KR20220027029A

KR20220027029A - 얼라인먼트 장치, 얼라인먼트 방법, 성막 장치, 및 성막 방법

Info

Publication number: KR20220027029A
Application number: KR1020210111593A
Authority: KR
Inventors: 카즈노리 타니; 히로시 칸다
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2022-03-07
Also published as: CN114107937A; JP2022038099A; CN114107937B

Abstract

[과제] 얼라인먼트 중의 기판과 마스크의 접촉을 억제하기 위한 기술을 제공한다.
[해결 수단] 마스크를 지지하는 마스크 지지 수단과, 기판을 마스크와 평행한 면에서 지지하는 기판지지 수단과, 마스크에 설치된 마스크 마크와 기판에 설치된 기판 마크를 촬영하는 촬영 수단과, 촬영 수단의 합초 범위를 변경하는 합초 범위 변경 수단과, 마스크와 기판의 상대 위치를 조정하는 얼라인먼트 수단을 구비하는 얼라인먼트 장치에 있어서, 합초 범위 변경 수단이, 마스크 마크를 포함하도록 합초 범위를 변경한 상태에서, 촬영 수단이 마스크 마크를 촬영하는 제1 촬영 동작을 행하고, 기판지지 수단이 기판을 마스크와 접촉하지 않는 위치에 이동시키고, 또한, 합초 범위 변경 수단이, 기판 마크를 포함하도록 합초 범위를 변경한 상태에서, 촬영 수단이 기판 마크를 촬영하는 제2 촬영 동작을 행하고, 얼라인먼트 수단은, 제1 촬영 동작에 의해 촬영된 마스크 마크와 제2 촬영 동작에 의해 촬영된 기판 마크를 사용하여 마스크와 기판의 상대 위치를 조정하는, 얼라인먼트 장치를 사용한다.

Description

얼라인먼트 장치, 얼라인먼트 방법, 성막 장치, 및 성막 방법 {ALIGNMENT APPARATUS, ALIGNMENT METHOD, FILM FORMING APPARATUS, AND FILM FORMING METHOD}

본 발명은, 얼라인먼트 장치, 얼라인먼트 방법, 성막 장치, 및 성막 방법에 관한 것이다.

유기 EL 표시 장치나 액정 표시 장치 등, 패널 디스플레이를 사용한 표시 장치가 널리 사용되고 있다. 그 중에서도 유기 EL 표시 장치는, 자발광 디스플레이인 유기 EL 디스플레이를 사용하고 있어, 응답 속도, 시야각, 박형화 등의 특성이 우수하여, 모니터, 텔레비전, 스마트폰 등의 휴대 단말 등에 바람직하게 사용되고 있다. 또한, 자동차용 디스플레이 등에도 응용되고 있다.

패널 디스플레이의 제조 공정에 있어서, 많은 경우, 기판과 마스크의 위치 맞춤(얼라인먼트)을 행하여, 마스크를 통해 기판에 성막 재료가 성막된다. 예를 들면 유기 EL 디스플레이의 경우, 성막 장치 내에서 기판에 화소 패턴이 형성된 마스크를 위치 맞춤하고, 마스크를 통해 유기 재료나 금속 재료를 성막함으로써, 기판 상에 기능층이나 전극 금속층을 형성한다. 따라서, 기판 상의 원하는 위치에 원하는 패턴으로 성막을 행하고 고정밀도의 제조를 행하기 위해서는, 기판과 마스크 간의 상대적 위치 조정을 정밀하게 실시할 필요가 있다.

특허문헌 1(국제공개 제2017/222009호)에는, 전자 디바이스의 제조 장치에 있어서, 주연부가 협지된 기판을 마스크대에 재치된 마스크에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 얼라인먼트를 행하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 기술은, 기판 위와 마스크 위에 각각 형성된 얼라인먼트 마크를 카메라로 촬영하여, 양쪽 얼라인먼트 마크 위치가 일치하도록 기판을 평면 내에서 이동시킴으로써 위치 맞춤을 행하고 있다.

특허문헌 2(일본특허공개 평6-029173호 공보)에서는, 두 표면을 얼라인먼트할 때에, 일방의 표면을 촬영한 비디오 이미지를 메모리에 저장해 두고, 타방의 표면을 촬영한 이미지에 슈퍼임포즈(superimpose) 하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 국제공개 제2017/222009호 특허문헌 2: 일본특허공개 평6-029173호 공보

최근, 디스플레이의 대형화가 진행되고 있는 영향으로 기판도 대형화하고 있어, 성막 장치 내부에서 얼라인먼트를 위해 주연부가 협지된 기판의 자중에 의한 처짐에의 대응이 요구되고 있다. 주연부가 협지된 기판이 처지면, 성막이 행해지는 성막 영역인 기판 중앙부가 처지게 되어, 마스크와 접촉하는 경우가 있다.

기판과 마스크의 접촉이 생기면, 기판 자체, 또는 기판 상에 이미 형성된 막이 손상되어 디스플레이의 성능에 영향을 미칠 가능성이 있다. 또한, 기판과 마스크가 접촉한 상태에서 기판을 평면 방향으로 이동시켜 얼라인먼트를 행하면, 접촉 부분이 걸려 기판의 자유로운 이동이 방해받게 되어, 기판에 변형이 생길 가능성이 있다. 나아가, 얼라인먼트의 도중에 기판과 마스크가 접촉하면, 마스크로부터의 응력에 의해 기판의 위치가 어긋나게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 저하될 가능성이 있다.

이상으로부터, 기판이 처진 경우라도, 기판과 마스크의 접촉을 가능한 한 억제함으로써, 얼라인먼트 정밀도의 저하나, 기판 또는 기판 상에 형성된 막의 손상을 방지하기 위한 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 상기 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 얼라인먼트 중의 기판과 마스크의 접촉을 억제하기 위한 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 이하의 구성을 채용한다.

즉,

마스크를 지지하는 마스크 지지 수단과,

기판을 상기 마스크와 평행한 면에서 지지하는 기판지지 수단과,

상기 마스크에 설치된 마스크 마크와 상기 기판에 설치된 기판 마크를 촬영하는 촬영 수단과,

상기 촬영 수단의 합초 범위를 변경하는 합초 범위 변경 수단과,

상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 얼라인먼트 수단을 구비하는 얼라인먼트 장치에 있어서,

상기 합초 범위 변경 수단이, 상기 마스크 마크를 포함하도록 상기 합초 범위를 변경한 상태에서, 상기 촬영 수단이 상기 마스크 마크를 촬영하는 제1 촬영 동작을 행하고,

상기 기판지지 수단이 상기 기판을 상기 마스크와 접촉하지 않는 위치로 이동시키고, 또한, 상기 합초 범위 변경 수단이, 상기 기판 마크를 포함하도록 상기 합초 범위를 변경한 상태에서, 상기 촬영 수단이 상기 기판 마크를 촬영하는 제2 촬영 동작을 행하고,

상기 얼라인먼트 수단은, 상기 제1 촬영 동작에 의해 촬영된 상기 마스크 마크와 상기 제2 촬영 동작에 의해 촬영된 상기 기판 마크를 사용하여, 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치이다.

본 발명은 또한, 이하의 구성을 채용한다. 즉,

마스크를 지지하는 마스크 지지 수단과, 기판을 상기 마스크와 평행한 면에서 지지하는 기판지지 수단과, 상기 마스크에 설치된 마스크 마크와 상기 기판에 설치된 기판 마크를 촬영하는 촬영 수단을 구비하는 얼라인먼트 장치에서의 기판과 마스크와의 얼라인먼트 방법으로서,

상기 촬영 수단의 합초 범위를 상기 마스크 지지 수단에 지지된 마스크의 마스크 마크가 포함되는 범위로 하여 해당 마스크 마크를 촬영하는 제1 촬영 공정과,

기판을 지지한 상기 기판지지 수단을, 해당 기판이 상기 마스크 지지 수단에 지지된 상기 마스크와 접촉하지 않는 위치로 이동시키는 이동 공정과,

상기 이동 공정의 후에, 상기 합초 범위를 상기 기판 마크가 포함되는 범위로 하여 해당 기판 마크를 촬영하는 제2 촬영 공정과,

상기 제1 촬영 공정에서 촬영된 마스크 마크와, 상기 제2 촬영 공정에서 촬영된 기판 마크를 사용하여, 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 얼라인먼트 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법이다.

