マスクアライメント装置
【課題】マスクの材質を問わずに正確なアライメントが可能となるマスクアライメント装置を提供する。
【解決手段】薄膜パターンをパターニングすべき基板とパターン形成用のマスクとを位置合わせするマスクアライメント装置であって、位置決めステージ１０と、位置決めステージ１０の上部に取り付けられたマスク吸着体２０と、マスク吸着体２０の上方に配設された上下動可能な基板保持手段３０と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できるカメラ４０とを具備し、マスク吸着体２０は、多孔質体からなるテーブル２１とそのテーブル２１を下面から真空吸引する機構とからなる。テーブル上に載置されたマスクを真空吸着してその反りを矯正した状態で基板との位置合わせができ、非磁性体のメタルマスク、ガラスやフィルムといったマスクの材質を問わずに正確なアライメントが可能となる。
【解決手段】薄膜パターンをパターニングすべき基板とパターン形成用のマスクとを位置合わせするマスクアライメント装置であって、位置決めステージ１０と、位置決めステージ１０の上部に取り付けられたマスク吸着体２０と、マスク吸着体２０の上方に配設された上下動可能な基板保持手段３０と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できるカメラ４０とを具備し、マスク吸着体２０は、多孔質体からなるテーブル２１とそのテーブル２１を下面から真空吸引する機構とからなる。テーブル上に載置されたマスクを真空吸着してその反りを矯正した状態で基板との位置合わせができ、非磁性体のメタルマスク、ガラスやフィルムといったマスクの材質を問わずに正確なアライメントが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板などの基板上に薄膜パターンをパターニングする薄膜形成の技術分野に属し、詳しくは、真空蒸着の成膜工程やフォトリソグラフィー法の露光工程で用いられるマスクアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディスプレイ基板等に用いられるガラス、セラミックス等の基板上に電極等の薄膜パターンをパターニングするに際しては、真空蒸着法やフォトリソグラフィー法の手段が採られている。そして、真空蒸着法の成膜工程やフォトリソグラフィー法の露光工程では、メタルマスクを用いる場合がある。このメタルマスクは、張力を与えた状態で枠に溶接などでセットすることにより、反りを除去して使用する場合が多いが、パターニング精度の粗いものや、比較的サイズの小さいものでは、コスト面の優位性から、枠にセットせずそのまま用いる場合もある。
【０００３】
また、メタルマスクを用いたパターニングでは、基板に対してメタルマスクを正確にアライメントする必要がある。アライメントは、メタルマスクと基板にそれぞれ記されたアライメントマークのずれをカメラによって撮影し、手動または自動で合わせることで行うが、その際、枠にセットしていないメタルマスクを用いると、メタルマスクの反りによりメタルマスクに記された複数のアライメントワーク同士の間隔が本来より狭くカメラに認識されて、その結果、基板に設けられた複数のアライメントマーク同士の間隔と一致しなくなって、正確なアライメントができなくなる場合がある。そこで、メタルマスクの反りを解決する技術として、磁気を利用したマスク着脱装置がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の磁気を利用したマスク着脱装置は、メタルマスク設置部に内蔵した電磁石で磁力を発生させることでメタルマスクを全面で吸着し、反りを矯正するようになっている。しかしながら、この装置を用いる場合、磁性体のマスクをマスク吸着体の表面に磁気吸着するため、非磁性体のメタルマスクやその他の材質からなるマスクは吸着できないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マスクの材質を問わずに正確なアライメントが可能となるマスクアライメント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明であるマスクアライメント装置は、薄膜パターンをパターニングすべき基板とパターン形成用のマスクとを位置合わせするマスクアライメント装置であって、位置決めステージと、位置決めステージの上部に取り付けられたマスク吸着体と、マスク吸着体の上方に配設された上下動可能な基板保持手段と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できるカメラとを具備し、