CN109923688B - 基板处理设备以及使用基板处理设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开的是基板处理设备，所述基板处理设备包括：处理腔室(10)，用于提供与外部隔离的处理环境；至少一个距离测量单元(500)，用于非接触地测量安装在所述处理腔室(10)中的基板(S)与掩模(350)之间的距离；以及按压机构，用于在所述距离测量单元(500)正在测量在所述基板(S)与所述掩模(350)之间的距离时通过相对于彼此移动所述基板(S)和所述掩模(350)来使所述基板(S)和所述掩模(350)紧密接触。所述基板处理设备可以使所述基板(S)与所述掩模(350)对准并使它们很精确地和可靠地紧密接触，由此增加所述基板处理的产量。

Description

基板处理设备以及使用基板处理设备的方法
技术领域
本公开涉及基板处理设备以及使用基板处理设备的基板处理方法。
背景技术
为了生产用于制造半导体的晶片、用于制造LCD的基板、用于制造OLED的基板等，基板处理设备执行沉积处理、蚀刻处理等。基板处理设备根据基板处理的种类、条件等而具有各种配置。
这种基板处理设备的示例包括沉积设备。沉积设备通过执行CVD、PVD、蒸发沉积等在基板的表面上形成薄膜。
为了生产用于制造OLED的基板，通常使用蒸发沉积材料(诸如有机材料、无机材料和金属)的处理，以在基板的表面上形成薄膜。
一种用于通过蒸发沉积材料来形成薄膜的沉积设备包括：沉积腔室，其中装载用于沉积的基板；以及源，所述源被设置在沉积腔室内部以加热沉积材料，以使沉积材料朝向基板蒸发。当沉积材料蒸发时，薄膜形成在基板的表面上。
在用于OLED的沉积设备中使用的源被安装在沉积腔室内部，以加热沉积材料，以朝向基板蒸发沉积材料。这种源可以具有各种配置，诸如在韩国专利公开案第10-2009-0015324号和第10-2004-0110718号中公开的那些配置。
如图1所示，在用于OLED的沉积设备中，通过使用与掩模350组合的基板S形成预定图案中的阳极、阴极、有机层等。
因此，在沉积处理之前，需要使基板S与掩模350对准。在相关技术领域中，基板S与处理腔室10外部的掩模350对准，并且接着它们被传送到处理腔室10中，以执行沉积处理。
不幸的是，当在将基板S和掩模350在处理腔室10外部彼此对准之后将基板S和掩模350传送到处理腔室中时，基板S和掩模350可能彼此偏离，由此导致沉积缺陷。
具体而言，当基板被传送并且在垂直定向的情况下经受沉积处理时，基板S和掩模350可能相对于彼此而略微移动。这导致沉积处理中的缺陷，并因此存在沉积处理可能失败的问题。
为了防止沉积处理中的这种缺陷，需要使基板S与掩模350紧密接触，或使基板S粘附到处理腔室10中的掩模350。然而，到目前为止，不存在检测基板S是否与掩模350紧密接触的手段。因此，如果即使基板S没有与掩模350紧密接触也执行基板处理，则可能出现诸如沉积材料甚至沉积在基板的底表面上之类的问题。
发明内容
技术问题
鉴于以上所述，本公开的目的是提供一种基板处理设备，其可精确地测量基板与掩模之间的间隙，从而执行优异的基板处理。
解决方案
根据本发明的一方面，提供了一种基板处理设备，包括：处理腔室10，所述处理腔室10用于提供与外部隔离的处理环境；至少一个距离测量单元500，所述至少一个距离测量单元500用于以非接触方式测量安装在处理腔室10中的基板S和掩模350之间的距离；以及按压机构，所述按压机构用于当距离测量单元500测量基板S和掩模350之间的距离时，通过相对于彼此移动基板S和掩模350而使它们紧密接触或彼此粘附。
基板S可以通过静电卡盘340而被吸引并固定，并且基板S可以位于掩模350和距离测量单元500之间。
距离测量单元500可以包括用于使用光来测量距离的光学传感器。
通孔342可以形成为穿过静电卡盘340，使得从光学传感器照射的光到达掩模350。
基板S可以覆盖通孔342的至少一部分。
光学传感器可以包括：发光单元，所述发光单元将光照射到经由通孔342而暴露的基板S的底表面；以及光接收单元，所述光接收单元接收在已穿过通孔342之后由基板S和掩模350反射的光。
光学传感器可以是共焦传感器。
光学传感器可以是用于照射短波长的激光束的激光位移传感器。
距离测量单元500可以包括用于测量到掩模350的相对距离的第一距离测量单元以及用于测量到基板S的相对距离的第二距离测量单元。
第一距离测量单元可以将激光束照射到掩模350的掩模板351的底表面上或掩模板351被固定到其上的掩模框架352的底表面上，以测量到掩模350的相对距离。
通孔342可以形成为穿过静电卡盘340，使得从第一距离测量单元照射的激光束到达掩模350。
基板S可以覆盖通孔342的至少一部分，并且第二距离测量单元可以将激光束照射到经由通孔342暴露的基板S的底表面上，以测量到基板S的相对距离。
可以在静电卡盘340的通孔342中形成突起，突起344可以沿着通孔的内周边向通孔的内侧突出，以形成阶梯部分345，并且第二距离测量单元可以将激光束照射到由突起344形成的阶梯部分345上，以测量到基板S的相对距离。
阻挡构件346可以被安装在静电卡盘340的通孔342中，阻挡构件346可以阻挡通孔342的一部分，并且第二距离测量单元可将激光束照射到阻挡构件346上，以测量到基板S的相对距离。
