KR20130113302A - 진공 증착 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

진공 증착에 있어서의 증착 재료의 이용 효율을 높인 유기 EL 디바이스의 진공 증착 장치 및 그 방법을 제공한다.
유기 EL 디바이스의 진공 증착 장치에 있어서, 증발원의 히터로부터의 복사열이 직접 섀도 마스크를 과열시키는 것을 방지하기 위해, 수냉식 냉각판을 히터와 섀도 마스크 사이에 마련함으로써, 증착원과 섀도 마스크의 간격을 종래에 비해 좁힐 수 있도록 하여, 증발시킨 유기 EL재료 중 기판 상으로의 성막에 사용되는 비율을 높여 증착 재료의 이용 효율을 높였다.

Description

진공 증착 방법 및 그 장치{VAPOR DEPOSITION METHOD AND THE APPARATUS THEREOF}

본 발명은, 진공 증착막을 형성하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 대형의 기판 상에 증착 재료의 사용 효율을 높게 하고 균일하게 박막을 형성하는데 적합한 진공 증착 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

유기 EL 표시장치나 조명장치에 이용되는 유기 EL 소자는, 유기재료로 이루어진 유기층을 상하로부터 양극과 음극의 한 쌍의 전극으로 사이에 끼운 구조로서, 전극에 전압을 인가함으로써 양극측으로부터 정공이, 음극측으로부터 전자가 각각 유기층에 주입되고 이들이 재결합함으로써 발광하는 구조로 되어 있다.

상기 유기층은, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전하주입층을 포함하는 다층막이 적층된 구조로 되어 있다. 상기 유기층을 형성하는 재료로서 고분자 재료와 저분자 재료를 이용한 것이 있다. 이 중, 저분자 재료를 이용하는 경우에는, 진공 증착 장치를 이용하여 유기 박막을 형성한다.

유기 EL 디바이스의 발광 특성은 유기층의 막두께의 영향을 크게 받는다. 한편, 유기 박막을 형성하는 기판은 해마다 대형화되고 있다. 따라서, 진공 증착 장치를 이용하는 경우, 대형의 기판 상에 마스크를 통해 형성되는 유기 박막 패턴의 막두께를 고정밀도로 제어할 필요가 있다. 진공 증착으로 대형 기판에 박막을 형성하는 구성으로서, 특허문헌 1(일본특허공개 2004-158337호 공보)에는, 라인형의 증발원을 구비한 진공 증착 장치에 있어서, 증발원의 도가니의 증착 마스크와 대향하는 면에 도가니의 재료보다 열복사 효율이 낮은 재료에 의한 금속 도금을 실시하여 도가니로부터의 열복사가 증착 마스크에 영향을 미치는 것을 경감시키는 것에 대하여 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2(일본특허공개 2008-169456호 공보)에는 발열체와 냉각체를 가지는 온도 제어 기구를 구비한 도가니를 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 진공 증착 장치가 개시되어 있다.

또한, 증착시에 도가니로부터의 고온의 복사열로 증착 마스크가 가열되고 팽창되어 기판 상에 형성되는 패턴의 위치 어긋남이 발생하게 되는데, 이를 방지하는 방법으로서 특허문헌 3(일본특허공개 2007-186787호 공보) 및 특허문헌 4(일본특허공개 2007-177319호 공보)에는, 도가니와 증착 마스크 사이에 단열 기구를 마련하는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 5(일본특허공개 H11-274081호 공보)에는, 전자빔 증착법에 있어서, 증발원 상부의 2차 전자 흡착판의 개구부와 상면의 일부를 수냉식 건 실드(gun shield)로 냉각하는 구성에 대하여 개시하고 있다.

[특허문헌1] 일본특허공개 2004-158337호 공보 [특허문헌2] 일본특허공개 2008-169456호 공보 [특허문헌3] 일본특허공개 2007-186787호 공보 [특허문헌4] 일본특허공개 2007-177319호 공보 [특허문헌5] 일본특허공개 H11-274081호 공보

유기 EL 디바이스의 제조 비용을 저감시키는 수단 중 하나로서, 진공 증착에 의해 형성하는 유기층막의 고가의 재료의 재료 사용 효율(진공 증착 장치에 공급한 재료 중, 유기 EL 디바이스의 유기층에 사용되는 비율)을 향상시키는 것을 들 수 있다.

진공 증착에 의해 형성하는 유기층의 재료 사용 효율을 향상시키기 위해서는, 증발원과 기판의 간격을 보다 좁혀, 증발원에서 발생시킨 증착 물질이 진공 증착 장치 주변에 부착되는 양을 감소시키는 것이 효과적이다.

그러나, 유기 EL 디바이스를 진공 증착으로 형성하는 경우, 기판의 표면에 증착 마스크를 설치하여 증착 마스크에 형성된 패턴을 기판 상에 전사(轉寫)하는 것을, 유기층을 형성하는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전하주입층을 포함하는 다층의 막에 걸쳐 행하기 위해, 각 층의 형성시 증착 마스크에 패턴의 위치 어긋남이 발생하지 않도록 해야 한다.

한편, 증발원은 증착 재료를 기화(氣化)시키기 위해 수백℃의 고온으로 가열된다. 따라서, 이 가열된 증발원으로부터의 복사열로 증착 마스크에 열변형을 일으키지 못하게 하도록 하기 위해서는, 증발원과 증착 마스크의 간격을 크게 설정하거나, 증발원으로부터의 복사열이 증착 마스크에 직접 도달하지 않도록 차폐하는 구성을 마련할 필요가 있다.

특허문헌 1에는 라인형상으로 배열되는 복수의 노즐을 마련한 증발원 위(上)를 유리 기판을 노즐이 배열되는 방향과 직각인 방향으로 이동시켜 유리 기판 상에 유기 박막을 형성하는 구성에 있어서, 증발원의 도가니의 증착 마스크와 대향하는 면에 도가니의 재료보다 열복사 효율이 낮은 재료에 의한 금속 도금을 실시하여 도가니로부터의 열복사가 증착 마스크에 영향을 미치는 것을 경감시키는 것에 대하여 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 구성에서는, 도가니의 증착 마스크에 대향하는 면을 적극적으로 냉각하고 있지 않으므로 증착을 반복해 감에 따라 서서히 증착 마스크의 온도가 상승되기 때문에 도가니와 증착 마스크의 간격은 어느 정도 이상 이격시키지 않을 수 없으며, 증착 재료의 이용 효율을 높인다는 점에는 불충분하다.

또한, 특허문헌 2에는 도가니 주위에 발열체와 냉각체를 마련하여 증발원의 온도를 제어하는 것이 기재되어 있으나, 도가니로부터의 복사열로 증착 마스크가 가열되는 것을 적극적으로 방지하는 것에 대해서는 기재되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 3 및 4에는 도가니와 히터 케이스로부터 복사열이 증착 마스크에 전달되는 것을 억제하기 위해, 도가니의 상부에 단열 기능을 구비한 방사 저지체를 마련하는 것이 기재되어 있다. 그리고, 이 방사 저지체를 구성하는 냉각판은 수냉 기구를 구비한 냉각 장치에 연결되어 있다. 그러나, 인용문헌 3에서는, 도 13 및 도 14와 같이, 도가니에 마련한 방사 저지체와 증착 마스크 사이에 증착 재료의 단위 시간당 공급량을 측정하는 센서(막두께 모니터)를 설치하는 구성이 기재되어 있을 뿐으로, 도가니에 방사 저지체를 마련함으로써 도가니로부터의 복사열을 차단하여 도가니와 증착 마스크의 간격을 가능한 한 좁혀 고가의 증착 재료의 재료 사용 효율을 향상시키는 것에 대해서는 기재되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 4에는, 방열판으로 도가니로부터의 열로 기판이 복사되는 것을 방지하는 구성이 개시되어 있으나, 증착을 반복해 감에 따라 서서히 증착 마스크의 온도가 상승하는 것에 대해서는 고려되어 있지 않으므로, 도가니와 증착 마스크의 간격을 어느 정도 이상 이격시키지 않을 수 없다.

또한, 특허문헌 5에 개시되어 있는 발명에서는, 전자빔으로 과열(過熱)되는 방식으로 가열원인 도가니의 상부에 마련한 비교적 큰 개구부로부터 증착 물질을 증발시키는 것으로서, 증착시에 2층의 셔터를 열었을 때에는 증발원 자체에서 발생하는 복사열이 직접 기판에 입사되므로, 증착시 증발원에서 발생하는 복사열이 직접 기판에 입사되는 것을 방지함으로써 증발원과 기판의 간격을 근접시켜 성막 효율을 향상시키는 것에 대해서는 고려되어 있지 않다.

