WO2007023553A1 - 真空蒸着用アライメント装置 - Google Patents

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WO2007023553A1
WO2007023553A1 PCT/JP2005/015454 JP2005015454W WO2007023553A1 WO 2007023553 A1 WO2007023553 A1 WO 2007023553A1 JP 2005015454 W JP2005015454 W JP 2005015454W WO 2007023553 A1 WO2007023553 A1 WO 2007023553A1
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vacuum
mask
substrate
plate
alignment
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PCT/JP2005/015454
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Inventor
Toshiyuki Okada
Masahiro Kikuchi
Original Assignee
Hitachi Zosen Corporation
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    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

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.
  • a vacuum deposition alignment apparatus of the present invention is an alignment apparatus for aligning a deposition mask with respect to a substrate held in a vacuum container, and is held in the vacuum container.
  • a mask holder that is held below the substrate through a suspension member that is passed through a through hole formed in the wall of the vacuum vessel, and the suspension member that is provided outside the vacuum vessel and A connection plate connected to the substrate, a position adjusting device capable of adjusting the position of the mask in the vacuum vessel held by the mask holder with respect to the substrate by moving the connection plate, and is fitted on the suspension member.
  • the telescopic cylindrical blocking member provided between the outer periphery of the through hole of the wall and the connecting plate and blocking the vacuum side and the atmosphere side, and the inside of the cylindrical blocking member in a vacuum state Reams generated by being
  • a biasing device which generates an urging force of the pressing force in the opposite direction to use plate is one that is provided.
  • the position adjusting device is configured such that the mask held on the connecting plate via the suspension member and the mask holder can move in parallel with the substrate surface, and further the connecting plate A function capable of moving in the axial direction perpendicular to the substrate surface is also provided.
  • the urging force of the urging device is configured to be adjustable.
  • the substrate is held by a holding plate, and a holding device capable of holding and releasing the holding plate is provided.
  • the substrate position adjusting device when the mask is aligned with the substrate 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 of a vacuum deposition apparatus provided with an alignment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of the alignment apparatus.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a main part 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 perspective view showing a substrate holder and a mask holder in the vacuum vapor deposition apparatus.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining the alignment operation between the substrate and the mask by the alignment apparatus.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing a focus adjustment tool in the alignment apparatus.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a principal part showing a modification of the focus adjusting tool in the alignment apparatus.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a vacuum vapor deposition apparatus provided with an alignment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of a substrate holding plate in the vacuum vapor deposition apparatus.
  • FIG. 12 is a front view of the holding plate.
  • FIG. 13 is a side view of the holding plate.
  • Embodiment 1 An alignment apparatus for vacuum deposition according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • 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.
  • the alignment apparatus 1 is a surface of a glass substrate under vacuum. Is provided on the upper wall 3a of the vacuum vessel 3 having a vapor deposition chamber 2 for vapor-depositing an organic material on a mounting plate (an example of a wall) la. In addition, you may make it attach directly to the upper wall provided over the whole upper surface of a vacuum container, without going through an attachment board.
  • 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) 5 is a substrate holder above the vapor deposition chamber 2 of the vacuum vessel 3. 6, and a mask 8 for forming a predetermined conductor pattern is held below the substrate 5 via the alignment device 1 and the mask holder 7.
  • the side wall 3b of the vacuum vessel 3 is provided with a loading / unloading opening 9 for the substrate 5 and the mask 8, and a robot hand (not shown) is used for loading and unloading the substrate 5 and the mask 8. .
  • the substrate holder 6 is composed of four holding members 10 each having a claw 10a at the lower end.
  • the alignment apparatus 1 has a lower end portion connected to four front, rear, left and right portions of the mask holder 7 holding the mask 8 and an upper end portion formed on the mounting plate la.
  • the four rod-shaped suspension members 1 1 that are inserted through the formed through holes lb and project outside the vacuum vessel 3, and the upper ends of the four suspension members 11 that are provided outside the vacuum vessel 3
  • a connecting plate 12 having a rectangular shape in plan view and a mask 8 in the vapor deposition chamber 2 held on the mask holder 7 by moving the connecting plate 12 disposed on the upper surface of the mounting plate la.
