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JP4809288B2 - Alignment method, thin film formation method - Google Patents

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JP4809288B2
JP4809288B2 JP2007129623A JP2007129623A JP4809288B2 JP 4809288 B2 JP4809288 B2 JP 4809288B2 JP 2007129623 A JP2007129623 A JP 2007129623A JP 2007129623 A JP2007129623 A JP 2007129623A JP 4809288 B2 JP4809288 B2 JP 4809288B2
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Description

本発明は、マスクと基板の位置合わせ方法に係り、特に、アラインメントマークが貫通孔で形成されたマスクの位置合わせ方法に関する。   The present invention relates to a mask and substrate alignment method, and more particularly to a mask alignment method in which alignment marks are formed by through holes.

有機ＥＬ素子を作成する手法として、基板の画素上に蒸着物層を形成する為に、ディスプレイ基板とマスクを位置合わせして蒸着物層を形成する方法が一般的に用いられている。   As a method for creating an organic EL element, a method of forming a deposit layer by aligning a display substrate and a mask is generally used in order to form a deposit layer on a pixel of a substrate.

マスクはメタルマスク、基板はガラス基板、シリコンウエハ、あるいはフィルムなどが用いられる。マスク、基板各々に予め用意されたアライメントマークの位置を画像処理により認識することで、それぞれの位置を計測、位置合わせが行われる。メタルマスクとディスプレイ基板をアライメント機構により精密に位置決めすることにより、基板上に選択的に蒸着物層を形成することが可能となる。
特に、ＲＧＢをメタルマスクにより塗り分け、フルカラーディスプレイを作成する場合には、より高いアライメント精度が必要とされる。 A metal mask is used as the mask, and a glass substrate, a silicon wafer, or a film is used as the substrate. By recognizing the positions of alignment marks prepared in advance on the mask and the substrate by image processing, the respective positions are measured and aligned. By precisely positioning the metal mask and the display substrate by the alignment mechanism, it is possible to selectively form a deposit layer on the substrate.
In particular, when RGB is separately applied with a metal mask to create a full-color display, higher alignment accuracy is required.

真空蒸着に用いられるマスクは、一般的にインバー、４２−Ａｌｌｏｙ、Ｎｉ−Ｃｏ等、金属材料により製作されるが、マスク上に作成されるアライメントマークの製作精度を、高くすることが困難な状況にあり、特に近年では、基板サイズが大型化することでより精度は低下する傾向にある。   The mask used for vacuum deposition is generally made of a metal material such as Invar, 42-Alloy, Ni-Co, etc., but it is difficult to increase the production accuracy of the alignment mark created on the mask. In particular, in recent years, the accuracy tends to decrease as the substrate size increases.

製作精度が低いと、画像処理によるマーク認識がエラーとなることも多くなり、処理タクトが長くなる。他方、認識エラーを発生させないように認識時の敷居値を下げると、位置検出精度が低下する為、マスクアライメントの精度が低下することになる。   If the production accuracy is low, mark recognition by image processing often results in an error, resulting in a long processing tact. On the other hand, if the threshold value at the time of recognition is lowered so as not to generate a recognition error, the position detection accuracy is lowered, so that the mask alignment accuracy is lowered.

蒸着に使用するマスクは一定枚数の基板を蒸着処理した後、交換する必要があるが、マスク毎にマスクアライメントマークの製作精度が異なる為、マスクの交換後も交換前と同じパターン形状で位置合わせしようとしても、マスクアライメントマークを検出できず、位置合わせを行なうことができない。   The mask used for vapor deposition needs to be replaced after a certain number of substrates have been vapor-deposited. However, because the mask alignment mark manufacturing accuracy differs for each mask, alignment is performed in the same pattern shape after replacement as well. Even if an attempt is made, the mask alignment mark cannot be detected and alignment cannot be performed.

そのため、マスクを交換する度に撮影し、撮影画像からマスクアライメントマークを抽出して登録するか、または、予め全てのマスクアライメントマークを抽出しておき、マスクと対応付けて登録しておき、登録されたパターン形状で位置合わせがされていた。   Therefore, each time the mask is replaced, a picture is taken and the mask alignment mark is extracted from the photographed image and registered, or all mask alignment marks are extracted in advance and registered in association with the mask. Alignment was performed in the pattern shape.

しかし、上記いずれの方法でも、全てのマスクの撮影画像からマスクアラインメントマークを抽出する必要がある。この工程はコンピュータを用いても長時間を必要とし、作業効率が悪いという問題がある。
特開２００３−２５７８４１号公報 However, in any of the above methods, it is necessary to extract mask alignment marks from the captured images of all masks. This process requires a long time even if a computer is used, and there is a problem that work efficiency is poor.
JP 2003-257841 A

本発明は、マスク交換のために要する時間を短縮させることを目的とする。   An object of the present invention is to reduce the time required for mask replacement.

