(57)【要約】      （修正有）【課題】基板マスク固定手段含めアライメント周りの機構を簡単化、あるいは簡素化することで保守性を向上できる、または、マスクの変形を回避し、高精度に蒸着できる成膜装置及び成膜方法、あるいは、駆動部等を大気側に配置あるいは配線を敷設することで真空内の粉塵やガスの発生を低減し、生産性の高い成膜装置を提供する。【解決手段】基板６を基板ホルダー９１に載置し、前記基板とシャドウマスク８１とをアライメントし、前記基板とシャドウマスクとを、前記基板ホルダーとは独立して設けられた磁石によって吸着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を基板に蒸着する際に、前記吸着固定を基板とシャドウマスクを立てた状態で行なう、あるいは、前記磁石は電磁石であり、前記電磁石を保持する基板マスク吸着体と、前記マスク吸着体を収納する収納ケースを有する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する基板ホルダーと、前記基板とシャドウマスクとをアライメントするアライメント手段と、前記基板と前記シャドウマスクとを吸着固定する基板マスク固定手段と、真空チャンバ内で蒸着材料を前記基板に蒸着する蒸着手段とを有する成膜装置において、
前記基板マスク固定手段は、前記基板ホルダーとは独立して設けられ、前記基板と前記シャドウマスクを吸着固定する磁石と、前記磁石を保持する基板マスク吸着体とを有し、前記基板ホルダーがほぼ垂直又は垂直の第１状態時に前記吸着固定することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
基板を載置するホルダーと、前記基板とシャドウマスクとをアライメントするアライメント手段と、前記基板と前記シャドウマスクとを吸着固定する基板マスク固定手段と、真空チャンバ内で蒸着材料を前記基板に蒸着する蒸着手段とを有する成膜装置において、
前記基板マスク固定手段は、前記基板と前記シャドウマスクを吸着固定する電磁石または静電磁石である磁石と、前記磁石を保持する基板マスク吸着体と、前記マスク吸着体を収納する収納ケースを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
前記基板マスク固定手段は、前記基板ホルダーとは分離して設けられたことを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板を載置した前記基板ホルダーを水平の第２状態からほぼ垂直または垂直の第１状態に旋回移動する基板旋回手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記基板マスク吸着体を移動させて、前記基板ホルダーに接近あるいは接触させる吸着体移動手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記磁石は永久磁石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７】
前記磁石は電磁石または静電磁石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８】
一端を前記収納ケースに固定され、他端を大気に開放された中空体内に前記磁石への配線を敷設した真空内配線機構を有することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記中空体は中空のリンク内であ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】
前記収納ケースの内部は、前記真空チャンバとは隔離された真空状態であることを特徴とする請求項２、３、８、９のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記吸着体移動手段は、前記基板ホルダーの前記第１状態時の上部側に旋回支点を有し、前記基板マスク吸着体を前記基板ホルダーの位置まで旋回させて前記吸着固定する吸着体旋回手段であることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記吸着体移動手段は、前記基板ホルダーの前記第１状態時の測部側に回転支点を有し、前記基板マスク吸着体を前記基板ホルダーの位置まで旋回させて前記吸着固定する吸着体旋回手段であることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記基板マスク吸着体の移動前の待機位置は、前記基板旋回手段による基板ホルダーの旋回に支障のない位置であることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項１４】
前記第１状態を維持して前記基板ホルダーを前記シャドウマスクに接近あるいは密着させる基板密着手段を有することを特徴とする請求項１または４に記載の成膜装置。
【請求項１５】
前記シャドウマスクの反りを補正し、前記基板と前記シャドウマスクを密着させる基板端部密着手段を有することを特徴とする請求項１または４に記載の成膜装置。
【請求項１６】
基板を載置する基板ホルダーと、前記基板とシャドウマスクとをアライメントするアライメント手段と、前記基板と前記シャドウマスクとを吸着固定する基板マスク固定手段と、真空チャンバ内で蒸発源内の蒸着材料を前記基板に蒸着する蒸着手段とを有する成膜装置において、
前記基板ホルダーはその下部にほぼ垂直または垂直状態であるときの前記基板を支持する突起部を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項１７】
前記基板ホルダーを前記シャドウマスクとは反対側に微小角傾斜させる傾斜手段を有することを特徴とする請求項１、４または１６に記載の成膜装置。
【請求項１８】
前記突起部の高さは前記基板の厚さより低いことを特徴とする請求項１６に記載の成膜装置。
【請求項１９】
基板を載置する基板ホルダーと、前記基板とシャドウマスクとをアライメントするアライメント手段と、前記基板と前記シャドウマスクとを吸着固定する基板マスク固定手段と、真空チャンバ内で蒸発源内の蒸着材料を前記基板に蒸着する蒸着手段とを有する成膜装置において、
