KR20210081700A - 성막장치 및 이를 사용하여 전자 디바이스를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 성막장치는, 마스크를 통해 기판에 증착재료를 성막하기 위한 성막장치로서, 기판을 보유지지하기 위한 정전척과, 상기 정전척의 기판보유지지면측에 설치되며, 마스크를 보유지지하기 위한 마스크 지지 유닛과, 상기 정전척의 기판보유지지면의 반대측에 설치되며, 상기 마스크에 자력을 인가하기 위한 자력인가수단과, 상기 정전척의 기판보유지지면의 반대측에 설치되며, 상기 기판을 냉각하기 위한 냉각수단을 포함하며, 상기 자력인가수단과 상기 냉각수단은, 상기 정전척의 기판보유지지면에 직교하는 방향에 있어서, 실질적으로 동일한 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

성막장치 및 이를 사용하여 전자 디바이스를 제조하는 방법{FILM FORMING APPARATUS AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 마스크를 통해 소정의 패턴으로 기판에 증착재료를 성막하기 위한 성막장치 및 이를 사용하여 전자 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

유기EL 표시장치(유기 EL 디스플레이)의 제조에 있어서는, 유기 EL 표시장치를 구성하는 유기 발광소자(유기 EL 소자; OLED)를 형성할 때에, 성막장치의 증발원으로부터 증발한 증착재료를 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 증착시킴으로써, 유기물층이나 금속층을 형성한다.

성막장치에 있어서, 마스크상의 화소 패턴을 높은 정밀도로 기판상으로 성막하기 위해서, 기판에의 증착이 이루어지기 전에 마스크와 기판의 상대적 위치를 높은 정밀도로 조정하고, 마스크를 기판의 성막면에 밀착시킨다. 마스크를 기판의 성막면에 밀착시키기 위한 한 가지 방법으로, 마그넷판 등과 같은 자력인가수단을 사용하여 기판의 상부로부터 기판의 하부의 금속제 마스크에 자력을 가하는 방법이 알려져 있다.

특허문헌1(일본공개특허공보 제2019-116679호)에는, 정전척을 사용하여 기판을 보유지지한 상태에서, 자력인가수단으로 기판과 마스크를 밀착시키는 구성의 성막장치에 있어서, 기판과 마스크를 간극 없이 밀착시키기 위한 기술이 제안되어 있다.

종래의 성막장치에 있어서, 기판에 증착된 재료의 변질이나 열화를 억제하기 위해, 냉각수단이, 정전척과 자력인가수단 사이에 설치되어 있다. 그런데, 이러한 성막장치에 있어서는, 냉각수단으로 인해 자력인가수단과 마스크 사이의 거리가 멀어지게 되므로, 자력인가수단에 의한 마스크의 흡착력이 저하되어, 성막 정밀도를 저하시키는 요인이 될 수 있다.

본 발명은, 자력인가수단에 의한 마스크의 흡착력이 저하되는 것을 억제할 수 있는 성막장치 및 이를 사용하여 전자 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 따른 성막장치는, 마스크를 통해 기판에 증착재료를 성막하기 위한 성막장치로서, 기판을 보유지지하기 위한 정전척과, 상기 정전척의 기판보유지지면측에 설치되며, 마스크를 보유지지하기 위한 마스크 지지 유닛과, 상기 정전척의 기판보유지지면의 반대측에 설치되며, 상기 마스크에 자력을 인가하기 위한 자력인가수단과, 상기 정전척의 기판보유지지면의 반대측에 설치되며, 상기 기판을 냉각하기 위한 냉각수단을 포함하며, 상기 자력인가수단과 상기 냉각수단은, 상기 정전척의 기판보유지지면에 직교하는 방향에 있어서, 실질적으로 동일한 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 양태에 따른 전자 디바이스 제조방법은, 본 발명의 제1 양태에 따른 성막장치를 사용하여, 전자 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 자력인가수단에 의한 마스크의 흡착력이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 전자 디바이스의 제조 장치의 일부의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막장치의 냉각수단과 자력 인가 수단의 구성 및 배치 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막장치의 냉각수단과 자력 인가 수단의 구성 및 배치 구조를 모식적으로 보여주는 평면도이다.
도 5는 전자 디바이스를 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, 제조조건, 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, 진공 증착에 의해 소망하는 패턴의 박막(재료층)을 형성하는 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로는 유리, 고분자재료의 필름, 금속 등의 임의의 재료를 선택할 수 있고, 예컨대, 기판은 유리기판상에 폴리이미드 등의 필름이 적층된 기판이어도 된다. 또한 증착 재료로서도 유기 재료, 금속성 재료(금속, 금속 산화물 등) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. 이하의 설명에서 설명하는 진공증착장치 이외에도, 스퍼터 장치나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치를 포함하는 성막장치에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 유기 전자 디바이스(예를 들면, 유기 EL 소자, 박막 태양 전지), 광학 부재 등의 제조 장치에 적용 가능하다. 그 중에서도, 증착재료를 증발시켜 마스크를 통해 기판에 증착시킴으로써 유기 EL 소자를 형성하는 유기 EL 소자의 제조장치는, 본 발명의 바람직한 적용예의 하나이다.

