KR20170122830A - 기판 보지 장치, 성막 장치 및 기판 보지 방법 - Google Patents

Abstract

마스크와 기판과의 밀착성을 확보할 수 있는 기판 보지 장치를 제공한다. 기판 보지 장치(30)는, 마스크 플레이트(311)와, 중간 플레이트(32)와, 보지 플레이트(33)와, 압압 기구(34)를 구비한다. 마스크 플레이트(311)는, 자성 재료로 구성된다. 중간 플레이트(32)는, 마스크 플레이트(311)에 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지고, 상기 제1 면이 마스크 플레이트(311) 상에 배치된 기판(W)에 접촉 가능하게 구성된다. 보지 플레이트(33)는, 중간 플레이트(32)를 마스크 플레이트(311)와 직교하는 축 방향으로 상대 이동 가능하게 지지하고, 중간 플레이트(32) 및 기판(W)을 통해 마스크 플레이트(311)를 자기 흡착하는 것이 가능하게 구성된 마그넷(331)을 가진다. 압압 기구(34)는, 상기 제2 면에 대향해서 배치되고, 상기 제2 면의 적어도 일부를 상기 축 방향을 따라 압압하는 것이 가능하게 구성된다.

Description

기판 보지 장치, 성막 장치 및 기판 보지 방법

본 발명은, 마그넷을 이용해 성막용의 마스크 및 기판을 보지(保持)하는 기판 보지 장치, 이를 구비한 성막 장치 및 기판 보지 방법에 관한 것이다.

기판의 소정 영역에 박막을 형성하는 기술로서, 성막용의 마스크를 이용하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 성막면에 판상(板狀)의 마스크가 배치된 기판을 성막실 내에서 반송하면서, 증착원에서 발생한 증착 재료의 증기를 성막면에 증착시키는 인라인식의 성막 장치가 기재되어 있다.

이런 종류의 성막 장치에서는, 마스크와 기판과의 극간(隙間)으로부터의 증착 재료의 증기의 회입(回入)을 저지하기 위해, 마스크와 기판과의 밀착성을 확보할 필요가 있다. 이 때문에, 마스크와, 상기 마스크를 자기(磁氣) 흡착(吸着)하는 자석판과의 사이에, 기판 및 기판을 평탄하게 보지하는 기판 보지체를 동시에 끼워 넣는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

한편, 근년에 있어서의 기판의 대형화에 따라, 기판 보지체가 평면도를 얻기 위해서 필요한 두께가 늘어나 버린 결과, 자석판의 마스크에 미치는 자력이 저하해, 기판과 마스크와의 밀착성이 저하하는 것이 염려되고 있다. 이 문제를 해소하기 위해, 특허문헌 2에는, 마스크의 증발원 측에, 마스크를 기판에 압부(押付)하는 마스크 압부 기구를 마련 함으로써, 마스크를 기판에 밀착시키는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특개 2010-118157호 공보 특허문헌 2: 일본 특개 2013-247040호 공보

그렇지만, 특허문헌 2에 기재된 구성에서는, 마스크 압부 기구를 구성하는 기구부가 마스크의 증발원 측에 설치되어 있기 때문에, 상기 기구부로의 착막(着膜) 및 그에 따른 동작 불량이 염려된다. 또한, 마스크의 개구율이 큰 경우나 개구부의 간격이 좁은 경우 등에 있어서는, 개구부를 차폐하지 않고 상기 기구부를 배치하는 것이 곤란해진다.

이상과 같은 사정에 따라, 본 발명의 목적은, 마스크의 증발원 측에 기구부를 설치하지 않고, 마스크와 기판과의 밀착성을 확보할 수 있는 기판 보지 장치, 성막 장치 및 기판 보지 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 기판 보지 장치는, 마스크 플레이트와, 중간 플레이트와, 보지 플레이트와, 압압(押壓) 기구를 구비한다.

상기 마스크 플레이트는, 자성 재료로 구성된다.

상기 중간 플레이트는, 상기 마스크 플레이트에 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지고, 상기 제1 면이 상기 마스크 플레이트 위에 배치된 기판에 접촉 가능하게 구성된다.

상기 보지 플레이트는, 상기 중간 플레이트를 상기 마스크 플레이트와 직교하는 축 방향에 상대 이동 가능하게 지지한다. 상기 보지 플레이트는, 상기 중간 플레이트 및 상기 기판을 통해 상기 마스크 플레이트를 자기 흡착하는 것이 가능하게 구성된 마그넷을 가진다.

상기 압압 기구는, 상기 제2 면에 대향해서 배치된다. 상기 압압 기구는, 상기 제2 면의 적어도 일부를 상기 축 방향을 따라 압압하는 것이 가능하게 구성된다.

상기 기판 보지 장치에 있어서, 중간 플레이트는, 마스크 플레이트에 대향하는 기판의 비성막면에 접촉 함으로써 기판의 평면 상태를 유지하는 기능을 가진다. 한편, 중간 플레이트가 대형화 할수록, 또는, 중간 플레이트의 두께가 작을수록, 중간 플레이트의 강도 부족이나 성막 중의 입열(入熱)에 의한 변형에 의해 중간 플레이트 자체의 평면도가 저하할 우려가 있다. 그래서, 상기 기판 보지 장치는, 중간 플레이트의 적어도 일부를 마스크 플레이트 측을 향해 압압하는 압압 기구를 구비한다. 이에 따라, 중간 플레이트의 평면도가 높아지는 결과, 중간 플레이트에 접촉하는 기판의 평면도도 유지되어 마스크 플레이트와의 양호한 밀착성이 확보된다. 또한, 중간 플레이트의 박화가 가능해지기 때문에, 기판 사이즈에 관계없이, 마스크 플레이트와 기판과의 안정된 밀착력을 확보하는 것이 가능해진다.

