JP7429723B2 - 成膜装置、成膜方法、及び電子デバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は成膜装置及び成膜方法に関するもので、冷却板／マグネット板の駆動機構をアライメントステージから分離して独立させた構造を持つ成膜装置及びこれを用いた成膜方法に関するものである。

最近、フラットパネル表示装置として有機ＥＬ表示装置が脚光を浴びている。有機ＥＬ表示装置は自発光ディスプレイであり、応答速度、視野角、薄型化などの特性が液晶パネルディスプレイより優れており、モニタ、テレビ、スマートフォンに代表される各種携帯端末などで既存の液晶パネルディスプレイを早いスピードで代替している。また、自動車用ディスプレイ等にも、その応用分野を広げている。

有機ＥＬ表示装置の素子は２つの向かい合う電極（カソード電極、アノード電極）の間に発光を起こす有機物層が形成された基本構造を持つ。有機ＥＬディスプレイ素子の有機物層と電極金属層は真空チャンバ内で、画素パターンが形成されたマスクを介して基板に蒸着物質を蒸着させることで製造されるが、マスク上の画素パターンを高精度で基板に転写するためには、基板への蒸着が行われる前にマスクと基板の相対的位置を精密に整列させなければならない。

このために、基板を保持する基板保持ユニットが搭載されたアライメントステージを駆動して、基板保持ユニット上に保持された基板をマスク台上のマスクに対して位置調整するアライメント工程を遂行する。ところが、従来のアライメントステージ上には、基板保持ユニットの昇降機構以外に冷却板／マグネット板の昇降機構も一緒に搭載されるため、基板保持ユニット上の基板の位置をマスク台上のマスクの位置に対して調整させるためにアライメントステージをＸ方向又はＹ方向に移動させたりθ方向に回転させたりすると、基板だけではなく冷却板／マグネット板も一緒に移動及び／又は回転するようになる。

搬送ロボットによって基板が成膜装置内に搬入される過程で、基板が搬送ロボットのハンド上で動いて、搬送ロボットのハンド上の基板の位置が決まった位置からずれる場合がある。この場合、搬送ロボットのハンドから基板を受け取った基板保持ユニット上の基板の位置も搬送ロボットによる基板の搬送誤差によって決まった位置からずれるようになる。

このような搬送ロボットによる基板の搬送誤差に起因した基板のマスクに対する位置ずれは基板保持ユニットが繋がっているアライメントステージをＸＹθ方向に駆動させることで補正する。例えば、搬送ロボットの問題で基板が決まった位置よりＺ軸を中心に５゜回転した状態で基板保持ユニット上に置かれるようになれば（すなわち、基板保持ユニット上の基板とマスク台上のマスクがＺ軸を中心に５゜ずれるようになれば）、基板保持ユニットが繋がっているアライメントステージを５゜反対方向に回転させることで、マスク台上のマスクに対する基板の位置ずれを補正する。

ところが、アライメントステージ上には冷却板／マグネット板昇降機構が基板保持ユニット昇降機構とともに設置されるので、基板の位置補正のためにアライメントステージを反対方向に５゜回転させれば、冷却板／マグネット板も同じく５゜位反対方向に回転をするようになる。従って、アライメントステージの駆動によって、基板の搬送誤差による基
板とマスク間の位置ずれは解消できるが、冷却板／マグネット板と基板との間の位置ずれや冷却版／マグネット板とマスクとの間の位置ずれが残るようになる。

このような搬送ロボットによる基板の搬送誤差の程度は搬送ロボットの搬送動作毎に異なるので、冷却板／マグネット板と基板と間の位置ずれ、冷却板／マグネット板とマスクと間の位置ずれの程度にばらつきが生じる。これは成膜の時に接触する冷却板と基板の間の最終的な位置決めの精度を低下させて（これは基板に対する冷却板の冷却作用にばらつきをもたらす）、マグネット板によって密着される基板とマスクの密着状態にばらつきをもたらす。

