CN103820755A - 成膜装置、成膜方法以及有机电发光元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种成膜装置、成膜方法以及有机电发光(EL)元件的制造方法。成膜装置是包括成膜材料的供应源和形成所述成膜材料的膜的基板的成膜装置，其包括：能够在相对于所述基板的表面进行接近及离开的方向移动而配置在所述基板的表面侧的掩模（36）、能够在相对于所述基板的背面进行接近及离开的方向移动而配置在所述基板的背面侧的磁铁（22）、以及将所述磁铁（22）的移动限制在规定范围内的移动限制装置（24）。

Description

成膜装置、成膜方法以及有机电发光元件的制造方法
本申请是申请日为2006年2月22日，申请号为200680001579.7，发明名称为“成膜装置、成膜方法以及有机电发光元件的制造方法”，申请人为三井造船株式会社、长州产业株式会社的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是关于一种成膜装置、成膜方法以及有机电发光(EL)元件的制造方法。
背景技术
在用以于基板上形成规定图案的成膜装置中，包括：呈平面状地保持基板的夹头、形成规定的开口图案并由磁性材料所构成的掩模以及该掩模固定于基板上的磁铁。而且，在成膜时，基板被安装保持在夹头的表面，在该基板上覆盖掩模。该掩模由设置在夹头背面的磁铁的磁力固定于基板上。
接着，在关于薄膜形成装置而公开的专利文献1中，记载有：通过在掩模固定于基板上之时，使永久磁铁远离基板，在掩模覆盖于基板之后，使永久磁铁接近于基板，而防止掩模的位置偏离，防止图案不良的发生。
[专利文献]日本特开2004-79349号公报
一般使用的掩模通过掩模框固定掩模薄膜周边。掩模薄膜是由形成规定的开口图案的磁性材料所构成的薄金属系的薄膜状。此外，掩模框是保持掩模薄膜周围的硬框架型构造。在成膜后而从基板离开这样的掩模的情况下，产生由磁铁的磁力将掩模薄膜吸引至基板侧而弯曲的问题。也就是说，相反于磁铁的磁力将掩模从基板强制地离开，如果进行数次的拆装，则延伸掩模薄膜，开口图案是也同样地进行歪斜及变形。在开口图案进行变形时，具有在基板上无法得到正确的成膜图案的问题。
此外，假设在掩模离开基板时，即使磁铁远离基板而减弱作用于掩模的磁力的影响，也在无限制地移动磁铁时，有在该移动中来花费时间的问题。特别是在有机EL(Electroluminescence：电发光)元件的制造中，为了提高生产量而要求制造时间的缩短，因此，在无限制地移动磁铁时，存在花费由此所产生制造时间的问题。
本发明的目的是提供一种实现缩短制造时间的成膜装置、成膜方法以及有机EL(电发光)元件的制造方法。第二目的是提供一种能够实现防止掩模变形的成膜装置、成膜方法以及有机EL(电发光)元件的制造方法。
发明内容
为了达成所述的目的，因此，本发明的成膜装置是能够把掩模与基板接合而形成对应于掩模图案的薄膜的成膜装置，其特征在于：由磁性体形成所述掩模，具有把该掩模与所述基板接合的磁铁，所述磁铁通过放置在对所述掩模的吸附作用所到达的限度位置以内的移动限制装置进行行程限制。
此外，其特征在于：所述的磁铁是设置在对应于所述掩模平面尺寸的面积范围，使作用于所述掩模中央部的磁力比作用于所述掩模周边部的磁力弱。
此外，其特征在于：多个所述磁铁设置在磁铁配置板上。在该状态下，可以使多个磁铁呈平面地配列在平面上的格子点位置。
