JP2010248584A - 真空蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、前記真空チャンバの内部に設けた剛体の第1基準部材、真空チャンバの外部に設けた剛体の第2基準部材、及び一端を前記第1基準部材に固定し、前記真空チャンバの壁に設けた貫通孔を通して他端を前記第2基準部材に固定された剛体の支柱を複数具備するかご構造体と、前記真空チャンバの気密性を確保する気密部と、前記かご構造体を前記真空チャンバの所定位置に維持する維持手段とを有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
基板サイズに合わせて単純に真空チャンバを大形化して行くと、真空チャンバ壁の変形も無視できない大きさ(数mm〜10mm程度以上)になることが解った。特許文献1の方式を図11と図12、特許文献2の方式を図13と図14に示す。図11と図12は真空チャンバ内が大気圧の状態、図13と図14は真空チャンバ内を真空排気時の真空チャンバ壁の変形による蒸発源の往復運動の駆動機構の影響を示したものである。
なお、図15、図16において上記で説明されていない符号は、本発明の実施形態で説明したものと同一機能ものは同一のものを用いている。
また、本発明の他の目的は、真空チャンバ内部の圧力状態に依存せずに、安定した蒸着が可能な真空蒸着装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、特に、1辺の長さが1mを超える大形基板に対して、上記3つのうち少なくとも一つを達成できる真空蒸着装置を提供することである。
また、上記目的を達成するために、第3の特徴に加え、前記面方向拘束は前記第1又は第2基準部材と前記対向する前記真空チャンバの壁の少なくともどちらか一方に凸部を設け、前記対応する凹部にはめ込む又は端部に突き当ててる手段であることを第4の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記蒸発源は、ノズルを有し、内部に前記蒸着材料を収める容器であるるつぼと、前記るつぼを加熱する加熱手段を持ち、るつぼの加熱により前記蒸着材料を気化させて、前記るつぼに設けた前記ノズルから気化した前記蒸着材料を噴出させることを第6の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第1または第7の特徴に加え、前記移動手段は、前記蒸発源を前記第1基準部材に平行に移動させる移動機構と、前記移動機構と前記蒸発源とを結合する結合手段と、前記結合手段を駆動する結合駆動手段とを有することを第8の特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第13の特徴に加え、前記真空隔壁は、前記第1基準部材に直接または間接的に固定され、一端が密閉され、他端が前記真空チャンバ外の雰囲気に開放されていることを第14の特徴とする。
最後に、上記目的を達成するために、第11または第12の特徴に加え、前記磁気結合駆動手段は前記真空隔壁内に設けたピストンであり、前記結合手段は前記真空隔壁の外側に真空隔壁に非接触で配置したリングであり、前記ピストン、前記リングのうち一方が磁石を持ち、他方が磁石に吸着する材料で形成されており、前記真空隔壁の両端に空圧配管を接続し、前記空圧を制御して前記ピストンを移動させることを特徴とすることを第16の特徴とする。
また、本発明のよれば、真空チャンバ内部の圧力状態に依存せずに、安定した蒸着が可能な真空蒸着装置を提供することができる。
また、本発明のよれば、特に、1辺の長さが1mを超える大形基板に対して、上記3つのうち少なくとも一つを達成できる真空蒸着装置を提供することができる。
また、本発明によれば、蒸発源移動機構のミスアライメントが生じにくくなるため、蒸発源の移動時に振動よって蒸発源内部の液化した蒸着材料の液面がゆすられることに起因した蒸着材料の気化速度の変動を抑制し、安定した蒸着プロセスを実現できる真空蒸着装置を提供することができる。
