KR101411249B1

KR101411249B1 - 유기 ｅｌ 디바이스 제조장치

Info

Publication number: KR101411249B1
Application number: KR1020120064227A
Authority: KR
Inventors: 이오리 주시; 히로키 카메야마; 마코토 후쿠시마; 정재훈; 이상우
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사; 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-06-24
Also published as: JP2013093279A; TW201324675A; KR20130046340A; CN103094492A

Abstract

본 발명은 기판유지를 위한 액추에이터를 진공처리실 내에 설치하지 않고 기판을 확실하게 유지할 수 있는 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치를 제공한다. 본 발명은 기판홀더와, 기판반송기로부터 기판을 받기 위하여 세워 설치하여 고정된 기판 접수핀과, 기판홀더를 승강시키는 기판홀더 승강기구와, 기판홀더의 단부에 설치되어, 기판 클램프와 클램프 지지부재와 클램프 탄성지지 스프링으로 이루어지는 기판유지기구와, 기판을 기판 클램프로부터 해제시키기 위하여 세워 설치하여 고정된 클램프 개폐 핀을 구비하고, 클램프 지지부재는 세로방향으로 회전하여 제 1 아암과 제 2 아암을 갖고, 제 1 아암의 단부에는 기판 클램프의 일단부가 고정되고, 제 2 아암의 단부에는 세로방향으로 회전하는 회전부가 설치되고, 기판 접수핀이 기판을 받는 상태에서는 제 2 아암의 회전부가 상기 클램프 개폐 핀에 의해 밀어 올려져 상기 제 1 아암과 제 2 아암을 연결하는 직선이 실질적으로 수평 상태이고, 상기 받은 기판을 상기 기판홀더에 탑재한 상태에서는 상기 제 1 아암과 제 2 아암을 연결하는 직선이 실질적으로 수직 상태가 되어 기판 클램프는 기판을 기판홀더에 누르도록 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치를 구성한다.

Description

유기 ＥＬ 디바이스 제조장치{MANUFACTURING APPARATUS FOR ORGANIC EL DEVICES}

본 발명은 유기 ＥＬ(Electro-Luminescence) 디바이스 제조장치에 관한 것으로, 특히 성막시 등에 있어서 최적의 기판을 유지할 수 있는 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치에 관한 것이다.

유기 ＥＬ 디바이스를 제조하는 유력한 방법으로서 진공증착법이 있다. 진공증착법은 진공처리실 내에서 기판과 마스크를 겹친 상태로 처리 가스에 노출시켜 증착처리를 실시하는 것이다. 또한, 최근 처리기판은 대형화하고 있고, G6세대의 기판 사이즈는 1500mm×1800mm가 된다. 이러한 대형기판에 대응하기 위해 기판면을 수직으로 유지한 상태로 처리가스에 노출시켜 증착처리를 실시하는 것이 행해지고 있다. 하기의 특허문헌 1에는 기판면을 수직으로 유지한 상태로 증착처리를 실시하는 기술이 개시되어 있다.

상술한 바와 같이, 진공처리실 내에서 기판면을 수직으로 유지한 상태로 증착처리를 실시할 경우, 안정된 증착처리를 행하기 위해서는 기판을 안정되게 유지하는 것이 필요하며, 기판을 안정되게 유지하기 위해서는 기판을 확실하게 유지할 수 있는 기판유지기구를 설치하는 것이 필요하다. 그러나, 기판유지를 위한 액추에이터(동작장치)를 진공처리실 내에 설치한 경우는 분진 등에 의해 유기 ＥＬ 디바이스가 오염될 우려가 있다. 따라서, 기판유지를 위한 액추에이터를 진공처리실 내에 설치하지 않고 기판을 확실하게 유지하는 것이 기대되고 있다.