상기 기판 보지 장치에서, 압압 기구는, 중간 플레이트의 제2 면에 대향해서 배치되어 있기 때문에, 마스크 플레이트의 증발원 측에 어떠한 기구부를 설치하지 않고, 마스크 플레이트와 기판과의 밀착을 도모할 수 있다. 이 때문에, 마스크 플레이트의 개구율이나 마스크 개구부의 배열 형태에 의존하지 않고, 마스크 플레이트와 기판과의 밀착 효과를 안정되게 유지할 수 있게 된다.

상기 축 방향은, 전형적으로는, 중력 방향에 평행한 축 방향이다. 이 경우, 상기 압압 기구에 의해, 기판 혹은 중간 플레이트의 휨(撓) 변형에 의한 평면도의 저하를 저지할 수 있기 때문에, 소망하는 성막 정도(精度)를 안정되게 얻는 것이 가능해진다.

상기 압압 기구는, 전형적으로는, 상기 보지 플레이트에 설치된다. 압압 기구가 보지 플레이트에 설치됨으로써, 장치 구성을 간소화할 수 있음과 동시에, 중간 플레이트의 소망하는 위치를 안정되게 압압하는 것이 가능해진다.

상기 압압 기구는, 상기 제2 면의 복수 개소를 각각 압압하는 것이 가능하게 구성된 복수의 압압 유닛을 포함해도 무방하다. 이와 같이, 중간 플레이트 위의 복수 위치를 압압 가능하게 함으로써, 중간 플레이트의 평면도의 개선이 용이해진다. 중간 플레이트의 압압 위치는 특별히 한정되지 않으며, 전형적으로는, 중간 플레이트(제2 면)의 중앙부 및/또는 주연부(周緣部)를 들 수 있다.

상기 중간 플레이트는, 접촉 위치와 보지 위치와의 사이를 상기 축 방향을 따라서 이동 가능하게 구성되어도 무방하다. 상기 접촉 위치는, 상기 제1 면의 적어도 일부가 상기 기판에 접촉하고, 상기 보지 플레이트에 대한 상대 거리가 제1 거리인 위치로 되고, 상기 보지 위치는, 상기 보지 플레이트에 대한 상대 거리가 상기 제1 거리 보다 작은 제2 거리인 위치로 된다. 이 경우, 상기 압압 기구는, 상기 중간 플레이트가 상기 접촉 위치로부터 상기 보지 위치로 이동하는 과정에서 상기 제2 면을 상기 축 방향을 따라 압압한다.

상기 구성에 의하면, 중간 플레이트의 제1 면이 기판에 접촉한 상태에서, 중간 플레이트의 제2 면에 마그넷이 접근하면서, 상기 제2 면이 압압 기구에 의해 압압된다. 따라서, 마스크 플레이트에 대한 기판의 위치 어긋남을 발생시키지 않고, 기판을 마스크 플레이트에 높은 평면도를 가지고 밀착시키는 것이 가능해진다.

상기 압압 유닛은, 예를 들면, 압압자와, 탄성 부재를 가진다. 상기 압압자는, 상기 제2 면에 대향해서 배치된다. 상기 탄성 부재는, 상기 압압자와 상기 제2 면과의 사이에 배치되고, 상기 축 방향으로 탄성 변형 가능하게 구성된다.

이에 따라, 중간 플레이트 위의 복수의 위치에 대해 소망하는 압압력을 안정되게 부여하는 것이 가능해지기 때문에, 중간 플레이트 및 기판을 목적으로 하는 평면도로 유지할 수 있게 된다.

중간 플레이트의 구성 재료는 특별히 한정되지 않으며, 자성 재료여도 무방하고, 비자성 재료여도 무방하다. 중간 플레이트가 자성 재료로 구성되는 경우, 마그넷으로부터의 자계(磁界)가 통과하는 자로(磁路)가 형성되기 때문에, 마스크 플레이트에 대한 자기 흡착력을 높일 수 있다. 한편, 중간 플레이트가 비자성 재료로 구성되는 경우, 성막 후에 마그넷에 의한 기판의 보지를 해제할 때, 중간 플레이트를 기판에 접촉시킨 상태에서 보지 플레이트를 마스크 플레이트로부터 이간(離間)시킬 수 있다.

본 발명의 일 형태에 따른 성막 장치는, 성막실과, 성막원과, 마스크 플레이트와, 중간 플레이트와, 보지 플레이트와, 압압 기구를 구비한다.

상기 성막원은, 상기 성막실에 배치된다.

상기 마스크 플레이트는, 상기 성막원에 대향해서 배치되고, 자성 재료로 구성된다.

상기 중간 플레이트는, 상기 마스크 플레이트에 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지고, 상기 제1 면이 상기 마스크 플레이트 위에 배치된 기판에 접촉 가능하게 구성된다.

상기 보지 플레이트는, 상기 중간 플레이트를 상기 마스크 플레이트에 직교하는 축 방향으로 상대 이동 가능하게 지지한다. 상기 보지 플레이트는, 상기 중간 플레이트 및 상기 기판을 통해 상기 마스크 플레이트를 자기 흡착하는 것이 가능하게 구성된 마그넷을 가진다.

상기 압압 기구는, 상기 제2 면에 대향해서 배치된다. 상기 압압 기구는, 상기 제2 면의 적어도 일부를 상기 축 방향을 따라 압압하는 것이 가능하게 구성된다.

본 발명의 일 형태에 따른 기판 보지 방법은, 자성 재료로 구성된 마스크 플레이트 위에 기판을 배치하는 것을 포함한다.

상기 기판의 위에 중간 플레이트가 접촉하게 된다.

압압 기구에 의해 상기 중간 플레이트가 적어도 일부가 상기 마스크 플레이트를 향해 압압하게 된다.