ほぼ垂直または垂直状態であるときの前記基板を保持する基板保持部材を前記真空チャンバ内の構造物に設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２０】
ほぼ垂直または垂直状態であるときの前記基板を保持する基板保持部材を前記真空チャンバ内の構造物に設けたことを特徴とする請求項１または４に記載の成膜装置。
【請求項２１】
前記基板保持部材は、弾性部材であることを特徴とする請求項１９または２０に記載の成膜装置。
【請求項２２】
前記成膜装置は、前記蒸着材料として有機EL材料を用い、請求項1乃至２０のいずれかに記載の成膜装置を有することを特徴とする有機ELデバイス製造装置。
【請求項２３】
基板を基板ホルダーに載置し、前記基板とシャドウマスクとをアライメントし、前記アライメント後に前記基板と前記シャドウマスクとを磁石によって吸着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を基板に蒸着する成膜方法において、
前記吸着固定する工程を、前記基板と前記シャドウマスクを立てた状態で行なうことを特徴とする成膜方法。
【請求項２４】
前記吸着固定する工程は、前記吸着固定する磁石を保持する基板マスク吸着体を前記基板ホルダーに移動させて、前記基板ホルダーに接近あるいは接触させる吸着体移動工程を有することを特徴とする請求項２３に記載の成膜方法。
【請求項２５】
前記アライメントをする前に、前記基板ホルダーを水平の第２状態からほぼ垂直または垂直の第１状態に旋回移動することを特徴とする請求項２３に記載の成膜方法。
【請求項２６】
前記吸着体移動工程は、前記基板ホルダーの上部または側部から前記基板マスク吸着体を前記第１状態の基板ホルダーまで旋回させて、前記基板ホルダーに接近あるいは接触前記吸着固定することを特徴とする請求項２４に記載の成膜方法。
【請求項２７】
基板を基板ホルダーに載置し、前記基板とシャドウマスクとをアライメントし、前記アライメント後に前記基板と前記シャドウマスクとを電磁石または静電磁石である磁石によって吸着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を前記基板に蒸着する成膜方法において、
前記磁石を複数有し、前記複数の磁石を選択して前記吸着固定することを特徴とする成膜方法。
【請求項２８】
前記選択は、格子状に配置された前記複数の磁石を列単位で選択することを特徴とする請求項２７に記載の成膜方法。
【請求項２９】
前記複数の電磁石の吸着力を制御することを特徴とする請求項２７に記載の成膜方法。
【請求項３０】
前記吸着力を制御し、前記シャドウマスクの重力に対する撓みを補正することを特徴とする請求項２９に記載の成膜方法。
【請求項３１】
前記蒸着材料として有機EL材料を用い、請求項２３乃至３０のいずれかに記載る成膜方法を有することを特徴とする有機ELデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬデバイス製造装置を初めとして成膜装置及び成膜方法に係わり、特に成膜時の基板保持に好適な成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬデバイスを製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着においては基板とマスクとのアライメントが必要である。年々処理基板の大型化の波が押し寄せ、Ｇ６世代の基板サイズは１５００ｍｍ×１８００ｍｍになる。基板サイズが大型化すると当然マスクも大型化し、その寸法は２０００ｍｍ×２０００ｍｍ程度にも及ぶ。特に鋼製のマスクを使用すると有機ＥＬデバイスではその重量は３００Ｋｇにもなる。従来では、基板及びマスクを水平にしてアライメントし、永久磁石により基板とアスクを一体化しアライメント状態を保持して、その後蒸着処理を実施していた。アライメント状態を保持する従来技術としては、下記の特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８-１９８５００号公報
【特許文献２】特開平１１-１５８６０５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、特許文献１、２に開示された基板とマスクを横にしてアライメントする方法は、基板及びマスクはその薄さと自重により大きく撓む。その撓みが一様であるならばそれを考慮してマスクを製作すればよいが、当然中心程大きくなり基板サイズが大きくなると製作は困難となる。また、一般的にその中心点における撓み量は、基板の撓みをｄ1、マスクの撓みをｄ２とすると、ｄ１＞ｄ２となる。基板撓みが大きいと、基板蒸着面にマスクと接触し接触傷が生じるために、密着させることができない。そのために、被写界深度以上に離間してアライメントすると精度が悪く、不良品となる課題がある。特に、表示装置用基板では高精彩な画面を得ることができない。
【０００５】
この課題に対処するために基板とマスクをほぼ垂直にして蒸着する方法が提案されている。垂直にすることで基板やシャドウマスクの自重によりその撓みを大幅に減少することができる。しかし、基板を載置保持する基板ホルダーの周囲の機構は、基板の大型化に伴い複雑になりつつあり、アライメント状態を保持する基板マスク固定手段を含め周囲の保守性の向上が望まれている。
【０００６】
また、上記特許文献に開示された方法は、マスクを保持するために電磁石を用いたり、蒸着時にはマスクを移動させたりする必要であり、基板マスク固定手段を含むアライメント部が複雑なるという問題がある。
また、上記特許文献に開示された方法では、基板とマスクを一体化している永久磁石では、マスクと基板の着脱時にマスク対して不必要な力が働き、着脱の繰り返しによってマスクが変形し、高精度の蒸着ができないという問題があった。
【０００７】
さらに上記特許文献に開示された方法では、発熱体である電磁石や粉塵の発生源である駆動部が真空内の設置されているために、前者の発熱はマスクの熱膨張を助長し蒸着サイズを変化させ、後者の真空内への漏洩は漏洩粉塵が基板やマスクに付着し蒸着不良を起こし、歩留まり率、即ち生産性を低下させる問題がある。
【０００８】
