CN101228290A - 真空蒸镀用校准装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的真空蒸镀用校准装置具有掩模保持架(7)、连接用板(12)、位置调整装置(13)、伸缩式筒状遮断构件(14)、及施力装置(15)；该掩模保持架(7)在保持于真空容器(3)内的基片(5)的下方通过悬挂构件(11)保持，该悬挂构件(11)插通到形成于作为容器的上壁面的安装用板(1a)的贯通孔(1b)；该连接用板(12)设于真空容器的外方，同时，连接于悬挂构件；该位置调整装置(13)使该连接用板移动，可调整蒸镀室(2)内的掩模(8)相对基片(5)的位置；该伸缩式筒状遮断构件(14)外嵌于悬挂构件，同时，设于安装用板的贯通孔(1b)的外周与连接用板间，遮断真空侧与大气侧；该施力装置(15)发生与使筒状遮断构件的内侧处于真空状态从而对连接用板产生的推压力相反方向的力。

Description

真空蒸镀用校准装置
技术领域
本发明涉及一种真空蒸镀用校准装置。
背景技术
以前，当制造半导体基片等时，在真空容器内使半导体材料蒸发，同时，蒸镀到基片表面，形成预定导体图形。
在形成该导体图形的场合，通常在基片的表面配置形成有导体图形的掩模，对涂覆于其表面的光刻胶进行曝光，从而形成导体图形(例如参照日本特开平5-159997号公报)。
发明内容
发明要解决的问题
可是，在真空容器内，需要相对基片将掩模配置于预定位置，设有用于进行该对位的校准装置。
虽然该校准装置配置于真空容器内，但在将对位精度高的校准装置配置于真空容器内的场合，需要使用由气体放出少的特种材料构成的部件和润滑剂，同时，需要散热对策等，所以，装置本身非常昂贵。
另一方面，为了避免这样的事态，可考虑将校准装置配置于真空容器的外部。
在将校准装置配置于真空容器的外部的场合，需要校准装置的基片保持构件在真空容器内的插入部分的真空维持机构，因此，需要特殊的密封机构或加工，装置仍然昂贵。
另外，对于基片保持构件在真空容器内的插入部分，有可能由真空力，换言之，接受大气压的大外力，产生应变，导致对位精度下降。
因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种装置自身的制造成本廉价而且可维持高精度的对位的真空蒸镀用校准装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的真空蒸镀用校准装置相对保持于上述真空容器内的基片进行蒸镀用掩模的对位；其中：具有掩模保持架、连接用板、位置调整装置、伸缩式筒状遮断构件及施力装置；该掩模保持架在保持于上述真空容器内的基片的下方通过悬挂构件保持，该悬挂构件插通到形成于该真空容器的壁体的贯通孔；该连接用板设于上述真空容器的外方，同时，连接于上述悬挂构件；该位置调整装置可使该连接用板移动而调整保持于掩模保持架的真空容器内的掩模相对基片的位置；该伸缩式筒状遮断构件外嵌于上述悬挂构件，同时，设于壁体的贯通孔的外周与上述连接用板之间，遮断真空侧与大气侧；该施力装置产生与因上述筒状遮断构件的内侧处于真空状态而对连接用板产生的推压力的方向相反的力。
另外，上述位置调整装置可使通过悬挂构件和掩模保持架保持于连接用板的掩模与平行于基片表面移动地构成，另外，还具有使连接用板朝与基片表面正交的轴心方向移动的功能。
另外，可调整上述施力装置的施力地构成。
另外，上述基片由保持板体保持，同时，具有可自由保持和释放该保持板体的保持装置。
发明的效果
按照上述构成，当在预定真空下相对基片进行掩模的对位时，由于在真空容器的外部配置基片的位置调整装置，所以，不需要使用考虑了真空下的材料等，同时，也不需要特殊的密封机构等，因此，装置自身的制造成本变得低廉。
另外，由于具有可与在真空下由大气压产生的推压力对抗的力的施力装置，所以，可防止在位置调整装置作用多余的外力，因此，可高精度地维持掩模相对基片的对位。
附图说明
图1为示出设置了本发明实施形式1的校准装置的真空蒸镀装置的截面图。
图2为图1的A-A的截面图。
图3为示出该校准装置的构成的截面图。
图4为示出该校准装置的要部的透视图。
图5为该校准装置的平面内移动装置的平面图，(a)示出平面内移动装置的构成，(b)～(f)说明其动作。
