KR102257008B1 - Film forming apparatus, film forming method, and manufacturing method of electronic device - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판에 마스크를 통해 성막 재료를 성막하기 위한 성막 장치로서, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 설치되며, 기판을 흡착하여 보유지지하기 위한 기판흡착수단과, 상기 진공 용기 내에 설치되며, 마스크를 지지하기 위한 마스크 지지 유닛과, 상기 진공 용기 내에 설치되며, 상기 기판흡착수단의 위치를 조정하기 위한 자기 부상 스테이지 기구와, 상기 기판흡착수단의 흡착면에 대하여 수직인 방향으로 상기 마스크 지지 유닛이 근접 또는 이격되도록 상기 마스크 지지 유닛을 이동시키기 위한 마스크 지지 유닛 이동 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention is a film forming apparatus for depositing a film forming material on a substrate through a mask, provided in a vacuum container, the vacuum container, a substrate adsorption means for adsorbing and holding a substrate, and installed in the vacuum container, A mask support unit for supporting a mask, a magnetic levitation stage mechanism installed in the vacuum container for adjusting the position of the substrate adsorption means, and the mask support unit in a direction perpendicular to the adsorption surface of the substrate adsorption means It characterized in that it comprises a mask support unit moving mechanism for moving the mask support unit to be close or spaced apart.
Description
본 발명은 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and an electronic device manufacturing method.
유기 EL 표시장치(유기 EL 디스플레이)는, 스마트폰, 텔레비전, 자동차용 디스플레이뿐만 아니라 VR HMD(Virtual Head Mount Display) 등으로 그 응용분야가 넓어지고 있는 바, 특히, VR HMD에 사용되는 디스플레이는 사용자의 어지러움을 방지하기 위해 화소 패턴을 높은 정밀도로 형성할 것이 요구된다.Organic EL display devices (organic EL displays) are expanding their application fields to VR HMD (Virtual Head Mount Display), as well as smartphones, televisions, and automobile displays. It is required to form a pixel pattern with high precision in order to prevent dizziness.
유기 EL 표시장치의 제조에 있어서는, 유기 EL 표시장치를 구성하는 유기 발광소자(유기 EL 소자; OLED)를 형성할 때에, 성막 장치의 성막원으로부터 방출된 성막 재료를 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 성막함으로써, 유기물층이나 금속층을 형성한다. In the manufacture of an organic EL display device, when forming the organic light emitting device (organic EL device; OLED) constituting the organic EL display device, the film formation material emitted from the film formation source of the film formation device is transferred to a substrate through a mask on which a pixel pattern is formed. By forming a film on, an organic material layer or a metal layer is formed.
이러한 성막 장치에 있어서는, 성막 정밀도를 높이기 위해, 기판과 마스크의 상대 위치를 측정하고, 상대 위치가 어긋나 있는 경우에는, 기판 및/또는 마스크를 상대적으로 이동시켜 위치를 조정(얼라인먼트)한다. In such a film-forming apparatus, in order to increase the film-forming accuracy, the relative position between the substrate and the mask is measured, and if the relative position is shifted, the substrate and/or the mask are relatively moved to adjust the position (alignment).
이러한 기판과 마스크 간의 얼라인먼트 시에는, 기판과 마스크 간의 상대 거리를 근접 또는 이격시키는 동작과, 수평면 내에 있어서의 상대 위치 어긋남을 조정하는 동작이 반복적으로 행해지며, 이를 위해 기판을 지지하는 수단 및/또는 마스크를 지지하는 수단을 상호 이동시키기 위한 구동 기구가 성막 장치에 설치된다. At the time of such alignment between the substrate and the mask, the operation of approaching or separating the relative distance between the substrate and the mask, and the operation of adjusting the relative positional deviation in the horizontal plane are repeatedly performed, and for this purpose, means for supporting the substrate and/or A drive mechanism for mutually moving the means for supporting the mask is provided in the film forming apparatus.
본 발명은, 이러한 기판 지지 수단 및/또는 마스크 지지 수단을 이동시키기 위한 구동 기구의 구성을 개선함으로써, 얼라인먼트 시의 기판과 마스크 간의 근접/이격 동작 및 수평면 내에 있어서의 상대 위치 조정 동작을 효율적이고 고정밀도로 행하고자 하는 것을 목적으로 한다.The present invention improves the configuration of a drive mechanism for moving such a substrate support means and/or a mask support means, thereby efficiently and highly precise the proximity/separation operation between the substrate and the mask during alignment and the relative position adjustment operation in the horizontal plane. It is aimed at what you want to do again.
본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 장치는, 기판에 마스크를 통해 성막 재료를 성막하기 위한 성막 장치로서, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 설치되며, 기판을 흡착하여 보유지지하기 위한 기판흡착수단과, 상기 진공 용기 내에 설치되며, 마스크를 지지하기 위한 마스크 지지 유닛과, 상기 진공 용기 내에 설치되며, 상기 기판흡착수단의 위치를 조정하기 위한 자기 부상 스테이지 기구와, 상기 기판흡착수단의 흡착면에 대하여 수직인 방향으로 상기 마스크 지지 유닛이 근접 또는 이격되도록 상기 마스크 지지 유닛을 이동시키기 위한 마스크 지지 유닛 이동 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.A film forming apparatus according to an embodiment of the present invention is a film forming apparatus for depositing a film forming material on a substrate through a mask, comprising: a vacuum container; a substrate adsorption means for adsorbing and holding the substrate; , A mask support unit installed in the vacuum container for supporting the mask, a magnetic levitation stage mechanism installed in the vacuum container for adjusting the position of the substrate adsorption means, and an adsorption surface of the substrate adsorption means. And a mask support unit moving mechanism for moving the mask support unit so that the mask support unit is close to or spaced apart from each other in a vertical direction.
본 발명의 일 실시형태에 성막 방법은, 기판 상에 마스크를 통해 성막 재료를 성막하기 위한 성막 방법으로서, 성막 장치 내로 반입된 마스크를 마스크 지지 유닛으로 지지하는 단계와, 성막 장치 내로 반입된 기판을 기판흡착수단에 의해 흡착하는 단계와, 상기 마스크 지지 유닛을 상기 기판흡착수단에 대하여 근접 또는 이격되도록 이동시켜 가면서, 상기 기판흡착수단의 흡착면에 평행한 면 내에 있어서, 상기 기판과 상기 마스크 간의 상대 위치 어긋남을 조정하는 얼라인먼트 단계와, 성막원으로부터 비산된 성막 재료를 상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막하는 단계를 포함하고, 상기 얼라인먼트 단계에 있어서, 상기 마스크 지지 유닛을 상기 기판흡착수단에 대하여 근접 또는 이격 이동시키는 것은, 구동용 모터와, 상기 구동용 모터의 회전 구동력을 직선 구동력으로 변환하여 상기 마스크 지지 유닛으로 전달하는 구동력 전달 기구를 포함하는 마스크 지지 유닛 이동 기구에 의해 행하고, 상기 기판흡착수단의 흡착면에 평행한 면 내에 있어서 상기 기판과 상기 마스크 간의 상대 위치 어긋남을 조정하는 것은, 자기 부상 스테이지 기구에 의해 상기 기판흡착수단의 위치를 조정함으로써 행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, a film formation method is a film formation method for depositing a film formation material on a substrate through a mask, the step of supporting a mask carried into the film formation apparatus with a mask support unit, and a substrate carried into the film formation apparatus. Adsorption by the substrate adsorption means, and a relative between the substrate and the mask in a plane parallel to the adsorption surface of the substrate adsorption means while moving the mask support unit to be close to or spaced apart from the substrate adsorption means. An alignment step of adjusting the positional shift, and a step of depositing a film formation material scattered from a film formation source on the substrate through the mask, wherein in the alignment step, the mask support unit is brought close to the substrate adsorption means or The spaced movement is performed by a mask support unit moving mechanism including a drive motor and a drive force transmission mechanism that converts the rotational drive force of the drive motor into a linear drive force and transmits it to the mask support unit. Adjusting the relative positional shift between the substrate and the mask in a plane parallel to the suction surface is performed by adjusting the position of the substrate suction means by a magnetic levitation stage mechanism.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 상기 성막 방법을 사용하여 전자 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 한다.An electronic device manufacturing method according to an embodiment of the present invention is characterized in that an electronic device is manufactured using the film forming method.
본 발명에 의하면, 얼라인먼트 시의 기판과 마스크 간의 근접/이격 동작 및 수평면 내에 있어서의 상대 위치 조정 동작을 효율적이고 고정밀도로 행할 수 있게 된다.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to efficiently and accurately perform the proximity/separation operation between the substrate and the mask at the time of alignment and the relative position adjustment operation in the horizontal plane.
도 1은 전자 디바이스의 제조 장치의 일부의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 장치의 모식도이다.
도 3a~3d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 자기 부상 스테이지 기구의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마스크 지지 유닛 및 마스크 지지 유닛 승강 기구의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 마스크 픽업의 설치에 관한 변형예의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 방법에 의해 제조되는 전자 디바이스를 나타내는 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a part of an electronic device manufacturing apparatus.
2 is a schematic diagram of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A to 3D are schematic diagrams of a magnetic levitation stage mechanism according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the configuration of a mask support unit and a mask support unit lifting mechanism according to an embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a diagram showing a configuration of a modified example regarding the installation of a mask pickup.
6 is a schematic diagram showing an electronic device manufactured by a film forming method according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다. 다만, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위는 이들 구성에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 흐름, 제조 조건, 크기, 재질, 형상 등은, 특히 한정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments and examples are merely illustrative of preferred configurations of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these configurations. In addition, in the following description, the hardware configuration and software configuration of the device, processing flow, manufacturing conditions, size, material, shape, etc. are intended to limit the scope of the present invention to this, unless otherwise specifically stated. no.
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. The present invention can be applied to an apparatus for depositing various materials on the surface of a substrate to perform film formation, and can be preferably applied to an apparatus for forming a thin film (material layer) of a desired pattern by vacuum evaporation.
기판의 재료로는 반도체(예컨대, 실리콘), 유리, 고분자 재료의 필름, 금속 등의 임의의 재료를 선택할 수 있고, 예컨대, 기판은 실리콘 웨이퍼, 또는 유리 기판 상에 폴리이미드 등의 필름이 적층된 기판이어도 된다. 또한 성막 재료로서도 유기 재료, 금속성 재료(금속, 금속 산화물 등) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. As the material of the substrate, any material such as a semiconductor (eg, silicon), glass, a film of a polymer material, or a metal may be selected. For example, the substrate is a silicon wafer, or a film such as polyimide is laminated on a glass substrate. It may be a substrate. Further, as the film forming material, an arbitrary material such as an organic material and a metallic material (metal, metal oxide, etc.) can be selected.
