TW201823854A - 用於使遮罩保持平面位置之裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種裝置，用於透過將起始材料饋送入製程室(2)來塗佈至少一個基板，此種裝置具有用於容置該至少一個基板(6)之基板架(5)，及遮罩(7)，遮罩可在塗佈前被遮罩運輸系統(8)送至基板(6)之表面上且可在塗佈後自基板(6)之表面移除，其中，遮罩(7)至少部分地具有磁性或者可被磁性激活。為防止粒子在基板或遮罩更換時自遮罩分離，設有磁性作用的遮罩穩定構件(19、20、21、22、23)，以便在遮罩自基板(6)之表面移除後將遮罩(7)保持在預設的面延伸位置，特別是平面位置，其中，磁體(19)佈置在屏蔽元件(17)上，該屏蔽元件可被送往遮罩(7)與進氣機構(9)之間。

Description

用於使遮罩保持平面位置之裝置及方法

本發明係有關於用於透過將起始材料饋送入製程室來塗佈至少一個基板的一種方法及一種裝置，該裝置具有用於容置該至少一個基板之基板架，及遮罩，該遮罩可在塗佈前透過遮罩運輸系統而接觸式抵靠該基板之表面且在塗佈後自該基板之表面移除，其中，該遮罩至少部分地具有磁性或者可被磁性激活。

DE 10 2010 000 447 A1描述一種用於以有機起始材料塗佈特別是玻璃所製成之基板的裝置。可將屏蔽元件送入進氣機構與經冷卻的基板架之間，藉由載氣將轉化為氣態的有機起始材料自此進氣機構送入製程室，以及將該基板平放在此基板架上。可藉由屏蔽元件將基板及/或遮罩送入製程室。將遮罩放置在平面位置中平放在基板架上的基板上。遮罩具有被接片圍繞的窗口，使得起始材料之沉積唯有在基板之表面上之窗口所空出的區域內方可發生。該沉積實質上基於將氣態起始材料在基板之表面上冷凝成固體而實施。同樣在圍繞窗口的接片上實施塗佈。在從基板分離遮罩時，遮罩運輸構件僅抓住此遮罩之邊緣並且沿豎直方向移動。遮罩之位於此等邊緣之間的面區段基於作用於此遮罩之重力而朝下翹曲。遮罩之該變形使得沉積在遮罩之接片上的塗層脫落。如此便形成粒子，其由於重力而下落或基於製程室內之氣流而被運輸至某些 位置並發生干擾。

由US 2016/0248049 A1已知，使用磁體來固定遮罩。

此外，在文獻中係有描述過可控磁場，其用於將具有磁性或可被磁性激活之物體保持懸浮，例如在半導體製造學報(IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing)，第3卷，第3期，1990年八月之「基於磁懸浮之微型自動化在半導體製造中的應用」中有所描述。

DE 101 58 031 A1描述一種創新型的裝置。永磁體將磁性遮罩保持在支架上。遮罩運輸系統包含以某種方式可控的電磁體，使得內部所產生之磁力大於永磁體所產生之磁力，如此遮罩便能藉由遮罩運輸系統而自基板之表面移除。

