特開 2025-23499 アライメント装置、成膜装置、アライメント方法、及び成膜方法

(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】P2025023499

(43)【公開日】2025-02-17

(54)【発明の名称】アライメント装置、成膜装置、アライメント方法、及び成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/04 20060101AFI20250207BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20250207BHJP

   H10K 71/16 20230101ALI20250207BHJP

【ＦＩ】

C23C14/04 A

H10K59/10

H10K71/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023127660

(22)【出願日】2023-08-04

(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】阿川 哲平

(72)【発明者】

【氏名】下村 嘉士

(72)【発明者】

【氏名】江澤 光晴

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健太郎

【テーマコード（参考）】

3K107

4K029

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC45

3K107GG04

3K107GG33

3K107GG54

4K029AA24

4K029BA62

4K029BB03

4K029BC07

4K029BD01

4K029CA01

4K029DA03

4K029DB06

4K029HA01

4K029KA01

4K029KA09

(57)【要約】

【課題】アライメント動作時における基板とマスクとの距離を短くすることのできるアライメント装置、成膜装置、アライメント方法、及び成膜方法を提供する。
【解決手段】ウエハ２１の成膜面と平行な第１方向においてウエハ２１とマスク１２との相対的な位置を調整する調整機構と、前記成膜面と交差する第２方向において、ウエハ２１とマスク１２とを相対的に移動させる移動機構と、を備えるアライメント装置であって、ウエハ２１とマスク１２との前記第２方向の距離が、前記移動機構によりウエハ２１とマスク１２とを接触させた状態から剥離させた際の位置情報に基づいて規定された規定距離に配された状態で、前記調整機構による調整が行われることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の成膜面と平行な第１方向において前記基板とマスクとの相対的な位置を調整する調整機構と、
前記成膜面と交差する第２方向において、前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる移動機構と、
を備えるアライメント装置であって、
前記基板と前記マスクとの前記第２方向の距離が、前記移動機構により前記基板と前記マスクとを接触させた状態から剥離させた際の位置情報に基づいて規定された規定距離に配された状態で、前記調整機構による調整が行われることを特徴とするアライメント装置。

【請求項2】

使用される前記マスクに応じて記憶された前記位置情報に基づいて、前記基板と前記マスクとの前記第２方向の距離が前記規定距離となるように、前記移動機構を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。

【請求項3】

前記規定距離は、前記位置情報と、使用される前記マスクの前記第２方向の変形量と、前記基板の前記第２方向の変形量とに基づいて規定されることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント装置。

【請求項4】

前記移動機構は、前記基板と前記マスクのうちのいずれか一方を移動させるための駆動機構を３箇所以上有しており、これら複数の駆動機構によって、前記基板と前記マスクのうちのいずれか一方が、前記第２方向と、前記第２方向に直交する任意の軸を中心に回転する回転方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント装置。

【請求項5】

前記位置情報は、前記基板と前記マスクとの平行度が所定の範囲内、かつ前記基板と前記マスクとが接触した状態から剥離させた際に得られる情報であることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント装置。

【請求項6】

前記マスクを保持するマスク台と、
前記基板を保持する吸着部材と、
を備え、
前記調整機構及び前記移動機構は、前記マスク台と前記吸着部材のうちの少なくとも一方を移動させる機構であることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント装置。

【請求項7】

前記基板と前記マスクとが離れた状態から接触した状態、及び前記基板と前記マスクとが接触した状態から剥離した状態を検知する検知手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント装置。

【請求項8】

前記移動機構は、前記基板と前記マスクのうちのいずれか一方を移動させるための駆動機構を３箇所以上有しており、
前記検知手段は、複数の前記駆動機構をそれぞれ制御する制御電流の測定値によって、前記基板と前記マスクとが離れた状態から接触した状態、及び前記基板と前記マスクとが接触した状態から剥離した状態を検知することを特徴とする請求項７に記載のアライメント装置。

【請求項9】

前記検知手段は、複数の前記駆動機構により前記基板と前記マスクとが近づく方向に移動する過程で前記制御電流が上昇し始めることで、前記基板と前記マスクとが離れた状態
から接触した状態への移行を検知し、複数の前記駆動機構により前記基板と前記マスクとが離れる方向に移動する過程で前記制御電流の下降状態が終了した際に、前記基板と前記マスクとが接触した状態から剥離した状態を検知することを特徴とする請求項８に記載のアライメント装置。

【請求項10】

前記位置情報は、
全ての前記駆動機構に対する前記制御電流の値が予め定めた範囲内になった後に前記基板と前記マスクとが離れるように複数の前記駆動機構が制御され、前記検知手段によって、前記基板と前記マスクとが接触した状態から剥離した状態に移行したと検知された際の情報であることを特徴とする請求項９に記載のアライメント装置。

【請求項11】

請求項１または２に記載のアライメント装置と、
前記基板の成膜面に薄膜を形成するための成膜源と、
を備えることを特徴とする成膜装置。

【請求項12】

調整機構を用いて、基板の成膜面と平行な第１方向において前記基板とマスクとの相対的な位置を調整するアライメント方法であって、
前記成膜面と交差する第２方向において、前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる移動機構を用いて、前記基板と前記マスクとの前記第２方向の距離が、前記移動機構により前記基板と前記マスクとを接触させた状態から剥離させた際の位置情報に基づいて規定された規定距離となるように、前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる第１工程と、
前記基板と前記マスクとの前記第２方向の距離が前記規定距離の状態で、前記調整機構によって、前記基板と前記マスクとの相対的な位置を調整する第２工程と、
を有することを特徴とするアライメント方法。

【請求項13】

請求項１２に記載のアライメント方法により、前記基板と前記マスクとの相対的な位置が調整された後に、成膜源を用いて、前記基板の成膜面に薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アライメント装置、成膜装置、アライメント方法、及び成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

有機ＥＬディスプレイ等の製造においては、マスクを用いて基板上に蒸着物質が成膜される。成膜の前処理としてマスクと基板とのアライメントが行われ、重ね合わされる。アライメントの動作時に、マスクと基板との距離が離れていると、重ね合わせる際にアライメント精度が低下する場合がある。そこで、アライメントの動作に先立って、マスクと基板との相対的な距離を検出して、アライメント動作時のマスクと基板との距離を短くする技術が知られている（特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許０６８１４８７９号公報

【特許文献2】特開２０２２-５７６７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、マスク及び基板には撓みが生じるため、撓み量を踏まえて、マスクと基板との相対的な距離を短くするのは難しい。特許文献２では、基板とマスクが接触した際の位置情報に基づいて、基板とマスクとを離間させて、これら基板とマスクとの距離を短くした状態でアライメントを行う技術が開示されている。このような技術を採用した場合、アライメント動作時に、基板とマスクとの距離を短くすることができるものの、基板とマスクとが接触した状態では、マスクにおける基板に接触する部分は基板に押されて撓んだ状態となる。この時のマスクの撓み量は検出できないため、この状態から基板とマスクとを確実に離間させるために、予め定めた距離だけ基板とマスクを離間させると、基板とマスクの距離が十分短くならないこともある。従って、未だ、改善の余地がある。