多个通孔342可以沿着静电卡盘340的边缘形成。
基板处理设备可以包括控制器，所述控制器用于基于距离测量单元500所测量的在基板S和掩模350之间的间隙来控制粘附驱动部分。
基板处理设备可以进一步包括：掩模夹持器100，所述掩模夹持器100安装在处理腔室10中，以夹持掩模350；以及基板夹持器200，所述基板夹持器200安装在处理腔室10中，以夹持基板载体320，基板S通过静电卡盘340而被吸引并固定到基板载体，并且粘附驱动部分安装在掩模夹持器100和/或基板夹持器200上，以相对于彼此地移动基板和掩模，使得基板S与掩模350紧密接触。
基板处理设备可以进一步包括：对准器400，所述对准其400用于相对于由掩模夹持器100夹持的掩模350移动基板载体320，以将由基板夹持器200夹持的基板S与由掩模夹持器100夹持的掩模350对准。
根据本公开的另一方面，提供有一种使用基板处理设备的基板处理方法，包括：相对于掩模移动基板，使得它们彼此紧密接触，同时通过距离测量单元500测量在基板S和掩模350之间的距离。
基板处理方法可以包括：在基板S与掩模350紧密接触之前，将基板S与掩模350对准。
基板处理方法可以包括：在对准之后，如果确定由距离测量单元500测量的在基板S和掩模350之间的距离等于或小于预定距离，则执行基板处理，并且如果确定在基板S和掩模350之间的距离大于预定距离，则再次使基板S和掩模350紧密接触。
发明的有益效果
根据本公开的示例性实施例，基板处理设备包括距离测量单元500，所述距离测量单元500用于当基板S和掩模350彼此紧密接触时非接触地测量在基板S和掩模350之间的距离，使得可以非常容易且可靠地执行使基板S与掩模350对准并将它们紧密接触的处理，由此大幅度提高基板处理的产量。
具体而言，当基板S和掩模350在它们被垂直定向的情况下接触时，在基板S和掩模350之间的接触状态可以因位置不同而不同。因此，通过将距离测量单元500定位在需要精确测量接触状态的位置处(诸如，与矩形基板的顶点相对应的位置)，在这些位置处精确地测量基板S与掩模350之间的距离是可能的。
此外，在相关技术领域中，在基板S与掩模350之间的接触状态由相机感测，并且因此不容易感测接触状态。相反，根据本公开的示例性实施例，使用光学传感器(尤其是共焦传感器或激光传感器)来非接触地测量在基板S与掩模350之间的距离，并且因此可以精确地和可靠地测量在基板S和掩模350之间的接触状态。
此外，根据本公开的示例性实施例，提供了一种对准结构，所述对准结构在基板S和掩模350垂直定向的情况下将它们彼此固定和对准，从而允许在基板S和掩模350垂直定向的情况下的优异基板处理。
附图说明
图1是示出现有的OLED沉积设备的示例的横截面图；
图2A至图2C是示出根据本公开的示例性实施例的基板处理设备的对准器结构的横截面图，特别地，示出了将基板和掩模对准并使它们紧密接触的处理；
图3A是示出图2C的对准器结构中的静电卡盘的通孔的平面图；
图3B是示出图2C的对准器结构中的根据第一示例性实施例的距离测量单元的横截面图；
图4是示出图2C的对准器结构中的根据第二示例性实施例的距离测量单元的横截面图；
图5是示出图2C的对准器结构中的根据第三示例性实施例的距离测量单元的横截面图；
图6是示出图2C的对准器结构中的根据第四示例性实施例的距离测量单元的横截面图；
图7A和图7B是示出掩模夹持器的结构和操作的横截面图；
图8A和图8B是示出基板夹持器的结构和操作的横截面图；
图9是示出图2A至图2C的对准器结构中的对准器的侧视图；并且
图10是示出将基板与基板载体对准的处理的平面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本公开的示例性实施例。图2A至图2C是示出根据本公开的示例性实施例的基板处理设备的对准器结构的横截面图，特别地，示出了将基板与掩模对准并使它们紧密接触的处理。图3A是示出图2C的对准器结构中的根据第一示例性实施例的静电卡盘的通孔的平面图。图3B是示出图2C的对准器结构中的根据第一示例性实施例的距离测量单元的横截面图。图4是示出图2C的对准器结构中的根据第二示例性实施例的距离测量单元的横截面图。图5是示出图2C的对准器结构中的根据第三示例性实施例的距离测量单元的横截面图。图6是示出图2C的对准器结构中的根据第四示例性实施例的距离测量单元的横截面图。图7A和图7B是示出掩模夹持器的结构和操作的横截面图。图8A和图8B是示出基板夹持器的结构和操作的横截面图。图9是示出图2A至图2C的对准器结构中的对准器的侧视图。图10是示出将基板与基板载体对准的处理的平面图。
在根据本公开的示例性实施例的基板处理设备中，将基板S和掩模350分开地传送到处理腔室10中，并且接着使基板S和掩模350彼此紧密接触或彼此粘附，以执行基板处理。基板处理设备适用于通过使用掩模350执行基板处理并使基板S与掩模350对准的各种设备，诸如，用于蒸发沉积材料以沉积沉积材料的沉积设备，以及用于执行原子层沉积处理的沉积设备。
