特開 2024-138921 真空チャンバ、電子デバイスの製造装置及び電子デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024138921

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】真空チャンバ、電子デバイスの製造装置及び電子デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20241002BHJP

   C23C 14/56 20060101ALI20241002BHJP

   H10K 71/16 20230101ALI20241002BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 F

C23C14/56 G

H01L21/68 K

H10K71/16

H10K59/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049645

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】591065413

【氏名又は名称】キヤノントッキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】町田 和敏

【テーマコード（参考）】

3K107

4K029

5F131

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC45

3K107GG32

3K107GG41

3K107GG54

4K029AA24

4K029BD01

4K029CA01

4K029HA01

4K029KA01

5F131AA03

5F131AA33

5F131AA34

5F131CA18

5F131CA21

5F131DA09

5F131EA02

5F131EA13

5F131EA22

5F131EA23

5F131EA24

5F131EA27

5F131EB11

5F131EB31

5F131EB63

5F131FA10

5F131FA17

5F131FA23

5F131FA32

5F131FA33

5F131KA14

5F131KA47

5F131KA49

5F131KA72

5F131KB07

5F131KB12

5F131KB32

5F131KB54

5F131KB55

(57)【要約】

【課題】コストの低減を可能とする真空チャンバ、電子デバイスの製造装置及び電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】基板Ｓに形成された第１アライメントマークＳ１及び第２アライメントマークＳ２を撮影するカメラ３０１と、カメラ３０１により撮影された画像データに基づいて基板Ｓの位置を調整する調整機構と、第１アライメントマークＳ１からカメラ３０１に至る第１光路ＯＰ１と、第２アライメントマークＳ２からカメラ３０１に至る第２光路ＯＰ２とを形成し、かつ、第１光路ＯＰ１のうちカメラ３０１に至る光路の少なくとも一部と、第２光路ＯＰ２のうちカメラ３０１に至る光路の少なくとも一部とが重なるように、第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２を形成する複数の光学部品と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に形成された第１アライメントマーク及び第２アライメントマークを撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された画像データに基づいて前記基板の位置を調整する調整機構と、
前記第１アライメントマークから前記カメラに至る第１光路と、前記第２アライメントマークから前記カメラに至る第２光路とを形成し、かつ、前記第１光路のうち前記カメラに至る部分を含む光路の少なくとも一部と、前記第２光路のうち前記カメラに至る部分を含む光路の少なくとも一部とが重なるように、前記第１光路と前記第２光路を形成する複数の光学部品と、
を備えることを特徴とする真空チャンバ。

【請求項2】

前記第１光路上かつ前記第２光路上に設けられ、光の一部を透過しつつ光の一部を反射する第１光学部品と、
前記第２光路上に設けられ、前記第２アライメントマークから前記第１光学部品に至る光路を形成するための第２光学部品と、
を備え、
前記第１光学部品から前記カメラに至る領域において、前記第１光路の少なくとも一部と前記第２光路の少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１に記載の真空チャンバ。

【請求項3】

前記第１光学部品と前記第２光学部品との間には焦点を調整するために移動可能に構成される第３光学部品が設けられると共に、
前記第１光学部品と前記第２光学部品と前記第３光学部品は、室内に配されることを特徴とする請求項２に記載の真空チャンバ。

【請求項4】

前記第１光学部品と前記第２光学部品との間には焦点を調整するために移動可能に構成される第３光学部品が設けられると共に、
前記第１光学部品と前記第２光学部品と前記第３光学部品は、室外に配されることを特徴とする請求項２に記載の真空チャンバ。

【請求項5】

前記基板は透光性を有し、かつ、前記第２光路上に前記基板が配されると共に、
前記基板から前記カメラに至る領域において、前記第１光路の少なくとも一部と前記第２光路の少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１に記載の真空チャンバ。

【請求項6】

前記第２アライメントマークから前記第１光路の少なくとも一部と重なる位置に至るように前記第２光路を形成するための複数の前記光学部品は室内に配されることを特徴とする請求項５に記載の真空チャンバ。

【請求項7】

前記第２アライメントマークから前記第１光路の少なくとも一部と重なる位置に至るように前記第２光路を形成するための複数の前記光学部品は室外に配されることを特徴とする請求項５に記載の真空チャンバ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一つに記載の真空チャンバ内で位置が調整された基板を成膜室内に搬送する搬送機構と、
前記搬送機構により搬送された前記基板に対して薄膜を形成する成膜源と、
を備えることを特徴とする電子デバイスの製造装置。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか一つに記載の真空チャンバ内で前記調整機構により基板の位置
を調整する調整工程と、
前記調整工程により位置が調整された前記基板を成膜室内に搬送する搬送工程と、
前記搬送工程により搬送された前記基板に対して成膜源を用いて薄膜を形成する成膜工程と、
を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空チャンバ、電子デバイスの製造装置及び電子デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスを製造する製造装置においては、基板上に精度よく薄膜を形成するために、基板とマスクとの位置決めが重要である。そこで、真空チャンバ内で基板の配置位置を調整する技術が知られている。このような技術においては、基板に複数のアライメントマークを設け、かつ、それぞれのアライメントマークを各々撮影するカメラを設けることで、それぞれ撮影された画像データに基づいて基板の位置調整が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１９２８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の通り、従来技術においては、基板に設けられたアライメントマークの数分だけカメラを必要としていたため、コストが増加する要因となっていた。

