(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室内に、蒸着材料を蒸発させる蒸着源と、該蒸着源に対向させて基板を保持する基板ホルダーと、前記基板表面に予め設定された複数のパターン形成領域に対応して複数の開口を並べて形成した蒸着マスクと、前記基板ホルダーを一方向に移動させる搬送手段とを備え、前記蒸着源から蒸発した蒸着材料を前記蒸着マスクの開口を介して前記基板上に蒸着させ前記薄膜パターンを形成する蒸着装置であって、
前記基板ホルダーは、前記基板を保持する保持面の中央領域に設けられた静電チャックと、前記基板の少なくとも両端縁部領域に対応して前記保持面に設けられた磁気チャックとを備え、前記基板を静電吸着すると共に、別に形成して前記基板表面の前記両端縁部領域に設置された磁性金属板を磁気的に吸着して前記基板を保持する構成とされ、前記保持面が上向き状態で前記基板の授受を行い、前記保持面が下向き状態で保持された前記基板を前記蒸着マスクと対向させるように一端部が回動可能に前記搬送手段に支持されていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記蒸着マスクの前記複数の開口は、一定間隔で並べて設けられており、
前記基板ホルダーを前記蒸着マスクの前記開口の並び方向と交差する方向に一定速度で移動させる搬送手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
【請求項３】
前記基板ホルダーは、前記移動方向に平行な両端縁部領域に前記磁気チャックを備えたことを特徴とする請求項２記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記磁性金属板には、前記基板ホルダーの前記移動方向に平行な両端縁部領域に対応して、前記基板の両端縁部領域に互いに平行に予め形成された細線状の追従パターンを観察可能な開口窓が設けられ、
前記基板ホルダーと前記蒸着マスクとを相対的に前記基板ホルダーの搬送方向と交差する方向に移動可能なアライメント手段と、
前記磁性金属板の前記開口窓を通して前記基板の前記追従パターンを撮像する撮像手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の蒸着装置。
【請求項５】
前記磁性金属板は、前記基板と前記蒸着マスクとの間のギャップ寸法以下の厚みで形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダーに静電吸着された基板上に薄膜パターンを蒸着形成する蒸着装置に関し、特に静電吸着の不具合が発生しても基板ホルダーから基板が脱落するのを防止しようとする蒸着装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の蒸着装置は、基板と蒸着マスクとを対向させ、蒸着源から、蒸着マスクに設けられた開口パターンを通して基板の表面に蒸着材料を蒸着し、薄膜パターンの形成を行なうものであり、蒸着マスクの面積が基板の面積より小さく、基板を一方向に移動させながら蒸着を行なうようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２００３−２９７５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の蒸着装置においては、蒸着が真空室内で行われるため、基板は、一方向に移動可能に設けられた基板ホルダーに静電吸着して保持されるのが一般的であり、基板を搬送しながら行う蒸着中に、搬送時の機械振動等により静電吸着が外れて基板が落下する不具合が発生するおそれがあった。特に、サイズの大きい大型基板の場合は、その自重により静電吸着がはずれ易くなり、上記不具合の発生がより大きな問題となっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、静電吸着の不具合が発生しても基板ホルダーから基板が脱落するのを防止できる蒸着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による蒸着装置は、真空室内に、蒸着材料を蒸発させる蒸着源と、該蒸着源に対向させて基板を保持する基板ホルダーと、前記基板表面に予め設定された複数のパターン形成領域に対応して複数の開口を並べて形成した蒸着マスクと、前記基板ホルダーを一方向に移動させる搬送手段とを備え、前記蒸着源から蒸発した蒸着材料を前記蒸着マスクの開口を介して前記基板上に蒸着させ前記薄膜パターンを形成する蒸着装置であって、前記基板ホルダーは、前記基板を保持する保持面の中央領域に設けられた静電チャックと、前記基板の少なくとも両端縁部領域に対応して前記保持面に設けられた磁気チャックとを備え、前記基板を静電吸着すると共に、別に形成して前記基板表面の前記両端縁部領域に設置された磁性金属板を磁気的に吸着して前記基板を保持する構成とされ、前記保持面が上向き状態で前記基板の授受を行い、前記保持面が下向き状態で保持された前記基板を前記蒸着マスクと対向させるように一端部が回動可能に前記搬送手段に支持されているものである。
