(57)【要約】【課題】保持手段で基板を挟み込むようにしてタッチプレートにマスクプレートを保持させた後、マスクプレートと基板との間のギャップを計測することができるギャップ計測方法を提供する。【解決手段】基板ＳｗとマスクプレートＭｐとを上下方向で重ね、基板上にタッチプレートＴｐを介して保持手段Ｍａを配置してタッチプレートにマスクプレートを保持させる。計測器１を測定対象物Ｍｏの下方に離隔配置する。光学ユニット１２が、投光素子１３からの照射光Ｌｂをビームスプリッタ１４で２分割した後、一方を複数の透孔Ｍｆを含む領域に、他方をミラー１５に照射し、反射光Ｒｂと干渉光Ｉｂとを受光素子１６に入光させる。光学ユニット自体を上下動させて反射光と干渉光との光路長が一致して干渉強度が最大となる位置から基板及びマスクプレートまでの距離を計測する。夫々計側した距離の差とマスクプレートの板厚との差をギャップとして測定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に、板厚方向に関する透孔を備えて基板への処理範囲を規定するマスクプレートを密着または近接配置させたとき、基板とマスクプレートとの間のギャップを測定するためのギャップ測定方法において、
マスクプレートから基板に向かう方向を上として、基板とマスクプレートとを上下方向で位置合わせして重ね、基板上にタッチプレートを介して保持手段を配置することで当該基板を挟み込むようにしてタッチプレートにマスクプレートを保持させた測定対象物を準備する工程と、
マスクプレートが最下側になる姿勢で測定対象物をセットした状態で計測器を測定対象物の下方に離隔配置する工程とを含み、
計測器は、投光素子からの照射光をビームスプリッタで２分割した後、その一方を複数の透孔を含む領域に照射すると共にその他方をミラーに照射し、その領域からの反射光とミラーで反射した干渉光とを受光素子に夫々入光させ、この状態で反射光及び干渉光の少なくとも一方の光路長を変化させることにより反射光と干渉光との光路長が一致して干渉強度が最大となる位置から上記領域における基板及びマスクプレートまでの距離を夫々計測し、
夫々計側した距離の差とマスクプレートの板厚との差をギャップとして測定する工程を更に含むことを特徴とするギャップ測定方法。
【請求項２】
請求項１記載のギャップ測定方法であって、前記保持手段として、上下方向に着磁された複数の磁石を互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように左右方向に並設してなる磁石アレイを用いるものにおいて、
前記投光素子からの照射光が照射される前記領域の磁束密度を測定する工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載のギャップ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギャップ測定方法に関し、より詳しくは、基板の一方の面に、板厚方向に貫通する透孔を備えて基板への処理範囲を規定するマスクプレートを密着または近接配置させたとき、基板とマスクプレートとの間のギャップを測定するためのものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機ＥＬデバイスを製造する方法の一つとして真空蒸着法が知られている。この真空蒸着法では、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバ内に、ガラス基板等の基板と、板厚方向に貫通する透孔（開口径が例えば２０〜５０μｍのもの）を備えて蒸着（処理）範囲を規定するマスクプレートとを重ね合わせて配置し、蒸着源より蒸着物質を昇華または気化させ、この昇華または気化した蒸着物質をマスクプレート越しに基板の一方の面（即ち、成膜面）に付着、堆積させることで、各種の薄膜が所定のパターンで成膜される（例えば、特許文献１参照）。この場合、製品歩留まりを考慮して、マスクプレートの下方に蒸着源を配置し、所謂デポアップ式で成膜することが通常である。このとき、所謂マスクボケを可及的に抑制しつつ所定のパターンで成膜するには、真空蒸着による成膜時、基板の一方の面にマスクプレートを近接配置、より好ましくは、基板とマスクプレートとをその全面に亘って密着させることが好ましい。
【０００３】
