(57)【要約】【課題】マスクパターン開口部に歪みがなく、配列される複数のマスクシートの位置ずれを抑えたマスクを製造することが可能なマスク製造装置及びマスク製造方法を提供する。【解決手段】マスク開口部８内に配置され、マグネットチャック５３を有しマスクパターン形成領域６の外周縁部２aを磁気的に吸着する吸着状態と、非吸着状態とに切り換え可能なマスクシート保持部２５と、ガラスマスター２６に設けられた複数のアライメントマーカー６３に対してマスクシート２ごとに設けられた複数のアライメント孔７のずれ量を検出するアライメントカメラ２７と、ずれ量を補正するようマスクシート保持部２５を移動する粗動ステージ５１及び微動ステージ５２と、マスクパターン形成領域６の外側周縁部２ａをマスク開口部８の外側周縁部３ａに接合する接合装置である溶接ロボット２８Ａ、２８Ｂを有するマスク製造装置２０及びマスク製造方法。【選択図】図３
2020176333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターン開口部を含むマスクパターン形成領域を有し磁性体金属で形成される１枚または複数枚のマスクシートと、前記マスクパターン形成領域に対応する位置に前記マスクパターン形成領域と同じか広く、かつ、前記マスクシートの数と同じかそれより少ない数のマスク開口部を有するマスクフレームとを重ね合わせて接合するマスク製造装置であって、
平面視して前記マスク開口部の配置位置の内側下方に配置され、マグネットチャックを有し前記マスクシートを磁気的に吸着する吸着状態と、非吸着状態と、に切り換え可能なマスクシート保持部と、
前記マスクシートの配置位置上方に配置され、複数のアライメントマーカーが設けられた板状の透明なガラスマスターと、
前記複数のアライメントマーカーに対する前記マスクシートに設けられている複数のアライメント孔のずれ量を検出するアライメントカメラと、
前記マスクシート保持部を移動するアライメントステージと、
前記マスクパターン形成領域の外側周縁部を前記マスク開口部の外側周縁部に接合する接合装置と、
を有することを特徴とするマスク製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマスク製造装置において、
前記マグネットチャックは、前記マスクシートを吸着している際に前記マスクシートを支持する基準面を有する非磁性体のキャップ部と、当該キャップ部の内側に配置され前記キャップ部とは独立して昇降可能な第１マグネットとを有し、
前記第１マグネットを前記マスクシートの吸着状態から非吸着状態に切り換えた後に、前記基準面が前記マスクシートから離されることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマスク製造装置において、
前記マスクシート保持部は、前記マスクシートを前記マスクフレームに接合する際に、接合開始位置の近傍において前記マスクシートを吸着し前記マスクフレームに密接させる磁気吸着ユニットを有することを特徴とするマスク製造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマスク製造装置において、
前記マスクフレームは、複数の前記マスクシートの接合配列に対応して設けられる複数の前記マスク開口部を有しており、
前記アライメントステージは、一つの前記マスク開口部の配置位置から他の前記マスク開口部の配置位置に前記マスクシート保持部を移動する粗動ステージと、前記ずれ量に基づいて複数の前記アライメントマーカーに対する前記マスクシートのずれ量を補正する微動ステージとを有していることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマスク製造装置において、
前記マスクシート保持部の前記マグネットチャックで囲まれた空間内に、前記マスクシート保持部が前記マスクシートを吸着する際に前記マスクシートを平坦に支持するバックアッププレートが配置されていることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載のマスク製造装置において、
前記バックアッププレートの前記マスクシートに対して反対側の下方側に配置され、昇降可能な第２マグネットを有することを特徴とするマスク製造装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマスク製造装置において、
前記接合装置は、レーザ光出射ヘッドが装着されたロボットハンドを有する溶接ロボットであり、前記溶接ロボットは、ガイドレールに沿って移動可能であることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載のマスク製造装置において、
前記溶接ロボットが、複数台配設されていることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項９】
マスクパターン開口部を含むマスクパターン形成領域を有し磁性体金属で形成された１枚または複数のマスクシートと、前記マスクパターン形成領域に対応する位置に前記マスクパターン形成領域と同じか広く、かつ、前記マスクシートの数と同じかそれより少ない数のマスク開口部を有するマスクフレームとを重ね合わせて接合するマスク製造方法であって、
前記マスクフレームをマスクフレーム台の所定位置に搬送し保持する搬送保持工程と、
前記マスクシートを前記マスクフレームの上方の所定位置に搬送し、マスクシート保持部によって前記マスクシートを磁気的に吸着するマスクシート吸着工程と、
前記マスクシートを吸着した状態で、ガラスマスターのアライメントマーカーに対する前記マスクシートのアライメント孔のずれ量を検出するずれ量検出工程と、
前記ずれ量に基づいて複数の前記アライメントマーカーに対する前記マスクシートのずれ量を補正するアライメント工程と、
前記アライメント工程の後に、前記マスクシートを前記マスクシート保持部が吸着した状態で前記マスクシートを前記マスクフレームに接合する接合工程と、を含むことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のマスク製造方法において、
前記マスクシートと前記マスクフレームの間に厚み方向の隙間を有した状態で前記アライメント工程を行い、
前記マスクシートのマスクパターン形成領域の外側周縁部の一部を前記マスクフレームの前記開口部の外側周縁部の一部に密接させて前記接合工程を行うことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のマスク製造方法において、
前記マスクフレームは、複数の前記マスクシートの前記マスクパターン形成領域それぞれに対応する位置に複数の前記マスク開口部を有しており、１枚の前記マスクシートを前記マスクフレームの複数の前記マスク開口部の一つに接合した後に前記マスクシート保持部を降下させて非吸着状態とし、他の前記マスク開口部まで前記マスクシート保持部を移動し、他の前記マスクシートを前記マスクシート保持部で吸着した後に、前記ずれ量検出工程、前記アライメント工程及び前記接合工程を前記マスクシートの数だけ繰り返すことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマスク製造方法において、
一つの前記マスク開口部から他の前記マスク開口部への前記マスクシート保持部の移動は粗動ステージで行い、前記アライメント工程は微動ステージで行うことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載のマスク製造方法において、
前記接合工程では、複数の溶接ロボットを用いたレーザ溶接によって接合を行い、
前記アライメント孔の配置位置よりも外側の対辺位置又は対角位置の少なくとも２か所で同時に接合を開始することを特徴とするマスク製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク製造装置及び当該マスク製造装置を用いたマスク製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型表示デバイスとして有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）表示デバイスが注目されている。有機ＥＬ表示デバイスは、自己発光のためコントラストが高く視認性に優れるなどの特徴を有している。このような有機ＥＬ表示デバイスは、発光層などのパターンに対応するパターン開口部を有するマスクを用いて真空蒸着法によって製造される。近年、有機ＥＬ表示デバイスは大判化が図られてきており、必然的にマスクも大判化されてきているが、マスクの大判化に伴いマスクが撓みやすいことが問題となっていた。
【０００３】
