JP4609755B2 - マスク保持機構および成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、マスク保持機構および成膜装置に関するものである。

有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子を製造する真空蒸着装置には、底部に有機材料を加熱・蒸発（昇華）させる蒸発源（昇華源）が設けられている。また真空蒸着装置には、蒸発源に対面して配置されたチャックと、チャックの上部に複数配設され、基板表面を被うためのマスクを保持する磁石と、チャックの底面に装着保持させるガラス基板とが設けられている。チャックは、ガラス基板を平面に維持するための平板である。さらに真空蒸着装置には、有機ＥＬ素子のパターンをガラス基板に形成するためのマスクがチャック（ガラス基板）とるつぼの間に設けられている。なおマスクは、磁性体によって形成されている。

このような真空蒸着装置において、マスクをガラス表面に被せる場合、まずガラス基板をチャックの底面と接触させて装着保持させる。この後、ガラス基板と、このガラス基板の下方に配置されたマスクとを位置合わせし、マスクを上昇させてガラス基板に被せる。そしてマスクは、チャックの上部に配設された磁石の磁力によって保持される。

なおガラス基板の下側に配設されたマスクを、ガラス基板の上側に配設された磁石で保持することについて開示されたものとして、例えば、特許文献１が挙げられる。
特開２００２−７５６３８号公報

ところで、マスクをガラス基板の下方に配設する時に、ガラス基板表面との間に隙間が発生する。このため蒸発源で蒸発された有機材料が前記隙間に入り込み、本来遮蔽されるべき部分、すなわち有機ＥＬ素子のパターンが形成されない部分にまで付着することがあった。このため微細な有機ＥＬ素子のパターンをガラス基板表面に精度よく形成することができなかった。

図４は従来技術に係り、マスク装着時におけるマスクの形状の変化を説明する図である。マスクは、所定の開口パターンが形成されているマスクフィルムと、このマスクフィルムの周縁部を保持する枠型のマスクホルダーとを備えた構成である。そしてマスクをガラス基板に近づけると、磁石の磁力がマスク全面に均等にかかることになる。つまりマスク１をガラス基板２に被せる場合、ガラス基板２の下方から徐々に近づけると（Ｓ１）、チャック３の上部に配設された磁石４の磁力によって、マスク１の中央部が上側に急に引っ張られてガラス基板２を被い（Ｓ２）、その後その周縁部がガラス基板２を被う（Ｓ３）。このためマスクの全面が、ガラス基板を一度に被うことがなく、マスク中央部から周縁部にかけて順に被っていくので、マスクとガラス基板との間に位置ズレが発生し、正確なパターンをガラス基板上に形成することができなかった。

またマスクとガラス基板との位置合わせをするときにおいても、マスクをガラス基板に近づけて、すなわちマスクが磁石の磁力の影響を受ける範囲において行うと、磁力の影響によってマスクがガラス基板に近づいてしまい、正確に位置合わせすることができなかった。特に、マスクの中央部は、マスクの周縁部と同様の磁力が作用しているので磁力が強すぎ、マスクの中央部が山型に盛り上がってガラス基板にはり付いてしまう。したがって位置合わせするときには、マスクとガラス基板との間に一定量の隙間（磁力の影響を受けない距離）を空けなければならないが、位置合わせ終了後にマスクをガラス基板に近づけると、上述したようにマスクの中央部から周縁部にかけて順にガラス基板に被せられて行くので、マスクとガラス基板との間に位置ズレが発生し、正確なパターンをガラス基板上に形成することができない。

本発明は、マスクを基板に近づけても、マスクと基板との位置関係を維持するマスク保持機構を提供することを目的とする。
またマスク保持機構を備えた成膜装置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、本発明に係るマスク保持機構は、成膜装置のチャックに装着保持されている基板に被せられるマスクのマスク保持機構であって、前記マスクは、磁性体で形成されてなり、前記チャックの前記基板を保持するチャック面と反対側に、磁石を点状に配設した、ことを特徴としている。
また前記磁石は、格子を形成する格子点に配設されたことを特徴としている。