上記課題を解決するため、本発明は、マスクアラインメントマークのパターン形状をマスク基準パターン形状として記憶しておき、マスクを撮影し、得られた撮影画像の中から前記マスク基準パターン形状と一致するパターン形状を検出し、検出されたパターン形状の位置を、撮影された前記マスクの前記マスクアラインメントマークの位置とし、前記マスクアラインメントマークの位置と、基板が有する基板アラインメントマークの位置とから、前記マスクと前記基板とを位置合わせする位置合わせ方法であって、候補パターン群に複数の異なるマスクアラインメントマークのパターン形状を登録しておき、前記撮影画像と、前記候補パターン群に登録された前記パターン形状とを比較し、前記撮影画像中に、登録された前記パターン形状が含まれる確率である一致確率を、前記登録された前記パターン形状毎に算出し、前記一致確率が最大のパターン形状を前記マスク基準パターン形状として選択して記憶する位置合わせ方法である。
また、本発明は、予め基準値を記憶しておき、前記候補パターン群に登録された前記パターン形状の前記一致確率がいずれも前記基準値未満である場合には、前記撮影画像から前記撮影画像に含まれるマスクアラインメントマークのパターン形状を抽出し、前記抽出されたパターン形状を前記マスク基準パターン形状として記憶すると共に、前記抽出されたパターン形状を前記候補パターン群に登録する位置合わせ方法である。
また、本発明は、真空槽内に配置された基板と前記マスクとを上記いずれかの位置合わせ方法によって前記真空槽内で位置合わせした後、前記真空槽内に配置された成膜源から薄膜材料の微粒子を放出させ、前記マスク底面に露出する、前記基板表面に薄膜を形成する薄膜形成方法である。
また、本発明は、前記マスクによって、複数の前記基板の表面に前記薄膜を形成した後、前記マスクを他のマスクに交換し、前記真空槽内に配置された基板と前記他のマスクとを上記いずれかの位置合わせ方法によって前記真空槽内で位置合わせした後、前記真空槽内に配置された前記成膜源から前記薄膜材料の微粒子を放出させ、前記他のマスク底面に露出する、前記基板表面に薄膜を形成する薄膜形成方法である。 In order to solve the above problems, the present invention stores a pattern shape of a mask alignment mark as a mask reference pattern shape, images the mask, and matches the mask reference pattern shape from the obtained captured image. The shape is detected, and the position of the detected pattern shape is set as the position of the mask alignment mark of the photographed mask. From the position of the mask alignment mark and the position of the substrate alignment mark of the substrate, the mask A registration method for aligning the substrate, wherein a pattern shape of a plurality of different mask alignment marks is registered in a candidate pattern group, the captured image, and the pattern shape registered in the candidate pattern group And the pattern shape registered in the captured image The match probability is the probability that contains, calculated for each of the pattern shape the registered, the matching probability is alignment method for storing select up pattern shape as the mask reference pattern.
Further, according to the present invention, a reference value is stored in advance, and when the matching probability of the pattern shape registered in the candidate pattern group is less than the reference value, the captured image is converted from the captured image. Is a registration method in which the pattern shape of the mask alignment mark contained in is extracted, the extracted pattern shape is stored as the mask reference pattern shape, and the extracted pattern shape is registered in the candidate pattern group.
The present invention also provides a method of aligning a substrate disposed in a vacuum chamber and the mask in the vacuum chamber by any one of the alignment methods described above, and then forming a thin film from a film forming source disposed in the vacuum chamber. It is a thin film forming method for forming a thin film on the surface of the substrate exposed to the bottom surface of the mask by releasing fine particles of the material.
According to the present invention, after the thin film is formed on the surfaces of the plurality of substrates by the mask, the mask is replaced with another mask, and the substrate disposed in the vacuum chamber and the other mask are used. After alignment in the vacuum chamber by any one of the alignment methods, the thin film material fine particles are released from the film forming source disposed in the vacuum chamber and exposed to the other mask bottom surface, A thin film forming method for forming a thin film on a substrate surface.

一致確率が高いパターン形状を用いて位置合わせを行なうことができるから、位置合わせミスが減少する。
マスクを交換しても、候補パターン群に一致するパターンが無かった場合だけ、撮影画像からアラインメントマークのパターン形状を抽出すればよいから、撮影画像からマスクアラインメントマークを抽出する回数が減少し、マスク交換のための作業時間が短縮する。 Since alignment can be performed using a pattern shape having a high coincidence probability, alignment errors are reduced.
Even if the mask is replaced, the pattern shape of the alignment mark only needs to be extracted from the photographed image if there is no pattern that matches the candidate pattern group. Work time for replacement is shortened.

