(57)【要約】【課題】  Ｚ軸方向への移動機構の簡素化を実現しつつ、高精度かつ高い応答性を満たしており、真空中における高精度なＸＹθ方向の精密位置決め機能を備えると同時に、Ｚ軸方向への移動により基板受け渡しを行なうことができる位置決め装置を提供する。【解決手段】  画素パターンの開口部を有する蒸着マスク７とガラス基板６とのＸＹθ方向の相対的な位置決め、及びＺ軸方向の位置決めを行う位置決め装置であって、固定部３上に、Ｚ軸方向に熱膨張及び熱収縮する弾性体継手２を介して、ＸＹθステージ１を支持するとともに、弾性体継手２に加熱手段１６を備えている。【選択図】  図１
2006241489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹθ方向及びＺ軸方向の位置決めを行う位置決め装置において、固定部上に、Ｚ軸方向に熱膨張及び熱収縮する弾性体継手を介して、ＸＹθステージを支持することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記弾性体継手に加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記弾性体継手には、熱媒体を接触させて該弾性体継手の放熱を促進する放熱手段が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
当該位置決め装置は真空チャンバー内に配置され、前記熱媒体の導入手段は外部から真空チャンバー内に導入されて、再び真空チャンバー外へと導出される構造を有することを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項５】
真空チャンバー内において画素パターンの開口部を有する蒸着マスクとガラス基板とのＸＹθ方向の相対的な位置決め、及びＺ軸方向の位置決めを行う位置決め装置として、請求項１〜４のいずれかに記載の位置決め装置を備えていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体継手を用いたＸＹθ及びＺ軸方向の位置決め装置、及びこれを備えた有機エレクトロリミネッセンスパネル（以下、「有機ＥＬパネル」という。）の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬパネルの製造を行なう製造装置では、真空チャンバー内において画素パターンの開口部を有する蒸着マスクとガラス基板とのＸＹθ方向（水平面方向）の相対的な位置決め機構と、蒸着マスク上へのガラス基板の受け渡しを行なうＺ軸方向（上下方向）の移動が可能な機構とが必須の機構となっている。
【０００３】
従来、このようなＸＹθ方向の精密位置決め及びＺ軸方向への移動を行なう機構は、大きく分けて２種類に分類される。第１の例はＸ−Ｙ方向の剛性が小さく、Ｚ軸方向の剛性は大きいという特徴を有する弾性体を介して、ステージを保持する構成であり、Ｘ−Ｙ方向に移動するという機構である。第２の例は、ボールネジやリニアガイドによってステージを支持する構成であり、Ｘ−Ｙ方向に移動する機構が挙げられる。
【０００４】
これに関連する技術として、例えば、特許文献１に蒸着パターンに対応した蒸着用開口配列をもつ蒸着マスクをベース板上に複数個配置、固定して構成される統合マスクの組立装置に関する発明が開示されている。この発明は、「ベース板を保持するテーブルと、蒸着マスクを保持しかつ自在にベース板に対して相対移動可能とする蒸着マスク保持移動機構と、ベース板と蒸着マスクの基準マークあるいは基準位置を検知して、蒸着マスク保持移動機構を用いて蒸着マスクとベース板との相対位置決めを行う位置決めシステムと、蒸着マスクとベース板の固定・開放を行う係合ユニットを備える。」ことを要旨としており、一枚の基板に多数の有機ＥＬ素子を形成して生産性を飛躍的に向上できるというものである。
【０００５】
【特許文献１】２００２−３０５０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の２例のステージをＺ軸方向（上下方向）に移動させる場合には、前記ＸＹθ位置決め機構に加えて、Ｚ軸方向変位を司る機構を別個に備える必要があり、装置が大型化するという問題があった。
【０００７】
また、有機ＥＬパネルの製造装置は、真空チャンバー内に配置されるため、真空かつ高温の特殊な環境下で利用されるだけでなく、スペースが制約される。この問題を解決するために、従来は、真空チャンバーの外にステージを動作させるための駆動部を配置するという方策が採られている。しかし、このような装置では駆動部を真空中に導入する必要があるため、装置形態が複雑となり、真空環境の維持を困難にさせる要因が増えるという問題があった。
