JP2006249542A - Reference position indicator, and metal mask position alignment device - Google Patents
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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。 The present invention provides an extremely thin region having different rigidity such as a metal mask having a mask portion having a large number of minute elongated openings, which is used for a vapor deposition mask used in an organic EL element manufacturing process. A device for aligning the position of the metal mask when fixing the metal mask to the frame-like frame in a flat state without distortion, and a reference for multiple locations within the metal mask when aligning the position of the metal mask The present invention relates to a reference position indicating device suitable for use in indicating a position.
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。 Conventionally, vacuum vapor deposition is performed in the manufacture of organic EL elements, and a metal mask having a mask portion having a large number of elongated minute openings that allow vapor deposition is used as the vapor deposition mask. In vapor deposition, the metal mask is attached to a frame having a large rigidity having an opening larger than that of the mask by a magnet or the like. However, in recent years, when the patterning has been miniaturized and the openings formed in the mask portion have become finer and the thickness of the metal mask itself has become thinner, the metal mask is simply attached to a frame-like frame with a magnet or the like. Only by using and fixing, there arises a problem that the mask portion is distorted or sag, and the accuracy of the opening cannot be maintained.
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)。 Therefore, as a result of studies to solve this problem, the applicant of the present invention manufactured each of the four sides of the metal mask even in a multi-sided metal mask having a structure in which a plurality of mask portions are formed with an extremely thin metal plate. Holding the metal mask with a plurality of clamps, applying tension to the metal mask with each clamp, and adjusting the tension for each clamp makes the metal mask flat without wrinkles and sagging, and opens each mask portion. Can be held in a straight line and at a constant pitch, and in this state, the metal mask can be held flat by being tensioned even after the clamp is removed by fixing it to the frame-like frame by spot welding or the like. Therefore, it has been found that a multi-face mask can be held without distortion and sagging by using a frame with a simple structure. Tarumasuku developed a method and apparatus for securing the frame-shaped frame without distortion and sagging state (see JP 2004-311335).
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。
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11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。
Therefore, in order to enable the present inventors to manage the positions of a plurality of locations in the metal mask with high accuracy and appropriate positions with a simple operation without using an expensive length measuring device, Focusing on the use of a glass scale on which fiducial marks for defining the positions of a plurality of locations on the metal mask are used, the central portion of the
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12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12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ガラススケール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。このような問題は、例えば、ガラススケール25を800mm×800mm×5mm厚としたような場合に生じる。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、4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。
However, it has been found that there are further improvements in this device. That is, when the
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。 The present invention has been made in view of such a problem, and a glass scale used for indicating a reference position with respect to a plurality of positions of a planar measurement target material such as a metal mask is suppressed in bending thereof, and the measurement target is measured. It is an object of the present invention to provide an apparatus (referred to as a reference position indicating apparatus) that can be positioned with a substantially constant gap size with respect to a material. Another object of the present invention is to provide a metal mask position alignment apparatus using the reference position indicating apparatus.
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と、前記ガラススケールの周縁領域に取り付けられ、該ガラススケールを前記被測定材に近接した測定位置に位置させた時に、前記被測定材を保持した支持ステージの上面に接触して支えられる脚部を備え、該脚部が、前記支持ステージの上面に面するように配置されたボール型支持装置を備えていることを特徴とする基準位置指示装置である。
The invention according to
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、前記脚部を前記ガラススケールの4隅に設けるという構成としたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the reference position indicating device according to the first aspect, the leg portions are provided at the four corners of the glass scale.
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、前記脚部が、前記ボール型支持装置とガラススケールの間隔を調整することの可能な調整機構を備えるという構成としたものである。
The invention according to
請求項4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4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3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。
According to a fourth aspect of the present invention, the reference position indicating device having the above-described configuration is applied to a metal mask position alignment device. That is, the invention according to
請求項5に係る発明は、上記請求項4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すると共に、前記脚部に設けているボール型支持装置を前記X、Y、θステージの上面に接触して支えられる位置に配置しておくという構成としたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the metal mask position alignment apparatus according to the fourth aspect, the plurality of tension units are mounted on the X, Y, and θ stages, and the metal mask and the glass are placed on the X, Y, and θ stages. A configuration in which coarse positioning with a scale can be performed, and a configuration in which a ball-type support device provided on the leg portion is disposed at a position where the ball-type support device is supported in contact with the upper surface of the X, Y, θ stage. It is what.
