JP5875851B2

JP5875851B2 - 薄膜製造方法、薄膜製造装置

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Publication number: JP5875851B2
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Inventors: 一新楊
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Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明デバイス、有機太陽電池、蒸着重合膜など有機膜があるデバイスの作製に関する。

従来の有機膜の成膜では、図８(ａ)に示すようなマスク１１０を基板上に配置し、蒸気やスパッタリング粒子等の成膜粒子に、マスク１１０が有する開口１０９を通過させ、基板表面に到達させて、基板上にパターニングされた有機膜を形成しているが、マスク１１０の遮蔽部分となるマスク本体１１１に成膜粒子が付着し、同図(ｂ)に示すように、マスク１１０の表面には、有機膜から成る付着膜１１４が形成されてしまう。
この付着膜１１４は、開口１０９の大きさの精度を悪化させたり、剥離してパーティクルになるため、定期的なクリーニングが行われている。

しかしながら、付着膜１１４を反応性ガスと化学反応させ、反応生成物を真空排気によって除去するクリーニング方法や、付着膜１１４にレーザー光を照射し、付着膜１１４を蒸発させて除去するレーザクリーニング方法では、付着膜１１４を完全に除去することはできず、同図(ｃ)に示すように、付着膜１１４の残渣物１１５が残ってしまう。

他方、残渣物１１５が生じないように、例えばレーザー光の強度を強くしてマスク１１０に照射すると、マスク１１０の温度が上昇し、マスク１１０が変形してしまう。
また、残渣物１１５の蒸発物や、反応性ガスとの反応生成物は真空槽内の残留ガスとなり、基板表面に形成する薄膜中に混入すると、薄膜の品質を悪化させる。

さらに、マスク１１０を用いて基板表面に無機物膜の薄膜を形成すると、無機物膜とマスク本体１１１との密着性が強く、反応性ガスやレーザー光では除去できず、マスク１１０を薄膜製造装置の外部に搬出して、除去作業を行わなければならないという問題がある。

