JP2004003030A

JP2004003030A - 薄膜蒸着装置用基板固定装置及び基板固定方法

Info

Publication number: JP2004003030A
Application number: JP2003156776A
Authority: JP
Inventors: Chang Ho Kang; 姜敞皓; Yong Weon Jang; 張容源; Tae Seung Kim; 金兌承
Original assignee: Samsung NEC Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: US7695596B2; CN100587996C; US20060201618A1; US20030224109A1; KR100838065B1; US7097750B2; JP4545393B2; KR20030092789A; CN1462160A

Abstract

【課題】薄膜蒸着装置用の基板固定装置とこれを利用した基板固定方法を提供する。
【解決手段】薄膜蒸着装置用の基板固定装置は、基板上に位置して、基板に向かって移動して所定圧力で前記基板に接触するマスク加圧プレートと、マスク加圧プレート上に位置して、磁力を用いて前記基板に対してマスクを密着させるようにマスク加圧プレートに向かって移動する磁性体と、磁性体を移動させる駆動手段とを含む。これにより、基板にマスク加圧プレートを相互密着させ、磁性体をマスク加圧プレートによって支持された基板の背面に下降させ、磁性体の磁力によって基板の下部に位置したマスクが基板の前面に密着され、固定されて基板を多段で支持するようになるので、基板へのマスクの整列が崩れなくなる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板固定装置に係り、より詳細には蒸着時に基板を固定する構造が改善されて蒸着の均一性を向上させた薄膜蒸着装置用の基板固定装置とこれを利用した基板固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、有機電子発光デバイスは、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型ディスプレイであって、低電圧で駆動が可能であり、薄型である。また、有機電子発光デバイスは、光視野角、速い応答速度など液晶表示デバイスに関して問題として指摘されている短所を解決できる次世代ディスプレイとして注目されている。
【０００３】
この動作原理を説明すると、電源が供給されると電子の移動により電流が流れる。この際、負極では電子が電子輸送層の助けで発光層に移動し、正極ではホールがホール輸送層の助けで発光層に移動する。有機物質の発光層で出会った電子とホールとは高いエネルギーを有する励起子を生成し、この際、励起子が低いエネルギーに落ちながら光を発生する。発光層を構成している有機物質の種類によってフルカラーを実現できる。
【０００４】
このような構成を有する有機電子発光デバイスにおいて、電子輸送層、ホール輸送層、発光層などの有機薄膜を形成する技術のうち真空蒸着法が公知のものである。この真空蒸着法は、内部圧力が１０^−６ないし１０^−７ｔｏｒｒで制御される真空チャンバの内部に有機薄膜を形成する基板を配置し、この基板に有機物が入っている炉から有機物を昇華させて蒸着する方法として実施されうる。このような真空蒸着法は、特許文献１ないし特許文献３に開示されている。
【０００５】
図１Ａおよび図１Ｂは、従来技術の一例による薄膜を形成する真空蒸着装置のうち基板を固定する部分を示したものである。
【０００６】
図１Ａに示したように、基板１１はフレーム１３上に装着され、基板１１とフレーム１３間には基板１１上に形成しようとするパターンを有するマスク１２が位置している。基板１１の上部には基板１１を支持する固定部１００が配置されている。固定部１００はマグネットプレート１０１と、マグネットプレート１０１の下面に取り付られるラバーマグネット１０２とを含む。
【０００７】
固定部１００を基板１１を固定する際は、ロボット搬送によって固定部１００が基板１１上に配置され、基板１１に対してマスク１２が位置決めされる。
【０００８】
次いで、図１Ｂに示したように、固定部１００は基板１１に向かって下降する。固定部１００が下降すれば、基板１１の下部に位置する金属材よりなるマスク１２が磁力を有する固定部１００に向かって変形して基板１１に密着される。
【０００９】
一方、固定部１００のラバーマグネット１０２は基板１１の背面に載置されてこれを支持する。このように前記基板１１にマスク１２が密着された状態で蒸着を行う。
【００１０】
ところで、マスク１２と固定部１００との間隔が狭くなると、マスク１２の中央部分が先に上昇する。これにより、マスク１２の中央部分は基板１１によく密着されるが、縁部はよく密着されない。
【００１１】
その結果、基板１１に形成しようとするパターンが定位置に形成されずに他の部分にずれる。また、マスク１２の中央部分が他の部分より先に上昇すれば、マスク１２が基板１１に密着される時にスリップが発生してその結果、スクラッチが発生する可能性がある。
【００１２】
このような問題を改善するために図２Ａないし図２Ｃに示した固定部２００が提案された。
【００１３】