본 발명의 목적은, 상기한 종래 기술의 과제를 해결하여, 유기층막을 구성하는 고가의 재료의 재료 사용 효율을 향상시킬 수 있는 진공 증착 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 진공 배기된 챔버 내에서, 패널형상의 기판에 가열에 의해 기화된 증착 재료를 증착하는 진공 증착 장치에 있어서, 기판을 유지(保持)하는 유지 수단과, 증착 재료를 기화시켜 선 상에 배치한 복수의 노즐로부터 방출하는 일방향으로 긴 형상을 갖는 증발원과, 증발원의 긴 일방향과 수직한 방향으로 증발원 또는 기판을 유지하는 유지 수단 중 적어도 하나를 이동시키는 이동 수단과, 증발원으로부터의 증착 재료의 방출 레이트를 검출하는 검출 수단을 구비하고, 증발원에는, 증발재료를 수납하는 증발재 수납부와, 수납부에 수납된 증발 재료를 가열하는 가열부와, 가열부와 유지 수단 사이에 위치하여 가열부로부터 발생되어 기판을 향하는 복사열을 차단하는 내부에 냉각수의 통로를 구비한 냉각부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는, 내부를 배기하여 진공 상태로 유지한 처리실 내에서 표면을 섀도 마스크(shadow mask)로 덮은 피처리 기판의 표면에 증착에 의해 박막을 형성하는 진공 증착부를 복수개 구비하며, 진공으로 유지된 분위기 중에서 피처리 기판을 복수의 진공 증착부 간에 주고 받는(受け渡し) 피처리 기판 수수(受渡)부를 가지는 진공 증착 장치에 있어서, 복수의 진공 증착부 중 적어도 하나의 진공 증착부는, 선 상에 배치한 복수의 노즐을 통해 증발시킨 재료를 처리실 내로 방출시키는 증발원과, 피처리 기판을 섀도 마스크로 덮은 상태로 유지하는 기판 유지 수단과, 증발원을 선 상에 배치한 복수의 노즐의 배열 방향에 대하여 직각인 방향으로 기판 유지 수단에 의해 섀도 마스크로 덮은 상태로 유지된 피처리 기판을 따라 주사시키는 증발원 구동 수단을 구비하고, 증발원에는, 증발재료를 수납하는 증발재 수납부와, 수납부에 수납된 증발 재료를 가열하는 가열부와, 가열부와 유지 수단 사이에 위치하여 가열부로부터 발생되어 기판을 향하는 복사열을 차단하는 내부에 냉각수의 통로를 구비한 냉각부를 갖춘 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는, 진공 배기 수단을 구비한 진공챔버와, 증발시킨 재료를 선 상에 배치한 복수의 노즐을 통해 진공챔버의 내부로 방출시키는 증발원과, 피처리 기판을 섀도 마스크로 덮은 상태로 유지하는 기판 유지 수단과, 기판 유지 수단으로 유지된 피처리 기판을 따라 증발원을 선 상에 배치한 복수의 노즐의 배열 방향에 대하여 직각인 방향으로 주사시키는 증발원 구동 수단과, 증발원 구동 수단에 의해 증발원과 함께 이동하여 증발원으로부터 방출된 재료의 방출 상태를 모니터하는 모니터 수단을 구비하고, 증발원에는, 증발재료를 수납하는 증발재 수납부와, 수납부에 수납된 증발 재료를 가열하는 가열부와, 가열부와 유지 수단 사이에 위치하여 가열부로부터 발생되어 기판을 향하는 복사열을 차단하는 내부에 냉각수의 통로를 구비한 냉각부를 갖춘 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명에서는, 내부를 배기하여 진공 상태로 유지한 제1 처리실 내에서 피처리 기판의 표면에 증착에 의해 제1 박막을 형성하고, 제1 처리실 내에서 증착에 의해 박막을 형성한 피처리 기판을 진공으로 유지된 분위기에서 제2 처리실로 수수하고, 제2 처리실 내에서 피처리 기판의 표면에 증착에 의해 제2 박막을 형성하는 진공 증착 방법에 있어서, 제1 처리실 또는 제2 처리실 중 적어도 하나의 처리실 내에서, 표면이 섀도 마스크로 덮인 상태에서 피처리 기판을 유지 수단으로 유지하고, 증발원으로 기화시킨 증착 재료를 선 상에 배치한 복수의 노즐을 통해 처리실 내로 방출시키고, 증발원의 복수의 노즐과 섀도 마스크 사이에 배치한 수냉식 냉각부로 증발원으로부터 발사하여 섀도 마스크로 향하는 복사열을 차단하면서 피처리 기판의 표면을 따라 증발원을 주사시킴으로써 섀도 마스크로 덮인 피처리 기판의 표면에 박막을 형성하도록 하였다.

본 발명에 따르면, 진공 증착에 있어서, 유기층막을 구성하는 고가의 재료의 재료 사용 효율을 향상시킬 수 있어, 유기 EL 디바이스의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

도1은, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 유기 EL 디바이스 제조 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도2는, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 유기 EL 디바이스 제조 장치의 반송 챔버와 처리 챔버의 사시도이다.
도3은, 섀도 마스크의 사시도이다.
도4A는, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 처리 챔버의 측면도이다.
도 4B는, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 처리 챔버의 A-A방향으로부터의 정면도이다.
도 4C는, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 증발원의 각 노즐로부터의 증발량을 모니터하는 모니터 수단과 증발원, 셔터의 개략적인 위치 관계를 나타내는 정면도이다.
도5A는, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 증발원과, 막두께 모니터 및 섀도 마스크, 기판의 위치 관계를 나타내는 측면의 단면도이다.
도 5B는, 종래 기술에 있어서의 증발원과, 막두께 모니터 및 섀도 마스크, 기판의 위치 관계를 나타내는 측면의 단면도이다.
도6은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 기판의 증착 처리의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도7은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 유기 EL 디바이스 제조 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도8은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 유기 EL 디바이스 제조 장치의 반송 챔버와 처리 챔버의 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 증발원과 기판 및 증발원의 각 노즐로부터의 증발량을 모니터하는 모니터 수단과 증발원, 셔터의 개략적인 위치 관계를 나타내는 정면도이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 기판의 증착 처리의 동작을 설명하는 흐름도이다.

본 발명에 따른 유기 EL 디바이스의 제조 장치를 설명한다. 유기 EL 디바이스의 제조 장치는, 양극 위에 정공주입층이나 정공수송층, 발광층(유기막층), 음극 위에 전자주입층이나 수송층 등 여러 재료의 박막층을 진공 증착에 의해 다층 적층하여 형성하는 장치이다. 본 발명에 따른 유기 EL 디바이스 제조 장치는, 진공 증착부에 선 상(線上)에 배치한 복수의 노즐을 통해 재료를 증발시키는 증발원과, 상기 증발원으로부터의 복사열을 차단하여 증발원과 기판의 간격을 좁힘으로써 기판에 대한 증착 효율을 높여 증착 재료의 이용률을 향상시킴과 함께, 증착 공정의 스루풋(throughput)을 향상시키는 것을 가능하게 한 것을 주된 특징으로 한다.

이하에, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.

[실시예 1]

도 1은 실시예 1에 따른 유기 EL 디바이스 제조 장치 구성의 일 예를 나타낸 것이다. 본 실시예에 있어서 유기 EL 디바이스 제조 장치(100)는, 처리 대상인 기판(6)을 반입하는 기판 반입부(4a), 반입된 기판(6)을 처리하는 3개의 처리 유닛(1A∼1C), 각 처리 유닛의 내부에 설치된 반송 아암(5a∼5c), 인접한 각 처리 유닛 간(1A와 1B, 1B와 1C) 및 처리 유닛(1C)과 다음 공정(봉지 공정) 사이에 설치된 기판 수수실부(4b∼d)를 구비하여 구성되어 있다. 각 처리 유닛(1A∼1C)에는 각각 4개의 처리실(1a-1∼1a-4, 1b-1∼1b-4, 1c-1∼1c-4)과, 반송 아암(5a∼5c)을 설치한 반송실(2a∼2c)을 구비하고 있다. 처리실(1a-1∼1a-4, 1b-1∼1b-4, 1c-1∼1c-4)은 각 처리 유닛(1A∼1C)마다 각각 동일한 처리를 행한다. 또한, 각 반송실(2a∼2c)과 각 처리실(1a-1∼1a-4, 1b-1∼1b-4, 1c-1∼1c-4), 기판 반입부(4a) 및 기판 수수실부(4b∼d) 사이에는 게이트 밸브(10a-1∼10a-6, 10b-1∼10b-6, 10c-1∼10c-6)로 구획되어 있고, 각각의 공간이 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 개별적으로 진공 상태가 유지되도록 되어 있으며, 기판 반입부(4a)의 반입구(4a-1)로부터 반입된 기판(6)은 기판 수수부(4d)의 배출구(4d-1)로부터 배출되기 직전까지, 대기에 노출되는 일 없이 진공 분위기 중에서 반송된다.

