基板とマスクの位置合わせ装置
【課題】安価なレンズ及び撮像素子を用いることで、高精度な位置合わせ精度を維持することができる基板とマスクの位置合わせ装置を提供すること。
【解決手段】基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとを互いに合致させることで、位置合わせを行なうものであって、該アライメントマークの相対位置を検出する手段を有し、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめる手段を有し、これにより、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間し、該移動を行う位置合わせ装置において、前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設ける。
【解決手段】基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとを互いに合致させることで、位置合わせを行なうものであって、該アライメントマークの相対位置を検出する手段を有し、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめる手段を有し、これにより、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間し、該移動を行う位置合わせ装置において、前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとを用いて、その各々のアライメントマークの位置を一致させることによる、基板とマスクとの位置合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとを用いて、その各々のアライメントマークの位置を、一致させて用いる基板とマスクとの位置合わせを用いる工程として、有機ＥＬパネルのマスク蒸着による製造方法がある。
【０００３】
上記の製造方法によって、フルカラーで発光可能な有機ＥＬパネルの製作を行うためには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の蒸着工程において、シャドーマスクを用いて、各色の塗り分けを行う方法が良く用いられている。
【０００４】
この塗り分けを行うためには、ＲＧＢの塗り分け用にマスクを製作し、そのマスクを所定の位置に位置合わせを行い、その後に蒸着を行う方法が多く用いられている。
【０００５】
そのために、基板及びシャドーマスクには、予めアライメントマークが設けられており、その位置を追跡して、位置合わせを行なう方法が、一般的に用いられている。
【０００６】
図５に従来の位置合わせ装置４０の例を示す。
【０００７】
図５は真空チャンバー内にて基板８とマスク７との位置合わせを行う機構の概略を示している。
【０００８】
位置合わせ装置４０の構成は、図から分かるように、真空チャンバー４１内に、基板８とマスク７が配置されており、真空チャンバー４１の上方には、位置検出装置５１が２個搭載されている。
【０００９】
真空チャンバー４１には、排気ポンプ４２が接続されており、チャンバー内を真空に保つことができるようになっている。
【００１０】
又、真空チャンバー４１内には、ヒータ４４により加熱制御が可能である蒸着源４３が設けられている。これにより、蒸着を行なうことができる構成となっている。
【００１１】
更に、図において、真空チャンバー４１内に、支持フレーム４５があり、このフレームにてマスク７が支持されている。
【００１２】
基板８は、主軸４８の先端部に設けられているハンド４８ａに保持されており、基板８は、マスク７の近傍に位置している。
【００１３】
主軸４８は、軸の長さ方向であるＺ軸方向４８ｃと、Ｚ軸の回転方向であるθ方向４８ｄと、基板７の面内方向であるＸＹ方向に、不図示のアクチュエータによって動作可能になっている。
【００１４】
更に、主軸４８は、ベローズ４９とその接合部５０とによって、真空チャンバー４１と大気との遮断が行われた状態で、動作可能になっている。
【００１５】
位置検出装置５１は、フレーム５５、フランジ５４、画像検出部５３及び撮像レンズ５２とによって構成され、フレーム５５は、真空チャンバー４１の大気側上面に、不図示のボルトによって固定されている。
【００１６】
フランジ５４は、フレーム５５に固定され、更にその先端には、画像検出部５３が固定されている。上記の拡大図を図６に示した。
【００１７】
画像検出部５３には、撮像レンズ５２が取り付けられており、その光軸は、真空チャンバー４１に設けられた穴５６によって、チャンバー内を観察することができる。
【００１８】
穴５６には、ガラス５６ａが取り付けてあり、不図示のＯリングにより、シールが施されており、大気との遮断が行えるようになっている。
【００１９】
主軸４８の下方には、穴４８ｂが設けられていて、その穴を、上記レンズ５２からの光軸５２ａが通過可能になっている。
【００２０】
以上が、従来の位置合わせ装置４０の構成を示したものである。
【００２１】
次に、従来の位置合わせ装置４０の動作について説明する。
【００２２】
真空チャンバー４１に接続されている排気ポンプ４２を駆動することによって、チャンバー内が真空に保持されるようになる。
【００２３】
上記の状態によって、蒸着源４３に予め設置されている材料を、ヒータ４４を所定の温度に制御することで材料の蒸発が開始され、これにより基板８への蒸着が可能となる。
【００２４】
上記蒸着の前に、基板８とマスク７との相対位置を、所定の位置に、位置合わせを行う必要がある。
【００２５】
図７にマスク７の詳細図を示す。
【００２６】
図において、マスク７は、Ｎｉ電鋳によって形成されたＮｉ箔を用いている。厚さは１０〜２００μｍ程度のものを用いている。
【００２７】
上記マスク７は、マスクフレーム７ａに、その外周部７ｈにて、溶接することで固着されている。
【００２８】
上記溶接時には、マスク７が、蒸着時の熱膨張によって撓みを生じさせないように、所定のテンションを加えた状態で溶接を行っている。
【００２９】
マスクフレーム７ａには、開口部７ｂが設けられていて、蒸着源からの蒸着物がマスクの画素開口部７ｇを通過てできるようになっている。更に、マスク７には、アライメントマーク７ｆが２個設けられている。このアライメントマーク７ｆを、位置検出装置５１が観測することになる。アライメントマーク７ｆは、図から分かる解るように、円形の穴とした形状を用いている。
【００３０】
図８に基板８の詳細図を示す。
【００３１】
基板８には、画素電極部８ｂが設けられていて、更に円形のアライメントマーク８ａが２個設けられている。従って、図５において、マスク７を図のように設置し、基板８は、図８にて示した面を下向きにして、画素電極が蒸着源の方向に面するように設置している。
【００３２】
更に、図５において、基板８とマスク７は、ギャップ４８ｅの空隙をもって配置している。
【００３３】
上記の構成において、基板８を主軸４８の駆動によって、マスク７へ位置合わせを行う方法について説明する。
【００３４】
基板８とマスク７に各々設けられているアライメントマークは、位置検出装置５１によって観測可能になっている。
【００３５】
位置検出装置５１のレンズ５２の合焦点５２ｂは、図から分かるように、基板８とマスク７との間のギャップ４８ｅのほぼ中央部に位置するようになっている。
【００３６】
レンズ５２の合焦位置を上記のようにすると、基板８及びマスク７に設けられているアライメントマークが、レンズ５２の被写界深度内にあるため、同時に観測することができている。
【００３７】
位置検出装置５１の画像検出部５３には、不図示の画像処理部が接続されており、マスクのアライメントマークと、基板のアライメントマークとの位置ズレ量を画像処理によって計測し、その位置情報を、主軸４８を駆動するためのアクチュエーター（不図示）のコントローラー（不図示）に接続され、位置制御が可能になっている。
【００３８】
上記の位置制御手段によって、マスクのアライメントマークに、基板のアライメントマークとを一致させることができる。
【００３９】
