JP2018105722A - 吸着圧力分布の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個の磁石を列設してなる磁石アレイによって金属箔を吸着したときの吸着圧力の分布を測定することができる吸着圧力分布の測定方法を提供する。【解決手段】磁石アレイ上に、支持板４を介して金属箔５を設置することで、各磁石３２からの磁力で支持体上面に金属箔を吸着保持させる。支持体から金属箔に向けて気体圧力を付与し、金属箔に対しその下面の所定範囲全体に亘って同等の抗力を作用させる。この状態で、抗力が作用する金属箔の範囲にてこの金属箔の変位量を測定し、この測定した変位量から吸着圧力の分布を得る。【選択図】図２

Description

本発明は、吸着圧力分布の測定方法に関し、より詳しくは、複数個の磁石を列設してなる磁石アレイによって金属箔を吸着したときの吸着圧力の分布を測定するものに関する。

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、数十μｍの板厚を持つ金属箔からなる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その全面に亘って密着させていることが好ましい。

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知られており、保持手段として、少なくとも１方向に間隔を存して複数個の棒状の磁石を列設してなる磁石アレイを用いることが知られている。

ここで、上記磁石アレイによって金属箔（マスクプレート）を吸着保持した場合、金属箔内部の磁束密度が略常時飽和しているので、各磁石の磁極付近では吸着圧力が発生するが、隣り合う磁石の間の中央位置では、吸着圧力が殆ど発生していないような吸着圧力の分布となる。また、磁石アレイを構成する各磁石の個体差により吸着圧力に差ができる場合もある。そして、例えば、吸着圧力が殆ど発生していないような箇所では、金属箔と基板との間にギャップが生じる。このため、上記成膜に用いると、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。そこで、例えば、磁石アレイを構成する各磁石の配列を最適化できるように、磁石アレイによって金属箔を吸着したときの吸着圧力の分布を測定する方法の開発が望まれていた。

特開２０１３−９３２７８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、複数個の磁石を列設してなる磁石アレイによって金属箔を吸着したときの吸着圧力の分布を測定することができる吸着圧力分布の測定方法を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために、複数個の磁石を列設してなる磁石アレイによって金属箔を吸着したときの吸着圧力の分布を測定するための本発明の吸着圧力分布の測定方法は、磁石アレイ上に、支持板を介して金属箔を設置することで、各磁石からの磁力で支持体上面に金属箔を吸着保持させる工程と、支持体から金属箔に向けて気体圧力を付与し、金属箔に対しその下面の所定範囲全体に亘って同等の抗力を作用させる工程と、抗力が作用する金属箔の範囲にてこの金属箔の変位量を測定し、この測定した変位量から吸着圧力の分布を得る工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、磁石アレイによって支持体上の金属箔を吸着保持し、金属箔の自重から抗力としての気体圧力を徐々に昇圧していき、この気体圧力と、磁石アレイによる吸着圧力との差が負から正に転じるところで、金属箔に上下方向の変位として現れることを利用し、このときの変位量を金属箔の面内全体に亘って測定すれば、磁石アレイによる吸着圧力の分布を測定することができる。この場合、金属箔の変位量の測定には、光学式や超音波式等の非接触の変位計が利用でき、このような変位計は、金属箔の一方の面内で互いに直交する２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とし、起点位置から変位計を金属箔に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方向に相対的に走査できるものに設置すればよい。

なお、本発明においては、前記支持体として、上面に窪み部が凹設された基台と、窪み部を覆うように基台の上面に設けられた多孔質板とを備えるものを用い、窪み部に気体を供給することで、金属箔に対し多孔質板の各孔を通して気体圧力を付与するように構成しておけば、金属箔に対しその下面全面に亘って同等の気体圧力を作用させる構成を実現できる。

本発明の実施形態の吸着圧力分布の測定方法を実施できる測定装置の平面図。 磁石アレイの吸着圧力の分布を測定するときの状態を示す断面図。

以下、図面を参照して、本発明の磁場強度測定方法の実施形態を説明する。以下においては、磁石アレイから金属箔に向かう方向をＺ軸方向の上として、Ｚ軸に直交する金属箔の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。

