特許 7194006 基板載置方法、成膜方法、成膜装置、および有機ＥＬパネルの製造システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(54)【発明の名称】基板載置方法、成膜方法、成膜装置、および有機ＥＬパネルの製造システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20221214BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20221214BHJP

   C23C 14/50 20060101ALI20221214BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20221214BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 F

H01L21/68 N

C23C14/50 F

H05B33/10

H05B33/14 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2018236809

(22)【出願日】2018-12-18

(65)【公開番号】P2020098871

(43)【公開日】2020-06-25

【審査請求日】2021-12-03

(73)【特許権者】

【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】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100158388

【弁理士】

【氏名又は名称】鱸 英俊

(72)【発明者】

【氏名】須志原 友和

(72)【発明者】

【氏名】戸江 由也

【審査官】境 周一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１７２９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９７３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０８２０４９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｃ２３Ｃ １４／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の第１辺に沿って基板を支持する、上下動可能な第１基板支持部と、
前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記基板を支持する、前記第１基板支持部とは独立して上下動可能な第２基板支持部と、
前記基板を前記第１基板支持部に向けて押圧可能な第１押圧部と、
前記基板を前記第２基板支持部に向けて押圧可能な第２押圧部と、
を用いて前記基板を移動させ、前記基板をマスクの上に載置する基板載置方法であって、
前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とで支持された前記基板を前記第１押圧部と前記第２押圧部でそれぞれ押圧した状態で、前記基板を前記マスクの上方において、前記基板の姿勢を、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを同じ高さに位置させた第１の姿勢から、前記第１基板支持部よりも前記第２基板支持部が高い第２の姿勢に移行させる基板傾斜工程と、
前記基板の前記第１基板支持部の側に設けられた基板のアライメントマークと、前記マスクの前記第１基板支持部の側に設けられたマスクのアライメントマークとが共に撮像装置の被写界深度に含まれる状態を形成するように、前記第２の姿勢を保った状態で前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを下降させる基板下降工程と、
前記基板のアライメントマークと前記マスクのアライメントマークとを前記撮像装置により撮像して前記基板と前記マスクの相対位置情報を取得し、前記基板と前記マスクの位置ずれ量を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値を超える場合、前記計測工程で取得した相対位置情報に基づき、前記基板と前記マスクの位置ずれ量が減少するように前記基板を移動させるアライメント工程と、
前記計測工程で計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値以下の場合、前記第２押圧部の押圧力を前記第１押圧部の押圧力よりも小さい押圧力に変更し、前記第２の姿勢を保った状態で前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを下降させ、前記第１基板支持部の側で前記基板と前記マスクとが接触した後、前記第２基板支持部を下降させ、前記基板を前記マスクに載置する載置工程と、
を備えた基板載置方法。

【請求項2】

請求項１に記載の基板載置方法において、前記基板傾斜工程では、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とにより前記第１の姿勢で前記基板を支持した状態で前記基板が撓んで前記基板の中央部が周辺部より下降する高さ以上に、前記第２の姿勢における前記第１基板支持部と前記第２基板支持部との高低差が取られる基板載置方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の基板載置方法において、前記撮像装置が、前記第１基板支持部の上方に配置されている基板載置方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の基板載置方法において、前記載置工程の後、前記撮像装置、あるいはさらに前記基板の周辺部の上部に配置された他の撮像装置を用いて、前記基板と前記マスクとを撮像して取得した前記基板と前記マスクの相対位置情報に基づき、前記基板と前記マスクの位置ずれ量を取得し、計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値を超える場合、前記第１押圧部および前記第２押圧部で前記基板を押圧し、前記第２基板支持部を上昇させて前記基板の姿勢を前記第２の姿勢に変更し、前記計測工程、前記アライメント工程、および前記載置工程を実行する基板載置方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の基板載置方法において、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部の、前記基板を支持する支持面が、前記第２の姿勢における前記基板の傾斜に沿う勾配を有する基板載置方法。

【請求項6】

請求項５に記載の基板載置方法において、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部の、前記基板を支持する支持面の勾配が１／１００以上１／１０以下の範囲に取られている基板載置方法。

【請求項7】

請求項５または６に記載の基板載置方法において、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部に対向する前記第１押圧部および／または前記第２押圧部の前記基板を押圧する押圧面が、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部に沿う勾配を有する基板載置方法。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の基板載置方法により前記基板を前記マスクに載置した後、前記基板に成膜材料を付着させる成膜工程を含む成膜方法。

【請求項9】

基板の第１辺に沿って基板を支持する、上下動可能な第１基板支持部と、前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記基板を支持する、前記第１基板支持部とは独立して上下動可能な第２基板支持部と、前記基板を前記第１基板支持部に向けて押圧可能な第１押圧部と、前記基板を前記第２基板支持部に向けて押圧可能な第２押圧部と、マスクと、撮像装置と、成膜源と、制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とで支持された前記基板を前記第１押圧部と前記第２押圧部でそれぞれ押圧した状態で、前記基板を前記マスクの上方において、前記基板の姿勢を、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを同じ高さに位置させた第１の姿勢から、前記第１基板支持部よりも前記第２基板支持部が高い第２の姿勢に移行させる基板傾斜工程と、
前記基板の前記第１基板支持部の側に設けられた基板のアライメントマークと、前記マスクの前記第１基板支持部の側に設けられたマスクのアライメントマークとが共に撮像装置の被写界深度に含まれる状態を形成するように、前記第２の姿勢を保った状態で前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを下降させる基板下降工程と、
前記基板のアライメントマークと前記マスクのアライメントマークとを前記撮像装置により撮像して前記基板と前記マスクの相対位置情報を取得し、前記基板と前記マスクの位置ずれ量を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値を超える場合、前記計測工程で取得した相対位置情報に基づき、前記基板と前記マスクの位置ずれ量が減少するように前記基板を移動させるアライメント工程と、
前記計測工程で計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値以下の場合、前記第２押圧部の押圧力を前記第１押圧部の押圧力よりも小さい押圧力に変更し、前記第２の姿勢を保った状態で前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを下降させ、前記第１基板支持部の側で前記基板と前記マスクとが接触した後、前記第２基板支持部を下降させ、前記基板を前記マスクに載置する載置工程と、
前記載置工程の後、前記成膜源から前記基板に成膜材料を付着させて成膜する成膜処理と、を実行する成膜装置。

【請求項10】

請求項９に記載の成膜装置において、前記基板傾斜工程では、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とにより前記第１の姿勢で前記基板を支持した状態で前記基板が撓んで前記基板の中央部が周辺部より下降する高さ以上に、前記第２の姿勢における前記第１基板支持部と前記第２基板支持部との高低差が取られる成膜装置。

【請求項11】

請求項９または１０に記載の成膜装置において、前記撮像装置が、前記第１基板支持部の上方に配置されている成膜装置。

【請求項12】

請求項９から１１のいずれか１項に記載の成膜装置において、前記載置工程の後、前記制御部は、前記撮像装置、あるいはさらに前記基板の周辺部の上部に配置された他の撮像装置を用いて、前記基板と前記マスクとを撮像して取得した前記基板と前記マスクの相対位置情報に基づき、前記基板と前記マスクの位置ずれ量を取得し、計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値を超える場合、前記第１押圧部および前記第２押圧部で前記基板を押圧し、前記第２基板支持部を上昇させて前記基板の姿勢を前記第２の姿勢に変更し、前記計測工程、前記アライメント工程、および前記載置工程を実行する成膜装置。

【請求項13】

請求項９から１２のいずれか１項に記載の成膜装置において、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部の、前記基板を支持する支持面が、前記第２の姿勢における前記基板の傾斜に沿う勾配を有する成膜装置。

【請求項14】

請求項１３に記載の成膜装置において、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部の、前記基板を支持する支持面の勾配が１／１００以上１／１０以下の範囲に取られている成膜装置。

【請求項15】

請求項１３または１４に記載の成膜装置において、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部に対向する前記第１押圧部および／または前記第２押圧部の前記基板を押圧する押圧面が、前記第１基板支持部および／または前記第２基板支持部に沿う勾配を有する成膜装置。

