KR20210026679A - 퇴적량 정보 취득장치, 성막장치, 개폐장치, 성막방법, 및 전자 디바이스 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 퇴적량 정보 취득장치는, 성막장치내의 성막원으로부터 방출되어 성막 대상물에 퇴적되는 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 취득하는 퇴적량 정보 취득장치로서, 상기 성막원으로부터 방출되어 퇴적된 성막재료의 양에 연관된 정보를 계측하는 계측소자를 포함하는 계측부재와, 상기 계측소자를 상기 성막원으로부터 차폐하는 차폐부 및 상기 계측소자를 상기 성막원에 대해 노출시키는 구멍 형상의 개방부를 가지며, 상기 계측소자가 상기 개방부를 통해 소정의 주기로 노출되도록 회전가능한 개폐부재를 포함하고, 상기 개폐부재는, 상기 개폐부재의 외주부에 설치되어 상기 개폐부재의 회전 여부를 식별할 수 있는 회전 식별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

퇴적량 정보 취득장치, 성막장치, 개폐장치, 성막방법, 및 전자 디바이스 제조방법{DEPOSITION AMOUNT INFORMATION ACQUIRING APPARATUS, FILM FORMING APPARATUS, OPEN-CLOSE APPARATUS, FILM FORMING METHOD AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 기판에 성막된 성막재료의 퇴적량 정보를 취득하기 위한 퇴적량 정보 취득장치, 성막장치, 개폐장치, 성막방법 및 전자 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
최근 평판 표시장치로서 유기 EL 표시장치(유기 EL 디스플레이)가 각광을 받고 있다. 유기 EL 표시장치는 자발광 디스플레이로서, 응답 속도, 시야각, 박형화 등의 특성이 액정 패널 디스플레이보다 우수하여, 모니터, 텔레비전, 스마트폰으로 대표되는 각종 휴대단말 등에서 기존의 액정 패널 디스플레이를 빠르게 대체하고 있다. 또한, 자동차용 디스플레이 등으로도 그 응용분야를 넓혀가고 있다.
유기 EL 표시장치를 구성하는 유기 발광소자(유기 EL 소자; OLED)는 2개의 마주보는 전극(캐소드 전극, 애노드 전극) 사이에 발광을 일으키는 유기물층이 형성된 기본 구조를 가진다. 유기 발광소자의 유기물층 및 금속 전극층은, 예컨대, 성막장치내에서 성막재료가 수용된 증발원을 가열하여 성막재료를 증발시키고, 성막재료의 증발입자를 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 퇴적시킴으로써 제조된다.
성막장치에서는 기판에 성막된 유기 재료 또는 금속성 재료의 두께 및/또는 성막 레이트를 측정 및 제어하기 위해, 수정모니터를 사용한다. 수정모니터는 수정진동자의 공진주파수와 수정진동자의 전극 상에 퇴적되는 성막재료의 양 사이의 관계를 이용하여 공진주파수의 변동값으로부터 성막재료의 두께 및/또는 성막 레이트를 산출한다.
수정진동자에 성막재료가 소정량 이상 퇴적됨에 따라, 수정진동자가 공진진동을 유지할 수 없게 되거나 하는 현상이 생긴다. 이 상태에서는 더 이상 공진주파수의 변동값으로부터 성막두께나 성막 레이트를 정밀하게 측정할 수 없기 때문에, 이러한 현상이 발생하면, 수정진동자가 수명을 다한 것으로 판정하고, 수정진동자를 교체한다.
수정모니터에는 수정진동자에 퇴적되는 성막재료의 양을 조절하기 위하여, 쵸퍼가 구비되어 있다. 쵸퍼는 수정진동자가 성막원에 지속적으로 노출되지 않고, 쵸퍼에 형성된 구멍 형상의 개방부를 통해 간헐적 또는 주기적으로 성막원에 노출되도록 함으로써, 수정진동자에 퇴적되는 성막재료의 양이 기판에 퇴적되는 성막재료의 양의 소정 비율이 되도록 하고, 이에 의해 수정진동자의 수명이 지나치게 짧아지는 것을 억제한다.
구멍 형상의 개방부를 갖는 쵸퍼는 수정진동자를 성막원에 간헐적 또는 주기적으로 노출시키기 위해 성막장치의 진공용기내에 회전가능하도록 설치되나, 진공용기내에는 수정모니터 이외에도 다양한 기구가 배치되어 있어서, 진공용기에 설치되어 있는 관찰창으로부터의 시계는 제한된다.
