JP6615286B2

JP6615286B2 - 蒸着マスク、蒸着装置、蒸着方法及び有機ｅｌ表示装置の製造方法

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Publication number: JP6615286B2
Application number: JP2018142796A
Authority: JP
Inventors: 光志西田; 克彦岸本
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2036-07-22
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Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置の有機層を蒸着する際などに用いられる蒸着マスク、蒸着装置、蒸着方法及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、蒸着時の蒸着マスクの着脱を容易に行うことができる蒸着マスク、蒸着装置、蒸着方法、およびその蒸着方法を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。

有機ＥＬ表示装置が製造される場合、例えば支持基板上にＴＦＴ等のスイッチ素子が形成された装置基板上に有機層が画素ごとに対応して積層される。この有機層は水分に弱くエッチングをすることができないため、装置基板上に蒸着マスクが配置され、その蒸着マスクを介して有機材料が蒸着されることにより、必要な画素のみに必要な有機層が積層される。その蒸着マスクとして、従来メタルマスクが用いられていたが、近年より精細な開口部のパターンを有する蒸着マスクを形成するため、メタルマスクに代って樹脂フィルムがマスク材料として用いられ、その樹脂フィルムの機械的強度を維持する観点から一面の一部に金属層が設けられる複合型の蒸着マスクが用いられる傾向にある。

この蒸着マスクを用いて、例えば有機ＥＬ表示装置用の有機材料を蒸着する場合、例えば前述のメタルマスクまたは複合型の蒸着マスクの金属支持層もしくはその周囲に形成されるフレーム（枠体）に磁性体を用い、有機材料が積層される装置基板を挟んで永久磁石または電磁石と蒸着マスクとを吸着させる、いわゆる磁気チャックの方法で固定される（例えば特許文献１参照）と共に、装置基板と蒸着マスクとを位置合せしてから有機材料などの蒸着材料を昇華させて、蒸着マスクを通過した蒸着材料が装置基板上に堆積される。

特開２０１３−２５３３２３号公報

前述のように、磁気チャックを用いて装置基板及び蒸着マスクを吸着する方法では、吸着力が強すぎる場合には、蒸着が終った後で、磁気チャックから蒸着マスクを分離する際にスムーズに分離することができなくなる。まれに蒸着マスクが磁気チャックから分離困難な場合が発生すると、全体の製造ラインがストップし、大きな支障が生じる。また、磁石に電磁石を用いて蒸着マスクの磁化を打ち消そうとしても蒸着マスクの磁化の程度によっては、逆に強い吸着力が働き分離しにくくなる場合があり、多数の装置基板に連続的に蒸着をする場合に、画一的な操作で蒸着マスクを短時間で分離することができないという問題がある。

また、上記特許文献１では、蒸着マスクの分離を容易にできるようにするため、蒸着マスクに突起部を形成することにより、電磁石側の被蒸着基板との間で、全面で密着しない構造にすることが開示されている。しかし、蒸着マスクと被蒸着基板との間に間隙部が形成されると、被蒸着基板への正確な寸法での蒸着を行うことができないという問題がある。その結果、有機ＥＬ表示装置が形成される場合、表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置が得られないという問題がある。上述した分離のし難さのみならず、装置基板と蒸着マスクとの位置合せをする場合に、永久磁石で蒸着マスクが強く吸着されると、装置基板と蒸着マスクとの正確な位置合せをし難いという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、蒸着材料の蒸着後に、蒸着マスクの分離を画一的に、かつ、確実に短時間で行うことができる蒸着方法、蒸着マスクおよび蒸着装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、上記蒸着方法及び蒸着マスクを用いることにより、表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。

本発明の蒸着方法は、電磁石と、前記電磁石の一方の磁極側に被蒸着基板を保持できるように設けられる基板ホルダーと、前記基板ホルダーにより保持される前記被蒸着基板の前記電磁石と反対側に設けられる蒸着マスクと、前記蒸着マスクと対向するように設けられ、蒸着材料を気化させる蒸着源とを有し、前記蒸着マスクが磁石となり得る強磁性体からなる金属層を有し、前記金属層を着磁することで磁石とする第１回路と、前記電磁石に前記蒸着マスクの前記磁化の向きと相反する磁界を発生させることにより、前記着磁による残留磁化が残留した状態で前記電磁石及び前記被蒸着基板を前記蒸着マスクから分離させる第２回路とを含む制御回路が前記電磁石に接続されていることを特徴とする。

本発明の蒸着方法は、前記第１回路は、前記金属層を第１の磁化の向きに着磁し、第２回路は、前記第１の磁化の向きと相反する磁界を発生させることが好ましい。

本発明の蒸着方法は、前記電磁石が１個の前記蒸着マスクに対して複数個で形成され、前記複数個の電磁石のうち、少なくとも１個は独立して発生磁界の強度を調整する制御回路を有することが好ましい。

本発明の蒸着方法は、前記電磁石を冷却する冷却装置が前記電磁石の近傍に設けられてなることが好ましい。

本発明の蒸着方法によれば、蒸着マスクの金属層（金属支持層）が強磁性体からなり、着磁されているので、被蒸着基板と共に蒸着マスクが磁気チャックにより吸引されて蒸着が行われても、その蒸着後に、蒸着マスクの磁化方向と反対向きの磁界が発生するように磁気チャックの電流方向を制御することにより、簡単に分離することができる。すなわち、蒸着マスクには、常に一定方向の磁化が形成されているので、電磁石によりその反対向きの一定の磁界が画一的に印加されることにより、蒸着マスクと被蒸着基板とが確実に分離される。その結果、製造工程内の蒸着時間が常に安定し、分離に時間がかかることがなくなるので、安定した工程作業時間（いわゆるタクトタイム）で作業を続けることができる。また、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置合せをする場合でも、電磁石の磁界を弱めることにより不必要な吸着を抑制し、被蒸着基板の微動が容易になり、簡単に蒸着マスクとの位置合せをすることができる。