【請求項16】

請求項９から１５のいずれか１項に記載の成膜装置を複数、備え、少なくとも１つの前記成膜装置が前記成膜処理において前記成膜源から前記基板に有機材料を蒸着する有機ＥＬパネルの製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板の載置位置をアライメントするアライメント処理を含む基板載置方法、その基板を用いる成膜方法、成膜装置、および有機ＥＬパネルの製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

基板に対する成膜工程を含む物品の製造、例えば有機ＥＬディスプレイの製造において、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成した基板上に赤・緑・青の発光をする有機材料を配置する必要がある。この有機材料を配置する手法としては、メタルマスクを用いた真空蒸着が主に用いられている。この種の真空蒸着では、ＴＦＴが形成された基板を下向きの姿勢で支持し、下方から蒸着材料を上向きに成膜する構成が多い。このように基板の成膜面を下向きにして成膜を行う場合、なるべく成膜を妨げないよう基板をその端部で挟持して支持するため、基板の中央部が自重で下方に凸形状に撓んだ状態となり易い。

【0003】

また、ＴＦＴの所望の場所に赤・緑・青の発光する有機膜を形成するために、基板とメタルマスクのアライメント（位置合わせ）を精密に行う必要がある。例えば、まず基板とマスクとが接触しない位置関係に配置して、撮像用カメラを用いて基板のアライメントマークとマスクのアライメントマークを用いて両者の位置合わせを行う。その後、基板とマスクとを接近させ、マスク上に基板を載置する。この状態で基板のアライメントマークとマスクのアライメントマークとのずれ量が所定の範囲内に収まっていれば、アライメントは正常終了となる。下記の特許文献１には、基板保持部によって基板の被成膜面を下向きにして把持し、基板とマスクとのアライメントを行う手法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－３１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

有機ＥＬディスプレイのような製品の高精細化に伴ない、近年では、基板の蒸着工程でも高精度なアライメントが求められるようになってきている。アライメントの際、基板とマスクのアライメントマーク位置情報は、撮像用カメラの撮影画像に対する画像処理を用いて取得される。この撮像用カメラには、必要なアライメント精度に応じた解像度を得られるレンズが装着される。そして、近年では、高精度にアライメントマークを撮像するために、アライメント用のカメラのレンズの被写界深度が浅くなる傾向がある。

【0006】

このため、特許文献１に記載されるようなアライメント方法では、基板の撓みによって基板とマスクのアライメントマークをレンズの被写界深度の範囲内に収まるよう接近させるのが困難になる場合がある。また、基板の撓みが下向きに凸となっているため、基板とマスクを接触させた際に、両者のズレが予期せぬ方向へ生じてしまう可能性があった。

【0007】

本発明の課題は、以上に鑑み、成膜工程で用いられる基板とマスクのアライメントを高精度に行うことができるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

課題を解決するため、本発明においては、基板の第１辺に沿って基板を支持する、上下動可能な第１基板支持部と、前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記基板を支持する、前記第１基板支持部とは独立して上下動可能な第２基板支持部と、前記基板を前記第１基板支持部に向けて押圧可能な第１押圧部と、前記基板を前記第２基板支持部に向けて押圧可能な第２押圧部と、を用いて前記基板を移動させ、前記基板をマスクの上に載置する基板載置方法であって、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とで支持された前記基板を前記第１押圧部と前記第２押圧部でそれぞれ押圧した状態で、前記基板を前記マスクの上方において、前記基板の姿勢を、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを同じ高さに位置させた第１の姿勢から、前記第１基板支持部よりも前記第２基板支持部が高い第２の姿勢に移行させる基板傾斜工程と、前記基板の前記第１基板支持部の側に設けられた基板のアライメントマークと、前記マスクの前記第１基板支持部の側に設けられたマスクのアライメントマークとが共に撮像装置の被写界深度に含まれる状態を形成するように、前記第２の姿勢を保った状態で、前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを下降させる基板下降工程と、前記基板のアライメントマークと前記マスクのアライメントマークとを前記撮像装置により撮像して前記基板と前記マスクの相対位置情報を取得し、前記基板と前記マスクの位置ずれ量を計測する計測工程と、前記計測工程で計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値を超える場合、前記計測工程で取得した相対位置情報に基づき、前記基板と前記マスクの位置ずれ量が減少するように前記基板を移動させるアライメント工程と、前記計測工程で計測した前記位置ずれ量が所定のしきい値以下の場合、前記第２押圧部の押圧力を前記第１押圧部の押圧力よりも小さい押圧力に変更し、前記第２の姿勢を保った状態で前記第１基板支持部と前記第２基板支持部とを下降させ、前記第１基板支持部の側で前記基板と前記マスクとが接触した後、前記第２基板支持部を下降させ、前記基板を前記マスクに載置する載置工程と、を備えた構成を採用した。

【発明の効果】

【0009】

上記構成により、基板の第１辺を基準としてこの第１辺付近を撮像装置の被写界深度に収まるよう配置して、基板とマスクのアライメントのための撮像を行うことができる。そのため、成膜工程で用いられる基板とマスクのアライメントを高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す説明図である。

【図2】アライメント装置の斜視図である。

【図3】回転並進機構の斜視図である。

【図4】基板保持部の斜視図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、基板保持部の模式図である。

【図6】（ａ）は基板保持部に保持されている基板を上から見た図、（ｂ）はマスクを上から見た図、（ｃ）は撮像装置の視野のイメージ図である。

【図7】成膜室に配置されたアライメント機構の要部構成の一例を示す説明図である。

【図8】（ａ）～（ｆ）はアライメント機構のアライメント動作の一例を示す説明図である。

【図9】本発明の実施形態に係る成膜装置が配置された生産ラインの一例を示す説明図である。

【図10】アライメント機構の要部の構成の一例を示す説明図である。

【図11】基板およびマスクのアライメント制御の流れを示すフローチャート図である。

【図12】アライメント制御を行う制御装置の具体的な構成例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。

【0012】

以下、本発明の実施形態である基板載置方法、成膜方法、成膜装置、有機ＥＬパネルの製造システム等について、図面を参照して説明する。以下で参照する複数の図面では、特に但し書きがない限り、同一の機能の構成要素については同一の参照符号を付して示すものとする。また、同一図面内に同一もしくは対応する部材を複数有する場合には、図中にａ、ｂなどの添え字を付与して示すが、以下の説明では区別する必要がない場合には、ａ、ｂなどの添え字を省略して記述する場合がある。

【0013】

図１は、第１実施形態に係る成膜装置１００の概略構成を示している。成膜装置１００は、基板１の表面（被成膜面）に成膜する装置である。成膜装置１００は、基板１の表面に真空蒸着により所望のパターンの薄膜を形成する。基板１は、例えば平板状のガラス基板である。蒸着材料としては、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。成膜装置１００は、例えば、有機ＥＬディスプレイのような表示装置のディスプレイパネル、薄膜太陽電池などの電子デバイスを製造する製造システムに適用可能である。特に、成膜装置１００は、基板１としてガラス基板が用いられ、この基板１が大型化する傾向がある有機ＥＬパネルを製造する製造システムに好適に適用することができる。

【0014】

成膜装置１００は、基板１に成膜材料を形成するための成膜チャンバ４の成膜空間を有する成膜チャンバ４と、基板１を成膜チャンバ４内に搬入／搬出するためのゲートバルブ１５とを備える。さらに、成膜装置１００は、基板１およびマスク２を保持して両者の相対的な位置合わせを行うアライメント装置１０１を備える。成膜チャンバ４には、成膜材料を収納した蒸着源（成膜源）７を設置するための機構が設けられている。図１は蒸着装置の構成であるが、アライメント装置１０１は、スパッタリング法やＣＶＤ法など、蒸着法以外の成膜方法を用いる成膜装置にも適用することができる。

【0015】

また、図１では、上下方向をＺ軸の方向（Ｚ方向）、上下方向に直交する水平方向をＸ軸の方向（Ｘ方向）およびＹ軸の方向（Ｙ方向）で示している。なお、成膜チャンバ４には、真空ポンプ（図１では不図示）が接続されており、成膜チャンバ４内を、成膜できる所望の圧力まで減圧することができる。

【0016】

アライメント装置１０１は、成膜チャンバ４の天板３上に搭載される駆動部を有する位置決め機構９０と、基板１を保持する保持部である基板保持部８と、マスク２を保持するマスク保持部９とを備える。

