JP4478472B2 - 有機薄膜蒸着方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板表面に密着させたマスクのパターンに応じて、有機エレクトロルミネセンス（以下、有機ＥＬという）薄膜等の有機薄膜を、蒸着によって基板表面に成膜する有機薄膜蒸着方法に関する。

次世代フラットパネルディスプレイとして、有機ＥＬディスプレイが近年実用化されてきている。有機ＥＬ薄膜を基板上に成膜する場合、有機ＥＬは高温環境に耐えられず、従来用いられているようなドライエッチングによってパターンを形成することができない。そのため、基板の被蒸着面である表面を下側にして水平状態に載置し、この基板表面にマスクを密着させ、その下方に設けた蒸着源から蒸発される蒸着物質（有機ＥＬ物質）を所定パターンが形成されたマスクを通して基板表面に蒸着させて、基板表面に所定パターンの有機ＥＬ薄膜を成膜させる有機薄膜蒸着方法が知られている。

ところで、上記したような有機ＥＬ薄膜を基板表面に成膜する有機薄膜蒸着方法では、マスクが密着される基板表面が下側に位置しているので、厚みの薄いマスクは、その自重によって中央付近が下方にたわんで基板との間に隙間が生じ易くなる。そのため、基板表面に磁性材で形成されたマスクを取り付け、基板裏面側に設置した磁石保持体による磁気吸引力でマスクを基板裏面に密着させるようにした真空成膜装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１５８６０５号公報

ところで、近年、有機ＥＬ薄膜が成膜される基板の大サイズ化（大型化）が進んでおり、大型のフラットパネルディスプレイ用として、基板サイズが例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍ程度のものが用いられるようになってきている。フラットパネルディスプレイに用いるガラス基板はその厚みが０．５〜１ｍｍ程度と薄いので、基板サイズが大きくなると、被蒸着面である表面を下側にして載置したガラス基板は、その自重によって中央付近にたわみが生じる。

このため、図７に示すように、大サイズ（例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍ程度）のガラス基板１の表面に対してマスクを位置合わせして密着させる前段階においては、ガラス基板１はその自重によって中央付近にたわみが生じている。ガラス基板１は、上下動自在な基板保持台（不図示）上にその周縁部を載せるようにして水平に載置される。

ガラス基板１の表面側の下方に配置される磁性材からなるマスク２は、ガラス基板１よりもさらに厚みが小さく（０．０５〜０．１ｍｍ程度）、かつ基板サイズと略同じ大きさなので、同様に中央付近にたわみが生じる。マスク２は、その周縁部がマスク保持台３に保持されている。マスク保持台３には姿勢制御装置（不図示）が連結されており、この姿勢制御装置（不図示）の駆動によって、マスク保持台３に保持されたマスク２のＸＹ軸方向（ガラス基板１表面の平面上での左右方向）の移動と、Ｚ軸回りの回転（ガラス基板１表面に対して垂直方向の軸回りの回転）をそれぞれ制御することができる。

また、ガラス基板１の上方には、ガラス基板１の裏面に当接して押えるための押え板４と、磁気吸引力でマスク２をガラス基板１の表面に密着させる磁石板５を保持した磁石保持部材６とが上下動自在に設置されている。

そして、図８に示すように、ガラス基板１を下降させてマスク２に近接させた状態で、姿勢制御装置（不図示）を駆動してガラス基板１の表面に対してマスク２を位置合わせした後に、ガラス基板１を更に下降させてその表面をマスク２に密着させる。その後、図９に示すように、押え板４と磁石板５を下降させて、押え板４をガラス基板１の裏面に当接させる。この際、図９に示したように、ガラス基板１の中央付近がたわんでいるので、ガラス基板１と押え板４との間には少し隙間が生じている。この際、マスク２もその中央付近がたわんでいる。

