TWI542727B - 處理腔室 - Google Patents

Description

處理腔室

本發明之實施例係大致上關於一種應用於有機發光二極體(OLED)顯示器之製造、具有一遮罩對準系統的化學氣相沉積(CVD)裝置。

OLED被使用於電視螢幕、電腦顯示器、行動電話及其他手持裝置等的製造上，以顯示訊息。一個典型的OLED可包含位於兩個電極間的有機材料層，而電極與有機材料層皆以一種形成一個具有可個別提供能量之像素(individually energizable pixels)的矩陣顯示面板的形式沉積於一基板上。OLED通常被置於兩個玻璃平板之間，玻璃平板的邊緣係密封而將OLED封裝於內。

在製造這類顯示裝置的過程中會遇到許多挑戰。舉例而言，為避免可能發生之裝置污染，係將OLED封裝於兩個玻璃平板之間，在此過程中必須有很多勞力密集的步驟。再舉一例，不同尺寸的顯示螢幕與連帶的不同尺寸的玻璃平板，可能導致需要實質地重新架構用以形成顯示裝置之製程及製程硬體。

因此，一直以來皆存在著對於用以形成OLED顯示裝置之新的及改良的裝置及方法的需求。

本發明係大體上關於一種用於OLED處理(OLED processing)的CVD裝置。對於OLED的處理而言，通常會在CVD製程中使用遮罩(mask)。將遮罩正確地對準於基板上方，可藉由兩個X-Y-Z運動對準元件(X-Y-Z motion alignment element)與兩個Z運動對準元件(Z motion alignment element)，以及一或多個視覺化系統(visualization system)來達成。一開始時，係將遮罩設置於對準元件上。視覺化系統確認遮罩是否已正確地對準。若有重新對準的必要，則兩個X-Y-Z對準元件進行遮罩的移動，於此同時，兩個Z對準元件維持靜止不動。接著，視覺化系統確認遮罩已被正確對準，而CVD製程可隨後進行。

在一實施例中，處理腔室包括一基板支撐件及一遮罩對準系統。基板支撐件係設置於一腔體內。遮罩對準系統係至少部分地設置於該腔體內。遮罩對準系統具有至少一個部分，該部分延伸通過基板支撐件。

在另一實施例中，係揭露一種處理腔室。該腔室包含一基板支撐件、一遮罩及一遮罩對準系統。基板支撐件設置於腔體內。遮罩設置於腔體內。遮罩對準系統至少部分地設置於腔體內。遮罩對準系統包括第一致動器以及耦接至第一致動器、可於三個平面移動的第一對準元件。第一對準元件係與遮罩耦接，並延伸通過基板支撐件。遮罩對準系統亦包括耦接至第二致動器、僅可在一個平面移動的第二對準元件。第二對準元件與遮罩耦接，並延伸通過基板支撐件。

在又一實施例中，係揭露一種對準遮罩的方法。該方 法包括將一基板設置在處理腔室中一基板支撐件上，基板具有位於其上的一對準標記，該標記通過形成於基板支撐件之一開口而可被看見。該方法亦包括將一光線照射通過基板支撐件之開口，以使得對準標記、穿過設置在基板上方之一遮罩的一開口之邊緣，以及一遮蔽框能夠被看見。該方法還包括量測對準標記以及穿過遮罩開口之邊緣的中心點之間的距離，及移動該遮罩。

以下將藉由實施例並配合所附圖式，而對本發明進行更完整之揭示。然而，本發明當可以各種不同之形式來實現，而非僅限定於以下實施例所述。為求清楚起見，說明書與圖式中係盡可能地使用相同元件符號來表示相同元件。此外，一實施例中之元件與特徵亦可能出現於其他實施例中，以達較佳之實施方式，而相同的描述內容則就此省略。

