有機ＥＬデバイス製造装置
【課題】基板とマスクとの隙間を高精度に制御することのできる有機ＥＬデバイス製造装置を提供する。
【解決手段】真空処理室内に設けられたシャドウマスクと、基板を載置する基板ホルダーと、基板とシャドウマスクとの間を、接近させ又は離間させる基板密着手段と、基板ホルダーの四隅に設けられた距離計測機構とを備え、距離計測機構は、基板ホルダーを貫通するように設けられた距離計測用空間と、基板ホルダーの表面上に設けられた透明ガラス板と、距離計測用空間に配置された距離計測部とを備え、距離計測部は、光を発射し反射光を受光して距離を計測する距離計と、距離計を真空処理室内の雰囲気から隔離する距離計筐体と、距離計筐体の一部に設けられた透明ガラス窓とを備え、距離計が、透明ガラス窓を介して透明ガラス板とシャドウマスクとの間の距離を計測するよう、有機ＥＬデバイス製造装置を構成する。
【解決手段】真空処理室内に設けられたシャドウマスクと、基板を載置する基板ホルダーと、基板とシャドウマスクとの間を、接近させ又は離間させる基板密着手段と、基板ホルダーの四隅に設けられた距離計測機構とを備え、距離計測機構は、基板ホルダーを貫通するように設けられた距離計測用空間と、基板ホルダーの表面上に設けられた透明ガラス板と、距離計測用空間に配置された距離計測部とを備え、距離計測部は、光を発射し反射光を受光して距離を計測する距離計と、距離計を真空処理室内の雰囲気から隔離する距離計筐体と、距離計筐体の一部に設けられた透明ガラス窓とを備え、距離計が、透明ガラス窓を介して透明ガラス板とシャドウマスクとの間の距離を計測するよう、有機ＥＬデバイス製造装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Electro−Luminescence）デバイス製造装置に係わり、特に成膜時等において、基板とマスクとの隙間を高精度に制御することのできる有機ＥＬデバイス製造装置に関する。
【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。真空蒸着法は、真空処理室内において、例えばガラス基板等の基板とマスクとを重ねた状態で処理ガスに晒し、蒸着処理を実施するものである。また、近年、処理基板は大型化しており、Ｇ６世代の基板サイズは１５００ｍｍ×１８００ｍｍになる。このような大型基板に対応するため、基板面を垂直に保持した状態で処理ガスに晒し、蒸着処理を実施することが行われている。下記の特許文献１には、基板面を垂直に保持した状態で、基板にマスクを近づけ、基板とマスクとを重ねた状態で、蒸着処理を実施する技術が開示されている。
【０００３】
上述したように、真空処理室内において大型基板の基板面を垂直に保ち、マスクを重ねた状態で蒸着処理を実施する場合、蒸着におけるボケを低減し、高精度の蒸着を行うためには、基板とマスクとの隙間を高精度に制御、例えば数十μｍ以下にすることが必要である。従来は、基板を載置する基板ホルダー表面の平坦度を、例えば約２０μｍ以下の精度で機械加工するとともに、基板ホルダーを移動させる移動ガイド機構の機械加工精度を上げ、基板とマスクとの隙間を制御するようにしていたが、特に大型基板を垂直にする場合は、基板全面に亘ってマスクとの隙間を高精度に制御することは容易ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、基板とマスクとの隙間を、例えば数十μｍ以下の高精度に制御することのできる有機ＥＬデバイス製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬデバイス製造装置においては、
真空処理室内に設けられたシャドウマスクと、
真空処理室内に設けられ基板を載置するための基板載置領域を含む第１の面が長方形である基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに載置された基板と前記シャドウマスクとの間を、接近させ又は離間させる基板密着手段と、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられた距離計測機構とを備え、
前記距離計測機構は、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられ、前記基板ホルダーの第１の面と、該第１の面と反対側の第２の面とを貫通するように設けられた距離計測用空間と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第１の面上に設けられた透明ガラス板と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第２の面に配置された距離計測部とを備え、
前記距離計測部は、
対象物に対し光を発射し該対象物から反射されてきた反射光を受光して、前記対象物との間の距離を計測する距離計と、
前記距離計を真空処理室内の雰囲気から隔離する距離計筐体と、
前記距離計筐体の一部に設けられた透明ガラス窓とを備え、
前記距離計が、前記透明ガラス窓を介して前記透明ガラス板から反射されてきた反射光と、前記透明ガラス窓を介して前記シャドウマスクから反射されてきた反射光とを受光して、該受光結果に基づき、前記透明ガラス板と前記シャドウマスクとの間の距離を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板とマスクとの隙間を、例えば数十μｍ以下の高精度に制御することのできる有機ＥＬデバイス製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけ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】本発明の実施形態におけ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】本発明の実施形態における動作フローを示す図である。
【図５】本発明の実施形態における基板旋回手段、及び基板密着手段を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における基板ホルダーの構成とアライメント時の基板の姿勢を示す図である。
