説明

有機ELデバイス製造装置及び有機ELデバイス製造方法

【課題】
本発明は、基板等の破損を低減し、稼働率の高い有機ELデバイス製造装置及び製造方法を提供することである。
【解決手段】
本発明は、基板を載置する蒸着ステージとマスクを相対的に移動させ、前記基板と前記マスクを密着させ、真空中雰囲気において前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ELデバイス製造装置または製造方法において、前記密着は、前記駆動源の負荷を状態量として監視し、前記状態量の変化に基づいて前記移動を制御することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機ELデバイス製造装置及び有機ELデバイス製造方法に係り、特に、基板等の破損を防ぎ、稼働率の高い有機ELデバイス製造装置及び製造方法に関する。
【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。真空蒸着を行なう場合、精度のよいパターンをえるために蒸着対象であるガラス基板(以下、単に基板という)と蒸着パターンを形成するためのマスクとを接近または密着させる必要がある。そのような従来技術でとしては特許文献1がある。特許文献1では、アライメントをするために、基板をマスクに接近させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−86956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、基板とマスクを接近または密着させる場合に、両者間の平行度が出ていなかったり、両者の間に異物があったりする場合には、その接触部に負荷がかかり、基板の破損や関連装置の損傷等が発生する虞がある。例えば、真空中で基板が破損した場合には、装置の立ち下げ、基板の回収、再立上げに長時間を要する。
【0005】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、上述した基板等の破損を低減し、稼働率の高い有機ELデバイス製造装置または有機ELデバイス製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は上記の目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
【0007】
本発明は、基板を載置する蒸着ステージとマスクを相対的に移動させ、前記基板と前記マスクを密着させ、真空中雰囲気において前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ELデバイス製造装置または製造方法において、前記密着は、前記駆動源の負荷を状態量として監視し、前記状態量の変化に基づいて前記移動を制御することを第1の特徴とする。
【0008】
また、本発明は、前記監視は、前記基板の正常な状態における前記状態量の運転パターンの正常領域又は正常領域幅を求め、実運転時の前記状態量の運転パターンが前記領域内又は前記正常領域幅内であるかを監視することを第2の特徴とする。
さらに、本発明は、前記監視は、前記正常領域内又は前記正常領域幅内であって、前記真空蒸着チャンバの構成要素の計時変化を検出する前記状態量の運転パターンの学習領域又は前記学習領域幅を求め、前記学習領域又は前記学習領域幅の変化に基づいて前記正常領域又は前記正常領域幅を更新することを第3の特徴とする。
【0009】
また、本発明は、前記実運転時の前記状態量の運転パターンが前記正常領域又は前記正常領域幅の外になったときに、前記移動を停止または後退させることを第4の特徴とする。
さらに、本発明は、前記実運転時の前記状態量の運転パターンが前記正常領域又は前記正常領域幅の外になったときに、前記正常領域の外になった原因を判断することを第5の特徴とする。
【0010】
また、本発明は、前記基板とマスクとのアライメントを実施する前に、前記基板と前記マスクを近接させ、前記近接時に、前記状態量の変化に基づいて、前記基板と前記マスクとの接触の有無を判断し、前記移動を後退させることを第6の特徴とする。
【0011】
さらに、本発明は、前記駆動源はモータであり、前記状態量はモータ電流であることを第7の特徴とする。
また、本発明は、前記駆動源は前記蒸着ステージを昇降させる昇降機構の駆動源であること第8の特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明よれば、上述した基板等の破損を低減し、稼働率の高い有機ELデバイス製造装置または有機ELデバイス製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態である真空蒸着チャンバの構成を示す図である。
【図2】本発明の実施形態である搬送ロボットと受渡部の概略構成を示す図である。
【図3】図2で示す受渡部を回転させるための本発明の実施形態であるステージ回転機構を示す図である。