【0005】

本発明は、アライメント動作時における基板とマスクとの距離を短くすることのできるアライメント装置、成膜装置、アライメント方法、及び成膜方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のアライメント装置は、
基板の成膜面と平行な第１方向において前記基板とマスクとの相対的な位置を調整する調整機構と、
前記成膜面と交差する第２方向において、前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる移動機構と、
を備えるアライメント装置であって、
前記基板と前記マスクとの前記第２方向の距離が、前記移動機構により前記基板と前記マスクとを接触させた状態から剥離させた際の位置情報に基づいて規定された規定距離に配された状態で、前記調整機構による調整が行われることを特徴とする。

【0007】

また、本発明の成膜装置は、
上記のアライメント装置と、
前記基板の成膜面に薄膜を形成するための成膜源と、
を備えることを特徴とする。

【0008】

また、本発明のアライメント方法は、
調整機構を用いて、基板の成膜面と平行な第１方向において前記基板とマスクとの相対的な位置を調整するアライメント方法であって、
前記成膜面と交差する第２方向において、前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる移動機構を用いて、前記基板と前記マスクとの前記第２方向の距離が、前記移動機構により前記基板と前記マスクとを接触させた状態から剥離させた際の位置情報に基づいて規定された規定距離となるように、前記基板と前記マスクとを相対的に移動させる第１工程と、
前記基板と前記マスクとの前記第２方向の距離が前記規定距離の状態で、前記調整機構によって、前記基板と前記マスクとの相対的な位置を調整する第２工程と、
を有することを特徴とする。

【0009】

更に、本発明の成膜方法は、
上記のアライメント方法により、前記基板と前記マスクとの相対的な位置が調整された後に、成膜源を用いて、前記基板の成膜面に薄膜を形成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

以上説明したように、本発明によれば、アライメント動作時における基板とマスクとの距離を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例に係る成膜装置の概略図。

【図2】本発明の実施例に係る成膜装置の動作説明図。

【図3】本発明の実施例に係る成膜装置の動作説明図。

【図4】本発明の実施例に係る成膜装置の動作説明図。

【図5】本発明の実施例に係る成膜装置の動作説明図。

【図6】本発明の実施例に係る成膜装置の動作説明図。

【図7】比較例に係るアライメント動作前の動作説明図。

【図8】本発明の実施例に係るアライメント動作前の動作説明図。

【図9】図１中のステージの周辺を拡大した図。

【図10】ステージの上面図。

【図11】ウエハマークとマスクマークの配置図。

【図12】成膜装置の全体動作例を示すフローチャート。

【図13】マスクラフアライメントの動作例を示すフローチャート。

【図14】ウエハラフアライメントの動作例を示すフローチャート。

【図15】ファインアライメントの動作例を示すフローチャート。

【図16】マスクをウエハに近接させる動作例を示すフローチャート。

【図17】マスクをウエハに近接させ始める際の磁気浮上ステージの周辺を拡大した図。

【図18】マスクとウエハとが接触している際の磁気浮上ステージの周辺を拡大した図。

【図19】ステージのリニアモータ固定子に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の時間応答例を示した図。

【図20】ステージのリニアモータ固定子に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の時間応答例を示した図。

【図21】ステージのリニアモータ固定子に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の時間応答例を示した図。

【図22】有機ＥＬ表示装置の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

（実施例）
図１～図２２を参照して、本発明の実施例に係るアライメント装置、成膜装置、アライメント方法、及び成膜方法について説明する。図１、図９、図１０、図１７及び図１８には、便宜上、ＸＹＺ軸を示している。ＸＹ平面は基板の成膜面と平行な面であり、この面に平行な方向は第１方向に相当する。また、Ｚ軸に平行な方向は基板の成膜面と交差する（ここでは、直交する）。このＺ軸に平行な方向は第２方向に相当する。

【0014】

＜成膜装置の概要＞
特に、図１を参照して、本実施例に係るアライメント装置を備える成膜装置の概要について説明する。図１は実施例に係る成膜装置１の概略構成図であり、正面から成膜装置１を見た構成を概略的に示している。成膜装置１には、磁気浮上ステージ２が備えられている。磁気浮上ステージ２は、ステージ支持体３を介して、真空チャンバ４の内側に固定される。そして、成膜装置１には、除振台５が真空チャンバ４の天板上に除振台ベース６を介して配設される。また、支持フレーム７が除振台５上に支持され、真空チャンバ４から伝わる振動が抑制される。支持フレーム７上に置かれたマスク駆動機構８によってマスク支持支柱９が上下に駆動可能に構成される。マスク支持支柱９の駆動の際はベローズ１０が伸縮する。このベローズ１０によって、室内の真空度が維持される。マスク支持支柱９は、その下端側が真空チャンバ４に配されてマスク台１１を支持する。マスク台１１の上には、マスク１２を固定したマスクフレーム１３が不図示のロボットハンドと不図示の粗動ステージとによって搬入され、載置される。ここで、マスクフレーム１３を載置するために不図示のロボットハンドと不図示の粗動ステージとが出入りする際には、マスク駆動機構８によりマスク台１１は下降して退避する。マスク１２の下方には成膜源としての蒸発源１４が設置されている。なお、本実施例においては、成膜装置の一例として真空蒸着装置を例にして説明する。この場合、成膜源は蒸発源となる。しかしながら、本発明における成膜装置は、例えばスパッタリング装置にも適用可能である。この場合、成膜源はスパッタリングカソードとなる。

【0015】

そして、アライメントを行うために用いられるアライメントカメラ１５が支持フレーム７によって支持されている。アライメントカメラ１５も支持フレーム７により支持されることで、同じく真空チャンバ４からの振動が抑制され、高精度での計測が可能である。真空チャンバ４の天板にはアライメント計測用のビューポート１６が設置されており、大気側から真空チャンバ４の内側を計測することができる。アライメントカメラ１５は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向周りの３軸を計測するために、少なくとも２台以上設置される。ここでは、２台設置された例により説明する。また、アライメントカメラ１５は、視野が狭いが精度の高いファインカメラと、視野が広いが精度が低いラフカメラとが近接して設置されており、計測するカメラを切り替えられる構成となっている。ここで、ラフカメラの視野内のどの位置がファインカメラの視野になるかは、事前に共通の計測対象を計測して把握されている。さらに、アライメントカメラ１５の焦点距離を調整するために上下に移動する駆動軸を有する構成を採用することもできる。

【0016】

また、成膜装置１は、不図示の制御部を有する。制御部は、各種の機構、及び蒸発源１４の制御、成膜の制御を行う機能を有する。制御部は、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 ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いてもよい。あるいは、制御部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１ごとに制御部が設けられてもよく、１つの制御部が複数の成膜装置１を制御してもよい。

【0017】

＜成膜装置の動作の概要＞
特に、図２～図６を参照して、本実施例に係る成膜装置１の動作の概要（マスクの搬入から成膜までの動作の概要）について説明する。図２～図６においては、動作の概要説明に必要な構成のみを概略的に示している。また、図２～図６においては、マスク１２と、基板としてのウエハ２１とを移動させるための粗動ステージ３０が示されている。この粗動ステージ３０については、図１では省略されている。粗動ステージ３０は、粗動ステージ支柱３１と、粗動ステージ支持部３２と、これらを、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びＺ方向に平行な軸に対して回転する方向（θ方向）に移動させる移動機構３３とを備えている。移動機構３３については、ボールネジ機構やラックアンドピニオン機構などの各種部材を往復移動させる機構と、モータなどの各種部材を回転させる機構との組み合わせ等により構成されることは公知技術であり、その具体的な説明は省略する。

