1.本发明涉及基板及掩模相对于成膜源而一体地旋转的成膜装置及电子器件的制造方法。
背景技术：
2.最近，作为平板显示器，有机电致发光显示器(oled)备受瞩目。有机电致发光显示器是自发光显示器，响应速度、视场角、薄型化等特性比液晶面板显示器优异，在监视器、电视、以智能手机为代表的各种移动终端等中，正迅速取代已有的液晶面板显示器。另外，其应用领域也扩展到汽车用显示器等。
3.作为以往的旋转成膜装置，例如已知有如专利文献1所记载的掩模蒸镀装置(成膜装置)。该掩模蒸镀装置具有真空腔室，在真空腔室的内部配置有成膜对象物(基板)、蒸镀掩模(掩模)以及向成膜对象物供给蒸镀分子蒸发源子的蒸发源。成膜对象物和掩模由支承于具备旋转轴的旋转机构的磁铁单元(基板支承构件)保持，构成为在蒸镀时，通过旋转机构使磁铁单元、成膜对象物及掩模以旋转轴为中心一体旋转。
4.但是，随着近年来的基板的大型化，使旋转进一步稳定化的要求不断提高。若大型化，则基板和掩模的水平度降低而使旋转变得不稳定。为了减小掩模、基板的挠曲，需要使各构造部分为高刚性，但若提高刚性，则会大型化，重量也会增大。
5.另一方面，专利文献2记载了一种成膜装置，在真空腔室内，具备使基板与掩模进行位置对齐的对准单元、从对准单元接收基板和掩模的输送用托盘、以及沿着该输送用托盘的输送路径配置的蒸发源、溅射靶等成膜部件。对准单元具有保持基板的基板保持单元和支承掩模的掩模保持件(掩模保持构件)，掩模保持件经由带导向衬套的导杆与支轴(相当于中心轴)连结。支轴能够通过马达而旋转，能够通过x－y方向移动部而在与支轴正交的x－y方向上移动。掩模保持件也与支轴同步地旋转，另外，沿x－y方向移动，从而相对于静止的基板进行对准。在对准后，使掩模和基板下降，载置到输送托盘上，而掩模保持件得到导杆的导向作用而下降，确保了规定的对准精度。
6.但是，该掩模保持件是为了对准而使掩模旋转的部件，在成膜时，从对准单元移载到输送托盘，并不会成为在成膜工序中旋转的构造，无法应用于旋转成膜装置。
7.在先技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2010－185107号公报
10.专利文献2：日本特开2005－248249号公报
技术实现要素：
11.发明要解决的课题
12.本发明的目的在于提供一种使基板和掩模的旋转更稳定化、能够实现更高精细的成膜的成膜装置及电子器件的制造方法。
13.用于解决课题的手段
14.为了实现上述目的，本发明的成膜装置使基板和与所述基板的成膜面重叠的掩模一体地旋转的同时，经由所述掩模在所述基板上对成膜材料进行成膜，其特征在于，
15.所述成膜装置具备：
16.掩模保持部，其保持所述掩模；
17.基板保持部，其保持所述基板；
18.中心轴，其与所述基板保持部连结，使所述基板保持部沿着所述基板和所述掩模的旋转中心线移动；
19.旋转转矩传递部件，其与所述掩模保持部和所述基板保持部中的任一方连结；以及
20.位置变更部件，其在旋转方向上维持所述掩模保持部与所述基板保持部的相对位置不变，在与所述旋转中心线平行的方向上变更所述掩模保持部与所述基板保持部的相对位置。
21.另外，本发明的电子器件的制造方法的特征在于，
22.使用上述成膜装置来制造电子器件。
23.发明的效果
24.根据本发明，基板与掩模的水平度提高，能够使旋转稳定，能够实现高精细的成膜。
附图说明
25.图1是电子器件制造装置的一部分的示意图。
26.图2是实施方式的旋转成膜装置的成膜时的示意性结构图。
27.图3是图2的成膜前的状态的示意性结构图。
28.图4(a)是图2的中心轴的安装部的局部放大剖视图，图4(b)是图2的导向轴的部分的局部放大剖视图。
29.图5(a)是将垫片(日文：
シム
