KR20230112054A - 기판 보유지지 장치, 정전척 및 기판 보유지지 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 기판 보유지지 장치의 정전척을 기판에 따른 구성으로 함으로써, 기판을 안정되게 보유지지하는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 정전기력에 의해 기판을 흡착하여 보유지지하는 정전척을 구비하는 기판 보유지지 장치로서, 정전척은, 기판의 제1 영역을 흡착하는 제1 부분과, 기판에 있어서 제1 영역보다 도전막의 비율이 높은 제2 영역을 흡착하는 제2 부분을 포함하고, 제1 부분의 단위길이당 전극의 수는, 제2 부분의 단위길이당 전극의 수보다 많고, 제2 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비가, 제1 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비보다 큰 기판 보유지지 장치를 사용한다.

Description

기판 보유지지 장치, 정전척 및 기판 보유지지 방법{SUBSTRATE HOLDING APPARATUS, ELECTROSTATIC CHUCK, AND SUBSTRATE HOLDING METHOD}

본 발명은, 기판 보유지지 장치, 정전척 및 기판 보유지지 방법에 관계한다.

유기 EL 표시 장치나 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 표시 장치가 사용되어 있다. 예를 들면 유기 EL 표시 장치에 사용되는 유기 EL 소자는, 기판 상에, 2개의 마주 보는 금속 전극층과, 금속 전극층의 사이에 배치된 발광층이 형성된, 다층 구성을 가진다. 유기 EL 소자의 제조 장치에 있어서, 기판 상에 이들 층을 성막할 때는, 기판에 대해 마스크를 통한 증착이나 스퍼터링 등의 성막 처리를 행하여, 성막 재료 패턴을 형성한다. 기판은, 이러한 성막실 내에서의 처리 시나, 성막실 간의 이동 시 등에는, 기판 보유지지 장치에 보유지지된다. 기판 보유지지 장치는 주로, 기판의 고정이나, 기판과 마스크의 위치 어긋남 방지 등의 목적으로 사용된다.

이러한 기판 보유지지 장치로서, 기판의 단부를 아래로부터 지지하거나, 상하에서 협지하거나 하는 물리적인 기구가 있다. 그러나, 기판이 대형화함에 따라, 단부만이 보유지지된 기판의 중앙 부분이 자중에 의해 쳐져 아래로 늘어뜨려지는 처짐량이 커진다. 그 결과, 기판이 마스크와 접촉하여 손상되거나, 성막의 정밀도가 저하되는 우려가 있다. 이에, 특허문헌 1(일본특허공개 특개2019-099912호 공보)에서는, 기판을 사이에 두고 마스크와 반대측에, 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 정전척을 배치하는 구성이 기재되어 있다.

[특허문헌1 ] 일본특허공개 특개 2019-099912호 공보

그러나 특허문헌 1에서는, 정전척에 있어서의 전극의 배치나 간격에 관한 상세한 기재는 없다. 이 때문에, 기판의 특성이나, 기판에 형성된 소자의 상태에 따라서는, 충분한 흡착력이 얻어지지 않을 가능성이 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 기판 보유지지 장치의 정전척을 기판에 따른 구성으로 함으로써, 기판을 안정되게 보유지지하는 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 이하의 구성을 채용한다. 즉,

정전기력에 의해 기판을 흡착하여 보유지지하는 정전척을 구비하는 기판 보유지지 장치로서,

상기 정전척은, 상기 기판의 제1 영역을 흡착하는 제1 부분과, 상기 기판에 있어서 상기 제1 영역보다 도전막의 비율이 높은 제2 영역을 흡착하는 제2 부분을 포함하고,

상기 제1 부분의 단위길이당 전극의 수는, 상기 제2 부분의 단위길이당 전극의 수보다 많고，

상기 제2 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비가, 상기 제1 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치이다.

본 발명은, 또한, 이하의 구성을 채용한다. 즉,

정전기력에 의해 기판을 흡착하여 보유지지하는 정전척으로서,

상기 기판의 제1 영역을 흡착하는 제1 부분과, 상기 기판에 있어서 상기 제1 영역보다 도전막의 비율이 높은 제2 영역을 흡착하는 제2 부분을 포함하고,

상기 제1 부분의 단위길이당 전극의 수는, 상기 제2 부분의 단위길이당 전극의 수보다 많고，

상기 제2 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비가, 상기 제1 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비보다 큰 것을 특징으로 하는 정전척이다.

본 발명은, 또한, 이하의 구성을 채용한다. 즉,

정전척을 사용한 기판 보유지지 방법으로서,

정전기력에 의해 기판을 흡착하는 흡착 공정을 가지고,

상기 정전기력에 있어서, 상기 기판의 제1 영역에 대한 그래디언트력의 성분이 상기 기판의 상기 제1 영역보다 도전막의 비율이 높은 제2 영역에 대한 그래디언트력의 성분보다 크고, 그리고, 상기 제2 영역에 대한 쿨롱력의 성분이 상기 제1 영역에 대한 쿨롱력의 성분보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 방법이다.

본 발명에 의하면, 기판 보유지지 장치의 정전척을 기판에 따른 구성으로 함으로써, 기판을 안정되게 보유지지하는 기술을 제공할 수 있다.

[도 1] 성막 장치의 구성을 나타내는 모식적인 평면도이다.
[도 2] 성막실의 내부 구성을 나타내는 단면도이다.
[도 3] 기판과 마스크의 영역을 설명하는 평면도이다.
[도 4] 정전척의 구성과 전극 배치를 나타내는 평면도이다
[도 5] 정전척의 구성과 전극 배치를 나타내는 단면도이다
[도 6] 정전척의 전극의 라인/스페이스비를 나타내는 모식도이다
[도 7] 전자 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 단, 이하의 실시 형태는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 이들 구성으로 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서의, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리플로우, 제조 조건, 치수, 재질, 형상 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이들만으로 한정하는 취지는 아니다.

