KR20110049650A - 증착장치 및 증착방법 - Google Patents

Abstract

(과제)
본 발명은, 다운디포지션으로 증착을 하는 경우에, 기판의 성막면에 증착시킨 막에 마스크로부터 낙하한 파티클이 부착되지 않도록 한다.
(해결수단)
증착용 용기(2) 내에서, 성막면(3a)을 상방을 향하여 지지한 기판(3)에 증착원에서 가열된 재료를 증발시켜서 성막을 하는 증착장치(1)이다. 증착용 용기(2) 내에서 방출용 용기(14)의 하방에 고정되어 배치된 마스크 지지대(9)와, 기판(3)을 싣고 마스크 지지대(9)에 의하여 지지된 마스크(11)에 대하여 접근 및 이탈 이동하도록 설치된 기판 홀더(6)를 구비한다. 기판 홀더(6)를 마스크(11)에 접근 이동시켜서 재료를 기판(3)의 성막면(3a)에 증착할 때에, 마스크(11)와 기판(3) 사이에 간극을 형성한다.
(효과)
성막 종료 후의 기판을 교환할 때에 마스크로부터 파티클이 낙하하지 않아, 기판에 증착한 막에 파티클이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

Description

증착장치 및 증착방법{EVAPORATION APPARATUS AND EVAPORATION METHOD}

본 발명은, 기판(基板)의 성막면(成膜面)을 상방을 향하여 배치하고 증발원(蒸發源)으로부터 막형성용 증기(膜形成用 蒸氣)를 하방을 향하여 발생시킴으로써, 상기 성막면에 막을 증착(蒸着)하는 다운디포지션(down depositon)의 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다.

기판의 성막면에 막을 증착하는 장치로서, 성막면이 하방을 향하게 되도록 기판을 지지한 업디포지션(up deposition)으로 증착하는 장치가 있다(예를 들면 특허문헌1).

이 특허문헌1에 기재된 장치에서는, 기판의 성막면에 패턴(pattern)을 구비하는 막을 증착할 때에 자성재료제(磁性材料製)의 마스크(mask)를 상기 성막면에 흡착시키는 경우에는, 기판의 반성막면(反成膜面)(이하, 배면이라고 한다)측에 배치한 마그넷(magnet)을 기판 방향으로 이동시켜서 마그넷과 기판 사이에 삽입시킨 보강판(補强板)에 밀착시킨다.

한편 막의 증착이 종료된 후에 기판에 대한 마스크의 흡착을 해제하는 경우에는, 마그넷을 보강판으로부터 이반(離反)하는 방향으로 이동시킨다.

즉 이 특허문헌1에 기재된 장치에서는, 마그넷을 사용하여 기판의 휘어짐을 방지하면서, 마스크와 기판의 밀착성을 향상시키도록 되어 있다.

그러나 업디포지션의 경우에는, 기판 및 마스크의 지지가 기판 및 마스크의 주위부에서만 할 수 있기 때문에, 기판 및 마스크에 있어서 휘어짐이 발생하는 문제가 있다. 또한 패턴을 구비하는 막을 증착할 때에는, 기판의 성막면에 마스크를 접촉시키기 때문에, 기판의 성막면에 증착시킨 막에 마스크의 파티클(particle)(입자)이 부착된다는 제조상의 문제가 있다.

이에 대하여 성막면이 상방을 향하도록 기판을 지지한 다운 디포지션으로 증착을 하는 장치가 있다(예를 들면 특허문헌2). 이 특허문헌2에 기재된 장치의 경우에, 배면의 전역(全域)에서 기판을 지지하여 막의 증착이 이루어지기 때문에, 상기 업디포지션으로 증착을 하는 경우와 같은 기판이 휘어지는 문제는 발생하지 않는다. 이 휘어짐의 문제는, 패턴을 구비하는 막을 증착할 때에 기판 상에 배치하는 마스크에 대해서도 동일하다.

