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JP7018375B2 - Film forming equipment, film forming method, and electronic device manufacturing method - Google Patents
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Film forming equipment, film forming method, and electronic device manufacturing method Download PDF

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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。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method, and relates to a film forming apparatus having a structure in which the drive mechanism of the cooling plate / magnet plate is separated from the alignment stage and made independent, and a film forming method using the same. ..

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。 Recently, organic EL display devices have been in the limelight as flat panel display devices. The organic EL display device is a self-luminous display, and its characteristics such as response speed, viewing angle, and thinning are superior to those of liquid crystal panel displays. Is being replaced at a high speed. It is also expanding its application fields to automobile displays and the like.

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。 The element of the organic EL display device has a basic structure in which an organic substance layer that emits light is formed between two facing electrodes (cathode electrode and anode electrode). The organic material layer and the electrode metal layer of the organic EL display element are manufactured by depositing a vapor-deposited substance on a substrate via a mask on which a pixel pattern is formed in a vacuum chamber, and the pixel pattern on the mask is produced with high accuracy. In order to transfer to the substrate, the relative positions of the mask and the substrate must be precisely aligned before the deposition on the substrate takes place.

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。 For this purpose, an alignment step in which the alignment stage on which the substrate holding unit for holding the substrate is mounted is driven to adjust the position of the substrate held on the substrate holding unit with respect to the mask on the mask table is performed. However, since the cooling plate / magnet plate elevating mechanism is also mounted on the conventional alignment stage in addition to the elevating mechanism of the substrate holding unit, the position of the substrate on the substrate holding unit is the position of the mask on the mask table. When the alignment stage is moved in the X direction or the Y direction or rotated in the θ direction in order to adjust with respect to the substrate, not only the substrate but also the cooling plate / magnet plate is moved and / or rotated together.

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。 In the process of carrying the substrate into the film forming apparatus by the transfer robot, the substrate may move on the hand of the transfer robot and the position of the substrate on the hand of the transfer robot may deviate from a fixed position. In this case, the position of the board on the board holding unit that receives the board from the hand of the transfer robot also deviates from the position determined by the transfer error of the board by the transfer robot.

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。 The positional deviation of the substrate with respect to the mask due to the transfer error of the substrate by the transfer robot is corrected by driving the alignment stage to which the substrate holding unit is connected in the XYθ direction. For example, if the board is rotated 5 ° around the Z axis from a fixed position due to a problem with the transfer robot and is placed on the board holding unit (that is, the board on the board holding unit and the mask on the mask stand). Is displaced by 5 ° around the Z axis), the alignment stage to which the substrate holding unit is connected is rotated in the opposite direction by 5 ° to correct the displacement of the substrate with respect to the mask on the mask table.

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。
However, since the cooling plate / magnet plate elevating mechanism is installed on the alignment stage together with the board holding unit elevating mechanism, if the alignment stage is rotated 5 ° in the opposite direction to correct the position of the board, the cooling plate / magnet The board also rotates in the opposite direction by about 5 °. Therefore, by driving the alignment stage, the misalignment between the substrate and the mask due to the transfer error of the substrate can be eliminated, but the misalignment between the cooling plate / magnet plate and the substrate and the displacement between the cooling plate / magnet plate and the mask can be eliminated. The misalignment will remain.

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。 Since the degree of substrate transfer error by the transfer robot differs depending on the transfer operation of the transfer robot, the degree of positional deviation between the cooling plate / magnet plate and the substrate and the positional deviation between the cooling plate / magnet plate and the mask. Will vary. This reduces the accuracy of the final positioning between the cooling plate and the substrate that come into contact during film formation (which causes variations in the cooling action of the cooling plate on the substrate), and the substrate and mask that are brought into close contact by the magnet plate. It causes variation in the close contact state of.

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。 Such misalignment between the cooling plate / magnet plate and the substrate / mask due to the transfer error of the substrate and the variation in the amount of the misalignment cause product defects such as film formation blurring and film formation misalignment, and a decrease in yield. It causes problems.

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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and an electronic device manufacturing method for suppressing a positional deviation between a cooling plate / magnet plate and a substrate / mask even when a substrate transport error occurs due to a transport robot. The main purpose is to provide.

本発明の第1態様による成膜装置は、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、前記チャンバ内に設置され、マスクを保持するマスク保持ユニットと、前記チャンバ内に設置され、前記基板保持ユニットに保持された基板を冷却する冷却板又は前記基板保持ユニットに保持された基板を挟んでマスクに磁力を印加するマグネット板と、前記基板保持ユニット及び前記マスク保持ユニットを、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、のうち少なくとも一つの方向に移動させる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に設置され、前記冷却板又は前記マグネット板を前記第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第3方向駆動機構と、を含む。
The film forming apparatus according to the first aspect of the present invention includes a chamber, a substrate holding unit installed in the chamber and holding a substrate, a mask holding unit installed in the chamber and holding a mask, and the inside of the chamber. A cooling plate that cools the substrate held in the substrate holding unit or a magnet plate that applies magnetic force to the mask by sandwiching the substrate held in the substrate holding unit, and the substrate holding unit and the mask holding unit. Is moved in at least one of a first direction, a second direction orthogonal to the first direction, and a rotation direction about the first direction and a third direction orthogonal to the second direction. A second that is installed independently from the alignment stage and that moves the cooling plate or the magnet plate in the third direction and does not move in the first direction, the second direction, and the rotation direction. Includes a three-way drive mechanism.

