JP2008293841A - Mask alignment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイを製造するためにガラス基板とメタルマスクを位置合わせするためのマスクアライメント装置に関する。 The present invention relates to a mask alignment apparatus for aligning a glass substrate and a metal mask in order to manufacture an organic EL (Electro Luminescence) display.
有機ELディスプレイ製造装置では、特許文献1〜特許文献3に示されるように、ガラス基板とメタルマスクを精密に位置合わせして、真空蒸着により有機EL材料を所望のパターンで製膜する必要がある。このため、ガラス基板とメタルマスクにアライメントマークが形成され、このガラス基板とメタルマスクに設けられたアライメントマーク位置がCCD(Charge Coupled Device)カメラで撮像される。ガラス基板のアライメントマークはクロム等の金属薄膜で形成され、メタルマスクのアライメントマークとしては貫通穴で形成されるのが一般的である。
In the organic EL display manufacturing apparatus, as shown in
このアライメントマークを撮影する光学系は、ガラス基板のアライメントマークが表面が平滑な鏡面状の反射体であることから、CCDカメラの光軸と、照明光の照射方向を同軸に配置する同軸落射照明方式が用いられる。 The optical system for photographing this alignment mark is a coaxial epi-illumination in which the optical axis of the CCD camera and the illumination direction of the illumination light are arranged coaxially because the alignment mark on the glass substrate is a mirror-like reflector with a smooth surface. A method is used.
メタルマスクの表面粗さは材質、製法などに依存してさまざまなバリエーションがある。特に表面粗さの大きいメタルマスクの場合は、同軸落射照明で撮影しようとすると、照明光がマスク表面の凹凸で散乱されるため、メタルマスク表面と貫通穴(マスク側アライメントマーク)の明暗コントラストが小さくなり、高精度な位置認識が困難となる。 There are various variations of the surface roughness of the metal mask depending on the material and manufacturing method. In particular, in the case of a metal mask with a large surface roughness, when shooting with coaxial epi-illumination, the illumination light is scattered by unevenness on the mask surface, so the contrast between the metal mask surface and the through hole (mask side alignment mark) It becomes small and it becomes difficult to recognize the position with high accuracy.
それに対して、メタルマスクと貫通穴の明暗コントラストを改善するために、同軸落射照明に加えて、CCDカメラ光軸に対して斜め方向から照射するためのリング状照明を補助的に用いることもある。
しかしながら、この方式では明暗コントラストは改善するが、メタルマスク表面の平均明度がガラス基板のアライメントマークの明度に近づき、また、メタルマスク表面の凹凸によって生じる明度のむらが重なることによって、ガラス基板のアライメントマークの認識が困難になるという問題が生じる。 However, this method improves the contrast of light and dark, but the average brightness on the surface of the metal mask approaches the brightness of the alignment mark on the glass substrate, and the unevenness of the brightness caused by the unevenness on the surface of the metal mask overlaps. The problem arises that it becomes difficult to recognize.
本発明は、上述の課題を鑑み、ガラス基板とメタルマスクとの相対位置を高精度に検出することができるようにしたマスクアライメント装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a mask alignment apparatus that can detect a relative position between a glass substrate and a metal mask with high accuracy.
上述の課題を解決するために、本発明は、ガラス基板に形成された基板側アライメントマークとマスクに形成されたマスク側アライメントマークを撮像し、前記基板側アライメントマークと前記マスク側アライメントマークの撮像画像から前記ガラス基板と前記マスクの相対位置関係を算出し、前記算出された相対位置関係に基づいて前記ガラス基板と前記マスクを位置合わせするマスクアライメント装置において、前記基板側アライメントマークと前記マスク側アライメントマークとを撮像する撮像手段と、前記撮像手段の光軸と同軸方向に照明光を照射する同軸落射照明手段と、前記撮像手段の光軸に対して斜め方向から照明光を照射する斜照明手段と、前記斜照明手段の点灯、消灯を制御する斜照明制御手段と、前記撮像手段により撮像された画像を用いて、前記マスク側アライメントマークの位置と前記基板側アライメントマークの位置を検出し、前記基板側アライメントマークの検出位置と前記マスク側アライメントマークの検出位置とに基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとのずれ量を算出する制御手段と、前記算出されたずれ量に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとの位置合わせを行う基板移動手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention images a substrate-side alignment mark formed on a glass substrate and a mask-side alignment mark formed on a mask, and images the substrate-side alignment mark and the mask-side alignment mark. In a mask alignment apparatus that calculates a relative positional relationship between the glass substrate and the mask from an image and aligns the glass substrate and the mask based on the calculated relative positional relationship, the substrate-side alignment mark and the mask side Imaging means for imaging the alignment mark, coaxial epi-illumination means for irradiating illumination light coaxially with the optical axis of the imaging means, and oblique illumination for illuminating illumination light from an oblique direction with respect to the optical axis of the imaging means Means, oblique illumination control means for controlling turning on / off of the oblique illumination means, and imaging by the imaging means. The position of the mask-side alignment mark and the position of the substrate-side alignment mark are detected using the obtained image, and based on the detection position of the substrate-side alignment mark and the detection position of the mask-side alignment mark, the glass Control means for calculating a shift amount between the substrate and the mask, and substrate moving means for aligning the glass substrate and the mask based on the calculated shift amount.