又、上記構成では、マスク７と基板８との間にギャップ４８ｅが設けられたようになっていて、説明したように、このギャップの大きさがレンズ５２の焦点位置からの被写界深度よりも小さい大きさになっている。
【００４０】
上記ギャップ４８ｅを設けることで、図から分かるように、マスク７と基板８とが非接触となり、このときに、主軸４８によって互いのアライメントマークを一致させるために、基板８の位置を移動させるようになっている。
【００４１】
このために、基板８の位置を移動させるときに、上記ギャップ４８ｅにより、互いに非接触となっているため、基板とマスクとが擦れることによって、マスク或は基板にキズが生じるということがない。
【００４２】
従って、上記位置合わせが終了すると、主軸４８は、Ｚ方向４８ｃ上を移動し、基板８をマスク７へ密着させる位置へ駆動し、位置合わせが終了する。
【００４３】
次に、図９に基板サイズと撓みとの関係を説明する概念図を示す。
【００４４】
図９において、基板サイズが小さい場合６１と、基板サイズが大きい場合６２を示す。図から分かるように、小基板７０及び大基板７２は、それぞれのマスク７１及び７３から離間した状態を示す。
【００４５】
上記離間におけるギャップの大きさは、それぞれ同じｇ０という大きさになっている。
【００４６】
図から分かるように、小基板７０及び大基板７２は、自重によって、図中点線の位置から撓んだ状態になっている。
【００４７】
上記撓み量は、小基板７０は、撓み量ｆ１、大基板７２は、撓み量ｆ２となっている。大基板の方が、小基板よりも重いため、その撓み量が大きく、
ｆ１＜ｆ２
となっている。
【００４８】
次に、位置検出装置の光学系からの光軸７４は、図示する位置に設けられていて、この位置は、マスク及び基板の画素部以外の場所に設けられている。
【００４９】
この光軸位置における小基板及び大基板からマスクまでの距離は、図から分かるように、ｄ１及びｄ２となっている。
【００５０】
この大きさの関係は、
ｄ１＜ｄ２
となっており、当然自重が大きい大基板の方が、距離が大きくなっている。
【００５１】
従って、基板に上記撓みが生じたとしても、撓み量とギャップｇ０との総和が光軸７４のレンズの被写界深度の範囲内であれば、上記基板の位置検出及び制御が行える。
【００５２】
又、上記離間におけるギャップｇ０の大きさは、マスク及び基板の平面度のバラツキを考慮すると、０．０５〜０．２ｍｍ程度の大きさが必要であった。
【００５３】
上記離間距離に加えて、基板のアライメントマーク位置での自重による撓み量を加えた大きさが、上記ｄ１及びｄ２という大きさになっている。
【００５４】
通常のレンズの被写界深度は、０．２ｍｍ程度であって、これに画像処理装置が、アライメントマークを認識できる限界を考慮すると、上記ｄ１及びｄ２の大きさが０．１５〜０．２ｍｍ程度が限界であった。
【００５５】
従って、基板サイズが或る程度以上に大きい場合は、その自重による撓み量が大きくなり、これにより、画像処理装置の認識限界を超えてしまい、位置合わせが困難になるという場合があった。
【００５６】
そしてメタルマスクと基板とを高精度で位置合わせすることができ、それによりメタルマスクのパターンを正確に転写できる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法について特許文献１を挙げることができる。
【００５７】
【特許文献１】特開２００４−１５２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５８】
従って、上記の従来例では、被写界深度よりも、撓み量とギャップｇ０との総和が大きい場合は、レンズによって、アライメントマークの認識ができなくなり、これにより従来の位置合わせ装置では、上記のように位置制御が困難となるという問題があった。
【００５９】
更に、上記レンズの被写界深度を広くするために、レンズの絞り値を大きく設定しなければならず、これにより位置検出装置内の撮像素子をより高感度のものを用いなければならず、これにより大幅な装置のコストアップが生じていた。
【００６０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、基板サイズによらず、アライメントマークの位置を良好に観測することが可能となり、安価なレンズ及び撮像素子を用いることで、高精度な位置合わせ精度を維持することができ、位置合わせ装置の設備コスト高を低減することができる基板とマスクの位置合わせ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００６１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとの位置合わせ装置であって、該位置合わせは、該基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとを互いに合致させることで、位置合わせを行なうものであって、該アライメントマークの相対位置を検出する手段を有し、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめる手段を有し、これにより、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間し、該移動を行う位置合わせ装置において、
前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことを特徴とする。
【００６２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとの相対位置を検出する手段は、光学レンズと画像検出部から成るユニットとして構成され、該基板と該マスクとの離間距離と同じ大きさの距離の移動を、該検出ユニット全体が、移動可能とする手段を設けたことを特徴とする。
【００６３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光学レンズは、合焦位置を任意に変更可能な機能を有しているものであって、該合焦位置を、基板とマスクとの離間距離と同じ大きさの距離だけ、変更可能とする手段を設けたことを特徴とする。
【００６４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズと画像検出部から成るユニット全体を、前記離間距離を同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズと画像検出部から成るユニット全体の位置を移動可能とすることを特徴とする。
【００６５】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズの合焦位置を、前記離間距離と同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズの合焦位置を可変可能とすることを特徴とする。
【００６６】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが、上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことであって、合焦位置とは、該光学レンズの被写界深度の範囲内に、基板及びマスクのアライメントマークが入ることとした合焦位置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００６７】
アライメントマークを有する基板及びマスク等で、各々のアライメントマークを合致させることで、位置合わせを行う位置合わせ装置において、基板が或る程度以上の大きさになると、その自重による撓みが大きくなる。
【００６８】
この撓み量が或る程度以上大きくなると、基板とマスクとの相対位置を移動させるために離間を行う際、その離間量を大きく設定する必要が生じ、その結果、撮像レンズの被写界深度を超えてしまい、アライメントマークの観測が不可能になってしまうが、本発明は、アライメントマークの位置検出装置を、基板の撓み方向へ位置を移動可能とすることで、基板及びマスクのアライメントマークの位置を常に撮像レンズの被写界深度内で観測することができる。
【００６９】
