WO2021090613A1 - アライメント装置 - Google Patents

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WO2021090613A1
WO2021090613A1 PCT/JP2020/036937 JP2020036937W WO2021090613A1 WO 2021090613 A1 WO2021090613 A1 WO 2021090613A1 JP 2020036937 W JP2020036937 W JP 2020036937W WO 2021090613 A1 WO2021090613 A1 WO 2021090613A1
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mask
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alignment
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PCT/JP2020/036937
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雅 若林
政美 滝本
将史 野本
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株式会社ブイ・テクノロジー
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    • G06T2207/30204Marker

Definitions

  • the present invention relates to an alignment device.
  • an alignment device that is provided in a film forming apparatus that deposits a film forming material on a substrate through a mask opening of a mask to form a thin film on the substrate and adjusts the position between the mask and the substrate.
  • Patent Document 1 includes a low-magnification camera and a high-magnification camera, captures a coarse mark on a mask with a low-magnification camera to acquire position information of the coarse mark, and based on this position information, an imaging range of the high-magnification camera.
  • the high-magnification camera is moved so that the fine mark of the mask is located at, the coarse mark of the substrate and the coarse mark of the mask are simultaneously imaged by the low-magnification camera, and the substrate and the mask are moved relative to each other for rough positioning. It is described that the fine mark on the substrate and the fine mark on the mask are simultaneously imaged by a high-magnification camera, and the substrate and the mask are relatively moved to perform fine positioning.
  • an object of the present invention is to provide an alignment device capable of shortening the time required from the start of alignment to the adhesion between the mask and the substrate.
  • the alignment device of the present invention includes an imaging unit that simultaneously captures a substrate mark formed on a substrate and a mask mark formed on a mask, and the substrate mark and the mask mark from an image captured by the imaging unit.
  • the control unit includes a control unit that calculates the distance, and when the distance between the substrate and the mask is longer than the distance at the front end of the depth of view of the imaging unit, the control unit moves the substrate and the mask at a predetermined speed.
  • the first alignment process is performed by moving at least one of the substrate and the mask based on the distance between the substrate mark and the mask mark while bringing the substrate closer to each other to bring the positions of the substrate and the mask closer to each other.
  • the substrate mark and the mask mark are moved while the substrate and the mask are brought closer to each other at a speed slower than the predetermined speed.
  • the second alignment process is performed by moving at least one of the substrate and the mask based on the distance of the above to match the positions of the substrate and the mask.
  • the distance between the board mark and the mask mark is calculated and the position of the board and the mask is adjusted while the board and the mask are brought close to each other. Therefore, the time required from the start of alignment to the close contact between the mask and the substrate can be shortened.
  • the control unit brings the substrate and the mask closer to each other by a predetermined distance.
  • the first alignment process is repeated, and when the distance between the substrate and the mask becomes equal to or less than the front end distance of the depth of view of the imaging unit, the substrate and the mask are separated from each other by the predetermined distance.
  • the second alignment process is repeated after the two alignment processes are brought closer to each other for a shorter distance.
  • the mask and the mask are brought close to each other by the step operation, and when the distance between the substrate and the mask is longer than the front end distance of the depth of field, both the step movement distance and the step movement speed are increased, and the distance between the substrate and the mask. When is less than or equal to the front end distance of the depth of field, both the step movement distance and the step movement speed are suppressed. Therefore, the time required from the start of alignment to the close contact between the mask and the substrate can be shortened.
  • the alignment device of the present invention includes an imaging unit that simultaneously captures a substrate mark formed on a substrate and a mask mark formed on a mask, and the substrate mark and the mask mark from an image captured by the imaging unit.
  • a control unit for calculating the distance is provided, and the control unit brings the substrate and the mask close to each other so that the distance between the substrate and the mask is the front end distance of the depth of field of the imaging unit, and the substrate and the mask are predetermined.
  • At least one of the substrate and the mask is moved based on the distance between the substrate mark and the mask mark to perform an alignment process for aligning the positions of the substrate and the mask. ..
  • the distance between the substrate mark and the mask mark is calculated and the position of the substrate and the mask is adjusted while the substrate and the mask are brought close to each other from the front end distance of the depth of field of the imaging unit. Therefore, the time required from the start of alignment to the close contact between the mask and the substrate can be shortened.
  • control unit corrects the positioning of the substrate and the mask by a correction value according to the distance between the substrate and the mask.
  • the positioning of the mask and the board is corrected by the correction value according to the distance between the mask and the board. Therefore, the positions of the mask and the substrate can be aligned with high accuracy.
  • the alignment method of the present invention includes an imaging unit that simultaneously captures a substrate mark formed on a substrate and a mask mark formed on a mask, and the substrate mark and the mask mark from an image captured by the imaging unit.
  • the distance between the substrate and the mask is longer than the distance at the front end of the depth of view of the imaging unit in the alignment method of the alignment device including the control unit for calculating the distance between the substrate and the mask, the substrate and the mask are used.
  • First alignment that moves at least one of the substrate and the mask based on the distance between the substrate mark and the mask mark to bring the positions of the substrate and the mask closer to each other.
  • the substrate and the mask are brought closer to each other at a speed slower than the predetermined speed.
  • the distance between the board mark and the mask mark is calculated and the position of the board and the mask is adjusted while the board and the mask are brought close to each other. Therefore, the time required from the start of alignment to the close contact between the mask and the substrate can be shortened.
  • the present invention can provide an alignment device capable of shortening the time required from the start of alignment to the adhesion between the mask and the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an alignment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the mark state of the alignment device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2A is a diagram showing a state in which the positions of the substrate and the mask are not aligned
  • b) is a diagram showing a state in which the positions of the substrate and the mask match.
