(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に薄膜パターンを形成するための成膜装置であって、
前記基板に対向配置された１つの成膜源と、
前記成膜源から放出された成膜物質が通過するための複数の開口を有し、前記成膜源と前記基板との間に前記基板から離間して配設されたマスクと、
前記マスクを支持し、前記基板と前記成膜源との間で前記マスクを移動させる支持体と
を備え、
前記マスクの開口の幅は前記薄膜パターンの幅より小さい、
成膜装置。
【請求項２】
前記成膜源は、発光可能な薄膜パターンを形成するものである、請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記薄膜パターンは、有機エレクトロルミネセント（Electroluminescent：ＥＬ）ディスプレイに用いられる発光膜パターンである、請求項１記載の成膜装置。
【請求項４】
基板の表面に薄膜パターンを形成する成膜方法であって、
１つの成膜源を前記基板に対向配置させた状態において、前記成膜源と前記基板との間に、前記成膜源から放出された成膜物質が通過するための複数の開口を有するマスクを前記基板から離間させて配設したのち、
前記マスクを支持する支持体により前記基板と前記成膜源との間で前記マスクを移動させると共に、前記マスクを用いて前記成膜源により前記基板に成膜処理を施し、
前記マスクとして、前記開口の幅が前記薄膜パターンの幅より小さいものを用いる、
成膜方法。
【請求項５】
前記成膜源として、発光可能な薄膜パターンを形成するものを用いる、請求項４記載の成膜方法。
【請求項６】
前記薄膜パターンは、有機ＥＬディスプレイに用いられる発光膜パターンである、請求項４記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の表面に薄膜パターンを形成する成膜装置および成膜方法に係り、特に、例えば表示装置に搭載される表示パネルを製造すべく、透明基板の表面に発光膜パターンを形成する成膜装置および成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブラウン管に代わる表示媒体として、例えば、映像の表示原理として有機エレクトロルミネセント（Electroluminescent；ＥＬ）材料の発光現象を利用した有機ＥＬディスプレイが知られている。有機ＥＬディスプレイの表示パネルは、例えば、ガラスなどの透明基板の表面に、有機ＥＬ材料よりなる発光膜パターンが形成されることにより製造される。
【０００３】
この発光膜パターンを形成する従来の手法としては、例えば、透明基板の表面に２次元的に連続する発光膜を形成したのち、フォトリソグラフィ処理やエッチング処理などを用いて、所望の形状パターンとなるように発光膜をパターニングする手法が挙げられる。しかしながら、有機ＥＬ材料は一般に耐薬品性や耐熱性に乏しいため、現像液などの各種薬品を利用するフォトリソグラフィ処理や処理温度が高いエッチング処理などを有機ＥＬ材料の加工に用いることは適当でない。
【０００４】
発光膜パターンを形成する従来の他の手法としては、例えば、マスクを透明基板に重ね合わせた状態において、このマスクを用いて透明基板の表面に選択的に成膜処理を施す手法が挙げられる。この手法によれば、各種薬品を用いず、かつ処理温度を高くすることなく発光膜パターンを形成することが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マスクを用いた従来の発光膜パターンの形成手法では、以下のような理由により、薄膜パターンを高精度に形成することが困難であるという問題があった。すなわち、従来の手法を用いた場合、例えば有機ＥＬディスプレイの解像度を向上させるためには、解像度の向上に応じて各発光膜パターン間の距離を狭めるべく、マスクに設けられた各開口間の距離を狭める必要がある。このとき、各開口間の距離を狭めた結果、マスクのうちの開口間部分（リブ）が細くなりすぎると、このリブの物理的な強度が低下し、マスクが破損し易くなる。マスクが破損すると、薄膜パターンの形成精度が低下してしまう。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、マスクの物理的強度を確保しつつ、薄膜パターンを高精度に形成可能な成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の成膜装置は、基板の表面に薄膜パターンを形成するためのものであり、基板に対向配置された１つの成膜源と、成膜源から放出された成膜物質が通過するための複数の開口を有し、成膜源と基板との間に基板から離間して配設されたマスクと、マスクを支持し、基板と成膜源との間でマスクを移動させる支持体とを備え、マスクの開口の幅が薄膜パターンの幅より小さいものである。
【０００８】
