KR20210022968A - 밸브 장치 및 성막 장치 - Google Patents

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KR20210022968A
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타카오 호시노
유키 아이자와
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캐논 톡키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 밸브 장치로서, 진공 장치의 내부에 설치되는 밸브체와, 일단측이 상기 밸브체에 연결되고, 타단측이 상기 진공 장치에 형성된 삽통구멍을 통해 외부로 돌출하여 있고, 진퇴함으로써 상기 밸브체를 개방 동작 또는 폐쇄 동작시키는 축과, 상기 삽통구멍과 상기 축의 일부를 기밀 상태로 덮고, 상기 축의 진퇴에 따라 신축하는 신축 부재와, 상기 밸브체를 개방 동작시킬 때, 상기 밸브체와 상기 삽통구멍과의 사이를 봉지할 수 있는, 상기 신축 부재와는 별체의 시일 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브 장치 및 성막 장치{VALVE APPARATUS AND FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은 진공 챔버의 피처리체의 반출입 통로가 되는 개구를 개폐하는 밸브 장치 및 이를 포함하는 성막 장치에 관한 것이다.
최근 평판 표시 장치로서 유기 EL 표시 장치가 각광을 받고 있다. 유기 EL 표시장치는 자발광 디스플레이로서, 응답 속도, 시야각, 박형화 등의 특성이 액정 패널 디스플레이보다 우수하여, 모니터, 텔레비전, 스마트폰으로 대표되는 각종 휴대 단말 등에서 기존의 액정 패널 디스플레이를 빠르게 대체하고 있다. 또한, 자동차용 디스플레이 등으로도 그 응용분야를 넓혀가고 있다.
유기 EL 표시장치의 소자는 2개의 마주보는 전극(캐소드 전극, 애노드 전극) 사이에 발광을 일으키는 유기물 층이 형성된 기본 구조를 가진다. 유기 EL 표시 장치 소자의 유기물층 및 전극 금속층은 성막 장치 내에서 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 증착물질을 성막함으로써 제조된다.
이러한 유기 EL 표시장치를 제조하기 위한 제조 라인은, 통상 복수의 성막실 사이를 기판 등의 피처리체가 순차로 반송되어 가면서 성막이 진행되도록 구성된다. 이들 성막실들은, 성막 공정 중 진공으로 유지되는 진공 챔버로 구성되고, 이웃하는 진공 챔버들 사이는 도어 밸브라 불리는 밸브 장치에 의해 구획되고 있다. 즉, 각 진공 챔버에는 기판 등의 피처리체의 반출입 통로가 되는 개구가 형성되어 있고, 성막 중에는 도어 밸브의 폐쇄 동작을 통해 이 개구를 차단한 채로 성막을 행하고, 성막 전후에 해당 진공 챔버 내로 또는 해당 진공 챔버로부터 기판 등의 피처리체를 반출입할 때에는 도어 밸브를 개방 동작시켜 개구를 통해 기판 등의 피처리체가 왕래 가능하도록 하고 있다.
도 7는, 이러한 도어 밸브의 종래 예의 구성을 도시하고 있다. 도 7은, 기판 등의 피처리체가 반송되는 방향과 수직인 방향에서 본 측면도이다. 인접한 진공 챔버(100, 200) 사이에 밸브 챔버(300)가 배치되고, 밸브 챔버(300)에는 개방 및 폐쇄 동작을 통해 진공 챔버의 개구(101)를 개폐하는 밸브 장치(301)가 설치된다. 밸브 장치(301)는, 밸브체(302)와, 일단이 밸브체(302)에 연결되어 밸브체(302)를 승강시키는 축(303)을 포함한다. 축(303)은, 타단이 밸브 챔버(300)에 형성된 삽통구멍(304)을 통해 외부로 돌출하고, 타단측 선단부가 캠 구조체(305)에 연결됨으로써, 진퇴(승강) 동작에 따라 밸브체(302)에 의해 개구(101)를 개방 또는 폐쇄시키도록 구성되어 있다. 구체적으로, 축(303)의 하강에 따라 밸브체(302)도 하강하여 개구(101)는 개방 상태가 되고(도 7(b)), 반대로 밸브체(302)가 개구(101)에 대응하는 위치에 올때까지 축(303)이 상승하면, 축(303)의 타단측에 연결된 캠 구조체(305)에 의해 밸브체(302)는 개구(101)를 향해 밀어붙여지고, 이에 의해 밸브체(302)는 개구(101) 주위면과 밀착하여 개구(101)를 폐쇄한다(도 7(a)).
한편, 도시한 바와 같이, 밸브체(302)의 승강 시, 밸브체(302)가 배치된 진공 장치의 내부 공간이 진공 상태를 유지하도록, 외부로 돌출된 축(303)의 일부 및 삽통구멍(304)은, 축의 진퇴에 따라 신축하는 벨로우즈 등과 같은 신축 부재(306)에 의해 기밀 상태로 봉지되고 있다. 그런데, 이러한 기밀 유지용의 신축 부재는 종종 파손되는 경우가 있다. 신축 부재로 사용된 벨로우즈가 파손하여 구멍이 뚫리게 되면, 그로부터 외부의 대기가 진공 장치 내로 들어가게되고, 이는 성막에 심각한 악영향을 미치게 된다. 따라서, 이러한 외부 대기의 유입(리크(leak)) 사태가 발생하게 되면, 제조 라인을 멈춰 세운 후, 파손된 벨로우즈의 교체 작업을 행한 뒤, 공정을 재개하여야 하므로, 그 만큼 생산이 중단되는 문제가 있다. 또한, 작업자에 따라서는, 리크 사태 발생 시, 벨로우즈의 파손 부위에 그리스(grease)를 도포하는 방법 등으로 긴급 대책을 취한 채로 성막을 계속하는 경우도 있으나, 이 경우 역시, 밀봉이 충분하지 못하거나, 그리스가 비산하는 등의 또 다른 문제를 유발할 가능성도 있다.