また前記チャックの中央部に配設された前記磁石の磁力は、前記チャックの周縁部に比べて弱いことを特徴としている。
また前記チャックの中央部に配設された磁石の大きさは、前記チャックの周縁部に比べて小さいことを特徴としている。

また本発明に係る成膜装置は、成膜材料の蒸発源と、前記蒸発源に対向して配設され、基板を装着保持するチャックと、前記チャックの前記基板を保持するチャック面と反対側に、格子状の格子点に配設された磁石と、前記基板に被せられるマスクと、を備えたことを特徴としている。この場合において、前記チャックの中央部に配設された前記磁石の磁力は、前記チャックの周縁部に比べて弱くし、あるいは、前記チャックの中央部に配設された磁石の大きさは、前記チャックの周縁部に比べて小さくなるように設定する。

この場合、前記チャックの中央部に配設された前記磁石は、前記チャックの周縁部に配設された前記磁石の磁力に比べて弱いものを配設することができる。また前記チャックの中央部に配設された磁石は、前記チャックの周縁部に配設された磁石の大きさに比べて小さいものを配設することができる。

磁石を点状に配設することにより、マスクの中央部に作用する磁力を周縁部に比べて弱くすることができる。したがってマスクをチャックに近づけたときでも、マスクを水平状態に維持することができる。そしてマスクを基板に近づけて、マスクと基板との位置合わせを行うことができるので、マスクを基板に被せるときの移動距離が短くでき、作業時間を短縮することができる。

また磁石を格子状に配設することにより、マスクの中央部に作用する磁力を周縁部に比べて弱くすることができる。
またチャックの中央部に配設される磁石の磁力と、チャックの周縁部に配設される磁石の磁力とを変えることによって、マスクの中央部に作用する磁力を周縁部に比べて弱くすることができる。

またチャックの中央部に配設される磁石の大きさと、チャックの周縁部に配設される磁石の大きさとを変えることによっても、マスクの中央部に作用する磁力を周縁部に比べて弱くすることができる。

また成膜装置は、マスクを保持する磁石の磁力がマスクの中央部と周縁部とで異なるので、マスクが水平状態を保ったまま基板を被うことができる。したがってマスクと基板との間に位置ズレが発生することなく、正確なパターンを基板上に形成することができる。

以下に、本発明に係るマスク保持機構および成膜装置の最良の実施形態について説明する。なお本実施形態では、成膜装置として真空蒸着装置を用い、この真空蒸着装置で有機ＥＬ素子を製造する形態について説明する。図１は真空蒸着装置の説明図である。図２はチャック上に設けられた磁石の配置を説明する図である。真空蒸着装置１０は、その底部に有機材料１１の蒸発源１２（昇華源）を備えるとともに、その上部にチャック１４、磁石１６、基板クランプ１８およびマスククランプ２０を備えた構成である。

有機材料１１の蒸発源１２は、有機材料１１が入れられるるつぼ１２ａを備えており、るつぼ１２ａの外面に有機材料１１を加熱・蒸発（昇華）させるヒーター１２ｂが設けられている。また真空蒸着装置１０の上部に設けられたチャック１４は、るつぼ１２ａに対面して配設されており、水平方向に沿って配置された平板である。そしてチャック１４は、真空蒸着装置１０の外側上部に設けられた回転機構（不図示）によって水平回転可能となっている。

またチャック１４の上部、すなわちガラス基板２２を保持する面（チャック面）と反対側に磁石１６が点状に配設されている。この磁石１６は、ガラス基板２２を被うマスク２４の大きさに対応して配設されている。なお磁石１６は、チャック１４の中央部に作用する磁石１６の磁力が周縁部に比べて弱くなるように配設されればよく、図２（Ａ）に示すように格子が交差する格子点に位置するように配設されればよい。