大體上，本發明關於一種用於有機發光二極體之處理(OLED processing)的化學氣相沉積(CVD)裝置。對於OLED的處理而言，通常會在CVD製程中使用遮罩(mask)。正確地將遮罩對準於基板上方，係可藉由兩個X-Y-Z運動對準元件(X-Y-Z motion alignment element)與兩個Z運動對準元件(Z motion alignment element)，以及一或多個視覺化系統(visualization system)來達成。一開始時，係將遮罩設置於對準元件上。視覺化系統確認遮罩是否已正確地對準。若有重新對準的必要，則兩個X-Y-Z對準元件進行遮罩的 移動，於此同時，兩個Z對準元件維持靜止不動。接著，視覺化系統確認遮罩已被正確對準，而CVD製程可隨後進行。

第1圖為根據一實施例之CVD裝置100的剖面示意圖。CVD裝置100作為一處理腔室，裝置100包含一腔體102，腔體102具有穿過其一或多個側壁的開口104，以允許一或多個基板106以及遮罩108能置於其中。在處理過程之中，基板106係設置於一基板支撐件110上，基板支撐件110係與一氣體分布噴頭相對，氣體分布噴頭例如是一擴散器(diffuser)112，擴散器112具有一或多個貫穿擴散器112的開口114，以允許處理氣體進入位於擴散器112與基板106之間的處理空間116。

為進行處理，首先係通過開口104將遮罩108置入裝置100中，並設置於多個運動對準元件118之上。接著再通過開口104將基板106置入，並設置於延伸通過基板支撐件110的多個舉升銷(lift pin)120之上。而後基板支撐件110上升以接觸基板106，使基板106設置在基板支撐件110上。基板106即於基板支撐件110上被對準。

一旦基板106於基板支撐件110上對準，一或多個視覺化系統122便決定遮罩108是否已於基板106上方正確地對準。若遮罩108並未正確地對準，一或多個致動器(actuator)124便接著移動一或多個運動對準元件118，以調整遮罩108的位置。而後，該一或多個視覺化系統122再重新確認遮罩108的對準情形。

一旦遮罩108於基板106上方正確地對準，遮罩108 便下降至基板106上，而後基板支撐件110於基桿(stem)126上向上升起，直到遮蔽框(shadow frame)128與遮罩108接觸為止。在停留於遮罩108上之前，遮蔽框128係設置於腔體102中，位在自腔體102之一或多個內壁延伸而出的壁架(ledge)130上。基板支撐件110繼續上升，直到基板106、遮罩108及遮蔽框128係設置於與擴散器112相對的處理位置上。隨後，一或多個氣體源132通過形成於背板134的一開口提供處理氣體，同時，一偏壓係被提供至擴散器112。

為了正確地將遮罩108對準於基板106上方，視覺化系統係藉由將一光線照射通過開口302的方式來運作，開口302係形成於基板支撐件110並穿過基板支撐件110。光線通過基板106，以查看遮罩108的部位。如以下將討論的內容，基板106上可具有一或多個對準標記402(繪示於第3圖及第4圖中)，當正確地對準時，標記402會位在形成於遮罩108之一或多個開口304的中心點。因此，當透過基板支撐件110觀看對準標記402時，所述的一或多個視覺化系統122將會看見遮蔽框128以及遮罩108之開口304的邊緣。遮蔽框128可由陽極處理鋁(anodized aluminum)製成。然而，由於陽極處理鋁的顏色為灰色，所述的一或多個視覺化系統122在灰色的遮蔽框128上識別出對準標記402時可能會有困難。因此，可對遮蔽框128進行調整，以配合視覺化系統122。上述之視覺化系統122及多個運動對準元件118係作為一遮罩對準系統來操作。