<전자 디바이스 제조 장치>

도 1은 전자 디바이스의 제조 장치의 일부의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다.

도 1의 제조 장치는, 예를 들면, 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. VR HMD 용의 표시 패널의 경우, 소정의 크기의 실리콘 웨이퍼에 유기 EL 소자의 형성을 위한 성막을 행한 후, 소자 형성 영역 사이의 영역(스크라이브 영역)을 따라 해당 실리콘 웨이퍼를 잘라 내어 복수의 작은 사이즈의 패널로 제작한다. 스마트폰 용의 표시 패널의 경우에는, 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 디바이스의 제조 장치는, 일반적으로 복수의 클러스터 장치(1)와, 클러스터 장치(1) 사이를 연결하는 중계장치를 포함한다.

클러스터 장치(1)는, 기판(W)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 또는 마스크를 반송하는 반송 로봇(14)이 배치된다. 반송로봇(14)은, 상류측에 배치된 중계장치의 패스실(15)로부터 성막장치(11)에 기판(W)을 반송한다. 또한, 반송로봇(14)은 성막장치(11)와 마스크 스톡 장치(12)간에 마스크(M)를 반송한다. 반송 로봇(14)은, 예를 들면, 다관절 아암에, 기판(W) 또는 마스크(M)를 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇일 수 있다.

성막장치(11)(증착 장치라고도 부름)에서는, 증발원에 수납된 증착재료가 히터에 의해 가열되어 증발하고, 마스크를 통해 기판상에 증착된다. 반송 로봇(14)과의 기판(W)/마스크(M)의 주고받음, 기판(W)과 마스크(M)의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크(M) 상으로의 기판(W)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치(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. 반송 로봇(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(W)의 흐름방향으로 상류측으로부터의 기판(W)을 해당 클러스터 장치(1)로 전달하는 패스실(15)과, 해당 클러스터 장치(1)에서 성막처리가 완료된 기판(W)을 하류측의 다른 클러스터 장치로 전달하기 위한 버퍼실(16)이 연결된다. 반송실(13)의 반송 로봇(14)은 상류측의 패스실(15)로부터 기판(W)을 받아서, 해당 클러스터 장치(1)내의 성막장치(11)중 하나(예컨대, 성막장치(11a))로 반송한다. 또한, 반송 로봇(14)은 해당 클러스터 장치(1)에서의 성막처리가 완료된 기판(W)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 설치되어도 된다. 선회실(17)에는 버퍼실(16)로부터 기판(W)을 받아 기판(W)을 180도 회전시켜 패스실(15)로 반송하기 위한 반송 로봇(18)이 설치된다. 이를 통해, 상류측 클러스터 장치와 하류측 클러스터 장치에서 기판(W)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), 패스실(15), 버퍼실(16), 선회실(17) 등은 유기발광 소자의 제조과정에서, 고진공상태로 유지된다.

본 실시예에서는, 도 1을 참조하여, 전자 디바이스 제조 장치의 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(W)과 마스크(M)를 성막장치(11)에서가 아니라, 별도의 장치 또는 챔버에서 얼라인 및 합착시킨 후 이를 캐리어에 태우고, 일렬로 나열된 성막장치를 통해 반송시키면서 성막공정을 행하는 인라인 타입의 제조장치에도 적용될 수 있다.