【0018】

まず、マスク１２が、ロボットハンド４０により、真空チャンバ内に搬入され（図２（ａ）参照）、粗動ステージ支持部３２に載置される（図２（ｂ）参照）。その後、ロボットハンド４０は真空チャンバから退避し、マスク１２のマスクラフアライメントが行われる。マスクラフアライメントは、粗動ステージ支柱３１及び粗動ステージ支持部３２がＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向に移動調整がなされることで行われる。このとき、アライメントカメラ１５は、ラフカメラが用いられる。図３（ａ）はマスクラフアライメントが行われる際の各部の配置関係を示している。マスクラフアライメントが行われた後に、粗動ステージ支柱３１及び粗動ステージ支持部３２が下降して、マスク１２はマスク台１１に載置される（図３（ｂ）参照）。なお、マスク１２がマスク台１１に載置された状態で、アライメントカメラ１５により撮影されて、マスク１２が所望の範囲内に載置されているか確認される。もし、所望の範囲内に載置されていない場合には、再度、マスクラフアライメントが行われ、マスク１２が所望の範囲内に載置されるまで、同様の動作が繰り返される。マスク１２がマスク台１１に載置された後に、粗動ステージ支柱３１が回転して、粗動ステージ支持部３２がマスクフレーム１３の下方の位置から退避する（図３（ｃ））。そして、粗動ステージ支柱３１及び粗動ステージ支持部３２は上昇して、ウエハ２１を搬入するための動作準備に移行する。

【0019】

次に、ウエハ２１が、ロボットハンド４０により、真空チャンバ内に搬入され（図４（ａ）参照）、粗動ステージ支持部３２に載置される（同図（ｂ）参照）。その後、ロボットハンド４０は真空チャンバから退避し、ウエハ２１のウエハラフアライメントが行われる（同図（ｃ）参照）。ウエハラフアライメントは、粗動ステージ支柱３１及び粗動ステージ支持部３２がＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向に移動調整がなされることで行われる。このとき、アライメントカメラ１５は、ラフカメラが用いられる。

【0020】

ウエハラフアライメントが終了すると、アライメントカメラ１５がファインカメラに切り替わり、ウエハ２１が、吸着部材としての静電チャック２０に吸着されて保持される（図５（ａ）参照）。その後、粗動ステージ支持部３２は退避し（同図（ｂ）参照）、マスク駆動機構８によりマスク台１１が上昇し、マスク１２がウエハ２１に近接する位置まで移動する（同図（ｃ）参照）。この工程は第１工程である。

【0021】

そして、マスク１２とウエハ２１との距離が短い状態で（図６（ａ）参照）、ファインアライメントが行われる。この工程が第２工程である。ファインアライメントは、磁気浮上ステージ２によって、静電チャック２０の移動調整がなされることで行われる。このフ
ァインアライメントが終了すると、吸引マグネット２４が不図示の機構により下降して、マスク１２が磁気的に吸引されて、ウエハ２１に密着する（同図（ｂ）参照）。この状態で、蒸発源１４によって、マスク１２を介してウエハ２１に薄膜が形成される。

【0022】

＜ファインアライメントの準備動作＞
ファインアライメントを行うための準備動作について、より詳細に説明する。図５（ｂ）及び図６（ａ）を参照して説明した通り、マスク駆動機構８によりマスク台１１が上昇し、マスク１２がウエハ２１に近接する位置まで移動した状態でファインアライメントが行われる。そして、マスク１２とウエハ２１との距離が短いほど、アライメント精度を高めることができる。

【0023】

そこで、予め、マスク台１１をどの位置まで上昇させれば、マスク１２とウエハ２１との距離を短くすることができるかを測定しておくことで、使用するマスク１２に応じて、マスク台１１を上昇させる位置を設定することができる。以下、この設定の仕方について説明する。

【0024】

図７には比較例が示されている。この比較例の場合、マスク１２を上昇させて（図７（ａ）中、矢印Ｓ１参照）、マスク１２がウエハ２１に接触したら上昇動作が停止される（同図（ｂ）参照）。図７（ｂ）においては、マスク１２とウエハ２１との接触部分の付近を拡大した図も示している。マスク１２がウエハ２１に接触した状態においては、マスク１２がウエハ２１に押圧されるため、接触部分は撓んだ状態となる。図７（ｂ）中の点線はマスク１２がウエハ２１に押されていない状態の形状を示しており、図中、Ｘがウエハ２１に押されたことによる撓み量に相当する。マスク１２においては、マスクフレーム１３に固定する際の変形量など、個体差があり、撓み量Ｘにはバラツキがある。また、この撓み量Ｘは測定できない。そのため、ファインアライメントを行うために、マスク１２をウエハ２１から離間させる際（図７（ｃ）中、矢印Ｓ２参照）には、撓み量Ｘのバラツキ（誤差）を考慮した上で、マスク１２を下降させる必要がある。

【0025】

このように、この比較例の場合には、撓み量Ｘのバラツキ（誤差）を考慮した上で、マスク１２を下降させる必要があるため、マスク１２とウエハ２１を確実に離間させるためには、ある程度余裕を持たせてマスク１２を下降させなければならない。そのため、使用するマスク１２によっては、マスク１２とウエハ２１との距離が十分短くならないこともある。そこで、本実施例においては、撓み量Ｘのバラツキ（誤差）を考慮する必要なく、マスク１２とウエハ２１を離間させることで、マスク１２とウエハ２１との距離を、より一層短くすることができる構成が採用されている。

【0026】

図８には本実施例における設定方法が示されている。本実施例においても、まず、マスク１２を上昇させて（図８（ａ）中、矢印Ｔ１参照）、マスク１２がウエハ２１に接触したら上昇動作が停止される（同図（ｂ）参照）。そして、本実施例の場合には、その後、マスク１２を下降させて（同図（ｃ）中、矢印Ｔ２参照）、マスク１２がウエハ２１から離間したら下降動作が停止される（同図（ｄ）参照）。

【0027】

本実施例の場合には、この図８（ｄ）に示す状態におけるマスク１２の位置を基準位置として、ファインアライメントを行うために、マスク１２をウエハ２１に近接させる位置まで移動させるための移動量を決めている。使用するマスク１２毎に、それぞれ上記の設定がなされる。なお、基準位置にマスク１２を配した場合には、マスク１２とウエハ２１との距離が短すぎて、特に、同じマスク１２を２回目以降に使用する場合には、各種誤差によって、マスク１２とウエハ２１とが摺動してしまうおそれがある。そのため、基準位置にマスク１２が配された状態よりも、マスク１２とウエハ２１との距離が予め定めたクリアランス分だけ長くなるように、マスク１２とウエハ２１を配した状態でファインアラ
イメントが行われるようにしている。上記のクリアランスは、ウエハ２１の寸法公差、マスク１２やウエハ２１の撓み変形量の誤差などに基づいて設定される。本実施例では、上記比較例における撓み量Ｘのバラツキ（誤差）を考慮する必要がないため、クリアランスは最小限度に設定可能である。このように、本実施例においては、上記の基準位置の情報（位置情報）に基づいて、ファインアライメントを行う際のマスク１２とウエハ２１との距離（規定距離）が、マスク毎に予め設定される。そして、使用されるマスクに応じて、マスク１２とウエハ２１との間隔が規定距離となるように、これらを配した状態でファインアライメントが行われる。