【0005】

本発明の目的は、コストの低減を可能とする真空チャンバ、電子デバイスの製造装置及び電子デバイスの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

【0007】

すなわち、本発明の真空チャンバは、
基板に形成された第１アライメントマーク及び第２アライメントマークを撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された画像データに基づいて前記基板の位置を調整する調整機構と、
前記第１アライメントマークから前記カメラに至る第１光路と、前記第２アライメントマークから前記カメラに至る第２光路とを形成し、かつ、前記第１光路のうち前記カメラに至る部分を含む光路の少なくとも一部と、前記第２光路のうち前記カメラに至る部分を含む光路の少なくとも一部とが重なるように、前記第１光路と前記第２光路を形成する複数の光学部品と、
を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

以上説明したように、本発明によれば、コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は電子デバイスの製造装置の構成の一例を示す模式図である。

【図2】図２は電子デバイスの製造装置の構成の他の一例を示す模式図である。

【図3】図３は基板の向きを変える動作を説明するための図である。

【図4】図４は成膜室に設置される成膜装置の構成を示す模式図である。

【図5】図５（ａ）及び５（ｂ）はそれぞれラフアライメント工程及びファインアライメント工程を説明するための図面である。

【図6】図６はアライメント室内のアライメント機構を概略的に示す模式図である。

【図7】図７は実施例１に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。

【図8】図８はカメラにより撮影される画像の一例を示す図である。

【図9】図９は実施例２に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。

【図10】図１０は実施例３に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。

【図11】図１１は実施例４に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。

【図12】図１２は有機ＥＬ表示装置の全体図及び有機ＥＬ表示装置の素子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0011】

本実施形態は、真空チャンバ、電子デバイスの製造装置及び電子デバイスの製造方法に関する。本実施形態によれば、特に、中継装置で予めアライメントを行うことで、アライメントの工程時間を短縮することができる。

【0012】

本実施形態は、平行平板の基板の表面に真空蒸着により所望のパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に好ましく適用できる。基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属などの任意の材料を選択でき、また、蒸着材料としても、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物など）などの任意の材料を選択できる。本実施形態の技術は、具体的には、有機電子デバイス（例えば、有機ＥＬ表示装置、薄膜太陽電池）、光学部材などの製造装置に適用可能である。特に、有機ＥＬ表示装置の製造装置は、基板の大型化あるいは表示パネルの高精細化により基板とマスクのアライメント精度及び速度のさらなる向上が要求されているため、本実施形態の好ましい適用例の一つである。

【0013】

＜電子デバイスの製造装置＞
図１乃至図３は、電子デバイスの製造装置の一例を示す模式図である。図１乃至図３の電子デバイスの製造装置は、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば、約１８００ｍｍ×約１５００ｍｍのサイズの基板に有機ＥＬの成膜を行った後に、成膜後の基板を切り出して複数の小サイズのパネルが作製される。

【0014】

電子デバイスの製造装置は、一般的に、図１に示したように、複数のクラスタ装置を備える。図１においては、複数のクラスタ装置のうち、２つのクラスタ装置１０１，１０２が示されている。それぞれのクラスタ装置１０１，１０２は、搬送室１と、搬送室１の周りに配置される複数の成膜室２と、使用前後のマスクが収納されるマスク積載室３とを備える。搬送室１内には、基板Ｓを保持して搬送する搬送ロボットＲが設置される。搬送ロボットＲは、例えば、多関節アームに、基板Ｓを保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットであり、成膜室２やマスク積載室３に対して基板Ｓ及びマスクの搬入及び搬出を行う役割を担っている。

【0015】

各々の成膜室２には、それぞれ成膜装置が設置される。搬送ロボットＲとの基板Ｓの受け渡し、基板Ｓとマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板Ｓの固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動的に行われる。

【0016】

隣り合うクラスタ装置の間には、基板Ｓの搬送方向（図中、矢印Ｘ参照）上流側のクラスタ装置１０１から基板Ｓを受け取って、下流側のクラスタ装置１０２に搬入する前に一時的に複数の基板Ｓを収納するバッファ室４と、バッファ室４から基板Ｓを受け取って、下流側のクラスタ装置１０２に基板Ｓを搬入する前にアライメントを実行するアライメント室６が設置される。

【0017】

本実施形態の電子デバイスの製造装置の一例によれば、図１及び図３（ａ）に示すように、アライメント室６では、後述するアライメント以外に、バッファ室４から基板Ｓを受け取って基板Ｓの向きを１８０度回転させる動作が行われる。この動作を行うために、アライメント室６には、基板Ｓを水平回転させるための回転機構（不図示）が設置される。このような構成によって、下流側のクラスタ装置１０２でも基板Ｓが上流側のクラスタ装置１０１と同じ向きとなり、電子デバイスの製造装置全体において基板Ｓの処理が統一化される。

【0018】

また、図２及び図３（ｂ）に示したように、電子デバイスの製造装置の他の例によれば、バッファ室４とアライメント室６のとの間に旋回室５が設置される。旋回室５には、搬送ロボットＲ１が設置される。搬送ロボットＲ１は、上流側のバッファ室４から基板Ｓを受け取って、この基板Ｓを旋回させてアライメント室６に搬送する。このような構成によって、アライメント室６の構造をより簡単にしつつ、基板Ｓの向きを上下流のクラスタ装置１０１，１０２で同じようにすることができる。以下、上流側のクラスタ装置１０１と下流側のクラスタ装置１０２との間に設置された、バッファ室４、旋回室５、及びアライメント室６を合わせて、「中継装置」と称する。