以上により、本発明では、基板サイズによらず、アライメントマークの位置を良好に観測することが可能となり、安価なレンズ及び撮像素子を用いることで、高精度な位置合わせ精度を維持することができ、位置合わせ装置の設備コスト高を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
本発明では、基板のアライメントマークとマスクのアライメントマークとを、光学レンズと画像処理による位置検出装置によって、その相対ズレ量を検出する。次に、そのズレ量を演算し、その結果を、基板或はマスクを移動させて、アライメントマーク同士を合致させるためのアクチュエーターを駆動して合致を行う位置合わせ装置に関している。
【００７１】
上記の位置合わせ装置では、各々アライメントマークを検出しその結果に基づいて、基板とマスクとを位置合わせする際、この基板とマスクとの間を、一旦離間して、基板或はマスクのどちらか一方を、アクチュエーターによって駆動を行って位置合わせを行う。
【００７２】
この動作時に、上記離間する大きさが、使用する光学レンズの被写界深度内の大きさであれは、各々のアライメントマークを同時に観測できるので、その位置の検出を行うことが可能であるが、基板の大きさが或る程度以上大きい場合は、その基板の自重によって撓みが生ずるため、基板とマスクとを離間する量が比較的に大きな量が必要になってしまう。
【００７３】
従って、その離間量が、使用するレンズの被写界深度を超える大きさである場合は、基板及びマスクのアライメントマークを同時に観測できないので、位置検出不能になってしまう。
【００７４】
そこで、本発明では、光学レンズの搭載位置を、上記基板或はマスクの離間量とに応じて、位置を可変する機能を有し、これにより、基板とマスクとの離間量が、使用する光学レンズの被写界深度以上であっても、基板或はマスクのアライメントマークのどちらか一方が光学レンズの被写界深度以内にあり、更にレンズ位置を可変して切り換えることで、両者の観察を行なうことができる。
【００７５】
＜実施の形態１＞
図１に本発明の実施の形態である位置合わせ装置１を示す。
【００７６】
図１は真空チャンバー内にて基板８とマスク７との位置合わせを行う機構の概略を示している。
【００７７】
基板８及びマスク７は、従来例で用いた物と同一のもを用いているので、説明を省略する。
【００７８】
位置合わせ装置１の構成は、図から分かるように、真空チャンバー２内に、基板８とマスク７が配置されており、真空チャンバー２の上方には、位置検出装置１２が２個搭載されている。
【００７９】
真空チャンバー２には、排気ポンプ３が接続されており、チャンバー内を真空に保つことができるようになっている。
【００８０】
又、真空チャンバー２内には、ヒータ５により加熱制御が可能である蒸着源４が設けられている。これにより、蒸着を行うことができる構成となっている。
【００８１】
更に、図において、真空チャンバー２内に支持フレーム６があり、このフレームにてマスク７が支持されている。
【００８２】
基板８は、主軸９の先端部に設けられているハンド９ａに保持されており、基板８は、マスク７の近傍に位置している。
【００８３】
主軸９は、軸の長さ方向であるＺ軸方向９ｃと、Ｚ軸の回転方向であるθ方向９ｄと、基板７の面内方向であるＸＹ方向に、不図示のアクチュエータによって動作可能になっている。
【００８４】
更に、主軸９は、ベローズ１０とその接合部１１とによって、真空チャンバー２と大気との遮断が行われた状態で、動作可能になっている。
【００８５】
位置検出装置１２は、フレーム１９が真空チャンバー２の上面にボルト等の手段によって固定されていて、スライダー１５の片側がフレーム１９に固定され、その反対側が画像検出部１６に固定されている。
【００８６】
画像検出部１６には、光学レンズ１３が取り付けられている。又、更に上記フレーム１９にはソレノイド１８が設けられていて、ソレノイドは、通電することによって動作ロッド１８ａを駆動可能になっている。
【００８７】
動作ロッド１８ａの先端には軸受け部１８ｂがあり、ここには回動レバー１７が接続されており、回動部材１７の回動中心は、軸受け部１７ａによって支持されている。
【００８８】
回動レバー１７の他端は、スライダー１５に設けられた軸受け部１５ａによって支持され ている。
【００８９】
図から分かるように、画像検出部１６には、撮像レンズ１３が取り付けられており、その光軸は、真空チャンバー２に設けられた穴１４によって、チャンバー内を観察することができる。
【００９０】
穴１４には、ガラス１４ａが取り付けてあり、不図示のＯリングにより、シールが施されており、大気との遮断が行えるようになっている。
【００９１】
主軸９の下方には、穴９ｂが設けられていて、その穴を、上記レンズ５２からの光軸が通過可能になっている。
【００９２】
以上が、従来の位置合わせ装置１の構成を示したものである。
【００９３】
次に、従来の位置合わせ装置１の動作について説明する。
【００９４】
真空チャンバー２に接続されている排気ポンプ３を駆動することによって、チャンバー内が真空に保持されるようになる。
【００９５】
上記の状態によって、蒸着源４に予め設置されている材料を、ヒータ５を所定の温度に制御することで、材料の蒸発が開始され、これにより基板８への蒸着が可能となる。
【００９６】
上記蒸着の前に、基板８とマスク７との相対位置を、所定の位置に、位置合わせを行う必要がある。
【００９７】
図７にマスク７の詳細図を示しているが、従来例と同じもを使用しているため説明は省略する。
【００９８】
図８に基板８の詳細図を示しているが、従来例と同じものを使用しているため説明は省略する。
【００９９】
従って、図１において、マスク７を図のように設置し、基板８は、図８にて示した面を下向きにして、画素電極が蒸着源の方向に面するように設置している。
【０１００】
更に、図１において、基板８とマスク７は、ギャップ９ｅの空隙をもって配置している。
【０１０１】
次に、図２において、位置検出装置１２の詳細について説明する。
【０１０２】
フレーム１９に取り付けられているソレノイド１８を通電することによって、動作ロッド１８ａがソレノイドの磁力によって吸引され、図中点線の位置に引き込まれる。
【０１０３】
これにより、回動レバー１７が回転中心１７ａで回転し、画像検出部１６とレンズ１３が図中点線の位置に引き上げられるようになっている。レンズ１３の位置は、不図示のストッパネジによって予め調整可能になっている。ストッパネジは、位置を手動で任意に設定可能になっている。
【０１０４】
次に、図３において、基板８を主軸９の駆動によって、マスク７へ位置合わせを行う方法について説明する。
【０１０５】
基板８とマスク７に各々設けられているアライメントマークは、位置検出装置１２によって観測可能になっている。
【０１０６】
位置検出装置１２のレンズ１３の合焦点１３ａは、図から分かるように、基板８のアライメントマーク上に位置し、基板８のアライメントマークの位置を検出することが可能となっている。
【０１０７】
次に、ソレノイド１８への通電をＯＦＦとすると、画像検出部１６及びレンズ１３が自重で降下し、レンズ１３の合焦位置は、図のように１３ｂの位置、即ちマスク上のアライメントマークに合焦可能となる。
【０１０８】
従って、ソレノイドのＯＮ及びＯＦＦによって、レンズの合焦位置が基板或はマスクへ合わせることができ、上記のＯＮ及びＯＦＦによって基板及びマスクのアライメントマークを適宜に読み取ることができる。
【０１０９】
位置検出装置１２の画像検出部１６には、不図示の画像処理部が接続されており、マスクのアライメントマークと、基板のアライメントマークとの位置ズレ量を画像処理によって計測し、その位置情報を、主軸９を駆動するためのアクチュエーター（不図示）のコントローラー（不図示）に接続され、位置制御が可能になっている。
【０１１０】
上記の位置制御手段によって、マスクのアライメントマークに、基板のアライメントマークとを一致させることができる。
【０１１１】
又、上記構成では、マスク７と基板８との間にギャップ９ｅが設けられたようになっていて、説明したように、このギャップの大きさが、レンズ１３の焦点位置からの被写界深度よりも大きい場合は、上記のソレノイドのＯＮ及びＯＦＦによって、それぞれのアライメントマークの位置を読み取ることができる。
【０１１２】