【０００８】
好ましくは、前記蒸着マスクの前記複数の開口は、一定間隔で並べて設けられており、前記基板ホルダーを前記蒸着マスクの前記開口の並び方向と交差する方向に一定速度で移動させる搬送手段をさらに備えるのが望ましい。
【０００９】
より好ましくは、前記基板ホルダーは、前記移動方向に平行な両端縁部領域に前記磁気チャックを備えるのが望ましい。
【００１０】
さらに、前記磁性金属板には、前記基板ホルダーの前記移動方向に平行な両端縁部領域に対応して、前記基板の両端縁部領域に互いに平行に予め形成された細線状の追従パターンを観察可能な開口窓が設けられ、前記基板ホルダーと前記蒸着マスクとを相対的に前記基板ホルダーの搬送方向と交差する方向に移動可能なアライメント手段と、前記磁性金属板の前記開口窓を通して前記基板の前記追従パターンを撮像する撮像手段と、をさらに備えるのが望ましい。
【００１１】
そして、前記磁性金属板は、前記基板と前記蒸着マスクとの間のギャップ寸法以下の厚みで形成されているのが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蒸着装置によれば、基板ホルダーに基板を静電チャックと同時に磁気チャックにより固定するようになっているので、静電吸着の不具合が発生しても磁気チャックが機能して基板ホルダーから基板が脱落するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による蒸着装置の実施形態の要部を示す正面図である。
【図２】図１の左側面図である。
【図３】上記実施形態において使用される基板ホルダーの一構成例を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図である。
【図４】上記基板ホルダーに基板を磁気チャックするための磁性金属板の一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は長手中心線断面図である。
【図５】上記基板ホルダーの載荷位置における動作を示す説明図であり、（ａ）は基板の搬入待機状態を示し、（ｂ）は基板搬送時の状態を示している。
【図６】上記実施形態において使用される基板の一構成例を示す平面図である。
【図７】上記実施形態において使用される蒸着マスクの一構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による蒸着装置の実施形態の要部を示す正面図であり、図２は図１の左側面図である。この蒸着装置は、基板を一方向に搬送しながら基板よりも面積の小さい蒸着マスクを使用して薄膜パターンを蒸着形成するもので、真空室内に、搬送手段１と、基板ホルダー２と、蒸着マスク３と、蒸着源４と、撮像手段５と、アライメント手段６とを備えて構成されている。
【００１５】
上記搬送手段１は、基板７を図１に示す矢印Ａ方向に一定速度で搬送するもので、後述の基板ホルダー２を支持して矢印Ａ方向に移動させる例えばリニアモータアクチュエータであり、レール８と可動部９とを備えて構成されている。そして、真空室内に往路及び復路を備えて閉ループに形成され、蒸着が終了した基板ホルダー２をスタート位置まで戻すことができるようになっている。
【００１６】
上記搬送手段１に一端部２ａが回動可能に支持されて基板ホルダー２が設けられている。この基板ホルダー２は、平坦な保持面２ｂに基板７の裏面を吸着して保持するものであり、図３に示すように、保持面２ｂの中央領域に高電圧源２１により直流電圧が印加可能に形成されて静電チャックが設けられ、直流電圧の印加により基板７を保持面２ｂに静電吸着することができるようになっている。また、矢印Ａで示す移動方向に平行な両端縁部領域には、電磁石２２を内蔵して磁気チャックが設けられ、電磁石２２の磁力により、それに対応して基板７の両端縁部領域に設置された磁性金属板１０を吸着して基板７を保持面２ｂに保持するようになっている。この場合、磁性金属板１０は、基板７と後述の蒸着マスク３との間のギャップ寸法以下の厚みで形成されるのが望ましい。
