KR102153644B1 - 성막 장치, 마스크 프레임, 얼라인먼트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 성막 장치는, 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해, 대략 수직 보관 유지된 마스크 프레임을 얼라인먼트 하는 마스크 얼라인먼트 수단을 갖고, 상기 마스크 얼라인먼트 수단이, 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된 계합부와, 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 설치되어 상기 마스크 프레임을 지지 가능하게 됨과 동시에 상기 계합부에 계합하여 얼라인먼트 가능하게 되는 지지 얼라인먼트부와, 상기 마스크 프레임의 상측의 위치를, 상기 마스크 프레임의 면에 직교하는 방향으로 설정 가능하게 하고, 상기 마스크 프레임을 지지 및 해방 가능한 상부 얼라인먼트부를 갖고, 상기 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 2 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 직교 방향의 3개의 축 방향과, 상기 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향에 의한 6 자유도에서, 상기 마스크 프레임이 얼라인먼트 가능하게 된다.

Description

성막 장치, 마스크 프레임, 얼라인먼트 방법

본 발명은, 성막 장치, 마스크 프레임, 얼라인먼트 방법에 관한 것으로, 특히 종형(縱型) 반송의 스퍼터링 장치 등의 성막 장치에서 마스크 프레임의 얼라인먼트에 이용되는 적합한 기술에 관한 것이다.

본원은, 2017년 6월 30일에 일본에 출원된 특원2017-129466호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

예를 들면, 유기 EL 디스플레이 등의 제조 공정에서, 유리 등으로 이루어지는 기판 상에 대해서, 진공 환경하에서 가열 처리, 성막 처리 등을 실시하는 성막 장치(스퍼터링 장치)가 이용된다.

일반적인 스퍼터링 장치에서는, 챔버 내에 스퍼터링용의 음극이 설치되고, 감압한 챔버 내에서, 음극에 장착된 타겟과 소정의 간격을 비워 대향하도록 피처리체(기판)가 배치된다.

다음으로, 챔버 내에 Ar 가스(불활성 가스) 등을 도입하여, 피처리체를 그라운드에 접속한 상태로 타겟에 부(負)의 전압을 인가함으로써 방전시키고, 방전에 의해 Ar 가스에서 전리된 Ar 이온을 타겟에 충돌시킨다.

그리고, 타겟으로부터 비출(飛出)되는 입자를 피처리체에 부착시킴으로써, 성막 처리를 한다.

종래의 스퍼터링에서는 기판의 주위에 배치되는 방착판이 사용되는 것은 있었지만, 기판면 내에서의 성막 영역을 세세하게 제어하기 위한 마스크는 사용되는 것이 없었다. 기판과 마스크의 얼라인먼트는, 거의 고정된 마스크(방착판)에 대해서 기판 측을 위치 맞춤함으로써 행해지고 있었다(특허문헌 1).

최근, 특허문헌 2에 기재되는 유기 EL 디스플레이의 제조에서는, 종래까지는 증착으로 밖에 성막할 수 없었던 막종이 스퍼터에서도 성막할 수 있게 된다. 이 때문에, 장치 구조가 복잡하고 비용도 드는 장치가 이용되던 증착을 대신하여, 스퍼터링에 의해서 성막을 실시하는 것이 검토되고 있다.

증착에 의한 성막에서는, 특허문헌 3에 기재되듯이, 엔드 이펙터와 같이, 마스크 얼라인먼트를 위한 구동계를 설치하여 얼라인먼트를 실시하고 있었다.

일본 특허 제 5309150호 공보 일본 특허 제 5634522호 공보 일본 특허 제 5074368호 공보

그렇지만, 스퍼터링 등의 성막 공정으로 마스크를 사용하는 경우에는, 성막 입자의 부착에 의해 마스크의 통로의 형상이 바뀌기 때문에, 마스크를 빈번히 교환할 필요가 생긴다. 마스크의 교환 빈도가 낮은 경우에는 마스크의 위치 맞춤을 실시하는 빈도도 적었지만, 마스크의 교환 회수가 증가함에 수반하여, 마스크의 위치 맞춤에 필요한 작업시간이 증대하고, 이 작업시간을 삭감하고자 하는 요구가 나왔다.

또, 기판의 주위를 둘러싸는 이른바 틀로서 기능하는 방착판을 이용하는 경우, 방착판과 기판 사이의 위치 정밀도(精度)가 0.1mm~수mm 정도이다. 이에 대해, 기판 상의 성막 영역을 규제하기 위해서 이용되는 마스크와 기판 사이의 위치 정밀도는, 거의 수 μm 내지 수십 μm 정도이며, 작업원이 얼라인먼트를 직접 행할 수 없는 정밀도가 요구된다. 이 때문에, 마스크와 기판 사이의 얼라인먼트를 자동화함과 동시에 정밀도 유지를 가능하게 하고자 하는 요구가 있었다.

또, 유기 EL 디스플레이 등의 제조에서는, 기판 사이즈가 2000mm를 넘는 경우, 기판에 대해서 설치되는 마스크의 중량이 500kg~수톤이다. 특히, 엔드 이펙터와 같이, 마스크 얼라인먼트를 위한 구동계를 마스크에 설치했을 경우에는, 중량이 증대하여 작업원이 직접 취급하여 교환 작업을 실시하는 것이 어려워진다. 또한, 이 엔드 이펙터를 포함하는 마스크 얼라인먼트 기구가 매우 복잡하고, 또한, 중량이 큰 구성이기 때문에 메인터넌스 작업에 대한 부담이 크다. 이 때문에, 이러한 메인터넌스 작업을 자동화하고자 하는 요구가 있었다.

동시에, 중량물인 마스크를 기판에 대해서 얼라인먼트 하는 경우에는, 이 마스크를 구동하기 위해서, 구동원인 모터 등의 출력이 충분하지 않으면 마스크를 구동할 수 없다. 이 때문에, 진공 분위기로 되는 처리실(챔버) 내에서 충분한 출력을 얻으려고 하면 구동원으로부터 쓰레기가 발생할 가능성이 있었다. 그렇지만, 이 문제를 해결하기 위해서, 쓰레기 등의 발생 원인이 되지 않는 모터를 채용했을 경우에는, 모터의 출력이 부족하게 된다. 이 때문에, 챔버의 외부에 배치한 대출력의 구동원에서 연결된 기구에 의해서 마스크를 구동하는 것이 필요하다. 그렇지만, 챔버의 외부에 배치된 큰 출력을 갖는 구동원과 마스크 기구를 연결했을 경우, 기판에 대해서 위치가 설정되는 마스크와 구동원까지의 거리가 길어져서, 기판과 마스크 사이에서 정밀한 위치의 설정(얼라인먼트)을 할 수 없게 될 가능성이 있었다.

본 발명은, 상기의 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 이하의 목적을 달성하려고 하는 것이다.

1. 대중량이 되는 마스크 프레임을 기판에 대해서 정밀도 좋게 얼라인먼트 가능하게 하는 것.

2. 얼라인먼트에서 작업시간의 단축을 도모하는 것.

3. 대중량이 되는 마스크 프레임을 움직이는 구동계의 거대화를 방지하는 것.

4. 고정밀도의 얼라인먼트의 실현과, 챔버 내에서의 쓰레기 발생의 저감의 양립을 도모하는 것.

5. 상기의 목적을 저비용으로 실현하는 것.

본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치는, 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해, 대략 수직 보관 유지된 마스크 프레임을 얼라인먼트 하는 마스크 얼라인먼트 수단을 갖고, 상기 마스크 얼라인먼트 수단이, 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된 계합부와, 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 설치되어 상기 마스크 프레임을 지지 가능하게 됨과 동시에 상기 계합부에 계합하여 얼라인먼트 가능하게 되는 지지 얼라인먼트부와, 상기 마스크 프레임의 상측의 위치를, 상기 마스크 프레임의 면에 직교하는 방향에서 설정 가능하게 하고, 상기 마스크 프레임을 지지 및 해방 가능한 상부 얼라인먼트부를 갖고, 상기 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 2 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 직교 방향의 3개의 축 방향(병진 방향)과, 상기 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향에 의한 6 자유도에서, 상기 마스크 프레임이 얼라인먼트 가능하게 되는 것으로 상기 과제를 해결했다.

본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 지지 얼라인먼트부에서 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 횡 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 방향에서 얼라인먼트를 실시하는 구동부가, 상기 챔버 내에 설치되는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 지지 얼라인먼트부에서 상하 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부 및 상기 상부 얼라인먼트부에서 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부가 상기 챔버의 외부에 설치되는 것이 가능하다.

또, 본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 계합부는, 상기 마스크 프레임의 하면에서 일단(제1 단)에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부(凸部)에 계합하는 계합요부(係合凹部)와, 상기 마스크 프레임의 하면에서 타단(제1 단과는 반대 측에 위치하는 제2 단)에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합구부(係合溝部)를 갖고, 상기 계합구부가, 상기 마스크 프레임의 하단을 따라서 설치되어도 좋다.

또, 본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 상부 얼라인먼트부는, 마스크면에 직교하는 방향으로 연재하는 축선 둘레로 회동 가능하고 상기 마스크 프레임의 상단을 상기 마스크면에 직교하는 방향에서 협지 가능한 협지부를 갖고, 상기 협지부가, 축선 방향을 따라서 이동 가능하게 될 수 있다.

본 발명의 제2 태양에 따른 마스크 프레임은, 성막 장치의 챔버 내에서 기판에 대해서 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서 대략 수직 보관 유지되는 마스크의 마스크 프레임이며, 상기 마스크 얼라인먼트 수단은, 상기 성막 장치에서 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 설치되어 상기 마스크 프레임을 지지 가능하게 되는 지지 얼라인먼트부를 갖고, 상기 지지 얼라인먼트부에 계합하여 얼라인먼트 가능하게 되는 계합부가, 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치됨으로써 상기 과제를 해결했다.

또, 본 발명의 제2 태양에 따른 마스크 프레임에서는, 상기 계합부는, 상기 마스크 프레임의 하면에서 일단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합요부와, 상기 마스크 프레임의 하면에서 타단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합구부를 갖고, 상기 계합구부가, 상기 마스크 프레임의 하단을 따라서 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 태양에 따른 얼라인먼트 방법은, 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해, 대략 수직 보관 유지된 마스크 프레임을 얼라인먼트 하는 얼라인먼트 방법이며, 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 지지 얼라인먼트부를 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된 계합부에 계합함으로써, 상기 마스크 프레임을 지지하고, 상기 마스크 프레임의 상측의 위치를, 상기 마스크 프레임의 면에 직교하는 방향으로 설정 가능하게 하고 상기 마스크 프레임을 지지 및 해방 가능한 상부 얼라인먼트부에 의해서 지지하고, 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 2 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 직교 방향의 3개의 축 방향과, 상기 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향에 의한 6 자유도에서, 상기 마스크 프레임의 얼라인먼트를 실시함으로써 상기 과제를 해결했다.