  • a position adjusting device 13 that can adjust the position of the mounting plate la with respect to the substrate 5, and is provided between the outer periphery of the through hole lb of the mounting plate la and the connecting plate 12 as well as being externally fitted to the suspension members 11.
  • Stretchable cylindrical blocking member that cuts off the vacuum side and the atmosphere side (for example, vacuum bellows is used) 1 4 and an urging device 15 for generating (applying) an urging force in the opposite direction to the pressing force (pressing force) on the connecting plate 12 generated when the inside of the cylindrical blocking member 14 is in a vacuum state; Is provided.
  • the cylindrical blocking member 14 is connected to the mounting plate la side and the connecting plate 12 side via a lower annular mounting seat 16 and an upper annular mounting seat 17 having a predetermined inner diameter, respectively. Therefore, a force due to vacuum (pressing force due to atmospheric pressure) acts on the mounting opening area (contact area) of the cylindrical blocking member 14 to the upper annular mounting seat 17 provided on the mounting plate la side. Will be. [0023] As shown in Figs. 3 to 5, the position adjusting device 13 translates and rotates the connecting plate 12 in a plane parallel to the surface of the substrate 5 (rotation with the center of the plate as the rotation center). ) And swivel (rotate around a position different from the center of the plate) and move in the vertical direction (axial direction) perpendicular to the substrate 5 (which is also the surface of the connecting plate). And a vertical movement device 22 to obtain.
  • the in-plane moving device 21 includes a support plate 31 having a rectangular shape in plan view, a driving support mechanism 32 disposed at three of the four corners on the support plate 31, and the remaining one place.
  • the internal support mechanism 33 is arranged, and a moving plate 35 supported by a connecting tool 34 provided in each of the support mechanisms 32, 33.
  • the moving plate 35 and the connecting plate 12 is 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 lifting guide mechanism 36 includes a rectangular mounting plate 41 integrally formed on the upper surface of the moving plate 35, and front and rear of the mounting plate 41.
  • four moving members 43 that are provided on the side of each of the two holes 12a, are fitted around the sides of the linear guide shafts 42, and are guided so as to be movable upward and downward.
  • only the left and right guide shafts 42 and the moving member 43 arranged in front (front) are shown.
  • 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, and the retracting and retracting thereof is performed.
  • the rod 22a By moving the rod 22a back and forth, the mask holder 7 is moved up and down via the connecting plate 12, and the distance between the mask 8 and the substrate 5 is adjusted.
  • the urging device 15 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 biasing device 15 is arranged on the side of the mounting plate la and has a plurality of (for example, two on the left and right sides) that support the connecting plate 12 with a downward force.
  • These single-rod pneumatic cylinders 51, air supply pumps 55 connected to the air supply ports 53 to the cylinder chambers 52 of these pneumatic cylinders 51 via the air pipes 54, and the air pipes 5 4 are arranged in the middle. Pressure regulator 56. Since the connecting plate 12 can move at least in the horizontal direction, the cylinder body, which is the lower side of the pneumatic cylinder 51, is fixed to the mounting plate la side, and the rolling ball is attached to the tip of the rod portion, which is the upper side. (Ball bearings) are simply arranged so that the lower force also supports the connecting plate 12. It is also possible to connect the upper and lower ends of the pneumatic cylinder 51 to the mounting plate la and the connecting plate 12 via universal joints.
  • the mask holder 7 includes a pair of side support plates 61 that support the mask 8 from both sides, and a pair of connection plates that connect the ends of the both side support plates 61 to each other. 62.
  • the support plate 61 and the connecting plate 62 are formed in a cross-beam shape (rectangular shape), and the central part is an opening so that an organic material (evaporation material) can pass through.
  • the mask 8 includes a mask body 8a and a holding frame 8b that holds the periphery of the mask body 8a.
  • the holding frame 8b Holes 8c that can respectively guide the claws 10a of the holding members 10 in the substrate holder 6 are formed.