【００１７】
ここで、上記磁性金属板１０は、例えばニッケル又はニッケル合金の磁性材料によって、図４に示すように基板７の縁部領域に対応した短冊状に形成され、磁性材料を貫通する複数の開口窓１１が長軸に沿って設けられている。これにより、開口窓１１を通して基板７の上記両縁部領域に互いに平行に予め形成された後述の追従マーク１４を後述の撮像手段５により観察できるようになっている。
【００１８】
また、基板ホルダー２は、図示省略の載荷位置（loading position）において、図５（ａ）に示すように、保持面２ｂが上を向くように一端部２ａを中心に矢印Ｂ方向に回動し、搬入ロボットによって真空室内に搬入された基板７を保持面２ｂに受けて静電的及び磁気的に吸着した後、同図（ｂ）に示すように矢印Ｃ方向に反転して保持面２ｂが下を向くように回動し、基板７を後述の蒸着マスク３に対して対向させるようになっている。また、図示省略の除荷位置（unloading position）においては、保持面２ｂが上を向くように矢印Ｂ方向に回動した後、基板７の静電的及び磁気的な吸着を解除して、蒸着が終了した基板７を搬出ロボットにより真空室外に搬出できるようになっている。なお、図５（ａ）において符号１２は、基板７の縁部領域に設けられた後述の追従マーク１４と矢印Ａで示す基板搬送方向（以下「Ｘ方向」という）とが平行となるように基板７を予め位置合わせするための二次元カメラであり、Ｘ軸に平行に２台が並べて配置されている。
【００１９】
ここで使用する基板７は、有機ＥＬ表示用のＴＦＴ基板であり、図６に示すように、透明なガラス基板の表面にて中央領域７ａに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）色対応のアノード電極２３の列が一定の配列ピッチで形成されたもので、同じ色（例えば赤色）に対応したアノード電極２３の列上に蒸着形成しようとする対応色（例えば赤色）の有機ＥＬ層（薄膜パターン）に対応したストライプ状の複数のパターン形成領域１３がアノード電極２３の列の３倍の配列ピッチで予め設定されている。また、このパターン形成領域１３の長軸に平行な両端縁部領域７ｂには、夫々、上記パターン形成領域１３の長軸に平行に線状の追従マーク１４が互いに一定距離はなれて平行にパターン形成されている。そして、基板７は、上記基板ホルダー２に上記追従マーク１４が矢印Ａで示す基板搬送方向に平行となるように保持される。
【００２０】
上記基板ホルダー２と対向するように蒸着マスク３が設けられている。この蒸着マスク３は、基板７上に蒸着形成しようとする例えばＲ有機ＥＬ層のパターン形成領域１３外の部分を遮蔽するためのもので、図７に示すように、基板７の面積よりも小さい面積を有する金属板の中央領域３ａに、上記Ｒ有機ＥＬ層に対応して貫通する複数の開口１５をＲ有機ＥＬ層の配列ピッチと同じ配列ピッチ（アノード電極２３の列の３倍の配列ピッチ）で並べて形成したものである。より詳細には、蒸着マスク３は、Ｘ方向の長さが基板７の同方向の長さよりも短く、基板搬送方向と交差する方向（以下「Ｙ方向」という）の長さが基板７の同方向の長さと同じかそれよりも長い短冊形状をなしている。そして、Ｙ方向の両端縁部領域３ｂに、一定形状（例えば四角形）の開口部を設けて１対のアライメントマーク１６が形成されている。なお、蒸着マスク３は、熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下の金属材料を使用するのが望ましく、好ましくは、熱膨張係数が２×１０−６／℃以下のインバー又は１×１０−６／℃以下のスーパーインバーが望ましい。
【００２１】
上記蒸着マスク３の下方には、該蒸着マスク３に対向して蒸着源４が設けられている。この蒸着源４は、基板７に形成しようとする薄膜パターンの蒸着材料を蒸発させるものであり、蒸着マスク３の長軸方向（Ｙ方向）に長細い、上側を開口した箱状のルツボ１７と、ルツボ１７に収納された蒸着材料を加熱して蒸発させるヒータ１８と、ルツボ１７の開口を開閉するシャッタ１９とを備えて構成されている。なお、本実施形態においては、シャッタ１９を蒸着マスク３の下面に近接対向して配置した場合について示しているが、ルツボ１７の開口に近接対向させて設けてもよい。
【００２２】