マスク吸着体は、多孔質体からなるテーブルとそのテーブルを介して真空吸引する機構とからなることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明であるマスクアライメント装置は、請求項１に記載のマスクアライメント装置において、位置決めスキージは、基板に対して上下方向に移動可能で、かつ水平面内での２次元方向に移動可能で、さらに基板表面に垂直な軸線回りに回転できるように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のマスクアライメント装置は、マスク吸着体のテーブルに多孔質体を用いたことにより、テーブル上に載置されたマスクを真空吸着してその反りを矯正した状態で基板との位置合わせができることから、非磁性体のメタルマスク、ガラスやフィルムといったマスクの材質を問わずに正確なアライメントが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るマスクアライメント装置の一例を示す概略構成図である。このマスクアライメント装置は、真空成膜装置におけるマスク着脱ゾーンに設けられるものであり、薄膜パターンをパターンすべき基板とパターン形成用のマスクとがこのマスクアライメント装置で位置合わせされ、アライメントされた基板とマスクは隣接する成膜ゾーンに移動し、そこで薄膜がパターニングされる。
【００１２】
マスクアライメント装置は、図１に示すように、位置決めステージ１０と、位置決めステージ１０の上部に取り付けられたマスク吸着体２０と、マスク吸着体２０の上方に配設された上下動可能な吸着パッド等からなる基板保持手段３０と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できる一対のカメラ４０とを具備している。
【００１３】
マスク吸着体２０は、多孔質体からなるテーブル２１がトレー２２の上に隙間αを置いて一体的に取り付けられ、その隙間αの横に形成された取付孔２２ａに吸引ポンプ（図示せず）が接続されている。これにより、吸引ポンプを駆動させると、多孔質体からなるテーブル２１を下面から真空吸引するようになっている。
【００１４】
マスク吸着体２０のテーブル２１に使用される多孔質体としては、大小数ミクロンの孔が空いた構造からなり、吸着面全体にワークが接触していなくても吸着力の低下が少ないものが使用される。
【００１５】
このような多孔質体の素材としては金属材料や非金属材料からなる種々のタイプが使用可能である。このうち非金属多孔質材料からなる多孔質体として、セラミック、ガラス、樹脂、カーボン等の多孔質体が挙げられ、また金属多孔質材料からなる多孔質体として、ステンレス、チタン、銅、ニッケル、アルミニウム等の多孔質体が挙げられる。
【００１６】
マスク吸着体２０は、ＸＹ軸ステージ１１とθ軸ステージ１２とＺ軸ステージ１３を組み合わせて構成された位置決めステージ１０に搭載されている。マスク吸着体２０は、Ｚ軸ステージ１３の支持台１３ａに取り付けられており、上下方向すなわちＺ軸方向（基板表面に垂直な方向）に移動可能で、かつ水平面内での２次元方向すなわちＸＹ軸方向（基板表面に平行な平面内での２次元方向）に移動可能であり、さらに基板表面に垂直な軸線回りに回転できるようになっている。
【００１７】
次に、図２〜図１０を参照して、このマスクアライメント装置の動作を説明する。
【００１８】
まず、図２に示すように、マスク吸着体２０を搭載した支持台１３ａをそのＺ軸ステージ１３により下限まで下降させた状態で、基板Ｂをマスク吸着体２０の上に設置する。次いで、図３に示すように、Ｚ軸ステージ１３によりマスク吸着体２０を上昇させ、基板保持手段３０の吸着パッド３１に基材Ｂを押し付けて保持させた後、図４に示すように、Ｚ軸ステージ１３を下限まで下げる。
【００１９】
続いて、図５に示すように、マスク吸着体２０にマスクＭを載置し、マスク吸着体２０の真空吸引をＯＮにすることにより、多孔質体によるマスクＭの吸着を行ってマスク吸着体２０にマスクＭをセットする。これにより、マスクＭは多孔質体からなるテーブル２１上に密着し、反りがある場合にはその反りが矯正された状態となる。
【００２０】
このようにマスク吸着体２０にマスクＭをセットした後、図６に示すように、基板ＢのアライメントマークＢａにカメラを合わせてから、位置決めステージ１０を操作し、マスクＭのアライメントマークＭａを基板ＢのアライメントマークＢａに合わせることにより、基板ＢとマスクＭのアライメントを行う。
【００２１】
