JP2007287943A - Alignment method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL素子(有機発光素子)の製造等に用いられる成膜装置において、アライメントマークを用いて基板とマスクの位置合わせを行う位置合わせ方法および装置に関するものである。 The present invention relates to an alignment method and apparatus for aligning a substrate and a mask using alignment marks in a film forming apparatus used for manufacturing an organic EL element (organic light emitting element).
従来から、有機EL素子を搭載する様々な大きさのフラットパネルディスプレイ装置が製造されているが、最近では、品質の安定化とコストダウンおよび生産効率の向上のために、ディスプレイに用いる基板サイズが、より大判化するようになってきた。 Conventionally, various sizes of flat panel display devices on which organic EL elements are mounted have been manufactured. Recently, in order to stabilize quality, reduce costs, and improve production efficiency, the size of a substrate used for a display has been increased. , Has come to become larger.
基板サイズがより大判化されると、その自重による基板の撓みが大きくなり、この自重撓みが生じている状態で基板とマスクとの位置合わせを行うと、位置合わせ精度が低下し、これを原因とする不良が発生しやすい状態となり、歩留りの低下を招いていた。 As the board size becomes larger, the deflection of the board due to its own weight increases, and if the board and the mask are aligned in the state where the weight of the board is deflected, the alignment accuracy deteriorates. As a result, the yield is reduced.
基板の自重による撓みを補正する方法は、特許文献1に開示されたように、基板ホルダーに弾性体を用いて、基板ホルダーを予め凸形状に形成し、基板を載置すると基板の重さで基板ホルダーが変形し、基板を略フラット形状に保持する方法等が知られている。
しかしながら上記従来技術によれば、基板ホルダーは予め凸形状になっているが、基板を載置すると、その基板の重さによって基板ホルダーが弾性変形するため、基板を安定形状に維持して保持することができない。 However, according to the above prior art, the substrate holder has a convex shape in advance, but when the substrate is placed, the substrate holder is elastically deformed by the weight of the substrate, so that the substrate is maintained and held in a stable shape. I can't.
一般的に360mm×460mm程度またはそれ以上の基板の端部を支持すると、その板厚の大きさによって、例えば、板厚が0.7mm程度の基板を用いた場合は、自重撓みが大きくなる。その結果、基板とマスクとの位置合わせのために基板のアライメントマークの位置を観察したときと、基板をマスク上に設置したときとでは、アライメントマークの位置が異なるため、位置合わせ精度が劣化する。すなわち、マスク上に載置すると基板の自重撓みが無い状態になるので、アライメントマークを検出したときの状態と一致しない、という問題がある。このように、位置合わせ精度を維持することが困難であることによるタクトの増大を招いていた。 In general, when an end of a substrate of about 360 mm × 460 mm or more is supported, depending on the thickness of the substrate, for example, when a substrate having a thickness of about 0.7 mm is used, the self-weight deflection increases. As a result, when the position of the alignment mark on the substrate is observed for alignment between the substrate and the mask, and when the substrate is placed on the mask, the alignment mark position is different, so the alignment accuracy deteriorates. . In other words, there is a problem that when the substrate is placed on the mask, there is no self-weight deflection of the substrate, so that it does not match the state when the alignment mark is detected. As described above, the tact is increased due to the difficulty in maintaining the alignment accuracy.
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、基板の自重撓み方向の剛性を増大させ、自重撓みによる位置合わせ精度の低下を回避できる基板とマスクの位置合わせ方法および装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the conventional technology, and increases the rigidity of the substrate in the direction of its own weight deflection, and the position of the substrate and the mask that can avoid a decrease in alignment accuracy due to its own weight deflection. It is an object of the present invention to provide a combination method and apparatus.
