JP2005281745A - 膜形成装置、蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 用いるマスク部材が大型の場合にも精度良く目的の膜パターンを得ることができる膜形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明の膜形成装置10は、開口部15を有するベース部材12と、該ベース部材12上であって前記開口部15を覆う位置に配設され、所定パターンのマスク開口部14を備えるマスク部材13とを有するマスク本体部10を具備してなる膜形成装置であって、前記マスク本体部10に対して、前記ベース部材12側から該ベース部材12の非開口部の少なくとも一部を支持する支持手段17を具備してなることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明の膜形成装置10は、開口部15を有するベース部材12と、該ベース部材12上であって前記開口部15を覆う位置に配設され、所定パターンのマスク開口部14を備えるマスク部材13とを有するマスク本体部10を具備してなる膜形成装置であって、前記マスク本体部10に対して、前記ベース部材12側から該ベース部材12の非開口部の少なくとも一部を支持する支持手段17を具備してなることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、膜形成装置及び蒸着装置に関する。
近年、コンピュータや携帯用の情報機器といった電子機器の発達に伴い、カラー表示装置として有機エレクトロルミネッセンス装置の使用が増加している。この種の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造工程においては、例えば発光用の有機エレクトロルミネッセンス材料や電極をパターニングする際、水分や酸素による有機材料の劣化が問題となるため、マスクを用いた真空蒸着法が用いられている。
このような蒸着工程を含む有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法では、一般的に基板を大型化して1枚の基板からのパネルの取り個数を増やすことにより、低コスト化を図ることが可能となるが、マスクが大型化するに従いマスク製造の歩留り低下を招く場合がある。そこで、歩留り低下を改善するべく、例えば特許文献1のような技術が開示されている。
特開2001−237073号公報
上記特許文献1では、蒸着マスクとして使用する複数の部材(単位マスク)と、それを取り付ける基材とをアライメントマークで位置決めして固定し、マスクの大型化を図っている。しかしながら、被蒸着基板に対して単位マスクを固定して蒸着する場合、良好な蒸着パターンの精度を得るためには、蒸着時の被蒸着基板と蒸着マスクとの密着性を良好に保つ必要があるが、被蒸着基板及び蒸着マスクが大型化するに伴って自重による変形が大きくなり、密着性を保つのが困難となる。このように大型化に伴う被蒸着基板と蒸着マスクとの密着性低下により、蒸着パターン精度が低下してしまう惧れがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、用いるマスク部材が大型の場合にも精度良く目的の膜パターンを得ることができる膜形成装置を提供することにある。さらに本発明は、生産性を向上させつつ、精度良く目的のパターンの蒸着膜を得ることが可能な蒸着装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の膜形成装置は、開口部を有するベース部材と、該ベース部材上であって前記開口部を覆う位置に配設され、所定パターンのマスク開口部を有するマスク部材とを有するマスク本体部を具備してなる膜形成装置であって、前記マスク本体部に対して、前記ベース部材側から該ベース部材の非開口部の少なくとも一部を支持する支持手段を具備してなることを特徴とする。
このような膜形成装置によると、例えばマスク本体部の重量が大きくなった場合にも、これを支持手段にて好適に支えることが可能となる。したがって、マスク本体部が変形し難くなり、その平坦度が維持されるため、マスク本体部上に配設した成膜対象基板とマスク部材との間に隙間が生じ難くなり、所望の膜パターンを精度良く形成することが可能となる。なお、本発明は大型のベース部材を用いて、所定の膜パターンを複数得る場合に好適である。つまり、大型のベース部材に開口部を複数形成し、該開口部に対応してそれぞれマスク部材を形成すれば、一枚のベース部材から多数の膜パターンを得ることができ、この場合、成膜効率と成膜精度とを同時に向上させることができるようになる。そして、このような大型のベース部材を用いた場合には、ベース部材つまりマスク本体部の重量が大きくなり得るが、本発明の構成では、このような場合にもマスク本体部の変形が生じることなく、精度良い膜パターンの形成を可能とするものである。