また、本発明の蒸着装置によれば、蒸着装置内に設けられる電磁石が、蒸着マスクの金属層を着磁できる制御回路を有しているので、蒸着装置に被蒸着基板と共に蒸着マスクを位置合せする前に、又は位置合せをした後に、簡単に着磁をすることができる。なお、重ねた状態で位置合せをする前に着磁をした場合は、位置合せの際に電磁石にその着磁の磁界方向と相反する磁界を発生させることで吸着力を弱めることもできる。

また、本発明の蒸着マスクによれば、蒸着マスクの金属層が既に一定方向に磁化されているので、蒸着装置の電磁石により相反する磁界を発生させることにより、容易に蒸着マスクと被蒸着基板とを分離することができる。この場合、蒸着マスクの磁化の方向が一定になっているので、相反する磁界も常に一定であり、短時間で、かつ、確実に分離することができる。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、蒸着マスクが常に一定方向に磁化されているので、蒸着後に蒸着マスクと電磁石とを分離する際に磁化の向きと反対方向の磁界を発生させながら分離作業をすることにより、簡単に分離される。そのため、いかなる場合でも一定の時間で蒸着工程を行うことができ、安定した時間で蒸着工程を終らせることができ、コストダウンを達成しやすい。

本発明の蒸着方法のフローチャートである。本発明の蒸着方法で蒸着する概略断面図である。図２Ａの蒸着マスクの部分を拡大した断面の説明図である。電磁石で強磁性体を着磁する場合の説明図である。強磁性体の磁化の状態を説明する図である。レーザ光の照射により蒸着マスクの開口部を形成する際の説明図である。レーザ光の照射により蒸着マスクの開口部を形成する際の説明図である。レーザ光の照射により蒸着マスクの開口部を形成する際の説明図である。本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法による蒸着の際の説明図である。本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法で有機層を積層する工程の説明図である。

つぎに、図面を参照しながら本発明の蒸着方法、蒸着装置、及び蒸着マスクが説明される。本発明の蒸着方法は、その一実施形態の工程図が図１に、蒸着の際の概略図が図２Ａ〜２Ｂにそれぞれ示されているように、少なくとも一部に強磁性体からなる金属層（金属支持層）１２を有する蒸着マスク１を形成する工程（Ｓ１）と、蒸着マスク１の金属層１２に電磁界を印加することにより金属層１２を着磁する工程（Ｓ２）と、被蒸着基板２と蒸着マスク１とを位置合せした後、電磁石３に蒸着マスク１を、間に被蒸着基板２を挟んで吸着させる工程（Ｓ３）と、蒸着マスク１と対向する側に蒸着源５を配置し、蒸着源５から蒸着材料を気化させて蒸着材料を被蒸着基板２に堆積する工程（Ｓ４）と、電磁石３に蒸着マスク１を反発させる磁界を発生させることにより電磁石３及び被蒸着基板２を蒸着マスク１から分離する工程（Ｓ５）とを含んでいる。なお、各工程は、この順番に行う必要はなく、例えば蒸着マスクの着磁は、蒸着マスク１が被蒸着基板と位置合せされた後に、行われてもよい。また、電磁石３と蒸着マスク１との吸着は、電磁石３に蒸着マスク１を吸引する磁界を発生させるような電流を流してもよいし、電磁石３が磁心３１を有しており、電磁石３の電流を０（オフ）にして、磁心３１と磁化された蒸着マスク１とが互いに吸引するようにされてもよい。

すなわち、本発明は、蒸着マスク１に少なくとも金属層（金属支持層１２）を有し、その金属支持層１２に強磁性体を用い、磁化させることにより磁気チャックと吸着させながら蒸着し、蒸着の完了後には、電磁石３で蒸着マスク１の磁化方向と相反する磁界を発生させることにより、容易に電磁石３と蒸着マスク１とを分離することに特徴がある。換言すると、金属支持層１２に磁性体が用いられていても、予め着磁されていないと、その金属支持層１２は磁化されていないか、磁化されているとしても、どちら向きに磁化されているのかが一定していない。すなわち、多くの蒸着マスクの中では蒸着マスクの磁性体の磁化の状態は区々であり、一様に電磁石で磁界を発生させると、蒸着マスクの磁界と反発して分離しやすくなる場合もあるが、蒸着マスクの磁性体が磁化されていないと、逆に吸引力が働く。また、蒸着マスクの磁化の状態と電磁石により発生する磁界が強め合う場合には、却って強い吸引力になる。従って、電磁石に一様の磁界を発生させても、常に分離しやすくなるとは限らない。個々の場合で、電磁石の電流の向きを変えると、時間がかかることになる。そのため、磁気チャックに電磁石を用いたとしても、用いられる蒸着マスク毎によって画一的な処理を行うことができない。

要するに、従来の蒸着マスクでは、金属層に、たとえ磁性体が用いられていても、その磁化の状況が区々であり、永久磁石で吸着する場合、吸着力に差が出てくるし、磁気チャックに電磁石を用いて逆方向の磁界を発生させて、蒸着マスクを分離しようとしても、逆方向の磁界が画一的に定まらないため、分離するのに時間がかかったり、分離の際にマスクを変形させたりしやすいという問題があった。しかし、本発明では、蒸着マスクの磁化が常に一定方向になっているため、逆方向の磁界を画一的に印加することができ、短時間で、簡単に蒸着マスクを分離することができる。そのため、大量生産をする場合でも、一定の短いタクトタイムで蒸着作業をすることができる。本発明の蒸着方法が、具体例によりさらに詳細に説明される。

