真空蒸着用アライメント装置
【課題】作業効率の向上を図り得る真空蒸着用アライメント装置を提供する。
【解決手段】マスク保持体５により保持されたマスク体４と基板保持体７により保持されたガラス基板６との位置合わせを、蒸着用とは異なる位置合わせ用真空容器２内で行うとともに、各真空容器に対するこれらの搬入出を、マスク体４に基板６を載置し、さらにこの基板に押さえ板９を載置した状態で、搬送手段１７にて行うようにした装置であって、搬送手段により支持されたマスク体をマスク保持体にて保持した際に、押さえ板だけを持ち上げ得る押さえ板支持棒７２を当該マスク保持体の保持枠７１に設けるとともに、マスク体に基板が載置された状態で昇降手段１６にて基板保持体を上昇させた際に、当該基板保持体の保持枠７４に、基板だけを持ち上げ得る基板支持棒７５を設けたもの。
【解決手段】マスク保持体５により保持されたマスク体４と基板保持体７により保持されたガラス基板６との位置合わせを、蒸着用とは異なる位置合わせ用真空容器２内で行うとともに、各真空容器に対するこれらの搬入出を、マスク体４に基板６を載置し、さらにこの基板に押さえ板９を載置した状態で、搬送手段１７にて行うようにした装置であって、搬送手段により支持されたマスク体をマスク保持体にて保持した際に、押さえ板だけを持ち上げ得る押さえ板支持棒７２を当該マスク保持体の保持枠７１に設けるとともに、マスク体に基板が載置された状態で昇降手段１６にて基板保持体を上昇させた際に、当該基板保持体の保持枠７４に、基板だけを持ち上げ得る基板支持棒７５を設けたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着用アライメント装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板などを製造する際に、真空容器内で半導体材料が蒸発されるとともに、基板表面に蒸着されて所定の導体パターンが形成されている。
この導体パターンを形成する場合、通常、基板の表面に導体パターンが形成されたマスクを配置し、その表面に塗布されたフォトレジストが露光されることにより行われている。
【特許文献１】特開平５−１５９９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、真空容器内において、基板に対してマスクを所定位置に配置する必要があり、この位置合わせのためのアライメント装置が設けられている。
このアライメント装置は真空容器内に配置されることになるが、位置合わせ精度が高いアライメント装置を真空容器内に配置する場合、ガス放出が少ない特種な材料からなる部品および潤滑剤を用いる必要があるとともに、放熱対策なども必要とするため、装置そのものが非常に高価なものとなる。
【０００４】
一方、このような事態を回避するために、アライメント装置を真空容器の外部に配置することが考えられる。
アライメント装置を真空容器の外部に配置する場合には、アライメント装置におけるマスク保持体の真空容器内への挿入部分における真空維持機構が必要となり、したがって特殊なシール機構、または加工が必要となり、やはり装置が高価なものとなる。
【０００５】
また、マスク保持体の真空容器内への挿入部分には、真空力により、言い換えれば、大気圧による大きい外力を受けて、歪が生じ位置合わせ精度が低下する惧れがあった。
さらに、基板とマスクとの位置合わせは、真空蒸着室内で行われているため、１回の蒸着が終了すると、その度に、基板を真空容器から搬出した後、次の基板を搬入し、そして基板とマスクとの位置合わせが行われているため、非常に、作業効率が悪いという問題もあった。
【０００６】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、装置自体の製造コストが安価で且つ高精度な位置合わせを維持し得るとともに、作業効率の向上を図り得る真空蒸着用アライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の真空蒸着用アライメント装置は、
蒸着用真空容器内で基板表面に蒸着材料を蒸着させて所定の導体パターンを形成するためのマスク部を有するマスク体と上記基板との位置合わせを、上記蒸着用真空容器とは異なる位置合わせ用真空容器内で行い、かつ当該位置合わせ用真空容器に対する基板およびマスク体の搬入出を、マスク体のマスク部上面に基板を載置するとともに、この基板の上面に押さえ板を載置した状態で行うようにしたアライメント装置であって、
上記位置合わせ用真空容器の壁体部に形成された貫通穴を挿通された吊持部材の下端部に吊持されたマスク保持体と、上記位置合わせ用真空容器の外方に設けられるとともに上記吊持部材の上端部に連結された連結用板体と、この連結用板体を移動させてマスク保持体に保持されたマスク体の基板に対する位置を調整し得る位置調整手段と、上記吊持部材に外嵌されるとともに壁体部の貫通穴の外周と上記連結用板体との間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材と、上記筒状遮断部材の内側が真空状態であることにより発生する連結用板体への押圧力と逆方向の付勢力を発生させる付勢手段と、上記位置合わせ用真空容器の壁体部側に設けられた昇降手段により昇降自在に設けられて当該位置合わせ用真空容器内に搬入されたマスク体に載置された基板を昇降させる基板保持体とを具備するとともに、
上記吊持部材を介して位置調整手段によりマスク保持体を上昇させてマスク体を保持した際に、当該マスク体を上昇させるよりも先に上記押さえ板を上昇させる突状支持部材をマスク保持体に設けたものである。
【０００８】
また、上記アライメント装置における基板の上面に、当該基板の撓みを抑制するための撓み抑制板を配置したものである。
また、上記アライメント装置における位置合わせ用真空容器内に、マスク体を下方から支持して当該マスク体に載置された基板および押さえ板を、当該位置合わせ用真空容器外との間で搬送し得る搬送手段を配置したものである。
【０００９】
また、上記アライメント装置における位置調整手段を、連結用板体に吊持部材およびマスク保持体を介して保持されたマスク体が基板表面と平行に移動し得るように構成したものである。
【００１０】
また、上記アライメント装置における位置調整手段に、連結用板体を基板表面と直交する軸心方向で移動し得る機能を具備させたものである。
さらに、上記アライメント装置における付勢手段の付勢力を調整可能に構成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成によると、所定の真空下で基板に対するマスク体の位置合わせを行う際に、位置合わせ用真空容器の外部に基板の位置調整手段を配置したので、真空下を考慮した材料等を用いる必要がないとともに、特殊なシール機構などについても必要とせず、したがって装置自体の製造コストが安価となる。
【００１２】
また、真空下で大気圧による押圧力に対向し得る付勢力を付与し得る付勢手段が具備されているので、位置調整手段に余分な外力が作用するのを防止することができ、したがって基板に対するマスク体の位置合わせを高精度なものに維持することができる。
【００１３】
さらに、蒸着用真空容器とは異なる位置合わせ用真空容器内で位置合わせを行うようにしたので、蒸着用真空容器内での蒸着を連続して行うことができるので、作業効率の向上を図ることができる。
【００１４】
また、位置合わせ用真空容器で位置合わせが行われた基板とマスク体とを、例えば蒸着用真空容器に搬送する際に、基板の上面に押さえ板を載置して基板をマスク体に押し付けるようにしたので、搬送時に、マスク体と基板とが互いにずれるのを防止することができる。
【００１５】
さらに、上記基板の上面に撓み抑制板を載置するようにしたので、基板のマスク体に対する位置合わせ時、および位置合わせ後においても、互いにずれるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［実施の形態］
本発明の実施の形態に係る真空蒸着用アライメント装置を図面に基づき説明する。
この真空蒸着用アライメント装置は、例えば有機ＥＬディスプレイの表示部を製造するための真空蒸着装置に設けられるもので、マスク体を用いてガラス基板の表面に有機材料（蒸着材料である）を蒸着させて所定の導体パターンを得る際に、マスク体を保持するとともにガラス基板に対する当該マスク体の位置合わせ（アライメント）を行うためのものであり、さらにこの真空蒸着装置においては、位置合わせと蒸着とを、異なる真空容器にて行うようにしたものである。