本発明の膜形成装置において、前記マスク本体部に対して、前記マスク部材側から押圧を付与する押圧付与手段を具備させることができる。この場合、押圧付与手段からの押圧と支持手段からの支持とにより、マスク本体部におけるマスク部材とベース部材との間の密着力を良好に保つことができ、例えばマスク本体部の重量が大きくなった場合にも、これを支持手段にて好適に支えることが可能となる。したがって、マスク本体部が変形し難くなり、その平坦度が維持されることにより、所望の膜パターンを精度良く形成することが可能となる。
前記支持手段は、前記ベース部材を前記マスク部材側へ付勢する付勢手段にて構成することができる。このような付勢を行うことで、マスク本体部の支持力を微調整可能となる。また、該付勢手段と前記押圧付与手段との間でマスク本体部を強固に挟持できるようになり、マスク部材とベース部材との密着性を一層高めることが可能となる。したがって、マスク部材とベース部材との間に一層隙間ができ難く、マスク本体部の自重による変形も一層生じ難いものとなるため、より精度の高い膜パターンを得ることが可能となる。
前記付勢手段は、ネジ部材を具備してなり、該ネジ部材の締め付けを調整することで前記付勢力を調整可能に構成されているものとすることができる。このように、ネジ部材により付勢手段を構成すると、その締め付け度合いにより該付勢力の微調整が可能となり、マスク本体部の材質に併せた好適な付勢を行うことができるようになる。したがって、過渡の付勢によりマスク本体部を損傷させてしまう不具合も生じ難く、また該マスク本体部の平坦度を好適に保った状態で成膜を行うことが可能となる。
前記支持手段は、前記ベース部材に対して前記マスク部材側への弾性力を付与する弾性手段にて構成することができる。このような弾性力を付与することで、該弾性手段と前記押圧付与手段との間でマスク本体部を強固に挟持できるようになり、マスク部材とベース部材との密着性を一層高めることが可能となる。弾性手段としては、例えばバネ部材等を用いることができる。
なお、本発明において支持手段は、例えばベース部材の開口部と同様のパターンの開口部を備える基材に対して配設することができ、具体的には基材をベース部材に一体化させ、該基材の非開口部に対して支持手段を配設することができる。この場合、基材はベース部材と同一部材又は基材よりも低膨張性の金属材料等を用いることができ、ベース部材よりも厚さを大きくすることが好ましく、これにより支持力を高めることができるようになる。
前記マスク本体部のマスク部材上に成膜対象基板を配設可能に構成され、前記押圧付与手段は、配設された成膜対象基板の重さにより生じる押圧力を利用してなるものとすることができる。この場合、押圧付与手段を別途具備させる必要がなく、装置が簡略化されることとなる。なお、マスク本体部の少なくともマスク部材を磁性材料にて構成し、該マスク部材との間で成膜対象基板を挟持する形にて磁石を具備させることもできる。この場合、磁石とマスク部材との間の磁力により成膜対象基板が固定されるとともに、該成膜対象基板に対して好適に押圧を付与することができ、つまり、磁石を配設して押圧付与手段を構成することも可能である。
前記成膜対象基板の配設位置に対して前記マスク本体部を挟んだ対向側には膜形成材料を供給する供給源が配設されてなるものとすることができる。この場合、供給源から発生する膜形成材料が、マスク部材を介して成膜対象基板に供給されることとなる。
次に、上記課題を解決するために、本発明の蒸着装置は、上述の膜形成装置を備え、前記押圧付与手段と前記マスク本体部との間に被蒸着基板を配設可能に構成されていることを特徴とする。また、前記配設された被蒸着基板に対して前記マスク本体部を挟んだ対向側には、材料を気化又は昇華させる蒸着源が配設されてなることを特徴とする。このような蒸着装置により、被蒸着基板に対して所望の蒸着パターンを好適に形成することができるようになる。