특허문헌 1 : 특개 2010-086956호 공보

본 발명의 목적은 기판유지를 위한 액추에이터를 진공처리실 내에 설치하지 않고 기판을 확실하게 유지할 수 있는 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치에 있어서는, 진공처리실 내에 설치되어 기판을 지지하기 위한 기판홀더와, 상기 진공처리실 외에 설치된 기판반송기로부터 기판을 받기 위하여 상기 진공처리실 내에 수직방향으로 세워 설치하여 고정된 기판 접수핀과, 상기 기판 접수핀에 대하여 상기 기판홀더를 승강시키는 기판홀더 승강기구와, 상기 기판홀더의 단부에 설치되고, 기판을 상기 기판홀더에 고정시켜 지지하기 위한 기판유지기구와, 기판을 상기 기판유지기구에서 해제시키기 위하여, 상기 진공처리실 내에 수직방향으로 세워 설치하여 고정된 클램프 개폐 핀을 구비하고, 상기 기판유지기구는 기판을 상기 기판홀더 쪽으로 누르는 판형상의 기판 클램프와, 상기 기판 클램프를 지지하는 클램프 지지부재와 상기 기판 클램프가 기판을 상기 기판홀더 쪽으로 누르도록 탄성지지하는 스프링을 갖고, 상기 클램프 지지부재는 수평방향의 제 1 축을 중심으로 하여 회전동작이 가능하며, 상기 제 1 축으로부터 연장되는 제 1 아암과 제 2 아암을 가지며, 상기 제 1 아암의 단부에는 상기 기판 클램프의 일단부가 고정되고, 상기 제 2 아암의 단부에는 수평방향의 제 2 축을 중심으로 하여 회전동작이 가능한 회전부가 설치되고, 상기 제 1 축과 상기 2개의 아암의 단부를 연결하는 직선이 3각형을 형성하는 형상으로, 상기 진공처리실 외부에 설치된 기판반송기로부터 상기 기판 접수핀이 기판을 받는 상태에서는 상기 제 2 아암의 회전부가 상기 클램프 개폐 핀에 의해 밀어 올려져 상기 제 1 아암과 제 2 아암을 연결하는 직선이 실질적으로 수평인 상태이면 상기 기판 클램프가 실질적으로 수직인 상태가 되며, 상기 받은 기판을 상기 기판홀더에 고정시켜 탑재한 상태에서는, 상기 제 1 아암과 제 2 아암을 연결하는 직선이 실질적으로 수직인 상태이면 상기 기판 클램프가 실질적으로 수평인 상태가 되어, 상기 기판 클램프가 기판을 상기 기판홀더 쪽으로 누르는 상태가 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기판유지를 위한 액추에이터를 진공처리실 내에 설치하지 않고 기판을 확실하게 유지할 수 있는 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서의 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서의 반송챔버와 처리챔버의 구성의 개요를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서의 반송챔버와 처리챔버의 구성의 모식도와 동작설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서의 동작 흐름을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서의 기판을 받은 상태에서의 기판유지기구를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서의 기판유지상태에서의 기판유지기구를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서의 기판선회수단 및 기판밀착수단을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서의 얼라이먼트부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서의 기판 마스크 고정수단의 실시예를 도시하는 도면으로, 도 7에 상기 실시예를 더한 도면이다.

본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 9를 이용하여 설명한다. 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치는 단지 발광재료층(ＥＬ층)을 형성하여 전극 사이에 두는 구조뿐만이 아니고, 양극 상에 정공주입층이나 수송층, 음극 상에 전자주입층이나 수송층을 형성하는 등, 여러 가지 재료가 얇은 막으로서 이루어지는 다층구조를 형성하거나, 기판을 세정하거나 한다. 도 1은 그 제조장치의 일례를 도시한 수평 단면도이다.

본 실시예에서의 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치(100)는 크게 나누어 처리 대상의 기판(6)(이하, 간단히 기판이라고도 함)을 반입하는 로드 클러스터(3), 상기 기판(6)을 처리하는 4개의 클러스터(A∼D), 각 클러스터간 또는 클러스터와 로드 클러스터(3) 혹은 다음 공정(봉지공정)과의 사이에 설치된 5개의 수수실(授受室)(4)(4a∼4e)로 구성되어 있다. 본 실시예의 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치(100)에서는 기판의 증착면을 상부면으로 하여 반송하고, 증착할 때에 기판을 세워서 증착한다.

로드 클러스터(3)는 전후에 진공을 유지하기 위한 게이트 밸브(10)를 갖는 로드록실(31)과, 상기 로드록실(31)로부터 기판(6)을 받아 선회하여 수수실(4a)로 기판을 반입하는 반송로봇(5R)으로 구성된다. 각 로드록실(31) 및 각 수수실(4)은 전후에 게이트밸브(10)를 갖고, 해당 게이트밸브(10)의 개폐를 제어하여 진공을 유지하면서 로드 클러스터(3) 혹은 다음의 클러스터 등에 기판을 수수한다.

각 클러스터(A∼D)는 각각 1대의 반송로봇(5)을 갖는 반송챔버(2)와, 반송로봇(5)으로부터 기판을 받아, 소정의 처리를 하는 도면상에서 상하에 배치된 2개의 처리챔버(1)(제 1 첨자 a∼d는 클러스터를 나타내고, 제 2 첨자 u, d는 위쪽 아래쪽을 나타낸다)를 갖는다. 반송챔버(2)와 처리챔버(1) 사이에는 게이트밸브(10)가 마련되어 있다.

도 2는 반송챔버(2)와 처리챔버(1)의 구성의 개요를 도시하는 사시도이다. 처리챔버(1)의 구성은 처리 내용에 따라 다르지만, 진공으로 증착재료인 발광재료를 증착하여 ＥＬ층을 형성하는 진공증착챔버(1bu)를 예로 들어 설명한다. 도 3은 반송챔버(2b)와 진공증착챔버(1bu)의 구성의 모식도와 동작설명도이다. 도 2에서의 반송로봇(5)은 전체를 상하로 이동할 수 있으며(도 3의 화살표 59 참조), 좌우로 선회가능한 3링크 구조의 아암(57)을 갖고, 그 선단부에는 기판반송용 빗살형상 핸드(58)를 상하 2단으로 2개 갖는다.

