特開 2025-18768 成膜装置

(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】P2025018768

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/24 20060101AFI20250130BHJP

   C23C 14/04 20060101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

C23C14/24 G

C23C14/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023122761

(22)【出願日】2023-07-27

(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】小林 康信

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029CA01

4K029DA03

4K029HA01

4K029HA04

(57)【要約】

【課題】基板とマスクをアライメントして成膜を行う成膜装置において、基板に当接する部材と、基板との位置関係を好適に制御する。
【解決手段】基板への成膜が行われるチャンバと、チャンバ内に配置され、基板の外縁を支持する基板支持部と、チャンバ内に配置され、基板と平行になるようにマスクを支持するマスク支持部と、チャンバ内に、基板を介してマスクとは反対側に配置される第１の部材であって、基板に当接可能な第１の部材と、基板と、マスクと、の面内での相対位置を調整するとともに、基板と、マスクと、の距離を調整する、第１のアライメント手段と、第１の部材と、基板およびマスクの少なくとも一方と、の面内での相対位置を調整するとともに、第１の部材と、基板およびマスクの少なくとも一方と、の距離を調整する、第２のアライメント手段を備える成膜装置を用いる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板への成膜が行われるチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記基板の外縁を支持する基板支持部と、
前記チャンバ内に配置され、前記基板と平行になるようにマスクを支持するマスク支持部と、
前記チャンバ内に、前記基板を介して前記マスクとは反対側に配置される第１の部材であって、前記基板に当接可能な第１の部材と、
前記基板と、前記マスクと、の面内での相対位置を調整するとともに、前記基板と、前記マスクと、の距離を調整する、第１のアライメント手段と、
前記第１の部材と、前記基板および前記マスクの少なくとも一方と、の面内での相対位置を調整するとともに、前記第１の部材と、前記基板および前記マスクの少なくとも一方と、の距離を調整する、第２のアライメント手段と、
を備えることを特徴とする成膜装置。

【請求項2】

前記第１の部材は、前記基板に当接して前記基板の熱上昇を抑制する冷却板である
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記第１の部材は、前記基板を介して前記マスクを引き寄せるマグネットである
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記第１の部材は、前記基板を前記マスクの方向に押し付ける押圧部材である
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記第２のアライメント手段は、前記チャンバに前記基板が搬入される前に、前記第１の部材と、前記マスクと、の面内での相対位置および距離を調整する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。

【請求項6】

前記第２のアライメント手段は、前記チャンバに前記基板が搬入された後に、前記第１の部材と、前記基板と、の面内での相対位置および距離を調整する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。

【請求項7】

前記第２のアライメント手段は、前記第１のアライメント手段により前記基板と前記マスクの面内での相対位置および距離が調整された後に、前記第１の部材と、前記基板と、の面内での相対位置および距離を調整する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。

【請求項8】

前記第１のアライメント手段は、前記基板と前記マスクの面内での相対位置および距離を大まかに調整するラフアライメントと、前記基板と前記マスクの面内での相対位置および距離を高精度に調整するファインアライメントと、の二段階アライメントを行う
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。

【請求項9】

前記第２のアライメント手段は、前記ラフアライメントの後、かつ、前記ファインアライメントの前に、前記第１の部材と、前記基板と、の面内での相対位置および距離を調整する
ことを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。

【請求項10】

前記第２のアライメント手段は、前記ラフアライメントおよび前記ファインアライメントの後に、前記第１の部材と、前記基板と、の面内での相対位置および距離を調整する
ことを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、有機ＥＬ表示装置等に用いるパネルの大型化が進んでおり、パネル製造に用いる基板も大型化している。そのため、成膜チャンバ内で基板に蒸発材料を付着させてパネルを製造する際に、基板中央部の自重による撓みが大きくなっている。

【0003】

そこで特許文献１では、基板の自重による撓みを低減させるために、基板とマスクを位置合わせした後に、基板の被成膜面は反対側の面から、冷却板を基板に押し当てるように当接させている。これにより、基板をマスクに密着させつつ、成膜時の基板の温度上昇を抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３５１９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら特許文献１の方法においては、基板と冷却板の位置関係の調整は行われない。ここで、成膜チャンバ内に基板を搬入する際の搬送精度には限界があるため、基板とマスクの位置合わせが良好に行われた場合であっても、基板と冷却板との位置関係が良好であることまでは保証されない。仮に、基板ごとの冷却板との間の位置関係のばらつきが大きくなると、基板に冷却板を押し当てる際の当接位置がばらつき、基板とマスクの位置関係に影響を及ぼすおそれがある。

【0006】

また、マスクが金属材料を含む場合、マスクと接する面とは反対側の面からマグネットを基板に当接させることにより、マスクを基板の側に引き寄せて、基板とマスクの密着性を高める場合がある。しかし、基板ごとにマグネットとの間の位置関係のばらつきが大きくなると、冷却板の場合と同様に、基板とマスクの位置関係に影響を及ぼすおそれがある。

