JP2023042908A - アライメント装置、アライメント方法、成膜装置、成膜方法及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメントカメラの光軸の傾きに起因するアライメント精度の低下を抑制する。【解決手段】基板の成膜面に交差する移動方向に沿って、基板とマスクの少なくとも一方を移動させる移動手段と、光学的な撮像手段を用いて基板の成膜面に沿う方向における基板とマスクの相対的な位置関係を測定する測定手段と、測定手段による測定結果に基づいて基板とマスクの相対的な位置関係を調整するアライメント手段と、撮像手段の光軸及び移動手段による移動方向の少なくともいずれかの傾きを調整する調整手段と、撮像手段の光軸と移動手段による移動方向との相対的な傾きに関する情報に基づいて調整手段を制御する制御手段と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、アライメント装置、アライメント方法、成膜装置、成膜方法及び電子デバイスの製造方法に関する。

有機ＥＬディスプレイの製造工程では、所定のパターンで開口が形成されたマスクを介して基板に所定のパターンの膜を形成するマスク成膜法が用いられる。マスク成膜法では、マスクと基板のアライメントを行った後に、マスクと基板を密着させて成膜を行う。マスク成膜法によって精度よく成膜するためには、マスクと基板のアライメントを高い精度で行うことが重要である。

マスクと基板のアライメント完了後に、昇降動作等の装置の動作に起因してマスクと基板の位置ずれが生じる場合がある。特許文献１には、アライメントが完了した基板とマスクを密着させた後、アライメント用カメラで再度アライメントマークを撮像し、撮像画像に基づいて位置ずれ量を計測し、これをオフセット量として記憶し、オフセット量をアライメントにおける目標位置に反映させることで、機械動作に起因する位置ずれを抑制する技術が記載されている。

アライメントマークを撮像するカメラ光学系の光軸が、マスクや基板の昇降機構による移動方向に対して相対的に傾いている場合がある。この場合、撮像画像におけるアライメントマーク間の位置ずれ量と、基板とマスクを密着させた状態における実際のアライメントマーク間の位置ずれ量とが一致しない。そのため、撮像画像に基づくアライメントを精度良く行うことができない。特許文献２には、光軸の傾きを予め測定しておき、光軸の傾きに基づいて撮像画像から得られるアライメントマーク間の位置ずれ量を補正し、補正した位置ずれ量に基づいてマスクと基板のアライメントを行う技術が記載されている。

特開２０２０－１０５６２９号公報 特開２０２１－０８０５６３号公報

アライメント精度を高める方法としては、昇降機構による移動方向に対する光軸の傾きが小さくなるようにアライメント用カメラの光軸を調整する方法も考えられる。例えば、成膜装置の初期設定として、測定用の基板及びマスクを用いて光軸の傾きを測定し、測定された光軸の傾きに応じてアライメント用カメラの光軸を調整することができる。

しかしながら、１つの成膜装置において開口パターンが異なる複数種類のマスクを用いて成膜を行う場合があり、マスクの種類が異なると昇降機構の移動方向やアライメントマーク付近の基板やマスクの傾きが変化するため、光軸の傾きも変化する。成膜装置の初期設定として光軸の傾きを調整する方法では、マスクの種類に応じた光軸の傾きの変化に対応することができない。

本発明は、アライメントカメラの光軸の傾きに起因するアライメント精度の低下を抑制することを目的とする。

本発明は、基板の成膜面に交差する移動方向に沿って、基板とマスクの少なくとも一方を移動させる移動手段と、
光学的な撮像手段を用いて前記基板の成膜面に沿う方向における前記基板と前記マスクの相対的な位置関係を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいて前記基板と前記マスクの相対的な位置関係を調整するアライメント手段と、
前記撮像手段の光軸及び前記移動手段による前記移動方向の少なくともいずれかの傾きを調整する調整手段と、
前記撮像手段の光軸と前記移動手段による前記移動方向との相対的な傾きに関する情報に基づいて前記調整手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするアライメント装置である。

本発明は、光学的な撮像手段を用いて基板の成膜面に沿う方向における基板とマスクの相対的な位置関係を測定する測定工程と、
前記測定工程による測定結果に基づいて前記基板と前記マスクの相対的な位置関係を調整するアライメント工程と、
前記アライメント工程の後、前記基板と前記マスクとを近づけるように、前記基板と前記マスクの少なくとも一方を移動させる移動工程と、
を有するアライメント方法であって、
前記撮像手段の光軸と前記移動工程による移動方向との相対的な傾きに関する情報に基づいて、前記撮像手段の光軸及び前記移動工程における移動方向の少なくともいずれかの傾きを調整する制御を行う制御工程と、
を有することを特徴とするアライメント方法である。

本発明によれば、アライメントカメラの光軸の傾きに起因するアライメント精度の低下を抑制することができる。

実施形態の電子デバイスの製造装置の構成を模式的に示す図 実施形態のアライメント装置の構成を示す図 実施形態のカメラ調整機構の構成を模式的に示す図 実施形態の基板マーク及びマスクマークの構成を示す図 実施形態のアライメント装置におけるキャリア及びマスクの支持構造を示す図 実施形態のアライメントカメラの光軸ずれを示す図 実施形態のアライメントカメラの光軸ずれを取得する方法を説明する図 実施形態のアライメントカメラの光軸ずれの変化を示す図 実施形態のアライメント処理のフローチャートを示す図 実施形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示す図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に説明する。ただし、構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明の実施形態に係るアライメント装置、アライメント方法、成膜装置、成膜方法及び電子デバイスの製造方法について説明する。本実施形態の成膜装置は、基板の表面にマ
スクを介して成膜材料を堆積させて薄膜を形成する装置である。成膜方法としては真空蒸着やスパッタリングを例示できる。基板とマスクを位置合わせして成膜を行うことで、基板にはマスクの開口パターンに応じたパターンの薄膜が形成される。基板に複数の層を形成する場合、一つ前の工程までに既に形成されている層も含めて「基板」と称する場合がある。本実施形態に係るアライメント装置は、マスクを介した薄膜形成を高精度に行うために、基板とマスクとの相対的な位置を調整するアライメントを行う。なお本発明は、基板とマスクを位置合わせするアライメント装置一般に適用可能であり、適用対象は成膜装置に限られない。

基板の材料としては、ガラス、シリコン等の半導体、高分子材料のフィルム、金属等を例示できる。また、基板としては、シリコンウエハや基板上にポリイミド等のフィルムが積層されたものを例示できる。成膜材料としては、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物）等を例示できる。マスクとしては、基板に形成する薄膜パターンに対応する開口パターンを有するメタルマスクを例示できる。本実施形態の製造方法で製造される電子デバイスとしては、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品等の各種電子デバイス、光学部品、発光素子、光電変換素子、タッチパネル、発光素子を備えた表示装置（例えば有機ＥＬ表示装置）、照明装置（例えば有機ＥＬ照明装置）、光電変換素子を備えたセンサ（例えば有機ＣＭＯＳイメージセンサ）等を例示できる。特に、ＯＬＥＤ等の有機発光素子や、有機薄膜太陽電池等の有機光電変換素子の製造に好適である。

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る電子デバイスの製造装置の構成を模式的に示す平面図である。ここでは成膜装置を含むインライン型の有機ＥＬディスプレイの製造装置を例に説明する。成膜装置は、蒸発源を用いて基板に成膜材料を蒸着する真空蒸着装置である。有機ＥＬディスプレイの製造は、製造装置に所定のサイズの基板を搬入し、成膜装置において有機ＥＬ層や金属層の成膜を行った後、基板のカット等の後処理工程を実施することにより行われる。図１には後処理工程の構成は記載していない。以下、基板の成膜面に沿う方向をＸ方向及びＹ方向、基板の成膜面に交差する方向をＺ方向とする。本実施形態ではＸＹ平面は水平面と平行であり、Ｚ方向は鉛直方向に平行であるとする。