  • a cylindrical member is used as the suspension member 11, and the connection plate 62 of the mask holder 7 is connected to the communication hole 1 la in each suspension member 11.
  • a passage 62 (which is a hole) is provided so that the mask 8 can be cooled by supplying a cooling fluid such as water at the upper end opening force of the suspension member 11.
  • a temperature sensor (not shown, for example, a thermocouple is used) is provided on the mask holder 7 side, and wiring to the temperature sensor is performed through the communication hole 11a.
  • the corners on the diagonal of the substrate 5 are aligned.
  • the CCD camera device 57 for guiding the dotted substrate side mark M2 provided on the mask 8 side into the circular mask side mark Ml provided on the connecting plate 12 side through the focus adjustment tool 58 is provided. Is provided.
  • a spar window 59 is provided on the mounting plate la side.
  • the focus adjuster 58 is provided with a support plate 72 attached to a mounting plate 71 erected on the edge of the connecting plate 12, and above and below the support plate 72.
  • a screw shaft 74 that is rotatably supported by the flanges 73 and 73 in the vertical direction, a nut member 75 to which the camera device 57 is fixed, and a screw member that is screwed onto the screw shaft 74, and the upper flange.
  • a motor 76 that is supported by 73 and rotates the screw shaft 74.
  • the camera device 57 can be brought into focus, so that the substrate 5 and the mask 8 can be accurately aligned.
  • the substrate 5 is placed above the mask 8 held by the mask holder 7. After holding the substrate 5 with the substrate holder 6, the robot hand is taken out of the vacuum vessel 3 and the loading / unloading opening 9 is closed.
  • 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 8 side.
  • the vertical moving device 22 moves the mask 8 so that it almost contacts the surface of the substrate 5.
  • the shape of each mark may be any shape, such as a cross shape, as long as image recognition is easy.
  • the evaporation source 4 is heated to adhere the vapor deposition material to the surface of the substrate 5 according to the pattern of the mask 8, thereby forming a predetermined conductor pattern.
  • 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 6; and Align as described above! ⁇ Form a conductor pattern.
  • the position adjusting device 13 for the mask 8 is disposed outside the vacuum vessel 3, so that the configuration of the device itself is configured. It can be cheap.
  • the biasing device 15 that can oppose the pressing force due to the atmospheric pressure is provided under vacuum, it is possible to prevent an excessive external force from acting on the alignment device 1, and thus the device is distorted. Since it does not occur, alignment of the mask with respect to the substrate can be performed with high accuracy.
  • the in-plane moving device 21 that moves the mask 8 in the horizontal plane and the vertical moving device 22 that moves in the vertical direction are placed outside the vacuum vessel 3 (under atmospheric pressure), special machine elements for vacuum, 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 15 that can apply a biasing force that opposes the pressing force acting under vacuum, The forces acting on each moving device 21, 22 caused by the sky can be reduced, so Since a device having a small capacity can be used as a driving device such as a motor in the moving device, a more inexpensive configuration can be achieved.
  • each moving device 21, 22 is arranged outside the vacuum vessel 3 (under atmospheric pressure), and is provided with a biasing device 15 that can apply a biasing force that can oppose the pressing force acting under vacuum. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of distortion in the apparatus itself, and it is possible to prevent a visual field shift in the force mellar device 57 for aligning the mask 8, and thus perform highly accurate alignment.
  • the in-plane moving device 21 in the above embodiment is configured by the driving support mechanism 32 arranged at three places and the guide support mechanism 33 arranged at one place.
  • the support mechanism 32 may be configured.
  • the camera device 57 and the focus adjustment tool 58 are supported on the connection plate 12 side.
  • the camera device 57 and the focus adjustment tool are used.
  • 58 may be supported on the mounting plate la side via a support bracket 81.
  • the mask is aligned with the glass substrate in the vapor deposition chamber.
  • the alignment is not sufficient in the vacuum container for vapor deposition.
  • a vacuum vessel is separately provided and the mask is aligned with the glass substrate in the alignment chamber formed in the vacuum vessel.
  • the vacuum vapor deposition apparatus provided with the alignment apparatus according to the second embodiment includes a vacuum container for vapor deposition and a vacuum container for alignment.