本發明之目的在於，改良同類型的裝置及同類型的方法以利其使用，特別是提供用來防止遮罩自基板分離後粒子自該遮罩脫落之措施。

該目的透過申請專利範圍所給出之發明而達成。附屬項不僅為有益改良方案，亦為該目的之獨創解決方案。

一種裝置，其用於藉由穿過進氣機構之一或數個排氣開口而饋送入在該等排氣開口與相對該等排氣開口佈置的基板架之間的製程室的製程氣體，來將層沉積在貼靠在該基板之指向該等排氣開口的貼靠面上的基板上，具有用於將遮罩定位在該基板上或者用於將該遮罩自該基板移除的構件，其中，在沉積該層時，該遮罩平放在該基板之指向該等排氣開口的平面寬側上。該遮罩具有磁性區域或可被磁性激活的區域。該遮罩可以某種方式與外磁場交替 工作，使得該遮罩在本身具有磁性的情況下可受到產生該磁場之磁體的吸引或排斥。實質之處在於一遮罩穩定裝置，其具有遮罩穩定構件，以便在將遮罩自基板之表面移除後將該遮罩穩定在預設的面延伸位置。該預設的面延伸位置相當於在遮罩平放在基板上的情況下該遮罩所處之面延伸位置。在該基板係指扁平式的平面物體、例如玻璃板的情況下，該面延伸位置即為平面位置。根據本發明，藉由控制裝置所控制且磁體所產生的磁力，來將自該基板移除之遮罩保持該預設的面延伸位置。其中，該等磁力與該遮罩之具有磁性區域或可被磁性激活的區域共同作用。遮罩之被電磁體吸引或排斥之面中心區段具有與遮罩之邊緣區段相同的相對基板的移除位置。位置對應的電磁體之磁場以非接觸之方式將該面中心區段保持懸浮。本發明還有關於一種方法，其中，自該基板移除之遮罩藉由與該遮罩之具有磁性區域或可被磁性激活的區域共同作用的可控磁力，將自該基板移除之遮罩保持在平面位置。磁化裝置可具有電磁體或永磁體。可設有磁場強度感測器及測距感測器，以便實施控制。特別是使用霍爾感測器、測距感測器、電容及/或電感作用的接近開關來控制磁力。可將遮罩穩定構件送往進氣機構的排氣開口與基板架之間。該等遮罩穩定構件特別是與屏蔽元件之屏蔽板對應，將該屏蔽板自該保存室移入該製程室，以防止在屏蔽位置中在基板架與進氣機構之間發生熱傳遞。該遮罩保持裝置特別是僅卡在較佳呈矩形的遮罩之邊緣上。但該等遮罩穩定構件亦可佈置在該基板架中。因此，形式為磁體、特別是永磁體及/或電磁體之遮罩穩定構件以及用於測定磁場強度或該遮罩之豎直位置之感測器與該基板架對應，以及/或者可自外部送入該製程室。特別是在與遮罩之邊緣間 隔的地點上用該等感測器元件測定該遮罩之就該感測器之位置或者該基板架及/或該屏蔽板之位置而言的豎直位置。磁場較佳在遮罩之面中心區段中起作用，即在該遮罩之與該遮罩邊緣間隔的面區域內起作用，從而將該面中心區段在一定程度上保持懸浮。如此便防止在將僅在邊緣上從下面卡住之遮罩沿豎向自基板移除時，該遮罩之面延伸位置因重力造成的變形而發生改變。藉由控制裝置控制電磁體所產生之磁場，從而將遮罩保持懸浮，或者使得感測器所測得之距離具有額定值。較佳以分佈在遮罩之整個面延伸度範圍內的不同位置上的方式設有數個感測器，其中，該等感測器與基板架及/或與屏蔽元件對應。在預定感測器後被控制裝置所控制之電磁體與基板架及/或與屏蔽元件對應。該控制裝置能夠在數個各佈置有一感測器之測量點中的每個上皆保持預設的豎直位置。亦可僅使用一感測器並且將其定位在約遮罩面中心中，或者僅在遮罩之面中心區段中佈置數個感測器。本發明既有關於該基板架在豎向上佈置在該進氣機構上方之塗佈裝置，又有關於該基板架在豎向上佈置在該進氣機構下方之此類裝置。進氣機構較佳在遮罩之整個面上延伸且具有數個佈置在排氣面內之排氣開口，該等排氣開口呈蓮蓬頭狀佈置，藉由載氣將蒸汽狀的起始材料穿過該等開口送入製程室。該遮罩較佳由不變鋼(INVAR)構成，即由在本發明之方案中不具永磁特性，但在磁體所產生之磁場中被朝磁體方向吸引的材料構成。在使用此種遮罩時，使用佈置在遮罩上方及下方之分別對該遮罩施加吸引力的磁體。藉由控制裝置以某種方式控制相對佈置的磁體所產生之磁場，從而將遮罩保持懸浮，亦即使得磁性相反地作用於遮罩上之力對作用於遮罩之重力進行補償。磁體較佳成對地相對佈置，其中， 一磁體與屏蔽元件對應，另一磁體與基板架對應。一對磁體可各與一磁場感測器或一測距感測器空間對應。一感測器亦可佈置在磁體對之間，且數個磁體在控制技術上對應一感測器。

