襯底對準裝置以及使用該裝置對準襯底的方法
2023-10-29 11:33:32
專利名稱：襯底對準裝置以及使用該裝置對準襯底的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對準襯底的裝置和方法，更具體地，涉及一 種用於對準襯底且能夠防止襯底下垂的裝置和方法。
背景技術：
由於信息通信技術的快速進步以及市場需求的擴大，因此平板顯 示器作為顯示設備已廣受關注。作為代表性的平板顯示器，有液晶顯
示器、等離子體顯示板(PDP)、有機發光二極體(0LED)等等。
在這些平板顯示器中，相比已有的LCD設備，有機發光二極體具 有諸如反應速度快、重量輕、視角寬、亮度高以及功耗低等的良好的 性能。另外，由於它消除了對單獨的背光單元的需要，有機發光二極 管具有能夠被製得具有超薄結構的優點。
有機發光二極體是自發射型二極體，其通常包括陽極層、有機薄 膜以及陰極層，這些層堆疊在襯底上以使得通過在陽極和陰極之間施 加電壓在有機薄膜中引起適當的能量差以從該有機薄膜發光。具體地， 當空穴(具有與電子對應的正電荷的粒子)穿過陽極注入以及電子穿 過陰極注入時，空穴和電子通過它們之間的電引力重新結合以形成中 性且穩定的激子對。然後，隨著激子對因從激發態到基態的能量躍遷 而消失，產生光。同時，由於可以通過有機材料中摻雜劑的量來調節 光的波長，因此有機發光二極體可以表達全色。另外，中型或更小型 的有機發光二極體可以呈現與TFT-LCD相當質量的圖像或者相比 TFT-LCD呈現質量進一步改進的圖像，並且可以通過簡單的工藝製得， 這提供了在價格竟爭方面的優勢。同樣，由於上述的各種優點，0LED 作為下一代平板顯示器廣受關注。
增加用於0LED的玻璃襯底的尺寸以適應0LED的生產率提高以及 使用0LED的顯示設備的尺寸增加，是目前的趨勢。同時，由於用於 0LED的製造設備需要較低的安裝成本，以及不論0LED和LCD之間工 藝的相似性，相比LCD,用於製造OLED的工藝簡單得多，因此預期OLED
4的製造會在不遠的將來成為高附加值的產業。
有機發光二極體的細節會在下文描述。OLED通常包括順次堆疊在 襯底上的陽極、空穴注入層、空穴轉移層、發射層、電子轉移層、電 子注入層以及陰極。至於陽極，主要使用IT0(銦錫氧化物)，IT0 具有小的表面電阻以及良好的透過性。另外，有機薄膜在空穴注入層、 空穴轉移層、發射層、電子轉移層以及電子注入層中的多層中形成， 其中用於發射層的有機材料包括Alq3、 TPD、 PBD、 m-MTDATA、 TCTA 等。至於陰極，使用LiF-Al金屬層。另外，由於有機薄膜非常易於被 空氣中的溼氣和氧氣損壞，因此為了阻止溼氣和氧氣滲入0LED,在 0LED的頂面上形成有薄膜以封住0LED，從而增加二極體的壽命。
在堆疊各層之前，利用掩模在玻璃襯底上以預定圖案沉積電極和 有機發光層。具體地，在使具有預定圖案的掩模與襯底形成緊密接觸 後進行這些層的沉積，從而允許以期望圖案形成電極和發光層。
圖1是常規的襯底對準裝置的側剖視圖。參照圖1，常規的襯底 對準裝置1包括在腔室10中心的旋轉轉軸60以及支承框架F的掩模 框架支持器26,掩模M焊接到該框架F上。該裝置進一步包括支撐襯 底的襯底支持器21。
將描述一種使用具有上述結構的襯底對準裝置來對準襯底的方 法。首先，將掩模M和襯底S分別裝在掩模框架支持器26和襯底支持 器21上。
然後，在使用轉軸60將襯底S和掩模M相互靠近以使它們之間具 有幾百微米的距離之後，通過探測單元53獲得在襯底S和掩模M的遠 端上形成的對準標記的偏離程度的數據(x，y，e)。之後，根據對準臺 51上的數據(x，y，e)將襯底S和掩模M相互精密對準，並且通過永 磁板30將它們相互結合，該永磁板與襯底夾緊設備22和轉軸60的遠 端連接。然後，通過旋轉轉軸60向上移動襯底S和掩模M以在它們相 互結合的狀態下進行旋轉沉積
發明內容