かかる発明によれば、同軸落射照明と斜照明との2つの照明を用いて、ガラス基板とメタルマスクとの位置合わせが行われる。このような2つの照明を用いると、基板側アライメントマーク及びマスク側アライメントマークからの反射光を、それぞれ、より大きいコントラストの画像で撮像することができ、基板側アライメントマークとマスク側アライメントマークとの相対位置を高精度に検出することができる。 According to this invention, alignment of the glass substrate and the metal mask is performed by using two illuminations of coaxial incident illumination and oblique illumination. When such two illuminations are used, the reflected light from the substrate side alignment mark and the mask side alignment mark can be captured in a larger contrast image, and the substrate side alignment mark and the mask side alignment mark can be captured. The relative position can be detected with high accuracy.
上記発明において、制御手段は、前記制御手段は、前記斜照明が消灯した状態で前記撮像手段により撮像された画像から前記基板側アライメントマークの位置を検出する第1のマーク検出手段と、前記斜照明が点灯した状態で前記撮像手段により撮像された画像から前記マスク側アライメントマークの位置を検出する第2のマーク検出手段と、前記第1のマーク検出手段で検出された基板側アライメントマークの位置と、前記第2のマーク検出手段で検出されたマスク側アライメントマークの検出位置とに基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとのずれ量を算出し、前記算出されたずれ量に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとの位置合わせを行う第1の位置合わせ処理手段と、を含むようにしたことを特徴とする。 In the above invention, the control means includes: first mark detection means for detecting a position of the substrate-side alignment mark from an image taken by the imaging means in a state where the oblique illumination is turned off; Second mark detection means for detecting the position of the mask side alignment mark from an image picked up by the image pickup means in a state where illumination is turned on, and the position of the substrate side alignment mark detected by the first mark detection means And based on the detection position of the mask side alignment mark detected by the second mark detection means, to calculate the amount of deviation between the glass substrate and the mask, based on the calculated amount of deviation, And a first alignment processing means for aligning the glass substrate and the mask.
かかる発明によれば、斜照明が消灯するタイミングで、基板側アライメントマークのパターンを撮像し、斜照明が点灯するタイミングで、マスク側アライメントマークのパターンを撮像することで、基板側アライメントマーク及びマスク側アライメントマークからの反射光を、それぞれ、より大きいコントラストの画像で撮像することができ、ガラス基板とメタルマスクとの相対位置をより高精度に検出できる。 According to this invention, the substrate-side alignment mark pattern and the mask are captured by capturing the pattern of the substrate-side alignment mark at the timing when the oblique illumination is turned off and capturing the pattern of the mask-side alignment mark at the timing when the oblique illumination is turned on. The reflected light from the side alignment mark can be captured with a larger contrast image, and the relative position between the glass substrate and the metal mask can be detected with higher accuracy.
上記発明において、前記制御手段は、前記斜照明が点灯した状態で前記撮像手段により撮像された画像から前記基板側アライメントマーク及び前記マスク側アライメントマークの双方の位置を検出する第3のマーク検出手段と、前記第3のマーク検出手段で検出された基板側アライメントマーク及びマスク側アライメントマークの検出位置に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとのずれ量を算出し、前記算出されたずれ量に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとの位置合わせを行う第2の位置合わせ処理手段とを含み、前記第1の位置合わせ処理手段による位置合わせを行った後に、前記第2の位置合わせ処理手段による位置合わせを行うようにしたことを特徴とする。 In the above invention, the control means detects the position of both the substrate side alignment mark and the mask side alignment mark from the image picked up by the image pickup means with the oblique illumination turned on. And calculating the amount of deviation between the glass substrate and the mask based on the detection position of the substrate side alignment mark and the mask side alignment mark detected by the third mark detection means, Based on the second alignment processing means for aligning the glass substrate and the mask, and after the alignment by the first alignment processing means, the second alignment processing means It is characterized by the fact that the position alignment is performed.