상기 중간 플레이트의 위에, 상기 마스크 플레이트를 자기 흡착하는 마그넷을 가지는 보지 플레이트를 배치 함으로써, 상기 중간 플레이트, 상기 기판 및 상기 마스크 플레이트가 일체적(一體的)으로 보지(保持)된다.

본 발명에 의하면, 마스크와 기판과의 밀착성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 상기 성막 장치에서의 기판 보지 장치의 개략 확대도이며, 기판 보지 전의 상태를 나타내고 있다.
도 3은 상기 성막 장치에서의 기판 보지 장치의 개략 확대도이며, 기판을 보지한 상태를 나타내고 있다.
도 4는 상기 기판 보지 장치에서, 마스크 플레이트, 기판, 중간 플레이트 및 마그넷(보지 플레이트)과의 위치 관계를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 5는 상기 중간 플레이트가 변형하고 있을 때의 기판의 보지 상태를 설명하는 개략 측면도이다.
도 6은 상기 기판 보지 장치의 작용을 설명하는 개략 측면도이다.
도 7은 상기 기판 보지 장치에서의 압압 기구의 일 구성 예를 도시한 개략 측단면도로서, 기판의 비(非) 보지 상태를 나타내고 있다.
도 8은 상기 기판 보지 장치에서의 압압 기구의 일 구성 예를 도시한 개략 측단면도로서, 기판을 보지하기 직전의 상태를 나타내고 있다.
도 9는 상기 기판 보지 장치에서의 압압 기구의 일 구성 예를 도시한 개략 측단면도로서, 기판을 보지한 상태를 나타내고 있다.
도 10은 상기 압압 기구에 의한 중간 플레이트의 압압 개소의 일례를 도시한 개략 평면도이다.
도 11은 상기 압압 기구의 변형 예를 도시한 중간 플레이트의 개략 평면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치(100)를 도시한 개략 단면도이다. 도면에 있어서, X, Y 및 Z축은 상호 직교하는 3축 방향을 나타내고 있고, X 및 Y축은 수평 방향을, Z축은 높이 방향을 각각 나타내고 있다(이하의 각 도면에서도 마찬가지).

[성막 장치의 전체 구성]

본 실시 형태의 성막 장치(100)는, 진공 증착 장치로서 구성되고, 성막실(10)과, 증발원(20)(성막원)과, 기판 보지 장치(30)를 구비한다.

성막실(10)은, 진공 챔버로 구성된다. 즉, 성막실(10)에는 도시하지 않은 진공 펌프가 접속되어 있고, 성막실(10)의 내부가 소정의 감압 분위기에 배기 및 유지되는 것이 가능하게 구성된다.

성막 장치(100)는, 예를 들면, 반송실을 중심으로 성막실(10)을 포함한 복수의 처리실이 게이트 밸브를 통해 배치된 클러스터(cluster)형의 진공 성막 장치로 구성된다. 이 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 반송실 내에 설치된 도시하지 않은 기판 반송 로봇을 통해, 상기 반송실로부터 성막실(10)로, 혹은 성막실(10)로부터 상기 반송실로 기판(W)이 반송된다.

증발원(20)은, 증착 재료(혹은 증발 재료)의 증기를 발생시키기 위한 것이며, 저항 가열식, 유도 가열식, 전자빔 가열식 등의 여러 가지의 방식의 증발원이 적용 가능하다. 증착 재료로서는, 금속 재료, 금속 산화물이나 금속 황화물 등의 금속 화합물 재료, 합성 수지 재료, 유기 EL용 재료 등이 이용된다.

또한, 증발원(20)은, 기판 보지 장치(30)에 보지된 기판(W)에의 증착 재료의 증기의 도달을 저지 가능한 셔터를 구비하고 있어도 무방하다. 또한, 증발원(20)은, 성막실(10)의 저부(底部)에 고정되어도 무방하고, 성막실(10)의 저부 및 기판 보지 장치(30)에 대해 수평 방향으로 상대 이동 가능하게 구성되어도 무방하다.

[기판 보지 장치]

기판 보지 장치(30)는, 증발원(20)의 직상(直上) 위치에 배치되고, 성막해야 할 기판(W)을 증발원(20)과 대향하는 위치에 보지(保持)하는 것이 가능하게 구성된다. 기판 보지 장치(30)는, 마스크 부재(31)와, 중간 플레이트(32)와, 보지 플레이트(33)와, 압압 기구(34)를 가진다.

도 2 및 도 3은, 기판 보지 장치(30)의 개략 확대도이며, 도 2는, 기판(W)의 보지 전의 상태를, 도 3은, 기판(W)을 보지한 상태를 각각 나타내고 있다.

마스크 부재(31)는, 증발원(20)과 대향해서 배치된다. 마스크 부재(31)는, 도시하지 않은 고정부를 통해 성막실(10)의 내부에 고정된다.

마스크 부재(31)는, 기판(W)의 성막면에 대향하는 마스크 플레이트(311)와, 마스크 플레이트(311)의 주연(周緣)을 지지하는 프레임부(312)를 가진다.

마스크 플레이트(311)는, 소정의 개구(開口) 패턴을 가지는 자성 재료로 구성되는 박판(薄板)으로 구성된다. 마스크 플레이트(311)의 구성 재료는 특별히 한정되지 않으며, 전형적으로는, Fe, Co, Ni 혹은 이들의 합금 등의 고투자율(高透磁率) 특성(연자기(軟磁氣) 특성)을 가지는 강자성 재료가 이용된다. 또한, 성막원(증발원(20))으로부터의 성막 시의 입열에 의한 마스크 플레이트(311)의 열 변형을 억제하기 위해, 마스크 플레이트(311)의 구성 재료로서 열팽창 계수가 작은 인바(invar) 등의 합금이 이용되어도 무방하다. 마스크 플레이트(311)는, 기판(W)의 성막면을 피복할 수 있는 크기로 형성된다. 기판(W)의 크기는 특별히 한정되지 않으며, 본 실시 형태에서는 제4 내지 제5 세대(G4∼G5)의 구형(矩形)의 유리 기판(예를 들면, 세로 680 mm∼1200 mm, 가로 730 mm∼1300 mm)이 이용된다.