本発明の第2態様による成膜方法は、上記の成膜装置の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ステップと、前記マスク保持ユニットに載置された状態のマスクを冷却板又はマグネット板に対して第1方向、前記2方向、及び前記回転方向のうち少なくとも一つの方向に移動させて位置調整するマスクアライメントステップと、位置調整されたマスクを前記ャンバに固定されたマスク台上に載置するステップと、前記成膜装置の前記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ステップと、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のうち少なくとも一つの方向に移動させて位置調整する基板アライメントステップと、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ステップと、冷却板及びマグネット板の少なくとも一方を前記第3方向に移動させて基板上に接触させるステップと、マス
クを通じて基板上に蒸着材料を成膜するステップと、含む。

In the film forming method according to the second aspect of the present invention, a step of placing the mask carried into the chamber of the film forming apparatus on the mask holding unit and a mask in a state of being placed on the mask holding unit are used. A mask alignment step for adjusting the position by moving the cooling plate or the magnet plate in at least one of the first direction, the second direction, and the rotation direction, and fixing the position-adjusted mask to the chamber . A step of placing the substrate on the mask stand, a step of carrying the substrate into the chamber of the film forming apparatus and placing the substrate on the substrate holding unit, and a mask of the substrate mounted on the substrate holding unit. A substrate alignment step for adjusting the position of a mask placed on a table by moving it in at least one of the first direction, the second direction , and the rotation direction, and on the mask table. A step of placing the substrate whose position has been adjusted with respect to the placed mask on the mask, and a step of moving at least one of the cooling plate and the magnet plate in the third direction to bring them into contact with the substrate. Includes a step of depositing a vapor deposition material on a substrate through a mask.

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。
The method for manufacturing an electronic device according to the third aspect of the present invention is to manufacture an electronic device using the film forming method according to the second aspect of the present invention.

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。
According to the present invention, by separating the cooling plate / magnet plate elevating mechanism from the alignment stage and making them independent, even if the alignment stage is moved in the XYθ direction in order to correct the transfer error of the substrate by the transfer robot, the cooling plate is used. And the magnet plate does not move in the XYθ direction. As a result, it is possible to suppress the relative positional deviation between the cooling plate / magnet plate and the substrate / mask due to the movement of the alignment stage in the XYθ direction, and it is possible to reduce product defects due to film formation defects. ..

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。FIG. 1 is a schematic diagram of a part of a production line of an organic EL display device. 図2は成膜装置の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the film forming apparatus. 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。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the alignment stage of the embodiment. 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。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining mask alignment. 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。FIG. 5 is an overall view of the organic EL display device and a cross-sectional view of an element of the organic EL display device.

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。 Hereinafter, preferred embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments and examples merely illustrate preferred configurations of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to those configurations. Further, unless otherwise specified, the hardware configuration and software configuration, processing flow, manufacturing conditions, dimensions, materials, shapes, etc. of the apparatus in the following description are limited to those of the present invention. It is not the purpose.

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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be preferably applied to an apparatus for forming a thin film (material layer) of a pattern on the surface of a substrate by vacuum vapor deposition. Any material such as glass, polymer film, or metal can be selected as the substrate material, and any material such as organic material or metallic material (metal, metal oxide, etc.) can be selected as the vapor deposition material. You can choose the material. Specifically, the technique of the present invention can be applied to a manufacturing apparatus such as an organic electronic device (for example, an organic EL display device, a thin film solar cell), an optical member, and the like. Among them, the present invention is one of the preferable application examples to form an organic EL display element by evaporating a vapor-deposited material in a manufacturing device of an organic EL display device.

<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。
<Electronic device production line>
FIG. 1 is an upper view schematically showing a part of the configuration of an electronic device manufacturing line. The production line of FIG. 1 is used, for example, for manufacturing a display panel of an organic EL display device for a smartphone. In the case of a display panel for a smartphone, for example, after forming an organic EL film on a substrate having a size of about 1800 mm × about 1500 mm, the substrate is diced to produce a plurality of small-sized panels.

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。 As shown in FIG. 1, a manufacturing line for an electronic device generally has a plurality of film forming chambers 11 and 12 and a transport chamber 13. A transfer robot 14 that holds and conveys the substrate 10 is provided in the transfer chamber 13. The transfer robot 14 is, for example, a robot having a structure in which a robot hand for holding a substrate is attached to an articulated arm, and carries in / out the substrate 10 into each film forming chamber.

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。 Each of the film forming chambers 11 and 12 is provided with a film forming apparatus (also referred to as a vapor deposition apparatus). A series of film forming processes such as transfer of the substrate 10 to and from the transfer robot 14, adjustment (alignment) of the relative position between the substrate 10 and the mask, fixing of the substrate 10 on the mask, and film formation (deposited film) are performed by the film forming apparatus. It is done automatically.

以下、成膜室の成膜装置の構成に対して説明する。 Hereinafter, the configuration of the film forming apparatus in the film forming chamber will be described.

<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。
<Film formation device>
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the film forming apparatus 2. In the following description, an XYZ Cartesian coordinate system with the vertical direction as the Z direction is used. Assuming that the substrate is fixed parallel to the horizontal plane (XY plane) at the time of film formation, the direction parallel to the short side of the substrate is the X direction, and the direction parallel to the long side is the Y direction. Also, the angle of rotation around the Z axis is displayed as θ.