본 발명은 가열 증발에 의한 진공 증착 장치 이외에도, 스퍼터 장치나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치를 포함하는 성막 장치에도 적용할 수 있다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 반도체 디바이스, 자기 디바이스, 전자 부품 등의 각종 전자 디바이스나 광학 부품 등의 제조 장치에 적용 가능하다. 전자 디바이스의 구체예로서는, 발광소자나 광전 변환 소자, 터치 패널 등을 들 수 있다. The present invention can be applied to a film forming apparatus including a sputtering apparatus and a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus in addition to a vacuum vapor deposition apparatus by heating evaporation. Specifically, the technology of the present invention can be applied to various electronic devices such as semiconductor devices, magnetic devices, and electronic parts, and manufacturing apparatuses such as optical parts. As a specific example of an electronic device, a light emitting element, a photoelectric conversion element, a touch panel, etc. are mentioned.
본 발명은, 그 중에서도, OLED 등의 유기 발광 소자나, 유기 박막 태양 전지 등의 유기 광전 변환 소자의 제조장치에 바람직하게 적용 가능하다. 또한, 본 발명에 있어서의 전자 디바이스는, 발광소자를 포함하는 표시장치(예컨대, 유기 EL 표시장치)나 조명장치(예컨대, 유기 EL 조명장치), 광전 변환 소자를 구비하는 센서(예컨대, 유기 CMOS 이미지 센서)를 포함하는 것이다.The present invention is particularly suitably applicable to an apparatus for manufacturing an organic light-emitting element such as an OLED or an organic photoelectric conversion element such as an organic thin-film solar cell. In addition, the electronic device in the present invention includes a display device (e.g., organic EL display device) including a light emitting device, a lighting device (eg, organic EL lighting device), and a sensor (eg, organic CMOS device) including a photoelectric conversion device. Image sensor).
<전자 디바이스 제조 장치> <Electronic device manufacturing apparatus>
도 1은 전자 디바이스의 제조 장치의 일부의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a part of an electronic device manufacturing apparatus.
도 1의 제조 장치는, 예를 들면 VR HMD 용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. VR HMD 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면, 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. The manufacturing apparatus of FIG. 1 is used for manufacturing a display panel of an organic EL display device for a VR HMD, for example. In the case of a display panel for VR HMD, for example, after forming a film for formation of an organic EL element on a silicon wafer of a predetermined size, the silicon wafer is cut out along the region (scribe region) between the element formation regions. It is made from a plurality of small sized panels.
본 실시형태에 따른 전자 디바이스 제조 장치는, 일반적으로 복수의 클러스터 장치(1)와, 클러스터 장치(1) 사이를 연결하는 중계 장치를 포함한다.The electronic device manufacturing apparatus according to the present embodiment generally includes a plurality of
클러스터 장치(1)는, 기판(W)에 대한 처리(예컨대, 성막)를 행하는 성막 장치(11)와, 사용 전후의 마스크를 수납하는 마스크 스톡 장치(12)와, 그 중앙에 배치되는 반송실(13)(반송장치)을 구비한다. 반송실(13)은 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 성막 장치(11) 및 마스크 스톡 장치(12) 각각과 접속된다.The
반송실(13) 내에는, 기판(W) 및 마스크를 반송하는 반송 로봇(14)이 배치된다. 반송 로봇(14)은, 예를 들면, 다관절 아암에, 기판(W) 또는 마스크를 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇일 수 있다. In the
성막 장치(11)에서는, 성막원으로부터 방출된 성막 재료가 마스크를 통해 기판(W)상에 성막된다. 반송 로봇(14)과의 기판(W)의 주고받음, 기판(W)과 마스크의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크상으로의 기판(W)의 고정, 성막 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치(11)에 의해 행해진다. In the
유기 EL 표시장치를 제조하기 위한 제조 장치에서 성막 장치(11)는 성막되는 재료의 종류에 따라 유기막 성막 장치와 금속성막 성막 장치로 나눌 수 있으며, 유기막 성막 장치는 유기물 성막 재료를 증착 또는 스퍼터링에 의해 기판(W)에 성막하며, 금속성막 성막 장치는 금속성 성막 재료를 증착 또는 스퍼터링에 의해 기판(W)에 성막한다. In a manufacturing apparatus for manufacturing an organic EL display device, the
유기 EL 표시장치를 제조하기 위한 제조장치에서, 어떤 성막 장치를 어느 위치에 배치하는가는 제조되는 유기 EL 소자의 적층 구조에 따라 달라질 수 있으며, 유기 EL 소자의 적층 구조에 따라 이를 성막하기 위한 복수의 성막 장치가 배치된다. In a manufacturing apparatus for manufacturing an organic EL display device, which film-forming device is disposed at which position may vary depending on the stacked structure of the organic EL element to be manufactured, and a plurality of layers for forming it according to the stacked structure of the organic EL device A film forming apparatus is arranged.
유기 EL 소자의 경우, 통상적으로, 애노드가 형성된 기판(W)상에, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층, 캐소드가 이 순서대로 적층된 구조를 가지는데, 이러한 층을 순차적으로 성막할 수 있도록 기판의 흐름방향을 따라 적절한 성막 장치가 배치된다. In the case of an organic EL device, in general, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are stacked in this order on the substrate W on which the anode is formed. An appropriate film forming apparatus is disposed along the flow direction of the substrate so that the film can be sequentially formed.
예컨대, 도 1에서 성막 장치(11a)는, 정공주입층(HIL) 및/또는 정공수송층(HTL)을 성막하고, 성막 장치(11b, 11f)는 청색 발광층을, 성막 장치(11c)는 적색 발광층을, 성막 장치(11d, 11e)는 녹색 발광층을, 성막 장치(11g)는 전자수송층 및/또는 전자주입층을, 성막 장치(11h)는 캐소드 금속막을 성막하도록 배치된다. 도 1에 도시한 실시예에서는, 소재의 특성상, 청색 발광층과 녹색 발광층의 성막 속도가 적색 발광층의 성막 속도보다 느리기 때문에, 처리 속도의 균형을 맞추기 위해 청색 발광층과 녹색 발광층 각각을 2개의 성막 장치에서 성막하도록 하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 배치구조를 가져도 된다. For example, in FIG. 1, the
마스크 스톡 장치(12)에는 성막 장치(11)에서의 성막 공정에 사용될 새로운 마스크 및 사용이 끝난 마스크가 복수 개의 카세트에 나뉘어져 수납된다. 반송 로봇(14)은, 사용이 끝난 마스크를 성막 장치(11)로부터 마스크 스톡 장치(12)의 카세트로 반송하며, 마스크 스톡 장치(12)의 다른 카세트에 수납된 새로운 마스크를 성막 장치(11)로 반송한다.In the
복수의 클러스터 장치(1) 사이를 연결하는 중계장치는, 클러스터 장치(1) 사이에서 기판(W)을 반송하는 패스실(15)을 포함한다.The relay device that connects the plurality of
반송실(13)의 반송 로봇(14)은 상류측의 패스실(15)로부터 기판(W)을 받아서, 해당 클러스터 장치(1)내의 성막 장치(11)중 하나(예컨대, 성막 장치(11a))로 반송한다. 또한, 반송 로봇(14)은 해당 클러스터 장치(1)에서의 성막 처리가 완료된 기판(W)을 복수의 성막 장치(11) 중 하나(예컨대, 성막 장치(11b))로부터 받아서, 하류측에 연결된 패스실(15)로 반송한다.The
중계장치는, 패스실(15) 이외에, 상하류의 클러스터 장치(1)에서의 기판(W)의 처리속도의 차이를 흡수하기 위한 버퍼실(도시하지 않음) 및 기판(W)의 방향을 바꾸기 위한 선회실(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 버퍼실은 복수의 기판(W)을 일시적으로 저장하는 기판 적재부를 포함하며, 선회실은 기판(W)을 180도 회전시키기 위한 기판 회전기구(예컨대, 회전 스테이지 또는 반송 로봇)을 포함한다. 이를 통해, 상류측 클러스터 장치와 하류측 클러스터 장치에서 기판(W)의 방향이 동일하게 되어 기판 처리가 용이해진다. In addition to the
본 발명의 일 실시형태에 따른 패스실은 복수의 기판(W)을 일시적으로 적재하기 위한 기판 적재부(미도시)와 기판 회전기구를 포함하여도 된다. 즉, 패스실(15)이 버퍼실과 선회실의 기능을 겸하여도 된다.The pass chamber according to an embodiment of the present invention may include a substrate loading portion (not shown) for temporarily loading a plurality of substrates W and a substrate rotating mechanism. That is, the
클러스터 장치(1)를 구성하는 성막 장치(11), 마스크 스톡 장치(12), 반송실(13)은 유기발광 소자의 제조과정에서, 고진공 상태로 유지된다. 중계장치의 패스실(15)은, 통상 저진공 상태로 유지되나, 필요에 따라 고진공 상태로 유지될 수도 있다. The
유기 EL 소자를 구성하는 복수의 층의 성막이 완료된 기판(W)은 유기 EL 소자를 봉지하기 위한 봉지 장치(미도시)나 기판을 정해진 패널 크기로 절단하기 위한 절단 장치(미도시) 등으로 반송된다.The substrate (W) on which the film formation of the plurality of layers constituting the organic EL element has been completed is transferred to a sealing device (not shown) for sealing the organic EL element or a cutting device (not shown) for cutting the substrate into a predetermined panel size. do.
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 챔버 간의 배치가 달라질 수도 있다.In this embodiment, the configuration of an electronic device manufacturing apparatus has been described with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited thereto, and other types of apparatuses or chambers may be provided, and arrangements between these apparatuses or chambers may vary. have.
예컨대, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 디바이스 제조장치는, 도 1에 도시한 클러스터 타입이 아닌, 인라인 타입이어도 된다. 즉, 기판(W)과 마스크를 캐리어에 탑재하여, 일렬로 나열된 복수의 성막 장치 내를 반송시키면서 성막을 행하는 구성을 가질 수도 있다. 또한, 클러스터 타입과 인라인 타입을 조합한 타입의 구조를 가질 수도 있다. 예컨대, 유기층의 성막까지는 클러스터 타입의 제조장치에서 행하고, 전극층(캐소드층)의 성막 공정부터, 봉지 공정 및 절단 공정 등은 인라인 타입의 제조장치에서 행할 수도 있다. For example, the electronic device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention may be of an in-line type instead of the cluster type shown in FIG. 1. That is, it may have a configuration in which a substrate W and a mask are mounted on a carrier to perform film formation while transporting the inside of a plurality of film forming apparatuses arranged in a row. In addition, it may have a structure in which a cluster type and an inline type are combined. For example, the formation of the organic layer may be performed in a cluster-type manufacturing apparatus, and the electrode layer (cathode layer) forming process, a sealing process, a cutting process, and the like may be performed in an in-line-type manufacturing apparatus.
