JP2019039072A - アライメント方法、アライメント装置、これを含む真空蒸着方法及び真空蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
Description
記モデル画像は、予め前記アライメントマークの撮影を通じて得られた第1のモデル画像と、前記アライメントマークの設計データに基づいて作成された第2のモデル画像を含み、前記画像データを得る工程で得られた前記画像データのフォーカス値がピーク値を含む所定の範囲内の場合は、前記位置検出工程において、得られた前記画像データを前記第1のモデル画像と比較する実画像処理によって前記アライメントマークの位置を検出し、前記画像データを得る工程で得られた前記画像データのフォーカス値が前記所定の範囲を外れる場合は、前記位置検出工程において、得られた前記画像データを前記第2のモデル画像と比較する人工画像処理によって前記アライメントマークの位置を検出することを特徴とする。
ントマーク検出装置であって、前記第1アライメントマークと前記第2アライメントマークを撮影して、画像データを得る光学手段と、前記光学手段による撮影を通じて得られた実画像モデル、及び、前記第1又は第2アライメントマークの設計データに基づいて作成された基準モデルを、モデル画像として記憶する記憶手段と、得られた前記画像データと前記モデル画像を比較する画像処理を行って、前記画像データから、前記第1及び第2アライメントマークの位置を算出する画像処理手段と、前記画像処理手段の画像処理を制御する制御部であって、前記光学手段による撮影を行うときの前記基板の位置に応じて、前記実画像モデルを前記モデル画像とする実画像処理によって前記第1及び第2アライメントマークの位置を算出するか、前記基準モデルを前記モデル画像とする人工画像処理によって前記第1及び第2アライメントマークの位置を算出するかを選択する制御部とを含むことを特徴とする。
空蒸着により所望のパターンの薄膜(材料層)を形成する装置に好ましく適用できる。基板の材料としては、ガラス、樹脂、金属などの任意の材料を選択でき、また、蒸着材料としても、有機材料、無機材料(金属、金属酸化物など)などの任意の材料を選択できる。本発明の技術は、具体的には、有機電子デバイス(例えば、有機EL表示装置、薄膜太陽電池)、光学部材などの製造装置に適用可能である。なかでも、有機EL表示装置の製造装置は、基板の大型化あるいは表示パネルの高精細化により基板の搬送精度及び基板とマスクのアライメント精度のさらなる向上が要求されているため、本発明の好ましい適用例の一つである。
図1は、電子デバイスの製造装置の構成の一部を模式的に示す上視図である。図1の製造装置は、例えば、スマートフォン用の有機EL表示装置の表示パネルの製造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば約1800mm×約1500mm、厚み約0.5mmのサイズの基板Sに有機ELの成膜を行った後、該基板Sをダイシングして複数の小サイズのパネルが作製される。
図2は、成膜装置の構成を模式的に示す断面図である。以下の説明においては、鉛直方向をZ方向とするXYZ直交座標系を用いる。成膜時に基板Sは水平面(XY平面)と平行となるよう固定されるものとし、このときの基板Sの短手方向(短辺に平行な方向)をX方向、長手方向(長辺に平行な方向)をY方向とする。またZ軸まわりの回転角をθで表す。
密着性を高める部材である。蒸着源140は、蒸着材料、ヒータ、シャッタ、蒸発源の駆動機構、蒸発レートモニタなどから構成される(いずれも不図示)。
図3を参照して基板保持ユニット110の構成を説明する。図3は基板保持ユニット110の斜視図である。
図3の符号202は、基板Sの4隅に付された第2アライメント用のアライメントマークを示し、符号201は、基板Sの短辺中央に付された第1アライメント用のアライメントマークを示している。
“計測位置(第1計測位置)”(図5(c)参照)と、基板Sの全体がマスク120上に完全に載置された“蒸着位置(第2計測位置)”(図6(c)参照)で、それぞれマークの検出及び位置計測が同一の光学手段(第2アライメント用カメラ161)によって行われる。前述のとおり、計測位置(第1計測位置)は蒸着位置(第2計測位置)より略2〜3mm程度高い位置に設定されている。本発明では、このように異なる高さの計測位置及び蒸着位置で第2アライメントマーク202の検出及び位置計測を行う際に、当該位置(基板の高さ)で第2アライメント用カメラ161で撮影して得られた第2アライメントマーク202の画像のフォーカス度合いに応じて、第2アライメントマーク202の検出及び位置計測にそれぞれ互いに異なる画像処理方式(実画像処理方式及び人工画像処理方式)を適用する。