此外，所述移动限制装置是设置在装设基板的夹头，能够对于与所述夹头进行离合的磁铁进行行程限制。在该状态下，所述夹头及所述掩模是能够成为在水平方向可旋转的结构。所述移动限制装置如果利用固定螺丝而构成，则能够成为更加简单的结构。
此外，本发明的成膜方法是在夹入基板的位置来配置掩模和磁铁、由所述磁铁的磁力固定覆盖于所述基板的所述掩模并且将对应于设置在所述掩模的开口图案的形状形成于所述基板的表面的成膜方法，其特征在于：能够在夹住的基板的背面侧，离合移动所述磁铁，并且，在将由磁力所产生的吸附力到达所述基板表面侧的掩模的限度的位置作为最大隔离位置的范围内，所述磁铁进行行程限制，重复地进行在该行程限制的范围移动磁铁并且在磁铁的最大隔离位置时使掩模从基板离开并且成为基板的交换而进行成膜。在该状态下，所述掩模是可以在基板的夹住之前，预先地与基板面接合，在以该接合状态下进行夹住后，使所述磁铁进行接近移动而使掩模吸附于基板面。
此外，一种成膜方法是在夹入基板的位置来配置掩模和磁铁而将对应于设置在所述掩模的开口图案的形状形成于所述基板的表面的成膜方法，其特征在于，包括：在所述基板和所述掩模对位后，将所述掩模覆盖在所述基板的工序；使配置在从所述基板离开的位置的所述磁铁接近所述基板，由所述磁铁的磁力而固定所述掩模的工序；在所述基板的表面形成膜的工序；使所述磁铁向远离所述基板方向移动的工序；以及使所述掩模向远离所述基板方向移动的工序。
此外，本发明的有机EL(电发光)元件的制造方法是在夹入基板的位置来配置掩模和磁铁而由所述磁铁的磁力固定覆盖于所述基板的所述掩模而将对应于设置在所述掩模的开口图案的有机EL元件的像素图案来形成于所述基板的表面的有机EL元件的制造方法，其特征在于包括：利用固定螺丝限制所述磁铁的移动量，并且，使所述磁铁向远离所述基板方向移动的工序；以及使所述掩模向远离所述基板方向移动的工序。
如果由此而在掩模向离开基板的方向移动之前，使磁铁向离开基板的方向移动，则磁铁的磁力没有对掩模造成影响，可以在移动掩模时，防止由磁力而造成拉引。因此，能够防止掩模的变形，所以即使是进行多次的掩模的拆装，也使设置在掩模的开口图案不变形，能够在基板上形成正确的成膜图案。
此外，利用移动限制装置，使由磁力所产生的吸附力作用至与夹住的基板接合的掩模的界限值成为最大行程位置，而限制磁铁(磁铁配置板)的移动量。可以由此在最小行程范围移动磁铁，同时，拆除掩模而进行基板的交换，因此，能够大幅度地缩短生产间隔时间。因此，可以缩短制造的时间。
此外，磁铁设置在对应于掩模平面尺寸的面积范围，因此，可以对掩模的整个面作用磁铁的磁力。而且，使作用于掩模中央部的磁铁的磁力比作用于掩模周边部的磁力弱，因此，可以通过在对准定位时等在基板和掩模需要一定的间隙的状态下，使磁力均等地作用于薄膜钢性强的周边部和薄膜钢性弱的中央部，在基板和掩模之间设置一定的间隙。此外，即使是在薄膜的厚度、夹头的厚度和基板的厚度呈不同的状态下，也可以通过对于周边部、中央部调整磁力，而进行对应。此外，可以通过将多个磁铁配置在磁铁配置板上，而使作用于掩模中央部的磁铁的磁力比作用于掩模周边部的磁力弱。
此外，在能够旋转夹头时，安装保持于该夹头的玻璃基板也在水平面内旋转，而且，与其一起磁铁配置板或磁铁、掩模等也旋转。因此，可以通过在成膜时，旋转夹头等，而在基板面内，得到厚度均匀的膜。
此外，如果在掩模覆盖于基板时也使磁铁向远离基板的方向移动，则磁铁的磁力不对掩模造成影响，掩模和基板间的位置没有偏离。
此外，在有机EL(电发光)元件的制造方法中，由于限制磁铁的移动量，因此，能够缩短制造时间，并且，在掩模远离基板的方向移动之前，使磁铁远离基板的方向移动，因此，能够减弱作用于掩模的磁铁的磁力，可以防止掩模的变形。