固定部２００は、ラバーマグネット２０１と、ラバーマグネット２０１の下面に取り付られるマスク加圧プレート２０２とを含む。以下、固定部２００が基板１１を固定する過程を簡略に説明する。
【００１４】
まず、基板１１上にロボット搬送によって固定部２００が移動して配置され、基板１１に対してマスク１２を位置決めされる。位置決めの完了後、図２Ｂに示したように、固定部２００が下降し、ラバーマグネット２０１の磁力によって基板１１の下部に位置する金属材よりなるマスク１２が上昇する。この時、マスク加圧プレート２０２は基板１１の背面に接触する。
【００１５】
次いで、図２Ｃに示したように、マスク加圧プレート２０２が基板１１を完全に加圧して密着固定される。蒸着は、このように基板１１にマスク１２が密着された状態で行われる。
【００１６】
ところで、基板１１にマスク１２を完全に密着させることは、マスク１２と接触するフレーム１３の接触面が約５０マイクロメータの平坦度を有しているので難しい。
【００１７】
したがって、密着力を向上させるためには磁力がラバーマグネット２０１より強いものを使用するか、圧着力を強める必要がある。しかし、ラバーマグネット２０１より強い磁性体を使用すれば、基板１１に対してマスク１２のスリップ現象が発生して位置決めがずれたり、完成品上に漏れ電流が発生したりする可能性がある。密着力を強める方法は、基板１１上にクラックやスクラッチを発生させる恐れがある。
【００１８】
【特許文献１】
米国特許第５，８３３，８２３号公報
【特許文献２】
米国特許第６，１３２，５７５号公報
【特許文献３】
米国特許第６，２５１，２３３Ｂ１号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題点を解決するためのものであって、例えば、真空蒸着時に基板を多段で支持して基板へのマスクの密着力を向上させて基板上に均一なパターンを形成できる薄膜蒸着装置用の基板固定装置とこれを利用した基板固定方法を提供するのにその目的がある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の一側面による薄膜蒸着装置用の基板固定装置は、基板上に配置され、前記基板に向かって移動して所定圧力で前記基板に接触するマスク加圧プレートと、前記マスク加圧プレート上に配置され、磁力を用いて前記基板に対してマスクを密着させるように前記マスク加圧プレートに向かって移動する磁性体と、前記磁性体を移動させる駆動手段とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の側面による薄膜蒸着装置用の基板固定装置を用いた基板固定方法は、基板に対してマスク加圧プレートを密着させる段階と、磁性体を前記マスク加圧プレートによって支持される基板の背面に向かって移動させる段階と、基板の下部に位置するマスクを前記磁性体の磁力を用いて基板の前面に密着させる段階とを含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明のさらに他の側面による薄膜蒸着装置用の基板固定装置は、基板上に配置されたマスク加圧プレートと、前記基板がマスク加圧プレートに接触するように、前記基板とマスクとを前記マスク加圧プレートに向かって移動させる昇降部と、前記マスク加圧プレート上に配置され、前記マスクが磁力を利用して基板に密着されるようにマスク加圧プレートに向かって移動する磁性体と、前記磁性体を移動させる駆動手段とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明のさらに他の側面による薄板蒸着装置用の基板固定装置は、非磁性部により基板に接触し、磁性部の磁力を利用してマスクを基板に対して密着させるマルチステップ固定部と、前記マルチステップ固定部を駆動させる駆動部とを含むことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の一実施例による薄膜蒸着装置用の基板固定装置を詳細に説明する。
【００２５】
図３は、本発明の第１実施形態による薄膜蒸着装置用基板固定装置３００を示したものである。
【００２６】
ここで、先に説明した図面と同じ参照番号は同じ機能を果たす同じ部材を示す。
【００２７】
図３に示すように、基板固定装置３００にはマグネットプレート３０１が設けられている。マグネットプレート３０１は磁性体よりなる金属プレートである。マグネットプレート３０１の下面にはラバーマグネット３０２が取り付られている。ラバーマグネット３０２は強い磁性を有する高弾性の素材である。
【００２８】
ラバーマグネット３０２付きのマグネットプレート３０１は、駆動軸３１０によって支持されている。駆動軸３１０は、その上部にこれを昇降させる動力を提供する駆動モータ３２０に結合されている。駆動モータ３２０としては、駆動軸３１０をあらかじめ設定した目標値だけ昇降可能にするサーボモータを採用することが望ましい。
【００２９】
ラバーマグネット３０２の下部にはマスク加圧プレート３０３が位置している。マスク加圧プレート３０３は非磁性体よりなるプレートである。マスク加圧プレート３０３はガイド棒３３０によって支持されている。
【００３０】