프레임부(312)는, 상기 고정부에 고정되고, 마스크 플레이트(311)를 수평한 자세로 보지한다. 프레임부(312)는, 마스크 플레이트(311)와 마찬가지로 자성 재료로 구성되어도 무방하지만, 이에 한정되지 않으며, 비자성 재료로 구성되어도 무방하다.

중간 플레이트(32)는, 마스크 부재(31)의 상방에 배치되고, 기판(W) 보다 큰 소정 두께의 구형(矩形)의 판재로 구성된다. 중간 플레이트(32)는, 본 실시 형태에서는 오스테나이트(austenite)계 스테인리스강(stainless steel)이나 알루미늄, 구리(銅) 등의 비자성 재료로 구성된다. 중간 플레이트(32)는, 마스크 플레이트(311)에 대향하는 하면(32a)(제1 면)과, 그 반대측의 상면(32b)(제2 면)을 가진다. 중간 플레이트(32)의 하면(32a)은, 기판 보지 시에 있어서, 마스크 플레이트(311)에 대향하는 기판(W)의 배면(背面)(비증착면)에 접촉하는 것이 가능하게 구성된다(도 3).

중간 플레이트(32)의 내부에는 냉각수의 순환 유로가 형성되어도 무방하다. 이에 따라, 성막 중에 있어서 기판(W)의 과도한 온도 상승을 억제하고, 기판(W)을 소정 온도 이하로 냉각하는 것이 가능해진다.

보지 플레이트(33)는, 중간 플레이트(32)의 상방에 배치되고, 중간 플레이트(32)를 마스크 플레이트(31)에 직교하는 축 방향(Z축 방향)으로 상대 이동 가능하게 지지한다. 보지 플레이트(33)는, 중간 플레이트(32) 및 기판(W)을 통해 마스크 플레이트(311)를 자기 흡착하는 것이 가능하게 구성된 마그넷(331)을 가진다. 마그넷(331)은, 보지 플레이트(33)의 하면에 배치된, 기판(W) 보다 큰 판상(板狀)의 영구 자석으로 구성된다.

보지 플레이트(33)는, 도시하지 않은 승강(昇降) 기구를 통해, 마스크 부재(31)에 대해 Z축 방향으로 상대 이동 가능하게 구성된다. 보지 플레이트(33)는, 기판(W)을 보지하기 전의 상태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 마스크 플레이트(311)에 대해 이간한 위치(상승 위치)를 잡고, 기판(W)을 보지할 때에는, 도 3에 도시한 것처럼, 마스크 플레이트(311)에 대해 근접한 위치(하강 위치)를 잡는다. 중간 플레이트(32)는, 후술하는 것처럼, 상승 위치에서는, 하면(32a)이 마스크 플레이트(311)로부터 소정 거리 만큼 이간하고, 하강 위치에서는, 하면(32a)이 마스크 플레이트(311)(혹은 기판(W))에 접촉하도록 구성된다.

압압 기구(34)는, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)의 적어도 일부를 Z축 방향을 따라 압압하는 것이 가능하게 구성된 복수의 압압 유닛(35)을 가진다. 복수의 압압 유닛(35)은, 후술하는 것처럼, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)에 대향하도록 보지 플레이트(33)에 각각 설치된다.

압압 기구(34)는, 중간 플레이트(32)의 휨(撓)이나 변형에 의해 기판(W)과 중간 플레이트(32)와의 사이에 극간이 생기는 것을 막기 위한 것으로, 보지 플레이트(33)가 하강 위치에 도달했을 때에, 기판(W)의 비증착면에 접촉한 중간 플레이트(32)의 상면을 소정의 압력으로 압압 함으로써, 중간 플레이트(32)의 형상을 평탄하게 교정하는 기능을 가진다.

도 4는, 마스크 플레이트(311), 기판(W), 중간 플레이트(32) 및 마그넷(331)(보지 플레이트(33))과의 위치 관계를 개략적으로 도시한 측면도이다. 기판(W)의 보지 시, 보지 플레이트(33)가 하강 위치로 이동 함으로써 중간 플레이트(32)가 기판(W)의 비증착면에 접촉하고, 한층 더 마그넷(331)에 의해 마스크 플레이트(311)를 자기적으로 흡착하여, 중간 플레이트(32)와 마스크 플레이트(311)와의 사이에서 기판(W)을 협지한다.

이 때, 도 5에 도시한 바와 같이, 중간 플레이트(32)의 변형에 의해 기판(W)과 중간 플레이트(32)와의 사이에 극간이 생기면, 보지 플레이트(33)가 하강 위치로 이동한 상태, 즉 기판을 보지한 상태에서도, 마스크 플레이트(311)와 마그넷(331) 간의 거리도 커지고, 마스크 플레이트(311)를 기판(W)에 밀착시키는데 필요한 마그넷(331)의 자력(磁力)이 부족해지는 사태를 초래한다. 그래서 본 실시 형태에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 보지 플레이트(33)가 하강 위치로 이동한 상태에서, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)의 적어도 일부를 기판(W)(마스크 플레이트(311)) 측으로 압압 함으로써, 중간 플레이트(32)의 변형량을 저감하고, 이에 따라, 중간 플레이트(32)의 평면도를 유지하도록 구성되어 있다.