【0019】

以上のような構成によれば、各クラスタ装置において、マスクについても同じ向きに設置できるので、マスクの管理が簡易化される。例えば、電子デバイスの製造装置に障害が発生し、人為的にマスクを設置する際、上下流のクラスタ装置１０１，１０２でマスクを同じ向きに設置すればよいので、マスクの設置ミスを抑制することができる。

【0020】

また、電子デバイスの製造装置の組み立ての際にアライメントの精度を機構的に調整する場合、基板Ｓの一領域を基準として調整が行われるが、基板とマスクの向きをそれぞれのクラスタ装置で同じようにすることで、各クラスタ装置での調整を同一基準で行うことができる。これにより、組み立て速度が向上し、かつ、調整ミスを低減することができる。

【0021】

本実施形態に係るアライメント室６は、基板Ｓが搬送室１内の搬送ロボットＲによってクラスタ装置に搬入される前に、位置ずれが発生した基板Ｓの位置を大まかに調整するラフアライメント機構を備えている。このように、中継装置にラフアライメント機構を設けることによって、基板Ｓの搬送精度を向上することができる。また、従来においては、成膜室２ごとに行われたラフアライメントを成膜室２では行わなくてもよくなる。すなわち、上流側に配された基板Ｓが、ロボットハンド等により下流側に搬送されると、下流側に配置される基板Ｓの位置は、上流側での基板Ｓの位置に応じて規定される。従って、中継装置において、基板Ｓの配置位置を調整しておくことで、成膜室２に搬入された基板Ｓの位置をある程度調整することができる。これにより、成膜室２において、ラフアライメントを省略することが可能となる。なお、中継装置を構成するバッファ室４、旋回室５、及びアライメント室６は、いずれも真空チャンバを備えている。本実施形態においては、アライメント室６においてラフアライメントを行う場合を説明するが、ラフアライメントは、他の室内で行うこともできる。このラフアライメントを行うための機構が調整機構に相当し、ラフアライメントを行う工程が調整工程に相当する。そして、ラフアライメントを行う真空チャンバ内で位置が調整された基板を成膜室２に搬送する手段を搬送機構ということができる。例えば、搬送ロボットＲが搬送機構に相当する。また、ラフアライメント
を行う真空チャンバ内で位置が調整された基板を成膜室２に搬送する工程が搬送工程に相当し、成膜室２内において、成膜源を用いて基板Ｓに薄膜を形成する工程が成膜工程に相当する。

【0022】

＜成膜装置＞
図４は、成膜室２に設置される成膜装置２０の構成を示す模式図である。以下の説明においては、鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を用いる。成膜時に基板Ｓが水平面（ＸＹ平面）と平行となるよう固定された場合において、基板Ｓの短手方向（短辺に平行な方向）をＸ方向、長手方向（長辺に平行な方向）をＹ方向とする。また、Ｚ軸まわりの回転角をθとする。

【0023】

成膜装置２０の真空チャンバ２００は、真空雰囲気又は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される。真空チャンバ２００の内部には、基板保持ユニット２１０と、マスクＭと、マスク台２２１と、冷却板２３０と、成膜源（例えば蒸発源）２４０が設けられる。

【0024】

基板保持ユニット２１０は、搬送ロボットＲから受け取った基板Ｓを保持する手段であり、基板ホルダとも呼ばれる。マスクＭは、基板Ｓ上に形成する薄膜パターンに対応する開口パターンを持つメタルマスクであり、枠状のマスク台２２１の上に固定される。

【0025】

成膜時には、マスクＭの上に基板Ｓが載置される。冷却板２３０は、成膜時に、基板ＳにおけるマスクＭとは反対側の面に密着して、成膜時の基板Ｓの温度上昇を抑えることで有機材料の変質や劣化を抑制する役割を担っている。冷却板２３０は、マグネット板としての機能を兼備させることもできる。マグネット板は、磁力によってマスクＭを引き付けることで、成膜時の基板ＳとマスクＭの密着性を高める部材である。成膜源２４０は、蒸着材料を収納する坩堝、ヒータ、シャッタ、駆動機構、蒸発レートモニタなどから構成される（いずれも不図示）。

【0026】

真空チャンバ２００の上部外側（大気側）には、基板Ｚアクチュエータ２５０、クランプＺアクチュエータ２５１、冷却板Ｚアクチュエータ２５２、ＸＹθアクチュエータ（不図示）などが設けられる。これらのアクチュエータは、例えば、モータとボールねじ、或いはモータとリニアガイドなどで構成される。基板Ｚアクチュエータ２５０は、基板保持ユニット２１０を昇降（Ｚ方向移動）させるための駆動手段である。クランプＺアクチュエータ２５１は、基板保持ユニット２１０の挟持機構を動作させるための駆動手段である。冷却板Ｚアクチュエータ２５２は、冷却板２３０を昇降させるための駆動手段である。