【００１７】
すなわち、この真空蒸着装置には、ガラス基板に蒸着を行う蒸着用真空容器の他に、ガラス基板に対するマスク体の位置合わせを行うための位置合わせ用真空容器が具備されており、またこれら各真空容器に対するマスク体およびガラス基板の搬入および搬出時（搬送時である）に、マスク体の上面にガラス基板を載置するとともに、このガラス基板の上面に当該ガラス基板の撓みを抑制するための撓み抑制板を載置し、さらにこの撓み抑制板の上面にマスク体とガラス基板との相対移動を阻止して位置合わせ精度を維持するための押さえ板を載置するようにしたものである。なお、本実施の形態においては、ガラス基板は矩形状にされており、したがってマスク体、撓み抑制板および押さえ板も矩形状にされているものとして説明する。
【００１８】
図１〜図３に示すように、アライメント装置１は、位置合わせ用真空室（以下、位置合わせ室という）３を有する位置合わせ用真空容器（以下、単に、真空容器という）２と、上記位置合わせ室３内に配置されてマスク体４を下方から保持するマスク保持体５と、同じく位置合わせ室３内で且つマスク保持体５よりも下方位置に配置されてマスク体４に載置されたガラス基板（以下、単に、基板という）６だけ（後述するが、正確には、基板と撓み抑制板である）を持ち上げ保持し得る基板保持体７と、上記マスク保持体５の前後左右４箇所に下端部が連結されるとともに上端部が真空容器２の上壁部として配置された取付板体（壁体部の一例）２ａに形成された貫通穴２ｂを挿通されて真空容器２の外部に突出された４本の棒状の吊持部材１１と、真空容器３の外部に設けられて上記４本の吊持部材１１の上端部に連結された例えば平面視矩形状の連結用板体１２と、上記取付板体２ａの上面に配置されて連結用板体１２を移動させてマスク保持体５に保持された位置合わせ室３内における基板６に対するマスク体４（後述するが正確にはマスク部である）の位置を調整し得る位置調整手段１３と、上記各吊持部材１１に外嵌されるとともに取付板体２ａの貫通穴２ｂの外周と上記連結用板体１２との間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材（例えば、真空ベローズが用いられる）１４と、この筒状遮断部材１４の内側が真空状態であることにより発生する連結用板体１２への押圧力（押付力）と逆方向の付勢力を発生させる（付与する）付勢手段１５と、上記真空容器２の取付板体２ａに設けられて位置合わせ室３内の基板保持体７を昇降させる昇降手段１６と、上記位置合わせ室３内に配置されて、基板６、撓み抑制板８および押さえ板９が順番に載置されたマスク体４（以下、これらを纏めてワークＷともいう）を所定の位置合わせ領域に搬送するための搬送手段１７とが具備されている。
【００１９】
そして、上記筒状遮断部材１４と取付板体２ａ側および連結用板体１２側とは、それぞれ所定内径の下環状取付座１８および上環状取付座１９を介して連結されており、したがって取付板体２ａ側に設けられる上環状取付座１９への筒状遮断部材１４における取付部開口面積（接触面積）には、真空による力（大気圧による押圧力）が作用することになる。
【００２０】
上記位置調整手段１３は、図３〜図５に示すように、連結用板体１２を、基板６の表面と平行な平面内で平行移動、回転（板の中心を回転中心とした回転）および旋回（板の中心とは異なる位置を中心にした回転）させ得る平面内移動装置２１と、基板６の表面と直交する鉛直方向で移動させ得る鉛直移動装置２２とから構成されている。
【００２１】
上記平面内移動装置２１は、平面視が矩形状の支持板３１と、この支持板３１上の４隅の内、３箇所に配置された駆動用支持機構３２および残りの１箇所に配置された案内用支持機構３３と、これら各支持機構３２，３３に設けられた連結具３４を介して支持された移動板３５とから構成されており、またこの移動板３５と連結用板体１２とは昇降用案内機構３６を介して鉛直方向での移動を許容するとともに水平面内での移動が連動（追従）するように構成されている。
【００２２】
上記駆動用支持機構３２は、公知の技術であり、図５に示すように、水平面内で、すなわちＸ−Ｙ軸方向でリニアガイド機構３７を介して移動し得るとともに、サーボモータ３８により一方の軸方向（Ｘ軸またはＹ軸方向）に沿って強制移動を行い得るもので、また案内用支持機構３３は、上記と同様のリニアガイド機構３９を介してＸ−Ｙ軸方向で自由に移動し得るようにされたものである。
【００２３】
そして、３個の駆動用支持機構３２の内、２個については、同一方向で強制移動し得るように配置されるとともに、残りの１個については、上記２個の強制移動方向と直交する方向で強制移動し得るように配置され、これら３個の内、所定（１個、２個または３個）の駆動用支持機構３２におけるサーボモータ３８を駆動することにより、移動板３５を、Ｘ軸方向（図５（ｂ）参照）、Ｙ軸方向（図５（ｃ）参照）、Ｘ軸およびＹ軸に対して斜め方向（図５（ｄ）参照）、並びに移動板３５の中心を回転軸とする回転方向でもって（図５（ｅ）参照）、また任意の支持機構３２側を中心として旋回させる旋回方向でもって（図５（ｆ）参照）、移動板３５を水平面内で任意の方向並びに任意の回転角または旋回角でもって移動させ得るものである。
【００２４】
上記昇降用案内機構３６は、図３および図４に示すように、移動板３５の上面に一体に設けられた平面視矩形状の取付用板４１と、この取付用板４１の前後左右位置で連結用板体１２の各穴部１２ａを挿通して立設された４本のリニアガイド軸４２と、連結用板体１２の各穴部１２ａ側に設けられてこれら各リニアガイド軸４２の側方に外嵌して上下方向で移動自在に案内される４個の移動部材４３とから構成されている。なお、図面上では、手前（前部）に配置された左右のガイド軸４２および移動部材４３だけを示している。
【００２５】
そして、鉛直移動装置２２として、電動シリンダ（サーボモータにより駆動されるもの）が用いられ、この電動シリンダの出退用ロッド２２ａが上記取付用板４１に連結されており、その出退用ロッド２２ａを出退させることにより、連結用板体１２を介してマスク保持体５が昇降されて、基板６に対するマスク体４の間隔が調整される。
【００２６】
上記付勢手段１５は、貫通穴２ｂを介して位置合わせ室３に連通されて真空状態になる筒状遮断部材１４内の端面側に作用する大気圧による押圧力を打ち消す（または、軽減する）ためのものである。
【００２７】
すなわち、この付勢手段１５は、図３に示すように、取付板体２ａ側に配置されて連結用板体１２を下方から支持する複数（例えば、左右２箇所に配置される）の片ロッド式の空気圧シリンダ５１と、これら各空気圧シリンダ５１におけるシリンダ室５２への空気供給口５３に空気配管５４を介して接続された空気供給ポンプ５５と、上記空気配管５４の途中に配置された圧力調整器５６とから構成されている。なお、連結用板体１２が少なくとも水平方向に移動し得るため、空気圧シリンダ５１の下側であるシリンダ本体を取付板体２ａ側に固定するとともに、上側であるロッド部の先端に転動用ボール（ボール軸受）を配置して、単に、下側から連結用板体１２を支持するようにされている。なお、空気圧シリンダ５１の上下端部と取付板体２ａおよび連結用板体１２とをそれぞれ自在継手を介して接続するようにしてもよい。勿論、この空気圧シリンダ５１の空気圧を調整することにより、付勢力を調整することができる。
【００２８】
また、上記搬送手段１７は、それぞれ上端部に水平軸心回りで回転自在な支持ローラ６１が図示しない駆動手段により駆動制御が可能に取り付けられた棒状支持台６２が、マスク体４の搬送経路の両側でかつ所定間隔おきに複数個（例えば、片側では４個、両側では８個）設けられたものである。
【００２９】
次に、マスク保持体５について説明しておく。
このマスク保持体５は、図３および図６に示すように、マスク体４の周縁部を支持する矩形状の保持枠７１と、この保持枠７１の左右の各側辺部（長辺部でもある）に所定間隔を有して突設された一対の押さえ板支持棒（突状支持部材）７２とから構成されている。勿論、この保持枠７１の中央部分は開口部にされて、有機材料（蒸着材料）が通過し得るようにされている。
【００３０】
そして、このマスク保持体５は、上記吊持部材１１の下端部に設けられた支持片７３を介して、吊持部材１１側に支持されており、位置調整手段１３にて水平面内および鉛直方向で移動されて、基板６に対してマスク体４の位置合わせが行われる。
【００３１】