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。 The film forming apparatus 2 includes a vacuum chamber 20 that defines a space in which the film forming process is performed. The inside of the vacuum chamber 20 is maintained in a vacuum atmosphere or an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas.

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。 In the upper part of the vacuum chamber 20 of the film forming apparatus 2, a substrate holding unit 21 for holding and transporting a substrate, a mask holding unit 22 for holding and transporting a mask, a cooling plate 23 for cooling the substrate, and a metal material A magnet plate 24 for applying a magnetic force to the mask, a mask stand 25 on which a position-adjusted mask is placed, and the like are provided. Etc. are provided.

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。 The board holding unit 21 is a means for holding and carrying the board 10 received from the transfer robot 14 in the transfer chamber 13, and is also called a board holder.

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。 The mask holding unit 22 is a means for holding and transporting the mask carried into the vacuum chamber 20 of the film forming apparatus 2 until it is placed on the mask stand 25.

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。 A frame-shaped mask base 25 fixed to the vacuum chamber 20 is installed under the substrate holding unit 21, and the mask base 25 has a mask 251 having an opening pattern corresponding to a thin film pattern formed on the substrate 10. Is placed. In particular, the mask used for manufacturing an organic EL element for a smartphone is a metal mask on which a fine opening pattern is formed, and is also called FMM (Fine Metal Mask).

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。 The cooling plate 23 is installed above the support portion of the substrate holding unit 21 and is brought into close contact with the surface of the substrate 10 opposite to the mask 251 during film formation to suppress an increase in the temperature of the substrate 10 during film formation. It is a plate-shaped member that plays a role of suppressing deterioration and deterioration of organic materials.

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。 A magnet plate 24 is provided on the cooling plate 23 to apply a magnetic force to the metal mask 251 to prevent the mask from bending and to bring the mask 251 and the substrate 10 into close contact with each other. The magnet plate 24 can consist of a permanent magnet or an electromagnet and can be partitioned into a plurality of modules. Further, the magnet plate 24 can also be integrally formed with the cooling plate 23.

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。 The vapor deposition source 26 includes a crucible (not shown) in which the vapor deposition material to be deposited on the substrate is stored, a heater for heating the crucible (not shown), and the vapor deposition material on the substrate until the evaporation rate from the vapor deposition source becomes constant. Includes shutters (not shown) that prevent scattering. The vapor deposition source 26 can have various configurations depending on the application, such as a point vapor deposition source, a linear vapor deposition source, and a revolver vapor deposition source.

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。 Although not shown in FIG. 2, the film forming apparatus 2 includes a film thickness monitor (not shown) for measuring the thickness of the film deposited on the substrate and a film thickness calculation unit (not shown).

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。 An elevating mechanism for raising and lowering the substrate holding unit 21, the mask holding unit 22, the cooling plate 23 / magnet plate 24, and the like in the vertical direction (Z direction, third direction) on the outer upper surface of the vacuum chamber 20 of the film forming apparatus 2. , And move the substrate holding unit 21 and / or the mask holding unit 22 parallel to the horizontal plane (in the X, Y, θ directions) for alignment of the substrate with the mask or of the mask with respect to the cooling plate / magnet plate. A drive mechanism (alignment stage) for the purpose is installed.

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。 In this embodiment, as will be described later with reference to FIG. 3, the elevating mechanism for raising and lowering the cooling plate 23 and the magnet plate 24 in the Z direction is used to move the substrate holding unit 21 in the XYθ direction. By separating / separating from the alignment stage, the cooling plate / magnet plate elevating mechanism is fixed in the XYθ direction without moving by XYθ even when the substrate holding unit 21 connected to the alignment stage moves by XYθ. To be done.

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。 Further, in the film forming apparatus 2 of this embodiment, an alignment camera (non-alignment) that captures an alignment mark formed on the substrate and the mask through a window provided on the ceiling of the vacuum chamber 20 for alignment between the mask and the substrate. (Illustrated) is also provided.

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。 Hereinafter, each step of the film forming process performed by the film forming apparatus of this embodiment will be described.

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。 First, when a new mask is carried into the vacuum chamber 20 of the film forming apparatus and placed on the mask holding unit 22, the position of the mask placed on the mask holding unit 22 is set with respect to the position of the cooling plate 23. A mask alignment step to adjust is performed. The mask whose position has been adjusted with respect to the cooling plate 23 is lowered by the mask holding unit 22 and placed on the mask base 25.

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。 The substrate is carried into the vacuum chamber 20 by the transfer robot 14 in the transfer chamber 13 and placed on the substrate holding unit 21. Subsequently, a substrate alignment step of measuring and adjusting the relative positions of the substrate 10 and the mask 251 is performed. When the substrate alignment process is completed, the substrate holding unit 21 descends by the elevating mechanism to place the substrate 10 on the mask 251. After that, the cooling plate 23 and the magnet plate 24 descend by the elevating mechanism to bring the substrate 10 and the mask 251 into close contact with each other. ..

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。 In this state, the shutter of the vapor deposition source 26 is opened, and the vapor deposition material evaporated from the crucible of the vapor deposition source 26 is vapor-deposited on the substrate through the fine pattern opening of the mask.

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。 When the film thickness of the vapor-deposited material deposited on the substrate reaches a predetermined thickness, the shutter of the vapor deposition source 26 is closed, and then the transfer robot 14 carries out the substrate from the vacuum chamber 20 to the transfer chamber 13.

