CN101090993B

CN101090993B - 掩模夹具的移动机构以及成膜装置

Info

Publication number: CN101090993B
Application number: CN2006800015547A
Authority: CN
Inventors: 片冈达哉; 长尾兼次; 齐藤谦一
Original assignee: VIEETECH JAPAN CO Ltd; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: VIEETECH JAPAN CO LTD
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: WO2006090746A1; TWI323290B; JP2006233256A; JP4609754B2; TW200641549A; KR100947572B1; CN101090993A; KR20070087081A

Abstract

一种第一掩模夹具(20)的移动机构，是用于制造有机EL元件的成膜装置中的第一掩模夹具(20)的移动机构，包括：夹头(16)，其与有机材料(12)的蒸发源(14)相对配置，使基板与掩模(34)重合；第一掩模夹具(20)，其将前端(20a)形成钩形，以所述前端部(20a)保持重合在夹头(16)上的掩模(34)；以及伸缩机构(22)，其使所述基板夹具(18)移动，其中，所述伸缩机构(22)，其第一伸缩机构(24)配置在装置本体(11)上，并且使进行伸缩动作的第一杆与板部件(23)连接，其第二伸缩机构(26)配置在所述板部件(23)上，并且使进行伸缩动作的第二杆与所述基板夹具(18)的基端部连接或接触。

Description

掩模夹具的移动机构以及成膜装置

技术领域

本发明涉及掩模夹具的移动机构以及成膜装置，特别是涉及用于制造有机EL元件的成膜装置的掩模夹具的移动机构。

背景技术

作为制造有机EL(Electroluminescenec)元件的成膜装置例如使用真空蒸镀装置。图8是真空蒸镀装置上部的说明图。在真空蒸镀装置1中，在底部设置有机材料的蒸发源(未图示)，在该蒸发源相对的装置的上部设置夹头2。夹头2是将玻璃基板3维持为平面的平板，其能够通过设置在装置本体外部的旋转机构进行旋转。另外，在夹头2的周围，能够升降地设置有支承掩模的掩模夹具4。另外，在掩模上形成有开口图案，该开口图案用于在玻璃基板3表面形成有机EL元件的图案(像素)。

掩模夹具4的上端部向装置本体的外部突出，在其上端配置有连接部件5。另外，在连接部件5的下方设置有例如一对缸体6，其下端与装置本体的上部连接，上部的杆与板部件7连接。此板部件7设置成能够与连接部件5接触。另外，伴随着由于缸体6的伸缩动作的板部件7的上下移动，连接部件5进行上下移动，使掩模夹具4上下进行移动。

另外，有关揭露通过缸体的伸缩动作而使掩模夹具在上下移动的文献并不为人们所知。

掩模夹具4的上下移动的范围是，上限为使掩模夹具4所保持的掩模(未图示)与夹头2所保持的玻璃基板3接触的位置。另外，下限为不与被插入夹头2与掩模夹具4之间的未图示的基板输送机构接触的位置。该基板输送机构将玻璃基板从真空蒸镀装置的外部插入内部而将其载放在基板夹具上，并且将形成图案的玻璃基板朝装置外部取出。因此，为了不使掩模夹具与所述基板输送机构接触，需要增大使掩模夹具上下移动的缸体的行程。

然而，在玻璃基板被插入装置内并被安装固定在夹头上后，为了在玻璃基板的规定位置形成有机EL元件的图案，而进行掩模与玻璃基板间的位置对准。该位置对准，由于只要隔开不使装载在对准臂上的掩模与玻璃基板接触的距离、即稍微隔开距离即可，所以稍微隔开一些距离来进行位置对准。

在进行此位置对准时，固定掩模的掩模夹具使用现有的无法调整行程的气缸。因此，因为无法两段动作，所以掩模夹具4位于移动范围的最下限，在位置对准结束后，开始上升，到将掩模固定到玻璃基板上为止，移动长的距离。因此，由于为了移动长的距离而需要较多的时间，所以制造速度变慢，制造效率变低。