基板ＢとマスクＭをアライメントした後、図７に示すように、位置決めステージ１０のＺ軸ステージ１３を動作させてマスク吸着体２０を上昇させることでマスクＭを基板Ｂに押し当て、重なったマスクＭと基板Ｂの両者を治具５０を用いて固定する。次いで、図８に示すように、吸着パッド３１を外して基板Ｂの保持を解除し、カメラ４０の焦点が両者のアライメントマークＢａ，Ｍａに合う位置まで位置決めステージ１０を下降させ、アライメントマークＢａ，Ｍａがずれていないことを確認してから、図９に示すように、位置決めステージ１０を下限まで下降させ、しかる後、マスク吸着体２０の真空吸引をＯＦＦにすることで、多孔質体によるマスクＭの吸引を解除する。そして、図１０に示すように、基板ＢとマスクＭを一対としてマスク吸着体２０から取り外し、マスク着脱ゾーンから隣接する成膜ゾーンに移送する。
【００２２】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明のマスクアライメント装置は、上記したような実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るマスクアライメント装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すマスクアライメント装置の動作説明図である。
【図３】図２に続く動作説明図である。
【図４】図３に続く動作説明ステージである。
【図５】図４に続く動作説明図である。
【図６】図５に続く動作説明ステージである。
【図７】図６に続く動作説明図である。
【図８】図７に続く動作説明ステージである。
【図９】図８に続く動作説明図である。
【図１０】図９に続く動作説明ステージである。
【符号の説明】
【００２４】
Ｂ 基板
Ｂａ アライメントマーク
Ｍ マスク
Ｍａ アライメントマーク
α 隙間
１０ 位置決めステージ
１１ ＸＹ軸ステージ
１２ θ軸ステージ
１３ Ｚ軸ステージ
１３ａ 支持台
２０ マスク吸着体
２１ テーブル
２２ トレー
２２ａ 取付孔
３０ 基板保持手段
３１ 吸着パッド
４０ カメラ
５０ 治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板などの基板上に薄膜パターンをパターニングする薄膜形成の技術分野に属し、詳しくは、真空蒸着の成膜工程やフォトリソグラフィー法の露光工程で用いられるマスクアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディスプレイ基板等に用いられるガラス、セラミックス等の基板上に電極等の薄膜パターンをパターニングするに際しては、真空蒸着法やフォトリソグラフィー法の手段が採られている。そして、真空蒸着法の成膜工程やフォトリソグラフィー法の露光工程では、メタルマスクを用いる場合がある。このメタルマスクは、張力を与えた状態で枠に溶接などでセットすることにより、反りを除去して使用する場合が多いが、パターニング精度の粗いものや、比較的サイズの小さいものでは、コスト面の優位性から、枠にセットせずそのまま用いる場合もある。
【０００３】
また、メタルマスクを用いたパターニングでは、基板に対してメタルマスクを正確にアライメントする必要がある。アライメントは、メタルマスクと基板にそれぞれ記されたアライメントマークのずれをカメラによって撮影し、手動または自動で合わせることで行うが、その際、枠にセットしていないメタルマスクを用いると、メタルマスクの反りによりメタルマスクに記された複数のアライメントワーク同士の間隔が本来より狭くカメラに認識されて、その結果、基板に設けられた複数のアライメントマーク同士の間隔と一致しなくなって、正確なアライメントができなくなる場合がある。そこで、メタルマスクの反りを解決する技術として、磁気を利用したマスク着脱装置がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の磁気を利用したマスク着脱装置は、メタルマスク設置部に内蔵した電磁石で磁力を発生させることでメタルマスクを全面で吸着し、反りを矯正するようになっている。しかしながら、この装置を用いる場合、磁性体のマスクをマスク吸着体の表面に磁気吸着するため、非磁性体のメタルマスクやその他の材質からなるマスクは吸着できないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マスクの材質を問わずに正確なアライメントが可能となるマスクアライメント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明であるマスクアライメント装置は、薄膜パターンをパターニングすべき基板とパターン形成用のマスクとを位置合わせするマスクアライメント装置であって、位置決めステージと、位置決めステージの上部に