JP2021195601A - アライメント方法および蒸着方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】アライメントを行う際にその対象の物体の位置に対する制約を緩和するのに有利な技術を提供すること。【解決手段】第１物体に設けられた第１マークの位置と第２物体に設けられた第２マークの位置を検出する検出工程と、前記第１マークの位置と前記第２マークの位置との相対位置を計測する計測工程と、前記第１物体を移動させるアクチュエータを使用して前記第１物体を移動させる移動工程とを含み、前記移動工程は、前記アクチュエータにより移動される前記第１物体の可動範囲と前記相対位置とを比較する比較工程と、前記比較工程により前記相対位置が前記可動範囲を越えると判断された場合に、前記第２物体を前記第１物体と共に移動させる第１移動工程と、前記第１物体を前記第２物体と離隔して移動させる第２移動工程とを含むことを特徴とするアライメント方法。【選択図】図２

Description

本発明は、アライメント方法および蒸着方法に関する。
マスクを用いて基板上にパターン成膜を行う場合、マスクと基板とのアライメントを行う。すなわち、マスク及び基板が成膜を行う処理室内の所定の位置に設置される。次に、成膜を開始する前に、カメラでマスク及び基板のアライメントマークを撮影し、位置を検出し、マスク及び基板の位置関係を調整する。
しかし、アライメント工程を行うことを阻害する様々な要因がある。例えば、特許文献１には、アライメントマークが正しく検出できない場合のアライメント方法について記載されている。
特許第６２９８１０８号
本発明者らが鋭意検討したところ、アライメントマークをカメラの撮影範囲内で正常に検出できるものの、基板とマスクとの相対位置が、アクチュエータによる基板またはマスクの可動範囲内にないケースがあることが判明した。そのためにアライメントができない場合があることがわかった。その場合にはアライメント工程はエラーとなり、装置が停止し、復旧には人的作業を伴うことがあった。本発明はこのような課題に鑑み、その目的は、アライメントを行う際にその対象の物体の位置に対する制約を緩和するのに有利な技術を提供することである。
本発明のアライメント方法は、第１物体に設けられた第１マークの位置と第２物体に設けられた第２マークの位置とを検出する検出工程と、前記第１マークの位置と前記第２マークの位置との相対位置を計測する計測工程と、前記第１物体を移動させるアクチュエータを使用して前記第１物体を移動させる移動工程とを含み、前記移動工程は、前記アクチュエータにより移動される前記第１物体の可動範囲と前記相対位置とを比較する比較工程と、前記比較工程により前記相対位置が前記可動範囲を越えると判断された場合に、前記第２物体を前記第１物体と共に移動させる第１移動工程と、前記第１物体を前記第２物体と離隔して移動させる第２移動工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、アライメントを行う際にその対象の物体の位置に対する制約を緩和するのに有利な技術を提供することができる。
マスクと基板とのアライメントに係る概略図。 本発明の概略を示すフローチャート。 本発明の構成例１を示す概略図。 本発明の構成例１を示すフローチャート。 本発明の構成例２を示す概略図。 本発明の構成例２を示すフローチャート。 本発明の構成例３を示す概略図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
（構成例１）
アライメントの対象とする物体としてマスクと基板を例に図１及び図２により、本発明についての概略を説明する。またここでは、蒸発源から蒸発した材料を、マスクを介して基板上に成膜する成膜装置を例に説明をする。成膜装置に備えられた蒸着室には基板を支持する支持機構（不図示）とマスクを支持する支持機構（不図示）と、支持機構を移動制御するアクチュエータ（不図示）を備えたアライメント機構が配置されている。また基板に成膜するための蒸発源なども備えられている。
アライメントの対象とするそれぞれの物体（基板１００とマスク２００）にはアライメントの際の指標となるマーク（アライメントマーク）が付されている。カメラ３００を用いて基板１００のアライメントマーク１０１とマスク２００のアライメントマーク２０１を撮影して位置を検出し、その位置情報に基づいてアクチュエータを使用して物体を移動させてアライメントを行う。
