(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンド本体と、
基板の成膜面を部分的に支持し遮蔽するためのマスク上に前記基板を位置決めして載置する際に当該基板を保持する基板保持手段と、
前記マスクとの間の吸引力によって前記基板を裏面側から前記マスクに押し付け可能なホルダを、前記マスクから離間させた状態で保持するホルダ保持手段と、
前記ホルダに設けた複数の開口にそれぞれ挿通されるとともに、前記マスク上に位置決めされた前記基板の裏面に当接可能な複数の押付ピンと、
前記複数の押付ピンを前記基板の裏面に押圧して当該基板を前記マスクに対して付勢することによって、前記基板及び前記マスクの位置ずれを防止するピン駆動手段とを備え、
前記基板保持手段、及び前記ホルダ保持手段は、それぞれ前記ハンド本体に取り付けられていることを特徴するマスク組立体の組立装置。
【請求項２】
前記ホルダは、フレーム部と当該フレーム部の間に設けた窓部とを有し、前記基板保持手段は、前記基板の裏面において前記窓部に対応する領域で当該基板を支持し、前記ホルダ保持手段は、前記ホルダの前記フレーム部を支持することを特徴とする請求項１記載のマスク組立体の組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、液晶ガラス基板等にマスク成膜を行なうためのマスク成膜ラインにおいて成膜材料源に対向して配置・搬送されるマスク組立体の組み立てに利用される組立装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ガラス基板のマスク成膜ラインでは、例えば成膜材料源が下側にあるデポアップ形の装置構成とする場合、マスクの上側に液晶ガラス基板を載せ、マスクとともに液晶ガラス基板を成膜材料源上方で一定方向に移動させることによってマスク成膜を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この際、マスク上に液晶ガラス基板を載せただけでは、成膜中にガラス基板とマスクとの間に位置ずれが発生したり撓みが形成され、品質の良い成膜が行えない。このため、液晶ガラス基板の上にさらにマグネットを埋め込んだ押さえ板を載せ、液晶ガラス基板を介して磁性体であるマスクを吸引・固定するマスク組立体とすることが考えられる。そして、このようなマスク組立体を成膜材料源上方で一定速度で搬送することにより、マスクから露出した基板部分に所望の成膜を行うことができる。
【０００４】
ここで、液晶ガラス基板の上にホルダを載せる際には、下側のマスクと間の液晶ガラス基板とが予め精密に位置決めされていなければならない。これを搬送ロボットを用いて行おうとすると、まず液晶ガラス基板用の搬送ロボットを用いて液晶ガラス基板をマスク上に精密に位置決めして搬送し、次にホルダ用の搬送ロボットを用いてホルダを液晶ガラス基板上に精密に位置決めして搬送することになる。
【０００５】
さらに、位置決めして配置された液晶ガラス基板の上にホルダをそのまま載せようとすると、マグネットの磁力によりマスク及び液晶ガラス基板がホルダに吸引されて浮き上がり、マスクと液晶ガラス基板とを精度良く位置決めしたままで保持することができない。このため、ホルダを液晶ガラス基板上へ載せる場合は、ガラス基板をマスクに対し位置決めしたままで押さえておく必要がある。この作業を両搬送ロボットに行わせようとすると、両搬送ロボットが互いに干渉することを上手に回避する必要が生じる。なお、このようにガラス基板を押さえておく作業を治具等を用いて手作業で行うことも可能ではあるが、作業性が悪く十分な精度が得られない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のようなマスク組立体を簡易かつ精度良く組み立てる際に用いる組立装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る組立装置は、基板の成膜面を部分的に支持し遮蔽するためのマスク上に基板を位置決めして載置する際にこの基板を保持する基板保持手段と、マスクとの間の吸引力によって基板を裏面側からマスクに押し付け可能なホルダをマスクから離間させた状態で保持するホルダ保持手段と、ホルダに設けた複数の開口にそれぞれ挿通されるとともにマスク上に位置決めされた基板の裏面に当接可能な複数の押付ピンと、複数の押付ピンを基板の裏面に押圧してこの基板をマスクに対して付勢することによって、基板及びマスクの位置ずれを防止するピン駆動手段とを備える。
【０００９】