従って、本発明の第一の目的は、基板マスク固定手段を含めアライメント周りの機構を簡単化、あるいは簡素化することで保守性を向上できる有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいは有機ＥＬデバイス製造方法または成膜方法を提供することである。
本発明の第二の目的は、マスクの変形を回避し、高精度に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいは有機ＥＬデバイス製造方法または成膜方法を提供することである。
また、本発明の第三の目的は、駆動部等を大気側に配置あるいは配線を敷設することで真空内の粉塵やガスの発生を低減し、生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいは有機ＥＬデバイス製造方法または成膜方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１または第２の目的を達成するために、基板を基板ホルダーに載置し、前記基板とシャドウマスクとをアライメントし、前記基板と前記シャドウマスクとを、前記基板ホルダーとは独立して設けられた磁石によって吸着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を前記基板に蒸着する際に、前記吸着固定を前記基板と前記シャドウマスクをほぼ垂直又は垂直の立てた状態で行なうことを第１の特徴とする。
【００１０】
また、上記第１または第２の目的を達成するために、基板を基板ホルダーに載置し、前記基板と前記シャドウマスクとをアライメントし、前記基板と前記シャドウマスクとを電磁石または静電磁石である磁石によって密着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を基板に蒸着する際に、前記磁石を保持する基板マスク吸着体と、前記マスク吸着体を収納する収納ケースを有することを第２の特徴とする。
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記磁石を有する前記基板マスク固定手段は、前記基板ホルダーとは分離して設けられたことを第３の特徴とする
また、第１乃至第３のいずれかの特徴に加え、前記基板を載置した前記基板ホルダーを水平の第２状態からほぼ垂直または垂直の第１状態に旋回移動させることを第４の特徴とする。
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、第１乃至第４のいずれかの特徴に加え、前記基板マスク吸着体を移動させて、前記基板ホルダーに接近あるいは接触させることを第５の特徴とする。
また、上記第１または第２の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記磁石は永久磁石または静電磁石あるいは電磁石であることを第６の特徴とする。
【００１１】
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、第５の特徴に加え、前記基板マスク吸着体の移動は、前記基板ホルダーの前記第１状態時の上部側または側部側に設けた旋回支点を支点に、前記基板マスク吸着体を前記基板ホルダーの位置まで旋回させることを第７の特徴とする。
また、上記第１または第２の目的を達成するために、第５の特徴に加え、前記基板マスク吸着体の移動前の待機位置は、前記基板ホルダーの旋回に支障のない位置であることを第８の特徴とする。
【００１２】
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、第１または第４の特徴に加え、前記第１状態を維持して前記基板ホルダーを前記シャドウマスクに接近あるいは密着させる、あるいは前記シャドウマスクの反りを補正し、前記基板と前記シャドウマスクを密着させることを有することを第９の特徴とする。
【００１３】
また、上記第１または第２の目的を達成するために、基板を基板ホルダーに載置し、前記基板とシャドウマスクとのアライメントし、前記基板とシャドウマスクとを磁石によって密着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を基板に蒸着する際に、前記基板ホルダーはその下部にほぼ垂直または垂直状態であるときの前記基板を支持する突起部を有することを第１０の特徴とする。
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、第１、第４または第１０の特徴に加え、前記基板ホルダーを前記シャドウマスクとは反対側に微小角傾斜させることを第１１の特徴とする。
また、上記第１または第２の目的を達成するために、第１０の特徴に加え、前記突起物の高さは前記基板の厚さより低いことを第１２の特徴とする。
【００１４】
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、基板を基板ホルダーに載置し、前記基板とシャドウマスクとのアライメントし、前記基板とシャドウマスクとを吸着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を基板に蒸着する際に、ほぼ垂直または垂直状態であるときの前記基板を保持する基板保持部材を前記真空チャンバ内の構造物に設けたことを第１３の特徴とする。
また、上記第１または第２の目的を達成するために、第１または第４の特徴に加え、ほぼ垂直または垂直状態であるときの前記基板を保持する基板保持部材を前記真空チャンバ内の構造物に設けたことを第１４の特徴とする。
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、第１３または第１４の特徴に加え、前記基板保持部材は、弾性部材であることを第１５の特徴とする。
【００１５】
また、上記第１または第２の目的を達成するために、基板を基板ホルダーに載置し、前記基板とシャドウマスクとをアライメントし、前記基板とシャドウマスクとを電磁石または静電磁石である磁石によって密着固定させて、真空チャンバ内で蒸着材料を基板に蒸着する際に、前記磁石を複数有し、前記複数の磁石を選択して前記密着固定することを第１６の特徴とする。
さらに、上記第１または第２の目的を達成するために、第１６の特徴に加え、前記選択は、格子状に配置された前記複数の磁石を列単位で選択する、あるいは、前記複数の電磁石の吸着力を制御することを第１７の特徴とする。