このような、基板の搬送誤差による冷却板／マグネット板と基板／マスクとの間の位置ずれ及びその位置ずれ量のばらつきは成膜ボケ、成膜位置ずれなど、製品不良や歩留まりの低下などの問題を招く。

本発明は、搬送ロボットによる基板の搬送誤差が生じる場合にも、冷却板／マグネット板と基板／マスクとの間の位置ずれが生じることを抑制する成膜装置、成膜方法、電子デバイス製造方法を提供することを主な目的とする。

本発明の第１態様による成膜装置は、蒸着工程が行われる空間を定義する真空チャンバと、前記チャンバ内に設置され、基板を保持する基板保持ユニットと、前記真空チャンバ内に設置されて、マスクを保持して搬送するためのマスク保持ユニットと、前記真空チャンバ内の前記基板の成膜面の反対側に配置され、前記基板の成膜面の反対側から前記マスクが磁力による引力を受けることにより前記基板と前記マスクとを密着させるための密着手段と、前記基板保持ユニット及び／又は前記マスク保持ユニットを第１方向及び第１方向と直交する第２方向に移動させるか前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向を軸とした回転方向に回転させるためのアライメントステージと、前記アライメントステージから分離して独立的に設置されて、前記密着手段を前記第３方向に移動させるとともに、前記第１方向、前記第２方向及び前記回転方向に移動しない密着手段第３方向駆動機構と、を含む。

本発明の第２態様による成膜方法は、上記の成膜装置の真空チャンバ内に搬入されたマスクをマスク保持ユニットに載置する段階と、前記マスク保持ユニットに載置された状態のマスクを密着手段に対して第１方向、前記第１方向と直交する第２方向、並びに、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向を軸とした回転方向に位置調整するマスクアライメント段階と、位置調整されたマスクを前記真空チャンバに固定されたマスク台上に載置する段階と、前記成膜装置の前記真空チャンバ内に基板を搬入して基板保持ユニットに載置する段階と、前記基板保持ユニットに載置された基板を前記マスク台上に載置された状態のマスクに対して前記第１方向、前記第２方向及び前記回転方向に位置調整する基板アライメント段階と、前記マスク台上に載置された状態のマスクに対して位置調整された基板をマスク上に載置する段階と、前記密着手段を前記第３方向に移動させて基板に接触させる段階と、マスクを通じて基板上に蒸着材料を成膜する段階と、を含む。

本発明の第３態様による電子デバイス製造方法は本発明の第２態様による成膜方法を用いて電子デバイスを製造する。

本発明によれば、冷却板／マグネット板昇降機構をアライメントステージから分離して独立させることで、搬送ロボットによる基板の搬送誤差の補正のためにアライメントステージをＸＹθ方向に移動させても、冷却板及びマグネット板はＸＹθ方向に移動しなくな
る。これによって、アライメントステージのＸＹθ方向の移動によって冷却板／マグネット板と基板／マスクと間の相対的な位置ずれが生じることを抑制することができ、成膜不良による製品不良を低減することができる。

図１は有機ＥＬ表示装置の製造ラインの一部の模式図である。 図２は成膜装置の模式図である。 図３は実施例のアライメントステージの構成を示す模式図である。 図４はマスクアライメントを説明するための模式図である。 図５は有機ＥＬ表示装置の全体図及び有機ＥＬ表示装置の素子の断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例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、特に特定的な記載がないかぎりは、本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。

本発明は、基板の表面に真空蒸着によってパターンの薄膜（材料層）を形成する装置に好ましく適用することができる。基板の材料では硝子、高分子材料のフィルム、金属などの任意の材料を選択することができるし、また、蒸着材料としても有機材料、金属性材料（金属、金属酸化物など）などの任意の材料を選択することができる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス（例えば、有機ＥＬ表示装置、薄膜太陽電池）、光学部材などの製造装置に適用可能である。その中でも、有機ＥＬ表示装置の製造装置において蒸着材料を蒸発させて有機ＥＬ表示素子を形成するのは、本発明は好ましい適用例の一つである。