복수의 압압 유닛(35)은, 중간 플레이트(32)의 상면을 각각 부분적으로 압압하는 것이 가능하게 구성된다. 압압 기구(34)가 복수의 압압 유닛(35)을 구비하는 것에 의해, 중간 플레이트(32)의 평면도의 개선이 용이해진다. 중간 플레이트(32)의 압압 위치(압압 유닛(35)이 배치되는 위치)는 특별히 한정되지 않으며, 전형적으로는, 중간 플레이트(32)의 중앙부 혹은 주연부, 혹은 그것들 양방(兩方)을 들 수 있다.

복수의 압압 유닛(35)은, 전형적으로는, 각각 동일한 구성을 가진다. 도 7∼도 9는, 압압 유닛(35)의 구성을 개략적으로 도시한 측단면도로서, 도 7은 기판(W)을 보지하기 전의 상태를, 도 8은 기판을 보지하기 직전의 상태를, 그리고 도 9는 기판(W)을 보지한 상태를 각각 나타내고 있다.

여기서 도 7은, 도 2에 도시한 보지 플레이트(33)의 상승 위치로부터, 기판(W)과 보지 플레이트(33)가 하강하고, 기판(W)이 마스크 플레이트(311)의 상면에 재치된 상태에서, 또한, 중간 플레이트가 기판(W)에 접촉하지 않는 상태를 나타내고 있다.

또한, 압압 유닛(35)의 작용을 알기 쉽게 하기 위해, 도 7 및 도 8에서, 중간 플레이트(32)는, 약간 변형한 상태(휨(撓)이 발생한 상태)로 그려져 있고, 도 9에 도시한 기판(W)의 보지 상태에서는 중간 플레이트(32)의 휨이 교정된 상태(평면 상태)로 그려져 있다.

중간 플레이트(32)의 상면(32b)에는, Z축 방향으로 연장되는 복수의 축부(321)가 설치되어 있고, 보지 플레이트(33) 및 마그넷(331)에는, 축부(321)의 위치에 대응하도록 복수의 관통 구멍(332)이 설치되고 있다. 복수의 축부(321)는, 복수의 관통 구멍(332)을 각각 관통하고, 그들의 상단부에는, 관통 구멍(332)의 보지 플레이트(33)측 개구부 주연에 상방으로부터 당접 가능한 두부(頭部)(321h)가 설치되고 있다.

각 축부(321)는 각각 동일한 길이로 구성되어 있고, 중간 플레이트(32)의 그 자중(自重)에 의한 현적(縣吊) 시(예를 들면, 보지 플레이트(33)가 상승 위치에 있을 때), 중간 플레이트(32)의 상면(32b)과 마그넷(331)의 하면과의 사이에 거리(G1)가 형성되는 길이로 설정된다. 이에 따라, 중간 플레이트(32)는, 보지 플레이트(33)에 대해 Z축 방향으로 최장 거리(G1) 만큼 상대 이동 가능하게 지지되어 있다.

본 실시 형태에서, 축부(321)의 두부(321h)는, 역(逆) 원추대(圓錐臺) 형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 도 7에 도시한 중간 플레이트(32)의 현적 상태에서, 각 축부(321)의 축심을 각 관통 구멍(332)의 축심과 일치시키는 것이 가능하기 때문에, 보지 플레이트(33)에 대한 중간 플레이트(32)의 현적 자세를 안정되게 유지할 수 있다. 또한, 상기 효과를 한층 더 높이기 위해, 각 관통 구멍(332)의 보지 플레이트(33)측 개구부가, 도시한 것처럼, 두부(321h)의 형상에 대응하는 역 원추형의 테이퍼 상(狀)(콘 형상(cone shape))으로 형성되어도 무방하다.

한편, 복수의 압압 유닛(35)은 보지 플레이트(33)에 설치되고, 복수의 축부(321)의 관통 위치에 각각 배치된다. 각 압압 유닛(35)은, 축부(321)의 두부(321h)의 직상 위치에 배치된 압압자(351)와, 압압자(351)와 중간 플레이트(32)의 상면(32b)과의 사이에 배치된 탄성 부재(355)를 가진다.

압압자(351)는, 축부(321)의 두부(321h)에 Z축 방향으로 대향해서 배치된다. 압압자(351)는, 예를 들면 원형의 판재로 구성되고, 그 중심부에는 Z축 방향으로 연장되는 볼트 부재(352)가 고정되어 있다. 볼트 부재(352)는, 축부(321)의 두부(321h)를 둘러싸도록 보지 플레이트(33)의 상면에 설치된 지지부(353)의 정부(頂部)를 관통하고, 지지부(353)의 상면에 고정된 너트 부재(354)에 나합(螺合)하고 있다. 따라서, 너트 부재(354)에 대해 볼트 부재(352)를 축 주위에 회전시킴으로써, 축부(321)의 두부(321h)에 대한 압압자(351)의 상대 거리가 조정 가능으로 된다.

탄성 부재(355)는, Z축 방향으로 탄성 변형 가능하고, 축부(321)의 두부(321h)의 상면에 설치되어 있다. 탄성 부재(355)는, 전형적으로는 코일 용수철로 구성되지만, 이에 한정되지 않으며, 고무나 엘라스토머(elastomer) 등의 탄성 재료로 구성되어도 무방하다. 본 실시 형태에서는, 보지 플레이트(33)가 제1 위치에 있는 경우에 있어서, 탄성 부재(355)의 상면과 압압자(351)의 하면과의 사이에 거리(G2)가 형성되고 있다. 거리(G2)는, 거리(G1) 보다 작은 값으로 설정된다. 거리(G2)의 값은, 제로(zero)여도 무방하다. 또한, 탄성 부재(355)는, 축부(321)의 두부(321h)의 상면이 아니라, 압압자(351)의 하면에 설치되어도 무방하다.

