JP2007291417A - 薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクの位置決めに用いるアライメントマークを黒い画像として確実に認識できる薄膜形成方法を提供する。
【解決手段】マスク１０を貫通する位置決め穴１２からの反射光に基づいてマスクを基板２０に対し相対的に位置決めし、基板表面に所定パターンの薄膜を形成する薄膜形成方法であって、マスクはマスクホルダー３０上に保持され、マスクホルダーには円錐状のマスクホルダー穴３２が形成され、位置決め穴１２の中心軸ＡＸ１はマスクホルダー穴３２の中心軸ＡＸ２から偏倚している。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に各種材料の薄膜形成を行う方法に関する。

有機ＥＬディスプレイは、所定パターンが開口されたマスクを用い、ガラス等の透明基板上に電極膜やＲＧＢの有機薄膜等を複数層形成して製造される。このため、基板に対するマスクの位置決め（アライメント）を高精度で行うことが重要である。
通常、このようなマスクとしてメタルマスクが用いられる。この場合、マスクを基板と位置合わせした後、基板の反対面からマグネットを介してマスクと基板を密着させている（特許文献１参照）。また一般に、マスクの周縁はマスクホルダーに保持され、マスクホルダーが所定の駆動部に接続されて基板に対し相対移動し、位置決めを行うようになっている。

マスクの位置決めは、マスク周縁のアライメントマークをＣＣＤカメラ等によって画像認識することで行われる。図３は従来のマスクのアライメントマークを例示する。この図において、基板２０の下方にマスク１０が位置し、マスク１０の周縁がマスクホルダー４０によって保持され、マスク周縁には位置決め穴１２が貫通している。又、位置決め穴１２下側のマスクホルダー４０には、位置決め穴１２より大径の円錐状のマスクホルダー穴４２が貫通せずに形成されている。位置決め穴１２の中心軸ＡＸ１はマスクホルダー穴４２の中心軸と一致し、位置決め穴１２とマスクホルダー穴４２がアライメントマークを構成する。
そして、マスクの上からマスク面に垂直な方向に照明（同軸落射照明）６０を照射すると、光は位置決め穴１２を通過してマスクホルダー穴４２の円錐面４２ａで角度を持って反射する。この反射光Ｌは、マスクホルダー穴４２の中心軸ＡＸ１に対称に反射する。一方、アライメントマークを画像として認識する際、ＣＣＤカメラ５０の光軸とマスクの位置決め穴１２の中心軸ＡＸ１とを一致させる。従って、この際、中心軸ＡＸ１からの反射光ＬがＣＣＤカメラ５０に受光されるが、円錐面４２ａが平面に対して角度を持っているため、マスク面に垂直な方向に戻る反射光は少なくなる。このため、アライメントマークを周囲より暗い画像として認識することができる。

特開平２００５−２５９９４８号公報

しかしながら、上記した従来技術の場合、次のような問題があった。
まず、円錐面４２ａの角度や表面状態によっては、反射光Ｌの光量が多くなってアライメントマークを周囲より暗い画像として認識できない場合がある。例えば、マスクホルダー穴は通常、ドリルで切削されるが、ドリル切削時にマスクホルダー穴の円錐面に段差やバリが生じて粗度が大きくなると、光がこの部分で乱反射し、マスク面に垂直な方向に戻る反射光が多くなる。この場合、反射光はリング状になり、アライメントマークが白色になるため、アライメントマークを明瞭な黒い画像として認識できない場合がある。
又、マスクホルダー穴を切削するドリル先端が必ずしも鋭角でないため、マスクホルダー穴先端にマスク面に平行な領域が形成されることがある。この場合、マスクホルダー穴中心から中心軸ＡＸ１方向に強い反射光が戻り、アライメントマークが明るくなる。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、マスクの位置決めに用いるアライメントマークを黒い画像として確実に認識することができる薄膜形成方法の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の薄膜形成方法は、マスクを貫通する位置決め穴からの反射光に基づいて該マスクを基板に対して相対的に位置決めし、前記基板表面に所定パターンの薄膜を形成し、前記マスクはマスクホルダー上に保持され、該マスクホルダーには円錐状のマスクホルダー穴が形成され、前記位置決め穴の中心軸は前記マスクホルダー穴の中心軸から偏倚していることを特徴とする。
このような構成とすると、以下の作用が生じる。つまり、アライメントマークを画像として認識する際、一般に画像確認用のカメラ（又は目視の場合は光学顕微鏡等）の光軸とマスクの位置決め穴の中心軸とを一致させる。この時、光源からの光は、マスクホルダー穴の中心軸に対称に反射するが、その中心軸がカメラの光軸から偏倚していると、カメラが受光する反射光の光量が減少するので、位置決め穴（アライメントマーク）がより暗くなり、黒い画像となる。

