JP2012104393A - Alignment method, alignment device, and manufacturing method and manufacturing apparatus of organic el display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板にマスクを介して蒸着材料を蒸着させる際に、基板とマスクとのアライメントを行うアライメント方法とアライメント装置に関し、特に、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置の製造方法及び製造装置に関するものである。 The present invention relates to an alignment method and an alignment apparatus for aligning a substrate and a mask when vapor deposition material is vapor-deposited on the substrate through a mask, and more particularly to a method and an apparatus for manufacturing an organic EL (electroluminescence) display device. Is.
有機ELを利用した有機EL素子は低電圧駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。このような発光素子を用いた表示装置の製造において、フルカラー化するためにR(赤)、G(緑)、B(青)の各発光性有機材料を微細なパターンとして電極上へ選択的に形成する方法として、特許文献1に記載されたような、マスク蒸着方法が知られている。マスク蒸着方法においては、基板とマスクのアライメント動作を行い、所定の位置に有機EL材料を蒸着する必要がある。 An organic EL element using organic EL has been attracting attention as a light emitting element capable of high luminance emission by low voltage driving. In manufacturing a display device using such a light emitting element, R (red), G (green), and B (blue) light emitting organic materials are selectively formed as fine patterns on the electrodes in order to achieve full color. As a forming method, a mask vapor deposition method as described in Patent Document 1 is known. In the mask vapor deposition method, it is necessary to perform an alignment operation between the substrate and the mask and deposit an organic EL material at a predetermined position.
一般的に、基板とマスクとのアライメント動作は、基板とマスクそれぞれに設けられたアライメントマークをカメラで撮像し、画像処理によって位置を認識してマークの位置を機械的に合わせる。通常、アライメント動作は基板を蒸着装置内に搬入した後に行われ、アライメントマーク同士の相対位置の誤差確認は、基板搬入直後の基板とマスクが離れた状態、及び基板をマスクに接触させた際に行われる。基板とマスクを接触させた後に行うアライメントマーク同士の誤差確認において、目標とする誤差範囲に入っていなかった場合、基板をマスクから一旦引き離し、再度アライメント動作を行う。 In general, in the alignment operation between the substrate and the mask, an alignment mark provided on each of the substrate and the mask is imaged by a camera, the position is recognized by image processing, and the position of the mark is mechanically aligned. Usually, the alignment operation is performed after the substrate is carried into the vapor deposition apparatus, and the error of the relative position between the alignment marks is confirmed when the substrate is separated from the mask immediately after the substrate is carried and when the substrate is brought into contact with the mask. Done. In the error check between the alignment marks performed after the substrate and the mask are brought into contact with each other, if they are not within the target error range, the substrate is once separated from the mask and the alignment operation is performed again.
しかしながら、上述したように基板とマスクのアライメント動作を行うのは、基板搬入直後である場合が多く、基板が重力方向に振動している状態で、カメラを用いて基板及びマスク上のアライメントマークの位置を認識している。基板が重力方向に振動していると、アライメントマークの大きさが変わるため、画像処理した際のアライメントマークの認識率、位置精度に影響を与える。そして、アライメントマーク認識率の低下により、目標とする誤差範囲におさまらず、基板とマスクの接触を繰り返す可能性があり、基板とマスクにダメージを与え、且つタクトタイムが一定にならず、生産性向上も困難となる。 However, as described above, the alignment operation of the substrate and the mask is often performed immediately after the substrate is loaded, and the alignment mark on the substrate and the mask is used with the camera while the substrate is vibrating in the direction of gravity. The position is recognized. If the substrate vibrates in the direction of gravity, the size of the alignment mark changes, which affects the recognition rate and position accuracy of the alignment mark when image processing is performed. And due to the decrease in the alignment mark recognition rate, it may not be within the target error range, and the contact between the substrate and the mask may be repeated, the substrate and the mask are damaged, the tact time is not constant, and the productivity is increased. Improvement is also difficult.
