これより、様々な実施形態を詳細に参照し、それらの一又は複数の実施例が図面に示される。各実施例は、説明として提示されており、限定を意味するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示又は説明される特徴は、他の任意の実施形態に使用され、又は任意の実施形態と併せて使用されて、更に別の実施形態を生み出すことが可能である。本開示は、このような修正及び変形を含むことが意図される。
図面についての以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ又は類似の構成要素を指す。一般的に、個々の実施形態に関して相違点のみが説明される。別段の指定がない限り、一実施形態における一部分又は一態様の説明は、別の実施形態における対応する部分又は態様にも同様に当てはまる。
図1は、本明細書に記載の実施形態による真空システムで使用するためのキャリア20の概略斜視図である。本書で使用される「キャリア」は、真空システムで、別のデバイス、例えば、マスクデバイス又は基板などを運ぶように構成されたデバイスと理解されうる。幾つかの実施形態では、キャリア20は、真空システムでマスクデバイスを運ぶように構成されたマスクキャリアである。幾つかの実施形態では、キャリア20は、真空システムで基板を運ぶように構成された基板キャリアである。以下では、マスクデバイスを運ぶように構成されたマスクキャリアについて、詳細に記載されることになる。しかしながら、本明細書に記載の実施形態によるキャリアはまた、基板又は別のデバイスを運ぶために使用されうることに留意されたい。
キャリア20は、保持面25を有するキャリア本体21を含み、マスクデバイスは、キャリア本体21の保持面25で保持することができる。
幾つかの実施形態では、キャリア20は、真空システム内の搬送経路に沿って搬送されるように構成される。例えば、キャリア20は、真空システム内のトラックに沿って案内され、トラックと係合する案内された部分を含みうる。幾つかの実施形態では、キャリア20は、搬送経路に沿って、堆積源を有する堆積チャンバ内に及び/又は堆積チャンバから、搬送することができる。とりわけ、キャリア20は、マスクデバイス又は基板を真空システムの堆積チャンバ内に及び真空システムの堆積チャンバから搬送するために使用されうる。
搬送経路に沿ってキャリアを搬送するためのキャリア搬送システムが設けられてもよい。搬送システムは、キャリアの重量の少なくとも一部を持ち上げるように構成された磁気浮上デバイス、及び/又は搬送経路に沿ってキャリアを移動させるように構成された駆動ユニットなどの保持デバイスを含みうる。キャリアの重量の少なくとも一部が保持ユニットによって運ばれるとき、駆動ユニットの小さな駆動力は、キャリアを移動させるのに十分でありうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、キャリア20は、マスクデバイス又は基板を非水平配向で、特に本質的に垂直配向で保持するように構成されうる。
本書で使用される「本質的に垂直配向」とは、マスクデバイスの主要面と重力ベクトルとの間の角度が+10°から−10°まで、特に0°から−5°までである配向と理解されうる。幾つかの実施形態では、マスクデバイスの配向は、搬送中及び/又は堆積中に(厳密には)垂直でなく、垂直軸に対してわずかに、例えば、0°から−5°まで、特に−1°から−5°までの傾斜角で傾斜していてもよい。負の角度は、マスクデバイスが下向きに傾くマスクデバイスの配向を表す。堆積中にマスク及び基板配向が重力ベクトルからずれていることは、有利であり、かつ、より安定的な堆積プロセスをもたらしうるか、或いは下を向いた配向は、堆積中に基板上の粒子を減少させるのに好適でありうる。しかし、搬送中及び/又は堆積中に、マスクデバイスを厳密に垂直な配向(+/−1°)にしてもよい。
搬送中及び/又は堆積中の重力ベクトルとマスクデバイスとの間の角度を、より大きくしてもよい。0°から±80°の角度は、本書で使用される「非水平配向」であると理解されうる。非水平配向でマスクデバイスを搬送することで、省スペースとなり、かつ、より小さな真空チャンバが可能になりうる。
キャリア20は、搬送中に少なくとも一時的に、本質的に垂直に配向されうる。大面積のマスクを本質的に垂直配向で保持することは困難であるが、それは、マスクデバイスがマスクの重量によって曲がることがあり、把持力が不十分な場合には、マスクデバイスが保持面から滑り落ちることがあり、及び/又は、堆積中にマスクデバイスの背後に配置されうる基板に対して、マスクデバイスが動くことがあるからである。
キャリア20は、マスクデバイス又は基板をキャリア本体21の保持面25で保持するように構成された保持デバイスを含む。本明細書に記載の実施形態によれば、マスクデバイスを保持するための磁石装置30が設けられてもよい。磁石装置30は、マスクデバイスを保持面25の方に引き付ける磁力を生成するように構成される。
ネジ又はクランプなどの機械的保持デバイスに比べ、マスクデバイスを磁力で保持するための磁石装置30を設けることは、マスクデバイスのキャリアに対する着脱が、簡単かつ迅速な方法で可能となるため、有利でありうる。ネジなどの機械的保持デバイスの締結は、例えば、ネジとネジ山又は取付面との間の摩擦のなどのため、真空システム内に小さな粒子をもたらすことがある。これらの小さな粒子は、真空システム内の真空条件に悪影響を及ぼし、堆積結果を損なうことがある。クランプとの結合は、比較的扱いやすいが、クランプへの取り付けは、特に可変重量を有するマスクデバイスを取り付けるときに、信頼性が低いことがある。
マスクデバイスの取り付けのために磁力を使用することは、小さな粒子の生成が低減され、堆積結果を高めることができるので、有益でありうる。更に、マスクデバイス又は基板は、磁力を低減する又は停止状態にすることによって、容易に取り外すことができる。マスク及び基板処理は、簡略化及び加速させることができる。
とりわけ、本明細書に記載の実施形態によれば、磁石装置30は、磁力を生成するための永久磁石を含む。電磁石と比較して、永久磁石は、電源がなくても磁力を発生させるので、有益でありうる。大きなバッテリ又は電源がキャリアに設けられないので、キャリアの重量及び複雑性を低減することができる。永久磁石はまた、電力障害に関しても、より信頼性がある。更に、電磁石は、使用中に加熱され、マスクデバイスの局部的熱膨張につながる可能性がある。堆積が悪影響を受けることがある。磁力を生成する永久磁石を有する磁石装置は、軽量であり、正確な堆積が可能になり得る。