＜電子デバイス製造ライン＞
図１は、電子デバイスの製造ラインの構成の一部を模式的に示す上視図である。図１の製造ラインは、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば約１８００ｍｍ×約１５００ｍｍのサイズの基板に有機ＥＬの成膜を行った後、該基板をダイシングして複数の小サイズのパネルが作製される。

電子デバイスの製造ラインは、一般に、図１に示すように、複数の成膜室１１、１２と、搬送室１３とを有する。搬送室１３内には、基板１０を保持し搬送する搬送ロボット１４が設けられている。搬送ロボット１４は、例えば、多関節アームに、基板を保持するロボットハンドが取り付けられた構造を持つロボットであり、各成膜室への基板１０の搬入／搬出を行う。

各成膜室１１、１２にはそれぞれ成膜装置（蒸着装置ともよぶ）が設けられている。搬送ロボット１４との基板１０の受け渡し、基板１０とマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板１０の固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動で行われる。

以下、成膜室の成膜装置の構成に対して説明する。

＜成膜装置＞
図２は、成膜装置２の構成を概略的に示す断面図である。以下の説明においては、鉛直
方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を使う。成膜時に基板が水平面（ＸＹ平面）と平行に固定されると仮定し、基板の短辺に平行な方向をＸ方向、長辺に平行な方向をＹ方向とする。またＺ軸周りの回転角をθで表示する。

成膜装置２は、成膜工程が行われる空間を定める真空チャンバ２０を具備する。真空チャンバ２０の内部は、真空雰囲気、或いは、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気で維持される。

成膜装置２の真空チャンバ２０内の上部には、基板を保持して搬送する基板保持ユニット２１、マスクを保持して搬送するマスク保持ユニット２２、基板を冷却するための冷却板２３、金属材質のマスクに磁力を印加するためのマグネット板２４、位置調整されたマスクを置くマスク台２５などが設けられ、成膜装置の真空チャンバ２０内の下部には、蒸着材料が収納される蒸着源２６などが設けられる。

基板保持ユニット２１は、搬送室１３の搬送ロボット１４から受け取った基板１０を保持し、搬送する手段であり、基板ホルダとも呼ぶ。

マスク保持ユニット２２は、成膜装置２の真空チャンバ２０内に搬入されたマスクをマスク台２５上に載置するまでマスクを保持及び搬送する手段である。

基板保持ユニット２１の下には、真空チャンバ２０に固定されたフレーム状のマスク台２５が設置され、マスク台２５には、基板１０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有するマスク２５１が置かれる。特に、スマートフォン用の有機ＥＬ素子を製造するのに使われるマスクは、微細な開口パターンが形成された金属製のマスクであり、ＦＭＭ（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ）とも呼ぶ。

冷却板２３は、基板保持ユニット２１の支持部上方に設置されて、成膜時に基板１０のマスク２５１とは反対側の面に密着され、成膜時の基板１０の温度の上昇を抑制することで有機材料の変質や劣化を抑制する役目をする板型部材である。

冷却板２３の上には、金属製のマスク２５１に磁力を印加してマスクの撓みを防止し、マスク２５１と基板１０とを密着させるためのマグネット板２４が設けられる。マグネット板２４は、永久磁石又は電磁石からなることができ、複数のモジュールに区画されることができる。また、マグネット板２４は、冷却板２３と一体に形成されることもできる。

蒸着源２６は、基板に成膜される蒸着材料が収納されるるつぼ（不図示）、るつぼを加熱するためのヒータ（不図示）、蒸着源からの蒸発レートが一定になるまで蒸着材料が基板に飛散することを阻むシャッタ（不図示）などを含む。蒸着源２６は、点蒸着源、線形蒸着源、リボルバ蒸着源など、用途によって多様な構成を持つことができる。

