JP6354358B2 - メタルマスクの搬送治具およびメタルマスクの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬパネルなどを真空蒸着によって製造する際に使用する蒸着マスクの部材であるメタルマスクを製造中に、欠陥を生じさせない様に搬送するための搬送治具に関する。

中小型の有機ＥＬパネルの製造方式は、低分子有機ＥＬ材料を発色光別に蒸着マスクを使用して塗り分ける方式が主流であり、その蒸着マスクには高精細エッチングを施したメタルマスクが使用される（図１）。

そのメタルマスクは、インバー材（Ｆｅ、Ｎｉの合金）を母材とし、厚みが２０μｍ〜３０μｍ程度で、ストライプ幅は２０μｍ〜５０μｍのスリット部を有している。そのスリット部は、インバー材をロールトゥロール搬送により、整面、ドライフィルムラミネート、露光、現像、エッチング、剥膜工程を経ることで形成され、メタルマスクとなる。この時、メタルマスクは多面付けで形成されるので、図１に示すようなピース状に断裁した後、外枠と呼ばれるフレームに固定されて蒸着マスクとなる。

そして、フレームに固定する前のピース状に断裁したメタルマスクについて、全数検査をしている。

その際、メタルマスクのスリット部裏面が検査治具などに接触すると、折れ、傷、欠け、破断などが発生し、品質不良となることがあるため、スリット部裏面と検査治具の接触は避けたい。そうするために、検査時にはメタルマスクの両端部（スリット部でない部位）を固定し、スリット部を浮かせた状態で検査治具に設置する必要がある。

この検査治具に設置したメタルマスクの表面を高分解能カメラで詳細な検査をするには、カメラの焦点深度、数百μｍの範囲で保持する様に、メタルマスクを平坦性良く固定する必要がある。この様にするには、メタルマスクの両端を引っ張って架張すると良い。しかし、メタルマスクの幅方向の中心線がずれて設置された状態でメタルマスクを架張すると、メタルマスクは歪んだ状態となり、平坦性良く架張することができなくなり、折れ、傷、欠け、破断が発生することがあった。メタルマスクを平坦性良く設置するための条件の１つとして、メタルマスク両端で架張する際、幅方向の中心線がずれないように、設置位置を微調整し、正確な位置あわせすることが重要である。

特許文献１には、メタルマスクを適正かつ均一な張力で平板状に保持することが可能なメタルマスク用保持具が開示されている。この保持具においては、人の手で直接メタルマスクを持って搬送しメタルマスクを挟持手段に取り付ける際に位置合わせをしており、この作業中に、折れ、傷、欠け、破断および汚れといった品質不良を起こしていた。

特開２００９−１２９７２８号公報

本発明は、上記の問題点に鑑み、メタルマスクを平坦性良くメタルマスクの搬送治具に取り付ける際に、折れ、傷、欠け、破断および汚れといった品質不良を発生させないメタルマスクの搬送治具を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、メタルマスクを架張し表面検査に適した状態で搬送するため、前記メタルマスクを保持するための位置決めピンを備えたプレートと、前記プレートを脱着する脱着機構と前記メタルマスクを架張するため前記脱着機構を水平に移動するスライド機構を有するハンドルと、を備え、前記ハンドルが検査時に前記プレートから離脱することを特徴とするメタルマスクの搬送治具である。

また、請求項２に記載の発明は、前記脱着機構が、磁力をＯＮ／ＯＦＦ制御できる手段であり、且つ前記プレートが着磁性材料であることを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの搬送治具である。

また、請求項３に記載の発明は、前記脱着機構が、吸盤を使用したことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの搬送治具である。

また、請求項４に記載の発明は、前記脱着機構が、閂（かんぬき）を使用したことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの搬送治具である。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のメタルマスクの搬送治具を使用して、前記メタルマスクを保持したプレートを、前記ハンドルに装着した後、前記スライド機構をスライドさせることで架張し、前記メタルマスクの表面検査に適した状態とした後、検査装置まで搬送して、前記メタルマスクを保持したプレートを前記検査装置の試料ホルダーにセットし、前記ハンドルを離脱した後、前記検査装置にて検査動作を行うことを特徴とするメタルマスクの検査方法である。