図１の符号１０は、本発明方法が実施される成膜装置を示しており、真空槽１１を有している。
真空槽１１内部の天井側には基板ホルダ１３が配置されている。基板ホルダ１３の更に上方には撮影装置(カメラ)１４が配置され、基板ホルダ１３の鉛直下方には成膜源１５が配置されている。成膜源１５と基板ホルダ１３の間には、マスクホルダ１６が配置されており、マスクホルダ１６には、金属の薄板から成るマスク１８が保持されている。 Reference numeral 10 in FIG. 1 shows a film forming apparatus in which the method of the present invention is carried out, and has a vacuum chamber 11.
A substrate holder 13 is disposed on the ceiling side inside the vacuum chamber 11. A photographing device (camera) 14 is disposed further above the substrate holder 13, and a film forming source 15 is disposed vertically below the substrate holder 13. A mask holder 16 is disposed between the film forming source 15 and the substrate holder 13, and the mask holder 16 holds a mask 18 made of a thin metal plate.

このマスク１８には、所定パターンの貫通孔が形成されており、マスク１８の端部位置には、貫通孔から成るアラインメントマークが配置されている。
また、撮影装置１４はコンピュータ２０に接続されている。コンピュータ２０には記憶装置２１が設けられており、記憶装置２１内には、予め画像解析プログラムが記憶されている。撮影装置１４によって撮影された画像はコンピュータ２０に入力されると、画像解析プログラムによって、下記のように、撮影画像の画像解析が行われる。 The mask 18 is formed with through holes having a predetermined pattern, and an alignment mark composed of the through holes is arranged at the end position of the mask 18.
The photographing device 14 is connected to the computer 20. The computer 20 is provided with a storage device 21, and an image analysis program is stored in the storage device 21 in advance. When an image photographed by the photographing device 14 is input to the computer 20, the image analysis of the photographed image is performed by the image analysis program as described below.

この成膜装置１０を用いて基板に薄膜を形成する工程を、図３のフローチャートを用いて説明する。
貫通孔を形成する加工方法の精度は低いことから、マスク１８に形成されるマスクアラインメントマークは、設計した形状とは異なった形状で形成されてしまう場合がある。 A process of forming a thin film on a substrate using the film forming apparatus 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.
Since the accuracy of the processing method for forming the through hole is low, the mask alignment mark formed on the mask 18 may be formed in a shape different from the designed shape.

また、同じ設計形状のマスクアラインメントマークが複数のマスク１８に形成されるため、マスク１８毎に、マスクアラインメントマークの形状が異なってしまう。
画像解析によって、撮影画像からマスクアラインメントマークを検出しようとする場合、先ず、出現頻度が高いと考えられるマスクアラインメントマークのパターン形状を予想し、二個以上のパターン形状を、予想パターン形状として予め候補パターン群に登録しておく(図３のＳ1)。 Further, since mask alignment marks having the same design shape are formed on the plurality of masks 18, the shape of the mask alignment mark is different for each mask 18.
When attempting to detect a mask alignment mark from a captured image by image analysis, first predict the pattern shape of the mask alignment mark that is considered to have a high appearance frequency, and pre-list two or more pattern shapes as predicted pattern shapes. It is registered in the pattern group (S 1 in FIG. 3).

次に、真空排気系２２によって真空槽１１内を真空排気し、真空雰囲気を維持した状態で成膜面が下方に向けられた基板を真空槽１１内に搬入し(Ｓ2)、成膜面を下方に向けて基板ホルダ１３上に配置する。図２の符号１９は、基板ホルダ１３上の基板を示している。
この状態では、撮影装置１４の下方位置に基板１９とマスク１８が配置されており、先ず、マスク１８の一部である所定の撮影領域を撮影し(Ｓ3）、撮影画像をコンピュータ２０に入力する。 Next, the inside of the vacuum chamber 11 is evacuated by the evacuation system 22, and the substrate with the film formation surface facing downward is carried into the vacuum chamber 11 while maintaining the vacuum atmosphere (S 2 ). Is placed on the substrate holder 13 facing downward. Reference numeral 19 in FIG. 2 indicates a substrate on the substrate holder 13.
In this state, the substrate 19 and the mask 18 are disposed below the photographing apparatus 14. First, a predetermined photographing region that is a part of the mask 18 is photographed (S 3 ), and the photographed image is input to the computer 20. To do.

コンピュータ２０には、画像解析プログラムが起動されており、撮影画像と、候補パターン群に登録されたパターン形状とが画像解析プログラムの画像解析処理によって比較され、撮影画像中に登録されたパターン形状が含まれている確率が算出される。
その確率を一致確率とすると、撮影画像との比較は候補パターン群に登録されたパターン形状毎に行なわれ、登録されたパターン形状毎に一致確率が求められる(Ｓ4)。 In the computer 20, an image analysis program is activated, and the captured image and the pattern shape registered in the candidate pattern group are compared by the image analysis processing of the image analysis program, and the pattern shape registered in the captured image is obtained. The probability of being included is calculated.
If the probability is the matching probability, the comparison with the captured image is performed for each pattern shape registered in the candidate pattern group, and the matching probability is obtained for each registered pattern shape (S 4 ).

