JP2014177665A - 成膜マスクおよび成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の基板に対し、厚みが極薄のマスクにおいても、皺や撓みを生じることなくマスク本体を加張できる成膜マスクおよび成膜装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この成膜マスクは、シート状の長方形マスク（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）と、マスク補強板（２１，２１）と、長方形マスク（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）の両端を支持するマスク枠（８）と、長方形マスク（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）の両端に設けられたマスク補強板（２１，２１）に形成された円形の貫通孔（２０）に挿通され周面が貫通孔（２０）の内周面に点接触するピン（２３）を有し、マスク枠（８）から支持され、かつピン（２３）の基端に対して先端を、装着された長方形マスク（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）の長手方向に回動させた設定位置で保持するマスク加張機構（２２）とを設けたことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、蒸着やスパッタリングなどの真空プロセスによる薄膜の製造方法において、成膜処理する基板にマスクを密着させて成膜する際に用いられる、成膜用マスクおよび成膜装置に関するものである。

真空プロセスによる薄膜製造方法は、半導体、太陽電池、テレビディスプレイ、光学素子などの色々な分野で利用されている。薄膜製造方法には、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法などがある。

例えば、次世代のディスプレイとして有望視されている有機ＥＬディスプレイの場合、駆動素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）の形成されたガラスやフィルム等からなる基板上に、陽極層（下部電極）を形成し、その上に有機発光層を形成し、さらにその上に透明導電膜からなる陰極層（上部電極）を、蒸着やスパッタリング法により薄膜形成して製造している。

これらの薄膜層は、厚みが数十ｎｍ〜数μｍの薄い膜であり、その薄膜層を形成する際、基板上の所定の位置に薄膜形成するために、１つあるいは複数の開口部の設けられた成膜用のマスクが使用される。膜を形成する材料を、この成膜マスクの開口を通過させて基板上に堆積させることで、位置や形状などを調整し、所望のパターンの膜を得ることができる。

近年では、生産性やコスト面を考慮し、１ｍ〜２ｍ程度のガラス基板に、所定の薄膜を成膜することが多く、ガラス基板の大型化にともない、所定の位置に薄膜を形成するための成膜マスクも大型化の傾向にある。所定の薄膜を滲みなく、成膜対象の基板に高精度に成膜するには、大型化した基板と同等の寸法である極薄の成膜マスクを、撓みや皺なくマスク枠により加張・保持し、成膜マスクを基板に密着させることが重要である。

撓みや皺なく成膜マスクを加張し、マスク枠にマスクを保持する方法としては、マスク端面の全体をクランプし、そのクランプ部を圧縮バネとスライダ機構により、一方向に加張する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は、特許文献１に記載された成膜マスクを加張する方法を示す図である。図１２を用いて、成膜マスクを撓みなく加張する方法の概要を説明する。
ウインドウ３４を備えたベースプレート３５に、多数のスリットを形成した有効部３６Ａを有したマスク３６を配置し、マスク３６の一端をマスククランプ３７でベースプレート３５に固定し、他端を移動自在なスライダ３８に固定し、スライダ３８に圧縮コイルバネ３９でばね力を付与して、マスク３６を加張する。加張されたマスク３６の上に、基板クランプ手段４０により基板４１を取り付けて、成膜を行う。

また、別のマスク加張手段として、マスク枠に搭載した、マスクの巻付軸にマスクの端部を巻きつけて加張することで、マスクを撓みなく加張する方法も提案されている（例えば、特許文献２）。

図１３は、特許文献２に記載された、マスク端部を巻きつけて加張する方法の概念図である。マスク開口４２ａを有したマスク４２に、取り付け部４２ｂ，差し込み部４２ｃを設け、それを支持するためのベースプレート４３の四方には、マスク差込用のスリット４４を備えた巻付軸４５を設けておき、スリット４４にマスクの差し込み部４２ｃを挿入し、巻付軸４５を回転させて、取り付け部４２ｃを巻き上げることでマスク４２を加張し、ベースプレート４３にマスクを固定する。その後、マスク４２に基板を密着させて、所定の位置に薄膜を成膜する。また、マスク４２を１枚でなく、Ｘ方向のみに加張するマスクとＹ方向のみに加張するマスクの２枚に分割し、それぞれのマスク端面をスリット４４に差し込み、マスク巻付軸４５を回転して加張することで、それぞれの方向に加張する。

特開２００３−６８４５３号公報 特開２００３−３３２０５６号公報

しかしながら、マスク端部全体を固定し、対向する辺全体を一方向に加張する方法では、辺の長さが１ｍ〜２ｍ程度の大型マスクや、多品種生産を考慮して多数の開口部を有するマスク、あるいは開口が広いため長方形でないマスクを、皺や撓みなく一様に加張することは困難である。

上記課題の一例を、図１４〜図１６を用いて説明する。
図１４に示すように、所定の位置に成膜するためのマスク開口４６を有した大型マスク４７の片方の端面を固定側マスククランプ４８にクランプし、ボルト４９により固定側マスククランプ４８をベースプレート（図示せず）に固定することで、マスク端面を固定する。このあと、固定したマスク端面と対面の辺全体を移動側マスククランプ５０によりクランプし、一定の加張力を大型マスク４７に付与した状態で、ボルト５１により移動側マスククランプ５０を前記ベースプレートに固定することで、大型マスク４７が加張される。