【図７】本発明の実施形態におけるアライメント部の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における距離計測機構を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における基板マスク固定手段の実施例を示す図で、図５に前記実施例を加えた図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態を、図１から図９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を形成するなど、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水平断面図である。
【００１０】
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(以下、単に基板ともいう)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)との間に設置された５つの受渡室４（４ａ〜４ｅ）から構成されている。本実施形態の有機ＥＬデバイス製造装置１００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。
【００１１】
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を受取り、旋回して受渡室４ａに基板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。
【００１２】
各クラスタ（Ａ〜Ｄ）は、それぞれ、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。
【００１３】
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斜視図である。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層を形成する真空処理室である真空蒸着チャンバ１ｂｕを例にとって説明する。図３は、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３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。
【００１４】
一方、真空蒸着チャンバ１ｂｕは、大別して、発光材料を昇華させ基板６に蒸着させる蒸着部７と、基板６の必要な部分に蒸着させるために基板６とシャドウマスク８１の位置合せを行うアライメント部８と、搬送ロボット５と基板６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。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)で蒸着している間に、他方のＬラインでは基板６を搬出入し、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、蒸着材料を基板６に蒸着させずに無駄に気化している時間を減少させることができる。
【００１５】
本実施形態では、図４に示すように、まず、（１） 基板６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）その状態でアライメントを行う。アライメント終了後、（５）基板６とシャドウマスク８１の間の隙間が数十μｍ以下になるように、基板６とシャドウマスク８１を密着させ、（６）磁石により基板６とシャドウマスク８１を吸着固定し、（７）蒸着材料を基板６に蒸着する。蒸着終了後は、（８）磁石による基板６とシャドウマスク８１の固定を解除し、（９）基板６をシャドウマスク８１から一定の距離を離し、（１０）基板６を水平にし、（１１）基板６を処理受渡部９から搬出する。
【００１６】
まず、図５を用いて、上記ステップのうち、（２）（１０）を実現する基板旋回手段９２を説明する。図５は、上記ステップのうち、（２）（１０）を実現する基板旋回手段９２、（３）（５）（９）を実現する基板密着手段９３を有する処理受渡部９(図３参照) を示したもので、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。
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、及び基板６を一体として、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。
【００１７】
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６及び基板ホルダー９１などの旋回部を旋回させる真空内配線リンク機構９２Ｌと、前記旋回部を矢印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とからなる。
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、他端を後述する距離計筐体６２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、前記距離計筐体６２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距離計筐体６２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。
【００１８】
前記シール部９２Ｓは、一端を前記距離計筐体６２の接続部に、他端を真空蒸着チャンバ１ｂｕの側壁に接続された第１シール部９２Ｓ１と、一端を前記距離計筐体６２の接続部に、他端を支持部１１Ａに接続された第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９２Ｖ１、９２Ｖ２を有しており、また、それぞれのシール部９２Ｓ１、９２Ｓ２の距離計筐体６２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。
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。
【００１９】
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の旋回運動を前記第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。
【００２０】