特開２００３−３１３６５４号公報特開２００８−８８４８３号公報特開平７−１４５４７２号公報

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、マスクに付着した付着膜を除去し、マスクを再使用できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、犠牲層蒸気供給装置で生成された犠牲層用微粒子をマスク本体の前面に到達させ、薄膜蒸気供給装置で生成される薄膜用微粒子によって形成される薄膜よりも低温で蒸発する有機薄膜から成る第一の犠牲層を前記マスク本体の前記前面に形成して第一のマスクを構成させ、前記第一のマスクの背面に第一の基板を配置し、真空雰囲気中で、前記薄膜蒸気供給装置で生成された前記薄膜用微粒子のうち、一部に前記第一のマスクの貫通孔を通過させ、前記第一の基板の表面に到達させて前記第一の基板の表面にパターニングされた第一の薄膜を形成し、他の一部を前記第一の犠牲層に付着させた後、前記薄膜蒸気供給装置で生成され、前記第一のマスクに付着した前記薄膜用微粒子によって形成された付着膜に、真空雰囲気中でレーザー光を照射し、前記第一の犠牲層を蒸発させて前記付着膜を前記マスク本体から剥離させて落下させ、前記マスク本体の前記前面を露出させ、前記犠牲層蒸気供給装置で生成された前記犠牲層用微粒子を前記マスク本体の前記前面に到達させ、前記薄膜蒸気供給装置で生成される薄膜用微粒子によって形成される薄膜よりも低温で蒸発する前記有機薄膜から成る第二の犠牲層を前記マスク本体の前記前面に形成して第二のマスクを構成させ、前記第二のマスクの前記背面に第二の基板を配置し、真空雰囲気中で、前記薄膜蒸気供給装置で生成された前記薄膜用微粒子の一部に前記第二のマスクの貫通孔を通過させ、前記第二の基板の表面に到達させて前記第二の基板の表面にパターニングされた第二の薄膜を形成し、他の一部を前記第二の犠牲層に付着させる薄膜製造方法である。
また、本発明は、前記薄膜用微粒子と前記犠牲層用微粒子とを、同じ放出装置から放出させる薄膜製造方法である。
また、本発明は、前記レーザー光は、前記放出装置が配置され、前記第一、第二の薄膜と、前記第一、第二の犠牲層が形成される真空槽内で、前記第一のマスクに照射する薄膜製造方法である。
また、本発明は、前記第二の犠牲層は、前記マスク本体の裏面に冷却板を配置し、前記マスク本体に前記冷却板を密着させた状態で形成する薄膜製造方法である。
また、本発明は、所定枚数の基板に前記薄膜用微粒子を到達させてパターニングされた薄膜を形成した後、前記付着膜に前記レーザー光を照射する薄膜製造方法である。
また、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置された放出装置と、前記真空槽内でマスク本体と、前記マスク本体の前面に第一の犠牲層が形成された第一のマスクと、前記マスク本体に第二の犠牲層が形成された第二のマスクとを保持するマスクホルダと、前記真空槽内で基板を保持する基板ホルダと、基板表面に形成する薄膜の原料の薄膜用微粒子を前記放出装置に供給する薄膜蒸気供給装置と、前記マスク本体の前記前面に形成する前記第一、第二の犠牲層の原料の犠牲層用微粒子を前記放出装置に供給する犠牲層蒸気供給装置と、前記マスクホルダに保持された前記マスク本体にレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、を有し、前記放出装置と前記基板は、前記マスク本体を間にして対面できるようにされた薄膜製造装置である。
また、本発明は、前記レーザー光照射装置は、前記レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光源が射出した前記レーザー光を反射させる反射装置とを有し、前記反射装置は反射させる前記レーザー光の進行方向を変化させ、反射した前記レーザー光を前記マスクホルダに保持された前記第一のマスクに照射するように構成され、前記反射装置と、前記マスクホルダに保持された前記第一のマスクとは、相対的に移動するように構成された薄膜製造装置である。
また、本発明は、真空槽と、薄膜を形成する薄膜用微粒子を生成する薄膜蒸気供給装置と、前記真空槽内でマスク本体を保持するマスクホルダと、基板を保持して前記マスク本体の裏面に密着させる基板ホルダと、を有し、前記真空槽内に放出され、前記マスク本体の貫通孔を通過した前記薄膜用微粒子が前記基板に到達すると前記基板の表面にパターニングされた前記薄膜が形成される薄膜製造装置であって、前記薄膜用微粒子によって形成される前記薄膜よりも低温で蒸発する有機薄膜を形成する犠牲層用微粒子を生成する犠牲層蒸気供給装置と、レーザー光を射出するレーザー光照射装置と、前記薄膜用微粒子によって形成された付着膜であって、前記犠牲層用微粒子によって前記マスク本体に形成された前記有機薄膜である犠牲層に付着した前記付着膜に前記レーザー光が照射され、前記犠牲層が蒸発して剥離された前記付着膜が落下するトレイと、が設けられた薄膜製造装置である。

本発明によれば、マスクに付着した薄膜をマスクを変形させずに除去してマスク本体を露出させ、新しいマスク本体に犠牲層を形成して再使用することができる。
また、反応性ガスを用いずにクリーニングを行うことができるので、真空槽内はダメージを受けないで済む。
また、マスクを大気雰囲気に曝さずに薄膜を除去できるので、真空槽内に不純物が侵入しない。

(ａ)〜(ｅ)：本発明の成膜方法を説明するための図 (ａ)、(ｂ)：本発明の薄膜製造装置の構造を説明するための図 (ａ)、(ｂ)：本発明の工程を説明するための図(１) (ａ)、(ｂ)：本発明の工程を説明するための図(２) (ａ)、(ｂ)：本発明の工程を説明するための図(３) (ａ)、(ｂ)：本発明の工程を説明するための図(４) マルチチャンバー式の本発明の薄膜製造装置 (ａ)〜(ｃ)：従来のマスクの状態を説明するための図

図２(ａ)、(ｂ)の符号２は、本発明の薄膜製造装置の一例であり、図２(ａ)はその内部構造を説明するための平面図であり、図２(ｂ)は内部側面図である。

薄膜製造装置２は真空槽２１を有している。
真空槽２１の外部には、真空排気装置２２が配置されており、真空排気装置２２を動作させると、真空槽２１内が真空排気され、真空槽２１内に真空雰囲気が形成されるように構成されている。

真空槽２１の壁面には、搬出入口１８が設けられており、後述するように、この搬出入口１８を通過させて、基板や冷却板を真空槽２１内に搬出入することができる。
真空槽２１の内部の天井側には、マスクホルダ２０と基板ホルダ１９とが、下方からこの順序で設けられており、マスクホルダ２０にマスクを保持させ、基板ホルダ１９に基板を保持させると、基板はマスクの真上に位置するようにされている。

真空槽２１の内部の底面側には、放出装置２４が配置されており、マスクホルダ２０に保持されたマスクは、放出装置２４の上方に位置するようにされている。
真空槽２１の外部には、蒸発装置２３が配置されている。