另外，为了将在玻璃基板上成膜的有机薄膜的厚度在基板面内均匀，玻璃基板在水平方向旋转。因此，由于为了使玻璃基板旋转，必须使夹头和掩模、掩模夹具等旋转，因此，必须将旋转机构配置在真空蒸镀装置的上部。然而，在真空蒸镀装置方面，因为用于使设置在装置上的各机构驱动的配线等复杂地连接，所以在旋转机构的轴上，设置使掩模夹具以多个档级分割而升降的机构是困难的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将掩模夹具的移动量分割为多个的掩模夹具的移动机构。

此外，本发明的目的在于提供一种具备掩模夹具的移动机构的成膜装置。

为了达到所述目的，本发明提供一种掩模夹具的移动机构，其能够使配置在形成有机EL元件的基板的前面的掩模相对于所述基板进退，其特征在于，所述移动机构具备伸缩机构，该伸缩机构能够使保持所述掩模的所述掩模夹具多个阶段地进行移动。

所述伸缩机构可以构成为，包括：第一伸缩机构，其设置在将所述有机EL元件的膜成膜在所述基板的成膜装置本体上；以及第二伸缩机构，其被安装在所述第一伸缩机构上，并且卡合所述掩模夹具。

在这种情况下，所述第一伸缩机构与所述第二伸缩机构能够相互独立地伸缩。此外，所述第一伸缩机构、所述第二伸缩机构可以是气缸或液压缸。进而，伸缩机构可以使用多段缸体构成。

此外，本发明提供一种成膜装置，其用于在基板上制造有机EL元件，其特征在于，包括：夹头，其与有机材料的供给源相对并保持所述基板；掩模夹具，其保持形成有所述有机EL元件的图案的掩模；伸缩机构，其通过所述掩模夹具使所述掩模相对于所述基板多个阶段地进退；以及旋转机构，其设置在装置本体，使所述夹头、所述掩模夹具和所述伸缩机构在水平方向旋转。

此外，所述伸缩机构，其特征在于，包括：第一伸缩机构，其设置在所述装置本体；以及第二伸缩机构，其被安装在所述第一伸缩机构上，并且，卡合所述掩模夹具，并能够与所述第一伸缩机构独立地进行伸缩。

在掩模夹具的移动机构中，当伸缩机构多个阶段地进行伸缩时，使与其连接的掩模夹具多个阶段地上下进行移动。即，在将伸缩机构通过第一伸缩机构和第二伸缩机构构成的情况下，当使第一伸缩机构和第二伸缩机构的至少一个进行伸缩动作时，伴随着此动作，使掩模夹具也在上下移动。因此，当独立地控制各伸缩机构的伸缩动作时，可将掩模夹具的移动量分割为两个阶段。

此外，第一、第二伸缩机构的伸缩动作可通过使设置在气缸、液压缸上的缸杆伸缩来进行。

并且，在制造有机EL元件时，在掩模与基板的定位过程中，在将第二伸缩机构缩短的状态下，使第一伸缩机构伸长，在所述定位结束后，将第一伸缩机构和第二伸缩机构伸长，由于定位结束后的掩模夹具的移动量变短，因此，能够缩短有机EL元件的制造时间。

附图说明

图1是真空蒸镀装置的说明图；

图2是掩模夹具的概略平面图；

图3是装置上部机构位于基准位置时的说明图；

图4是将玻璃基板和掩模位置对准时的装置上部机构的说明图；

图5是将玻璃基板和掩模位置对准后的装置上部机构的说明图；

图6是玻璃基板和掩模的位置对准的说明图；

图7是说明摄像机的配置位置的图；

图8是真空蒸镀装置上部的说明图。

标记说明

10真空蒸镀装置、11装置本体、16夹头、18基板夹具、20第一掩模夹具、20c连接部件、22伸缩机构、23板部件、24第一伸缩机构、26第二伸缩机构、28第二掩模夹具、32玻璃基板、34掩模、40摄像机。

