CN112795868B - 对准装置、对准方法、成膜装置、成膜方法以及电子器件的制造方法 - Google Patents

对准装置、对准方法、成膜装置、成膜方法以及电子器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及对准装置、对准方法、成膜装置、成膜方法以及电子器件的制造方法。本发明的课题是即使标记拍摄构件的光轴相对于与掩模平行的面倾斜，也能够进行高精度的对准。一种对准装置，其使保持基板的基板工作台与保持掩模的掩模工作台相对地移动而进行所述基板与所述掩模的对准，其特征在于，所述对准装置具备：标记拍摄构件，其拍摄形成于所述基板的基板侧标记和形成于所述掩模的掩模侧标记；控制构件，其基于通过所述标记拍摄构件得到的图像信息、所述标记拍摄构件的光轴倾斜度信息、以及所述基板的面与所述掩模的面之间的间隙信息，决定使所述基板工作台和所述掩模工作台相对移动的移动量。

Description

对准装置、对准方法、成膜装置、成膜方法以及电子器件的制 造方法
技术领域
本发明涉及进行基板与掩模的对准的对准装置、对准方法、成膜装置、成膜方法以及电子器件的制造方法。
背景技术
作为以往的对准方法，已知有例如专利文献1所记载的方法。在该专利文献1中，基板与掩模的面方向相对位置的位置偏移的测定通过如下方式进行：利用相机(标记拍摄构件)对形成于基板的对准标记(基板侧标记)和形成于掩模的对准标记(掩模侧标记)从与平行于掩模的面正交的方向进行拍摄。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-67705号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在拍摄对准标记的相机的光学系统的光轴相对于与掩模或基板平行的面倾斜的情况下，即使在相机的显示上，看到基板侧标记与掩模侧标记的位置匹配，正投影于掩模面的基板侧标记和掩模侧标记的位置也发生偏移。以下，将该位置偏移称为光轴角度引起的偏移。在实现成膜的像素图案的高精度化方面，无法忽视光轴角度引起的偏移。
关于这一点，在专利文献1中，进行能够利用对准用相机的图像确认的误差的校正，而未考虑无法利用对准用相机的图像确认的光轴角度引起的偏移。
另外，作为校正的观点，考虑使用评价用的基板的测定结果预先准备误差表，因此在每次不同厚度的基板进入的情况下，无法考虑基板的厚度误差的影响。
本发明是为了解决上述的现有技术的问题而完成的，其目的在于提供即使标记拍摄构件的光轴相对于与掩模平行的面倾斜，也能够进行高精度的对准的对准装置、对准方法、成膜装置、成膜方法以及电子器件的制造方法。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明为一种对准装置，
其使保持基板的基板工作台与保持掩模的掩模工作台相对地移动来进行所述基板与所述掩模的对准，其特征在于，所述对准装置具备：
标记拍摄构件，所述标记拍摄构件拍摄形成于所述基板的基板侧标记和形成于所述掩模的掩模侧标记；以及
控制构件，所述控制构件基于利用所述标记拍摄构件得到的图像信息、所述标记拍摄构件的光轴倾斜度信息、以及所述基板的面与所述掩模的面之间的间隙信息，决定使所述基板工作台和所述掩模工作台相对移动的移动量。
另外，本发明的对准方法，其特征在于，
将基板与掩模以能够相对移动的方式配置，
利用标记拍摄构件对形成于所述基板的基板侧标记和形成于所述掩模的掩模侧标记进行拍摄，
使用由所述标记拍摄构件拍摄到的标记的图像信息、所述标记拍摄构件的光轴倾斜度信息、以及所述基板的面与所述掩模的面之间的间隙信息，使所述基板与所述掩模相对移动。
另外，本发明的成膜装置，
其在真空容器内将掩模重叠于或接近于基板并保持，使成膜材料堆积于未被所述掩模覆盖的所述基板表面而进行成膜，其特征在于，
所述成膜装置具备对准装置，所述对准装置使保持基板的基板工作台与保持掩模的掩模工作台相对地移动而进行所述基板与所述掩模的对准，所述对准装置具备：
标记拍摄构件，所述标记拍摄构件拍摄形成于所述基板的基板侧标记和形成于所述掩模的掩模侧标记；以及
控制构件，所述控制构件基于利用所述标记拍摄构件得到的图像信息、所述标记拍摄构件的光轴倾斜度信息、以及所述基板的面与所述掩模的面之间的间隙信息，决定使所述基板工作台和所述掩模工作台相对移动的移动量。
另外，本发明的成膜方法，
在所述成膜方法中，在真空容器内将掩模重叠于或接近于基板并保持，使成膜材料堆积于未被所述掩模覆盖的所述基板表面，其特征在于，
将所述基板与所述掩模以能够相对移动的方式配置，
利用标记拍摄构件对形成于所述基板的基板侧标记和形成于所述掩模的掩模侧标记进行拍摄，
使用由所述标记拍摄构件拍摄到的标记的图像信息、所述标记拍摄构件的光轴倾斜度信息、以及所述基板的面与所述掩模的面之间的间隙信息，使所述基板与所述掩模相对移动。
另外，本发明的电子器件的制造方法，其特征在于，
通过上述成膜方法，在电子器件的基板成膜。
发明效果
根据本发明，即使标记拍摄构件的光轴相对于与掩模及基板平行的面倾斜，也能够校正光轴角度引起的偏移(正投影于掩模面的基板侧标记与掩模侧标记的偏移)，能够进行高精度的对准。
附图说明
图1是本发明的具备对准装置的成膜装置的概略图。
图2是微动工作台机构的俯视图。
图3是微动工作台机构的局部剖视图。
图4(A)、图4(B)是对准装置的概略图。
图5是光轴倾斜度检测构件的概略说明图。
图6是标记间隙检测构件的概略说明图。
图7是表示对准工序的基本序列的图。
图8是序列说明用的成膜装置的概略结构图。
图9是序列的工序说明图。
图10是序列的工序说明图。