蒸発装置２３は、薄膜蒸気供給装置３１を有している。薄膜蒸気供給装置３１の内部には、基板表面に形成される薄膜の材料が配置されており、薄膜蒸気供給装置３１はこの材料を加熱し、この材料の蒸気を生成するように構成されている。

放出装置２４は薄膜蒸気供給装置３１に接続されており、薄膜蒸気供給装置３１が生成した蒸気は、放出装置２４に供給される。
放出装置２４は、内部が中空にされた筺体４２を有しており、放出装置２４の鉛直上方を向く表面の部分の筺体４２には、複数の放出孔４１が形成されている。

放出装置２４の筺体４２の中空の部分と、真空槽２１の内部で放出装置２４の外部の雰囲気とは、放出孔４１によって接続されており、放出装置２４に供給された蒸気は、薄膜形成のための微粒子として、筺体４２の中空部分に充満し、複数の放出孔４１から真空槽２１の内部に放出される。

真空槽２１内には、移動装置１６が配置されている。移動装置１６には、台５９が取り付けられており、放出装置２４は台５９上に取り付けられ、移動装置１６によって、水平面内で直線的に往復移動できるように構成されており、放出装置２４は、マスクホルダ２０に保持されるマスクの真下位置を、直線的に横断する。

放出装置２４には、放出装置２４が静止しているときと、移動しているときとの両方で、薄膜蒸気供給装置３１から薄膜材料の蒸気が供給されるように構成されており、従って、放出装置２４は、移動しながら放出孔４１から真空槽２１内に蒸気を放出させることができる。

薄膜製造装置２によって、基板表面に薄膜を形成する際には、マスクホルダ２０と基板ホルダ１９とに、マスクと基板を保持させ、放出装置２４によって、薄膜材料の蒸気を放出させながら、マスクの下方位置を移動させる。

本発明に用いられるマスクを図１(ｂ)の符号１０に示す。
マスク１０は、金属で構成された板状のマスク本体１１を有している。図１(ａ)はマスク本体１１の断面図である。マスク本体１１には一乃至複数の貫通孔９が形成されており、マスク本体１１の片面には、有機薄膜から成る犠牲層１２が形成されている。なお、マスク１０はセラミックス等の絶縁物質で構成させてもよい。

この犠牲層１２をマスク本体１１に形成する工程を説明する。
先ず、真空槽２１内の真空雰囲気を維持しながら、真空槽２１に接続されたマスクストッカー室(不図示)から図１(ａ)のマスク本体１１を搬入し、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、薄膜製造装置２内のマスクホルダ２０に保持させる。犠牲層１２の形成前のマスク本体１１を搬入するときから、少なくともマスク本体１１へ犠牲層１２を形成するまでの間は、真空排気装置２２による真空排気を継続し、真空槽２１内の真空雰囲気を維持する。

蒸発装置２３は、基板に薄膜を形成する薄膜蒸気供給装置３１に加え、犠牲層１２の形成に用いる犠牲層蒸気供給装置３２を有している。
犠牲層蒸気供給装置３２の内部には、犠牲層１２を形成する有機化合物の材料が配置されており、犠牲層蒸気供給装置３２はこの材料を加熱し、この材料の蒸気を生成する。犠牲層１２の材料は、Ｃ、ＨあるいはＣ、Ｈ、Ｎ元素で形成した化合物で構成され、この化合物は、例えば、ＮＰＢ、ＣＰＢ、ペンタセン、ペンゾ［ｂ］アントラセン、アントラセン、ナフタリン等である。

薄膜製造装置２は、切替装置３３を有している。切替装置３３は真空槽２１の外部に配置されており、薄膜蒸気供給装置３１と犠牲層蒸気供給装置３２はこの切替装置３３を介して放出装置２４に接続されている。

切替装置３３は、放出装置２４を、薄膜蒸気供給装置３１と犠牲層蒸気供給装置３２のうち、いずれか一方又は両方に接続し、又は、接続を遮断するように構成されており、切替装置３３によって放出装置２４に薄膜蒸気供給装置３１が接続されているときは、上述したように、薄膜蒸気供給装置３１から放出装置２４に基板表面に形成する薄膜の材料蒸気が供給され、放出装置２４の内部に薄膜の材料蒸気が充満する。

他方、切替装置３３によって、放出装置２４に犠牲層蒸気供給装置３２が接続されているときは、犠牲層蒸気供給装置３２から放出装置２４に犠牲層１２の材料蒸気が供給され、放出装置２４の内部に犠牲層１２の材料蒸気が充満する。

