JP7217730B2 - Alignment apparatus, alignment method, deposition apparatus, and deposition method - Google Patents
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Description
本発明は、アライメント装置、アライメント方法、成膜装置、および成膜方法に関するものである。 The present invention relates to an alignment apparatus, an alignment method, a film forming apparatus, and a film forming method.
有機EL表示装置(有機ELディスプレイ)は、スマートフォン、テレビ、自動車用ディスプレイだけでなく、VR HMD(Virtual Reality Head Mount Display)などにその応用分野が広がっており、特に、VR HMDに用いられるディスプレイは、ユーザーのめまいを低減するなどのために画素パターンを高精度で形成することが求められる。すなわち、さらなる高解像度化が求められている。 Organic EL display devices (organic EL displays) are not only used in smartphones, televisions, and displays for automobiles, but their application fields are expanding to include VR HMDs (Virtual Reality Head Mount Displays). , to reduce dizziness of the user, etc., it is required to form the pixel pattern with high accuracy. That is, there is a demand for higher resolution.
有機EL表示装置の製造においては、有機EL表示装置を構成する有機発光素子(有機EL素子;OLED)を形成する際に、成膜装置の成膜源から放出された成膜材料を、画素パターンが形成されたマスクを介し、基板に成膜することで、有機物層や金属層を形成する。 In the manufacture of an organic EL display device, when forming an organic light emitting element (organic EL element; OLED) that constitutes the organic EL display device, the film forming material discharged from the film forming source of the film forming apparatus is used as a pixel pattern. An organic layer or a metal layer is formed by forming a film on a substrate through a mask on which is formed.
このような成膜装置においては、成膜精度を高めるために、成膜工程の前に、基板とマスクの相対位置を測定し、相対位置がずれている場合には、基板および/またはマスクを相対的に移動させて位置を調整(アライメント)する工程が行われる。 In such a film forming apparatus, in order to improve the film forming accuracy, the relative positions of the substrate and the mask are measured before the film forming process. A process of relatively moving and adjusting the position (alignment) is performed.
このため、従来の成膜装置は、基板支持ユニットおよび/またはマスク台を駆動するアライメントステージ機構と、基板およびマスクに設けられたアライメントマークを撮影するアライメントカメラとを含む。アライメントステージ機構は、アライメントカメラによって得られた基板とマスクの相対位置情報に基づいてアライメントを行う。 For this reason, conventional film deposition apparatuses include an alignment stage mechanism that drives a substrate support unit and/or a mask table, and an alignment camera that captures images of alignment marks provided on the substrate and mask. The alignment stage mechanism performs alignment based on the relative positional information of the substrate and mask obtained by the alignment camera.
従来、基板とマスクのアライメントステージ機構および方法として、特許文献1に開示されたものが知られている。
Conventionally, the one disclosed in
特許文献1に開示されているアライメントステージ機構および方法においては、基板とマスクの相対位置をアライメントスコープで検出している。基板ステージのフィードバックに使用するレーザ干渉計は、本体フレームに設置され、本体フレームと基板ステージとの相対距離を検出するが、基板とマスクの相対距離を検出することはできない。
In the alignment stage mechanism and method disclosed in
従って、特許文献1のアライメントステージ機構および方法では、アライメントスコープによって基板とマスクの相対位置を検出したタイミング以降には、基板とマスクの相対位置の変化を検出することができず、装置が設置された床からの振動などにより基板とマスクの相対位置が変化した場合には、アライメント精度が悪化してしまう。
Therefore, in the alignment stage mechanism and method of
本発明は、従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであって、アライメント精度をさらに向上させることができるアライメント装置、アライメント方法、成膜装置、および成膜方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an alignment apparatus, an alignment method, a film forming apparatus, and a film forming method that can further improve alignment accuracy. .
本発明の一態様によるアライメント装置は、基板とマスクの相対位置を調整するためのアライメント装置であって、基板を保持する基板ホルダと、マスクを支持するマスクホルダと、前記基板ホルダを移動可能に支持する基板ホルダ駆動機構と、前記マスクホルダを移動可能に支持するマスクホルダ駆動機構と、基板の面と平行な面内における基板とマスクとの相対位置関係を取得する相対位置関係取得手段と、前記マスクホルダに設置され、基板の面と平行な面内における前記マスクに対する前記基板の相対位置または前記マスクホルダに対する前記基板ホルダの相対位置を検出するための第1位置検出手段と、を含むことを特徴とする。
An alignment apparatus according to one aspect of the present invention is an alignment apparatus for adjusting the relative position of a substrate and a mask, comprising: a substrate holder that holds a substrate; a mask holder that supports a mask; a substrate holder driving mechanism for supporting a mask holder, a mask holder driving mechanism for movably supporting the mask holder, a relative positional relationship acquiring means for acquiring a relative positional relationship between the substrate and the mask in a plane parallel to the surface of the substrate, and a first position detection means installed on the mask holder for detecting the relative position of the substrate with respect to the mask or the relative position of the substrate holder with respect to the mask holder in a plane parallel to the surface of the substrate. characterized by
本発明によれば、アライメント精度をさらに向上させることができる。 According to the present invention, alignment accuracy can be further improved.
本発明を実施するための形態を図面に基づいて、以下に説明する。以下の実施形態及び実施例は、本発明の好ましい構成を例示的に表すものであり、本発明の範囲は、これらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、限定的な記載がない限り、本発明の範囲をこれらのみに限定する趣旨のものではない。 A mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiments and examples exemplify preferred configurations of the invention, and the scope of the invention is not limited to these configurations. Also, in the following description, the hardware configuration and software configuration of the device, processing flow, manufacturing conditions, dimensions, materials, shapes, etc. are intended to limit the scope of the present invention only to these unless otherwise specified. not a thing
本発明は、基板の表面に各種材料を堆積させて成膜を行う装置に適用することができ、真空蒸着によって所望のパターンの薄膜(材料層)を形成する装置に好適に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an apparatus for forming a film by depositing various materials on the surface of a substrate, and can be suitably applied to an apparatus for forming a thin film (material layer) with a desired pattern by vacuum deposition. .
基板の材料としては、半導体(例えば、シリコン)、ガラス、高分子材料のフィルム、金属などの任意の材料を選ぶことができ、基板は、例えば、シリコンウエハ、又はガラス基板上にポリイミドなどのフィルムが積層された基板であってもよい。また、成膜材料としても、有機材料、金属性材料(金属、金属酸化物など)などの任意の材料を選ぶことができる。 As the material of the substrate, any material such as semiconductor (for example, silicon), glass, polymer material film, metal, etc. can be selected. may be a laminated substrate. Also, any material such as an organic material or a metallic material (metal, metal oxide, etc.) can be selected as a film forming material.
なお、本発明は、加熱蒸発による真空蒸着装置以外にも、スパッタ装置やCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を含む成膜装置にも、適用することができる。本発明の技術は、具体的には、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造装置に適用可能である。電子デバイスの具体例としては、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどが挙げられる。 It should be noted that the present invention can also be applied to a film forming apparatus including a sputtering apparatus and a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus in addition to the vacuum vapor deposition apparatus that uses heat evaporation. Specifically, the technology of the present invention can be applied to various electronic devices such as semiconductor devices, magnetic devices, and electronic parts, and manufacturing apparatuses for optical parts and the like. Specific examples of electronic devices include light-emitting elements, photoelectric conversion elements, and touch panels.
本発明は、中でも、OLEDなどの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造装置に好ましく適用可能である。なお、本発明における電子デバイスは、発光素子を備えた表示装置(例えば有機EL表示装置)や照明装置(例えば有機EL照明装置)、光電変換素子を備えたセンサ(例えば有機CMOSイメージセンサ)も含むものである。 Among others, the present invention is preferably applicable to manufacturing apparatuses for organic light-emitting elements such as OLEDs and organic photoelectric conversion elements such as organic thin-film solar cells. The electronic device in the present invention includes a display device (eg, an organic EL display device) and a lighting device (eg, an organic EL lighting device) equipped with a light-emitting element, and a sensor (eg, an organic CMOS image sensor) equipped with a photoelectric conversion element. It is a thing.
<電子デバイスの製造装置>
図1は、電子デバイスの製造装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
<Electronic Device Manufacturing Equipment>
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of part of an electronic device manufacturing apparatus.
図1の製造装置は、例えば、VR HMD用の有機EL表示装置の表示パネルの製造に用いられる。VR HMD用の表示パネルの場合、例えば、所定のサイズ(例えば300mm)のシリコンウエハに有機EL素子の形成のための成膜を行った後、素子形成領域の間の領域(スクライブ領域)に沿って該シリコンウエハを切り出して、複数の小さなサイズのパネルに製作する。 The manufacturing apparatus of FIG. 1 is used, for example, to manufacture a display panel of an organic EL display device for VR HMD. In the case of a display panel for VR HMD, for example, after film formation for forming an organic EL element is performed on a silicon wafer of a predetermined size (for example, 300 mm), along the area (scribe area) between the element formation areas Then, the silicon wafer is cut into a plurality of small size panels.
