(57)【要約】  本発明は、メタルマスクの相対的に薄い領域であるパターン領域について基板との密着性を向上させる基板処理装置および基板処理方法を提供する。本発明の一実施形態では、磁石（007）を用いてメタルマスク（006）を基板（005）の被処理面に密着固定させる方式において、メタルマスク（006）には厚さの厚い領域と薄い領域が混在している。磁石（007）は、基板（005）に面する側に少なくとも１つのＮ極とＳ極の境界を有し、かつ該境界がメタルマスク（006）の厚い領域にのみ相対するように作られている。
2009069743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理時に該基板の被処理面とは反対側に配置され、Ｎ極とＳ極との境界部を有する磁石と、
基板の処理時に前記基板の被処理面側に対向配置される、パターン領域及びフレーム領域を有する磁性体マスクであって、該フレーム領域の厚さが該パターン領域の厚さより肉厚である磁性体マスクとを備え、
前記境界部に前記フレーム領域を相対させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記磁性体マスクは、メタルマスクであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板処理装置は成膜装置であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記磁性体マスクのパターン領域の厚さが０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記磁性体マスクのフレーム領域の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記基板の被処理面とは反対側の面を保持するための静電チャックをさらに備え、
前記磁石は、該静電チャックの前記基板とは反対側に設置されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記静電チャックは、前記磁石を設置する側の面に前記磁石を配する為の溝を有することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
パターン領域とフレーム領域があり、該フレーム領域の厚さが該パターン領域の厚さより厚い磁性体マスクを基板の一の面に配置し、該一の面と反対側にＮ極とＳ極の境界部を有する磁石を配置することで、該磁石の磁力によって前記磁性体マスクを前記基板に密着させ、該磁性体マスクを通して前記基板の面を処理する方法であって、
前記密着時に、前記Ｎ極とＳ極の境界部に前記フレーム領域が相対するように前記磁石と前記磁性体マスクとを配置する工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項９】
前記磁性体マスクは、メタルマスクであることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記基板処理方法は成膜方法であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記磁性体マスクのパターン領域の厚さが０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記磁性体マスクのフレーム領域の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記基板の一の面とは反対側の面を静電チャックで保持し、前記磁石を、該静電チャックの前記基板とは反対側に設置することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記静電チャックは、前記磁石を設置する側の面に前記磁石を配する為の溝を有することを特徴とする請求項１３に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の基板処理装置により作製されたことを特徴とする電子放出素子ディスプレイ。
【請求項１６】
請求項１に記載の基板処理装置により作製されたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項１７】
請求項８に記載の基板処理方法により、配線上にゲッタを形成する工程を有することを特徴とする電子放出素子ディスプレイの作製方法。
【請求項１８】
請求項８に記載の基板処理方法により、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層の少なくとも１つの層を形成する工程を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の上にマスクを配置して基板に所定のパターン処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。特に、基板面にメタルマスクを配置して薄膜パターンを成膜処理するときに用いられる基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上に形成するパターンの微細化にともなって、パターン処理の精度が、特に、処理の一つである成膜処理においては、パターン成膜処理の位置精度の向上が要求され、メタルマスクの厚さが薄くなってきた。この理由は、メタルマスクが厚いと、基板に対して斜め方向からメタルマスクの微細な開口部に入射する成膜粒子がメタルマスクの陰になって基板に到達しなくなるためである。そのため、メタルマスクをできるだけ薄くする必要が生じている。【０００３】
