KR101893309B1 - 얼라인먼트 장치, 얼라인먼트 방법, 성막장치, 성막방법, 및 전자 디스바이스 제조방법 - Google Patents

얼라인먼트 장치, 얼라인먼트 방법, 성막장치, 성막방법, 및 전자 디스바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 얼라인먼트 장치는, 기판의 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부와, 상기 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보에 기초하여 얻어진 기판과 마스크의 얼라인먼트 마크의 화상으로부터 기판과 마스크의 상대적인 어긋남을 계측하는 계측부를 포함하며, 상기 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보는, 기판의 적어도 일부가 마스크에 접촉한 상태에서 이루어지는 얼라인먼트 공정에서의 기판의 위치에 대한 정보를 포함한다.

Description

얼라인먼트 장치, 얼라인먼트 방법, 성막장치, 성막방법, 및 전자 디스바이스 제조방법 {ALIGNMENT APPARATUS, ALIGNMENT METHOD, FILM FORMING APPARATUS, FILM FORMING METHOD AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 얼라인먼트 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 얼라인먼트가 행해지는 기판의 마스크에 대한 상대적 위치를 기판과 마스크의 종류에 따라 달리함으로써, 신속하면서도 기판 패턴에의 손상을 최소화할 수 있는 얼라인먼트 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 평판 표시 장치로서 유기 EL 표시 장치가 각광을 받고 있다. 유기 EL 표시장치는 자발광 디스플레이로서, 응답 속도, 시야각, 박형화 등의 특성이 액정 패널 디스플레이보다 우수하여, 모니터, 텔레비전, 스마트폰으로 대표되는 각종 휴대 단말 등에서 기존의 액정 패널 디스플레이를 빠르게 대체하고 있다. 또한, 자동차용 디스플레이 등으로도 그 응용분야를 넓혀가고 있다.
유기 EL 표시장치의 소자는 2개의 마주보는 전극(캐소드 전극, 애노드 전극) 사이에 발광을 일으키는 유기물 층이 형성된 기본 구조를 가진다. 유기 EL 표시 장치 소자의 유기물층 및 전극 금속층은 진공 챔버 내에서 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 증착물질을 증착시킴으로써 제조되는데, 기판상의 원하는 위치에 원하는 패턴으로 증착물질을 증착시키기 위해서는, 기판에의 증착이 이루어지기 전에 마스크와 기판의 상대적 위치를 정밀하게 정렬시켜야 한다.
이를 위해 마스크와 기판상에 마크(이를 얼라인먼트 마크라 한다)를 형성하고, 이들 얼라인먼트 마크를 성막장치에 설치된 카메라로 촬영하여 마크의 중심이 서로 일치하도록 마스크와 기판을 상대적으로 이동시킨다.
마스크와 기판간의 얼라인먼트 공정을 반복하면, 진공증착공정에 걸리는 시간(Tact)이 증가한다는 문제가 있다,
본 발명은, 마스크와 기판간의 얼라인먼트 공정을 신속하면서도 기판에의 손상을 저감시키면서 행하기 위한 얼라인먼트 방법, 얼라인먼트 장치, 성막방법, 성막장치 및 전자디바이스 제조방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 얼라인먼트 장치는, 기판의 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부와, 상기 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보에 기초하여 얻어진 기판과 마스크의 얼라인먼트 마크의 화상으로부터 기판과 마스크의 상대적인 어긋남을 계측하는 계측부를 포함하며, 상기 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보는, 기판의 적어도 일부가 마스크에 접촉한 상태에서 이루어지는 얼라인먼트 공정에서의 기판의 위치에 대한 정보를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 성막장치는, 기판의 얼라인먼트 계측 위치 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부, 및 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부로부터 판독한 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보에 기초하여 성막장치를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보는 기판의 적어도 일부가 마스크에 접촉한 상태에서 이루어지는 얼라인먼트 공정에서의 기판의 위치에 대한 정보를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 성막장치는, 기판의 얼라인먼트 계측 위치 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부를 포함하는 서버로부터, 해당 기판의 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보를 수신하여, 성막장치를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보는 기판의 적어도 일부가 마스크에 접촉한 상태에서 이루어지는 얼라인먼트 공정에서의 기판의 위치에 대한 정보를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 얼라인먼트 방법은, 기판을 마스크의 상면으로부터 이격시킨 상태에서 기판과 마스크의 위치를 정렬하는 제1 얼라인먼트 공정 및 기판의 적어도 일부를 마스크의 상면에 접촉시킨 상태에서 기판과 마스크의 위치를 정렬하는 제2 얼라인먼트 공정을 포함하며, 상기 제2 얼라인먼트 공정은 기판의 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 판독하는 단계, 상기 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 상기 정보에 기초하여, 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 상기 정보에서 정해진 위치로 이동시키는 단계, 및 상기 제2 얼라인먼트 계측 위치에 위치한 상기 기판 및 상기 마스크의 얼라인먼트 마크를 검출하고, 상기 기판 및 상기 마스크간의 상대적인 어긋남을 계측하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 성막방법은, 진공챔버내로 마스크를 반입하는 단계, 진공챔버내로 기판을 반입하는 단계, 반입된 기판과 마스크를 위치정렬 시키는 얼라인먼트 단계, 마스크를 통해 기판에 증착물질을 성막하는 단계를 포함하며, 상기 얼라인먼트 단계는 상기 본 발명의 다른 일 양태에 따른 얼라인먼트 방법에 의해 수행된다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 전자 디바이스 제조방법은, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 성막방법을 포함한다.
본 발명에 의하면, 얼라인먼트(특히, 제2 얼라인먼트 또는 파인 얼라인먼트) 공정에서 기판과 마스크의 상대적 어긋남을 계측하는 얼라인먼트 계측 위치를 기판 및 마스크의 종류에 따라 얼라인먼트 반복 회수가 저감 될 수 있는 위치로 설정함으로써, 높은 정밀도를 유지하면서도 신속하게 얼라인먼트 공정을 수행할 수 있게 된다. 또한, 얼라인먼트 반복회수가 저감됨으로써, 특히 제2 얼라인먼트에서의 기판과 마스크의 접촉 회수가 저감되어, 기판에 기형성된 패턴에의 손상을 저감할 수 있게 된다.
도 1은 유기 EL 표시 장치의 제조 라인의 일부의 모식도이다.
도 2는 성막장치의 모식도이다.
도 3은 기판 보유 지지 유닛의 모식도이다.
