JP2015017930A

JP2015017930A - 検査装置

Info

Publication number: JP2015017930A
Application number: JP2013146210A
Authority: JP
Inventors: 真一郎鶴野; Shinichiro Tsuruno; 和宏出口; Kazuhiro Deguchi; 中村　昌弘; Masahiro Nakamura; 昌弘中村
Original assignee: Sinto S Precision Ltd
Current assignee: Sinto S Precision Ltd
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: JP6193028B2; CN104282589A; CN104282589B

Abstract

【課題】メタルマスクシートを正確に検査する。【解決手段】メタルマスクフレームに取付けられる前のメタルマスクシート４に対して、予め設定された所定の検査用張力を付与する少なくとも一つの張力部１３と、前記張力部により前記メタルマスクシートに張力が付与された状態において、前記メタルマスクシートの寸法を測定する寸法測定部、前記メタルマスクシートの撓みを測定する撓み測定部、及び前記メタルマスクシートの外観の欠陥を検査する外観検査部の中の少なくとも一つを有する検査装置。【選択図】図１

Description

本発明は、メタルマスクシートを検査する検査装置に関するものである。

従来、有機ＥＬ素子の製造工程において真空蒸着を行う際に使用されるメタルマスクの外観検査等を行うメタルマスク検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−０３７１３４号公報

ところで、メタルマスクはメタルマスクフレームにメタルマスクシートを貼り付けることによって製造されるが、メタルマスクフレームに貼り付ける前にメタルマスクシート単体での検査を行う必要がある。一般的にメタルマスクシートを単体で検査する場合には、検査テーブル上にメタルマスクシートを載置した状態で検査が行われている。

しかし、メタルマスクシートは極めて薄く変形し易い部材であるため、検査テーブル上に載置した際に変形し、正確に検査することができない場合がある。

本発明の目的は、メタルマスクシートを正確に検査することができる検査装置を提供することである。

本発明の検査装置は、メタルマスクフレームに取付けられる前のメタルマスクシートに対して、予め設定された所定の検査用張力を付与する少なくとも一つの張力部と、前記張力部により前記メタルマスクシートに張力が付与された状態において、前記メタルマスクシートの寸法を測定する寸法測定部、前記メタルマスクシートの撓みを測定する撓み測定部、及び前記メタルマスクシートの外観の欠陥を検査する外観検査部の中の少なくとも一つを有することを特徴とする。

また、本発明の検査装置は、検査結果に基づいて、前記メタルマスクシートがメタルマスクの製造に用いる部材として適切か否かを判定、又は前記メタルマスクシートをランク分けする判定部を備えることを特徴とする。

また、本発明の検査装置は、前記張力部により前記メタルマスクシートに付与する張力を変化させる調節部と、前記調節部により張力を変化させながら前記寸法測定部に前記メタルマスクシートの寸法を測定させること、及び前記調節部により張力を変化させながら前記撓み測定部に前記メタルマスクシートの撓みを測定させることの少なくとも一方を実行させる制御部と、前記制御部を用いた測定結果に基づいて、前記メタルマスクシートに付与された張力と前記メタルマスクシートの伸び量、及び前記メタルマスクシートに付与された張力と前記メタルマスクシートの撓み量の関係の少なくとも一方を算出する算出部とを備えることを特徴とする。

本発明の検査装置によれば、メタルマスクシートを正確に検査することができる。

実施の形態に係る検査装置を示す斜視図である。実施の形態に係る検査装置によって検査されるメタルマスクシートを示す図である。実施の形態に係る検査装置によって検査されるメタルマスクシートを用いて製造されたメタルマスクを示す図である。実施の形態に係る検査装置の検査部を正面から視た図である。実施の形態に係る検査装置に備えられる張力装置を示す図である。他の実施の形態に係る検査装置を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る検査装置について、有機ＥＬ素子の製造工程において真空蒸着を行う際に使用されるメタルマスクシートを検査する検査装置を例に説明する。図１は、検査装置を示す斜視図である。検査装置２には、一方向に長い帯状のメタルマスクシート４を載置する矩形状の平板であるテーブル部６、テーブル部６に載置されたメタルマスクシート４を検査するための検査部８、検査部８をメタルマスクシート４の長手方向にスライド可能に支持するフレーム１０、フレーム１０をメタルマスクシート４の長手方向と直交する方向にスライド可能に支持する一対のガイドレール１２、メタルマスクシート４の長手方向に張力を付与する張力装置１３、及び基台１４が備えられている。なお、張力装置１３は、一対のセットとして取扱われ、メタルマスクシート４の両側部に互いに向かい合うようにして配置されている。

