KR20190079450A - 정전척, 성막 장치, 기판 흡착/박리 방법, 성막 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

정전척, 성막 장치, 기판 흡착/박리 방법, 성막 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 정전척 기구는. 기판을 흡착하여 보유지지하기 위한 정전척 기구로서, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 기판을 흡착하기 위한 흡착영역이 형성된 흡착면을 갖는 정전척 플레이트부와, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면으로의 상기 기판의 흡착 상태를 검지하기 위한 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정전척, 성막 장치, 기판 흡착/박리 방법, 성막 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법{ELECTROSTATIC CHUCK, FILM FORMATION DEVICE, SUBSTRATE SUCTION/PEELING METHOD, FILM FORMATION METHOD, AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 성막 장치에 관한 것으로, 특히, 성막 장치에서 정전척에의 기판의 흡착상태 또는 박리상태를 검출하기 위한 흡착 센서 또는 박리 센서를 포함하는 정전척에 관한 것이다.
최근 평판 표시 장치로서 유기 EL 표시 장치가 각광을 받고 있다. 유기 EL 표시장치는 자발광 디스플레이로서, 응답 속도, 시야각, 박형화 등의 특성이 액정 패널 디스플레이보다 우수하여, 모니터, 텔레비전, 스마트폰으로 대표되는 각종 휴대 단말 등에서 기존의 액정 패널 디스플레이를 빠르게 대체하고 있다. 또한, 자동차용 디스플레이 등으로도 그 응용분야를 넓혀가고 있다.
유기 EL 표시장치의 소자는 2개의 마주보는 전극(캐소드 전극, 애노드 전극) 사이에 발광을 일으키는 유기물 층이 형성된 기본 구조를 가진다. 유기 EL 표시 장치 소자의 유기물층 및 전극층은, 성막 장치의 진공 챔버의 하부에 설치된 증착원을 가열함으로써 증발된 증착 재료를 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 진공 챔버 상부에 놓여진 기판(의 하면)에 증착시킴으로써 형성된다.
이러한 상향 증착 방식의 성막 장치의 진공 챔버 내에서 기판은 기판 홀더에 의해 보유 및 지지되는데, 기판(의 하면)에 형성된 유기물층/전극층에 손상을 주지 않도록 기판의 하면의 주연을 기판 홀더의 지지부에 의해 지지한다. 이 경우, 기판의 사이즈가 커짐에 따라 기판 홀더의 지지부에 의해 지지되지 못한 기판의 중앙부가 기판의 자중에 의해 처지게 되며, 이는 증착 정밀도를 떨어뜨리는 요인이 되고 있다.
기판의 자중에 의한 처짐을 저감하기 위한 방법으로써 정전척을 사용하는 기술이 검토되고 있다. 즉, 기판 홀더의 지지부의 상부에 정전척을 설치하고, 정전척을 기판의 상면에 근접 내지 접촉시킨 상태에서 정전척에 흡착 전압을 인가하여 기판의 표면에 반대 극성의 전하를 유도함으로써, 기판의 중앙부가 정전척의 정전 인력에 의해 당겨지도록 하여 기판의 처짐을 저감할 수 있다.
그런데, 정전척에 흡착 전압을 인가하는 경우, 전압 인가와 동시에 기판이 바로 정전척에 흡착되는 것은 아니다. 정전척에 흡착 전압이 인가된 후, 이 흡착 전압에 의해 기판 측에 반대 극성의 전하가 유도되기까지 시간이 걸리기 때문이다. 마찬가지로, 흡착된 기판을 정전척으로부터 박리하기 위해 이탈 전압을 정전척에 인가하는 경우에도, 인가된 이탈 전압에 의해, 기판 측에 유도되었던 전하가 제전(除電)하기까지 시간이 걸리고, 이에 따라 이탈 전압의 인가로부터 기판이 완전히 박리되기까지 일정 시간이 소요되게 된다.
이러한 점을 고려하여, 정전척의 실제 사용에 있어서는, 정전척에 흡착 전압이나 이탈 전압을 인가하고나서 다소의 시간이 경과될 때까지 대기한 후, 다음 공정의 진행을 위해 정전척을 승강 또는 이동시키고 있다. 그러나, 이러한 대기 시간의 설정이 부정확한 경우에는, 기판이 정전척에 완전히 흡착되지 않거나 정전척으로부터 완전히 분리되지 않은 상태에서 정전척 또는 기판 홀더의 지지부가 이동함으로써 기판의 파손으로 이어질 우려가 있다. 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(10)을 기판 홀더(21)의 지지부(211, 212)에 재치하여 정전척(23)에 근접시킨 후(도 10(a)), 정전척(23)에 흡착 전압을 인가하여 기판(10)을 정전척(23)에 흡착시켜 가고(도 10(b)), 흡착 전압의 인가로부터 일정 시간이 경과하면 기판(10)의 전면(全面)이 정전척(23)에 완전히 흡착된 것으로 판단하여 정전척(23)을 기판 홀더(21)의 지지부(211, 212)로부터 상승시켜 다음 공정으로 기판(10)을 이동시키게 된다(도 10(c)). 여기서, 도 10(b)에서 예를 들어 기판(10)의 일단부에서 정전척(23)으로의 흡착이 완전히 이루어지지 않은 상태로 도 10(c)으로 진행되게 되면, 흡착이 충분하지 못한 쪽에서 박리가 발생하여 해당 기판(10)의 일단이 정전척(23)으로부터 떨어져 내리는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이 기판(10)을 불완전하게 흡착한 상태로 정전척(23)이 이동하게 되면, 이동 과정에서 기판(10)이 파손될 우려가 있는 것이다. 이러한 기판의 한쪽 단부에서의 불완전한 흡착 또는 박리는, 기판의 일단에서 타단을 향해 흡착 또는 박리를 진행시켜 가는 경우 특히 더 두드러지게 나타날 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다. 한편, 이상과 같은 불완전한 흡착 또는 박리에 대한 대책으로, 흡착 또는 이탈 전압의 인가 후 대기 시간을 충분히 길게 설정하는 방안을 생각할 수 있으나, 이는 전체적인 공정 시간의 증가를 초래한다는 문제가 있다.
이에, 정전척의 흡착면에 센서를 설치하여 기판의 흡착 또는 박리 상태를 센서를 통해 확인하는 방법이 검토되고 있다. 그런데, 이와 같이 센서를 배치하는 구성에서는, 정전척의 흡착면에 대한 기판의 흡착 또는 박리 상태를 정확히 검출한다는 측면에서, 다수의 센서를 흡착면의 전면(全面)에 걸쳐 골고루 배치할 필요가 있다. 그러나, 이는, 정전척에 센서가 설치되는 영역이 늘어나는 만큼, 정전척의 본연의 기능인 정전 인력을 발생시키기 위한 전극부를 배치되는 면적이 줄어들게 되고, 그 결과, 정전척의 흡착력 저하를 초래하게 된다.