図１を参照して、Ｍｓは、金属箔の面内における変位量を測定し得る測定装置である。測定装置Ｍｓは、測定部１と、後述の測定対象物に対して測定部１をＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動可能な移動部２とで構成されている。移動部２は、水平に設置される支持台２１上にＸ軸方向に沿って敷設された２本のレール２２，２２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２３を備え、フレーム２３が図示省略のモータにより所定のピッチでＸ軸方向に進退できるようになっている。また、フレーム２３には、Ｙ軸方向にのびる送りねじ２４が設けられ、送りねじ２４には支持台２５の取付部（図示せず）が螺合し、支持台２５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２５に測定部１が配置されている。測定部１は、投光素子と受光素子とを有する光学式の変位センサで構成されている。なお、このような変位センサ自体は公知のものが利用できるため、その変位量の測定方法を含め、これ以上の詳細な説明は省略する。

両レール２２，２２の間で測定部１の下方に位置させて、かつ、後述の棒状の磁石の各々がＹ軸方向に一致するように位相決めした姿勢で磁石アレイ３を備える測定対象物が設置される。図２に示すように、測定対象物は、磁石アレイ３に加えて支持体４と金属箔５とを含む。磁石アレイ３は、板状のヨーク３１と、ヨーク３１の上面に、同一形状で同種のＹ軸方向に長手の棒状磁石３２をＸ軸方向に等間隔でかつ上側の磁極を交互に変えて列設して構成されている。磁石アレイ３上には支持体４が設置される。支持体４は、透磁率が小さい金属材料から選択され、例えば、オーステナイト系ステンレスが用いられる。支持体４は、上面に窪み部４１ａが凹設された基台４１と、窪み部４１ａを覆うように基台４１の上面に取り付けられ、窪み部４１ａに連通する複数の孔４２ａを有する多孔質板４２とで構成される。また、基台４１の側面には、窪み部４１ａに連通する２個の気体導入口４３が開設され、特に図示して説明しないが、気体導入口４３に接続された供給管を介して窒素や圧縮空気等の気体を窪み部４１ａに供給できるようにしている。この場合、気体導入口４３は、窪み部４１ａに供給される気体が均等に分布するように複数箇所設けるようにしてもよく、また、多孔質板４２の各孔４２ａから同等の気体圧力を金属箔５に作用させるために、窪み部４１ａ内に、気体導入口４３から供給される気体を分散させる分散板（図示せず）を設けてもよい。

多孔質板４２の各孔４２ａは、金属箔５に対して気体圧力を付与するときに、磁石アレイ３によって吸着保持される金属箔５の範囲全体に亘って同等の気体圧力（抗力）を作用させるように開設されていれば、特に制限はない。更に、多孔質板４２の上面は、金属箔５を吸着保持したときに、金属箔５の平坦度を所定範囲に担保できるように加工されている。金属箔５は、常温付近で熱膨張率が小さい材質で、かつ、例えば数十μｍ〜数百μｍの範囲の板厚を持つものであり、例えば、インバー製のものが用いられる。この場合、金属箔５は、多孔質板４２の輪郭より大きくなるように設定される。以下に、磁石アレイ３の吸着圧力の分布の測定方法を具体的に説明する。

先ず、測定対象物をセットする。この場合、図外の組付台上に磁石アレイ３をそのヨーク３１側を鉛直方向下側にして設置する。次に、磁石アレイ３上に支持体４を重ね合わせて設置した後、支持体４上に金属箔５を設置する、これにより、磁石アレイ３の磁力によって支持体４の多孔質板４２の上面に金属箔５が吸着保持され、測定対象物が準備される。測定対象物が準備されると、両レール２２，２２の間で測定部１の下方に位置させて、かつ、棒状磁石３２の各々がＹ軸方向に一致するように位相決めした姿勢で測定対象物を設置する。

測定対象物が設置されると、気体導入口４３から窪み部４１ａ内に気体を供給する。これにより、多孔質板４２の各孔４２ａを通して金属箔５に対し気体圧力が付与され、磁石アレイ３の磁力で吸着される金属箔５の範囲全体に亘って同等の気体圧力が作用する。ここで、当初の気体圧力は、例えば金属箔５の材質（密度）及び厚さから、金属箔５が平坦に保持されるように適宜設定される。この状態で、例えば、金属箔５のいずれかの隅部を起点位置とし、この起点位置から移動部２により測定部１をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査し、そのときの金属箔５上面における変位量のデータを取得する。このとき、比較的磁力が局所的に強い箇所が存在すると、この箇所では、金属箔５が多孔質板４２へと強く吸着されて下方に撓むことで変位量が多くなる。