【0017】

位置決め機構９０は、回転並進機構１１１と、第１駆動部であるＺ昇降機構８０とを有し、成膜チャンバ４の外側に設けられている。可動部を多く含む位置決め機構９０を成膜チャンバ４の成膜空間の外に配置することで、成膜チャンバ４内の発塵を抑制することができる。

【0018】

回転並進機構１１１は、後述するように基板１とマスク２とをアライメントする際に、基板保持部８、即ち基板１を、天板３に対してＸＹ方向、およびＺ軸まわりの回転方向であるθｚ方向に基板保持部８を移動させるものである。Ｚ昇降機構８０は、基板１とマスク２とを互いに近接または離間させるように、基板保持部８またはマスク保持部９、本実施形態では基板保持部８をＺ方向に移動させるものである。

【0019】

Ｚ昇降機構８０は、Ｚ昇降スライダ１０を有する。Ｚ昇降スライダ１０には、基板保持シャフト１２ａ、１２ｂが固定されている。この基板保持シャフト１２ａ、１２ｂは、成膜チャンバ４の天板３に設けられた貫通穴１６を通って、成膜チャンバ４の外部と内部に渡って設けられている。そして、成膜チャンバ４内において、基板保持シャフト１２ａ、１２ｂの下部に基板保持部８が設けられ、被成膜物である基板１を保持することが可能となっている。

【0020】

基板保持シャフト１２ａ、１２ｂと天板３とが干渉することのないよう、貫通穴１６は基板保持シャフト１２ａ、１２ｂの外径に対して十分に大きく設計される。また、各基板保持シャフト１２ａ、１２ｂにおける成膜チャンバ４の外側の部分は、Ｚ昇降スライダ１０と天板３とに固定されたベローズ４０によって覆われる。つまり、各基板保持シャフト１２ａ、１２ｂは、成膜チャンバ４の外側の部分がベローズ４０で覆われることで、各基板保持シャフト１２ａ、１２ｂ全体を成膜チャンバ４の成膜空間と同じ状態（例えば、真空状態）に保つことができる。

【0021】

ベローズ４０には、好ましくはＺ方向およびＸＹ方向にも柔軟性を持つものを用いる。これにより、アライメント装置１０１の稼働によってベローズ４０が変位した際に発生する抵抗力を十分に小さくすることができ、位置調整時の負荷を低減することができる。マスク保持部９は、成膜チャンバ４の内部の、天板３の成膜空間側の面に設置されており、マスク２を保持することができる。有機ＥＬパネルの製造に広く用いられるマスク２は、例えば成膜パターンに応じた開口を有するマスク箔と、剛性の高いマスク枠とを備え、マスク箔はマスク枠に架張された状態で固定される。これにより、マスク枠は撓みを低減した状態でマスク２を保持することができる。

【0022】

位置決め機構９０、基板保持部８、蒸着源７の一連の動作は、処理部の一例である制御装置５０（制御部）によって制御される。制御装置５０の機能は、メモリまた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。コンピュータとしては、汎用のパーソナルコンピュータを用いてもよいし、組込型のコンピュータや、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いてもよい。あるいは、制御装置５０の機能の一部または全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。なお、成膜装置ごとに制御装置５０が設けられていてもよいし、１つの制御装置５０が複数の成膜装置を制御してもよい。

【0023】

図１２は、図１の制御装置５０を構成する制御系の一例を示している。図１２の制御系は、主制御手段としてのＣＰＵ１６０１、記憶装置としてのＲＯＭ１６０２、およびＲＡＭ１６０３を備えた、例えば上記のＰＣハードウェア、ＰＬＣなどによって構成することができる。ＲＯＭ１６０２には、後述する製造手順を実現するためのＣＰＵ１６０１の制御プログラムや定数情報などを格納しておくことができる。また、ＲＡＭ１６０３は、その制御手順を実行する時にＣＰＵ１６０１のワークエリアなどとして使用される。また、図１２の制御系には、外部記憶装置１６０６が接続されている。外部記憶装置１６０６は、本発明の実施には必ずしも必要ではないが、ＨＤＤやＳＳＤ、ネットワークマウントされた他のシステムの外部記憶装置などから構成することができる。

【0024】

本実施形態のアライメント制御を実現するためのＣＰＵ１６０１の制御プログラムは、上記の外部記憶装置１６０６や、ＲＯＭ１６０２の（例えばＥＥＰＲＯＭ領域）のような記憶部に格納しておくことができる。その場合、本実施形態の制御手順を実現するためのＣＰＵ１６０１の制御プログラムは、ネットワークインターフェース１６０７を介して、上記の各記憶部に供給し、また新しい（別の）プログラムに更新することができる。あるいは、後述の制御手順を実現するためのＣＰＵ１６０１の制御プログラムは、各種の磁気ディスクや光ディスク、フラッシュメモリなどの記憶手段と、そのためのドライブ装置を経由して、上記の各記憶部に供給し、またその内容を更新することができる。本実施形態の制御手順を実現するためのＣＰＵ１６０１の制御プログラムを格納した状態における各種の記憶手段、記憶部、ないし記憶デバイスは、本発明の制御手順を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成することになる。

【0025】

ＣＰＵ１６０１には、アライメント画像処理に用いる画像を撮像するための後述する撮像装置１４が接続されている。図１２では、簡略化のため、撮像装置１４、ないし、同図右側のアライメント装置１０１の駆動系１６０５はＣＰＵ１６０１に直接接続されているように図示されている。しかしながら、これらのブロックは周知の適当なインターフェース（カメラＩＦや駆動回路）を介して接続されていてよい。

【0026】

ネットワークインターフェース１６０７は、例えばＩＥＥＥ ８０２．３のような有線通信、ＩＥＥＥ ８０２．１１、８０２．１５のような無線通信による通信規格を用いて構成することができる。ＣＰＵ１６０１は、ネットワークインターフェース１６０７を介して、他の装置１１０４、１１２１と通信することができる。装置１１０４、１１２１は、例えば、成膜装置１００が含まれる生産ラインの統轄制御装置や、管理サーバなどであってよく、成膜装置１００の成膜処理に係る制御やロギングを行う。

【0027】

また、図１２の制御装置は、ＵＩ装置１６０４（ユーザーインターフェース装置）を備える。このＵＩ装置１６０４は、操作部や表示装置から構成される。操作部は、ハンディターミナルのような端末、あるいはキーボード、ジョグダイアル、ポインティングデバイスなどのデバイス（あるいはそれらを備えた何らかの制御端末）によって構成される。また、表示装置には、例えば液晶方式の他、表示出力できるものであれば任意の方式のディスプレイ装置を用いることができる。

【0028】

ＵＩ装置１６０４の表示装置では、任意のモニタ表示を行うことができる。例えば、ＵＩ装置１６０４の表示装置によって、上記のアライメント装置１０１の駆動条件に係るデータなどを表示してもよい。あるいは、ＵＩ装置１６０４の表示装置によって、基板～マスクのアライメントのため撮像装置１４が撮像した画像を表示させてもよい。

【0029】

次にアライメント装置１０１の位置決め機構９０について、図２を用いて詳細に説明する。

【0030】

図２は、上記のアライメント装置１０１を斜視図の形式で示している。Ｚ昇降機構８０は、上述のＺ昇降スライダ１０、Ｚ昇降ベース１３、複数のＺガイド１８、モータ１９、およびボールネジ２０を備える。

【0031】

Ｚガイド１８は、Ｚ昇降ベース１３の側面に、Ｚ昇降ベース１３に対してＺ方向にスライド自在に支持され、Ｚ昇降スライダ１０に固定されている。Ｚ昇降スライダ１０の中央には、駆動力を伝達するためのボールネジ２０が配設され、Ｚ昇降ベース１３に固定されたモータ１９から伝達される動力がボールネジ２０を介してＺ昇降スライダ１０に伝達される。

【0032】

モータ１９は、不図示の回転エンコーダを内蔵しており、エンコーダの回転数を介してＺ昇降スライダ１０のＺ方向の位置を計測することができる。モータ１９の駆動を、制御装置５０（図１）ないしＣＰＵ１６０１（図１２）で制御することにより、Ｚ昇降スライダ１０、即ち基板保持部８のＺ方向の精密な位置決めが可能である。なお、ここではモータ１９が回転モータである場合について説明したが、モータ１９は他の形式のモータ、例えばリニアモータなどであってもよい。この場合、回転エンコーダの代わりにリニアエンコーダを配置すればよく、ボールネジ２０は省略することができる。

