る真空蒸着用ァライメント装置を提供することを目的 とする。
課題を解決するための手段
[0010] 上記課題を解決するため、本発明の真空蒸着用ァライメント装置は、真空容器内に 保持された基板の表面に蒸着材料を所定パターンでもって蒸着させる際に用いられ るマスクに対して当該基板の位置合わせを行うァライメント装置であって、上記真空 容器内に保持されたマスクの上方に、当該真空容器の壁体に形成された貫通穴を 挿通された吊持部材を介して保持された基板ホルダと、上記真空容器の外方に設け られるとともに上記吊持部材に連結された連結用板と、この連結用板を移動させて基 板ホルダに保持された蒸着室内の基板のマスクに対する位置を調整し得る位置調整 装置と、上記吊持部材に外嵌されるとともに壁体の貫通穴の外周と上記連結用板と の間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材と、上記筒状遮 断部材の内側が真空状態であることにより発生する連結用板への押圧力と逆方向の 付勢力を発生させる付勢装置とが具備されたものである。
[0011] また、上記位置調整装置は、連結用板に吊持部材および基板ホルダを介して保持 された基板がマスク表面と平行に移動し得るように構成されて ヽる。
[0012] また、上記位置調整装置に、連結用板を基板表面と直交する軸心方向で移動し得 る機能が具備されている。
[0013] さらに、上記付勢装置の付勢力が調整可能に構成されている。
発明の効果
[0014] 上述した構成によると、所定の真空下でマスクに対する基板の位置合わせを行う際 に、真空容器の外部に基板の位置調整装置が配置されているので、真空下を考慮 した材料等を用いる必要がな 、とともに、特殊なシール機構などにっ 、ても必要とせ ず、したがって装置自体の製造コストが安価となる。
[0015] また、真空下で大気圧による押圧力に対向し得る付勢力を付与し得る付勢装置が 具備されているので、位置調整装置に余分な外力が作用するのを防止することがで き、したがってマスクに対する基板の位置合わせを高精度に維持することができる。 図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の実施の形態 1に係るァライメント装置が設けられた真空蒸着装置の概 略構成を示す断面図である。
[図 2]同ァライメント装置における基板ホルダおよび基板の概略斜視図である。
[図 3]同ァライメント装置の概略斜視図である。
[図 4]同ァライメント装置の断面図である。
[図 5]同ァライメント装置における平面内移動装置の平面図で、 (a)は平面内移動装 置の構成を示すもので、 (b)〜 (f)はその動作を説明するものである。
[図 6]同ァライメント装置における基板とマスクとの位置合わせ動作を説明する平面図 である。
[図 7]本発明の実施の形態 2に係るァライメント装置の断面図である。
[図 8]同実施の形態 2に係るァライメント装置の変形例を示す断面図である。
[図 9]同実施の形態 2に係るァライメント装置の他の変形例を示す断面図である。
[図 10]本発明の実施の形態 3に係るァライメント装置の断面図である。
[図 11]同実施の形態 3に係るァライメント装置の変形例の断面図である。
[図 12]同実施の形態 3に係るァライメント装置の他の変形例の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 本発明の実施の形態に係る真空蒸着用ァライメント装置について説明する。
[0018] この真空蒸着用ァライメント装置は、例えば有機 ELディスプレイの表示部を製造す るための真空蒸着装置に設けられるもので、マスクを用いてガラス基板の表面に有機 材料 (蒸着材料である)を所定のパターンでもって蒸着させて導体パターンを得る際 に、マスクを保持するとともにガラス基板に対する当該マスクの位置合わせを行うため のものである。
[実施の形態 1]
以下、実施の形態 1に係る真空蒸着用ァライメント装置を、図 1〜図 6に基づき説明 する。
[0019] 図 1に示すように、このァライメント装置 1は、真空下でガラス基板の表面に有機材 料を蒸着させるための蒸着室 2を有する真空容器 3の上壁 3aに取付用板 (壁体の一 例である） laを介して設けられている。なお、取付用板を介さずに、真空容器の上面 全体に亘つて設けられる上壁に、直接、取り付けるようにしてもよい。
