JP7337108B2 - アライメント装置、成膜装置および調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、アライメント装置、成膜装置および調整方法に関する。

有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイなどのパネルディスプレイを備える表示装置が広く用いられている。中でも有機ＥＬディスプレイを備える有機ＥＬ表示装置は、応答速度、視野角、薄型化などの特性が優れており、モニタ、テレビ、スマートフォン等に好適である。

特許文献１に記載のパネルディスプレイの製造工程においては、成膜装置内に基板とマスクが搬入されて支持手段により支持された後、基板とマスクの面を平行にした状態で基板とマスクの平面内でのアライメント（位置合わせ）が行われる。アライメント時には、カメラが基板越しにマスクを撮像して得られた画像中から基板およびマスクそれぞれに設けられたアライメントマークが検出され、基板とマスクのアライメントマーク同士の位置関係に基づいて基板またはマスクが平面内でＸＹ移動およびθ回転される。

平面内でアライメントが行われた後は、基板の支持手段またはマスクの支持手段が、基板およびマスクの面と垂直な方向にＺ移動することにより、基板とマスクの相対距離が近づいていく。そして基板とマスクが密着すると、マスクを介して基板に成膜材料が成膜される。

特開２０２０－１０５６２９号公報

パネルディスプレイの製造工程において、成膜装置内で基板とマスクの位置ズレが起こり、アライメント精度を低下させる場合がある。特許文献１には、アライメント完了後に基板とマスクを密着させるときに発生する、機械的・物理的動作による位置ズレが挙げられている。特許文献１ではこの位置ズレを補正するために、密着後のカメラ撮像により基板とマスクのアライメントマークを撮像し、それらの位置ズレ量に基づいてオフセット量を算出して記憶しておく。そして記憶したオフセット量をアライメント工程に反映することで、位置ズレによるアライメント精度の低下を抑制している。

特許文献１では、上述のように、基板とマスクが密着した後のアライメントマークの位置ズレ量に基づいてオフセット量を算出していた。しかし、基板とマスクが密着する際の位置ズレの発生の要因についての検討が十分にはなされておらず、さらなるアライメント精度の向上が求められている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板とマスクのアライメント精度を向上させることにある。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
基板の被成膜面に沿った平面において、前記基板とマスクの相対位置調整を行うアライメント手段と、
前記平面と交差する交差方向において、前記マスクに対する前記基板の相対的な高さを変化させる移動手段と、
前記平面における前記基板の位置情報を取得する測定手段と、
を備えるアライメント装置であって、
前記基板の全体が前記マスクから離間している第１の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第１の位置情報を取得し、
前記第１の高さとは異なる高さであって、前記基板の全体が前記マスクから離間している第２の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第２の位置情報を取得する
ことを特徴とするアライメント装置である。

本発明によれば、アライメント精度を向上させることができる。

成膜装置を含む電子デバイスの製造ラインの模式図 成膜装置の構成を示す断面図 基板支持ユニットの構成を示す斜視図 実施例１における処理の流れを示すフロー図 実施例１における基板搬入時の様子を示す断面図 実施例１におけるオフセット量算出の様子を示す断面図 実施例１におけるオフセット量算出の様子を示す続きの断面図 実施例１におけるオフセット量算出方法の一例を示す図 実施例１におけるアライメントと成膜の様子を示す断面図 実施例１におけるアライメントと成膜の様子を示す続きの断面図 実施例の基板キャリアの構成を示す模式図 実施例の有機ＥＬパネルのインライン製造システムの模式的な構成図 実施例のアライメント機構の模式的な図 電子デバイスの製造方法を説明する図

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。ただし、以下の記載は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲はそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に記載がない限りは、本発明の範囲をこれに限定しようとする趣旨ではない。

基板に所望のパターンの膜を形成する際には、膜の形状に適したマスクパターンを有するマスクを用いる。複数のマスクを用いることで、成膜される各層を任意に構成できる。基板上の所望の位置に膜を形成するために、基板等とマスクの相対位置調整（アライメント）を精度良く行う必要がある。

本発明は、基板とマスクをアライメントするアライメント装置またはアライメント方法として捉えられる。本発明はまた、かかるアライメント装置またはアライメント方法を用いた成膜装置または成膜方法としても捉えられる。本発明はまた、かかるアライメント装置の調整方法としても捉えられる。本発明はまた、かかる成膜装置または成膜方法を用いた電子デバイスの製造装置または電子デバイスの製造方法としても捉えられる。本発明はまた、上記の各装置の制御方法としても捉えられる。

本発明は、基板の表面にマスクを介して所望のパターンの薄膜材料層を形成する場合に
好ましく適用できる。基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど任意のものを利用できる。成膜材料としては、有機材料、無機材料（金属、金属酸化物）など任意のものを利用できる。本発明の技術は、典型的には、電子デバイスや光学部材の製造装置に適用される。特に、有機ＥＬディスプレイやそれを用いた有機ＥＬ表示装置、薄膜太陽電池、有機ＣＭＯＳイメージセンサなどの有機電子デバイスに好適である。ただし本発明の適用対象はこれに限られない。

＜実施例１＞
（電子デバイスの製造ライン）
図１は、電子デバイスの製造ラインの構成を模式的に示す平面図である。このような製造ラインは、成膜装置を含む成膜システムと言える。ここでは、有機ＥＬディスプレイの製造ラインについて説明する。有機ＥＬディスプレイを製造する場合、製造ラインに所定のサイズの基板を搬入し、有機ＥＬや金属層の成膜を行った後、基板のカットなどの後処理工程を実施する。

なお本発明は、図１のようなクラスタ型の成膜システムにおけるアライメントだけでなく、基板が上流から下流へ移動しながら成膜されるインライン型の成膜システムにおけるアライメントにも適用できる。

図１に示すように、製造ラインの成膜クラスタＣは、中央に配置される搬送室１３０と、搬送室１３０の周囲に配置される成膜室１１０およびマスクストック室１２０を含む。成膜室１１０は成膜装置を含み、基板１０に対する成膜処理が行われる。マスクストック室１２０は使用前後のマスクが収納される。搬送室１３０内に設置された搬送ロボット１４０は、基板１０やマスク２２０を搬送室１３０に搬入および搬出する。搬送ロボット１４０は、例えば、多関節アームに基板１０やマスク２２０を保持するロボットハンドが取り付けられたロボットである。

パス室１５０は、基板搬送方向において上流側から流れてくる基板１０を搬送室１３０に搬送する。バッファ室１６０は、搬送室１３０での成膜処理が完了した基板１０を下流側の他の成膜クラスタに搬送する。搬送ロボット１４０は、パス室１５０から基板１０を受け取ると、複数の成膜室１１０のうちの一つに搬送する。搬送ロボット１４０はまた、成膜処理が完了した基板１０を成膜室１１０から受け取り、バッファ室１６０に搬送する。パス室１５０のさらに上流側や、バッファ室１６０のさらに下流側には、基板１０の方向を変える旋回室１７０が設けられる。成膜室１１０、マスクストック室１２０、搬送室１３０、バッファ室１６０、旋回室１７０などの各チャンバは、有機ＥＬ表示パネルの製造過程で高真空状態に維持される。

（成膜装置）
図２は、成膜装置の構成を示す断面図である。複数の成膜室１１０それぞれには、成膜装置１０８が設けられている。成膜装置１０８は、搬送ロボット１４０との基板１０の受け渡し、基板１０とマスク２２０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）、マスク上への基板１０の固定、成膜などの一連の成膜プロセスを行う。