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。 After repeating the process from loading the substrate to unloading the substrate for a predetermined number of substrates, the mask on which the vapor deposition material is deposited and cannot be used any more is carried out from the film forming apparatus and new. The mask is carried into the film forming apparatus.

<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。
<Alignment stage>
Hereinafter, the configuration of the alignment stage 30 of this embodiment will be described with reference to FIG.

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。 On the outer upper surface (first outer surface) of the vacuum chamber 20, the substrate holding unit 21 and the mask holding unit 22 are moved in the XYθ direction in order to adjust the position of the substrate 10 with respect to the mask and the position of the mask with respect to the cooling plate / magnet plate. The alignment stage 30 for raising and lowering the substrate holding unit 21, the substrate Z-axis raising and lowering mechanism 31 (board third direction drive mechanism) for raising and lowering the substrate holding unit 21, and the cooling plate 23 and / or the magnet plate 24 are moved in the Z-axis direction. A cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 (cooling plate third-direction drive mechanism) for elevating and lowering, and a mask Z-axis elevating mechanism 33 (mask third-direction drive mechanism) for raising and lowering the mask 251 in the Z-axis direction are installed. ..

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。
The alignment stage 30 receives a driving force in the XYθ direction from an alignment stage driving motor 301 (first motor) fixed to the outer upper surface of the vacuum chamber through a linear guide (first driving force transmission mechanism). That is, a guide rail (not shown) is fixedly installed on the outer upper surface of the vacuum chamber, and the linear block is movably installed on the guide rail. The alignment stage base plate 302 (first base plate) is mounted on the linear block. By moving the linear block in the XYθ direction by the driving force from the alignment stage driving motor 301 fixed to the outer upper surface of the vacuum chamber, the alignment stage base plate 302 mounted on the linear block, that is, the entire alignment stage 30 Can be moved in the XYθ direction.

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。 Since the elevating mechanism for raising and lowering the board holding unit 21 and the raising and lowering mechanism for raising and lowering the mask holding unit 22 are mounted on the alignment stage 30 as described later, the board holding unit 21 and the mask holding unit 22 are mounted on the alignment stage. As it moves in the XYθ direction, it moves in the XYθ direction together with the substrate and the mask held by each of them.

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。 The board Z-axis elevating mechanism 31 is a mechanism for raising and lowering the board holding unit 21 in the Z-axis direction, and is installed on the alignment stage base plate 302. The substrate holding unit 21 in the vacuum chamber 20 is connected to the substrate Z-axis elevating mechanism 31 through the outer upper surface of the vacuum chamber 20. The board Z-axis elevating mechanism 31 is a board elevating driving force transmission mechanism (third driving force) for transmitting the driving force of the board elevating drive motor 311 (third motor) and the board elevating drive motor 311 to the board holding unit 21. A linear guide 312 is included as a transmission mechanism). In the present embodiment, the linear guide 312 is used as the substrate elevating driving force transmission mechanism, but the present invention is not limited to this, and a ball screw or the like can also be used.

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。 The cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 includes a cooling plate elevating drive motor 321 (second motor) for driving the cooling plate 23 and / or the magnet plate 24 in the Z direction, and a cooling plate elevating drive force transmission mechanism (second drive). It includes a ball screw 322 as a force transmission mechanism) and is installed on a cooling plate Z-axis elevating mechanism base plate 323 (second base plate) fixed to the outer upper surface of the vacuum chamber. In the present embodiment, the ball screw 322 is used as the cooling plate elevating driving force transmission mechanism, but the present invention is not limited to this, and a linear guide or the like can also be used.

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。 As described above, in this embodiment, the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 is not installed on the alignment stage base plate 302 as in the conventional case, but is separated / independent from the alignment stage 30 and is the outer upper surface of the vacuum chamber 20. Since it is installed on the cooling plate Z-axis elevating mechanism base plate 323 fixed to the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32, even if the alignment stage 30 moves in the XYθ direction, the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 does not move in the XYθ direction and is in the XYθ direction. It is fixed. In the present specification, the fact that the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 is separated from the alignment stage 30 and installed independently means that the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 is not installed on the alignment stage 30 in a broad sense. It means that it does not receive the driving force for movement from the alignment stage 30 in the XYθ direction, and in a narrow sense, the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 is not installed on the alignment stage 30, and the vacuum chamber 20 is located in the XYθ direction. It means that it is installed so as to be fixed to the outer upper surface (that is, it is fixed without moving or rotating in the XYθ direction).

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。 The mask Z-axis elevating mechanism 33 is a mechanism for elevating and lowering the mask holding unit 22 in the Z-axis direction, and is mounted on the alignment stage 30. The mask holding unit 22 in the vacuum chamber 20 is connected to the mask Z-axis elevating mechanism 33 through the outer upper surface of the vacuum chamber 20. The mask Z-axis elevating mechanism 33 includes a mask elevating drive motor 331 (fourth motor) and a ball screw 332 (fourth driving force transmission mechanism), and the used mask is discharged by a transport robot when the mask is replaced. A new mask is received, and the function of raising and lowering the mask holding unit 22 until the mask is placed on the mask table 25 through the mask alignment step is performed.

<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。
<Mask alignment>
The alignment process of the mask with respect to the cooling plate 23 / magnet plate 24 will be described with reference to FIG.