本実施形態に係る電子デバイスの製造装置は、一般的に、複数のクラスタ装置1と、クラスタ装置の間を繋ぐ中継装置とを含む。
The electronic device manufacturing apparatus according to this embodiment generally includes a plurality of
クラスタ装置1は、基板Wに対する処理(例えば、成膜)を行う成膜装置11と、使用前後のマスクを収納するマスクストック装置12と、その中央に配置される搬送室13と、を具備する。搬送室13は、図1に示したように、成膜装置11およびマスクストック装置12のそれぞれと接続される。
The
搬送室13内には、基板Wまたはマスクを搬送する搬送ロボット14が配置される。搬送ロボット14は、例えば、多関節アームに、基板W又はマスクを保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットである。
A
成膜装置11では、成膜源から放出された成膜材料がマスクを介して基板W上に成膜される。搬送ロボット14との基板W/マスクの受け渡し、基板Wとマスクの相対的位置の調整(アライメント)、マスク上への基板Wの固定、成膜などの一連の成膜プロセスは、成膜装置11によって行われる。
In the
有機EL表示装置の製造装置において、成膜装置11は、成膜される材料の種類によって、有機膜の成膜装置と金属性膜の成膜装置に分けることができる。有機膜の成膜装置は、有機物の成膜材料を蒸着又はスパッタリングによって基板Wに成膜する。金属性膜の成膜装置は、金属性の成膜材料を蒸着またはスパッタリングにより基板Wに成膜する。
In the apparatus for manufacturing an organic EL display device, the
有機EL表示装置を製造するための製造装置において、どの成膜装置をどの位置に配置するかは、製造される有機EL素子の積層構造によって異なり、有機EL素子の積層構造に応じて複数の成膜装置が配置される。 In a manufacturing apparatus for manufacturing an organic EL display device, which film forming apparatus is arranged at which position depends on the laminated structure of the organic EL element to be manufactured. A membrane device is placed.
有機EL素子の場合、通常、アノードが形成されている基板W上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、カソードがこの順に積層される構造を有し、これらの層を順次成膜できるように基板の流れ方向に沿って適切な成膜装置が配置される。 An organic EL device usually has a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are laminated in this order on a substrate W on which an anode is formed. , suitable deposition equipment is arranged along the flow direction of the substrate so that these layers can be deposited sequentially.
例えば、図1において、成膜装置11aは、正孔注入層HILおよび/または正孔輸送層HTLを成膜する。成膜装置11b、11fは、青色の発光層を、成膜装置11cは、赤色の発光層を、成膜装置11d、11eは、緑色の発光層を成膜する。成膜装置11gは、電子輸送層ETLおよび/または電子注入層EILを成膜する。成膜装置11hは、カソード金属膜を成膜するように配置される。図1に示した実施形態では、素材の特性上、青色の発光層と緑色の発光層の成膜速度が赤色の発光層の成膜速度より遅いので、処理速度のバランスを取るために青色の発光層と緑色の発光層とをそれぞれ2つの成膜装置で成膜するようにしているが、本発明はこれに限定されず、他の配置構造を有しても良い。
For example, in FIG. 1, the
マスクストック装置12には、成膜装置11での成膜工程に使われる新しいマスクと、使用済みのマスクとが、複数のカセットに分けて収納される。搬送ロボット14は、使用済みのマスクを成膜装置11からマスクストック装置12のカセットに搬送し、マスクストック装置12の他のカセットに収納されている新しいマスクを成膜装置11に搬送する。
In the
複数のクラスタ装置1の間を連結する中継装置は、クラスタ装置1の間で基板Wを搬送するパス室15を含む。
A relay device that connects a plurality of
搬送室13の搬送ロボット14は、上流側のパス室15から基板Wを受け取って、当該クラスタ装置1内の成膜装置11の一つ(例えば、成膜装置11a)に搬送する。また、搬送ロボット14は、当該クラスタ装置1で成膜処理が完了した基板Wを複数の成膜装置11の一つ(例えば、成膜装置11e)から受け取って、下流側に連結されたパス室15に搬送する。
The
中継装置は、パス室15の他に、上流側のクラスタ装置1と下流側のクラスタ装置1での基板Wの処理速度の差を吸収するためのバッファ室(不図示)、及び基板Wの向きを変えるための旋回室(不図示)をさらに含むことができる。例えば、バッファ室は、複数の基板Wを一時的に収納する基板積載部を含み、旋回室は、基板Wを180度回転させるための基板回転機構(例えば、回転ステージまたは搬送ロボット)を含む。これにより、上流側のクラスタ装置と下流側のクラスタ装置で基板Wの向きが同じになり、基板処理が容易になる。
In addition to the
本発明の一実施形態によるパス室15は、複数の基板Wを一時的に収納するための基板積載部(不図示)や基板回転機構を含んでもよい。つまり、パス室15が、バッファ室や旋回室の機能を兼ねても良い。
The
クラスタ装置1を構成する成膜装置11、マスクストック装置12、搬送室13などは、有機発光素子の製造過程で、高真空状態に維持される。中継装置のパス室15は、通常、低真空状態に維持されるが、必要に応じて高真空状態に維持されてもいい。
A
有機EL素子を構成する複数の層の成膜が完了した基板Wは、有機EL素子を封止するための封止装置(不図示)や基板を所定のパネルサイズに切断するための切断装置(不図示)などに搬送される。 The substrate W, on which a plurality of layers forming the organic EL element have been formed, is processed by a sealing device (not shown) for sealing the organic EL device or a cutting device (not shown) for cutting the substrate into a predetermined panel size. not shown).
本実施形態では、図1を参照し電子デバイスの製造装置の構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の種類の装置やチャンバを有してもよく、これらの装置やチャンバ間の配置が変わってもいい。 In this embodiment, the configuration of the electronic device manufacturing apparatus has been described with reference to FIG. You can change the placement between them.
例えば、本発明の一実施形態による電子デバイス製造装置は、図1に示したクラスタタイプではなく、インラインタイプであってもいい。つまり、基板Wとマスクをキャリアに搭載して、一列に並んだ複数の成膜装置内を搬送させながら成膜を行う構成を有してもよい。また、クラスタタイプとインラインタイプを組み合わせたタイプの構造を有しても良い。例えば、有機層の成膜まではクラスタタイプの製造装置で行い、電極層(カソード層)の成膜工程から封止工程及び切断工程などは、インラインタイプの製造装置で行ってよい。 For example, the electronic device manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention may be of an in-line type instead of the cluster type shown in FIG. In other words, the substrate W and the mask may be mounted on a carrier, and film formation may be performed while being transported in a plurality of film formation apparatuses arranged in a row. Also, it may have a structure of a combination of a cluster type and an in-line type. For example, a cluster-type manufacturing apparatus may be used for forming the organic layer, and an in-line type manufacturing apparatus may be used for the electrode layer (cathode layer) forming process, the sealing process, the cutting process, and the like.
以下、成膜装置11の具体的な構成について説明する。
A specific configuration of the
<成膜装置>
以下の説明においては、垂直(鉛直)方向をZ方向とし、水平面をXY平面とするXYZ直交座標系を用いる。また、X軸まわりの回転角をθX、Y軸まわりの回転角をθY、Z軸まわりの回転角をθZで表す。
<Deposition equipment>
In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is used in which the vertical (vertical) direction is the Z direction and the horizontal plane is the XY plane. Also, the rotation angle about the X axis is represented by θ X , the rotation angle around the Y axis by θ Y , and the rotation angle around the Z axis by θ Z .