図２に図示しなかったが、成膜装置２は、基板に蒸着された膜の厚さを測定するための膜厚モニタ（不図示）及び、膜厚算出ユニット（不図示）を含む。

成膜装置２の真空チャンバ２０の外部上面には、基板保持ユニット２１、マスク保持ユニット２２、冷却板２３／マグネット板２４などを鉛直方向（Ｚ方向、第３方向）に昇降させるための昇降機構、及び基板のマスクに対するアライメント又は、マスクの冷却板／マグネット板に対するアライメントのために水平面に平行に（Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に）基板保持ユニット２１及び／又はマスク保持ユニット２２を移動させるための駆動機構（アライメントステージ）などが設置される。

本実施例においては、図３を参照して後述するところのように、冷却板２３及びマグネット板２４をＺ方向に昇降させるための昇降機構を、基板保持ユニット２１をＸＹθ方向に移動させるためのアライメントステージから分離／独立させることで、アライメントステージのＸＹθ移動によってそれに繋がっている基板保持ユニット２１がＸＹθ移動をする場合にも、冷却板／マグネット板昇降機構はＸＹθ移動をしないでＸＹθ方向に固定されるようにする。

また、本実施例の成膜装置２には、マスクと基板のアライメントのために、真空チャンバ２０の天井に設けられた窓を通じて基板及びマスクに形成されたアライメントマークを撮影するアライメント用カメラ（不図示）も設けられる。

以下、本実施例の成膜装置で行われる成膜プロセスの各ステップを説明する。

まず、成膜装置の真空チャンバ２０内に新しいマスクが搬入されて、マスク保持ユニット２２上に載置されると、マスク保持ユニット２２に置かれたマスクの位置を冷却板２３の位置に対して調整するマスクアライメント工程が行われる。冷却板２３に対して位置調整されたマスクは、マスク保持ユニット２２によって下降され、マスク台２５上に置かれる。

搬送室１３の搬送ロボット１４によって基板が、真空チャンバ２０内に搬入されて基板保持ユニット２１に置かれる。続いて、基板１０とマスク２５１の相対的位置の測定及び調整を行う基板アライメント工程が行われる。基板アライメント工程が完了すると、基板保持ユニット２１が昇降機構によって降りて基板１０をマスク２５１上に置き、その後、冷却板２３とマグネット板２４が昇降機構によって降りることで基板１０とマスク２５１を密着させる。

この状態で、蒸着源２６のシャッタが開かれて、蒸着源２６のるつぼから蒸発された蒸着材料が、マスクの微細パターン開口を通して基板に蒸着される。

基板に蒸着された蒸着材料の膜厚が所定の厚さに到逹すると、蒸着源２６のシャッタが閉じ、その後、搬送ロボット１４が、基板を真空チャンバ２０から搬送室１３に搬出する。

所定の枚数の基板に対して、基板搬入から基板搬出までの工程を繰り返して行った後、蒸着材料が堆積されてこれ以上使うことができなくなったマスクを、成膜装置から搬出して、新しいマスクを成膜装置に搬入する。

＜アライメントステージ＞
以下、図３を参照して本実施例のアライメントステージ３０の構成を説明する。

真空チャンバ２０の外部上面（第１外部面）には、基板１０のマスクに対する位置調整及びマスクの冷却板／マグネット板に対する位置調整のために基板保持ユニット２１及びマスク保持ユニット２２をＸＹθ方向に移動させるためのアライメントステージ３０、基板保持ユニット２１をＺ軸方向に昇降させるための基板Ｚ軸昇降機構３１（基板第３方向駆動機構）、及び冷却板２３及び／又はマグネット板２４をＺ軸方向に昇降させるための冷却板Ｚ軸昇降機構３２（冷却板第３方向駆動機構）、マスク２５１をＺ軸方向に昇降させるためのマスクＺ軸昇降機構３３（マスク第３方向駆動機構）が設置される。