  • the difference between the second embodiment and the first embodiment is that the masks are aligned with respect to the glass substrate and then can be transported together.
  • the explanation will focus on the glass substrate holding mechanism, and the alignment apparatus configuration is the same as in the first embodiment, and therefore, the same member numbers as those in the first embodiment are assigned and description thereof is omitted. To do.
  • a glass substrate (hereinafter referred to as a substrate) 5 has a holding plate body 91 that is slightly larger in shape than the base plate 5 with four holding claws 92 interposed therebetween.
  • a holding device 93 that is held and can hold and release the holding plate 91 is provided on the mounting plate la of the vacuum vessel 3.
  • This holding device 93 has a rotary drive body (also called an actuator) 95 supported on the upper surface of the mounting plate la via a cylindrical support member 94, and an upper end passed through the support member 94. And an engagement piece 96 a which is connected to the rotary drive body 95 and is held so as to be swingable around the vertical axis, and which can be engaged with and disengaged from an engagement recess 91 a formed on the outer periphery of the holding plate 91 at the lower end. And an oscillating shaft body 96 provided with. An O-ring 97 for vacuum interruption is disposed between the swing shaft 96 and the support member 94.
  • each of the swing shafts 96 is provided at a position where it does not interfere with the suspension member 11 of the alignment apparatus 1.
  • reference numeral 98 denotes an alignment hole formed in the holding plate 91.
  • the substrate 5 when positioning the mask 8 with respect to the substrate 5, the substrate 5 is held by the holding plate 91 via the holding claws 92 in the alignment chamber 99 under vacuum. The alignment of the mask 8 with respect to the substrate 5 is performed by the alignment device 1.
  • the mask holder 7 is raised by the position adjusting device 13 to place and hold the substrate 5 on the mask 8.
  • the holding claw 92 is positioned in the hole 8c on the mask 8 side.
  • the holding claw 92 is swung horizontally by 90 degrees to be detached from the engaging recess 91a of the holding plate 91.
  • the substrate 5 held by the holding plate 91 is supported on the mask holder 7 side.
  • the mask holder 7 is placed, for example, in an adjacent vacuum by the robot node.
  • the vapor deposition may be performed by moving the vapor deposition chamber of the container.
  • the alignment accuracy can be improved.
  • the mask 8 is aligned with the substrate in the deposition chamber where the temperature is high, the mask 8 is distorted due to the effect of heat, and the members such as the holding member 10 and the suspension member 11 are stretched. Therefore, the force that lowers the alignment accuracy can be prevented.
  • the holding plate 91 that holds the substrate 5 and the mask 8 are supported so as to be suspended from above, the influence of knocklash and elastic deformation at each drive portion is supported. Since the effect of stabilizing itself is obtained (having self-alignment like a pendulum), it is possible to meet the demand for higher-precision alignment. Further, since the holding plate 91 is placed on the substrate 5 after the alignment is completed, it is possible to prevent the holding plates 91 from being shifted from each other when they are transferred to the vapor deposition chamber.
  • the holding plate 91 that holds the substrate 5 and the support of the mask holder 7 and the Z or alignment mechanism are all installed on the mounting plate la, which is the upper wall of the vacuum vessel 3. Therefore, even when deformation due to the internal / external pressure difference generated in the vacuum vessel 3 occurs, it is not affected by this, so that high parallelism can be easily obtained.
  • the vacuum vessel is opened to the atmosphere for maintenance, etc.
  • the vacuum vessel is reduced to vacuum again, the vacuum container undergoes deformation due to changes in internal and external pressure, so if relative displacement occurs between the mechanisms and the adjusted parallelism before release to the atmosphere is reproduced. Is not limited. For this reason, it is necessary to confirm and adjust the parallelism again, which is not practical. Maintenance is performed about once a week, for example, and it takes about 1 to 2 days to adjust the parallelism. [0064] As described above, by depositing the aligned substrate and mask in separate vacuum chambers, the influence of thermal expansion can be avoided during alignment, and high accuracy (for example, about several microns). ) Alignment can be realized.
