JP7220060B2 - 基板検査システム、電子デバイスの製造装置、基板検査方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

基板検査システム、電子デバイスの製造装置、基板検査方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、製造装置内の基板の検査に関するものである。
近年、フラットパネル表示装置として有機EL表示装置(有機ELディスプレイ)が脚光を浴びている。有機EL表示装置は自発光ディスプレイであり、応答速度、視野角、薄型化などの特性が液晶パネルディスプレイより優れており、モニタ、テレビ、スマートフォンに代表される各種携帯端末などで既存の液晶パネルディスプレイに代わって普及している。また、自動車用ディスプレイなどにも、その応用分野を広げている。
有機EL表示装置を構成する有機EL素子(有機発光素子、OLED:Organic Light Emitting Diode)は、2つの向かい合う電極(カソード電極、アノード電極)の間に発光を起こす有機物層である発光層を有する機能層が形成された基本構造を持つ。有機EL素子の機能層及び電極層は、例えば、それぞれの層を構成する材料を真空成膜装置内で、マスクを介して基板に成膜することで製造することができる。
有機EL素子は、基板を各成膜室に順次搬送しつつ、基板の被処理面上に電極及び各種機能層を順次形成することで製造される。有機EL素子の製造過程では、基板の撓みにより基板に加わる応力や基板の搬送過程での衝撃などにより、基板の周縁部に割れ目が入ったり、基板の周縁部の一部が欠けたりすることがある。この状態で、基板が継続的に応力や衝撃を受ける場合などには、基板全体が破損する恐れがある。基板の破損は、有機EL素子の製造装置全体の稼働停止を引き起こすため、有機EL素子の製造装置において、基板が破損に至る前に、基板の周縁部のクラックや欠けの有無を検査することが望まれる。
特許文献1には、プリント回路基板(PCB:Printed Circuit Board)のクラックや
欠けの有無を検出するために、PCBの辺に沿って複数の電子センサを配置する構成を開示している。
しかし、基板の搬送時の搬送誤差により、基板が所定の位置や姿勢からずれた場合、基板のクラックや欠けの有無を精度良く検査することができない可能性がある。
特開2016-148665号公報
本発明は、精度良く、基板のクラックや欠けの有無を検出することができる基板検査システム、これを有する電子デバイスの製造装置、基板検査方法、及びこれを有する電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様にかかる基板検査システムは、容器内を第1の方向に搬送される基板を検査するための基板検査システムであって、前記容器内に設置され、基板を支持するための基板支持機構と、前記第1の方向における上流側に配置され、前記容器内に搬入された前記基板の、前記第1の方向と交差し、かつ、前記基板支持機構の基板支持面に平行な第2の方向における位置情報と、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向を軸とする回転方向における前記基板の位置に関する情報と、を含む基板位置情報を取得するための基板位置情報取得手段と、前記第1の方向における下流側に配置され、前記基板の前記第1の方向に沿った辺部での欠陥を検査するための基板検査手段と、前記基板位置情報に基づいて、搬送される前記基板と前記基板検査手段の第2の方向における相対位置を調整するように、前記基板支持機構及び前記基板検査手段の少なくとも一つを駆動する駆動手段と、を含むことを特徴とする。
本発明の第2の態様にかかる基板検査システムは、容器内を第1の方向に搬送される基板を検査するための基板検査システムであって、前記第1の方向における上流側に配置され、前記容器内に搬入された前記基板の、前記第1の方向と交差し、かつ、前記基板の主面に平行な方向である第2の方向における位置情報と、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向を軸とする回転方向における前記基板の位置に関する情報と、を含む基板位置情報を取得するための基板位置情報取得手段と、前記第1の方向における下流側に配置され、前記基板の前記第1の方向に沿った辺部での欠陥を検査するための基板検査手段と、前記基板位置情報に基づいて、搬送される前記基板と前記基板検査手段の第2の方向における相対位置を調整する調整手段と、を含むことを特徴とする。
本発明の第3の態様にかかる電子デバイスの製造装置は、基板にマスクを介して第1の材料を堆積させて成膜するための成膜装置を有する第1のクラスタ装置と、基板にマスクを介して第2の材料を堆積させて成膜するための成膜装置を有する第2のクラスタ装置と、前記第1のクラスタ装置から前記第2のクラスタ装置に搬送される基板を検査するための基板検査システムとを有し、前記基板検査システムは、本発明の第1又は第2の態様にかかる基板検査システムであることを特徴とする。
本発明の第4の態様にかかる基板検査方法は、容器内を第1の方向に搬送される基板を検査するための基板検査方法であって、前記基板を前記第1の方向に沿って前記容器内に搬入する基板搬入工程と、前記第1の方向における上流側に配置された位置情報取得手段により、搬入された前記基板の、前記第1の方向と交差し、かつ、前記基板の主面に平行な第2の方向における位置情報と、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向を軸とする回転方向における前記基板の位置に関する情報と、を含む基板位置情報を取得する基板位置情報取得工程と、前記第1の方向における下流側に配置された基板検査手段により、前記基板の前記第1の方向に沿った辺部での欠陥を検査する基板検査工程と、前記基板位置情報取得工程の後、かつ、前記基板検査工程の前に、取得された前記基板位置情報に基づいて、搬送される前記基板と前記基板検査手段の前記第2の方向における相対位置を調整するように前記基板及び前記基板検査手段の少なくとも一つを駆動する駆動工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の第5の態様にかかる電子デバイスの製造方法は、基板にマスクを介して材料を堆積させて成膜する成膜工程と、前記成膜工程の前又は後に基板を検査する基板検査工程と、を有し、前記基板検査段階は、本発明の第4の態様にかかる基板検査方法により行われることを特徴とする。
本発明によれば、基板のクラックや欠けの有無の検査精度を向上させることができる。
