(57)【要約】【課題】蒸着マスクよりサイズの大きい基板への高精細の蒸着マスク蒸着を容易に行うことができる蒸着装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】蒸着装置は、蒸着チャンバ１と、基板の被成膜領域よりサイズの小さい蒸着マスク２と、蒸着マスクを介して被成膜領域に蒸着材料を蒸着させる蒸着源３と、基板と、蒸着マスク及び蒸着源と、の相対位置を移動させる移動機構と、制御部５と、を備えている。制御部５は、移動機構を稼動させ、基板と、蒸着マスク及び蒸着源との相対位置をステップ状に移動させ、被成膜領域を複数に分割して蒸着させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着チャンバと、
前記蒸着チャンバ内に位置し、基板の被成膜領域に対向配置され、前記被成膜領域よりサイズの小さい蒸着マスクと、
前記蒸着チャンバ内に位置し、前記蒸着マスクに対して前記基板の反対側に配置され、前記蒸着マスクを介して前記被成膜領域に蒸着材料を蒸着させる蒸着源と、
前記基板と、前記蒸着マスク及び蒸着源と、の相対位置を移動させる移動機構と、
前記移動機構を稼動させ、前記基板と、前記蒸着マスク及び蒸着源との相対位置をステップ状に移動させ、前記被成膜領域を複数に分割して蒸着させる制御部と、を備えている蒸着装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記被成膜領域を４個以上、１２個以下に分割して蒸着させる請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
予め前記蒸着マスクに設けられたアライメントマークと、前記基板に設けられたアライメントマークとを用い、前記基板と、前記蒸着マスク及び蒸着源との相対位置を検出する位置検出機構をさらに備え、
前記制御部は、前記位置検出機構で検出された情報を基に、前記相対位置をステップ状に移動させる度に、前記相対位置を合わせる請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記相対位置を移動させる際に、前記基板及び蒸着マスクを非接触状態にさせ、前記蒸着させる際に、前記基板及び蒸着マスクを接触状態にさせる請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項５】
前記蒸着チャンバ内に位置し、前記蒸着マスク及び蒸着源の間に設けられた開閉可能なシャッタをさらに備えている請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項６】
前記蒸着チャンバ内に位置し、前記蒸着マスク及び蒸着源の間に設けられたバルブをさらに備えている請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項７】
前記蒸着チャンバ内に位置し、前記蒸着材料を切替える蒸着材料切替え機構をさらに備えている請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項８】
前記蒸着チャンバ内に位置し、前記基板の被成膜領域に対向配置され、前記蒸着マスクと異なる開口パターンを有し、前記被成膜領域よりサイズの小さい他の蒸着マスクと、
前記蒸着チャンバ内に位置し、前記蒸着マスク及び他の蒸着マスクの何れかを前記被成膜領域に対向配置させる蒸着マスク切替え機構と、をさらに備えている請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項９】
被成膜領域を有し、薄膜トランジスタ及び前記薄膜トランジスタに接続された画素電極を含み前記被成膜領域にマトリクス状に配置された複数の画素、並びに前記複数の画素に接続された複数のゲート配線及び複数のデータ配線が形成された基板を用意し、
前記被成膜領域よりサイズの小さい蒸着マスクを前記被成膜領域に対向配置し、
前記基板と、前記蒸着マスクとの相対位置をステップ状に移動させ、前記被成膜領域を複数に分割して有機材料を蒸着させ、各画素に有機膜を形成する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１０】
赤色、緑色及び青色の画素に応じて前記蒸着マスクを換えることなく、同一の蒸着マスクを用い、被蒸着画素をずらし、かつ、前記有機材料を切替えることによって異なる有機膜を連続的に形成する請求項９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記被成膜領域は、複数の有機ＥＬ表示装置を形成するための複数の有効領域を持っている有機ＥＬ表示装置の製造方法において、