附图说明
图1是装置上部机构的说明图；
图2是真空蒸镀装置的说明图；
图3是配置磁铁的磁铁配置板的概略底面图；
图4是移动限制装置的说明图；
图5(A)～(C)是玻璃基板和掩模间的对位的说明图；
图6是在掩模覆盖于玻璃基板时的说明图；
附图标记说明
10～真空蒸镀装置；
18～夹头；
20～磁铁配置板；
24～移动限制装置；
32～玻璃基板；
34～伸缩装置；
36～掩模；
具体实施方式
下面，就本发明的成膜装置、成膜方法以及有机EL(电发光)元件的制造方法的最佳实施形态进行说明。此外，在本实施形态中，就使用真空蒸镀装置来作为成膜装置利用该真空蒸镀装置制造有机EL元件的形态进行说明。
图1是实施形态的真空蒸镀装置的上部机构的说明图。图2是真空蒸镀装置的说明图。真空蒸镀装置10在其底部设置有机材料12的蒸发源14(供应源)并且在其上部设置装置上部机构16。装置上部机构16是包括：夹头18、具有磁铁22的磁铁配置板20、移动限制装置24、基板夹具26和掩模夹具28的构造。
有机材料12的蒸发源14具有加入有机材料12的坩埚14a和在坩埚14a的外面设置加热、蒸发(升华)有机材料12的加热器14b。此外，设置在真空蒸镀装置10上部的夹头18是面对坩埚14a配置并且沿着水平方向配置的平板。由此能够使夹头18保持与坩埚14a对面部的玻璃基板32为平面状。夹头18是能够通过设置在装置本体30外侧上部的旋转机构(未图示)而进行水平旋转。
磁铁配置板20是平板，其被配置为在与夹头18的上面即玻璃基板32的背面接近及离开的方向能够移动。磁铁配置板20利用贯通装置本体30的顶板部的支持轴20a下吊。在该支持轴20a的上端，连接水平支持部20b。在水平支持部20b和装置本体30的顶板部之间设置伸缩装置34，可以通过伸缩动作而升降磁铁配置板20。此外，伸缩装置34是可以是能够上下地伸缩，例如可以是汽缸等的致动器。
在该磁铁配置板20的下面，圆盘形的磁铁22排列及配置于平面上。图3是配置磁铁的磁铁配置板的概略底面图。该磁铁22是在磁铁配置板20板面的格子点位置进行点状配置，安装在能够吸附掩模36平面整体的范围。而且，通过设计以及设定磁铁22的大小或磁铁的大小、磁铁22的配置位置、玻璃基板32的厚度、夹头18的厚度或材质等，而使作用于掩模36中央部的磁力比作用于掩模36周边部的磁力弱。作为具体的一例是在磁铁配置板20的下面，使多个磁铁22呈平面地配置在格子点位置，在磁铁配置板20的周边部配置磁力强的磁铁22，并且，在中央部配置磁力弱的磁铁22。此外，磁铁22是可以通过磁铁配置板20的上下移动而接触于夹头18的上面。
此外，在夹头18的上面，设置将磁铁配置板20的上方移动限制在规定范围内的移动限制装置24。该移动限制装置24可以是例如固定螺丝。图4是移动限制装置的说明图。移动限制装置24具有：从夹头18的上面朝向上方延伸的延设部24a以及设置在该延设部24a的上端并且在水平方向由台阶而形成磁铁配置板20的停止功能的限制部24b。此外，在磁铁配置板20上，移动限制装置24的延设部24a是可插通的，并且，设置比限制部24b的平面尺寸还小的孔部20c。由此磁铁配置板20利用比孔部20c还大的限制部24b，而不能移动至该限制部24b的上方。此外，限制部24b的高度也就是磁铁配置板20的移动限制量可以考虑作用于掩模36的磁铁22的磁力或磁铁配置板20的移动时间等而适当地设定。例如在利用限制部24b而停止磁铁配置板20的上升的位置，可以以成为不到达掩模36的最小限度距离地设定通过磁铁22所产生的磁吸附作用，并且可以在该范围内，成为吸附力变弱的范围。