본 발명은, 정전척으로의 기판의 흡착 또는 정전척으로부터의 기판의 박리 상태를 정확히 확인 가능하면서도, 정전척의 흡착력의 저하를 방지할 수 있는 정전척, 이를 포함하는 성막 장치, 기판 흡착/박리 방법, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 정전척 기구는, 기판을 흡착하여 보유지지하기 위한 정전척 기구로서, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 기판을 흡착하기 위한 흡착영역이 형성된 흡착면을 갖는 정전척 플레이트부와, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면으로의 상기 기판의 흡착 상태를 검지하기 위한 센서부를 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 정전척 기구는, 기판을 흡착하여 보유지지하기 위한 정전척 기구로서, 흡착 영역이 형성된 흡착면을 구비하여, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 기판을 상기 흡착 영역에 흡착하고, 상기 기판의 상기 타단에서부터 상기 일단을 향해 상기 기판을 상기 흡착 영역으로부터 박리하기 위한 정전척 플레이트부와, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면으로의 상기 기판의 흡착 또는 상기 정전척 플레이트부의 흡착면으로부터의 상기 기판의 박리 상태를 검지하기 위한 센서부를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따른 성막 장치는, 기판을 위쪽에서부터 흡착하여 보유지지하는 본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 정전척 기구와, 상기 기판의 하부에 배치되고, 상기 기판 상의 증착 영역에 대응하여 증착 패턴에 형성된 마스크와, 상기 마스크의 하부에 배치되어, 상기 마스크의 증착 패턴을 거쳐 상기 기판 상에 성막될 증착 재료를 증발시키는 증발원을 포함한다.
본 발명의 제4 양태에 따른 기판 흡착 방법은, 복수의 흡착 영역이 형성된 흡착면을 갖는 정전척에 기판을 흡착시키는 방법으로서, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 복수의 흡착영역의 각각에 상기 기판을 흡착시키기 위한 전압을 순차로 인가함으로써, 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단을 향해 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착시키는 공정과, 상기 흡착 공정이 진행됨에 따라, 상기 기판의 상기 일단과 상기 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에 배치된 제1 센서에 의해, 상기 기판의 중앙부에서의 상기 기판의 흡착 상태를 검출함으로써 흡착 진행을 검지하는 제1 흡착 검출 공정과, 상기 기판의 상기 타단에 대응하는 위치에 배치된 제2 센서에 의해, 상기 기판의 상기 타단에서의 상기 기판의 흡착을 검출함으로써 흡착 완료를 판정하는 제2 흡착 검출 공정을 포함한다.
본 발명의 제5 양태에 따른 기판 박리 방법은, 복수의 흡착 영역이 형성된 흡착면을 갖는 정전척으로부터 기판을 박리시키는 방법으로서, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 복수의 흡착영역의 각각에 상기 기판을 이탈시키기 위한 전압을 순차로 인가함으로써, 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단을 향해 상기 기판을 상기 흡착면으로부터 박리시키는 공정과, 상기 박리 공정이 진행됨에 따라, 상기 기판의 상기 일단과 상기 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에 배치된 제1 센서에 의해, 상기 기판의 중앙부에서의 상기 기판의 박리 상태를 검출함으로써 박리 진행을 검지하는 제1 박리 검출 공정과, 상기 기판의 상기 타단에 대응하는 위치에 배치된 제3 센서에 의해, 상기 기판의 상기 타단에서의 상기 기판의 박리를 검출함으로써 박리 완료를 판정하는 제2 박리 검출 공정을 포함한다.
본 발명의 제6 양태에 따른 성막 방법은, 마스크를 통해 기판에 증착 재료를 성막하는 성막 방법으로서, 기판지지대 상에 기판을 재치하는 공정과, 본 발명의 제4 양태에 따른 기판 흡착 방법을 사용하여, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 기판을 정전척에 흡착시키는 공정과, 상기 정전척에 흡착된 상기 기판을 이동시켜 마스크 상에 재치하는 공정과, 상기 마스크를 통해 상기 기판에 상기 증착 재료를 성막하는 공정을 포함한다.
본 발명의 제7 양태에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 본 발명의 제6 양태에 따른 성막 방법을 사용하여 전자 디바이스를 제조한다.
본 발명에 의하면, 정전척으로의 기판의 흡착 또는 정전척으로부터의 기판의 박리 상태를 정확히 확인 가능하면서도, 정전척의 흡착력의 저하를 방지할 수 있다.
특히, 정전척으로의 기판의 흡착 또는 정전척으로부터의 기판의 박리가 기판의 일단으로부터 타단을 향해 행해지는 경우에 있어서, 불완전한 흡착 또는 박리가 발생하기 쉬운 기판의 단부 측에 흡착 또는 박리의 완료를 검출할 수 있는 센서를 설치함으로써, 정전척의 흡착력 저하를 최소한으로 억제하면서도 기판의 흡착 및 박리를 정확히 검출할 수 있게 된다. 더 나아가, 해당 단부측에 배치되는 센서를, 정전척의 내부가 아닌, 기판 지지부 측에 설치함으로써, 정전척의 흡착력 저하를 더욱 한층 억제할 수 있게 된다.
도 1은, 유기 EL 표시장치의 제조라인의 일부의 모식도이다
도 2는, 본 발명의 성막 장치의 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 정전척의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 정전척으로의 기판의 흡착 방법을 나타내는 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 관련된 기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 관련된 기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 제3 실시형태에 관련된 기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8는, 본 발명의 성막 방법을 나타내는 모식도이다.
도 9는, 유기 EL 표시장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 10은, 기판의 정전척에 대한 불완전한 흡착 상태를 설명하기 위한 모식도이다.
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, 제조조건, 크기, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.
본 발명은, 기판의 표면에 진공 증착에 의해 소망하는 패턴의 박막(재료층)을 형성하는 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로서는, 유리, 고분자재료의 필름, 금속 등의 임의의 재료를 선택할 수 있고, 또한 증착 재료로서도 유기 재료, 금속성 재료(금속, 금속 산화물 등) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 유기 전자 디바이스(예를 들면, 유기 EL 표시장치, 박막 태양 전지), 광학 부재 등의 제조 장치에 적용 가능하다. 그 중에서도, 유기 EL 표시장치의 제조 장치에 있어서는, 증착 재료를 증발시켜 마스크를 통해 기판에 증착시킴으로써 유기 EL 표시소자를 형성하고 있기 때문에, 본 발명의 바람직한 적용예의 하나이다.
<전자 디바이스 제조 라인>
도 1은 전자 디바이스의 제조 라인의 구성의 일부를 모식적으로 도시한 평면도이다. 도 1의 제조 라인은 예를 들면 스마트폰 용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. 스마트폰 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면 약 1800 ㎜ × 약 1500 ㎜의 사이즈의 기판에 유기 EL의 성막을 행한 후, 해당 기판을 다이싱하여 복수의 작은 사이즈의 패널로 제작한다.
전자 디바이스의 제조 라인은 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 성막실(11, 12)과 반송실(13)을 구비한다. 반송실(13) 내에는 기판(10)을 보유지지하고 반송하는 반송 로봇(14)이 설치되어 있다. 반송 로봇(14)은 예를 들면 다관절 암에, 기판(10)을 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇으로서, 각 성막실로의 기판(10)의 반입/반출을 수행한다.
각 성막실(11, 12)에는 각각 성막 장치(증착 장치라고도 부름)가 설치되어 있다. 반송 로봇(14)과의 기판(10)의 전달, 기판(10)과 마스크의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크 상으로의 기판(10)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치에 의해 자동적으로 행해진다.
이하, 성막실의 성막 장치의 구성에 대하여 설명한다.
<성막 장치>
도 2는 성막 장치(2)의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이하의 설명에 있어서는, 연직 방향을 Z 방향으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 사용한다. 성막 시에 기판이 수평면(XY 평면)과 평행하게 고정된다고 가정할 때, 기판의 단변에 평행한 방향을 X 방향, 장변에 평행한 방향을 Y 방향으로 한다. 또한, Z 축 주위의 회전각을 θ로 표시한다.
성막 장치(2)는 성막 공정이 이루어지는 공간을 정의하는 진공 챔버(20)를 구비한다. 진공 챔버(20)의 내부는 진공 분위기이거나 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지된다.