图11是第二对准工序的详细流程图。
图12是流程图的工序说明图。
图13是基板侧标记与掩模侧标记的位置偏移的说明图。
图14是表示电子器件的一例的图。
附图标记说明
11 成膜装置；
21 真空容器；
22 微动工作台机构(移动构件)；
23 掩模支承单元(掩模工作台)；
24 基板吸附单元；
25 成膜源；
27 对准用相机单元；
28 粗动工作台机构(掩模工作台)；
29 基板支承单元；
100 控制部；
101 位置偏移信息运算部；
102 校正值运算部；
103 移动控制部；
M 掩模；
W 基板；
ma 基板侧标记；
mb 掩模侧标记；
N 光轴；
φ 光轴倾斜度；
α距离、β移动量；
d 标记间隙；
Za、Zb 峰位置；
δ 光轴角度引起的偏移量。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。但是，以下的实施方式例示性地表示优选的结构，本发明的范围并不限定于这些结构。另外，对于以下的说明中的装置的结构、处理的顺序、材质、形状等，只要没有特别限定的记载，就不旨在将本发明的范围仅限定于此。
本发明的对准装置能够应用于在基板的表面堆积各种材料而进行成膜的装置，在本实施方式中，能够优选地应用于通过真空蒸镀形成期望的图案的薄膜(材料层)的装置。
作为基板的材料，能够选择半导体(例如硅)、玻璃、高分子材料的膜、金属等任意的材料，基板例如也可以是在硅晶片或玻璃基板上层叠有聚酰亚胺等膜而成的基板。另外，作为成膜材料，也可以选择有机材料、金属性材料(金属、金属氧化物等)等任意的材料。
另外，在本实施方式中，除了真空蒸镀装置以外，还能够应用于包括溅射装置、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)装置在内的成膜装置。具体而言，能够应用于半导体器件、磁器件、电子部件等各种电子器件、光学部件等的制造装置。作为电子器件的具体例，可举出发光元件、光电转换元件、触摸面板等。其中，本实施方式也优选能够应用于OLED等有机发光元件、有机薄膜太阳能电池等有机光电转换元件的制造装置。此外，本实施方式中的电子器件还包括具备发光元件的显示装置(例如有机EL显示装置)、照明装置(例如有机EL照明装置)、具备光电转换元件的传感器(例如有机CMOS图像传感器)。
首先，使用图1，对本实施方式的具备对准装置的成膜装置11的概略结构进行说明。在以下的说明中，使用将铅垂方向(纸面上下方向)设为Z方向、将水平面(与纸面上下方向成直角的面)设为X-Y平面的XYZ正交坐标系。另外，用θX表示绕X轴的旋转角，用θY表示绕Y轴的旋转角，用θZ表示绕Z轴的旋转角。
成膜装置11具有维持为真空环境或氮气等惰性气体环境的真空容器21。在真空容器21内，设置有吸附并保持基板W的基板吸附单元24、支承掩模M的掩模支承单元23、以及微动工作台机构22，所述微动工作台机构22用于将基板吸附单元24的位置至少在X方向、Y方向、θZ方向上定位。而且，在真空容器21内，设置有收纳成膜材料并在成膜时使该成膜材料升华并排出的成膜源25。而且，成膜装置11还能够包括磁力施加单元26，所述磁力施加单元26用于利用磁力使掩模M紧贴于基板W侧。磁力施加单元26能够利用升降工作台261向Z方向移动，并能够根据Z方向位置调整磁力。
成膜装置11的真空容器21包括配置有保持基板W的微动工作台机构22的第一真空容器部211、和配置有成膜源25的第二真空容器部212。并且，例如能够利用与第二真空容器部212连接的真空泵(未图示)将真空容器21整体的内部空间维持为高真空状态。
另外，至少在第一真空容器部211与第二真空容器部212之间设置可伸缩构件213。可伸缩构件213减少来自与第二真空容器部212连结的真空泵的振动、来自设置有成膜装置11的地板或地面的振动通过第二真空容器部212传递到第一真空容器部211。
真空容器21还包括基准板214，所述基准板214固定连结有作为支承基板W的基板工作台的微动工作台机构22。在基准板214连结有用于将基准板214支承在规定的高度的基准板支承部215。在本实施方式的一实施例中，如图1所示，还可以在基准板214与第一真空容器部211之间也设置可伸缩构件213。由此，能够进一步减少经由基准板214向微动工作台机构22传递外部振动。
在基准板支承部215与成膜装置11的设置台架217之间，设置有隔振单元216，所述隔振单元216用于减少振动从地板或地面通过成膜装置11的设置台架217传递到基准板支承部215。
微动工作台机构22是用于进行磁悬浮并利用线性马达对吸附基板W的基板吸附单元24的位置进行定位的微动工作台机构。能够至少在X方向、Y方向、θZ方向这三个方向上对基板吸附单元24的位置进行定位，优选在X方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、θZ方向这六个方向上对基板吸附单元24的位置进行定位。
微动工作台机构22包括：作为固定台发挥功能的工作台基准板部221、作为可动台发挥功能的微动工作台板部222、以及磁悬浮单元223，所述磁悬浮单元223用于使微动工作台板部222相对于工作台基准板部221磁悬浮并移动。
作为保持掩模M的掩模工作台的掩模支承单元23是接收并保持由未图示的搬送机器人搬送来的掩模M的构件。掩模支承单元23设置为至少能够在铅垂方向(Z方向)上升降。由此，能够调节基板W的面与掩模M的面之间的铅垂方向的间隙。在利用微动工作台机构22对基板W的位置高精度地进行定位的情况下，支承掩模M的掩模支承单元23只要能够利用滚珠丝杠驱动的滚动引导件(未图示)等在铅垂方向上机械升降驱动即可。