なお、図５は、真空蒸着チャンバ１ｂｕのＲラインを示しており、図１に示す仕切り部１１を面対象中心として、真空蒸着チャンバ１ｂｕの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、距離計筐体６２、第２リンク９２Ｌ２、及びＬラインの第１リンク９２Ｌ１、距離計筐体６２、第２リンク９２Ｌ２の各中空部は、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の中空部に繋げて、大気に繋がる構造とした。
【００２１】
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６に示すように、基板６を載置する基板ホルダー９１を、例えば１度程度、多少傾斜させる。このように、多少傾斜させると、基板６と基板ホルダー９１との間に隙間ができず、安定して載置することができるとともに、基板６の自重により確実に基板６の撓みを解消できる。また、基板ホルダー９１の下部には、基板６の厚さ程度の高さを有する基板支持用の突起体９１ｔを、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基板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９１の高さは基板６の厚さ程度であるので、シャドウマスク８１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。
【００２２】
以上、本実施形態による基板旋回手段９２を用いると、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。
また、基板ホルダー９１に基板保持用の突起体９１ｔを用いる簡単な機構で、基板６を保持でき、シャドウマスク８１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。
【００２３】
次に、ステップ（４）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、アライメントを行なう。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。
【００２４】
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。
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６とシャドウマスク８１の位置ズレ(ΔＸ、ΔＹ、θ)を検出する。θは、図７のＸＺ面における傾きである。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８３Ｌ、回転支持部８１ｂの駆動及び受動はアライメント駆動部８３Ｒ、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８４Ｌ、８４Ｒで行なう。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、ステップ（３）（５）（９）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け、アライメントを行い、その後密着させ、蒸着後は元の位置まで戻す手段である。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。
次に述べる距離計測機構により、基板６とシャドウマスク８１との間の距離を計測し、該計測結果に基づき、基板密着手段９３を制御装置６０によって制御することで、基板６とシャドウマスク８１との間の距離を高精度に制御し、基板６をシャドウマスク８１に密着させることができる。
【００２７】
距離計測機構について、図８を用いて説明する。図８に示すように、基板ホルダー９１の基板載置領域外において、基板ホルダー９１の第１の面９１ｈと、該第１の面９１ｈと反対側の第２の面９１ｊとを貫通するように、距離計測用空間９１ｋが設けられている。第１の面９１ｈは、基板６を載置するための基板載置領域を含む面であり、面形状は長方形である。
距離計測用空間９１ｋにおける第１の面９１ｈ上には、透明ガラス板６５が設けられている。透明ガラス板６５におけるシャドウマスク８１側の表面は、第１の面９１ｈと面一になっている。距離計測用空間９１ｋの第２の面９１ｊには、距離計測部６７が設けられている。距離計測用空間９１ｋと、透明ガラス板６５と、距離計測部６７とから距離計測機構が構成されている。
【００２８】
距離計測部６７は、距離計６１と、距離計筐体６２と、透明ガラス窓６３と、Ｏリング６４ａ、６４ｂとを備えている。距離計６１は、本例ではレーザ変位計であり、対象物に対し光を発射し、該対象物から反射されてきた反射光を受光して、前記対象物との間の距離を計測する。距離計筐体６２は、距離計６１を真空処理室内の雰囲気から隔離するためのものである。距離計筐体６２内は、大気雰囲気とすることが好ましい。距離計６１は、固定金具６６により、距離計筐体６２に取り付けられており、ケーブルにより制御部６０と接続されている。透明ガラス窓６３は、距離計筐体６２の一部、具体的には、距離計６１から透明ガラス板６５を見通すことのできる位置に設けられている。透明ガラス窓６３と距離計筐体６２との間には、Ｏリング６４ａ、６４ｂが挿入され、距離計筐体６２の外の真空雰囲気と、距離計筐体６２の内の雰囲気とを気密に分離している。
このように、距離計６１は、距離計測用空間９１ｋから透明ガラス板６５を介してシャドウマスク８１を見通すことができるように配置されている。
【００２９】
基板６とシャドウマスク８１との間の距離を計測する方法について説明する。
図８に示すように、距離計６１から発射されたレーザ光は、透明ガラス板６５の表面で反射され、距離計６１へ戻る。距離計６１では、この反射光を受光して、透明ガラス板６５の表面との間の距離を計測する。また、距離計６１から発射されたレーザ光は、シャドウマスク８１の表面８１ｈで反射され、距離計６１へ戻る。距離計６１では、この反射光を受光して、シャドウマスク８１の表面８１ｈとの間の距離を計測する。透明ガラス板６５の厚さと基板６の厚さは既知であるから、以上の計測結果に基づき、基板６の表面６ｈとシャドウマスク８１の表面８１ｈとの間の距離ｔが算出される。
上述した距離計測機構は、基板ホルダー９１において基板載置領域外の四隅に設けられ、該四隅における基板６の表面６ｈとシャドウマスク８１の表面８１ｈとの間の距離ｔが算出され、該算出結果に基づき、基板密着手段９３が制御される。
【００３０】
