CN109423603B - 对准方法、对准装置、真空蒸镀方法及真空蒸镀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供对准标记检测方法，利用光学部件检测基体上的对准标记，包括：由光学部件拍摄对准标记获得图像数据的工序；及将所获得的图像数据与模型图像比较，检测对准标记的位置的工序，模型图像包括：预先通过对准标记的拍摄获得的第1模型图像；及基于对准标记的设计数据作成的第2模型图像，在获得图像数据的工序中获得的图像数据的聚焦值位于包括峰值的规定的范围内的情况下，位置检测工序中通过将获得的图像数据与第1模型图像比较的真实图像处理，检测对准标记的位置，在获得图像数据的工序中所获得的图像数据的聚焦值偏离规定的范围的情况下，位置检测工序中通过将获得的图像数据与第2模型图像比较的人工图像处理，检测对准标记的位置。

Description

对准方法、对准装置、真空蒸镀方法及真空蒸镀装置
技术领域
本发明涉及对准方法、对准装置、真空蒸镀方法及真空蒸镀装置，具体而言，涉及在有机电场发光显示器装置的真空蒸镀工序中，用于高精度地进行掩模与基板的位置对齐的方法及装置。
背景技术
最近，有机电场发光显示器作为平板显示器崭露头角。有机电场发光显示器作为自发光显示器，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、电视机、以智能手机为代表的各种便携终端等方面，急速地替代了现有的液晶面板显示器。此外，其应用领域也广泛地分布于汽车用显示器等。
有机电场发光显示器具有在两个彼此相向的电极(阴极电极、阳极电极)之间形成有引起发光的有机物层的基本构造。有机电场发光显示器的有机物层及电极金属层通过在真空腔内经由形成有所希望的像素图案的掩模使蒸镀物质蒸镀到基板上而被制造，但是为了使蒸镀物质以所希望的图案蒸镀到基板上的所希望的位置，在进行向基板的蒸镀之前，不得不精密地对齐掩模与基板的位置。
因此，在专利文献1记载的技术中，在掩模与基板上形成标记(将其称为对准标记)，利用设置于真空蒸镀装置的照相机拍摄这些标记，以使标记的中心彼此一致的方式使掩模与基板相对地移动。这样一来，通过在掩模与基板彼此位置对齐的状态下，经由掩模使从蒸发源喷射的蒸镀物质蒸镀到基板，从而制造有机电场发光显示器装置。
此外，在专利文献2中，公开了基于对准标记的拍摄条件不同的多个模型图像生成一个或多个模板的内容。
专利文献1：日本特开2008-004358号公报
专利文献2：WO2005/008753
发明内容
发明要解决的课题
另外，由于基板的大型化、图案的微细化，一直要求进一步改善基板与掩模的位置对齐的精度。
本发明的目的在于，提供一种进一步改善基板与掩模的位置对齐的精度的对准方法、对准装置、包括对准方法的蒸镀方法及包括对准装置的蒸镀装置。
用于解决课题的技术方案
本发明的一技术方案的对准标记检测方法，利用光学部件检测基体上的对准标记，其特征在于，该对准标记检测方法包括：由上述光学部件拍摄上述对准标记而获得图像数据的工序；以及将所获得的上述图像数据与模型图像比较，检测上述对准标记的位置的工序，上述模型图像包括：预先通过上述对准标记的拍摄而获得的第1模型图像；以及基于上述对准标记的设计数据而作成的第2模型图像，在获得上述图像数据的工序中所获得的上述图像数据的聚焦值位于包括峰值的规定的范围内的情况下，在上述位置检测工序中，通过将所获得的上述图像数据与上述第1模型图像比较的真实图像处理，检测上述对准标记的位置，在获得上述图像数据的工序中所获得的上述图像数据的聚焦值偏离上述规定的范围的情况下，在上述位置检测工序中，通过将所获得的上述图像数据与上述第2模型图像比较的人工图像处理，检测上述对准标记的位置。
本发明的另一技术方案的对准方法，利用光学部件，检测第1基体上的第1对准标记和第2基体上的第2对准标记，并进行上述第1基体与上述第2基体的对准，其特征在于，该对准方法包括：使上述第1基体位于上述第2基体的上部的第1测量位置，由上述光学部件拍摄上述第1对准标记和上述第2对准标记而获得第1图像数据的工序；以及将所获得的上述第1图像数据与第1测量位置用的模型图像比较，检测上述第1测量位置的上述第1对准标记及第2对准标记的位置的第1位置检测工序，上述第1测量位置用的模型图像包括：预先通过上述第1对准标记或第2对准标记的拍摄而获得的第1模型图像；以及基于上述第1对准标记或第2对准标记的设计数据而作成的第2模型图像，在获得上述第1图像数据的工序中所获得的上述第1图像数据的聚焦值位于包括峰值的规定的范围内的情况下，在上述第1位置检测工序中，通过将所获得的上述第1图像数据与上述第1模型图像比较的真实图像处理，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置，在获得上述第1图像数据的工序中所获得的上述第1图像数据的聚焦值偏离上述规定的范围的情况下，在上述第1位置检测工序中，通过将所获得的上述第1图像数据与上述第2模型图像比较的人工图像处理，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置。
本发明的另一技术方案的对准方法，利用光学部件，检测基板上的第1对准标记和掩模上的第2对准标记，并进行上述基板与上述掩模的对准，其特征在于，该对准方法包括：使上述基板位于上述掩模的上部的第1测量位置，由上述光学部件拍摄上述第1对准标记和上述第2对准标记而获得第1图像数据的工序；将所获得的上述第1图像数据与模型图像比较，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置的第1位置检测工序；使上述基板位于上述掩模的上部的第2测量位置，由上述光学部件拍摄上述第1对准标记及第2对准标记而获得第2图像数据的工序；以及比较所获得的上述第2图像数据和上述模型图像，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置的第2位置检测工序，上述模型图像包括：预先通过上述第1对准标记或第2对准标记的拍摄而获得的真实图像模型图像；以及基于上述第1对准标记或第2对准标记的设计数据而作成的人工模型图像，在上述第1位置检测工序中，使用上述人工模型图像作为上述模型图像，在上述第2位置检测工序中，使用上述真实图像模型图像作为上述模型图像。