ここで、対向するマスク辺の端面全体をクランプし、皺なく加張するには、固定側平面に対し、移動側平面を平行に配置し、加張方向は固定側平面と垂直の方向とする必要がある。図示する加張方向に各加張力Ｔａ〜Ｔｅが平行に加張される構成であれば、移動側マスククランプ５０は、加張方向に移動しようとするが、図１４のように、移動側マスククランプ５０が固定側平面と平行に取り付けられていない場合、加張力Ｔｅが作用しているマスク縁辺の撓みが最も少なく、加張力Ｔｅが作用することで、マスク縁辺の撓みが無くなると、移動側マスククランプ５０は、加張方向へそれ以上、移動できない。このため、加張力Ｔａが作用しているマスク辺には、撓みが生じたままとなる。

図１５の場合は、固定側マスククランプ４８と移動側マスククランプ５０が平行に配置され、さらに加張方向も、固定側平面と垂直に作用でき、加張力Ｔａ〜Ｔｅは、均一の大きさで移動側マスククランプ５０を加張できるとする。このとき、多品種生産を考慮して多数の開口部を有するマスク５２において、マスク開口４６が隣接している箇所はマスク強度が低くなるため、加張力Ｔａ〜Ｔｅが移動側マスククランプ５０に均一に作用する場合、加張力が大きい場合は、マスク開口４６が隣接する箇所が変形し、皺が発生する。また、マスク開口４６が隣接する箇所が変形しない程度の張力であれば、張力が弱いために、加張力Ｔａを作用させるマスク辺の側に撓みが生じる。

図１６は、開口が広いため長方形でないマスク５３を加張する場合である。開口が広いため、マスク中央部と比較し、周辺のマスク部は細い構造である。そのため、加張方向に加張した場合でも、マスク中央部が撓んでしまう。図１６には図示していないが、移動側マスククランプ５０とは別に、マスク５３を上下に加張するクランプ機構を利用した場合でも、周辺のマスク部は細く、マスク端部に十分な加張を付与することができない。また、マスク端部に十分な加張を行うために、マスクをクランプするための領域をマスク周辺に付与したマスクを作成することもできるが、加張方向が２方向になるため、マスク全体に撓みが生じないように加張力の調整が必要となる。また、マスク開口の配置によっては、マスク強度の分布が異なるため、撓みが生じないように適切な加張ができない場合がある。

上記のように、マスクに撓みや皺なく加張するためには、マスク寸法やマスク開口の形状により、加張する方向と加張力の調整が重要となる。
前記特許文献１に記載された従来の構成のように、極薄のマスク端面全体をクランプし、スライダ機構により一方向に加張する方式では、１ｍ以上の寸法がある大型マスクの固定端全体に対して、垂直な方向に加張できるスライダ機構を設けるには、固定側クランプと高精度の平行度を維持できる移動側クランプの固定機構や、非常に高精度かつ剛性の高いスライダ機構の機械加工と組み付け加工が必要となる。また、マスク形状によっては、マスクの個々の箇所の強度が異なるため、スライダ機構によりマスク端部全体を同一方向に、一定の荷重で加張すると、マスクに皺や撓みが生じる。

また、特許文献２に記載した方法では、大面積の１枚のマスク、あるいは特許文献２の実施の形態に記載されているように、Ｘ方向とＹ方向の単一方向に加張するためにマスクを２枚に分割した場合であっても、マスク端面全体をスリットに差込み、巻付軸を回転させる方式では、１ｍ〜２ｍ程度の、厚さ０．１ｍｍ程度の極薄である大型マスクの固定端全体に対し、撓み量を同一にしたまま、加張側の巻付軸に差し込むことは困難である。このため、マスクの撓み量が異なる状態で、巻付軸によりマスク端部を巻き上げるため、必ずマスクのいずれかの箇所に、撓みが残る。さらに巻付軸の回転量によりマスク端部に均一に加張する方式では、マスクの個々の箇所の強度バラツキを考慮し、マスク開口の位置により加張力を個別に調整することも困難であるため、端部を巻き上げたマスクには、皺や撓みが生じる。

以上のように従来のマスク加張方法では、大型マスクの端面を加張する際に、適切な荷重や、加張する方向の調整ができず、マスクに皺や撓みが発生する。このため、基板とマスクを密着させることができず、薄膜の成膜時に、マスク撓み部から成膜材料が基板側に入り込み、所望の位置に高精度に薄膜を形成することが困難になるという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、基板辺の寸法が１ｍから２ｍ程度の大型の基板に対しても、皺や撓みを生ずることなく、０．１ｍｍ程度の厚さである極薄のマスクを加張し、加張したマスクと基板を密着させて成膜を行うことで、高精細なパターン成膜を可能とする成膜マスクおよび成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の成膜マスクは、材料源と成膜対象の基板の間に配置されて、前記基板の表面の成膜領域を露出させるとともに前記成膜領域以外を複数枚の長方形マスクで覆う成膜マスクであって、形状が長方形でシート状の前記長方形マスクと、前記長方形マスクの長手方向の両端に設けられたマスク補強板と、前記マスク補強板を介して複数枚の前記長方形マスクの両端を支持するマスク枠と、前記長方形マスクの両端に設けられた前記マスク補強板に形成された円形の貫通孔に挿通され周面が前記貫通孔の内周面に点接触するピンを有し、マスク枠から支持され、かつ前記ピンの基端に対して先端を、装着された前記長方形マスクの長手方向に回動させた設定位置で保持するマスク加張機構とを設けたことを特徴とする。