そして、図１０に示すように、磁石板５を保持した磁石保持部材６を更に下降させて押え板４の裏面に当接させ、磁石板５による磁気吸引力によって、位置合わせされたマスク２をガラス基板１の表面に密着させる。この際、磁石板５による磁気吸引力によって、マスク２の中央付近のたわんでいる部分が持ち上げられることにより、ガラス基板１の中央付近のたわんでいる部分もマスク２によって持ち上げられて、ガラス基板１の裏面全体が押え板４に当接する。

ところで、上記したように従来では、図９に示したように、押え板４をガラス基板１の裏面に当接させたときに、ガラス基板１の中央付近のたわみによって、ガラス基板１と押え板４との間に隙間が生じている。このため、図１０に示したように、磁石板５による磁気吸引力によって、マスク２をガラス基板１の表面に密着させながらガラス基板１の中央部付近を持ち上げるときに、ガラス基板１とマスク２のたわみ量の違いによって、ガラス基板１の裏面が押え板４に密着したときに、マスク２にはそのたわみの一部が残ってしまう。

このため、ガラス基板１の表面とマスク２との間に隙間７が生じることによって、有機ＥＬ薄膜を蒸着によって成膜するときに、この隙間７に下方に設けた蒸着源（不図示）から発せられる蒸着物質の一部が入り込むことによって、成膜される蒸着膜パターンの輪郭がぼけて不明瞭な蒸着膜パターンとなり、成膜品質が低下する等の問題があった。

そこで本発明は、大サイズの基板においてもマスクを基板に隙間なく良好に密着させることができる有機薄膜蒸着方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、基板の被蒸着面である表面を下側にして水平に配置し、所定パターン状に開孔された磁性材からなるマスクを前記基板の表面に対して位置合わせして、前記基板の表面と反対側の裏面側に設けた磁石による磁気吸引力で前記マスクを前記基板の表面に密着させた後に、前記基板の表面の下方から蒸発された有機材料を前記マスクの開孔を通して前記基板の表面に蒸着させる有機薄膜蒸着方法において、前記基板の裏面と前記磁石との間に前記基板の裏面に接して押えるための押え板を有し、前記押え板の前記基板の裏面と接する面の外周部に弾性を有するシール部材を突出するようにして取り付け、前記基板の表面に前記マスクを密着させるときに、前記シール部材を介して前記押え板を前記基板の裏面に圧接させて、前記押え板の前記シール部材と反対側の面に前記磁石を近接又は当接させ、前記押え板の前記シール部材を取り付けた面に、少なくとも前記シール部材を覆うようにして金属製シートを密着させることを特徴とするとしている。

本発明によれば、サイズの大きい基板を用いた場合でも、基板の表面にマスクを隙間なく密着させることができるので、輪郭ぼけ等のない高品位な有機薄膜パターンを得ることができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有機薄膜蒸着方法を説明するための概略断面図であり、本実施形態では、ガラス基板表面に有機ＥＬ薄膜を蒸着によって成膜する場合である。なお、図７〜図１０に示した従来例と同一機能を有する部材には同一符号を付して説明する。

有機薄膜蒸着装置（不図示）内に設置されたガラス基板１を載置する基板載置台（不図示）は、連結されている移動装置（不図示）によって上下動自在である。本実施形態におけるガラス基板１は、サイズは３７０ｍｍ×４７０ｍｍの大サイズで、厚みは０．７ｍｍである。なお、ガラス基板１の表面には、予め透明電極膜が成膜されている。

マスク２が保持されるマスク保持台３には姿勢制御装置（不図示）が連結されており、この姿勢制御装置（不図示）の駆動によって、マスク保持台３に保持されたマスク２のＸＹ軸方向（ガラス基板１表面の平面上での左右方向）の移動と、Ｚ軸回りの回転（ガラス基板１表面に対して垂直方向の軸回りの回転）をそれぞれ制御することができる。また、磁石板５を保持した磁石保持部材６と押え板４は、連結されている移動装置（不図示）によって上下動自在に設置されている。