  • any vacuum deposition device can be used as long as it is a device for forming a conductor pattern on a substrate using a mask in a vacuum vessel. It can be applied.
  • the mask can be aligned with a glass substrate that is a member to be deposited disposed in a vacuum vessel with an inexpensive configuration, a display unit such as an organic EL display is formed. Ideal to do.

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Abstract

　真空容器(3)内に保持された基板(5)の下方に、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(11)を介して保持されたマスクホルダ(7)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(12)と、この連結用板を移動させて蒸着室(2)内のマスク(8)の基板(5)に対する位置を調整し得る位置調整装置(13)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(14)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(15)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、基板に対してマスク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 マスク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、マスク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 保持された基板に対する蒸着用マスク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基板の下方に、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マスクホルダと、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 移動させてマスクホルダに保持された真空容器内のマスクの基板に対する位置を調 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マスクホルダを介して保 持されたマスクが基板表面と平行に移動し得るように構成されており、さらに連結用 板を基板表面と直交する軸心方向で移動し得る機能も具備されている。
[0012] また、上記付勢装置の付勢力が調整可能に構成されている。
[0013] さらに、上記基板は保持板体により保持されるとともに、この保持板体を保持解放 自在な保持装置が具備されたものである。
発明の効果
[0014] 上述した構成によると、所定の真空下で基板に対するマスク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、したがって基板に対するマスク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断 面図である。
[図 2]図 1の A— A断面図である。
[図 3]同ァライメント装置の構成を示す断面図である。
[図 4]同ァライメント装置の要部を示す斜視図である。
[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]同真空蒸着装置における基板ホルダとマスクホルダとを示す斜視図である。
[図 7]同ァライメント装置によ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 8]同ァライメント装置における焦点調整具を示す要部断面図である。
[図 9]同ァライメント装置における焦点調整具の変形例を示す要部断面図である。
[図 10]本発明の実施の形態 2に係るァライメント装置が設けられた真空蒸着装置の断 面図である。
[図 11]同真空蒸着装置における基板の保持板体の平面図である。
[図 12]同保持板体の正面図である。
[図 13]同保持板体の側面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] [実施の形態 1]
本発明の実施の形態 1に係る真空蒸着用ァライメント装置を図面に基づき説明する
[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 (ァライメ ント）を行うためのものである。
[0019] 図 1および図 2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、ガラス基板 (以下、基板という） 5が基板ホルダ 6により 保持され、またこの基板 5の下方には、ァライメント装置 1およびマスクホルダ 7を介し て所定の導体パターンを形成するためのマスク 8が保持されて 、る。上記真空容器 3 の側壁 3bには、基板 5およびマスク 8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 8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。 なお、基板ホルダ 6については、それぞれ下端に爪 10aを有する 4本の保持部材 10 により構成されている。