電子デバイスの製造装置の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第1の実施例による基板検査システムの側面図である。 本発明の第1の実施例による基板検査システムの上面図である。 本発明の第2の実施例による基板検査システムの模式図である。 電子デバイスを示す模式図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態及び実施例を説明する。ただし、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示すものにすぎず、本発明の範囲はそ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、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
本発明は、複数の成膜室に基板を順次搬送しつつ、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)を形成する装置に望ましく適用することができる。基板の材料としては、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択することができ、基板は、例えば、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、蒸着材料としても、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択してもよい。なお、以下の説明において説明する真空蒸着装置以外にも、スパッタ装置やCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を有する成膜装置にも、本発明を適用することが
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素子、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。特に、蒸着材料を蒸発させてマスクを介して基板に蒸着させることで有機EL素子を形成する有機EL素子の製造装置は、本発明の好ましい適用例の一つである。
(第1の実施例)
<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。
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、4.5世代の基板(約700mm×約900mm)や6世代のフルサイズ(約1500mm×約1850mm)又はハーフカットサイズ(約1500mm×約925mm)の基板に、有機EL素子の形成のための成膜を行った後、該基板を切り抜いて複数の小さなサイズのパネルを製作する。
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1の間を繋ぐ中継装置2とを有する。
クラスタ装置1は、基板に対する処理(例えば、成膜)を行う複数の成膜装置11と、使用前後のマスクを収納する複数の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。各搬送室13は、図1に示すように、複数の成膜装置11及びマスクストック装置12のそれぞれと接続されている。
搬送室13内には、基板及びマスクを搬送する搬送ロボット14が配置されている。搬送ロボット14は、上流側に配置された中継装置2のパス室15から成膜装置11へ基板を搬送する。また、搬送ロボット14は、成膜装置11とマスクストック装置12との間でマスクを搬送する。搬送ロボット14は、例えば、多関節アームに、基板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。
成膜装置11(蒸着によって成膜を行う場合には、蒸着装置とも呼ぶ)では、蒸発源に収納された蒸着材料がヒータによって加熱されて蒸発し、マスクを介して基板上に蒸着される。搬送ロボット14との基板の受け渡し、基板とマスクの相対位置の調整(アライメント)、マスク上への基板の固定、成膜(蒸着)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。
マスクストック装置12には、成膜装置11での成膜工程で使われる新しいマスクと、使用済みのマスクとが、2つ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た新しいマスクを成膜装置11に搬送する。
基板の流れ方向において、クラスタ装置1の上流側及び/又は下流側に設けられ、基板の搬送や流れを中継する中継装置2は、パス室15と、バッファ室16と、旋回室17のうちの少なくとも一つを有する。中継装置2と、中継装置2内での基板の搬送を制御する
制御手段とを合わせて基板搬送システムと呼ぶ。
パス室15は、基板の流れ方向における上流側のクラスタ装置1から搬送されてきた基板を下流側に受け渡すか、上流側から搬送されてきた基板を下流側のクラスタ装置1に受け渡す。図1には、パス室15が下流側のクラスタ装置1に隣接する例を示したが、本発明はこれに限定されず、上流側のクラスタ装置1に隣接するようにパス室15を設置してもよい。
バッファ室16は、上流側のクラスタ装置1からの基板を下流側に受け渡す。バッファ室16は、その上流側のクラスタ装置1と下流側のクラスタ装置1における処理速度の差がある場合、又は、下流側のトラブルの影響で基板を正常に流すことができない場合などに、複数の基板を一時的に収納できるように構成される。例えば、バッファ室16は、最大8枚の基板を収納することができる基板収納部を有することができる。
搬送室13の搬送ロボット14は、上流側のパス室15から基板を受け取って、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での成膜処理が完了した基板を複数の成膜装置11の一つ(例えば、成膜装置11b)から受け取って、下流側に連結されたバッファ室16に搬送する。
バッファ室16とパス室15との間には、基板の向きを変える旋回室17が設置される。旋回室17には、バッファ室16から基板を受け取って基板を180°回転させ、パス室15に搬送するための搬送ロボット18が設けられる。これにより、上流側のクラスタ装置1と下流側のクラスタ装置1で基板の向きが同じになり、基板処理が容易になる。
成膜装置11、マスクストック装置12、搬送室13、バッファ室16、旋回室17などは、有機EL素子の製造の過程で、高真空状態に維持される。パス室15は、通常は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よい。