また、基板保持体７は、図３および図６に示すように、マスク保持体５の保持枠７１と同様に中央に開口部が形成された矩形状の保持枠７４と、この保持枠７４の周辺部に所定間隔を有して上方に突設された複数（例えば、１０本）の基板支持棒（基板の突状支持部材ともいえる）７５とから構成されている。なお、この基板支持棒７５は、マスク保持体５の保持枠７１の開口部の内側に位置しており、マスク保持体５とは接触しないようにされている。
【００３２】
また、マスク体４については、図６および図７に示すように、中央部分のマスク部７７と、このマスク部７７の周縁を保持する保持枠７８とから構成されており、この保持枠７８には、基板保持体７およびマスク保持体５の各支持棒７２，７５を挿通し得る複数の穴部７９が形成されている。
【００３３】
さらに、図２および図７に示すように、基板保持体７に保持された基板６に対してマスク体４の位置合わせを行うために、マスク体４の対角線上の隅部寄りに設けられた円形のマスク側マークＭ１内に、基板６側に設けられた点状（黒丸印）の基板側マークＭ２を案内するためのＣＣＤカメラ装置５７が連結用板体１２側に焦点調整具５８を介して設けられている。勿論、取付板体２ａ側には、覗き窓５９が設けられている。
【００３４】
この焦点調整具５８は、図８に示すように、連結用板体１２の縁部に立設された取付板８１に取り付けられた支持板８２と、この支持板８２の上下に設けられた両フランジ８３，８３に鉛直方向で回転自在に支持されたねじ軸８４と、このねじ軸８４に螺嵌されるとともに上記カメラ装置５７が取り付けられたナット部材８５と、上記上フランジ８３に支持されてねじ軸８４を回転させるモータ８６とから構成されている。
【００３５】
すなわち、このモータ８６を回転させることにより、カメラ装置５７のピントを合わせることができるので、基板６とマスク体４との位置合わせを精度良く行うことができる。
なお、押さえ板９および撓み抑制板８にも、覗き窓５９に対応する位置で、それぞれ覗き用の開口部９ａおよび８ａが形成されている。
【００３６】
上記昇降手段１６は、図１に示すように、真空容器２の取付板体２ａの両側部に形成された各貫通穴２ｃの上方に取付座９１を介してそれぞれ配置された昇降用空気圧シリンダ９２と、上記各貫通穴２ｃに対応する位置合わせ室３内に鉛直方向で配置され且つ上端部が貫通穴２ｃを挿通されて上記空気圧シリンダ９２のロッド部９２ａに連結されるとともに下端部に基板保持体７の下面を保持し得る保持片９３が設けられた鉛直支持棒９４とから構成されている。なお、９５は空気圧シリンダ９２のロッド部９２ａと取付座９１との間に介装された真空遮断用のＯ−リングである。
【００３７】
したがって、ワークＷが搬送手段１７の支持ローラ６１上に移動された状態で、位置調整手段１３の鉛直移動装置２２によりマスク保持体５が上昇されると、その保持枠７１に設けられた押さえ板支持棒７２により押さえ板９が先に持ち上げられ、続いてマスク体４が支持ローラ６１の上方へ持ち上げられることになり、さらに昇降手段１６の昇降用空気圧シリンダ９２により基板保持体７が上昇されると、その保持枠７４に設けられた基板支持棒７５により基板６とともに撓み抑制板８が持ち上げられる。
【００３８】
上記構成において、基板６に対するマスク体４の位置合わせ作業について説明する。
まず、図９に示すように、基板保持体７とマスク保持体５とを、ワークＷの搬送面（支持ローラ６１の上面）より各支持棒７２，７５の先端部が下方に位置する退避位置に下降させておく。
【００３９】
次に、真空容器２の側壁部２ｄに形成された搬入出用開口部（図２参照）２ｅから搬送手段１７の支持ローラ６１上に、マスク体４、基板６、撓み抑制板８および押さえ板９が順次重ねられてなるワークＷを搬入して、所定位置で停止させる。
【００４０】
この搬送時においては、押さえ板９により、撓み抑制板８と、基板６と、マスク体４とが強固に密着されることになるため、搬送途中で発生する振動により、基板６とマスク体４とが相対的にずれるのが防止されている。
【００４１】
次に、図１０に示すように、鉛直移動装置２２を操作してマスク保持体５を上昇させると、マスク保持体５に取り付けられた押さえ板支持棒７２により押さえ板９だけが持ち上げられて、基板６から、正確には、撓み抑制板８から分離される。勿論、このとき、押さえ板支持棒７２は、マスク体４の保持枠７８に設けられた穴部７９を挿通される。続いて、マスク体４も、保持枠７１により支持ローラ６１の上方へ持ち上げられる。
【００４２】
次に、図１１に示すように、昇降手段１６を駆動して、基板保持体７を上昇させると、基板保持体７に設けられた基板支持棒７５により基板６および撓み抑制板８が持ち上げられて、マスク体４から分離される。勿論、基板支持棒７５はマスク体４の保持枠７８に設けられた穴部７９を挿通される。
【００４３】
そして、この状態で、位置調整手段１３により基板６に対するマスク体４の位置合わせが行われる。
以下、この位置合わせ作業について説明する。
【００４４】
すなわち、この基板６に対するマスク体４の位置合わせには、対角線上に配置された２台のＣＣＤカメラ装置５７が用いられる。
すなわち、図７に示すように、マスク体４側に設けられた円形のマスク側マークＭ１内に、基板６側に設けられた点状の基板側マークＭ２が入るように、位置調整手段１３の平面内移動装置２１が駆動された後、鉛直移動装置２２により、基板６の表面に、殆ど接触するようにマスク体４が移動される。なお、各マークの形状は、画像認識が容易なものであれば、十字形状など、どのようなものであってもよい。
【００４５】
基板６に対するマスク体４の位置合わせが完了すると、鉛直移動装置２２により、基板６とマスク体４との隙間分だけマスク保持体５を上昇させて、両者を密着させる。
次に、昇降手段１６により、基板保持体７をその退避位置に向けて下降させた後、鉛直移動装置２２によりマスク保持体５を下降させてマスク体４を支持ローラ６１上に支持させ、そしてさらにマスク保持体５をその退避位置に向けて下降させると、押さえ板９が撓み抑制板８上に載置される。
【００４６】
すなわち、マスク体４の上面に、基板６、撓み抑制板８、および押さえ板９が一体化された状態になっており、一体化されて支持ローラ６１上に支持されたワークＷを当該支持ローラ６１を駆動することにり真空容器２外に搬出した後、この真空容器２に隣接して配置された蒸着用真空容器（図示せず）内に搬入し、そして基板６への有機材料の導体パターンが蒸着される。なお、容器同士間でのマスク体４、基板６、撓み抑制板８、および押さえ板９の搬送についても、ローラを有する搬送手段が用いられる。
【００４７】
また、真空容器２内にワークＷを搬入または搬出する際には、少なくとも搬入出用開口部２ｅについては、真空容器２内と同じ真空度に保たれた状態にされている。
ここで、図１２に基づき、基板６に撓み抑制板８が載置された場合の効果について説明する。
【００４８】
基板６に撓み抑制板８がない場合、図１２（ｂ）で示されるように基板６は、端部だけが基板支持棒７５によって支持されるため中央部は下方に撓むことになる。
ところで、基板６に対するマスク体４の位置合わせは、基板６とマスク体４とが接触しない隙間でもって行われるため、位置合わせ後には、その隙間分を、マスク体４を鉛直移動装置２２によって上昇させて密着させるが、装置のバックラッシや直進精度によって上昇時にずれが生じる。このずれは、上昇量が大きくなると顕著に現れるため、高精度な位置合わせ（数μｍ）が要求される場合、極力少ない上昇量であることが望ましい。
【００４９】
そこで、図１２（ａ）に示されるように、基板６に撓み抑制板８を重ねると、基板６の端部は基板支持棒７５により支持され（自由端による支持）かつ撓み抑制板８により固定されることになり、中央部の撓みは単に支持される場合の約１／２に軽減される。これにより、マスク体４を基板６に位置合わせた後、密着させる際の鉛直移動装置２２による上昇量を少なくできるため、より高精度な位置合わせを行うことができる。
【００５０】
また、マスク体４と基板６とを密着させた後、さらに押さえ板９を重ねる際にもずれが発生するが、撓み抑制板８が在ることで、マスク体４と基板６との密着性がよくなり、ずれが軽減されるという効果も有する。
【００５１】
また、押さえ板９にはマスク体４と基板６との密着性をよくするため、内部に磁石が配置されている場合があるが、位置合わせ時には、マスク体４が磁力で引き上げられて基板６に接触しないように距離を大目にとる必要がある。
【００５２】
さらに、撓み抑制板８には、基板６に比べて撓みが十分に小さくなるような厚み（基板の数倍以上の厚み）を有するアルミやステンレス製の平板が用いられるが、あまり厚くならないように、すなわち軽量化が図られて、基板６における基板支持棒７５との接触部に傷が生じないように考慮されている。