본 발명은, 기판 등의 성막 대상물의 표면에 증착이나 스퍼터링에 의해 성막 재료의 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 성막 대상물인 기판을 보유지지할 때에 바람직하다. 본 발명은, 정전척, 기판 보유지지 장치, 기판 보유지지 방법, 성막 장치, 성막 방법으로서 파악할 수 있다. 본 발명은 또한, 전자 디바이스의 제조 장치나 그 제어 방법, 전자 디바이스의 제조 방법으로서도 파악할 수 있다. 본 발명은 또한, 검사 방법이나 제어 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이나, 해당 프로그램을 저장한 기억 매체로서도 파악할 수 있다. 기억 매체는, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 비일시적인 기억 매체이어도 된다. 본 발명은, 정전척에 의한 기판의 흡착 공정을 갖는 기판 보유지지 방법으로서도 파악할 수 있다. 본 발명은, 흡착 공정과, 흡착 공정으로 보유지지된 기판에 성막하는 성막 공정을 가지는 성막 방법으로서도 파악할 수 있다.

본 발명은, 기판의 표면에 마스크를 통해서 원하는 패턴의 박막을 형성하는 성막 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로 해서는, 글래스, 수지, 금속, 실리콘 등 임의의 것을 이용할 수 있다. 성막 재료로 해서는, 유기 재료, 무기 재료(금속, 금속 산화물) 등 임의의 것을 이용할 수 있다. 한편, 이하의 설명에 있어서의 「기판」이란, 기판 재료의 표면에 이미 하나 이상의 성막이 행해진 것을 포함한다. 본 발명의 기술은, 전형적으로는, 전자 디바이스나 광학 부재의 제조 장치에 적용된다. 특히, 유기 EL 소자를 구비하는 유기 EL 디스플레이, 그것을 사용한 유기 EL 표시 장치 등의 유기 전자 디바이스에 바람직하다. 본 발명은 또한, 박막 태양 전지, 유기 CMOS 이미지 센서에도 이용할 수 있다.

<실시예>

[장치구성]

(성막 장치)

도 1은, 성막 장치(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 여기에서는, 유기 EL 디스플레이의 제조 라인에 대해서 설명한다. 유기 EL 디스플레이를 제조하는 경우, 제조 라인에 소정 사이즈의 기판을 반입하고, 유기 EL이나 금속층의 성막을 행한 후, 기판의 컷 등의 후처리 공정을 실시한다.

성막 장치(1)는, 중앙에 배치되는 반송실(130)과, 반송실(130)의 주위에 배치되는 복수의 성막실(110)(110a~110d) 및 마스크 저장실(120)(120a, 120b)을 포함한다. 성막실(110)은, 기판(10)에 대한 성막 처리가 행해지는 챔버이다. 마스크 저장실(120)은 사용 전후의 마스크를 수납한다. 반송실(130) 내에 설치된 반송 로봇(140)은, 기판(S)이나 마스크(M)를 반송실(130)에 반입 및 반출한다. 반송 로봇(140)은, 예를 들면, 다관절 아암에 기판(S)이나 마스크(M)를 보유지지하는 로봇 핸드가 장착된 로봇이다.

패스실(150)은, 기판 반송 방향에 있어서 상류측으로부터 흘러오는 기판(S)을 반송실(130)로 반송한다. 버퍼실(160)은, 반송실(130)에서의 성막 처리가 완료한 기판(S)을 하류측의 다른 성막 클러스터에 반송한다. 반송 로봇(140)은, 패스실(150)로부터 기판(S)을 수취하면, 복수의 성막실(110) 중 하나로 반송한다. 반송 로봇(140)은, 또한, 성막 처리가 완료된 기판(S)을 성막실(110)로부터 수취하여, 버퍼실(160)에 반송한다.

도 1에 나타내는 성막 장치(1)는, 1개의 성막 클러스터를 구성하고 있고, 상류측이나 하류측에 다른 성막 클러스터를 접속할 수 있다. 패스실(150)의 더 상류측이나, 버퍼실(160)의 더 하류측에는, 기판(10)의 방향을 바꾸는 선회실(170)이 설치된다. 성막실(110), 마스크 저장실(120), 반송실(130), 버퍼실(160), 선회실(170) 등의 각 챔버는, 제조 과정에서 고 진공 상태로 유지된다.

성막 장치(1)의 복수의 성막실(110a~110d)에 있어서의 성막 재료는, 같아도 되고, 달라도 된다. 예를 들면, 성막실(110a~110d) 각각에 다른 성막 재료의 성막원을 배치하고, 기판(S)이 성막실(110a~110d)을 순차로 이동하면서 적층 구조를 형성하도록 해도 된다. 또한, 성막실(110a~110d)에 같은 성막 재료의 성막원을 배치함으로써, 복수의 기판(S)에 병행으로 성막을 행해도 된다. 또한, 성막실(110a와 110c)에 제1 성막 재료를, 성막실(110b와 110d)에 제2 성막 재료를 배치해 두고, 성막실(110a 또는 110c)에서 제1 층을 성막한 뒤, 성막실(110b 또는 110)에서 제2 층을 성막하도록 제어해도 된다.