本発明の位置合わせ方法は、成膜用の基板とマスクの位置合わせを行うための位置合わせ方法であって、中央部に稜線を有する凸形状となるように前記基板を変形させた状態で、前記基板のアライメントマークを検出する工程と、前記マスクのアライメントマークを検出する工程と、検出された前記基板のアライメントマークと前記マスクのアライメントマークを合致させるように、前記基板と前記マスクを相対移動させる工程と、を有することを特徴とする。 The alignment method of the present invention is an alignment method for aligning a film-forming substrate and a mask, in a state where the substrate is deformed so as to have a convex shape having a ridge line at the center, Detecting the alignment mark of the substrate; detecting the alignment mark of the mask; and relatively moving the substrate and the mask so as to match the detected alignment mark of the substrate and the alignment mark of the mask. And a step of making it.
基板を凸形状に保持すると、基板の自重撓みが無くなり、基板サイズが大きい場合においても、基板とマスクとの位置合わせの精度を低下させることがない。 If the substrate is held in a convex shape, the substrate will not be bent by its own weight, and the accuracy of alignment between the substrate and the mask will not be reduced even when the substrate size is large.
また、基板を凸形状に保持し、その稜線上に設けた基板のアライメントマークを検出することで、基板の自重撓みが無い状態における位置合わせと同じ精度で、マスクとの位置合わせを行うことができる。 In addition, by holding the substrate in a convex shape and detecting the alignment mark of the substrate provided on the ridgeline, the alignment with the mask can be performed with the same accuracy as the alignment in the state where there is no self-weight deflection of the substrate. it can.
さらに、基板を剛体の基板ホルダー等の支持部材上に凸形状に保持し、基板外形を、位置決めピン等の位置決め手段によって規制して、アライメントマークを検出するように構成すると、基板の基板保持手段への投入が容易となる。これによって、位置合わせにおけるタクト短縮に貢献できる。その後の位置合わせ動作においても、良好な精度を維持することができる。 Further, when the substrate is held in a convex shape on a support member such as a rigid substrate holder, and the outer shape of the substrate is regulated by positioning means such as positioning pins to detect the alignment mark, the substrate holding means for the substrate It becomes easy to input to This can contribute to shortening the tact time in alignment. Even in the subsequent alignment operation, good accuracy can be maintained.
また、基板を、位置決め手段を設けた支持部材に予め載置しておき、そのまま位置合わせ装置に搬送することで、大判基板であっても安定して、破損や割れの発生が無い状態で、かつ基板単体で搬送する場合よりも高速で搬送することができる。 In addition, by placing the substrate in advance on a support member provided with positioning means and transporting it to the alignment device as it is, even if it is a large substrate, it is stable and there is no occurrence of breakage or cracking, In addition, it can be transported at a higher speed than when the substrate is transported alone.
これによって、さらなるタクトの短縮と、搬送効率の向上が可能となる。 As a result, the tact can be further shortened and the conveyance efficiency can be improved.
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、基板保持手段の支持部材である基板ホルダー1は、開口部2の側縁に一対の突起(突出部材)3を有し、位置合わせ用アクチュエーター4によって基板5を基板ホルダー1に固定したときに、突起3によって基板5を図示するような凸形状に保持する。このように基板5を凸形状に変形させることで基板5の自重撓みが生じないように保持し、凸形状の中央部の稜線上に配設されたアライメントマーク5a(図3参照)を用いてマスク6との位置合わせを行う。
As shown in FIG. 1, a
基板5の撓みによる位置誤差が無い状態で位置合わせを行った後、図2に示すように、基板5とマスク6を密着させ、位置合わせ用アクチュエーター4を不作動位置に後退させる。そして、図示しない蒸着源により、有機発光素子の有機発光層(薄膜層)のパターン成膜を行う。
After the alignment is performed in a state where there is no position error due to the bending of the
図1ないし図3は実施例1を説明するためのもので、図3は、図1および図2における基板ホルダー1と、位置合わせ用アクチュエーター4と、基板5と、マスク6とを互に分離して示す斜視図である。
FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining the first embodiment. FIG. 3 shows that the
位置合わせ用アクチュエーター4は、基板5の四隅近傍をクランプ可能な位置に配置されている。図3に示すように、基板5には、その中心線(A−A線)上に、アライメントマーク5aが配置されている。基板ホルダー1の中央部には、開口部2が配設され、ここにマスク6を配置できるようになっている。基板ホルダー1の側縁には、基板5を中心線が稜線となるように持ち上げて凸形状に支持するための突起3が二箇所に設けられている。
The
マスク6は、アライメントマーク6aを有するフレーム上に画素開口部6bを含む箔を固着したもので、マスク6のアライメントマーク6aは、マスク6の中心線(B−B線)上に配置されている。基板5のアライメントマーク5aと、マスク6のアライメントマーク6aとが合致したときに、マスク6の画素開口部6bが、基板5の所定の位置に合わせられるような位置関係になっている。
The mask 6 is obtained by fixing a foil including a pixel opening 6b on a frame having an
マスク6の下方には、図示しない蒸着源があり、蒸着源および位置合わせ装置を含む成膜装置全体が真空チャンバー内に配置されている。 Below the mask 6, there is a vapor deposition source (not shown), and the entire film forming apparatus including the vapor deposition source and the alignment device is arranged in a vacuum chamber.