本発明における第1実施形態を図1〜4を用いて説明する。第1実施形態は、図11及び図13に示した従来方式に対応したもので、従来方式にとの差を含めて第1実施形態を説明をする。
図1と図3に本実施形態の実施例とその基本構成を示す。図1及び図3に示した真空蒸着装置について真空チャンバ1内部を真空ポンプ(図示せず)によって排気した状態を図2及び図4にそれぞれ示す。
まず、図1、図を用いて第1の実施例を説明する。なお、図11は従来方式の基本構成を示し、図12は図11に示した従来方式で真空排気をした状態を示す。
真空チャンバ1の内部を真空ポンプにより真空排気すると真空チャンバ壁1hは1kPaの負圧を受ける。真空チャンバ1が大型化すると、図2または図12に示すように真空チャンバ壁のたわみの問題が顕著になる。従来は一般的に真空チャンバ壁の厚みを増したり、リブを取り付けるなどのチャンバ壁の剛性を向上させることによりチャンバ壁のたわみを押さえ、そこに取り付けられてきた機構部品への悪影響を排除しようとしてきた。しかし、これらの対策は、どれも真空チャンバの重量がかさむ方向での対処となるため、真空蒸着装置をユーザのもとへ搬送する際に、搬送可能な重量を超えるケースも生じ始めた。
また、図1では維持手段として滑り対偶と回転対偶を有するフローティング機構9を設けたが、発塵の問題が無ければ、例えば、位置決めピン等でかご構造体20と真空チャンバ壁1hdの相対的な位置関係を保持する拘束手段でフローティング機構を構成してもよいし、拘束手段と滑り対偶や回転対偶を組合せたフローティング機構を構成してもよい。
蒸発源2を駆動するためのリニアガイド105やボール螺子103は、内部ベースプレート8上に設置することによって、真空チャンバの変形に無関係に、その位置関係及び形状を保持できる。また、真空装置では駆動源のモータ100を冷却の都合から真空チャンバ1の外部に設置する。このモータ100を本実施例では外部ベースプレート16に固定することにより、駆動される側とモータの位置関係は保持される。モータ100の動力を真空チャンバ1内に伝達するのに磁性流体シール102を介して真空チャンバ1内部に伝達する。磁性流体シール102が図2に示すように真空チャンバ壁1hの変形で傾く場合モータ100と磁性流体シール102の間及び、磁性流体シール102とボール螺子103の間に、軸間の変位や角度誤差を吸収するカップリング101を設けることで、スムーズな動力の伝達が可能になる。
次に、第1実施形態の第2の実施例を図3、図4を用いて説明する。第2の実施例は、基本的には第1の実施例と同じであるが、フローティング機構9の設置位置が異なる。第1の実施例では、フローティング機構9が真空チャンバ1の外側にある例を示したが、本実施例では、図3のように真空チャンバ1の内側にフローティング機構9を設ける。この場合、真空排気すると、図4に示すような状態になり、図2同様に真空チャンバ1壁は変形するが、かご構造体及びそのベースプレート8,16に取り付けた機構の変形は生じない。
また、本実施形態によれば、駆動源とボール螺子等の駆動機構とのミスアライメントが生じなくなるため、駆動源及び移動手段の直動機構のメンテナンス頻度や交換頻度を長く稼働率の高い真空蒸着装置を提供することができる。
特に、これらの効果は、1辺の長さが1mを超える大形基板に対して蒸着する真空蒸着装置においてその効果は顕著である。
図5に本発明の各実施形態で用いるアライメント方法を説明する。基板4はエッチング又は、パターンによるアライメントマーク25が設けられている。また、基板4のアライメントマーク25に対応する蒸着マスク5位置にアライメントマーク26が設けられている。