다음에 도 1에 나타낸 구성에 있어서 기판 반입부(4a)로부터 반입된 기판(6)을 처리하여 기판 수수부(4d)로부터 배출되기까지의 처리 흐름에 대하여 설명한다.

우선, 기판 반입부(4a)는 반입구(4a-1)를 통해 도시하지 않은 기판 공급 유닛으로부터 기판(6)을 받는다. 다음에 반입구(4a-1)를 닫아, 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 기판 반입부(4a)의 내부를 진공으로 배기한 후에 게이트 밸브(10a-1)를 열고, 내부를 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 진공으로 배기되어 있는 처리 유닛(1A)의 반송실(2a)에 설치된 반송 아암(5a)에 의해 처리 유닛(1A)의 내부로 기판(6)을 반입한다. 다음에, 게이트 밸브(10a-1)를 닫은 후, 처리 유닛(1A)의 내부에서, 반송 아암(5a)은 처리실(1a-1∼1a-4) 중 기판(6)이 들어 있지 않은 어느 하나의 처리실, 예를 들면, 처리실(1a-1)에 게이트 밸브(10a-2)를 열어 기판(6)을 공급한다.

기판(6)이 공급된 처리실(1a-1)에서는, 반송 아암(5a)이 후퇴(退避)한 후에 게이트 밸브(10a-2)를 닫아 내부를 도시하지 않은 진공 배기 수단으로 소정의 압력까지 고진공으로 배기한 후, 진공 증착에 의해 기판(6) 상에 박막을 형성한다.

그 후, 소정 시간 진공 증착을 행함으로써 기판(6) 상에 박막을 형성한 후에 기판에 대한 진공 증착을 정지하고, 게이트 밸브(10a-2)를 열어 반송 아암(5a)으로 기판(6)을 처리실(1a-1)로부터 반송실(2a)로 꺼내고, 게이트 밸브(10a-2)를 닫은 후에 게이트 밸브(10a-4)를 열어 기판 수수부(4b)에 기판(6)을 수수한다. 기판 수수부(4b)에 기판(6)을 수수하여 반송 아암(5a)이 반송실(2a)로 후퇴한 후에 게이트 밸브(10a-4)를 닫고, 그 다음, 게이트 밸브(10b-1)를 열어 반송실(2b)에 설치된 반송 아암(5b)으로 기판 수수부(4b)에 수수된 기판(6)을 반송실(2b)의 내부에 반입한다. 이하, 처리 유닛(1A)의 내부에 있어서의 처리와 동일하게 처리한 후, 기판(6)을 처리 유닛(1C)에 반입하여 동일하게 처리한다. 처리 유닛(1C)에서 처리된 기판(6)은, 기판 수수부(4d)로부터 도시하지 않은 다음 공정의 처리 장치에 수수된다.

다음에, 반송 아암과 처리실 사이의 기판(6)의 수수를, 처리 유닛(1A)의 반송 아암(5a)과 처리실(1a-1)을 예로 들어 도 2를 이용하여 설명한다.

처리실의 구성은 처리 내용에 따라 상이하지만, 처리실(1a-1)에서는 발광 재료를 증착하여 EL층을 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 반송 아암(5a)은, 좌우로 선회(旋回) 가능한 구조의 아암(51)을 가지며, 그 선단에는 기판(6)을 탑재하여 반송하는 빗살형상 핸드(52)를 장착하고 있다. 또한, 반송 아암(5a)은 베이스부(53)가 반송실(2a)의 내부에 고정되어 있다.

한편, 처리실(1a-1) 쪽에는, 반송 아암(5a)의 빗살형상 핸드(52)에 탑재된 기판(6)을 받는 빗살형상 핸드(94), 빗살형상 핸드(94)로 받은 기판(6)을 선회시켜 직립시키고 기판 유지 수단(82)으로 이동시켜 섀도 마스크(81)에 밀착시키는 모터(93)로 구동되는 기판 선회 수단(91)을 구비하고 있다. 그리고, 진공 증착을 실시할 때에는, 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 처리실(1a-1)의 내부는 10^-3∼10^-4Pa 정도의 고진공 상태로 유지된다.

또한, 도 2에서는 생략하였지만, 반송 아암(5a)이 설치되어 있는 반송실(2a)과 처리실(1a-1) 사이에는 개폐 가능한 게이트 밸브(10a-2)로 구획되어 있으며, 반송 아암(5a)에 의한 반송실(2a)과 처리실(1a-1) 사이의 기판(6)의 수수는, 진공으로 배기된 중에서 이루어진다.

도 3에 섀도 마스크(81)의 구성을 나타낸다. 섀도 마스크(81)는, 마스크(81M), 프레임(81F)을 구비하여 구성된다. 도시하지 않은 얼라인먼트 마크(alignment mark) 검출 수단으로 기판(6) 상에 형성된 얼라인먼트 마크(84)의 위치와 섀도 마스크(81)의 창(窓)(85)(도 2 참조)의 위치를 검출하여, 기판 유지 수단(82)에 고정된 얼라인먼트 구동부(83)로, 마스크(81M)에 형성된 창(85)을 기판(6) 상에 형성된 얼라인먼트 마크(84)에 위치 맞춤을 행한다.

도 4A는, 처리실(1a-1)의 내부의 구성을 설명하는 도면이다. 처리실(1a-1)의 내부에는, 증발원부(71)와 증발원(71)을 기판(6)을 따라 이동시키는 구동부(72), 증발원(71)로부터의 증착 재료의 증발량을 모니터하는 막두께 모니터(20), 기판(6)을 섀도 마스크(81)에 밀착시킨 상태로 유지하는 기판 유지부(82)가 구비되어 있다. 도 4A에서, 섀도 마스크(81)를 유지하는 수단은 생략한다. 도 4B는, 도 4(a)에 있어서 화살표 B의 방향에서 본 도면이다.

구동부(72)는, 증발원부(71)를 한 쌍의 가이드 축(76)을 따라 상하 방향으로 이동시키는 것으로서, 대기측에 설치된 구동 모터(72M), 동(同) 모터(72M)에 의해 회전 구동되어 회전하는 볼 스크류(72P), 증발원부(71)에 고정되어 볼 스크류(72P)의 회전에 의해 증발원부(71)를 상하 이동시키는 너트(72K) 및 상기 상하 이동시에 증발원부(71)의 한 쌍의 가이드 축(76) 상 주행을 안내하는 안내 가이드(72G)를 구비하고 있다. 한 쌍의 가이드 축(76)은, 양단(兩端)을 한 쌍의 지지판(78)으로 지지되어 있다. 또한, 한 쌍의 가이드 축(76)의 상단부와 하단부의 주변에는 증발원부(71)로부터 방출된 증착 물질이 처리실(1a-1)의 내부로 확산되는 것을 방지하기 위한 셔터판(74와 75)가 마련되어 있다. 또한 증발원부(71)에는, 증발원부(71)로부터 방출된 증착 물질의 기판 상에서의 증착 속도를 모니터하기 위한 모니터 헤드(41)가 지지 부재(42)로 고정되어 있다.

증발원부(71)의 상세한 구성에 대하여, 종래 기술로서의 도 5B를 참조하면서 도 5A를 이용하여 설명한다. 우선, 도 5A에 나타낸 구성에 있어서, 증발원부(71)는, 증발원(도가니)(71a)와 히터(71H), 증발원(71a)으로부터 기화된 증착 재료를 처리실(1a-1)의 내부로 방출시키는 개구부(71a-3)의 주위를 덮어 증착 재료가 처리실(1a-1)의 내부에 부착되는 것을 방지하기 위해 커버(71c), 커버(71c)를 통해 증발원(71a)으로부터의 복사열을 차단하는 리플렉터(reflector)(71r), 리플렉터(71r)로부터 발산되는 복사열을 차단하는 수냉식 냉각판(71w)에서 내부에 냉각수의 유로(71q)가 형성되어 있는, 증발원(71a)의 내부 온도를 모니터하는 온도센서(71s), 증발원(71a)을 유지하여 너트(72K) 및 안내 가이드(72G)와 결합되어(?合) 있는 가이드 블록(71g)를 구비하여 구성되어 있다.

증발원(71a)은, 공간(71a)에 증착 재료(71Z)를 수납하고, 이 수납된 증착 재료(71Z)를 외부로부터 히터(71H)로 가열하여 기화시킨다. 이 기화된 증착 재료는, 개구부(71a-3)를 통과하여 처리실(1a-1)의 내부로 방출된다. 이 개구부(71a-3)의 전방은 히터(71H)로 가열된 커버(71c)로 덮여 있어, 개구부(71a-3)로부터 방출된 증착 재료가 개구부(71a-3)의 주변에 부착되어 고화되는 것을 방지한다.