【0028】

以上のように、本実施例によれば、撓み量Ｘのバラツキ（誤差）を考慮する必要がないため、比較例に比べて、より確実に、マスク１２とウエハ２１との距離が短い状態でファインアライメントを行うことができる。

【0029】

以下、ファインアライメントを行うための磁気浮上ステージ２に関する詳細構成、及び上記の設定方法のより具体的な例などについて説明する。

【0030】

＜磁気浮上ステージ＞
図９に示すように、磁気浮上ステージ２は可動部と固定部とを備えている。可動部は、ステージフレーム１７と、ステージフレーム１７上に設置された複数の自重補償磁石可動子１８と、複数のリニアモータ可動子１９とからなる。ステージフレーム１７には、静電チャック２０が固定され、成膜対象であるウエハ２１をフェイスダウン状態で吸着することで保持可能である。ウエハ２１も不図示のロボットハンドと不図示の粗動ステージとによって搬入され、静電チャック２０に受け渡される。また、ウエハ２１を受け渡すためにロボットハンドと粗動ステージとが出入りする際にも、マスク駆動機構８によりマスク台１１は下降して退避する。

【0031】

磁気浮上ステージ２における固定部は、ステージ支持体３の下面に固定される自重補償磁石固定子２２とリニアモータ固定子２３とからなる。

【0032】

ここで、自重補償磁石可動子１８と自重補償磁石固定子２２との間に発生する推力によって、磁気浮上ステージ２の可動部はステージ支持体３によって支持されている。上記の推力は、磁気浮上ステージ２における可動部の自重に相当するように設定されている。そして、リニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値を変化させることで、リニアモータ可動子１９に内蔵される磁石に対して発生するローレンツ力によって必要な推力を出すことが可能となっている。上下方向には、前述の通り自重補償磁石可動子１８と自重補償磁石固定子２２とによって磁気浮上ステージ２の可動部の自重はキャンセルされている。そのため、リニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルに供給する電流は微小であり、発熱による変形や破損の心配はない。また、必要に応じてリニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルごと水冷ジャケットで覆い、冷媒を流して積極的に冷却することも可能である。

【0033】

図１０は、磁気浮上ステージ２の上面図である。図１０を用いて、リニアモータ可動子１９とリニアモータ固定子２３、及び、自重補償磁石可動子１８と自重補償磁石固定子２２との配置関係について説明する。リニアモータ可動子１９は、ステージフレーム１７の上面の角部に４か所配置されている。便宜上、図１０においては、リニアモータ可動子の符号を、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄで示している。リニアモータ固定子２３は、対向するステージ支持体３（図１０では不図示）の下面に配置されている。便宜上、図１０においては、リニアモータ固定子の符号を、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄで示している。図では簡略化しているが、リニアモータ可動子１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄとリニアモータ固定子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、それぞれの組み合わせ毎にＸＹＺ
の３方向に推力を発生する構成となっている。リニアモータ固定子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに内蔵されているボイスコイルもＸＹＺの３方向に推力を発生させるために３個ずつ設けられている。これにより、磁気浮上ステージ２の可動部を６自由度に駆動することが可能である。以下、説明の簡略化のために、リニアモータ固定子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに内蔵されているボイスコイルは、特に断りがなければＺ方向に推力を発生するボイスコイルを指すこととする。

【0034】

また、自重補償磁石可動子１８は、重心周りに対称に４か所に配置されている。便宜上、図１０においては、自重補償磁石可動子の符号を、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄで示している。自重補償磁石固定子２２は、対向するステージ支持体３の下面に配置されている。便宜上、図１０においては、自重補償磁石固定子２２の符号を、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで示している。これにより、モーメント力に対しても力を受けることができるので、安定した浮上が可能となっている。

【0035】

なお、リニアモータ可動子１９とリニアモータ固定子２３、及び自重補償磁石可動子１８と自重補償磁石固定子２２は、本実施例では、４組ずつ設けられる構成を示すが、少なくとも３組以上あればよい。

【0036】

ここで、また図９を用いて磁気浮上ステージ２の周辺の構成を説明する。マスク１２の材質は、例えばインバー等の熱膨張に強い金属箔であるか、もしくはＳｉウエハを薄く加工したメンブレン膜のような薄膜材料で構成される。上述したように、マスク１２はマスクフレーム１３に固定されており、ロボットハンド４０によって搬送され、不図示の粗動ステージを介してマスク台１１に載置される。マスク１２とマスクフレーム１３の固定方法は、例えば架張された状態でスポット溶接によって固定する方法がある。他にもメカクランプや、接着による固定などでもよく、なるべく固定時にマスク１２を歪ませない方法が選択肢として挙げられる。

【0037】

マスク１２は面内に磁性体を含んでおり、磁気浮上ステージ２に対して相対的に上下移動可能な吸引マグネット２４によって吸い上げることが可能である。ウエハ２１は静電チャック２０に保持されるが、吸引マグネット２４は静電チャック２０の吸着面と対向する面に非接触の範囲で接近可能であり、マスク１２の吸引に必要な磁束を発生可能に構成されている。静電チャック２０及びウエハ２１が非磁性体で構成されることで、吸引マグネット２４の磁束はマスク１２の位置にまで形成され、マスク１２を上方向に移動させるための吸引力を発生させることができる。これにより、マスク１２は吸引力によってウエハ２１に接触し、密着させることができる。ここでの密着性が確保されることで、成膜時における成膜材料の回り込みを防ぐことが可能となる。

【0038】

さらに、マスク１２には、画素パターンに相当する貫通孔が複数個、等間隔に設けられている。真空環境内おいて、高温になった蒸発源１４から蒸発した成膜材料がマスク１２の貫通孔を通ってウエハ２１の表面に蒸着される。

【0039】

図１１（ａ）は、ウエハマーク配置図であり、同図（ｂ）は、マスクマーク配置図である。これらの図を用いてウエハマーク２５とマスクマーク２６について説明する。ウエハ２１にはアライメントカメラ１５で位置を計測するためのウエハマーク２５が描画されており、マスク１２にはマスクマーク２６が描画されている。ウエハマーク２５とマスクマーク２６は、アライメントカメラ１５と同数以上が描画されている。本実施例のアライメントカメラ１５は２台であり、ウエハマーク２５とマスクマーク２６はそれぞれ２か所に設けられている。

【0040】

ここで、再度、図９を用いて磁気浮上ステージ２の周辺の構成を説明する。吸引マグネ
ット２４と静電チャック２０には、アライメントカメラ１５の視野にあたる部分に貫通孔が設けられている。これにより、アライメントカメラ１５によってウエハマーク２５を計測することができる。