【0027】

ＸＹθアクチュエータは、基板Ｓのアライメントを行うための駆動手段である。ＸＹθアクチュエータは、基板保持ユニット２１０及び冷却板２３０の全体を、Ｘ方向移動、Ｙ方向移動、θ方向に回転させる機能を備えている。なお、本実施形態では、マスクＭを固定した状態で基板ＳのＸ、Ｙ、θ方向の位置を調整する構成を採用している。しかしながら、マスクＭの位置を調整する構成、又は、基板ＳとマスクＭの両者の位置を調整する構成を採用することで、基板ＳとマスクＭのアライメントを行うこともできる。

【0028】

本実施形態に係る成膜室２のＸＹθアクチュエータは、ファインアライメントを行うためのアライメント機構であり、後述するアライメント室６のＸＹθアクチュエータよりも高精度の駆動機構により構成される。例えば、成膜室のＸＹθアクチュエータはＸ方向への２個のモータ及びＹ方向への２個のモータなど計４個のモータを有する。これによって、成膜室２で行われるファインアライメントにおける基板ＳのマスクＭに対する相対的な位置調整を、より精細に制御することができる。

【0029】

真空チャンバ２００の外側上面には、上述した駆動機構の他に、真空チャンバ２００の
上面に設けられた透明窓を介して、基板Ｓ及びマスクＭに形成されたアライメントマークを撮影するためのアライメント用カメラ２６１が設置される。本実施形態においては、アライメント用カメラ２６１は、矩形の基板Ｓ及びマスクＭの４コーナーに対応する位置にそれぞれ設置される。すなわち、合計４台のアライメント用カメラ２６１が設置される。

【0030】

本実施形態に係る成膜装置２０に設置されるアライメント用カメラ２６１は、基板ＳとマスクＭとの相対的な位置を高精度で調整するのに使われるファインアライメント用カメラであり、視野角は狭いが高解像度を持つカメラである。一般的な成膜装置においては、ファインアライメント用カメラ２６１以外に相対的に視野角が広くて低解像度であるラフアライメント用カメラ２６０も設置されている。しかしながら、本実施形態においては、ラフアライメントを成膜室２では行わず、アライメント室６で行う構成を採用しているため、成膜室２にはラフアライメント用カメラ２６０は設置されない。

【0031】

したがって、図４と図５（ａ）に点線で示したラフアライメント用カメラ２６０は、本実施形態では必要ない。また、図５（ａ）は、一般的な成膜装置において行われるラフアライメント工程の様子を示したものであるが、本実施形態では、成膜装置においては、ラフアライメントは行う必要がない。

【0032】

次に、本実施形態に係る成膜装置２０のアライメント機構によって実行されるアライメント工程を説明する。

【0033】

図５（ｂ）に示したように、本実施形態に係る成膜装置２０のアライメント機構によって行われるファインアライメントは、基板ＳとマスクＭが一部接触された状態で行われる。

【0034】

この状態で、ファインアライメント用カメラ２６１によって撮影された基板Ｓ及びマスクＭのアライメントマーク画像から、基板Ｓ及びマスクＭのＸＹ面内での相対的位置ずれが計測される。基板ＳとマスクＭとの間の相対的な位置ずれが所定の閾値を超える場合、成膜装置２０のＸＹθアクチュエータによってアライメントステージが駆動され、アライメントステージに繋がっている基板保持ユニット２１０上の基板ＳのＸＹ面内での位置が相対的に調整される。

【0035】

このようなアライメント工程を基板ＳとマスクＭとの間の相対的な位置ずれが所定の閾値内に入るまで繰り返される。基板ＳとマスクＭとの間の相対的な位置ずれが所定の閾値内に収まれば、基板ＳをマスクＭ上に固定して成膜工程がなされる。

【0036】

このように、本実施形態に係る成膜装置２０においては、アライメント工程をラフアライメントとファインアライメントとの２段階の工程で行うのではなく、ファインアライメントのみ行われる。このように、中継装置においてラフアライメントを行うことで、複数備えられる成膜装置２０において、従来それぞれ行われていたラフアライメントを省略できるため、装置全体でのアライメント工程に必要な時間を大幅に短縮することができる。

【0037】

また、成膜室２は、制御部２７０を具備する。制御部２７０は、基板Ｚアクチュエータ２５０、クランプＺアクチュエータ２５１、冷却板Ｚアクチュエータ２５２、ＸＹθアクチュエータ及びカメラ２６１の制御以外にも、成膜源の制御、成膜の制御を行う機能を有する。制御部２７０は、例えば、プロセッサ、メモリー、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを有するコンピューターにより構成可能である。この場合、制御部２７０の機能は、メモリー又はストレージに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。コンピューターとしては、汎用のパーソナルコンピューターを用いてもよいし、組込型のコンピューター又はＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ
ｒ）を用いてもよい。あるいは、制御部２７０の機能の一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。なお、成膜装置２０ごとに制御部２７０が設けられてもよく、１つの制御部２７０が複数の成膜装置２０を制御してもよい。

【0038】

＜中継装置内でのアライメント＞
上述したように、従来、一つのクラスタ装置で複数の成膜室２ごとに大まかな位置調整のためのラフアライメント工程を行っていたので、アライメント工程全体に必要な時間が長くなっていた。また、基板ＳとマスクＭとの相対的な位置ずれは、クラスタ装置内の搬送ロボットＲによる各成膜室２への基板Ｓの搬入及び搬出の過程でも発生するが、基板Ｓがクラスタ装置に搬入される前の中継装置内において基板Ｓが搬送される過程でも発生する。