)插入到导向衬套的连接部的状态的局部剖视图，图5(b)是示意性地表示垫片的接触状态的俯视图。
30.图6是表示图2的掩模保持单元和基板保持单元的结构的立体图。
31.图7是图2的成膜装置的对准工序、成膜工序的说明图。
32.图8是通过本发明的制造方法制造的有机el显示装置的概略图。
具体实施方式
33.以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是，以下的实施方式仅是例示性地表示本发明的优选结构，本发明的范围并不限定于这些结构。另外，在以下的说明中，装置的硬件结构及软件结构、处理的流程、制造条件、尺寸、材质、形状等只要没有特定的记载，就并非旨在将本发明的范围仅限定于此。
34.＜电子器件的制造装置＞
35.图1是示意性地表示电子器件的制造装置的结构的一部分的俯视图。图1的制造装置例如用于智能手机用的有机el显示装置的显示面板的制造。在智能手机用的显示面板的
情况下，例如在对约1800mm
×
约1500mm、厚度约0.5mm的尺寸的基板进行了有机el的成膜之后，切割该基板而制作多个小尺寸的面板。
36.通常，如图1所示，电子器件的制造装置具有多个成膜室111、112和输送室110。在输送室110内设置有保持并输送基板3的输送机器人119。输送机器人119例如是具有在多关节臂安装有保持基板的机械手的构造的机器人，进行相对于各成膜室的基板3的送入/送出。
37.在各成膜室111、112分别设置有成膜装置(也称为蒸镀装置)。与输送机器人119的基板3的交接、基板3与掩模的相对位置的调整(对准)、基板3向掩模上的固定、成膜(蒸镀)等一系列的成膜工艺由成膜装置自动进行。
38.以下，对设置于成膜室的成膜装置的结构进行说明。
39.＜成膜装置＞
40.图2是示意性地表示本发明的实施方式的旋转成膜装置1的成膜时的结构的结构图，图3是示意性地表示成膜前的状态的结构图。
41.在以下的说明中，使用将铅垂方向设为z方向、将与z方向正交且相互正交的方向设为xy方向的xyz直角坐标系。在成膜时，设为基板固定成与水平面(xy平面)平行，将此时的基板的短边方向(与短边平行的方向)设为x方向，将长边方向(与长边平行的方向)设为y方向。另外，用θ表示绕z轴的旋转角。
42.成膜装置1具有真空腔室100。真空腔室100的内部维持为真空等减压环境或者氮气等非活性气体环境。在真空腔室100的内部的上部空间，配置有保持掩模2的掩模保持单元(掩模保持部)20和保持作为与掩模2重叠的成膜对象物的基板3的基板保持单元(基板保持部)30。
43.在基板保持单元30连结有中心轴32，在掩模保持单元20连结有作为旋转转矩传递部件的中空旋转轴(驱动轴)15。中心轴32滑动自如地插入到中空旋转轴15的内周。
44.另外，设置有导向机构10，该导向机构10将掩模保持单元20和基板保持单元30支承为在旋转方向上不会变更相对位置，在与旋转中心线平行的方向上能够相对移动。经由该导向机构10，从中空旋转轴15传递的旋转转矩从掩模保持单元20传递到基板保持单元30，使掩模保持单元20和基板保持单元30一体地旋转。
45.另一方面，在真空腔室100的内部的下部空间设置有蒸发源50，该蒸发源50经由掩模对基板3蒸镀成膜材料。蒸发源50由收纳蒸镀材料的坩埚、加热器、挡板、蒸发源的驱动机构、蒸发速率监视器等构成(均未图示)。挡板在对基板3的成膜时以外覆盖基板3，抑制从蒸发源50蒸发的蒸镀材料堆积于基板3。
46.另外，在掩模保持单元20、基板保持单元30之外，另外具备从上述的输送室110的输送机器人119接收基板3的支承件41，设置有将基板3输送到保持于掩模保持单元的掩模2上并重叠地载置在掩模上的基板升降单元40。
47.以下，对各部分的结构进行详细说明。
48.掩模保持单元20的结构