また、上記第１または第２の目的を達成するために、第１７の特徴に加え、前記吸着力を制御し、前記シャドウマスクの重力に対する撓みを補正することを第１８の特徴とする。
【００１６】
さらに、上記第３の目的を達成するために、第２の特徴に加え、一端を前記ケース固定され、他端を大気に開放された中空体内にあるいは中空のリンク内に前記電磁石への配線を敷設したことを第１９の特徴とする。
最後に、上記第３の目的を達成するために、第２または第３あるいは第１９の特徴に加え、前記収納ケースは、前記真空チャンバとは隔離された真空状態であることを第２０の特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板マスク固定手段を含めアライメント周りの機構を簡単化、あるいは簡素化することでの保守性を向上できる有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいは有機ＥＬデバイス製造方法または成膜方法を提供することができる。
また、本発明によれば、マスクの変形を回避し、高精度に蒸着できる有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいは有機ＥＬデバイス製造方法または成膜方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、駆動部等を大気側に配置あるいは配線を敷設することで真空内の粉塵やガスの発生を低減し、生産性の高い有機ＥＬデバイス製造装置または成膜装置あるいは有機ＥＬデバイス製造方法または成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態である有機ELデバイス製造装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態である搬送チャンバと処理チャンバの構成の概要を示す図である。
【図３】本発明の実施形態である搬送チャンバと処理チャンバの構成の模式図と動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態である動作フローを示す図である。
【図５】本発明の実施形態のある基板旋回手段、基板密着手段及び基板端部密着手段を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態である基板ホルダーの下部に基板支持用の突起体を持たせた構成とアライメント時に微小角傾斜を待たせた基板の姿勢を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態である基板保持部材を真空蒸着チャンバの内壁からの壁突起体に設け、基板を垂直またはほぼ垂直に立てた時に基板を安定して保持することを示す図である。
【図７】本発明の実施形態であるアライメント部の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態である補正手段を示す図である。
【図９】本発明の実施形態である基板マスク固定手段の第１の実施例を示す図で、図５に前記第１の実施例を加えた図である。
【図１０】本発明の実施形態である基板マスク固定手段の第２の実施例を示す図で、図９において他の部分を省略し前記第２の実施例のみを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明の実施形態を図１から図１０を用いて説明する。有機ELデバイス製造装置は、単に発光材料層(EL層)を形成し電極で挟むだけの構造ではなく、陽極の上に正孔注入層や輸送層、陰極の上に電子注入層や輸送層などに様々な材料が薄膜としてなる多層構造を形成したり、基板を洗浄したりする。図１はその製造装置の一例を示したものである。
【００２０】
本実施形態における有機ELデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ３、前記基板６を処理する４つのクラスタ(A〜D)、各クラスタ間又はクラスタとロードクラスタ３あるいは次工程(封止工程)との間の設置された５つの受渡室４から構成されている。本実施形態では、基板の蒸着面を上面にして搬送し、蒸着するときに基板を立てて蒸着する。
【００２１】
ロードクラスタ３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロードロック室３１と前記ロードロック室３１から基板６(以下、単に基板という)を受取り、旋回して受渡室４aに基板６を搬入する搬送ロボット５Rからなる。各ロードロック室３１及び各受渡室４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながらロードクラスタ３あるいは次のクラスタ等へ基板を受渡する。
【００２２】
各クラスタ(A〜D)は、一台の搬送ロボット５を有する搬送チャンバ２と、搬送ロボット５から基板を受取り、所定の処理をする図面上で上下に配置された２つの処理チャンバ１(第１の添え字a〜dはクラスタを示し、第２の添え字u、dは上側下側を示す)を有する。搬送チャンバ２と処理チャンバ１の間にはゲート弁１０が設けてある。
【００２３】
図２は、搬送チャンバ２と処理チャンバ１の構成の概要を示す。処理チャンバ１の構成は処理内容によって異なるが、真空で蒸着材料である発光材料を蒸着しEL層を形成する真空蒸着チャンバ１buを例にとって説明する。図３は、そのとき搬送チャンバ２ｂと真空蒸着チャンバ１buの構成の模式図と動作説明図である。図２における搬送ロボット５は、全体を上下に移動可能(図３の矢印５９参照)で、左右に旋回可能なリンク構造のアーム５７を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５８を上下二段に２本有する。１本ハンドの場合は、基板を次の工程に渡すための回転動作、前の工程から基板を受取るための回転動作、及びこれに付随するゲート弁の開閉動作が搬入出処理の間に必要だが、上下二段にすることによって、片方のハンドに搬入する基板を持たせ、基板を保持していない方のハンドで真空蒸着チャンバから基板の搬出動作をさせた後、連続して搬入動作を行なうことができる。
