CN108239744A - 间隙计量方法 - Google Patents

Abstract

一种间隙计量方法，包含：以从掩膜板向基板的方向为上，使基板和掩膜板上下对齐并重叠，并借助接触板将保持装置配置在基板上，从而以夹持该基板的方式将掩膜板保持在接触板上；以在基板的一面内彼此正交的两个方向为X轴方向和Y轴方向，将具有发光元件和受光元件的计量部隔开配置在计量对象物下方；以发光元件发出的光在基板下表面反射的位置为起点，从该起点开始使计量部对计量对象物在X向和Y向中的至少一个方向上相对进行扫描，在发光元件发出的光在掩膜板发生反射的计量位置从发光元件照射光并由受光元件接收该反射的光，从而取得掩膜板相对于计量部的位移量所对应的扫描数据；以及根据扫描数据和掩膜板的厚度计量基板和掩膜板间的间隙。

Description

间隙计量方法

技术领域

本发明涉及一种间隙计量方法，具体而言，涉及一种用于在使具有贯通板厚度方向的通孔并限定对基板的处理范围的掩膜板靠近基板的一面而配置(包括紧贴)时，计量基板和掩膜板之间的间隙的方法。

背景技术

例如作为制造有机EL器件的方法之一已知有真空蒸镀法。在该真空蒸镀法中，在可形成真空环境的真空室内，重叠配置玻璃基板等基板和具有贯通板厚度方向的通孔(开口直径例如为20～50μm)并限定对基板的处理范围的掩膜板，由蒸发源使蒸发物质升华或气化，通过使该升华或气化了的蒸发物质隔着掩膜板附着并堆积在基板的一面(即成膜面)上来以规定的图案形成各种薄膜(例如参照专利文献1)。此时，考虑产品成品率，通常以在掩膜板的下方配置蒸发源，即所谓的基板待处理面朝下(デポアップ式)的方式成膜。此时，要在尽量抑制所谓的掩膜模糊(マスクボケ)的同时以规定的图案成膜，优选在进行真空蒸镀成膜时使掩膜板靠近基板的一面配置，更优选基板与掩膜板在其整个面上紧贴。

由此，通常已知的是：以从掩膜板向基板的方向为上，使基板和掩膜板在上下方向上对齐并重叠，通过借助接触板将保持装置配置在基板上，从而以夹持该基板的方式将掩膜板保持在接触板上。作为保持装置，使用多个磁铁排列设置而成的磁铁阵列。此处，近年来，待处理基板逐渐大型化，随之掩膜板本身也呈大型化(例如1500mm×1800mm)，并且为了进行高精度成膜使通过掩膜板的各通孔在基板上形成的薄膜具有截面大致呈矩形的轮廓，使用板厚度在几十μm～几百μm～的箔片状的产品作为掩膜板。此时，虽然用保持装置以夹持基板的方式将掩膜板保持在接触板上，但例如由于存在掩膜本身的重量导致的变形或在掩膜板面内的磁铁阵列的磁场强度的差异，所以有时会在掩膜板和基板之间局部产生间隙。此时，由于掩膜板和基板之间的间隙，会导致发生掩膜模糊造成产品成品率下降。

因此，以往是在用保持装置以夹持基板的方式将掩膜板保持在接触板上的状态下运送到真空室内形成薄膜，通过实际评估成膜后的基板来确定产生间隙的位置。但是，采用这种方法，确定间隙需要花费大量时间和成本。因此，需要开发出一种无需评估成膜后的基板而能计量掩膜板和基板之间的间隙的方法。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开2013－93278号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

鉴于以上内容，本发明的课题是提供一种可在用保持装置以夹持基板的方式将掩膜板保持在接触板上后，计量掩膜板和基板之间的间隙的间隙计量方法。

解决技术问题的手段

为解决上述课题，本发明的间隙计量方法用于在使具有贯通板厚度方向的通孔并限定对基板的处理范围的掩膜板靠近基板的一面配置时，计量基板和掩膜板之间的间隙，所述间隙计量方法的特征在于，包含：以从掩膜板向基板的方向为上，使基板和掩膜板在上下方向上对齐并重叠，并借助接触板将保持装置配置在基板上，从而以夹持该基板将掩膜板保持在接触板上的准备计量对象物的工序；以在基板的一面内彼此正交的两个方向为X轴方向和Y轴方向，将具有发光元件和受光元件的计量部隔开配置在计量对象物的下方的工序；以发光元件发出的光在基板下表面反射的位置为起点位置，从该起点位置开始使计量部对计量对象物在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上相对地进行扫描，在发光元件发出的光在掩膜板发生反射的计量位置从发光元件照射光并由受光元件接收其反射光，从而取得掩膜板相对于计量部的位移量所对应的扫描数据的工序；以及根据扫描数据和掩膜板的板厚度计量基板和掩膜板之间的间隙的工序。