【００５３】
なお、上記説明においては、撓み抑制板８を設けることにより、位置合わせ精度の向上を図るようにしたが、撓み抑制板８を省くこともできる。
上述したように、所定の真空下で、基板６に対するマスク体４の位置合わせを行う際に、真空容器２の外部にマスク体４の位置調整手段１３を配置したので、装置自体の構成を安価なものにすることができる。
【００５４】
また、このアライメント装置１における吊持部材１２を真空容器２の外部に導くための貫通穴２ｂを形成した際に、この貫通穴２ｂを大気側と遮断するための筒状遮断部材１４を連結用板体１２に取り付けるとともに、この連結用板体１２と取付板体２ａとの間に空気圧シリンダ５１を配置して、連結用板体１２を下方から上方に付勢するように構成したので、すなわち真空下で大気圧による押圧力に対向し得る付勢手段１５を具備したので、アライメント装置１に余分な外力が作用するのを防止することができ、したがって装置に歪みが発生することがないので、基板に対するマスク体の位置合わせを高精度でもって行うことができる。
【００５５】
詳しく説明すると、下記のような効果が得られる。
１．マスク体４を水平面内で移動させる平面内移動装置２１および鉛直方向で移動させる鉛直移動装置２２を真空容器２の外部（大気圧下）に配置したので、特殊な真空用機械要素や、モータの冷却装置などを必要としないので、安価で且つ高精度なアライメント装置を提供することができる。
２．各移動装置２１，２２を真空容器２の外部（大気圧下）に配置するとともに、真空下で作用する押圧力に対向する付勢力を付与し得る付勢手段１５を具備したので、真空により生じる各移動装置２１，２２に作用する力を軽減することができ、したがって移動装置におけるモータなどの駆動機器として容量の小さいものを用いることができるので、より安価な構成にし得る。
３．また、各移動装置２１，２２を真空容器２の外部（大気圧下）に配置するとともに、真空下で作用する押圧力に対向し得る付勢力を付与し得る付勢手段１５を具備したので、装置自体に歪が発生するのを抑制し得るとともに、マスク体４の位置合わせ用のカメラ装置５７における視野ずれを防止でき、したがって高精度な位置合わせを行うことができる。
４．さらに、カメラ装置５７の焦点調整具５８を具備したので、基板６に対するマスク体４の位置合わせをマークＭ１，Ｍ２を介して行う際に、両マークの位置を正確に把握でき、したがってより高精度な位置合わせを行うことができる。
５．アライメント装置一式全てを、真空容器２の上面に配置しているため、大気圧による真空容器の変形の影響がなく、また基板６やマスク体４を上方から吊り下げるように支持するため、各駆動部分でのバックラッシや弾性変形の影響が少なくなるとともに自ら安定するという効果が得られる（振り子のように自動調心性を有する）ため、基板６に対するマスク体４の位置合わせを高精度に行うことができる。
６．支持ローラ６１を介して搬送されたワークＷを基板保持体７およびマスク保持体５により持ち上げて、押さえ板９、基板６およびマスク体４をそれぞれ分離した後、基板６に対するマスク体４の位置合わせを行い、その後、再びこれらを一体化させて支持ローラ６１を介して次の工程へ搬送するようにしているため、基板６に対するマスク体４の位置合わせを高精度に維持したまま、高い生産性を確保することができる。
７．さらに、基板６の上面に配置された撓み抑制板８を設けなくてもよく、この場合でも、上述した１〜６項の効果は得られるが、この撓み抑制板８を設けることにより、基板６の撓みを抑制して、基板６をマスク体４に一体化させる際に発生するずれを防止することができるので、基板６に対するマスク体４の位置合わせを高精度でもって行うことができる。
【００５６】
ところで、上記実施の形態における平面内移動装置２１を、３箇所に配置された駆動用支持機構３２と、１箇所に配置された案内用支持機構３３とから構成したが、全てを駆動用支持機構３２にて構成してもよい。
【００５７】
なお、上記実施の形態においては、容器同士間でのマスク体４、基板６、撓み抑制板８、および押さえ板９の搬送についても、ローラを有する搬送手段を用いるものとして説明したが、例えばロボットハンドなどを用いて搬送することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係るアライメント装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】同アライメント装置の構成を示す断面図である。
【図４】同アライメント装置の要部を示す斜視図である。
【図５】同アライメント装置における平面内移動装置の平面図で、（ａ）は平面内移動装置の構成を示すもので、（ｂ）〜（ｆ）はその動作を説明するものである。
【図６】同真空蒸着装置における、マスク体、基板およびそれらの保持体を示す斜視図である。
【図７】同アライメント装置による基板とマスク体との位置合わせ動作を説明する平面図である。
【図８】同アライメント装置における焦点調整具を示す要部断面図である。
【図９】同アライメント装置における位置合わせ作業を説明する断面図である。
【図１０】同アライメント装置における位置合わせ作業を説明する断面図である。
【図１１】同アライメント装置における位置合わせ作業を説明する断面図である。
【図１２】同アライメント装置における撓み抑制板の作用を説明する要部断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ アライメント装置
２ 位置合わせ用真空容器
２ａ 取付板体
２ｂ 貫通穴
２ｃ 貫通穴
３ 位置合わせ用真空室
４ マスク体
５ マスク保持体
６ ガラス基板
７ 基板保持体
８ 撓み抑制板
９ 押さえ板
１１ 吊持部材
１２ 連結用板体
１３ 位置調整手段
１４ 筒状遮断部材
１５ 付勢手段
１６ 昇降手段
１７ 搬送手段
２１ 平面内移動装置
２２ 鉛直移動装置
６１ 支持ローラ
６２ 棒状支持台
７１ 保持枠
７２ 押さえ板支持棒
７３ 支持片
７４ 保持枠
７５ 基板支持棒
７７ マスク部
７８ 保持枠
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着用アライメント装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板などを製造する際に、真空容器内で半導体材料が蒸発されるとともに、基板表面に蒸着されて所定の導体パターンが形成されている。
この導体パターンを形成する場合、通常、基板の表面に導体パターンが形成されたマスクを配置し、その表面に塗布されたフォトレジストが露光されることにより行われている。
【特許文献１】特開平５−１５９９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、真空容器内において、基板に対してマスクを所定位置に配置する必要があり、この位置合わせのためのアライメント装置が設けられている。
このアライメント装置は真空容器内に配置されることになるが、位置合わせ精度が高いアライメント装置を真空容器内に配置する場合、ガス放出が少ない特種な材料からなる部品および潤滑剤を用いる必要があるとともに、放熱対策なども必要とするため、装置そのものが非常に高価なものとなる。
【０００４】
一方、このような事態を回避するために、アライメント装置を真空容器の外部に配置することが考えられる。
アライメント装置を真空容器の外部に配置する場合には、アライメント装置におけるマスク保持体の真空容器内への挿入部分における真空維持機構が必要となり、したがって特殊なシール機構、または加工が必要となり、やはり装置が高価なものとなる。
【０００５】
また、マスク保持体の真空容器内への挿入部分には、真空力により、言い換えれば、大気圧による大きい外力を受けて、歪が生じ位置合わせ精度が低下する惧れがあった。
さらに、基板とマスクとの位置合わせは、真空蒸着室内で行われているため、１回の蒸着が終了すると、その度に、基板を真空容器から搬出した後、次の基板を搬入し、そして基板とマスクとの位置合わせが行われているため、非常に、作業効率が悪いという問題もあった。
【０００６】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、装置自体の製造コストが安価で且つ高精度な位置合わせを維持し得るとともに、作業効率の向上を図り得る真空蒸着用アライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の真空蒸着用アライメント装置は、