そして、蒸着マスク３と蒸着源４との間には、図２に示すように、蒸着マスク３のアライメントマーク１６の形成位置よりも内側にて複数の開口１５を形成した中央領域３ａの周縁部と、ルツボ１７の開口周縁部とをつなぐ筒状の防着板２０が設けられ、蒸着材料が上記中央領域３ａ外の周辺領域に飛散し、蒸着マスク３のアライメントマーク１６を介して基板７に付着するのを防止している。
【００２３】
上記蒸着マスク３の両端縁部領域３ｂの下方には、夫々撮像手段５が設けられている。この撮像手段５は、蒸着マスク３に設けられたアライメントマーク１６と該アライメントマーク１６を通して観察される基板７のＸ軸に平行な両端縁部領域７ｂの表面に設けられた追従マーク１４とを同一視野内に捕らえて同時に撮影するものであり、Ｙ方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて備えたラインカメラである。なお、撮像手段５の撮影領域を照明可能に図示省略の照明手段が設けられている。
【００２４】
上記蒸着マスク３をマスクの面に平行なＸＹ平面内をＹ方向に移動可能にアライメント手段６が設けられている。このアライメント手段６は、撮像手段５で撮影して検出されたアライメントマーク１６及び追従マーク１４の位置関係に基づいて、基板７の搬送中常時、蒸着マスク３をＸＹ平面内にてＹ方向に移動させて基板７と蒸着マスク３との位置ずれを補正するもので、蒸着マスク３の中央領域３ａに対応して貫通する開口部を形成し、蒸着マスク３を基板７面に対して１００μｍ程度のギャップを介して近接対向させて保持する蒸着マスク３のマスクホルダーの役目も果たしている。
【００２５】
次に、このように構成された蒸着装置の動作について説明する。なお、ここでは、一例としてＲ有機ＥＬ層を形成する場合について説明する。
先ず、初期状態においては、基板ホルダー２は、図５（ａ）に示すように、載荷位置で保持面２ｂを上向きにして基板７が搬入されるまで待機している。
【００２６】
続いて、予め両端縁部領域７ｂに磁性金属板１０を設置した基板７が搬入ロボットによって搬入されて基板ホルダー２の保持面２ｂ上に位置づけられる。この状態で基板７の上記両端縁部領域７ｂに設けられた追従マーク１４のうち、一方の追従マーク１４がＸ軸に平行に並べられた２台の２次元カメラにより、上記磁性金属板１０に設けられた開口窓１１を通して撮像され、両カメラで検出された追従マーク１４が１直線につながるように基板７の角度が調整される。それが終了すると、基板ホルダー２の保持面２ｂに高圧の直流電圧が印加されて基板７が保持面２ｂに静電的に保持されると共に、電磁石２２がオン駆動されて、その磁力により基板７の両端縁部領域７ｂに設置された磁性金属板１０を磁気的に吸着して基板７が保持面２ｂに保持される。
【００２７】
次いで、基板ホルダー２は、図５（ｂ）に示すように、搬送手段１に支持された一端部２ａ側を中心に１８０度矢印Ｃ方向に回動して基板７の表面を下向きにする。同時に、搬送手段１が起動して基板７の搬送が開始される。
【００２８】
基板７が搬送手段１の往路を搬送されて撮像手段５の上側に達すると、撮像手段５により、蒸着マスク３に設けられたアライメントマーク１６の開口部を通して基板７のＸ方向に平行な両端縁部領域７ｂの表面に設けられた追従マーク１４と蒸着マスク３のアライメントマーク１６とが同時に撮影される。
【００２９】
撮像手段５で撮影された画像は、図示省略の制御手段において画像処理され、Ｙ方向の輝度変化に基づいて追従マーク１４の中心位置とアライメントマーク１６の開口中心位置とが検出され、両マークの位置ずれ量が演算される。次いで、アライメント手段６が駆動されて上記位置ずれ量が許容値内となるように蒸着マスク３がＹ方向に移動される。このようにして、蒸着実行中、常時、基板７と蒸着マスク３とのアライメントが行われ、左右に揺れながら移動する基板７の動きに蒸着マスク３を追従させて蒸着を行うことができる。なお、Ｘ方向に対して左右いずれか一方の撮像手段５によるアライメントが許容値内で実行できない場合には、追従マーク１４の形成不良、又は基板７が許容以上に熱膨張していることが疑われ、このときには、制御手段により上記基板７の番号と不良内容が記録されて、蒸着終了後に不良基板７を取除くことができるようになっている。
【００３０】
続いて、基板７が搬送されて蒸着マスク３の上方に達すると、蒸着源４のシャッタ１９が一定時間開かれ、ルツボ１７から蒸発したＲ有機ＥＬ層用の蒸着材料が蒸着マスク３の開口１５を介して基板７上に付着する。こうして、基板７を搬送しながら基板７全面に渡って蒸着が行われ、Ｒ対応アノード電極２３の列上のパターン形成領域１３にストライプ状のＲ有機ＥＬ層が形成される。