【0007】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板とマスクをアライメントして成膜を行う成膜装置において、基板に当接する部材と、基板との位置関係を好適に制御することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
基板への成膜が行われるチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記基板の外縁を支持する基板支持部と、
前記チャンバ内に配置され、前記基板と平行になるようにマスクを支持するマスク支持部と、
前記チャンバ内に、前記基板を介して前記マスクとは反対側に配置される第１の部材であって、前記基板に当接可能な第１の部材と、
前記基板と、前記マスクと、の面内での相対位置を調整するとともに、前記基板と、前記マスクと、の距離を調整する、第１のアライメント手段と、
前記第１の部材と、前記基板および前記マスクの少なくとも一方と、の面内での相対位
置を調整するとともに、前記第１の部材と、前記基板および前記マスクの少なくとも一方と、の距離を調整する、第２のアライメント手段と、
を備えることを特徴とする成膜装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、基板とマスクをアライメントして成膜を行う成膜装置において、基板に当接する部材と、基板との位置関係を好適に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】電子デバイスの製造ラインの一部の模式図

【図2】実施形態に係る成膜装置の概略図

【図3】アライメントに関わる構成を示す斜視図

【図4】アライメントと成膜に関するフローチャート

【図5】実施形態１におけるアライメントの様子を示す要部の断面図

【図6】実施形態１におけるアライメントの様子を示す要部の断面図の続き

【図7】実施形態１における成膜の様子を示す要部の断面図

【図8】実施形態２におけるアライメントの様子を示す要部の断面図

【図9】実施形態３におけるアライメントの様子を示す要部の断面図

【図10】有機ＥＬ表示装置の製造に関する説明図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。実施形態には複数の特徴が記載されているが 、これらの複数
の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に 組み合わせら
れてもよい。

【0012】

本発明は、マスクとアライメントされた基板等の成膜対象物の表面に、蒸着等により成膜材料の薄膜を形成する成膜装置に好適である。本発明は、アライメント装置、成膜装置、アライメント方法、成膜方法として捉えられる。本発明はまた、電子デバイスの製造装置やその制御方法、電子デバイスの製造方法としても捉えられる。本発明はまた、制御方法や製造方法をコンピュータに実行させるプログラムや、当該プログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体であってもよい。

【0013】

本発明における基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど任意のものを利用できる。成膜材料としては、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物）など任意のものを利用できる。以下の説明における「基板」とは、基板材料の表面に既に１つ以上の成膜が行われたものを含む。本発明の技術は、典型的には、電子デバイスや光学部材の製造装置に適用される。特に、有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬディスプレイ、それを用いた有機ＥＬ表示装置などの有機電子デバイスに好適である。本発明はまた、薄膜太陽電池、有機ＣＭＯＳイメージセンサにも利用できる。

【0014】

［実施形態１］
本発明の第１の実施形態における装置の構成および処理の流れについて説明する。

【0015】

＜電子デバイスの製造ライン＞
図１は、本発明の成膜装置が適用可能な電子デバイスの製造ラインの構成の一部を示す模式図である。図１の製造ラインは例えば、有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用い
られるもので、基板１００が成膜ユニット３０１に順次搬送され、成膜される。

【0016】

成膜ユニット３０１には、搬送室３０２の周囲に、基板１００に対する成膜処理が行われる複数の成膜室３０３ａ～３０３ｄと、使用前後のマスクが収納されるマスク格納室３０５とが配置されている。搬送室３０２には、基板１００を搬送する搬送ロボット３０２ａが配置されている。搬送ロボット３０２ａは、基板１００を保持するハンドと、ハンドを水平方向に移動する多関節アームとを含む。成膜ユニット３０１は、搬送ロボット３０２ａの周囲を取り囲むように複数の成膜室３０３ａ～３０３ｄが配置されたクラスタ型の構成である。なお、成膜室３０３ａ～３０３ｄを総称する場合、或いは、区別しない場合は成膜室３０３と表記する。

【0017】

基板１００の搬送方向（矢印方向）で、成膜ユニット３０１の上流側、下流側には、それぞれ、バッファ室３０６、旋回室３０７、受渡室３０８が配置されている。製造過程において、各室は真空状態に維持される。なお、図１においては成膜ユニット３０１を１つしか図示していないが、本実施形態に係る製造ラインは複数の成膜ユニット３０１を有しており、複数の成膜ユニット３０１が、バッファ室３０６、旋回室３０７、受渡室３０８で構成される連結装置で連結された構成を有する。なお、連結装置の構成はこれには限定されず、例えばバッファ室３０６又は受渡室３０８のみで構成されていてもよい。

【0018】

搬送ロボット３０２ａは、上流側の受渡室３０８から搬送室３０２への基板１００の搬入、成膜室３０３間での基板１００の搬送、マスク格納室３０５と成膜室３０３との間でのマスクの搬送、及び、搬送室３０２から下流側のバッファ室３０６への基板１００の搬出、を行う。