特許文献１には、マスクパターン形成領域を有する磁性体金属のマスクシートと、マスクパターン形成領域に対応するマスク開口部を備えるマスクシートを吸着するために磁化された平坦部を有するマスクフレームと、から構成され、マスクシートをマスクフレームの平坦部で磁気吸着して構成するマスクが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、マスクシートに一方方向の張力を与えて撓みをなくし、シート押え機構でマスクシートをマスクフレームに密着させてレーザ溶接によって接合一体化するマスク製造装置が開示されている。
【０００５】
近年、有機ＥＬ表示デバイス用のマスクは、６Ｇ（第６世代）あるいは６Ｇハーフなどのように大判化しつつあり、マスクシートを複数の小型マスクシート（単位マスクシートと呼ぶことがある）に分割し、一つのマスクフレームの所定位置に複数の小型マスクシートを並列させ固定することで大判化を図ろうとしている。特許文献３には、パターン開口部を有する長尺のマスクシートを複数枚並列させ、これらのマスクシートをマスクフレームによって長手方向に張力を与えてマスク構造体を形成するというものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２１９１１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０１２号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のマスクは、マスクシートをマスクフレームに磁気吸着することでマスクシートの撓みをなくし、マスクシートがマスクフレームに磁気吸着されたマスクで発光層などを真空蒸着するものである。しかし、このようなマスクは、マスクシートとマスクフレームが機械的に固定されていないために、複数のマスクシートを配列させて大判サイズのマスクを製造する際に、複数のマスクシートの相対的な位置ずれが発生しやすいという問題がある。
【０００８】
特許文献２及び特許文献３は共に、マスクシートに一方方向の張力を与えてマスクフレームに固定することによってマスクシートに撓みが発生しないようにしている。しかし、マスクシートに一方向の張力を与えることによって生じるマスクパターン開口部の歪みによって、マスクパターン開口部の縦方向と横方向との寸法誤差が発生することがあり、この寸法誤差を補正することは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、マスクパターン開口部に歪みがなく、マスクパターン開口部の縦方向と横方向の寸法誤差を抑え、複数枚のマスクシートの間の相対的な位置ずれが小さく大判サイズにも適合できるマスクの製造を可能にするマスク製造装置及び当該マスク製造装置を用いたマスク製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［１］本発明のマスク製造装置は、マスクパターン開口部を含むマスクパターン形成領域を有し磁性体金属で形成される１枚または複数枚のマスクシートと、前記マスクパターン形成領域に対応する位置に前記マスクパターン形成領域と同じか広く、かつ、前記マスクシートの数と同じかそれより少ない数のマスク開口部を有するマスクフレームとを重ね合わせて接合するマスク製造装置であって、平面視して前記マスク開口部の配置位置の内側下方に配置され、マグネットチャックを有し前記マスクシートを磁気的に吸着する吸着状態と、非吸着状態と、に切り換え可能なマスクシート保持部と、前記マスクシートの配置位置上方に配置され、複数のアライメントマーカーが設けられた板状で透明なガラスマスターと、前記複数のアライメントマーカーに対する前記マスクシートに設けられた複数のアライメント孔のずれ量を検出するアライメントカメラと、前記マスクシート保持部を移動するアライメントステージと、前記マスクパターン形成領域の外側周縁部を前記マスク開口部の外側周縁部に接合する接合装置と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のマスク製造装置によれば、マスクシートを磁気的に吸着し、吸着した状態でアライメントマーカーに対するマスクシートのずれ量（位置及び姿勢）を検出し、このずれ量に基づき、アライメントマーカーに対するマスクシートのずれ量を補正し、マスクシートをマスクシート保持部が吸着した状態のままマスクシートをマスクフレームに接合する。このようにすれば、マスクパターン開口部に歪みがなく、マスクパターン開口部の縦方向と横方向の寸法誤差を抑え、接合配列される複数枚のマスクシートの相対的な位置ずれが小さい大判サイズのマスク製造を可能にするマスク製造装置を提供できる。なお、マスクパターン開口部とは、たとえば、有機ＥＬ表示デバイスにおいて発光層のパターンを真空蒸着するための孔である。
【００１２】
［２］本発明のマスク製造装置においては、前記マグネットチャックは、前記マスクシートを吸着している際に前記マスクシートを支持する基準面を有する非磁性体のキャップ部と、当該キャップ部の内側に配置され前記キャップ部とは独立して昇降可能な第１マグネットとを有し、前記第１マグネットを前記マスクシートの吸着状態から非吸着状態に切り換えた後に、前記基準面が前記マスクシートから離されることが好ましい。
【００１３】
第１マグネットをマスクシートから離間させる際に、吸着状態から非吸着状態にする間に第１マグネットの吸着力でマスクシートを引き下げて曲げてしまうことがある。そこで、キャップ部がマスクシートを支持している間に第１マグネットを離間させ非吸着状態にすれば、マスクシートはキャップ部で支持されているのでマスクシートが第１マグネットの吸着力によって曲がってしまうことを防止でき、マスクシートが曲がることによるマスクパターン開口部が歪むことを防止できる。
【００１４】
［３］本発明のマスク製造装置においては、前記マスクシート保持部は、前記マスクシートを前記マスクフレームに接合する際に、少なくとも前記接合装置による接合開始位置の近傍において前記マスクシートを吸着し前記マスクフレームに密接させる磁気吸着ユニットを有することが好ましい。
【００１５】
接合開始位置においてマスクシートを磁気吸着手段で吸着しマスクフレームに密接させて接合すれば、ずれ量補正後のマスクシートの位置、姿勢を保持した状態で確実に接合することが可能となる。
【００１６】
［４］本発明のマスク製造装置においては、前記マスクフレームは、複数の前記マスクシートの接合配列に対応して設けられる複数の前記マスク開口部を有しており、前記アライメントステージは、一つの前記マスク開口部の配置位置から他の前記マスク開口部の配置位置に前記マスクシート保持部を移動する粗動ステージと、前記ずれ量に基づいて複数の前記アライメントマーカーに対する前記マスクシートのずれ量を補正する微動ステージと、を有していることが好ましい。
【００１７】
マスクシート保持部をマスクフレームの複数のマスク開口部の間を移動させる際には、粗動ステージによってマスクシート保持部を移動し、ずれ量の補正においては、微動ステージによってマスクシート保持部の位置、姿勢及び高さの精緻な調整を行う。このような構成にすれば、複数枚のマスクシートを接合する構成であっても、マスクシート保持部１台で対応することができる。
【００１８】
［５］本発明のマスク製造装置においては、前記マスクシート保持部の複数の前記マグネットチャックで囲まれた空間内に、前記マスクシート保持部が前記マスクシートを吸着する際に前記マスクシートを平坦に支持するバックアッププレートが配置されることが好ましい。
【００１９】
マスクシートは、マスクパターン形成領域の厚みが２０μｍ〜数１００μｍであり、大判化すると自重で撓みやすくなる（いわゆる垂れ下がり）。そこで、マスクシート吸着時にマスクパターン形成領域の下面側をバックアッププレートで支持することによって、マスクシートを平坦化しながら吸着することが可能となり、撓みに起因する位置ずれやマスクパターン開口部の歪みを抑えることが可能となる。
【００２０】
［６］本発明のマスク製造装置においては、前記バックアッププレートの前記マスクシートに対して反対側の下方側に、昇降可能な第２マグネットを有することが好ましい。
【００２１】
マスクシートは、上記のように自重で撓む場合と、逆方向に反る（いわゆる上反りがある）場合とがある。第２マグネットでマスクシートを磁気的に吸着すれば、上反りがあるマスクシートをバックアッププレートに倣って平坦化することができ、上反りに起因するマスクシートの位置ずれやマスクパターン開口部の歪みを抑制することが可能となる。
【００２２】
［７］本発明のマスク製造装置においては、前記接合装置は、レーザ光出射ヘッドが装着されたロボットハンドを有する溶接ロボットであり、前記溶接ロボットは、ガイドレールに沿って移動可能であることが好ましい。
【００２３】
ロボットハンドの動作には自由度がありしかも高精度に制御可能であるため、ロボットハンドにレーザ光出射ヘッドを設ければ、マスクシートの配置、サイズ並びに形状に対して容易に対応できる。また、溶接ロボットをガイドレールに沿って移動できるようにすることで、接合可能領域を広げることが可能であり、多数のマスクシートを有する大判のマスクの製造も対応可能となる。
【００２４】