【0041】

また、アライメントカメラ１５のセンサは、赤外波長に感度を持つものが好適であり、その場合には、ウエハ２１を透過させてマスクマーク２６を計測することができる。また、視野内のマークコントラストを確保してマーク認識率を上げるために、光源２７をマスク台１１に設置し、マスク１２の下部から光を照射し、アライメントカメラ１５のセンサで受光する構成を採用するのが望ましい。この場合、光源２７の光路にあるマスク台１１とマスクフレーム１３には貫通孔が設けられる。吸引マグネット２４、静電チャック２０、マスク台１１、マスクフレーム１３の貫通孔に、光を透過する材料を設けてもよい。

【0042】

＜アライメントの詳細＞
ウエハ２１とマスク１２の相対的な位置決め（アライメント）の詳細について説明する。上述したように、ウエハ２１の表面に形成される薄膜は、マスク１２の貫通孔の位置により決まるため、ウエハ２１とマスク１２との高精度なアライメントは重要である。ウエハ２１とマスク１２の相対的な位置関係は、アライメントカメラ１５のファインカメラによって、ウエハマーク２５とマスクマーク２６との位置ずれ量により計測される。しかし、アライメントカメラ１５のファインカメラはサンプリング周波数を高くすることが困難なため、磁気浮上ステージ２の位置決めにはよりサンプリング周波数を高くすることができるレーザ変位計２８が用いられる。

【0043】

レーザ変位計２８は、マスク台１１上に設置され磁気浮上ステージ２の可動部を計測している。このレーザ変位計２８は少なくともＸ方向に２か所、Ｙ方向に１か所、Ｚ方向に３か所等、合わせて６か所に配置されており、６自由度の位置を同時計測可能である。そして、レーザ変位計２８の６自由度情報を元に幾何学的な座標変換を実施して、磁気浮上ステージ２の重心周りの変位と角度変化に換算する。その結果を元に推力分配を実施し、図１０に示した各リニアモータを駆動することで高精度な位置決めが可能である。レーザ変位計２８から得た位置情報を座標変換し、推力を算出する計算は不図示の装置制御部で行う。

【0044】

また、レーザ変位計２８は、マスク台１１上のマスク１２の近傍に固定されており、真空環境内においてアッベ誤差などの影響を受けず直接的にマスク１２と磁気浮上ステージ２との位置決めが可能な構成となっている。さらに、レーザ変位計２８はマスク台１１を介して支持フレーム７が置かれる除振台５によってチャンバからの振動が抑制されているので安定した計測が可能となっている。一方で、磁気浮上ステージ２は低いバネ性の自重補償磁石で支持されており、同様にチャンバからの振動が抑制された状態である。

【0045】

そして、ステージフレーム１７の材質は、例えば高剛性のセラミック部材を用いることで高い固有振動数を得ることができ、磁気浮上ステージ２を制御する際に発生する機械的な自励振動を高周波側に設定できる。これにより、レーザ変位計２８と各リニアモータを用いたフィードバック制御ループは高帯域とすることが可能であり、外乱振動を大幅に抑制することができる。

【0046】

これらにより、磁気浮上ステージ２上のウエハ２１とマスク台１１に設置されたマスク１２との相対位置の高精度な位置決めを実現する。

【0047】

次に、成膜装置１のアライメントに関する全体動作例の概要について説明する。図１２は、成膜装置１のアライメントに関する全体動作例を示すフローチャートである。ここで、本フローチャートは、真空チャンバ４の内側を真空環境にした状態で行われる。

【0048】

以下の説明において、各ステップについては、ステップＳ１は単にＳ１、ステップＳ２では単にＳ２というように、「ステップ」を省略する。まず、マスクフレーム１３に固定されたマスク１２がロボットハンドにより搬入される。そして、アライメントカメラ１５におけるラフカメラでマスク１２を位置決めしてからマスク台１１に載置する。このＳ１をマスクラフアライメントと表記する。Ｓ１の詳細は後述する。

【0049】

Ｓ２で、ウエハ２１がロボットハンド４０により搬入される。そして、アライメントカメラ１５におけるラフカメラでウエハ２１を位置決めしてから静電チャック２０にウエハ２１が吸着される。このＳ２をウエハラフアライメントと表記する。Ｓ２の詳細についても後述する。

【0050】

Ｓ３で、マスク１２をウエハ２１に近接させる。Ｓ３の詳細についても後述する。

【0051】

Ｓ４で、マスク１２とウエハ２１との相対的な位置ずれ量をアライメントカメラ１５におけるファインカメラで計測し、規格内に調整した後に、吸引マグネット２４を起動してマスク１２を吸着し、マスク１２とウエハ２１とを重ね合わせる。このＳ４をファインアライメントと表記する。Ｓ４の詳細についても後述する。

【0052】

Ｓ５で、高温になった蒸発源１４から蒸発した成膜材料がマスク１２の貫通孔を通ってウエハ２１の表面に蒸着される。なお、蒸着中も、マスク１２とウエハ２１との相対的な位置ずれ量をアライメントカメラ１５のファインカメラで計測して位置ずれ量を確認する構成が採用されることで、蒸着の品質が保証される。

【0053】

以下、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４の詳細を説明する。ステップが前後するが、その後にＳ３の詳細を説明する。

【0054】

まず、Ｓ１の詳細を説明する。図１３は、Ｓ１であるマスクラフアライメントの動作例を示すフローチャートである。

【0055】

Ｓ１－１で、ロボットハンドと粗動ステージとの駆動スペースを確保するために、マスク駆動機構８によりマスク台１１は下降して退避する。Ｓ１－２で、マスク１２を固定したマスクフレーム１３がロボットハンドによって搬入される。そして、Ｓ１－３で、マスク１２をロボットハンドから粗動ステージに受け渡される。この際、アライメントカメラ１５におけるラフカメラ２台の視野内それぞれに２か所のマスクマーク２６が、ファインカメラの視野内に入る位置まで粗動ステージにより位置決めがなされる。

【0056】

Ｓ１－４で、アライメントカメラ１５におけるラフカメラ２台の視野内それぞれに２か所のマスクマーク２６が、ファインカメラの視野内に入っているか判定される。入っていない場合はＳ１－５に、入っている場合はＳ１－６に進む。

【0057】

Ｓ１－５で、粗動ステージによる位置決め動作が再度なされる。アライメントカメラ１５におけるラフカメラ２台の視野内それぞれに、２か所のマスクマーク２６が、ファインカメラの視野内に入る位置まで粗動ステージによる位置決めが繰り返される。

【0058】

Ｓ１－６で、マスクフレーム１３に固定されたマスク１２は、粗動ステージによるＺ軸方向のみの駆動により、マスク台１１に載置される。

【0059】

Ｓ１－７で、Ｓ１－６におけるマスク１２のマスク台１１への載置時に、位置ずれをしていないか確認するために、アライメントカメラ１５におけるラフカメラ２台の視野内そ
れぞれに２か所のマスクマーク２６が、ファインカメラの視野内に入っているか判定される。入っていない場合には載置時に位置ずれしておりＳ１－８に、入っている場合はＳ１－９に進む。