製造装置１は、基板投入室１０１、キャリア合流室１０２、マスク合流室１０３、アライメント室１０４、成膜室１０５、マスク分離室１０６、マスク分離室１０７、キャリア分離室１０８、基板排出室１０９、マスク搬送室１１０、キャリア搬送室１１１、マスク仕込室１１２、マスク取出室１１３、マスク搬送室１１４を有する。

基板投入室１０１において、上流から搬送されてきた基板１０が製造装置１へ投入され、下流のキャリア合流室１０２へ搬送される。
キャリア合流室１０２において、基板１０と基板１０を保持するためのキャリア１１が合流し、基板１０がキャリア１１によってクランプされ、下流のマスク合流室１０３へ搬送される。
マスク合流室１０３において、キャリア１１とマスク１２が合流し、それぞれ下流のアライメント室１０４へ搬送される。

アライメント室１０４において、基板１０とマスク１２のアライメントが行われ、アライメント完了後に基板１０とマスク１２を密着させ、下流の成膜室１０５へ搬送する。アライメントは、基板１０に設けられたアライメントマークである基板マークとマスク１２に設けられたアライメントマークであるマスクマークとを高精度に位置合わせすることによって行われる。アライメントの詳細は後述する。
成膜室１０５において、成膜材料を加熱して蒸発させる蒸発源を用いてマスク１２を介して基板１０の成膜面に成膜処理が行われる。
マスク分離室１０６において、成膜処理が完了した基板１０を保持したキャリア１１及びマスク１２が搬入される。マスク１２を交換する場合、マスク分離室１０６においてマスク１２がキャリア１１から分離され、使用済みマスク１８としてマスク取出室１１３へ搬送される。マスク１２を再利用する場合、キャリア１１及びマスク１２はマスク分離室１０６を通過してマスク分離室１０７へ搬送される。

マスク分離室１０７において、マスク１２がキャリア１１から分離される。分離したマスク１２はマスク搬送室１１０を経て再びマスク合流室１０３へ搬送され、再利用される。
キャリア分離室１０８において、キャリア１１と基板１０が分離される。分離したキャリア１１はキャリア搬送室１１１を経て再びキャリア合流室１０２へ搬送され、再利用される。キャリア１１から分離された成膜処理後の基板１０は、基板搬出室１０９から次工程へ搬出される。

以上のようにして、図１に示す基板１０の搬送経路Ａ、キャリア１１の搬送経路Ｂ、マスク１２の搬送経路Ｃが構成される。キャリア１１の搬送経路Ｂ及びマスク１２の搬送経路Ｃは循環経路をなしており、同じキャリア１１及びマスク１２が繰り返し成膜処理に用いられる。一定回数の成膜処理に使用されたマスク１２は、マスク分離室１０６で分離された後、使用済みマスク１８としてマスク取出室１１３へ搬送される。

マスク取出室１１３において、使用済みマスク１８は、搬送経路Ａ、Ｂ、Ｃにおける基板１０、キャリア１１及びマスク１２のＺ方向の位置より低い位置に昇降機構によって移動される。その後、使用済みマスク１８はアライメント室１０４へ搬送される。
アライメント室１０４では、使用済みマスク１８の搬送経路Ｄと、基板１０、キャリア１１及びマスク１２の搬送経路Ａ、Ｂ、Ｃとが交差するが、搬送経路Ｄは搬送経路Ａ、Ｂ、ＣよりもＺ方向で低い位置を通るため、使用済みマスク１８の搬送と基板１０、キャリア１１及びマスク１２の搬送とは独立に制御可能である。使用済みマスク１８は、アライメント室１０４からマスク搬送室１１４へ搬送され、マスク搬送室１１４から次工程へ搬送される。

マスク１２が使用済みマスク１８として搬送経路Ｄへ投入された場合、マスク仕込室１１２から新しいマスク１９が搬送経路Ｅによりマスク分離室１０７へ搬送される。これによりマスクの搬送経路Ｃに新しいマスク１９が投入される。新しいマスク１９はマスクストッカ１１５からマスク仕込室１１２へ搬入される。マスクストッカ１１５には開口パターンの異なる複数種類のマスクが保管されており、成膜室１０５において異なる種類のマスクを用いた成膜を行うことが可能である。

以上のように、本実施形態の製造装置１では、複数の独立した搬送経路のＺ方向の位置を互いに異ならせることによって、複数の搬送経路を同一のチャンバで交差させることができる。これにより、製造装置１の設置場所の床面積や形状等の条件によってチャンバの配置に制限が生じる場合でも、柔軟に搬送経路を設計することが可能になる。なお、本実施形態では、１つのチャンバにおいてＺ方向の位置が異なる２つの搬送経路が交差する構成を例示したが、本発明はこの例に限定されない。Ｚ方向の位置が異なれば複数の独立した系統の搬送経路が１つのチャンバ内で共存することができ、その系統数は２以上でもよく、異なる系統間の搬送方向の関係は交差及び並走のいずれも可能である。また、本実施形態では使用済みマスク１８の搬送経路Ｄが基板１０、キャリア１１及びマスク１２の搬送経路Ａ、Ｂ、ＣよりＺ方向で低い位置にある例を示したが、Ｚ方向の位置関係はこれに限らず、搬送経路Ｄが搬送経路Ａ、Ｂ、ＣよりＺ方向で高い位置にあってもよい。

基板１０の搬送経路Ａ、キャリア１１の搬送経路Ｂ、マスク１２の搬送経路Ｃ、使用済
みマスク１８の搬送経路Ｄ、及び新しいマスク１９の搬送経路Ｅを構成する各チャンバは、有機ＥＬディスプレイの製造時には高真空状態に維持される。なお、マスクストッカ１１５は大気圧に維持される。本発明は、基板を搬送する搬送ロボットを中心に複数の成膜装置が配置されたクラスタ型の電子デバイスの製造装置にも適用できる。また、本発明は、キャリアを用いない電子デバイスの製造装置にも適用できる。高剛性のキャリアによって基板を保持することで基板の撓みを抑制することができるため、撓みが生じやすい大型基板に対して成膜を行う場合にキャリアの使用は好適である。

図２は、アライメント室１０４におけるアライメント装置８０の構成を示す断面図である。アライメント室１０４には、マスク合流室１０３からキャリア１１とマスク１２がそれぞれ第１の搬送手段であるキャリア搬送ローラ２０と第２の搬送手段であるマスク搬送ローラ２１に載せられて搬送されてくる。キャリア搬送ローラ２０によるキャリア１１及び基板１０の搬送経路Ａ、Ｂとマスク搬送ローラ２１によるマスク１２の搬送経路Ｃは＋Ｙ方向に平行である。基板１０とマスク１２の相対的な位置関係を調整するアライメント（位置合わせ）が行われた後、基板１０を保持したキャリア１１をマスク１２に載置し、基板１０とマスク１２が密着した状態で、マスク１２が載置された基板１０を成膜室１０５へ搬送する搬送手段であるマスク搬送ローラ２１によって搬出される。