성막 장치(2)의 진공 챔버(20)내의 상부에는 기판을 지지하는 기판 지지대(21), 마스크가 놓여지는 마스크 대(22), 기판을 정전인력에 의해 흡착하여 보유지지하는 정전척(23), 금속제의 마스크에 자력을 인가하기 위한 마그넷(24) 등이 설치되며, 성막 장치의 진공 챔버(20) 내의 하부에는 증착 재료가 수납되는 증착원(25) 등이 설치된다.
기판 지지대(21)에는 반송실(13)의 반송 로봇(14)에 의해 진공 챔버(20) 내로 반입된 기판(10)이 재치된다. 기판 지지대(21)는 진공 챔버(20)에 고정되도록 설치될 수도 있고, 연직 방향으로 승강 가능하게 설치될 수도 있다. 기판 지지대(21)는 기판의 하면의 주연부를 지지하는 지지부(211, 212)를 포함한다.
기판 지지대(21)의 아래에는 틀 형상의 마스크 대(22)가 설치되며, 마스크 대(22)에는 기판(10) 상에 형성될 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 갖는 마스크(221)가 놓여진다. 특히, 스마트폰용 유기 EL 소자를 제조하는데 사용되는 마스크는 미세한 개구 패턴이 형성된 금속제 마스크로서, FMM(Fine Metal Mask)라고도 부른다.
기판 지지대(21)의 지지부(211, 212)의 상방에는 기판을 정전인력에 의해 흡착하여 보유지지하기 위한 정전척(23)이 설치된다. 정전척(23)은 예컨대, 유전체(예컨대, 세라믹 재질) 매트릭스 내에 금속 전극 등의 전기 회로가 매설된 구조를 가진다. 한 쌍의 금속 전극에 플러스(+) 및 마이너스(-)의 전압이 각각 인가되면, 유전체 매트릭스를 통해 기판에 반대 극성인 분극 전하가 유도되며, 이들 간의 정전기적 인력에 의해 기판이 정전척(23)에 흡착되어 보유 지지된다. 정전척(23)은 하나의 플레이트로 형성될 수도 있고, 복수의 서브 플레이트를 가지도록 형성될 수도 있다. 또한, 하나의 플레이트로 형성되는 경우에도 그 내부에 전기 회로를 복수 포함하여, 하나의 플레이트 내에서 위치에 따라 정전 인력을 독립적으로 제어할 수 있다.
정전척(23)의 상부에는 금속제 마스크(221)에 자력을 인가하여 마스크의 처짐을 방지하고 마스크(221)와 기판(10)을 밀착시키기 위한 마그넷(24)이 설치된다. 마그넷(24)은 영구 자석 또는 전자석으로 이루어질 수 있으며, 복수의 모듈로 구획될 수 있다.
도 2에는 도시하지 않았으나, 정전척(23)과 마그넷(24)의 사이에는 기판을 냉각시키기 위한 냉각판이 설치된다. 냉각판은 정전척(23) 또는 마그넷(24)과 일체로 형성될 수도 있다.
증착원(25)은 기판에 성막될 증착 재료가 수납되는 도가니(미도시), 도가니를 가열하기 위한 히터(미도시), 증착원으로부터의 증발 레이트가 일정해질 때까지 증착 재료가 기판으로 비산하는 것을 막는 셔터(미도시) 등을 포함한다. 증착원(25)은 점(point) 증착원, 선형(linear) 증착원 등 용도에 따라 다양한 구성을 가질 수 있다.
도 2에 도시되지 않았으나, 성막 장치(2)는 기판에 증착된 막 두께를 측정하기 위한 막 두께 모니터(미도시) 및 막 두께 산출 유닛(미도시)를 포함한다.
성막 장치(2)의 진공 챔버(20)의 외부 상면에는, 기판 지지대 (21), 정전척(23), 마그넷(24) 등을 연직 방향(Z방향)으로 이동시키기 위한 구동기구, 및 기판과 마스크의 얼라인먼트를 위해 수평면에 평행하게(X방향, Y방향, θ방향으로) 정전척(23) 및/또는 기판 지지대(21) 등을 이동시키기 위한 구동기구 등이 설치된다. 또한, 마스크와 기판의 얼라인먼트를 위해 진공 챔버(20)의 천장에 설치된 창을 통해 기판 및 마스크에 형성된 얼라인먼트 마크를 촬영하는 얼라인먼트용 카메라(미도시)도 설치된다.
성막 장치는 제어부(26)를 구비한다. 제어부(26)는 기판(10)의 반송 및 얼라인먼트, 증착원의 제어, 성막의 제어 등의 기능을 갖는다. 제어부(26)는 예를 들면, 프로세서, 메모리, 스토리지, I/O 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구성 가능하다. 이 경우, 제어부(26)의 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, 제어부(26)의 기능의 일부 또는 전부를 ASIC나 FPGA와 같은 회로로 구성하여도 좋다. 또한, 성막 장치별로 제어부(26)가 설치되어 있어도 되고, 하나의 제어부(26)가 복수의 성막 장치를 제어하는 것으로 하여도 된다.
<정전척의 기본 구조>
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 정전척(23)의 기본 구조에 대하여 설명한다.
도 3(a)는 본 발명의 정전척(23)의 단면도이며, 도 3(b)는 정전척(23)의 평면도이다. 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 정전척(23)은 기판의 성막면(예컨대, 하면)의 반대측의 면(예컨대, 상면)을 정전 인력에 의해 흡착하기 위해 전극부를 가지는 정전척 플레이트부(31) 및 정전척 플레이트부(31)의 전극부에 전압을 공급하기 위한 급전선이 연결되는 급전 단자부(32)를 포함한다. 정전척 플레이트부(31)는 복수의 전극부를 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 정전척 플레이트부(31)는 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 2개 이상의 전극부(311 내지 319)를 포함한다. 각 전극부는 정전 인력을 발생시키기 위해 플러스 및 마이너스의 전압이 인가되는 한 쌍의 전극(3111, 3112)을 포함한다. 플러스 전극(3111) 및 마이너스 전극(3112)은 하나의 전극부 내에서 교대로 배치되며, 도 3(b)에서 화살표로 도시한 기판의 흡착 진행 방향(기판의 흡착 진행 방향에 대해서는 후술함)과 교차하는 방향으로 연장한다. 전극(3111,3112)의 연장 방향과 기판의 흡착 진행 방향은 직각으로 교차할 수도 있으며, 다른 각도로 교차할 수도 있다.
또한, 정전척(23)은 성막 장치(2)의 성막 프로세스의 진행에 따라 전극부(311 내지 319)에 가해지는 전압의 크기, 전압의 인가 개시 시점, 전압의 유지 시간, 전압의 인가 순서 등을 제어하는 전압 제어부(미도시)를 포함한다. 전압제어부는 복수의 전극부(311 내지 319)로의 전압인가를 각 전극부 별로 독립적으로 제어할 수 있다. 특히, 본 발명의 전압제어부는 복수의 전극부에 흡착 전압이 인가되는 순서를 제어할 수 있다. 전압제어부는 성막 장치(2)의 제어부(26)와 별도로 구성되어도 좋고, 성막 장치(2)의 제어부(26)에 통합될 수도 있다.
