JP4402582B2

JP4402582B2 - 大型フォトマスク用ケース及びケース交換装置

Info

Publication number: JP4402582B2
Application number: JP2004376130A
Authority: JP
Inventors: 敦飛田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006184414A

Description

本発明は主として液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの製造工程において、露光用原版として使用される大型フォトマスク（以後、単に「マスク」とも記す。）を収納するためのマスク用ケース及びケースを交換する装置に関する。

大型フォトマスクは板厚１０ｍｍ程度のガラス基板の表面に、クロム等の遮光性の薄膜にて微細なパターンを形成したものである。ディスプレイの大型化に伴い、その原版となる大型フォトマスクも１辺が１ｍを超えるサイズにまで大型化し、その重さも１枚のマスクで数１０ｋｇを示すものがあるなど重量化している。
大型フォトマスクは通常、フォトマスクメーカーの工場内（通常はクリーンルーム）で作製された後、ディスプレイパネルメーカーに出荷され、ディスプレイパネルメーカーの工場内（通常はクリーンルーム）で使用されている。マスクメーカーではマスクをクリーンな状態に保ちつつ、かつ破損しないように輸送するために、頑強でかつ密閉性の高い出荷専用のケースにマスクを入れて梱包し、出荷している。
半導体用フォトマスクの分野におけるマスク用ケースとしては、種々のマスク用ケースが用いられている（例えば、特許文献１〜３参照。）。しかし、大型化、重量化したフラットパネルディスプレイ用の大型フォトマスクに適合したものではなかった。
従来、大型マスクのケースは、主にアクリル樹脂や塩化ビニル樹脂等の樹脂板を貼り合わせて作製されている。ケースの形状としては、図９に示すように、マスク９１を垂直にしてケース本体９２のマスク固定用溝９４で保持して収納するマスク用ケース９０と、図１０に示すように、マスク１０１をトレー１０２のマスク支持体１０４で支えて水平に収納するマスク用ケース１００が存在する。
出荷用のケースとしては、開口部が小さく、剛性の取りやすい、マスクを垂直に収納する型のマスク用ケースが主に用いられてきた。
マスクユーザーの工場内では、通常、マスクは出荷用ケースから、工程内でマスクを保管するためのケースや露光装置等にセットして装置内部の搬送機がマスクを取り出すための専用ケース（以降、内部工程用ケースと総称する）に入れ替えられて運用される。内部工程用ケースとしては、通常、人間や搬送装置がマスクを取り出しやすい、水平収納型のケースが用いられる。出荷用ケースから内部工程用ケースにマスクを移し換えるためには、従来、搬送ロボットや専用の冶具や人間が直接手でマスクを掴んで行っていた。
実開平３−８１９４５号公報特開平１０−１４２７７３号公報特開２００３−２６４２２５号公報

しかしながら、ディスプレイサイズの大型化によるマスク重量の増大に伴い、従来使用されてきたマスク垂直収納型ケースでは、マスクの上部を掴んで引き上げ、取り出すことが非常に困難になってきた。一方、水平収納型ケースの場合、マスクの４辺が利用できるため把持しやすくはなるが、巨大で重いマスクを把持し、搬送することはやはり困難であった。更に大型フォトマスクは精密電子装置の原版となるため、高い清浄度を維持して作業を行う必要があり、作業は困難を極めた。また、水平収納型ケースでは、ケースの分割領域（開口部）が大きくなるため、構造上剛性が弱くなり、重量のあるマスクを安全に輸送するのに問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型化、重量化する大型フォトマスクを高清浄度で把持し、保管時および運搬時に、マスクが損傷したり、汚染したりすることを防止し、マスクの出し入れが容易なマスク用ケース、及びケース交換装置を提供するものである。