이하, 성막 장치(11)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, a specific configuration of the
<성막 장치> <Film-forming device>
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 장치(11)의 구성을 나타내는 모식도이다. 이하의 설명에 있어서는, 연직 방향을 Z 방향으로 하고 수평면을 XY 평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 사용한다. 또한, X축 주위의 회전각을 θX, Y축 주위의 회전각을 θY, Z 축 주위의 회전각을 θZ 로 표시한다.2 is a schematic diagram showing a configuration of a
도 2는 성막 재료를 가열함으로써 증발 또는 승화시켜 마스크(M)를 통해 기판(W)에 성막하는 성막 장치(11)의 일례를 도시한다. FIG. 2 shows an example of a film-forming
성막 장치(11)는, 진공 분위기 또는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되는 진공 용기(21)와, 진공 용기(21) 내에 설치되어 기판(W)의 위치를 적어도 X 방향, Y 방향 및 θZ 방향으로 조정하기 위한 자기 부상 스테이지 기구(22)와, 진공 용기(21) 내에 설치되어 마스크(M)를 지지하는 마스크 지지 유닛(23)과, 진공 용기(21) 내에 설치되어 기판(W)을 흡착하여 보유지지하는 기판 흡착 수단(24)과, 진공 용기(21)에 설치되어 성막 재료를 수납하고 성막 시에 이를 입자화하여 방출하는 성막원(25)을 포함한다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 성막 장치(11)는, 자기력에 의해 마스크(M)를 기판(W) 측으로 밀착시키기 위한 자력인가수단(26)을 더 포함할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 성막 장치(11)의 진공 용기(21)는, 자기 부상 스테이지 기구(22)가 배치되는 제1 진공용기부(211)와 성막원(25)이 배치되는 제2 진공용기부(212)를 포함한다. 제1 진공용기부(211)에는, 자기 부상 스테이지 기구(22) 이외에, 마스크 지지 유닛(23)과 기판흡착수단(24)도 배치될 수 있다. 진공 용기(21)는, 예컨대, 제2 진공용기부(212)에 접속된 진공 펌프(미도시)에 의해 고진공 상태로 유지된다. The
또한, 적어도 제1 진공용기부(211)와 제2 진공용기부(212) 사이에는 신축가능부재(213)가 설치된다. 신축가능부재(213)는 제2 진공용기부(212)에 연결되는 진공 펌프로부터의 진동이나, 성막 장치(11)가 설치된 마루 또는 플로어로부터의 진동이 제2 진공용기부(212)를 통해 제1 진공용기부(211)로 전달되는 것을 저감한다. 신축가능부재(213)는, 예컨대, 벨로우즈일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 진공용기부(211)와 제2 진공용기부(212) 사이에 진동의 전달을 저감할 수 있는 한 다른 부재를 사용하여도 된다.In addition, a
실리콘 웨이퍼와 같은 기판(W)에 고정밀도로 미세 패턴을 성막하기 위해서는, 입자화된 성막 재료가 성막원(25)으로부터 마스크(M)를 통하여 기판(W)에 입사하는 각도를 크게 하는 것(즉, 기판(W)의 성막면에 거의 수직에 가깝게 입사하는 것)이 바람직한데, 이를 위해, 성막원(25)으로부터 기판(W)까지의 거리를 크게 하는 것이 일반적이다. 이러한 구성에 있어서, 기판(W)의 위치를 조정하기 위한 얼라인먼트 스테이지 기구는 상대적으로 높은 곳에 설치되기 때문에, 진공펌프나 마루로부터의 진동과 같은 외란의 영향을 크게 받게 된다. 이는 얼라인먼트 스테이지 기구에 의한 기판의 위치 조정의 정밀도를 저하시키고, 기판(W)의 마스크(M)에 대한 얼라이먼트 정밀도를 저하시키며, 결과적으로 성막 정밀도를 저하시키는 주요 요인이 된다. In order to deposit a fine pattern on a substrate W such as a silicon wafer with high precision, the angle at which the granulated film formation material enters the substrate W through the mask M from the
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 성막 장치(11)에서는, 진공 용기(21)를 복수의 용기부(제1 진공 용기부(211)와 제2 진공 용기부(212))로 나누고, 그 사이에 신축가능부재(213)를 설치함으로써, 자기 부상 스테이지 기구(22)가 설치되는 제1 진공용기부(211)로 외부 진동이 전달되는 것을 저감시킨다.In order to solve this problem, in the
진공 용기(21)는, 자기 부상 스테이지 기구(22)가 고정 연결되는 기준 플레이트(214)와, 기준 플레이트(214)를 소정의 높이로 지지하기 위한 기준 플레이트 지지부(215)를 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 기준 플레이트(214)와 제1 진공용기부(211) 사이에도 신축가능부재(213)를 더 설치하여도 된다. 이를 통해, 기준 플레이트(214)를 통해 자기 부상 스테이지 기구(22)에 외부 진동이 전달되는 것을 더욱 저감할 수 있다. The
기준 플레이트 지지부(215)와 성막 장치의 설치가대(217) 사이에는 마루 또는 플로어로부터 성막 장치의 설치 가대(217)를 통해 기준 플레이트 지지부(215)로 진동이 전달되는 것을 저감하기 위한 제진 유닛(216)이 설치된다. Between the
자기 부상 스테이지 기구(22)는, 자기 부상 리니어 모터에 의해 기판(W) 또는 기판흡착수단(24)의 위치를 조정하기 위한 스테이지 기구로서, 적어도 X 방향, Y 방향, 및 θZ 방향에 있어서, 바람직하게는, X 방향, Y 방향, Z 방향, θX 방향, θY 방향, θZ 방향의 6개의 방향에 있어서의 기판(W) 또는 기판흡착수단(24)의 위치를 조정한다.The magnetic
자기 부상 스테이지 기구(22)는, 고정대로 기능하는 스테이지 기준 플레이트부(제1 플레이트부, 221)와, 가동대로 기능하는 미동 스테이지 플레이트부(제2 플레이트부, 222)와, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 스테이지 기준 플레이트부(221)에 대해 자기 부상 및 이동시키기 위한 자기 부상 유닛(223)을 포함한다. 자기 부상 스테이지 기구(22)의 구체적인 구성에 대해서는, 도 3을 참조하여 후술한다.The magnetic
마스크 지지 유닛(23)은, 반송실(13)에 설치된 반송 로봇(14)이 반송하여 온 마스크(M)를 수취하여, 보유 지지하는 수단으로서, 마스크 홀더라고도 부른다. The
마스크 지지 유닛(23)은 승강 기구에 의해 적어도 연직 방향(Z 방향)으로 승강 가능하도록 설치된다. 이를 통해, 기판(W)과 마스크(M) 간의 연직 방향에 있어서의 간격을 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 마스크 지지 유닛(23)은 수평 방향(즉, XYθZ 방향)으로도 이동 가능하게 설치하여도 된다. 마스크 지지 유닛(23) 및 마스크 지지 유닛을 승강시키기 위한 승강 기구의 구체적인 구성에 대해서는, 도 4를 참조하여 후술한다.The
마스크(M)는, 기판(W) 상에 형성될 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 가지며, 마스크 지지 유닛(23)에 의해 지지된다. 예컨대, VR HMD용 유기 EL 표시 패널을 제조하는데 사용되는 마스크(M)는, 유기 EL 소자의 발광층의 RGB 화소 패턴에 대응하는 미세한 개구패턴이 형성된 금속제 마스크인 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask)와, 유기 EL 소자의 공통층(정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층 등)을 형성하는데 사용되는 오픈 마스크(open mask)를 포함한다.The mask M has an opening pattern corresponding to a thin film pattern to be formed on the substrate W, and is supported by the
마스크(M)의 개구 패턴은 성막 재료의 입자를 통과시키지 않는 차단 패턴에 의해 정의된다.The opening pattern of the mask M is defined by a blocking pattern that does not allow particles of the film-forming material to pass through.
기판흡착수단(24)은, 반송실(13)에 설치된 반송로봇(14)이 반송하여 온 피성막체로서의 기판(W)을 흡착하여 보유지지하는 수단이다. 기판흡착수단(24)은, 자기 부상 스테이지 기구(22)의 가동대인 미동 스테이지 플레이트부(222)에 설치된다. The substrate adsorption means 24 is a means for adsorbing and holding the substrate W as a film-forming object carried by the
기판흡착수단(24)은, 예컨대, 유전체/절연체(예컨대, 세라믹재질) 매트릭스 내에 금속 전극 등의 전기 회로가 매설된 구조를 갖는 정전척일 수 있다. The substrate adsorption means 24 may be, for example, an electrostatic chuck having a structure in which an electric circuit such as a metal electrode is embedded in a matrix of a dielectric/insulator (eg, ceramic material).
기판흡착수단(24)으로서의 정전척은, 전극과 흡착면 사이에 상대적으로 저항이 높은 유전체가 개재되어 전극과 피흡착체 간의 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. The electrostatic chuck as the substrate adsorption means 24 may be a Coulomb-force type electrostatic chuck in which a dielectric having a relatively high resistance is interposed between the electrode and the adsorption surface, and adsorption is performed by the Coulomb force between the electrode and the adherend. It may be a Johnson-Rabeck force type electrostatic chuck where a dielectric with relatively low resistance is interposed between the surfaces and is adsorbed by the Johnson Rabeck force generated between the surface of the dielectric and the object to be adsorbed, and the adsorbed object is adsorbed by a non-uniform electric field. It may be a gradient force type electrostatic chuck.
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. When the adherend is a conductor or a semiconductor (silicon wafer), it is preferable to use a coulomb force type electrostatic chuck or a Johnson-Ravec force type electrostatic chuck. It is preferable to use a chuck.
정전척은 하나의 플레이트로 형성되어도 되고, 복수의 서브플레이트를 가지도록 형성되어도 된다. 또한, 하나의 플레이트로 형성되는 경우에도 그 내부에 복수의 전기회로를 가지며, 하나의 플레이트내에서 위치에 따라 정전인력이 다르도록 제어할 수도 있다.The electrostatic chuck may be formed of one plate or may be formed to have a plurality of subplates. In addition, even when formed as a single plate, it has a plurality of electric circuits therein, and the electrostatic manpower may be controlled to be different depending on the position within the single plate.