本明細書に記載の実施形態によれば、磁石装置30は、一又は複数の第1の永久磁石と、一又は複数の第2の永久磁石と、一又は複数の第1の永久磁石の磁化を変化させるように構成された磁石デバイスとを含む。とりわけ、磁石装置は、電気永久磁石装置を含みうる。
マスクデバイスをキャリアで保持するための磁力を生成するための電気永久磁石が設けられてもよい。幾つかの実施形態では、磁石装置は、10N/cm2以上、特に50N/cm2以上、より具体的には100N/cm2以上の力を生成するように構成することができる。電気永久磁石装置は、迅速に作動し、信頼性のある取り付けを提供しうる。更に、永久磁石によって磁気保持力が生成されるので、キャリアは軽量かつ搬送しやすくなりうる。また更に、電気永久磁石装置の熱生成がごく僅かであるので、堆積精度を高めることができる。
本明細書に記載の実施形態による磁石装置を有するキャリアへのマスクデバイスの取り付け又はキャリアからのマスクデバイスの取り外しは、非常に迅速に、例えば数秒で、実行することができる。更に、例えば真空システムにおける、自動取り付け及び取り外しが可能でありうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、キャリアはキャリア本体21を含み、磁石装置30は、キャリア本体21に取り付けられる又はキャリア本体21と統合される。例えば、磁石装置30は、キャリア本体21に結合されうる又はキャリア本体21の内部空間に配置されうる。磁石装置30は、マスクデバイス又は基板をキャリア本体21の保持面25で、特に非水平配向で、より具体的には本質的に垂直な配向で保持するように構成されうる。
キャリア20は、基板上での材料の堆積中に、特に蒸発によって、マスクデバイスを基板の前方で保持するように構成されうる。蒸発させた材料は、マスクデバイスの複数の開口部を通して、蒸気源から基板に向かって方向付けられ得る。マスクデバイスの開口パターンに対応する材料パターンは、基板上に堆積させることができる。
幾つかの実施形態では、キャリア本体21には、図1に概略的に示されるように、開口部22が設けられうる。マスクデバイスは、開口部22を取り囲むキャリア本体21のエッジ23で支持され、開口部22にわたって延在しうる。要するに、開口部22に隣接したキャリア本体21のエッジ23は、キャリアでマスクデバイスを支持しうる。
磁石装置30は、開口部22を取り囲むキャリア本体21のエッジ23に設けられうる。とりわけ、磁石装置30は、開口部22に隣接したキャリア本体21に統合されうる。したがって、キャリア本体21のエッジ23で支持されるマスクデバイスのエッジは、磁石装置30を介してキャリア本体21の方に引き付けられうる。
幾つかの実施形態では、マスクデバイスは、マスク及びマスクフレームを含みうる。マスクフレームは、典型的には壊れやすい構成要素であるマスクを安定させうる。例えば、マスクフレームは、フレームの形態でマスクを取り囲みうる。マスクは、例えば溶接によってマスクフレームに恒久的に固定されうるか、又は、マスクフレームに取り外し可能に固定されうる。マスクの外周エッジがマスクフレームに固定されうる。
マスクデバイスのマスクフレームが、開口部22を取り囲むキャリア本体21のエッジ23で支持される一方で、マスクは、マスクデバイスがキャリア20で保持さるとき、開口部22にわたって延在しうる。
マスクは、パターンに形成されており、かつ、マスク堆積プロセスによって対応する材料パターンを基板に堆積させるよう構成された、複数の開口部を含みうる。堆積中に、マスクは、基板の前方に近距離で、又は、基板の前面に直接接触して、配置されうる。例えば、マスクは、複数の開口部(例えば、100.000以上の開口部)を有する微細金属マスク(fine metal mask:FMM)でありうる。例えば、有機ピクセルのパターンが基板に堆積されうる。エッジ除外マスクなどの他の種類のマスクでもよい。マスクデバイスは、材料パターンが蒸発によって基板に形成されるマスク蒸発プロセス用に構成されうる。幾つかの実施形態では、蒸発した材料が有機化合物を含みうる。例えば、OLEDデバイスが製造されうる。
幾つかの実施形態では、マスクデバイスは、少なくとも部分的に、金属で、例えばインバー(invar)などの熱膨張係数が小さい金属で、作製されうる。マスクフレームは、磁力によってマスクフレームをキャリア20に引き付けることができるように、磁性材料を含みうる。代替的に又は追加的には、堆積中に、例えば磁気チャックデバイスで、マスクを基板の方に磁気的に引き付けることができるように、マスクはまた、磁性材料を含みうる。
マスクデバイスは、0.5m2以上、特に1m2以上の面積を有しうる。例えば、マスクデバイスの高さは、0.5m以上、特に1m以上であり、及び/又は、マスクデバイスの幅は、0.5m以上、特に1m以上でありうる。マスクデバイスの厚さは1cm以下であり、マスクフレームはマスクより厚くてもよい。したがって、幾つかの実施形態では、キャリア20の開口部22は、0.5m2以上、特に1m2以上の面積を有しうる。とりわけ、マスクフレームを開口部22を取り囲むキャリア本体のエッジ23で支持することができるように、キャリア20の開口部22は、マスクデバイスよりもわずかに小さくてもよい。
図2は、本明細書に記載の実施形態による、マスクデバイス10をキャリア20に取り付ける方法の連続的な段階(a)、(b)、(c)の概略図である。キャリア20は、図1に示したキャリアに類似しており、よって上記説明を参照することができるので、ここでは繰り返さない。
キャリア20は、保持面25を有するキャリア本体21を含む。磁石装置30は、キャリア本体21に設けられ、マスクデバイス10をキャリア本体21の保持面25の方に引き付けるように構成される。
図2の段階(a)では、マスクデバイス10を、キャリア20の保持面25に向かって移動させる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、磁石装置30は、チャッキング状態Iと解放状態IIとの間で切り替え可能でありうる。解放状態IIでは、磁石装置は、保持面25において、外部磁界を全く生成しないこともあり、又は小さな外部磁界を生成することもある。チャッキング状態Iでは、磁石装置30は、保持面で強力な外部磁界を生成しうる。言い換えると、解放状態IIでの保持面における第2の外部磁界は、チャッキング状態Iでの保持面における第1の外部磁界よりも小さい場合がある。