技術問題
常規的襯底對準裝置存在的問題在於由於襯底僅由襯底支持器支撐，隨著襯底按照當前的趨勢尺寸逐漸增加，襯底會出現下垂現象。
下垂現象使得難於在襯底上形成準確的圖案，降低用作探測單元的CCD 照相機的景深——從而導致難於準確對準，以及需要長時間的對準。
技術方案
為解決上述問題做出了本發明，並且本發明的目的是提供一種用 於對準襯底且能夠防止襯底下垂的裝置和方法。
根據本發明的一個方面，可以通過提供一種襯底對準裝置來實現 上述和其他目的，該襯底對準裝置包括基準板，其具有形成午下表 面的邊緣的臺階以使得基準板的邊緣的厚度大於或等於基準板的內部 區域的厚度；夾具，其能夠貫穿基準板的邊緣升高和降低並且具有彎 曲的下端，以允許將襯底裝載在彎曲的下端上；掩模框架支持器，用於 支承一個框架， 一個金屬掩模連接到該框架；對準板，位於夾具上方 以連接到掩模框架支持器的上端並且能夠升高和降低；以及精密對準 機構，其用於精密地將襯底和金屬掩模相互對準。
夾具可以在其外周周圍設有彈簧，以在降低對準板時允許夾具降 低和將襯底從夾緊狀態釋放，以及在升高對準板時允許夾具通過彈簧 的彈性恢復力而升高並將襯底夾緊到基準板的下表面。
精密對準才幾構可以包括用於探測對準標記的照相才幾；用於通過 照相機的探測確定金屬掩模的移位距離的控制器；以及對準臺，其響 應來自控制器的信號在三軸方向(x， y， e)上移動對準板和連接到對準 板的金屬掩模。
除了對準板，可以通過單獨的夾具釋放機構升高或降低夾具。夾 具釋放機構可以包括與夾具的上端形成接觸的提升板；以及用於升高 或降低提升板的驅動單元。
基準板可以在上側之上設有磁板，該磁板具有至少一個從磁板的 下表面突出的磁體，並且基準板可以形成有對應磁體的孔以允許》茲體 穿過所述孔。
磁體可以是7、磁體或電磁體。永磁體可以是鐵氧體橡膠磁體和稀 土釹磁體中的一個。
該裝置可以進一步包括用於將裝載在夾具上的襯底預對準的預對
6準機構。
才艮據本方面的另一方面，提供一種對準襯底的方法，該方法包括 將襯底裝載在與基準板的下表面間隔開的夾具上；通過同時升高夾具 和金屬掩模來首次將襯底夾緊到基準板；通過降低夾具將襯底從夾緊 狀態釋放；通過進一步升高金屬掩模使襯底與基準板緊密接觸；通過 升高夾具二次將襯底夾緊到基準板；精密地對準襯底；以及通過將磁 板定位在基準板之上通過磁力使襯底和金屬掩模相互緊密接觸。
該方法可以進一步包括在將襯底裝載在夾具上之後通過使用氣缸 預對準襯底。
有益效果
如從以下描述顯而易見的，根據本發明，該裝置除了包括其他部 件以外還包括基準板，從而可以將襯底的下垂量減少到常規裝置的下 垂量的1/5或更少的水平。
此外，本發明的裝置可以彈性地夾緊襯底。
此外，本發明的裝置進一步包括穿過基準板的磁體，從而保證襯 底和金屬掩模相互更有力地接觸。
將根據以下結合附圖的詳細描述更清楚地理解本發明的上述和其 他目的以及特徵，其中
圖l是常規的襯底對準裝置的側剖視圖2和3是根據本發明的襯底對準裝置的側剖視圖和立體圖4a和4b是根據本發明的襯底對準裝置的主要部件的橫斷面視 圖；以及
圖5是示出圖2中所示的襯底對準裝置的運行狀態的視圖。
具體實施例方式
將參照附圖詳細描述本發明的優選實施方案。
參照圖2和3，本發明的襯底對準裝置100包括基準板121、夾具 122、掩模框架支持器140以及精密對準機構。基準板121用來固定襯底S同時防止襯底S與夾具122 —起下垂。 具體地，夾具122能夠貫穿基準板121的邊緣升高和降低，並具有彎 曲的下端，以允許將襯底S裝載到該彎曲的下端上。基準板121由基 準板支持器126支撐。
掩模框架支持器140用來支撐掩模框架F，金屬掩模M焊接到該 掩模框架上。
掩模框架支持器140在上端連接到對準板152，並且進行升高或 降低操作。通過掩模框架支持器140的升高或降低操作來升高或降低 夾具122,以相對於基準板夾緊或釋放襯底S。