  • FIG. 3 is a diagram showing a time change in the distance between the substrate and the mask of the alignment device according to the embodiment of the present invention and a change in the distance between marks.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure of alignment processing of the alignment device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure of alignment processing of the alignment device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a change in the position of the substrate and the mask and a change in the mark position due to the alignment process of the alignment device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 (b) is a diagram showing a state in which the substrate is at the depth of field front end distance
  • FIG. 5 (c) is a diagram showing a state in which the substrate is at the depth of field front end distance. It is a figure which shows the close state.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure for alignment processing of the alignment device according to the first other aspect of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure for alignment processing of the alignment device according to the second other aspect of the embodiment of the present invention.
  • the film forming apparatus 1 provided with the alignment apparatus includes a mask stand 2, a camera 3 as an imaging unit, and a control unit 4.
  • the mask base 2 fixes a mask 11 for forming a thin film having a predetermined pattern on the substrate 12.
  • the mask base 2 holds the mask 11 parallel to the horizontal plane.
  • the mask 11 has an opening 111 corresponding to a predetermined pattern formed on the substrate 12.
  • a mask mark 112 for measuring the position of the mask 11 is formed on the mask 11.
  • the mask mark 112 is formed of a hole formed in the mask 11.
  • the mask mark 112 is not limited to the hole, and may be formed by, for example, a concave portion, a convex portion, or a two-dimensional display.
  • the openings 111 are set to a shape and number according to a predetermined pattern formed on the substrate 12, and are not limited to the shape and number of the present embodiment.
  • the substrate 12 is held in parallel with the mask 11 by a substrate holder (not shown).
  • a substrate mark 121 for measuring the position of the substrate 12 is formed on the substrate 12.
  • a glass substrate is used as the substrate 12, and a thin film is not formed in the vicinity of the substrate mark 121. Therefore, in the vicinity of the substrate mark 121, the substrate 12 can be transmitted to confirm, for example, the mask mark 112. it can.
  • the substrate mark 121 is formed of, for example, a thin film of an opaque metal such as chromium.
  • the mask mark 112 and the substrate mark 121 are formed at least at two positions on the mask 11 or the substrate 12, and the formation positions thereof are not limited to the positions (arrangements) of the present embodiment.
  • the mask 11 and the substrate mark 121 are in close contact with each other when the mask 11 and the substrate 12 are overlapped with each other, when the opening 111 of the mask 11 is at a predetermined position on the substrate 12, for example, the center of the mask mark 112 and the substrate mark 121 is aligned. It is formed to match.
  • the mask mark 112 and the substrate mark 121 can detect the position of the mask 11 or the substrate 12, respectively, and when the mask 11 and the substrate 12 overlap and adhere to each other, the opening 111 of the mask 11 becomes a predetermined position on the substrate 12. It is not necessary that the opening 111 of the mask 11 is formed so as to coincide with the center when the opening 111 of the mask 11 comes into a predetermined position on the substrate 12.
  • the board holder can adjust the position and tilt angle of the board 12 under the control of the control unit 4.
  • the board holder can raise and lower the board 12 in the vertical direction under the control of the control unit 4.
  • the camera 3 measures the positions of the substrate 12 and the mask 11.
  • the camera 3 is installed so as to take an image of the substrate 12 and the mask 11 from above in the vertical direction.
  • the camera 3 is installed so as to simultaneously capture the mask mark 112 and the substrate mark 121.
  • a camera 3 for capturing each of the mask mark 112 and the substrate mark 121 may be provided to measure the positions of the substrate 12 and the mask 11.
  • the camera 3 is set so as to focus on the surface of the mask 11 on the camera 3 side, and the front end of the depth of field (the end on the camera 3 side) is the position indicated by H in the drawing.
  • the depth of field front end distance which is the distance from the surface of the mask 11 to the front end of the depth of field of the camera 3, indicated by H from the surface (surface) of the mask 11 on the camera 3 side, is calculated or measured in advance. It is stored in the storage unit of the control unit 4.
  • the control unit 4 controls the camera 3 and the board holder.
  • the control unit 4 calculates the distance between the mask mark 112 and the substrate mark 121 from the images of the mask mark 112 and the substrate mark 121 captured by the camera 3, and moves the position of the substrate 12 by the substrate holder based on this distance.
  • the position of the substrate 12 is adjusted so that the mask 11 and the substrate 12 overlap each other in the horizontal direction and the opening 111 of the mask 11 is at a predetermined position on the substrate 12.
  • the position of the mask 11 may be adjusted instead of the position of the substrate 12, or the positions of both the mask 11 and the substrate 12 may be adjusted.
  • control unit 4 moves the mask mark 112 and the substrate mark 121 from the state of the mask mark 112 and the substrate mark 121 as shown in FIG. 2A while bringing the substrate 12 closer to the mask 11 in the vertical direction by the substrate holder.
  • the amount of movement of the substrate 12 in the horizontal direction is calculated, the position of the substrate 12 is moved by the substrate holder, and as shown in FIG. 2B, the positions of the mask 11 and the substrate 12 in the horizontal direction are matched.
  • the mask 11 and the substrate 12 are brought into close contact with each other in the vertical direction.
  • the control unit 4 corrects the movement amount of the substrate 12 according to the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12. For example, the control unit 4 divides the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 into a plurality of zones, and stores the correction value for each zone. The control unit 4 may calculate the correction value by a mathematical formula using the distance between the mask 11 and the substrate 12 in the vertical direction as a parameter.