実際にはメタルマスクは微細な開口部のあるパターン領域だけを薄くし、開口部のない非成膜領域はメンテナンス性を考慮して厚く作られている。【０００４】
このメタルマスクと基板の間に隙間があると、基板上のパターン成膜位置がずれたり、パターンがぼけたりする問題が生じる。これを防ぐため、間に隙間が生じないようにメタルマスクを基板に密着して成膜することが重要となる。この際、メタルマスクのパターン領域全面が基板に密着している必要がある。【０００５】
この対策として、図１４に示すように、メタルマスク006が配置される基板005の面とは反対側に磁石007を設置し、その磁力によって、磁性体よりなるメタルマスク006を基板005に密着させる構成が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特公平６−５１９０５号公報
【特許文献２】特開２００２−７５６３９号公報
【発明の開示】
【０００６】
特許文献１や２では磁石の構造として、図１４に示すように磁化の方向が交互になるように配されたものが開示されている。このような磁石を用いることで、メタルマスクに働く磁力を大きくし、メタルマスクと基板の密着性を向上している。
【０００７】
しかし、この構成では図１５に示すように、Ｎ極やＳ極の磁極の中心付近に磁力線105が集まるため磁極の中心付近に相対する部分のメタルマスク006の吸着力は向上するが、Ｎ極とＳ極の境界部104に相対する部分のメタルマスク006の吸着力はほとんど働かない。
【０００８】
メタルマスクが厚い場合はメタルマスクの剛性のため局所的な吸着力の低下はあまり問題でなかったが、メタルマスクが薄くなればなるほど、局所的な吸着力の低下によってその部分の基板とメタルマスクの間に隙間が生じてしまうという問題が起こる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、上記背景技術の問題に鑑み、メタルマスクの相対的に薄い領域であるパターン領域について基板との密着性を向上させることにある。
本発明の第１の態様は、基板処理装置であって、基板の処理時に該基板の被処理面とは反対側に配置され、Ｎ極とＳ極との境界部を有する磁石と、基板の処理時に前記基板の被処理面側に対向配置される、パターン領域及びフレーム領域を有する磁性体マスクであって、該フレーム領域の厚さが該パターン領域の厚さより肉厚である磁性体マスクとを備え、前記境界部に前記フレーム領域を相対させることを特徴とする。
また、本発明の第２の態様は、パターン領域とフレーム領域があり、該フレーム領域の厚さが該パターン領域の厚さより厚い磁性体マスクを基板の一の面に配置し、該一の面と反対側にＮ極とＳ極の境界部を有する磁石を配置することで、該磁石の磁力によって前記磁性体マスクを前記基板に密着させ、該磁性体マスクを通して前記基板の面を処理する方法であって、前記密着時に、前記Ｎ極とＳ極の境界部に前記フレーム領域が相対するように前記磁石と前記磁性体マスクとを配置する工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、磁性体よりなるメタルマスクを基板の被処理面に磁石を用いて密着させる方式において、メタルマスクの相対的に薄い領域であるパターン領域について基板との密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の基板処理方法を実施する基板処理装置の一例を示す全体構成図である。
【図２】本発明にて処理される基板にメタルマスクをセットした様子を示す断面図及びメタルマスク保持機構の図である
【図３】本発明にて使用するメタルマスクの一例を示す平面図である。
【図４】本発明にて使用する磁石の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明にて使用する磁石とメタルマスクの位置関係の例を示す断面図である。
【図６】本発明にて使用する磁石の別の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明にて使用する磁石の更に別の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明における磁石の、メタルマスクへ働く力を示す断面図である。
【図９Ａ】マスクの自重による変形量を構造解析するときの解析モデルを示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示した解析モデルの計算結果を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｂの計算結果のグラフである。
【図１０】本発明にて処理される基板にメタルマスクをセットする場合の構成例を示す断面図である。
【図１１】本発明にて処理される基板にメタルマスクをセットする場合の別の構成例を示す断面図である。
【図１２】本発明にて処理される基板にメタルマスクをセットする場合の更に別の構成例を示す断面図である。
【図１３】本発明にて処理される基板にメタルマスクをセットする方法を説明するための断面図である。
【図１４】磁石を用いてメタルマスクを基板に密着させる従来構成例を示す断面図である。
【図１５】磁石を用いた従来方法の構成例を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置により作製される電子放出素子ディスプレイの斜視図である。
