(57)【要約】【課題】磁石との間に挟持された被成膜基板に対して優れた密着性を実現できる成膜用マスクおよびこれを備えた有機ＥＬ装置の製造装置を提供すること。【解決手段】本適用例の有機ＥＬ装置の製造装置としての蒸着装置１００は、少なくとも１つのチャンバー１１１と、チャンバー１１１内に設けられ、膜形成材料を蒸発させる蒸着源１１０と、蒸着源１１０に対向するように被成膜基板Ｗを保持する基板保持部１１３とを備え、被成膜基板Ｗは、基板保持部１１３において、磁石１１７と、被成膜基板Ｗの膜形成領域Ｅに対応する開口部５０ａを有すると共に磁石１１７の磁束密度に対して飽和磁化に到達する保磁力を有する成膜用マスク５０との間に挟持される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石との間に少なくとも被成膜基板を挟んで重ね合わされる成膜用マスクであって、
前記磁石の磁束密度に対して飽和磁化に到達する保磁力を有していることを特徴とする成膜用マスク。
【請求項２】
前記保磁力（単位；Ｏｅ；エルステッド）が前記磁石の磁束密度（単位；Ｇ；ガウス）の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の成膜用マスク。
【請求項３】
前記磁石の磁束密度が２０００Ｇ以下であって、前記保磁力が５００Ｏｅ以下であることを特徴とする請求項２に記載の成膜用マスク。
【請求項４】
前記成膜用マスクは、シリコンからなる第１層と、前記第１層に積層された強磁性材料を含む第２層とを少なくとも備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜用マスク。
【請求項５】
前記第２層が非磁性金属材料を１０ａｔ％以下で含有した強磁性材料からなることを特徴とする請求項４に記載の成膜用マスク。
【請求項６】
膜形成領域に対応した開口部を有する成膜用マスクと被成膜基板とを重ね合わせて前記被成膜基板の前記膜形成領域に有機ＥＬ素子を構成する機能膜を成膜する有機ＥＬ装置の製造装置であって、
少なくとも１つのチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、膜形成材料を蒸発させる蒸着源と、
前記蒸着源に対向するように前記被成膜基板を保持する基板保持部と、を備え、
前記基板保持部は、磁石と、前記磁石の磁束密度に対して飽和磁化に到達する保磁力を有する前記成膜用マスクとの間に前記被成膜基板を挟持することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造装置。
【請求項７】
前記成膜用マスクの前記保磁力（単位；Ｏｅ；エルステッド）が前記磁石の磁束密度（単位；Ｇ；ガウス）の１／２以下であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置の製造装置。
【請求項８】
前記成膜用マスクの前記保磁力が５００Ｏｅ以下であって、前記磁石の磁束密度が２０００Ｇ以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置の製造装置。
【請求項９】
前記磁石と前記成膜用マスクとの間に働く引力が、単位面積当たりの前記被成膜基板および前記成膜用マスクの重量を力に置き換えた値よりも大きくなる磁束密度を有する前記磁石が用いられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜用マスク、有機ＥＬ装置の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学装置として有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）装置は、発光層を含む機能層や機能層を覆う電極を基板上の膜形成領域に成膜することによって、白色やＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）などの発光が得られる有機ＥＬ素子が形成される。
【０００３】
これらの機能層や電極を形成する方法として、膜形成領域に対応した開口部を有する成膜用マスクを基板と密着させた状態で、真空蒸着法を用いて成膜する方法が挙げられる。
例えば、特許文献１には、有機膜の形成された被蒸着基板にメタルマスクを磁力により密着保持して該有機膜上に蒸着を行う際に、磁石によりメタルマスクを被蒸着基板に対して０．９８ｋＰａ〜９８ｋＰａの吸着力で保持するマスク蒸着方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７５６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のマスク蒸着方法では、実施例として吸着力が２９．４ｋＰａとなった磁石やメタルマスクおよび被蒸着基板の構成が記載されているものの、有機膜に損傷を与えない０．９８ｋＰａ〜９８ｋＰａの吸着力を実際にはどのようにして実現するのか、例えば吸着力の計測方法などの詳細な説明がなされていない。それゆえに、当業者は、磁石やメタルマスクの選定について試行錯誤しなければならないという課題がある。言い換えれば、より簡便な方法で磁石やメタルマスクを適正に選定可能な方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の成膜用マスクは、磁石との間に少なくとも被成膜基板を挟んで重ね合わされる成膜用マスクであって、前記磁石の磁束密度に対して飽和磁化に到達する保磁力を有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、磁石が有する磁束密度すなわち磁場によって成膜用マスクが飽和磁化に到達し、成膜用マスク自体が安定した磁気特性を示すので、磁石との間に挟まれた被成膜基板に成膜用マスクが確実に密着する。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の成膜用マスクにおいて、前記保磁力（単位；Ｏｅ；エルステッド）が前記磁石の磁束密度（単位；Ｇ；ガウス）の１／２以下であることが好ましい。