上記実施形態によれば、蒸着時において基板６の撓みを解消できる。また、基板６とシャドウマスク８１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６をシャドウマスク８１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。
【００３１】
次に、ステップ（６）（８）、即ち蒸着時に基板６とシャドウマスク８１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を処理受渡部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。
【００３２】
前記基板マスク吸着体２１は、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。
【００３３】
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とからなる。
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とからなる。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。
【００３４】
第１に、本実施形態では、ステップ（６）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ステップ（５）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のベローズは不要となり、シール部２２Ｓ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（５）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。
【００３５】
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。
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。
【００３６】
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における符号番号を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の旋回領域の上部に設けるとよい。
【００３７】
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の構成機構を、故障等により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９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。
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。
【００３８】
最後に、ステップ（７）の蒸着処理について、本実施形態における実施例を、図３を用いて説明する。蒸着部７は、図３に示すように、蒸着源７１をレール７６上に沿って上下方向に移動させる上下駆動手段７２、蒸着源７１をレール７５上に沿って左右のアライメント部間移動する左右駆動ベース７４を有する。蒸着源７１は、内部に蒸着材料である発光材料を有し、前記蒸着材料を加熱制御(図示せず)することによって安定した蒸発速度が得られ、図３の引出し図に示すように、ライン状に並んだ複数の噴射ノズルから噴射７３される構造となっている。必要により、安定した蒸着膜が得られるように添加剤も同時に加熱して蒸着する。
【００３９】
なお、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にも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
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、６ｈ：基板表面、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、６１：距離計、６２：距離計筐体、６３：透明ガラス窓、６４ａ：Ｏリング、６４ｂ：Ｏリング、６５：透明ガラス板、６６：固定金具、６７：距離計測部、７１：蒸発源、８１：シャドウマスク、８１ａ〜ｄ：回転支持部、８１ｈ：表面、８２：アライメントベース、８３：アライメント駆動部、８４：アライメント従動部、８５：アライメント光学系、９１：基板ホルダー、９１ｈ：第１の面、９１ｊ：第２の面、９１ｋ：距離計測用空間、９２：基板旋回手段、９３：基板密着手段、１００：有機ＥＬデバイスの製造装置、Ａ〜Ｄ：クラスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Electro−Luminescence）デバイス製造装置に係わり、特に成膜時等において、基板とマスクとの隙間を高精度に制御することのできる有機ＥＬデバイス製造装置に関する。
【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。真空蒸着法は、真空処理室内において、例えばガラス基板等の基板とマスクとを重ねた状態で処理ガスに晒し、蒸着処理を実施するものである。また、近年、処理基板は大型化しており、Ｇ６世代の基板サイズは１５００ｍｍ×１８００ｍｍになる。このような大型基板に対応するため、基板面を垂直に保持した状態で処理ガスに晒し、蒸着処理を実施することが行われている。下記の特許文献１には、基板面を垂直に保持した状態で、基板にマスクを近づけ、基板とマスクとを重ねた状態で、蒸着処理を実施する技術が開示されている。
【０００３】
上述したように、真空処理室内において大型基板の基板面を垂直に保ち、マスクを重ねた状態で蒸着処理を実施する場合、蒸着におけるボケを低減し、高精度の蒸着を行うためには、基板とマスクとの隙間を高精度に制御、例えば数十μｍ以下にすることが必要である。従来は、基板を載置する基板ホルダー表面の平坦度を、例えば約２０μｍ以下の精度で機械加工するとともに、基板ホルダーを移動させる移動ガイド機構の機械加工精度を上げ、基板とマスクとの隙間を制御するようにしていたが、特に大型基板を垂直にする場合は、基板全面に亘ってマスクとの隙間を高精度に制御することは容易ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、基板とマスクとの隙間を、例えば数十μｍ以下の高精度に制御することのできる有機ＥＬデバイス製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬデバイス製造装置においては、