도 2에 도시하지 않았으나, 성막 장치(11)는, 반송 로봇(14)에 의해 진공 용기(21)내로 반입된 기판(W)을 기판흡착수단(24)이 흡착하여 보유지지하기 전에, 일시적으로 기판(W)을 보유지지하는 기판 지지 유닛을 더 포함하여도 된다. 예컨대, 기판 지지 유닛은 마스크 지지 유닛(23)에 별도의 기판 지지면을 가지도록 설치되어, 마스크 지지 유닛(23)의 승강에 따라 승강하도록 설치되어도 된다.Although not shown in FIG. 2, the
도 2에 도시하지 않았으나, 기판흡착수단(24)의 흡착면과는 반대측에 기판(W)의 온도 상승을 억제하기 위한 냉각 수단(예컨대, 냉각판)를 설치하여, 기판(W) 상에 퇴적된 유기재료의 변질이나 열화를 억제하는 구성으로 하여도 된다.Although not shown in FIG. 2, a cooling means (e.g., a cooling plate) is installed on the side opposite to the adsorption surface of the substrate adsorption means 24 to suppress the temperature rise of the substrate W, and is deposited on the substrate W. It may be configured to suppress the deterioration or deterioration of the organic material.
성막원(25)은 기판(W)에 성막될 성막 재료가 수납되는 도가니(미도시), 도가니를 가열하기 위한 히터(미도시), 성막원으로부터의 증발 레이트가 일정해질 때까지 성막 재료가 기판(W)으로 비산하는 것을 막는 셔터(미도시) 등을 포함한다. 성막원(25)은 점형(point) 성막원이나 선형(linear) 성막원 등, 용도에 따라 다양한 구성을 가질 수 있다. The film-forming
성막원(25)은, 서로 다른 성막 재료를 수납하는 복수의 도가니를 포함하여도 된다. 이러한 구성에 있어서는, 진공 용기(21)를 대기 개방하지 않고도 성막 재료를 변경할 수 있도록, 서로 다른 성막 재료를 수납하는 복수의 도가니를 성막 위치로 이동 가능하게 설치하여도 된다. The
자력인가수단(26)은 성막 공정 시에 자기력에 의해 마스크(M)를 기판(W) 측으로 끌어당겨 밀착시키기 위한 수단으로써, 진공 용기(21)의 상부 외측(대기측)에 배치된 승강 기구(261)에 의해 연직 방향으로 승강 가능하게 설치된다. 예컨대, 자력인가수단(26)은 전자석 및/또는 영구자석으로 구성될 수 있다.The magnetic
도 2에 도시하지 않았으나, 성막 장치(11)는 기판에 증착된 막두께를 측정하기 위한 막두께 모니터(미도시) 및 막두께 산출 유닛(미도시)를 포함하여도 된다. Although not shown in Fig. 2, the
본 발명의 일 실시예에 따른 성막 장치(11)는, 진공 용기(21)의 상부 외측(대기측)에 설치되어, 기판(W) 및 마스크(M)에 형성된 얼라인먼트 마크를 촬영하기 위한 얼라인먼트용 카메라 유닛(27)을 더 포함한다. The
본 실시예에 있어서, 얼라인먼트용 카메라 유닛(27)은, 기판(W)과 마스크(M)의 상대적 위치를 대략적으로 조정하는데 사용되는 러프 얼라인먼트용 카메라와, 기판(W)과 마스크(M)의 상대적 위치를 고정밀도로 조정하는데 사용되는 파인 얼라인먼트용 카메라를 포함할 수 있다. In this embodiment, the
러프 얼라인먼트용 카메라는 상대적으로 시야각이 넓고 저해상도이며, 파인 얼라인먼트용 카메라는 시야각은 좁지만 고해상도를 가지는 카메라이다. 러프 얼라인먼트용 카메라와 파인 얼라인먼트용 카메라는 기판(W) 및 마스크(M)에 형성된 얼라인먼트 마크에 대응하는 위치에 설치된다. 예컨대, 파인 얼라인먼트용 카메라는 4개의 카메라가 직사각형의 4개의 코너부를 이루도록 설치되고, 러프 얼라인먼트용 카메라는 직사각형의 대향하는 두 변의 중앙에 설치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 기판(W) 및 마스크(M)의 얼라인먼트 마크의 위치에 따라 다른 배치를 가져도 된다.A camera for rough alignment has a relatively wide viewing angle and low resolution, and a camera for fine alignment is a camera with a narrow viewing angle but high resolution. The camera for rough alignment and the camera for fine alignment are installed at positions corresponding to alignment marks formed on the substrate W and the mask M. For example, the camera for fine alignment may be installed so that four cameras form four rectangular corners, and the camera for rough alignment may be installed at the center of two opposite sides of a rectangle. However, the present invention is not limited thereto, and different arrangements may be made according to the positions of the alignment marks of the substrate W and the mask M.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성막 장치(11)의 얼라인먼트용 카메라 유닛(27)은, 진공 용기(21)의 상부 대기측으로부터 기준 플레이트(214)를 통하여 진공 용기(21) 안쪽으로 들어오도록 설치된다. 이를 위해, 얼라인먼트용 카메라 유닛(27)은 대기 측에 배치되는 얼라인먼트용 카메라를 둘러싸서 밀봉하는 진공 대응통(미도시)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the
이렇게 얼라인먼트용 카메라를 진공 대응통을 통해 진공 용기(21) 안쪽으로 들어오도록 설치함으로써, 자기 부상 스테이지 기구(22)의 개재로 인해 기판(W)과 마스크(M)가 기준 플레이트(214)로부터 상대적으로 멀리 떨어져 지지되더라도, 기판(W)과 마스크(M)에 형성된 얼라인먼트 마크에 초점을 맞출 수 있다. 진공 대응통의 하단의 위치는 얼라인먼트용 카메라의 초점 심도와 기판(W)/마스크(M)가 기준 플레이트(214)로부터 떨어진 거리에 따라 적절히 정할 수 있다. In this way, by installing the camera for alignment into the
도 2에 도시하지는 않았으나, 성막 공정 동안 밀폐되는 진공 용기(21) 내부는 어두우므로, 진공 용기(21) 안쪽으로 들어와 있는 얼라인먼트용 카메라에 의해 얼라인먼트 마크를 촬영하기 위해, 하방으로부터 얼라인먼트 마크를 비추는 조명 광원을 설치하여도 된다.Although not shown in FIG. 2, since the inside of the
성막 장치(11)는 제어부(미도시)를 구비한다. 제어부는 기판(W)/마스크(M)의 반송 및 얼라인먼트의 제어, 성막의 제어 등의 기능을 갖는다. 제어부는 또한 정전척에의 전압의 인가를 제어하는 기능을 가질 수 있다.The
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.The control unit can be configured by, for example, a computer having a processor, memory, storage, I/O, and the like. In this case, the function of the control unit is realized by the processor executing a program stored in the memory or storage. As the computer, a general-purpose personal computer may be used, or an embedded type computer or a programmable controller (PLC) may be used. Alternatively, some or all of the functions of the control unit may be configured with a circuit such as an ASIC or an FPGA. Further, a control unit may be provided for each film forming apparatus, or one control unit may be configured to control a plurality of film forming apparatuses.
<자기 부상 스테이지 기구><Magnetic levitation stage mechanism>
도 3a~3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 스테이지 기구(22)의 모식적 평면도 및 모식적 단면도이다.3A to 3D are schematic plan views and schematic cross-sectional views of a magnetic
자기 부상 스테이지 기구(22)는 전술한 바와 같이, 고정대로서 기능하는 스테이지 기준 플레이트부(221)와, 가동대로서 기능하는 미동 스테이지 플레이트부(222)와, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 스테이지 기준 플레이트부(221)에 대하여 자기 부상 및 이동시키기 위한 자기 부상 유닛(223)을 포함한다.As described above, the magnetic
스테이지 기준 플레이트부(221)는, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 이동의 기준이 되는 부재로서, 그 위치가 고정되도록 설치된다. 예컨대, 도 2에 도시한 바와 같이, 스테이지 기준 플레이트부(221)는, XY 평면에 평행하게, 진공 용기(21)의 기준 플레이트(214)에 고정되도록 설치된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 스테이지 기준 플레이트부(221)는 그 위치가 고정될 수 있는 한, 기준 플레이트(214)에 직접 고정되지 않고, 다른 부재(예컨대, 별도의 기준 프레임)에 설치되어도 된다. The stage
스테이지 기준 플레이트부(221)는 미동 스테이지 플레이트부(222)의 이동의 기준이 되는 부재이므로, 신축가능부재(213) 및 제진 유닛(216) 등에 의해 진공 펌프나 마루로부터의 진동과 같은 외란으로부터 영향을 받지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. Since the stage
미동 스테이지 플레이트부(222)는 스테이지 기준 플레이트부(221)에 대해 이동 가능하게 설치되며, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 일 주면(예컨대, 하면)에는 정전척과 같은 기판흡착수단(24)이 설치된다. 따라서, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 이동을 통해, 기판흡착수단(24) 및 이에 흡착된 기판(W)의 위치를 조정할 수 있다. The micro-moving
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 유닛(223)은, 가동대인 미동 스테이지 플레이트부(222)를 고정대인 스테이지 기준 플레이트부(221)에 대하여 이동시키는 구동력을 발생시키기 위한 자기 부상 리니어 모터(31)와, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치를 측정하기 위한 위치측정수단과, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 스테이지 기준 플레이트부(221)에 대해 부상시키는 부상력을 제공함으로써 미동 스테이지 플레이트부(222)에 걸리는 중력을 보상하는 자중보상수단(33)과, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 원점위치를 정하는 원점위치 결정수단(34)을 포함한다.The