도 4는 제1 얼라인먼트 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1 얼라인먼트 공정 종료후의 기판의 이동 및 협지방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 제2 얼라인먼트 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제2 얼라인먼트 공정후의 기판의 이동 및 협지방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 기판의 식별번호와 제2 얼라인먼트 계측 위치를 연관시키는 연관테이블의 예이다
도 9는 본 발명의 얼라인먼트 장치의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 얼라인먼트 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 성막방법의 흐름도이다.
도 12는 유기 EL 표시장치의 전체도 및 유기 EL 표시장치의 소자의 단면도이다.
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, 기판과 마스크를 위치정렬 시기키 위한 얼라인먼트 장치, 이를 사용한 얼라인먼트 방법, 얼라인먼트 장치를 포함하는 성막장치, 이를 사용하여 기판 상에 박막을 형성하는 성막 방법, 및 전자 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 특히, 기판 및 마스크에 대한 높은 정밀도의 위치 조정을 신속하고 기판 패턴에의 손상 없이 행하기 위한 기술에 관한 것이다. 본 발명은, 평행 평판의 기판의 표면에 진공 증착에 의해 소망하는 패턴의 박막(재료층)을 형성하는 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로는 유리, 수지, 금속 등의 임의의 재료를 선택할 수 있고, 또한 증착 재료로서도 유기 재료, 무기 재료(금속, 금속 산화물 등) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 유기 전자 디바이스(예를 들면, 유기 EL 표시장치, 박막 태양 전지), 광학 부재 등의 제조 장치에 적용 가능하다. 그 중에서도, 유기 EL 표시장치의 제조 장치는, 기판의 대형화 또는 표시 패널의 고정밀화에 따라 기판과 마스크의 얼라인먼트 정밀도 및 속도의 더 나은 향상이 요구되고 있기 때문에, 본 발명의 바람직한 적용예의 하나이다.
<전자 디바이스 제조 라인>
도 1은 전자 디바이스의 제조 라인의 구성의 일부를 모식적으로 도시한 평면도이다. 도 1의 제조 라인은 예를 들면 스마트폰 용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. 스마트폰 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면 약 1800 ㎜ × 약 1500 ㎜의 사이즈의 기판에 유기 EL의 성막을 행한 후, 해당 기판을 다이싱하여 복수의 작은 사이즈의 패널이 제작된다.
전자 디바이스의 제조 라인은 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 성막실(111, 112)과 반송실(110)을 구비한다. 반송실(110) 내에는 기판(10)을 보유 지지하고 반송하는 반송 로봇(119)이 설치되어 있다. 반송 로봇(119)은 예를 들면 다관절 암에, 기판(10)을 보유 지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇으로서, 각 성막실로의 기판(10)의 반입/반출을 수행한다.
각 성막실(111, 112)에는 각각 성막 장치(증착 장치라고도 부름)가 설치되어 있다. 반송 로봇(119)과의 기판(10)의 전달, 기판(10)과 마스크의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크 상으로의 기판(10)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치에 의해 자동적으로 행해진다. 각 성막실의 성막 장치는, 증착원의 차이나 마스크의 차이 등 세세한 점에서 차이나는 부분은 있으나, 기본적인 구성(특히, 기판의 반송이나 얼라인먼트에 관련된 구성)은 거의 공통된다. 이하, 각 성막실의 성막 장치의 공통 구성에 대하여 설명한다.
<성막 장치>
도 2는 성막 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이하의 설명에 있어서는, 연직 방향을 Z 방향으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 사용한다. 성막 시에 기판이 수평면(XY 평면)과 평행하게 되도록 고정된다고 할 때, 기판의 짧은 길이 방향(단변에 평행한 방향)을 X 방향, 긴 길이 방향(장변에 평행한 방향)을 Y 방향으로 한다. 또 Z 축 주위의 회전각을 θ로 표시한다.
성막 장치는 진공 챔버(200)를 구비한다. 진공 챔버(200)의 내부는 진공 분위기이거나 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지된다. 진공 챔버(200)의 내부에는 기판 보유 지지 유닛(210)과, 마스크(220)와, 마스크 대(221)와, 냉각판(230)과, 증착원(240)이 설치된다.
기판 보유 지지 유닛(210)은 반송 로봇(119)으로부터 수취한 기판(10)을 보유지지 및 반송하는 수단으로, 기판 홀더라고도 부른다. 마스크(220)는 기판(10) 상에 형성되는 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 갖는 메탈 마스크로서, 틀 형상의 마스크 대(221) 위에 고정된다.
성막 시에는 마스크(220) 위에 기판(10)이 놓여진다. 따라서, 마스크(220)는 기판(10)을 올려놓는 지지체로서의 역할도 담당한다. 냉각판(230)은 성막 시에 기판(10)(의 마스크(220)와는 반대 측의 면)에 밀착되어 성막시의 기판(10)의 온도 상승을 억제함으로써 유기 재료의 변질이나 열화를 억제하는 역할을 하는 판형 부재이다. 냉각판(230)은 자석판을 겸하고 있어도 된다. 자석판은 자력에 의해 마스크(220)를 끌어당김으로써 성막 시의 기판(10)과 마스크(220)의 밀착성을 높이는 부재이다. 증착원(240)은 증착 재료, 히터, 셔터, 구동 기구, 증발 레이트 모니터 등으로 구성된다(모두 도시하지 않음).
진공 챔버(200)의 상부(외측)에는, 기판 Z 액추에이터(250), 클램프 Z 액추에이터(251), 냉각판 Z 액추에이터(252), X 액추에이터(미도시), Y 액추에이터(미도시), θ 액추에이터(미도시)가 설치되어 있다. 이들 액추에이터는 예를 들어 모터와 볼나사, 모터와 리니어 가이드 등으로 구성된다. 기판 Z 액추에이터(250)는 기판 보유 지지 유닛(210)의 전체를 승강(Z 방향 이동)시키기 위한 구동 수단이다. 클램프 Z 액추에이터(251)는 기판 보유 지지 유닛(210)의 협지 기구(이에 대해서는 후술함)를 개폐시키기 위한 구동 수단이다.
냉각판 Z 액추에이터(252)는 냉각판(230)을 승강시키기 위한 구동 수단이다. X 액추에이터, Y 액추에이터, θ 액추에이터(이하, 통칭하여 "XYθ 액추에이터"라고 부름)는 기판(10)의 얼라인먼트를 위한 구동 수단이다. XYθ 액추에이터는 기판 보유 지지 유닛(210) 및 냉각판(230)의 전체를, X 방향 이동, Y 방향 이동, θ 회전시킨다. 또한, 본 실시예에서는 마스크(220)를 고정시킨 상태로 기판(1)의 X, Y, θ를 조정하는 구성으로 하였지만, 마스크(220)의 위치를 조정하거나 또는 기판(1)과 마스크(220)의 양자의 위치를 조정함으로써 기판(1)과 마스크(220)의 얼라인먼트를 행하여도 된다.