49.掩模保持单元20是具有载置掩模2的掩模台21、在掩模台21的上方隔开规定间隔地平行配置的支承板22、以及将掩模台21与支承板22连结的连结构件23的框架构造的构造体。掩模2是具有与要在基板3上形成的薄膜图案对应的开口图案的金属掩模。掩模台21是
对掩模2的周缘进行保持的框体结构，在成膜时在掩模2之上载置基板3。因此，掩模2也发挥作为载置基板3的载置体的作用。
50.在该掩模保持单元20连结有中空旋转轴15。中空旋转轴15从真空腔室100的外部插入，向掩模保持单元20传递旋转转矩，中空旋转轴15的端部与支承板22的中央连结固定。
51.基板保持单元30的结构
52.基板保持单元30配置在掩模保持单元20的掩模台21与支承板22之间。
53.图4(a)是表示基板保持单元30的一例的局部结构图。
54.即，基板保持单元30是具有冷却板31、磁铁33a、支承磁铁33a的轭板33以及固定板34的层叠单元，也称为冷却板单元。冷却板31是与掩模台21相向地配置并在成膜时与基板3(与掩模2相反一侧的面)紧贴来抑制基板3的温度上升的构件。另外，对于轭板33，与冷却板31重叠地层叠对磁铁33a进行支承的轭板33，利用磁力来磁吸引掩模2，从而在成膜时提高基板3与掩模2的紧贴性。并且，此外，冷却板31也可以兼作磁铁或者轭板。固定板34是基板保持单元30的底板，相对于该固定板34层叠地固定轭板33、磁铁33a、冷却板31。
55.在该固定板34的中央连结有贯通掩模保持单元20的支承板22并滑动自如地插入到中空旋转轴15的内周的中心轴32的一端。该中心轴32使基板保持单元30在z轴方向上升降。
56.导向机构10的结构
57.如图2及图3所示，导向机构10具备与基板保持单元30和掩模保持单元20的旋转中心线n平行地配置的导向轴11和作为相对于导向轴11能够相对移动地嵌合的嵌合构件的导向衬套12。导向衬套12安装于掩模保持单元20的支承板22，贯穿于导向衬套12的导向轴11的一端与基板保持单元30固定。
58.图4(b)是表示导向轴11和基板保持单元30的固定状态的图。
59.导向轴11的端部插入到设置于基板保持单元30的固定板34的截面为帽形的承接件13中，通过螺栓固定于其底面。导向衬套12的前端也能够插入到承接件13中，导向衬套的端部与底面抵接而限制基板保持单元30的上方的移动。
60.下面，参照图6对该导向机构10进行说明。
61.图6是表示掩模保持单元和基板保持单元的立体图。
62.如图6所示，具备多个导向轴11，导向轴11和导向衬套12设置有多组，在该例中设置有4组。多个导向轴11配置在相对于旋转中心线n相互对称的位置。在该例中，掩模保持单元20的支承板22是矩形形状的板状构件，导向轴11配置在4个角部的位置。导向轴11与中心轴32相互平行地配置，另一方面，导向衬套12的中心线也组装成与旋转中心线n平行。
63.＜利用垫片进行的导向轴的倾斜调整＞
64.下面，参照图5，对各导向轴11的倾斜调整进行说明。
65.图5(a)是将垫片插入到导向衬套的连接部的状态的局部剖视图，图5(b)是示意性地表示垫片的接触状态的俯视图。
66.在本实施方式中，在导向衬套12与掩模保持单元20的支承板22的4处连接部位(a、b、c、d)，夹设插入有作为对导向轴11的倾斜进行调整的调节部件的垫片18。即，导向衬套12的固定凸缘12a在周向4处通过螺栓13固定。该4处的间隙由垫片18进行调节，从而能够使导向衬套12的中心轴线相对于z轴方向向xy轴方向的所有方向倾斜，能够进行与其嵌合的导
向轴11的倾斜调整。作为垫片18的插入部位，可以设置于导向轴11与基板保持单元30的连接部位，也可以设置于导向轴11和导向衬套12的连接部位的双方。
67.作为导向轴11的倾斜调整的方法，除了利用垫片18的插入的方法之外，也可以设置倾斜调整螺钉来调整连接部位的倾斜，不限定于垫片18的插入。