本発明の成膜方法は、基板の表面に薄膜パターンを形成する方法であり、１つの成膜源を基板に対向配置させた状態において、成膜源と基板との間に、成膜源から放出された成膜物質が通過するための複数の開口を有するマスクを基板から離間させて配設したのち、マスクを支持する支持体により基板と成膜源との間でマスクを移動させると共に、マスクを用いて成膜源により基板に成膜処理を施し、マスクとして開口の幅が薄膜パターンの幅より小さいものを用いるようにしたものである。
【０００９】
本発明の成膜装置または成膜方法では、まず、１つの成膜源が基板に対向配置された状態において、成膜源と基板との間に、成膜源から放出された成膜物質を通過させるための複数の開口を有するマスクが基板から離間されて配設されたのち、このマスクを用いて成膜源により成膜処理が施されることにより、基板の表面に薄膜パターンが形成される。このマスクは、支持体により支持され、基板と成膜源との間で移動可能であると共に、そのマスクの開口の幅は、薄膜パターンの幅より小さい。マスクを基板から離間させて配設することにより、成膜源から放出された成膜物質がマスクの開口を通過したのち拡散する現象を利用して、開口の大きさよりも大きな薄膜パターンをすることが可能となるため、薄膜パターンの形成幅に応じて開口の開口幅を大きくする必要がなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る成膜装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る成膜装置の断面構成の一例を表すものである。この成膜装置１０は、例えば、有機ＥＬディスプレイなどに搭載される表示パネルを製造すべく、ガラスなどの透明基板の表面に発光膜パターンを形成するためのものである。
【００１２】
この成膜装置１０は、金属等により構成された真空チャンバ１と、この真空チャンバ１の底面に配設された成膜源２と、排気管１Ｈを通じて真空チャンバ１内と接続された真空ポンプ３と、真空チャンバ１内に成膜源２と対向配置されたステージ４と、ステージ４の一面に設けられた２本のポール５と、これらの２本のポール５にそれぞれ挿通された２個の支持体６と、これらの２個の支持体６により支持されたマスク７とを備えている。ステージ４の一面には、例えばガラスなどにより構成された矩形状の透明基板Ｋが装着されている。
【００１３】
成膜源２は、透明基板Ｋに向かって成膜物質を放射状に放出させることにより、透明基板Ｋの表面に発光膜パターンを形成するものである。この成膜源２は、例えば蒸着処理を行うものであり、成膜物質を加熱して蒸発させる坩堝を含んで構成されている。
【００１４】
真空ポンプ３は、真空チャンバ１内に満たされているガス（例えば空気等）を排気管１Ｈを通じて排気し、所望の真空状態となるまで真空チャンバ１内を減圧するものである。
【００１５】
ステージ４は、その成膜源２と対向する側の面に透明基板Ｋを保持するものであり、例えば円盤状の平面構造を有している。このステージ４は、例えば固定軸４Ｊを介して真空チャンバ１に固定されている。
【００１６】
支持体６は、マスク７を支持するものであり、例えばマスク７を把持することが可能な「Ｕ」型の断面構造を有している。この支持体６は、マスク７を支持した状態において、成膜源２とステージ４との間をポール５に沿って図中の上下方向に移動可能になっている。
【００１７】
マスク７は、例えばストライプ状の複数の開口７Ｕを有するものであり、例えばステンレスなどの金属により構成されている。開口７Ｕの形状は、透明基板Ｋの表面に形成されることとなる発光膜パターンの形状に対応しており、その大きさ（開口幅Ｗｍ１（μｍ））は、発光膜パターンの大きさ（形成幅Ｗｐ１（μｍ）；後述する図２参照）よりも小さくなっている（Ｗｍ１＜Ｗｐ１）。なお、マスク７のうち、各開口７Ｕ間の部分（リブ）７Ｒの幅（リブ幅）はＷｆ１（μｍ）である。
【００１８】
このマスク７は、支持体６により支持された状態において、成膜源２とステージ４との間の所定の位置に位置している。「所定の位置」とは、例えば、マスク７の上端から成膜源２までの距離がＨ（μｍ），マスク７の上端から透明基板Ｋまでの距離がＤ（μｍ）となるような位置である。
【００１９】
なお、成膜装置１０は、上記した一連の構成要素の他、例えば、成膜装置１０全体を制御するためのマイクロコンピュータ，支持体６を移動させるための駆動装置，成膜装置１０を稼動させるための電源などを含んで構成されている。
【００２０】
次に、図１および図２を参照して、図１に示した成膜装置を用いた本発明の一実施の形態に係る成膜方法について説明する。以下では、例えば、透明基板Ｋの表面に、形成幅Ｗｐ１＝約２００μｍの発光膜パターンを形成する場合について説明する。
【００２１】