정전척 플레이트부(31)는 복수의 전극부에 대응하는 복수의 흡착 영역을 가진다. 예컨대, 도 3(b)에서는 정전척 플레이트부가 9개의 전극부(311~319)에 대응하는 9개의 흡착 영역(231~239)를 갖는 것으로 도시하였으나, 흡착 영역의 개수는 이에 한정되지 않는다. 흡착 영역(231~239)은 정전척 플레이트부(31)의 장변 방향(Y축 방향) 및 단변 방향(X축 방향)으로 분리되도록 설치될 수 있으며, 장변 또는 단변 중 어느 한 방향으로만 분리되도록 설치될 수도 있다. 복수의 흡착 영역은, 물리적으로 하나인 플레이트가 복수의 전극부를 가짐으로써 구현될 수도 있고, 물리적으로 분리된 복수의 플레이트 각각이 하나 또는 그 이상의 전극부를 가짐으로써 구현될 수도 있다. 복수의 흡착 영역 각각이 복수의 전극부 각각에 대응하도록 구현될 수고 있고, 하나의 흡착 영역이 복수의 전극부를 포함하도록 구현될 수도 있다. 예컨대, 도 3(b)에서 화살표로 도시한 기판의 흡착 진행 방향과 교차하는 방향으로 배치된 3개의 전극부(311, 312, 313)가 하나의 흡착 영역을 이루도록 할 수 있다. 즉, 3개의 전극부(311, 312, 313) 각각은 독립적으로 전압 제어가 가능하지만, 이들 3개의 전극부에 동시에 흡착 전압이 인가되도록 제어함으로써, 이들 3개의 전극부가 하나의 흡착 영역으로 기능하게 할 수 있다.
<기판의 흡착/박리의 기본 구성>
도 4를 참조하여, 정전척(23)으로의 기판(10)의 흡착 및 정전척으로부터의 기판(10)의 박리의 기본 구성을 설명한다. 본 발명에 있어서는, 기판(10)의 전면(全面)을 정전척(23)의 정전척 플레이트부(31)의 하면에 동시에 흡착시키는 것이 아니라, 기판(10)의 일단으로부터 타단을 향해 정전척 플레이트부(31)의 하면에 순차적으로 흡착을 행한다. 이 때, 흡착이 진행되는 방향으로서의 기판(10)의 일단과 타단은 각각 대향하는 기판(10)의 장변인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지는 않고, 단변 측에서 흡착을 진행할 수도 있다. 이와 같이 하는 것은, 흡착 시, 기판(10) 중앙부의 처짐을 기판(10)의 단부측으로 펴지게 함으로써, 기판(10)을 정전척(23)에 최대한 편평하게 흡착시키기 위함이다.
기판(10)의 일단으로부터 타단을 향해 순차적으로 흡착을 행하기 위한 방법으로서, 2가지의 구성을 생각할 수 있다. 제1 방법은, 복수의 전극부(311~319)에 흡착 전압을 인가하는 순서를 제어하는 것이고, 제2 방법은, 복수의 전극부(311~319) 전체에 대해 동시에 흡착 전압을 인가하되, 기판(10)의 양 단부를 지지하는 기판지지대의 지지부재의 구조나 지지력을 달리하는 것이다. 이하, 각 방법을 설명한다.
도 4(a)는 복수의 전극부(311~319)에 인가되는 전압을 순차 제어하는 제1 방법의 구성을 도시한다. 이하, 기판(10)의 장변 방향을 따라 각각 배치되는 정전척 플레이트(31) 상의 3개의 전극부(311, 312, 313)가 제1 흡착 영역(231), 정전척 플레이트부(31)의 중앙부의 3개의 전극부(314, 315, 316)가 제2 흡착 영역(232), 나머지 3개의 전극부(317, 318, 319)가 제3 흡착 영역(233)를 이루는 것으로 하여 설명한다.
도 4(a)에 도시한 바와 같이, 전압제어부를 통해, 기판(10)의 일단 측에 대응하는 제1 흡착 영역(231)에서부터 기판(10)의 타단 측에 대응하는 제3 흡착 영역(233)을 향해 순차적으로 흡착 전압이 인가되도록 제어한다. 먼저, 제1 흡착 영역(231)에 흡착 전압이 인가됨으로써, 제1 흡착 영역(231)에 대응하는 기판(10) 상면에 반대 극성의 분극 전하가 유도되어, 기판(10)의 일단 측이 제1 흡착 영역(231)에 흡착되기 시작한다. 이어서, 제2 흡착 영역(232)에 흡착 전압이 인가되어, 마찬가지로 제2 흡착 영역(232)에 대응하는 기판(10) 상면에 반대 극성의 분극 전하가 유도되고, 이에 의해, 기판(10)의 중앙부가 제2 흡착 영역(232)에 흡착되기 시작한다. 마지막으로, 기판(10)의 타단 측에 대응하는 제3 흡착 영역(233)에 흡착 전압이 인가되어, 기판(10)의 타단 측 단부가 최종적으로 제3 흡착 영역(233)에 흡착되어 간다. 이러한 과정을 통해, 흡착이 진행됨에 따라, 기판(10)의 처짐이 기판(10)의 일단으로부터 타단을 향해 점차 펴지게 되면서, 최종적으로 기판(10)은 정전척(23)에 편평하게 흡착되게 된다.
도 4(b)는 기판지지대(21)의 지지부재의 구조나 지지력을 통해 기판(10)을 순차적으로 흡착시키는 제2 방법의 구성을 도시한다. 기판지지대(21)는 기판(10)의 일단을 지지하는 제1 지지부재(211) 및 기판(10)의 타단을 지지하는 제2 지지부재(212)를 포함한다. 제1 지지부재(211) 및 제2 지지부재(212)는 각각 복수의 지지부재로 이루어질 수도 있으며, 기판(10)의 흡착 진행 방향과 교차하는 방향으로 길게 연장되는 하나의 지지부재로 이루어질 수도 있다. 기판지지대(21)는, 제1 지지부재(211) 및 제2 지지부재(212) 이외에, 기판(10)의 다른 측 일단과 타단을 각각 지지하는 제3 지지부재(213) 및 제4 지지부재(214)를 더 가질 수도 있다.
제1 지지부재(211)는 그 기판지지면의 높이가 제2 지지부재(212)의 기판지지면의 높이보다 높도록 설치되거나, 기판(10)을 지지하는 지지력이 제2 지지부재(212)에 의한 기판 지지력보다 크도록 설치된다. 기판지지대(21)의 지지부재(211, 212) 각각은 기판면에 연직인 방향으로 이동가능하다. 이를 위해, 각 지지부재는 탄성체부를 포함한다.
이러한 기판지지대(21)의 지지부재(211, 212)에 기판(10)이 재치된 상태에서, 정전척(23)을 기판(10)을 향해 하강시키면, 기판지지면의 높이가 높은 제1 지지부재(211)에 의해 지지되는 기판(10)의 일단 측이 먼저 정전척(23)에 접촉된다. 이때, 제2 지지부재(212)에 의해 지지되는 기판(10)의 타단 측은 정전척(23)에 접촉되지 않고 정전척(23)과의 사이에 간극이 존재한다. 이 상태에서, 정전척(23)에 흡착 전압을 인가하면, 정전척(23)에 접촉되어 있는 기판(10)의 일단 측이 먼저 정전척(23)에 흡착되기 시작한다. 정전척(23)을 기판(10)을 향해 더 하강시키면, 제1 지지부재(211)는 정전척(23)으로부터의 가압력에 의해 하방으로 이동(예컨대, 탄성압축)하고, 이에 따라, 기판(10)의 일단으로부터 기판(10)의 중앙부를 향해 기판(10)의 흡착이 진행된다. 정전척(23)이 더 하강하여 제2 지지부재(212)에 의해 지지되는 기판(10)의 타단 측에 근접해 감에 따라 기판(10)의 중앙부로부터 기판(10)의 타단을 향해 계속 흡착이 진행되고, 최종적으로 제2 지지부재(212)에 지지되는 기판(10)의 타단이 정전척(23)에 흡착된다. 이와 같이, 제2 방법에서는, 기판지지대(21)의 지지부재의 높이를 달리함으로써, 기판(10)의 일단에서부터 타단을 향해 순차적으로 흡착시킨다. 기판(10)의 일단과 타단을 각각 지지하는 제1 및 제2 지지부재(211, 212)의 높이를 다르게 하는 대신, 각 지지부재의 탄성계수를 다르게 하는 등으로 제1 지지부재(211)의 기판 지지력을 제2 지지부재(212)의 기판지지력보다 크게 하거나 또는 이들을 조합하는 방법으로도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
흡착된 기판(10)을 정전척(23)으로부터 박리시키는 구성, 즉, 기판(10)의 일단에서부터 타단을 향해 순차적으로 흡착된 기판(10)을 반대 방향(기판(10)의 타단에서부터 일단을 향하는 방향)으로 순차적으로 박리시키는 구성은, 이상 설명한 기판의 흡착과정의 역순으로 마찬가지의 방식을 통해 진행되므로, 상세한 설명은 생략한다.
