(57)【要約】    【課題】  マスクと基板の伸縮を考慮に入れた高精細パターニングが必要な有機薄膜を形成する技術を提供する。    【解決手段】  温度調整室１６内に配置した成膜対象物３３1〜３３4の温度を測定し、蒸着室１５内に配置されたマスク５１の温度と比較し、加熱・冷却してマスク５１の温度と一致させた後、温度調整室１６から取り出し、マスク５１に近接して配置させ、蒸着源５２から有機化合物蒸気を放出させ、成膜対象物３２ａ表面にパターニングされた有機薄膜を形成する。温度差によるマスク５１の伸縮が無いので、正確なパターンの有機薄膜を形成することができる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室内に配置されたマスクに近接して成膜対象物を配置し、
有機蒸発源から有機化合物の蒸気を発生させ、
前記マスクの孔を通して前記蒸気を前記成膜対象物表面に到達させ、前記成膜対象物表面にパターニングされた有機薄膜を形成する有機薄膜形成方法であって、
前記マスクの温度を測定し、
前記成膜対象物の温度を前記マスクの温度と一致させて前記マスクに近接配置する有機薄膜製造方法。
【請求項２】
前記成膜対象物を前記成膜室内に搬入する前に前記成膜対象物の温度と前記マスクの温度とを一致させておく請求項１記載の有機薄膜製造方法。  
【請求項３】
温度調整室内に配置された前記成膜対象物を搬送室内に配置された搬送装置で取り出し、前記成膜室内に搬入する請求項２記載の有機薄膜製造方法であって、
前記成膜対象物の温度と前記マスクの温度とを前記温度調整室内で一致させておく有機薄膜製造方法。
【請求項４】
温度調整室内に配置された前記成膜対象物を搬送室内に配置された搬送装置で取り出し、前記成膜室内に搬入する請求項２記載の有機薄膜製造方法であって、
前記成膜対象物の温度と前記マスクの温度とを前記搬送室内で一致させておく有機薄膜製造方法。
【請求項５】
保持装置が配置された温度調整室と、
有機蒸発源とマスクが配置された成膜室とを有し、
前記保持装置に配置された成膜対象物を前記成膜室内に移動させ、前記マスクに近接配置し、
前記有機蒸発源から有機化合物の蒸気を発生させ、
前記マスクの孔を通して前記蒸気を前記成膜対象物表面に到達させ、前記成膜対象物表面にパターニングされた有機薄膜を形成するように構成された有機薄膜製造装置であって、
前記マスクの温度を検出するマスク用温度センサと、
前記保持装置に配置された前記成膜対象物を冷却する冷却装置と、
前記保持装置に配置された前記成膜対象物の温度を検出する成膜対象物用温度センサとを有し、
前記冷却装置は、
前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作する有機薄膜製造装置。
【請求項６】
前記保持装置に配置された前記成膜対象物を加熱する加熱装置を有し、
前記加熱装置は前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作し、前記冷却装置の動作と共に、前記成膜対象物の温度を制御するように構成された請求項５記載の有機薄膜製造装置。
【請求項７】
基板搬送装置が配置された搬送室と、
有機蒸発源とマスクが配置された成膜室とを有し、
前記搬送装置に配置された成膜対象物を前記成膜装置内に搬入し、前記マスクに近接配置し、
前記有機蒸発源から有機化合物の蒸気を発生させ、
前記マスクの孔を通して前記蒸気を前記成膜対象物表面に到達させ、前記成膜対象物表面にパターニングされた有機薄膜を形成するように構成された有機薄膜製造装置であって、
前記マスクの温度を検出するマスク用温度センサと、
前記搬送装置に配置された前記成膜対象物を冷却する冷却装置と、
前記搬送装置に配置された前記成膜対象物の温度を検出する成膜対象物用温度センサとを有し、
前記冷却装置は前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作し、前記成膜対象物を冷却する有機薄膜製造装置。
【請求項８】
前記基板搬送装置に配置された前記成膜対象物を加熱する加熱装置を有し、