[0021] 上記ァライメント装置 1には、図 1〜図 3に示すように、マスク 8を保持するマスクホル ダ 7の前後左右 4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 4本の棒状の吊持部材 1 1と、真空容器 3の外部に設けられて上記 4本の吊持部材 11の上端部に連結された 例えば平面視矩形状の連結用板 12と、上記取付用板 laの上面に配置されて連結 用板 12を移動させてマスクホルダ 7に保持された蒸着室 2内におけるマスク 8の基板 5に対する位置を調整し得る位置調整装置 13と、上記各吊持部材 11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 12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） 1 4と、この筒状遮断部材 14の内側が真空状態であることにより発生する連結用板 12 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 15とが具 備されている。
[0022] そして、上記筒状遮断部材 14と取付用板 la側および連結用板 12側とは、それぞ れ所定内径の下環状取付座 16および上環状取付座 17を介して連結されており、し たがって取付用板 la側に設けられる上環状取付座 17への筒状遮断部材 14におけ る取付部開口面積 (接触面積）には、真空による力（大気圧による押圧力）が作用す ることになる。 [0023] 上記位置調整装置 13は、図 3〜図 5に示すように、連結用板 12を、基板 5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、基板 5 (連結 用板の表面でもある）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。
[0024] 上記平面内移動装置 21は、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 12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。
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] 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の前後左右位置で連 結用板 12の各穴部 12aを挿通して立設された 4本のリニアガイド軸 42と、連結用板 1 2の各穴部 12a側に設けられてこれら各リニアガイド軸 42の側方に外嵌して上下方 向で移動自在に案内される 4個の移動部材 43とから構成されている。なお、図面上 では、手前 (前部）に配置された左右のガイド軸 42および移動部材 43だけを示して いる。
[0028] 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 12を介してマスクホル ダ 7が昇降されて、基板 5に対するマスク 8の間隔が調整される。
[0029] 上記付勢装置 15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。
[0030] すなわち、この付勢装置 15は、図 3に示すように、取付用板 la側に配置されて連 結用板 12を下方力も支持する複数 (例えば、左右 2箇所に配置される）の片ロッド式 の空気圧シリンダ 51と、これら各空気圧シリンダ 51におけるシリンダ室 52への空気 供給口 53に空気配管 54を介して接続された空気供給ポンプ 55と、上記空気配管 5 4の途中に配置された圧力調整器 56とから構成されている。なお、連結用板 12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 51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、下側力も連結用板 12を支持するようにされている。なお、 空気圧シリンダ 51の上下端部と取付用板 laおよび連結用板 12とをそれぞれ自在継 手を介して接続するようにしてもょ ヽ。
[0031] ここで、マスクホルダ 7について説明しておく。
[0032] このマスクホルダ 7は、図 6に示すように、マスク 8を両側から支持する一対の側部支 持板 61と、これら両側部支持板 61の端部同士を連結する一対の連結板 62とから構 成されている。これら支持板 61および連結板 62は、井桁状 (矩形状）に形成されて、 その中央部分は有機材料 (蒸着材料）が通過し得るように開口部にされている。
[0033] また、マスク 8については、図 3および図 6に示すように、マスク本体 8aと、このマスク 本体 8aの周縁を保持する保持枠 8bとから構成されるとともに、この保持枠 8bには、 基板ホルダ 6における各保持部材 10の爪 10aをそれぞれ案内し得る穴 8cが形成さ れている。
[0034] 図 3に示すように、上記吊持部材 11としては筒状のものが用いられるとともに、マス クホルダ 7の連結板 62には各吊持部材 11内の連通用穴 1 laに接続される通路（穴 部である） 62aが設けられて、吊持部材 11の上端開口力 水などの冷却流体を供給 することにより、マスク 8を冷却し得るようにされている。また、マスクホルダ 7側には、 温度センサ（図示しないが、例えば熱電対などが用いられる）が設けられており、この 温度センサへの配線が連通用穴 11aを介して行われる。
[0035] さら〖こ、図 1、図 3および図 7に示すように、基板ホルダ 6に保持された基板 5に対し てマスク 8の位置合わせを行うために、基板 5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、マスク 8側に設けられた点状の基板側マーク M2を案内する ための CCDカメラ装置 57が連結用板 12側に焦点調整具 58を介して設けられている 。勿論、取付用板 la側には、覼き窓 59が設けられている。