また、本発明の成膜装置は、上記の成膜マスクを、材料源と成膜対象の基板の間に配置したことを特徴とする。

本発明の成膜マスクによれば、０．１ｍｍｍ程度の厚みである極薄マスクを、皺なく撓みなく加張保持することが可能となるため、成膜マスクと大型の基板との高精度な位置決め、および、基板とマスクを密着させることができる。そのため、大型基板に対しても、高精度な位置に薄膜パターンを成膜することができる。

本発明の実施の形態１における成膜マスクを用いた成膜装置の概略断面図 （ａ）本発明の実施の形態１における基板周辺のマスク領域を説明する平面図と（ｂ）マスク本体を基板とは反対側から見た平面図 本発明の実施の形態１におけるマスク加張機構の概略断面図 本発明の実施の形態１におけるマスク加張時の平面図 （ａ）本発明の実施の形態１における別のマスク領域を説明する平面図と（ｂ）この場合に使用するマスク本体を基板とは反対側から見た平面図 前記別のマスク領域のマスクに使用する（ａ）開口のない長方形マスクの平面図と（ｂ）開口を有する長方形マスクの平面図 前記別のマスク領域の場合の成膜マスクの分解斜視図 前記別のマスク領域の場合の成膜マスクの分解斜視図 複数マスク加張時のマスク撓みの課題を説明する成膜マスクの断面図 本発明の実施の形態２における成膜マスクを用いた成膜装置の概略断面図 本発明の実施の形態２における制御装置のフロー図 特許文献１に記載された従来のマスク加張治具を示す図 特許文献２に記載された従来のマスク加張治具を示す図 従来のマスク加張治具により大型マスクを加張した時の課題の説明図 従来のマスク加張治具によりマスク開口が隣接し、マスクの強度分布が異なるマスクを加張した時の課題の説明図 従来のマスク加張治具によりマスクを加張した時の課題の説明図

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図８は本発明の実施の形態１を示す。

図１は、本発明の成膜マスクを用いた成膜装置を示す。
この成膜装置は、基板取り出し室１、マスク位置合わせ室２、成膜室３を有しており、それぞれの部屋は、個別に真空度を調整できるように、第１ゲート４、第２ゲート５、第３ゲート６により区分けされている。

図１においてマスク位置合わせ室２に搬入した状態で図示されている成膜マスクは、マスク本体７と、マスク枠８などで構成されている。
マスク本体７がセットされているマスク枠８は、搬送キャリア９にネジなどの着脱可能な構成により、固定されている。マスク枠８と同等もしくはそれ以上に広い開口を有している搬送キャリア９は、マスク枠８，基板支持台１０，磁石プレート１１を載せてこれを搬送するための十分な剛性と強度を有している。

薄膜の成膜対象となる基板１２は、縦横寸法が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの大型基板である。この基板１２は、基板１２の成膜面が下向きになるように粘着材により基板支持台１０に保持されている。その保持方法は、基板１２の成膜面を下向きにして基板支持台１０に保持できる方法であれば、粘着材以外の手段を用いてもかまわない。

基板取り出し室１からマスク位置合わせ室２に搬入されるマスク枠８には、磁石プレート１１がセットされていない。マスク位置合わせ室２には上昇下降機構１３が設けられている。

基板取り出し室１からマスク位置合わせ室２に搬入された搬送キャリア１６０に対して、マスク位置合わせ室２に設けられている上昇下降機構１３が下降して、上昇下降機構１３が把持していた磁石プレート１１を、搬送キャリア９にセットされた基板支持台１０の上にセットする。磁石プレート１１は、下面に磁石１４が設けられている。また、上昇下降機構１３は、成膜室３からマスク位置合わせ室２に搬入された搬送キャリア９にセットされている磁石プレート１１を把持して、磁石プレート１１を搬送キャリア９から取り外す。

マスク位置合わせ室２における搬送キャリア９と、その上にセットされているマスク枠８，基板支持台１０，基板１２，磁石プレート１１などは、マスク位置合わせ室２に設けられたキャリア上下機構１５の上に載置されている。キャリア上下機構１５を、所定の位置まで下降させることによって、マスク位置合わせ室２から成膜室３の間に敷設された搬送レールに搬送キャリア９に乗せることができる。

搬送レールに乗せられた搬送キャリア９は、搬送レールの長手方向に形成されているラックに歯車をかみ合わせた歯車を回転駆動させることで、搬送レール上を移動させることができる。搬送レール上の搬送キャリア９の搬送方法は、この手段に限ることなく、別の所定の手段を用いることも可能である。

搬送レールに乗せられた搬送キャリア９は、搬送経路Ｃ１を通過し、第３ゲート６を開いて、成膜室３に移動する。その後、第３ゲート６を閉じることにより、成膜室３を薄膜が形成できる真空環境に調整する。