このことから、マスクプレートから基板に向かう方向を上として、基板とマスクプレートとを上下方向で位置合わせして重ね、基板上にタッチプレートを介して保持手段を配置することで当該基板を挟み込むようにしてタッチプレートにマスクプレートを保持させることが一般に知られている。保持手段としては、上下方向に着磁された複数の磁石を互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように左右方向に並設してなる磁石アレイが用いられている。
【０００４】
ここで、近年、処理すべき基板が大型化しており、これに伴い、マスクプレート自体も大型すると共に（例えば、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、マスクプレートの各透孔を通過して基板に成膜される膜が断面略矩形の輪郭を持つように高精度に成膜するために、マスクプレートとしては数十μｍ〜数百μｍの板厚である箔状のものが用いられるようになっている。この場合、保持手段で基板を挟み込むようにしてタッチプレートにマスクプレートを保持させたとしても、例えばマスクプレートの自重による撓みやマスクプレート面内における磁石アレイの磁場強度の相違により、マスクプレートと基板との間にギャップが局所的に生じる場合がある。そして、マスクプレートと基板との間のギャップによっては、マスクボケが発生して製品歩留まりを低下させてしまう。
【０００５】
そこで、従来では、保持手段で基板を挟み込むようにしてタッチプレートにマスクプレートを保持させた状態で真空チャンバ内に搬送して成膜し、成膜後の基板を実際に評価することで、ギャップが発生している位置を特定していた。このような方法では、ギャップの特定に多大な時間とコストが必要となる。このため、成膜後の基板を評価することなしに、マスクプレートと基板との間のギャップを測定する方法の開発が望まれていた。
【０００６】
そこで、広帯域レーザー光を照射する発光素子と、マスクプレートまたは基板で反射するものを受光する受光素子とを有する計測器を使用し、透孔の径より小さいスポット径のレーザー光を照射し、そのスポット径を走査ピッチとして、この走査ピッチで計測器をマスクプレートに対してその透孔を横切るように相対的に走査させ、計測器に対するマスクプレートの変位量を分光干渉法により計測していくことが考えられる。然し、このような方法では、視野角が非常に小さくなるため、マスクプレートのどの部分を実際に測定しているかを確認できず、マスクボケを招くマスクプレートと基板との間に生じたギャップを特定できない虞がある。しかも、計測器の移動に伴う振動の影響を受けて計測誤差が生じる可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−９３２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、保持手段で基板を挟み込むようにしてタッチプレートにマスクプレートを保持させた後、マスクプレートと基板との間のギャップを精度よく測定することができるギャップ測定方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、基板の一方の面に、板厚方向に貫通する透孔を備えて基板への処理範囲を規定するマスクプレートを密着または近接配置させたとき、基板とマスクプレートとの間のギャップを測定するための本発明のギャップ測定方法は、マスクプレートから基板に向かう方向を上として、基板とマスクプレートとを上下方向で位置合わせして重ね、基板上にタッチプレートを介して保持手段を配置することで当該基板を挟み込むようにしてタッチプレートにマスクプレートを保持させた測定対象物を準備する工程と、マスクプレートが最下側になる姿勢で測定対象物をセットした状態で、マスクプレートが最下側になる姿勢で測定対象物をセットした状態で計測器を測定対象物の下方に離隔配置する工程とを含み、計測器は、投光素子からの照射光をビームスプリッタで２分割した後、その一方を複数の透孔を含む領域に照射すると共にその他方をミラーに照射し、その領域からの反射光とミラーで反射した干渉光とを受光素子に夫々入光させ、この状態で反射光及び干渉光の少なくとも一方の光路長を変化させることにより反射光と干渉光との光路長が一致して干渉強度が最大となる位置から上記領域における基板及びマスクプレートまでの距離を夫々計測し、夫々計側した距離の差とマスクプレートの板厚との差をギャップとして測定する工程を更に含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、計測器の投光素子により測定対象物に対しそのマスクプレート側に光を照射するとき、複数の透孔を含む領域に光が照射されるようにしたため、マスクプレートに対する実際に計測しようとする領域を簡単に視認等することができる。