图6为示出该真空蒸镀装置的基片保持架和掩模保持架的透视图。
图7为说明由该校准装置进行的基片与掩模的对位动作的平面图。
图8为示出该校准装置的焦点调整件的要部截面图。
图9为示出该校准装置的焦点调整件的变型例的要部截面图。
图10为设置了本发明的实施形式2的校准装置的真空蒸镀装置的截面图。
图11为该真空蒸镀装置的基片的保持板体的平面图。
图12为该保持板体的正面图。
图13为该保持板体的侧面图。
具体实施方式
[实施形式1]
下面说明本发明实施形式1的真空蒸镀用校准装置。
该真空蒸镀用校准装置例如设于用于制造有机EL显示器的显示部的真空蒸镀装置，当使用掩模按预定的图形将有机材料(蒸镀材料)蒸镀到玻璃基片的表面而获得导体图形时，用于保持掩模并相对玻璃基片进行该掩模的对位(校准)。
如图1和图2所示那样，该校准装置1通过安装用板(壁体的一例)1a设于真空容器3的上壁3a，该真空容器3具有用于在真空下将有机材料蒸镀到玻璃基片的表面的蒸镀室2。也可不通过安装用板，直接安装到沿真空容器的上面整体设置的上壁。
在上述真空容器3的蒸镀室2的下部配置蒸发源4，同时，在真空容器3的蒸镀室2的上方位置通过基片保持架6保持玻璃基片(以下称基片)5，另外，在该基片5的下方，用于形成预定导体图形的掩模8被校准装置1和掩模保持架7保持着。在上述真空容器3的侧壁3b设有基片5和掩模8的送入送出用开口9，基片5和掩模8的送入和送出使用机械手(图中未示出)进行。基片保持架6分别由在下端具有爪10a的4根保持构件10构成。
在上述校准装置1，如图1～图3所示那样，具有4根杆状的悬挂构件11、例如在平面视图下呈矩形的连接用板12、位置调整装置13、伸缩式筒状遮断构件(例如使用真空波纹管)14及施力装置15；该4根杆状的悬挂构件11的下端部连接到保持掩模8的掩模保持架7的前后左右4个部位，同时，上端部插通到形成于安装用板1a的贯通孔1b，突出到真空容器3的外部；该连接用板12设于真空容器3的外部，连接到上述4根悬挂构件11的上端部；该位置调整装置13配置于上述安装用板1a的上面，使连接用板12移动，从而可调整保持于掩模保持架11的蒸镀室2内的掩模8相对基片5的位置；该伸缩式筒状遮断构件14外嵌于上述各悬挂构件11，同时，设于安装用板1a的贯通孔1a的贯通孔1b的外周与上述连接用板12之间，遮断真空侧与大气侧；该施力装置15产生(施加)与由真空作用于连接用板12的推压力方向相反的施力，该由真空作用于连接用板12的推压力通过该筒状遮断构件14的内侧为真空状态而产生。
上述筒状遮断构件14与安装用板1a侧和连接用板12侧分别通过预定内径的下环状安装座16和上环状安装座17连接，由真空产生的力(由大气压产生的推压力)作用到筒状遮断构件14在设于安装用板1a侧的上环状安装座17的安装部开口面积(接触面积)。
上述位置调整装置13由平面内移动装置21和垂直移动装置22构成；该平面内移动装置21可在与基片5的表面平行的平面内使连接用板12平行移动、回转(以板的中心为回转中心的回转)及旋转(以与板的中心不同的位置为中心的回转)；该垂直移动装置22可按与基片5(也为连接用板的表面)正交的垂直方向(轴心方向)移动。
上述平面内移动装置21由平面视图中呈矩形的支承板31，配置于该支承板31上的4角中的3个部位的驱动用支承机构32和配置于余下的1个部位的导向用支承机构33及通过设于这些各支承机构32、33的连接件34支承的移动板35构成；另外，该移动板35与连接用板12通过升降用导向机构36容许垂直方向的移动同时在水平面内的移动连动(随动)。
上述驱动用支承机构32为公知技术，如图5所示那样，在水平面内，即，在X-Y轴方向可通过线性导向机构37移动，同时，可由伺服电动机38沿一方的轴向(X轴或Y轴方向)强制移动，另外，导向用支承机构33可通过与上述同样的线性导向机构39在X-Y轴方向自由移动。