[0020] 上記真空容器 3の蒸着室 2の下部には蒸発源 4が配置されるとともに、真空容器 3 の蒸着室 2内の上方位置には、ァライメント装置 1を介してガラス基板 (以下、基板と いう） 5が保持され、またこの基板 5の下方には、所定の導体パターンを形成するため のマスク 6がその取付枠 7を介してマスクホルダ 8により保持されている。なお、真空容 器 3の側壁 3bには、基板 5およびマスク 6の搬入出用開口 9が設けられており、基板 5 およびマスク 6の搬入および搬出については、ロボットハンド（図示せず）が用いられ る。
[0021] 上記ァライメント装置 1には、図 2〜図 4に示すように、板状のホルダ本体 11aに基 板 5を吸着し得るシート状の静電チャック l ibが設けられてなる例えば平面視が矩形 状の基板ホルダ 11と、この基板ホルダ 11の左右 2箇所に下端部が連結されるととも に上端部が取付用板 laに形成された貫通穴 lbを挿通されて真空容器 3の外部に突 出された 2本の円筒状の吊持部材 12と、真空容器 3の外部に設けられて上記 2本の 吊持部材 12の上端部に且つその上端開口部が上面に開口するように貫通して連結 された例えば平面視矩形状の連結用板 13と、上記取付用板 laの上面に配置されて 連結用板 13を移動させて基板ホルダ 11に保持された蒸着室 2内における基板 5の マスク 6に対する位置を調整し得る位置調整装置 14と、上記各吊持部材 12に外嵌さ れるとともに取付用板 laの貫通穴 lbの外周と上記連結用板 13との間に設けられて 真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材 (例えば、真空べローズが用いら れる） 15と、この筒状遮断部材 15の内側が真空状態であることにより発生する連結 用板 13への押圧力 (押付力）と逆方向の付勢力を発生させる (付与する)付勢装置 1 6とが具備されている。なお、上記筒状遮断部材 15と取付用板 la側および連結用板 13側とは、それぞれ所定内径の下環状取付座 17および上環状取付座 18を介して 連結されており、取付用板 la側に設けられる上環状取付座 18への筒状遮断部材 15 における取付部開口面積 (接触面積）に、真空による力（大気圧による押圧力）が作 用すること〖こなる。
[0022] 上記位置調整装置 14は、連結用板 13を、マスク 6の表面と平行な平面内で平行移 動、回転 (板の中心を回転中心とした回転)および旋回 (板の中心とは異なる位置を 中心にした回転)させ得る平面内移動装置 21と、マスク 6 (または連結用板）と直交す る鉛直方向（軸心方向）で移動させ得る鉛直移動装置 22とから構成されている。
[0023] 上記平面内移動装置 21は、図 4および図 5に示すように、平面視が矩形状の支持 板 31と、この支持板 31上の 4隅の内、 3箇所に配置された駆動用支持機構 32およ び残りの 1箇所に配置された案内用支持機構 33と、これら各支持機構 32, 33に設け られた連結具 34を介して支持された移動板 35とから構成されており、またこの移動 板 35と連結用板 13とは昇降用案内機構 36を介して鉛直方向での移動を許容すると ともに水平面内での移動が連動（追従)するように構成されて 、る。
[0024] 上記駆動用支持機構 32は、公知の技術であり、図 5に示すように、水平面内で、す なわち X—Y軸方向でリニアガイド機構 37を介して移動し得るとともに、サーボモータ 38により一方の軸方向（X軸または Y軸方向）に沿って強制移動を行い得るもので、 また案内用支持機構 33は、上記と同様のリニアガイド機構 39を介して X—Y軸方向 で自由に移動し得るようにされたものである。
[0025] そして、 3個の駆動用支持機構 32の内、 2個については、同一方向で強制移動し 得るように配置されるとともに、残りの 1個については、上記 2個の強制移動方向と直 交する方向で強制移動し得るように配置されて、これら 3個の内、所定（1個、 2個また は 3個）の駆動用支持機構 32におけるサーボモータ 38を駆動することにより、移動板 35を、 X軸方向（図 5 (b)参照）、 Y軸方向（図 5 (c)参照）、 X軸および Y軸に対して斜 め方向（図 5 (d)参照）、並びに移動板 35の中心を回転軸とする回転方向でもって（ 図 5 (e)参照）、また任意の支持機構 32側を中心として旋回させる旋回方向でもって (図 5 (f)参照）、移動板 35を水平面内で任意の方向並びに任意の回転角または旋 回角でもって移動させ得るものである。