68.关于真空腔室100的上部(外侧)构造
69.下面，返回图2及图3，对真空腔室100的上部(外侧)构造进行说明。
70.在真空腔室100的外侧上部，设置有旋转接头120、磁密封件125、使中空旋转轴15在xy方向上移动的x致动器130x及y致动器130y以及使中空旋转轴15旋转的θ致动器130θ，并且，还设置有经由中心轴32使基板保持单元在z轴方向上移动的z致动器130z。
71.x致动器130x和y致动器130y相对于真空腔室100使第1工作台141在xy方向上移动，在该第1工作台141经由磁密封件125支承有中空旋转轴15。并且，在第1工作台141上设置有经由支柱142a固定的第2工作台142，在该第2工作台142固定有旋转接头120。另外，在该第2工作台142安装有θ致动器130θ，经由齿轮等驱动传动构件135而驱动中空旋转轴15旋转。
72.另外，在第2工作台142的上方，还经由支柱143a设置有第3工作台143，在该第3工作台143设置有z致动器130z，使中心轴32在z轴方向上移动。
73.旋转接头120使冷却介质在基板保持单元30的冷却板31循环，在中空旋转轴15设置有供给路及排出路，构成为相对于供给路及排出路的端口，经由环状流路，与设置于旋转接头的供给口、排出口连接。
74.磁密封件125是磁性流体密封件，在设置于与中空旋转轴15一起旋转的旋转环和固定于第1工作台的固定环之间的间隙，利用磁铁吸附磁性流体来密封真空腔室100。
75.另外，磁密封件125与设置于真空腔室100的上壁101的中空旋转轴15的贯穿孔102之间由变形自如的波纹管150密封。
76.另外，用于驱动基板升降单元40的基板升降致动器160另设于真空腔室100的上壁101。
77.x致动器130x、y致动器130y、θ致动器130θ经由中空旋转轴15使掩模保持单元20在x方向上移动、在y方向上移动、在θ方向上旋转，在对准时，相对于静止的基板3使掩模2移动，从而进行基板3与掩模2的对准调整。在成膜时，通过θ致动器130θ驱动中空旋转轴15旋转，从而经由掩模保持单元20、导向机构10，将驱动转矩传递到基板保持单元30，从而驱动整个掩模保持单元20和基板保持单元30一体地旋转。
78.在真空腔室100之上(外侧)，为了基板3与掩模2的对准调整，设置有对基板3及掩模2各自的位置进行测定的未图示的相机。相机通过设置于真空腔室100的窗口，对基板3和掩模2进行拍摄。根据其图像来识别基板3上的对准标记及掩模2上的对准标记，从而能够测量各自的xy位置、在xy面内的相对偏移。
79.成膜装置1具有控制部170。控制部170控制x致动器130x、y致动器130y、z致动器130z、θ致动器130θ、基板升降致动器160、以及相机(未图示)、蒸发源50等，执行基板3的输送、对准工序、成膜工序的一系列的工序。控制部170例如能够由具有处理器、存储器、内存、i/o等的计算机构成。在该情况下，控制部170的功能通过处理器执行存储于存储器或内存的程序来实现。作为计算机，可以使用通用的个人计算机，也可以使用嵌入式计算机或plc
(programmable logic controller)。或者，也可以将控制部170的功能的一部分或全部由asic、fpga这样的电路构成。此外，可以按每个成膜装置设置控制部170，也可以由1个控制部170控制多个成膜装置。
80.下面，参照图7对成膜的基本的步骤进行说明。
81.图7是图2的成膜装置的对准工序、成膜工序的说明图。
82.对准工序
