JPH10287978A - マスク装着方法及びマスク着脱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 枚葉式成膜装置において効率良くマスク成膜
を行なうためのマスク着脱装置を提供する。 【解決手段】 基板ローダー部２０に基板カセットをセ
ットし、基板搬送ロボット１０により基板をプレート５
１上に載置して位置決めし、ステージ５０を９０°旋回
させると同時に、マスク搬送ロボット８０によってマス
クローダー部９０より取り出したマスクをマスク位置決
め部１１０での位置決めを経てプレート５１上の基板上
に載せ、フィンガーユニット７０ａ，７０ｂによりクリ
ップ収納マガジン６０ａ，６０ｂに収納されたクリップ
を取り出し、基板とマスクとを該クリップで固定して再
びステージ５０を旋回して元の状態に戻し、基板搬送ロ
ボット１０によりマスク装着済基板を基板カセットに戻
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】液晶表示素子や半導体装置な
どの製造工程において、基板上にマスクを介して成膜を
行なう際の該マスクの基板への装着及び回収機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、インライン型の成膜機では基板搬
送に治具を用いており、マスク成膜を行なう際に所望の
形状に成膜するために基板上に設けるマスクは上記治具
に取りつけていた。マスクと基板とは当然位置合わせが
必要であるが、マスクが治具に固定されているため、搬
送用の基板のアライメントマークを画像認識してマスク
に対する基板の位置を補正し、該基板を治具に装着する
方式がとられていた。また、このマスクへの基板取り付
け機構は、成膜機に一体成形されていた。

【０００３】一方、枚葉式成膜機では基板搬送に治具を
用いず、オートハンドで基板のみを搬送するように設計
されている。従って、マスク成膜を行なう際には、該オ
ートハンドでマスクと基板を搬送することになるため、
基板のみを搬送する場合に比べて重量や厚みを極端に変
更することができない。つまり、マスクはできるだけ軽
量で且つ薄いことが要求される。また、枚葉式成膜機に
マスクを基板に装着或いは回収する機構を加えようとす
ると、上記の通り、元来基板搬送システムが基板のみを
搬送するように設計されているため、動きが限定されて
おり、マスク着脱に必要な複雑な動きには対応できず、
マスク着脱機構を枚葉式成膜機に組み込むことができな
い。従って、従来枚葉式成膜機によるマスク成膜は行な
われていなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】枚葉式成膜機はインラ
イン型成膜機に比べて搬送治具を用いない分、メンテナ
ンス性が良く、パーティクル（ゴミ）の発生が少ない、
などの利点があり、近年その使用が増加しているが、先
に示した理由により、マスク成膜は行なわれていない。
現在、マスク自動着脱装置が考案されていないため、枚
葉式成膜機でマスク成膜を行なうには、マスク着脱機構
を組み込むことが必要である。

【０００５】しかしながら、成膜機自体は防着シールド
板のメンテナンスのため定期的に非稼働時間が発生す
る。従って、マスク着脱機構を成膜機に組み込んだ場合
には、成膜機が稼働しない時にはマスク着脱機構も稼働
できないことになり、また、該成膜機においてマスクを
必要としない成膜工程の際にはマスク着脱機構が稼働せ
ず無駄になる。複数の成膜工程に応じて複数台の成膜機
を備えて製造ラインを構成している場合、成膜工程の半
分がマスク成膜であっても、各成膜機がそれぞれマスク
着脱機構を有することになり、マスクが不要な工程の成
膜機においてはマスク着脱機構が全くの無駄になってし
まう。また、インライン型で行なわれている画像処理に
よるマスクと基板の位置合わせ機構は高価であり、これ
を枚葉式にも取り入れると成膜コストの増加を招くこと
になる。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、その目的は、枚葉式成膜機においてマスク成膜を
含めた成膜工程を効率良く行なうためのマスク装着方法
を提供し、該装着方法を実施し得る着脱装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、被成膜
基板に厚さ１ｍｍ以下のマスクを載せ、クリップにより
該マスクを上記基板に固定することを特徴とするマスク
装着方法である。