記憶装置２１には、一致確率の基準値が予め設定されており、一致確率は基準値とが比較され、一致確率の値が基準値以上のパターン形状が候補パターン群中に存在した場合には、その一致確率を与えるパターン形状が、撮影画像に含まれるアラインメントマークと一致すると判断することができる。   In the storage device 21, a reference value of the matching probability is set in advance, the matching probability is compared with the reference value, and a pattern shape whose matching probability value is equal to or larger than the reference value exists in the candidate pattern group. Thus, it can be determined that the pattern shape giving the matching probability matches the alignment mark included in the captured image.

一致確率の値が大きいパターン形状程、マスクホルダ１６上のマスクが有するマスクアラインメントマークの形状に近似しているのであるから、基準値以上の一致確率のパターン形状が複数あった場合、最大の一致確率のパターン形状が最もマスクアラインメントマークの形状に近似していることになる。   Since the pattern shape having a higher match probability value approximates the mask alignment mark shape of the mask on the mask holder 16, if there are a plurality of pattern shapes having a match probability equal to or higher than the reference value, the maximum match is obtained. The pattern shape of the probability is closest to the shape of the mask alignment mark.

従って、一致確率が基準値以上のパターン形状があった場合、最大の一致確率のパターン形状を特定し(Ｓ5、Ｓ6)、最大の一致確率のパターン形状をマスク基準パターン形状として選択して記憶すると共に(Ｓ7)、最大の一致確率のパターン形状の撮影画像中の位置も求めておき、この位置と、撮影画像の基準点からの位置とから、マスクホルダ１６に保持されたマスクが有するマスクアラインメントマークの基準点からの位置も求めることができる。 Therefore, if there is a pattern shape with a matching probability equal to or higher than the reference value, the pattern shape with the highest matching probability is specified (S 5 , S 6 ), and the pattern shape with the highest matching probability is selected as the mask reference pattern shape. In addition to storing (S 7 ), the position in the captured image of the pattern shape having the maximum matching probability is also obtained, and the mask held in the mask holder 16 is determined from this position and the position from the reference point of the captured image. The position from the reference point of the mask alignment mark can also be obtained.

候補パターン群の中に、基準値以上の一致確率を与えるパターン形状がなかった場合には、候補パターン群には、撮影画像に含まれるマスクアラインメントマークと一致するパターン形状は登録されていないと判断できる。   If there is no pattern shape that gives a matching probability equal to or higher than the reference value in the candidate pattern group, it is determined that the pattern shape that matches the mask alignment mark included in the captured image is not registered in the candidate pattern group. it can.

この場合、候補パターンに登録されているパターン形状では位置合わせを行なうことができないから、画像解析プログラムの画像解析により、撮影画像中からマスクアラインメントマークのパターン形状を抽出し(Ｓ5、Ｓ8)、候補パターン群に登録する(Ｓ9)と共に、マスク基準パターン形状として選択して記憶する(Ｓ7)。 In this case, since the alignment cannot be performed with the pattern shape registered in the candidate pattern, the pattern shape of the mask alignment mark is extracted from the photographed image by image analysis of the image analysis program (S 5 , S 8 ). Then, it is registered in the candidate pattern group (S 9 ) and selected and stored as a mask reference pattern shape (S 7 ).

マスク基準パターン形状が撮影画像から抽出された場合は、撮影画像中にマスク基準パターン形状が含まれる一致確率の値は、１００％に近い値であり、少なくとも基準値以上であって、他の候補パターンの一致確率よりも高い値であるから、算出する必要はない。   When the mask reference pattern shape is extracted from the photographed image, the value of the matching probability that the mask reference pattern shape is included in the photographed image is a value close to 100%, which is at least the reference value and other candidates. Since the value is higher than the pattern matching probability, it is not necessary to calculate.

また、マスク基準パターン形状が撮影画像から抽出されている場合は、抽出されたパターン形状の撮影画像中の位置は求められており、その位置と撮影画像の基準点からの位置とから、マスクホルダ１６に保持されたマスクが有するマスクアラインメントマークの基準点からの位置を求めることができる。
要するに、いずれの場合も、マスクの撮影画像が画像解析処理された状態では、マスクホルダ１６に保持されたマスクのマスクアラインメントマークの基準点からの位置が求められている。 Further, when the mask reference pattern shape is extracted from the photographed image, the position of the extracted pattern shape in the photographed image is obtained, and the mask holder is obtained from the position and the position from the reference point of the photographed image. The position of the mask alignment mark of the mask held at 16 from the reference point can be obtained.
In short, in any case, the position of the mask alignment mark of the mask held by the mask holder 16 from the reference point is obtained in a state where the captured image of the mask has been subjected to image analysis processing.