【0019】

バッファ室３０６は、製造ラインの稼働状況に応じて基板１００を一時的に格納するための室である。バッファ室３０６には、カセットとも呼ばれる基板収納棚と、昇降機構とが設けられる。基板収納棚は、複数枚の基板１００を基板１００の被処理面（被成膜面）が重力方向下方を向く水平状態を保ったまま収納可能な多段構造を有する。昇降機構は、基板１００が搬入又は搬出される段を搬送位置に合わせるために、基板収納棚を昇降させる。これにより、バッファ室３０６には複数の基板１００を一時的に収容し、滞留させることができる。

【0020】

旋回室３０７は基板１００の向きを変更する装置を備えている。本実施形態では、旋回室３０７は、旋回室３０７に設けられた搬送ロボットによって基板１００の向きを１８０度回転させる。旋回室３０７に設けられた搬送ロボットが、バッファ室３０６で受け取った基板１００を支持した状態で１８０度旋回し受渡室３０８に引き渡すことで、バッファ室３０６内と受渡室３０８とで基板の前端と後端が入れ替わる。これにより、成膜室３０３に基板１００を搬入する際の向きが、各成膜ユニット３０１で同じ向きになるため、基板Ｓに対する成膜のスキャン方向やマスクの向きを各成膜ユニット３０１において一致させることができる。このような構成とすることで、各成膜ユニット３０１においてマスク格納室３０５にマスクを設置する向きを揃えることができ、マスクの管理が簡易化されユーザビリティを高めることができる。

【0021】

製造ラインの制御系は、ホストコンピュータとしてライン全体を制御する上位装置３００と、各構成を制御する制御装置１４ａ～１４ｄ、３０９、３１０とを含み、これらは有線又は無線の通信回線３００ａを介して通信可能である。制御装置１４ａ～１４ｄは、成膜室３０３ａ～３０３ｄに対応して設けられ、後述する成膜装置１を制御する。なお、制御装置１４ａ～１４ｄを総称する場合、或いは、区別しない場合は制御装置１４と表記する。

【0022】

制御装置３０９は搬送ロボット３０２ａを制御する。制御装置３１０は旋回室３０７の装置を制御する。上位装置３００は、基板１００に関する情報や搬送タイミング等の指示を各制御装置１４、３０９、３１０に送信し、各制御装置１４、３０９、３１０は受信した指示に基づき各構成を制御する。

【0023】

＜成膜装置の概要＞
図２は成膜装置１の概略図である。成膜室３０３に設けられる成膜装置１は、基板１００に蒸着物質を成膜する装置であり、マスク１０１を用いて所定のパターンの蒸着物質の薄膜を形成する。なお、成膜方法は蒸着には限定されず、スパッタ等の各種成膜方法を適用可能である。図において矢印Ｚは上下方向（重力方向）を示し、矢印Ｘ及び矢印Ｙは互いに直交する水平方向を示す。また、左右対称に現れる部材については、一方の符号を省略する場合がある。

【0024】

成膜装置１は、内部を真空に保持可能な箱型の真空チャンバ３（単にチャンバとも呼ぶ）を有する。真空チャンバ３の内部空間３ａは、真空雰囲気か、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されている。本実施形態では、真空チャンバ３は不図示の真空ポンプに接続されている。なお、本明細書において「真空」とは、大気圧より低い圧力の気体で満たされた状態、換言すれば減圧状態をいう。真空チャンバ３の内部空間３ａには、基板１００を水平姿勢で支持する基板支持ユニット６、マスク１０１を基板１００と平行になるように支持するマスク台５、成膜源（蒸着源）としての成膜ユニット４、プレートユニット９が配置される。

【0025】

マスク１０１（マスク支持部）は、基板１００上に形成する薄膜パターンに対応する開口パターンをもつメタルマスクであり、マスク台５の上に載置されている。なお、マスク台５は、マスク１０１を所定の位置に固定する他の形態の手段に置換可能である。例えば、マスク１０１をクランプ保持する機構や、マスク１０１を吸着保持する機構でもよい。マスク１０１としては、枠状のマスクフレームに数μｍ～数十μｍ程度の厚さのマスク箔が溶接固定された構造を有するマスクを用いることができる。基板１００とマスク１０１とが平行な状態になった後、両者の面内位置が相対的に調整される。その後、基板１００とマスク１０１が重ね合わされた状態で、成膜処理が行われる。

【0026】

プレートユニット９（第１の部材））は、冷却プレート１０（冷却板）と、マグネットを含む磁石プレート１１を備える。磁石プレート１１は冷却プレート１０の上方に、冷却プレート１０に対してＺ方向に変位可能に設けられている。プレートユニット９は、基板１００を介してマスク１０１とは反対側に配置される。すなわちプレートユニット９は、基板１００の被成膜面とは反対側の面に配置される。プレートユニット９がＺ方向に変位することにより、冷却プレート１０は基板１００に当接可能である。