【００３１】
蒸着が終了した基板７は、搬送手段１によってさらに後方まで搬送され、除荷位置において停止する。そして、この除荷位置において、基板ホルダー２が図５（ａ）に示すように搬送手段１側の一端部２ａを中心に矢印Ｂ方向に１８０度回動して基板７を上向きにし、この状態で保持面２ｂに対する直流電圧の印加及び電磁石２２の駆動が解除される。その後、搬出ロボットによって基板７は、真空室外に搬出される。
【００３２】
基板７が搬出されて空となった基板ホルダー２は、図５（ｂ）に示すように搬送手段１側の一端部２ａを中心に矢印Ｃ方向に回動して保持面２ｂを下向きにした状態で搬送手段１の復路を通ってスタート位置まで戻され、再び、初期状態に戻る。
【００３３】
なお、搬送手段１に複数の基板ホルダー２を備えて随時搬送できるように構成すれば、複数の基板７を連続的に搬送しながら蒸着をすることができ、蒸着工程のタクトを短縮することができる。
【００３４】
また、上記実施形態においては、１回の蒸着工程で有機ＥＬ層が形成されるように説明したが、実際には、有機ＥＬ層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等の複数の成膜工程を経て形成される。したがって、有機ＥＬ層は、複数の蒸着装置による複数回の蒸着により形成されることになる。
【００３５】
この場合、一つの真空室内に複数種の蒸着源４及び対応する蒸着マスク３を基板７の搬送方向に並べて備えれば、１回の蒸着工程でＲ，Ｇ，Ｂ対応の有機ＥＬ層を形成することができる。
【００３６】
さらに、上記実施形態においては、アライメントマーク１６及び追従マーク１４が夫々１対設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限られず、アライメントマーク１６及び追従マーク１４は、Ｘ方向に平行な一方側の縁部領域に互いに対応して１つ設けられていてもよい。この場合、１台の撮像手段５によりアライメントマーク１６と追従マーク１４とを撮影し、両マークが一定の位置関係を有するようにアライメント手段６により蒸着マスク３をＹ方向に移動させればよい。これにより、Ｙ方向に振れながら搬送される基板７に対して蒸着マスク３を位置合わせすることができる。
【００３７】
さらにまた、上記実施形態においては、基板７と蒸着マスク３との位置合わせを蒸着マスク３側を移動させて行う場合について説明したが、本発明はこれに限られず、基板ホルダー２側を移動させてもよい。この場合、アライメント手段６は、基板ホルダー２側に備えられ、蒸着マスク３は別に設けた蒸着マスク３のマスクホルダーに固定的に保持される。
【００３８】
そして、上記実施形態においては、基板ホルダー２を一方向に移動しながら蒸着する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、基板ホルダー２を固定状態で蒸着するものであっても、二次元平面内を前後左右にステップ移動して蒸着するものであってもよい。この場合、基板ホルダー２を固定状態で蒸着するときには、蒸着マスク３は、基板７と略同じ面積に形成され、基板７上のストライプ状又は矩形状のパターン形成領域に対応してストライプ状又は矩形状の開口が形成されたものが使用される。また、基板ホルダー２をステップ移動させて蒸着するときは、蒸着マスク３は、基板７よりも小さい面積に形成され、基板７上のストライプ状又は矩形状のパターン形成領域に対応してストライプ状又は矩形状の開口が形成されたものが使用される。さらに、この場合、電磁石２２は、基板ホルダー２の保持面２ｂの４つの縁部領域、又はいずれか対向する両端縁部領域に備えられていればよい。また、磁性金属板１０の厚みを基板７と蒸着マスクとの間のギャップと同じ寸法に形成すれば、磁性金属板１０の規定の厚みで上記ギャップを管理することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…搬送手段
２…基板ホルダー
２ａ…一端部
２ｂ…保持面
３…蒸着マスク
４…蒸着源
５…撮像手段
６…アライメント手段
７…基板
１０…磁性金属板
１１…開口窓
１４…追従マーク
１５…開口
１６…アライメントマーク
２１…高電圧源
２２…電磁石
【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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