83.如图7(a)所示，在成膜时之前，通过基板升降单元40的支承件41将基板3支承于规定位置。该基板3的位置位于掩模台21与基板保持单元30之间的位置。在该位置，通过x致动器130x、y致动器130y以及θ致动器130θ，使中空旋转轴15在xy方向上移动，并且相对于旋转中心线n在θ方向上旋转，使保持于与中空旋转轴15连结的掩模保持单元20的掩模2相对于基板3相对移动，进行对准调整。
84.此时，经由导向机构10与掩模保持单元20连结的基板保持单元30也与掩模保持单元20同步地移动。
85.在对准调整后，如图7(b)所示，通过基板升降单元40，使基板3下降，载置到支承于掩模台21的掩模2上，支承件41通过未图示的致动器从基板3退避。
86.然后，如图7(c)所示，通过z致动器130z(参照图2、图3)，经由中心轴32使基板保持单元30下降，使冷却板31与基板3的与掩模2相反一侧的面抵接。掩模2被设置于基板保持单元30的磁铁33a吸引，从而与基板3紧贴。
87.成膜工序
88.在成膜时，通过在对准中使用的θ致动器130θ，经由中空旋转轴15，驱动掩模保持单元20旋转。该掩模保持单元20的旋转转矩经由导向机构10的4根导向轴11以及导向衬套12传递到基板保持单元30，掩模保持单元20和基板保持单元30被一体地旋转驱动。
89.此时，由于由导向轴11以及导向衬套12进行引导，因此，得以维持稳定的旋转。旋转通常以50rpm左右的速度旋转，但旋转速度是任意的。
90.由此，在基板3上均等地蒸镀成膜材料，能够生成均匀的膜厚的覆膜。
91.此外，在上述的实施方式中，将中空旋转轴15设为旋转转矩传递部件，经由导向机构10，从掩模保持单元20向基板保持单元30传递转矩，但也可以构成为将中心轴32设为旋转转矩传递部件，经由导向机构10，从基板保持单元30向掩模保持单元20传递转矩。例如，能够将θ致动器130θ设置于中心轴32侧等采用各种结构。具体而言，θ致动器130θ设为经由球形花键机构使中心轴32旋转驱动的结构，z致动器130z设为经由滚珠丝杠机构将旋转运动转换为直线运动的结构即可。这样，通过θ致动器130θ经由球形花键机构使中心轴32旋转的同时，通过z致动器130z使滚珠丝杠机构的螺母也进行旋转以防止中心轴32在轴向上移动，从而能够实现仅旋转运动。总之，只要设为将来自旋转转矩传递部件的旋转转矩经由导向机构从掩模保持部和基板保持部中的一方传递到另一方，使掩模保持部和基板保持部一体地旋转的结构即可。
92.另外，对于导向机构10，在上述实施方式中，由导向轴和导向衬套构成，但只要是不能相对旋转且能够在与旋转中心线平行的方向上直线性地相对移动的机构即可，例如，也能够使用由轨道导轨和沿着轨道导轨移动的滑动台构成的直线导向件，不限定于导向轴和导向衬套。
93.＜电子器件的制造方法的实施例＞
94.下面，说明使用本实施方式的成膜装置的电子器件的制造方法的一例。以下，作为电子器件的例子而例示有机el显示装置的结构及制造方法。
95.首先，对要制造的有机el显示装置进行说明。图8(a)是有机el显示装置60的整体图，图8(b)示出了1像素的截面构造。
96.如图8(a)所示，在有机el显示装置60的显示区域61，具备多个发光元件的像素62以矩阵状配置有多个。详细情况之后说明，但发光元件分别具有具备被一对电极夹着的有机层的构造。此外，在此所说的像素是指在显示区域61中能够进行所期望的颜色的显示的最小单位。在本实施例的有机el显示装置的情况下，通过显示出互不相同的发光的第1发光元件62r、第2发光元件62g、第3发光元件62b的组合而构成像素62。像素62往往由红色发光元件、绿色发光元件以及蓝色发光元件的组合构成，但也可以是黄色发光元件、青色发光元件以及白色发光元件的组合，只要为至少1种颜色以上，则没有特别限制。