基板夹具26从装置本体30的上部朝向下方延伸，前端部26a是朝向至夹头18侧(装置本体30的中央侧)而进行弯曲的钩型，沿着夹头18的侧边而配置多个。该基板夹具26是通过其前端部26a(弯曲部)而支承玻璃基板32的边缘部，因此，设定各个前端部26a，成为相同的高度(同一面内)。此外，基板夹具26是可以利用设置在装置本体30外侧上部的升降机构(未图示)而维持各个前端部26a位处于同一面内的状态，并且，能够进行升降。而且，可以利用上升基板夹具26使玻璃基板32的背面与夹头18接触，安装保持为平面状。
掩模夹具28从装置本体30的上部朝向下方延伸，前端部28a是朝向至夹头18侧(装置本体30的中央侧)而进行弯曲的钩型，沿着夹头18或基板夹具26的侧边而配置多个。该掩模夹具28是通过其前端部28a(弯曲部)而支持掩模36的边缘部，因此，设定各个前端部28a，成为相同的高度(同一面内)。此外，掩模夹具28是可以利用设置在装置本体30外侧上部的升降机构(未图示)维持各个前端部28a位处于同一面内的状态，并且，能够进行升降。可以由此而使掩模36相对于玻璃基板32的表面在接近及离开的方向移动。此外，掩模36是包括：设置多个的对应于有机EL元件的各个像素的开口图案的掩模薄膜36a以及保持掩模薄膜36a周边部的框架型的掩模框36b。
接着，基板夹具26及掩模夹具28是可以利用设置在真空蒸镀装置10外侧上部的旋转机构(未图示)而一起旋转夹头18和磁铁配置板20等。
接着，就有机EL元件的制造方法(成膜方法)而进行说明。首先，玻璃基板32利用基板搬送机构被放入装置本体30的内部，插入至夹头18和掩模36间。而且，玻璃基板32与所述基板搬送机构的下降动作同时而向下方移动，载置于基板夹具26上。然后，通过上升掩模夹具28使掩模36向上方移动，使掩模36和玻璃基板32成为接合状态。
而且，掩模夹具28持续地上升而一直到玻璃基板32接触到夹头18的底面(夹头面)为止。此外，玻璃基板32在载置于掩模36上之时，沿着掩模36而成为水平，维持该水平状态，并且，抵接于夹头18。
然后，上升基板夹具26至接触到玻璃基板32为止。由此而使玻璃基板32利用基板夹具26维持水平状态，并且，安装保持于夹头18。接着，下降掩模夹具28使掩模36向下方移动。
然后，使用设置在玻璃基板32的对准定位标记和设置在掩模36的对准定位标记，而进行玻璃基板32和掩模36对位。图5是玻璃基板和掩模间的对位的说明图。接着，图5(A)是说明照相机、玻璃基板及掩模的配置的图。此外，图5(B)是通过照相机所摄影的图像而显示发生位置偏离的状态的图。此外，图5(C)是通过相机所摄影的图像而显示位置对位的状态的图。
具体地说，在玻璃基板32，至少在二个部位，设置对准定位标记40。设置在玻璃基板32的对准定位标记40是例如可以设置在玻璃基板32对角的角部，在玻璃基板32，形成有机EL元件的电极膜，同时，由与该电极同样的材料形成。而且，设置在玻璃基板32的对准定位标记40的形状是可以是例如圆或点、十字形等。
此外，设置在掩模36的对准定位标记42是可以设置在对应于玻璃基板32所设置的对准定位标记40的位置，其形状是可以是点或圆、十字形等。此外，在玻璃基板32的对准定位标记40为圆的情况下，可以使掩模36的对准定位标记42为点，在玻璃基板32的对准定位标记40为点的状态下，可以使掩模36的对准定位标记42为圆。