又、上記ギャップ９ｅを設けることで、図から分かるように、マスク７と基板８とが非接触となり、このときに、主軸９によって、互いのアライメントマークを一致させるために、基板８の位置を移動させるようになっている。
【０１１３】
このために、基板８の位置を移動させるときに、上記ギャップ９ｅにより、互いに非接触となっているため、基板とマスクとが擦れることによって、マスク或は基板にキズが生じるということがない。
【０１１４】
従って、上記位置合わせが終了すると、主軸９は、Ｚ方向９に移動し、基板８をマスク７へ密着させる位置へ駆動し、位置合わせが終了する。
＜実施の形態２＞
図４に本発明の実施の形態２について説明する。
【０１１５】
図４は真空チャンバー２の上部に固定して用いる画像検出装置２０の拡大図を示す。
【０１１６】
画像検出装置２０は、実施の形態１の画像検出装置１２と同じ真空チャンバー及び主軸による位置合わせ機構に搭載することが可能である。
【０１１７】
図において、フレーム２４にフランジ２３が設けられていて、このフランジに画像検出部２２が取り付けられている。
【０１１８】
画像検出部２２には、レンズ２１が取り付けられていて、このレンズには回転式のヘリコイド２１ａが設けられている。
【０１１９】
又、レンズ２１には、モーター３０及びフレーム２７が設けられていて、モーターの出力軸２９には、ギア２８が直結されている。出力軸の他端は、図から分かるように、フレームの軸受け部２７ａにて支持されている。
【０１２０】
ヘリコイド２１ａの外周部にはギアが設けられていて、モータ軸に設けられているギア２８と噛み合うようようになっている。
【０１２１】
従って、モーター３０を通電することで、モーター３０の軸２９が回転駆動され、それによりギア２８が駆動されることで、ヘリコイド２１ａが回転し、レンズ２１のフォーカス調整が可能となり、これにより、レンズ２１の合焦位置を自在に変更することができる。
【０１２２】
図において、上記の駆動によって、ヘリコイド位置を可変することで、光軸を２１ｂ〜２１ｃへと変更することができ、これにより合焦位置を変えることができる。
【０１２３】
モーター３０は、ステッピングモーターを用いた。又、ヘリコイドは、不図示の原点位置を検知するセンサーにより原点出しが行えるようになっている。
【０１２４】
図において、２１ｃは、基板８上のアライメントマークに合焦していることを示し、２１ｂは、マスク７上のアライメントマークに合焦していることを示している。
【０１２５】
以上により、実施の形態１，２について説明したが、実施の形態１で用いたソレノイドは、ごく一般的で安価なものを使用した。回動レバーにより、位置検出部とレンズの重さよりも大きな力を発せられるものであれば、他のどんなものを用いても差し支えない。
【０１２６】
又、ソレノイドで、動作ロッドのストローク位置を、予め設定した位置に保持できるプシュップル機能を有するものを用いれば、スライダーの位置規制手段を省略して用いることも可能である。
【０１２７】
更に、上記位置検出部とレンズの位置駆動手段は、他のアクチュエーターを用いても差し支えない。
【０１２８】
例えば、リニアステップモーターを用いると、レンズの光軸方向の位置を、予め設定した位置に制御することができる。
【０１２９】
実施の形態２で用いたモーターは、一般的なステッピングモーターを用い、レンズのヘリコイドの原点を検知するセンサーを併用して用いることで、必要な位置制御を行うことができたが、他の方式のモーターやエンコーダー内蔵のモーターを用いても差し支えない。
【０１３０】
又、実施の形態１，２における光学レンズのアライメントマークへの合焦位置は、上記光学レンズの被写界深度の範囲内に、アライメントマークがあるということを含むものである。
【０１３１】
実施の形態１，２で用いた基板の材質は、無機アルカリガラス、板厚０．７ｍｍのものを用いたが、本発明に用いる基板は、この材質及び板厚に限定されるものではない。
【０１３２】
以上が実施の形態１，２であるが、本発明は、真空蒸着装置内で使用するマスク及び基板の位置合わせ装置について説明を行ったが、これは真空機器に限定されるものではなく、アライメントマークを有する基板及びマスクとを位置合わせするための装置であれば、実施の形態１，２に限定されるものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置合わせ装置の全体図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る位置合わせ装置の動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る位置検出装置の詳細図である。
【図５】従来の位置合わせ装置の全体図である。
【図６】従来の位置検出装置の詳細図である。
【図７】マスクの詳細図である。
【図８】基板の詳細図である。
【図９】基板の自重による撓みの説明図である。
【符号の説明】
【０１３４】
２ 真空チャンバー
３ 排気ポンプ
４ 蒸着源
７ マスク
７ｆ アライメントマーク
８ 基板
８ａ アライメントマーク
９ 主軸
１２ 位置検出装置
１３ レンズ
１５ スライダ
１６ 位置検出部
１７ 回動レバー
１９ フレーム
２０ 位置検出装置
２２ 位置検出部
２１ レンズ
３０ モーター
２８ ギア
２９ モーター軸
２１ａ ヘリコイド
７０ 小型基板
７２ 大型基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとを用いて、その各々のアライメントマークの位置を一致させることによる、基板とマスクとの位置合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとを用いて、その各々のアライメントマークの位置を、一致させて用いる基板とマスクとの位置合わせを用いる工程として、有機ＥＬパネルのマスク蒸着による製造方法がある。
【０００３】
上記の製造方法によって、フルカラーで発光可能な有機ＥＬパネルの製作を行うためには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の蒸着工程において、シャドーマスクを用いて、各色の塗り分けを行う方法が良く用いられている。
【０００４】
この塗り分けを行うためには、ＲＧＢの塗り分け用にマスクを製作し、そのマスクを所定の位置に位置合わせを行い、その後に蒸着を行う方法が多く用いられている。
【０００５】
そのために、基板及びシャドーマスクには、予めアライメントマークが設けられており、その位置を追跡して、位置合わせを行なう方法が、一般的に用いられている。
【０００６】
図５に従来の位置合わせ装置４０の例を示す。
【０００７】
図５は真空チャンバー内にて基板８とマスク７との位置合わせを行う機構の概略を示している。
【０００８】
位置合わせ装置４０の構成は、図から分かるように、真空チャンバー４１内に、基板８とマスク７が配置されており、真空チャンバー４１の上方には、位置検出装置５１が２個搭載されている。
【０００９】
真空チャンバー４１には、排気ポンプ４２が接続されており、チャンバー内を真空に保つことができるようになっている。
【００１０】
又、真空チャンバー４１内には、ヒータ４４により加熱制御が可能である蒸着源４３が設けられている。これにより、蒸着を行なうことができる構成となっている。
【００１１】
更に、図において、真空チャンバー４１内に、支持フレーム４５があり、このフレームにてマスク７が支持されている。
【００１２】
基板８は、主軸４８の先端部に設けられているハンド４８ａに保持されており、基板８は、マスク７の近傍に位置している。
【００１３】
主軸４８は、軸の長さ方向であるＺ軸方向４８ｃと、Ｚ軸の回転方向であるθ方向４８ｄと、基板７の面内方向であるＸＹ方向に、不図示のアクチュエータによって動作可能になっている。
【００１４】
更に、主軸４８は、ベローズ４９とその接合部５０とによって、真空チャンバー４１と大気との遮断が行われた状態で、動作可能になっている。
【００１５】
位置検出装置５１は、フレーム５５、フランジ５４、画像検出部５３及び撮像レンズ５２とによって構成され、フレーム５５は、真空チャンバー４１の大気側上面に、不図示のボルトによって固定されている。
【００１６】