【０００８】
さらに、製造装置においては設備コストが重要な課題となっているが、上記のような装置の大型化や形態の複雑化は設備コストの増大をもたらす要因となり、一工程にかかるタクトも重要な課題となる。
【０００９】
特許文献１に開示された統合マスクの組立装置は、Ｘ−Ｙテーブルを備え、蒸着マスクとベース板との固定・開放を行う上下方向の移動手段を備える組立装置であるが、蒸着マスク自体を統合して組み立てる装置であり、上下方向移動手段は公知のエアーシリンダであった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、Ｚ軸方向への移動機構の簡素化を実現しつつ、高精度かつ高い応答性を満たしており、真空中における高精度なＸＹθ方向の精密位置決め機能を備えると同時に、Ｚ軸方向への移動により基板受け渡しを行なうことができる位置決め装置、並びに、装置の小型化、装置形態の単純化、及び設備コスト・タクトの削減を達成できる有機ＥＬパネルの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成すべく、本発明の位置決め装置は、ＸＹθ方向及びＺ軸方向の位置決めを行う位置決め装置において、固定部上に、Ｚ軸方向に熱膨張及び熱収縮する弾性体継手を介して、ＸＹθステージを支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の位置決め装置によれば、Ｚ軸方向への移動機構の簡素化を実現しつつ、高精度かつ高い応答性を満たしており、真空中における高精度なＸＹθ方向の精密位置決め機能を備えると同時に、Ｚ軸方向への移動により基板受け渡しを行なうことができる。
【００１３】
また、この位置決め装置を備えた有機ＥＬパネルの製造装置によれば、装置の小型化、装置形態の単純化、及び設備コスト・タクトの削減を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。
【００１５】
図１は本発明の位置決め装置の側面構造を示す模式図であり、図２は本発明の位置決め装置を示す平面図である。また図３は、本発明における弾性体継手の断面構造を示す模式図である。これらの図面において、１はＸＹθステージ、２は弾性体継手、３は固定部、４はチャンバー壁、５はＣＣＤカメラ、６はガラス基板、７は蒸着マスク、８は画像処理装置、９は演算装置、１０は駆動回路、１１はアクチュエータ、１２はピン、１３はＯリング、１４はフランジ、１５は中空パイプ、１６はニクロム線、１７は絶縁テープ、１８はバネ、１９は保持体、２０は真空内管路である。
【００１６】
これらの図面に示すように、本発明の位置決め装置は、画素パターンの開口部を有する蒸着マスク７とガラス基板６とのＸＹθ方向の相対的な位置決め、及びＺ軸方向の位置決めを行う装置であって、固定部３上に、Ｚ軸方向に熱膨張及び熱収縮する弾性体継手２を介して、ＸＹθステージを支持しており、上記弾性体継手２には加熱手段１６を備えて、概ね構成される。
【００１７】
図１に示すように、ＸＹθステージ１は水平面方向の移動機構であって、このＸＹθステージ１と固定部３とは、Ｚ軸方向（上下方向）に沿って熱膨張又は熱収縮しうるように配設された４本の弾性体継手２により接続されている。上記固定部３は、本発明の位置決め装置が設置される真空チャンバー内に、ボルトで固定されている。また、図１及び図２に示すように、この固定部３のＸ軸方向及びＹ軸方向の一側部には、後述するアクチュエータ１１ａ、１１ｂ及び１１ｃをそれぞれ保持する保持体１９がボルトにより固定されている。
【００１８】
蒸着マスク７は、図１に示すように、チャンバー壁４上に上方へ突設させた支持台を介して設置されている。また、ＸＹθステージ１は、図２に示すように、中央部に長方形状の開口部を開設した矩形額縁状の構造を有している。ガラス基板６は、図２に示すように、ＸＹθステージ１の開口部の四隅に配置されたＬ字状の爪部に支持され、４本の弾性体継手２によりＺ軸方向に持ち上げられる構造と成っている。弾性体継手２が膨張していないときには、蒸着マスク７上にガラス基板６が載置された状態となる。一方、弾性体継手２が膨張してＺ軸方向に上昇しているときには、ガラス基板６はＸＹθステージ１により持ち上げられ、ガラス基板６は蒸着マスク７から離間した状態となる。
【００１９】