【０００８】また本発明の第二は、基板カセットのロー
ダー・アンローダー機構、マスク供給・回収機構、クリ
ップ供給・回収機構を有することを特徴とするマスク着
脱装置である。本発明において好ましくは、上記クリッ
プが断面が略Ｕ字形の板バネであり、上記クリップ供給
・回収機構が、先端部内側に突起を有し互いの間隔を制
御し得る左右一対の爪を有し、それぞれの爪が上下方向
に間隔の開く上下一対構造のユニットを有する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の装着方法の一実施
形態の斜視図を示す。図中１は被成膜基板、２はマス
ク、３はクリップである。図２は本実施形態の分解図で
ある。

【００１０】本発明において用いられるマスクの厚みは
１ｍｍ以下であり、好ましくは、鉄−ニッケル合金から
なる。通常基板の厚みは０．５〜２．０ｍｍ程度であ
り、１ｍｍ以下の厚みのマスクであれば、従来の枚葉式
成膜機であっても大きな設計変更を加えることなく搬送
することができる。

【００１１】本発明のマスク着脱装置は、成膜装置から
独立している。従って、前工程で処理されカセットに収
納されて搬送されてくる基板を、本発明のマスク着脱装
置においてカセットから抜き出して図１に示すようにマ
スクを装着し、再びカセットに収納して成膜装置へと搬
送する。成膜装置においては、マスクを装着したまま基
板に成膜し、該成膜工程の終了した基板は再びカセット
に収納して本発明のマスク着脱装置に搬送し、該着脱装
置においてカセットから抜き出してマスクを取り外した
後、再度カセットに収納して後工程へと搬送する。

【００１２】本発明においては、成膜工程を挟んでマス
ク装着工程とマスク回収工程を同じ着脱装置で行なって
も、異なる着脱装置で行なっても良い。また、１台の成
膜装置に対して複数の着脱装置で平行してマスク装着や
回収を行なっても良い。即ち、成膜時間やマスク着脱時
間、成膜装置や着脱装置のメンテナンス効率を適宜考慮
して、着脱装置の台数や成膜装置との組み合わせを自由
に設定することができる。

【００１３】図３は本発明のマスク着脱装置の一実施形
態を模式的に示す平面図であり、図１に示した装着方法
を実施する装置である。

【００１４】図中、１０は円筒座標型の基板搬送ロボッ
トで、基板を吸着するフィンガーを２つ取り付けられた
ダブルアーム式となっている。

【００１５】２０、３０、４０はそれぞれ基板カセット
を装着する基板ローダー部で、３箇所共同じ機能を持っ
ているが、本発明においては、３箇所に限定されるもの
ではない。また、本実施形態の基板ローダー部はカセッ
トの供給部と回収部とが同じであるが、別個になったも
のでも構わない。

【００１６】５０は基板を位置決めし、吸着固定するス
テージで、水平面内で旋回できるようになっている。ス
テージ５０には基板が置かれるプレート５１と、プレー
トの周縁に位置する基板の位置決め用ピン５２と突き当
て用ピン５３があり、ピン５３は駆動機構により前後進
できる。また、プレート５１には基板吸着用のバキュー
ム孔（図示せず）が設けられ、さらに、基板とマスクが
クリップで固定される部位には切欠（図示せず）が形成
され、該固定を妨げないように設計されている。さら
に、プレート５１の下部には、上下する駆動機構に取り
付けられたマグネットが配置されている。ステージ５０
の旋回駆動にはサーボモータが使用され、各角度での割
り出しが可能である。

【００１７】６０ａ，６０ｂはマスクを基板に固定する
クリップを収納するマガジンで、上下及び水平面内での
旋回駆動機構に取り付けられていて、該駆動機構からの
着脱が可能である。該駆動機構にもサーボモータが使用
され、上下方向と水平面内での位置割り出しができる。
図７にこのマガジン６０ａ，６０ｂの斜視図を示す。本
実施形態においては、マガジン６０ａ，６０ｂはクリッ
プの装着位置を他の部分より薄く形成し、クリップの位
置決めができるようになっている。