本発明の課題は、上記した基板とマスクとのアライメント動作回数を少なくすることによって、基板とマスクへのダメージを低減したアライメント方法及びアライメント装置を提供することにある。さらには、該アライメント方法及びアライメント装置を用いて、生産性を向上した有機EL表示装置の製造方法及び製造装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an alignment method and an alignment apparatus in which damage to the substrate and the mask is reduced by reducing the number of times of the alignment operation between the substrate and the mask. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing an organic EL display device with improved productivity using the alignment method and alignment apparatus.
本発明の第1は、基板とマスクとのアライメント方法であって、
マスクをマスク保持手段に固定する工程と、
基板を基板保持手段に保持する工程と、
基板とマスクとを所定の距離を離して対向配置させた状態で、基板の重力方向の振動を検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程で検出された振動情報に基づいて、前記基板が静定する位置を予測し、予測された静定位置における画像情報からアライメントマーク位置情報を検出する位置情報検出工程と、
前記位置情報検出工程で検出されたアライメントマーク位置情報に基づいて、基板とマスクとの水平方向における水平方向のズレ量を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出されたズレ量に基づいて前記基板とマスクの少なくとも一方を水平方向に移動させる移動工程と、
を有することを特徴とする。
The first of the present invention is an alignment method between a substrate and a mask,
Fixing the mask to the mask holding means;
Holding the substrate on the substrate holding means;
A vibration detection step of detecting vibration in the gravitational direction of the substrate in a state where the substrate and the mask are arranged to face each other at a predetermined distance;
Based on the vibration information detected in the vibration detection step, a position information detection step of predicting a position where the substrate is stabilized and detecting alignment mark position information from image information at the predicted stabilization position;
Based on the alignment mark position information detected in the position information detection step, a calculation step for calculating a horizontal shift amount in the horizontal direction between the substrate and the mask;
A moving step of moving at least one of the substrate and the mask in the horizontal direction based on the amount of deviation calculated in the calculating step;
It is characterized by having.
本発明の第2は、基板とマスクとのアライメントを行うアライメント装置であって、
前記基板の重力方向の振動の振幅を検出する振動検出手段と、
基板とマスクにそれぞれ設けられたアライメントマークの相対位置を、前記基板の重力方向から撮像して、前記アライメントマークが所定の相対位置になるように、前記基板及びマスクの少なくとも一方を水平方向に移動させるアライメント手段と、
を有することを特徴とする。
A second aspect of the present invention is an alignment apparatus that performs alignment between a substrate and a mask,
Vibration detecting means for detecting the amplitude of vibration in the gravitational direction of the substrate;
The relative positions of the alignment marks provided on the substrate and the mask are imaged from the gravitational direction of the substrate, and at least one of the substrate and the mask is moved in the horizontal direction so that the alignment mark is at a predetermined relative position. Alignment means
It is characterized by having.
本発明の第3は、基板の被成膜面にマスクを介して有機材料を蒸着させる蒸着工程を有する有機EL表示装置の製造方法であって、前記蒸着工程における前記基板とマスクとのアライメントを、上記本発明のアライメント方法によって行うことを特徴とする。 3rd of this invention is a manufacturing method of the organic electroluminescence display which has a vapor deposition process which vapor-deposits an organic material on the film-forming surface of a board | substrate through a mask, Comprising: Alignment with the said board | substrate and mask in the said vapor deposition process This is performed by the alignment method of the present invention.
本発明の第4は、真空蒸着室内で蒸着源から発した有機材料を、基板の被成膜面にマスクを介して蒸着させる蒸着工程を行う有機EL表示装置の製造装置であって、請求項2に記載のアライメント装置を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing an organic EL display device, wherein an organic material emitted from a vapor deposition source in a vacuum vapor deposition chamber is vapor deposited on a film formation surface of a substrate through a mask. The alignment apparatus according to 2 is provided.
本発明によれば、マスクと基板のアライメントにおいて、基板が重力方向に振動していても精度良くアライメントマークの位置合わせを行うことができ、アライメントの精度向上と、アライメント動作のリトライ低減によるタクト向上が可能となる。よって、有機EL表示装置を生産性良く製造する事が可能となる。 According to the present invention, in alignment between a mask and a substrate, alignment marks can be accurately aligned even if the substrate vibrates in the direction of gravity, and tact improvement is achieved by improving alignment accuracy and reducing retry of the alignment operation. Is possible. Therefore, it is possible to manufacture the organic EL display device with high productivity.