例えば、成膜方法がスパッタリング工法の場合は、１０^−５Ｐａ程度の真空度になるように成膜室３を真空引きし、成膜室３が所定の真空度に到達したあと、成膜室３の内部にＡｒなどのガスを流入し、０．６Ｐａ前後に真空度を調圧しながら、材料源１６に電圧を印加し、材料源１６のスパッタリングを行う。

材料源１６をスパッタリングし、材料源１６の分子が成膜室３の内部で拡散している最中に、搬送キャリア９を、搬送経路Ｃ２を通過させることにより、マスク本体７に覆われていない基板１２の所定の位置に、薄膜が成膜される。なお、成膜方法は、スパッタリング法に限定されず、蒸着法やＣＶＤ法などの一般的な成膜方法を用いることができる。

この後、搬送キャリア９は、搬送経路Ｃ３を通り、設備上側に上昇し、搬送経路Ｃ４により、マスク位置合わせ室２に移動できる。
マスク枠８と基板支持台１０との相対位置がずれないように、マスク枠８は、基板支持台１０が接触する箇所は、粗さを持たせるための表面処理、あるいはゴム状の構成を有しており、搬送キャリア９がマスク位置合わせ室２や成膜室３を移動中に、基板支持台１０がマスク枠８上で位置ズレを起こすことはない。

１ｍ以上の基板を支える基板支持台１０は、基板保持構成にも依存するが、１００ｋｇｆ以上の構造体であり、多少の振動や搬送キャリア９の高速移動時であっても、基板支持台１０の自重および、マスク枠８との接触面が表面処理されていることで、マスク枠８上の位置を保持できる。

マスク位置合わせ室２に戻ってきた搬送キャリア９は、成膜された基板１２を保持した基板支持台１０から、磁石プレート１１とマスク枠８を分離させたのち、第２ゲート５を開き、基板支持台１０を基板取り出し室１に移動させる。

基板取り出し室１では、基板支持台１０を天地反転し、基板１２の成膜面を上側に向けたのち、基板１２を任意の方法で基板支持台１０から分離させる。その後、第１ゲート４を開き、基板１２を基板取り出し室１から搬出する。

引き続き基板に成膜する場合は、成膜対象となる基板を、第１ゲート４を通じて、基板取り出し室１に投入し、基板支持台１０に保持させる。その後、基板取り出し室１内で、基板支持台１０を天地反転し、基板の成膜面を下に向けた状態で、第２ゲート５を通じて、マスク位置合わせ室２に基板支持台１０を投入し、マスク枠８と磁石プレート１１を基板支持台１０に密着させた後、搬送経路Ｃ１を通じて、順次、基板への成膜を行う。

基板１２は、図２（ａ）に示すようにＬ１，Ｌ２が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの寸法であって、図１におけるマスク本体７は、基板１２の機種Ａの成膜領域１７ａにだけ成膜を施し、その周囲に成膜されないように覆うものであって、ここでは基板１２の一部をマスク領域１８ａによってマスクした状態で、成膜室３に投入して成膜処理を行っている。

マスク本体７は、図２（ｂ）に示すように、基板１２の寸法Ｌ１あるいはＬ２以上の長さを持つ長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃを用いて、マスク領域１８ａをマスクする。長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、４２アロイなどで形成された長方形のマスクであり、厚みは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度と極薄であり、両端には、貫通孔２０を有している。

長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃの支持は、次のように構成されている。
図３はマスク加張機構２２の構成図である。
成膜マスクは、マスク本体７と、マスク枠８の他に、マスク補強板２１とマスク加張機構２２を有している。マスク本体７の各長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、マスク加張機構２２を介してマスク枠８から支持されている。ここでは長方形マスク１９ａの場合の支持構造を説明する。長方形マスク１９ｂ，１９ｃの場合も長方形マスク１９ａの場合と同じである。

長方形マスク１９ａの端部をマスク補強板２１により上下から挟みこむことで、長方形マスク１９ａは端部が補強されている。上下のマスク補強板２１は、皿ネジなどの固定手段により長方形マスク１９ａの端部に固着されている。

長方形マスク１９ａをマスク加張機構２２と接続するために、貫通孔２０に、円柱状のピン２３を通し、このピン２３の先端を、マスク加張機構２２のピン接続体２４に接続する。例えば、ピン２３の先端をネジ山に加工し、ピン接続体２４にはネジタップを加工する。このとき、マスク補強板２１とピン接続体２４との間に隙間Ｓができている。ピン接続体２４は、回転軸２５によりマスク加張機構２２に接続されている。張力調整用ネジ２６を押し込むと、回転軸２５の周りをピン接続体２４が時計回りに回転する。

そのため、張力調整用ネジ２６の押し込み量と、図に示す旋回半径との関係から算出される張力を、紙面左向きに長方形マスク１９ａに付与する。また、マスク加張機構２２の位置調整ネジ２７の押し込み量を調整することで、紙面垂直方向についてマスク加張機構２２の位置決めしている。

このとき、貫通孔２０に差し込んだピン２３は、ピン２３の基端に対して先端が、装着された長方形マスク１９ａの長手方向に回動して、設定位置で停止したピン２３の周面が貫通孔２０の内周面に１点で接するので、その接点を起点として、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃに加張力を一方向に付与することができる。