図2の段階(a)では、解放状態IIで磁石装置30が設けられるが、解放状態IIでは、磁石装置は、保持面25において、外部磁界を全く生成しないことがあり、又は小さな外部磁界のみを生成することもある。したがって、マスクデバイス10は、保持面25の方に引き付けられない。
図2の段階(b)では、マスクデバイス10は、キャリア20と接触して移動した。磁石装置30は、マスクデバイス10が磁石装置の磁力によって保持面で保持されない解放状態IIになおもある。
図2の段階(c)では、磁石装置30は、チャッキング状態Iに切り替わっている。チャッキング状態Iでは、磁石装置30によって生成された磁界が、マスクデバイス10をキャリア20の保持面で保持する。キャリア20は、次にマスクデバイス10と共に真空システムの搬送経路に沿って搬送することができる。
同様に、磁石装置30をチャッキング状態Iから解放状態IIに切り替えることによって、マスクデバイス10をキャリア20から取り外すことができ、解放状態IIでは、図2の段階(b)に示されているように、保持面において外部磁界が全く生成されないか、又は小さな外部磁界のみが生成される。マスクデバイス10は、次にキャリア20から除去することができる。
例えば、磁石装置の磁石デバイスに供給される電気パルスによって、磁石装置30の一又は複数の第1の永久磁石の磁化の方向を変更することにより、磁石装置30は、解放状態Iとチャッキング状態IIとの間で切り替えられうる。とりわけ、一又は複数の第1の永久磁石の極性は、磁石デバイスに送られる電気パルスによって反転させてもよい。
幾つかの実施形態では、キャリア20は、一又は複数の第1の永久磁石の磁化を変化させる電気パルスを生成するための電源、例えばバッテリなどを含む。他の実施形態では、キャリアは、磁石装置への電源を含まなくてもよい。キャリアの重量を減らすことができる。
幾つかの実施形態では、キャリア20は、磁石装置30に電気的に結合されている第1の電気接点41を含みうる。第1の電気接点41は、電源45に結合された第2の電気接点42に接触させることができる。電源45は、キャリア20に取り付けられていない又は統合されていない外部の電源でありうる。電源45は、一又は複数の第1の永久磁石の磁化を変化させるのに適した電気パルス、例えば、電流パルスを生成しうる。例えば、電源45の出力端子は、図2の段階(c)に概略的に示されているように、第2の電気接点42に電気的に接続されうる。磁石装置30のチャッキング状態Iと解放状態IIとの間で切り替えを行うために、第2の電気接点42は、キャリアの第1の電気接点41と接触しうる。切り替え後、第2の電気接点42は、第1の電気接点41から除去され、キャリア20は、電源45から離れて搬送させることができる。
とりわけ、キャリア20がマスクデバイス10の着脱用位置にあるとき、第2の電気接点42を介して、電源45に容易に結合可能であるように、キャリア20の第1の電気接点41は、キャリアの表面で露出されうる。幾つかの実施形態では、第1の電気接点41は、キャリア本体21の保持面25に配置されうる。キャリア本体21を延びるワイヤなどの電気結合は、第1の電気接点41と磁石装置の磁石デバイスとの間で結合されうる。したがって、磁石デバイスのワインディングには、第1の電気接点41を介して電流パルスを供給することができる。
本書に記載の更なる態様によれば、基板上でのマスク堆積用のマスクデバイス11が記載され、マスクデバイス11は、電気永久磁石装置31を含む。本明細書に記載の実施形態によるマスクデバイス11が図3に概略的に示されている。
例えば、電気永久磁石装置31は、マスクデバイス11のマスクフレームに取り付けられてもよく又は統合されてもよい。マスクデバイス11が電気永久磁石装置31を含むとき、マスクデバイスを保持面に着脱することは、電気パルスでマスクデバイスの電気永久磁石装置31を作動させることによって、容易に可能となりうる。マスクデバイス11は、電気永久磁石装置31に切り替え用の電気パルスを供給するための電気接点を有しうる。
マスクデバイスは、例えば、搬送、堆積及び/又は貯蔵などのために種々の磁気面に対して容易に着脱することができるため、マスク処理を簡略化及び加速させることができる。
図4Aは、解放状態IIにある、本明細書に記載の実施形態によるキャリアの磁石装置30の概略図である。図4Bは、チャッキング状態Iにおける図4Aの磁石装置30の概略図であるが、このチャッキング状態Iでは、デバイス、例えばマスクデバイス10が、磁石装置30によって保持される。磁石装置30は、本書に記載の実施形態の何れかにより、キャリアに統合することができる。
磁石装置30は、電気永久磁石装置として構成されてもよい。電気永久磁石装置は、一又は複数の第1の永久磁石32、一又は複数の第2の永久磁石34、及び磁石デバイス36を含む。
本明細書で使用される電気永久磁石装置(又はEPM)は、永久磁石によって生成された磁界を電気パルスによって、特に、磁石デバイスのワインディングにおける電流パルスによって、変化させることができる磁石装置と理解されうる。とりわけ、磁界は、保持面25が設けられる磁石装置の一方でオンかオフに切り替えられうる。電気永久磁石は、二重磁石の原理に基づいて働きうる。一又は複数の第1の永久磁石32は、「軟質」又は「半硬質」の磁性材料、すなわち、保磁力が低い材料から成りうる。一又は複数の第2の永久磁石34は、「硬質」の磁性材料、すなわち、より高い保磁力を有する材料から成りうる。第1の永久磁石32の磁化の方向は、磁石デバイスに供給された電気パルスによって変化させることができる。一例として、一又は複数の第1の永久磁石320の極性は、電気パルスによって反転させることができる。一又は複数の第2の永久磁石34の磁化の方向は、それぞれの材料の高い保磁力に起因して、一定に留まることができる。
一又は複数の第1の永久磁石の極性及び一又は複数の第2の永久磁石の極性は、磁気極性、すなわち、S磁極及びN磁極である。
幾つかの実施形態によれば、一又は複数の第1の永久磁石の磁化を変化させるための電気パルスの持続時間は、0.1秒以上、特に1秒以上及び/又は5秒以下でありうる。例えば、電気パルスの持続期間は、0.1〜10秒の範囲内、具体的には、0.5〜5秒の範囲内、より具体的には、1〜2秒の範囲内でありうる。