図2は、成膜材料を加熱することによって蒸発または昇華させ、マスクMを介して基板Wに成膜する成膜装置11の一例を模式的に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a
成膜装置11は、真空雰囲気又は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される真空容器21と、真空容器21内に設けられ、基板Wを保持する基板ホルダ24と、真空容器21内に設けられ、基板ホルダ24を少なくともX方向、Y方向、及びθZ方向に駆動するための基板ホルダ駆動機構22と、真空容器21内に設けられ、マスクMを支持するマスクホルダ23と、マスクホルダ23を少なくともX方向、Y方向、θZ方向に駆動するためのマスクホルダ駆動機構28と、真空容器21内に設けられ、成膜材料を収納し、成膜時に成膜材料を粒子化して放出する成膜源25とを含む。
The
本発明の一実施形態による成膜装置11は、磁気力によってマスクMを基板W側に引き寄せるための磁力印加手段26をさらに含むことができる。磁力印加手段26は、基板Wの温度上昇を抑制するための冷却手段(例えば、冷却板)を兼ねてもいい。
The
本発明の一実施形態による成膜装置11の真空容器21は、基板ホルダ駆動機構22が配置される第1真空容器部211と、成膜源25が配置される第2真空容器部212とを含み、例えば、第2真空容器部212に接続された真空ポンプPによって真空容器21全体の内部空間が高真空状態に維持される。図2では、第2真空容器部212に真空ポンプが接続されている構成を示しているが、本発明はこれに限定されず、第1真空容器部211にも真空ポンプが接続されてもいい。
The
また、少なくとも第1真空容器部211と第2真空容器部212との間には、伸縮可能部材213が設置される。伸縮可能部材213は、第2真空容器部212に連結される真空ポンプからの振動や、成膜装置11が設けられた床又はフロアからの振動(床振動)が、第2真空容器部212を介して第1真空容器部211に伝わることを低減する。伸縮可能部材213は、例えば、ベローズであるが、第1真空容器部211と第2真空容器部212との間で振動の伝達を低減することができる限り、他の部材を使用してもよい。
Also, at least between the first
本発明の一実施形態による成膜装置11は、真空容器21の少なくとも一部(例えば、図2に示した成膜装置11においては、第1真空容器部211)を支持する真空容器支持体217をさらに含む。
The
基板ホルダ24は、搬送室13の搬送ロボット14が搬送してきた、被成膜体としての基板Wを保持する手段であり、後述する基板ホルダ駆動機構22の可動台の微動ステージプレート部222に設置される。
The substrate holder 24 is a means for holding the substrate W as a film-forming object transported by the
基板ホルダ24は、基板クランピング手段または基板吸着手段である。基板ホルダ24としての基板吸着手段は、例えば、誘電体/絶縁体(例えば、セラミック材質)マトリックス内に金属電極などの電気回路が埋設された構造を有する静電チャックまたは粘着式の吸着手段である。 The substrate holder 24 is substrate clamping means or substrate attracting means. The substrate attracting means as the substrate holder 24 is, for example, an electrostatic chuck or adhesive attracting means having a structure in which an electric circuit such as a metal electrode is embedded in a dielectric/insulator (for example, ceramic material) matrix. .
基板ホルダ24としての静電チャックは、電極と吸着面との間に相対的に抵抗が高い誘電体が介在して、電極と被吸着体との間のクーロン力によって吸着が行われるクーロン力タイプの静電チャックであってもよい。電極と吸着面との間に相対的に抵抗が低い誘電体が介在して、誘電体の吸着面と被吸着体との間に発生するジョンソン・ラーベック力によって吸着が行われるジョンソン・ラーベック力タイプの静電チャックであってもよい、不均一電界によって被吸着体を吸着するグラジエント力タイプの静電チャックであってもよい。 The electrostatic chuck as the substrate holder 24 is a Coulomb force type in which a dielectric having a relatively high resistance is interposed between the electrode and the attraction surface, and attraction is performed by the Coulomb force between the electrode and the object to be attracted. may be an electrostatic chuck. A Johnson-Rahbek force type in which a dielectric with relatively low resistance is interposed between the electrode and the attraction surface, and attraction is performed by the Johnson-Rahbek force generated between the attraction surface of the dielectric and the object to be attracted. or a gradient force type electrostatic chuck that attracts an object to be attracted by a non-uniform electric field.
被吸着体が導体または半導体(シリコンウエハ)である場合には、クーロン力タイプの静電チャックまたはジョンソン・ラーベック力タイプの静電チャックを用いることが好ましい。被吸着体がガラスのような絶縁体である場合には、グラジエント力タイプの静電チャックを用いることが好ましい。 When the object to be adsorbed is a conductor or semiconductor (silicon wafer), it is preferable to use a Coulomb force type electrostatic chuck or a Johnson-Rahbek force type electrostatic chuck. When the object to be attracted is an insulator such as glass, it is preferable to use a gradient force type electrostatic chuck.
静電チャックは、一つのプレートで形成されてもよく、複数のサブプレートを有するように形成されてもいい。また、一つのプレートで形成される場合にも、その内部に複数の電気回路を有し、一つのプレート内で位置によって静電引力が異なるように制御してもいい。 The electrostatic chuck may be formed with a single plate or may be formed with multiple sub-plates. Moreover, even when it is formed of one plate, it may have a plurality of electric circuits inside and control the electrostatic attraction so that it differs depending on the position within the plate.
基板ホルダ駆動機構22は、磁気浮上リニアモータにより基板ホルダ24を駆動して、基板Wの位置を調整するためのアライメントステージ機構であって、少なくともX方向、Y方向、及びθZ方向、好ましくは、X方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、θZ方向の6つの方向における基板ホルダ24の位置を調整する。
The substrate
基板ホルダ駆動機構22は、固定台として機能するステージ基準プレート部221と、可動台として機能する微動ステージプレート部222と、微動ステージプレート部222をステージ基準プレート部221に対し磁気浮上及び移動させるための磁気浮上ユニット223とを含む。
The substrate
基板ホルダ駆動機構22は、図2に示したように、真空容器支持体217から延びる基板ホルダ駆動機構支持体215に設けられる。基板ホルダ駆動機構支持体215と第1真空容器部211との間に伸縮可能部材213を設置してもよい。
The substrate
このように、基板ホルダ駆動機構22として、基板Wと物理的に接触しない磁気浮上式の駆動機構を使用することにより、床振動や真空ポンプ(P)からの振動、ドアバルブの振動、搬送ロボット14からの振動が、基板Wに伝わることを抑制することができる。ただし、本発明はこれに限定されず、磁気浮上式の駆動機構のほかに、エアベアリング機構のような他の非接触浮上式駆動機構を用いてもいい。
In this way, by using a magnetic levitation drive mechanism that does not physically contact the substrate W as the substrate
マスクホルダ23は、搬送ロボット14によって真空容器内に搬入されたマスクMを支持する手段である。真空容器内に搬入されたマスクMは、少なくともアライメント時及び成膜時にマスクホルダ23に載置される。マスクホルダ23は、後述するマスクホルダ駆動機構28に連結されるように設けられる。
The
本発明の一実施形態によると、真空容器21内に、基板ホルダ24に保有支持された基板Wの位置を測定するための位置検出手段231が設置される。位置検出手段231は、基板W、基板ホルダ24、または微動ステージプレート部222の位置を測定できる限り、その種類は特に制限されない。例えば、位置検出手段231は、マスクホルダ23に設置され、基板Wの位置を直接測定したり、基板ホルダ24または微動ステージプレート部222の位置を測定することにより、マスクMに対する基板Wの相対位置を検出する手段(第1位置検出手段)である。そして、図に示していないが、基板ホルダ駆動機構支持体215に、基板ホルダ24に保持された基板Wの位置を測定するための位置検出手段(第2位置検出手段)が追加で設置しても良い。
According to one embodiment of the present invention, a position detection means 231 for measuring the position of the substrate W held and supported by the substrate holder 24 is installed inside the
位置検出手段231は、レーザ干渉計と反射鏡を含むレーザ干渉測長機であってもよく、静電容量センサ、非接触変位計や、光学式のスケール(光学スケール)であってもいい。 The position detection means 231 may be a laser interferometer including a laser interferometer and a reflecting mirror, a capacitance sensor, a non-contact displacement meter, or an optical scale (optical scale).
マスクMは、基板W上に形成される薄膜パターンに対応する開口パターンを有する。マスクMの開口パターンは、成膜材料の粒子を通過させない遮断パターンによって定義される。マスクの材料としては、インバー材やシリコン、銅、ニッケル、ステンレス等の金属材料が用いられる。 The mask M has an opening pattern corresponding to the thin film pattern to be formed on the substrate W. As shown in FIG. The pattern of openings in mask M is defined by a blocking pattern that does not allow the passage of particles of deposition material. As materials for the mask, metal materials such as Invar, silicon, copper, nickel, and stainless steel are used.
例えば、VR-HMD用の有機EL表示パネルを製造するのに使われるマスクMは、有機EL素子の発光層のRGB画素パターンに対応する微細な開口パターンが形成された金属製マスクであるファインメタルマスク(Fine Metal Mask)と、有機EL素子の共通層(正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層など)を形成するのに使われるオープンマスク(Open Mask)とを含む。 For example, the mask M used to manufacture an organic EL display panel for VR-HMD is a fine metal mask in which a fine opening pattern corresponding to the RGB pixel pattern of the light emitting layer of the organic EL element is formed. It includes a fine metal mask and an open mask used to form common layers (hole injection layer, hole transport layer, electron transport layer, electron injection layer, etc.) of the organic EL device. .