マスク補強板２１は、厚さ０．１ｍｍ程度の極薄である。長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃの両端に設けた貫通孔２０の円弧上の１点をそれぞれ起点として一方向に加張すると、各長方形マスク１９ａ〜１９ｃの全体を一方向に、均一に加張できるので、加張時に長方形マスク１９ａ〜１９ｃの両端が変形することなく、皺なく撓みなく加張できる。

ピン２３の直径が５ｍｍの場合、貫通孔２０の寸法は、ピン２３と貫通孔２０の内周面とが１点で接するように、直径１０ｍｍ程度が望ましい。また、長方形マスク１９ａ〜１９ｃを長手方向に加張した際に、短辺が長すぎる場合は、短辺側に補強板を設けたとしても補強板の自重や平面度の影響を受けて長方形マスク１９ａ〜１９ｃが撓んでしまうので、短辺の長さは、各長方形マスク１９ａ〜１９ｃの長辺の寸法に対して３分の１程度の長さ以下にすることが望ましい。加張時にマスクが撓まない短辺の長さは、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃの寸法、材質、厚みにも依存するが、例えば材質が４２アロイ、厚み０．１ｍｍ、長辺側の長さが１５００ｍｍの長方形マスク１９ａ〜１９ｃの場合、短辺の長さは、４００ｍｍ以下であることが望ましい。

上記のような長方形マスク１９ａ〜１９ｃを用いて、マスク領域１８ａをマスクする。Ｘ方向が長手になるように、基板の上辺側に一枚、基板の下辺側に一枚、Ｙ方向が長手になるように、基板の右辺側に一枚の、合計三枚の長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃを配置する。

各長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃが撓まないように、長方形マスク１９ａ〜１９ｃの幅に応じて、加張力Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の個別の加張力を、Ｘ方向，Ｙ方向に付与できるため、マスク領域１８ａの形状によらず、Ｘ方向，Ｙ方向について、各々の長方形マスク１９ａ〜１９ｃが撓まないように加張できる。

マスクへの張力とマスク位置の調整方法を、図４を用いて説明する。ここでは図３の場合と同様に、長方形マスク１９ａの場合を説明する。長方形マスク１９ｂ，１９ｃの場合も長方形マスク１９ａの場合と同じである。

長方形マスク１９ａの両端に形成されている貫通孔２０に挿通された各ピン２３を回動させると、各ピン２３が各貫通孔２０の内周面の一点の接点Ａ，Ｂで接して、長方形マスク１９ａに張力が付与される。その張力の方向は、接点Ａと接点Ｂを結ぶ直線上の一方向（矢印Ｆ方向）のみに長方形マスク１９ａを加張できる。また、長方形マスク１９ａは、厚みが０．１ｍｍ程度の極薄の構造のため、マスク補強板２１により長方形マスク１９ａの端部を補強することで、張力が作用した時のマスク端部の変形を防いでいる。

このとき、大きな寸法のマスク補強板２１であると、マスクに付与する張力で、マスク補強板２１の自重を支えることができなくなり、マスクを撓みなく加張することが困難となる。また、補強板の自重を保持するために、強い加張を付与すると、０．１ｍｍ程度の厚みである極薄マスク自体に変形が生じるので、長方形マスクの寸法や材質を考慮し、マスク補強板２１は、極力小さな寸法であることが望ましい。

旋回動作により加張する方式では、マスク補強板２１の幅は、図３に示す旋回半径ｒよりも短くし、旋回動作によるマスク補強板２１の回転により、マスク自体に下方向の荷重が付与させないことが重要である。例えば、旋回半径３０ｍｍに対し、マスク補強板２１の幅を２５ｍｍとした場合は、マスクを平面に保持する張力をマスクに作用させても、マスクが補強板により下側に撓むことなく、マスクを平面に保持することができる。上記のマスク補強板２１の寸法、材質は一例であり、マスクへの加張時にマスクに変形を与えない寸法であれば、マスク補強板２１の寸法、材質は問わない。

成膜対象の基板に対し、張力をかけた長方形マスク１９ａが所望の位置来るように長方形マスク１９ａの位置を調整するには、例えば、長方形マスク１９ａに位置決めマーク２８を付与し、成膜対象となる基板上に付与されているマスク位置決めマークとの位置関係を所定の範囲内になるように、長方形マスク１９ａの位置を調整する方法がある。図４には図示していない撮像カメラにより、基板１２に付与されたマーク（図示していない）位置を記録し、長方形マスク１９ａに付与した位置決めマーク２８の位置と、基板１２上のマーク位置とを比較しながら、互いの位置決めマークの相対位置が所定の範囲内に入るように、マスク加張機構２２の位置の調整を行う。マスク加張機構２２の位置決め方法の一例としては、圧縮バネ２９のバネ力と位置調整ネジ２７の押し込み量を調整する。マスク加張機構２２の位置決め方法は、この方式によらず、マスク加張機構の移動と位置決めが可能であれば、マスク位置の調整方式は問わない。

次に、図５（ａ）に示すように、寸法Ｌ１×Ｌ２の基板に対し、機種Ａの成膜領域１７ａ、機種Ｂの成膜領域１７ｂ、小型試験片３０に対して成膜するように、複数の開口をもつＨ型のマスク領域１８ｂをマスクする場合について図５（ｂ）を用いて説明をする。