以下の説明においては、鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を用いる。ＸＹＺ直交座標系において、成膜時に基板が水平面（ＸＹ平面）と平行となるよう固定された場合、矩形の基板１０の対向する二組の辺のうち、一組の辺が延伸する方向をＸ方向、他の一組の辺が延伸する方向をＹ方向とする。また、Ｚ軸まわりの回転角をθで表す。

成膜装置１０８は、真空チャンバ２００を有する。真空チャンバ２００の内部は、真空雰囲気、または、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されている。真空チャンバ２０
０の内部には、基板支持ユニット２１０、マスク２２０、マスク台２２１、冷却板２３０、および蒸発源２４０が設けられる。

基板支持ユニット２１０（基板支持手段）は、搬送ロボット１４０から受け取った基板１０を支持するホルダとしての機能を有する。マスク２２０は、例えばメタルマスクであり、基板上に形成される薄膜パターンに対応する開口パターンを持つ。マスク２２０は、マスク支持ユニットである枠状のマスク台２２１（マスク支持手段）の上に設置されている。本実施例の構成では、マスク上に基板１０が位置決めされて支持されたのち、成膜が行われる。

冷却板２３０は、成膜を行うときに、基板１０の、マスク２２０と接触する面（被成膜面）とは反対側の面に当接し、成膜時の基板１０の温度上昇を抑える板状部材である。冷却板２３０が基板１０を冷却することにより、有機材料の変質や劣化が抑制される。冷却板２３０は、マグネット板を兼ねていてもよい。マグネット板は、磁力によってマスク２２０を引き付けることで、成膜時の基板１０とマスク２２０の密着性を高める部材である。なお、基板１０とマスク２２０の密着性を高めるために、基板支持ユニット２１０が基板１０とマスク２２０を両方とも支持して、アクチュエータ等により密着させても良い。

蒸発源２４０は、蒸着材料を収容するルツボ等の容器、ヒータ、シャッタ、駆動機構、および蒸発レートモニタなどから構成される成膜手段である。ここでは成膜源として蒸発源２４０を用いる蒸着装置を示したが、これには限定されない。例えば成膜装置１０８が、成膜源としてスパッタリングターゲットを用いるスパッタリング装置であってもよい。

（基板とマスクの相対距離を変化させる構成）
真空チャンバ２００の外側上部には、基板Ｚアクチュエータ２５０、クランプＺアクチュエータ２５１、冷却板Ｚアクチュエータ２５２が設けられる。各アクチュエータは例えば、モータとボールねじ、モータとリニアガイドなどで構成される。真空チャンバ２００の外側上部にはさらに、アライメントステージ２８０が設けられている。

基板Ｚアクチュエータ２５０（移動手段）は、基板支持ユニット２１０全体をＺ軸方向に駆動して昇降させる。これにより、基板１０の被成膜面に沿った平面に交差している交差方向（典型的には基板１０の被成膜面の平面に垂直な方向）において、基板１０とマスク２２０の相対距離が変化する。クランプＺアクチュエータ２５１は、基板支持ユニット２１０の押圧具を駆動して開閉させる。

冷却板Ｚアクチュエータ２５２は、冷却板２３０を駆動して昇降させる。成膜の前には、冷却板Ｚアクチュエータ２５２が冷却板２３０を下降させ、基板１０の被成膜面と反対側の面に接触させる。なお、成膜時に冷却板２３０が基板１０を抑え込むことにより、基板１０の周縁部を挟持しなくても位置ずれが起きないという副次的な効果も得られる。

（基板とマスクの位置ズレについての検討）
前述したように、アライメント後に基板１０とマスク２２０の密着時に位置ズレが起き、アライメント精度に影響を及ぼす場合がある。出願人の検討により、この位置ズレの原因として、成膜装置の機械的な要因と、基板１０とマスク２２０の接触による要因とがあることが分かった。

機械的要因による位置ズレは、基板１０とマスク２２０の相対距離接近段階で起こる成膜装置固有のものであり、位置ズレの機械成分とも呼ばれる。この機械成分は、成膜装置ごとの設計値からのズレの個体差や、取付け・組付け誤差などに由来する。そのため、各成膜装置内においては比較的一定の値を取り、基板毎やマスク毎のバラツキは少ない。例
えば、制御部は基板を鉛直方向に移動するよう制御したにも関わらず、実際にはわずかに鉛直方向から傾いて移動してしまうような場合、アライメント時の高さでは合っていた基板とマスクの相対位置が、密着時にはズレていることになる。あるいは、カメラの光軸が鉛直方向からわずかにズレている場合、アライメント高さでは位置合わせが完了したと判断したにも関わらず、密着時には相対位置がズレてしまう。

一方、接触要因による位置ズレは、基板１０とマスク２２０の接触・密着時に起こるものであり、位置ズレの接触成分とも呼ばれる。この接触成分は、比較的再現性が低く、基板毎やマスク毎にバラつく傾向にある。

しかしながら特許文献１の方法では、これら位置ズレの複数の成分を判別せずに、まとめてオフセット量に反映させている。そのため、再現性の低い接触成分の影響により、オフセット補正の精度が低下するおそれがあった。そこで本願では、位置ズレの機械成分を接触成分から分離して算出し、アライメント時のオフセット補正に利用している。

（アライメントのための構成）
図２に戻り、説明を続ける。アライメントステージ２８０（アライメント手段）は、基板１０をＸＹ方向に移動させ、またθ方向に回転させてマスク２２０との位置を変化させる。具体的には、アライメントステージ２８０は、基板１０の被成膜面に沿った平面において基板１０とマスク２２０の相対位置を調整する。アライメントステージ２８０は、真空チャンバ２００に接続されて固定されるチャンバ固定部２８１、ＸＹθ移動を行うためのアクチュエータ部２８２、基板支持ユニット２１０と接続される接続部２８３を備える。

なお、アライメントステージ２８０、基板Ｚアクチュエータ２５０、基板支持ユニット２１０、および制御部２７０を合わせて、基板１０とマスク２２０をアライメントするアライメント装置だと考えてもよい。アライメント装置にはさらに、後述するカメラ類を含めてもよい。

アクチュエータ部２８２としては、Ｘアクチュエータ、Ｙアクチュエータおよびθアクチュエータを積み重ねられたアクチュエータを用いてもよい。また、複数のアクチュエータが協働するＵＶＷ方式のアクチュエータを用いてもよい。いずれの方式のアクチュエータ部２８２であっても、制御部２７０から送信される制御信号に従って駆動し、基板１０をＸ方向およびＹ方向に移動させ、θ方向に回転させる。制御信号は、積み重ね方式のアクチュエータであればＸＹθ各アクチュエータの動作量を示し、ＵＶＷ方式のアクチュエータであればＵＶＷ各アクチュエータの動作量を示す。

アライメントステージ２８０は基板支持ユニット２１０をＸＹθ移動させる。なお、本実施例では基板１０の位置を調整する構成としたが、マスク２２０の位置を調整する構成や、基板１０とマスク２２０両方の位置を調整する構成でもよく、基板１０とマスク２２０を相対的に位置合わせできればよい。

真空チャンバ２００の外側上部には、光学撮像を行って画像データを生成する、複数のカメラ２６０（測定手段）が設けられている。カメラ２６０は、真空チャンバ２００に設けられた、真空維持用の封止窓を通して撮像を行う。

複数のカメラ２６０は、基板１０およびマスク２２０の隅部を撮像できる位置に設置される。カメラ２６０の撮像領域には、基板表面の基板アライメントマーク１０４と、マスク表面のマスクアライメントマークが含まれる。本実施例では、基板１０およびマスク２２０の四隅に対応するように、４台のカメラ２６０を設けている。ただし、アライメント
マークおよびカメラの数と設置場所は、この例に限定されない。