[0036] この焦点調整具 58は、図 8に示すように、連結用板 12の縁部に立設された取付板 71に取り付けられた支持板 72と、この支持板 72の上下に設けられた両フランジ 73, 73に鉛直方向で回転自在に支持されたねじ軸 74と、このねじ軸 74に螺嵌されるとと もに上記カメラ装置 57が固定されたナット部材 75と、上記上フランジ 73に支持され てねじ軸 74を回転させるモータ 76とから構成されて 、る。
[0037] すなわち、このモータ 76を回転させることにより、カメラ装置 57のピントを合わせるこ とができるので、基板 5とマスク 8との位置合わせを精度良く行うことができる。
[0038] 上記構成において、真空容器 3内にて基板 5に対するマスク 8の位置合わせ作業に ついて説明する。
[0039] 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 7により保持されたマスク 8の上方に挿入 するとともに、基板ホルダ 6にて基板 5を保持した後、ロボットハンドを真空容器 3から 出し、そして搬入出用開口 9を閉じる。
[0040] 次に、基板ホルダ 6により蒸着室 2内に保持された基板 5に対して、マスクホルダ 7 により保持されたマスク 8の位置合わせが行われる。 [0041] この基板 5に対するマスク 8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。
[0042] すなわち、図 7に示すように、マスク 8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 13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、基板 5の表面に、殆ど 接触するようにマスク 8が移動される。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。
[0043] 基板 5に対するマスク 8の位置合わせが完了すると、蒸発源 4の加熱により、蒸着材 料がマスク 8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。
[0044] 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 6に保持させ、 そして上述したように、位置合わせを行!ヽ導体パターンを形成すればょ ヽ。
[0045] このように、所定の真空下で、基板 5に対するマスク 8の位置合わせを行う際に、真 空容器 3の外部にマスク 8の位置調整装置 13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。
[0046] また、真空下で大気圧による押圧力に対向し得る付勢装置 15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 、ので、基板に対するマスクの位置合わせを高精度でもって 行うことができる。
[0047] 詳しく説明すると、下記のような効果が得られる。
1.マスク 8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 15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 15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、マスク 8の位置合わせ用の力 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.さらに、カメラ装置 57の焦点調整具 58を具備したので、基板 5に対するマスク 8の 位置合わせをマーク Ml, M2を介して行う際に、両マークの位置を正確に把握でき 、したがってより高精度な位置合わせを行うことができる。
[0048] ところで、上記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。
[0049] また、上記実施の形態にお!、ては、カメラ装置 57および焦点調整具 58を連結用板 12側に支持させたが、図 9に示すように、カメラ装置 57および焦点調整具 58を取付 用板 la側に支持用ブラケット 81を介して支持させるようにしてもよい。
[実施の形態 2]
以下、本発明の実施の形態 2に係る真空蒸着用ァライメント装置を、図 10〜図 13 に基づき説明する。
[0050] 上述した実施の形態 1においては、蒸着室にて、ガラス基板に対してマスクの位置 合わせを行うものとして説明したが、本実施の形態 2においては、蒸着用の真空容器 ではなぐァライメント用の真空容器を別途設けるとともに当該真空容器内に形成さ れたァライメント室にて、ガラス基板に対するマスクの位置合わせを行うようにしたもの である。
[0051] 言い換えれば、ァライメント室にて、ガラス基板に対するマスクの位置合わせをした 後、ガラス基板をマスク上に載置し、そして別の場所に設けられた真空容器の蒸着室 内に、例えばロボットハンドなどを用いて搬送し、そこで、蒸着を行うようにしたもので ある。 [0052] したがって、当該実施の形態 2に係るァライメント装置が設けられた真空蒸着装置 には、蒸着用の真空容器とァライメント用の真空容器とが具備されている。
[0053] そして、本実施の形態 2と実施の形態 1との異なる箇所は、ガラス基板に対してマス クの位置合わせを行った後、これらを一緒に搬送し得るようにしたことであり、このた め、ガラス基板の保持機構に着目して説明し、ァライメント装置の構成については、 実施の形態 1と同様であるため、実施の形態 1と同一の部材番号を付してその説明を 省略する。