かかる発明によれば、最初の位置検出では、斜照明の点灯、消灯を切り替えて、基板側アライメントマークとマスク側アライメントマークとを別々に検出する処理を行い、2回目以降の位置検出では、斜照明を点灯したまま、基板側アライメントマークとマスク側アライメントマーク処理とを同時に検出することで、処理の高速化が実現できる。 According to this invention, in the first position detection, the oblique illumination is switched on and off, and the substrate side alignment mark and the mask side alignment mark are separately detected. By detecting the substrate side alignment mark and the mask side alignment mark process at the same time while the illumination is turned on, the processing speed can be increased.
本発明によれば、斜照明が消灯するタイミングで、基板側アライメントマークのパターンを撮像し、斜照明が点灯するタイミングで、マスク側アライメントマークのパターンを撮像することで、基板側アライメントマーク及びマスク側アライメントマークからの反射光を、それぞれ、より大きいコントラストの画像で撮像することができ、ガラス基板とメタルマスクとの相対位置を高精度に検出することができる。また、表面の粗さの大きい安価なメタルマスクでも、ガラス基板とメタルマスクの位置を正しく位置合わせすることができる。 According to the present invention, the substrate-side alignment mark pattern and the mask are captured by capturing the pattern of the substrate-side alignment mark at the timing when the oblique illumination is turned off and capturing the pattern of the mask-side alignment mark at the timing when the oblique illumination is turned on. The reflected light from the side alignment mark can be captured with a larger contrast image, and the relative position between the glass substrate and the metal mask can be detected with high accuracy. Even with an inexpensive metal mask having a large surface roughness, the positions of the glass substrate and the metal mask can be correctly aligned.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明のマスクアライメント装置を組み込んだ有機ELディスプレイ用蒸着装置の構成を示すものである。図1において、真空容器10内には、ガラス基板11とメタルマスク12とが積層されて配置される。メタルマスク12には、ディスプレイの画素パターンに対応する複数の開口13が形成されている。メタルマスク12は、図示していない保持機構により、真空容器10内に固定されている。一方、ガラス基板11は、基板移動機構42により、メタルマスク12に対して移動自在とされている。真空容器10内には、ガラス基板11に有機EL材料を製膜するための蒸着源15が設けられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 shows the configuration of a vapor deposition apparatus for an organic EL display incorporating the mask alignment apparatus of the present invention. In FIG. 1, a
ガラス基板11の所定の位置には、基板側アライメントマーク16が形成されている。基板側アライメントマーク16は、例えばクロム等の金属薄膜からなるほぼ鏡面の反射素材である。メタルマスク12の所定の位置には、マスク側アライメントマーク17が形成されている。マスク側アライメントマーク17は、貫通穴である。基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17は互いに対応した位置に形成されている。
A substrate-
真空容器10の上面には、窓18が形成されている。窓18は、真空容器10内にガラス基板11とメタルマスク12とを配置したときに、基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17に照射光を照射できる位置に形成されている。
A
真空容器10の外部の上側には、この窓18に対応する位置に、光学装置20が配設される。光学装置20は、撮像装置21と、同軸落射照明装置22と、斜照明装置23とを含んでいる。
An
同軸落射照明装置22は、撮像装置21の光軸と同軸方向に照射光を照射するものである。斜照明装置23は、撮像装置21の光軸に対して斜め方向から照射光を照射するものである。撮像装置21は、基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17からの反射光を撮像するものである。
The coaxial epi-
図2は、本発明の第1実施形態における光学装置20の構成を説明するものである。図2において、撮像装置21は、CCDカメラ24とレンズ25とから構成される。この撮像装置21は、ガラス基板11及びメタルマスク12をほぼ垂直上方から撮影する。レンズ25には同軸落射照明装置22と斜照明装置23が取り付けられている。
FIG. 2 illustrates the configuration of the
同軸落射照明装置22は、ハロゲン光源26とライトガイド27からなり、ハロゲン光源26からライトガイド27を介して出射された照明光は、レンズ25内のハーフミラー28で折り曲げられ、レンズ光軸と同軸にガラス基板11とメタルマスク12に照射される。
The coaxial epi-