これによれば、磁石の磁場によって成膜用マスクを確実に飽和磁化に到達させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の成膜用マスクにおいて、前記磁石の磁束密度が２０００Ｇ以下であって、前記保磁力が５００Ｏｅ以下であることが好ましい。
これによれば、さほど強力な磁石を用いなくても、成膜用マスクを飽和磁化させることができる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の成膜用マスクにおいて、前記成膜用マスクは、シリコンからなる第１層と、前記第１層に積層された強磁性材料を含む第２層とを少なくとも備えていることを特徴とする。
これによれば、被成膜基板に対して優れた密着性能を有する成膜用マスクとしてのシリコンマスクを提供することができる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の成膜用マスクにおいて、前記第２層が非磁性金属材料を１０ａｔ％以下で含有した強磁性材料からなることが好ましい。
強磁性材料に非磁性金属材料を添加することで、化学的に安定した物性が得られる。また、第２層において非磁性金属材料の含有率が増えるにつれて保磁力が上昇することが判明しており、飽和磁化に到達させるには強力な磁石が必要となってしまう。これによれば、第２層における非磁性金属材料の含有率を１０ａｔ％以下とすることにより、さほど強力な磁石でなくても飽和磁化に到達する成膜用マスクとしてのシリコンマスクを実現できる。
【００１３】
［適用例６］本適用例の有機ＥＬ装置の製造装置は、膜形成領域に対応した開口部を有する成膜用マスクと被成膜基板とを重ね合わせて前記被成膜基板の前記膜形成領域に有機ＥＬ素子を構成する機能膜を成膜する有機ＥＬ装置の製造装置であって、少なくとも１つのチャンバーと、前記チャンバー内に設けられ、膜形成材料を蒸発させる蒸着源と、前記蒸着源に対向するように前記被成膜基板を保持する基板保持部と、を備え、前記基板保持部は、磁石と、前記磁石の磁束密度に対して飽和磁化に到達する保磁力を有する前記成膜用マスクとの間に前記被成膜基板を挟持することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、磁石の磁場により成膜用マスクが飽和磁化となり、磁石によって引き付けられた成膜用マスクが安定した磁気特性を示して、磁石と成膜用マスクとの間に挟持された被成膜基板に確実に密着する。すなわち、成膜用マスクの密着不良に起因する成膜不良が低減され、歩留まりよく有機ＥＬ素子を形成可能な有機ＥＬ装置の製造装置を提供することができる。
【００１５】
［適用例７］上記適用例の有機ＥＬ装置の製造装置において、前記成膜用マスクの前記保磁力（単位；Ｏｅ；エルステッド）が前記磁石の磁束密度（単位；Ｇ；ガウス）の１／２以下であることが好ましい。
この構成によれば、磁石の磁場によって成膜用マスクを確実に飽和磁化させることができる。
【００１６】
［適用例８］上記適用例の有機ＥＬ装置の製造装置において、前記成膜用マスクの前記保磁力が５００Ｏｅ以下であって、前記磁石の磁束密度が２０００Ｇ以下であることが好ましい。
これによれば、磁石の磁場によって成膜用マスクを飽和磁化させると共に、磁束密度２０００Ｇ以下とすることでチャンバー内の異物が被成膜基板に引き寄せられて成膜不良が発生することを低減することができる。
【００１７】
［適用例９］上記適用例の有機ＥＬ装置の製造装置において、前記磁石と前記成膜用マスクとの間に働く引力が、単位面積当たりの前記被成膜基板および前記成膜用マスクの重量を力に置き換えた値よりも大きくなる磁束密度を有する前記磁石が用いられていることが好ましい。
この構成によれば、磁石と成膜用マスクとの間に働く引力が、被成膜基板および成膜用マスクの単位面積当たりの重量を力に置き換えた値よりも大きいので、例えば、被成膜基板の自重などによる反りで磁石との間に隙間が生じても、それを矯正して磁石と被成膜基板と成膜用マスクとを互いに密着させることができる。すなわち、成膜用マスクの密着不良に起因する成膜不良がより低減され、より歩留まりよく有機ＥＬ素子を形成可能な有機ＥＬ装置の製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】有機ＥＬ装置の構成を示す概略正面図。
【図２】有機ＥＬ装置の構造を示す要部断面図。
【図３】有機ＥＬ素子の構成を示す模式図。
【図４】（ａ）は有機ＥＬ装置の製造装置を示す概略断面図、（ｂ）は被成膜基板と成膜用マスクの装着状態を示す概略拡大図。