在塗佈製程結束的情況下實施本發明之方法，其中，特別是OLED層被施加在基板上。在實施塗佈法時，將固態或液態的粒子饋送入載氣。藉由氣膠運輸管線將以上述方式形成之氣膠輸往蒸發器。該蒸發器具有加熱至蒸發溫度之面，該等面將載氣及氣膠粒子加熱，使得氣膠粒子蒸發。透過進氣機構將以上述方式產生之蒸汽饋送入製程室。上述方案透過經加熱的進氣機構來實施。有機蒸汽冷凝在平放在基板架上的基板上。其中，基板可抵靠在基板架之指向下方的基板抵靠面上或抵靠在基板架之指向上方的抵靠面上。在塗佈法結束後，藉由遮罩運輸構件或基板架來將遮罩抬升或下沉。在將遮罩自基板分離時，遮罩運輸構件或基板架卡在僅卡在遮罩之邊緣上。在實施塗佈法期間以磁力將由可磁化材料構成之遮罩壓在基板之表面上，其中，磁體佈置在基板架內且特別是可產生可控磁場。在將遮罩沿豎向自基板移除前，將一滑塊移入製程室。該滑塊較佳指將自經加熱的進氣機構至基板架之熱輻射中斷的屏蔽元件。該滑塊同樣可具有磁體，該等磁體與基板架之磁體共同構成一磁場。控制該磁場，使得其面延伸位置在遮罩豎直移動時不發生改變。例如在遮罩在基板上處於平面位置時，磁體在該遮罩豎直移動時在遮罩不發生彎曲的情況下將其保持懸浮。在本發明之一方案中，要麼僅該基板架，要麼僅該可能指屏蔽元件之滑塊具有磁體，其用於可控地使遮罩保持位置穩定。