본 발명에 의하면, 얼라인먼트 중의 기판과 마스크의 접촉을 억제하기 위한 기술을 제공할 수 있다.

도 1은 성막 장치를 포함하는 전자 디바이스의 제조 라인 모식도이다.
도 2는 성막 장치의 내부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 성막 장치에 의한 얼라인먼트에 관한 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 4는 기판과 마스크에 있어서의 얼라인먼트 마크와 카메라에 의한 촬상 영역을 나타내는 도면이다.
도 5는 기판을 지지하기 위한 구성을 나타내는 사시도이다
도 6은 일 실시예에 있어서의 처리 전체의 흐름을 설명하는 플로우 도면이다.
도 7은 일 실시예에 있어서의 얼라인먼트의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 있어서의 얼라인먼트의 흐름을 나타내는 계속되는 단면도이다.
도 9는 전자 디바이스의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 단, 이하의 기재는 본 발명이 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위는 이들의 구성에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서의, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 플로우, 제조 조건, 치수, 재질, 형상 등은, 특히 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려고 하는 취지의 것은 아니다.

여기서, 기판에 어떠한 원하는 형상을 갖는 막을 형성하는 때는, 형성되는 막의 형상에 적합한 마스크 패턴을 갖는 마스크를 사용한다. 이에 의해, 성막되는 각 층을 임의로 구성할 수 있다. 이 때, 기판 상의 원하는 위치에 막을 형성하기 위해서, 기판 등과 마스크의 상대 위치를 정밀도 높게 얼라인먼트 할 필요가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같이 기판과 마스크를 얼라인먼트하는 구성에 바람직하게 사용된다. 따라서 본 발명은, 기판과 마스크의 얼라인먼트 장치 또는 얼라인먼트 방법으로서 파악된다. 본 발명은 또한, 이러한 얼라인먼트 장치 또는 얼라인먼트 방법을 사용한 성막 장치 또는 성막 방법으로서도 파악된다. 본 발명은 또한, 이러한 성막 장치 또는 성막 방법을 사용한 전자 디바이스의 제조 장치 또는 전자 디바이스의 제조 방법으로서도 파악된다.

본 발명은, 기판의 표면에 마스크를 통해 원하는 패턴의 박막 재료층을 형성하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판이 재료로서는, 글래스, 수지, 금속, 실리콘 등 임의의 것을 이용할 수 있다. 성막 재료로서는, 유기 재료, 무기재료(금속, 금속 산화물) 등 임의의 것을 이용할 수 있다. 본 발명의 기술은, 전형적으로는, 전자 디바이스나 광학 부재의 제조 장치에 적용된다. 특히, 유기 EL 디스플레이나 이를 사용한 유기 EL 표시 장치, 박막 태양 전지, 유기 CMOS 이미지 센서 등의 유기 전자 디바이스에 바람직하다. 단 본 발명의 적용 대상은 이에 한정되지 않는다.

<실시예1>

(전자 디바이스의 제조 라인)

도 1은, 전자 디바이스의 제조 라인 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이러한 제조 라인은, 성막 장치를 포함하는 성막 시스템이라고 말할 수 있다. 여기서는, 유기 EL 디스플레이의 제조 라인에 대해 설명한다. 유기 EL 디스플레이를 제조하는 경우, 제조 라인에 소정의 사이즈의 기판을 반입하고, 유기 EL이나 금속층의 성막을 행한 후, 기판의 컷 등의 후처리 공정을 실시한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 제조 라인의 성막 클러스터(1)는, 중앙에 배치되는 반송실(130)과, 반송실(130)의 주위에 배치되는 성막실(110) 및 마스크 저장실(120)을 포함한다. 성막실(110)은 성막 장치를 포함하고, 기판(10)에 대한 성막 처리가 행해진다. 마스크 저장실(120)은 사용 전후의 마스크가 수납된다.

반송실(130) 내에 설치된 반송 로봇(140)은, 기판(10)이나 마스크(220)를 반송실(130)에 반입하고, 반송실(130)로부터 반출한다. 반송 로봇(140)은, 예를 들면, 다관절 아암에 기판(10)이나 마스크(220)를 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 로봇이다. 성막실(110), 마스크 저장실(120), 반송실(130), 버퍼실(160), 선회실(170) 등의 각 챔버는, 유기 EL 표시 패널의 제조 과정에서 고진공 상태를 유지한다.

성막 클러스터(1)에는, 기판 반송 방향에 있어서 상류측으로부터 흘러오는 기판(10)을 반송실(130)로 반송하는 패스실(150)과, 성막 처리가 완료된 기판(10)을 하류측의 다른 성막 클러스터로 반송하기 위한 버퍼실(160)이 포함된다. 반송실(130)의 반송 로봇(140)은, 패스실(150)로부터 기판(10)을 수취하면, 복수의 성막실(110) 중 하나로 반송한다. 반송 로봇(140)은 또한, 성막 처리가 완료된 기판(10)을 성막실(110)로부터 수취하여, 버퍼실(160)로 반송한다. 도시예에서는, 패스실(150)의 더 상류측이나, 버퍼실(160)의 더 하류측에는, 기판(10)의 방향을 바꾸는 선회실(170)이 설치된다.

(성막 장치)

도 2는, 성막 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 복수의 성막실(110) 각각에는, 성막 장치(108)(증착 장치라고도 부름)가 설치되어 있다. 반송 로봇(140)과의 기판(10)의 전달, 기판(10)과 마스크(220)의 상대 위치 조정(얼라인먼트), 마스크 상에의 기판(10)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치의 각 구성 요소에 의해 행해진다.

이하의 설명에 있어서는, 연직 방향을 Z 방향으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 사용한다. XYZ 직교 좌표계에 있어서, 성막 시에 기판이 수평면(XY 평면)과 평행이 되도록 고정된 경우, 장변과 단변을 갖는 사각형의 기판(10)의 짧은 길이 방향(단변에 평행한 방향)을 X 방향, 긴 길이 방향(장변에 평행한 방향)을 Y 방향으로 한다. 또한, Z축 주변의 회전각을 θ로 나타낸다.

성막 장치(108)는, 진공 챔버(200)를 갖는다. 진공 챔버(200)의 내부는, 진공 분위기, 또는, 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되고 있다. 진공 챔버(200)의 내부에는, 기판지지 유닛(210), 마스크(220), 마스크대(221), 냉각판(230), 및 증발원(240)이 설치된다.

기판지지 유닛(210)(기판지지 수단)은, 반송 로봇(140)으로부터 수취한 기판(10)을 지지하는 홀더로서의 기능을 갖는 기판지지 수단이다. 마스크(220)는, 예를 들면 메탈 마스크이며, 기판 상에 형성되는 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 갖는다. 마스크(220)는, 마스크 지지 유닛인 프레임 형상의 마스크대(221)(마스크 지지 수단) 상에 설치되어 있다. 본 실시예의 구성에서는, 마스크 상에 기판(10)이 위치 결정되어서 지지된 후, 성막이 행해진다. 기판지지 수단에 대해서는 후에 자세하게 기술한다.

냉각판(230)은, 성막 시에는, 기판(10)의, 마스크(220)와 접촉하는 면과는 반대측의 면에 접촉하여, 성막 시의 기판(10)의 온도 상승을 억제하는 판형상 부재이다. 냉각판(230)이 기판(10)을 냉각함으로써, 유기 재료의 변질이나 열화가 억제된다. 냉각판(230)은, 마그넷판을 겸하고 있어도 된다. 마그넷판이란, 자력에 의해 마스크(220)를 끌어당김으로써, 성막 시의 기판(10)과 마스크(220)의 밀착성을 높이는 부재이다. 한편, 기판(10)과 마스크(220)의 밀착성을 높이기 위해, 기판지지 유닛(210)이 기판(10)과 마스크(220)를 양쪽 모두 보유지지하고, 액츄에이터 등에 의해 밀착시켜도 된다.

증발원(240)은, 증착 재료를 수용하는 용기(도가니), 히터, 셔터, 구동 기구, 증발 레이트 모니터 등으로 구성되는 성막 수단이다. 한편, 성막원은 증발원(240)에는 한정되지 않는다. 예를 들면 성막 장치(108)가, 성막원으로서 스퍼터링 타겟을 사용하는 스퍼터링 장치이어도 된다.