이하, 성막장치(11)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

<성막 장치>

도 2는 성막장치(11)의 구성을 나타낸 모식도이다. 이하의 설명에 있어서는, 기판(W)의 성막면에 평행한 면(XY 평면)에서 서로 수직으로 교차하는 방향을 X 방향(제1 방향), Y 방향(제2 방향)으로 하고, 기판의 성막면에 수직인 연직 방향을 Z 방향(제3 방향)으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 사용한다. 또한, Z 축 주위의 회전각(회전방향)을 θ로 표시한다.

성막장치(11)는, 진공 분위기 또는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되는 진공 용기(21)와, 진공 용기(21)내에 설치되는 기판 지지 유닛(22)과, 마스크 지지 유닛(23)과, 정전척(24)과, 증발원(25)을 포함한다.

기판 지지 유닛(22)은, 반송실(13)에 설치된 반송 로봇(14)이 반송하여 온 기판(W)을 수취하여, 보유 지지하는 수단으로서, 기판 홀더라고도 부른다.

마스크 지지 유닛(23)은, 반송실(13)에 설치된 반송로봇(14)이 반송하여 온 마스크(M)를 수취하여, 보유 지지하는 수단으로서, 마스크 홀더라고도 부른다. 마스크 지지 유닛(23)은, 정전척(24)의 기판흡착면(기판보유지지면)측에 설치되어 있다.

마스크(M)는, 기판(W) 상에 형성될 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 가지며, 마스크 지지 유닛(23)에 의해 지지된다. 특히, 스마트폰용 유기 EL 소자를 제조하는데 사용되는 마스크는 미세한 개구패턴이 형성된 금속제 마스크로서, FMM(Fine Metal Mask)이라고도 부른다.

기판 지지 유닛(22)의 상방에는 기판(W)을 흡착하여 고정하기 위한 기판흡착수단으로서의 정전척(24)이 설치된다. 정전척(24)은, 전극과 흡착면 사이에 상대적으로 고저항의 유전체가 개재되어 전극과 피흡착체간의 쿨롱력에 의해 흡착이 이루어지는 쿨롱력 타입의 정전척이어도 되고, 전극과 흡착면 사이에 상대적으로 저항이 낮은 유전체가 개재되어 유전체의 흡착면과 피흡착체간에 발생하는 존슨 라벡력에 의해 흡착이 이루어지는 존슨-라벡력 타입의 정전척이어도 되며, 불균일 전계에 의해 피흡착체를 흡착하는 그래디언트력 타입의 정전척이어도 된다.

피흡착체가 도체나 반도체(실리콘 웨이퍼)인 경우에는 쿨롱력 타입의 정전척 또는 존슨-라벡력 타입의 정전척을 사용하는 것이 바람직하며, 피흡착체가 유리와 같은 절연체인 경우에는 그래디언트력 타입의 정전척을 사용하는 것이 바람직하다.

정전척(24)은 하나의 플레이트로 형성되어도 되고, 흡착력을 독립적으로 제어할 수 있는 복수의 서브플레이트를 가지도록 형성되어도 된다. 또한, 하나의 플레이트로 형성되는 경우에도 그 내부에 복수의 전극부를 포함하여, 하나의 플레이트내에서 전극부별로 흡착력을 독립적으로 제어할 수 있도록 하여도 된다.

기판흡착수단로서 정전 인력에 의한 정전척 이외에 점착력에 의한 점착패드를 사용하여도 된다.

성막장치(11)는, 정전척(24)의 기판흡착면과는 반대측에 설치된 냉각수단(30)과 자력인가수단(32, 도 3 참조)을 포함한다. 냉각수단(30)은, 냉매가 흐르는 냉각관을 포함함으로써, 성막공정 중에 기판(W) 및 정전척(24)의 온도 상승을 억제하며, 기판(W)상에 퇴적된 유기재료의 변질이나 열화를 억제할 수 있다. 그리고, 자력인가수단(32)은 요크판(제1 플레이트 부재)과 요크판에 설치된 복수의 마그넷을 포함함으로써, 자력에 의해 마스크(M)를 잡아당겨, 성막시의 기판(S)과 마스크(M)의 밀착성을 높일 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는, 냉각수단(30)과 자력인가수단(32), 특히, 냉각수단(30)의 냉각관과 자력인가수단(32)의 마그넷은, 정전척(24)의 기판흡착면에 수직인 방향에 있어서, 실질적으로 동일한 영역에 위치한다. 이에 의하여, 성막장치(11)가 냉각수단(30)을 구비하는 경우라도, 자력인가수단(32)과 마스크(M)와의 사이의 거리가 멀어지지 않으므로, 자력인가수단(32)에 의하여 마스크(M)에 작용하는 자력이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 냉각수단(30)과 자력인가수단(32)의 구체적인 구성 및 배치 구조 등에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.