具体实施方式

以下说明本发明的掩模夹具的移动机构和成膜装置的优选实施方式。另外，以下说明作为成膜装置使用真空蒸镀装置的方式。

图1是实施方式的真空蒸镀装置的说明图。图2是实施方式的掩模夹具的概略平面图。在这些图中，真空蒸镀装置10在装置本体11的底部具备有机材料12的蒸发源14(升华源)，在装置本体11的上部具备夹头16、基板夹具18、第一掩模夹具20、伸缩机构22、以及第二掩模夹具28等。

具体而言，有机材料12的蒸发源14具备放入有机材料12的坩埚14a，在坩埚14a的外面设置有将有机材料12加热、蒸发(升华)的加热器14b。此外，在装置本体11的内侧上部设置的夹头16与坩埚14a相对配置，为沿着水平方向配置的平板。此外，夹头16在坩埚14a的对面部保持玻璃基板32。此外，夹头16能够通过设置在装置本体11的外侧上部的旋转机构30而水平旋转。

基板夹具18的下端贯通装置本体11的顶部而被插入装置本体11内，其下方的前端部18a是向夹头16侧(真空蒸镀装置10的中央侧)被弯曲的钩形，并沿着夹头16的侧缘被配置多个。这些基板夹具18为了在其前端部18a(折曲部)支承玻璃基板32的缘部，其各前端部18a被设定成相同高度(同一面内)。此外，基板夹具18通过设置在装置本体11的外侧上部的升降机构(未图示)，在使各前端部18a维持位于同一面内的状态的同时能够进行升降。此外，通过基板夹具18上升，使玻璃基板32与夹头16接触而使其安装保持为平面状。

第一掩模夹具20的下端贯通装置本体11的顶部而被插入装置本体11内，下方的前端部20a是向夹头16侧(真空蒸镀装置10的中央侧)被弯曲的钩形，沿着夹头16的侧缘被配置多个。此第一掩模夹具20，为了以下方的前端部20a(折曲部)支承掩模34的缘部，设定成下方的各前端部20a成为相同高度(同一面内)。此外，掩模34具备：设置有多个与有机EL元件的各像素对应的开口图案的掩模薄膜34a、以及保持掩模薄膜34a的周缘部的框形的掩模框34b(参考图2)。

此外，第一掩模夹具20的上部前端部20b突出设置在装置本体11的外部，上方的各前端部20b与连接部件20c连结。此外，上方的前端部20b和连接部件20c成为第一掩模夹具20的基端部。通过使此连接部件20c上下移动，而使与连接部件20c连接的各第一掩模夹具20上下移动。由此，使得设置在第一掩模夹具20的下方的各前端部20a在维持处于同一面内状态的同时能够进行升降。

此外，在连接部件20c的下方设置有使连接部件20c升降的伸缩机构22。即，连接部件20c与伸缩机构22相对配置。在实施方式的情况下，此伸缩机构22具备第一伸缩机构24和第二伸缩机构26。第一伸缩机构24和第二伸缩机构26只要是例如气缸或油压缸等的致动器即可。此外，当使用气缸时，容易维护。在实施方式的情况下，第一伸缩机构24配置多个，各管(tube)的下端与装置本体11的上部连接，成为上端的杆的前端24a与板部件23连接。更具体的是，多个第一伸缩机构24(缸本体)沿着夹头16的旋转方向配置在装置本体11的外侧上部，将各杆的前端24a用板部件23连接。此外，伴随第一伸缩机构24的伸缩动作，板部件23在上下进行移动。

在此板部件23上通过设置在板部件23的下端的托架配置有第二伸缩机构26。第二伸缩机构26的杆26a贯通板部件23，杆26a的前端与连接部件20c卡合，即，连接或接触。更具体的话，多个的第二伸缩机构26(缸本体)配置在板部件23的下侧，杆26a(第二杆)经由被设置在板部件23的孔部(未图示)向上方延伸，其前端部与连接部件20c连接或接触。此外，第二伸缩机构26和第一伸缩机构24能够相互独立地进行伸缩，伴随着至少一方的伸缩动作，连接部件20c在上下进行移动。