フランジ５４は、フレーム５５に固定され、更にその先端には、画像検出部５３が固定されている。上記の拡大図を図６に示した。
【００１７】
画像検出部５３には、撮像レンズ５２が取り付けられており、その光軸は、真空チャンバー４１に設けられた穴５６によって、チャンバー内を観察することができる。
【００１８】
穴５６には、ガラス５６ａが取り付けてあり、不図示のＯリングにより、シールが施されており、大気との遮断が行えるようになっている。
【００１９】
主軸４８の下方には、穴４８ｂが設けられていて、その穴を、上記レンズ５２からの光軸５２ａが通過可能になっている。
【００２０】
以上が、従来の位置合わせ装置４０の構成を示したものである。
【００２１】
次に、従来の位置合わせ装置４０の動作について説明する。
【００２２】
真空チャンバー４１に接続されている排気ポンプ４２を駆動することによって、チャンバー内が真空に保持されるようになる。
【００２３】
上記の状態によって、蒸着源４３に予め設置されている材料を、ヒータ４４を所定の温度に制御することで材料の蒸発が開始され、これにより基板８への蒸着が可能となる。
【００２４】
上記蒸着の前に、基板８とマスク７との相対位置を、所定の位置に、位置合わせを行う必要がある。
【００２５】
図７にマスク７の詳細図を示す。
【００２６】
図において、マスク７は、Ｎｉ電鋳によって形成されたＮｉ箔を用いている。厚さは１０〜２００μｍ程度のものを用いている。
【００２７】
上記マスク７は、マスクフレーム７ａに、その外周部７ｈにて、溶接することで固着されている。
【００２８】
上記溶接時には、マスク７が、蒸着時の熱膨張によって撓みを生じさせないように、所定のテンションを加えた状態で溶接を行っている。
【００２９】
マスクフレーム７ａには、開口部７ｂが設けられていて、蒸着源からの蒸着物がマスクの画素開口部７ｇを通過てできるようになっている。更に、マスク７には、アライメントマーク７ｆが２個設けられている。このアライメントマーク７ｆを、位置検出装置５１が観測することになる。アライメントマーク７ｆは、図から分かる解るように、円形の穴とした形状を用いている。
【００３０】
図８に基板８の詳細図を示す。
【００３１】
基板８には、画素電極部８ｂが設けられていて、更に円形のアライメントマーク８ａが２個設けられている。従って、図５において、マスク７を図のように設置し、基板８は、図８にて示した面を下向きにして、画素電極が蒸着源の方向に面するように設置している。
【００３２】
更に、図５において、基板８とマスク７は、ギャップ４８ｅの空隙をもって配置している。
【００３３】
上記の構成において、基板８を主軸４８の駆動によって、マスク７へ位置合わせを行う方法について説明する。
【００３４】
基板８とマスク７に各々設けられているアライメントマークは、位置検出装置５１によって観測可能になっている。
【００３５】
位置検出装置５１のレンズ５２の合焦点５２ｂは、図から分かるように、基板８とマスク７との間のギャップ４８ｅのほぼ中央部に位置するようになっている。
【００３６】
レンズ５２の合焦位置を上記のようにすると、基板８及びマスク７に設けられているアライメントマークが、レンズ５２の被写界深度内にあるため、同時に観測することができている。
【００３７】
位置検出装置５１の画像検出部５３には、不図示の画像処理部が接続されており、マスクのアライメントマークと、基板のアライメントマークとの位置ズレ量を画像処理によって計測し、その位置情報を、主軸４８を駆動するためのアクチュエーター（不図示）のコントローラー（不図示）に接続され、位置制御が可能になっている。
【００３８】
上記の位置制御手段によって、マスクのアライメントマークに、基板のアライメントマークとを一致させることができる。
【００３９】
又、上記構成では、マスク７と基板８との間にギャップ４８ｅが設けられたようになっていて、説明したように、このギャップの大きさがレンズ５２の焦点位置からの被写界深度よりも小さい大きさになっている。
【００４０】
上記ギャップ４８ｅを設けることで、図から分かるように、マスク７と基板８とが非接触となり、このときに、主軸４８によって互いのアライメントマークを一致させるために、基板８の位置を移動させるようになっている。
【００４１】
このために、基板８の位置を移動させるときに、上記ギャップ４８ｅにより、互いに非接触となっているため、基板とマスクとが擦れることによって、マスク或は基板にキズが生じるということがない。
【００４２】
従って、上記位置合わせが終了すると、主軸４８は、Ｚ方向４８ｃ上を移動し、基板８をマスク７へ密着させる位置へ駆動し、位置合わせが終了する。
【００４３】
次に、図９に基板サイズと撓みとの関係を説明する概念図を示す。
【００４４】
図９において、基板サイズが小さい場合６１と、基板サイズが大きい場合６２を示す。図から分かるように、小基板７０及び大基板７２は、それぞれのマスク７１及び７３から離間した状態を示す。
【００４５】
上記離間におけるギャップの大きさは、それぞれ同じｇ０という大きさになっている。
【００４６】
図から分かるように、小基板７０及び大基板７２は、自重によって、図中点線の位置から撓んだ状態になっている。
【００４７】
上記撓み量は、小基板７０は、撓み量ｆ１、大基板７２は、撓み量ｆ２となっている。大基板の方が、小基板よりも重いため、その撓み量が大きく、
ｆ１＜ｆ２
となっている。
【００４８】
次に、位置検出装置の光学系からの光軸７４は、図示する位置に設けられていて、この位置は、マスク及び基板の画素部以外の場所に設けられている。
【００４９】
この光軸位置における小基板及び大基板からマスクまでの距離は、図から分かるように、ｄ１及びｄ２となっている。
【００５０】
この大きさの関係は、
ｄ１＜ｄ２
となっており、当然自重が大きい大基板の方が、距離が大きくなっている。
【００５１】
従って、基板に上記撓みが生じたとしても、撓み量とギャップｇ０との総和が光軸７４のレンズの被写界深度の範囲内であれば、上記基板の位置検出及び制御が行える。
【００５２】
又、上記離間におけるギャップｇ０の大きさは、マスク及び基板の平面度のバラツキを考慮すると、０．０５〜０．２ｍｍ程度の大きさが必要であった。
【００５３】
上記離間距離に加えて、基板のアライメントマーク位置での自重による撓み量を加えた大きさが、上記ｄ１及びｄ２という大きさになっている。
【００５４】
通常のレンズの被写界深度は、０．２ｍｍ程度であって、これに画像処理装置が、アライメントマークを認識できる限界を考慮すると、上記ｄ１及びｄ２の大きさが０．１５〜０．２ｍｍ程度が限界であった。
【００５５】
従って、基板サイズが或る程度以上に大きい場合は、その自重による撓み量が大きくなり、これにより、画像処理装置の認識限界を超えてしまい、位置合わせが困難になるという場合があった。
【００５６】
そしてメタルマスクと基板とを高精度で位置合わせすることができ、それによりメタルマスクのパターンを正確に転写できる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法について特許文献１を挙げることができる。
【００５７】
【特許文献１】特開２００４−１５２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５８】
従って、上記の従来例では、被写界深度よりも、撓み量とギャップｇ０との総和が大きい場合は、レンズによって、アライメントマークの認識ができなくなり、これにより従来の位置合わせ装置では、上記のように位置制御が困難となるという問題があった。
【００５９】
更に、上記レンズの被写界深度を広くするために、レンズの絞り値を大きく設定しなければならず、これにより位置検出装置内の撮像素子をより高感度のものを用いなければならず、これにより大幅な装置のコストアップが生じていた。