  • the control unit 4 performs rough alignment when the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 is longer than the front end distance of the depth of field. In rough alignment, the control unit 4 sets the speed at which the substrate holder approaches the mask 11 in the vertical direction of the substrate 12 to a predetermined high speed.
  • the substrate mark 121 is out of focus because it is out of the depth of field, but the mask mark 112 is processed by image processing. If the distance between the substrate mark 121 and the substrate mark 121 can be calculated, rough alignment may be started.
  • the control unit 4 performs precision alignment when the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 is equal to or less than the front end distance of the depth of field. In precision alignment, the control unit 4 sets the speed at which the substrate holder approaches the mask 11 in the vertical direction of the substrate 12 to be slower than the speed at the time of rough alignment.
  • the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 is equal to or less than the front end distance of the depth of field, it is within the depth of field, and both the mask mark 112 and the substrate mark 121 are in focus. , Can perform precise alignment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operation example of the alignment process of the present embodiment. While the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 is longer than the front end distance of the depth of field, the substrate 12 is moved closer to the mask 11 in the vertical direction at a predetermined speed. During this time, the position of the substrate 12 is moved based on the distance between the mask mark 112 and the substrate mark 121, and the distance between the marks becomes shorter.
  • the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 is equal to or less than the front end distance of the depth of field, the speed of approaching the substrate 12 to the mask 11 is reduced.
  • the distance between the mask mark 112 and the substrate mark 121 is calculated precisely, the position of the substrate 12 is moved based on this distance, the alignment is performed precisely, and the mask is masked when the positions of the mask 11 and the substrate 12 match. 11 and the substrate 12 are brought into close contact with each other.
  • the alignment process by the alignment device according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
  • the alignment process described below is started by a user's instruction to start alignment.
  • the mask 11 is held by the mask base 2
  • the substrate 12 is held by the substrate holder, and the mask mark 112 and the substrate mark 121 are adjusted so as to be within the imaging range of the camera 3.
  • step S1 the control unit 4 controls the substrate holder to start a high-speed approaching movement that brings the substrate 12 closer to the mask 11 at a predetermined high speed. After executing the process of step S1, the control unit 4 executes the process of step S2.
  • step S2 the control unit 4 performs image processing on the substrate mark 121 of the image captured by the camera 3 and determines the position of the substrate mark 121. After executing the process of step S2, the control unit 4 executes the process of step S3.
  • step S3 the control unit 4 calculates the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112. After executing the process of step S3, the control unit 4 executes the process of step S4.
  • step S4 the control unit 4 causes the substrate 12 to perform a positioning movement to move the substrate 12 to a position determined based on the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112. After executing the process of step S4, the control unit 4 executes the process of step S5.
  • step S5 the control unit 4 determines whether or not the vertical distance between the substrate 12 and the mask 11 is equal to or less than the front end distance of the depth of field.
  • control unit 4 When it is determined that the vertical distance between the substrate 12 and the mask 11 is not equal to or less than the front end distance of the depth of field, the control unit 4 returns the process to step S2 and repeats the process. When it is determined that the vertical distance between the substrate 12 and the mask 11 is equal to or less than the front end distance of the depth of field, the control unit 4 executes the process of step S6.
  • step S6 the control unit 4 controls the substrate holder to start the approaching movement that brings the substrate 12 closer to the mask 11 at a speed slower than the high-speed approaching movement. This approaching movement is continued until it is determined in step S10, which will be described later, that the substrate 12 and the mask 11 are in close contact with each other. After executing the process of step S6, the control unit 4 executes the process of step S7.
  • step S7 the control unit 4 performs image processing on the substrate mark 121 and the mask mark 112 of the image captured by the camera 3 to determine the positions of the substrate mark 121 and the mask mark 112. After executing the process of step S7, the control unit 4 executes the process of step S8.
  • step S8 the control unit 4 calculates the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112. After executing the process of step S8, the control unit 4 executes the process of step S9.
  • step S9 the control unit 4 causes the substrate 12 to perform a positioning movement to move the substrate 12 to a predetermined position based on the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112. After executing the process of step S9, the control unit 4 executes the process of step S10.
  • step S10 the control unit 4 determines whether or not the substrate 12 and the mask 11 are in close contact with each other.
  • control unit 4 When it is determined that the substrate 12 and the mask 11 are not in close contact with each other, the control unit 4 returns the process to step S7 and repeats the process. When it is determined that the substrate 12 and the mask 11 are in close contact with each other, the control unit 4 ends the alignment process.
  • the substrate 12 approaches the mask 11 to the front end of the depth of field of the camera 3 indicated by H in the drawing, precision alignment is executed, and the substrate 12 is slower than the rough alignment and the mask 11 is used.
  • the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112 is calculated accurately, the substrate 12 is moved based on the distance, the substrate mark 121 and the mask mark 112 are brought closer to each other, and the substrate 12 and the mask 11 are moved closer to each other. The position of is also approaching.
  • the substrate mark 121 and the mask mark 112 come close to each other with high accuracy, and when the substrate 12 and the mask 11 come into close contact with each other, the substrate mark 121 and the mask The centers of the marks 112 are aligned, and the positions of the substrate 12 and the mask 11 in the horizontal direction are aligned.
  • the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 when the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 is longer than the distance at the front end of the depth of view, the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112 while moving the substrate 12 at high speed.
  • the horizontal position of the mask 11 and the substrate 12 is adjusted based on the above, and the vertical distance between the mask 11 and the substrate 12 is equal to or less than the front end distance of the depth of view, the substrate 12 is approached later than the high-speed approach movement.