押え板４の表面側（ガラス基板１の裏面側）には、図２、図３に示すように、その外周近傍の全周に設けた溝４ａにＯリング８が少し突出するようにして略四角形状に取り付けられており、更に、押え板４の表面（ガラス基板１の裏面側の面）全体には、このＯリング８も同時に覆うようにしてＳＵＳからなるフレキシブルなシート（以下、ＳＵＳシートという）９が配置されている。ＳＵＳシート９の厚みは極薄（例えば０．０５ｍｍ程度）であり、ＳＵＳシート９の外周縁部が押え板４の外周縁部に折り曲げて固着されて、押え板４の表面に配置されている。

次に、本発明の実施形態に係る有機薄膜蒸着方法について説明する。先ず、ガラス基板１の表面に有機ＥＬ薄膜を蒸着によって成膜する前段階として、ガラス基板１の表面に対してマスク２を位置合わせして密着させる。

即ち、図１の状態から移動装置（不図示）を駆動して、基板載置台（不図示）に載置されているガラス基板１を下降させて磁性材からなるマスク２に近接させ、複数のＣＣＤカメラ（不図示）でガラス基板１とマスク２の各縁部に形成したアライメントマーク（不図示）を画像認識して、両者の各アライメントマーク（不図示）の位置が一致するように、マスク保持台３に連結された姿勢制御装置（不図示）を駆動する。

この姿勢制御装置（不図示）の駆動によって、マスク保持台３に保持されたマスク２をＸＹ軸方向（ガラス基板１表面の平面上での左右方向）に移動させ、かつ、Ｚ軸回りに回転（ガラス基板１表面に対して垂直方向の軸回りの回転）させて、両者の各アライメントマーク（不図示）の位置ずれを補正してゼロにする。この状態では、水平に配置されたガラス基板１とマスク２は、その自重によって中央付近にたわみがそれぞれ生じている。

そして、ガラス基板１の表面に対してマスク２を位置合わせした後に、図４に示すように、ガラス基板１を更に下降させてその表面をマスク２に密着させる。その後、図５に示すように、移動装置（不図示）によって磁石板５を保持した磁石保持部材７と押え板４を下降させて、押え板４をガラス基板１の裏面に当接させる。なお、この状況では磁石板５を保持した磁石保持部材７は、押え板４の上方に停止している。

この際、押え板４の表面に設けたＳＵＳシート９を介してＯリング８がガラス基板１の裏面の外周近傍に弾性力を有して圧接する。なお、ＳＵＳシート９はその厚みが極薄でフレキシブル性を有しているので、Ｏリング８がガラス基板１の裏面に直接圧接するのと略同様の感触である。

そして、ガラス基板１の裏面の外周近傍にＯリング８の圧接による弾性力が鉛直下向きに作用することにより、その表側外周面が基板載置台（不図示）上に載置されているガラス基板１には、Ｏリング８の圧接による下向き方向の力に対する反作用によって、ガラス基板１の外周側から中央部方向にかけて上方に持ち上げる力が作用する。この力によってガラス基板１の中央部付近が持ち上げられることにより、ガラス基板１の中央付近のたわみを無くして平面状態となる。なお、この状態ではマスク２はその自重によって中央付近がたわんだ状態であり、ガラス基板１の表面との間に隙間が生じている。

そして、図６に示すように、移動装置（不図示）によって磁石板５を保持した磁石保持部材７を下降させて磁石板５を押え板４の裏面に当接させ、磁石板５をマスク２に近接させる。これにより、磁石板５による磁気吸引力がマスク２に作用して、マスク２の中央付近のたわんでいる部分が持ち上げられ、位置合わせされたマスク２が平面状態のガラス基板１の表面に隙間なく密着される。

このように、Ｏリング８の弾性力を有する圧接によって、サイズの大きいガラス基板１でも中央付近のたわみを抑制して水平状態に保持することができるので、ガラス基板１の表面全体にマスク２が隙間なく密着させることができる。