此外，可以在真空蒸镀装置10中，将对设置在玻璃基板32的对准定位标记40和设置在掩模36的对准定位标记42进行摄影的照相机44进行设置(参考图5(A))。而且，如果确认由照相机44所摄影的图像并且在对准定位标记40(42)的圆中而调整掩模36的X(纵)、Y(横)、θ(旋转)方向来放入对准定位标记42(40)的点，则结束玻璃基板32和掩模36的对位(参考图5(B)、图5(C))。
然后，移动掩模36和磁铁配置板20。图6是在掩模36接合于玻璃基板32时的说明图。在结束掩模36和玻璃基板32的对位时，向上方移动掩模夹具28而一直到掩模36接触到玻璃基板32为止。由此而使掩模36覆盖于玻璃基板32。接着，通过将伸缩装置34收缩而使磁铁配置板20向下方移动，使磁铁22接触到夹头18的上面。由此而使磁铁22的磁力，作用于掩模36并且固定及保持掩模36。
在经过此种掩模36的装设工序后，旋转玻璃基板32或掩模36等，并且，利用加热器14b而加热、蒸发有机材料12，在玻璃基板32上形成规定的图案。由此而制造有机EL元件。
接着，就蒸镀结束后的工序而进行说明。在结束蒸镀时，与图6所示的形态相同，掩模36是经由玻璃基板32而接触到夹头18的下面，磁铁配置板20(磁铁22)是接触到夹头18的上面。接着，在掩模36的拆装工序中，首先，使磁铁配置板20向上方移动。然后，下降掩模夹具28，向下方移动掩模36。接着，下降基板夹具26，向下方移动玻璃基板32。然后，将所述的基板搬送机构，放入至装置本体30的内部而回收玻璃基板32。
在此种真空蒸镀装置10及有机EL元件的制造方法(成膜方法)中，能够通过在装置本体30的外侧上部设置伸缩装置34，而使磁铁配置板20(磁铁22)相对于夹头18的上面在接近及离开的方向移动，因此，可以在蒸镀时，下降磁铁22，通过磁力而固定及保持掩模36，在蒸镀时间之外，上升磁铁22使磁力部影响掩模36。也就是说，可以在掩模薄膜36a不施加负荷，来装卸掩模36，即使是进行多次的装卸，掩模薄膜36a也不延伸。因此，掩模36的开口图案没有变形，因此，可以在玻璃基板32上形成正确的有机EL元件的图案。
此外，在夹头18的上面，设置磁铁配置板20的移动限制装置24，因此，能够限制磁铁配置板20的移动量至规定范围。也就是说，移动量的下限是磁铁22与夹头18接触的位置，移动量的上限是磁铁22的磁力对于掩模36不造成影响的位置。因此，可以将磁铁配置板20的移动量抑制到最小限度，因此，能够缩短制造时间，可以提高有机EL元件的生产量。
此外，可以任意地设定移动限制装置24的限制部24b的高度，因此，能够调整磁铁配置板20的移动量，可以自由地调整作用于掩模36的磁力。
此外，在设置于夹头面之前，玻璃基板32先载置于玻璃基板32下方的掩模36上，保持不变地与掩模36一起夹住在夹头面上，因此，能够消除在基板夹具26时的弯曲。也就是说，即使是使用厚度变薄的玻璃基板32，玻璃基板32是也维持水平状态而安装保持在夹头18上，因此，能够防止玻璃基板32的中央部由于自重或重力而向下方弯曲。
此外，在所述的实施形态，如图3所示，磁铁22构成改变磁铁配置板20的中央部的磁铁22的大小和配置图案以及周边部的磁铁22的大小和配置图案，使作用于掩模36中央部的磁力比周边部弱，但是，并非限定于该形态。也就是说，也可以通过例如磁铁22的大小全部相同并且改变磁铁22的配置图案，而使作用于掩模36中央部的磁力比周边部弱。此外，也可以通过磁铁22的配置图案呈相同，改变磁铁22的大小，而使作用于掩模36中央部的磁力比周边部弱。