次に、基板１９上の所定の撮影領域を撮影する。記憶装置２１には、予め基板に形成される基板アラインメントマークのパターン形状が、基板基準パターン形状として記憶されており、画像解析プログラムの画像解析により、基板の撮影画像と基板基準パターン形状とが比較され、撮影画像中に基板基準パターン形状と一致するパターン形状が検出されると、撮影画像に検出された位置と、基板の撮影画像の基準点からの位置とから、基板ホルダ１３に保持された基板１９が有する基板アラインメントマークの基準点からの位置が求められる(Ｓ10)。 Next, a predetermined image area on the substrate 19 is imaged. In the storage device 21, the pattern shape of the substrate alignment mark formed in advance on the substrate is stored as the substrate reference pattern shape, and the captured image of the substrate and the substrate reference pattern shape are compared by image analysis of the image analysis program. When a pattern shape that matches the substrate reference pattern shape is detected in the captured image, the pattern is held in the substrate holder 13 from the position detected in the captured image and the position from the reference point of the captured image of the substrate. The position of the substrate alignment mark of the substrate 19 from the reference point is obtained (S 10 ).

このように、マスクアラインメントマークの位置と基板アラインメントマークの位置が求められるとマスクと基板１９の相対的な位置関係が分かるから、マスクと基板１９とを水平面内で相対的に回転させたり、又は水平面内で相対的に移動させることで、マスク１８と基板１９との位置合わせを行なうことができる(Ｓ11)。例えば、マスクアラインメントマーク真上に基板アラインメントマークを位置させることができる。 As described above, when the position of the mask alignment mark and the position of the substrate alignment mark are obtained, the relative positional relationship between the mask and the substrate 19 is known, so that the mask and the substrate 19 are relatively rotated in the horizontal plane, or By relatively moving in the horizontal plane, the mask 18 and the substrate 19 can be aligned (S 11 ). For example, the substrate alignment mark can be positioned immediately above the mask alignment mark.

位置合わせがされた状態では、マスク１８の貫通孔のパターンが、基板１９表面の薄膜が形成されるべき領域と重ね合わされており、基板１９とマスクの一方又は両方を鉛直方向に沿った方向に移動させて基板１９とマスク１８とを近づけ、基板１９の成膜面にマスク１８を密着させた後、成膜源１５の内部に配置された有機ＥＬ薄膜材料等の薄膜材料の微粒子(ここでは有機ＥＬ薄膜材料の蒸気)を放出させると、マスクの貫通孔パターンの底面に露出する基板１９の表面(成膜面)に薄膜材料の微粒子が到達し、そこに付着して薄膜が成長する。   In the aligned state, the pattern of the through hole of the mask 18 is overlapped with the region where the thin film on the surface of the substrate 19 is to be formed, and one or both of the substrate 19 and the mask are aligned in the direction along the vertical direction. After moving the substrate 19 and the mask 18 close to each other and bringing the mask 18 into close contact with the film formation surface of the substrate 19, fine particles of a thin film material such as an organic EL thin film material (here, an organic EL thin film material) disposed inside the film formation source 15. When the vapor of the organic EL thin film material is released, the fine particles of the thin film material reach the surface (deposition surface) of the substrate 19 exposed at the bottom surface of the through hole pattern of the mask, and adhere to the surface to grow the thin film.

基板１９上に所定膜厚の薄膜が形成された後、薄膜材料の微粒子の放出を停止させ、基板１９とマスクを分離させ、真空槽１１の真空雰囲気を維持しながら基板１９を真空槽１１の外部に搬出する(Ｓ12)。 After a thin film having a predetermined thickness is formed on the substrate 19, the emission of fine particles of the thin film material is stopped, the substrate 19 and the mask are separated, and the substrate 19 is removed from the vacuum chamber 11 while maintaining the vacuum atmosphere of the vacuum chamber 11. It is carried out to the outside (S 12).

多数の基板１９に対してこのような成膜処理を行なった場合は、マスク１８の表面にも薄膜が成長してしまう。特に、貫通孔の内側にも薄膜が成長すると、貫通孔の大きさや形状が変化してしまうため、所定枚数の基板１９を成膜処理する毎にマスク１８を交換する必要が生じる。   When such a film forming process is performed on a large number of substrates 19, a thin film also grows on the surface of the mask 18. In particular, when a thin film grows inside the through hole, the size and shape of the through hole change, so that it is necessary to replace the mask 18 every time a predetermined number of substrates 19 are formed.