このような場合、図２（ｂ）の場合のように３枚の長方形マスク１９ａ〜１９ｃを使用した場合には、次のような問題が発生するので、４枚の長方形マスク１９ａ〜１９ｃ，１９ｄを使用することが好ましい。

具体的には、マスク領域１８ｂの下側にある小型試験片３０用の小さな開口３１を含む領域を一枚の長方形マスクでマスクした場合、長方形マスク全体が撓まないように、長方形マスクの両端に設けた貫通孔をＸ方向に大きな力で加張すると、小型試験片用にマスク開口している周辺に大きな力が作用し、小さな開口３１の周辺に変形が生じる。また、小さな開口３１の周辺に変形が生じない程度の加張力で加張すると、一枚の長方形マスクの全体の加張力が弱く、撓みが生じる。

そのため、小さな開口３１を含む領域については、長方形マスク１９ｂと、長方形マスク１９ｃの２枚のマスクを用いてマスクを行う。また、基板の上辺部は、長方形マスク１９ａで、基板のＹ方向は、長方形マスク１９ｄでマスクを行う。上記の各長方形マスク１９ａ〜１９ｄの両端には、図２（ｂ）における長方形マスク１９ａ〜１９ｃと同様に、貫通孔２０を設けている。

このように、マスク領域１８ｂを４枚の長方形の長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄに分割してマスクすると、各長方形マスクの幅やマスク開口の有無により、加張力Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と、個別の加張力で、Ｘ方向，Ｙ方向に加張することが可能になる。

小さな開口３１を含む長方形マスク１９ｂは、小さな開口３１の周辺が変形しない程度の小さな加張力Ｔ２でＸ方向に加張し、その他のマスク開口を持たない長方形マスクは、加張力Ｔ２よりも大きな加張力Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４で、それぞれのマスクをＸ方向，Ｙ方向に加張する。このため、小さな開口３１を含むマスク領域１８ｂであっても、小さな開口３１を含む長方形マスク１９ｂとマスク開口を含まない長方形マスク１９ｃに分割することで、それぞれのマスクに対して加張力と加張方向が調整可能となり、マスク領域１８ｂを皺なく撓みなく加張した長方形マスクでマスクすることができる。

長方形マスクは、マスク両端を加張したときに、マスク全体に均等に張力がかかるように、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すような寸法で構成される。
図６（ａ）に示すマスク長辺をＬＬ１、マスク短辺をＬＬ２の寸法を持つ長方形マスク１９ａは、マスク端面からＸ方向，Ｙ方向にそれぞれ、ｄ１，ｄ２の位置に円の中心を持つように、直径Ｄの円形の貫通孔２０が設けられており、長さＬの領域により、基板をマスクできる。長方形マスク１９ａの長さＬは、基板外形寸法のＬ１、あるいはＬ２以上の寸法を有しており、長方形マスク１９ａの各辺の寸法は、式（１）（２）で示される。

マスク長辺：ＬＬ１ ＝ Ｌ ＋ ２ × ｄ１ ＋ ２ × ｄ１ ・・・（１）
マスク短辺：ＬＬ２ ＝ ２ × ｄ２ ・・・（２）
また、長方形マスク１９ａの両端には、Ｘ方向に２×ｄ１、Ｙ方向に２×ｄ２で囲われる領域にマスクの補強板を取り付ける領域を設けている。Ｘ方向に加張した場合にＹ方向にマスクが撓まないように、０．１ｍｍ程度の厚みの極薄の長方形マスクの場合は、マスク短辺：ＬＬ２の長さは２００ｍｍ以下であることが望ましい。

また、図６（ｂ）に長方形マスク１９ｂは、長方形マスク１９ａの内部にマスク開口を持つ長方形マスクの一例である。マスク両端に貫通孔２０を有しており、長方形マスク１９ｂの内部に小さな開口３１を３個有している。マスク両端の補強板を取り付ける領域から、Ｘ方向に、ｄ３だけ離れた位置から小さな開口３１が設けられており、マスク長辺側の端面から小さな開口３１までの距離は、それぞれｄ４，ｄ５とする。また、３個の小さな開口３１は、それぞれ、間隔ｄ６，ｄ７をあけて配置する。ｄ３，ｄ４，ｄ５の寸法は、長方形マスクの素材や長方形マスクの長さＬの寸法に依存するが、４２アロイ製の長方形マスクであり、長方形マスクの長辺ＬＬ１が１５００ｍｍ程度のマスクであれば、ｄ３，ｄ４，ｄ５は５ｍｍ以上あることが望ましい。

小さな開口３１が１つである場合は、長方形マスク１９ｂの両端を加張したときに、マスク開口部に均等に加張力が付与されるように、ｄ４とｄ５は同じ寸法であることが望ましい。寸法が異なるマスク開口を持つ場合は、右側に配置された小さい小さな開口３１に対する間隔ｄ４，ｄ５が５ｍｍ以上になるようにマスク開口を設けることが望ましい。小さな開口３１の間隔ｄ６，ｄ７は、長方形マスク１９ｂを加張したときにｄ６，ｄ７の寸法であるマスク部位に撓みが生じないような寸法とする。