본 실시 형태에 있어서, 중간 플레이트(32)는, 보지 플레이트(33)(마그넷(331))에 대해, 도 7에 도시한 제1 위치와, 도 8에 도시한 제2 위치(접촉 위치)와, 도 9에 도시한 제3 위치(보지 위치)를 가진다. 중간 플레이트(32)는, 제2 위치를 경유해 제1 위치와 제3 위치와의 사이를 Z축 방향에 따라 이동 가능하게 구성된다.

상기 제1 위치에서는, 중간 플레이트(32)는, 보지 플레이트(33)에 현적되어 있고, 중간 플레이트(32)의 하면(32a)은 기판(W)에 접촉되어 있지 않으며, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)은, 보지 플레이트(33)(마그넷(331))에 대해 간극(G1)의 상대 거리를 두고 대향하고 있다.

상기 제2 위치에서는, 중간 플레이트(32)의 하면(32a)이 기판(W)에 접촉하고, 보지 플레이트(33)는, 압압자(351)가 탄성 부재(355)의 상면에 접촉할 때까지 하강하고, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)은, 보지 플레이트(33)(마그넷(331))에 대해 간극(G1-G2)의 상대 거리(제1 거리)를 두고 대향하고 있다.

상기 제3 위치에서는, 중간 플레이트(32)의 하면(32a)의 적어도 일부가 기판(W)에 접촉하고, 보지 플레이트(33)는, 탄성 부재(355)를 압축 변형시키면서 소정량 만큼 더 하강하고, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)은, 보지 플레이트(33)(마그넷(331))에 대해, 간극(G1-G2) 보다 작은 간극(G3)의 상대 거리(제2 거리)를 두고 대향하고 있다.

압압 유닛(35)은, 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 압압 기구(34)는, 중간 플레이트(32)가 상기 제2 위치(접촉 위치)로부터 상기 제3 위치(보지 위치)에 이동하는 과정에서, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)을 Z축 방향을 따라 압압하는 것이 가능해진다.

보지 플레이트(33)의 하강 위치는, 마스크 플레이트(311)로부터 소정의 높이 위치로 설정된다. 이 경우, 압압 기구(34)(압압 유닛(35))에 의한 중간 플레이트(32)의 압압력은, 거리(G2)의 크기로 설정된다. 따라서 상기 압압력은, 거리(G2)를 변화시킴으로써, 용이하게 조정할 수 있다.

도 2, 3에 도시한 바와 같이, 기판 보지 장치(30)는 성막실(10) 내에 반송된 기판(W)을 마스크 플레이트(311)와 중간 플레이트(32)와의 사이에 지지하는 지지 유닛(36)을 더 가진다. 지지 유닛(36)은, 예를 들면, 기판(W)의 하면(下面) 주연부(周緣部)를 지지하는 복수의 후크를 포함한다. 지지 유닛(36)은, 도시하지 않은 기판 반송 장치와의 기판 수수(受授) 위치(도 2)와, 마스크 플레이트(311)에의 기판 재치 위치(도 3)와의 사이에 승강 이동 가능하게 구성된다. 또한, 지지 유닛(36)은, 마스크 플레이트(311)에 대한 기판(W)의 얼라이먼트를 가능하게 하기 위해, 수평 방향으로 이동 가능하게 구성된다.

성막 장치(100)는, 증발원(20), 기판 보지 장치(30), 지지 유닛(36) 등의 동작을 제어하는 제어부(40)를 더 구비한다. 제어부(40)는, 전형적으로는 컴퓨터로 구성되고, 소정의 프로그램을 실행 함으로써 각 부의 동작을 제어한다.

[성막 장치의 동작]

다음으로, 이상과 같이 구성되는 본 실시 형태의 성막 장치(100)의 전형적인 동작에 대해 설명한다.

도시하지 않은 게이트 밸브를 통해 성막실(10) 내로 반송된 기판(W)은, 성막면을 하향으로 하고, 기판 수수 위치에 대기(待機)한 지지 유닛(36)에 의해 지지된다. 이때 보지 플레이트(33)는, 도 2에 도시한 것처럼, 상승 위치로 이동하고 있고, 중간 플레이트(32)는, 그 자중(自重)에 의해 보지 플레이트(33)로부터 매달려 있다. 기판(W)은, 지지 유닛(36)에 의해, 중간 플레이트(32)와 마스크 플레이트(311)와의 사이에 배치된다. 그 후, 마스크 플레이트(311)에 대한 기판(W)의 수평 방향의 얼라이먼트가 실행된다.

기판(W)의 얼라이먼트 후, 지지 유닛(36)은 기판 재치 위치로 하강하고, 기판(W)은 마스크 플레이트(311)의 상면에 재치된다. 또한, 마스크 부재(31)의 프레임부(312)의 상면에는, 상기 기판 재치 위치로 하강한 지지 유닛(36)과의 충돌을 회피하기 위한 복수의 회피부(요소(凹所))(312a)가 설치되고 있다.

그 후, 보지 플레이트(33)가 도 2에 도시한 상승 위치로부터 도 3에 도시한 하강 위치로 이동한다. 이에 따라, 중간 플레이트(32)의 하면(32a)이 기판(W)의 비증착면(비성막면)에 접촉함과 동시에, 중간 플레이트(32)에 대한 보지 플레이트(33)의 상대 이동에 의해, 마그넷(331)이 중간 플레이트(32)의 상면(32b)에 근접한다. 이 때, 마그넷(331)은, 중간 플레이트의 상면(32b)에 대해 약간의 극간(隙間)(G3)을 두고 정지한다.