진공 챔버(200)의 외측 상부에는, 기판 Z 액츄에이터(250), 클램프 Z 액츄에이터(251), 냉각판 Z 액츄에이터(252)가 설치된다. 각 액츄에이터는 예를 들면, 모터와 볼나사, 모터와 리니어 가이드 등으로 구성된다. 진공 챔버(200)의 외측 상부에는 또한, 얼라인먼트 스테이지(280)가 설치되어 있다.

기판 Z 액츄에이터(250)는, 기판지지 유닛(210) 전체를 Z축 방향으로 승강시키는 구동 수단이다. 기판 Z 액츄에이터(250)는, 얼라인먼트 수단이 구비하는 수직 이동 수단이라고 말할 수 있다. 클램프 Z 액츄에이터(251)는, 기판지지 유닛(210)의 협지 기구(후술함)를 개폐시키는 구동 수단이다. 냉각판 Z 액츄에이터(252)는, 냉각판(230)을 승강시키는 구동 수단이다.

(얼라인먼트를 위한 구성)

얼라인먼트 스테이지(280)는, 기판(10)을 XY 방향으로 이동시키고, 또한 θ 방향으로 회전시켜 마스크(220)와의 위치를 변화시키는, 얼라인먼트 장치이다. 얼라인먼트 스테이지(280)는, 얼라인먼트 수단이 구비하는 면 내 이동 수단이라고 말할 수 있다. 얼라인먼트 스테이지(280)는, 진공 챔버(200)에 접속되어 고정되는 챔버 고정부(281), XYθ 이동을 행하기 위한 액츄에이터부(282), 기판지지 유닛(210)과 접속되는 접속부(283)를 구비한다. 한편, 얼라인먼트 스테이지(280)와 기판지지 유닛(210)을 합하여 얼라인먼트 장치로 하여도 된다. 또한, 얼라인먼트 스테이지(280)와 기판지지 유닛(210)에, 제어부(270)을 더하여 얼라인먼트 장치로 하여도 된다.

액츄에이터부(282)로서는, X 액츄에이터, Y 액츄에이터 및 θ 액츄에이터를 쌓아겹친 액츄에이터를 사용해도 된다. 또한, 복수의 액츄에이터가 협동하는 UVW 방식의 액츄에이터를 사용해도 된다. 어떠한 방식의 액츄에이터부(282)라 하더라도, 제어부(270)로부터 송신되는 제어 신호에 따라 구동하여, 기판(10)을 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키고, θ 방향으로 회전시킨다. 제어 신호는, 적층 방식의 액츄에이터라면 XYθ 각 액츄에이터의 동작량을 나타내고, UVW 방식의 액츄에이터라면 UVW 각 액츄에이터의 동작량을 나타낸다.

얼라인먼트 스테이지(280)는 기판지지 유닛(210)을 XYθ 이동시킨다. 한편, 본 실시예에서는 기판(10)의 위치를 조정하는 구성으로 하였지만, 마스크(220)의 위치를 조정하는 구성이나, 기판(10)과 마스크(220)양쪽의 위치를 조정하는 구성이어도 된다.

진공 챔버(200)의 외측 상부에는, 촬영 수단으로서, 광학 촬상을 행하여 화상 데이터를 생성하는 제1 카메라(260)(러프 얼라인먼트 카메라)와 제2 카메라(261)(파인 얼라인먼트 카메라)가 설치되어 있다. 제1 카메라(260)와 제2 카메라(261)는, 진공 챔버(200)에 설치된 창을 통해 촬상을 행한다. 본 실시예와 같이 2단계 얼라인먼트가 실행되는 경우, 처음에 저해상이지만 광시야의 러프 얼라인먼트용의 카메라인 제1 카메라(260)를 사용한 제1 얼라인먼트(러프 얼라인먼트)가 행해진다. 계속해서, 협시야이지만 고해상의 파인 얼라인먼트용의 카메라인 제2 카메라(261)를 사용한 제2 얼라인먼트(파인 얼라인먼트)가 행해진다.

본 실시예에서는, 제1 카메라(260)의 설치 장소는, 성막 위치에 배치된 기판(10) 및 마스크(220)의 단변 중앙부를 촬상할 수 있는 위치이다. 제1 카메라(260)의 촬상 영역에는, 기판 표면의 제1 기판 얼라인먼트 마크(103)와, 마스크 표면의 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223)가 포함된다. 또한 제2 카메라(261)의 설치 장소는, 성막 위치에 배치된 기판(10) 및 마스크(220)의 코너부를 촬상할 수 있는 위치이다. 제2 카메라(261)의 촬상 영역에는, 기판 표면의 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)와, 마스크 표면의 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)가 포함된다. 본 실시예에서는, 기판(10) 및 마스크(220)의 네 코너에 대응하도록, 4대의 제2 카메라(261)를 설치하고 있다. 단, 얼라인먼트 마크의 수 및 설치 장소, 및, 카메라의 수, 설치 장소 및 종류는, 이 예에 한정되지 않는다. 본 발명의 기판 마크는, 적어도 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)를 포함한다. 본 발명의 마스크 마크는, 적어도 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)를 포함한다.

제어부(270)는, 제1 카메라(260)와 제2 카메라(261)에 의한 촬상 화상 데이터를 해석한다. 이에 의해, 제1 기판 얼라인먼트 마크(103), 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223), 제2 기판 얼라인먼트 마크(104), 및 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치 정보가 취득된다. 그 결과, 기판(10)과 마스크(220)의 거리나 각도 등을 산출할 수 있다. 제1 카메라(260), 제2 카메라(261)는, 각 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 취득하는 위치 취득 수단이다. 또한, 제1 카메라(260) 및 제2 카메라(261)에 제어부(270)의 구성을 합하여, 위치 취득 수단으로 하여도 된다.

전형적으로는, 각 기판 얼라인먼트 마크는 포토 리소그래피에 의해 기판 상에 형성되고, 각 마스크 얼라인먼트 마크는 기계 가공에 의해 마스크 상에 형성된다. 단, 마크의 형성 방법은 이들에 한정되지 않고, 재료나 목적에 따라 선택할 수 있다. 또한, 마크의 형상이나 사이즈는, 카메라의 성능이나 화상 해석의 능력에 따라 설정할 수 있다.

제어부(270)는, 액츄에이터부(282)의 각 액츄에이터의 동작 제어, 카메라(261)의 촬영 제어 및 화상 데이터 해석, 기판(10) 및 마스크(220)의 반출입 제어 및 얼라인먼트 제어, 성막원의 제어, 성막의 제어, 그 외 다양한 제어를 행한다. 제어부(270)는, 예를 들면, 프로세서, 메모리, 스토리지, I/O 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구성 가능하다. 이 경우, 제어부(270)의 기능은, 메모리 또는 스토리지에 기억된 프로그램을 프로세서가 실행함으로써 실현된다. 컴퓨터로서는, 범용의 컴퓨터를 사용해도 되고, 임베디드형의 컴퓨터 또는 PLC(programmable logic controller)을 사용해도 된다. 혹은, 제어부(270)의 기능 일부 또는 전부를 ASIC이나 FPGA와 같은 회로로 구성해도 된다. 한편, 성막 장치마다 제어부(270)가 설치되고 있어도 되고, 1개의 제어부(270)가 복수의 성막 장치를 제어해도 된다.

(얼라인먼트에 관한 기능 블록)

도 3은, 얼라인먼트 제어를 설명하는 블록도이다. 제어부(270)는, 기능 블록으로서, 화상 처리부(272), 연산부(274), 컨트롤러부(276), 기억부(278)를 갖고 있다. 이들 기능 블록은 물리적으로 실현되어도 되고, 프로그램 모듈로서 가상적으로 실현되어도 된다.

화상 처리부(272)는, 제1 카메라(260)가 광학 촬상한 화상 데이터를 패턴 매칭 처리 등에 의해 해석하고, 제1 기판 얼라인먼트 마크(103)와 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223)를 검출한다. 화상 처리부(272)는 또한, 제2 카메라(261)가 광학 촬상한 화상 데이터로부터, 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)와 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)를 검출한다.