根据本公开的示例性实施例的基板处理设备包括：处理腔室10，用于提供与外部隔离的处理环境；至少一个距离测量单元500，用于非接触地测量安装在处理腔室10中的基板S与掩模350之间的距离；以及粘附驱动部分，用于在距离测量单元500正在测量基板S与掩模350之间的距离时通过相对于彼此移动基板S和掩模350来使基板S和掩模350紧密接触。
根据基板处理设备，基板S和掩模350被分开地传送到处理腔室10中，被传送的基板S和掩模350被固定在处理腔室10中，被固定的基板S和掩模350通过相对于彼此移动基板S和掩模350而彼此对准，并且经对准的基板S和掩模350紧密接触。然后，基板处理设备执行基板处理。
当基板S和掩模350相对于地面被垂直定向时，可以将基板S和掩模350传送到处理腔室10中并且固定在处理腔室10中。
相反地，当基板S和掩模350相对于地面被水平定向时，可以将基板S和掩模350传送到处理腔室10中并且固定在处理腔室10中。
优选地，基板S在被固定在基板载体320上时被传送。
基板载体320是用于移动固定在基板载体320上的基板S的元件，并且根据用于将基板S固定于基板载体320上的机构而可以具有各种结构。
根据本公开的示例性实施例，基板载体320可以包括静电卡盘340、框架360、以及DC功率供应(未示出)，静电卡盘340用于通过静电力吸引基板和固定基板，框架360与静电卡盘340耦接以使得静电卡盘340的顶表面被向上暴露，DC功率供应被安装在框架360中以向静电卡盘340供应DC功率并控制所述供应。
当基板载体320通过电磁力传送基板S时，静电卡盘340吸引基板S并固定基板S。静电卡盘340通过从安装在基板载体320中的DC功率供应器或从外部DC功率源接收功率来产生电磁力。
DC功率供应单元被安装在框架360中，以向静电卡盘340供应DC功率并控制DC功率的供应。根据功率供应系统和安装结构，DC功率供应可以具有多种配置。
由于基板载体320被安装成在包括处理腔室10的基板处理系统中通过将基板S吸引和固定到基板载体320上来移动基板S，所以需要DC功率供应向静电卡盘340供应功率长达一段充足的时间以执行该处理。优选地，DC功率供应是无线控制的。
为此，DC功率供应可以包括用于向静电卡盘340供应功率的可充电电池(未示出)，以及用于与外部控制器进行无线通信并且利用外部控制器无线控制的无线通信单元。
可充电电池由DC功率充电，以向静电卡盘340供应DC功率。
无线通信单元基于与外部控制器的无线通信来执行对静电卡盘340的DC功率的供应的控制以及对基板载体320等的其他控制。
DC功率供应至少部分可拆卸地安装到基板载体320。
并且，可充电电池在非常低的压力(即大气压)下操作，所述压力高于处理压力。因此，可充电电池周围的环境必须与外部隔离。
因此，期望DC功率供应包括壳体结构，所述壳体结构提供可充电电池安装在其中的密封内部空间以将可充电电池与外部处理环境隔离。
框架360在静电卡盘340的边缘处与静电卡盘340耦合，以暴露静电卡盘340的顶表面，并且框架360可以具有多种配置。
基板载体320可以通过辊、磁悬浮等来移动。机构在本文中不受特别限制，只要基板载体320可被移入和移出处理腔室10。
为此，处理腔室10包括用于根据用于移动基板载体320的机构而移动基板载体320的元件。
基板载体320可以通过安装在处理腔室10中的基板引导构件610而被引导进出处理腔室10。
掩模350也可以以各种方式被传送到处理腔室10中。
根据本公开的示例性实施例，可以通过辊、磁悬浮等来传送掩模350。机构在本文中不受特别限制，只要掩模350可以被移入和移出处理腔室10。
为此，处理腔室10包括用于根据用于移动掩模350的机构而传送掩模350的组件。
使掩模350与基板S接触，以执行诸如图案化沉积之类的基板处理。
根据本公开的示例性实施例，掩模350可以由掩模板351和掩模框架342构成，掩模板351中具有图案化的孔354，并且掩模板351被固定在掩模框架352上。
掩模350可以与掩模载体370耦合，掩模载体370传送被固定于其上的掩模板351和掩模框架352。
掩模载体370是用于移动固定于其上的掩模板351和掩模框架352的元件，并且根据用于将掩模350固定于掩模载体370上的机构，掩模载体370可以具有各种结构。
掩模载体370可以通过安装在处理腔室10中的掩模引导构件620而被引导进出处理腔室10。
基板处理所需的额外元件可以被安装在处理腔室10中。例如，当基板处理是原子层沉积处理时，除了源30之外，用于注入气体(诸如，源气体和反应气体)的结构可以被安装在处理腔室10中。
处理腔室10在本文中不受特别限制，只要处理腔室10能够提供用于执行蒸发沉积处理的处理环境。
处理腔室10可以由具有内部空间的容器形成，所述容器具有基板S可以通过的门。
容器可以包括排气装置，用于保持在内部空间处的预定压力。
至少一个源30被安装在处理腔室10中。源30在本文中不受特别限制，只要源30可以加热沉积材料使得沉积材料朝向基板S蒸发。
源30蒸发包括有机材料、无机材料和金属材料中的至少一种的沉积材料。它可以包括例如含有沉积材料的容器和用于加热容器的加热器。
为了执行这种基板处理，处理腔室10具有用于将基板S与掩模350固定和对准并使它们紧密接触的对准器结构。
对准器结构可以通过在固定基板S的同时移动掩模350，或者通过在固定掩模350的同时移动基板S，或者通过移动基板S和掩模350两者等等来将基板S和掩模350对准。