制御部２７０は、カメラ２６０による撮像画像データを解析し、パターンマッチング処理などの手法により、基板アライメントマークとマスクアライメントマークを検出し、位置情報として装置のＸＹＺ座標系におけるマークの座標を取得する制御手段である。制御部２７０は基板とマスクのアライメントマークの位置ズレ量に基づき、基板１０を移動させるＸＹ方向、距離および角度θを算出する。そして、算出された移動量を、アライメントステージ２８０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、制御信号を生成する。

さらに詳しくは後述するが、本実施例のカメラ２６０は、複数の基板高さ（第１の高さと第２の高さ）において撮像を行う。換言すると、基板１０の被成膜面に垂直な方向において、基板１０が第１の高さと第２の高さにあるときに撮像を行い、第１の位置情報と第２の位置情報を取得する。

基板アライメントマークはフォトリソグラフィーによって基板上に形成され、マスクアライメントマークは機械加工によりマスク上に形成される。ただし、マークの形成方法はこれらに限られず、材料や目的に応じて選択できる。また、マークの形状やサイズは、カメラの性能や画像解析の能力に応じて設定される。

制御部２７０はまた、アクチュエータ部２８２の各アクチュエータの動作制御によるアライメント制御、基板１０およびマスク２２０の搬出入制御、成膜制御、その他様々な制御を行う。制御部２７０は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを有するコンピュータにより構成可能である。この場合、制御部２７０の機能は、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。あるいは、制御部２７０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、成膜装置ごとに制御部２７０が設けられていてもよいし、１つの制御部２７０が複数の成膜装置を制御してもよい。

記憶部２７５は、制御部２７０が用いる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など任意の記憶手段を利用できる。制御部２７０は、算出したオフセット量を記憶部２７５に保存しておき、アライメント中のオフセット補正時に利用する。

（基板支持ユニット）
図３の斜視図を参照して、基板支持ユニット２１０の構成例を説明する。基板支持ユニット２１０は、基板１０の各辺を支持する複数の支持具３００が設けられた支持枠体３０１と、各支持具３００との間で基板１０を挟み込む複数の押圧具３０２が設けられたクランプ部材３０３を有する。一対の支持具３００と押圧具３０２が１つの挟持機構３０５を構成する。ただし、挟持機構３０５の数や配置はこれに限られない。

アライメントステージ２８０が、基板１０を支持した状態の基板支持ユニット２１０に駆動力を伝達することにより、基板１０のマスク２２０に対する相対位置が調整される。基板１０がＺ方向に移動する際は、基板Ｚアクチュエータ２５０が駆動して基板支持ユニット２１０を移動させ、基板１０を昇降させる。これにより、基板１０とマスク２２０が接近または離間する。基板１０のＸＹ移動またはθ回転においては、アライメントステージ２８０が基板１０をＸＹ方向に並進移動、またはθ方向に回転移動させる。アライメント時に基板１０が移動するのは、基板が配置されたＸＹ平面内であり、当該平面はマスク
が配置された平面と略平行である。すなわち、基板１０のＸＹ移動およびθ回転のときには基板１０とマスク２２０のＺ方向の距離は変化せず、ＸＹ平面内において基板１０の位置が変化する。これにより、基板１０とマスク２２０が面内で位置合わせされる。

（オフセット量算出の処理フロー）
図面を参照しながら処理の流れを説明する。図４（ａ）は、オフセット量の算出工程を示すフロー図である。図５～図７は、成膜装置内部のうちアライメントに関連する構成を模式的に示す断面図であり、フローの進行に応じた状態の変化を示している。成膜装置内部の各構成要素については、説明に必要な場合のみ図示する。

図５は、成膜室内部を簡略化して示した断面図である。本実施形態において、基板１０のマスク２２０に対するＺ方向高さｈ（マスク２２０から基板１０までの相対距離）を次のように定義することができる。第１の例は、基板１０の下面とマスク２２０の上面との距離である。なお、基板１０やマスク２２０が撓んでいる場合がある。そこで、第２の例として、支持されている基板周縁部の高さ（基板支持面の高さ）とマスク２２０の上面の高さとの差を、基板１０のマスク２２０に対するＺ方向高さｈとしてもよい。また、第２の例として、基板支持面の高さとマスク台２２１（マスク支持手段）の支持面の高さとの差を、マスク２２０から基板１０までの相対距離としてもよい。このように、基板１０やマスク２２０の高さと関連する部位の高さを、マスク２２０から基板１０までの相対距離の定義に用いることもできる。実施例中の異なる複数の高さに関して、共通した定義で基板１０のマスク２２０に対するＺ方向高さｈが定義されていればよい。

基板１０がマスク台２２１に設置されたマスク２２０と密着する密着高さを、ｈ０とする。高さｈ０では成膜も行われる。基板１０がマスク２２０と密着する状態とは、少なくとも、基板支持部によって基板１０が持ち上げられることで基板１０の一部がマスク２２０から離間していることがないことを意味する。基板１０やマスク２２０が平坦でないことに起因した離間や、パーティクルによる離間、サイズが違うことによる離間などが生じていてもよい。別の観点で言えば、高さｈ０の状態では、基板支持面の高さは、マスク２２０の上面と同じ高さであるか、あるいは、マスク２２０の上面よりも低い高さである。基板１０が搬入されたときの受け入れ高さを、ｈｃとする。基板１０のアライメントを行う高さを、アライメント高さｈａとする。高さｈｃの状態及び高さｈａの状態では、基板１０の全体が、マスク２２０から離間している。

オフセット量算出のための第１の測定を行う高さを、第１の高さｈ１とする。オフセット量算出のための第２の測定を行う高さを、第２の高さｈ２とする。第２の高さｈ２は第１の高さｈ１よりも低いため、基板１０が第２の高さｈ２にあるときは、第１の高さｈ１にあるときよりもマスク２２０に近い。
本実施例では、第１の高さｈ１は、基板１０の全体がマスク２２０から離間するよう設定される。第２の高さｈ２は、基板１０の少なくとも一部がマスク２２０から離間するよう設定される。第１の高さｈ１との違いとして、第２の高さｈ２では、基板１０の一部がマスクに接していてもよい。好ましくは、第２の高さｈ２は、基板１０のいずれの部分も、マスク２２０には接触しない高さに設定される。以下の説明では、基板１０とマスク２２０が接触しないような第２の高さｈ２とする。なお、本実施例では簡明化のために、第１の高さｈ１＝アライメント高さｈａとする。ただし、アライメント高さと測定高さは同じでなくても構わない。

図４（ａ）のフローは、装置の運用開始時、メンテナンス時、所定枚数の基板１０を処理したとき、装置が所定時間運用されたときなど、任意のタイミングで実行されるオフセット量算出モード（第１のモード）において実行される。図ではマスク２２０を示しているが、必ずしもマスク２２０が無くとも本フローは実施可能である。

ステップＳ１０１において、搬送ロボット１４０が、パス室１５０から成膜室１１０に基板１０を搬入する。ここでの基板１０は、オフセット量算出のための予備基板である。ただし、予備基板は成膜用の基板１０と同じものでもよい。搬送ロボット１４０は支持具３００に基板１０の周縁部（端部）を載置すると、成膜室１１０から退避する。そして押圧具３０２が下降して基板端部を挟持し、クランプする。図５はこの様子を示す。