マスクホルダ２０にマスク本体１１を配置した後、搬出入口１８から真空槽２１内に冷却板を搬入し、冷却板を基板ホルダ１９上に配置し、基板ホルダ１９を降下させて冷却板をマスク本体１１上に密着させる。図３(ａ)、(ｂ)の符号１７はマスク本体１１上に配置された冷却板を示しており、冷却板１７の表面は、貫通孔９の底面に露出されている。

放出装置２４は、マスク本体１１の斜め下方位置に移動させ、マスク本体１１の真下には位置しないようにしておき、切替装置３３によって、犠牲層蒸気供給装置３２を放出装置２４に接続し、犠牲層蒸気供給装置３２から放出装置２４に犠牲層１２の材料蒸気を供給し、放出孔４１から犠牲層１２の材料蒸気を微小粒子として放出させる。

なお、犠牲層蒸気供給装置３２や薄膜蒸気供給装置３１と、放出装置２４とを接続する配管には、加熱装置２９が密着して取り付けられており、加熱装置２９によって配管が温められ、配管の内部を通過する蒸気が析出することはない。

薄膜蒸気供給装置３１の場合と同様に、放出装置２４には、放出装置２４が静止しているときと、移動しているときとの両方に、犠牲層蒸気供給装置３２から犠牲層１２の材料蒸気が供給されるように構成されており、放出装置２４を、予めマスクホルダ２０に保持されたマスク本体１１の真下位置から離間させておき、放出装置２４の放出孔４１から犠牲層１２の蒸気を放出させながら、放出装置２４の移動を開始し、図４(ａ)、(ｂ)に示すように、放出装置２４とマスクホルダ２０とを、放出装置２４を移動させながら対面させる。

各貫通孔９は、マスク本体１１の前面側の開口が大径で、裏面側の開口が小径にそれぞれ形成されており、貫通孔９の内周側面は、放出装置２４が移動する経路に面するように傾けられている。

図１(ｂ)に示すように、放出装置２４が材料蒸気を放出しながら、マスク本体１１の真下位置を通過すると、放出装置２４から放出された材料蒸気は、放出装置２４の真上のマスク本体１１が配置された位置に到達し、蒸気の一部は、マスク本体１１の前面と貫通孔９の内周側面とに付着し犠牲層１２を成長させ、他の一部は、貫通孔９の底面に露出する冷却板１７の表面に付着し、その部分に薄膜を成長させる。

放出装置２４に、一乃至複数回マスク本体１１の真下位置を通過させ、犠牲層１２が所定膜厚に形成されると、マスク本体１１と犠牲層１２とを有するマスク１０が得られる。
材料蒸気は高温であり、材料蒸気が付着すると、マスク１０が加熱されるが、裏面に密着された冷却板１７によって吸熱され、マスク１０の昇温が大きくならないようにされている。

なお、冷却板１７の大きさは、貫通孔９が配置された範囲よりも大きくなっており、各貫通孔９内に進入した材料蒸気のうち、裏面側の開口に向かった材料蒸気は、冷却板１７に付着し、真空槽２１内の、マスク本体１１の裏面側には侵入しないようになっている。なお、貫通孔９は犠牲層１２によって閉塞されない。

犠牲層１２が形成された後、犠牲層蒸気供給装置３２内での材料蒸気の生成を停止し、冷却板１７を搬出入口１８から真空槽２１の外部に搬出すると、薄膜製造装置２内で、マスク１０を用いて基板表面に薄膜を形成できる状態になる。

基板表面への薄膜形成工程を説明すると、真空槽２１の上方には、冷却装置８が設けられており、犠牲層１２の形成後、真空槽２１内の真空雰囲気を維持した状態で、搬出入口１８から真空槽２１内に搬送ロボットのハンド上に乗せた基板を搬入し、冷却装置８とマスク１０との間の位置で一旦静止させ、基板と基板ホルダ１９とを接近させ、基板を基板ホルダ１９上に配置する。なお、基板表面への薄膜形成中も、真空排気装置２２によって真空槽２１内を継続して真空排気している。

このとき、基板ホルダ１９上の基板とマスクホルダ２０上のマスク１０とは離間しており、位置合わせ装置５６によって、基板ホルダ１９とマスクホルダ２０とを相対的に移動させることで、基板とマスク１０とを水平方向に相対的に移動させ、基板とマスク１０との位置合わせを行う。
位置合わせ後、基板ホルダ１９とマスクホルダ２０とを上下方向に相対的に移動させ、基板をマスク１０の裏面に密着させる。