또한, 증발원(71a)은 히터(71H)에 의해 수백℃로 가열되므로 증발원(71a)으로부터의 복사열에 의해 유리 기판(6)의 표면을 덮고 있는 섀도 마스크(81)의 금속제 마스크(81M)가 열팽창되어, 열팽창률의 차로 인해 금속제 마스크(81M)에 형성된 패턴과 유리 기판(6) 상에 형성된 패턴간에 위치 어긋남을 발생시킬 우려가 있다. 유리 기판(6) 상에는 패턴이 다층에 걸쳐 형성되므로, 층간에 위치 어긋남이 발생하면 불량의 원인이 된다.

그러므로, 이 층간의 위치 어긋남이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 증착 전에 위치 맞춤된 섀도 마스크(81)의 패턴과 기판(6) 상에 형성된 패턴의 위치 관계가 증착 중에 어긋나지 않도록 해야한다.

이 위치 어긋남 발생의 원인이 되는 섀도 마스크(81)의 금속제 마스크(81M)와 기판(6)의 열팽창 차가 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 증발원(71a)으로부터의 복사열에 의해 마스크(81M)를 가열하는 것을 방지하면 되는데, 특허문헌 3 및 4에 기재되어 있는 바와 같이, 종래에는 도 5B에 나타나 있는 바와 같은, 커버(71c’) 끝에 부착한 리플렉터(71r’)으로만 행하고 있었다. 그러나, 리플렉터(71r’)에는 적극적으로 온도의 상승을 방지하는 수단이 없으므로, 증착을 장시간 행하면 증발원(71a)으로부터의 복사열에 의해 리플렉터(71r’) 자체의 온도가 점차 상승된다. 그 대책으로서, 리플렉터(71r’)로부터의 복사열에 의한 마스크(81M)의 가열을 방지하기 위해, 리플렉터(71r’)와 마스크(81M)의 간격, 즉 증발원(71a)과 마스크(81M)의 간격을 충분히(예를 들어, 100mm 이상) 이격시켜 놓아야만 했다.

이에 반해, 본 발명에서는, 도 5A에 도시한 바와 같이, 리플렉터(71r)와 마스크(81) 사이에, 추가로 수냉식 냉각판(71w)을 마련하여, 도시하지 않은 처리실(1a-1)의 외부에 마련한 냉각 유닛에서 냉각된 냉각수 또는 저온의 수돗물을 냉각판(71W) 안의 파이프(71g)의 내부를 순환시킴으로써 리플렉터(71r)로부터의 복사열에 의한 마스크(81)의 가열을 방지하였다. 즉, 수냉식 냉각판(71w)을 리플렉터(71r)와 마스크(81) 사이에 마련함으로써 리플렉터(71r)로부터의 복사열은 수냉식 냉각판(71w)으로 차단되고, 수냉식 냉각판(71w)에 입사한 리플렉터(71r)로부터의 복사열에 의한 열에너지는 냉각수에 의해 처리실(1a-1)의 외부로 배출되므로, 수냉식 냉각판(71w)의 마스크(81) 측의 표면 온도는, 냉각수의 유량에 따라 상이하나, 비교적 낮은 온도로 유지할 수 있게 된다.

이에 따라, 수냉식 냉각판(71w)의 표면 온도는 리플렉터(71r)의 표면 온도에 비해 훨씬 낮게 제어할 수 있어, 수냉식 냉각판(71w)으로부터 발사되는 복사열에 의한 금속제 마스크(81)에 형성된 패턴과 유리 기판(6) 상에 형성된 패턴간의 위치 어긋남의 발생을 방지할 수 있게 되었다. 그 결과, 증발원(71a)과 기판(6)의 간격은, 섀도 마스크(81)의 프레임(81F)의 두께와, 증발원(71a)과 함께 기판(6)을 따라 이동하는 모니터 헤드(41)의 지지 부재(42)의 치수로 제한되는 치수(예를 들어, 50mm )까지 좁힐 수 있게 되었다. 또한, 막두께 모니터(20)의 검출값과 기판(6) 상의 성막량의 관계를 미리 구해 둠으로써, 도 5A에 나타낸 구성에 있어서, 막두께 모니터(20)의 일부가 수냉식 냉각판(71w)의 뒤로 가려지게 배치하여 증발원(71a)으로부터의 증발량을 모니터하더라도 기판(6)상의 성막량을 추정할 수 있으며, 증발원(71a)과 기판(6)의 간격을 더욱 좁힐 수 있게 된다.

그 결과, 증발원(71a)으로부터 처리실(1a-1)의 내부로 방출된 증착 재료가 실제 성막에 기여하는 비율, 즉, 재료의 이용 효율을 상승시켜 고가의 증착 재료를 유효하게 사용할 수 있게 되었다. 또한, 재료의 이용 효율을 상승시킴으로써 처리실(1a-1)의 내부에 부착되는 증착 재료의 양이 적어져서 처리실(1a-1) 내부의 오염이 느리게 진행되어, 처리실(1a-1) 내부의 청소의 간격을 늘릴 수 있고, 장치의 가동률을 높일 수 있게 되었다. 또한 증발원(71a)과 기판(6)의 간격을 좁게 함에 따라 성막 속도가 상승하여 스루풋을 향상시킬 수 있게 되었다.

또한, 본 실시예에서는, 증발원(71a)과 수냉식 냉각판(71w) 사이에 리플렉터(71r)를 마련한 구조에 대하여 설명하였으나, 수냉식 냉각판(71w)의 냉각 성능이 충분할 경우에는, 리플렉터(71r)를 제거할 수도 있다.

이러한 구성에 있어서, 도 4C에 도시한 바와 같이, 증발원부(71)는 진공 증착을 개시하는 전에 상승단(端)의 대기 위치(WSu1)로부터 하강하여 노즐(73)이 처리실(1a-1)에 고정되어 있는 셔터(75)로부터 벗어난 부분(WSu2)에서 일단 정지한다. 이 상태에서, 지지 블록(22와 23)으로 지지되어 있는 수평 방향의 가이드(21)에 안내되어 이동 가능한 지지체(25)르 구동부(24)로 구동함으로써, 지지체(25)에 고정된 막두께 모니터(20)를 라인형상으로 배열된 증발원부(71)의 복수의 증발원(71a)의 노즐(73a∼n)을 따라 일정한 속도로 이동(스캔)시켜 증발량을 모니터하고, 이 모니터한 신호를 도시하지 않은 제어부에 보낸다.

막두께 모니터(20)는 수정 진동자에 부착된 성막 재료의 퇴적량에 따른 주파수 변화에 기초하여 성막 레이트를 검출하는 것이다. 막두께 모니터(20)의 검출면(28)은, 증발원부(71)에 대한 기판 유지 수단(82)에 의해 수직으로 유지된 기판(6)의 표면에 대응하는 위치와 동일한 평면 내(증발원부(71)와 기판(6)의 간격과 동일한 간격)에 있도록 설치되고, 기판(6)의 표면에 대응하는 위치의 증착 레이트(단위 시간당 증착한 막의 두께)의 증발원부(71)의 길이 방향(노즐(73a∼n)의 배열 방향)의 분포를 검출할 수 있도록 되어 있다.

도시하지 않은 제어부에서는, 막두께 모니터(20)로 검출한 각 노즐(73i)(i=a∼n)로부터의 증발량에 대응한 기판 표면 위치에서의 성막 레이트를 분석하여, 각 노즐(73i)(i=a∼n)로부터의 증발 상태를 체크하고, 다른 것에 비해 검출 신호가 작은 노즐을 특정하거나, 모든 노즐로부터의 검출 신호 레벨을 미리 설정한 기준 레벨과 비교하여 증발량의 과다를 체크할 수 있다.

이렇게 하여 증발된 증착 재료의 각각의 노즐(73i)(i=a∼n)로부터 처리실 내부로의 방출 상태를 체크할 수 있으므로, 보다 세밀한 증착 레이트의 제어, 즉 기판 상에 성막되는 박막의 막두께 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

막두께 모니터(20)를 스캔시켜 증발원(71a)에서 증발된 증착 재료의 노즐(73a∼n)로부터 처리실 내부로의 방출 상태를 체크하고, 이상이 없는 것을 확인한 후, 상하 구동 수단(72)으로 증발원부(71)를 일정한 속도로 하강시켜, 대향하는 면에 설치된 기판(6) 상에 섀도 마스크(81)를 통해 발광 재료를 증착시킨다. 증발원부(71)는, 대향하는 기판(6)을 넘어 하강단의 대기 위치(WSu)에 도달하고, 전면(前面)을 셔터(75)로 덮인 상태에서 다음 기판에 대한 증착의 개시를 기다린다.