また磁石１６（１６ａ，１６ｂ）は、図２（Ｂ）に示すように、チャック１４の中央部に配設された磁石１６ａの大きさをチャック１４の周縁部に配設された磁石１６ｂに比べて小さくして、チャック１４の中央部に作用する磁石１６の磁力が周縁部に比べて弱くなるようにすることもできる。さらに磁石１６は、図２（Ｃ）に示すように、チャック１４の中央部における磁石１６ａの配置パターンと、周縁部における磁石１６ｂの配置パターンとを変えて、チャック１４の中央部に作用する磁石１６の磁力が周縁部に比べて弱くなるようにすることもできる。

そして磁石１６の配置位置や磁力は、マスク２４をチャック１４に近づけるときに生じるマスク２４の中央部の延び、すなわちマスク２４に形成されたパターンの開口寸法の延びを所定の値以内にするように設定されている。このような磁石１６の配置位置や磁力は、例えばチャック１４の厚みや材質、ガラス基板２２の厚みや材質、マスク２４の厚みや材質等によって変化するので、これらの要因を考慮して実験や計算等を行って決定すればよい。

基板クランプ１８は、真空蒸着装置１０の上部から下方に向かって延び、先端部１８ａがチャック１４側（蒸着装置の中央側）に向けて折り曲げられた鉤型であり、チャック１４の側縁に沿って複数個が配設されている。この基板クランプ１８は、その先端部１８ａ（折曲げ部）でガラス基板２２の縁部を支えるために、各先端部１８ａが同じ高さ（同一面内）になるように設定されている。また基板クランプ１８は、真空蒸着装置１０の外側上部に設けられた昇降機構（不図示）によって、各先端部１８ａが同一面内にある状態を維持しつつ昇降可能になっている。そして基板クランプ１８が上昇することによって、ガラス基板２２をチャック１４に接触させて、平面状に装着保持させることが可能になっている。

マスククランプ２０は、真空蒸着装置１０の上部から下方に向かって延び、先端部２０ａがチャック１４側（蒸着装置の中央側）に向けて折り曲げられた鉤型であり、チャック１４や基板クランプ１８の側縁に沿って複数個が配設されている。このマスククランプ２０は、その先端部２０ａ（折曲げ部）でマスク２４の縁部を支えるために、各先端部２０ａが同じ高さ（同一面内）になるように設定されている。またマスククランプ２０は、真空蒸着装置１０の外側上部に設けられた昇降機構（不図示）によって、各先端部２０ａが同一面内にある状態を維持しつつ昇降可能になっている。したがってマスク２４は、移動可能に配設されている。なおマスク２４は、有機ＥＬ素子の各画素に対応する開口パターンが複数設けられたマスクフィルム２４ａと、マスクフィルム２４ａの周縁部を保持する枠型のマスクフレーム２４ｂとを備えている。

そして基板クランプ１８およびマスククランプ２０は、真空蒸着装置１０の外側上部に設けられた回転機構（不図示）によって、チャック１４とともに回転することが可能になっている。

次に、マスク２４の装着方法について説明する。図３はマスクの装着工程の説明図である。なおマスククランプ２０上には、予めマスク２４が配設されている。まずガラス基板２２は、基板搬送機構（不図示）によって真空蒸着装置１０内に入れられ、チャック１４とマスク２４との間に挿入される。そしてガラス基板２２は、前記基板搬送機構の下降動作とともに下方へ移動されて、基板クランプ１８上に載せられる（Ｓ１００）。

この後、マスククランプ２０を上昇させることによりマスク２４を上方に移動させ、マスク２４上にガラス基板２２を載せる（Ｓ１１０）。そしてマスククランプ２０は、ガラス基板２２がチャック１４の底面（チャック面）に接触するまで上昇され続ける（Ｓ１２０）。なおガラス基板２２は、マスク２４上に載せられるとマスク２４に沿って水平になり、この水平状態を維持しつつチャック１４に当接される。

この後、基板クランプ１８をガラス基板２２に接触するまで上昇させる（Ｓ１３０）。これによりガラス基板２２は、基板クランプ１８により水平状態を維持しつつチャック１４に装着保持される。そしてマスククランプ２０を下降させて、マスク２４を下方に移動させ、マスク２４とガラス基板２２とを位置合わせする（Ｓ１４０）。