請求項１の発明は、大型フォトマスクを収納し搬送するためのトレーと上蓋からなる大型フォトマスク用ケースであって、少なくとも前記ケースの上蓋に金属のフレームと、前記フォトマスクを把持し固定するために前記金属フレームから前記ケース内部に突き出た爪と、前記金属フレームから前記ケースの外側に突き出たハンドルと、を有し、前記トレーと前記上蓋を分離した状態で、前記上蓋の内側に前記フォトマスクを前記爪で固定し、前記上蓋の外側の前記ハンドルを人間あるいは搬送装置が把持して搬送できることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の大型フォトマスク用ケースにおいて、前記フォトマスクを把持し固定するための前記爪が、前記上蓋の外側からの爪固定用ネジによる開閉機構を有することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の大型フォトマスク用ケースにおいて、前記フォトマスクを把持し固定するための前記爪が、エアシリンダーによる開閉機構を有することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の大型フォトマスク用ケースにおいて、前記上蓋の側面の下端が、前記フォトマスクの水平位置よりも下にあり、前記フォトマスクが把持された前記上蓋を前記トレーから分離して搬送する際に、前記上蓋が前記フォトマスクに対して防塵カバーの役割をすることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の大型フォトマスク用ケースのケース交換装置において、少なくとも前記ケースの上蓋の前記ハンドル部分を保持して前記上蓋を上下させる機構を有し、前記上蓋を前記トレーから持ち上げた状態で保持し、下にある前記トレーを交換することによりケースを移し換えることを特徴とする。

本発明のマスク用ケースを用いることにより、マスクユーザーは高清浄度が要求されるマスクに全く触れることなく、簡単に、出荷ケースから内部工程用ケースにマスクを移し換えることが可能となる。これにより、マスクユーザーでマスクハンドリングツールあるいはマスク搬送装置を準備する必要がなくなる。また、高価なマスクを汚染したり、破損したりする危険が少なくなる。さらに、本発明のケース交換装置を用いた場合は、安全確実にマスクを移し換えることが可能となる。

本発明のマスク用ケースは、基本的にはマスク水平収納型のケースの形態をもち、ケースの剛性を上げるために樹脂製のケースの外側に金属のフレームを配し、ケース上蓋の該金属フレームからケース内部に突き出たマスクを把持するための爪と、ケース上蓋の金属フレームからケースの外側に突き出たハンドルとを有するものである。工場間の輸送においては、上蓋の内側の爪でマスクをケースに頑強に固定してマスクを保護するケースとして機能するとともに、ユーザーの工場内では、マスクを上蓋に固定したままトレーを外し、上蓋の外側のハンドルを人間あるいは搬送装置が保持して搬送することにより、マスクハンドリングツールとしての機能を有するものである。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

（マスク用ケース）
図１は本発明のマスク用ケースの一例を示す外観図であり、図２はその透視図、図３は図１のＡ−Ａ' 線における断面模式図である。ただし、図２、及び図３は、ケースを上下に分離した状態での透視図、断面図としてある。
本発明のマスク用ケース１０は、トレー１２と上蓋１３とからなり、各々、マスクの清浄度を維持するためのカバーとなる樹脂板１４と、剛性を持たせて、輸送中にマスクを衝撃から保護するための金属フレーム１５から構成されている。止め金具１７を外すことにより、ケース１０はトレー１２と上蓋１３とに上下に分離される。図２、図３は、トレー１２と上蓋１３とを上下に分離した状態で示している。トレー１２と上蓋１３の勘合部にはゴム製のOリング（図示せず）が取り付けられ、組み合わせて上下から押し付け、止め金具１７でクランプすることにより、ケース１０は密閉される。上蓋１３には、マスク１１を把持、固定するための開閉動作が可能な爪１８と、搬送するためのハンドル１６が取り付けられている。

本発明において、樹脂板１４の材料としては、従来用いられているアクリル樹脂や塩化ビニル樹脂等が用いられる。また、金属フレーム１５、ハンドル１６、止め金具１７、爪１８等の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が用いられる。

図３に示されるように、マスク１１を確実に保持し、マスク荷重をケース外側に伝えるために、マスク把持用の爪１８はケース上面の樹脂板１４を挟んで上蓋１３の金属フレーム１５に直接、取り付けられている。爪１８は、マスク端面を把握し保持し易いように、マスクを保持する部分が凹部となっている。図１に示す例では、図２に示されるように、爪１８は上蓋１３の計６箇所に設けてある。
マスク荷重を支えるために、ハンドル１６もまた上蓋１３の金属フレーム１５に直接、取り付けられている。このような構造により、トレー１２を外した状態で、上蓋１３の爪１８でマスク１１を把持、固定したまま、ハンドル１６を人間あるいは搬送機が保持して、マスク１１を安全確実に搬送することができる。