本发明的另一技术方案的电子器件的制造方法，其特征在于，该电子器件的制造方法包括：利用上述对准方法，进行上述基板与上述掩模的对准的对准工序；以及在上述对准工序之后，使来自蒸发源的蒸发源材料经由上述掩模堆积到上述基板的蒸镀工序。
本发明的另一技术方案的对准标记检测装置，利用光学部件检测基板上的上述第1对准标记和掩模上的第2对准标记，其特征在于，该对准标记检测装置包括：光学部件，拍摄上述第1对准标记和上述第2对准标记而获得图像数据；存储部件，将通过上述光学部件的拍摄而获得的真实图像模型、以及基于上述第1对准标记或第2对准标记的设计数据而作成的基准模型作为模型图像而存储；图像处理部件，进行比较所获得的上述图像数据与上述模型图像的图像处理，并根据上述图像数据算出上述第1对准标记及第2对准标记的位置；以及控制部，控制上述图像处理部件的图像处理，且根据进行上述光学部件的拍摄时的上述基板的位置，选择是通过将上述真实图像模型作为上述模型图像的真实图像处理算出上述第1对准标记及第2对准标记的位置，还是通过将上述基准模型作为上述模型图像的人工图像处理算出上述第1对准标记及第2对准标记的位置。
本发明的另一技术方案的蒸镀装置，在处理室使来自蒸发源的蒸发源材料经由掩模堆积到基板上而进行成膜，其特征在于，该蒸镀装置包括：上述对准标记检测装置；第1基板移动部件，使上述基板相对于上述掩模在铅垂方向上移动，并使上述基板配置在多个对准标记测量位置中的每一个位置；以及第2基板移动部件，基于在上述对准标记测量位置中的每一个位置由上述对准标记检测装置算出的结果，使上述基板或上述掩模在相对于上述掩模平行的面内移动或旋转，进行上述基板与上述掩模的相对位置的调整。
发明效果
根据本发明，根据由对准用的照相机拍摄到的对准标记图像的聚焦程度，选择对准标记检测及位置的测量所使用的不同的基准模型图像，从而能够以高精度进行掩模与基板的位置对齐。
附图说明
图1是示意地表示电子器件的制造装置的结构的一部分的俯视图。
图2是示意地表示成膜装置的结构的剖视图。
图3是基板保持单元110的立体图。
图4是表示第1对准的图。
图5是表示测量位置的第2对准的图。
图6是表示蒸镀位置的第2对准的图。
图7是概括地表示标记拍摄图像与基准模型图像的图案匹配方式的图。
图8是表示图案匹配所使用的基准模型图像的例子的图。
图9是本发明的对准装置的框图。
图10是关于本发明的对准方法的流程图。
图11是本发明的有机EL装置的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明的实施例。本发明能够进行多种变更，能够具有多种实施例。基于附图例示地说明特定的实施例，但是本发明不限定于该特定的实施例，应该被理解为包括本发明的思想以及保护范围所包含的所有的变更、等同物以及替代物。
本发明涉及在基板上形成薄膜的成膜装置及其控制方法，特别是涉及用于基板的高精度的搬送以及位置调整的技术。本发明能够优选地应用于在平行平板的基板的表面通过真空蒸镀形成所希望的图案的薄膜(材料层)的装置。此外，作为基板的材料，能够选择玻璃、树脂、金属等任意的材料，此外，作为蒸镀材料，也能够选择有机材料、无机材料(金属、金属氧化物等)等任意的材料。具体而言，本发明的技术能够应用于有机电子器件(例如，有机EL显示装置、薄膜太阳能电池)、光学构件等的制造装置。特别是由于基板的大型化或显示面板的高精细化，进一步要求提高基板的搬送精度以及基板与掩模的对准精度，因此，有机EL显示装置的制造装置是本发明优选的应用例之一。
[制造装置以及制造工艺]
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制造智能手机用的有机EL显示装置的显示面板。在智能手机用的显示面板的情况下，在对例如约1800mm×约1500mm、厚度约0.5mm的尺寸的基板S进行了有机EL的成膜后，冲切该基板S而制作多个小尺寸的面板。
电子器件的制造装置如图1所示，一般具有多个成膜室20、30和搬送室10。在搬送室10内设有保持并搬送基板S的搬送机器人40。搬送机器人40例如是具有在多关节臂上安装有保持基板S的机器人手的构造的机器人，进行基板S相对于各成膜室的搬入/搬出。
在各成膜室20、30分别设有成膜装置(也称蒸镀装置)。由成膜装置自动地进行与搬送机器人40的基板S的交接、基板S与掩模的相对位置的调整(对准)、基板S向掩模上的固定、成膜(蒸镀)等一连串的成膜工艺。各成膜室20、30的成膜装置虽然在蒸镀源的不同、掩模的不同等细微的点上有不同的部分，但是基本的结构(特别是关于基板的搬送和对准的结构)大致相同。以下，对各成膜室20、30的成膜装置的相同结构进行说明。
[成膜装置]
图2是示意性地表示成膜装置的结构的剖视图。在以下的说明中，使用以铅垂方向为Z方向的XYZ正交坐标系。在成膜时基板S被固定成与水平面(XY平面)平行，以此时的基板S的宽度方向(与短边平行的方向)为X方向，以长度方向(与长边平行的方向)为Y方向。此外以θ表示绕Z轴的旋转角。
成膜装置具有真空腔100。真空腔100的内部被维持在真空气氛或氮气等非活性气体气氛。在真空腔100的内部，大致设有基板保持单元110、掩模120、掩模台121、冷却板130和蒸镀源140。基板保持单元110是保持-搬送从搬送机器人40接受的基板S的部件，也被称为基板支架。掩模120是具有开口图案的金属掩模，被固定在框状的掩模台121之上，该开口图案与形成在基板S上的薄膜图案相对应。