97.图8(b)是图8(a)的a－b线的局部剖视示意图。像素62具有在基板63上具备第1电极(阳极)64、空穴传输层65、发光层66r、66g、66b中的任一个、电子传输层67以及第2电极(阴极)68的有机el元件。其中，空穴传输层65、发光层66r、66g、66b、电子传输层67相当于有机层。另外，在本实施方式中，发光层66r是发出红色的有机el层，发光层66g是发出绿色的有机el层，发光层66b是发出蓝色的有机el层。发光层66r、66g、66b分别形成为与发出红色、绿色、蓝色的发光元件(有时也表述为有机el元件)对应的图案。另外，第1电极64按每个发光元件分离地形成。空穴传输层65、电子传输层67以及第2电极68可以与多个发光元件共通地形成，也可以按每个发光元件形成。此外，为了防止第1电极64和第2电极68因异物而短路，在第1电极64之间设置有绝缘层69。并且，由于有机el层会因水分、氧而劣化，因此，设置有用于保护有机el元件不受水分、氧的影响的保护层70。
98.为了将有机el层形成为发光元件单位，使用经由掩模进行成膜的方法。近年来，显示装置不断高精细化，有机el层的形成使用开口的宽度为几十μm的掩模。在使用这样的掩模的成膜的情况下，若掩模在成膜过程中从蒸发源受热而发生热变形则掩模与基板的位置会发生偏移，在基板上形成的薄膜的图案会从所期望的位置偏移地形成。因此，这些有机el层的成膜优选使用本发明的成膜装置(真空蒸镀装置)。
99.下面，具体说明有机el显示装置的制造方法的例子。
100.首先，准备形成有用于驱动有机el显示装置的电路(未图示)以及第1电极64的基板63。
101.在形成有第1电极64的基板63之上通过旋涂形成丙烯酸树脂，利用光刻法以在形成有第1电极64的部分形成开口的方式将丙烯酸树脂图案化而形成绝缘层69。该开口部相当于发光元件实际发光的发光区域。
102.将绝缘层69图案化的基板63送入第1成膜装置，通过基板保持单元保持基板，使空穴传输层65在显示区域的第1电极64之上作为共通的层而成膜。空穴传输层65通过真空蒸镀而成膜。实际上空穴传输层65形成为比显示区域61大的尺寸，因此，不需要高精细的掩模。
103.然后，将形成至空穴传输层65的基板63送入第2成膜装置，通过基板保持单元进行保持。进行基板与掩模的对准，将基板载置到掩模之上，在基板63的配置发出红色的元件的
部分，对发出红色的发光层66r进行成膜。根据本例，能够使掩模和基板良好地重合，能够进行高精度的成膜。
104.与发光层66r的成膜同样地，通过第3成膜装置对发出绿色的发光层66g进行成膜，然后通过第4成膜装置对发出蓝色的发光层66b进行成膜。在发光层66r、66g、66b的成膜完成之后，通过第5成膜装置在整个显示区域61上对电子传输层67进行成膜。电子传输层67作为共通的层而形成于3色的发光层66r、66g、66b。
105.将形成至电子传输层67的基板移动到溅射装置，对第2电极68进行成膜，之后移动到等离子cvd装置，对保护层70进行成膜，从而有机el显示装置60完成。
106.从将绝缘层69图案化的基板63送入成膜装置直到保护层70的成膜完成为止，若暴露于含有水分、氧的环境中，则由有机el材料构成的发光层有可能会因水分、氧而劣化。因此，在本例中，成膜装置之间的基板的送入送出在真空环境或非活性气体环境下进行。
107.这样得到的有机el显示装置按每个发光元件高精度地形成发光层。因此，若使用上述制造方法，则能够抑制因发光层的位置偏移引起的有机el显示装置的不良的发生。
108.附图标记说明
109.1旋转成膜装置，2掩模，3基板，10导向机构，11导向轴，12导向衬套，15中空旋转轴(转矩传递部件)，18垫片，20掩模保持单元，21掩模台，22支承板，23连结构件，30基板保持单元，31冷却板，33轭板，33a磁铁，32中心轴，40基板升降单元，41支承件，50蒸发源，100真空腔室，130θθ致动器，130z z致动器，n旋转中心线。