【0027】

冷却プレート１０は、成膜時に基板１００と当接して熱上昇を抑制する機能を有する。冷却プレート１０としては、水冷機構等を備えて積極的に基板１００を冷却する部材や、熱伝導により基板１００の熱を奪う板状部材を利用できる。磁石プレート１１は、磁力によってマスク１０１を引き寄せるマスク支持手段として機能する板状部材である。磁石プレート１１のマグネットが、基板１００の上面から冷却プレート１０および基板１００を介してマスク１０１に磁力を及ぼすことで、基板１００とマスク１０１の密着性が向上し、パターンに応じた成膜の精度が向上する。

【0028】

なお、冷却プレート１０と磁石プレート１１のいずれか一方のみが配置され、他方が省略されてもよい。その場合、配置された一方の部材が、第１の部材である。例えば、基板１００の熱上昇が限定的な場合は冷却プレート１０を設けなくてもよい。また、物理的保持機構や静電チャック等によりマスク１０１を力で保持できる場合は磁石プレート１１を
設けなくてもよい。また、冷却プレート１０と磁石プレート１１は、一体として移動しなくてもよい。

【0029】

さらにプレートユニット９は、マスク１０１とのアライメントが行われた後に基板１００を下方に押さえ付けて、基板１００とマスク１０１の密着度を高める押圧部材としての機能を有する。すなわち、押圧部材が第１の部材だと考えることもできる。なお、プレートユニット９が冷却プレート１０のみを有する場合、冷却プレート１０が押圧部材として機能する。またプレートユニット９が磁石プレート１１のみを有する場合、磁石プレート１１が押圧部材として機能する。また、プレートユニット９が、冷却プレート１０と磁石プレート１１のいずれも有さず、押圧部材としてのみ機能する構成を取ることもできる。

【0030】

成膜ユニット４は、材料を収容する容器、容器を加熱するヒータ、シャッタ、蒸発源の駆動機構、蒸発レートモニタなどから構成され、蒸着物質を基板１００に蒸着する蒸発源である。成膜ユニット４は、鉛直方向においてマスク台５の下に配置される。成膜ユニット４は、基板１００から見て、マスク１０１と同じ側に配置される。成膜ユニット４は、マスク１０１を介して基板１００に成膜を行う。

【0031】

＜アライメント装置＞
成膜装置１は、基板１００とマスク１０１とのアライメントを行うアライメント装置２を備える。アライメント装置２は、基板支持ユニット６、基板位置調整ユニット２０、基板距離調整ユニット２２、プレート位置調整ユニット１３、プレート距離調整ユニット１９、第１計測ユニット７、第２計測ユニット８を備える。以下、アライメント装置の各構成について説明する。

【0032】

（基板支持ユニット）
アライメント装置２は、基板１００の外縁を支持する基板支持ユニット６（基板支持部）を備える。基板支持ユニット６は、支持軸Ｒ１に支えられた枠状の基板支持ベース６１を備え、基板支持ベース６１からは、基板内側へ向かうように複数の載置部６２が突出している。載置部６２は「受け爪」とも呼ばれる。搬送ロボット３０２ａにより真空チャンバ３に基板１００が搬入されてくると、複数の載置部６２が基板１００の周縁部の辺を受けて支持する。載置部６２は、例えばフィンガ状の板状部材で構成することができる。載置部６２として板バネを用いた場合、板バネの弾性力により基板１００をプレートユニット９に対して押し付けることができる。

【0033】

基板支持ユニット６には、複数の載置部６２に対応する複数のクランプ部６３が設けられる。クランプアクチュエータがクランプ部６３を載置部６２に向けてＺ方向に上下させることで、基板１００をクランプ状態と開放状態の間で切り替えることができる。クランプ状態においては、載置部６２とクランプ部６３が基板１００を挟持することで、基板１００が固定される。

【0034】

（基板位置調整ユニット・基板距離調整ユニット）
アライメント装置２は、基板支持ユニット６により周縁部が支持された基板１００と、マスク１０１と、の相対位置を調整する基板位置調整ユニット２０を備える。基板位置調整ユニット２０は、基板支持ユニット６をＸ－Ｙ平面上で変位することにより、マスク１０１に対する基板１００の面内での相対位置を調整する。基板位置調整ユニット２０は、基板支持ユニット６を、Ｘ方向およびＹ方向に移動させるとともに、Ｚ方向の軸周りに回転させる。本実施形態のアライメントでは、マスク１０１の位置を固定して基板１００を変位するが、マスク１０１を変位させてもよいし、基板１００とマスク１０１の両方を変位させてもよい。

【0035】

一例として、基板位置調整ユニット２０は、真空チャンバ３の上壁部３０上に固定された固定プレートと、固定プレート上に配置されたＸＹ移動およびθ回転を行うアクチュエータと、アクチュエータの動きに応じて変位する可動プレートを有する構成でもよい。本実施形態では、基板位置調整ユニット２０の可動プレートには第１昇降プレート２２０が接続され、第１昇降プレート２２０により基板距離調整ユニット２２が支持されている。