蒸着マスク5上のアライメントマーク26は、電鋳またはエッチングによりマスク開口パターン31形成時に同時に形成した穴パターンやレーザ又はサンドブラストなどによる掘りこみによるパターンである。基板4と蒸着マスク5を近接又は密着させた状態で、それぞれのアライメントマーク25,26をカメラ11で同時に捉え、それぞれ得られた像29、28で構成するアライメント画像27に対して画像処理を施して相対的なずれ量を割り出し、基板4又はマスク5のいずれかを動かして修正を行うものである。なお、24は撮像時の光軸である。
有機膜を積層した後、アルミニウム,銀,ITO,IZOなどの導電性膜39の画素電極40を設けることで発光可能な素子が基板4上に形成される。なお、41は画素電極40の周りには他の画素電極と隔絶するバンクである。
なお、本各実施形態では、チャンバ変形により基板4とかご構造体及び蒸発源2の位置又は姿勢に微小な変化を生じる可能性はあるが、基板と蒸発源の位置関係が数mm変化しても、蒸発源2のスキャンする方向が若干ずれても、これらは成膜自体に及ぼす影響は無い。
図1に示す実施例1では真空チャンバ1内にボール螺子103を用いて蒸発源2を移動させる方法を示した。ボール螺子103を動力伝達機構として使用する場合、潤滑剤として揮発性が低く粘度が高い真空対応の固体潤滑剤・潤滑液又はグリースが用いられる。一般的に長尺のボール螺子には、ボールの転動面に固体潤滑剤を施すものが入手し難い。そのため、真空対応の潤滑液又はグリースを用いる方法が主流である。しかし、蒸発源2のスキャン速度が高速の場合、ボール螺子103の回転も高速になる。ボール螺子に付着する潤滑液やグリースに働く遠心力は、ボール螺子103の径に比例し、ボール螺子103の回転速度の2乗に比例するため、蒸発源2は高速駆動させる場合、真空潤滑剤の飛散防止対策が必要となる。これに対して図7に示す実施例3のように真空チャンバ1を貫通するプッシュロッド109で蒸発源を押し引きすれば、このような問題が回避できる。
第2実施形態の本実施例は、図7に示すように、真空チャンバ内外に1枚ずつ剛体の板である内部ベースプレート(第1基準部材)8及び外部ベースプレート(第2基準部材)16と支柱23により構成されるかご構造体及びかご構造体20に作用する真空チャンバ内部に引込む力を受けるフローティング機構9などの機構は第1実施形態と同様に有している。以下、第2実施形態の特徴部を中心に説明する。
第3実施形態でも、図8乃至図10に示すように、真空チャンバ内外に1枚ずつ剛体の板である内部ベースプレート8及び図10に外部ベースプレート16と支柱23により構成されるかご構造体及びかご構造体20に作用する真空チャンバ内部に引込む力を受けるフローティング機構9などの機構は第1実施形態と同様に有している。以下、第3実施形態の特徴部を中心に説明する。
まず、本実施形態は共に円筒状の薄い非磁性材の真空隔壁110の中に磁気結合駆動手段である磁気螺子111を挿入し、真空隔壁110の外側には真空隔壁110に非接触で配置した結合手段である磁気螺子用ナット112を設け、磁気螺子用ナットにより蒸発源2を移動させる実施例1及び2を図8及び図9を用いて説明する。
図8及び図9の両者は真空隔壁110の端部では、フランジ114を真空チャンバ1の外側としているが、真空隔壁の長さを短縮して真空チャンバ1の内側にフランジ114を設けてもよい。この場合もベローズ21が真空チャンバの内側に入り込む形で、フランジ114と真空チャンバ1の間に設ければ同じ効果が得られる。
また、以上説明した本実施例1または2によれば、第1及び第2実施形態に比べて、真空チャンバ外部に配設する蒸発源2の移動駆動機構を小形化できる。
次に、第3実施形態の実施例3を説明する。実施例1及び2は、磁気螺子111を蒸発源2の移動の動力伝達機構としたが、磁気螺子111を使用せずに空圧を用い簡単な機構・制御系で蒸発源2を往復移動させる例を図10に示す。
本実施例3では真空隔壁110をシリンダとし、その中に磁気結合駆動手段であるピストン117を仕込み、前記ピストン117で非接触で蒸発源2を移動させる。真空隔壁110の外部には真空隔壁110と非接触状態になるように設けられる結合手段であるリング118を設ける。このリング118とピストン117はどちらかに磁石を持ち、もう一方の部材を磁石に吸着する鉄,ニッケル,コバルトなどの材料で形成し、真空隔壁110を挟んで両者が磁力で結合するようにする。リング117はブロック119に固定され、またブロック119はリニアガイド105と蒸発源2とも接続する。