在下文中，将描述用于将基板S与掩模350固定和对准并使它们紧密接触的对准器结构的示例。
对准器结构可以包括：掩模夹持器100，所述掩模夹持器100安装在处理腔室10中用于夹持掩模350；基板夹持器200，所述基板夹持器200用于夹持基板载体，基板S被静电卡盘340吸引和固定到基板载体上；对准器400，所述对准器400用于相对于掩模350移动基板载体320，以将由基板夹持器200夹持的基板S与由掩模夹持器100夹持的掩模350对准；以及上述粘附驱动部分，所述上述粘附驱动部分用于使基板S和掩模350通过对准器400对准而形成紧密接触。
掩模夹持器100被安装在处理腔室10中以夹持掩模350。根据用于夹持掩模350的机构，掩模夹持器100可以具有各种配置。
根据本公开的示例性实施例，掩模夹持器100可以通过磁力、螺固(screwing)、装配等来夹持掩模350。
特别地，掩模350与掩模夹持器100耦合，使得掩模350和掩模夹持器100在与被传送到处理腔室10中的掩模350的表面相垂直的方向上被移动和耦合。
更特别地，掩模夹持器100可以包括插入部分110和保持部分120，在插入部分110中插入从掩模350的底表面隆起的突起310，保持部分120用于在突起310插入到插入部分110中之后保持突起310与插入部分110之间的耦合。
从掩模350的底表面隆起的突起310将被插入到插入部分110中，并且可以根据耦合机构而具有各种配置。
替代地，可以形成凹陷的沟槽而不是突起310，使得插入部分110插入到掩模350的底表面中。
插入部分110可以与从掩模350的底表面隆起的突起310耦合，并且可以具有凹陷的沟槽111。
如图7A和图7B所示，插入部分110在与被传送到处理腔室10的掩模350的表面相垂直的方向上移动，使得突起310插入到插入部分110中。
在突起310插入到插入部分110中之后，保持部分120维持突起310与插入部分110之间的耦合。保持部分120可以具有各种配置。
根据本公开的示例性实施例，保持部分120可以包括球构件121和按压构件123，球构件121装配到沿着突起310的外周边表面而形成的两个或更多个孔311中，当突起310插入到插入部分110的凹陷的沟槽111中时，按压构件123将球构件121按压到孔311中。
按压构件123在纵向方向(x轴方向)上被可移动地安装在形成插入部分110的壳体中，并且按压构件123可以移动以将球构件121按压到孔311中。
根据本公开的示例性实施例，可以存在有与球构件121接触的倾斜表面，使得按压构件123可以在突起310的纵向方向(x轴方向)上移动以将球构件121按压到孔311中。
此外，通过液压装置(未示出)等在形成插入部分110的壳体中在纵向方向(x轴方向)上移动按压构件123。
当按压构件123将球构件121按压到孔311中时，必须将按压构件123固定在形成插入部分110的壳体中，以保持按压状态。
为此，按压构件123可以由安装在形成插入部分110的壳体周围的固定构件125来固定。
固定构件125围绕形成插入部分110的壳体安装，以固定按压构件123。具体而言，固定构件125可以形成为环状管，并且可以通过固定构件125内部的液压或气动压力而膨胀，使得固定构件125直接或间接地按压按压构件123以固定它。
利用上述配置，通过将球构件121按压到孔11中，保持部分120可以保持在突起310和插入部分110之间的耦合，使得可以精确地校正突起310的位置。通过这样做，对准器400可以快速和精确地将掩模350与基板S对准。
基板夹持器200被安装在处理腔室10中以夹持基板载体320，基板S被静电卡盘340吸引和固定到基板载体320。根据用于夹持基板S的机构，基板夹持器200可以具有各种配置。
根据本公开的示例性实施例，基板夹持器200可以通过磁力、螺固、装配等来夹持基板载体320。
特别地，基板载体320与基板夹持器200耦合，使得基板载体320和基板夹持器200在垂直于被传送到处理腔室10中的基板载体320的表面的方向上被移动和耦合。
更特别地，基板夹持器200可以包括插入部分110和保持部分220，在插入部分110中插入从基板载体320的底表面隆起的突起321，保持部分220用于在突起321插入到插入部分210中之后保持在突起321与插入部分210之间的耦合。
从基板载体320的底表面隆起的突起321将被插入到插入部分210中，并且可以根据耦合机构而具有各种配置。
替代地，可以形成凹陷的沟槽而不是突起321，使得插入部分210插入到基板载体320的底表面中。
插入部分210可以与从基板载体320的底表面隆起的突起321耦合，并且可以具有凹陷的沟槽211。
如图8A和图8B所示，插入部分210在垂直于传送到处理腔室10的基板载体320的表面的方向上移动，使得突起321插入到插入部分210中。
在突起321插入到插入部分210中之后，保持部分220维持在突起321和插入部分210之间的耦合。保持部分220可以具有各种配置。
根据本公开的示例性实施例，保持部分220可以包括球构件221和按压构件223，球构件221装配到沿着突起322的外周边表面而形成的两个或更多个孔321中，当突起322插入到插入部分210的凹陷的沟槽211中时，按压构件223将球构件221按压到孔322中。