ス度合いに応じて実画像モデルを適用するか、それとも、人工画像モデルを適用するかを分ける。
ることになる)。ここでフォーカス値は通常的にエッジ勾配(edge gradient)を算出することによって得られるが、本発明はこれに限らず、他の方式でフォーカス値を算出してもよい。
ス値を算出するフォーカス値算出部420、あらかじめ作成された基準モデル画像を格納する基準モデル画像記憶部440、マーク撮影画像と基準モデル画像との間のパターンマッチング処理を実行する画像処理部400及びこれらを制御するアライメント制御部430を含む。本発明のアライメント制御部430は基板の位置(例えば、フォーカス値算出部420によって算出されたフォーカス値)に応じてパターンマッチング処理に使用される基準モデル画像を選定して画像処理部400に命令を送信し、画像処理部440は、アライメント制御部430の命令に応じて基準モデル画像記憶部440に記憶された基準モデル画像の一つを読み取ってマーク撮影画像とのマッチング処理を実行する。本発明のアライメント装置は本発明の蒸着装置の制御部170内で具現されてもよい。
次に、本実施例に係る成膜装置を用いた電子デバイスの製造方法の一例を説明する。以下、電子デバイスの例として有機EL表示装置の構成及び製造方法を例示する。
10:搬送室
20、30:成膜室
40:搬送ロボット
400:画像処理部
410:マーク撮影画像記憶部
420:フォーカス値算出部
430:アライメント制御部
440:基準モデル画像記憶部
450:アライメント用カメラ(センサー)
460:基板アクチュエータ
Claims (27)
- 基体上のアライメントマークを光学手段を利用して検出するアライメントマーク検出方法であって、
前記光学手段で前記アライメントマークを撮影して画像データを得る工程と、
得られた前記画像データをモデル画像と比較して、前記アライメントマークの位置を検出する位置検出工程とを含み、
前記モデル画像は、予め前記アライメントマークの撮影を通じて得られた第1のモデル画像と、前記アライメントマークの設計データに基づいて作成された第2のモデル画像を含み、
前記画像データを得る工程で得られた前記画像データのフォーカス値がピーク値を含む所定の範囲内の場合は、前記位置検出工程において、得られた前記画像データを前記第1のモデル画像と比較する実画像処理によって前記アライメントマークの位置を検出し、
前記画像データを得る工程で得られた前記画像データのフォーカス値が前記所定の範囲を外れる場合は、前記位置検出工程において、得られた前記画像データを前記第2のモデル画像と比較する人工画像処理によって前記アライメントマークの位置を検出することを特徴とするアライメントマーク検出方法。 - 前記第2のモデル画像は、前記アライメントマークと、サイズ及び形状が実質的に同一のモノクローム画像であることを特徴とする請求項1に記載のアライメントマーク検出方法。
- 得られた前記画像データの前記フォーカス値を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアライメントマーク検出方法。
- 前記フォーカス値は、前記画像データのエッジ勾配(edge gradient)に基づいて算出されることを特徴とする請求項3に記載のアライメントマーク検出方法。
- 前記画像データを得る工程は、
前記光学手段のフォーカスから外れた第1の計測位置に前記基体を位置させて前記アライメントマークを撮影する工程と、
前記光学手段のフォーカスが合わせられた第2の計測位置に前記基体を位置させて前記アライメントマークを撮影する工程と、を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のアライメントマーク検出方法。 - 光学手段を利用して第1基体上の第1アライメントマークと第2基体上の第2アライメントマークを検出し、前記第1基体と前記第2基体とのアライメントを行うアライメント方法であって、
前記第2基体の上部における第1計測位置に前記第1基体を位置させ、前記光学手段で前記第1アライメントマークと前記第2アライメントマークを撮影して第1の画像データを得る工程と、
得られた前記第1の画像データを第1計測位置用のモデル画像と比較して、前記第1計測位置における前記第1及び第2アライメントマークの位置を検出する第1位置検出工程とを含み、
前記第1計測位置用のモデル画像は、予め前記第1又は第2アライメントマークの撮影を通じて得られた第1のモデル画像と、前記第1又は第2アライメントマークの設計データに基づいて作成された第2のモデル画像を含み、