【0033】

図３は、回転並進機構１１１の構成を斜視図の形式で示している。図１、図２のアライメント装置１０１では、Ｚ昇降スライダ１０およびＺ昇降ベース１３が回転並進機構１１１の上に配設されている。この構成では、Ｚ昇降ベース１３とＺ昇降スライダ１０の全体を、回転並進機構１１１によってＸ、Ｙ、θｚ方向に駆動させることができる。

【0034】

図３に示すように、回転並進機構１１１は、複数の駆動ユニット２１ａ～２１ｄを備える。図３の構成では、駆動ユニット２１ａ～２１ｄは、それぞれベースの四隅に配置されており、隣接する隅に配置された駆動ユニットをＺ軸周りに９０度回転させた向きに配置されている。

【0035】

各駆動ユニット２１ａ～２１ｄは、駆動力を発生させるモータ４１を備えている。さらに、モータ４１の駆動力がボールネジ４２を介して伝達されることにより、第１の方向にスライドする第１のガイド２２と、ＸＹ平面において第１の方向と直交する第２の方向にスライドする第２のガイド２３とを備えている。さらに、Ｚ軸周りに回転可能な回転ベアリング２４を備えている。例えば、駆動ユニット２１ｃの場合は、Ｘ方向にスライドする第１のガイド２２、Ｘ方向と直交するＹ方向にスライドする第２のガイド２３、回転ベアリング２４を有しており、Ｘモータ４１の力がボールネジ４２を介して第１のガイド２２に伝達される。

【0036】

モータ４１は不図示の回転エンコーダを内蔵しており、この回転エンコーダを介して、第１のガイド２２の変位量を計測することができる。各駆動ユニット２１ａ～２１ｄにおいて、モータ４１の駆動を、制御装置５０（図１）ないしＣＰＵ１６０１（図１２）で制御することにより、Ｚ昇降ベース１３、即ち基板保持部８のＸ、Ｙ、θｚ方向における位置を精密に制御することができる。

【0037】

例えば、Ｚ昇降ベース１３をＸ方向へ移動させる場合は、駆動ユニット２１ｂと駆動ユニット２１ｃのそれぞれにおいてＸ方向にスライドさせる駆動力をモータ４１で発生させ、Ｚ昇降ベース１３にその駆動力を伝達する。また、Ｙ方向へ移動させる場合には、駆動ユニット２１ａと駆動ユニット２１ｄのそれぞれにおいてＹ方向にスライドさせる駆動力をモータ４１で発生させ、Ｚ昇降ベース１３にその駆動力を伝達する。

【0038】

Ｚ昇降ベース１３をＺ軸まわりのθｚ方向に回転させる場合は、対角に配置された駆動ユニット２１ｃと駆動ユニット２１ｂとを用いて、Ｚ軸まわりにθｚ回転させるために必要な力を発生させ、Ｚ昇降ベース１３にその力を伝えるとよい。あるいは、駆動ユニット２１ａと駆動ユニット２１ｄとを用いて、Ｚ昇降ベース１３に回転に必要な力を伝えてもよい。

【0039】

次に、基板保持部８の構成について、図４を用いて説明する。図４は、基板１を保持した状態でマスク保持部９の上部に位置する基板保持部８全体を斜視図の形式で示している。基板保持部８は、矩形状の基板１の、互いに対向する２辺（ここでは長辺）側の端部を保持する。また、基板保持部８は、基板１の被成膜面を下にして、即ち基板１の被成膜面がマスク２に対向するように保持する。

【0040】

図４に示すように、基板保持部８は、基板１の端部を支持する複数の複数の基板受け爪２６ａ（第１基板支持部）、および複数の基板受け爪２６ｂ（第２基板支持部）を備える。複数の基板受け爪２６ａは、基板１の２つの長辺のうち一方の長辺側の端部に沿って配置され、複数の基板受け爪２６ｂは、基板１の２つの長辺のうち他方の長辺側の端部に沿って配置される。

【0041】

さらに、基板保持部８は、複数の基板受け爪２６ａと対向して配置され、駆動シャフト３４ａを介してＺ方向に駆動され、基板受け爪２６ａ方向に基板１を押圧可能な複数のクランプ２７ａ（第１押圧部）を有している。また、基板保持部８は、複数の基板受け爪２６ｂと対向して配置され、駆動シャフト３４ｂを介してＺ方向に駆動され、基板受け爪２６ａ方向に基板１を押圧可能な複数のクランプ２７ｂ（第２押圧部）を有している。複数の基板受け爪２６ａ、２６ｂに対して複数のクランプ２７ａ、２７ｂを近接させ、基板１の端部を挟み込んで挟持することで、基板１を固定し、かつ、基板１の撓みを低減した状態で保持することができる。なお、基板１の長辺側の端部ではなく短辺側の端部を保持してもよいが、長辺側の端部を保持する方が基板１の撓み量が少ないため好ましい。

【0042】

さらに、基板保持部８は、基板保持シャフト１２ａの下部に固定された、複数の基板受け爪２６ａを支持する保持部ベース２５ａを有する。また、基板保持部８は、基板保持シャフト１２ｂの下部に固定された、複数の基板受け爪２６ｂを支持する保持部ベース２５ｂを有する。保持部ベース２５ａ、２５ｂは、それぞれ基板保持シャフト１２ａ、１２ｂにより独立して上下動可能であり、任意の制御位置で位置決めすることができる。この保持部ベース２５ａ、２５ｂは、基板１の長辺側の端部と同等の長さを有する板状部材である。

【0043】

なお、マスク２のマスク枠には、基板１をマスク２に載置する際に基板受け爪２６ａ、２６ｂとの干渉を回避するための複数の溝を設けておく。この溝と基板受け爪２６ａ、２６ｂとのクリアランスを数ｍｍ程度に設定しておけば、基板１をマスク２に載置した後に基板受け爪２６ａ、２６ｂがさらに下降しても、マスク枠６ｂと基板受け爪２６ａ、２６ｂとが互いに干渉するのを回避できる。

【0044】

本実施形態では、後述するアライメント動作を行うため、保持部ベース２５ａ、２５ｂを移動させるための基板保持シャフト１２ａ、１２ｂは、互いに独立して昇降させることができるよう構成する。

【0045】

本実施形態では、複数のクランプ２７ａがクランプユニット２８ａに含まれ、複数のクランプ２７ｂがクランプユニット２８ｂに含まれているものとする。また、クランプユニット２８ａ、２８ｂの押圧動作は互いに独立して制御できるものとする。

【0046】

クランプユニット２８ａ、２８ｂ、ないしクランプ２７ａ、２７ｂの押圧解放（アンクランプ）状態と、押圧（クランプ）状態をそれぞれ図５（ａ）、（ｂ）に示す。以下、クランプユニット２８ａ、２８ｂの動作の概略を説明するが、ここではクランプユニット２８ａを例に説明し、クランプユニット２８ｂはクランプユニット２８ａと同様の構成であるため、説明を省略するものとする。

【0047】

クランプユニット２８ａの複数のクランプ２７ａは、クランプスライダ３２ａ（図４）に固定されている。クランプスライダ３２ａは、基板保持部８の保持部ベース２５ａと保持部上板３５ａとの間に配設されたリニアブッシュ３９ａによって、Ｚ方向にガイドされる。クランプスライダ３２ａは、天板３を貫通する駆動シャフト３４ａ（図４）を介してＺ昇降スライダ１０に固定される。クランプスライダ３２ａは駆動シャフト３４ａを介して電動シリンダ３６ａから発生する力によってＺ方向に駆動することができる。

【0048】

クランプ２７ａが図５（ａ）に示す位置から下降して図５（ｂ）に示す位置に達すると、クランプ２７ａは基板受け爪２６ａ上に載置された基板１の上面に当接し、基板１を基板受け爪２６ａに向かって押圧する。これにより、基板受け爪２６ａの挟持面とクランプ２７ａの挟持面との間で基板１を保持した状態となる。

