JP2007046099A

JP2007046099A - マスクホルダ及び基板ホルダ

Info

Publication number: JP2007046099A
Application number: JP2005230993A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Nakane; 直広中根
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】真空蒸着装置であって、基板に所定のパターンの蒸着を行うためのマスクと、マスクを保持するためのマスクホルダーを有し、マスクホルダーと基板ホルダーとの相対位置のズレが生じにくいマスクホルダー及び基板ホルダーを提供する。
【解決手段】マスクホルダー５に摩擦パッド２が設けられていると共に、基板ホルダー３に摩擦パッド１７が設けられている。摩擦パッド２と摩擦パッド１７とが互いに当接する位置に設けられている。摩擦パッドの材質はゴムあるいはエラストマーとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬの製造方法に関し、真空中で基板上に、微細加工されたマスクによるパターン成膜を行なうための方法に関する。

有機ＥＬのマスク蒸着による製造方法において、そのフルカラーで発光可能な有機ＥＬパネルの製作を行なうためには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を、シャドーマスクを用いて、蒸着によって、各色の塗り分けを行なうことで、実現できる。

この塗り分けを行なうためには、ＲＧＢの各色用にマスクを製作し、そのマスクを各色毎に交換し、所定の位置に位置決めして、蒸着を行なう方法が多く用いられている。

図１１は、真空中にて、基板１１０とマスク１０２との位置合わせを行なう機構の概略を示す。

図において、詳細を説明すると、パターンを微細に加工されたマスク１０２は、磁性体であって、マスクホルダー１０１に不図示のマグネットにより吸着されている。また、図において、マスクホルダーには、穴１０１ａ、１０１ｄがあり、本体に設けられているロッド１０８の先端の段付部に係合されている。さらに、基板ホルダ１０９を固定するためのクランパ１０３が設けられていて、その先端には材質にエラストマー樹脂を用いたチップ１０４が設けられている。クランパの中央部には、軸受け１０５があり、これでクランパは回動自由になっている。軸受け１０５は、フレーム１０７に取り付けられていて、そのフレームを始点として、クランパを動作させるためのネジリコイルバネ１０６が設けられている。

基板ホルダー１０９は、基板１１０を不図示の保持器によって保持されていて、穴１０９ａとロッド１１１の先端部１１１ａによって支持され、ロッド１１１は、アクチュエータ１１２に連結されている。このことから、基板ホルダー１１９は、アクチュエーター１１２によって、任意の位置に移動可能になっている。

上記クランパ１０３は、先端チップ１０４の他端には、アクチュエーター１１３に駆動されるようになっており、このアクチュエーターの上下方向の動きによって、クランパが回動し、開閉動作可能となっている。

上記の状態によって、アクチュエーター１１２を駆動し、マスク１０２と基板１１０を所定の場所への位置合わせを行なう様になっている。

図１２は、アクチュエーター１１２が下降し、それに伴いロッド１１１も下降し、基板ホルダー１０９も下降し、基板ホルダーに保持されている基板１１０がマスク１０２と接触している状態を示す。そして、アクチュエーター１１３が上昇すると、クランパ１０３がネジリコイルバネ１０６によって駆動され、基板ホルダーは、マスクホルダーに加圧当接される。

以上の動作によって、基板１１０とマスク１０２が所定の位置に固定されるようになっている。

図１３では、マスクホルダー１０１の平面図を示す。外形は、図からわかるように略正方形を成し、中央に角穴１０１ａが設けられている。この角穴は、蒸着源からの蒸着物質をマスクへ受け入れるための穴である。図の様に、クランパ１０３は左右両端に配置され、そのフレーム１０７は、ネジ１０７ａによってネジ止めされている。また、本体からのロッド１０８によって、固定するための穴１０１ａ、１０１ｃが開けられており、穴１０１ａは、ロッド１０８の先端部１０８ａとの勘合ガタが小さくなるように設定されており、穴１０１ｃは、長穴形状になっており、その長穴の短辺は、ロッド先端部１０８ａとの勘合ガタが小さくなるようになっている。さらに、穴１０１ｄは、ロッド先端部１０８ａとの勘合ガタは比較的に大きくなっており、主にマスクホルダーの重力方向への保持としての機能を持つようになっている。また、切り欠き部１０１ｂは、基板ホルダーを支持するためのロッド１１１の逃げ部となっている。

