JP3839673B2

JP3839673B2 - 有機蒸着装置

Info

Publication number: JP3839673B2
Application number: JP2001042634A
Authority: JP
Inventors: 敏夫根岸
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP2002241924A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機蒸着装置の技術分野にかかり、特に、基板とマスクとを位置合わせする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、有機薄膜を用いた有機ＥＬ表示装置が注目されている。
図５の符号２０１は、有機ＥＬ表示装置の一例であり、透明なガラス基板２１１上に、透明電極膜２１２と、バッファー層２１３と、有機薄膜２１４と、カソード電極膜２１５と、保護膜２１６とがこの順序で積層されている。
【０００３】
透明電極膜２１２とカソード電極膜２１５の間に電圧を印加すると、電子とホールが有機薄膜内で結合し、発光する。その光は、ガラス基板２１１を透過し、外部に放射され、文字や図形等が表示される。
【０００４】
上記のような有機薄膜２１４を用い、カラー表示可能な有機ＥＬ表示装置を製造するためには、三原色の各色の光を発生させる三種類の有機薄膜を、透明電極膜上に形成する必要がある。
【０００５】
図６の符号１０２は、従来技術の有機蒸着装置であり、カラー表示可能な有機ＥＬ表示装置を製造するために用いられる。
【０００６】
この有機蒸着装置１０２は、真空槽１１１を有しており、該真空槽１１１内の底壁側には有機蒸着源１０５が配置されており、天井側には基板ホルダ１１２が配置されている。
【０００７】
真空槽１１１内を真空排気し、基板ホルダ１１２にガラス基板を保持させる。符号１０８はその状態のガラス基板を示しており、表面には、予め透明電極膜１０９が形成されている。ガラス基板１０８は、透明電極膜１０９が有機蒸着源１０５に面するように配置されており、ガラス基板１０９と有機蒸着源１０５の間にはマスク１０６が配置されている。
【０００８】
有機蒸着源１０５は、容器１２１と、該容器１２１周囲に巻回されたヒータ１２２とを有しており、容器１２１内には、予め、有機材料１２２が配置されている。
【０００９】
この有機蒸着源１０５のヒータ１２３に通電し、有機材料１２２を昇温させると有機材料１２２の蒸気が発生し、容器１２１の開口部分から真空槽１１１内に放出される。
【００１０】
マスク１０６には、所定パターンの開口が形成されており、放出された有機材料１２２の蒸気は、その開口を通過し、ガラス基板１０８の透明電極膜１０９表面に到達すると、透明電極膜１０９上に部分的に有機薄膜が成長する。
【００１１】
有機薄膜の成長中は、マスク１０６とガラス基板１０８とを、中心軸線１４４を中心にして一緒に回転させる。有機薄膜が所定膜厚に形成されたら、有機材料１２２の蒸気の放出を停止させ、基板を真空槽１１１から搬出する。
【００１２】
有機薄膜が形成されたガラス基板１０８は、上記工程で形成したのとは別の有機薄膜を形成する有機蒸着装置内に搬入し、透明電極膜１０９の有機薄膜が形成されていない表面に、有機薄膜を隣接して形成する。
【００１３】
三原色の光を発生し、カラー表示ができる有機ＥＬ表示装置を製造するためには、上記の工程を繰り返し、少なくとも３種類の有機薄膜を形成する必要がある。
【００１４】
従って、上記のような有機蒸着装置１０５が少なくとも３台必要となり、設備が大型化し、また、コスト高になるという問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、一つの真空槽内で、カラー表示可能な有機薄膜を形成できる有機蒸着装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽内の底壁側に有機蒸着源が配置され、天井側に位置合わせ装置が配置された有機蒸着装置であって、前記位置合わせ装置は、マスクを水平に保持するマスク保持部材と、前記マスク保持部材に保持された前記マスクの上方位置に基板を水平に保持する基板保持部材と、前記マスク保持部材に保持されたマスクのアラインメントマークと、前記基板保