ガイド棒３３０は、ラバーマグネット３０２付きのマグネットプレート３０１の開口を通して垂直方向に昇降自在に構成され、ガイド棒３３０の端部に設置されたガイド部３４０内で上下に摺動自在に支持されている。固定装置３００は真空雰囲気内に設置されているが、ガイド部３４０は上下面を通じて真空が円滑になるように開放されている。
【００３１】
マスク加圧プレート３０３の下部には基板１１が位置している。基板１１には多数の有機電子発光デバイスなどの平板表示デバイスが共に形成されるようにそれぞれのパターン形成部１１ａが配置されている。
【００３２】
基板１１の下部には各有機電子発光デバイスに対応するパターン形成部１１ａに有機薄膜のようなパターンを形成するためにパターン部１２ａが形成されたマスク１２が設置されている。マスク１２はフレーム１３によって固定されている。
【００３３】
以下、このような構造を有する基板固定装置３００を利用して基板１１を固定する方法を説明する。
【００３４】
まず、図４に示すように、基板固定装置３００がロボット搬送によって基板１１上に配置される。そして、基板１１に対してマスク１２が定位置に位置決めされる。
【００３５】
次いで、図５に示したように、マスク加圧プレート３０３が基板３０３の背面に向かって下降する。マスク加圧プレート３０３は、ガイド部３４０内でガイド棒３３０が自重によって下方に摺動することによって基板１１の背面に密着する。この際、ラバープレート３０２付きのマグネットプレート３０１は移動しないため、基板１１に対するマスク１２の位置決めが磁力によってずらされることはない。
【００３６】
これと逆に、マスク加圧プレート３０３が下降せずに別途の昇降手段によって、基板１１とその下部に位置するマスク１２とが共に上昇させてマスク加圧プレート３０３の前面（下面）に基板１１を密着させてもよい。
【００３７】
このような方式で、基板１１にマスク加圧プレート３０３を密着させる。
【００３８】
次に、図６に示すように、駆動モータ３２０の駆動力によって駆動軸３１０に結合されたラバープレート３０２付きのマグネットプレート３０１が下降する。ラバープレート３０２は、マスク加圧プレート３０３の背面に接触する。これにより、基板１１の下部に位置したマスク１２は磁力によって基板１１の下面に密着される。
【００３９】
この時、基板１１は、マスク加圧プレート３０３によってあらかじめ支持されている。したがって、基板１１に対するマスク１２の位置袷がずれることはない。マスク１２が密着した基板１１は、マスク加圧プレート３０３の自重に起因する圧力を受けるが、この圧力は調節できる。
【００４０】
すなわち、圧力が低い場合には、図７に示したように、マスク加圧プレート３０３を支持するガイド棒４３０に弾性バイアス手段４００、例えばスプリングを設置して自重による力に追加的な圧力を加えればよい。逆に、圧力が高い場合には、マスク加圧プレート３０３の元素材を重量の重い素材に変更することによって圧力を調節できる。
【００４１】
本発明は添付した図面に図示した一実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施形態で本発明を実施可能であることを理解できるはずである。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲に記載された技術思想に基づいて決定されるべきである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明による薄膜蒸着装置用の基板固定装置とこれを利用した基板固定方法によれば、例えば次のような効果が得られる。
【００４３】
第１に、マスク加圧プレートと、磁性のあるラバープレートとが多段階で基板を支持するので、基板に対してマスクの位置決めがずれることがない。
【００４４】
第２に、基板に対するマスクのスリップを防止してスクラッチを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来技術の一例による基板固定装置が基板上に位置決めされた状態を示す構成図である。
【図１Ｂ】図１Ａの基板固定装置が基板上に下降した状態を示す構成図である。
【図２Ａ】従来技術の他の例による基板固定装置が基板上に位置決めされた状態を示す構成図である。
【図２Ｂ】図２Ａの基板固定装置が基板上に下降した状態を示す構成図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの基板固定装置が基板上に密着された状態を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態による基板固定装置を示す斜視図である。
【図４】図３の基板固定装置が基板上に位置決めされた状態を示す構成図である。
【図５】図４の基板固定装置が基板上に下降した状態を示す構成図である。
【図６】図５の基板固定装置が基板上に密着された状態を示す構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態による基板固定装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１１　基板
１１ａ　パターン形成部
１２　マスク
１２ａ　パターン部
１３　フレーム
３００　基板固定装置
３０１　マグネットプレート
３０２　ラバーマグネット
３０３　マスク加圧プレート
３１０　駆動軸
３２０　駆動モータ
３３０　ガイド棒
３４０　ガイド部