前記第1の画像データを得る工程で得られた前記第1の画像データのフォーカス値がピーク値を含む所定の範囲内の場合は、前記第1位置検出工程において、得られた前記第1の画像データを前記第1のモデル画像と比較する実画像処理によって前記第1及び第2ア
ライメントマークの位置を検出し、
前記第1の画像データを得る工程で得られた前記第1の画像データのフォーカス値が前記所定の範囲を外れる場合は、前記第1位置検出工程において、得られた前記第1の画像データを前記第2のモデル画像と比較する人工画像処理によって前記第1及び第2アライメントマークの位置を検出することを特徴とするアライメント方法。 - 前記第2基体の上部における第2計測位置に前記第1基体を位置させ、前記光学手段で前記第1アライメントマークと前記第2アライメントマークを撮影して第2の画像データを得る工程と、
得られた前記第2の画像データを第2計測位置用のモデル画像と比較して、前記第2計測位置における前記第1及び第2アライメントマークの位置を検出する第2位置検出工程とをさらに含み、
前記第2計測位置用のモデル画像は、予め前記第1又は第2アライメントマークの撮影を通じて得られた第3のモデル画像と、前記第1又は第2アライメントマークの設計データに基づいて作成された第4のモデル画像を含み、
前記第2の画像データを得る工程で得られた前記第2の画像データのフォーカス値がピーク値を含む所定の範囲内の場合は、前記第2位置検出工程において、得られた前記第2の画像データを前記第3のモデル画像と比較する実画像処理によって前記第1及び第2アライメントマークの位置を検出し、
前記第2の画像データを得る工程で得られた前記第2の画像データのフォーカス値が前記所定の範囲を外れる場合は、前記第2位置検出工程において、得られた前記第2の画像データを前記4のモデル画像と比較する人工画像処理によって前記第1及び第2アライメントマークの位置を検出することを特徴とする請求項6に記載のアライメント方法。 - 前記第1のモデル画像は、前記第1計測位置に前記第1基体を位置させて行った撮影を通じて得られたものであり、
前記第3のモデル画像は、前記第2計測位置に前記第1基体を位置させて行った撮影を通じて得られたものであることを特徴とする請求項7に記載のアライメント方法。 - 前記第2のモデル画像は、前記第1計測位置における前記第1又は第2アライメントマークと、サイズと形状が実質的に同一のモノクローム画像で、
前記第4のモデル画像は、前記第2計測位置における前記第1又は第2アライメントマークと、サイズと形状が実質的に同一のモノクローム画像であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のアライメント方法。 - 得られた前記第1の画像データのフォーカス値を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のアライメント方法。
- 得られた前記第2の画像データのフォーカス値を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項7乃至請求項9の何れか一項に記載のアライメント方法。
- 前記第1基体は基板であり、前記第2基体はマスクであることを特徴とする請求項6又は請求項10に記載のアライメント方法。
- 前記第1基体は基板であり、前記第2基体はマスクであり、
前記第1計測位置は、前記基板の中央部が前記マスクと接触し、前記基板の周辺部は前記マスクと離間する位置であり、
前記第2計測位置は、前記基板が前記第1計測位置から下降して、前記基板の全面が前記マスクと接触する位置であることを特徴とする請求項7乃至請求項9、及び請求項11の何れか一項に記載のアライメント方法。 - 前記光学手段は、前記第2計測位置に前記光学手段のフォーカスのピーク値がくるように設定されていることを特徴とする請求項13に記載のアライメント方法。
- 前記第1位置検出工程の後に、前記第1位置検出工程の結果に基づいて、前記基板又は前記マスクを移動させて、前記基板と前記マスクとの相対位置の調整を行う位置合わせ工程をさらに含むことを特徴とする請求項12乃至請求項14の何れか一項に記載のアライメント方法。
- 前記位置合わせ工程は、前記基板を前記第1計測位置から上昇させて、前記マスクから前記基板を離間させた状態で行うことを特徴とする請求項15に記載のアライメント方法。
- 光学手段を利用して基板上の第1アライメントマークとマスク上の第2アライメントマークを検出し、前記基板と前記マスクとのアライメントを行うアライメント方法であって、
前記マスクの上部における第1計測位置に前記基板を位置させ、前記光学手段で前記第1及び第2アライメントマークを撮影して第1の画像データを得る工程と、
得られた前記第1の画像データとモデル画像を比較して、前記第1及び第2アライメントマークの位置を検出する第1位置検出工程と、