前記有機材料を蒸着させる際、前記蒸着マスクを前記複数の有効領域に重ねる請求項９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸着装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ機能やゲーム機能が搭載された高機能の携帯電話などに、高画質、動画対応、省エネに適した有機ＥＬディスプレイが搭載され始めている。そして、携帯電話事業のみに留まらず、テレビジョン受像機、車載等、他事業分野でも有機ＥＬ表示装置のメリットが注目されてきた。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置と同様の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイをガラス基板上に形成し、その画素電極上に発光層となる有機膜を真空蒸着で積層形成するのが一般的である。この有機膜は水分に弱いという弱点があるため、ＴＦＴアレイを製造するときのようなフォトリソグラフィとエッチング加工は適用できない。したがって、赤色、緑色及び青色の各画素に応じた有機膜を形成するには、成膜したい画素のみに開口部を設けた蒸着マスクを用いて、真空蒸着するしか方法が無いというのが実情である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３８３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今の携帯電話は、高精細化が進み、液晶表示装置では３インチクラスでもＷｉｄｅ−ＶＧＡが採用され、画素ピッチは２５μｍ程度にまで小さくなっている。有機ＥＬ表示装置でも同様の精細度を目指すには、２５μｍピッチの穴あけ加工がなされた蒸着マスクを±１μｍ程度でＴＦＴアレイに基板に合わせることが必要になる。その一方で、生産コストの観点から、ガラス基板を大型化することで面取り数を増やすことはとても重要である。Ｇ３サイズ（５５０×６７０ｍｍ）、Ｇ４サイズ（７３０×９２０ｍｍ）といった基板サイズで、この蒸着パターン精度を出すことが要求される。しかしながら、この大きな基板サイズに１対１対応した蒸着マスクを、欠陥無く、歪み無く作ることはとても難しく、また、ＴＦＴアレイ基板自体が製造途中で収縮することもあって、上記の要求精度を実現することは困難を極める。
【０００５】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、蒸着マスクよりサイズの大きい基板への高精細の蒸着マスク蒸着を容易に行うことができる蒸着装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る蒸着装置は、
蒸着チャンバと、
前記蒸着チャンバ内に位置し、基板の被成膜領域に対向配置され、前記被成膜領域よりサイズの小さい蒸着マスクと、
前記蒸着チャンバ内に位置し、前記蒸着マスクに対して前記基板の反対側に配置され、前記蒸着マスクを介して前記被成膜領域に蒸着材料を蒸着させる蒸着源と、
前記基板と、前記蒸着マスク及び蒸着源と、の相対位置を移動させる移動機構と、
前記移動機構を稼動させ、前記基板と、前記蒸着マスク及び蒸着源との相対位置をステップ状に移動させ、前記被成膜領域を複数に分割して蒸着させる制御部と、を備えている。
【０００７】
また、本発明の他の態様に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法は、
被成膜領域を有し、薄膜トランジスタ及び前記薄膜トランジスタに接続された画素電極を含み前記被成膜領域にマトリクス状に配置された複数の画素、並びに前記複数の画素に接続された複数のゲート配線及び複数のデータ配線が形成された基板を用意し、
前記被成膜領域よりサイズの小さい蒸着マスクを前記被成膜領域に対向配置し、
前記基板と、前記蒸着マスクとの相対位置をステップ状に移動させ、前記被成膜領域を複数に分割して有機材料を蒸着させ、各画素に有機膜を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、蒸着マスクよりサイズの大きい基板への高精細の蒸着マスク蒸着を容易に行うことができる蒸着装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る蒸着装置について詳細に説明する。併せて、蒸着装置を用いた蒸着方法についても説明する。  