ここで、複数の押付ピンを基板の裏面に付勢するピン駆動手段としては、空圧シリンダ等の付勢力を調節できるものを用いることが望ましい。これにより、ホルダを基板に近接させる際に、押付ピンを後退させる（基板に対して静止させる）こととなっても、押付ピンによる基板の裏面への押圧力を一定に保つことができる。また、基板をマスク上に位置決めして載置する際には、基板保持手段として吸着パッド等を用いて基板を保持することにより、基板の簡易で精密な把持が可能になる。また、ホルダを位置決めされた基板の上方に保持したり基板へ近接させる際に、ホルダ保持手段として吸着パッド等を用いて基板を保持することにより、基板の簡易で精密な把持が可能になる。
【００１０】
上記組立装置では、マスク上に基板を位置決めして載置する際に、基板保持手段によって基板を保持しホルダ保持手段によってホルダを保持するので、単一の搬送ロボットを用いてマスクと液晶ガラス基板とを予め簡易に位置決めしつつ液晶ガラス基板上にホルダをセットすることができる。この際、ホルダをホルダ保持手段によってマスクから離間させた状態で、マスク上に位置決めされた基板の裏面を複数の押付ピンによって押圧することによって、この基板をマスクに対して付勢して基板及びマスクの位置ずれを防止することができるので、ホルダの保持を解除してホルダを基板へ近接させて吸引力によってこの基板に押し付けさせる際にも、マスクと基板との間に位置ずれが発生せず、簡易な作業によってマスク組立体を精密に組み立てることができる。
【００１１】
また、上記組立装置の好ましい態様では、ホルダが、マスクに対応する形状を有するフレーム部とこのフレーム部の間に設けた窓部とを有し、基板保持手段が、基板の裏面において窓部に対応する領域でこの基板を支持し、ホルダ保持手段が、ホルダのフレーム部を支持する。
【００１２】
この場合、基板保持手段とホルダ保持手段とがそれぞれ異なる領域で基板やホルダを支持することになるので、相互の干渉が回避され、また、基板保持手段が窓部に対応する領域を支持するので、ホルダと基板保持手段との干渉も回避できる。
【００１３】
また、本発明に係るマスク組立体の組立方法は、成膜の対象となる基板と、この基板の成膜面を部分的に支持し遮蔽するマスクと、このマスクとの間の吸引力によって基板を裏面側からマスクに押し付けるホルダとを備えるマスク組立体の組立方法であって、基板をマスク上に成膜面を下側にして位置決めして載置する第１工程と、ホルダを位置決めされた基板の上方にマスクから離間させた状態で保持する第２工程と、マスク上の基板の裏面をホルダに設けた複数の開口にそれぞれ挿通させた複数の押し付けピンによって押圧することによって、この基板をマスクに対して付勢して位置ずれを防止する第３工程と、複数の押付ピンによって基板をマスクに対して付勢している状態で、ホルダを基板へ近接させて吸引力によってこの基板に押し付けさせる第４工程とを備える。
【００１４】
上記組立方法では、第１工程で、基板をマスク上に成膜面を下側にして位置決めして載置するので、マスクと液晶ガラス基板とを予め簡易に位置決めすることができる。また、第３工程で、マスク上の基板の裏面をホルダに設けた複数の開口にそれぞれ挿通させた複数の押付ピンによって押圧することによって、この基板をマスクに対して付勢して位置ずれを防止するので、第４工程でホルダを基板へ近接させて吸引力によってこの基板に押し付けさせる際に、マスクと基板との間に位置ずれが発生せず、簡易な作業によって位置ずれのないマスク組立体を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマスク組立体の組立方法及び組立装置の実施形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１６】
図１は、マスク組立体を用いてマスク成膜を行う成膜装置の構造を説明する図である。この成膜装置は、成膜室である真空容器１０と、真空容器１０中にプラズマビームＰＢを供給するプラズマ源であるプラズマガン３０と、真空容器１０内の底部に配置されてプラズマビームＰＢが入射する陽極部材５０と、真空容器１０上部に配置されてマスク組立体ＭＡを陽極部材５０の上方で移動させる搬送機構７０と、真空容器１０内を所定の真空度及び雰囲気に調整する真空排気装置等からなる雰囲気調整装置９０とを備える。
【００１７】
ここで、プラズマガン３０は、プラズマビームＰＢを発生する圧力勾配型のプラズマガンであり、プラズマガン３０と真空容器１０との間には、プラズマビームＰＢを真空容器１０まで導く中間電極４１、４２、ステアリングコイル４４等が配置されている。また、陽極部材５０は、プラズマガン３０からのプラズマビームＰＢを下方に導くとともに蒸発材料を収容するハース本体５３を有するハース５１と、その周囲に配置された環状の補助陽極５２とからなる。搬送機構７０は、搬送路７１内に水平方向に等間隔で配列された複数のコロ７２と、これらのコロ７２を適当な速度で回転させてマスク組立体ＭＡを一定速度で移動させる駆動装置（図示を省略）とを備える。