図７は、図５（ｂ）のように４枚の長方形マスク１９ａ〜１９ｄを配置して成膜する成膜マスクの概略斜視図である。図８は分解斜視図である。
マスクへの貫通孔２０と同等の穴径をもつマスク補強板２１によりマスク端部を上下から挟みこむことでマスク補強されており、貫通孔２０に円柱状のピン２３を通し、マスク加張機構２２に接続し、各マスクをマスク枠８に保持する。なお、図８では、説明のために、これらを分離して図示しているが、実際にはこれらを重ね合わせてマスク本体７として用いる。

かかる構成の成膜マスクによれば、複数マスクを一方向に加張して皺や撓みが生じていないマスクを利用することが可能になり、大型の基板に対しても、基板とマスクを密着させて成膜することができるため、大型基板に滲みのない高精度な成膜を施すことができる。

（実施の形態２）
図１０と図１１は本発明の実施の形態２を示す。
実施の形態１では図２（ｂ）に見られるように、Ｘ軸方向に長い長方形マスク１９ａ，１９ｂの上に、Ｙ軸方向に長い１枚の長方形マスク１９ｃが配置されていたが、この実施の形態２では図９のように、長方形マスク１９ａ，１９ｂの上に、Ｙ軸方向に長い複数枚、ここでは５枚の長方形マスク１９ｃ１〜１９ｃ５を配置することで、多品種少量生産へ対応するために、基板の様々な場所に成膜、あるいはマスクにより非成膜とする場所を設けることが必要になり、多数のマスクを使用している点だけが異なっている。

なお、図９，図１０，図１１では、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
このように、長方形マスク１９ａ，１９ｂの上に、５枚の長方形マスク１９ｃ１〜１９ｃ５が配置されている場合には、長方形マスク１９ｃ１〜１９ｃ５に適切な加張を施した場合でも、各長方形マスク１９ｃ１〜１９ｃ５の重みが下側の長方形マスク１９ａ，１９ｂに影響し、長方形マスク１９ａ，１９ｂが図９のように下側に撓む。

更に具体的には、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５の材質や、長方形マスクが有するマスク開口の形状や寸法の関係から、マスク自体に大きな加張力を付与できないため、長方形マスク１９ａ，１９ｂに撓みが生じる。

そこでこの実施の形態２では、図１０に示すように、成膜装置のマスク位置合わせ室２に、長方形マスク１９ａ，１９ｂを下方から支えるマスク支持台３２を設ける。そして、このマスク支持台３２を含めて制御装置３３によって、図１１に示したフローチャートを実行して、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５を密着させ、成膜を行う。

成膜動作に基づいて制御装置３３の構成を図１１に基づいて説明する。
ステップＳ１では、基板取り出し室１からマスク位置合わせ室２へ投入された基板支持台１０を、基板１２の成膜面を下向きになるように、マスク位置合わせ室２の所定の位置で、基板支持台１０を保持する。

ステップＳ２では、基板１２と対面するようにマスク枠８を配置する。このとき、上記の要因などにより、マスク枠８に加張されている長方形マスク１９ａ，１９ｂに、撓みが発生しているとする。

ステップＳ３では、キャリア上下機構１５を上昇し、マスク枠８が固着された搬送キャリア９を持ち上げることで、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂを近接させる。このとき、長方形マスク１９ａ，１９ｂが基板１２の表面に接触しないように、０．３ｍｍ程度の間隔をあけて、キャリア上下機構１５が停止できるように、あらかじめ、キャリア上下機構１５の上昇距離を決定しておく。また、マスク枠８に、距離センサーなどの、長方形マスク１９ａ，１９ｂと基板１２の表面との距離を測定できる機構を設け、所定の距離になると、キャリア上下機構１５の動作を停止させてもよい。

ステップＳ４では、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂを近接させた後、マスク支持台３２を上昇させて、長方形マスク１９ａ，１９ｂの下側から接触させて、下側に撓んでいる部分を持ち上げて、水平に保持する。

ステップＳ５では、長方形マスク１９ａ，１９ｂと基板１２の表面とに間隔がある状態で、長方形マスク１９ａ，１９ｂと基板１２が所望の相対位置になるように、基板１２の位置合わせを行う。この位置合わせは、例えば、図示していない撮像カメラにより基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂに付与された位置合わせマークの位置をそれぞれ撮像し、所定の相対関係になるように、基板支持台調整機構により基板支持台１０を水平移動や回転移動させる。このとき、長方形マスク１９ａ，１９ｂに付与された位置合わせマークを撮像カメラで認識する際に、マスク支持台３２により長方形マスク１９ａ，１９ｂを水平に保つことで、長方形マスク１９ａ，１９ｂに付与された位置マークの焦点がぼけることなく、正確に長方形マスク１９ａ，１９ｂの位置決めマークを撮像カメラにより認識できるので、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂを高精度に位置合わせできる。

ステップＳ６では、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂの相対位置を調整した後、キャリア上下機構１５を上昇し、長方形マスク１９ａ，１９ｂと基板１２を、さらに近接させ、マスク支持台３２を上昇させて、長方形マスク１９ａ，１９ｂを水平に保持する。このとき、磁石プレート１１に搭載されている磁石１４の磁力にも依存するが、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５と基板１２の表面との距離は、０．１ｍｍ程度が望ましい。これは、磁石１４にφ８ｍｍのネオジム磁石を用いた場合に、磁石プレート１１を基板支持台１０の上に載せたときに、磁石１４の磁力により長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５が吸着され、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５が密着する距離から算出したものである。また、マスク支持台３２を上昇させて、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５を、基板１２の表面に接触させると、基板１２の成膜面が損傷する可能性があるので、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５を基板１２に接触させないことが望ましい。