幾つかの実施形態では、磁石デバイス36は、少なくとも部分的に一又は複数の第1の永久磁石32周囲に設けられているワイヤワインディング又はソレノイドなどのワインディング35を含みうる。ワインディング35を通して電気パルスを供給することにより、一又は複数の第1の永久磁石32の位置における局所磁界が生成されるが、この局所磁界は、一又は複数の第1の永久磁石32の磁化を変化させる。とりわけ、一又は複数の第1の永久磁石32の極性は、磁石デバイス36のワインディング35を通して電流パルスを供給することによって反転させることができる。
幾つかの実施形態では、複数の第1の永久磁石32が設けられ、第1の永久磁石32は、少なくとも部分的に磁石デバイス36のワインディング35によって囲まれている。例えば、図4Aの実施形態では、2つの第1の永久磁石32が示されており、ワイヤワインディングが、2つの第1の永久磁石32各々の周りを延在している。2つより多くの第1の永久磁石が互いに隣り合うように配置されてもよい。幾つかの実施形態では、保持面25に向かって方向付けられた2つの隣接する第1の永久磁石は、互いに反対の極性であってもよい。したがって、磁界線が1以上のループを形成する場合があり、各ループは、反対方向で隣接する第1の永久磁石を貫通する。
幾つかの実施形態では、複数の第2の永久磁石34が設けられる。例えば、図4Aの実施形態では、3つの第2の永久磁石34が図示されている。例えば、次々に連設されるように、2つ、3つ、又はそれ以上の第2の永久磁石が設けられてもよい。隣接する第2の永久磁石同士の反対の極性の極が互いに向かって方向付けられるように、第2の永久磁石は配置され得る。したがって、磁界線は、第2の永久磁石の列を通して直線的に延在するわけではなく、互いに向き合う反対の極により、複数の別々のループが形成され得る。
幾つかの実施形態では、一又は複数の第1の永久磁石32は、第1の平面に配置されてもよく、一又は複数の第2の永久磁石34は、第2の平面に配置されてもよい。第2の平面は、第1の平面よりも保持面25に近い場合がある。したがって、一又は複数の第2の永久磁石34は、一又は複数の第1の永久磁石32よりも保持面25に接近して配置されてもよい。
幾つかの実施形態では、一又は複数の第1の永久磁石32は、第1の配向を有し、一又は複数の第2の永久磁石34は、第1の配向とは異なる第2の配向を有してもよい。とりわけ、第1の配向及び第2の配向は、垂直であってもよい。例えば、一又は複数の第1の永久磁石32は、水平方向又は平面に配向され、一又は複数の第2の永久磁石34は、垂直方向又は平面に配向されてもよい。
幾つかの実施形態では、第2の永久磁石34によって生成された磁界は、保持面25に本質的に平行とすることができる第1の主配向X1を有しうる。第1の永久磁石32によって生成された磁界は、保持面25に本質的に垂直とすることができる第2の主配向X2を有し得る。したがって、第1の永久磁石32の極性を反転させることにより、結果的に得られたすべての磁界は、保持面に対して垂直方向、すなわち、キャリア本体の内部に向かって、又はキャリア本体の外部に向かって、変化しうる。磁気装置を図4Aの解放状態IIから図4Bのチャッキング状態Iに切り替えることにより、結果的に得られたすべての磁界は、取り付けられるデバイスに浸透するように、保持面25の外部にシフトすることができる。とりわけ、チャッキング状態Iでは、磁界線が、取り付けられるデバイスが配置されるキャリアの外部環境に向けて付勢されるように、一又は複数の第1の永久磁石及び一又は複数の第2の永久磁石の反対の極が、互いに向き合ってもよい。
キャリアからマスクデバイス10内に浸透する外部磁界37が、図4Bに概略的に示されている。第1の永久磁石32の極性が電気パルスによって反転するまで、外部磁界37はマスクデバイス10内に留まる。磁石デバイス36に電気パルスを供給することにより、チャッキングされたマスクデバイスを解放することができる。マスクデバイスが永久磁石によって生成された磁力により保持されるので、電力障害の場合にも、マスクデバイスの信頼できる取り付けが得られる。チャッキング状態Iでは、チャッキング状態を維持するために外部電力が使用されなくてもよい。切り換え後に解放状態II又はチャッキング状態Iに留まる双安定な磁石装置を設けることができる。幾つかの実施形態では、切替は自動的に実行することができる。
解放状態IIで磁気装置30によって生成される内部磁界38が、図4Aで概略的に示される。
例えば、それぞれの隣接する第2の永久磁石の間で磁界の強度を高めるため、鋼心のようなコア39が設けられうる。
本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、一又は複数の第1の永久磁石32は、軟質又は半硬質磁性材料を含み、及び/又は一又は複数の第2の永久磁石34は、硬質磁性材料を含む。例えば、一又は複数の第1の永久磁石32は、AlNiCoを含んでもよく、及び/又は一又は複数の第2の永久磁石34は、ネオジムを含んでもよい。とりわけ、一又は複数の第1の永久磁石32は、AlNiCo磁石であってもよく、及び/又は一又は複数の第2の永久磁石34は、ネオジム磁石であってもよい。低い保磁力及び高い保磁力を有する他の磁石を使用してもよい。例えば、硬質磁性材料は、1,000kA/m以上、特に、10,000kA/m以上の保磁力を有してもよく、及び/又は軟質磁性材料は、1,000kA/m以下、特に、100kA/m以下の保磁力を有してもよい。
図5は、本明細書に記載の実施形態による真空システム200を操作する方法の連続的な段階(a)、(b)、(c)を示す。真空システム200は、一又は複数の真空チャンバ、例えば、一又は複数の堆積チャンバ、一又は複数のルーティングモジュール、一又は複数の移行チャンバ、マスク処理チャンバ及び/又は更なる真空チャンバを含みうる。
真空システム200は、真空システム200内のキャリア搬送経路に沿ってキャリア20を搬送するように構成されたキャリア搬送システムを含む。キャリアトラック231が図5に概略的に示されており、キャリア搬送システムは、キャリアトラック231に沿ってキャリアを搬送するように構成されうる。
キャリア20は、本書に記載の実施形態の何れかによるキャリアでありうる。とりわけ、キャリア20は、本書に記載の磁石装置30、特に電気永久磁石装置を含みうる。