蒸着用真空容器内で基板表面に蒸着材料を蒸着させて所定の導体パターンを形成するためのマスク部を有するマスク体と上記基板との位置合わせを、上記蒸着用真空容器とは異なる位置合わせ用真空容器内で行い、かつ当該位置合わせ用真空容器に対する基板およびマスク体の搬入出を、マスク体のマスク部上面に基板を載置するとともに、この基板の上面に押さえ板を載置した状態で行うようにしたアライメント装置であって、
上記位置合わせ用真空容器の壁体部に形成された貫通穴を挿通された吊持部材の下端部に吊持されたマスク保持体と、上記位置合わせ用真空容器の外方に設けられるとともに上記吊持部材の上端部に連結された連結用板体と、この連結用板体を移動させてマスク保持体に保持されたマスク体の基板に対する位置を調整し得る位置調整手段と、上記吊持部材に外嵌されるとともに壁体部の貫通穴の外周と上記連結用板体との間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材と、上記筒状遮断部材の内側が真空状態であることにより発生する連結用板体への押圧力と逆方向の付勢力を発生させる付勢手段と、上記位置合わせ用真空容器の壁体部側に設けられた昇降手段により昇降自在に設けられて当該位置合わせ用真空容器内に搬入されたマスク体に載置された基板を昇降させる基板保持体とを具備するとともに、
上記吊持部材を介して位置調整手段によりマスク保持体を上昇させてマスク体を保持した際に、当該マスク体を上昇させるよりも先に上記押さえ板を上昇させる突状支持部材をマスク保持体に設けたものである。
【０００８】
また、上記アライメント装置における基板の上面に、当該基板の撓みを抑制するための撓み抑制板を配置したものである。
また、上記アライメント装置における位置合わせ用真空容器内に、マスク体を下方から支持して当該マスク体に載置された基板および押さえ板を、当該位置合わせ用真空容器外との間で搬送し得る搬送手段を配置したものである。
【０００９】
また、上記アライメント装置における位置調整手段を、連結用板体に吊持部材およびマスク保持体を介して保持されたマスク体が基板表面と平行に移動し得るように構成したものである。
【００１０】
また、上記アライメント装置における位置調整手段に、連結用板体を基板表面と直交する軸心方向で移動し得る機能を具備させたものである。
さらに、上記アライメント装置における付勢手段の付勢力を調整可能に構成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成によると、所定の真空下で基板に対するマスク体の位置合わせを行う際に、位置合わせ用真空容器の外部に基板の位置調整手段を配置したので、真空下を考慮した材料等を用いる必要がないとともに、特殊なシール機構などについても必要とせず、したがって装置自体の製造コストが安価となる。
【００１２】
また、真空下で大気圧による押圧力に対向し得る付勢力を付与し得る付勢手段が具備されているので、位置調整手段に余分な外力が作用するのを防止することができ、したがって基板に対するマスク体の位置合わせを高精度なものに維持することができる。
【００１３】
さらに、蒸着用真空容器とは異なる位置合わせ用真空容器内で位置合わせを行うようにしたので、蒸着用真空容器内での蒸着を連続して行うことができるので、作業効率の向上を図ることができる。
【００１４】
また、位置合わせ用真空容器で位置合わせが行われた基板とマスク体とを、例えば蒸着用真空容器に搬送する際に、基板の上面に押さえ板を載置して基板をマスク体に押し付けるようにしたので、搬送時に、マスク体と基板とが互いにずれるのを防止することができる。
【００１５】
さらに、上記基板の上面に撓み抑制板を載置するようにしたので、基板のマスク体に対する位置合わせ時、および位置合わせ後においても、互いにずれるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［実施の形態］
本発明の実施の形態に係る真空蒸着用アライメント装置を図面に基づき説明する。
この真空蒸着用アライメント装置は、例えば有機ＥＬディスプレイの表示部を製造するための真空蒸着装置に設けられるもので、マスク体を用いてガラス基板の表面に有機材料（蒸着材料である）を蒸着させて所定の導体パターンを得る際に、マスク体を保持するとともにガラス基板に対する当該マスク体の位置合わせ（アライメント）を行うためのものであり、さらにこの真空蒸着装置においては、位置合わせと蒸着とを、異なる真空容器にて行うようにしたものである。
【００１７】
すなわち、この真空蒸着装置には、ガラス基板に蒸着を行う蒸着用真空容器の他に、ガラス基板に対するマスク体の位置合わせを行うための位置合わせ用真空容器が具備されており、またこれら各真空容器に対するマスク体およびガラス基板の搬入および搬出時（搬送時である）に、マスク体の上面にガラス基板を載置するとともに、このガラス基板の上面に当該ガラス基板の撓みを抑制するための撓み抑制板を載置し、さらにこの撓み抑制板の上面にマスク体とガラス基板との相対移動を阻止して位置合わせ精度を維持するための押さえ板を載置するようにしたものである。なお、本実施の形態においては、ガラス基板は矩形状にされており、したがってマスク体、撓み抑制板および押さえ板も矩形状にされているものとして説明する。
【００１８】
図１〜図３に示すように、アライメント装置１は、位置合わせ用真空室（以下、位置合わせ室という）３を有する位置合わせ用真空容器（以下、単に、真空容器という）２と、上記位置合わせ室３内に配置されてマスク体４を下方から保持するマスク保持体５と、同じく位置合わせ室３内で且つマスク保持体５よりも下方位置に配置されてマスク体４に載置されたガラス基板（以下、単に、基板という）６だけ（後述するが、正確には、基板と撓み抑制板である）を持ち上げ保持し得る基板保持体７と、上記マスク保持体５の前後左右４箇所に下端部が連結されるとともに上端部が真空容器２の上壁部として配置された取付板体（壁体部の一例）２ａに形成された貫通穴２ｂを挿通されて真空容器２の外部に突出された４本の棒状の吊持部材１１と、真空容器３の外部に設けられて上記４本の吊持部材１１の上端部に連結された例えば平面視矩形状の連結用板体１２と、上記取付板体２ａの上面に配置されて連結用板体１２を移動させてマスク保持体５に保持された位置合わせ室３内における基板６に対するマスク体４（後述するが正確にはマスク部である）の位置を調整し得る位置調整手段１３と、上記各吊持部材１１に外嵌されるとともに取付板体２ａの貫通穴２ｂの外周と上記連結用板体１２との間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材（例えば、真空ベローズが用いられる）１４と、この筒状遮断部材１４の内側が真空状態であることにより発生する連結用板体１２への押圧力（押付力）と逆方向の付勢力を発生させる（付与する）付勢手段１５と、上記真空容器２の取付板体２ａに設けられて位置合わせ室３内の基板保持体７を昇降させる昇降手段１６と、上記位置合わせ室３内に配置されて、基板６、撓み抑制板８および押さえ板９が順番に載置されたマスク体４（以下、これらを纏めてワークＷともいう）を所定の位置合わせ領域に搬送するための搬送手段１７とが具備されている。
【００１９】
そして、上記筒状遮断部材１４と取付板体２ａ側および連結用板体１２側とは、それぞれ所定内径の下環状取付座１８および上環状取付座１９を介して連結されており、したがって取付板体２ａ側に設けられる上環状取付座１９への筒状遮断部材１４における取付部開口面積（接触面積）には、真空による力（大気圧による押圧力）が作用することになる。
【００２０】
上記位置調整手段１３は、図３〜図５に示すように、連結用板体１２を、基板６の表面と平行な平面内で平行移動、回転（板の中心を回転中心とした回転）および旋回（板の中心とは異なる位置を中心にした回転）させ得る平面内移動装置２１と、基板６の表面と直交する鉛直方向で移動させ得る鉛直移動装置２２とから構成されている。
【００２１】
上記平面内移動装置２１は、平面視が矩形状の支持板３１と、この支持板３１上の４隅の内、３箇所に配置された駆動用支持機構３２および残りの１箇所に配置された案内用支持機構３３と、これら各支持機構３２，３３に設けられた連結具３４を介して支持された移動板３５とから構成されており、またこの移動板３５と連結用板体１２とは昇降用案内機構３６を介して鉛直方向での移動を許容するとともに水平面内での移動が連動（追従）するように構成されている。
【００２２】