掩模支承单元23也可以设置为能够在水平方向(即，X-Y-θZ方向)上移动。由此，即使在掩模M从对准用相机的视野离开的情况下，也能够迅速地使其移动到视野内。
掩模支承单元23还包括掩模拾取器231，所述掩模拾取器231用于暂时接收由未图示的搬送机器人搬入到真空容器21内的掩模M。掩模拾取器231构成为能够相对于掩模支承单元23的掩模支承面相对地升降。
从未图示的搬送机器人的手部接收到掩模M的掩模拾取器231相对于掩模支承单元23的掩模支承面相对地下降，并将掩模M载置于掩模支承单元23。相反地，在搬出使用完毕的掩模M的情况下，能够将掩模M从掩模支承单元23的掩模支承面抬起，并且使未图示的搬送机器人的手部接收掩模M。
掩模M具有与想要形成在基板W上的薄膜图案对应的开口图案，载置于掩模支承单元23。掩模M的开口图案由不使升华的成膜材料通过的遮断图案来定义。另外，掩模支承单元23构成为具有开口，该开口不妨碍从成膜源25排出的成膜材料通过掩模M到达基板W的路径。
基板吸附单元24是吸附并保持未图示的搬送机器人搬送来的作为被成膜体的基板W的构件。基板吸附单元24设置于微动工作台机构22的作为可动台的微动工作台板部222。
基板吸附单元24例如是具有在电介质、绝缘体(例如，陶瓷材质)的基体内埋设有金属电极等的电路的构造的静电吸盘。
成膜装置11还包括对准用相机单元27，所述对准用相机单元27设置在真空容器21的上部外侧(大气侧)，所述对准用相机单元27作为用于拍摄形成于基板W和掩模M的对准标记即基板侧标记(未图示)和掩模侧标记(未图示)的标记拍摄构件。
对准用相机单元27设置在与形成于基板W和掩模M的基板侧标记和掩模侧标记对应的位置。例如，四个对准用相机单元27设置在圆形基板的外周的90°等分位置。但是，本实施方式并不限定于此，根据基板W和掩模M的对准标记的位置，也可以是其他数量、其他配置。
对准用相机单元27设置成从真空容器21的上部大气侧通过基准板214进入真空容器21的内侧。因此，对准用相机单元27包括配置于大气侧的对准用相机和包围对准用相机并进行密封的筒状部(未图示)。由于隔着微动工作台机构22，所以即使基板W和掩模M相对远离基准板214地被支承，也能够使焦点与形成于基板W和掩模M的对准标记匹配。筒状部的下端的位置能够根据对准用相机的景深、基板W和掩模M从基准板214离开的距离而适当地决定。
虽然未图示，但在成膜工序中密闭的真空容器21的内部较暗，因此为了利用进入真空容器21的内侧的对准用相机拍摄对准标记，也可以设置从下方(-Z方向)照射对准标记的照明光源。
另外，磁力施加单元26、微动工作台板部222成为不妨碍对准用相机的视野的构造。例如，可以开设有孔以便不妨碍视野，也可以利用使由相机取入的光的波长透过的构件构成与视野对应的部分。
接着，参照图2及图3对微动工作台机构22进行说明。
图2是微动工作台机构22的示意性俯视图，图3是微动工作台机构22的局部剖视图，图3的(A)是图2的A-A线主要剖视图，图3的(B)是图2的B-B线主要剖视图，图3的(C)是图2的C-C线主要剖视图。
磁悬浮单元223包括：磁悬浮线性马达31，其用于产生使作为可动台的微动工作台板部222相对于作为固定台的工作台基准板部221移动的驱动力；位置测定构件，其用于测定微动工作台板部222的位置；自重补偿构件33，其通过提供使微动工作台板部222相对于工作台基准板部221浮起的浮力来补偿作用于微动工作台板部222的重力；以及原点定位构件34，其决定微动工作台板部222的原点位置。
磁悬浮线性马达31是产生用于使微动工作台板部222移动的驱动力的驱动源，包括：两个X方向磁悬浮线性马达311，其产生用于使微动工作台板部222在X方向上移动的驱动力；两个Y方向磁悬浮线性马达312，其产生用于使微动工作台板部222在Y方向上移动的驱动力；以及三个Z方向磁悬浮线性马达313，其产生用于使微动工作台板部222在Z方向上移动的驱动力。
使用上述多个磁悬浮线性马达31，能够使微动工作台板部222在六个自由度(X方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、θZ方向)上移动。
磁悬浮线性马达31包括设置于工作台基准板部221的定子和设置于微动工作台板部222的动子。磁悬浮线性马达31的定子包括磁场产生构件、例如供电流流动的线圈，动子包括磁性体、例如永磁铁。
另外，工作台基准板部221具备位置传感器32。位置传感器32例如使用激光干涉仪，将测定光束照射到设置于微动工作台板部222的反射部324，检测该反射光束，由此测定反射部324的位置(微动工作台板部222的位置)。位置传感器32包括：X方向位置测定部，其测定微动工作台板部222的X方向上的位置；Y方向位置测定部，其测定Y方向上的位置；以及Z方向位置测定部，其用于测定Z方向上的位置。通过这样的位置传感器32的结构，能够在六个自由度(degree of freedom)中，精密地测定微动工作台板部222的位置。
如图3的(C)所示，自重补偿构件33利用设置于工作台基准板部221侧的第一磁铁部331与设置于微动工作台板部222侧的第二磁铁部332之间的斥力或引力，提供与作用于微动工作台板部222的重力相应的大小的浮力。
如图3的(B)所示，原点定位构件34是决定微动工作台板部222的原点位置的构件，能够由包含三棱锥状的凹部341和半球状的凸部342的动态耦合(kinematic coupling)构成。除了所述的三棱锥状的凹部341和半球状的凸部342之外，加上V槽和半球状的凸部、平面和半球状的凸部，通过这三个组合的接触，决定微动工作台板部222的位置。