図１に示すように、蒸着装置は、蒸着チャンバ１と、蒸着マスク２と、蒸着源３と、移動機構と、制御部５とを備えている。蒸着マスク２は、蒸着チャンバ１内に位置し、基板１０の被成膜領域に対向配置されている。蒸着マスク２のサイズは、被成膜領域より小さい。
【００１０】
蒸着源３は、蒸着チャンバ１内に位置し、蒸着マスク２に対して基板１０の反対側に配置されている。蒸着源３は、蒸着マスク２を介して被成膜領域に蒸着材料を蒸着させるものである。移動機構は、基板１０と、蒸着マスク２及び蒸着源３と、の相対位置を移動させるものである。制御部５は、移動機構を稼動させ、基板１０と、蒸着マスク２及び蒸着源３との相対位置をステップ状に移動させ、被成膜領域を複数に分割して蒸着させるものである。
【００１１】
この実施の形態において、蒸着装置は、蒸着チャンバ１の中に被成膜対象の基板１０を成膜面を下向きにして保持する構成になっており、その下方に蒸着マスク２、さらにその下方に蒸着源３が配置されている。蒸着装置は、一般的なマスク蒸着装置と同様に、蒸着源３から蒸着材料を飛散させ、蒸着マスク２の開口部を通じて、基板１０の所望の領域（被成膜領域）に蒸着を行うように形成されている。
【００１２】
蒸着マスク２のサイズは被成膜領域に比べて小さいため、基板１０の被成膜領域に一度に蒸着処理するものではない。図２乃至図４に示すように、この実施の形態の蒸着装置の特徴は、基板１０の被成膜領域の分割した一部の領域のみに蒸着処理を実施することにある。そして、蒸着する領域を移動して、同じ蒸着マスク２を用いて、別の領域の蒸着処理を実施するものである。
【００１３】
具体的に例を挙げると、図５乃至図１０に示すように、基板１０は７３０×９２０ｍｍのガラス基板であり、この基板にマスク蒸着を実施するに当たって、短辺２分割、長辺３分割で、合計６分割にして蒸着処理を実施することを考える。この場合、３６５×３０６ｍｍの成膜領域をカバーする小型の蒸着マスク２を使い、成膜領域が重複しないように蒸着マスク２をステップ状に移動させる。すると、６回の繰り返し蒸着処理で、７３０×９２０ｍｍの基板１０全面を対象としたマスク蒸着処理が完結する。
【００１４】
分割数を増やすほど、蒸着マスク２は小さくて済み、蒸着マスク２の価格は安価となり、また、基板１０と蒸着マスク２との位置合わせも容易で位置精度の良い蒸着を行うことができる。分割数としては、６分割の他、２分割、４分割、８分割、９分割、１２分割、１６分割等が有効である。より好ましくは、制御部５は、被成膜領域を４個以上、１２個以下に分割して蒸着させれば良い。
【００１５】
基板１０には予めアライメントマークが設けられている。蒸着マスク２にもアライメントマーク（位置合わせ用の開口パターン）が設けられている。蒸着装置は、これらのアライメントマークを用い、基板１０と、蒸着マスク２及び蒸着源３との相対位置を検出する位置検出機構をさらに備えている。制御部５は、位置検出機構で検出された情報を基に、基板１０と、蒸着マスク２及び蒸着源３との相対位置をステップ状に移動させる度に、相対位置を合わせるように制御する。
【００１６】
また、基板１０と、蒸着マスク２及び蒸着源３との相対位置合わせは、基板１０と、蒸着マスク２とが互いに接触しない状態で行い、位置決め後に基板とマスクを互いに接触させるようになっている。すなわち、制御部５は、相対位置を移動させる際に基板１０及び蒸着マスク２を非接触状態にさせ、蒸着させる際に基板１０及び蒸着マスク２を接触状態にさせるように制御する。
【００１７】
基板１０と蒸着マスク２との相対位置をステップ状に移動させるにあたっては、図１等に示したように基板１０を固定して蒸着マスク２及び蒸着源３を移動させる方式と、図１１に示すように、蒸着マスク２及び蒸着源３を固定して基板１０を移動させる方式の２通りが考えられる。
【００１８】
図１の蒸着装置では、蒸着チャンバ１の設置面積を小型化できる利点があるが、蒸着マスク２とともに蒸着源３も動かさねばならないために、上記移動機構が複雑になる。一方で、図１１の蒸着装置では、基板１０が移動する分だけ蒸着チャンバ１の設置面積が大きくなるものの、移動機構４は単純であり、また、蒸着チャンバ１の容積を小さくし易い利点がある。
【００１９】
何れの蒸着装置においても、移動途中で基板１０の不必要な部分に成膜を行わないようにしなければならないため、蒸着マスク２及び蒸着源３の間に、開閉可能なシャッタ又はバルブが設けられている。
【００２０】
上記のように構成された蒸着装置及び蒸着装置を用いた蒸着方法によれば、蒸着マスク２のコスト、基板１０と蒸着マスク２の位置合わせ精度、においては非常に有利となる。一方、課題は、生産性の低下である。生産性の低下を補うためには、並列処理する蒸着装置の数をふやさねばならず、装置コストアップにつながってしまう。
【００２１】