成膜时基板S被载置在掩模120之上。因而，掩模120也承担作为载置基板S的载置体的作用。冷却板130是通过成膜时与基板S(的与掩模120相反侧的面)贴紧进而抑制基板S的温度上升来抑制有机材料的变质、劣化的构件。冷却板130也可以兼做磁铁板。所谓磁铁板，是通过利用磁力吸附掩模120从而提高成膜时的基板S与掩模120的贴紧性的构件。蒸镀源140由蒸镀材料、加热器、闸门、蒸发源的驱动机构、蒸发率监视器等构成(均未图示)。
在真空腔100之上(外侧)设有基板Z致动器150、夹具Z致动器151、冷却板Z致动器152、X致动器(未图示)、Y致动器(未图示)、θ致动器(未图示)。这些致动器例如由马达和滚珠丝杠、马达和线性引导件等构成。基板Z致动器150是用于使基板保持单元110的整体升降(Z方向移动)的驱动部件。夹具Z致动器151是用于使基板保持单元110的夹持机构开闭的驱动部件。
冷却板Z致动器152是用于使冷却板130升降的驱动部件。X致动器、Y致动器、θ致动器(以下统一称为“XYθ致动器”)是用于基板S的对准的驱动部件。XYθ致动器使基板保持单元110以及冷却板130的整体进行X方向移动、Y方向移动、θ旋转。另外，在本实施方式中，在固定了掩模120的状态下对基板S的X、Y、θ进行调整，但是也可以通过调整掩模120的位置或调整基板S与掩模120这两者的位置，进行基板S与掩模120的对准。
在真空腔100之上(外侧)，为了基板S以及掩模120的对准而设有测量基板S以及掩模120各自的位置的照相机160、161。照相机160、161通过设于真空腔100的窗口对基板S与掩模120进行拍摄。通过根据其图像来识别基板S上的对准标记以及掩模120上的对准标记，从而能够测量各自的XY位置、XY面内的相对偏移。为了在短时间内实现高精度的对准，优选实施粗略地进行位置对合的第1对准(也称为“粗糙对准”)和高精度地进行位置对合的第2对准(也称为“精细对准”)这两个阶段的对准。在该情况下，以使用低分辨率但广视场的第1对准用的照相机160和窄视场但高分辨率的第2对准用的照相机161这两种照相机为佳。在本实施方式中，分别对于基板S以及掩模120，利用2台第1对准用的照相机160测量附设于相向的一对边的两个部位的对准标记，并利用4台第2对准用的照相机161测量附设于基板S以及掩模120的4个角的对准标记。
成膜装置具有控制部170。控制部170除了具有控制基板Z致动器150、夹具Z致动器151、冷却板Z致动器152、XYθ致动器以及照相机160、161的功能之外，还具有控制基板S的搬送以及对准、控制蒸镀源、控制成膜等功能。控制部170能够由具有例如处理器、存储器、储存装置、I/O等的计算机构成。在该情况下，控制部170的功能通过由处理器执行存储于存储器或储存装置的程序得以实现。作为计算机，既可以使用通用的个人计算机，也可以使用嵌入式的计算机或PLC(programmable logic controller)。或者也可以由ASIC、FPGA那样的电路构成控制部170的功能的一部分或全部。另外，既可以针对每一个成膜装置设有一个控制部170，也可以由一个控制部170控制多个成膜装置。
[基板保持单元]
参照图3说明基板保持单元110的结构。图3是基板保持单元110的立体图。
基板保持单元110是通过由夹持机构夹持基板S的周缘部来保持-搬送基板S的部件。具体而言，基板保持单元110具有：支承框体204，设有分别从下方支承基板S的四个边的多个支承件203；以及夹具构件206，设有在与各支承件203之间夹入基板S的多个按压件205。由一对支承件203和按压件205构成一个夹持机构。在图3的例子中，沿着基板S的短边配置有3个支承件203，沿着长边配置有6个夹持机构(支承件203和按压件205的组对)，成为夹持长边两个边的结构。但是，夹持机构的结构不限于图3的例子，也可以与成为处理对象的基板S的尺寸、形状或成膜条件等相对应地适当变更夹持机构的数量和配置。另外，支承件203也被称为“承受爪”或“钩爪”，按压件205也被称为“夹具”。
基板S从搬送机器人40向基板保持单元110的交接例如如下那样地进行。首先，利用夹具Z致动器151使夹具构件206上升，并使按压件205自支承件203分离，从而使夹持机构成为开放状态。在由搬送机器人40将基板S导入支承件203与按压件205之间之后，利用夹具Z致动器151使夹具构件206下降，并以规定的按压力将按压件205压靠于支承件203。由此，基板S被夹持在按压件205与支承件203之间。在该状态下，通过利用基板Z致动器150驱动基板保持单元110，从而能够使基板S升降(Z方向移动)。另外，由于夹具Z致动器151与基板保持单元110一起上升/下降，所以即使基板保持单元110升降，夹持机构的状态也不会产生变化。
[对准]
图3的附图标记202表示附设于基板S的4个角的第2对准用的对准标记，附图标记201表示附设于基板S的短边中央的第1对准用的对准标记。
对准大体上以两个阶段的工序进行。即，依次进行在利用上述的光学部件(照相机160、161)检测到分别设于基板S以及掩模120上的对准标记之后，测量检测到的标记间的相对位置的测量工序、和基于测量工序的结果，使基板S或掩模120移动，进行基板S与掩模120的相对位置的调整的位置对合工序，进行对准。
图4是表示第1对准的图。图4(a)表示基板S刚刚从搬送机器人40被交接到基板保持单元110之后的状态。基板S由于自重其中央向下方挠曲。接着，如图4(b)所示，使夹具构件206下降，基板S的左右的边部被由按压件205和支承件203构成的夹持机构夹持。接着，如图4(c)所示，在基板S与掩模120分离的状态下，进行基于上述的测量工序以及位置对合工序的第1对准。第1对准是对XY面内(与掩模120的表面平行的方向)的、基板S与掩模120的相对位置粗略地进行调整的第1位置调整处理，也被称为“粗糙对准”。在第1对准中，由照相机160识别设于基板S的基板对准标记201和设于掩模120的掩模对准标记(未图示)，测量各自的XY位置和在XY面内的相对偏移，进行位置对合。为了能够进行粗略的位置对合，第1对准所使用的照相机160是低分辨率但广视场的照相机。在位置对合时，既可以调整基板S(基板保持单元110)的位置，也可以调整掩模120的位置，还可以调整基板S与掩模120这两者的位置。