【0039】

そこで、上記の通り、本実施形態では、クラスタ装置内に基板Ｓが搬入される前に、アライメント室６内でラフアライメント工程を実施して基板Ｓの位置を前もって調整することで、成膜室２内ではラフアライメント工程を省略する構成が採用されている。なお、本実施形態では、アライメント室６でラフアライメントを行う構成を説明するが、ラフアライメントを中継装置の他の装置、例えば、バッファ室４または旋回室５の真空チャンバ内でも行うことができる。

【0040】

図６は、アライメント室６の構造を概略的に示す模式図である。図６においては、真空チャンバ６１に備えられる各種光学部品を省略している。アライメント室６は、内部が真空状態に維持される真空チャンバ６１と、真空チャンバ６１内において基板Ｓが載置される基板ステージ３０２と、基板Ｓのアライメントを行うための各種部材と、これらの動作を制御する制御手段３０３とを備えている。

【0041】

アライメント室６は、基板ステージ３０２に置かれた基板Ｓの位置情報（真空チャンバ６１に対する基板Ｓの位置を示す情報）を取得するためのカメラ３０１と、基板ステージ３０２をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθ方向に駆動するための基板ステージ駆動機構（ＸＹθアクチュエータ）３０７とを備える。この基板ステージ駆動機構３０７は、基板Ｓの位置を調整する調整機構に相当する。基板ステージ３０２は基板ステージ駆動機構３０７に対してシャフト３１０によって繋がるように構成されている。

【0042】

また、カメラ３０１は真空チャンバ６１に対して固定されており、カメラ３０１により撮影された画像データに基づいて、真空チャンバ６１に対する基板Ｓの位置情報を取得することができる。そして、その位置情報に基づいて、制御手段３０３は、基板ステージ３０２を駆動する基板ステージ駆動機構３０７の動作を制御する。

【0043】

アライメント用のカメラ３０１は、基板Ｓの大まかな位置調整を行うための位置情報取得手段であり、成膜装置２０で使われるファインアライメント用カメラ２６１に比べて低解像度であるが、広視野角を持つカメラである。このカメラ３０１は、図６（ａ）に示したように、真空チャンバ６１の底面３０６に設けられた窓（不図示）を介して、基板Ｓの特定の部分を撮影できるように設置される。

【0044】

基板ステージ駆動機構３０７は、真空チャンバ６１の底面３０６を介して、基板ステージ３０２に繋がるように、真空チャンバ６１の底面３０６側の外部に設置される。基板ステージ駆動機構３０７は、サーボモータと、サーボモータからの回転駆動力を直線駆動力に転換するための動力転換機構（例えば、リニアガイド）を通じて、ＸＹθ方向への駆動力を基板ステージ３０２に伝達する。ここでは、鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系が用いられる。基板Ｓが基板ステージ３０２上に水平に置かれる時、基板Ｓの短手方向（短辺に平行な方向）をＸ方向、長手方向（長辺に平行な方向）をＹ方向、Ｚ軸周りの方
向の回転角をθとする。

【0045】

この基板ステージ駆動機構３０７は、成膜室２で基板ＳとマスクＭの間の精細な位置調整に用いられるファインアライメント用ＸＹθアクチュエータに比べて、位置調整の精度は低いが、移動範囲が広く、調整可能な位置ずれの範囲も広い。本実施形態に係る基板ステージ駆動機構３０７に使われるＸ方向サーボモータの個数は２個であり、Ｙ方向サーボモータは１つであるが、このような個数は例示であり、本実施形態はこのような具体的な個数に限定されない。

【0046】

制御手段３０３は、基板ステージ３０２上の基板Ｓの位置情報に基づいて、基板ステージ駆動機構３０７の動作を制御する。この制御手段３０３は、カメラ３０１によって撮影された基板Ｓのアライメントマークの画像データから基板Ｓの位置情報を算出する画像処理部３０４と、基板Ｓの基準位置情報を記憶するメモリー部３０５とを備える。そして、この制御手段３０３は、メモリー部３０５に予め記憶された基板Ｓの基準位置情報と、画像処理部３０４によって算出された基板Ｓの位置情報とに基づいて、基板Ｓの位置ずれ量を算出する。なお、本実施形態においては、基板Ｓに２つのアライメントマーク（以下、「第１アライメントマークＳ１」「第２アライメントマークＳ２」と称する）が形成されている。

【0047】

次に、制御手段３０３によって制御されるアライメント動作について説明する。本実施形態においては、基板Ｓが基準位置に正確に配置された場合の第１アライメントマークＳ１及び第２アライメントマークＳ２の位置がメモリー部３０５に記憶されている。以下、これらの位置を、便宜上、それぞれ、第１基準位置、第２基準位置と称する。そして、実際にカメラ３０１により撮影された画像データから算出される第１アライメントマークＳ１の位置と第１基準位置とのＸＹθ方向の位置ずれ量と、第２アライメントマークＳ２の位置と第２基準位置とのＸＹθ方向の位置ずれ量が画像処理部３０４により算出される。

【0048】

制御手段３０３は、算出された位置ずれ量が所定の閾値を超える場合には、算出された位置ずれ量に基づいて、基板ステージ駆動機構３０７の動作を制御して、基板ステージ３０２をＸＹθ方向に移動させることにより、基板Ｓの位置を調整する。このようなアライメント動作は、基板Ｓの位置ずれ量が予め定めた閾値（許容値）内に収まるまで、繰り返される。