請求項6に係る発明は、上記請求項4又は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、前記メタルマスクの4箇所にアラインメント用マークを設けておき、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。
The invention according to
上記した本発明の基準位置指示装置では、ガラススケールの周縁領域に脚部を設けているので、ガラススケールを被測定材に近接した測定位置に位置させた時に、その脚部を、被測定材を保持した支持ステージの上面に接触させて支持させることができる。このため、例え、ガラススケールが大型であって、吊り下げた状態では周縁部分が下方に撓んでいたとしても、このガラススケールを被測定材に近接した測定位置に下降させた際には、脚部が支持ステージに接触して支えられることで、ガラススケールの周縁部分の撓みを無くすことができ、ガラススケールの周縁部分が被測定材に接触して傷つけるといったことが生じないばかりか、ガラススケールと被測定材との間のギャップ寸法をガラススケールの全面に渡ってほぼ均一にでき、従って、ガラススケールと被測定材とをCCDカメラの焦点深度内に収めることができ、ガラススケールに形成している基準マークを用いた被測定材の位置アラインメントを良好に行うことができる。その際、脚部の下端に設けているボール型支持装置のボールが支持ステージ上面に接触して支持されるため、脚部は支持ステージ上面に対してスムーズに相対移動することができ、従って、ガラススケールと被測定材との位置決めのために支持ステージをガラススケールに対して相対移動させる際に両者のスムーズな相対移動が可能であり、支障なく位置決めを行うことができる。 In the above-described reference position indicating device of the present invention, since the leg portion is provided in the peripheral area of the glass scale, when the glass scale is positioned at the measurement position close to the material to be measured, the leg portion is measured with the material to be measured. Can be supported by being brought into contact with the upper surface of the support stage holding the substrate. For this reason, even if the glass scale is large and the peripheral portion is bent downward in the suspended state, when the glass scale is lowered to the measurement position close to the material to be measured, By supporting the part in contact with the support stage, it is possible to eliminate the bending of the peripheral part of the glass scale, and not to cause the peripheral part of the glass scale to come into contact with and damage the measured material. Can be made almost uniform over the entire surface of the glass scale, so that the glass scale and the material to be measured can be kept within the depth of focus of the CCD camera and formed on the glass scale. It is possible to satisfactorily perform position alignment of the material to be measured using the reference mark. At that time, since the ball of the ball-type support device provided at the lower end of the leg portion is supported in contact with the upper surface of the support stage, the leg portion can smoothly move relative to the upper surface of the support stage. When the support stage is moved relative to the glass scale for positioning the glass scale and the material to be measured, both of them can be moved relatively smoothly, and positioning can be performed without any trouble.
ここで、脚部をガラススケールの4隅に設けておくと、撓みが最も大きくなる領域を脚部で支持できるので、ガラススケールと被測定材との間のギャップ寸法を一層均一にできる利点が得られる。 Here, if the leg portions are provided at the four corners of the glass scale, the region where the deflection is greatest can be supported by the leg portions. Therefore, there is an advantage that the gap dimension between the glass scale and the material to be measured can be made more uniform. can get.
また、前記した脚部に、ボール型支持装置とガラススケールの間隔を調整することの可能な調整機構を設けておくと、ガラススケールと被測定材との間のギャップ寸法を調整することができ、ガラススケールと被測定材との間のギャップ寸法を一層均一にできる利点が得られる。 In addition, if an adjustment mechanism capable of adjusting the distance between the ball-type support device and the glass scale is provided in the above-described leg portion, the gap dimension between the glass scale and the material to be measured can be adjusted. The advantage that the gap dimension between the glass scale and the material to be measured can be made more uniform can be obtained.