基板ホルダー1の材質は、SUSまたはアルミニウムであり、基板5よりも撓みが少ない剛体によって構成され、基板ホルダー1の撓み量は小さいほど好ましい。さらには、基板ホルダー1の撓み量が基板5の撓み量の1/5以下であることがより好ましい。
The material of the
図1に示すように、基板5を、図示しないハンドなどの搬送手段によって、基板ホルダー1へ載置し、その後、位置合わせ用アクチュエーター4を降下させて、基板5の端部をクランプする。このとき、基板5は、図1に示すように、基板ホルダー1上に設けられた突起3の高さSと、位置合わせ用アクチュエーター4の押圧力によって、上方に凸形状になるように変形して保持される。
As shown in FIG. 1, the
このように、基板5が平面形状から、A−A線に沿った基板中心部が上に凸となる形状に変形しているので、基板自体の重力方向への剛性が大きくなり、その結果、基板5が自重によって撓む量がほとんど無い状態を維持することができる。
Thus, since the
このような凸形状の稜線上に基板5のアライメントマーク5aが位置するため、基板5が凸形状になった状態でも、アライメントマーク5aが配置された位置では略平面を維持する。その結果、基板5のアライメントマーク5aとマスク6のアライメントマーク6aとの位置合わせを良好に行うことができる。
Since the
次に、位置合わせ動作について説明する。基板5が、基板ホルダー1に凸形状に保持されており、基板ホルダー1は、図示しない本体上に設置されている。また、マスク6は、本体内のアクチュエーター(移動手段)に設置されていて、マスク面内方向(X−Y)と、垂直方向(Z)と面内回転方向(θ)に移動可能になっている。
Next, the alignment operation will be described. A
この状態において、CCD撮像部7とレンズ8を有するアライメントマーク観察光学系(検出手段)によって、基板5とマスク6のそれぞれのアライメントマーク5a、6aが合致するように、マスク6の位置を駆動し、位置合わせを行う。
In this state, the position of the mask 6 is driven by the alignment mark observation optical system (detection means) having the CCD
次に、図2を用いて、位置合わせ後の基板5とマスク6の密着方法について説明する。アライメントマーク観察光学系とマスク6を移動させるアクチュエーターによって、基板5とマスク6のそれぞれのアライメントマーク5a、6aが合致した状態になった後、マスク6をZ軸方向に上昇させ、マスク6を基板5と接触させる。その後、位置合わせ用アクチュエーター4をZ軸方向に上昇させる。
Next, a method for closely attaching the
これにより、図2に示すように基板5とマスク6が密着した状態になる。この密着状態で、蒸着源からの蒸着物質を、マスク6を介して、基板5に所定のパターンで蒸着することができる。
As a result, the
本実施例では、基板サイズは、370×460mmのものを用い、突起3の高さSは1.5mmとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、これ以上のサイズの基板を用いてもよい。
In this embodiment, the substrate size is 370 × 460 mm and the height S of the
基板表面上には、トップエミッション型として、TFT駆動回路が予めパターン化されており、その上部に第1電極が配置してあるものを用いた。この第1電極上に、上記の位置合わせ方法を用いて、有機発光層R(赤)、G(緑)、B(青)を、マスク蒸着によって塗分けを行い、各色の混色が無く、良好な発光層の塗分けを行うことができた。 On the surface of the substrate, as a top emission type, a TFT driving circuit is patterned in advance, and a first electrode is disposed on the TFT driving circuit. On the first electrode, the organic light emitting layer R (red), G (green), and B (blue) are separated by mask vapor deposition using the above-described alignment method, and there is no color mixing of each color. It was possible to separate the light emitting layer.