［８］本発明のマスク製造装置においては、前記溶接ロボットが、複数台配設されていることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、平面方向の２か所以上で同時に接合を開始することが可能となり、たとえば、１枚のマスクシートの対角位置など離れた位置での接合を同時に行うことにより、１か所ごとの接合による歪みや位置ずれを抑制することが可能となる。
【００２６】
［９］本発明のマスク製造方法は、マスクパターン開口部を含むマスクパターン形成領域を有し磁性体金属で形成された１枚または複数枚のマスクシートと、前記マスクパターン形成領域に対応する位置に前記マスクパターン形成領域と同じか広く、前記マスクシートの数と同じかそれよりも少ない数のマスク開口部を有するマスクフレームとを重ね合わせて接合するマスク製造方法であって、前記マスクフレームをマスクフレーム台の所定位置に搬送し保持する搬送保持工程と、前記マスクシートを前記マスクフレームの上方の所定位置に搬送し、マスクシート保持部によって前記マスクシートを磁気的に吸着するマスクシート吸着工程と、前記マスクシートを吸着した状態で、ガラスマスターのアライメントマーカーに対する前記マスクシートのアライメント孔のずれ量を検出するずれ量検出工程と、前記ずれ量に基づいて複数の前記アライメントマーカーに対する前記マスクシートのずれ量を補正するアライメント工程と、前記アライメント工程の後に、前記マスクシートを前記マスクシート保持部が吸着した状態で前記マスクシートを前記マスクフレームに接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明のマスク製造方法によれば、マスクシートをマスクシート保持部で磁気的に吸着し、吸着した状態でアライメントカメラにより検出したずれ量（位置及び姿勢）に基づき、基準マーカーであるアライメントマーカーに対するずれ量を補正し、マスクシートをマスクシート保持部が吸着した状態のまま接合する。そのことによって、マスクパターン開口部に歪みがなく、マスクパターン開口部の縦方向と横方向の寸法誤差を抑え、接合配列される複数枚のマスクシートの相対的な位置ずれが小さい大判サイズのマスクを製造することが可能となる。
【００２８】
［１０］本発明のマスク製造方法においては、前記マスクシートと前記マスクフレームの間に厚み方向の隙間を有した状態で前記アライメント工程を行い、前記マスクシートのマスクパターン形成領域の外側周縁部の一部を前記マスクフレームの前記開口部の外側周縁部の一部に密接させて前記接合工程を行うことが好ましい。
【００２９】
このようなアライメント工程においては、マスクシートとマスクフレームとの間に隙間を有していることから摩擦を低減し位置や姿勢の微調整が容易に可能となる。また、接合工程では、マスクシートとマスクフレームとを密接させてから接合することによって、浮きがなく確実に接合することが可能となる。
【００３０】
［１１］本発明のマスク製造方法においては、前記マスクフレームは、複数の前記マスクシートの前記マスクパターン形成領域それぞれに対応する位置に複数の前記マスク開口部を有しており、１枚の前記マスクシートを前記マスク開口部の一つに接合した後に前記マスクシート保持部を降下させて非吸着状態とし、他の前記マスク開口部まで前記マスクシート保持部を移動し、他の前記マスクシートを前記マスクシート保持部で吸着した後に、前記ずれ量検出工程、前記アライメント工程並びに前記接合工程を前記マスクシートの数だけ繰り返すことが好ましい。
【００３１】
マスクは、複数枚のマスクシートとマスクシートに対応するマスク開口部を有する一つのマスクフレームによって構成される。１枚のマスクシートは、マスクシート保持部によって磁気的に吸着された状態でマスクフレームに接合される。そして、次のマスク開口部の位置までマスクシート保持部を移動しアライメントマーカーとのずれ量を補正しマスクシートをマスクフレームに接合する。このような工程をマスクシートの数だけ繰り返すことによって複数のマスクシートの相対的な位置ずれが小さい大判サイズのマスクを製造することが可能となる。
【００３２】
［１２］本発明のマスク製造方法においては、一つの前記マスク開口部から他の前記マスク開口部への前記マスクシート保持部の移動は粗動ステージで行い、前記アライメント工程は微動ステージで行うことが好ましい。
【００３３】
複数枚のマスクシートが配列される大判サイズのマスクにおいては、マスクシート保持部がマスクフレームの複数のマスク開口部の間を移動する際には、粗動ステージによって素早く移動し、ずれ量の補正においては、微動ステージによってマスクシートの位置、姿勢及び高さの精緻な調整を行う。従って、複数枚のマスクシートを接合する構成であっても、マスクシート保持部は１台で対応することができる。
【００３４】
［１３］本発明のマスク製造方法においては、前記接合工程は、複数の溶接ロボットを用いたレーザ溶接によって接合を行い、前記アライメント孔の配置位置よりも外側の対辺位置又は対角位置の少なくとも２か所で同時に接合を開始することが好ましい。
【００３５】
このようにすれば、マスクシートとマスクフレームの接合を、マスクシートの対辺位置または対角位置など離れた２か所以上において同時に開始することにより、１か所を接合した後に、次の接合場所の接合を行うよりも接合による歪みや位置ずれを抑制することが可能となる。また、離れた位置で接合を開始することにより、接合時に発生する熱が集中し必要以上の高温となるのを防ぐことでき、その結果、マスクシートに熱ひずみが生ずることやマスク製造装置への温度変化の影響を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態に係るマスク製造装置２０及びマスク製造方法によって製造されるマスク１の１例を示す組み立て分解図である。
【図２】実施形態に係るマスク製造装置２０及びマスク製造方法によって製造されるマスク１の構成の１例を示す図である。
【図３】実施形態に係るマスク製造装置２０の概略構成を示す平面図である。
【図４】マスク製造装置２０におけるマスク組立部２１の一部を示す断面図である。
【図５】マスク製造装置２０におけるガラスマスター２６のアライメントマーカー６３の配置構成を示す平面図である。
【図６】マスク製造装置２０におけるスクシート保持部２５の構成を示す斜視図である。
【図７】マスク製造装置２０におけるグネットチャック５３の構成を拡大して示す断面図である。
【図８】実施形態に係るマスク製造方法の主要工程を示す工程フロー図である。
【図９】実施形態に係るマスク製造方法の主要な工程を示す説明図である。
【図１０】実施形態に係るマスク製造方法における溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂの溶接動作の１例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明のマスク製造装置２０及びマスク製造方法について、図に示す実施形態を詳細に説明する。以下の説明に用いる各図では、各部材を認識可能なサイズとするため、各部材、部分の縮尺を適宜変更している。
【００３８】
［マスク１の構成］
まず、実施形態に係るマスク製造装置２０及びマスク製造方法を用いて製造されるマスク１の構成例について説明する。
【００３９】
図１は、実施形態に係るマスク製造装置２０及びマスク製造方法を用いて製造されるマスク１の構成の１例を示す組み立て分解図である。図１に示す構成例においては、マスク１は、８枚のマスクシート２と一つのマスクフレーム３とで構成される。マスクシート２は、マスクパターン形成領域６以外のフレーム部（外側周縁部２ａ）の厚みがマスクパターン形成領域６よりも厚い磁性体であり、かつ熱膨張係数が極めて小さい金属材料（例えば、Ｆｅ−Ｎｉ３６％など）で形成される。マスクパターン形成領域６は厚みが２０μｍ〜数１００μｍのシート状部材である。マスクパターン形成領域６には、中央部に配列される複数のマスクパターン開口部４を有している。
【００４０】
マスクパターン開口部４は、たとえば、有機ＥＬ表示デバイスにおいて発光層のパターンを真空蒸着するための孔であって、図示は省略するが、膨大な数の孔が形成されている。図１では、マスクパターン開口部４が１８個配列される例を示しているが、マスクパターン開口部４の数、配列や形状などは自在に設定される。マスクシート２の対角の２隅には、アライメント孔７が設けられている。なお、アライメント孔７を図示とは異なる対角位置に設けてもよい。また、アライメント孔７の数は、２か所に限らず３か所又は４か所に設けてもよい。アライメント孔７は、マスクシート２をマスクフレーム３に接合する際の位置を決めるアライメント基準であって、アライメント孔７とマスクパターン開口部４とは、正確な位置関係となるように管理されている。
【００４１】
マスクフレーム３は、マスクシート２と同じ、もしくは近い熱膨張係数の金属材料で形成された板部材である。マスク開口部８は、マスクシート２が配置される位置と数に対応して設けられている。但し、一つのマスク開口部８に複数枚のマスクシート２を配置するマスク構成もある。マスク開口部８は、マスクシート２のマスクパターン形成領域６と同じか広い面積を有している。なお、マスク開口部８の大きさは、真空蒸着の際に蒸気の通過を妨げない範囲でマスクパターン形成領域６より小さくしてもよい。マスク開口部８の周辺領域を外側周縁部３ａと表す。