[0054] すなわち、図 10〜図 13に示すように、ガラス基板 (以下、基板という） 5は、当該基 板 5より一回り大きい形状の保持板体 91に 4個の保持爪 92を介して保持され、またこ の保持板体 91を保持解放自在な保持装置 93が真空容器 3の取付用板 laに設けら れている。
[0055] この保持装置 93は、取付用板 laの上面に筒状の支持部材 94を介して支持された 回転駆動体 (ァクチユエータともいう） 95と、上端が上記支持部材 94内を揷通される とともに上記回転駆動体 95に連結されて鉛直軸心回りで揺動自在に保持され且つ 下端に上記保持板体 91の外周に形成された係合凹部 91aに係脱自在な係合片 96 aが設けられた揺動軸体 96とから構成されている。なお、この揺動軸体 96と支持部 材 94との間には、真空遮断用の O—リング 97が配置されている。
[0056] 勿論、上記各揺動軸体 96は、ァライメント装置 1の吊持部材 11と干渉しない位置で 設けられている。なお、図中、 98は保持板体 91に形成された位置合わせ用の覼き穴 である。
[0057] 上記構成において、基板 5に対してマスク 8の位置合わせを行う場合、真空下のァ ライメント室 99内で基板 5を保持爪 92を介して保持板体 91に保持させた状態で、ァ ライメント装置 1により、基板 5に対してマスク 8の位置合わせを行う。
[0058] 位置合わせが終了すると、位置調節装置 13によりマスクホルダ 7を上昇させて、マ スク 8上に基板 5を載置し保持する。勿論、このとき、保持爪 92はマスク 8側の穴 8cに 位置することになる。
[0059] そして、その後、図 11の矢印 aにて示すように、保持爪 92を 90度水平方向に揺動 させて、保持板体 91の係合凹部 91aから離脱させる。 [0060] この状態で、保持板体 91に保持された基板 5は、マスクホルダ 7側に支持されたこ とになり、この状態で、ロボットノヽンドにより、マスクホルダ 7を、例えば隣接された真空 容器の蒸着室内に移動させて、蒸着を行えばよい。
[0061] このように、蒸着室ではなぐ温度が低く安定したァライメント室 99で基板 5に対する マスク 8の位置合わせを行うことにより、その位置合わせ精度の向上を図ることができ る。言い換えれば、温度が高い蒸着室で基板に対するマスクの位置合わせを行うと、 熱の影響により、マスク 8に歪が発生したり、また保持部材 10、吊持部材 11などの部 材に伸縮が発生したりして位置合わせ精度が低下する力 これらを防止することがで きる。
[0062] 上記の構成によると、基板 5、当該基板 5を保持する保持板体 91およびマスク 8を 上方から吊り下げるように支持しているので、各駆動部分でのノ ックラッシュや弾性 変形の影響が少なくなるとともに、自ら安定するという効果が得られる (振り子のように 自動調心性を有する）ため、より高精度の位置合わせの要求に応じることができる。ま た、この保持板体 91は、位置合わせの終了後に、基板 5上に載置されるため、これら を蒸着室に搬送する際に、互いにずれるのを防止することができる。
[0063] さらに、基板 5とマスク 8との位置合わせ時および位置合わせ後の基板 5とマスク 8と の密着作業時において、互いのずれを発生させないためには、基板 5とマスク 8との 互 、の平行度が要求される力 基板 5を保持する保持板体 91およびマスクホルダ 7 の支持および Zまたは位置合わせ機構の全てが、真空容器 3の上壁部である取付 用板 la側に設置されており、したがって真空容器 3に生じる内外圧力差による変形 などが発生した場合でも、その影響を受けることがないので、容易に高い平行度を得 ることができる。例えば、位置合わせ機構の一部が、真空容器 3の他の壁面（下面や 側面)、または真空容器以外の支持機構力 支持されていると、メンテナンス等で真 空容器を大気開放させた後、再度、真空に減圧させたときに、真空容器は内外圧力 の変化を受けて変形を繰り返すため、機構間に相対的なずれが発生して大気開放 前の調整済みの平行度が再現されるとは限らない。このため、再度、平行度の確認と 調整とが必要となってしまい、実用的ではなくなつてしまう。なお、メンテナンスは、例 えば一週間に一度程度行われ、平行度の調整には、 1〜2日程度必要となる。 [0064] 上述したように、位置合わせを行った基板とマスクとを別の真空室で蒸着させること で、位置合わせ時に熱膨張の影響を避けることができ、高精度 (例えば、数ミクロン程 度)な位置合わせを実現することができる。
[0065] ところで、上記各実施の形態にお!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被蒸着部材であるガラス基板に対するマスク 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に対する蒸着用マスク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基板の下方に、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マスクホルダと、
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マスクホルダに保持された真空容器内のマスクの基板 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マスクホルダを介して保持されたマ スクが基板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、連結用板をマスク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。
[5] 基板を保持板体に保持させるとともに、この保持板体を保持解放自在な保持装置 が具備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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