JP2010157526A - Substrate mounting device with alignment function, and film forming device including substrate mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は基板載置装置に関し、特に、アラインメント機能を有する基板載置装置と、その基板載置装置が配置された成膜装置に関する。 The present invention relates to a substrate mounting apparatus, and more particularly to a substrate mounting apparatus having an alignment function and a film forming apparatus in which the substrate mounting apparatus is arranged.
パターニングされたフォトレジストのマスクとエッチングによって、薄膜を所望のパターンに成形するフォトリソグラフに替え、成膜の際に、成膜対象物の表面にシャドウマスクを配置し、シャドウマスクによって成膜物質の陰を形成して所望のパターンの薄膜を成膜する技術が注目されている。 Instead of photolithography that forms a thin film into a desired pattern by patterning a photoresist mask and etching, a shadow mask is placed on the surface of the film formation target during film formation. A technique for forming a thin film having a desired pattern by forming a shade has attracted attention.
シャドウマスクに対して成膜対象物を位置合わせするために、カメラとXYθステージ等の位置合わせ装置を用いることも可能であるが、サブマイクロンオーダーのフォトリソグラフのような精度はシャドウマスクには要求されないので、低コストの装置で要求精度を満たす装置の開発が求められている。 It is possible to use an alignment device such as a camera and an XYθ stage to align the film formation target with the shadow mask, but accuracy such as sub-micron order photolithography is required for the shadow mask. Therefore, there is a demand for development of a device that satisfies the required accuracy with a low-cost device.
本発明は上記要求に応じて創作された基板載置装置であり、簡単な構造で使用に対する耐力が高く、要求精度を確保できる基板載置装置と、その基板載置装置を用いた成膜装置に関する。 The present invention is a substrate mounting apparatus created in response to the above requirements, a substrate mounting apparatus that has a simple structure, has high durability against use, and can ensure the required accuracy, and a film forming apparatus using the substrate mounting apparatus About.
上記課題を解決するため、本発明は、四辺形の基板が載置される載置台と、前記載置台上の、前記基板よりも大きな四辺形の各四辺の位置で、それぞれ前記載置台を貫通する貫通孔と、前記貫通孔にそれぞれ挿通され、上端に基板を載置可能な筒部と、前記各筒部に挿通され、上端が前記貫通孔と前記筒部の上端よりも上方に位置する軸部と、前記各軸部の前記各筒部よりも下方に形成され、前記各筒部を乗せた台座部と、前記台座部を乗せ、前記載置台に対して昇降移動可能に構成され、前記筒部を前記軸部と一緒に昇降移動させる昇降部材と、前記昇降部材が上昇すると、前記四辺のうち互いに直行する二辺に位置する前記軸部を、前記載置台の内側方向に傾ける傾斜機構と、が設けられたアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、前記四辺のうち、前記二辺とは異なる残りの二辺のうちの一辺には、前記軸部が二個以上配置されたアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、前記傾斜機構は、前記昇降部材の上昇により変形し、変形が復元しようとする下方向きの復元力を、前記台座部の前記軸部よりも前記載置台の内側に位置する部分に印加する第一のバネ部材を有するアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、前記バネ部材は、前記載置台裏面に設けられ、前記昇降部材が上昇すると前記台座部と接触して曲げられる板バネであるアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、前記軸部が配置された前記四辺のうち、少なくとも直交する二辺に位置する前記軸部の上端に、前記載置台の内側に向かう斜面が設けられたアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、前記斜面を有する前記軸部の上端は円錐形に形成され、円錐の側面が前記斜面にされたアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、前記筒部の上端には、水平方向に拡がるフランジ部を有し、前記基板は前記フランジ部上に載置されるアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、前記昇降部材が所定位置よりも上昇すると変形し、変形が復元しようとする下向きの復元力を、前記傾斜機構で傾斜されない前記軸部の前記台座部に印加するアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、載置台と、前記載置台上の四辺形の少なくとも直交する二辺の位置に形成された貫通孔と、前記二辺の残りの他の二辺の位置に設けられ、基板を定位置で停止させる位置決め部材と、前記貫通孔にそれぞれ挿通され、上端に基板を載置可能な筒部と、前記各筒部に挿通され、上端が前記貫通孔と前記筒部の上端よりも上方に位置する軸部と、前記各軸部の前記各筒部よりも下方に形成され、前記各筒部を乗せた台座部と、前記台座部を乗せ、前記載置台に対して昇降移動可能に構成され、前記筒部を前記軸部と一緒に昇降移動させる昇降部材と、前記昇降部材が上昇すると、前記軸部を、前記載置台の内側方向に傾ける傾斜機構と、を有するアラインメント機能付き基板載置装置である。
また、本発明は、上記いずれかの基板載置装置と、前記基板載置装置の上方に位置するシャドウマスクを載置するマスク載置装置と、前記マスク載置装置の上方に位置する成膜源と、前記基板載置装置と前記マスク載置装置と前記成膜源が配置された真空槽と、前記昇降部材を昇降移動させる動力機構とを有する成膜装置である。