1개의 핸드인 경우는 기판을 다음 공정으로 건네주기 위한 회전동작, 이전의 공정부터 기판을 받기 위한 회전동작 및 이것에 수반되는 게이트밸브의 개폐동작이 반출입 동작 사이에 필요하지만, 상하 2단으로 함으로써, 다른 한쪽 핸드에 반입하는 기판을 갖은 부분과, 기판을 유지하고 있지 않은 쪽의 핸드로 진공증착챔버로부터 기판의 반출동작을 시킨 후, 연속해서 반입동작을 행할 수 있다. 2개 핸드로 할 것인지 1개의 핸드로 할 것인지는 요구되는 공정 능력에 따라 정한다. 이후의 설명에서는 설명을 간단히 하기 위해 1개의 핸드로 설명한다.

한편, 진공증착챔버(1bu)는 크게 나누어 발광 재료를 승화시켜 기판(6)에 증착시키는 증착부(7)와, 기판(6)의 필요한 부분에 증착시키기 위해 기판(6)과 새도우마스크(81)의 위치맞춤을 실시하는 얼라이먼트부(8) 및 반송로봇(5)과 기판(6)을 주고 받아 증착부(7)로 기판(6)을 이동시키는 처리수수부(9)로 구성된다.

얼라이먼트부(8)와 처리수수부(9)는 우측 R라인과 좌측 L라인의 2시스템으로 설치한다. 본 실시예에서의 처리의 기본적인 생각은 한쪽 라인(예를 들면, R라인)으로 증착하고 있는 동안에, 다른 쪽의 Ｌ라인에서는 기판(6)을 반출입하고, 기판(6)과 새도우마스크(81)를 얼라이먼트하여 증착할 준비를 완료시키는 것이다. 이 처리를 번갈아 행함으로써 증착재료를 기판(6)에 증착시키지 않고 불필요하게 승화하고 있는 시간을 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 우선 (1) 기판(6)을 처리수수부(9)로 반입하고, 기판홀더(91)에 고정한다. 이 고정방법에 대해서는 후술한다. 그 후, (2) 상기 기판을 실질적으로 수직으로 세우고, 이어서, (3) 기판(6)을 새도우마스크(81)로부터 일정 거리, 예를 들면 0.5mm 떨어진 위치까지 접근시키고, (4) 그 상태에서 얼라이먼트를 행한다. 얼라이먼트 종료후, (5) 기판 사이즈가 커도, 기판(6)과 새도우마스크(81) 사이의 간극이 수십㎛ 이하가 되도록, 기판(6)과 새도우마스크(81)를 밀착시키고, (6) 자석으로 기판(6)과 새도우마스크(81)를 흡착 고정하고, (7) 증착재료를 기판(6)에 증착한다. 증착 종료 후에는, (8) 자석에 의한 기판(6)과 새도우마스크(81)의 고정을 해제하고, (9) 기판(6)을 새도우마스크(81)로부터 일정 거리를 떼어 놓고, (10) 기판(6)을 수평하게 하고, (11) 기판(6)을 처리수수부(9)로부터 반출한다.

이어서, 상기 본 실시예의 단계인 (1)∼(10) 단계를 실현하는 구성 및 동작을 순서대로 설명한다.

우선, (1) 단계를 실현하는 구성 및 동작을 도 5와 도 6을 이용하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에서의 기판을 받은 상태에서의 기판유지기구를 도시하는 도면이며, 진공처리실 외에 설치된 기판반송기인 반송로봇(5)으로부터 기판(6)을 원기둥형상의 기판 접수핀(66)이 받은 상태이다. 도 5에서, 기판 접수핀(66)은 기판(6)을 지지하도록 3개 이상 설치되고, 기판홀더(91)에 설치된 관통구멍(91a)을 수직방향으로 관통하고, 진공처리실 내의 고정 베이스(69)에 수직방향으로 세워 설치하여 고정되어 있다. 기판홀더(91)의 단부는 수직방향으로 연장되는 수직단부(9lb)와 접속되고, 수직단부(9lb)의 하부에는 수평방향으로 연장되는 수평단부(91c)가 접속되어 있다. 수직단부(9lb)와 수평단부(91c)로부터 기판홀더 단부가 구성된다. 수평단부(91c)에는 기판홀더 서포트(91e)를 개재하여 기판홀더 승강기구(68)가 접속되어 있다. 기판홀더 승강기구(68)는 고정된 기판 접수핀(66)에 대하여 기판홀더(91)를 승강시키는 것이다.

수평단부(91c)에는 관통구멍(91d)이 설치되어 있다. 이 관통구멍(91d)을 관통하는 원기둥형상의 클램프 개폐 핀(67)이 고정 베이스(69)에 수직방향으로 세워 설치하여 고정되어 있다. 클램프 개폐 핀(67)은 기판(6)을 후술하는 기판유지기구로부터 해제시키기 위한 것이다. 수직단부(9lb)에는 고정 쇠장식(65)이 장착되고, 고정 쇠장식(65)에 실질적으로 「く」형상의 클램프 지지부재(62)가 수평방향의 제 1 축(62c)을 중심으로 하여 화살표 D와 같이 회전이동하도록 설치되어 있다. 클램프 지지부재(62)는 감김스프링(63)에 의해 도 5에 있어서 좌회전방향으로 탄성지지되어 있다.