本発明のマスクケース１０のトレー１２の構造は、基本的には図１０に示した水平収納型ケースと同様である。トレー１２の内部には、マスク１１のコーナーを載置することのできるマスク支持体１９が四隅に設けられている。マスク支持体１９にはマスクを位置決めするための凹みがある。当該凹み同士の間隔は巨大なマスクを容易に載置できるように、マスクサイズよりも５ｍｍ程度、大きく設計されている。
次に、マスクを保持する爪の開閉機構について説明する。以下の説明においては、同一の箇所を示す場合には、同じ符号を用ることとする。

<爪の開閉機構の第１の例>
図４は、マスク１１を把持する爪１８の開閉機構の第１の例を示す断面図であり、マスク１１を把持する工程を順に図４（ａ）〜図４（ｂ）に示す。図４（ａ）に示すように、通常、上蓋１３に具備された爪１８はスプリング４１の力で、開いた状態にある。一方、収納するマスク１１はトレー１２のマスク支持体１９上に載せられた状態にある。
次に、上蓋１３をトレー１２に載せてケースを閉じ、外側から爪固定用ネジ４２を挿入し、ネジ４２を締めることで、爪１８は閉じられ、マスク１１は固定される（図４（ｂ））。
この状態で、上蓋１３を持ち上げることにより、マスク１１は爪１８に保持され、マスク１１を搬送することができる（図４（ｃ））。

<爪の開閉機構の第２の例>
図５は、爪１８の開閉機構の第２の例を示す断面図である。この場合、爪１８の開閉は単動式のエアシリンダー５１の動作により行う。この場合、爪１８が通常閉じた状態の動作とする場合と、逆に、通常開いた状態の動作とする場合の２通りの方法があり、いずれかを用いることが可能である。

まず、第１の方法について説明する。この場合、通常、爪１８は単動式エアシリンダー５１の内部にあるバネの力により、閉じた状態にある。マスク１１を収納する前に、予め上蓋１３にエアーの供給ライン５２を接続し、エアシリンダー５１にエアーを供給して爪１８を開状態にしておく。収納するマスク１１をトレー１２に載せ、ケースを閉じた後、エアーの供給ライン５２を外し、エアシリンダー５１内の空気を抜いて開放状態にすると、バネの力で爪１８が閉じ、マスク１１は固定される。爪１８はスライドベアリング５４により可動する。マスク１１を外す場合は、再度、エアシリンダー５１にエアーを供給し、爪１８を開状態にして上蓋１３を取り去る。

次に、第２の方法について説明する。この場合、エアシリンダーを逆の動作にするものである。この場合、通常状態で、爪１８は単動式エアシリンダー５１の内部にあるバネの力により、開いた状態にある。マスク１１をトレー１２に載せてケースを閉じた後、エアシリンダー５１にエアーを供給し、爪１８を閉じてマスク１１を固定する。この状態で、エアー供給ライン５２のバルブ５３を閉じるとエアシリンダー５１内の空気の圧力で爪１８を閉じた状態で、マスク１１を保持し、輸送することができる。エアシリンダー５１のバルブ５３を開き、圧力を開放すれば、爪１８はバネの力で開き、マスク１１を取り出すことができる。

本マスク用ケース１０にマスク１１を収納するためには、まず、搬送装置等を使用して、マスク１１をトレー１２に載せる。トレー１２にはマスク支持体１９以外には構造物がないため、各種のハンドリングエリアを有するマスク搬送装置を使用することが可能である。次に、上蓋１３の爪１８が開いた状態で、上蓋１３を載せてケース１０を閉じ、止め金具１７によりケース１０の上下を固定してトレー１２と上蓋１３の勘合部を密閉する。次に前述の手法にて、爪１８を閉じてマスク１１をクランプする。この状態でマスク１１はケース１０に頑強に固定されており、ケース１０をこの向きで、あるいは９０度回転させて立てた状態で、梱包し、工場間を輸送することが可能である。

（マスク用ケースの交換）
次に、本発明のマスク用ケース１０から図６に示す内部工程用ケース６０にマスクを入れ換える方法を、図７を使用して説明する。ユーザーの工場に到着後、開梱してマスク用ケース１０を取り出し、クリーンルームに入れる。予め、内部工程用ケース６０の上蓋６３を外しておく。本発明のマスク用ケース１０の止め金具を外し、トレー１２を分離して、ハンドルを人間あるいは搬送装置が掴み、固定されたマスク１１ごと上蓋１３を持ち上げ、必要な場所に搬送する（図７（ａ））。次に、図７（ｂ）に示すように、搬送したマスク１１を上蓋１３ごと内部工程用ケース６０のトレー６２に被せ、マスク１１を内部工程用ケース６０のトレー６２のマスク支持体６４の上に載せる。その後、ケース上蓋１３の爪を開き、上蓋１３を持ち上げて取り去り（図７（ｃ））、内部工程用ケース６０の上蓋６３をして作業を完了する（図７（ｄ））。一連の作業により、マスクユーザーはマスク１１に全く触れることなしにマスク１１を内部工程用ケース６０に収納することができる。