按压构件223在纵向方向(x轴方向)上被可移动地安装在形成插入部分210的壳体中，并且按压构件223可以移动以将球构件221按压到孔322中。
根据本公开的示例性实施例，可以存在有与球构件221接触的倾斜表面，使得按压构件223可以在突起321的纵向方向(x轴方向)上移动以将球构件221按压到孔322中。
此外，通过液压装置(未示出)等在形成插入部分210的壳体中在纵向方向(x轴方向)上移动按压构件223。
当按压构件123将球构件221按压到孔322中时，必须将按压构件223固定在形成插入部分210的壳体中，以保持按压状态。
为此，按压构件223可以由安装在形成插入部分210的壳体周围的固定构件225来固定。
固定构件225围绕形成插入部分210的壳体安装，以固定按压构件223。具体而言，固定构件225可以形成为环状管，并且可以通过固定构件225内部的液压或气动压力而膨胀，使得固定构件225直接或间接地按压按压构件223以固定它。
利用上述配置，通过将球构件221按压到孔321中，保持部分220可以保持在突起321和插入部分210之间的耦合，使得可以精确地校正突起321的位置。通过这样做，对准器400可以快速和精确地将掩模350与基板S对准。
对准器400相对于掩模350移动基板载体320，以将由基板夹持器200夹持的基板S与由掩模夹持器110夹持的掩模350对准。根据对准的方式，对准器可以具有各种配置。
根据本公开的示例性实施例，如图9所示，对准器400可以包括第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分440，所述第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分440在与基板S平行的方向上移动掩模350或基板S。
第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分440可以彼此垂直，并且可以在与基板S平行的方向上移动掩模350或基板S。根据用于线性移动基板S或掩模350的机构(诸如螺旋千斤顶系统、带系统和压电系统)，第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分440可以具有各种配置。
第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分440可以在与矩形基板S的各个侧边平行的方向上线性地移动，从而符合矩形基板S的形状。
由于当掩模350和基板S被垂直定向时掩模350和基板S彼此固定和对准，所以例如由螺旋千斤顶引起的机械线性驱动中的游隙可能会导致对准误差。
为了防止由于游隙引起的对准误差，第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分430的线性移动方向可以彼此垂直，并且可以具有相对于垂直方向的倾斜，如图9所示。
因为第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分430相对于垂直方向倾斜，所以第一线性移动部分410、第二线性移动部分420和第三线性移动部分430中的所有的重量在垂直方向上作用，由此防止由于游隙引起的对准误差。
对准器400可以安装在基板夹持器200和/或掩模夹持器100中。
具体而言，可以分别在用于基板S和掩模350的多个点处安装多于一个基板夹持器200和多于一个掩模夹持器110。对准器400可以被配置为一起对准基板夹持器200或掩模夹持器100。
又例如，可以分别在用于基板S和掩模350的多个点处安装多于一个基板夹持器200和多于一个掩模夹持器110。对准器400可以被配置为单独地对准基板夹持器200或掩模夹持器100。
如前所述，如果基板S和掩模350没有精确地彼此对准，则在基板S上形成图案可能存在误差，从而降低产量。因此，在执行基板处理之前，将基板S与掩模350对准是非常重要的。
顺便提及，对于基板处理而言，基板S被单独地传送或通过被固定在基板载体320上而传送，而后者更典型。
如果基板S没有被精确地固定在基板载体320上，则将基板S与掩模350对准的后续处理可能被延迟，或在执行基板处理时可能发生失败。
具体地，在一些处理中，当基板S被固定在基板载体320上时，基板S可以翻转(flipover)(即，翻面(turn over))或垂直定向，并且因此在基板S和基板载体320之间的耦合和对准是非常重要的。
因此，当基板S被安装到基板载体320上时，期望执行基板载体320与基板S之间的对准。
图10是示出将基板S与基板载体320对准的处理的平面图。
具体而言，因为在基板S被安装在基板载体320上之前，基板S和基板载体320被垂直定向，同时彼此被间隔开，通过使用在基板S上的第一标记M1和在基板载体320上的第二标记M2来将基板S与基板载体320对准。
将基板S与基板载体320对准的处理与上述在掩模350与基板S之间对准的处理基本相同或相似，并且因此将省略其详细描述。
粘附驱动部分使由对准器400对准的基板S和掩模350紧密接触。粘附驱动部分可以包括安装在基板夹持器200和/或掩模夹持器100中的线性驱动部分，以使掩模350和基板S紧密接触。