  • the positions of the mask 11 and the substrate 12 in the horizontal direction are adjusted based on the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112.
  • the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112 is calculated and the position of the substrate 12 is adjusted while moving the substrate 12, so that the time required from the start of alignment to the close contact between the mask 11 and the substrate 12 can be shortened. it can.
  • the distance between the mask 11 and the substrate 12 in the vertical direction is longer than the distance at the front end of the depth of view, rough alignment is performed, and the distance between the mask 11 and the substrate 12 in the vertical direction is the front end of the depth of view.
  • the distance is less than or equal to the distance, the mask 11 and the substrate 12 can be aligned with each other with high accuracy because the alignment is performed precisely.
  • the number of contacts between the mask 11 and the substrate 12 is only once, and it is possible to prevent the substrate 12 from being damaged.
  • the positions of the mask 11 and the substrate 12 can be accurately aligned.
  • the control unit 4 in FIG. 1 first brings the substrate 12 close to the mask 11 to the position of the front end of the depth of field indicated by H in the drawing, and performs precise alignment from there. Do it.
  • the control unit 4 brings the substrate 12 closer to the mask 11 to the position of the front end of the depth of field based on the stored depth of field front end distance.
  • the alignment process by the alignment device according to the first other aspect of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
  • the alignment process described below is started by a user's instruction to start alignment.
  • step S21 the control unit 4 controls the substrate holder to move the substrate 12 close to the mask 11 to the front end distance of the depth of field. After executing the process of step S21, the control unit 4 executes the process of step S6.
  • steps S6 to S10 similarly to steps S6 to S10 described above, the control unit 4 controls the substrate holder to start the approaching movement, performs image processing of the substrate mark 121 and the mask mark 112, and performs the image processing of the substrate mark 121 and the mask mark 112.
  • the distance between the 121 and the mask mark 112 is calculated, the substrate 12 is positioned and moved based on this distance, it is determined whether or not the substrate 12 and the mask 11 are in close contact with each other, and it is determined that the substrate 12 and the mask 11 are not in close contact with each other. If so, the process is returned to step S7 and the process is repeated. If it is determined that the substrate 12 and the mask 11 are in close contact with each other, the alignment process is terminated.
  • the time required from the start of alignment to the close contact between the mask 11 and the substrate 12 can be further shortened.
  • control unit 4 in FIG. 1 steps the substrate 12 by the substrate holder.
  • the control unit 4 makes both the step movement distance and the step movement speed large in the rough alignment, and suppresses both the step movement distance and the step movement speed in the precision alignment.
  • the alignment process by the alignment device according to the second other aspect of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. 7.
  • the alignment process described below is started by a user's instruction to start alignment.
  • step S31 the control unit 4 controls the substrate holder to move the substrate 12 closer to the mask 11 with a predetermined long stroke. After executing the process of step S31, the control unit 4 executes the process of step S2.
  • the control unit 4 performs image processing of the substrate mark 121, calculates the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112, and based on this distance.
  • the substrate 12 is positioned and moved to determine whether or not the vertical distance between the substrate 12 and the mask 11 is equal to or less than the front end distance of the depth of view, and the distance between the substrate 12 and the mask 11 in the vertical direction is equal to or less than the front end distance of the depth of view. If it is determined that this is not the case, the process is returned to step S31 and the process is repeated. If it is determined that the vertical distance between the substrate 12 and the mask 11 is equal to or less than the front end distance of the depth of view, the process of step S32 is performed. Execute.
  • step S32 the control unit 4 brings the substrate 12 closer to the mask 11 by the approach step movement in which the stroke is shorter than the stroke in step S31 and the movement speed is slower.
  • step S32 the control unit 4 executes the process of step S7.
  • steps S7 to S10 similarly to steps S7 to S10 described above, the control unit 4 performs image processing of the substrate mark 121 and the mask mark 112, calculates the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112, and calculates the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112.
  • the substrate 12 is positioned and moved based on the distance, and it is determined whether or not the substrate 12 and the mask 11 are in close contact with each other. If it is determined that the substrate 12 and the mask 11 are not in close contact with each other, the process is returned to step S32 to perform the process. Repeatedly, when it is determined that the substrate 12 and the mask 11 are in close contact with each other, the alignment process is terminated.
  • the substrate 12 is step-moved, the step-moving distance and the step-moving speed are both large in the rough alignment, and the precision alignment is performed. Suppress both step movement distance and step movement speed.
  • the distance between the substrate mark 121 and the mask mark 112 is calculated and the position of the substrate 12 is adjusted while moving the substrate 12, so that the time required from the start of alignment to the close contact between the mask 11 and the substrate 12 can be shortened. it can.