한편, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)의 복수 개소는, 도 7에 도시한 제1 위치로부터 도 8에 도시한 제2 위치(접촉 위치)를 거쳐 도 9에 도시한 제3 위치(보지 위치)로 이동하기까지, 각 압압 유닛(35)으로부터 기판(W) 및 마스크 플레이트(311)를 향해 Z축 방향에 각각 부분적으로 압압된다. 본 실시 형태에서 중간 플레이트(32)는, 각 압압 유닛(35)에 의해, (G1-G2-G3)의 거리에 상당하는 압압량으로 마스크 플레이트(311)를 향해 압압된다. 이 때, 중간 플레이트(32)에 휨(撓)이나 변형이 생기는 경우에는, 그러한 휨(撓)이나 변형이 평탄하게 교정되는 것으로, 중간 플레이트(32)의 평면도가 높아진다(도 9). 이에 따라, 중간 플레이트(32)의 하면(32a)의 기판(W)에 대한 접촉 면적이 높아지기 때문에, 마그넷(331)과 마스크 플레이트(311)와의 상대 거리도 짧아지고, 마그넷(331)에 의한 마스크 플레이트(311)의 자기 흡착력이 높아지는 결과, 기판(W)과 마스크 플레이트(311)와의 밀착성이 향상된다.

이상과 같이 해서, 중간 플레이트(32), 기판(W) 및 마스크 플레이트(311)가 일체적으로 보지된다. 그 후, 기판(W)의 성막 처리가 실시된다. 본 실시 형태에 의하면, 기판 보지 장치(30)에 의해 기판(W)과 마스크 플레이트(311)와의 밀착성이 확보되고 있기 때문에, 기판(W)과 마스크 플레이트(311)와의 극간을 극력 작게 할 수 있고, 이에 따라, 상기 극간으로부터의 증착 재료의 회입(回入)을 저지할 수 있다.

또한, 압압 유닛(35)에 의해 중간 플레이트(32)의 평면도가 높아지는 것으로, 중간 플레이트(32)의 하면(32a)을 따르는 기판(W)의 평면도도 확보된다. 이에 따라, 기판(W)의 성막면에 대해 고정밀의 마스크 성막 처리를 실현할 수 있다. 게다가, 증발원(20)을 수평 방향으로 왕복 이동시키면서 성막 처리를 실시 함으로써, 기판(W)의 성막면 전역에 걸쳐 성막 처리의 면 내 균일성을 높이는 것이 가능해진다.

성막 처리의 종료 후, 기판 보지 장치(30)는, 보지 플레이트(33)를 도 3에 도시한 하강 위치로부터 도 2에 도시한 상승 위치로 이동시킨다. 이 때, 보지 플레이트(33)가 소정 거리(G1-G3에 상당하는 거리) 이동할 때까지는, 압압 유닛(35)에 의한 압압력과 중간 유닛의 자중에 의해, 기판(W)이 마스크 플레이트(311)에 압부(押付)된 상태로 유지된다. 이에 따라, 마스크 플레이트(311)에 대한 기판(W)의 위치 어긋남이 방지되기 때문에, 성막면에 형성된 증착 패턴이 마스크 개구부에서 손상되는 것이 저지된다. 또한, 중간 플레이트(32)가 비자성 재료로 구성되어 있기 때문에, 마스크 플레이트(311)에 대한 마그넷(331)의 분리가 용이해진다.

보지 플레이트(33)가 상승 위치로 이동한 후, 지지 유닛(36)이 기판 수수 위치로 상승한다(도 2). 그리고, 도시하지 않은 기판 반송 장치를 통해, 성막제의 기판(W)이 성막실(10) 외(外)로 반출된다. 게다가, 성막해야 할 새로운 기판(W)이 지지 유닛(36)으로 반송되고, 상술과 마찬가지의 동작을 거쳐, 상기 기판(W)의 보지 및 성막 처리가 실시된다.

이상과 같이, 중간 플레이트(32)는, 마스크 플레이트(311)에 대향하는 기판(W)의 비성막면에 접촉 함으로써, 기판(W)의 평면 상태를 유지하는 기능을 가진다. 한편, 중간 플레이트(32)가 대형화 할수록, 또는, 중간 플레이트(32)의 두께가 작을수록, 중간 플레이트(32) 자체의 평면도가 저하할 우려가 있다. 그래서 본 실시 형태의 기판 보지 장치(30)는, 중간 플레이트(32)의 적어도 일부를 마스크 플레이트(311) 측을 향하여 압압하는 압압 기구(34)를 구비한다. 이에 따라, 중간 플레이트(32)의 평면도가 높아지는 결과, 중간 플레이트(32)에 접촉하는 기판의 평면도도 유지되고, 마스크 플레이트(311)와의 양호한 밀착성이 확보된다. 또한, 중간 플레이트(32)의 박화(薄化)가 가능해지기 때문에, 기판 사이즈에 관계없이, 마스크 플레이트(311)와 기판(W)과의 안정된 밀착력을 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태의 기판 보지 장치(30)에서, 압압 기구(34)(압압 유닛(35))는, 중간 플레이트(32)의 상면(32b)에 대향해서 배치되어 있기 때문에, 마스크 플레이트(311)의 증발원(20) 측에 어떠한 기구부를 설치하지 않고, 마스크 플레이트(311)와 기판(W)과의 밀착을 도모할 수 있다. 이 때문에, 마스크 플레이트(311)의 개구율이나 마스크 개구부의 배열 형태에 의존하지 않고, 마스크 플레이트(311)와 기판(W)과의 밀착 효과를 안정되게 유지할 수 있게 된다.

또한, 압압 기구(34)가 보지 플레이트(33)에 설치되어 있기 때문에, 장치 구성을 간소화 할 수 있음과 동시에, 중간 플레이트(32)의 소망한 위치를 안정되게 압압하는 것이 가능해진다.

게다가, 본 실시 형태의 기판 보지 장치(30)에서는, 압압 기구(34)에 의해 중간 플레이트(32)를 중력 방향으로 압압 가능하게 구성된다. 이에 따라, 중간 플레이트(32)의 자중(自重)도 이용하여, 기판(W) 혹은 중간 플레이트(32)의 휨 변형에 의한 평면도의 저하를 저지할 수 있기 때문에, 소망하는 성막 정도(精度)를 안정되게 얻는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시 형태로만 한정되는 것은 아니며 여러 가지 변경을 가할 수 있음은 물론이다.

