KR20210060172A

KR20210060172A - 냉각재킷, 이를 포함하는 성막장치, 이를 사용한 성막방법 및 전자디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20210060172A
Application number: KR1020190147879A
Authority: KR
Inventors: 류우스케 나카지마; 마사시 나카츠가와
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-05-26

Abstract

본 발명의 성막 장치는, 내부가 진공으로 유지되는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되어, 기판 및 마스크의 적어도 한 쪽을 지지하는 지지 수단과, 상기 챔버를 구성하는 제1 벽과 상기 챔버의 내부에 배치되는 성막원과의 사이에 배치되어, 상기 성막원으로부터 방출된 성막 재료의 상기 제1 벽의 내벽면으로의 부착을 억제하는 방착 부재를 갖고, 상기 성막원으로부터 방출되는 상기 성막 재료를 상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막하는 성막 장치로서, 상기 제1 벽과 상기 방착 부재의 사이에 배치되어, 상기 방착 부재를 복사 냉각시키는 냉각 재킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각재킷, 이를 포함하는 성막장치, 이를 사용한 성막방법 및 전자디바이스 제조방법{COOLING JACKET, FILM FORMING APPARATUS, FILM FORMING METHOD AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 냉각재킷, 이를 포함하는 성막장치, 이를 사용한 성막방법 및 전자디바이스 제조방법에 관한 것이다.

유기 EL 표시장치(유기 EL 디스플레이)는, 스마트폰, TV, 자동차용 디스플레이뿐만 아니라 VR-HMD(Virtual Reality Head Mount Display) 등으로 그 응용분야가 넓혀지고 있는 바, 특히, VR-HMD에 사용되는 디스플레이는 사용자의 어지러움 등을 저감하기 위해 화소 패턴을 세밀하게 형성할 것이 요구된다. 즉, 보다 한층 고해상도화가 요구되고 있다.

유기 EL 표시장치의 제조에 있어서는, 유기 EL 표시장치를 구성하는 유기 발광소자(유기 EL 소자; OLED)를 형성할 때에, 성막 장치의 성막원으로부터 방출된 성막재료를 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 성막함으로써, 유기물층이나 금속층을 형성한다.

이러한 성막 공정에 있어서는, 성막 정밀도를 높이기 위해, 기판과 마스크의 상대 위치를 가능한 한 일정하게 유지할 필요가 있다. 한편, 성막 장치에 있어서는, 진공 챔버 내에서 기판이나 마스크, 성막원 등을 둘러싸서, 기판 이외의 장소에 부착된 성막 재료의 제거를 용이하게 하기 위한 방착판을 배치하는 것이 일반적이다. 그런데, 성막 공정에 있어서는, 성막원 등을 가열하였을 때 발생하는 복사열에 의해, 방착판의 온도가 상승하게 된다. 이 경우, 방착판으로부터의 2차 복사열에 의해 기판이나 마스크가 가열되고, 열팽창에 의해 기판과 마스크의 상대 위치가 어긋나 버리는 일이 있다.

종래, 진공처리장치에서의 방착판의 온도 상승을 억제하는 방법으로서, 특허문헌 1 등이 알려져 있다. 특허문헌 1에서는, 발열 부위로부터의 복사를 받는 진공 챔버의 내벽 부분에, 진공 챔버의 내벽 표면보다 방사율이 높은 흡착층을 설치하고, 또한, 방착판에도 발열 부위측 벽면의 방사율보다 높은 방사율을 갖는 방사층을 진공 챔버 내벽측 벽면에 설치하고 있다. 이에 의해, 방착판에 대한 진공 챔버 내벽에 의한 복사냉각의 효율을 높여, 방착판의 온도 상승의 억제를 도모하고 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허 특개2015-994호

그러나, 특허문헌 1에서 사용되고 있는, 진공 챔버의 벽면을 이용하여 방착판의 복사냉각을 행하는 방법에서는, 진공 챔버의 복사냉각을 담당하는 내벽면의 온도를 원하는 온도로 하기 위해, 냉매 등을 흘림으로써 벽 전체의 온도를 제어할 필요가 있다. 이는, 상기 복사냉각이 진공 챔버의 외벽에 접하는 외기(外氣) 온도의 영향을 직접 받는 것을 의미한다. 따라서, 특허문헌 1의 방법에서는, 복사냉각을 담당하는 진공 챔버 내벽면의 온도를 제어하기 위해, 외기의 영향을 열 외란으로서 단열시키면서 제어를 행할 필요가 있다. 이는 온도 제어에 사용되는 기재, 냉매의 용량 증가와 비용 증가로 이어지는 문제가 있다.