第1对准处理完成之后，如图5(a)、(b)所示，使基板保持单元110下降，并使其下降到基板S的中央部与掩模120接触的位置(以下称为“测量位置”)。接着，如图5(c)所示，在该测量位置，在由夹持机构夹持基板S的周边部的状态下，进行用于第2对准的测量工序。进行用于第2对准的测量工序的位置(测量位置)例如是支承件203的支承面(上表面)比掩模120的载置面稍高的位置(例如高2mm～3mm的位置)。
第2对准是进行高精度的位置对合的对准处理，也被称为“精细对准”。首先，如图5(c)所示，在上述的测量位置，由照相机161识别设于基板S的基板对准标记202和设于掩模120的掩模对准标记(未图示)，测量各自的XY位置和在XY面内的相对偏移。为了能够进行高精度的位置对合，照相机161是窄视场但高分辨率的照相机。
在测量到的偏移超过阈值的情况下，经过以下的过程，进行位置对合处理。在测量到的偏移超过阈值的情况下，如图5(d)所示，驱动基板Z致动器150，使基板S上升，再次从掩模120离开。在图5(e)中，基于由照相机161测量到的偏移，驱动XYθ致动器，进行位置对合。在位置对合时，既可以调整基板S(基板保持单元110)的位置，也可以调整掩模120的位置，还可以调整基板S与掩模120这两者的位置。
之后，如图5(f)所示，再次使基板S下降到上述的测量位置，将基板S载置到掩模120上。然后，由照相机161进行基板S以及掩模120的对准标记的拍摄，测量偏移。在测量到的偏移超过阈值的情况下，重复上述的位置对合处理。
在偏移成为阈值以内的情况下，如图6(a)、图6(b)所示，使夹持着基板S的基板保持单元110下降，使基板保持单元110的支承面与掩模120的高度一致。由此，基板S整体被载置在掩模120上。将此时的位置称为“蒸镀位置”。如图6(c)所示，在基板S整体完全被载置在掩模120上的蒸镀位置，由照相机161再一次拍摄基板S以及掩模120的对准标记，最终测量并验证位置偏移是否收敛于阈值以内。在该蒸镀位置的最终测量工序是如下的工序，即，在进行了在上述的测量位置(图5(c))的测量以及基于该测量结果的位置对合工序以后，经过图6(a)～图6(b)的过程，在基板S在蒸镀位置完全被载置在掩模120上的过程中，最终验证可产生的位置偏移。
通过以上的工序，基板S向掩模120上的载置处理完成，之后，如图6(d)所示，驱动冷却板Z致动器152，使冷却板130下降并与基板S贴紧。由此，由成膜装置进行的成膜处理(蒸镀处理)的准备完成。
以下，说明对准、特别是第2对准(精细对准)中的、标记检测-位置测量工序的详细情况。
如前面所述，第2对准(精细对准)中的标记检测-位置测量工序在两处的位置进行。即，在基板S的中央部与掩模120接触的“测量位置(第1测量位置)”(参照图5(c))和基板S整体完全地被载置在掩模120上的“蒸镀位置(第2测量位置)”(参照图6(c))，由同一光学部件(第2对准用照相机161)分别进行标记的检测及位置测量。如前面所述，测量位置(第1测量位置)被设定在比蒸镀位置(第2测量位置)稍高2～3mm左右的位置。在本发明中，这样地在不同高度的测量位置及蒸镀位置进行第2对准标记202的检测及位置测量时，根据在该位置(基板的高度)由第2对准用照相机161拍摄而获得的第2对准标记202的图像的聚焦程度，对第2对准标记202的检测及位置测量分别应用彼此不同的图像处理方式(真实图像处理方式及人工图像处理方式)。
测量位置及蒸镀位置的第2对准标记202的检测及位置测量基于以与第2对准标记202对应的方式预先作成的基准模型图像，通过图案匹配方式进行。即，以在由第2对准用照相机161拍摄而获得的基板S(和/或掩模120)上的对准标记周边的图像(以下称为“标记拍摄图像”)内是否存在与预先作成的对准标记的基准模型图像匹配的区域，如果存在，找到其位置在哪里的方式进行。
具体而言，如图7所示，在标记拍摄图像300内，将具有与基准模型图像310同一尺寸的区域的图像数据(例如各像素的辉度数据)和基准模型图像的数据(例如各像素的辉度数据)相互比较，算出这些图像间的相关关系值(correlation value、例如表示基准模型图像310及标记拍摄图像300内的该区域的全体像素的辉度数据一致的程度的参数的值)。在算出的相关关系值超过规定的阈值而具有充分的相关关系的情况下，判定在标记拍摄图像300内存在与基准模型图像310对应的对准标记。在算出的相关关系值未达到规定的阈值的情况下(即，判定标记拍摄图像300内的该区域的图像与基准模型图像310不充分一致的情况下)，一边使标记拍摄图像300内的区域在XY平面上逐个像素地移动，一边对于标记拍摄图像300内的其它的区域重复相同的过程，检测在标记拍摄图像内是否存在基准模型图像310。在标记拍摄图像300内存在多个与基准模型图像310的相关关系值超过阈值的区域的情况下，能够将相关关系值最大的区域的位置确定为与基准模型图像310对应的对准标记的位置。
此时，所使用的对准标记的基准模型图像310如图8所示，能够通过基于对准标记的设计数据(尺寸及形状等)，利用软件人为地合成而作成(人工图像模型；artificialmodel)、或者能够通过由照相机拍摄基板S和掩模120的对准标记的真实图像，抽取各像素的辉度数据并将其存储于存储部件而作成(真实图像模型；real model)。
另一方面，由于通常第2对准用照相机161的位置被固定，其焦点对合于蒸镀位置，因此，由第2对准用照相机161拍摄到的图像(标记拍摄图像)上的对准标记根据基板的位置(高度)(根据基板位于蒸镀位置还是位于测量位置)而具有不同的形状(例如尺寸)，聚焦的程度不同。因而，在本发明中，即使根据基板的位置而标记拍摄图像的形状(例如尺寸)及聚焦的程度不同，也可提高各自的位置的第2对准工序中的标记检测以及标记位置测量的精度，因此，在测量位置和蒸镀位置这两方预先作成基准模型图像，根据聚焦程度而分为是应用真实图像模型还是应用人工图像模型。