본 발명은, 이와 같은 리크 사태 발생 시, 진공 장치로의 대기 유입을 보다 확실히 저지할 수 있는, 긴급 대응 수단을 구비한 밸브 장치 및 이를 포함하는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 밸브 장치는, 진공 장치의 내부에 설치되는 밸브체와, 일단측이 상기 밸브체에 연결되고, 타단측이 상기 진공 장치에 형성된 삽통구멍을 통해 외부로 돌출하여 있고, 진퇴함으로써 상기 밸브체를 개방 동작 또는 폐쇄 동작시키는 축과, 상기 삽통구멍과 상기 축의 일부를 기밀 상태로 덮고, 상기 축의 진퇴에 따라 신축하는 신축 부재와, 상기 밸브체를 개방 동작시킬 때, 상기 밸브체와 상기 삽통구멍과의 사이를 봉지할 수 있는, 상기 신축 부재와는 별체의 시일 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 밸브 장치는, 진공 장치의 내부에 설치되는 밸브체와, 일단측이 상기 밸브체에 연결되고, 타단측이 상기 진공 장치에 형성된 삽통구멍을 통해 외부로 돌출하여 있고, 진퇴함으로써 상기 밸브체를 개방 동작 또는 폐쇄 동작시키는 축과, 상기 진공 장치 내면의 상기 삽통구멍 주위 위치, 또는 상기 밸브체의 상기 삽통구멍과 대향하는 삽통구멍 대향면부에 설치되는 시일 부재를 구비하고, 상기 밸브체를 개방 동작시킬 때, 상기 시일 부재에 의해 상기 삽통구멍 대향면부와 상기 삽통구멍 주위 위치와의 사이를 봉지할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 장치는, 기판에 마스크를 통하여 성막을 행하기 위한 성막 장치로서, 진공 챔버 내에 배치되고, 기판을 보유 지지하는 기판 지지 유닛과, 상기 진공 챔버 내에 배치되고, 마스크를 보유 지지하는 마스크 지지 유닛과, 상기 진공 챔버 내에 배치되고, 성막재료를 수용하는 성막원과, 상기 진공 챔버로의 상기 기판 또는 상기 마스크의 반출입 통로가 되는 개구를 개폐하는 밸브 장치로서, 전술한 실시형태에 따른 밸브 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 리크 사태가 발생하더라도 진공 장치로의 대기 유입을 보다 확실히 저지할 수 있는 긴급 대응이 가능하고, 이에 의해 공정 중단 없이 생산을 계속할 수 있게 되어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 전자 디바이스의 제조 장치의 일부의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 밸브 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 밸브 장치에서의 밸브체의 개방 동작 및 폐쇄 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 밸브 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 밸브 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 밸브 장치에 의해 구획되는 성막실을 구성하는 성막 장치를 나타낸 모식도이다.
도 7은 종래의 도어 밸브의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다. 다만, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위는 이들 구성에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 흐름, 제조조건, 크기, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.
본 발명은, 기판의 표면에 진공 증착에 의해 소망하는 패턴의 박막(재료층)을 형성하는 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로는 유리, 고분자재료의 필름, 금속 등의 임의의 재료를 선택할 수 있고, 또한 증착 재료로서도 유기 재료, 금속성 재료(금속, 금속 산화물 등) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 유기 전자 디바이스(예를 들면, 유기 EL 표시장치, 박막 태양 전지), 광학 부재 등의 제조 장치에 적용 가능하다. 그 중에서도, 유기 EL 표시장치의 제조 장치에 있어서는, 증착재료를 증발시켜 마스크를 통해 기판에 증착시킴으로써 유기 EL 표시소자를 형성하고 있기 때문에, 본 발명의 바람직한 적용예의 하나이다.
<전자 디바이스 제조 장치>
도 1은 전자 디바이스의 제조 장치의 일부의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 1의 제조 장치는, 예를 들면 스마트폰 용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. 스마트폰 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면, 4.5세대의 기판(약 700 ㎜ × 약 900 ㎜)이나 6세대의 풀사이즈(약 1500 ㎜ × 약 1850 ㎜) 또는 하프컷 사이즈(약 1500 ㎜ × 약 925 ㎜)의 기판에 유기 EL 소자의 형성을 위한 성막을 행한 후, 해당 기판을 잘라 내어 복수의 작은 사이즈의 패널로 제작한다.
전자 디바이스 제조 장치는, 일반적으로 복수의 클러스터 장치(1)와, 클러스터 장치(1) 사이를 연결하는 중계장치를 포함한다.
클러스터 장치(1)는, 기판(S)에 대한 처리(예컨대, 성막)를 행하는 복수의 성막실(11)과, 사용 전후의 마스크를 수납하는 복수의 마스크 스톡실(12)과, 그 중앙에 배치되는 반송실(13)을 구비한다.
반송실(13) 내에는, 복수의 성막실(11) 간에 기판(S)을 반송하고, 성막실(11)과 마스크 스톡실(12) 간에 마스크를 반송하는 반송 로봇(14)이 설치된다. 반송 로봇(14)은, 예를 들면, 다관절 아암에, 기판(S) 또는 마스크(M)를 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇일 수 있다.
성막실(11)에서는, 성막원에 수납된 성막 재료가 히터에 의해 가열 및 증발되어, 마스크를 통해 기판 상에 성막된다. 반송 로봇(14)과의 기판(S)의 주고받음, 기판(S)과 마스크의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크 상으로의 기판(S)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스가, 성막실에서 행해진다.