アライメント室１０４には、マスク取出室１１３から搬送経路Ａ、Ｂ、Ｃにおいて搬送されるワークである基板１０及びマスク１２とは異なるワークである使用済みマスク１８が第３の搬送手段である搬送ローラ３６に載せられて搬送されてくる。搬送ローラ３６による使用済みマスク１８の搬送経路Ｄは－Ｘ方向に平行である。使用済みマスク１８の搬送経路Ｄは、基板１０の成膜面に交差する方向であるＺ方向において、基板１０、キャリア１１及びマスク１２の搬送経路Ａ、Ｂ、Ｃより低い位置において搬送を行う経路であり、搬送経路Ａ、Ｂ、Ｃと交差している。搬送経路Ａ、Ｂ、Ｃと搬送経路ＤのＺ方向の位置が異なるため、搬送ローラ３６による使用済みマスク１８の搬送は、キャリア搬送ローラ２０及びマスク搬送ローラ２１による基板１０、キャリア１１及びマスク１２の搬送とは独立に制御可能である。ただし本実施形態では、アライメント装置８０による基板１０とマスク１２のアライメントの実行中は、搬送ローラ３６による使用済みマスク１８の搬送を停止する。これにより、使用済みマスク１８の搬送動作に伴って発生する振動がアライメントに影響することを抑制できる。

矩形の基板１０の成膜面は、撓みがない理想的な状態で水平面に平行であるとし、基板１０の対向する二組の辺のうち、キャリア搬送ローラ２０及びマスク搬送ローラ２１による搬送方向と直行する方向をＸ方向、平行な方向をＹ方向とする。また、Ｘ軸まわりの回転をθＸ、Ｙ軸まわりの回転をθＹ、Ｚ軸まわりの回転をθＺで表す。

アライメント装置８０は、真空チャンバ２２を有する。真空チャンバ２２の内部は、真空雰囲気又は窒素ガス等の不活性ガス雰囲気に維持されている。なお、本明細書における「真空」とは、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態をいい、典型的には、１ａｔｍ（１０１３ｈＰａ）より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態をいう。真空チャンバ２２の内部には、マスク支持ユニット１６及びキャリア支持ユニット１７が設けられる。

キャリア支持ユニット１７は、キャリア搬送ローラ２０によって搬送されてきたキャリア１１を支持する。マスク支持ユニット１６はマスク搬送ローラ２１によって搬送されてきたマスク１２を支持する。基板１０とマスク１２のアライメント完了後、マスク１２の上にキャリア１１が載置され、基板１０とマスク１２とが密着する。基板１０を保持したキャリア１１とマスク１２とは、一体となった状態でマスク搬送ローラ２１によってアライメント室１０４から搬出される。なお、キャリア１１を用いない構成の場合は、キャリ
ア支持ユニット１７の代わりに基板１０を直接支持する基板支持ユニットを設ける。

真空チャンバ２２の上部隔壁の外部側には、昇降ベース２３、昇降スライダ２４、クランプスライダ２５、及びアライメントステージ２６が設けられている。アライメントステージ２６は昇降ベース２３に接続される。昇降スライダ２４はキャリア支持ユニット１７をＺ方向に移動させ、アライメントステージ２６はキャリア支持ユニット１７をＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向に移動させる。昇降スライダ２４やアライメントステージ２６の駆動機構は、例えば、モータとボールねじ、モータとリニアガイド等でのアクチュエータで構成される。

昇降スライダ２４により、基板１０とマスク１２は、基板１０の成膜面に沿った平面に交差する方向において相対的に移動される。本実施形態では、昇降スライダ２４による基板１０とマスク１２との相対移動の方向はＺ方向、すなわち鉛直方向であり、基板１０の成膜面に沿った平面に垂直な方向である。

アライメントステージ２６は、基板１０の成膜面に沿う方向においてキャリア１１に保持された基板１０とマスク１２の相対的な位置関係を調整するアライメント手段である。本実施形態では、アライメントステージ２６は、基板１０をＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向に移動させることで、基板１０とマスク１２との相対的な位置関係を調整する。アライメントステージ２６は、真空チャンバ２２の上部隔壁の外部側に固定されるチャンバ固定部３７、キャリア支持ユニット１７に対しＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向の駆動力を発生するアクチュエータ部２８、アライメントステージ２６とキャリア支持ユニット１７とを接続する接続部２９を有する。

アクチュエータ部２８は、Ｘ方向の駆動力を生じるアクチュエータ、Ｙ方向の駆動力を生じるアクチュエータ、及びθＺ方向の駆動力を生じるアクチュエータから構成される。なお、複数のアクチュエータが協働することによってＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向の駆動力を生じるＵＶＷ方式のアクチュエータを用いてもよい。アクチュエータ部２８は、制御部３０から送信される制御信号に従って作動することにより、キャリア支持ユニット１７をＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向に移動又は回転させる。これにより、基板１０を保持したキャリア１１がＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向に移動又は回転する。制御部３０は、Ｘ方向、Ｙ方向及びθＺ方向のそれぞれの動作量を示す制御信号をアクチュエータ部２８に送信する。アクチュエータ部２８がＵＶＷ方式の場合、制御部３０はＵＶＷぞれぞれのアクチュエータの動作量を示す制御信号をアクチュエータ部２８に送信する。

なお、本実施形態ではアライメントステージ２６がキャリア１１の位置を調整する構成を例示したが、基板１０とマスク１２の相対的な位置調整ができればこれに限られない。例えば、マスク１２の位置を調整する構成や、キャリア１１とマスク１２両方の位置を調整する構成でもよい。

真空チャンバ２２の上部隔壁の外部側には、光学的な撮像手段である複数のアライメントカメラ３１が設けられている。また、真空チャンバ２２の上部隔壁には、アライメントカメラ３１の光軸３３上に撮像用の貫通孔が設けられている。貫通孔は窓ガラス３２によって密封されており、真空チャンバ２２の外部から内部の撮像と真空チャンバ２２の内部の気圧の維持とが両立可能である。

真空チャンバ２２の上部隔壁の外部側には、アライメントカメラ３１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の位置及び光軸３３のＸ軸まわり及びＹ軸まわりの傾きを調整する調整手段であるカメラ調整機構３５が、複数のアライメントカメラ３１の各々について設けられている。

図３はカメラ調整機構３５の構成を模式的に示す図である。カメラ調整機構３５は、アライメントカメラ３１をＺ方向に移動させる駆動力を生じるアクチュエータ４８と、アクチュエータ４８が設けられたスライダ４０と、スライダ４０を真空チャンバ２２の上部隔壁に対しＸ方向に移動させる駆動力を生じるアクチュエータ４６、Ｙ方向に移動させる駆動力を生じるアクチュエータ４７、θＸ方向に回転させる駆動力を生じるアクチュエータ４３、及びθＹ方向に回転させる駆動力を生じるアクチュエータ４５を有する。カメラ調整機構３５は、アライメントカメラ３１をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向、及びθＹ方向に移動させることで、アライメントカメラ３１の光軸３３の傾きを調整する。なお、アクチュエータの構成はアクチュエータ部２８と同様、これに限られない。カメラ調整機構３５を構成するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向及びθＹ方向のアクチュエータ４６、４７、４８、４３、４５の動作は、制御部３０からの制御信号により制御される。

図４（Ａ）は、キャリア１１に支持された基板１０を上から見た図である。キャリア１１の外縁は破線で示している。基板１０には基板マーク１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが基板１０の四隅に設けられている。基板マーク１３ａ～１３ｄのそれぞれを、対応する４つのアライメントカメラ３１ａ～３１ｄそれぞれによって同時に撮像し、撮像された画像に基づき基板マーク１３ａ～１３ｄのそれぞれの中心点の位置を取得する。４点の位置関係から基板１０の位置情報を取得することができる。

図４（Ｂ）は、マスク１２を上から見た図である。マスク１２は、枠状のマスクフレーム１２ａに数μｍ～数十μｍ程度の厚さのマスク箔１２ｂが溶接固定された構造を有する。マスクフレーム１２ａは、マスク箔１２ｂをその面方向（Ｘ方向及びＹ方向）に引っ張った状態で、マスク箔１２ｂが撓まないように支持する。マスク箔１２ｂは、基板１０に成膜するパターンに応じた開口が形成する境界部を有し、基板１０にマスク１２を載置した状態で境界部が基板１０に密着し、蒸発やスパッタリングにより基板１０に向かって飛来した成膜材料を遮蔽する。基板１０としてガラス基板又はガラス基板上にポリイミド等の樹脂製のフィルムが形成された基板を用いる場合、マスクフレーム１２ａ及びマスク箔１２ｂの主要な材料としては、鉄又は鉄合金、例えば、ニッケルを含む鉄合金を用いることができる。