図4は、実施例2による基板ホルダー11を示す。本実施例の基板ホルダー11は、実施例1の突起3と同様の突起13を有し、かつ、基板5の位置決め手段として、基板ホルダー11の外周部に8本設けられている位置決めピン14を備えている。
FIG. 4 shows a
基板ホルダー11上に、基板5が載置され、位置決めピン14によって、基板ホルダー11の中央部に基板5が位置決めされて載置される。位置決めピン14によって、基板5内に設けられているアライメントマーク5aを、基板中心と2箇所の突起13とを結ぶ線上に、位置させることができるようになっている。
The
基板ホルダー11上に基板5が凸形状に支持されたとき、凸形状の稜線上のアライメントマーク5aを用いて位置合わせすることで高い位置決め精度を得ることができる。
When the
図4において、位置決めピン14と基板5との間のX方向の隙間e、Y方向の隙間fは、それぞれ、0.2mm程度となるように設定すると、基板5の設置が安定化し、位置決め精度も維持できることがわかっている。なお、上記寸法は、これに限定されるものではない。
In FIG. 4, when the gap e in the X direction and the gap f in the Y direction between the positioning pins 14 and the
また、例えば、装置外で基板を基板ホルダーに搭載し、この基板を搭載した基板ホルダーをストック室等に保管しておくと、基板ホルダーごとその下流の製造装置等に順次投入が可能となる。これにより、基板単体での装置への投入に比較して、基板の割れや破損等の事故を防ぐことができるとともに、基板搬送および装着に対するタクトの短縮も可能となる。 For example, when a substrate is mounted on a substrate holder outside the apparatus and the substrate holder on which the substrate is mounted is stored in a stock chamber or the like, the substrate holder can be sequentially loaded into a manufacturing apparatus or the like downstream thereof. As a result, it is possible to prevent accidents such as breakage or breakage of the substrate as compared with the case where the substrate alone is introduced into the apparatus, and it is also possible to shorten the tact time for substrate transportation and mounting.
なお、基板の位置決め手段として、基板の外形に合わせた位置決めピンを用いたが、これに限定されることはなく、例えば、矩形状のブロックを基板ホルダー上に設けて、その側面に基板端部を突き当てて位置決めをする構成でもよい。 Note that the positioning pins that match the outer shape of the substrate were used as the substrate positioning means, but the present invention is not limited to this. For example, a rectangular block is provided on the substrate holder, and the substrate end portion is provided on the side surface thereof. It is also possible to employ a configuration in which positioning is performed by abutting.
図5は、実施例3による基板ホルダー21を示すもので、基板ホルダー21の側縁に、円弧状の断面を有する突出部材である凸部24が設けられ、基板5が、位置合わせ用アクチュエーター4によって、この円弧にならって稜線を有する凸形状となるように構成されている。
FIG. 5 shows a
本実施例によれば、基板がより安定して、基板ホルダー上に保持されるという利点が付加される。 According to the present embodiment, an advantage that the substrate is more stably held on the substrate holder is added.
