JP2006213987A - 基準位置指示装置及びメタルマスク位置アラインメント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のマスク部２を有するメタルマスク１にテンションを加えた状態で枠状のフレームに固定するに際し、各マスク部の位置を正確に位置決めする技術を提供する。
【解決手段】 メタルマスク１の各辺を、複数のテンションユニット１３で把持して引っ張り、メタルマスク１にテンションを加えると共に、そのメタルマスク１にガラススケール２５を重ね合わせ、メタルマスク１に形成した十字マークが、ガラススケール２５に形成した基準マークに一致するように、テンション調整することで各マスク部２の位置を正確に位置決めする構成とし、更にガラススケール２５の上面に金属板２６を固定して補強し、ガラススケール２５の撓みを抑制してガラススケール２５とメタルマスク１のギャップ寸法を均一とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、有機ＥＬ素子製造工程で使われる蒸着マスクに使用される、多数の微少な細長い開口部を備えたマスク部を有するメタルマスクのような、極く薄い且つ剛性の異なる領域を備えたメタルマスクをゆがみのない平坦な状態で枠状のフレームに固定するに際し、メタルマスクの位置アラインメントを取る装置に関し、また、メタルマスクの位置アラインメントを取る際にメタルマスク内の複数箇所の基準位置を示すために用いるのに好適な基準位置指示装置に関する。

従来、有機ＥＬ素子製造において真空蒸着が行われており、その蒸着マスクとして、蒸着を許容する多数の細長い微少な開口部を備えたマスク部を有するメタルマスクが使用されている。そして蒸着に当たってはそのメタルマスクを、前記マスク部よりも大きい開口を備えた剛性の大きい枠状のフレームに磁石等によって取り付けていた。しかしながら、近年、パターニングの微細化が進み、マスク部に形成している開口部が微細になり且つメタルマスクの板厚自体も薄くなってくると、メタルマスクを単に枠状のフレームに磁石等を用いて固定しただけでは、マスク部にゆがみやたるみが生じ、開口部の精度が維持できなくなるという問題が生じた。

そこで、本出願人はこの問題を解決すべく検討の結果、極く薄い金属板で製作し且つ複数のマスク部を形成した構造の多面付けのメタルマスクでも、メタルマスクの４辺のそれぞれを、複数のクランプで把持し、各クランプによって前記メタルマスクにテンションを加え、かつそのテンションを各クランプごとに調整することで、メタルマスクをしわやたるみの無い平坦な状態とし、各マスク部の開口部を直線状に且つ一定ピッチに保持できること及びその状態で枠状のフレームにスポット溶接等によって固定することで、クランプを外した後においてもメタルマスクをテンションが掛けられ平坦となった状態に保持でき、従って、単純な構造のフレームを用いて多面付けマスクをゆがみやたるみの無い状態に保持できることを見出し、そのメタルマスクをゆがみやたるみの無い状態で枠状のフレームに固定する方法及び装置を開発した（特開２００４−３１１３３５号公報参照）。

ところが、この方法及び装置にも更に改良すべき点のあることが判明した。すなわち、メタルマスクの４辺のそれぞれにテンションを加えてフレームに固定する際、単にメタルマスクにゆがみやたるみが無いようにテンションを調整しただけでは、メタルマスクに生じる伸びが必ずしも均一とはならず、そのためメタルマスクに形成している複数のマスク部の位置が適正な位置からずれてしまうことがあった。例えば、有機ＥＬ素子製造に用いる蒸着用の多面付けマスクの場合、各マスク部の位置に関して±１０μｍ以下のトータルピッチが求められることがあるが、メタルマスクに対するテンションの掛け具合によっては、そのピッチの誤差が大きくなるとか、全体的にねじれたような配置になることがあった。これを防ぐには、メタルマスクにテンションを加えた状態で、いくつかのマスク部の位置を、Ｘ−Ｙ方向（縦横方向）の位置を高精度（ミクロンオーダー）で測定可能な測長装置を用いて測定し、適正な位置となるようにテンションを調整するという方法を採ればよい。しかしながら、この方法には、（１）測長装置は高価である、（２）測長に時間を要するため、作業効率が悪い、（３）一度に複数箇所の位置管理ができない等の問題があった。
特開２００４−３１１３３５号公報

そこで、本発明者らは、高価な測長装置を用いることなく、簡単な操作でメタルマスク内の複数箇所の位置を高精度で適正な位置となるように管理することを可能とするため、メタルマスクの複数箇所の位置を定めるための基準マークを形成したガラススケールを用いることに着目し、図１４に示すように、ガラススケール２５の中央部分を保持部材３４で保持し、その保持部材３４を往復駆動機構３６によって下降させて、テンションユニット１３によってテンションを付与された状態のメタルマスク１に近接した測定位置に位置させ、ガラススケール２５の下面に形成されている基準マークとメタルマスク１の上面にあらかじめ形成しているアラインメント用マークをＣＣＤカメラ３０で監視し、ガラススケールの基準マークに、メタルマスクにあらかじめ形成しているアラインメント用マークを一致させるようにテンション調整を行うことで、メタルマスク内の複数箇所の位置を高精度で適正な位置に位置決めする構成のメタルマスク位置アラインメント装置を開発した。