【図１７Ａ】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置により作製される有機蛍光ディスプレイの概略図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａに示す有機蛍光ディスプレイの作製方法を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。【００１３】
図１は本発明の基板処理方法を実施する基板処理装置の一例を示す全体構成図である。【００１４】
この図に示される装置は、基板を真空状態で処理するための真空チャンバー001を備える。そのため真空チャンバー001にはゲートバルブ002を介して真空ポンプ003が接続されており、基板処理時に真空チャンバー001は真空ポンプ003によって真空に排気されて真空状態に維持される。特に本例の基板処理装置は成膜装置であり、真空チャンバー001内には蒸着源004が設置されていて、蒸着源004から成膜材料が上方向101に蒸発している。蒸着源004の上方には、基板005が搬送され、その後メタルマスクがセットされ、基板005に成膜材料が成膜される。【００１５】
図２の上部の図は、基板処理時において、処理される基板005にメタルマスク006がセットされた様子を示す断面図である。メタルマスク006は、基板005に密着される前は、メタルマスク保持機構009で保持されている。そして、基板005の被処理面とは反対側に磁石007が設置されている。そして、メタルマスク保持機構009を方向103に移動させることにより、メタルマスク006が基板005の被処理面に磁石007の磁力によって密着する。【００１６】
図３は、メタルマスク006の平面図である。【００１７】
メタルマスク006は、基板005の被処理面に対して薄膜パターンを形成するための微細な開口が設けられているパターン領域006aと、それ以外のフレーム領域006bとを有している。メタルマスク006は、磁石007の磁力によって吸引される性質を有する磁性体で出来ている。磁性体として、例えば、インバーのような鉄ニッケル合金や、ニッケルなどが使用できる。インバーは熱膨張率が小さくマスクの材料として適する。尚、メタルマスク006は２種以上の磁性体で構成されていてもよい。その場合、例えばパターン領域006aはＮｉからなり、フレーム領域006bはインバーからなるものが考えられる。
なお、本実施例では、メタルマスク006に限らず、無機化合物といった磁性体を用いても良い。このように、本実施例では、基板をマスクする部材としては、例えばメタルマスク等、磁性体マスクとして機能する材料であればいずれの材料を用いても良い。【００１８】
パターン領域006aの厚みは、厚いとその影になり、微細な開口内周辺部の膜厚が薄くなるという問題を抑制する為、フレーム領域006bよりも薄くできており、例えば厚さは０．０１ｍｍ程度である。薄くすることによって、微細な開口に斜め方向から入射する成膜粒子をも基板に到達させることができる。【００１９】
一方、フレーム領域006bの厚みはマスクのメンテナンス性及び剛性を考慮してパターン領域006aよりも厚くできており、例えば１ｍｍ程度である。フレーム領域006bはパターン領域006aとパターン領域006aの間、及びメタルマスク全体の外周にある。【００２０】
このようにメタルマスク６にはマスク厚みの薄い領域と厚い領域が混在している。ここで、メタルマスク厚の肉厚の厚い部分であるフレーム領域の典型的な幅は１０ｍｍ程度、パターン領域の典型的なパターンサイズは数十μｍである。【００２１】
次に、図４に磁性体よりなるメタルマスク006を吸引して被処理面に密着させるための磁石007の一例を示す。この磁石007は磁石全体の大きさがメタルマスク006と同等かそれより大きい。磁石007はその厚さ方向に（すなわち図２の基板005の主面から離れる方向、好ましくは基板005の主面に対して略垂直方向）に磁化されている。【００２２】
磁石007には基板005に面している側にＮ極とＳ極が複数存在している。ここでは、磁石007の、基板005側の端面にＮ極とＳ極が交互に並んでいる場合を示している。また磁石007は構造が簡単な永久磁石を用いている。【００２３】
さらに、本発明における磁石007とメタルマスク006の位置関係について図５〜７を参照して詳述する。【００２４】
磁石007はＮ極とＳ極の境界部104が、図５に示すようにマスク厚みの相対的に厚い領域であるフレーム領域006bに相対するように作られている。したがって、磁石007の、Ｎ極とＳ極の境界部104は、マスク厚みの相対的に薄い領域であるパターン領域006aには相対していない。また、各々のパターン領域006aには同極の磁極が相対して配されている。【００２５】
メタルマスク006に対する磁石007の別の構成例を挙げると、図６に示すように、磁石007におけるＮ極とＳ極の境界部104がメタルマスク006のフレーム領域006bに相対しているが、フレーム領域006bの全ての部分にはN極とＳ極の境界部104が相対していない構成でもよい。いくつかの隣接するパターン領域006aに対して同じ磁極が相対しており、その周囲の部分のフレーム領域006bにＮ極とＳ極の境界部104が相対している。【００２６】
メタルマスク006に対する磁石007の更に別の構成例を挙げると、図７に示すように、磁石007におけるＮ極とＳ極の境界部104が、メタルマスク006の外周部分のフレーム領域006bに相対しており、全てのパターン領域006aに対して同じ磁極が相対している構成でもよい。【００２７】