２本ハンドにするか１本ハンドにするかは要求される生産能力によって決める。以後の説明では、説明を簡単にするために１本ハンドで説明する。
【００２４】
一方、真空蒸着チャンバ１buは、大別して発光材料を蒸発(昇華)させ基板６に蒸着させる蒸着部７と、基板６とシャドウマスクの位置合せを行い、基板6の必要な部分に蒸着させるアライメント部８と、及び搬送ロボット５と基板の受渡しを行い、蒸着部７へ基板６を移動させる処理受渡部９からなる。アライメント部８と処理受渡部９は右側Rラインと左側Lラインの２系統設ける。
【００２５】
そこで、本実施形態での処理の基本的な考え方は、一方のライン(例えばＲライン)蒸着して間に、他方のＬラインでは基板の搬出入し、基板６とシャドウマスク８１とのアライメントをし、蒸着する準備を完了させることである。この処理を交互に行なうことによって、基板に蒸着させずに無駄に蒸発(昇華)している時間を減少させることができる。
【００２６】
本実施形態では、図４に示すように、基板サイズが大きくても、基板とシャドウマスクを間の隙間が1桁μｍ前後になるように、まず、(1) 基板を処理受渡部９に搬入し、その後、(2)前記基板をほぼ垂直に立て、次に、(3)基板６をシャドウマスク８１から一定の距離、例えば０．５ｍｍ離れた位置まで接近させ、(4)シャドウマスクの反りによる基板との隙間を補正し、(5)その状態でアライメントを行なう。アライメント終了後、(6)基板６とシャドウマスク８１を密着させ、(7)磁石により基板６とシャドウマスク８１を吸着固定し、(8)蒸着材料を基板に蒸着する。蒸着終了後は、(9)磁石による基板６とシャドウマスク８１の固定を解除し、(10)基板６をシャドウマスク８１から一定の距離を離し、(11)(4)の補正を解除し、(12)基板６その他を水平にし、(13)基板６を処理受渡部９から搬出する。
【００２７】
上記ステップにおいて、ステップ(7)を(6)の密着の後に実施したが、その前に実施してもよい。
【００２８】
そこで、上記本実施形態のステップのうち(2)〜(7)及び(9)〜(12)ステップを実現する構成及び動作を順に説明する。図５は、上記ステップのうち、(2)(12)を実現する基板旋回手段９２(添え字を除いた符号が９２のもの)、(3)(6)(10)を実現する基板密着手段９３(添え字を除いた符号が９３のもの)及び(4)(11)を実現する基板端部密着手段９４を有する処理受渡部９(図３参照)を示し、しかも、配線の被覆材からのアウトガスの問題を解消する真空内配線リンク機構の適用を示した図である。また、処理受渡部９の上側に設けた(7)(9)を実現する基板マスク固定手段２０は後述する図９、図１０に示す。
【００２９】
そこで、図５を用いて、まず(2)(12)を実現する基板旋回手段９２を説明する。基板旋回手段９２は、処理受渡部９に搬入された基板を載置、保持する基板ホルダー９１、基板６及び後述する基板端部密着手段９４を一体になってアライメント実施前にほぼ垂直に立て、アライメント終了後は水平状態に戻す機能を有する。
【００３０】
図５において、基板旋回手段９２は、大別して、旋回対象である基板、基板端部密着手段９４及び基板ホルダーなどの旋回部を旋回させる真空内配線リンク機構９２Lと、前記旋回物を矢印Aの方向に前記機構を介して旋回駆動する旋回駆動部９２Bとかなる。
【００３１】
真空内配線リンク機構９２Lは第１リンク９２L１と第２リンク９２L２及びそれらを真空側から隔離し、その内部を大気雰囲気にするシール部９２Sからなる。前記第１リンク９２L１は、一端を回転支持台９２ｋに支持され、他端を後述する基板端部密着手段９４に中空部を持つように接続されている。前記第２リンク９２L２は、前記基板端部密着手段９４に対し前記第１リンク９２L１との反対側に設けられ、一端を第１リンク９２L１同様、中空部を持つように前記基板端部密着手段９４に、他端を図１に示す仕切り部１１に設けられた支持部１１Aに接続されている。前記シール部９２Sは、一端を前記基板端部密着手段の接続部に、他端をそれぞれ真空蒸着チャンバ１buの側壁と支持部１１Aとに接続された第1シール部９２S１と、第２シール部９２S２からなる。それぞれのシール部９２S１、９２S２は、それぞれの両端を繋ぐベローズ９２Sv１、９２Sv２を有しており、また、それぞれのシール部９２S１、９２S２の基板端部密着手段９４側の接続部は、第１リンク９２L１と第２リンク９２L２を回転可能に支持している。
【００３２】
上記実施形態では、配線９４fをリンク内に敷設するためにリンク内を中空にしたが、シール部９２Sはそれぞれのリンクを包含するように構成しているので、リンクと真空シール部の間に配線を敷設してもよい。この場合、リンクは必ずしも中空にする必要はない。
【００３３】
一方、旋回駆動部９２Bは、大気側に設けられた旋回用モータ９２mと、旋回用モータ９２mの旋回を前記第１リンク９２L1に伝達する歯車９２ｈ１、９２ｈ２と、第１リンクL1の一端を支持する回転支持台９２ｋとを有する。なお、旋回用モータ９２mは大気側に設けられた制御装置６０で制御される。
【００３４】
なお、図５が真空蒸着チャンバ１buのRラインであるので、図１に示す仕切り部１１を面対象中心としてLラインにも同一構造が配置される。従って、Rラインの第１リンク９２L１、基板端部密着手段９４、第２リンク９２L２及びＬラインの第１リンク９２L１、基板端部密着手段９４、第２リンク９２L２の中空部は、仕切り部１１に設けられた支持部１１Aを介して大気で繋がっている構造となる。第２リンク９２L２は必ずしも中空である必要はないが、後述するように第２リンク９２L２は、仕切り部１１の中空部で図５に示すＢ方向に移動する必要があるので、移動部で粉塵が出る可能性があり、支持部１１Aと中空部の一部を形成し、大気に繋がる構造とした。
【００３５】
上述において、基板６を垂直に立てると基板６と基板ホルダー９１との間に微小の隙間が生じる可能性もあるので、図６Ａに示すように、例えば１度程度、多少傾斜させて安定して載置するとともに、基板の自重により確実に基板の撓みを解消できる。また、基板ホルダー９１に下部には、基板厚さ程度の高さを有する基板支持用の突起体９１tが複数設けている。基板ホルダー９１上に静電吸着や機械的クランプなどの保持手段を用いなくても、前記の傾斜により基板６は、基板ホルダー９１との摩擦により滑ることなく前記突起体９１tにより保持されることが分かった。また、突起体９１tの高さは基板厚さ程度あるので、シャドウマスクに不要な形状を設ける必要がなく、安定した信頼性の高い蒸着が可能となる。