マスクフレーム１２ａにはマスクマーク１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄがマスクフレーム１２ａの四隅に設けられている。マスクマーク１４ａ～１４ｄのそれぞれを、対応する４つのアライメントカメラ３１ａ～３１ｄそれぞれによって撮像し、撮像された画像に基づきマスクマーク１４ａ～１４ｄのそれぞれの中心点の位置を取得する。４点の位置関係からマスク１２の位置情報を取得することができる。する。なお、基板マーク１３、マスクマーク１４、アライメントカメラ３１の位置や数は、この例に限定されない。

図４（Ｃ）は、アライメントカメラ３１の視野４４及び視野４４内に捉えられた１組の基板マーク１３及びマスクマーク１４を模式的に示した図である。アライメントカメラ３１の視野４４内に基板マーク１３とマスクマーク１４の両方が同時に入っていれば、当該視野４４を撮像した画像に基づき基板マーク１３とマスクマーク１４の中心点の位置関係を取得することができる。基板マーク１３とマスクマーク１４の中心点の座標は、アライメントカメラ３１の撮像によって得られた画像に基づいて、制御部３０の実行する画像処理により求められる。なお、画像処理は制御部３０とは別途に設けられる画像処理装置で行ってもよい。また、基板マーク１３とマスクマーク１４の形状は図４に例示した四角形や丸形に限られないが、アライメントマークとしては中心位置を算出しやすく対称性を有する×印や十字形等のような形状を用いることが好ましい。

複数のアライメントカメラ３１は、真空チャンバ２２の内部で支持されている基板１０
に設けられたアライメントマークである基板マーク１３とマスク１２に設けられたアライメントマークであるマスクマーク１４とを撮像可能な位置に設置される。基板１０とマスク１２とのアライメントを行う際には、アライメントカメラ３１の撮像視野内に基板マーク１３及びマスクマーク１４が含まれる。制御部３０は、アライメントカメラ３１によって撮像された基板マーク１３及びマスクマーク１４の画像に基づき、基板１０及びマスク１２の位置を取得し、基板１０の成膜面に沿う方向における基板１０とマスク１２との相対的な位置関係を測定する測定手段である。

制御部３０は、アライメントカメラ３１によって撮像された画像を解析して基板マーク１３及びマスクマーク１４を検出し、基板マーク１３及びマスクマーク１４の位置を取得する。制御部３０は、基板マーク１３及びマスクマーク１４の位置情報に基づき、基板１０の成膜面に平行なＸＹ面に沿う方向における基板マーク１３とマスクマーク１４の相対的な位置関係を取得する。相対的な位置関係の情報は、例えば、基板マーク１３とマスクマーク１４の間の距離及び角度である。制御部３０は、基板マーク１３とマスクマーク１４の相対的な位置関係に基づき、基板マーク１３とマスクマーク１４を接近させるためのキャリア１１のＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向の移動量を算出する。算出したＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向の移動量をアライメントステージ２６のアクチュエータ部２８の各アクチュエータが備えるステッピングモータやサーボモータ等の駆動量に変換し、制御信号を出力する。これによりキャリア１１がＸＹ面内で移動する。このとき、基板１０とマスク１２のＺ方向の距離は変化せず、ＸＹ面内においてキャリア１１の位置が変化する。ＸＹ面は、撓みのない理想的な状態における基板１０の成膜面と平行な面であり、本実施形態では水平面と平行である。アライメント装置８０は、基板１０とマスク１２が離隔している離隔状態において、基板１０の成膜面に沿う方向における基板１０とマスク１２との相対的な位置関係の測定結果に基づき、キャリア１１に保持された基板１０とマスク１２との基板１０の成膜面に平行なＸＹ面内での相対的な位置を調整するアライメントを行う。アライメント完了後、昇降スライダ２４によってキャリア１１をマスク１２上に載置することにより、基板１０がマスク１２に載置された載置状態に切り替える。昇降スライダ２４は離隔状態と載置状態とを切り替えるように基板１０を成膜面に交差する方向に移動させる移動手段である。本実施形態では、基板１０の移動方向はＺ方向に略平行である。

なお、本実施形態では１種類のアライメントカメラ３１を用いてアライメントを行う例を説明するが、２種類以上の異なる倍率及び視野を有するカメラを用いてアライメントを行うこともできる。例えば、比較的広い視野を有するが低倍率のカメラと、比較的狭い視野を有するが高倍率のカメラとを用いたアライメント方法がある。まず、低倍率カメラを用いて基板マーク１３とマスクマーク１４がともに高倍率カメラの視野内に入るよう大まかに位置調整するラフアライメントを行い、次に、高倍率カメラを用いて基板マーク１３とマスクマーク１４の位置を高精度に合わせるファインアライメントを行うこともできる。

本実施形態のアライメント装置８０は、キャリア１１のＺ方向の位置を、撓みを考慮して基板１０とマスク１２とが接触しない所定の位置に保持した離隔状態で、アライメントステージ２６を駆動して基板１０とマスク１２とのアライメントを行う。アライメントを行うときのキャリア１１のＺ方向の位置をアライメント位置と称する。また、基板１０とマスク１２のアライメント完了後、キャリア１１を下降させてマスク１２に載置し、基板１０とマスク１２を密着させた載置状態に切り替える。このときのキャリア１１のＺ方向の位置をマスク載置位置と称する。アライメントカメラ３１は、キャリア１１がアライメント位置にあるときとマスク載置位置にあるときの少なくとも２つの位置にあるときの基板マーク１３及びマスクマーク１４の撮像を行う。制御部３０は、離隔状態であるアライメント位置においてアライメントカメラ３１によって基板マーク１３とマスクマーク１４を撮像し、撮像画像に基づいてアライメントを行う。アライメント完了後、載置状態であ
るマスク載置位置においてアライメントカメラ３１によって基板マーク１３とマスクマーク１４を撮像し、撮像画像に基づいて、キャリア１１をマスク１２に載置する過程で基板１０とマスク１２の接触等に起因して位置ずれが生じていないか確認する。位置ずれが生じている場合は、再度、アライメント位置においてアライメントを行う。

図５は、アライメント装置８０における基板１０を保持したキャリア１１及びマスク１２の支持構造を拡大して示した断面図である。キャリア１１を支持するキャリア支持ユニット１７は、Ｚ方向に延びる支柱部３８の下端からＸ方向に突出するキャリア受け爪４１と、キャリア受け爪４１の上面に配置されたキャリア受け面４２と、キャリアクランプ２７を有する。キャリア受け面４２にキャリア１１の搬送方向すなわちＹ方向に平行な辺に沿った周縁部が載置された状態でクランプスライダ２５によってキャリアクランプ２７を下降させ、キャリア１１の周縁部の上方からキャリアクランプ２７を押しつけることで、キャリア１１がキャリア支持ユニット１７に固定される。この状態でアライメントステージ２６を駆動することで、基板１０をマスク１２に対して相対移動させることができる。