例如，测量位置用的人工图像模型如图8(a)所示，能够由黑白图像(例如圆内黑且圆外白的圆的图像)作成测量位置用的人工图像模型，该黑白图像根据第2对准标记202的设计数据，利用软件合成基板位于测量位置时的标记的尺寸及形状而成，测量位置用的真实图像模型如图8(b)所示，能够通过基板位于测量位置时由照相机(261)161拍摄到的对准标记的实际的图像作成。此外，在蒸镀位置也同样地，能够作成蒸镀位置用的人工图像模型(图8(c))以及蒸镀位置用的真实图像模型(图8(d))。如图8所示，由于测量位置用的基准模型图像(图8(a)、图8(b))的测量位置比蒸镀位置接近照相机，因此，其尺寸比蒸镀位置用的基准模型图像(图8(c)、图8(d))大。但是，图8所示的基准模型图像的大小及该尺寸差是示意性的。
考虑有以下的方式，即，在以测量位置的对准标记的形状/尺寸为基准作成了人工图像模型后，将该人工图像模型全部应用于测量位置和蒸镀位置这两方的对准工序，进行对准标记的检测及位置测量，但是在该情况下，在测量位置，该人工图像模型与基板上的对准标记的真实图像几乎没有尺寸的差，能够以较高的精度进行位置测量，但是在蒸镀位置，由于在测量位置作成的该人工图像模型与实际的基板所位于的蒸镀位置的基板上的对准标记的尺寸不匹配，因此，难以导出准确的相关关系，因而，位置测量的精度降低。此外，由于人工图像模型与实际形成在基板以及掩模上的对准标记形状不会完全一致，因此，基本上使用人工图像模型的对准在提高精度方面存在极限。
此外，也有如下的考虑，将基于由以焦点对合于蒸镀位置的方式设置的对准用的照相机拍摄而获得的对准标记的真实图像而作成的真实图像模型应用于蒸镀位置及测量位置这两方的第2对准工序，但是虽然在焦点对合的蒸镀位置能够以高精度进行位置的测量，但是在焦点不对合的测量位置的对准工序的精度会大幅下降。
因此，在本发明中，并不是以蒸镀位置或测量位置的任一个为基准作成一个共同的基准模型图像，而是分别对于蒸镀位置及测量位置作成该位置的基准模型图像，能够与基板的高度(测量位置及蒸镀位置)对应地自动转换而选择最合适的基准模型图像(及基于其的图像处理方式)，由此，提高彼此不同的测量高度下的对准用标记的检测及位置测量的精度。
即，在本发明中，在第2对准工序中，根据由第2对准用照相机161拍摄到的图像(标记拍摄图像)的聚焦值，决定是应用使用了作为基准模型图像的真实图像模型的图像处理方式，还是应用使用了人工图像模型的图像处理方式。
在此，标记拍摄图像的聚焦值作为用于判别基板S是位于蒸镀位置还是位于测量位置的标准发挥功能。即，第2对准用照相机161一般以焦点的峰值对合的方式设置在实际进行蒸镀的基板的位置即蒸镀位置，因此，在基板位于蒸镀位置的情况下，焦点良好地对合(即，聚焦值位于聚焦阈值内)，在基板位于测量位置的情况下，焦点无法对合(即，聚焦值超过聚焦阈值)。在此，聚焦值通常通过算出边缘梯度(edge gradient)而获得，但是本发明不限于此，也可以以其它的方式算出聚焦值。
因而，在本发明中，基于由第2对准用照相机161拍摄到的第2对准标记的图像(标记拍摄图像)的聚焦程度，(i)在该标记拍摄图像的焦点对合的情况下(例如在算出的聚焦值是聚焦阈值内的情况下)，与基板的位置(高度)相匹配地使用预先作成的真实图像模型(图8(b)或图8(d))，执行用于对准标记的检测及位置测量的图像处理，(ii)在该标记拍摄图像的焦点不对合的情况下(例如在算出的聚焦值超过聚焦阈值的情况下)，与基板的位置(高度)匹配地使用预先作成的人工图像模型(图8(a)或图8(c))，进行对准标记的检测及位置测量。
如前面所述，第2对准用照相机161一般以焦点对合的方式设置在蒸镀位置，因此，在第2对准工序中拍摄位于测量位置的基板S的对准标记202的情况下，焦点不对合而聚焦值超过聚焦阈值，因而，在该情况下，使用测量位置用的人工图像模型(图8(a))，进行对准标记202的检测及位置测量。即，拍摄位于测量位置的基板的第2对准标记而获得的真实图像模型因为其焦点不对合，所以在与以其为基准焦点不对合的标记拍摄图像对比的匹配的情况下，对准的精度大幅下降。因而，在第2对准用的照相机161的焦点不对合的测量位置，能够抑制将其轮廓明确的人工图像模型作为基准模型图像来使用的情况下对准的精度相对地降低。
与其相比较，在基板S位于蒸镀位置的情况下，由第2对准用照相机161拍摄到的基板S上的对准标记202的焦点对合，聚焦值位于聚焦阈值内，因此，使用蒸镀位置用的真实图像模型(图8(d))，进行对准标记202的检测及位置测量。
在以上的说明中，对以第2对准用照相机161以焦点对合的方式设置在蒸镀位置为前提进行了说明，但是第2对准用照相机161也可以焦点对合的方式设置在测量位置，在该情况下，在焦点对合(例如聚焦值位于聚焦阈值内)的测量位置，能够通过使用了真实图像模型(图8(b))的图像处理方式，进行第2对准标记202的检测及位置测量，在焦点不对合(例如聚焦值超过聚焦阈值)的蒸镀位置，能够通过使用了人工图像模型(图8(c))的图像处理方式，进行第2对准标记202的检测以及测量。
通过该结构，根据标记拍摄图像的焦点是否对合(即，根据基板是位于测量位置还是位于蒸镀位置)，决定对对准标记的检测及位置测量是应用使用了真实图像模型的图像处理，还是应用使用了人工图像模型的图像处理，从而能够对基板位于测量位置或位于蒸镀位置进行准确的检测以及测量。
为了进行本发明的第2对准工序中的用于对准标记的检测及位置测量的图像处理，如图9所示，本发明的对准装置包括：从第2对准用照相机(或照相机所包括的图像传感器)450接收作为被处理图像的标记拍摄图像并存储的标记拍摄图像存储部410；算出标记拍摄图像的聚焦值的聚焦值算出部420；存储预先作成的基准模型图像的基准模型图像存储部440；执行标记拍摄图像与基准模型图像之间的图案匹配处理的图像处理部400；以及控制它们的对准控制部430。本发明的对准控制部430根据基板的位置(例如由聚焦值算出部420算出的聚焦值)，选定图案匹配处理所使用的基准模型图像并向图像处理部400发送命令，图像处理部440根据对准控制部430的命令，读取存储于基准模型图像存储部440的一个基准模型图像，执行与标记拍摄图像的匹配处理。本发明的对准装置也可以在本发明的蒸镀装置的控制部170内实现。