특히, 쵸퍼의 구멍 형상의 개방부가 다른 기구(예컨대, 수정모니터 지지 부재)로 가려져 있어 관찰창으로부터 보이지 않을 수가 있는데, 쵸퍼는 통상적으로 원판 형상이기 때문에, 구멍 형상의 개방부가 가려져 보이지 않고 원판의 외주부만 보이는 경우에는 쵸퍼가 회전하고 있는지를 관찰창을 통해 목시 확인(육안으로 확인)하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은, 성막장치의 진공용기의 내부에 배치되어 있는 쵸퍼 등과 같은 개폐부재의 회전 여부를 용이하게 확인할 수 있는 퇴적량 정보 취득장치, 성막장치, 개폐장치, 성막방법, 및 전자 디바이스 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 퇴적량 정보 취득장치는, 성막장치내의 성막원으로부터 방출되어 성막 대상물에 퇴적되는 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 취득하는 퇴적량 정보 취득장치로서, 상기 성막원으로부터 방출되어 퇴적된 성막재료의 양에 연관된 정보를 계측하는 계측소자를 포함하는 계측부재와, 상기 계측소자를 상기 성막원으로부터 차폐하는 차폐부 및 상기 계측소자를 상기 성막원에 대해 노출시키는 구멍 형상의 개방부를 가지며, 상기 계측소자가 상기 개방부를 통해 소정의 주기로 노출되도록 회전가능한 개폐부재를 포함하고, 상기 개폐부재는, 상기 개폐부재의 외주부에 설치되어 상기 개폐부재의 회전 여부를 식별할 수 있는 회전 식별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 성막장치는, 진공용기와, 상기 진공용기내에 설치되며, 성막재료를 방출하는 성막원과, 상기 진공용기내에 설치되며, 성막 대상물을 보유지지하는 성막 대상물 보유 지지 유닛과, 상기 성막 대상물에 퇴적된 상기 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 취득하는, 본 발명의 제1 양태에 따른 퇴적량 정보 취득장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 양태에 따른 개폐장치는, 구멍 형상의 개방부와 차폐부를 가지며, 회전가능하게 설치된 개폐부재와, 상기 개폐부재를 소정의 속도로 회전시키는 회전 구동부를 포함하며, 상기 개폐부재는, 상기 개폐부재의 외주부에 설치되어, 상기 개폐부재의 회전 여부를 식별하기 위한 회전 식별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 양태에 따른 성막방법은, 본 발명의 제2 양태에 따른 성막장치를 사용하여, 성막 대상물 상에 성막재료를 성막하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 양태에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 본 발명의 제4 양태에 따른 성막방법을 사용하여, 전자 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 한다.
성막장치의 진공용기의 내부에 배치되어 있는 쵸퍼 등과 같은 개폐부재의 회전 여부를 용이하게 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 제조라인의 일부의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성막장치의 모식도이다.
도 3은 수정진동자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 퇴적량 정보 취득장치의 계측부재와 개폐부재의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 5는 도 2의 성막장치에서 개폐부재의 배치를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른, 회전 식별부를 갖는 개폐부재의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 유기 EL 표시장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
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, 제조 조건, 크기, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.
본 발명은, 기판의 표면에 각종 재료를 퇴적시켜 성막을 행하는 장치에 적용할 수 있으며, 예컨대, 진공증착에 의해 성막을 행하는 진공증착장치, 스퍼터 장치 또는 화학적 기상 퇴적(Chemical Vapor Deposition) 장치 등에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로는 유리, 고분자 재료의 필름, 금속, 실리콘 등의 임의의 재료를 선택할 수 있고, 예컨대, 기판은 유리기판 상에 폴리이미드 등의 필름이 적층된 기판이어도 된다. 또한 성막재료로서도 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 소자, 박막 태양 전지), 광학 부재 등의 제조장치에 적용 가능하다. 그 중에서도, 성막재료를 증발시켜 마스크를 통해 기판에 증착시킴으로써 유기 EL 소자를 형성하는 유기 EL 소자의 제조장치는, 본 발명의 바람직한 적용예 중 하나이다.
<전자 디바이스 제조장치>
도 1은 전자 디바이스의 제조장치의 일부의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 1의 제조장치는, 예를 들면 스마트폰용 또는 텔레비젼용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. 스마트폰용의 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 제조장치는, 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 성막장치(11)와, 사용전후의 마스크(M)를 수납하는 복수의 마스크 스톡 장치(12)와, 그 중앙에 배치되는 반송실(13)을 구비한다. 반송실(13)은 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 성막장치(11) 및 마스크 스톡 장치(12) 각각과 접속된다.
반송실(13) 내에는, 기판(S) 및 마스크(M)를 반송하는 반송로봇(14)이 배치된다. 반송로봇(14)은, 상류측에 배치된 중계장치의 패스실(15)로부터 성막장치(11)로 기판(S)을 반송한다. 또한, 반송로봇(14)은 성막장치(11)와 마스크 스톡 장치(12)간에 마스크(M)를 반송한다. 반송로봇(14)은, 예를 들면, 다관절 아암에, 기판(S) 또는 마스크(M)를 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇일 수 있다.
성막장치(11)에서는, 증발원에 수납된 성막재료가 히터에 의해 가열되어 증발하고, 마스크를 통해 기판 상에 성막된다. 반송로봇(14)과의 기판(S)/마스크(M)의 주고받음, 기판(S)과 마스크(M)의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크(M) 상으로의 기판(S)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막장치(11)에 의해 행해진다.