【0060】

Ｓ１－８で、粗動ステージで再度位置決めするために、マスクフレーム１３に固定されたマスク１２を粗動ステージが保持する。その後、前述したＳ１－５に進む。

【0061】

Ｓ１－９で、マスクラフアライメントが完了したので粗動ステージは退避する。

【0062】

次に、Ｓ２の詳細を説明する。図１４は、Ｓ２であるウエハラフアライメントの動作例を示すフローチャートである。

【0063】

Ｓ２－１で、ウエハ２１がロボットハンド４０によって搬入される。そして、Ｓ２－２で、ウエハ２１がロボットハンドから粗動ステージに受け渡される。この際、アライメントカメラ１５におけるラフカメラ２台の視野内それぞれに２か所のウエハマーク２５が入る位置まで粗動ステージにより位置決めがなされる。

【0064】

Ｓ２－３で、アライメントカメラ１５におけるラフカメラ２台の視野内それぞれに２か所のウエハマーク２５が、ファインカメラの視野内に入っているか判定される。入っていない場合はＳ２－４に、入っている場合はＳ２－５に進む。

【0065】

Ｓ２－４で、粗動ステージによる位置決め動作が再度なされる。アライメントカメラ１５におけるラフカメラ２台の視野内それぞれに２か所のウエハマーク２５が、ファインカメラの視野内に入る位置まで粗動ステージによる位置決めが繰り返される。

【0066】

Ｓ２－５で、ウエハ２１は、粗動ステージによるＺ軸方向のみの駆動により、静電チャック２０に接触する。Ｓ２－６で、静電チャック２０を起動することで、ウエハ２１は静電チャック２０に吸着される。

【0067】

Ｓ２－７で、Ｓ２－６における静電チャック２０へのウエハ２１の吸着時に、位置ずれをしていないか確認するために、アライメントカメラ１５におけるファインカメラ２台それぞれで、２か所のウエハマーク２５が視野内に入っているか判定される。入っていない場合には吸着時に位置ずれをしておりＳ２－８に、入っている場合はＳ２－９に進む。

【0068】

Ｓ２－８で、粗動ステージで再度位置決めするために、ウエハ２１を粗動ステージが保持する。その後、前述したＳ２－４に進む。

【0069】

Ｓ２－９で、ウエハラフアライメントが完了したので粗動ステージは退避する。

【0070】

次に、Ｓ４の詳細を説明する。図１５は、Ｓ４であるファインアライメントの動作例を示すフローチャートである。

【0071】

Ｓ４－１で、アライメントカメラ１５におけるファインカメラ２台それぞれで、２か所のウエハマーク２５とマスクマーク２６との相対的な位置ずれ量が規格内に入っているか判定される。入っていない場合はＳ４－２に、入っている場合はＳ４－３に進む。

【0072】

Ｓ４－２で、磁気浮上ステージ２を駆動することで、再度、位置決め動作がなされて、２か所のウエハマーク２５とマスクマーク２６との相対的な位置ずれ量が規格内に入るまで、同じ動作が繰り返される。

【0073】

Ｓ４－３で、吸引マグネット２４を起動し、マスク１２を上方向に吸引し、ウエハ２１に接触させ、密着させる。Ｓ４－４で、Ｓ４－３の密着時に位置ずれをしていないか確認のために、アライメントカメラ１５におけるファインカメラ２台それぞれで、２か所のウエハマーク２５とマスクマーク２６との相対的な位置ずれ量が規格内に入っているか判定される。入っていない場合はＳ４－５に、入っている場合はファインアライメントを完了する。

【0074】

Ｓ４－５で、磁気浮上ステージ２で再度位置決めするために、吸引マグネット２４による吸引動作を停止させて、マスク１２をウエハ２１から剥離させる。その後、前述したＳ４－２に進み、同様の動作が繰り返される。

【0075】

ここで、Ｓ４－３でマスク１２をウエハ２１に密着させて重ね合わせる際に、マスク１２とウエハ２１とが離れていると位置ずれが発生する場合がある。マスク１２とウエハ２１との平行度に誤差が有る場合も、重ね合わせる際にアライメント精度が低下する場合がある。

【0076】

また、Ｓ４－２で磁気浮上ステージ２を駆動する際に、マスク１２とウエハ２１とが接触していると、摩擦力で磁気浮上ステージ２が発振する場合や、摩擦力でマスク１２とウエハ２１とが損傷する場合がある。

【0077】

そのため、マスク１２とウエハ２１とが接触していない距離で、できるだけ近接させるＳ３が重要になる。

【0078】

しかしながら、マスク１２はウエハ２１上への蒸着物質の成膜を阻害しないように薄い構造となっており、マスク１２製造時の残留応力や、吸引マグネット２４の磁力により、マスク１２がウエハ２１側に凸に撓むことが有る。このマスク１２の撓みは、マスクフレーム１３に固定されたマスク１２をマスク台１１に載置した状況で発生する成分であり、マスク１２とウエハ２１において、どの位置でどれ位の距離だけ近接しているのか把握する事は難しい。そのため、上記の比較例でも説明したように、従来、マスク１２とウエハ２１は、これらが確実に接触しない位置まで大きめに離間させる必要があった。これに対し、本実施例においては、上記の通り、アライメント動作時に、マスク１２とウエハ２１との距離をより短くすることを可能としている。

【0079】

以下、マスク１２をウエハ２１に近接させるＳ３の詳細を説明する。図１６は、Ｓ３のマスク１２をウエハ２１に近接させる動作例を示すフローチャートである。

【0080】

Ｓ３－１で、マスク駆動機構８を上昇させることでマスク１２はウエハ２１に近接する。図１７は、マスク１２をウエハ２１に近接させ始める際の磁気浮上ステージ２の周辺を拡大した図である。この図に示すように、マスク１２とウエハ２１とを搬入するロボットハンドと粗動ステージとの駆動スペースを確保するために、マスク駆動機構８によりマスク台１１は下降して退避している。説明の便宜上、この図では、マスク１２の撓みを大きめに示しているが、マスク１２がウエハ２１側に凸に撓む状態が示されている。

【0081】

Ｓ３－２で、マスク１２がウエハ２１に接触されたことを検知すると、マスク駆動機構８の上昇動作は終了する。図１８は、マスク１２とウエハ２１とが接触している際の磁気浮上ステージ２の周辺を拡大した図である。この図に示すように、マスク１２は、撓みがある箇所でウエハ２１と接触する。

【0082】

マスク１２とウエハ２１との接触を検知する方法について説明する。図１９は、マスク１２とウエハ２１との接触を検知した際の磁気浮上ステージ２におけるリニアモータ固定
子２３に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の時間応答例を示した図である。図１９（ａ）は、リニアモータ固定子２３ａに内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の時間応答を示している。同様に、同図（ｂ）はリニアモータ固定子２３ｂ、同図（ｃ）はリニアモータ固定子２３ｃ、同図（ｄ）はリニアモータ固定子２３ｄにそれぞれ内蔵されるボイスコイルの電流値を示している。図１９において、マスク１２とウエハ２１とが接触するまでは非接触時の電流値であり、電流値は変化しない。マスク１２とウエハ２１とが接触し始めると、磁気浮上ステージ２には接触による力が加わるが、磁気浮上ステージ２はリニアモータ固定子２３への電流値を増やして指令位置を維持しようと位置決め制御がなされる。そのため、図示のように各リニアモータ固定子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに内蔵されたボイスコイルの電流値は増大する。