ステップＳ１０２において、図６（ａ）に示すように、基板Ｚアクチュエータが駆動して基板支持ユニット２１０を下降させることにより、基板１０を第１の高さｈ１まで移動させる。
ステップＳ１０３において、図６（ｂ）に示すように、カメラ２６０が、基板１０の隅部に設けられたアライメントマークを撮像する。制御部２７０は、撮像画像を解析して各基板アライメントマークを検出し、座標を算出する。

ステップＳ１０４において、図７（ａ）に示すように、基板Ｚアクチュエータが駆動して基板支持ユニット２１０を下降させることにより、基板１０を第２の高さｈ２まで移動させる。
ステップＳ１０５において、図７（ｂ）に示すように、カメラ２６０が、基板１０の隅部に設けられたアライメントマークを撮像する。制御部２７０は、撮像画像を解析して各基板アライメントマークを検出し、座標を算出する。

ステップＳ１０６において、制御部２７０は、第１の高さｈ１と第２の高さｈ２で得られた基板アライメントマークの座標を比較して位置ズレ量を取得し、その位置ズレ量に基づいてアライメント時のオフセット量を算出し、記憶部２７５に保存する。

図８を参照して、オフセット量を算出する方法の一例を述べる。図はＸＹ平面に設置された基板１０をＺ方向上側から見た様子を示す。実線は、第１の高さｈ１における基板１０および基板アライメントマーク１０４（１０４ａ～１０４ｄ）であり、破線は、第２の高さｈ２における基板１０および基板アライメントマーク１０４（１０４ａ～１０４ｄ）である。

装置の座標系の第１象限を見ると、基板アライメントマーク１０４ａの（ｘ，ｙ）座標は、第１の高さｈ１では（１００，１５０）であり、第２の高さｈ２では（８０，１３０）である。したがって、基板１０が第１の高さｈ１から第２の高さｈ２まで下降する間の機械的要因による位置ズレ量は、（ｘ，ｙ）＝（－２０，－２０）である。また、他の基板アライメントマーク１０４ｂ～１０４ｄも同じ位置ズレ量を示している。したがってこの成膜装置におけるオフセット量は、（ｘ，ｙ）方向に（＋２０，＋２０）の平行移動であり、θ回転は行わない。

ステップＳ１０７において、搬送ロボット１４０が成膜室１１０から基板１０（予備基板）を搬出する。これにより、オフセット量算出工程が終了する。

なお、ステップＳ１０６において、制御部２７０は、各基板アライメントマーク１０４ａ～１０４ｄの位置変化に基づいて、基板１０が下降中にθ回転していると判断した場合、あらかじめ第１の高さｈ１において、下降中の回転を補償するようなオフセット補正を行えばよい。

また、基板１０が第２の高さｈ２から密着高さｈ０に下降するわずかな間にも、機械的な要因による位置ズレが発生する可能性がある。そこで制御部２７０は、第１の高さｈ１から第２の高さｈ２の間のオフセット量を外挿して、第２の高さから密着高さｈ０（第３
の高さ）までのオフセット量の補正量を推定してもよい。推定した補正量を、実測で算出したオフセット量に加算することで、オフセット補正の精度がより向上する。

また、本フローでは、第１の高さｈ１だけでなく、第２の高さｈ２においても、基板１０がマスク２２０の支持面から離間しているものとした。しかし、基板１０の一部（例えば自重で垂下した中央部）がマスク支持面に接触している状態で位置ズレを測定しても、本発明の効果は得られる。その場合でも、特許文献１のように基板１０とマスク２２０が密着した状態での測定と比較すれば、位置ズレの機械成分を抽出してアライメント精度を向上させる効果が期待できるからである。あるいは、オフセット量算出モードにおいてマスク２２０やマスク台２２１等を退避させることが可能であり、基板１０が障害物に接触するおそれがない場合には、第２の高さｈ２を密着高さｈ０と同じにしてもよい。

また、本フローでは複数のカメラそれぞれの撮像画像における位置ズレ量を個々に検討し、最終的なオフセット量を算出していた。しかし、複数のカメラで得られた情報を集約して簡便にオフセット量を算出してもよい。例えば、各カメラの視野内における基板アライメントマークの位置に基づいて、第１の高さｈ１および第２の高さｈ２における基板１０の重心位置を算出し、重心位置の位置ズレ量に基づいてオフセット量を算出してもよい。

本実施例のアライメントは、カメラ２６０を用いてアライメント高さｈａでのアライメントのみを行う、一段階アライメントである。しかし本発明は、低解像だが広視野のカメラを用いて大まかな第１のアライメント（ラフアライメント）を行った後、狭視野だが高解像のカメラを用いた第２のアライメント（ファインアライメント）を行う、二段階アライメントにも適用してもよい。その場合オフセット補正は、第１または第２のアライメントの一方または両方に適用できる。

なお、本フローでは第１の高さｈ１とアライメント高さｈａが一致しているが、両者が異なっていてもよい。その場合、オフセット量を算出したときの高さ範囲（第１の高さｈ１～第２の高さｈ２）で得られたオフセット量を以下の方法で修正する。
まず、第１の高さｈ１よりアライメント高さｈａが低い場合、線形補間などの補間処理により、アライメント高さｈａから第２の高さｈ２までの間のオフセット量を算出できる。一方、第１の高さｈ１よりアライメント高さｈａが高い場合、外挿処理により、アライメント高さｈａから第２の高さｈ２までの間のオフセット量を算出できる。

（アライメントおよび成膜時の処理フロー）
図４（ｂ）は、実際に成膜が行われる成膜モード（第２のモード）に対応し、基板１０とマスク２２０のアライメント処理の工程を示すフロー図である。図９～図１０は、成膜装置内部のうちアライメントに関連する構成を模式的に示す断面図であり、フローの進行に応じた状態の変化を示している。成膜装置内部の各構成要素については、説明に必要な場合のみ図示する。

ステップＳ２０１において、図９（ａ）に示すように、搬送ロボット１４０が、パス室１５０から成膜室１１０に成膜用の基板１０を搬入する。
ステップＳ２０２において、図９（ｂ）に示すように、基板Ｚアクチュエータが駆動して基板支持ユニット２１０を下降させることにより、基板１０をアライメント高さｈａまで移動させる。

ステップＳ２０３において、図９（ｃ）に示すように、カメラ２６０が、基板１０およびマスク２２０の隅部を撮像する。制御部２７０は、撮像画像を解析して各基板アライメントマークと各マスクアライメントマークを検出し、座標を算出する。
制御部２７０は、画像を解析して基板１０とマスク２２０のアライメントマーク同士の距離や角度に基づき、基板１０とマスク２２０の位置ズレ量を算出する。制御部２７０はまた、図４（ａ）のステップＳ１０６で求めたオフセット量を記憶部２７５から取得する。

ステップＳ２０４において、図１０（ａ）に示すように、アライメントステージ２８０が基板１０をＸＹ移動およびθ回転させて、基板１０とマスク２２０の位置が合うように基板１０を平面内で移動させる。このとき制御部２７０は、記憶部２７５から読みだしたオフセット量に基づくオフセット補正を行った上でアライメントを行う。

アライメントステージ２８０の操作が終わると、カメラ２６０が基板１０とマスク２２０のアライメントマークを再度撮像し、制御部２７０が、マーク同士の座標が一致するか（あるいは、位置ズレ量が所定の関係に収まるか）を判定する。ただし本実施例では、基板下降中の位置ズレを考慮して、アライメント高さにおける基板アライメントマークの座標に位置ズレ量を加算した値が、検出されたマスクアライメントマークの座標と一致するか（あるいは、所定の関係に収まるか）を判定することになる。判定結果が否定的である場合、アライメントステージ２８０が再度、基板１０を面内で移動させ、判定結果が肯定的になるまで位置合わせを繰り返す。換言すると、アライメント高さｈａでの撮像画像内で基板とマスクのアライメントマークの座標が一致している場合は、あらかじめ基板１０をオフセット量の分だけ移動させる必要があり、これにより第２の高さｈ２で正確に基板１０とマスク２２０の位置が合うことになる。