図５(ａ)、(ｂ)の符号１３は、基板ホルダ１９上で、マスク１０に密着された基板を示している。
この状態では、基板１３の表面の一部がマスク１０の裏面と接触し、基板１３の表面の他の一部は、マスク１０の貫通孔９の底面に露出される。

冷却装置８は基板１３に接触させ、放出装置２４は予めマスクホルダ２０上のマスク１０の真下位置から離間させておき、薄膜蒸気供給装置３１内で基板１３表面に形成する薄膜の材料蒸気を生成し、切替装置３３により、薄膜蒸気供給装置３１を放出装置２４に接続し、放出装置２４に薄膜の材料蒸気の供給を開始し、放出孔４１から供給された材料蒸気を放出しながら放出装置２４にマスク１０の下方を通過させる。

放出孔４１は、放出される蒸気が、放出装置２４の移動方向とは垂直な方向の一定範囲に帯状に到達するように配置されており、放出された薄膜の材料蒸気は真上方向に進行し、マスク１０が配置された位置に到達し、一部は貫通孔９を通過して貫通孔９の底面に露出した基板１３の表面に付着して基板１３表面に薄膜を成長させ、他の一部はマスク１０の放出装置２４に向く前面と、貫通孔９の内周側面とに付着する。

マスク１０の放出装置２４に向く前面と、貫通孔９の内周側面とには犠牲層１２が予め形成されているから、マスク１０に到達した材料蒸気は犠牲層１２表面に付着する。
マスク１０は、マスク本体１１の前面に犠牲層１２が形成された後は、マスクホルダ２０に対して移動されておらず、マスク本体１１の表面のうち、犠牲層１２の形成の際に、マスクホルダ２０などの真空槽２１内の部材によって隠蔽されていて、マスク本体１１表面が露出する部分は、基板１３の表面に薄膜を形成する際に真空槽２１内に露出することはなく、従って、薄膜は、マスク本体１１の表面に接触して形成されないようになっている。

図１(ｄ)は、基板１３表面に薄膜を形成した後の、基板１３とマスク１０の断面図であり、同図の符号１５は、貫通孔９の底面に露出した基板１３の表面に形成された薄膜を示しており、同図の符号１４は、犠牲層１２の表面に形成された薄膜を示している。

基板１３は、表面に所定の厚みで薄膜１５が形成された後、搬出入口１８から真空槽２１の外部に搬出し、未成膜の基板を搬出入口１８から真空槽２１内に搬入し、上記手順と同じ手順で薄膜を形成する。

このように薄膜を基板表面に形成する工程を複数回繰り返すと、マスク１０上の犠牲層１２の表面に形成された薄膜１４が厚くなるため、所定枚数の基板に薄膜を形成すると、クリーニングを行い、マスク１０の薄膜１４を除去する。
ここでは、マスク１０のクリーニングは、マスク本体１１に犠牲層１２を形成し、かつ、基板１３の表面に薄膜１５を形成した真空槽２１の内部で行われる。

第一例の薄膜製造装置２は、クリーニングに用いるレーザー光照射装置２５を有している。
レーザー光照射装置２５は、レーザー光を生成して射出するレーザー光源５０と、射出されたレーザー光を反射し、マスク１０に照射する反射装置５１とを有している。

レーザー光源５０は、真空槽２１の内部又は真空槽２１の外部に配置されており、真空槽２１の外部に配置される場合は、射出したレーザー光は真空槽２１に設けられた透明窓部を通過して、真空槽２１の内部に入射するようにすればよい。

この例では、反射装置５１は、放出装置２４と共に台５９に取り付けられており、移動装置１６によって台５９が移動されると、反射装置５１は、放出装置２４と一緒に、マスクホルダ２０上のマスク１０の真下位置を移動する。なお、反射装置５１と放出装置２４とは、別々に移動できるようにしてもよい。

反射装置５１とレーザー光源５０とは、反射装置５１が移動する際にも、レーザー光源５０から反射装置５１にレーザー光が照射されるように配置されており、ここでは、反射装置５１は、受光鏡５２と射出鏡５３とを有しており、レーザー光源５０から射出されたレーザー光は、先ず、受光鏡５２に入射して射出鏡５３に向かって反射され、射出鏡５３に入射してマスク１０に向かって反射され、マスク１０に入射すると、レーザー光の入射によって、マスク１０の表面に、直径１ｍｍ程度のレーザスポットが形成される。