発光膜パターンを形成する際には、作業者等により、以下のような準備作業が行われる（図１参照）。すなわち、まず、例えばガラスなどにより構成された透明基板Ｋが洗浄されたのち、ステージ４の一面に装着される。続いて、例えば開口幅Ｗｍ１＝約１６０μｍの複数の開口７Ｕを有するマスク７が用意されたのち、このマスク７が透明基板Ｋに対して平行になるように２個の支持体６により支持される。最後に、真空チャンバ１の密閉状態が確認されたのち、真空ポンプ３により真空チャンバ１内に満たされていた空気等が排気管１Ｈを通じて排気され、真空チャンバ１内が所望の真空状態（例えば約１０-4Ｐａ）となるまで減圧される。
【００２２】
準備作業が完了したのち、まず、図１に示したように、マスク７を支持した状態において支持体６をポール５に沿って移動させ、成膜源２とステージ４との間においてマスク７の位置を調整する。マスク７の位置を調整する際には、例えば、マスク７の上端から成膜源２までの距離Ｈが、マスク７の上端からステージ４までの距離Ｄの４倍になるようにする（距離Ｈ：距離Ｄ＝４：１）。
【００２３】
続いて、図２に示したように、マスク７を用いて、成膜源２により透明基板Ｋに成膜処理を施す。成膜源２において加熱蒸発され、透明基板Ｋに向かって放出された成膜物質が、マスク７の開口７Ｕを通過して透明基板Ｋに選択的に達することにより、透明基板Ｋの表面に発光膜パターン２０が選択的に形成される。このとき、発光膜パターン２０の形成幅Ｗｐ１は、マスク７に設けられた開口７Ｕの開口幅Ｗｍ１（＝約１６０μｍ）より大きくなり、約２００μｍとなる。
【００２４】
成膜処理が完了したのち、真空ポンプ３を稼動させ、真空チャンバ１内に満たされていた成膜物質等を含むガスを排気口１Ｈを通じて排気する。発光膜パターン２０が形成された透明基板Ｋは、真空チャンバ１内の圧力が外部の圧力（大気圧）とほぼ等しくなった状態において、作業者等によりステージ４から取り外される。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態に係る成膜装置および成膜方法では、成膜源２と透明基板Ｋとの間に、透明基板Ｋから離間させてマスク７を配設した状態において、このマスク７を用いて成膜源２により透明基板Ｋに成膜処理を施すようにしたので、以下のような理由により、マスク７の物理的強度を確保しつつ、発光膜パターン２０を高精度に形成することができる。
【００２６】
図３は、複数の開口１０７Ｕ（開口幅Ｗｍ２）を有するマスク１０７を用いた従来の発光膜パターン１２０の形成手法の概略を説明するものである。この従来の形成手法では、透明基板Ｋの表面にマスク１０７が重ね合わされた状態において、このマスク１０７を用いて成膜源１０２により透明基板Ｋに成膜処理が施されることにより、透明基板Ｋの表面に発光膜パターン１２０が形成される。このとき、発光膜パターン１２０の形成幅Ｗｐ２は、マスク１０７に設けられた開口１０７Ｕの開口幅Ｗｍ２と一致することとなる（Ｗｐ２＝Ｗｍ２）、このような場合には、各発光膜パターン１２０間の距離を狭めて有機ＥＬディスプレイの解像度を向上させるべく、比較的大きな形成幅Ｗｐ２（＝約２００μｍ）を有するように発光膜パターン１２０を形成するためには、形成幅Ｗｐ２に一致した開口幅Ｗｍ２（＝約２００μｍ）を有するマスク１０７を用いなければならない。しかしながら、開口幅Ｗｍ２を大きくすると、これに応じてマスク１０７のうちのリブ１０７Ｒの幅（リブ幅）Ｗｆ２が小さくなるため、リブ１０７Ｒが細くなりすぎると、リブ１０７の物理的強度の低下に起因してマスク１０７が破損し易くなる。マスク１０７が破損すると、発光膜パターン１２０の形成精度が低下してしまう。
【００２７】
これに対して、本実施の形態では、図２に示したように、マスク７が透明基板Ｋから離間された状態において成膜処理が行われるため、成膜源２から放出された成膜物質がマスク７の開口７Ｕを通過したのち拡散する現象を利用して、開口幅Ｗｍ１よりも大きな形成幅Ｗｐ１を有する発光膜パターン２０を形成することが可能となる。この発光膜パターン２０の形成原理は、下記の（１）式から説明される。すなわち、開口幅Ｗｍ１と形成幅Ｗｐ１との間には下記の（１）式で表される関係があり、この（１）式を変形することにより、開口幅Ｗｍ１について下記の（２）式が導かれる。
【００２８】
Ｈ：Ｗｍ１／２＝（Ｈ＋Ｄ）：Ｗｐ１／２・・・（１）
Ｗｍ１＝（Ｈ／Ｈ＋Ｄ）・Ｗｐ１・・・（２）
【００２９】
（２）式から、マスク７を透明基板Ｋから離間させることにより（Ｄ＞０）、発光膜パターン２０を形成する際、マスク７に設けられた開口７Ｕの開口幅Ｗｍ１を、発光パターン２０の形成幅Ｗｐ１より小さくすることが可能になることが判る。具体的には、上記したように、距離Ｈが距離Ｄの４倍となるようにマスク７の位置を設定した場合（Ｈ：Ｄ＝４：１）には、（２）式から、形成幅Ｗｐ１＝約２００μｍの発光膜パターン２０を形成するために、開口幅Ｗｍ１＝約１６０μｍの開口７Ｕを有するマスク７を用いればよい。このような場合には、形成幅Ｗｐ２（約２００μｍ）と開口幅Ｗｍ２（約２００μｍ）とが互いに一致してしまう従来の場合（図３参照）とは異なり、開口幅Ｗｍ１（約１６０μｍ）が形成幅Ｗｐ１（約２００μｍ）よりも約４０μｍ小さくなるため、この分だけマスク７のリブ幅Ｗｆ１が確保され（Ｗｆ２＞Ｗｆ１）、マスク７の物理的強度を確保することが可能になる。これにより、マスク７の物理的強度を確保しつつ、発光膜パターン２０を高精度に形成することが可能になる。