ここで、メタルマスクシート４は、金属薄板により構成されており、図２に示すように、多数のスリットを備えた矩形状の開口部４ａを長手方向に沿って複数有している。また、開口部４ａの短辺方向の縁部に沿って、メタルマスクシート４の座標測定を行う際の指標となる管理ポイント４ｂを複数有している。なお、メタルマスクの製造工程においては、図３に示すように、メタルマスクシート４をメタルマスクフレーム１８に貼り付けることによりメタルマスク２０が製造される。メタルマスク２０は、有機ＥＬ素子の製造工程において有機材の真空蒸着を行う際に使用される。

図４は、検査部８を正面から視た図である。図４に示すように、検査部８は、メタルマスクシート４の寸法を測定する寸法測定用顕微鏡２２、メタルマスクシート４の傷やエッチング不良等の外観検査を行う外観検査用顕微鏡２４、及びメタルマスクシート４の撓み量をレーザ光を用いて測定するレーザ変位計２６を備えている。

ここで、寸法測定用顕微鏡２２は、鏡筒２２ａの下側の端部に所定の倍率でメタルマスクシート４を観察する対物レンズ２２ｂを備え、鏡筒２２ａの上側の端部に対物レンズ２２ｂによって観察されるメタルマスクシート４の像を撮像するカメラ２２ｃを備えている。また、外観検査用顕微鏡２４は、鏡筒２４ａの下側の端部に所定の倍率でメタルマスクシート４を観察する対物レンズ２４ｂを備え、鏡筒２４ａの上側の端部に対物レンズ２４ｂによって観察されるメタルマスクシート４の像を撮像するカメラ２４ｃを備えている。

図５は、実施の形態に係る検査装置に備えられる張力装置１３を示す図である。図５に示すように、張力装置１３は、モータ１３ａ、ボールねじ１３ｂ、及び可動部１３ｃを備えている。ここで、モータ１３ａが駆動してボールねじ１３ｂが回転すると、ナット１３ｄが図の右側に移動し、可動部１３ｃ全体がリニアガイドレール１３ｅに沿って図の右側に移動する。

なお、可動部１３ｃは、リニアガイドブロック１３ｆを介してリニアガイドレール１３ｅにスライド可能に支持されている。また、リニアガイドレール１３ｅは、メタルマスクシート４の長手方向（図１参照）に延びており、検査装置２の所定の位置に備えられている。

可動部１３ｃが図の右側に移動すると、狭持部１３ｇによって狭持されたメタルマスクシート４に張力が付与され、付与された張力が測定部１３ｈによって測定される。

次に、図面を参照して実施の形態に係る検査装置２によるメタルマスクシート４の検査処理について説明する。まず、メタルマスクシート４がテーブル部６の所定の検査位置に移載されると、検査装置２の図示しない制御部は、図１に示すように、挟持部１３ｇ（図５参照）によりメタルマスクシート４の両端部を挟持する。次に、張力装置１３は、モータ１３ａを駆動させることにより可動部１３ｃを移動させてメタルマスクシート４に所定の検査用の張力を加え、メタルマスクシート４を歪みや弛みのない平坦に張った状態にする。

ここで、所定の検査用の張力としては、シミュレーション等によって予め算出された張力が用いられる。例えば、メタルマスクシート４の設計値と理論上同寸法となる張力が用いられる。具体的な例としては、メタルマスクシート４が長さ８００ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ４０μｍの寸法である場合、２０Ｎの張力が所定の検査用の張力として付与される。

メタルマスクシート４に所定の検査用の張力が付与されると、制御部は、メタルマスクシート４の寸法検査を開始する。ここで、寸法検査としては、３種類の検査が存在する。即ち、メタルマスクシート４の管理ポイント４ｂの座標を測定する長寸法測定、開口部４ａの寸法を測定する短寸法測定、及びメタルマスクシート４の撓みの有無を測定する撓み測定の３種類の検査が存在する。なお、ここでは、長寸法測定、短寸法測定、撓み測定の順に寸法検査を行った後に外観検査を行う場合を例に説明する。