증발원(25)은 기판에 성막될 증착 재료가 수납되는 도가니(미도시), 도가니를 가열하기 위한 히터(미도시), 증발원으로부터의 증발 레이트가 일정해질 때까지 증착재료가 기판으로 비산하는 것을 막는 셔터(미도시) 등을 포함한다. 증발원(25)은 점(point) 증발원이나 선형(linear) 증발원 등, 용도에 따라 다양한 구성을 가질 수 있다.

도 2에 도시하지 않았으나, 성막장치(11)는 기판에 증착된 막두께를 측정하기 위한 막두께 모니터(미도시) 및 막두께 산출 유닛(미도시)를 포함한다.

진공 용기(21)의 상부 외측(대기측)에는 기판 지지 유닛 액츄에이터(26), 마스크 지지 유닛 액츄에이터(27), 정전척 액츄에이터(28), 위치조정기구(29) 등이 설치된다. 이들 액츄에이터와 위치조정기구는, 예컨대, 모터와 볼나사, 또는 모터와 리니어가이드 등으로 구성된다. 기판 지지 유닛 액츄에이터(26)는, 기판 지지 유닛(22)을 승강(Z방향 이동)시키기 위한 구동수단이다. 마스크 지지 유닛 액츄에이터(27)는, 마스크 지지 유닛(23)을 승강(Z방향 이동)시키기 위한 구동수단이다. 정전척 액츄에이터(28)는, 정전척(24)을 승강(Z방향 이동)시키기 위한 구동수단이다.

위치조정기구(29)는, 기판(W)과 마스크(M)의 상대 위치를 조정하기 위한 수단으로서, 얼라인먼트 스테이지 기구이다. 예컨대, 도 2에 도시한 실시형태에서는, 위치조정기구(29)는, 정전척(24) 또는 정전척 액츄에이터(28)　전체를 기판 지지 유닛(22) 및 마스크 지지 유닛(23)에 대하여, XYθ방향(X방향, Y방향, 회전방향 중 적어도 하나의 방향)으로 이동 및/또는 회전시킨다. 본 실시형태에서는, 기판(W)을 흡착한 상태에서, 정전척(24)을 XYθ방향으로 위치조정함으로써, 기판(W)과 마스크(M)의 상대 위치를 조정하는 얼라인먼트를 행한다. 다만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않으며, 예컨대, 위치조정기구(29)는, 정전척(24) 또는 정전척 액츄에이터(28)가 아니라, 기판 지지 유닛(22) 또는 기판 지지 유닛 액츄에이터(26) 및 마스크 지지 유닛(23) 또는 마스크 지지 유닛 액츄에이터(27)를 정전척(24)에 대해 XYθ방향 상대적으로 이동시킬 수 있는 구성을 가져도 된다.

진공용기(21)의 외측상면에는, 전술한 구동기구 및 위치조정기구 이외에, 진공 용기(21)의 상면에 설치된 투명창을 통해 기판(W) 및 마스크(M)에 형성된 얼라인먼트 마크를 촬영하기 위한 얼라인먼트용 카메라(31)가 설치된다. 얼라인먼트용 카메라(31)는, 기판(W) 및 마스크(M)에 형성된 얼라인먼트 마크에 대응하는 위치에 설치된다. 예컨대, 원형의 기판(W)에서 직사각형의 네 코너 중 적어도 대각상의 두 코너 또는 네 코너 모두에 얼라인먼트용 카메라(31)를 설치하여도 된다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 도 2에 도시하지는 않았으나, 성막장치(11)는, 얼라인먼트용 카메라(31)에 의해 얼라인먼트 마크를 촬영할 때, 얼라인먼트 마크를 비추는 조명용 광원을 더 포함한다. 성막공정이 진행되는 과정에서 밀폐되는 진공 용기(21)의 내부가 어두우므로, 광원으로 얼라인먼트 마크를 조명함으로써, 보다 선명한 화상을 취득하기 위한 것이다. 이를 위하여, 광원은 동축조명인 것이 바람직하나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 광원은 진공 용기(21)의 외부 상측에 설치되어서 상방으로부터 얼라인먼트 마크를 비추거나 또는 하방으로부터 얼라인먼트 마크를 비추도록 진공 용기(21)의 내부에 설치되어도 좋다.