此外，基板夹具18、第一掩模夹具20和伸缩机构22通过设置在装置本体11的外侧上部的旋转机构30而能够与夹头16一起旋转。

第二掩模夹具28在夹头16与蒸发源14之间，下部向内侧被弯曲，配置成与夹头16相对，其结构是具有：与掩模34的缘部(掩模框架34b)对应地从所述掩模34的侧方延伸设置的延设部28a、以及设置在该延设部28a的前端部的嵌合销28b。更具体而言，延设部28a是支承掩模34的缘部的部件，其沿着夹头16的侧缘配置在夹着第一掩模夹具20的位置，且沿着被形成为钩形的第一掩模夹具20的前端部从掩模34的外侧延伸至掩模34的缘部。在此延设部28a的前端部设置有与掩模34的嵌合孔34c嵌合的嵌合销28b。此外，根据实施方式，也可以是在延设部28a的前端部设置嵌合孔，而在掩模34设置嵌合销的方式。此外，按照从两侧夹着一方的第一掩模夹具20的方式配置的各延设部28a的基端部分别被连接。此外，在图2所示的方式，延设部28a按照支承掩模34的各角部的方式从掩模34的外侧延伸设置。此外，由于第二掩模夹具28位于相对真空蒸镀装置10的基准位置，所以当按照使嵌合孔34c与嵌合销28b嵌合的方式，将掩模34放置在第二掩模夹具28上时，则掩模34相对于真空蒸镀装置10被定位。

下面，对于第一掩模夹具20的移动机构的动作和真空蒸镀装置10的动作进行说明。此外，以下有将夹头16、基板夹具18、第一掩模夹具20、和第二掩模夹具28称为装置上部机构的情形。图3是装置上部机构位于基准位置时的说明图。图4是将玻璃基板和掩模进行位置对准时的装置上部机构的说明图。图5是在将玻璃基板和掩模位置对准之后的装置上部机构的说明图。

在第二掩模夹具28上预先配置掩模34。此时，因为第二掩模夹具28位于相对真空蒸镀装置10的基准位置，所以当按照使嵌合销28b与嵌合孔34c嵌合的方式放置掩模34时，则掩模34相对于真空蒸镀装置10被定位。此外，玻璃基板32通过所述基板输送机构而被送入装置本体11的内部，被插入夹头16与掩模34之间。此外，玻璃基板32与所述基板输送机构的下降动作一起朝下方移动，被放置在基板夹具18上。

然后，通过使第二掩模夹具28上升，使掩模34向上方移动，将玻璃基板32放置在掩模34上。然后，第二掩模夹具28持续上升，直到玻璃基板32与夹头16的底面(夹头面)接触为止。此外，玻璃基板32在被放置在掩模34上后，则沿着掩模34成为水平，在维持其水平状态的同时与夹头16抵接。

然后，使基板夹具18上升，直到接触到玻璃基板32。由此，玻璃基板32在通过基板夹具18而维持水平状态的同时被安装保持在夹头16上。然后，使第二掩模夹具28下降，使掩模34移动至下方。此外，在所述动作期间，由于第一伸缩机构24和第二伸缩机构26被缩短，所以第一掩模夹具20的下方的前端部20a不会与掩模34及所述基板输送机构接触。

之后，使用设置在玻璃基板32上的对准标记、以及设置在掩模34上的对准标记，进行玻璃基板32和掩模34的位置对准。图6是玻璃基板和掩模的位置对准的说明图。此外，图6(A)是说明摄像机、玻璃基板和掩模的配置的图。此外，图6(B)是表示由摄像机拍摄的图像产生位置偏差时的图。此外，图6(C)是表示由摄像机拍摄的图像位置对准时的图。