ステップＳ２０５において、図１０（ｂ）に示すように、基板Ｚアクチュエータが駆動して基板支持ユニット２１０を下降させて、基板１０を密着高さｈ０まで移動させる。これにより、精度良く位置合わせされた基板１０がマスク２２０に密着する。

ステップＳ２０６において、図１０（ｃ）に示すように、蒸発源２４０が熱せられて成膜材料が飛翔し、マスク２２０を介して基板１０に付着することにより、基板１０の下面にマスクパターンに対応した膜が形成される。成膜完了後、搬送ロボット１４０は成膜済みの基板１０を搬出する。以上の工程により、基板１０とマスク２２０の間の機械的要因による位置ズレを接触要因による位置ズレから分離した、高精度のアライメントを実施できる。

＜実施例１の変形例＞
上述の例では、異なる高さでの測定結果に基づいて、アライメント時のオフセット量を算出していた。これに対して、変形例では、カメラ２６０の光軸、及び基板Ｚアクチュエータ２５０の駆動軸の一方または両方を調整する、調整工程を行う。

具体的には、第１の高さｈ１と第２の高さｈ２との間の変位量と、撮影したアライメントマークの位置ずれ量から、カメラ２６０の光軸、及び基板Ｚアクチュエータ２５０の駆動軸の傾きを計算する。そして、カメラ２６０の光軸、及び基板Ｚアクチュエータ２５０の駆動軸の少なくとも一方の傾きを変更する。カメラ２６０の光軸、及び基板Ｚアクチュエータ２５０の駆動軸のそれぞれが、鉛直方向と一致するように傾きを調整してもよい。あるいは、カメラ２６０の光軸と、基板Ｚアクチュエータ２５０の駆動軸とが、互いに平行になるように傾きを調整してもよい。両者の軸が平行であれば、基板Ｚアクチュエータ２５０によって基板１０をマスク２２０に密着させたときに、基板１０のアライメントマークとマスク２２０が所定の位置関係で重なることになる。

このように、第１の高さｈ１にて測定した基板１０の位置情報と、第２の高さｈ２にて測定した基板１０の位置情報とを利用する対象は、オフセット量の算出だけには限られな
い。さらに、装置の調整とは別の用途に位置情報を活用することもできる。

＜実施例２＞
以下に図面を参照して別の実施例を説明する。実施例１では、基板支持部が基板を支持する構成を例に説明した。本実施例は、インライン型の成膜装置である。基板は、基板キャリアに保持されて搬送される。そして、基板を保持した基板キャリアが支持手段によって支持された状態で、アライメントが行われる。

図１１～図１３を参照して、本発明の実施例に係る基板キャリア、基板搬送装置、成膜装置、成膜方法について説明する。以下の説明においては、電子デバイスを製造するための装置に備えられるマスク装着装置等を例にして説明する。

（キャリア構成）
図１１を参照して、本発明の実施例に係る基板キャリア９の構成について説明する。図１１（ａ）は、基板５を保持する保持面が上方（紙面手前方向）を向いた状態にある基板キャリア９の模式的平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視断面図である。基板キャリア９は、平面視で略矩形の平板状の構造体である。基板キャリア９は、便宜的に、基板５が保持される位置に対応した基板保持部と、基板５の外周を囲む外周部とを含む。図１１（ａ）において、基板５の外縁を示す点線が、基板保持部と外周部との境界である。このように、両者は保持される基板５によって便宜的に規定されるものであり、両者の境界に特徴的な構造はなくてもよい。なお、以下では基板保持部を基板保持エリアと呼ぶこともある。基板キャリア９の矩形外周縁部をなす四辺のうちの対向二辺近傍が、搬送ローラ１５（図１３参照）によって支持される。当該対向二辺の各々が搬送方向に沿う姿勢で、基板キャリア９は支持される。搬送ローラ１５は、基板キャリア９の搬送経路の両側に搬送方向に沿って複数配置された搬送回転体によって構成される。かかる支持構成により、上記搬送方向の基板キャリア９の移動が基板搬送手段としての搬送ローラの回転によって案内される。基板キャリア９は、矩形の平板状部材であるキャリア面板３０と、複数のチャック部材３２と、複数の支持体３３（着座部材）と、を有する。基板キャリア９は、キャリア面板３０の保持面３１に基板５を保持する。

チャック部材３２は、基板５と接触して基板５をチャックするチャック面を有する突起である。本実施例のチャック部材３２のチャック面は、粘着性の部材（ＰＳＣ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｔｉｃｋｙ Ｃｈｕｃｋｉｎｇ）によって構成された粘着面であり、物理的な粘着力、あるいは、物理的な吸着力（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）によって基板５を保持する。それゆえ、本実施例のチャック部材３２は、粘着パッドと呼ぶこともできる。複数のチャック部材３２のそれぞれによって基板５をチャックすることで、基板５をキャリア面板３０の保持面３１に沿って保持することができる。複数のチャック部材３２はそれぞれが有するチャック面がキャリア面板３０の保持面３１から所定の距離だけ飛び出た状態となるように配置されている。チャック部材３２は、マスク６の形状に応じて配置されていることが好ましく、マスク６の基板５の被成膜領域を区画するための境界部（桟の部分）に対応して配置されていることがより好ましい。これにより、チャック部材３２が基板５と接触することによる基板５の成膜エリアの温度分布への影響を抑制することができる。

なお、チャック部材３２は、ディスプレイのアクティブエリアの外に配置されることが好ましい。これは、チャック部材３２による吸着による応力が基板５を歪ませる、あるいは成膜時の温度分布を引き起こす懸念があるため、チャック部材３２と基板５との接触面積はなるべく小さく、保持数はなるべく少ないほうがよい。また、チャック部材３２の配列は、上記理由によりマスク部の背面に配置するのが成膜上好ましい。

キャリア面板３０の材質は、基板キャリア９全体の重量を低減するためアルミニウムま
たはアルミニウム合金を主材とすることが望ましい。

後述するように、基板５を保持するキャリア面板３０の保持面３１が下方を向くよう基板キャリア９が反転され、マスク６上に載置される際に、支持体３３がマスク６に対して基板キャリア９を支持する。本実施例では、少なくとも支持体３３の近傍においては、基板キャリア９に保持された基板５と、マスク６とが離間するように、支持体３３が基板キャリア９を支持する。詳細は後述する。

図１２を参照して、本発明の実施例に係る製造システム（成膜装置）について説明する。図１２は、本発明の実施例に係る製造システムの模式的な構成図であり、有機ＥＬパネル（有機ＥＬ表示装置）をインラインで製造する製造システムＭＳを例示している。有機ＥＬパネルは、一般的に、回路素子を形成する回路素子形成工程と、基板上に有機発光素子を形成する有機発光素子形成工程と、形成した有機発光層上に保護層を形成する封止工程と、を経て製造される。本実施例に係る製造システムＭＳは有機発光素子形成工程を主に行う。

製造システムＭＳは、図１２に示すように、マスク搬入室９０と、アライメント室１００（マスク取付室）と、複数の成膜室１１０ａ、１１０ｂと、反転室１１１ａ、１１１ｂと、搬送室１１２と、マスク分離室１１３と、基板分離室１１４と、キャリア搬送室１１５と、マスク搬送室１１６と、基板搬入室１１７（基板取付室）と、を有する。製造システムＭＳはさらに、後述する搬送手段を有しており、基板キャリア９は搬送手段によって製造システムＭＳの有する各チャンバ内を通る所定の搬送経路に沿って搬送される。