また、以上説明した実施例3によれば、蒸発源の速度がほぼ一定の場合で特に有効で、機構・制御系を単純に構成することができる。
また、本第3実施形態によれば、蒸発源の移動方法に起因する以外の効果については、第1、第2実施形態同様な効果を奏することができる。
5…マスク 8…内部ベースプレート
9…フローティング機構 10…駆動機構 11…カメラ
16…外部ベースプレート 20…かご構造体 21…ベローズ
23…支柱 24…光軸
25…基板側アライメントマーク 26…マスク側アライメントマーク
27…アライメント画像 28…基板側アライメントマーク像
29…マスク側アライメントマーク像 31…マスク開口パターン
37…画素 38…マスク開口部 40…画素電極
41…バンク 42…蒸着膜 100…モータ
101…カップリング 102…磁性流体シール 103…螺子
104…ナット 105…リニアガイド 106…固定部
107…移動プレート 108…固定プレート 109…プッシュロッド
110…真空隔壁 111…磁気螺子 112…ナット
113…軸受け 114…フランジ 115…貫通穴
117…ピストン 118…リング 119…ブロック
120…空圧配管 121…空圧源 122…電磁弁
123…スピードコントローラ 124…ストッパ 125…センサ。
Claims (16)
- 蒸発源内の蒸着材料を基板に蒸着する真空チャンバを有する真空蒸着装置において、
前記真空チャンバの内部に設けた剛体の第1基準部材、真空チャンバの外部に設けた剛体の第2基準部材、及び一端を前記第1基準部材に固定し、前記真空チャンバの壁に設けた貫通孔を通して他端を前記第2基準部材に固定された剛体の支柱を複数具備するかご構造体と、前記貫通孔と前記第1基準部材あるいは前記第2基準部材の前記固定部との間の支柱を覆い、前記真空チャンバの気密性を確保する第1気密部と、前記かご構造体を前記真空チャンバの所定位置に維持する維持手段と、前記真空チャンバ内部において前記蒸発源を移動させる前記かご構造体に設けられた移動手段と、前記移動手段を駆動する駆動源とを有することを特徴とする真空蒸着装置。 - 前記維持手段は、前記第1又は第2基準部材と前記真空チャンバの壁との間に設けられ、前記第1又は第2基準部材と前記第1又は第2基準部材に対向する前記真空チャンバの壁との相対的な位置関係を保持する拘束手段または滑り対偶あるいは回転対偶のいずれか又はそれらの組合せによって構成させるフローティング機構を有することを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。
- 前記拘束手段は、前記第1又は第2基準部材と前記真空チャンバの壁との間に設けられ、前記第1又は第2基準部材と前記第1又は第2基準部材に対向する前記真空チャンバの壁との面方向のずれを拘束する面方向拘束手段であることを特徴とする請求項2に記載の真空蒸着装置。
- 前記面方向拘束手段は前記第1又は第2基準部材と前記対向する前記真空チャンバの壁の少なくともどちらか一方に凸部を設け、前記対応する凹部にはめ込む又は端部に突き当ててる手段であることを特徴とする請求項3に記載の真空蒸着装置。
- 前記駆動源を前記第2基準部材に固定したことを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。
- 前記蒸発源は、ノズルを有し、内部に前記蒸着材料を収める容器であるるつぼと、前記るつぼを加熱する加熱手段を持ち、るつぼの加熱により前記蒸着材料を気化させて、前記るつぼに設けた前記ノズルから気化した前記蒸着材料を噴出させることを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。