3个驱动用支承机构32内的2个可在同一方向强制移动地配置，同时，余下的1个可按与上述2个的强制移动方向正交的方向强制移动地配置，通过驱动该3个中的预定(1个、2个或3个)的驱动用支承机构32中的伺服电动机38，从而可使移动板35朝X轴方向(参照图5(b))、Y轴方向(参照图5(c))、相对X轴和Y轴的倾斜方向(参照图5(d))、以移动板35的中心为回转轴的回转方向(参照图5(e))、以任意的支承机构32侧为中心旋转的方向(参照图5(f))移动，可使移动板35在水平面内朝任意的方向和按任意的回转角或旋转角移动。
上述升降用导向机构36如图3和图4所示那样，由在平面视图中呈矩形的安装用板41、4根导向轴42及4个移动构件43构成；该安装用板41一体地设于移动板35的上面；该4根导向轴42在该安装用板41的前后左右位置插通到连接用板12的各孔部12a地立设；该4个移动构件43设于连接用板12的各孔部12a侧，外嵌于各线性导向轴42的侧方，在上下方向自由移动地受到引导。在图面上，仅示出配置于面前(前部)的左右导向轴42和移动构件43。
作为垂直移动装置22，使用电动缸(由伺服电动机驱动)，该电动缸的出退用杆22a连接于上述安装用板41，通过使该出退用杆22a出退，从而通过连接用板12使掩模保持架7升降，调整掩模8相对基片5的间隔。
上述施力装置15用于抵消(或减轻)作用于筒状遮断构件15内的端面侧的由大气压产生的推压力，该筒状遮断构件15内通过贯通孔1b连通于蒸镀室2而成为真空状态。
即，该施力装置15如图3所示那样，由多个(例如配置于左右2个部位)的单杆式的气动缸51、空气供给泵55及压力调整器56构成；该多个单杆式的气动缸51配置于安装用板1a侧，从下方支承连接用板12；该空气供给泵55通过空气配管54连接到这些各气动缸51的到缸室52的空气供给口53；该压力调整器56配置到上述空气配管54的途中。由于连接用板12至少可朝水平方向移动，所以，将作为气动缸51的下侧的缸主体固定于安装用板1a侧，同时，将转动用滚珠(滚珠轴承)配置于作为上侧的杆部的前端，仅是从下侧对连接用板12进行支承。也可分别通过万向接头连接气动缸51的上下端部与安装用板1a和连接用板12。
在这里，说明掩模保持架7。
该掩模保持架7如图6所示那样，由从两侧支承掩模8的一对侧部支承板61和连接这些两侧部支承板61的端部彼此的一对连接板62构成。这些支承板61和连接板62形成为井字形(矩形)，其中央部分形成为开口部，有机材料(蒸镀材料)可通过。
另外，掩模8如图3和图6所示那样，由掩模主体8a和保持该掩模主体8a的周缘的保持框8b构成，同时，在该保持框8b形成可分别对基片保持架6的各保持构件10的爪10a进行引导的孔8c。
如图3所示那样，上述悬挂构件11使用筒状的构架，同时，在掩模保持架7的连接板62设置与各悬挂构件11内的连通用孔11a连接的通道(为孔部)62a，从悬挂构件11的上端开口供给水等冷却流体，从而可冷却掩模8。另外，在掩模保持架7侧设置温度传感器(图中虽然未示出，但例如可使用热电偶等)，在该温度传感器的配线通过连通用孔11a进行。
另外，如图1、图3及图7所示那样，为了相对保持于基片保持架6的基片5进行掩模8的对位，将CCD摄像装置57通过焦点调整件58设于连接用板12侧，用于将设于掩模8侧的点状的基片侧标记M2引导至设于基片5的对角线上的角部的圆形掩模侧标记M1内。当然，在安装用板1a侧设有观察孔59。
该焦点调整件58如图8所示那样，由支承板72、螺旋轴74、螺母构件75及电动机76构成；该支承板72安装到立设于连接用板12的边缘部的安装板71上；该螺旋轴74可在垂直方向自由回转地支承在设于该支承板72的上下的两凸缘73、73上；该螺母构件75螺旋配合到该螺旋轴74，同时，固定上述摄像装置57；该电动机76支承于上述凸缘73，使螺旋轴74回转。
即，通过使该电动机76回转，可进行摄像装置57的对焦，所以，可按良好的精度进行基片5与掩模8的对位。
在上述构成中，说明在真空容器3内进行的掩模8相对基片5的对位作业。
首先，如图1所示那样，使用机械手从形成于真空容器3的侧壁3b的送入送出用开口9，将基片5插入到由掩模保持架7保持的掩模8的上方，同时，在由基片保持架6保持基片5后，从真空容器3将机械手送出，然后，关闭送入送出用开口9。
然后，相对由基片保持架6保持于蒸镀室2内的基片5，进行由掩模保持架7保持的掩模8的对位。
掩模8相对该基片5的对位，使用配置于对角线上的2台CCD摄像装置57。