본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치는, 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해, 대략 수직 보관 유지된 마스크 프레임을 얼라인먼트 하는 마스크 얼라인먼트 수단을 갖고, 상기 마스크 얼라인먼트 수단이, 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된 계합부와, 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 설치되어 상기 마스크 프레임을 지지 가능하게 됨과 동시에 상기 계합부에 계합하여 얼라인먼트 가능하게 되는 지지 얼라인먼트부와, 상기 마스크 프레임의 상측의 위치를, 상기 마스크 프레임의 면에 직교하는 방향으로 설정 가능하게 하고, 상기 마스크 프레임을 지지 및 해방 가능한 상부 얼라인먼트부를 갖고, 상기 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 2 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 직교 방향의 3개의 축 방향과, 상기 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향에 의한 6 자유도에서, 상기 마스크 프레임이 얼라인먼트 가능하게 된다. 이것에 의해, 마스크 프레임의 하부에서 양단의 계합부를 지지 얼라인먼트부에 계합시킴과 동시에 마스크 프레임의 상부를 상부 얼라인먼트로 지지한 상태로, 지지 얼라인먼트부에 의해서 마스크 프레임을 상하 방향 및 전후좌우가 되는 수평 방향으로 징동(徵動) 시킨다. 또한, 이 상태로, 상부 얼라인먼트부에 의해서 마스크 프레임의 상부를 마스크 프레임면과 직교하는 전후 방향으로 징동 시킨다. 이것에 의해, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 2 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 직교 방향의 3개의 축 방향과, 상기 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향에 의한 6 자유도에서, 상기 마스크 프레임을 얼라인먼트 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치는, 마스크를 이용하고, 스퍼터링, 증착, CVD 등에 의해서, 피성막 기판에 성막을 실시하는 것이 가능한 장치가 된다.

본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 지지 얼라인먼트부에서 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 횡 방향 및 면에 직교하는 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부가, 상기 챔버 내에 설치된다. 이것에 의해, 구동부가 챔버의 외부에 있는 경우에 비해, 구동부로부터 해당 구동부에 의해서 위치가 제어되는 마스크 프레임까지의 거리를 단축할 수 있다. 이것에 의해, 마스크 프레임의 위치의 제어를 보다 고정밀도로 실시하는 것이 가능해진다. 동시에, 500 kg이상이 되는 경우도 있는 중량을 갖는 마스크 프레임을 직접 지지된 상태로, 중력 방향으로 마스크 프레임을 변위시킬 필요가 없다. 이 때문에, 고출력이 요구되는 구동부를 이용할 필요가 없고, 스텝 모터를 이용하는 것이 가능해지기 때문에, 고출력인 써보모터를 이용하는 경우에 비해 마스크 프레임의 위치의 제어를 보다 고정밀도로 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 공간절약형의 스텝 모터를 이용하고, 챔버 내에서 스텝 모터를 커버하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 구동에 관해서 쓰레기 등의 발진(發塵)을 방지하는 것이 가능해지고, 성막 특성을 향상함과 동시에, 제품 비율을 향상하여, 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 지지 얼라인먼트부에서 상하 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부 및 상기 상부 얼라인먼트부에서 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부가 상기 챔버의 외부에 설치된다. 이것에 의해, 500 kg이상이 되는 경우도 있는 중량을 갖는 마스크 프레임을 지지하고, 마스크 프레임을 직접 구동할 때에, 챔버 내의 스페이스를 신경쓰지 않고 고출력의 구동부를 이용하는 것이 가능해진다. 또한, 구동부로부터 발생한 쓰레기는, 중력에 의해서 하부로 낙하하지만, 성막 특성에 영향을 주는 마스크 프레임의 상측 위치에서는, 구동부가 챔버의 외측에 위치함으로써, 이 쓰레기가 발생하지 않고, 성막 특성에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 계합부는, 상기 마스크 프레임의 하면에서 일단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합요부와, 상기 마스크 프레임의 하면에서 타단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합구부를 갖고, 상기 계합구부가, 상기 마스크 프레임의 하단을 따라서 설치된다. 이것에 의해, 마스크 프레임의 하면에서 일단 측에서, 계합요부를 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합함과 동시에, 마스크 프레임의 하면에서 타단 측에서, 계합구부를 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합함으로써, 마스크 프레임의 성막 위치로의 대략적인 위치의 설정을 1 동작으로 실시할 수 있다. 또, 계합구부에 의해, 다소의 자유도를 갖게 하고, 마스크 프레임이 지지 얼라인먼트부에 대해서 다소 어긋난 상태에서도, 계합구부의 길이 치수에 따라 얼라인먼트를 실시하는 것이 가능해진다. 또, 계합요부 및 계합구부를 지지 얼라인먼트부에 계합시킴으로써, 마스크 프레임을 미세조정(微調整) 가능하게 지지하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 제1 태양에 따른 성막 장치에서는, 상기 상부 얼라인먼트부는, 상기 마스크면에 직교하는 방향으로 연재하는 축선 둘레로 회동 가능하게 되어 상기 마스크 프레임의 상단을 상기 마스크면에 직교하는 방향으로 협지 가능한 협지부를 갖고, 상기 협지부가, 축선 방향을 따라서 이동 가능하게 된다. 이것에 의해, 마스크 프레임의 상부의 규제가 해제된 상태로부터 협지부를 축선 둘레로 회동함으로써, 마스크 프레임의 지지가 규제된 상태가 된다. 협지부를 축선을 따라서 이동함으로써, 마스크면에 직교하는 방향으로 마스크 프레임의 위치를 제어함으로써, 3개의 축 방향과 3개의 회전 방향으로 6 자유도에서 상기 마스크 프레임을 얼라인먼트 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 제2 태양에 따른 마스크 프레임은, 성막 장치의 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해서 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서 대략 수직 보관 유지되는 마스크의 마스크 프레임이며, 상기 마스크 얼라인먼트 수단은, 상기 성막 장치에서 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 설치되어 상기 마스크 프레임을 지지 가능하게 되는 지지 얼라인먼트부를 갖고, 상기 지지 얼라인먼트부에 계합하여 얼라인먼트 가능하게 되는 계합부가, 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된다. 이것에 의해, 공간절약화 된 지지 얼라인먼트부 및 쓰레기가 나오지 않는 상부 얼라인먼트부를 갖는 성막 장치에서, 용이하게 얼라인먼트 가능하고 성막 특성이 뛰어난 마스크 프레임을 저비용으로 제공하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 제2 태양에 따른 마스크 프레임에서는, 상기 계합부는, 상기 마스크 프레임의 하면에서 일단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합요부와, 상기 마스크 프레임의 하면에서 타단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합구부를 갖고, 상기 계합구부가, 상기 마스크 프레임의 하단을 따라서 설치된다. 이것에 의해, 마스크 프레임의 하면에서 일단 측(제1 단)에서, 계합요부를 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합함과 동시에, 마스크 프레임의 하면에서 타단 측(제1 단과는 반대 측에 위치하는 제2 단)에서, 계합구부를 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합함으로써, 마스크 프레임의 성막 위치로의 대략적인 위치의 설정을 1 동작으로 실시할 수 있다. 또한, 계합구부에 의해, 다소의 자유도를 갖게 하고, 마스크 프레임이 지지 얼라인먼트부에 대해서 다소 어긋난 상태여도, 계합구부의 길이 치수에 따라 얼라인먼트를 실시하는 것이 가능해진다. 또, 계합요부 및 계합구부를 지지 얼라인먼트부에 계합시킴으로써, 마스크 프레임을 미세조정 가능하게 지지하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제3 태양에 따른 얼라인먼트 방법은, 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해, 대략 수직 보관 유지된 마스크 프레임을 얼라인먼트 하는 얼라인먼트 방법이며, 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 지지 얼라인먼트부를 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된 계합부에 계합함으로써, 상기 마스크 프레임을 지지하고, 상기 마스크 프레임의 상측의 위치를 상기 마스크 프레임의 면에 직교하는 방향으로 설정 가능하게 하고, 상기 마스크 프레임을 지지 및 해방 가능한 상부 얼라인먼트부에 의해서 지지하고, 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 2 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 직교 방향의 3개의 축 방향과, 상기 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향에 의한 6 자유도에서, 상기 마스크 프레임의 얼라인먼트를 실시한다. 이것에 의해, 공간절약화 된 성막 장치에서, 쓰레기가 나오지 않는 상태로, 용이하게 얼라인먼트 가능하고, 뛰어난 성막 특성을 저비용으로 실현되는 것이 가능해진다.

본 발명의 태양에 의하면, 챔버 내에 위치하는 구동계의 거대화를 방지하는 것이 가능하고, 저비용으로, 필요한 위치 정밀도를 실현할 수 있다고 하는 효과를 상주하는 것이 가능해진다.

[도 1] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치를 나타내는 모식 평면도이다.
[도 2] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치에서 성막실을 나타내는 모식 측면도이다.
[도 3] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치에서 얼라인먼트 장치를 나타내는 사시도이다.
[도 4] 본 발명의 실시 형태에 따른 마스크 프레임을 나타내는 사시도이다.
[도 5] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치에서 지지 얼라인먼트부의 계합 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 6] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치에서 지지 얼라인먼트부의 계합 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 7] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치에서 상부 얼라인먼트부의 해방 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 8] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치에서 상부 얼라인먼트부의 계지 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 9] 본 발명의 실시 형태에 따른 마스크 프레임에서 계합부를 나타내는 사시도이다.
[도 10] 본 발명의 실시 형태에 따른 마스크 프레임에서 계합부를 나타내는 사시도이다.
[도 11] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치 및 마스크 프레임에서 지지 얼라인먼트부와 계합부 사이의 계합 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 12] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치 및 마스크 프레임에서 지지 얼라인먼트부와 계합부 사이의 계합 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 13] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치 및 얼라인먼트 방법에서 얼라인먼트 장치의 지지 전(前) 상태를 나타내는 정면도이다.
[도 14] 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치 및 얼라인먼트 방법에서 얼라인먼트 장치의 지지 상태를 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치, 마스크 프레임, 얼라인먼트 방법을, 도면에 근거하여 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)를 나타내는 모식 평면도이다. 도 2는, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)에서 성막실을 나타내는 모식 측면도이다. 도 3은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)에서 얼라인먼트 장치(마스크 얼라인먼트 수단)를 나타내는 사시도이다. 도 1에서, 부호 1은, 스퍼터링 장치(성막 장치)이다.

본 실시 형태에 따른 스퍼터링 장치(1)(성막 장치)는, 예를 들면, 액정 디스플레이의 제조 공정에서, 유리 등으로 이루어지는 피처리 기판(S)(기판) 상에 TFT(Thin Film Transistor)를 형성하는 경우 등, 유리나 수지로 이루어지는 피처리 기판(S)에 대해서, 진공 환경 하에서 가열 처리, 성막 처리, 에칭 처리 등을 실시하는 인터백(inter-back)식 혹은 인라인(in-line)식의 진공 처리 장치가 된다.