마스크 스톡실(12)에는 성막실(11)에서의 성막 공정에 사용될 새로운 마스크 및 사용이 끝난 마스크가 두 개의 카세트에 나뉘어져 수납된다. 반송 로봇(14)은, 사용이 끝난 마스크를 성막실(11)로부터 마스크 스톡실(12)의 카세트로 반송하며, 마스크 스톡실(12)의 다른 카세트에 수납된 새로운 마스크를 성막실(11)로 반송한다.
클러스터 장치(1)에는 기판(S)의 흐름방향으로 상류측으로부터의 기판(S)을 해당 클러스터 장치(1)로 전달하는 패스실(15)과, 해당 클러스터 장치(1)에서 성막 처리가 완료된 기판(S)을 하류측의 다른 클러스터 장치로 전달하기 위한 버퍼실(16)이 연결된다. 반송실(13)의 반송 로봇(14)은 상류측의 패스실(15)로부터 기판(S)을 받아서, 해당 클러스터 장치(1)내의 성막실(11) 중 하나(예컨대, 성막실(11a))로 반송한다. 또한, 반송 로봇(14)은 해당 클러스터 장치(1)에서의 성막 처리가 완료된 기판(S)을 복수의 성막실(11) 중 하나(예컨대, 성막실(11b))로부터 받아서, 하류측에 연결된 버퍼실(16)로 반송한다. 버퍼실(16)은, 그 상류측의 클러스터 장치와 하류측의 클러스터 장치에 있어서 처리 속도의 차이가 있는 경우나, 하류측에서의 트러블의 영향으로 기판을 정상적으로 흘릴 수가 없는 경우에, 복수의 기판을 일시적으로 수납하는 것이 가능한 구성으로 하여도 된다.
버퍼실(16)과 패스실(15) 사이에는 기판의 방향을 바꾸어 주는 선회실(17)이 설치된다. 선회실(17)에는 버퍼실(16)로부터 기판(S)을 받아 기판(S)을 180도 회전시켜 패스실(15)로 반송하기 위한 반송 로봇(18)이 설치된다. 이를 통해, 상류측 클러스터 장치와 하류측 클러스터 장치에서 기판의 방향이 동일하게 되어 기판 처리가 용이해진다.
패스실(15), 버퍼실(16), 선회실(17)은 클러스터 장치 사이를 연결하는 소위 중계장치로서, 클러스터 장치의 상류측 및/또는 하류측에 설치된 중계장치는, 패스실, 버퍼실, 선회실 중 적어도 하나를 포함한다.
성막실(11), 마스크 스톡실(12), 반송실(13), 버퍼실(16), 선회실(17) 등은 진공 챔버 형태로 구성되어, 유기 EL 표시 패널의 제조 과정에서 고진공상태로 유지된다. 패스실(15)은, 통상 저진공상태로 유지되나, 필요에 따라 고진공상태로 유지될 수도 있다.
본 실시예에서는, 도 1을 참조하여, 전자 디바이스 제조 장치의 구성에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 종류의 장치나 챔버를 가질 수도 있으며, 이들 장치나 챔버간의 배치가 달라질 수도 있다. 예컨대, 전자디바이스 제조장치의 일부의 클러스터 장치에 연결되는 중계장치에 있어서는, 버퍼실을 설치하지 않고, 선회실(17)의 상류측과 하류측에 각각 패스실을 설치하여도 된다. 또한, 선회실(17)을 설치하지 않고, 패스실(15)에 기판의 방향을 바꾸는 기판회전장치를 설치하여도 된다.
제조 라인을 구성하는 이상의 일련의 진공 챔버들에는 기판 등의 피처리체의 반출입 통로가 되는 개구가 형성되어 있고, 이 개구는, 피처리체의 반출입이 행해질 때에 맞추어, 이웃한 진공 챔버들 사이에 배치된 밸브 장치(도어 밸브)(31)의 개방 및 폐쇄 동작에 의해 개폐된다.
이하, 밸브 장치의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
<밸브 장치>
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 밸브 장치(31)의 구성을 나타낸 모식도이다.
본 발명에 따른 밸브 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제조 라인을 구성하는 일련의 진공 챔버들 사이에서 기판 등의 피처리체의 반출입 통로가 되는 개구가 형성되는 위치에는 어디에도 배치될 수 있으나, 이하에서는 편의상 클러스터 장치(1)의 중앙의 반송실(13)과 성막실(11) 사이에 배치되는 밸브 장치를 예를 들어 설명한다.
그리고, 이하의 설명에 있어서는, 연직 방향을 Z 방향으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 사용한다. 성막 시에 기판(S) 또는 마스크(M)가 수평면(XY 평면)과 평행하게 고정될 경우, 기판(S) 또는 마스크(M)의 단변 방향(단변에 평행한 방향)을 X 방향(제1 방향), 장변 방향(장변에 평행한 방향)을 Y 방향(제2 방향)으로 한다. 또 Z 방향(제3 방향)을 축으로 한 회전각을 θ(회전방향)로 표시한다.
도 2는 반송실(13) 측에서 성막실(11)을 바라본 정면도를 도시한 것으로, 도면 부호 101은 기판 등의 피처리체의 반출입 통로로서 성막실(11)의 측벽에 형성된 개구이다. 개구(101) 안쪽의 성막실(11)의 세부 구성에 대해서는 후술한다.