【図５】（ａ）は成膜用マスクを示す概略平面図、（ｂ）および（ｃ）は開口部の形状の例を示す概略平面図。
【図６】成膜用マスクの要部断面図。
【図７】磁性材料の磁気特性を示す磁化曲線。
【図８】磁化曲線の測定系を示す模式図。
【図９】実施例１の成膜用マスク試料の磁気特性を示すグラフ。
【図１０】実施例３の成膜用マスク試料の磁気特性を示すグラフ。
【図１１】比較例１の成膜用マスク試料の磁気特性を示すグラフ。
【図１２】実施例１〜実施例３および比較例１、比較例２の成膜評価をまとめた表。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本実施形態は、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）装置の製造装置とこれに用いられる成膜用マスクを例に図面を参照して説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２０】
まず、有機ＥＬ装置について図１〜図３を参照して説明する。図１は有機ＥＬ装置の構成を示す概略正面図、図２は有機ＥＬ装置の構造を示す要部断面図、図３は有機ＥＬ素子の構成を示す模式図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、有機ＥＬ装置１０は、それぞれの表示画素７に対応して有機ＥＬ素子１２（図２参照）が設けられた素子基板１と、複数の有機ＥＬ素子１２を封着する封着層３５（図２参照）を介して素子基板１を封止する封止基板２とを備えている。
【００２２】
素子基板１は、有機ＥＬ素子１２を駆動する駆動素子を備えた回路部１１（図２参照）を有している。そして、表示領域６において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のうち同一の発光色が得られる表示画素７が、同一方向に配列する所謂ストライプ方式の構成となっている。なお、表示画素７は、実際には非常に微細なものであり、図示の都合上拡大している。
【００２３】
素子基板１は、封止基板２よりも一回り大きく、額縁状に張り出した部分には、駆動素子であるＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）素子８（図２参照）を駆動する２つの走査線駆動回路部３と１つのデータ線駆動回路部４が設けられている。素子基板１の端子部１ａには、これらの駆動回路部３，４と外部駆動回路とを接続するためのフレキシブルな中継基板５が実装されている。
【００２４】
図２に示すように、有機ＥＬ装置１０において、有機ＥＬ素子１２は、第１電極（あるいは画素電極）としての陽極３１と、陽極３１を区画する隔壁部３３と、陽極３１上に積層形成された有機膜からなる発光層を含む機能層３２とを有している。また、機能層３２を介して陽極３１と対向するように形成された第２電極（あるいは共通電極）としての陰極３４を有している。
【００２５】
隔壁部３３は、フェノールまたはポリイミドなどの絶縁性を有する感光性樹脂からなり、表示画素７を構成する陽極３１の周囲を一部覆って、複数の陽極３１をそれぞれ区画するように設けられている。
【００２６】
陽極３１は、素子基板１上に形成されたＴＦＴ素子８の３端子のうちの１つに接続しており、例えば、透明電極材料であるＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）を厚さ１００ｎｍ程度に成膜した電極である。なお、図示省略したが、陽極３１の下層（平坦化層２８側）に、絶縁層を介してＡｌからなる反射層が設けられている。当該反射層は、機能層３２における発光を封止基板２側に反射するものである。また、当該反射層はＡｌに限定されず、発光を反射する機能（反射面）を有していればよい。例えば、絶縁性の有機材料あるいは無機材料を用いて凹凸を有する反射面を形成する方法、陽極３１自体を反射機能を有する導電材料で構成し、表面層にＩＴＯ膜を形成する方法などが挙げられる。
【００２７】
陰極３４は、同じく、ＩＴＯなどの透明電極材料により形成されている。
【００２８】
封止基板２は、透明なガラス等からなる基板を用いている。有機ＥＬ素子１２に面する側には、表示画素７の配置に対応した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、３色のフィルターエレメント３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂとこれを区画する遮光部３７が設けられている。
【００２９】
有機ＥＬ装置１０は、いわゆるトップエミッション型の構造となっており、陽極３１と陰極３４との間に駆動電流を流して機能層３２で発光した白色光を上記反射層で反射させ、フィルターエレメント３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂを介して封止基板２側から取り出す構成となっている。トップエミッション型の構造であるため、素子基板１は、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００３０】
素子基板１には、有機ＥＬ素子１２を駆動する回路部１１が設けられている。すなわち、素子基板１の表面にはＳｉＯ2を主体とする下地保護層２１が下地として形成され、その上にはシリコン層２２が形成されている。このシリコン層２２の表面には、ＳｉＯ2および／またはＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２３が形成されている。