具体的には、図１２の構成においては、基板キャリア９は、基板搬入室１１７、反転室１１１ａ、マスク搬入室９０、アライメント室１００（マスク取付室）、複数の成膜室１１０ａ、１１０ｂ、搬送室１１２、マスク分離室１１３、反転室１１１ｂ、基板分離室１１４、搬送室１１５、の順に各チャンバ内を通って搬送され、再度、基板搬入室１１７に戻る。一方、マスク６は、マスク搬入室９０、アライメント室１００（マスク取付室）、複数の成膜室１１０ａ、１１０ｂ、搬送室１１２、マスク分離室１１３、の順に各チャンバ内を通って搬送され、再度、マスク搬入室９０に戻る。このように、基板キャリア９とマスク６は、それぞれ所定の搬送経路（循環搬送経路）に沿って循環して搬送される。以下、各チャンバの機能について説明する。

未成膜の基板５は、基板搬入室１１７から循環搬送経路に投入され、基板キャリア９に保持された状態で成膜される。その後、成膜済みの基板５は、基板分離室１１４から搬出される。基板搬入室１１７に搬入された未成膜の基板５は、まず基板搬入室１１７で基板キャリア９に取り付けられ、保持される。それから成膜の前に、反転室１１１ａ、マスク搬入室９０を経由してアライメント室１００に搬入される。

反転室１１１ａ、１１１ｂには基板キャリア９の基板保持面の向きを鉛直方向上向きから鉛直方向下向きに、または、鉛直方向下向きから鉛直方向上向きに反転させる反転機構１２０ａ、１２０ｂが備えられている。反転手段としての反転機構１２０ａ、１２０ｂは、基板キャリア９を把持等して姿勢（向き）を変化させることができる従来既知の機構を適宜採用してよく、具体的な構成の説明は省略する。

基板５は、基板キャリア９が保持面が鉛直方向上を向いた状態で配置されている基板搬入室１１７に、被成膜面が鉛直方向上を向いた状態で搬入される。搬入された基板５は、基板キャリア９の保持面の上に載置され、基板キャリア９によって保持される。その後、反転室１１１ａにおいて、反転機構１２０ａによって基板５を保持した基板キャリア９が反転され、基板５の被成膜面が鉛直方向下を向いた状態になる。一方、基板キャリア９が
マスク分離室１１３から反転室１１１ｂに搬入される際には、基板５の被成膜面が鉛直方向下を向いた状態で搬入されてくる。搬入後、反転機構１２０ｂによって基板５を保持した基板キャリア９が反転され、基板５の被成膜面が鉛直方向上を向いた状態となる。その後、基板５は被成膜面が鉛直方向上を向いた状態で基板分離室１１４から搬出される。

基板搬入室１１７に搬入された基板５を保持して反転された基板キャリア９がマスク搬入室９０を経てアライメント室１００に搬入されるのに合わせて、マスク６もマスク搬入室９０からアライメント室１００に搬入される。アライメント室１００（マスク取付室）には、アライメント装置１が搭載されている。アライメント室１００では、アライメント装置１が本実施例に係る基板キャリア９に載った基板５とマスク６とを高精度で位置合わせし、マスク６に基板キャリア９（基板５）が載置される。その後、基板キャリア９が載置されたマスク６を搬送ローラ（搬送手段）に受け渡し、次工程に向けて搬送を開始する。図１３に示すように、搬送手段としての搬送ローラ１５は、搬送経路の両脇に搬送方向に沿って複数配置されており、それぞれ不図示のＡＣサーボモータの駆動力により回転することで、基板キャリア９やマスク６を搬送する構成となっている。

図１２において、成膜室１１０ａ、１１０ｂでは、搬入されてきた基板キャリア９に吸着された基板５が、蒸着源７（図１３参照）上を通過することで、基板５の被成膜面においてマスク６によって遮られる個所以外の面が成膜される。成膜室１１０は、真空ポンプや室圧計を備えた室圧制御部（不図示）により室圧（チャンバ内部の圧力）を調整可能である。成膜室１１０の内部には蒸着材料（成膜材料）を収納した蒸発源（成膜源）を配置可能であり、これにより、チャンバ内部に減圧された成膜空間が形成される。成膜空間においては、蒸発源から基板５に向けて蒸着材料が飛翔し、基板上に膜が形成される。蒸発源は、例えば、蒸着材料を収容する坩堝などの材料収容部と、蒸着材料を加熱するシースヒータなどの加熱手段を備えるものであってもよい。さらに、基板キャリア９およびマスク６と略平行な平面内で材料収容部を移動させる機構や蒸発源全体を移動させる機構を備えることで、蒸着材料を射出する射出口の位置をチャンバ４内で基板５に対して相対的に変位させ、基板５上への成膜を均一化してもよい。

成膜室１１０ａ、１１０ｂでの成膜完了後、基板キャリア９とマスク６は、マスク分離室１１３に到達し、マスク分離室１１３にて分離される。基板キャリア９から分離したマスク６は、マスク搬送室１１６へ搬送され、新たな基板５の成膜工程に回される。一方、基板５を保持した基板キャリア９は、反転室１１１ｂ、基板分離室１１４へ搬送される。基板分離室１１４において、成膜が完了した基板５は、基板キャリア９から分離され、循環搬送経路内から回収される。基板キャリア９は、基板搬入室１１７に搬送され、基板搬入室１１７において新たな基板５が搬入、吸着される。その後、反転室１１１ａにおいて反転された基板キャリア９は、再びアライメント室１００において、マスク搬入室９０から搬送されてきたマスク６上にアライメントされて載置される。

図１３は、本実施例のインライン蒸着装置のアライメント機構部における全体構成を示すための模式的な断面図であり、図１２のＢＢ矢視に対応する。

蒸着装置は、概略、チャンバ４と、基板キャリア９に保持された基板５およびマスク６を保持して相対位置合わせを行うアライメント装置１を備えている。チャンバ４は、真空ポンプや室圧計を備えた室圧制御部（不図示）により室圧（チャンバ内部の圧力）を調整可能である。

図示例では成膜時に基板５の成膜面（被成膜面）が重力方向下方を向いた状態で成膜されるデポアップの構成について説明する。しかし、成膜時に基板５の成膜面が重力方向上方を向いた状態で成膜されるデポダウンの構成でもよい。また、基板５が垂直に立てられ
て成膜面が重力方向と略平行な状態で成膜が行われる、サイドデポの構成でもよい。すなわち本発明は、基板キャリア９に保持された基板５とマスク６を相対的に接近させるときに、該基板キャリア９とマスク６の少なくともいずれかの部材に垂下や撓みが発生した状態において高精度で位置合わせすることが求められる際に、好適に利用できる。