まず、長寸法測定が開始されると、制御部は、メタルマスクシート４の下側の最左端に位置する管理ポイント４ｂ（図２参照）の直上に寸法測定用顕微鏡２２の位置を合わせ、対物レンズ２２ｂによって観察される管理ポイント４ｂの像をカメラ２２ｃにより撮像する。同様にして、制御部は、寸法測定用顕微鏡２２の位置を移動させながら、すべての管理ポイント４ｂの像をカメラ２２ｃにより撮像する。

次に、制御部は、撮像した画像の画像データに対して所定の画像処理を施すことにより、画像内における管理ポイント４ｂの位置座標を算出する。次に、画像内における管理ポイント４ｂの位置座標と、テーブル部６上における撮像時のカメラ２２ｃの位置座標とに基づいてテーブル部６上における管理ポイント４ｂの位置座標を特定する。

次に、制御部は、図示しない情報記憶部に記憶されているメタルマスクシート４の設計図のデータを読み出し、設計図上のメタルマスクシートを所定の検査位置に載置した場合における、設計図上のメタルマスクシートの管理ポイント（以下、設計管理ポイントという。）のテーブル部６上の位置座標を特定する。

次に、制御部は、メタルマスクシート４の管理ポイント４ｂの位置座標と設計図上のメタルマスクシートの設計管理ポイントの位置座標とのズレが所定の誤差の範囲内に収まるか否かを判定する。ズレが所定の誤差の範囲内に収まる場合、制御部は、このメタルマスクシート４を良品と判定する。そして、このメタルマスクシート４を用いてメタルマスク２０（図３参照）が製造される。一方、ズレが所定の誤差の範囲内に収まらない場合、制御部は、寸法検査の結果を不合格と判定する。不合格となった場合には、検査を中断または、次の短寸法検査を開始する。

短寸法測定が開始されると、制御部は、メタルマスクシート４の最左端に位置する開口部４ａ（図２参照）の直上に寸法測定用顕微鏡２２の位置を合わせ、対物レンズ２２ｂによって観察される開口部４ａの像をカメラ２２ｃにより撮像する。同様にして、制御部は、全ての開口部４ａの像をカメラ２２ｃにより撮像する。

次に、制御部は、撮像した開口部４ａの画像に基づいて、各開口部４ａの寸法を設計図上のメタルマスクシートの各開口部の寸法と比較し、メタルマスクシート４の各開口部４ａの寸法と設計図上のメタルマスクシートの各開口部の寸法との寸法差が所定の誤差の範囲内に収まるか否かを判定する。

寸法差が所定の誤差の範囲内に収まる場合、制御部は、このメタルマスクシート４を良品と判定する。そして、このメタルマスクシート４を用いてメタルマスク２０が製造される。一方、寸法差が所定の誤差の範囲内に収まらない場合、制御部は、寸法検査の結果を不合格と判定する。不合格となった場合には、検査を中断または、次の撓み検査を開始する。

撓み測定が開始されると、制御部は、レーザ変位計２６を移動させてメタルマスクシート４の図示しない所定の測定位置の直上の位置を合わせる。次に、レーザ変位計２６からメタルマスクシート４に対してレーザ光を照射させ、メタルマスクシート４の表面で反射した反射光を受光することにより、所定の測定位置の撓みを測定する。なお、所定の測定位置が複数存在する場合、制御部は、同様にして、全ての所定の測定位置の撓みを測定する。

次に、制御部は、全ての所定の測定位置の撓み量が所定の撓み量の範囲内であるか否かを判定する。全ての所定の測定位置の撓み量が所定の撓み量以下である場合、制御部は、このメタルマスクシート４を良品と判定する。そして、このメタルマスクシート４を用いてメタルマスク２０が製造される。一方、全ての所定の測定位置の撓み量が所定の撓み量の範囲内でない場合、制御部は、寸法検査の結果を不合格と判定する。不合格となった場合には、検査を中断または、次の外観検査を開始する。

外観検査が開始されると、制御部は、外観検査用顕微鏡２４を順次移動させながら、対物レンズ２４ｂによって観察されるメタルマスクシート４の像をカメラ２４ｃで撮像し、カメラ２４ｃによって撮像された画像データを画像処理することにより、欠陥の検出を行なう。例えば、メタルマスクシート４の表面の傷、エッチング不良、開口部４ａのスリットの破損等の欠陥検出が行われる。