真空処理室内に設けられたシャドウマスクと、
真空処理室内に設けられ基板を載置するための基板載置領域を含む第１の面が長方形である基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに載置された基板と前記シャドウマスクとの間を、接近させ又は離間させる基板密着手段と、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられた距離計測機構とを備え、
前記距離計測機構は、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられ、前記基板ホルダーの第１の面と、該第１の面と反対側の第２の面とを貫通するように設けられた距離計測用空間と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第１の面上に設けられた透明ガラス板と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第２の面に配置された距離計測部とを備え、
前記距離計測部は、
対象物に対し光を発射し該対象物から反射されてきた反射光を受光して、前記対象物との間の距離を計測する距離計と、
前記距離計を真空処理室内の雰囲気から隔離する距離計筐体と、
前記距離計筐体の一部に設けられた透明ガラス窓とを備え、
前記距離計が、前記透明ガラス窓を介して前記透明ガラス板から反射されてきた反射光と、前記透明ガラス窓を介して前記シャドウマスクから反射されてきた反射光とを受光して、該受光結果に基づき、前記透明ガラス板と前記シャドウマスクとの間の距離を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板とマスクとの隙間を、例えば数十μｍ以下の高精度に制御することのできる有機ＥＬデバイス製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけ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】本発明の実施形態におけ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】本発明の実施形態における動作フローを示す図である。
【図５】本発明の実施形態における基板旋回手段、及び基板密着手段を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における基板ホルダーの構成とアライメント時の基板の姿勢を示す図である。
【図７】本発明の実施形態におけるアライメント部の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における距離計測機構を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における基板マスク固定手段の実施例を示す図で、図５に前記実施例を加えた図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態を、図１から図９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を形成するなど、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水平断面図である。
【００１０】
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(以下、単に基板ともいう)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)との間に設置された５つの受渡室４（４ａ〜４ｅ）から構成されている。本実施形態の有機ＥＬデバイス製造装置１００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。
【００１１】
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を受取り、旋回して受渡室４ａに基板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。
【００１２】
各クラスタ（Ａ〜Ｄ）は、それぞれ、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。
【００１３】
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斜視図である。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層を形成する真空処理室である真空蒸着チャンバ１ｂｕを例にとって説明する。図３は、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３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。
【００１４】
一方、真空蒸着チャンバ１ｂｕは、大別して、発光材料を昇華させ基板６に蒸着させる蒸着部７と、基板６の必要な部分に蒸着させるために基板６とシャドウマスク８１の位置合せを行うアライメント部８と、搬送ロボット５と基板６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。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)で蒸着している間に、他方のＬラインでは基板６を搬出入し、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、蒸着材料を基板６に蒸着させずに無駄に気化している時間を減少させることができる。
【００１５】
本実施形態では、図４に示すように、まず、（１） 基板６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）その状態でアライメントを行う。アライメント終了後、（５）基板６とシャドウマスク８１の間の隙間が数十μｍ以下になるように、基板６とシャドウマスク８１を密着させ、（６）磁石により基板６とシャドウマスク８１を吸着固定し、（７）蒸着材料を基板６に蒸着する。蒸着終了後は、（８）磁石による基板６とシャドウマスク８１の固定を解除し、（９）基板６をシャドウマスク８１から一定の距離を離し、（１０）基板６を水平にし、（１１）基板６を処理受渡部９から搬出する。