なお、本実施例では、マスク６は枠状のマスクフレーム６ａに数μｍ～数十μｍ程度の厚さのマスク箔６ｂが溶接固定された構造を有する。マスクフレーム６ａは、マスク箔６ｂが撓まないように、マスク箔６ｂをその面方向（後述するＸ方向およびＹ方向）に引っ張った状態で支持する。マスク箔６ｂは、基板の被成膜領域を区画するための境界部を含む。マスク箔６ｂの有する境界部は基板５にマスク６を装着したときに基板５に密着し、成膜材料を遮蔽する。なお、マスク６はマスク箔６ｂが境界部のみを有するオープンマスクであってもよいし、境界部以外の部分、すなわち基板の被成膜領域に対応する部分に、画素または副画素に対応する微細な開口が形成されたファインマスクであってもよい。基板５としてガラス基板また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６ａおよびマスク箔６ｂの主要な材料としては、鉄合金を用いることができ、ニッケルを含む鉄合金を用いることが好ましい。ニッケルを含む鉄合金の具体例としては、３４質量％以上３８質量％以下のニッケルを含むインバー材、３０質量％以上３４質量％以下のニッケルに加えてさらにコバルトを含むスーパーインバー材、３８質量％以上５４質量％以下のニッケルを含む低熱膨張Ｆｅ－Ｎｉ系めっき合金などを挙げることができる。

図１３に示すように、チャンバ４は、上部隔壁４ａ（天板）、側壁４ｂ、底壁４ｃを有している。チャンバ内部は、上述した減圧雰囲気の他、真空雰囲気や、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持されていてもよい。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。

アライメント装置１は、概略、チャンバ４の上部隔壁４ａの上に搭載されて基板キャリア９を駆動してマスク６との位置を相対的に合わせる位置合わせ機構６０が含まれる。アライメント装置１は、基板キャリア９を保持するキャリア支持部８（基板キャリア支持部）と、マスク６を保持するマスク受け台１６（マスク支持部）と、搬送ローラ１５（搬送手段）と、を有している。

位置合わせ機構６０は、チャンバ４の外側に設けられており、蒸着時に所望の精度を実現できるように、基板キャリア９とマスク６の相対的な位置関係を変化させたり安定的に保持したりする。位置合わせ機構６０は、概略、面内移動手段１１と、Ｚ昇降ベース１３と、Ｚ昇降スライダ１７を含んでいる。

面内移動手段１１は、チャンバ４の上部隔壁４ａに接続され、Ｚ昇降ベース１３をＸＹθ方向に駆動する。Ｚ昇降ベース１３は、面内移動手段１１に接続され、基板キャリア９がＺ方向に移動するときのベースとなる。Ｚ昇降スライダ１７は、Ｚガイド１８に沿ってＺ方向に移動可能な部材である。Ｚ昇降スライダは、基板保持シャフト１２を介してキャリア支持部８に接続されている。

かかる構成において、面内移動手段１１による基板キャリア９およびマスク６に略平行な面内でのＸＹθ駆動の際には、Ｚ昇降ベース１３、Ｚ昇降スライダ１７および基板保持シャフト１２が一体として移動し、キャリア支持部８に駆動力を伝達する。そして、基板５を、基板５およびマスク６と略平行な平面内において移動させる。なお、マスク６および基板５は後述するように重力によって撓んでいるが、ここでいう基板５およびマスク６と略平行な平面とは、撓みが生じていない理想的な状態の基板５およびマスク６と略平行
な平面を指す。例えば、デポアップやデポダウンなど、基板５とマスク６を水平に配置する構成においては、面内移動手段１１は基板５を水平面内で移動させる。また、Ｚガイド１８によってＺ昇降スライダ１７がＺ昇降ベース１３に対してＺ方向に駆動する際には、駆動力が基板保持シャフト１２（本実施例では、４本の基板保持シャフト１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備える。

図示例のように、可動部を多く含む位置合わせ機構６０を成膜空間の外に配置することで、成膜空間内あるいはアライメントを行う空間内での発塵を抑制することができる。これにより、発塵によってマスクや基板が汚染されて成膜精度が低下してしまうことを抑制することができる。なお、本実施例では位置合わせ機構６０が基板５をＸＹθ方向およびＺ方向に移動させる構成について説明したが、これに限定はされず、位置合わせ機構６０はマスク６を移動させてもよいし、基板５およびマスク６の両方を移動させてもよい。すなわち、位置合わせ機構６０は基板５およびマスク６の少なくとも一方を移動させる機構であり、これにより、基板５とマスク６の相対的な位置を合わせることができる。

本実施例では、面内移動手段１１によって基板キャリア９の位置が調整された後、Ｚ昇降スライダ１７が、基板保持シャフト１２を介してキャリア支持部８を昇降させる。この時、実施例１と同様に、カメラ１４の光軸と、基板保持シャフト１２の軸とのずれに起因して、基板キャリア９とマスク６との位置ずれが生じうる。

そこで、本実施例では、基板キャリア９を第１の高さｈ１に配置したとき、及び、第２の高さｈ２に配置したときのそれぞれで、基板キャリア９のアライメントマークの位置を測定する。第１の高さｈ１、および第２の高さｈ２については、実施例１の基板１０をすべて基板キャリア９に置換した説明が適用される。すなわち、基板キャリア９のマスクに対する高さｈの定義は、実施例１の基板１０のマスクに対する高さｈの定義と同じである。

以上の方法で得た基板キャリア９の位置情報をもとに、アライメント時のオフセット量を算出してもよい。この際の計算法は実施例１と同じであるため、説明を省略する。また、実施例１の変形例のように、本実施例でもカメラ１４の光軸、及び昇降スライダ１７に連結された基板保持シャフト１２の駆動軸の一方または両方を調整してもよい。

このように、本実施例によれば、インライン型の成膜装置において、基板キャリア９とマスク６の間の機械的要因による位置ズレを接触要因による位置ズレから分離した、高精度のアライメントを実施できる。

＜実施例３＞
（有機電子デバイスの製造方法）
本実施例では、アライメント装置を備える成膜装置を用いた有機電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、有機電子デバイスの例として有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法を例示する。まず、製造する有機ＥＬ表示装置について説明する。図１４（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図１４（ｂ）は一つの画素の断面構造を表している。

図１４（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置６０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を可能とする最小単位を指している。本図の有機ＥＬ表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第１発光素子６２Ｒ、第２発光素子６２Ｇ、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。画素６２は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組合せで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光
素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも１色以上であれば特に制限されるものではない。

図１４（ｂ）は、図１４（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１０上に、第１電極（陽極）６４と、正孔輸送層６５と、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂのいずれかと、電子輸送層６７と、第２電極（陰極）６８と、を備える有機ＥＬ素子を有している。これらのうち、正孔輸送層６５、発光層６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂ、電子輸送層６７が有機層に当たる。また、本実施形態では、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。

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（有機ＥＬ素子と記述する場合もある）に対応するパターンに形成されている。また、第１電極６４は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層６５と電子輸送層６７と第２電極６８は、複数の発光素子６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂと共通で形成されていてもよいし、発光素子毎に形成されていてもよい。なお、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。さらに、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。

次に、電子デバイスとしての有機ＥＬ表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。まず、有機ＥＬ表示装置を駆動するための回路（不図示）および第１電極６４が形成された基板１０を準備する。

次に、第１電極６４が形成された基板１０の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂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１０を第１の成膜装置に搬入し、基板支持ユニットにて基板を支持し、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、以下の各レイヤーの成膜において用いられる成膜装置は、上記各実施例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１０を第２の成膜装置に搬入し、基板支持ユニットにて支持する。基板とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板１０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。本例によれば、マスクと基板とを良好に重ね合わせることができ、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。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。

電子輸送層６７までが形成された基板をスパッタリング装置に移動し、第２電極６８を成膜し、その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層Ｐを成膜して、有機ＥＬ表示装置６
０が完成する。

絶縁層６９がパターニングされた基板１０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は、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機ＥＬ材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。従って、本例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気の下で行われる。

本実施例に係るアライメント装置、成膜装置また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、２２０：マスク、２８０：アライメントステージ、２５０：基板Ｚアクチュエータ、２６０：カメラ

Claims (19)