前記位置決め穴の径は前記マスクホルダー穴の径の１／２未満であり、かつ前記位置決め穴の中心軸に沿う方向から見たとき、前記位置決め穴は前記マスクホルダー穴の中心と周縁の間に位置することが好ましい。
このようにすると、マスクホルダー穴先端（中心）はマスクに覆われているため、仮にこの部分がマスク面に平行であってもこの部分から光が反射されることはなく、アライメントマークが明るくなる不具合が解消される。

前記マスクホルダー穴の円錐面が平滑処理されていることが好ましい。
このようにすると、円錐面で光が乱反射してマスク面に垂直な方向に反射光が戻ることが防止される。

本発明によれば、マスクの位置決めに用いるアライメントマークを黒い画像として確実に認識することができる。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１において、基板２０の下方にマスク１０が位置し、基板２０とマスク１０の相対位置を合わせた後、両者を密着させた状態で、基板２０下方に所定パターンの薄膜を蒸着等によって形成する。
基板２０は例えばガラス基板からなり、図示しない基板ホルダによって保持されている。又、基板２０の周縁下面には十字形のアライメントマーク（位置決めマーク）２２が形成されている。基板２０の上方には光源６０が配置され、基板２０及びその下方のマスク１０に光を照射可能になっている。又、基板２０のアライメントマーク２２近傍位置の上方には画像認識手段（ＣＣＤカメラ）５０が配置され、マスク１０による光源６０の反射光を受光するようになっている。

マスク１０の周縁の下部はマスクホルダー３０によって保持され、マスク１０の周縁には位置決め穴１２が貫通している。又、位置決め穴１２の下側に位置するマスクホルダー３０には、円錐状のマスクホルダー穴３２が貫通せずに（止まり穴として）形成されている。位置決め穴１２とマスクホルダー穴３２はアライメントマークを構成する。
マスクホルダー穴３２を所定の寸法に開けることができれば、その加工方法はドリルやレーザーなど何でもよいが、入射光を乱反射しないように円錐面３２ａを平滑とするのが好ましい。平滑処理としては、ヤスリ等によって円錐面３２ａの段差やバリを除去する方法が挙げられる。ドリル切削時に円錐面３２ａに段差やバリが生じて粗度が大きくなると、光がこの部分で乱反射し、マスク面に垂直な方向に反射光が戻ることがあるからである。この場合、反射光はリング状になり、アライメントマークが白色になるため、アライメントマークを明瞭な黒い画像として認識できない場合がある。
なお、通常、マスクホルダー穴３２は、直径数ｍｍ程度のドリルによって切削して形成される。一方、基板のアライメントマーク２２や位置決め穴１２の直径は通常、５００μｍ程度である。

このようなマスク及びマスクホルダーを用い、基板２０の下方に上記マスク及びマスクホルダーを設置し、光源６０から照明（同軸落射照明）を照射し、ＣＣＤカメラ５０によって、基板の十字形アライメントマーク２２及びマスクのアライメントマーク（位置決め穴）１２の画像を取得し、位置決めを行う。
ＣＣＤカメラ５０によって、基板の十字形アライメントマーク２２及びマスクのアライメントマーク（位置決め穴）１２の画像情報を取得すると、これらのマークの位置をコンピュータによって計算し、基板とマスクのアライメントマークが一致するよう、基板に対するマスクの移動量をコンピュータで計算し、図示しないアクチュエータの変位量として出力する。アクチュエータが変位すると、アクチュエータに接続されたマスクホルダーが移動し、基板に対するマスクの位置決めを行うことができる。