第2圖為根據一實施例之遮蔽框128的仰視圖。為配 合視覺化系統122，遮蔽框128具有部位(location)202，對應至從各個視覺化系統122所發出之光線即將照射處。部位202係遮蔽框128之不為陽極處理鋁的一部分。遮蔽框128剩餘之其他部分為陽極處理鋁。本發明所屬領域之通常知識者應能明白，雖然圖中顯示了四個部位202，本實施例也可以具有更多或較少的部位202。基板106上的標記與遮蔽框128的部位202之間有足夠的對比，以確保視覺化系統122可以有效地視覺化位於基板106上之標記。此外，遮蔽框128之陽極處理部分與部位202之間亦有足夠的對比，使視覺化系統122能夠分辨出遮蔽框128上的不同部份。部位202可具有裸露的、非經陽極處理的鋁，非經陽極處理的鋁係具有閃亮的銀色外觀，而非陽極處理鋁所呈現的灰色。或者，部位202可包括置入於遮蔽框128中的一陶瓷材料，而使得部位202具有用於對準目的之白色外觀。當視覺化系統122運作時，部位202改善了有關於陽極處理遮蔽框128的對比效果。

第3圖為顯示與一視覺化系統量測部位有關之一對準元件118的示意圖。如第3圖所示，基板支撐件110具有複數個貫穿的開口，不僅有讓舉升銷120(請參照第1圖)延伸通過基板支撐件110的開口，也有讓對準元件118延伸通過基板支撐件110的開口。開口302亦存在於對應視覺化系統122即將作用的部位。本發明所屬領域之通常知識者應能明白，可將視覺化系統122設置於裝置100外，使用一視覺化元件及一照明元件，分別例如是一攝影機(camera)及一光源，來查看裝置100。視覺化系統122之運 作係藉由朝著箭頭A所示之方向照射光線，讓光線通過形成於基板支撐件110之開口302，通過基板106，通過形成於遮罩108之開口304，而照射於位在遮蔽框128上的部位202。而後，視覺化系統122係量測對準標記402至穿過遮罩108所形成之開口304的邊緣之間的距離。

第4圖為繪示遮罩108於基板106上方正確對準時，通過基板106所見之仰視圖。基板106上具有一對準標記402。一旦被置入至腔室之中，基板106即於基板支撐件110上對準。接著，遮罩108係被對準。在正確對準的狀況下，對準標記402不僅位在形成於基板支撐件110之開口302的中心點(此一情況在遮罩108的對準之前即已達成)，也位在形成於遮罩108之開口304的中心點。一旦遮罩108於基板106上方正確地對準，對準元件118可將遮罩108下降至基板106上。

第5圖為根據一實施例之遮罩108及對準系統的等角立體圖。如上所述，首先係使用將遮罩108設置在一或多個對準元件118上的一末端作用器(end effector)，將遮罩108置入裝置100中。在第5圖所示的實施例中，共具有四個對準元件118A-118D。然而本發明所屬領域之通常知識者應能明白，本發明並不僅限定於四個對準元件118A-118D。各個對準元件118A-118D係耦接至一或多個控制對準元件118A-118D之移動的致動器124。

對準元件118A-118D並不相同。兩個對準元件118A、118D係為X-Y-Z對準元件(亦即，藉由致動器可於三個不同的平面移動)，而另外兩個對準元件118C、118D則為Z 運動對準元件(亦即，藉由致動器而只在一個平面移動)。因此，四個對準元件118A-118D皆能在垂直於基板106之沉積面(deposition surface)的平面移動，而只有兩個對準元件118A、118D能在平行於基板106之沉積面的平面移動。在第5圖所示的實施例中，X-Y-Z對準元件118A、118D並非彼此相鄰，而是彼此相對。與此相仿，Z對準元件118B、118C亦非彼此相鄰，而是彼此相對。

第6A及6B圖為對準元件118A-118D與遮罩108相接合(engage)的剖面示意圖。如第6A及6B圖所示，各個對準元件118A-118D係以不同的方式與遮罩108接合。對準元件118B、118C為Z對準元件，只能於Z方向移動。因此，Z對準元件118B、118C係接合遮罩108的平坦底面604。Z對準元件118B、118C具有滾珠軸承(ball bearing)602A，滾珠軸承602A係為可動，以使得遮罩108可以移動，而不會有刮傷遮罩108及產生碎屑顆粒的情形。遮罩108係藉由X-Y-Z對準元件118A、118D來移動。

