JP4606180B2 - ガラススケール保持移動装置及びメタルマスク位置アラインメント装置 - Google Patents

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ガラススケールをそのメタルマスクに近接した測定位置に位置させるために使用するのに好適なガラススケール保持移動装置に関する。

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、このガラススケールをテンションを付与された状態のメタルマスクに近接した測定位置に位置させ、その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。

ところで、この装置においては、ガラススケールを保持して昇降させるガラススケール保持移動装置を設け、ガラススケールを、所定位置に保持されたメタルマスクの上方の待機位置から下降させてメタルマスクに近接した測定位置に位置させる構成とし、且つメタルマスクのテンション調整時には、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ＣＣＤカメラで同時に撮像し、両者が一致したか否かを判定する構成としている。ＣＣＤカメラで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る。このため、ガラススケールとメタルマスクのギャップを微少な値に保つ必要があり、しかもガラススケールの複数箇所の基準マークについて測定を行うには各箇所でのガラススケールとメタルマスクのギャップを微少な一定値に保つ必要がある。もし、図１２に示すようにメタルマスク１に対してガラススケール２５が傾斜していると、図面で左側に示すＣＣＤカメラ２６で測定する位置ではガラススケール２５とメタルマスク１のギャップが微少な値に保たれていても、右側に示すＣＣＤカメラ２６で測定する位置ではガラススケール２５とメタルマスク１のギャップ間隔Ｌが大きくなって、その位置にある基準マークとアラインメント用マークの一方がＣＣＤカメラの焦点深度から外れてしまい良好な測定が不能となる。そこで、ガラススケール２５はメタルマスク１に対して高精度で平行に保つ必要があり、メタルマスク位置アラインメント装置の製造、組み付けに当たっては、ガラススケールとメタルマスクを高精度で平行に保つため、メタルマスクを把持してテンションを付与する複数のクランプや、ガラススケールを保持して昇降させるガラススケール保持移動装置はもちろんのこと、これらを保持させる装置フレームから精度良く製作、組み付けすることが必要であり、このため、組み立て調整に時間を要する、製作コストがかかる等の問題が生じた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、組み立て調整を容易に行うことができ且つ安価に製作可能であるにもかかわらず、ガラススケールをメタルマスクなどの被測定材に対して高精度に平行を保って近接した測定位置に位置させることの可能なガラススケール保持移動装置を提供することを課題とする。また、そのガラススケール保持移動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。

本願請求項１に係る発明は、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る平面状の被測定材から離れた待機位置と前記被測定材に近接した測定位置に往復移動させるガラススケール保持移動装置において、簡単な組み立て調整によって、前記ガラススケールと被測定材との高精度の平行度を確保することができるようにするため、前記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ガラススケールを連結する固定型球面ジョイントを有する構成とし、該固定型球面ジョイントを、前記保持部材と前記ガラススケールの一方に連結され、球状の部分を備えた球部材と、前記保持部材と前記ガラススケールの他方に連結され、前記球部材の球面に適合する球面状の受面を備え、前記球部材を回転自在に支持する支持部材と、前記球部材が前記支持部材に対して回転しないように固定する固定ねじを備えた構成としたものである。

請求項２に係る発明は、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る平面状の被測定材から離れた待機位置と前記被測定材に近接した測定位置に往復移動させるガラススケール保持移動装置において、簡単な組み立て調整によって、前記ガラススケールと被測定材との高精度の平行度を確保することができるようにするため、前記被測定材の複数箇所に対向する位置で該被測定材に直角方向に移動可能に設けられた複数の保持部材と、該複数の保持部材をそれぞれ前記被測定材に直角方向に往復動させる複数の往復駆動機構と、前記複数の保持部材と前記ガラススケールをそれぞれ連結する複数の固定型球面ジョイントを有する構成とし、該固定型球面ジョイントを、前記保持部材と前記ガラススケールの一方に連結され、球状の部分を備えた球部材と、前記保持部材と前記ガラススケールの他方に連結され、前記球部材の球面に適合する球面状の受面を備え、前記球部材を回転自在に支持する支持部材と、前記球部材が前記支持部材に対して回転しないように固定する固定ねじを備えた構成としたものである。