図6は、実施例4による基板ホルダー31を示す。基板ホルダー31上に、突出部材である突起33と、傾斜凸部34とが設けられている。基板5が、位置合わせ用アクチュエーター4の動作によって、突起33に当接した部分を頂点とし、傾斜凸部34にならって変形し、凸形状となる。
FIG. 6 shows a
本実施例によれば、基板を安定して基板ホルダー上に保持するとともに、傾斜凸部の製作が比較的容易であるため、基板ホルダーの製造コストを抑えることができるという利点がある。 According to the present embodiment, the substrate can be stably held on the substrate holder, and the manufacturing of the inclined convex portion is relatively easy. Therefore, there are advantages that the manufacturing cost of the substrate holder can be suppressed.
図7は実施例5を示すもので、基板ホルダーという形態を用いることなく、1対の基板支持台(支持部材)41a、41bを用いた構成になっている。各基板支持台41a、41bには、それぞれ突起43a、43bが設けられていて、これにより、基板5を凸形状に支持することができる。
FIG. 7 shows a fifth embodiment, which uses a pair of substrate support bases (support members) 41a and 41b without using a substrate holder. The
各基板支持台41a、41bは、嵌合穴42a、42bに通したネジ締結手段などによって、不図示の本体に固定される。
Each of the
マスク6を、本体内のアクチュエーターに設置し、これにより、マスク面内方向(X−Y)と、垂直方向(Z)と面内回転方向(θ)に移動可能とする。実施例1と同様のアライメントマーク観察光学系によって、基板5とマスク6のそれぞれのアライメントマーク5a、6aとが合致するように、マスク6を移動させて位置合わせを行う。
The mask 6 is placed on an actuator in the main body, and is thereby movable in the mask in-plane direction (XY), the vertical direction (Z), and the in-plane rotation direction (θ). The alignment is performed by moving the mask 6 so that the alignment marks 5a and 6a of the
上記の実施例1〜5においては、マスクを移動させて位置合わせ動作を行う例を説明したが、マスクを固定し、基板を移動させることで、位置合わせを行う方法等でもよい。 In the first to fifth embodiments described above, the example in which the alignment operation is performed by moving the mask has been described. However, a method of performing alignment by fixing the mask and moving the substrate may be used.
また、突起の高さも、使用する基板サイズに応じて、任意の高さに設定することができる。 Also, the height of the protrusion can be set to an arbitrary height according to the substrate size to be used.
1、11、21、31 基板ホルダー
3、13、33、43a、43b 突起
4 位置合わせ用アクチュエーター
5 基板
5a、6a アライメントマーク
6 マスク
14 位置決めピン
24 凸部
34 傾斜凸部
41a、41b 基板支持台
1, 11, 21, 31
Claims (7)
中央部に稜線を有する凸形状となるように前記基板を変形させた状態で、前記基板のアライメントマークを検出する工程と、
前記マスクのアライメントマークを検出する工程と、
検出された前記基板のアライメントマークと前記マスクのアライメントマークを合致させるように、前記基板と前記マスクを相対移動させる工程と、を有することを特徴とする位置合わせ方法。 An alignment method for aligning a deposition substrate and a mask,
A step of detecting an alignment mark of the substrate in a state where the substrate is deformed so as to have a convex shape having a ridge line at a center portion;
Detecting an alignment mark of the mask;
And a step of relatively moving the substrate and the mask so that the detected alignment mark of the substrate and the alignment mark of the mask coincide with each other.
前記基板のアライメントマークと前記マスクのアライメントマークとの相対位置を検出する検出手段と、前記基板および前記マスクの少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記基板を凸形状に変形させて保持する基板保持手段と、を有し、前記基板保持手段によって前記基板を凸形状に変形させて保持し、前記検出手段によって前記基板のアライメントマークを検出することを特徴とする位置合わせ装置。 In an alignment apparatus that aligns a substrate for film formation and a mask,
Detecting means for detecting a relative position between the alignment mark on the substrate and the alignment mark on the mask; moving means for moving at least one of the substrate and the mask; and substrate holding for deforming and holding the substrate into a convex shape. An alignment device, wherein the substrate is deformed and held in a convex shape by the substrate holding means, and an alignment mark of the substrate is detected by the detection means.
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