[0026] 上記昇降用案内機構 36は、図 3および図 4に示すように、移動板 35の上面に一体 に設けられた平面視矩形状の取付用板 41と、この取付用板 41の前後で且つ左右位 置で立設された 4本のガイド軸 42と、連結用板 13側に設けられてこれら各ガイド軸 4 2に外嵌して上下方向で移動自在に案内される 4個のガイド筒 43とから構成されてい る。なお、図面上では、前部または後部に係る左右のガイド軸 42およびガイド筒 43 だけを示している。
[0027] そして、鉛直移動装置 22として、電動シリンダ (サーボモータにより駆動されるもの） が用いられ、この電動シリンダの出退用ロッド 22aが上記取付用板 41に連結されて おり、その出退用ロッド 22aを出退させることにより、連結用板 13を介して基板ホルダ 11が昇降されて、マスク 6に対する基板 5の間隔が調整される。
[0028] 上記付勢装置 16は、貫通穴 lbを介して蒸着室 2に連通されて真空状態になる筒 状遮断部材 15内の端面側に作用する大気圧による押圧力を打ち消す (または、軽 減する）ためのものである。
[0029] すなわち、この付勢装置 16は、連結用板 13を跨ぐように取付用板 la上に立設され た側面視が門形状の取付用フレーム 51と、上記連結用板 13の左右位置に設けられ た台座 52の上面に設けられた所定内径の下環状取付座 53と上記取付用フレーム 5 1の水平部 51aの下面に設けられた所定内径の上環状取付座 54と、これら上下の環 状取付座 53, 54同士に亘つて接続された伸縮式筒状遮断部材 (例えば、真空用べ ローズが用いられる） 55とから構成されている。これら左右における各筒状遮断部材 55内は、取付用フレーム 51内に形成された連通用穴 56を介して真空容器 3内に連 通されており、したがって、この連通用穴 56の基端側は取付用板 laに形成された連 通穴 lcを介して真空容器 3内に連通されるとともに、他端側は取付用フレーム 51の 水平部 51 aに設けられた上環状取付座 54に対応する位置に開口されて！/、る。
[0030] そして、少なくとも、連結用板 13の上面（実際には、台座 52の上面）に設けられた 下環状取付座 53とその下面に設けられた上環状取付座 18とにおける開口面積同士 が等しくなるようにされている。すなわち、連結用板 13の上下面には、同一面積の真 空接触部が設けられることになり、真空に起因して発生する押圧力が連結用板 13の 上下面力 均等に作用するため、連結用板 13に余分な外力が働くのが防止されて いる。
[0031] また、図 4に示すように、上記吊持部材 12としては筒状のものが用いられるとともに 、基板ホルダ 11には両吊持部材 12内の連通用穴 12aに接続される通路（穴部であ る） 11cが設けられて、吊持部材 12の上端開口力 水などの冷却流体を供給すること により、基板 5を冷却し得るようにされており、またこれらの連通用穴 12aの上端から 静電チャック 1 lbへの電気配線が行われる。
[0032] さらに、図 1および図 3に示すように、マスクホルダ 8に保持されたマスク 6に対して 基板 5の位置合わせを行うために、すなわち図 6に示すように、マスク 6の対角線上の 隅部に設けられた円形のマスク側マーク Ml内に、基板 5側に設けられた点状の基板 側マーク M2が入るように位置合わせを行うための CCDカメラ装置 57が連結用板 13 側に設けられており、勿論、取付用板 la側には、覼き窓 58が設けられている。なお、 各マークの形状は、画像認識が容易なものであれば、十字形状など、どのようなもの であってもよい。
[0033] 上記構成において、真空容器 3内にてマスク 6に対する基板 5の位置合わせ作業に ついて説明する。
[0034] まず、図 1に示すように、真空容器 3の側壁 3bに形成された搬入出用開口 9より、口 ボットハンドを用いて、基板 5をマスクホルダ 8により保持されたマスク 6の上方に挿入 するとともに、静電チャック l ibにて基板 5を保持した後、ロボットハンドを真空容器 3 力 出し、そして搬入出用開口 9を閉じる。