上記駆動用支持機構３２は、公知の技術であり、図５に示すように、水平面内で、すなわちＸ−Ｙ軸方向でリニアガイド機構３７を介して移動し得るとともに、サーボモータ３８により一方の軸方向（Ｘ軸またはＹ軸方向）に沿って強制移動を行い得るもので、また案内用支持機構３３は、上記と同様のリニアガイド機構３９を介してＸ−Ｙ軸方向で自由に移動し得るようにされたものである。
【００２３】
そして、３個の駆動用支持機構３２の内、２個については、同一方向で強制移動し得るように配置されるとともに、残りの１個については、上記２個の強制移動方向と直交する方向で強制移動し得るように配置され、これら３個の内、所定（１個、２個または３個）の駆動用支持機構３２におけるサーボモータ３８を駆動することにより、移動板３５を、Ｘ軸方向（図５（ｂ）参照）、Ｙ軸方向（図５（ｃ）参照）、Ｘ軸およびＹ軸に対して斜め方向（図５（ｄ）参照）、並びに移動板３５の中心を回転軸とする回転方向でもって（図５（ｅ）参照）、また任意の支持機構３２側を中心として旋回させる旋回方向でもって（図５（ｆ）参照）、移動板３５を水平面内で任意の方向並びに任意の回転角または旋回角でもって移動させ得るものである。
【００２４】
上記昇降用案内機構３６は、図３および図４に示すように、移動板３５の上面に一体に設けられた平面視矩形状の取付用板４１と、この取付用板４１の前後左右位置で連結用板体１２の各穴部１２ａを挿通して立設された４本のリニアガイド軸４２と、連結用板体１２の各穴部１２ａ側に設けられてこれら各リニアガイド軸４２の側方に外嵌して上下方向で移動自在に案内される４個の移動部材４３とから構成されている。なお、図面上では、手前（前部）に配置された左右のガイド軸４２および移動部材４３だけを示している。
【００２５】
そして、鉛直移動装置２２として、電動シリンダ（サーボモータにより駆動されるもの）が用いられ、この電動シリンダの出退用ロッド２２ａが上記取付用板４１に連結されており、その出退用ロッド２２ａを出退させることにより、連結用板体１２を介してマスク保持体５が昇降されて、基板６に対するマスク体４の間隔が調整される。
【００２６】
上記付勢手段１５は、貫通穴２ｂを介して位置合わせ室３に連通されて真空状態になる筒状遮断部材１４内の端面側に作用する大気圧による押圧力を打ち消す（または、軽減する）ためのものである。
【００２７】
すなわち、この付勢手段１５は、図３に示すように、取付板体２ａ側に配置されて連結用板体１２を下方から支持する複数（例えば、左右２箇所に配置される）の片ロッド式の空気圧シリンダ５１と、これら各空気圧シリンダ５１におけるシリンダ室５２への空気供給口５３に空気配管５４を介して接続された空気供給ポンプ５５と、上記空気配管５４の途中に配置された圧力調整器５６とから構成されている。なお、連結用板体１２が少なくとも水平方向に移動し得るため、空気圧シリンダ５１の下側であるシリンダ本体を取付板体２ａ側に固定するとともに、上側であるロッド部の先端に転動用ボール（ボール軸受）を配置して、単に、下側から連結用板体１２を支持するようにされている。なお、空気圧シリンダ５１の上下端部と取付板体２ａおよび連結用板体１２とをそれぞれ自在継手を介して接続するようにしてもよい。勿論、この空気圧シリンダ５１の空気圧を調整することにより、付勢力を調整することができる。
【００２８】
また、上記搬送手段１７は、それぞれ上端部に水平軸心回りで回転自在な支持ローラ６１が図示しない駆動手段により駆動制御が可能に取り付けられた棒状支持台６２が、マスク体４の搬送経路の両側でかつ所定間隔おきに複数個（例えば、片側では４個、両側では８個）設けられたものである。
【００２９】
次に、マスク保持体５について説明しておく。
このマスク保持体５は、図３および図６に示すように、マスク体４の周縁部を支持する矩形状の保持枠７１と、この保持枠７１の左右の各側辺部（長辺部でもある）に所定間隔を有して突設された一対の押さえ板支持棒（突状支持部材）７２とから構成されている。勿論、この保持枠７１の中央部分は開口部にされて、有機材料（蒸着材料）が通過し得るようにされている。
【００３０】
そして、このマスク保持体５は、上記吊持部材１１の下端部に設けられた支持片７３を介して、吊持部材１１側に支持されており、位置調整手段１３にて水平面内および鉛直方向で移動されて、基板６に対してマスク体４の位置合わせが行われる。
【００３１】
また、基板保持体７は、図３および図６に示すように、マスク保持体５の保持枠７１と同様に中央に開口部が形成された矩形状の保持枠７４と、この保持枠７４の周辺部に所定間隔を有して上方に突設された複数（例えば、１０本）の基板支持棒（基板の突状支持部材ともいえる）７５とから構成されている。なお、この基板支持棒７５は、マスク保持体５の保持枠７１の開口部の内側に位置しており、マスク保持体５とは接触しないようにされている。
【００３２】
また、マスク体４については、図６および図７に示すように、中央部分のマスク部７７と、このマスク部７７の周縁を保持する保持枠７８とから構成されており、この保持枠７８には、基板保持体７およびマスク保持体５の各支持棒７２，７５を挿通し得る複数の穴部７９が形成されている。
【００３３】
さらに、図２および図７に示すように、基板保持体７に保持された基板６に対してマスク体４の位置合わせを行うために、マスク体４の対角線上の隅部寄りに設けられた円形のマスク側マークＭ１内に、基板６側に設けられた点状（黒丸印）の基板側マークＭ２を案内するためのＣＣＤカメラ装置５７が連結用板体１２側に焦点調整具５８を介して設けられている。勿論、取付板体２ａ側には、覗き窓５９が設けられている。
【００３４】
この焦点調整具５８は、図８に示すように、連結用板体１２の縁部に立設された取付板８１に取り付けられた支持板８２と、この支持板８２の上下に設けられた両フランジ８３，８３に鉛直方向で回転自在に支持されたねじ軸８４と、このねじ軸８４に螺嵌されるとともに上記カメラ装置５７が取り付けられたナット部材８５と、上記上フランジ８３に支持されてねじ軸８４を回転させるモータ８６とから構成されている。
【００３５】
すなわち、このモータ８６を回転させることにより、カメラ装置５７のピントを合わせることができるので、基板６とマスク体４との位置合わせを精度良く行うことができる。
なお、押さえ板９および撓み抑制板８にも、覗き窓５９に対応する位置で、それぞれ覗き用の開口部９ａおよび８ａが形成されている。
【００３６】
上記昇降手段１６は、図１に示すように、真空容器２の取付板体２ａの両側部に形成された各貫通穴２ｃの上方に取付座９１を介してそれぞれ配置された昇降用空気圧シリンダ９２と、上記各貫通穴２ｃに対応する位置合わせ室３内に鉛直方向で配置され且つ上端部が貫通穴２ｃを挿通されて上記空気圧シリンダ９２のロッド部９２ａに連結されるとともに下端部に基板保持体７の下面を保持し得る保持片９３が設けられた鉛直支持棒９４とから構成されている。なお、９５は空気圧シリンダ９２のロッド部９２ａと取付座９１との間に介装された真空遮断用のＯ−リングである。
【００３７】
したがって、ワークＷが搬送手段１７の支持ローラ６１上に移動された状態で、位置調整手段１３の鉛直移動装置２２によりマスク保持体５が上昇されると、その保持枠７１に設けられた押さえ板支持棒７２により押さえ板９が先に持ち上げられ、続いてマスク体４が支持ローラ６１の上方へ持ち上げられることになり、さらに昇降手段１６の昇降用空気圧シリンダ９２により基板保持体７が上昇されると、その保持枠７４に設けられた基板支持棒７５により基板６とともに撓み抑制板８が持ち上げられる。
【００３８】
上記構成において、基板６に対するマスク体４の位置合わせ作業について説明する。
まず、図９に示すように、基板保持体７とマスク保持体５とを、ワークＷの搬送面（支持ローラ６１の上面）より各支持棒７２，７５の先端部が下方に位置する退避位置に下降させておく。
【００３９】
次に、真空容器２の側壁部２ｄに形成された搬入出用開口部（図２参照）２ｅから搬送手段１７の支持ローラ６１上に、マスク体４、基板６、撓み抑制板８および押さえ板９が順次重ねられてなるワークＷを搬入して、所定位置で停止させる。
【００４０】
この搬送時においては、押さえ板９により、撓み抑制板８と、基板６と、マスク体４とが強固に密着されることになるため、搬送途中で発生する振動により、基板６とマスク体４とが相対的にずれるのが防止されている。
【００４１】