次に、上記のように構成された磁石007の作用を説明する。図８に磁石007のメタルマスク006へ働く力を断面で示す。この図ではメタルマスクに働く磁力を矢印106で表している。図８に示すように、磁石007におけるＮ極とＳ極の境界部104では磁力線105がないためメタルマスク006に対し磁力がほとんど働かない。一方、各磁極の中心付近では磁力線105が多く存在するため、各磁極の中心付近に面した部分のメタルマスク006には強い磁力が働く。そのため、パターン領域006ａは磁力によって磁石007に強く吸引される。このとき、パターン領域006ａにはＮ極とＳ極の境界部104が相対していないため、パターン領域006ａの中に磁力106の殆ど働かない領域は存在しておらず、パターン領域006ａは不図示の基板に隙間なく密着する。【００２８】
Ｎ極とＳ極の境界部104に相対している部分のフレーム領域00６ｂには局所的に磁力が働かない領域が存在する。しかし、Ｎ極とＳ極の境界部104からわずかに離れたフレーム領域006bの部分には磁力が働く。フレーム領域006bはパターン領域006aよりも厚く剛性があるため、局所的な磁力の変化は関係なく、全体で受ける磁力によって基板005に密着する。したがって、Ｎ極とＳ極の境界部104に相対してフレーム領域006bが形成されていても、フレーム領域006bの部分は基板005に隙間なく密着する、ないしは隙間を軽減して密着する。【００２９】
以上の作用により、メタルマスク006の全ての面を基板005の被処理面に密着させることができる。【００３０】
尚、基板005の処理として蒸着法を用いる場合、蒸着源から上に向かった蒸発する蒸着材料を基板に堆積させる為、マスクは重力に抗する必要がある。また有機ＥＬデバイスの製造に本発明を適用する場合、有機ＥＬデバイスの設計ルールは現状数十μｍであるので、マスク開口部と基板の隙間に起因する膜厚の不均一を抑制するためにはマスクの自重による浮き量を１μｍ以下にする必要がある。そこで、構造解析ソフトANSYS を用い、マスク材が１０mmの範囲のＮｉ（ヤング率21.92ｅ10Pa、ポアソン比0.306、密度8850kg/m3）からなるという条件の下に、磁力が作用していないときのマスクの自重による変形量107（即ち基板面からの浮き量）を計算すると、マスク厚０．０１mmのときに１．２４μｍ、マスク厚０．０５mmのとき０．０４５９μｍとなる（図９Ａ〜Ｃ参照）。したがって、マスク厚が０．０５ｍｍであれば、たとえ部分的に磁力が十分作用しなかった場合においても、必要な膜厚の均一性を確保することが出来る。【００３１】
しかし、マスク厚が０．０５ｍｍ以下である場合には、マスク自体として十分な剛性を有しておらず、図９中のグラフからも分かるように自重による変形量が大きいため、この厚みのマスクを基板に密着固定する必要がある。これを踏まえて本願発明では、薄い程好適なメタルマスク006として、０．０５ｍｍ厚以下のパターン領域006aを持つ磁性体よりなるメタルマスクを磁力により基板面に密着固定することによって、本発明の威力が一層発揮される。【００３２】
計算結果では０．０５ｍｍ厚のマスクの浮き量が０．０４５９μｍであり、余裕があり過ぎるとも考えられるが、材料の差異、マスクに加わる温度、その他プロセス雰囲気を考慮すると、０．０５ｍｍ以下のパターン領域006aを持つメタルマスクは磁場で密着固定するのが有効であるという知見を得た。【００３３】
一方、局所的な磁力の低下があっても、メタルマスク006が厚く、剛性が強ければ、基板005との間に隙間が生じない、ないしはほとんど生じない。十分な剛性があるメタルマスク６の厚さは０．１ｍｍ以上である。メタルマスク006の相対的に厚い領域の厚さが０．１ｍｍ以上あれば、本発明の方法において基板005との間隙は生じない、ないしはほとんど生じない。というのは、図９Ｂ示すように自重による浮き量は０．０１２４μｍと、上記したように許容量である１μｍの１％程度以下にすること出来るからである。
このように、本実施例では、パターン領域006ａに形成される開口部付近の膜の均一性の向上の観点から、パターン領域006ａの厚さはなるべく薄い方が好ましく、パターン領域006ａの厚さは０．０５ｍｍ以下にすることが好ましい。このとき、図９Ｂに示すように、自重による変形量Δｙが大きくなるのでパターン領域006ａと基板005との間に隙間が生じてしまうが、本実施例では、パターン領域006ａには磁石007のＮ極またはＳ極が対向するように配置している。従って、上記開口部付近の膜均一性を向上するためにパターン領域006ａの膜厚を０．０５ｍｍ以下に設定しても、パターン領域006ａと基板005との密着性を向上することができる。
一方、メタルマスク006のパターン領域006ａ以外の領域、すなわちフレーム領域006ｂは機械的強度の観点から、厚くすることが好ましく、図９Ｂに示すように、フレーム領域006ｂの厚さを０．１ｍｍ以上にすれば、磁石による吸引が部分的に無くても変形量Δｙを許容範囲内に抑えることができる。よって、フレーム領域006ｂの厚さを０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
そして、本実施例では、Ｎ極とＳ極との境界部を少なくとも１つ以上有する磁石を用いる場合において、どうしても磁力の発生が小さくなる領域、すなわち上記境界部を、磁石による吸引が無くても十分な剛性を有しているフレーム領域006ｂと対向するように設計している。よって、パターン領域006ａの厚さ０．０５ｍｍ以下と小さい値に設定しても、フレーム領域006ｂを０．１ｍｍ以上にすることにより、開口部付近の膜均一性を向上しつつ、基板005とメタルマスク006との密着性を向上することができる。【００３４】