스퍼터링 장치(1)는, 도 1에 나타내듯이, 예를 들면, 대략 직사각형의 유리로 이루어지는 유리 기판(피처리 기판)(S)을 반입/반출하는 로드·언로드실(2)과, 유리 기판(S) 상에, 예를 들면, ZnO계나 In₂O₃계의 투명 도전막 등의 피막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 내압의 성막실(4)(챔버)과, 성막실(4)과 로드·언로드실(2)(챔버) 사이에 위치하는 반송실(3)을 구비하고 있다.

또, 스퍼터링 장치(1)에서, 복수의 성막실(4A)(챔버)과 복수의 로드·언로드실(2A)(챔버)을 설치하는 것도 가능하다. 이 경우, 복수의 챔버(2, 2A, 4, 4A)가 반송실(3)의 주위를 둘러싸도록 형성되고 있을 수도 있다. 이러한 챔버는, 예를 들면, 서로 인접하여 형성된 2개의 로드·언로드실(챔버)과, 복수의 처리실(챔버)로 구성되어 있으면 좋다. 예를 들면, 로드·언로드실 중, 일방의 로드·언로드실(2)은, 외부로부터 스퍼터링 장치(1)를 향해서 유리 기판(S)을 반입하는 로드실, 타방의 로드·언로드실(2A)은, 스퍼터링 장치(1)로부터 외부로 유리 기판(S)을 반출하는 언로드실로 할 수도 있다. 또, 성막실(4)과 성막실(4A)이 다른 성막 공정을 실시하는 구성으로 할 수도 있다.

이러한 각각의 챔버(2, 2A, 4, 4A)와 반송실(3) 사이, 및 로드·언로드실(2)(챔버)과 외부 사이에는, 각각 게이트 밸브가 형성되고 있으면 좋다.

반송실(3)의 내부에는, 반송 장치(3a)(반송 로봇)가 배치되어 있어도 좋다.

성막실(4)의 내부에는, 도 2에 나타내듯이, 성막 중에 유리 기판(S)을 보관 유지하는 보관 유지 장치(48)(보관 유지 수단)가 설치되고 있다. 보관 유지 장치(48)는 유리 기판(S)을 가열하기 위한 히터를 구비하고 있어도 좋다. 또, 성막실(4)에는, 히터와 대향하는 위치에 입설된 성막 재료를 공급하는 공급 장치(공급 수단)로서, 배킹 플레이트(backing plate)(6)(음극 전극)와, 배킹 플레이트(6)에 부전위의 스팩터 전압을 인가하는 전원(7)과, 성막실(4) 내에 가스를 도입하는 가스 도입 장치(8)(가스 도입 수단)와, 성막실(4)의 내부를 고진공 흡입하는 터보 분자 펌프 등의 고진공 배기 장치(9)(고진공 배기 수단)를 구비한다.

또한, 성막실(4)에는, 마스크를 보관 유지하는 마스크 프레임(F)과, 마스크 프레임(F)을 기판(S)에 대해서 얼라인먼트 하는 얼라인먼트 장치(10)가 설치되고 있다. 배킹 플레이트(6)에는, 유리 기판(S)과 대략 평행으로 대면하는 전면 측에 타겟이 고정된다.

도 3은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)의 얼라인먼트 장치를 나타내는 사시도이다. 도 4는, 본 실시 형태에서 마스크 프레임을 나타내는 사시도이다.

얼라인먼트 장치(10)는, 도 4에 나타내는 마스크 프레임(F)을 지지함과 동시에, 마스크 프레임(F)의 면에 평행한 2 방향 및 마스크 프레임(F)의 면에 직교하는 직교 방향의 3개의 축 방향과, 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향에 의한 6 자유도에서, 마스크 프레임(F)의 얼라인먼트를 가능하게 하고 있다.

구체적으로는, 얼라인먼트 장치(10)는, 도 3에 나타내듯이, 마스크 프레임(F)의 하측의 양단 위치를 지지하는 지지 얼라인먼트부(11, 12)와, 마스크 프레임(F)의 상측의 위치를 마스크 프레임(F)의 면에 직교하는 방향으로 설정 가능하게 하고, 마스크 프레임(F)을 지지 및 해방 가능한 상부 얼라인먼트부(13, 14)와, 상측 지지부(16, 16)를 구비한다.

마스크 프레임(F)은, 도 3에 나타내듯이, 대략 직사각형의 틀(Fa)의 내측에, 도시하지 않은 성막 영역을 제한하는 마스크가 씌워진 구성을 갖는다. 마스크는, 금속의 박체이며, 틀(Fa)에 대해서 인장된 상태로 설치되고 있다.

도 3에서, YZ 면과 대략 평행이 되도록 성막 위치가 설정되고, 마스크 프레임(F)의 하단의 양단부, 즉, Z 방향에서 하측으로 Y 방향에서 양단 위치에, 계합부(F1) 및 계합부(F2)가 각각 설치되고 있다.

도 5는, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)의 지지 얼라인먼트부를 나타내는 사시도이다. 도 6은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)의 지지 얼라인먼트부를 나타내는 사시도이다.

지지 얼라인먼트부(11)는, 철부(凸部)(11a)와, X 구동부(11X)와, Y 구동부(11Y)와, Z 구동부(11Z)를 갖는다. 철부(11a)는, 후술하는 마스크 프레임(F)에 설치된 계합부(F1)에 계합한다. 철부(11a)는, 지지 얼라인먼트부(11)의 정부(頂部)에서 상방으로 돌출된 상태로 설치되고 있다. X 구동부(11X)는, 철부(11a)를 마스크면에 수직인 대략 수평 방향(X 방향)으로 위치 조정할 때에 구동 가능하다. Y 구동부(11Y)는, 철부(11a)를 마스크면에 평행한 대략 수평 방향(Y 방향)으로 위치 조정할 때에 구동 가능하다. Z 구동부(11Z)는, 철부(11a)를 연직 방향(Z 방향)으로 위치 조정할 때에 구동 가능하다.

철부(11a)는, 도 3, 도 5에 나타내듯이, 기초부(基部)(11b)에 대해서 상 방향으로 부세된 상태로 설치되고 있다. 철부(11a)의 상측은, 구면 혹은 반구면 형상을 갖고, 철부(11a)는, 예를 들면, 금속으로 구성되어, 중량을 갖는 마스크 프레임(F)을 지지 가능하게 되어 있다.

X 구동부(11X)는, 도 3, 도 5에 나타내듯이, 스텝 모터로 되는 모터(11Xa)와, 모터(11Xa)에 의해서 회전 구동되어 X 방향으로 연재하는 회전축(11Xb)과, 회전축(11Xb)에 나합되어 회전축(11Xb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 X 위치 규제부(11Xc)와, 이 X 위치 규제부(11Xc)와 모터(11Xa)의 이동을 규제하는 규제부(11Xd)를 갖는다.

X 구동부(11X)에서는, 모터(11Xa)에 의해서 회전축(11Xb)을 회동함으로써, 이 회전축(11Xb)의 선단이 회동 가능한 상태로 회전축(11Xb)의 선단에 접속된 기초부(11b)가, X 위치 규제부(11Xc)에 대해서 X 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(11Xd)에 의해서, 기초부(11b)의 이동 방향이 규제되고 있다.

X 위치 규제부(11Xc)의 하단은, 대략 평판상(平板狀)의 수평판(11c)에 접속 고정되고 있다. 수평판(11c) 상에서는, 기초부(11b)의 중량이 수평판(11c)에 지지를 받고, 수평판(11c)에 대해서 기초부(11b)는 이동 가능하다.

Y 구동부(11Y)는, 도 3, 도 5에 나타내듯이, 스텝 모터로 되는 모터(11Ya)와, 모터(11Ya)에 의해서 회전 구동되어 Y 방향으로 연재하는 회전축(11Yb)과, 회전축(11Yb)에 나합되어 회전축(11Yb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 Y 위치 규제부(11Yc)와, 이 Y 위치 규제부(11Yc)와 모터(11Ya)의 이동을 규제하는 규제부(11Yd)를 갖는다.

Y 구동부(11Y)에서는, 모터(11Ya)에 의해서 회전축(11Yb)을 회동함으로써, 이 회전축(11Yb)의 선단이 회동 가능한 상태로 회전축(11Yb)의 선단에 접속된 대좌(台座)(11d)가, Y 위치 규제부(11Yc)에 대해서 Y 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(11Yd)에 의해서, 대좌(11d)의 이동 방향이 규제되고 있다.

Y 위치 규제부(11Yc)의 상단은, 대략 평판상의 수평판(11c)에 접속 고정되고 있다. 대좌(11d) 상에서는, 수평판(11c) 상에 배치된 부재의 중량이 대좌(11d)에 지지를 받고, 대좌(11d)에 대해서 수평판(11c)은 이동 가능하다.

Z 구동부(11Z)는, 도 3, 도 5에 나타내듯이, 스텝 모터 또는 써보모터로 되는 모터(11Za)와, 모터(11Za)에 의해서 회전 구동되어 Z 방향으로 연재하는 회전축(11Zb)과, 회전축(11Zb)에 나합되어 회전축(11Zb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 Z 위치 규제부(11Zc)와, 이 Z 위치 규제부(11Zc)와 모터(11Za)의 이동을 규제하는 규제부(11Zd)를 갖는다.

Z 구동부(11Z)에서는, 모터(11Za)에 의해서 회전축(11Zb)을 회동함으로써, 이 회전축(11Zb)의 선단이 회동 가능한 상태로 회전축(11Zb)의 선단에 접속된 대좌(11d)가, Z 위치 규제부(11Zc)에 대해서 Z 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(11Zd)에 의해서, 대좌(11d)의 이동 방향이 규제되고 있다.

Z 위치 규제부(11Zc)는, 성막실(4)(챔버)의 저부이다. 지지 얼라인먼트부(11)는, 철부(11a)의 위치를 XYZ 방향의 자유도에서 조정 가능하고, 성막실(4)(챔버)의 저부에 고정되고 있다.

지지 얼라인먼트부(11)에서는, 모터(11Xa), 모터(11Ya)가 모두 챔버(4) 내에 배치되고, 성막 영역인 마스크 프레임(F)보다 하측에 위치하고 있다. 이 구조에서는, X 구동부(11X), Y 구동부(11Y)가, 모두 중량물인 마스크 프레임(F)의 중량을 지지하면서 구동하는 기능을 갖지 않고, 수평 방향의 위치 맞춤만을 실시하기 때문에, 소출력의 모터를 채용하면 좋기 때문에, 챔버(4) 내에 배치하는 것이 가능해지고 있다.