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Abstract

マスク11と基板12との鉛直方向の距離がカメラ3の被写界深度前端距離より長い場合は、基板12を高速接近移動させながら基板マーク121とマスクマーク112との距離に基づき、マスク11と基板12の水平方向の位置を調整し、マスク11と基板12との鉛直方向の距離がカメラ3の被写界深度前端距離以下となった場合、基板12を高速接近移動より遅い接近移動させながら基板マーク121とマスクマーク112との距離に基づき、マスク11と基板12の水平方向の位置を調整する制御部4を備える。

Description

アライメント装置
 本発明は、アライメント装置に関する。
 成膜材料をマスクのマスク開口部を介して基板上に堆積させ、基板上に薄膜を形成する成膜装置に設けられ、マスクと基板との位置の調整を行なうアライメント装置が知られている。
 特許文献1には、低倍率カメラと高倍率カメラとを備え、マスクの粗マークを低倍率カメラで撮像して粗マークの位置情報を取得し、この位置情報を基に高倍率カメラの撮像範囲にマスクの微マークが位置するように高倍率カメラを移動させ、低倍率カメラにより基板の粗マークとマスクの粗マークとを同時に撮像し、基板とマスクとを相対移動させて粗位置決めを行ない、高倍率カメラにより基板の微マークとマスクの微マークとを同時に撮像し、基板とマスクとを相対移動させて微位置決めを行なうことが記載されている。
特開2015-67845号公報
 特許文献1に記載のアライメント装置では、粗位置決めと微位置決めを行った後に、マスクと基板を密着させているため、アライメント開始からマスクと基板の密着までに時間がかかっていた。
 そこで、本発明は、アライメント開始からマスクと基板の密着までにかかる時間を短縮させることができるアライメント装置を提供することを目的としている。
 本発明のアライメント装置は、基板に形成された基板マークと、マスクに形成されたマスクマークとを同時に撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像から、前記基板マークと前記マスクマークとの距離を算出する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離よりも長い場合、前記基板と前記マスクとを所定の速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を近づける第1のアライメント処理を行ない、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離以下となった場合、前記基板と前記マスクとを前記所定の速度より遅い速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を一致させる第2のアライメント処理を行なうものである。
 この構成により、基板とマスクを接近させながら基板マークとマスクマークとの距離の算出、基板とマスクの位置調整が行なわれる。このため、アライメント開始からマスクと基板の密着までにかかる時間を短縮させることができる。
 また、本発明のアライメント装置において、前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離よりも長い場合、前記基板と前記マスクとを所定の距離接近させた後前記第1のアライメント処理を行なうことを繰り返し、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離以下となった場合、前記基板と前記マスクとを前記所定の距離より短い距離接近させた後前記第2のアライメント処理を行なうことを繰り返すものである。
 この構成により、ステップ動作によりマスクと基板が接近され、基板とマスクとの距離が被写界深度前端距離よりも長い場合はステップ移動距離及びステップ移動速度ともに大とされ、基板とマスクとの距離が被写界深度前端距離以下となった場合にはステップ移動距離及びステップ移動速度ともに抑えられる。このため、アライメント開始からマスクと基板の密着までにかかる時間を短縮させることができる。
 本発明のアライメント装置は、基板に形成された基板マークと、マスクに形成されたマスクマークとを同時に撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像から、前記基板マークと前記マスクマークとの距離を算出する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離となるように接近させ、前記基板と前記マスクとを所定の速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を一致させるアライメント処理を行なうものである。
 この構成により、撮像部の被写界深度前端距離から基板とマスクを接近させながら基板マークとマスクマークとの距離の算出、基板とマスクの位置調整が行なわれる。このため、アライメント開始からマスクと基板の密着までにかかる時間を短縮させることができる。
 また、本発明のアライメント装置において、前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離に応じた補正値により、前記基板と前記マスクとの位置決めに補正を行なうものである。
 この構成により、マスクと基板との距離に応じた補正値により、マスクと基板との位置決めに補正が行なわれる。このため、精度良くマスクと基板との位置を合わせることができる。
 また、本発明のアライメント方法は、基板に形成された基板マークと、マスクに形成されたマスクマークとを同時に撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像から、前記基板マークと前記マスクマークとの距離を算出する制御部とを備えたアライメント装置のアライメント方法であって、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離よりも長い場合、前記基板と前記マスクとを所定の速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を近づける第1のアライメント処理を行なうステップと、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離以下となった場合、前記基板と前記マスクとを前記所定の速度より遅い速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を一致させる第2のアライメント処理を行なうステップと、を備えるものである。
 この構成により、基板とマスクを接近させながら基板マークとマスクマークとの距離の算出、基板とマスクの位置調整が行なわれる。このため、アライメント開始からマスクと基板の密着までにかかる時間を短縮させることができる。