그러나 증착용 용기 내에 마스크를 지지한 상태에서 기판을 교환하여 생산하는 방식에서는, 막의 증착 후 마스크에 접한 기판을 분리할 때에, 마스크에 퇴적된 증착물(파티클)이 낙하하여, 기판에 증착된 막에 부착된다는 문제가 항상 있다.

일본국 공개특허 특개 2005-187874호 공보 일본국 공개특허 특개 2003-317948호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 문제점은, 다운디포지션으로 증착하는 경우에, 증착용 용기 내에 항상 마스크를 지지한 상태에서 기판을 교환하여 생산하는 방식에서는, 기판에 증착된 막에 마스크로부터 낙하된 파티클이 부착된다는 점이다.

본 발명의 증착장치는,

다운디포지션으로 증착을 하는 경우에 기판의 성막면에 증착시킨 막에 마스크로부터 낙하한 파티클이 부착되는 일이 없도록 하기 위하여,

증착용 용기 내에서 성막면(成膜面)을 상방으로 향하게 하여 지지된 기판(基板)에 증착원(蒸着源)에서 가열된 재료를 증발(蒸發)시켜서 성막(成膜)을 하는 증착장치로서,

마스크(mask)를 지지하기 위하여 상기 증착용 용기 내에 고정되어 배치된 마스크 지지대(mask 支持臺)와,

기판을 싣고 상기 마스크 지지대에 의하여 지지된 마스크에 대하여 접근 및 이탈 이동하도록 설치된 기판 홀더(基板holder)를

구비하고,

상기 기판 홀더를 상기 마스크에 접근 이동시켜서 상기 재료를 기판의 성막면에 증착할 때에, 상기 마스크와 상기 기판의 사이에 간극(間隙)이 존재하도록 구성되어 있는 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는, 마스크와 기판의 사이에 간극이 존재한 상태에서 기판의 성막면에 증착원에서 가열된 재료를 증발시켜서 성막을 하기 때문에, 기판을 교환할 때에 증착용 용기 내에 지지된 마스크로부터 파티클이 낙하하지 않아, 기판의 성막면에 증착된 막에 파티클이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극은 10~300㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 간극이 10㎛ 미만인 경우에는, 재료의 증착 시에 상기 간극이 메워져서, 마스크로부터 기판을 분리할 때에 마스크로부터 파티클이 낙하하여 기판의 성막면에 퇴적되는 경우가 있기 때문이다. 또한 상기 간극이 300㎛를 넘으면, 증발원으로부터 증발되는 재료가 마스크와 기판의 사이에 들어가버려서, 패터닝(patterning)의 엣지(edge)가 불명확하게 되는 등 성막의 정밀도가 나빠지기 때문이다.

본 발명에서는, 기판의 성막면에 재료를 증착할 때에 마스크와 기판 사이에 소정의 간극이 존재하고 있기 때문에, 성막 종료 후에 기판을 교환할 때에 마스크로부터 파티클이 낙하하지 않아, 기판의 성막면에 증착된 막에 파티클이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

도1은 본 발명의 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도로서, (a)는 기판 반입 시의 도면, (b)는 증착 시의 도면이다.
도2는 본 발명의 증착장치를 구성하는 마스크, 마스크 지지대, 기판 홀더부의 상세도로서, (a)는 마스크에 대하여 기판이 이반하고 있는 상태의 도면, (b)는 마스크에 대하여 기판이 접근하고 있는 상태의 도면이다.
도3은 본 발명의 증착장치를 구성하는 마스크, 마스크 지지대, 기판 홀더부의 다른 예를 나타내는 도2와 동일한 도면이다.

본 발명에서는, 다운디포지션으로 증착을 하는 경우에 기판의 성막면에 증착된 막에 마스크로부터 낙하한 파티클이 부착되는 일이 없도록 하는 목적을, 기판의 성막면에 재료를 증착할 때에 마스크와 기판 사이에 간극을 존재시킴으로써 실현하였다.

(실시예)

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 도1 및 도2를 사용해서 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명의 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도, 도2은 본 발명의 증착장치를 구성하는 마스크, 마스크 지지대, 기판 홀더부의 상세도이다.