顺便提及，如果基板S和掩模350没有彼此紧密接触，则可能在基板S和掩模350之间形成有空间，使得诸如沉积材料或副产物之类的颗粒可能被引入该空间。结果，基板处理可能失败。
具体而言，当在基板S和掩模350被垂直定向时被引入到处理腔室10中而执行基板处理时，由于掩模350没有被其自身的重量按压，重要的是检查基板S和掩模350是否紧密接触。
鉴于以上所述，根据本公开的示例性实施例，基板处理设备包括距离测量单元500，距离测量单元500非接触地测量在基板S和掩模350之间的距离，以确定当基板S和掩模350通过粘附驱动部分接触时它们是否紧密接触。
距离测量单元500非接触地测量在基板S和掩模350之间的距离。距离测量单元500可以具有各种配置。
可以使用各种非接触的距离传感器，只要它们可以非接触地测量在基板S和掩模350之间的距离。
例如，距离测量单元500可以包括光学传感器，所述光学传感器使用包括诸如激光之类的单色光、可见光范围内的光等的光来测量距离。
距离测量单元500可以被设置在静电卡盘340的一侧上，使得基板S被定位在距离测量单元500和掩模350之间。
即，当基板S被静电卡盘340吸引并固定时，基板S可以被放置在掩模250与距离测量单元500之间。
例如，距离测量单元500可以相对于位于距离测量单元500和静电卡盘340之间的处理腔室10的一个侧表面而被安装在处理腔室10的外部。
窗玻璃可以被安装在位于距离测量单元500和静电卡盘340之间的处理腔室10的侧表面上，使得从距离测量单元500照射的光可以透过窗玻璃。
在下文中，将参考图3B来详细描述根据本公开的第一示例性实施例的距离测量单元500。
根据第一示例性实施例，通孔342可以形成在静电卡盘340中，使得从距离测量单元500的光学传感器照射的光到达掩模350。
如图3A所示，可以沿着静电卡盘340的周边在静电卡盘340中形成多于一个的通孔342。
当基板S和掩模350在它们被垂直定向的情况下紧密接触时，在基板S和掩模350之间的接触状态在上侧和下侧可以不同。因此，优选的是，通孔342形成在与需要精确感测接触状态的矩形基板S的顶点相对应的位置处。
当形成多于一个的通孔342时，可以安装多于一个的距离测量单元500。
基板S可以覆盖一些或全部的通孔342。
根据第一示例性实施例，距离测量单元500的光学传感器可以包括：发光单元，所述发光单元将光照射到经由通孔342而暴露的基板S的底表面；以及光接收单元，所述光接收单元接收在已经穿过通孔342之后由基板S和掩模350反射的光。
光学传感器可以是各种光学传感器，诸如，用于照射短波长的激光束的共焦传感器或激光位移传感器。
当采用共焦传感器作为光学传感器时，从发光单元发射的光通过通孔342，接着透射由诸如玻璃之类的透明材料所制成的基板S，并接着从基板S的底表面、基板S的顶表面和掩模350的底表面(掩模350的掩模板351、或掩模板351被固定到的掩模框架352的底表面)反射。
光接收单元接收从基板S的底表面、基板S的顶表面和掩模350的底表面反射的光，并基于接收到的光的不同波长的强度而同时测量到基板S的底表面、到基板S的顶表面和到掩模350的底表面的距离。
以这种方式，可以测量在基板S和掩模350之间的距离D。
具体而言，当采用共焦传感器作为光学传感器时，可以同时测量到基板S的底表面、到基板S的顶表面和到掩模350的底表面的距离，使得可以获得在基板S和掩模350(掩模板351或掩模框架352)之间的距离。
此外，共焦传感器可以高精度地测量在基板S与掩模350(掩模板351或掩模框架352)之间的距离，使得掩模350和基板S可以被精确地对准并紧密接触。
而且，如上所述，因为共焦传感器可以精确地测量距离，因此与其他距离测量单元相比，可以安装更少数量的传感器来测量在基板S和掩模350之间的距离。
如果采用其他光学传感器，则在沿着基板S的边缘的多个位置处形成多个通孔342，并将光学传感器分别安装在通孔342中以测量距离。相反，通过采用共焦传感器作为光学传感器，由于光学传感器可以精确地测量距离，因此可以通过将传感器安装在一个或两个位置处来测量在基板S和掩模350之间的距离。
在没有安装采用共焦传感器的距离测量单元500的位置处的距离可以通过预热操作、实验等来校正。
在下文中，将参考图4详细描述根据本公开的第二示例性实施例的距离测量单元500，集中于与第一示例性实施例的差异。
根据第二示例性实施例，距离测量单元500可以包括安装在处理腔室10中用于测量到掩模350的相对距离的第一距离测量单元，以及安装在处理腔室10中用于测量到基板S的相对距离的第二距离测量单元。
与第一示例性实施例(在第一示例性实施例中，单个距离测量单元500测量在基板S和掩模350之间的距离)不同，根据第二实施例的距离测量单元包括第一距离测量单元和第二距离测量单元。
距离测量单元500可以基于在第一距离测量单元和掩模350之间的相对距离L1和在第二距离测量单元和基板S之间的相对距离L2来测量在基板S和掩模350之间的距离。
优选地，第一距离测量单元和第二距离测量单元被安装在与相对距离L1和L2垂直的同一虚拟测量参考线R上，以用于精确地测量距离。
第一距离测量单元可以将激光束照射到掩模350的掩模板351的底表面上或掩模板351被固定到其上的掩模框架352的底表面上，以测量到掩模350的相对距离L1。