마스크 스톡 장치(12)에는 성막장치(11)에서의 성막 공정에 사용될 새로운 마스크 및 사용이 끝난 마스크가 두 개의 카세트에 나뉘어져 수납된다. 반송로봇(14)은, 사용이 끝난 마스크를 성막장치(11)로부터 마스크 스톡 장치(12)의 카세트로 반송하며, 마스크 스톡 장치(12)의 다른 카세트에 수납된 새로운 마스크를 성막장치(11)로 반송한다.
클러스터 장치(1)에는 기판(S)의 흐름 방향으로 상류측으로부터의 기판(S)을 해당 클러스터 장치(1)로 전달하는 패스실(15)과, 해당 클러스터 장치(1)에서 성막처리가 완료된 기판(S)을 하류측의 다른 클러스터 장치로 전달하기 위한 버퍼실(16)이 연결된다. 반송실(13)의 반송로봇(14)은 상류측의 패스실(15)로부터 기판(S)을 받아서, 해당 클러스터 장치(1)내의 성막장치(11) 중 하나(예컨대, 성막장치(11a))로 반송한다. 또한, 반송로봇(14)은 해당 클러스터 장치(1)에서의 성막처리가 완료된 기판(S)을 복수의 성막장치(11) 중 하나(예컨대, 성막장치(11b))로부터 받아서, 하류측에 연결된 버퍼실(16)로 반송한다.
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 반송로봇(18)이 설치된다. 이를 통해, 상류측 클러스터 장치와 하류측 클러스터 장치에서 기판(S)의 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.
성막장치(11), 마스크 스톡 장치(12), 반송실(13), 버퍼실(16), 선회실(17) 등은 유기 발광소자의 제조과정에서, 고진공 상태로 유지된다. 패스실(15)은, 통상 저진공 상태로 유지되나, 필요에 따라 고진공 상태로 유지될 수도 있다.
본 실시예에서는, 도 1을 참조하여, 전자 디바이스 제조장치의 구성에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 종류의 장치나 챔버를 가질 수도 있으며, 이들 장치나 챔버간의 배치가 달라질 수도 있다.
예컨대, 본 발명은, 기판(S)과 마스크(M)를 성막장치(11)에서가 아니라, 별도의 장치 또는 챔버에서 합착시킨 후 이를 캐리어에 태우고, 일렬로 나열된 복수의 성막장치를 통해 반송시키면서 성막공정을 행하는 인라인 타입의 제조장치에도 적용될 수 있다.
<성막장치>
도 2는 성막 대상물(예컨대, 기판)에 소정의 성막재료를 성막하기 위한 성막장치(11)의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
성막장치(11)는, 진공용기(20)와, 기판 보유 지지 유닛(21)과, 마스크 보유 지지 유닛(22)과, 성막원(23)을 구비한다.
진공용기(20)는 성막공정이 이루어지는 공간을 정의하는데, 진공용기(20)의 내부는 진공 등의 감압 분위기 또는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지된다. 그리고 진공용기(20)에는 작업자가 내부를 관찰할 수 있도록 적어도 하나의 관찰창(202)이 설치된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 진공용기(20)의 내부 상부에는 기판 보유 지지 유닛(21)과 마스크 보유 지지 유닛(22)이 설치되며, 진공용기(20)의 내부 하부 또는 저면에는 성막원(23)이 설치된다.
기판 보유 지지 유닛(21)은, 반송실(13)의 반송로봇(14)으로부터 수취한 기판(S)을 보유 지지하는 수단으로서, 기판 홀더라고도 부른다.
마스크 보유 지지 유닛(22)은, 진공용기(20)내에 반입된 마스크(M)를 보유 지지하는 수단으로서, 기판 보유 지지 유닛(21)의 아래쪽에 설치된다. 마스크(M)는 기판(S) 상에 형성될 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 갖는다.
성막원(23)은 성막재료를 기판(S) 방향으로 방출하기 위한 것으로, 예컨대 증발원일 수 있다. 증발원은 성막재료를 가열하여 방출하는데, 이를 위해, 기판(S)에 성막될 성막재료가 수납되는 도가니(미도시)와, 도가니를 가열하기 위한 히터(미도시)와, 증발원으로부터의 증발 레이트가 일정해질 때까지 성막재료가 기판(S)을 향해 비산하는 것을 막는 셔터(미도시) 등을 포함한다. 증발원은 점(point) 증발원, 선형(linear) 증발원, 리볼버 증발원 등과 같이 용도에 따라 다양한 구성을 가질 수 있다.
본 발명의 성막장치(11)는, 성막원(23)으로부터 방출되어 기판(S)에 퇴적된 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 취득하는 퇴적량 정보 취득장치를 포함한다. 성막재료의 퇴적량에 관한 정보는, 기판(S) 상에 퇴적된 성막재료의 막두께 및/또는 성막 레이트일 수 있으나, 여기에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퇴적량 정보 취득장치는, 계측부재(24)와, 퇴적량 정보 산출부(25)와, 개폐부재(26)를 포함한다.