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、ガラススケールが大型である場合においても、ガラススケールをメタルマスクに近接した測定位置に下降させた際には、脚部がガラススケールの周縁部分を支えることで、ガラススケールの周縁部分がメタルマスクに接触して傷つけるといったことがなく、また、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。 According to the metal mask position alignment apparatus of the present invention, the glass scale is positioned close to the upper surface of the metal mask with tension applied to the four sides of the metal mask by the reference position pointing device, and used for alignment of a plurality of locations on the metal mask. By looking at the superimposed state of the mark and the reference mark on the glass scale with, for example, a CCD camera, it is possible to see whether or not the position where the metal mask alignment mark is attached is a predetermined proper position. By adjusting the tension applied to the metal mask so that the glass scale reference mark is aligned with the alignment mark of the alignment, the position in the metal mask can be adjusted to the appropriate position with high accuracy, and alignment can be achieved, For example, a plurality of mask parts are formed on a metal mask. It can be positioned at a predetermined position the position of each mask portion with high precision in the case. When performing this alignment, it is only necessary to match the alignment mark on the metal mask with the reference mark on the glass scale. Therefore, the judgment is easy, the tension of the metal mask can be adjusted easily, and the adjustment can be done in a short time. This is possible, and since a length measuring device is unnecessary, the function can be satisfied with an inexpensive device, which is economically advantageous. Furthermore, even when the glass scale is large, when the glass scale is lowered to the measurement position close to the metal mask, the peripheral portion of the glass scale is made of metal by supporting the peripheral portion of the glass scale. There is no damage due to contact with the mask, and the gap size between the glass scale and the metal mask can be kept almost constant and within the focal depth of the CCD camera. The alignment mark and the glass scale reference mark can be imaged together to confirm the overlap.
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(a)はそのアラインメント装置の主要部品を、アラインメント動作を行う状態で示す概略断面図、(b)はガラススケールに設けている脚部を拡大して示す概略側面図、図7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8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。 The metal mask position alignment apparatus of the present invention can be used for any metal mask that needs to be held in a flat state free from distortion and sagging, but is particularly suitable for manufacturing an organic EL element that requires precision. It is preferably used for a metal mask used as a multi-face mask for vapor deposition. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described by taking a metal mask used as a multi-face mask for vapor deposition in manufacturing an organic EL element as an example. FIG. 1 is a schematic perspective view of a main part of a metal mask position alignment apparatus (hereinafter abbreviated as an alignment apparatus) provided with a reference position indicating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 differ in the alignment apparatus. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a plurality of tension units provided in the alignment device and a metal mask held by the alignment device, FIG. 5 is a schematic side view of the tension unit, and FIG. ) Is a schematic cross-sectional view showing the main parts of the alignment device in a state where the alignment operation is performed, (b) is a schematic side view showing an enlarged leg provided on the glass scale, and FIG. 7 shows the alignment device. FIG. 8 is a schematic perspective view showing a metal mask to be handled and a frame-like frame for fixing the metal mask. FIG. Only is a schematic perspective view showing an evaporation mask unit which is formed by.
図7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4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。
In FIG. 7,
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。
1 to 4, an alignment apparatus generally indicated by
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。
As shown in an enlarged view in FIG. 5, each
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。
The driving means 18 provided in each of the plurality of
図2、図3、図5等において、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。
2, 3, 5, etc., the
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。
In FIG. 1 to FIG. 4, the
基準位置指示装置24は、ガラススケール25と、そのガラススケール25の4隅に取り付けられた脚部26と、ガラススケール25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、図9(b)、図10(a)に示すように、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り、基準ライン28を形成した面がメタルマスク1に面する側となるように配置されている。なお、基準ライン28間の目盛りとして縦横に一定ピッチで十字マーク29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。
The reference
図9(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、図9(a)に示すメタルマスク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9(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4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。
The lattice cross points of the
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10(a)、(b)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10(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。