【0049】

基板Ｓの位置ずれ量が閾値内に収まってアライメント工程が完了すると、位置が調整された基板Ｓは、アライメント室６から搬出され、クラスタ装置の搬送室１内に搬入される。基板Ｓが搬出されたら、基板ステージ３０２は、元の位置に復帰する。

【0050】

一般的には、上記の通り、基板に形成された複数のアライメントマークの位置情報を正確に得るために、各アライメントマークに対応して各々カメラが設けられる。これに対して、本実施形態においては、一つのカメラで複数のアライメントマークの位置情報を正確に得る構成が採用されている。以下、この点について、具体的な実施例１～４に基づいて説明する。

【0051】

（実施例１）
図７は本発明の実施例１に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。なお、図７においては、説明の便宜上、アライメント室６において、光学部品以外の基板ステージ３０２や基板ステージ駆動機構３０７に関する構成は省略して示している。

【0052】

本実施例においては、真空チャンバ６１の底面に配される窓が固定レンズｌｅにより構成されており、この固定レンズｌｅを通して、カメラ３０１によって真空チャンバ６１の
内部が撮影されるように構成されている。

【0053】

真空チャンバ６１内において、基板ステージ３０２（図７では不図示）に載置される基板Ｓは、基板Ｓに形成された第１アライメントマークＳ１がカメラ３０１のレンズの光軸上におおよそ配置される。この光軸上に、２つの固定レンズｌｅ（そのうちの一つは、上記の窓に相当する）と、これら２つの固定レンズｌｅの間に配される第１光学部品３２０が配される。第１光学部品３２０は、光の一部を透過しつつ光の一部を反射する機能を有しており、具体的には、ハーフミラーやビームスプリッタを適用し得る。また、真空チャンバ６１内には、第２光学部品としての反射ミラーｍｒと、基板Ｓに形成された第２アライメントマークＳ２と反射ミラーｍｒとの間に配される固定レンズｌｅと、反射ミラーｍｒと第１光学部品３２０との間に配される第３光学部品としてのフォーカスレンズＦｌｅも備えられている。フォーカスレンズＦｌｅは、焦点を調整するために、不図示の駆動機構によって、図中矢印方向に移動可能に構成されている。

【0054】

以上のように、複数の光学部品が設けられることによって、第１アライメントマークＳ１からカメラ３０１に至る第１光路ＯＰ１と、第２アライメントマークＳ２からカメラ３０１に至る第２光路ＯＰ２とが形成される。そして、本実施例によれば、第１光路ＯＰ１のうちカメラ３０１に至る部分を含む光路の少なくとも一部と、第２光路ＯＰ２のうちカメラ３０１に至る部分を含む光路の少なくとも一部とが重なるように、第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２が形成される。

【0055】

第１光学部品３２０は、第１光路ＯＰ１上かつ第２光路ＯＰ２上に設けられるということができる。また、第２光路ＯＰ２上には、第２アライメントマークＳ２から第１光学部品３２０に至る光路を形成するための第２光学部品としての反射ミラーｍｒが備えられている。そして、本実施例では、第１光学部品３２０からカメラ３０１に至る領域において、第１光路ＯＰ１の一部と第２光路ＯＰ２の一部が重なる構成が採用されている。

【0056】

また、本実施例においては、第１光学部品３２０と、第２光学部品としての反射ミラーｍｒと、第３光学部品としてのフォーカスレンズＦｌｅは、室内（真空チャンバ６１内）に配されている。なお、その他の光学部品である２つの固定レンズｌｅも室内に配されている。

【0057】

図８はカメラにより撮影される画像の一例を示す図である。図中、第１の十字マークＳ１０は第１アライメントマークＳ１の画像に相当し、第２の十字マークＳ２０は第２アライメントマークＳ２の画像に相当する。上記の通り、制御手段３０３においては、この画像データに基づいて、第１アライメントマークＳ１の位置と第１基準位置との位置ずれ量が所定の閾値内となり、第２アライメントマークＳ２の位置と第２基準位置との位置ずれ量が所定の閾値内となるように、基板ステージ駆動機構３０７の動作を制御する。

【0058】

このように、本実施例によれば、一つのカメラ３０１によって、２つのアライメントマーク（第１アライメントマークＳ１及び第２アライメントマークＳ２）を撮影し、これらの位置情報を得ることができる。

【0059】

（実施例２）
図９は本発明の実施例２に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。なお、図９においては、説明の便宜上、アライメント室６において、光学部品以外の基板ステージ３０２や基板ステージ駆動機構３０７に関する構成は省略して示している。

【0060】

本実施例においては、複数の光学部品の配置構成が実施例１と異なっている。具体的には、実施例１では室内に配されている２つの固定レンズｌｅが真空チャンバ６１の底面に
配されており、窓としての機能も担っている。また、実施例１ではいずれも室内に配されている第１光学部品３２０、第２光学部品としての反射ミラーｍｒ、第３光学部品としてのフォーカスレンズＦｌｅ、及び窓としても機能する固定レンズｌｅが、室外（真空チャンバ６１の外部）に配されている。