第1の実施例では、図1を参照して、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は特に限定されない。例えば、電子デバイス製造装置の一部のクラスタ装置1に繋がる中継装置2においては、バッファ室16を設けず、旋回室17の上流側と下流側にそれぞれパス室15を設けてもよい。また、旋回室17を設けずに、パス室15に基板の向きを変える基板回転装置を設けてもよい。
<基板検査システムと基板検査方法>
有機EL素子のような電子デバイスが製造される基板は、前述の電子デバイスの製造装置内で搬送及び処理される過程で、基板に加わる応力や衝撃のため、基板の周縁部から割れ目が入ったり、基板の周縁部の一部が欠けたりすることがある。これらの基板の損傷が原因で、基板全体が破損すると、破損した基板を除去するために、電子デバイスの製造装置全体の稼働が停止する。
基板の破損に起因する電子デバイスの製造装置全体の稼働停止を抑制するため、電子デバイスの製造装置内には、基板の異常又は損傷(例えば、クラックや欠けの有無)を検査する基板検査手段が設置される。第1の実施例では、このような基板検査手段を、クラスタ装置1の間で基板を搬送する基板搬送システムに設置する。第1の実施例においては、基板検査手段を有する基板搬送システムを基板検査システムと呼ぶ。
以下、図2及び図3を参照して、第1の実施例の基板検査システムを説明する。
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。基板S又はマスクが水平面(XY平面)と平行となるよう固定された場合、基板S又はマスクの長手方向(長辺に平行な方向)をX方向(第1の方向)、短手方向(短辺に平行な方向)をY方向(第2の方向)とする。また、Z方向(第3の方向)を軸とする回転角をθ(回転方向)で表す。
図2及び図3は、中継装置2のうち、パス室15に基板Sの検査手段21を設置した基板検査システム20を示す。ただし、本発明は、これに限定されず、例えば、検査手段21は、パス室15の他に、バッファ室16又は旋回室17に設置されてもよく、クラスタ装置1の搬送室13に設置されてもよい。
第1の実施例による基板検査システム20は、その内部が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22と、真空容器22内(容器内)に搬入された基板Sが支持される基板支持機構23と、基板Sを検査するための検査手段21と、真空容器22内に搬入された基板Sの位置情報を表す基板位置情報を取得するための基板位置情報取得手段24と、基板位置情報取得手段24によって取得された基板位置情報に基づいて、検査手段21及び基板支持機構23の少なくとも一つを駆動するための駆動手段25と、基板検査システム20での基板の搬送と検査動作を制御する制御手段26と、を有する。
真空容器22は、その内部を真空状態に排気するための真空ポンプ(不図示)と連結される。第1の実施例による基板検査システム20は、真空容器22の内部を低真空状態(例えば、10-3Torr以下の範囲内)で排気するラフ排気用ポンプを有し、必要に応じて、真空容器22内部を高真空状態(例えば、10-8Torr以下の範囲内)に排気するための高真空排気用ポンプ(例えば、クライオポンプ)を有してもよい。
基板Sの搬送方向(第1の方向)における真空容器22の上流側には、例えば、旋回室17との間に基板搬入口221が設置され、真空容器22の下流側には、例えば、搬送室13との間に、基板搬出口222が設置される。基板搬入口221と基板搬出口222は、ゲートバルブによって構成する。
旋回室17の搬送ロボット18によって真空容器22内に搬入された基板Sは、基板支持機構23に支持される。ここでは、基板Sは基板Sの主面(被処理面)が鉛直方向に垂直な状態で搬送されているため、基板支持機構23は基板Sを重力方向下方から支持する支持台や、複数の支持ピン(支持具)であってもよい。したがって以下の説明においては、基板支持機構23によって基板Sが支持されることを、基板Sが基板支持機構23に載置される、などと表現することもあるが、本発明はこれに限定はされない。例えば、基板Sは立てられた状態で基板支持機構23によって支持されてもよい。基板支持機構23は、旋回室17の搬送ロボット18によって搬入されてきた基板Sを、その下流側の搬送室13の搬送ロボット14によって搬出する前に一時的に支持しておくための手段であって、搬送ロボット14、18との間で基板Sのやりとりを中継する。
つまり、上流側の旋回室17の搬送ロボット18が、基板Sを基板搬入口221を介して、真空容器22内に搬入して、基板支持機構23上に基板Sを載置して退避すると、下流側の搬送室13の搬送ロボット14が、基板搬出口222を介して真空容器22内に進入して、基板支持機構23上の基板Sを持ち上げて搬出する。これにより、搬送ロボット14、18の間で直接に基板Sをやりとりする構成より安定的に基板の搬送を行うことができる。
基板支持機構23は、基板Sの成膜面(下面)の周縁部を複数の支持具(不図示)によって支持する。
図2及び図3では、基板支持機構23が真空容器22に固定される例を示したが、本発明はこれに限定されず、基板支持機構23は、基板搬送方向である第1の方向に移動可能に設置してもよい。例えば、モータとボールねじ、又は、モータとリニアガイドを用いて、基板支持機構23を第1の方向に移動可能に設置することができる。
基板支持機構23が第1の方向に移動可能に設置される場合、基板支持機構23は、旋回室17の搬送ロボット18から基板Sを受け取る際には、基板搬入口221の近くの位置に移動し、基板Sが載置されると、第1の方向に移動して、基板搬出口221の近くまで移動する。基板Sが載置された基板支持機構23が、基板搬出口221の近くの位置まで移動して停止すると、基板搬出口222を介して下流側の搬送室13の搬送ロボット14が、基板支持機構23上の基板Sを搬出する。
また、後述のように、基板支持機構23は、第1の方向と交差する第2の方向と、第1の方向及び第2の方向と交差する第3の方向を軸とした回転方向にも移動可能に設置されてもよい。
検査手段21は、基板Sの表面を光学的に検査して、基板Sの異常(例えば、クラックや欠け)の有無)を検査する。例えば、検査手段21は、レーザセンサで構成することができる。具体的には、検査手段21は、光照射手段としてのレーザ光源部と、レーザ受光部と、を有する。レーザ光源部から放出されたレーザは、基板Sのエッジやクラックで回折又は散乱する。これをレーザ受光部により検出することで、基板Sのエッジにおける欠損の有無や、クラックの有無を検査することができる。