【００３１】
また、シリコン層２２のうち、ゲート絶縁層２３を挟んでゲート電極２６と重なる領域がチャネル領域２２ａとされている。なお、このゲート電極２６は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２２を覆い、ゲート電極２６を形成したゲート絶縁層２３の表面には、ＳｉＯ2を主体とする第１層間絶縁層２７が形成されている。
【００３２】
また、シリコン層２２のうち、チャネル領域２２ａのソース側には、低濃度ソース領域および高濃度ソース領域２２ｃが設けられる一方、チャネル領域２２ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域および高濃度ドレイン領域２２ｂが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light  Doped  Drain）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２２ｃは、ゲート絶縁層２３と第１層間絶縁層２７とにわたって開孔するコンタクトホール２５ａを介して、ソース電極２５に接続されている。このソース電極２５は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２２ｂは、ゲート絶縁層２３と第１層間絶縁層２７とにわたって開孔するコンタクトホール２４ａを介して、ソース電極２５と同一層からなるドレイン電極２４に接続されている。
【００３３】
ソース電極２５およびドレイン電極２４が形成された第１層間絶縁層２７の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化層２８が形成されている。この平坦化層２８は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、ＴＦＴ素子８やソース電極２５、ドレイン電極２４などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。
【００３４】
そして、陽極３１が、この平坦化層２８の表面上に形成されると共に、該平坦化層２８に設けられたコンタクトホール２８ａを介してドレイン電極２４に接続されている。すなわち、陽極３１は、ドレイン電極２４を介して、シリコン層２２の高濃度ドレイン領域２２ｂに接続されている。陰極３４は、ＧＮＤに接続されている。したがって、スイッチング素子としてのＴＦＴ素子８により、上記電源線から陽極３１に供給され陰極３４との間で流れる駆動電流を制御する。これにより、回路部１１は、所望の有機ＥＬ素子１２を発光させカラー表示を可能としている。
【００３５】
なお、有機ＥＬ素子１２を駆動する回路部１１の構成は、これに限定されるものではない。
【００３６】
図３に示すように、有機ＥＬ素子１２は、陽極３１と陰極３４とに挟まれた機能層３２を有する。機能層３２は、例えば、正孔輸送層（ＨＴＬ）３２ｈ、各色の発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧ、電子輸送層（ＥＴＬ）３２ｅと呼ばれる複数の薄膜層からなり、素子基板１上の陽極３１側からこの順で積層されている。
【００３７】
正孔輸送層（ＨＴＬ）３２ｈとしては、例えば、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等が挙げられる。
【００３８】
発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧの形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。例えば、発光層３２ＬＲを形成する材料としては、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム）をホストとしてアシストドーパントであるルブレンと赤色ドーパントであるＤＣＭ２（ジアノメチレンピラン誘導体）とを含む発光材料が挙げられる。発光層３２ＬＢを形成する材料としては、ＢＨ２１５をホストとして青色ドーパントであるＢＤ１０２を含む発光材料が挙げられる。発光層３２ＬＧを形成する材料としては、ＢＨ２１５をホストとして緑色ドーパントであるＧＤ２０６を含む発光材料が挙げられる。本構成は、いわゆる「ドーパント法」に基づく３色の発光層を備え、白色発光を可能としている。ホストであるＢＨ２１５、ドーパントであるＢＤ１０２、ＧＤ２０６は、いずれも出光興産製の公知材料である。
【００３９】
電子輸送層（ＥＴＬ）３２ｅの形成材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等が挙げられる。
【００４０】
これらの正孔輸送層（ＨＴＬ）３２ｈ、発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧ、電子輸送層（ＥＴＬ）３２ｅの形成材料は所謂低分子系材料であり、真空蒸着法により成膜することができる。
【００４１】
このような有機ＥＬ素子１２を有する素子基板１は、透明な熱硬化型エポキシ樹脂等を封着部材として用いた封着層３５を介して透明な封止基板２と隙間なくベタ封止されている。