개구(101)의 전방에는, 승강 동작을 통해 개구(101)를 개방 또는 폐쇄하는 밸브 장치(31)가 배치된다. 밸브 장치(31)는 성막실(11)과 반송실(13)을 구획하면서 마찬가지로 진공으로 유지되는 연결 챔버 내에 배치될 수 있다(이하, 밸브 장치(31)가 배치되는 연결 챔버를 밸브 챔버라고 칭하는 경우도 있다). 밸브 장치(31)는, 개구(101)를 실질적으로 개방 및 폐쇄하는 몸체로서의 밸브체(32)와, 일단이 밸브체(32)에 연결되어 밸브체(32)를 승강시키는 축(33)을 포함한다.
밸브체(32)는 폐쇄 위치에서 개구(101) 전체를 실질적으로 덮도록 개구(101)보다 약간 큰 사이즈의 직방형상을 갖는다. 밸브체(32)의 하면에는 밸브체(32)를 승강시키기 위한 이동축으로서 3개의 축(33)이 연결되어 있다. 3개의 축(33) 중 양단의 축(33-2)은 중앙의 축(33-1)의 진퇴(승강) 동작에 종동하여 구동된다. 이에 의해, 중앙의 축(33-1)을 구동시킴으로써 3개의 축(33)이 동시에 승강하여, 밸브체(32)를 개방 위치로 후퇴(하강)시키는 개방 동작(도 2(a)), 또는 폐쇄 위치로 전진(상승)시키는 폐쇄 동작(도 2(b))을 행할 수 있다. 각 축(33)의 타단은 밸브 챔버에 형성된 삽통구멍(34)을 통해 외부로 돌출하고, 타단측 선단부가 실린더 구조체(35)에 연결되어 있다. 각 축(33)에 있어서, 외부로 돌출된 축(33)의 일부와 삽통구멍(34)은, 밸브체(32)의 승강 시, 밸브체(32)가 배치된 진공 장치의 내부 공간이 진공 상태를 유지하도록, 축(33)의 진퇴에 따라 신축하는 벨로우즈 등과 같은 신축 부재(36)에 의해 기밀 상태로 봉지되고 있다.
또한, 밸브 장치(31)의 개폐 기구(축(33)의 구동기구)와 관련하여서는, 공기압(에어)에 의해 축(33)을 전진 및 후퇴시키는 에어 복동식, 축(33)의 전진 및 후퇴의 한쪽을 에어로 동작시키는 에어 단동식, 또는 축(33)의 진퇴를 서보 모터 등을 사용하여 행하는 전동식 등을 적절히 채용할 수 있다. 또한, 개폐 기구에는, 정전 시에 강제적으로 폐쇄 위치로 밸브체(32)를 이동시키는 리턴 스프링을 설치하여도 좋다. 본 실시형태에서는 리턴 스프링을 갖는 에어 복동식을 채용하고 있다.
도 3을 참조하여, 밸브체(32)의 개방 동작 및 폐쇄 동작의 상세에 대해 설명한다.
도 3은, 기판 등의 피처리체가 반송되는 방향과 수직인 방향에서 본 측단면도(도 2의 A-A’면에서의 단면도)이다. 전술한 바와 같이, 성막실(11)과 반송실(13) 사이를 구획하는 밸브 챔버(30)에, 밸브체(32)와, 밸브체(32)에 연결되어 밸브체(32)를 승강시키는 축(33-2)으로 구성된 밸브 장치(31)가 배치되어 있다. 밸브체(32)에 연결된 3개의 축 중 양단의 축(33-2)은, 전술한 바와 같이, 중앙의 축(33-1)의 구동에 종동하여 승강하는 축으로서, 이들 양단의 축(33-2)의 외부 대기로 노출된 측의 선단부는 캠 구조체(35-1) 형태의 실린더에 연결되어 있다.
밸브체(32)가 개구(101)에 대응하는 위치에 올 때까지, 축(33-2)이 중앙의 축(33-1)의 구동에 종동하여 상승하면, 축(33-2)의 타단측에 연결된 캠 구조체(35-1)에 의해 밸브체(32)는 개구(101)를 향해 밀어붙여지고, 이에 의해 밸브체(32)는 개구(101) 주위면과 밀착하여 개구(101)를 폐쇄한다(도 3(a)). 이러한 폐쇄 위치에서의 개구(101)의 차단 시, 보다 향상된 기밀성을 확보하기 위하여, 개구(101) 주위면과 밀착되는 밸브체(32)의 대향면부에는 오 링 등의 시일 부재(38)를 설치할 수도 있다.
반대로, 상기 폐쇄 위치로부터 축(33-2)이 중앙의 축(33-1)의 구동에 종동하여 하강하면, 밸브체(32)는 캠 구조체(35-1)에 의한 가압이 해제되면서 하강하고, 이에 의해 개구(101)는 개방 상태가 된다(도 3(b)).
본 발명의 제1 실시형태에 따른 밸브 장치에서는, 밸브체(32)의 하면, 즉, 축(33-2)이 관통하는 삽통구멍(34)과 대향하는 삽통구멍 대향면부에 시일 부재로서 오 링(39)을 설치하고, 이에 대향하는 밸브 챔버(30) 내면의 삽통구멍 주위에는 상기 오 링을 밀착 가능하게 수용할 수 있는 시일 면(40)을 설치하고 있다. 구체적으로는, 시일 면(40)은 오 링(39)이 끼워지는 환상 홈을 갖는다. 시일 면(40)은, 밸브 챔버(30)의 내면 자체에 상기 환상 홈을 가공하는 것으로서 설치하여도 되고, 상기 환상 홈이 설치된 다른 부재를 밸브 챔버(30)의 내면에 장착하는 것으로서 설치하여도 된다. 또한, 시일 면은 홈을 설치하지 않고 오 링(39)이 밀착하는 평탄면으로 하여도 된다. 즉, 오 링(39)과 시일 면(40)은 밸브체(32)와 삽통구멍(34)과의 사이를 기밀하게 봉지할 수 있는 또 다른 시일 수단으로서 설치되고 있다.