진공 챔버(200)의 상부(외측)에는, 기판(10) 및 마스크(220)의 얼라인먼트를 위해 기판(10) 및 마스크(220) 각각의 위치를 측정하는 카메라(260, 261)가 설치되어 있다. 카메라(260, 261)는 진공 챔버(200)에 설치된 창을 통해, 기판(10)과 마스크(220)을 촬영한다. 그 화상으로부터 기판(10) 상의 얼라인먼트 마크 및 마스크(220) 상의 얼라인먼트 마크를 인식함으로써, 각각의 XY 위치나 XY 면내에서의 상대적 어긋남을 계측할 수 있다. 단시간에 고정밀의 얼라인먼트를 실현하기 위해, 대략적으로 위치 맞춤을 행하는 제1 얼라인먼트("러프(rough) 얼라인먼트”라고도 함)와, 고정밀도로 위치 맞춤을 행하는 제2 얼라인먼트("파인(fine) 얼라인먼트”라고도 함)의 2 단계의 얼라인먼트를 실시하는 것이 바람직하다. 그 경우, 저해상도이나 광시야각인 제1 얼라인먼트용의 카메라(260)와, 협시야각이나 고해상도인 제2 얼라인먼트용의 카메라(261)의 2 종류의 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 기판(10) 및 마스크(220) 각각에 대하여, 대향하는 한 쌍의 변의 2 군데에 형성된 얼라인먼트 마크를 2 대의 제1 얼라인먼트용 카메라(260)로 측정하고, 기판(10) 및 마스크(220)의 4 코너(또는 대각의 2개소)에 형성된 얼라인먼트 마크를 4 대의 제2 얼라인먼트용 카메라(261)로 측정한다.
성막 장치는 제어부(270)을 구비한다. 제어부(270)는 기판 Z 액추에이터(250), 클램프 Z 액추에이터(251), 냉각판 Z 액추에이터(252), XYθ 액추에이터 및 카메라(260, 261)의 제어 이외에도, 기판(1)의 반송 및 얼라인먼트, 증착원의 제어, 성막의 제어 등의 기능을 갖는다. 제어부(270)는 예를 들면, 프로세서, 메모리, 스토리지, I/O 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구성 가능하다. 이 경우, 제어부(270)의 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, 제어부(270)의 기능의 일부 또는 전부를 ASIC나 FPGA와 같은 회로로 구성하여도 좋다. 또한, 성막 장치별로 제어부(270)가 설치되어 있어도 되고, 하나의 제어부(270)가 복수의 성막 장치를 제어하는 것으로 하여도 된다.
본 발명의 성막장치는 기판 및 마스크의 종류에 따른 기판의 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 기억부(280)를 포함한다. 또한, 성막장치별로 얼라인먼트 계측 위치 기억부(280)가 설치되어도 되고, 네트워크를 통해 복수의 성막장치에 연결되어도 된다. 얼라인먼트 계측 위치 기억부(280)에 대해서는 후술한다.
<기판 보유 지지 유닛>
도 3을 참조하여 기판 보유 지지 유닛(210)의 구성을 설명한다. 도 3은 기판 보유 지지 유닛(210)의 사시도이다.
기판 보유 지지 유닛(210)은 협지 기구에 의해 기판(1)의 주연부를 협지함으로써 기판(10)을 보유 지지, 반송하는 수단이다. 구체적으로는, 기판 보유 지지 유닛(210)은, 기판(10)의 4변 각각을 아래로부터 지지하는 복수의 지지구(300)가 설치된 지지 프레임체(301)와, 각 지지구(300)와의 사이에서 기판(10)을 사이에 끼우는 복수의 가압구(302)가 설치된 클램프 부재(303)를 구비한다. 한 쌍의 지지구(300)와 가압구(302)로 하나의 협지 기구가 구성된다. 도 3의 예에서는, 기판(10)의 단변을 따라 3개의 지지구(300)가 배치되고, 장변을 따라 6개의 협지 기구(지지구(300)와 가압구(302)의 쌍)가 배치되어, 장변의 2 변을 협지하는 구성으로 되어 있다. 다만, 협지 기구의 구성은 도 3의 예에 한정되지 않고, 처리 대상이 되는 기판의 사이즈나 형상 또는 성막 조건 등에 따라, 협지 기구의 수나 배치를 적절히 변경하여도 좋다. 또한, 지지구(300)는 "핑거(finger) 플레이트"라고도 부르고, 가압구(302)는 "클램프(clamp)"라고도 부른다.
반송 로봇(119)으로부터 기판 보유 지지 유닛(210)으로의 기판(10)의 전달은 예를 들면 다음과 같이 행해진다. 우선, 클램프 Z 액추에이터(251)에 의해 클램프 부재(303)를 상승시켜 가압구(302)를 지지구(300)로부터 이격시킴으로써, 협지 기구를 해방 상태로 한다. 반송 로봇(119)에 의해 지지구(300)와 가압구(302)의 사이에 기판(10)을 도입한 후, 클램프 Z 액추에이터(251)에 의해 클램프 부재(303)를 하강시켜, 가압구(302)를 소정의 가압력으로 지지구(300)에 누른다. 이에 의해, 가압구(302)와 지지구(300)의 사이에서 기판(10)이 협지된다. 이 상태에서 기판 Z 액추에이터(250)에 의해 기판 보유 지지 유닛(210)을 구동함으로써, 기판(1)을 승강(Z 방향 이동)시킬 수 있다. 클램프 Z 액추에이터(251)는 기판 보유 지지 유닛(210)과 함께 상승/하강하기 때문에, 기판 보유 지지 유닛(210)이 승강하여도 협지 기구의 상태는 변화하지 않는다.
도 3 중의 부호 "101"은 기판(10)의 4 코너에 설치된 제2 얼라인먼트 용의 얼라인먼트 마크를 나타내고, 부호 "102"는 기판(10)의 단변 중앙에 형성된 제1 얼라인먼트 용의 얼라인먼트 마크를 나타내고 있다.
<얼라인먼트>
도 4는 제1 얼라인먼트 공정을 나타내는 도면이다. 도 4(a)은 반송 로봇(119)으로부터 기판 보유 지지 유닛(210)에 기판(10)이 전달된 직후의 상태를 나타낸다. 기판(10)은 자중에 의해 그 중앙이 아래 쪽으로 처져 있다. 이어서, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 클램프 부재(303)를 하강시켜 가압구(302)와 지지구(300)로 이루어지는 협지 기구에 의해 기판(10)의 좌우의 변 부가 협지된다.