図１４に、マスクホルダー１０１に、マスク１０２が装着している状態を示す。マスク１０２は、マスクホルダー内の不図示のマグネットによって、磁力によりマスクホルダーに固定されている。マスクの位置は、マスクホルダー内に設けられている３本のピン１０１ｅによって、位置決めされている。また、図からわかるように、マスク１０２には、所定のパターン１０２ａが設けられている。

図１５に、マスク１０２を示す。マスク１０２は、略正方形を成していて、所定のパターン１０２ａが設けられている。材質は、ＳＵＳ３０４であり、磁性体となっている。厚みは４０〜２００μｍ程度のものを用いている。

図１６に、マスクホルダー１０１の裏面からみた構成を示す。図において、マスク１０２の外形は、点線にて示した。そのマスク下部に、多数のマグネット１１５を配置した構成になっている。このマグネットの磁力によって、マスクがマスクホルダーに固定されるようになっている。

次に図１７において、基板ホルダーの説明を行なう。基板ホルダー１０９は、アクチュエーターからのロッド１１１の先端部１１１ａを受けるための穴１０９ａ、１０９ｂがあり、ロッド先端部１１１ａとの勘合ガタが小さくなるような設定になっている。他方の穴１０９ｃは、勘合ガタは比較的に大きくなっており、主にマスクホルダーの重力方向への保持としての機能を持つようになっている。

図において、基板１１０は、ホルダー内の突き当て部１０９ｄに二方が突き当てられ、その各方向に、板バネ１１６によって押し当てられている。板バネは、ネジ１１６ａによって固定されている。

したがって、図１８にて、マスクホルダー１０１にマスク１０２が保持され、その上部に基板１１０を保持した基板ホルダー１０９があり、この基板ホルダーをクランパ１０３によって、加圧当接させている状態の平面図を示す。これにより、基板への蒸着が行える状態であることを示している。このように、基板１０１とマスク１０２とをクランパを利用して固定する技術が例えば、特許文献１に記載されている。
特開2001-326075号公報

以上説明を行なった従来例において、マスクに設けられているパターンを、基板に対して所定の位置へ、位置決めを行ない、所定のマスクパターン通りに蒸着を行なうことを可能としていた。

しかしながら、マスクパターンを、従来よりもより小さな形状とした場合に、複数枚のマスクを交換して、ＲＧＢの塗り分けを行なうためには、マスクと基板との位置を、所定の位置へ、位置合わせを行い、その後、クランパによって、マスクホルダーと基板ホルダーとを固定した場合、その相対位置がある微小な大きさにおいては、ズレが生じるということがあった。このズレ量は、上記従来の技術においては、極めて小さな量であって、ＲＧＢの各色の塗り分けにおいて、問題は無いものであった。

しかし、昨今のパソコンや携帯電話の急激な普及に伴い、ディジタルカメラやカメラ付携帯も普及し、有機ＥＬパネルは、今後も大きな市場が期待出来るようになってきた。

このような状況において、今後製作する有機ＥＬパネルは、ディジタルカメラやカメラ付携帯電話の表示部として使用されることが期待されていて、その為には、より高精細なカラー画像が表示できるパネルを製作する必要が生じてきた。