即，如图7所示那样，驱动位置调整装置13的平面内移动装置21后，使设于基片5侧的点状的基片侧标记M2进入到设于掩模8侧的圆形的掩模侧标记M1内，然后，由垂直移动装置22移动掩模8，使得几乎接触于基片5的表面。各标记的形状如可容易识别图像，则也可为十字形等任何形状。
当掩模8相对基片5的对位完成时，由蒸发源4的加热，相应于掩模8的图形将蒸镀材料附着到基片5的表面，形成预定的导体图形。
当形成预定的导体图形时，由机械手从送入送出用开口9取出基片5后，将新的基片5插入到真空容器3内，保持于基片保持架6，然后，如上述那样进行对位，形成导体图形即可。
这样，当在预定的真空下进行掩模8相对基片5的对位时，将掩模8的位置调整装置13配置于真空容器3的外部，所以，可使装置自身的构成廉价。
另外，由于具有可与在真空下由大气压产生的推压力对抗的力的施力装置15，所以，可防止在校准装置1作用多余的外力，因此，不在装置上产生应变，所以，可高精度地维持掩模相对基片的对位。
详细地说，可获得下述那样的效果。
1.由于在真空容器3的外部(大气压下)配置使掩模8在水平面内移动的平面内移动装置21和在垂直方向移动的垂直移动装置22，所以，不需要特殊的真空用机械部件、电动机的冷却装置，所以，可提供廉价而且高精度的校准装置。
2.由于在真空容器3的外部(大气压下)配置各移动装置21、22，同时，具有可施加与在真空下作用的推压力对抗的力的施力装置15，所以，可减轻由真空产生的作用于各移动装置21、22的力，因此，移动装置的电动机等驱动设备可使用容量小的驱动设备，所以，可获得更廉价的构成。
3.另外，由于在真空容器3的外部(大气压下)配置各移动装置21、22，同时，具有可施加能够与在真空下作用的推压力对抗的力的施力装置15，所以，可抑制在装置自身产生应变，同时，可防止掩模8的对位用的摄像装置57的视场偏移，因此，可进行高精度的对位。
4.另外，由于具有摄像装置57的焦点调整件58，所以，当通过标记M1、M2进行掩模8相对基片5的对位时，可正确地把握两标记的位置，因此，可进行更高精度的对位。
可是，虽然上述实施形式的平面内移动装置21由配置于3个部位的驱动用支承机构32和配置于1个部位的导向用支承机构33构成，但也可全部由驱动用支承机构32构成。
另外，在上述实施形式中，虽然将摄像装置57和焦点调整件58支承于连接用板12侧，但也可如图9所示那样，通过支承用托架81将摄像装置57和焦点调整件58支承于安装用板1a侧。
[实施形式2]
下面，根据图10～图13说明本发明实施形式2的真空蒸镀用校准装置。
在上述实施形式1中，说明了在蒸镀室中相对玻璃基片进行掩模对位的场合，但在本实施形式2中，不为蒸镀用的真空容器另行设置校准用的真空容器，同时，在形成于该真空容器内的校准室进行掩模相对玻璃基片的对位。
换言之，在校准室进行掩模相对玻璃基片的对位后，将玻璃基片载置于掩模上，然后，在设于别的地方的真空容器的蒸镀室内，例如使用机械手等输送，然后进行蒸镀。
因此，在设置了该实施形式2的校准装置的真空蒸镀装置中，具有蒸镀用的真空容器和校准用的真空容器。
本实施形式2与实施形式1的不同之处在于，相对玻璃基片进行掩模的对位后，可一起输送它们，为此，着眼于玻璃基片的保持机构进行说明，关于校准装置的构成，由于与实施形式1一样，所以，采用与实施形式1同样的构件编号，省略其说明。
即，如图10～图13所示那样，玻璃基片(以下称基片)5通过4个保持爪92保持于比该基片5大一圈的形状的保持板体91，另外，可自由保持释放该保持板体91的保持装置93设于真空容器3的安装用板1a。
该保持装置93由回转驱动体(也称执行器)95和摇动轴体96构成，该回转驱动体(也称执行器)95通过筒状的支承构件94支承于安装用板1a的上面；该摇动轴体96的上端插通上述支承构件94内，同时，连接于上述回转驱动体95，可绕垂直轴心自由地摇动被保持着，而且在下端设有可与形成于上述保持板体91的外周的接合凹部91a自由装拆的接合片96a。在该摇动轴体96与支承构件94之间配置真空遮断用的O形密封圈97。
当然，上述各摇动轴体96设在不与校准装置1的悬挂构件11干涉的位置。图中，符号98为形成于保持板体91的对位的观察孔。