1‧‧‧反應器殼體

2‧‧‧製程室

3‧‧‧保存室

4‧‧‧開口

5‧‧‧基板架

6‧‧‧基板

7‧‧‧遮罩

7'‧‧‧邊緣

8‧‧‧遮罩架

9‧‧‧進氣機構

10‧‧‧排氣開口

11‧‧‧氣體輸送管線

12‧‧‧蒸發器

13‧‧‧氣膠發生器

14‧‧‧儲存容器

15‧‧‧載氣管線

16‧‧‧氣膠管線

17‧‧‧屏蔽元件

18‧‧‧導引裝置

19‧‧‧磁體

20‧‧‧磁體

21‧‧‧測距感測器

22‧‧‧測距感測器

23‧‧‧控制裝置

B₁‧‧‧磁場

B₂‧‧‧磁場

a‧‧‧距離

b‧‧‧距離

x‧‧‧豎直位置

下面結合所附圖式闡述本發明之實施例。其中：圖1示出塗佈裝置之第一實施例的橫截面，在該塗佈裝置中，進氣機構佈置在基板架上方且該基板架及屏蔽元件17具有特別是成對地相對佈置的磁體，將遮罩在該等磁體間保持懸浮，圖2為圖1中的示意圖，但僅示出該屏蔽元件中之磁體佈置方案，圖3為第三實施例之類似於圖1的視圖，在該實施例中，該進氣機構佈置在基板架下方，其中，特別是成對佈置的磁體與該基板架及該屏蔽元件對應，並且透過磁體產生之磁力將該遮罩保持懸浮，圖4為第四實施例之類似於圖3的視圖，在該實施例中，將該遮罩保持懸浮之磁體僅佈置在該基板架中，圖5為佈置在基板架與屏蔽元件之間的遮罩之放大示意圖，藉由控制裝置所控制之磁體所產生的磁場將該遮罩保持懸浮，在該懸浮狀態中將遮罩與基板架之間或遮罩與屏蔽元件之間的間隔暫時保持恆定，圖6為圖5中磁場強度的示意性時間曲線，以便在不改變遮罩之面延伸位置的情況下將遮罩自基板6上之抵靠位置豎直移動至相對該基板之移除位置。

圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示裝置具有反應器殼體1，該反應器殼體將製程室2氣密地朝外封裝。在可封閉開口4上，保存室3與反應器殼體1之腔體毗鄰，製程室2位於該腔體中。

在反應器殼體1內設有可冷卻至冷凝溫度的基板架5。基板架5具有基板抵靠面，基板6在以接觸式面抵靠之方式抵靠在該基板抵靠面上。透過靜電力將基板6保持在基板架5之基板抵靠面上。

為遮罩運輸裝置之一部分的遮罩架8能夠將遮罩7自抵靠位置沿豎向移入間隔位置，該遮罩在該抵靠位置中接觸式抵靠在基板6之指向製程室2的一側上。遮罩架8卡在遮罩7之邊緣7'上。

保存室3保存在該等實施例中由屏蔽元件17構成之磁體支架。屏蔽元件17具有屏蔽板，該屏蔽板具有隔熱作用且可藉由導引裝置18或藉由移動構件而自保存室3移入製程室2，在該製程室中，屏蔽元件17在屏蔽位置中將基板架5與進氣機構9熱分隔，該進氣機構在指向製程室2之排氣面上具有排氣開口10，製程氣體可穿過該進氣機構流入製程室2。製程氣體包含蒸汽狀的有機起始材料，可透過將進氣機構9加熱來將該起始材料保持蒸汽形式，且該起始材料在塗佈步驟中在窗口之位於遮罩7的接片之間的區域內冷凝在基板6上。

為產生有機蒸汽，將載氣饋送入載氣管線15，該載氣可為氫氣、氮氣或稀有氣體。載氣管線15與氣膠發生器13連通，在該氣膠發生器中藉由定量器將儲存在儲存容器14中之固態或液態的粒子饋送入載氣流，從而形成氣膠，藉由氣膠管線16將該氣膠輸往蒸發器12，該蒸發器具有經加熱的壁部，該等壁部將載氣及氣膠粒子加熱，使得氣膠粒子蒸發，從而將其作為蒸汽而透過氣體輸送管線11送入進氣機構9。

在圖1所示實施例中，在基板架5中設有一或數個磁體20，該等磁體係指電磁體。在數個位置上佈置有特別是均勻地分佈在基板抵靠面上之測距感測器22，其可用來測定遮罩7與基板架5之距離。

屏蔽元件17同樣具有一或數個磁體19及測距感測器21，以便測定屏蔽元件17與遮罩7之間的距離，該等磁體係指電磁體。

根據本發明，屏蔽元件17之該一或數個磁體19特別是與基板架5之該一或數個磁體20成對地相對佈置，並且每個磁體對19、20皆包括至少一個磁性感測器21，使得每兩個磁體19、20連同測距感測器21、22構成一控制電路。每兩個磁體19、20中之一者亦可為永磁體。

藉由圖5所示控制裝置23控制由磁體20產生之磁場B₁和由磁體19產生之磁場B₂，從而藉由測距感測器22來測定基板架5與遮罩7之間的距離a以及/或者藉由測距感測器21來測定遮罩7與屏蔽元件17之具有預先確定之值的距離b。