この課題には、次のような対策を採る。第１は、蒸着装置に蒸着材料切替え機構を設けることである。これにより、同一の蒸着チャンバ１において、蒸着材料を切替えることによって異なる膜種を積層することができる。
【００２２】
第２は、蒸着装置に、他の蒸着マスク及び蒸着マスク切替え機構を設けることである。他の蒸着マスクは、蒸着チャンバ１内に位置し、基板１０の被成膜領域に対向配置される。他の蒸着マスクは、蒸着マスク２と異なる開口パターンを有している。他の蒸着マスクのサイズは基板１０の被成膜領域より小さい。蒸着マスク切替え機構は、蒸着チャンバ１内に位置し、蒸着マスク２及び他の蒸着マスクの何れかを被成膜領域に対向配置させるものである。マスクを切替えることにより、異なる蒸着パターンの成膜を一室で行うことができる。
【００２３】
これら２つを組合せると、異なる蒸着材料の膜種を異なる蒸着パターンで成膜することを、一室の蒸着チャンバ１において処理することができる。従来、量産量のマスク蒸着装置においては、膜種もパターンも異なる蒸着処理は、異なるチャンバで処理するインライン式の処理が常識であったが、このように、１つのチャンバに複数の処理を持たせ、同様の蒸着装置を複数設置して並列処理すれば、蒸着チャンバ、１つあたりの処理時間が延びても、合計の蒸着チャンバ数を極端に増やすことなく、生産能力を確保することができる。
【００２４】
蒸着材料の切替えにおいても、１回あたりの蒸着面積が小さい本発明においては、蒸着原３を複数も受けても必要な膜厚均一性を確保することは容易であり、また、蒸着チャンバ１の容積は小さいため、残留ガスも速やかに排出して短時間で切替えができる。蒸着マスクのサイズは小さいため、蒸着マスクの交換に伴う搬送が容易で、小さなロボットでもスピーディに蒸着マスク搬送を行うことができる。なお、蒸着チャンバ１内に設ける蒸着マスクストッカを小型にできることは言うまでもない。このように、蒸着材料の切替え、蒸着マスクの切替えとも、真空蒸着を小さな領域に分割して行うという本発明の基本構想があってこそ、有効な手法になり得るものである。  
上記したことから、蒸着マスク２よりサイズの大きい基板１０への高精細のマスク蒸着を容易に行うことができる蒸着装置及び蒸着方法を得ることができる。
【００２５】
次に、この発明の他の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。ここでは、特に、上記蒸着装置及び蒸着方法を用い、有機材料を蒸着させてする有機膜の成膜方法について説明する。
【００２６】
有機ＥＬ表示装置は、まず薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを、基板１０（ガラス基板）上に形成する。具体的には、基板１０上に、半導体層としてのポリシリコンとＢ（ボロン）又はＰ（リン）をドーピングした低抵抗シリコン領域（ソース・ドレイン領域）からなるＴＦＴ、それにゲート配線、データ配線、画素電極が接続されたＴＦＴアレイを形成する。
【００２７】
このように、被成膜領域を有し、ＴＦＴ及びＴＦＴに接続された画素電極を含み被成膜領域にマトリクス状に配置された複数の画素、並びに複数の画素に接続された複数のゲート配線及び複数のデータ配線が形成された基板１０を用意する。
【００２８】
次いで、これら画素電極上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画素共通のベーキングや蒸着膜形成を行った後、発光層となる有機膜を真空蒸着で形成する。このとき、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素に応じた有機膜を形成するにあたって成膜したい各色の画素のみに開口部を設けた高精細の蒸着マスク２を用いて真空蒸着を行う。
【００２９】
まず、Ｒ画素に応じた蒸着を行うが、この蒸着を、基板１０全面サイズを４分割や６分割等に分割した小さな領域毎に分けて行う。領域毎に基板１０と蒸着マスク２を位置合わせした後に、蒸着マスク２を基板１０に接触させ、シャッタを開いて所望の膜厚に成膜し、シャッタを閉じて成膜を終了する。その後、基板１０と蒸着マスク２を離して、次の領域に移動させる。以上の処理を分割個数だけ繰り返してＲ画素の蒸着処理が完了する。
【００３０】
続いて、Ｇ画素に応じた蒸着を行うが、この例においては、蒸着装置をかえずに引き続き同じ蒸着装置（蒸着チャンバ１）にて処理を行う。蒸着マスク２をＧ画素に応じた蒸着マスク２に自動搬送で交換し、有機材料もＧ画素に応じた材料に切替え、Ｒ画素と同様の分割蒸着処理を繰り返す。
【００３１】