マスク１２は、マスク搬送ローラ２１に載せられた状態で真空チャンバ２２に搬入されると、マスク支持ユニット１６が上昇してマスク１２を支持する。これによりマスク搬送ローラ２１からマスク支持ユニット１６へマスク１２が受け渡される。マスク支持ユニット１６はマスク１２をＺ方向に移動させる昇降機構を有する。基板１０をマスク１２に対して成膜面に沿う方向で相対移動させるアライメントは、マスク１２がマスク支持ユニット１６に受け渡され支持された状態で行われる。なお、マスク支持ユニット１６を用いずにマスク搬送ローラ２１にマスク１２が載せられた状態でアライメントを行ってもよいが、本実施形態のようにマスク支持ユニット１６によってマスク１２が支持された状態でアライメントを行うことで、マスク搬送ローラ２１からの振動の影響でアライメントの精度が低下することを抑制できる。

図６を参照して、アライメントカメラ３１の光軸３３の傾きがアライメントに与える影響について説明する。図６は、アライメント位置にある基板１０、マスク支持ユニット１６に支持されたマスク１２、及びアライメントカメラ３１の光軸３３の位置関係を模式的に示す図である。基板１０の成膜面はＸＹ平面に平行であり、昇降スライダ２４による基板１０の移動方向はＺ方向に平行、すなわち鉛直方向であるとする。アライメント位置にある基板１０とマスク１２とはＺ方向で距離Ｈだけ離れているとする。アライメント完了後、昇降スライダ２４によって基板１０を距離Ｈだけ下降させ、マスク載置位置に移動させることで、基板１０とマスク１２が密着する。

アライメントカメラ３１の光軸３３と、基板１０及びマスク１２の少なくとも一方を離隔状態と載置状態とを切り替えるように移動させる際の移動方向とが、相対的に傾いている場合がある。これを光軸ずれと称する。図６では、アライメントカメラ３１の光軸３３が、昇降スライダ２４による基板１０の移動方向、すなわち基板１０の昇降方向（ここではＺ方向）に対して相対的に傾いている。この場合、アライメント位置において撮像された画像、すなわちアライメントカメラ３１の視野内で、基板１０上の座標（０、０、Ｈ）にある基板マーク１３とマスク１２上の座標（ｄｘ、ｄｙ、０）にあるマスクマーク１４とが一致して見える。光軸３３のＸＺ平面への射影３３ｘと基板１０の昇降方向との相対的な傾きφｘ、光軸３３のＹＺ平面への射影３３ｙと基板１０の昇降方向との相対的な傾きφｙとすると、ｄｘ＝ｔａｎ（φｘ）、ｄｙ＝ｔａｎ（φｙ）の関係がある。アライメント位置においてアライメントカメラ３１によって撮像された画像に基づいて基板マーク１３とマスクマーク１４の位置を合わせても、基板１０をマスク載置位置まで下降させると、基板マーク１３とマスクマーク１４の位置がＸ方向にｄｘ、Ｙ方向にｄｙずれていることになる。そのため、光軸ずれがある場合、アライメントカメラ３１による撮像画像に基づくアライメントを精度良く行うことができない。

そこで本実施形態のアライメント装置８０では、アライメントカメラ３１の光軸３３の傾きをカメラ調整機構３５によって調整することで、光軸ずれを小さくするようにした。具体的には、制御部３０は、アライメントカメラ３１の光軸ずれに関する情報を取得し、光軸ずれの情報に基づいて、光軸ずれが小さくなるように、カメラ調整機構３５のＸ方向アクチュエータ４６、Ｙ方向アクチュエータ４７、Ｚ方向アクチュエータ４８、θＸ方向アクチュエータ４３、及びθＹ方向アクチュエータ４５を制御する。

図７を参照して、光軸ずれを測定する方法について説明する。図７（Ａ）は基板１０のＺ方向の位置が第１の位置にある状態を示し、図７（Ｂ）は基板１０のＺ方向の位置が第２の位置にある状態を示す。図７（Ｃ）は基板１０が第１の位置にあるときのアライメントカメラ３１の視野４４を示し、図７（Ｄ）は基板１０が第２の位置にあるときのアライメントカメラ３１の視野４４を示す。視野４４内の座標系をｘｙｚで表す。第１の位置と第２の位置はＺ方向で距離Ｄだけ離れている。ここでは、光軸ずれは、アライメントカメラ３１の光軸３３は昇降スライダ２４による基板１０の昇降方向３９に対してＹ軸まわりに角度φだけ傾いているものとする。

まず、基板１０が第１の位置にある状態でアライメントカメラ３１により基板マーク１３を撮像する。次に、昇降スライダ２４により基板１０をＺ方向に距離Ｈだけ上昇させ第２の位置に移動させる。そして、基板１０が第２の位置にある状態でアライメントカメラ３１により基板マーク１３を撮像する。

第１の位置で撮像された画像における基板マーク１３の画像１３ａ及び第２の位置で撮像された画像における基板マーク１３の画像１３ｂは、光軸３３を法線とする平面に基板マーク１３を正射影した位置にある。図７（Ｄ）に示すように、アライメントカメラ３１の視野４４内、すなわち撮像画像において、第２の位置における基板マーク１３の画像１３ｂは、第１の位置における基板マーク１３の画像１３ａから距離δだけ移動した位置にある。図７（Ｂ）に示すように、第１の位置から第２の位置に基板１０を移動させたときの撮像画像内での基板マーク１３の移動距離δ、第１の位置と第２の位置のＺ方向の距離Ｄ、光軸ずれφは、φ＝ａｒｃｓｉｎ（δ／Ｄ）の関係にある。この関係に基づき、基板マーク１３を異なる高さで撮像したときの撮像画像における基板マーク１３の移動量から光軸ずれを求めることができる。以上のような光軸ずれを測定する処理を行う制御部３０、アライメントカメラ３１、基板１０の昇降を行う昇降スライダ２４等は光軸ずれ測定手段を構成する。制御部３０は、光軸ずれ測定手段による光軸ずれの測定結果に基づき、光軸ずれに関する情報を取得することができる。光軸ずれに関する情報は、光軸ずれの値や、光軸ずれを小さくするためのカメラ調整機構３５の動作量の情報である。制御部３０は、光軸ずれに関する情報に基づき、カメラ調整機構３５を制御してアライメントカメラ３１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の位置調整やθＸ方向及びθＹ方向の角度調整をすることにより、光軸ずれを小さくすることができる。

ここで、アライメント装置８０を構成する部材に基板１０、キャリア１１、マスク１２等の重量がかかると、部材の歪み等のためにアライメント装置８０の動作が影響を受ける場合がある。上記のように、本実施形態の製造装置１は、開口パターンの異なる複数種類のマスク１２を切り替えながら用いて成膜を行うことが可能であるが、マスク１２の種類が変わるとアライメント装置８０の動作への影響も変化する。例えば、昇降スライダ２４やマスク支持ユニット１６の動作に影響する場合、マスク１２の種類が変わると基板１０、キャリア１１、マスク１２等の昇降方向や、キャリア支持ユニット１７やマスク支持ユニット１６によって支持された基板１０、キャリア１１、マスク１２等の撓みや傾きが変化する。そのため、マスク１２の種類が変わると光軸ずれも変化する。

図８は、マスク１２の種類が変わった場合の光軸ずれの変化を模式的に示す図である。図８（Ａ）では基板１０の昇降方向３９ａはアライメントカメラ３１の光軸３３に対して相対的に角度φａ傾いている。マスク１２の種類を変更したところ、図８（Ｂ）のように、基板１０の昇降方向３９ｂはアライメントカメラ３１の光軸３３に対して相対的に角度φｂ傾いたとする。この場合、基板１０を昇降方向に沿って第１の位置から第２の位置まで距離Ｄだけ昇降させた場合にアライメントカメラ３１の視野４４内で基板マーク１３が移動する距離は、δａからδｂに変化する。撮像画像内での基板マーク１３の移動距離δａ、δｂ、基板１０の昇降距離Ｄ、光軸ずれφａ、φｂは、φａ＝ａｒｃｓｉｎ（δａ／Ｄ）、φｂ＝ａｒｃｓｉｎ（δｂ／Ｄ）の関係にある。なお、マスク１２の種類を変更した場合、アライメント装置８０の構成によって、基板１０の昇降方向ではなく、マスク１２の昇降方向、基板１０の傾き、マスク１２の傾きや、それらの組み合わせが変化する場合もある。