이어서, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 기판(1)이 마스크(220)로부터 소정의 높이로 이격된 상태에서 제1 얼라인먼트가 행해진다. 제1 얼라인먼트는 XY 면 내(마스크(220)의 표면에 평행한 방향)에 있어서의 기판(10)과 마스크(220)의 상대 위치를 대략적으로 조정하는 제1 위치 조정 처리로서, "러프(rough) 얼라인먼트"라고도 부른다. 제1 얼라인먼트에서는, 카메라(260)에 의해 기판(10)에 설치된 기판 얼라인먼트 마크(102)와 마스크(220)에 설치된 마스크 얼라인먼트 마크(미도시)를 인식하여, 각각의 XY 위치나 XY 면 내에서의 상대 어긋남을 계측하고, 위치 맞춤을 행한다. 제1 얼라인먼트에 이용하는 카메라(260)는 대략적인 위치 맞춤이 가능하도록 저해상도이지만 광시야각인 카메라이다. 위치 맞춤 시에는, 기판(10)(기판 보유 지지 유닛(210))의 위치를 조정하여도 되고, 마스크(220)의 위치를 조정하여도 되며, 기판(10)과 마스크(220)의 양자의 위치를 조정하여도 된다.
제1 얼라인먼트 처리가 완료하면, 도 5(a)에 도시한 바와 같이 기판(10)을 하강시킨다. 그리고, 도 5(b)에 도시한 바와 같이, 기판(10)이 마스크(220)에 접촉하기 전에, 가압구(302)를 상승시켜 협지기구를 해방상태로 한다. 이어서, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 해방상태(비협지상태)인 채로 기판 보유 지지 유닛(210)을 제2 얼라인먼트를 행하는 위치까지 하강시킨후, 도 5(d)에 도시한 바와 같이, 협지기구에 의해 기판(10)의 주연부를 재협지한다. 제2 얼라인먼트를 행하는 위치란, 기판(10)과 마스크(220)간의 상대적 어긋남을 계측하기 위해 기판(10)을 마스크(220)상에 임시적으로 놓아두는 상태로 되는 위치로서, 예를 들어, 지지구(300)의 지지면(상면)이 마스크(220)의 재치면보다 약간 높은 위치이다. 이 때, 기판(10)의 적어도 중앙부는 마스크(220)에 접촉하고, 기판(10)의 주연부 중 협지기구에 의해 지지된 좌우 변부는 마스크(220)의 재치면으로부터 약간 떨어진(떠 있는) 상태가 된다. 본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 제2 얼라인먼트를 행하는 위치를 기판 및 마스크의 종류에 따라 달리한다.
본 실시형태에서는 제1 얼라인먼트의 종료후, 제2 얼라인먼트를 위한 계측위치로 기판을 하강함에 있어서, 기판을 해방상태에서 하강하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 기판 협지기구로 기판을 협지한 상태에서 하강하여도 된다.
도 6(a) 내지 6(d)는 제2 얼라인먼트를 설명하는 도면이다. 제2 얼라인먼트는 고정밀의 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트 처리로서, "파인(fine) 얼라인먼트"라고도 부른다. 우선, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 카메라(261)에 의해 기판(10)에 설치된 기판 얼라인먼트 마크(101)와 마스크(220)에 설치된 마스크 얼라인먼트 마크(미도시)를 인식하여, 각각의 XY 위치나 XY 면 내에서의 상대 어긋남을 계측한다. 카메라(261)는 고정밀의 위치 맞춤이 가능하도록 협시야각이지만 고해상도인 카메라이다. 계측된 어긋남이 임계치를 벗어나는 경우에는 위치 맞춤 처리가 행해진다. 이하에서는, 계측된 어긋남이 임계치를 벗어나는 경우에 대하여 설명한다.
계측된 어긋남이 임계치를 벗어나는 경우에는, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 기판 Z 액츄에이터(250)를 구동하여 기판(10)을 상승시켜, 마스크(220)로부터 떨어뜨린다. 도 6(c)에서는, 카메라(261)에 의해 계측된 어긋남에 기초하여 XYθ 액츄에이터를 구동시켜 위치 맞춤을 행한다. 위치 맞춤 시에는, 기판(10)(기판 보유 지지 유닛(210))의 위치를 조정하여도 되고, 마스크(220)의 위치를 조정하여도 되고, 기판(10)과 마스크(220)의 양자의 위치를 조정하여도 된다.
그 후, 도 6(d)에 도시한 바와 같이, 다시 기판(10)을 제2 얼라인먼트를 행하는 위치까지 하강시켜 기판(10)을 마스크(220) 상에 재치한다. 그리고, 카메라(261)에 의해 기판(10) 및 마스크(220)의 얼라인먼트 마크를 촬영하여, 어긋남을 계측한다. 계측된 어긋남이 임계치를 벗어나는 경우에는 상술한 위치 맞춤 처리가 반복된다. 본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 이러한 위치맞춤 처리의 반복회수가 저감될 수 있도록 기판 및 마스크의 종류별로 제2 얼라인먼트 계측을 행하는 위치(제2 얼라인먼트 계측 위치)를 달리 설정한다.
어긋남이 임계치 이내로 된 경우에는, 도 7(a)~도 7(b)에 도시한 바와 같이, 기판(10)을 협지한 채로 기판 보유 지지 유닛(210)을 하강시켜, 기판 보유 지지 유닛(210)의 지지면과 마스크(220)의 높이를 일치시킨다. 이에 의해, 기판(10)의 전체가 마스크(220) 상에 완전히 재치된다. 이에 의해, 도 7(c)에 도시한 바와 같이, 기판(10)의 전체가 마스크(220) 상에 재치된다. 이상의 공정에 의해, 마스크(220) 상으로의 기판(10)의 재치 처리가 완료되고, 성막 장치에 의한 성막 처리(증착 처리)가 행해진다.
본 발명에서는, 도 6(a) 내지 6(d)에 도시한 바와 같이, 협지기구에 의해 기판(10)을 협지한 채로 제2 얼라인먼트를 반복하는 예를 설명하였으나, 변형예로서, 기판(10)을 마스크(220)상에 재치할 때에 협지기구를 해방상태로 하거나, 협지기구의 협지력을 약하게 하거나(협지를 완화하거나) 하여도 된다.
이하, 제2 얼라이언트(파인 얼라인먼트)에 있어서, 기판/마스크의 종류별로 제2 얼라인먼트를 행하는 위치를 최적화하는 것에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 기판 및/또는 마스크의 종류에 따라, 제2 얼라인먼트에서 기판과 마스크의 상대적 어긋남이 임계치 이내로 들어올 때까지 제2 얼라인먼트 마크 검출 및 위치조정을 반복하는 회수(이하 제2 얼라인먼트 반복 횟수)가 달라진다는 점에 착목하여 이루어진 것이다.