ステップＳ７では、キャリア上下機構１５とマスク支持台３２を上昇させることで、長方形マスク１９ａ，１９ｂを水平に保持したまま、基板支持台１０を搬送キャリア１６０で持ち上げて、基板支持台１０の上に磁石プレート１１を乗せる。

磁石プレート１１は、基板支持台１０から１０ｍｍ程度だけ上側で上昇下降機構１３により保持されている。基板支持台１０の上に、磁石プレート１１を乗せる場合、上昇下降機構１３の、磁石プレートチャック機構を外して、磁石プレート１１を基板支持台１０へ落下させる手段もあるが、磁石プレート１１が落下することで、基板支持台１０に衝撃が加わり、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５の位置ずれや、基板１２の位置ずれなどの懸念がある。基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５の位置合わせには、基板支持台１０を上昇させて、磁石プレート１１が基板支持台１０の上に載せた後、磁石１４の磁力により、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５と基板１２が密着させることが望ましい。長方形マスク１９ａ，１９ｂが磁石１４の磁力により基板１２に密着する際、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５に撓みが生じていると、長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５の予期せぬ箇所が磁石１４に吸着されて、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５の間に隙間が生じる要因となる。そのために、マスク支持台３２により長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５を水平に保持した状態で、磁石１４を基板支持台１０に接触させるため、磁力に吸引される際、水平に保持したまま長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５は基板１２の表面に吸着されるので、基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５は密着できる。

基板１２と長方形マスク１９ａ，１９ｂ，１９ｃ１〜１９ｃ５が密着した後は、マスク支持台３２を下降させて、その後、キャリア上下機構１５を下降させて、搬送キャリア９を搬送レールに乗せる。

ステップＳ８では、搬送キャリア９を搬送経路Ｃ１により成膜室３へ搬入し、成膜を実施する。
かかる構成の成膜装置によれば、複数のマスクに十分な加張力を作用させることできず、多少の撓みが長方形マスクに生じていても、マスク支持台３２により水平に長方形マスクを保持したまま、基板１２と長方形マスクの位置合わせ、および基板１２と長方形マスクの密着が可能となるため、大型の基板１２に対しても、滲みのない高精度な成膜を施すことができる。

本発明の成膜マスクおよび成膜装置は、皺や撓みなく加張した長方形のマスクを、複数組み合わせてマスク開口を調整できるので、大型基板に対してもマスクの密着を行い、高精度に成膜する機能を有しており、成膜工程を含む太陽電池や有機ＥＬ照明などの製造に適用が可能である。

１ 基板取り出し室
２ マスク位置合わせ室
３ 成膜室
４ 第１ゲート
５ 第２ゲート
６ 第３ゲート
７ マスク本体
８ マスク枠
９ 搬送キャリア
１０ 基板支持台
１１ 磁石プレート
１２ 基板
１３ 上昇下降機構
１４ 磁石
１５ キャリア上下機構
１６ 材料源
１７ａ 機種Ａの成膜領域
１７ｂ 機種Ｂの成膜領域
１８ａ，１８ｂ マスク領域
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｃ１〜１９ｃ５ 長方形マスク
２０ 貫通孔
２１ マスク補強板
２２ マスク加張機構
２３ ピン
２４ ピン接続体
２５ 回転軸
２６ 張力調整用ネジ
２７ 位置調整ネジ
２８ 位置決めマーク
２９ 圧縮バネ
３０ 小型試験片
３１ 小さな開口
３２ マスク支持台
３３ 制御装置

Claims (4)

1. 材料源と成膜対象の基板の間に配置されて、前記基板の表面の成膜領域を露出させるとともに前記成膜領域以外を複数枚の長方形マスクで覆う成膜マスクであって、
   形状が長方形でシート状の前記長方形マスクと、
   前記長方形マスクの長手方向の両端に設けられたマスク補強板と、
   前記マスク補強板を介して複数枚の前記長方形マスクの両端を支持するマスク枠と、
   前記長方形マスクの両端に設けられた前記マスク補強板に形成された円形の貫通孔に挿通され周面が前記貫通孔の内周面に点接触するピンを有し、マスク枠から支持され、かつ前記ピンの基端に対して先端を、装着された前記長方形マスクの長手方向に回動させた設定位置で保持するマスク加張機構とを設けた
   成膜マスク。
2. 前記マスク加張機構は、装着された前記長方形マスクの短手方向に位置変更が可能に前記マスク枠に取り付けられている
   請求項１記載の成膜マスク。
3. 請求項１記載の成膜マスクを、材料源と成膜対象の基板の間に配置した
   成膜装置。
4. 請求項１に記載されている成膜マスクの前記長方形マスクを下方から支持できる昇降可能なマスク支持台を有し、
   前記マスク支持台により前記長方形マスクを支持した状態で、基板と前記長方形マスクの位置合わせを行い、前記基板の被成膜面とは反対側から、前記長方形マスクを磁力により吸着して前記基板に密着させた後、成膜処理を実施するよう運転する制御装置を設けた
   請求項３に記載の成膜装置。

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