検出された欠陥は、寸法測定用顕微鏡２２、又は、図示しないレビュー用顕微鏡を用いて、目視により確認される。

確認の結果、メタルマスクシート４に不良部分があると判定されれば、そのメタルマスクシート４は不合格とされ、不良部分がないと判定されれば、そのメタルマスクシート４を用いてメタルマスク２０（図３参照）が製造される。

この実施の形態に係る検査装置２によれば、メタルマスクフレーム１８に貼り付けられる前のメタルマスクシート４に所定の検査用の張力を付与しながら検査を行うため、メタルマスクシート４を変形させずに正確に検査することができる。

次に、図面を参照して実施の形態に係る検査装置２によるメタルマスクシート４の変形量測定処理について説明する。まず、図１に示すように、サンプルとして選定されたメタルマスクシート４がテーブル部６の所定の検査位置に移載され、メタルマスクシート４の両端部４ｃが挟持部１３ｇ（図５参照）によって挟持される。

次に、制御部は、モータ１３ａを駆動させることにより可動部１３ｃを移動させてメタルマスクシート４の長手方向に張力を付与し、付与された張力を徐々に増加させながら、測定部１３ｈにより張力の測定を行う。そして、張力を所定量増加させる毎に管理ポイント４ｂ（図２参照）の像をカメラ２２ｃ（図４参照）により撮像し、レーザ変位計２６により所定の測定位置の撓みを測定する。

次に、制御部は、測定部１３ｈによる張力の測定結果、及び撮像した管理ポイントの画像に基づいて、所定量毎に張力を増加させた場合におけるメタルマスクシート４の伸び量を算出する。また、測定部１３ｈによる張力の測定結果、及びレーザ変位計２６による測定結果に基づいて、所定量毎に張力を増加させた場合におけるメタルマスクシート４の撓み量を算出する。次に、この測定結果、及び算出結果に基づいて、所定量毎に張力を増加させた場合における張力とメタルマスクシート４の伸び量、撓み量との関係を示す関係データを作成し、図示しない情報記憶部に記憶する。

ここで、情報記憶部に記憶された関係データは、メタルマスクフレーム１８にメタルマスクシート４を貼り付ける際の張力を決定する際に用いられる。例えば、制御部は、関係データを参照して、メタルマスクシート４の伸び量が所定の伸び量になり、かつメタルマスクシート４の撓み量が所定の撓み量になる張力を貼付時の張力と決定する。また、制御部は、貼付時において関係データを参照し、メタルマスクシート４の伸び量、撓み量を考慮しながら、メタルマスクフレーム１８に対するメタルマスクシート４の位置合わせを行う。

このようにして、実際にサンプルを用いてメタルマスクシート４に張力を付与し、所定量毎に張力を増加させながら張力とメタルマスクシート４の伸び量、撓み量との関係を示す関係データを作成するため、メタルマスクフレーム１８にメタルマスクシート４を貼り付ける際において、関係データを参照しながら最適な張力で正確な位置にメタルマスクシート４を貼り付けることができる。

なお、上述の実施の形態においては、図１に示すように、メタルマスクシート４の長手方向をフレーム１０と平行な方向にセットし、フレーム１０と平行な方向の張力をメタルマスクシート４に付与する場合を例に説明しているが、図６に示すように、メタルマスクシート４の長手方向をフレーム１０と直交する方向にセットし、フレーム１０と直交する方向の張力をメタルマスクシート４に付与してもよい。

また、張力装置１３は、図１、６に示すように、メタルマスクシート４の両側に取付けてもよいが、メタルマスクシート４の位置を移動させる必要がない場合には、メタルマスクシート４の片側だけに取付けてもよい。また、メタルマスクシート４の幅に応じて張力装置１３の数を増やすようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては、寸法検査の後に外観検査を行っているが、外観検査の後に寸法検査を行ってもよい。また、寸法検査と外観検査とを別々に行うようにしてもよい。また、寸法検査における測定順序は、長寸法測定、短寸法測定、撓み測定の順に限定されない。また、寸法測定としては、長寸法測定・短寸法測定だけではなく、検査装置２の計算処理により、シートエッジの真直度測定、パターンの形状測定等の機能を容易に追加することが出来る。