更具體地，在本實施方案中，在襯底S的每側布置三個夾具122 以將襯底裝載在夾具122的下端上，每個夾具在上端連接到一對連接 條127。對準板152置於連接條127上。另外，彈簧125在基準板121 和連接條127之間定位在每個夾具125的外周周圍。
因此，當降低對準板152時，連接條127受到壓縮以降低多個夾 具122，使得襯底S從夾緊狀態釋放。此時，彈簧125受到壓縮。相 反，當升高對準板152時，每個夾具122藉助彈簧125的彈性恢復力 而被升高，並且將襯底S夾緊以使其被夾緊到基準板121的下表面。
線狀延伸部分128從相應的連接條127向上延伸，並且在該線狀 延伸部分128上設有夾具釋放機構。
夾具釋放機構包括定位在連接條127上的提升板123以及升高或 降低該提升板123的驅動單元124。
另外，磁板130置於基準板121和對準板152之間，並包括多個 從磁板130的下表面突出的磁體131。在這方面，基準板121形成有 多個對應磁體131的孔121a，以允許磁體131穿過孔121a。磁體131 可以是永磁體或電磁體。
精密對準機構包括用於探測在襯底S和金屬掩模M上形成的對準 標記的標記探測單元153、用於通過標記探測單元153的探測確定金 屬掩模M的移位距離的控制器(未示出)以及用於響應來自控制器的 信號在三軸方向(x， y， e )上移動對準板152和連接到對準板152的金 屬掩模M的對準臺151。對準臺151移動對準板152和掩模框架支持 器140以精密對準襯底S。
8200 襯底對準裝置進一步包括轉軸160,該轉軸穿過法蘭110並且能 夠升高、降低和旋轉。
雖然基準板121可以具有如圖4a所示的平面形狀，但是如圖4b 所示，它優選具有形成於其上的臺階121b。在基準板121包括臺階121 的情況下，當夾緊襯底S時它能夠更有效地防止襯底S下垂。
參照圖5，將在下文描述根據本發明的襯底對準裝置的操作以及 對準襯底的方法。
首先，將襯底S裝載在在基準板121以下間隔開的夾具122上。
然後，在襯底S被裝載在夾具122上的狀態下預對準襯底S。通 過使用例如氣缸的各種機構中的任意一種來機械地進行預對準，以對 準襯底S的位置。
在預對準襯底S之後，升高對準板152。然後，將直接連接到對 準板152的掩模板M與夾具122—起升高一一它們是藉助壓縮彈簧125 的彈性恢復力升高的，首次將襯底S夾緊到基準板121上。
接著，提升板123被降低並壓縮延伸部分128以降低夾具122， 以使得襯底S從夾緊狀態釋放。
在襯底S從夾緊狀態釋放的情況下，金屬掩模被進一步升高以與 襯底緊密接觸到這樣的程度，即，襯底和掩模之間的空間具有幾百微 米的間隔。
然後，隨著提升板123被升高，襯底S通過彈簧125的彈性恢復 力被二次夾緊。在此，由於夾具122由彈簧125支撐，可以更可靠地 確保夾緊襯底S。
然後，通過標記探測單元153獲得在夾緊的襯底S和金屬掩模M 上形成的對準標記的偏離程度的數據(x，y，e)。之後，在使用對準臺 151作為三軸移動機構來根據上述數據移動對準板152的同時，在三 軸方向(x，y，e)上精密對準金屬掩模M。
為了如上所述迫使襯底S和掩模M相互精密對準以使其互相更緊 密地接觸，激活磁板130以使得磁體131穿過基準板121的孔121a。
結果，通過磁體131和金屬掩模M之間的磁反應使得襯底S和掩 模M形成更緊密的接觸。
以這種方式，在首次夾緊襯底之後，進行襯底從夾緊狀態的釋放
9以及襯底的二次夾緊以校正通常在首次夾緊後就出現的襯底的下垂。
換句話說，由於襯底s可能在首次夾緊後就輕微下垂，所以金屬掩模 M從下面被升高並與襯底S的下表面形成緊密接觸以補償在首次夾緊 期間出現的襯底的下垂。在這方面，當金屬掩模M與襯底S形成緊密 接觸時，襯底S可能在襯底S和金屬掩模M之間的接觸區域起皺。根 據本發明，為了防止這種起皺現象，在升高金屬掩模M之前，釋放襯 底S的夾緊。