【００４２】
有機ＥＬ装置１０は、後述する本実施形態の有機ＥＬ装置の製造装置を用いて製造されており、発光層を含む機能層３２が所望の膜厚に対して膜厚のばらつきが少なく、異物等が付着していない状態で歩留まりよく成膜されている。それゆえに機能層３２における発光特性が安定し、所望の輝度特性が得られる。
【００４３】
なお、有機ＥＬ装置１０は、トップエミッション型に限定されず、陰極３４を反射機能を有する不透明なＡｌ等の導電材料を用いて成膜し、有機ＥＬ素子１２の発光を陰極３４で反射させて、素子基板１側から取り出すボトムエミッション型の構造としてもよい。
【００４４】
＜有機ＥＬ装置の製造装置＞
次に、有機ＥＬ装置の製造装置について図４を参照して説明する。図４（ａ）は有機ＥＬ装置の製造装置を示す概略断面図、同図（ｂ）は被成膜基板と成膜用マスクの装着状態を示す概略拡大図である。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、有機ＥＬ装置の製造装置としての蒸着装置１００は、チャンバー１１１と、チャンバー１１１の底部に設けられ、膜形成材料を収納して蒸発させる蒸着源１１０と、蒸着源１１０に対向して設けられ、被成膜基板Ｗをほぼ水平な状態に保持する基板保持部１１３とを有している。また、蒸着源１１０から蒸発する膜形成材料の蒸着速度を測定する膜厚測定手段としての水晶振動子１１２が蒸着源１１０の上方に配設された構造となっている。なお、この他にも、例えばチャンバー１１１内を所定の真空度に減圧する減圧装置を備えているが図４（ａ）では図示省略している。
【００４６】
基板保持部１１３は、外縁側に保持部１１４を有する支持体１１５と、支持体１１５に設けられ、支持体１１５をチャンバー１１１内において吊設する回転軸１１６とを備えている。
【００４７】
保持部１１４はクランプ状の形態となっており、順に重ね合わされた成膜用マスク５０、ワークとしての被成膜基板Ｗ、磁石１１７からなる積層体の周辺部を保持している。
【００４８】
より具体的には、図４（ｂ）に示すように、被成膜基板Ｗである素子基板１において、隔壁部３３により陽極３１を含んで区画された領域が膜形成領域Ｅであって、成膜用マスク５０は、膜形成領域Ｅに対応した開口部５０ａを有している。膜形成領域Ｅが開口するように素子基板１と成膜用マスク５０とが位置決めされて重ね合わされ、保持部１１４によって素子基板１が磁石１１７と成膜用マスク５０との間に挟持される。
成膜用マスク５０は、磁石１１７により引き付けられる構成となっており、素子基板１の隔壁部３３と密着している。成膜用マスク５０の詳しい構成については後述する。
【００４９】
磁石１１７は、無駄なエネルギーを使わずに安定した磁場が得られ、基板保持部１１３の構造が複雑にならない等の観点から電磁石よりも自発的に磁気（磁束）を生ずる永久磁石が好ましい。磁石１１７としては、例えばアルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石などが挙げられる。また、これらの磁石粉を樹脂等に混ぜて成型したゴム磁石などでもよい。
【００５０】
蒸着源１１０には、前述した機能層３２を構成する正孔輸送層（ＨＴＬ）３２ｈ、発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧ、電子輸送層（ＥＴＬ）３２ｅのうちいずれかの膜形成材料が収納され加熱されることにより蒸発する。これらの膜形成材料が蒸着する間に回転軸１１６が回転することにより基板保持部１１３に保持された被成膜基板Ｗが回転する。これにより、素子基板１の膜形成領域Ｅには、各層の膜厚ばらつきが低減された状態で機能層３２を成膜することが可能となっている。
【００５１】
このような有機ＥＬ装置１０の製造装置としての蒸着装置１００および有機ＥＬ装置１０の製造方法において、歩留まりよく機能層３２を成膜するには、蒸着源１１０と被成膜基板Ｗとの間の距離が安定していること、また成膜用マスク５０が確実に被成膜基板Ｗと密着していることが重要である。
【００５２】
例えば、被成膜基板Ｗである素子基板１における隔壁部３３の高さは必ずしも一定ではなく、ばらつきを有している。隔壁部３３と成膜用マスク５０との間において、部分的に隙間を有した状態で密着していると、該隙間から蒸発した膜形成材料が隣接する膜形成領域Ｅに回り込み、膜形成領域Ｅごとの機能層３２の膜厚がばらつくおそれがある。
一方、磁石１１７の磁束密度が大きく成膜用マスク５０を引き付ける力が強いときには、素子基板１と成膜用マスク５０とが強固に密着する。すると成膜後に成膜用マスク５０を素子基板１から外すときに、有機膜からなる隔壁部３３が成膜用マスク５０に付着して剥がれてしまい、画素欠陥を引き起こすおそれがある。
また、磁石１１７の磁束密度が大きいと、蒸着中にチャンバー１１１内の異物を引き寄せて成膜されることにより、同じく画素欠陥を引き起こすおそれがある。
【００５３】
本実施形態の蒸着装置１００では、磁石１１７および成膜用マスク５０がそれぞれ適正な磁気特性を有するように設定されているため、上記のような不具合が低減され歩留まりよく機能層３２を成膜することができる。以降、成膜用マスク５０と磁石１１７との関係について詳しく説明する。
【００５４】
＜成膜用マスク＞