도시된 바와 같이, 오 링(39)과 시일 면(40)에 의한 시일은, 밸브체(32)가 개방 동작되었을 때, 보다 구체적으로는, 밸브체(32)가 삽통구멍(34)이 형성된 밸브 챔버(30)의 저면까지 완전히 하강하였을 때, 상호 밀착에 의해 이루어지도록 구성되어 있다.
오 링(39)과 시일 면(40)은, 외부 대기로 돌출된 축(33)의 일부를 삽통구멍(34)에 대해 기밀하게 봉지하는 전술한 벨로우즈(신축 부재; 36)의 파손에 대비한 긴급 대응 수단으로서 설치되고 있다. 즉, 벨로우즈(36)가 파손되어 대기의 유입(리크(leak))이 발생하게 되면 성막에 지대한 악영향을 미치게 됨에도 불구하고, 종래에는 이러한 리크 사태에 대응할 수 있는 적절한 긴급 대응 수단이 구비되어 있지 않았다. 본 발명의 실시형태에 따른 밸브 장치에서는, 밸브체(32)의 개폐 동작 중 하나, 구체적으로는 개방 동작과 연계되어 시일 기능을 제공할 수 있는 또 다른 시일 수단을 설치함으로써, 벨로우즈 파손 시, 밸브체(32)를 개방시키는 동작을 통해 대기 유입을 2차적으로 저지할 수 있다.
밸브체(32)의 개방 동작과 연계시키는 이상의 긴급 대응 조치는, 작업자의 수동 조작에 의해 행해지도록 하여도 되고, 리크 발생을 검지하는 센서 등의 검지 기구와, 이러한 검지 기구로부터의 검지 신호에 기초하여 밸브체(32)를 개방 동작시키는 이동 제어 기구 등을 설치함으로써, 리크 발생 시 자동적으로 밸브체(32)가 개방 동작되어 대응 조치가 취해지도록 하여도 된다. 아울러, 이와 같이 대응 조치가 자동적으로 취해진 경우에는, 시각적 또는 청각적 알림 수단을 통해 작업자에게 통지가 이루어지도록 하여도 좋다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 밸브 장치(31)의 구성을 설명한다. 도 4는, 도 3과 마찬가지로, 기판 등의 피처리체가 반송되는 방향과 수직인 방향에서 본 측단면도로서, 밸브체(32)를 개방 동작시킨 전술한 도 3(b)에 대응되는 상태를 도시하고 있다. 본 실시형태에 따른 밸브 장치(31)는, 밸브체(32)를 개방 동작시켰을 때, 이 밸브체(32)를 개방 상태로 보유 지지하는 잠금 기구(락 기구)(41)를 더 포함하는 점이 전술한 실시형태의 구성과 다르다. 그 밖의 구성은, 전술한 실시형태와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.
잠금 기구(41)는, 예를 들어, 밸브체(32)를 개방 상태로 하였을 때, 즉, 삽통구멍(34)에 대향하는 밸브체(32)의 하면(삽통구멍 대향면)이 삽통구멍(34)이 형성된 밸브 챔버(30)의 저면까지 완전히 하강하여, 밸브체(32) 측에 설치된 오 링(39)과 삽통구멍 주위면에 설치된 시일 면(40)이 상호 밀착하여 시일이 이루어졌을 때, 밸브 챔버(30)의 측벽으로부터 돌출하여, 밸브체(32)의 대향하는 벽면에 형성된 오목부에 결합할 수 있는 돌출 부재 등으로 구성될 수 있다. 오목부와 돌출 부재가 결합함으로써, 오 링(39)과 시일 면(40)이 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 또한, 밀봉성을 보다 확실히 유지할 수 있도록, 돌출 부재에 의해 밸브체(32)가 아래쪽으로 밀어붙여지도록 구성하여도 된다. 구체적으로, 밸브 챔버(30)의 측벽으로부터의 돌출 및 후퇴 동작이 가능한 공압에 의한 실린더 구조체 등으로 구성될 수 있다.