연산부(274)는, 화상 데이터에 기초하여 각종의 연산을 행한다. 통상의 얼라인먼트 시에는, 화상 처리부(272)가 검출한 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남량에 기초하여 기판의 XYθ 방향의 이동량을 산출한다.

컨트롤러부(276)는, 연산부(274)에 의해 산출된 기판 등의 이동량을, 얼라인먼트 스테이지(280)의 각 액츄에이터가 구비하는 단계핑 모터나 서보 모터 등의 구동량으로 변환하고, 제어 신호를 생성한다. 또한, 필요에 따라, 얼라인먼트 스테이지(280)로부터의 센서 신호를 수신하여 피드백 제어를 행한다.

제1 카메라(260)와 제2 카메라(261)는, 챔버 천장의 창을 통해 하방을 광학적으로 촬상한다. 챔버 내의 기밀을 유지하기 위해, 진공용의 봉지창을 이용한다. 2대의 제1 카메라(260)는, 기판 및 마스크의 단변 중앙부에 설정된 촬상 영역 내에 제1 기판 얼라인먼트 마크(103) 및 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223)가 오는 위치에 설치된다. 복수의 제2 카메라(261)는, 기판 및 마스크의 네 코너에 설정된 각각의 촬상 영역 내에 제2 기판 얼라인먼트 마크(104) 및 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)가 오는 위치에 설치된다.

또한, 제1 카메라(260)의 초점은, 대략 러프 얼라인먼트가 행해질 때의 얼라인먼트 마크의 Z 방향 높이에, 제2 카메라(261)의 초점은, 대략 파인 얼라인먼트가 행해질 때의 얼라인먼트 마크의 Z 방향 높이에 맞춰진다. 본 실시예에서는, 제2 카메라(261)로서, 합초 범위(F2)를 Z 방향에서 어느 정도 상하로 승강시켜지는 것을 사용한다. 여기서는, 합초 범위(F2)를 Z 방향에서 승강시키기 위해, 광학식 카메라의 핀트 맞춤과 마찬가지로, 제2 카메라(261)에 탑재된 렌즈간의 거리를 기계적으로 변경하는 방법을 이용한다. 따라서, 카메라가 갖는 초점 변경 기구가 포커스를 바꾸는 합초 범위 변경 수단이 된다. 단, 진공 챔버의 상부에, 합초 범위 변경 수단으로서의 승강 기구를 탑재하여, 실제로 제2 카메라(261)를 승강시킴으로써 합초 범위(F2)의 높이를 변경해도 된다.

한편, 여기서의 「합초 범위(F)」란, 얼라인먼트 마크를 검출하여 위치 맞춤을 하는 것이 가능한 정도의 깊이(Z 방향의 길이)를 가진 범위를 가리킨다. 예를 들면, 「제2 카메라(261)의 합초 범위(F2)에 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)와 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)가 포함된다」라는 것은, 제2 카메라가 취득한 화상 데이터에서, 제2 기판 얼라인먼트 마크(104) 및 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)에 핀트가 맞아, 양쪽 모두 검출 가능한 것을 의미한다. 이를 위해서는 기판(10)과 마스크(220)가 Z 방향에서 근접해 있을 필요가 있어, 본 실시예에서는 마스크(220)에 기판(10)을 재치한다.

또한, 러프 얼라인먼트용의 제1 카메라(260)는, 비교적 넓은 범위를 저해상도로 촬상하는 카메라이며, 촬상하는 광축 방향(실시예에서는 Z 방향)에 있어서의 피사계 심도가 깊다(합초 범위(F1)가 넓다). 한편, 파인 얼라인먼트용의 제2 카메라(261)는, 비교적 좁은 범위를 고해상도로 촬상하는 카메라이며, 광축 방향에 있어서의 피사계 심도가 얕다(합초 범위(F2)가 좁다). 따라서, 제2 카메라(261)로 촬상하는 파인 얼라인먼트 시에는, 제1 카메라(260)로 촬상하는 러프 얼라인먼트 시에 비해, 기판(10)과 마스크(220)의 Z 방향의 거리를 짧게 할 필요가 있다. 이 때문에, 아무런 대책을 취하지 않으면, 기판(10)의 처짐에 의해 기판(10)의 중앙부가 마스크(220)와 접촉할 가능성이 높아진다. 이러한 접촉은, 기판이나 기판 상의 막, 소자 등을 손상시킬 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 이에, 파인 얼라인먼트라도 기판(10)과 마스크(220)의 접촉 회수를 가능한 한 적게 할 필요가 있다.

도 4는, 진공 챔버(200) 내의 특정 영역을, Z 방향 상방으로부터 본 평면도이다. 제1 카메라(260)와 제2 카메라(261)의 XY면 내에서의 위치는 챔버 외측 상부에 고정되어 있기 때문에, 각 카메라에 의한 촬상 영역도, 챔버 내의 특정 영역에 대응하고 있다.

여기서는, 성막 장치가 2개의 제1 카메라(260)와, 4개의 제2 카메라(261a∼261d)를 구비하고 있는 것으로 한다. 제1 카메라(260)는 각각, 제1 촬상 영역(263)을 촬상한다. 제2 카메라(261a∼261d)는 각각, 제2 촬상 영역(264a∼264d)을 촬상한다. 이 때, 각 카메라의 위치는 고정되어 있기 때문에, 각 카메라가 취득한 화상 데이터 중의 임의의 위치를 좌표값으로 변환할 수 있다. 따라서, 각 촬상 화상 내에서 검출된 얼라인먼트 마크의 위치를 좌표값으로서 취득할 수 있다.

(기판지지 유닛)

도 5의 사시도를 참조하여, 기판지지 유닛(210)의 구성예를 설명한다.

기판지지 유닛(210)은, 기판(10)의 각 변을 지지하는 복수의 지지구(300)가 설치된 지지 프레임(301)과, 각 지지구(300)와의 사이에서 기판(10)을 끼우는 복수의 가압구(302)가 설치된 클램프 부재(303)를 갖는다. 한 쌍의 지지구(300)와 가압구(302)가 하나의 협지 기구(305)를 구성한다. 단, 협지 기구(305)의 수나 배치는 이에 한정되지 않고, 협지 방식이 아닌, 기판을 지지구에 재치하는 방식이어도 된다. 협지 기구(305)가 평면 내의 가상적인 지지면에서 기판을 지지한다.

얼라인먼트 스테이지(280)가, 기판(10)을 보유지지한 상태의 기판지지 유닛(210)에 구동력을 전달함으로써, 기판(10)의 마스크(220)에 대한 상대 위치가 미세 조정된다. 기판(10)의 Z 방향 이동에 있어서는, 기판 Z 액츄에이터(250)가 구동하여 기판지지 유닛(210)을 이동시키고, 기판(10)을 승강시킨다. 이에 의해, 기판(10)과 마스크(220)가 접근 또는 이격된다. 기판(10)의 XYθ이동에 있어서는, 얼라인먼트 스테이지(280)가 기판(10)을 XY 방향으로 직선 이동, 또는 θ 방향으로 회전 이동시킨다. 얼라인먼트 시 기판(10)이 이동하는 것은, 기판이 배치된 XY 평면 내이며, 해당 평면은 마스크가 배치된 평면과 대략 평행하다. 즉, 기판(10)의 XYθ 이동 시에는 기판(10)과 마스크(220)의 Z 방향의 거리는 변화되지 않고, XY 평면 내에 있어서 기판(10)의 위치가 변화된다. 이에 의해, 기판(10)과 마스크(220)가 XY 평면 내에서 위치 맞춤된다.

(처리 플로우)

도면을 참조하면서 처리의 흐름을 설명한다. 도 6은, 본 실시예에 있어서의 얼라인먼트의 일련의 처리와, 이에 이어지는 공정을 나타내는 플로우 도면이다. 도 7 및 도 8은, 플로우 중의 각 공정에 있어서의 챔버 내부의 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.

본 플로우는, 어떤 성막실(110)에 있어서 기판(10)과 마스크(220)가 얼라인먼트되는 모습을 설명한다. 본 플로우는, 마스크 저장실(120)에 미사용의 마스크(220)가 저장되고 있고, 또한 패스실(150)로부터 성막실(110)에 기판(10)이 반입 가능하게 된 상태에서부터 개시한다.