本発明は、上記の目的を達成するために、鑑みたものであり、そのためには、真空チャンバー内に、蒸着源を有し、該蒸着源にて蒸着材料を加熱して基板に蒸着させる真空蒸着装置であって、該基板に所定のパターンに蒸着を行うためのマスクと、該マスクを保持するためのマスクホルダーを有し、該基板は、基板を保持するための基板ホルダーを有し、前記マスクホルダーと、前記基板ホルダーとを、所定の位置に固定するためのクランプ手段が設けられている真空蒸着装置において、マスクホルダー内のマスク以外の部位に、摩擦パッドを設けたマスクホルダーの摩擦パッドと、基板ホルダー内の基板以外の部位に、摩擦パッドを設けた基板ホルダーの摩擦パッドとが、互いに当接する位置に設けたことを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダーとすることと、上記のマスクホルダーの摩擦パッドと、基板ホルダーの摩擦パッドとの表面硬度の大きさが、互いに異なることを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダーとすることと、上記の真空蒸着装置及びマスクホルダーにおいて、上記マスクホルダー内に設けたれた摩擦パッドに当接する位置に、基板ホルダーにバネ手段の動作点に剛体を配置したパッドを設け、マスクホルダー内の摩擦パッドと、基板ホルダーに設けた上記剛体とが当接する様に設けたことを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダーとすることと、上記の真空蒸着装置及び基板ホルダーにおいて、上記基板ホルダー内に設けたれた摩擦パッドに当接する位置に、マスクホルダーにバネ手段の動作点に剛体を配置したパッドを設け、基板ホルダー内の摩擦パッドと、マスクホルダーに設けた上記剛体とが当接する様に設けたことを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダーとすることと、上記の摩擦パッドにおいて、摩擦パッドの材質をゴムあるいはエラストマーとしたことを特徴とする、摩擦パッドとすることと、上記の摩擦パッドにおいて、摩擦パッドの材質をフッ素ゴムとしたことを特徴とする、摩擦パッドとすることによって、達成される。

以上説明したように、本発明によれば、
（１）基板ホルダー内に摩擦パッドを設け、かつマスクホルダー内に摩擦パッドを設け、この各々の摩擦パッドが互いに接触することによって生ずる摩擦力により、基板ホルダーとマスクホルダーとの相対位置ズレを防止する、という効果がある。

（２）基板ホルダーとマスクホルダーとの間で、どちらか一方に摩擦パッドを設け、他方にバネ手段とその動作点に剛体を設けて、その剛体がクランパのクランプ力によって、バネ手段に懸架された状態で、摩擦パッドに押し当てられ、摩擦パッド及びバネ手段が変形して接触し、その接触点に生ずる摩擦力によって、基板ホルダーとマスクホルダーとの相対位置ズレを防止する、という効果がある。

（３）剛体は、一般的な旋盤などで製作が可能であり、その高さは容易に高精度に製作することができる。さらに、バネ手段は、板バネなどの低コストで形状精度が安定した構成を使用することが出来る。一方の摩擦パッドは、ホルダー表面から、所定の大きさのザグリ加工を施し、そこに所定の厚さへ金型によって成形されたフッ素ゴムを装着することで、上記突起の高さと、弾性体の変形量を考慮した構成を、精度良く製作することができ、これにより、基板ホルダーとマスクホルダーとの相対位置ズレを安定して防止するという効果を維持しながら、低コストで、高精度な構成部品を製作することが出来る。

本発明の実際の形態として、以下に実施例を示す。

図１に、本発明の第１の実施例の構成１を示す。図において、マスクホルダー５にはマスク６が不図示のマグネットの磁力によって装着されていて、摩擦パッド２が設けられている。基板ホルダー３には、基板４が装着されている。さらに基板ホルダーには、摩擦パッド１７が設けられている。

また、マスクホルダー５の両端部には、クランパ７があり、その先端にはエラストマー樹脂の先端チップ８が設けられている。さらに、クランパは、軸受け部９を介してフレーム１１に回動自由に支持されており、その回動中心部に、ねじりコイルバネ１０を配している。この構成において、クランパ７は、アクチュエーターロッド１２が上下動することで、基板ホルダーのクランプと解除を自在に行なうことが出来るようになっている。

次に図２について、説明を行なう。図には、マスクホルダー５と基板ホルダー３が、真空装置内で、マスクと基板との相対位置を、所定の位置に調整するためのアライメント機構に装着した状態を示す。