【0036】

基板距離調整ユニット２２は、例えばアクチュエータとボールねじを備えたロッド状の直動機構であり、第１昇降プレート２２０をＺ方向に上昇および下降させることが可能である。すなわち、基板距離調整ユニット２２によるＺ方向の駆動力が、第１昇降プレート２２０を介して基板支持ユニット６に伝達されることで、基板１００が上昇および下降する。その結果、基板１００とマスク１０１が接近または離間する。また、基板位置調整ユニット２０によるＸＹ移動およびθ回転が、第１昇降プレート２２０を介して基板支持ユニット６に伝達されることで、基板１００が面内位置調整される。なお、本実施形態では、マスク台５の位置を固定し、基板支持ユニット６のＺ方向の距離を調整するが、これには限定されない。マスク台５の側を移動させて調整してもよいし、基板支持ユニット６とマスク台５の両方を移動させてもよい。

【0037】

なお、位置調整および距離調整が可能であれば、基板位置調整ユニット２０および基板距離調整ユニット２２としてどのような構成を採用してもよい。例えば磁力により基板を浮上させる基板キャリアを設けてもよい。基板位置調整ユニット２０と基板距離調整ユニット２２を合わせて、基板１００とマスク１０１の面内の相対位置の調整と、面の法線方向における距離の調整と、を行う第１のアライメント手段と総称することができる。

【0038】

（プレート位置調整ユニット・プレート距離調整ユニット）
プレート位置調整ユニット１３は、プレートユニット９をＸＹ面内で位置調整することにより、プレートユニット９と、基板１００（またはマスク１０１）との面内の位置関係を調整する機構である。プレート位置調整ユニット１３として例えば、基板位置調整ユニット２０と同様に、ＸＹ移動およびθ回転を行うアクチュエータを備える駆動機構を用いることができる。プレート位置調整ユニット１３によるＸＹ移動およびθ回転が、支持軸Ｒ２を介してプレートユニット９に伝達されることで、プレートユニット９の面内位置が変位する。その結果、冷却プレート１０および磁石プレート１１と、基板１００（またはマスク１０１）のアライメントが実施される。

【0039】

プレート距離調整ユニット１９は、例えばアクチュエータとボールねじを備えたロッド状の直動機構であり、第２昇降プレート２３０をＺ方向に上昇および下降させることが可能である。すなわち、プレート距離調整ユニット１９によるＺ方向の駆動力が、第２昇降プレート２３０を介してプレートユニット９に伝達されることで、プレートユニット９が上昇および下降する。その結果、冷却プレート１０および磁石プレート１１と、基板１００が接近または離間する。例えば、成膜の前に基板１００に冷却プレート１０を押し当てるときは、プレート位置調整ユニット１３により基板１００と冷却プレート１０のアライメントを行った後、プレート距離調整ユニット１９により基板１００と冷却プレート１０を接近させる。なお、本実施形態はプレートユニット９を上下動させる構成には限定されず、基板支持ユニット６を上下動させる構成でもよいし、プレートユニット９と基板支持ユニット６の両方を上下動させてもよい。プレート位置調整ユニット１３とプレート距離調整ユニット１９を合わせて、基板１００及び／又はマスク１０１と、冷却プレート１０及び／又は磁石プレート１１と、の面内の相対位置の調整と、面の法線方向における距離の調整と、を行う第２のアライメント手段と総称することができる。

【0040】

（計測ユニット）
アライメント装置２は、基板支持ユニット６により周縁部が支持された基板１００とマ
スク１０１の位置ずれを計測する計測ユニット（第１計測ユニット７及び第２計測ユニット８）を備える。図２に加えて図５を参照して説明する。図５は第１計測ユニット７及び第２計測ユニット８の説明図であり、基板１００とマスク１０１の位置ずれの計測態様を示している。本実施形態の第１計測ユニット７及び第２計測ユニット８はいずれも画像を撮像する撮像装置（カメラ）である。第１計測ユニット７及び第２計測ユニット８は、上壁部３０の上方に配置され、上壁部３０に形成された窓部を介して真空チャンバ３内の画像を撮像可能である。

【0041】

図３に示すように、基板１００には基板ラフアライメントマーク１００ａ及び基板ファインアライメントマーク１００ｂが形成されており、マスク１０１にはマスクラフアライメントマーク１０１ａ及びマスクファインマーク１０１ｂが形成されている。以下、基板ラフアライメントマーク１００ａを基板ラフマーク１００ａと呼び、基板ファインアライメントマーク１００ｂを基板ファインマーク１００ｂと呼び、両者をまとめて基板マークと呼ぶことがある。また、マスクラフアライメントマーク１０１ａをマスクラフマーク１０１ａと呼び、マスクファインアライメントマーク１０１ｂをマスクファインマーク１０１ｂと呼び、両者をまとめてマスクマークと呼ぶことがある。

【0042】

基板ラフマーク１００ａは、基板１００の短辺中央部に形成されている。基板ファインマーク１００ｂは、基板１００の四隅に形成されている。マスクラフマーク１０１ａは、基板ラフマーク１００ａに対応してマスク１０１の短辺中央部に形成されている。また、マスクファインマーク１０１ｂは基板ファインマーク１００ｂに対応してマスク１０１の四隅に形成されている。