Claims

基板上に配置され、前記基板に向かって移動して所定圧力で前記基板に接触するマスク加圧プレートと、
前記マスク加圧プレート上に配置され、磁力を用いて前記基板に対してマスクを密着させるように前記マスク加圧プレートに向かって移動する磁性体と、
前記磁性体を移動させる駆動手段と、
を含むことを特徴とする薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記マスク加圧プレートと連結されたガイド棒と、
前記ガイド棒が前記磁性体を通して昇降可能なように前記ガイド棒の各端部に提供されたガイド部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記ガイド棒は、前記マスク加圧プレートが前記基板の背面に向かって下降するように、自重によって前記ガイド部において上下に摺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記ガイド棒には、前記マスク加圧プレートに対する圧力を高める弾性バイアス手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記マスク加圧プレートは非磁性体のプレートであることを特徴とする薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記磁性体は、マグネットプレートと、前記マグネットプレートの下面に取り付られたラバーマグネットとを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記駆動手段は、駆動モータと、前記磁性体を昇降自在に支持する駆動軸とを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記装置は真空雰囲気で使用可能に構成されており、
前記ガイド部にはこれを通じて真空が円滑になされるように開放部を含むことを特徴とする請求項２に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置。
基板に対してマスク加圧プレートを密着させる段階と、
磁性体を前記マスク加圧プレートによって支持される基板の背面に向かって移動させる段階と、
前記基板の下部に位置するマスクを前記磁性体の磁力を用いて前記基板の前面に密着させる段階と、
を含むことを特徴とする薄膜蒸着装置用基板固定装置を利用した基板固定方法。
前記基板に対して前記マスク加圧プレートを密着させる段階では、
前記マスク加圧プレートが前記基板に対して密着するように、前記マスク加圧プレートを前記基板の背面に向かって前記磁性体の面に対して垂直な方向に移動させることを特徴とする請求項９に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置を利用した基板固定方法。
前記基板に対して前記マスク加圧プレートを密着させる段階では、
前記基板が前記マスク加圧プレートに対して密着するように、前記基板と、前記基板の下部に位置する前記マスクとを前記マスク加圧プレートの前面に向かって同時に移動させることを特徴とする請求項９に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置を利用した基板固定方法。
前記磁性体を前記基板の背面に向かって移動させる段階では、
前記マスク加圧プレートが前記基板の背面を加圧した状態で、前記磁性体をマスク加圧プレートの背面に向かって移動させることを特徴とする請求項９に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置を利用した基板固定方法。
前記基板に対して前記マスク加圧プレートを密着させる段階では、
前記基板に向かって前記マスク加圧プレートを移動させると共に所定の圧力を前記マスク加圧プレートに印加することをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置を利用した基板固定方法。
基板上に配置されたマスク加圧プレートと、
前記基板がマスク加圧プレートに接触するように、前記基板とマスクとを前記マスク加圧プレートに向かって移動させる昇降部と、
前記マスク加圧プレート上に配置され、前記マスクが磁力を利用して前記基板に密着するように前記マスク加圧プレートに向かって移動する磁性体と、
前記磁性体を移動させる駆動手段と、
を含むことを特徴とする薄膜蒸着装置用基板固定装置。
前記マスク加圧プレートは非磁性体プレートであり、
前記磁性体は、マグネットプレートと、前記マグネットプレートの下面に取り付られたラバーマグネットとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の薄膜蒸着装置用基板固定装置。
非磁性部により基板に接触し、磁性部の磁力を利用してマスクを前記基板に対して密着させるマルチステップ固定部と、
前記マルチステップ固定部を駆動させる駆動部と、
を含むことを特徴とする薄板蒸着装置用基板固定装置。
非磁性部が基板に接触するようにバイアスする弾性バイアス手段をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の薄板蒸着装置用基板固定装置。
前記基板が非磁性部と接触するように前記基板と前記マスクとを移動させる昇降部をさらに設置したことを特徴とする請求項１６に記載の薄板蒸着装置用基板固定装置。
前記磁性部は、マグネットプレートと、前記マグネットプレートの下面に接触するラバーマグネットとを含むことを特徴とする請求項１６に記載の薄板蒸着装置用基板固定装置。