본 실시예의 정전척은, 기판의 특정한 영역에 도전체가 부착되어 있을 경우에, 보다 효과적으로 기판을 흡착할 수 있다. 구체예를 들면, 기판 중 유기 EL 소자가 형성되는 영역(전형적으로는 기판의 중앙부)에, 전극층이 되는 금속 재료의 박막이 이미 형성되어 있을 때, 비교적 강력한 쿨롱력에 의한 흡착이 가능하게 된다. 따라서, 본 실시예의 정전척은, 전극층이 성막된 후에 반송되는 성막실에 설치하는 것이 효과적이다. 예를 들면, 성막실(110a)에서 전극층이 성막된 기판 상에, 성막실(110b~110d)에서 유기층이 순차 성막될 경우, 성막실(110b~110d)에 본 실시예의 정전척을 배치하면 된다. 단, 본 실시예의 정전척은, 절연체이더라도 흡착 가능한 그래디언트력도 이용하고 있기 때문에, 베어 글래스의 상태 등, 전극층이 미성막된 기판이더라도 흡착은 가능하다.

(성막실)

도 2는, 성막실(110)의 내부 구성을 나타내는 단면도이다. 성막실(110)에서는, 반송 로봇(140)과의 사이의 기판(S)의 전달, 기판(S)과 마스크(M)의 상대적인 위치 관계를 조정하는 얼라인먼트, 마스크 상에의 기판(S)의 고정, 성막 등의 일련의 성막 프로세스가 행해진다. 이하의 설명에 있어서는, 연직 방향을 Z방향으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 사용한다. Z축 주위의 회전각을 θ로 나타낸다.

성막실(110)은, 진공 챔버(200)를 가진다. 진공 챔버(200)의 내부는, 진공 분위기, 또는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되어 있다. 진공 챔버(200)의 내부에는, 정전척(C), 기판 지지부(210), 마스크대(221), 증발원(240)(성막원)이 설치된다.

마스크(M)는, 기판 상에 형성되는 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 가진다. 마스크(M)로서 예를 들면, 패턴이 형성된 금속박(箔)의 주위를 프레임으로 지지하는 메탈 마스크를 이용할 수 있다. 마스크(M)는, 마스크대(221) 위에 설치되어 있다. 본 실시예의 구성에서는, 마스크 상에 기판(S)이 위치 결정되고 재치된 후, 성막이 행해진다.

기판 지지부(210)는, 성막실 내부로 반송되어 온 기판(S)을 수취하기 위한, 복수의 수취 핑거 형상의 지지구를 가진다. 정전척(C)은, 성막실 내부에서의 기판보유지지 수단이며, 기판 지지부(210)에 지지된 기판(S)을 정전기력에 의해 흡착 보유지지한다. 정전척(C)은, 기판(S)의, 마스크(M)과 접촉하는 면(피성막면)과는 반대측의 면에 당접한다.

한편, 정전척(C)의 내부 또는 상부에, 성막 시의 기판(S)의 온도 상승을 억제하여 유기 재료의 변질이나 열화를 막기 위한 냉각 부재를 설치해도 된다. 또한, 기판 지지부(210)는, 지지구에 대응하는 압압구를 가지고 있어도 된다. 지지구와 압압구가 기판(S)의 단부를 협지함으로써, 정전척(C)에 더하여 기판 지지부(210)에서도 기판(S)을 보유지지할 수 있으므로, 기판(S)이 보다 안정된다. 또한, 정전척(C)의 상부에는, 마스크(M)를 끌어당기기 위한 마그넷을 배치해도 된다.

증발원(240)은, 증착 재료를 수용하는 도가니 등의 용기, 히터, 셔터, 구동 기구, 증발 레이트 모니터 등을 포함하는 성막 수단이다. 한편, 성막원은 증발원에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 스퍼터링 타겟을 사용하는 스퍼터링 장치를 사용해도 된다.

진공 챔버(200)의 외측 상부에는, 정전척 액츄에이터(252), 얼라인먼트 스테이지(280)가 설치된다. 정전척 액츄에이터(252)는, 샤프트 등을 통해 정전척(C)을 Z축 방향으로 구동하여 승강시킨다. 이에 의해, 기판(S)의 피성막면을 따른 평면에 교차하는 방향에서, 기판(S)와 마스크(M)의 상대 거리가 변화한다. 정전척 액츄에이터(252)는, 모터와 볼나사, 모터와 리니어 가이드 등으로 구성된다. 정전척(C)이 기판 보유지지 장치라고 생각해도 되고, 정전척(C)과 전원(290)을 합하여 기판 보유지지 장치라고 생각해도 된다. 또한, 제어부(270)도 기판 보유지지 장치에 포함된다고 생각해도 된다. 또한, 정전척 액츄에이터(252)도 기판 보유지지 장치에 포함된다고 생각해도 된다.

정전척(C)이 성막실 내로 반입된 기판(S)을 보유지지할 때는, 먼저 정전척 액츄에이터(252)가 정전척(C)을 하강시켜, 기판 지지부(210)에 지지되고 있는 기판(S)에, 정전척(C)을 당접 또는 충분히 접근시킨다. 그리고, 제어부(270)가 전원(290)을 제어하여, 정전척(C)에 매설된 전극에 소정의 흡착 전압을 인가한다. 이에 의해 정전척(C)에 의해 기판(S)이 보유지지된다. 계속하여, 얼라인먼트 시에는, 정전척 액츄에이터(252)가 정전척(C)을 더욱 하강시켜, 기판(S)을 마스크(M)에 접근시킨다. 그리고, 얼라인먼트 스테이지(280)가 얼라인먼트를 행한다. 계속하여, 성막 시에는, 증발원(240)이 성막 재료를 방출한다. 성막이 완료되면, 정전척 액츄에이터(252)는 정전척(C)을 상승시키고, 성막 완료된 기판(S)을 반송 로봇에 전달한다. 그리고, 정전척(C)으로의 인가 전압을 소정의 박리 전압(예를 들면 0V)로 함으로써, 기판의 보유지지를 해제한다.