본 실시형태에서는, 전술한 실시형태와 마찬가지로, 벨로우즈 파손 시, 밸브체(32)를 개방시키는 동작을 통해 대기 유입을 저지하는 긴급 대응을 취함과 동시에, 잠금 기구(41)에 의해 이러한 밸브체(32)의 개방 상태가 유지되도록 함으로써(밸브체(32)의 의도치 않은 움직임 방지), 긴급 시일 조치가 안정적으로 유지된 상태에서, 성막 등의 진행 중인 공정을 중단함이 없이, 파손된 벨로우즈(36)의 교체 작업 등을 진행할 수 있게 된다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 밸브 장치(31)의 구성을 설명한다. 도 5는, 도 3과 마찬가지로, 기판 등의 피처리체가 반송되는 방향과 수직인 방향에서 본 측단면도이다. 본 실시형태에 따른 밸브 장치(31)는, 밸브체(32)를 개방 동작시킬 때, 상기 오 링(39)과 시일 면(40)의 접촉을 방지할 수 있는 스토퍼 부재(42)를 더 포함하는 점이 전술한 실시형태의 구성과 다르다. 즉, 본 실시형태에서는, 밸브체(32)의 개방 동작 시, 그 개방 위치를, 오 링(39)과 시일 면(40) 간의 시일 접촉이 이루어지는 제1 개방 위치와, 오 링(39)과 시일 면(40) 간의 접촉이 이루어지지 않는 제2 개방 위치로, 선택적으로 제어할 수 있는 스토퍼 부재(42)를 추가로 설치하고 있다. 그 밖의 구성은, 전술한 실시형태와 마찬가지이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
스토퍼 부재(42)는, 예를 들어, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 축(33-2)의 타단측 선단이 연결된 캠 구조체(35-1)의 하부 위치에 핀 구조체 형태로서 설치될 수 있다. 즉, 핀(42-1)은, 캠 구조체(35-1)에 있어서 축(33-2)이 승강하는 이동 통로 중 하부 위치를 횡으로 관통하도록 설치될 수 있고, 따라서 이러한 핀(42-1)을 연결 또는 제거함으로써, 밸브체(32)의 개방 동작 시, 축(33-2)의 이동 통로 중 일부가 차단 또는 개방될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 벨로우즈(36)의 파손 등이 없는 통상의 동작 상황에서는, 핀(42-1)을 연결 상태로 하여, 밸브체(32)의 개방 동작 시, 그 개방 위치가, 밸브체(32)의 하면(삽통구멍 대향면)이 삽통구멍(34)이 형성된 밸브 챔버(30)의 저면에 닿지 않는 위치(제2 개방 위치)로 제한된 상태로 개방 동작이 행해지도록 하고, 벨로우즈(36)의 파손으로 인한 리크 발생 시에는, 핀(42-1)을 제거한 상태로 밸브체(32)를 개방 동작시킴으로써, 밸브체(32)의 삽통구멍 대향면이 삽통구멍(34)이 형성된 밸브 챔버(30)의 저면까지 완전히 하강하여(전술한 제1 개방 위치) 오 링(39)과 시일 면(40) 간의 시일 접촉이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같이, 오 링(39)과 시일 면(40) 간의 시일 접촉은, 벨로우즈(36)의 파손과 같은 긴급 사태 발생 시에만 밸브체(32)의 개방 동작과 연계시켜 선택적으로 이루어지도록 하고, 그 외의 통상 시에는 불필요한 시일 접촉이 빈번하게 일어나지 않도록 함으로써, 시일 수단의 수명 단축이나 시일 성능의 저하 등을 방지할 수 있다.
도 5(b)는, 스토퍼 부재(42)의 또 다른 구성예에 관한 것으로, 스토퍼 부재(42)는, 전술한 핀 대신, 실린더 구조체(42-2)일 수 있다. 즉, 밸브 챔버(30)의 저면보다 약간 상부 위치의 측벽에 밸브 챔버(30) 내로 진퇴 가능한 실린더 구조체(42-2)를 설치하고, 이 실린더 구조체(42-2)의 밸브 챔버(30) 내로의 진퇴를 제어함으로써, 전술한 핀(42-1)과 마찬가지로, 밸브체(32)의 개방 동작 시의 개방 위치를, 오 링(39)과 시일 면(40) 간의 시일 접촉이 이루어지는 제1 개방 위치와, 시일 접촉이 이루어지지 않는 제2 개방 위치로 선택적으로 제어할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 밸브 장치에 의하면, 벨로우즈(36)의 파손이 발생하더라도 진공 장치로의 대기 유입을 보다 확실히 저지할 수 있는 긴급 대응이 가능하고, 이에 의해 공정 중단 없이 생산을 계속할 수 있게 되어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명의 실시형태에 관련된 밸브 장치를 설명하였으나, 이는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 그 기술사상의 범위 내에서 적절히 변형하여도 된다. 예컨대, 전술한 실시형태에서는, 삽통구멍에 대향하는 밸브체의 하면에 오링을 설치하고, 이에 대향하는 밸브 챔버 내면의 삽통구멍 주위에 상기 오링을 밀착 가능하게 수용할 수 있는 시일 면을 형성하였으나, 오링과 시일 면의 형성 위치는 이와 반대로 하여도 된다. 또한, 스토퍼 부재(42)로서는, 전술한 실시형태에서 설명한 핀(42-1) 또는 실린더 구조체(42-2) 이외에도, 밸브체의 개방 동작 시, 시일 부재간의 접촉을 방지하도록, 밸브체 또는 축과 접촉하여 그 이동을 제한할 수 있는 것이면 임의의 구성을 채용할 수 있다. 또한, 전술한 실시형태는 다양한 조합으로도 가능하다. 예컨대, 전술한 잠금 기구와 스토퍼 부재를 양자 모두 채용한 실시형태도 가능하다.
<성막 장치>
도 6은, 본 발명의 밸브 장치에 의해 구획되는 성막실(11)을 구성하는 성막 장치(110)를 나타낸 모식도이다. 전술한 바와 같이, 기판(S)의 단변 방향을 X 방향, 장변 방향을 Y 방향으로 하여 도시하고 있고, Y 방향을 따라 기판(S) 및 마스크(M)와 같은 피처리체가 반출입된다. 따라서, 도시된 지면의 전방에 기판(S) 및 마스크(M)와 같은 피처리체의 반출입 통로가 되는 개구가 형성되고, 그 전방에 이 개구를 차단 또는 개방하는 도어 밸브로서의 전술한 밸브 장치가 연결 설치되고 있다.
성막 장치(110)는, 진공 분위기 또는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되는 진공 용기(20)와, 진공 용기(20)내에 설치되는 기판 지지 유닛(21)과, 마스크 지지 유닛(22)과, 마스크 재치대(23)와, 냉각판(24)과, 증착원(25) 등을 포함한다.
기판 지지 유닛(21)은, 반송실(13)에 설치된 반송 로봇(14)이 반송하여 온 기판(S)을 수취하여 지지하는 수단으로서, 기판 홀더라고도 부른다.
마스크 지지 유닛(22)은, 반송실(13)에 설치된 반송로봇(14)이 반송하여 온 마스크(M)를 수취하여 지지하는 수단으로서, 마스크 홀더라고도 부른다. 마스크 지지 유닛(22)은, 기판 지지 유닛(21)에 의해 지지된 기판(S)의 연직방향 하측에서 마스크(M)를 지지할 수 있도록 설치된다.