<作用>
上記した位置決め時にアライメントマークを画像として認識する際、一般に画像確認用のＣＣＤカメラ（又は目視の場合は光学顕微鏡等）５０の光軸とマスクの位置決め穴１２の中心軸ＡＸ１とを一致させ、画像を取得する。この時、光源からの光は、マスクホルダー穴３２の中心軸ＡＸ２に対称に反射するが、その中心軸ＡＸ２がカメラ５０の光軸（＝ＡＸ１）から偏倚しているので、カメラ５０へ入る反射光の光量が減少する。その結果、位置決め穴（アライメントマーク）１２がより暗くなり、黒い画像として認識することができる。

さらに、図２に示すように、位置決め穴１２ａの径をマスクホルダー穴３２の径の１／２未満とし、位置決め穴１２ａの中心軸ＡＸ１に沿う方向から見たとき、位置決め穴１２ａがマスクホルダー穴３２の中心３４と周縁３６の間に位置することが好ましい。なお、図２において、図１と同一構成部分は同一符合を付し、その説明を省略する。
このようにすると、マスクホルダー穴３２の中心（先端）３４はマスク１０に覆われ、位置決め穴１２ａの下側領域ｄにはマスクホルダー穴の円錐面３２ａのみが位置し、位置決め穴１２ａから円錐面３２ａのみが表出する。そのため、マスクホルダー穴先端（中心）がマスク面に平行であってもこの部分から光が反射されることはなく、アライメントマークが明るくなる不具合が解消される。

図３は、図２のマスク及びマスクホルダーを用いた場合のＣＣＤカメラ５０によって取得された反射光の画像を模式的に示す。この図において、基板２０の十字形アライメントマーク２２は白色であり、マスクのアライメントマーク１２は黒色であるため、両者の識別を明瞭に行うことができる。又、基板２０の面方向の角度を調整するための基準として基板角度マーク２４が設けられ、適宜このマークを白色で識別することができる。

上記実施形態においては、基板とマスクのアライメントマークの認識、及び基板に対するマスクの移動量をコンピュータで計算し、自動的に制御したが、これに限らず、例えば光学顕微鏡によって作業者が目視で基板とマスクのアライメントマークを識別し、基板に対するマスクの相対移動を手動で行ってもよい。
又、本発明は、有機ＥＬディスプレイに用いる基板の薄膜形成に限定されることはなく、マスクを用いて基板に薄膜形成するものであれば特に制限なく本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る薄膜形成方法に用いるマスク及びマスクホルダーの構成の一例を示す図である。 本発明の別の実施形態に係る薄膜形成方法に用いるマスク及びマスクホルダーの構成の一例を示す図である。 ＣＣＤカメラ５０によって取得された反射光の画像を模式的に示す図である。 従来のマスク及びマスクホルダーの構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０ マスク
１２ 位置決め穴
２０ 基板
３０ マスクホルダー
３２ マスクホルダー穴
３４ マスクホルダー穴の中心
３６ マスクホルダー穴の周縁
ＡＸ１ 位置決め穴の中心軸
ＡＸ２ マスクホルダー穴の中心軸

Claims (3)

1. マスクを貫通する位置決め穴からの反射光に基づいて該マスクを基板に対して相対的に位置決めし、前記基板表面に所定パターンの薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
   前記マスクはマスクホルダー上に保持され、該マスクホルダーには円錐状のマスクホルダー穴が形成され、前記位置決め穴の中心軸は前記マスクホルダー穴の中心軸から偏倚していることを特徴とする薄膜形成方法。
2. 前記位置決め穴の径は前記マスクホルダー穴の径の１／２未満であり、かつ前記位置決め穴の中心軸に沿う方向から見たとき、前記位置決め穴は前記マスクホルダー穴の中心と周縁の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
3. 前記マスクホルダー穴の円錐面が平滑処理されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜形成方法。