JP2014070239A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着装置において、簡単な機構により、蒸着時のマスクの温度を一定に保ち、基板に対して安定した蒸着パターンを形成できるようにする。
【解決手段】蒸着源を加熱して蒸発材料を蒸発させ、基板上の蒸着パターンを規定するマスクを基板に当接させて、基板に薄膜を形成する蒸着装置において、マスクに接触する加温プレートと、蒸着源の中と、加温プレートの中を通過し、内部に冷却媒体が流れる配管とを有する。そして、蒸着源の熱により、冷却媒体を熱し、加温プレートの中に熱っせられた冷却媒体が流れるようにする。また、蒸着源とは、別の加熱手段を有し、配管がその過熱手段と、加温プレートの中を通過するようにしてもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、蒸着装置に係り、真空蒸着法により、基板上に有機ＥＬ素子等の薄膜を形成する蒸着装置であって、特に、蒸着時にマスクを適切な温度に保ち、安定した蒸着パターンを得るのに好適な蒸着装置に関する。

有機ＥＬデバイスなどを製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着法による蒸着装置においては、坩堝（るつぼ）に入った蒸着材料を加熱し蒸発（昇華）させ、ノズルから噴出した蒸着材料を有機ＥＬ素子の薄膜を形成するように表示基板などに蒸着させる。

このような真空蒸着法による蒸着装置では、有機材料を基板の所定の場所に、所定のパターンで蒸着するためには、真空チャンバー内で、シャドーマスク（以下、単に「マスク」という）を基板に当接させて用いる方法が一般的である。このマスクは、厚さが０．０２ｍｍ程度から０．２ｍｍ程度と、ごく薄い物が一般的であり、その製作には、板材から開口部のパターンをエッチングにより形成する方法と、電気鋳造によって開口パターンを有するマスクを製作する方法がよく用いられている。したがって、マスク単体では、その厚みが薄いため、他の部材を用いて保持する必要があるため、厚み５０ｍｍ程度のステンレス鋼あるいは鉄にてマスクフレームを構成し、これにマスクを接着あるいは溶接にて固定するシャドーマスクの保持方法がよく用いられている。

しかしながら、真空蒸着装置内において、従来のマスクを有機材料の蒸着に用いると、坩堝等の蒸着源からの熱放射と蒸着物自体の熱によって、マスク全体が暖められ、それによって、マスクとマスクフレームの温度が上昇し、生産開始時から蒸着を重ねる毎にマスクとマスクフレームの温度がある飽和温度まで上昇していく。このため、生産開始時から徐々にマスクが膨張し、蒸着パターンの精度が変化する問題が生じる。

そのため、マスクとマスクフレームをマスク冷却プレートにより冷却する成膜装置が、特許文献１に開示されている（段落番号００２１）。

また、マスクに冷却が必要と判断したときには、マスクストック室に搬入して、冷却する蒸着装置が、特許文献２に開示されている。

特開２０１１−１７０６５号公報 特開２０１０−２６５４９７号公報

上記従来技術に係るマスクの冷却では、マスクの温度を一定に保つために、マスクに接触したマスク冷却プレートに冷却水などを流すことにより、マスクの温度の一定に保つことを企図している。

しかしながら、この手法では、冷却のための冷却源が別途必要になり、蒸着源の状態によっては、蒸着室の温度に変化が生じるため、それを冷却することにより一定に保つには制御が難しく、マスクの温度にぶれが生じやすいという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、簡単な機構により、蒸着時のマスクの温度を一定に保ち、基板に対して安定した蒸着パターンを形成することのできる蒸着装置を提供することにある。

本発明の蒸着装置は、蒸着源を加熱して蒸発材料を蒸発させ、基板上の蒸着パターンを規定するマスクを基板に当接させて、基板に薄膜を形成する蒸着装置において、マスクに接触する加温プレートと、蒸着源の中と、加温プレートの中を通過し、内部に冷却媒体が流れる配管とを有する。そして、蒸着源の熱により、冷却媒体を熱し、加温プレートの中に熱っせられた冷却媒体が流れるようにする。また、蒸着源とは、別の加熱手段を有し、配管が加熱手段と、加温プレートの中を通過するようにしてもよい。

上記本発明の蒸着装置は、前記プレートを加温する温水は、坩堝等の蒸着源を冷却する目的で流され、その熱によって加温された冷却水であることをその好ましい態様として含むものである。