持部材に保持された基板のアラインメントマークとを観察する観察装置と、前記マスク保持部材と前記基板保持部材とを水平面内で相対移動させる移動装置とを有し、前記移動装置は、前記マスク保持部材に保持されたマスクと、前記基板保持部材に保持された基板とを、相対的に静止した状態で水平面内で一緒に回転させるように構成された有機蒸着装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の有機蒸着装置であって、前記基板保持部材には押さえ板が配置され、前記基板保持部材に保持された基板は、前記押さえ板によって前記基板保持部材に押圧された状態で回転するように構成された有機蒸着装置である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の有機蒸着装置であって、前記押さえ板には切れ込みが形成され、前記マスクと前記基板の前記アラインメントマークは、前記観察装置によって前記切れ込みを介して観察される位置に配置された有機蒸着装置である。
【００１７】
一般に、有機薄膜を形成する有機材料は粉体や液体であるため、内部に有機材料を収容した有機蒸発源は、真空槽の下方に配置し、開口部分を上方に向ける必要がある。
【００１８】
本発明の位置合わせ装置によれば、有機蒸着源の上方にマスクが配置配置されており、更に、マスクの上方に基板を位置させることができるため、真空槽底面側に配置された有機蒸着源から放出された有機材料の上記が、下方から上方に向けて飛行し、マスクに形成された開口部分を通過し、基板に到達できるようになっている。
【００１９】
また、本発明では観察装置が設けられており、マスクと基板との相対的な位置合わせができるので、マスクに対して基板がずれていた場合であっても、基板表面の正確な位置に、開口部分のパターンに従ったパターンの有機薄膜を形成させることができる。
【００２０】
更に、本発明の移動装置は回転移動と共に、直線的な移動ができるようになっているので、有機薄膜を形成した後、その移動装置によって基板とマスクとを水平面内で相対的に移動させると、マスクの開口部分に、基板の未成膜の部分が現われるようにすることができる。その状態で異なる種類の有機材料の上記を放出させ、有機薄膜を形成すると、一台の有機蒸着装置内で、複数種類の有機薄膜を、同一ガラス基板上に隣接して形成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１を参照し、符号２は本発明の一例の有機蒸着装置を示している。
この有機蒸着装置２は真空槽１１を有しており、該真空槽１１内の底壁上には、複数の有機蒸着源が同心円状に配置されている。ここでは、第１〜第３の有機蒸着源５₁〜５₃が配置されており、各有機蒸着源５₁〜５₃内には、三原色の各色に対応する３種類の有機材料６₁〜６₃がそれぞれ配置されている。
【００２２】
真空槽１１内の天井側には、位置合わせ装置２０が配置されている。該位置合わせ装置２０は、第１〜第３の有機蒸着源５₁〜５₃真上に位置している。位置合わせ装置２０の斜視図を図２に示す。
【００２３】
この位置合わせ装置２０は、移動装置２１と、マスク保持部材２２と、押さえ板２３とを有している。
【００２４】
移動装置２１は、外観略円柱形状であり、その中心軸線４４を鉛直にして配置されている。移動装置２１の下端部には、Ｘ字形状のマスク懸吊板３１が取り付けられている。マスク懸吊板３１の四隅の底面には、支柱３２が鉛直下方に向けて垂設されており、各支柱３２の下端部には、マスク保持部材２２が取り付けられている。
【００２５】
このマスク保持部材２２は矩形の枠であり、周辺部分だけに枠体を構成する部材が存しており、その内側の領域は、大きく開口している。該マスク保持部材２２の上にはマスク３が交換可能に配置されている。その状態では、マスク保持部材２２とマスク３とは、マスク３の周辺部がマスク保持部材２２と接触し、マスク３の周辺部分を除いた領域は、マスク保持部材２２の開口を介して、下方に露出するようになっている。
【００２６】
また、移動装置２１の下端部には、マスク懸吊板３１よりも下方位置に、Ｘ字形状の基板懸吊板３３が取り付けられている。基板懸吊板３３の四隅には、Ｌ字形状をしたフック状の基板保持部材３４が鉛直下方に向けて垂設されている。
【００２７】