采用本发明，在起点位置对基板下表面的规定位置照射发光元件发出的光，由受光元件接收来自该下表面的反射光，并以此为基准。接着，例如以发光元件所照射的光的光斑直径作为扫描间距，以该扫描间距从起点位置开始相对地间歇扫描计量部，一旦从发光元件照射光，则在掩膜板下表面反射的光、在掩膜板的通孔的内表面反射的光或在基板下表面再次反射的光依次反复并由受光元件接收，能够取得掩膜板相对于计量部的位移量所对应的矩形波形的扫描数据。并且，例如在掩膜板发生变形时，根据在掩膜板下表面反射的各计量位置的峰值和掩膜板的板厚度，可计量基板和掩膜板之间的间隙。如此，在本发明中，无需评估成膜后的基板，就可有效地计量基板和掩膜板之间的间隙。本发明的间隙计量方法不仅在大气中，也可在真空环境中实施，例如为了将大气压下的基板运送到真空室内，而以通过闸阀与该真空室连续设置的负荷固定室来进行，能够运送在真空环境中计量后的产品并直接进行成膜。此外，在本发明中，“靠近配置”这一情况是包含使基板和掩膜板在其整个面上紧贴的情况的概念。

然而，在掩膜板上设置的通孔中，例如出于提高成膜率等目的而使掩膜板的各通孔具有朝向下方末端外扩的内表面。一旦通过蚀刻等在掩膜板上形成这样的通孔，有时各通孔的末端外扩的内表面会发生扭曲，由此导致在基板和掩膜板之间出现因测量误差而引起的所见的间隙。因此，在本发明中是可包含在所述计量位置处接收在通孔的下表面内缘部反射的光(即在通孔的边缘的反射光)的方式。由此，如果在该计量位置上的峰值与掩膜板的板厚度一致的话，则可判断为基板和掩膜板之间没有产生间隙，如果矩形波的峰值和掩膜板的板厚度之间有差值，则可将该差值计量为基板和掩膜板之间的间隙。此时，由于为了更正确地进行计量，优选从发光元件对基板垂直地照射光，因此，也可以采用如下结构，还包含：以发光元件发出的光在基板下表面反射的位置为起点位置，从该起点位置开始使计量部对计量对象物在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上相对地进行扫描，在发光元件发出的光在基板下表面反射的多个位置由受光元件接收其反射光，并计量基板相对于XY平面的倾斜度的工序；以及根据计量出的基板的倾斜度而使计量部倾斜，使得发光元件发出的光对基板成直角入射的工序。此外，在本发明中，所述计量部优选使用宽频带激光器通过光谱干扰法计量所述位移量。

因此，如上所述，在对计量对象物例如照射光斑直径小于通孔直径的激光，以该光斑直径作为扫描间距，使计量部以该扫描间距对掩膜板以横跨其通孔的方式相对地进行扫描，计量掩膜板相对于计量部的位移量时，由于视角会非常小，所以不能确认实际正在测量掩膜板的哪个位置，有可能无法确定导致掩膜模糊的掩膜板和基板之间产生的间隙。因此，在本发明中，优选还包含放大显示从所述计量部的发光元件对计量对象物照射光的区域的工序。

附图说明

图1(a)是示出实施本发明的实施方式的间隙计量方法的计量装置的剖面示意图；

图1(b)是沿图1(a)的Ib－Ib线的剖面示意图；

图2是示出计量对象物的剖面示意图；

图3(a)和(b)是说明本发明的实施方式的间隙计量方法的图；

图4是示出图1所示的计量装置的变形例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图，说明在以矩形的玻璃基板(以下简称为基板Sw)作为基板，使具有贯通板厚度方向的通孔Mf并限定对基板Sw的处理范围的掩膜板Mp紧贴在基板Sw的一面上时，用于计量基板Sw和掩膜板Mp之间的间隙Gp的本发明的间隙计量方法的实施方式。下面，设从掩膜板Mp朝向基板Sw的方向为Z轴方向的上方，设在与Z轴方向正交的基板的一面上彼此正交的两方向为X轴方向和Y轴方向。