参照图10的流程图来说明由本发明的对准装置执行的对准方法。
首先，由第2对准用照相机拍摄基板(和/或掩模)的对准标记周边的图像，并将各该像素的辉度值存储于标记拍摄图像存储部410(S1)。根据所存储的标记拍摄图像的辉度值数据，通过边缘梯度方式算出聚焦值(S2)。
对准控制部430判定标记拍摄图像的焦点是否对合(例如将聚焦值与规定的聚焦阈值比较(S3))，若标记拍摄图像的焦点不对合(例如，若聚焦值为聚焦阈值以上)，则使用存储于基准模型图像存储部440的基准模型图像中的测量位置用的人工模型图像地向图像处理部400发送命令(S4)。另一方面，若标记拍摄图像的焦点对合(例如，若聚焦值小于聚焦阈值)，则对准控制部430使用存储于基准模型图像存储部440的基准模型图像中的蒸镀位置用的真实图像模型地向图像处理部400发送命令(S5)。
图像处理部400基于来自对准控制部430的命令，执行标记拍摄图像与基准模型图像之间的匹配处理，检测对准标记，算出其位置(S6)。
对准控制部430基于根据来自图像处理部400的匹配处理结果算出的对准标记的位置数据，计算基板S相对于掩模120的移动量，基于计算出的移动量，使基板Z致动器150动作，进行基板S与掩模120的对齐(S7)。
在以上的说明中，在第2对准用照相机161的焦点对合于蒸镀位置这样的前提之下进行了说明，但是在第2对准用照相机161的焦点对合于测量位置的情况下，在阶段S4，对准控制部430使用蒸镀位置用的人工图像模型地向图像处理部400传达命令(S4’)，在阶段S5，使用测量位置用的真实图像模型地传达命令(S5’)。
在以上的说明中，说明了通过算出标记拍摄图像的聚焦值并将聚焦值与阈值比较来决定基板的位置、即标记拍摄图像的聚焦程度，但是本发明不限于此，也能够通过其它的方法(例如激光传感器等)来判定基板的高度、即标记拍摄图像的聚焦程度。
通过以上的对准，基板S相对于掩模120在以良好的精度定位的状态下成为贴紧的状态。
[电子器件的制造方法的实施例]
接着，说明使用了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显示装置的结构以及制造方法。
首先，说明要制造的有机EL显示装置。图11(a)表示有机EL显示装置500的整体图，图11(b)表示1个像素的截面构造。
如图11(a)所示，在有机EL显示装置500的显示区域510呈矩阵状配置有多个具备多个发光元件的像素520。后面详细说明，发光元件分别具有具备被一对电极夹着的有机层的构造。另外，在此所说的像素，是指在显示区域510中能够显示所希望的颜色的最小单位。在本实施例的有机EL显示装置500的情况下，通过显示互不相同的发光的第1发光元件520R、第2发光元件520G、第3发光元件520B的组合而构成像素520。像素520大多通过红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件的组合而构成，但是也可以通过黄色发光元件、青色发光元件和白色发光元件的组合而构成，只要是至少1种颜色以上就没有特别制限。
图11(b)是图11(a)的A-B线处的局部截面示意图。像素520在基板530上具有有机EL元件，该有机EL元件具备第1电极(阳极)540、空穴输送层550、发光层560R、560G、560B中的任一方、电子输送层570、第2电极(阴极)580。它们当中的空穴输送层550、发光层560R、560G、560B、电子输送层570相当于有机层。此外，在本实施方式中，发光层560R是发出红色光的有机EL层，发光层560G是发出绿色光的有机EL层，发光层560B是发出蓝色光的有机EL层。发光层560R、560G、560B分别形成为与发出红色光、绿色光、蓝色光的发光元件(也有时记载为有机EL元件)相对应的图案。此外，第1电极540针对每一个发光元件分离地形成。空穴输送层550、电子输送层570和第2电极580既可以以与多个发光元件520R、520G、520B共同的方式形成，也可以针对每一个发光元件而形成。另外，为了防止第1电极540和第2电极580因异物而短路，在第1电极540间设有绝缘层590。而且，由于有机EL层因水分和氧而劣化，所以设有用于保护有机EL元件免受水分和氧影响的保护层600。
为了将有机EL层形成为发光元件单位，使用经由掩模而成膜的方法。近年来，显示装置的高精细化得到发展，在有机EL层的形成中使用开口的宽度为几十μm的掩模。在使用这样的掩模成膜的情况下，若掩模在成膜中从蒸发源接受热量而热变形，则掩模与基板的位置会产生偏离，形成在基板上的薄膜的图案会偏离所希望的位置地形成。因此，在所述有机EL层的成膜中适宜使用本发明的成膜装置(真空蒸镀装置)。
接着，具体地说明有机EL显示装置的制造方法的例子。
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540的基板530。
在形成有第1电极540的基板530之上通过旋转涂覆形成丙烯酸树脂，利用光刻法，以在形成有第1电极540的部分形成开口的方式将丙烯酸树脂形成图案并形成绝缘层590。该开口部相当于发光元件实际发光的发光区域。
将图案形成有绝缘层590的基板530搬入第1成膜装置，由基板保持单元保持基板，将空穴输送层550作为在显示区域的第1电极540之上共同的层而成膜。空穴输送层550通过真空蒸镀而成膜。实际上由于空穴输送层550被形成为比显示区域510大的尺寸，所以不需要高精细的掩模。
接着，将形成有空穴输送层550为止的基板530搬入第2成膜装置，由基板保持单元保持。进行基板与掩模的对准，将基板载置在掩模之上，在基板530的配置发出红色光的元件的部分，成膜发出红色光的发光层560R。根据本例，能够使掩模与基板良好地重合，能够进行高精度的成膜。