次に、図１０に示すように、鉛直移動装置２２を操作してマスク保持体５を上昇させると、マスク保持体５に取り付けられた押さえ板支持棒７２により押さえ板９だけが持ち上げられて、基板６から、正確には、撓み抑制板８から分離される。勿論、このとき、押さえ板支持棒７２は、マスク体４の保持枠７８に設けられた穴部７９を挿通される。続いて、マスク体４も、保持枠７１により支持ローラ６１の上方へ持ち上げられる。
【００４２】
次に、図１１に示すように、昇降手段１６を駆動して、基板保持体７を上昇させると、基板保持体７に設けられた基板支持棒７５により基板６および撓み抑制板８が持ち上げられて、マスク体４から分離される。勿論、基板支持棒７５はマスク体４の保持枠７８に設けられた穴部７９を挿通される。
【００４３】
そして、この状態で、位置調整手段１３により基板６に対するマスク体４の位置合わせが行われる。
以下、この位置合わせ作業について説明する。
【００４４】
すなわち、この基板６に対するマスク体４の位置合わせには、対角線上に配置された２台のＣＣＤカメラ装置５７が用いられる。
すなわち、図７に示すように、マスク体４側に設けられた円形のマスク側マークＭ１内に、基板６側に設けられた点状の基板側マークＭ２が入るように、位置調整手段１３の平面内移動装置２１が駆動された後、鉛直移動装置２２により、基板６の表面に、殆ど接触するようにマスク体４が移動される。なお、各マークの形状は、画像認識が容易なものであれば、十字形状など、どのようなものであってもよい。
【００４５】
基板６に対するマスク体４の位置合わせが完了すると、鉛直移動装置２２により、基板６とマスク体４との隙間分だけマスク保持体５を上昇させて、両者を密着させる。
次に、昇降手段１６により、基板保持体７をその退避位置に向けて下降させた後、鉛直移動装置２２によりマスク保持体５を下降させてマスク体４を支持ローラ６１上に支持させ、そしてさらにマスク保持体５をその退避位置に向けて下降させると、押さえ板９が撓み抑制板８上に載置される。
【００４６】
すなわち、マスク体４の上面に、基板６、撓み抑制板８、および押さえ板９が一体化された状態になっており、一体化されて支持ローラ６１上に支持されたワークＷを当該支持ローラ６１を駆動することにり真空容器２外に搬出した後、この真空容器２に隣接して配置された蒸着用真空容器（図示せず）内に搬入し、そして基板６への有機材料の導体パターンが蒸着される。なお、容器同士間でのマスク体４、基板６、撓み抑制板８、および押さえ板９の搬送についても、ローラを有する搬送手段が用いられる。
【００４７】
また、真空容器２内にワークＷを搬入または搬出する際には、少なくとも搬入出用開口部２ｅについては、真空容器２内と同じ真空度に保たれた状態にされている。
ここで、図１２に基づき、基板６に撓み抑制板８が載置された場合の効果について説明する。
【００４８】
基板６に撓み抑制板８がない場合、図１２（ｂ）で示されるように基板６は、端部だけが基板支持棒７５によって支持されるため中央部は下方に撓むことになる。
ところで、基板６に対するマスク体４の位置合わせは、基板６とマスク体４とが接触しない隙間でもって行われるため、位置合わせ後には、その隙間分を、マスク体４を鉛直移動装置２２によって上昇させて密着させるが、装置のバックラッシや直進精度によって上昇時にずれが生じる。このずれは、上昇量が大きくなると顕著に現れるため、高精度な位置合わせ（数μｍ）が要求される場合、極力少ない上昇量であることが望ましい。
【００４９】
そこで、図１２（ａ）に示されるように、基板６に撓み抑制板８を重ねると、基板６の端部は基板支持棒７５により支持され（自由端による支持）かつ撓み抑制板８により固定されることになり、中央部の撓みは単に支持される場合の約１／２に軽減される。これにより、マスク体４を基板６に位置合わせた後、密着させる際の鉛直移動装置２２による上昇量を少なくできるため、より高精度な位置合わせを行うことができる。
【００５０】
また、マスク体４と基板６とを密着させた後、さらに押さえ板９を重ねる際にもずれが発生するが、撓み抑制板８が在ることで、マスク体４と基板６との密着性がよくなり、ずれが軽減されるという効果も有する。
【００５１】
また、押さえ板９にはマスク体４と基板６との密着性をよくするため、内部に磁石が配置されている場合があるが、位置合わせ時には、マスク体４が磁力で引き上げられて基板６に接触しないように距離を大目にとる必要がある。
【００５２】
さらに、撓み抑制板８には、基板６に比べて撓みが十分に小さくなるような厚み（基板の数倍以上の厚み）を有するアルミやステンレス製の平板が用いられるが、あまり厚くならないように、すなわち軽量化が図られて、基板６における基板支持棒７５との接触部に傷が生じないように考慮されている。
【００５３】
なお、上記説明においては、撓み抑制板８を設けることにより、位置合わせ精度の向上を図るようにしたが、撓み抑制板８を省くこともできる。
上述したように、所定の真空下で、基板６に対するマスク体４の位置合わせを行う際に、真空容器２の外部にマスク体４の位置調整手段１３を配置したので、装置自体の構成を安価なものにすることができる。
【００５４】
また、このアライメント装置１における吊持部材１２を真空容器２の外部に導くための貫通穴２ｂを形成した際に、この貫通穴２ｂを大気側と遮断するための筒状遮断部材１４を連結用板体１２に取り付けるとともに、この連結用板体１２と取付板体２ａとの間に空気圧シリンダ５１を配置して、連結用板体１２を下方から上方に付勢するように構成したので、すなわち真空下で大気圧による押圧力に対向し得る付勢手段１５を具備したので、アライメント装置１に余分な外力が作用するのを防止することができ、したがって装置に歪みが発生することがないので、基板に対するマスク体の位置合わせを高精度でもって行うことができる。
【００５５】
詳しく説明すると、下記のような効果が得られる。
１．マスク体４を水平面内で移動させる平面内移動装置２１および鉛直方向で移動させる鉛直移動装置２２を真空容器２の外部（大気圧下）に配置したので、特殊な真空用機械要素や、モータの冷却装置などを必要としないので、安価で且つ高精度なアライメント装置を提供することができる。
２．各移動装置２１，２２を真空容器２の外部（大気圧下）に配置するとともに、真空下で作用する押圧力に対向する付勢力を付与し得る付勢手段１５を具備したので、真空により生じる各移動装置２１，２２に作用する力を軽減することができ、したがって移動装置におけるモータなどの駆動機器として容量の小さいものを用いることができるので、より安価な構成にし得る。
３．また、各移動装置２１，２２を真空容器２の外部（大気圧下）に配置するとともに、真空下で作用する押圧力に対向し得る付勢力を付与し得る付勢手段１５を具備したので、装置自体に歪が発生するのを抑制し得るとともに、マスク体４の位置合わせ用のカメラ装置５７における視野ずれを防止でき、したがって高精度な位置合わせを行うことができる。
４．さらに、カメラ装置５７の焦点調整具５８を具備したので、基板６に対するマスク体４の位置合わせをマークＭ１，Ｍ２を介して行う際に、両マークの位置を正確に把握でき、したがってより高精度な位置合わせを行うことができる。
５．アライメント装置一式全てを、真空容器２の上面に配置しているため、大気圧による真空容器の変形の影響がなく、また基板６やマスク体４を上方から吊り下げるように支持するため、各駆動部分でのバックラッシや弾性変形の影響が少なくなるとともに自ら安定するという効果が得られる（振り子のように自動調心性を有する）ため、基板６に対するマスク体４の位置合わせを高精度に行うことができる。
６．支持ローラ６１を介して搬送されたワークＷを基板保持体７およびマスク保持体５により持ち上げて、押さえ板９、基板６およびマスク体４をそれぞれ分離した後、基板６に対するマスク体４の位置合わせを行い、その後、再びこれらを一体化させて支持ローラ６１を介して次の工程へ搬送するようにしているため、基板６に対するマスク体４の位置合わせを高精度に維持したまま、高い生産性を確保することができる。
７．さらに、基板６の上面に配置された撓み抑制板８を設けなくてもよく、この場合でも、上述した１〜６項の効果は得られるが、この撓み抑制板８を設けることにより、基板６の撓みを抑制して、基板６をマスク体４に一体化させる際に発生するずれを防止することができるので、基板６に対するマスク体４の位置合わせを高精度でもって行うことができる。
【００５６】
ところで、上記実施の形態における平面内移動装置２１を、３箇所に配置された駆動用支持機構３２と、１箇所に配置された案内用支持機構３３とから構成したが、全てを駆動用支持機構３２にて構成してもよい。
【００５７】