参照图1，LC是通过闸阀(省略图示)与能以真空蒸镀法对基板Sw进行成膜的真空室(省略图示)连续设置的预备室。预备室LC连接有真空泵10，可将预备室LC的内部从大气压抽真空到规定压力。预备室LC中设置有实施本实施方式的间隙计量方法的计量装置1。计量装置1由计量部11和使计量部11可在X轴方向和Y轴方向的至少一个方向上移动的移动部12构成。移动部12具有门型的框架3，所述框架3具有与沿X轴方向铺设在预备室LC的底面上的两根导轨2、2滑动自如地接合的滑块(未图示)，框架3可通过省略图示的电机以规定的间距在X轴方向上进退。再有，框架3上设置有在Y轴方向上延伸的进给丝杠4，支撑台5的省略图示的安装部拧入进给丝杠4，支撑台5通过省略图示的电机以规定的间距在Y轴方向上进退。并且，在支撑台5上设置计量部11。

计量部11由具有发光元件6和受光元件7的位移传感器构成。此时，可使用半导体激光器或光纤头等作为发光元件6，可使用CMOS或CCD作为受光元件7，并且，可使用以反射光为基础按照三角测量的原理计量的方法或以投影的激光和其反射光的相位差来计量的方法作为其计量方法。再有，为了有效地计量μm量级的间隙Gp，优选可用宽频带激光器通过光谱干扰法计量位移量的方法。此外，由于计量部11本身是公知的，所以此处省略进一步的详细说明。再有，虽未特别图示说明，但计量装置1具有统一控制计量部11和移动部12的工作和计量处理的控制器，控制器例如获取下文所述的扫描数据或者计量基板Sw和掩膜板Mp之间的间隙Gp。

在与计量部11分开设置的、预备室LC的上部空间内设置有支撑架8，计量对象物Mo以下文所述的掩膜板Mp设置在下侧的姿态支撑在支撑架8上。参照图2，计量对象物Mo由掩膜板Mp、基板Sw、接触板Tp、以及作为保持装置的磁铁阵列Ma构成。掩膜板Mp从在常温附近的热膨胀率小的金属材料中选择，例如由殷钢制作。在掩膜板Mp上以规定的图案开设贯通板厚度方向的多个通孔Mf。此时，作为掩膜板Mp，使用通过通孔Mf在基板Sw上形成的薄膜具有截面大致矩形的轮廓、且用于高精度地形成这样的薄膜的板厚度为几十μm～几百μm的箔片状的掩膜板，并以板厚度比掩膜板Mp厚的支撑架8支撑。再有，出于提高成膜率的目的，通孔Mf的内表面开设成朝向下方末端外扩的钵状(参照图3)。此时，在掩膜板Mp的上表面的通孔Mf的轮廓根据圆形或长圆形等要成膜的图案而适当设置。此外，如果开设这样的通孔Mf，则优势各通孔Mf的末端外扩的内表面会扭曲，由此导致在基板Sw和掩膜板Mp之间产生因测量误差而引起的所见的间隙。

接触板Tp从磁导率低的金属材料中选择，例如使用奥氏体不锈钢。此时，将基板Sw紧贴的接触板Tp的下表面加工成具有规定的平坦度，在基板Sw的整个面上紧贴接触板Tp时，起到保持基板Sw平坦的作用。磁铁阵列Ma由板状的磁轭Yo和棒状的磁铁Bm构成，所述棒状的磁铁Bm形状相同，种类相同，长度方向在Y轴方向上，且在X轴方向上留出间隔并且下侧的磁极交替改变地排列设置在磁轭Yo的下表面上。以下具体说明本实施方式的间隙计量方法。

首先，在预备室LC内准备计量对象物Mo。在设置于预备室LC中的支撑架8上设置掩膜板Mp。接着，使基板Sw在掩膜板Mp上对齐并重叠。此时，在掩膜板Mp和基板Sw的规定位置上设置对齐标记(未图示)，以CCD摄像头等拍摄对齐标记并调整基板Sw相对于掩膜板Mp的位置。并且，在从基板Sw的上方向下地将接触板Tp载置在基板Sw上后，从接触板Tp的上方向下地将磁铁阵列Ma设置在接触板Tp上。由此，将基板Sw夹在中间并使掩膜板Mp紧贴保持在接触板Tp上，准备计量对象物Mo。