【0049】

クランプ２７ａの上部には、クランプ２７ａによって一定の荷重を付加して基板１を保持するために、保持力（荷重）を発生させるバネ２９ａが配設される。クランプ２７ａとバネ２９ａとの間にはロッド３１ａが存在し、クランプ２７ａがＺ方向に案内される。バネ２９ａは荷重調整ネジ３０ａによってギャップｇの大きさを変えることで全長を調整することができる。したがって、バネ２９ａの押し込み量によって、ロッド３１ａを介してクランプ２７ａに発生する押し込み力も自在に調整可能である。なお、この押し込み力が数Ｎ～数１０Ｎ程度であれば、基板１の自重よりも大きい荷重で基板１を押さえることができ、アライメント中に基板１がずれるのを抑制することができる。

【0050】

以上の構成によれば、クランプユニット２８ａ、２８ｂ、ないしクランプ２７ａ、２７ｂの押圧力により基板１を保持した状態で、アライメント装置１０１によってＸ、Ｙ、θｚ方向、および、Ｚ方向に移動し、位置決めすることができる。なお、クランプユニット２８ａの複数のクランプ２７ａは、それぞれが個別に設けられた駆動機構によって上下に駆動されてもよく、また、クランプユニット２８ｂの複数のクランプ２７ｂも、それぞれが個別に設けられた駆動機構によって上下に駆動されてもよい。また、保持部ベース２５ａと基板受け爪２６ａとの間には、スペーサ４１ａが設けられ、保持部ベース２５ｂと基板受け爪２６ｂとの間には、スペーサ４１ｂが設けられている。

【0051】

次に、基板１とマスク２との位置、すなわち、それぞれのアライメントマークの位置を同時に計測するための撮像装置について説明する。図１において天板３の外側の面には、マスク２上のアライメントマーク（マスクマーク）および基板１上のアライメントマーク（基板マーク）の位置を取得するための位置取得手段である、複数（本実施形態では４つ）の撮像装置１４が配設される。なお、以下では、クランプユニット２８ａないしクランプ２７ａ側の例えば２つの撮像装置を撮像装置１４ａ、クランプユニット２８ｂないしクランプ２７ｂ側の例えば２つの撮像装置を撮像装置１４ｂということがある（後述の図７参照）。撮像装置１４は、高解像度の撮像が可能なカメラ１４１、撮像光学系１４２、照明部１４３から構成される（図７）。

【0052】

天板３（図１、図２）には、撮像装置１４により成膜チャンバ４の内部に配置されたアライメントマークの位置を計測できるよう、カメラ光軸上に貫通穴および窓ガラス１７が設けられている。さらに、撮像装置１４の内部または近傍には、不図示の照明（後述の照明部１４３）が設けられ、基板１およびマスク２のアライメントマーク近傍に照明光を照射し、正確なマーク像の計測を行うことができる。

【0053】

図６（ａ）～図６（ｃ）を参照し、撮像装置１４を用いて基板マーク３７とマスクマーク３８の位置を計測する方法を説明する。図６（ａ）は、基板保持部８に保持されている状態の基板１を上から見た図である。基板１上には、図１の撮像装置１４で計測可能な基板マーク３７が基板１の４隅に形成されている。例えば、マスク２に対して基板１がフラットに載置された状態であれば、４つの基板マーク３７を４つの撮像装置１４によって同時に撮像する。そして、図１の制御装置５０が、撮像画像から各基板マークの中心位置である４点を求め、４点の位置関係から基板１の並進量、回転量を算出する。これにより、制御装置５０は、基板１の位置情報を取得することができる。

【0054】

また、後述のアライメント制御では、基板１のクランプユニット２８ａないしクランプ２７ａ側の撮像装置１４ａによって、例えば２つの基板マーク３７を撮像し、２点の位置関係から基板１の並進量、回転量を算出する。このような計測処理によっても、クランプユニット２８ａないしクランプ２７ａ側を基準とした基板１のアライメント情報を取得することができる。

【0055】

また、図６（ｂ）はマスク２を上から見た図である。マスク２の四隅には撮像装置１４で計測可能なマスクマーク３８が形成されている。例えば４つのマスクマーク３８を４つの撮像装置１４によって同時に撮像し、図１の制御装置５０が、撮像画像から各マスクマークの中心位置である４点を求め、４点の位置関係からマスク２の並進量、回転量などを算出する。このようにして、制御装置５０はマスク２の位置情報を取得することができる。

【0056】

実際には、基板１とマスク２とがＺ方向に重なっているので、基板マーク３７とマスクマーク３８とは撮像装置１４によって同時に撮像される。図６（ｃ）は、１つの撮像装置１４によって、１組のマスクマーク３８および基板マーク３７を撮像した際の視野４３のイメージを示している。このように撮像装置１４の視野４３内において、基板マーク３７とマスクマーク３８とを同時に撮像することができ、マーク中心同士の相対的な位置を測定することができる。なお、制御装置５０とは別の画像処理装置を用意して、その画像処理装置に画像処理を行わせて、マークの位置を計測してもよい。マスクマーク３８および基板マーク３７の形状は、それぞれの中心位置を算出しやすい形状であればいかなる形状であってもよいが、互いを区別できるように、互いに異なる形状であるのが好ましい。

【0057】

精度の高いアライメントが求められる場合、撮像装置１４として数μｍのオーダーの高解像度を有する高倍率カメラが用いられる。この高倍率カメラは、視野が数ｍｍと狭いため、基板１を受け爪に載置した状態のずれが大きいと、基板マーク３７が視野から外れてしまう場合がある。そこで、高倍率カメラによる撮像装置１４とは別に、高倍率カメラと併せて広い視野をもつ低倍率カメラを併設してもよい。その場合、低倍率カメラを用いてマスクマーク３８と基板マーク３７が同時に高倍率カメラの視野に収まるよう、大まかなアライメントを行った後、高倍率カメラを用いて高い精度で位置計測を行うことができる。

【0058】

制御装置５０は、撮像装置１４によって取得したマスク２の位置情報および基板１の位置情報から、マスク２と基板１との相対位置情報を求めることができる。制御装置５０は、この相対位置情報を用いて昇降スライダ１０、回転並進機構１１１、および基板保持部８のそれぞれの駆動量を制御する。撮像装置１４として高倍率カメラを用いた場合、例えばマスク２と基板１の相対位置を数μｍの精度で調整することができる。

【0059】

マスク２と基板１とのアライメントが完了した後は、成膜チャンバ４の成膜空間に配置された蒸着源７から成膜材料の蒸気を放出させ、基板１の表面にマスク２を介して成膜する成膜工程を開始する。

【0060】

続いて、図７～図１１を参照して、本実施形態の成膜装置の構成と、基板およびマスクのアライメント動作につきさらに詳細に説明する。

【0061】

図７は、本実施形態の成膜装置のアライメント機構の要部の構成を、図８（ａ）～（ｆ）はアライメント機構のアライメント動作を、図９は本実施形態の成膜装置が配置された生産ラインの構成を示している。また、図１０はアライメント機構の要部の構成の一例を、図１１は図１２の制御系によるアライメント制御の流れを示している。

【0062】

図９に示した生産ラインは、複数の成膜室３１が搬送室３３に接続された構成であり、一般にクラスタ型ラインと呼ばれることがある。図９に示した生産ラインでは、生産ラインの先頭には投入室３２が設けられている。大気圧の下で基板１を投入室３２に投入してから投入室３２を真空排気することで、成膜室３１や搬送室３３は真空状態で基板１を搬送することができる。この生産ラインの搬送方式は、投入室３２へは基板を１枚１枚投入する枚葉式でも良いし、ある程度の数量を一括して入れるカセット式の処理でもよく、当業者は前工程との接続に合わせた方式を選択することができる。

【0063】

マスク２を投入するマスク室（不図示）は、搬送室３３に面して、あるいは成膜室３１に面して配置することができる。特に、搬送室３３に設置される搬送機構３４がマスク２を搬送できる可搬重量があれば、搬送室３３にマスク室を取り付けても良い。

【0064】

例えば、有機ＥＬディスプレイの製造ラインにおいては、複数の膜を積層して成膜することが必要になる。そこで、有機ＥＬディスプレイを製造するのであれば、図９の生産ラインには、少なくとも必要な膜の数だけ成膜室３１が必要となる。また、膜厚や成膜レートにより同一膜でも複数の成膜室３１が必要となる場合もある。生産ラインの成膜室３１の数は、任意であって、本発明を限定するものではない。