取り付けられたマスク吸着体と、マスク吸着体の上方に配設された上下動可能な基板保持手段と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できるカメラとを具備し、マスク吸着体は、多孔質体からなるテーブルとそのテーブルを介して真空吸引する機構とからなることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明であるマスクアライメント装置は、請求項１に記載のマスクアライメント装置において、位置決めスキージは、基板に対して上下方向に移動可能で、かつ水平面内での２次元方向に移動可能で、さらに基板表面に垂直な軸線回りに回転できるように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のマスクアライメント装置は、マスク吸着体のテーブルに多孔質体を用いたことにより、テーブル上に載置されたマスクを真空吸着してその反りを矯正した状態で基板との位置合わせができることから、非磁性体のメタルマスク、ガラスやフィルムといったマスクの材質を問わずに正確なアライメントが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るマスクアライメント装置の一例を示す概略構成図である。このマスクアライメント装置は、真空成膜装置におけるマスク着脱ゾーンに設けられるものであり、薄膜パターンをパターンすべき基板とパターン形成用のマスクとがこのマスクアライメント装置で位置合わせされ、アライメントされた基板とマスクは隣接する成膜ゾーンに移動し、そこで薄膜がパターニングされる。
【００１２】
マスクアライメント装置は、図１に示すように、位置決めステージ１０と、位置決めステージ１０の上部に取り付けられたマスク吸着体２０と、マスク吸着体２０の上方に配設された上下動可能な吸着パッド等からなる基板保持手段３０と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できる一対のカメラ４０とを具備している。
【００１３】
マスク吸着体２０は、多孔質体からなるテーブル２１がトレー２２の上に隙間αを置いて一体的に取り付けられ、その隙間αの横に形成された取付孔２２ａに吸引ポンプ（図示せず）が接続されている。これにより、吸引ポンプを駆動させると、多孔質体からなるテーブル２１を下面から真空吸引するようになっている。
【００１４】
マスク吸着体２０のテーブル２１に使用される多孔質体としては、大小数ミクロンの孔が空いた構造からなり、吸着面全体にワークが接触していなくても吸着力の低下が少ないものが使用される。
【００１５】
このような多孔質体の素材としては金属材料や非金属材料からなる種々のタイプが使用可能である。このうち非金属多孔質材料からなる多孔質体として、セラミック、ガラス、樹脂、カーボン等の多孔質体が挙げられ、また金属多孔質材料からなる多孔質体として、ステンレス、チタン、銅、ニッケル、アルミニウム等の多孔質体が挙げられる。
【００１６】
マスク吸着体２０は、ＸＹ軸ステージ１１とθ軸ステージ１２とＺ軸ステージ１３を組み合わせて構成された位置決めステージ１０に搭載されている。マスク吸着体２０は、Ｚ軸ステージ１３の支持台１３ａに取り付けられており、上下方向すなわちＺ軸方向（基板表面に垂直な方向）に移動可能で、かつ水平面内での２次元方向すなわちＸＹ軸方向（基板表面に平行な平面内での２次元方向）に移動可能であり、さらに基板表面に垂直な軸線回りに回転できるようになっている。
【００１７】
次に、図２〜図１０を参照して、このマスクアライメント装置の動作を説明する。
【００１８】
まず、図２に示すように、マスク吸着体２０を搭載した支持台１３ａをそのＺ軸ステージ１３により下限まで下降させた状態で、基板Ｂをマスク吸着体２０の上に設置する。次いで、図３に示すように、Ｚ軸ステージ１３によりマスク吸着体２０を上昇させ、基板保持手段３０の吸着パッド３１に基材Ｂを押し付けて保持させた後、図４に示すように、Ｚ軸ステージ１３を下限まで下げる。
【００１９】
続いて、図５に示すように、マスク吸着体２０にマスクＭを載置し、マスク吸着体２０の真空吸引をＯＮにすることにより、多孔質体によるマスクＭの吸着を行ってマスク吸着体２０にマスクＭをセットする。これにより、マスクＭは多孔質体からなるテーブル２１上に密着し、反りがある場合にはその反りが矯正された状態となる。
【００２０】
このようにマスク吸着体２０にマスクＭをセットした後、図６に示すように、基板ＢのアライメントマークＢａにカメラを合わせてから、位置決めステージ１０を操作し、マスクＭのアライメントマークＭａを基板ＢのアライメントマークＢａに合わせることにより、基板ＢとマスクＭのアライメントを行う。