ここでは成膜処理が行なわれた基板１９の枚数は少なく、マスク１８を交換する必要はないものとすると、マスクホルダ１６にマスク１８を保持させておき、その状態で、真空槽１１の真空雰囲気を維持しながら、未処理の基板を成膜面を下方に向けて真空槽１１内に搬入し、基板ホルダ１３に保持させる(Ｓ13、Ｓ14)。 Here, assuming that the number of substrates 19 on which film formation processing has been performed is small and the mask 18 does not need to be replaced, the mask 18 is held in the mask holder 16, and the vacuum atmosphere in the vacuum chamber 11 is maintained in this state. While maintaining the above, the unprocessed substrate is carried into the vacuum chamber 11 with the film formation surface facing downward, and held by the substrate holder 13 (S 13 , S 14 ).

次に、マスク１８の所定の撮影領域を撮影し、記憶されているマスク基準パターン形状と撮影画像とを比較し、撮影画像中に含まれるパターン形状であってマスク基準パターン形状と一致するパターン形状を検出する。
このとき使用したマスク基準パターン形状が撮影画像に含まれる一致確率は、他の候補パターン群のパターン形状が含まれる一致確率よりも高く、基準値以上の大きさである。 Next, a predetermined photographing region of the mask 18 is photographed, the stored mask reference pattern shape is compared with the photographed image, and a pattern shape that is included in the photographed image and matches the mask reference pattern shape Is detected.
The matching probability that the mask reference pattern shape used at this time is included in the captured image is higher than the matching probability that the pattern shapes of other candidate pattern groups are included, and is equal to or larger than the reference value.

従って、マスク１８が交換されるまでは、撮影画像と候補パターン群中の他のパターン形状との比較は行なわずに、撮影画像中に検出されたパターン形状の撮影画像中の位置と検出画像の基準点からの位置とから、マスクホルダ１６に保持されているマスク１８が有するマスクアラインメントマークの基準点からの位置を求める(Ｓ15)。 Therefore, until the mask 18 is replaced, the position of the pattern image detected in the captured image and the position of the detected image are not compared without comparing the captured image with other pattern shapes in the candidate pattern group. The position from the reference point of the mask alignment mark of the mask 18 held by the mask holder 16 is determined from the position from the reference point (S 15 ).

このとき、他のマスクに交換するまでは、当該マスクに交換した時に採用したマスク基準パターン形状を使用して位置合わせを行なうので、基板の位置合わせを行なう度に候補パターン群の中の他のパターン形状と撮影画像とを比較する必要がなく、位置合わせに要する処理時間を短縮することができる。   At this time, until the mask is replaced with another mask, alignment is performed using the mask reference pattern shape adopted when the mask is replaced. There is no need to compare the pattern shape with the captured image, and the processing time required for alignment can be shortened.

次に、搬入された未処理の基板の撮影領域を撮影し、記憶されている基板基準パターン形状と照合し、撮影画像中に含まれるパターン形状であって基板基準パターン形状と一致するパターン形状を検出し、その撮影画像中の位置と撮影画像の基準点からの位置とから、基板ホルダ１３に保持されている基板１９が有する基板アラインメントマークの位置を求める(Ｓ10)。
次いで、マスク１８と基板１９の相対的な位置関係からマスク１８と基板１９との位置合わせを行なった後(Ｓ11)、成膜処理を行なう(Ｓ12)。 Next, the imaging region of the loaded unprocessed substrate is imaged, collated with the stored substrate reference pattern shape, and the pattern shape that is included in the captured image and matches the substrate reference pattern shape Then, the position of the substrate alignment mark of the substrate 19 held by the substrate holder 13 is obtained from the position in the captured image and the position from the reference point of the captured image (S 10 ).
Next, after aligning the mask 18 and the substrate 19 based on the relative positional relationship between the mask 18 and the substrate 19 (S 11 ), a film forming process is performed (S 12 ).

このように、成膜処理が繰り返し行なわれ、成膜処理が行なわれた基板１９の枚数が予め設定された交換枚数に達した場合、マスク１８を交換する必要が生じる。
この場合、マスクホルダ１６に保持されているマスク１８を真空槽１１の外部に搬出し、新しいマスクをマスクホルダ１６に保持させる(Ｓ16)。このマスク交換の際に真空槽１１内に大気が導入された場合は、真空槽１１内を真空排気し、真空雰囲気にした状態で未処理の基板を搬入する(Ｓ2)。 As described above, when the film forming process is repeatedly performed and the number of substrates 19 on which the film forming process has been performed reaches a predetermined replacement number, the mask 18 needs to be replaced.
In this case, the mask 18 held on the mask holder 16 is carried out of the vacuum chamber 11 and a new mask is held on the mask holder 16 (S 16 ). When the atmosphere is introduced into the vacuum chamber 11 during the mask exchange, the vacuum chamber 11 is evacuated and an unprocessed substrate is carried in a vacuum atmosphere (S 2 ).