【0043】

第１計測ユニット７は、相対的に視野が広いが低い解像度を有する低倍率ＣＣＤカメラであり、基板１００とマスク１０１との大まかな位置ずれを計測する。図３では、基板１００の全体を１つの第１計測ユニット７でまとめて撮像する構成を示したが、これに限定はされず、各短辺に１つずつ、合計２つの第１計測ユニット７を設けてもよい。

【0044】

第２計測ユニット８は、対応する基板ファインマーク１００ｂとマスクファインマーク１０１ｂの各組（ここでは４組）を撮像するように、４つ設けられている（第２計測ユニット８ａ～８ｄ）。第２計測ユニット８は、相対的に視野が狭いが高い解像度を有する高倍率ＣＣＤカメラである。なお、第１計測ユニットおよび第２計測ユニット８の構成はこれに限定されない。例えば、ラフアライメントとファインアライメントそれぞれに用いるカメラの数や位置は、基板のサイズや求めるアライメント精度に応じて適宜決定できる。カメラの種類についても、ＣＣＤカメラに限らず、ＣＭＯＳカメラやその他の撮像手段を使用してよい。

【0045】

本実施形態では、第１計測ユニット７の計測結果に基づいて基板１００とマスク１０１との大まかな位置調整を行った後、第２計測ユニット８の計測結果に基づいて基板１００とマスク１０１との精密な位置調整を行う。

【0046】

＜制御装置＞
制御装置１４は、処理部１４１、記憶部１４２、入出力インタフェースとしてのＩ／Ｏ１４３、通信部１４４、表示部１４５及び入力部１４６を備える。処理部１４１は、ＣＰＵ等のプロセッサであり、記憶部１４２に記憶されたプログラムを実行して成膜装置１を制御する。記憶部１４２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶デバイスであり、処理部１４１が実行するプログラムの他、各種の制御情報を記憶する。Ｉ／Ｏ１４３は、処理部１４１と外部デバイスとの間の信号を送受信する。

【0047】

通信部１４４は通信回線３００ａを介して上位装置３００又は他の制御装置１４、３０
９、３１０等と通信を行う通信デバイスであり、処理部１４１は通信部１４４を介して上位装置３００から情報を受信し、或いは、上位装置３００へ情報を送信する。表示部１４５は、例えば液晶ディスプレイであり、各種情報を表示する。入力部１４６は、例えばキーボードやポインティングデバイスであり、ユーザからの各種入力を受け付ける。なお、制御装置１４、３０９、３１０や上位装置３００の全部又は一部がＰＬＣやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡで構成されてもよい。

【0048】

＜処理フロー＞
実施形態１の処理フローについて説明する。本実施形態では、プレートユニット９と基板１００の間でアライメントが行われ、アライメントのタイミングはラフアライメントの実施後である。

【0049】

図４のフローチャートは、真空チャンバ３への基板１００の搬入が開始された時点で開始される。ステップＳ１０１において、フィンガに基板１００を載置した搬送ロボット３０２ａが真空チャンバ３に進入し、基板支持ユニット６の載置部６２に基板１００を載置する。図５（ａ）は、Ｓ１０１の時点の真空チャンバ３の断面図であり、説明に必要な構成部材のみ示している。

【0050】

ステップＳ１０２において、図５（ｂ）に示すように、基板１００とマスク１０１のラフアライメントが行われる。このとき、搬送ロボット３０２ａが真空チャンバ３から退避した後、基板支持ユニット６のクランプ部６３が下降し、載置部６２との間で基板１００を挟持する。そして、基板距離調整ユニット２２が基板支持ユニット６を下降させて、基板１００とマスク１０１の距離をラフアライメント距離Ｓ１とする。そして、第１計測ユニット７が基板ラフマーク１００ａとマスクラフマーク１０１ａを撮像して画像を得る。制御装置１４は、画像中の基板ラフマーク１００ａとマスクラフマーク１０１ａの位置関係（距離や角度）が所定の範囲内かどうかを判定し、所定の範囲外であれば、基板位置調整ユニット２０に基板１００の面内位置を調整させる。そして、位置関係が所定の範囲内となったらラフアライメント完了とする。

【0051】

ステップＳ１０３において、本実施形態に特徴的な、プレートユニット９と基板１００のアライメントが行われる。プレートユニット９には冷却プレート１０と磁石プレート１１が含まれているので、ステップＳ１０３では、冷却プレート１０と基板１００のアライメントが行われるとも言えるし、磁石プレート１１と基板１００のアライメントが行われるとも言える。また、ステップＳ１０３の時点では基板１００とマスク１０１の大まかな位置合わせが済んでいることを踏まえると、本ステップでは、プレートユニット９とマスク１０１のアライメントが行われるとも言えるし、冷却プレート１０とマスク１０１のアライメントが行われるとも言えるし、磁石プレート１１とマスク１０１のアライメントが行われるとも言える。また、プレートユニット９が、基板１００をマスク１０１に向かって押し付ける押圧部材としても機能し得ることを踏まえると、本ステップでは、押圧部材と基板１００のアライメントが行われるとも言えるし、押圧部材とマスク１０１のアライメントが行われるとも言える。