얼라인먼트 스테이지(280)는, 기판(S)을 XY방향으로 이동시키고, 또한 θ방향으로 회전시키는, 얼라인먼트 수단이다. 얼라인먼트 스테이지(280)는, 기판(S)의 피성막면을 따른 평면에 있어서, 기판(S)와 마스크(M)의 상대 위치를 조정한다. 얼라인먼트 스테이지(280)는, 진공 챔버(200)에 접속되어 고정되는 챔버 고정부(281), XYθ 이동을 행하기 위한 액츄에이터부(282), 정전척(C)과 접속되는 접속부(283)를 구비한다.

액츄에이터부(282)는, 제어부(270)로부터 송신되는 제어 신호에 따라, 기판(S)을 X방향 및 Y방향으로 이동시키고, θ방향으로 회전시킨다. 액츄에이터부(282)로서는, X액츄에이터, Y액츄에이터 및 θ액츄에이터를 겹친 액츄에이터를 사용해도 된다. 또한, 복수의 액츄에이터가 협동하는 UVW방식의 액츄에이터를 사용해도 된다. 한편, 본 실시예에서는 기판(S)의 위치를 조정하는 구성으로 하였지만, 마스크(M)의 위치를 조정하는 구성이나, 기판(10)과 마스크(220)의 양쪽의 위치를 조정하는 구성이어도 되고, 기판(S)과 마스크(M)를 상대적으로 위치 맞춤할 수 있으면 된다.

진공 챔버(200)의 외측 상부에는, 광학 촬상을 행하여 화상 데이터를 생성하는 카메라(261)가 설치되어 있다. 카메라(261)는, 진공 챔버(200)에 설치된 진공용의 봉지창을 통해 촬상을 행한다. 본 실시예에서는 기판(S)의 네 코너에 대응하는 복수의 카메라(261)가 설치되어 있다. 각각의 카메라(261)는, 촬상 범위에, 기판(S)의 코너부에 설치된 기판 얼라인먼트 마크와, 마스크(M)의 코너부에 설치된 마스크 얼라인먼트 마크가 포함되도록 배치된다.

얼라인먼트 시에는, 카메라(261)는, 기판(S) 및 마스크(M)를 촬상하여 화상 데이터를 제어부(270)에 출력한다. 제어부(270)는 촬상 화상 데이터를 해석하고, 패턴 매칭 처리 등의 수법에 의해, 기판 얼라인먼트 마크와 마스크 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 취득한다. 그리고, 기판 얼라인먼트 마크와 마스크 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남량에 기초하여, 기판(S)을 이동시키는 XY방향, 이동 거리, 회전 각도 θ을 산출한다. 그리고, 산출된 이동량을, 얼라인먼트 스테이지(280)의 각 액츄에이터가 구비하는 스텝핑 모터나 서보 모터 등의 구동량으로 변환하고, 제어 신호를 생성한다. 한편, 성막실(110)에, 저해상도이지만 광시야각의 러프 얼라인먼트용의 카메라와, 협시야각이지만 고해상도의 파인 얼라인먼트용의 카메라를 배치하여, 2단계 얼라인먼트를 행해도 된다.

제어부(270)는, 도시하지 않은 제어선이나 무선 통신을 통해 성막 장치(1)의 각 구성요소와의 사이에서 통신을 행하고, 각 구성요소로부터 데이터를 수신하거나, 각 구성요소에 신호를 보내 동작을 제어하거나 하는, 정보처리장치이다. 제어부(270)는, 예를 들면, 프로세서, 메모리, 스토리지, I/O 등을 가지는 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, 성막실마다 제어부(270)가 설치되어 있어도 되고, 1개의 제어부(270)가 복수의 성막실을 제어해도 된다.

전원(290)은, 도시하지 않은 도전선을 통해 성막 장치(1)의 각 구성요소에 전압을 공급하는 것이 가능한 고압 전원 장치이다. 전원(290)은, 제어부(270)로부터의 지령에 따라 인가 전압의 극성이나 크기를 제어한다. 정전척(C)에 대한 인가 전압의 극성이나 크기를 제어함으로써, 기판(S)에 대한 흡착력을 제어할 수 있다.

한편, 본 실시예의 기판 보유지지 장치의 적용 대상은, 상술한 바와 같은 클러스터형의 성막 장치에 한정되지 않는다. 본 실시예의 기판 보유지지 장치는, 복수의 챔버가 진공 일관으로 연결되고, 기판 캐리어에 보유지지된 기판이 챔버 사이를 이동하면서 성막되는 것과 같은 인라인형의 성막 장치에도, 본 발명은 적용할 수 있다.

(정전척)

정전척(C)은, 세라믹 등으로 구성된 판형상의 기재에, 금속 전극 등의 전기 회로가 매설된 구조를 가진다. 일반적으로 정전척에는, 기판을 흡착하는 원리에 따라, 그래디언트력 타입의 것과, 쿨롱력 타입의 것이 존재한다. 또한 그 밖에도, 존슨-라벡력 타입의 정전척도 존재한다.