ところが、この装置にも更に改良すべき点のあることが判明した。すなわち、メタルマスク１を大型化すると、それに伴いガラススケール２５も大型化し、図１５に誇張して示すように、ガラススケール２５に自重による撓みが発生してしまう。このような撓みが発生すると、ガラススケール２５を下降させてメタルマスク１に近接した測定位置に位置させる際にガラススケール２５の周縁部分がメタルマスクにぶつかってメタルマスク１を損傷することがあり、また、ガラススケール２５の周縁部分がメタルマスク１に接触しないように下降位置を設定した場合には、ガラススケール２５とメタルマスク１との間のギャップが中央に近づくにつれて大きくなる。ＣＣＤカメラ３０でメタルマスク１のアラインメント用マークとガラススケール２５の基準マークとを同時に撮像するには両者が共にＣＣＤカメラの焦点深度内に入っていることが必要であり、従って、ＣＣＤカメラ３０による撮像位置におけるガラススケール２５とメタルマスク１のギャップ間隔ＬがＣＣＤカメラの焦点深度よりも小さくなっている必要があるが、図１５に示すように、ガラススケール２５が撓んでいると、ギャップ間隔ＬがＣＣＤカメラの焦点深度よりも大きくなる領域が広くなり、撮像位置によっては、ＣＣＤカメラ３０によってメタルマスクのアラインメント用マークとメタルマスクの基準マークとを同時に良好に撮像することができないという問題が生じた。この問題を避けるには、ガラススケールの厚さを厚くして剛性を上げることが考えられるが、ガラススケールのコストが高くなってしまう。また、ガラススケール２５の中央を保持する代わりに、ガラススケールの複数箇所（例えば、四隅）を保持して昇降させることも考えられるが、その場合には昇降機構が複雑になってコスト高となるとか、ＣＣＤカメラの設置が難しくなるといった問題が生じる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、メタルマスクのような平面状の被測定材の複数箇所に対する基準位置を示すために用いるガラススケールを、その撓みを抑制して、前記被測定材に対してほぼ一定のギャップ寸法で位置させることを可能とした装置（基準位置指示装置という）を提供することを課題とする。また、その基準位置指示装置を用いたメタルマスク位置アラインメント装置を提供することも課題とする。

上記課題を解決すべくなされた本願請求項１に係る発明は、平面状の被測定材の複数箇所に対する基準位置を示す複数の基準マークを備えた平板状のガラススケールと、該ガラススケールの一方の表面に固定された補強用の金属板と、該金属板を介して前記ガラススケールを保持し該ガラススケールを、所定位置に配置された前記被測定材に近接した測定位置に位置させるガラススケール保持移動装置を備え、前記金属板が、前記ガラススケール表面の、中央領域を含む５０％以上の領域を覆うように配置されていると共に前記基準マークに重なる位置に貫通孔を形成していることを特徴とする基準位置指示装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基準位置指示装置において、前記金属板を前記ガラススケールの全面を覆うように配置したものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の基準位置指示装置において、前記ガラススケールに格子状に複数の基準ラインを形成し、縦横の前記基準ラインが交差して形成する格子十字点を前記基準マークとし、前記金属板には前記格子十字点に重なる位置に貫通孔を形成するという構成としたものである。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の基準位置指示装置において、前記ガラススケール保持移動装置を、所定位置に配置される平面状の被測定材に直角方向に移動可能に設けられた保持部材と、該保持部材を前記被測定材に直角方向に往復動させる往復駆動機構と、前記保持部材と前記金属板を連結する固定型球面ジョイントを有する構成としたものである。

請求項５に係る発明は、上記した構成の基準位置指示装置をメタルマスク位置アラインメント装置に適用したものである。すなわち、請求項５に係る発明は、あらかじめ複数箇所にアラインメント用マークを付したメタルマスクの４辺の各々の複数箇所を把持してテンションを加えることができるように配置された複数のテンションユニットと、前記メタルマスクに付与している複数のアラインメント用マークに対する基準位置を示す基準マークを有するガラススケールを備え、該ガラススケールを前記複数のテンションユニットに保持されている前記メタルマスクの上面に近接した測定位置に位置させることができるように配置された請求項１から４のいずれか１項記載の基準位置指示装置と、前記メタルマスクの複数箇所に形成されているアラインメント用マークと前記ガラススケールの基準マークの重なり部分を撮像する撮像手段と、前記複数のテンションユニットが付与するテンションを個々に調整可能な調整手段を有することを特徴とするメタルマスク位置アラインメント装置である。

請求項６に係る発明は、上記請求項５記載のメタルマスク位置アラインメント装置において、前記複数のテンションユニットをＸ、Ｙ、θステージに搭載しておき、Ｘ、Ｙ、θステージによってメタルマスクとガラススケールとの粗位置決めを行なうことができる構成としたものである。

請求項７に係る発明は、上記請求項５又は６記載のメタルマスク位置アラインメント装置において、前記メタルマスクにアラインメント用マークを４箇所に設けておき、その４箇所のアラインメント用マークに対応して前記撮像手段を４個設け、同時に各アラインメント用マークを撮像可能な構成としたものである。