如第6B圖所示，X-Y-Z對準元件118A、118D亦具有滾珠軸承602B，但滾珠軸承602B通常相對於遮罩108為靜止或是被固定的。如此，滾珠軸承602B係接合至形成於遮罩108底面的破口(crevice)606。由於滾珠軸承602B與遮罩108的破口606接合，X-Y-Z對準元件118A、118D可於X-Y平面移動並帶動遮罩108，以將遮罩108於基板106上方對準。當對準元件118A、118D於X-Y平面移動時，遮罩108係於X-Y平面移動，滾珠軸承602A沿著遮罩108的底面旋轉，滾珠軸承602B則不旋轉，Z對準元 件118B、118C保持靜止。

第7A及7B圖為可能形成於遮罩上之破口606的等角立體圖。對應各個X-Y-Z對準元件118A、118D的破口606並不相同。如第7A圖所示，其中一個破口606可為一凹洞(dent)702，凹洞702近似一圓錐形，向內形成於遮罩108的底面。滾珠軸承602B接合至凹洞702，並大致在凹洞702中保持靜止。儘管如此，一旦滾珠軸承602B接合至遮罩108的凹洞702或凹槽(slot)704之中，滾珠軸承602B可被允許在接合發生當下有些微的旋轉，但一旦完全地與遮罩108接合，滾珠軸承602B便被固定住(亦即，遮罩108的重量足以避免滾珠軸承602B的移動)。如第7B圖所示，另一個破口606可為一凹槽704。非圓錐形的凹槽704允許遮罩108有熱膨脹的空間。若在兩個X-Y-Z對準元件118A、118D與遮罩108之接合處皆使用凹洞702，遮罩可能熱膨脹並產生顆粒碎屑，甚至無法正確地與對準元件相接合。由於凹槽704的形狀，遮罩108可以在熱膨脹的情況下仍保持與滾珠軸承602B的正確接合，並使碎屑顆粒產生的狀況降至最低。凹槽704具有兩個同向部分(parallel portion)706A、706B，以及連接兩個同向部分706A、706B的兩個圓角端部分(rounded end portion)708A、708B。凹槽704係以一種同向部分706A、706B垂直於一條在凹槽704與凹洞702之間延伸之假想線的方式被安排在遮罩108。

在此所述的對準元件118A-118D允許遮罩108在誤差為±5μm的範圍內被精確地對準。分別於凹洞702及凹槽704處接合遮罩108的X-Y-Z對準元件118A、118D係牢 牢地支撐著遮罩108，而其他的滾珠軸承602A則於遮罩108底面平穩地旋轉，以將遮罩之目標開口304對準位於基板上的標記402。兩個滾珠軸承602B可以驅使遮罩108以一種非常精確的方式對準。對準元件118A-118D係處理關於自動控制裝置(robot)將遮罩108傳送至腔室之中時的問題，以使得總對準距離能夠降低、對準精確度能夠更為精準。

第8A至8C圖為顯示將遮罩108於基板106上方對準的示意圖。一旦基板106被置入裝置100中並設置在基板支撐件110上，對準製程即可開始。如第8A圖所示，視覺化系統122係決定位在基板106上方之遮罩108於四個部位801-804的位置。標記402並未對準遮罩108之開口304的中心點805。遮罩108之開口304的各中心點805於X及Y兩個平面上偏離標記402的量被計算而得，以便決定在各量測部位之相對於標記402的一△X值及一△Y值。接著，對於複數個中心點805之△X值及△Y值計算出其平均值，而後藉由於X-Y平面移動X-Y-Z對準元件118A、118D來搬移遮罩108，使得遮罩108沿著Z對準元件118B、118C的滾珠軸承602A滑動。搬移量即為△X之平均值及△Y之平均值。由於遮罩108的搬移，遮罩108之中心點應與基板106之中心點對準。之後，遮罩108藉由移動X-Y-Z對準元件118A、118D來旋轉，而係使得遮罩108以其中心為原點進行旋轉。在旋轉過程中，遮罩108再次沿著Z對準元件118B、118C的滾珠軸承602A滑動。在旋轉結束後，遮罩108應正確地與基板106對準，誤差 在±5μm以內。若遮罩108並未於±5μm之誤差內對準，對準製程便會重複。一旦對準製程完成，遮罩108便下降至基板106上。本發明所屬領域之通常知識者應能明白，雖然在以上的描述中，搬移係發生於旋轉之前，亦可以依照所需讓旋轉於搬移之前發生。