射出鏡５３には、角度制御装置５４が設けられており、角度制御装置５４によって、射出鏡５３の、レーザー光の入射方向に対する反射面の角度が変更され、レーザスポットは、マスク１０上を反射装置５１の移動方向とは垂直な方向に移動する。
従って、反射装置５１の移動と、射出鏡５３の角度の変更によって、レーザスポットは、マスク１０の前面の露出している部分に隈無く照射することができる。

マスク１０の表面には、基板１３に成膜した薄膜１５と同じ材料の薄膜１４が形成されており、レーザー光はこの薄膜１４に照射されてレーザスポットを形成すると、レーザスポットの部分と、その周囲の部分が加熱され、薄膜１４と、薄膜１４の下層の犠牲層１２とが昇温する。

犠牲層１２は、薄膜１４よりも低温で蒸発するように設定されており、レーザー光によって犠牲層１２が昇温して蒸発すると、犠牲層１２表面に位置していた薄膜１４はマスク１０から落下し、薄膜１４がマスク本体１１の前面及び貫通孔９の内周側面から剥離され、剥離した部分では、マスク本体１１の表面が露出する。

マスク１０から薄膜１４を剥離させる工程を説明すると、レーザー照射する前に、予め、反射装置５１をマスク１０の下方位置から離間させておき、先ず、冷却装置８を降下させ、マスクホルダ２０上のマスク１０の裏面に密着させる。

この状態は、図５(ａ)、(ｂ)に示してあり、次いで、反射装置５１の移動を開始させる。
反射装置５１が移動し、マスク１０の外側からマスク１０の下方位置に入るところで、レーザー光源５０からレーザー光を射出させ、反射装置５１で反射してマスク１０の表面に照射し、照射された部分とその周囲の犠牲層１２を蒸発させ、薄膜１４を剥離させる。

図６(ａ)、(ｂ)は、マスク１０にレーザー光６０を照射している状態である。
角度制御装置５４によって、マスク１０の前面と貫通孔９の内周面とを含む表面上のレーザー光６０の照射位置は、反射装置５１の移動方向とは垂直な方向に移動されており、マスク１０の表面上で帯状の範囲に照射されると共に、反射装置５１の移動によって、マスク１０の前面上で、帯状の範囲が、帯が伸びる方向とは垂直な方向に移動し、マスク１０の反射装置５１と対面する範囲にレーザー光６０が照射され、マスク１０の前面と貫通孔９の内周側面に付着する薄膜１４を剥離させ、マスク本体１１の表面を露出させる。

冷却装置８は昇降装置６に取り付けられており、上下移動可能に構成されており、レーザー光がマスク１０に照射される際には、予め冷却装置８が降下され、冷却装置８の底面は、マスク１０の裏面と密着されており、レーザー光が照射されて加熱されるマスク１０から、冷却された冷却装置８に熱が流れて、マスク１０が冷却されるようになっている。

冷却装置８には、真空槽２１の外部に配置された冷却媒体源７が接続されており、冷却媒体源７によって冷却された冷却媒体が冷却媒体源７と冷却装置８の間を循環して流れるようにされており、冷却装置８に移動した熱は、冷却媒体源７によって冷却媒体から除去されるようになっている。

犠牲層１２と薄膜１４とが除去されたマスク本体１１は、放出装置２４から材料蒸気の放出によって、新しい犠牲層１２が形成されると、基板表面への薄膜の形成に用いることができるようになる。

なお、マスク１０の下方の、真空槽２１の底面上には、図示しないトレイが予め配置されており、マスク１０から落下した薄膜１４は、トレイ上に落下して、真空槽２１の内部から取り出すことができるようにされている。

マスク１０にレーザー光６０を照射して、犠牲層１２を蒸発させる際、反射装置５１の移動に後続して放出装置２４を移動させるようにすれば、反射装置５１によって犠牲層１２が蒸発され、マスク本体１１の前面及び貫通孔９の内周側面が露出された後、後続する放出装置２４が犠牲層１２を形成する材料蒸気を放出しながら、露出された前面及び内周側面の真下位置に到達すると、マスク本体１１の前面と貫通孔９の内周側面に新しい、犠牲層１２が形成される。

犠牲層１２が形成されているときに、反射装置５１にレーザー光が入射され、反射されてマスク１０表面に照射されており、マスク１０上の犠牲層１２と薄膜１４とが除去されている。この場合、マスク１０の犠牲層１２と薄膜１４を除去しながら、同じマスク１０の露出されたマスク本体１１の表面に新しい犠牲層１２を形成することになり、作業効率が高い。