以上の事から、磁石007におけるＮ極とＳ極の境界部104を、マスク厚みの相対的に薄い領域であるパターン領域006aには相対させず、マスク厚みの相対的に厚い領域であるフレーム領域006bにのみ相対させている。【００３５】
ここで、メタルマスクの厚みの厚い領域と、磁石におけるN極とＳ極の境界部との位置合わせについて説明する。  
まず基板保持機構の一例を述べると、チャンバーの上部より不図示の３個以上の、基板を支持する為に先端が直角方向に折られた棒状のＬ字型部材が懸架されている。そして、これら３個以上の棒状のＬ字型部材の直角方向に折られた部分は、一の平面上にあるようになっている。更に、これら３個以上のＬ字型部材は、磁石007の外側に配置されており、それらの先端の直角方向に折られた部分が少なくとも内向き及び基板の外周に沿う方向の２ポジションを取れる構成になっている。このような構成で基板保持機構が構成されている。
不図示の搬送系により運ばれてきた基板は、上記L字型部材の直角方向に折られた部分が内向きに向くことにより成膜面を下に向けた状態で、搬送系から磁石007の下側に受け渡される。次に、メタルマスク保持機構009に載置されてメタルマスク006が基板005下に搬送されて来る。尚、メタルマスク006及びメタルマスク保持機構009のL字型部材に応じた部分は、L字型部材が基板005を直接保持出来るように切り欠き穴がある。
メタルマスク006の位置と基板005の位置合わせは、この技術の属する分野で通常行われている手法により、例えばＣＣＤで観察して、メタルマスクのアライメントマークと基板のアライメントマークを一致するように例えばメタルマスク保持機構009を動かして、メタルマスクと基板の位置合わせを行う。このとき、基板に対しメタルマスクのパターン領域006aの位置合わせを行うことにより、マスク厚みの厚い部分であるフレーム領域006bと、磁石007のＮ極とＳ極の境界部104との位置合わせは出来ている。この理由は、上記したが、パターン領域006aのパターンサイズ（数十μｍ）に比べ、フレーム領域006bの幅（10ｍｍ程度）は大きく、パターン領域006aの位置合わせが出来れば、当然にフレーム領域006bの位置合わせも出来ていることになるからである。
この位置合わせの方法は、基板005が小さい又は基板005の厚さが厚いなどの理由により、基板005が上記の基板保持機構に支持された場合に撓みが小さい場合に有効である。
メタルマスク006を基板005に吸着させるには、基板005をメタルマスクに近づけた後、基板005のメタルマスク006とは反対側に配置されている磁石007を基板に近づけることにより行う。その後、処理の妨げにならない位置にメタルマスク保持機構009を移動し、次いで、この状態で処理、例えば成膜を行う。また、メタルマスク006の回収は、磁石007を基板005より離すことにより、該メタルマスクと磁石間の磁力を弱め、メタルマスク006をメタルマスク保持機構009が受け取ることにより行うことができる。また、基板005の回収は、不図示の搬送系の基板受け取り部を基板下に移動させ、上記の基板保持機構から該搬送系の基板受け取り部に基板を受け渡すことにより行うことができる。【００３６】
次に、別の実施例について説明する。【００３７】
上述したように磁石007を基板005の被処理面とは反対側に配置する構成では、基板005の保持は、基板005の外周端部にて行われる。しかし、このような基板保持構成では、基板005が大型化するにしたがって基板005の撓みが大きくなり、基板005とメタルマスク006との位置精度を低下させる懸念がある。また、基板005の被処理面とは反対側面に磁石007を近づけたり、遠ざけたりしてメタルマスク006の取り付けや取り外しを行う場合、メタルマスク006により基板005に磁石007方向に大きな力が働いて基板00５が破損する懸念もある。【００３８】
そこで、基板005の保持手段に静電チャックを使用し、静電チャックで、基板005の被処理面とは反対側の面全体で基板005を保持することが望ましい。静電チャックは静電気を利用して基板の裏面全体を吸着し、また真空チャンバー内部のように真空・減圧雰囲気中での使用が可能である。【００３９】
本実施例では図１０に示すように、基板005と磁石007の間に静電チャック00８が挿入される。静電チャック008としては、アルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックスからなる誘電体層中に電極を埋設した構造が使用可能である。この静電チャックの電極構造はいわゆる単極型または双極型のどちらでも構わない。【００４０】
ただし、静電チャック008をメタルマスク006と磁石007の間に入れたことでこれらの間の距離が離れ、磁性体よりなるメタルマスク006に働く磁力が弱くなる。【００４１】
磁力を強くするには磁石007を大きくしたり、磁力の強い磁石007を使用したりすればよいが、その分コストが上がる。また、静電チャック008の誘電体層の厚みを薄くすればメタルマスク006に働く磁力は強くなるが、静電チャック008自体の強度が弱くなり、静電チャック008が破損しやすくなる。【００４２】
そこで、図１１に示すように静電チャック008の磁石007側の誘電体層部分をその外周を残して薄くする。つまり、静電チャック008の磁石007側の誘電体層の外周部以外に溝を掘って溝内に磁石007を設置可能にする。これにより、静電チャック008の強度を維持したままメタルマスク006と磁石007の距離を近づけ、メタルマスク006に働く磁力を強くすることができる。【００４３】