 本発明は、アライメント開始からマスクと基板の密着までにかかる時間を短縮させることができるアライメント装置を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るアライメント装置の概略斜視図である。 図2は、本発明の一実施形態に係るアライメント装置のマークの状態の例を示す図であり、図2(a)は、基板とマスクの位置が合っていない状態を示す図、図2(b)は、基板とマスクの位置が一致している状態を示す図である。 図3は、本発明の一実施形態に係るアライメント装置の基板とマスクの距離の時間変化とマーク間距離の変化を示す図である。 図4は、本発明の一実施形態に係るアライメント装置のアライメント処理の手順を説明するフローチャートである。 図5は、本発明の一実施形態に係るアライメント装置のアライメント処理による基板とマスクの位置の変化とマーク位置の変化の例を示す図であり、図5(a)は、基板が被写界深度前端距離より離れている状態を示す図、図5(b)は、基板が被写界深度前端距離にある状態を示す図、図5(c)は、基板が被写界深度前端距離より近い状態を示す図である。 図6は、本発明の一実施形態の第1の他の態様に係るアライメント装置のアライメント処理の手順を説明するフローチャートである。 図7は、本発明の一実施形態の第2の他の態様に係るアライメント装置のアライメント処理の手順を説明するフローチャートである。
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るアライメント装置について詳細に説明する。
 図1において、本発明の一実施形態に係るアライメント装置を備えた成膜装置1は、マスク台2と、撮像部としてのカメラ3と、制御部4とを含んで構成される。
 マスク台2は、基板12上に所定パターンの薄膜を形成させるためのマスク11を固定する。マスク台2は、マスク11を水平面と平行に保持する。
 マスク11は、基板12上に形成させる所定パターンに対応する開口111を有している。マスク11には、マスク11の位置を測定するためのマスクマーク112が形成されている。マスクマーク112は、マスク11に形成された穴からなる。マスクマーク112は、穴に限らず、例えば凹部や凸部、または二次元的な表示によって形成されてもよい。開口111は、基板12上に形成させる所定パターンに応じた形状や数に設定されるもので、本実施形態の形状や数に限定されるものではない。
 基板12は、図示しない基板ホルダによりマスク11と平行に保持される。基板12には、基板12の位置を測定するための基板マーク121が形成されている。本実施形態では、基板12としてガラス基板を使用しており、基板マーク121近傍には薄膜は形成されないため、基板マーク121近傍では、基板12を透過して、例えばマスクマーク112を確認することができる。基板マーク121は、例えば、クロム等の不透明な金属の薄膜により形成されている。
 マスクマーク112及び基板マーク121は、マスク11または基板12上に少なくとも2箇所形成され、その形成位置は本実施形態の位置(配置)に限定されない。マスクマーク112及び基板マーク121は、マスク11と基板12が重なって密着したときに、マスク11の開口111が基板12上の所定の位置になると、例えば、マスクマーク112と基板マーク121の中心が一致するように形成されている。マスクマーク112及び基板マーク121は、それぞれマスク11または基板12の位置を検出でき、マスク11と基板12が重なって密着したときに、マスク11の開口111が基板12上の所定の位置になるように調整する事ができればよく、マスク11の開口111が基板12上の所定の位置になったときに中心が一致するように形成されていなくてもよい。
 基板ホルダは、制御部4の制御により、基板12の位置や傾斜角度などを調整できるようになっている。基板ホルダは、制御部4の制御により、基板12を鉛直方向に昇降させることができる。
 カメラ3は、基板12及びマスク11それぞれの位置を測定する。カメラ3は、基板12及びマスク11を鉛直方向の上方から撮像するように設置される。カメラ3は、マスクマーク112と基板マーク121とを同時に撮像するように設置される。なお、マスクマーク112と基板マーク121のそれぞれを撮像するカメラ3を設け、基板12及びマスク11それぞれの位置を測定するようにしてもよい。
 カメラ3は、マスク11のカメラ3側の面に焦点が合うように設定されており、被写界深度の前端(カメラ3側の端部)は、図中Hで示した位置となる。マスク11のカメラ3側の面(表面)からHで示した、マスク11の表面からカメラ3の被写界深度の前端までの距離である被写界深度前端距離は、予め算出または測定され、制御部4の記憶部に記憶されている。
 制御部4は、カメラ3と、基板ホルダと、の制御を行なう。制御部4は、カメラ3により撮像したマスクマーク112と基板マーク121の画像から、マスクマーク112と基板マーク121との距離を算出し、この距離に基づいて基板ホルダにより基板12の位置を移動させ、マスク11と基板12が水平方向で重なり、マスク11の開口111が基板12上の所定の位置になるように基板12の位置を調整する。なお、基板12の位置ではなくマスク11の位置を調整するようにしてもよいし、マスク11と基板12の両方の位置を調整するようにしてもよい。
 制御部4は、例えば、図2(a)に示すようなマスクマーク112と基板マーク121の状態から、基板ホルダにより鉛直方向で基板12をマスク11に近づけながら、マスクマーク112と基板マーク121の画像に基づいて、基板12の水平方向の移動量を算出し、基板ホルダにより基板12の位置を移動させ、図2(b)に示すように、マスク11と基板12の水平方向の位置を一致させ、マスク11と基板12を鉛直方向に密着させる。
 制御部4は、マスク11と基板12との鉛直方向の距離に応じて基板12の移動量を補正する。制御部4は、例えば、マスク11と基板12との鉛直方向の距離を複数のゾーンに分割し、そのゾーンごとに補正値を記憶する。制御部4は、マスク11と基板12との鉛直方向の距離などをパラメータとする数式により補正値を算出するようにしてもよい。
 制御部4は、マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離より長い場合、ラフアライメントを行なう。制御部4は、ラフアライメントでは、基板ホルダによる基板12の鉛直方向のマスク11への接近移動の速度を所定の高速度とする。
 マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離より長い場合は、被写界深度外であるため、基板マーク121に焦点が合っていない状態だが、画像処理によりマスクマーク112と基板マーク121との距離を算出可能であれば、ラフアライメントを開始するようにしてもよい。
 制御部4は、マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下の場合、精密アライメントを行なう。制御部4は、精密アライメントでは、基板ホルダによる基板12の鉛直方向のマスク11への接近移動の速度をラフアライメント時の速度より遅い速度とする。
 マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下の場合は、被写界深度内であるため、マスクマーク112と基板マーク121の両方に焦点が合っている状態であり、精密にアライメントを行なうことができる。
 図3は、本実施形態のアライメント処理の動作例を示す図である。マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離より長い間は、所定の速度で基板12は鉛直方向にマスク11へ接近移動される。この間、マスクマーク112と基板マーク121との距離に基づいて基板12の位置が移動され、マーク間距離が短くなっていく。
 マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下となると、基板12のマスク11への接近移動の速度は落とされる。この間、マスクマーク112と基板マーク121との距離が精密に算出され、この距離に基づいて基板12の位置が移動され、精密にアライメントが行なわれ、マスク11と基板12の位置が一致したところでマスク11と基板12が密着される。