도1 및 도2에 있어서, 1은 소정의 진공상태로 유지된 증착용 용기(蒸着用 容器)(2) 내에서 투명전극(透明電極)이 형성된 성막면(成膜面)(3a)이 상방을 향하도록 기판(3)을 고정지지하여 재료를 증착시키는 본 발명의 증착장치로서, 이하와 같은 구성으로 되어 있다.

4는 상기 증착용 용기(2) 내에서 기판(3)의 외주측 단부를 지지하는 환상(環狀)의 기판 지지대(基板 支持臺), 5는 마찬가지로 기판(3)의 내주측 부분(內周側部分)을 지지하는 적절한 개수의 기판 지지막대이다. 이들 기판 지지대(4), 기판 지지막대(5)에 의하여 휘어짐을 발생시키지 않고 지지된 기판(3)은, 기판 지지대(4)의 하방에 설치된 기판 홀더(基板 holder)(6)의 상승 이동에 의하여 기판 홀더(6)에 의하여 배면(3b)이 지지되어 상승하도록 되어 있다. 또 이 상기 기판 지지막대(5)와 마주 대하는 기판 홀더(6)의 부분에는 기판 지지막대(5)을 관통하는 구멍이 형성되어 있다.

도1 및 도2의 예에서는, 기판 홀더(6)는 인코더 부착 전동실린더 장치(encoder 附着 電動 cylinder)(7)의 로드(rod)의 돌출 이동에 의하여 상승이 가능한 것을 나타내고 있다. 이 기판 홀더(6)는, 예를 들면 그 하면 외주부의 둘레 방향으로 동일한 간격의 위치에 가이드 로드(guide rod)(6a)가 부착되어 있다. 이 가이드 로드(6a)는 증착용 용기(2)의 저면(2a)을 관통하여, 상기 전동실린더 장치(7)의 로드 단부에 부착된 테이블(table)(8)의 상면에 접속되어 있다. 증착용 용기(2)에 있어서 상기 가이드 로드(6a)가 관통하는 부분에는, 증착용 용기(2) 내로 외기(外氣)가 유입되지 않도록 밀봉부(密封部)(2b)가 설치되어 있다.

9는 증착용 용기(2) 내에 있어서 상기 기판 지지대(4)의 바로 위에 설치된 마스크 지지대(mask 支持臺)로서, 이 마스크 지지대(9)에 소정의 패턴을 형성한 마스크(11)가 펼쳐서 설치되어 있다.

마스크(11)는 저팽창율(低膨脹率)의 자성재료(磁性材料)인 인바(invar)로 제조되어 있고, 열팽창(熱膨脹)에 의한 휘어짐이 커지는 것을 억제하기 위하여 마스크 지지대(9)에 텐션(tension)을 걸어서 부착되어 있다.

12는 상기 증착용 용기(2)의 상방에 설치된 증발용 용기(증착원)(蒸着源)로서, 재료를 가열하여 증발시키는 것이다. 이 증발용 용기(蒸發用 容器)(12)에서 증발된 재료는 증발재료 유도관(材料誘導管)(13)을 통하여 상기 증착용 용기(2) 내의 천장벽(2c) 근방에 설치된 방출용 용기(14)로 인도된다.

상기 증발재료 유도관(13)은, 증착용 용기(2)의 천장벽(2c)을 관통하여 증발용 용기(12)와 방출용 용기(14)를 접속하도록 되어 있고, 이 증발재료 유도관(13)이 관통하는 천장벽(2c) 부분에도 밀봉부가 설치되어 있어 증착용 용기(2) 내로 외기가 유입되지 않도록 되어 있다.

상기 방출용 용기(14)는 하면에 복수의 노즐(nozzle)(14a)이 균등한 간격으로 설치되어 있어, 상기 증발재료 유도관(13)을 통하여 이송된 재료를 균등하게 분산하여 방출하도록 되어 있다. 도면에서는 생략하였지만, 방출용 용기(14)의 외면에는 시스 히터(sheath heater) 등의 가열장치가 부착되어 있어, 방출용 용기(14)를 소정의 온도로 가열하여 재료의 응고나 부착을 방지하고 있다.