前記加熱装置は前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作し、前記冷却装置の動作と共に、前記成膜対象物の温度を制御するように構成された請求項７記載の有機薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機薄膜を形成する技術にかかり、特に、マスクを使用してパターニングされた有機薄膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬの形成において、蒸着により基板上にＲ（レッド）Ｇ（グリーン）Ｂ（ブルー）の有機層を所定のパターンで形成する方法がある。この場合、基板の蒸着源側に、パターン形状の開口部を設けたマスクを設置して、蒸着を行う方法が知られている。
【０００３】
マスクとして金属性のマスクが用いられている。形成される膜の精度を上げるため、マスクと基板を接近させることが好ましく、密着させることはより好ましい。これにより、斜め方向に飛来する蒸着物がマスク通過後、開口部からずれて蒸着することを抑制することができる。
【０００４】
近年、有機ＥＬの画質の細密化が求められている。（従来の１３０ｄｐｉから、２００ｄｐｉ以上が求められる。２００ｄｐｉの場合、ＲＧＢを１セットとした場合、セット間のピッチは１２６μｍ以下が求められる。）このように細密化が図られた高密度の有機ＥＬを製作する場合、マスクの精度が高いことが求められる。
【０００５】
有機ＥＬを形成する場合、ＲＧＢの素子の形成位置に合わせてマスクを代えて、もしくはマスクをずらして形成する場合があるため、マスクの精度が素子の精度に大きく影響する場合がある。
【０００６】
マスクの精度低下の要因として、温度によるマスクの熱膨張／収縮がある。特にメタルのマスクを使用する場合、熱膨張／収縮量が大きいことから問題となる場合がある。さらに、マスクを薄くした場合、熱の影響が大きくなる場合がある。  マスクは、蒸発源からの輻射熱や伝熱により熱膨張する場合があるが、蒸発源の改良や設置位置により蒸発源からの熱影響は低減されている。
【０００７】
上記のように、細密化により高精度のマスクが求められる場合、マスク上に設置される基板からの熱影響が問題となることが判明した。
特に、有機ＥＬの基板は、有機形成の前にベーキング、ＵＶ照射、プラズマ前処理が行われ、高温になる場合がある。有機ＥＬの製作においてもマルチチャンバ等により、一連の工程が連続的に進められるため、ベーキング等がおこなわれた、高温の状態の基板がマスクに設置される場合がある。この場合、基板の熱によりマスクが熱膨張することがある。
【０００８】
もしくは、蒸着が行われる成膜室内の雰囲気温度は外雰囲気より高温の場合がある。マスクは成膜室内に設置されているので外雰囲気より高温となっている。このマスクに外雰囲気に長時間さらされた外雰囲気温度の基板を設置すると、マスクが冷却されて収縮する場合がある。
【０００９】
このようなマスクの熱膨張／収縮が、蒸着時の有機層の形成における精度の低下を生じ、作成される素子の寸法精度を下げる。このため、高密度の有機ＥＬが実現できない場合がある。  
マスクを使用して有機薄膜の蒸着を行う先行技術は例えば次の公報に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１２９２１８号公報
【特許文献２】特開２００２−７５６３８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９７５６２号公報
【特許文献４】特開２００１−９３６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
マスクを伸縮させずにパターニングされた有機薄膜を形成する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、成膜室内に配置されたマスクに近接して成膜対象物を配置し、有機蒸発源から有機化合物の蒸気を発生させ、前記マスクの孔を通して前記蒸気を前記成膜対象物表面に到達させ、前記成膜対象物表面にパターニングされた有機薄膜を形成する有機薄膜形成方法であって、前記マスクの温度を測定し、前記成膜対象物の温度を前記マスクの温度と一致させて前記マスクに近接配置する有機薄膜製造方法である。