請求項３に係る発明は、上記した請求項１又は２記載のガラススケール保持移動装置において、前記被測定材を水平に配置し、前記往復駆動機構を、前記ガラススケールを前記被測定材の上方で昇降させるように配置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、上記した構成のガラススケール保持移動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と、該ガラススケールを保持し、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方に離れた待機位置とメタルマスク上面に近接した測定位置とに往復動させるガラススケール保持移動装置と、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とを有し、前記ガラススケール保持移動装置が、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、該保持部材を前記メタルマスク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ガラススケールを連結する固定型球面ジョイントを有しており、該固定型球面ジョイントが、前記保持部材と前記ガラススケールの一方に連結され、球状の部分を備えた球部材と、前記保持部材と前記ガラススケールの他方に連結され、前記球部材の球面に適合する球面状の受面を備え、前記球部材を回転自在に支持する支持部材と、前記球部材が前記支持部材に対して回転しないように固定する固定ねじを備えてい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したものである。

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。

上記した本発明のガラススケール保持移動装置では、固定型球面ジョイントの固定ねじをゆるめ、保持部材に対するガラススケールの取付角度を自在に可変とした状態でガラススケールを往復駆動機構によって移動させて被測定材に押し当て、ガラススケール全面を被測定材に接触させ、その状態で固定型球面ジョイントの固定ねじを締め込んで固定することにより、ガラススケールを被測定材に対して高精度で平行に設定でき、その後、ガラススケールを被測定材に対して微少な間隔をあけた測定位置に移動させることで、ガラススケールと被測定材のギャップを均一にすることができる。かくして、このガラススケール移動保持装置は、高精度の製作、組み付けを行わなくても、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、組み立て調整に時間がかからず、安価に製作することができる。

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、ガラススケールとメタルマスクの平行度を調整するに当たっては、固定型球面ジョイントの固定ねじをゆるめ、保持部材に対するガラススケールの取付角度を自在に可変とした状態でガラススケールを往復駆動機構によって移動させてメタルマスクに押し当て、ガラススケール全面を被測定材に接触させ、その状態で固定型球面ジョイントの固定ねじを締め込んで固定することにより、ガラススケールを被測定材に対して高精度で平行に設定できる。このため、メタルマスク位置アラインメント装置の各部品の高精度の製作、組み付けを行わなくても、簡単な調整作業でガラススケールをメタルマスクに対して高精度に平行とすることができ、組み立て調整に時間がかからず、安価に製作することができる。

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ガラススケール保持移動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は枠貼り後のメタルマスクとフレームと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に保持されたガラススケール保持移動装置２４と、該ガラススケール保持移動装置２４に保持されたガラススケール２５と、移動台２３に保持された４個の撮像手段２６等を備えている。

ガラススケール２５は、図８及び図９（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２７を縦横に一定ピッチで（例えば１０ｍｍピッチで）形成し、且つ基準ライン間に縦横に一定ピッチで十字マーク２８を形成したものである。基準ライン２７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。縦横に形成されている基準ライン２７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ものである。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の基準ライン２７の交差点（この実施の形態では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示す領域にある交差点）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ものである。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２７の交差点に合わせた時に、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９に示すように、ガラススケール２５の基準ライン２７の線幅よりも広い線幅となるように形成されており、図９（ｃ）に示すように、十字マーク６に縦横の基準ライン２７が正しく重なった状態を撮像してモニター３０に拡大して表示した時、基準ライン２７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２７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３０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１〜図３において、ガラススケール保持移動装置２４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且つガラススケール２５に形成している基準ライン２７がメタルマスク１に面する側（下面側）となるように保持し、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。なお、図１ではガラススケール２５の上面に基準ライン２７が存在しているように図示しているが、これは分かりやすくするためであって、実際には基準ライン２７はガラススケール２５の下面側に存在している。このガラススケール保持移動装置２４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と、保持部材３４をガラススケール２５の中央領域に連結する固定型球面ジョイント３７等を備えている。

固定型球面ジョイント３７は、図１１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。図２、図３にも示すように、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は、ガラススケール２５とメタルマスク１の平行度の調整に用いられる。すなわち、装置の組み立て後には、図１０（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た場合、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に押し当てる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、ガラススケール２５の全面がメタルマスク１に接触した状態となり、従って、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。この状態で固定ねじ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１０（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に対して均一なギャップで位置させることができる。