그래디언트력 타입의 정전척은, 전극 간의 전위차에 의해 발생한 전위 구배(그래디언트)가 있는 영역을 향해서 생기는 흡인력을 이용하여, 흡착 대상물을 흡착한다. 그래디언트력은, 흡착 대상물이 절연체이더라도 발생한다고 하는 특징이 있기 때문에, 베어 글래스나, 도전체가 미성막된 글래스 기판이더라도 보유지지 가능하다. 그래디언트력을 발생시킬 때는, 흡착 대상물의 전위를 기준으로 하여, 제1 전극의 전위가 기준보다 높아지고, 제2 전극의 전위가 기준보다 낮아지도록 흡착 전압을 인가한다. 이 그래디언트력을 크게 하기 위해서는, 전위 구배를 가능한 한 가파르게 하기 위해, 전극 간의 스페이스를 작게 하는 것, 전극을 치밀하게 배치하는 것이 필요하다. 따라서, 그래디언트력 타입의 정전척에 사용하는 전극으로서는, 돌출한 빗살이 서로 맞물리는 것과 같은 구조를 갖는, 2개의 빗살 전극이 바람직하다.

쿨롱력 타입의 정전척은, 2개의 전극에 각각 정(正)전위와 부(負)전위의 전압을 인가함으로써 발생하는 정전 인력에 의해 흡착 대상물을 흡착하는 것으로, 흡착 대상물이 도전체인 경우에 효과적이다. 흡착 대상물이 그라운드에 접속되어 있지 않은 플로팅 상태의 경우는, 정전극과 부전극의 양쪽을 흡착 대상물에 대향시킴으로써, 흡착 대상물 내에 분극을 발생시켜, 흡착할 수 있다. 또한, 흡착 대상물이 접지되어 있는 경우는, 정전극과 부전극의 적어도 어느 하나에 의해 흡착할 수 있다. 쿨롱력 타입의 정전척에 있어서는, 흡착 대상물에 대향하는 전극의 면적이 커질수록, 흡착력이 강해진다. 따라서, 흡착력을 높이기 위해서는, 정전척의 면적에 전극 면적이 차지하는 비율을 가능한 한 크게 할 필요가 있다.

일반적으로, 쿨롱력 타입의 정전척이 그래디언트력 타입의 것보다 흡착력이 강하다. 따라서, 흡착 대상물이 도전체일 경우는, 쿨롱력 타입의 정전척을 사용함으로써 기판을 보다 안정적으로 보유지지할 수 있다. 예를 들면, 기판이 베어 클래스의 상태나 도전막이 미성막된 상태에서는, 그래디언트력 타입의 정전척이 필요하지만, 금속 재료에 의한 전극막 등의 도전 성막이 행해진 기판이라면, 쿨롱력 타입의 정전척을 사용함으로써 강한 흡착력을 향유할 수 있다.

도면을 참조하여, 본 실시예의 정전척(C)의 구조와 기능에 대해서 설명한다. 도 3(a)은 흡착 대상물인 기판(S)의 평면도이며, 도 3(b)은 마스크(M)의 평면도이다. 도 3(a) 및 (b)는, 성막실(110) 내부에서, Z방향 하측으로부터 기판(S)과 마스크(M)를 보았을 때의 평면도이다. 도 3 (a)에 나타내는 기판(S)은, 파선으로 나타내는 소자 형성 범위의 외측의 제1 영역(12)과, 파선의 내측의 제2 영역으로 나눌 수 있다. 한편, 파선은 편의상이고, 파선의 내측과 외측에서 기판(S)의 재질은 같다. 제2 영역(14)은, 기판(S)에 형성되는 복수의 막 중 적어도 하나의 도전막(예를 들면, 전극층을 구성하는 금속막)이 형성되는 영역이다. 보다, 전형적으로는, 제2 영역(14)이, 유기 EL 소자가 형성되는 성막 영역이다. 제1 영역(12)은, 제2 영역(14)의 외측 영역이다. 따라서, 제2 영역(14)에는 적어도 1층의 도전막이 존재하지만, 제1 영역(12)은, 도전막이 존재하지 않는 상태이던가, 도전막의 비율이 제2 영역(14)보다 낮은 상태가 된다.

도 3(b)에 나타내는 마스크(M)는, 프레임(222)에 메탈 마스크박(226)이 장가(張架)된 구조를 가진다. 프레임(222)에는, 구조 강화나 영역 분할을 위해, 창살(224)을 설치해도 된다. 기판(S)이 마스크(M)에 재치되었을 때, 메탈 마스크박(226)이 설치된 영역이, 기판(S)의 제2 영역(14)에 대향한다. 기판(S)이 마스크(M)에 재치된 상태에서, 증발원(240)으로부터 Z방향 상측으로 성막 재료가 비상함으로써, 기판 표면에 막이 형성된다.

한편, 반드시 기판(S)에 적층되는 모든 층에 있어서의 성막 영역의 넓이가 일치할 필요는 없다. 그 때문에, 제1 영역(12)의 일부에도 도전막이 형성될 가능성이 있고, 제2 영역(14)에 도전막이 형성되지 않는 부분이 있을 가능성이 있다. 그러한 경우에도, 제2 영역(14)에서의 도전 성막의 비율이, 제1 영역(12)에 있어서의 도전 성막의 비율보다 높게 되어 있으면, 본 실시예의 정전척(C)을 사용한 흡착에 바람직하다.

도 4는, 정전척(C)의 평면도이며, 내부에 매설된 전극을 투과하여 나타내고 있다. 정전척(C)에는, 전극(250a~250h)이 배치되어 있다. 각 전극(250a~250h)에는, 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 전원(290a~290d)이 접속되어 있다. 전원으로부터의 접속은, 정전척(C)의 외연에 배치된 급전 단자를 통해 행해진다. 즉, 전원(290a)는, 서로 맞물리는 빗살 전극인 전극(250a와 250b)에의 전압 인가를 제어한다. 또한, 전원(290b)는, 면적이 비교적 큰 전극(250c와 250d)에의 전압 인가를 제어한다. 또한, 전원(290c)는, 서로 맞물리는 빗살 전극인 전극(250e와 250f)에의 전압 인가를 제어한다. 또한, 전원(290d)는, 면적이 비교적 큰 전극(250g와 250h)에의 전압 인가를 제어한다.