另外，作为使基板吸附单元24移动的工作台机构，例示了6轴驱动的磁悬浮机构，但也可以是滚珠丝杠驱动的滚动工作台、线性马达驱动的滚动工作台等其他的工作台机构。
接着，参照图4(A)、图4(B)对组装于成膜装置的本实施方式的对准装置进行说明。图4(A)是对准装置的概略结构图，图4(B)是将图4(A)的掩模侧标记以及基板侧标记的附近放大表示的图。另外，图4(B)的Z方向的位置关系是示意性地表示的，与实际尺寸不同。
如图4(A)所示，对准装置使保持基板W的微动工作台板部222与作为保持掩模M的掩模工作台的掩模支承单元23彼此相对地移动，来进行基板W与掩模M的对准。掩模M载置于掩模支承单元23，基板W吸附于基板吸附单元24。
作为装置结构，由对准用相机271和执行对准的工艺的控制部100构成，所述对准用相机271作为将形成于基板W的基板侧标记ma和形成于掩模M的掩模侧标记mb的光学拍摄图像转换为电信号而进行检测的标记拍摄构件。
另外，在图4(A)中，例示了如下情况：在掩模支承单元23及支承掩模主体M1的掩模框架M2设置有孔55，所述孔55用于使来自下方的照明光通过基板侧标记ma和掩模侧标记mb，而且，在基板吸附单元24，以不妨碍对准用相机271的视野的方式设置有孔56。
控制部100具备：位置偏移信息运算部101；校正值运算部102，其运算位置偏移信息的校正值并对位置偏移信息进行反馈；以及移动控制部103，其使微动工作台板部222和掩模支承单元23在位置偏移信息减少的方向上相对移动。
位置偏移信息运算部101对由对准用相机271取得的基板侧标记ma和掩模侧标记mb的图像进行处理，运算基板W和掩模M的位置偏移信息。位置偏移信息运算部101也可以根据基板侧标记ma和掩模侧标记mb的图像，取得水平面中的基板侧标记ma的坐标以及掩模侧标记mb的坐标。位置偏移信息运算部101也可以将水平面中的基板侧标记ma的坐标与掩模侧标记mb的坐标的差分作为基板W与掩模M的位置偏移信息进行运算。水平面中的基板侧标记ma的坐标以及掩模侧标记mb的坐标是图像信息的一例。
校正值运算部102使用对准用相机271的光轴倾斜度信息、以及基板侧标记ma和掩模侧标记mb的铅垂方向上的间隙信息，运算位置偏移信息的校正值，并对位置偏移信息进行反馈。
移动控制部103利用由校正值运算部102运算出的校正值对由位置偏移信息运算部101运算出的位置偏移信息进行校正，并使微动工作台板部222与掩模支承单元23在位置偏移信息减少的方向上相对移动，以使校正后的位置偏移信息落在预定的范围内。移动控制部103也可以利用由校正值运算部102运算出的校正值对水平面中的基板侧标记ma的坐标或掩模侧标记mb的坐标进行校正，并使微动工作台板部222与掩模支承单元23在位置偏移信息减少的方向上相对移动，以使位置偏移信息落在预定的范围内。
另外，控制部100不仅具有对准的控制功能，还具有基板W和掩模M的搬送、成膜的控制等功能。
控制部100例如能够由具有处理器、内存(memory)、存储器(storage)、I/O等的计算机构成。在该情况下，控制部100的功能通过处理器执行存储在内存或存储器中的程序来实现。作为计算机，可以使用通用的个人计算机，也可以使用组装式的计算机或PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)。或者，也可以由ASIC或FPGA那样的电路构成控制部的功能的一部分或全部。另外，可以按成膜装置设置控制部，也可以构成为一个控制部控制多个成膜装置。
接着，使用图4(B)，说明光轴角度引起的偏移(正投影于掩模面的基板侧标记与掩模侧标记的偏移)。
在对准用相机271的光轴N相对于与平行于掩模M的面正交的轴线V具有倾斜度的情况下，即使在相机图像中，掩模侧标记mb与基板侧标记ma匹配，正投影于掩模面的基板侧标记ma’与掩模侧标记mb也偏移δ。如果将该偏移δ称为光轴角度引起的偏移，则在将光轴倾斜度设为φ，并将掩模侧标记mb与基板侧标记ma的铅垂方向上的间隙设为d时，光轴角度引起的偏移量δ成为“d×tanφ”。例如，在d＝50μm、φ＝10mrad时，光轴角度引起的偏移量δ为500nm。在近年来的像素图案的高精度化中，该值是无法忽视的值。
根据本实施方式，在控制部100中，根据相当于对准用相机271的光轴倾斜度信息的图4(B)的光轴倾斜度φ、和相当于铅垂方向上的间隙信息的图4(B)的标记间隙d，通过“d×tanφ”进行运算，得到光轴角度引起的偏移量δ作为位置偏移信息的校正值。然后，使微动工作台板部222和/或掩模支承单元23移动，使基板侧标记ma和掩模侧标记mb相对移动“d×tanφ”的量。由此，能够使正投影于掩模面的基板侧标记ma’与掩模侧标记mb的位置一致。
从成膜源25排出的成膜材料相对于掩模面大致呈直角地入射，因此在保持有光轴角度引起的偏移的情况下，向基板的成膜位置偏移光轴角度引起的偏移量。根据本实施方式的对准装置，能够校正由光轴角度引起的偏移量，使成膜位置高精度化，因此像素图案成为高精度。
校正光轴角度引起的偏移特别适合于如有机EL显示装置那样在多个成膜装置中对多个颜色进行成膜的情况。这是因为，每个成膜装置的光轴倾斜度φ一般不同。另外，作为成膜对象的基板W的厚度一般具有数十μm的误差，因此在基板W的背面(图4(B)的(-Z)侧的面)形成有基板侧标记的情况下，每当基板W改变时，标记间隙d会改变。每当基板W改变时，通过更新与标记间隙d对应的间隙信息，并运算“d×tanφ”，也能够校正基板厚度误差的影响。
另外，在图4(B)的基板W为硅晶片的情况下，对准用相机271优选为能够拍摄近红外的近红外相机。通过设为近红外相机，从而能够透过硅晶片而利用对准用相机271拍摄形成于基板W的背面(图4(B)的(-Z)侧的面)的基板侧标记ma。