一方、斜照明装置23は、ハロゲン光源29、ライトガイド30、リング照明ヘッド31からなり、レンズ光軸に対して斜め方向から照明光を照射する。また、斜照明装置23にはシャッタ32が設けられており、シャッタ32を開閉することにより斜照明の点灯、消灯を高速に切り替えることができる。なお、シャッタ32の開閉は、画像処理制御装置40(図1に示す)からの制御信号によって切り替えられる。
On the other hand, the
また、図1に示すように、ガラス基板11とメタルマスク12との位置合わせを行う際には、光学装置20の同軸落射照明装置22及び斜照明装置23から同軸落射照明及び斜照明が出射される。照明として同軸落射照明と斜照明との2つの照明が用いられる理由やその開閉タイミングについては、後に説明する。この照明光は、窓18を介して、ガラス基板11及びメタルマスク12の基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17に向けて照射される。そして、基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17からの反射光は、撮像装置21を構成するCCDカメラ24で撮像される。
Further, as shown in FIG. 1, when aligning the
図3は、CCDカメラ24の撮像画面を示すものであり、図3(A)はガラス基板11とメタルマスク12との位置がずれているときの画像を示し、図3(B)はガラス基板11とメタルマスク12との位置が合致しているときの画像を示している。基板側アライメントマーク16は、クロム等からなりほぼ鏡面状の反射体である。このため、CCDカメラ24で基板側アライメントマーク16を撮像すると、基板側アライメントマーク16は、図3(A)及び図3(B)に示すように、画像内で白色のパターンP1として認識される。これに対して、マスク側アライメントマーク17は貫通穴である。このため、マスク側アライメントマーク17では照明光は反射せず、マスク側アライメントマーク17の周囲のメタルマスク12の表面で反射した光が検出される。このため、マスク側アライメントマーク17は、図3(A)及び図3(B)に示すように、画像内で周囲と比べて黒いバターンP2となる。
3 shows an imaging screen of the
このCCDカメラ24からの画像に対して、画像処理制御装置40で正規化相関パターンマッチングなどの画像認識処理が行われ、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17との相対位置が検出され、基板移動機構42の移動量が算出される。この移動量に基づいて、アクチュエータ制御装置41により、基板側アライメントマーク16のパターンP1と、マスク側アライメントマーク17のパターンP2とが一致するように、基板移動機構42を介してガラス基板11が移動される。
The image
ガラス基板11がメタルマスク12に対して正しい位置に調整されたら、蒸着源15により、EL素子の蒸着が行われる。メタルマスク12には、ディスプレイの画像パターンに対応する開口13が設けられているため、開口13と同じパターンの有機EL膜パターンがガラス基板11に転写される。
When the
上述のように、本発明の第1の実施形態においては、光学装置20に、同軸落射照明装置22と斜照明装置23とが設けられ、同軸落射照明と斜照明との2つの照明を用いて、ガラス基板11とメタルマスク12との位置合わせが行われる。このような2つの照明を用いると、基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17からの反射光を、それぞれ、より大きいコントラストの画像で撮像することができ、ガラス基板11とメタルマスク12との相対位置を高精度に検出することができる。また、これにより、表面の粗さの大きい安価なメタルマスク12でも、ガラス基板11とメタルマスク12の位置を正しく位置合わせすることができる。このことについて、以下に説明する。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the
図4(A)は同軸落射照明により基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とを検出したときの画像を模式的に示し、図4(B)は、同軸落射照明に加えて、さらに斜照明を点灯させたときの画像を模式的に示したものである。
FIG. 4A schematically shows an image when the substrate-
前述したように、ガラス基板11の基板側アライメントマーク16はほぼ鏡面状の反射体であるため、同軸落射照明装置22からの同軸落射照明は、基板側アライメントマーク16で正反射してレンズ25に戻る。したがって、同軸落射照明を照射して基板側アライメントマーク16を撮像すると、図4(A)に示すように、基板側アライメントマーク16は、画像内で白色のパターンP1として認識される。一方、斜照明装置23からの斜照明は、反射角が生じるため、基板側アライメントマーク16で反射しても、レンズ25に入射しない。このため、斜照明の有無は、基板側アライメントマーク16のパターンP1の明るさに殆ど影響を与えない。よって、同軸落射照明に加えて、さらに、斜照明を点灯させても、図4(B)に示すように、パターンP1の明るさは殆ど変わらない。しかしながら、斜照明を点灯させると、全体の明るさL1が増加する。したがって、図4(B)に示すように、斜照明を点灯させると、基板側アライメントマーク16のパターンP1のコントラストは、全体の明るさL1が増加した分だけ低下する。
As described above, since the substrate-
これに対して、マスク側アライメントマーク17の場合、マスク側アライメントマーク17は貫通穴であるため、マスク側アライメントマーク17では照明は反射せず、マスク側アライメントマーク17の周囲のメタルマスク12の表面で反射した光がレンズ25に到達する。このため、図4(A)に示すように、マスク側アライメントマーク17は画像内で周囲と比べて黒いバターンP2となる。メタルマスク12の場合、メタルマスク12の表面が鏡面状でないため、同軸落射照明装置22からの同軸落射照明は散乱され、レンズ25に到達する光量は少ない。したがって、同軸落射照明だけでは、図4(A)に示すように、マスク表面の画像は比較的暗く、マスク側アライメントマーク17のパターンP2のコントラストは小さい。ここで、同軸落射照明に加えて、さらに、斜照明を点灯させると、図4(B)に示すように、マスク表面の反射光量が増加して全体の明るさL1が大きくなり、その分だけ、コントラストが増大する。
On the other hand, in the case of the mask
以下の表は、以上の関係を表で示したものである。 The following table shows the above relationship in a table.