図において、マスクホルダー５は、本体に設けられているロッド１５の先端部に装着されている。基板ホルダー３は、ロッド１３の先端部に装着されていて、ロッド１３は、アクチュエーター１４に固定されている。図からわかるように、基板ホルダー３は、アクチュエータ１４によってその平面内方向であるＸ，Ｙ，θ方向に駆動可能になっていて、基板４とマスク６との位置合わせを行なうことが可能になっている。

図３は、マスクホルダーと基板ホルダーが、本体に装着された状態で、その本体を不図示とし、アクチュエーター１４が重力方向に下降し、基板ホルダー３が自重にてマスクホルダー６に当接している状態を示す。図において、左記当接部位は、マスクホルダーに設けられている摩擦パッド２の先端が、マスクホルダーに設けられている摩擦パッド１７に当接している状態になっている。

図４は、図３の状態から、アクチュエーター１２が、図のように上昇し、クランパ７は、ねじりコイルバネ１０によって回動駆動され、その先端チップ８が基板ホルダー３に押し当てられ、図の様に、摩擦パッド２及び１７が各々圧縮変形して、加圧当接して密着していることがわかる。

上記、摩擦パッド２及び１７の材質は、フッ素ゴムを用いている。ゴム硬度は５０〜７０度（JIS-K6301）のものを用いているが、摩擦パッド１７よりも摩擦パッド２の方がゴム硬度を高くした方が、本実施形態の例では、好適であった。具体的には、摩擦パッド１７のゴム硬度を５０程度とし、摩擦パッド２のゴム硬度を７０程度とした。

また、フッ素ゴムは、真空中における放出ガスの量が少ないことで知られているが、この放出ガスが少ないものであれば、他の材質を用いても良い。

また、ゴム硬度は、クランパの発生力や、パッドの形状との兼ね合いもあるが、パッドが変形して、マスクと基板が密着出来る状態を保つことが出来れば、他の硬度の物を用いても良い。さらに、上記摩擦パッドは、弾性変形後は、マスクホルダーとの圧縮方向と直角をなす方向へのある程度の摩擦力が発生出来るようになっており、その為には、その材質とマスクホルダー材質との摩擦係数が、0.2以上のものであることが望ましい。

以上説明したように、マスクと基板との相対位置調整を行なった後、アクチュエータを解除し、マスクホルダーに設けられた摩擦パッドと、基板ホルダーに設けられた摩擦パッドとが互いに当接する。その次に、クランパを駆動していたアクチュエータを解除し、クランパが、ネジリコイルバネの発生力によって動作し、基板ホルダー全体を、マスクホルダーへ加圧当接させる。この動作によって、上記摩擦パッドは、変形し、各々の摩擦パッドどうしが密着するようになる。この摩擦パッドの密着により、マスクホルダー全体と、基板ホルダー全体の相対位置ズレを摩擦力によって防止することが出来、これにより、基板とマスクとの相対位置のズレを無くすことが出来るという効果がある。

図５、６、７、８、９及び図１０に第２の実施例を示す。

図５において、基板ホルダー２２は、基板４を保持し、マスクホルダー２４には、マスク６が装着されており、さらにそのホルダー両端にクランパ７が設けられている構成となっている。さらに詳細に説明すると、基板ホルダーには、突起２１ａが設けられていて、この突起２１ａは、剛体になっている。さらに、この突起２１ａは、板バネ２１に不図示のネジによって固定されている。マスクホルダー２４には、その表面の一部に、摩擦パッド２３が設けられている。

図６は、マスクホルダーと基板ホルダーが、本体に装着された状態で、その本体を不図示とし、アクチュエーター１４が重力方向に下降し、基板ホルダー２２が自重にてマスクホルダー２４に当接している状態を示す。図において、左記当接部位は、基板ホルダーに設けられている、バネ２１によって懸架された突起２１ａの先端が、マスクホルダーの摩擦パッド２３に、基板ホルダーの自重によって当接している。