이에 본 발명은, 상기 종래 기술이 갖는 문제를 감안하여, 냉매 유량과 비용의 증가를 억제하면서, 방착판의 온도 상승을 억제시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 장치는, 내부가 진공으로 유지되는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되어, 기판 및 마스크의 적어도 한 쪽을 지지하는 지지 수단과, 상기 챔버를 구성하는 제1 벽과 상기 챔버의 내부에 배치되는 성막원과의 사이에 배치되어, 상기 성막원으로부터 방출된 성막 재료의 상기 제1 벽의 내벽면으로의 부착을 억제하는 방착 부재를 갖고, 상기 성막원으로부터 방출되는 상기 성막 재료를 상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막하는 성막 장치로서, 상기 제1 벽과 상기 방착 부재의 사이에 배치되어, 상기 방착 부재를 복사 냉각시키는 냉각 재킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 성막 방법은, 내부가 진공으로 유지되는 챔버와, 상기 챔버를 구성하는 제1 벽과 상기 챔버의 내부에 배치되는 성막원과의 사이에 배치되어, 상기 성막원으로부터 방출된 성막 재료의 상기 제1 벽의 내벽면으로의 부착을 억제하는 방착 부재를 갖는 성막 장치를 사용하여, 상기 챔버의 내부에서 마스크를 통해 기판에 성막 재료를 성막하는 성막 방법으로서, 상기 챔버의 내부에 배치된 기판지지수단에 의해 상기 기판을 지지하는 공정과, 상기 성막원으로부터 방출되는 성막 재료를 상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막하는 공정과, 상기 챔버의 내부에 있어서 상기 제1 벽과 상기 방착 부재의 사이에 배치된 냉각 재킷에 의해 상기 방착 부재를 복사 냉각시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 디바이스 제조 방법은, 상기 성막 방법을 사용하여 전자 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 냉각 재킷은, 내부가 진공으로 유지되는 챔버 내에서 성막원으로부터 방출되는 성막 재료를 마스크를 통해 기판에 성막하는 성막 장치의 상기 챔버 내에 배치되는 냉각 재킷으로서, 상기 챔버를 구성하는 제1 벽과 상기 성막원과의 사이에 배치되어 상기 성막원으로부터 방출된 성막 재료의 상기 제1 벽의 내벽면으로의 부착을 억제하는 방착 부재와, 상기 제1 벽과의 사이에 배치되어, 상기 방착 부재를 복사 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 냉매 유량과 비용의 증가를 억제하면서, 방착판의 온도 상승을 억제시킬 수 있다.

또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니고, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과이어도 된다.

도 1은 전자 디바이스 제조 장치의 일부의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 복사냉각재킷이 설치되어 있는 성막 장치의 단면의 모식도이다.
도 3은, 전자 디바이스를 나타내는 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, 크기, 재질, 형상 등은, 특히 한정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.

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.

기판의 재료로는 반도체(예컨대, 실리콘), 유리, 고분자재료의 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) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다.

본 발명은, 가열 증발에 의한 진공증착장치 이외에도, 스퍼터 장치나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치를 포함하는 성막 장치에도 적용할 수 있다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 반도체 디바이스, 자기 디바이스, 전자부품 등의 각종 전자 디바이스나 광학 부품 등의 제조 장치에 적용 가능하다. 전자 디바이스의 구체예로서는, 발광소자나 광전변환소자, 터치패널 등을 들 수 있다. 본 발명은, 그 중에서도, OLED 등의 유기 발광 소자나, 유기 박막 태양 전지 등의 유기 광전변환 소자의 제조장치에 바람직하게 적용가능하다. 또한, 본 발명에 있어서의 전자 디바이스는, 발광소자를 포함하는 표시장치(예컨대, 유기 EL 표시장치)나 조명장치(예컨대, 유기 EL 조명장치), 광전변환소자를 구비하는 센서(예컨대, 유기 CMOS 이미지 센서)를 포함하는 것이다.