接着，使用图5详细对检测光轴角度的倾斜度的方法进行说明。
图5是检测光轴倾斜度的方法的概略说明图。图5的(A)、(B)表示为了光轴倾斜度检测而使掩模支承单元23在与平行于掩模M的面成直角的方向上移动距离α后的移动前后的掩模侧标记mb与对准用相机271的关系。另外，图5的(C)示出了图5的(A)中的对准用相机271的视野F下的掩模侧标记mb的位置，图5的(D)示出了图5的(B)中的对准用相机271的视野F下的掩模侧标记mb的位置。
如图5的(C)、(D)所示，通过使掩模支承单元23移动距离α，掩模侧标记mb在视野F内移动了移动量β。
当掩模支承单元23在与形成有掩模侧标记mb的掩模M正交的方向上移动了距离α时，如果知道此时的相机视野F内的掩模侧标记mb的移动量β，则能够运算立于与掩模M平行的面的垂线和对准用相机271的光轴之间的偏移量、即光轴倾斜度φ。运算式为“φ＝arcsin(β÷α)”。在角度微小的情况下，也可以利用φ≈β÷α来进行运算。通过这样的方法，能够检测光轴倾斜度。
通过使用该检测出的光轴倾斜度信息(φ)和另外取得的标记间隙d，通过运算式“d×tanφ”对对准时的光轴角度引起的偏移进行校正，从而使成膜位置高精度化，像素图案成为高精度。
另外，在此说明了使掩模M侧移动的方法，但也可以是如下方法：使微动工作台板部222在与形成有掩模侧标记mb的掩模M正交的方向上移动距离α，取得在相机视野内的基板侧标记ma的移动量β。
另外，光轴倾斜度φ的检测也可以是如下方法：准备位置关系已知的标定板，对利用对准用相机取得的图像进行处理，由此检测光轴倾斜度φ。而且，也可以是如下方法：准备具有与掩模M平行的面内的距离已知的两个标记的工件，在将两个标记放入到视野F内的状态下，根据使对准用相机倾斜时的两个标记的距离的变化来运算光轴倾斜而取得光轴倾斜度φ。
图6是标记间隙检测工序的概略说明图。
该图示出了在基板侧标记ma和掩模侧标记mb进入视野(F)的状态下，利用未图示的Z方向移动构件，使对准用相机271在Z方向上扫描时的Z方向的位置与对准用相机271的对比度值的关系。在此，Z方向是指图1中的铅垂方向，是与平行于掩模M的面正交的方向。用虚线表示入射到对准用相机271的光线，离对准用相机271最远的虚线位置示出了最对焦的位置。对比度值与焦点的对准情况相关，对比度值越高，则表示越对焦的状态。当在基板侧标记ma和晶片侧标记mb进入视野(F)的状态下使对准用相机271在Z方向上扫描时，在对焦于基板侧标记ma的位置Za和对焦于掩模侧标记mb的位置Zb处，对比度值具有极大值。通过设置未图示的Z方向移动构件具有的定位用的位置传感器或另外设置位移传感器，从而能够容易地得到对准用相机271的Z方向的位置信息，根据该位置信息检测标记间隙(铅垂方向上的间隙信息)。即，位置Za与位置Zb的Z方向位置之差成为标记间隙d。通过使用检测出的标记间隙d和另外取得的光轴倾斜度，通过运算式“d×tanφ”对对准时的光轴角度引起的偏移进行校正，从而使成膜位置高精度化，像素图案成为高精度。
另外，得到标记间隙d的方法也可以是如下方法：根据微动工作台板部222、掩模支承单元23的Z方向位置信息、以及基板W的厚度信息进行运算而得到标记间隙d。在此，基板W的厚度信息可以通过利用位移计的夹入测定来取得，特别是在硅晶片的情况下，也可以从使近红外激光以透过硅的方式照射而得到的硅晶片正反的激光干涉信息中取得基板W的厚度信息。
＜对准方法＞
接着，对对准方法进行说明。
图7是表示整体的序列的流程图，图8是表示在对准方法的说明中使用的结构部分的配置结构的图，该配置图对在图1的整体结构图中已经说明的部分的结构进行了省略或简化，并图示了对准方法的说明所需的结构。
首先，对图8的配置结构进行说明。
对准具有：第一对准工序，在所述第一对准工序中，对基板W和掩模M进行大致的位置匹配；以及第二对准工序，在所述第二对准工序中，对基板W和掩模M进行高精度的位置匹配，对于基板侧标记ma和掩模侧标记mb而言，设置有两个用于第一对准，并设置有两个用于第二对准，对于对准用相机271而言，也设置有两台第一对准用相机271A，并设置有两台第二对准用相机271B，分别在Z轴方向上被驱动。
应用本实施方式的是第二对准用相机271B。第一对准用相机271A的分辨率低，视野大。另一方面，第二对准用相机271B的视野小但分辨率高，在位置偏移量的容许度小的高精细的位置匹配中使用。
如上所述，微动工作台机构22是6轴驱动的磁悬浮机构，设置有6轴的量的位置传感器，基板W经由基板吸附单元24保持于微动工作台板部222。
掩模M的形成有开口图案的掩模主体M1的周缘部被保持于掩模框架M2。
在支承掩模M的掩模支承单元23设置有从下方照射掩模侧标记mb以及基板侧标记ma的照明光源57。
掩模支承单元23利用粗动工作台机构28，不仅在Z方向上移动，还在X-Y-θZ方向上移动。粗动工作台机构28具备在X-Y-θZ方向上移动的第一粗动单元281和在Z轴方向上升降的第二粗动单元282。第一粗动单元281和第二粗动单元282使用滚珠丝杠驱动的滚动工作台、线性马达驱动的滚动工作台等不悬浮的机械进给机构。
在该粗动工作台机构28的固定部设置有多个临时承受掩模M的掩模临时承受销283。该掩模临时承受销283作为图1所示的掩模拾取器231发挥功能。
另外，在粗动工作台机构28设置有临时承受基板W的临时承受构件29。该临时承受构件29具有在Z轴方向上延伸的支柱292和从支柱292的前端呈直角延伸的承接爪291，利用粗动工作台机构28在X-Y-Z-θZ方向被驱动。