成膜用マスクについて図５を参照して説明する。図５（ａ）は成膜用マスクを示す概略平面図、同図（ｂ）および同図（ｃ）は開口部の形状の例を示す概略平面図、図６は成膜用マスクの要部断面図である。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、成膜用マスク５０は、基材５１に対してマトリクス状に配置された複数のマスク領域５２と、基材５１の四隅に配置された４つのアライメントマーク５３とを有している。１つのマスク領域５２は、１つの有機ＥＬ装置１０に対応するものであって、マスク領域５２には、成膜用パターンすなわち膜形成領域Ｅに対応した開口部５０ａが形成されている。すなわち、本実施形態の成膜用マスク５０は、複数の素子基板１が面付けされたマザー基板を被成膜基板Ｗとして機能層３２を成膜するときに用いられるものである。
【００５６】
成膜用マスク５０に設けられた開口部５０ａは、例えば同図（ｂ）に示すように、１つの表示画素７（図１参照）に対応するように開口したものである。被成膜基板Ｗ（素子基板１）との重ね合わせ精度を考慮して膜形成領域Ｅよりもやや大きな開口面積を有している。また、これに限らず、例えば同図（ｃ）に示すように、同色の発光が得られる複数の表示画素７からなる列に対応してスリット状に開口したものも有り得る。
【００５７】
本実施形態では、精細な表示画素７に対応して高精度に開口部５０ａを形成可能であることからシリコン基板を用いて成膜用マスク５０を構成した。以降、成膜用マスク５０をシリコンマスクと呼ぶこともある。
【００５８】
図６に示すように、本実施形態の成膜用マスク５０は、シリコンからなる第１層５４と、第１層５４の一方の表面に積層された磁性体層である第２層５５とを有する。すなわち、所定の厚み（例えば、１０〜３０μｍ）のシリコン基板に強磁性材料を含む磁性体層を形成し、それをフォトリソグラフィ法によりエッチング加工することにより、開口部５０ａを形成した。
【００５９】
第２層５５を形成する磁性体としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）などの強磁性材料やこれらの混合物、また、これらの強磁性材料に非磁性金属材料を含有するものが用いられる。非磁性金属材料を含有することで磁性体層としての物理的、化学的な安定を図ることができる。非磁性金属材料としては、例えばＺｎ（亜鉛）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｅ（レニウム）、Ｐｔ（白金）などが挙げられる。
【００６０】
磁性体層である第２層５５の厚みは、用いられる磁性材料にもよるがおよそ０．４〜０．８μｍである。
【００６１】
このような磁性体層である第２層５５を有する成膜用マスク５０は、基板保持部１１３における磁石１１７の磁場の影響を受け、第２層５５の材料構成などによって固有の磁気特性を有するものである。
【００６２】
図７は磁性材料の磁気特性を示す磁化曲線である。図７に示すように、一般に、磁性材料の磁束密度Ｂと磁場Ｈとは比例関係になく、しかも磁化の強さが以前の履歴に従うヒステリシス現象を伴う。
【００６３】
磁化されていない磁性材料を磁化すると、その磁束密度Ｂは「０」から増加して行き飽和点Ｐ1に達する。そのときの磁束密度Ｂｍａｘは飽和磁束密度と呼ばれている。次に磁場Ｈを減少させて行くと、先の増加曲線０−Ｐ1をたどらずに曲線Ｐ1−Ｐ2に沿って行き、点Ｐ2に到達し磁場Ｈが「０」になっても磁束密度Ｂは「０」にはならず、残留磁束密度（あるいは残留磁気）Ｂｒが残る。さらに磁場Ｈを負の方向に増加させて行くと、曲線Ｐ2−Ｐ3に沿って磁束密度Ｂが減少しやがて点Ｐ3に到達して「０」となる。このときの磁場Ｈｃは保磁力と呼ばれている。さらに磁場Ｈを負の方向に増やして行くと磁束密度Ｂは負の飽和点Ｐ4に達する。そして、磁場Ｈを正の方向に増やして行くと、磁束密度Ｂは、曲線Ｐ4−Ｐ5−Ｐ6をたどって再び飽和点Ｐ1に戻る。このような磁性材料の磁気特性は磁化曲線あるいは磁気ヒステリシス曲線と呼ばれている。
【００６４】
成膜用マスク５０は、前述したように第２層５５の構成により固有な磁気特性を有するため、同様の構成を有する試料を作製し、その磁化曲線を調べることにより該成膜用マスク５０の磁気特性を知ることができる。
【００６５】
図８は磁化曲線の測定系を示す模式図である。図８に示すように磁化測定装置２００は、一定の方向に外部磁場を発生させる一対のコイルからなる電磁石２０１と、該一対のコイル間に設けられた同じく一対の検知コイル２０２とを備えている。電磁石２０１の端子２０１ａ，２０１ｂには直流電源が接続され、外部磁場を発生させることができると共に、端子２０１ａ，２０１ｂ間の極性を変えることにより外部磁場の方向を逆にすることができる。すなわち、磁場を正と負とに切り替えることができる。検知コイル２０２の端子２０２ａ，２０２ｂには、例えば磁束計やオシロスコープが接続される。
【００６６】
一定の大きさの外部磁場の中に試料（磁性体そのもの、あるいは磁性体層を有する試料）を配置し、外部磁場の方向と直交する方向において所定の周期で振動させる。外部磁場によって試料が磁化されると試料磁場が発生し、試料の振動に伴って検知コイル２０２を通過する磁束が変化する。その磁束の変化により検知コイル２０２には磁化の大きさに比例した誘導起電力が発生する。この誘導起電力Ｖcoilは、次の数式（１）によって導かれる。
【００６７】
Ｖcoil＝２πｆＣｍＡｓｉｎ（２πｆｔ）・・・・・（１）
ｆは振動数、Ｃは定数、ｍは磁化、Ａは振幅、ｔは時間。