次いで、Ｂ画素に応じた蒸着マスク２と有機材料に切替え、同様に分割蒸着処理を繰り返す。上記したように、被成膜領域よりサイズの小さい蒸着マスク２を被成膜領域に対向配置した後、基板１０と、蒸着マスク２との相対位置をステップ状に移動させ、被成膜領域を複数に分割して有機材料を蒸着させ、各画素に有機膜を形成するものである。こういった一連の操作により、単一の蒸着チャンバ１でＲ、Ｇ、Ｂの各画素に応じた有機膜の形成が完了する。
【００３２】
さらに、この手法の変形として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素に応じて蒸着マスク２を換えることなく、同一の蒸着マスク２を用いて、被蒸着画素をずらし、かつ、有機材料を切替えることによって異なる有機膜を連続的に形成することも有効である。画素をずらし、有機材料のみを換えればよいため、蒸着マスク２の枚数を１／３に減らすことができ、コスト削減に有効である。
【００３３】
次に、さらに具体的な例として、携帯電話用の有機ＥＬ表示装置の製造方法を取り上げる。図１２に示すように、対角３インチ、Ｗｉｄｅ−ＶＧＡとして考えると、ガラス基板である基板１０のサイズを７３０×９２０ｍｍとした場合、例えば、短辺1６列×長辺１１行＝１７６面付けになる。基板１０は、被成膜領域Ｒ１を持ち、被成膜領域Ｒ１は、１７６個の有機ＥＬ表示装置を形成するための１７６個の有効領域Ｒ２を持っている。
【００３４】
これを６分割処理するには、短辺８列×長辺４行＝３２面を１セットとする。長辺側が分割数で割り切れず半端となるので、不要な部分に膜が蒸着されないような工夫が必要である。余剰部分の蒸着マスク開口部を覆うカバーを蒸着装置に設けることで、単一の蒸着マスク２で被成膜領域Ｒ１全体に蒸着処理を行うことができる。なお、この余剰部分の蒸着マスク開口部を覆うカバーは、画素パターンにあたる開口部に直接接触させてしまうと蒸着マスク２を汚して蒸着に不具合を起こす恐れがあるため、チップ間の非成膜部分のみで蒸着マスク２とカバーを接触させ、画素パターン部分は非接触とするよう配慮されている。
【００３５】
なお、上記のように、携帯電話用のような小型の有機ＥＬ表示装置においては、成膜処理の分割は、有効領域Ｒ２単位で行い、有効領域Ｒ２の途中で分割することは避ける。一方、例えば２０インチ級の大型の有機ＥＬ表示装置においては、有効領域Ｒ２自体を４分割するなどの分割成膜を実施する。
【００３６】
このようなマスク蒸着の分割処理は、特に、基板１０のサイズが大きく、又、画素の精細度が高い場合に有効である。上記では、７３０×９２０ｍｍ、面積０．６７平方メートルの基板１０での適用例を取り上げたが、概ね、面積０．５０平方メートル以上の基板１０では、この手法を採用しないと精度良く位置合わせを行うことが困難である。精細度については、対角３インチ、Ｗｉｄｅ−ＶＧＡを例にとると、精細度は３１０ｐｐｉで、隣合う画素の間隔は２７μｍ程度になる。精細度が２００ｐｐｉ以上の高精細の有機ＥＬ表示装置では、本発明の手法が必要である。
【００３７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る蒸着装置を示す概略図。
【図２】上記蒸着装置を用いた蒸着方法の概略を示す図。
【図３】図２に続き、上記蒸着装置を用いた蒸着方法の概略を示す図。
【図４】図３に続き、上記蒸着装置を用いた蒸着方法の概略を示す図。
【図５】上記蒸着方法の具体例を示す概略図であり、特に、基板、蒸着マスク及び蒸着源を示す図。
【図６】図５に続き、上記蒸着方法の具体例を示す概略図であり、特に、基板、蒸着マスク及び蒸着源を示す図。
【図７】図６に続き、上記蒸着方法の具体例を示す概略図であり、特に、基板、蒸着マスク及び蒸着源を示す図。
【図８】図７に続き、上記蒸着方法の具体例を示す概略図であり、特に、基板、蒸着マスク及び蒸着源を示す図。
【図９】図８に続き、上記蒸着方法の具体例を示す概略図であり、特に、基板、蒸着マスク及び蒸着源を示す図。
【図１０】図９に続き、上記蒸着方法の具体例を示す概略図であり、特に、基板、蒸着マスク及び蒸着源を示す図。
【図１１】本発明の実施の形態に係る蒸着装置の変形例を示す概略図。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造に用いる基板の具体例を示す平面図。
【符号の説明】
【００３９】
１…蒸着チャンバ、２…蒸着マスク、３…蒸着源、４…移動機構、５…制御部、１０…基板、Ｒ１…被成膜領域、Ｒ２…有効領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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