【００２１】
基板ＢとマスクＭをアライメントした後、図７に示すように、位置決めステージ１０のＺ軸ステージ１３を動作させてマスク吸着体２０を上昇させることでマスクＭを基板Ｂに押し当て、重なったマスクＭと基板Ｂの両者を治具５０を用いて固定する。次いで、図８に示すように、吸着パッド３１を外して基板Ｂの保持を解除し、カメラ４０の焦点が両者のアライメントマークＢａ，Ｍａに合う位置まで位置決めステージ１０を下降させ、アライメントマークＢａ，Ｍａがずれていないことを確認してから、図９に示すように、位置決めステージ１０を下限まで下降させ、しかる後、マスク吸着体２０の真空吸引をＯＦＦにすることで、多孔質体によるマスクＭの吸引を解除する。そして、図１０に示すように、基板ＢとマスクＭを一対としてマスク吸着体２０から取り外し、マスク着脱ゾーンから隣接する成膜ゾーンに移送する。
【００２２】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明のマスクアライメント装置は、上記したような実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るマスクアライメント装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すマスクアライメント装置の動作説明図である。
【図３】図２に続く動作説明図である。
【図４】図３に続く動作説明ステージである。
【図５】図４に続く動作説明図である。
【図６】図５に続く動作説明ステージである。
【図７】図６に続く動作説明図である。
【図８】図７に続く動作説明ステージである。
【図９】図８に続く動作説明図である。
【図１０】図９に続く動作説明ステージである。
【符号の説明】
【００２４】
Ｂ 基板
Ｂａ アライメントマーク
Ｍ マスク
Ｍａ アライメントマーク
α 隙間
１０ 位置決めステージ
１１ ＸＹ軸ステージ
１２ θ軸ステージ
１３ Ｚ軸ステージ
１３ａ 支持台
２０ マスク吸着体
２１ テーブル
２２ トレー
２２ａ 取付孔
３０ 基板保持手段
３１ 吸着パッド
４０ カメラ
５０ 治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜パターンをパターニングすべき基板とパターン形成用のマスクとを位置合わせするマスクアライメント装置であって、位置決めステージと、位置決めステージの上部に取り付けられたマスク吸着体と、マスク吸着体の上方に配設された上下動可能な基板保持手段と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できるカメラとを具備し、マスク吸着体は、多孔質体からなるテーブルとそのテーブルを介して真空吸引する機構とからなることを特徴とするマスクアライメント装置。
【請求項２】
位置決めステージは、基板に対して上下方向に移動可能で、かつ水平面内での２次元方向に移動可能で、さらに基板表面に垂直な軸線回りに回転できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマスクアライメント装置。
【請求項１】
薄膜パターンをパターニングすべき基板とパターン形成用のマスクとを位置合わせするマスクアライメント装置であって、位置決めステージと、位置決めステージの上部に取り付けられたマスク吸着体と、マスク吸着体の上方に配設された上下動可能な基板保持手段と、マスク上のアライメントマークと基板上のアライメントマークとを撮像して両者の位置合わせ状況を観察できるカメラとを具備し、マスク吸着体は、多孔質体からなるテーブルとそのテーブルを介して真空吸引する機構とからなることを特徴とするマスクアライメント装置。
【請求項２】
位置決めステージは、基板に対して上下方向に移動可能で、かつ水平面内での２次元方向に移動可能で、さらに基板表面に垂直な軸線回りに回転できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマスクアライメント装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１０６２９７（Ｐ２０１０−１０６２９７Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７６２６（Ｐ２００８−２７７６２６）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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