検知コイル２０２の端子２０２ａ，２０２ｂ間に生じた誘導起電力Ｖcoilを測定することにより、磁化ｍを調べることができる。
このような磁化測定装置２００は、ＶＳＭ（Vibration-Sample-Magnetometer）と呼ばれている。
【００６８】
以下、成膜用マスク５０と磁石１１７との関係について実施例と比較例を上げて説明する。図９は実施例１の成膜用マスク試料の磁気特性を示すグラフ、図１０は実施例３の成膜用マスク試料の磁気特性を示すグラフ、図１１は比較例１の成膜用マスク試料の磁気特性を示すグラフである。いずれも上記磁化測定装置２００を用いて測定されたものである。
【００６９】
（実施例１）
実施例１における成膜用マスク試料の材料構成は、およそ５ｍｍ角のシリコン基板に非磁性金属材料であるＰｔ（白金）を７ａｔ％で含有した強磁性材料であるＣｏ（コバルト）をおよそ０．５μｍの厚さで成膜したものである。
【００７０】
そして、磁化測定装置２００において実施例１の成膜用マスク試料をおよそ８０Ｈｚ、振幅０．５ｍｍ程度で上下に振動させ、その磁化を測定した。
【００７１】
図９に示すように、実施例１の成膜用マスク試料は、保磁力Ｈｃがおよそ２４５Ｏｅ（エルステッド）、残留磁束密度Ｂｒがおよそ１８８ｅｍｕ／ｃｍ3であった。およそ５００Ｏｅ（エルステッド）の磁場Ｈによって飽和磁化に到達する。
なお、磁束密度Ｂは、次の数式（２）で与えられ、μは真空中の透磁率であり、ＣＧＳガウス単位系では、μ＝１として扱うことができる。
Ｂ＝μＨ・・・・・・（２）
【００７２】
よって、成膜用マスク試料と同じ材料構成を有する成膜用マスク５０を磁石１１７によって安定的に引き付けるには、磁石１１７の磁束密度Ｂが成膜用マスク５０の保磁力Ｈｃのおよそ２倍である５００Ｇが必要である。言い換えれば、成膜用マスク５０の保磁力Ｈｃは、磁石１１７の磁束密度Ｂの１／２以下であることが好ましい。
【００７３】
さらに、磁石１１７によって成膜用マスク５０を引き付け、被成膜基板Ｗと成膜用マスク５０とを確実に密着させるには、引き付けられた成膜用マスク５０によって被成膜基板Ｗを押圧し磁石１１７に密着させることが望ましい。これにより、例えば被成膜基板Ｗがその自重などにより反った状態で基板保持部１１３に保持されていたとしても、磁石１１７により成膜用マスク５０を引き付けることにより、相互に密着させることができる。
【００７４】
例えば、被成膜基板Ｗを厚みが０．５ｍｍのホウケイ酸ガラスであるとすると、被成膜基板Ｗの単位面積当たりの重量は、およそ０．１２５ｇである。成膜用マスク５０においてシリコンである第１層５４の厚みをおよそ３０μｍとして成膜用マスク５０の単位面積当たりの重量を求めると、およそ０．００６９９ｇである。両方を足した値は、０．１３１９９ｇであって、これを張力に置き換えるとおよそ１３０ｄｙｎとなる。
すなわち、磁石１１７と成膜用マスク５０との間に働く力Ｆが１３０ｄｙｎ以上であれば、成膜用マスク５０は磁石１１７により引き付けられ、被成膜基板Ｗを押圧して相互に密着することができる。
【００７５】
磁石１１７と成膜用マスク５０との間に働く力Ｆは、次の数式（３）で与えられる。
Ｆ＝ｋｍＨ・・・・・・・（３）
ｋは定数で１００／２π、ｍは成膜用マスクの単位面積当たりの磁化量（ｅｍｕ／ｃｍ2）、Ｈは磁石の磁場（Ｇ；ガウス）である。単位面積当たりの磁化量ｍは、磁石１１７の磁束密度Ｂの下限を決める観点で重要なため、磁化後の成膜用マスク５０の残留磁束密度Ｂｒ（ｅｍｕ／ｃｍ3）に磁性体の厚みを乗じた値とする。
【００７６】
前述したように、実施例１の成膜用マスク試料の残留磁束密度Ｂｒが１８８ｅｍｕ／ｃｍ3であり、磁性体層の厚みが０．５μｍである。したがって、上記数式（３）において、Ｆを１３０ｄｙｎとして磁石１１７の磁場Ｈを求めると、およそ８６８Ｇとなる。
したがって、磁石１１７の磁場Ｈと成膜用マスク５０の保磁力とを比較すると、成膜用マスク５０の保磁力は、磁石１１７のおよそ１／３．５である。
【００７７】
実施例１の構成を適用した成膜用マスク５０を実際に蒸着装置１００に装着して用いるにあたり、蒸発した膜形成材料は被成膜基板Ｗの膜形成領域Ｅに成膜されるだけでなく、成膜用マスク５０自体にも膜形成材料が蒸着され、成膜用マスク５０の重量が増えることが考えられる。また、複数の成膜用マスク５０を用意して蒸着を行うことも考えられる。したがって、複数の成膜用マスク５０の重量のばらつきや保磁力Ｈｃのばらつきを考慮すると、磁石１１７の磁場Ｈの大きさすなわち磁束密度Ｂは、成膜用マスク５０の保磁力Ｈｃに対して４倍程度の値とすることがさらに好ましい。そこで、実施例１では、磁石１１７の磁束密度Ｂを１０００Ｇとして蒸着装置１００に装着して蒸着を行った。
【００７８】
（実施例２）
実施例２では、実施例１に対して磁石１１７の磁束密度Ｂを２０００Ｇとして蒸着装置１００に装着して蒸着を行った。
【００７９】
（実施例３）
実施例３の成膜用マスク試料の材料構成は、およそ５ｍｍ角のシリコン基板に強磁性材料であるＮｉ（ニッケル）を３４ａｔ％で含有した同じく強磁性材料であるＦｅ（鉄）をおよそ０．５μｍの厚さで成膜したものである。
【００８０】
図１０に示すように、実施例３の成膜用マスク試料を実施例１と同様にして磁化測定装置２００により測定した磁化曲線によれば、保磁力Ｈｃが１２Ｏｅ（エルステッド）、残留磁束密度Ｂｒがおよそ１０５０ｅｍｕ／ｃｍ3であった。およそ３０Ｏｅ（エルステッド）の磁場Ｈによって飽和磁化に到達する。