【0052】

本ステップＳ１０３においては、図６（ａ）に示すように、まずプレート距離調整ユニット１９が駆動してプレートユニット９を下降させて、プレートユニット９の下面と基板１００との距離を所定のプレートアライメント距離Ｓ２まで近づける。そして、第１計測ユニット７がプレートユニット９と基板１００を撮像して画像を得る。制御装置１４は、画像中のプレートユニット９と基板１００を解析し、両者が所定の位置関係の範囲内にあるかどうかを判断する。なお、画像解析の際には、プレートユニット９に設けておいたマークと、基板ラフマークの位置を比較してもよいし、プレートユニット９と基板１００各々の形状に基づいて判断を行ってもよい。また、第１計測ユニット７ではなく、第２計測
ユニット８により撮像してもよい。位置関係が所定の範囲外であれば、プレート位置調整ユニット１３にプレートユニット９の面内位置を調整させる。そして、位置関係が所定の範囲内となったらプレートユニット９のアライメント完了とする。

【0053】

ステップＳ１０４において、図６（ｂ）に示すように、基板１００とマスク１０１の高精度なファインアライメントが行われる。まず基板距離調整ユニット２２は、基板支持ユニット６を下降させて、基板１００とマスク１０１の距離をファインアライメント距離Ｓ３まで近づける。そして第２計測ユニット８が基板ファインマーク１００ｂとマスクファインマーク１０１ｂを撮像して画像を得る。制御装置１４は、画像中の基板ファインマーク１００ｂとマスクファインマーク１０１ｂの位置関係（距離や角度）が所定の範囲内かどうかを判定し、所定の範囲外であれば、基板位置調整ユニット２０に基板１００の面内位置を調整させる。そして、位置関係が所定の範囲内となったらファインアライメント完了とする。

【0054】

ステップＳ１０５において、図７（ａ）に示すように、プレートユニット９の押圧により基板１００とマスク１０１が密着される。まず、基板距離調整ユニット２２が、基板支持ユニット６をさらに下降させて、基板１００の下面とマスク１０１の上面が同じ高さに来るようにして、基板１００とマスク１０１が密着させる。そして、クランプ部６３が上昇して、基板１００の端部をクランプ状態から解放状態に移行させる。そして、プレート距離調整ユニット１９がプレートユニット９を下降させて、基板１００をマスク１０１に向かって押し付ける。このとき、基板端部のクランプが解除されているため、基板１００の撓みや波打ちは基板端部に向かって逃げていき、基板１００の平面度が向上する。

【0055】

ステップＳ１０６において、図７（ｂ）に示すように、成膜処理が実行される。このとき制御装置１４は、成膜源である成膜ユニット４のヒータに電流を流して蒸着材料を加熱する。これにより成膜ユニット４から気化した蒸着材料が飛翔して、マスク１０１を介して基板１００の被成膜面に付着する。これにより、マスクパターンに応じた薄膜が形成される。

【0056】

本フローにおいては、ファインアライメントが完了した後に、プレートユニット９が基板１００を固定しているため、基板１００とマスク１０１が精度良く位置合わせ済みであり、かつ、基板１００とマスクの密着状態が安定する。また、プレートユニット９に含まれている冷却プレート１０により基板１００の温度上昇が抑制され、成膜の安定に寄与する。またプレートユニット９に含まれている磁石プレート１１がマスクを引き寄せているので、基板１００とマスク１０１の密着状態が安定する。さらに、ステップＳ１０３においてプレートユニット９と基板１００が位置合わせ済みであるため、基板１００をプレートユニット９で精度良く固定できるとともに、プレートユニット９の押し当て時の位置ずれ等を引き起こすことがない。

【0057】

［実施形態２］
続いて、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１と同様の構成と処理については説明を省略する。

【0058】

本実施形態では、図８に示すように、真空チャンバ３に基板が搬入される前に、プレートユニット９とマスク１０１のアライメントが行われる。プレートユニット９には冷却プレート１０と磁石プレート１１が含まれているので、本実施形態では、冷却プレート１０とマスク１０１のアライメントが行われるとも言えるし、磁石プレート１１とマスク１０１のアライメントが行われるとも言える。また、プレートユニット９が、基板１００をマスク１０１に向かって押し付ける押圧部材としても機能し得ることを踏まえると、本実施形態では、押圧部材とマスク１０１のアライメントが行われるとも言える。

【0059】

本実施形態では、基板１００の搬入前にプレートユニット９とマスク１０１のアライメントが行われている。なお、基板１００は、後続の工程において、ラフアライメントおよびファインアライメントによってマスク１０１に位置合わせされるので、結果としてプレートユニット９と、基板１００及びマスク１０１の位置関係が好適な範囲内に収まることになる。