本発明のメタルマスクの搬送治具によって、メタルマスクの搬送時に発生する折れ、傷、欠け、破断および汚れなどの品質不良を著しく低減することができることに加え、位置合わせが迅速に行えるので、作業の能率を向上させることが可能である。

本発明の搬送治具を使用して検査するメタルマスクの外観を示す概略図。 メタルマスクの両端にプレートを取り付けた状態を示す概略図。 本発明の搬送治具を構成するハンドルの構成を示す概略図。 メタルマスクを取り付けたプレートとハンドルを装着する直前の状態を示す概略図。 プレートとハンドルを装着し、スライド機構によりメタルマスクに張力を掛けて表面を均一な状態にした状態を示す概略図。 本発明のメタルマスク搬送治具で保持したメタルマスクを検査装置で検査する状態の一例を示す概略図。

本発明を、図面を用いて説明する。
本発明は、数十μｍの厚さの金属板をエッチング加工によって製造したメタルマスクを、直接的に手で持たずに搬送可能とするメタルマスク搬送治具に保持してから搬送を行なった。実施例で使用した治具とメタルマスクについて説明する。

図１は、本発明で使用するメタルマスク１の構成を示しており、スリット部２および、位置決めピン９を差し込むための孔８を４箇所備えている。

孔８は、メタルマスク１が歪まない様に、幅方向の中心線から左右に均等に架張するように、３個以上備えられていることが望ましい。

図２は、メタルマスク１の長手方向の両端部に一対のプレート１０を取り付けた状況を示したものである。プレート１０にはメタルマスク１の孔８を差し込めるように位置決めピン９が備えられていて、この位置決めピン９に孔８を差し込む作業は、手作業で行う以外に、ロボットを使用して実施することも可能である。また、プレート１０は、この後説明するメタルマスク搬送治具を脱着するプレート側脱着部２２を備えている。

図３は、プレート１０を装着したメタルマスクを搬送するハンドル１１の構成を示すもので、グリップ１２にスライド機構１６が取り付けられていて、さらには、グリップ側スライド機構１６ａがグリップ１２側に取り付けられていて、もう一方のプレート側スライド機構１６ｂには、プレート１０と脱着するハンドル側脱着部２１が取り付けられている。

図４は、図２に示したメタルマスク１に取り付けたプレート側脱着部２２および、図３に示したハンドル側脱着部２１の間で、装着する前の状態を示すものである。ハンドル側脱着部２１およびプレート側脱着部２２を脱着する手段としては、例えば、磁力を使用することが可能で、どちらか一方を磁力のＯＮ／ＯＦＦを制御することが可能なマグネットベースや電磁石を使用する様にして、他方を着磁性の材料とする方法が選択できる。また、これに以外にも、真空を使った吸着や、機械的なロック機構や閂（かんぬき）を使用して、２つの脱着部が必要に応じて、装着、離脱する構成としてもよい。

図５は、プレート１０にハンドル１１を装着した後、スライド機構１６により、プレート１０がスライドして、メタルマスク１に張力を与え、この張力を調整することで、メタルマスク１の表面が歪みなく均一になる様、架張したことを示すものである。スライド機構としては、ラックピニオン機構、ウォームギアなどのスライド機構から構成することが可能である。スライド機構１６は、グリップ側スライド機構１６ａとプレート側スライド機構１６ｂの２つが、メタルマスク１の平面と平行にスライド可能となっている。

そして、本発明のプレート１０がメタルマスク１の検査装置が有する試料ホルダー５０に装着可能な形状となっているので、プレート１０をハンドル１１に装着して、試料ホルダー５０まで搬送し、プレート１０を試料ホルダー５０に装着した後、ハンドル１１を離脱させることで、メタルマスク１は、検査が可能な状態となる。

つまり、本発明の搬送治具によれば、メタルマスクの検査装置へのセット時の手作業による品質不良の発生を抑制できて、さらには、メタルマスクを検査装置の試料ホルダーへのセットする作業が迅速にできる様になるので、単位時間あたりの検査処理できる数量が増えるという効果が得られる。