 以上のように構成された本実施形態に係るアライメント装置によるアライメント処理について、図4を参照して説明する。なお、以下に説明するアライメント処理は、ユーザのアライメント開始の指示により開始される。なお、アライメント開始の前には、マスク11はマスク台2に保持され、基板12は基板ホルダに保持され、マスクマーク112と基板マーク121がカメラ3の撮像範囲に入るように調整される。
 ステップS1において、制御部4は、基板ホルダを制御して、基板12をマスク11に所定の高速度で接近させる高速接近移動を開始させる。ステップS1の処理を実行した後、制御部4は、ステップS2の処理を実行する。
 ステップS2において、制御部4は、カメラ3の撮像した画像の基板マーク121について画像処理を行ない、基板マーク121の位置を確定する。ステップS2の処理を実行した後、制御部4は、ステップS3の処理を実行する。
 ステップS3において、制御部4は、基板マーク121とマスクマーク112の距離を算出する。ステップS3の処理を実行した後、制御部4は、ステップS4の処理を実行する。
 ステップS4において、制御部4は、基板マーク121とマスクマーク112の距離に基づいて決まった位置に、基板12を移動させる位置決め移動を行なわせる。ステップS4の処理を実行した後、制御部4は、ステップS5の処理を実行する。
 ステップS5において、制御部4は、基板12とマスク11の鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下か否かを判定する。
 基板12とマスク11の鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下ではないと判定した場合、制御部4は、ステップS2に処理を戻して処理を繰り返す。基板12とマスク11の鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下であると判定した場合、制御部4は、ステップS6の処理を実行する。
 ステップS6において、制御部4は、基板ホルダを制御して、基板12をマスク11に高速接近移動よりも遅い速度で接近させる接近移動を開始させる。この接近移動は、後述するステップS10において基板12とマスク11は密着したと判定されるまで継続される。ステップS6の処理を実行した後、制御部4は、ステップS7の処理を実行する。
 ステップS7において、制御部4は、カメラ3の撮像した画像の基板マーク121とマスクマーク112について画像処理を行ない、基板マーク121とマスクマーク112の位置を確定する。ステップS7の処理を実行した後、制御部4は、ステップS8の処理を実行する。
 ステップS8において、制御部4は、基板マーク121とマスクマーク112の距離を算出する。ステップS8の処理を実行した後、制御部4は、ステップS9の処理を実行する。
 ステップS9において、制御部4は、基板マーク121とマスクマーク112の距離に基づいて決まった位置に、基板12を移動させる位置決め移動を行なわせる。ステップS9の処理を実行した後、制御部4は、ステップS10の処理を実行する。
 ステップS10において、制御部4は、基板12とマスク11は密着したか否かを判定する。
 基板12とマスク11は密着していないと判定した場合、制御部4は、ステップS7に処理を戻して処理を繰り返す。基板12とマスク11は密着したと判定した場合、制御部4は、アライメント処理を終了する。
 このようなアライメント処理による動作について図5を参照して説明する。図5(a)に示すように、基板12が図中Hで示すカメラ3の被写界深度の前端よりもマスク11から離れている場合、ラフアライメントが実行され、基板12が所定の高速度でマスク11に接近移動される間、基板マーク121とマスクマーク112との距離に基づいて基板12が移動され、基板マーク121とマスクマーク112とが近づき、基板12とマスク11の位置も近づいていく。
 図5(b)に示すように、基板12が図中Hで示すカメラ3の被写界深度の前端までマスク11に接近すると、精密アライメントが実行され、基板12がラフアライメントよりも遅くマスク11に接近移動される間、精度良く基板マーク121とマスクマーク112との距離が算出され、その距離に基づいて基板12が移動され、基板マーク121とマスクマーク112とが近づき、基板12とマスク11の位置も近づいていく。
 図5(c)に示すように、基板12がマスク11と密着する寸前には、精度良く基板マーク121とマスクマーク112とが近づき、基板12とマスク11が密着するときには、基板マーク121とマスクマーク112の中心が一致し、基板12とマスク11の水平方向の位置は一致する。
 このように、本実施形態では、マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離より長い場合は、基板12を高速接近移動させながら基板マーク121とマスクマーク112との距離に基づき、マスク11と基板12の水平方向の位置を調整し、マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下となった場合、基板12を高速接近移動より遅く接近移動させながら基板マーク121とマスクマーク112との距離に基づき、マスク11と基板12の水平方向の位置を調整する。
 これにより、基板12を移動させながら基板マーク121とマスクマーク112との距離の算出、基板12の位置調整を行なうため、アライメント開始からマスク11と基板12の密着までにかかる時間を短縮させることができる。
 また、マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離より長い場合は、ラフアライメントで粗くアライメントを行ない、マスク11と基板12との鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下となったら精密にアライメントを行なうため、精度良くマスク11と基板12との位置を合わせることができる。
 また、マスク11と基板12とを密着させる時点でアライメントが完了するため、マスク11と基板12との接触回数が1回だけで済み、基板12にダメージを与えることを防ぐことができる。
 また、マスク11と基板12との鉛直方向の距離に応じた補正値により、マスク11と基板12との位置決めに補正を行なうため、精度良くマスク11と基板12との位置を合わせることができる。
 本実施形態の第1の他の態様としては、図1における制御部4は、まず基板12を図中Hで示す被写界深度の前端の位置までマスク11に接近させ、そこから精密アライメントを行なう。制御部4は、記憶している被写界深度前端距離に基づいて、基板12を被写界深度の前端の位置までマスク11に接近させる。
 以上のように構成された本実施形態の第1の他の態様に係るアライメント装置によるアライメント処理について、図6を参照して説明する。なお、以下に説明するアライメント処理は、ユーザのアライメント開始の指示により開始される。
 ステップS21において、制御部4は、基板ホルダを制御して、基板12をマスク11から被写界深度前端距離まで接近移動させる。ステップS21の処理を実行した後、制御部4は、ステップS6の処理を実行する。