In order to solve the above problems, the present invention penetrates the mounting table at each of the four sides of the mounting table on which the quadrangular substrate is mounted and the quadrilateral larger than the substrate on the mounting table. A through-hole, a cylindrical portion inserted through the through-hole and capable of placing a substrate on the upper end, and inserted through the cylindrical portions, with the upper end positioned above the upper end of the through-hole and the cylindrical portion. A shaft part, formed below the tube part of each shaft part, a pedestal part on which the tube part is placed, and the pedestal part are placed, and is configured to be movable up and down with respect to the mounting table, A tilt member that tilts the shaft portion positioned on two sides of the four sides perpendicular to each other when the lift member moves up and down to move the tube portion up and down together with the shaft portion. A substrate mounting apparatus with an alignment function provided with a mechanism.
Moreover, this invention is a board | substrate mounting apparatus with an alignment function by which two or more said axial parts are arrange | positioned in one side of the remaining two sides different from the said two sides among the said four sides.
Further, according to the present invention, the tilt mechanism is deformed by the ascending / descending member ascending, and a downward restoring force to be restored is located on the inner side of the mounting table than the shaft portion of the pedestal portion. It is the board | substrate mounting apparatus with an alignment function which has the 1st spring member applied to a part.
Moreover, this invention is a board | substrate mounting apparatus with an alignment function which is a leaf | plate spring which the said spring member is provided in the said mounting base back surface, and is bent in contact with the said base part when the said raising / lowering member raises.
Further, the present invention provides a substrate mounting with an alignment function in which an inclined surface directed to the inside of the mounting table is provided at an upper end of the shaft portion located on at least two orthogonal sides among the four sides on which the shaft portion is disposed. Device.
Further, the present invention is the substrate mounting apparatus with an alignment function, wherein an upper end of the shaft portion having the inclined surface is formed in a conical shape, and a side surface of the cone is formed into the inclined surface.
Moreover, this invention has a flange part extended in a horizontal direction in the upper end of the said cylinder part, and the said board | substrate is a board | substrate mounting apparatus with an alignment function mounted on the said flange part.
In addition, the present invention has an alignment function that applies a downward restoring force, which is deformed when the elevating member is raised above a predetermined position, and is not inclined by the tilt mechanism, to the pedestal portion that is not inclined by the tilt mechanism. It is a substrate mounting device.
Further, the present invention provides a mounting table, a through-hole formed in at least two orthogonal positions of the quadrilateral on the mounting table, and a position on the other two sides of the two sides, A positioning member that stops at a fixed position, a cylindrical portion that is inserted through the through-hole and on which the substrate can be placed, and an upper end that is inserted into each cylindrical portion from the through-hole and the upper end of the cylindrical portion. A shaft portion positioned above, a pedestal portion on which each cylindrical portion is placed, and a pedestal portion on which each cylindrical portion is placed, and the pedestal portion is placed and moved up and down with respect to the mounting table. Alignment function comprising: an elevating member configured to move up and down together with the shaft portion, and an inclination mechanism that tilts the shaft portion inward of the mounting table when the elevating member is raised. This is a substrate mounting apparatus.