また、上述の実施の形態における所定の検査用の張力は、関係データに基づいて求めるようにしてもよい。

また、上述の実施の形態の外観検査においては、レビュー機を用いて不良部分の確認等が行われる場合を例に説明しているが、レビュー用顕微鏡による確認作業を行なわず、制御部がメタルマスクシート４の画像データから欠陥の有無を検出し、欠陥検出結果に基づいて外観検査の合否判定を行うようにしてもよい。

また、上述の実施の形態の外観検査においては、エリアカメラ（外観検査用顕微鏡２４の備えるカメラ２４ｃ）によりメタルマスクシート４の撮像を行っているが、撮像方式は、ラインカメラにより帯状の領域をスキャンする方式でもよい。これにより、外観検査の高速化を図ることができる。

また、上述の実施の形態において長寸法測定を行う場合、必ずしも管理ポイント４ｂ（図２参照）の位置座標を測定する必要はない。例えば、開口部４ａにドット状に配列された多数の孔を有するドットパターンのメタルマスクシート４を用いる場合、ドット状に配列された孔の位置座標を測定することにより長寸法測定を行ってもよい。

また、上述の検査装置２は、外部への結果出力機能を有しているので、メタルマスクシートメーカーが検査装置２を使用する場合には、メタルマスクシート４を出荷する際に、メタルマスクシート４に関係データ等を出荷検査データとして添付してもよい。

また、上述の実施の形態においては、メタルマスクシート４のズレ量、撓み量、及び欠陥の有無に基づいて合否判定を行う場合を例に説明しているが、ズレ量、撓み量、及び欠陥のサイズや数に応じてメタルマスクシート４をランク分類するようにしてもよい。

ここで、検査装置２をメタルマスク製造メーカーが使用する場合には、シート貼付装置等の次工程にランク分類結果を直接転送してもよく、又はメタルマスク製造メーカーのホストコンピュータを介してランク分類結果を次工程に転送してもよい。転送された次工程の装置は、ランク分類結果を利用して製造するメタルマスク２０のランクを分けてもよい。例えば、同じランクのメタルマスクシート４を用いてメタルマスク２０を製造する。

また、上述の実施の形態においては、レーザ変位計２６を用いているが、レーザ以外の他の方式の変位計を用いてもよい。

また、上述の実施の形態においては、メタルマスク２０（図３参照）が有機ＥＬ素子の製造工程において用いられる場合を例に説明しているが、メタルマスク２０は、半導体素子、プリント基板、液晶表示素子等の製造工程において用いられるものであってもよい。

２…検査装置、４…メタルマスクシート、４ａ…開口部、４ｂ…管理ポイント、８…検査部、１３…張力装置、１３ｃ…可動部、１３ｇ…狭持部、１３ｈ…測定部、２２…寸法測定用顕微鏡、２４…外観検査用顕微鏡、２６…レーザ変位計

Claims

メタルマスクフレームに取付けられる前のメタルマスクシートに対して、予め設定された所定の検査用張力を付与する少なくとも一つの張力部と、
前記張力部により前記メタルマスクシートに張力が付与された状態において、前記メタルマスクシートの寸法を測定する寸法測定部、前記メタルマスクシートの撓みを測定する撓み測定部、及び前記メタルマスクシートの外観の欠陥を検査する外観検査部の中の少なくとも一つを有する検査装置。
請求項１による検査結果に基づいて、前記メタルマスクシートがメタルマスクの製造に用いる部材として適切か否かを判定、又は前記メタルマスクシートをランク分けする判定部を備えることを特徴とする検査装置。
前記張力部により前記メタルマスクシートに付与する張力を変化させる調節部と、
前記調節部により張力を変化させながら前記寸法測定部に前記メタルマスクシートの寸法を測定させること、及び前記調節部により張力を変化させながら前記撓み測定部に前記メタルマスクシートの撓みを測定させることの少なくとも一方を実行させる制御部と、
前記制御部を用いた測定結果に基づいて、前記メタルマスクシートに付与された張力と前記メタルマスクシートの伸び量、及び前記メタルマスクシートに付与された張力と前記メタルマスクシートの撓み量の関係の少なくとも一方を算出する算出部と
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の検査装置。