클램프 지지부재(62)는 제 1 축(62c)으로부터 연장되는 제 1 아암(62a)과 제 2 아암(62b)을 갖고, 제 1 아암(62a)의 단부에는 기판 클램프(61)의 일단부가 고정되어 있으며, 제 2 아암(62b)의 단부에는 회전부(64)가 설치되어 있다. 회전부(64)는 수평방향의 제 2 축(64c)을 중심으로 하여 회전동작이 가능하다. 회전부(64)에는 감김스프링(63)에 의해 실질적으로 아래방향의 힘이 작용하고 있고, 클램프 개폐 핀(67)의 상부 선단부에서 회전부(64)을 받아들이고 있다.

이와 같이 하여, 제 1 축(62c)과 상기 2개의 아암(62a, 62b)의 단부를 연결하는 직선이 3각형을 형성하는 형상으로 되어 있다. 이와 같이 도 5에 있어서는 제 2 아암(62b)의 회전부(64)가 클램프 개폐 핀(67)의 상부 선단부에 밀려 제 1 아암(62a)과 제 2 아암(62b)을 연결하는 직선이 실질적으로 수평 상태가 되면, 기판 클램프(61)가 실질적으로 수직 상태가 된다. 따라서, 기판(6)을 기판 접수핀(66)으로 받고나면 기판홀더(91) 상에 탑재하는 동안에 기판 클램프(61)가 방해가 되지 않는다.

기판 클램프(61)는 탄성을 갖는 금속제의 판이며, 그 일단부가 클램프 지지부재(62)의 제 1 아암(62a)의 단부에 고정되고, 타단부가 기판홀더(91)에 탑재된 기판(6)을 누른다(후술하는 도 6 참조).

이와 같이, 기판홀더(91)의 단부에는 기판(6)을 기판홀더(91)에 유지하기 위한 기판유지기구로서, 기판(6)을 기판홀더(91)에 지지하는 판형상의 기판 클램프(61)와, 기판 클램프(61)를 지지하는 클램프 지지부재(62)와, 기판 클램프(61)가 기판(6)을 기판홀더(91)에 누르도록 탄성지지하는 스프링(63)이 설치되어 있다.

이어서, 반송로봇(5)으로부터 기판(6)을 기판 접수핀(66)으로 받은 후, 기판(6)이 기판홀더(91) 상에 탑재될 때까지의 상태에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에서의 기판유지상태에서의 기판유지기구를 도시하는 도면이며, 기판(6)이 기판홀더(91) 상에 탑재되고 판형상의 기판 클램프(61)에 의해 기판홀더(91)의 상면에 지지된다.

도 6에서는, 기판홀더(91)가 기판홀더 승강기구(68)에 의해 상승되면, 기판 접수핀(66)의 상부 선단부가 기판홀더(91)의 상면보다 낮게 되어 있다. 이로 인하여, 기판(6)이 기판 접수핀(66)의 상부 선단부에서 멀어져 기판홀더(91) 상에 탑재된다.

또한, 기판홀더(91)가 상승함으로써 클램프 개폐 핀(67)의 상부 선단부가 수평단부(91c)의 상면 가까이에 위치하고, 클램프 개폐 핀(67)의 상부 선단부와 회전부(64)의 사이가 떨어져 있다. 이 때, 회전부(64)에는 감김스프링(63)에 의해 실질적으로 아래방향의 힘이 가해진다. 이와 같이 도 6에 있어서는 감김스프링(63)의 스프링력에 의해 제 1 아암(62a)과 제 2 아암(62b)을 연결하는 직선이 실질적으로 서로 수직 상태가 되고, 기판 클램프(61)가 실질적으로 수평 상태가 되며, 기판 클램프(61)가 기판(6)을 기판홀더(91)에 누르는 상태가 된다.

도 5에서 도 6의 상태로 이동할 때에 회전부(64)와 클램프 개폐 핀(67)의 위치가 수평방향으로 어긋나지만, 회전부(64)가 클램프 개폐 핀(67) 상을 회전하면서 이동하므로, 분진 등의 발생을 억제할 수 있다.

이어서, 도 7을 이용하여 (2) (10)을 실현하는 기판선회수단(92)을 설명한다. 도 7은 상기 단계 중, (2) (10)을 실현하는 기판선회수단(92) 및 (3) (5) (9)를 실현하는 기판밀착수단(93)을 갖는 처리수수부(9)(도 3 참조)를 도시한 것으로, 더구나 배선의 피복재로부터의 아웃 가스의 문제를 해소하는 진공내 배선 링크 기구의 적용을 도시한 도면이다.

기판선회수단(92)은 처리수수부(9)에 반입된 기판을 받아 유지하는 기판홀더(91)와 기판(6)을 일체로 하여 얼라이먼트를 실시하기 전에 실질적으로 수직으로 세우고, 얼라이먼트 종료 후에는 수평 상태로 되돌리는 기능을 갖는다.

도 7에 있어서, 기판선회수단(92)은 크게 나누어 선회 대상인 기판(6) 및 기판홀더(91) 등의 선회부를 선회시키는 진공내 배선링크기구(92L)와, 상기 선회부를 화살표 A 방향으로 상기 기구를 통하여 선회 구동하는 선회구동부(92B)로 구성된다.