【0061】

第１光路ＯＰ１と、第２光路ＯＰ２と、これらの光路に配される各種光学部品の配置構成については、実施例１と同様である。

【0062】

以上のような構成を採用することで、本実施例においても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、移動可能に構成されるフォーカスレンズＦｌｅ、及び、これを駆動するための駆動機構（不図示）が室外に配されるため、摩耗粉や潤滑剤などが真空チャンバ６１内に飛散してしまうことを抑制できる利点もある。

【0063】

（実施例３）
図１０は本発明の実施例３に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。なお、図１０においては、説明の便宜上、アライメント室６において、光学部品以外の基板ステージ３０２や基板ステージ駆動機構３０７に関する構成は省略して示している。本実施例においては、基板Ｓが透光性を有する場合に適用可能である。

【0064】

本実施例においては、真空チャンバ６１の底面に配される窓が固定レンズｌｅにより構成されており、この固定レンズｌｅを通して、カメラ３０１によって真空チャンバ６１の内部が撮影されるように構成されている。

【0065】

真空チャンバ６１内において、基板ステージ３０２（図７では不図示）に載置される基板Ｓは、基板Ｓに形成された第１アライメントマークＳ１がカメラ３０１のレンズの光軸上におおよそ配置される。この光軸上に、３つの固定レンズｌｅ（そのうちの一つは、上記の窓に相当する）が配される。そして、室内に配された２つの固定レンズｌｅの間に、基板Ｓが配される。また、真空チャンバ６１内には、２つの反射ミラーｍｒと、これら２つの反射ミラーｍｒの間に配されるフォーカスレンズＦｌｅと、反射ミラーｍｒと第２アライメントマークＳ２との間に配される固定レンズｌｅも備えられている。フォーカスレンズＦｌｅは、焦点を調整するために、不図示の駆動機構によって、図中矢印方向に移動可能に構成されている。

【0066】

以上のように、複数の光学部品が設けられることによって、第１アライメントマークＳ１からカメラ３０１に至る第１光路ＯＰ１と、第２アライメントマークＳ２からカメラ３０１に至る第２光路ＯＰ２とが形成される。そして、本実施例によれば、第１光路ＯＰ１のうちカメラ３０１に至る部分を含む光路の少なくとも一部と、第２光路ＯＰ２のうちカメラ３０１に至る部分を含む光路の少なくとも一部とが重なるように、第１光路ＯＰ１と第２光路ＯＰ２が形成される。

【0067】

そして、本実施例においては、第２光路ＯＰ２上に基板Ｓが配される。また、基板Ｓからカメラ３０１に至る領域において、第１光路ＯＰ１の全部と第２光路ＯＰ２の一部が重なるように構成される。また、本実施例においては、第２アライメントマークＳ２から第１光路ＯＰ１と重なる位置に至るように第２光路ＯＰ２を形成するための複数の光学部品を含む複数の光学部品（窓となる固定レンズｌｅを除く全ての光学部品）は室内に配される。

【0068】

以上のような構成を採用することで、本実施例においても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、光の一部を透過しつつ光の一部を反射する機能を有する光学部品（ハーフミラーやビームスプリッタ）が不要である。

【0069】

（実施例４）
図１１は本発明の実施例４に係る真空チャンバにおける光学系の説明図である。なお、図１１においては、説明の便宜上、アライメント室６において、光学部品以外の基板ステージ３０２や基板ステージ駆動機構３０７に関する構成は省略して示している。

【0070】

本実施例においては、複数の光学部品の配置構成が実施例３と異なっている。具体的には、実施例３では室内に配されている２つの固定レンズｌｅが真空チャンバ６１の天面に配されており、窓としての機能も担っている。また、実施例１では室内に配されている２つの反射ミラーｍｒ及びフォーカスレンズＦｌｅが、室外（真空チャンバ６１の外部）に配されている。つまり、第２アライメントマークＳ２から第１光路ＯＰ１の少なくとも一部と重なる位置に至るように第２光路ＯＰ２を形成するための複数の光学部品は室外に配されている。

【0071】

第１光路ＯＰ１と、第２光路ＯＰ２と、これらの光路に配される各種光学部品の配置構成については、実施例３と同様である。

【0072】

以上のような構成を採用することで、本実施例においても、上記実施例３と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、移動可能に構成されるフォーカスレンズＦｌｅ、及び、これを駆動するための駆動機構（不図示）が室外に配されるため、摩耗粉や潤滑剤などが真空チャンバ６１内に飛散してしまうことを抑制できる利点もある。

【0073】

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施形態に係る成膜装置を用いた電子デバイスの製造装置及び方法の一例を説明する。以下、電子デバイスの例として有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法を例示する。

【0074】

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図１２（ａ）は有機ＥＬ表示装置５０の全体図、図１２（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

【0075】

図１２（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置５０の表示領域５１には、発光素子を複数備える画素５２がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域５１において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子５２Ｒ、第２発光素子５２Ｇ、第３発光素子５２Ｂの組合せにより画素５２が構成されている。画素５２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。

【0076】

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素５２は、基板５３上に、第１電極（陽極）５４と、正孔輸送層５５と、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂと、電子輸送層５７と、第２電極（陰極）５８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層５５、発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂ、電子輸送層５７が有機層に当たる。また、本実施形態では、発光層５６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層５６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層５６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極５４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層５５と電子輸送層５７と第２電極５８は、複数の発光素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂと共通で形成されていてもよいし、
発光素子毎に形成されていてもよい。なお、第１電極５４と第２電極５８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極５４間に絶縁層５９が設けられている。さらに、有機ＥＬ層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護するための保護層６０が設けられている。