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。 When it is time to replace the mask, the mask Z-axis elevating mechanism 33 drives the mask holding unit 22 in the Z-axis direction, and the transport robot receives the used mask from the vapor deposition position on the mask table 25. Can be raised to a discharge position. The transfer robot receives the used mask from the mask holding unit 22, discharges it to the outside of the vacuum chamber, carries the new mask into the vacuum chamber, and passes the new mask to the mask holding unit 22 which remains in the discharge position. ..

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。 Subsequently, as shown in FIGS. 4A and 4B, the rough alignment camera 40 installed on the outer upper surface of the vacuum chamber 20 is used to cover the lower surface of the cooling plate 23 or the magnet plate 24. The alignment mark 411 of the alignment mark plate 41 installed on the upper surface and the alignment mark 2511 of the mask 251 mounted on the mask holding unit 22 are photographed and the relative positions between them are measured. The alignment mark plate 41 of the present embodiment has a convex planar shape as shown in FIG. 4 (c), and the alignment mark formed on the alignment mark plate 41 is a circular opening. Not limited to.

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。 If it is found that the relative positions of the cooling plate 23 / magnet plate 24 and the mask 251 mounted on the mask holding unit 22 are displaced in the XYθ direction based on the shooting result of the alignment mark, the mask is held by the alignment stage 30. The unit 22 is moved in the XYθ direction to adjust the position of the mask with respect to the cooling plate 23 / magnet plate 24. At this time, since the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 on which the cooling plate 23 / magnet plate 24 is installed is separated and installed independently from the alignment stage 30, it is cooled with respect to the mask held by the mask holding unit 22. These positions can be adjusted by relatively moving the plate 23 / magnet plate 24.

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。 When the alignment mark plate 41 is installed on the upper surface of the magnet plate 24, it can be easily installed on the magnet plate 24 and the installation position can be accurate. Compared to this, in order to install the alignment mark plate 41 on the lower surface of the cooling plate 23, the alignment mark plate 41 must be embedded on the lower surface side of the cooling plate 23, which makes the installation complicated, but the camera for rough alignment Since it can be installed closer to the alignment mark 2511 of the mask 251 in which the 40 is focused, the recognition accuracy of the alignment mark by the rough alignment camera 40 can be improved.

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。 When the mask alignment is completed, the mask holding unit 22 is lowered by the mask Z-axis elevating mechanism 33 to lower the mask 251 from the ejection position to the vapor deposition position on the mask table 25, and then the mask 251 is placed on the mask table 25. do.

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。 Through such a mask alignment step, the positions of the mask 251 and the cooling plate 23 / magnet plate 24 can be relatively adjusted. That is, conventionally, since the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 is mounted on the alignment stage 30 together with the mask Z-axis elevating mechanism 33 for raising and lowering the mask holding unit 22, it is in a state of being placed on the mask holding unit 22. The position of the mask 251 could not be adjusted relative to the cooling plate 23 / magnet plate 24, but in this embodiment, the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 is installed separately / independently from the alignment stage 30. Therefore, the mask 251 placed on the mask holding unit 22 can be moved and adjusted relative to the cooling plate 23 / magnet plate 24.

<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。
<Board alignment>
When the substrate 10 is carried into the vacuum chamber 20 of the film forming apparatus 2 by the transfer robot 14 in the transfer chamber 13 and placed on the substrate holding unit 21 waiting at the carry-in position, the substrate is held by the substrate Z-axis elevating mechanism 31. The unit 21 descends in the Z-axis direction and moves to a measurement position at a fixed height above the mask. Subsequently, the alignment mark of the substrate and the alignment mark of the mask 251 placed on the mask stand 25 are photographed by the rough alignment camera and the fine alignment camera, and the relative positional deviation between the substrate and the mask is measured.

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。 When the substrate is displaced from the substrate holding unit 21 due to a transfer error caused by the transfer robot 14 in the process of carrying the substrate into the vacuum chamber 20 of the film forming apparatus 2, the mask 251 placed on the substrate and the mask stand 25 Relative misalignment occurs between and. In this case, the alignment stage 30 to which the substrate holding unit 21 is connected is moved in the XYθ direction to adjust the relative positions of the substrate 10 and the mask 251. Even if the alignment stage 30 is moved in the XYθ direction in order to adjust the position of the substrate with respect to the mask 251 on the mask base 25 in this way, in this embodiment, the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 is separated from the alignment stage 30. Since it is independently fixed to the outer upper surface of the vacuum chamber 20, the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 does not move in the XYθ direction, and is between the cooling plate 23 / magnet plate 24 and the mask 251 when the mask alignment is completed. It is possible to maintain the adjusted state of.

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。 Further, when the substrate 10 is placed on the substrate holding unit 21 at a position relatively displaced from the cooling plate 23 due to the transfer error of the substrate by the transfer robot 14, the substrate 10 is placed on the mask 251 on the mask base 25. By adjusting the position with respect to the mask, it becomes possible to adjust the position between the cooling plate 23 and the substrate 10 whose position is adjusted with respect to the mask 251 on the mask table 25 through the mask alignment step.

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。 When the alignment of the substrate with respect to the mask is completed, the substrate holding unit 21 descends onto the mask by the substrate Z-axis elevating mechanism 31 and lowers the substrate onto the mask.

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。 Subsequently, the cooling plate 23 and the magnet plate 24 are lowered by the drive of the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 and placed on the upper surface of the substrate 10. At this time, the metallic mask 251 is attracted by the magnetic force of the magnet plate 24, so that the substrate and the mask are in close contact with each other.