アライメントステージ３０は、真空チャンバの外部上面に固定されたアライメントステージ駆動用モータ３０１（第１モータ）からリニアガイド（第１駆動力伝達機構）を通じ
てＸＹθ方向への駆動力を受ける。すなわち、真空チャンバ外側上面にガイドレール（不図示）が固定されて設置され、ガイドレール上にリニアブロックが移動可能に設置される。リニアブロック上にアライメントステージベース板３０２（第１ベースプレート）が搭載される。真空チャンバの外側上面に固定されたアライメントステージ駆動用モータ３０１からの駆動力によってリニアブロックをＸＹθ方向に移動させることで、リニアブロック上に搭載されたアライメントステージベース板３０２を、すなわちアライメントステージ３０全体をＸＹθ方向に移動させることができる。

基板保持ユニット２１を昇降させるための昇降機構及びマスク保持ユニット２２を昇降させるための昇降機構は後述するようにアライメントステージ３０に搭載されるので、基板保持ユニット２１及びマスク保持ユニット２２は、アライメントステージがＸＹθ方向に移動するにつれて、これらそれぞれに保持された基板及びマスクとともにＸＹθ方向に移動する。

基板Ｚ軸昇降機構３１は、基板保持ユニット２１をＺ軸方向に昇降させる機構であり、アライメントステージベース板３０２上に設置される。真空チャンバ２０内の基板保持ユニット２１は、真空チャンバ２０の外部上面を通して基板Ｚ軸昇降機構３１に繋がる。基板Ｚ軸昇降機構３１は、基板昇降駆動用モータ３１１（第３モータ）と基板昇降駆動用モータ３１１の駆動力を基板保持ユニット２１に伝達するための基板昇降駆動力伝達機構（第３駆動力伝達機構）としてリニアガイド３１２を含む。本実施例では、基板昇降駆動力伝達機構としてリニアガイド３１２を使っているが、本発明はここに限定されず、ボールねじなどを使うこともできる。

冷却板Ｚ軸昇降機構３２は、冷却板２３及び／又はマグネット板２４をＺ方向に駆動させるための冷却板昇降駆動用モータ３２１（第２モータ）及び冷却板昇降駆動力伝達機構（第２駆動力伝達機構）としてボールねじ３２２を含み、真空チャンバの外部上面に固定された冷却板Ｚ軸昇降機構ベース板３２３（第２ベースプレート）上に設置される。本実施例では、冷却板昇降駆動力伝達機構としてボールねじ３２２を使っているが、本発明はここに限定されず、リニアガイドなどを使うこともできる。

このように、本実施例では、冷却板Ｚ軸昇降機構３２が従来のように、アライメントステージベース板３０２に設置されるのではなく、アライメントステージ３０から分離／独立されて真空チャンバ２０の外部上面に固定された冷却板Ｚ軸昇降機構ベース板３２３に設置されるので、アライメントステージ３０がＸＹθ方向に移動しても、冷却板Ｚ軸昇降機構３２はＸＹθ方向には移動せずＸＹθ方向には固定される。本明細書において、冷却板Ｚ軸昇降機構３２がアライメントステージ３０から分離して独立に設置されるということは、広い意味では、冷却板Ｚ軸昇降機構３２がアライメントステージ３０上に設置されず、アライメントステージ３０からＸＹθ方向への移動のための駆動力を受けないという意味であり、狭い意味では、冷却板Ｚ軸昇降機構３２がアライメントステージ３０上に設置されず、ＸＹθ方向において真空チャンバ２０の外部上面に固定されるように設置される（すなわち、ＸＹθ方向には移動或いは回転しないで固定される）という意味である。

マスクＺ軸昇降機構３３は、マスク保持ユニット２２をＺ軸方向に昇降させるための機構であり、アライメントステージ３０に搭載される。真空チャンバ２０内のマスク保持ユニット２２は、真空チャンバ２０の外部上面を通してマスクＺ軸昇降機構３３に繋がっている。マスクＺ軸昇降機構３３は、マスク昇降駆動用モータ３３１（第４モータ）とボールねじ３３２（第４駆動力伝達機構）を含み、マスク交換の時に使用済みのマスクを搬送ロボットで排出して、新しいマスクを受け取り、マスクアライメント工程を経ってマスクをマスク台２５上に載せるまでマスク保持ユニット２２を昇降させる機能を遂行する。