次に、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。
以下、実施例１〜３で本発明のメタルマスク搬送治具について更に詳細に説明する。
＜実施例１＞

（メタルマスク）
図１に示す様に、メタルマスク１は、メタルマスクの１面当たりの有効サイズは、横４０ｍｍ、縦７０ｍｍとし、厚み２５μｍのインバー合金材を用いて、エッチングによりスリット部を形成した。スリット部は、スリットの方向は横方向に伸びる向きに配置して、幅４０μｍ、ピッチ１２０μｍのスリット備え、１つのメタルマスクに４箇所のスリット部を配置した。
また、このメタルマスクの長手方向（ストライプ方向）の両端部の製品部の外側に、長手方向に直交する方向の製品の両側端部の延長線上で、長手方向の製品端部から５ｍｍの位置を中心として、直径５ｍｍの孔を２つ形成し、それを位置決めピン９を差し込むための孔８とした。

（ハンドル）
本発明のメタルマスク搬送治具のハンドル１１を以下の様にして作製した。角アルミフレーム３本を用いて、コの字型になる様に連結してグリップ１２とした。そのグリップ１２の両端のそれぞれに、スライド機構１６として市販の１軸ラックピニオンステージを取り付け、市販の１軸ラックピニオンステージの反対側に、マグネチックベースを取り付けた。本発明ではスライド機構として１軸ラックピニオンステージを使用したが、アリ溝、送りネジ方式のいずれの方式でもよく、水平に定量的な送り動作ができる機構であれば、限定せずに使用することができる。また、ハンドル側脱着部２１は電磁石を用いた機構とした。

（プレート）
厚さ３．０ｍｍのＳＵＳ３０４の板を凸形状に矩形に切り出しプレート１０とした(図２)。次に、メタルマスクに設けた穴８の位置に合わせて、金属製の円柱状のピンをプレート１０上に固定した。さらに、着磁性を有するステンレス製の板をプレート１０としてメタルマスク１と重ならない位置に、市販の金属用接着剤を塗布して接着し、さらにプレート１０にビス止め（図示しない）してプレート側脱着部２２とした。

（メタルマスクの搬送方法）
検査に使用するメタルマスク１の両端にプレート１０を取り付ける作業を以下の手順で行なった。 搬送には自動搬送ロボットを使用した。ロボットアームの先端に装着した吸盤にてメタルマスク１を吸着把持し、予め決められた位置に配置したプレート１０の場所に搬送し、位置決めピン９に、メタルマスク１の孔８が嵌まる様に位置合わせした後、メタルマスク１をプレート１０上に載置した。

メタルマスク１を載置する２つのプレート１０は、予め決められた位置関係となる様に配置するために、プレート１０の外形に応じた凹形状で、且つ、配置関係を決めた図示しない治具に固定しておいた。

次に、プレート１０を取り付けるハンドル側脱着部２１がプレート側脱着部２２に装着可能な位置に調整して、スライド機構１６のストッパー（図示しない）で固定した。また、プレート側スライド機構１６ｂが、バネなどの機構により、メタルマスク１を張架する方向に移動してメタルマスク１を引っ張るようにしてもよい。

次に、ハンドル１１を、プレート１０に装着するため、ハンドル１１を前記ロボットアームが搬送し、メタルマスクが装着された１対のプレート１０のある場所まで搬送し、ハンドル側脱着部２１とプレート側脱着部２２の位置あわせを行った後、ハンドル側脱着部２１の電磁石を動作させて、プレート１０にハンドル１１を装着した。

次に、プレート１０をハンドル１１から外した後、スライド機構１６のストッパーを解除して、１軸ラックピニオンステージを適宜操作して、メタルマスク１に弛みや歪みなくテンションを掛けて、メタルマスク１の表面が均一な面が得られた後、１軸ラックピニオンステージのステージが動かない様に固定した。また、スライド機構１６がメタルマスク１を張架する様にバネ機構を備えていれば、スライド機構１６のストッパーを解除するだけで、予め設定した張力でメタルマスク１を架張することができる。