マスクホルダ駆動機構28は、マスクホルダ23の位置を調整するための駆動機構であり、マスクホルダ23を水平方向(XYθZ方向)に移動可能な粗動ステージ機構28aと、粗動ステージ機構28aを鉛直方向(垂直方向)、即ち、Z方向に昇降させることができる粗動Z昇降機構28bとを含む。粗動ステージ機構28aは、基板W及びマスクMに形成されたアライメントマークを後述するアライメントカメラの視野内に入るよう移動することができ、粗動Z昇降機構28bは、基板WとマスクMの間の鉛直方向における間隔を容易に調整することができる。
The mask
本発明の一実施形態によれば、粗動ステージ機構28aと粗動Z昇降機構28bは、サーボモータ及びボールねじ(不図示)などを含む機械的な駆動機構である。
According to one embodiment of the present invention,
本発明の一実施形態において、マスクホルダ駆動機構28は、真空容器支持体217上に設置される。実施形態によっては、図2に示したように、マスクホルダ駆動機構28は、振動伝達抑制部材29を介して、真空容器支持体217の上に設けられてもいい。
In one embodiment of the invention, mask
振動伝達抑制部材29は、マスクホルダ駆動機構28と真空容器支持体217との間の振動の伝達を抑制する。より具体的に、振動伝達抑制部材29は、床振動や真空容器21から伝わる真空ポンプ(P)の振動、真空容器21のドアバルブの振動、基板やマスクを搬送する搬送ロボット14から伝わる振動が、マスクホルダ駆動機構28を介して、マスクホルダ23に伝わることを抑制することができる。
The vibration
また、基板ホルダ駆動機構22が駆動した際の反力が基板ホルダ駆動機構支持体215、真空容器支持体217を介して、マスクホルダ23やマスクホルダ23上に設けられた位置検出手段231に伝達することを抑制することができる。これにより、基板ホルダ駆動機構22の制御における周波数特性上の制御の外乱と成り得る基板ホルダ駆動機構支持体215などの共振振動の励起を抑制できるため、より高周波まで安定して制御することが可能となり、結果としてアライメント精度を向上させることができる。
Also, the reaction force when the substrate
振動伝達抑制部材29は、アクティブ除振装置や除振ゴムのようなパッシブ除振装置であってもいい。振動伝達抑制部材29をアクティブ除振装置にする場合、振動の類型や大きさ、方向などに関係せずに、効果的に振動の伝達を抑制することができる。
The vibration
図2に示されたものとは違って、マスクホルダ駆動機構は、真空容器21内に設置されてもいい。例えば、マスクホルダ23とこれを支持するマスクホルダ駆動機構は、真空容器支持体217上に設置されたマスクホルダ駆動機構支持体によって支持されて、真空容器21内に配置されるように構成することができる。この場合、マスクホルダ駆動機構28は、磁気浮上式駆動機構であるのが望ましい。このような構成の成膜装置では、位置検出手段231は、マスクホルダではなく、基板ホルダ側に設置され、基板ホルダに対するマスクホルダの相対位置を測定するようにする。
Unlike the one shown in FIG. 2, the mask holder drive mechanism may be installed inside the
成膜源25は、基板Wに成膜される成膜材料が収納されるるつぼ(不図示)、るつぼを加熱するためのヒータ(不図示)、成膜源25からの蒸発レートが一定になるまで成膜材料が基板に飛散することを阻むシャッタ(不図示)などを含む。成膜源25には粒子化した成膜材料が放出される一つ以上の放出孔が設けられ、その放出孔の指向する先にマスクM及び基板Wが成膜面を放出孔に向けて配置されている。
The
成膜源25は、点(point)成膜源や線状(linear)成膜源など、用途に従って多様な構成を有することができる。
The
成膜源25は、互いに異なる成膜材料を収納する複数のるつぼを含んでもよい。このような構成においては、真空容器21を大気開放せずに成膜材料を変更できるように、異なる成膜材料を収納する複数のるつぼを成膜位置に移動可能に設置してもよい。
The
磁力印加手段26は、成膜工程時に磁気力によってマスクMを基板W側に引き寄せて密着させるための手段であって、鉛直方向に昇降可能に設置される。例えば、磁力印加手段26は、電磁石および/または永久磁石で構成される。
The magnetic
図2に図示しなかったが、成膜装置11は、基板に蒸着された膜の厚さを測定するための膜厚モニタ(不図示)及び膜厚算出ユニット(不図示)を含んでもいい。
Although not shown in FIG. 2, the
真空容器21の上部外側(大気側)には磁力印加手段26を昇降させるための磁力印加手段昇降機構261が設置される。
A magnetic force application means elevating
本発明の一実施形態による成膜装置11は、真空容器21の上部外側(大気側)に設置され、基板W及びマスクMに形成されたアライメントマークを撮影するためのアライメント用カメラユニット27をさらに含む。アライメント用カメラユニット27は、基板WとマスクMの画像を取得し、基板WとマスクMの相対位置関係を取得する相対位置関係取得手段である。アライメント用カメラユニット27は、後述するように、基板WおよびマスクMに形成されたアライメントマークを含む画像を取得し、各アライメントマークの相対位置関係を取得してもよい。相対位置関係は、基板WとマスクMの相対位置のずれ量、あるいは、基板WのアライメントマークとマスクMのアライメントマークの相対位置のずれ量であってもよい。
The
本実施形態において、アライメント用カメラユニット27は、基板WとマスクMの相対位置を大まかに調整するのに用いられるラフアライメント用カメラ(第1アライメントカメラ)と、基板WとマスクMの相対位置を高精度に調整するのに用いられるファインアライメント用カメラ(第2アライメントカメラ)を含むことができる。ラフアライメント用カメラは、相対的に視野角が広く、低解像度である。ファインアライメント用カメラは、相対的に視野角は狭いが、高解像度を有するカメラである。
In this embodiment, the
ラフアライメント用カメラとファインアライメント用カメラは、基板W及びマスクMに形成されたアライメントマークに対応する位置に設置される。例えば、基板Wが円形のウエハの場合、ラフアライメント用カメラは、矩形の対角上の二つのコーナー部に設けられ、ファインアライメント用カメラは、残りの二つのコーナー部に設けられる。ただし、本発明のアライメント用カメラの配置はこれに限定されず、基板W及びマスクMのアライメントマークの位置に応じて他の配置としてもいい。 The rough alignment camera and the fine alignment camera are installed at positions corresponding to the alignment marks formed on the substrate W and the mask M. As shown in FIG. For example, when the substrate W is a circular wafer, the rough alignment cameras are provided at two diagonal corners of the rectangle, and the fine alignment cameras are provided at the remaining two corners. However, the arrangement of the alignment cameras of the present invention is not limited to this, and other arrangements may be made according to the positions of the alignment marks on the substrate W and the mask M. FIG.
図2に示したように、本発明の一実施形態による成膜装置11のアライメント用カメラユニット27は、真空容器21の上部に設けられたビューポート214を介してアライメントマークを撮影する。
As shown in FIG. 2, the
図2には図示しなかったが、成膜工程中に密閉される真空容器21の内部は暗いので、アライメント用カメラによりアライメントマークを撮影するために、下方からアライメントマークを照らす照明光源を設置してもよい。
Although not shown in FIG. 2, since the interior of the
成膜装置11は、制御部(不図示)を具備する。制御部は、基板W/マスクMの搬送及びアライメントの制御、成膜の制御などの機能を有する。また、制御部は、静電チャックへの電圧印加を制御する機能を有してもいい。制御部は、アライメントの制御時に、特に、位置検出手段231で検出した位置に基づいて基板ホルダ駆動機構22のフィードバック制御を行う。
The
制御部は、例えば、プロセッサ、メモリー、ストレージ、I/Oなどを持つコンピューターによって構成することができる。この場合、制御部の機能は、メモリーまたはストレージに格納されたプログラムをプロセッサが実行する。コンピューターとしては、汎用のパーソナルコンピューターを使用してもよく、組込み型のコンピューターまたはPLC(Programmable Logic Controller)を使用してもよい。または、制御部の機能の一部または全部をASICやFPGAのような回路で構成してもよい。また、成膜装置ごとに制御部が設置されていてもよく、一つの制御部が複数の成膜装置を制御するように構成してもよい。 The control unit can be configured by, for example, a computer having a processor, memory, storage, I/O, and the like. In this case, the function of the control unit is that the processor executes a program stored in memory or storage. As a computer, a general-purpose personal computer may be used, or a built-in computer or PLC (Programmable Logic Controller) may be used. Alternatively, part or all of the functions of the control unit may be configured with a circuit such as ASIC or FPGA. Further, a control unit may be installed for each film forming apparatus, or one control unit may be configured to control a plurality of film forming apparatuses.