【００３６】
図６Ｂは、図６Ａに示す方法をさらに信頼性を高める方法を示したものである。即ち、基板６を垂直またはほぼ垂直に立てた時に、部材として板ばね８６a等で構成される基板保持部材８６で積極的に基板上部を保持する方法である。基板保持部材は真空蒸着チャンバ１buの内壁からの壁突起体１２に固定されており、紙面に対し垂直方向に複数個設けることが望ましい。基板保持部材８６としては基板を保護する意味で弾性部材が望ましく、板ばね８６aの他、コイル状ばねあるいは弾性力のある柱状部材が考えられる。
【００３７】
また、基板保持部材の固定場所としては、基板を垂直またはほぼ垂直に立てた時に、基板保持部材が基板を押えることができればよく、真空蒸着チャンバ１bu内の他の構造部であってもよい。さらに、図５の説明で後述するように、基板とシャドウマスクが接触しない距離、例えば０．５ｍｍ前後を保ちながらアライメントし、その後、基板をシャドウマスクに密着させる場合は、アライメント時には基板と接触しないが、密着時には接触する厚さを持つ基板保持部材をシャドウマスク上部の基板対応する位置に設けることも可能である。
【００３８】
以上、本実施形態による基板旋回手段９２では、基板蒸着面を上面にして搬送しているので、基板６を立てればそのまま前述したアライメントができる。
【００３９】
また、基板ホルダーに基板支持用の突起体９１tを用いる簡単な機構で基板を保持でき、シャドウマスクのテンションを乱すことなく、信頼性の高い蒸着をすることができる。
【００４０】
さらに、基板保持部材を真空蒸着チャンバ１bu内の内壁を含めた構造部に設けることで、基板を垂直またはほぼ垂直に立てた時に、さらに安定して基板を保持することができ、信頼性の高い蒸着をすることができる。
【００４１】
第２に、ステップ(5)のアライメントを達成する構成と動作を図７を用いて説明する。図７に本実施形態によるアライメント部８を示す。本実施形態では、図７に示すように、基板６とシャドウマスク８１を概ね垂直に立てて行なう。アライメント部８は、シャドウマスク８１、シャドウマスク８１を固定するアライメントベース８２、アライメントベース８２を保持し、アライメントベース８２即ちシャドウマスク８１のＸＺ平面での姿勢を規定するアライメント駆動部８３、アライメントベース８２を下から支持し、アライメント駆動部８３の動きに協調してシャドウマスク８１の姿勢を規定するアライメント従動部８４、基板６と前記シャドウマスク８１に設けられたアライメントマークを検出する４箇所に設けられたアライメント光学系８５、アライメントマークの映像を処理し、アライメント量を求めアライメント駆動部８３を制御する制御装置６０(図５参照)からなる。
【００４２】
このような、構成を用いて次のようにアライメントを行なう。アライメントベース８２は、その四隅近くであって、上部に２ヶ所８１a、８１b、その２ヶ所のそれぞれの下に設けられた８１ｃ、８１dの計４ヶ所の回転支持部により回転可能に支持されている。
【００４３】
前記４箇所に設けられたアライメント光学系８５により基板中心における基板６とシャドウマスク８１の位置ズレ(ΔＸ、ΔＹ、θ)を検出する。この結果に基づいて、アライメントベース８２上部に設けた回転支持部８１aを図７に示すＸ方向、Ｚ方向に、同じく上部に設けた回転支持部８１ｂをＺ方向に移動させて、前記位置ズレを解消し、アライメントする。このとき、アライメントベース８２の上記移動にともない、回転支持部８１ｂはＸ方向に、アライメントベース８２下部に設けた回転支持部８１ｃ、８１dはＸ及びＺ方向に従動的に移動する。回転支持部８１aの駆動は、真空蒸着チャンバ１ｂuの上部壁１Ｔ上に設けられた駆動モータを有するアライメント駆動部８３Ｒ、回転支持部８１ｂの駆動及び受動はアライメント駆動部８３Ｌ、及び回転支持部８１ｃ、８１dの従動は真空蒸着チャンバ１ｂuの下部壁１Ｙ下に設けられたアライメント従動部８４R、８４Lで行なう。
【００４４】
アライメントのための機構部は、シール部を介して大気側に設けられており、真空蒸着に悪影響及ぼす粉塵等を真空内に持ち込まないようしており、また、このことによって保守性も向上できる。さらに、アライメント光学系８５についても、カメラ及び光源等を真空側に突き出た内部が大気中である収納筒に収納し、同様な効果を奏している。
【００４５】
第３に、(3)(7)(10)の基板６とシャドウマスク８１を密着させる基板密着手段９３の構成及び動作について図５を用いて説明する。基板密着手段９３は、基板旋回手段９２を全体的に矢印Ｂ方行に移動させることによって、基板６を、まず、シャドウマスク８１まで一定距離のところまで近づき、その後密着させ、蒸着後は元の位置まで戻る手段である。そのために、基板密着手段９３は、基板旋回手段９２を載置する旋回駆動部載置台９３ｔと、旋回駆動部載置台９３ｔの走行用のレール９３ｒと、旋回駆動部載置台９３tをボールネジ９３nを介して駆動する接近用モータ９３mを有する。仕切り部１１の中空部にも、旋回駆動部載置台９３ｔの動きに従動して、基板旋回手段９２の第２リンク９２L２をＢ方向に移動させるレール(図示せず)がある。レールと言ってもその稼動長さは高々２ｍｍ位である。このような機構を制御装置６０によって制御することで、基板６をシャドウマスク８１に密着させることができる。
【００４６】
上記実施形態によれば、蒸着時において基板の撓みを解消できる。また、基板とシャドウマスクが接触しない距離、例えば０．５ｍｍ前後を保ちながらアライメントでき、その後、基板をシャドウマスクに密着させることで、蒸着におけるボケを低減でき、高精度の蒸着が可能となる。
【００４７】
第４に、図５を用いて(4)(11)のシャドウマスクの反りによる基板との隙間をさらに密着させることを実現する基板端部密着手段９４を説明する。基板密着手段９３によって基板６をシャドウマスク８１に密着させても、図８に示すようにシャドウマスク８１の有する反りにより、基板端部において蒸着領域とシャドウマスク８１に数十μｍの隙間ができる。そこで、本実施形態では基板ホルダー９１とシャドウマスク間の距離をレーザー距離計９４Kで測定し、基板ホルダー９１の上記端部蒸着領域の外側周囲を押圧機構部９４Pで押圧し、基板とシャドウマスク間の隙間を補正し、基板をシャドウマスクに沿って密着させる。なお、９４Sはケース９４H内を大気雰囲気に保持するシール部である。