以上のように、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を簡単な操作でメタルマスク１に対して高精度で平行となるように調整できる。もし、図１２に示すように、保持部材３４に直接ガラススケール２５を取り付ける構成とした場合には、装置の製造誤差、組み付け誤差等によってガラススケール２５がメタルマスク１に対して傾斜していた場合、図面で右側に示す撮像手段２６による測定位置ではガラススケール２５とメタルマスク１の間隔Ｌが大きく開いてしまい、撮像手段２６の焦点深度を越え、良好な測定ができない場合が生じる。これを避けるためには、アラインメント装置１０の各部品の高精度の製作、組み付けを行って、ガラススケール２５をメタルマスク１に平行となるようにすることが必要となるが、本実施の形態では、このようなアラインメント装置１０の各部品の高精度の製作、組み付けが不要となり、組み立て調整に時間がかからず、安価に製作することが可能となる。

上記したように、ガラススケール保持移動装置２４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２７とメタルマスク１の十字マーク６を同時に撮像手段２６で撮像可能なように、極力近づけておくことが好ましい。このため、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の間隔は５０〜２００μｍ程度に、好ましくは５０〜１００μｍ程度に設定しておく。

撮像手段２６は、ガラススケール２５の基準ライン２７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２６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２７の交差点（図８に示す領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの交差点）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２７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、ガラススケール保持移動装置２４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。なお、あらかじめ、図１０で説明した手順でガラススケール２５はクランプ１７で把持されるメタルマスク１に平行となるように調整されている。従って、測定位置に下降したガラススケール２５はメタルマスク１に平行となっており、ガラススケール２５とメタルマスク１のギャップは均一となっている。次いで、ＣＣＤカメラ２６で撮像を開始し、モニター３０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２７の対応する交差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３０で確認しながら、メタルマスク１にテンションを加えている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を対応する基準ライン２７の交差点に一致させてゆく。そして、全部の十字マーク６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが対応する基準ライン２７の交差点に一致すると、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。

なお、上記した実施の形態に示すガラススケール保持移動装置２４は、１組の往復駆動機構３６、保持部材３４、固定型球面ジョイント３７を備え、その固定型球面ジョイント３７でガラススケール２５の中央領域を保持する構成としているが、本発明のガラススケール保持移動装置はこの構成に限らず、ガラススケール２５の複数箇所を保持する構成としてもよい。図１３、図１４はその場合の実施の形態に係るガラススケール保持移動装置２４Ａを示すものである。このガラススケール保持移動装置２４Ａは、所定位置に配置されるメタルマスク１の複数箇所（図面では４箇所）に対向する位置にそれぞれ配置され、メタルマスク１に直角方向に移動可能な複数の保持部材３４と、その複数の保持部材３４をそれぞれメタルマスク１に直角方向に往復動させる複数の往復駆動機構３６と、複数の保持部材３４とガラススケール１をそれぞれ連結する複数の固定型球面ジョイント３７を備えている。この構成のガラススケール保持移動装置２４Ａにおいても、装置の組み立て終了時に、図１４（ａ）に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場合、各固定型球面ジョイント３７の固定ねじ４２をゆるめた状態で、各往復駆動機構３６を作動させて各保持部材３４を下降させることで、図１４（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、ガラススケール２５を正確にメタルマスク１に平行とすることができる。そして、この状態で各固定型球面ジョイント３７の固定ねじ４２を締め込み、球部材４０が動かないように固定する。その後、複数の往復駆動機構３６を同期して昇降させる。これにより、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なるように保持した状態でガラススケール２５を昇降させることができ、ガラススケール２５を上方の待機位置に戻し、また、メタルマスク１のテンション調整の際にはメタルマスク１に近接した測定位置に下降させることができる。

なお、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、メタルマスク１に対して傾斜したガラススケール２５を平行な状態となるように角度調整した場合、厳密にはガラススケール２５に連結されている複数の固定型球面ジョイント３７間の、メタルマスク１に平行な方向における距離が変化し、それに伴って保持部材３４間の距離も変化しようとしてその保持部材３４に横方向の力が作用する。しかしながら、ガラススケール２５の角度調整量は実際にはきわめて微少であるので、保持部材３４に作用する横方向の力は小さく、特に支障はない。