上記した本発明の基準位置指示装置では、ガラススケールの一方の表面に金属板を固定して補強したことにより、ガラススケール自体の厚みを増して剛性を高める場合に比べて低コストで剛性を増すことができ、低コストでガラススケールの撓みを防止でき、被測定材に近接配置した際の被測定材との間のギャップ寸法をほぼ均一にできる。また、金属板にはガラススケールの基準マークに重なる位置に貫通孔を形成しているので、ＣＣＤカメラなどによって支障なく基準マークを確認できる。金属板によるガラススケールの補強は、その金属板を少なくともガラススケールの中央領域を覆う位置に配置し、その中央領域を保持する構成とした場合、金属板がガラススケール表面の５０％を覆う大きさがあればかなりの効果を発揮するので、本発明では、金属板を、前記ガラススケール表面の、中央領域を含む５０％以上の領域を覆うように配置する構成とする。そして、金属板をガラススケールの全面を覆うように設けることが補強効果が最も大きく、好ましい。

ここで、前記したガラススケールに格子状に複数の基準ラインを形成しその基準ラインが交差して形成する格子十字点で基準マークを構成とすると、ガラススケールに多数の格子十字点が存在することとなり、これらを基準マークとすることで、種々なサイズの被測定材に対して使用することが可能となる利点が得られる。

また、ガラススケールを固定した金属板を固定型球面ジョイントを介して保持する構成とすると、固定型球面ジョイントをゆるめてガラススケールを任意の方向で任意の傾きに調整することが可能となり、簡単な調整作業でガラススケールを被測定材に対して高精度に平行とすることができる利点が得られる。

本発明のメタルマスク位置アラインメント装置によれば、メタルマスクの４辺にテンションを加えた状態でその上面に、基準位置指示装置によってガラススケールを近接して位置させ、メタルマスクの複数箇所のアラインメント用マークとガラススケールの基準マークの重ね合わせ状態を、例えばＣＣＤカメラによって見ることでメタルマスクのアラインメント用マークを付した位置が所定の適正な位置となっているか否かを見ることができ、メタルマスクのアラインメント用マークにガラススケールの基準マークを合わせ込むようにメタルマスクに付与するテンションを調整することで、メタルマスク内の位置を高精度で適正となる位置に合わせ、アラインメントを取ることができ、例えば、メタルマスクに複数のマスク部が形成されている場合において各マスク部の位置を高精度で所定の位置に位置決めすることができる。このアラインメントを行なうに際しては、メタルマスクのアラインメント用マークとガラススケールの基準マークを合わせればよいので、判断が容易であり、メタルマスクのテンション調整を容易に行なうことができ、短時間での調整が可能であり、測長装置が不要なため、安価な装置で機能を満足でき、経済的に有利である。更に、ガラススケールには撓みがあまり生じていないので、ガラススケールとメタルマスクとのギャップ寸法をほぼ一定で且つＣＣＤカメラの焦点深度内に保つことができ、メタルマスクの所望位置においてＣＣＤカメラによってメタルマスクのアラインメント用マークとガラススケールの基準マークを一緒に撮像して両者の重なりを確認することができる。

本発明のメタルマスク位置アラインメント装置は、ゆがみやたるみのない平坦な状態に保持する必要がある任意のメタルマスクに対して使用可能であるが、特に精密さを要求される有機ＥＬ素子製造用の蒸着用多面付けマスクとして使用するメタルマスクに使用することが好ましい。以下、有機ＥＬ素子製造における蒸着用多面付けマスクとして使用するメタルマスクを例にとって本発明の好適な実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る基準位置指示装置を備えたメタルマスク位置アラインメント装置（以下アラインメント装置と略称する）の主要部分の概略斜視図、図２、図３はそのアラインメント装置を異なる作動状態で示す概略断面図、図４はそのアラインメント装置に設けている複数のテンションユニット及びそれに保持されているメタルマスクを示す概略平面図、図５はテンションユニットの概略側面図、図６は、このアラインメント装置で取り扱うメタルマスク及びそれを固定する枠状のフレームを示す概略斜視図、図７はフレームにメタルマスクを取り付けて形成した蒸着マスクユニットを示す概略斜視図である。

図６において、１は蒸着マスクとして使用する直角四辺形状のメタルマスクであり、複数のマスク部２を縦横に並べて形成している。各マスク部２は、蒸着を許容する多数の微少な開口部を備えたものである。各マスク部２における開口部の形状、配列は任意であり、例えば、細長いスリット状の開口部を平行に並べたもの、スロット状の開口部を縦方向に並べると共に平行にも並べたもの等を挙げることができる。３はメタルマスク１を取り付けるための剛性の大きいフレームであり、メタルマスク１の多数のマスク部２を形成した領域（有効領域という）を包含する大きさの開口４を備えている。メタルマスク１は、フレーム３よりも縦横両方向ともに大きいサイズに作られており、フレーム３の外周縁にほぼ対応する位置に、折り曲げることで容易に切断可能な易切断線５を形成している。なお、易切断線５は、メタルマスク１に加える引張力には耐え得る強度を備えたものである。更に、メタルマスク１には、複数のマスク部２を形成している有効領域の四隅の近傍にアラインメント用マークとして、十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを形成している。この十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの詳細は後述する。メタルマスク１の厚さ、マスク部２の寸法、それに形成した多数の微少な開口部の寸法等は特に限定するものではないが、代表的なものとして、メタルマスク１の厚さは３０〜２００μｍ、マスク部２の寸法は長さが５０〜７０ｍｍ、幅が３０〜５０ｍｍ、開口部の幅が４０〜１００μｍ、平行に配列された開口部間の無孔部分の幅が８０〜２００μｍ等を例示できる。