（ケース交換装置）
また、マスクユーザーが出荷ケースから内部工程用ケースにマスクを移し換えるのに際し、図８に示すような、マスク用のケース交換装置８０を用いることもできる。当該装置を用い、昇降機８１のアーム８２により、マスク用ケースの上蓋１３のハンドル１６部分をつかんでトレー１２から持ち上げた状態で保持し、下にあるケースのトレーを交換する。図８では、ケース搬送台車８３の上にトレー１２が載置してある場合を示す。本発明のマスク用ケース交換装置８０によれば、重量の大きなマスクも簡単に内部工程用ケースに移し変えることが可能である。また、本発明のマスク用ケースを用いて、直接、露光装置等のステージにマスクをセットすることも可能である。

上記のように、本発明のマスク用ケースを使用することにより、全く人間がマスクに触れることなく、また、別のマスクハンドリングツールや搬送装置を使用することなく、容易にマスクを内部工程用ケースや装置のステージに移し変えることを可能にするものである。

本発明のマスク用ケースの一例を示す外観図である。図１に示す本発明のマスク用ケースの一例の透視図である。図１に示す本発明の一例の断面図である。本発明における爪の開閉機構の第１の例を説明するための工程断面図である。本発明における爪の開閉機構の第２の例を説明するための断面図である。内部工程用のマスク用ケースの断面図である。本発明のマスク用ケースから図６の内部工程用ケースにマスクを入れ換える方法を示す工程断面図である。本発明のマスク用ケース交換装置の断面模式図である。従来の大型マスクの垂直収納型のマスク用ケースの透視図である。従来の大型マスクの水平収納型のマスク用ケースの外観図であり、構成要素を分離して示してある。

符号の説明

１０マスク用ケース
１１マスク
１２トレー
１３上蓋
１４樹脂板
１５金属フレーム
１６ハンドル
１７止め金具
１８爪
１９マスク支持体
４１スプリング
４２爪固定用ネジ
５１エアシリンダー
５２エアー供給ライン
５３バルブ
５４スライドベアリング
６０内部工程用ケース
６２トレー
６３上蓋
６４マスク支持体
８０ケース交換装置
８１昇降機
８２アーム
８３ケース搬送台車
９０、１００マスク用ケース
９１、１０１マスク
９２、１０２トレー（ケース本体）
９３、１０３上蓋
９４マスク固定用溝
１０４マスク支持体

Claims

大型フォトマスクを収納し搬送するためのトレーと上蓋からなる大型フォトマスク用ケースであって、
少なくとも前記ケースの上蓋に金属のフレームと、前記フォトマスクを把持し固定するために前記金属フレームから前記ケース内部に突き出た爪と、前記金属フレームから前記ケースの外側に突き出たハンドルと、を有し、
前記トレーと前記上蓋を分離した状態で、前記上蓋の内側に前記フォトマスクを前記爪で固定し、前記上蓋の外側の前記ハンドルを人間あるいは搬送装置が把持して搬送できることを特徴とする大型フォトマスク用ケース。
前記フォトマスクを把持し固定するための前記爪が、前記上蓋の外側からの爪固定用ネジによる開閉機構を有することを特徴とする請求項１に記載の大型フォトマスク用ケース。
前記フォトマスクを把持し固定するための前記爪が、エアシリンダーによる開閉機構を有することを特徴とする請求項１に記載の大型フォトマスク用ケース。
前記上蓋の側面の下端が、前記フォトマスクの水平位置よりも下にあり、前記フォトマスクが把持された前記上蓋を前記トレーから分離して搬送する際に、前記上蓋が前記フォトマスクに対して防塵カバーの役割をすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の大型フォトマスク用ケース。
少なくとも前記ケースの上蓋の前記ハンドル部分を保持して前記上蓋を上下させる機構を有し、前記上蓋を前記トレーから持ち上げた状態で保持し、下にある前記トレーを交換することによりケースを移し換えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の大型フォトマスク用ケースのケース交換装置。