【００１８】
この成膜装置においては、プラズマガン３０の陰極３１と真空容器１０内のハース５１との間で放電が生じ、これによりプラズマビームＰＢが生成される。このプラズマビームＰＢは、ステアリングコイル４４や補助陽極５２内の永久磁石等により決定される磁界に案内されてハース５１に到達する。ハース本体５３に収納された例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の蒸発材料は、プラズマビームＰＢにより加熱されて蒸発する。この蒸発粒子は、プラズマビームＰＢによりイオン化され、搬送機構７０によって一定速度で移動するマスク組立体ＭＡの下面に露出する液晶ガラス基板の表面に付着し、ここにＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の被膜が形成される。
【００１９】
図２は、成膜用治具であるマスク組立体ＭＡの構造を説明する分解斜視図である。マスク組立体ＭＡは、成膜の対象となる液晶ガラス基板Ｗを、マスクＭとホルダＨとで挟んだ構造になっている。
【００２０】
液晶ガラス基板Ｗは、矩形の薄板であり、成膜面ＷａがマスクＭに対向し、裏面ＷｂがホルダＨに対向する。マスクＭは、一対の矩形開口を有するフレーム状の薄板であり、磁性体で形成されている。ホルダＨは、マスクＭと同様に一対の矩形開口Ｈｂを有するフレーム状の外形を有するが、ある程度の厚みがあり、マスクＭを磁力によって吸引するマグネットを内蔵する。なお、ホルダＨには、後に説明する組立装置の押付ピンを挿通させるため、多数の開口Ｈａが枠に沿って等間隔で形成されている。
【００２１】
マスクＭは、成膜に際して液晶ガラス基板Ｗの成膜面Ｗａを部分的に支持し遮蔽する。ホルダＨは、マスクＭとの間の磁気吸引力によって液晶ガラス基板Ｗをその裏面Ｗｂ側からマスクＭに押し付ける。これにより、マスクＭと液晶ガラス基板Ｗとをアライメントした状態で保持することができる。
【００２２】
図３は、マスク組立体ＭＡの組立装置の構造を説明する図である。この組立装置は、保持したホルダＨを液晶ガラス基板Ｗを載せたマスクＭ上にセットするための組立用ハンド１００と、組立用ハンド１００を目的の場所に搬送して適宜動作させる搬送ロボットである搬送装置２００と、組立用ハンド１００の位置を検出して搬送装置２００にフィードバックする位置センサ３００と、組立用ハンド１００に設けた後述する吸着パッドや空圧シリンダ等を適当なタイミングで動作させる吸排気装置４００とを備える。なお、搬送装置２００、位置センサ３００、及び吸排気装置４００は、図示を省略するコンピュータによってその動作が統括的に制御される。
【００２３】
組立用ハンド１００は、ハンド本体２の下部に等間隔で取り付けられ下方に延びる多数のガラス基板用吸着部材８と、ハンド本体２の下部に等間隔で取り付けられ下方に延びる多数のホルダ用吸着部材３と、ハンド本体２に近接したりこれから離間する可動部材４と、可動部材４の下面に等間隔で取り付けられ下方に延びる多数の押付ピン５と、可動部材４を昇降移動させる空圧シリンダ６とを備える。
【００２４】
基板用吸着部材８は基板保持手段であり、各基板用吸着部材８は先端に吸着パッド８ａを有する。各吸着パッド８ａは、吸排気装置４００により負圧を形成することによって、図２に示すマスク組立体ＭＡの液晶ガラス基板Ｗの上面の適所を吸着することができる。
【００２５】
ホルダ用吸着部材３はホルダ保持手段であり、各ホルダ用吸着部材３は先端に吸着パッド３ａを有する。各吸着パッド３ａは、吸排気装置４００により負圧を形成することによって、図２に示すマスク組立体ＭＡのホルダＨの上面の適所を吸着することができる。
【００２６】
可動部材４は、ハンド本体２に設けた開口２ａに通されているガイド棒４ａを有し、ハンド本体２に対して滑らかに昇降する。可動部材４には、複数の開口４ｄが設けてあり、これらに各ホルダ用吸着部材３をそれぞれ通すことによって、可動部材４と各ホルダ用吸着部材３との干渉を避ける構造になっている。
【００２７】
可動部材４から延びる各押付ピン５の下端は、高さが一致しており同一面上に配置される。このような配置の押付ピン５により、後に詳細に説明するが、マスクＭ上に載置された液晶ガラス基板Ｗを裏面から均一に押し付けることができる。
【００２８】