次いで、新しいマスクの所定の撮影領域を撮影し、撮影画像と、候補パターン群に登録されたパターン形状とが画像解析プログラムの画像解析処理によって比較され、撮影画像中に登録されたパターン形状が含まれている一致確率が、登録されたパターン形状毎に算出される(Ｓ4)。 Next, a predetermined shooting area of the new mask is shot, and the shot image and the pattern shape registered in the candidate pattern group are compared by the image analysis processing of the image analysis program, and the pattern shape registered in the shot image is included. The registered matching probability is calculated for each registered pattern shape (S 4 ).

候補パターン群には、予め設定しておいた予想パターン形状だけが含まれる場合と、予想パターン形状に加え、実際に使用されたマスクの撮影画像から抽出された追加パターン形状も含まれている場合とがある。いずれの場合についても、登録されたパターン形状は、全部パターン形状毎に一致確率を算出する。
一致確率が基準値以上のパターン形状があった場合、それらの中の最大の一致確率のパターン形状を特定し(Ｓ5、Ｓ6)、最大の一致確率が算出されたパターン形状をマスク基準パターン形状として選択して記憶する(Ｓ7)。 The candidate pattern group includes only the predicted pattern shape that has been set in advance, and also includes the additional pattern shape extracted from the captured image of the mask actually used in addition to the predicted pattern shape There is. In any case, the registered pattern shapes all have a matching probability for each pattern shape.
If there is a pattern shape with a matching probability equal to or higher than the reference value, the pattern shape with the highest matching probability among them is specified (S 5 , S 6 ), and the pattern shape with the highest matching probability calculated is used as the mask reference pattern. The shape is selected and stored (S 7 ).

他方、基準値以上の一致確率のパターン形状がなかった場合には、撮影画像中からマスクアラインメントマークのパターン形状を抽出し(Ｓ8)、候補パターン群に追加登録する(Ｓ9)と共に、そのパターン形状をマスク基準パターン形状として選択して記憶する(Ｓ7)。 On the other hand, if there is no pattern shape with a matching probability equal to or higher than the reference value, the pattern shape of the mask alignment mark is extracted from the photographed image (S 8 ) and additionally registered in the candidate pattern group (S 9 ) The pattern shape is selected and stored as a mask reference pattern shape (S 7 ).

いずれの場合も、マスクの撮影画像が画像解析処理された状態では、マスクホルダ１６に保持されたマスクのマスクアラインメントマークの基準点からの位置が求められているので、その位置と、未処理の基板が有する基板アラインメントマークの基準点からの位置とから、上記と同様に位置合わせと成膜処理を行なう(Ｓ11、Ｓ12)。 In any case, in the state where the captured image of the mask has been subjected to image analysis processing, the position of the mask alignment mark of the mask held by the mask holder 16 is obtained from the reference point, so that position and unprocessed From the position of the substrate alignment mark that the substrate has from the reference point, alignment and film forming processing are performed in the same manner as described above (S 11 , S 12 ).

以上説明したように、本発明によれば、候補パターン群に登録されたパターン形状が撮影画像中に基準値以上の一致確率で検出された場合、そのマスクのアラインメントマークのパターン形状を抽出する必要がない。
従って、多数の基板に成膜処理を行なう間に、効率よくマスクを交換を行なうことができる。 As described above, according to the present invention, when the pattern shape registered in the candidate pattern group is detected in the captured image with a matching probability equal to or higher than the reference value, it is necessary to extract the pattern shape of the alignment mark of the mask. There is no.
Therefore, the mask can be exchanged efficiently while the film forming process is performed on a large number of substrates.

上記実施例では、成膜源１５には、成膜源１５の内部に配置された有機蒸着材料を加熱して、その蒸気を微粒子として放出させる蒸着源が用いられていたが、有機蒸着材料に限定されるものではなく、加熱によって金属を蒸発させ、金属蒸気を微粒子として放出する蒸着源であってもよい。   In the above embodiment, the deposition source 15 is a deposition source that heats the organic deposition material disposed inside the deposition source 15 and releases the vapor thereof as fine particles. It is not limited, The vapor deposition source which evaporates a metal by heating and discharge | releases a metal vapor | steam as a fine particle may be sufficient.

また、蒸気を放出する蒸着源ではなく、成膜源１５として薄膜材料から成るスパッタリングターゲットを配置し、真空槽１１内にアルゴンガス等のスパッタリングガスを導入し、スパッタリングターゲット表面近傍にプラズマを生成し、スパッタリングターゲットをスパッタし、スパッタリングターゲットからスパッタリング粒子を薄膜材料の微粒子として放出させてもよい。   In addition, a sputtering target made of a thin film material is disposed as a film forming source 15 instead of a vapor deposition source that emits vapor, and a sputtering gas such as argon gas is introduced into the vacuum chamber 11 to generate plasma near the surface of the sputtering target. The sputtering target may be sputtered and the sputtering particles may be released from the sputtering target as fine particles of a thin film material.