接着，适当参照图9以及图10，对图7所示的对准的序列的总体情况进行说明。
首先，如图9的(A)所示，利用机器人手50从未图示的基板储料器向成膜装置的真空容器内搬入基板W(S1)。被搬入的基板W通过使支承于粗动工作台机构28的四个临时承受构件29的承接爪291旋转，使第二粗动单元282在Z轴方向上上升，从而从机器人手50向成膜装置侧交接。交接后，使机器人手50退避(S2)。
接着，利用第一对准用相机271A拍摄第一对准用的基板侧标记ma，如图9的(B)所示，利用第一粗动单元281使基板W在XYθZ方向上移动来进行第一对准(S3)。该第一对准是通过进行基板W与基板吸附单元24的位置匹配而使基板W与掩模M大致位置匹配的工序。例如，以使基板侧标记ma来到第一对准用相机271A的视野(F)的中心的方式进行位置匹配。支承基板W的承接爪291和掩模M也与基板W一起利用第一粗动单元281在XYθZ方向上移动。
当基板W相对于基板吸附单元24的位置匹配结束时，如图9的(C)所示，将基板W静电吸附于基板吸附单元24，并使承接爪291退避(S4)。
接着，利用第二粗动单元282使掩模M接近基板W(S5)，进行基于微动工作台机构22的基板W的第二对准(S6)。
当第二对准结束时，利用磁力施加单元26吸引掩模M。如图10的(A)、(B)所示，使磁力施加单元26下降，隔着基板W磁吸附掩模M(S7)，并开始蒸镀(S8)。在图10的(B)中，成为掩模M的中央区域的周边部未与基板W接触的图，但以掩模M与基板W的成膜范围重叠的方式保持基板W和掩模M。当蒸镀结束时，利用机器人手搬出基板W(S9)。
另外，在上述序列中，通过磁力施加单元26将掩模M以与基板W接触的状态重叠并保持，但也可以不使用磁力施加单元26而在非接触的状态下接近并保持。即，在本实施方式中，包括基板W和掩模M重叠或接近并保持的情况。
接着，参照图11、图12，对上述的第二对准工序进行详细说明。
首先，利用粗动工作台机构28使掩模M上升，从图12的(A)所示的开始时起，如图12的(B)所示，相对于基板W接近至规定位置(S61)。接着，利用微动工作台机构22，使基板W微动到不与掩模M接触的位置，在本例中成为0.5mm的间隙(S62)。
接着，利用微动工作台机构22使微动工作台板部222与掩模框架M2平行(S63)。利用设置于微动工作台机构22的位置传感器、粗动工作台机构28的位置传感器，能够确认各自的位置，因此能够以成为平行的方式进行控制。
接着，测定此时的第二对准用的基板侧标记ma与掩模侧标记mb之间的标记间隙d(S64)。即，使第二对准用相机271B在Z轴方向上往复，根据该对比度的数据，根据成为对比度曲线的极大值的第二对准用相机271B的驱动工作台的位置信息来运算标记间隙d。
接着，确认平行匹配(S65)。在平行匹配中，对在S64中测定出的标记间隙d、和从设置于微动工作台机构22的位置传感器与粗动工作台机构28的位置传感器得到的距离进行比较。在未匹配的情况下，可认为在基板W与基板吸附单元之间夹有垃圾等，因此进入步骤S80，利用粗动单元282使掩模M下降，准备承接爪291，将基板W从作为基板吸附单元24例示的静电吸盘脱离并由承接爪291承接，从静电吸盘重新进行。在匹配的情况下，进入接下来的步骤S66。在步骤S66中，利用微动工作台机构22，一边维持与掩模M的平行度，一边使基板W向-Z方向(下方)移动，直至与掩模M的间隙成为规定值为止。
接着，确认标记间隙(S67)。该标记间隙的确认中，再次使第二对准用相机271B往复移动来进行测定，确认标记间隙是否为规定值以下、例如10μm以下。
在标记间隙未达到规定值以下的情况下，进入步骤80，驱动第二粗动单元282使掩模M下降，从静电吸盘重新进行(S80)。
在标记间隙为规定值以下的情况下，进入步骤S68，进行基板W的第二对准。
控制部100对由第二对准用相机271B取得的第二对准用的基板侧标记ma和掩模侧标记mb的图像进行处理，运算基板W和掩模M的位置偏移信息，并预先暂时保存在内存等中。
并且，使用预先测量并保存的第二对准用相机271B的光轴倾斜度信息、和在步骤S67中测定出的第二对准用的基板侧标记ma与掩模侧标记mb的铅垂方向上的间隙信息，运算位置偏移信息的校正值。使该校正值对位置偏移信息进行反馈来校正位置偏移信息。
而且，移动控制部103基于校正后的位置偏移信息和由微动工作台机构22的位置传感器得到的基板的XYθZ方向的位置信息，驱动微动工作台机构22，并使微动工作台机构22向位置偏移信息减少的方向移动，以使位置偏移信息成为预先设定的范围。
接着，确认对准位置(S69)。如果第二对准在目标值内，则结束第二对准。如果不在目标内，则进入步骤80，使基板W从静电吸盘脱离，从基于静电吸盘的基板吸附重新进行。
该标记对准中的位置偏移的校正例如如图13那样进行条件设定而进行。图13的(A)是表示基板侧标记ma与掩模侧标记mb的关系的立体图，图13的(B)是图13的(A)的俯视图。
在此，作为前提，对于在对准时同时参照的标记的数量而言，基板侧标记ma设为两个，掩模侧标记mb设为两个。另外，对于基板侧标记ma和掩模侧标记mb的位置而言，均设为基板W、掩模M各自的外周部(半径150mm位置)。
另外，更详细而言，标记对准是指，在认为连结基板侧标记ma、ma的线段A、连结掩模侧标记mb、mb的线段B时，关于线段A和线段B，以满足下述(1)、(2)的方式控制基板与掩模的相对位置。
(1)使线段A的中点Oa与线段B的中点Ob之间的距离ε接近零。
(2)使两线段A、B所成的角γ接近零。
另外，标记对准中的位置偏移量由下述(1’)(2’)定义。
(1’)连结两个基板侧标记ma的线段A的中点Oa与连结两个掩模侧标记mb的线段B的中点Ob之间的距离ε。