空圧シリンダ６は、ピン駆動手段として連結部材７を介して可動部材４に接続されており、押付ピン５の下端が吸着パッド３ａの下端よりも所定距離だけ下側になる下端位置まで降下させることができる。
【００２９】
図４は、ホルダ用吸着部材３及び基板用吸着部材８の配置関係を説明する図である。図示のように、ホルダ用吸着部材３は、ハンド本体２の縁に沿って適宜配列されている。また、基板用吸着部材８は、フレーム状の構造を有するハンド本体２に設けた複数の矩形状の窓２ｄに渡した支持棒に固定されている。つまり、ホルダ用吸着部材３は、ホルダＨのフレーム構造に対応するハンド本体２の縁部分に配置され、基板用吸着部材８は、ホルダＨのフレーム構造との干渉を避けるように、ハンド本体２の縁部分よりも内側すなわち中央側に配列されている。
【００３０】
図５は、ホルダ用吸着部材３及び基板用吸着部材８の動作を説明する図である。図５（ａ）は、基板用吸着部材８による液晶ガラス基板Ｗの保持を説明し、図５（ｂ）は、ホルダ用吸着部材３によるホルダＨの保持を説明する。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、液晶ガラス基板Ｗは、ホルダ用吸着部材３よりも下側まで延びている基板用吸着部材８によって支持される。一方、図５（ｂ）に示すように、ホルダＨは、上側のホルダ用吸着部材３によって支持される。ホルダ用吸着部材３によってホルダＨを支持する場合、基板用吸着部材８の吸着パッド８ａは、ホルダＨの矩形開口Ｈｂに入り込むので、ホルダＨとの干渉を回避することができる。また、吸着パッド８ａの下端と吸着パッド３ａの下端との高低差は、ホルダＨの厚み以下となっている。これにより、ホルダ用吸着部材３がホルダＨを保持しているときにも、ホルダＨの下端から吸着パッド８ａが突出しないので、ホルダＨを液晶ガラス基板Ｗ上に配置する際に、液晶ガラス基板Ｗと吸着パッド８ａとが干渉することを回避できる。
【００３２】
図６〜９は、図３に示す組立装置を用いたマスク組立体ＭＡの組み立てを説明する図である。
【００３３】
まず、組立用ハンド１００において空圧シリンダ６に適当な圧力のガスを供給して可動部材４を上端位置まで上昇させる。さらに、搬送装置２００と位置センサ３００とを利用して、組立用ハンド１００を支持ピンＳＰ上に載置され成膜面を下側にした液晶ガラス基板Ｗ上方まで移動させここで降下させる。これにより、液晶ガラス基板Ｗの裏面に吸着パッド８を吸着させ、液晶ガラス基板Ｗを組立用ハンド１００の下部に保持することができる（図６（ａ）参照）。
【００３４】
次に、搬送装置２００と位置センサ３００とを利用して、液晶ガラス基板Ｗを保持した組立用ハンド１００をマスクＭ上方に移動させここで降下させる。これにより、マスクＭに対し液晶ガラス基板Ｗが精密に位置決めされて配置されるので、吸着パッド３ａによる吸着を解除する（図６（ｂ）参照）。
【００３５】
次に、組立用ハンド１００において空圧シリンダ６に適当な圧力のガスを供給して可動部材４を下端位置まで降下させる。さらに、搬送装置２００と位置センサ３００とを利用して、組立用ハンド１００を支持ピンＳＰ上に載置されたホルダＨ上方まで移動させる（図７（ａ）参照）。
【００３６】
次に、組立用ハンド１００を降下させ、ホルダＨの裏面に吸着パッド３ａを吸着させることにより、ホルダＨを組立用ハンド１００の下部に保持する（図７（ｂ）参照）。この際、ホルダＨに設けた開口Ｈａに押付ピン５が通されるので、ホルダＨと押付ピン５との干渉が回避される。
【００３７】
次に、搬送装置２００と位置センサ３００とを利用して、ホルダＨを保持した組立用ハンド１００をマスクＭ上の液晶ガラス基板Ｗ上方に移動させ、組立用ハンド１００を適宜降下させる。これにより、押付ピン５の先端でマスクＭ上の液晶ガラス基板Ｗを裏面側から押圧し、液晶ガラス基板ＷをマスクＭに付勢して、液晶ガラス基板ＷとマスクＭとを相互に固定する（図８（ａ）参照）。この際、空圧シリンダ６の内圧は適当な値に調整されているので、液晶ガラス基板ＷをマスクＭに押圧する力を適当な値に維持することができる。
【００３８】
なお、図示の状態では、ホルダＨからの磁力はマスクＭに及ばない。すなわち、可動部材４が下端位置にあるとき、押付ピン５の下端は、吸着パッド３ａの下端よりも、ホルダＨの厚さとホルダＨの磁場が十分に減衰する距離とを加算した距離だけ下側になっている。
【００３９】