第9A圖為根據一實施例之遮罩的等角視圖。第9B圖為繪示放置於基板106上之遮罩108的誇示圖。基板支撐件110可包含一凸面902，基板106及遮罩108係支撐於凸面902上。凸面902係面對於遮罩108、遮蔽框128及擴散器112。當基板106與遮罩108被支撐件110舉起，位於遮罩108邊緣之遮蔽框128的重量會使得遮罩108處於一種橫越凸面902的張力狀態。遮罩108係在基板106之上處於一種張力狀態，以避免在操作或處理過程中，遮罩108與基板106之間有移動或失準的情形。在一實施例中，遮罩108可包含一遮罩支撐框904。遮罩支撐框904可為一與遮罩108分離的元件，或者可包括遮罩108本身的一部分。

藉由使用兩個X-Y-Z運動對準元件、兩個Z運動對準元件以及一或多個視覺化系統將遮罩正確地對準於基板上方，位於處理腔室中的遮罩可以在±5μm的誤差內被對準。

綜上所述，雖然本發明已以示範實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專 利範圍所界定者為準。

100‧‧‧裝置

102‧‧‧腔體

104‧‧‧開口

106‧‧‧基板

108‧‧‧遮罩

110‧‧‧支撐件

112‧‧‧擴散器

114‧‧‧開口

116‧‧‧處理空間

118、118A、118B、118C、118D‧‧‧對準元件

120‧‧‧舉升銷

122‧‧‧視覺化系統

124‧‧‧致動器

126‧‧‧基桿

128‧‧‧遮蔽框

130‧‧‧壁架

132‧‧‧氣體源

134‧‧‧背板

202‧‧‧部位

302‧‧‧開口

304‧‧‧開口

402‧‧‧標記

602A、602B‧‧‧滾珠軸承

604‧‧‧底面

606‧‧‧破口

702‧‧‧凹洞

704‧‧‧凹槽

706A、706B‧‧‧同向部分

708A、708B‧‧‧圓角端部分

801、802、803、804‧‧‧部位

805‧‧‧中心點

902‧‧‧凸面

904‧‧‧遮罩支撐框

第1圖為根據一實施例之CVD裝置的剖面示意圖。

第2圖為根據一實施例之遮蔽框的仰視圖。

第3圖為顯示與一視覺化系統有關之一對準元件的示意圖。

第4圖為繪示遮罩於基板上方正確對準時，通過基板所見之仰視圖。

第5圖為根據一實施例之遮罩及對準系統的等角立體圖。

第6A及6B圖為對準元件與遮罩相接合的剖面示意圖。

第7A及7B圖為可能形成於遮罩上之破口的等角立體圖。

第8A至8C圖為顯示將遮罩於基板上方對準的示意圖。

第9A圖為根據一實施例之遮罩的等角視圖。

第9B圖為繪示放置於基板上之遮罩的誇示圖。

100‧‧‧裝置

102‧‧‧腔體

104‧‧‧開口

106‧‧‧基板

108‧‧‧遮罩

110‧‧‧支撐件

112‧‧‧擴散器

114‧‧‧開口

116‧‧‧處理空間

118‧‧‧對準元件

120‧‧‧舉升銷

122‧‧‧視覺化系統

124‧‧‧致動器

126‧‧‧基桿

128‧‧‧遮蔽框

130‧‧‧壁架

132‧‧‧氣體源

134‧‧‧背板

202‧‧‧部位

302‧‧‧開口

304‧‧‧開口

Claims (15)