In addition, the present invention provides any one of the above-described substrate placement apparatuses, a mask placement apparatus for placing a shadow mask located above the substrate placement apparatus, and a film formation located above the mask placement apparatus. The film forming apparatus includes a source, a substrate mounting apparatus, the mask mounting apparatus, a vacuum chamber in which the film forming source is disposed, and a power mechanism for moving the lifting member up and down.
載置台上方のシャドウマスクは、基板が位置合わせ位置に配置されたときに、基板の表面の所定の位置に薄膜を形成できるように配置されており、シャドウマスクと、位置合わせ位置の基板とは位置合わせがされた状態になり、位置精度の高い薄膜を形成することができる。 The shadow mask above the mounting table is arranged so that a thin film can be formed at a predetermined position on the surface of the substrate when the substrate is arranged at the alignment position. The shadow mask and the substrate at the alignment position are The film is aligned, and a thin film with high positional accuracy can be formed.
傾斜装置には弾力性があり、また、位置決め用の辺に配置された軸部にもバネ部材が設けられているから、基板を移動させて位置決めする際に基板が破損することはない。 The tilting device is elastic, and a spring member is also provided on the shaft portion arranged on the positioning side, so that the substrate is not damaged when the substrate is moved and positioned.
図1(a)の符号10は、本発明の成膜装置を示している。この成膜装置10は、真空槽11と、基板載置装置2と、マスク載置装置13を有している。
基板載置装置2は載置台12を有している。マスク載置装置13と載置台12とは水平に配置されている。
マスク載置装置13は、中央部分に開口が形成されており、マスク載置装置13にシャドウマスク14を配置すると、この開口から鉛直下方方向にシャドウマスク14が露出できるようにされている。
マスク載置装置13上にはシャドウマスク14が乗せられている。
The
The
A
基板に薄膜を形成する場合、真空排気系23によって真空槽11の内部を真空排気し、シャドウマスク14をマスク載置装置13と共に載置台12から離間して上方に移動させ、真空槽11内に基板を搬入し、シャドウマスク14と載置台12の間に静止させ、載置台12を上方に移動させて載置台12上に基板を乗せ、更に上昇させて基板をシャドウマスク14に密着させる。
When forming a thin film on the substrate, the inside of the
図1(b)はその状態を示しており、基板20が載置台12上に配置され、シャドウマスク14に密着されている。
ここで、この成膜装置10は、ターゲットを有するスパッタリング装置や、原料ガスを導入するシャワープレートを有するCVD装置等の、真空雰囲気中で薄膜を形成する装置であり、ターゲットやシャワープレートなどの成膜源15が、真空槽11の天井付近に配置され、成膜源15の下方位置に、シャドウマスク14と基板20が上方からこの順序で配置されている。
FIG. 1B shows this state, where the
Here, the
図2は、載置台12と、マスク載置装置13と、シャドウマスク14の概略斜視図である。
シャドウマスク14には、一乃至複数の開口21が形成されており、ターゲットから飛び出したスパッタリング粒子やシャワープレートから放出された原料ガスなどの、成膜源15から供給された成膜物質が開口21を通過し、基板20表面に到達すると、開口21の形成に従って基板20表面に薄膜が形成される。
このとき、シャドウマスク14と基板20とが位置合わせされていると、薄膜を、基板20上の所定位置に形成することができる。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the mounting table 12, the
One or a plurality of
At this time, if the
本発明の位置合わせ方法を説明する。
載置台12の平面図を図3に示し、基板20の搬入前の載置台12の縦方向切断断面図を図6(a)に示す。
載置台12上には、基板20よりも大きな長方形又は正方形の四辺形28の四辺に沿って、貫通孔9が形成されており、各貫通孔9には筒部3が鉛直に挿通されている。ここでは、その四辺形28は、各軸部4の中心軸線を通り、段差を形成する四辺形として示されている。
The alignment method of the present invention will be described.