<アライメント装置>
以下、図3~図8を参照して、本発明の実施形態によるアライメント装置及びこれを含む成膜装置311、311a、311bについて説明する。
<Alignment device>
An alignment apparatus and
図3は、本発明の第1実施形態によるアライメント装置及びこれを含む成膜装置311の構成を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an alignment device and a
成膜装置311は、真空雰囲気又は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持される真空容器321の底面に成膜源325が設けられる。成膜源325には、成膜材料の放出孔があり、その放出孔の指向する先にマスクM及び基板Wがその成膜面を放出孔に向けて配置されている。
The
成膜装置311は、真空容器321内に設置されて基板Wを保持する基板ホルダ324を含む。基板ホルダ324は、静電チャックのような基板吸着手段であってもよく、基板ホルダ駆動機構322の可動台である微動ステージプレート部に設けられる。
The
また、成膜装置311は、搬送ロボット14によって真空容器321内に搬入されたマスクMを支持するマスクホルダ323を含む。
The
真空容器321内に、基板Wまたは基板ホルダ324の位置を基板の面と平行な面内(少なくともX方向、Y方向、及びθZ方向)に調整するための基板ホルダ駆動機構322が設けられる。真空容器321の外部には、マスクホルダ323を駆動して、マスクMの位置をX方向、Y方向、Z方向、θZ方向に調整するためのマスクホルダ駆動機構328が設けられる。
A substrate
成膜装置311には真空容器支持体317が備えられ、真空容器支持体317には、真空容器321、基板ホルダ駆動機構322を支持する基板ホルダ駆動機構支持体315、マスクホルダ駆動機構328が接続されている。マスクホルダ駆動機構328上には、マスクホルダ支持体316が設置される。マスクホルダ駆動機構328が真空容器321内に設置される実施形態では、マスクホルダ駆動機構328がマスクホルダ323を直接支持してもよい。
The
基板ホルダ駆動機構322は、リニアモータによって基板ホルダ324を駆動し、基板Wの位置を調整するためのアライメントステージ機構であって、少なくともX方向、Y方向、及びθZ方向、好ましくは、X方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、θZ方向の6つの方向における基板ホルダ324の位置を調整することができる。
The substrate
基板ホルダ駆動機構322は、床からの振動や真空容器321から伝わる真空ポンプの振動、ドアバルブの振動、基板Wの搬送ロボットから伝わる振動を基板Wに伝えないよう、空気軸受けまたは磁気軸受け等を使用した非接触浮上型のステージであることが望ましい。一例として、基板ホルダ駆動機構322は、磁気浮上式のステージ機構(磁気浮上ステージ機構)である。
The substrate
本発明の実施形態による成膜装置311は、基板ホルダ324の位置を検出するための、位置検出手段331、332を1つ以上含む。より具体的に、成膜装置311は、マスクホルダ323に設置され、マスクホルダ323に対する基板ホルダ324の相対位置を検出するための第1位置検出手段331を含む。成膜装置311は、基板ホルダ駆動機構支持体315に設置され、基板ホルダ324の位置を検出するための第2位置検出手段332をさらに含むことができる。
The
図3に示した成膜装置311は、真空容器321の外部の真空容器支持体317上にマスクホルダ駆動機構328が設置された実施形態であって、マスクホルダ支持体316において、マスクホルダ駆動機構328に連結された側の反対側の端部が、マスクホルダ323として機能する。このような構成の成膜装置311において、第1位置検出手段331は、マスクホルダ323に設けられる。
The
ただし、本発明はこれに限定されず、マスクホルダ駆動機構321が真空容器321の内部に設置される実施形態では、第1位置検出手段331は、基板ホルダ側に設置されてもいい。
However, the present invention is not limited to this, and in an embodiment in which the mask
図3は、マスクホルダ323がZ方向に上昇して、基板ホルダ324に所定の距離以下に接近した近接状態(第1状態)の模式図である。図4は、マスクホルダ323がZ方向に下降して、基板ホルダ324から所定の距離より遠く離れている離隔状態(第2状態)の模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a close proximity state (first state) in which the
基板WとマスクMの相対位置を高精度に調整するファインアライメント工程と、マスクMを介して基板Wに成膜を行う成膜工程は、基板WとマスクMが近接状態で行われる。ファインアライメント工程および成膜工程以外の工程は、基板WとマスクMが離隔状態で行われる。 A fine alignment process for adjusting the relative positions of the substrate W and the mask M with high accuracy and a film formation process for forming a film on the substrate W through the mask M are performed while the substrate W and the mask M are in close proximity to each other. The processes other than the fine alignment process and the film formation process are performed while the substrate W and the mask M are separated.
図3の近接状態においては、基板ホルダ324の位置は、第1位置検出手段331と第2位置検出手段332の両方で検出可能である。一方、図4の離隔状態では、基板ホルダ324の位置は、第2位置検出手段でのみ検出可能である。後述するように、本発明の一実施形態によれば、図3の近接状態では、第1位置検出手段331によって基板ホルダ324の位置を検出する。図4の離隔状態では、第2位置検出手段332によって基板ホルダ324の位置を検出する。すなわち、基板ホルダ324の位置は第1位置検出手段331または第2位置検出手段332によって選択的に行われてもよい。
In the close state of FIG. 3, the position of the
本実施形態では、第1位置検出手段331と第2位置検出手段332が、基板ホルダ324の位置を検出することと説明したが、本発明はこれに限定されず、基板ホルダ324ではなく、基板Wの位置を直接検出したり、基板ホルダ駆動機構322の位置を検出してもよい。
In this embodiment, the first position detection means 331 and the second position detection means 332 are described as detecting the position of the
第1位置検出手段331と第2位置検出手段332の種類は、特に限定されない。例えば、第1位置検出手段331および第2位置検出手段332は、レーザ干渉測長機や静電容量センサ、非接触の変位計や、光学式のスケールを選択することができる。このような種類の位置検出手段331、332を用いることによって、0.1ミリ秒程度の短い周期で基板ホルダ324の位置を検出することができる。
The types of the first position detection means 331 and the second position detection means 332 are not particularly limited. For example, for the first position detection means 331 and the second position detection means 332, a laser interferometer, a capacitance sensor, a non-contact displacement meter, or an optical scale can be selected. By using such types of position detection means 331 and 332, the position of the
本発明の一実施形態による成膜装置311は、真空容器321の上部外側(大気側)に設置され、基板W及びマスクMに形成されたアライメントマークを撮影するためのアライメント用カメラユニット327をさらに含む。
The
アライメント用カメラユニット327は、基板ホルダ駆動機構支持体3を介して、真空容器3212の上部大気側に設置することができる(図3及び図4を参照)。ただし、本発明はこれに限定されず、アライメント用カメラユニット327は、マスクホルダ支持体316を介して、真空容器3212の上部大気側に設置してもよい。アライメント用カメラユニット327は、真空容器321に具備された図示しないビューポート越しに基板WとマスクMのアライメントマークを撮像することができる。
The
ラフアライメント用カメラとファインアライメント用カメラは、基板W及びマスクMに形成されたアライメントマークに対応する位置に設置する。図5には、基板Wに対し、ラフアライメント用カメラ327aとファインアライメント用カメラ327bが配置される位置の一例が模式的に示されている。図5を参照すれば、ラフアライメント用カメラ327aは、矩形の4つのコーナーのうち対角上の2つのコーナーに設置され、残りの2つのコーナーにファインアライメント用カメラ327bが設置される。
The rough alignment camera and the fine alignment camera are installed at positions corresponding to the alignment marks formed on the substrate W and the mask M. As shown in FIG. FIG. 5 schematically shows an example of positions where the
図6は、アライメント用カメラユニット327で撮像した画像の一例を模式的に示す図面である、図6の(a)は、ラフアライメント用カメラ327aの撮像例であり、図6の(b)はファインアライメント用カメラ327bの撮像例である。そして、図6の(a)及び(b)それぞれにおいて、四角形のマークが基板アライメントマークMwであり、円形のマークがマスクアライメントマークMmである。
FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of an image captured by the
図6に示したように、ラフアライメント用カメラ327aは、視野角が広く、ファインアライメント用カメラ327bと比較すると、相対的にマークMw、Mmが小さく見える。そのため、ファインアライメント用カメラ327bと比較して、基板Wの搬送精度が悪い場合にもアライメントマークMw、Mmの検出が可能である。本発明の実施形態では、図4の離隔状態で、ラフアライメント用カメラ327aで撮影した基板WのアライメントマークMwの位置に基づいて、後述する基板仮受け手段である基板受け爪333に支持されている基板Wの位置調整(ラフアライメント)を行ってもよい。
As shown in FIG. 6, the
一方、ファインアライメント用カメラ327bは、視野角が狭いため、図6の(b)に示したように、ラフアライメント用カメラ327aと比較すると検出分解能が大きく、高精度な位置検出が可能である。
On the other hand, since the
本実施形態による成膜装置311は、理想状態における基板wとマスクMの位置関係における基板アライメントマークMwとマスクアライメントマークMmの相対位置関係を定義し、成膜装置の制御部330に記憶させ、前記相対位置関係になるように、基板WとマスクMのアライメント(ファインアライメント)を行う。
The
成膜装置311は、制御部330を具備する。制御部330は、基板W/マスクMの搬送及びアライメントの制御、成膜の制御などの機能を有する。制御部330は、第1位置検出手段331及び第2位置検出手段332によって検出された基板ホルダ324の位置に基づいて、基板ホルダ駆動機構322および/またはマスクホルダ駆動機構328をフィードバック制御する。
The
図7は、本発明の第2実施形態による成膜装置311aを示す模式図である。第1実施形態の成膜装置311は、マスクホルダ駆動機構328が真空容器支持体317上に直接設置されているのに対し、本実施形態の成膜装置311aは、マスクホルダ駆動機構328と真空容器支持体317の間に振動伝達抑制部材329がさらに設けられている。以下、第1実施形態との相違点について説明する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a
振動伝達抑制部材329は、マスクホルダ駆動機構328と真空容器支持体317の間の振動の伝達を抑制することで、床の振動によりマスクMが振動するのを防ぐと共にアライメント工程および成膜工程時の、基板ホルダ駆動機構322の制御性を向上させる役割を持つ。
The vibration
第1実施形態の成膜装置311において、基板ホルダ駆動機構322の不図示のモータの駆動反力により、基板ホルダ駆動機構支持体315、マスクホルダ駆動機構328およびマスクホルダ支持体316の共振振動モードが励起されることで、マスクホルダ323に設けられた第1位置検出手段331が振動し、基板ホルダ駆動機構322の制御性が悪化するおそれがある。これに対し、本実施形態の成膜装置311aでは、振動伝達抑制部材329により振動が伝達されず、マスクホルダ駆動機構328及び第1位置検出手段331の振動が低減するため、基板ホルダ駆動機構322をより高周波まで安定して制御することが可能となる。