진공내 배선링크기구(92L)는 제 1 링크(92L1)와 제 2 링크(92L2) 및 그들을 진공측으로부터 격리하고, 그 내부를 대기분위기로 하는 시일부(92S)로 구성된다. 상기 제 1 링크(92L1)는 일단부가 회전지지대(92k)에 지지되고, 타단부가 대기연통부(94H)에 중공부를 갖도록 접속되어 있다. 상기 제 2 링크(92L2)는 대기연통부(94H)에 대하여 상기 제 1 링크(92L1)와의 반대측에 설치되고, 일단부가 제 1 링크(92L1)와 마찬가지로 중공부를 갖도록 대기연통부(94H)에, 타단부가 도 1에 도시하는 구획부(11)에 설치된 지지부(11A)에 접속되어 있다.

상기 시일부(92S)는 일단부가 대기연통부(94H)의 접속부에, 타단부가 진공증착챔버(1bu)의 측벽에 접속된 제 1 시일부(92S1)와, 일단부가 대기연통부(94H)의 접속부에, 타단부가 지지부(11A)에 접속된 제 2 시일부(92S2)로 구성된다. 각각의 시일부(92S1, 92S2)는 각각의 양단부를 연결하는 벨로우즈(92V1, 92V2)를 갖고 있고, 또한 각각의 시일부(92S1, 92S2)의 대기연통부(94H)측의 접속부는 제 1 링크(92L1)와 제 2 링크(92L2)를 회전가능하게 지지하고 있다.

상기 실시예에서는 배선(94f)을 링크 안에 설치하기 위해 링크 안을 대기상태로 하였지만, 시일부(92S)는 각각의 링크를 포함하도록 구성하고 있으므로, 링크와 진공 시일부 사이에 배선을 설치해도 된다. 이 경우, 링크는 반드시 대기압 상태로 할 필요는 없다.

한편, 선회구동부(92B)는 대기측에 설치된 선회용 모터(92m)와, 선회용 모터(92m)의 선회 운동을 상기 제 1 링크(92L1)로 전달하는 톱니바퀴(92h1, 92h2)와, 제 1 링크(L1)의 일단부를 지지하는 회전지지대(92k)를 갖는다. 더불어, 선회용 모터(92m)는 대기측에 설치된 제어장치(60)로 제어된다.

한편, 도 7은 진공증착챔버(1bu)의 Ｒ라인을 나타내고 있고, 도 1에 도시하는 구획부(11)를 면대상 중심으로 하여 진공증착챔버(1bu)의 Ｌ라인에도 동일한 구조가 배치된다. 따라서, R라인의 제 1 링크(92L1), 대기연통부(94H), 제 2 링크(92L2) 및 L라인의 제 1 링크(92L1), 대기연통부(94H), 제 2 링크(92L2)의 각 중공부는 구획부(11)에 설치된 지지부(11A)를 개재하여 대기로 연결되어 있는 구조가 된다. 제 2 링크(92L2)는 반드시 대기중일 필요는 없지만, 후술하는 바와 같이 제 2 링크(92L2)는 구획부(11)의 중공부에서 도 7에 도시하는 Ｂ방향으로 이동할 필요가 있으므로, 이동부에서 분진이 나올 가능성이 있어 지지부(11A)의 중공부로 이어져 대기압 구조로 하였다.

이상, 본 실시예에 의한 기판선회수단(92)을 이용하면, 기판증착면을 상면으로 하여 반송하고 있으므로, 기판(6)을 세우면 그대로 전술한 얼라이먼트를 할 수 있다.

이어서, 단계(4)의 얼라이먼트를 달성하는 구성과 동작을 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8에 본 실시예에 의한 얼라이먼트부(8)를 나타낸다. 본 실시예에서는 도 8에 도시하는 바와 같이, 기판(6)과 새도우마스크(81)를 실질적으로 수직으로 세우고 얼라이먼트를 행한다. 얼라이먼트부(8)는 새도우마스크(81), 새도우마스크(81)를 고정하는 얼라이먼트 베이스(82), 얼라이먼트 베이스(82)를 유지하고 얼라이먼트 베이스(82) 즉 새도우마스크(81)의 ＸＺ평면에서의 위치를 정하는 얼라이먼트 구동부(83), 얼라이먼트 베이스(82)를 유지하고 얼라이먼트 구동부(83)의 움직임에 따라 새도우마스크(81)의 위치를 정하는 얼라이먼트 종동부(84), 기판(6)과 상기 새도우마스크(81)에 설치된 얼라이먼트 마크를 검출하는 4개소에 설치된 얼라이먼트 광학계(85), 얼라이먼트 마크의 영상을 처리하고, 얼라이먼트량을 조절하여 얼라이먼트 구동부(83)를 제어하는 제어장치(60)(도 7 참조)로 구성된다.