【図4】本発明の特徴を実現する第1の密着手段である昇降機構の実施形態を示す模式図である。
【図5】蒸着ステージを矢印C方向に平行移動し、基板をマスクに近接または密着する状態を示す図である。
【図6】本発明の特徴である運転パターンの学習フローと、実運転時の監視処理フローを示したものである。
【図7】学習電流パターン及び判定電流パターンを規定する方法を説明する図である。
【図8】電流検出パターンが判定電流パターン幅に入らないケースを説明する図である。
【図9】本発明の特徴を実現する第2の密着手段である回転部移動機構の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の実施形態を図を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態である真空蒸着チャンバ1の構成を示す図である。真空蒸着チャンバ1は、大別して発光材料を蒸発(昇華)させ基板50に蒸着させる蒸着部7と、基板50とシャドウマスク81との位置合せを行い、基板50の必要な部分に蒸着させるアライメント部8と、後述する搬送ロボットと基板の受け渡しを行い、蒸着部7へ基板50を直立させる受渡部9とを有する。アライメント部8と受渡部9は右側Rラインと左側Lラインの2系統設ける。本実施形態では一方のライン(例えばRライン)で蒸着している間に、他方のLラインでは基板を搬出入し、基板50とシャドウマスク81とのアライメントを行い、蒸着する準備を完了させる。そのために、蒸着部7は、蒸着源71を基板50に蒸着させるための上下移動機構76と共に、ライン間を移動させる左右移動機構74とを有している。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)している材料を減少させることができる。なお、蒸着源71は、引出し図に示すように、列状に設けた穴(図示せず)から蒸発した発光材料を73に示すように噴出させる。
【0015】
図2は、真空蒸着チャンバ1に隣接する搬送チャンバ2内の搬送ロボット10が、図1に示した受渡部9と基板50を受け渡しをする状態を示し、搬送ロボット10と受渡部9の概略構成を示す図である。搬送ロボット10は、全体を上下に移動可能(矢印14)で、左右に旋回可能なリンク構造のアーム11を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド12を有する。
【0016】
一方、受渡部9は、基板50を載置する蒸着ステージ20を有する。蒸着ステージ20は、回転軸21に固定された支持部22と、支持部22に配置された昇降機構30とを介して後述するステージ回転機構90(図3参照)に接続される。
昇降機構30は蒸着ステージ20に3個以上、特に蒸着ステージ20の四隅に近い所に配置するのが望ましい。3個以上であれば、それぞれを制御することによって、後述する基板50とマスク81とをアライメントするときや、基板50をマスク81に密着させるときに基板50とマスク81を平行に保つことができ、より均一な成膜をすることができる。また、四隅に近い所に配置することによって上記制御がより行ない易くなる。
【0017】
また、受けピン40は支持部22に固定されている。受けピン40は基板50の撓みが過大にならず、搬送ロボット10の櫛歯状ハンド12と干渉しない位置に複数個配置されている。蒸着ステージ20には受けピン40の配置に合わせ、受けピン40の直径より僅かに大きい貫通穴23が設けられている。回転軸21および支持部22は中空構造とし昇降機構30などへの大気BOXを兼ねる。そのために、回転軸21の中空部は後述するように真空蒸着チャンバ1の壁に設けられた真空シール部を介して大気に開放されている。
【0018】
図3は、図1に示すLラインと、回転軸21、即ち受渡部9を回転させるためのステージ回転機構90の一実施形態を示す図である。ステージ回転機構90は、受渡部9に載置された基板50と、支持部22、支持部に固定されている受けピン40、蒸着ステージ20及び昇降機構30を有する受渡部9とを一体にして、アライメント実施前にほぼ直立又は直立にし、蒸着し、蒸着終了後は水平状態に戻す機能を有する。
【0019】
図3において、蒸着ステージ回転機構90は、蒸着ステージ20を有する受渡部9を回転させる真空内配線リンク機構91と、前記受渡部9を矢印Aの方向に前記リンク機構を介して回転駆動する回転駆動部96とを有する。
【0020】
真空内配線リンク機構91は受渡部9の回転軸21の両側に設けられた第1リンク91nと第2リンク91n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91s、91sからなる。第1リンク91nは、一端を回転支持台96kに支持され、他端を受渡部9の回転軸21に中空部を持つように接続されている。第1リンク91nの真空チェンバ1との貫通部に第1リンク91nを回転可能に支持し、その内部を真空側から隔離し、大気雰囲気にする第1シール部91sを有する。一方、第2リンクnは、一端を第1リンクnと同様に中空部を持ち受渡部9の回転軸21に、他端を図1に示す2つのラインの間に設けられた仕切り部1a(図1では図示せず)に設けられた支持部1bに第2シール部91sを介して接続されている。第2シール部91sは第1シール部91sと同様に、第2リンク91nを回転可能に支持し、その内部を真空側から隔離し、大気雰囲気としている。