본 실시예에서는, 막두께 모니터(20)를 증발원부(71)의 상승단의 대기 위치(WSu1)에 가까운 측에만 마련하고 있으므로, 증발원부(71)가 하강단측의 대기 위치(WSl)로부터 상승을 개시할 때에는 증발량의 모니터를 실시하지 않는다.

도 6은, 이러한 구성에 의한 처리 챔버(1)의 처리 흐름을 나타내는 도면이다. 본 실시예에서의 처리의 기본적인 사고방식으로서, 기판의 증착면을 상면으로 하여 반송하고, 상면 반송된 기판(6)을 수직으로 세워, 얼라인먼트부(8)로 반송하여, 증착한다. 반송시 기판(6)의 하면이 증착면일 경우에는 반전시킬 필요가 있으나, 상면이 증착면이므로 수직으로 세우는 것으로도 충분하다.

우선, 기판(6)을 반입하고(S601), 기판(6)을 수직으로 세워 얼라인먼트부(8)로 이동하고(S602), 기판(6)과 섀도 마스크(81)에 위치 맞춤을 행한다(S603). 이때, 기판(6)은 증착면을 위로 하여 반송되므로, 수직으로 세우는 즉시 위치 맞춤을 행할 수 있다. 위치 맞춤은, 도 3의 화살표로 끌어내어 도시한 바와 같이, CCD 카메라(도시 생략)로 촬상하여, 기판(6)에 마련된 얼라인먼트 마크(84)가 마스크(81M)에 마련된 창(85)의 중심에 오도록, 섀도 마스크(81)를 상기 얼라인먼트 구동부(83)로 제어함으로써 행한다. 창(85)의 크기는 색에 따라 상이한데, 평균적으로 폭 수 100μm 정도이다. 마스크(81M)의 두께는 수10∼수100μm이며, 향후 더욱 얇아질 경향에 있다.

기판(6)이 반입되어 있는 동안, 증발원부(71)는 상승단의 대기 위치(WSu1)로 후퇴해 있고, 각 노즐(73a∼n)의 앞은 셔터(74)로 덮여 있다. 다음에, 기판(6)의 위치 맞춤이 완료되면 증발원부(71)는 상승단의 대기 위치(WSu1)로부터 하강하여 셔터(74)로부터 벗어난 위치(WSu2)까지 이동하여 정지하고(S604), 각 증발원(71a∼n)으로부터 증발한 성막 재료가 각 노즐(73a∼n)로부터 처리 챔버(1)의 내부로 방출된다.

이 상태에서 막두께 모니터(20)가 각 노즐(73a∼n)을 따라 스캔을 개시하고(S605), 기판(6)의 표면에 대응하는 각 위치의 증착 레이트를 모니터하여 각 노즐(73a∼n)로부터 처리실 내부로의 증발된 성막 재료의 방출 상태를 검출한다(S606). 막두께 모니터(20)의 스캔이 종료되면(S607), 제어부(50)에서 각 노즐(73a∼n) 및 전체의 증착 레이트를 체크하고(S608), 이상이 있는 경우에는 원인이 노즐(73a∼n)의 막힘인지 히터(71H)의 인가 전압 이상인지를 판단하고(S609), 히터(71H)의 인가 전압 이상일 경우에는, 히터(71H)의 인가 전압으로 피드백 된다(S610). 한편, 노즐(73a∼n)의 막힘일 경우에는, 경보를 울려 이상을 알린다(S611).

막두께 모니터(20)에 의한 각 노즐(73a∼n)로부터의 증발량의 체크와, 섀도 마스크(81)와 기판(6)의 위치 맞춤이 종료되면, 상하 구동 수단(72)으로 구동하여 증발원부(71)의 하방 이동을 개시하고(S612), 증발원부(71)를 일정한 속도로 이동시키면서 증발시킨 증발 재료(71Z)를 각 노즐(73a∼n)로부터 처리 챔버(1)의 내부로 방출시키고 섀도 마스크(81)를 통해 기판 상에 증착시켜 박막을 형성한다(S613). 증발원부(71)가 하단까지 도달하면 증발원부(71)의 하강을 정지하고(S614), 기판(6)의 증착을 완료하면, 하강단의 대기 위치(WSl)에서 증발원부(71)의 각 노즐(73a∼n)은 셔터(75)로 덮인 상태에서 다음 기판에 대한 증착을 개시할 때까지 대기한다. 다음에, 기판(6)을 처리 챔버(1)로부터 반출하여(S615), 다음의 새로운 기판(6’)의 반입을 기다린다.

다음으로, 새로운 기판(6’)이 반입되고(S616), 새로운 기판(6’)이 수직으로 유지되어(S617), 섀도 마스크와의 위치 맞춤이 완료되면(S618), 상하 구동 수단(72)으로 구동하여 증발원부(71)의 상방으로의 이동을 개시하고(S619), 증발원부(71)를 일정한 속도로 이동시키면서 증발시킨 증발 재료(71Z)를 각 노즐(73a∼n)로부터 처리 챔버(1)의 내부로 방출시키고 섀도 마스크(81)를 통해 기판 상에 증착시켜 박막을 형성한다(S620). 증발원부(71)가 상단까지 도달하면 증발원부(71)의 상승을 정지하여(S621), 새로운 기판(6’)의 증착을 완료하고, 증착을 완료한 기판(6’)을 반출한다. 여기서, 새로운 기판(6’)의 증착을 개시하는 시점에서, 증발원부(71)는 하강단측에 있고, 가공 단측에는 막두께 모니터(20)가 설치되어 있지 않으므로, 증발원부(71)가 상승을 개시하기 전의 각 노즐(73a∼n)로부터의 증발량의 모니터는 이루어지지 않는다. 즉, (S704)∼(S711)까지의 흐름에 대응하는 처리는 이루어지지 않는다.

그 후에 상기 흐름을 반복하여 행한다.

이상에 설명한 실시형태에 따르면, 기판(6)의 표면에 있어서의 증발원부(71)의 각 노즐(73a∼n)의 배열 방향의 증착 레이트 분포를 모니터하여 각 노즐(73a∼n)로부터의 증착 물질의 방출량을 조정함으로써, 막두께의 분포가 균일하고 신뢰성이 높은 유기 EL 디바이스 제조 장치를 제공할 수 있다.

상기한 실시형태는 모두 기판(6)의 증착면을 위로 하여 반송하는 경우에 대하여 설명하였다. 그 밖에 기판의 반송 방법으로는, 증착면을 아래로 하여 반송하는 방법, 기판을 케이스 등에 넣고 세워서 반송하는 방법이 있다.

그러나, 상기한 기판 표면에 대응하는 위치에 있어서의 증착 레이트의 분포를 검출하여 증발원의 각 노즐로부터의 증착 물질의 방출량을 조정한다는 기본적인 사고방식은, 반송 방법에는 관계가 없으므로, 반송 방법의 여하에 관계없이 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상기 설명에서는 유기 EL 디바이스를 예로 들어 설명하였지만, 유기 EL 디바이스와 동일한 배경 하에서 증착 처리를 하는 성막 장치 및 성막 방법에도 적용할 수 있다.

[실시예 2]

실시예 1에서는, 진공 증착 챔버(1bu) 내에서 기판(6)을 1장씩 처리하는 예를 설명하였으나, 실시예 2에서는, 진공 증착 챔버(1bu) 내에 기판 유지 수단(82)을 2세트 마련하여 그 사이를 증발원이 이동하여 순차적으로 성막하는 구성으로 하고 한쪽의 기판 유지 수단(82R)으로 유지한 기판을 처리하는 동안 다른 쪽 기판 유지 수단(82L)에 별도의 기판을 세팅하여 섀도 마스크(81)와, 기판(6)의 위치맞춤을 끝냄으로써, 장치의 스루풋을 향상시키는 구성에 대하여 설명한다.

실시예 2에 있어서 실시예 1과 상이한 점은, 진공 증착 챔버(1bu)의 내부에 있어서, 섀도 마스크(81)와 기판 유지 수단(82), 빗살형상 핸드(94), 기판 선회 수단(93)을 각각 우측의 R 라인과 좌측의 L 라인의 2계통 구비하여 구성한 점에 있다.

실시예 1과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하고, 실시예 1과 상이한 점에 대하여 설명한다.