성막장치(11)는 제어부를 구비한다. 제어부는 기판(W)/마스크(M)의 반송 및 얼라인먼트, 증발원(25)의 제어, 성막의 제어 등의 기능을 갖는다.

제어부는 예를 들면, 프로세서, 메모리, 스토리지, I/O 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구성 가능하다. 이 경우, 제어부의 기능은 메모리 또는 스토리지에 기억된 프로그램을 프로세서가 실행함으로써 실현된다. 컴퓨터로서는 범용의 퍼스널 컴퓨터를 사용하여도 되고, 임베디드형의 컴퓨터 또는 PLC(programmable　logic　controller)를 사용하여도 좋다. 또는, 제어부의 기능의 일부 또는 전부를 ASIC나 FPGA와 같은 회로로 구성하여도 좋다. 또한, 성막 장치별로 제어부가 설치되어도 되고, 하나의 제어부가 복수의 성막 장치를 제어하는 것으로 구성하여도 된다.

<냉각수단 및 자력 인가 수단>

도 3과 도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막장치(11)에 있어서, 냉각수단(30)과 자력 인가 수단(32)의 구성 및 배치 구조를 모식적으로 보여주는 단면도와 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 냉각수단(30)은, 냉매가 흐르는 냉각관(30a)과, 피냉각체로서의 정전척(24) 또는 기판(W)과의 접촉면적을 늘리기 위한 냉각판(30b, 제2 플레이트 부재)을 가지며, 정전척(24)의 기판흡착면(기판보유지지면, 24a)의 반대측에 배치되어 있다.

냉매는, 냉각관(30a)의 입구(IN)를 통해 유입되어서, 출구(OUT)를 통해 유출된다. 도 4에서, 냉각관(30a)의 입구(IN) 및 출구(OUT)의 위치는 예시적인 것이다. 냉각관(30a)을 통해 냉매가 흐름에 따라, 그 하부의 정전척(24) 및 이에 흡착되어 있는 기판(W)을 냉각시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 성막장치(11)의 냉각수단(30)에서, 냉각관(30a)은 선형이다. 여기서, 선형이라는 것은 입구(IN)로부터 출구(OUT)까지의 냉각관(30a)의 형상이 선형, 즉, 중간에 갈라지는 것이 없이 하나의 길로 연결되어 있다는 의미이다. 냉각관(30a)을 선형으로 함으로써, 냉각관(30a)을 따라 흐르는 냉매의 흐름이 정체되는 것을 억제할 수 있으므로, 효과적인 냉각이 가능하다.

구체적으로, 냉각수단(30)의 냉각관(30a)은, 정전척(24) 및 기판(W)을 효과적으로 냉각시키도록 다양한 형상으로 설치될 수 있다. 예컨대, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 냉각관(30a)은 소용돌이 형상을 가지거나 또는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 지그재그 형상을 가져도 된다. 이에 의하면, 정전척(24) 및 기판(W)의 전체 평면에 걸쳐 냉매가 흐르도록 할 수 있다.

자력 인가 수단(32)은, 전술한 바와 같이, 요크판(제1 플레이트 부재, 32b)과, 제1 플레이트 부재(32b)에 설치되어 자력을 발생시키는 복수의 마그넷(32a)을 포함한다. 자력 인가 수단(32)도, 냉각수단(30)과 마찬가지로, 정전척(24)의 기판흡착면(24a)의 반대측에 배치되어 있다. 마그넷(32a)에 의해 생기는 자력에 의하여, 마스크(M)를 정전척(24)쪽으로 당겨서, 기판(W)에 밀착시킬 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 냉각수단(30)의 냉각관(30a)을 자력인가수단(32)의 제1 플레이트 부재(32b)에, 특히, 정전척(24)의 기판흡착면(24a)에 대향하는 면에 설치함으로써, 냉각관(30a)은, 정전척(24)의 기판흡착면(24a)에 직교하는 방향에 있어서, 자력인가수단(32), 보다 구체적으로는 마그넷(32a)과 실질적으로 동일한 영역에 위치하게 된다. 이에 의하면, 냉각수단(30)이 설치되어 있음에도 불구하고, 마그넷(32a)과 마스크(M) 사이의 거리는 멀어지는 것을 억제하여, 마그넷(32a)에 의해 마스크(M)에 작용하는 자력(인력)의 크기가 약해지는 것을 억제할 수 있다.