図１〜図４において、全体を参照符号１０で示すアラインメント装置は、支持台１１と、その支持台１１に、上面１２ａが水平となるように保持されたＸ、Ｙ、θステージ１２と、そのＸ、Ｙ、θステージ１２の上面１２ａに、メタルマスク１の４辺の各々の複数箇所を把持してテンションを加えることができるように配置された複数のテンションユニット１３を備えている。Ｘ、Ｙ、θステージ１２は、水平な上面１２ａを、水平面内で縦方向（Ｘ方向）、横方向（Ｙ方向）に位置調整することができると共に中心の垂直な軸線を中心として回転方向（θ方向）にも位置調整することができるものである。

各テンションユニット１３は、図５に拡大して示すように、ベース部材１５と、そのベース部材１５に直動案内１６を介して移動可能に保持されたクランプ１７と、クランプ１７を往復動させる駆動手段１８等を備えている。ここで、駆動手段１８にはエアシリンダが用いられているが、エアシリンダに代えて、油圧シリンダ、サーボモータ等を用いてもよい。クランプ１７は、固定爪１７ａと、可動爪１７ｂと、可動爪１７ｂを固定爪１７ａに強く押し付けて両者の間にメタルマスク１を把持するよう可動爪１７ｂを旋回させ且つ閉位置に保持するトグル機構及びエアシリンダ（共に図示せず）等を備えている。各テンションユニット１３は、図４から良く分かるように、メタルマスク１の各辺をそれぞれ複数のテンションユニット１３で把持してその辺に直角方向にテンションを加えることができるように配置されている。更に、メタルマスク１の各辺を把持するように配置されている複数のテンションユニット１３のクランプ１７は、メタルマスク１のマスク部２と非マスク部に合わせて配置されており、従って、メタルマスク１のマスク部２を形成した縦方向に延びる領域及び横方向に延びる領域と、マスク部の無い縦方向に延びる領域及び横方向に延びる領域とを、それぞれ別個のクランプ１７で引っ張ってテンションを付与することが可能である。

複数のテンションユニット１３にそれぞれ設けられている駆動手段１８には、メタルマスク１に付与するテンションを個々に調整できるよう、その駆動手段による駆動力を個々に調整する調整手段（図示せず）が設けられている。更に具体的には、駆動手段１８を構成するエアシリンダにはエア供給配管が接続されており、そのエア供給配管に、各エアシリンダへの供給圧力を個々に調整可能なレギュレータが調整手段として設けられている。なお、全部のテンションユニット１３の駆動手段（エアシリンダ）１８を同時に作動させることができるよう、これらのエアシリンダに連結されているエア供給配管には共通の開閉弁を介してエアが供給されるようになっており、且つ各エアシリンダの作動タイミングを調整することができるよう各エアシリンダへのエア供給配管にスピードコントローラも設けられている。

図２、図５において、テンションユニット１３のベース部材１５には、フレーム３を支持するフレーム支え２０が設けられている。このフレーム支え２０は、その上にフレーム３を乗せることで、フレーム３を水平面内の所定位置に位置決めすると共にフレーム３の上面が、クランプ１７に把持されてテンションを付与されているメタルマスク１にほぼ接する位置となるように上下方向にも位置決めすることができるように配置されている。

図１〜図４において、アラインメント装置１０は更に、支持台１１に固定されている側枠２２に水平に移動可能に保持された移動台２３と、その移動台２３を、テンションユニット１３に保持されているメタルマスク１の上方の所定位置と、メタルマスク１の上方を離れる待機位置とに往復動させる移動装置（図示せず）と、その移動台２３に保持された基準位置指示装置２４と、移動台２３に保持された４個の撮像手段３０等を備えている。

基準位置指示装置２４は、図８〜図１１にも示すように、ガラススケール２５と、ガラススケール２５に固定された補強用の金属板２６と、ガラススケール２５及び金属板２６を保持して昇降させるガラススケール保持移動装置２７等を備えている。ガラススケール２５は、ガラス板などの透明板の表面に多数の基準ライン２８を縦横に一定ピッチ（例えば１０ｍｍピッチ）で格子状に形成し、縦横の基準ライン２８が交差して形成する格子十字点を位置決め用の基準マークとしたものである。なお、基準ライン２８間の目盛りとしてに縦横に一定ピッチで十字マーク２９（図１１参照）も形成されている。基準ライン２８の線幅は、特に限定するものではないが、２０μｍ程度に定められている。図８（ｂ）に示す領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにある基準ライン２８の格子十字点は、メタルマスク１に形成されているアラインメント用マークである十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの基準位置を示す基準マークとして作用する。すなわち、メタルマスク１の４箇所の十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを、ガラススケール２５の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにある基準ライン２８の格子十字点に合わせることで、メタルマスク１の４個の十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの位置を所定位置に位置決めし、メタルマスク１の有効領域を所定位置に位置決めできる。換言すれば、メタルマスク１の４箇所の十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの形成位置は、メタルマスク１に加えるテンションを調整して十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄをガラススケール２５の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにある基準ライン２８の格子十字点に合わせた時に、メタルマスク１がゆがみやたわみの無い状態に張られ且つ各マスク部２が所定の位置に位置決めされるように、定められている。ここで、十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの形成位置は、図８（ａ）に示すように、多数のマスク部２を形成している有効領域の四隅近傍とすることが、有効領域全体の伸び及び位置を高精度で適正に調整でき、且つ各マスク部２の位置も適正に調整できるので好ましいが、この位置に限定されるものではない。また、メタルマスク１に形成する十字マーク６ａ〜６ｄの個数も適宜増減可能である。