도 7은, 실시예 2에 따른 유기 EL 디바이스 제조 장치 구성의 일 예를 나타낸 것이다. 본 실시예에서의 유기 EL 디바이스 제조 장치(100)는, 처리 대상인 기판(6)을 반입하는 기판 반입부(4a), 반입된 기판(6)을 처리하는 3개의 처리 유닛(7A∼7C), 각 처리 유닛의 내부에 설치된 반송 아암(705a∼705c), 인접한 각 처리 유닛간 (7A와 7B, 7B과 7C) 및 처리 유닛(7C)과 다음 공정(봉지 공정) 사이에 설치된 기판 수수실부(704b∼d)를 구비하여 구성되어 있다. 각 처리 유닛(7A∼7C)에는 각각 2개의 처리실(71a와 7lb, 72a와 72b, 73a와 73b)과, 반송 아암(705a∼705c)을 설치한 반송실(702a∼702c)을 갖추고 있다. 처리실(71a와 7lb, 72a와 72b, 73a와 73b)은, 각각 기판 유지 수단을 2세트 구비하고 있으며, 각 처리 유닛(7A∼7C)마다 각각 동일한 처리를 행한다.

또한, 각 반송실(702a∼702c)과 각 처리실(71a, 7lb, 72a, 72b, 73a, 73b), 기판 반입부(704a) 및 기판 수수실부(704b∼d) 사이는 게이트 밸브(710a-1∼710a-4, 710b-1∼710b-4 및 710c-1∼710c-4)로 구획되어 있고, 각각의 공간이 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 개별적으로 진공 상태가 유지되도록 되어 있으며, 기판 반입부(704a)의 반입구(704a-1)로부터 반입된 기판(6)은 기판 수수부(704d)의 반출구(704d-1)로부터 배출되기 직전까지, 대기에 노출되는 일 없이 진공 분위기 중에서 반송된다.

다음에, 도 7에 나타낸 구성에 있어서 기판 반입부(704a)로부터 반입된 기판(6)을 처리하여 기판 수수부(704d)로부터 배출되기 까지의 처리 흐름에 대하여 설명한다.

우선, 기판 반입부(704a)는 반입구(704a-1)로부터 도시하지 않은 기판 공급 유닛으로부터 기판을 받는다. 다음에 내부를 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 기판 반입부(704a)의 내부를 진공으로 배기한 후에 게이트 밸브(710a-1)을 열고, 내부를 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 진공으로 배기되어 있는 처리 유닛(7A)의 반송실(702a)에 설치된 반송 아암(705a)에 의해 처리 유닛(7A)의 내부로 기판(6)을 반입한다. 다음에, 게이트 밸브(710a-1)을 닫은 후, 처리 유닛(7A)의 내부에서, 반송 아암(705a)은 처리실(71a 또는 7lb) 중 기판(6)이 유지되어 있지 않은 어느 하나의 기판 처리부의 유지 수단, 예를 들면, 처리실(71a)의 기판 처리부(701a-1)의 유지 수단으로 게이트 밸브(710a-2)를 열어 기판(6)을 공급한다.

기판(6)이 공급된 처리실(71a)의 기판 처리부(701a-1)에서는, 반송 아암(705a)이 후퇴한 후에 게이트 밸브(710a-2)를 닫아 내부를 도시하지 않은 진공 배기 수단에 의해 소정의 압력까지 고진공으로 배기한 후, 진공 증착에 의해 기판(6) 상에 박막을 형성한다.

그 후, 소정 시간 진공 증착을 행함으로써 기판(6) 상에 박막을 형성한 후에 기판에 대한 진공 증착을 정지하고, 게이트 밸브(710a-2)를 열어 반송 아암(705a)으로 기판(6)을 기판 처리부(701a-1)로부터 반송실(702a)로 꺼내고, 게이트 밸브(710a-2)를 닫은 후에 게이트 밸브(710a-3)를 열어 기판 수수부(704b)로 기판(6)을 수수한다. 기판 수수부(704b)에 기판(6)을 수수하여 반송 아암(705a)이 반송실(702a)로 후퇴한 후 게이트 밸브(710a-3)를 닫고, 다음에, 게이트 밸브(710b-1)를 열어 반송실(702b)에 설치된 반송 아암(705b)으로 기판 수수부(7044b)에 수수된 기판(6)을 반송실(702b)의 내부로 반입한다. 이하, 처리 유닛(7A)의 내부에 있어서의 처리와 동일하게 처리한 후, 기판(6)을 처리 유닛(7C)에 반입하여 동일하게 처리한다. 처리 유닛(7C)에서 처리된 기판(6)은, 기판 수수부(704d)로부터 도시하지 않은 다음 공정의 처리 장치에 수수된다.

도 8은, 제2 실시예에 기초한 반송 챔버와 처리 챔버의 구성의 개요를 나타낸다. 처리 챔버의 구성은 처리 내용에 따라 상이하지만, 진공에서 발광 재료를 증착하여 EL층을 형성하는 진공 증착 챔버(7A)를 예로 들어 설명한다. 반송 챔버(702a)의 내부에 설치된 반송 로봇(705a)은, 좌우로 선회 가능한 구조의 아암(851)을 가지며, 그 선단에는 기판 반송용의 빗살형상 핸드(852)를 장착하고, 베이스부(805)가 반송 챔버(702a)의 내부에 고정되어 있다.

한편, 처리 챔버(71a)의 내부에는, 크게 구분하여, 발광 재료를 증발시켜 기판(6)에 증착시키는 증발원부(871)와 이 증발원부(871)를 기판 유지 수단(882R 또는 882L)에 의해 수직으로 유지된 기판(6)을 따라 기판(6)과 평행하게 상하 방향으로 구동시키는 상하 구동부(876)와, 기판(6)이 필요한 부분에 발광 재료를 증착시키는 섀도 마스크(81)와, 기판(6)을 반송 로봇(705a) 사이에서 수수를 행하는 빗살형상 핸드(894)와, 빗살형상 핸드(894)로 받은 기판(6)을 선회시켜 직립시키고 기판 유지 수단(882)으로 이동시키는 모터(893)로 구동되는 기판 선회 수단(891)과, 증발원부(871)를 L 라인과 R 라인 사이를 레일(875)을 따라 이동시키는 구동부(876)를 구비하고 있다. 그리고, 진공 증착을 실시할 때에는, 도시하지 않은 진공 배기 펌프에 의해 내부가 10^-3∼10^-4Pa 정도의 고진공 상태로 유지된다.

한편, 도 8에서는 생략하였지만, 반송 챔버(702a)와 처리 챔버(71a)는 개폐 가능한 게이트 밸브(710a-2)로 구획되어 있다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 증발원부(871)는, 좌우 구동 수단(856)에 의해 레일(857)을 따라 좌우의 얼라인먼트부(L과 R) 사이를 이동한다. 증발부(871)의 좌우의 얼라인먼트부(L과 R) 사이의 이동 경로의 도중에는, 막두께 모니터(820)가 설치되어 있으며, 막두께 모니터(820)의 검출면(821)은, 기판 유지 수단(82R 또는 82L)에 의해 수직으로 유지된 기판(6)의 표면과 같은 평면 내에 있도록 설정되어 있다. 좌우 구동 수단(856)으로 구동되어 레일(857)을 따라 좌우의 얼라인먼트부(L과 R) 사이를 증발원부(871)가 일정한 속도로 이동할 때에, 증발원부(871)의 각 노즐(873a∼n)이 막두께 모니터(820)의 바로 앞을 통과하여 각 노즐(873a∼n)로부터의 증발량이 막두께의 변화로서 막두께 모니터(820)로 검출되고, 이 검출된 신호는 도시하지 않은 제어부에 보내져, 미리 설정한 기준 레벨에 비해 증착량의 과다 및 분포를 체크할 수 있다.

증발원부(871)의 상세한 구성은, 제1 실시예에 있어서 도 5를 이용하여 설명한 구성과 기본적으로 동일하다.

도 10은, 제2 실시예에 있어서의 처리 챔버(71a)에서의 처리 흐름을 나타내는 도면이다. 본 실시예의 처리에 있어서의 기본적인 사고방식으로서 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 기판(6)의 증착면을 상면으로 하여 반송 아암(705a)으로 반송하고, 상면 반송된 기판(6)을 기판 선회 수단(891)으로 수직으로 세워 기판 유지 수단(882)으로 유지하여 얼라인먼트부(L 또는 R)로 반송하여, 증착한다. 반송시 기판(6)의 하면이 증착면일 경우에는 반전시킬 필요가 있으나, 상면이 증착면이므로 수직으로 세우는 것으로도 충분하다.

또한, 본 실시예에서는, 증착하는 공정에 소요되는 시간과, 처리 챔버(71a)에 기판(6)을 반입하여 얼라인먼트를 완료할 때까지 소요하는 시간이 거의 같고, 본 실시예에서는 각각 약 1분이다. 그러므로, 본 실시예의 처리에 있어서의 다른 기본적인 사고방식은, 한쪽의 라인 L 또는 R에서 증착하는 동안, 타방의 라인 R 또는 L에서는 처리를 끝낸 기판을 반출하여 새로운 기판을 반입하고, 위치 맞춤을 하여, 증착하는 준비를 완료시키는 것이다. 이 처리를 교대로 행함으로써, 증발원의 대기 시간을 줄일 수 있으며, 대기 중에 재료가 불필요하게 증발하고 있는 시간을 감소시킬 수 있다.