【0021】
一方、回転駆動部96は、大気側に設けられた回転用モータ96mと、回転用モータ96mの回転を前記第1リンク92に伝達する歯車96h、96hと、第1リンク92nの一端を支持する回転支持台96kとを有する。なお、回転用モータ96mは大気側に設けられた制御装置60で制御される。
【0022】
図4は本発明の特徴を実現する第1の密着手段である昇降機構30の一実施形態を示す模式図である。昇降機構30は、大気BOX35と、大気BOX35に固定されたナットハウジング36と、支持部22に固定されナットハウジング36内のナット(図示せず)を回転させるモータ33と、ナットの回転により矢印Bのように上下するボールネジ32と、ボールネジ32に同心円状に固定され他端を蒸着ステージ20に固定された支持棒37、支持棒37をガイドする貫通孔を有するガイド31と、大気BOX35内を真空と隔離するベローズ34とを有する。モータの駆動線38は、中空部を有する支持部22、図3に示す回転軸21と第1リンク91nを介して大気側に設置された制御装置60内のドライバー61に接続され、モータ33は制御部62によりドライバー61を介して電流制御される。また、中空部を介してモータ33を空冷することによってモータ33の発熱を抑え、マスクの膨張を抑制し、より均一な成膜形成に寄与している。
【0023】
上記の構成によって、受渡部9を立直又は略立直した後、図5にように、四隅に設けた昇降機構30のモータ33を駆動し、蒸着ステージ20を図5(a)に示す状態から矢印C方向に平行移動し、図5(b)に示すように、基板50をマスク81に近接または密着する。近接するのは、基板50とマスク81をアライメントするときであり、密着するのは、より均一な成膜を得るために、基板50をマスク81に密着して蒸着するときである。そのような場合、課題で示したように、基板とマスクの平行度が悪かったり、基板とマスクとの間に異物があると、その接触部から基板が破損したりする。
【0024】
以下、密着時において基板の破損を防ぐ構成及び動作を説明する。本実施形態では、モータ33の駆動電流の運転パターンを学習し、学習した運転パターンと実運転時の電流パターンを比較して監視する監視手段を有する。
【0025】
図6は運転パターンの学習フローと、実運転時の監視処理フローを示したものである。
まず、所定のモータ回転速度パターンNp、例えば、図7(a)に示すガラス基板が割れない時のモータ回転速度パターンNpを用い、予め所定枚数の基板50に対し、図5に示す密着動作を行なう。そのときに、四隅に設けた昇降機構の各モータ33の状態量である電流パターンを取り込む(Step1)。このとき用いる基板としては、ガラス基板が割れたらその後処理が大変なので、割れの有無が分かる模擬基板を用いてもよい。
【0026】
次に、Step1で求めた電流パターンのうちガラス基板が破損した又は破損したと見做された電流パターンを除き、図7(b)示すように平均値を示す平均電流パターンPaと、平均電流パターンPaから2σの範囲で規定される学習電流パターンPgの領域と学習電流パターン幅Pwを求める(Step2)。平均値及び学習電流パターン幅Pwの決定には、ここでは図7(a)に示すようにモータの回転速度Nmが一定の領域の値で求めている。また、学習電流パターンPgの範囲の規定は2σに限らなく、他の値でもよい。
次に、平均電流パターンPaまたは学習電流パターン幅Pwから図7(c)に示す判定電流パターンphの正常領域の判定電流パターン幅Hwを求める(Step3)。ここでは、Hw=2Pwとする。
【0027】
この後、運転時の動作に入る。運転時動作では、まず、基板を蒸着チャンバ1に搬入、立直等の動作を経て、図5に示す密着動作にはいる。密着動作は図7(a)に示すモータ回転速度パターンNpで行なわれ、そのときの図8(a)に示す電流検出パターンPdを得、記憶する(Step4)。
【0028】
次に、電流検出パターンPdの判定電流パターンPhに対応する各点において、判定電流パターン幅Hwに入っているかを判定する(Step5)。入っていなければ、割れている又は割れる可能性が高いと判断し、後述する図8に示すように即座にモータ33を停止するか、或いは100μm程度後退させ停止する。また、運転員にその旨を伝え、蒸着処理を終了する(Step6)。入っていれば、経年処理に行く。
経年処理では、まず、検出した電流検出パターンPdの各点が対応する点において学習電流パターン幅Pwに入っているかを判定する(Step7)。学習電流パターン幅Pw内に入っており、しかも、所定の回数連続して入っているかを判断し(Step8)、共に入っていれば、当該所定の回数の電流検出パターンPdに基づき、新たに平均電流パターンPaと、学習電流パターン幅Pwと、判定電流パターン幅Hwとを更新し、Step12へ行く(Step9)。連続して入っていなければ、判定基準を維持し、Step12へ行く。