【００１６】
まず、図５を用いて、上記ステップのうち、（２）（１０）を実現する基板旋回手段９２を説明する。図５は、上記ステップのうち、（２）（１０）を実現する基板旋回手段９２、（３）（５）（９）を実現する基板密着手段９３を有する処理受渡部９(図３参照) を示したもので、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。
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、及び基板６を一体として、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。
【００１７】
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６及び基板ホルダー９１などの旋回部を旋回させる真空内配線リンク機構９２Ｌと、前記旋回部を矢印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とからなる。
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、他端を後述する距離計筐体６２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、前記距離計筐体６２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距離計筐体６２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。
【００１８】
前記シール部９２Ｓは、一端を前記距離計筐体６２の接続部に、他端を真空蒸着チャンバ１ｂｕの側壁に接続された第１シール部９２Ｓ１と、一端を前記距離計筐体６２の接続部に、他端を支持部１１Ａに接続された第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９２Ｖ１、９２Ｖ２を有しており、また、それぞれのシール部９２Ｓ１、９２Ｓ２の距離計筐体６２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。
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。
【００１９】
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の旋回運動を前記第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。
【００２０】
なお、図５は、真空蒸着チャンバ１ｂｕのＲラインを示しており、図１に示す仕切り部１１を面対象中心として、真空蒸着チャンバ１ｂｕの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、距離計筐体６２、第２リンク９２Ｌ２、及びＬラインの第１リンク９２Ｌ１、距離計筐体６２、第２リンク９２Ｌ２の各中空部は、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の中空部に繋げて、大気に繋がる構造とした。
【００２１】
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６に示すように、基板６を載置する基板ホルダー９１を、例えば１度程度、多少傾斜させる。このように、多少傾斜させると、基板６と基板ホルダー９１との間に隙間ができず、安定して載置することができるとともに、基板６の自重により確実に基板６の撓みを解消できる。また、基板ホルダー９１の下部には、基板６の厚さ程度の高さを有する基板支持用の突起体９１ｔを、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基板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９１の高さは基板６の厚さ程度であるので、シャドウマスク８１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。
【００２２】
以上、本実施形態による基板旋回手段９２を用いると、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。
また、基板ホルダー９１に基板保持用の突起体９１ｔを用いる簡単な機構で、基板６を保持でき、シャドウマスク８１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。
【００２３】
次に、ステップ（４）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、アライメントを行なう。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。
【００２４】
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。
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６とシャドウマスク８１の位置ズレ(ΔＸ、ΔＹ、θ)を検出する。θは、図７のＸＺ面における傾きである。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８３Ｌ、回転支持部８１ｂの駆動及び受動はアライメント駆動部８３Ｒ、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８４Ｌ、８４Ｒで行なう。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、ステップ（３）（５）（９）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け、アライメントを行い、その後密着させ、蒸着後は元の位置まで戻す手段である。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。