本例の概略について図２のフローチャートで説明する。カメラ３００により撮影を行い、基板１００のアライメントマーク１０１とマスク２００のアライメントマーク２０１を検出する（Ｓ２０１）。検出されたアライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置が処理装置（不図示）により計測される。相対位置に基づいて、アライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１の正しい位置からのずれ量が分かるので、アライメントのために物体を移動させる量と方向が分かる。したがって処理装置は、相対位置をアクチュエータにより動かされる物体の可動範囲と比較することにより、基板１００とマスク２００とのアライメントが、アクチュエータにより移動させられる物体の可動範囲内で可能か否かが判断できる。アライメントのための移動量が、アクチュエータを使用して移動させる物体の可動範囲を超えると判断された場合（Ｓ２０２でＮｏ）にはプレアライメント工程が実行される。プレアライメントの実行によりアライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置が変更される（Ｓ２０５）。その後、ステップＳ２０１に戻り、再度基板１００とマスク２００のアライメントマークの位置が検出される。
アライメントがアクチュエータによる物体の可動範囲内と判断された場合（Ｓ２０２でＹｅｓ）は基板１００とマスク２００のアライメントが行われ（Ｓ２０３）、調整がされるとアライメントが終了する（Ｓ２０４）。
次に、プレアライメントについて、基板１００とマスク２００の状態を示す図３により説明する。この例ではあらかじめマスク２００が設置されている蒸着室内に、基板１００が搬入され、基板１００が支持機構に載置されているとする。この例では、アクチュエータはマスク２００を移動するように構成されており、アクチュエータにより移動（ＸＹ方向、±可。）されるマスク２００の水平方向の可動範囲（この例では略Ｘ軸の一方向移動させることができる距離とする。）は１０００μｍとする。
基板１００のアライメントマーク１０１とマスク２００のアライメントマーク２０１の位置がそれぞれカメラで撮影され、アライメントマークの位置が検出される。マークの位置の検出によりアライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置が処理装置により計測される。
処理装置によりアライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置とアクチュエータによるマスク２００の可動範囲とを比較し、相対位置が可動範囲内かどうか判断される。ここで、図３（Ａ）の例ではアライメントをするために１５００μｍ移動させる必要があるとする。なお、ここでは説明を簡単にするためにＸ軸に沿う方向にずれがあるとする。１５００μｍはアクチュエータによるマスク２００の可動範囲である１０００μｍを超えている。
そこでプレアライメントを行う。まず、マスク２００または基板１００を垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させて基板１００をマスク２００に戴置して図３（Ｂ）に示す状態にする。垂直方向への移動は垂直移動用のアクチュエータにより行う。その後、図３（Ｃ）に示すように、アクチュエータにより基板１００がマスク２００に戴置された状態で、基板１００がマスク２００と共に水平方向に移動される。移動方向は基板１００がマスク２００に対してずれている方向と略反対方向とする。この例では、基板１００をマスク２００に載置したまま、Ｘ軸の正方向に９００μｍ移動させる。この移動方向は、基板１００がマスク２００に対してずれている方向に対して９０度より大きい範囲とするとよい。
その後、図３（Ｄ）に示すように、マスク２００または基板１００を垂直方向に移動させて基板１００とマスク２００を離隔させる。最後に、図３（Ｅ）に示すようにアクチュエータを用いて、マスク２００をＸ軸の負方向に９００μｍ水平方向に移動させて、マスク２００を図３（Ａ）と略同じ位置に移動させる。この結果、水平方向の相対位置が６００μｍに減少する。なお、２回目の移動方向は最初の移動に対して略反対方向であればよい。最初の移動方向を１移動方向とし、２回目の移動方向を第２移動方向としたとき、第１移動方向と第２移動方向とのなす角度が９０度より大きければよい。
この後、再度、基板のアライメントマーク１０１とマスクのアライメントマーク２０１の位置を検出して、アクチュエータによる基板の可動範囲内でアライメント可能と判断されればアライメントを実施する。可動範囲内にないと判断された場合は再度プレアライメントを実施する。プレアライメントはアクチュエータによる基板の可動範囲内でアライメント可能と判断されるまで繰り返し行ってもよい。例えば基板１００とマスク２００の相対位置が大きくずれ、アクチュエータの可動範囲の２倍を超えるようなときは繰り返して行う。
本例に係るアライメント工程について図４のフローチャートにより説明する。カメラ３００により撮影を行い、基板１００のアライメントマーク１０１とマスク２００のアライメントマーク２０１の位置を検出する（Ｓ４０１）。検出されたアライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置に基づいて、処理装置によりアライメントがアクチュエータの可動範囲内で可能か否かを判断される（Ｓ４０２）。アライメントが不可と判断された場合にはプレアライメントが実行される（Ｓ４０２でＮｏ）。