단계(S101)에서, 반송 로봇(140)이 마스크 저장실(120)로부터 반출한 1장의 마스크(220)를 성막실(110)에 반입하고, 마스크대(221)에 설치한다. 이 때 제어부(270)는, 마스크(220)를 올바른 위치에 설치하기 위해 마스크 얼라인먼트 제어를 행한다. 마스크 얼라인먼트 제어에 있어서는, 예를 들면 각 카메라를 사용하여 마스크대(221)에 설치된 마스크(220)를 촬영하고, 마스크(220) 및 마스크대(221)의 위치 관계가 소정의 조건을 만족하고 있는지 판정해도 된다.

이 때 진공 챔버(200)의 내부는, 도 7의 (a)에 나타낸 상태가 된다. 한편, 마스크대(221)의 상면을 기준 높이로 하였을 때, 마스크(220)의 높이(여기서는, 기판(10)과 접촉하는 면의 높이)를 hm1로 한다.

단계(S102)에서, 제2 카메라(261)가 구비하는 렌즈간 거리를 기계적으로 조정함으로써, 제2 카메라(261)의 합초 범위(F2)를 상기 마스크의 높이(hm1)에 맞춘다. 본 단계에서, 제2 카메라(261)의 합초 범위(F2)는, 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)가 포함되도록 하는 제1 범위일 필요가 있다.

단계(S103)에서, 제2 카메라(261)를 사용하여 제2 촬상 영역(264)의 촬상을 행한다. 이는 제1 촬영 동작(제1 촬영 공정)에 상당한다. 이 때, 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)는 합초 범위(F2)에 있기 때문에, 얻어지는 화상 데이터를 제어부(270)가 해석함으로써, 촬상 화상을 해석하여 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치를 검출할 수 있다. 여기서, 제2 카메라(261)는 진공 챔버(200)에 고정되어 있기 때문에, 화상 데이터 내에 있어서의 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치는, 실제의 장치 좌표계에 있어서의 좌표로 변환할 수 있다. 이에 제어부(270)는, 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 좌표를 기억부(278)(기억 수단)에 기억시킨다. 기억된 마크가 가상 마스크 마크에 상당한다.

단계(S104)에서, 반송 로봇(140)이, 패스실(150)로부터 진공 챔버 내부로 기판(10)을 반입한다. 기판지지 유닛(210)은, 협지 기구(305)에 의해 기판(10)을 지지한다. 이 때, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(10)의 중앙부가 처져 있어도 기판(10)이 마스크(220)와 접촉하지 않을 정도의 간격을 둔 높이로 기판(10)을 보유지지한다. 도 7의 (b)에 있어서, 제2 카메라(261)의 광축과 기판(10)이 교차하는 위치의 높이는 hs1로 한다.

단계(S105)에서, 기판(10)과 마스크(220)의 러프 얼라인먼트를 실행한다. 이 때 제어부(270)는, 제1 카메라(260)를 사용하여 제1 촬상 영역(263)을 촬영하고, 얻어진 화상 데이터로부터 제1 기판 얼라인먼트 마크(103)와 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223)를 검출한다. 한편, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라(260)의 합초 범위(F1)는, Z 방향에 있어서 제1 기판 얼라인먼트 마크(103)와 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223)를 포함하고 있다. 즉, 높이(hs1)를 결정할 때는, 제1 카메라(260)의 합초 범위(F1)에 기판(10)과 마스크(220)가 포함되어 있고, 또한, 기판(10)의 처짐부가 마스크(220)에 접촉하지 않고, 간격이 생기도록 하는 높이로 한다. 이에 의해, 기판(10)과 마스크(220)의 접촉을 고려할 필요없이 러프 얼라인먼트를 실행할 수 있다.

제어부(270)는, 제1 촬상 영역(263)에서의 제1 기판 얼라인먼트 마크(103)와 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223)의 위치 관계가 소정의 조건을 만족하면, 러프 얼라인먼트 완료라고 판단한다. 한편, 위치 관계가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우는, 이상적인 위치 관계로부터의 어긋남량에 기초하여 기판(10)을 평면 내에서 XYθ 방향으로 이동시키고, 다시 촬상을 행하여 판정을 반복한다. 소정의 조건은 예를 들면, 마크간의 거리나 각도 등으로 정의할 수 있다.

단계(S106)에서, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제2 카메라(261)의 합초 범위(F2)를 기판(10)의 높이(hs1)에 맞춘다. 본 단계에서, 제2 카메라(261)의 합초 범위(F2)는, 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)가 포함되도록 하는 제2 범위일 필요가 있다.

단계(S107)에서, 제2 카메라(261)에 의해 제2 촬상 영역(264)의 촬상을 행하고, 취득된 화상 데이터로부터 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)를 검출한다. 이는 제2 촬영 동작(제2 촬영 공정)에 상당한다.

단계(S108)에서, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, S103에서 기억한 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치와, S107에서 취득한 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)의 위치를 사용하여 파인 얼라인먼트를 행한다. 이 때 제어부(270)는, 제2 촬상 영역(264)을 촬상하여 얻어진 화상 데이터 중의 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)의 위치를 실제의 좌표계에 있어서의 좌표로 변환하고, S103에서 기억된 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 좌표와 비교한다. 그리고, 양자의 위치 관계가 소정의 조건을 만족하면 파인 얼라인먼트 완료라고 판정한다. 본 단계에 있어서의 소정의 위치 관계도, 마크간의 거리나 각도 등으로 정의할 수 있다. 한편, 소정의 위치 관계가 만족되지 않으면, 이상적인 위치 관계로부터의 어긋남량에 기초하여 기판(10)을 XY 평면 내에서 XYθ 방향으로 이동시키고, 다시 촬상을 행해서 판정을 반복한다.

단계(S109)에서, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판 Z 액츄에이터(250)가 기판(10)을 하강시켜, 마스크(220)에 재치한다. 이 때의 기판 얼라인먼트 마크가 있는 면의 높이를 hs2로 한다.

단계(S110)에서, 도 8의 (d)에 나타낸 바와 같이, 성막 전의 얼라인먼트 계측을 행한다. 이는 제3 촬영 동작(제3 촬영 공정)에 상당한다. 성막 전의 얼라인먼트 계측에 있어서, 제2 기판 얼라인먼트 마크(104) 및 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치 관계가 소정의 조건을 만족하면 다음 단계로 진행한다. 소정의 위치 관계가 만족되지 않으면 S108에서 다시 파인 얼라인먼트를 행한다.

성막 전의 얼라인먼트 계측 시에는, 제2 카메라(261)의 합초 범위(F2)는, 높이(hm1)의 위치와, 높이(hs2)의 위치 양쪽이 포함하도록 설정되어 있다. 본 단계에서, 제2 카메라(261)의 합초 범위(F2)는, 제2 기판 얼라인먼트 마크(104) 및 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)가 포함되도록 하는 제3 범위일 필요가 있다. 제어부(270)는, 제2 카메라(261)가 실제로 촬상한 제2 촬상 영역(264)의 화상 데이터로부터, 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)와 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)를 검출한다. 이에 의해, 기억된 가상의 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)와, 새롭게 촬상된 화상 데이터 중의 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치 어긋남을 판정한다. 또한, 가상의 기억된 마스크 얼라인먼트 마크를 사용하여 행하여진 파인 얼라인먼트의 정밀도나, 파인 얼라인먼트 후의 기판(10)의 하강에 의한 미세한 위치 어긋남의 유무를 확인하여도 된다.

단계(S111)에서, 제어부(270)는, 기억부(278)에 기억된 가상의 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)와, 새롭게 촬상된 화상 데이터로부터 검출된 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치를 비교하여, 위치 어긋남이 허용 범위 내인지를 판정한다. 그리고, 위치 어긋남이 소정값을 넘지 않으면(S111=YES), S113으로 진행한다. 한편, 위치 어긋남이 소정값을 넘을 경우(S111=NO), 기억부(278)에 기억되어 있는 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 좌표 정보를 갱신한다.

단계(S113)에서, 성막원으로서의 증발원(240)이 가열되어, 성막 재료가 마스크(220)를 통해 기판(10)에 성막된다. 이에 의해, 마스크 패턴에 대응하는 형상의 막이 기판 상에 형성된다.