前記マスクの上部における第2計測位置に前記基板を位置させ、前記光学手段で前記第1及び第2アライメントマークを撮影して第2の画像データを得る工程と、
得られた前記第2の画像データと前記モデル画像を比較して、前記第1及び第2アライメントマークの位置を検出する第2位置検出工程と、を含み、
前記モデル画像は、予め前記第1又は第2アライメントマークの撮影を通じて得られた実画像モデル画像と、前記第1又は第2アライメントマークの設計データに基づいて作成された人工モデル画像とを含み、
前記第1位置検出工程において、前記人工モデル画像を前記モデル画像として使い、
前記第2位置検出工程において、前記実画像モデル画像を前記モデル画像として使うことを特徴とするアライメント方法。 - 前記第1計測位置は、前記基板の中央部が前記マスクと接触し、前記基板の周辺部は前記マスクと離間する位置であり、
前記第2計測位置は、前記基板が前記第1計測位置から下降して、前記基板の全面が前記マスクと接触する位置であることを特徴とする請求項17に記載のアライメント方法。 - 前記第1計測位置よりも、前記第2計測位置の方が、前記光学手段のフォーカスの合う位置に近くなるように、前記光学手段のフォーカスが設定されることを特徴とする請求項17又は請求項18に記載のアライメント方法。
- 前記第1位置検出工程の後に、当該第1位置検出工程の結果に基づいて、前記基板又は前記マスクを移動させて、前記基板と前記マスクとの相対位置の調整を行う位置合わせ工程をさらに含むことを特徴とする請求項17乃至請求項19の何れか一項に記載のアライメント方法。
- 前記位置合わせ工程は、前記基板を前記第1計測位置から上昇させて、前記マスクから前記基板を離間させた状態で行うことを特徴とする請求項20に記載のアライメント方法。
- 前記位置合わせ工程の後に、前記第2の画像データを得る工程、及び、前記第2位置検
出工程を行うことを特徴とする請求項20又は請求項21に記載のアライメント方法。 - 前記第1の画像データを得る工程、及び、前記第2の画像データを得る工程の前に、前記実画像モデル画像を得るために前記基板を撮影する工程を含むことを特徴とする請求項17乃至請求項22の何れか一項に記載のアライメント方法。
- 前記人工モデル画像は、前記第1又は第2アライメントマークと、サイズと形状が実質的に同一のモノクローム画像であることを特徴とする請求項17乃至請求項23の何れか一項に記載のアライメント方法。
- 請求項17乃至請求項24の何れか一項に記載のアライメント方法を利用して前記基板と前記マスクとのアライメントを行うアライメント工程と、
前記アライメント工程の後に、前記基板に蒸発源からの蒸発源材料を前記マスクを介して堆積させる蒸着工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 光学手段を利用して基板上の第1アライメントマークとマスク上の第2アライメントマークを検出するアライメントマーク検出装置であって、
前記第1アライメントマークと前記第2アライメントマークを撮影して、画像データを得る光学手段と、
前記光学手段による撮影を通じて得られた実画像モデル、及び、前記第1又は第2アライメントマークの設計データに基づいて作成された基準モデルを、モデル画像として記憶する記憶手段と、
得られた前記画像データと前記モデル画像を比較する画像処理を行って、前記画像データから、前記第1及び第2アライメントマークの位置を算出する画像処理手段と、
前記画像処理手段の画像処理を制御する制御部であって、前記光学手段による撮影を行うときの前記基板の位置に応じて、前記実画像モデルを前記モデル画像とする実画像処理によって前記第1及び第2アライメントマークの位置を算出するか、前記基準モデルを前記モデル画像とする人工画像処理によって前記第1及び第2アライメントマークの位置を算出するかを選択する制御部とを含むことを特徴とするアライメントマーク検出装置。 - 処理室で基板上に蒸発源からの蒸発源材料をマスクを介して堆積させて成膜を行う蒸着装置であって、
請求項26に記載のアライメントマーク検出装置と、
前記基板を前記マスクに対して鉛直方向に移動させて、複数のアライメントマーク計測位置のそれぞれに配置させるための第1基板移動手段と、
前記アライメントマーク計測位置のそれぞれの位置において前記アライメントマーク検出装置によって算出された結果に基づいて、前記基板又は前記マスクを前記マスクに対して平行な面内で移動又は回転させて、前記基板と前記マスクとの相対位置の調整を行う第2基板移動手段を含むことを特徴とする蒸着装置。
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