メタルマスク１に十字マーク６（十字マークの設置場所に関係のない一般的な説明の場合には符号６で示す）を形成する手段は特に限定するものではないが、好ましくはハーフエッチングで形成する。この十字マーク６は、図１１に示すように、ガラススケール２５の基準ライン２８の線幅よりも広い線幅となるように形成されており、図１１（ｃ）に示すように、十字マーク６に縦横の基準ライン２８が正しく重なった状態を撮像してモニター３１に拡大して表示した時、基準ライン２８の両側に十字マーク６の線が現れ、これを目視により或いは画像処理することにより認識できるようにしている。十字マーク６の線幅としては、基準ライン２８の線幅を２０μｍとした時に、５０μｍ程度に選定すればよい。また十字マーク６の長さは、モニター３１での目視或いは画像処理で認識できる長さがあればよく、例えば、２５０μｍ程度でよい。

図９、図１０等において、ガラススケール２５に固定された金属板２６は、ガラススケール２５の中央部を吊り下げて保持する際にガラススケール２５の撓みを抑制するために設けたものであり、この実施の形態ではガラススケール２５の上面の全域を覆う大きさのものが用いられている。なお、金属板２６はガラススケール２５の基準ライン２８を形成している面とは反対側に固定されており、従って、ガラススケール２５をガラススケール保持移動装置２７で水平に保持した状態では、そのガラススケール２５の下面側に基準ライン２８が形成されている。金属板２６には、ガラススケール２５に形成している基準ライン２８の各格子十字点に対応する位置に貫通孔２６ａを設けており、従って、各格子十字点を上方から視認可能である。金属板２６のガラススケール２５に対する固定には接着剤が用いられるが、それ以外の手段、例えばねじ等を用いても良い。金属板２６の材質としては、鋼板、ステンレス板等を例示できる。金属板２６の厚さは、ガラススケール２５の大きさに応じて、撓みを所望の範囲内に抑制することができるように定めればよく、例えば、ガラススケール２５の面積が１０００ｍｍ×１０００ｍｍの場合、金属板２６の厚さは３〜１０ｍｍ程度とすればよい。

図１〜図３及び図９において、ガラススケール保持移動装置２７は、ガラススケール２５及びその上面に固定された金属板２６を、その下方に位置している被測定材であるメタルマスク１に平行になるように保持し、そのガラススケール２５をメタルマスク１の上方に離れた待機位置（図２に示す位置）とメタルマスク１の上面に近接した測定位置（図３に示す位置）に昇降させるためのものである。このガラススケール保持移動装置２７は、移動台２３に固定された支持板３２と、その支持板３２に設けられた直動軸受（図示せず）に垂直方向に即ちクランプ１７で保持されたメタルマスク１に直角方向に移動可能に案内されたガイドロッド３３の下端に固定され、メタルマスク１に直角方向に移動可能な保持部材３４と、その保持部材３４をメタルマスク１に直角方向に往復動させる電動アクチュエータなどの往復駆動機構３６等を備えており、その保持部材３４をガラススケール２５上面の金属板２６の中央領域に固定することでガラススケール２５を保持している。

上記したように、ガラススケール保持移動装置２７はガラススケール２５を、図２に示す待機位置と図３に示す測定位置とに往復移動させることができる。ここで、ガラススケール２５を測定位置に降下させた時、そのガラススケール２５がメタルマスク１に接触してトラブルを生じることがないよう、測定位置はガラススケール２５がメタルマスク１に非接触な位置とするが、ガラススケール２５の基準ライン２８とメタルマスク１の十字マーク６を同時に撮像手段３０で撮像可能なように、極力近づけておく。この際、ガラススケール２５は金属板２６で補強されているので、撓みがほとんど発生せず、このため、ガラススケール２５の全面においてメタルマスク１との間のギャップ寸法は均一となっている。測定位置に降下したガラススケール２５とメタルマスク１の間隔としては、５０〜２００μｍ程度に設定することが好ましく、更には、５０〜１００μｍ程度に設定することが一層好ましい。

撮像手段３０は、ガラススケール２５の基準ライン２８とメタルマスク１の十字マーク６を同時に撮像可能なものであり、この実施の形態ではＣＣＤカメラが用いられている。ＣＣＤカメラ３０は、４箇所の十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ及びそれに対応するガラススケール２５の基準ライン２８による格子十字点（図８に示す領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの格子十字点）を撮像することができる位置にそれぞれ設けられており、且つ、その焦点深度は、メタルマスク１の十字マーク６と測定位置にあるガラススケール２５の基準ライン２８を同時に撮像できるように定められている。