자기 부상 리니어 모터(31)는 미동 스테이지 플레이트부(222)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동원으로서, 예컨대, 도 3a에 도시한 바와 같이, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 X방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 2개의 X방향 자기 부상 리니어 모터(311)와, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 Y방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 2개의 Y방향 자기 부상 리니어 모터(312)와, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 Z방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 3개의 Z방향 자기 부상 리니어 모터(313)를 포함한다. The magnetic levitation
각각의 자기 부상 리니어 모터(31)는, 스테이지 기준 플레이트부(221)에 설치되는 고정자와, 미동 스테이지 플레이트부(222)에 설치되는 가동자를 포함한다. 자기 부상 리니어 모터(31)의 고정자는 자기장 발생 수단, 예컨대, 전류가 흐르는 코일을 포함하며, 가동자는 자성체, 예컨대, 영구자석을 포함한다. 즉, 고정자의 코일에 전류를 흘림으로써 발생된 자기장에 의해 가동자의 영구자석에 구동력이 가해지도록 하는 구성으로서, 자기 부상 리니어 모터(31)는, 고정자의 흐르는 전류의 방향을 조절함으로써, 가동자에 가해지는 힘의 방향을 조절할 수 있다. Each magnetic levitation
본 발명의 일 실시형태에서는, 이들 복수의 자기 부상 리니어 모터(31)를 사용하여, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 6개의 자유도로(X방향, Y방향, Z방향, θX 방향, θY 방향, θZ 방향으로) 이동시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, using these plurality of magnetic levitation
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 유닛(223)은, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치를 측정하기 위한 위치측정수단과, 미동 스테이지 플레이트부(222)를 스테이지 기준 플레이트부(221)에 대해 부상시키는 부상력을 제공함으로써 미동 스테이지 플레이트부(222)에 걸리는 중력을 보상하는 자중보상수단(33)을 더 포함할 수 있다.The
미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치를 측정하기 위한 위치측정수단은, 레이저 간섭계(32)와 이와 대향하도록 미동 스테이지 플레이트부(222)에 설치된 반사부(324)를 포함한다. 즉, 레이저 간섭계(32)로부터 미동 스테이지 플레이트부(222)에 설치된 반사부(324)를 향해 측정빔을 조사하고, 그 반사빔을 검출함으로써, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치를 측정한다. 레이저 간섭계(32)와 반사부(324)는, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 각 방향에 대해 설치될 수 있으며(X방향 레이저 간섭계(321) 및 이와 대향하여 배치된 X방향 반사부(3241), Y방향 레이저 간섭계(322) 및 이와 대향하여 배치된 Y방향 반사부(3242), Z방향 레이저 간섭계(323) 및 이와 대향하여 배치된 Z방향 반사부(3243)), 이에 의해 6개의 자유도(degree of freedom)에 있어서, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다. The position measuring means for measuring the position of the fine moving
성막 장치(11)의 제어부는, 이러한 위치측정수단에 의해 측정된 미동 스테이지 플레이트부(222)(또는 이에 설치된 기판흡착수단(24))의 위치 정보에 기초하여 자기 부상 리니어 모터(31)를 제어함으로써, 미동 스테이지 플레이트부(222)(또는 이에 설치된 기판흡착수단(24))을 기판(W)과 마스크(M)의 상대적 위치 어긋남량에 의해 정해지는 위치결정 목표위치로 이동시킨다. 이에 의해, 미동 스테이지 플레이트부(222)(또는 이에 설치된 기판흡착수단(24))의 위치를 나노 단위로 고정밀도로 제어할 수 있다.The control unit of the
자중보상수단(33)은, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 무게를 보상하기 위한 수단이다. 즉, 스테이지 기준 플레이트부(221)측에 설치된 제1 자석부(331)와 미동 스테이지 플레이트부(222)측에 설치된 제2 자석부(332) 간의 반발력 또는 흡인력을 이용하여, 미동 스테이지 플레이트부(222)에 걸리는 중력에 상응하는 크기의 부상력을 제공함으로써, 미동 스테이지 플레이트부(222)에 가해지는 중력을 상쇄시킨다.The self-weight compensation means 33 is a means for compensating the weight of the fine moving
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성막 장치에 있어서는, 자중보상수단(33)을 채용함으로써, 자기 부상 리니어 모터(31)의 부하를 저감하여, 자기 부상 리니어 모터(31)로부터 발생하는 열을 저감할 수 있다. 이에 의해 기판(W)에 성막된 유기재료가 열변성되는 것을 억제할 수 있다. As described above, in the film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, by employing the self-weight compensation means 33, the load of the magnetic levitation
즉, 자중보상수단(33)을 사용하지 않고 Z방향 자기 부상 리니어 모터(313)만으로 미동 스테이지 플레이트부(222)의 무게를 지지하려고 하면, Z방향 자기 부상 리니어 모터(313)에 과도한 부하가 가해져 상당한 열이 발생하고, 이것이 기판(W)상에 성막된 유기재료의 변성을 초래할 우려가 있다. 본 실시예에서는, 미동 스테이지 플레이트부(222)에 걸리는 중력은 자중보상수단(33)에 의해 상쇄되므로, Z방향 자기 부상 리니어 모터는 자중보상수단(33)에 의해 부상된 미동 스테이지 플레이트부(222)의 Z방향의 미동을 위한 구동력만을 제공하면 되므로, 부하가 저감된다. That is, when trying to support the weight of the fine moving
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 유닛(223)은, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 원점 위치를 정하는 원점 위치 결정수단(34)을 더 포함할 수 있다. 즉, 예컨대, 도 3c에 도시한 바와 같이, 스테이지 기준 플레이트부(221)측에 설치되는 삼각뿔 형상의 홈(341)과, 미동 스테이지 플레이트부(222)측에 설치되는 반구 형상의 돌출부(342)에 의해 키네마틱 커플링(kinematic coupling)을 구성하여, 반구 형상의 돌출부(342)가 삼각뿔 형상의 홈(341)에 삽입되면, 반구 형상의 돌출부(342)가 3개의 지점에서 삼각뿔 형상의 홈(341)의 내면에 접촉함으로써, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치가 정해지도록 할 수 있다. The
이러한 키네마틱 커플링 타입의 원점위치 결정수단(34)을, 도 3a에 도시한 바와 같이, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 중심 주위로 대칭되게 3개를 등간격(예컨대, 120° 간격)으로 설치함으로써, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 중심의 위치를 일정하게 정할 수 있다. Three such kinematic coupling-type origin positioning means 34 at equal intervals (e.g., 120° intervals) symmetrically around the center of the micro-moving
<마스크 지지 유닛 및 마스크 지지 유닛 승강 기구><Mask support unit and mask support unit lifting mechanism>
이상과 같이, 본 발명에 있어서는, 마스크(M)와의 얼라인먼트 동작 시, 기판 흡착 수단(24) 및 이에 흡착된 기판(W)을 마스크(M)에 대하여 상대 이동시키기 위한 수단으로서, 모터와 볼나사/리니어 가이드 등을 사용하는 기계적 얼라인먼트 스테이지 대신에, 자기 부상 스테이지 기구(22)를 채용하고 있다. 따라서, 종래의 기계적 제어 방식에 비해, 마스크(M)에 대한 기판(W)의 위치 조정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. As described above, in the present invention, during the alignment operation with the mask M, as a means for moving the substrate adsorption means 24 and the substrate W adsorbed thereto relative to the mask M, the motor and the ball screw / Instead of a mechanical alignment stage using a linear guide or the like, a magnetic
또한, 기계적 스테이지 기구와 달리, 자기 부상 스테이지 기구(22)는, 파티클에 의한 오염이나 윤활제의 증발로 인한 오염의 우려가 적기 때문에, 진공 용기(21) 내에 설치하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 기판(W)의 보유지지 수단, 즉, 기판흡착수단(24)과 스테이지 기구 간의 거리가 작아지므로, 스테이지 기구 구동시의 요동이나 외란의 영향이 기판흡착수단(24)에 미치는 영향이 증폭되는 것을 억제할 수 있게 된다.Further, unlike the mechanical stage mechanism, the magnetic
한편, 이러한 기판흡착수단(24)(및 이에 흡착된 기판(W))의 이동 수단으로서의 자기 부상 스테이지 기구(22)와 함께, 기판(W)을 향해 마스크(M)를 근접 또는 이격시키기 위한 수단인 마스크 지지 유닛(23) 승강 기구로서는, 본 발명은, 모터와 볼나사/가이드 등에 의해 구성되는 기계적 승강 구동 기구를 채용한다. 즉, 기판 이동 수단으로서의 자기 부상 스테이지 기구와, 마스크 이동 기구로서의 기계적 스테이지 승강 기구를 병용하여 사용한다. On the other hand, with the magnetic
후술하는 바와 같이, 기판(W)과 마스크(M) 간의 얼라인먼트 시에는, 기판(W)과 마스크(M) 간의 상대 거리를 근접 또는 이격시키는 동작이 반복적으로 행해진다.As will be described later, at the time of alignment between the substrate W and the mask M, an operation of approaching or separating the relative distance between the substrate W and the mask M is repeatedly performed.