그 처리 흐름을 도 10을 이용하여 상세하게 설명한다. 우선, R 라인에 있어서, 기판(6R)을 반입하고(S1001R), 기판(6R)을 수직으로 세워 얼라인먼트부(8R)로 이동하고(S1002R), 기판(6)과 섀도 마스크(81)에 위치 맞춤을 행한다(S1003R). 이때, 수직으로 세우는 즉시 위치 맞춤을 행하기 위해서, 증착면을 위로 하여 기판(6)을 반송한다. 위치 맞춤은, 실시예 1에서 설명한 바와 마찬가지로, 도 8의 화살표로 끌어내어 도시한 바와 같이, CCD 카메라 등의 촬영 수단(도시 생략)으로 촬상하고, 기판(6)에 마련된 얼라인먼트 마크(84)가 섀도 마스크(81R)에 마련된 창(85)의 중심에 오도록, 섀도 마스크(81R)를 상기 얼라인먼트 구동부(83R)로 제어함으로써 행한다. 본 증착이 적색(R)을 발광시키는 재료이면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 섀도 마스크(81R)의 마스크(81M)의 R에 대응하는 부분에 창이 열려 있어, 기판(6)은 창 아래에 있는 부분이 증착되게 된다.

위치 맞춤이 종료되면, L 라인측에서 대기하여 셔터(974L)로 전면을 덮여 있던 증발원부(871)를 좌우 구동 수단(856)으로 구동하여 레일(857)을 따라 R 라인측으로 이동시킨다(S1001E). 이때 증발원부(871)는 L 라인측과 R 라인측 사이를 일정한 속도로 이동하여, 셔터(974L)로부터 벗어난 위치에서 증발원(871a)의 각 노즐(873a∼n)이 막두께 모니터(820)의 바로 앞을 통과함으로써 각 노즐(873a∼n)로부터의 증발량이 막두께의 변화, 즉, 증착 레이트로서 막두께 모니터(820)로 검출되며(S1002E), 이 검출된 신호는 도시하지 않은 제어부에 보내진다.

증발원부(871)의 R 라인측으로의 이동이 완료(S1003E)된 후, 도시하지 않은 제어부에서 각 노즐(873a∼n) 및 전체의 증발량에 이상이 없을지 체크하고(S1004E), 이상이 있는 경우에는 원인이 노즐(873a∼n)의 막힘인지 히터(71H)의 인가 전압 이상인지(히터(71H)의 제어로 대응 가능한지)를 판단하고(S1005E), 히터(71H)의 인가 전압 이상인 경우에는 히터(71H)의 인가 전압으로 피드백 된다(S1006E). 한편, 노즐(873a∼n)의 막힘인 경우에는, 경보를 울려 이상을 알린다(S1007E).

막두께 모니터(820)에 의한 각 노즐(873a∼n)로부터의 증발량의 체크가 끝나 R 라인측의 대기 위치에서 증발원부(871)의 각 노즐(73a∼n)이 셔터(974R)로 덮인 상태에서, 섀도 마스크(81)와 기판(6R)의 위치 맞춤이 종료되면, 상하 구동 수단(872)으로 구동하여 증발원부(871)를 상방으로 연속적인 이동을 개시하고(S1004R), 셔터(874R)로부터 벗어난 위치에서 증발시킨 증발 재료(71Z)를 각 노즐(873a∼n)로부터 처리 챔버(71a)의 내부로 방출시켜 섀도 마스크(81)를 통해 기판(6R) 상에 증착시켜, 박막을 형성한다(S1005R). 증발원부(871)가 한 쌍의 레일(876)의 상단 부근까지 도달하여 기판(6R)의 증착을 완료하면 증발원부(871)의 상방으로의 이동은 정지하고(S1006R), 한 쌍의 가이드 축(876R)의 상단부에서 증발원부(871)의 각 노즐(73a∼n)이 셔터(975R)로 덮인 상태로 대기한다.

한편, R 라인에서 기판(6R)에 증착 중에, L 라인에서는 R 라인의 (S1001R)부터 (S0103R)까지 동일한 처리를 행한다. 즉, 다른 기판(6L)을 반입하고(S1001L), 해당 기판(6L)을 수직으로 세워 얼라인먼트부(8L)로 이동하여(S1002L), 섀도 마스크(81L)에 위치 맞춤을 행한다(S1003L).

R 라인의 기판(6R)의 증착을 완료하여 한 쌍의 가이드 축(876)의 상단부에서 대기하고 있는 증발원부(871)는, 기판(6L)과 섀도 마스크(81L)의 위치 맞춤이 종료된 것을 확인하여, 구동부(856)로 구동되어 레일(875)을 따라 L 라인측으로 이동하고(S1008E), 전면(각 노즐(73a∼n)이 마련된 면)이 셔터(975L)로 덮인 상태가 된다. 여기서, R 라인측에서 L 라인측으로 이동할 때에, 증발원부(871)는 한 쌍의 가이드 축(876)의 상단부에서 대기하고 있으므로, 막두께 모니터(820)에 의한 각 노즐(73a∼n)로부터의 증발량의 체크는 이루어지지 않는다. 또한 셔터(875R과 875L)은 분리되지 않고, 연속된 일체로 형성되어 있을 수도 있다. 이 경우, 증발원부(871)는 각 노즐(73a∼n)이 마련된 면(전면(前面))을 셔터로 덮인 상태로R 라인측에서 L 라인측으로 이동한다.

다음에, L 라인측에 도달한 증발원부(871)는 상하 구동 수단(883)으로 구동되어 하방으로 이동을 개시하여(S1004L), 셔터(975L)에 의한 덮힘을 벗어난 곳부터 증발시킨 증발 재료(71Z)를 각 노즐(73a∼n)로부터 처리 챔버(71a)의 내부로 방출시켜 섀도 마스크(81)를 통해 기판(6L) 상에 증착시켜 박막을 형성하고(S1005L), 증발원부(871)가 한 쌍의 레일(876)의 하단 부근까지 도달하여 기판(6L)의 증착을 완료하면 증발원부(871)의 하방으로의 이동을 정지하고(S1006L), 한 쌍의 가이드 축(876)의 하단부에서 증발원부(871)의 각 노즐(73a∼n)이 셔터(974L)로 덮인 상태로 대기한다.

한편, R 라인에서는, 증발원부(871)가 L 라인측으로 이동을 완료한 것을 확인하여, 기판(6R)의 처리 챔버(71a)로부터의 반출 동작을 개시한다(S1007R). 그 후 새로운 기판(6R’)을 반입하고(S1008R), 기판(6R’)을 수직으로 세워 얼라인먼트부(8R)로 이동하여(S1009R), 기판(6R’)과 섀도 마스크(81R)의 위치 맞춤을 행한다(S1010R).

그 후에 상기 흐름을 반복하여 행한다.

본 실시예에 따르면, 제1 실시예에서도 설명한 바와 같이, 수냉식 냉각판(71w)로 증발원(71a)으로부터의 복사열에 의해 마스크(81)가 가열되는 것을 방지할 수 있으므로, 리플렉터(71r)만으로 증발원(71a)으로부터의 복사열을 차단하는 경우에 비해 증발원(71a)과 기판(6)의 간격을 좁힐 수 있도록 했을 뿐 아니라, 증발원부(871)의 이동 시간을 제외하고서 불필요한 증착 재료를 사용하는 일 없이 기판 상에 증착막을 형성할 수 있게 되어, 증착 재료가 실제 성막에 기여하는 비율, 즉, 재료의 이용 효율을 상승시켜 고가의 증착 재료를 유효하게 사용할 수 있게 되었다.

또한, 1개의 증발원으로 2장의 기판을 순차적으로 처리할 수 있으므로, 종래에 비해 보다 적은 수의 증발원으로 기판을 처리할 수 있게 되어, 설비의 소형화와 더불어, 소비 전력의 저감을 가능케 하였다.

또한, 재료의 이용 효율을 상승시킴으로써 처리실(71a)의 내부에 부착되는 증착 재료의 양이 적어져서 처리실(71a) 내부의 오염이 느리게 진행되어, 처리실(71a) 내부의 청소 간격을 늘릴 수 있고, 장치의 가동률을 높일 수 있게 되었다. 또한, 증발원(871a)과 기판(6)의 간격을 좁힘에 따라 성막 속도가 상승하여 스루풋을 향상시킬 수 있게 되었다.

한편, 본 실시예에 있어서도, 수냉식 냉각판(71w)의 냉각 성능이 충분할 경우에는, 리플렉터(71r)를 제거할 수도 있다.