従来、アライメントカメラ３１の位置及び角度を調整して光軸ずれを小さくする作業は、製造装置１の初期設定として手動で行われていた。そのため、製造装置１の稼働後にマスク１２の種類の変化に起因する光軸ずれの変化に対応することは難しかった。

そこで本実施形態のアライメント装置８０では、成膜に用いるマスク１２の種類に変更があった場合、制御部３０は、使用するマスク１２の種類に対応する光軸ずれの情報を取得し、それに基づきカメラ調整機構３５のアクチュエータを制御するようにした。これにより、マスク１２の種類に変更があった場合でも、光軸ずれが小さくなるようにアライメントカメラ３１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の位置並びにＸ軸及びＹ軸まわりの角度を調整することができる。

マスク１２の種類に対応する光軸ずれの情報は、マスク１２の種類が変更されるたびに、基板１０を第１の位置から第２の位置に移動させたときの撮像画像内での基板マーク１３の移動距離を測定することで取得することができる。また、複数種類のマスク１２の各々について、マスクの種類と、予め測定されたその種類のマスクを使用した場合の光軸ずれに関する情報と、関連付けて記憶手段である記憶部３４に記憶させておいてもよい。制御部３０は、アライメント装置８０において使用されているマスク１２の種類の情報を取得し、マスクの種類に対応する光軸ずれの情報を記憶部３４から取得することができる。

アライメント室１０４に搬入されたマスク１２の種類の情報を取得する方法としては、例えば、マスク仕込室１１２から製造装置１に新たなマスク１２が投入されるときに当該マスク１２の識別情報が制御部３０に送信されるようにしてもよいし、マスク１２に識別情報を付しアライメント室１０４に設置された読取装置で識別情報を読み取って制御部３０に送信されるようにしてもよいし、その他任意の方法を用いることができる。

光軸ずれに関する情報としては、例えば、光軸３３と基板１０の昇降方向とを平行にするためのカメラ調整機構３５のＸ方向アクチュエータ、Ｙ方向アクチュエータ、Ｚ方向アクチュエータ、θＸ方向アクチュエータ、θＹ方向アクチュエータの動作量の情報を例示できる。これにより、マスク１２の種類が変更された場合でも、アライメントカメラ３１の位置及び角度調整を自動で行うことができる。製造装置１の稼働後であっても、複数種類のマスク１２を切り替えながら、効率よく成膜を行うことが可能になる。光軸ずれに関する情報としては、光軸ずれの値でもよい。この場合、光軸ずれの値に基づいてカメラ調整機構３５の各アクチュエータの動作量を制御部３０が演算して各アクチュエータを制御することで、アライメントカメラ３１の位置及び角度調整を自動で行うことができる。

なお、基板１０とマスク１２がＺ方向に距離Ｈだけ離れて位置している離隔状態にあることを基板１０とマスク１２がアライメント位置にある状態、キャリア１１がマスク１２
に載置され基板１０とマスク１２とが密着している載置状態を基板１０とマスク１２がマスク載置位置にある状態、と定義してもよい。この場合、基板１０とマスク１２を離隔状態と載置状態とを切り替えるように移動させる移動手段としては、基板１０とマスク１２の少なくとも一方を移動させる手段であればよい。例えば、マスク１２を固定して基板１０を昇降させる手段、基板１０を固定してマスク１２を昇降させる手段、及び基板１０とマスク１２の両者を昇降させる手段のいずれも可能である。

マスク１２を昇降させる場合、マスク１２の昇降方向とアライメントカメラ３１の光軸３３との相対的な傾きがアライメント精度に影響する。したがって、マスク１２の種類に応じたマスク１２の昇降方向とアライメントカメラ３１の光軸３３との相対的な傾きの情報を取得し、それに基づいてカメラ調整機構３５を駆動してアライメントカメラ３１のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向及びθＹ方向の位置及び角度調整をするとよい。

また、基板１０とマスク１２の両者を昇降させる場合、基板１０の昇降方向とアライメントカメラ３１の光軸３３との相対的な傾きとマスク１２の昇降方向とアライメントカメラ３１の光軸３３との相対的な傾きがアライメント精度に影響する。したがって、マスク１２の種類に応じた基板１０の昇降とアライメントカメラ３１の光軸３３との相対的な傾きの情報、及び、マスク１２の昇降方向とアライメントカメラ３１の光軸３３との相対的な傾きの情報を取得し、それに基づいてカメラ調整機構３５を駆動してアライメントカメラ３１のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向及びθＹ方向の位置及び角度調整をするとよい。

本実施形態では、光軸ずれを小さくするために、カメラ調整機構３５によってアライメントカメラ３１の位置及び角度を調整する例を説明したが、基板１０とマスク１２の少なくとも一方を離隔状態と載置状態とを切り替えるように移動させる場合の移動方向を調整してもよい。例えば、基板１０の昇降方向やマスク１２の昇降方向を調整してもよい。また、アライメントカメラ３１の位置及び角度の調整と、基板１０の昇降方向の調整とを組み合わせて行っても良い。例えば、基板１０の昇降方向を調整する場合、図３に示したカメラ調整機構３５と同様に、基板１０を昇降させる昇降スライダ２４の真空チャンバ２２に対する位置及び角度を調整するアクチュエータを備え、アクチュエータをマスク１２の種類に応じて制御部３０によって制御する。これにより、光軸３３と基板１０の昇降方向とが平行になり、光軸ずれがなくなるように自動調整することが可能になる。

制御部３０は、アライメントステージ２６のアクチュエータ部２８、昇降スライダ２４のアクチュエータ、アライメントカメラ３１の動作を制御するとともに、アライメントカメラ３１による撮像画像の画像処理を行うことにより、基板１０とマスク１２のアライメントを行う。また、制御部３０は、搬送ローラ２０、２１、３６等の動作を制御することによりアライメント室１０４における基板１０、キャリア１１、マスク１２、使用済みマスク１９の搬送を制御する。また、制御部３０は、昇降スライダ２４、マスク支持ユニット１６、キャリア支持ユニット１７の動作を制御することによりキャリア１１やマスク１２の昇降動作を制御する。また、制御部３０は、マスク１２の種類に応じてカメラ調整機構３５のアクチュエータ４３、４５、４６、４７、４８の動作を制御することによりアライメントカメラ３１の光軸３３の傾きを調整する制御を行う。制御部３０は、その他、アライメント装置８０の動作に関わる種々の制御を行う。

制御部３０は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、Ｉ／Ｏ等を有するコンピュータにより構成される。制御部３０の機能は、記憶部３４のメモリ又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又はＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いてもよい。また
、制御部３０の機能の一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。なお、アライメント装置８０ごとに制御部３０が設けられていてもよいし、１つの制御部３０が複数のアライメント装置８０を制御してもよい。

記憶部３４は、制御部３０が用いる実行プログラムやデータを記憶する記憶手段である。フラッシュメモリ、不揮発性メモリやＳＳＤ、ＨＤＤ等の任意の記憶手段を利用できる。

図９を参照して本実施形態のアライメント処理の流れについて説明する。図９は、アライメント室１０４におけるアライメント処理の流れを示すフローチャートである。図９のフローチャートに示す処理は、制御部３０がアライメント装置８０の各部の動作を制御することにより実行される。