【００６０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、基板サイズによらず、アライメントマークの位置を良好に観測することが可能となり、安価なレンズ及び撮像素子を用いることで、高精度な位置合わせ精度を維持することができ、位置合わせ装置の設備コスト高を低減することができる基板とマスクの位置合わせ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００６１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとの位置合わせ装置であって、該位置合わせは、該基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとを互いに合致させることで、位置合わせを行なうものであって、該アライメントマークの相対位置を検出する手段を有し、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめる手段を有し、これにより、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間し、該移動を行う位置合わせ装置において、
前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことを特徴とする。
【００６２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとの相対位置を検出する手段は、光学レンズと画像検出部から成るユニットとして構成され、該基板と該マスクとの離間距離と同じ大きさの距離の移動を、該検出ユニット全体が、移動可能とする手段を設けたことを特徴とする。
【００６３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光学レンズは、合焦位置を任意に変更可能な機能を有しているものであって、該合焦位置を、基板とマスクとの離間距離と同じ大きさの距離だけ、変更可能とする手段を設けたことを特徴とする。
【００６４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズと画像検出部から成るユニット全体を、前記離間距離を同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズと画像検出部から成るユニット全体の位置を移動可能とすることを特徴とする。
【００６５】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズの合焦位置を、前記離間距離と同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズの合焦位置を可変可能とすることを特徴とする。
【００６６】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが、上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことであって、合焦位置とは、該光学レンズの被写界深度の範囲内に、基板及びマスクのアライメントマークが入ることとした合焦位置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００６７】
アライメントマークを有する基板及びマスク等で、各々のアライメントマークを合致させることで、位置合わせを行う位置合わせ装置において、基板が或る程度以上の大きさになると、その自重による撓みが大きくなる。
【００６８】
この撓み量が或る程度以上大きくなると、基板とマスクとの相対位置を移動させるために離間を行う際、その離間量を大きく設定する必要が生じ、その結果、撮像レンズの被写界深度を超えてしまい、アライメントマークの観測が不可能になってしまうが、本発明は、アライメントマークの位置検出装置を、基板の撓み方向へ位置を移動可能とすることで、基板及びマスクのアライメントマークの位置を常に撮像レンズの被写界深度内で観測することができる。
【００６９】
以上により、本発明では、基板サイズによらず、アライメントマークの位置を良好に観測することが可能となり、安価なレンズ及び撮像素子を用いることで、高精度な位置合わせ精度を維持することができ、位置合わせ装置の設備コスト高を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
本発明では、基板のアライメントマークとマスクのアライメントマークとを、光学レンズと画像処理による位置検出装置によって、その相対ズレ量を検出する。次に、そのズレ量を演算し、その結果を、基板或はマスクを移動させて、アライメントマーク同士を合致させるためのアクチュエーターを駆動して合致を行う位置合わせ装置に関している。
【００７１】
上記の位置合わせ装置では、各々アライメントマークを検出しその結果に基づいて、基板とマスクとを位置合わせする際、この基板とマスクとの間を、一旦離間して、基板或はマスクのどちらか一方を、アクチュエーターによって駆動を行って位置合わせを行う。
【００７２】
この動作時に、上記離間する大きさが、使用する光学レンズの被写界深度内の大きさであれは、各々のアライメントマークを同時に観測できるので、その位置の検出を行うことが可能であるが、基板の大きさが或る程度以上大きい場合は、その基板の自重によって撓みが生ずるため、基板とマスクとを離間する量が比較的に大きな量が必要になってしまう。
【００７３】
従って、その離間量が、使用するレンズの被写界深度を超える大きさである場合は、基板及びマスクのアライメントマークを同時に観測できないので、位置検出不能になってしまう。
【００７４】
そこで、本発明では、光学レンズの搭載位置を、上記基板或はマスクの離間量とに応じて、位置を可変する機能を有し、これにより、基板とマスクとの離間量が、使用する光学レンズの被写界深度以上であっても、基板或はマスクのアライメントマークのどちらか一方が光学レンズの被写界深度以内にあり、更にレンズ位置を可変して切り換えることで、両者の観察を行なうことができる。
【００７５】
＜実施の形態１＞
図１に本発明の実施の形態である位置合わせ装置１を示す。
【００７６】
図１は真空チャンバー内にて基板８とマスク７との位置合わせを行う機構の概略を示している。
【００７７】
基板８及びマスク７は、従来例で用いた物と同一のもを用いているので、説明を省略する。
【００７８】
位置合わせ装置１の構成は、図から分かるように、真空チャンバー２内に、基板８とマスク７が配置されており、真空チャンバー２の上方には、位置検出装置１２が２個搭載されている。
【００７９】
真空チャンバー２には、排気ポンプ３が接続されており、チャンバー内を真空に保つことができるようになっている。
【００８０】
又、真空チャンバー２内には、ヒータ５により加熱制御が可能である蒸着源４が設けられている。これにより、蒸着を行うことができる構成となっている。
【００８１】
更に、図において、真空チャンバー２内に支持フレーム６があり、このフレームにてマスク７が支持されている。
【００８２】
基板８は、主軸９の先端部に設けられているハンド９ａに保持されており、基板８は、マスク７の近傍に位置している。
【００８３】
主軸９は、軸の長さ方向であるＺ軸方向９ｃと、Ｚ軸の回転方向であるθ方向９ｄと、基板７の面内方向であるＸＹ方向に、不図示のアクチュエータによって動作可能になっている。
【００８４】
更に、主軸９は、ベローズ１０とその接合部１１とによって、真空チャンバー２と大気との遮断が行われた状態で、動作可能になっている。
【００８５】
位置検出装置１２は、フレーム１９が真空チャンバー２の上面にボルト等の手段によって固定されていて、スライダー１５の片側がフレーム１９に固定され、その反対側が画像検出部１６に固定されている。
【００８６】
画像検出部１６には、光学レンズ１３が取り付けられている。又、更に上記フレーム１９にはソレノイド１８が設けられていて、ソレノイドは、通電することによって動作ロッド１８ａを駆動可能になっている。
【００８７】
動作ロッド１８ａの先端には軸受け部１８ｂがあり、ここには回動レバー１７が接続されており、回動部材１７の回動中心は、軸受け部１７ａによって支持されている。
【００８８】
回動レバー１７の他端は、スライダー１５に設けられた軸受け部１５ａによって支持され ている。
【００８９】
図から分かるように、画像検出部１６には、撮像レンズ１３が取り付けられており、その光軸は、真空チャンバー２に設けられた穴１４によって、チャンバー内を観察することができる。
【００９０】