【0065】

また、搬送室３３の間には、受渡室３５が配置される。受渡室３５は、例えば搬送室３３の接続を行う機能と、基板１の向きを一定にする機能を有する。例えば、不図示の回転機構で基板１を１８０°回転することにより、各クラスタでの基板向きを一定とすることができる。

【0066】

図９の成膜室３１は、図１～図６に示した成膜装置１００に相当し、アライメント装置１０１を備える。アライメント装置１０１の要部の構成を図７に示す。上述のように、アライメント装置１０１は、成膜室３１の成膜チャンバ４内に配置されている。図７では、アライメント装置１０１のアライメント動作に必要な部位を簡略に示しており、その参照符号は上述と同様であり、以下では各部位に関する重複する記述は省略するものとする。

【0067】

図７のアライメント装置１０１は、上述のクランプユニット２８ａ、２８ｂを備える。クランプユニット２８ａ、２８ｂは、独立して昇降動作できるよう駆動系が構成されており、基板受け爪２６ａ、２６ｂと、クランプ２７ａ、２７ｂを備えている。マスク箔およびマスク枠から成るマスク２はマスク保持部９によって、蒸着源７の上方に支持されている。また、クランプユニット２８ａ、２８ｂによって保持される基板１と、マスク２のアライメント状態を撮像するため、アライメント装置１０１の上部に撮像装置１４ａ、１４ｂが配置されている。撮像装置１４ａ、１４ｂは、例えばそれぞれ２台ずつ、クランプユニット２８ａ、２８ｂの上部近傍に配置され、図６のように基板１およびマスク２の４隅に配置された基板マーク３７およびマスクマーク３８を撮像する。

【0068】

成膜処理に際しては、上述のように、ドライポンプ１２３にて荒引き排気の圧力領域まで排気を行う。例えば、成膜チャンバ４の圧力が５０Ｐａ以下となるまでドライポンプ１２３により排気を行う。そして、成膜チャンバ４内の圧力が５０Ｐａ以下となったら、不図示のバルブを切り替え、クライオポンプ１２４により、本引き排気を行う。本実施形態では、クライオポンプ１２４により１０^－５Ｐａ～１０^－４Ｐａ台の圧力領域まで排気を行い、この圧力環境下で成膜を行う。

【0069】

クライオポンプ１２４にて本引き排気を行い、上記の圧力が達成されると、蒸着源７の加熱を行う。本実施形態においては、１×１０^－４Ｐａ以下の圧力になってから蒸着源７内に設置された不図示のヒータに通電することで蒸着源７の温度を上昇させる。蒸着源７内部にはルツボと呼ばれる蒸着材料の容器が収容されられており（詳細不図示）、蒸着源７内部のヒータによりルツボを加熱し、最終的にルツボ内部に収納された蒸着材料の温度を上昇させる。

【0070】

蒸着源７の温度は、例えば蒸着源７内に設けられた熱電対（不図示）により温度を測定しながら、加熱開始初期状態においては所望の温度勾配によって加熱を行うよう制御する。有機材料であれば３００～４００°Ｃ程度が成膜温度で、ある程度の温度となったところで、不図示のレートセンサによる制御へと切り替える。レートセンサは蒸着材料の成膜レートをモニタするもので、所望の成膜レートで安定したレートとなったら基板１への成膜を行うことができる。

【0071】

基板１へ成膜を行う先立ち、基板１とマスク２のアライメント(位置合わせ)を行う。このアライメント制御は、上記の蒸着処理、例えば圧力制御や蒸着源７の加熱などの処理は、制御装置５０（ＣＰＵ１６０１）により非同期的に制御することができる。基板１には成膜しない非成膜エリアがあり、その部分に蒸着材料を付着させないためにマスク２を用いる。マスク２には成膜エリアに開口部があり、非成膜エリアにマスク部が設けられている。ディスプレイ向けの塗り分けだと、赤・緑・青の材料を塗り分ける必要があり、近年、高精細化のためにアライメントの高精度化の需要が高まっている。

【0072】

例えば、赤色の発光材料を塗り分ける際には、基板１に形成された赤色用の電極部分に対して開口部が設けられたマスク２と基板１を位置合わせしてから赤色の蒸着材料を成膜する。これにより、赤色電極部分だけに赤色材料が形成されることになる。位置合わせを高精度にすることで、他の色が混ざることが防止され、また電極間隔を狭くすることが可能となるため、有機ＥＬディスプレイの性能を向上させることができる。アライメント装置１０１は、上述のように、成膜チャンバ４の天板３から吊り下げられるように配置されている。

【0073】

図１１は本実施形態におけるアライメント動作の流れを示している。基板１は搬送室３３内に配置された搬送機構３４により、成膜室３１内のアライメント装置１０１に搬送される。この基板受け渡しの際、アライメント装置１０１は基板１を水平状態で基板受け爪２６ａ、２６ｂ上に受け取る（Ｓ１０１）。この基板１の水平状態が、基板の第１の姿勢である。

【0074】

次に、水平状態に把持された基板１の４辺のうち、少なくとも第１辺、第２辺の２辺をクランプする（Ｓ１０２）。例えば、第１押圧部、第２押圧部として機能するクランプ２７ａ、２７ｂを作動させ、第１基板支持部、第２基板支持部としての基板受け爪２６ａ、２６ｂに対して基板１を押圧する。

【0075】

本実施形態のアライメント装置１０１による基板１とマスク２のアライメント動作では、水平状態に把持された基板１の４辺のうち２辺は把持しない状態とする。そして、クランプユニット２８ａ、２８ｂにより残るクランプした２辺のうち少なくとも１辺を上方に持ち上げる（Ｓ１０３：基板傾斜工程）。例えば、図８の例では、右側のクランプユニット２８ｂをクランプユニット２８ａとは独立して図８（ａ）のように上昇させ、図中右側の把持している１辺を上昇させる。これにより、基板１は、クランプユニット２８ａ、２８ｂが同じ高さに位置する第１の姿勢から、クランプユニット２８ｂをクランプユニット２８ａよりも高い位置に位置させた第２の姿勢に移行する。この基板１を傾斜させた状態が、基板の第２の姿勢で、本実施形態では、この第２の姿勢において左側の上昇させずにクランプユニット２８ａで把持している基板１の１辺を基準辺とする。

【0076】

次に、図８（ｂ）に示すように全体的に基板１をマスク２に接近させる（Ｓ１０４：基板下降工程）。この時、左側のクランプユニット２８ａで把持している基板１の基準辺は、マスク２と接触せず、かつ、撮像装置１４ａ（図８（ｃ））の撮像光学系１４２の被写界深度内に、基板１およびマスク２が進入するような高さに制御する。これにより、撮像装置１４ａにより、高精度で基板マーク３７およびマスクマーク３８を撮像することができる。また、基板１とマスク２と接触させないため、互いに擦り合うことなくアライメント（後述のＳ１０６、Ｓ１０７）を行うことができる。

【0077】

次に、図８（ｃ）に示すように基板１とマスク２が最も近接した基準辺（第１辺）に配置された、基板マーク３７およびマスクマーク３８を撮像する。２か所のマークを撮像装置１４ａにより撮影する。そして、撮像装置１４ａにより撮像された画像を画像処理し、数値演算を行って、撮像した基準辺付近における基板１とマスク２の、例えばＸＹ平面に沿ったズレ量を算出する（Ｓ１０５：計測工程）。

【0078】

そして、計測されたズレ量が減少するようにクランプユニット２８ａ、２８ｂにより把持した基板１を移動させる（Ｓ１０６、Ｓ１０７：アライメント工程）。ここでは、基板１をアライメント移動させ（Ｓ１０６）、アライメント後のズレ量を算出（Ｓ１０７）する。このズレ量の算出（Ｓ１０７）は、例えば再度、撮像装置１４ａによる撮影と画像処理を行うことで行える。Ｓ１０７で、アライメント後のズレ量がしきい値以下であればＳ１０８に進み、しきい値より大きい場合はＳ１０６へ戻り再度アライメント動作を行う。