請求項２記載の発明は、前記成膜対象物を前記成膜室内に搬入する前に前記成膜対象物の温度と前記マスクの温度とを一致させておく請求項１記載の有機薄膜製造方法である。
請求項３記載の発明は、温度調整室内に配置された前記成膜対象物を搬送室内に配置された搬送装置で取り出し、前記成膜室内に搬入する請求項２記載の有機薄膜製造方法であって、前記成膜対象物の温度と前記マスクの温度とを前記温度調整室内で一致させておく有機薄膜製造方法である。
請求項４記載の発明は、温度調整室内に配置された前記成膜対象物を搬送室内に配置された搬送装置で取り出し、前記成膜室内に搬入する請求項２記載の有機薄膜製造方法であって、前記成膜対象物の温度と前記マスクの温度とを前記搬送室内で一致させておく有機薄膜製造方法である。
請求項５記載の発明は、保持装置が配置された温度調整室と、有機蒸発源とマスクが配置された成膜室とを有し、前記保持装置に配置された成膜対象物を前記成膜室内に移動させ、前記マスクに近接配置し、前記有機蒸発源から有機化合物の蒸気を発生させ、前記マスクの孔を通して前記蒸気を前記成膜対象物表面に到達させ、前記成膜対象物表面にパターニングされた有機薄膜を形成するように構成された有機薄膜製造装置であって、前記マスクの温度を検出するマスク用温度センサと、前記保持装置に配置された前記成膜対象物を冷却する冷却装置と、前記保持装置に配置された前記成膜対象物の温度を検出する成膜対象物用温度センサとを有し、前記冷却装置は、前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作する有機薄膜製造装置である。
請求項６記載の発明は、前記保持装置に配置された前記成膜対象物を加熱する加熱装置を有し、前記加熱装置は前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作し、前記冷却装置の動作と共に、前記成膜対象物の温度を制御するように構成された請求項５記載の有機薄膜製造装置である。
請求項７記載の発明は、基板搬送装置が配置された搬送室と、有機蒸発源とマスクが配置された成膜室とを有し、前記搬送装置に配置された成膜対象物を前記成膜装置内に搬入し、前記マスクに近接配置し、前記有機蒸発源から有機化合物の蒸気を発生させ、前記マスクの孔を通して前記蒸気を前記成膜対象物表面に到達させ、前記成膜対象物表面にパターニングされた有機薄膜を形成するように構成された有機薄膜製造装置であって、前記マスクの温度を検出するマスク用温度センサと、前記搬送装置に配置された前記成膜対象物を冷却する冷却装置と、前記搬送装置に配置された前記成膜対象物の温度を検出する成膜対象物用温度センサとを有し、前記冷却装置は前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作し、前記成膜対象物を冷却する有機薄膜製造装置である。
請求項８記載の発明は、前記基板搬送装置に配置された前記成膜対象物を加熱する加熱装置を有し、前記加熱装置は前記マスク用温度センサと前記成膜対象物用温度センサが出力する信号に基いて動作し、前記冷却装置の動作と共に、前記成膜対象物の温度を制御するように構成された請求項７記載の有機薄膜製造装置である。
【発明の効果】
【００１２】
マスクが伸縮しないので、正確なパターンの有機薄膜が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１の符号１は、本発明の一例の有機薄膜製造装置を示している。
この有機薄膜製造装置１は、搬送室２０を中心に、搬入室１１と、前処理室１２と、電極形成室１３と、封止室１４と、蒸着室１５と、温度調整室１６とが搬送室２０の周囲に配置され、それぞれ搬送室２０に接続されている。
【００１４】
搬入室１１には、ＵＶ照射室１８が接続され、ＵＶ照射室１８にはベーキング室１７が接続されている。
この有機薄膜創造装置１０によって有機薄膜が形成される成膜対象物として、例えば表面に透明導電膜が形成されたガラス基板がある。
【００１５】