本発明の膜形成装置又は蒸着装置を構成するベース部材は、例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金、シリコン、石英ガラスのいずれかを主体として構成することができる。この場合、開口部のパターン形成が容易で、しかも熱膨張が小さいため変形が生じ難く、信頼性の高い膜パターンを形成することが可能となる。
また、本発明の膜形成装置又は蒸着装置を構成するマスク部材は、例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金、シリコン、石英ガラスのいずれかを主体として構成することができる。この場合、マスク開口部のパターン形成が容易で、しかも熱膨張が小さいため変形が生じ難く、信頼性の高い膜パターンを形成することが可能となる。
次に、本発明の膜形成装置又は蒸着装置は、有機エレクトロルミネッセンス装置を製造する際に好適に用いることができる。この場合、例えば有機エレクトロルミネッセンス装置を構成する発光層の形成材料である有機エレクトロルミネッセンス材料を、上記膜形成装置又は蒸着装置を用いて基板上に製膜することができる。また、例えば有機エレクトロルミネッセンス装置を構成する電極材料を、上記膜形成装置又は蒸着装置を用いて基板上に製膜することもできる。このように本発明の膜形成装置又は蒸着装置を用いることにより、所定の膜パターンを効率良く基板上に形成することができ、特に表示装置の画素に対応したパターンを信頼性高く形成することが可能となる。
以下、本発明の一実施の形態を説明する。
図1は、本発明の膜形成装置の一実施形態としての蒸着マスク20について、その断面構成を模式的に示す図である。蒸着マスク20は、複数のマスク部材(単位マスク)13を支持するベース部材12を含むマスク本体部10と、該マスク本体部10を支持するための支持基板16とを備えて構成されている。
図1は、本発明の膜形成装置の一実施形態としての蒸着マスク20について、その断面構成を模式的に示す図である。蒸着マスク20は、複数のマスク部材(単位マスク)13を支持するベース部材12を含むマスク本体部10と、該マスク本体部10を支持するための支持基板16とを備えて構成されている。
マスク本体部10は、図2〜図4に示すように、1つのマスク本体部10から所定の蒸着パターン(膜パターン)を複数得ることが可能な多面取り用マスクとして構成されている。つまり、図2に示すように、ベース部材12上に配設されたマスク部材13が、それぞれ蒸着源(材料供給源)からの蒸着材料(膜形成材料)が通過可能なマスク開口部14を有しており、該マスク開口部14が、取得したい蒸着パターンに対応した開口パターンを有して構成されている。そして、本実施の形態では、このようなマスク部材13が1枚のベース部材12上に複数(例えば6つ)配設され、1回の蒸着工程で複数(例えば6つ)の蒸着パターンを得ることが可能とされている。
ベース部材12には、図3及び図4に示すように複数の開口部15を備えており、個々の開口部15に対して上記マスク部材13が一対一で対応して配設可能とされている。具体的には開口部15の周縁において、マスク部材13の周縁部を支持可能に構成されており、その支持部ではベース部材12とマスク部材13とが接着材ないしスポット溶接等によって固着ないし接合されている。なお、ベース部材12に対してマスク部材13を着脱自在に構成するために、例えば係合ないし嵌め込み等により両部材を一体化するものとしても良い。また、両部材には組み付け時の位置合わせを行うためのアライメントマーク(図示略)が付与されている。
図1に戻り、マスク本体部10を支持するための支持基材16は、ベース部材12の開口部15に対応して、つまりベース部材12の開口部15と同じパターンの支持側開口部18を備えている。そして、これら開口部15と支持側開口部18とが平面的に重畳する配置にて、支持基材16とマスク本体部10(ベース部材12)とが一体化されている。ここでは、支持基材16の外周部とマスク本体部13(具体的にはベース部材12)の外周部とが、溶接等により固着ないし接合、或いは嵌め込み等により着脱自在に組み付けられている。このような構成によりマスク本体部10が確実に支持基材16に支持され、しかも各開口部15,18を通して蒸着材料が確実にマスク部材13のマスク開口部14を通過することとなる。
一方、支持基材16の非開口部にはマスク本体部10を支持するためのネジ部材(支持部材)17が1ないし複数配設されている。具体的には、支持基材16の非開口部のうち、マスク本体部10の中心付近、例えばストライプ状に構成された非開口部の交差部分において、ベース部材12をマスク部材13側へ付勢する形にて配設されている。