유기 EL 표시장치를 제조하는 제조 라인에 사용되는 기판은 대략 유기 EL 표시 장치를 제조하는데 사용되는 기판(생산용 기판이라 한다)과 공정제어관리를 위한 기판(비생산용 기판이라 한다)으로 나누어진다. 비생산용 기판은 예컨대, 얼라인먼트 오프셋용 기판(기판과 마스크의 중심간의 거리 측정용 기판으로, 마스크 교환후에 첫번째로 흘리는 기판), 막두께 관리용 기판(막두께 수정 모니터의 수정진동자 교환시, 증착 재료 교환시, 증착원 교환시 등에 있어서 원하는 막두께가 성막되었는지를 확인하기 위한 기판), 마스크 교환시기 통지용 기판(마스크는 시간이 지남에 따라 증착물질이 쌓여 오염되므로 일정한 시간 내지 일정한 매수의 기판에 대한 증착이 이루어진 후에 새로운 마스크로 교환되는데, 제조 라인에 마스크 교환시기를 통지하기 위해 제조 라인에 투입되는 기판) 등이 사용된다. 이들 기판은 통상적으로 0.3~0.6mm두께의 것이 사용된다.
그런데, 하나의 제조 라인에 투입되는 여러 종류의 기판(원판)이 모두 동일한 두께의 기판이라고 하더라도, 비생산용 기판의 경우, 기본적으로 생산용 기판이 통과해 온 모든 공정을 통과하는 것이 아니라 그 일부의 공정만을 통과하기 때문에(예컨대, 유기 EL 표시소자를 구동하기 위한 회로나 박막트랜지스터(TFT) 성막 공정을 통과하지 않기 때문에), 증착공정으로 들어오는 생산용 기판과 비생산용 기판은 그 표면의 적층상태가 다르다. 또한, 비생산용기판이 통과하지 않는 공정에서 에칭이 이루어지는 경우, 생산용 기판 상에 형성된 막의 두께가 에천트의 영향에 의해 얇아질 수도 있다. 결과적으로, 생산용 기판과 비생산용 기판은 증착공정 도입시에 각각의 막의 적층상태 등의 차이로 인해 물리적인 두께가 서로 달라진다.
한편, 다양한 유기물층 및 금속층의 증착에 사용되는 마스크 역시 증착 물질의 종류나 패턴의 종류 등에 따라 서로 다른 두께의 것이 사용될 수 있다.
제2 얼라인먼트 공정에서는 도 6(a)에 도시한 바와 같이 기판(10)의 주연부만을 협지하여 지지하기 때문에 기판은 그 자중에 의해 쳐지게 되며, 적어도 기판의 중앙부분이 마스크(220)의 상면(재치면)에 접촉한 상태로 얼라인먼트 마크 검출을 행한다.
그런데, 기판의 쳐짐 정도는 기판의 두께, 기판의 표면상태 등에 따라 달라진다. 이러한 서로 다른 두께, 표면상태 등을 가지는 기판에 대해 제2 얼라인먼트가 행해지는 위치를 동일하게 하면, 기판의 종류에 따라 기판이 쳐지는 정도가 달라지고, 기판의 중앙부가 마스크 상면과 접촉하는 면적도 달라지며, 기판의 중앙부로부터 얼라인먼트 마크가 형성된 기판의 주연부까지의 기판의 높이 프로파일이 달라질 수 있다. 이로 인해, 제2 얼라인먼트용 카메라(261)에 보이는 기판의 주연부에 형성된 얼라인먼트 마크의 형상이나 면적이 기판의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 이것이 제2 얼라인먼트의 반복횟수의 변동으로 이어지는 것으로 추측된다. 특히 제2 얼라인먼트는 제1 얼라인먼트보다 기판과 마스크의 상대적 어긋남에 대한 허용치(임계치)가 엄격하기 때문에, 기판의 처짐이 기판의 종류에 따라 달라짐으로 인한 얼라이먼트 공정에의 영향이 더 크다.
이에 본 발명에서는, 종래에 있어서와 같이, 기판/마스크의 종류에 무관하게 동일한 제2 얼라인먼트 계측 위치에서 제2 얼라인먼트를 위한 계측을 행하는 것이 아니라, 기판/마스크의 종류별로 제2 얼라인먼트 계측을 행하는 위치(기판의 마스크 상면에 대한 상대적인 높이)를 달리한다. 즉, 기판 및/또는 마스크의 종류별로 제2 얼라인먼트 마크 검출 및 위치 조정 회수를 저감할 수 있는 위치를 찾아내고, 이렇게 최적화된 제2 얼라인먼트 계측 위치를 기판/마스크의 종류(즉, 식별번호)와 연관시켜 저장해 둠으로써, 실제 얼라인먼트 공정에 있어 제2 얼라인먼트의 위치맞춤 정밀도를 유지하면서도 공정시간을 단축시킬 수 있게 된다.
유기 EL 표시 소자의 제조 라인에 투입되는 기판 및 마스크는 제조 라인에서의 공정제어관리 등의 목적으로 각각 식별번호가 부여된다. 이러한 식별번호를 통해, 기판 및 마스크가 증착라인의 어떤 단계에 있는지 등을 확인할 수 있다.
본 발명에서는, 기판 및 마스크의 종류별로 최적화된 제2 얼라인먼트 계측 위치를 도출해 내고, 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를, 도 8에 도시한 바와 같이, 기판(및/또는 마스크)의 식별번호와 연관시킨 연관테이블의 형태로 저장해 둔다. 본 발명의 실시예에서는, 제2 얼라인먼트 계측 위치를 연관테이블의 형태로 기판이나 마스크의 종류(식별번호)와 연관시키고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 방식으로 기판이나 마스크의 종류(식별번호)와 제2 얼라인먼트 계측위치를 연관지을 수도 있다.