 ステップS6からステップS10において、前述のステップS6からステップS10と同様に、制御部4は、基板ホルダを制御して接近移動を開始させ、基板マーク121とマスクマーク112の画像処理を行ない、基板マーク121とマスクマーク112の距離を算出し、この距離に基づいて基板12を位置決め移動させ、基板12とマスク11は密着したか否かを判定し、基板12とマスク11は密着していないと判定した場合はステップS7に処理を戻して処理を繰り返し、基板12とマスク11は密着したと判定した場合はアライメント処理を終了する。
 このように、本実施形態の第1の他の態様では、ラフアライメントを行なわないため、アライメント開始からマスク11と基板12の密着までにかかる時間を更に短縮させることができる。
 本実施形態の第2の他の態様としては、図1における制御部4は、基板ホルダにより基板12をステップ移動させる。制御部4は、ラフアライメントではステップ移動距離及びステップ移動速度ともに大とし、精密アライメントではステップ移動距離及びステップ移動速度ともに抑える。
 以上のように構成された本実施形態の第2の他の態様に係るアライメント装置によるアライメント処理について、図7を参照して説明する。なお、以下に説明するアライメント処理は、ユーザのアライメント開始の指示により開始される。
 ステップS31において、制御部4は、基板ホルダを制御して、基板12を所定の長いストロークでマスク11に接近ステップ移動させる。ステップS31の処理を実行した後、制御部4は、ステップS2の処理を実行する。
 ステップS2からステップS5において、前述のステップS2からステップS5と同様に、制御部4は、基板マーク121の画像処理を行ない、基板マーク121とマスクマーク112の距離を算出し、この距離に基づいて基板12を位置決め移動させ、基板12とマスク11の鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下か否かを判定し、基板12とマスク11の鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下ではないと判定した場合は、ステップS31に処理を戻して処理を繰り返し、基板12とマスク11の鉛直方向の距離が被写界深度前端距離以下であると判定した場合は、ステップS32の処理を実行する。
 ステップS32において、制御部4は、ステップS31のストロークより短いストロークで移動速度も遅くした接近ステップ移動で基板12をマスク11に接近させる。ステップS32の処理を実行した後、制御部4は、ステップS7の処理を実行する。
 ステップS7からステップS10において、前述のステップS7からステップS10と同様に、制御部4は、基板マーク121とマスクマーク112の画像処理を行ない、基板マーク121とマスクマーク112の距離を算出し、この距離に基づいて基板12を位置決め移動させ、基板12とマスク11は密着したか否かを判定し、基板12とマスク11は密着していないと判定した場合はステップS32に処理を戻して処理を繰り返し、基板12とマスク11は密着したと判定した場合はアライメント処理を終了する。
 このように、本実施形態の第2の他の態様では、マスク11と基板12を接近させるとき、基板12をステップ移動させ、ラフアライメントではステップ移動距離及びステップ移動速度ともに大とし、精密アライメントではステップ移動距離及びステップ移動速度ともに抑える。
 これにより、基板12を移動させながら基板マーク121とマスクマーク112との距離の算出、基板12の位置調整を行なうため、アライメント開始からマスク11と基板12の密着までにかかる時間を短縮させることができる。
 本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
 1 成膜装置
 2 マスク台
 3 カメラ(撮像部)
 4 制御部
 11 マスク
 12 基板
 112 マスクマーク
 121 基板マーク
 

Claims (5)

  1.  基板に形成された基板マークと、マスクに形成されたマスクマークとを同時に撮像する撮像部と、
     前記撮像部が撮像した画像から、前記基板マークと前記マスクマークとの距離を算出する制御部とを備え、
     前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離よりも長い場合、前記基板と前記マスクとを所定の速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を近づける第1のアライメント処理を行ない、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離以下となった場合、前記基板と前記マスクとを前記所定の速度より遅い速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を一致させる第2のアライメント処理を行なうアライメント装置。
  2.  前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離よりも長い場合、前記基板と前記マスクとを所定の距離接近させた後前記第1のアライメント処理を行なうことを繰り返し、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離以下となった場合、前記基板と前記マスクとを前記所定の距離より短い距離接近させた後前記第2のアライメント処理を行なうことを繰り返す請求項1に記載のアライメント装置。
  3.  基板に形成された基板マークと、マスクに形成されたマスクマークとを同時に撮像する撮像部と、
     前記撮像部が撮像した画像から、前記基板マークと前記マスクマークとの距離を算出する制御部とを備え、
     前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離となるように接近させ、前記基板と前記マスクとを所定の速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を一致させるアライメント処理を行なうアライメント装置。
  4.  前記制御部は、前記基板と前記マスクとの距離に応じた補正値により、前記基板と前記マスクとの位置決めに補正を行なう請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアライメント装置。
  5.  基板に形成された基板マークと、マスクに形成されたマスクマークとを同時に撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像から、前記基板マークと前記マスクマークとの距離を算出する制御部とを備えたアライメント装置のアライメント方法であって、
     前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離よりも長い場合、前記基板と前記マスクとを所定の速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を近づける第1のアライメント処理を行なうステップと、
     前記基板と前記マスクとの距離が前記撮像部の被写界深度前端距離以下となった場合、前記基板と前記マスクとを前記所定の速度より遅い速度で接近させながら、前記基板マークと前記マスクマークとの距離に基づいて前記基板と前記マスクとの少なくとも一方を移動させて前記基板と前記マスクとの位置を一致させる第2のアライメント処理を行なうステップと、を備えるアライメント方法。
     
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