まず、少なくとも一部に強磁性体からなる金属層（金属支持層１２）を有する蒸着マスク１が形成される（Ｓ１）。この蒸着マスク１は、メタルマスクでもよいが、図２Ｂに示される例では、樹脂フィルム１１に金属支持層１２が積層された構造の複合型蒸着マスク１が例示されている。近年電子部品の微細化が進み、メタルマスクでは、精細な開口部１１ａのパターンを形成しにくいため、微細加工が比較的容易な樹脂フィルム１１で精細な開口部１１ａのパターンが形成されている。一方、樹脂フィルム１１だけでは反りや撓みなどが生じやすいので、樹脂フィルム１１の開口部１１ａよりひと回り大きい開口１２ａを有する金属支持層１２が積層された複合型の蒸着マスク１にされている。本発明の蒸着マスクは、この金属支持層１２が強磁性体からなり、一定方向の磁化になるように着磁がされていることに特徴がある。樹脂フィルム１１と金属支持層１２とは、例えば樹脂フィルム１１上に金属支持層１２がスパッタリング、真空蒸着、電解めっきなどの方法により設けられてもよいし、金属箔が貼り付けられてもよい。また、逆に、金属箔上に液状の樹脂を塗布して硬化させることにより樹脂フィルム１１が積層されてもよい。

樹脂フィルム１１としては、被蒸着基板２との線膨張係数の差が小さいことが好ましいが、特に限定されない。例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー樹脂、エチレン−ビニルアルコールコポリマー樹脂、エチレン−メタクリル酸コポリマー樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、セロファン、アイオノマー樹脂などを使用することができる。ポリイミド樹脂は、前駆体溶液を塗布し、加熱処理を行って樹脂フィルムを形成させる場合、その加熱処理の際の昇温のプロファイルなどの条件により、線膨張係数を調整することができるので好ましいが、これに限定されるものではない。樹脂フィルム１１の厚さは数μｍ〜数十μｍ程度、例えば５μｍ以上であって１０μｍ以下程度である。

金属支持層１２としては、強磁性体が用いられ、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ又はこれらの合金、ＭｎＡｌ合金、金属間化合物であるＳｍＣｏなどが用いられ得る。金属支持層１２の厚さは、５μｍ以上であって３０μｍ以下程度に形成される。被蒸着基板２との線膨張率の差が小さいことが好ましく、熱による膨張が殆どないことから、インバー（ＦｅとＮｉの合金）が特に好ましい。

金属支持層１２は、例えば樹脂フィルム１１の一面に電解めっき、真空蒸着、スパッタリングなどの方法により成膜され、樹脂フィルム１１の開口部１１ａの形成領域の周囲がエッチングなどにより除去されるか、リフトオフ法により成膜（電解めっきの場合には、レジスト膜でパターンの形成後に電解めっきで成膜）することにより、樹脂フィルム１１の開口部１１ａよりひと回り大きい開口１２ａが形成される（図２Ｂ参照）。又は、強磁性体からなる金属箔が樹脂フィルム１１に貼り付けられてから開口１２ａが形成されてもよい。又は、強磁性体からなる金属箔上に液状樹脂が塗布されて硬化することにより樹脂フィルム１１が形成され、その後に金属箔にエッチングなどが施されることにより開口１２ａが形成されて、金属支持層１２とされてもよい。

この樹脂フィルム１１に、開口部１１ａがレーザ光の照射により形成される。この開口部１１ａの形成は、例えば図４Ａに示されるように、金属支持層１２（図４Ａには図示されていない、図２Ｂ参照）が形成された樹脂フィルム１１の金属支持層１２側を上にして加工ステージ４５上に配置し、蒸着マスク１の開口部１１ａのパターンに合せた所望の開口部４１ａのパターンを有するレーザ用マスク４１と光を収束する光学レンズ４２を介してレーザ光が照射されることにより、レーザ用マスク４１の開口部４１ａのパターンが縮小して転写されて開口部１１ａが形成される。このレーザ光照射装置と樹脂フィルム１１とが相対的にステッパにより移動して、大きな樹脂フィルム１１に開口部１１ａのパターンが順次形成される。光学レンズ４２は必ずしも必要ではないが、加工面の照射エネルギー密度を高くする際に有効である。この場合、光学レンズ４２は、レーザ用マスク４１よりもレーザ光の進行方向の下流側（樹脂フィルム１１側）に配置され、レーザ光を集光させる。例えば、１０倍の光学レンズ４２が使用された場合は、エネルギー密度は１００倍になるが、レーザ用マスク４１の転写パターンの一辺は１０分の１のスケールとなる。このレーザ光の照射により、レーザ用マスク４１の開口部４１ａを透過したレーザ光が樹脂フィルム１１の一部を昇華させる。その結果、レーザ光が照射されたレーザ用マスク４１の開口部４１ａのパターンに合せて、そのパターンと同じ、あるいは縮小された開口部１１ａの微細パターンが樹脂フィルム１１に形成される。この際、図４Ａには図示しない金属支持層１２は、樹脂フィルム１１の開口部１１ａよりもひと回り大きい開口１２ａ（図２Ｂ参照）が形成されているので、レーザ光が遮断されることはない。

レーザ光照射の条件は、加工される樹脂フィルム１１の材料、厚さ、加工される開口部１１ａの大きさや形状などにより異なるが、一般的には、レーザ光のパルス周波数が、１Ｈｚ以上であって６０Ｈｚ以下であり、パルス幅が３ナノ秒（ｎｓｅｃ）以上であって１５ナノ秒以下であり、１パルス当たりの照射面におけるレーザ光のエネルギー密度が０．０１Ｊ／ｃｍ²以上であって１Ｊ／ｃｍ²以下の条件で行われる。

有機ＥＬ表示装置の有機層を蒸着する際の蒸着マスク１とするため、例えば６０μｍ角の開口が６０μｍ程度の間隔でマトリクス状に形成される場合、波長が３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの３倍波）のレーザ光が、６０Ｈｚのパルス周波数、パルス幅が３ｎｓｅｃ以上であって１５ｎｓｅｃ以下、照射面でのレーザ光のエネルギー密度が１パルス当たり０.０１Ｊ／ｃｍ²以上であって１Ｊ／ｃｍ²以下、ショット数（照射するパルスの数）が５０以上であって２００以下、例えば１００ショットの条件で、ポリイミドからなる樹脂フィルム１１に照射される。