- 前記駆動源は真空蒸着チャンバ外部に設けられ、前記移動手段と前記駆動源の間に前記真空蒸着チャンバの気密性を確保する第2気密部を持ち、前記第2気密部を介して前記駆動源の回転動力又は直動動力を前記移動手段に伝達することを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。
- 前記移動手段は、前記蒸発源を前記第1基準部材に平行に移動させる移動機構と、前記移動機構と前記蒸発源とを結合する結合手段と、前記結合手段を駆動する結合駆動手段とを有することを特徴とする請求項1または7に記載の真空蒸着装置。
- 前記移動機構は前記第1基準部材に設けられたガイドレール及び前記ガイドレールを摺動する摺動子を有し、前記結合手段は前記蒸発源、前記摺動子の少なくとも一方に固定されたナットであり、前記結合駆動手段は前記ナットを移動させる螺子であることを特徴とする請求項8に記載の真空蒸着装置。
- 前記移動機構は前記第1基準部材に設けられたガイドレール及び前記ガイドレールを摺動する摺動子を有し、前記結合手段は前記蒸発源または前記摺動子あるいは前記蒸発源と前記摺動子固定する固定部であり、前記結合駆動手段は一端を前記結合手段に固定され、他端を移動可能な移動部に固定されたプッシュロッドであり、前記第2気密部は少なくとも前記移動部と前記真空蒸着チャンバの壁との間に設け、前記真空チャンバ外に設けられた前記プッシュロッドを駆動するプッシュロッド駆動手段を有すことを特徴とする請求項8に記載の真空蒸着装置。
- 前記移動機構は前記第1基準部材に設けられたガイドレール及び前記ガイドレールを摺動する摺動子を有し、前記結合駆動手段は内部に前記真空蒸着チャンバ外の雰囲気を有する空洞を有した前記蒸発源の移動方向に細長い非磁性体の真空隔壁と、前記真空隔壁内に設けられ、前記結合手段と磁気的に結合し前記結合手段を前記真空隔壁に沿って移動させる磁気結合駆動手段を有することを特徴とする請求項8に記載の真空蒸着装置。
- 蒸発源内の蒸着材料を基板に蒸着する真空チャンバを有する真空蒸着装置において、
前記蒸発源を前記基板に沿って移動させる移動機構、前記移動機構と前記蒸発源とを結合する結合手段、前記結合手段を駆動する結合駆動手段を具備する移動手段と、前記移動手段を駆動する前記真空チャンバの外部に設けられた駆動源と、前記移動手段と前記駆動源の間に設けられ、前記真空チャンバの気密性を確保する気密部とを有し、前記移動機構はガイドレール及び前記ガイドレールを摺動する摺動子を有し、前記結合駆動手段は内部に前記真空チャンバ外の雰囲気を有する空洞を有し前記蒸発源の移動方向に細長い非磁性体の真空隔壁と、前記真空隔壁内に設けられ、前記結合手段と磁気的に結合し前記結合手段を前記真空隔壁に沿って移動させる磁気結合駆動手段を有することを特徴とする真空蒸着装置。 - 前記磁気結合駆動手段は前記真空隔壁方向に細長く、磁気を螺旋状に施した磁気螺子であり、前記結合手段は前記真空隔壁の外側に真空隔壁に非接触で配置した磁気螺子用ナットであり、前記駆動源は前記磁気螺子を駆動することを特徴とする請求項11または12に記載の真空蒸着装置。
- 前記真空隔壁は、前記第1基準部材に直接または間接的に固定され、一端が密閉され、他端が前記真空チャンバ外の雰囲気に開放されていることを特徴とする請求項13に記載の真空蒸着装置。
- 前記真空隔壁の両端が開放されていることを特徴とする請求項14に記載の真空蒸着装置。
- 前記磁気結合駆動手段は前記真空隔壁内に設けたピストンであり、前記結合手段は前記真空隔壁の外側に真空隔壁に非接触で配置したリングであり、前記ピストン、前記リングのうち一方が磁石を持ち、他方が磁石に吸着する材料で形成されており、前記真空隔壁の両端に空圧配管を接続し、前記空圧を制御して前記ピストンを移動させることを特徴とすることを特徴とする請求11または12に記載の真空蒸着装置。
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