마스크 지지 유닛(22)은 마스크(M)의 장변측 주연부를 지지하는 지지구(221)를 포함한다. 지지구(221)는 마스크(M)를 안정적으로 지지할 수 있도록 마스크(M)의 장변측 주연부 각각을 따라 복수 개가 설치된다.
마스크(M)는, 기판(S) 상에 형성될 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 가진다. 특히, 스마트폰용 유기 EL 소자를 제조하는데 사용되는 마스크는 미세한 개구패턴이 형성된 금속제 마스크로서, FMM(Fine Metal Mask)이라고도 부른다.
지지구(221)의 연직방향 하측에는 프레임 형상의 마스크 재치대(23)가 설치된다. 마스크 지지 유닛(22)으로 전달된 마스크(M)는 마스크 얼라인먼트 공정이 완료된 후, 마스크 지지 유닛(22)의 하강에 의해 마스크 지지 유닛(22)으로부터 마스크 재치대(23)로 전달되며, 마스크 재치대(23)상에 재치된다.
냉각판(24)은 기판(S)의 온도 상승을 억제하는 냉각수단으로서, 기판(S)에 성막된 유기재료의 변질이나 열화를 억제한다. 이를 위해, 냉각판(24)은, 기판 지지 유닛(21)에 의해 지지된 기판(S)의 연직방향 상면측에 승강가능하도록 설치된다. 냉각판(24)은, 마스크 재치대(23)에 재치된 마스크(M)상에 기판(S)을 고정할 때, 기판(S)의 상면을 그 자중에 의해 마스크(M)측으로 가압함으로써 기판(S)과 마스크(M)를 밀착시킨다.
냉각판(24)은, 마그넷판을 겸하여도 된다. 마그넷판은, 자력에 의해 마스크(M)를 잡아당김으로써, 성막시의 기판(S)과 마스크(M)의 밀착성을 높인다.
또한, 도 6에 도시하지 않았으나, 기판 지지 유닛(22)의 지지구(221)의 연직방향 상측에서 기판(S)의 상면을 정전 인력에 의해 흡착하여 고정하기 위한 정전척(미도시)을 설치하여도 된다. 이에 의해, 기판(S)이 그 자중에 의해 중앙부가 처지는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
증착원(25)은, 기판에 성막될 증착 재료가 수납되는 도가니(미도시), 도가니를 가열하기 위한 히터(미도시), 증착원으로부터의 증발 레이트가 일정해질 때까지 증착재료가 기판으로 비산하는 것을 막는 셔터(미도시) 등을 포함한다. 증착원(25)은 점(point) 증착원이나 선형(linear) 증착원 등, 용도에 따라 다양한 구성을 가질 수 있다. 특히, 전극 금속층을 성막하기 위한 성막 장치의 경우, 원주상에 배치된 복수의 도가니 각각이 증발위치로 회전이동하는 리볼버 타입의 증착원을 사용한다.
도 6에 도시하지 않았으나, 성막 장치(110)는 기판에 증착된 막두께를 측정하기 위한 막두께 모니터(미도시) 및 막두께 산출 유닛(미도시)을 더 포함한다.
진공 용기(20)의 연직방향 상면의 외측(대기측)에는, 기판 지지 유닛 승강기구(26), 마스크 지지 유닛 승강기구(27), 냉각판 승강기구(28), 위치조정기구(29) 등이 설치된다.
기판 지지 유닛 승강기구(26)는, 기판 지지 유닛(21)을 승강(Z방향 이동)시키기 위한 구동수단이다. 마스크 지지 유닛 승강기구(27)는, 마스크 지지 유닛(22)을 승강(Z방향 이동)시키기 위한 구동수단이다. 냉각판 승강기구(28)는, 냉각판(24)을 승강(Z방향 이동)시키기 위한 구동수단이다. 이들 승강기구는, 예컨대, 모터와 볼나사, 또는 모터와 리니어가이드 등으로 구성된다.
위치조정기구(29)는, 기판(S), 마스크(M), 냉각판(24) 등의 얼라인먼트를 위한 구동수단으로서, 기판 지지 유닛 승강기구(26), 마스크 지지 유닛 승강기구(27), 냉각판 승강기구(28) 등이 탑재되는 스테이지부와, 스테이지부를 XYθ방향으로 구동시키기 위한 구동부를 포함한다.
진공용기(20)의 연직방향 상면의 외측(대기측)에는, 전술한 승강기구 및 위치조정기구 이외에, 진공 용기(20)의 상면에 설치된 투명창을 통해 기판(S) 및/또는 마스크(M)에 형성된 얼라인먼트 마크를 촬영하기 위한 얼라인먼트용 카메라(C)가 설치된다. 얼라인먼트용 카메라(C)는 기판(S) 및/또는 마스크(M)의 XYθ방향으로의 위치 정보를 취득하기 위한 위치정보 취득수단으로 기능한다.
위치조정기구(29)는 얼라인먼트용 카메라(C)에 의해 취득한 기판(S)과 마스크(M)의 위치정보에 기초하여, 기판(S)과 마스크(M) 간의 상대 위치를 조정하는 얼라인먼트를 행한다.
얼라인먼트가 완료된 기판(S)과 마스크(M)가 밀착/고정된 상태에서, 증착원(25)의 셔터를 열고 증착재료를 마스크(M)를 통해 기판(S)에 증착시킨다.