次に述べる距離計測機構により、基板６とシャドウマスク８１との間の距離を計測し、該計測結果に基づき、基板密着手段９３を制御装置６０によって制御することで、基板６とシャドウマスク８１との間の距離を高精度に制御し、基板６をシャドウマスク８１に密着させることができる。
【００２７】
距離計測機構について、図８を用いて説明する。図８に示すように、基板ホルダー９１の基板載置領域外において、基板ホルダー９１の第１の面９１ｈと、該第１の面９１ｈと反対側の第２の面９１ｊとを貫通するように、距離計測用空間９１ｋが設けられている。第１の面９１ｈは、基板６を載置するための基板載置領域を含む面であり、面形状は長方形である。
距離計測用空間９１ｋにおける第１の面９１ｈ上には、透明ガラス板６５が設けられている。透明ガラス板６５におけるシャドウマスク８１側の表面は、第１の面９１ｈと面一になっている。距離計測用空間９１ｋの第２の面９１ｊには、距離計測部６７が設けられている。距離計測用空間９１ｋと、透明ガラス板６５と、距離計測部６７とから距離計測機構が構成されている。
【００２８】
距離計測部６７は、距離計６１と、距離計筐体６２と、透明ガラス窓６３と、Ｏリング６４ａ、６４ｂとを備えている。距離計６１は、本例ではレーザ変位計であり、対象物に対し光を発射し、該対象物から反射されてきた反射光を受光して、前記対象物との間の距離を計測する。距離計筐体６２は、距離計６１を真空処理室内の雰囲気から隔離するためのものである。距離計筐体６２内は、大気雰囲気とすることが好ましい。距離計６１は、固定金具６６により、距離計筐体６２に取り付けられており、ケーブルにより制御部６０と接続されている。透明ガラス窓６３は、距離計筐体６２の一部、具体的には、距離計６１から透明ガラス板６５を見通すことのできる位置に設けられている。透明ガラス窓６３と距離計筐体６２との間には、Ｏリング６４ａ、６４ｂが挿入され、距離計筐体６２の外の真空雰囲気と、距離計筐体６２の内の雰囲気とを気密に分離している。
このように、距離計６１は、距離計測用空間９１ｋから透明ガラス板６５を介してシャドウマスク８１を見通すことができるように配置されている。
【００２９】
基板６とシャドウマスク８１との間の距離を計測する方法について説明する。
図８に示すように、距離計６１から発射されたレーザ光は、透明ガラス板６５の表面で反射され、距離計６１へ戻る。距離計６１では、この反射光を受光して、透明ガラス板６５の表面との間の距離を計測する。また、距離計６１から発射されたレーザ光は、シャドウマスク８１の表面８１ｈで反射され、距離計６１へ戻る。距離計６１では、この反射光を受光して、シャドウマスク８１の表面８１ｈとの間の距離を計測する。透明ガラス板６５の厚さと基板６の厚さは既知であるから、以上の計測結果に基づき、基板６の表面６ｈとシャドウマスク８１の表面８１ｈとの間の距離ｔが算出される。
上述した距離計測機構は、基板ホルダー９１において基板載置領域外の四隅に設けられ、該四隅における基板６の表面６ｈとシャドウマスク８１の表面８１ｈとの間の距離ｔが算出され、該算出結果に基づき、基板密着手段９３が制御される。
【００３０】
上記実施形態によれば、蒸着時において基板６の撓みを解消できる。また、基板６とシャドウマスク８１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６をシャドウマスク８１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。
【００３１】
次に、ステップ（６）（８）、即ち蒸着時に基板６とシャドウマスク８１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を処理受渡部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。
【００３２】
前記基板マスク吸着体２１は、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。
【００３３】
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とからなる。
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とからなる。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。
【００３４】
第１に、本実施形態では、ステップ（６）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ステップ（５）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のベローズは不要となり、シール部２２Ｓ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（５）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。
【００３５】
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。
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。
【００３６】
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における符号番号を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の旋回領域の上部に設けるとよい。
【００３７】
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の構成機構を、故障等により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９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。
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。
【００３８】
最後に、ステップ（７）の蒸着処理について、本実施形態における実施例を、図３を用いて説明する。蒸着部７は、図３に示すように、蒸着源７１をレール７６上に沿って上下方向に移動させる上下駆動手段７２、蒸着源７１をレール７５上に沿って左右のアライメント部間移動する左右駆動ベース７４を有する。蒸着源７１は、内部に蒸着材料である発光材料を有し、前記蒸着材料を加熱制御(図示せず)することによって安定した蒸発速度が得られ、図３の引出し図に示すように、ライン状に並んだ複数の噴射ノズルから噴射７３される構造となっている。必要により、安定した蒸着膜が得られるように添加剤も同時に加熱して蒸着する。