穴１４には、ガラス１４ａが取り付けてあり、不図示のＯリングにより、シールが施されており、大気との遮断が行えるようになっている。
【００９１】
主軸９の下方には、穴９ｂが設けられていて、その穴を、上記レンズ５２からの光軸が通過可能になっている。
【００９２】
以上が、従来の位置合わせ装置１の構成を示したものである。
【００９３】
次に、従来の位置合わせ装置１の動作について説明する。
【００９４】
真空チャンバー２に接続されている排気ポンプ３を駆動することによって、チャンバー内が真空に保持されるようになる。
【００９５】
上記の状態によって、蒸着源４に予め設置されている材料を、ヒータ５を所定の温度に制御することで、材料の蒸発が開始され、これにより基板８への蒸着が可能となる。
【００９６】
上記蒸着の前に、基板８とマスク７との相対位置を、所定の位置に、位置合わせを行う必要がある。
【００９７】
図７にマスク７の詳細図を示しているが、従来例と同じもを使用しているため説明は省略する。
【００９８】
図８に基板８の詳細図を示しているが、従来例と同じものを使用しているため説明は省略する。
【００９９】
従って、図１において、マスク７を図のように設置し、基板８は、図８にて示した面を下向きにして、画素電極が蒸着源の方向に面するように設置している。
【０１００】
更に、図１において、基板８とマスク７は、ギャップ９ｅの空隙をもって配置している。
【０１０１】
次に、図２において、位置検出装置１２の詳細について説明する。
【０１０２】
フレーム１９に取り付けられているソレノイド１８を通電することによって、動作ロッド１８ａがソレノイドの磁力によって吸引され、図中点線の位置に引き込まれる。
【０１０３】
これにより、回動レバー１７が回転中心１７ａで回転し、画像検出部１６とレンズ１３が図中点線の位置に引き上げられるようになっている。レンズ１３の位置は、不図示のストッパネジによって予め調整可能になっている。ストッパネジは、位置を手動で任意に設定可能になっている。
【０１０４】
次に、図３において、基板８を主軸９の駆動によって、マスク７へ位置合わせを行う方法について説明する。
【０１０５】
基板８とマスク７に各々設けられているアライメントマークは、位置検出装置１２によって観測可能になっている。
【０１０６】
位置検出装置１２のレンズ１３の合焦点１３ａは、図から分かるように、基板８のアライメントマーク上に位置し、基板８のアライメントマークの位置を検出することが可能となっている。
【０１０７】
次に、ソレノイド１８への通電をＯＦＦとすると、画像検出部１６及びレンズ１３が自重で降下し、レンズ１３の合焦位置は、図のように１３ｂの位置、即ちマスク上のアライメントマークに合焦可能となる。
【０１０８】
従って、ソレノイドのＯＮ及びＯＦＦによって、レンズの合焦位置が基板或はマスクへ合わせることができ、上記のＯＮ及びＯＦＦによって基板及びマスクのアライメントマークを適宜に読み取ることができる。
【０１０９】
位置検出装置１２の画像検出部１６には、不図示の画像処理部が接続されており、マスクのアライメントマークと、基板のアライメントマークとの位置ズレ量を画像処理によって計測し、その位置情報を、主軸９を駆動するためのアクチュエーター（不図示）のコントローラー（不図示）に接続され、位置制御が可能になっている。
【０１１０】
上記の位置制御手段によって、マスクのアライメントマークに、基板のアライメントマークとを一致させることができる。
【０１１１】
又、上記構成では、マスク７と基板８との間にギャップ９ｅが設けられたようになっていて、説明したように、このギャップの大きさが、レンズ１３の焦点位置からの被写界深度よりも大きい場合は、上記のソレノイドのＯＮ及びＯＦＦによって、それぞれのアライメントマークの位置を読み取ることができる。
【０１１２】
又、上記ギャップ９ｅを設けることで、図から分かるように、マスク７と基板８とが非接触となり、このときに、主軸９によって、互いのアライメントマークを一致させるために、基板８の位置を移動させるようになっている。
【０１１３】
このために、基板８の位置を移動させるときに、上記ギャップ９ｅにより、互いに非接触となっているため、基板とマスクとが擦れることによって、マスク或は基板にキズが生じるということがない。
【０１１４】
従って、上記位置合わせが終了すると、主軸９は、Ｚ方向９に移動し、基板８をマスク７へ密着させる位置へ駆動し、位置合わせが終了する。
＜実施の形態２＞
図４に本発明の実施の形態２について説明する。
【０１１５】
図４は真空チャンバー２の上部に固定して用いる画像検出装置２０の拡大図を示す。
【０１１６】
画像検出装置２０は、実施の形態１の画像検出装置１２と同じ真空チャンバー及び主軸による位置合わせ機構に搭載することが可能である。
【０１１７】
図において、フレーム２４にフランジ２３が設けられていて、このフランジに画像検出部２２が取り付けられている。
【０１１８】
画像検出部２２には、レンズ２１が取り付けられていて、このレンズには回転式のヘリコイド２１ａが設けられている。
【０１１９】
又、レンズ２１には、モーター３０及びフレーム２７が設けられていて、モーターの出力軸２９には、ギア２８が直結されている。出力軸の他端は、図から分かるように、フレームの軸受け部２７ａにて支持されている。
【０１２０】
ヘリコイド２１ａの外周部にはギアが設けられていて、モータ軸に設けられているギア２８と噛み合うようようになっている。
【０１２１】
従って、モーター３０を通電することで、モーター３０の軸２９が回転駆動され、それによりギア２８が駆動されることで、ヘリコイド２１ａが回転し、レンズ２１のフォーカス調整が可能となり、これにより、レンズ２１の合焦位置を自在に変更することができる。
【０１２２】
図において、上記の駆動によって、ヘリコイド位置を可変することで、光軸を２１ｂ〜２１ｃへと変更することができ、これにより合焦位置を変えることができる。
【０１２３】
モーター３０は、ステッピングモーターを用いた。又、ヘリコイドは、不図示の原点位置を検知するセンサーにより原点出しが行えるようになっている。
【０１２４】
図において、２１ｃは、基板８上のアライメントマークに合焦していることを示し、２１ｂは、マスク７上のアライメントマークに合焦していることを示している。
【０１２５】
以上により、実施の形態１，２について説明したが、実施の形態１で用いたソレノイドは、ごく一般的で安価なものを使用した。回動レバーにより、位置検出部とレンズの重さよりも大きな力を発せられるものであれば、他のどんなものを用いても差し支えない。
【０１２６】
又、ソレノイドで、動作ロッドのストローク位置を、予め設定した位置に保持できるプシュップル機能を有するものを用いれば、スライダーの位置規制手段を省略して用いることも可能である。
【０１２７】
更に、上記位置検出部とレンズの位置駆動手段は、他のアクチュエーターを用いても差し支えない。
【０１２８】
例えば、リニアステップモーターを用いると、レンズの光軸方向の位置を、予め設定した位置に制御することができる。
【０１２９】
実施の形態２で用いたモーターは、一般的なステッピングモーターを用い、レンズのヘリコイドの原点を検知するセンサーを併用して用いることで、必要な位置制御を行うことができたが、他の方式のモーターやエンコーダー内蔵のモーターを用いても差し支えない。
【０１３０】
又、実施の形態１，２における光学レンズのアライメントマークへの合焦位置は、上記光学レンズの被写界深度の範囲内に、アライメントマークがあるということを含むものである。
【０１３１】
実施の形態１，２で用いた基板の材質は、無機アルカリガラス、板厚０．７ｍｍのものを用いたが、本発明に用いる基板は、この材質及び板厚に限定されるものではない。
【０１３２】
以上が実施の形態１，２であるが、本発明は、真空蒸着装置内で使用するマスク及び基板の位置合わせ装置について説明を行ったが、これは真空機器に限定されるものではなく、アライメントマークを有する基板及びマスクとを位置合わせするための装置であれば、実施の形態１，２に限定されるものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置合わせ装置の全体図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置の詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る位置合わせ装置の動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る位置検出装置の詳細図である。