しかし、照射されるレーザ光は、ＹＡＧレーザには限定されない。樹脂が吸収し得る波長のレーザであればよい。従って、エキシマレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザなど、他のレーザ光が用いられてもよい。勿論、レーザ光源が変ったり、樹脂材料が変ったりすると、照射条件が変ることは言うまでもない。前述の条件で、開口部のパターンを形成するのに、１００ショットの照射が行われると、１０μｍ厚のポリイミド膜に完全な貫通孔が開く。

なお、図２Ｂでは、樹脂フィルム１１の開口部１１ａと金属支持層１２の開口１２ａが被蒸着基板２側へ向かって先細りするようなテーパ形状になっている。テーパ状に形成する理由は、蒸着源５（図２Ａ参照）から昇華する蒸着材料が蒸着源５のるつぼの形状により定まる一定の角度θの広がりを有する断面形状が扇状の蒸着ビーム（蒸着源５は図２Ａの紙面と垂直方向に延びるライン状の蒸着源、いわゆるリニアソース）になるため、そのビームの側縁の蒸着粒子でも遮られることなく、被蒸着基板２（図２Ａ〜２Ｂ参照）の所望の場所に被着するようにするためである。この樹脂フィルム１１の開口部１１ａをテーパ形状にするため、レーザ用マスク４１は、その開口部４１ａの中心部と周縁部とでレーザ光の透過率を異ならせるようにしている。

すなわち、前述のレーザ用マスク４１は、例えば次のように形成されている。図４Ｂに示されるように、石英ガラス板などのレーザ光を透過させる透明基板に、クロムなどの遮光薄膜４１ｂが形成される。そして、その遮光薄膜４１ｂがパターニングされることにより開口部４１ａが形成されている。そのため、この遮光薄膜４１ｂが、例えば図４Ｃに概念的に示されるように、スポット的に形成されることにより透過率が変えられ得る。図４Ｃでは、開口部４１ａが第１部分４１ａ１、第２部分４１ａ２、第３部分４１ａ３と便宜的に区切って描かれているがそのような区分はしなくてよい。そして、この第１部分４１ａ１は、遮光薄膜４１ｂが全く形成されていないので、１００％透過する。第２部分４１ａ２は、遮光薄膜４１ｂがまばらに形成され、その面積が２０％程度に形成されている。その結果、この第２部分４１ａ２は、透過率が８０％になる。さらに、第３部分４１ａ３は、遮光薄膜４１ｂの量が面積的に５０％程度になるように形成されている。その結果、この第３部分４１ａ３の透過率は５０％程度になる。この周端縁に向かっての透過率の変化が急激になるようにレーザ用マスク４１が形成されることにより、開口部１１ａのテーパ角度は大きくなり（垂直に近付き）、透過率の変化が緩やかになるように形成されることにより、開口部１１ａのテーパ角度は小さくなる（水平に近付く）。

この例では、説明を分かりやすくするため、第１部分４１ａ１、第２部分４１ａ２、第３部分４１ａ３に分割して説明し、遮光薄膜４１ｂが分散して形成された図になっているが、実際には、レーザ光の転写分解能が２μｍ程度であるため、例えば２μｍ角が縦横５等分され、全部で２５個のセグメントの一部に遮光薄膜４１ｂが形成されることにより、レーザ光の透過率を調整することができる。この透過率が連続的に周縁に行くほど小さくなるようにすることにより、テーパ状の開口部１１ａが形成され得る。

このように開口部１１ａが形成されたら、樹脂フィルム１１を加工ステージ４５から分離して張力を付与（架張）し、周囲に図示しないフレーム（枠体）が貼り付けられる。このフレームは金属支持層１２の周囲でレーザ溶接などにより溶接されてもよいし、蒸着時にガスを発生しないような完全硬化性の接着剤などにより接着されてもよい。なお、フレームの貼り付け後にレーザ開口を形成してもよいし、このフレームは必須でもない。これにより、蒸着マスク１が作製される。

次に、蒸着マスク１の金属支持層（金属層）１２に磁界を印加することにより金属支持層１２が着磁される（Ｓ２）。強磁性体は、例えば図３Ｂの磁化曲線に示されるように、外部磁界Ｈが大きくなると、その磁化の強さ（磁束密度）Ｍも大きくなる。しかし、一定の外部磁界Ｈ以上では磁化の強さＭは殆ど増えず、飽和磁化Ｍ１になる。また、その後外部磁界Ｈが０にされても、一定の磁化Ｍ２が現れる。これが、残留磁化（残留磁束密度）と呼ばれる。この残留磁化が生じることにより、磁石としての作用をする。

例えば図３Ａに示されるように、磁心３１の周囲に電線を巻回して電磁コイル３２が形成されることにより、電磁石３が形成されている。この電磁石３の電磁コイル３２に直流電流が流されると、右ネジの法則により磁界Ｈが発生する。その磁界Ｈ内に強磁性体７が置かれると、前述のように、磁界Ｈの大きさに応じた磁化が誘起される。そして、飽和磁化に到達するような磁界Ｈが印加されると、磁界Ｈが０にされても、残留磁化Ｍ２が強磁性体７に残る。この磁界Ｈの大きさは、電磁コイル３２の巻き数Ｎと流れる電流の大きさＡの積Ｎ×Ａで定まる。従って、電磁コイル３２の巻き数Ｎを多くするほど、また電流Ａを大きくするほど大きな起磁力Ｎ×Ａを得ることができる。電流を流す時間には関係しないため、瞬間的に大電流が流れればよく、例えばコンデンサに蓄電した電荷を一気に流すことにより大電流を得ることができる。すなわち、着磁装置としては、このようなコンデンサと放電用のスイッチを含む制御回路が電磁石３の電磁コイル３２に接続されればよい。

本発明では、蒸着マスク１と電磁石３とが吸着する程度の残留磁化があればよいため、磁性体の飽和磁化とか、残留磁化の大きさはあまり問題にならない。従って、通常の鉄やニッケルなどの強磁性体が、残留磁化が残る程度に磁化（着磁）されればよい。