また、別の態様として、図１２に示すように、磁石007を小さく分割し、静電チャック008の磁石007側の誘電体層に分割された各磁石の大きさに合った溝を掘って各々の溝の中に磁石を設置可能にする。こうした態様によっても、静電チャック008の強度を維持したままメタルマスク006と磁石007の距離を近づけ、メタルマスク006に働く磁力を強くすることができる。【００４４】
図１１や図１２に示される構成により、基板005を保持する際の基板005の撓みや、基板005とメタルマスク006の位置ずれの心配はなくなる。また、メタルマスク006の取り付けや取り外しにおける基板005の破損の心配もなくなる。【００４５】
次に、基板へのメタルマスク装着方法について、図１３を使用して説明する。【００４６】
不図示の搬送系で搬送されて来た基板005は、成膜面を下にした状態で静電チャック008に保持される。メタルマスク006は基板005と接触する面を上にして、メタルマスク保持機構009に載せられて基板005の下方に基板005と平行に保持される。メタルマスク保持機構009は水平な板状のメタルマスク006を置く部分と不図示の移動機構からできている。
次に、メタルマスク006はメタルマスク保持機構009に載せられた状態で基板近傍に移動する。そして、この技術の属する分野で通常行われている手法により、例えばＣＣＤで観察して、メタルマスク006のアライメントマークと基板005のアライメントマークを一致するように例えば基板を動かして、メタルマスクと基板の位置合わせを行う。この位置合わせ工程で基板005とメタルマスク006を数μｍの精度で位置調節したのち、メタルマスク006は基板005と接触するか、あるいは基板005と数μｍ程度の極近傍の距離に保持される。
次に、基板005の上方より磁石007を静電チャック008の裏側に近づけ、メタルマスク006を磁力により基板005に密着させる。このとき、基板に対しメタルマスクのパターン領域006aの位置合わせを行うことにより、マスク厚みの厚い部分であるフレーム領域006bと、磁石のＮ極とＳ極の境界部104との位置合わせは出来ている。この理由は、上記したが、パターン領域006aのパターンサイズ（数十μｍ）に比べ、フレーム領域006bの幅（10ｍｍ程度）は大きく、パターン領域006aの位置合わせが出来れば、当然にフレーム領域006bの位置合わせも出来ていることになるからである。
この静電吸着機構を使用するマスクアライメントの方法は、基板005が大きい場合又は基板005の厚さが薄いなどの場合に有効である。この理由は基板自体が静電吸着機構により保持されているからである。
次いで、この状態で処理、例えば成膜を行う。また、メタルマスク006の回収は、メタルマスク保持機構009を基板005の直下に位置させた後に、磁石007を基板005より離すことにより行うことができる。また、基板005の回収は、不図示の搬送系の基板受け取り部を基板下に移動させ、静電チャック008の吸着力を弱めることにより行うことができる。【００４７】
以上本発明の実施例について図面をもとに説明したが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲において、図示した構造に限定することなく、上記実施例を適宜変更することも可能である。【００４８】
尚、上記では特に成膜処理について示したが、本発明はマスクを介して基板の表面を処理する場合にも適用できる。また、本発明の基板処理は、半導体集積回路素子、有機エレクトロルミネッセンス素子、電子放出素子ディスプレイ等の各種ディスプレイなどの製造にて利用できる。【００４９】
以下で、本発明の基板処理装置によって作製される装置の例として、電子放出素子ディスプレイ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ；以下、ＳＥＤとも呼ぶ）、および有機蛍光ディスプレイ（以下、有機ＥＬディスプレイとも呼ぶ）について説明する。【００５０】
（第１の実施例）  
図１６は、本発明に係わる基板処理装置を適用して作製可能な画像表示装置の一つである電子放出素子ディスプレイの斜視図である。
401は電子源基板、402は行配線、403は列配線、404は電子放出素子、407は第一のゲッタ、410は第二のゲッタ、411は補強板、412は枠、413はガラス基板、414は蛍光膜、415はメタルパック、Dox 1〜D0x mは列選択端子、Doｙ 1〜D0y nは行選択端子を表す。尚、413、414、415はフェースプレート416を構成する。
本表示装置は、行配線402及び列配線403が平面的に交差する所に、電子放出素子404が配置されている。そして、選択された行配線402及び列配線403に所定の電圧を印加するとその平面的に交差する部位に位置する電子放出素子404から電子が放出され、電子は正の高電圧が印加されているフェースプレートに向かって加速される。電子はメタルにパック415衝突しそれに接する蛍光膜414を励起し、発光する。【００５１】
ここで、フェースプレート４１６、枠４１２及び基板４１３で囲まれた空間は真空に維持される。そして、その空間を画像表示装置の耐用期間に亘って真空状態に維持するために、内部にゲッタ材が配されている。ゲッタ材には、蒸発型ゲッタと非蒸発型ゲッタがあり、適宜使い分けられている。蒸発ゲッタとしては、Ｂａ，Ｌｉ，Ａｌ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｈ，Ｍｏ，Ｖなどの金属単体あるいはこれらの金属の合金が知られている。一方、非蒸発ゲッタとしては、Ｚｒ、Ｔｉなどの金属単体、あるいはこれらの合金が知られている。いずれも金属で、導電体である。【００５２】