이 때문에, X 구동부(11X), Y 구동부(11Y)에서는, 모터(11Xa), 모터(11Ya)가 모두 스텝 모터로 구성되어 있기 때문에, 구동 제어성을 높일 수 있다. 동시에, X 구동부(11X), Y 구동부(11Y)는, 피구동물인 마스크 프레임(F)에 대해서, 챔버(4) 내에서, 근접한 위치에 배치할 수 있다. 이 때문에, 샤프트, 암 등을 구비하는 구동 기구를 이용하는 경우, 예를 들면, 챔버(4)의 외부로부터 거리를 멀리하고 구동을 실시하는 경우에 비해, X 구동부(11X), Y 구동부(11Y)는, 고정밀도로 마스크 프레임(F)의 위치의 설정을 실시하는 것이 가능해진다.

또, Z 구동부(11Z)는, 중량물인 마스크 프레임(F)의 중량을 지지하면서 구동하기 때문에, 고출력인 대형의 모터가 필요하고, 동시에, 챔버(4)의 외부에 배치하여 스페이스에 따라 제한되지 않도록 되어 있다.

지지 얼라인먼트부(12)는, 철부(12a)와, X 구동부(12X)와, Y 구동부(12Y)와, Z 구동부(12Z)를 갖는다. 철부(12a)는, 후술하는 마스크 프레임(F)에 설치된 계합부(F2)에 계합한다. 철부(12a)는, 지지 얼라인먼트부(12)의 정부에서 상방으로 돌출된 상태로 설치되고 있다. X 구동부(12X)는, 철부(12a)를 마스크면에 수직인 대략 수평 방향(X 방향)으로 위치 조정할 때에 구동 가능하다. Y 구동부(12Y)는, 철부(12a)를 마스크면에 평행한 대략 수평 방향(Y 방향)으로 위치 조정할 때에 구동 가능하다. Z 구동부(12Z)는, 철부(12a)를 연직 방향(Z 방향)으로 위치 조정할 때에 구동 가능하다.

철부(12a)는, 철부(11a)와 동등의 구성이 되고, 도 3, 도 6에 나타내듯이, 기초부(12b)에 대해서 상 방향으로 부세된 상태로 설치되고 있다. 철부(12a)의 상측은, 구면 혹은 반구면형상을 갖고, 철부(12a)는, 예를 들면, 금속으로 구성되고, 중량을 갖는 마스크 프레임(F)을 지지 가능하게 되어 있다.

X 구동부(12X)는, 도 3, 도 6에 나타내듯이, 스텝 모터로 되는 모터(12Xa)와, 모터(12Xa)에 의해서 회전 구동되어 X 방향으로 연재하는 회전축(12Xb)과, 회전축(12Xb)에 나합되어 회전축(12Xb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 X 위치 규제부(12Xc)와, 이 X 위치 규제부(12Xc)와 모터(12Xa)의 이동을 규제하는 규제부(12Xd)를 갖는다.

X 구동부(12X)에서는, 모터(12Xa)에 의해서 회전축(12Xb)을 회동함으로써, 이 회전축(12Xb)의 선단이 회동 가능한 상태로 회전축(12Xb)의 선단에 접속된 기초부(12b)가, X 위치 규제부(12Xc)에 대해서 X 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(12Xd)에 의해서, 기초부(12b)의 이동 방향이 규제되고 있다.

X 위치 규제부(12Xc)의 하단은, 대략 평판상의 수평판(12c)에 접속 고정되고 있다. 수평판(12c) 상에서는, 기초부(12b)의 중량이 수평판(12c)에 지지를 받고, 수평판(12c)에 대해서 기초부(12b)는 이동 가능하게 되어 있다.

Y 구동부(12Y)는, 도 3, 도 6에 나타내듯이, 스텝 모터로 되는 모터(12Ya)와, 모터(12Ya)에 의해서 회전 구동되어 Y 방향으로 연재하는 회전축(12Yb)과, 회전축(12Yb)에 나합되어 회전축(12Yb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 Y 위치 규제부(12Yc)와, 이 Y 위치 규제부(12Yc)와 모터(12Ya)의 이동을 규제하는 규제부(12Yd)를 갖는다.

Y 구동부(12Y)에서는, 모터(12Ya)에 의해서 회전축(12Yb)을 회동함으로써, 이 회전축(12Yb)의 선단이 회동 가능한 상태로 회전축(12Yb)의 선단에 접속된 대좌(12d)가, Y 위치 규제부(12Yc)에 대해서 Y 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(12Yd)에 의해서, 대좌(12d)의 이동 방향이 규제되고 있다.

Y 위치 규제부(12Yc)의 상단은, 대략 평판상의 수평판(12c)에 접속 고정되고 있다. 대좌(12d) 상에서는, 수평판(12c) 상에 배치된 부재의 중량이 대좌(12d)에 지지를 받고, 대좌(12d)에 대해서 수평판(12c)은 이동 가능하게 되어 있다.

Z 구동부(12Z)는, 도 3, 도 6에 나타내듯이, 스텝 모터 또는 써보모터로 되는 모터(12Za)와, 모터(12Za)에 의해서 회전 구동되어 Z 방향으로 연재하는 회전축(12Zb)과, 회전축(12Zb)에 나합되어 회전축(12Zb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 Z 위치 규제부(12Zc)와, 이 Z 위치 규제부(12Zc)와 모터(12Za)의 이동을 규제하는 규제부(12Zd)를 갖는다.

Z 구동부(12Z)에서는, 모터(12Za)에 의해서 회전축(12Zb)을 회동함으로써, 이 회전축(12Zb)의 선단이 회동 가능한 상태로 회전축(12Zb)의 선단에 접속된 대좌(12d)가, Z 위치 규제부(12Zc)에 대해서 Z 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(12Zd)에 의해서, 대좌(12d)의 이동 방향이 규제되고 있다.

Z 위치 규제부(12Zc)는, 성막실(4)(챔버)의 저부이다. 지지 얼라인먼트부(12)는, 철부(12a)의 위치를 XYZ 방향의 자유도에서 조정 가능하고, 성막실(4)(챔버)의 저부에 고정되고 있다.

지지 얼라인먼트부(12)에서는, 모터(12Xa), 모터(12Ya)가 모두 챔버(4) 내에 배치되고, 성막 영역인 마스크 프레임(F)보다 하측에 위치하고 있다. 이 구조에서는, X 구동부(12X), Y 구동부(12Y)가, 모두 중량물인 마스크 프레임(F)의 중량을 지지하면서 구동하는 기능을 갖지 않고, 수평 방향의 위치 맞춤만을 실시하기 때문에, 소출력의 모터를 채용하면 좋기 때문에, 챔버(4) 내에 배치하는 것이 가능해지고 있다.

이 때문에, X 구동부(12X), Y 구동부(12Y)에서는, 모터(12Xa), 모터(12Ya)가 모두 스텝 모터로 구성되어 있기 때문에, 구동 제어성을 높일 수 있다. 동시에, X 구동부(12X), Y 구동부(12Y)는, 피구동물인 마스크 프레임(F)에 대해서, 챔버(4) 내에서, 근접한 위치에 배치할 수 있다. 이 때문에, 샤프트, 암 등을 구비하는 구동 기구를 이용하는 경우, 예를 들면, 챔버(4)의 외부로부터 거리를 멀리하고 구동을 실시하는 경우에 비해, X 구동부(12X), Y 구동부(12Y)는, 고정밀도로 마스크 프레임(F)의 위치의 설정을 실시하는 것이 가능해진다.

또, Z 구동부(12Z)는, 중량물인 마스크 프레임(F)의 중량을 지지하면서 구동하기 때문에, 고출력인 대형의 모터가 필요하고, 동시에, 챔버(4)의 외부에 배치하여 스페이스에 따라 제한되지 않도록 되어 있다.

지지 얼라인먼트부(11)와 지지 얼라인먼트부(12)는, 대략 동일한 구성이고, 마스크 프레임(F)에서 성막 위치의 좌우 양단 측에 배치되어 있다.

도 7은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)의 상부 얼라인먼트부를 나타내는 사시도이다. 도 8은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)의 상부 얼라인먼트부를 나타내는 사시도이다.

상부 얼라인먼트부(13)에는, 협지부(13A)가 설치되고 있다. 협지부(13A)는, 마스크 프레임(F)의 상단에서 좌우 방향(Y 방향)에서 단부인 각부(角部) 부근의 부위를 협지하여 계지 가능하다. 상부 얼라인먼트부(13)는, 협지부(13A)를 마스크면에 수직인 대략 수평 방향(X 방향)으로 구동하여 위치 조정할 때에 구동 가능한 X 구동부(13X)와, 협지부(13A)를 마스크면에 대략 평행한 YZ면 내에서 회동 가능한 회전 구동부(13R)를 갖는다.

협지부(13A)는, 도 3, 도 7에 나타내듯이, 협지편(13Aa, 13Ab)과, 기초부(13Ac)를 갖고 있다. 협지편(13Aa, 13Ab)은, 마스크 프레임(F)의 단부에서, 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면의 각각에 당접한다. 기초부(13Ac)는, 협지편(13Aa, 13Ab)을 평행 상태로 유지하고, 협지편(13Aa, 13Ab) 사이의 거리를 마스크 프레임(F)의 두께와 거의 동등하게 설정한다. 기초부(13Ac)에는, 협지편(13Aa, 13Ab)의 기단이 고정되고 있다.

또, 협지부(13A)의 기초부(13Ac)에서, 협지편(13Aa, 13Ab)의 연재 방향에서 철부(13Ad, 13Ae)와는 반대 측의 위치에는, 협지편(13Aa, 13Ab)과 대략 직교하도록 교차하여 회전축(13B)의 선단이 접속된다.

협지편(13Aa, 13Ab)의 선단에는, 서로 대향하는 내측면에 위치하도록 철부(13Ad, 13Ae)이 설치되고 있다.

철부(13Ad, 13Ae)는, 협지편(13Aa, 13Ab)이 마스크 프레임(F)을 협지한 상태로, 협지편(13Aa, 13Ab)과 마스크 프레임(F)이 X 방향으로 어긋나지 않게, 또, 협지편(13Aa, 13Ab)이 마스크 프레임(F)을 협지할 때에, 협지편(13Aa, 13Ab)과 마스크 프레임(F)이 X 방향으로 어긋나 있었을 때에 이 차이를 흡수하여 협지편(13Aa)과 협지편(13Ab) 사이에 마스크 프레임(F)을 유지하는 것이 가능하도록, 서로 근접하는 방향으로 부세되고 있다.

철부(13Ad, 13Ae)는, 모두, 서로 근접하는 방향으로 돌출하는 구면 혹은 반구면형상을 갖고, 예를 들면, 금속으로 구성되고, 마스크 프레임(F)의 중량을 지지 가능하게 되어 있다.