与发光层560R的成膜同样地，利用第3成膜装置成膜发出绿色光的发光层560G，而且利用第4成膜装置成膜发出蓝色光的发光层560B。发光层560R、560G、560B的成膜完成之后，利用第5成膜装置在显示区域510的整体成膜电子输送层570。电子输送层570对3色的发光层560R、560G、560B形成为共同的层。
将形成有电子输送层570为止的基板移动到溅镀装置，成膜第2电极580，之后移动到等离子体CVD装置而成膜保护层600，完成有机EL显示装置500。
从将图案形成有绝缘层590的基板530搬入成膜装置到保护层600的成膜完成为止，若暴露于含有水分和氧的气氛中，则由有机EL材料构成的发光层有可能因水分和氧而劣化。因而，本例中，基板在成膜装置间的搬入搬出在真空气氛或非活性气体气氛下进行。
这样获得的有机EL显示装置针对每一个发光元件精度高地形成发光层。因而，只要使用上述制造方法，就能够抑制因发光层的位置偏离而引起的有机EL显示装置的不良的产生。
以上，具体地说明了用于实施本发明的方式，但是本发明的主旨不限定于这些记载，应基于权利要求书的记载而大范围地解释。此外，基于这些记载的、多种变更、改变等也当然包含于本发明的主旨中。
附图标记的说明
S：基板
10：搬送室
20、30：成膜室
40：搬送机器人
400：图像处理部
410：标记拍摄图像存储部
420：聚焦值算出部
430：对准控制部
440：基准模型图像存储部
450：对准用照相机(传感器)
460：基板致动器

Claims (27)

1.一种对准标记检测方法，利用光学部件检测基体上的对准标记，其特征在于，
该对准标记检测方法包括：
由上述光学部件拍摄上述对准标记而获得图像数据的工序；以及
将所获得的上述图像数据与模型图像比较，检测上述对准标记的位置的工序，
上述模型图像包括：预先通过上述对准标记的拍摄而获得的第1模型图像；以及基于上述对准标记的设计数据而作成的第2模型图像，
在获得上述图像数据的工序中所获得的上述图像数据的聚焦值位于规定的范围内的情况下，在上述位置检测工序中，通过将所获得的上述图像数据与上述第1模型图像比较的真实图像处理，检测上述对准标记的位置，
在获得上述图像数据的工序中所获得的上述图像数据的聚焦值偏离上述规定的范围的情况下，在上述位置检测工序中，通过将所获得的上述图像数据与上述第2模型图像比较的人工图像处理，检测上述对准标记的位置。
2.根据权利要求1所述的对准标记检测方法，其特征在于，
上述第2模型图像是与上述对准标记尺寸及形状实质相同的黑白图像。
3.根据权利要求1或2所述的对准标记检测方法，其特征在于，
该对准标记检测方法还包括算出所获得的上述图像数据的上述聚焦值的工序。
4.根据权利要求3所述的对准标记检测方法，其特征在于，
上述聚焦值基于上述图像数据的边缘梯度而被算出。
5.根据权利要求1或2所述的对准标记检测方法，其特征在于，
获得上述图像数据的工序包括：
使上述基体位于自上述光学部件的焦点偏离的第1测量位置，拍摄上述对准标记的工序；以及
使上述基体位于上述光学部件的焦点对合的第2测量位置，拍摄上述对准标记的工序。
6.一种对准方法，利用光学部件，检测第1基体上的第1对准标记和第2基体上的第2对准标记，并进行上述第1基体与上述第2基体的对准，其特征在于，
该对准方法包括：
使上述第1基体位于上述第2基体的上部的第1测量位置，由上述光学部件拍摄上述第1对准标记和上述第2对准标记而获得第1图像数据的工序；以及
将所获得的上述第1图像数据与第1测量位置用的模型图像比较，检测上述第1测量位置的上述第1对准标记及第2对准标记的位置的第1位置检测工序，
上述第1测量位置用的模型图像包括：预先通过上述第1对准标记或第2对准标记的拍摄而获得的第1模型图像；以及基于上述第1对准标记或第2对准标记的设计数据而作成的第2模型图像，
在获得上述第1图像数据的工序中所获得的上述第1图像数据的聚焦值位于规定的范围内的情况下，在上述第1位置检测工序中，通过将所获得的上述第1图像数据与上述第1模型图像比较的真实图像处理，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置，
在获得上述第1图像数据的工序中所获得的上述第1图像数据的聚焦值偏离上述规定的范围的情况下，在上述第1位置检测工序中，通过将所获得的上述第1图像数据与上述第2模型图像比较的人工图像处理，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置。
7.根据权利要求6所述的对准方法，其特征在于，
该对准方法还包括：
使上述第1基体位于上述第2基体的上部的第2测量位置，由上述光学部件拍摄上述第1对准标记和上述第2对准标记而获得第2图像数据的工序；以及
将所获得的上述第2图像数据与第2测量位置用的模型图像比较，检测上述第2测量位置的上述第1对准标记及第2对准标记的位置的第2位置检测工序，
上述第2测量位置用的模型图像包括：预先通过上述第1对准标记或第2对准标记的拍摄而获得的第3模型图像；以及基于上述第1对准标记或第2对准标记的设计数据而作成的第4模型图像，
在获得上述第2图像数据的工序中所获得的上述第2图像数据的聚焦值位于规定的范围内的情况下，在上述第2位置检测工序中，通过将所获得的上述第2图像数据与上述第3模型图像比较的真实图像处理，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置，
在获得上述第2图像数据的工序中所获得的上述第2图像数据的聚焦值偏离上述规定的范围的情况下，在上述第2位置检测工序中，通过将所获得的上述第2图像数据与上述第4模型图像比较的人工图像处理，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置。
8.根据权利要求7所述的对准方法，其特征在于，
上述第1模型图像通过使上述第1基体位于上述第1测量位置进行的拍摄而获得，