또 상기 증발재료 유도관(13)의 도중에는 개폐 밸브(開閉 valve)(15)가 부착되어 있다. 그리고 이들 증발재료 유도관(13)이나 개폐 밸브(15)도 시스 히터 등의 가열장치에 의하여 재료의 응고나 부착을 방지하도록 되어 있다.

또한 상기 증착용 용기(2)에 기판(3)을 반입·반출하는 것은, 증착용 용기(2)에 설치된 게이트 밸브(gate valve)(2d)를 열어서 로봇암(robot arm)(16)에 의하여 이루어진다.

그리고 본 발명의 증착장치(1)는, 상기 기판 홀더(6)를 상승시켜서 기판(3)을 마스크(11)에 접근 이동시켜서 상기 재료를 기판(3)의 성막면(3a)에 증착할 때에, 마스크(11)와 기판(3) 사이에 예를 들면 10~300㎛의 간극이 존재하도록 되어 있다. 단, 비접촉이고 또한 재료의 증착 시에 간극이 메워지지 않으면, 간극은 10㎛ 미만이더라도 좋다.

이 마스크(11)와 기판(3)의 사이에 간극을 형성하는 수단은, 전동실린더 장치(電動 cylinder 裝置)(7)의 로드를 돌출 한도까지 돌출 이동시켰을 때에 상기 간극이 존재하도록 한 것 또는 적당한 위치에 스토퍼(stopper)를 배치하는 것 등 어떤 구성이라도 좋다.

상기 구성의 본 발명의 증착장치(1)를 사용하여 기판(3)의 성막면(3a)에 재료를 증착시키기 위해서는 아래와 같이 한다.

(증착 전의 준비)

성막면(3a)에 투명전극이 형성된 기판(3)을 로봇암(16)에 의하여 증착용 용기(2)의 내부로 반입하여 기판 지지대(4) 위에 싣는다.

그 후에 인코더 부착 전동실린더(7)에 의하여 속도를 제어하면서 기판 홀더(6)를 상승시켜서, 상기 기판 지지대(4)에 실린 기판(3)의 배면(3b)을 지지하여 기판(3)을 상승시킨다.

인코더의 감지에 의하여 기판(3)과 마스크(11)의 간극이 소정의 값 예를 들면 10~300㎛가 되었다고 판단되면, 전동실린더(7)의 구동(驅動)을 정지시킨다.

(증착)

방출용 용기(14), 증발재료 유도관(13), 개폐 밸브(15)는 각각 적정한 온도로 가열하여 둔다. 증발용 용기(12)에 있어서 재료를 증발 온도까지 가열하여 증발시킨다. 그 후에 개폐 밸브(15)를 열어서, 재료를 증발재료 유도관(13)으로부터 방출용 용기(14)로 유입한다.

유입된 재료는 방출용 용기(14)의 노즐(14a)로부터 기판(3)을 향하여 방출되어 기판(3)의 성막면(3a)에 증착을 시작한다. 이 증착을 소정의 성막이 종료될 때까지 계속한다.

이상이 본 발명의 증착방법이다.

(후처리)

증착이 종료되면, 개폐 밸브(15)를 닫아 증발용 용기(12)의 가열온도를 재료의 증발온도보다 내려가게 하여 증발을 종료시킨다. 재료의 증발이 종료되면, 전동실린더(7)의 로드를 후퇴시켜서 증착이 끝난 기판(3)을 실은 기판 홀더(6)을 하강시켜서 마스크(11)로부터 이반시킨다.

전동실린더(7)의 로드의 후퇴에 의하여 마스크(11)로부터 분리된 상기 기판(3)은 기판 지지대(4)에 접촉된다. 기판(3)이 기판 지지대(4)에 접촉된 후에는 기판 홀더(6)만 하강한다. 인코더의 감지에 의하여 기판 홀더(6)가 소정의 위치까지 하강하였다고 판단되면, 전동실린더(7)의 구동을 정지시킨다. 그 후에 증착이 완료된 기판(3)을 로봇암(16)에 의하여 증착용 용기(2)의 외부로 반출한다.