検査手段21として用いられるレーザセンサは、レーザ光のビーム形状に応じて、スポット型、ライン型、エリア型などを使用することができる。
検査手段21は、図2に示すように、真空容器22の鉛直方向の上面の外側(大気側)に設置される。検査手段21は、真空容器22の上面に設置された窓を介してレーザ光を基板Sの被検査領域(例えば、基板Sの周縁部)に照射することができる。なお、検査手段21は真空容器22の鉛直方向の下面の外側(大気側)に設置されてもよい。検査手段21としてレーザセンサを用いる場合には、レーザセンサを構成するレーザ光源とレーザ受光部を真空容器22に対して同じ側に(例えば、両者を真空容器22の鉛直方向の上面の外側に)設置して、反射型のレーザセンサとしてもよい。あるいは、レーザ光源とレーザ受光部を真空容器22を挟んで対向するように設置(例えば、レーザ光源を真空容器22の鉛直方向の上面の外側に設置し、レーザ受光部を真空容器22の鉛直方向の下面の外側に設置)して透過型のレーザセンサとしてもよい。
検査手段21は、第1の方向において、基板位置情報取得手段24よりも下流側に設置される。例えば、検査手段21は、真空容器22の中央部を基準に、基板搬出口222側(基板搬出口側)にオフセットして設置される。
また、検査手段21は、図3に示すように、基板Sの周縁部の位置に対応する位置に複数個が設置される。図3には、基板Sの2つの長辺の位置に対応する位置に2つの検査手段21がそれぞれ設置されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、基板Sのそれぞれの長辺に対応する位置に、長辺方向(第1の方向)に沿って複数の検査手段21をそれぞれ設置してもよく、基板Sの短辺に対応する位置にも検査手段21を設置してもよい。
検査手段21は、基板Sの搬送方向である第1の方向には固定され、第1の方向と交差する第2の方向においては、移動あるいは角度回転可能に設置される。なお、「第2の方向に回転」とは、第1の方向(X軸)に垂直な面内で第1の方向(X軸)を軸とする回転を意味するものとする。
検査手段21が第1の方向に固定されていても、基板Sが搬送室13の搬送ロボット14又は基板支持機構23によって第1の方向に搬送されるので、基板Sの長辺に沿ってクラックや欠けの有無を検査することができる。つまり、検査手段21は、基板支持機構23上に載置された基板Sを搬送室13の搬送ロボット14が持ち上げ、第1の方向に搬送する間に、基板Sの長辺に沿ってクラックや欠損の有無を検査する。基板支持機構23が第1の方向に移動可能な構成においては、検査手段21は、基板Sが、基板支持機構23上に載置された状態で、基板支持機構23の第1の方向への移動により、第1の方向に搬送される間に、基板Sの長辺に沿ってクラックや欠損の有無を検査するように構成してもよい。
また、第1の実施例では、検査手段21が第2の方向に移動又は角度回転可能に設置されるので、基板Sが、基板検査システム20に搬入される際に、搬送誤差などによって定められた位置や姿勢からずれて搬入されても、例えば、第2の方向にずれて搬入されても、検査手段21を第2の方向に移動させたり、検査手段21を回転させたりすることによって、検査手段21の検査領域(レーザセンサの場合、レーザの照射領域)を第2の方向に移動させることができるため、基板(S)の長辺に沿ってクラックの有無などを検査することができる。
検査手段21がレーザセンサで構成される例を説明したが、本発明はこれに限定されず、検査手段21は、カメラのような他の光学手段であってもよい。この場合には、基板Sの周縁部を撮像し、画像処理によって、クラックや欠損の有無を検査する。
基板位置情報取得手段24は、真空容器22内に搬入された基板Sの位置情報を取得する。特に、第1の実施例においては、基板Sの基板支持面に平行な第2の方向における位置に関する情報を取得する。このため、基板位置情報取得手段24は、カメラやライン型レーザセンサを用いて構成することができる。
例えば、基板位置情報取得手段24がカメラである場合には、カメラで基板Sを撮像し、その画像の画像認識処理によって、第2の方向における基板Sのエッジ(つまり、両方の長辺)の位置情報を取得することができる。図3には、基板位置情報取得手段24を1台のカメラで構成する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、複数のカメラで、例えば、進入する基板Sの2つのコーナー部を撮像して画像処理により基板Sの第2の方向の位置情報を取得してもよい。
ライン型レーザセンサを使用する場合には、図3に示すように、第2の方向にライン型レーザセンサを配置して、基板Sに線状のレーザ光を照射して基板S(のエッジ)の第2の方向における位置情報を取得することができる。
基板位置情報取得手段24は、検査手段21と同様に、真空容器22に設置された窓を介して基板Sを撮像できるように、真空容器22の上面の外側(大気側)に設置される。なお、基板位置情報取得手段24も、真空容器22の下面の外側(大気側)に設置されてもよい。
また、図2及び図3に示すように、基板位置情報取得手段24は、第1の方向において
、検査手段21よりも上流側に設置される。つまり、基板位置情報取得手段24は、真空容器22の中央を基準に、真空容器22の基板搬入口221側(基板搬入口側)にオフセットして設置される。これにより、基板Sが検査手段21の検査可能エリアに入る前に、事前に基板Sの第2の方向における位置情報を取得し、これに基づいて検査手段21を駆動することができる。すなわち、基板Sが搬送ロボット18によって真空容器22内に第1の方向に搬送され、進入するとき、基板Sの第2の方向における位置情報を取得することができ、基板Sの位置情報取得にかかる時間を短縮することができる。
ただし、本発明はこれに限定されず、例えば、基板Sが搬送ロボット18によって、基板支持機構23に載置された後に、基板Sの位置情報を取得するように、基板位置情報取得手段24を設置してもよい。基板Sの位置情報を、搬送ロボット18によって基板Sが真空容器22内に搬入される過程で取得するのではなく、基板支持機構23に載置された後に取得することで、搬送ロボット18と基板支持機構23との間で基板Sをやりとりする過程で生じる搬送誤差も反映された基板Sの位置情報を取得することができる。したがって、検査手段21の位置をより精密に基板Sの位置に合わせることができ、基板Sの検査精度を向上させることができる。
基板位置情報取得手段24は、第3の方向を軸とする回転方向の基板Sの位置情報を取得することもできる。例えば、基板Sの対角上の2つのコーナー部をカメラで撮像し、画像処理をすることで、基板Sの回転方向における位置情報を取得することができる。