【００４２】
マスクフレーム３には、マスクシート２のアライメント孔７と同じ平面位置に導光孔９が設けられている。導光孔９の直径は、アライメント孔７の直径よりも大きく設定されている。また、マスクフレーム３には、各導光孔９の外側に溶接バックアップ孔１１が設けられている。導光孔９及び溶接バックアップ孔１１の機能については、図９を参照して後述する。導光孔９及び溶接バックアップ孔１１は共に、外側周縁部３ａに設けられる。なお、導光孔９と溶接バックアップ孔１１とを連続した長孔としてもよい。
【００４３】
８枚のマスクシート２は、各々マスクフレーム３のマスク開口部８の上面に配置され、マスクシート２をマスクフレーム３に重ね合わせて接合する。マスクシート２は、アライメントマーカー６３（図５参照）を基準に接合される。この際、マスクパターン形成領域６が、マスク開口部８内に配置される。言い換えれば、マスクパターン開口部４の全てがマスク開口部８内に配置される。なお、マスクフレーム３は、マスクシート２の補強部材である。
【００４４】
図２は、マスク１の構成の１例を示す図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ切断線で切断した断面図である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、マスク１は、８枚のマスクシート２と一つのマスクフレーム３とを重ね合わせて接合一体化した構造体である。図２（ａ）においては、マスクパターン形成領域６をハッチングで表している。
【００４５】
図２において例示するマスク１は、６Ｇハーフ（６世代ハーフ）とよばれる１．６ｍ×１．１ｍ程度の大きさの基板などに対応するマスク１の構成例であり、８枚のマスクシート２を縦４枚、横２枚ずつ配列して大判化に対応するものを例示している。ただし、マスクシート２の数は１枚、２枚、４枚、あるいは８枚より多くしてもよい。
【００４６】
導光孔９は、バックライト（不図示）から出射される光をアライメント孔７に導光するために設けられているので、導光孔９の直径はアライメント孔７の直径よりも大きい。図２（ａ）において二点鎖線、図２（ｂ）において三角印で表す位置は、マスクシート２とマスクフレーム３とを接合する手段であるレーザ溶接による溶接軌跡並びに溶接位置を表している。溶接バックアップ孔１１は、接合（溶接）開始位置の近傍に配置される。
【００４７】
［マスク製造装置２０の構成］
図３は、マスク製造装置２０の概略構成を示す平面図である。なお、以降の図面の説明では、図３において図示左右方向をＸ軸、紙面に平行、かつＸ軸に直交する方向をＹ軸、並びにＸＹ平面に対して鉛直方向をＺ軸と記載する。マスク製造装置２０は、ＸＹ平面のほぼ中央部にマスクシート２とマスクフレーム３とを接合する領域であるマスク組立部２１と、マスク組立部２１にマスクシート２を搬送するマスクシート搬送部２２とを有している。マスク組立部２１及びマスクシート搬送部２２は、空調機２３を備えたサーマルチャンバー２４内に格納され所定温度範囲（たとえば、設定温度に対して±０．１℃の範囲）に内部温度が管理される。
【００４８】
マスク組立部２１は、搬送保持されたマスクフレーム３の下方側に配置されるマスクシート保持部２５と、マスクフレーム３の配置位置（マスクシート２の配置位置）上方に配置されるガラスマスター２６と、位置ずれ検出装置であるアライメントカメラ２７と、接合装置としての２台の溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂを有している。なお、溶接ロボットは、２台に限らず２台以上としてもよい。マスクシート保持部２５及びガラスマスター２６の構成は、それぞれ図４、図５を参照して後述する。アライメントカメラ２７は、ガラスマスター２６のＸ（−）側に配設されるＹ軸ガイドレール２９に沿ってＹ軸方向に移動可能である。また、ガラスマスター２６を挟んで対向する両側には一対のＸ軸ガイドレール３０,３０が配設されており、Ｘ軸ガイドレール３０,３０に沿ってＹ軸ガイドレール２９が移動可能となっている。すなわち、アライメントカメラ２７は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に自在に移動し８枚のマスクシート２それぞれのアライメント孔７の位置に移動することが可能となっている。アライメントカメラ２７は、例えば、ＣＣＤカメラである。
【００４９】
溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂは、各々レーザ光を出射するレーザ光出射ヘッド３１が取り付けられたロボットハンド３２を有している。レーザ光出射ヘッド３１,３１は、ロボットハンド３２の可動範囲においてＸＹ平面及びＺ軸方向に自在に移動可能である。また、溶接ロボット２８Ａは、Ｘ軸ガイドレール３３Ａに沿って往復移動が可能であり、溶接ロボット２８Ｂは、Ｘ軸ガイドレール３３Ｂに沿って往復移動が可能となっている。溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂによって、８枚のマスクシート２の接合範囲を捕捉している。２台の溶接ロボット２８Ａ、２８Ｂは相互に同期して移動し、または、独立して移動して接合（溶接）作業を行うことができる。なお、図示は省略するが、溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂは共通のレーザ光の発振源を有し、レーザ光を導光管で分岐し二つのレーザ光出射ヘッド３１,３１から出射できるようにしている。
【００５０】
マスク組立部２１のＸ（−）方向の外側には、マスクフレーム３をマスク組立部２１に供給するマスクフレーム供給部３５が配置されており、マスクフレーム３は、マスクフレーム台５９上（図４参照）に搬送され、所定位置において磁気的に吸着される。マスクフレーム供給部３５は、マスク１を除材する位置でもある。
【００５１】
マスク組立部２１のＸ（＋）方向には、マスクシート搬送部２２が配設されている。マスクシート搬送部２２は、マスクシートストッカ４０、マスクシート搬入ロボット４１及びプリアライメントユニット４２を有する。なお、図３では、これらマスクシート搬送部２２を構成する各装置は、配置のみを簡略化して表している。マスクシートストッカ４０にストックされたマスクシート２は、マスクシート搬入ロボット４１によって１枚ずつプリアライメントユニット４２に搬送する。プリアライメントユニット４２では、マスクシート２をマスク組立部２１に搬送する際に、少なくとも所定のアライメント孔７内に所定のアライメントマーカー６３（図９（ｃ）参照）があるように位置調整され、ピックアップツール９０（図９（ａ）参照）によってマスクシート２を１枚ずつマスク組立部２１に搬送する。
【００５２】
図４は、マスク製造装置２０におけるマスク組立部２１の一部を示す断面図である。なお、図４は構成部材を簡略化して模式的に示す説明図である。図４に示すように、マスクシート保持部２５は、架台５０上に配設される粗動ステージ５１と、粗動ステージ５１上に配設される微動ステージ５２によって移動可能となっている。粗動ステージ５１は、マスクシート保持部２５を微動ステージ５２と共にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、８つのマスク開口部８（図１、図２（ａ）参照）各々にマスクシート保持部２５を移動させる機能を有する。微動ステージ５２は、マスクシート保持部２５をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸またはＹ軸に対する姿勢（角度θ）に微動する。さらにＺ軸方向に昇降させ、マスク開口部８内においてマスクシート保持部２５の位置、言い換えればマスクシート保持部２５に磁気的に吸着されたマスクシート２の位置、姿勢及び高さを微調整する機能を有している。
【００５３】
マスクシート保持部２５は、平面視形状が四角形の筒状の構造体であって（図６参照）、平面視４辺にマスク開口部８をＺ軸方向に貫通し、マスクシート２を磁気的に吸着するマグネットチャック５３を有している。マスクシート保持部２５の底部には、バックプレート５４が固定されていて、４辺のマグネットチャック５３に囲まれた空間内にＺ軸ステージ５５が配設されている。Ｚ軸ステージ５５のマスクシート２側の上端には、下方から順に第２マグネット（永久磁石）５６、バックアッププレート５７が取り付けられている。バックアッププレート５７は、マスクシート２の下面を支持し、第２マグネット５６は、マスクシート２を吸着してマスクシート２の上反りを抑え、マスクシート２を平坦化する機能を有する。Ｚ軸ステージ５５は、バックアッププレート５７をマスクシート２に対して昇降させ、マスクシート２が平坦になるように、つまりマグネットチャック５３の上方端面の基準面７５（図６参照）と同じ高さになるように高さを調整する。マグネットチャック５３の詳しい構成は、図７を参照して後述する。