[0035] この真空下では、上述したように、連結用板 13の上下面には、筒状遮断部材 15, 5 5 (正確には、環状取付座 18, 53)により、同一面積の真空接触部が設けられたこと になるため、当該連結用板 13には、真空による余分な外力が働くことはない。
[0036] 次に、マスクホルダ 8により蒸着室 2内に保持されたマスク 6に対して、上記基板ホ ルダ 11により保持された基板 5の位置合わせが行われる。
[0037] このマスク 6に対する基板 5の位置合わせには、対角線上に配置された 2台の CCD カメラ装置 57が用いられる。
[0038] すなわち、図 6に示すように、マスク 6側に設けられた円形のマスク側マーク Ml内 に、基板 5側に設けられた点状の基板側マーク M2が入るように、位置調整装置 14の 平面内移動装置 21が駆動された後、鉛直移動装置 22により、マスク 6の表面に、殆 ど接触するように基板 5が移動される。
[0039] マスク 6に対する基板 5の位置合わせが完了すると、蒸発源 4の加熱により、有機材 料 (蒸着材料)がマスク 6のパターンに応じて基板 5の表面に付着されて所定の導体 パターンが形成される。 [0040] 所定の導体パターンが形成されると、ロボットハンドにより搬入出用開口 9から基板 5を取り出した後、新 ヽ基板 5を真空容器 3内に挿入して基板ホルダ 11に保持させ 、そして上述したように、位置合わせを行い導体パターンを形成すればよい。
[0041] このように、所定の真空下で、マスク 6に対する基板 5の位置合わせを行う際に、真 空容器 3の外部に基板 5の位置調整装置 14を配置したので、装置自体の構成を安 価なちの〖こすることができる。
[0042] また、このァライメント装置 1における基板 5の吊持部材 12を真空容器 3の外部に導 くための貫通穴 lbを形成した際に、この貫通穴 lbを大気側と遮断するための筒状遮 断部材 15の連結用板体 13への取付部分の反対側に、当該筒状遮断部材 15と同一 の断面積を有するとともに真空容器 3の真空下に連通された筒状遮断部材 55 (環状 取付座 18の開口面積)を接続するようにしたので、すなわち真空下で大気圧による 押圧力に対向し得る付勢装置 16を具備したので、ァライメント装置 1に余分な外力が 作用するのを防止することができ、したがって装置に歪が発生することがないので、 マスクに対する基板の位置合わせを高精度でもって行うことができる。
[0043] 詳しく説明すると、下記のような効果が得られる。
1.基板 5を水平面内で移動させる平面内移動装置 21および鉛直方向で移動させる 鉛直移動装置 22を真空容器 3の外部 (大気圧下）に配置したので、特殊な真空用機 械要素や、モータの冷却装置を必要としないので、安価で且つ高精度なァライメント 装置を提供することができる。
2.各移動装置 21, 22を真空容器 3の外部（大気圧下）に配置するとともに、真空下 で作用する押圧力に対向する付勢力を付与し得る付勢装置 16を具備したので、真 空により生じる各移動装置 21, 22に作用する力を軽減することができ、したがって移 動装置におけるモータなどの駆動機器として容量の小さいものを用いることができる ので、より安価な構成にし得る。
3.また、各移動装置 21, 22を真空容器 3の外部 (大気圧下）に配置するとともに、真 空下で作用する押圧力に対向し得る付勢力を付与し得る付勢装置 16を具備したの で、装置自体に歪が発生するのを抑制し得るとともに、基板 5の位置合わせ用のカメ ラ装置 57における視野ずれを防止でき、したがって高精度な位置合わせを行うこと ができる。
4.静電チャック l ibにより基板 5を保持するようにしているので、基板 5の平面度を維 持することが可能となり、したがってマスク 6との距離を非常に小さくすることができる ので、より高精度な位置合わせを行うことができる。
5.また、静電チャック l ibにより基板 5を保持するようにしているので、基板 5の平面 度を維持して基板 5をマスク 6に均等な面圧で接触させることが可能となり、したがつ てより高精度な位置合わせを行うことができる。