本発明の成膜装置の一例An example of the film forming apparatus of the present invention その成膜装置に基板が配置された状態を説明するための図The figure for demonstrating the state by which the board | substrate has been arrange | positioned at the film-forming apparatus 本発明の工程を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining the process of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

１０……成膜装置
１１……真空槽
１８……マスク
１９……基板 10 …… Deposition device 11 …… Vacuum chamber 18 …… Mask 19 …… Substrate

Claims (4)

マスクアラインメントマークのパターン形状をマスク基準パターン形状として記憶しておき、
マスクを撮影し、得られた撮影画像の中から前記マスク基準パターン形状と一致するパターン形状を検出し、検出されたパターン形状の位置を、撮影された前記マスクの前記マスクアラインメントマークの位置とし、
前記マスクアラインメントマークの位置と、基板が有する基板アラインメントマークの位置とから、前記マスクと前記基板とを位置合わせする位置合わせ方法であって、
候補パターン群に複数の異なるマスクアラインメントマークのパターン形状を登録しておき、
前記撮影画像と、前記候補パターン群に登録された前記パターン形状とを比較し、前記撮影画像中に、登録された前記パターン形状が含まれる確率である一致確率を、前記登録された前記パターン形状毎に算出し、
前記一致確率が最大のパターン形状を前記マスク基準パターン形状として選択して記憶する位置合わせ方法。 The pattern shape of the mask alignment mark is stored as a mask reference pattern shape,
Photographing a mask, detecting a pattern shape that matches the mask reference pattern shape from the obtained photographed image, the position of the detected pattern shape as the position of the mask alignment mark of the photographed mask,
An alignment method for aligning the mask and the substrate from the position of the mask alignment mark and the position of the substrate alignment mark of the substrate,
Register the pattern shape of multiple different mask alignment marks in the candidate pattern group,
The photographed image is compared with the pattern shape registered in the candidate pattern group, and a coincidence probability that is a probability that the registered pattern shape is included in the photographed image is determined as the registered pattern shape. Calculated for each
A registration method for selecting and storing a pattern shape having the maximum matching probability as the mask reference pattern shape. 予め基準値を記憶しておき、
前記候補パターン群に登録された前記パターン形状の前記一致確率がいずれも前記基準値未満である場合には、前記撮影画像から前記撮影画像に含まれるマスクアラインメントマークのパターン形状を抽出し、
前記抽出されたパターン形状を前記マスク基準パターン形状として記憶すると共に、前記抽出されたパターン形状を前記候補パターン群に登録する請求項１記載の位置合わせ方法。 Store the reference value in advance,
When all the matching probabilities of the pattern shapes registered in the candidate pattern group are less than the reference value, extract the pattern shape of the mask alignment mark included in the captured image from the captured image,
The registration method according to claim 1, wherein the extracted pattern shape is stored as the mask reference pattern shape, and the extracted pattern shape is registered in the candidate pattern group. 真空槽内に配置された基板と前記マスクとを請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の位置合わせ方法によって前記真空槽内で位置合わせした後、前記真空槽内に配置された成膜源から薄膜材料の微粒子を放出させ、
前記マスク底面に露出する、前記基板表面に薄膜を形成する薄膜形成方法。 The substrate disposed in the vacuum chamber and the mask are aligned in the vacuum chamber by the alignment method according to any one of claims 1 and 2, and are then disposed in the vacuum chamber. Release fine particles of thin film material from the film source,
A thin film forming method for forming a thin film on the substrate surface exposed on the bottom surface of the mask. 前記マスクによって、複数の前記基板の表面に前記薄膜を形成した後、前記マスクを他のマスクに交換し、
前記真空槽内に配置された基板と前記他のマスクとを請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の位置合わせ方法によって前記真空槽内で位置合わせした後、前記真空槽内に配置された前記成膜源から前記薄膜材料の微粒子を放出させ、
前記他のマスク底面に露出する、前記基板表面に薄膜を形成する請求項３記載の薄膜形成方法。 After the thin film is formed on the surface of the plurality of substrates by the mask, the mask is replaced with another mask,
The substrate disposed in the vacuum chamber and the other mask are aligned in the vacuum chamber by the alignment method according to claim 1, and then disposed in the vacuum chamber. Releasing the fine particles of the thin film material from the film forming source,
The thin film forming method according to claim 3, wherein a thin film is formed on the surface of the substrate exposed on the bottom surface of the other mask.
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