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。 According to this embodiment, the positions of the cooling plate 23 and the substrate are adjusted to each other in spite of the transfer error of the substrate by the transfer robot 14, so that the cooling action of the substrate by the cooling plate 23 can be maximized. Further, even when a transfer error of the substrate by the transfer robot 14 occurs, the variation caused by the transfer error can be reduced, so that the offset for correcting the relative position between the cooling plate and the substrate can be stabilized. Further, since the relative positions of the magnet plate 24 and the mask 251 are also adjusted, it is possible to reduce variations in the adhesion state when the substrate and the mask are brought into close contact with each other by the magnetic force from the magnet plate 24. As a result, film formation defects can be effectively reduced.

<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。
<Manufacturing method of electronic devices>
Next, an example of a method for manufacturing an electronic device using the film forming apparatus of this embodiment will be described. Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the organic EL display device will be illustrated as an example of the electronic device.

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。 First, the organic EL display device to be manufactured will be described. FIG. 5A shows an overall view of the organic EL display device 60, and FIG. 5B shows a cross-sectional structure of one pixel.

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。
As shown in FIG. 5A, a plurality of pixels 62 including a plurality of light emitting elements are arranged in a matrix in the display area 61 of the organic EL display device 60. Although the details will be described later, each of the light emitting elements has a structure including an organic layer sandwiched between a pair of electrodes. The pixel referred to here refers to the smallest unit that enables the display of a desired color in the display area 61. In the case of the organic EL display device according to this embodiment, the pixel 62 is composed of a combination of a first light emitting element 62R, a second light emitting element 62G, and a third light emitting element 62B that emit light different from each other. The pixel 62 is often composed of a combination of a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element, but may be a combination of a yellow light emitting element, a cyan light emitting element, and a white light emitting element, and is particularly limited to at least one color. It is not limited.

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。 5 (b) is a schematic partial cross-sectional view taken along the line AB of FIG. 5 (a). The pixel 62 has a first electrode (anode) 64, a hole transport layer 65, one of the light emitting layers 66R, 66G, 66B, an electron transport layer 67, and a second electrode (cathode) 68 on the substrate 63. It has an organic EL element comprising. Of these, the hole transport layer 65, the light emitting layer 66R, 66G, 66B, and the electron transport layer 67 correspond to the organic layer. Further, in this embodiment, the light emitting layer 66R is an organic EL layer that emits red, the light emitting layer 66G is an organic EL layer that emits green, and the light emitting layer 66B is an organic EL layer that emits blue. The light emitting layers 66R, 66G, and 66B are formed in a pattern corresponding to a light emitting element (sometimes referred to as an organic EL element) that emits red, green, and blue, respectively. Further, the first electrode 64 is formed separately for each light emitting element. The hole transport layer 65, the electron transport layer 67, and the second electrode 68 may be formed in common with the plurality of light emitting elements 62R, 62G, 62B, or may be formed for each light emitting element. An insulating layer 69 is provided between the first electrodes 64 in order to prevent the first electrode 64 and the second electrode 68 from being short-circuited by foreign matter. Further, since the organic EL layer is deteriorated by moisture and oxygen, a protective layer 70 for protecting the organic EL element from moisture and oxygen is provided.

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。 In FIG. 5B, the hole transport layer 65 and the electron transport layer 67 are shown as one layer, but they are formed of a plurality of layers including the hole block layer and the electron block layer due to the structure of the organic EL display element. May be done. Further, between the first electrode 64 and the hole transport layer 65, there is an energy band structure capable of smoothly injecting holes from the first electrode 64 into the hole transport layer 65. It is also possible to form a hole injection layer. Similarly, an electron injection layer can be formed between the second electrode 68 and the electron transport layer 67.

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。 Next, an example of a method for manufacturing an organic EL display device will be specifically described.

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。 First, a circuit (not shown) for driving the organic EL display device and a substrate 63 on which the first electrode 64 is formed are prepared.

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。 Acrylic resin is formed by spin coating on the substrate 63 on which the first electrode 64 is formed, and the acrylic resin is patterned by a lithography method so that an opening is formed in the portion where the first electrode 64 is formed to form an insulating layer. Form 69. This opening corresponds to a light emitting region where the light emitting element actually emits light.

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。 The substrate 63 in which the insulating layer 69 is patterned is carried into the first organic material film forming apparatus, the substrate is held by the substrate holding unit, and the hole transport layer 65 is shared on the first electrode 64 in the display region. A film is formed as a layer to be formed. The hole transport layer 65 is formed by vacuum vapor deposition. In reality, the hole transport layer 65 is formed to have a size larger than that of the display region 61, so that a high-definition mask is unnecessary.

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。
Next, the substrate 63 on which the hole transport layer 65 is formed is carried into the second organic material film forming apparatus and held by the substrate holding unit. Align the substrate and the mask, place the substrate on the mask, and place the element that emits red on the substrate 63, the light emitting layer 66R that emits red.
Is formed into a film.

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。 According to this embodiment, the cooling plate Z-axis elevating mechanism 32 that elevates and elevates the cooling plate / magnet plate of the film forming apparatus is separated / independent from the alignment stage 30 to perform alignment in order to eliminate the transfer error by the transfer robot 14. Even when the stage 30 is driven to correct the position, the relative position between the cooling plate / magnet plate, the substrate, and the mask can be effectively adjusted, thereby effectively reducing the film formation defect. be able to.