【００１８】７０ａ，７０ｂはクリップをマガジンから
取り外し、マスクが載せられた基板に装着するためのフ
ィンガーユニットで、旋回と前後進が可能な駆動機構上
に設置されている。フィンガーユニットの先端には左右
一対の爪（図示せず）が設けられ、フィンガーユニット
内のカム機構により、左右の爪が接近し、次に各爪が上
下に離反するようになっている。

【００１９】８０はマスクを供給、回収するスカラ型の
搬送ロボットで、先端にマスクを吸着するフィンガーを
備えている。９０はマスクのローダー部でマスクを収納
したマガジンをセットする。１００はマスクのアンロー
ダー部で、空のマガジンをセットしておく。１１０はマ
スクの位置決め部で、位置決め部周囲に突き当て用のピ
ン（図示せず）があり、駆動機構により前後進するよう
になっている。

【００２０】マスク搬送ロボット８０は、マスクローダ
ー部９０、マスクアンローダー部１００、マスク位置決
め部１１０、及びステージ５０が動作エリアになるよう
に配置されている。また、基板搬送ロボット１０はカセ
ットローダー部２０，３０，４０とステージ５０が動作
エリアになるように配置されている。

【００２１】さらに、基板ローダー部２０，３０，４０
にはそれぞれ、基板カセット位置決め機構（図示せ
ず）、基板カセットのバーコード読取装置２１，３１，
４１、基板のセンタリング機構（図示せず）が設けられ
ており、各ローダー部の作業者面側には、スイッチボッ
クス２２，３２，４２が取り付けられ、それぞれ基板カ
セットの投入完了スイッチ、排出完了スイッチ、マスク
装着又はマスク回収のモード選択スイッチが取り付けら
れている。

【００２２】本実施形態において、発明にかかる、基板
のローダー・アンローダー機構には、ステージ５０、プ
レート５１、基板搬送ロボット１０、基板ローダー部２
０，３０，４０が相当し、マスク供給・回収機構には、
マスク搬送ロボット８０、マスクローダー部９０、マス
クアンローダー部１００、マスク位置決め部１１０が相
当し、クリップ供給・回収機構には、クリップ収納マガ
ジン６０ａ，６０ｂ、フィンガーユニット７０ａ，７０
ｂが相当する。

【００２３】本実施形態に用いた基板搬送ロボットの側
面図を図１１に示す。該ロボットは、図１１に示すよう
に、円筒座標系のＲ軸が二つ取り付けられており、後述
するように、マスクを装着した基板の排出に連続してマ
スクを装着する基板を供給することにより、基板の供給
・排出操作を効率良く行なうようになっている。生産量
によりタクトが長くても良い場合には、通常のシングル
アームでも可能である。

【００２４】図１２は図１１に示したロボットの斜視図
で、Ｒ駆動軸を２つ持っており、各駆動軸からの取り付
けブラケット１１ａ、１１ｂがあり、各ブラケットに基
板を載置するハンド１２ａ、１２ｂがつけられている。
次に動作について説明する。まずロボットがカセット２
０，３０，４０のいずれかの方向に向いたとき、上側の
Ｒ軸が前進して基板を取り出す。次にＲ軸が後退する。
この状態でロボットのθ軸が旋回して、テーブル５０の
方向にＲ軸が向く。次に下のＲ軸が前進してテーブル５
０からマスクを装着した基板１’を取り出す（図１
３）。次に上のＲ軸が前進して基板をテーブル５０へ供
給する。次にＲ軸が後退し、マスクを装着した基板を載
せてθ軸を旋回し、先に基板を取り出したカセットの方
へＲ軸を向ける。次に下のＲ軸を前進させ、マスクを装
着した基板をカセットに収納する。マスクを外すモード
の時は、最初にカセットからマスクが装着された基板を
取り出し、テーブル上でマスクを外したあと基板のみを
元のカセットに収納する。本実施形態ではマスクを載せ
ていない基板を上のＲ軸のハンド、マスクを装着した基
板を下のＲ軸のハンドで移載していたが、反対にしても
求める機能は同じである。