應理解，為說明性目的已描述了實施方案和附圖，並且本發明僅 受以下權利要求的限制。本領域技術人員應明白，在不脫離如所附權 利要求所述的本發明的範圍和精神的情況下，允許進行各種改變、增 加和替換。
權利要求
1. 一種襯底對準裝置，包括基準板；夾具，其能夠貫穿基準板的邊緣升高和降低並且具有彎曲的下端，以允許將襯底裝載在該彎曲的下端上；掩模框架支持器，用於支承一個框架，一個金屬掩模連接到該框架；以及精密對準機構，其用於精密地將襯底和金屬掩模相互對準。
2. 根據權利要求1所述的裝置，進一步包括對準板，其連接到所述掩模框架支持器的上端並且能夠升高和降低。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其中所述夾具與所述對準板的降 低相聯繫地被降低。
4. 根據權利要求3所述的裝置，其中所述夾具具有定位在其外周周圍的彈簧以允許所述夾具與所述對準板的升高相聯繫地被升高。
5. 根據權利要求2所述的裝置，其中所述精密對準機構包括用於 探測對準標記的照相機；用於通過照相機的探測確定金屬掩模的移位 距離的控制器；以及對準臺，其響應來自控制器的信號在三軸方向(x,y，e)上移動對準板和連接到對準板的金屬掩模。
6. 根據權利要求1所述的裝置，進一步包括用於釋放所述夾具的夾緊的夾具釋放機構。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其中所述夾具釋放機構包括與所述夾具的上端形成接觸的提升板；以及用於升高或降低所述提升板的 驅動單元。
8. 根據權利要求1所述的裝置，其中所述基準板具有形成於下表 面的邊緣的臺階以使得所述基準板的邊緣的厚度大於或等於所述基準 板的內部區域的厚度。
9. 根據權利要求1所述的裝置，進一步包括在所述基準板上方 的磁板。
10. 根據權利要求9所述的裝置，其中所述磁板具有至少一個從 所述磁板的下表面突出的》茲體。
11. 根據權利要求IO所述的裝置，其中所述基準板形成有對應所述磁體的孔，以允許所述磁體穿過所述孔。
12. 根據權利要求10所述的裝置，其中所述磁體是永磁體或電磁體。
13. 根據權利要求12所述的裝置，其中所述永磁體是鐵氧體橡膠 磁體和稀土釹磁體中的一個。
14. 根據權利要求1所述的裝置，進一步包括用於將裝載在所 述夾具上的襯底預對準的預對準機構。
15. —種對準襯底的方法，包括 將襯底裝載在與基準板的下表面間隔開的夾具上； 通過同時升高夾具和金屬掩模首次將襯底夾緊到基準板上； 通過降低夾具將襯底從夾緊狀態釋放； 通過進一步升高金屬掩模使襯底與基準板緊密接觸；通過升高夾具二次將襯底夾緊到基準板上；以及 精密對準襯底。
16. 根據權利要求15所述的方法，進一步包括 在將襯底裝載在夾具上之後，預對準襯底。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中通過氣缸進行襯底的預對準。
18. 根據權利要求15所述的方法，進一步包括在精密對準襯底 之後，通過將磁板定位在基準板之上通過磁力使襯底和金屬掩模相互 緊密接觸。
全文摘要
本說明書公開了一種用於對準襯底的裝置和方法。該裝置包括基準板，其具有形成於下表面的邊緣的臺階；夾具，其能夠貫穿基準板的該邊緣升高和降低並具有彎曲的下端，以允許將襯底裝載在其上；用於支持框架的掩模框架支持器，該框架具有連接到其上的金屬掩模；對準板，其連接到掩模框架支持器並且能夠升高和降低；以及精密對準機構，其用於精密地將襯底和金屬掩模相互對準。可以將襯底的下垂量減少到常規裝置的下垂量的1/5或更少的水平。該裝置進一步包括穿過基準板的磁體，從而允許襯底和金屬掩模相互形成緊密接觸。
文檔編號H05B33/10GK101461284SQ200680054966
公開日2009年6月17日 申請日期2006年11月6日 優先權日2006年6月16日
發明者李大帥, 李庚旭, 金彩雄, 金鎮亨, 陸心萬 申請人:鬥山Mecatec株式會社