次に、被蒸着基板２と蒸着マスク１とを位置合せした後、電磁石３に蒸着マスク１を、間に被蒸着基板２を挟んで吸着させる（Ｓ３）。すなわち、図２Ａに概略的に示されるように、マスクホルダー１５上に蒸着マスク１が設置される。そして、図示しないロボットアームで持ち込まれた被蒸着基板２が基板ホルダー２９上に載置され、基板ホルダー２９が下げられることにより、被蒸着基板２と蒸着マスク１とがほぼ接する程度、すなわち、被蒸着基板２と蒸着マスク１それぞれに形成された位置合せ用のアライメントマークを、図示しない撮像装置で同時に観察できるまで近付ける。さらに、電磁石３が載せられたタッチプレート６が支持フレーム６１を下げることにより、被蒸着基板２と重ね合される。この状態で被蒸着基板２と蒸着マスク１との位置合せが行われ、位置合せ後に被蒸着基板２は蒸着マスク１に完全に接するまで下降させる。位置合せの際、電磁石３と蒸着マスク１とが不必要に吸着しないように、吸引力を弱める、あるいは吸引力を打ち消すような電流を電磁コイル３２に流すのが好ましい。完全に反発するような磁界を印加すると、位置合せ後に蒸着マスク１を吸引した際に位置ずれを起こしやすい。

前述の被蒸着基板２と蒸着マスク１との位置合せは、被蒸着基板２と蒸着マスク１それぞれに形成された位置合せ用のアライメントマークを撮像装置で観察しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させることにより行われる。この方法により、蒸着マスク１の開口部１１ａと被蒸着基板２の蒸着する場所（例えば後述される有機ＥＬ表示装置の場合、装置基板の第１電極のパターン）とを一致させることができる。位置合せされた後は、電磁コイル３２の電流を０にするか、吸引する向きの電流を流すことにより、電磁石３と蒸着マスク１との間で強い吸引力により引き付けあい、しっかりと固定される。電磁石３が磁心３１を有する場合は、電磁コイル３２に電流を流さなくても、磁心３１と蒸着マスク１の強磁性体からなる金属支持層１２との間で吸引するが、磁心３１を有しない場合には、電磁コイル３２に蒸着マスク１を吸引する向きの電流を流すことにより、強い吸引力で吸着する。なお、蒸着マスク１の金属支持層１２がまだ磁化されていない場合には、この位置合せがされた時点で電磁コイル３２に大きな電流を印加することにより、強磁性体からなる金属支持層１２を磁化させることができ、そのまま吸着させることができる。なお、金属支持層１２がまだ磁化されていない場合、電磁コイル３２に僅かな電流を流して、弱い磁界を発生させることにより、軽く吸着させて位置合せをすることもできる。

従って、必ずしも、被蒸着基板２などと重ね合せる前に蒸着マスク１を着磁する必要はなく、被蒸着基板２及び蒸着マスク１を電磁石３の磁極面に保持しながら位置合せをした後に、電磁石３を用いて金属支持層１２の着磁をすることもできる。この場合でも、電磁石３が磁心３１を有する場合には、着磁後は電磁石３の電流を０にしても、磁心３１と金属支持層１２との間で吸引力が働き、電磁石３をオフにして蒸着作業を続けることができる。

その後、図２Ａに示されるように、蒸着マスク１と対向する側に蒸着源５を配置し、蒸着源５から蒸着材料５４を気化させることで蒸着材料が被蒸着基板２に堆積される（Ｓ４）。この蒸着源５は、るつぼなどか線状に並べて形成されたライン型の蒸着源５、いわゆるリニアソースが用いられるが、これには限定されない。蒸着源５としてリニアソースが用いられる場合、図２Ａの左右方向に走査することにより、大きな被蒸着基板２にまとめて蒸着される。すなわち、蒸着源５を加熱することにより、るつぼ内の蒸着材料が昇華して、飛散し、蒸着マスク１の開口部１１ａを通って被蒸着基板２の所定の場所に被着する。例えば有機ＥＬ表示装置を作製する場合、開口部１１ａが一部の画素に形成された蒸着マスクが複数種類形成され、その蒸着マスクが取り換えられて複数回の蒸着作業で有機層が形成される。

その後、電磁石３に蒸着マスク１を反発する磁界を発生させる（着磁のときの電流の向きと反対方向の電流を流す）ことにより電磁石３及び被蒸着基板２を蒸着マスク１から分離する（Ｓ５）。すなわち、ステップＳ２における着磁の際に図２Ａに示されるような極性を生じさせる電流とは反対向きの電流を、ステップＳ５において流すことにより、電磁石３と蒸着マスク１とが反発する。その結果、容易に電磁石３及び被蒸着基板２と蒸着マスク１とが分離される。この際、着磁するほど大きな磁界を印加する必要はないため、着磁装置のような高電流を発生させる回路は必要がなく、電磁コイル３２に着磁の際と反対方向の電流を流すだけで分離することができる。そのため、蒸着マスク１の磁化が完全に消去されるのではなく、残留磁化と反対方向の磁界が印加されるだけであるため、電磁石３の電流が０にされれば、残留磁化Ｍ２は殆どそのまま残留する。その結果、その蒸着マスクを別の蒸着で使用する場合、既に磁化された状態になっている。従って、この蒸着マスクを次の蒸着に使用する場合には、図１に示されるフローチャートのうち、ステップＳ２まで終了していることになる。

このように、蒸着マスク１が磁化されたままでも何ら問題ないが、蒸着マスク１を洗浄する場合に塵埃などのパーティクルを吸着しやすいという問題がある場合には、前述の蒸着マスク１を反発させる磁界を印加する際に、金属支持層を消磁することもできる。この消磁をするには、前述の図３Ｂに示されるヒステリシス曲線を描くため、残留磁化Ｍ２を０にするのは難しい。交流電磁界に晒して、交流電流を徐々に減らすことにより消磁することができる。すなわち、消磁用の制御回路としては、電磁コイル３２に交流電流を流す回路とその交流電流を徐々に小さくするスライダックなどの調整機構により構成される。電磁石３の電磁コイル３２に交流電力の印加とその大きさの調整回路が消磁用の制御回路として電磁石に接続される。