支持部材たるネジ部材17は、本実施の形態では雄ネジが支持基材16に形成された雌ネジ部に螺合された形にて構成されており、該雄ネジの螺合調整(締め付け調整)によりベース部材12を付勢可能にしている。なお、雄ネジの先端とベース部材12との当接により、ベース部材12が損傷を受けてしまう不具合を回避するために、雄ネジの先端には球面加工等が施され、該先端は球面(曲面)を有して構成されている。
なお、本実施の形態の蒸着マスク20において、ベース部材12は、例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金、シリコン、石英ガラスから選択される1ないし複数のものを主体として構成することができる。また、マスク部材13も同様に、例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金、シリコン、石英ガラスから選択される1ないし複数のものを主体として構成することができる。なかでもシリコンは、異方性エッチングにより高精度なマスク開口部14を形成することができる点で好ましく、一方、インバー等の金属材料は通常のエッチングによりマスク開口部14を形成することが可能である。さらに、支持基材16についても、例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金、シリコン、石英ガラスから選択される1ないし複数のものを主体として構成することができる。
このような構成の蒸着マスク20は、マスク部材13のベース部材12と接する側と異なる側に被蒸着基板たる成膜対象基板を設置し、支持基材16側に配設された蒸着源から蒸着材料が供給されることにより膜形成が行われる。そして、上記ネジ部材17によりマスク本体部10のベース部材12が付勢されるため、以下のような不具合を回避することができるものとなっている。
つまり、図5に示すように、ネジ部材(支持部材)17を備えない蒸着マスク21では、該蒸着マスク21の大型化に伴って、ベース部材12が自重に耐えられなくなって変形が生じてしまう。この状態で蒸着を行うと、マスク本体部10上に配設した被蒸着基板とマスク部材13との間に隙間が生じてしまい、被蒸着基板上の位置によっては所望の蒸着パターンが得られない不具合が発生する。また、マスク部材13とベース部材12との密着性も低下するため、該マスク部材13とベース部材12との間にも隙間が生じ、同じく所望の蒸着パターンが得られなくなる不具合が発生し得る。
これに対して、本実施の形態で示した蒸着マスク20はネジ部材(支持部材)17を有しており、該ネジ部材(支持部材)17を構成するネジ部材(雄ネジ)を適度に調整(螺合調整)することにより、該ネジ部材(雄ネジ)17の先端をベース部材12に接触させつつ該ベース部材12に対して付勢を伴った支持が可能となっている。ここで、ネジ部材17側からの付勢のみではマスク本体部10ないし支持基材16に変形が生じてしまう惧れもあるが、実際には成膜対象基板を設置することで、該成膜対象基板がマスク本体部10に対して押圧が付与されることとなる。したがって、該押圧と上記付勢により、ベース部材12とマスク部材13との密着性を好適に維持することができるとともに、マスク本体部10の平坦度を好適に調整することができるようになり、精度良い蒸着パターン(膜パターン)を得ることができるものとなっている。なお、平坦度の測定には、接触式の3次元測定器や非接触式のレーザ測定器(変位計)等を使用することができ、成膜対象基板を備えた蒸着マスク20を、平坦度調整後に蒸着源を備えた蒸着装置内に搬入して蒸着を施すことができる。
上記実施の形態の蒸着マスク20は、マスク本体部10を支持する支持部材としてネジ部材17を備えていたが、例えば図6に示す蒸着マスク22では、支持部材としてバネ部材17aを備えている。このようなバネ部材によりマスク本体部10に弾性力を付与することによっても、上述のようなベース部材12とマスク部材13との密着力調整、およびマスク本体部10の平坦度調整を好適に行うことができるようになる。
次に、本発明の蒸着装置の一実施形態として、図1に示した蒸着マスク20を備える蒸着装置100について、図7を参照しつつ説明する。
図7は蒸着装置100の構成を模式的に示す説明図であって、蒸着カバー4を有する蒸着源収容部3と、該蒸着収容部3内に配設された蒸着源2と、蒸着源収容部3の蒸着カバー4に備えられたマスク支持部4aに支持された蒸着マスク20とを備えている。