【００４８】
これを実現する基板端部密着手段９４の実施形態を図５に示す。基板端部密着手段９４は、ケース９４Hの内部に、シャドウマスクの反りを補正し基板に沿わせるために、上部２箇所、下部に２箇所、計４箇所の補正手段９４A〜９４Dを設けている。計４箇所の補正手段９４A〜９４Dのうち上部２箇所で上部の反りを、下部２箇所で下部の反りを、右部２箇所で右部の反りを、そして、左部２箇所で左部の反りを、それぞれ補正する。
【００４９】
また、図５に示した実施形態においては、ケース９４H内部は、基板旋回手段９２のところで説明したように第１リンク９２L１を介して大気側に開放されている。その結果、押圧に伴いモータ等の粉塵は大気に排出され真空蒸着に悪影響を与えることはない。また、モータへの駆動線及びセンサ部からの信号線９４fをケース９４Hと第１リンク９２L１を介して制御装置に接続している真空内配線機構を実現しているので、配線の被覆材からのアウトガスにより真空度低下の問題の発生もない。さらに、前記ケース９４Ｈや前記リンクを錆に強く十分な強度を持つ金属、例えばステンレス、アルミニウムで構成しているのでアウトガスの発生もない。
【００５０】
従って、基板端部密着手段９４の上記実施形態によれば、高真空を保持でき、信頼性の高い蒸着処理をすることができる。
【００５１】
最後に、(7)(9)、即ち蒸着時に基板とシャドウマスクとを固定し、安定して蒸着できるようにし、蒸着終了後にその固定を解除する基板マスク固定手段２０の本実施形態における第１の実施例を図９を用いて説明する。図９は、図５に基板マスク固定手段２０を付加した図である。図面の複雑さを考慮し、説明に直接関係ない符号を省略している。
本実施形態における基板マスク固定手段２０は、基板６とシャドウマスク８１を吸着固定する永久磁石２１Jを保持する基板マスク吸着体２１と、前記基板マスク吸着体２１を基板受渡部９の上部から矢印Cのように旋回し、前記基板マスク吸着体２１を基板ホルダー９1の位置まで移動させる吸着体移動手段である吸着体旋回手段２２とからなる。
【００５２】
前記基板マスク吸着体２１は、図６に示すように、旋回して基板ホルダー９1に近づくと非磁性材料の基板６を挟んで磁性材料で構成されたシャドウマスク８１を吸着し始め、近づくにつれて吸着力を強くし、接触すると吸着固定する。このとき、吸着力が強すぎてシャドウマスク８１が変形する場合は、接触させずに、適切な吸着力が得られる位置まで旋回させて吸着固定してもよい。その結果、基板６とシャドウマスク８１は一体化し、その一体化した状態で蒸着することで安定して確実に蒸着できる。
【００５３】
図９において、吸着体旋回手段２２は、大別して、旋回対象である基板マスク吸着体２１を旋回させるリンク機構２２Lと、前記旋回物を矢印Cの方向に前記機構を介して旋回駆動する吸着体旋回駆動部２２Bとかなる。
【００５４】
リンク機構２２Lは、第１リンク２２L１及び第２リンク２２L２と、並びにそれらを真空側から隔離するシール部２２Sからなる。リンク機構２２Lの基本的な構成は、基板密着手段９３の真空内配線リンク機構９２Lと同じであるが、次の点が異なる。
第1に、本実施形態では、図4に示す基板密着手段９３で基板６をシャドウマスクに密着させる動作フロー(6)の後に行なうので、基板マスク固定手段２０を前後に移動させる必要はない。従って、リンクを前後に移動させるためにベローズは不要となり、それに伴いシール部も、真空蒸着チャンバ１buの側壁に第1シール部２２s１を、支持部１１Aに第２シール部２２s２をリンク機構２２が回転可能に設ければよい。逆に言えば、前記動作フロー(6)の前に行なうのであれば、真空内配線リンク機構９２Lと同一構造とし、基板旋回手段９２と同様に吸着体旋回手段２２全体を前後に移動させることが必要である。
第２に、真空内配線リンク機構９２Lのリンクは配線をするために中空であったが、リンク機構２２Lでは配線がないので必ずしも中空である必要はない。
【００５５】
また、第２リンク２２L２の支持部１１A内の回転支持体(図示せず)において、仮に粉塵が発生しても、真空内配線リンク機構９２Lの第２リンクの支持体と同一空間を有しているので、前記真空内配線リンク機構９２Lを介して前記粉塵を大気側に排気することが可能である。
【００５６】
一方、吸着体旋回駆動部２２Bは、前述した旋回駆動部９２Bとパワー的な規模は異なるものの、基本的には旋回駆動部９２Bと同一の構造を有している。従って、基板旋回手段９２のおける符号番号を９２から２２に置換えることができるので、ここでは説明を省略する。なお、基板マスク吸着体２１の待機位置は、基板旋回手段９２の旋回が支障とならないよう、基板旋回手段９２の旋回領域の上部も設けるとよい。
【００５７】
基板マスク固定手段２０の本実施形態によれば、基板マスク吸着体２１を処理受渡部９と分離したあるいは別体の独立した構造とすることができるので、基板マスク吸着体２１あるいは処理受渡部９の構成機構に故障等でそれらを交換する必要が生じても、基板マスク吸着体２１については処理受渡部に関係なく、基板マスク吸着体２１のみを交換すればよく、処理受渡部９については、基板マスク吸着体２１に関係なく、処理受渡部９のみを交換すればよい。さらに、特に処理受渡部９について言えば、その構造が簡素化し保守し易くなる。従って、保守性の高い基板マスク吸着体あるいは処理受渡部を提供できる。
【００５８】
基板マスク固定手段２０の本実施形態によれば、基板ホルダー９１上に機械的クランプなどの保持手段を用いなくてもよいので、前記機械的クランプに対応したシャドウマスク部分に、前記機械的クランプを収納するような機構的な変形部を設ける必要がないので、磁場等の乱れるよるマスク部の変形もなく精度のよい蒸着をすることができる。
【００５９】
図１０は基板マスク固定手段２０の第２の実施例を示したもので、図５における基板旋回手段９２等を省略して示した図である。図９に示す第１の実施例と構成または機能が同一なものは基本的には同一の符号を付している。第１の実施例と異なる点は、
第１に、基板マスク固定手段２０を、第１に図９に示す磁石を電磁石２３dとし、図１０に示すようにその電磁石２３dを多数配格子状に配置した基板マスク吸着体２３で構成したことである。