The means for forming the cross mark 6 (indicated by
図1、図6等において、ガラススケール25の4隅に固定された脚部26は、ガラススケール25をガラススケール保持移動装置27によってメタルマスク1に近接した測定位置に位置させた時に、メタルマスク1をテンションユニット13を介して保持している支持ステージ(この実施の形態ではX、Y、θステージ12)の上面12aに接触して支持されるように設けられている。この脚部26は、ガラススケール25の上面に接着等によって固定される支持部材41と、その支持部材41に保持されたボール型支持装置42と、そのボール型支持装置42とガラススケール25の間隔を調整することができるように支持部材41とボール型支持装置42との間に設けられた調整機構43等を備えている。ボール型支持装置42は、回転自在に保持されたボール42aを備え、そのボール42aで対象物を支えることができる構造のものであり、ここでは、そのボール42aがX、Y、θステージ12の上面12aに面する側となるように取り付けられている。かくして、図6(b)に示すように、ガラススケール25を下降させた際に、脚部26のボール42aがX、Y、θステージ12の上面12aに接触して支持されることで、ガラススケール25がX、Y、θステージ12の上面12aで支えられることとなり、その際、回転自在なボール42aがX、Y、θステージ12の上面12aに接触しているため、ボール型支持装置42とX、Y、θステージ12とはスムーズに相対移動することができ、後述するようにメタルマスクの粗位置決めのためにX、Y、θステージ12を移動或いは旋回させる際にスムーズな移動或いは旋回が可能である。
In FIG. 1, FIG. 6, etc., the
調整機構43は、ボール型支持装置42の高さ方向の位置を調整するために設けたものであり、通常、調整ねじ方式の調整機構が用いられる。更には、精密な調整が可能なように、ピッチの小さい精密ねじを用いた調整機構を用いることが好ましい。ここで、調整機構43によって調整されたボール型支持装置42の高さ方向の位置は、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に近接した測定位置に位置させ、ガラススケール25とメタルマスク1の間隔を所定の値とした時に、脚部26がX、Y、θステージ12の上面12aで支持され、その脚部26を取り付けているガラススケール25の4隅がメタルマスク1に対して所定の間隔となるように、設定されている。この構成により、ガラススケール保持移動装置27でガラススケール25をメタルマスク1に近接した測定位置に位置させた時に、ガラススケール25の4隅が脚部26を介して、X、Y、θステージ12の上面12aで支持され、ガラススケール25の周縁領域のたわみが抑制され、ガラススケール25とメタルマスク1との間隔がガラススケール全域に渡ってほぼ均一となる。
The
図1〜図3及び図6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と、その下端に固定され、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。
1-3 and FIG. 6, the glass scale holding |
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の下面側に形成している基準ライン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。なお、ガラススケール25を上方の待機位置に位置させた状態では、ガラススケール25の周縁部分が下方にたわんでいることがあるが、このガラススケール25を測定位置に下降させた際には、上記したように4隅に設けた脚部26がX、Y、θステージ12の上面12aで支持されることで、ガラススケール25の周縁部分の撓みを無くすことができ、このため、ガラススケール25の測定位置を、メタルマスク1にきわめて接近した位置に設定しても、なんら支障はなく、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をほぼ均一とすることができる。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。
As described above, the glass scale holding and moving
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9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。
The imaging means 30 is capable of simultaneously imaging the
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を引っ張る方向に移動させ、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。
Next, an alignment operation performed by the
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。この時、前記したようにガラススケール25の4隅に設けている脚部26がX、Y、θステージ12の上面で支持されることで、ガラススケール25の周縁領域に生じていた撓みを無くすことができ、ガラススケール25の周縁部分がメタルマスク1に接触して損傷するといったことは生じない。また、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ほぼ均一に保たれ、且つガラススケール25の下面に形成している基準ライン28とメタルマスク1の上面に形成している十字マーク6a、6b、6c、6dがCCDカメラ30の焦点深度内に保たれ、両者を同時に撮像可能となる。この状態で、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。
Next, as shown in FIG. 3, the glass scale holding and moving
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8に示すように、フレーム3にメタルマスク1を多数のスポット溶接部45で固定した構成の蒸着マスクユニット8を製造できる。
Thereafter, with the tension applied to the
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。
In the vapor
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。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment, and can be changed as appropriate within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the
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。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9(b)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9(b)のA、B、C、Dの領域のみ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。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
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。
Furthermore, in the above-described embodiment, the alignment marks (cross marks 6) are formed at four locations on the
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。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
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。 Although the embodiment in which the reference position indicating device of the present invention is used as an apparatus for performing the position alignment of a metal mask has been described above, the reference position indicating device of the present invention is not limited to this application, but on a planar measurement object. It can be used for any application that needs to indicate the position of a plurality of locations.
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 脚部
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
41 支持部材
42 ボール型支持装置
42a ボール
43 調整機構
45 スポット溶接部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
20
30 Imaging means (CCD camera)
31
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005070218A JP2006249542A (en) | 2005-03-14 | 2005-03-14 | Reference position indicator, and metal mask position alignment device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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---|---|
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Family
ID=37090337
Family Applications (1)
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JP2005070218A Pending JP2006249542A (en) | 2005-03-14 | 2005-03-14 | Reference position indicator, and metal mask position alignment device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006249542A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2005
- 2005-03-14 JP JP2005070218A patent/JP2006249542A/en active Pending
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