도 4의 정전척(C)의 내부에 점선으로 도시된 2개의 사각형 중, 내측의 것은 정전척(C)의 제2 부분(244)을 나타낸다. 또한, 내측의 사각형과 외측의 사각형의 사이의 부분은, 정전척(C)의 제1 부분(242)을 나타낸다. 정전척(C)이 기판(S)을 보유지지하고 있는 동안, 제1 부분(242)은 기판(S)의 제1 영역(12)에 대향하고, 제2 부분(244)은 기판(S)의 제2 영역(14)에 대향한다.

한편, 도 4에서는, 제1 부분(242)과 제2 부분(244)을 각각 좌우로 분할하고, 분할된 영역마다 전극을 배치하였다. 그러나, 전극의 배치는 도시된 예에 한정되지 않고, 분할의 유무나 분할 수는 적절히 정할 수 있다. 적어도, 제1 부분(242)에 배치된 서로 맞물리는 빗살 전극과, 빗살 전극의 각각에 전압을 공급하는 전압 공급부와, 제2 부분(244)에 배치된 면적이 넓은 2개의 전극과, 2개의 전극 각각에, 빗살 전극용의 전압 공급부와는 독립적으로 전압을 공급하는 전압 공급부를 가지는 구성이라면, 본 실시예의 효과는 얻어진다.

도 5(a)는, 정전척(C)을 도 4의 A-A’선에서 절단했을 때의 단면도이다. 도 5(b)는, 정전척(C)의 각 부분과, 기판(S)의 각 영역과의 대응 관계를 나타내기 위한 개념적인 단면도이다. 도시한 바와 같이, 정전척(C)의 제1 부분(242)에서는, 제2 부분(244)과 비교하여 전극이 밀(密)하게 되어 있다. 즉, 정전척(C)의 제1 부분(242)의 단위길이당 전극의 수는, 제2 부분(244)의 단위길이당 전극의 수보다 많게 되어 있다. 그 결과, 제1 부분(242)에서의 전극의 배치가 치밀해지고, 전위 구배가 가파르게 되기 때문에, 그래디언트력이 크게 된다. 그 결과, 그래디언트력을 사용한 흡착력이 강해진다. 따라서 정전척(C)으로부터 기판(S)에 작용하는 흡착력에 있어서, 제1 부분(242)에 의한 그래디언트력의 성분은, 제2 부분(244)에 의한 그래디언트력의 성분보다 크게 된다. 이와 같이 함으로써, 도전막이 형성되지 않는(또는, 도전막의 비율이 낮은) 기판(S)의 제1 영역(12)에 대하여도, 그래디언트력에 의한 정전기력을 작용시키는 것이 가능하게 된다.

한편, 전극이 빗살 전극일 경우, 단위길이당 전극의 수는, 정전척(C)을 어느 단면에서 보는가에 따라 변화한다. 도 5(a)에서는, 빗살의 이가 연장하는 방향을 제1 방향이라고 하고, 제1 방향과 교차(전형적으로는, 직교)하고, 빗살의 이가 나란히 배열되는 방향을 제2 방향으로 하였을 때, 제2 방향에 있어서의 단면을 나타내고 있다. 여기서, 제1 부분(242)을 복수의 영역에 분할한 경우, 빗살 전극의 이가 연장하는 방향이 영역마다 변화하는 것도 있을 수 있다. 그러한 경우에도, 영역마다 빗살의 이가 나란히 배열되는 방향에서의 단면을 보면 된다.

도 6(a)은, 도 5(a)의 제1 부분(242)의 일부를 확대한 도면이다. 도 6(a)에 있어서, 전극(250a 및 250b)의 폭(라인: L)은 각각 1mm이며, 전극(250a와 250b)의 사이의 공간의 폭(스페이스: S)은 1.5mm이다. 따라서, 제1 부분(242)에 있어서의, 전극간 스페이스의 폭에 대한 전극의 폭의 비(라인/스페이스비: L/S비)는, 1/1.5이다.

한편, 도 6(b)는, 도 5(a)의 제2 부분(244)의 일부를 확대한 도면이다. 도 6(b)에 있어서, 전극(250c 및 250d)의 폭(L)은 각각 150mm이며, 전극(250c와 250d)의 사이의 공간의 폭(S)은 2mm이다. 따라서, 제2 부분(244)에 있어서의 L/S비는 150/2이다. 즉, 정전척(C)은, 제2 부분(244)의 L/S비가, 제1 부분(242)의 L/S비보다 크게 되도록 구성되어 있다. 이와 같이 함으로써, 정전척(C)의 면적에 전극면적이 차지하는 비율이, 제2 부분(244)에서 제1 부분(242)보다 크게 된다다. 따라서 정전척(C)으로부터 기판(S)에 작용하는 흡착력에 있어서, 제2 부분(244)에 의한 쿨롱력의 성분은, 제1 부분(242)에 의한 쿨롱력의 성분보다 크게 된다. 이와 같이 함으로써, 도전막이 형성되는(또는, 도전막의 비율이 높은) 기판(S)의 제2 영역(14)에 대하여, 쿨롱력을 사용한 흡착력을 강하게 발휘할 수 있게 된다. 그 결과, 아래로 쳐지기 쉬운 기판 중앙부에 있어서도 강한 흡착력이 발휘되어, 기판(S)을 양호하게 보유지지할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 기판(S)의 영역이 유기 EL 소자가 형성되는 영역인지 아닌지에 따라, 정전척(C)의 전극 구성을 다르게 함으로써, 기판을 안정되게 보유지지하는 것을 가능하게 하고 있다.