【0079】

次に、図８（ｄ）に示すように、上方（図中右側）のクランプユニット２８ｂのクランプ力（押圧力）を解除、または少なくともクランプユニット２８ａのクランプ力（押圧力）より小さい値に制御する（Ｓ１０８）。続いて、クランプユニット２８ａ、２８ｂの高低差を保ったまま、即ち、基板１の第２の姿勢（傾斜姿勢）を保ったまま、基板１を下降させ、基板１とマスク２を接近させる（Ｓ１０９）。

【0080】

図８（ｅ）に示すように基板１とマスク２の一辺が接触したら、クランプユニット２８ａの下降は停止させ、上方（図中右側）のクランプユニット２８ｂの下降動作を続行させ、基板１の右側の第２辺をマスク２に接近させる（Ｓ１１０）。この動作を続けると、図８（ｆ）に示すように基板１とマスク２の密着する状態となる（Ｓ１１１）。

【0081】

図８（ｆ）に示すように基板１とマスク２が密着した状態において、さらに基板マーク３７およびマスクマーク３８を撮像して、基板１とマスク２の密着後のズレ量を算出のズレ量を算出する（Ｓ１１２）。この場合、例えば、撮像装置１４ａ、１４ｂを用いて基板１およびマスク２の４隅に配置された基板マーク３７およびマスクマーク３８を撮像した結果に基づき、ズレ量を計測する。算出したズレ量をしきい値以下であればアライメント動作を終了し、しきい値より大きい場合は、Ｓ１１４を経由してＳ１０４へ復帰する（Ｓ１１３）。なお、Ｓ１１４では、クランプユニット２８ａ、２８ｂにより基板１をクランプし、微小量上昇させ、さらに、一辺、例えばこの例では右側の基板１の第２辺を上方に移動させる。このＳ１１４は、Ｓ１０３が終了した後と同じ状態（基板１の第２の姿勢）を形成するためのものである。

【0082】

以上のようにしてアライメントが完了したら成膜動作を行う。レートセンサ（不図示）によって蒸着源７が所望の成膜レートになったことを確認して、蒸着源７によって所望の材料を所望の膜厚で基板１に堆積させる。その際、成膜を必要としない部位はマスク２によりマスキングされ、その部位には蒸着材料が付着しないよう制御される。

【0083】

なお、蒸着源７には直線状に蒸着材料が放出される穴が設けられている（詳細不図示）。また、蒸着源７は、例えば基板下面の蒸着が必要な範囲をカバーできるよう移動可能に構成しておくことができる。例えば、図９に示したような有機ＥＬディスプレイの有機ＥＬパネルを生産する生産ラインにおいては、各々の成膜室３１で上記のような工程を繰り返して、基板１に対して必要な場所に必要な膜を成膜することができる。以下では、成膜装置における具体的な実施態様を示すいくつかの実施例を説明する。

【0084】

＜実施例１＞
本実施例は、主に図７、図８を参照して説明する。本実施例における基板１は、いわゆる第四世代と呼ばれる基板サイズで、具体的には９３０×７２０×０．５ｔ（ｍｍ）の無アルカリガラス基板を使用した。通常の生産においては基板１には有機ＥＬディスプレイ用のＴＦＴが形成されているが、本実施例においてはアライメント動作を検証すべく、アライメントマークと各電極パターンのみが無アルカリガラス状に形成された基板を用いた。

【0085】

基板１は、不図示の基板搬送機構によりアライメント装置１０１に真空雰囲気にて水平姿勢で搬送される。アライメント装置１０１は、基板１を水平状態（第１の姿勢）で把持し、本実施例においては、長辺９３０の２辺の例えばそれぞれ４か所をクランプユニット２８ａ、２８ｂによりクランプする。

【0086】

アライメント動作では、まず、図８（ａ）に示すように基板１の長辺（９３０ｍｍ）の２辺をクランプした状態で，クランプした２辺（第１辺、第２辺）のうちの１辺、例えば右側の１辺（第２辺）を上昇させ、傾斜姿勢（第２の姿勢）を形成する。本実施例では、この傾斜姿勢（第２の姿勢）における右側の１辺（第２辺）の上昇量は５ｍｍとなるよう、クランプユニット２８ａ、２８ｂの高低差をこの値に制御する。上記サイズ、厚みの基板１では、例えば基板受け爪２６ａ、２６ｂに水平姿勢（第１の姿勢）で載置した状態の、基板１の撓みが、中央部の下降量で３ｍｍ程度、生じる。

【0087】

そこで、クランプユニット２８ａ、２８ｂの高低差（５ｍｍ）は、この基板１の中央部の下降量（３ｍｍ）以上取るものとして選択されている。即ち、基板１が撓んで基板１の中央部がその周辺部より下降する高さ（３ｍｍ）以上に、基板１の第２の姿勢におけるクランプユニット２８ａ、２８ｂの高低差（５ｍｍ）を選択する。これにより、撮像のために基板１を傾斜姿勢（第２の姿勢）のまま下降させ、基板１とマスク２を接近させた場合でも、左側の第１辺がマスク２と接触していなければ、他の基板１の下面部分はいずれもマスク２と接触しないことになる。

【0088】

撮像のために基板１を傾斜姿勢（第２の姿勢）のまま下降させた時、基板１とマスク２が接触しない状態を作ることが理想的であるが、上記の制御により、もし接触したとしても従来例よりは接触部位が少ない状態を作り出せる。次に図８（ｂ）に示すように全体的に基板１を下降させ、マスク２に接近させる。本実施例の場合、基板１の左側の第１辺付近における基板１とマスク２の最近接距離を０．５ｍｍとなるように制御する。

【0089】

これにより、図８（ｃ）に示すように、基板１とマスク２が近接し、両者が撮像装置１４ａの被写界深度内に進入した状態が形成される。この状態で、撮像装置１４ａによって、基準辺である基板１の第１辺の側の付近の２か所の基板マーク３７およびマスクマーク３８を撮像する。

【0090】

本実施例においては、撮像装置１４ａ（ないし１４ｂ）の撮像光学系１４２には、被写界深度０．８ｍｍの撮像レンズを使用して、撮像用の照明部１４３としては疑似同軸照明を使用した。上記の基板１とマスク２の最近接距離の０．５ｍｍは、この被写界深度０．８ｍｍの範囲内である。このように撮像装置１４ａ（ないし１４ｂ）の被写界深度を浅い条件を用いることで、絞りＦ値を小さく（開放値近くに）することができ、良好なレンズ分解能を得られる状態で撮像を行える。従って、基板１とマスク２の近接距離はできるだけ近くすることが好ましいが、上記の最近接距離の０．５ｍｍは、この被写界深度０．８ｍｍの範囲内に充分、入っている。

【0091】

撮像装置１４ａで撮像した画像を画像処理し、数値演算をすることで基板１とマスク２のズレ量を算出することができる。この算出されたズレ量を打ち消すようにクランプユニット２８ａ、２８ｂにより把持した基板１を水平面内で移動させることにより、基板１とマスク２のアライメントを行う。本実施例の場合、ズレ量が３μｍ以内になるまで撮像とズレ量の移動の動作を繰り返した（図１１のＳ１０６、Ｓ１０７）。

【0092】

このようにして、ズレ量が所望の範囲内になったら、基板１とマスク２の接触動作に入る。図８（ｄ）に示すように、上方（図中右側）のクランプユニット２８ｂのクランプ力（押圧力）を解除、または少なくともクランプユニット２８ａのクランプ力（押圧力）より小さい値に制御する（図１１のＳ１０８）。

【0093】

本実施例の場合、まず、基板１の左側の第１辺付近のクリアランスである０．５ｍｍだけ、基板１を傾斜姿勢（第２の姿勢）のまま下降させる。これにより、左側の近接部から基板１とマスク２の接触が開始される。全体を０．５ｍｍ下降させ、基板１とマスク２の接触が始まった後は、基板１の左側の第１辺の側のクランプユニット２８ａの下降動作を停止させ、接触してない右側の第２辺の側のクランプユニット２８ｂの下降動作は継続させる。この時、クランプユニット２８ｂのクランプ力（押圧力）を解除、または少なくともクランプユニット２８ａよりも小さくしているため、基板１に水平方向に無理な力を加えることがない。このため、基板１の下面は、左側の第１辺から第２辺に向かって、除々にマスク２の上面に接触していく。基板１の右側の第２辺の側のクランプユニット２８ｂの下降は、例えばクランプユニット２８ａ、２８ｂの高低差が０となった時に停止させる。