本発明のアライメント方法及びアライメント装置は、有機EL表示装置において、真空蒸着室内で有機材料を基板にマスクを介して蒸着させる際の基板とマスクとのアライメント(位置合わせ)に関する。本発明のアライメント方法においては、基板とマスクのアライメントに際し、基板の重力方向の振動を検出し、得られた振動情報に基づいて予測した基板の静定位置におけるアライメントマーク位置情報を検出してアライメントを行うことを特徴とする。これにより、基板の振動が収束するのを待たずに、精度良く且つ効率良く位置合わせを行うことができる。よって、基板とマスクとを非接触の状態で精度良くアライメントすることができ、接触後に再度基板とマスクを離してアライメントしなおす回数が低減される。即ち、基板とマスクの接触及び非接触の繰り返しを必要最小限に抑えることにより、基板とマスクの接触によるダメージを低減すると共に、短時間にアライメントを実施することができる。 The alignment method and alignment apparatus of the present invention relate to alignment (positioning) between a substrate and a mask when an organic material is vapor-deposited on the substrate through a mask in an organic EL display device. In the alignment method of the present invention, when the substrate and the mask are aligned, vibration in the gravitational direction of the substrate is detected, and alignment mark position information at the stationary position of the substrate predicted based on the obtained vibration information is detected for alignment. It is characterized by performing. Thereby, alignment can be performed accurately and efficiently without waiting for the vibration of the substrate to converge. Therefore, the substrate and the mask can be accurately aligned in a non-contact state, and the number of times that the substrate and the mask are separated again after contact is reduced. That is, by repeating the contact and non-contact between the substrate and the mask to the minimum necessary, damage due to the contact between the substrate and the mask can be reduced and alignment can be performed in a short time.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、以下の実施形態において、特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, well-known or publicly-known techniques in the technical field are applied to portions that are not particularly illustrated or described. The embodiment described below is one embodiment of the present invention and is not limited thereto.
図1は、本発明のアライメント装置を備えた有機EL表示装置の製造装置の一実施形態の構成を示す模式図である。図1において、真空チャンバ10内には、基板11とマスク12が配置される。基板11は有機EL表示装置においては通常ガラス基板である。図1の真空チャンバ10内において、マスク12は不図示のマスク保持手段に固定されており、基板11は不図示の基板搬送機構によって真空チャンバ10内に移送され、基板保持手段13に保持されている。また真空チャンバ10内には基板11に成膜するための蒸着源16が設けられる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of a manufacturing apparatus of an organic EL display device provided with the alignment apparatus of the present invention. In FIG. 1, a
図3(a)に、マスク12の平面模式図を、図3(b)に基板11の平面模式図をそれぞれ示す。図3(a)に示すように、マスク12には、複数の開口30が画素パターンに応じて形成されており、所定の位置にアライメントマーク31が形成されている。また、図3(b)に示すように、基板11には表示部32が配置され、端部の所定の位置にアライメントマーク33が形成されている。ガラス基板のアライメントマーク33はCr等の反射材料で形成される。マスク12のアライメントマーク31は一般的には貫通孔である。また、基板11のアライメントマーク33とマスク12のアライメントマーク31は互いに対応する位置に形成される。即ち、マスク12側から見て、マスク12のアライメントマーク31の中央に、マスク12の下方に位置する基板11のアライメントマーク33が観察される状態が、基板11とマスク12との所望の相対位置である。
FIG. 3A shows a schematic plan view of the