<기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성>
도 10을 참조하여 전술한 바와 같이, 정전척을 사용하여 기판을 흡착 또는 박리하는 경우, 흡착 또는 이탈 전압을 정전척에 각각 인가하더라도, 인가된 전압에 따른 분극 전하의 유도 및 유도된 전하의 제전까지 시간이 걸리기 때문에, 전압 인가와 동시에 기판이 바로 정전척에 흡착 또는 정전척으로부터 박리되지는 않는다. 이에 따라 정전척에 전압이 인가되고 나서 일정 시간을 대기한 뒤, 기판이 흡착된 정전척 또는 정전척으로부터 박리된 기판을 이동시키게 되는데, 대기 시간이 부정확할 경우에는, 기판이 정전척에 충분히 완전하게 흡착되지 않은 상태 또는 정전척으로부터 완전히 분리되지 않은 상태에서 기판이 이동됨으로써 기판의 파손으로 이어질 우려가 있다. 특히, 전술한 바와 같이, 기판 중앙부에서의 처짐을 방지하고자 하는 등의 목적으로 기판의 일단에서부터 타단을 향해 흡착 또는 박리를 진행하는 경우에 있어서는, 흡착 또는 박리가 최종적으로 행해지게 되는 기판의 한쪽 단부 쪽에서 불완전한 흡착 또는 박리가 발생할 가능성이 높다.
본 발명에서는, 이러한 불완전한 기판의 흡착 또는 박리로 인한 기판의 파손을 방지하기 위해 기판의 흡착 또는 박리 상태를 검출할 수 있는 센서부를 정전척 기구에 설치하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 이러한 센서부를 정전척의 흡착력을 가능한 한 저하시키지 않는 최적의 배치 형태로 설치하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명에 따른 기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 도시한다. 도 5(a)는 기판(10)의 일단으로부터 타단을 향해 기판(10)이 정전척(23)에 순차로 흡착되어 가는 상태를 도시하고 있다. 편의상 정전척 플레이트(31) 내부에 배치된 전극부 및 급전단자부 등의 도시는 생략하고 있다. 도시된 바와 같이, 기판(10)의 하부 위치에 있어서, 기판(10)의 일단과 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에, 제1 센서(S1)가 배치되어 있다. 또한, 마찬가지로, 기판(10)의 하부 위치에 있어서, 기판(10)의 타단에 대응하는 위치에, 제2 센서(S2)가 배치되어 있다. 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)는 정전척 플레이트부(31)의 흡착면 상의 각 흡착 영역으로의 기판(10)의 흡착 상태를 검지하기 위한 센서이다. 구체적으로, 제1 센서(S1)는, 흡착 공정이 진행됨에 따라, 기판(10)의 중앙부에서의 정전척 플레이트부(31)의 흡착면과의 흡착 상태를 검지하고, 제2 센서(S2)는 기판(10)의 흡착이 최종적으로 이루어지는 기판(10)의 타단 측 위치에 있어서의 정전척 플레이트부(31)의 흡착면과의 흡착 상태를 검지한다.
제1 및 제2 센서(S1, S2)는, 구체적으로는, 각 흡착 영역에서의 기판(10)과 정전척 플레이트부의 흡착면과의 거리를 검출할 수 있는 거리검지센서로서 구현된다. 즉, 기판(10)의 하부에 거리검지센서로서의 레이저 변위계를 설치하여, 정전척 플레이트부의 하면(흡착면)과 이에 대향하는 기판의 상면에 대해 각각 레이저광을 조사하고, 이들로부터 반사되는 반사광에 기초하여 정전척 플레이트부의 흡착면과 기판의 상면 사이의 간극(거리)을 측정한다. 이러한 거리 측정 결과로부터, 제1 및 제2 센서(S1, S2)가 배치된 각 위치에서의 기판과 정전척 플레이트부의 흡착면과의 흡착 상태를 검지 및 확인할 수 있다. 제1 및 제2 센서(S1, S2)는 각각, 기판의 흡착 진행 방향에 수직이면서 정전척의 흡착면에 평행한 방향(즉, 지면에 수직인 방향)으로 복수 개의 센서가 소정의 간격을 두고 나란히 배치되어도 되며, 각각 하나의 센서가 해당 위치에서 상기 방향을 따라 전후로 이동 가능하게 배치되어도 된다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 일단에서부터 타단을 향해 순차로 기판(10)의 흡착이 진행됨에 따라, 우선 제1 센서(S1)에 의해 기판(10) 중앙부에서의 흡착 상태를 검출함으로써 흡착의 진행 정도를 파악함과 동시에 기판 중앙부에서 처짐이 없이 제대로 흡착이 이루어졌는지를 일차적으로 확인할 수 있다. 이어서, 기판(10)의 흡착이 계속 진행되어, 기판(10)의 타단측 위치에 대응하여 설치된 제2 센서(S2)에 의해 해당 위치에서의 흡착이 이루어진 것으로 검출되면, 이를 통해 흡착 완료를 확인하고 다음 공정으로 진행한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 정전척으로의 기판 흡착 여부를 필요 최소한의 센서 배치를 통해 확인할 수 있고, 따라서 정전척의 흡착력 저하를 방지하면서도 기판의 흡착을 정확히 확인할 수 있다.
도 5(b)는 정전척(23)으로부터의 기판(10)의 박리 과정을 도시한 것이다. 구체적으로, 이상 설명한 과정을 통해 기판(10)의 일단으로부터 타단을 향해 정전척(23)에 순차로 흡착된 기판(10)이, 흡착과는 반대 방향으로 정전척으로부터 박리되어 가는 도중의 상태를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 전술한 제1 및 제2 센서(S1, S2) 외에, 기판(10)의 박리를 검출하기 위한 센서로서, 최종적으로 박리가 이루어지는 기판의 일단에 대응하는 위치에, 제3 센서(S3)가 배치되고 있다. 제1 센서(S1)와 제2 센서(S2)와 마찬가지로, 제3 센서(S3)는 거리검지센서로서 구현될 수 있다.