상기 본 발명의 증착장치(1)를 사용한 본 발명의 방법에 의한 성막에 의하면, 증착용 용기(2) 내에 항상 마스크(11)를 지지한 상태에서 기판(3)을 교환하여 마스크(11)로부터 파티클이 낙하하지 않아, 기판(3)의 성막면(3a)에 증착시킨 막에 파티클이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기의 예에 한정되지 않고, 각 청구항에 기재된 기술적 사상의 범주라면 적절하게 실시예를 변경하더라도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면 방출용 용기(14)를 회전시키거나 또는 방출용 용기(14)를 하측방향으로 이동시키더라도 좋다.

또한 상기한 예에서는, 기판(3)과 마스크(11)의 간극을 소정의 값으로 하기 위해서는, 마스크(11)의 휘어짐을 계측에 의하여 미리 알고 있을 필요가 있다. 그러나 도3과 같이 기판 홀더(6)의 중심부에 변위 센서(變位 sensor)(17)를 설치한 경우에는, 마스크(11)와 기판(3) 사이의 간극을 감지할 수 있기 때문에 마스크(11)의 휘어짐을 미리 알고 있지 않아도 좋다. 따라서 전동실린더 장치(7)도 인코더가 부착되어 있지 않아도 좋다.

도3의 예에서는, 변위 센서(17)에 의하여 기판(3)의 성막면(3a)과 마스크(11)의 간극을 감지하여 전동실린더(7)의 구동을 정지시키는 것 이외에는, 상기한 예와 동일하게 한다.

또한 상기의 예에서는 마스크 지지대(9)에 마스크(11)가 부착되어 있지만, 열에 의한 마스크(11)의 휘어짐이 발생하지 않도록, 마스크 지지대(9)를 변경하여 환상의 냉각관(冷却管)을 설치하여도 좋다.

1 : 증착장치
2 : 증착용 용기
3 : 기판
3a : 성막면
6 : 기판 홀더
7 : 전동실린더 장치
11 : 마스크
12 : 증발용 용기
13 : 증발재료 유도관
14 : 방출용 용기
17 : 변위 센서

Claims (5)

1. 증착용 용기 내에서 성막면(成膜面)이 상방을 향하게 하여 지지된 기판(基板)에 증착원(蒸着源)에서 가열된 재료(材料)를 증발(蒸發)시켜서 성막(成膜)을 하는 증착장치(蒸着裝置)로서,
   마스크(mask)를 지지하기 위하여 상기 증착용 용기 내에 고정되어 배치된 마스크 지지대(mask 支持臺)와,
   기판을 싣고 상기 마스크 지지대에 의하여 지지된 마스크에 대하여 접근 및 이탈 이동하도록 설치된 기판 홀더(基板holder)를
   구비하고,
   상기 기판 홀더를 상기 마스크에 접근 이동시켜서 상기 재료를 기판의 성막면에 증착할 때에, 상기 마스크와 상기 기판의 사이에 간극(間隙)이 존재하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   인코더 부착 전동실린더(encoder 附着 電動 cylinder)를 상기 기판 홀더의 마스크에 대한 접근 및 이탈 이동장치로서 설치한 것을 특징으로 하는 증착장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 기판 홀더의 중심부에 변위 센서(變位 sensor)를 설치한 것을 특징으로 하는 증착장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 마스크와 상기 기판 사이의 간극이 10~300㎛인 것을 특징으로 하는 증착장치.
   
5. 증착용 용기 내에서 성막면이 상방을 향하게 하여 지지된 기판에 증착원에서 가열된 재료를 증발시켜서 성막을 하는 방법으로서,
   상기 증착용 용기 내에 고정되어 배치된 마스크 지지대에 의하여 지지된 마스크에 대하여, 기판을 실은 기판 홀더를 기판과 마스크 사이의 간극이 10~300㎛가 될 때까지 접근 이동시킨 후에 성막을 하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
   

Images