為將遮罩自基板架5移除，將距離a之額定值隨時間增大，直至遮罩7達到預設的最終距離。作為替代方案，亦可將距離b之額定值隨時間減小，直至遮罩7達到預設的最終距離。

遮罩7可由不變鋼(INVAR)構成，或者由本身不具磁性但可在磁場中極化之材料，即受磁體吸引或排斥之材料構成。因此，磁體19、20所產生之磁場B₁、B₂對遮罩7各具一吸引作用，視情況亦具一排斥作用。磁場B₁所產生之指向上方的力與磁場B₂所產生之指向下方的力得到平衡，使得其對施加於遮罩7之重力進 行補償，從而將遮罩7保持懸浮。

在該等實施例中，磁體19、20較佳以均勻地分佈在基板架5之實質上呈矩形的抵靠面上或分佈在屏蔽元件17之矩形延伸面上的方式佈置。在各磁體19、20之間可設有測距感測器21、22。測距感測器21、22之數目較佳小於磁體19、20之數目，使得一具有測距感測器21、22之控制電路包括基板架5或屏蔽元件17之數個磁體19、20。

在該等實施例中，由屏蔽元件構成磁體支架17。但亦可以其它方式來建構磁體支架。

在圖2及圖4所示實施例中，要麼僅基板架5具有一或數個磁體20以及一或數個測距感測器22，要麼僅屏蔽元件17具有一或數個磁體19或者一或數個測距感測器21。此處係涉及電磁體19、20，可控制其磁力，使得其施加於遮罩7之吸引力對作用於遮罩7之重力進行補償。

該控制裝置採用某種配置方案，使其能夠在不改變遮罩之平面位置的情況下透過改變磁場B₁、B₂來豎直移動在平面位置中延伸的遮罩7。在此過程中，遮罩架8僅在遮罩7之邊緣7'上從下面卡住該遮罩。為防止該遮罩在其面中心區段中朝下下垂，產生可控磁場B₁、B₂，該等磁場唯有在遮罩7之被遮罩7的邊緣7'包圍的面中心區段中方對遮罩7施力。控制該等磁場，使得遮罩之面延伸位置，特別是平面位置在遮罩之豎直移動期間不發生改變。

為此，圖6示出為改變遮罩7之豎直位置x而由磁體19、20產生的磁場強度B₁、B₂的時間曲線。

前述實施方案係用於說明本申請整體所包含之發 明，該等發明至少透過以下特徵組合分別獨立構成相對於先前技術之改良方案：一種裝置，其特徵在於：透過磁性作用的遮罩穩定構件19、20、21、22、23來在將該遮罩自該基板6之表面移除後將該遮罩7穩定在預設的面延伸位置，特別是穩定在平面位置；一種裝置，其特徵在於：該等遮罩穩定構件具有一或數個磁體19、20，特別是永磁體及/或電磁體，該等磁體與該基板架5對應或可自外部送入該製程室2；一種裝置，其特徵在於：該等磁體19佈置在屏蔽元件17上，該屏蔽元件可被送往該遮罩7與進氣機構9之間；一種裝置，其特徵在於控制裝置23，其使得該等遮罩穩定構件之電磁體19、20所產生的磁場B₁、B₂為可控的，從而將遮罩7之佈置在就磁體19、20之重力所預設的方向而言的下方或上方的至少一個面中心區段保持懸浮；一種裝置，其特徵在於：該等遮罩穩定構件具有至少一個測距感測器21、22，以便測定該測距感測器21、22與該遮罩7之間以及/或者該基板架5與該遮罩7之間的距離a、b；一種裝置，其特徵在於：該遮罩7沿重力所預設之方向佈置在該基板架5的上方或下方；一種裝置，其特徵在於：該屏蔽元件17可沿導引裝置18及/或藉由移動構件自保存室3移入製程室2並且可重新回移；一種裝置，其特徵在於：該遮罩7由不變鋼構成；一種裝置，其特徵在於：該遮罩7僅在其邊緣上被與該遮罩運輸系統對應之遮罩架8保持，並且該等遮罩穩定構件僅卡 在該遮罩7之被自該邊緣移除的區段上；一種方法，其特徵在於：在將該遮罩7自該基板6移除時藉由磁力將該遮罩7穩定在預設的面延伸位置。