【００５４】
マスクシート２は、マスクフレーム３のマスク開口部８の上方に搬送され、マグネットチャック５３によって吸着される。マスクシート保持部２５は、マグネットチャック５３をマスク開口部８との交差領域から下方側に降下させた後、隣のマスク開口部８まで粗動ステージ５１によって移動する（図４において実線の矢印で示す）。マスクシート２にはアライメント孔７が設けられ、マスクフレーム３にはアライメント孔７と同じ平面位置に導光孔９が設けられており、不図示のバックライトから照射される光が導光孔９及びアライメント孔７を通ってマスクシート２の上方側に出射するようになっている。
【００５５】
マスクシート２の上方（Ｚ軸（＋）方向）には、複数のアライメントマーカー６３が設けられた板状の透明なガラスマスター２６が配置されている。ガラスマスター２６はガラスフレーム６０の下面側に密着固定され、ガラスフレーム６０の上面側には補強用ガラス６１が密着固定されている。ガラスマスター２６は、６Ｇまたは６Ｇハーフサイズに対応する大きさを有しているので撓みやすい。そこで、補強用ガラス６１を設けるとともに、ガラスマスター２６と補強用ガラス６１の間の空間６５を負圧にすることによって、ガラスマスター２６を補強するとともに撓みの発生を抑制している。ガラスマスター２６の下面には基準マーカーであるアライメントマーカー６３が形成されている。アライメントマーカー６３は、アライメント孔７に対応する位置に設けられている。アライメントマーカー６３の配置は、図５を参照して後述する。ガラスフレーム６０（ガラスマスター２６）は、４本のガイドポスト６２によって支持されＺ軸方向に昇降可能となっており、マスクシート２がマスクフレーム３上に搬送された後に、マスクシート２に接触しない位置まで降下する（図４において二点鎖線で示す）。ガラスマスター２６は、後述するずれ量検出工程及びアライメント工程のとき以外は、他の工程の妨げにならない高さ位置に上昇させておく。
【００５６】
図４において二点鎖線で示すように、ガラスマスター２６がマスクシート２の直近の上方まで降下した状態においては、アライメントカメラ２７がＸ軸ガイドレール３０，３０またはＹ軸ガイドレール２９に沿ってアライメントマーカー６３（ガラスマスター２６）上に移動し、アライメント孔７のアライメントマーカー６３に対するずれ量を検出する。アライメントカメラ２７は、１枚のマスクシート２のアライメント孔７のアライメントマーカー６３に対するずれ量を検出し、たとえば、２か所のずれ量を平均化した基準ずれ量を基にして、マスクシート２のアライメントマーカー６３に対するずれ量を補正する。
【００５７】
図５は、マスク製造装置２０に使用するガラスマスター２６に設けられるアライメントマーカー６３の配置構成を示す平面図である。ガラスマスター２６は、接合配列される８枚のマスクシート２の全部を覆う外形を有し、マスクシート２それぞれのアライメント孔７の配置位置にアライメントマーカー６３が設けられている。アライメントマーカー６３は、マスクシート２の位置を決める基準マーカーである。なお、図５に示す例において、アライメントマーカー６３は、マスクシート２の対角の２か所に設けられているが、３か所又は４か所に設けておいてもよく、アライメント孔７の数の増減に対応して設けられる。
【００５８】
続いて、マスクシート保持部２５の構成について図６を参照して説明する。なお、図６は、Ｚ軸ステージ５５、第２マグネット５６及びバックアッププレート５７の図示を省略している。
【００５９】
図６は、マスクシート保持部２５の構成を示す斜視図である。マスクシート保持部２５は、全体として平面視四角形の枠状構造体であって、４辺のそれぞれにマグネットチャックユニット７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄが配設されている。対向するマグネットチャックユニット７０Ａ，７０Ｂは同じ構成であり、対向するマグネットチャックユニット７０Ｃ，７０Ｄは同じ構成となっている。マグネットチャックユニット７０Ａ，７０Ｂは、各々４個のマグネットチャック５３を直列に配列したマグネットチャックサブユニット７１から構成され、マグネットチャックユニット７０Ｃ，７０Ｄはマグネットチャックサブユニット７１と同じ構成である。そこで、マグネットチャックサブユニット７１の一つを代表例として説明する。
【００６０】
マグネットチャックサブユニット７１には、４個のマグネットチャック５３がＸ軸方向に延在されるマグネット支持プレート部７２に直列に固定されている。４個のマグネットチャック５３の上面は同じ高さであって、マスクシート２を吸着する際の基準面７５（図７も参照）となる。マグネット支持プレート部７２から突設された半島状の昇降プレート部７３は、昇降手段であるアクチュエータ（例えば、エアシリンダー）７４に連結されており、アクチュエータ７４によって４個のマグネットチャック５３を同時に昇降させることができる。なお、マグネットチャックユニット７０Ａ〜７０Ｄが備える全てのマグネットチャック５３は、基準面７５が同じになるように、各アクチュエータ７４は同期して駆動される。
【００６１】
マスクシート保持部２５の平面方向の４隅には、磁気吸着ユニット７７が配置されている。４個の磁気吸着ユニット７７は同じ構成であり、柱状のマグネット部７８と、マグネット部７８を昇降させる昇降駆動部７９を有している。４個のうち、少なくとも対角に配置されるマグネット部７８は、昇降駆動部７９によって同期駆動され、上面が同じ高さとなるように制御される。磁気吸着ユニット７７は、マスクシート２をマスクフレーム３に接合固定する際に、この接合（溶接）開始位置の近傍においてマスクシート２を吸着することでマスクシート２をマスクフレーム３に密接させる機能を有する。
【００６２】
マグネットチャックユニット７０Ａ、７０Ｂ各々のＸ軸方向中央部には、ユニット駆動部７６が配設されている。ユニット駆動部７６は、マグネットチャックユニット７０Ａ，７０Ｂ各々を独立してＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動し、マグネット部７８の位置を接合開始位置（溶接開始位置）の近傍に調節する。このことについては、図１０を参照して後述する。
【００６３】
図７は、マグネットチャック５３の構成を拡大して示す断面図である。マグネットチャック５３は、昇降プレート部７３に固定された筒状の支持枠部８５と、支持枠部８５のマスクシート２側の端部に嵌着された非磁性体のキャップ部８６を有し、それらの内側にマグネット保持枠８７に収容された第１マグネット８８と第１マグネット８８を昇降させるマグネット昇降機構部８９とを有している。第１マグネット８８は永久磁石である。キャップ部８６のマスクシート２に接触する面が基準面７５である。キャップ部８６とマグネット昇降機構部８９とは、昇降プレート部７３に同期して昇降可能（太い矢印で示す）であり、この際、第１マグネット８８もキャップ部８６と共に昇降する。しかし、第１マグネット８８は、マグネット昇降機構部８９を有することからキャップ部８６の動作に対して独立して昇降可能（細い矢印で示す）となっている。つまり、キャップ部８６と第１マグネット８８の駆動タイミングをずらすことが可能となっている。第１マグネット８８は、電磁方式の磁石でも吸着機能部材として可能であるが、電磁方式は発熱することから、この熱によるマスク製造装置２０及び熱膨張によるマスクシート２の接合精度の低下を考慮し永久磁石とすることが好ましい。なお、第２マグネット５６においても同じ理由で永久磁石を使用している。
【００６４】
以上説明したマスク製造装置２０は、マスクパターン開口部４を含むマスクパターン形成領域６を有し磁性体金属で形成される１枚または複数枚のマスクシート２と、マスクパターン形成領域６に対応する位置にマスクパターン形成領域６と同じまたは広く、かつ、マスクシート２の数と同じかそれより少ない数のマスク開口部８を有するマスクフレーム３とを重ね合わせて接合するマスク製造装置である。マスク製造装置２０は、平面視してマスク開口部８の配置位置の内側下方に配置され、マグネットチャック５３を有しマスクシート２を磁気的に吸着する吸着状態と、非吸着状態に切り換え可能なマスクシート保持部２５と、マスクシート２の配置位置上方に配置され、複数のアライメントマーカー６３が設けられた板状で透明なガラスマスター２６と、複数のアライメントマーカー６３に対するマスクシート２に設けられた複数のアライメント孔７のずれ量を検出するアライメントカメラ２７と、マスクシート保持部２５を作動するアライメントステージ（粗動ステージ５１及び微動ステージ５２）と、マスクパターン形成領域６の外側周縁部２ａをマスク開口部８の外側周縁部３ａに接合する接合装置である溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂと、を有している。
【００６５】