【００６０】
第２にその基板マスク吸着体２３をステンスレスあるいはアルミニウムの収納ケース２３Hで囲み、その収納ケースに固定した点である。
第３に、磁石を電磁石とすると通電時は発熱するので、蒸着への影響を避けるために前記収納ケース２３H内部を大気雰囲気としたことである。
第４に、前記収納ケース２３H内部を大気側にするために、第１の実施例におけるリンク機構２２Lを基板旋回手段９２と同様に真空内配線リンク機構２３Lとし、その内部に電磁石２３dを駆動するための配線２３fを敷設した点である。前記真空内配線リンク機構２３Lは、第１の実施例におけるリンク機構２２Lと異なる点は、各リンク内部を配線するために各リンクを中空とした点であり、その他の構成は基本的には同一である。
【００６１】
上記に実施例において、電磁石２３ｄを格子状に設けたが必ずしもその必要がない。しかしながら、一般的に、一つに基板から複数の表示部を取るために、基板上には蒸着しない部分が格子状に存在する。その場合、基板マスク吸着体で基板を保持又は固定する場合、表示部間の蒸着しない部分を保持したほうが製品上を好ましい。また、基板によっては格子パターンも異なる。そこで、格子状に配置することで非蒸着部分を固定し、場合によっては、選択すべき電磁石をON/OFF的に選択することができる。
【００６２】
本第２の実施例においても、例えば、基板６とシャドウマスク８１を吸着固定または離脱すときに、第１の実施例では、基板マスク吸着体２１と基板６との距離を調整することで、基板６やシャドウマスク８１に不要な力、即ち適正な吸着力で、シャドウマスク８１に不要な変形を付与することなくできたが、本実施例では、電磁石をON／OFFすることで、あるいは、電流量により吸着力を調整することで行なうことができる。その結果、シャドウマスク変形がなくなり、高精度の蒸着をすることができる。
【００６３】
また、本第２の実施例においては、上記の他、第１の実施例で得られる効果を得ることができる他、次の効果を得ることができる。
その第１は、基板マスク吸着体２３を収納ケース２３Hに収め、その収納ケース２３Hを大気雰囲気としたことで、電磁石による発熱をシャドウマスク８１に与えることなく、また、電磁石駆動のための配線被覆材からのアウトガスによる真空度低下という問題もない、生産性の高い装置を提供できる。
【００６４】
その第２は、電磁石を格子状に配置し、ON／OFFすべき電磁石を選択することによって
様々基板パターンに対応できる。
【００６５】
その第３は、第３のように様々基板パターンに対応できるので、基板マスク吸着体を交換する頻度が低減できるので、装置としての稼働率を向上することができる。
【００６６】
また、上記第２の実施例においては、電磁石を発熱のシャドウマスクへ電熱を抑制するために、真空内配線リンク機構を用いたが、他の方法として、例えば収納ケース内２３を前記真空チャンバとは隔離された真空状態にする方法もよい。
【００６７】
上記の第２の実施例の効果は、基板とシャドウマスクを水平にして蒸着する水平蒸着の従来の方法に第２の実施例を適用しても得られるものである。
さらに、上記の水平蒸着においては、シャドウマスク８１を磁石等で全体を保持しなければシャドウマスクに撓みが発生し蒸着時に滲み、いわゆる膜ボケが発生する。そこで、電磁石中心の強度を強く周囲に向かって弱くしていくことでその撓みを補正してアライメントし、アライメント終了後、徐々に強度分布を一様に戻しながら基板あるいはシャドウマスクを近づけ、その後蒸着して膜ボケを防止すこともできる。
【００６８】
上記第２の実施例では磁石として電磁石を用いたが静電磁石でも、電流量による吸着力の調整による効果を除いて電磁石と同様に多くの効果を得ることがでできる。
【００６９】
上記の第１及び第２の実施例を有する基板マスク固定手段の実施形態では、吸着体移動手段として、基板マスク吸着体２１．２３を上部から旋回させた吸着体旋回手段を示したが、基板マスク吸着体２１，２３を垂直にし側部から旋回させる吸着体旋回手段でもよいし、処理受渡部９の旋回の障害にならないようにシャドウマスク８１の反対側の処理受渡部９に待機位置を設け、その位置からほぼ垂直状態あるいは垂直にある基板に向かって平行移動して基板に装着させる吸着体平行移動手段でもよい。
【００７０】
また、上記説明では有機ELデバイスを例に説明したが、有機ELデバイスと同じ背景にある蒸着処理をする成膜装置および成膜方法にも適用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１：処理チャンバ                   1bu：真空蒸着チャンバ
２：搬送チャンバ                    ３：ロードクラスタ
６：基板                            ７：蒸着部
８：アライメント部                  ９：処理受渡部
１１：仕切り部                      ２０：基板マスク固定手段
２１：永久磁石を保持する基板マスク吸着体
２１J:永久磁石                      ２２：吸着体旋回手段
２２B：吸着体旋回駆動部             ２３：電磁石を保持する基板マスク吸着体
２３ｄ：電磁石                      ２３H:２３の収納ケース
６０：制御装置                      ７１：蒸発源
８１：シャドウマスク                ８１a〜ｄ：回転支持部
８２：アライメントベース            ８３：アライメント駆動部
８３Ｚ：Ｚ軸駆動部                  ８３Ｘ：Ｘ軸駆動部
８４：アライメント従動部            ８５：アライメント光学系
８６：基板保持部材                  ８６a:板ばね
９１：基板ホルダー                  ９２：基板旋回手段
９３：基板密着手段                  ９４：基板端部密着手段
１００：有機ELデバイスの製造装置   Ａ〜Ｄ：クラスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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