단계(S114)에서, 반송 로봇(140)이 성막 완료된 기판(10)을 진공 챔버(200)로부터 반출한다.

단계(S115)에서, 제어부(270)는, 동일한 마스크(220)를 사용하여 성막 처리한 기판(10)의 매수가 소정의 매수를 넘었는지를 판정한다. 동일한 마스크에 대한 소정 매수를 넘지 않으면(S115=NO), S104로 되돌아가서 다음 기판(10)을 챔버 내로 반입하고, 얼라인먼트와 성막 처리를 행한다. 소정 매수를 넘으면(S115=YES), 처리를 종료한다. 그 후, 마스크(220)를 마스크 저장실(120)에 저장되어 있는 새로운 마스크(220)와 교환해도 된다.

본 실시예에 의하면, 미리 취득되어 기억된 마스크 얼라인먼트 마크와, 기판 얼라인먼트 마크를 비교하여, 기판(10)과 마스크(220)의 얼라인먼트가 행해진다. 그 때문에, 얼라인먼트의 도중에 기판(10)의 처짐 부분과 마스크(220)와의 접촉이 감소한다. 그 때문에, 기판, 기판 상의 막, 소자 등이 손상되지 않고, 또한, 마스크(220)로부터의 반력에 의해 기판(10)이 이동하는 것에 의한 얼라인먼트 정밀도의 저하가 억제된다.

또 본 실시예에 의하면, 마스크(220)를 1회 촬상하여 얻어진 마스크 얼라인먼트 마크의 데이터를, 챔버에 순차 반입되어 오는 기판(10)에 적용할 수 있다. 그 때문에, 복수 매의 기판(10)을 순차적으로 처리하는 경우에, 카메라의 합초 범위를 마스크에 맞추는 처리를, 동일 마스크를 순차 반송되어 오는 복수의 기판에 대해 사용할 때의 최초의 기판(10)을 처리할 때의 1회로 한정할 수 있어, 처리 시간이 단축된다.

또한, 상기 S110∼S112에서 설명한 바와 같이, 기판(10)이 마스크(220)에 재치되었을 때에, 기억된 마스크 얼라인먼트 마크와 새롭게 촬상된 마스크 얼라인먼트 마크를 비교함으로써, 마스크 얼라인먼트 마크의 좌표를 갱신할 수 있다. 이에 의해, 마스크(220)의 위치 어긋남이 있는 경우라도, 얼라인먼트 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

한편, S110∼S112의 처리는, 반드시 기판 1장마다 행하지 않아도 된다. 예를 들면, 본 플로우에서는 S115의 이후 소정 매수의 증착에 사용된 마스크를 교환한다고 기술하였는데, 이 때 S110∼S112의 처리를 행해도 된다. 나아가, 마스크 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남 검출의 주기(기판의 처리 매수)와, 마스크 교환의 주기(기판의 처리 매수)가 달라도 된다.

<변형예>

이하에, 본 발명의 다양한 변형예를 설명한다.

(변형예 1)

실시예 1에서는, 러프 얼라인먼트와 파인 얼라인먼트의 2단계 얼라인먼트를 행하고, 파인 얼라인먼트 시에만 마스크 마크를 기억하고 있었다. 그러나 얼라인먼트 장치는, 반드시 2단계 얼라인먼트를 행하는 것에 한정되지 않는다.

예를 들면, 얼라인먼트 장치가, 상기 플로우에서의 「제2 카메라(261)」에 상당하는 카메라만을 구비하고 있고, 1단계의 얼라인먼트를 행하는 구성이어도 된다. 이 경우에도, 얼라인먼트 시에 가상의 마스크 얼라인먼트 마크를 사용한 위치 맞춤을 행함으로써, 기판(10)과 마스크(220)의 접촉을 억제할 수 있다.

또한, 2단계 얼라인먼트의 경우에, 러프 얼라인먼트와 파인 얼라인먼트의 양쪽에서, 가상의 마스크 얼라인먼트 마크를 사용한 위치 맞춤을 행해도 된다. 즉, 마스크(220)가 챔버에 반입되면, 먼저 제1 카메라(260)가 제1 합초 범위(F1)를 높이(hm1)에 맞춰 촬상을 행하고, 제1 마스크 얼라인먼트 마크(223)를 검출하여 좌표를 기억한다. 계속해서 제2 카메라(261)가 제2 합초 범위(F2)를 높이(hm1)에 맞춰서 촬상을 행하고, 제2 마스크 얼라인먼트 마크(223)를 검출하여 좌표를 기억한다. 이 방법은, 제1 카메라(260)의 합초 범위(F2)의 Z 방향에서의 높이가 비교적 짧고, 기판(10)의 처짐 부분이 마스크(220)에 접촉할 것 같은 경우에 이용할 수 있다.

(변형예 2)

실시예 1에서는, 마스크(220)를 고정하고, 기판(10)을 Z 방향 및 XYθ 방향으로 이동시킴으로써 얼라인먼트를 행하고 있었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

예를 들면, 성막 장치(108)로서, 기판(10)은 챔버 내에 고정하고, 마스크(220)를 승강시키는 구성을 사용해도 된다. 이 경우, 기판(10)을 지지하는 기판지지 수단은 높이 방향에서 고정되고, 마스크대를 대신하여 마스크(220)를 보유지지하여 승강시키는 마스크 지지 수단이 설치된다. 그리고, 기판이 챔버에 반입되기 전에, 마스크(220)를, 기판 재치 시에는 기판과 접촉하는 Z 방향 높이까지 이동시켜 두고, 그 상태에서 제2 카메라(261)를 사용하여 촬상을 행한다. 그리고, 제어부(270)가 화상 데이터로부터 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)를 검출하여 위치 정보를 기억부(278)에 기억한다. 그리고, 기판(10)이 처지더라도 접촉될 우려가 없는 Z 방향 높이까지 마스크(220) 이동시킨 상태에서, 기억된 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)와 실제로 촬상된 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)를 사용하여 파인 얼라인먼트를 행한다.

또한, 성막 장치(108)로서, 기판(10)과 마스크(220)의 양쪽이 승강 가능한 구성을 사용해도 된다. 이 경우에도, 미리 기판(10)이 없는 상태에서, 기판(10)이 재치되는 높이에 있어서의 마스크(220)를 촬상하여, 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)의 위치 정보를 취득해 둔다. 그리고, 기판(10)이 반입되어 얼라인먼트를 행할 때에는, 기판(10)과 마스크(220)를 Z 방향에 있어서 접촉이 일어나지 않도록 이격시킨다. 그리고, 기억된 제2 마스크 얼라인먼트 마크(224)와 촬상된 화상 중의 제2 기판 얼라인먼트 마크(104)를 사용하여 얼라인먼트를 행한다.

이상 설명한 바와 같이, 마스크(220)가 승강하는 경우나, 기판(10)과 마스크(220)가 모두 승강하는 경우에도, 얼라인먼트 시의 기판(10)과 마스크(220)의 접촉을 억제할 수 있다.

[실시예 2]

<유기 전자 디바이스의 제조 방법>

본 실시예에서는, 얼라인먼트 장치를 구비하는 성막 장치를 사용한 유기 전자 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이하, 유기 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시 장치의 구성 및 제조 방법을 예시한다. 먼저, 제조하는 유기 EL 표시 장치에 대해 설명한다. 도 9의 (a)는 유기 EL 표시 장치(60)의 전체 도면, 도 9의 (b)는 하나의 화소 단면 구조를 나타내고 있다.

도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 표시 장치(60)의 표시 영역(61)에는, 발광 소자를 복수 구비하는 화소(62)가 매트릭스 형상으로 복수 배치되어 있다. 발광 소자의 각각은, 한 쌍의 전극에 사이에 끼워진 유기층을 구비한 구조를 갖고 있다. 한편, 여기서 말하는 화소란, 표시 영역(61)에서 원하는 색의 표시를 가능하게 하는 최소 단위를 가리키고 있다. 본 도면의 유기 EL 표시 장치의 경우, 서로 다른 발광을 나타내는 제1 발광 소자(62R), 제2 발광 소자(62G), 제3 발광 소자(62B)의 조합에 의해 화소(62)가 구성되어 있다. 화소(62)는, 적색 발광 소자와 녹색 발광 소자와 청색 발광 소자의 조합으로 구성되는 경우가 많지만, 황색 발광 소자와 시안 발광 소자와 백색 발광 소자의 조합이어도 되고, 적어도 1색 이상이라면 특히 제한되지 않는다.