6.基板ホルダ 11を支持する吊持部材 12およびホルダ本体 11 a内に連通用穴 12a および通路 11cを形成するとともに、これら連通用穴 12aおよび通路 11c内を大気圧 下とすることにより、ァライメントを阻害することなく基板ホルダ 11の冷却を容易に行い 得るとともに、静電チャック l ibへの電気配線についても容易に行うことができる。な お、真空用ホースなどを用いて冷却流体を供給しょうとすると、ホースを金属製べ口 ーズなどで覆う必要があり、このため、ホース側の剛性が高くなり、数ミクロン程度の 精度が必要とされるァライメントの阻害要因になるからである。
[実施の形態 2]
次に、実施の形態 2に係る真空蒸着用ァライメント装置を、図 7に基づき説明する。
[0044] 上記実施の形態 1においては、付勢装置 16として、真空容器 3内の真空 (真空力） を利用したものとして説明した力 本実施の形態 2においては、ばね力を利用したも のである。
[0045] なお、実施の形態 1と実施の形態 2と異なる箇所は、この付勢装置の部分であるた め、本実施の形態 2においては、この部分に着目して説明するとともに、他の構成部 材については、実施の形態 1と同一の番号を付して説明を行うものとする（後述する 実施の形態 3にお 、ても同様とする)。
[0046] すなわち、図 7に示すように、連結用板 13の左右に設けられた台座 52と取付用フ レーム 51との間に、真空による押圧力と同等の引張力を発揮し得る付勢装置として 例えばコイルばね 61が設けられたものである。
[0047] この付勢装置であるコイルばね 61によると、取付用フレーム 51内に真空用の連通 用穴 56を形成する場合に比べて、その構成が簡単になるため、より安価なァライメン ト装置を提供することができる。
[0048] また、図 8に示すように、コイルばねの替わりに、空気ばね 71を用いた場合でも、上 記実施の形態 2と同様の効果が得られる。
[0049] さらに、図 9に示すように、コイルばねの替わりに、カウンタウェイト 81を用いてもよ い。
[0050] すなわち、一端部がカウンタウェイト 81に接続された索体 (例えば、ワイヤ、ロープ など） 82の他端部力 取付用フレーム 51の水平部 51aに配置された複数個（例えば 、 2個）の案内用滑車 83を介して連結用板 13の各端部側に設けられた台座 52に連 結されたものである。
[0051] 勿論、上記カウンタウェイト 81の合計重さは、真空による押圧力に対向し得るように されている。
[0052] この構成についても、上記実施の形態 2と同様の効果が得られる。
[実施の形態 3]
次に、実施の形態 3に係る真空蒸着用ァライメント装置を、図 10に基づき説明する
[0053] 上記実施の形態 1においては、付勢装置 16として真空容器 3内の真空 (真空力）を 利用したものとして説明した力 本実施の形態 3においては、空気圧シリンダを用い たものである。
[0054] すなわち、図 10に示すように、連結用板 13の左右に設けられた台座 52と取付用フ レーム 51との間に空気圧シリンダ 91が配置され、またこの空気圧シリンダ 91としては 、例えば片ロッド式のものが用いられるとともに、そのロッド側シリンダ室 92の空気供 給口 93には、途中に圧力調整器 94を有する空気配管 95を介して空気供給ポンプ 9 6が接続されたものである。
[0055] したがって、蒸着室 2内を真空下にする際には空気供給ポンプ 96を作動させて、 空気圧シリンダ 91に、真空による押圧力に対向し得る引張力を発生させるようにすれ ばよい。
[0056] この場合も、実施の形態 1と同様の効果が得られ、また空気圧シリンダ 91に供給す る空気圧を調整することにより、押圧力に対向し得る引張力の大きさを調整すること ができる。
[0057] また、本実施の形態 3においては、連結用板 13を上方に付勢するのに、当該連結 用板 13の上方に配置された空気圧シリンダ 91により行うようにしたが、図 11に示すよ うに、連結用板 13と取付用板 laとの間に空気圧シリンダ 91を配置して、連結用板 13 を下方力 上方に付勢するように構成してもよ 、。
[0058] この構成によれば、取付用フレームおよび台座が不要となり、装置のコンパクト化、 軽量ィ匕および製作コストの低減ィ匕を図ることが出きる。