幾つかの実施形態では、マスクデバイス10又は基板は、真空システムの外側で、例えば大気圧下で、キャリア20に着脱されうる。例えば、電気パルスをキャリアの磁石装置30に印加することによって、磁石装置は、マスクデバイス又は基板をキャリアに取り付ける又はキャリアから取り外すために、解放状態とチャッキング状態との間で切り替えられうる。
幾つかの実施形態では、マスクデバイス10又は基板は、特に準大気圧下で、例えば、10mbar以下のバックグラウンド圧力などで、真空システム200のキャリアに着脱されうる。マスクデバイス10又は基板をキャリア20に取り付け又はキャリア20から取り外すように構成された受け渡しアセンブリ220は、真空システム200の真空チャンバ205に、例えば、マスク処理チャンバに、配置されうる。
受け渡しアセンブリ220は、キャリアの磁石装置30の状態を制御することによって、マスクデバイス10をキャリア20に取り付けるように構成されうる。例えば、受け渡しアセンブリ220は、解放状態からチャッキング状態に切り替えるため磁石装置30に電気パルスを印加しうる。
受け渡しアセンブリ220は、キャリアの磁石装置30の状態を制御することによって、マスクデバイス10をキャリア20から取り外すように構成されうる。例えば、受け渡しアセンブリ220は、チャッキング状態から解放状態に切り替えるため磁石装置30に電気パルスを印加しうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、受け渡しアセンブリ220は、キャリア20の磁石装置30を作動させるためにキャリア20の第1の電気接点41に接触するように構成された第2の電気接点241を含みうる。とりわけ、第1の電気接点41は、キャリアの表面で露出され、第2の電気接点241は、受け渡しアセンブリ220の表面で露出されうる。受け渡しアセンブリ220がキャリアに対してマスクデバイス10を着脱するための位置にあるとき、第1の電気接点41及び第2の電気接点241は、接触するようになりうる。
幾つかの実施形態では、受け渡しアセンブリ220は、磁石装置30の状態を切り替えるために電気パルスを生成するための電源を含みうる。キャリアに対するマスクデバイス10の着脱用位置において、電源の出力端子は、キャリアの第1の電気接点41に接触させられうる。状態の切り替え後に、キャリアは、例えばキャリアトラック231に沿って、電源から離れうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、受け渡しアセンブリ220は、受け渡しアセンブリ220の保持部分221でマスクデバイス10又は基板を保持するように構成された、第2の磁石装置230、特に第2の電気永久磁石装置を含みうる。
例えば、キャリア20の磁石装置30でキャリアからマスクデバイス10を取り外すときに、マスクデバイスは、受け渡しアセンブリの第2の磁石装置230で、受け渡しアセンブリ220の保持部分221に取り付けられうる。更に、キャリアの磁石装置30でマスクデバイス10をキャリアに取り付けるとき、マスクデバイスは、第2の磁石装置230で受け渡しアセンブリ220の保持部分221から取り外されうる。
とりわけ、受け渡しアセンブリ220は、キャリアの磁石装置30の状態及び/又は受け渡しアセンブリの第2の磁石装置230の状態を制御するために電源を含みうる。マスク処理は、簡略化及び加速させることができる。更に、真空下でキャリアに対するマスクデバイスの着脱を自動化することができる。
幾つかの実施形態では、第2の磁石装置230は、図4Aに示された電気永久磁石でありうる。代替的には、第2の磁石装置は、電磁石により生成された磁力によって受け渡しアセンブリでマスクデバイスを保持するための電磁石を含みうる。例えば機械的把持装置などの他の把持装置が可能である。
図5のステージ(a)に示しているように、マスクデバイス10は、真空システム200内に設けられ、かつ非水平配向Vで、特に本質的に垂直な配向で、キャリア20によって保持される。マスクデバイス10は、キャリア20で保持されつつ、真空システム200の真空チャンバの間で搬送することができる。幾つかの実施形態では、マスクデバイス10は、例えば洗浄又は交換のために真空システムからアンローディングされるべき、使用済みマスクデバイスでありうる。例えば、マスクデバイスは、堆積チャンバにおける基板への堆積に使用済みのものであり、搬送経路に沿って堆積チャンバから真空チャンバ205に搬送されうる。
本明細書に記載の実施形態によれば、マスクデバイス10は、真空下での真空システム200のキャリア20から取り外される。キャリア20からのマスクデバイス10の取り外しは、図5の段階(b)に概略的に描かれている。
真空下でキャリア20からマスクデバイス10を取り外すために、保持部分221を有する受け渡しアセンブリ220が設けられうる。受け渡しアセンブリ220は、ロボットアームなどのロボットデバイスを含みうる。受け渡しアセンブリ220は、マスクデバイス10とキャリア20との間の磁気結合を解放するように構成されうる。搬送中に、マスクデバイスは、キャリアの磁石装置30により生成された磁力によってキャリアで保持されうる。受け渡しアセンブリ220は、磁石装置30の把持力を解除し、それ自体の把持力でマスクデバイスを把持するように構成されうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、マスクデバイス10は、非水平配向Vで、特に本質的に垂直な配向で、キャリア20によって保持されている間に、キャリア20から取り外される。例えば、マスクデバイス10は、本質的に垂直な配向にある間に、キャリア20から受け渡しアセンブリ220の保持部分221へと受け渡しされる。したがって、キャリアの配向は、搬送中及びマスクの取り外し中に、本質的に一定に保つことができる。
キャリア20からマスクデバイス10を取り外した後に、マスクデバイス10は、真空システム200からアンローディングすることができる。