In the
図8は、本発明の第3実施形態による成膜装置311bの構成を示す模式的断面図である。本実施形態の成膜装置311bは、基板Wを受け取って一時的に支持する基板仮受け手段である、基板受け爪333をさらに含むという点で、第1実施形態の成膜装置311と異なる。以下、第1実施形態の成膜装置311との差について説明する。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a
基板受け爪333は、マスクホルダ323上に設置され、搬送ロボット14から基板Wを一時的に受け取る。基板受け爪333は、例えば、マスクホルダ駆動装置328により、基板Wをファインアライメントカメラの視野の中心に移動させるラフアライメント動作時に、基板Wを支持する。また、基板受け爪333は、成膜が完了した基板Wを搬送ロボット14のハンドによって搬出できるように、基板ホルダ324から基板Wを一時的に受け取る。
The
基板受け爪333は、図示されていない駆動機構により、基板Wを受け取る受取位置と、基板WまたはマスクMと干渉しない退避位置との間を移動(例えば、昇降)、または回転することができる。
The
<アライメント方法および成膜方法>
次に、本発明の一実施形態によるアライメント方法及びこれを含む成膜方法について説明する。以下で説明するアライメント方法では、第1位置検出手段331及び第2位置検出手段332を用いて検出した基板ホルダ324の位置情報を利用して、基板ホルダ駆動機構322またはマスクホルダ駆動機構328をフィードバック制御することにより、基板Wの位置を調整する過程を中心に説明する。以下、基板ホルダ駆動機構332をフィードバック制御する場合について説明するが、マスクホルダ駆動機構328をフィードバック制御する場合についても同様である。なお、基板ホルダ駆動機構322およびマスクホルダ駆動機構328の両方をフィードバック制御してもよい。
<Alignment Method and Film Forming Method>
Next, an alignment method and a film forming method including the alignment method according to an embodiment of the present invention will be described. In the alignment method described below, the position information of the
図9は、本発明の一実施形態によるアライメント方法を含む成膜方法を示すフローチャートである。図9に図示したアライメント方法は、基板ホルダ324が、基板ホルダ駆動機構322、より具体的には、微動ステージプレート部に設置されている実施形態を前提としている。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a deposition method including an alignment method according to one embodiment of the invention. The alignment method illustrated in FIG. 9 assumes an embodiment in which the
図9を参照すれば、まず、基板Wを保持した不図示の搬送ロボットのハンドが基板受渡し位置へ移動する(S1)。 Referring to FIG. 9, first, the hand of the transfer robot (not shown) holding the substrate W moves to the substrate transfer position (S1).
次に、マスクホルダ駆動機構328によりマスクホルダ323に設けられた基板受け爪333を基板受渡し位置へ移動させる(S2)。そして、不図示の駆動機構で基板受け爪333をマスクホルダ323に対して相対的に上昇させ(S3)、不図示の搬送ロボットのハンドから基板受け爪333で基板を受け取る(S4)。
Next, the
このとき、ステップS2~S4と並行して、基板ホルダ駆動機構322は、第2位置検出手段332によって基板ホルダ324の位置をフィードバック制御する状態に転換され(S101)、基板ホルダ駆動機構322をアライメント用カメラユニット327の光軸と不図示のビューポートの中心軸が一致する位置へ移動させる(S102)。
At this time, in parallel with steps S2 to S4, the substrate
次に、ラフアライメント用カメラ327aで、基板受け爪333に支持された基板Wの基板アライメントマークMwを撮像して、基板Wの位置を計測し、基板アライメントマークMwをラフアライメント用カメラ327aによって撮像された画像上の所定の目標位置まで移動させるためのXYθz方向における移動量を算出する(S5)。
Next, the
マスクホルダ駆動機構328によってマスクホルダ323をXYθz方向に移動させ、基板受け爪333によって支持された基板Wを算出された移動量だけ移動させる(S6)。
The mask
ステップS5とS6は、ラフアライメント用カメラ327aで見て、基板アライメントマークMwが所定の目標位置に来るまで(例えば、ファインアライメント用カメラ327bの視野内に入るまで)繰り返す。
Steps S5 and S6 are repeated until the substrate alignment mark Mw comes to a predetermined target position as viewed by the
基板アライメントマークMwが所定の目標位置に来たら、基板ホルダ駆動機構322によって基板ホルダ324をZ方向へ移動させ、基板ホルダ324、例えば、静電チャックで基板を吸着し保持する(S7)。基板Wが基板ホルダ324に吸着された後、基板受け爪333を下降させ、退避位置に退避させる(S8)。
When the substrate alignment mark Mw reaches the predetermined target position, the substrate
続いて、マスクホルダ駆動機構328によってマスクホルダ323を設計上決められたファインアライメント計測位置まで上昇させる(S9)。その結果、マスクホルダ323と基板ホルダ324がZ方向において所定の距離に接近し、近接状態になる。つまり、マスクホルダ323と基板ホルダ324のZ方向における所定の距離は、成膜装置の設計上決められたファインアライメント計測位置を指す。この状態で、成膜装置311は、図3に示すように、基板ホルダ324の位置を第1位置検出手段331と第2位置検出手段332の両方で検出可能な状態となる。
Subsequently, the mask
本実施形態に係るアライメント方法によれば、近接状態での基板ホルダ駆動機構322の制御に使用する位置検出手段を第2位置検出手段から第1位置検出手段に切り替える(S10)。
According to the alignment method of the present embodiment, the position detection means used for controlling the substrate
そして、ファインアライメント用カメラ327bで、基板WとマスクMのアライメントマークMw、Mmを撮影して、基板WとマスクMの相対位置のずれ量を計測する(S11)。そして、計測された相対位置のずれ量に基づいて基板ホルダ駆動機構322を駆動させ、基板ホルダ324を移動させる(S12)。ステップS11~S12を繰り返し行うことで、基板WとマスクMのファインアライメントを行う。蒸着中も基板Wとマスクが位置合わせされた状態を維持する。
Then, the alignment marks Mw and Mm of the substrate W and the mask M are photographed by the
このように、ファインアライメント計測ステップ(S11)を開始する前に、基板ホルダ駆動機構322のフィードバック制御に使用する位置検出手段を第2位置検出手段332から第1位置検出手段331に切り替えることにより、基板WとマスクMのファインアライメント計測タイミングの間にも、マスクホルダ323に対する基板ホルダ324の相対位置、つまり、マスクMに対する基板Wの相対位置を測定することができ、ファインアライメント計測タイミングの間で発生する床からの振動などによるアライメント誤差を低減することができる。つまり、ファインアライメント計測の後にマスクMと位置合わせされる所定の目標位置までの基板Wまたは基板ホルダ324の移動量を、第1位置検出手段331で検出したマスクホルダ323に対する基板ホルダ324の相対位置に基づいて算出または更新することができる。
By switching the position detection means used for feedback control of the substrate
図10は、ファインアライメント用カメラ327bでアライメントマークを撮影して基板WとマスクMの相対位置のずれ量を計測するサイクル(マーク検出タイミング)と、第1位置検出手段331で検出された基板Wまたは基板ホルダ324の位置に基づいて基板ホルダ駆動機構322を制御するための演算サイクルを示す図面である。
FIG. 10 shows a cycle (mark detection timing) for photographing the alignment marks with the
図10に示したように、通常、第1位置検出手段331や第2位置検出手段332によって基板Wまたは基板ホルダ324の位置が検出できる周期(第1周期)は、ファインアライメント用カメラ327bのようなアライメント用カメラ327によって基板WまたはマスクMのアライメントマークが検出できる周期(第2周期)より短い。つまり、基板WとマスクMのマーク検出タイミングは、ファインアライメント用カメラ327bによる撮像および画像処理を行う必要があるため、通常は0.1~1秒程度と比較的長い周期で行われる。一方、基板ホルダ駆動機構322による位置制御演算は単純な演算で実現できるため高速演算が可能なため、位置制御演算は0.1ミリ秒程度の短い周期で行うことができる。
As shown in FIG. 10, the cycle (first cycle) in which the position of the substrate W or the
従って、基板ホルダ324の位置検出手段として第2位置検出手段332を用いて基板ホルダ駆動機構322を制御する場合、床からの振動や真空ポンプなどに起因した外乱、または、基板ホルダ駆動機構322の駆動時の反力などによって、ファインアライメント工程の途中に基板WとマスクMとの相対位置に変化が生じても、これを第2位置検出手段では検出できないので、マーク検出タイミングによる0.1~1秒程度の周期でしか制御することができない。
Therefore, when the substrate
しかし、本発明の一実施形態による成膜装置は、基板WとマスクMのアライメントマークの相対位置と相関の大きい基板ホルダ324とマスクホルダ323間の相対位置が検出できる第1位置検出手段331を備え、本実施形態によるアライメント方法では、近接状態でファインアライメント計測を行う(S11)前に、基板ホルダ324の位置検出手段を第1位置検出手段331に切り替えるので、ファインアライメント計測の後、振動などによって基板WとマスクMの相対位置が変わっても、第1位置検出手段331を用いて、相対的に短い周期で繰り返して、基板WとマスクMの相対位置を検出することができる。これによれば、第1位置検出手段331をファインアライメント時のフィードバックセンサとして使用して基板ホルダ駆動機構322を制御することで、比較的高い周波数領域においてもアライメント精度を維持することができる。
However, the film forming apparatus according to one embodiment of the present invention includes the first position detection means 331 capable of detecting the relative position between the
より具体的に、ステップS10で、基板ホルダ324の位置検出手段を第1位置検出手段331に切り替え、ステップS11でファインアライメント用カメラ327bによって基板WとマスクMの相対位置ずれ量を計測する。そして、制御部330は、第1位置検出手段331により得られる基板Wまたは基板ホルダ324の位置情報とファインアライメント用カメラ327bにより計測された基板WとマスクMの相対位置ずれ量に基づいて、基板ホルダ324を所定の目標位置に移動させるための移動量を算出する。
More specifically, in step S10, the position detection means for the
本実施形態によれば、移動量の算出(移動量取得または相対位置ずれ量の追加計測)の前に、第1位置検出手段331によって基板Wの位置検出を追加で実行して、検出された基板Wの位置に、ファインアライメント計測時との変動があるかを確認する。変動がある場合には、変動量を移動量の算出に反映する。また、すでに移動量が算出されている場合は、これを更新する。 According to the present embodiment, the position of the substrate W is additionally detected by the first position detecting means 331 before calculating the movement amount (obtaining the movement amount or additionally measuring the relative positional deviation amount). It is checked whether there is any change in the position of the substrate W from that during the fine alignment measurement. If there is a change, the amount of change is reflected in the calculation of the amount of movement. Also, if the movement amount has already been calculated, it is updated.