図7は蒸着装置100の構成を模式的に示す説明図であって、蒸着カバー4を有する蒸着源収容部3と、該蒸着収容部3内に配設された蒸着源2と、蒸着源収容部3の蒸着カバー4に備えられたマスク支持部4aに支持された蒸着マスク20とを備えている。
蒸着マスク20上には成膜対象基板19が配設され、該成膜対象基板19は、マスク本体部10とは異なる側に配設された磁石25と、磁性材料から構成されたマスク部材13との間で磁力に基づき挟持されている。また、蒸着マスク20が具備する支持基材16のネジ部材17は、マスク本体部10が平坦となるべく螺合調整されている。
このような蒸着装置100を用いて蒸着(成膜)を行うには、当該蒸着装置100を図示ないし真空チャンバー内に配設し、蒸着源2を作動させることにより、蒸着材料が蒸着マスク20を介して基板10上に所定パターンで形成されることとなる。
次に、蒸着装置の異なる実施の形態を示す。図8は、蒸着装置200を模式的に示す断面図である。図8に示すように、蒸着装置200は真空チャンバー1を蒸着室として構成したものであって、該真空チャンバー1内には、成膜対象基板50を保持するための基板保持部51が配設されてなり、該基板保持部51は、基板50をその蒸着面が蒸着源2に面する態様にて保持する構成を有している。なお、真空チャンバー1内は、図示しないポンプにより減圧可能に構成されている。また、真空チャンバー1内には、蒸着源2を内部に収容する蒸着源収容部3が配設され、該蒸着源収容部3は蒸着カバー4にて覆われている。なお、蒸着カバー4は、蒸着源2から発生する蒸着材料の拡散を防止ないし抑制する機能を担っている。
一方、蒸着源収容部3の上方には、図1に示した蒸着マスク20が配設され、具体的には蒸着源収容部3のマスク保持部6に一体となって固定されている。また、蒸着源収容部3は、上記マスク保持部6が形成された側とは反対側においてボールネジ7に組み付けられており、該ボールネジ7の軸周り回動に伴って、該ボールネジ7の長軸方向に移動可能に構成されている。なお、この蒸着源収容部3の移動は、リニアガイド8上に沿って行われるものとされており、該蒸着源収容部3の移動に基づき、蒸着源2と蒸着マスク20とが一体にて移動することとなる。また、ボールネジ7の回動はモーター9を駆動源として行われている。
このように本実施の形態の蒸着装置200では、蒸着源2と、該蒸着源2と被蒸着部材たる基板50との間に蒸着マスク20とを具備してなり、蒸着源2と蒸着マスク20とはマスク保持部6により一体となって、ボールネジ7の長軸方向に移動する構成とされている。その結果、蒸着源2は蒸着マスク20と共に基板50に対して相対移動することとなり、該移動方向に延びる形にて蒸着材料が基板50上に蒸着されることとなる。
蒸着源2は長手状に構成され、該蒸着源2の長手方向がボールネジ7の長軸方向に対して略直角となるように配設されており、その結果、蒸着源2は自身の幅方向に移動する構成とれている。一方、蒸着マスク20はストライプ状のマスク開口部(図示略)を有し、その長手方向が、該蒸着マスク20の移動方向と略平行に構成されており、すなわち、ストライプ状のマスク開口部の長手方向に沿って、蒸着源2及び蒸着マスク20が移動する構成となっている。
以上のような構成の蒸着装置200を用いた蒸着方法(膜形成方法)について説明する。まず、図8に示したように、基板50及び蒸着源収容部3を設定する。その後、モーター9を稼動させてボールネジ7を駆動する。このボールネジ7の回動はモーター9に接続された制御部により制御され、具体的には、その回動量及び回動方向等が制御される構成となっている。
ボールネジ7の回動に伴って、蒸着源収容部3はボールネジ7の長軸方向に移動する。この場合、ボールネジ7が右回りの場合は正方向へ、ボールネジ7が左回りの場合は負方向へ移動する構成とされ、この移動により、位置固定された基板50に対して、蒸着源2及び蒸着マスク20が相対移動することとなる。このような相対移動を行いつつ、蒸着源2から材料を蒸着させることにより、蒸着マスク20のマスク開口部に対応したストライプ状の蒸着パターンが、基板50上に形成されることとなる。
このような本実施形態の蒸着装置200についても、上述した本発明に係る構成を具備した蒸着マスク20を用いて構成されているため、精度の高い蒸着パターンを得ることができるものとされている。