이러한 기판(W)과 마스크(M) 간의 연직 방향(Z 방향)으로의 상대 거리(기판과 마스크 간의 간격) 조정을 위해, 본 발명은 마스크(M)를 이동 대상으로 하고 있다. 즉, 마스크(M)를 지지하는 마스크 지지 유닛(23)을, 승강 기구를 사용하여 승강시킴으로써, 기판(W)과의 Z 방향의 상대 거리를 조정하고, 이 때의 마스크 지지 유닛 승강 기구로서는 기계적 스테이지 승강 기구를 이용한다.In order to adjust the relative distance (interval between the substrate and the mask) in the vertical direction (Z direction) between the substrate W and the mask M, the present invention makes the mask M a moving object. That is, the
이러한 Z 방향으로의 이동과 관련하여, 기판흡착수단(24)을 자기 부상시키는 자기 부상 리니어 모터(31) 중 Z방향 자기 부상 리니어 모터(313)를 이용하여 기판(W)을 마스크(M)를 향해 상대적으로 승강시키는 것을 고려할 수도 있으나, 전술한 바와 같이 자기 부상 리니어 모터를 사용한 승강 가능 범위에는 한계가 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 기판흡착수단(24)이 설치된 미동 스테이지 플레이트부(222)를 자기 부상 리니어 모터 만으로 무게를 지지하고, 더 나아가 마스크(M)와의 근접(접촉을 포함) 및 이격 상태로의 전환을 위해 상대적으로 긴 거리를 이동시키고자 하는 경우에는 자기 부상 리니어 모터에 과도한 부하가 가해지고, 이 때 발생하는 열로 인해 기판(W) 상에 성막된 유기재료가 변성되는 등의 문제가 있을 수 있다. 이에, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 무게는 별도의 자중보상수단(33)을 설치하여 상쇄하고, 자기 부상 리니어 모터로는 자기 부상된 상태에서의 미동 스테이지 플레이트부(222)의 미동을 가능하게 하는 구동력만을 제공하도록 하고 있다.In connection with the movement in the Z direction, the substrate W is masked by using the Z-direction magnetic levitation
도 4를 참조하여, 마스크(M)를 지지하는 마스크 지지 유닛(23) 및 마스크 지지 유닛(23)을 승강시키기 위한 마스크 지지 유닛 승강 기구의 상세 구성에 대해 설명한다. 이해의 편의를 위해, 도 4에서는, 전술한 도 2에서 설명한 성막원이 배치된 제2 진공용기부, 자기 부상 스테이지 기구의 상부에 배치되는 자력인가수단 및 그 승강기구, 얼라인먼트용 카메라 유닛 등은 도시를 생략하고 있다.Referring to FIG. 4, detailed configurations of the
진공 용기(21)의 상부 외측(대기측)에는, 즉, 기준 플레이트(214) 상에는, 마스크 지지 유닛(23)을 Z 방향으로 승강시키기 위한 마스크 지지 유닛 승강 기구(231)가 설치된다. A mask support
마스크 지지 유닛 승강기구(231)는 마스크 지지 유닛 승강 구동용 모터(2311)와, 마스크 지지 유닛 승강 구동용 모터(2311)의 구동력을 마스크 지지 유닛(23)에 전달하기 위한 구동력 전달기구로서의 리니어 가이드(2312)를 포함한다. 본 실시 형태에서는 마스크 지지 유닛 승강 구동력 전달 기구로서 리니어 가이드(2312)를 사용하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 볼나사 등을 사용할 수도 있다.The mask support
이러한 마스크 지지 유닛 승강 기구(231)에 의해 마스크 지지 유닛(23)(및 그에 지지된 마스크(M))이 연직 방향(Z 방향)으로 승강함으로써, 얼라인먼트 동작 시, 기판(W)과 마스크(M) 간의 상대 거리를 용이하게 조절할 수 있다.The mask support unit 23 (and the mask M supported thereon) is raised and lowered in the vertical direction (Z direction) by such a mask support
마스크 지지 유닛(23)은, 이러한 Z 방향으로의 승강에 더하여, 수평 방향(즉, XYθZ 방향)으로도 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위하여, 마스크 지지 유닛 승강 기구(231)는 얼라인먼트 스테이지(232) 상에 탑재된다. 얼라인먼트 스테이지(232)는 진공 용기(21)의 외부 상면에 고정된 얼라인먼트 스테이지 구동용 모터(2321)로부터 리니어 가이드를 통해 수평방향(XYθZ 방향)으로의 구동력을 받는다. 즉, 진공 용기(21)의 외측 상면에 가이드 레일(미도시)이 고정되어 설치되고, 가이드 레일 상에 리니어 블록이 이동 가능하게 설치되며, 리니어 블록 상에 얼라인먼트 스테이지(232)가 탑재된다. 따라서, 진공 용기(21)의 외측 상면에 고정된 얼라인먼트 스테이지 구동용 모터(2321)로부터의 구동력에 의해 리니어 블록을 수평 방향(XYθZ 방향)으로 이동시킴으로써, 얼라인먼트 스테이지(232) 및 얼라인먼트 스테이지(232) 상에 탑재된 마스크 지지 유닛 승강 기구(231)를 전체로서 수평 방향(XYθZ 방향)으로 이동시킬 수 있다. The
이러한 마스크 지지 유닛(23)의 수평 방향(즉, XYθZ 방향)으로의 이동을 통해, 후술하는 러프 얼라인먼트 시 등에서 마스크(M)가 얼라인먼트용 카메라의 시야로부터 벗어난 경우에도 신속하게 이를 시야 내로 이동시킬 수 있다.Through the movement of the
마스크 지지 유닛(23)은, 반송 로봇(14)에 의해 진공 용기(21) 내로 반입된 마스크(M)를 일시적으로 수취하기 위한 마스크 픽업(233)을 더 포함한다. The
마스크 픽업(233)은, 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면에 대해 상대적으로 승강할 수 있도록 구성된다. 예컨대, 도시한 바와 같이, 진공 용기(21)의 상부 외측(대기측)에 배치된 마스크 픽업 승강 기구(2331)에 의해 마스크 픽업(233)이 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면에 대해 상대적으로 승강하게 구성될 수 있다. 마스크 픽업 승강 기구(2331)는, 전술한 마스크 지지 유닛 승강 기구(231)와 마찬가지로, 얼라인먼트 스테이지(232) 상에 탑재되어, 얼라인먼트 스테이지(232)의 수평 방향(XYθZ 방향)으로의 이동 시, 마스크 지지 유닛 승강 기구(231)와 함께 수평 방향(XYθZ 방향)으로 이동될 수 있다. The
마스크 픽업(233)이 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면보다 상대적으로 상승된 상태에서, 마스크(M)를 재치한 반송 로봇(14)의 핸드가 성막 장치(11) 내로 진입한다. 이어서, 반송 로봇(14)의 핸드가 마스크 픽업(233) 측으로 하강하여 마스크 픽업(233) 상에 마스크(M)를 착좌시킨 뒤, 반송 로봇(14)의 핸드는 성막 장치(11) 밖으로 퇴피한다. 이어서, 마스크(M)를 수취한 마스크 픽업(233)이 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면을 향해 상대적으로 하강하여 마스크(M)를 마스크 지지 유닛(23)에 내려 놓는다. 이와 같이 하여, 마스크 지지 유닛(23) 상으로의 마스크(M)의 재치가 완료되면, 후술하는 기판(W)과의 얼라인먼트를 행한 뒤, 성막을 진행한다. 사용이 완료된 마스크(M)를 반출하는 경우에는, 반대 과정을 통해, 마스크 픽업(233)에 의해 마스크(M)를 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면으로부터 들어 올린 뒤, 반송 로봇(14)의 핸드를 통해 성막 장치(11) 외부로 마스크(M)를 반출한다.In a state in which the
이상과 같이, 본 발명에 있어서는, 기판 이동 수단으로서의 자기 부상 스테이지 기구와, 마스크 이동 기구로서의 기계적 스테이지 승강 기구를 병용하여 사용함으로써, 얼라인먼트 시의 기판(W)과 마스크(M) 간의 근접/이격 동작 및 수평면 내에 있어서의 상대 위치 조정 동작을 효율적이고 고정밀도로 행할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, by using the magnetic levitation stage mechanism as the substrate moving means and the mechanical stage lifting mechanism as the mask moving mechanism in combination, the proximity/separation operation between the substrate W and the mask M at the time of alignment. And the relative position adjustment operation in the horizontal plane can be performed efficiently and with high precision.
이상의 설명에서는, 마스크 픽업(233)이 마스크 픽업 승강 기구(2331)에 의해 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면에 대해 상대적으로 승강하는 구성을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 마스크 픽업(233)과 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면이 상대적으로 승강 가능한 한, 달리 구성될 수 있다. 도 5는 이러한 마스크 픽업(233)의 설치에 관한 일 변형예의 구성을 도시한다. In the above description, a configuration in which the
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 마스크 픽업(233)을 기준 플레이트(214)에 고정하여 설치하고(또는, 자기 부상 스테이지 기구(22)의 스테이지 기준 플레이트부(221)에 고정하여 설치하고), 대신 마스크 지지 유닛(23)을 승강시킴으로써, 마스크 픽업(233)이 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면에 대해 상대적으로 승강되도록 구성하여도 된다. 또는, 상기 실시형태와 변형예의 구성을 조합하여 마스크 픽업(233)과 마스크 지지 유닛(23) 모두가 승강 가능하게 구성할 수도 있다.That is, as shown in FIG. 5, the
또한, 전술한 실시형태에서는, 마스크 지지 유닛(23)을 승강시키기 위한 마스크 지지 유닛 승강 기구(231)를 제1 진공 용기부(211)의 상부 외측(대기측)에 배치하는 구성을 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 예컨대, 제1 진공용기(211) 하부의 대기 측(신축가능부재(213)에 의해 연결되는 제1 진공용기(211)와 제2 진공 용기부(212)의 사이의 외측 대기 영역)에 배치되어도 된다. 즉, 마스크 지지 유닛(23) 보다 연직 방향 하방에 마스크 지지 유닛 승강 기구가 배치되도록 하여도 된다. In addition, in the above-described embodiment, a configuration in which the mask support
<얼라인먼트 방법><Alignment method>
이하, 본 발명의 자기 부상 스테이지 기구(22)를 사용하여 기판(W)과 마스크(M)간의 상대적 위치의 조정을 행하는 얼라인먼트 방법을 설명한다.Hereinafter, an alignment method for adjusting the relative position between the substrate W and the mask M using the magnetic
우선, 마스크(M)와 기판(W)이 성막 장치(11) 내로 반입되어 각각 마스크 지지 유닛(23)과 기판 지지 유닛에 의해 지지된다. 마스크 지지 유닛(23)에 의한 마스크(M)의 수취 시에는, 전술한 바와 같이, 마스크 픽업(233)과 마스크 지지 유닛(23)의 마스크 지지면 간의 상대적인 승강이 행해지면서, 마스크(M)가 마스크 지지 유닛(23)에 수취되어 지지된다.First, the mask M and the substrate W are carried into the
기판 지지 유닛에 의해 지지된 기판(W)을 자기 부상 스테이지 기구(22)의 미동 스테이지 플레이트부(222)에 설치된 기판흡착수단(24)을 향해 이동시킨다. 이때, 자기 부상 스테이지 기구(22)의 미동 스테이지 플레이트부(222)를 Z방향 자기 부상 리니어 모터(313)에 의해 스테이지 기준 플레이트부(221)를 향해 끌어당김으로써, 원점위치 결정수단(34)에 의해 미동 스테이지 플레이트부(222)의 원점위치를 레이저 간섭계(32)에 의해 측정한다.The substrate W supported by the substrate support unit is moved toward the substrate adsorption means 24 provided in the fine moving
기판(W)이 기판흡착수단(24)에 충분히 근접하면, 기판흡착수단(24)에 기판흡착전압을 인가하여, 정전인력에 의해 기판(W)을 기판흡착수단(24)에 흡착시킨다. 기판(W)을 기판흡착수단(24)에 흡착시킴에 있어서, 기판흡착수단(24)의 흡착면 전체에 기판(W)의 전면을 동시에 흡착시켜도 되며, 기판흡착수단(24)의 복수의 영역 중 일 영역으로부터 타 영역을 향해 순차적으로 기판(W)을 흡착시켜도 된다. When the substrate W is sufficiently close to the substrate adsorption means 24, a substrate adsorption voltage is applied to the substrate adsorption means 24, and the substrate W is adsorbed to the substrate adsorption means 24 by electrostatic force. In adsorbing the substrate W to the substrate adsorption means 24, the entire surface of the substrate W may be simultaneously adsorbed on the entire adsorption surface of the substrate adsorption means 24, and a plurality of regions of the substrate adsorption means 24 The substrate W may be sequentially adsorbed from one of the regions toward the other region.