また、蒸着マスク７とガラス基板６とには、各々の四隅のうちの対角をなす２点において不図示のアライメントマークが付されており、図１に示すように、蒸着マスク７の上方には２台のＣＣＤカメラ５が設置され、上記アライメントマークを観察しうるように成っている。ＣＣＤカメラ５は、これらの画像から上記アライメントマークの重心位置を算出する画像処理装置８、重心位置から各アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃへの指令値演算をする演算装置９、及び各アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを駆動するための駆動回路１０が順次接続されている。
【００２０】
次に、弾性体継手２の構造及び機能について説明する。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態では、弾性体継手２は、中空パイプ１５の両端にフランジ１４がロウ付けで接合された構造を有しており、一方のフランジ１４と固定部３、他方のフランジ１４とＸＹθステージ１はボルトにより固定されている。これにより、ＸＹθステージ１は、固定部３上にＺ軸方向に沿って配設された弾性体継手２を介して、Ｚ軸方向に固定部３から離間して保持されるとともに、ＸＹθ方向へ微動が可能に成っている。
【００２２】
また、中空パイプ１５の中間部分には、一重巻きの絶縁テープ１７が巻かれており、その上に上記中空パイプ１５を加熱する手段１６として、ポリイミドにより絶縁皮膜されたニクロム線が巻き付けられている。このニクロム線１６に電流を流すことでジュール熱が発生し、ニクロム線１６の温度が上昇する。ニクロム線１６により加熱された中空パイプ１５がＺ軸方向へ熱膨張することで、中空パイプ１５上に保持されたＸＹθステージ１がＺ軸方向に上昇することになる。
【００２３】
さらに、温度上昇した中空パイプ１５の放熱手段として、その内部に熱媒体としての圧縮空気を流入するように成っており、圧縮空気を流入させて中空パイプ１５を急速に冷却することで、中空パイプ１５は熱収縮し、ＸＹθステージ１がＺ軸方向に下降することになる。このような構成を採ることにより、圧縮空気により放熱時における熱交換を促進させて、ＸＹθステージ１のＺ軸方向における下降時間を短縮することが可能となる。
【００２４】
そして、上記中空パイプ１５の両端に設けたフランジ１４にはＯリング１３を配置しており、２本の中空パイプ同士を真空内管路２０で接続し、Ｕ字管のように形成することにより、外部から真空チャンバー内に熱媒体を導入し、再び真空チャンバー外に熱媒体を導出する構造を有する熱媒体の導入手段を構成することが可能となる。このような構成により、熱媒体の循環が可能となり、真空チャンバー内における弾性体継手２の熱交換を促進させて、ＸＹθステージ１のＺ軸方向における下降時間を削減することが可能となる。
【００２５】
本実施形態では、上記弾性体継手２を構成する中空パイプ１５の材質として、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を採用し、その外径は０．９ｍｍ、内径は０．６ｍｍ、長さは２０ｍｍの中空構造とした。真空チャンバー内における実験では、Ｚ軸方向のストロークは、ニクロム線１６の加熱温度を２００℃にしたとき約６５μｍであった。その際、上昇速度は約６０秒で、下降速度は約１秒であった。また、ＸＹθ方向のストロークは±１００μｍ前後に設定した。
【００２６】
なお、弾性体継手２は中空パイプ構造に限るものではなく、例えば、弾性体継手の周りに熱交換しうる管路を配置した構造とし、この管路内に熱媒体を流すように構成してもよい。また、本実施形態では、熱媒体として安価な圧縮空気を採用しているが、他の流体であってもよく、気体のみならず液体であっても構わない。
【００２７】
次に、図１及び図２に基づいて、ＸＹθ方向の精密位置決め機構についての詳細構成を説明する。
【００２８】
図１及び図２に示すように、ＸＹθステージ１と保持体１９との間には、３基のアクチュエータ１１が配置されている。また、アクチュエータ１１とＸＹθステージ１との間はピン１２で接続され、アクチュエータ１１とＸＹθステージ１及びピン１２のバックラッシュを無くすために、各ピン１２と並列にそれぞれバネ１８が設置されている。図２に示すように、Ｘ軸方向には２基のアクチュエータ１１ａ、１１ｂが、Ｙ軸方向には１基のアクチュエータ１１ｃが配置されている。即ち、アクチュエータ１１の先端の進出運動は、並列に配置されたピン１２とバネ１８に伝達され、ＸＹθステージ１のＸＹ方向の変位と姿勢θを決定することになる。
【００２９】
また次に、蒸着マスク７とガラス基板６とのＸＹθ及びＺ軸方向の精密位置決め機構における精密位置決め動作、及び精密位置決め終了後の蒸着マスク７上へのガラス基板６の受け渡し動作について説明する。