プレアライメントについて説明をする。マスク２００を垂直に移動して基板１００をマスク２００に載置する（Ｓ４０５）。基板１００を載置したままマスク２００をアクチュエータにより移動する。移動方向は先に計測された相対位置に基づいて、基板１００がマスク２００に対してずれている方向と略反対方向とする（Ｓ４０６）。所定量移動した後にマスク２００を垂直に移動させてマスク１００と基板２００とを離隔する（Ｓ４０７）。
その後、アクチュエータによりマスク２００を先に移動させた方向と略逆方向へ移動する（Ｓ４０８）。以上のプレアライメントによりアライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置が変更される。相対位置の変更後にステップＳ４０１に戻り、再度基板１００とマスク２００のアライメントマークの位置が検出される。アライメントが可と判断された場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）は基板１００とマスク２００のアライメントが行われ（Ｓ４０３）、アライメントの調整がされるとアライメントが終了する（Ｓ４０４）。
この例では、基板１００をマスク２００に載置した後の水平方向の移動と、離隔後の水平方向の移動について同じ距離として、マスク２００の位置は、略同じ位置に戻るものとした。しかし相対位置が減るような移動をすれば、他の位置に移動してもよい。移動距離も２回の移動共に同じとする必要はない。また可動範囲についてもＸＹ方向で設定することができる。最初の図３（Ａ）における基板１００とマスク２００の相対的な位置関係と図３（Ｅ）における基板１００とマスク２００の相対的な位置関係とを比較した結果、図３（Ｅ）における相対位置関係のほうが小さくなっていればよい。
水平方向の移動量と移動方向については、相対位置に適応して処理装置により算出して変更することができる。またあらかじめ移動量と移動方向について所定量を決めておいてもよい。成膜装置ごとに決めておいてもよい。
以上のように基板１００とマスク２００の相対位置がアクチュエータによる物体の可動範囲を超えることが検出された場合でも、プレアライメントを行うことによりアライメントを行うことができる。このためアライメントの際のエラー発生及び装置停止の低減を図ることができる。プレアライメントはマスク２００を移動させるアクチュエータにより行うことができるので装置の構成を簡単にできる。また、アライメントに使うアクチュエータの可動部の小型化や台数を減らすことができるので成膜装置の小型化にも貢献でき、コストダウンにも有利である。
次に、水平方向の移動距離を変更した例について説明する。なお、アクチュエータによりマスク２００を移動させる移動距離を変更すること以外は上記構成例１と同様とする。
（変形例１）
本例は、基板１００とマスク２００が離隔後のマスクの移動距離を７５０μｍに変更する例である。それ以外に構成例１との変更点はない。この例では２回目の移動後に測定した基板１００とマスク２００のずれ量は７５０μｍになる。ずれ量がアクチュエータによる物体の可動範囲内となる。その後基板１００とマスク２００のアライメントを実施することができる。
（変形例２）
本例は、基板１００とマスク２００が離隔後の、マスクの２回目の移動距離を１０００μｍに変更する例である。それ以外に構成例１との変更点はない。２回目の移動後に測定される基板１００とマスク２００のずれ量は５００μｍになるので、基板１００とマスク２００のアライメントを実施することができる。
（変形例３）
本例は、基板１００とマスク２００とを離隔した後の２回目のマスクの移動距離を１０００μｍとし、移動方向を構成例１の移動方向（Ｘ軸の負方向）から２０°ずれた方向に変更する例である。それ以外に構成例１との変更点はない。２回目の移動後に測定される基板１００とマスク２００のずれ量は約６００μｍになる。その後、基板１００とマスク２００のアライメントを実施する。
（構成例２）
本構成例について図５、６を用いて説明する。この例も説明を簡単にするために基板１００とマスク２００とが水平方向でＸ軸に沿ってずれているものとする。この例では構成例１と同様にアクチュエータはマスク２００を移動するように構成されており、アクチュエータにより移動されるマスク２００の水平方向の可動範囲は構成例１と同様に１０００μｍとする。
図５（Ａ）は基板１００とマスク２００の位置が水平方向にずれていることを示す。この例では基板１００がマスク２００に対して水平方向Ｘ軸に沿ってＸの負方向に１５００μｍずれているとする。この場合も構成例１と同様にアクチュエータによるマスク２００の可動範囲内でアライメントができないと判断される。
そこでプレアライメントを行う。まず図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータによりマスク２００を水平方向で、基板１００がマスク２００に対してずれている方向へ移動させる。この例ではマスクはＸ軸の負方向に９００μｍ移動される。