再び図9に戻って、ファインアライメント工程が完了すると、成膜工程を行う(S13)。本実施形態では、基板Wの搬入時に基板ホルダ324の位置検出手段を第2位置検出手段332に切り替えると説明したが、成膜工程が完了した後、成膜が完了した基板を搬出するために、マスクホルダ駆動機構328によりマスクホルダ323を下降させる前に、基板ホルダ324の位置検出手段を第2位置検出手段332に切り替えてもよい。この場合、ステップS101は省略可能である。
Returning to FIG. 9 again, when the fine alignment process is completed, the film forming process is performed (S13). In the present embodiment, it has been described that the position detecting means of the
本実施形態においては、マスクホルダ323に設けられた第1位置検出手段331および基板ホルダ駆動機構支持体315に設けられた第2位置検出手段332を用いて、基板ホルダ駆動機構322をフィードバック制御する構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、基板ホルダに設けられた第1位置検出手段およびマスクホルダ支持体に設けられた第2位置検出手段を用いて、マスクホルダ駆動機構をフィードバック制御する構成にも同様に適用することができる。
In this embodiment, the substrate
21、321:真空容器、22、322:基板ホルダ駆動機構、23、323:マスクホルダ、24、324:基板ホルダ、25、325:成膜源、27、327:アライメント用カメラユニット、327a:ラフアライメント用カメラ、327b:ファインアライメント用カメラ、28、328:マスクホルダ駆動機構、329:振動伝達抑制部材、330:制御部、215、315:基板ホルダ駆動機構支持体、216,316:マスクホルダ支持体、217、317:真空容器支持体、331:第1位置検出手段、332:第2位置検出手段、333:基板受け爪
21, 321: Vacuum vessel, 22, 322: Substrate holder drive mechanism, 23, 323: Mask holder, 24, 324: Substrate holder, 25, 325: Film formation source, 27, 327: Alignment camera unit, 327a:
Claims (28)
基板を保持する基板ホルダと、
マスクを支持するマスクホルダと、
前記基板ホルダを移動可能に支持する基板ホルダ駆動機構と、
前記マスクホルダを移動可能に支持するマスクホルダ駆動機構と、
基板の面と平行な面内における基板とマスクとの相対位置関係を取得する相対位置関係取得手段と、
前記マスクホルダに設置され、基板の面と平行な面内における前記マスクに対する前記基板の相対位置または前記マスクホルダに対する前記基板ホルダの相対位置を検出するための第1位置検出手段と、を含むことを特徴とするアライメント装置。 An alignment device for adjusting the relative position of a substrate and a mask,
a substrate holder that holds the substrate;
a mask holder supporting a mask;
a substrate holder drive mechanism that movably supports the substrate holder;
a mask holder drive mechanism that movably supports the mask holder;
relative positional relationship acquisition means for acquiring a relative positional relationship between the substrate and the mask in a plane parallel to the surface of the substrate;
and a first position detection means installed on the mask holder for detecting the relative position of the substrate with respect to the mask or the relative position of the substrate holder with respect to the mask holder in a plane parallel to the surface of the substrate. An alignment device characterized by:
前記基板ホルダ駆動機構支持体に設置され、基板の面と平行な面内における前記基板または前記基板ホルダの位置を検出するための第2位置検出手段と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のアライメント装置。 a substrate holder driving mechanism support that supports the substrate holder driving mechanism;
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a second position detecting means installed on said substrate holder driving mechanism support for detecting a position of said substrate or said substrate holder in a plane parallel to the surface of said substrate. 2. The alignment device according to 1.
前記垂直方向における前記基板ホルダと前記マスクホルダとの間の距離が前記所定の距離より大きい第2状態では、前記第2位置検出手段によって検出された基板の面と平行な面内における前記基板または前記基板ホルダの位置に基づいて前記基板ホルダ駆動機構および前記マスクホルダ駆動機構の少なくとも一方をフィードバック制御することを特徴とする請求項5に記載のアライメント装置。 In a first state in which the distance between the substrate holder and the mask holder in the vertical direction is equal to or less than a predetermined distance, the control unit controls the relative position of the substrate with respect to the mask detected by the first position detection means. feedback-controlling at least one of the substrate holder driving mechanism and the mask holder driving mechanism based on the position or the relative position of the substrate holder with respect to the mask holder;
In a second state in which the distance between the substrate holder and the mask holder in the vertical direction is greater than the predetermined distance, the substrate or the substrate in a plane parallel to the surface of the substrate detected by the second position detecting means 6. An alignment apparatus according to claim 5, wherein at least one of said substrate holder driving mechanism and said mask holder driving mechanism is feedback-controlled based on the position of said substrate holder.
前記所定の距離は、前記第2アライメントカメラを使用して、基板とマスクとの間の相対位置関係を取得する際の、前記基板ホルダと前記マスクホルダとの間の距離であることを特徴とする請求項6に記載のアライメント装置。 The relative positional relationship acquisition means includes a first alignment camera having a first resolution and a second alignment camera having a second resolution higher than the first resolution,
The predetermined distance is the distance between the substrate holder and the mask holder when obtaining the relative positional relationship between the substrate and the mask using the second alignment camera. The alignment device according to claim 6.
前記相対位置関係取得手段は、前記基板と前記マスクとの相対位置関係を前記第1の周期より長い第2の周期で検出することを特徴とする請求項2に記載のアライメント装置。 The first position detection means detects the relative position of the substrate with respect to the mask or the relative position of the substrate holder with respect to the mask holder at a first period,
3. The alignment apparatus according to claim 2, wherein said relative positional relationship acquiring means detects the relative positional relationship between said substrate and said mask in a second period longer than said first period.
前記第2位置検出手段は、前記相対位置関係取得手段を用いて前記基板ホルダおよび前記マスクホルダの少なくとも一方の移動量を算出することができる所定の周期より短い周期で、前記基板または前記基板ホルダの位置を検出することを特徴とする請求項8に記載のアライメント装置。 The first position detection means moves the substrate relative to the mask at a period shorter than a predetermined period at which the amount of movement of at least one of the substrate holder and the mask holder can be calculated using the relative positional relationship acquisition means. detecting the relative position or relative position of the substrate holder with respect to the mask holder;
The second position detection means detects the substrate or the substrate holder at a period shorter than a predetermined period at which the movement amount of at least one of the substrate holder and the mask holder can be calculated using the relative positional relationship acquisition means. 9. The alignment apparatus according to claim 8, wherein the position of is detected.