1. 一種處理腔室，包括：一基板支撐件，係設置於一腔體內；以及一遮罩對準系統，係至少部分地設置於該腔體內，該遮罩對準系統具有至少一部分，該至少一部分延伸通過該基板支撐件。
2. 一種處理腔室，包括：一基板支撐件，係設置於一腔體內；以及一遮罩對準系統，係至少部分地設置於該腔體內，該遮罩對準系統具有至少一部分，該至少一部分延伸通過該基板支撐件，其中該遮罩對準系統包括一視覺化系統及複數個運動對準元件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之處理腔室，其中該基板支撐件具有一開口貫穿該基板支撐件，該視覺化系統包括一光源，該光源係對準該開口，而使得發射自該光源的光穿過該開口。
4. 如申請專利範圍第3項所述之處理腔室，更包括：一遮罩，係與該遮罩對準系統耦接；一氣體分布噴頭，係設置於該腔體內；以及一遮蔽框，係設置於該腔體內，位於該氣體分布噴頭與該遮罩之間，其中該遮蔽框具有一陽極處理部分及一非陽極處理部分，且其中該非陽極處理部分係對準該開口。
5. 如申請專利範圍第4項所述之處理腔室，其中該陽極處理部分包括陽極處理鋁，該非陽極處理部分包括鋁。
6. 如申請專利範圍第5項所述之處理腔室，其中該基 板支撐件具有一凸面，該凸面係面對於該遮罩、該遮蔽框及該氣體分布噴頭。
7. 如申請專利範圍第6項所述之處理腔室，其中該些運動對準元件包括：一第一對準元件，具有一固定滾珠軸承於其中以接合該遮罩；以及一第二對準元件，具有一可動滾珠軸承於其中以接合該遮罩。
8. 如申請專利範圍第7項所述之處理腔室，其中該遮罩具有一開口貫穿該遮罩，該遮罩之該開口係用以對準該基板支撐件之該開口及該遮蔽框之該非陽極處理部分。
9. 如申請專利範圍第8項所述之處理腔室，其中該些運動對準元件更包括：一第三對準元件，具有一固定滾珠軸承於中以接合該遮罩，其中該第三對準元件係與該第一對準元件相對；以及一第四對準元件，具有一可動滾珠軸承於中以接合該遮罩，其中該第四對準元件係與該第二對準元件相對。
10. 如申請專利範圍第9項所述之處理腔室，其中該遮罩具有一底面，該底面具有一凹洞形成於上，該底面並具有一凹槽形成於上，其中該第一對準元件係接合該凹洞，該第三對準元件係接合該凹槽。
11. 一種處理腔室，包括：一基板支撐件，係設置於一腔體內；一遮罩對準系統，係至少部分地設置於該腔體內，該 遮罩對準系統具有至少一部分，該至少一部分延伸通過該基板支撐件；一遮罩，係與該遮罩對準系統耦接；一氣體分布噴頭，係設置於該腔體內；以及一遮蔽框，係設置於該腔體內，位於該氣體分布噴頭與該遮罩之間，其中該遮蔽框具有一陽極處理部分及一非陽極處理部分。
12. 如申請專利範圍第11項所述之處理腔室，其中該陽極處理部分包括陽極處理鋁，該非陽極處理部分包括鋁。
13. 如申請專利範圍第12項所述之處理腔室，其中該基板支撐件具有一凸面，該凸面係面對於該遮罩、該遮蔽框及該氣體分布噴頭。
14. 如申請專利範圍第13項所述之處理腔室，其中該遮罩對準系統包括一視覺化系統及複數個運動對準元件，該些運動對準元件包括：一第一對準元件，具有一固定滾珠軸承於其中以接合該遮罩；以及一第二對準元件，具有一可動滾珠軸承於其中以接合該遮罩。
15. 如申請專利範圍第14項所述之處理腔室，其中該些運動對準元件更包括：一第三對準元件，具有一固定滾珠軸承於其中以接合該遮罩，其中該第三對準元件係與該第一對準元件相對；以及 一第四對準元件，具有一可動滾珠軸承於其中以接合該遮罩，其中該第四對準元件係與該第二對準元件相對。