예를 들면, 이상의 실시 형태에서는, 성막 장치로서 진공 증착 장치를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 스퍼터링(Sputtering) 장치 등의 다른 성막 장치에도 본 발명은 적용 가능하다. 이 경우, 스퍼터링 타겟을 보지(保持)하는 스퍼터링 음극이 성막원으로서 구성된다.

또한, 압압 기구(34)를 구성하는 복수의 압압 유닛(35)은, 중간 플레이트(32)의 중앙부 및/또는 주연부에 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 도 10에 모식적으로 도시한 바와 같이, 중간 플레이트(32)의 형상이나 크기, 두께 등에 따라, 중간 플레이트(32)의 중앙부, 주연부, 사우부(四隅部) 외, 이들의 중간 위치 등에 압압 유닛(35)이 배치되어도 무방하다. 압압 유닛(35)의 배치 수도 특별히 한정되지 않고, 중간 플레이트의 임의의 일부를 압압하는 경우에는 적어도 하나 있으면 무방하고, 중간 플레이트의 거의 전역을 압압하는 경우에는, 보다 많은 압압 유닛을 협(狹) 피치로 배치하면 무방하다. 또한, 도 11에 도시한 것처럼, 중간 플레이트(32)의 주연부를 일괄적으로 압압하는 것이 가능한 테두리 형상의 압압 유닛(37)이 이용되어도 무방하다.

그리고, 이상의 실시 형태에서는, 압압 기구(34)가 보지 플레이트(33)에 설치되는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 보지 플레이트(33)와는 독립적으로 구성되어도 무방하다.

10 … 성막실
20 … 증발원
30 … 기판 보지 장치
31 … 마스크 부재
32 … 중간 플레이트
33 … 보지 플레이트
34 … 압압 기구
35 … 압압 유닛
100 … 성막 장치
311 … 마스크 플레이트
331 … 마그넷
351 … 압압자
355 … 탄성 부재
W … 기판

Claims (9)

1. 자성 재료로 구성된 마스크 플레이트와,
   상기 마스크 플레이트에 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지고, 상기 제1 면이 상기 마스크 플레이트 위에 배치된 기판에 접촉 가능하게 구성된 중간 플레이트와,
   상기 중간 플레이트를 상기 마스크 플레이트와 직교하는 축 방향으로 상대 이동 가능하게 지지하고, 상기 중간 플레이트 및 상기 기판을 통해 상기 마스크 플레이트를 자기 흡착하는 것이 가능하게 구성된 마그넷을 가지는 보지(保持) 플레이트와,
   상기 제2 면에 대향해서 배치되고, 상기 제2 면의 적어도 일부를 상기 축 방향을 따라 압압하는 것이 가능하게 구성된 압압 기구
   를 구비하는 기판 보지 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압압 기구는, 상기 보지 플레이트에 설치되는
   기판 보지 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 압압 기구는, 상기 제2 면의 복수 개소를 각각 압압하는 것이 가능하게 구성된 복수의 압압 유닛을 포함하는
   기판 보지 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 중간 플레이트는, 상기 제1 면의 적어도 일부가 상기 기판에 접촉해 상기 보지 플레이트에 대한 상대 거리가 제1 거리인 접촉 위치와, 상기 보지 플레이트에 대한 상대 거리가 상기 제1 거리 보다 작은 제2 거리인 보지 위치와의 사이를 이동 가능하게 구성되고,
   상기 압압 기구는, 상기 중간 플레이트가 상기 접촉 위치로부터 상기 보지 위치로 이동하는 과정에서 상기 제2 면을 상기 축 방향을 따라 압압하는
   기판 보지 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 압압 유닛은,
   상기 제2 면에 대향해서 배치된 압압자와,
   상기 압압자와 상기 제2 면과의 사이에 배치되고, 상기 축 방향으로 탄성 변형 가능한 탄성 부재를 가지는
   기판 보지 장치.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 압압 유닛은, 상기 제2 면의 중앙부 및/또는 주연부를 압압하는 것이 가능하게 구성되는
   기판 보지 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중간 플레이트는, 비자성 재료로 구성되는
   기판 보지 장치.
8. 성막실과,
   상기 성막실에 배치된 성막원과,
   상기 성막원에 대향해서 배치되고, 자성 재료로 구성된 마스크 플레이트와,
   상기 마스크 플레이트에 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지고, 상기 제1 면이 상기 마스크 플레이트 위에 배치된 기판에 접촉 가능하게 구성된 중간 플레이트와,
   상기 중간 플레이트를 상기 마스크 플레이트에 직교하는 축 방향으로 상대 이동 가능하게 지지하고, 상기 중간 플레이트 및 상기 기판을 통해 상기 마스크 플레이트를 자기 흡착하는 것이 가능하게 구성된 마그넷을 가지는 보지 플레이트와,
   상기 제2 면에 대향해서 배치되고, 상기 제2 면의 적어도 일부를 상기 축 방향을 따라 압압하는 것이 가능하게 구성된 압압 기구
   를 구비하는 성막 장치.
9. 자성 재료로 구성된 마스크 플레이트 위에 기판을 배치하고,
   상기 기판의 위에 중간 플레이트를 접촉시키고,
   압압 기구에 의해 상기 중간 플레이트의 적어도 일부를 상기 마스크 플레이트를 향해 압압하고,
   상기 중간 플레이트의 위에, 상기 마스크 플레이트를 자기 흡착하는 마그넷을 가지는 보지 플레이트를 배치 함으로써, 상기 중간 플레이트, 상기 기판 및 상기 마스크 플레이트를 일체적으로 보지하는
   기판 보지 방법.

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