ステップＳ１０において、制御部３０は、マスク合流室１０３からキャリア搬送ローラ２０に載せられて搬送されてきた基板１０を保持したキャリア１１と、マスク搬送ローラ２１に載せられて搬送されてきたマスク１２を、アライメント室１０４に搬入するようアライメント室１０４の各部の動作を制御する。
ステップＳ１１において、制御部３０は、ステップＳ１０で搬入されたマスク１２の種類の情報を取得する。
ステップＳ１２において、制御部３０は、ステップＳ１１で取得したマスク１２の種類が、前回のアライメント処理実行時に使用したマスク１２の種類から変わっているか判定する。種類が変わっている場合、ステップＳ１３に進み、種類が変わっていない場合、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３において、制御部３０は、ステップＳ１１で取得したマスク１２の種類に応じて選択された、マスクの種類に対応する光軸ずれに関する情報を記憶部３４から取得し、その情報に基づきカメラ調整機構３５のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向及びθＹ方向のアクチュエータを作動させる。これにより光軸ずれがなくなるようにアライメントカメラ３１の位置及び角度が調整される。光軸ずれはマスク１２の物理的な特性とアライメント装置８０の物理的な特性によって定まる装置固有の値であり、マスク１２の種類が変わらなければその値は変わらない。したがって、前回のアライメント処理で用いたマスク１２の種類から変更がない場合、ステップＳ１３の光軸ずれの調整の処理は行わず、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、制御部３０は、キャリア支持ユニット１７をＺ方向に上昇させることで、キャリア１１をキャリア搬送ローラ２０からキャリア支持ユニット１７に受け渡す。
ステップＳ１５において、制御部３０は、マスク支持ユニット１６をＺ方向に上昇させることで、マスク１２をマスク搬送ローラ２１からマスク支持ユニット１６に受け渡す。
ステップＳ１６において、制御部３０は、キャリア搬送ローラ２０を退避させるとともにキャリア支持ユニット１７をＺ方向に下降させることで、キャリア１１をアライメント位置まで移動させ、離隔状態とする。

ステップＳ１７において、制御部３０は、基板１０に設けられた基板マーク１３とマスク１２に設けられたマスクマーク１４をアライメントカメラ３１で撮像し、撮像画像に基づいて基板１０とマスク１２の相対的な位置ずれ量を取得する。
ステップＳ１８において、制御部３０は、ステップＳ１７で取得した位置ずれ量が閾値以下であるか判定する。閾値は、適切に成膜処理を行うことが可能な基板５とマスク６の位置ずれ量の上限値に基づき予め設定された値である。閾値は、例えば数μｍのオーダーの値であるが、要請される素子特性や成膜精度に応じて適宜、設定される。位置ずれ量が
閾値以下である場合、基板１０とマスク１２の相対的な位置関係が所定の目標を満たしたと判定してステップＳ２０に進み、位置ずれ量が閾値より大きい場合、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、制御部３０は、ステップＳ１７で取得した位置ずれ量に基づき、基板マーク１３とマスクマーク１４が近づくようにアライメントステージ２６をＸ方向、Ｙ方向及びθＺ方向に移動させ、再度ステップＳ１７を実行する。
ステップＳ２０において、制御部３０は、キャリア支持ユニット１７をＺ方向に下降させることで、キャリア１１をマスク載置位置まで移動させる。これによりキャリア１１がマスク１２に載置され、基板１０とマスク１２が密着する載置状態となる。
ステップＳ２１において、制御部３０は、基板１０に設けられた基板マーク１３とマスク１２に設けられたマスクマーク１４をアライメントカメラ３１で撮像し、撮像画像に基づいて基板１０とマスク１２の相対的な位置ずれ量を取得する。

ステップＳ２２において、制御部３０は、ステップＳ２１で取得した位置ずれ量が閾値以下であるか判定する。閾値は、適切に成膜処理を行うことが可能な基板５とマスク６の位置ずれ量の上限値に基づき予め設定された値である。閾値は、ステップＳ１８で用いた閾値と共通でもよいし、別途設定してもよい。位置ずれ量が閾値以下である場合、ステップＳ２３に進み、位置ずれ量が閾値より大きい場合、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６に進んだ場合、制御部３０は、キャリア支持ユニット１７をＺ方向に上昇させることで、キャリア１１をアライメント位置まで移動させ、離隔状態とする。
ステップＳ２３において、制御部３０は、マスク支持ユニット１６をＺ方向に下降させることで、キャリア１１が載置された状態のマスク１２をマスク搬送ローラ２１へ受け渡し、成膜室１０５へ搬出する。

＜実施形態２＞
上記の実施形態の成膜装置を用いて、基板上に有機膜を形成し電子デバイスを製造する方法について説明する。ここでは、電子デバイスとして有機ＥＬディスプレイに用いられる有機ＥＬ素子を製造する方法を例に説明する。なお、電子デバイスはこれに限定はされない。例えば、薄膜太陽電池や有機ＣＭＯＳイメージセンサの製造にも本発明は適用できる。本実施形態の電子デバイスの製造方法においては、上記の実施形態の成膜装置を用いて、基板５に有機膜を成膜する工程を有する。また、基板５に有機膜を成膜した後に、金属膜又は金属酸化物膜を成膜する工程を有する。このような工程により製造される有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置６００の構造について、以下に説明する。

図１０（Ａ）は有機ＥＬ表示装置６００の全体図、図１０（Ｂ）は有機ＥＬ表示装置６００一つの画素の断面構造を表している。図１０（Ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６００の表示領域６１には、発光素子を複数備える画素６２がマトリクス状に複数配置されている。発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域６１において所望の色の表示が可能な最小単位を指している。有機ＥＬ表示装置６００は、互いに異なる色で発光する第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、及び第３発光素子６２Ｂの組合せにより画素６２が構成されている。第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、及び第３発光素子６２Ｂはそれぞれ、赤色発光素子、緑色発光素子、及び青色発光素子である。なお、画素当たりの発光素子の数や発光色の組み合わせはこの例に限られない。例えば、黄色発光素子、シアン発光素子、及び白色発光素子の組み合わせや、少なくとも１色以上であればよい。また、各発光素子は複数の発光層が積層されて構成されていてもよい。

画素６２を同じ色で発光する複数の発光素子で構成し、それぞれの発光素子に対応するように異なる色変換素子が配置されたカラーフィルタを用いて、１つの画素６２が所望の
色を表示可能としてもよい。例えば、画素６２を３つの白色発光素子で構成し、それぞれの発光素子に対応するように、赤色、緑色、及び青色の色変換素子が配列されたカラーフィルタを用いてもよい。また、画素６２を３つの青色発光素子で構成し、それぞれの発光素子に対応するように、赤色、緑色、及び無色の色変換素子が配列されたカラーフィルタを用いてもよい。なお、画素当たりの発光素子の数や発光色の組み合わせはこれら例に限られない。後者の場合には、カラーフィルタを構成する材料として量子ドット（ＱＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）材料を用いた量子ドットカラーフィルタ（ＱＤ－ＣＦ）を用いることで、量子ドットカラーフィルタを用いない有機ＥＬ表示装置よりも表示色域を広くすることができる。

図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＡ－Ｂ線における部分断面模式図である。画素６２は、基板５に、第１電極（陽極）６４、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、又は６６Ｂ、電子輸送層６７、及び第２電極（陰極）６８が形成された有機ＥＬ素子を有する。正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂ、及び電子輸送層６７が有機層である。発光層６６Ｒは赤色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｇは緑色を発する有機ＥＬ層、発光層６６Ｂは青色を発する有機ＥＬ層である。なお、カラーフィルタ又は量子ドットカラーフィルタを用いる場合には、各発光層の光出射側、すなわち、図１０（Ｂ）の上部又は下部にカラーフィルタ又は量子ドットカラーフィルタが配置される。