その後、図５（Ｃ）に示すように、マスク２００または基板１００を垂直方向に移動させて、基板１００をマスク２００に戴置させる。次に、図５（Ｄ）に示すように、アクチュエータによりマスクを水平方向で、図５（Ｂ）での移動方向と略反対方向へ移動させる。この例ではＸ軸の正方向にマスク２００と共に基板１００が９００μｍ移動されるものとする。最後に、図５（Ｅ）に示すように、マスク２００または基板１００を垂直方向に移動させて基板１００とマスク２００を離隔させる。この例ではマスク２００は図３（Ａ）と同様に元あった位置まで移動されている。
その後、基板のアライメントマーク１０１とマスクのアライメントマーク２０１を検出して、その相対位置を計測して、相対位置に基づいて基板１００とマスク２００のずれ量を算出する。その結果、ずれ量は６００μｍとなり、アクチュエータの可動範囲内になるので、基板１００とマスク２００のアライメントを実施することができる。
基板１００をマスク２００に戴置して行う水平移動について、上記の例では、図５（Ｂ）での移動方向と略反対方向へ移動させるとしていたが、他の方向、位置へ移動してもよい。図５（Ａ）における基板１００とマスク２００の相対的な位置関係と図５（Ｅ）における基板１００とマスク２００の相対的な位置関係とを比較する。その比較の結果、図５（Ｅ）における位置関係のほうが図５（Ａ）における位置関係より、アライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置から計算されるアライメントの完了位置からのずれが小さくなっていればよい。
次に本例に係るアライメント工程について図６のフローチャートにより説明する。カメラ３００により撮影を行い、基板１００のアライメントマーク１０１とマスク２００のアライメントマーク２０１の位置を検出する（Ｓ６０１）。検出されたアライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置に基づいて、処理部によりアライメントがアクチュエータの可動範囲内で可能か否かを判断される（Ｓ６０２）。アライメントが不可と判断された場合（Ｓ６０２でＮｏ）にはプレアライメントが実行される。
プレアライメントについて説明する。基板１００とマスク２００を離隔した状態でマスク２００をアクチュエータにより移動する。移動方向は先に計測された相対位置に基づいて、基板１００がマスク２００に対してずれている方向と略反対方向とする（Ｓ６０５）。所定量移動した後にマスク２００を垂直に移動させて基板１００をマスク２００に載置する（Ｓ６０６）。
その後、アクチュエータによりマスク２００を先に移動させた方向と略逆方向へ移動し（Ｓ６０７）、その後、基板１００とマスク２００とを離隔する（Ｓ６０８）。この結果、アライメントマーク１０１とアライメントマーク２０１との相対位置が変更される。プレアライメント後にステップＳ６０２に戻り、再度基板１００とマスク２００のアライメントマークの位置が検出される。アライメントが可と判断された場合（Ｓ６０２でＹｅｓ）は基板１００とマスク２００のアライメントが行われ（Ｓ６０３）、アライメントの調整がされるとアライメントが終了する（Ｓ６０４）。
この例では、基板１００とマスク２００を離隔した状態でのマスクの水平方向の移動と、基板１００をマスク２００に載置した後の水平方向の移動について同じ距離として、マスク２００の位置は、略同じ位置に戻るものとした。しかし相対位置が減るような移動をすれば、他の位置に移動してもよい。移動距離も２回の移動共に同じとする必要はない。最初の図５（Ａ）における基板１００とマスク２００の相対的な位置関係と図５（Ｅ）における基板１００とマスク２００の相対的な位置関係とを比較した場合、図５（Ｅ）における位置関係のほうが小さくなっていればよい。
（構成例３）
構成例１及び構成例２では、水平方向の移動はマスク２００を移動させるアクチュエータを用いて行ったが、どちらの物体をアクチュエータで動かしてプレアライメントを行ってもよい。基板１００をアクチュエータで移動させる例について図７により説明する。この例では基板１００がマスク２００に載置された状態での水平方向の移動工程（図７（Ｃ））は、基板１００を移動するためのアクチュエータ（不図示）で行う。この例では、基板１００とマスク２００の離隔後の水平方向の移動工程（図７（Ｅ））も基板を移動させるアクチュエータにより基板１００を移動させて行う。
まず、図７（Ｂ）に示すように、マスク２００を垂直方向に移動させて、基板１００をマスク２００に戴置させて基板１００をマスク２００と共に移動できるようにする。例えば基板１００とマスク２００をそれぞれ支持する機構を結合する。その後、図７（Ｃ）に示すように、基板を移動させるアクチュエータにより基板がマスクに戴置された状態のまま、基板１００がマスク２００に対してずれている方向に、基板１００を９００μｍだけ、水平方向に移動させる。その後、図７（Ｄ）に示すようにマスク２００を垂直方向に移動させて基板１００とマスク２００を離隔させる。最後に、図７（Ｅ）に示すように基板のアクチュエータを用いて、基板１００を水平方向に図７（Ｃ）で移動させた方向と逆向きに９００μｍ移動させて、基板１００を図７（Ａ）と略同じ位置に移動させる。