＜マスクアライメント＞
図４を参照してマスクの冷却板２３／マグネット板２４に対するアライメント工程を説明する。

マスクの交換時期になれば、マスクＺ軸昇降機構３３は、マスク保持ユニット２２をＺ軸方向に駆動させて、使用済みのマスクを、マスク台２５上の蒸着位置から搬送ロボットがマスクを受け取りすることができる排出位置に上昇させる。搬送ロボットは、使用済みのマスクをマスク保持ユニット２２から受け取って、真空チャンバ外に排出し、新しいマスクを真空チャンバ内に搬入して、排出位置にとどまっているマスク保持ユニット２２に新しいマスクを渡す。

続いて、図４（ａ）及び図４（ｂ）に図示したように、真空チャンバ２０の外部上面に設置されたラフアライメント用カメラ４０を使って、冷却板２３の下面又は、マグネット板２４の上面に設置されたアライメントマークプレート４１のアライメントマーク４１１とマスク保持ユニット２２に載せられているマスク２５１のアライメントマーク２５１１を撮影して、これら間の相対的な位置を測定する。本実施例のアライメントマークプレート４１は図４（ｃ）に図示したように凸字状の平面形状を持ち、アライメントマークプレート４１に形成されたアライメントマークは円形の開口であるが、本発明はこれに限定されない。

アライメントマークの撮影結果に基づき、冷却板２３／マグネット板２４とマスク保持ユニット２２に載せられているマスク２５１の相対的位置がＸＹθ方向にずれていることが判明した場合、アライメントステージ３０によってマスク保持ユニット２２をＸＹθ方向に移動させて、マスクを冷却板２３／マグネット板２４に対して位置調整する。この時、冷却板２３／マグネット板２４が設置された冷却板Ｚ軸昇降機構３２は、アライメントステージ３０から分離及び独立されて設置されるため、マスク保持ユニット２２に保持されたマスクに対して冷却板２３／マグネット板２４を相対移動させてこれらの位置を調整することができる。

マグネット板２４の上面にアライメントマークプレート４１を設置する場合、マグネット板２４への設置が簡単で設置位置を正確にできる。これに比べて、冷却板２３の下面にアライメントマークプレート４１を設置するためには、冷却板２３の下面側にアライメントマークプレート４１を埋め込まなければならないので設置が複雑になるが、ラフアライメント用カメラ４０の焦点が合わせられているマスク２５１のアライメントマーク２５１１にもっと近く設置されることができるため、ラフアライメント用カメラ４０によるアライメントマークの認識精度を高めることができる。

マスクアライメントが完了すると、マスクＺ軸昇降機構３３によってマスク保持ユニット２２を下降させてマスク２５１を排出位置からマスク台２５上の蒸着位置で下降させた後、マスク台２５上にマスク２５１を載置する。

このようなマスクアライメント工程を通じて、マスク２５１と冷却板２３／マグネット板２４の位置を相対的に調整することができる。すなわち、従来では、冷却板Ｚ軸昇降機構３２がマスク保持ユニット２２を昇降させるためのマスクＺ軸昇降機構３３とともにアライメントステージ３０上に搭載されていたので、マスク保持ユニット２２に置かれた状態のマスク２５１を冷却板２３／マグネット板２４に対して相対的に位置調整することができなかったが、本実施例においては、冷却板Ｚ軸昇降機構３２がアライメントステージ３０から分離／独立されて設置されるので、マスク保持ユニット２２に置かれた状態のマスク２５１を冷却板２３／マグネット板２４と相対的に位置移動して調整することができるようになる。