<전자 디바이스 제조 장치>

도 1은 전자 디바이스의 제조 장치의 일부의 구성을 모식적으로 도시한 평면도이다.

도 1의 제조 장치는, 예를 들면 스마트폰 용의 유기 EL 표시장치 또는 VR HMD 용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. 스마트폰 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면, 4.5세대의 기판(약 700 ㎜ × 약 900 ㎜)이나 6세대의 풀사이즈(약 1500 ㎜ × 약 1850 ㎜) 또는 하프컷 사이즈(약 1500 ㎜ × 약 925 ㎜)의 기판에 유기 EL 소자의 형성을 위한 성막을 행한 후, 해당 기판을 잘라 내어 복수의 작은 사이즈의 패널로 제작한다. VR HMD 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면, 소정의 크기(예를 들어, 300mm)의 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.

전자 디바이스 제조 장치는, 일반적으로 복수의 클러스터 장치(100)와, 클러스터 장치(100) 사이를 연결하는 중계장치를 포함한다.

클러스터 장치(100)는, 기판(W)에 대한 처리(예컨대, 성막)를 행하는 복수의 성막 장치(11)와, 사용 전후의 마스크를 수납하는 복수의 마스크 스톡 장치(12)와, 그 중앙에 배치되는 반송실(13)을 구비한다. 반송실(13)은 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 성막 장치(11) 및 마스크 스톡 장치(12) 각각과 접속된다.

반송실(13) 내에는, 기판 및 마스크를 반송하는 반송 로봇(14)이 배치된다. 반송로봇(14)은, 상류 측에 배치된 중계 장치의 패스실(15)로부터 성막 장치(11)에 기판(W)을 반송한다. 또한, 반송로봇(14)은 성막 장치(11)와 마스크 스톡 장치(12) 간에 마스크를 반송한다. 반송 로봇(14)은, 예를 들면, 다관절 아암에, 기판(W) 또는 마스크를 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇일 수 있다.

성막 장치(11)(증착 장치라고도 부름)에서는, 증발원에 수납된 증착 재료가 히터에 의해 가열되어 증발하고, 마스크를 통해 기판상에 증착된다. 반송 로봇(14)과의 기판(W)의 주고받음, 기판(W)과 마스크의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크 상으로의 기판(W)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치(11)에 의해 행해진다.

마스크 스톡 장치(12)에는 성막 장치(11)에서의 성막 공정에 사용될 새로운 마스크 및 사용이 끝난 마스크가 두 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.

클러스터 장치(100)에는 기판(W)의 흐름방향으로 상류 측으로부터의 기판(W)을 해당 클러스터 장치(1)로 전달하는 패스실(15)과, 해당 클러스터 장치(100)에서 성막 처리가 완료된 기판(W)을 하류 측의 다른 클러스터 장치로 전달하기 위한 버퍼실(16)이 연결된다. 반송실(13)의 반송 로봇(14)은 상류 측의 패스실(15)로부터 기판(W)을 받아서, 해당 클러스터 장치(100)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, 하류 측에 연결된 버퍼실(16)로 반송한다.

버퍼실(16)과 패스실(15) 사이에는 기판의 방향을 바꾸어 주는 선회실(17)이 설치된다. 선회실(17)에는 버퍼실(16)로부터 기판(W)을 받아 기판(W)을 180도 회전시켜 패스실(15)로 반송하기 위한 반송 로봇(18)이 설치된다. 이를 통해, 상류측 클러스터 장치와 하류측 클러스터 장치에서 기판(W)의 방향이 동일하게 되어 기판 처리가 용이해진다.

패스실(15), 버퍼실(16), 선회실(17)은 클러스터 장치 사이를 연결하는 소위 중계장치로서, 클러스터 장치의 상류측 및/또는 하류 측에 설치된 중계장치는, 패스실, 버퍼실, 선회실 중 적어도 하나를 포함한다.

성막 장치(11), 마스크 스톡 장치(12), 반송실(13), 버퍼실(16), 선회실(17) 등은 유기발광 소자의 제조과정에서, 고진공 상태로 유지된다. 패스실(15)은, 통상 저진공 상태로 유지되나, 필요에 따라 고진공 상태로 유지될 수도 있다.