A plan view of the mounting table 12 is shown in FIG. 3, and a longitudinal sectional view of the mounting table 12 before the
On the mounting table 12, through
各筒部3の上端は水平方向に拡がるフランジ部8が形成されている、四辺に位置する筒部3のフランジ部8は同じ高さに位置しており、フランジ部8の幅は、フランジ部8の端部の載置台12の内側に向く部分が、基板20よりも小さな四辺形26に接するようになっている。従って、フランジ部8上に基板を乗せることができる。
各筒部3には軸部4が鉛直に挿通されており、軸部4上端は、筒部3の上端よりも上方に突き出されている。
The upper end of each
A
各軸部4の下端には、軸部4の直径よりも大きな台座部5が設けられており、筒部3は、台座部5上から離間できるように台座部5上に乗せられている。
載置台12の下方には、昇降部材18が配置されている。真空槽11の外部には上下移動機構が配置されている。
A
Below the mounting table 12, an
昇降部材18は、真空槽11の底面を気密に挿通された図1の昇降軸19によって上下移動機構に接続されており、上下移動機構が動作すると、昇降部材18が真空槽11の内部で真空雰囲気を維持したまま昇降移動できる。
昇降部材18の上方を向いた表面は平坦な部分があり、各軸部4の台座部5は昇降部材18の平坦な部分の上に乗せられている。昇降部材18が昇降移動すると、各軸部4と、軸部4の台座部5上の筒部3とは、一緒に昇降移動する。
The elevating
The surface facing upward of the
図6(a)は、基板20を配置する前に昇降部材18を降下させ、載置台12と、載置台12の上方のシャドウマスク14との間に隙間を形成した状態である。
各筒部3の側面は、図3の符号22で示すように、基板20よりも大きく、基板20を内側に配置可能な位置合わせ用の四辺形(22)に接触するように配置されている。
FIG. 6A shows a state in which the
As shown by
この位置合わせ用の四辺形22のうち、予め設定された位置決め用二辺22a、22bに、これも予め設定された基板20の二辺が一致したときに基板20の位置合わせがされたものと規定されており、シャドウマスク14は、位置合わせがされた基板20に対して、所望の位置に薄膜が形成されるように配置されている。
Among the
基板搬送ロボットのハンド上に基板20が乗せられ、隣室から真空槽11内にハンドが搬入され、シャドウマスク14と載置台12の間の高さであって載置台12上の位置で静止する。次いで、昇降部材18が上方に移動し、軸部4と筒部3とが一緒に持ち上げられると、軸部4と筒部3はハンドのフィンガー間を通過し、基板20よりも上方位置に軸部4の上端が突出しようとする。
The
四辺に沿って配置された軸部4のうち、直交する二辺に位置する軸部4の上端には、載置台12の内側方向に向く斜面6が形成されており、基板20は、軸部4と筒部3が基板20よりも上方に突き出るときに、斜面6と接触せずにフランジ部8上に乗るか、一旦斜面6に乗り、斜面6上を滑落してフランジ部8上に乗る。
従って、基板20をフランジ部8上に載置するために、位置合わせ用の四辺形22よりも広い、軸部4の側面や頂点を結ぶ四辺形内に基板20を位置させて、軸部4及び筒部3を基板の下方から上昇させることができる。
An
Therefore, in order to place the
図6(b)は、基板20がフランジ部8上に乗った状態を示す側面図である。この状態では、基板20はフランジ部8上で位置合わせ用四辺形22内に配置されたことになる。この場合、各軸部4は鉛直にされており、位置合わせ用四辺形22内に配置された基板20は、最大で、四辺のうちの直交する二辺に位置する軸部4の側面と接触することはできるが、四辺に位置する全軸部4の側面に同時に接触することはできない。
この基板載置装置2は、位置決め用二辺22a、22b以外の二辺22c、22dに位置する軸部4を傾斜させる傾斜装置を有している。
FIG. 6B is a side view showing a state in which the
The
ここでは、傾斜装置は載置台12の裏面に設けられた板バネ7で構成されている。板バネ7は、その先端が、昇降部材18が上昇したときに、台座部5に載置台12の内側方向の部分と接触可能に配置されており、接触後、更に昇降部材18が上昇すると、板バネ7が曲げられ、その復元力によって、板バネ7の先端と接触する部分が押圧される。
その台座部5上の軸部4と、筒部3との間には隙間が形成されており、台座部5が押圧された軸部4は、載置台12の内側方向に向けて傾斜される。