なお、上記実施の形態においては、容器同士間でのマスク体４、基板６、撓み抑制板８、および押さえ板９の搬送についても、ローラを有する搬送手段を用いるものとして説明したが、例えばロボットハンドなどを用いて搬送することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係るアライメント装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】同アライメント装置の構成を示す断面図である。
【図４】同アライメント装置の要部を示す斜視図である。
【図５】同アライメント装置における平面内移動装置の平面図で、（ａ）は平面内移動装置の構成を示すもので、（ｂ）〜（ｆ）はその動作を説明するものである。
【図６】同真空蒸着装置における、マスク体、基板およびそれらの保持体を示す斜視図である。
【図７】同アライメント装置による基板とマスク体との位置合わせ動作を説明する平面図である。
【図８】同アライメント装置における焦点調整具を示す要部断面図である。
【図９】同アライメント装置における位置合わせ作業を説明する断面図である。
【図１０】同アライメント装置における位置合わせ作業を説明する断面図である。
【図１１】同アライメント装置における位置合わせ作業を説明する断面図である。
【図１２】同アライメント装置における撓み抑制板の作用を説明する要部断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ アライメント装置
２ 位置合わせ用真空容器
２ａ 取付板体
２ｂ 貫通穴
２ｃ 貫通穴
３ 位置合わせ用真空室
４ マスク体
５ マスク保持体
６ ガラス基板
７ 基板保持体
８ 撓み抑制板
９ 押さえ板
１１ 吊持部材
１２ 連結用板体
１３ 位置調整手段
１４ 筒状遮断部材
１５ 付勢手段
１６ 昇降手段
１７ 搬送手段
２１ 平面内移動装置
２２ 鉛直移動装置
６１ 支持ローラ
６２ 棒状支持台
７１ 保持枠
７２ 押さえ板支持棒
７３ 支持片
７４ 保持枠
７５ 基板支持棒
７７ マスク部
７８ 保持枠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着用真空容器内で基板表面に蒸着材料を蒸着させて所定の導体パターンを形成するためのマスク部を有するマスク体と上記基板との位置合わせを、上記蒸着用真空容器とは異なる位置合わせ用真空容器内で行い、かつ当該位置合わせ用真空容器に対する基板およびマスク体の搬入出を、マスク体のマスク部上面に基板を載置するとともに、この基板の上面に押さえ板を載置した状態で行うようにしたアライメント装置であって、
上記位置合わせ用真空容器の壁体部に形成された貫通穴を挿通された吊持部材の下端部に吊持されたマスク保持体と、
上記位置合わせ用真空容器の外方に設けられるとともに上記吊持部材の上端部に連結された連結用板体と、
この連結用板体を移動させてマスク保持体に保持されたマスク体の基板に対する位置を調整し得る位置調整手段と、
上記吊持部材に外嵌されるとともに壁体部の貫通穴の外周と上記連結用板体との間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材と、
上記筒状遮断部材の内側が真空状態であることにより発生する連結用板体への押圧力と逆方向の付勢力を発生させる付勢手段と、
上記位置合わせ用真空容器の壁体部側に設けられた昇降手段により昇降自在に設けられて当該位置合わせ用真空容器内に搬入されたマスク体に載置された基板を昇降させる基板保持体とを具備するとともに、
上記吊持部材を介して位置調整手段によりマスク保持体を上昇させてマスク体を保持した際に、当該マスク体を上昇させるよりも先に上記押さえ板を上昇させる突状支持部材をマスク保持体に設けた
ことを特徴とする真空蒸着用アライメント装置。
【請求項２】
基板の上面に、当該基板の撓みを抑制するための撓み抑制板を配置したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項３】
位置合わせ用真空容器内に、マスク体を下方から支持して当該マスク体に載置された基板および押さえ板を、当該位置合わせ用真空容器外との間で搬送し得る搬送手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項４】
位置調整手段を、連結用板体に吊持部材およびマスク保持体を介して保持されたマスク体が基板表面と平行に移動し得るように構成したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項５】
位置調整手段に、連結用板体を基板表面と直交する軸心方向で移動し得る機能を具備させたことを特徴とする請求項１または４に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項６】
付勢手段の付勢力を調整可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項１】
蒸着用真空容器内で基板表面に蒸着材料を蒸着させて所定の導体パターンを形成するためのマスク部を有するマスク体と上記基板との位置合わせを、上記蒸着用真空容器とは異なる位置合わせ用真空容器内で行い、かつ当該位置合わせ用真空容器に対する基板およびマスク体の搬入出を、マスク体のマスク部上面に基板を載置するとともに、この基板の上面に押さえ板を載置した状態で行うようにしたアライメント装置であって、
上記位置合わせ用真空容器の壁体部に形成された貫通穴を挿通された吊持部材の下端部に吊持されたマスク保持体と、
上記位置合わせ用真空容器の外方に設けられるとともに上記吊持部材の上端部に連結された連結用板体と、
この連結用板体を移動させてマスク保持体に保持されたマスク体の基板に対する位置を調整し得る位置調整手段と、
上記吊持部材に外嵌されるとともに壁体部の貫通穴の外周と上記連結用板体との間に設けられて真空側と大気側とを遮断する伸縮式筒状遮断部材と、
上記筒状遮断部材の内側が真空状態であることにより発生する連結用板体への押圧力と逆方向の付勢力を発生させる付勢手段と、
上記位置合わせ用真空容器の壁体部側に設けられた昇降手段により昇降自在に設けられて当該位置合わせ用真空容器内に搬入されたマスク体に載置された基板を昇降させる基板保持体とを具備するとともに、
上記吊持部材を介して位置調整手段によりマスク保持体を上昇させてマスク体を保持した際に、当該マスク体を上昇させるよりも先に上記押さえ板を上昇させる突状支持部材をマスク保持体に設けた
ことを特徴とする真空蒸着用アライメント装置。
【請求項２】
基板の上面に、当該基板の撓みを抑制するための撓み抑制板を配置したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項３】
位置合わせ用真空容器内に、マスク体を下方から支持して当該マスク体に載置された基板および押さえ板を、当該位置合わせ用真空容器外との間で搬送し得る搬送手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項４】
位置調整手段を、連結用板体に吊持部材およびマスク保持体を介して保持されたマスク体が基板表面と平行に移動し得るように構成したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項５】
位置調整手段に、連結用板体を基板表面と直交する軸心方向で移動し得る機能を具備させたことを特徴とする請求項１または４に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【請求項６】
付勢手段の付勢力を調整可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着用アライメント装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１１９７９４（Ｐ２００７−１１９７９４Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０９１６８（Ｐ２００５−３０９１６８）
【出願日】平成１７年１０月２５日（２００５．１０．２５）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２５日（２００５．１０．２５）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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