以上により、マスク本体１１を真空槽２１の外部に搬出することなく、マスク本体１１への犠牲層の形成と、犠牲層を有するマスクを用いた基板表面への薄膜の形成と、マスクに付着した薄膜の除去とを繰り返し行うことができる。

なお、上記実施例の薄膜製造装置２では、放出装置２４を移動させていたが、マスクや基板と同程度の面積の範囲に放出孔が配置された放出装置を用い、放出装置を静止させて、犠牲層や薄膜を形成してもよい。その場合の薄膜製造装置の反射装置は、上記実施例の薄膜製造装置の反射装置と同じ移動をするようにしておくと、犠牲層や薄膜を形成する真空槽の内部で、マスク上の犠牲層と、犠牲層に付着した薄膜を除去することができる。

また、図７の符号３に示した第二例の薄膜製造装置のように、搬送ロボット７０が配置された搬送室６９に、レーザー光照射装置を有するクリーニング室６３と、マスク上に配置された基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成室６４と、マスクに設けられた犠牲層を除去し、露出されたマスク本体の表面に新しい犠牲層を形成するクリーニング室６３と、搬出入室６８と、エッチング室や薄膜製造室である他の処理室６５〜６７が接続されている。

各室６３〜６９の内部は真空排気されており、薄膜形成室６４には、薄膜蒸気供給装置３８と、犠牲層蒸気供給装置３９とが接続されており、薄膜形成室６４内で搬送ロボット７０によって基板を搬入し、上記第一例の薄膜製造装置２で説明した工程と同じ工程で、薄膜蒸気供給装置３８から基板に形成する薄膜の材料蒸気を放出させ、基板の表面に薄膜を形成し、処理室６５〜６８のうちの搬出入室から外部に搬出し、新しい基板を搬入する。基板の搬出前に他の処理室６５〜６８で真空処理を行っても良い。

薄膜が付着されたマスクは、搬送ロボット７０によって、薄膜形成室６４からクリーニング室６３に移動させ、クリーニング室６３の内部でマスクにレーザー光を照射し、犠牲層を蒸発させ、犠牲層表面の薄膜を除去し、マスク本体を露出させる。

マスク本体は、クリーニング室６３から薄膜形成室６４内に移動させ、上記第一例の薄膜製造装置２で説明した工程と同じ工程で、犠牲層蒸気供給装置３９から犠牲層の材料蒸気を放出させマスク本体に犠牲層を形成する。
搬出入室６８以外の各室６３〜６７、６９は、内部の真空雰囲気が維持されており、マスクやマスク本体が、薄膜形成とクリーニングと犠牲層形成とが行われる間に大気に曝されることはない。

以上は、蒸着法によって基板表面に有機薄膜を形成したが、本発明で薄膜形成に用いる微粒子は蒸気に限定されるものでは無く、スパッタリング粒子や、他の微粒子であっても、犠牲層を有機薄膜で形成すると、レーザー照射によって蒸発させることができるので、犠牲層の表面上の無機薄膜を除去することができる。

犠牲層として用いる有機薄膜は、８０℃〜３００℃の温度範囲で１×１０^-2Ｐａ以上の蒸気圧有する有機化合物であれば、基板表面に薄膜を形成するときにマスクが昇温しても犠牲層は蒸発せず、且つ、レーザー光を照射することで蒸発させやすい。

レーザー光をマスクに溶射して犠牲層を蒸発させる際、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス等の希ガス雰囲気中やＮ₂ガス雰囲気中にマスクを配置してもよい。
また、レーザー光の波長は、犠牲層の吸収率が高い波長に設定しておくと、犠牲層を蒸発させやすい。

２、３……薄膜製造装置
９……貫通孔
１０……マスク
１１……マスク本体
１２……犠牲層
１３……基板
１４……薄膜
１５……薄膜
１７……冷却板
１９……基板ホルダ
２０……マスクホルダ
２４……放出装置
３１、３８……薄膜蒸気供給装置
３２、３９……犠牲層蒸気供給装置
２５……レーザー光照射装置