先ず、そのような成膜対象物をベーキング室１７内に搬入し、大気又は酸素雰囲気中で１８０℃程度の温度に加熱し、有機物等の除去を行った後、ＵＶ照射室１８内に移動させる。
【００１６】
ＵＶ照射室１８には、紫外線照射装置が配置されており、搬入された基板に紫外線を照射すると、表面に吸着している有機物などの汚染物質が除去され、清浄な表面が露出する。
【００１７】
搬入室１１と搬送室２０との間のゲートバルブが閉じられ、搬送室２０内の真空雰囲気が維持された状態で搬入室１１とＵＶ照射室１８との間のゲートバルブが開けられ、ＵＶ照射室１８での処理が終了した一乃至複数枚の成膜対象物は、搬入室１１に搬入された後、搬入室１１とＵＶ照射室１８との間のゲートバルブが閉じられ、搬入室１１内が真空排気される。
【００１８】
搬送室２０や、搬送室２０に接続された他の室１２〜１６は予め真空排気されており、搬入室１１内が所定圧力まで低下した後、搬入室１１と搬送室２０の間のゲートバルブが開けられる。
【００１９】
搬送室２０の内部には、基板搬送ロボットから成る搬送装置４０が配置されており、搬送装置４０のモータ４１を動作させ、ハンド４２の回転と伸縮によって成膜対象物３３1〜３３4を搬送室１１内から一枚ずつ取り出し、前処理室１２内に搬入する。
【００２０】
前処理室１２にはプラズマ発生装置が設けられており、前処理室１２内に搬入された処理対象物は、その表面に形成された透明導電膜が生成されたプラズマに曝され、活性化された後、温度調整室１６内に搬入される。
【００２１】
温度調整室１６内には、図２に示すように保持装置３０が配置されている。保持装置３０には、一又は複数枚の基板保持板３２1〜３２4が設けられており、搬入された処理対象物は基板保持板３２1〜３２4上に一枚ずつ配置される。
【００２２】
図２の符号３３1〜３３4は複数の基板保持板３２1〜３２4上にそれぞれ１枚ずつ配置された成膜対象物を示している。
基板保持板３２1〜３２4内には、加熱装置と冷却装置が内蔵されている。
【００２３】
加熱装置は、一例として抵抗発熱体であり、温度調整室１６の外部に配置された加熱装置用電源３５によって通電されると発熱し、基板保持板３２1〜３２4上に配置された成膜対象物３３1〜３３4を昇温できるように構成されている。
【００２４】
冷却装置は、一例として、基板保持板３２1〜３２4の内部やに形成された流路と、流路に液状の冷却媒体を流すポンプ３６と、ラジエータ等の昇温された冷却媒体の熱を放出させる熱放散装置と、流路とポンプ３６と熱放散装置を接続するパイプとで構成されており、基板保持板３２1〜３２4で昇温された冷却媒体を熱放散装置で熱放散させながら巡回させると、基板保持板３２1〜３２4上の成膜対象物３３1〜３３4をを冷却できるよに構成されている。
【００２５】
また、各基板保持板３２1〜３２4には成膜対象物用温度センサ５６が配置されており、各基板保持板３２1〜３２4上の成膜対象物の温度を測定できるように構成されている。
【００２６】
加熱装置用電源３５と、ポンプ３６と、成膜対象物用温度センサ５６は制御装置３９に接続されている。また、この制御装置３９には、後述するマスク５１の温度を検出するマスク用温度センサ５５も接続されており、成膜対象物用温度センサ５６によって測定される成膜対象物の温度と、マスク用温度センサ５５によって測定されるマスク５１の温度から制御装置３９は加熱装置用電源３５とポンプ３６を制御し、成膜対象物の温度を制御するように構成されている。
【００２７】
基板保持板３２1〜３２4上に乗せられた成膜対象物３３1〜３３4は温度測定され、制御回路３９によってマスク５１の温度と比較され、マスク５１の温度よりも成膜対象物３３1〜３３4の温度の方が高い場合はポンプ３６によって冷却媒体を循環させ、  成膜対象物３３1〜３３4の温度を測定しながら成膜対象物３３1〜３３4を冷却する。成膜対象物３３1〜３３4の温度が低い場合、加熱装置用電源３５を起動し、成膜対象物３３1〜３３4の温度を測定しながら加熱装置に通電して成膜対象物３３1〜３３4を昇温させる。
【００２８】
成膜対象物３３1〜３３4とマスク５１が同温度になったら、冷却媒体と加熱装置を併用し、成膜対象物３３1〜３３4の温度がマスク５１の温度と異ならないようにしておく。