この表から分かるように、基板側アライメントマーク16の画像のパターンP1については、斜照明を消灯しているときにはコントラストが大きく、斜照明を点灯すると、コントラストが小さくなる。このことから、基板側アライメントマーク16の画像のパターンP1を検出する場合には、斜照明を消灯した方が位置検出精度が上がる。
As can be seen from this table, for the image pattern P1 of the substrate
これに対して、マスク側アライメントマーク17の画像のパターンP2は、斜照明を消灯しているときにはコントラストが小さく、斜照明を点灯すると、コントラストが大きくなる。このことから、マスク側アライメントマーク17の画像のパターンP2を検出する場合には、斜照明を点灯した方が位置検出精度が上がる。
On the other hand, the image pattern P2 of the mask
図5は、本発明の第1の実施形態におけるガラス基板11とメタルマスク12との位置合わせを行う際のフローチャートである。この実施形態では、斜照明装置23からの斜照明が消灯するタイミングで、基板側アライメントマーク16のパターンP1を撮像し、斜照明が点灯するタイミングで、マスク側アライメントマーク17のパターンP2を撮像することで、精度の高い位置検出を行えるようにしている。なお、位置合わせを行う際には、同軸落射照明装置22及び斜照明装置23のハロゲン光源26及び29は常に点灯させておくものとし、シャッタ32を開閉させることで、斜照明の点灯、消灯を制御するものとする。
FIG. 5 is a flowchart for aligning the
図5において、ガラス基板11とメタルマスク12との位置合わせを行う際には、まず、画像処理制御装置40は、シャッタ32を閉じて、斜照明を消灯させる(ステップS1)。図4(A)に示したように、斜照明を消灯しているときには、基板側アライメントマーク16の画像のパターンP1を大きいコントラストで検出することができる。そして、画像処理制御装置40は、CCDカメラ24の画像を画像処理制御装置40に入力し(ステップS2)、CCDカメラ24の画像のパターンP1から、基板側アライメントマーク16の位置を検出する(ステップS3)。
In FIG. 5, when aligning the
ステップS3で、基板側アライメントマーク16の位置が検出されたら、次に、画像処理制御装置40は、シャッタ32を開き、斜照明を点灯させる(ステップS4)。図4(B)に示したように、斜照明を点灯しているときには、マスク側アライメントマーク17の画像のパターンP2を大きいコントラストで検出することができる。そして、画像処理制御装置40は、CCDカメラ24の画像を画像処理制御装置40に入力し(ステップS5)、CCDカメラ24の画像のパターンP2から、マスク側アライメントマーク17の位置を検出する(ステップS6)。
When the position of the
画像処理制御装置40は、マスク側アライメントマーク17の位置が検出されたら、ステップS3で検出された基板側アライメントマーク16の位置と、ステップS6で検出されたマスク側アライメントマーク17の位置とから、ガラス基板11とメタルマスク12との位置ずれ量を算出し(ステップS7)、位置ずれ量が許容範囲内かどうかを判定する(ステップS8)。
When the position of the mask-
位置ずれ量が許容範囲内でない場合には、画像処理制御装置40は、位置ずれ量から補正移動量を演算し、アクチュエータ制御装置41に補正移動量を送信する(ステップS9)。アクチュエータ制御装置41は、受信した移動量に基づいて、基板移動機構42を移動させ(ステップS10)、ステップS1にリターンする。
If the positional deviation amount is not within the allowable range, the image
ステップS1〜ステップS10を繰り返すことで、ガラス基板11とメタルマスク12との位置ずれ量は許容範囲内に近づいていく。そして、ステップS8で、位置ずれ量が許容範囲内と判定されたら、それで処理は終了となる。
By repeating Steps S1 to S10, the amount of positional deviation between the
以上のように、本発明の実施形態では、斜照明が消灯した状態で、基板側アライメントマーク16のパターンP1を撮像し、斜照明が点灯した状態で、マスク側アライメントマーク17のパターンP2を撮像することで、基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17からの反射光を、それぞれ、より大きいコントラストの画像で撮像することができ、ガラス基板11とメタルマスク12との相対位置を高精度に検出できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the pattern P1 of the substrate
なお、同軸落射照明だけでは、光が散乱されて貫通穴のマスク側アライメントマーク17のパターンP2のコントラストが低下するという問題は、メタルマスク12の表面粗さに依存する。メタルマスク12の材質として一般的な鉄系合金の場合、平均表面粗さRaが0.2μm以上のときに、斜照明を用いることによるコントラストの向上の効果が顕著であることが実験的に確認されている。また、この問題はメタルマスク12とレンズの間隔(動作距離)が長いほど顕著になるため、本発明の実施形態では、有機EL蒸着装置のように両者が真空容器の内と外に配置されて100mm以上の動作距離が必要な場合に特に有効である。
Note that the problem that the contrast of the pattern P2 of the mask-
また、本発明の適用対象である位置合わせ装置では、アライメントマークの位置検出用画像を撮像する前にオートフォーカスによる焦点調節を行う場合もある(例えば特開2004−264404号等に記載されている)。このような装置では、画像の微分信号やコントラスト値に基づいて焦点調節を行っている。本発明の実施形態では、画像のコントラストが大きくなることから、アライメントマークの位置検出精度の向上が図るばかりでなく、オートフォーカスの精度、信頼性の向上を図ることもできる。 In addition, in an alignment apparatus to which the present invention is applied, focus adjustment by autofocus may be performed before taking an image for detecting the position of an alignment mark (for example, described in JP-A-2004-264404). ). In such an apparatus, focus adjustment is performed based on a differential signal of an image and a contrast value. In the embodiment of the present invention, since the contrast of the image increases, not only the position detection accuracy of the alignment mark can be improved, but also the accuracy and reliability of the autofocus can be improved.