이어서, 성막 장치(11)의 제어부는 마스크 지지 유닛 승강기구(231)를 구동하여, 기판흡착수단(24)과 마스크 지지 유닛(23)을 상대적으로 접근시킨다. 이 때, 제어부는, 기판흡착수단(24)에 흡착된 기판(W)과 마스크 지지 유닛(23)에 의해 지지된 마스크(M) 간의 거리(d)가 미리 설정된 러프 얼라인먼트 계측 거리가 될 때까지, 기판흡착수단(24)과 마스크 지지 유닛(23)을 상대적으로 접근(예컨대, 마스크 지지 유닛(23)을 상승)시킨다. Subsequently, the control unit of the
기판(W)과 마스크(M) 사이의 거리가 소정의 러프 얼라인먼트 계측거리로 되면, 러프 얼라인먼트용 카메라에 의해, 기판(W)과 마스크(M)의 얼라인먼트 마크를 촬상하여, XYθZ 방향에 있어서의 기판(W)과 마스크(M)의 상대 위치를 측정하고, 이를 기초로 이들 간의 상대적 위치 어긋남량을 산출한다.When the distance between the substrate (W) and the mask (M) with a predetermined rough alignment measurement distance, by for rough alignment camera, to image the alignment marks of the substrate (W) and the mask (M), in the XYθ Z direction The relative position of the substrate W and the mask M is measured, and the relative positional displacement amount between them is calculated based on this.
제어부는 레이저 간섭계(32)에 의해 측정된 미동 스테이지 플레이트부(222) 또는 기판흡착수단(24)의 위치와 러프 얼라인먼트용 카메라에 의해 산출된 위치 어긋남량에 기초하여, 미동 스테이지 플레이트부(222) 또는 기판흡착수단(24)의 이동 목표 위치의 좌표를 산출한다. The control unit is based on the position of the fine moving
이동 목표 위치의 좌표에 기초하여, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치를 레이저 간섭계(32)에 의해 측정하면서, 자기 부상 리니어 모터(31)에 의해 XYθZ 방향으로 미동 스테이지 플레이트부(222) 또는 기판흡착수단(24)을 이동목표 위치까지 구동함으로써, 기판(W)과 마스크(M)의 상대 위치를 조정한다. 러프 얼라인먼트에서는 이와 같이 미동 스테이지 플레이트부(222)를 자기 부상 리니어 모터(31)에 의해 이동시키는 것 외에, 기판(W)과 마스크(M) 간의 위치 어긋남량의 크기에 따라 전술한 바와 같이 마스크 지지 유닛(23)을 XYθZ 방향으로 이동시켜, 러프 얼라인먼트를 행해도 된다. Based on the coordinates of the moving target position, the fine moving stage plate part 222 in the XYθ Z direction by the magnetic levitation
러프 얼라인먼트가 완료되면, 마스크 지지 유닛 승강기구(231)에 의해 마스크 지지 유닛(23)을 더욱 상승시켜, 마스크(M)가 기판(W)에 대해 파인 얼라인먼트 계측 위치까지 오도록 한다. When the rough alignment is completed, the
마스크(M)가 기판(W)에 대해 파인 얼라인먼트 계측 위치에 오면, 파인 얼라인먼트용 카메라로 기판(W)과 마스크(M)의 얼라인먼트 마크를 촬영하여, XYθZ 방향으로의 상대적인 어긋남량을 측정한다.When the mask M comes to the fine alignment measurement position with respect to the substrate W, the alignment mark between the substrate W and the mask M is photographed with a fine alignment camera, and the relative displacement in the XYθ Z direction is measured. .
파인 얼라인먼트 계측위치에서의 기판(W)과 마스크(M) 간의 상대적인 위치 어긋남량이 소정의 임계치보다 크면, 마스크 지지 유닛 승강기구(231)의 구동을 통해 마스크(M)를 다시 하강시켜, 기판(W)과 마스크(M)가 서로 이격되도록 한 후, 레이저 간섭계(32)에 의해 측정된 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치와 기판(W)과 마스크(M) 간의 상대적인 위치 어긋남량에 기초하여, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 이동 목표위치를 산출한다.When the relative positional deviation between the substrate W and the mask M at the fine alignment measurement position is greater than a predetermined threshold, the mask M is lowered again by driving the mask support
산출된 이동목표위치에 기초하여, 미동 스테이지 플레이트부(222)의 위치를 레이저 간섭계(32)에 의해 측정하면서, 자기 부상 리니어 모터(31)에 의해 XYθZ 방향으로 미동 스테이지 플레이트부(222)를 이동목표 위치까지 구동함으로써, 기판(W)과 마스크(M)의 상대위치를 조정한다.Based on the calculated movement target position, while measuring the position of the fine moving
이러한 과정을 기판(W)과 마스크(M)의 상대적 위치 어긋남량이 소정의 임계치보다 작아질 때까지 반복한다. This process is repeated until the amount of relative positional shift between the substrate W and the mask M becomes smaller than a predetermined threshold.
기판(W)과 마스크(M)의 상대적 위치 어긋남량이 소정의 임계치보다 작아지면, 기판흡착수단(24)에 흡착된 기판(W)의 성막면이 마스크(M)의 상면과 접촉하는 증착위치가 되도록, 마스크 지지 유닛(23)을 상승시킨다. When the relative positional deviation between the substrate W and the mask M is smaller than a predetermined threshold, the deposition position in which the deposition surface of the substrate W adsorbed by the substrate adsorption means 24 contacts the upper surface of the mask M As much as possible, the
기판(W)과 마스크(M)가 접촉한 증착위치에 다다르면, 자력인가수단(26)을 하강시켜, 기판(W)너머로 마스크(M)를 끌어당김으로써, 기판(W)과 마스크(M)를 밀착시킨다. When the deposition position where the substrate W and the mask M are in contact is reached, the magnetic force application means 26 is lowered and the mask M is pulled over the substrate W, thereby forming the substrate W and the mask M. Make it close together.
이 과정에서 기판(W)과 마스크(M)간의 XYθZ 방향으로의 위치어긋남이 발생하였는지를 확인하기 위해, 파인 얼라인먼트용 카메라를 사용하여 기판(W)과 마스크(M)간의 상대 위치의 계측을 행하며, 계측된 상대위치의 어긋남량이 소정의 임계치 이상인 경우, 기판(W)과 마스크(M)를 소정의 거리까지 다시 이격(예컨대, 마스크 지지 유닛(23)을 하강)시킨 후, 기판(W)과 마스크(M)간의 상대 위치를 조정하고(S55), 동일한 과정을 반복한다. In this process, in order to check whether a positional displacement between the substrate W and the mask M in the XYθ Z direction has occurred, a fine alignment camera is used to measure the relative position between the substrate W and the mask M. , When the measured deviation of the relative position is more than a predetermined threshold, the substrate W and the mask M are separated again by a predetermined distance (for example, the
기판(W)과 마스크(M)가 증착 위치에 위치한 상태에서, 기판(W)과 마스크(M) 간의 상대위치 어긋남량이 소정의 임계치보다 작아지면, 성막 공정을 개시한다.In the state where the substrate W and the mask M are positioned at the evaporation position, when the amount of the relative positional shift between the substrate W and the mask M is smaller than a predetermined threshold, the film forming process is started.
<성막 방법> <Method of film formation>
이하 본 발명의 일 실시형태에 따른 얼라인먼트 방법을 채용한 성막 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a film forming method employing an alignment method according to an embodiment of the present invention will be described.
진공 용기(21)내의 마스크 지지 유닛(23)에 마스크(M)가 지지된 상태에서, 반송실(13)의 반송로봇(14)에 의해 성막 장치(11)의 진공 용기(21)내로 기판(W)이 반입된다. In the state where the mask M is supported by the
진공 용기(21)내로 진입한 반송로봇(14)의 핸드가 기판(W)을 기판 지지 유닛의 지지부상에 재치한다. The hand of the
기판 지지 유닛이 기판흡착수단(24)에 충분히 근접하거나 접촉한 후에, 기판흡착수단(24)에 기판흡착전압을 인가하여 기판(W)을 흡착시킨다. After the substrate support unit is sufficiently close to or in contact with the substrate adsorption means 24, a substrate adsorption voltage is applied to the substrate adsorption means 24 to adsorb the substrate W.
기판흡착수단(24)에 기판(W)이 흡착된 상태에서, 전술한 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 방법에 따라, 얼라인먼트 공정을 진행한다. In a state in which the substrate W is adsorbed by the substrate adsorbing means 24, the alignment process is performed according to the above-described alignment method according to the present embodiment.
본 실시형태의 얼라인먼트 방법에 의해, 기판(W)과 마스크(M) 사이의 상대위치 어긋남량이 소정의 임계치보다 작아지면, 성막원(25)의 셔터를 열고 성막재료를 마스크를 통해 기판(W)에 성막한다.According to the alignment method of the present embodiment, when the relative position shift amount between the substrate W and the mask M is smaller than a predetermined threshold, the shutter of the
원하는 두께까지 성막된 후, 자력인가수단(26)을 상승시킴으로써 마스크(M)를 분리하고, 마스크 지지 유닛(23)을 하강시킨다. After the film is formed to a desired thickness, the mask M is separated by raising the magnetic force applying means 26, and the
이어서, 반송로봇(14)의 핸드가 성막 장치(11)의 진공용기(21) 내로 들어오고 기판흡착수단(24)의 전극부에 제로(0) 또는 역극성의 기판분리전압을 인가하여, 기판(W)을 기판흡착수단(24)으로부터 분리한다. 분리된 기판을 반송로봇(14)에 의해 진공용기(21)로부터 반출한다.Subsequently, the hand of the
이상의 설명에서는, 성막 장치(11)는, 기판(W)의 성막면이 연직방향 하방을 향한 상태에서 성막이 이루어지는, 소위 상향증착방식(Depo-up)의 구성으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 기판(W)이 진공용기(21)의 측면측에 수직으로 세워진 상태로 배치되고, 기판(W)의 성막면이 중력방향과 평행한 상태에서 성막이 이루어지는 구성이어도 된다.In the above description, the
<전자디바이스의 제조방법><Method of manufacturing electronic device>
다음으로, 본 실시형태의 성막 장치를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이하, 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시장치의 구성 및 제조 방법을 예시한다.Next, an example of a method of manufacturing an electronic device using the film forming apparatus of the present embodiment will be described. Hereinafter, the configuration and manufacturing method of an organic EL display device are illustrated as examples of electronic devices.
우선, 제조하는 유기 EL 표시장치에 대해 설명한다. 도 6(a)는 유기 EL 표시장치(60)의 전체도, 도 6(b)는 1 화소의 단면 구조를 나타내고 있다. First, an organic EL display device to be manufactured will be described. Fig. 6(a) is an overall view of the organic
도 6(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.As shown in Fig. 6A, in the
도 6(b)는 도 6(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.Fig. 6(b) is a schematic partial cross-sectional view taken along line A-B in Fig. 6(a). The
도 6(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.In FIG. 6(b), the
다음으로, 유기 EL 표시장치의 제조 방법의 예에 대하여 구체적으로 설명한다.Next, an example of a method of manufacturing an organic EL display device will be described in detail.