【００３０】
精密位置決め時の初期状態として、弾性体継手２に巻き付けられたニクロム線１６には電流が流されてジュール熱が発生し、中空パイプ１５が加熱されて熱膨張し、ＸＹθステージ１をＺ軸方向へ上昇させた状態になっている。それと同時に、ガラス基板６はＸＹθステージ１の開口部四隅のＬ字状爪部によって、Ｚ軸方向に持ち上げられている。
【００３１】
２台のＣＣＤカメラ５により蒸着マスク７とガラス基板６トに配されたアライメントマークの画像を取得し、画像処理装置８が上記アライメントマークの重心位置を算出して、演算装置９でアクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃへの指令値演算を行なう。指令を受けた上記アクチュエータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、各ピン１２を介してＸＹθステージ１を変位させて、蒸着マスク７とガラス基板６との相対的な精密位置決めが行なわれる。
【００３２】
蒸着マスク７とガラス基板６との精密位置決めが終了した後、弾性体継手２に巻き付けられたニクロム線１６への電流を打ち切り、上記中空パイプ１５内に圧縮空気を流入させて冷却することで、弾性体継手２が収縮すると同時に、ＸＹθステージ１はＺ軸方向に下降する。したがって、ＸＹθステージ１の開口部四隅の爪部により支持されていたガラス基板６は蒸着マスク７上に受け渡され、精密位置決め動作が完了する。
【００３３】
このように本実施形態の位置決め装置によれば、ＸＹθステージ１と固定部３とが４本の弾性体継手２で接続されており、ＸＹθステージ１を支持する弾性体継手２を加熱又は冷却することにより、ＸＹθステージ１をＺ軸方向に変位させることができる。したがって、弾性体継手は、ＸＹθステージ１がＸＹθ方向に移動する際の微動ガイドとして機能するとともに、Ｚ軸方向への移動機構として機能し、装置の小型化と設備コストの削減が可能となる。また、弾性体継手２としての中空パイプ１５の外周部に加熱手段としてニクロム線１６を設けたので、中空パイプ１５が熱膨張してＺ軸方向への移動作用を発揮する。さらに、弾性体継手２に熱媒体を接触させることにより、熱膨張した弾性体継手２を急速に放熱させることが可能となり、弾性体継手２が熱収縮する際のＺ軸方向への移動速度を向上させることができる。そして、弾性体継手２を中空パイプ構造に構成するか、あるいは弾性体継手の周りに熱交換しうる管路を配置した構造に構成し、中空パイプ１５内や管路内に熱媒体を流すことにより、真空中に配置された弾性体継手２を急速に放熱させて熱収縮させることができ、弾性体継手２が熱収縮する際のＺ軸方向への移動速度を向上させることができる。
【００３４】
すなわち、本実施形態の位置決め装置によれば、Ｚ軸方向への移動機構の簡素化を実現しつつ、高精度かつ高い応答性を満たしており、真空中における高精度なＸＹθ方向の精密位置決め機能を備えると同時に、Ｚ軸方向への移動により基板受け渡しを行なうことができる。
【００３５】
また、前述した構成を有するＸＹθ及びＺ軸方向の位置決め装置は、有機ＥＬパネルの有機膜蒸着工程において、真空チャンバー内において画素パターンの開口部を有する蒸着マスクとガラス基板との相対的な位置決めを行う位置決め装置として採用することができる。このような位置決め装置を備えた有機ＥＬパネルの製造装置によれば、装置の小型化、装置形態の単純化、及び設備コスト・タクトの削減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の位置決め装置の側面構造を示す模式図である。
【図２】本発明の位置決め装置を示す平面図である。
【図３】本発明における弾性体継手の断面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＸＹθステージ
２  弾性体継手
３  固定部
４  チャンバー壁
５  ＣＣＤカメラ
６  ガラス基板
７  蒸着マスク
８  画像処理装置
９  演算装置
１０  駆動回路
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）  アクチュエータ
１２  ピン
１３  Ｏリング
１４  フランジ
１５  中空パイプ
１６  ニクロム線
１７  絶縁テープ
１８  バネ
１９  保持体
２０  真空内管路
【図１】
2006241489.tif 000003
【図２】
2006241489.tif 000004
【図３】
2006241489.tif 000005