【００２５】次に、上記実施形態の着脱装置の動作を説
明する。

【００２６】前工程の終了した基板がカセットに収納さ
れて、台車等の運搬手段によって搬送され、マスク着脱
装置の基板ローダー部２０，３０，４０のいずれかに台
車の移載機構によりセットされる。カセットをセットし
た後、該当するスイッチボックス２２，３２，４２のい
ずれかの基板カセット投入完了スイッチを押して、マス
ク着脱装置にカセット投入完了を知らせる。マスク着脱
装置は直ちにカセットの位置決めを行ない、その後に基
板の位置決めをセンタリング機構（図示せず）で行な
う。次にマスク着脱装置の動作をマスク装着又はマスク
回収のモード選択スイッチによって選択する。

【００２７】マスク装着時の動作について図４〜図６に
沿って説明する。先ず、基板搬送ロボット１０が基板ロ
ーダー部にセットされた基板カセットより基板１を取り
出し、プレート５１にセットする。この時、図４に示す
ように、プレート５１には先にマスクを装着された基板
１’が載っており、基板搬送ロボット１０と基板１の方
向を合わせる位置に旋回して待機している。この状態で
基板搬送ロボット１０はＲ軸を伸ばしてマスク装着の終
了した基板１’を回収し、換わりに基板１をプレート５
１上に運ぶ。プレート５１には上下できるリフトピン
（図示せず）を備えてあり、ロボット１０はＺ軸を下降
させて基板を該リフトピン上に載置する。その後ロボッ
ト１０はＲ軸を後退させる。ロボット１０が後退した後
にリフトピンがプレート上面より下まで下降して、基板
１をプレート上に載置する。基板１がプレート５１上に
載置された後に、基板突き当てピン５３が動作し、基板
を位置決めピン５２に突き当てて基板の位置決めを完了
する（図５）。位置決めが完了した後、ステージ５０は
水平面内で時計回りに９０°旋回し、クリップ装着用の
フィンガーユニット７０ａ，７０ｂと向き合う位置にな
る。

【００２８】基板搬送用ロボット１０が基板１をカセッ
トからプレート５１に搬送する動作と平行して、マスク
搬送ロボット８０がマスクローダー部９０よりマスクを
１枚吸着して取り出し、マスク位置決め部１１０に該マ
スクを載置し、マスク位置決め機構（図示せず）により
マスクの位置決めを行なう。位置決め終了後、再びマス
ク搬送ロボット８０でマスク位置決め部１００からマス
クを吸着し、プレート５１上まで搬送する。ここで、プ
レート５１上の基板の位置決めが完了して、基板１が上
記したフィンガーユニット７０ａ，７０ｂと向き合う位
置になっていれば、マスク搬送ロボット８０がＺ軸を下
降させて基板１上にマスク２を置く。その後、プレート
５１の下部に組み込まれたマグネットが上昇し、マスク
をプレート５１、基板１を挟んだ状態で磁気吸着する。
もしマスク搬送ロボット８０がプレート５１上にマスク
を搬送した時に、基板１の位置決めが未完了でステージ
５０が所定の位置に旋回していない時は、マスク搬送ロ
ボット８０はステージ５０の動作完了を待ってからＺ軸
を下降させる。