【0029】
Step7において、学習電流パターン幅Pwに入っていなければ、連続して入っていないかを判断し、連続していれば、割れる方向に変化している旨を運転に警告しStep12へ行き(Step10)、連続していなければ、単にStep12へ行く。
Step12では蒸着処理を行い、その後、所定の枚数の処理をしたかを判断し(Step13)、していれば終了し、していなければ次の基板の準備をして(Step14)、Step4へ行く。
【0030】
上記の動作フローにおいて、判定電流パターン幅Hwに入らない原因として、例えば次のケースが考えられる。
第1に、基板50がマスク81と平行度を保ちながら密着しすぎる場合である。この場合は、四隅に設けられた昇降機構30の全てのモータ33の検出電流パターンPdが、図8(a)に示すように、その端部において判定電流パターン幅Hwの上限を超える。この原因としては、蒸着ステージ20とマスク81との相対的間隔が何らかの原因で短くなったことがあげられる。
【0031】
第2に、基板50がマスク81と平行度を維持できなくなった場合である。この場合は、四隅に設けられた昇降機構30のうち少なくとも一つのモータ33の検出電流パターンPdが、図8(a)に示すように、その端部において判定電流パターン幅Hwの上限を超える。この原因としては、蒸着ステージ20又はマスク81の少なくとも一方が何らかの原因で傾斜を持ったことがあげられる。傾斜の持つ原因としては、例えば、図3に示すステージ回転機構90の不調が上げられる。
【0032】
第3に、ガラス基板50、マスク81或いは蒸着ステージの表面に異物が付着した場合である。この場合は、四隅に設けられた昇降機構30のうち少なくとも一つのモータ33の検出電流パターンPdが、図8(c)に示すように、その平坦部において判定電流パターン幅Hwの上限を超える。検出電流パターンPdが判定電流パターンPhを超えたときから端部までの時間Tによって、異物の大きさを推定できる。基板50に異物がついている場合は、一過性である場合が多いので、図6の処理フローにおいて、そのときは複数枚処理をして、処理を停止するかを判断する必要がある。
【0033】
以上説明した実施形態によれば、確実にガラス基板の破損を防ぐことができ、稼働率の高い真空蒸着装置または真空蒸着方法を提供することができる。
【0034】
また、以上説明した実施形態によれば、装置の不具合を事前に検出でき、信頼性の高い真空蒸着装置または真空蒸着方法を提供することができる。
【0035】
さらに、以上説明した実施形態によれば、ガラス基板の破損を齎す不具合が生じても、検出電流パターンPdにその原因を推測することも可能である。その場合、修理も敏速に行うことができ、再立ち上げの時間を短縮でき、稼働率の高い真空蒸着装置または真空蒸着方法を提供することができる。
【0036】
以上の説明では、密着の場合の例を説明した。基板とマスクのアライメントする為に近接する場合について以下に説明する。アライメントの場合は、基板50とマスク81が接触すると、基板50がマスク81を擦った状態になり基板50に傷がつく。従って、近接動作で、モータ33の電流検出パターンPdを監視し、その端部に接触によるモータ電流の上昇の有無を監視することによって、基板50とマスク81の接触を監視することができる。
【0037】
図9は、図4に示すように受渡部9に設けられた昇降機構30によって近接、或いは密着するのではなく、図3に示したステージ回転機構90の第1、第2リンク91n、91n及び受渡部9の回転軸21をマスク81側に移動させて、基板50をマスクに近接又は密着させる第2の密着手段のである回転部移動機構93を示す。回転部移動機構93は、ステージ回転機構90の回転駆動部96が搭載されている移動台93tをマスク側に移動させる駆動モータ93m有している。なお、93nはボールねじ、93rは移動台93t
のレールである。
【0038】
第2の密着手段においても、第1の密着手段に適用した手法を適用することによって、第1の密着手段で得られた効果と同様な効果を奏することができる。
【0039】
以上の説明では、基板を立てて蒸着する場合を例にとって説明したが、基板を水平にして蒸着する場合においても、基板をマスクに密着或いは近接する場合にも同様にモータの駆動電流を監視することによって同様な効果を奏することができる。
【符号の説明】
【0040】
1:真空蒸着チャンバ 2:搬送チャンバ
7:蒸着部 8:アライメント部
9:受渡部 10:搬送ロボット
11:アーム 12:櫛歯状ハンド
20:蒸着ステージ 21:回転軸
22:支持部 23:貫通穴
30:昇降機構 31:ガイド31
32:ボールネジ 33:モータ
34:ベローズ 35:大気BOX
36:ナットハウジング 37:支持棒
38:距離センサ 40:受けピン
41:固定部 50:基板
60:制御装置 61:ドライバー
71:蒸着源 81:マスク