図1の真空チャンバ10の上方には、基板11のアライメントマーク33及びマスク12のアライメントマーク31に対応する位置に窓14が形成されている。そして、係る窓14を介して垂直上方に撮像装置15が配置されている。撮像装置15はCCDカメラ、レンズ等で構成され、基板11及びマスク12のアライメントマーク31,33の反射又は透過像を撮像するものである。照明装置17は、例えば、ハロゲン光源及びレンズ等からなり、ハーフミラー19等を介して基板11及びマスク12へCCDカメラの光軸と同軸方向に照射光を照射するものである。基板11及びマスク12の上方から照射光を照射しても良いし、下方から照射しても良い。下方から照射した場合、撮像装置15には基板11及びマスク12のアライメントマーク31,33の透過像が撮像される。受光素子18は、基板11からの反射光を受光するものである。本例では光源として撮像装置15で撮像するための照明光を用いているが、別に照明装置を設けても良い。照明装置17、撮像装置15、及び受光素子18は2台に限らず、1台或いは3台以上でも良い。
A
本発明の有機EL表示装置の製造方法における基板11とマスク12とのアライメント方法について、図1の装置を例に説明する。先ず、マスク12が真空チャンバ10内のマスク保持手段(不図示)に固定され、次いで、基板11が基板搬送機構(不図示)によってマスク上方の基板保持手段13に保持される。この時点で、基板11の被成膜面とマスク12とは、所定の距離を介して対向配置している。そして、照射装置17から照明光が出射され、基板11及びマスク12に反射して撮像装置15に受光される。撮像装置15で得られた受光情報は画像情報として振動検知手段20に送られる。そして、係る画像情報より、振動検出手段20が基板11の重力方向振動によって生じる基板11のアライメントマーク31の水平方向の位置検出誤差に基づいて、基板11の振動の振幅を算出する。
An alignment method between the
図2は振動検出手段20で検出された基板11の重力方向の振動を示す概念図である。縦軸が基板11の変位、横軸が時間であり、基板11が保持されてから振動が次第に収束していく様子が見られる。この振動状態が収束し、基板11が静定するまでの時間において、基板11の振動の振幅から基板11の静定位置(A)を予想し、T1乃至T5・・・で表される所定の時間間隔内で撮像された画像情報をアライメントマーク位置情報検出に用いる。基板11の静定位置は基板11の振幅中心付近になるので、許容されるアライメントマーク位置の誤差精度(z)から撮像に用いるべき基板11の変位及びその時間間隔が決定される。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the vibration in the gravity direction of the
また、予め使用する基板11の撓みや反りを考慮して静定位置に対してオフセットを用いてもよい。さらに使用する基板11をアライメント完了後の基板11の位置情報から基板の振動振幅と静定後の位置を学習しフィードバックをかけてもよい。また、基板11の振動検出において検出に用いる光路は撮像装置15と同軸でなくてもよく、光量変動を検知する照明はCCDで撮像するための照明装置17からの光を用いてもよいし、別に照明機構を設けても良い。例えば短波長のレーザー又は高NAレンズ等を用いて焦点深度を浅くする方が基板振動の変位を高精度に検出する上では望ましい。
In addition, an offset may be used with respect to the stationary position in consideration of bending and warping of the
本発明において、基板11の振動を検出する手段としては既存の技術を用いることができる。例えば、基板11から反射した光を分割された受光素子で光量のバランスから算出してもよい。また、予想される基板静定位置にフォーカスを合わせた状態のCCDカメラで撮像された画像情報において、その画像のコントラスト比から算出しても良く、これらに限定されない。
In the present invention, an existing technique can be used as means for detecting the vibration of the
基板11の振動収束後、基板11とマスク12のそれぞれに設けたアライメントマークの位置合わせを行う。先ず、撮像装置15によって得られた画像情報に対して、不図示の画像処理制御装置によってパターンマッチングなどの画像認識処理が行われ、基板11のアライメントマークとマスク12のアライメントマークとの相対位置が検出される。そして、基板11とマスク12の水平方向におけるズレ量が算出され、算出されたズレ量に基づいてアライメントマークが所定の相対位置になるように基板11及びマスク12の少なくとも一方を水平方向に移動させる。基板11又はマスク12の移動後に再度撮像を行い、アライメントマークが所定の相対位置になければ再度撮像及び位置合わせを行い、所定の位置になれば、アライメントマークの位置合わせ終了となる。その後、基板11とマスク12とを密着させて、再度アライメントマークの撮像を行い、アライメントマークが所定の位置になければ再び基板11とマスク12とを離し、アライメントをやり直す。基板11とマスク12とが密着状態でアライメントマークが所定の位置にあることが確認されれば、アライメント完了である。アライメントが完了したら、蒸着源16によりマスクのパターンに応じた蒸着が行われる。
After the vibration of the
上記のようにして基板11とマスク12のアライメントマークの位置合わせを行うことによって、基板11の振動の収束を待たずに、高精度及び高速に基板11とマスク12とのアライメントを行うことが可能となる。
By aligning the alignment marks of the
(実施例)
図1に例示した構成の有機EL表示装置の製造装置において、基板11とマスク12とのアライメントを行った。基板11としては460mm×365mm×0.5mmのガラス基板を用い、マスク12との距離を4.5mm、基板11から撮像素子15までの距離を200mmとした。基板11のアライメントマークを直径0.3mmのクロム膜であり、マスク12のアライメントマークは直径0.5mmの貫通孔である。
(Example)
In the organic EL display device manufacturing apparatus having the configuration illustrated in FIG. 1, the