【0060】

［実施形態３］
続いて、本発明の実施形態３について説明する。上記各実施形態と同様の構成と処理については説明を省略する。

【0061】

本実施形態では、図９に示すように、基板１００とマスク１０１のファインアライメントが行われる前に、プレートユニット９とマスク１０１のアライメントが行われる。すなわち、基板１００がファインアライメント距離Ｓ３に到達した後、プレート距離調整ユニット１９がプレートユニット９を下降させて、基板１００に近づける。そして制御装置１４が、第２計測ユニット８の撮像画像に基づいて、プレートユニット９と基板１００の位置関係が所定の範囲内になるまで、プレート位置調整ユニット１３を用いてプレートユニット９を面内位置調整する。

【0062】

なお、プレートユニット９には冷却プレート１０と磁石プレート１１が含まれているので、本実施形態では、冷却プレート１０と基板１００のアライメントが行われるとも言えるし、磁石プレート１１と基板１００のアライメントが行われるとも言える。また、プレートユニット９が、基板１００をマスク１０１に向かって押し付ける押圧部材としても機能し得ることを踏まえると、本実施形態では、押圧部材と基板１００のアライメントが行われるとも言える。また、基板１００とマスク１０１がラフアライメント済みであることを考慮すると、本実施形態では、プレートユニット９（または、冷却プレート１０、磁石プレート１１、押圧部材のいずれか）と、マスク１０１とのアライメントが行われていると考えてもよい。

【0063】

［その他の実施形態］
本発明は、様々な変形例を取ることができる。例えば、基板１００とマスク１０１のアライメントは、二段階アライメントではなく、一段階のアライメントであってもよい。一段階アライメントの場合、プレートユニット９の位置調整のタイミングは、プレートユニット９が基板１００を押圧する前であれば、いつでも構わない。例えば、基板搬入前、基板搬入後、基板とマスクのアライメント前、基板とマスクのアライメント後、のいずれのタイミングであってもよい。

【0064】

また、上記実施形態では冷却プレート１０と磁石プレート１１が一体として変位したが、別々であってもよい。その場合、基板１００に近い側のプレートと、基板１００との間で位置調整することが好ましい。また、プレートユニット９が、冷却プレート１０と磁石プレート１１のいずれか一方のみ備える構成でもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、基板１００またはマスク１０１に対して、プレートユニット９を移動させる構成としたが、これに限定されない。基板１００またはマスク１０１を、プレートユニット９に対して移動させる構成であってもよい。

【0066】

また、上記実施形態では、基板１００とマスク１０１のアライメントに用いるカメラ（第１計測ユニット７または第２計測ユニット８）を用いてプレートユニット９を撮像したが、これに限定されない。例えば、真空チャンバ３の上部に、プレートユニット９のアライメント用のカメラを配置してもよい。また、エンコーダ等の計測機器によって、プレー
トユニット９の位置情報を取得してもよい。

【0067】

以上述べたように、本発明の各実施形態によれば、例えば搬送ロボット３０２ａの精度の問題により基板１００のチャンバ内での位置が一定とならない場合であっても、基板１００及び／又はマスク１０１と、冷却プレート１０及び／又は磁石プレート１１との位置関係を好適な範囲に収めることができる。その結果、冷却プレート１０及び／又は磁石プレート１１によって、基板１００をマスク１０１に密着させたときに、基板１００とマスク１０１の位置関係がずれる可能性を低減できる。

【0068】

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施例の成膜装置を用いた電子デバイスの製造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表示装置の構成を示し、有機ＥＬ表示装置の製造方法を例示する。

【0069】

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図１０（ａ）は有機ＥＬ表示装置１８０の全体図、図１０（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

【0070】

図１０（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。本実施例に係る有機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の組み合わせにより画素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み合わ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。

【0071】

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素５２は、複数の発光素子からなり、各発光素子は、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のいずれかと、電子輸送層５７と、第２電極（陰極）５８と、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、本実施例では、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。

【0072】

また、第１電極５４は、発光素子毎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で共通に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４０が設けられている。

【0073】

図１０（ｂ）では正孔輸送層５５や電子輸送層５７は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は、正孔ブロック層や電子ブロック層を備える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することもできる。

【0074】

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。

【0075】

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

【0076】

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。

【0077】

絶縁層５９がパターニングされた基板５３を第１の有機材料成膜装置に搬入し、基板支持台及び静電チャックにて基板を保持し、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。

【0078】

次に、正孔輸送層５５までが形成された基板５３を第２の有機材料成膜装置に搬入し、基板支持台及び静電チャックで保持する。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。

【0079】

発光層５６Ｒの成膜と同様に、第３の有機材料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の有機材料成膜装置により青色を発する発光層１５６Ｂ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。

【0080】

電子輸送層５７まで形成された基板を金属性蒸着材料成膜装置で移動させて第２電極５８を成膜する。

【0081】

その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層４０を成膜して、有機ＥＬ表示装置５０が完成する。

【0082】

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４０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、本実施例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。

【符号の説明】

【0083】

３：真空チャンバ、５：マスク台、６：基板支持ユニット、９：プレートユニット、１０：冷却プレート、１１：磁石プレート、１３：プレート位置調整ユニット、１９：プレート距離調整ユニット、２０：基板位置調整ユニット、２２：基板距離調整ユニット、６２：載置部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】