上述第3模型图像通过使上述第1基体位于上述第2测量位置进行的拍摄而获得。
9.根据权利要求7所述的对准方法，其特征在于，
上述第2模型图像是与上述第1测量位置的上述第1对准标记或第2对准标记尺寸和形状实质相同的黑白图像，
上述第4模型图像是与上述第2测量位置的上述第1对准标记或第2对准标记尺寸和形状实质相同的黑白图像。
10.根据权利要求6所述的对准方法，其特征在于，
该对准方法还包括算出所获得的上述第1图像数据的聚焦值的工序。
11.根据权利要求7所述的对准方法，其特征在于，
该对准方法还包括算出所获得的上述第2图像数据的聚焦值的工序。
12.根据权利要求6所述的对准方法，其特征在于，
上述第1基体是基板，上述第2基体是掩模。
13.根据权利要求7所述的对准方法，其特征在于，
上述第1基体是基板，上述第2基体是掩模，
上述第1测量位置是上述基板的中央部与上述掩模接触且上述基板的周边部与上述掩模分离的位置，
上述第2测量位置是上述基板从上述第1测量位置下降且上述基板的整面与上述掩模接触的位置。
14.根据权利要求13所述的对准方法，其特征在于，
上述光学部件被设定成，使上述光学部件的聚焦的峰值位于上述第2测量位置。
15.根据权利要求13所述的对准方法，其特征在于，
该对准方法还包括：在上述第1位置检测工序之后，基于上述第1位置检测工序的结果，使上述基板或上述掩模移动，进行上述基板与上述掩模的相对位置的调整的位置对合工序。
16.根据权利要求15所述的对准方法，其特征在于，
上述位置对合工序在使上述基板从上述第1测量位置上升且使上述基板从上述掩模离开的状态下进行。
17.一种对准方法，利用光学部件，检测基板上的第1对准标记和掩模上的第2对准标记，进行上述基板与上述掩模的对准，其特征在于，
该对准方法包括：
使上述基板位于上述掩模的上部的第1测量位置，由上述光学部件拍摄上述第1对准标记及第2对准标记而获得第1图像数据的工序；
比较所获得的上述第1图像数据和模型图像，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置的第1位置检测工序；
使上述基板位于上述掩模的上部的第2测量位置，由上述光学部件拍摄上述第1对准标记及第2对准标记而获得第2图像数据的工序；以及
比较所获得的上述第2图像数据和上述模型图像，检测上述第1对准标记及第2对准标记的位置的第2位置检测工序，
上述模型图像包括：预先通过上述第1对准标记或第2对准标记的拍摄而获得的真实图像模型图像；以及基于上述第1对准标记或第2对准标记的设计数据而作成的人工模型图像，
上述第1位置检测工序中，使用上述人工模型图像作为上述模型图像，
上述第2位置检测工序中，使用上述真实图像模型图像作为上述模型图像。
18.根据权利要求17所述的对准方法，其特征在于，
上述第1测量位置是上述基板的中央部与上述掩模接触且上述基板的周边部与上述掩模分离的位置，
上述第2测量位置是上述基板从上述第1测量位置下降且上述基板的整面与上述掩模接触的位置。
19.根据权利要求17所述的对准方法，其特征在于，
上述光学部件的焦点被设定成，上述第2测量位置比上述第1测量位置接近上述光学部件的焦点对合的位置。
20.根据权利要求17所述的对准方法，其特征在于，
该对准方法还包括：在上述第1位置检测工序之后，基于该第1位置检测工序的结果，使上述基板或上述掩模移动，进行上述基板与上述掩模的相对位置的调整的位置对合工序。
21.根据权利要求20所述的对准方法，其特征在于，
上述位置对合工序在使上述基板从上述第1测量位置上升且使上述基板从上述掩模离开的状态下进行。
22.根据权利要求20所述的对准方法，其特征在于，
在上述位置对合工序之后，进行获得上述第2图像数据的工序以及上述第2位置检测工序。
23.根据权利要求17所述的对准方法，其特征在于，
该对准方法在获得上述第1图像数据的工序以及获得上述第2图像数据的工序之前，包括为了获得上述真实图像模型图像而拍摄上述基板的工序。
24.根据权利要求17所述的对准方法，其特征在于，
上述人工模型图像是与上述第1对准标记或第2对准标记尺寸和形状实质相同的黑白图像。
25.一种电子器件的制造方法，其特征在于，
该电子器件的制造方法包括：
利用权利要求17～24中任一项所述的对准方法，进行上述基板与上述掩模的对准的对准工序；以及
在上述对准工序之后，使来自蒸发源的蒸发源材料经由上述掩模堆积到上述基板的蒸镀工序。
26.一种对准标记检测装置，利用光学部件检测基板上的第1对准标记和掩模上的第2对准标记，其特征在于，
该对准标记检测装置包括：
光学部件，拍摄上述第1对准标记和上述第2对准标记而获得图像数据；
存储部件，将通过上述光学部件的拍摄而获得的真实图像模型、以及基于上述第1对准标记或第2对准标记的设计数据而作成的基准模型作为模型图像而存储；
图像处理部件，进行比较所获得的上述图像数据与上述模型图像的图像处理，并根据上述图像数据算出上述第1对准标记及第2对准标记的位置；以及
控制部，控制上述图像处理部件的图像处理，且根据进行上述光学部件的拍摄时的上述基板的位置，选择是通过将上述真实图像模型作为上述模型图像的真实图像处理算出上述第1对准标记及第2对准标记的位置，还是通过将上述基准模型作为上述模型图像的人工图像处理算出上述第1对准标记及第2对准标记的位置。
27.一种蒸镀装置，在处理室使来自蒸发源的蒸发源材料经由掩模堆积到基板上而进行成膜，其特征在于，
该蒸镀装置包括：
权利要求26所述的对准标记检测装置；
第1基板移动部件，使上述基板相对于上述掩模在铅垂方向上移动，并使上述基板配置在多个对准标记测量位置中的每一个位置；以及
第2基板移动部件，基于在上述对准标记测量位置中的每一个位置由上述对准标记检测装置算出的结果，使上述基板或上述掩模在相对于上述掩模平行的面内移动或旋转，进行上述基板与上述掩模的相对位置的调整。
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