<第2の実施形態>
上述の第1の実施形態では、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17の位置をそれぞれ別のタイミングで撮像した画像から検出している。そのため、撮像回数の増加や、斜照明の点灯、消灯の切り替え時間により、位置合わせ動作全体の動作時間が長くなる。また、撮像装置21などが振動して撮像画像が揺らいでいると、別々のタイミングで撮像した画像から算出される基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17の相対位置に誤差が生じ、結果として位置合わせ精度が低下する可能性がある。
<Second Embodiment>
In the first embodiment described above, the positions of the substrate-
この第2の実施形態は、上述の問題を解決したものである。なお、装置の構成は、第1の実施形態と同一であるので、以下では異なる部分のみ説明する。 The second embodiment solves the above-described problem. In addition, since the structure of an apparatus is the same as 1st Embodiment, only a different part is demonstrated below.
図1において、ガラス基板11とメタルマスク12のアライメントでは、通常、ガラス基板11が光学装置20に近い側に配置されるため、基板側アライメントマーク16がマスク側アライメントマーク17を隠蔽してしまわないように、基板側アライメントマーク16の径をマスク側アライメントマーク17の径より小さく設定し、且つ、基板側アライメントマーク16がマスク側アライメントマーク17の上に重なる位置を位置合わせの目標値に設定することが多い。基板側アライメントマーク16がマスク側アライメントマーク17の上に重なっている状態で同軸照明と斜照明を両方とも点灯して撮影した画像は、図6に示すように、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17の双方が共に周囲に比べてコントラストが高い。したがって、このような画像であれば、一つの画像から基板側アライメントマーク16及びマスク側アライメントマーク17を精度良く位置検出できる。
In FIG. 1, in the alignment of the
最初の位置検出では、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とのそれぞれの位置関係がわからないため、斜照明の点灯、消灯を切り替えて、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とを別々に検出する処理を必要があるが、2回目以降では、少なくとも一度補正移動を行った後なので、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とは重なる位置にあると予想できる。
In the initial position detection, since the positional relationship between the substrate-
そこで、この第2の実施形態では、最初の位置検出では、斜照明の点灯、消灯を切り替えて、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とを別々に検出する処理を行い、2回目以降の位置検出では、斜照明を点灯したまま、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とを同時に検出するようにしている。これにより、高速、高精度化が実現できる。
Therefore, in the second embodiment, in the first position detection, the process of detecting the substrate-
図7は、本発明の第2の実施形態のフローチャートを示すものである。図7において、ガラス基板11とメタルマスク12との位置合わせを行う際には、まず、画像処理制御装置40は、シャッタ32を閉じて、斜照明を消灯させる(ステップS101)。そして、画像処理制御装置40は、CCDカメラ24の画像を画像処理制御装置40に入力し(ステップS102)、CCDカメラ24の画像から、基板側アライメントマーク16の位置を検出する(ステップS103)。
FIG. 7 shows a flowchart of the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, when aligning the
ステップS103で、基板側アライメントマーク16の位置が検出されたら、次に、画像処理制御装置40は、シャッタ32を開き、斜照明を点灯させる(ステップS104)。そして、画像処理制御装置40は、CCDカメラ24の画像を画像処理制御装置40に入力し(ステップS105)、CCDカメラ24の画像から、マスク側アライメントマーク17の位置を検出する(ステップS106)。
If the position of the substrate
画像処理制御装置40は、マスク側アライメントマーク17の位置が検出されたら、ステップS103で検出された基板側アライメントマーク16の位置と、ステップS106で検出されたマスク側アライメントマーク17の位置とから、ガラス基板11とメタルマスク12との位置ずれ量を算出し(ステップS107)、位置ずれ量が許容範囲内かどうかを判定する(ステップS108)。
When the position of the mask-
位置ずれ量が許容範囲内でない場合には、画像処理制御装置40は、位置ずれ量から補正移動量を演算し、アクチュエータ制御装置41に補正移動量を送信する(ステップS109)。アクチュエータ制御装置41は、受信した移動量に基づいて、基板移動機構42を移動させる(ステップS110)。
If the positional deviation amount is not within the allowable range, the image
ステップS101〜S110の処理により、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とは重なる位置になる。このため、斜照明を点灯したまま、基板側アライメントマーク16とマスク側アライメントマーク17とを、高いコントラストで同時に検出できる。