例えば、図5の段階(c)に概略的に描かれているように、アンローディングすることは、真空システム200の壁を通って延在しうるマスクアンローディング通路に沿って、マスクデバイス10を真空システム200から移動させることを含みうる。幾つかの実施形態では、マスクデバイス10は、真空チャンバ205の側壁内に設けられた閉鎖可能な開口部202を通って移動させられ得る。マスクデバイス10は、ロードロックチャンバ(図5に示されず)を介して真空システムからアンローディングされうる。ロードロックチャンバを介して真空チャンバからマスクデバイス10をアンローディングすることは、真空チャンバ205をフラッディングする必要がないので、有益でありうる。むしろ、ロードロックチャンバをフラッディングすれば十分でありうる。受け渡しアセンブリ220は、取り外されたマスクデバイスをロードロックチャンバに設けられるマスクマガジンに入れてもよい。閉鎖可能な開口部202は、マスクデバイスがロードロックチャンバ内に配置されると閉ざされ、真空チャンバが準大気圧下に留まる間、ロードロックチャンバをフラッディングすることができる。その上で、マスクデバイス10は、例えば持ち上げデバイスによって、ロードロックチャンバから取り出されてもよい。
マスクデバイス10は、真空システム200のキャリア20から取り外されてもよい。したがって、マスクデバイス10だけが真空システム200から取り出されるのに対して、キャリア20は、真空システム200内に留まることができる。
幾つかの実施形態では、マスクデバイス10は、非水平な配向Vと異なる第2の配向Hにある間、真空システム200から移動する。第2の配向Hは、幾つかの実施形態では、本質的に水平な配向でありうる。例えば、マスクデバイス10は、本質的に水平な配向にある間、真空チャンバ205から閉鎖可能な開口部202を通って平行移動しうる。本書において、「本質的に水平な配向(essentially horizontal orientation)」とは、マスクデバイスの主要面と水平面との間の角度が30°以下、特に20°以下、より具体的には10°以下であるか、又はマスクデバイスが厳密に水平(+/−1°)に配置されている配向と理解されうる。
図5の段階(c)に概略的に描かれているように、マスクデバイス10は、本質的に水平な配向に配置されている間に、水平経路でありうる本質的に直線的な搬送経路に沿って、真空チャンバ205から移動させられうる。例えば、受け渡しアセンブリ220は、閉鎖可能な開口部202を通して保持部分221を移動するように、特に平行移動するように構成されうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、マスクデバイス10は、真空システム200からアンローディングされる前に、非水平配向Vから第2配向Hまで回転させられうる。例えば、マスクデバイスは、本質的に垂直な配向でキャリア20から取り外され、次いで、本質的に垂直な配向から第2配向Hまで回転させられ、次いで、マスクデバイスが第2配向Hにある間、真空システムからアンローディングされうる。マスク交換を加速することができる。
受け渡しアセンブリ220は、マスクデバイス10をキャリア20に取り付け、キャリア20からマスクデバイスを取り外し、非水平な配向と第2の配向との間でマスクデバイスを回転させ、更に直線的移動経路に沿ってマスクデバイスを移動させるように構成されうる。幾つかの実施形態では、受け渡しアセンブリ220は、マスクデバイスを把持し、把持したマスクデバイスを回転軸周囲で回転させ(又はスイングさせ)、マスクデバイスを直線的に平行移動するように構成されているロボットアームなどのロボットデバイスを含む。
幾つかの実施形態では、受け渡しアセンブリ220は、図4Aに示される電気永久磁石装置である第2の磁石装置230でマスクデバイス10を把持し解放しうる。
段階(a)、(b)、(c)は、マスクデバイス10を真空チャンバ205内にローディングし、更にマスクデバイス10をキャリア20に取り付けるために、逆の順序で実行されてもよい。
図6は、本明細書に記載の実施形態による真空システム400の概略上面図である。真空システムは、例えば蒸発によって、基板に一又は複数の材料を堆積させるように構成されうる。
真空システム400は、真空チャンバ405、少なくとも1つの堆積チャンバ406、及び真空チャンバ405と少なくとも1つの堆積チャンバ406との間で、キャリア20を非水平配向で搬送するように構成されたキャリア搬送システムを含む。
真空チャンバ405は、使用されるマスクデバイス411を取り扱うように構成された第1の受け渡しアセンブリ421を有する第1のマスク処理領域401、及び使用されたマスクデバイス412を取り扱うように構成された第2の受け渡しアセンブリ422を有する第2のマスク処理領域402を含みうる。
本明細書で用いられる「使用されるマスクデバイス」とは、基板上のマスク堆積に使用される少なくとも1つの堆積チャンバ内に搬送されるマスクデバイスと理解されうる。幾つかの実施形態では、使用されるマスクデバイスは、新しいマスクデバイス、洗浄されたマスクデバイス、又は保守点検若しくはメンテナンスを経たマスクデバイスでありうる。
本明細書で用いられる「使用されたマスクデバイス」とは、堆積チャンバ内のマスク堆積に使用されたマスクデバイスと理解することができる。使用されたマスクデバイスは、例えば、洗浄又はメンテナンスのために、堆積チャンバから搬送されることになる。例えば、使用されたマスクデバイスは、例えば、大気圧下での洗浄のために、真空システムからアンローディングされる。一又は複数の基板上でのマスク堆積にマスクデバイスを使用することにより、使用されるマスクデバイスは、使用されたマスクデバイスとなる。典型的に、マスクデバイスは、マスクデバイスが洗浄されうる10以上の基板の上のマスク堆積に使用される。洗浄後、マスクデバイスは、マスク堆積に使用される真空システム内に再度ローディングすることができる。
第2のマスク処理領域402及び第1のマスク処理領域401は、互いに隣接する又は互いから離間される真空チャンバ405の種々のセクションに対応しうる。例えば、第1のマスク処理領域401及び第2のマスク処理領域402は、真空チャンバの反対の部分でありうる。幾つかの実施形態では、第1マスク処理領域401及び第2マスク処理領域402は、キャリア20を搬送するように構成されたキャリア搬送経路の反対側に位置する。例えば、図6に概略的に描かれているように、第1のマスク処理領域401は、第1及び第2のトラックの第1の側に位置し、第2のマスク処理領域402は、第1及び第2のトラックの反対側に位置しうる。
本明細書に記載された幾つかの実施形態によると、使用されるマスクデバイス411は、使用されたマスクデバイス412とは別に、取扱う(例えば、取り付ける、取り外す、ローディングする、アンローディングする、保管する、移動させる、回転させる、及び/又は平行移動させる)ことができる。洗浄されたマスクデバイスの汚染を低減又は回避することができる。