【図５】従来の位置合わせ装置の全体図である。
【図６】従来の位置検出装置の詳細図である。
【図７】マスクの詳細図である。
【図８】基板の詳細図である。
【図９】基板の自重による撓みの説明図である。
【符号の説明】
【０１３４】
２ 真空チャンバー
３ 排気ポンプ
４ 蒸着源
７ マスク
７ｆ アライメントマーク
８ 基板
８ａ アライメントマーク
９ 主軸
１２ 位置検出装置
１３ レンズ
１５ スライダ
１６ 位置検出部
１７ 回動レバー
１９ フレーム
２０ 位置検出装置
２２ 位置検出部
２１ レンズ
３０ モーター
２８ ギア
２９ モーター軸
２１ａ ヘリコイド
７０ 小型基板
７２ 大型基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとの位置合わせ装置であって、
該位置合わせは、該基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとを互いに合致させることで、位置合わせを行なうものであって、
該アライメントマークの相対位置を検出する手段を有し、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめる手段を有し、これにより、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間し、該移動を行う位置合わせ装置において、
前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことを特徴とする基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項２】
基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとの相対位置を検出する手段は、光学レンズと画像検出部から成るユニットとして構成され、該基板と該マスクとの離間距離と同じ大きさの距離の移動を、該検出ユニット全体が、移動可能とする手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項３】
前記光学レンズは、合焦位置を任意に変更可能な機能を有しているものであって、該合焦位置を、基板とマスクとの離間距離と同じ大きさの距離だけ、変更可能とする手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項４】
前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズと画像検出部から成るユニット全体を、前記離間距離を同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズと画像検出部から成るユニット全体の位置を移動可能とすることを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項５】
前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズの合焦位置を、前記離間距離と同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズの合焦位置を可変可能とすることを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項６】
前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが、上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことであって、合焦位置とは、該光学レンズの被写界深度の範囲内に、基板及びマスクのアライメントマークが入ることとした合焦位置であることを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項１】
アライメントマークを有する基板と、アライメントマークを有するマスクとの位置合わせ装置であって、
該位置合わせは、該基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとを互いに合致させることで、位置合わせを行なうものであって、
該アライメントマークの相対位置を検出する手段を有し、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめる手段を有し、これにより、該基板或は該マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間し、該移動を行う位置合わせ装置において、
前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことを特徴とする基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項２】
基板のアライメントマークと、該マスクのアライメントマークとの相対位置を検出する手段は、光学レンズと画像検出部から成るユニットとして構成され、該基板と該マスクとの離間距離と同じ大きさの距離の移動を、該検出ユニット全体が、移動可能とする手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項３】
前記光学レンズは、合焦位置を任意に変更可能な機能を有しているものであって、該合焦位置を、基板とマスクとの離間距離と同じ大きさの距離だけ、変更可能とする手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項４】
前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズと画像検出部から成るユニット全体を、前記離間距離を同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズと画像検出部から成るユニット全体の位置を移動可能とすることを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項５】
前記基板又は前記マスクのどちらか一方を移動せしめるとき、該基板と該マスクとを、一定の距離だけ離間したタイミングに同期して、光学レンズの合焦位置を、前記離間距離と同じ距離だけ移動し、且つ、その後は、該基板のアライメントマーク或は該マスクのアライメントマークを任意のタイミングで読み取り可能となるように、該光学レンズの合焦位置を可変可能とすることを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【請求項６】
前記アライメントマークの相対位置を検出する手段に、光学レンズを用い、該光学レンズが、上記一定の距離だけ離間した該基板及び該マスクのアライメントマークにて、それぞれが合焦可能となるように、該合焦位置を変更可能とする手段を設けたことであって、合焦位置とは、該光学レンズの被写界深度の範囲内に、基板及びマスクのアライメントマークが入ることとした合焦位置であることを特徴とする請求項１記載の基板とマスクの位置合わせ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２４９４７７（Ｐ２００６−２４９４７７Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６５４２１（Ｐ２００５−６５４２１）
【出願日】平成１７年３月９日（２００５．３．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月９日（２００５．３．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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