駆動手段25は、基板位置情報取得手段24によって取得された基板S(エッジ)の位置情報(例えば、第2の方向における位置情報)に基づいて、検査手段21を第2の方向に移動させたり、第1の方向を軸に回転させたりして(つまり、検査手段21の角度を第2の方向を含み第1の方向に垂直な面内で調整して)、検査手段21の検査領域を第2の方向に移動させる。つまり、駆動手段25は、基板位置情報に基づいて、搬送される基板Sと検査手段21の相対位置を調整する調整手段として機能する。このため、駆動手段25は、モータ及び/又はボールねじやリニアガイドを有する。なお、駆動手段25の構成はこれに限定はされず、検査手段21を移動又は回転(後述する第2の実施例においては基板支持機構23を移動又は回転)させることができる構成であれば、従来公知のいかなる構成であってもよい。
前述したように、有機EL表示装置などの電子デバイスの製造装置では、基板Sを、搬送室13の搬送ロボット14や旋回室17の搬送ロボット18のような搬送ロボットにより、成膜装置11とパス室15やバッファ室16との間で、また、パス室15とバッファ室16との間で搬送する。ところが、この過程で、搬送ロボット14、18による基板搬送の繰り返し精度(つまり、搬送ロボットが基板を搬送するたびに、基板を同じ場所に搬送する精度)が低い場合には、基板Sが搬送ロボット14、18によって搬送されるたびに、基板Sが定められた位置に搬送されず、毎回異なる位置に搬送される可能性がある。
ところで、従来技術のように、検査手段21がパス室15の基板搬出口222の付近に第2の方向に固定して設置される場合には、基板のクラックや欠けの有無(クラックや欠けは通常、基板のエッジから始まり、その内部に進行する)をより正確に検査するために、検査手段21を可能な限り、基板のエッジ(例えば、長辺)に近い位置に設置する。したがって、旋回室17の搬送ロボット18によって真空容器22内に搬入される基板Sの長辺の位置が第2の方向における検査手段21の位置からずれる場合には、基板Sの長辺におけるクラックや欠けの有無を検査することができない場合があり得る。
本発明では、この問題を解決するために、基板検査システム20の真空容器22の搬入口221の近くに基板の第2の方向における位置を検出するための基板位置情報取得手段
24を設置し、これにより取得された基板Sの第2の方向における位置情報に基づいて、検査手段21を駆動手段25によって第2の方向に移動させるか、その検査領域が第2の方向に移動するように検査手段21を回転駆動する。
このような構成によれば、基板Sが横方向(第2の方向)にずれた状態で基板検査システム20内に搬入されても、検査手段21を第2の方向におけるずれ量だけ移動又は回転させることで、基板Sの長辺を常に高精度に検査することができる。
搬送ロボット14、18による搬送誤差は、第2の方向にのみ発生するのではなく、例えば、基板Sが第1の方向に対し第1の方向と第2の方向を含む面内で傾いた状態(すなわち、第3の方向を軸として回転した状態)で、基板検査システム20内に搬入されることもありうる。このような場合にも、基板Sの長辺に沿ってクラックや欠けの有無を検査することができるようにするために、基板位置情報取得手段24を、Z方向(第3の方向)を軸とした基板Sの回転角度を検出できるように設置してもよい。
また、基板Sが第3の方向を軸に回転した状態で搬入される場合には、単に、検査手段21を駆動手段25によって第2の方向に1回だけ移動させたり回転させたりするだけでは、基板Sの長辺の全体にわたってクラックや欠損の有無を検査することができない可能性がある。この場合、駆動手段25は、検査手段21の第2の方向における位置や角度を連続的又は断続的に変化させるように駆動する。より具体的には、駆動手段25は、基板Sの搬送速度、例えば、搬送室13の搬送ロボット14が、基板検査システム20の基板支持機構23上に載置された基板Sを搬出する速度に応じて、検査手段21の第2の方向における位置や角度を連続的又は断続的に変化させるように駆動する。これにより、基板Sが単に第2の方向に平行にずれた場合だけでなく、第1の方向及び第2の方向を含む面内で、例えば、基板支持機構23の基板Sの載置面内で第3の方向を軸に回転した場合にも、基板Sの長辺に沿ってクラックや欠損の有無を検査することができる。
制御手段26は、このような基板検査システム20内での基板Sの搬送及び検査動作を制御する。つまり、制御手段26は、基板位置情報取得手段24によって取得された基板Sのエッジ部やコーナー部の撮像画像から、基板Sが所定の位置(基準位置)からずれた量(ΔX、Δθ)を算出する。算出された相対的位置ずれ量に基づいて、駆動手段25が検査手段21を第2の方向に移動又は回転駆動するように制御する。基板が回転方向にもずれた場合、制御手段26は、基板Sの搬送速度も考慮して、駆動手段25を制御する。
第1の実施例では、基板検査システム20が制御手段26を有する構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、クラスタ装置1の動作を制御する制御部が上述した制御手段26の制御を行うようにしてもよい。
(第2の実施例)
第1の実施例では、駆動手段25によって検査手段21の位置や角度を第2の方向に調整する構成を例示的に説明したが、本発明はこれに限定されず、検査手段21は、真空容器22に固定して設置し、その代わりに、基板支持機構23を駆動手段25によって、第2の方向及び/又は回転方向に移動又は回転させる構成としてもよい。
第2の実施例においては、図4に示すように、基板Sが真空容器22内に搬入されて基板支持機構23上に載置された後、基板Sの位置情報を、例えば、基板Sの対角線上の2つのコーナー部に対応する位置に設置された基板位置情報取得手段24によって取得する。
制御手段26は、取得された基板Sの位置情報を基板Sの基準位置(この基準位置は、
検査手段21の位置に合うように設定される)と対比して、基板Sの位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、駆動手段25によって、基板支持機構23を駆動して、基板Sの位置調整を行う。この場合、検査手段21は、移動する必要がなくなり、第2の方向おいて固定された位置で、基板Sを検査することができる。