本発明の蒸着装置は、図２Ａに示されるように、タッチプレート６上に載置される電磁石３と、電磁石３の一方の磁極側にタッチパネル６を介して被蒸着基板２を保持できるように設けられる基板ホルダー２９と、基板ホルダー２９により保持される被蒸着基板２の電磁石３と反対側に設けられる蒸着マスク１と、蒸着マスク１と対向するように設けられ、蒸着材料を気化させる蒸着源５とを有している。そして、蒸着マスク１が強磁性体からなる金属層（金属支持層１２：図２Ｂ参照）を有し、電磁石３は、蒸着マスク１が有する金属支持層１２を着磁できる図示しない制御回路を有している。蒸着マスク１は、マスクホルダー１５上に載置されており、基板ホルダー２９およびタッチプレート６はそれぞれ上に持ち上げられるようになっている。そして、図示しないロボットアームにより運搬された被蒸着基板２が基板ホルダー２９上に載せられ、基板ホルダー２９が下げられることにより、被蒸着基板２が蒸着マスク１と接触するように下げられ、さらに支持フレーム６１を下げることにより、タッチプレート６が被蒸着基板２と重ね合される。なお、タッチプレート６は、被蒸着基板２を平坦にすると共に、図示されていないが内部に冷却水を循環させることにより、被蒸着基板２及び蒸着マスク１を冷却するために設けられている。このタッチプレート６は、蒸着マスク面での磁界の面内分布を均一にするために材質や厚さが定められる。

電磁石３は、図３Ａに概略図が示されるように、鉄心などからなる磁心３１の周囲に電磁コイル３２が巻回されている。図２Ａに示される構造は、例えば蒸着マスク１の大きさが、１.５ｍ×１.８ｍ程度の大きさになるので、図３Ａに示される２０ｃｍ角程度の磁心３１を有する電磁石が、蒸着マスク１の大きさに合せて複数個並べて配置されたイメージである（図２Ａでは、横方向が縮尺され、電磁石の数が少なく描かれている）。図２Ａに示される例では、両サイドの電磁石は独立して電流を印加できるように端子３２ａ、３２ｂが個別に形成され、中心部の電磁石は直列に接続され、その両端部に端子３２ａ、３２ｂが形成された構造になっている。これは、反発力を印加するときに、中心部と周縁部とで反発力を変えられるようにすることを意図したものであるが、全ての電磁石が直列に接続されてもよい。また、反発力を中心部と周縁部とで異ならせる場合でも、電流を変えないでコイルの巻き数を変えることもできる。その場合、全ての電磁石を直列に接続することができる。また、この複数の電磁石の接続は、着磁のときは全ての電磁石の接続を直列にし、蒸着マスク１の脱着のとき個別接続にすることもできる。

前述のように、電磁石３の吸引力をその中心部と周縁部とで異ならせることにより、例えば周縁部の反発力を大きくすれば、周縁部からの蒸着マスク１と被蒸着基板２との分離が容易になり、その後中心部に向かって分離することができる。最初の分離が容易に行われれば、中心部の分離も容易に行われる。例えば被蒸着基板がフィルムからなる場合、特にロール-トゥ-ロールで製造する場合に端から剥しやすくなり都合がよい。図２Ａに示される例では、周縁部と中心部だけで印加電流を異ならせるようになっているが、中心部の電磁石をさらに分割して発生磁界を異ならせ、周縁部から中心部に向かって、徐々に印加磁界を異ならせるグラデーション磁界にすることもできる。そうすることにより、被蒸着基板２や蒸着マスク１の保持を確実にしながら、相互の分離を容易に行うことができる。

図２Ａに示される例では、個々の電磁石の周囲がシリコーンゴム、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂３３で固定されている。この樹脂３３は必ずしも必要ではないが、個々の電磁石を固定することができ、取り扱いが容易になる。しかし、樹脂３３で固めるのではなく、風通しをよくして空冷で冷却することができるようにすることができる。すなわち、冷却装置としては、このような空冷又は水冷することができる装置を意味する。連続して電流が多く流される場合には、発熱する可能性があり、そのような場合は、空冷又は水冷で冷却することが好ましい。

図２Ａに示されるように、蒸着装置には基板ホルダー２９及びマスクホルダー１５が設けられている。この基板ホルダー２９は、複数のフック状のアームで被蒸着基板２の周縁部を保持し、上下に昇降できるように図示しない駆動装置に接続されている。ロボットアームにより蒸着装置内に搬入された被蒸着基板２をフック状のアームで受け取り、被蒸着基板２が蒸着マスク１に近接するまで基板ホルダー２９が下降する。そして位置合せを行えるように図示しない撮像装置も設けられている。タッチプレート６は支持フレーム６１により支持され、タッチプレート６を被蒸着基板２と接するまで下降させる駆動装置も備えている。タッチプレート６が下降されることにより、被蒸着基板２が平坦にされる。位置合せの際には、蒸着マスク１と被蒸着基板２それぞれに形成されたアライメントマークを撮像しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させる微動装置も備えている。位置合せ中に電磁石３により蒸着マスク１を不必要に吸着させないように、吸引力を弱める、あるいは打ち消す方向の磁界を発生させるための電流調整手段も備えている。なお、図示されていないが、図２Ａに示される装置の全体は、チャンバー内に入れられ、内部を真空にする装置も備えられている。

蒸着マスク１は、前述のように、その周囲にフレーム（枠体）１４が形成されており、そのフレーム１４が、マスクホルダー１５上に載置される。蒸着マスク１は、前述のように、図２Ｂに一例の詳細が示されるような構造になっている。この金属支持層１２の磁化された磁極と電磁石３の磁心３１との間で吸引力が働き、被蒸着基板２を挟んで吸着される。