接着，准备好计量对象物Mo后，以发光元件6发出的光在基板下表面Sw1反射的位置为起点位置(在图3(a)中，计量部11位于最左端的位置)，在该起点位置处，对基板下表面Sw1的规定位置(光通过掩膜板Mp的通孔Mf的位置)照射发光元件6发出的光，并由受光元件7接收来自该基板下表面Sw1的反射光，并以此为基准。并且，通过移动部12从起点位置开始在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上相对地扫描计量部11。此处，例如以发光元件6照射的光的光斑直径为扫描间距，以该扫描间距从起点位置开始朝向图3(a)中右侧相对地间歇扫描计量部11，一旦发光元件6照射光，则掩膜板Mp的通孔Mf的内表面反射的光、通孔Mf的下表面内缘部Mp2反射的光(即图3(a)中在通孔Mf的左侧边缘的反射光)、掩膜板下表面Mp1反射的光、通孔Mf的其他下表面内缘部Mp2反射的光(即图3(a)中在通孔Mf的右侧边缘的反射光)以及通孔Mf的其他下表面内缘部Mp2反射的光(即在通孔Mf的边缘的反射光)以此由受光元件7接收，并以此为一个周期而重复该操作(参照图3(a))。由此，可获取掩膜板Mp相对于计量部11的位移量所对应的矩形波状的扫描数据(参照图3(b))。在掩膜板Mp上发生变形时，例如可根据掩膜板下表面Mp1反射的各计量位置的峰值和掩膜板Mp的板厚度计量基板Sw和掩膜板Mp之间的间隙Gp。计量后，如果基板Sw和掩膜板Mp之间的间隙Gp全部在规定范围内，则将计量对象物Mo从预备室LC运送到真空室(省略图示)内并进行规定的蒸镀处理。

像这样在本实施方式中，无需评估成膜后的基板Sw，就可有效地计量在基板Sw面内基板Sw和掩膜板Mp之间的间隙Gp。此时，由于采用了将计量部11间隔配置在计量对象物Mo的下方的结构，所以在计量间隙Gp时不会发生计量部11接触掩膜板Mp造成损伤的问题。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可在不超出本发明范围的范围内进行适当变形。在上述实施方式中，以使用磁铁阵列Ma作为保持装置的情况为例进行了说明，但不论方式如何，只要将基板Sw夹在中间并将掩膜板Mp保持在接触板Tp上即可。再有，在上述实施方式中，以具有框架3和进给丝杠4作为计量装置1的移动部12为例进行了说明，但并不仅限于此，无论方式如何，只要是计量部11在Z轴方向上距计量对象物Mo保持一定的间隔地在X轴方向和Y轴方向移动即可。另一方面，也可构成为计量部11固定，计量对象物Mo可在X轴方向和Y轴方向上移动。

再有，在上述实施方式中，虽然无法改变计量部11在Z轴方向的位置，但也可构成为计量部11在Z轴方向升降自如，当计量对象物Mo设置在规定位置时，退避到远离下方的位置，在计量间隙时靠近计量对象物Mo。进而，可在发光元件6和受光元件7上连带设置角度调整机构，可调整光对掩膜板Mp的入射角和在掩膜板Mp上的反射角。由于计量部11的升降机构和角度调整机构可使用公知的机构，所以此处省略详细说明。

然而，如果通过蚀刻等在掩膜板Mp上形成如图2和图3(a)所示的具有朝向下方末端外扩的内表面的通孔Mf，则有时各通孔Mf的末端外扩的内表面会扭曲，由此导致在基板Sw和掩膜板Mp之间产生因测量误差引起的所见的间隙。此时，作为计量位置，包含在通孔Mf的下表面内缘部Mp2反射的光，由此，如果在该计量位置上的峰值和掩膜板Mp的板厚度一致，则可判断基板Sw和掩膜板Mp之间没有产生间隙Gp，如果矩形波的峰值和掩膜板Mp的板厚度之间有差值，则可将该差值计量为基板Sw和掩膜板Mp之间的间隙Gp。

再有，作为计量位置，如果包含通孔Mf的下表面内缘部Mp2反射的光，则要精度良好地计量，需要从发光元件6对基板Sw垂直照射光。因此，以发光元件6发出的光在基板下表面Sw1反射的位置为起点位置，从该起点位置开始对计量对象物Mo在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上相对地扫描计量部11，在发光元件6发出的光在基板下表面Sw1上反射的多个位置处(至少三处)以受光元件7接收该反射光，计量基板Sw相对于XY平面的倾斜度。并且，根据计量的基板Sw的倾斜度，如果使用公知的倾斜机构等使计量部11倾斜的话，则可对基板Sw以直角入射发光元件6发出的光，是有利的。此外，也可使用五个轴以上的多关节式机器人作为移动计量部11的装置。