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。 Similar to the film formation of the light emitting layer 66R, the light emitting layer 66G that emits green is formed by the third organic material film forming apparatus, and the light emitting layer 66B that emits blue is further formed by the fourth organic material forming apparatus. .. After the film formation of the light emitting layers 66R, 66G, and 66B is completed, the electron transport layer 67 is formed on the entire display region 61 by the fifth film forming apparatus. The electron transport layer 67 is formed as a layer common to the light emitting layers 66R, 66G, and 66B of three colors.

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。 The substrate formed up to the electron transport layer 67 is moved by a metallic vapor deposition material film forming apparatus to form a second electrode 68.

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。 After that, it moves to a plasma CVD device to form a protective layer 70, and the organic EL display device 60 is completed.

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。 From the time when the substrate 63 in which the insulating layer 69 is patterned is carried into the film forming apparatus until the film formation of the protective layer 70 is completed, when the substrate 63 is exposed to an atmosphere containing moisture or oxygen, a light emitting layer made of an organic EL material is formed. It may be deteriorated by moisture and oxygen. Therefore, in this example, the loading and unloading of the substrate between the film forming apparatus is performed in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere.

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。 The above-mentioned embodiment describes an example of the present invention, and the present invention is not limited to the configuration of the above-mentioned embodiment, and may be appropriately modified within the scope of the technical idea.

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
10: Substrate 14: Transfer robot 20: Vacuum chamber 21: Substrate holding unit 22: Mask holding unit 23: Cooling plate 24: Magnet plate 25: Mask stand 30: Alignment stage 31: Board Z-axis elevating mechanism 32: Cooling plate Z-axis Elevating mechanism 33: Mask Z-axis elevating mechanism 41: Alignment mark plate

Claims (16)