우선, 유기 EL 표시장치를 구동하기 위한 회로(미도시) 및 양극(64)이 형성된 기판(63)을 준비한다.First, a
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.On the
절연층(69)이 패터닝된 기판(63)을 제1 유기재료 성막 장치에 반입하여 및 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.The
다음으로, 정공 수송층(65)까지 형성된 기판(63)을 제2 유기재료 성막 장치에 반입하고, 정전척으로 보유 지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 기판(63)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다. Next, the
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.Similar to the film formation of the light-emitting
전자 수송층(67)까지 형성된 기판을 금속재료 성막 장치로 이동시켜 음극(68)을 성막한다. 이때, 금속재료 성막 장치는 가열증발 방식의 성막 장치이어도 되고, 스퍼터링 방식의 성막 장치이어도 된다.The substrate formed up to the
그 후 플라스마 CVD 장치로 이동시켜 보호층(70)을 성막하여, 유기 EL 표시장치(60)를 완성한다.After that, it is transferred to a plasma CVD device to form a
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.From the time when the
상기 실시예는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 그 기술사상의 범위내에서 적절히 변형하여도 된다.The above embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and may be appropriately modified within the scope of the technical idea.
11: 성막 장치
21: 진공 용기
22: 자기 부상 스테이지 기구
23: 마스크 지지 유닛
231: 마스크 지지 유닛 승강 기구
232: 얼라인먼트 스테이지
233: 마스크 픽업
2331: 마스크 픽업 승강 기구
24: 기판흡착수단11: tabernacle device
21: vacuum vessel
22: magnetic levitation stage mechanism
23: mask support unit
231: mask support unit lifting mechanism
232: alignment stage
233: mask pickup
2331: mask pickup lifting mechanism
24: substrate adsorption means
Claims (16)
진공 용기와,
상기 진공 용기 내에 설치되는 제1 플레이트부와,
자력에 의해 상기 제1 플레이트부에 대해 이격되어 설치되는 제2 플레이트부와,
상기 제2 플레이트부에 설치되며, 기판을 흡착하는 흡착면을 갖는 기판흡착수단과,
상기 진공 용기 내에 설치되며, 마스크를 지지하기 위한 마스크 지지 유닛과,
상기 제2 플레이트부를 상기 흡착면과 평행한 면 내에서 이동시킴으로써 상기 기판흡착수단에 흡착된 기판과 상기 마스크 지지 유닛에 지지된 마스크의 위치 조정을 행하는 위치 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
A film forming apparatus for depositing a film forming material on a substrate through a mask,
A vacuum vessel,
A first plate part installed in the vacuum container,
A second plate portion spaced apart from the first plate portion and installed by magnetic force,
A substrate adsorption means installed on the second plate and having an adsorption surface for adsorbing the substrate,
A mask support unit installed in the vacuum container and configured to support a mask,
And a position adjusting means for adjusting the positions of the substrate adsorbed by the substrate adsorption means and the mask supported by the mask support unit by moving the second plate part in a plane parallel to the adsorption surface. .
상기 흡착면에 대하여 수직인 방향으로 상기 마스크 지지 유닛이 근접 또는 이격되도록 상기 마스크 지지 유닛을 이동시키기 위한 마스크 지지 유닛 이동 기구를 구비하고,
상기 마스크 지지 유닛 이동 기구는, 구동용 모터와, 상기 구동용 모터의 회전 구동력을 직선 구동력으로 변환하여 상기 마스크 지지 유닛으로 전달하기 위한 구동력 전달 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 1,
And a mask support unit moving mechanism for moving the mask support unit so that the mask support unit is close to or spaced apart from each other in a direction perpendicular to the adsorption surface,
The mask support unit moving mechanism includes a driving motor and a driving force transmission mechanism for converting a rotational driving force of the driving motor into a linear driving force and transmitting it to the mask support unit.
상기 구동력 전달 기구는, 리니어 가이드인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 2,
The film forming apparatus, wherein the driving force transmission mechanism is a linear guide.
상기 구동력 전달 기구는, 볼나사인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 2,
The film forming apparatus, wherein the driving force transmission mechanism is a ball screw.
상기 마스크 지지 유닛 이동 기구는, 상기 마스크 지지 유닛을 상기 기판흡착수단의 흡착면에 평행한 면 내에서 이동시키기 위한 스테이지 기구 상에 탑재되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 2,
And the mask support unit moving mechanism is mounted on a stage mechanism for moving the mask support unit in a plane parallel to the adsorption surface of the substrate adsorption means.
상기 마스크 지지 유닛 이동 기구 및 상기 스테이지 기구는, 상기 기판흡착수단을 사이에 두고 상기 마스크 지지 유닛의 반대쪽의, 상기 진공 용기의 외부 대기 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 5,
And the mask support unit moving mechanism and the stage mechanism are provided on an external atmosphere side of the vacuum container opposite to the mask support unit with the substrate adsorption means therebetween.
상기 마스크 지지 유닛 이동 기구 및 상기 스테이지 기구는, 상기 기판흡착수단 보다 상기 마스크 지지 유닛에 가까운 쪽의, 상기 진공 용기의 외부 대기 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 5,
The mask support unit moving mechanism and the stage mechanism are provided on the outer atmosphere side of the vacuum container closer to the mask support unit than the substrate adsorption means.
상기 위치 조정 수단은, 상기 제2 플레이트부를 상기 제1 플레이트부에 대해 자기 부상시켜 상기 흡착면과 평행한 면 내에서 이동시키는 자기 부상 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 5,
Wherein the position adjusting means includes a magnetic levitation unit for magnetically levitating the second plate portion with respect to the first plate portion to move within a plane parallel to the suction surface.
상기 진공 용기 내로 반입되는 마스크를 상기 마스크 지지 유닛의 마스크 지지면 상에 재치하기에 앞서 일시적으로 수취하기 위한 마스크 픽업을 더 포함하고,
상기 마스크 픽업은, 상기 마스크 지지 유닛의 마스크 지지면에 대해 상대적으로 승강 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 8,
Further comprising a mask pickup for temporarily receiving the mask carried into the vacuum container prior to placing on the mask support surface of the mask support unit,
The film forming apparatus, wherein the mask pickup is configured to be able to move up and down relative to the mask support surface of the mask support unit.
상기 마스크 픽업은, 픽업 승강 기구에 의해 구동됨으로써, 상기 마스크 지지 유닛의 마스크 지지면에 대해 상대적으로 승강 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 9,
The film forming apparatus, wherein the mask pickup is driven by a pickup lifting mechanism so as to be able to be moved up and down relatively with respect to the mask support surface of the mask support unit.
상기 픽업 승강 기구는 상기 스테이지 기구 상에 탑재되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 10,
The film forming apparatus, wherein the pickup lifting mechanism is mounted on the stage mechanism.
상기 마스크 픽업은 상기 제1 플레이트부에 고정하여 설치되고,
상기 마스크 지지 유닛이 상기 마스크 지지 유닛 이동 기구에 의해 구동되어 이동됨으로써, 상기 마스크 픽업이 상기 마스크 지지 유닛의 마스크 지지면에 대해 상대적으로 승강 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
The method of claim 9,
The mask pickup is fixedly installed on the first plate part,
The film forming apparatus, wherein the mask support unit is driven and moved by the mask support unit moving mechanism, so that the mask pickup can be moved up and down relatively with respect to the mask support surface of the mask support unit.
The film forming apparatus according to claim 1, wherein the substrate is a silicon wafer.
상기 성막 장치는, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 설치되는 제1 플레이트부와, 자력에 의해 상기 제1 플레이트부에 대해 이격되어 설치되는 제2 플레이트부와, 상기 제2 플레이트부에 설치되며, 기판을 흡착하는 흡착면을 갖는 기판흡착수단과, 상기 진공 용기 내에 설치되며, 마스크를 지지하기 위한 마스크 지지 유닛과, 상기 기판흡착수단에 흡착된 기판과 상기 마스크 지지 유닛에 지지된 마스크의 위치 조정을 행하는 위치 조정 수단을 포함하고,
상기 성막 방법은,
상기 진공 용기 내로 반입된 마스크를 상기 마스크 지지 유닛으로 지지하는 단계와,
상기 진공 용기 내로 반입된 기판을 상기 기판흡착수단에 의해 흡착하는 단계와,
상기 위치 조정 수단에 의해 상기 제2 플레이트부를 상기 흡착면과 평행한 면 내에서 이동시킴으로써 상기 기판흡착수단에 흡착된 기판과 상기 마스크 지지 유닛에 지지된 마스크 간의 위치 조정을 행하는 얼라인먼트 단계와,
성막원으로부터 비산된 성막 재료를 상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
As a film-forming method for depositing a film-forming material on a substrate through a mask using a film-forming apparatus,
The film forming apparatus is installed in a vacuum container, a first plate part installed in the vacuum container, a second plate part installed to be spaced apart from the first plate part by magnetic force, and the second plate part, Position adjustment of a substrate adsorption means having an adsorption surface for adsorbing a substrate, a mask support unit installed in the vacuum container to support a mask, and a substrate adsorbed by the substrate adsorption means and a mask supported by the mask support unit Including a position adjustment means for performing,
The film formation method,
Supporting the mask carried into the vacuum container by the mask support unit,
Adsorbing the substrate carried into the vacuum container by the substrate adsorption means,
An alignment step of adjusting the position between the substrate adsorbed by the substrate adsorbing means and the mask supported by the mask support unit by moving the second plate part in a plane parallel to the adsorption surface by the position adjusting means;
And depositing a film formation material scattered from a film formation source on the substrate through the mask.
상기 성막 장치는, 상기 마스크 지지 유닛을 이동시키기 위한 마스크 지지 유닛 이동 기구를 더 구비하고,
상기 얼라인먼트 단계는, 상기 마스크 지지 유닛 이동 기구에 의해 상기 기판흡착수단의 상기 흡착면에 대해 수직인 방향으로 상기 마스크 지지 유닛을 근접 또는 이격하도록 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
The method of claim 14,
The film forming apparatus further includes a mask support unit moving mechanism for moving the mask support unit,
The alignment step further comprises moving the mask support unit to be closer to or spaced apart from the mask support unit in a direction perpendicular to the adsorption surface of the substrate adsorption means by the mask support unit moving mechanism.
An electronic device manufacturing method characterized by manufacturing an electronic device by using the film forming method according to claim 14 or 15.
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