【0083】

ここで、マスク１２とウエハ２１との平行度の誤差により、各リニアモータ固定子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに内蔵されたボイスコイルの電流値の増大量には差異が発生する。図１９では、リニアモータ固定子２３ａが設置されている側がマスク１２とウエハ２１との距離が近かったために、リニアモータ固定子２３ａに内蔵されたボイスコイルの電流値が他のリニアモータ固定子２３に内蔵されたボイスコイルの電流値より大きくなった場合を示している。このようにリニアモータ固定子２３に内蔵されたボイスコイルの電流値の増大より、マスク１２とウエハ２１との接触が検知されると共に、マスク１２とウエハ２１との平行度も検知可能である。

【0084】

本実施例では、最も増大量が大きいリニアモータ固定子２３ａに内蔵されたボイスコイルの電流値が予め定めた規格範囲の上限値まで増大したことを検知した時点で、マスク１２とウエハ２１とが接触したと判定する構成が採用されている（Ｓ３－２）。

【0085】

Ｓ３－３で、電流値の規格範囲の上限値に達したリニアモータ可動子１９とリニアモータ固定子２３の組み合わせのみを、マスク１２とウエハ２１とが離れる方向に駆動する。駆動は、リニアモータ固定子２３の電流値が予め定めた規格範囲の下限値になるまで行う。本実施例では、リニアモータ可動子１９ａとリニアモータ固定子２３ａの組み合わせのみを駆動する。図２０は、リニアモータ固定子２３の電流値が予め定めた規格範囲の下限値になるまでの、磁気浮上ステージ２のリニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の時間応答例を示した図である。この図では、マスク１２とウエハ２１とが離れる方向に駆動したリニアモータ固定子２３ａに内蔵されたボイスコイルの電流値が予め定めた規格範囲の下限値まで低下していることを示している。その際に、リニアモータ固定子２３ａ以外のリニアモータ固定子２３に内蔵されたボイスコイルの電流値の低下は、リニアモータ固定子２３ａに内蔵されたボイスコイルの電流値の低下量より小さく、リニアモータ固定子２３ごとの非接触時からの電流値の変化量の差異は小さくなる。

【0086】

Ｓ３－４で、全てのリニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の非接触時からの変化量が規格範囲の下限値から規格範囲の上限値の間に入っているか判定される。入っていない場合はＳ３－５に、入っている場合はＳ３－６に進む。図２０に示した例では、全てのリニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルの電流値が規格範囲に入っていないため、Ｓ３―５に進む。

【0087】

Ｓ３－５で、磁気浮上ステージ２を下降させることでマスク１２にウエハ２１を押し付ける。ここで、Ｓ３－１と同様にマスク駆動機構８を上昇させることでマスク１２をウエハ２１に押し付けても良いが、既にマスク１２とウエハ２１とが接触した状態であるので、より高精度駆動が可能な磁気浮上ステージ２により行う方が好ましい。

【0088】

そして、Ｓ３－２で、リニアモータ固定子２３ａに内蔵されたボイスコイルの電流値が予め定めた規格範囲の上限値まで増大したことを検知した時点で、磁気浮上ステージ２の
下降が終了する。図２１は、再度、リニアモータ固定子２３の電流値が予め定めた規格範囲の上限値になるまでのボイスコイルを流れる電流値の時間応答例を示した図である。１度目のＳ３－２の時間応答例である図１９と比較して、各リニアモータ固定子２３に内蔵されたボイスコイルの電流値の差異が小さくなる。以上のような動作が、Ｓ３－４で、全てのリニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値の非接触時からの変化量が規格範囲の下限値から規格範囲の上限値の間に入るまで繰り返し行われる。これにより、マスク１２とウエハ２１が予め定めた平行度が満たされる。

【0089】

Ｓ３－６で、マスク駆動機構８を下降させることでマスク１２とウエハ２１とが剥離される。剥離したことは、全てのリニアモータ固定子２３に内蔵されるボイスコイルを流れる電流値が非接触時の値まで下がったことで判定される。この時点で、マスク１２とウエハ２１との平行度が満たされた状態で、マスク１２の最もウエハ２１に近接している箇所とウエハ２１とがＺ方向で同じ位置になる。

【0090】

Ｓ３－７で、Ｓ４であるファインアライメントを実施する際のマスク１２とウエハ２１とのギャップ量（クリアランス分）だけ、マスク駆動機構８が下降する。

【0091】

以上のフローチャートにより、撓んでおり、かつ平面度が不十分なマスク１２を、ウエハ２１と任意のギャップ量の位置において、平行に調整することができ、マスク１２とウエハ２１とを高精度にアライメントすることができる。それにより、密着させて重ね合わせる際のマスク１２とウエハ２１との位置ずれを抑制して高精度な蒸着を実現できる。

【0092】

なお、以上のＳ３の動作は、初めて使用するマスク１２について行えば、当該マスク１２について、ウエハ２１とマスク１２とを接触させた状態から剥離させた際の位置情報を記憶させておくことができる。従って、当該マスクを使用する場合には、２回目以降は、初回におけるファインアライメントを行った際の位置までマスクを移動させて、ファインアライメントを行うようにすればよい。

【0093】

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施例の成膜装置１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。

【0094】

まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図２２（ａ）は有機ＥＬ表示装置１５０の全体図、図２２（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

【0095】

図２２（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置１５０の表示領域１５１には、発光素子を複数備える画素１５２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１５１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１５２Ｒ、第２発光素子１５２Ｇ、第３発光素子１５２Ｂの組み合わせにより画素１５２が構成されている。画素１５２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。

【0096】

図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素１５２は、複数の発光素子からなり、各発光素子は、基板１５３上に、第１電極（陽極）１５４と、正孔輸送層１５５と、発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂのいずれかと、電子輸送層１５７と、第２電極（陰極）１５８と、を有している。これらのうち、正孔輸送層１５
５、発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂ、電子輸送層１５７が有機層に当たる。また、本実施例では、発光層１５６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層１５６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層１５６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂ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１５４は、発光素子毎に分離して形成されている。正孔輸送層１５５と電子輸送層１５７と第２電極１５８は、複数の発光素子１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂ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１５４と第２電極１５８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１５４間に絶縁層１５９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１４０が設けられている。

【0097】

図２２（ｂ）では正孔輸送層１５５や電子輸送層１５７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１５４と正孔輸送層１５５との間には第１電極１５４から正孔輸送層１５５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１５８と電子輸送層１５７の間にも電子注入層が形成することもできる。

【0098】

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。

【0099】

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１５４が形成された基板１５３を準備する。

【0100】

第１電極１５４が形成された基板１５３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１５４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１５９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。

【0101】

絶縁層１５９がパターニングされた基板１５３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１５５を、表示領域の第１電極１５４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層１５５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層１５５は表示領域１５１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。

【0102】

次に、正孔輸送層１５５までが形成された基板１５３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１５３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１５６Ｒを成膜する。

【0103】

発光層１５６Ｒ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１５６Ｇ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１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域１５１の全体に電子輸送層１５７を成膜する。電子輸送層１５７は、３色の発光層１５６Ｒ、１５６Ｇ、１５６Ｂに共通の層として形成される。