そして、ガラス基板１の表面にマスク２を密着し、ガラス基板１の裏面にＳＵＳシート９、Ｏリング８を設けた押え板４と磁石板５を保持した磁石保持部材６を当接した状態（図５の状態）で成膜室（不図示）に移送する。そして、マスク２の下方に設けた蒸着源（不図示）から発せられる蒸着物質（有機ＥＬ物質）を所定パターンが形成されたマスク２を通してガラス基板１の表面に蒸着させることによって、ガラス基板１の表面に所定パターンの有機ＥＬ薄膜が成膜される。なお、カラー表示用の有機ＥＬ薄膜をガラス基板１の表面に成膜する場合には、赤色用、緑色用、青色用の３つのマスクを用意し、各マスクごとに上記したマスクの位置合わせ、マスクのガラス基板１への密着、成膜を行う。

このように、サイズの大きいガラス基板１を用いた場合でも、ガラス基板１の表面全体にマスク２が隙間なく密着させることができるので、輪郭ぼけ等のない高品位な薄膜パターンを得ることが可能となる。

また、ガラス基板１の裏面外周部を圧接する押え板４に取り付けたＯリング８は、ＳＵＳシート９を介してガラス基板１の裏面に圧接することにより、成膜後に押え板５を上方に移動させて離すときに、Ｏリング８がガラス基板１の裏面に貼り付くことない。

本発明の実施形態に係る有機薄膜蒸着方法を説明するための概略断面図。 本発明の実施形態における、ＯリングとＳＵＳシートを設けた押え板を示す分解斜視図。 本発明の実施形態における、ＯリングとＳＵＳシートを設けた押え板を示す斜視図。 本発明の実施形態における、位置合わせされたマスクをガラス基板の表面に当接させた状態を示す概略断面図。 本発明の実施形態における、ガラス基板の裏面にＯリングとＳＵＳシートを設けた押え板を当接させた状態を示す概略断面図。 本発明の実施形態における、ガラス基板の裏面にＯリングとＳＵＳシートを設けた押え板と磁石板を保持した磁石保持部材を当接させた状態を示す概略断面図。 従来例における、有機薄膜蒸着方法を説明するための概略断面図。 従来例における、位置合わせされたマスクをガラス基板の表面に当接させた状態を示す概略断面図。 従来例における、ガラス基板の裏面に押え板を当接させた状態を示す概略断面図。 従来例における、ガラス基板の裏面に押え板と磁石板を保持した磁石保持部材を当接させた状態を示す概略断面図。

符号の説明

１ ガラス基板（基板）
２ マスク
４ 押え板
５ 磁石板
８ Ｏリング（シール部材）
９ ＳＵＳシート（金属製シート）

Claims (1)

1. 基板の被蒸着面である表面を下側にして水平に配置し、所定パターン状に開孔された磁性材からなるマスクを前記基板の表面に対して位置合わせして、前記基板の表面と反対側の裏面側に設けた磁石による磁気吸引力で前記マスクを前記基板の表面に密着させた後に、前記基板の表面の下方から蒸発された有機材料を前記マスクの開孔を通して前記基板の表面に蒸着させる有機薄膜蒸着方法において、
   前記基板の裏面と前記磁石との間に前記基板の裏面に接して押えるための押え板を有し、前記押え板の前記基板の裏面と接する面の外周部に弾性を有するシール部材を突出するようにして取り付け、
   前記基板の表面に前記マスクを密着させるときに、前記シール部材を介して前記押え板を前記基板の裏面に圧接させて、前記押え板の前記シール部材と反対側の面に前記磁石を近接又は当接させ、
   前記押え板の前記シール部材を取り付けた面に、少なくとも前記シール部材を覆うようにして金属製シートを密着させる、
   ことを特徴とする有機薄膜蒸着方法。

Images