[0059] さらに、実施の形態 3の変形例として図 11に示したァライメント装置においては、基 板を基板ホルダに保持するのに、静電チャックを用いたが、図 12に示すように、基板 5を、爪 101を有する基板ホルダ 102にて保持するようにしてもよい。勿論、爪 101は 、基板 5の周囲 4箇所 (基板に歪が生じないような位置に設けられ、必要に応じて、 6 箇所または 8箇所に設けられる）を保持するように複数個設けられて ヽる。
[0060] そして、マスクホルダ 103側には、基板 5をマスク 6上に載置した際に、爪 101がマ スクホルダ 103に接触しな 、ように、凹部 103aが形成されて 、る。
[0061] また、図 12に示した位置調整装置 14における昇降用案内機構としては、実施の形 態 1 (図 4)で説明した 4本のガイド軸 42およびこれら各ガイド軸 42に案内される 4個 のガイド筒 43の替わりに、リニアガイド軸 111およびこのリニアガイド軸 111の一側方 に外嵌して案内される移動部材 112からなるリニアガイド機構が採用されている。な お、マスクホルダ 103の支柱部 103b内には、水などの冷却流体の通路 103cが形成 されている。
[0062] この構成により、静電チャックを用いることなぐ基板 5を蒸着室 2内に保持すること ができる。
[0063] なお、図 10〜図 12に示した空気圧シリンダ 91については、連結用板 13の台座 52 と取付用フレーム 51との間、または連結用板 13と取付用板 laとの間に配置されるが 、連結用板 13側が少なくとも水平方向に移動し得るため、空気圧シリンダ 91の両端 部には自在継手が介装される。また、図 11および図 12において、空気圧シリンダ 91 の下側であるシリンダ本体を取付用板 la側に固定するとともに、上側であるロッド部 の先端に転動用ボール (ボール軸受）を配置して、単に、下側から連結用板 13を支 持するだけの構成にしてもよい。
[0064] ところで、上述した各実施の形態における平面内移動装置 21を、 3箇所に配置され た駆動用支持機構 32と、 1箇所に配置された案内用支持機構 33とから構成したが、 全てを駆動用支持機構 32にて構成してもよい。
[0065] また、上述した各実施の形態にお!ヽては、有機 EL材料をガラス基板に蒸着させる 真空蒸着装置におけるァライメント装置として説明したが、勿論、真空蒸着の対象と しては、この有機 EL材料に限定されるものでもなぐ例えば半導体装置の製造に際 して、真空容器内でマスクを用いて基板上に導体パターンを形成するための装置で あれば、どのような真空蒸着装置にでも適用し得るものである。
産業上の利用可能性
[0066] 本発明は、真空容器内に配置されたマスクに対して被蒸着部材であるガラス基板 の位置合わせを、安価な構成でもって行うことができるので、例えば有機 ELディスプ レイなどの表示部を形成するのに最適である。

Claims

請求の範囲
[1] 真空容器内に保持された基板の表面に蒸着材料を所定パターンでもって蒸着させ る際に用 、られるマスクに対して当該基板の位置合わせを行うァライメント装置であ つて、
上記真空容器内に保持されたマスクの上方に、当該真空容器の壁体に形成された 貫通穴を揷通された吊持部材を介して保持された基板ホルダと、
上記真空容器の外方に設けられるとともに上記吊持部材に連結された連結用板と この連結用板を移動させて基板ホルダに保持された蒸着室内の基板のマスクに対 する位置を調整し得る位置調整装置と、
上記吊持部材に外嵌されるとともに壁体の貫通穴の外周と上記連結用板との間に 設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材と、
上記筒状遮断部材の内側が真空状態であることにより発生する連結用板への押圧 力と逆方向の付勢力を発生させる付勢装置とを具備したことを特徴とする真空蒸着 用ァライメント装置。
[2] 位置調整装置が、連結用板に吊持部材および基板ホルダを介して保持された基板 がマスク表面と平行に移動し得るように構成されたことを特徴とする請求項 1に記載 の真空蒸着用ァライメント装置。
[3] 位置調整装置に、連結用板を基板表面と直交する軸心方向で移動し得る機能が 具備されたことを特徴とする請求項 2に記載の真空蒸着用ァライメント装置。
[4] 付勢装置の付勢力が調整可能に構成されたことを特徴とする請求項 1に記載の真 空蒸着用ァライメント装置。
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