【００３０】
また、本実施の形態では、ポール５に沿って移動可能な支持体６によりマスク７を支持するようにしたので、マスク７を支持した状態において支持体６を移動させることにより、マスク７の位置（距離Ｈ，Ｄ）や透明基板Ｋに対するマスク７の平行度等を微調整することが可能となり、この観点においても発光膜パターン２０の形成の高精度化に寄与することとなる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、ポール５に沿って移動可能な支持体６によりマスク７を支持するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。図４は、本実施の形態に係る成膜装置の構成に関する変形例としての成膜装置の構成を表すものである。この成膜装置１０では、例えば、ステージ４上に配設された２個のブロック状の支持体３０によりマスク７が支持される。このような場合においても、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。ただし、設置後のマスク７の位置等の微調整を要するならば、上記実施の形態において説明したように、ポール５に沿って移動可能な支持体６によりマスク７を支持するようにするのが好ましい。
【００３２】
また、本実施の形態では、成膜源２として、蒸着処理を行う坩堝を含むものを用いるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、坩堝と同様に透明基板Ｋに向かって成膜物質を放射状に放出させるものである限り、坩堝以外のものを用いるようにしてもよい。
【００３３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態において説明した成膜装置の構成や成膜方法の詳細（マスク７の配設位置（距離Ｈ，Ｄ），開口幅Ｗｍ１，リブ幅Ｗｆ１，形成幅Ｗｐ１）等は、必ずしも上記実施の形態において説明したものに限られるものではなく、成膜源２と透明基板Ｋとの間に透明基板Ｋから離間させてマスク７を配設した状態において、このマスク７を用いて成膜源２により透明基板Ｋに選択的に成膜処理を施すことが可能な限り、自由に変更可能である。
【００３４】
また、上記実施の形態では、有機ＥＬディスプレイに搭載される表示パネルを製造するための発光膜パターンの形成に本発明を適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、有機ＥＬディスプレイ以外の他の各種表示装置に搭載される表示パネルを製造するための発光膜パターンや、表示装置以外の他の各種分野における製品等を製造するための薄膜パターンの形成に適用することも可能である。このような場合においても、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の成膜装置または成膜方法によれば、１つの成膜源を基板に対向配置させた状態において、成膜源と基板との間に、成膜源から放出された成膜物質が通過するための複数の開口を有するマスクを基板から離間させて配設したのち、このマスクを用いて成膜源により基板に成膜処理を施す。この際、マスクは、支持体により基板と成膜源との間で移動可能であると共に、そのマスクの開口の幅は、薄膜パターンの幅より小さい。これにより、マスクのうちの開口間の部分（リブ）の幅を確保しつつ、マスクに設けられた開口の幅よりも大きな幅を有する薄膜パターンを形成することが可能となる。したがって、マスクの物理的強度を確保しつつ、薄膜パターンを高精度に形成することができる。また、マスクの位置や基板に対する平行度を微調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る成膜装置の構成の一例を表す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る成膜方法を説明するための図である。
【図３】従来の成膜方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る成膜装置に対する変形例としての成膜装置の構成を表す図である。
【符号の説明】
１…真空チャンバ、１Ｈ…排気管、２…成膜源、３…真空ポンプ、４…ステージ、４Ｊ…固定軸、５…ポール、６，３０…支持体、７…マスク、７Ｕ…開口、１０…成膜装置、２０…発光膜パターン、Ｋ…透明基板、Ｗｆ１…リブ幅、Ｗｍ１…開口幅、Ｗｐ１…形成幅。
【図１】
0004706121.tif 000002
【図２】
0004706121.tif 000003
【図３】
0004706121.tif 000004
【図４】
0004706121.tif 000005