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. 예컨대, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 디바이스 제조장치는, 도 1에 도시한 클러스터 타입이 아닌, 인라인 타입이어도 된다. 즉, 기판과 마스크를 캐리어에 탑재하여, 일렬로 나열된 복수의 성막장치 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 성막공정부터, 봉지공정 및 절단공정 등은 인라인 타입의 제조장치에서 행할 수도 있다.

이하, 성막 장치(11)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

<성막 장치>

도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 복사냉각재킷이 설치되어 있는 성막 장치의 단면도이다.

도 2에 있어서, 성막 장치는, 진공 분위기 또는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되는 진공 챔버(2)에 의해 이루어지고, 진공 챔버(2)는, 도시하지 않은 진공펌프를 접속함으로써 내부공간을 고진공 상태로 유지할 수 있다.

진공 챔버(2)의 저면에는 성막재료를 가열 방출하는 성막원(1)이 설치되어 있다. 성막원(1)에는 성막 재료의 방출 구멍이 있고, 이 방출 구멍이 지향하는 곳에 기판(3) 및 마스크(4)가 성막면을 방출 구멍을 향하게 하여 배치되고 있다. 마스크(4) 및 기판(3)은, 각각을 지지하는 지지구조체에 의해 지지되고, 도시하지 않은 스테이지 구동에 의해 상대적으로 이동시킴으로써 상호 간의 위치 맞춤이 행해진다. 성막원(1)은 성막 재료가 수납되는 도가니(미도시), 도가니를 가열하기 위한 히터(미도시) 등을 포함한다. 성막원(1)은 점형(point) 성막원이나 선형(linear) 성막원 등, 용도에 따라 다양한 구성을 가질 수 있다.

마스크(4)에는 성막 재료를 원하는 위치에서 통과시키는 패턴 구멍이 뚫려 있고, 성막원(1)으로부터 방출되는 성막 재료가 마스크(4)을 거치게 됨으로써 기판(3) 상에 원하는 패턴으로 부착될 수 있게 된다. 예컨대, 유기 EL 표시 패널을 제조하는데 사용되는 마스크(4)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. 또한, 마스크(4)는 실리콘을 재료로 하여 제작될 수도 있다.

진공 챔버(2)의 내부에는, 방착판(6)이 성막원(1), 기판(3) 및 마스크(4)를 둘러싸도록 배치되어 있고, 성막원(1)으로부터 방출되는 성막 재료 중 기판(3) 및 마스크(4) 이외의 방향으로 비산되는 성막 재료가 부착된다. 이 방착판(6)은, 스테인레스나 알루미늄 등의 금속제의 판재에 의해 제작되어 있고, 성막이 반복적으로 행해질 때마다 쓸데없는 성막 재료가 부착되어 퇴적되기 때문에, 세정을 위해 정기적으로 착탈하여 진공 챔버(2) 밖으로 반출할 수 있는 구조로 되어 있다.

전술한 바와 같이, 방착판(6)은 성막 시에 성막원(1)으로부터의 복사열을 받아 온도 상승하여, 기판(3)과 마스크(4)에 영향을 미치는 2차 복사열원이 된다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 이 방착판(6)으로부터의 2차 복사열을 냉각시키는 온도 제어를 하기 위해, 진공 챔버(2) 내부의 진공 챔버 내벽면과 방착판(6)의 사이에, 복사냉각재킷(5)이 배치되고 있다.

이 복사냉각재킷(5)에는 냉매 배관(7)이 접속되어, 복사냉각재킷(5)의 온도 제어에 필요한 냉매를 진공 챔버(2) 외부로부터 공급한다. 복사냉각재킷(5)은 놋쇠 등의 금속제이고, 그 내부에 냉매 배관(7)으로부터 공급된 냉매인 냉각수가 순환하도록 유로가 시공되어 있다.