蒸着源５は、点状、線状、面状など、種々の蒸着源が用いられ得るが、例えばるつぼが線状に並べて形成されたリニア型の蒸着源５（図２Ａの紙面と垂直方向に延びている）が、例えば紙面の左端から右端まで操作されることにより、全面に蒸着が行われる。この蒸着源５は、前述のように、るつぼの形状により定まる蒸着材料の放射ビームの断面形状の側縁が、一定角度θを有する断面扇形の形状で、蒸着材料を放射する。この扇形の断面形状の一番側壁側の蒸着粒子でも、金属支持層１２や樹脂フィルム１１に遮られることなく、被蒸着基板２の所定の場所に届くように、金属支持層１２および樹脂フィルム１１の開口１２ａおよび開口部１１ａがテーパ状に形成されている。金属支持層１２の開口１２ａが大きく形成されればテーパ状でなくてもよい。

本発明の蒸着マスクは、前述のように、少なくとも一部に強磁性体からなる金属支持層（金属層）を有し、金属支持層１２が樹脂フィルム１１の一面に部分的に形成されることにより複合の蒸着マスク１とされ、金属支持層１２が一定方向に磁化されて残留磁化を有している。

次に、本発明の蒸着方法を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する方法が説明される。蒸着方法以外の製造方法は、周知の方法で行えるため、本発明の蒸着方法により有機層を積層する方法を主として、図５Ａ〜５Ｂを参照しながら説明する。

本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、図示しない支持基板上に図示しないＴＦＴ、平坦化膜及び第１電極（例えば陽極）２２が形成された装置基板２１上に前述の方法により製造された蒸着マスク１を位置合せして重ね合せ、有機材料５１が蒸着されることにより有機層の積層膜２５が形成される。そして、積層膜２５上に第２電極２６（陰極）が形成される。

装置基板２１は、図示されていないが、例えばガラス板などの支持基板に、各画素のＲＧＢサブ画素ごとにＴＦＴなどのスイッチ素子が形成され、そのスイッチ素子に接続された第１電極２２が、平坦化膜上に、ＡｇあるいはＡＰＣなどの金属膜と、ＩＴＯ膜との組み合わせにより形成されている。サブ画素間には、図５Ａ〜５Ｂに示されるように、サブ画素間を区分するＳｉＯ₂又はアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁バンク２３が形成されている。このような装置基板２１の絶縁バンク２３上に、前述の蒸着マスク１が位置合せして固定される。この固定は、前述の図２Ａに示されるように、例えば装置基板２１の蒸着面と反対側に設けられる電磁石３などにより、吸着することにより固定される。前述のように、蒸着マスク１の金属支持層１２が磁化されているので、電磁石３の磁心３１との間で吸着される。電磁石３が磁心３１を有しない場合、電磁コイル３２に着磁の場合と同じ方向の磁界を発生させる電流を流すことにより吸着される。この場合の電流は磁界を発生させ得る程度の少ない電流で構わない。この状態で、装置基板２１の第１電極２２の位置と蒸着マスク１の開口部１１ａとを位置合せする。なお、蒸着マスク１の開口部１１ａは絶縁バンク２３の表面の間隔よりも小さく形成されている。絶縁バンク２３の側壁には有機材料ができるだけ被着しないようにし、発光効率の低下の防止が図られている。

この状態で、図５Ａに示されるように、蒸着装置内で蒸着源（るつぼ）５から有機材料５１が放射され、蒸着マスク１の開口部１１ａが形成された部分のみの装置基板２１上に有機材料５１が蒸着され、所望のサブ画素の第１電極２２上に有機層の積層膜２５が形成される。前述のように、蒸着マスク１の開口部１１ａは、絶縁バンク２３の表面の間隔より小さく形成されているので、絶縁バンク２３の側壁には有機材料５１は堆積されにくくなっている。その結果、図５Ａ〜５Ｂに示されるように、ほぼ、第１電極２２上のみに有機層の積層膜２５が堆積される。この蒸着工程が、順次蒸着マスク１が交換され、各サブ画素に行われる。複数のサブ画素に同時に同じ材料が蒸着される蒸着マスクが用いられる場合もある。このような蒸着マスク１が交換される場合には、図５Ａには図示されていない電磁石３（図２Ａ参照）により蒸着マスク１の金属支持層１２の磁化を打ち消すような磁界を発生させることにより、電磁石３および装置基板２１と蒸着マスク１とを容易に分離することができる。新たな蒸着マスク１をセットするには、前述の最初の工程と同様に行うことにより、セットされる。

図５Ａ〜５Ｂでは、有機層の積層膜２５が簡単に１層で示されているが、実際には、有機層の積層膜２５は、異なる材料からなる複数層の積層膜で形成される。例えば陽極２２に接する層として、正孔の注入性を向上させるイオン化エネルギーの整合性の良い材料からなる正孔注入層が設けられる場合がある。この正孔注入層上に、正孔の安定な輸送を向上させると共に、発光層への電子の閉じ込め（エネルギー障壁）が可能な正孔輸送層が、例えばアミン系材料により形成される。さらに、その上に発光波長に応じて選択される発光層が、例えば赤色、緑色に対してはＡｌｑ₃に赤色又は緑色の有機物蛍光材料がドーピングされて形成される。また、青色系の材料としては、ＤＳＡ系の有機材料が用いられる。発光層の上には、さらに電子の注入性を向上させると共に、電子を安定に輸送する電子輸送層が、Ａｌｑ₃などにより形成される。これらの各層がそれぞれ数十ｎｍ程度ずつ積層されることにより有機層の積層膜２５が形成されている。なお、この有機層と金属電極との間にＬｉＦやＬｉｑなどの電子の注入性を向上させる電子注入層が設けられることもある。

有機層の積層膜２５のうち、発光層は、ＲＧＢの各色に応じた材料の有機層が堆積される。また、正孔輸送層、電子輸送層などは、発光性能を重視すれば、発光層に適した材料で別々に堆積されることが好ましい。しかし、材料コストの面を勘案して、ＲＧＢの２色又は３色に共通して同じ材料で積層される場合もある。２色以上のサブ画素で共通する材料が積層される場合には、共通するサブ画素に開口が形成された蒸着マスクが形成される。個々のサブ画素で蒸着層が異なる場合には、例えばＲのサブ画素で１つの蒸着マスク１を用いて、各有機層を連続して蒸着することができるし、ＲＧＢで共通の有機層が堆積される場合には、その共通層の下側まで、各サブ画素の有機層の蒸着がなされ、共通の有機層のところで、ＲＧＢに開口が形成された蒸着マスク１を用いて一度に全画素の有機層の蒸着がなされる。