第一距离测量单元可以将激光束照射到经由形成在静电卡盘340中的通孔342而暴露的掩模350的底表面上，或可以将激光束照射到延伸超过静电卡盘340的周边且因此不被静电卡盘340覆盖的掩模350的底表面上(尤其是掩模框架352的底表面)。
第二距离测量单元可以将激光束照射到经由通孔342或静电卡盘340的底表面而暴露的基板S的底表面上，以测量到基板S的相对距离L2。
因此，在基板S和掩模350之间的距离D可以通过从第一距离测量单元到掩模350的相对距离L1和从第二距离测量单元到基板S的相对距离L2来获得，如下面的等式1所表示：
[等式1]
D＝L1-L2-T
其中T代表基板S的厚度。
在下文中，将参考图5详细描述根据本公开的第三示例性实施例的距离测量单元500，集中于第一实施例与第二实施例的差异。
根据第三示例性实施例，可以在静电卡盘340的通孔342中形成突起344，突起344沿通孔342的内圆周向通孔的内侧突出以形成阶梯部分345，如图5所示。
第二距离测量单元可以将激光束照射到由突起344形成的阶梯部分345，以测量到基板S的相对距离。
因此，在基板S和掩模350之间的距离D可以通过从第一距离测量单元到掩模350的相对距离L1和从第二距离测量单元到基板S的相对距离L2来获得，如下面的等式2所表示：
[等式2]
D＝L1-L2-T–t
其中T代表基板S的厚度，t代表突起344的厚度。
在下文中，将参考图6详细描述根据本公开的第四示例性实施例的距离测量单元500，集中于第一实施例至第三第二实施例的差异。
根据第四示例性实施例，阻挡构件346可以被安装在静电卡盘340的通孔342中，阻挡构件346阻挡通孔342的一部分，如图6所示。
第二距离测量单元可以将激光束照射到阻挡构件346上，以测量到基板S的相对距离。
因此，在基板S和掩模350之间的距离D可以通过从第一距离测量单元到掩模350的相对距离L1和从第二距离测量单元到基板S的相对距离L2来获得，如下面的等式3所表示：
[等式3]
D＝L1-L2-T-S
其中T代表基板S的厚度，S代表阻挡构件346的厚度。
阻挡构件346是用于测量距离的目标，来自第二距离测量单元的激光束照射到阻挡构件346上。阻挡构件346可以但不限于由玻璃或石英制成。
阻挡构件346可以以各种形状和以各种方式安装在通孔342中，只要阻挡构件346可以阻挡通孔342的一部分。
例如，阻挡构件346可以是安装在通孔342的内圆周或端部处的环形构件。
阻挡构件346优选地安装在基板S被吸引于其上的通孔342的侧面的端部处，以用于精确的距离测量。然而，应理解，这仅仅是说明性的。
距离测量单元500测量在基板S和掩模350之间的距离，以感测在基板S和掩模350之间的接触状态。距离信息可以用于控制静电卡盘340、粘附驱动部分等等。
因此，根据本公开的示例性实施例的基板处理设备可以包括控制器，所述控制器用于基于由距离测量单元500测量出的在基板S和掩模350之间的距离来控制粘附驱动部分。
为此，必须将由每个距离测量单元500感测到的距离信息传输到基板处理设备的控制器(未示出)。
安装在处理腔室10中的距离测量单元500可以包括用于将由距离测量单元500测量出的距离信息传输到安装在处理腔室10外部的控制器的有线通信单元或用于执行无线通信的通信单元(未示出)。
通信单元以有线或无线的方式将由距离测量单元500测量出的距离信息传输到安装在处理腔室10外部的控制器。通信单元可以具有多种配置。
上述距离测量单元500的配置可以同样地应用到用于处理以垂直定向或水平定向的基板S的基板处理设备。
在下文中，将描述使用具有上述配置的基板处理设备的基板处理方法。根据基板处理方法，基板S和掩模350可以相对于彼此移动，以在由距离测量单元500测量在基板S和掩模350之间的距离的同时使得基板S和掩模350紧密接触。
在基板S和掩模350之间的距离可以通过用于测量到掩模350的相对距离的第一距离测量处理和用于测量到基板S的相对距离的第二距离测量处理来测量。
第一距离测量处理和第二距离测量处理由上述距离测量单元500来执行，并且将省略其详细描述。
特别地，基板处理方法可以包括以下步骤：将基板S和掩模350引入到处理腔室10中；在通过使用对准器400将基板S与掩模350对准之前，通过使用距离测量单元500来测量基板S的位置(到基板S的距离)和掩模350的位置(到掩模350的距离)；在测量基板S和基板350之间的距离的同时，使基板S和掩模350相对于彼此移动直到基板S与掩模350之间的预定间隙G之后，将基板S与掩模350对准；以及在对准之后，使基板S和掩模350紧密接触。
基板处理方法可以包括：在使基板S和掩模350紧密接触之后由距离测量单元500确定在基板S和掩模350之间的距离(间隙)，并且仅在确定距离(间隙)等于或小于预定距离时执行基板处理。
优选地，间隙G在50μm到500μm的范围内，并且参考距离在0μm到100μm的范围内。
在测量基板S与掩模350之间的距离之后，可以执行通过蒸发沉积材料的沉积处理、用于执行原子层沉积处理的沉积处理等。
如果由距离测量单元500测量出的在基板S和掩模350之间的距离大于预定距离，则可以再次执行上述基板处理方法。

Claims (11)