その結果、各基板保持部材３４は、鉛直に配置された部分と、その部分の下端に位置し、水平に配置された部分とが存することになり、基板保持部材３４の水平な部分は、２個ずつが対向し、それらの上に矩形の基板が載置できるように構成されている。
【００２８】
符号８は、ガラスから成る矩形形状の基板であり、その表面には予めパターニングされた透明導電膜が形成されている。この基板８は、透明導電膜を下方に向け、水平な状態で基板保持部材３４の水平な部分の上に載置されている。この状態では、各基板保持部材３４は、基板８の四隅とだけ接触しており、基板８の透明導電膜は、マスク３と平行になっており、マスク３に近接した位置に配置されている。
【００２９】
基板保持部材３４には、押さえ板２３が昇降移動可能に取り付けられており、該押さえ板２３を基板８の裏面に密着させると、基板８が基板保持部材３４の水平な部分に押圧され、基板８が保持される。この状態では基板８は基板保持部材３４やマスク懸吊板３１に対して静止する。
【００３０】
押さえ板２３の上方位置には、ＣＣＤカメラから成る観察装置２６が複数個配置されている。各観察装置２６の画像取り込み部分は下方に向けられており、観察装置２６の鉛直下方の領域を撮影できるように構成されている。
【００３１】
押さえ板２３の観察装置２６の直下位置には、切れ込み２５が形成されており、その結果、観察装置２６によって基板８やマスク３を観察できるように構成されている。
【００３２】
マスク３端部の、観察装置２６によって、切れ込み２５を介して観察できる位置には、アラインメントマーク４が形成されている。
【００３３】
他方、基板８には、マスク３のアラインメントマーク４に対応するパターンのアラインメントマーク９が形成されている。
【００３４】
基板８を基板保持部材３４上に載置したときには、そのアラインメントマーク９は、観察装置２６によって、切れ込み２５を介して観察できる領域に位置するように配置されている。
【００３５】
基板８はガラス基板であり、透明であるから、基板８を基板保持部材３４に保持させても、マスク３のアラインメントマーク４は観察することができる。
【００３６】
従って、各観察装置２６により、基板８のアラインメントマーク９とマスク３のアラインメントマーク４とを同時に観察できるようになっている。
【００３７】
上記の有機蒸着装置２を使用し、有機薄膜を積層させる場合には、予め、各有機蒸着源５₁〜５₃内に、三原色に対応する有機蒸着材料６₁〜６₃を配置した後、真空槽１１内を真空排気する。
【００３８】
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、基板搬送ロボットによって基板８を真空槽１１内に搬入し、次いで、位置合わせ装置２０内に挿入し、基板保持部材３４の水平な部分の上に載置する。
【００３９】
次に、各観察装置２６によって、マスク３のアラインメントマーク４と基板８のアラインメントマーク９とを観察し、移動装置２１によって基板懸吊板３３を水平面内で回転させ、又は水平面内で直線的に移動させ、基板８のアラインメントマーク９とマスク３のアラインメントマーク４とが所定位置に重なって見えるように位置合わせをする。
【００４０】
その状態で押さえ板２３を基板８の裏面に当接させ、基板８を保持した後、先ず、第１の有機蒸着源５₁内の第１色目の有機材料６₁から蒸気を放出させる。
【００４１】
図３は、マスク３と基板８と第１の有機蒸着源５₁の相対的な位置関係を示した図であり、符号７₁は、第１の有機蒸着源５₁から放出された第１の有機材料６₁の蒸気を示している。この蒸気７₁は、マスク３の開口部分１３を通過し、基板８の透明導電膜表面に到達すると、その部分に第１の有機薄膜を成長させる。
【００４２】
第１の有機薄膜及び後述する第２、第３の有機薄膜を形成する際には、マスク懸吊板３１及び基板懸吊板３３とを中心軸線４４を中心にして一緒に回転させ、基板８とマスク３とを相対的に静止させた状態で一緒に回転させることで有機材料の蒸気が基板８表面に均一に到達するようにしておく。
【００４３】
第１の有機材料６₁の蒸気７₁が、マスク３の開口部分１３を通過し、第１の有機薄膜を透明導電膜表面に成長させると、その第１の有機薄膜は、マスク３の開口部分１３のパターンと同一パターンに成長する。図４(ａ)の符号３１は、その第１の有機薄膜を示している。
【００４４】