第2の実施例によれば、基板Sの位置情報を、搬送ロボット18によって基板Sが真空容器22内に搬入される過程で取得するのではなく、基板支持機構23に載置された後に取得するので、搬送ロボット18と基板支持機構23との間で基板をやりとりする過程で生じる搬送誤差も反映させて基板Sの位置を調整することができる。したがって、より精密に基板Sの位置を調整して、基板Sの検査精度を向上させることができる。そのために、駆動手段25を第1の実施例とは異なり、基板支持機構23は、第2の方向だけでなく、Z方向を軸とした回転方向にも駆動できるように構成される。
第2の実施例で用いられる駆動手段25は、図4に示すように、基板検査システム20の真空容器22の下面の外側(大気側)に設置される。駆動手段25は、成膜装置11において基板アライメントに用いられる通常のアライメントステージ機構と同様に構成することができる。例えば、2つのX方向のサーボモータ、1つ又は2つのY方向サーボモータを有するように構成することができる。第2の実施例の駆動手段25は、基板支持機構23と、真空容器22の下面を介して、シャフト251によって連結される。
この場合、基板位置情報取得手段24は、真空容器22の上面ではなく、下面に設置された窓を介して基板Sを撮像できるように、真空容器22の下面の外側(大気側)に設置されることが好ましい。
以下、第1の実施例による基板検査システム20を使用して基板を検査する方法について説明する。
まず、上流側のクラスタ装置1(第1のクラスタ装置)に備わる成膜装置11で第1の蒸着材料(例えば、後述する発光層の有機材料)の成膜が完了した基板Sが、上流側のクラスタ装置1の搬送室13の搬送ロボット14によって、バッファ室16に搬送されると、旋回室17の搬送ロボット18は、バッファ室16に搬送された基板Sを基板面に垂直方向(Z方向)を軸に180°回転させた後、基板検査システム20内に搬送する。つまり、搬送ロボット18が、基板搬入口221を介して、真空容器22内に基板Sを搬入する(S1)。
この際、第1の実施例による基板検査システム20では、搬送ロボット18のロボットハンド上で真空容器22内に進入する基板Sの位置に関する情報を基板位置情報取得手段24によって取得する。取得された基板Sの位置情報は、少なくとも第2の方向における基板Sの位置情報を有する(S2)。
搬送ロボット18によって搬入された基板Sは、基板支持機構23上に載置され、基板支持機構23によって支持される(S3)。
一方、制御手段26は、基板位置情報取得手段24によって取得された基板Sの位置情報、特に、第2の方向における基板Sの位置情報に基づいて、基板Sが所定の位置(基準位置)から第2の方向にずれた距離を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、駆動手段25を駆動して、検査手段21の第2の方向における位置又は照射角度を調整する(S4)。
下流側の搬送室13の搬送ロボット14が、基板検査システム20の基板搬出口222
を介して真空容器22内に進入して、基板支持機構23上に載置された基板Sを下面から持ち上げて、第1の方向に搬送する。このとき、位置が調整された検査手段21の下方を基板Sが搬送され、基板Sの長辺に沿ってクラックや欠損の有無が検出される(S5)。
第1の実施例によれば、基板Sの第2の方向における位置ずれに応じて、検査手段21の第2の方向における位置が既に調整されているので、基板Sの長辺側に沿って高精度にクラックや欠損の有無を検出することができる。
第1の実施例では、基板Sが搬送ロボット18によって真空容器22内に進入される過程で、基板Sの第2の方向における位置に関する情報を取得する例を説明したが、本発明は、これに限定されず、基板Sが、基板支持機構23に載置された後、基板Sの位置情報を取得してもよい。この場合、基板Sが搬送ロボット18から基板支持機構23に渡される過程で生じる搬送誤差も反映された基板Sの位置情報を取得することができるので、検査手段21の位置をより精密に基板Sの位置に合わせて調整することができる。
また、第1の実施例では、取得された基板Sの位置情報に基づいて、検査手段21の位置を調整する例を説明したが、第2の実施例においては、基板支持機構23を駆動手段25により駆動して、固定された検査手段21の位置に合わせる。この過程で、基板S自体の位置、姿勢、又は向きが調整できる(つまり、基板Sを基板検査システム20でプリアライメントすることができる)ので、下流側のクラスタ装置1で成膜工程を行うに当たって、基板アライメントにかかる時間を短縮することができ、成膜精度を高めることができる。
<電子デバイスの製造方法>
次に、第1又は第2の実施例の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。
まず、製造する有機EL表示装置について説明する。図5(a)は有機EL表示装置50の全体図、図5(b)は1画素の断面構造を表している。
図5(a)に示すように、有機EL表示装置50の表示領域51には、発光素子を複数備える画素52がマトリクス状に複数配置されている。詳細は後で説明するが、発光素子のそれぞれは、一対の電極に挟まれた有機層を備えた構造を有している。なお、ここでいう画素とは、表示領域51において所望の色の表示を可能とする最小単位を指している。第1又は第2の実施例にかかる有機EL表示装置の場合、互いに異なる発光を示す第1発光素子52R、第2発光素子52G、第3発光素子52Bの組み合わせにより画素52が構成されている。画素52は、赤色発光素子と緑色発光素子と青色発光素子の組み合わせで構成されることが多いが、黄色発光素子とシアン発光素子と白色発光素子の組み合わせでもよく、少なくとも1色以上であれば特に限定されるものではない。
図5(b)は、図5(a)のA-B線における部分断面模式図である。画素52は、基板53上に、第1の電極(陽極)54と、正孔輸送層55、発光層56R、56G、56Bのいずれかと、電子輸送層57と、陰極58と、を備える有機EL素子を有している。これらのうち、正孔輸送層55、発光層56R、56G、56B、電子輸送層57が有機層に当たる。また、第1又は第2の実施例では、発光層56Rは赤色を発する有機EL層、発光層56Gは緑色を発する有機EL層、発光層56Bは青色を発する有機EL層である。発光層56R、56G、56Bは、それぞれ赤色、緑色、青色を発する発光素子(有機EL素子と記述する場合もある)に対応するパターンに形成されている。また、第1の電極54は、発光素子ごとに分離して形成されている。正孔輸送層55と電子輸送層57と第2の電極58は、複数の発光素子52R、52G、52Bと共通で形成されていても
よいし、発光素子ごとに形成されていてもよい。なお、第1の電極54と第2の電極58とが異物によってショートするのを防ぐために、第1の電極54間に絶縁層59が設けられている。さらに、有機EL層は水分や酸素によって劣化するため、水分や酸素から有機EL素子を保護するための保護層60が設けられている。