＜基板アライメント＞
成膜装置２の真空チャンバ２０内に基板１０が、搬送室１３の搬送ロボット１４によって搬入されて搬入位置に待機した基板保持ユニット２１に載置されると、基板Ｚ軸昇降機構３１によって基板保持ユニット２１がＺ軸方向に降りてマスクの上方の決まった高さの計測位置に移動する。続いて、ラフアライメント用カメラ及びファインアライメント用カメラによって基板のアライメントマークとマスク台２５に置かれた状態のマスク２５１のアライメントマークが撮影されて基板とマスクの相対的な位置ずれが測定される。

成膜装置２の真空チャンバ２０内に基板を搬入する過程で、搬送ロボット１４による搬送誤差によって、基板保持ユニット２１に基板がずれて置かれた場合、基板とマスク台２５に置かれたマスク２５１との間に相対的な位置ずれが発生する。この場合、基板保持ユニット２１が繋がれているアライメントステージ３０をＸＹθ方向に移動させて、基板１０とマスク２５１の相対的な位置を調整する。このように基板をマスク台２５上のマスク２５１に対して位置調整するためにアライメントステージ３０をＸＹθ方向に移動させても、本実施例では、冷却板Ｚ軸昇降機構３２がアライメントステージ３０から分離して独立に真空チャンバ２０の外部上面に固定されているので、冷却板Ｚ軸昇降機構３２はＸＹθ方向に移動せず、マスクアライメント完了時の冷却板２３／マグネット板２４とマスク２５１との間の位置調整のされた状態を維持することができる。

また、搬送ロボット１４による基板の搬送誤差によって、基板１０が冷却板２３に対して相対的にずれた位置で基板保持ユニット２１上に載置された場合、基板１０をマスク台２５上のマスク２５１に対して位置調整することで、マスクアライメント工程を通じてマスク台２５上のマスク２５１に対し位置調整されている冷却板２３と基板１０との間の位置調整もできるようになる。

基板のマスクに対するアライメントが完了すると、基板保持ユニット２１は基板Ｚ軸昇降機構３１によってマスク上に降りてマスク上に基板を下ろす。

続いて、冷却板Ｚ軸昇降機構３２の駆動によって冷却板２３及びマグネット板２４が降りて基板１０の上面に置かれる。この際、マグネット板２４の磁力によって金属性のマスク２５１が引力を受けるようになり、これにより、基板とマスクが密着状態になる。

本実施例によれば、搬送ロボット１４による基板の搬送誤差にもかかわらず冷却板２３と基板の位置が互いに調整されるので冷却板２３による基板の冷却作用を極大化させることができる。また、搬送ロボット１４による基板の搬送誤差が生じる場合にも搬送誤差に起因するばらつきを低減することができるため、冷却板と基板の相対的位置補正のためのオフセットを安定化させることができる。また、マグネット板２４とマスク２５１の相対的な位置も調整されるので、マグネット板２４からの磁力により基板とマスクを密着させる場合の密着状態のばらつきを減らすことができる。その結果、成膜不良を効果的に低減することができる。

＜電子デバイスの製造方法＞
次に、本実施例の成膜装置を用いた電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、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５（ａ）は有機ＥＬ表示装置６０の全体図、図５（ｂ）は１画素の断面構造を表している。

図５（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。詳細は後で説明するが、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。本実施例にかかる有機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の組み合わせにより画素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み合わ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５（ｂ）は、図５（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６３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、本実施例では、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、発光素子毎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７０が設けられている。

図５（ｂ）では正孔輸送層６５や電子輸送層６７が一つの層で示されているが、有機ＥＬ表示素子の構造によって、正孔ブロック層や電子ブロック層を含む複数の層で形成されてもよい。また、第１電極６４と正孔輸送層６５との間には、第１電極６４から正孔輸送層６５への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第２電極６８と電子輸送層６７の間にも電子注入層が形成されことができる。

次に、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）及び第１電極６４が形成された基板６３を準備する。

第１電極６４が形成された基板６３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。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を第１の有機材料成膜装置に搬入し、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。