第１の有機薄膜３１が所定膜厚に形成されたら、第１の有機蒸着源５₁からの蒸気放出を停止させ、次いで、移動装置２１によって基板８を水平面内で所定距離だけ直線移動させ、開口部分１３内に基板８表面の透明導電膜が現れるようにする(図４(ｂ))。
【００４５】
この状態では、第１の有機薄膜３１上には、マスク３が位置しているため、第２の有機蒸着源５₂内から第２の有機材料６₂の蒸気を放出させると、第１の有機薄膜３１上にはその上記は到達せず、マスク３の開口部分１３を通過した蒸気が、基板８の透明導電膜表面に到達し、その部分の第２の有機薄膜が成長する。
【００４６】
図４(ｃ)の符号３２は、その第２の有機薄膜を示している。第２の有機薄膜３２は、第１の有機薄膜３１と同様に、開口部分１３のパターンと同一パターンに形成されており、第１の有機薄膜３１に隣接して配置されている。
【００４７】
第２の有機薄膜３２が所定膜厚に形成されたら、第２の有機材料６₂の蒸気放出を停止させ、次いで、移動装置２１によって、基板８を水平面内で所定距離だけ直線移動させ、開口部分１３内に、基板８表面の透明導電膜が現われるようにする(図４(ｄ))。
【００４８】
その状態で、第３の有機蒸着源５₃から第３の有機材料６₃の蒸気を放出させると、第１、第２の有機薄膜３１、３２を形成したときと同様に、マスク３の開口部分１３を通過した蒸気により、基板８の透明導電膜が露出する部分に第３の有機薄膜３３が形成される。
【００４９】
第３の有機薄膜３３が所定膜厚に形成されたら、第３の有機材料６₃の蒸気放出を停止させ、押さえ板２３による押さえを解除した後、基板搬送ロボットによって基板８を位置合わせ装置２０から抜き取り、真空槽１１外に搬出すると共に、未処理の基板を真空槽１１内に搬入し、基板保持部材３４上に載置する。
【００５０】
他方、第１〜第３の有機薄膜３１〜３３を形成した基板８は、カソード電極膜を形成する蒸着装置等に搬送する。
【００５１】
以上説明したように、上記の基板８では、第１〜第３の有機薄膜３１〜３３が透明導電膜上で近接して配置されており、各有機薄膜３１〜３３の所望のものを、所望の輝度で発光させるとカラー表示ができるようになっている。
【００５２】
以上は、基板８をマスク３に対して移動させる場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、基板に対してマスクを移動させて位置合わせをする位置合わせ装置、及びその位置合わせ装置を有する有機蒸着装置も本発明に含まれる。
【００５３】
【発明の効果】
同一の真空槽内で、マスクと基板の相対位置を変えながら異なる種類の有機薄膜を基板上に形成することで、同一基板上にパターニングされた複数種類の有機薄膜を隣接して配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機蒸着装置の一例
【図２】本発明の位置合わせ装置の一例
【図３】マスクと基板と有機蒸着源の相対的な位置関係を説明するための図
【図４】(ａ)〜(ｅ)：基板の移動方法を説明するための図
【図５】従来の有機ＥＬ表示装置を説明するための図
【図６】従来の有機蒸着装置
【符号の説明】
３……マスク
８……基板
２２……マスク保持部材
２６……観察装置
３４……基板保持部材

Claims

真空槽内の底壁側に有機蒸着源が配置され、天井側に位置合わせ装置が配置された有機蒸着装置であって、
前記位置合わせ装置は、
マスクを水平に保持するマスク保持部材と、
前記マスク保持部材に保持された前記マスクの上方位置に基板を水平に保持する基板保持部材と、
前記マスク保持部材に保持されたマスクのアラインメントマークと、前記基板保持部材に保持された基板のアラインメントマークとを観察する観察装置と、
前記マスク保持部材と前記基板保持部材とを水平面内で相対移動させる移動装置とを有し、
前記移動装置は、前記マスク保持部材に保持されたマスクと、前記基板保持部材に保持された基板とを、相対的に静止した状態で水平面内で一緒に回転させるように構成された有機蒸着装置。
前記基板保持部材には押さえ板が配置され、
前記基板保持部材に保持された基板は、前記押さえ板によって前記基板保持部材に押圧された状態で回転するように構成された請求項１記載の有機蒸着装置。
前記押さえ板には切れ込みが形成され、前記マスクと前記基板の前記アラインメントマークは、前記観察装置によって前記切れ込みを介して観察される位置に配置された請求項２記載の有機蒸着装置。