이러한 기판 및 마스크 종류별로 최적화된 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보는 실제 유기 EL 표시소자의 얼라인먼트 공정의 개시전에 미리 반복적인 실험을 통해 얻을 수 있다. 예컨대, 기판 Z 액추에이터(250)에 의해 기판(10)의 마스크 상면에 대한 상대적인 높이를 조금씩 변화시켜가면서, 제2 얼라인먼트 공정을 수행하여, 기판과 마스크의 상대적 어긋남이 임계치내로 들어오는 데까지 몇 회의 마크 검출 및 위치 조정의 과정이 반복되었는지를 기록한다. 이 중 반복회수가 가장 적은 제2 얼라인먼트 계측 위치를 해당 기판 및 마스크에 대해 최적화된 제2 얼라인먼트 계측 위치로 한다. 이러한 실험을 기판 및 마스크의 종류별로 수행하여, 실제 제조라인에서 생산의 목적으로 또는 다른 목적으로 사용되는 기판 및 마스크의 종류별로 최적 제2 얼라인먼트 계측 위치를 도출하여, 이를 기판 및 마스크의 식별번호와 함께 연관테이블로 저장한다.
연관테이블은, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판의 식별번호, 기판의 종류(예컨대, 생산용 기판인지 비생산용 기판인지, 비생산용 기판이라면 어떤 목적의 기판인지 등) 및 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 연관테이블에 포함되는 내용은 구체적인 경우에 따라 다를 수 있다. 예컨대, 연관테이블은 마스크의 식별번호, 마스크의 종류(두께등)에 관한 정보를 포함하여도 되고, 상기한 정보 이외에 연관테이블 작성의 기초가 된 제2 얼라인먼트 공정 반복회수, 실제 제2 얼라인먼트 공정에서의 반복회수 등에 대한 정보를 포함할 수도 있으며, 얼라인먼트 공정에 대한 다른 정보뿐만 아니라 다른 공정의 조건에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 예컨대, 연관테이블은 얼라인먼트 공정에 있어서의 카메라의 조도, 셔터스피드, 카메라 높이 등에 대한 정보를 더 포함할 수도 있다. 이를 통해, 얼라인먼트 공정에 있어서의 화상인식 에러의 방지, 스루풋의 향상, 마크 인식 정밀도의 향상 등의 효과를 달성할 수 있다.
또한, 연관테이블은 기억부 용량 저감을 위해, 하나의 연관테이블이 아니라 복수의 연관테이블(기판/마스크의 식별번호와 기판/마스크의 종류를 연관시키는 연관테이블 및 기판/마스크의 종류와 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 연관테이블)로 구성될 수도 있다.
연관테이블은 기판/마스크의 식별번호가 아니라 기판/마스크의 종류와 제2 얼라인먼트 계측 위치를 연관시키는 방식으로 작성될 수도 있다. 이 경우, 기판/마스크의 식별번호에 관한 정보에 기판의 종류에 관한 정보가 포함되도록 할 수 있다.
제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 연관테이블은 한번 작성되면 계속 동일한 것을 사용하는 것이 아니라, 실제 제2 얼라인먼트 공정 반복회수가 연관테이블 작성의 기초가 된 반복회수와 다른 경우, 실제 제조공정의 진행에 따라 연관테이블을 업데이트 할 수도 있다. 또한, 연관테이블은 새로운 기판 또는 새로운 종류의 기판이 제조 라인에 투입될 때마다 업데이트될 수 있다.
기판/마스크 종류에 따라 제2 얼라인먼트 계측 위치를 달리하기 위해서, 본 발명의 얼라인먼트 장치(400)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판 및 마스크의 식별번호와 이에 최적화된 제2 얼라인먼트 계측 위치를 연관시킨 연관테이블이 저장된 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280)를 포함한다.
얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280)는 각 성막장치에 설치될 수도 있고, 복수의 성막장치가 공유할 수 있도록 각 성막장치와 네트워크로 연결된 서버에 설치될 수도 있다. 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280)에 저장된 연관테이블은 성막장치의 제어부(270)에 의해 판독되어, 제2 얼라인먼트 공정시 기판 Z 액추에이터(250)를 구동시키는데 사용된다. 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280)가 서버에 설치되는 경우, 각 성막장치의 제어부(270)는 제2 얼라인먼트 공정시 서버로부터 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 수신하여 기판 Z 액추에이터(250)를 구동시킨다.
본 발명의 얼라인먼트 장치(400)는 제2 얼라인먼트용 카메라(261로 촬영된 제2 얼라인먼트 마크의 화상으로부터 기판과 마스크의 상대적 어긋남을 화상처리를 통해 계측하는 화상처리 계측부(410), 제2 얼라인먼트용 카메라에 의해 촬영된 화상을 저장하는 촬영화상기억부(420), 얼라인먼트 마크 검출 및 위치 계측용 기준화상을 저장하는 기준화상 기억부(430)를 더 포함한다. 화상처리 계측부(410)는 제2 얼라인먼트 마크의 화상과 기준화상을 대비하여 제2 얼라인먼트 마크의 검출 및 위치어긋남 계측을 행한다.
본 발명의 얼라인먼트 방법, 특히, 제2 얼라인먼트 공정은 도 10에 도시한 바와 같이 행해진다.
성막장치의 제어부(270)는 얼라인먼트 계측 위치 기억부(280)로부터 기판/마스크의 식별번호와 연관된 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 판독한다(S1). 이어서, 기판 Z 액추에이터(250)를 구동시켜 기판이 마스크의 상면에 대하여 판독된 제2 얼라인먼트 계측 위치(높이)로 오도록 제어한다(S2). 해당 기판이 마스크의 상면에 대해 제2 얼라인먼트 계측 위치에 도달하면, 통상적인 제2 얼라인먼트 공정, 즉, 제2 얼라인먼트용 카메라로 얼라인먼트 마크를 촬영하여, 얼라인먼트 마크의 검출 및 상대적 어긋남의 계측을 행하고(S3), 이어서, 계측된 상대적 어긋남이 임계치(허용치)내인지를 판정한다(S4). 임계치(허용치)내인 경우에는 제2 얼라인먼트 공정을 종료하고, 기판을 마스크상에 재치시킨다. 임계치 밖이면, 기판을 마스크 상면으로부터 분리하여 계측된 상대적 어긋남 값에 기초하여 기판을 마스크에 대해 상대적으로 이동시킨다(S5). 이러한 단계를 기판과 마스크의 상대적 어긋남이 임계치 내가 될 때까지 반복한다.
본 발명의 성막장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(270), 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280), 기판 Z 액추에이터(250)를 포함한다.
제어부(270)는 기판 또는 마스크가 반송실의 로보트 아암에 의해 성막장치의 챔버내로 반입되면, 해당 기판 또는 마스크의 식별번호에 기초하여 해당 기판 및 마스크에 적용될 제2 얼라인먼트 계측 위치 정보를 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280)로부터 판독한다. 제어부(270)는 판독된 제2 얼라인먼트 계측 위치 정보에 따라 기판 Z 액츄에이터(250)를 제어하여 기판을 제2 얼라인먼트 계측 위치로 이동시킨다.