기판(10)의 타단에서부터 일단을 향해 순차로 기판(10)의 박리가 진행됨에 따라, 흡착 때와 마찬가지로, 우선 제1 센서(S1)에 의해 기판(10) 중앙부에서의 흡착 상태를 검출함으로써 박리의 진행 정도를 일차적으로 확인할 수 있다. 이어서, 기판(10)의 박리가 계속 진행되어, 기판(10)의 일단측 위치에 대응하여 설치된 제3 센서(S3)에 의해 해당 위치에서의 박리가 이루어진 것으로 검출되면, 이를 통해 박리 완료를 최종적으로 확인하고 다음 공정으로의 진행이 이루어질 수 있게 된다. 따라서, 정전척으로부터의 기판의 박리 역시, 필요 최소한의 센서 설치를 통해 정전척의 흡착력 저하 없이 정확히 확인할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 도시한 것으로, 도 6(a)는, 기판(10)의 일단으로부터 타단을 향해 기판(10)이 정전척(23)에 순차로 흡착되어 가는 도중의 상태를, 도 6(b)는 정전척(23)에 흡착된 기판(10)이 흡착과는 반대 방향으로 정전척으로부터 박리되어 가는 도중의 상태를 각각 도시하고 있다. 본 실시형태는 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 정전용량센서로 구현한 점이 상기 실시형태와 다르다. 즉, 본 실시형태에서는 흡착/박리 검지 센서부로서의 상기 제1 내지 제3 센서를, 흡착/박리 대상인 기판과의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 정전용량센서로 구성하여, 정전척 플레이트부(31) 내에 매설하고 있다.
구체적으로, 정전용량센서는, 흡착 또는 박리의 검출 대상이 되는 기판(10)과 대향하여 콘덴서의 한 쪽 전극을 형성하는 전극부와, 이 전극부와 기판 간의 정전용량 변화를 검지하여 출력하는 검지출력부로 구성되고, 전극부 쪽이 기판에 대향되는 형태로 정전척 플레이트부(31)의 흡착면 내에 매설된다. 정전척 플레이트부(31)의 흡착면에 대한 기판(10)의 흡착/박리가 진행됨에 따라 기판(10)과 정전척의 흡착면 간의 거리가 변화하게 되면, 정전용량센서가 검지하는 정전용량도 변화하고, 이러한 정전용량의 변화로부터 기판의 흡착/박리 상태를 검지하는 구성인 것이다.
정전용량센서의 배치 위치는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 기판의 중앙부에 대응하는 위치의 정전척 플레이트부(31) 내에 제1 센서(S1)를, 최종적으로 흡착이 이루어지는 기판의 타단에 대응하는 위치의 정전척 플레이트부(31) 내에 제2 센서(S2)를 각각 배치하고, 박리 과정에서의 박리 상태를 검출하기 위한 센서로서 박리가 최종적으로 이루어지는 기판의 일단에 대응하는 위치의 정전척 플레이트부(31) 내에 제3 센서(S3)를 배치하고 있다. 이들 제1 내지 제3 센서를 통해, 기판의 흡착/박리의 진행 상태와 흡착/박리의 완료를 검출하고 확인하는 구성은 상기 실시형태와 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.
본 실시형태에 의해서도, 정전척으로의 기판 흡착/박리 여부를 필요 최소한의 센서 배치를 통해 확인할 수 있고, 따라서 정전척의 흡착력 저하를 방지하면서도 기판의 흡착/박리를 정확히 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 도시한 것으로, 도 7(a)는, 기판(10)의 일단으로부터 타단을 향해 기판(10)이 정전척(23)에 순차로 흡착되어 가는 도중의 상태를, 도 7(b)는 정전척(23)에 흡착된 기판(10)이 흡착과는 반대 방향으로 정전척으로부터 박리되어 가는 도중의 상태를 각각 도시하고 있다. 본 실시형태는 흡착/박리 검지 센서부의 구성을 정전용량센서로 구현한 점은 상기 제2 실시형태와 동일하고, 정전용량센서의 일부를 정전척 플레이트부가 아닌, 기판 지지부 측에 매설한 점이 상기 제2 실시형태와 다르다.
즉, 본 실시형태에서는 흡착/박리 검지 센서부를 구성하는 정전용량센서 중, 정전척에 대한 흡착 또는 정전척으로부터의 박리가 최종적으로 이루어지게 되는 위치에 배치되어 기판의 흡착 완료 또는 기판의 박리 완료를 각각 검출하는, 제2 센서(S2)와 제3 센서(S3)를, 기판의 일단과 타단을 각각 지지하는 기판 지지부재(212, 212) 내에 매설한 것을 특징으로 한다. 기판 중앙부에서의 흡착 상태를 검지하는 제1 센서(S1)는 제2 실시형태와 마찬가지로 정전척 플레이트부 내에 매설한다. 정전용량센서로서의 제1 내지 제3 센서의 세부 구성 및 이들 제1 내지 제3 센서를 통해 기판의 흡착/박리의 진행 상태와 흡착/박리의 완료를 검출하고 확인하는 구성은 상기 실시형태와 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.
본 실시형태와 같이, 흡착/박리 검지 센서부의 일부를 정전척의 내부가 아닌, 기판 지지부재(211, 212) 측에 매설함으로써, 기판의 흡착/박리를 정확히 확인함과 동시에 정전척의 흡착력 저하를 한층 더 억제할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 기판 흡착/박리 검지 센서부를 실시형태의 구성을 통해 설명하였으나, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 예컨대, 제1 실시형태에서는 거리검지센서를 기판의 하부에 배치하는 것으로 설명하였으나, 정전척 플레이트부의 상부에 배치하는 것으로 하여도 되며, 제1 실시형태의 거리검지센서와 제2 및 제3 실시형태의 정전용량센서를 조합하여 사용하는 형태도 가능하다. 나아가, 제1 내지 제3 센서의 각 센서의 검지 시간차를 계측하여, 이를 흡착/박리 완료의 검출 기초로서 활용하는 것도 가능하다.
<성막 프로세스>
이하 본 발명의 기판 흡착 방법을 채용한 성막 방법에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.
진공 챔버(20) 내의 마스크 대(22)에 마스크(221)가 재치된 상태에서, 반송실(13)의 반송로봇(14)에 의해 성막 장치(2)의 진공 챔버(20) 내로 기판이 반입된다(도 8(a)). 진공 챔버(20) 내로 진입한 반송로봇(14)의 핸드가 하강하여 기판(10)을 기판 지지대(21)의 지지부(211, 212)상에 재치한다(도 8(b)). 이어서, 정전척(23)이 기판(10)을 향해 하강하여 기판(10)에 충분히 근접하거나 접촉한 후에, 정전척(23)에 흡착 전압을 인가하여 기판(10)을 흡착하여 보유 지지한다(도 8(c)). 본 발명에 의하면, 정전척(23)으로의 기판의 흡착 상태를 최적으로 배치된 흡착 검지 센서를 통해 정확히 확인할 수 있기 때문에, 기판(10)이 정전척(23)에 완전하게 흡착되지 않은 상태에서 기판(10)이 이동함으로써 발생하는 기판(10)의 파손을 방지할 수 있다.
정전척(23)에 기판(10)이 보유 지지된 상태에서, 기판의 마스크에 대한 상대적인 위치 어긋남을 계측하기 위해 기판(10)을 마스크(221)를 향해 하강시킨다(도 5(d)). 기판(10)이 계측 위치까지 하강하면, 얼라인먼트용 카메라로 기판(10)과 마스크(221)에 형성된 얼라인먼트 마크를 촬영하여 기판과 마스크의 상대적인 위치 어긋남을 계측한다(도 8(e) 참조). 계측 결과, 기판의 마스크에 대한 상대적 위치 어긋남이 임계치를 넘는 것으로 판명되면, 정전척(23)에 보유 지지된 상태의 기판(10)을 수평방향(XYθ 방향)으로 이동시켜, 기판을 마스크에 대해 위치 조정(얼라인먼트)한다(도 8(f) 참조). 이러한 얼라인먼트 공정 후에, 정전척(23)에 보유 지지된 기판(10)을 마스크(221) 상에 재치하고, 마그넷(24)을 하강시켜 마그넷(24)의 마스크에 대한 자력에 의해 기판과 마스크를 밀착시킨다(도 8(g)). 이어서, 증착원(25)의 셔터를 열고 증착 재료를 마스크를 통해 기판(10)에 증착시킨다(도 5(h)). 기판상에 원하는 두께의 막이 성막되면, 증착원(25)의 셔터를 닫고, 성막 공정을 종료한다.