계측부재(24)는, 성막원(23)으로부터 방출되어 자신에 퇴적된 성막재료의 양과 연관된 정보를 계측하기 위한 부재이다. 계측부재(24)는, 예컨대, 자신에 퇴적되는 성막재료의 양(예컨대, 무게 또는 두께)에 따라서 물리적 특성값이 변화하는 계측소자를 포함할 수 있다. 이러한 계측소자의 일례는 수정진동자(30, 도 3 참조)이다. 수정진동자(30)는 퇴적된 성막재료의 양에 따라서 공진주파수가 변화하는 특성을 갖는다.
도 3은 수정진동자(30)의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 수정진동자(30)는 일정한 결정방향으로 절단된 수정판(31)과, 이 수정판(31)의 표면 및 이면에 각각 형성된 전극막(32, 33)을 포함한다.
수정진동자(30)에 사용되는 수정판(31)은 비교적 온도 특성이 우수한 AT-컷(AT-cut)을 한 수정을 사용하는 것이 바람직하다. 도 3에 도시한 바와 같이, 전극막(33)측의 이면을 곡면으로 하고, 성막재료가 퇴적되는 전극막(32)측 표면은 평면으로 함으로써, 수정진동자(30)의 진동의 안정성을 높일 수 있다.
수정진동자(30)의 전극막(32, 33)은 알루미늄(Al)을 주성분으로 하는 합금 또는 금(Au)으로 이루어진 것이 바람직하다. 이는 알루미늄 합금 또는 금 전극막(32, 33)이 성막재료와의 밀착성이 좋아, 수정진동자(30)의 전극막(32) 상에 퇴적된 막이 수정진동자(30)의 공진진동을 잘 추종할 수 있기 때문이다. 도 3에서는 전극막(32) 상에 직접 성막재료가 퇴적되는 것으로 도시하였으나, 전극막(32) 상에는 전극재료와의 밀착성이 더 좋으면서도, 성막재료와의 경계가 연속적으로 변하는 제3의 막(예컨대, 성막재료와 다른 유기재료)을 추가로 형성하여도 된다.
수정진동자(30)의 전극막(32, 33)에 교류 전압을 인가하면, 수정의 압전 특성으로 인해 수정진동자(30)는 진동을 하며, 수정판의 두께가 일정한 조건을 만족시키는 경우, 공진주파수로 진동한다. 이러한 수정진동자(30)의 공진주파수는 전극막(32) 상에 퇴적되는 성막재료의 질량 변동에 따라 변화하며, 수정진동자(30)의 공진주파수의 변동값(퇴적된 성막재료의 양과 연관된 정보)과 성막재료의 질량 변동값 간에는 아래와 같은 관계식(Sauerbrey 식)이 성립한다.
Figure pat00001
(1)
여기서, Δf는 공진주파수의 변동값, Δm은 수정진동자의 전극막(32) 상에 퇴적된 성막재료의 질량변동값, f는 수정의 기본주파수, μ는 수정의 전단계수(shear modulus), ρQ는 수정의 밀도, A는 전극면적이다. 즉, 수정진동자(30)의 전극막(32) 상에 성막재료가 퇴적되어 그 질량이 증가함에 따라, 수정진동자(30)의 공진주파수는 작아진다.
이러한 관계를 이용하여, 측정된 수정진동자(30)의 공진주파수의 변동값으로부터 전극막(32) 상에 퇴적된 막의 질량의 변동값, 나아가 막두께 및/또는 성막 레이트를 구할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계측부재(24)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의(예컨대, 10개의) 수정진동자(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 퇴적량 정보 취득장치는, 복수의 수정진동자(30) 중 일부(예컨대, 하나의 수정진동자)를 성막원(23)에 노출시키기 위한 개구(241)를 갖는 커버 부재(240)를 포함한다. 즉, 계측부재(24)의 복수의 수정진동자(30) 중 개구(241)에 대응하는 위치에 있는 수정진동자(30a)만이 성막원(23)에 노출되어, 성막원(23)으로부터 비산되어 온 성막재료가 퇴적된다. 그 동안 나머지 수정진동자(30b)는 커버 부재(240)로 가려져서 성막원(23)에 노출되지 않는다.
개구(241)를 통해 성막원(23)에 노출된 수정진동자(30a)의 수명이 다하면, 커버 부재(240)로 가려져 있던 다른 수정진동자(30b)를 개구(241)에 대응하는 위치로 회전이동시켜, 마찬가지로 막 두께 및/또는 성막 레이트의 측정을 행한다. 이렇게 하여, 계측부재(24)에 포함된 수정진동자(30) 전부의 수명이 다하면, 계측부재(24)를 교체한다. 이를 통해, 계측부재(24)의 전체적인 수명을 길게 할 수 있고, 수정진동자(30)의 개별적인 교체로 인해 성막공정의 정지시간이 증가하는 것을 억제함으로써 생산라인의 전체적인 스루풋을 증가시킬 수 있다.
퇴적량 정보 산출부(25)는, 계측부재(24)의 계측소자에 퇴적된 성막재료의 양에 기초하여, 기판(S)에 퇴적된 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 간접적으로 산출한다. 예컨대, 계측부재(24)의 계측소자가 수정진동자(30)인 경우, 퇴적량 정보 산출부(25)는, 수정진동자(30)에 퇴적된 성막재료의 양과 기판(S)에 퇴적된 성막재료의 양과의 관계에 기초하여, 기판(S)에 퇴적되는 성막재료의 막두께 및/또는 성막 레이트를 산출한다. 그리고 성막장치(11)의 제어부(도시하지 않음)는, 퇴적량 정보 산출부(25)에 의해 산출된 퇴적량에 관한 정보에 기초하여, 성막원(23)으로부터 방출되는 성막재료의 양을 제어한다.