By the processing in steps S101 to S110, the substrate-
ステップS101〜S110の処理を終了したら、画像処理制御装置40は、斜照明を点灯させたまま、CCDカメラ24の画像を画像処理制御装置40に入力し(ステップS111)、CCDカメラ24の画像から、基板側アライメントマーク16の位置と、マスク側アライメントマーク17の位置との双方を検出する(ステップS112)。そして、基板側アライメントマーク16の位置と、マスク側アライメントマーク17の位置とが検出されたら、基板側アライメントマーク16の位置と、マスク側アライメントマーク17の位置とから、ガラス基板11とメタルマスク12との位置ずれ量が演算する処理を行い(ステップS113)、ステップS108にリターンする。
When the processing of steps S101 to S110 is completed, the image
ステップS108〜ステップS113を繰り返すことで、ガラス基板11とメタルマスク12との位置ずれ量は許容範囲内に近づいていく。そして、ステップS108で、位置ずれ量が許容範囲内であると判定されたら、それで処理は終了となる。
By repeating Step S108 to Step S113, the amount of positional deviation between the
<変形例>
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな変形や応用が可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、同軸落射照明装置22と斜照明装置23にハロゲン光源26、29を用いたが、LED(Light Emitting Diode)等他の光源を用いても良い。また、その場合、斜照明装置23の点灯、消灯の切り替えは、シャッタ32の代わりに、LED駆動電流のオン・オフで行うのが望ましい。これにより、斜照明を消灯すると基板側アライメントマーク16の位置検出精度がよくなり、点灯するとマスク側アライメントマーク17の位置検出精度がよくなることがわかる。
For example, in the above-described embodiment, the
10:真空容器
11:ガラス基板
12:メタルマスク
13:開口
15:蒸着源
16:基板側アライメントマーク
17:マスク側アライメントマーク
18:窓
20:光学装置
21:撮像装置
22:同軸落射照明装置
23:斜照明装置
24:CCDカメラ
25:レンズ
26:ハロゲン光源
27:ライトガイド
28:ハーフミラー
29:ハロゲン光源
30:ライトガイド
31:リング照明ヘッド
32:シャッタ
40:画像処理制御装置
41:アクチュエータ制御装置
42:基板移動機構
10: Vacuum container 11: Glass substrate 12: Metal mask 13: Opening 15: Deposition source 16: Substrate side alignment mark 17: Mask side alignment mark 18: Window 20: Optical device 21: Imaging device 22: Coaxial incident illumination device 23: Oblique illumination device 24: CCD camera 25: lens 26: halogen light source 27: light guide 28: half mirror 29: halogen light source 30: light guide 31: ring illumination head 32: shutter 40: image processing control device 41: actuator control device 42 : Substrate moving mechanism
Claims (3)
前記基板側アライメントマークと前記マスク側アライメントマークとを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の光軸と同軸方向に照明光を照射する同軸落射照明手段と、
前記撮像手段の光軸に対して斜め方向から照明光を照射する斜照明手段と、
前記斜照明手段の点灯、消灯を制御する斜照明制御手段と、
前記撮像手段により撮像された画像を用いて、前記マスク側アライメントマークの位置と前記基板側アライメントマークの位置を検出し、前記基板側アライメントマークの検出位置と前記マスク側アライメントマークの検出位置とに基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとのずれ量を算出する制御手段と、
前記算出されたずれ量に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとの位置合わせを行う基板移動手段と
を備えることを特徴とするマスクアライメント装置。 The substrate side alignment mark formed on the glass substrate and the mask side alignment mark formed on the mask are imaged, and the relative positional relationship between the glass substrate and the mask is determined from the captured images of the substrate side alignment mark and the mask side alignment mark. In a mask alignment apparatus that calculates and aligns the glass substrate and the mask based on the calculated relative positional relationship,
Imaging means for imaging the substrate-side alignment mark and the mask-side alignment mark;
Coaxial epi-illumination means for illuminating illumination light in a direction coaxial with the optical axis of the imaging means;
Oblique illumination means for illuminating illumination light from an oblique direction with respect to the optical axis of the imaging means;