30: 밸브 챔버
31: 밸브 장치
32: 밸브체
33: 축
34: 삽통구멍
36: 신축부재(벨로우즈)
39: 시일 부재(오링)
40: 시일 면
41: 잠금 기구
42: 스토퍼 부재
110: 성막 장치

Claims (18)

  1. 밸브 장치로서,
    진공 장치의 내부에 설치되는 밸브체와,
    일단측이 상기 밸브체에 연결되고, 타단측이 상기 진공 장치에 형성된 삽통구멍을 통해 외부로 돌출하여 있고, 진퇴함으로써 상기 밸브체를 개방 동작 또는 폐쇄 동작시키는 축과,
    상기 삽통구멍과 상기 축의 일부를 기밀 상태로 덮고, 상기 축의 진퇴에 따라 신축하는 신축 부재와,
    상기 밸브체를 개방 동작시킬 때, 상기 밸브체와 상기 삽통구멍과의 사이를 봉지할 수 있는, 상기 신축 부재와는 별체의 시일 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시일 부재에 의해 상기 밸브체와 상기 삽통구멍과의 사이가 봉지되도록 상기 밸브체를 개방한 상태로, 상기 밸브체를 보유 지지하는 잠금 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체를 개방 동작시킬 때, 상기 밸브체를, 상기 시일 부재에 의해 상기 밸브체와 상기 삽통구멍과의 사이가 봉지되는 제1 개방 위치와, 상기 시일 부재에 의한 봉지가 방지되는 제2 개방 위치 중 어느 하나에 위치하도록 제어할 수 있는 개방위치 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개방위치 제어 수단은, 상기 밸브체를 개방 동작시킬 때 상기 밸브체가 상기 제2 개방 위치에 위치하도록 상기 밸브체의 이동을 제한하는 스토퍼 부재인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 축의 타단은 실린더 구조체에 연결되어, 상기 실린더 구조체 내에서 이동 가능하고,
    상기 스토퍼 부재는, 상기 실린더 구조체의 상기 축의 타단의 이동 경로 중에 삽입되는 핀인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스토퍼 부재는, 상기 삽통구멍보다 상부의 상기 진공 장치의 측벽에 있어서, 상기 밸브체의 이동 방향과 수직인 방향으로 상기 진공 장치를 향해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더 부재인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  7. 밸브 장치로서,
    진공 장치의 내부에 설치되는 밸브체와,
    일단측이 상기 밸브체에 연결되고, 타단측이 상기 진공 장치에 형성된 삽통구멍을 통해 외부로 돌출하여 있고, 진퇴함으로써 상기 밸브체를 개방 동작 또는 폐쇄 동작시키는 축과,
    상기 진공 장치 내면의 상기 삽통구멍 주위 위치, 또는 상기 밸브체의 상기 삽통구멍과 대향하는 삽통구멍 대향면부에 설치되는 시일 부재를 구비하고,
    상기 밸브체를 개방 동작시킬 때, 상기 시일 부재에 의해 상기 삽통구멍 대향면부와 상기 삽통구멍 주위 위치와의 사이를 봉지할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 삽통구멍과 상기 축의 일부를 기밀 상태로 덮고, 상기 축의 진퇴에 따라 신축하는 신축 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시일 부재는, 상기 밸브체의 상기 삽통구멍 대향면부에 설치되는 오링과, 상기 진공 장치 내면의 상기 삽통구멍 주위 위치에 설치되는 시일 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 시일 부재는, 상기 진공 장치 내면의 상기 삽통구멍 주위 위치에 설치되는 오링과, 상기 밸브체의 상기 삽통구멍 대향면부에 설치되는 시일 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 신축 부재로부터의 리크를 검지하는 검지 기구와, 상기 검지 기구로부터의 신호에 따라 상기 밸브체를 개방 동작시키는 밸브체 제어 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 시일 부재에 의해 상기 삽통구멍 대향면부와 상기 삽통구멍 주위 위치와의 사이가 봉지되도록 상기 밸브체를 개방한 상태로, 상기 밸브체를 보유 지지하는 잠금 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 밸브체를 개방 동작시킬 때, 상기 밸브체를, 상기 시일 부재에 의해 상기 삽통구멍 대향면부와 상기 삽통구멍 주위 위치와의 사이가 봉지되는 제1 개방 위치와, 상기 시일 부재에 의한 봉지가 방지되는 제2 개방 위치 중 어느 하나에 위치하도록 제어할 수 있는 개방위치 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 개방위치 제어 수단은, 상기 신축 부재에 의한 기밀 상태가 파괴되었을 때, 상기 밸브체의 개방 동작 시, 상기 밸브체를 상기 제2 개방 위치에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 개방위치 제어 수단은, 상기 밸브체를 개방 동작시킬 때 상기 밸브체가 상기 제2 개방 위치에 위치하도록 상기 밸브체의 이동을 제한하는 스토퍼 부재인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 축의 타단은 실린더 구조체에 연결되어, 상기 실린더 구조체 내에서 이동 가능하고,
    상기 스토퍼 부재는, 상기 실린더 구조체의 상기 축의 타단의 이동 경로 중에 삽입되는 핀인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 스토퍼 부재는, 상기 삽통구멍보다 상부의 상기 진공 장치의 측벽에 있어서, 상기 밸브체의 이동 방향과 수직인 방향으로 상기 진공 장치를 향해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더 부재인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  18. 기판에 마스크를 통하여 성막을 행하기 위한 성막 장치로서,
    진공 챔버 내에 배치되고, 기판을 보유 지지하는 기판 지지 유닛과,
    상기 진공 챔버 내에 배치되고, 마스크를 보유 지지하는 마스크 지지 유닛과,
    상기 진공 챔버 내에 배치되고, 성막재료를 수용하는 성막원과,
    상기 진공 챔버로의 상기 기판 또는 상기 마스크의 반출입 통로가 되는 개구를 개폐하는 밸브 장치로서, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 밸브 장치를 포함하는 성막 장치.
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