(2’)“线段A与线段B所成的角γ”ד标记的代表位置(半径150mm位置)”。
在上述标记对准中，不考虑倍率成分的误差。倍率成分由基板W与掩模M的热位移差等产生影响，因此通过温度调节等其他方法进行抑制。
＜成膜工艺＞
当上述对准工序结束时，打开图1所示的成膜源25的挡板(未图示)，将成膜材料经由掩模M成膜于基板W。在将期望的厚度的成膜材料蒸镀于基板W之后，使磁力施加单元26上升而分离掩模M，并使掩模支承单元23下降。
接着，未图示的搬送机器人的机器人手进入成膜装置11的真空容器21内，对基板吸附单元24的电极部施加零(0)或相反极性的基板分离电压，将基板W从基板吸附单元24分离。分离后的基板W利用搬送机器人从真空容器21搬出。
另外，在上述的说明中，成膜装置11形成为在基板W的成膜面朝向铅垂方向下方的状态下进行成膜的、所谓的向上蒸镀方式(向上沉积)的结构，但本实施方式并不限定于此，也可以是基板W以与真空容器21的侧面侧垂直地立起的状态配置，基板W的成膜面在与重力方向平行的状态下进行成膜的结构。
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，例示有机EL显示装置的构成和制造方法。
首先，对制造的有机EL显示装置进行说明。图14的(A)表示有机EL显示装置60的整体图，图14的(B)表示一个像素的截面结构。
如图14的(A)所示，在有机EL显示装置60的显示区域61呈矩阵状地配置有多个具备多个发光元件的像素62。详细情况将在后面进行说明，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，这里所说的像素是指在显示区域61中能够进行期望的颜色的显示的最小单位。在本实施方式的有机EL显示装置的情况下，通过表示互不相同的发光的第一发光元件62R、第二发光元件62G、第三发光元件62B的组合来构成像素62。像素62多由红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件的组合构成，但也可以是黄色发光元件、青色发光元件和白色发光元件的组合，只要是至少一种颜色以上即可，没有特别限制。
图14的(B)是图14的(A)的A-B线的局部截面示意图。像素62具有有机EL元件，该有机EL元件在基板63上具备阳极64、空穴输送层65、发光层66R、66G、66B中的任一个、电子输送层67和阴极68。其中，空穴输送层65、发光层66R、66G、66B、电子输送层67相当于有机层。另外，在本实施方式中，发光层66R是发出红色光的有机EL层，发光层66G是发出绿色光的有机EL层，发光层66B是发出蓝色光的有机EL层。发光层66R、66G、66B分别形成为与发出红色光、绿色光、蓝色光的发光元件(有时也记为有机EL元件)对应的图案。另外，阳极64按每个发光元件分离而形成。空穴输送层65、电子输送层67和阴极68可以在多个发光元件62R、62G、62B共用地形成，也可以按每个发光元件形成。另外，为了防止阳极64与阴极68因异物而短路，在阳极64间设置有绝缘层69。此外，有机EL层由于水分、氧而劣化，因此设置有用于保护有机EL元件免受水分、氧的影响的保护层70。
在图14的(B)中，空穴输送层65和电子输送层67由一个层表示，但也可以利用有机EL显示元件的构造，由包含空穴阻挡层或电子阻挡层的多个层形成。另外，也能够在阳极64与空穴输送层65之间形成具有如下的能带构造的空穴注入层，所述能带构造能够顺畅地进行空穴从阳极64向空穴输送层65的注入。同样地，也能够在阴极68与电子输送层67之间形成电子注入层。
接着，对有机EL显示装置的制造方法的例子进行具体说明。
首先，准备用于驱动有机EL显示装置的电路(未图示)和形成有阳极64的基板63。
在形成有阳极64的基板63上，通过旋涂而形成丙烯酸树脂，通过光刻法对丙烯酸树脂进行图案化，以便在形成有阳极64的部分形成开口，并形成绝缘层69。该开口部相当于发光元件实际发光的发光区域。
将对绝缘层69进行了图案化的基板63搬入第一有机材料成膜装置，并利用静电吸盘保持基板63，将空穴输送层65作为共用的层成膜于显示区域的阳极64之上。空穴输送层65通过真空蒸镀而成膜。空穴输送层65实际上形成为比显示区域61大的尺寸，因此不需要高精细的掩模。
接着，将形成至空穴输送层65的基板63搬入第二有机材料成膜装置，利用静电吸盘进行保持。进行基板63与掩模的对准，在基板63的配置发出红色光的元件的部分，对发出红色光的发光层66R进行成膜。
与发光层66R的成膜同样地，利用第三有机材料成膜装置对发出绿色光的发光层66G进行成膜，而且，利用第四有机材料成膜装置对发出蓝色光的发光层66B进行成膜。在完成发光层66R、66G、66B的成膜之后，利用第五成膜装置在显示区域61的整体对电子输送层67进行成膜。电子输送层67形成为在3色的发光层66R、66G、66B中共用的层。
将形成至电子输送层67的基板63移动至金属性蒸镀材料成膜装置而对阴极68进行成膜。金属性蒸镀材料成膜装置可以是蒸发加热方式的成膜装置，也可以是溅射方式的成膜装置。
之后，将基板63移动到等离子体CVD装置，对保护层70进行成膜，完成有机EL显示装置60。
在将对绝缘层69进行了图案化的基板63搬入成膜装置后至保护层70的成膜完成为止，如果暴露于包含水分、氧的环境中，则由有机EL材料构成的发光层有可能因水分、氧而劣化。因此，在本例中，成膜装置间的基板63的搬入搬出在真空环境或惰性气体环境下进行。

Claims (20)