次に、正孔輸送層６５までが形成された基板６３を第２の有機材料成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて保持する。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６３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。

本実施例によれば、成膜装置の冷却板／マグネット板を昇降させる冷却板Ｚ軸昇降機構３２をアライメントステージ３０から分離／独立することで、搬送ロボット１４による搬送誤差を解消するためにアライメントステージ３０を駆動して位置補正をする場合にも冷却板／マグネット板、基板、マスクの間の相対的位置を効果的に調整させることができるし、これによって成膜不良を効果的に低減させることができる。

発光層６６Ｒの成膜と同様に、第３の有機材料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の有機材料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まで形成された基板を金属性蒸着材料成膜装置で移動させて第２電極６８を成膜する。

その後プラズマＣＶＤ装置に移動して保護層７０を成膜して、有機ＥＬ表示装置６０が完成する。

絶縁層６９がパターニングされた基板６３を成膜装置に搬入してから保護層７０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、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。

上記の実施例は本発明の一例を説明したもので、本発明は上記の実施例の構成に限定されないし、その技術思想の範囲内で適切に変形しても良い。

１０：基板
１４：搬送ロボット
２０：真空チャンバ
２１：基板保持ユニット
２２：マスク保持ユニット
２３：冷却板
２４：マグネット板
２５：マスク台
３０：アライメントステージ
３１：基板Ｚ軸昇降機構
３２：冷却板Ｚ軸昇降機構
３３：マスクＺ軸昇降機構
４１：アライメントマークプレート

Claims (4)

1. マスクを通じて基板に蒸着材料を成膜するための成膜装置であって、
   蒸着工程が行われる空間を定義する真空チャンバと、
   前記チャンバ内に設置され、基板を保持する基板保持ユニットと、
   前記真空チャンバ内に設置されて、マスクを保持して搬送するためのマスク保持ユニットと、
   前記真空チャンバ内の前記基板の成膜面の反対側に配置され、前記基板の成膜面の反対側から前記マスクが磁力による引力を受けることにより前記基板と前記マスクとを密着させるための密着手段と、
   前記基板保持ユニット及び／又は前記マスク保持ユニットを第１方向及び第１方向と直交する第２方向に移動させるか前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向を軸とした回転方向に回転させるためのアライメントステージと、
   前記アライメントステージから分離して独立的に設置されて、前記密着手段を前記第３方向に移動させるとともに、前記第１方向、前記第２方向及び前記回転方向に移動しない密着手段第３方向駆動機構と、
   を含む成膜装置。
2. 前記密着手段第３方向駆動機構は、前記真空チャンバに対して前記第１方向、前記第２方向、及び前記回転方向に固定されるように設置される請求項１に記載の成膜装置。
3. マスクを通じて基板に蒸着材料を蒸着するための成膜方法であって、
   請求項１又は請求項２に記載の成膜装置の真空チャンバ内に搬入されたマスクをマスク保持ユニットに載置する段階と、
   前記マスク保持ユニットに載置された状態のマスクを密着手段に対して第１方向、前記第１方向と直交する第２方向、並びに、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向を軸とした回転方向に位置調整するマスクアライメント段階と、
   位置調整されたマスクを前記真空チャンバに固定されたマスク台上に載置する段階と、
   前記成膜装置の前記真空チャンバ内に基板を搬入して基板保持ユニットに載置する段階と、
   前記基板保持ユニットに載置された基板を前記マスク台上に載置された状態のマスクに対して前記第１方向、前記第２方向及び前記回転方向に位置調整する基板アライメント段階と、
   前記マスク台上に載置された状態のマスクに対して位置調整された基板をマスク上に載置する段階と、
   前記密着手段を前記第３方向に移動させて基板に接触させる段階と、
   マスクを通じて基板上に蒸着材料を成膜する段階と、
   を含む成膜方法。
4. 請求項３に記載の成膜方法を用いて電子デバイスを製造する方法。

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