具体而言，在玻璃基板32上至少在两个部位设置对准标记42。设置在玻璃基板32的对准标记42例如设置在玻璃基板32对角的角部，其只要在玻璃基板32形成有机EL元件的电极膜的同时用与此电极相同材料形成即可。此外，设置在玻璃基板32的对准记号42的形状例如为圆、点、或十字形等即可。

此外，设置在掩模34的对准标记44只要设置在与玻璃基板32上设置的对准标记42对应的位置上即可，其形状为圆、点、或十字形等即可。此外，将玻璃基板32的对准标记42设为圆时，只要将掩模34的对准标记44设为点即可，在将玻璃基板32的对准标记42设为点时，只要将掩模34的对准标记44设为与其大小不同的圆或不同的形状即可。

进而，在真空蒸镀装置10上设置摄像机40即可(参考图6(A))，该摄像机40拍摄设置在玻璃基板32的对准标记42和设置在掩模34的对准标记44。

此外，在确认被摄像机40拍摄的图像的同时，按照使对准标记44(42)的点进入对准标记42(44)的圆中的方式，来调整掩模34(第二掩模夹具28)的X(纵)、Y(横)、θ(旋转)方向，从而完成玻璃基板32和掩模34的位置对准(参考图6(B)、(C))。此外，在进行玻璃基板32与掩模34的位置对准时，因为掩模34相对于真空蒸镀装置10被定位，所以能够使掩模34的对准标记44可靠地进入摄像机40的视野内。

在进行这样的掩模34与玻璃基板32的定位期间，使第一伸缩机构24伸长，使第一掩模夹具20上升(参考图4)。由此，使第一掩模夹具20的下方的前端部上升。此外，将第一伸缩机构24伸长时的下方的前端部位于进行定位动作的掩模34下方。

之后，使第二伸缩机构26伸长，使第一掩模夹具20上升(参考图5)。具体而言，使第一掩模夹具20的下方的前端部20a上升，掩模34从第二掩模夹具28被换载在第一掩模夹具20上，进而，当使下方的前端部20a继续上升时，则掩模34覆盖在玻璃基板32上。此外，掩模34覆盖在玻璃基板32上时，则下方的前端部20a的上升即第二伸缩机构26的伸长停止。此外，使第二伸缩机构26伸长时的下方的前端部20a的动作上限位置，只要是与将掩模34覆盖在玻璃基板32上时的夹头16的面至掩模34下面的距离相比，稍微(至少几毫米)位于上方即可。

之后，通过旋转机构30的动作而使玻璃基板32和掩模34旋转，并且通过加热器14b将有机材料12加热、蒸发，在玻璃基板32上形成有机EL元件的图案。

之后，使第一伸缩机构24和第二伸缩机构26缩短，使第一掩模夹具20下降。此时，掩模34与第一掩模夹具20的下降一起朝下方移动，在从第一掩模夹具20朝位于夹头16下方的第二掩模夹具28移动的途中被换载。此外，基板夹具18也下降，使玻璃基板32朝下方移动。之后，所述基板输送装置进入装置本体11，回收玻璃基板32。通过这样的动作来制造有机EL元件。

根据这样的第一掩模夹具20的移动机构和真空蒸镀装置10，因为作为使第一掩模夹具20上下移动的伸缩机构22而设置第一伸缩机构24和第二伸缩机构26，所以通过使其分别独立地伸缩，能够使第一掩模夹具20进行两阶段的上下移动。即，可将第一掩模夹具20的移动量分割为两阶段。因此，在掩模34与玻璃基板32的位置对准过程中，使第一掩模夹具20上升一个阶段，稍微隔开掩模34与第一掩模夹具20下方的前端部的距离，在位置对准结束后，使第一掩模夹具20再上升一个阶段，将掩模34覆盖在玻璃基板32上，从而可将位置对准结束后的第一掩模夹具20的移动距离变短。由此，由于同时进行掩模34与玻璃基板32的位置对准和第一掩模夹具20的上升，从而能够缩短有机EL元件的制造时间，可提高制造速度。此外，可提高有机EL元件的制造效率。