【００２９】また、フィンガーユニット７０ａ，７０ｂ
は先に述べた動作と平行してクリップ収納マガジン６０
ａ，６０ｂからそれぞれ１つずつクリップを取り出す。
本実施形態のフィンガーユニット先端の斜視図を図８に
示す。図９はクリップを把持した状態での斜視図であ
る。本実施形態のフィンガーユニットは、先端部内側に
突起を有し互いの間隔を制御し得る左右一対の爪を有
し、それぞれの爪が上下方向に間隔の開く上下一対構造
のユニットである。即ち、７１ａ，７１ｂと７２ａ，７
２ｂはそれぞれ左右方向に間隔を制御でき、また７１ａ
と７１ｂ、及び、７２ａと７２ｂはそれぞれ上下方向に
間隔を開くことができる。

【００３０】図１０に本実施形態におけるフィンガーユ
ニット７０ａがクリップ収納マガジン６０ａからクリッ
プを取り出す動作を示す。図中左側が平面図、右側が横
断面図である。先ず、クリップ収納マガジン６０ａのフ
ィンガーユニットに対する位置出しが行なわれ（ａ）、
その後、フィンガーユニットが上下の爪、７１ａと７１
ｂ、及び７２ａと７２ｂを閉じたまま左右の爪７１ａ，
７１ｂと７２ａ，７２ｂを開いて前進し、クリップ３の
横から爪の先端部内側に設けた突起を中に挿入する
（ｂ）。その後、上下の爪７１ａと７１ｂ、７２ａと７
２ｂをそれぞれ開いてクリップ３を開き、クリップ収納
マガジン６０ａからクリップ２を取り出す（図１０
（ｃ）及び図９）。

【００３１】図９の状態でフィンガーユニット７０は１
８０°旋回し、プレート５１と対向した状態で待機す
る。ここで、プレート５１上にマスク２が載置された状
態であれば、フィンガーユニット７０が下部に取り付け
られた駆動機構によりクリップの先端が基板１の端に数
ｍｍかかる程度まで前進し、図１０に示した動作と逆の
動作を行なってクリップを基板１とマスク２にセットす
る。その後、フィンガーユニット７０は後退して水平に
１８０°旋回して元の状態に戻る。この時、クリップ収
納マガジン６０ａ，６０ｂは次のクリップの位置に水平
面内で角度割り出し動作を行なう。また、この時、同じ
円盤上にクリップがなくなった場合には、Ｚ軸を動作さ
せて次の円盤がフィンガーユニット７０に向き合う位置
にする。

【００３２】クリップセットが終了すると、ステージ５
０が半時計回りに９０°旋回し、図４の状態になる。既
に基板搬送ロボット１０は次の基板をカセットから取り
出して待機している。ここでプレート５１の下部のマグ
ネットが下降し、磁気吸引を停止すると同時に基板の吸
着も停止する。その後、リフトピンを上昇させて、基板
をプレート５１から持ち上げる。この状態で基板搬送ロ
ボット１０は下側のＲ軸、即ち開いている方の軸を前進
させた後、Ｚ軸を上昇させて基板を受け取る。次に下側
のＲ軸を後退させた後、Ｚ軸で高さ方向の位置調整をし
てから上側のＲ軸を前進させ、Ｚ軸を下降させて次の基
板をプレート５１のリフトピンに載置する（図４）。そ
の後、Ｒ軸を後退させる。

【００３３】基板搬送ロボット１０は、水平旋回してマ
スクとクリップの装着された基板をカセットに戻す。基
板を戻した後、次の基板を取り、再び旋回して待機す
る。

【００３４】上記操作を繰り返して順次基板にマスクを
装着する。

【００３５】次にマスクの回収動作について説明する。
成膜が終了した基板はカセットに収納されて台車等の運
搬手段で搬送されてくる。前述したマスク装着時と同様
の動作でカセットをセットする。マスク着脱装置のスイ
ッチボックスのマスク回収モードを選択すると装置はマ
スク回収動作に入る。