Here, the tilting device is composed of a
A gap is formed between the
軸部4が傾斜した場合、各軸部4の側面に接触できる位置合わせ用四辺形22の大きさも小さくなり、基板20は位置合わせ用四辺形22の外側にはみ出ることはできないので、傾斜した軸部4によって基板20は押圧され、位置決め用二辺22a、22bの方向に移動する。図6(c)は基板20が押圧される状態を示している。
When the
位置合わせ用四辺形22が小さくなり、その大きさが基板20の大きさと等しくなったときに、基板20の縁は四辺に位置する軸部4の側面と接触する。このとき、予め位置決め用二辺22a、22bに近接配置された基板20の二辺が、位置決め用二辺22a、22bと一致する。
そして、更に傾斜しようとすると、その軸部4により、基板20は傾斜しない軸部4に向けて押圧される。
When the
When further tilting is attempted, the
位置合わせ用の二辺22a、22bに位置する軸部4も、筒部3の内周面と離間し、その間に隙間が形成されている。また、その軸部4の台座部5と載置台12の間には、バネ部材17が配置されており、板バネ7が軸部4を傾けるときにはバネ部材17も圧縮されている。基板20によって位置合わせ用の二辺22a、22bに位置する軸部4が押圧されると、その軸部4は僅かに傾き、基板20による押圧力がバネ部材17の変形によって吸収される。
The
その状態から元の位置に戻るように、載置台12が上昇すると(又は昇降部材18が下降すると)、板バネ7やバネ部材17の変形は復元し、基板20への押圧力は消滅し、基板20は、基板20の二辺が、位置決め用二辺22a、22bと一致した状態を維持している。この状態は、基板20が位置合わせされた状態であり、図4に示すように、基板20は、位置合わせ位置でフランジ部8に対して静止している。
When the mounting table 12 is raised (or the elevating
このとき、板バネ7やバネ部材17は変形を復元するときに、復元力によって台座部5を昇降部材18側に押圧するので、筒部3や軸部4が貫通孔9の縁に引っ掛かって載置台12に固定されてしまって昇降部材18から離間するようなことはない。
At this time, when the
載置台12には、フランジ部8を収容する有底又は無底の溝が設けられており、載置台12がフランジ部8と同じ高さまで相対移動すると、基板20は、位置合わせされた状態で載置台12上に乗せられる。
更に、マスク載置装置13の下降や基板載置装置2の上昇により、図5の平面図及び図6(c)の側面図のように、載置台12の位置決め用二辺22a、22bに対して位置合わせがされた基板20とシャドウマスク14とが密着し、シャドウマスク14の開口21底面の基板20上に薄膜が形成される。
The mounting table 12 is provided with a bottomed or non-bottomed groove for accommodating the
Further, due to the lowering of the
以上説明したように、マスク載置装置13に配置されたシャドウマスク14は、基板20が位置合わせされたときに、基板20の表面の所定の位置に薄膜を形成できるように配置されており、基板20が位置合わせされるとシャドウマスク14と基板20とが位置合わせがされた状態になり、位置精度の高い薄膜を形成することができる。
As described above, the
なお、上記実施例では、位置合わせ用の二辺22a、22bの位置に、筒部3内に挿入した軸部4を配置したが、本発明の位置決め部材は基板20を軸部4の側面で位置決めするものに限定されず、傾斜して基板20を移動させる軸部4以外の軸部4に替え、突起や突条などの基板の移動を停止させる部材であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施例では、四辺の各辺に二個ずつ筒部3と軸部4を設けてたが、その個数に限定されるものではなく、特に、突起や軸部4により、基板側面と部分的に接触して位置決めする場合、位置決め用の二辺のうち、一辺には一個、他の一辺は二個設けて基板20と接触するようにすればよい。
In the above embodiment, two
なお、上記傾斜装置7は、載置台12に設けた板バネ7であったが、台座部5に設けられた板バネであってもよいし、板バネではなく、螺旋状のバネであってもよい。
In addition, although the said
2……基板載置装置
3……筒部
4……軸部
5……台座部
6……斜面
7……傾斜装置(板バネ)
8……フランジ部
9……貫通孔
12……載置台
20……基板
2 ...