本発明のマスク製造装置２０によれば、マスクシート２を磁気的に吸着し、吸着した状態でアライメントマーカー６３に対するマスクシート２のずれ量を検出し、このずれ量（位置及び姿勢）に基づき、アライメントマーカー６３に対するずれ量を補正し、マスクシート２をマスクシート保持部２５が吸着した状態のままマスクフレーム３に接合する。そのことによって、マスクパターン開口部４に歪みがなく、マスクパターン開口部４の縦方向と横方向の寸法誤差を抑え、接合配列される８枚のマスクシート２の相対的な位置ずれが小さく大判サイズのマスク１の製造を可能とするマスク製造装置２０を提供できる。
【００６６】
また、マグネットチャック５３は、マスクシート２を吸着している際にマスクシート２を支持する基準面７５を有する非磁性体のキャップ部８６と、キャップ部８６の内側に配置されキャップ部８６とは独立して昇降可能な第１マグネット８８とを有し、第１マグネット８８をマスクシート２の吸着状態から非吸着状態に切り換えた後に、基準面７５がマスクシート２から離される。
【００６７】
マスクシート２をマスクフレーム３に接合した後、マスクシート２に対してマスクシート保持部２５を降下させて非吸着状態にしてマスク１を除材する。非吸着状態にする際に、第１マグネット８８をマスクシート２から離間させる間に吸着力でマスクシート２を引き下げて曲げてしまうことがある。そこで、キャップ部８６の基準面７５がマスクシート２を支持している間に第１マグネット８８を離間させ非吸着状態にし、その後、キャップ部８６を降下させれば、第１マグネット８８の吸着力によってマスクシート２が曲がってしまうことを防止でき、曲りによってマスクパターン開口部４が歪むことを防止できる。
【００６８】
また、マスクシート保持部２５は、マスクシート２をマスクフレーム３に接合する際に、接合装置である溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂによる接合開始位置９１．９２の近傍においてマスクシート２を吸着しマスクシート２をマスクフレーム３に密接させる磁気吸着ユニット７７を有している。
【００６９】
マスクシート２をマスクシート保持部２５によって吸着した状態で、さらに、接合開始位置９１，９２の近傍においてマスクシート２を磁気吸着ユニット７７で吸着し、マスクシート２をマスクフレーム３に密接させて接合すれば、ずれ量補正後のマスクシートの位置、姿勢を保持した状態で確実に接合することが可能となる。
【００７０】
また、マスクフレーム３は、複数のマスクシート２の接合配列に対応して設けられる複数のマスク開口部８を有しており、アライメントステージは、一つのマスク開口部８の配置位置から他のマスク開口部８の配置位置にマスクシート保持部２５を移動する粗動ステージ５１と、ずれ量に基づいて複数のアライメントマーカー６３に対するマスクシート２のずれ量を補正する微動ステージ５２とを有している。
【００７１】
マスクシート保持部２５をマスクフレーム３の複数のマスク開口部８の間を移動させる際には、粗動ステージ５１によってマスクシート保持部２５を素早く移動させ、ずれ量の補正においては、微動ステージ５２によってマスクシート２が吸着されたマスクシート保持部２５の位置、姿勢精緻な調整を行う。このような構成にすれば、複数枚のマスクシートを接合する構成であっても、マスクシート保持部１台で対応することができる。
【００７２】
また、マスク製造装置２０においては、マスクシート保持部２５の複数のマグネットチャック５３で囲まれた空間内に、マスクシート保持部２５がマスクシート２を吸着する際にマスクシート２を平坦に支持するバックアッププレート５７を配置している。
【００７３】
マスクパターン形成領域６は大判化すると自重で撓みやすくなる。そこで、マスクパターン形成領域６の下面側をバックアッププレート５７で支持することで、マスクシート２を平坦化しながら吸着することが可能となり、撓みに起因するマスクシート２の位置ずれやマスクパターン開口部４の歪みを抑えることが可能となる。
【００７４】
また、マスク製造装置２０においては、バックアッププレート５７のマスクシート２に対して反対側の下方側に、昇降可能な第２マグネット５６を有している。
【００７５】
マスクシート２は、自重で撓む場合と、逆方向に反っている（上反り）場合がある。第２マグネット５６でマスクシート２を磁気的に吸着すれば、上反りがあるマスクシート２をバックアッププレート５７に倣って平坦化することができ、上反りに起因するマスクシート２の位置ずれやマスクパターン開口部４の歪みを抑制することが可能となる。
【００７６】
また、接合装置は、レーザ光出射ヘッド３１が装着されたロボットハンド３２を有する溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂであり、溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂは、ガイドレール（Ｘ軸ガイドレール３３Ａ，３３Ｂ）に沿って移動可能となっている。
【００７７】
ロボットハンド３２の動作には自由度があり、しかも高精度に制御可能であるため、ロボットハンド３２にレーザ光出射ヘッド３１を設ければ、マスクシート２の配置、サイズ並びに形状に対して容易に対応できる。また、溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂを各々Ｘ軸ガイドレール３３Ａ，３Ｂに沿って移動できるようにすることで、接合可能領域を広げることが可能であり、多数のマスクシート２を有する大判のマスクの製造にも対応可能となる。
【００７８】
マスク製造装置２０は、２台の溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂが配設されている。実施形態においては、２台の溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂを有しているが、溶接ロボットは３台、４台または配置可能であればもっと多くてもよい。複数台の溶接ロボットによって平面方向の複数か所の接合を同時に行うことが可能となり、たとえば、１枚のマスクシート２の対角位置や対向する多点の位置の接合を同時に行うことにより、１か所ごとの接合による歪みや位置ずれを排除することが可能となる。
【００７９】
続いて、図８、図９を参照してマスク製造装置２０を用いたマスク１の製造方法について説明する。
【００８０】
［マスク製造方法］
図８は、マスク製造方法の主要工程を示す工程フロー図である。図９は、マスク製造方法の主要な工程を示す説明図であり、図９（ａ）は、マスクシート吸着工程を示す図、図９（ｂ），（ｃ）は、アライメント工程を示す図、図９（ｄ）は、接合工程を示す図である。まず、図９（ａ）に示すように、マスクシート保持部２５をマスクフレーム３の接合対象場所のマスク開口部８の内側下方に配置しておく。マスクシート保持部２５が他のマスク開口部８の位置に配置されている場合には、マスクシート保持部２５を接合対象のマスク開口部８の位置まで粗動ステージ５１によって移動させる。この際、マグネットチャック５３をマスクシート保持部２５が移動可能な高さ位置まで降下させる。次にマスクフレーム３をマスクフレーム台５９上に搬送し所定位置に吸着保持する（搬送保持工程：ステップＳ１）。次いで、ピックアップツール９０によって１枚のマスクシート２をプリアライメントユニット４２において吸着し、マスクフレーム３の所定のマスク開口部８の上方に搬送し、マスクシート保持部２５を微動ステージ５２によって上昇させ、マグネットチャック５３によってマスクシート２を磁気的に吸着する（マスクシート吸着工程：ステップＳ２）。この工程においては、マスクシート２とマスクフレーム３の間には、両者が接触しない程度の隙間ｔが設けられる。ガラスマスター２６は、マスクシート２及びマスクフレーム３の搬送の妨げにならない位置に上昇させている。
【００８１】
次に、図９（ｂ）に示すように、ガラスマスター２６をマスクシート２の直近上方まで降下させ、マスクシート２をマスクシート保持部２５が吸着した状態で、アライメントカメラ２７によってガラスマスター２６に設けられているアライメントマーカー６３に対するマスクシート２に設けられたアライメント孔７のずれ量を検出する（ずれ量検出工程：ステップＳ３）。続いて、微動ステージ５２によってアライメントマーカー６３に対するマスクシート２のずれ量を補正する（アライメント工程：ステップＳ４）。このアライメント工程においては、バックアッププレート５７はマスクシート２が平坦になるようマスクシート２の下面を支持し、第２マグネット５６はマスクシート２を磁気的に吸着する。ずれ量検出工程（ステップＳ３）及びアライメント工程（ステップＳ４）は、マスクシート２の１枚につき２か所のアライメント孔７において行われる。ずれ量検出工程（ステップＳ３）においては、アライメントカメラ２７は、図９（ｃ）に示すように、導光孔９から入射しアライメント孔７を通過してガラスマスター２６から出射する光の通過または遮蔽を撮像し、ガラスマスター２６のアライメントマーカー６３に対するマスクシート２のアライメント孔７のずれ量を画像処理によって検出する。
【００８２】