在上述构成中，当相对基片5进行掩模8的对位的场合，在通过保持爪92在真空下的校准室99内将基片5保持于保持板体91的状态下，由校准装置1相对基片5进行掩模8的对位。
当对位结束时，由位置调节装置13使掩模保持架7上升，将基片5载置于掩模8上进行保持。当然，此时，保持爪92位于掩模8侧的孔8c。
然后，如用图11的箭头a所示那样，使保持爪92朝90度水平方向摆动，从保持板体91的接合凹部91a脱离。
在该状态下，保持于保持板体91的基片5支承于掩模保持架7侧，在该状态下，由机械手使掩模保持架7例如移动到邻接的真空容器的蒸镀室内进行蒸镀即可。
这样，通过不在蒸镀室而是在温度低而稳定的校准室99相对基片5进行掩模8的对位，从而可提高其对位精度。换言之，当在温度高的蒸镀室相对基片进行掩模的对位时，虽然由热的影响导致在掩模8产生应变，或在保持构件10、悬挂构件11等的构件发生伸缩，对位精度下降，但可防止它们。
按照上述构成，由于从上方悬挂地对保持该基片5的保持板体91和掩模8进行支承，所以，在各驱动部分的侧隙、弹性变形的影响变少，同时，可获得自稳定的效果(如振摆那样具有自动调心性)，所以，可满足更高精度的对位的要求。另外，该保持板体91在对位结束后，载置于基片5上，所以，当将它们输送到蒸镀室时，可防止相互的偏移。
另外，在基片5与掩模8对位时和对位后的基片5与掩模8紧密接触作业时，为了不发生相互的偏移，要求基片5与掩模8相互的平行度，但保持基片5的保持板体91和掩模保持架7的支承和/或对位机构全部设置到作为真空容器3的上壁部的安装用板1a侧，因此，即使在由产生于真空容器3的内外压力差的变形等发生的场合，也由于不受到其影响，所以可容易地获得高平行度。例如，对位机构的一部分从真空容器3的其它壁面(下面或侧面)或真空容器以外的支承机构支承时，在为了维修等而使真空容器进行大气开放后，当再次减压为真空时，真空容器接受内外压力的变化，反复进行变形，所以，不限于在机构间发生相对的偏移，再现大气开放前的调整完毕的平行度。为此，需要再次确认和调整平行度，不实用。维修例如需要在一周内进行一次左右，平行度的调整需要1～2日左右。
如上述那样，通过在别的真空室使进行了对位的基片与掩模蒸镀，从而可避免在对位时发生热膨胀的影响，可实现高精度(例如数微米左右)的对位。
可是，在上述各实施形式中，作为将有机EL材料蒸镀于玻璃基片的真空蒸镀装置的校准装置进行了说明，但当然作为真空蒸镀的对象不限于该有机EL材料，例如只要为在制造半导体装置时在真空容器内使用掩模、在基片上形成导体图形的装置，则也可适用到任何的真空蒸镀装置。
产业上利用的可能性
本发明由于由廉价的构成相对配置于真空容器内的作为被蒸镀构件的玻璃基片进行掩模的对位，所以，例如最适合形成有机EL显示器等的显示部。

Claims (5)

1.一种真空蒸镀用校准装置，相对保持于真空容器内的基片进行蒸镀用掩模的对位；其特征在于：具有掩模保持架、连接用板、位置调整装置、伸缩式筒状遮断构件及施力装置；
该掩模保持架在保持于上述真空容器内的基片的下方通过悬挂构件保持，该悬挂构件插通到形成于该真空容器的壁体的贯通孔；
该连接用板设于上述真空容器的外方，而且连接于上述悬挂构件；
该位置调整装置可使该连接用板移动而调整保持于掩模保持架的真空容器内的掩模相对基片的位置；
该伸缩式筒状遮断构件外嵌于上述悬挂构件，而且设于壁体的贯通孔的外周与上述连接用板之间，遮断真空侧与大气侧；
该施力装置产生与因上述筒状遮断构件的内侧处于真空状态而对连接用板产生的推压力的方向相反的力。
2.根据权利要求1所述的真空蒸镀用校准装置，其特征在于：位置调整装置构成为，使通过悬挂构件和掩模保持架保持于连接用板的掩模可平行于基片表面移动。
3.根据权利要求2所述的真空蒸镀用校准装置，其特征在于：在位置调整装置具有可在与掩模表面正交的轴心方向移动连接用板的功能。
4.根据权利要求1所述的真空蒸镀用校准装置，其特征在于：可调整施力装置的施力。
5.根据权利要求1所述的真空蒸镀用校准装置，其特征在于：上述基片由保持板体保持，而且具有可自由保持和释放该保持板体的保持装置。
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