次に、搬送装置２００と位置センサ３００とを利用して、ホルダＨを保持した組立用ハンド１００をさらに降下させ、ホルダＨを液晶ガラス基板Ｗの裏面に徐々に近接させ、ホルダＨを液晶ガラス基板Ｗの裏面に当接させる。（図８（ｂ）参照）。ここで、組立用ハンド１００を降下させても、空圧シリンダ６が干渉部材となって、可動部材４が上昇するので、液晶ガラス基板ＷはマスクＭに予め設定した一定の押圧力で固定される。つまり、ホルダＨ内のマグネットの磁力によりマスクＭがホルダＨに引き付けられても、押付ピン５により液晶ガラス基板Ｗを押し付けているため、マスクＭ及び液晶ガラス基板Ｗは位置決めされたままで移動しない。なお、押付ピン５による液晶ガラス基板Ｗの押付力は、組立用ハンド１００を降下させても、空圧シリンダ６の供給圧及び受圧面積にて定まる一定値に維持される。
【００４０】
次に、吸着パッド３ａによる吸着を解除し、搬送装置２００と位置センサ３００とを利用して組立用ハンド１００を上昇させる（図９（ａ）参照）。さらに、組立用ハンド１００を上昇させ、押付ピン５の先端がホルダＨ上端よりも高い位置になるようにする（図９（ｂ）参照）。この状態では、マスクＭがホルダＨ内のマグネットの磁力により引き付けられているため、マスクＭ、液晶ガラス基板Ｗ及びホルダＨの３点は密着している。
【００４１】
以上により、マスクＭとホルダＨとの間に液晶ガラス基板Ｗを位置決めして挟むことができ、図１の成膜装置に投入すべきマスク組立体ＭＡを組み立てることができる。
【００４２】
以上実施形態に即してこの発明を説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記マスク組立体ＭＡは、図１のようなデポアップ形のマスク成膜ラインだけでなく、材料源が上側でマスク組立体ＭＡが下側となるようなデポダウン形のマスク成膜ラインでも用いることができる。
【００４３】
また、上記マスク組立体ＭＡを用いて成膜する材料もＩＴＯ等の透明導電膜材料に限らず、金属膜、誘電体膜、絶縁膜等の各種のものとすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るマスク組立体の組立装置によれば、マスク上に基板を位置決めして載置する際に、基板保持手段によって基板を保持しホルダ保持手段によってホルダを保持するので、単一の搬送ロボットを用いてマスクと液晶ガラス基板とを予め簡易に位置決めしつつ液晶ガラス基板上にホルダをセットすることができる。この際、ホルダをホルダ保持手段によってマスクから離間させた状態で、マスク上に位置決めせされた基板の裏面を複数の押付ピンによって押圧することによって、この基板をマスクに対して付勢して基板及びマスクの位置ずれを防止することができるので、ホルダの保持を解除してホルダを基板へ近接させて吸引力によってこの基板に押し付けさせる際にも、マスクと基板との間に位置ずれが発生せず、簡易な作業によってマスク組立体を精密に組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスク組立体を用いてマスク成膜を行う成膜装置の構造図である。
【図２】マスク組立体の構造を説明する分解斜視図である。
【図３】マスク組立体の組立装置の構造を説明する図である。
【図４】マスク用吸着部材及び基板用吸着部材の配置関係を説明する図である。
【図５】（ａ）は、基板用吸着部材の動作を説明する図であり、（ｂ）は、マスク用吸着部材の動作を説明する図でありる。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図３の装置を用いたマスク組立体の組み立て工程を説明する図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図３の装置を用いたマスク組立体の組み立て工程を説明する図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、図３の装置を用いたマスク組立体の組み立て工程を説明する図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、図３の装置を用いたマスク組立体の組み立て工程を説明する図である。
【符号の説明】
２  ハンド本体
３  ホルダ用吸着部材
３ａ  吸着パッド
４  可動部材
５  押付ピン
６  空圧シリンダ
８  基板用吸着部材
８ａ  吸着パッド
１０  真空容器
３０  プラズマガン
５０  陽極部材
５１  ハース
７０  搬送機構
７１  搬送路
７２  コロ
１００  組立用ハンド
２００  搬送装置
３００  位置センサ
４００  吸排気装置
Ｈ  ホルダ
Ｍ  マスク
ＭＡ  マスク組立体
ＰＢ  プラズマビーム
Ｗ  液晶ガラス基板
【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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