또한, 복사냉각재킷(5)의 진공 챔버 내벽면과 대향하는 외측 표면(5a)은, 니켈 도금을 실시한 뒤 연마에 의해 경면(鏡面)으로 가공함으로써 방사율의 저감을 도모하고 있다. 한편, 복사냉각재킷(5)의 방착판(6)의 외측면과 대향하는 내측 표면(5b)에는, DLC(다이아몬드-라이크 카본: diamond-like carbon) 막을 시공함으로써 방사율의 향상 및 기계적 강도의 향상을 기하고 있다. 내측 표면(5b)의 방사율을 외측 표면(5a)보다 높게 하는 방법으로서는, 전술한 DLC막 시공 외에도, 외측 표면(5a) 보다 표면을 거칠게 하는 처리 또는 흑색면으로 하는 처리 등을 적용할 수 있다. 이러한 표면 처리로서는, 예를 들면, 블라스트 가공처리, 흑색 도금 처리, 산화 피막 형성 처리, 용사(thermal spraying) 처리 등을 들 수 있다.

이상과 같이, 복사냉각재킷(5)의 표면에 대하여, 복사냉각재킷(5)에게 온도 제어의 대상으로 되는 방착판(6) 측의 방사율을 높이는 처리를 실시하고 있다. 이에 의해, 복사냉각재킷(5)과 방착판(6)과의 열 교환량을 증가시켜, 방착판(6)의 온도 상승을 보다 유효하게 억제할 수 있다. 또한, 이에 더해, 복사냉각재킷(5)에게 외란(外亂)의 소스로 될 수 있는 진공 챔버(2) 측의 표면에 대하여는 방사율을 억제하는 처리를 실시하고 있다. 이와 같이 함으로써, 진공 챔버 벽면을 통한 외기의 열 유입을 보다 효과적으로 단열할 수 있어, 복사냉각재킷(5)의 온도 제어 시의 냉각수 량을, 이러한 처리를 실시하지 않는 경우에 비해 줄일 수 있고, 또한, 방착판(6)의 온도 응답성도 높일 수 있다.

복사냉각재킷(5)의 내측 표면(5b)에는, 온도 센서(8)가 설치되어 있다. 이 온도 센서(8)는 도시하지 않은 앰프와 계산기에 접속되고 있고, 이에 의해 내측 표면(5b)의 온도를 측정함으로써 방착판(6)으로 향하는 복사열량을 산출할 수 있다. 이 복사열량이 원하는 값이 되도록, 도시하지 않은 전술한 계산기에 접속된 칠러에 지령을 전달함으로써 냉각수 온도를 제어할 수 있다. 이 때, 냉매의 온도를 직접적으로 제어하도록 하여도 되고, 공급되는 냉매의 유량을 제어하도록 하여도 된다. 이상과 같이, 온도 센서(8)를 사용함으로써 방착판(6)의 온도를 간접적으로 제어하여, 방착판(6)으로부터의 2차 복사를 억제하는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 복사냉각재킷(5)의 재료는 놋쇠로 하고 있으나, 성막 장치의 용도로부터 요구되는 진공도의 요건이 허용한다고 하면, 알루미늄을 사용하여도 좋다. 또한, 보다 엄격한 진공도 요건을 만족할 필요가 있는 경우에는, 진공에 유리한 스테인레스를 사용하여도 좋다. 이 경우, 스테인레스의 열 전도율은 놋쇠나 알루미늄에 비해 낮기 때문에, 균일한 온도를 달성하기 위해서는 보다 복잡한 유로를 구성할 필요가 있다.

이와 같이, 방착판(6)과 진공 챔버 벽면과의 사이에 복사냉각재킷(5)를 설치함으로써, 기판과 마스크로의 방착판(6)으로부터의 2차 복사열의 영향을 억제하는 것에 더하여, 진공 챔버(2) 벽면으로부터의 외기 온도 변화에 의한 복사열의 영향도 단열시킬 수 있다. 또한, 이 외기로부터의 열 유입을, 별체로 설치된 복사냉각재킷(5)의 표면의 방사율을 조정함으로써 단열시키고 있기 때문에, 진공 챔버 벽면에 직접 열 배출 수단을 설치하는 것에 비하여, 냉각 재킷(5)에 흘리는 냉매의 유량을 줄일 수 있고, 그 만큼 방착판(6)의 온도 응답성을 높이는 데에도 유리하다. 또한, 방착판(6)은 부착된 성막 자료의 제거 세정을 위해 빈번하게 착탈이 행해지지만, 본 발명에서는 복사냉각을 이용하여 냉각재킷(5)을 이 방착판(6)과도 별체로 설치하고 있기 때문에, 방착판(6)의 착탈 시, 냉매의 배출 및 냉매 배관의 착탈 등을 행할 필요가 없고, 장치의 유지보수성능을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 복사냉각재킷(5) 자체로의 성막 재료의 부착 및 부착된 성막 재료의 제거에 의해 생기는 방사율의 변화를 막을 수도 있다.