상기한 실시예에서는, 진공 증착에 의해 유기 EL막을 기판 상에 형성하는 장치의 예를 설명하였으나, 본원 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 유기 EL이외의 증착 박막, 예를 들면, 금속 박막이나, 무기재료계 박막의 형성에도 적용할 수 있다.

1A, 1B, 1C, 7A, 7B, 7C: 처리 유닛
1a-1∼4, 1b-1∼4, 1c-1∼4, 701a-1∼4, 70lb-1∼4, 701c-1∼4: 처리실
2a∼c, 702a∼c: 반송실
4a, 704a: 기판 반입부
4b∼d, 704b∼d: 기판 수수실
5a∼c, 705a∼c: 반송 아암
6: 기판
10a-1∼6, 10b-1∼6, 10c-1∼6, 710a-1∼6, 710b-1∼6, 710c-1∼6: 게이트 밸브
20, 820: 막두께 모니터
21: 수평 방향 가이드
24: 구동부
41: 모니터 헤드
42: 지지 부재
71: 증발원부
71a: 증발원
71a-1, 71a-2: 공간
71a-3, 73i, 873a∼n: 개구부
7lb: 구획판
71c: 커버
71H: 히터
71r: 리플렉터
71q: 유로
71s: 온도센서
71w: 수냉식 냉각판
72: 상하 구동 수단
73a∼n: 증발원의 노즐
74, 75, 974R, 974L, 975R, 975L: 셔터
76: 가이드 축
81: 섀도 마스크
82: 기판 유지 수단
875: 레일
876: 좌우 구동 수단.

Claims (12)

1. 진공 배기된 챔버 내에 있어서, 패널형상의 기판에 가열에 의해 기화된 증착 재료를 증착하는 진공 증착 장치로서,
   기판을 유지하는 유지 수단과,
   증착 재료를 기화시켜 선 상에 배치한 복수의 노즐로부터 방출하는 일방향으로 긴 형상을 갖는 증발원과,
   상기 증발원의 긴 일방향과 수직한 방향으로 상기 증발원 또는 상기 기판을 유지하는 유지 수단 중 적어도 하나를 이동시키는 이동 수단과,
   상기 증발원으로부터의 상기 증착 재료의 방출 레이트를 검출하는 검출 수단
   을 구비하고, 상기 증발원은, 증발재료를 수납하는 증발재 수납부와, 상기 수납부에 수납된 증발 재료를 가열하는 가열부와, 상기 가열부와 상기 유지 수단 사이에 위치하여 상기 가열부로부터 발생되어 상기 기판을 향하는 복사열을 차단하는 내부에 냉각수의 통로를 구비한 냉각부를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진공 증착 장치는 상기 기판을 유지하는 유지 수단을 2세트 구비하며, 상기 증발원을 상기 증발원의 긴 일방향과 평행한 방향으로 구동하여 상기 2세트의 유지 수단 사이에서 왕복 이동시키는 제2 이동 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
3. 내부를 배기하여 진공 상태로 유지한 처리실 내에서 표면을 섀도 마스크로 덮은 피처리 기판의 표면에 증착에 의해 박막을 형성하는 진공 증착부를 복수개 구비하며, 진공으로 유지된 분위기 중에서 상기 피처리 기판을 상기 복수의 진공 증착부간에 수수하는 피처리 기판 수수부를 가지는 진공 증착 장치에 있어서,
   상기 복수의 진공 증착부 중 적어도 하나의 진공 증착부는,
   선 상에 배치한 복수의 노즐을 통해 증발시킨 재료를 상기 처리실 내로 방출시키는 증발원과,
   상기 피처리 기판을 상기 섀도 마스크로 덮은 상태로 유지하는 기판 유지 수단과,
   상기 증발원을 상기 선 상에 배치한 복수의 노즐의 배열 방향에 대하여 직각인 방향으로 상기 기판 유지 수단에 의해 섀도 마스크로 덮은 상태로 유지된 피처리 기판을 따라 주사시키는 증발원 구동 수단
   을 구비하고, 상기 증발원은, 증발재료를 수납하는 증발재 수납부와, 상기 수납부에 수납된 증발 재료를 가열하는 가열부와, 상기 가열부와 상기 유지 수단 사이에 위치하여 상기 가열부로부터 발생되어 상기 기판을 향하는 복사열을 차단하는 내부에 냉각수의 통로를 구비한 냉각부를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 진공 증착부는, 상기 기판 유지 수단을 2세트 가지며, 상기 증발원을 상기 2세트의 기판 유지 수단 사이에서 이동시키는 이동 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
5. 진공 배기 수단을 구비한 진공챔버와,
   증발시킨 재료를 선 상에 배치한 복수의 노즐을 통해 상기 진공챔버의 내부로 방출시키는 증발원과,
   피처리 기판을 섀도 마스크로 덮은 상태로 유지하는 기판 유지 수단과,
   상기 기판 유지 수단으로 유지된 피처리 기판을 따라 상기 증발원을 상기 선 상에 배치한 복수의 노즐의 배열 방향에 대하여 직각인 방향으로 주사시키는 증발원 구동 수단과,
   상기 증발원 구동 수단에 의해 상기 증발원과 함께 이동하여 상기 증발원으로부터 방출된 상기 재료의 방출 상태를 모니터하는 모니터 수단
   을 구비하고, 상기 증발원은, 증발재료를 수납하는 증발재 수납부와, 상기 수납부에 수납된 증발 재료를 가열하는 가열부와, 상기 가열부와 상기 유지 수단 사이에 위치하여 상기 가열부로부터 발생되어 상기 기판을 향하는 복사열을 차단하는 내부에 냉각수의 통로를 구비한 냉각부를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 기판 유지 수단을 2세트 구비하며, 상기 증발원을 상기 2세트의 유지 수단 사이에서 왕복 이동시키는 이동 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
7. 제1항, 제3항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열부와 상기 냉각부와의 사이에 상기 가열부에서 발사된 복사열을 반사하는 반사판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
8. 제1항, 제3항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증발원의 길이 방향을 따라 상기 증발원에 대하여 상대적으로 이동하여 상기 증발원의 선 상에 배치한 복수의 노즐로부터의 상기 재료의 방출 상태를 모니터하는 제2 모니터 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
9. 내부를 배기하여 진공 상태로 유지한 제1 처리실 내에서 피처리 기판의 표면에 증착에 의해 제1 박막을 형성하고, 상기 제1 처리실 내에서 증착에 의해 박막을 형성한 피처리 기판을 진공으로 유지된 분위기 중에서 제2 처리실로 수수하고, 상기 제2 처리실 내에서 상기 피처리 기판의 표면에 증착에 의해 제2 박막을 형성하는 진공 증착 방법에 있어서,
   상기 제1 처리실 또는 상기 제2 처리실 중 적어도 하나의 처리실 내에서, 표면이 섀도 마스크로 덮인 상태에서 피처리 기판을 유지 수단으로 유지하고, 증발원으로 기화시킨 증착 재료를 선 상에 배치한 복수의 노즐을 통해 상기 처리실 내로 방출시키고, 상기 증발원의 복수의 노즐과 상기 섀도 마스크 사이에 배치한 수냉식 냉각부로 상기 증발원으로부터 발사하여 상기 섀도 마스크를 향하는 복사열을 차단하면서 상기 피처리 기판의 표면을 따라 상기 증발원을 주사시킴으로써 상기 섀도 마스크로 덮인 피처리 기판의 표면에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 방법.
10. 표면이 섀도 마스크로 덮인 상태에서 피처리 기판을 유지 수단으로 유지하고, 증발원에 선 상에 배치한 복수의 노즐을 통해 재료를 증발시켜, 상기 증발원의 복수의 노즐과 상기 섀도 마스크 사이에 배치한 수냉식 냉각부로 상기 증발원으로부터 발사하여 상기 섀도 마스크를 향하는 복사열을 차단하면서 상기 피처리 기판의 표면을 따라 상기 증발원을 주사시킴으로써 상기 섀도 마스크로 덮인 피처리 기판의 표면에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 방법.
11. 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발원의 복수의 노즐과 상기 수냉식 냉각부 사이에 반사판을 마련하여 상기 증발원으로부터 발사된 복사열을 상기 반사판에서 반사함과 더불어, 상기 증발원으로부터 발사된 복사열에 의해 가열된 상기 반사판으로부터의 복사열을 상기 수냉식 냉각부로 차단하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 방법.
12. 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료의 방출 상태를 모니터하는 모니터 수단을 상기 증발원에 배치한 복수의 노즐의 선 상의 방향을 따라 상기 증발원에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 상기 복수의 노즐로부터의 상기 재료의 방출 상태를 모니터하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 방법.

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