【0104】

電子輸送層１５７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１５８を成膜する。

【0105】

その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層１４０を成膜して、有機ＥＬ表示装置１５
０が完成する。

【0106】

絶縁層１５９がパターニングされた基板１５３を成膜装置に搬入してから保護層１４０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。

【0107】

（まとめ）
本実施例に係る成膜装置１においては、基板としてのウエハ２１の成膜面と平行な第１方向（ＸＹ平面に平行な方向）においてウエハ２１とマスク１２との相対的な位置を調整する調整機構を備えている。本実施例においては、ラフアライメントにおいては、粗動ステージ３０が調整機構に相当する。また、ファインアライメントにおいては、磁気浮上ステージ２が調整機構に相当する。このように、本実施例では、ウエハ２１とマスク１２との相対的な位置を調整するために、基板としてのウエハ２１を移動させる構成が採用されている。ただし、本発明においては、基板とマスクとの第１方向の相対的な位置を調整するための調整機構は、基板を静止させた状態でマスクを移動させてもよいし、両者を移動させてもよい。

【0108】

また、成膜装置１においては、第２方向において、ウエハ２１とマスク１２とを相対的に移動させる移動機構を備えている。マスク１２をＺ方向に移動させるマスク駆動機構８と磁気浮上ステージ２がいずれも移動機構に相当する。

【0109】

そして、本実施例においては、ウエハ２１とマスク１２との第２方向の距離が、移動機構によりウエハ２１とマスク１２とを接触させた状態から剥離させた際の位置情報に基づいて規定された規定距離に配された状態で、調整機構による調整（ファインアライメント）が行われる。

【0110】

また、本実施例においては、使用されるマスク１２に応じて記憶された位置情報に基づいて、ウエハ２１とマスク１２との第２方向の距離が、上記の規定距離となるように、移動機構を制御する制御手段としての制御部が設けられている。

【0111】

上記の規定距離は、上記の位置情報と、クリアランス（使用されるマスク１２の第２方向の変形量と、ウエハ２１の第２方向の変形量）とに基づいて規定される。すなわち、上記のＳ３－７において、マスク１２とウエハ２１とが剥離された後に、ファインアライメントを実施するために、所定量（ギャップ量（クリアランス分））だけ、マスク駆動機構８を下降させて、マスク１２をウエハ２１から更に離間させる構成が採用されている。上記の通り、マスク１２とウエハ２１とが剥離されたことを検知した際の状態でファインアライメントを行うと、これらの間隔が狭すぎて、マスク１２とウエハ２１が摺動してしまうおそれもある。また、同じマスク１２が２度以上使用される場合には、ウエハ２１とマスク１２を接触させてから離間させる動作は行わないため、ウエハ２１の寸法公差やマスク１２等の状態によっては、ウエハ２１とマスク１２が摺動してしまうおそれがある。そこで、使用されるマスク１２の第２方向の変形量と、ウエハ２１の第２方向の変形量とに基づいて、予め定めた所定量（ギャップ量）分を考慮して、上記の規定距離を規定する構成を採用している。

【0112】

また、本実施例においては、移動機構は、ウエハ２１とマスク１２のうちのいずれか一方を移動させるための駆動機構を３箇所以上有しており、これら複数の駆動機構によって、ウエハ２１とマスク１２のうちのいずれか一方が、第２方向と、第２方向に直交する任意の軸を中心に回転する回転方向に移動可能に構成されている。より具体的には、移動機
構としての磁気浮上ステージ２が、静電チャック２０によりウエハ２１を移動させるための駆動機構としてのリニアモータ可動子１９及びリニアモータ固定子２３を４箇所有している。そして、４箇所のリニアモータ可動子１９及びリニアモータ固定子２３からなる駆動機構によって、ウエハ２１が第２方向（Ｚ軸方向）と、第２方向に直交する任意の軸を中心に回転する回転方向に移動可能に構成されている。つまり、複数の駆動機構によって、ウエハ２１を、ＸＹ平面（本実施例では水平面に平行な面）に対して、任意の方向に傾くように制御することが可能となっている。これにより、ウエハ２１とマスク１２の平行度を調整することができる。なお、本実施例では、ウエハ２１の傾き等を調整する構成を示したが、マスク１２の傾きを調整する構成を採用することもできるし、両者の傾きを調整する構成を採用することもできる。

【0113】

また、上記のＳ３で説明したように、上記の位置情報は、ウエハ２１とマスク１２との平行度が所定の範囲内、かつウエハ２１とマスク１２とが接触した状態から剥離させた際に得られる情報であると好適である。

【0114】

また、本実施例においては、マスク１２を保持するマスク台１１と、ウエハ２１を保持する吸着部材としての静電チャック２０とを備えている。そして、調整機構及び移動機構は、上記の通り、マスク台１１と静電チャック２０のうちの少なくとも一方を移動させる機構である。

【0115】

また、本実施例においては、ウエハ２１とマスク１２とが離れた状態から接触した状態、及びウエハ２１とマスク１２とが接触した状態から剥離した状態を検知する検知手段を備えている。この検知手段は、Ｓ３で説明した通り、リニアモータ固定子２３に内蔵されたボイスコイルの電流値の変化に基づいて、ウエハ２１とマスク１２との接触及び剥離を検知する手段である。すなわち、検知手段は、複数の駆動機構をそれぞれ制御する制御電流の測定値によって、ウエハ２１とマスク１２とが離れた状態から接触した状態、及びウエハ２１とマスク１２とが接触した状態から剥離した状態を検知する。より具体的には、検知手段は、複数の駆動機構によりウエハ２１とマスク１２とが近づく方向に移動する過程で上記の制御電流が上昇し始めることで、ウエハ２１とマスク１２とが離れた状態から接触した状態への移行を検知する。また、検知手段は、複数の駆動機構によりウエハ２１とマスク１２とが離れる方向に移動する過程で上記の制御電流の下降状態が終了した際に、ウエハ２１とマスク１２とが接触した状態から剥離した状態を検知する。

【0116】

上記の位置情報は、全ての駆動機構に対する上記の制御電流の値が予め定めた範囲内（図１９～図２１に示す規格範囲の下限値から上限値の範囲）になった後にウエハ２１とマスク１２とが離れるように複数の駆動機構が制御され、検知手段によって、ウエハ２１とマスク１２とが接触した状態から剥離した状態に移行したと検知された際の情報であるとよい。

【符号の説明】

【0117】

１：成膜装置 ２：磁気浮上ステージ ３：ステージ支持体 ４：真空チャンバ ５：除振台 ６：除振台ベース ７：支持フレーム ８：マスク駆動機構 ９：マスク支持支柱 １０：ベローズ １１：マスク台 １２：マスク １３：マスクフレーム １４：蒸発源 １５：アライメントカメラ １６：ビューポート １７：ステージフレーム １８：自重補償磁石可動子 １９：リニアモータ可動子 ２０：静電チャック ２１：ウエハ
２２：自重補償磁石固定子 ２３：リニアモータ固定子 ２４：吸引マグネット ２５：ウエハマーク ２６：マスクマーク ２７：光源 ２８：レーザ変位計 ３０：粗動ステージ ３１：粗動ステージ支柱 ３２：粗動ステージ支持部 ３３ 移動機構 ４０：ロボットハンド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】