この本発明の蒸着装置によれば、マスクに接触する加温されたプレートを有することにより、蒸着開始時から複数回繰り返しおこなった状態のマスクの飽和温度を維持することができ、生産中のマスクの温度変化による蒸着パターンの変化を抑制することにより、安定した蒸着パターンを得ることができる。

また、加温プレートを加温する温水は、坩堝等の蒸着源を冷却する目的で流され、その熱によって加温された冷却水であることで、加温プレートに流す温水を温めるヒータ等を別に用意すること無く、安価に装置を提供することができる。

本発明によれば、簡単な機構により、蒸着時のマスクの温度を一定に保ち、基板に対して安定した蒸着パターンを形成することのできる蒸着装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る蒸着装置のライン上の動きが分かるように上部から見た概観図である。 真空搬送室と真空蒸着チャンバの構成と、その動作を示した斜視図である。 真空蒸着チャンバ１の断面図である。 マスク８、基板６、加温プレート１００の関係を示した斜視図である。

以下、本発明に係る一実施形態を、図１ないし図４を用いて説明する。
先ず、図１および図２を用いて本発明の一実施形態に係る蒸着装置の全体構造について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置のライン上の動きが分かるように上部から見た概観図である。
図２は、真空搬送室と真空蒸着チャンバの構成と、その動作を示した斜視図である。

本実施形態では、蒸着装置として、有機ＥＬデバイス製造のための薄膜を真空蒸着する有機ＥＬデバイス製造装置であって、アライメントと蒸着を同一の真空蒸着チャンバ１で実現する蒸着装置を例に採り説明する。

有機ＥＬデバイス製造装置は、図１に示されるように、中心部に真空搬送ロボット５を備えた多角形の真空搬送室２と、その周辺部に放射状に基板ストッカ室３や成膜室である真空蒸着チャンバ１を配置したクラスタ型の装置構成を有している。

各真空蒸着チャンバ１は、基板６を保持する基板保持部９とマスク８とを有する。また、真空蒸着チャンバ１および基板ストッカ室３と真空搬送室２との間には互いの真空を隔離するゲート弁１０が設けられている。制御部２００は、有機ＥＬデバイス製造装置１００の構成要素を制御する部分である。

図２に示されるように、真空搬送ロボット５は、全体を上下に移動可能（図示せず）で、左右に旋回可能な２リンク構造のアーム５７を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド５８を有する。一方、真空蒸着チャンバ１は、真空搬送ロボット５から搬入された基板６を保持する基板保持部９と、発光層を形成する蒸着材料を蒸発させ基板６に成膜させる蒸着源７と、その蒸着源７を上下方向移動させる蒸着源走査部４３、基板６への蒸着パターンを規定するマスク８とを有している。

基板保持部９は、櫛歯状ハンド９１と基板保持部９を旋回させて直立しているマスク８に正対させる基板旋回部９３とを有する。

また、真空蒸着チャンバ１は、マスク８の上部にマスク８と基板６とにそれぞれ存在するアライメントマーク８５、８４（引出図参照）を撮像するアライメントカメラ８６と、その撮像結果に基づいてマスク８を移動させるアライメント駆動機構（図示せず）とを備えている。

このような構成によって、真空搬送ロボット５は、基板ストッカ室３から基板６を取出し、真空蒸着チャンバ１の基板保持部９に搬入する。そして、真空蒸着チャンバ１では、搬入された基板６を基板旋回部９３でマスク８に正対させ、アライメントし、蒸着源７を上下させ基板６に蒸着する。

蒸着後には、基板６は、水平状態に戻され、その後、真空搬送ロボット５により基板６が真空蒸着チャンバ１から搬出され、他の真空蒸着チャンバ１に搬入されるか、あるいは、基板ストッカ室３に戻されることになる。このような処理における基板６の搬出入において、各真空蒸着チャンバ１の処理に影響を与えないように関連するゲート弁１０が制御される。

次に、図３および図４を用いて真空蒸着チャンバ１の構成を蒸着時のマスクの冷却という観点から説明する。
図３は、真空蒸着チャンバ１の断面図である。
図４は、マスク８、基板６、加温プレート１００の関係を示した斜視図である。

真空蒸着チャンバ１には、図３に示されるように蒸着時に、蒸着源７、マスク８、基板６が配置される。

真空蒸着チャンバ１には、排気ポンプ５が接続されていて、チャンバー内を真空状態にすることができる。そして、真空蒸着チャンバ１内には、加熱手段および温度制御手段を配備した蒸着源７がある。蒸着源７内には、蒸着材料７２が入れられていて、蒸着源７の温度を所定の温度に設定することにより、蒸着材料７２は、真空蒸発し、基板などに有機薄膜などの真空蒸着をおこなうことができる。