発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子である有機ＥＬ素子である。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂの配列のパターンにしたがって形成されている。第１電極６４は、発光素子毎に形成されており、互いに分離している。正孔輸送層６５、電子輸送層６７、及び第２電極６８は、複数の発光素子６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂで共有するように形成されていてもよいし、発光素子毎に分離して形成されていてもよい。第１電極６４と第２電極６８とが異物によってショートするのを防ぐために、第１電極６４間に絶縁層６９が設けられている。有機ＥＬ層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機ＥＬ素子を保護するための保護層Ｐが設けられている。

電子デバイスとしての有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。

まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）及び第１電極６４が形成された基板５を準備する。

次に、第１電極６４が形成された基板５の上にアクリル樹脂やポリイミド等の樹脂層をスピンコートで形成し、樹脂層をリソグラフィ法により、第１電極６４が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層６９を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。

次に、絶縁層６９がパターニングされた基板５を第１の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて基板を保持し、正孔輸送層６５を、表示領域の第１電極６４の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層６５は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層６５は表示領域６１よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。ここで、本ステップでの成膜や、以下の各層の成膜において用いられる成膜装置は、上記各実施形態のいずれかに記載された成膜装置である。

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板５を第２の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて保持する。基板５とマスク６とのアライメントを行い、基板５をマスク６の上に載置し、基板５の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層６６Ｒを成膜する。実施形態２の成膜装置を用いることにより、マスク６と基板５のアライメントを
高精度で行うことができ、マスク６と基板５とを良好に密着させることができるため、高精度な成膜を行うことができる。

発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の成膜装置により緑色を発する発光層６６Ｇを成膜し、さらに第４の成膜装置により青色を発する発光層６６Ｂを成膜する。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの成膜が完了した後、第５の成膜装置により表示領域６１の全体に電子輸送層６７を成膜する。発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂのそれぞれは単層であってもよいし、複数の異なる層が積層された層であってもよい。電子輸送層６７は、３色の発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに共通の層として形成される。実施形態２では、電子輸送層６７、発光層６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは真空蒸着により成膜される。

続いて、電子輸送層６７の上に第２電極６８を成膜する。第２電極は真空蒸着によって形成してもよいし、スパッタリングによって形成してもよい。その後、第２電極６８が形成された基板５を封止装置に移動してプラズマＣＶＤによって保護層Ｐを成膜する封止工程が行われ、有機ＥＬ表示装置６００が完成する。なお、ここでは保護層ＰをＣＶＤ法によって形成するものとしたが、これに限定はされず、ＡＬＤ法やインクジェット法によって形成してもよい。

絶縁層６９がパターニングされた基板５を成膜装置に搬入してから保護層Ｐの成膜が完了するまでの間に、基板５が水分や酸素を含む雰囲気に曝される、発光層が水分や酸素によって劣化する可能性がある。実施形態２において、成膜装置間の基板５の搬入搬出は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。

本実施形態に係るアライメント装置、成膜装置又は電子デバイスの製造方法によれば、アライメントの精度を向上させた良好な成膜が可能となる。

１０：基板、１２：マスク、１６：マスク支持ユニット、２４：昇降スライダ、２６：アライメントステージ、２８：アクチュエータ部、３０：制御部、３１：アライメントカメラ、３５：カメラ調整機構

Claims (16)

1. 基板の成膜面に交差する移動方向に沿って、基板とマスクの少なくとも一方を移動させる移動手段と、
   光学的な撮像手段を用いて前記基板の成膜面に沿う方向における前記基板と前記マスクの相対的な位置関係を測定する測定手段と、
   前記測定手段による測定結果に基づいて前記基板と前記マスクの相対的な位置関係を調整するアライメント手段と、
   前記撮像手段の光軸及び前記移動手段による前記移動方向の少なくともいずれかの傾きを調整する調整手段と、
   前記撮像手段の光軸と前記移動手段による前記移動方向との相対的な傾きに関する情報に基づいて前記調整手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするアライメント装置。
2. 前記制御手段は、前記相対的な傾きが小さくなるように前記調整手段を制御する請求項１に記載のアライメント装置。
3. 前記相対的な傾きに関する情報は、前記調整手段の動作量の情報を含む請求項１又は２に記載のアライメント装置。
4. マスクの種類と、その種類のマスクを使用した場合の前記相対的な傾きに関する情報と、を関連付けて記憶する記憶手段を有し、
   前記制御手段は、前記アライメント装置において使用されているマスクの種類の情報に応じて選択された、前記マスクの種類に対応する前記相対的な傾きに関する情報に基づいて前記調整手段を制御する請求項１～３のいずれか１項に記載のアライメント装置。
5. 前記相対的な傾きを測定する傾き測定手段を有し、
   前記制御手段は、前記傾き測定手段による測定結果から得られた前記相対的な傾きに関する情報に基づいて前記調整手段を制御する請求項１～３のいずれか１項に記載のアライメント装置。
6. 前記調整手段は、前記撮像手段の位置及び角度を調整するアクチュエータを有する請求項１～５のいずれか１項に記載のアライメント装置。
7. 前記調整手段は、前記移動手段の位置及び角度を調整するアクチュエータを有する請求項１～６のいずれか１項に記載のアライメント装置。
8. 前記測定手段は、前記基板に設けられた基板マークと前記マスクに設けられたマスクマークを撮像した撮像画像に基づいて前記基板と前記マスクの相対的な位置関係を測定する請求項１～７のいずれか１項に記載のアライメント装置。
9. 前記移動手段は、前記アライメント手段によって前記基板と前記マスクの相対的な位置関係が所定の目標を満たした後、前記基板を前記マスクに載置する請求項１～８のいずれか１項に記載のアライメント装置。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載のアライメント装置を有するアライメント室と、
    前記マスクが載置された前記基板の成膜面に対し前記マスクを介して成膜を行う成膜手段を有する成膜室と、
    前記アライメント室において前記マスクが載置された前記基板を前記成膜室に搬送する搬送手段と、
    を備える成膜装置。
11. 前記アライメント室は、
    前記基板を搬送する第１の搬送手段と、
    前記マスクを搬送する第２の搬送手段と、
    前記基板の成膜面に交差する方向において前記第１の搬送手段が前記基板を搬送する位置及び前記第２の搬送手段が前記マスクを搬送する位置とは異なる位置において前記基板及び前記マスクとは異なるワークの搬送を行う第３の搬送手段と、
    を有する請求項１０に記載の成膜装置。
12. 前記第３の搬送手段は、前記アライメント室において前記基板と前記マスクのアライメントが行われている場合、前記ワークの搬送を停止する請求項１１に記載の成膜装置。
13. 前記第１の搬送手段及び前記第２の搬送手段による前記基板及び前記マスクの搬送方向と、前記第３の搬送手段による前記ワークの搬送方向は、交差する請求項１１又は１２に記載の成膜装置。
14. 光学的な撮像手段を用いて基板の成膜面に沿う方向における基板とマスクの相対的な位置関係を測定する測定工程と、
    前記測定工程による測定結果に基づいて前記基板と前記マスクの相対的な位置関係を調整するアライメント工程と、
    前記アライメント工程の後、前記基板と前記マスクとを近づけるように、前記基板と前記マスクの少なくとも一方を移動させる移動工程と、
    を有するアライメント方法であって、
    前記撮像手段の光軸と前記移動工程による移動方向との相対的な傾きに関する情報に基づいて、前記撮像手段の光軸及び前記移動工程における移動方向の少なくともいずれかの傾きを調整する制御を行う制御工程と、
    を有することを特徴とするアライメント方法。
15. 請求項１４に記載のアライメント方法によって相対的な位置関係を調整されたマスクが載置された基板に対し前記マスクを介して成膜を行う成膜方法。
16. 請求項１５に記載の成膜方法を用いて、基板上に有機膜を形成する工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
    

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