90:蒸着ステージ回転機構 91:真空内配線リンク機構
93:回転部移動機構 96:回転駆動部
Hw:判定電流パターン幅 Np:モータ回転速度パターン
Pa:平均電流パターン Pd:電流検出パターン
Ph:判定電流パターン Pg:学習電流パターン
Np:モータ回転速度パターン Pw:学習電流パターン幅。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を載置する蒸着ステージと、前記蒸着ステージとマスクを相対的に移動させる駆動源を具備し前記基板と前記マスクを密着させる密着手段と、真空中雰囲気において前記基板に蒸着材料を蒸着する蒸着手段とを有する真空蒸着チャンバを有する有機ELデバイス製造装置において、
前記密着手段は、前記駆動源の負荷を状態量として監視し、前記状態量の変化に基づいて前記移動を制御する監視手段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2】
前記監視手段は、前記基板の正常な状態における前記状態量の運転パターンの正常領域又は前記正常領域の正常領域幅を求め、実運転時の前記状態量の運転パターンが前記領域内又は前記正常領域幅内であるかを監視することを特徴とする請求項1に記載の有機ELデバイス製造装置。
【請求項3】
前記監視手段は、前記正常領域内又は前記正常領域幅内であって、前記真空蒸着チャンバの構成要素の径時変化を検出する前記状態量の運転パターンの学習領域又は前記学習領域幅を求め、前記学習領域又は前記学習領域幅の変化に基づいて前記正常領域又は正常領域幅を更新することを特徴とする請求項2に記載の有機ELデバイス製造装置。
【請求項4】
前記駆動源はモータであり、前記状態量はモータ電流であることを特徴とする請求項1乃至3のずれかに記載の有機ELデバイス製造装置。
【請求項5】
前記駆動源は前記蒸着ステージを昇降させる昇降機構の駆動源であることを特徴とする請求項1または4に記載の有機ELデバイス製造装置。
【請求項6】
前記昇降機構は前記蒸着ステージの四隅に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の有機ELデバイス製造装置。
【請求項7】
前記真空蒸着チャンバは前記基板を水平姿勢から略直立または直立姿勢へ回転させる回転駆動部を有し、前記駆動源は前記蒸着ステージと前記回転駆動部とを前記移動させる回転部移動機構駆動源であ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有機ELデバイス製造装置。
【請求項8】
基板を載置する蒸着ステージとマスクを相対的に移動させ、前記基板と前記マスクを密着させ、真空中雰囲気において前記基板に蒸着材料を蒸着する有機ELデバイス製造方法において、
前記密着は、前記駆動源の負荷を状態量として監視し、前記状態量の変化に基づいて前記移動を制御することを特徴とする有機ELデバイス製造方法。
【請求項9】
前記監視は、前記基板の正常な状態における前記状態量の運転パターンの正常領域又は正常領域幅を求め、実運転時の前記状態量の運転パターンが前記領域内又は前記正常領域幅内であるかを監視することを特徴とする請求項8に記載の有機ELデバイス製造方法。
【請求項10】
前記監視は、前記正常領域内又は前記正常領域幅内であって、前記真空蒸着チャンバの構成要素の計時変化を検出する前記状態量の運転パターンの学習領域又は前記学習領域幅を求め、前記学習領域又は前記学習領域幅の変化に基づいて前記正常領域又は前記正常領域幅を更新することを特徴とする請求項9に記載の有機ELデバイス製造方法。
【請求項11】
前記実運転時の前記状態量の運転パターンが前記正常領域又は前記正常領域幅の外になったときに、前記移動を停止または後退させることを特徴とする請求項9に記載の有機ELデバイス製造方法。
【請求項12】
前記実運転時の前記状態量の運転パターンが前記正常領域又は前記正常領域幅の外になったときに、前記正常領域の外になった原因を判断することを特徴とする請求項9に記載の有機ELデバイス製造方法。
【請求項13】
前記基板とマスクとのアライメントを実施する前に、前記基板と前記マスクを近接させ、前記近接時に、前記状態量の変化に基づいて、前記基板と前記マスクとの接触の有無を判断し、接触した場合には前記移動を後退させることを特徴とする請求項8に記載の有機ELデバイス製造方法。

【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6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−79480(P2012−79480A)
【公開日】平成24年4月19日(2012.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−221858(P2010−221858)
【出願日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】