次に、上記構成のアラインメント装置１０によるアラインメント動作を説明する。ガラススケール２５を保持している移動台２３がＸ、Ｙ、θステージ１２の上方を外れた待機位置にある状態で、複数のテンションユニット１３のフレーム支え２０にフレーム３を保持させ、次いで、その上にメタルマスク１を乗せ、その４辺を複数のテンションユニット１３のクランプ１７で把持させる。この状態が図４に示す状態である。この際、複数の位置決めピン（図示せず）を用いてフレーム３に対してメタルマスク１を位置決めしておく。次に、移動台２３がＸ、Ｙ、θステージ１２の上方に移動してきて、所定位置に停止する（図２参照）。次に、各クランプ１７に連結している駆動手段（エアシリンダ）１８に加圧エアを送って各クランプ１７をメタルマスク１から離れる方向に移動させ、メタルマスク１に多数のクランプによって縦横両方向に小さいテンションを加え、メタルマスク１を張った状態とする。その後、位置決めピンを外してメタルマスク１に大きいテンションを支障なく加えることができるようにする。なお、メタルマスク１から位置決めピンを外しても、フレーム３に対するメタルマスク１の位置はあまり変動することはなく、メタルマスク１のフレーム３に対する所望の位置決め精度は保たれる。

次に、図３に示すように、ガラススケール保持移動装置２７がガラススケール２５をメタルマスク１の上面に近接した測定位置に降下させ、その位置に停止させる。次いで、ＣＣＤカメラ３０で撮像を開始し、モニター３１に画像を表示する。オペレータはそれを確認しながら、Ｘ、Ｙ、θステージ１２を調整してメタルマスク１の位置をＸ方向、Ｙ方向、θ方向に移動させ、メタルマスク１の十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを、ガラススケール２５の基準ライン２８の対応する格子十字点に粗位置決めする。粗位置決めした後は、Ｘ、Ｙ、θステージ１２をその位置に固定し、モニター３１で確認しながら、複数のテンションユニット１３の駆動手段１８の駆動力を個々に調整してメタルマスク１に加えるテンションを調整し、各十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを対応するガラススケール２５の格子十字点に一致させてゆく。そして、全部の十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが対応する格子十字点に一致すると、メタルマスク１に形成されている複数のマスク部２がそれぞれ所定の位置に位置決めされたこととなる。また、メタルマスク１はゆがみやたるみのない平坦な状態で且つマスク部２の多数の開口部が平行に引き揃えられた状態となる。すなわち、メタルマスク位置アラインメントが完成する。

その後は、メタルマスク１にテンションを加えた状態で、ガラススケール２５を上方の待機位置に戻し、且つ移動台２３もメタルマスク１の上方を外れた待機位置に戻し、メタルマスク１をフレーム３にレーザ等（図示せず）を用いてスポット溶接（図４の符号４５参照）し、固定する。その後、メタルマスク１をクランプ１７から外し、メタルマスク１の周縁部分を易切断線５を利用して除去する。以上により、図７に示すように、フレーム３にメタルマスク１を固定した構成の蒸着マスクユニット８を製造できる。

得られた蒸着マスクユニット８では、メタルマスク１がゆがみやたるみの無い状態で且つマスク部２の多数の開口部が正確に平行に揃った状態に保たれており、且つ各マスク部の位置も所定の寸法精度内に保たれている。かくして、この蒸着マスクユニット８を用いて蒸着を行うことにより、微細なパターンの蒸着を多面付けで正確に行うことができる。例えば、この蒸着マスクユニット８にガラス基板等の被蒸着基材を取り付け、蒸着機にセットし、有機ＥＬ素子の有機層又はカソード電極の蒸着を行うことで、微細なパターンの蒸着を位置精度良く行うことができ、高品質の有機層又はカソード電極を形成できる。

なお、上記した実施の形態では、ガラススケール保持移動装置２７の保持部材３４に直接ガラススケール２５上面の金属板２６を固定しているが、この構造に代えて、図１２（ａ）に示すように、保持部材３４に固定型球面ジョイント３７を介してガラススケール２５上面の金属板２６を保持させる構成とすることも可能である。ここで用いる固定型球面ジョイント３７は、図１３に示すように、球状の部分を備えた球部材４０と、その球部材４０の球面に適合する球面状の受面を備え、球部材４０を回転自在に支持する支持部材４１と、球部材４０が支持部材４１に対して回転しないように固定する固定ねじ４２を備えており、固定ねじ４２をゆるめることで球部材４０を支持部材４１に対して任意の方向に向けることが可能である。固定型球面ジョイント３７は、支持部材４１をガラススケール２５上面の金属板２６の中央領域に固定し、球部材４０を保持部材３４に固定して設けられており、固定ねじ４２をゆるめることで、ガラススケール２５を保持部材３４に対して任意の方向に、任意に傾けることができ、固定ねじ４２を締めることで、ガラススケール２５を保持部材３４に対して動かないように固定することができる。