図5(b)では正孔輸送層55や電子輸送層57が一つの層で示されているが、有機EL表示素子の構造によって、正孔ブロック層や電子ブロック層を有する複数の層で形成されてもよい。また、第1の電極54と正孔輸送層55との間には第1の電極54から正孔輸送層55への正孔の注入が円滑に行われるようにすることのできるエネルギーバンド構造を有する正孔注入層を形成することもできる。同様に、第2の電極58と電子輸送層57の間にも電子注入層が形成されことができる。
次に、有機EL表示装置の製造方法の例について具体的に説明する。
まず、有機EL表示装置を駆動するための回路(不図示)及び第1の電極54が形成された基板53を準備する。なお、基板53は特に限定はされず、ガラス、プラスチック、金属などで構成することができる。基板53は、ガラス基板上にポリイミドなどのフィルム基板が積層された基板であってもよい。
第1の電極54が形成された基板53の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第1の電極54が形成された部分に開口が形成されるようにパターニングし絶縁層59を形成する。この開口部が、発光素子が実際に発光する発光領域に相当する。
絶縁層59がパターニングされた基板53を第1の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて基板を保持し、正孔輸送層55を、表示領域の第1電極54の上に共通する層として成膜する。正孔輸送層55は真空蒸着により成膜される。実際には正孔輸送層55は表示領域51よりも大きなサイズに形成されるため、高精細なマスクは不要である。
次に、正孔輸送層55までが形成された基板53を第2の成膜装置に搬入し、基板保持ユニットにて保持する。基板53とマスクとのアライメントを行い、基板をマスクの上に載置し、基板53の赤色を発する素子を配置する部分に、赤色を発する発光層56Rを成膜する。第1又は第2の実施例によれば、基板が搬送室13内の搬送ロボット14によって、クラスタ装置1に搬入される前に、基板検査システム20において、基板の周縁部にクラックや欠けがあるかを高精密に検査する。これにより、基板S全体の破損を防止することができる。
発光層56Rの成膜と同様に、第3の成膜装置により緑色を発する発光層56Gを成膜し、さらに第4の成膜装置により青色を発する発光層56Bを成膜する。発光層56R、56G、56Bの成膜が完了した後、第5の成膜装置により表示領域51の全体に電子輸送層57を成膜する。電子輸送層57は、3色の発光層56R、56G、56Bに共通の層として形成される。
電子輸送層57までが形成された基板を第6の成膜装置に移動し、第2電極57を成膜し、その後プラズマCVD装置に移動して保護層60を成膜して、有機EL表示装置50が完成する。
絶縁層59がパターニングされた基板53を成膜装置に搬入してから保護層60の成膜が完了するまでは、水分や酸素を含む雰囲気にさらしてしまうと、有機EL材料からなる発光層が水分や酸素によって劣化してしまうおそれがある。したがって、第1又は第2の
実施例において、成膜装置間の基板の搬入搬出は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気の下で行われる。
上記実施形態及び実施例は本発明の一例を示したものであり、本発明は上記実施形態及び実施例の構成に限られず、その技術思想の範囲内において適宜変形しても構わない。
20:基板検査システム
21:検査手段
22:真空容器(容器)
23:基板支持機構
24:基板位置情報取得手段
25:駆動手段

Claims (26)

  1. 容器内を第1の方向に搬送される基板を検査するための基板検査システムであって、
    前記容器内に設置され、基板を支持するための基板支持機構と、
    前記第1の方向における上流側に配置され、前記容器内に搬入された前記基板の、前記第1の方向と交差し、かつ、前記基板支持機構の基板支持面に平行な第2の方向における位置情報と、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向を軸とする回転方向における前記基板の位置に関する情報と、を含む基板位置情報を取得するための基板位置情報取得手段と、
    前記第1の方向における下流側に配置され、前記基板の前記第1の方向に沿った辺部での欠陥を検査するための基板検査手段と、
    前記基板位置情報に基づいて、搬送される前記基板と前記基板検査手段の第2の方向における相対位置を調整するように、前記基板支持機構及び前記基板検査手段の少なくとも一つを駆動する駆動手段と、
    を含むことを特徴とする基板検査システム。
  2. 前記駆動手段は、前記基板位置情報に基づいて前記基板支持機構及び前記基板検査手段の少なくとも一つを駆動することで、前記基板検査手段による検査領域を前記容器内で移動させることを特徴とする請求項1に記載の基板検査システム。
  3. 前記駆動手段は、前記基板位置情報に基づいて、前記基板検査手段を駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載の基板検査システム。
  4. 前記駆動手段は、前記基板位置情報取得手段により取得された前記基板位置情報に基づいて、前記基板検査手段の位置を調整することを特徴とする請求項3に記載の基板検査システム。
  5. 前記駆動手段は、前記基板位置情報取得手段により取得された前記基板位置情報に基づいて、前記基板検査手段の角度を調整することを特徴とする請求項3に記載の基板検査システム。
  6. 前記基板位置情報取得手段は、前記基板が前記基板支持機構に支持された状態で、前記基板位置情報を取得することができるように設置されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  7. 前記基板位置情報取得手段は、前記基板の前記第2の方向におけるエッジの位置に関する情報を取得する手段であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  8. 前記基板位置情報取得手段は、カメラを有し、前記カメラにより取得された画像に基づいて、前記基板の前記第2の方向におけるエッジの位置に関する情報を取得することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  9. 前記容器は、
    前記基板が前記第1の方向における上流側から搬入される基板搬入口と、
    前記基板が前記第1の方向における下流側に搬出される基板搬出口と、