図９（ｄ）に示すように、アライメント工程（ステップＳ４）の後に、ガラスマスター２６を図９（ａ）に示す位置まで上昇させ、溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂによってマスクシート２をマスクフレーム３に接合する（接合工程：ステップＳ５）。図９（ｄ）は、ガラスマスター２６の図示を省略している。接合開始位置の近傍において、磁気吸着ユニット７７のマグネット部７８は、溶接バックアップ孔１１を貫通してマスクシート２を吸着し、マスクシート２の接合開始位置近傍をマスクフレーム３に密接させてから溶接する。接合開始位置の近傍とは、接合開始位置とその周囲を含む範囲である。磁気吸着ユニット７７がマスクシート２を吸着するときには、マスクシート保持部２５を降下させることによる平面方向の微細な位置ずれを排除するために、マスクシート保持部２５はアライメント工程（ステップＳ４）におけるマスクシート２を吸着する状態を維持している。
【００８３】
図１０は、溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂの溶接動作の１例を示す説明図である。なお、図１０は、２台の溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂで１枚のマスクシート２をマスクフレーム３に接合する例を表している。接合開始位置（溶接開始位置）は、溶接ロボット２８Ａによる接合開始位置９１、対角方向の溶接ロボット２８Ｂによる接合開始位置９２とする。接合開始位置９１，９２においては、ほぼ同時に溶接を開始し、溶接ロボット２８Ａ、２８Ｂの各々を実線の矢印に沿う方向または点線の矢印に沿う方向にほぼ同期させ、二点鎖線で示す所定の溶接軌跡９３に沿ってレーザ光出射ヘッド３１（図３参照）を移動させることが好ましい。接合開始位置９１，９２において溶接を開始する際には、接合開始位置９１，９２に対応する位置の磁気吸着ユニット７７によってマスクシート２のマスクパターン形成領域６の外側周縁部２ａの一部を吸着してマスクフレーム３に密接させ、少なくとも対角の２点においてマスクシート２をマスクフレーム３に溶接してから溶接軌跡９３に沿ってレーザ光出射ヘッド３１を移動する。なお、溶接ロボットが２台以上の場合は、接合開始位置をマスクシート２の重心位置（図心位置）から等角度間隔（例えば、溶接ロボットが４台の場合は、９０度間隔）の延長線と溶接軌跡９３との交点とすれば、接合開始位置に偏りがなく、溶接によるマスクシート２の位置ずれや発熱分布の偏りを抑制できる。
【００８４】
接合工程（ステップＳ５）を終了した後、マスクシート２がマスクフレーム３に接合された構造体であるマスク１を除材する（除材工程：ステップＳ６）。除材にあたっては、まず、Ｚ軸ステージ５５によって第２マグネット５６をマスクシート２の非吸着位置まで降下させ、続いて、微動ステージ５２によってマスクシート保持部２５を降下させてマスクシート２を非吸着状態とし除材する。なお、マスクシート２は８枚構成であり、１枚目を接合した後、マスクシート保持部２５を非吸着位置まで降下させ、粗動ステージ５１によって次の接合対象であるマスク開口部８の位置にマスクシート保持部２５を移動し（図９（ｄ）において二点鎖線で表す）、その位置に２枚目のマスクシート２を搬送し、前述したステップＳ２からステップＳ５までの工程をマスクシート２の枚数分繰り返し、その後、除材する。なお、除材前に、アライメントカメラ２７によって、アライメントマーカー６３に対するアライメント孔７の接合後のずれ量を再検出し、規格外のものを分別するようにしてもよい。
【００８５】
なお、マグネットチャック５３によるマスクシート２の吸着、非吸着の作用について図７を参照して説明する。マスクシート２を吸着する際には、第１マグネット８８がキャップ部８６に対して下方側に降下した状態で、キャップ部８６をマスクシート２に接触可能な位置まで上昇させ、その後、マグネット昇降機構部８９によって第１マグネット８８がマスクシート２を吸着可能な位置まで上昇させる。一方、非吸着状態にする際には、第１マグネット８８を非吸着位置まで降下させてからキャップ部８６をマスクシート２から離れる位置まで降下させる。このようにすることでマスクシート２を吸着する際、並びに非吸着にする際に、マスクシート２が撓まないようにしている。
【００８６】
以上説明したマスク製造方法は、マスクパターン開口部４を含むマスクパターン形成領域６を有し磁性体金属で形成された１枚または複数のマスクシート２と、マスクパターン形成領域６に対応する位置にマスクパターン形成領域６と同じ面積または広く、かつ、マスクシート２の数と同じかそれより少ない数のマスク開口部８を有するマスクフレーム３とを重ね合わせて接合するマスク製造方法である。このマスク製造方法は、マスクフレーム３をマスクフレーム台５９上に搬送し保持する搬送保持工程と、マスクシート２をマスクフレーム３の上方の所定位置に搬送し、マスクシート保持部２５によってマスクシート２を磁気的に吸着するマスクシート吸着工程と、マスクシート２を吸着した状態で、ガラスマスター２６のアライメントマーカー６３に対するマスクシート２のアライメント孔７のずれ量を検出するずれ量検出工程と、ずれ量に基づいて複数のアライメントマーカー６３に対するマスクシート２の位置及び姿勢を補正するアライメント工程と、アライメント工程の後に、マスクシート２を吸着した状態でマスクシート２をマスクフレーム３に接合する接合工程と、を含んでいる。
【００８７】
上記マスク製造方法によれば、マスクシート２をマスクシート保持部２５で磁気的に吸着し、吸着した状態でアライメントカメラ２７により検出したずれ量（位置及び姿勢）に基づき、基準マーカーであるアライメントマーカー６３に対するずれ量を補正し、マスクシート２をマスクシート保持部２５が吸着した状態のまま接合する。そのことによって、マスクパターン開口部４に歪みがなく、マスクパターン開口部４の縦方向と横方向の寸法誤差を抑え、接合配列される複数枚のマスクシート２の相対的な位置ずれが小さい大判サイズのマスクを製造することが可能となる。
【００８８】
また、マスク製造方法においては、マスクシート２とマスクフレーム３の間に厚み方向の隙間ｔを有した状態でアライメント工程（ステップＳ４）を行い、前記マスクシートのマスクパターン形成領域の外側周縁部の一部を前記マスクフレームの前記開口部の外側周縁部の一部に密接させて前記接合工程を行う。アライメント工程においては、マスクシート２とマスクフレーム３の間に隙間ｔを有していることから摩擦を低減し位置や姿勢の微調整が容易に行うこと可能となる。また、接合工程においては、マスクシート２とマスクフレーム３とを密接させてから接合することによって、浮きがなく確実に接合することが可能となる。
【００８９】
また、マスクフレーム３は、８枚のマスクシート２のマスクパターン形成領域６それぞれに対応する位置に８つのマスク開口部８を有しており、１枚のマスクシート２をマスク開口部８の一つに接合した後にマスクシート保持部２５を降下させて非吸着状態とし、他のマスク開口部８までマスクシート保持部２５を移動し、他のマスクシート２をマスクシート保持部２５で吸着した後に、ずれ量検出工程（ステップＳ３）、アライメント工程（ステップＳ４）並びに接合工程（ステップＳ５）をマスクシート２の数だけ繰り返す。
【００９０】
１枚のマスクシート２は、マスクシート保持部２５によって磁気的に吸着された状態でマスクフレーム３に接合される。そして、次のマスク開口部８の位置までマスクシート保持部２５を移動しアライメントマーカー６３に対するずれ量を補正し、マスクシート２をマスクフレーム３に接合する。このような工程をマスクシート２の数だけ繰り返すことによって複数のマスクシート２の相対的な位置ずれのない大判サイズのマスク１を製造することが可能となる。
【００９１】
また、一つのマスク開口部８から他のマスク開口部８へのマスクシート保持部２５の移動は粗動ステージ５１で行い、アライメント工程（ステップＳ４）は微動ステージ５２で行う。
【００９２】
複数枚のマスクシート２が配列される大判サイズのマスクにおいて、マスクシート保持部２５がマスクフレーム３の複数のマスク開口部８の間を移動する際には、粗動ステージ５１によって素早く移動し、ずれ量の補正においては、微動ステージ５２によってマスクシート２の位置、姿勢及び高さの精緻な調整を行う。従って、複数枚のマスクシート２を接合する構成であっても、マスクシート保持部２５は１台で対応することができる。
【００９３】
また、接合工程（ステップＳ５）では、溶接ロボット２８Ａ，２８Ｂを用いたレーザ溶接による接合を行い、アライメント孔７の配置位置よりも外側の対辺位置又は対角位置の少なくとも２か所で同時に接合を開始する。
【００９４】
このようにすれば、マスクシート２とマスクフレーム３の接合を、マスクシート２の対辺位置または対角位置など離れた２か所以上において同時に開始することにより、１か所を接合した後に、次の接合場所の接合を行うよりも接合による歪みや位置ずれを抑制することが可能となる。また、離れた位置で接合を開始することにより、接合時に発生する熱が集中し必要以上の高温となるのを防ぐことでき、その結果、マスクシート２に熱ひずみが生ずることやマスク製造装置２０への温度変化の影響を抑えられる。溶接ロボットを２台以上の複数台、例えば４台の場合においては、マスクシート２の４隅を接合開始位置にすればよい。