<성막 프로세스>

이하, 본 실시형태에 의한　성막장치를 사용한 성막 방법에 대해 설명한다.

진공 챔버(2) 내의 마스크 지지대에 마스크(4)가 지지된 상태에서, 기판(3)이 진공 챔버(2) 내로 반입된다. 도시하지 않은 스테이지 기구를 구동시켜, 기판(W)과 마스크(M)의 위치 맞춤(얼라인먼트)을 행한다. 기판(W)과 마스크(M)의 상대위치 어긋남량이 소정의 임계치보다 작아지면, 기판(3)과 마스크(4)를 밀착시킨 후, 성막재료를 마스크(4)를 거쳐 기판(3)에 성막한다. 원하는 두께로 성막한 후, 마스크(4)를 분리하고, 기판(3)을 반출한다.

<전자디바이스의 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 3(a)는 유기 EL 표시장치(60)의 전체도, 도 3(b)는 1 화소의 단면 구조를 나타내고 있다.

도 3(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 3(b)는 도 3(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.

도 3(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.

다음으로, 유기 EL 표시장치의 제조 방법의 예에 대하여 구체적으로 설명한다.

우선, 유기 EL 표시장치를 구동하기 위한 회로(미도시) 및 양극(64)이 형성된 기판(63)을 준비한다.

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.

절연층(69)이 패터닝된 기판(63)을 제1 유기재료 성막 장치에 반입하여 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.

다음으로, 정공 수송층(65)까지 형성된 기판(63)을 제2 유기재료 성막 장치에 반입하고, 정전척으로 보유 지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 마그넷 판으로 마스크를 흡인하여 기판에 밀착시킨 뒤, 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 음극(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 범위내에서 적절히 변형하여도 된다.