蒸着源７内の蒸着材料７２の蒸発放射方向には、マスク８と、蒸着材料７２が蒸着される基板６が配置している。したがって、蒸着源７から、真空蒸発した蒸着材料７２が、マスク８の画素開口部を通過して、基板６に蒸着をおこなうことができる構成になっている。

マスク８は、固定ユニット（図示せず）により固定されている。そして、マスク８の蒸着源７の反対面には、加温プレート１００があり、マスク８のマスクフレームを加熱可能になっている。加温プレート１００には、水配管１０１が接続されていて、温水が流れる構造になっている。また、加温プレート１００には、アーム１０３が取り付けられており、その反対側には、リニアモーターである加温プレート駆動モーター１０２がベース１０４上に取り付けられている。

基板６は、不図示の上流側搬送室から、不図示の搬送手段を用いて真空蒸着チャンバ１内に出し入れが可能になっていて、基板保持部９によって保持される。基板保持部９により保持された基板６は、基板旋回部９３により旋回され、マスク８に接触するようになっている。

次に、本実施形態の蒸着装置の蒸着時の動作について説明する。

マスク８は、マスク搬送機構（図示せず）によって、生産時の位置へと搬送されセットされる。蒸着源７は、加熱手段および温度制御手段により加熱され、その中の蒸着材料７７２の蒸発温度になるように加熱される。

また、加温プレート１０は、制御部２００の指令より加温プレート駆動モーター１０２が駆動され、それによってアーム１０３が伸張されて、マスク８の方向に移動し、マスク８に接触する。加温プレート１０は、図４に示されるように、マスク８の周辺枠の部分で接し、中央は空洞になっている。

この状態で、加温プレート１０には、蒸着源７内の水配管１０１を流れることにより加熱された冷却水が流れる。また、蒸着源７とは別に、加熱手段を設け、水配管１０１の水は、その加熱手段により熱せられるようにしてもよい。また、冷却媒体としては、水以外の他の媒体でもよい。

これにより、マスク８は、生産時に加熱される飽和温度に予め加熱される，この飽和温度は、生産工程により異なるが、水配管１０１に流れる水の温度は、３０度ないし３５度程度である。

そして、蒸着源７が蒸着材料７２の蒸発温度まで加熱されたら、蒸着材料７２の真空蒸着がおこなわれる。

以上の動作によって、マスク８が、加温プレート１００によって生産時から飽和温度に加熱され、生産開始時から一定温度を保つことができる。

このため本実施形態の真空蒸着装置では、マスク８は、生産開始時から、坩堝等の蒸着源からの熱放射と蒸着物自体の熱によって加熱される飽和温度に保たれるため、生産中にマスク８が熱膨張することなく安定して蒸着をおこなうことができる。

１…真空蒸着チャンバ、２…真空搬送室、３…基板ストッカ室、５…真空搬送ロボット、６…基板、７…蒸着源、８…マスク、９…基板保持部、１０…ゲート弁、１００…加温プレート、１０１…水配管、１０２…加温プレート駆動モーター、１０３…アーム、１０４…ベース、５０…真空ポンプ、２００…制御部。

Claims (2)

1. 蒸着源を加熱して蒸発材料を蒸発させ、基板上の蒸着パターンを規定するマスクを基板に当接させて、前記基板に薄膜を形成する蒸着装置において、
   前記マスクに接触する加温プレートと、
   前記蒸着源の中と、前記加温プレートの中を通過し、内部に冷却媒体が流れる配管とを有し、
   前記蒸着源の熱により、前記冷却媒体を熱し、前記加温プレートの中に熱っせられた前記冷却媒体が流れるようにしたことを特徴とする蒸着装置。
2. 蒸着源を加熱して蒸発材料を蒸発させ、基板上の蒸着パターンを規定するマスクを基板に当接させて、前記基板に薄膜を形成する蒸着装置において、
   前記蒸着源とは、別の加熱手段と、
   前記マスクに接触する加温プレートと、
   前記加熱手段の中と、前記加温プレートの中を通過し、内部で冷却媒体が流れる配管とを有し、
   前記加熱手段の熱により、前記冷却媒体を熱し、前記加温プレートの中に熱っせられた前記冷却媒体が流れるようにしたことを特徴とする蒸着装置。

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