図１６の例においては、第一のゲッタ407は列配線403上に形成されている。第一ゲッタ407の形成方法では、列配線403以下の部位が作成された電子源基板401を、上述の基板保持機構のＬ字型部材により保持させる。次いで、上記保持された電子源基板401を磁石007の下側に配置し、さらにメタルマスク保持機構009に載置された、列配線403の形状を有するメタルマスク006を電子源基板401の下側に搬送させる。そして、メタルマスク006と電子源基板401との位置合わせ行い、磁石007とメタルマスク006により電子源基板401を挟み込み、真空蒸着法、スパッタリング法又は化学気相成長法等により第一のゲッタ407を成膜する。厚さは2μｍ程度である。【００５３】
この第一のゲッタの作製においては、最終的に電子放出素子404となる導電体膜が既に形成されているので、前述の第一のゲッタ407が導電膜と電気的に導通しないように作製することが肝要である。その際許容される位置合わせ誤差は、±3μm程度である。本発明の基板処理装置を用いて第一のゲッタ４０７を作製すると、電子源基板401とメタルマスク006との間の、磁力による吸着が小さい領域でも、隙間の形成を抑えることができるので、第一のゲッタ407の位置合わせ誤差を、上記許容範囲内に抑えることができる。よって、第一のゲッタ407を配線403上に良好に作製することができる。
このようにして、本発明の基板処理装置を用いて第一のゲッタ407を作製して、ＳＥＤを作製することができる。【００５４】
（第２の実施例）  
図１７Ａは、本発明に係わる基板処理装置を適用して作製可能な画像表示装置の一つである有機蛍光ディスプレイの構造の梗概図である。
501はガラス基板、502はアノード、504はホールに係わる層、505は発光層、506は電子輸送層、507は電子注入層、508はカソードである。尚、ホールに係わる層504はホール注入層504aとホール輸送層504ｂとを有している。
動作は、アノード502とカソード508間に電圧が印加されると、アノード502によりホールがホール注入層504aに注入される。一方カソード508より電子が電子注入層507に注入される。注入されたホール及び電子は、ホール注入層504a及びホール輸送層504ｂ、並びに電子注入層507及び電子輸送層506をそれぞれ移動して発光層505に達する。発光層505に達したホール及び電子は再結合して発光する。
発光層505の材料を適宜選択することにより、光の三原色である赤、緑及び青の光を発光させることが可能で、その結果、フルカラーの画像表示装置を実現できることが出来る。【００５５】
次に、上述の発光部の作製について図１７Ｂを使用して説明する。図１７Ｂにおいては、赤Ｒ，緑Ｇ及び青Ｂを発光する部位よりなる一ピクセルについて説明する。図１７Bは、本発明にかかる基板処理装置を用いた、有機ELディスプレイの発光部の製造方法を示す工程図である。【００５６】
まず、前工程でＴｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ部（以降ＴＦＴと略記する）及び配線部が作り込まれ、その後平坦化の為の成膜処理がなされているガラス基板等の基板５０１上に反射率の高い導電膜を形成する。工程１では、その導電膜を所定の形状にパターニングすることにより基板５０１上にアノード電極５０２を形成する。次に、工程２において、アノード電極５０２上の赤Ｒ，緑Ｇ，青Ｂを発光する部位を囲むようにして絶縁性の高い材料からなる素子分離膜5０３を形成する。これにより隣接する発光する部分Ｒ、Ｇ、Ｂの間は素子分離膜５０３により仕切られる。【００５７】
次いで、工程３、４において、アノード電極５０２上にホールに係わる層５０４（実際はホール注入層５０４ａ及びホール輸送層５０４ｂよりなる）、発光層５０５、電子輸送層５０６、電子注入層５０７を蒸着法により順次作製する。本実施例では、ホール注入層５０４ａ〜電子注入層５０７の少なくとも１つの層を、上述した本発明の基板処理装置にて作製することができる。各層の作製については、第１の実施例と同様にして作製すれば良い。【００５８】
次いで、工程５において、電子注入層５０７上に透明性導電膜からなるカソード電極５０８を積層することで、基板１０１上には有機ＥＬディスプレイの発光部が形成される。最後に、基板上の上記発光部を透湿性の低い材料からなる図示しない封止層で覆う。
ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光層５０５を蒸着法で作製する際には、工程３で示すようにマスク００６で覆う。このとき、マスク００６および磁石００７により所定の層が形成された基板５０１を挟んでいることは言うまでもない。【００５９】
工程３においては、赤Ｒの発光部を作製している場合を表している。従って、緑Ｇ及び青Ｂの発光部はマスクで覆われており、緑Ｇ及び青Ｂの部位に赤Ｒの発光材料が混入しないようにしている。このようなマスクの使用法は、緑Ｇ及び青Ｂの部位に対しても同様に行う。ここで、例えば、対角５．２インチで３２０×２４０ピクセルのフルカラー有機ＥＬディスプレイの場合、ピクセルピッチは0.３３ｍｍ（３３０μｍ）であり、サブピクセルピッチは0.11ｍｍ（１１０μｍ）である。このような場合に許容されるパターンの位置ずれの誤差は、数ミクロン以下である。しかし、マスクが浮いているとパターン領域の端の部分でぼけが生じるという問題を生じ、その結果パターンを必要な誤差内に納めることが出来ないという問題を生じる。【００６０】