회전축(13B)은, 마스크면에 수직인 대략 수평 방향(X 방향)으로 연재하고, 회전축(13B)의 축선 둘레로 회동 가능하게 된다. 또, 회전축(13B)은, 축선 방향(X 방향)으로 진퇴 가능하게 되어 있다.

회전축(13B)의 선단에는, 협지부(13A)의 기초부(13Ac)가 지름 방향으로 돌출하도록 접속 고정된다. 회전축(13B)의 기단에는, 회전 구동부(13R)의 모터(13Ra)가 접속되어, 회전축(13B)의 축선 둘레로 구동 가능하게 되어 있다.

회전 구동부(13R)의 모터(13Ra)는, 마스크면과 평행으로 연재하는 평판부(13C)에 고정되고 있다. 이 평판부(13C)에 대해서 X 위치 규제부(13Xc)가 X 구동부(13X)에 의해서 구동됨으로써, 회전축(13B) 및 협지부(13A)가 회전축(13B)의 축선 방향으로 구동 가능하게 되어 있다.

X 구동부(13X)는, 도 3, 도 7에 나타내듯이, 스텝 모터로 되는 모터(13Xa)와, 모터(13Xa)에 의해서 회전 구동되어 X 방향으로 연재하는 회전축(13Xb)과, 회전축(13Xb)에 나합되어 회전축(13Xb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 X 위치 규제부(13Xc)와, 이 X 위치 규제부(13Xc)와 모터(13Xa)의 이동을 X 방향으로 규제하는 규제부(13Xd)를 갖는다.

X 구동부(13X)에서는, 모터(13Xa)에 의해서 회전축(13Xb)을 회동함으로써, 이 회전축(13Xb)의 기단 측이 접속된 X 위치 규제부(13Xc)가, 평판부(13C)에 대해서 X 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(13Xd)에 의해서, X 위치 규제부(13Xc)의 이동 방향이 규제되고 있다.

평판부(13C)는, 성막실(4)(챔버)의 측부이다. 상부 얼라인먼트부(13)는, 협지부(13A)의 위치를 X 방향의 자유도에서 조정 가능하고, 성막실(4)(챔버)의 측부에 고정되고 있다.

상부 얼라인먼트부(13)에서는, 우선, 회전 구동부(13R)의 모터(13Ra)에 의해서 회전축(13B)을 축선 둘레로 구동한다. 이것에 의해, 협지부(13A)가, 성막 위치가 되는 마스크 프레임(F)과 간섭하지 않는 위치가 되도록, 회전축(13B)의 축선 둘레의 각도 위치를 설정한다.

다음으로, 도 7에 나타내듯이, X 구동부(13X)의 모터(13Xa)에 의해서 회전축(13Xb)을 회동하고, X 위치 규제부(13Xc)를 X 방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 회전축(13B)을 축선 방향으로 구동하여 협지부(13A)의 X 방향에서 위치를 설정하고, 협지편(13Aa, 13Ab) 사이에 마스크 프레임(F)의 상단이 위치하도록 한다.

이 상태로, 도 8에 나타내듯이, 회전 구동부(13R)의 모터(13Ra)에 의해서 회전축(13B)을 축선 둘레로 회동한다. 이것에 의해, 협지부(13A)에서 협지편(13Aa, 13Ab) 사이에 마스크 프레임(F)의 상단이 위치하도록, 협지부(13A)에서 회전축(13B)의 축선 둘레의 각도 위치를 설정한다. 이것에 의해, 철부(13Ad, 13Ae)가 각각 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면에 당접하고, 마스크 프레임(F)이 협지편(13Aa, 13Ab)에 의해서 협지된 상태가 된다.

이 상태로, X 구동부(13X)의 모터(13Xa)에 의해서 회전축(13Xb)을 회동하고, X 위치 규제부(13Xc)를 X 방향으로 이동시킴으로써, 회전축(13B)을 축선 방향으로 구동하여 마스크 프레임(F)의 상단에서 X 방향에서 위치를 미세조정(微調整)하는 것이 가능해진다.

상부 얼라인먼트부(13)에서는, 회전 구동부(13R)의 모터(13Ra)가 성막실(4)(챔버)의 외측 위치에 배치되고, 또, X 구동부(13X)의 모터(13Xa)가 성막실(4)(챔버)의 외측 위치에 배치되어 있다. 따라서, 협지부(13A)에서 회전축(13B)의 축선 둘레의 각도 위치 조정, 및, 협지부(13A)에서 회전축(13B)의 축선 방향의 위치 조정은, 모두, 성막실(4)(챔버)의 외측에서 행해진다. 이것에 의해, 챔버(4) 내에 발생한 쓰레기가 확산되는 것을 방지할 수 있다.

상부 얼라인먼트부(13, 14)는, 좌우 방향인 Y 방향으로 나란하게 배치되어 있다. 도 3에 나타내듯이, 상부 얼라인먼트부(13, 14)는, 마스크 프레임(F)의 중심선(Z 방향, 중력 방향)에 대해서, 대략 대칭인 구성을 갖도록 설치되고 있다. 이 때문에, 상부 얼라인먼트부(14)는, 이하에 부호만 기재되고, 도에서 숨겨진 구성도 있다.

상부 얼라인먼트부(14)에는, 협지부(14A)가 설치되고 있다. 협지부(14A)는, 마스크 프레임(F)의 상단에서 좌우 방향(Y 방향)에서 단부인 각부 부근의 부위를 협지하여 계지 가능하다. 상부 얼라인먼트부(14)는, 협지부(14A)를 마스크면에 수직인 대략 수평 방향(X 방향)으로 구동하여 위치 조정할 때에 구동 가능한 X 구동부(14X)와, 협지부(14A)를 마스크면에 대략 평행한 YZ면 내에서 회동 가능한 회전 구동부(14R)를 갖는다.

협지부(14A)는, 도 3에 나타내듯이, 협지편(14Aa, 14Ab)과, 기초부(14Ac)를 갖고 있다. 협지편(14Aa, 14Ab)은, 마스크 프레임(F)의 단부에서, 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면의 각각에 당접한다. 기초부(14Ac)는, 협지편(14Aa, 14Ab)을 평행 상태로 유지하고, 협지편(14Aa, 14Ab) 사이의 거리를 마스크 프레임(F)의 두께와 거의 동등하게 설정한다. 기초부(14Ac)에는, 협지편(14Aa, 14Ab)의 기단이 고정되고 있다.

또, 협지부(14A)의 기초부(14Ac)에서, 협지편(14Aa, 14Ab)의 연재 방향에서 철부(14Ad, 14Ae)와는 반대 측의 위치에는, 협지편(14Aa, 14Ab)와 대략 직교하도록 교차하여 회전축(14B)의 선단이 접속된다.

협지편(14Aa, 14Ab)의 선단에는, 서로 대향하는 내측면에 위치하도록 철부(14Ad, 14Ae)가 설치되고 있다.

철부(14Ad, 14Ae)는, 협지편(14Aa, 14Ab)이 마스크 프레임(F)을 협지한 상태로, 협지편(14Aa, 14Ab)과 마스크 프레임(F)이 X 방향으로 어긋나지 않게, 또, 협지편(14Aa, 14Ab)이 마스크 프레임(F)을 협지할 때에, 협지편(14Aa, 14Ab)과 마스크 프레임(F)이 X 방향으로 어긋나 있었을 때에 이 차이를 흡수하여 협지편(14Aa)과 협지편(14Ab) 사이에 마스크 프레임(F)을 유지하는 것이 가능하도록, 서로 근접하는 방향으로 부세되고 있다.

철부(14Ad, 14Ae)는, 모두, 서로 근접하는 방향으로 돌출하는 구면 혹은 반구면형상을 갖고, 예를 들면, 금속으로 구성되어, 마스크 프레임(F)의 중량을 지지 가능하게 되어 있다.

회전축(14B)은, 마스크면에 수직인 대략 수평 방향(X 방향)으로 연재하고, 회전축(14B)의 축선 둘레로 회동 가능하게 된다. 또, 회전축(14B)는, 축선 방향(X 방향)으로 진퇴 가능하게 되어 있다.

회전축(14B)의 선단에는, 협지부(14A)의 기초부(14Ac)가 지름 방향으로 돌출하도록 접속 고정된다. 회전축(14B)의 기단에는, 회전 구동부(14R)의 모터(14Ra)가 접속되어, 회전축(14B)의 축선 둘레로 구동 가능하게 되어 있다.

회전 구동부(14R)의 모터(14Ra)는, 마스크면과 평행으로 연재하는 평판부(14C)에 고정되고 있다. 이 평판부(14C)에 대해서 X 위치 규제부(14Xc)가 X 구동부(14X)에 의해서 구동됨으로써, 회전축(14B) 및 협지부(14A)가 회전축(14B)의 축선 방향으로 구동 가능하게 되어 있다.

X 구동부(14X)는, 도 3에 나타내듯이, 스텝 모터로 되는 모터(14Xa)와, 모터(14Xa)에 의해서 회전 구동되어 X 방향으로 연재하는 회전축(14Xb)과, 회전축(14Xb)에 나합되어 회전축(14Xb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 X 위치 규제부(14Xc)와, 이 X 위치 규제부(14Xc)와 모터(14Xa)의 이동을 X 방향으로 규제하는 규제부(14Xd)를 갖는다.

X 구동부(14X)에서는, 모터(14Xa)에 의해서 회전축(14Xb)을 회동함으로써, 이 회전축(14Xb)의 기단 측이 접속된 X 위치 규제부(14Xc)가, 평판부(14C)에 대해서 X 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 규제부(14Xd)에 의해서, X 위치 규제부(14Xc)의 이동 방향이 규제되고 있다.

평판부(14C)는, 성막실(4)(챔버)의 측부이다. 상부 얼라인먼트부(14)는, 협지부(14A)의 위치를 X 방향의 자유도에서 조정 가능하고, 성막실(4)(챔버)의 측부에 고정되고 있다.

상부 얼라인먼트부(14)에서는, 우선, 회전 구동부(14R)의 모터(14Ra)에 의해서 회전축(14B)을 축선 둘레로 구동한다. 이것에 의해, 협지부(14A)가, 성막 위치로 되는 마스크 프레임(F)과 간섭하지 않는 위치가 되도록, 회전축(14B)의 축선 둘레의 각도 위치를 설정한다.

다음으로, X 구동부(14X)의 모터(14Xa)에 의해서 회전축(14Xb)을 회동하고, X 위치 규제부(14Xc)를 X 방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 회전축(14B)을 축선 방향으로 구동하여 협지부(14A)의 X 방향에서 위치를 설정하고, 협지편(14Aa, 14Ab) 사이에 마스크 프레임(F)의 상단이 위치하도록 한다.