基板11の重力方向の振動がアライメント時に許容される振幅の値を200μmとし、基板11とマスク12のアライメントを10回行った。その結果、アライメント精度は平均±3.9μm、基板搬入完了からアライメント完了までの所要時間は平均13秒であった。2分タクト想定において、平均タクトは1分55秒でタクトを満足する結果であった。
The value of the amplitude in which the vibration in the gravity direction of the
(比較例)
基板11の重力方向の振動を検出しなかった以外は実施例と同様にして、基板11とマスク12のアライメントを10回行った。その結果、アライメント精度は平均4.8μm、基板搬入完了からアライメント完了までの所要時間は平均25秒であった。2分タクト想定において、平均タクトは2分15秒でタクトを満足できなかった。実施例に比べて本例においてアライメント完了までの所要時間が長かった理由は、基板の静定位置を予測せずに基板11とマスク12とのアライメントを行ったため、アライメントのやり直し回数が増えたためである。
(Comparative example)
The alignment of the
11:基板、12:マスク、13:基板保持手段、20:振動検出手段、31,33:アライメントマーク 11: substrate, 12: mask, 13: substrate holding means, 20: vibration detecting means, 31, 33: alignment mark
Claims (4)
マスクをマスク保持手段に固定する工程と、
基板を基板保持手段に保持する工程と、
基板とマスクとを所定の距離を離して対向配置させた状態で、基板の重力方向の振動を検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程で検出された振動情報に基づいて、前記基板が静定する位置を予測し、予測された静定位置における画像情報からアライメントマーク位置情報を検出する位置情報検出工程と、
前記位置情報検出工程で検出されたアライメントマーク位置情報に基づいて、基板とマスクとの水平方向における水平方向のズレ量を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出されたズレ量に基づいて前記基板とマスクの少なくとも一方を水平方向に移動させる移動工程と、
を有することを特徴とするアライメント方法。 An alignment method between a substrate and a mask,
Fixing the mask to the mask holding means;
Holding the substrate on the substrate holding means;
A vibration detection step of detecting vibration in the gravitational direction of the substrate in a state where the substrate and the mask are arranged to face each other at a predetermined distance;
Based on the vibration information detected in the vibration detection step, a position information detection step of predicting a position where the substrate is stabilized and detecting alignment mark position information from image information at the predicted stabilization position;
Based on the alignment mark position information detected in the position information detection step, a calculation step for calculating a horizontal shift amount in the horizontal direction between the substrate and the mask;
A moving step of moving at least one of the substrate and the mask in the horizontal direction based on the amount of deviation calculated in the calculating step;
An alignment method comprising:
前記基板の重力方向の振動の振幅を検出する振動検出手段と、
基板とマスクにそれぞれ設けられたアライメントマークの相対位置を、前記基板の重力方向から撮像して、前記アライメントマークが所定の相対位置になるように、前記基板及びマスクの少なくとも一方を水平方向に移動させるアライメント手段と、
を有することを特徴とするアライメント装置。 An alignment apparatus for aligning a substrate and a mask,
Vibration detecting means for detecting the amplitude of vibration in the gravitational direction of the substrate;
The relative positions of the alignment marks provided on the substrate and the mask are imaged from the gravitational direction of the substrate, and at least one of the substrate and the mask is moved in the horizontal direction so that the alignment mark is at a predetermined relative position. Alignment means
An alignment apparatus comprising:
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2010
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