此外，因为伸缩机构22是在第一伸缩机构24的另一端24a连接板部件23，在此板部件23上配置第二伸缩机构26，所以不会与用于驱动设置在装置本体11上的各机构(所述装置上部机构)等的配线等进行干涉。因此，通过第一伸缩机构24和第二伸缩机构26，在旋转机构30的轴上，可使第一掩模夹具20分为两个阶段来进行升降。

此外，第一掩模夹具20在玻璃基板32的插入回收、掩模34交换时，只要将第一伸缩机构24和第二伸缩机构26缩短，直到下降至最下点即可，在此以外之时，只要在使第一伸缩机构24伸长的状态下，使第二伸缩机构26伸缩，在上下移动即可。

此外，在本实施方式中，经由板部件23将第一伸缩机构24和第二伸缩机构26在上下连接，但作为另一实施方式，也可以在第二伸缩机构26的另一端26a进一步连接板部件，在该板部件上配置第三伸缩机构，使第三伸缩机构的另一端与连接部件20c卡合(连接或接触)。即，通过板部件将第一伸缩机构、第二伸缩机构、和第三伸缩机构在上下连接，从而也可使第一掩模夹具20分为三个阶段进行升降。进而，如果采用通过板部件将多个伸缩机构上下连接的结构，则可使第一掩模夹具20分为多个阶段进行升降。此外，在所述实施方式中，虽然说明了作为使第一掩模夹具20升降的伸缩机构包括第一伸缩机构24和第二伸缩机构26的结构，但也可以使用油压或液压的多段缸体。

此外，在本实施方式中，设置有两个进行玻璃基板与掩模的位置对准的摄像机，但并不限定于此。即，也可以如图7(A)所示，设置三个摄像机，也可以如图7(B)所示，设置四个摄像机。

此外，在本实施方式中，虽然说明的是掩模的移动机构被使用在真空蒸镀装置10的形成，但掩模的移动机构不限定于用在真空蒸镀装置10上，也可以用于溅射装置和气相生长装置等其他成膜装置。此外，基板不限定于玻璃基板32，也可以是由玻璃以外的材料构成的基板。

本发明可适用于在玻璃或半导体等的基板上通过蒸镀或溅射来形成薄膜的成膜装置等。

Claims

1.一种掩模夹具的移动机构，其能够使配置在形成有机EL元件的基板的前面的掩模相对于所述基板进退，其特征在于，

所述移动机构具备伸缩机构，该伸缩机构能够使保持所述掩模的所述掩模夹具多个阶段地进行移动，

所述伸缩机构包括：

第一伸缩机构，其设置在将所述有机EL元件的膜成膜在所述基板的成膜装置本体上；以及

第二伸缩机构，其被安装在所述第一伸缩机构上，并且卡合所述掩模夹具，

所述第一伸缩机构与所述第二伸缩机构能够相互独立地伸缩。

2.如权利要求1所述的掩模夹具的移动机构，其特征在于，

所述第一伸缩机构、所述第二伸缩机构是气缸或液压缸。

3.一种成膜装置，用于在基板上制造有机EL元件，其特征在于，

包括：

夹头，其与有机材料的供给源相对并保持所述基板；

掩模夹具，其保持形成有所述有机EL元件的图案的掩模；

伸缩机构，其通过所述掩模夹具使所述掩模相对于所述基板多个阶段地进退；以及

旋转机构，其设置在装置本体，使所述夹头、所述掩模夹具和所述伸缩机构在水平方向旋转，

所述伸缩机构包括：

第一伸缩机构，其设置在所述装置本体；以及

第二伸缩机构，其被安装在所述第一伸缩机构上，并且，卡合所述掩模夹具，并能够与所述第一伸缩机构独立地进行伸缩。