図７は、図６の状態から、アクチュエーター１２が、図のように上昇し、クランパ７は、ねじりコイルバネ１０によって回動駆動され、その先端チップ８が基板ホルダー２２に押し当てられ、図の様に、突起２１ａが、マスクホルダーの摩擦パッド２３に加圧当接し、これにより、板バネ２１が、図からわかる様に変形して、当接している。さらに、この摩擦パッド２３も圧縮変形し、マスク６と基板４とが密着していることがわかる。

図８は、マスクホルダー２４の平面図を示す。図において、フレーム１１に取り付けられたクランパ７があり、左記フレームはネジ１１ａによって、ネジ止めされている。クランパ７は、図５、６，７からもわかるように、２ヶ所に設けられている。

摩擦パッド２３は、図からわかる様に４ヶ所設けられていている。また真空蒸着装置本体のアライメント機構のロッド１５に搭載するための穴２４ａ、２４ｂ及び２４ｄが設けられている。

穴２４ｂは、位置決め穴で、２４ｄは長穴とし、穴２４ｂ回りの回転方向の規制をしている。穴２４ａは、２ヶ所設けられていて、勘合穴として使用している。

また、Ｕ字溝２４ｃが４ヶ所設けられていて、これは基板ホルダーを本体に搭載するためのロッド１３を回避するために設けられている。

さらに図において、点線で示したマスク６があり、そのマスク内の画素開口部６ａが、マスクホルダー２４の開口部２４ｅにある構成になっている。

マスク６は、マスクホルダー２４内に内蔵されているマグネット２４ｆによって、磁界により吸着されている。

以上が、マスクホルダーの詳細である。

図９は、基板ホルダー２２の平面図を示す。図において、基板ホルダー中央部には、開口部２２ｅがあり、その開口部の突き当て部２２ｇに、基板４の二辺を突き当てて、固定部材２５によって、固定されている構成になっている。上記突き当て部には、逃げ部２２ｆが設けられている。固定部材２５は、２本のネジ２５ａによって、各々固定されている。

真空蒸着装置本体のアライメント機構のロッド１３に搭載するための穴２２ａ、２２ｂ及び２２ｃが設けられている。

穴２２ｂは、位置決め穴で、２２ｃは長穴とし、穴２２ｂ回りの回転方向の規制をしている。穴２２ａは、２ヶ所設けられていて、勘合穴として使用している。

さらに図において、Ｕ字型の４ヶ所の開口部２２ｄがあり、その奥には、ザグリ部２２ｆが設けられている。

ザグリ部２２ｆには、それぞれ板バネ２１が、ネジ２１ｂによって固定されていて、板バネ２１の先端部には、剛体突起２１ａが、ネジ２１ｂによって、各々固定されている。

以上が、基板ホルダーの詳細である。

図は、マスクホルダー２４に、基板ホルダー２２を搭載し、クランパ７にて固定されている状態の平面図である。

図からわかる様に、板バネ２１に懸架された剛体突起２１ａが、マスクホルダー内の摩擦パッド２３に、加圧当接している状態がよくわかる。

また、基板４の下面には、マスクの画素開口部（点線）が位置しており、この状態で、真空蒸着糟に搬送し、基板とマスクの画素パターンの位置ズレが無い、良好なマスク蒸着が行える様になっている。

以上説明したように、基板ホルダーに板バネに懸架された剛体突起、マスクホルダーに弾性体である摩擦パッドとを配置し、その剛体突起と弾性体との接触と、弾性体の圧縮変形及び板バネの撓みによる反力により、各ホルダーの相対位置ズレを防ぐ方向の摩擦力を大きくすることができ、基板とマスクとの相対位置合わせ後に、真空蒸着装置内の振動や、その後の搬送時に生じる衝撃や振動などによって、その位置にズレが生ずるという不具合を防止することができる。