マスクローディング通路は、第1マスク処理領域401まで延在し、かつ、例えば第1ロードロックチャンバ403を経て、使用されるマスクデバイス411を真空システム400内にローディングするように構成されうる。マスクアンローディング通路は、第2マスク処理領域402から延在し、かつ、例えば第2ロードロックチャンバ404を経て、真空システム400から使用済みマスクデバイス412をアンローディングするように構成されうる。幾つかの実施形態では、マスクローディング通路は、第1ロードロックチャンバ403を経て、第1マスク処理領域401内へと延在する。第1の閉鎖可能な開口部は、第1のマスク処理領域401と第1のロードロックチャンバ403との間に設けられうる。マスクのアンローディング経路は、第2のロードロックチャンバ404を介して、第2のマスク処理領域402から延在しうる。第2の閉鎖可能な開口部が、第2マスク処理領域402と第2ロードロックチャンバ404との間に設けられうる。
第1のロードロックチャンバ403及び第2のロードロックチャンバ404は、真空チャンバ405の2つの対向する側に、真空チャンバ405に隣接して設けられうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、第1の受け渡しアセンブリ421は、使用されるマスクデバイス411をキャリア20に取り付けるように構成されうる。例えば、第1の受け渡しアセンブリ421は、図5に示す受け渡しアセンブリ220に類似しうるため、上記の説明を参照することができ、よってかかる説明をここでは繰り返さない。第2の受け渡しアセンブリ422は、使用済みのマスクデバイス412をキャリア20から取り外すように構成されうる。第2の受け渡しアセンブリ422は、図5に示された受け渡しアセンブリ220に類似しうるため、上記説明を参照することができ、よってかかる説明をここでは繰り返さない。
キャリア搬送システムを設けることにより、真空システム内のキャリアトラフィックの複雑さが低減されうるが、このキャリア搬送システムは、使用されるマスクデバイス411を保持するキャリア20を第1のマスク処理領域401から少なくとも1つの堆積チャンバ406に向かって案内するための第1のトラック431を含み、及び/又は使用されたマスクデバイス412を保持するキャリア20を少なくとも1つの堆積チャンバ406から第2のマスク処理領域402まで案内するための第2のトラック432を含む。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、第1のトラック431は、真空チャンバ405を通って第2のトラック432に本質的に平行に延在する。第1の受け渡しアセンブリ及び第2の受け渡しアセンブリは、真空チャンバ405の反対の部分に設けられ、よって、第1の受け渡しアセンブリは、第1のトラック431に沿って搬送されるマスクデバイスを取り扱うことができ、第2の受け渡しアセンブリ422は、第2のトラック432に沿って搬送されるマスクデバイスを取り扱うことができる。例えば、第1のトラック431は、取り付け位置を含みうる。キャリアは図6に示すこの取り付け位置で停止し、キャリアが取り付け位置に留まっている間に、マスクデバイスがキャリアに取り付けられる。第2軌道432は、取り外し位置を含みうる。キャリアは図6に示すこの取り外し位置で停止し、キャリアが取り外し位置に留まっている間に、マスクデバイスがキャリアから取り外される。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、真空システム400は、真空システム内の基板搬送経路に沿って基板を搬送するように構成された基板搬送システムを含む。とりわけ、基板搬送経路は、真空チャンバ405を通って延在しうる。基板は、例えば、真空チャンバ405の第1の側に配置された第1の堆積チャンバから、真空チャンバの第2の側に配置された第2の堆積チャンバまで、真空チャンバ405を通って、基板搬送経路に沿って、搬送することができる。
図4Aに図示された電気永久磁石アセンブリに類似する電気永久磁石アセンブリを含む、基板を保持するためのキャリアが設けられてもよい。
真空チャンバ405は、主要搬送方向(例えば、図6の上下方向)に延在する、真空システム400の主要搬送経路Z内に設けられうる。基板を搬送するための基板トラック及びマスクを搬送するためのマスクトラックは、真空システム400の主要搬送方向に真空チャンバ405を通って延在しうる。真空チャンバ405を真空システムの主要搬送経路Z内に挿入することにより、真空チャンバ405を、2つ以上の堆積チャンバ、特に3つ以上の堆積チャンバ、より具体的には4つ以上の堆積チャンバにおいて使用されるマスクデバイスを取り扱うために使用されうる。幾つかの実施形態では、真空チャンバからマスクデバイスが供給された少なくとも2つの堆積チャンバが、それぞれ真空チャンバの異なる側に配置される。代替的に又は追加的に、真空チャンバからマスクデバイスが供給された少なくとも2つの堆積チャンバが、真空チャンバの同じ側に配置される。後者の場合、マスクデバイスを正しい堆積チャンバ内にルーティングするために、ルーティングモジュール408が設けられうる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、真空システムの主要搬送経路Zは、4つ以上のトラックを含む。更に、トラックが設けられうる。トラックは、真空システムの主要搬送方向に互いに平行に延在しうる。幾つかの実施形態では、主要搬送経路Zの4つ以上のトラックは、例えば、本質的に互いに平行に、真空チャンバ405を通って延在しうる。図6には、2つのトラックのみが示されている。
幾つかの実施形態では、基板上に材料をマスク堆積させるための少なくとも1つの堆積チャンバ406内に、蒸発源410が設けられうる。しかしながら、本開示は、蒸発源を有する真空システムに限定されない。例えば、化学気相堆積(CVD)システム、物理的気相堆積(PVD)システム(例えば、スパッタシステム)、及び/又は蒸発システムが、堆積チャンバ内で、例えば、ディスプレイ用途のために、基板(例えば、薄いガラス基板)をコーティングするように開発された。典型的な真空システムでは、基板は、キャリアによって保持され、キャリアは、キャリア搬送システムによって真空チャンバを通って搬送されうる。基板の主要面の少なくとも一部がコーティングデバイス、例えば、スパッタデバイス又は蒸発源に向けて露出されるように、キャリアは、キャリア搬送システムによって移動させられうる。基板の主要面は、薄いコーティング層でコーティングされうるが、基板は、所定の速度で基板を通過する蒸発源410の前方に位置付けられうる。代替的に、基板は、所定の速度でコーティングデバイスを通過して搬送されうる。