개폐부재(26)는, 계측부재(24)의 계측소자, 예컨대, 수정진동자(30)를 성막원(23)에 대해 간헐적 또는 주기적으로 개폐하기 위한 부재이다. 이를 위해, 도 4에 도시한 바와 같이, 개폐부재(26)는 구멍 형상의 개방부(26a) 및 그 이외의 부분인 차폐부(26b)를 갖는다. 개폐부재(26)는, 도시하지 않은 회전 구동부에 의해 회전가능하게 설치된다. 본 발명의 일 양태에 따른 개폐장치는, 개폐부재(26)와 이를 회전 구동하는 회전 구동부를 포함한다.
개폐부재(26)가 회전 구동부에 의해 소정의 각속도로 회전함에 따라, 개폐부재(26)의 개방부(26a)와 커버 부재(240)의 개구(241)가 간헐적 또는 주기적으로 정렬한다. 이에 의해, 커버 부재(240)의 개구(241)에 대응하는 위치에 있는 수정진동자(30a)가, 개폐부재(26)의 개방부(26a)를 통해 성막원(23)에 주기적 또는 간헐적으로 노출된다.
이러한 구성의 개폐부재(26)를 채용함으로써, 커버부재(240)의 개구(241)에 대응하는 위치에 있는 수정진동자(30a)에 퇴적되는 성막재료의 양을 조절할 수 있다. 즉, 차폐부(26b) 및 구멍 형상의 개방부(26a)를 가진 개폐부재(26)를 일정한 각속도로 회전시켜, 커버 부재(240)의 개구(241)에 대응하는 위치에 있는 수정진동자(30a)가 차폐부(26b)에 의해 간헐적 또는 주기적으로 성막원(23)으로부터 가려지도록 함으로써, 해당 수정진동자(30a)에 퇴적되는 성막재료의 양을 소정의 비율로 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 수정진동자(30a)의 수명을 늘릴 수 있으며, 성막장치(11)의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 개폐부재(26)는, 그 외주부에 설치되어, 개폐부재(26)의 회전 여부를 식별할 수 있는 회전 식별부(260)를 더 갖는다. 이하, 회전 식별부(260)를 갖는 개폐부재(26)의 구체적인 구조 및 기능에 대해서 상세히 설명한다.
<개폐부재의 회전 식별부>
도 5는 성막장치(11)에서 개폐부재(26)의 배치를 모식적으로 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 개폐부재(26)는 관찰창(202)을 갖는 진공용기(20) 내부에 배치된다. 그리고 개폐부재(26)와 관찰창(202)과의 사이에는, 계측부재(24)가 배치된다. 이러한 계측부재(24)로 인해 관찰창(202)으로부터의 개폐부재(26)에 대한 시계는 제한된다. 특히, 개폐부재(26)의 개방부(26a)는, 성막원(23)을 향하고 있는 계측부재(24)의 수정진동소자(30a)에 대응하는 위치에 형성되므로, 계측부재(24)를 기준으로 성막원(23)의 반대측에 형성된 관찰창(202)으로부터는, 개폐부재(26)의 개방부(26a)는 보이지 않으며, 개폐부재(26)의 외주부 근방만이 관찰이 가능하다.
이에 본 발명의 일 실시예에서는, 관찰창(202)을 통해 개폐부재(26)가 회전하고 있는지를 용이하게 확인할 수 있도록, 개폐부재(26)의 외주부에 회전 식별부(260)를 설치한다.
회전 식별부(260)는, 개폐부재(26)의 회전 여부를 작업자의 육안이나 광학적으로 식별할 수 있도록 구성된다. 즉, 회전 식별부(260)는, 작업자의 육안이나 촬상장치(미도시) 등과 같은 광학 수단을 이용하여 개폐부재(26)의 회전 여부를 확인할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 회전 식별부(260)를 갖는 개폐부재(26)의 구조를 모식적으로 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐부재(26)는, 회전 식별부로서, 개폐부재(26)의 주연부로부터 중앙부를 향해 형성된 절결부(260a)를 포함한다. 이에 따라, 개폐부재(26)의 외주 형상은 비원형이 된다.
절결부(260a)는, 개폐부재(26)의 주연부로부터 중앙부를 향해 설치되어 관찰창(202)으로부터 육안이나 광학수단에 의해 식별이 가능한 형상을 가지면 되며, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 절결부(260a)는 도 6a에 도시한 바와 같은 사다리꼴이나 도 6b에 도시한 바와 같은 쐐기형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
개폐부재(26)의 주연부로부터 중앙부를 향한 반경방향으로의 절결부(260a)의 길이는, 관찰창(202)으로부터 육안에 의해 또는 광학적으로 확인할 수 있는 정도이면서도 개폐부재(26)의 기계적 강도가 저하되지 않는 정도의 길이로 하는 것이 바람직하다. 또한, 개폐부재(26)의 주연방향으로의 절결부(260a)의 길이는 개폐부재(26)의 회전 속도에 따라 달리할 수 있다. 예컨대, 개폐부재(26)의 회전 속도가 느린 경우에는 주연방향으로의 절결부(260a)의 길이를 짧게 하는 것이 바람직하다.