이 상태로, 회전 구동부(14R)의 모터(14Ra)에 의해서 회전축(14B)을 축선 둘레로 회동한다. 이것에 의해, 도 3에 나타내듯이, 협지부(14A)에서 협지편(14Aa, 14Ab) 사이에 마스크 프레임(F)의 상단이 위치하도록, 협지부(13A)에서 회전축(13B)의 축선 둘레의 각도 위치를 설정한다. 이것에 의해, 철부(14Ad, 14Ae)가 각각 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면에 당접하고, 마스크 프레임(F)이 협지편(14Aa, 14Ab)에 의해서 협지된 상태가 된다.

이 상태로, X 구동부(14X)의 모터(14Xa)에 의해서 회전축(14Xb)을 회동하고, X 위치 규제부(14Xc)를 X 방향으로 이동시킴으로써, 회전축(14B)을 축선 방향으로 구동하여 마스크 프레임(F)의 상단에서 X 방향에서 위치를 미세조정하는 것이 가능해진다.

상부 얼라인먼트부(14)에서도, 회전 구동부(14R)의 모터(14Ra)가 성막실(4)(챔버)의 외측 위치에 배치되고, 또, X 구동부(14X)의 모터(14Xa)가 성막실(4)(챔버)의 외측 위치에 배치되어 있다. 따라서, 협지부(14A)에서 회전축(14B)의 축선 둘레의 각도 위치 조정, 및, 협지부(14A)에서 회전축(14B)의 축선 방향의 위치 조정은, 모두, 성막실(4)(챔버)의 외측에서 행해진다. 이것에 의해, 챔버(4) 내에 발생한 쓰레기가 확산되는 것을 방지할 수 있다.

도 9는, 본 실시 형태에서 마스크 프레임의 계합부를 나타내는 사시도이다. 도 10은, 본 실시 형태에서 마스크 프레임의 계합부를 나타내는 사시도이다. 도 11은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)에서 지지 얼라인먼트부와 마스크 프레임에서 계합부와의 계합 상태를 나타내는 사시도이다. 도 12는, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치)에서 지지 얼라인먼트부와 마스크 프레임에서 계합부와의 계합 상태를 나타내는 사시도이다.

마스크 프레임(F)은, 도 3, 도 9, 도 10에 나타내듯이, 대략 직사각형의 틀(Fa)의 하단의 양단부, 즉, Z 방향에서 하측으로 Y 방향에서 양단 위치에, 계합부(F1) 및 계합부(F2)가 각각 설치되고 있다.

계합부(F1)는, 도 3, 도 9에 나타내듯이, 마스크 프레임(F)의 일단 측에 설치되어, 틀(Fa)의 하단보다 하측으로 돌출한다. 계합부(F1)의 저면에는, 계합요부(係合凹部)(F1a)가 설치되고 있다.

계합요부(F1a)는, 도 9에 나타내듯이, 대략 구면상의 표면 형상을 갖고, 지지 얼라인먼트부(11)의 철부(11a)가 계합하고, XY 방향으로 위치 규제가 가능하도록 형성되고 있다.

즉, 평면에서 보았을 때, 계합요부(F1a)의 중심 위치에 대해서 철부(11a)의 중심 위치가 지름 방향으로 어긋난 상태로, 철부(11a)가 계합요부(F1a)에 당접했을 경우에서도, Z 방향으로 철부(11a)와 계합요부(F1a)가 근접함에 따라, 철부(11a)의 외면이 계합요부(F1a)의 내면을 따라서 XY 방향으로 이동한다.

그리고, 최종적으로, 도 11에 나타내듯이, Z 방향으로 철부(11a)와 계합요부(F1a)가 가장 근접한 상태, 즉, 계합요부(F1a)가 철부(11a)에 재치된 상태로, 철부(11a)의 전 둘레가 계합요부(F1a)의 전 둘레에, 원을 형성하도록 선접촉된다. 이것에 의해, 평면에서 보았을 때, 계합요부(F1a)의 중심 위치에 대해서 철부(11a)의 중심 위치가 XY 방향으로 일치한 상태가 되도록, 마스크 프레임(F)의 위치가 설정된다.

또한, 계합요부(F1a) 및 철부(11a)의 형상은, 각각이 서로 중심 위치를 XY 방향에서 위치를 설정 가능한 형상이면, 상술한 형상에 한정되는 것이 아니고, 다른 형상을 이용하는 것도 가능하다.

예를 들면, 계합요부(F1a) 및 철부(11a)가 서로 감합하는 요철 형상이 상술한 실시 형태와는 반대로 설정되어 있는 구조가 채용되어도 좋다. 구체적으로, 마스크 프레임(F)에 철형상(凸形狀)의 부재가 설치되고, 지지 얼라인먼트부(11)에 요형상(凹形狀)의 부재가 설치되고 있는 구조가 채용되어도 좋다. 또, 계합요부(F1a)와 철부(11a)의 몇개의 형상으로서, 구면 형상은 아니고 원추형으로 형성된 형상, 또는, 다각추 등의 형상을 채용할 수도 있다.

계합부(F2)는, 도 3, 도 10에 나타내듯이, 마스크 프레임(F)의 일단 측에 설치되고, 틀(Fa)의 하단보다 하측으로 돌출한다. 계합부(F2)의 저면에는, 계합구부(係合溝部)(F2a)가 설치되고 있다.

계합구부(F2a)는, 도 10에 나타내듯이, 틀(Fa)의 하단에 연재하는 방향, 즉, Y 방향으로 대략 동일 형상을 갖도록 연재하고 있다. 또한, 계합구부(F2a)는, 계합구부(F2a)의 XZ 방향의 단면이, 계합구부(F2a)의 연재하는 방향에서 대략 동일하고, 원호상의 표면 형상을 갖는다. 계합구부(F2a)의 원호형상은, 지지 얼라인먼트부(12)의 철부(12a)가 계합하고, Y 방향으로 자유도를 갖고, X 방향에서 철부(12a)의 위치가 설정 가능하게 형성되고 있다.

즉, 평면에서 보았을 때, 계합구부(F2a)의 중심 위치에 대해서 철부(12a)의 중심 위치가 철부(12a)의 지름 방향인 X 방향 또는 Y 방향의 어느 쪽으로 어긋난 상태로, 철부(12a)가 계합구부(F2a)에 당접했을 경우에서도, Z 방향으로 철부(12a)와 계합구부(F2a)가 근접함에 따라, 철부(12a)의 외면이 계합구부(F2a)의 내면을 따라서 XY 방향으로 이동한다.

그리고, 최종적으로, 도 12에 나타내듯이, Z 방향으로 철부(12a)와 계합구부(F2a)가 가장 근접한 상태, 즉, 계합구부(F2a)가 철부(12a)에 재치된 상태로, 철부(12a)의 X 방향을 따르는 단면에서 원호가, 계합구부(F2a)의 내면에, 계합구부(F2a)의 X 방향을 따르는 단면과 일치하도록 선접촉한다. 이것에 의해, 평면에서 보았을 때, 계합구부(F2a)의 X 방향 중심 위치에 대해서 철부(12a)의 중심 위치가 X 방향으로 일치한 상태가 되도록, 마스크 프레임(F)의 위치가 설정된다. 동시에, Y 방향으로 연재하는 계합구부(F2a)에 대해서 철부(12a)의 Y 방향에서 위치는, 계합구부(F2a)의 Y 방향의 길이에 대응하는 자유도를 갖고 Y 방향의 위치로 설정된다.

상측 지지부(16, 16)는, 도 3에 나타내듯이, 마스크 프레임(F)의 상측의 중앙 위치에서, Y 방향의 상부 얼라인먼트부(13) 및 상부 얼라인먼트부(14)의 사이에 위치하도록 설치되고 있다.

상측 지지부(16, 16)는, 지지 얼라인먼트부(11, 12)에 의해서 마스크 프레임(F)을 지지하고, 상부 얼라인먼트부(13, 14)에 의해서 마스크 프레임(F)을 지지·얼라인먼트 하기 직전에, 마스크 프레임(F)이 넘어지지 않게 마스크 프레임(F)의 상측을 지지한다.

상측 지지부(16, 16)는, 도 3, 도 4에 나타내듯이, 마그넷부(16a)와, Z 구동부(16Z)를 갖는다. 마그넷부(16a)는, 마스크 프레임(F)의 상단의 중앙부를 포함한 부분, 구체적으로는, 마스크 프레임(F)의 좌우 양단의 위치를 제외한 마스크 프레임(F)의 전체 길이에 설치되고 있다. 마그넷부(16a)는, 마스크 프레임(F)을 구성하는 마그넷 등의 상측 프레임 지지체(F6)와 서로 끌어당기고, 마스크 프레임(F)의 중량을 지지 가능하다. Z 구동부(16Z)는, 마그넷부(16a)를 Z 방향으로 구동 가능하다.

상측 지지부(16, 16)에서는, Y 방향으로 연재하는 마그넷부(16a)가 마스크 프레임(F)의 상단을 따라서 복수 배치되어 있다. 예를 들면, 도 3에 나타내듯이, 마그넷부(16a)는 2분할되고 있지만, 마그넷부(16a)는, 또한 다수의 부재로 분할되어 있어도 좋다.

Z 구동부(16Z)는, 도 3, 도 7에 나타내듯이, 스텝 모터 또는 써보모터로 되는 모터(16Za)와, 모터(16Za)에 의해서 회전 구동되어 Z 방향으로 연재하는 회전축(16Zb)과, 회전축(16Zb)에 나합되어 회전축(16Zb)의 축선 방향으로 상대 이동 가능한 Z 판부(16c)와, 이 Z 판부(16c)와 모터(16Za)의 이동을 규제하는 규제부(16Zd)와, Z 판부(16c)와 마그넷부(16a)를 접속하는 접속부(16b)와, 회전축(16Zb)의 하단이 접속되는 Z 위치 규제부(16Zc)를 갖는다.

Z 구동부(16Z)에서는, 회전축(16Zb)의 하단(선단)은, 회동 가능한 상태로 Z 위치 규제부(16Zc)에 접속되고 있다. 모터(16Za)에 의해서 회전축(16Zb)을 회동함으로써, Z 위치 규제부(16Zc)에 대해서 Z 방향으로는 이동하지 않게 회전축(16Zb)은 회동한다. 규제부(16Zd)에 의해서, Z 판부(16c)의 이동 방향이 규제되고 있다. Z 판부(16c)는, Z 위치 규제부(16Zc)에 대해서 Z 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, Z 판부(16c)와 접속부(16b)에 의해서 접속된 마그넷부(16a)가 Z 방향으로 왕복 이동 가능하게 되어 있다.

Z 위치 규제부(16Zc)는, 성막실(4)(챔버)의 정부(頂部)이다. Z 구동부(16Z)는, 마그넷부(16a)를 Z 방향으로의 신장 또는 후퇴시키는 것이 가능하고, 성막실(4)(챔버)의 정부에 고정되고 있다.