そして、全ての有機層の積層膜２５及びＬｉＦ層などの電子注入層の形成が終了したら、前述のように、蒸着マスク１を反発させる磁界の印加により蒸着マスク１は容易に分離され、第２電極（例えば陰極）２６が全面に形成される。図５Ｂに示される例は、トップエミッション型で、上側から光を出す方式になっているので、第２電極２６は透光性の材料、例えば、薄膜のＭｇ−Ａｇ共晶膜により形成される。その他にＡｌなどが用いられ得る。なお、装置基板２１側から光が放射されるボトムエミッション型の場合には、第１電極２２にＩＴＯ、Ｉｎ₃Ｏ₄などが用いられ、第２電極２６としては、仕事関数の小さい金属、例えばＭｇ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｌなどが用いられ得る。この第２電極２６の表面には、例えばＳｉ₃Ｎ₄などからなる保護膜２７が形成される。なお、この全体は、図示しないガラス、樹脂フィルムなどからなるシール層により封止され、有機層の積層膜２５が水分を吸収しないように構成される。また、有機層はできるだけ共通化し、その表面側にカラーフィルタを設ける構造にすることもできる。

この蒸着マスク１は繰り返し使用することができる。そのため、一度着磁された蒸着マスク１は、改めて着磁することなく、そのまま使用することができる。しかし、蒸着マスク１の蒸着源に相対する面には有機材料５１が積層されるため、堆積する有機材料５１の厚さは１μｍ程度になると洗浄する必要がある。洗浄の際に蒸着マスク１が磁化されていると、洗浄液中の磁性体からなるパーティクルを吸引して蒸着マスク１を破損したり、空気中の塵埃などのパーティクルを吸着したりする可能性がある。その場合には、洗浄の前に消磁または逆方向の磁界を印加して、磁化の程度を弱くすることもできる。なお、蒸着マスク１の洗浄は、例えば有機溶剤を用いて行うことができる。

（付記）
本発明の蒸着方法は、少なくとも一部に強磁性体からなる金属層を有する蒸着マスクを形成する工程、前記蒸着マスクの金属層に磁界を印加することにより前記金属層を着磁する工程、被蒸着基板と蒸着マスクとを位置合せした後、電磁石と蒸着マスクを、間に被蒸着基板を挟んで吸着させる工程、前記蒸着マスクと対向する側に蒸着源を配置し、前記蒸着源から蒸着材料を気化させて蒸着材料を前記被蒸着基板に堆積する工程、及び前記電磁石に前記蒸着マスクを反発させる磁界を発生させることにより前記電磁石及び被蒸着基板を前記蒸着マスクから分離する工程を含むことを特徴とする。

本発明の蒸着装置は、電磁石と、前記電磁石の一方の磁極側に被蒸着基板を保持できるように設けられる基板ホルダーと、前記基板ホルダーにより保持される前記被蒸着基板の前記電磁石と反対側に設けられる蒸着マスクと、前記蒸着マスクと対向するように設けられ、蒸着材料を気化させる蒸着源とを有し、前記蒸着マスクが強磁性体からなる金属層を有し、前記蒸着マスクが有する金属層を着磁できる制御回路が前記電磁石に接続されている。

本発明の蒸着マスクは、基板表面の所定場所に積層膜を形成するための蒸着マスクであって、少なくとも一部に強磁性体からなる金属層を有し、前記金属層が樹脂フィルムの一面に部分的に形成されることにより複合マスクとされ、前記金属層が一定方向に磁化されて残留磁化を有している。

本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、装置基板上に有機層を積層して有機ＥＬ表示装置を製造する方法であって、支持基板上にＴＦＴおよび第１電極を少なくとも形成した前記装置基板上に上記の蒸着方法を用いて前記第１電極上に有機材料を蒸着することで有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第２電極を形成することを含んでいる。

１蒸着マスク
２被蒸着基板
３電磁石
５蒸着源
６タッチプレート
７磁性体
１１樹脂フィルム
１１ａ開口部
１２金属支持層
１２ａ開口
１４フレーム
１５マスクホルダー
２１装置基板
２２第１電極
２３バンク
２５積層膜
２６第２電極
２７保護膜
２９基板ホルダー
３１磁心
３２電磁コイル
３３樹脂
４１レーザ用マスク
４１ａ開口部
４１ｂ遮光膜
４２光学レンズ
４５加工ステージ
６１支持フレーム

Claims

電磁石と、前記電磁石の一方の磁極側に被蒸着基板を保持できるように設けられる基板ホルダーと、前記基板ホルダーにより保持される前記被蒸着基板の前記電磁石と反対側に設けられる蒸着マスクとを有し、
前記蒸着マスクが磁石となり得る強磁性体からなる金属層を有し、
前記金属層を着磁することで磁石とする第１回路と、前記電磁石に設けられ、前記金属層の着磁による磁化の磁界の向きと反対向きの磁界を発生させることにより、前記着磁による残留磁化が残留した状態で前記電磁石及び前記被蒸着基板を前記蒸着マスクから分離させる第２回路とを含む制御回路を含む蒸着装置。
前記第１回路は、前記金属層を第１の磁化の向きに着磁し、前記第２回路は、前記第１の磁化による磁界の向きと反対向きの磁界を発生させる、請求項１記載の蒸着装置。
前記電磁石が１個の前記蒸着マスクに対して複数個で形成され、前記複数個の電磁石のうち、少なくとも１個は独立して発生磁界の強度を調整する制御回路を有する請求項１又は２記載の蒸着装置。
前記電磁石を冷却する冷却装置が前記電磁石の近傍に設けられてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置。