이러한 구성을 이용하여 다음과 같이 얼라이먼트를 행한다. 얼라이먼트 베이스(82)는 그 4모서리 가까이에서 만나며, 상부에 2개소 81a, 8lb, 그 2개소의 각각의 아래에 설치된 81c, 81d의 전체 4개소의 회전지지부에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

상기 4개소에 설치된 얼라이먼트 광학계(85)에 의해 기판(6)과 새도우마스크(81)의 위치 어긋남(△X, △Y, θ)을 검출한다. θ는 도 8의 ＸＺ면에서의 기울기이다. 이 결과에 근거하여 얼라이먼트 베이스(82) 상부에 설치한 회전지지부(81a)를 도 8에 도시하는 Ｘ방향, Z방향으로, 마찬가지로 상부에 설치한 회전지지부(8lb)를 Z방향으로 이동시켜서 상기 위치 어긋남을 해소하는 방법으로 얼라이먼트한다. 이 때, 얼라이먼트 베이스(82)의 상기 이동에 따라 회전지지부(8lb)는 X방향으로, 얼라이먼트 베이스(82) 하부에 설치한 회전지지부(81c, 81d)는 X 및 Z방향으로 종동적으로 이동한다. 회전지지부(81a)의 구동은 진공증착챔버(1bu)의 상부벽(1T) 상에 설치된 구동모터를 갖는 얼라이먼트 구동부(83L), 회전지지부(8lb)의 구동 및 수동은 얼라이먼트 구동부(83R) 및 회전지지부(81c, 81d)의 움직임은 진공증착챔버(1bu)의 하부벽(1Y) 아래에 설치된 얼라이먼트 종동부(84L, 84R)에서 행한다.

얼라이먼트를 위한 기구부는 시일부를 개재하여 대기측에 설치되어 있어, 진공증착에 나쁜 영향을 미치는 분진 등을 진공 내에 반입하지 않도록 하고 있고, 또한, 이로 인하여 보수성도 향상될 수 있다. 또한, 얼라이먼트 광학계(85)에 대해서도 카메라 및 광원 등을 진공측으로 뚫고 나온 내부가 대기 중인 수납통에 수납되어 동일한 효과를 거두고 있다.

다음에, 단계 (3) (5) (9)의 기판(6)과 새도우마스크(81)를 밀착시키는 기판밀착수단(93)의 구성 및 동작에 대하여 도 7을 이용하여 설명한다. 기판밀착수단(93)은 기판선회수단(92)을 전체적으로 화살표 B 방향으로 이동시킴으로써 기판(6)을 우선, 새도우마스크(81)까지 일정 거리까지 접근시키고, 그 후 밀착시키고, 증착 후에는 원래의 위치까지 되돌리는 장치이다. 그 때문에, 기판밀착수단(93)은 기판선회수단(92)에 위치하는 선회구동부 탑재대(93t)와, 선회구동부 탑재대(93t)의 주행용 레일(93r)과, 선회구동부 탑재대(93t)를 볼나사(93n)를 적용하여 구동하는 접근용 모터(93m)를 갖는다. 구획부(11)의 중공부에도 선회구동부 탑재대(93t)의 움직임에 따라 움직이는 기판선회수단(92)의 제 2 링크(92L2)를 B방향으로 이동시키는 레일(도시생략)이 있다. 레일이라고 해도, 그 가동 길이는 고작해야 2mm 정도이다. 이러한 기구를 제어장치(60)에 의해 제어함으로써 기판(6)을 새도우마스크(81)에 밀착시킬 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 기판(6)과 새도우마스크(81)가 접촉하지 않는 거리, 예를 들면 0.5mm 전후를 유지하면서 얼라이먼트할 수 있고, 그 후 기판(6)을 새도우마스크(81)에 밀착시킴으로써 증착 쉐도우를 줄일 수 있어 고정밀도로 증착할 수 있다.

또한, 도 7에 도시한 실시예에 있어서는, 대기연통부(94H) 내부는 기판선회수단(92) 부분에서 설명한 바와 같이, 제 1 링크(92L1)을 통하여 대기측으로 개방되어 있다. 그 결과, 누름에 수반되는 모터 등의 분진은 대기로 배출되어 진공 증착에 나쁜 영향을 주지 않는다. 또한, 모터로의 구동선 및 센서부에서의 신호선(94f)을 대기연통부(94H)와 제 1 링크(92L1)를 통하여 제어장치(60)에 접속하고 있는 진공내 배선기구를 구성하고 있으므로, 배선의 피복 재료로부터의 아웃 가스에 의해 진공도가 저하되는 문제점도 발생되지 않는다. 게다가, 상기 대기연통부(94H)나 상기 링크는 녹에 강하고 충분한 강도를 가지는 금속, 예를 들면 스텐레스, 알루미늄으로 구성되어 있으므로 아웃 가스도 발생하지 않는다.

따라서, 상기 실시예에 의하면 고진공을 유지할 수 있고, 신뢰성의 높은 증착공정이 가능하다.

이어서, 단계 (6) (8), 즉 증착시에 기판(6)과 새도우마스크(81)를 고정하여 안정되게 증착할 수 있도록 하고, 증착 종료 후에 그 고정을 해제하는 기판 마스크 고정수단(20)의 본 실시예에서의 실시예를 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 도 7에 기판 마스크 고정수단(20)을 부가한 도면이다. 도면의 복잡성을 고려하여 설명에 직접 관계가 없는 부호를 생략하고 있다.