제어부(270)는 그 후 해당 기판에 대해 제2 얼라인먼트에서의 기판 및 마스크의 상대적 어긋남을 임계치내로 수속시키기 위해 행한 반복회수를 카운트하여 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280)에 저장하여도 된다.
이하, 도 11을 참조하여, 본 발명의 성막방법에 대해 설명한다.
마스크가 성막장치로 반입되면, 반입된 마스크의 식별번호가 판독된다(S11).
기판이 성막장치로 반입되면, 기판의 식별번호가 판독된다(S12).
제어부(270)는 판독된 기판/마스크의 식별번호에 기초하여, 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부(280)에 저장된 해당 기판에 대한 제2 얼라인먼트 계측 위치 정보를 판독한다(S13).
제어부(270)는 기판 Z 액츄에이터(250)를 구동하여, 기판을 제2 얼라인먼트 계측 위치(높이)로 이동시킨다(S14). 이어서, 기판과 마스크의 상대적인 위치 어긋남이 임계치(허용치)내로 들어올 때까지 얼라인먼트 마크 검출 및 위치계측, 마스크에 대한 기판의 상대적인 이동 단계를 수행한다(S15).
제2 얼라인먼트가 완료되면, 기판에 마스크를 통해 증착물질을 성막하는 공정이 수행된다(S16).
본 발명에 의하면, 실제 사용되는 기판/마스크의 종류(두께)별로, 제2 얼라인먼트 계측 위치를 달리함으로써, 얼라인먼트 정밀도를 유지하면서도 제2 얼라인먼트 반복 회수를 저감하여, 공정시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다. 또한, 제2 얼라인먼트의 반복으로 인해 기판에 기형성된 패턴이 마스크와의 접촉으로 인해 손상되는 것을 저감시킬 수 있다.
<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 12(a)은 유기 EL 표시장치(60)의 전체도, 도 12(b)는 1 화소의 단면 구조를 나타내고 있다.
도 12(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 12(b)는 도 12(a)의 A－B선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(62)는 기판(63) 상에 제1 전극(양극)(64), 정공 수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자 수송층(67), 제2 전극(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, 제1 전극(64)은 발광소자별로 분리되어 형성되어 있다. 정공 수송층(65)과 전자 수송층(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 12(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, 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 제조 방법의 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 리소그래피 법에 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 성막 장치에 반입하여 기판 보유 지지 유닛으로 기판을 보유 지지하고, 정공 수송층(65)을 표시 영역의 제1 전극(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 성막 장치에 반입하고, 기판 보유 지지 유닛에서 보유 지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트(제1 얼라인먼트 및 제2 얼라인먼트)를 행하고, 기판을 마스크 상에 재치하여, 기판(63)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다. 본 발명에 의하면, 마스크와 기판의 종류에 따라 제2 얼라인먼트 계측 위치를 달리함으로써, 제2 얼라인먼트 공정에서 기판과 마스크의 상대적 어긋남 계측 및 위치 조정의 반복회수를 저감할 수 있다. 이에 의해, 얼라인먼트 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 기판에 기형성된 패턴이 마스크와의 반복적인 접촉에 의해 손상되는 것을 억제할 수 있다.
발광층(66R)의 성막과 마찬가지로, 제3 성막 장치에 의해 녹색을 발하는 발광층(66G)을 성막하고, 나아가 제4 성막 장치에 의해 청색을 발하는 발광층(66B)을 성막한다. 발광층(66R, 66G, 66B)의 성막이 완료된 후, 제5 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 스퍼터링 장치로 이동시켜 제2 전극(68)을 성막하고, 그 후 플라스마 CVD 장치로 이동시켜 보호층(70)을 성막하여, 유기 EL 표시장치(60)를 완성한다.
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.
이상과 같이 하여 얻어진 유기 EL 표시장치는, 발광소자별로 발광층이 높은 정밀도로 신속하게 그리고, 패턴에 대한 손상이 저감된 형태로 형성된다. 따라서, 상기 제조 방법을 이용하면 유기 EL 표시 소자의 스루풋을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 화소 패턴의 손상을 저감하여 유기 EL 표시장치의 불량 발생을 억제할 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 그 기술사상의 범위내에서 적절히 변형하여도 된다. 예컨대, 상기 실시예에서는, 기판 보유 지지 유닛에 의해 기판을 이동시켰지만, 재치체인 마스크, 또는 기판과 마스크 양측을 이동시켜도 된다. 그 경우, 기판의 이동수단 이외에, 재치체의 이동수단을 설치하면 된다. 또한, 상기 실시예에서는 제1 얼라인먼트 및 제2 얼라인먼트로 계측에 사용하는 카메라를 구분하였으나, 제1 얼라인먼트와 제2 얼라인먼트에 동일한 카메라를 사용하여도 되며, 제1 얼라인먼트와 제2 얼라인먼트 모두에 카메라(260, 261)를 사용하여도 된다.
10: 기판
220: 마스크
250: 기판 Z 액추에이터
261: 제2 얼라인먼트용 카메라
270: 제어부
280: 얼라인먼트 계측 위치 정보기억부
410: 화상처리계측부

Claims (27)

  1. 기판과 마스크의 위치정렬을 위해 얼라인먼트 마크의 검출 및 위치계측을 수행하는 얼라인먼트 장치에 있어서,
    기판의 마스크에 대한 높이를 나타내는 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부와,
    상기 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보에 따라 배치된 기판과 마스크를 촬영하여 얻어진 기판과 마스크의 얼라인먼트 마크의 화상으로부터 높이 방향과 교차하는 평면 상에 있어서의 기판과 마스크의 상대적인 위치 어긋남을 계측하는 계측부를 포함하며,
    상기 얼라인먼트 계측 위치에 관한 정보는, 기판의 적어도 일부가 마스크에 접촉한 상태에서 이루어지는 얼라인먼트 공정에서의 기판의 마스크에 대한 높이 정보를 포함하는, 얼라인먼트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 얼라인먼트 계측 위치는 기판의 식별번호에 의해 확인되는 기판의 종류에 따라 달리 설정되는, 얼라인먼트 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부는 기판의 식별번호, 기판의 종류 및 해당 기판의 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 연관테이블의 형태로 저장하는 얼라인먼트 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연관테이블은 상기 얼라인먼트 공정에 있어서의 조도, 셔터스피드, 카메라 높이에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 얼라인먼트 장치
  5. 제2항에 있어서, 상기 기판의 종류는 생산용 기판인지의 여부에 대한 정보를 포함하는 얼라인먼트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 얼라인먼트 계측 위치는 기판의 식별번호에 의해 확인되는 기판의 종류 및 마스크의 식별번호에 의해 확인되는 상기 마스크의 종류에 따라 달리 설정되는, 얼라인먼트 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부는, 기판의 식별번호, 마스크의 식별번호, 기판의 종류, 마스크의 종류 및 해당 기판의 얼라인먼트 계측 위치를 연관테이블의 형태로 저장하는 얼라인먼트 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연관테이블은 상기 얼라인먼트 공정에 있어서의 조도, 셔터스피드 및 카메라 높이에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 얼라인먼트 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 기판의 종류는 생산용 기판인지에 대한 정보를 포함하고, 상기 마스크의 종류는 마스크의 두께에 대한 정보를 포함하는, 얼라인먼트 장치.