상기의 설명 및 대응하는 도면에서는, 하나의 정전척(C)이 1장의 기판(S)을 보유지지하는 구성으로 되어 있었다. 또한, 기판(S)의 중앙부에서는 도전 성막의 비율이 높고, 기판(S)의 주변부에는 도전 성막의 비율이 낮은 구성으로 되어 있었다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 1개의 정전척(C)이 복수의 기판(S)을 보유지지하는 구성이어도 되고, 기판(S)의 도전 성막이 형성되는 영역은 중앙부에 한정되지 않더라도 된다. 이들의 경우에도, 도전 성막의 비율이 높은 영역은 쿨롱력이 강하게 발휘되는 전극 배치로 하고, 도전 성막의 비율이 낮은 영역은 전극이 치밀하게 배치되는 구성으로 하면 된다. 즉, 정전척(C)의 전극을, 기판 상에 예정되는 성막 패턴에 따라 구성함으로써, 기판(S)을 보다 안정되게 보유지지하는 것이 가능하게 된다.

<전자 디바이스의 제조 방법>

다음으로, 본 실시예에 관한 성막 장치를 사용한 전자 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이하, 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시 장치의 구성을 나타내고, 유기 EL 표시 장치의 제조 방법을 예시한다.

먼저, 제조하는 유기 EL 표시 장치에 대해 설명한다. 도 7의 (a)는 유기 EL 표시 장치(700)의 전체 도면, 도 7의 (b)는 1화소의 단면 구조를 나타내고 있다.

도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 표시 장치(700)의 표시 영역(701)에는, 발광 소자를 복수 구비하는 화소(702)가 매트릭스 형상으로 복수 개 배치되어 있다. 상세한 것은 나중에 설명하지만, 발광 소자의 각각은, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 유기층을 구비한 구조를 가지고 있다.

한편, 여기서 말하는 화소란, 표시 영역(701)에 있어서 원하는 색의 표시를 가능하게 하는 최소 단위를 지칭한다. 본 실시예에 관한 유기 EL 표시 장치의 경우, 서로 다른 발광을 나타내는 제1 발광 소자(702R), 제2 발광 소자(702G), 및 제3 발광 소자(702B)의 조합에 의해 화소(702)가 구성되어 있다. 화소(702)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 이상이면 특별히 제한되는 것은 아니다.

도 7의 (b)는, 도 7의 (a)의 B-B 선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(702)는, 복수의 발광 소자로 이루어지고, 각 발광소자는, 기판(703) 상에 제1 전극(양극)(704)과, 정공 수송층(705)과, 발광층(706R, 706G, 706B) 중 어느 하나와, 전자 수송층(707)과, 제2 전극(음극)(708)을 구비하는 가지고 있다. 이들 중, 정공 수송층(705), 발광층(706R, 706G, 706B), 전자 수송층(57)이 유기층에 해당한다. 또한, 본 실시예에서는, 발광층(706R)은 적색을 발하는 유기 EL층, 발광층(706G)은 녹색을 발하는 유기 EL층, 발광층(706B)은 청색을 발하는 유기 EL층이다. 발광층(706R, 706G, 706B)은, 각각, 적색, 녹색, 청색을 발하는 발광 소자(유기 EL 소자라고 기술하는 경우도 있음)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다.

또한, 제1 전극(704)은, 발광 소자마다 분리해서 형성되어 있다. 정공 수송층(705)과 전자 수송층(707)과 제2 전극(708)은, 복수의 발광 소자(702R, 702G, 702B)에서 공통으로 형성되어 있어도 되고, 발광 소자마다 형성되어 있어도 된다.

한편, 제1 전극(704)과 제2 전극(708)이 이물에 의해 쇼트되는 것을 방지하기 위해, 제1 전극(704) 사이에 절연층(709)이 설치되어 있다. 나아가, 유기 EL 층은 수분이나 산소에 의해 열화되기 때문에, 수분이나 산소로부터 유기 EL 소자를 보호하기 위한 보호층(710)이 설치되어 있다.

도 7의 (b)에서는 정공 수송층(705)이나 전자 수송층(707)은 하나의 층으로 나타내어져 있지만, 유기 EL 표시 소자의 구조에 따라서는, 정공 블록층이나 전자 블록층을 구비하는 복수의 층으로 형성되어도 된다. 또한, 제1 전극(704)과 정공 수송층(705)의 사이에는 제1 전극(704)으로부터 정공 수송층(705)으로의 정공의 주입이 원활하게 행해지도록 하는 것이 가능한 에너지 밴드 구조를 갖는 정공 주입층을 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 전극(708)과 전자 수송층(707)의 사이에도 전자 주입층을 형성할 수도 있다.

다음으로, 유기 EL 표시 장치의 제조 방법의 예에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 유기 EL 표시 장치를 구동하기 위한 회로(도시하지 않음) 및 제1 전극(704)이 형성된 기판(마더 글래스)(703)을 준비한다.

제1 전극(704)이 형성된 기판(703) 위에 아크릴 수지를 스핀 코트로 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피법에 의해, 제1 전극(704)이 형성된 부분에 개구가 형성되도록 패터닝하여 절연층(709)을 형성한다. 이 개구부가, 발광 소자가 실제로 발광하는 발광 영역에 상당한다.