【0077】

図１２（ｂ）では正孔輸送層５５や電子輸送層５７が一つの層で示されているが、有機ＥＬ表示素子の構造によって、正孔ブロック層や電子ブロック層を含む複数の層で形成されてもよい。また、第１電極５４と正孔輸送層５５との間には第１電極５４から正孔輸送層５５への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第２電極５８と電子輸送層５７の間にも電子注入層が形成されことができる。

【0078】

次に、有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。

【0079】

まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）および第１電極５４が形成された基板５３を準備する。

【0080】

第１電極５４が形成された基板５３の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第１電極５４が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層５９を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。

【0081】

絶縁層５９がパターニングされた基板５３を第１の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて基板を保持し、正孔輸送層５５を、表示領域の第１電極５４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層５５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層５５は表示領域５１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。

【0082】

次に、正孔輸送層５５までが形成された基板５３を第２の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて保持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板５３の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層５６Ｒを成膜する。本実施形態によれば、基板が搬送室１内の搬送ロボット（Ｒ）によって成膜クラスタに搬入される前に、アライメント室６で基板位置を大まかに調整するラフアライメントを行い、成膜装置２０ではラフアライメントは行わず、ファインアライメントのみを行う。これによって、アライメント工程にかかる全体的な時間を大幅に短縮することができる。

【0083】

発光層５６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜装置により緑色を発する発光層５６Ｇを成膜し、さらに第４の成膜装置により青色を発する発光層５６Ｂを成膜する。発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域５１の全体に電子輸送層５７を成膜する。電子輸送層５７は、３色の発光層５６Ｒ、５６Ｇ、５６Ｂに共通の層として形成される。

【0084】

電子輸送層５７までが形成された基板をスパッタリング装置に移動し、第２電極５８を成膜し、その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層６０を成膜して、有機ＥＬ表示装置５０が完成する。

【0085】

絶縁層５９がパターニングされた基板５３を成膜装置に搬入してから保護層６０の成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

【0086】

（その他）
上記実施例１～４においては、一つのカメラ３０１によって、基板Ｓに形成された２つのアライメントマークを撮影することで、これらの位置情報を得る構成を示した。しかしながら、本発明においては、一つのカメラによって、基板Ｓに形成された３つ以上のアライメントマークを撮影することで、これらの位置情報を得る構成も含まれる。なお、一つのカメラにより３つ以上のアライメントマークを撮影するためには、適宜、光学部品を配置することで、複数の光路を形成させればよい。また、本発明においては、基板Ｓに形成された複数のアライメントマークを撮影するために、２つ以上のカメラを設ける構成も採用し得る。例えば、４つのアライメントマークのうちの２つを一つのカメラで撮影し、残りの２つを別のカメラで撮影する構成も本発明に含まれる。

【0087】

また、上記実施形態においては、中継装置においてラフアライメントを行うための構成に対して本発明を適用する場合の例を説明した。しかしながら、本発明においては、真空チャンバ内において、基板の位置調整を行うことが必要な各種構成に対して適用し得る。例えば、本発明は、基板とマスクとのアライメントにも適用し得る。すなわち、真空チャンバ内において、マスクが予め定められた位置に正確に配置される場合には、マスクに対して基板を位置決めする際に、本発明を適用し得る。

【0088】

更に、上記実施形態においては、撮影されたアライメントマークの位置ずれ量を算出するための基準となる基準位置が、予め制御手段３０３のメモリー部３０５に記憶される場合の構成を示した。しかしながら、例えば、真空チャンバ内の所定の位置に基準位置となるマークを設けておき、アライメントの度に、カメラにより基準位置となるマークを撮影することで、基準位置とアライメントマークとの位置ずれ量を算出する構成も採用し得る。なお、コスト削減のため、基準位置となるマークの撮影も、アライメントマークを撮影するためのカメラを用いるのが望ましい。この場合、複数の基準となるマークの撮影もアライメントマークの撮影と同様の構成を採用することで、一つのカメラにより行うことが可能である。

【符号の説明】

【0089】

１：搬送室 ２：成膜室 ３：マスク積載室 ４：バッファ室 ５：旋回室 ６：アライメント室 ２０：成膜装置 １０１：クラスタ装置 １０２：クラスタ装置 ２００：真空チャンバ ２１０：基板保持ユニット ２２１：マスク台 ２３０：冷却板 ２４０：成膜源 ２５０：基板Ｚアクチュエータ ２５１：クランプＺアクチュエータ ２５２：冷却板Ｚアクチュエータ ２６１：（ファインアライメント用）カメラ ２７０：制御部 ３０１：カメラ ３０２：基板ステージ ３０３：制御手段 ３０４：画像処理部 ３０５：メモリー部 ３０６：底面 ３０７：基板ステージ駆動機構 ３１０：シャフト
３２０：第１光学部品 Ｆｌｅ：フォーカスレンズ Ｍ：マスク ＯＰ１：第１光路 ＯＰ２：第２光路 Ｒ：搬送ロボット Ｒ１：搬送ロボット Ｓ：基板 Ｓ１：第１アライメントマーク Ｓ２：第２アライメントマーク ｌｅ：固定レンズ ｍｒ：反射ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】