こうして、メタルマスク搬送治具に固定されたメタルマスクを、検査装置にて検査するため、図示しない検査装置に搬送した。

一対のプレート１０は、予め検査装置の試料ホルダー（図示しない）の形状に合わせておいたので、ロボットアームにより一対のプレート１０を試料ホルダー上に載置することで、メタルマスクに張力をかけた状態で、検査機にセットされる。この後、脱着部２１と脱着部２２が離脱して、ロボットアームがハンドル部を検査装置から取り出す。

（メタルマスクの検査方法）
検査装置は、反射光照明を用いて、その反射光をラインセンサーカメラで撮像し、そこで得られた画像データを所定の画像処理した後、予め設定された検出ルールにより判定して、メタルマスクの非スリット部の折れ、曲がり、凹み、傷の検出および、スリット部のパターンの破断や変形の検査を行った。

以上のようにして、人手でメタルフレームに接触することが無いため人の手による汚染を防ぐことができ、またメタルマスクの保管位置から検査機にかけるまでの搬送中に、折れ、傷、欠け、破断などの欠陥の発生を防ぐことが可能になることの他に、検査装置とは離れた場所で、メタルマスク１の表面が平坦になるようにテンション調整ができて、検査装置では、テンション調整をすることなく、検査が始められるので、検査作業の処理能力が向上する。さらには、ハンドル１１は検査装置にセットしたあと、プレート１０から脱離するので、検査装置をコンパクトにできるというメリットもある。

＜実施例２＞
メタルマスクの搬送治具および搬送方法の別の実施形態として、ハンドル側脱着部２１が電磁石を使用する代わりに、真空を用いる吸盤と吸盤の内部の圧力を大気圧に戻すための弁を備えること以外は、実施例１と同様の搬送治具とし、この搬送治具に固定したメタルマスク１を図示しない検査装置に搬送し、検査を行った。

＜実施例３＞
メタルマスクの搬送治具および搬送方法の別の実施形態として、ハンドル側脱着部２１が電磁石を使用する代わりに、ハンドル側脱着部２１とプレート側脱着部２２を水平に貫通する孔を形成しておき、その間を貫く金属製の閂（かんぬき）を使用して、ハンドル側脱着部２１とプレート側脱着部２２を連結し固定すること以外は、実施例１と同様の搬送治具とし、この搬送治具に固定したメタルマスク１を図示しない検査装置に搬送し、検査を行った。

１・・・メタルマスク
２・・・スリット部
８・・・孔
９・・・位置決めピン
１０・・・プレート
１１・・・ハンドル
１２・・・グリップ
１６・・・スライド機構
１６ａ・・・グリップ側スライド機構
１６ｂ・・・プレート側スライド機構
２１・・・ハンドル側脱着部
２２・・・プレート側脱着部
５０・・・試料ホルダー
６０・・・画像処理・判定・制御装置
６１・・・撮像装置
６２・・・照明装置

Claims (5)

1. メタルマスクを架張し表面検査に適した状態で搬送するため、
   前記メタルマスクを保持するための位置決めピンを備えたプレートと、
   前記プレートを脱着する脱着機構と前記メタルマスクを架張するため前記脱着機構を水平に移動するスライド機構を有するハンドルと、
   を備え、前記ハンドルが検査時に前記プレートから離脱することを特徴とするメタルマスクの搬送治具。
2. 前記脱着機構が、磁力をＯＮ／ＯＦＦ制御できる手段であり、且つ前記プレートが着磁性材料であることを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの搬送治具。
3. 前記脱着機構が、吸盤を使用したことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの搬送治具。
4. 前記脱着機構が、閂（かんぬき）を使用したことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの搬送治具。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のメタルマスクの搬送治具を使用して、前記メタルマスクを保持したプレートを、前記ハンドルに装着した後、前記スライド機構をスライドさせることで架張し、前記メタルマスクの表面検査に適した状態とした後、検査装置まで搬送して、前記メタルマスクを保持したプレートを前記検査装置の試料ホルダーにセットし、前記ハンドルを離脱した後、前記検査装置にて検査動作を行うことを特徴とするメタルマスクの検査方法。

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