この固定型球面ジョイント３７を設けたことで、ガラススケール２５とメタルマスク１の平行度の調整がきわめて容易となる。ガラススケール２５はメタルマスク１に正確に平行とする必要があることから、図１〜図３に示すように、ガラススケール２５上面の金属板２６を保持部材３４に直接固定した構造では、装置の製作、組み立て時にガラススケール２５がメタルマスク１に正確に平行となるように高精度での部品製造及び組み立て調整が必要となるが、固定型球面ジョイント３７を用いると以下のように簡単に平行度調整を行うことができる。すなわち、装置の組み立て後に、図１２（ａ）に誇張して示すように、ガラススケール２５がメタルマスク１に対して傾斜していたとしても、固定ねじ４２をゆるめ、ガラススケール２５の保持部材３４に対する取付角度を自在に可変とした状態で、ガラススケール２５を往復駆動機構３６によって下降させてメタルマスク１に押し当て、図１２（ｂ）に示すように、ガラススケール２５の全面をメタルマスク１に接触させ、その状態で固定ねじ４２を締め込み、球部材４０が動かないように固定する。これにより、ガラススケール２５がメタルマスク１に対して高精度で平行となるように調整され、その状態に保持される。その後、ガラススケール２５を上方の待機位置に戻し、メタルマスク１のテンション調整の際には、図１２（ｃ）に示すように、ガラススケール２５をメタルマスク１に近接した測定位置に下降させることで、ガラススケール２５をメタルマスク１に対して高精度で平行とすることができ、ガラススケール２５とメタルマスク１のギャップ寸法を均一とすることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、メタルマスク１に付加するテンション調整の際に、メタルマスク１の十字マーク６とガラススケール２５の格子十字点の重なりが一致しているか否かの判断をモニター３１を目視して行なっているが、目視による代わりにＣＣＤカメラ３０からの信号を画像処理して判定する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、ＣＣＤカメラ３０を各十字マーク６に対応して設けているが、これに限らず、１個或いは２個のＣＣＤカメラ３０を用い、そのＣＣＤカメラ３０を撮像すべき位置に移動させて用いる方法を採っても良い。ただし、図示の実施の形態のように、各十字マーク６に対応してＣＣＤカメラ３０を設けておくと、全部の十字マーク６を監視しながらテンション調整を行なうことができ、テンション調整を容易に且つ敏速に行なうことができる利点が得られる。

更に、上記した実施の形態では、メタルマスク１に形成するアラインメント用マークとして十字マーク６を用いているが、アラインメント用マークは十字マークに限らず、ガラススケール２５に形成する基準マーク（例えば、基準ライン２８）に合わせて位置決め可能なものであれば任意であり、例えば、正方形のマークを用いてもよい。また、アラインメント用マークは、十字マークや正方形のマークのように、一つのマークで縦方向及び横方向の位置を示すことができるものに限らず、単に横方向の直線或いは縦方向の直線のように、縦方向の位置のみを示すもの或いは横方向の位置のみを示すものを、適当に組み合わせて用いてもよい。なお、ガラススケールに形成している基準ラインの格子十字点を基準マークとして用いる代わりに、基準ラインの他の領域を基準マークとして用いる場合には、金属板には、基準マークとして用いる基準ラインの領域を露出させるように貫通孔を設けておけばよい。更に、上記した実施の形態では、ガラススケール２５に、基準マークとして多数の基準ライン２８を格子状に形成しているが、ガラススケール２５に設ける基準ライン２８はこのように多数設ける必要はなく、図８のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域のみを通る基準ライン２８を設けたものを用いても良く、更には、図８のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域に十字マークを形成して基準マークとしてもよい。なお、図示したガラススケール２５のように、多数の基準ライン２８を格子状に形成したものを用いると、種々なサイズのメタルマスクに対応できる利点が得れらる。

更に、上記した実施の形態では、メタルマスク１の４箇所にアラインメント用マーク（十字マーク６）を形成しているが、アラインメント用マークの形成箇所は適宜増減可能であり、例えば、メタルマスクの縦方向のみ、或いは横方向のみの位置決めで十分な場合には、縦方向に離れた２箇所のみ、或いは横方向に離れた２箇所のみにアラインメント用マークを形成するように変更してもよい。

更に上記した実施の形態では、メタルマスク１とガラススケール２５の粗位置決めを行なうために、メタルマスク１を支持するテンションユニット１３をＸ、Ｙ、θステージ１２に保持させているが、この代わりに、ガラススケール２５を備えた基準位置指示装置２４をＸ、Ｙ、θステージに保持させ、ガラススケール２５の位置を調整するようにしてもよい。また、場合によっては粗位置決めを省略し、テンション調整のみで十字マークと基準ラインの位置合わせを行なうようにしてもよい。ただし、実施の形態で説明したように、粗位置合わせを行なっておくと、十字マークと基準ラインの位置合わせのためのテンション調整が容易となる利点が得られる。

以上に本発明の基準位置指示装置をメタルマスクの位置アラインメントを行う装置に用いた実施の形態を説明したが、本発明の基準位置指示装置はこの用途に限らず、平面状の被測定材上の複数箇所の位置を指示する必要がある任意の用途に使用可能である。