その後、再度基板のアライメントマーク１０１とマスクのアライメントマーク２０１を検出して、その位置情報を検出して、その位置情報に基づいて、基板１００とマスク２００のずれ量を算出する。その結果、ずれ量は６００μｍとなり、アクチュエータの可動範囲内になったので、基板１００とマスク２００のアライメントを実施する。
（成膜工程）
基板は、例えば半導体ウエハもしくはガラスである。例えば有機電界発光ディスプレイ装置を製造するときの蒸着工程においては、蒸発源から蒸発した有機材料を、マスク２００を介して基板１００に製膜する。蒸着室には基板を支持する機構とマスクを支持する機構と各々の支持機構をアクチュエータにより移動制御するアライメント機構と蒸発源が設けられている。基板１００とマスク２００とのアライメントに上記構成例１〜３に係るアライメント工程を行う。基板１００とマスク２００をアライメントした後に、蒸着装置において基板上に蒸発源から蒸発した材料を、マスクを介して成膜する。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１００：基板、１０１：基板のアライメントマーク、２００：マスク、２０１：マスクのアライメントマーク、３００：カメラ、４００：カメラ３００の撮影範囲

Claims (12)

  1. 第１物体に設けられた第１マークの位置と第２物体に設けられた第２マークの位置を検出する検出工程と、
    前記第１マークの位置と前記第２マークの位置との相対位置を計測する計測工程と、
    前記第１物体を移動させるアクチュエータを使用して前記第１物体を移動させる移動工程と、を含み、
    前記移動工程は、前記アクチュエータにより移動される前記第１物体の可動範囲と前記相対位置とを比較する比較工程と、前記比較工程により前記相対位置が前記可動範囲を越えると判断された場合に、前記第２物体を前記第１物体と共に移動させる第１移動工程と、前記第１物体を前記第２物体と離隔して移動させる第２移動工程と、を含むことを特徴とするアライメント方法。
  2. 前記第１移動工程および前記第２移動工程では、それぞれ前記第１物体をあらかじめ決められた量だけ移動することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
  3. 前記第１移動工程において前記第１物体と前記第２物体とを移動させる第１移動方向は、前記第２物体の前記第１物体に対する前記相対位置と略逆方向とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のアライメント方法。
  4. 前記第１移動方向と、前記第２移動工程において前記第１物体を移動させる第２移動方向とのなす角度は９０度より大きいことを特徴とする請求項３のいずれか１項に記載のアライメント方法。
  5. 前記第１移動工程は前記第２移動工程の前に行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアライメント方法。
  6. 前記第１移動工程は前記第２移動工程の後に行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアライメント方法。
  7. 前記検出工程はカメラによる撮影に基づいて行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアライメント方法。
  8. 前記検出工程、前記計測工程、前記移動工程を繰り返し行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアライメント方法。
  9. 前記第１物体はマスクであり、前記第２物体は基板であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアライメント方法。
  10. 前記第１物体は基板であり、前記第２物体はマスクであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアライメント方法。
  11. 前記基板が半導体ウエハまたはガラスであることを特徴とする請求項９又は１０に記載のアライメント方法。
  12. 請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のアライメント方法により前記基板と前記マスクとのアライメントを行う工程と、
    前記アライメントの後に前記基板に蒸着を行う工程と、を含むことを特徴とする蒸着方法。
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