【0094】

以上のようにして、図８（ｅ）～図８（ｆ）に示す順序で基板１とマスク２をアライメントし、しかも基板１をマスク２に載置させる過程では、基板１のズレを極力生じさせないように接触させることができる。

【0095】

また、本実施例の実施条件によれば、撮像装置１４ａで基板１とマスク２を近接させた位置でマークを撮像することができ、撮像光学系１４２に分解能が高いレンズを使用することができる。このため、結果的に撮像装置１４ａの解像度が向上し、高精度なアライメントが行える。また、傾斜姿勢（第２の姿勢）で、上辺（第２辺）のクランプを解除ないし押圧力を弱めた状態で基板１の全体を除々に下降させてマスク２上に載置する。このような制御によって、接触時のズレ量を減らすことができ、密着動作での位置ズレ量を含めてもアライメント精度を５μｍ以内に抑えることができた。

【0096】

＜実施例２＞
以下では、実施例１におけるアライメント動作を行った後の成膜動作を詳細に説明する。

【0097】

本実施例の成膜装置においても、アライメント装置１０１は、真空排気可能な成膜チャンバ４内に配置されている。成膜チャンバ４内には、大気圧環境に対して減圧環境とするための真空排気機構として、ドライポンプ１２３およびクライオポンプ１２４が設けられ、成膜圧力までの排気を行うことができる。本実施例においては５×１０^－5Ｐａ以下になるまで排気した後、蒸着源７の加熱を開始する。

【0098】

蒸着源７には、上述のように材料収納容器としてルツボ（不図示）が設けられ、本実施例では蒸着材料としてＡｌｑ３を用いた。蒸着源７内に設置された不図示のヒータにより蒸着源７の温度が室温から３２０℃になるまで３時間程度かけて昇温を行った。蒸着源温度が３２０℃になったら、レート制御に切り替えてレートセンサ、例えば水晶膜厚計にて成膜レートを測定しながら所定の成膜レートとなるまで制御した後、成膜を開始した。本実施例では、５Å／ｓｅｃの成膜レートとなるように蒸着源７を制御した。

【0099】

蒸着源７の成膜レートが安定したところで基板１を搬送機構（詳細不図示）によって成膜チャンバ４内に搬送する。基板１としては実施例１と同様に第四世代と呼ばれる基板サイズを用い、具体的には９３０×７２０×０．５ｔ（ｍｍ）の無アルカリガラス基板を使用した。基板１とマスク２のアライメントは実施例１で説明したのと同様に行い、上述のようにして基板１とマスク２のアライメントが取れ、基板１とマスク２が密着状態となった後、成膜動作を行った。

【0100】

上述のように蒸着源７には直線状に蒸着材料が放出される穴が設けられ（詳細不図示）、蒸着源７が移動することにより基板１に蒸着材料Ａｌｑ３を成膜する。本実施例において、５Å／ｓｅｃの成膜レートとなるように制御した場合の蒸着源７の温度は３３０～３４０℃程度であった。蒸着源７内部の蒸着材料の残量により温度が変化するが、本実施例では、蒸着源７の温度が３３０℃程度で５Å／ｓｅｃの成膜レートの時に成膜動作を行った。１０００Å成膜する際の時間は２００ｓｅｃであり、その場合、蒸着源７を２往復させて基板１に堆積させた。

【0101】

成膜後、基板１に堆積させた蒸着材料が基板１に形成されたパターンとのズレ量を確認したところ、本実施例の成膜処理では、目標位置に対して１０μｍ以内の誤差を達成することができた。

【0102】

＜実施例３＞
本実施例では、アライメント装置１０１のクランプユニット２８ａ、２８ｂ、特にその基板受け爪２６ａ、２６ｂの詳細な構成例を示す。図１０は本実施例のアライメント装置１０１の要部、特に基板受け爪２６ａ、２６ｂの構成を示しており、特に基板１の左側、第１辺の（左）側の基板受け爪２６ａの構成は図中に拡大して示してある。

【0103】

本実施例の基板受け爪２６ａ、２６ｂは、図１０のように、少なくともの基板受け爪２６ａの基板１を支持する支持面は、先端上りの傾斜形状に形成してある。また、第２辺の（右）側の基板受け爪２６ｂは先端下がりの傾斜形状で、基板受け爪２６ａ、２６ｂはほぼ平行な傾斜角度に取られている。基板受け爪２６ａは、その長さＬ＝２０ｍｍの時に、先端との高低差Ｈ＝０．５ｍｍとした。この支持面の傾斜（勾配）は、基板受け爪２６ａが、支持する基板１を上述の第２の（傾斜）姿勢に制御した時に、その第２の（傾斜）姿勢に沿うような角度として設計されたものである。

【0104】

基板１の大きさ、厚み、材質などに応じて、上述の第２の（傾斜）姿勢に制御した時の第１辺（第２辺）の角度は異なるため、基板受け爪２６ａ、２６ｂは着脱可能な構成とし、傾斜角度の異なるものに容易に交換できるようなシステムとしてもよい。また、基板受け爪２６ａは、その全長Ｌ＝２０ｍｍの半分程度の長さの部分に基板が接触するように設計され、基板１の搬送精度により数ミリ程度の誤差が許容できるようにしてある。

【0105】

基板受け爪２６ａの傾斜は、勾配（傾斜）の表現では、本実施例の場合、Ｈ／Ｌ＝（０．５ｍｍ／２０ｍｍ）は１／４０の勾配に相当する。一般的なサイズ、厚みの基板１、あるいはその撓み量に応じて決定すべき第２の（傾斜）姿勢の角度を考慮すると、基板受け爪２６ａ、２６ｂの勾配は、凡そ１／１００以上１／１０以下の範囲であることが好ましい、と考えられる。なお、本実施形態において、第２辺の側の基板受け爪２６ｂは、従動的に動作するものであるから、上記のように先端下がりに傾斜していても良いし、また、通常の水平形状であってもよい。

【0106】

本実施例の傾斜させた基板受け爪２６ａ、２６ｂを用いて、実施例１と同様の制御によってアライメント動作を行った場合、実施例１と同様に基板１とマスク２を近接させた位置でマークを撮像することができた。また、上記のように、基板受け爪２６ａ、２６ｂの勾配が基板の傾斜にほぼ沿うように構成されているため、第２の（傾斜）姿勢に基板１を制御しても基板１の辺部に無理な力がかかることがなく、アライメント誤差を生じる可能性を低減できる。また、本実施例においても実施例１と同様に撮像光学系１４２に分解能が高いレンズを使用することができ、結果的に撮像装置１４ａでの解像度が向上し、アライメント精度を向上することができる。さらに傾斜させた基板受け爪２６ａ、２６ｂを用いて、基板～マスクの接触時の接触状態を管理し、接触時のズレ量を減らすことができるため、密着動作での位置ズレ量を含めてもアライメント精度を５μｍ以内に抑えることができた。

【0107】

なお、基板受け爪２６ａ、２６ｂに対向するクランプ２７ａ、２７ｂの押圧面を、それぞれ基板受け爪２６ａ、２６ｂと平行な勾配を有する傾斜面で構成してもよい。

【0108】

なお、クランプユニット２８ａ、２８ｂの各部の形状を最適化することで更に基板１とマスク２の距離を近接することができ、撮像装置１４ａの解像度を高めることができるとともに、基板～マスクの接触時の移動量が少なくできる。具体的には、把持部の形状を基板の傾き形状と合わせることで基板の姿勢を理想的な状態に近づけることが可能となり、撮像系の解像度を高めることができるとともに接触時の移動量が小さくなり、結果的にズレ量を抑えることができる。

【0109】

以上、本発明の実施形態、および実施例１～３につき説明したが、これらはあくまでも一例に過ぎず、本発明は実施形態や実施例の構成に限定されるものではなく、当業者において種々の設計変更が可能なのはいうまでもない。

【符号の説明】

【0110】

１…基板、２…マスク、４…成膜チャンバ、７…蒸着源、１４…撮像装置、２６…基板受け爪、２７…クランプ、２８…クランプユニット、３１…成膜室、３２…投入室、３３…搬送室、３４…搬送機構、３５…受渡室、１０１…アライメント装置、１２３…ドライポンプ、１２４…クライオポンプ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】