또한, 절결부(260a)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 개폐부재(26)의 외주부에 하나만을 설치하도 되고, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 복수 개(예컨대, 2개 또는 그 이상)를 설치하여도 된다. 예컨대, 개폐부재(26)의 회전속도가 느린 경우에는 절결부(260a)를 복수 설치하는 것이 바람직하다. 복수 개가 설치되는 경우에는 개폐부재(26)의 주연 방향으로 일정한 간격으로 설치하는 것이 바람직하다.
절결부(260a)는, 개폐부재(26)가 회전하는 동안, 계측부재(24)의 수정진동자(30a)가 절결부(260a)를 통해서는 성막원(23)에 노출되지 않는 위치 및 크기로 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 절결부(260a)는, 계측부재(24)의 수정진동자(30a)와 성막원(23)을 연결하는 임의의 직선 상에 위치하지 않도록, 설치하는 것이 바람직하다.
예컨대, 절결부(260a)는 개폐부재(26)의 차폐부(26b)에 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 개폐부재(26)의 반경방향으로 개방부(26a)보다 외측에 설치하는 것이 바람직하다. 반경방향에 있어서 주연부로부터의 절결부(260a)의 길이는, 개폐부재(26)가 회전을 하더라도 절결부(260a)를 통해 계측부재(24)의 수정진동자(30a)가 성막원(23)에 노출되지 않도록 하는 길이인 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 회전하는 개폐부재(26)의 절결부(260a)를 통해, 성막재료가 불필요하게 수정진동자(30a)에 퇴적되는 것을 억제할 수 있으며, 절결부(260a)를 갖는 개폐부재(26)의 기계강도가 저하하는 것을 억제할 수 있다.
도 6a나 도 6b에 나타낸 실시예에서는 회전 식별부(260)로서의 절결부(260a)가 개폐부재(26)의 주연부로부터 중앙부를 향해 잘라 내어진 형상을 가진 것으로 설명하였으나, 본 발명의 회전 식별부(260)는 관찰창(202)으로부터 식별이 가능하며, 또한, 계측부재(24)의 수정진동자(30a)를 성막원(23)에 노출시키지 않는 한, 개폐부재(26)의 주연부로부터 잘라내어진 형상의 절결부(260a)가 아니어도 되며, 예컨대, 개폐부재(26)의 주연부보다 안쪽에 형성된 구멍이어도 된다.
도 6c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 개폐부재(26)의 회전 식별부(260)는, 절결부가 아니라 육안 또는 광학수단에 의해 식별될 수 있는 소정의 식별표지(260b)이다. 예컨대, 도 6c의 식별표지(260b)는 차폐부(26b)의 다른 부분과는 다른 색상 및/또는 재질을 갖도록 구성될 수 있다. 즉, 식별표지(260b)는, 차폐부(26b)의 다른 부분과는 반사특성이 다른 재질로 된 부분이거나 차폐부(26b)의 다른 부분과는 다른 색상으로 된 부분이거나, 재질과 색상 모두가 다른 부분일 수 있다. 식별표지(260b)의 재질 및/또는 색상은, 그 배경이 되는 차폐부(26b)의 다른 부분과 대비하여, 상대적으로 눈에 잘 띄는 재질 및/또는 색상이면 되며, 특정한 재질이나 색상에 한정되지 않는다.
이러한 식별표지(260b)는 차폐부(26b)의 다른 부분과 일체화 되어도 되며, 차폐부(26b)의 외주부에 별도로 설치되어도 된다.
도 6c의 실시예에 따르면, 회전 식별부(260)로서 식별표지(260b)가 사용되므로, 개폐부재(26)로부터 잘라 내어지는 부분이 없어 기계적 강도의 저하를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
도 6c의 실시예에 있어서의 식별표지(260b)의 형상, 크기, 배치 위치 등은, 도 6a 및 도 6b의 실시예에 관한 구성을 채용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 개폐부재(26)의 외주부에 절결부나 식별표지 등과 같은 회전 식별부를 설치함으로써, 개폐부재가 회전하고 있는지 아닌지를 용이하게 식별할 수 있다. 특히, 개폐부재(26)가 다른 부재(예컨대, 계측부재)에 의하여 가려져서 관찰창을 통해서는 외주부만 보이는 상황에서도, 외주부에 설치된 회전 식별부를 통해 육안 또는 광학수단에 의해 개폐부재의 회전 여부를 용이하게 식별할 수가 있다. 이에 따라, 개폐부재에 문제가 있는지 여부를 적시에 확인할 수 있으며, 정확한 퇴적량 정보(예컨대, 막 두께 및/또는 성막 레이트)를 취득할 수 있고, 수정진동자의 수명 단축에 기인한 성막장치의 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
<전자 디바이스의 제조방법>
다음으로, 본 실시형태의 성막장치를 이용한 전자 디바이스의 제조방법의 일례를 설명한다. 이하, 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시장치의 구성 및 제조 방법을 예시한다.