상측 지지부(16, 16)에서는, 모터(16Za)가, 성막실(4)(챔버)의 정부에 위치하는 Z 위치 규제부(16Zc)의 외측, 즉, 챔버(4)의 외부에 배치되어 있다. 접속부(16b)가 밀폐 상태로 유지된 채로 Z 방향으로 신퇴가능하게 되어 있으므로, 챔버(4) 내에 발생한 쓰레기가 확산되는 것을 방지할 수 있다.

도 13은, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치), 마스크 프레임, 얼라인먼트 방법에서 얼라인먼트 전 상태를 나타내는 정면도이다. 도 14는, 본 실시 형태에서 성막 장치(스퍼터링 장치), 마스크 프레임, 얼라인먼트 방법에서 얼라인먼트 상태를 나타내는 정면도이다.

본 실시 형태에 따른 스퍼터링 장치(1)에서, 마스크 프레임(F)의 얼라인먼트를 실시할 때, 우선, 도 13에 나타내듯이, 마스크 프레임(F)을 성막 위치의 부근에 위치한다.

이 때, 마스크 프레임(F)의 상단은, 상측 지지부(16)와 마스크 프레임(F)의 상측 프레임 지지체(F6)(마그넷부)가 서로 서로 끌어당김으로써, 넘어지지 않게 지지를 받고 있다. 또, 마스크 프레임(F)의 하부는 지지 얼라인먼트부(11, 12) 이외의 지지 장치(지지 수단)에 의해 지지를 받고 있는 것이 바람직하다. 이 지지 장치로서는, 지지 얼라인먼트부(11, 12)의 철부(11a, 12a)의 위치보다 높은 위치로 설정됨과 동시에, 후술하는 지지 얼라인먼트부(11, 12)의 얼라인먼트 동작에 따라 상승하는 철부(11a, 12a) 상지점(上止点)보다 낮은 위치가 되도록 설정할 수 있다.

여기서, 상측 지지부(16, 16)는, 도 13에 나타내듯이, Z 구동부(16Z)에서는, 마그넷부(16a)가 마스크 프레임(F)의 상단에 근접하도록 최하 위치로 설정되어 있다.

마스크 프레임(F)의 얼라인먼트 동작 전에서, 지지 얼라인먼트부(11, 12)는, 도 13에 나타내듯이, 철부(11a, 12a)의 위치가 Z 방향의 최저 위치가 되도록 Z 구동부(11Z, 12Z)에서 설정되어 있다. X 구동부(11X, 12X) 및 Y 구동부(11Y, 12Y)에서는, 철부(11a, 12a)가 XY면 내 방향에서 성막 위치의 가까운 위치에 있으면 좋다. 이것은, 철부(11a)의 상승에 수반하여 계합요부(F1a)의 내면의 몇개의 위치에 철부(11a)가 당접 가능한 것, 및, 철부(12a)의 상승에 수반하여 계합구부(F2a)의 내면의 몇개의 위치에 철부(12a)가 당접 가능한 것을 의미한다.

동시에, 마스크 프레임(F)의 얼라인먼트 동작 전에서, 상부 얼라인먼트부(13)는, 도 13에 나타내듯이, 회전 구동부(13R)에서 회전축(13B)의 축선 둘레에서 협지부(13A)의 각도가, 마스크 프레임(F)을 성막 위치의 부근에 위치할 때에 마스크 프레임(F)에 간섭하지 않는 각도로 되어 있다. 구체적으로는, 협지부(13A)가 마스크 프레임(F)의 근처에 위치함과 동시에, 회전축(13B)의 축선 둘레에서 협지부(13A)가 적어도 상향으로 기우는 각도로 협지부(13A)의 위치가 설정되는 것이 바람직하다.

또, 상부 얼라인먼트부(13)에서는, X 구동부(13X)에서, 협지부(13A)에서 협지편(13Aa, 13Ab) 사이에 마스크 프레임(F)의 상단이 위치하도록 설정하여 둔다.

이와 같이, 마스크 프레임(F)의 얼라인먼트 동작 전에서, 상부 얼라인먼트부(14)는, 도 13에 나타내듯이, 회전 구동부(14R)에서 회전축(14B)의 축선 둘레에서 협지부(14A)의 각도가, 마스크 프레임(F)을 성막 위치의 부근에 위치할 때에 마스크 프레임(F)에 간섭하지 않는 각도로 되어 있다. 구체적으로는, 협지부(14A)가 마스크 프레임(F)의 근처에 위치함과 동시에, 회전축(14B)의 축선 둘레에서 협지부(14A)가 적어도 상향으로 기우는 각도로 협지부(13A)의 위치가 설정되는 것이 바람직하다.

또, 상부 얼라인먼트부(14)에서는, X 구동부(14X)에서, 협지부(14A)에서 협지편(14Aa, 14Ab) 사이에 마스크 프레임(F)의 상단이 위치하도록 설정하여 둔다.

그 다음으로, 얼라인먼트 동작을 실시하려면, 도 14에 나타내듯이, 상부 얼라인먼트부(13)의 회전 구동부(13R)를 구동하고, 도 14의 화살표 r13으로 나타내듯이, 협지부(13A)를 회전축(13B)의 축선 둘레로 회동한다. 이것에 의해, 협지부(13A)의 각도는, 협지편(13Aa) 및 협지편(13Ab) 사이에 위치하는 2개의 대향면에 설치된 철부(13Ad) 및 철부(13Ae)가 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면에 당접하여 지지 가능한 각도로 한다.

동시에, 얼라인먼트 동작을 실시하려면, 도 14에 나타내듯이, 상부 얼라인먼트부(14)의 회전 구동부(14R)를 구동하고, 도 14의 화살표 r14로 나타내듯이, 협지부(14A)를 회전축(14B)의 축선 둘레로 회동한다. 이것에 의해, 협지부(14A)의 각도는, 협지편(14Aa) 및 협지편(14Ab) 사이에 위치하는 2개의 대향면에 설치된 철부(14Ad) 및 철부(14Ae)가 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면에 당접하여 지지 가능한 각도로 한다.

또한, 도 14의 화살표 r13, r14로 나타내는 상부 얼라인먼트부(13, 14)에서 회전 구동부(13R, 14R)의 동작의 후에, 혹은, 이 동작과 동시에, 지지 얼라인먼트부(11, 12)에서, Z 구동부(11Z, 12Z)를 구동한다. 이것에 의해, 도 14의 화살표 r11, r12로 나타내듯이, 철부(11a, 12a)를 상승시켜서, 철부(11a)를 계합요부(F1a)의 내면에 당접시킴과 동시에, 철부(12a)를 계합구부(F2a)의 내면에 당접시킨다.

이 도 14의 화살표 r11, r12로 나타내는 Z 구동부(11Z, 12Z)의 동작에 의해, 지지 얼라인먼트부(11, 12)에 의해서, 마스크 프레임(F)의 중량이 지지를 받은 상태가 된다.

도 14의 화살표 r11, r12로 나타내는 Z 구동부(11Z, 12Z)의 동작에 동기하여, 상측 지지부(16, 16)에서 Z 구동부(16Z)를 구동한다. 이것에 의해, 도 14의 화살표 r16으로 나타내듯이, 마그넷부(16a)를 상승시켜서, 마그넷부(16a)가, 상승하는 마스크 프레임(F)에 당접하지 않게 동작시킨다.

이와 같이, 도 14의 화살표 r11, r12로 나타내듯이, 철부(11a)가 계합요부(F1a)의 내면에 당접함과 동시에, 철부(12a)가 계합구부(F2a)의 내면에 당접한다. 이것에 의해, 마스크 프레임(F)의 하단은, 철부(11a, 12a)에 의해서 설정되는 XY면 내의 위치에 규제되게 된다. 동시에, 도 14의 화살표 r13으로 나타내듯이, 협지편(13Aa)의 철부(13Ad) 및 협지편(13Ab)의 철부(13Ae)가 각각 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면에 당접한다. 또, 도 14의 화살표 r14로 나타내듯이, 협지편(14Aa)의 철부(14Ad) 및 협지편(14Ab)의 철부(14Ae)가 각각 마스크 프레임(F)의 표면 및 이면에 당접한다. 이것에 의해, 마스크 프레임(F)의 상단은, 협지부(13A, 14A)에 의해서 설정되는 X 방향에서 위치에 규제되게 된다.

또한, 도시하지 않은 카메라 등의 검출 장치에 의해서 검출된 유리 기판(S)과, 마스크 프레임(F)의 위치 관계의 정보로부터, 도시하지 않은 제어부 등의 연산 장치에 의해서 연산됨과 동시에 출력되는 얼라인먼트 신호에 근거하여, 얼라인먼트 장치(10)를 동작시킨다. 이것에 의해서, 유리 기판(S)과, 마스크 프레임(F)의 위치 관계를 미리 설정된 스퍼터링의 성막 위치가 되도록 제어한다.

이 때, 지지 얼라인먼트부(11, 12)에서, X 구동부(11X, 12X), Y 구동부(11Y, 12Y), Z 구동부(11Z, 12Z)를 구동한다. 또한, 상부 얼라인먼트부(13, 14)에서 X 구동부(13X)를 구동한다. 이것에 의해서, 마스크 프레임(F)의 ZY면에서 2 방향의 위치, 및, 마스크 프레임(F)의 ZY면에 직교하는 X 방향의 위치, 즉, 3개의 축 방향에서 위치와, 3개의 축 방향의 축선 둘레의 3개의 회전 방향(각도)에 의한 6 자유도에서, 마스크 프레임(F)의 얼라인먼트를 실시한다.

구체적으로는, 지지 얼라인먼트부(11)에 의한 마스크 프레임(F)의 하단에서 계합부(F1)의 측단부(側端部)의 XYZ 방향이 되는 3 방향의 위치 설정, 및, 지지 얼라인먼트부(12)에 의한 마스크 프레임(F)의 하단에서 계합부(F2)의 측단부의 XYZ 방향이 되는 3 방향의 위치 설정, 상부 얼라인먼트부(13)에 의한 마스크 프레임(F)의 상단에서 계합부(F1)의 측단부의 X 방향이 되는 위치 설정, 상부 얼라인먼트부(14)에 의한 마스크 프레임(F)의 상단에서 계합부(F2)의 측단부의 X 방향이 되는 위치 설정, 을 실시하게 된다.

이것에 의해, 유리 기판(S)과 마스크 프레임(F)의 면 내 방향의 위치 설정과, 유리 기판(S)과 마스크 프레임(F)의 면끼리의 기울기 설정을 동시에 실시하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 지지 얼라인먼트부(11, 12)에서, X 구동부(11X, 12X), Y 구동부(11Y, 12Y)가, 챔버(4) 내에 설치되고 있다. 이것에 의해, 구동부(11X, 12X, 11Y, 12Y)가 챔버(4)의 외부에 설치되고 있는 경우에 비해, 구동부(11X, 12X, 11Y, 12Y)로부터 해당 구동부에 의해서 위치가 제어되는 마스크 프레임(F)까지의 거리를 단축할 수 있다. 이것에 의해, 마스크 프레임(F)의 위치의 제어를 보다 고정밀도로 실시하는 것이 가능해진다. 동시에, 구동부(11X, 12X, 11Y, 12Y)에 스텝 모터를 이용하는 것이 가능해지기 때문에, 고출력인 써보모터를 이용하는 경우에 비해 마스크 프레임(F)의 위치의 제어를 보다 고정밀도로 실시하는 것이 가능해진다.