そして、複数の透孔を含む領域に光が照射されると、マスクプレート下面で反射するものや基板下面で反射するものを含む反射光が受光素子に入光する。この状態で、この状態で反射光及び干渉光の少なくとも一方の光路長を変化させることにより白色干渉法により反射光と干渉光との光路長が一致して干渉強度が最大となる位置から、上記領域における基板及びマスクプレートまでの距離が夫々計測される。各距離が計測されると、マスクプレートの板厚との差からギャップが得られる。これにより、マスクプレートと基板との間のギャップを測定することが可能になり、しかも、分光干渉法による上記のものと比較して計測器の移動に伴う振動の影響も小さくできて計測精度を向上させることができる。なお、本発明のギャップ測定方法は、大気中だけでなく、真空雰囲気でも実施することができ、例えば、大気圧下の基板を真空チャンバ内に搬送するために、この真空チャンバにゲートバルブを介して連設されるロードロックチャンバにて行い、真空雰囲気中で測定後のものを搬送してそのまま成膜を行うことができる。
【００１１】
本発明においては、前記保持手段として、上下方向に着磁された複数の磁石を互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように左右方向に並設してなる磁石アレイを用いる場合、前記投光素子からの照射光が照射される前記領域の磁束密度を測定する工程を更に含むことが好ましい。これによれば、マスクプレートと基板との間のギャップと、磁束密度とを関連付けして取得することで、マスクボケを防止するための磁石アレイの開発などに利用でき、有利である
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態のギャップ測定方法を実施する測定装置を示す模式断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿う模式断面図。
【図２】本実施形態のギャップ測定方法に実施に利用できる計測器の構成例を示す模式図。
【図３】測定対象物を示す模式断面図。
【図４】ギャップ測定時におけるマスクプレートの所定領域の光の照射状況を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、基板を矩形のガラス基板とし（以下、単に基板Ｓｗとする）、基板Ｓｗの一方の面に、板厚方向に貫通する透孔を備えて基板Ｓｗへの処理範囲を規定するマスクプレートＭｐを密着させたとき、基板ＳｗとマスクプレートＭｐとの間のギャップＧｐを測定するための本発明のギャップ測定方法の実施形態を説明する。以下においては、マスクプレートＭｐから基板Ｓｗに向かう方向をＺ軸方向の上、Ｚ軸方向に直交する基板Ｓｗ面内で互いに直交する２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。
【００１４】
図１を参照して、ＬＣは、基板Ｓｗに対して真空蒸着法による成膜が実施できる真空チャンバ（図示省略）にゲートバルブ（図示省略）を介して連設された予備チャンバである。予備チャンバＬＣには真空ポンプＶｐが接続され、その内部を大気圧から所定圧力まで真空引きできるようになっている。予備チャンバＬＣには、本実施形態のギャップ測定方法を実施する測定装置ＭＭが設けられている。測定装置ＭＭは、計測器１とこの計測器１をＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方向に移動可能な移動手段２とで構成されている。移動手段２は、予備チャンバＬＣの底面にＸ軸方向に沿って敷設された２本のレール２１，２１に摺動自在に係合するスライダ（図示せず）を有する門型のフレーム２２を備え、図示省略のモータにより所定のピッチでＸ軸方向にフレーム２２が進退できるようになっている。また、フレーム２２には、Ｙ軸方向にのびる送りねじ２３が設けられ、送りねじ２３には支持台２４の図示省略する取付部が螺合し、支持台２４が、図示省略のモータにより所定のピッチでＹ軸方向に進退できるようになっている。そして、支持台２４に計測器１が設けられている。
【００１５】