【００３６】回収時も装着時と同様に基板搬送ロボット
１０でカセットより基板を取り出し、プレート５１上に
置く。基板の位置決め完了後、ステージ５０が時計回り
に旋回してフィンガーユニット７０ａ，７０ｂと対向す
る。フィンガーユニット７０ａ，７０ｂはマスク装着時
にクリップ収納マガジン６０ａ，６０ｂからクリップを
取る動作と同じ動作で基板からクリップを取り外す。ク
リップを取り外した後、フィンガーユニット７０ａ，７
０ｂ下部の駆動機構が後退し、フィンガーユニット７０
ａ，７０ｂが１８０°旋回してクリップ収納マガジン６
０ａ，６０ｂにクリップを装着する。

【００３７】クリップの取り外しが終了した後、マスク
搬送ロボット８０によりマスクが回収され、マスクアン
ローダー部１００にマスクが収納される。

【００３８】マスクが回収された基板は、基板搬送ロボ
ット１０によりプレート５１からカセットに収納され
る。この時、マスク装着時と同様に、基板搬送ロボット
１０は２枚目の基板を持って待機しており、プレート５
１からの基板回収と、プレート５１へのマスク装着基板
の供給を連続して行なう。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマスク装
着方法によれば、枚葉式の成膜装置においてもマスク成
膜が可能である。また、本発明のマスク着脱装置によれ
ば、本発明のマスク装着方法を、自動化システムで、実
施することができる。しかも、成膜装置とは独立して装
置が構成されるため、成膜装置のメンテナンス等非稼働
時間に影響されることなく、必要な工程及び成膜装置に
応じて設置すれば良く、無駄なく稼働させることがで
き、枚葉式成膜装置を用いた製造ラインにおいて、効率
良くマスク成膜を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマスク装着方法の一実施形態を示す斜
視図である。

【図２】図１に示した実施形態の分解図である。

【図３】本発明のマスク着脱装置の一実施形態を模式的
に示す断面図

【図４】図３に示したマスク着脱装置のマスク装着動作
の説明図である。

【図５】図３に示したマスク着脱装置のマスク装着動作
の説明図である。

【図６】図３に示したマスク着脱装置のマスク装着動作
の説明図である。

【図７】図３に示したマスク着脱装置のクリップ収納マ
ガジンの斜視図である。

【図８】図３に示したマスク着脱装置のフィンガーユニ
ットの先端部の斜視図である。

【図９】図８に示したフィンガーユニットでクリップを
把持した状態を示す斜視図である。

【図１０】図８に示したフィンガーユニットでクリップ
収納マガジンよりクリップを取り出す工程を示した図で
ある。

【図１１】図３に示したマスク着脱装置の基板搬送ロボ
ットを示す図である。

【図１２】図１１に示したロボットの斜視図である。

【図１３】図１１に示したロボットの動作中の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１，１’ 基板 ２ マスク ３ クリップ １０ 基板搬送ロボット １１ａ，１１ｂ 取り付けブラケット １２ａ，１２ｂ ハンド ２０，３０，４０ 基板ローダー部 ２１，３１，４１ バーコード読取装置 ２２，３２，４２ スイッチボックス ５０ ステージ ５１ プレート ５２ 基板位置決めピン ５３ 突き当て用ピン ６０ａ，６０ｂ クリップ収納マガジン ７０ａ，７０ｂ フィンガーユニット ７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ 爪 ８０ マスク搬送ロボット ９０ マスクローダー部 １００ マスクアンローダー部 １１０ マスク位置決め部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被成膜基板に厚さ１ｍｍ以下のマスクを
   載せ、クリップにより該マスクを上記基板に固定するこ
   とを特徴とするマスク装着方法。
2. 【請求項２】 基板のローダー・アンローダー機構、マ
   スク供給・回収機構、クリップ供給・回収機構を有する
   ことを特徴とするマスク着脱装置。
3. 【請求項３】 上記クリップが断面が略Ｕ字形の板バネ
   であり、上記クリップ供給・回収機構が、先端部内側に
   突起を有し互いの間隔を制御し得る左右一対の爪を有
   し、それぞれの爪が上下方向に間隔の開く上下一対構造
   のユニットを有する請求項２記載のマスク着脱装置。