1: 성막원
2: 진공 챔버
3: 기판
4: 마스크
5: 복사냉각재킷
6: 방착판
7: 냉매배관
8: 온도센서

Claims

내부가 진공으로 유지되는 챔버와,
상기 챔버의 내부에 배치되어, 기판 및 마스크의 적어도 한 쪽을 지지하는 지지 수단과,
상기 챔버를 구성하는 제1 벽과 상기 챔버의 내부에 배치되는 성막원과의 사이에 배치되어, 상기 성막원으로부터 방출된 성막 재료의 상기 제1 벽의 내벽면으로의 부착을 억제하는 방착 부재를 갖고,
상기 성막원으로부터 방출되는 상기 성막 재료를 상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막하는 성막 장치로서,
상기 제1 벽과 상기 방착 부재의 사이에 배치되어, 상기 방착 부재를 복사 냉각시키는 냉각 재킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 방착 부재에 이격되어 대향하는 제1 면을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽을 복사 냉각시키는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제2항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽에 이격되어 대향하는 제2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 방착 부재와 비접촉인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽과 비접촉인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제5항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽과 비접촉인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각 재킷은 냉매가 흐르는 냉매 유로를 갖고,
상기 챔버의 외부로부터 상기 냉매 유로로 상기 냉매를 공급하는 냉매공급수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 면의 방사율이 상기 제2 면의 방사율보다 큰 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 면은, 상기 제2 면보다 표면이 거친 조면(粗面) 또는 흑색 면인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 면은, 블라스트 가공처리, 흑색 도금 처리, 산화 피막 형성 처리 및 용사(thermal spraying) 처리 중 적어도 하나의 처리가 행해진 면인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2 면은, 경면화 가공이 행해진 면인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제4항에 있어서,
상기 냉각 재킷에 온도 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제13항에 있어서,
상기 냉각 재킷은 냉매가 흐르는 냉매 유로를 갖고,
상기 챔버의 외부로부터 상기 냉매 유로로 상기 냉매를 공급하는 냉매공급수단과,
상기 냉매공급수단에 의해 공급되는 상기 냉매의 온도 및 유량의 적어도 하나를 제어하는 제어부를 갖고,
상기 제어부는, 상기 온도 센서에 의한 온도측정결과에 기초하여, 상기 냉매 유로에 공급되는 상기 냉매의 온도 및 유량의 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제13항에 있어서,
상기 냉각 재킷의 상기 제1 면에 온도 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
내부가 진공으로 유지되는 챔버와, 상기 챔버를 구성하는 제1 벽과 상기 챔버의 내부에 배치되는 성막원과의 사이에 배치되어, 상기 성막원으로부터 방출된 성막 재료의 상기 제1 벽의 내벽면으로의 부착을 억제하는 방착 부재를 갖는 성막 장치를 사용하여, 상기 챔버의 내부에서 마스크를 통해 기판에 성막 재료를 성막하는 성막 방법으로서,
상기 챔버의 내부에 배치된 기판지지수단에 의해 상기 기판을 지지하는 공정과,
상기 성막원으로부터 방출되는 성막 재료를 상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막하는 공정과,
상기 챔버의 내부에 있어서 상기 제1 벽과 상기 방착 부재의 사이에 배치된 냉각 재킷에 의해 상기 방착 부재를 복사 냉각시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제16항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 방착 부재에 이격되어 대향하는 제1 면을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제16항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽을 복사 냉각시키는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제17항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽에 이격되어 대향하는 제2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제16항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 방착 부재와 비접촉인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제16항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽과 비접촉인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제20항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 제1 벽과 비접촉인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제16항에 있어서,
상기 냉각 재킷은 냉매가 흐르는 냉매 유로를 갖고,
상기 성막 장치는, 상기 챔버의 외부로부터 상기 냉매 유로로 상기 냉매를 공급하는 냉매공급수단을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제19항에 있어서,
상기 제1 면의 방사율이 상기 제2 면의 방사율보다 큰 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제24항에 있어서,
상기 제1 면은, 상기 제2 면보다 표면이 거친 조면(粗面) 또는 흑색 면인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제24항에 있어서,
상기 제1 면은, 블라스트 가공처리, 흑색 도금 처리, 산화 피막 형성 처리 및 용사(thermal spraying) 처리 중 적어도 하나의 처리가 행해진 면인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제24항에 있어서,
상기 제2 면은, 경면화 가공이 행해진 면인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제19항에 있어서,
상기 냉각 재킷에 온도 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제28항에 있어서,
상기 냉각 재킷은 냉매가 흐르는 냉매 유로를 갖고,
상기 냉각 장치는, 상기 챔버의 외부로부터 상기 냉매 유로로 상기 냉매를 공급하는 냉매공급수단과, 상기 냉매공급수단에 의해 공급되는 상기 냉매의 온도 및 유량의 적어도 하나를 제어하는 제어부를 갖고,
상기 복사 냉각시키는 공정에서는, 상기 온도 센서에 의한 온도측정결과에 기초하여, 상기 냉매 유로에 공급되는 상기 냉매의 온도 및 유량의 적어도 하나를 상기 제어부에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제28항에 있어서,
상기 냉각 재킷의 상기 제1 면에 온도 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제16항 내지 제30항 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 사용하여, 전자 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스 제조 방법.
내부가 진공으로 유지되는 챔버 내에서 성막원으로부터 방출되는 성막 재료를 마스크를 통해 기판에 성막하는 성막 장치의 상기 챔버 내에 배치되는 냉각 재킷으로서,
상기 챔버를 구성하는 제1 벽과 상기 성막원과의 사이에 배치되어 상기 성막원으로부터 방출된 성막 재료의 상기 제1 벽의 내벽면으로의 부착을 억제하는 방착 부재와, 상기 제1 벽과의 사이에 배치되어, 상기 방착 부재를 복사 냉각시키는 것을 특징으로 하는 냉각 재킷.
제32항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 냉매가 흐르는 냉매 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 재킷.
제32항에 있어서,
상기 냉각 재킷은, 상기 방착 부재에 이격되어 대향하는 제1 면과, 상기 제1 벽에 이격되어 대향하는 제2 면을 갖고, 상기 제1 면의 방사율이 상기 제2 면의 방사율보다 큰 것을 특징으로 하는 냉각 재킷.