また、本実施例の剛体突起は、製作が容易であり、その高さの精度も高く製作することができる。さらに、板バネは、図からわかる様に平板を用いていて、その製作は容易であり、かつ曲げ行程を必要としないので、平面性を高く保つことが出来る。マスクホルダー内の摩擦パッドは、マスクホルダー表面にフッ素ゴムを接着にて装着して用いた。また、この摩擦パッドの形状を工夫し、別体の保持部材等を用いて固定しても良い。これにより、上記突起の位置と、弾性体の変形量を考慮した構成を、精度良く実現することが出来る。これにより安定したズレ防止力を発生させることが出来る。

また、本実施例では、マスクホルダーに摩擦パッドを設け、基板ホルダー側に、板バネに懸架された剛体突起を設けたが、この逆の構成、すなわち、マスクホルダー側に、板バネに懸架された剛体突起を設け、基板ホルダーに摩擦パッドを設けた構成としても、差し支えない。

第１の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーの側面図第１の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーを、本体内に装着した場合の側面図第１の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーの動作説明図第１の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーの動作説明図第２の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーの側面図第２の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーの動作説明図第２の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーの動作説明図第２の実施例のマスクホルダーの平面図第２の実施例の基板ホルダーの平面図第２の実施例の基板ホルダー及びマスクホルダーの平面図従来の基板ホルダー及びマスクホルダー及び本体の側面図従来の基板ホルダー及びマスクホルダー及び本体の動作説明図従来のマスクホルダーの平面図従来のマスクホルダーにマスクを装着した場合の平面図マスクの平面図従来のマスクホルダーの裏面説明図従来の基板ホルダーに基板を装着した場合の平面図従来のマスクホルダー及び基板ホルダーの平面図

符号の説明

１本発明の構成
２、１７１摩擦パッド
３基板ホルダー
４基板
５マスクホルダー
６マスク
７クランパー
８先端チップ
１２アクチュエーター
１３ロッド
１４アクチュエーター
１５ロッド
２１板バネ
２１ａ剛体突起
２３摩擦パッド
５ｂ、２２ｂ位置決め穴

Claims

真空チャンバー内に、蒸着源を有し、該蒸着源にて蒸着材料を加熱して基板に蒸着させる真空蒸着装置であって、該基板に所定のパターンに蒸着を行うためのマスクと、該マスクを保持するためのマスクホルダーを有し、該基板は、基板を保持するための基板ホルダーを有し、前記マスクホルダーと、前記基板ホルダーとを、所定の位置に固定するためのクランプ手段が設けられている真空蒸着装置において、
マスクホルダー内のマスク以外の部位に、摩擦パッドを設けたマスクホルダーの摩擦パッドと、
基板ホルダー内の基板以外の部位に、摩擦パッドを設けた基板ホルダーの摩擦パッドとが、互いに当接する位置に設けたことを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダー。
請求項１記載のマスクホルダーの摩擦パッドと、基板ホルダーの摩擦パッドとの表面硬度の大きさが、互いに異なることを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダー。
請求項１記載の真空蒸着装置及びマスクホルダーにおいて、
上記マスクホルダー内に設けられた摩擦パッドに当接する位置に、基板ホルダーにバネ手段の動作点に剛体を配置したパッドを設け、マスクホルダー内の摩擦パッドと、基板ホルダーに設けた上記剛体とが当接する様に設けたことを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダー。
請求項１記載の真空蒸着装置及び基板ホルダーにおいて、
上記基板ホルダー内に設けたれた摩擦パッドに当接する位置に、マスクホルダーにバネ手段の動作点に剛体を配置したパッドを設け、基板ホルダー内の摩擦パッドと、マスクホルダーに設けた上記剛体とが当接する様に設けたことを特徴とする、マスクホルダー及び基板ホルダー。
請求項１、２、３及び４記載の摩擦パッドにおいて、摩擦パッドの材質をゴムあるいはエラストマーとしたことを特徴とする、摩擦パッド。
請求項１、２、３及び４記載の摩擦パッドにおいて、摩擦パッドの材質をフッ素ゴムとしたことを特徴とする、摩擦パッド。