1.一种对准装置，其使保持基板的基板工作台与保持掩模的掩模工作台相对地移动来进行所述基板与所述掩模的对准，其特征在于，
所述对准装置具备：
标记拍摄构件，所述标记拍摄构件拍摄形成于所述基板的基板侧标记和形成于所述掩模的掩模侧标记；以及
控制构件，所述控制构件使用所述标记拍摄构件的光轴倾斜度信息和所述基板的面与所述掩模的面之间的间隙信息对根据利用所述标记拍摄构件得到的图像信息求出的位置偏移信息进行校正，基于校正后的位置偏移信息使所述基板工作台和所述掩模工作台相对移动。
2.根据权利要求1所述的对准装置，其特征在于，
所述对准装置使用由图像信息校正构件校正后的图像信息，所述图像信息校正构件使用所述光轴倾斜度信息和所述间隙信息来校正所述图像信息。
3.根据权利要求1所述的对准装置，其特征在于，
所述对准装置还具备：
位置偏移信息运算构件，所述位置偏移信息运算构件根据所述图像信息求出所述基板与所述掩模之间的位置偏移信息；以及
信息校正构件，所述信息校正构件使用所述光轴倾斜度信息和所述间隙信息来校正所述位置偏移信息，
所述控制构件以由所述信息校正构件校正后的位置偏移信息为基准，决定使所述基板工作台和所述掩模工作台向所述校正后的位置偏移信息减少的方向相对移动的移动量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的对准装置，其特征在于，
每当所述基板不同时测定所述间隙信息。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的对准装置，其特征在于，
所述光轴倾斜度信息是在进行对准之前预先求出的信息。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的对准装置，其特征在于，
所述对准装置具备光轴倾斜度检测构件，所述光轴倾斜度检测构件检测所述光轴倾斜度信息。
7.根据权利要求6所述的对准装置，其特征在于，
所述光轴倾斜度检测构件检测：
使所述基板工作台或所述掩模工作台在与平行于所述掩模的面成直角的方向上移动时的距离；以及
在所述基板工作台或所述掩模工作台移动时，利用所述标记拍摄构件得到的所述基板侧标记或所述掩模侧标记在平行于所述掩模的面内的移动量，
所述光轴倾斜度检测构件根据检测出的所述距离和所述移动量求出所述光轴倾斜度信息。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的对准装置，其特征在于，
所述对准装置具备检测所述间隙信息的标记间隙检测构件。
9.根据权利要求8所述的对准装置，其特征在于，
所述标记间隙检测构件一边使所述标记拍摄构件向与平行于所述掩模的面正交的方向移动，一边从所述标记拍摄构件得到对比度信息，根据得到该对比度信息的两个极大值时的所述标记拍摄构件的光轴方向上的位置信息检测所述间隙信息。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的对准装置，其特征在于，
所述对准具有第一对准工序和第二对准工序，所述标记拍摄构件是第二对准工序用的标记拍摄构件。
11.一种对准方法，其特征在于，
将基板与掩模以能够相对移动的方式配置，
利用标记拍摄构件对形成于所述基板的基板侧标记和形成于所述掩模的掩模侧标记进行拍摄，
根据由所述标记拍摄构件拍摄到的标记的图像信息求出所述基板与所述掩模之间的位置偏移信息，
使用所述标记拍摄构件的光轴倾斜度信息和所述基板的面与所述掩模的面之间的间隙信息对所述位置偏移信息进行校正，
基于校正后的位置偏移信息使所述基板与所述掩模相对移动来进行对准。
12.根据权利要求11所述的对准方法，其特征在于，
使用所述光轴倾斜度信息和所述间隙信息来校正所述图像信息。
13.根据权利要求11所述的对准方法，其特征在于，
使所述基板和所述掩模在所述校正后的位置偏移信息减少的方向上相对移动来进行对准。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的对准方法，其特征在于，
每当所述基板不同时测定所述间隙信息。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的对准方法，其特征在于，
在对准工序之前预先求出所述光轴倾斜度信息。
16.根据权利要求11至13中任一项所述的对准方法，其特征在于，
根据使所述掩模或所述基板向与平行于所述掩模的面正交的方向移动时的距离、和在所述基板或所述掩模移动时利用所述标记拍摄构件得到的所述基板侧标记或所述掩模侧标记在所述基板或所述掩模的面内的移动量，求出所述光轴倾斜度信息。
17.根据权利要求11至13中任一项所述的对准方法，其特征在于，
一边使所述标记拍摄构件向与平行于所述掩模或所述基板的面正交的方向移动，一边从所述标记拍摄构件得到对比度信息，根据得到该对比度信息的两个极大值时的所述标记拍摄构件的光轴方向的位置信息来检测所述间隙信息。
18.一种成膜装置，其在真空容器内将掩模重叠于或接近于基板并保持，使成膜材料堆积于未被所述掩模覆盖的所述基板表面而进行成膜，其特征在于，
所述成膜装置具备权利要求1至10中任一项所述的对准装置。
19.一种成膜方法，在所述成膜方法中，在真空容器内将掩模重叠于或接近于基板并保持，使成膜材料堆积于未被所述掩模覆盖的所述基板表面，其特征在于，
通过权利要求11至17中任一项所述的对准方法进行所述基板与所述掩模的对准。
20.一种电子器件的制造方法，其特征在于，通过权利要求19所述的成膜方法在电子器件的基板进行成膜。
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