    を有することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  10. 前記基板位置情報取得手段は、前記容器の前記第1の方向における中央部を基準に前記基板搬入口側に設置され、
    前記基板検査手段は、前記中央部を基準に前記基板搬出口側に設置されることを特徴とする請求項9に記載の基板検査システム。
  11. 記駆動手段は、前記基板位置情報及び前記基板の前記第1の方向への搬送速度に基づいて、前記基板検査手段を連続的又は断続的に駆動することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  12. 前記駆動手段を制御する制御手段をさらに有し、
    前記制御手段は、前記基板位置情報取得手段により取得された前記基板位置情報に基づいて、基準位置に対する前記基板の相対的位置ずれ量を算出し、
    前記制御手段は、前記駆動手段が、前記相対的位置ずれ量に基づいて、前記基板支持機構を駆動するよう制御することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  13. 前記基板検査手段は、光学手段を有することを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  14. 前記基板検査手段は、前記第2の方向に並んで配置される複数のレーザセンサを有することを特徴とする請求項13に記載の基板検査システム。
  15. 前記容器の内部を真空状態に維持するための真空手段をさらに有することを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の基板検査システム。
  16. 容器内を第1の方向に搬送される基板を検査するための基板検査システムであって、
    前記第1の方向における上流側に配置され、前記容器内に搬入された前記基板の、前記第1の方向と交差し、かつ、前記基板の主面に平行な方向である第2の方向における位置情報と、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向を軸とする回転方向における前記基板の位置に関する情報と、を含む基板位置情報を取得するための基板位置情報取得手段と、
    前記第1の方向における下流側に配置され、前記基板の前記第1の方向に沿った辺部での欠陥を検査するための基板検査手段と、
    前記基板位置情報に基づいて、搬送される前記基板と前記基板検査手段の第2の方向における相対位置を調整する調整手段と、
    を含むことを特徴とする基板検査システム。
  17. 前記調整手段は、前記基板位置情報に基づいて、前記基板検査手段を駆動する駆動手段であることを特徴とする請求項16に記載の基板検査システム。
  18. 電子デバイスの製造装置であって、
    基板にマスクを介して第1の材料を堆積させて成膜するための成膜装置を有する第1のクラスタ装置と、
    基板にマスクを介して第2の材料を堆積させて成膜するための成膜装置を有する第2のクラスタ装置と、
    前記第1のクラスタ装置から前記第2のクラスタ装置に搬送される基板を検査するための基板検査システムと、
    を有し、
    前記基板検査システムは、請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の基板検査システムであることを特徴とする電子デバイスの製造装置。
  19. 容器内を第1の方向に搬送される基板を検査するための基板検査方法であって、
    前記基板を前記第1の方向に沿って前記容器内に搬入する基板搬入工程と、
    前記第1の方向における上流側に配置された位置情報取得手段により、搬入された前記基板の、前記第1の方向と交差し、かつ、前記基板の主面に平行な第2の方向における位置情報と、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向を軸とする回転方向における前記基板の位置に関する情報と、を含む基板位置情報を取得する基板位置情報取得工程と、
    前記第1の方向における下流側に配置された基板検査手段により、前記基板の前記第1の方向に沿った辺部での欠陥を検査する基板検査工程と、
    前記基板位置情報取得工程の後、かつ、前記基板検査工程の前に、取得された前記基板位置情報に基づいて、搬送される前記基板と前記基板検査手段の前記第2の方向における相対位置を調整するように前記基板及び前記基板検査手段の少なくとも一つを駆動する駆動工程と、
    を含むことを特徴とする基板検査方法。
  20. 前記駆動工程においては、前記基板位置情報に基づいて、前記基板検査手段を駆動することを特徴とする請求項19に記載の基板検査方法。
  21. 前記基板位置情報取得工程は、前記基板搬入工程において、前記基板が前記容器内に搬入される過程で行われることを特徴とする請求項19又は請求項20に記載の基板検査方法。
  22. 前記基板搬入工程の後に、前記容器内に搬入された前記基板を前記容器内の基板支持機構によって支持する基板支持工程をさらに有し、
    前記基板位置情報取得工程は、前記基板支持工程の後に行われることを特徴とする請求項19又は請求項20に記載の基板検査方法。
  23. 前記基板位置情報取得工程においては、前記基板の前記第2の方向におけるエッジの位置に関する情報を取得することを特徴とする請求項19から請求項22のいずれか1項に記載の基板検査方法。
  24. 前記駆動工程においては、前記基板位置情報取得工程で取得された前記基板位置情報に基づいて、前記基板検査手段の前記第2の方向における位置を調整することを特徴とする請求項19から請求項23のいずれか1項に記載の基板検査方法。
  25. 前記駆動工程においては、前記基板位置情報取得工程で取得された前記基板位置情報に基づいて、前記基板検査手段の前記第1の方向を軸とした回転角度を調整することを特徴とする請求項19から請求項24のいずれか1項に記載の基板検査方法。
  26. 電子デバイスの製造方法であって、
    基板にマスクを介して材料を堆積させて成膜する成膜工程と、
    前記成膜工程の前又は後に、基板を検査する基板検査工程と、
    を有し、
    前記基板検査工程は、請求項19から請求項25のいずれか1項に記載の基板検査方法により行われることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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