도 9의 (b)는, 도 9의 (a)의 A-B선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(62)는, 기판(10) 상에, 제1 전극(양극)(64)과, 정공 수송층(65)과, 발광층(66R, 66G, 66B) 중 어느 것과, 전자 수송층(67)과, 제2 전극(음극)(68)을 구비하는 유기 EL 소자를 갖고 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)은 녹색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66B)은 청색을 발하는 유기 EL 층이다.

발광층(66R, 66G, 66B)은, 각각 적색, 녹색, 청색을 발하는 발광 소자(유기 EL 소자라고 기술하는 경우도 있다)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 제1 전극(64)은, 발광 소자마다 분리하여 형성되어 있다. 정공 수송층(65)과 전자 수송층(67)과 제2 전극(68)은, 복수의 발광 소자(62R, 62G, 62B)와 공통으로 형성되어 있어도 되고, 발광 소자마다 형성되어 있어도 된다. 한편, 제1 전극(64)과 제2 전극(68)이 이물에 의해 쇼트되는 것을 방지하기 위해, 제1 전극(64) 사이에 절연층(69)이 설치되어 있다. 나아가, 유기 EL 층은 수분이나 산소에 의해 열화되기 때문에, 수분이나 산소로부터 유기 EL 소자를 보호하기 위한 보호층(P)이 설치되어 있다.

다음으로, 전자 디바이스로서의 유기 EL 표시 장치의 제조 방법 예에 대해 구체적으로 설명한다. 먼저, 유기 EL 표시 장치를 구동하기 위한 회로(도시하지 않음) 및 제1 전극(64)이 형성된 기판(10)을 준비한다.

다음으로, 제1 전극(64)이 형성된 기판(10) 위에 아크릴 수지를 스핀 코트에 의해 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피법에 의해, 제1 전극(64)이 형성된 부분에 개구가 형성되도록 패터닝하여 절연층(69)을 형성한다. 이 개구부가, 발광 소자가 실제로 발광하는 발광 영역에 상당한다.

다음으로, 절연층(69)이 패터닝된 기판(10)을 제1 성막 장치에 반입하고, 기판 보유지지 유닛에서 기판을 보유지지하고, 정공 수송층(65)을, 표시 영역의 제1 전극(64) 위에 공통되는 층으로서 성막한다. 정공 수송층(65)은 진공 증착에 의해 성막된다. 실제로는 정공 수송층(65)은 표시 영역(61)보다 큰 사이즈로 형성되기 때문에, 세밀한(고정세) 마스크는 불필요하다. 여기서, 본 단계에서의 성막이나, 이하의 각 층의 성막에서 사용되는 성막 장치는, 상기 각 실시 형태 중 어느 하나에 기재된 성막 장치이다.

다음으로, 정공 수송층(65)까지 형성된 기판(10)을 제2 성막 장치에 반입하고, 기판 보유지지 유닛으로 보유지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 기판을 마스크 위에 재치하고, 기판(10)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에, 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다. 본 예에 의하면, 마스크와 기판을 양호하게 겹칠 수 있어, 고정밀도의 성막을 행할 수 있다.

발광층(66R)의 성막과 마찬가지로, 제3 성막 장치에 의해 녹색을 발하는 발광층(66G)을 성막하고, 나아가 제4 성막 장치에 의해 청색을 발하는 발광층(66B)을 성막한다. 발광층(66R, 66G, 66B)의 성막이 완료된 후, 제5 성막 장치에 의해 표시 영역(61)의 전체적으로 전자 수송층(67)을 성막한다. 전자 수송층(65)은, 3색의 발광층(66R, 66G, 66B)에 공통인 층으로서 형성된다.

전자 수송층(65)까지 형성된 기판을 스퍼터링 장치로 이동하여, 제2 전극(68)을 성막하고, 그 후 플라스마 CVD 장치로 이동하여 보호층(P)을 성막하여, 유기 EL 표시 장치(60)가 완성된다.

절연층(69)이 패터닝된 기판(10)을 성막 장치로 반입하고 나서 보호층(P)의 성막이 완료할 때까지는, 수분이나 산소를 포함하는 분위기에 노출되면, 유기 EL 재료로 이루어지는 발광층이 수분이나 산소에 의해 열화될 우려가 있다. 따라서, 본 예에 있어서, 성막 장치간의 기판의 반입 반출은, 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기 하에서 행해진다.

본 실시형태에 따른 얼라인먼트 장치, 성막 장치 또는 전자 디바이스의 제조 방법에 의하면, 성막 시의 기판과 마스크의 위치 맞춤 정밀도가 향상되므로, 양호한 성막이 가능하게 된다.

200: 진공 챔버
210: 기판지지 유닛
221: 마스크대
240: 증발원
250: 기판 Z 액츄에이터
261: 제2 카메라
270: 제어부
278: 기억부
280: 얼라인먼트 스테이지