本発明の実施の形態に係るアラインメント装置の主要部分の概略斜視図 図１に示すアラインメント装置を、ガラススケールを上方の待機位置とした状態で示す概略断面図 図１に示すアラインメント装置を、ガラススケールをメタルマスク上面に近接した測定位置とした状態で示す概略断面図 図１に示すアラインメント装置に設けている複数のテンションユニット及びそれに保持されているメタルマスクを示す概略平面図 テンションユニットの概略側面図 図１に示すアラインメント装置で取り扱うメタルマスク及びそれを固定する枠状のフレームを示す概略斜視図 メタルマスクをフレームに固定して形成した蒸着マスクユニットの概略斜視図 （ａ）はメタルマスクの概略平面図、（ｂ）はガラススケールの概略平面図 図１のアラインメント装置に設けている基準位置指示装置の概略斜視図 メタルマスクと金属板の概略上面図 （ａ）はガラススケールに形成している基準ラインの格子十字点領域を拡大して示す概略平面図、（ｂ）はメタルマスクに形成している十字マークを拡大して示す概略平面図、（ｃ）は格子十字点と十字マークの重なり領域を撮像してモニターに表示した状態を示す概略正面図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の他の実施の形態に用いたガラススケール保持移動装置によって保持しているガラススケールの角度調整を行う手順を説明する概略側面図 図１２に示すガラススケール保持移動装置に設けた固定型球面ジョイントの概略側面図 ガラススケールを、テンションを掛けた状態のメタルマスクに近接した位置に配置し、メタルマスクの位置アラインメントを行う状態を示す概略側面図 ガラススケールを、テンションを掛けた状態のメタルマスクに近接した位置に配置した時に生じる問題点を説明する概略側面図

符号の説明

１ メタルマスク
２ マスク部
３ フレーム
４ 開口
５ 易切断線
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 十字マーク（アラインメント用マーク）
８ 蒸着マスクユニット
１０ アラインメント装置
１１ 支持台
１２ Ｘ、Ｙ、θステージ
１３ テンションユニット
１５ ベース部材
１６ 直動案内
１７ クランプ
１７ａ 固定爪
１７ｂ 可動爪
１８ 駆動手段（エアシリンダ）
２０ フレーム支え
２２ 側枠
２３ 移動台
２４ 基準位置指示装置
２５ ガラススケール
２６ 金属板
２６ａ 貫通孔
２７ ガラススケール保持移動装置
２８ 基準ライン（基準マーク）
３０ 撮像手段（ＣＣＤカメラ）
３１ モニター
３２ 支持板
３３ ガイドロッド
３４ 保持部材
３６ 往復駆動機構
３７ 固定型球面ジョイント
４０ 球部材
４１ 支持部材
４２ 固定ねじ
４５ スポット溶接部

Claims (7)

1. 平面状の被測定材の複数箇所に対する基準位置を示す複数の基準マークを備えた平板状のガラススケールと、該ガラススケールの一方の表面に固定された補強用の金属板と、該金属板を介して前記ガラススケールを保持し該ガラススケールを、所定位置に配置された前記被測定材に近接した測定位置に位置させるガラススケール保持移動装置を備え、前記金属板が、前記ガラススケール表面の、中央領域を含む５０％以上の領域を覆うように配置されていると共に前記基準マークに重なる位置に貫通孔を形成していることを特徴とする基準位置指示装置。
2. 前記金属板が前記ガラススケールの全面を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１記載の基準位置指示装置。
3. 前記ガラススケールが、格子状に形成された複数の基準ラインを備え、縦横の前記基準ラインが交差して形成する格子十字点が前記基準マークを構成しており、前記金属板が前記格子十字点に重なる位置に貫通孔を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の基準位置指示装置。
4. 前記ガラススケール保持移動装置が、所定位置に配置された平面状の被測定材に直角方向に移動可能に設けられた保持部材と、該保持部材を前記被測定材に直角方向に往復動させる往復駆動機構と、前記保持部材と前記金属板を連結する固定型球面ジョイントを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の基準位置指示装置。
5. あらかじめ複数箇所にアラインメント用マークを付したメタルマスクの４辺の各々の複数箇所を把持してテンションを加えることができるように配置された複数のテンションユニットと、前記メタルマスクに付与している複数のアラインメント用マークに対する基準位置を示す基準マークを有するガラススケールを備え、該ガラススケールを前記複数のテンションユニットに保持されている前記メタルマスクの上面に近接した測定位置に位置させることができるように配置された請求項１から４のいずれか１項記載の基準位置指示装置と、前記メタルマスクの複数箇所に形成されているアラインメント用マークと前記ガラススケールの基準マークの重なり部分を撮像する撮像手段と、前記複数のテンションユニットが付与するテンションを個々に調整可能な調整手段を有することを特徴とするメタルマスク位置アラインメント装置。
6. 前記複数のテンションユニットがＸ、Ｙ、θステージに搭載されていることを特徴とする請求項５記載のメタルマスク位置アラインメント装置。
7. 前記メタルマスクにアラインメント用マークが４箇所に設けられており、前記撮像手段が、４箇所のアラインメント用マークに対応して４個設けられていることを特徴とする請求項５又は６記載のメタルマスク位置アラインメント装置。

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