此外，使用分辨能力高的装置作为计量部11时，需要缩短计量部11和掩膜板Mp的距离。因此，在掩膜板Mp的变形量大等情况下，一旦使计量部11移动，则会有计量部11与掩膜板Mp接触的可能。因此，也可在计量部11之外另行设置可拉远计量部11和掩膜板Mp的距离的分辨能力低的其他计量部，可通过该其他计量部向上述那样测量基板Sw的倾斜度和变形，确认计量部11即便移动也不会与掩膜板Mp接触并进行扫描。

然而，如上所述，当通过发光元件6对计量对象物Mo例如照射光斑直径小于通孔Mf的直径的激光，以该光斑直径为扫描间距，以该扫描间距对掩膜板Mp以横跨其通孔Mf的方式相对地扫描计量部11(参照图3(a))，计量掩膜板相对于计量部的位移量时，由于视角非常小，所以存在无法确定实际正在测量的是掩膜板Mp的哪个部分的可能(例如无法判断是否正确地将发光元件6发出的光照射在要开始测量的起点位置)。

因此，在上述实施方式的变形例涉及的计量装置1中，在设置了计量部11的发光元件6和受光元件7的支撑台5上再设置例如具有CCD摄像头或显微镜的拍摄装置20。并且，设置为可通过拍摄装置20，在从发光元件6对计量对象物M照射了光时，拍摄包含光的照射位置的规定区域，对其进行图像处理并在显示器等显示装置(未图示)上放大显示。此时，在通过发光元件6对计量对象物Mo照射了光后，在对掩膜板Mp相对扫描计量部11前，进一步设置通过拍摄装置20拍摄包含照射位置的规定区域的工序，例如确认要开始测量的起点位置。由此，能可靠地掌握实际正在测量的是掩膜板Mp的哪个部分，能可靠地确定导致掩膜模糊的、掩膜板Mp与基板Sw之间的间隙Gp。

附图标记说明

Gp…间隙；Sw…基板；Mf…通孔；Mp…掩膜板；Tp…接触板；Ma…磁铁阵列、保持装置；Mo…计量对象物；11…计量部；6…发光元件；7…受光元件；Bm…磁铁。

Claims (5)

1.一种间隙计量方法，用于在使掩膜板靠近基板的一面而配置时计量基板和掩膜板之间的间隙，所述掩模板具有贯通板厚度方向的通孔并限定对基板的处理范围，所述间隙计量方法的特征在于，包含：

以从掩膜板向基板的方向为上，使基板和掩膜板在上下方向上对齐并重叠，并借助接触板将保持装置配置在基板上，从而以夹持该基板的方式将掩膜板保持在接触板上的准备计量对象物的工序；

以在基板的一面内彼此正交的两个方向为X轴方向和Y轴方向，将具有发光元件和受光元件的计量部隔开配置在计量对象物的下方的工序；

以发光元件发出的光在基板下表面反射的位置为起点位置，从该起点位置开始使计量部对计量对象物在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上相对地进行扫描，在发光元件发出的光在掩膜板发生反射的计量位置从发光元件照射光并由受光元件接收该反射的光，从而取得掩膜板相对于计量部的位移量所对应的扫描数据的工序；以及

根据扫描数据和掩膜板的板厚度计量基板和掩膜板之间的间隙的工序。

2.根据权利要求1所述的间隙计量方法，其特征在于：

掩膜板的各通孔具有朝向下方末端外扩的内表面；

所述间隙计量方法包含在所述计量位置上接收在通孔的下表面内缘部处反射的光的工序。

3.根据权利要求2所述的间隙计量方法，其特征在于：

从发光元件对基板垂直照射光；

所述间隙计量方法还包含：

以发光元件发出的光在基板下表面反射的位置为起点位置，从该起点位置开始使计量部对计量对象物在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上相对地进行扫描，在发光元件发出的光在基板下表面反射的多个位置由受光元件接收其反射光，并计量基板相对于XY平面的倾斜度的工序；以及

根据计量出的基板的倾斜度而使计量部倾斜，使得发光元件发出的光对基板成直角入射的工序。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的间隙计量方法，其特征在于：

使用宽频带激光器通过光谱干扰法来计量所述位移量。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的间隙计量方法，其特征在于：

还包含放大显示从所述计量部的发光元件对计量对象物照射光的区域的工序。