【００８１】
実施例１と同様にして、磁石１１７に求められる磁場Ｈを上記数式（３）に基づいて算出すると、およそ１５５Ｇとなる。そこで、実施例３では上記材料構成の成膜用マスク５０と磁束密度Ｂが２００Ｇの磁石１１７とを蒸着装置１００に装着して蒸着を行った。
【００８２】
（比較例１）
比較例１の成膜用マスク試料の材料構成は、およそ５ｍｍ角のシリコン基板に非磁性金属材料であるＰｔを２２ａｔ％で含有した同じく強磁性材料であるＣｏをおよそ０．５μｍの厚さで成膜したものである。
【００８３】
図１１に示すように、比較例１の成膜用マスク試料を実施例１と同様にして磁化測定装置２００により測定した磁化曲線によれば、保磁力Ｈｃが９２１Ｏｅ（エルステッド）、残留磁束密度Ｂｒがおよそ３５０ｅｍｕ／ｃｍ3であった。およそ１００００Ｏｅ（エルステッド）の磁場Ｈによって飽和磁化に到達する。
【００８４】
実施例１と同様にして、磁石１１７に求められる磁場Ｈを上記数式（３）に基づいて算出すると、およそ４６６Ｇとなる。そこで、比較例１では上記材料構成の成膜用マスク５０と磁束密度Ｂが１０００Ｇの磁石１１７を蒸着装置１００に装着して蒸着を行った。
【００８５】
（比較例２）
比較例２では、比較例１の上記材料構成の成膜用マスク５０と磁束密度Ｂが１００００Ｇの磁石１１７を蒸着装置１００に装着して蒸着を行った。
【００８６】
図１２は実施例１〜実施例３および比較例１、比較例２の成膜評価をまとめた表である。
【００８７】
図１２に示すように、実施例１〜実施例３では成膜用マスク５０が磁石１１７によっていずれも飽和磁化に到達して、被成膜基板Ｗと成膜用マスク５０とが確実に密着し、成膜不良はほとんど発生しなかった。すなわち被成膜基板Ｗとのマスク密着性は良好であった。実施例２は実施例１や実施例３と比較すると、被成膜基板Ｗに対して異物の付着がやや多い傾向が認められたものの、成膜歩留まりへの影響はわずかであった。
【００８８】
これに対して、比較例１では、成膜用マスク５０が磁石１１７によって飽和磁化に達せず、被成膜基板Ｗに対する成膜用マスク５０の密着性が不十分で成膜不良が発生した。比較例２では、磁石１１７によって成膜用マスク５０が飽和磁化に到達し、被成膜基板Ｗと成膜用マスク５０との密着性は確保されたものの、密着力が強すぎて成膜用マスク５０の剥離がうまく行かず画素欠陥が発生した。すなわち、マスク密着性に問題が生じた。また、磁石１１７の磁束密度Ｂが強力であったため、チャンバー１１１内において異物を引き付け、被成膜基板Ｗへの付着が顕著であった。
【００８９】
実施例１〜実施例３および比較例１、比較例２によれば、成膜用マスク５０としてのシリコンマスクとしては、蒸着装置１００において異物の付着が抑制される磁束密度Ｂが２０００Ｇ以下の磁石１１７に対して飽和磁化に到達し、安定したマスク密着性が得られる５００Ｏｅ以下の保磁力Ｈｃを有することが好ましい。
特に、適正な保磁力Ｈｃを実現でき、物理的、化学的な安定性が得られる点では、非磁性金属材料の含有量を１０ａｔ％以下とした強磁性材料を磁性体層である第２層５５の材料構成として適用することが好ましい。
また、強力な磁石１１７を用いなくてもマスク密着性を確保できる点では、実施例３のようなＦｅ−Ｎｉ系の磁性体層を有するものが好ましい。
【００９０】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００９１】
（変形例１）上記実施形態において、成膜用マスク５０は、シリコンマスクに限定されない。例えば、強磁性材料を含むメタルマスクにおいても、材料構成やこれに伴う保磁力Ｈｃに基づいて磁石１１７の磁束密度Ｂの設定を適用することができる。上記メタルマスクとしては、インバー（Ｆｅ−３６ｗｔ％Ｎｉ；５０μｍ）やＮｉ−１５ｗｔ％Ｃｏ；３６μｍなどの材料を用いたものが挙げられる。前者の保磁力Ｈｃはおよそ８５Ｏｅであり、およそ５００Ｇの磁場Ｈで飽和磁化に到達する。また、後者の保磁力Ｈｃはおよそ３８．６Ｏｅであり、およそ６５０Ｇの磁場Ｈで飽和磁化に到達する。
【００９２】
（変形例２）上記実施形態の成膜用マスク５０および磁石１１７を装着する有機ＥＬ装置の製造装置は、蒸着装置１００に限定されない。例えば、成膜が行われる複数のチャンバーが連結されたインライン方式の成膜装置であっても適用可能である。
【００９３】
（変形例３）上記実施形態の成膜用マスク５０および磁石１１７を装着する製造装置は、有機ＥＬ装置の製造装置に限定されない。例えば、プラズマ装置、液晶装置などの製造装置であって、成膜用マスクを用いて選択的に機能膜を成膜する蒸着装置、スパッタ装置、イオンプレーティング装置、ＣＶＤ装置などに適用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１２…有機ＥＬ素子、３２…機能層、５０…成膜用マスク、５０ａ…開口部、５４…シリコンからなる第１層、５５…強磁性材料を含む第２層、１００…有機ＥＬ装置の製造装置としての蒸着装置、１１０…蒸着源、１１１…チャンバー、１１３…基板保持部、１１７…磁石、Ｂ…磁束密度、Ｅ…膜形成領域、Ｗ…被成膜基板。
【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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