1. 基板の被成膜面に沿った平面において、前記基板とマスクの相対位置調整を行うアライメント手段と、
   前記平面と交差する交差方向において、前記マスクに対する前記基板の相対的な高さを変化させる移動手段と、
   前記平面における前記基板の位置情報を取得する測定手段と、
   を備えるアライメント装置であって、
   前記基板の全体が前記マスクから離間している第１の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第１の位置情報を取得し、
   前記第１の高さとは異なる高さであって、前記基板の全体が前記マスクから離間している第２の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第２の位置情報を取得する
   ことを特徴とするアライメント装置。
2. 前記第１の位置情報および第２の位置情報を用いて、前記相対位置調整に用いる補正量を算出する制御手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
3. 前記基板に対して成膜が行われる際に、前記移動手段は、前記第１の高さ及び前記第２の高さと異なる第３の高さに前記基板を移動し、
   前記制御手段は、前記第１の位置情報および第２の位置情報に基づいて、前記相対位置調整を行う際の前記基板の高さから前記第３の高さまで前記基板を移動する間に生じる、前記平面における前記基板と前記マスクの相対位置のズレ量を補償するための前記補正量を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載のアライメント装置。
4. 基板の被成膜面に沿った平面において、前記基板とマスクの相対位置調整を行うアライメント手段と、
   前記平面と交差する交差方向において、前記マスクに対する前記基板の相対的な高さを
   変化させる移動手段と、
   前記平面における前記基板の位置情報を取得する測定手段と、
   制御手段と、
   を備えるアライメント装置であって、
   前記基板の全体が前記マスクから離間している第１の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第１の位置情報を取得し、
   前記第１の高さとは異なる高さであって、前記基板の少なくとも一部が前記マスクから離間している第２の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第２の位置情報を取得し、
   前記制御手段は、前記第１の位置情報および第２の位置情報を用いて、前記相対位置調整に用いる補正量を算出し、
   前記基板に対して成膜が行われる際に、前記移動手段は、前記第１の高さ及び前記第２の高さと異なる第３の高さに前記基板を移動し、
   前記制御手段は、前記第１の位置情報および第２の位置情報に基づいて、前記相対位置調整を行う際の前記基板の高さから前記第３の高さまで前記基板を移動する間に生じる、前記平面における前記基板と前記マスクの相対位置のズレ量を補償するための前記補正量を算出する
   ことを特徴とするアライメント装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の位置情報と前記第２の位置情報に基づいて、前記第１の高さから前記第２の高さに前記基板を移動する間に起きる、前記平面における前記基板と前記マスクの相対位置のズレ量を補償するための前記補正量を算出する
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のアライメント装置。
6. 複数の前記測定手段を備えており、
   前記制御手段は、複数の前記測定手段ごとに前記補正量を算出する
   ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のアライメント装置。
7. 前記制御手段は、複数の前記測定手段により測定された複数の前記第１の位置情報を用いて前記第１の高さにおける前記基板の重心位置を算出するとともに、複数の前記測定手段により測定された複数の前記第２の位置情報を用いて前記第２の高さにおける前記基板の重心位置を算出し、前記第１の高さと前記第２の高さそれぞれにおける前記重心位置の変化に基づいて前記補正量を算出する
   ことを特徴とする請求項６に記載のアライメント装置。
8. 基板の被成膜面に沿った平面において、前記基板とマスクの相対位置調整を行うアライメント手段と、
   前記平面と交差する交差方向において、前記マスクに対する前記基板の相対的な高さを変化させる移動手段と、
   それぞれが前記平面における前記基板の位置情報を取得する、複数の測定手段と、
   制御手段と、
   を備えるアライメント装置であって、
   前記基板の全体が前記マスクから離間している第１の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第１の位置情報を取得し、
   前記第１の高さとは異なる高さであって、前記基板の少なくとも一部が前記マスクから離間している第２の高さに前記基板が位置する状態において、前記測定手段が測定を行って第２の位置情報を取得し、
   前記制御手段は、複数の前記測定手段ごとに前記第１の位置情報および第２の位置情報を用いて前記相対位置調整に用いる補正量を算出し、
   前記制御手段は、複数の前記測定手段により測定された複数の前記第１の位置情報を用
   いて前記第１の高さにおける前記基板の重心位置を算出するとともに、複数の前記測定手段により測定された複数の前記第２の位置情報を用いて前記第２の高さにおける前記基板の重心位置を算出し、前記第１の高さと前記第２の高さそれぞれにおける前記重心位置の変化に基づいて前記補正量を算出する
   ことを特徴とするアライメント装置。
9. 予備基板を用いた測定により前記補正量を取得する第１のモードと、成膜用の基板を用いて実際の成膜を行う第２のモードを有し、
   前記第２のモードにおいては、前記第１のモードで算出された前記補正量を用いて前記基板とマスクの相対位置調整を行う
   ことを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載のアライメント装置。
10. 前記第１の高さは、前記相対位置調整を行うときの前記基板の高さである
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のアライメント装置。
11. 前記第２の高さは、前記第１の高さよりも前記マスクに近い高さである
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のアライメント装置。
12. 前記測定手段は、前記基板に設けられた基板アライメントマークの位置を測定することにより、前記位置情報を取得する
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のアライメント装置。
13. 前記測定手段は、前記基板アライメントマークの位置情報と前記マスクに設けられたマスクアライメントマークの位置情報を取得し、
    前記相対位置調整において、前記アライメント手段は、前記基板アライメントマークの位置情報と前記マスクアライメントマークの位置情報とに基づいて、前記基板と前記マスクとが所定の位置関係となるようにする
    ことを特徴とする請求項１２に記載のアライメント装置。
14. 前記相対位置調整の前に、前記アライメント手段は、前記第１の位置情報および第２の位置情報を用いて算出された補正量を、前記基板アライメントマークの位置情報に加算する
    ことを特徴とする請求項１３に記載のアライメント装置。
15. 前記基板を保持する基板キャリアを備え、
    前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報は、それぞれ、前記基板または前記基板キャリアの位置を示す情報である
    ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のアライメント装置。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載のアライメント装置と、
    前記アライメント装置により前記基板と相対位置調整された前記マスクを介して、前記基板に成膜を行う成膜手段と、
    を備えることを特徴とする成膜装置。
17. インライン型またはクラスタ型の構成を持つ
    ことを特徴とする請求項１６に記載の成膜装置。
18. 請求項１６または１７に記載の成膜装置により前記基板の被成膜面に成膜を行うことにより電子デバイスを製造する
    ことを特徴とする電子デバイスの製造装置。
19. 成膜装置の調整方法であって、
    基板の被成膜面に沿った平面において、前記基板とマスクの相対位置調整を行うアライメント手段と、
    前記平面と交差する交差方向において、前記マスクに対する前記基板の相対な高さを変化させる移動手段と、
    前記基板を撮像する撮像手段と、
    を備えるアライメント装置の調整方法であって、
    前記基板の全体が前記マスクから離間している第１の高さに前記基板を配置して、前記撮像手段による撮像を行うことで、前記基板の前記平面における位置に関する第１の位置情報を取得する工程と、
    前記第１の高さとは異なる高さであって、前記基板の全体が前記マスクから離間する第２の高さに前記基板を配置して、前記撮像手段による撮像を行うことで、前記基板の前記平面における位置に関する第２の位置情報を取得する工程と、
    前記第１の位置情報と、前記第２の位置情報とに基づいて、前記撮像手段の光軸および前記移動手段の軸の少なくとも一方を調整する調整工程と、を有する
    ことを特徴とするアライメント装置の調整方法。

Images