본 실시예에서의 기판 마스크 고정수단(20)은 기판(6)과 새도우마스크(81)를 흡착 고정하는 영구자석(21J)를 유지하는 기판 마스크 흡착체(21)와, 상기 기판 마스크 흡착체(21)를 처리수수부(9)의 상부로부터 화살표 C와 같이 선회하여 상기 기판 마스크 흡착체(21)를 기판홀더(91)의 위치까지 이동시키는 흡착체 이동수단인 흡착체 선회수단(22)으로 구성된다.

상기 기판 마스크 흡착체(21)는 선회하여 기판홀더(91)에 근접하면, 비자성재료의 기판(6)을 사이에 두고 자성재료로 구성된 새도우마스크(81)를 흡착하기 시작하고, 가까워짐에 따라 흡착력을 강하게 하여, 접촉하면 흡착 고정한다. 이 때, 흡착력이 지나치게 강해서 새도우마스크(81)가 변형될 경우는 접촉시키지 않고, 적절한 흡착력을 얻을 수 있는 위치까지 회전시켜서 흡착 고정해도 된다. 그 결과, 기판(6)과 새도우마스크(81)는 일체화하고, 그 일체화한 상태로 증착함으로써 안정되고 확실하게 증착할 수 있다.

도 9에 있어서, 흡착체 선회수단(22)은 크게 나누어 선회 대상인 기판 마스크 흡착체(21)를 선회시키는 링크기구(22L)와, 상기 선회물을 화살표 C 방향으로 상기 기구를 개입시켜 선회 구동하는 흡착체 선회구동부(22B)로 구성된다.

링크기구(22L)는 제 1 링크(22L1), 제 2 링크(22L2), 및 그들을 진공측으로부터 격리하는 시일부(22S)로 구성된다. 링크기구(22L)의 기본적인 구성은 기판밀착수단(93)의 진공내 배선링크기구(92L)와 같지만, 다음과 같은 점이 다르다.

첫째로, 본 실시예에서는 단계 (6)은 도 4에 도시하는 기판밀착수단(93)으로 기판(6)을 새도우마스크에 밀착시키는 단계 (5) 다음에 행하므로, 기판 마스크 고정수단(20)을 앞뒤로 이동시킬 필요는 없다. 따라서, 링크를 앞뒤로 이동시키기 위한 벨로우즈는 불필요하게 되고, 시일부(22S)도 진공증착챔버(1bu)의 측벽에 제 1 시일부(22s1)를, 지지부(11A)에 제 2 시일부 (22s2)를, 링크기구(22)가 회전 가능하게 설치하면 된다. 반대로 말하면, 상기 동작 플로우(5) 전에 행하는 것이라면, 진공내 배선링크기구(92L)와 동일한 구조로 하고, 기판선회수단(92)과 마찬가지로 흡착체 선회수단(22) 전체를 앞뒤로 이동시키는 것이 필요하다.

둘째로, 진공내 배선링크기구(92L)의 링크는 배선을 하기 위해서 대기 중에서 만나지만, 링크기구(22L)에서는 배선이 없으므로 반드시 대기중일 필요는 없다.

또한, 제 2 링크(22L2)의 지지부(11A) 내의 회전지지체(도시생략)에 있어서, 만일 분진이 발생해도 진공내 배선링크기구(92L)의 제 2 링크의 지지체와 동일한 공간을 갖고 있으므로, 상기 진공내 배선링크기구(92L)를 개입시켜 상기 분진을 대기측으로 배기하는 것이 가능하다.

한편, 흡착체 선회구동부(22B)는 전술한 선회구동부(92B)와 파워적인 규모는 다르지만, 기본적으로는 선회구동부(92B)와 동일한 구조를 갖고 있다. 따라서, 기판선회수단(92)에서의 부호번호를 92에서 22로 치환할 수 있으므로, 여기에서는 설명을 생략한다. 더불어, 기판 마스크 흡착체(21)의 대기위치는 기판선회수단(92)의 선회에 지장이 없도록 기판선회수단(92)의 선회영역의 상부에 설치하는 것이 유리하다.

기판 마스크 고정수단(20)의 본 실시예에 의하면, 기판 마스크 흡착체(21)를 처리수수부(9)와 분리한, 혹은 별체의 독립된 구조로 할 수 있으므로, 기판 마스크 흡착체(21) 혹은 처리수수부(9)의 구성기구에 고장이 발생하여 교환해야 하는 경우에도 기판 마스크 흡착체(21)에 대해서는 처리수수부(9)에 관계없이 기판 마스크 흡착체(21)만을 교환하면 되고, 처리수수부(9)에 대해서는 기판 마스크 흡착체(21)에 관계없이 처리수수부(9)만을 교환하면 된다. 또한, 특히 처리수수부(9)는 그 구조가 간소화되어 보수하기 쉬워진다. 따라서, 보수성이 높은 기판 마스크 흡착체 혹은 처리수수부를 제공할 수 있다.