우선, 제조하는 유기 EL 표시장치에 대해 설명한다. 도 7의 (a)는 유기 EL 표시장치(60)의 전체도, 도 7의 (b)는 1 화소의 단면 구조를 나타내고 있다.
도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 유기 EL 표시장치(60)의 표시 영역(61)에는 발광소자를 복수 구비한 화소(62)가 매트릭스 형태로 복수 개 배치되어 있다. 상세 내용은 후술하지만, 발광소자의 각각은 한 쌍의 전극에 끼워진 유기층을 구비한 구조를 가지고 있다. 또한, 여기서 말하는 화소란 표시 영역(61)에 있어서 소망의 색 표시를 가능하게 하는 최소 단위를 지칭한다. 본 실시예에 관한 유기 EL 표시장치의 경우, 서로 다른 발광을 나타내는 제1 발광소자(62R), 제2 발광소자(62G), 제3 발광소자(62B)의 조합에 의해 화소(62)가 구성되어 있다. 화소(62)는 적색 발광소자, 녹색 발광소자, 청색 발광소자의 조합으로 구성되는 경우가 많지만, 황색 발광소자, 시안 발광소자, 백색 발광소자의 조합이어도 되며, 적어도 1 색 이상이면 특히 제한되는 것은 아니다.
도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 A－B선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(62)는 기판(63) 상에 제1 전극(양극)(64), 정공수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자수송층(67), 제2 전극(음극)(68)을 구비한 유기 EL 소자를 가지고 있다. 이들 중 정공수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자수송층(67)이 유기층에 해당한다. 또한, 본 실시형태에서는, 발광층(66R)은 적색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66G)은 녹색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66B)은 청색을 발하는 유기 EL 층이다. 발광층(66R, 66G, 66B)은 각각 적색, 녹색, 청색을 발하는 발광소자(유기 EL 소자라 부르는 경우도 있음)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 제1 전극(64)은 발광소자별로 분리되어 형성되어 있다. 정공수송층(65)과 전자수송층(67)과 제2 전극(68)은, 복수의 발광소자(62R, 62G, 62B)와 공통으로 형성되어 있어도 좋고, 발광소자별로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제1 전극(64)과 제2 전극(68)이 이물에 의해 단락되는 것을 방지하기 위하여, 제1 전극(64) 사이에 절연층(69)이 설치되어 있다. 또한, 유기 EL 층은 수분이나 산소에 의해 열화되기 때문에, 수분이나 산소로부터 유기 EL 소자를 보호하기 위한 보호층(70)이 설치되어 있다.
도 7의 (b)에서는 정공수송층(65)이나 전자수송층(67)이 하나의 층으로 도시되었으나, 유기 EL 표시 소자의 구조에 따라서, 정공블록층이나 전자블록층을 포함하는 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 또한, 제1 전극(64)과 정공수송층(65) 사이에는 제1 전극(64)으로부터 정공수송층(65)으로의 정공의 주입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 에너지밴드 구조를 가지는 정공주입층을 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 전극(68)과 전자수송층(67) 사이에도 전자주입층이 형성될 수 있다.
다음으로, 유기 EL 표시장치의 제조방법의 예에 대하여 구체적으로 설명한다.
우선, 유기 EL 표시장치를 구동하기 위한 회로(미도시) 및 제1 전극(64)이 형성된 기판(63)을 준비한다.
제1 전극(64)이 형성된 기판(63) 위에 아크릴 수지를 스핀 코트로 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피법에 의해 제1 전극(64)이 형성된 부분에 개구가 형성되도록 패터닝하여 절연층(69)을 형성한다. 이 개구부가 발광소자가 실제로 발광하는 발광 영역에 상당한다.
절연층(69)이 패터닝된 기판(63)을 제1 유기재료 성막장치에 반입하여 기판 보유 지지 유닛(21) 및/또는 정전척(미도시)으로 기판을 보유지지하고, 정공수송층(65)을 표시 영역의 제1 전극(64) 위에 공통층으로서 성막한다. 정공수송층(65)은 진공 증착에 의해 성막된다. 실제로는 정공수송층(65)은 표시 영역(61)보다 큰 사이즈로 형성되기 때문에, 고정밀의 마스크는 필요치 않다.
다음으로, 정공수송층(65)까지 형성된 기판(63)을 제2 유기재료 성막장치에 반입하고, 기판 보유 지지 유닛(21) 및/또는 정전척으로 보유지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 기판을 마스크 상에 재치하여, 기판(63)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다.
발광층(66R)의 성막과 마찬가지로, 제3 유기재료 성막장치에 의해 녹색을 발하는 발광층(66G)을 성막하고, 나아가 제4 유기재료 성막장치에 의해 청색을 발하는 발광층(66B)을 성막한다. 발광층(66R, 66G, 66B)의 성막이 완료된 후, 제5 유기재료 성막장치에 의해 표시 영역(61)의 전체에 전자수송층(67)을 성막한다. 전자수송층(67)은 3 색의 발광층(66R, 66G, 66B)에 공통의 층으로서 형성된다.