1.一种基板处理设备，包括：
处理腔室，所述处理腔室提供与外部隔离的处理环境；
至少一个距离测量单元，所述至少一个距离测量单元以非接触的方式测量相对于掩模的相对距离和相对于所述基板的相对距离以获得被运送到所述处理腔室中的所述基板与所述掩模之间的间隔；以及
粘附驱动部分，所述粘附驱动部分使所述基板和所述掩模彼此粘附，使得所述间隔等于或小于预设的参考距离,
其中所述基板被设置在所述掩模和所述距离测量单元之间，
其中基板通过静电卡盘被吸附和被固定，并且所述静电卡盘设有穿透所述静电卡盘的通孔，
其中所述距离测量单元包括：
第一距离测量单元，所述第一距离测量单元将激光束照射到通过所述通孔暴露的所述掩模的一个表面，以测量相对于所述掩模的相对距离，以及
第二距离测量单元，所述第二距离测量单元将所述激光束照射到通过所述通孔暴露的所述基板的一个表面或所述静电卡盘的一个表面，以测量相对于所述基板的相对距离。
2.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述基板覆盖所述通孔的至少一部分。
3.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述基板由透光材料制成。
4.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述第一距离测量单元通过将激光束照射到所述掩模的掩模板的底表面或所述掩模板被固定到的掩模框架的一个表面来测量相对于所述掩模的相对距离。
5.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述通孔设有突起，所述突起沿着所述通孔的内圆周边缘向所述通孔的内侧突出，以形成阶梯部分，并且
所述第二距离测量单元将所述激光束照射到由所述突起形成的所述阶梯部分，以测量相对于所述基板的所述相对距离。
6.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述静电卡盘的所述通孔设有阻挡构件，所述阻挡构件覆盖所述通孔的一部分，并且
所述第二距离测量单元将所述激光束照射到所述阻挡构件，以测量相对于所述基板的所述相对距离。
7.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述通孔沿着所述静电卡盘的边缘形成为多个。
8.如权利要求1、2、4、5、6和7中任一项所述的基板处理设备，进一步包括：
掩模夹持器，所述掩模夹持器被安装在所述处理腔室中，以夹持所述掩模；
基板夹持器，所述基板夹持器被安装在所述处理腔室中，以夹持所述基板被吸附至的并且由所述静电卡盘固定的基板载体；以及
对准器，所述对准器通过被夹持的掩模与被夹持的基板载体之间的相对移动来对准所述基板和所述掩模，
其中，所述粘附驱动部分被安装在所述掩模夹持器和所述基板夹持器中的至少任何一个上。
9.一种基板处理设备，包括：
处理腔室，所述处理腔室提供与外部隔离的处理环境；
至少一个距离测量单元，所述至少一个距离测量单元以非接触的方式测量相对于掩模的相对距离和相对于所述基板的相对距离以获得基板与掩模之间的间隔，所述基板和所述掩模各自被垂直地运送到所述处理腔室中并被安装到所述处理腔室中；
对准器，所述对准器通过所述基板与所述掩模之间的相对移动来对准所述基板和所述掩模；以及
粘附驱动部分，所述粘附驱动部分使所述基板和所述掩模彼此粘附，使得经对准的掩模和基板之间的所述间隔等于或小于预设的参考距离，
其中所述基板被设置在所述掩模和所述距离测量单元之间，
其中基板通过静电卡盘被吸附和被固定，并且所述静电卡盘设有穿透所述静电卡盘的通孔，
其中所述距离测量单元包括：
第一距离测量单元，所述第一距离测量单元将激光束照射到通过所述通孔暴露的所述掩模的一个表面，以测量相对于所述掩模的相对距离，以及
第二距离测量单元，所述第二距离测量单元将所述激光束照射到通过所述通孔暴露的所述基板的一个表面或所述静电卡盘的一个表面，以测量相对于所述基板的相对距离。
10.一种基板处理方法，包括：
分别垂直地运送基板和掩模，以将所述基板和所述掩模引入到处理腔室中；
通过所述基板与所述掩模之间的相对移动来对准所述基板和所述掩模；以及
使所述基板和所述掩模彼此粘附，使得以非接触的方式获得的所述基板与所述掩模之间的间隔等于或小于预设的参考距离，其中所述基板被设置在所述掩模和至少一个距离测量单元之间，其中基板通过静电卡盘被吸附和被固定，并且所述静电卡盘设有穿透所述静电卡盘的通孔，其中通过使用所述测量单元测量相对于掩模的相对距离和相对于所述基板的相对距离来获得所述间隔，并且其中所述距离测量单元包括第一距离测量单元和第二距离测量单元，所述第一距离测量单元将激光束照射到通过所述通孔暴露的所述掩模的一个表面以测量相对于所述掩模的相对距离，所述第二距离测量单元将所述激光束照射到通过所述通孔暴露的所述基板的一个表面或所述静电卡盘的一个表面以测量相对于所述基板的相对距离。
11.如权利要求10所述的基板处理方法，进一步包括：
在所述基板和所述掩模被对准之前，使所述基板和所述掩模彼此粘附直到所述预设的间隔。
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