所有已揭露特徵(作為單項特徵或特徵組合)皆為發明本質所在。故本申請之揭露內容亦包含相關/所附優先權檔案(在先申請副本)所揭露之全部內容，該等檔案所述特徵亦一併納入本申請之申請專利範圍。附屬項以其特徵對本發明針對先前技術之改良方案的特徵予以說明，其目的主要在於在該等請求項基礎上進行分案申請。

Claims (11)

1. 一種裝置，用於透過將起始材料饋送入製程室(2)來塗佈至少一個基板，該裝置具有用於容置該至少一個基板(6)之基板架(5)，及遮罩(7)，該遮罩可在塗佈前被遮罩運輸系統(8)送至該基板(6)之表面上且可在塗佈後自該基板(6)之表面移除，其中，該遮罩(7)至少部分地具有磁性或者可被磁性激活，其中，遮罩穩定構件(19、20、21、22、23)具有電磁體(19、20)，以便產生磁場(B ₁、B ₂)，可藉由該等磁場將該遮罩(7)保持在遠離該基板之表面的位置，其特徵在於：控制裝置(23)係配置成使得就該等電磁體(19、20)之重力所預設的方向而言佈置在下方或上方的遮罩(7)的至少一個面中心區段保持懸浮。
2. 如請求項1之裝置，其中，該等電磁體(19)中的至少若干可自保存室中的保存位置移入該製程室且特別是佈置在屏蔽元件(17)上，該屏蔽元件可被送往該遮罩(7)與進氣機構(9)之間。
3. 如請求項1之裝置，其中，該等遮罩穩定構件具有至少一個測距感測器(21、22)，其用來測定該測距感測器(21、22)與該遮罩(7)之間以及/或者該基板架(5)與該遮罩(7)之間的距離(a、b)。
4. 如請求項1之裝置，其中，該遮罩(7)沿重力所預設之方向佈置在該基板架(5)的上方或下方。
5. 如請求項2之裝置，其中，該等電磁體(19)或該屏蔽元件(17)可沿導引裝置(18)及/或藉由位移構件自該保存室(3)移入該製程室(2)並且可重新回移。
6. 如請求項1之裝置，其中，該遮罩(7)由不變鋼構成。
7. 如請求項1之裝置，其中，該遮罩(7)僅在其邊緣上被與該 遮罩運輸系統對應之遮罩架(8)保持，並且該等遮罩穩定構件僅卡在該遮罩(7)之被自該邊緣移除的區段上。
8. 如請求項1之裝置，其中，該遮罩(7)之被保持懸浮面的中心區段以非接觸之方式懸浮在該電磁體(19、20)的下方或上方。
9. 一種使用前述請求項中任一項之裝置來塗佈基板的方法，其特徵在於：在將該遮罩(7)自該基板(6)移除時藉由磁力將該遮罩(7)穩定在預設的面延伸位置。
10. 一種將遮罩放置在基板之表面上或者將該遮罩自該基板之表面移除的方法，其中，該遮罩(7)至少部分地具有磁性或可被磁性激活，其中，該等電磁體(19、20)在遮罩自該基板(6)之表面移除後將該遮罩(7)保持在預設的面延伸位置，特別是平面位置，其特徵在於：該等電磁體(19、20)產生被控制裝置(23)控制的磁場(B ₁、B ₂)，該等磁場使得就該等磁體(19、20)之重力所預設的方向而言佈置在下方或上方的遮罩(7)的至少一個面中心區段保持懸浮。
11. 如請求項10之方法，其中，該被保持懸浮的面中心區段與該電磁體(19、20)存在距離。