일례로, 마그넷(32a)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판흡착면(24a)에 평행한 방향에 있어서, 인접한 냉각관(30a) 사이의 영역에 배치된다. 이 경우, 냉각관(30a)과 마그넷(32a)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 교대로 배치된다.

본 실시형태의 일 태양에 의하면, 전술한 바와 같이, 냉각관(30a)과 마그넷(32a)이 제1 플레이트 부재(32b)의 정전척(24)에 대향하는 면상에 설치되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 마그넷(32a)은 제1 플레이트 부재(32b)에 설치되고, 냉각관(30a)은, 냉각수단(30)의 제2 플레이트 부재(30b)의 정전척(32)에 대향하는 면의 반대측 면에 설치되어도 된다.

<전자디바이스의 제조방법>

다음으로, 본 실시형태의 성막 장치를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이하, 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시장치의 구성 및 제조 방법을 예시한다.

우선, 제조하는 유기 EL 표시장치에 대해 설명한다. 도 5(a)는 유기 EL 표시장치(60)의 전체도, 도 5(b)는 1 화소의 단면 구조를 나타내고 있다.

도 5(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 5(b)는 도 5(a)의 A－B선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(62)는 기판(63) 상에 양극(64), 정공 수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자 수송층(67), 음극(68)을 구비한 유기 EL 소자를 가지고 있다. 이들 중 정공 수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자 수송층(67)이 유기층에 해당한다. 또한, 본 실시형태에서는, 발광층(66R)은 적색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66G)는 녹색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66B)는 청색을 발하는 유기 EL 층이다. 발광층(66R, 66G, 66B)은 각각 적색, 녹색, 청색을 발하는 발광소자(유기 EL 소자라고 부르는 경우도 있음)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 양극(64)은 발광소자별로 분리되어 형성되어 있다. 정공 수송층(65)과 전자 수송층(67)과 음극(68)은, 복수의 발광소자(62R, 62G, 62B)와 공통으로 형성되어 있어도 좋고, 발광소자별로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 양극(64)과 음극(68)이 이물에 의해 단락되는 것을 방지하기 위하여, 양극(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 5(b)에서는 정공수송층(65)이나 전자 수송층(67)이 하나의 층으로 도시되었으나, 유기 EL 표시 소자의 구조에 따라서, 정공블록층이나 전자블록층을 포함하는 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 또한, 양극(64)과 정공수송층(65) 사이에는 양극(64)으로부터 정공수송층(65)으로의 정공의 주입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 에너지밴드 구조를 가지는 정공주입층을 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 음극(68)과 전자수송층(67) 사이에도 전자주입층이 형성될 수 있다.

다음으로, 유기 EL 표시장치의 제조 방법의 예에 대하여 구체적으로 설명한다.

우선, 유기 EL 표시장치를 구동하기 위한 회로(미도시) 및 양극(64)이 형성된 기판(63)을 준비한다.

양극(64)이 형성된 기판(63) 위에 아크릴 수지를 스핀 코트로 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피 법에 의해 양극(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 성막 장치에 반입하여 정전척으로 기판을 보유 지지하고, 정공 수송층(65)을 표시 영역의 양극(64) 위에 공통층으로서 성막한다. 정공 수송층(65)은 진공 증착에 의해 성막된다. 실제로는 정공 수송층(65)은 표시 영역(61)보다 큰 사이즈로 형성되기 때문에, 고정밀의 마스크는 필요치 않다.

다음으로, 정공 수송층(65)까지 형성된 기판(63)을 제2 유기재료 성막 장치에 반입하고, 정전척으로 보유 지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 마스크를 정전척(24)에 기판(S)을 사이에 두고 흡착한 후, 기판(63)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다.

발광층(66R)의 성막과 마찬가지로, 제3 유기재료 성막 장치에 의해 녹색을 발하는 발광층(66G)을 성막하고, 나아가 제4 유기재료 성막 장치에 의해 청색을 발하는 발광층(66B)을 성막한다. 발광층(66R, 66G, 66B)의 성막이 완료된 후, 제5 유기재료 성막 장치에 의해 표시 영역(61)의 전체에 전자 수송층(67)을 성막한다. 전자 수송층(67)은 3 색의 발광층(66R, 66G, 66B)에 공통의 층으로서 형성된다.