Oblique illumination control means for controlling turning on and off of the oblique illumination means;
Using the image picked up by the image pickup means, the position of the mask side alignment mark and the position of the substrate side alignment mark are detected, and the detection position of the substrate side alignment mark and the detection position of the mask side alignment mark are detected. Based on the control means for calculating the amount of deviation between the glass substrate and the mask;
A mask alignment apparatus comprising: a substrate moving unit configured to align the glass substrate and the mask based on the calculated shift amount.
前記斜照明が消灯した状態で前記撮像手段により撮像された画像から前記基板側アライメントマークの位置を検出する第1のマーク検出手段と、
前記斜照明が点灯した状態で前記撮像手段により撮像された画像から前記マスク側アライメントマークの位置を検出する第2のマーク検出手段と、
前記第1のマーク検出手段で検出された基板側アライメントマークの位置と、前記第2のマーク検出手段で検出されたマスク側アライメントマークの検出位置とに基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとのずれ量を算出し、前記算出されたずれ量に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとの位置合わせを行う第1の位置合わせ処理手段と、
を含むようにしたことを特徴とする請求項1に記載のマスクアライメント装置。 The control means includes
First mark detection means for detecting a position of the substrate side alignment mark from an image taken by the imaging means in a state where the oblique illumination is turned off;
Second mark detection means for detecting a position of the mask side alignment mark from an image picked up by the image pickup means with the oblique illumination turned on;
Based on the position of the substrate-side alignment mark detected by the first mark detection means and the detection position of the mask-side alignment mark detected by the second mark detection means, the glass substrate and the mask A first alignment processing unit that calculates a displacement amount, and performs alignment between the glass substrate and the mask based on the calculated displacement amount;
The mask alignment apparatus according to claim 1, further comprising:
前記斜照明が点灯した状態で前記撮像手段により撮像された画像から前記基板側アライメントマーク及び前記マスク側アライメントマークの双方の位置を検出する第3のマーク検出手段と、
前記第3のマーク検出手段で検出された基板側アライメントマーク及びマスク側アライメントマークの検出位置に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとのずれ量を算出し、前記算出されたずれ量に基づいて、前記ガラス基板と前記マスクとの位置合わせを行う第2の位置合わせ処理手段とを含み、
前記第1の位置合わせ処理手段による位置合わせを行った後に、前記第2の位置合わせ処理手段による位置合わせを行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載のマスクアライメント装置。 The control means includes
Third mark detection means for detecting positions of both the substrate-side alignment mark and the mask-side alignment mark from an image picked up by the image pickup means with the oblique illumination turned on;
Based on the detected positions of the substrate-side alignment mark and the mask-side alignment mark detected by the third mark detection means, a displacement amount between the glass substrate and the mask is calculated, and based on the calculated displacement amount. And a second alignment processing means for aligning the glass substrate and the mask,
The mask alignment apparatus according to claim 2, wherein after the alignment by the first alignment processing unit, the alignment by the second alignment processing unit is performed.
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