計測器１は、図２に示すように、筐体１１を備え、筐体１１内には、図示省略の駆動手段により光学ユニット１２がＺ軸方向に上下動自在に組み込まれている。光学ユニット１２は、ＳＬＤ等のスペクトル幅の狭いコヒーレンスなレーザー光Ｌｂを照射する投光素子１３と、投光素子１３からの光Ｌｂを２分割するビームスプリッタ１４とを有し、その一方が、対物レンズ等の光学部品（図示せず）を介して、筐体１１上面の照射口１１ａから、後述する複数の透孔を含むマスクプレートＭｐの領域に照射されると共に、その他方がミラー１５に照射されるようになっている。光学ユニット１２はまた、上記領域からの反射光Ｒｂとミラー１５で反射した干渉光Ｉｂとが対物レンズ等の光学部品（図示せず）を介して夫々入光する受光素子１６と、光学ユニット１２を上下動させたときに白色干渉法により反射光Ｒｂと干渉光Ｉｂとの光路長が一致して干渉強度が最大となる、筐体１１に対する光学ユニット１２のＺ軸方向の位置を特定する変位計１７とを備える。また、支持台２４には、計測器１の周辺に位置させてガウスメータ３が配置され、計測器１で計測しているマスクプレートＭｐの領域の磁束密度を測定できるようにしている。
【００１６】
計測器１から離隔した予備チャンバＬＣの上部空間には支持枠４が設けられ、支持枠４で測定対象物Ｍｏが後述のマスクプレートＭｐを下側にした姿勢で支持される。測定対象物Ｍｏは、図３に示すように、マスクプレートＭｐと基板ＳｗとタッチプレートＴｐと保持手段たる磁石アレイＭａとで構成される。マスクプレートＭｐは、常温付近で熱膨張率が小さい金属材料から選択され、例えばインバーで作製される。マスクプレートＭｐには、板厚方向に貫通する複数の透孔Ｍｆが所定のパターンで開設されている。この場合、マスクプレートＭｐとしては、透孔Ｍｆを通過して基板Ｓｗに成膜される膜が断面略矩形の輪郭を持ち、かつ、このような膜を高精度に成膜するために、数十μｍ〜数百μｍの板厚である箔状のものが用いられ、マスクプレートＭｐより板厚の厚い支持枠（図示省略）で保持されるようになっている。この場合、マスクプレートＭｐの上面での透孔Ｍｆの輪郭は、円形や長円等、成膜しようとするパターンに応じて適宜設定される。
【００１７】
タッチプレートＴｐは、透磁率が小さい金属材料でから選択され、例えば、オーステナイト系ステンレスが用いられる。この場合、基板Ｓｗが密着するタッチプレートＴｐの下面は、所定の平坦度を有するように加工され、タッチプレートＴｐに基板Ｓｗがその全面に亘って密着したとき、基板Ｓｗを平坦に保持する役割を果たすようにしている。磁石アレイＭａは、板状のヨークＹｏと、ヨークＹｏの下面に、同一形状かつ同種のＹ軸方向に長手の棒状磁石ＢｍをＸ軸方向に間隔を存して（または互いに密着させて）かつ下側の磁極を交互に変えて列設して構成されている。以下に、図４を参照しつつ、本実施形態のギャップ測定方法を具体的に説明する。
【００１８】
先ず、予備チャンバＬＣ内で測定対象物Ｍｏを準備する。予備チャンバＬＣに設けた支持枠４上にマスクプレートＭｐを設置する。次に、マスクプレートＭｐ上に位置合わせして基板Ｓｗを重ね合わせる。この場合、マスクプレートＭｐと基板Ｓｗとの所定位置にはアライメントマーク（図示せず）が設けられ、アライメントマークをＣＣＤカメラ等で撮像しながら、マスクプレートＭｐに対する基板Ｓｗの位置が調整される。そして、基板Ｓｗ上に、その上方から下降させてタッチプレートＴｐを載置した後、その上方から下降させてタッチプレートＴｐ上に磁石アレイＭａを設置する。これにより、基板Ｓｗを挟み込むようにしてタッチプレートＴｐにマスクプレートＭｐを密着保持され、測定対象物Ｍｏが準備される。
【００１９】
次に、測定対象物Ｍｏが準備されると、計測器１の投光素子１３からの光Ｌｂを照射する。このとき、投光素子１３からの光Ｌｂが複数の透孔Ｍｆを含むマスクプレートＭｐの所定領域Ｂａに照射されるようになる。そして、複数の透孔Ｍｆを含む領域Ｂａに光Ｌｂが照射されると、マスクプレートＭｐ下面で反射するものや基板Ｓｗ下面で反射するものを含む反射光Ｒｂが光学ユニット１２内に入光し、受光素子１６に入光する。これに併せて、受光素子１６には、ミラー１５で反射した干渉光Ｉｂも入光する。この状態で、図外の駆動手段により光学ユニット１２をＺ軸方向に上動（または下動）させ、白色干渉法により反射光Ｒｂと干渉光Ｉｂとの光路長が一致して干渉強度が最大となる位置を変位計１７に特定していく。これにより、光学ユニット１２から、上記領域Ｂａにおける基板Ｓｗ及びマスクプレートＭｐまでの距離が夫々計測される。各距離が計測されると、マスクプレートＭｐの板厚との差からギャップＧｐが測定される。