성막 공정이 종료되면, 마그넷(24)이 상승하여, 마스크와 기판의 밀착이 해제된다(도 8(i)). 이어서, 정전척(23)과 기판 지지대(21)의 상승에 의해 기판이 마스크로부터 분리되어 상승한다(도 8(j)). 이어서, 반송 로봇의 핸드가 성막 장치의 진공 챔버 내로 들어오고, 정전척(23)에는 이탈 전압이 인가되어 정전척(23)으로부터 기판이 박리되며, 기판이 박리된 정전척(23)은 상승한다(도 8(k)). 본 발명에 의하면, 이러한 기판 박리 과정에 있어서도, 최적으로 배치된 흡착/박리 검지 센서를 통해 기판의 흡착 상태를 정확히 확인할 수 있기 때문에, 기판(10)이 정전척(23)으로부터 완전히 박리되지 않은 상태에서 정전척(23) 등이 상승하여 기판이 파손되는 문제를 방지할 수 있다. 이후, 증착이 완료된 기판을 진공 챔버(20)로부터 반출한다.
본 실시형태에서는, 기판의 정전척(23)으로부터의 박리 공정이, 기판과 마스크의 밀착이 해제되고 기판이 마스크로부터 분리된 이후에 이루어지는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예컨대, 위치 조정된 기판이 마스크 상에 재치되고 마그넷(24)이 하강하여 기판과 마스크가 서로 밀착된 단계 이후로서, 성막 공정이 개시되기 전에 정전척(23)에 이탈 전압을 인가하여도 된다. 이는 기판이 마스크 상에 재치된 상태이고, 마그넷(24)에 의한 자력에 의해 기판과 마스크가 밀착된 상태로 유지되기 때문이다.
<전자 디바이스의 제조방법>
다음으로, 본 실시형태의 성막 장치를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이하, 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시장치의 구성 및 제조 방법을 예시한다.
우선, 제조하는 유기 EL 표시장치에 대해 설명한다. 도 9(a)는 유기 EL 표시장치(60)의 전체도, 도 9(b)는 1 화소의 단면 구조를 나타내고 있다.
도 9(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.
도 9(b)는 도 9(a)의 A－B선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(62)는 기판(63) 상에 제1 전극(양극)(64), 정공 수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자 수송층(67), 제2 전극(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, 제1 전극(64)은 발광소자별로 분리되어 형성되어 있다. 정공 수송층(65)과 전자 수송층(67)과 제2 전극(68)은, 복수의 발광소자(62R, 62G, 62B)와 공통으로 형성되어 있어도 좋고, 발광소자별로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제1 전극(64)과 제2 전극(68)이 이물에 의해 단락되는 것을 방지하기 위하여, 제1 전극(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.
도 9(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, 제1 전극(64)과 정공수송층(65) 사이에는 제1 전극(64)으로부터 정공수송층(65)으로의 정공의 주입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 에너지밴드 구조를 가지는 정공주입층을 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 전극(68)과 전자수송층(67) 사이에도 전자주입층이 형성될 수 있다.
다음으로, 유기 EL 표시장치의 제조 방법의 예에 대하여 구체적으로 설명한다.
우선, 유기 EL 표시장치를 구동하기 위한 회로(미도시) 및 제1 전극(64)이 형성된 기판(63)을 준비한다. 제1 전극(64)이 형성된 기판(63) 위에 아크릴 수지를 스핀 코트로 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피 법에 의해 제1 전극(64)이 형성된 부분에 개구가 형성되도록 패터닝하여 절연층(69)을 형성한다. 이 개구부가 발광소자가 실제로 발광하는 발광 영역에 상당한다.
절연층(69)이 패터닝된 기판(63)을 제1 유기재료 성막 장치에 반입하여 기판 지지대 및 정전척으로 기판을 보유지지하고, 정공 수송층(65)을 표시 영역의 제1 전극(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.
다음으로, 정공 수송층(65)까지 형성된 기판(63)을 제2 유기재료 성막 장치에 반입하고, 기판 지지대 및 정전척으로 보유 지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 기판을 마스크 상에 재치하여, 기판(63)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다. 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. 전자 수송층(67)까지 형성된 기판을 금속성 증착재료 성막 장치로 이동시켜 제2 전극(68)을 성막한다. 그 후 플라스마 CVD 장치로 이동시켜 보호층(70)을 성막하여, 유기 EL 표시장치(60)를 완성한다.
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.
상기 실시예는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 그 기술사상의 범위 내에서 적절히 변형하여도 된다.
21: 기판지지대
22: 마스크대
23: 정전척
24: 마그넷
31: 정전척 플레이트부
32: 급전단자부
211: 제1 지지부재
212: 제2 지지부재
231: 제1 흡착영역
232: 제2 흡착영역
233: 제3 흡착영역
311 내지 319: 전극부
3111: 플러스 전극
3112: 마이너스 전극
S1: 제1 센서
S2: 제2 센서
S3: 제3 센서

Claims (23)

  1. 기판을 흡착하여 보유지지하기 위한 정전척 기구로서,
    상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 기판을 흡착하기 위한 흡착영역이 형성된 흡착면을 갖는 정전척 플레이트부와,
    상기 정전척 플레이트부의 흡착면으로의 상기 기판의 흡착 상태를 검지하기 위한 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 기판의 상기 일단과 상기 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에 배치되어, 상기 기판의 중앙부와 상기 정전척 플레이트부의 흡착면 간의 흡착 상태를 검지하는 제1 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 기판의 상기 타단에 대응하는 위치에 배치되어, 상기 기판의 상기 타단과 상기 정전척 플레이트부의 흡착면 간의 흡착 상태를 검지하는 제2 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 상기 정전척 플레이트부의 상부 또는 상기 기판의 하부에 배치되어, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과 이에 대향하는 상기 기판의 표면에 대해 각각 광을 조사하여, 상기 조사된 광의 각각의 반사광으로부터 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과 이에 대향하는 상기 기판의 표면 간의 거리를 검출하는 거리검지센서인 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 상기 기판과의 거리에 따른 정전용량의 변화를 검지함으로써, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과 상기 기판의 흡착 상태를 검지하는 정전용량센서인 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면에 매설되는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판의 상기 일단 및 상기 타단을 아래쪽으로부터 각각 지지하는 기판지지부재를 더 포함하고,
    상기 제1 센서는 상기 정전척 플레이트부의 흡착면에 매설되고, 상기 제2 센서는 상기 기판지지부재 중 상기 기판의 상기 타단을 지지하는 기판지지부재에 매설되는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  8. 기판을 흡착하여 보유지지하기 위한 정전척 기구로서,
    흡착 영역이 형성된 흡착면을 구비하여, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 기판을 상기 흡착 영역에 흡착하고, 상기 기판의 상기 타단에서부터 상기 일단을 향해 상기 기판을 상기 흡착 영역으로부터 박리하기 위한 정전척 플레이트부와,
    상기 정전척 플레이트부의 흡착면으로의 상기 기판의 흡착 또는 상기 정전척 플레이트부의 흡착면으로부터의 상기 기판의 박리 상태를 검지하기 위한 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 기판의 상기 일단과 상기 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에 배치되어, 상기 기판의 중앙부에서의 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과의 흡착 상태를 검지함으로써, 상기 정전척 플레이트부로의 상기 기판의 흡착 진행 상태 또는 상기 정전척 플레이트부로부터 상기 기판의 박리 진행 상태를 검지하는 제1 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 기판의 상기 타단에 대응하는 위치에 배치되어, 상기 기판의 상기 타단과 상기 정전척 플레이트부의 흡착면 간의 흡착 상태를 검지하는 제2 센서를 더 포함하고,