Claims

마스크를 지지하는 마스크 지지 수단과,
기판을 상기 마스크와 평행한 면에서 지지하는 기판지지 수단과,
상기 마스크에 설치된 마스크 마크와 상기 기판에 설치된 기판 마크를 촬영하는 촬영 수단과,
상기 촬영 수단의 합초 범위를 변경하는 합초 범위 변경 수단과,
상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 얼라인먼트 수단을 구비하는 얼라인먼트 장치에 있어서,
상기 합초 범위 변경 수단이, 상기 마스크 마크를 포함하도록 상기 합초 범위를 변경한 상태에서, 상기 촬영 수단이 상기 마스크 마크를 촬영하는 제1 촬영 동작을 행하고,
상기 기판지지 수단이 상기 기판을 상기 마스크와 접촉하지 않는 위치에 이동시키고, 또한, 상기 합초 범위 변경 수단이, 상기 기판 마크를 포함하도록 상기 합초 범위를 변경한 상태에서, 상기 촬영 수단이 상기 기판 마크를 촬영하는 제2 촬영 동작을 행하고,
상기 얼라인먼트 수단은, 상기 제1 촬영 동작에 의해 촬영된 상기 마스크 마크와 상기 제2 촬영 동작에 의해 촬영된 상기 기판 마크를 사용하여, 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제1항에 있어서,
상기 얼라인먼트 수단은, 상기 기판과 상기 마스크의 적어도 어느 하나를, 상기 기판지지 수단의 지지면 또는 상기 마스크 지지 수단의 지지면과 수직인 방향으로 이동시키는 수직 이동 수단과, 상기 기판과 상기 마스크의 적어도 어느 하나를, 상기 기판지지 수단의 지지면 또는 상기 마스크 지지 수단의 지지면과 평행한 면 내에서 이동시키는 면내 이동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제2항에 있어서,
상기 얼라인먼트 수단의 상기 면내 이동 수단은, 상기 마스크 마크와 상기 기판 마크가 미리 정해진 위치 관계가 되도록, 상기 기판과 상기 마스크의 적어도 어느 하나를 이동시키는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제1항에 있어서,
상기 촬영 수단에 의해 촬영된 마스크 마크를 기억하는 기억 수단을 더 구비하고,
상기 얼라인먼트 수단은, 상기 기억 수단에 기억된 마스크 마크와, 상기 촬영 수단에 의해 촬영된 기판 마크를 사용하여, 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제4항에 있어서,
동일한 마스크에 대해 순차 반송되어 오는 복수의 기판과 상기 마스크의 사이에서 상기 상대 위치의 조정을 행할 때, 상기 복수의 기판에 대해 상기 기억 수단에 기억된 동일 마스크 마크를 사용하여 상기 상대 위치의 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제4항에 있어서,
상기 기판지지 수단이 상기 기판을 상기 마스크와 접촉하는 위치에 이동시키고, 또한, 상기 합초 범위 변경 수단이, 상기 마스크 마크 및 상기 기판 마크를 포함하도록 상기 합초 범위를 변경한 상태에서, 상기 촬영 수단이 해당 마스크 마크 및 해당 기판 마크를 촬영하는 제3 촬영 동작을 행하고,
상기 기억 수단에 기억된 상기 마스크 마크와, 제3 촬영 동작에서 촬영된 상기 마스크 마크의 위치 어긋남량이 미리 정해진 값을 초과한 경우, 상기 제3 촬영 동작에서 촬영된 상기 마스크 마크를 사용하여 상기 기억 수단에 기억된 마스크 마크를 갱신하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제1항에 있어서,
상기 합초 범위 변경 수단은, 상기 촬영 수단을, 상기 마스크가 지지되는 면과 수직인 방향으로 이동시킴으로써 상기 합초 범위를 변경하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제1항에 있어서,
상기 합초 범위 변경 수단은, 상기 촬영 수단이 갖는 기구에 의해 상기 합초 범위를 변경하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제4항에 있어서,
상기 얼라인먼트 수단은, 상기 기판과 상기 마스크의 위치 맞춤을 행할 때에, 제1 얼라인먼트와, 상기 제1 얼라인먼트에 비해 위치 맞춤의 정밀도가 높은 제2 얼라인먼트를 행하는 것이며, 상기 제2 얼라인먼트에 있어서 상기 기억 수단에 기억된 마스크 마크를 사용한 얼라인먼트를 행하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제9항에 있어서,
상기 촬영 수단은, 상기 제1 얼라인먼트에 사용하는 제1 촬영 수단과, 상기 제2 얼라인먼트에 사용하는 제2 촬영 수단을 포함하고, 상기 제2 촬영 수단은 상기 제1 촬영 수단보다 피사계 심도가 얕은 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제10항에 있어서,
상기 기판과 상기 마스크가 접촉하지 않는 정도로 상기 기판과 상기 마스크의 간격이 있는 경우에, 상기 제1 촬영 수단은 상기 기판 마크와 상기 마스크 마크의 양쪽을 촬영할 수 있는 피사계 심도를 갖고, 상기 제2 촬영 수단은 상기 기판 마크와 상기 마스크 마크의 양쪽을 촬영할 수 없는 피사계 심도를 갖는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 마스크가 접촉하지 않는 정도로 상기 기판과 상기 마스크의 간격이 있는 경우에, 상기 촬영 수단은 상기 기판 마크와 상기 마스크 마크의 양쪽을 촬영할 수 없는 피사계 심도를 갖는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 장치.
챔버와,
상기 챔버에 구비된 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 얼라인먼트 장치와,
상기 상대 위치를 조정한 후, 상기 마스크와 상기 기판을 접촉시킨 상태에서 상기 마스크를 통해 상기 기판 상에 성막을 행하는 성막 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
마스크를 지지하는 마스크 지지 수단과, 기판을 상기 마스크와 평행한 면에서 지지하는 기판지지 수단과, 상기 마스크에 설치된 마스크 마크와 상기 기판에 설치된 기판 마크를 촬영하는 촬영 수단을 구비하는 얼라인먼트 장치에서의 기판과 마스크와의 얼라인먼트 방법으로서,
상기 촬영 수단의 합초 범위를 상기 마스크 지지 수단에 지지된 마스크의 마스크 마크가 포함되는 범위로 하여 해당 마스크 마크를 촬영하는 제1 촬영 공정과,
기판을 지지한 상기 기판지지 수단을, 해당 기판이 상기 마스크 지지 수단에 지지된 상기 마스크와 접촉하지 않는 위치로 이동시키는 이동 공정과,
상기 이동 공정의 후에, 상기 합초 범위를 상기 기판 마크가 포함되는 범위로 하여 해당 기판 마크를 촬영하는 제2 촬영 공정과,
상기 제1 촬영 공정에서 촬영된 마스크 마크와, 상기 제2 촬영 공정에서 촬영된 기판 마크를 사용하여, 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 얼라인먼트 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제14항에 있어서,
상기 얼라인먼트 공정은, 상기 기판과 상기 마스크의 적어도 어느 하나를, 상기 기판지지 수단의 지지면 또는 상기 마스크 지지 수단의 지지면과 수직인 방향으로 이동시키는 수직 이동 공정과, 상기 기판과 상기 마스크의 적어도 어느 하나를, 상기 기판지지 수단의 지지면 또는 상기 마스크 지지 수단의 지지면과 평행한 면 내에서 이동시키는 면내 이동 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제15항에 있어서,
상기 얼라인먼트 공정의 상기 면내 이동 공정에서는, 상기 마스크 마크와 상기 기판 마크가 미리 정해진 위치 관계가 되도록, 상기 기판과 상기 마스크의 적어도 어느 하나를 이동시키는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제14항에 있어서,
상기 얼라인먼트 장치는, 기억 수단을 더 구비하고,
상기 얼라인먼트 방법은, 상기 촬영 수단에 의해 촬영된 마스크 마크를 기억하는 기억 공정을 더 포함하고,
상기 얼라인먼트 공정에서는, 상기 기억 수단에 기억된 마스크 마크와, 상기 촬영 수단에 의해 촬영된 기판 마크를 사용하여, 상기 마스크와 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제17항에 있어서,
동일한 마스크에 대하여 순차 반송되어 오는 복수의 기판과 상기 마스크와의 사이에서 상기 상대 위치의 조정을 행할 때, 상기 복수의 기판에 대해 상기 기억 공정에서 기억된 동일 마스크 마크를 사용하여 상기 상대 위치의 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제17항에 있어서,
상기 합초 범위를 상기 마스크 지지 수단에 지지된 마스크의 마스크 마크 및 해당 마스크에 접촉하는 기판의 기판 마크가 포함되는 범위로 하여 해당 마스크 마크 및 해당 기판 마크를 촬영하는 제3 촬영 공정과,
상기 기억 수단에 기억된 상기 마스크 마크와, 제3 촬영 공정에서 촬영된 상기 마스크 마크의 위치 어긋남량이 미리 정해진 값을 초과한 경우, 상기 제3 촬영 공정에서 촬영된 상기 마스크 마크를 사용하여 상기 기억 수단에 기억된 마스크 마크를 갱신하는 갱신 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제14항에 있어서,
상기 촬영 수단을, 상기 마스크가 지지되는 면과 수직인 방향으로 이동시킴으로써 상기 합초 범위를 변경하는, 합초 범위 변경 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제14항에 있어서,
상기 촬영 수단이 갖는 기구에 의해 상기 합초 범위를 변경하는, 합초 범위 변경 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제17항에 있어서,
상기 얼라인먼트 공정에서는, 상기 기판과 상기 마스크의 위치 맞춤을 행할 때에, 제1 얼라인먼트와, 상기 제1 얼라인먼트에 비해 위치 맞춤의 정밀도가 높은 제2 얼라인먼트를 행하는 것이며, 상기 제2 얼라인먼트에 있어서 상기 기억 수단에 기억된 마스크 마크를 사용한 얼라인먼트를 행하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제22항에 있어서,
상기 얼라인먼트 장치의 상기 촬영 수단은, 상기 제1 얼라인먼트에 사용하는 제1 촬영 수단과, 상기 제2 얼라인먼트에 사용하는 제2 촬영 수단을 포함하고, 상기 제2 촬영 수단은 상기 제1 촬영 수단보다 피사계 심도가 얕은 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제23항에 있어서,
상기 기판과 상기 마스크가 접촉하지 않는 정도로 상기 기판과 상기 마스크의 간격이 있는 경우에, 상기 제1 촬영 수단은 상기 기판 마크와 상기 마스크 마크의 양쪽을 촬영할 수 있는 피사계 심도를 갖고, 상기 제2 촬영 수단은 상기 기판 마크와 상기 마스크 마크의 양쪽을 촬영할 수 없는 피사계 심도를 갖는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
제25항에 있어서,
상기 기판과 상기 마스크가 접촉하지 않는 정도로 상기 기판과 상기 마스크의 간격이 있는 경우에, 상기 촬영 수단은 상기 기판 마크와 상기 마스크 마크의 양쪽을 촬영할 수 없는 피사계 심도를 갖는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
챔버와, 상기 챔버에 구비된 제14항에 기재된 얼라인먼트 방법에 사용되는 얼라인먼트 장치와, 성막 수단을 구비한 성막 장치에 있어서의 성막 방법으로서,
상기 상대 위치를 조정한 후, 상기 마스크와 상기 기판을 접촉시킨 상태에서 상기 마스크를 통해 상기 기판 상에 성막을 행하는 성막 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 방법.