8 ...
Claims (10)
前記載置台上の、前記基板よりも大きな四辺形の各四辺の位置で、それぞれ前記載置台を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔にそれぞれ挿通され、上端に基板を載置可能な筒部と、
前記各筒部に挿通され、上端が前記貫通孔と前記筒部の上端よりも上方に位置する軸部と、
前記各軸部の前記各筒部よりも下方に形成され、前記各筒部を乗せた台座部と、
前記台座部を乗せ、前記載置台に対して昇降移動可能に構成され、前記筒部を前記軸部と一緒に昇降移動させる昇降部材と、
前記昇降部材が上昇すると、前記四辺のうち互いに直行する二辺に位置する前記軸部を、前記載置台の内側方向に傾ける傾斜機構と、
が設けられたアラインメント機能付き基板載置装置。 A mounting table on which a quadrilateral substrate is mounted;
A through hole penetrating the mounting table at each of the four sides of the quadrilateral larger than the substrate on the mounting table,
A cylindrical portion that is inserted through each of the through holes and on which the substrate can be placed;
A shaft portion that is inserted through each of the tube portions, and whose upper end is located above the through hole and the upper end of the tube portion;
A pedestal portion formed below each cylindrical portion of each shaft portion, on which each cylindrical portion is placed;
An elevating member that mounts the pedestal portion and is configured to be movable up and down relative to the mounting table, and moves the cylindrical portion up and down together with the shaft portion;
When the elevating member rises, an inclination mechanism that inclines the shaft portion positioned on two sides orthogonal to each other in the four sides toward the inner side of the mounting table,
A substrate mounting apparatus with an alignment function provided with
前記載置台上の四辺形の少なくとも直交する二辺の位置に形成された貫通孔と、
前記二辺の残りの他の二辺の位置に設けられ、基板を定位置で停止させる位置決め部材と、
前記貫通孔にそれぞれ挿通され、上端に基板を載置可能な筒部と、
前記各筒部に挿通され、上端が前記貫通孔と前記筒部の上端よりも上方に位置する軸部と、
前記各軸部の前記各筒部よりも下方に形成され、前記各筒部を乗せた台座部と、
前記台座部を乗せ、前記載置台に対して昇降移動可能に構成され、前記筒部を前記軸部と一緒に昇降移動させる昇降部材と、
前記昇降部材が上昇すると、前記軸部を、前記載置台の内側方向に傾ける傾斜機構と、
を有するアラインメント機能付き基板載置装置。 A mounting table;
A through-hole formed at the position of at least two orthogonal sides of the quadrilateral on the mounting table;
A positioning member provided at the position of the other two sides of the two sides and stopping the substrate at a fixed position;
A cylindrical portion that is inserted through each of the through holes and on which the substrate can be placed;
A shaft portion that is inserted through each of the tube portions, and whose upper end is located above the through hole and the upper end of the tube portion;
A pedestal portion formed below each cylindrical portion of each shaft portion, on which each cylindrical portion is placed;
An elevating member that mounts the pedestal portion and is configured to be movable up and down relative to the mounting table, and moves the cylindrical portion up and down together with the shaft portion;
When the elevating member rises, an inclination mechanism that inclines the shaft portion toward the inner side of the mounting table,
A substrate mounting apparatus with an alignment function.
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JP (1) | JP2010157526A (en) |
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