【００３９】
なお、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にも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
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、６ｈ：基板表面、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、６１：距離計、６２：距離計筐体、６３：透明ガラス窓、６４ａ：Ｏリング、６４ｂ：Ｏリング、６５：透明ガラス板、６６：固定金具、６７：距離計測部、７１：蒸発源、８１：シャドウマスク、８１ａ〜ｄ：回転支持部、８１ｈ：表面、８２：アライメントベース、８３：アライメント駆動部、８４：アライメント従動部、８５：アライメント光学系、９１：基板ホルダー、９１ｈ：第１の面、９１ｊ：第２の面、９１ｋ：距離計測用空間、９２：基板旋回手段、９３：基板密着手段、１００：有機ＥＬデバイスの製造装置、Ａ〜Ｄ：クラスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室内に設けられたシャドウマスクと、
真空処理室内に設けられ基板を載置するための基板載置領域を含む第１の面が長方形である基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに載置された基板と前記シャドウマスクとの間を、接近させ又は離間させる基板密着手段と、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられた距離計測機構とを備え、
前記距離計測機構は、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられ、前記基板ホルダーの第１の面と、該第１の面と反対側の第２の面とを貫通するように設けられた距離計測用空間と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第１の面上に設けられた透明ガラス板と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第２の面に配置された距離計測部とを備え、
前記距離計測部は、
対象物に対し光を発射し該対象物から反射されてきた反射光を受光して、前記対象物との間の距離を計測する距離計と、
前記距離計を真空処理室内の雰囲気から隔離する距離計筐体と、
前記距離計筐体の一部に設けられた透明ガラス窓とを備え、
前記距離計が、前記透明ガラス窓を介して前記透明ガラス板から反射されてきた反射光と、前記透明ガラス窓を介して前記シャドウマスクから反射されてきた反射光とを受光して、該受光結果に基づき、前記透明ガラス板と前記シャドウマスクとの間の距離を計測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】
前記距離計筐体内は大気雰囲気であり、距離計が大気雰囲気中に配置されることを特徴とする、請求項１に記載された有機ＥＬデバイス製造装置。
【請求項３】
前記距離計が、レーザ変位計であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載された有機ＥＬデバイス製造装置。
【請求項１】
真空処理室内に設けられたシャドウマスクと、
真空処理室内に設けられ基板を載置するための基板載置領域を含む第１の面が長方形である基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに載置された基板と前記シャドウマスクとの間を、接近させ又は離間させる基板密着手段と、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられた距離計測機構とを備え、
前記距離計測機構は、
前記基板ホルダーにおいて基板載置領域外の四隅に設けられ、前記基板ホルダーの第１の面と、該第１の面と反対側の第２の面とを貫通するように設けられた距離計測用空間と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第１の面上に設けられた透明ガラス板と、
前記距離計測用空間において前記基板ホルダーの第２の面に配置された距離計測部とを備え、
前記距離計測部は、
対象物に対し光を発射し該対象物から反射されてきた反射光を受光して、前記対象物との間の距離を計測する距離計と、
前記距離計を真空処理室内の雰囲気から隔離する距離計筐体と、
前記距離計筐体の一部に設けられた透明ガラス窓とを備え、
前記距離計が、前記透明ガラス窓を介して前記透明ガラス板から反射されてきた反射光と、前記透明ガラス窓を介して前記シャドウマスクから反射されてきた反射光とを受光して、該受光結果に基づき、前記透明ガラス板と前記シャドウマスクとの間の距離を計測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】
前記距離計筐体内は大気雰囲気であり、距離計が大気雰囲気中に配置されることを特徴とする、請求項１に記載された有機ＥＬデバイス製造装置。
【請求項３】
前記距離計が、レーザ変位計であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載された有機ＥＬデバイス製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９３２７８（Ｐ２０１３−９３２７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５９５８（Ｐ２０１１−２３５９５８）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【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）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【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）】
[ Back to top ]