Claims

犠牲層蒸気供給装置で生成された犠牲層用微粒子をマスク本体の前面に到達させ、薄膜蒸気供給装置で生成される薄膜用微粒子によって形成される薄膜よりも低温で蒸発する有機薄膜から成る第一の犠牲層を前記マスク本体の前記前面に形成して第一のマスクを構成させ、
前記第一のマスクの背面に第一の基板を配置し、真空雰囲気中で、前記薄膜蒸気供給装置で生成された前記薄膜用微粒子のうち、一部に前記第一のマスクの貫通孔を通過させ、前記第一の基板の表面に到達させて前記第一の基板の表面にパターニングされた第一の薄膜を形成し、他の一部を前記第一の犠牲層に付着させた後、
前記薄膜蒸気供給装置で生成され、前記第一のマスクに付着した前記薄膜用微粒子によって形成された付着膜に、真空雰囲気中でレーザー光を照射し、前記第一の犠牲層を蒸発させて前記付着膜を前記マスク本体から剥離させて落下させ、前記マスク本体の前記前面を露出させ、
前記犠牲層蒸気供給装置で生成された前記犠牲層用微粒子を前記マスク本体の前記前面に到達させ、前記薄膜蒸気供給装置で生成される薄膜用微粒子によって形成される薄膜よりも低温で蒸発する前記有機薄膜から成る第二の犠牲層を前記マスク本体の前記前面に形成して第二のマスクを構成させ、
前記第二のマスクの前記背面に第二の基板を配置し、真空雰囲気中で、前記薄膜蒸気供給装置で生成された前記薄膜用微粒子の一部に前記第二のマスクの貫通孔を通過させ、前記第二の基板の表面に到達させて前記第二の基板の表面にパターニングされた第二の薄膜を形成し、他の一部を前記第二の犠牲層に付着させる薄膜製造方法。
前記薄膜用微粒子と前記犠牲層用微粒子とを、同じ放出装置から放出させる請求項１記載の薄膜製造方法。
前記レーザー光は、前記放出装置が配置され、前記第一、第二の薄膜と、前記第一、第二の犠牲層が形成される真空槽内で、前記第一のマスクに照射する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜製造方法。
前記第二の犠牲層は、前記マスク本体の裏面に冷却板を配置し、前記マスク本体に前記冷却板を密着させた状態で形成する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の薄膜製造方法。
所定枚数の基板に前記薄膜用微粒子を到達させてパターニングされた薄膜を形成した後、前記付着膜に前記レーザー光を照射する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜製造方法。
真空槽と、
前記真空槽内に配置された放出装置と、
前記真空槽内でマスク本体と、前記マスク本体の前面に第一の犠牲層が形成された第一のマスクと、前記マスク本体に第二の犠牲層が形成された第二のマスクとを保持するマスクホルダと、
前記真空槽内で基板を保持する基板ホルダと、
基板表面に形成する薄膜の原料の薄膜用微粒子を前記放出装置に供給する薄膜蒸気供給装置と、
前記マスク本体の前記前面に形成する前記第一、第二の犠牲層の原料の犠牲層用微粒子を前記放出装置に供給する犠牲層蒸気供給装置と、
前記マスクホルダに保持された前記マスク本体にレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
を有し、
前記放出装置と前記基板は、前記マスク本体を間にして対面できるようにされた薄膜製造装置。
前記レーザー光照射装置は、前記レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光源が射出した前記レーザー光を反射させる反射装置とを有し、
前記反射装置は反射させる前記レーザー光の進行方向を変化させ、反射した前記レーザー光を前記マスクホルダに保持された前記第一のマスクに照射するように構成され、
前記反射装置と、前記マスクホルダに保持された前記第一のマスクとは、相対的に移動するように構成された請求項６記載の薄膜製造装置。
真空槽と、
薄膜を形成する薄膜用微粒子を生成する薄膜蒸気供給装置と、
前記真空槽内でマスク本体を保持するマスクホルダと、
基板を保持して前記マスク本体の裏面に密着させる基板ホルダと、
を有し、
前記真空槽内に放出され、前記マスク本体の貫通孔を通過した前記薄膜用微粒子が前記基板に到達すると前記基板の表面にパターニングされた前記薄膜が形成される薄膜製造装置であって、
前記薄膜用微粒子によって形成される前記薄膜よりも低温で蒸発する有機薄膜を形成する犠牲層用微粒子を生成する犠牲層蒸気供給装置と、
レーザー光を射出するレーザー光照射装置と、
前記薄膜用微粒子によって形成された付着膜であって、前記犠牲層用微粒子によって前記マスク本体に形成された前記有機薄膜である犠牲層に付着した前記付着膜に前記レーザー光が照射され、前記犠牲層が蒸発して剥離された前記付着膜が落下するトレイと、
が設けられた薄膜製造装置。