これと同時に、ガウスメータ３により、光学ユニット１２の投光素子１３からの照射光が照射されるマスクプレートＭｐの領域Ｂａの磁束密度が測定される。そして、例えば投光素子１３から照射される光Ｌｂのスポット径を走査ピッチとし、この走査ピッチで計測器１を相対的にＸ軸方向またはＹ軸方向に走査し、上記操作を繰り返してマスクプレートＭｐ面内におけるギャップＧｐが測定される。なお、特に図示して説明しないが、領域Ｂａにおける基板Ｓｗ及びマスクプレートＭｐまでの距離の計測、ギャップＧｐの測定や磁束密度の測定等は、測定装置ＭＭの作動を統括制御する公知の構造のコントローラにより実施されるようになっている。測定後、基板ＳｗとマスクプレートＭｐとの間のギャップＧｐが全て所定の範囲である場合には、測定対象物Ｍｏを予備チャンバＬＣから真空チャンバ（図示省略）に搬送して所定の蒸着処理が行われる。
【００２０】
このように本実施形態では、成膜後の基板Ｓｗを評価することなしに、基板Ｓｗ面内において基板ＳｗとマスクプレートＭｐとの間のギャップＧｐを効率よく測定することができ、しかも、分光干渉法による上記のものと比較して計測器１の移動に伴う振動の影響も小さくできて計測精度を向上させることができる。この場合、磁束密度を測定することで、マスクボケを防止するための磁石アレイＭａの開発などに利用でき、有利である。また、計測器１を測定対象物Ｍｏの下方に離隔配置する構成を採用したため、ギャップＧｐの測定時にマスクプレートＭｐに計測器１が接触して傷を付けるといった不具合も生じない。
【００２１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変形が可能である。上記実施形態では、保持手段として磁石アレイＭａを用いるものを例に説明したが、基板Ｓｗを挟み込むようにしてタッチプレートＴｐにマスクプレートＭｐを保持できるものであれば、その形態は問わない。また、上記実施形態では、測定装置ＭＭの移動手段２として、フレーム２２や送りねじ２３を備えるものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、計測器１が測定対象物ＭｏからＺ軸方向に一定の間隔を保持したまま、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動できるものであれば、その形態は問わない。この場合、計測器１を固定とし、測定対象物ＭｏをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動できるように構成することもできる。
【００２２】
また、上記実施形態では、計測器１として、筐体１１内に光学ユニット１２がＺ軸方向に上下動自在に組み込まれたもの用い、光学ユニット１２自体を上下動させることで反射光Ｒｂ及び干渉光Ｉｂの光路長を変化させるものを例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、特に図示して説明しないが、計測器として次のものを利用することができる。即ち、Ｚ軸方向下側に配置した投光素子からの光をビームスプリッタで分割し、その一方を、対物レンズ等の光学部品を介して、Ｚ軸方向上側に配置した測定対象物Ｍｏの上記領域Ｂａに照射し、その他方を、参照ミラーに入光させる。測定対象物Ｍｏからの反射光と、参照ミラーで反射した干渉光とを干渉させ、ビームスプリッタを介して受光素子に入光させる。そして、少なくとも参照ミラーをＺ軸方向に直交するＸ軸方向（ビームスプリッタと参照ミラーとの間の光路に沿う方向）で移動させることで、干渉光の光路長さを変化させ、白色干渉法により干渉強度が最大となる参照ミラーのＸ軸方向の位置を変位計で特定し、これにより、基板及びマスクプレートまでの距離を夫々計測することができる。なお、計測器１は、白色干渉させるとき反射光の光路長のみを変化させ、その変位量を特定できるものであってもよい。
【符号の説明】
【００２３】
Ｇｐ…ギャップ、Ｓｗ…基板、Ｍｐ…マスクプレート、Ｍｆ…マスクプレートの透孔、Ｔｐ…タッチプレート、Ｍａ…磁石アレイ（保持手段）、Ｍｏ…測定対象物、１…計測器、１３…投光素子、１４…ビームスプリッタ、１６…受光素子、Ｌｂ…投光素子から照射光、Ｒｂ…反射光、Ｉｂ…干渉光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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