  10. 마스크를 통해 기판상에 증착물질을 성막하기 위한 성막장치에 있어서,
    기판의 마스크에 대한 높이를 나타내는 얼라인먼트 계측 위치 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부, 및
    기판을 승강 시키기 위한 기판 액츄에이터와,
    상기 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부로부터 판독한 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보에 기초하여, 해당 기판을 상기 얼라인먼트 계측 위치에 이동시키기 위해 상기 기판 액츄에이터를 제어하는 제어부와,
    상기 얼라인먼트 계측 위치에 이동한 기판과 마스크를 촬영하여 얻어진 기판과 마스크의 얼라인먼트의 화상으로부터 높이 방향과 교차하는 평면상에 있어서의 기판과 마스크의 상대적인 위치 어긋남을 계측하는 계측부를 포함하며,
    상기 얼라인먼트 계측 위치 정보는 기판의 적어도 일부가 마스크에 접촉한 상태에서 이루어지는 얼라인먼트 공정에서의 기판의 마스크에 대한 높이 정보를 포함하는, 성막장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 얼라인먼트 계측 위치는 기판의 식별번호에 의해 확인되는 기판의 종류에 따라 달리 설정되는, 성막장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부는 기판의 식별번호, 기판의 종류 및 해당 기판의 상기 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 연관테이블의 형태로 저장하는, 성막장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 연관테이블은 상기 얼라인먼트 공정에 있어서의 조도, 셔터스피드 및 카메라 높이에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는, 성막장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 기판의 종류는 생산용 기판인지 여부에 대한 정보를 포함하는, 성막장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 얼라인먼트 계측 위치는 기판의 식별번호에 의해 확인되는 기판의 종류 및 마스크의 식별번호에 의해 확인되는 마스크의 종류에 따라 달리 설정되는, 성막 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부는, 기판의 식별번호, 마스크의 식별번호, 기판의 종류, 마스크의 종류 및 해당 기판의 얼라인먼트 계측 위치를 연관테이블의 형태로 저장하는 성막 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 연관테이블은 상기 얼라인먼트 공정에 있어서의 조도, 셔터스피드 및 카메라 높이에 관한 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 성막 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 기판의 종류는 생산용 기판인지의 여부에 대한 정보를 포함하고, 상기 마스크의 종류는 마스크의 두께에 대한 정보를 포함하는, 성막 장치.
  19. 삭제
  20. 기판상에 마스크를 통해 증착물질을 성막하기 위한 성막장치에 있어서,
    기판을 승강 시키기 위한 기판 액츄에이터와,
    기판의 마스크에 대한 높이를 나타내는 얼라인먼트 계측 위치 정보를 저장하는 얼라인먼트 계측 위치 정보 기억부를 포함하는 서버로부터, 해당 기판의 상기 얼라인먼트 계측 위치 정보를 수신하여, 해당 기판을 상기 얼라인먼트 계측 위치로 이동시키기 위해 상기 기판 액츄에이터를 제어하는 제어부와,
    상기 얼라인먼트 계측 위치로 이동한 기판과 마스크를 촬영하여 얻어진 기판과 마스크의 얼라인먼트 마크의 화상으로부터 높이 방향과 교차하는 평면 상에 있어서의 기판과 마스크의 상대적인 위치 어긋남을 계측하는 계측부를 포함하며,
    상기 얼라인먼트 계측 위치 정보는 기판의 적어도 일부가 마스크에 접촉한 상태에서 이루어지는 얼라인먼트 공정에서의 기판의 마스크에 대한 높이 정보를 포함하는, 성막장치.
  21. 기판과 마스크를 위치정렬하기 위한 얼라인먼트 방법에 있어서,
    기판을 마스크의 상면으로부터 이격시킨 상태에서 기판과 마스크의 위치를 정렬하는 제1 얼라인먼트 공정 및
    기판의 적어도 일부를 마스크의 상면에 접촉시킨 상태에서 기판과 마스크의 위치를 정렬하는 제2 얼라인먼트 공정
    을 포함하며, 상기 제2 얼라인먼트 공정은
    기판의 마스크에 대한 높이를 나타내는, 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 정보를 판독하는 단계,
    상기 제2 얼라인먼트 계측 위치에 대한 상기 정보에 기초하여, 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 상기 정보에서 정해진 위치로 이동시키는 단계, 및
    상기 제2 얼라인먼트 계측 위치에 위치한 상기 기판 및 상기 마스크의 얼라인먼트 마크를 검출하고, 높이 방향과 교차하는 평면 상에 있어서의 상기 기판 및 상기 마스크간의 상대적인 위치 어긋남을 계측하는 단계,
    를 포함하는, 얼라인먼트 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 얼라인먼트 계측 위치는 기판의 식별번호에 의해 확인되는 기판의 종류에 따라 달리 설정되는, 얼라인먼트 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 기판의 종류는 생산용 기판인지 여부에 대한 정보를 포함하는, 얼라인먼트 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제2 얼라인먼트 계측 위치는 기판의 식별번호에 의해 확인되는 기판의 종류 및 마스크의 식별번호에 의해 확인되는 마스크의 종류에 따라 달리 설정되는, 얼라인먼트 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 기판의 종류는 생산용 기판인지의 여부에 대한 정보를 포함하고, 상기 마스크의 종류는 마스크의 두께에 대한 정보를 포함하는, 얼라인먼트 방법.
  26. 기판에 증착물질을 마스크를 통해 성막하는 성막방법에 있어서,
    진공챔버내로 마스크를 반입하는 단계
    진공챔버내로 기판을 반입하는 단계
    반입된 기판과 마스크를 위치정렬 시키는 얼라인먼트 단계
    마스크를 통해 기판에 증착물질을 성막하는 단계를 포함하며,
    상기 얼라인먼트 단계는 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 기재된 얼라인먼트 방법에 의해 수행되는, 성막방법.
  27. 제26항의 성막방법을 포함하는 전자 디바이스 제조방법.
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