次に、気体導入口４３から窪み部４１ａ内に供給される気体圧力を所定値だけ高くし、上記と同様にして、起点位置から移動部２により測定部１をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査し、そのときの金属箔５上面における変位量のデータを取得する。このとき、比較的磁力が局所的に弱い箇所があると、この箇所では、磁力より気体圧力の抗力が勝って金属箔５が上方に撓むことで逆方向の変位量が多くなる。そして、気体圧力を更に高くし、金属箔５上面における変位量のデータを取得することを繰り返せば、磁石アレイ３のＸ軸方向及びＹ軸方向の吸着圧力の分布が詳細に測定できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、磁石アレイ３によって支持体４上の金属箔５を吸着保持し、金属箔５の自重から気体圧力を徐々に昇圧していき、この気体圧力と、磁石アレイ３による吸着圧力との差が負から正に転じるところで、金属箔５に上下方向の変位として現れることを利用し、このときの変位量を金属箔５の面内全体に亘って測定することで、磁石アレイ３の磁石列設方向及びこれに直交する方向での磁石アレイ３による吸着圧力の分布を測定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲であれば、適宜変形が可能である。上記実施形態では、磁場強度の分布が測定される磁石アレイ３として、棒状磁石３２をＸ軸方向に列設したものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、磁石片の複数個をランダムに配置、または、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に規則正しく列設したものでも、本発明を適用して吸着圧力の分布を測定することができる。

また、上記実施形態では、支持体４を基台４１と多孔質板４２とで構成したものを例に説明したが、金属箔５の所定範囲に同等の気体圧力を付与できるものであれば、これに限定されるものではない。更に、上記実施形態では、測定装置Ｍｓは測定部１として、光学式の変位センサを用い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、超音波式等の非接触の変位計であれば、その形態は問わない。また、測定装置Ｍｓは移動部２として、直交２軸で測定部１を移動できるものを例に説明したが、金属箔５の全面に亘って走査できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば多関節型ロボットを用いることができる。更に、また、上記実施形態では、磁石アレイ３を鉛直方向下側に設置した状態で測定するものを例に説明したが、金属箔５が鉛直方向下側になる状態で測定することもできる。

更に、上記実施形態では、金属箔５を用い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、例えば、真空蒸着法により基板に成膜するときに使用される箔状のマスクプレートを用い、本発明を適用して吸着圧力の分布を測定することができる。この場合、特に図示して説明しないが、マスクプレートにはその板厚方向に貫通する複数個の透孔が開設されているため、気体圧力が抜けないように、支持体４と金属箔５との間に、例えばポリイミドからなる薄膜状の樹脂を介在させるようにすればよい。

３…磁石アレイ、３２…磁石アレイを構成する磁石、４…支持体、４１…基台、４１ａ…窪み部、４２…多孔質板、４２ａ…孔、５…金属箔。

Claims (2)

1. 複数個の磁石を列設してなる磁石アレイによって金属箔を吸着したときの吸着圧力の分布を測定するための吸着圧力分布の測定方法であって、
   磁石アレイ上に、支持板を介して金属箔を設置することで、各磁石からの磁力で支持体上面に金属箔を吸着保持させる工程と、
   支持体から金属箔に向けて気体圧力を付与し、金属箔に対しその下面の所定範囲全体に亘って同等の抗力を作用させる工程と、
   抗力が作用する金属箔の範囲にてこの金属箔の変位量を測定し、この測定した変位量から吸着圧力の分布を得る工程とを含むことを特徴とする測定方法。
2. 前記支持体として、上面に窪み部が凹設された基台と、窪み部を覆うように基台の上面に設けられた多孔質板とを備えるものを用い、窪み部に気体を供給することで、金属箔に対し多孔質板の各孔を通して気体圧力を付与するようにしたことを特徴とする請求項１記載の吸着圧力分布の測定方法。
   

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