또한, 구동부(11X, 12X, 11Y, 12Y)에 공간절약형의 스텝 모터를 이용하고, 챔버(4) 내에서 밀폐하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 구동부(11X, 12X, 11Y, 12Y)의 구동에 따라 쓰레기 등의 발생을 방지하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 유리 기판(S)에 대한 스퍼터링의 성막 특성을 향상함과 동시에, 제품 비율을 향상시키고, 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 지지 얼라인먼트부(11, 12)에서 Z 구동부(11Z, 12Z), 및, 상부 얼라인먼트부(13, 14)에서 회전 구동부(13R, 14R)와 X 구동부(13X, 14X)가, 챔버(4)의 외부에 설치된다. 이것에 의해, 500kg이상이 되는 경우도 있는 중량을 갖는 마스크 프레임(F)을 지지하고, 마스크 프레임(F)을 직접 구동할 때에, 챔버(4) 내의 스페이스를 신경쓰지 않고 고출력의 모터를 이용하는 것이 가능해진다. 또한, 구동부(11Z, 12Z)로부터 발생한 쓰레기는, 중력에 의해서 하부로 낙하하지만, 성막 특성에 영향을 주는 마스크 프레임(F)의 상측 위치에 배치되어 있는 회전 구동부(13R, 14R) 및 X 구동부(13X, 14X)는 챔버(4)의 외측에 위치하므로, 이 쓰레기가 발생하지 않고, 유리 기판(S)에 대한 스퍼터링 성막 특성에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 계합부(F1, F2) 및 지지 얼라인먼트부(11, 12)의 철부(11a, 12a)가, 상기의 구성을 가지므로, 마스크 프레임(F)을 철부(11a, 12a)로 지지하고, 이것을 지지 얼라인먼트부(11, 12)에서 Z 구동부(11Z, 12Z)의 구동만으로, 마스크 프레임(F)의 하단부에서 위치 설정을 실시하는 것이 가능해진다.

또한, 계합요부(F1a) 및 계합구부(F2a)를 지지 얼라인먼트부(11, 12)의 철부(11a, 12a)에 계합시키는 것만으로, 마스크 프레임(F)을 미세조정 가능하게 지지하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 상부 얼라인먼트부(13, 14)가 상기의 구성으로 이루어짐으로써, X 구동부(13X, 14X)와 협지부(13A, 14A)를 회전축(13B, 14B)을 따라서 이동함으로써, X 방향으로 위치 제어하는 것이 가능하고, 이것에 의해, 3축선 둘레의 6 자유도로서 마스크 프레임(F)을 얼라인먼트 가능하게 할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 공간절약화 된 스퍼터링 장치(1)에서, 간단한 구성이고, 쓰레기가 나오지 않는 상태로, 용이하게 얼라인먼트 가능하게 하는 것이 가능하고, 뛰어난 성막 특성을 저비용으로 실현하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 지지 얼라인먼트부(11, 12)의 철부(11a, 12a)가, 상기와 같이 구동하는 것이 가능하면 X 구동부(11X, 12X), Y 구동부(11Y, 12Y), Z 구동부(11Z, 12Z)는, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상부 얼라인먼트부(13, 14)의 협지부(13A, 14A)가, 상기와 같이 구동하는 것이 가능하면 X 구동부(13X, 14X), 회전 구동부(13R, 14R)는, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다.

또, 상측 지지부(16)도, 마스크 프레임(F)의 상측을 얼라인먼트 전에 지지하는 것이 가능한 구성이면, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다.

또, 본 실시 형태에서는, 기판(S) 및 마스크 프레임(F)이 입위(立位)가 되는 종형 반송·종형 성막으로서 설명했지만, 수평 반송으로 할 수도 있다.

본 발명이 바람직한 실시 형태를 설명하고, 상기로 설명하였지만, 이것들은 본 발명의 예시적인 것이며, 한정하는 것으로서 고려되어서는 아니되는 것을 이해해야 한다. 추가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경은, 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않고 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전술의 설명에 의해서 한정되고 있다고 보여져야 하는 것이 아니고, 청구범위에 의해서 제한되고 있다.

1…스퍼터링 장치(성막 장치)
2…로드·언로드실
3…반송실
4…성막실(챔버)
48…보관 유지 장치(보관 유지 수단)
6…배킹 플레이트(음극 전극)
7…전원
8…가스 도입 장치(가스 도입 수단)
9…고진공 배기 장치(고진공 배기 수단)
10…얼라인먼트 장치(마스크 얼라인먼트 수단)
11, 12…지지 얼라인먼트부
11a, 12a…철부(凸部)
11b, 12b…기초부(基部)
11c, 12c…수평판
11d, 12d…대좌(台座)
11X, 12X…X 구동부
11Xa, 12Xa…모터
11Xb, 12Xb…회전축
11Xc, 12Xc…X 위치 규제부
11Xd, 12Xd…규제부
11Y, 12Y…Y 구동부
11Ya, 12Ya…모터
11Yb, 12Yb…회전축
11Yc, 12Yc…Y 위치 규제부
11Yd, 12Yd…규제부
11Z, 12Z…Z 구동부
11Za, 12Za…모터
11Zb, 12Zb…회전축
11Zc, 12Zc…Z 위치 규제부
11Zd, 12Zd…규제부
13, 14…상부 얼라인먼트부
13A, 14A…협지부
13Aa, 13Ab, 14Aa, 14Ab…협지편
13Ac, 14Ac…기초부
13Ad, 13Ae, 14Ad, 14Ae…철부
13B, 14B…회전축
13C, 14C…평판부
13R, 14R…회전 구동부
13Ra, 14Ra…모터
13X, 14X…X 구동부
13Xa, 14Xa…모터
13Xb, 14Xb…회전축
13Xc, 14Xc…X 위치 규제부
13Xd, 14Xd…규제부
16…상측 지지부
16a…마그넷부
16b…접속부
16c…Z 판부
16Z…Z 구동부
16Za…모터
16Zb…회전축
16Zc…Z 위치 규제부
16Zd…규제부
F…마스크 프레임
Fa…틀(-體)
F1,F2…계합부
F1a…계합요부(係合凹部)
F2a…계합구부(係合溝部)
F6…상측 프레임 지지체
S…유리 기판(피처리 기판)

Claims (9)

1. 성막 장치이며,
   챔버 내에서 성막하는 기판에 대해, 수직 보관 유지된 마스크 프레임을 얼라인먼트 하는 마스크 얼라인먼트 수단을 갖고,
   상기 마스크 얼라인먼트 수단이,
   상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된 계합부와,
   각각 상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 설치되어 상기 마스크 프레임을 지지 가능하게 됨과 동시에 상기 계합부에 계합하여 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 얼라인먼트 가능하고, 서로 이격되어 독립적으로 구동되는 2개의 지지 얼라인먼트부와,
   각각 상기 마스크 프레임의 상측의 위치를, 상기 마스크 프레임의 면에 직교하는 상기 X축 방향으로 설정 가능하게 하고, 상기 마스크 프레임을 지지 및 해방 가능하고, 서로 이격되어 독립적으로 구동되는 2개의 상부 얼라인먼트부,
   를 갖고,
   상기 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서, 상기 마스크 프레임은, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 Y축 방향 및 Z축 방향과, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 상기 X축 방향과, 상기 X축을 중심으로 하는 회전 방향과, 상기 Y축을 중심으로 하는 회전 방향과, 상기 Z축을 중심으로 하는 회전 방향으로 얼라인먼트 가능한,
   성막 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지 얼라인먼트부에서 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 횡 방향 및 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부가, 상기 챔버 내에 설치되는,
   성막 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 지지 얼라인먼트부에서 상하 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부 및 상기 상부 얼라인먼트부에서 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부가 상기 챔버의 외부에 설치되는,
   성막 장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 계합부는,
   상기 마스크 프레임의 하면에서 일단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합요부와,
   상기 마스크 프레임의 하면에서 타단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합구부,
   를 갖고,
   상기 계합구부가, 상기 마스크 프레임의 하단을 따라서 설치되는,
   성막 장치.
   
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부 얼라인먼트부는, 마스크면에 직교하는 방향으로 연재하는 축선 둘레로 회동 가능하고 상기 마스크 프레임의 상단을 상기 마스크면에 직교하는 방향에서 협지 가능한 협지부를 갖고,
   상기 협지부가, 축선 방향을 따라서 이동 가능한,
   성막 장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 지지 얼라인먼트부에서 상하 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부 및 상기 상부 얼라인먼트부에서 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 방향으로 얼라인먼트를 실시하는 구동부가 상기 챔버의 외부에 설치되는,
   성막 장치.
   
7. 제1항에 따른 성막 장치의 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해서 상기 마스크 얼라인먼트 수단에 의해서 수직 보관 유지되는 마스크의 마스크 프레임이며,
   상기 지지 얼라인먼트부에 계합하여 얼라인먼트 가능하게 되는 계합부가, 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치되는,
   마스크 프레임.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 계합부는,
   상기 마스크 프레임의 하면에서 일단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합요부와,
   상기 마스크 프레임의 하면에서 타단에 배치되어 상기 지지 얼라인먼트부의 철부에 계합하는 계합구부를 갖고,
   상기 계합구부가, 상기 마스크 프레임의 하단을 따라서 설치되는,
   마스크 프레임.
   
9. 챔버 내에서 성막하는 기판에 대해, 수직 보관 유지된 마스크 프레임을 얼라인먼트 하는 얼라인먼트 방법이며,
   상기 마스크 프레임의 성막 위치에서 양단의 하부에 지지 얼라인먼트부를 상기 마스크 프레임의 하면에서 양단에 설치된 계합부에 계합함으로써, 상기 마스크 프레임을 지지하고,
   상기 마스크 프레임의 상측의 위치를, 상기 마스크 프레임의 면에 직교하는 X축 방향으로 설정 가능하게 하여 상기 마스크 프레임을 지지 및 해방 가능한 상부 얼라인먼트부에 의해서 지지하고,
   마스크 얼라인먼트 수단에 의해서, 상기 마스크 프레임은, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 평행한 Y축 방향 및 Z축 방향과, 상기 마스크 프레임의 상기 면에 직교하는 상기 X축 방향과, 상기 X축을 중심으로 하는 회전 방향과, 상기 Y축을 중심으로 하는 회전 방향과, 상기 Z축을 중심으로 하는 회전 방향에 의한 6 자유도로 얼라인먼트되는,
   얼라인먼트 방법.

Images