    상기 제2 센서에 의해 상기 기판의 상기 타단에서의 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과의 흡착을 검지함에 따라, 상기 정전척 플레이트부로의 상기 기판의 흡착 완료를 판정하는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 기판의 상기 일단에 대응하는 위치에 배치되어, 상기 기판의 상기 일단과 상기 정전척 플레이트부의 흡착면 간의 흡착 상태를 검출하는 제3 센서를 더 포함하고,
    상기 제3 센서에 의해 상기 기판의 상기 일단에서의 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과의 박리를 검지함에 따라, 상기 정전척 플레이트부로부터의 상기 기판의 박리 완료를 판정하는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 센서, 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서는, 상기 정전척 플레이트부의 상부 또는 상기 기판의 하부에 배치되어, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과 이에 대향하는 상기 기판의 표면에 대해 각각 광을 조사하여, 상기 조사된 광의 각각의 반사광으로부터 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과 이에 대향하는 상기 기판의 표면 간의 거리를 검출하는 거리검지센서인 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 센서, 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서는, 상기 기판과의 거리에 따른 정전용량의 변화를 검지함으로써, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면과 상기 기판의 흡착 또는 박리 상태를 검지하는 정전용량센서인 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 센서, 상기 제2 센서 및 상기 제3 센서는, 상기 정전척 플레이트부의 흡착면에 매설되는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 기판의 상기 일단을 아래쪽으로부터 지지하는 제1 기판지지부재 및 상기 기판의 상기 타단을 아래쪽으로부터 지지하는 제2 기판지지부재를 더 포함하고,
    상기 제1 센서는 정전척 플레이트부의 흡착면에 매설되고,
    상기 제2 센서는 상기 제2 기판지지부재에 매설되고,
    상기 제3 센서는 상기 제1 기판지지부재에 매설되는 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전척 플레이트부는, 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단에 이르기까지 복수의 흡착 영역을 구비하고,
    상기 정전척 기구는, 상기 복수의 흡착영역으로의 전압의 인가를 독립적으로 제어하기 위한 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부가 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단을 향해 상기 복수의 흡착영역의 각각에 상기 기판을 흡착시키기 위한 전압을 순차로 인가하도록 제어함으로써, 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단을 향해 상기 기판을 상기 정전척 플레이트부에 흡착시키고,
    상기 제어부가 상기 기판의 타단에서부터 상기 일단을 향해 상기 복수의 흡착영역의 각각에 상기 기판을 이탈시키기 위한 전압을 순차로 인가하도록 제어함으로써, 상기 기판의 상기 타단에서부터 상기 일단을 향해 상기 정전척 플레이트부로부터 상기 기판을 박리시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  17. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 일단을 아래쪽으로부터 지지하는 제1 기판지지부재의 기판지지면의 높이를 상기 기판의 상기 타단을 아래쪽으로부터 지지하는 제2 기판지지부재의 기판지지면의 높이보다 높게 하거나, 또는 상기 제1 기판지지부재의 상기 기판에 대한 지지력을 상기 제2 기판지지부재의 상기 기판에 대한 지지력보다 크게 함으로써, 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단을 향해 상기 기판을 상기 정전척 플레이트부에 흡착시키고, 상기 기판의 상기 타단에서부터 상기 일단을 향해 상기 정전척 플레이트부로부터 상기 기판을 박리시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 정전척 기구.
  18. 기판을 위쪽에서부터 흡착하여 보유지지하는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 정전척 기구와,
    상기 기판의 하부에 배치되고, 상기 기판 상의 증착 영역에 대응하여 증착 패턴에 형성된 마스크와,
    상기 마스크의 하부에 배치되어, 상기 마스크의 증착 패턴을 거쳐 상기 기판 상에 성막될 증착 재료를 증발시키는 증발원을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  19. 복수의 흡착 영역이 형성된 흡착면을 갖는 정전척에 기판을 흡착시키는 방법으로서,
    상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 복수의 흡착영역의 각각에 상기 기판을 흡착시키기 위한 전압을 순차로 인가함으로써, 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단을 향해 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착시키는 공정과,
    상기 흡착 공정이 진행됨에 따라, 상기 기판의 상기 일단과 상기 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에 배치된 제1 센서에 의해, 상기 기판의 중앙부에서의 상기 기판의 흡착 상태를 검출함으로써 흡착 진행을 검지하는 제1 흡착 검출 공정과, 상기 기판의 상기 타단에 대응하는 위치에 배치된 제2 센서에 의해, 상기 기판의 상기 타단에서의 상기 기판의 흡착을 검출함으로써 흡착 완료를 판정하는 제2 흡착 검출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 방법.
  20. 복수의 흡착 영역이 형성된 흡착면을 갖는 정전척으로부터 기판을 박리시키는 방법으로서,
    상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 복수의 흡착영역의 각각에 상기 기판을 이탈시키기 위한 전압을 순차로 인가함으로써, 상기 기판의 상기 일단에서부터 상기 타단을 향해 상기 기판을 상기 흡착면으로부터 박리시키는 공정과,
    상기 박리 공정이 진행됨에 따라, 상기 기판의 상기 일단과 상기 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에 배치된 제1 센서에 의해, 상기 기판의 중앙부에서의 상기 기판의 박리 상태를 검출함으로써 박리 진행을 검지하는 제1 박리 검출 공정과, 상기 기판의 상기 타단에 대응하는 위치에 배치된 제3 센서에 의해, 상기 기판의 상기 타단에서의 상기 기판의 박리를 검출함으로써 박리 완료를 판정하는 제2 박리 검출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 박리 방법.
  21. 마스크를 통해 기판에 증착 재료를 성막하는 성막 방법으로서,
    기판지지대 상에 기판을 재치하는 공정과,
    제19항에 기재된 기판 흡착 방법을 사용하여, 상기 기판의 일단에서부터 타단을 향해 상기 기판을 정전척에 흡착시키는 공정과,
    상기 정전척에 흡착된 상기 기판을 이동시켜 마스크 상에 재치하는 공정과,
    상기 마스크를 통해 상기 기판에 상기 증착 재료를 성막하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기판을 상기 마스크 상에 재치하는 공정 이후에, 상기 기판의 상기 타단에서부터 상기 일단을 향해 상기 복수의 흡착영역의 각각에 상기 기판을 이탈시키기 위한 전압을 순차로 인가함으로써, 상기 기판의 상기 타단에서부터 상기 일단을 향해 상기 기판을 상기 정전척으로부터 박리시키는 공정을 더 포함하고,
    상기 박리 공정은, 상기 기판의 상기 일단과 상기 타단 사이의 중앙부에 대응하는 위치에 배치된 상기 제1 센서에 의해, 상기 기판의 중앙부에서의 상기 기판의 박리 상태를 검출함으로써 박리 진행을 검지하는 제1 박리 검출 공정과, 상기 기판의 상기 일단에 대응하는 위치에 배치된 제3 센서에 의해, 상기 기판의 상기 일단에서의 상기 기판의 박리를 검출함으로써 박리 완료를 판정하는 제2 박리 검출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  23. 전자 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    제21항 또는 제22항의 성막 방법을 사용하여 전자 디바이스를 제조하는 방법.
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