마지막으로, 단계 (7)의 증착처리에 대하여 본 실시예에서의 실시예를 도 3을 이용하여 설명한다. 증착부(7)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 증착원(71)을 레일(76)을 따라서 상하방향으로 이동시키는 상하 구동수단(72), 증착원(71)을 레일(75)을 따라서 좌우의 얼라이먼트부간 이동하는 좌우 구동베이스(74)를 갖는다. 증착원(71)은 내부에 증착재료인 발광재료를 갖고, 상기 증착재료를 가열 제어(도시생략) 함으로써 안정된 증발속도를 얻을 수 있고, 도 3의 인출도에 도시하는 바와 같이, 일렬로 나열된 복수의 분사 노즐로부터 분사(73)되는 구조로 되어 있다. 필요에 의해 안정된 증착이 얻어지도록 첨가제도 동시에 가열하여 증착할 수 있다.

더불어, 상기 설명에서는 유기 ＥＬ 디바이스를 예로 들어 설명했지만, 유기 ＥＬ 디바이스와 동일한 배경에 있는 증착처리를 하는 성막장치에도 적용할 수 있다.

1 : 처리챔버 1bu : 진공증착챔버
2 : 반송챔버 3 : 로드 클러스터
6 : 기판 7 : 증착부
8 : 얼라이먼트부 9 : 처리수수부
11 : 구획부 20 : 기판 마스크 고정수단
21 : 영구자석을 유지하는 기판 마스크 흡착체
21J : 영구자석 22 : 흡착체 선회수단
22B : 흡착체 선회구동부 23 : 전자석을 유지하는 기판 마스크 흡착체
23d : 전자석 23H : 23의 수납케이스
60 : 제어장치 61 : 기판 클램프
62 : 클램프 지지부재 62a : 제 1 아암
62b : 제 2 아암 62c : 제 1 축
63 : 감김스프링 64 : 회전부
64c : 제 2 축 65 : 고정 쇠장식
66 : 기판 접수핀 67 : 클램프 개폐 핀
68 : 기판홀더 승강기구 69 : 고정 베이스
71 : 증발원 81 : 새도우마스크
81a∼d : 회전지지부 82 : 얼라이먼트 베이스
83 : 얼라이먼트 구동부 83Z : Z축 구동부
83X : X축 구동부 84 : 얼라이먼트 종동부
85 : 얼라이먼트 광학계 91 : 기판홀더
91a : 관통구멍 9lb : 수직단부
91c : 수평단부 91d : 관통구멍
91e : 기판홀더 서포트 92 : 기판선회수단
93 : 기판밀착수단 94H : 대기연통부
100 : 유기 ＥＬ 디바이스의 제조장치
A∼D : 클러스터.

Claims

진공처리실 내에 설치되어 기판을 지지하기 위한 기판홀더와,
상기 진공처리실 외부에 설치된 기판반송기로부터 기판을 받기 위하여 상기 진공처리실 내에 수직방향으로 세워 설치하여 고정된 기판 접수핀과,
상기 기판 접수핀에 대하여 상기 기판홀더를 승강시키는 기판홀더 승강기구와,
상기 기판홀더의 단부에 설치되어, 기판을 상기 기판홀더에 고정시켜 지지하기 위한 기판유지기구와,
기판을 상기 기판유지기구로부터 해제시키기 위하여 상기 진공처리실 내에 수직방향으로 세워 설치하여 고정된 클램프 개폐 핀을 구비하고,
상기 기판유지기구는 기판을 상기 기판홀더 쪽으로 누르는 판형상의 기판 클램프와, 상기 기판 클램프를 지지하는 클램프 지지부재와, 상기 기판 클램프가 기판을 상기 기판홀더 쪽으로 누르도록 탄성지지하는 스프링을 가지며,
상기 클램프 지지부재는 수평방향의 제 1 축을 중심으로 하여 회전동작이 가능하며, 상기 제 1 축으로부터 연장되는 제 1 아암과 제 2 아암을 갖고, 상기 제 1 아암의 단부에는 상기 기판 클램프의 일단부가 고정되고, 상기 제 2 아암의 단부에는 수평방향의 제 2 축을 중심으로 하여 회전동작 가능한 회전부가 설치되고, 상기 제 1 축과 상기 2개의 아암의 단부를 연결하는 직선이 3각형을 형성하는 형상으로,
상기 진공처리실 외부에 설치된 기판반송기로부터 상기 기판 접수핀이 기판을 받는 상태에서는 상기 제 2 아암의 회전부가 상기 클램프 개폐 핀에 의해 밀어 올려져 상기 제 1 아암과 제 2 아암을 연결하는 직선이 실질적으로 수평 상태이고 상기 기판 클램프는 실질적으로 수직의 상태가 되며, 상기 받은 기판을 상기 기판홀더에 탑재한 상태에서는 상기 제 1 아암과 제 2 아암을 연결하는 직선이 실질적으로 수직 상태이고 상기 기판 클램프는 실질적으로 수평 상태가 되어, 상기 기판 클램프가 기판을 상기 기판홀더에 누르는 상태가 되는 것을 특징으로 하는 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판유지기구가 상기 기판홀더의 수직단부에 설치된 것을 특징으로 하는 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기판홀더 승강기구가 상기 진공처리실 외부에 설치된 것을 특징으로 하는 유기 ＥＬ 디바이스 제조장치.