もし、ガラススケール２５の角度調整量が大きくなる恐れのある場合には、図１５に示すように、ガラススケール２５の１箇所に連結する固定型球面ジョイント３７は、他の実施の形態と同様に、単一の球部材４０を用いたものとし、他の領域に連結する固定型球面ジョイント３７Ａは、上下にそれぞれ球部材４０ａ、４０ｂを配置した構造のものとすればよい。この構造の固定型球面ジョイント３７Ａでは、保持部材３４に対するガラススケール２５の傾斜角度を自在に変化させることができると共に、上下の球部材４０ａ、４０ｂを横方向にも自在に移動させることができるので、ガラススケール２５の角度調整に伴って、ガラススケール２５に連結されている下側の球部材４０ａが横方向に移動しても上側の球部材４０ｂは横方向に移動する必要はなく、従って、その球部材４０ｂに連結されている保持部材３４に横方向の大きい力が作用してトラブルを生じるということはない。この実施の形態においても、図１５（ａ）に示すように、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場合、各固定型球面ジョイント３７、３７Ａをゆるめてガラススケール２５を自在に傾斜させうる状態とし、そのガラススケール２５を下降させてその全面を図１５（ｂ）に示すようにメタルマスク１に接触させ、その状態で各固定型球面ジョイント３７、３７Ａを締め込むことで、ガラススケール２５を高精度でメタルマスク１に平行に調整し、その状態に保持できる。

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の基準ライン２７の交差点の重なりが一致しているか否かの判断をモニター３０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２６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２６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２６を用い、そのＣＣＤカメラ２６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２６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２７）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２７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２７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２７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２７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を保持したガラススケール保持昇降装置２４をＸ、Ｙ、θステージに保持させ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。

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 メタルマスクとガラススケールの概略平面図 （ａ）はガラススケールに形成している基準ラインの交差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）は基準ラインの交差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、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 ガラススケール保持移動装置に設ける固定型球面ジョイントの概略側面図 ガラススケールがメタルマスクに対して傾斜していた場合に生じる問題点を説明する概略側面図 他の実施の形態に係るガラススケール保持移動装置を示す概略斜視図 （ａ）、（ｂ）は、図１３の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 （ａ）、（ｂ）は、更に他の実施の形態に係る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

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 ガラススケール保持移動装置
２５ ガラススケール
２６ 撮像手段（ＣＣＤカメラ）
２７ 基準ライン（基準マーク）
３０ 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 (6)

1. 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る平面状の被測定材から離れた待機位置と前記被測定材に近接した測定位置に往復移動させるガラススケール保持移動装置であって、前記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ガラススケールを連結する固定型球面ジョイントを有しており、該固定型球面ジョイントが、前記保持部材と前記ガラススケールの一方に連結され、球状の部分を備えた球部材と、前記保持部材と前記ガラススケールの他方に連結され、前記球部材の球面に適合する球面状の受面を備え、前記球部材を回転自在に支持する支持部材と、前記球部材が前記支持部材に対して回転しないように固定する固定ねじを備えていることを特徴とするガラススケール保持移動装置。
2. 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る平面状の被測定材から離れた待機位置と前記被測定材に近接した測定位置に往復移動させるガラススケール保持移動装置であって、前記被測定材の複数箇所に対向する位置で該被測定材に直角方向に移動可能に設けられた複数の保持部材と、該複数の保持部材をそれぞれ前記被測定材に直角方向に往復動させる複数の往復駆動機構と、前記複数の保持部材と前記ガラススケールをそれぞれ連結する複数の固定型球面ジョイントを有しており、該固定型球面ジョイントが、前記保持部材と前記ガラススケールの一方に連結され、球状の部分を備えた球部材と、前記保持部材と前記ガラススケールの他方に連結され、前記球部材の球面に適合する球面状の受面を備え、前記球部材を回転自在に支持する支持部材と、前記球部材が前記支持部材に対して回転しないように固定する固定ねじを備えていることを特徴とするガラススケール保持移動装置。
3. 前記被測定材が水平に配置されており、前記往復駆動機構が前記ガラススケールを前記被測定材の上方で昇降させるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガラススケール保持移動装置。
4. 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と、該ガラススケールを保持し、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方に離れた待機位置とメタルマスク上面に近接した測定位置とに往復動させるガラススケール保持移動装置と、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とを有し、前記ガラススケール保持移動装置が、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、該保持部材を前記メタルマスク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ガラススケールを連結する固定型球面ジョイントを有しており、該固定型球面ジョイントが、前記保持部材と前記ガラススケールの一方に連結され、球状の部分を備えた球部材と、前記保持部材と前記ガラススケールの他方に連結され、前記球部材の球面に適合する球面状の受面を備え、前記球部材を回転自在に支持する支持部材と、前記球部材が前記支持部材に対して回転しないように固定する固定ねじを備えてい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。
5. 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４記載のメタルマスク位置アラインメント装置。
6. 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４又は５記載のメタルマスク位置アラインメント装置。

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