【００９５】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。たとえば、前述したマスク製造装置２０においては、マスクシート保持部２５を複数のマスク開口部８の位置に移動させているが、マスクシート保持部２５をマスク開口部８（マスクシート２）の数だけ用意し各々を独立して微調整が可能な構成としてもよく、一つのマスクシート保持部２５にマスク開口部８の数に相当するマグネットチャックユニット７０Ａ〜７０Ｄを装備し、それぞれを同期して昇降させるようにしてもよい。
【００９６】
また、前述した接合方法は、レーザ溶接としたが、たとえば、スポット溶接や他の溶接方法を用いてもよく、接着や固定ピンなどによる機械的な固定方法を用いるようにしてもよい。
【００９７】
また、前述した実施形態のアライメント工程においては、マスクシート２にアライメント孔７を設けているが、マスクシート２のガラスマスター２６側の面に刻印や印刷によるアライメント用のマーカーを設けるようにしてもよく、ガラスマスター２６に替えて、レーザ光によってアライメント用のマーカーを検出する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１…マスク、２…マスクシート、２ａ…マスクシートの外側周縁部、３…マスクフレーム、３ａ…マスクフレームの外側周縁部、６…マスクパターン形成領域、７…アライメント孔、８…マスク開口部、２０…マスク製造装置、２５…マスクシート保持部、２６…ガラスマスター、２７…アライメントカメラ、２８Ａ，２８Ｂ…溶接ロボット（接合装置）、３１…レーザ光出射ヘッド、３２…ロボットハンド、３３Ａ，３３Ｂ…Ｘ軸ガイドレール（ガイドレール）、５１…粗動ステージ（アライメントステージ）、５２…微動ステージ（アライメントステージ）、５３…マグネットチャック、５６…第２マグネット、５７…バックアッププレート、５９…マスクフレーム台、６３…アライメントマーカー、８６…キャップ部、８８…第１マグネット、９１，９２…接合開始位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月4日(2020.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターン開口部を含むマスクパターン形成領域を有し磁性体金属で形成される複数枚のマスクシートと、前記マスクパターン形成領域に対応する位置に前記マスクパターン形成領域と同じか広く、かつ、前記マスクシートの数と同じかそれより少ない数のマスク開口部を有するマスクフレームとを重ね合わせて接合するマスク製造装置であって、
平面視して前記マスク開口部の配置位置の内側下方に配置され、マグネットチャックを有し前記マスクシートを磁気的に吸着する吸着状態と、非吸着状態と、に切り換え可能なマスクシート保持部と、
前記マスクシートの配置位置上方に配置され、複数のアライメントマーカーが設けられた板状の透明なガラスマスターと、
前記複数のアライメントマーカーに対する前記マスクシートに設けられている複数のアライメント孔のずれ量を検出するアライメントカメラと、
前記マスクシート保持部を移動するアライメントステージと、
前記マスクパターン形成領域の外側周縁部を前記マスク開口部の外側周縁部に接合する接合装置と、
を有することを特徴とするマスク製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマスク製造装置において、
前記マグネットチャックは、前記マスクシートを吸着している際に前記マスクシートを支持する基準面を有する非磁性体のキャップ部と、当該キャップ部の内側に配置され前記キャップ部とは独立して昇降可能な第１マグネットとを有し、
前記第１マグネットを前記マスクシートの吸着状態から非吸着状態に切り換えた後に、前記基準面が前記マスクシートから離されることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマスク製造装置において、
前記マスクシート保持部は、前記マスクシートを前記マスクフレームに接合する際に、接合開始位置の近傍において前記マスクシートを吸着し前記マスクフレームに密接させる磁気吸着ユニットを有することを特徴とするマスク製造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマスク製造装置において、
前記マスクフレームは、複数の前記マスクシートの接合配列に対応して設けられる複数の前記マスク開口部を有しており、
前記アライメントステージは、一つの前記マスク開口部の配置位置から他の前記マスク開口部の配置位置に前記マスクシート保持部を移動する粗動ステージと、前記ずれ量に基づいて複数の前記アライメントマーカーに対する前記マスクシートのずれ量を補正する微動ステージとを有していることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマスク製造装置において、
前記マスクシート保持部の前記マグネットチャックで囲まれた空間内に、前記マスクシート保持部が前記マスクシートを吸着する際に前記マスクシートを平坦に支持するバックアッププレートが配置されていることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載のマスク製造装置において、
前記バックアッププレートの前記マスクシートに対して反対側の下方側に配置され、昇降可能な第２マグネットを有することを特徴とするマスク製造装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマスク製造装置において、
前記接合装置は、レーザ光出射ヘッドが装着されたロボットハンドを有する溶接ロボットであり、前記溶接ロボットは、ガイドレールに沿って移動可能であることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載のマスク製造装置において、
前記溶接ロボットが、複数台配設されていることを特徴とするマスク製造装置。
【請求項９】
マスクパターン開口部を含むマスクパターン形成領域を有し磁性体金属で形成された複数のマスクシートと、前記マスクパターン形成領域に対応する位置に前記マスクパターン形成領域と同じか広く、かつ、前記マスクシートの数と同じかそれより少ない数のマスク開口部を有するマスクフレームとを重ね合わせて接合するマスク製造方法であって、
前記マスクフレームをマスクフレーム台の所定位置に搬送し保持する搬送保持工程と、
前記マスクシートを前記マスクフレームの上方の所定位置に搬送し、マスクシート保持部によって前記マスクシートを磁気的に吸着するマスクシート吸着工程と、
前記マスクシートを吸着した状態で、ガラスマスターのアライメントマーカーに対する前記マスクシートのアライメント孔のずれ量を検出するずれ量検出工程と、
前記ずれ量に基づいて複数の前記アライメントマーカーに対する前記マスクシートのずれ量を補正するアライメント工程と、
前記アライメント工程の後に、前記マスクシートを前記マスクシート保持部が吸着した状態で前記マスクシートを前記マスクフレームに接合する接合工程と、を含むことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のマスク製造方法において、
前記マスクシートと前記マスクフレームの間に厚み方向の隙間を有した状態で前記アライメント工程を行い、
前記マスクシートのマスクパターン形成領域の外側周縁部の一部を前記マスクフレームの前記開口部の外側周縁部の一部に密接させて前記接合工程を行うことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のマスク製造方法において、
前記マスクフレームは、複数の前記マスクシートの前記マスクパターン形成領域それぞれに対応する位置に複数の前記マスク開口部を有しており、１枚の前記マスクシートを前記マスクフレームの複数の前記マスク開口部の一つに接合した後に前記マスクシート保持部を降下させて非吸着状態とし、他の前記マスク開口部まで前記マスクシート保持部を移動し、他の前記マスクシートを前記マスクシート保持部で吸着した後に、前記ずれ量検出工程、前記アライメント工程及び前記接合工程を前記マスクシートの数だけ繰り返すことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマスク製造方法において、
一つの前記マスク開口部から他の前記マスク開口部への前記マスクシート保持部の移動は粗動ステージで行い、前記アライメント工程は微動ステージで行うことを特徴とするマスク製造方法。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載のマスク製造方法において、
前記接合工程では、複数の溶接ロボットを用いたレーザ溶接によって接合を行い、
前記アライメント孔の配置位置よりも外側の対辺位置又は対角位置の少なくとも２か所で同時に接合を開始することを特徴とするマスク製造方法。