基板は、ウエハ、サファイアなどの透明結晶体のスライス、ガラス基板、又はセラミックプレートといった、非フレキシブル基板でありうる。しかしながら、本開示はこれに限定されず、「基板」という語は、ウェブ又は箔(例えば、金属箔又はプラスチック箔)のようなフレキシブル基板も包含し得る。
幾つかの実施形態では、基板は大面積基板であり得る。大面積基板は、0.5m2以上の表面積を有しうる。特に、大面積基板は、ディスプレイ製造に使用され、ガラス基板又はプラスチック基板でありうる。例えば、本明細書に記載の基板は、典型的にはLCD(液晶ディスプレイ)、PDP(プラズマディスプレイパネル)などに使用される基板を包含するであろう。例えば、大面積基板は、1m2以上の面積の主要面を有しうる。幾つかの実施形態では、大面積基板は、約0.67m2の基板(0.73×0.92m)に対応するGEN4.5、約1.4m2の基板(1.1m×1.3m)に対応するGEN5、又はそれ以上でありうる。さらに、大面積基板は、約4.29m2の基板(1.95m×2.2m)に対応するGEN7.5、約5.7m2の基板(2.2m×2.5m)に対応するGEN8.5、又は約8.7m2の基板(2.85m×3.05m)に対応するGEN10であってもよい。GEN11及びGEN12などのさらに大型の世代及びそれに相当する基板面積を同様に実施することができる。幾つかの実施態様では、数cm2(例えば、2cm×4cm)に至るまでの表面積、及び/又は、様々な個別形状を有する、より小さなサイズの基板のアレイが、単一の基板支持体上に位置付けられうる。マスクデバイスは、幾つかの実施形態では、堆積中に基板との完全な重複をもたらすために、基板よりも大きくなりうる。
幾つかの実施態様では、基板の主要面に対して直角方向の基板の厚さは、1mm以下(例えば、0.1mmから1mm)、特に0.3mmから0.6mm(例えば、0.5mm)でありうる。より薄い基板も可能である。
本書に記載の更なる態様によれば、真空システムを操作する方法が提供される。方法は、マスクデバイス10又は基板が、磁石装置30、特に本書に記載の電気永久磁石装置により生成された磁力によってキャリア20で保持される間、真空システム内のキャリア搬送経路に沿ってキャリア20を搬送することを含む。幾つかの実施形態では、マスクデバイス10は、非水平配向で、特に本質的に垂直配向で、キャリアで保持され、キャリアによって搬送される。
磁石装置30は、本書に記載の電気永久磁石装置であり、上記の説明を参照することができるので、ここでは繰り返されない。
方法は、磁石装置30の一又は複数の第1の永久磁石の磁化を変化させることによって、マスクデバイス10又は基板をキャリア20の保持面25に取り付けること又はキャリア20の保持面25から取り外すことを更に含みうる。とりわけ、一又は複数の第1の永久磁石の極性は、電気パルスを磁石装置の磁石デバイスに印加することによって反転させてもよい。
マスクデバイスは、キャリアの保持面と受け渡しアセンブリの保持部分との間で受け渡しされうる。幾つかの実施形態では、磁石装置は、キャリアのキャリア本体に取り付けられ、統合される。
幾つかの実施形態では、マスクデバイス10又は基板は、例えば、受け渡しアセンブリの電源などから、磁石装置に電気パルスを供給する受け渡しアセンブリ220によって真空システムのキャリア20に取り付けられうる。同様に、マスクデバイス10又は基板は、磁石装置に電気パルスを供給する受け渡しアセンブリ220によって、真空システムのキャリア20から取り外されうる。
受け渡しアセンブリ220は、第2の磁石装置、特に第2の電気永久磁石装置で、マスクデバイスを把持し解放しうる。
図7は、真空システムを操作する方法を示すフロー図である。
ボックス610では、使用されるマスクデバイス10は、受け渡しアセンブリで真空チャンバ内にローディングされる。マスクデバイスは、受け渡しアセンブリの保持部分に設けられる第2の磁石装置230によって、受け渡しアセンブリの保持部分で保持されうる。第2の磁石装置230は、電気永久磁石装置でありうる。
ボックス620では、第2の磁石装置230がチャッキング状態にある間、受け渡しアセンブリによって、マスクデバイス10を真空チャンバのキャリア20に向かって移動させる。マスクデバイスをキャリアの保持面に移動させる。
ボックス630では、マスクデバイスがキャリア20に取り付けられる。受け渡しアセンブリの第2の磁石装置230が解放状態に切り替えられ、キャリアの磁石装置30がチャッキング状態に切り替えられる。
ボックス640では、マスクデバイスがキャリアの保持面で保持される間、キャリアを真空システム内のキャリア搬送経路に沿って、例えば、堆積チャンバ内に移動させる。
図8は、真空システムを操作する方法を示すフロー図である。
ボックス710では、マスクデバイスがキャリアの保持面で、特に、本明細書に記載の磁石装置30により生成された磁力によって保持される間、真空システム内のキャリア搬送経路に沿って、例えば、堆積チャンバから更なる真空チャンバまで、キャリアを移動させる。
ボックス720では、マスクデバイスが、受け渡しアセンブリによってキャリア20から取り外される。例えば、それぞれの電気パルスを磁石装置に印加することによって、キャリアの磁石装置30は、解放状態に切り替えられ、受け渡しアセンブリの第2の磁石装置230は、チャッキング状態に切り替えられる。
ボックス730では、受け渡しアセンブリの第2の磁石装置230がチャッキング状態にある間、マスクデバイス10が受け渡しアセンブリによってキャリアから除去される。
ボックス740では、マスクデバイス10は、受け渡しアセンブリによって、真空チャンバからアンローディングされる。例えば、マスクデバイスを、本質的に水平な配向に回転させ、真空チャンバの壁の開口部を通して平行移動させる。例えば、第2の磁石装置230の解放状態への切替などによって、マスクは、ロードロックチャンバのマスクマガジンに貯蔵されてもよい。
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。