前記第1位置検出手段により検出された前記マスクに対する前記基板の相対位置または前記マスクホルダに対する前記基板ホルダの相対位置または前記第2位置検出手段により検出された基板の面と平行な面内における前記基板または前記基板ホルダの位置に基づいて、前記基板ホルダ及び前記マスクホルダの少なくとも一方の前記移動量を更新することを特徴とする請求項10に記載のアライメント装置。 The control unit
The relative position of the substrate with respect to the mask detected by the first position detection means, the relative position of the substrate holder with respect to the mask holder, or the relative position of the substrate holder in a plane parallel to the surface of the substrate detected by the second position detection means 11. The alignment apparatus according to claim 10, wherein the amount of movement of at least one of the substrate holder and the mask holder is updated based on the position of the substrate or the substrate holder.
基板を保持する基板ホルダと、
マスクを支持するマスクホルダと、
前記基板ホルダを移動可能に支持する基板ホルダ駆動機構と、
前記マスクホルダを移動可能に支持するマスクホルダ駆動機構と、
基板の面と平行な方向における基板とマスクとの相対位置関係を取得する相対位置関係取得手段と、
前記基板ホルダに設置され、基板の面と平行な面内における前記基板に対する前記マスクの相対位置または前記基板ホルダに対する前記マスクホルダの相対位置を検出するための位置検出手段とを含むことを特徴とするアライメント装置。 An alignment device for adjusting the relative position of a substrate and a mask,
a substrate holder that holds the substrate;
a mask holder supporting a mask;
a substrate holder drive mechanism that movably supports the substrate holder;
a mask holder driving mechanism that movably supports the mask holder;
relative positional relationship acquisition means for acquiring a relative positional relationship between the substrate and the mask in a direction parallel to the surface of the substrate;
position detection means installed on the substrate holder for detecting the relative position of the mask with respect to the substrate or the relative position of the mask holder with respect to the substrate holder in a plane parallel to the surface of the substrate. alignment device.
容器と、
前記容器に設置され、請求項1から16のいずれか一項に記載のアライメント装置と、
前記容器に設置され、成膜材料を収納し、前記成膜材料を蒸発または昇華させて放出するための成膜源とを含むことを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film of a film forming material on a substrate through a mask,
a container;
An alignment device according to any one of claims 1 to 16, which is installed in the container;
and a film forming source installed in the container, containing a film forming material, and for evaporating or sublimating and discharging the film forming material.
基板の面と平行な面内における基板とマスクとの相対位置関係を取得する相対位置関係取得ステップと、
取得した前記相対位置関係に基づいて、前記基板を保持する基板ホルダおよび前記マスクを支持するマスクホルダの少なくとも一方の位置を、前記基板ホルダを移動可能に支持する基板ホルダ駆動機構および前記マスクホルダを移動可能に支持するマスクホルダ駆動機構の少なくとも一方によって調整する位置調整ステップとを含み、
前記位置調整ステップは、前記マスクホルダに設置された第1位置検出手段によって、基板の面と平行な面内における前記マスクに対する前記基板の相対位置または前記基板ホルダに対する前記基板ホルダの相対位置を検出する第1位置検出ステップを含むことを特徴とするアライメント方法。 An alignment method for adjusting the relative position of a substrate and a mask, comprising:
a relative positional relationship acquiring step of acquiring a relative positional relationship between the substrate and the mask in a plane parallel to the plane of the substrate;
a position of at least one of a substrate holder that holds the substrate and a mask holder that supports the mask based on the obtained relative positional relationship ; a position adjustment step of adjusting by at least one of the mask holder drive mechanisms movably supported ;
In the position adjusting step, the relative position of the substrate with respect to the mask or the relative position of the substrate holder with respect to the substrate holder in a plane parallel to the surface of the substrate is detected by a first position detecting means installed in the mask holder. An alignment method, comprising: a first position detection step.
前記位置調整ステップは、前記第1位置検出ステップで検出した前記マスクに対する前記基板の相対位置または前記マスクホルダに対する前記基板ホルダの相対位置に基づいて、前記基板ホルダ駆動機構および前記マスクホルダ駆動機構の少なくとも一方をフィードバック制御するステップを有することを特徴とする請求項18に記載のアライメント方法。 The relative positional relationship acquisition step includes acquiring an image including the substrate and the mask, and a movement amount for acquiring a movement amount of at least one of the substrate holder and the mask holder in the position adjustment step based on the image. an obtaining step;
In the position adjustment step, the position of the substrate holder drive mechanism and the mask holder drive mechanism is adjusted based on the relative position of the substrate with respect to the mask detected in the first position detection step or the relative position of the substrate holder with respect to the mask holder. 19. The alignment method according to claim 18, comprising the step of feedback-controlling at least one of them.
前記第2位置検出ステップで検出された基板の面と平行な面内における前記基板または前記基板ホルダの位置に基づいて、前記基板ホルダ駆動機構および前記マスクホルダ駆動機構の少なくとも一方をフィードバック制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載のアライメント方法。 Feedback control of at least one of the substrate holder drive mechanism and the mask holder drive mechanism based on the relative position of the substrate with respect to the mask or the relative position of the substrate holder with respect to the mask holder detected in the first position detection step and
feedback-controlling at least one of the substrate holder drive mechanism and the mask holder drive mechanism based on the position of the substrate or the substrate holder in a plane parallel to the surface of the substrate detected in the second position detection step; 21. The alignment method of claim 20, further comprising:
前記第2位置検出ステップは、前記垂直方向における前記基板ホルダと前記マスクホルダとの距離が前記所定の距離より大きい第2状態で行われることを特徴とする請求項22に記載のアライメント方法。 The first position detection step is performed in a first state in which a distance between the substrate holder and the mask holder in the vertical direction is equal to or less than a predetermined distance,
23. The alignment method according to claim 22, wherein said second position detecting step is performed in a second state in which a distance between said substrate holder and said mask holder in said vertical direction is greater than said predetermined distance.
前記第1相対位置関係取得ステップでは、前記第1アライメントカメラで、前記マスクホルダに設置された基板仮受け手段に支持された基板のアライメントマークと前記マスクホルダに支持されたマスクのアライメントマークを撮像して、基板とマスクとの間の相対位置関係を取得することを特徴とする請求項18に記載のアライメント方法。 The relative positional relationship acquiring step comprises: a first relative positional relationship acquiring step of acquiring the relative positional relationship with a first alignment camera having a first resolution; and a second alignment camera higher than the first resolution of the relative positional relationship. and a step of obtaining a second relative positional relationship,
In the first relative positional relationship obtaining step, the first alignment camera images alignment marks of the substrate supported by the temporary substrate receiving means installed in the mask holder and alignment marks of the mask supported by the mask holder. 19. The alignment method according to claim 18, wherein the relative positional relationship between the substrate and the mask is acquired by performing the above.
基板の面と平行な面内における基板とマスクとの相対位置関係を取得する相対位置関係取得ステップと、
取得した前記相対位置関係に基づいて、前記基板を保持する基板ホルダおよび前記マスクを支持するマスクホルダの少なくとも一方の位置を、前記基板ホルダを移動可能に支持する基板ホルダ駆動機構および前記マスクホルダを移動可能に支持するマスクホルダ駆動機構の少なくとも一方によって調整する位置調整ステップとを含み、
前記位置調整ステップは、前記基板ホルダに設置された第1位置検出手段によって、基板の面と平行な面内における前記基板に対する前記マスクの相対位置または前記基板ホルダに対する前記マスクホルダの相対位置を検出する第1位置検出ステップを含むことを特徴とするアライメント方法。 An alignment method for adjusting the relative position of a substrate and a mask, comprising:
a relative positional relationship acquiring step of acquiring a relative positional relationship between the substrate and the mask in a plane parallel to the surface of the substrate;
a position of at least one of a substrate holder that holds the substrate and a mask holder that supports the mask based on the obtained relative positional relationship ; a position adjustment step of adjusting by at least one of the mask holder drive mechanisms movably supported ;
In the position adjusting step, the relative position of the mask with respect to the substrate or the relative position of the mask holder with respect to the substrate holder in a plane parallel to the surface of the substrate is detected by a first position detecting means installed on the substrate holder. An alignment method, comprising: a first position detection step.
請求項18から27のいずれか一項に記載のアライメント方法により、前記基板及び前記マスクの相対位置を調整するステップと、
前記マスクを介して前記基板に成膜するステップとを含むことを特徴とする成膜方法。 A film formation method for forming a film of a film formation material on a substrate through a mask,
adjusting the relative positions of the substrate and the mask by the alignment method according to any one of claims 18 to 27;
and forming a film on the substrate through the mask.
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