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、
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、
前記チャンバ内に設置され、マスクを保持するマスク保持ユニットと、
前記チャンバ内に設置され、前記基板保持ユニットに保持された基板を冷却する冷却板又は前記基板保持ユニットに保持された基板を挟んでマスクに磁力を印加するマグネット板と、
前記基板保持ユニット及び前記マスク保持ユニットを、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、のうち少なくとも一つの方向に移動させる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に設置され、前記冷却板又は前記マグネット板を前記第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第3方向駆動機構と、
を含む成膜装置。
It is a film forming device for forming a film-deposited material on a substrate through a mask.
With the chamber
A substrate holding unit installed in the chamber and holding a substrate,
A mask holding unit installed in the chamber and holding a mask,
A cooling plate installed in the chamber to cool the substrate held by the substrate holding unit or a magnet plate that applies a magnetic force to the mask by sandwiching the substrate held by the substrate holding unit.
A rotation direction of the substrate holding unit and the mask holding unit about a first direction, a second direction orthogonal to the first direction, and a third direction orthogonal to the first direction and the second direction. An alignment stage that moves in at least one of the directions,
A third-direction drive mechanism that is separated from the alignment stage and installed independently, moves the cooling plate or the magnet plate in the third direction, and does not move in the first direction, the second direction, and the rotation direction. When,
Film forming equipment including.
前記第3方向駆動機構は、前記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。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein the third-direction drive mechanism is installed so as to be fixed to the chamber in the first direction, the second direction, and the rotation direction. 前記アライメントステージは、前記チャンバの第1外部面上に対して前記第1方向、前記第2方向、及び前記回転方向に移動可能に設置される第1ベースプレートを含む請求項1又は2に記載の成膜装置。 The first or second aspect of the invention, wherein the alignment stage includes a first base plate that is movably installed in the first direction, the second direction, and the rotation direction with respect to the first outer surface of the chamber. Film forming equipment. 前記第3方向駆動機構は、前記チャンバの第1外部面上に対して前記第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第2ベースプレートを含む請求項3に記載の成膜装置。 3. The third direction drive mechanism includes a second base plate installed so as to be fixed in the first direction, the second direction, and the rotation direction with respect to the first outer surface of the chamber. The film forming apparatus according to. 前記第1ベースプレート上に設置され、前記基板保持ユニットを前記第3方向に移動させる基板第3方向駆動機構をさらに含む請求項3又は4に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 3 or 4, further comprising a substrate third-direction drive mechanism installed on the first base plate and moving the substrate holding unit in the third direction. 前記第1ベースプレート上に設置され、前記マスク保持ユニットを前記第3方向に移動させるマスク第3方向駆動機構をさらに含む請求項3から5のいずれか一項に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to any one of claims 3 to 5, further comprising a mask third-direction drive mechanism that is installed on the first base plate and moves the mask holding unit in the third direction. 前記冷却板及び前記マグネット板は一体に形成され、前記第3方向駆動機構は、前記マグネット板を前記冷却板とともに前記第3方向に移動させる請求項1から6のいずれか一項に記載の成膜装置。 The function according to any one of claims 1 to 6, wherein the cooling plate and the magnet plate are integrally formed, and the third-direction drive mechanism moves the magnet plate together with the cooling plate in the third direction. Membrane device. 前記アライメントステージ及び前第3方向駆動機構は、前記チャンバの外部に配置されている請求項1から7のいずれか一項に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the alignment stage and the front third direction drive mechanism are arranged outside the chamber. 前記チャンバの前記第1外部面上に固定された第1モータ、及び前記第1モータからの駆動力を前記第1ベースプレートに伝達する第1駆動力伝達機構をさらに含む請求項3から6のいずれか一項に記載の成膜装置。 6. The film forming apparatus according to item 1. 前記第3方向駆動機構は、冷却板又はマグネット板を前記第3方向に移動させるための駆動力を発生する第2モータ、及び前記第2モータからの駆動力を冷却板又はマグネット板に伝達する第2駆動力伝達機構をさらに含む請求項1から9のいずれか一項に記載の成膜装置。 The third-direction drive mechanism transmits a second motor that generates a driving force for moving the cooling plate or the magnet plate in the third direction, and the driving force from the second motor to the cooling plate or the magnet plate. The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising a second driving force transmission mechanism. 前記基板第3方向駆動機構は、前記基板保持ユニットを前記第3方向に移動させるための駆動力を発生する第3モータ、及び前記第3モータからの駆動力を前記基板保持ユニットに伝達する第3駆動力伝達機構を含む請求項5に記載の成膜装置。 The substrate third-direction drive mechanism has a third motor that generates a driving force for moving the substrate holding unit in the third direction, and a third motor that transmits the driving force from the third motor to the substrate holding unit. 3. The film forming apparatus according to claim 5, which includes a driving force transmission mechanism. 前記マスク第3方向駆動機構は、前記マスク保持ユニットを前記第3方向に移動させるための駆動力を発生する第4モータ、及び前記第4モータからの駆動力を前記マスク保持ユニットに伝達する第4駆動力伝達機構を含む請求項6に記載の成膜装置。 The mask third direction drive mechanism is a fourth motor that generates a driving force for moving the mask holding unit in the third direction, and a second that transmits the driving force from the fourth motor to the mask holding unit. 4. The film forming apparatus according to claim 6, which includes a driving force transmission mechanism. 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から12のいずれか一項に記載の成膜装置の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ステップと、
前記マスク保持ユニットに載置された状態のマスクを冷却板又はマグネット板に対して第1方向、前記第2方向、及び前記回転方向のうち少なくとも一つの方向に移動させて位置調整するマスクアライメントステップと、
位置調整されたマスクを前記チャンバに固定されたマスク台上に載置するステップと、
前記成膜装置の前記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ステップと、
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、及び前記回転方向のうち少なくとも一つの方向に移動させて位置調整する基板アライメントステップと、
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ステップと、
冷却板及びマグネット板の少なくとも一方を前記第3方向に移動させて基板上に接触させるステップと、
マスクを通じて基板上に蒸着材料を成膜するステップと、
を含む成膜方法。
It is a film forming method for depositing a vapor deposition material on a substrate through a mask.
The step of placing the mask carried into the chamber of the film forming apparatus according to any one of claims 1 to 12 on the mask holding unit, and
A mask alignment step in which the mask mounted on the mask holding unit is moved with respect to the cooling plate or the magnet plate in at least one of the first direction, the second direction, and the rotation direction to adjust the position. When,
The step of placing the position-adjusted mask on the mask table fixed to the chamber, and
The step of carrying the substrate into the chamber of the film forming apparatus and placing it on the substrate holding unit, and
The substrate mounted on the substrate holding unit is moved in at least one of the first direction, the second direction, and the rotation direction with respect to the mask placed on the mask table. Board alignment step to adjust the position and
A step of placing a substrate whose position has been adjusted with respect to the mask placed on the mask table on the mask, and a step of placing the substrate on the mask.
A step of moving at least one of the cooling plate and the magnet plate in the third direction to bring them into contact with the substrate.
Steps to deposit the vapor deposition material on the substrate through the mask,
Film formation method including.
前記マスクアライメントステップでは、成膜装置のアライメントステージを、冷却板が搭載された冷却板第3方向駆動機構、又は、マグネット板が搭載されたマグネット板第3
方向駆動機構に対して前記第1方向、前記第2方向、及び前記回転方向のうち少なくとも一つの方向に相対的に移動又は回転させることで、前記アライメントステージに繋がっている前記マスク保持ユニットに載置されたマスクを冷却板又はマグネット板に対して位置調整する請求項13に記載の成膜方法。
In the mask alignment step, the alignment stage of the film forming apparatus is set to the cooling plate third direction drive mechanism on which the cooling plate is mounted, or the magnet plate third on which the magnet plate is mounted.
By moving or rotating relative to at least one of the first direction, the second direction, and the rotation direction with respect to the directional drive mechanism, the mask holding unit is mounted on the mask holding unit connected to the alignment stage. The film forming method according to claim 13, wherein the placed mask is positioned with respect to a cooling plate or a magnet plate.
前記マスクアライメントステップは、前記冷却板の下部又は前記マグネット板の上部に設置されたアライメントマークプレート上のアライメントマークとマスクのアライメントマークとを撮影して、冷却板と前記マスク保持ユニットに載置されたマスクとの間の相対的な位置ずれ又はマグネット板とマスク保持ユニットに載置されたマスクとの間の相対的な位置ずれを測定するステップを含む請求項13又は14に記載の成膜方法。 In the mask alignment step, the alignment mark on the alignment mark plate installed on the lower portion of the cooling plate or the upper portion of the magnet plate and the alignment mark of the mask are photographed and placed on the cooling plate and the mask holding unit. The film forming method according to claim 13 or 14, comprising a step of measuring the relative misalignment between the mask and the mask or the relative misalignment between the magnet plate and the mask mounted on the mask holding unit. .. 請求項13から15のいずれか一項に記載の成膜方法を用いた電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device using the film forming method according to any one of claims 13 to 15.
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