この後、マスク２４を上昇させて、ガラス基板２２を被う（Ｓ１５０）。なおマスク２４の中央部に作用する磁石１６の磁力は、周縁部に作用する磁石１６の磁力に比べて弱いため、マスク２４の開口パターンが所定の寸法よりも大きくなってしまうことがなく、また平面状態を維持してガラス基板２２を被うので位置ズレを生じることがない。

このようなマスク２４の装着工程を経た後、ガラス基板２２やマスク２４を回転させるとともに、ヒーター１２ｂによって有機材料１１を加熱・蒸発させて、ガラス基板２２上に所定のパターンを形成した後、マスク２４を下降させる。これにより有機ＥＬ素子が製造される。なおマスク２４の下降時においても、マスク２４の中央部に作用する磁力が周縁部に比べて弱いために、マスク２４全体が一度にガラス基板２２から離れる。

このようなマスク２４保持機構によれば、チャック１４の上部に磁石１６を点状に配設するとともに、ガラス基板２２に被せられたマスク２４の中央部に作用する磁石１６の磁力を周縁部の磁力に比べて弱くしたので、マスク２４をガラス基板２２に被せるときは、マスク２４の水平状態を保ったまま被せることができる。これによりマスク２４とガラス基板２２との間に位置ズレが発生することがないので、正確なパターンをガラス基板２２上に形成することができる。

またマスク２４は、チャック１４に近づいたときでも水平状態を維持できるので、マスク２４とガラス基板２２との位置合わせするときのマスク２４とガラス基板２２との距離を短くすることができる。したがってマスク２４をガラス基板２２に被せるときの移動距離が小さくなるので、作業時間を短縮することができ、有機ＥＬ素子の製造効率を向上させることができる。

なお本実施形態では、成膜装置として真空蒸着装置１０を用い、この真空蒸着装置１０で有機ＥＬ素子を製造する形態について説明したが、この形態に限定されることはない。

真空蒸着装置の説明図である。 チャック上に設けられた磁石の配置を説明する図である。 マスクの装着工程の説明図である。 従来技術に係り、マスク装着時におけるマスクの形状の変化を説明する図である。

符号の説明

１０………真空蒸着装置、１４………チャック、１６………磁石、１８………基板クランプ、２０………マスククランプ、２２………ガラス基板、２４………マスク。

Claims (4)

1. 成膜装置のチャックに装着保持されている基板に被せられるマスクのマスク保持機構であって、
   前記マスクは、磁性体で形成されてなり、
   前記チャックの前記基板を保持するチャック面と反対側に、磁石を点状に配設し、
   前記チャックの中央部に配設された前記磁石の磁力は、前記チャックの周縁部に比べて弱くしてなる、
   ことを特徴とするマスク保持機構。
2. 成膜装置のチャックに装着保持されている基板に被せられるマスクのマスク保持機構であって、
   前記マスクは、磁性体で形成されてなり、
   前記チャックの前記基板を保持するチャック面と反対側に、磁石を点状に配設し、
   前記チャックの中央部に配設された磁石の大きさは、前記チャックの周縁部に比べて小さくしてなる、
   ことを特徴とするマスク保持機構。
3. 成膜材料の蒸発源と、
   前記蒸発源に対向して配設され、基板を装着保持するチャックと、
   前記チャックの前記基板を保持するチャック面と反対側に、格子状の格子点に配設された磁石と、
   前記基板に被せられるマスクと、
   を備え、
   前記チャックの中央部に配設された前記磁石の磁力は、前記チャックの周縁部に比べて弱くしてなる、
   ことを特徴とする成膜装置。
4. 成膜材料の蒸発源と、
   前記蒸発源に対向して配設され、基板を装着保持するチャックと、
   前記チャックの前記基板を保持するチャック面と反対側に、格子状の格子点に配設された磁石と、
   前記基板に被せられるマスクと、
   を備え、
   前記チャックの中央部に配設された磁石の大きさは、前記チャックの周縁部に比べて小さくしてなる、
   ことを特徴とする成膜装置。

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