절연층(709)이 패터닝된 기판(703)을 점착 부재가 배치된 기판 캐리어에 재치한다. 점착 부재에 의해, 기판(703)은 보유지지된다. 제1 유기 재료 성막 장치에 반입하고, 반전 후, 정공 수송층(705)을, 표시 영역의 제1 전극(704) 위에 공통 층으로서 성막한다. 정공 수송층(705)은, 진공 증착에 의해 성막된다. 실제로는, 정공 수송층(705)은 표시 영역(701)보다 큰 사이로 형성되기 때문에, 고정세의 마스크는 불필요하다.

다음으로, 정공 수송층(705)까지 형성된 기판(703)을 제2 유기 재료 성막 장치에 반입한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 기판을 마스크 위에 재치하고, 기판(703)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에 적색을 발하는 발광층(706R)을 성막한다.

적색층(706R)의 성막과 마찬가지로, 제3 유기 재료 성막 장치에 의해 녹색을 발하는 발광층(706G)을 성막하고, 나아가 제4 유기 재료 성막 장치에 의해 청색을 발하는 발광층(706B)을 성막한다. 발광층(706R, 706G, 706B)의 성막이 완료된 후, 제5 성막 장치에 의해 표시 영역(701)의 전체에 전자 수송층(707)을 성막한다. 전자 수송층(707)은 3색의 발광층(706R, 706G, 706B)에 공통 층으로서 형성된다.

전자 수송층(707)까지 형성된 기판을 금속성 증착 재료 성막 장치로 이동시키고, 제2 전극(708)을 성막한다.

그 후, 플라즈마 CVD 장치로 이동하여 보호층(710)을 성막하고, 기판(703)에의 성막 공정을 완료한다. 반전 후, 점착 부재를 기판(703)으로부터 박리함으로써, 기판 캐리어로부터 기판(703)을 분리한다. 그 후, 재단을 거쳐, 유기 EL 표시 장치(700)가 완성된다.

절연층(709)이 패터닝된 기판(703)을 성막 장치에 반입하고 나서 보호층(710)의 성막이 완료될 때까지는, 수분이나 산소를 포함하는 분위기에 노출되면, 유기 EL 재료로 이루어지는 발광층이 수분이나 산소에 의해 열화될 우려가 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서, 성막 장치 간의 기판의 반입 반출은, 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기 하에서 행해진다.

S: 기판
C: 정전척
242: 제1 부분
244: 제2 부분
290: 전원

Claims (13)

1. 정전기력에 의해 기판을 흡착하여 보유지지하는 정전척을 구비하는 기판 보유지지 장치로서,
   상기 정전척은, 상기 기판의 제1 영역을 흡착하는 제1 부분과, 상기 기판에 있어서 상기 제1 영역보다 도전막의 비율이 높은 제2 영역을 흡착하는 제2 부분을 포함하고,
   상기 제1 부분의 단위길이당 전극의 수는, 상기 제2 부분의 단위길이당 전극의 수보다 많고，
   상기 제2 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비가, 상기 제1 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 정전척의 상기 제1 부분에 의한 그래디언트력의 성분이, 상기 제2 부분에 의한 그래디언트력의 성분보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 정전척의 상기 제2 부분에 의한 쿨롱력의 성분이, 상기 제1 부분에 의한 쿨롱력의 성분보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 정전척의 상기 제2 부분의 면적에 대한 전극 면적의 비율이, 상기 제1 부분의 면적에 대한 전극 면적의 비율보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기판의 상기 제1 영역은, 적어도 1층의 도전막이 성막되는 영역인 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 부분의 전극과, 상기 제2 부분의 전극에 대하여, 독립적으로 전압을 공급하는 전압 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 　
   상기 제1 부분의 전극은, 제1 방향을 따라 연장하는 복수의 부분을 갖고, 상기 복수의 부분은, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 나란히 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 기재된 기판 보유지지 장치와,
   상기 기판과 위치 맞춤되는 마스크와,
   상기 마스크를 통해 상기 기판에 성막을 행하는 성막원을 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
9. 제8항에 있어서, 　
   상기 성막원은, 적어도 1층의 금속 재료로 이루어지는 전극층을, 상기 기판에 성막하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
10. 제8항에 있어서, 　
    상기 마스크를 통한 성막이 행해지는 상기 기판 상의 영역은, 상기 제2 영역인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
11. 정전기력에 의해 기판을 흡착하여 보유지지하는 정전척으로서,
    상기 기판의 제1 영역을 흡착하는 제1 부분과, 상기 기판에서 상기 제1 영역보다 도전막의 비율이 높은 제2 영역을 흡착하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분의 단위길이당 전극의 수는, 상기 제2 부분의 단위길이당 전극의 수보다 많고，
    상기 제2 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비가, 상기 제1 부분에 있어서의 전극간 스페이스에 대한 전극의 폭의 비보다 큰 것을 특징으로 하는 정전척.
12. 정전척을 사용한 기판 보유지지 방법으로서,
    정전기력에 의해 기판을 흡착하는 흡착 공정을 갖고,
    상기 정전기력에 있어서, 상기 기판의 제1 영역에 대한 그래디언트력의 성분이 상기 기판의 상기 제1 영역보다 도전막의 비율이 높은 제2 영역에 대한 그래디언트력의 성분보다 크고, 그리고, 상기 제2 영역에 대한 쿨롱력의 성분이 상기 제1 영역에 대한 쿨롱력의 성분보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 보유지지 방법.
13. 제12항에 기재된 기판 보유지지 방법에 의해 상기 정전척에 상기 기판을 보유지지시키는 공정과,
    상기 정전척에 보유지지된 기판에 성막을 행하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 성막 방법.