次に、例えば図7に示した蒸着装置100では、マスク部材13のマスク開口部形状次第では、マトリクス状の蒸着パターンを成膜対象基板上に形成することができる。このようなマトリクス状の蒸着パターン形成は、例えば表示装置の画素を形成するのに好適で、具体的には画素を構成する有機材料あるいは電極材料を、図7に示した本実施形態の蒸着装置100を用いた蒸着方法(膜形成方法)により形成するのが好適である。以下、本実施形態の蒸着装置100を用いて製造した有機エレクトロルミネッセンスの一例について図9を参照しつつ説明する。
図9は、有機エレクトロルミネッセンス装置の概略構成を模式的に示す平面図であり、図9中符号270は有機エレクトロルミネッセンスパネルである。このような有機エレクトロルミネッセンスパネルは、有機エレクトロルミネッセンス装置用基板55上に各発光層(R画素、G画素、B画素)を形成することで得ることができる。この有機エレクトロルミネッセンスパネル270は、ガラス等からなる基板55と、マトリックス状に配置された画素271(R画素、G画素、B画素)を形成する多数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、封止基板(図示略)とを具備して構成されたものである。
基板55は、例えばガラス等の透明基板からなるもので、基板55の中央に位置する表示領域202aと、基板55の周辺部に位置して表示領域202aの外側に配置された非表示領域202bとに区画されている。表示領域202aは、マトリックス状に配置された有機エレクトロルミネッセンス素子によって形成された領域であり、有効表示領域とも言われるものである。
このような有機エレクトロルミネッセンス装置の画素形成に際して、上述した本実施形態の蒸着装置100を用いることにより、各画素をマトリクス状に簡便に構成することが可能となる。しかも大型の有機エレクトロルミネッセンス装置に対しても好適に用いることができる。また、パネルの各基板にストライプ状の電極を構成する場合には、図8に示した蒸着装置200を用いるのが良く、この場合も、大型の有機エレクトロルミネッセンス装置に対して好適に用いることができる。そして、蒸着装置100或いは蒸着装置200を用いることで、各色の画素を好適に形成することができ、大型の有機エレクトロルミネッセンスパネルを精度良く、高効率で製造することが可能となる。
10…マスク本体部、12…ベース部材、13…マスク部材、14…マスク開口部、15…ベース側開口部(開口部)、16…支持基材、17…ネジ部材(支持手段)、18…支持側開口部、20…蒸着マスク(膜形成装置)
Claims (7)
- 開口部を有するベース部材と、該ベース部材上であって前記開口部を覆う位置に配設され、所定パターンのマスク開口部を備えるマスク部材とを有するマスク本体部を具備してなる膜形成装置であって、
前記マスク本体部に対して、前記ベース部材側から該ベース部材の非開口部の少なくとも一部を支持する支持手段を具備してなることを特徴とする膜形成装置。 - 前記マスク本体部に対して、前記マスク部材側から押圧を付与する押圧付与手段を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の膜形成装置。
- 前記支持手段は、前記ベース部材を前記マスク部材側へ付勢する付勢手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の膜形成装置。
- 前記付勢手段は、ネジ部材を具備してなり、該ネジ部材の締め付けを調整することで前記付勢力を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項3に記載の膜形成装置。
- 前記支持手段は、前記ベース部材に対して前記マスク部材側への弾性力を付与する弾性手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の膜形成装置。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の膜形成装置を備える蒸着装置であって、
前記マスク本体部上に被蒸着基板を配設可能に構成されていることを特徴とする蒸着装置。 - 前記配設された被蒸着基板に対して前記マスク本体部を挟んだ対向側には、材料を気化又は昇華させる蒸着源が配設されてなることを特徴とする請求項6に記載の蒸着装置。
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