전자수송층(67)까지 형성된 기판을 금속성 성막재료 성막장치로 이동시켜 제2 전극(68)을 성막한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 유기재료 및/또는 금속성 성막재료의 성막장치의 퇴적량 정보 취득장치에서, 개폐부재의 외주부에, 절결부나 식별표지 등과 같은 회전 식별부를 설치함으로써, 개폐부재의 회전 여부를 용이하게 식별할 수 있다.
그 후 플라스마 CVD 장치로 이동시켜 보호층(70)을 성막하여, 유기 EL 표시장치(60)를 완성한다.
절연층(69)이 패터닝 된 기판(63)을 성막장치로 반입하고 나서부터 보호층(70)의 성막이 완료될 때까지는, 수분이나 산소를 포함하는 분위기에 노출되면 유기 EL 재료로 이루어진 발광층이 수분이나 산소에 의해 열화될 우려가 있다. 따라서, 본 예에 있어서, 성막장치 간의 기판의 반입, 반출은 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기 하에서 행하여진다.
상기 실시예는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 그 기술사상의 범위 내에서 적절히 변형하여도 된다.
11: 성막장치
20: 진공용기
21: 기판 보유 지지 유닛
23: 성막원
24: 계측부재
25: 퇴적량 정보 산출부
26: 개폐부재
260, 260a, 260b: 회전 식별부
30: 수정진동자

Claims (18)

  1. 성막장치내의 성막원으로부터 방출되어 성막 대상물에 퇴적되는 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 취득하는 퇴적량 정보 취득장치로서,
    상기 성막원으로부터 방출되어 퇴적된 성막재료의 양에 연관된 정보를 계측하는 계측소자를 포함하는 계측부재와,
    상기 계측소자를 상기 성막원으로부터 차폐하는 차폐부 및 상기 계측소자를 상기 성막원에 대해 노출시키는 구멍 형상의 개방부를 가지며, 상기 계측소자가 상기 개방부를 통해 소정의 주기로 노출되도록 회전가능한 개폐부재
    를 포함하고,
    상기 개폐부재는, 상기 개폐부재의 외주부에 설치되어 상기 개폐부재의 회전 여부를 식별할 수 있는 회전 식별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 개폐부재가 회전하는 동안 상기 계측소자를 상기 성막원에 노출시키지 않는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 개폐부재가 회전하는 동안 상기 계측소자와 상기 성막원을 연결하는 임의의 직선 상에 위치하지 않는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 개방부보다 상기 개폐부재의 외주부측에 설치되는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 개폐부재의 상기 차폐부에 설치되는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 차폐부의 주연부로부터 중앙부를 향해 형성된 절결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 차폐부의 다른 부분과 색상 및 재질 중 적어도 일방이 다른 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 차폐부와 별도로 상기 차폐부의 외주부에 설치된 부재인 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 계측소자는 수정진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 계측부재는 복수의 계측소자를 가지며,
    상기 퇴적량 정보 취득장치는, 상기 계측부재와 대향하도록 설치되며, 상기 복수의 계측소자 중 하나를 상기 성막원에 노출시키는 개구를 가지는 커버 부재를 포함하며,
    상기 개폐부재는, 상기 개구를 통해 상기 하나의 계측소자를 상기 성막원에 대해 상기 소정의 주기로 노출시키도록 회전가능한 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 계측소자에 퇴적된 상기 성막재료의 양에 기초하여, 상기 성막 대상물에 성막된 상기 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 산출하는 퇴적량 정보 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적량 정보 취득장치.
  12. 진공용기와,
    상기 진공용기내에 설치되며, 성막재료를 방출하는 성막원과,
    상기 진공용기 내에 설치되며, 성막 대상물을 보유지지하는 성막 대상물 보유 지지 유닛과,
    상기 성막 대상물에 퇴적된 상기 성막재료의 퇴적량에 관한 정보를 취득하는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 퇴적량 정보 취득장치,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  13. 구멍 형상의 개방부와 차폐부를 가지며, 회전가능하게 설치된 개폐부재와,
    상기 개폐부재를 소정의 속도로 회전시키는 회전 구동부를 포함하며,
    상기 개폐부재는, 상기 개폐부재의 외주부에 설치되어, 상기 개폐부재의 회전 여부를 식별하기 위한 회전 식별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전 식별부는 상기 차폐부의 외주부에 형성되는 것을 특징으로 하는 개폐장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 회전 식별부는 상기 차폐부의 주연부로부터 중앙부를 향해 형성된 절결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 회전 식별부는, 상기 차폐부의 다른 부분과 재질 및 색상 중 적어도 일방이 다른 것을 특징으로 하는 개폐장치.
  17. 제12항의 성막장치를 사용하여, 성막 대상물 상에 성막재료를 성막하는 것을 특징으로 하는 성막방법.
  18. 제17항의 성막방법을 사용하여, 전자 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조방법.
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