전자 수송층(67)까지 형성된 기판을 금속성 증착재료 성막 장치로 이동시켜 음극(68)을 성막한다.

그 후 플라스마 CVD 장치로 이동시켜 보호층(70)을 성막하여, 유기 EL 표시장치(60)를 완성한다.

본 발명의 성막장치는, 자력인가수단 및 냉각수단이, 정전척(24)의 기판흡착면에 수직인 방향에 있어서, 동일한 영역에 위치하므로, 냉각수단에 의해 기판을 냉각시키면서도, 자력인가수단에 의해 마스크에 작용하는 자력이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

절연층(69)이 패터닝 된 기판(63)을 성막 장치로 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, 성막 장치 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 범위내에서 적절히 변형하여도 된다.

22: 기판 지지 유닛
23: 마스크 지지 유닛
24: 정전척
29: 위치조정기구
30: 냉각수단
30a: 냉각관
31: 얼라인먼트용 카메라
32: 자력 인가 수단
32a: 마그넷

Claims (11)

1. 마스크를 통해 기판에 증착재료를 성막하기 위한 성막장치로서,기판을 보유지지하기 위한 정전척과,상기 정전척의 기판보유지지면측에 설치되며, 마스크를 보유지지하기 위한 마스크 지지 유닛과,상기 정전척의 기판보유지지면의 반대측에 설치되며, 상기 마스크에 자력을 인가하기 위한 자력인가수단과,상기 정전척의 기판보유지지면의 반대측에 설치되며, 상기 기판을 냉각하기 위한 냉각수단을 포함하며,상기 자력인가수단과 상기 냉각수단은, 상기 정전척의 기판보유지지면에 직교하는 방향에 있어서, 실질적으로 동일한 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
2. 제1항에 있어서,상기 자력인가수단은 마그넷을 구비하고,상기 냉각수단은, 냉매가 흐르는 냉각관을 가지며,상기 마그넷과 상기 냉각관은, 상기 정전척의 기판보유지지면에 직교하는 방향에 있어서, 실질적으로 동일한 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
3. 제2항에 있어서,상기 마그넷의 적어도 일부는, 상기 기판보유지지면에 평행한 방향에 있어서, 인접하는 상기 냉각관 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 성막장치.
4. 제3항에 있어서,상기 마그넷과 상기 냉각관은, 상기 기판보유지지면에 평행한 방향에 있어서, 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 성막장치.
5. 제1항에 있어서,상기 자력인가수단은, 제1 플레이트 부재와, 상기 제1 플레이트 부재의 상기 정전척에 대향하는 면 상에 설치된 마그넷을 포함하고,상기 냉각수단은, 상기 제1 플레이트 부재의 상기 정전척에 대향하는 면 상에 설치된 냉각관을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
6. 제5항에 있어서,상기 냉각관은 선형이고,상기 마그넷은, 상기 기판보유지지면에 평행한 방향에 있어서, 인접하는 상기 냉각관 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 성막장치.
7. 제6항에 있어서,상기 냉각관의 평면형상은 소용돌이 형상인 것을 특징으로 하는 성막장치.
8. 제6항에 있어서,상기 냉각관의 평면형상은 지그재그 형상인 것을 특징으로 하는 성막장치.
9. 제1항에 있어서,상기 자력인가수단은, 제1 플레이트 부재와, 상기 제1 플레이트 부재의 상기 정전척에 대향하는 면 상에 설치된 마그넷을 포함하고,상기 냉각수단은, 상기 제1 플레이트 부재와 상기 정전척과의 사이에 배치된 제2 플레이트 부재와, 상기 제2 플레이트 부재의 상기 제1 플레이트 부재에 대향하는 면 상에 설치된 냉각관을 포함하고,상기 마그넷의 적어도 일부는, 상기 기판보유지지면에 평행한 방향에 있어서, 인접하는 상기 냉각관의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 성막장치.
10. 제9항에 있어서,상기 냉각관은, 선형인 것을 특징으로 하는 성막장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 성막장치를 사용하여, 전자 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스 제조방법.

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