此外，在所述的实施形态，如图5所示，在掩模36和玻璃基板32的对位中所使用的对准定位标记40、42成为点或圆而进行说明，但是，并非限定于该形态。也就是说，对准定位标记40、42是可以成为圆或十字形的构造。
此外，在所述的实施形态，如图5所示，在掩模36和玻璃基板32对位中所使用的照相机44是使用二台的形态，但是，并非限定于该形态。也就是说，照相机44是可以设置三台以上。在该状态下，对准定位标记40、42是可以设置在玻璃基板32或掩模36的角部。
此外，在所述的实施形态，将使用真空蒸镀装置10来作为成膜装置的形态，予以说明，但是，并非限定于该形态，也可以是溅镀装置或气相成长装置等的其他的成膜装置。此外，基板是并非限定在玻璃基板32，也可以是由玻璃以外的材料所构成的基板。
产业上的可利用性
可以利用在对于有机EL基板等的图案形成技术。

Claims (8)

1.一种成膜装置，能够把掩模与基板接合而形成对应于掩模图案的薄膜，其特征在于：
利用磁性体形成所述掩模，具有把该掩模与所述基板接合的磁铁，所述磁铁利用放置在对所述掩模的吸附作用所到达的限度位置以内的移动限制装置而进行行程限制，
所述磁铁作用于所述掩模中央部的磁力比作用于所述掩模周边部的磁力弱。
2.如权利要求1所述的成膜装置，其中，所述磁铁由多个磁铁构成，并且将其平面配列在平面上的格子点位置。
3.如权利要求1所述的成膜装置，其中，所述移动限制装置被设置在装设基板的夹头上，能够对于与所述夹头进行离合的磁铁进行行程限制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的成膜装置，其中，所述移动限制装置是固定螺丝。
5.一种成膜方法，在夹入基板的位置配置掩模和磁铁，而利用所述磁铁的磁力来固定覆盖于所述基板的所述掩模，并且将对应于设置在所述掩模的开口图案的形状形成于所述基板的表面，其特征在于：
在被夹住的基板的背面侧能够离合移动所述磁铁，并且，在将由磁力所产生的吸附力到达所述基板表面侧的掩模的限度的位置作为最大隔离位置的范围内，所述磁铁进行行程限制，
重复地进行在该行程限制的范围来移动磁铁并且在磁铁的最大隔离位置时使掩模从基板离开并成为基板的交换而进行成膜，
所述磁铁作用于所述掩模中央部的磁力比作用于所述掩模周边部的磁力弱。
6.如权利要求5所述的成膜方法，其中，所述掩模在基板夹住之前，预先地与基板面接合，在以该接合状态进行夹住后，使所述磁铁进行接近移动而使掩模吸附于基板面。
7.一种成膜方法，在夹入基板的位置配置掩模和磁铁，而将对应于设置在所述掩模的开口图案的形状形成于所述基板的表面，其特征在于，包括：
在把所述基板和所述掩模对位后，将所述掩模覆盖在所述基板的工序；
使配置在从所述基板离开的位置的所述磁铁接近所述基板，由所述磁铁的磁力固定所述掩模的工序；
在所述基板的表面形成膜的工序；
使所述磁铁向远离所述基板方向移动的工序；以及
使所述掩模向远离所述基板方向移动的工序，
所述磁铁作用于所述掩模中央部的磁力比作用于所述掩模周边部的磁力弱。
8.一种有机EL元件的制造方法，在夹入基板的位置配置掩模和磁铁，而由所述磁铁的磁力固定覆盖于所述基板的所述掩模，并且将对应于设置在所述掩模的开口图案的有机EL元件的像素图案形成于所述基板的表面，其特征在于，包括：
利用固定螺丝限制所述磁铁的移动量，并且，使所述磁铁向远离所述基板方向移动的工序；以及
使所述掩模向远离所述基板方向移动的工序，
所述磁铁作用于所述掩模中央部的磁力比作用于所述掩模周边部的磁力弱。
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