また、ホール輸送層５０４ｂ、発光層５０５、電子輸送層５０６及び電子注入層５０７の作製においても、各有機材料の混入を防止する為別チャンバーで行われ、且つそれぞれの専用のマスクが使用される。従って、それらの成膜プロセスでもマスクを同一の位置に高精度にアライメントする必要がある。従って、マスクアライメントが精度高く且つ迅速に行えることは、有機ＥＬディスプレイの生産性及び歩留まりの向上を図る上で必須条件である。
また、今後益々大型の表示画面のディスプレイに対する常用が高まると考えられ、その際には重い大型のマスクを精度良く且つ迅速にアライメント出来ることに対する要求が益々大ききなることが予想される。【００６１】
従って、本発明のような大型なマスクを精度良く且つ迅速にアライメントできるような真空処理装置は、有機ＥＬディスプレイの製造の用途に特に適している。本発明の基板処理装置を用いると、上記マスクの浮きを抑制することができるので、パターン領域の端の部分でのぼけの発生を抑えることができ、形成されるパターンのずれを許容範囲内に収めることができる。すなわち、Ｓ極とＮ極との境界部があったとしても、基板とマスクとの密着性を高めることができるので、マスクの浮きによる影響を抑えることができ、マスクアライメントの精度を向上することができる。
このようにして、本発明の基板処理装置を用いて発光部を作製して、有機ＥＬディスプレイを作製することができる。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月19日(2009.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理時に該基板の被処理面とは反対側に配置され、Ｎ極とＳ極との境界部を有する磁石と、
基板の処理時に前記基板の被処理面側に対向配置される、パターン領域及びフレーム領域を有する磁性体マスクであって、該フレーム領域の厚さが該パターン領域の厚さより肉厚である磁性体マスクとを備え、
前記境界部に前記フレーム領域を相対させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記磁性体マスクは、メタルマスクであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板処理装置は成膜装置であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記磁性体マスクのパターン領域の厚さが０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記磁性体マスクのフレーム領域の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記基板の被処理面とは反対側の面を保持するための静電チャックをさらに備え、
前記磁石は、該静電チャックの前記基板とは反対側に設置されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記静電チャックは、前記磁石を設置する側の面に前記磁石を配する為の溝を有することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
パターン領域とフレーム領域があり、該フレーム領域の厚さが該パターン領域の厚さより厚い磁性体マスクを基板の一の面に配置し、該一の面と反対側にＮ極とＳ極の境界部を有する磁石を配置することで、該磁石の磁力によって前記磁性体マスクを前記基板に密着させ、該磁性体マスクを通して前記基板の面を処理する方法であって、
前記密着時に、前記Ｎ極とＳ極の境界部に前記フレーム領域が相対するように前記磁石と前記磁性体マスクとを配置する工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項９】
前記磁性体マスクは、メタルマスクであることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記基板処理方法は成膜方法であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記磁性体マスクのパターン領域の厚さが０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記磁性体マスクのフレーム領域の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記基板の一の面とは反対側の面を静電チャックで保持し、前記磁石を、該静電チャックの前記基板とは反対側に設置することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記静電チャックは、前記磁石を設置する側の面に前記磁石を配する為の溝を有することを特徴とする請求項１３に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の基板処理方法により、配線上にゲッタを形成する工程を有することを特徴とする電子放出素子ディスプレイの作製方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の基板処理方法により、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層の少なくとも１つの層を形成する工程を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイの作製方法。
【国際調査報告】
2009069743.tif 000023
2009069743.tif 000024
2009069743.tif 000025
2009069743.tif 000026