【００２９】
搬送室２０の内部の搬送装置４０により、マスク５１と一致した温度の成膜対象物３３1〜３３4を温度調整室１６の内部から取り出し、蒸着室１５内に搬入する。
蒸着室１５の底壁上には有機蒸発源５２が配置されており、該有機蒸発源５２の内部には、有機蒸着材料５３が配置されている。
【００３０】
前述のマスク５１は所定パターンの孔が形成された金属薄板であり、有機蒸発源５２の上方に配置されている。蒸着室１５内に搬入された成膜対象物は、成膜面をマスク５１に向け、マスク５１の上側に配置される。符号３３ａは、その成膜対象物を示している。
【００３１】
その状態で有機蒸着材料５３を昇温させ、有機蒸発源５２を昇温させると有機蒸発源５２から有機化合物蒸気が発生する。
有機蒸発源５２とマスク５１の間にはシャッター５４が設けられており、有機化合物蒸気の放出が安定したところでシャッター５４を開けると、有機化合物蒸気はマスク５１に到達する。
【００３２】
マスク５１には所定パターンの孔が形成されており、有機化合物蒸気はマスク５１の孔を通って成膜対象物３３ａの表面に到達し、成膜対象物３３ａ表面に孔のパターンと同じパターンの有機薄膜が形成される。
【００３３】
成膜対象物３３ａはマスク５１と同温度なので、マスク５１は伸縮せず、正確なパターンの有機薄膜が正確な位置に形成される。
シャッター５４を閉じた後、有機薄膜が形成された成膜対象物３３ａを搬送装置４０によって蒸着室１５内に搬入し、スパッタ法や蒸着法等により、有機薄膜表面に金属薄膜を形成する。このとき、金属薄膜用のマスクを用いることにより、金属薄膜は所定パターンにパターニングされる。
【００３４】
次に、金属薄膜が形成された成膜対象物は、封止室１４内に搬入され、ガラスや樹脂によって容器内に気密に封止されて表示装置が形成された後、搬入室１１に戻され、搬送室２０と搬入室１１との間のゲートバルブが閉じられ、搬入室１１内に大気が導入され、表示装置が取り出される。
【００３５】
この表示装置は、透明導電膜と金属薄膜との間に電圧が印加されると、有機薄膜が発光し、透明導電膜ガラス基板を透過して外部に光が放射される。  
上記実施例では、成膜対象物の温度を制御する加熱装置と冷却装置を基板保持板３２1〜３２4に設けたが、赤外線や熱風によって加熱する場合は、図３の有機薄膜製造装置２のように、加熱装置３７を温度調整室１６の壁面に設けることができる。
また、加熱装置と冷却装置を搬送室２０内に配置することもできる。
【００３６】
図４の有機薄膜製造装置３は、搬送室２０内に、搬送装置４０と共に温度調節台７０配置されており、温度調節台７０に加熱装置と冷却装置が取り付けられている。
この有機薄膜製造装置３では、温度調整室１６に換え、準備室１６'が設けられている。準備室１６'内には保持装置６０が配置されており、前処理室１２内での前処理が終了した成膜対象物３３1〜３３4は基板保持板６２1〜６２4上に配置され、搬送装置４０によって取り出され、温度調節台７０上に乗せられる。
符号３３ｂは、温度調節台７０上の成膜対象物を示している。
【００３７】
この保持装置６０も成膜対象物用温度センサ５７を有しており、成膜対象物３３ｂの温度を測定しながら加熱や冷却を行い、成膜対象物３３ｂの温度がマスク５１の温度と一致した後、蒸着室１５内に搬入し、上記のように、所定パターンの有機薄膜を形成する。
【００３８】
図４の有機薄膜製造装置３では、搬送装置４０とは別に、温度調節台７０を設けたが、搬送装置４０のハンド４２に加熱装置と冷却装置と成膜対象物用温度センサを配置し、温度測定しながら成膜対象物を加熱・冷却し、成膜対象物の温度をマスクの温度と一致させてもよい。
【００３９】
上記は基板搬送ロボットから成る搬送装置４０を用いたが、搬送装置４０はロボットに限定されるものではない。
また、上記各実施例では、冷却装置を冷却媒体と流路と熱放散装置で構成したが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えばペルチェ素子等、成膜対象物を冷却できる装置を広く含む。
【００４０】
更にまた、上記各実施例では、冷却装置と加熱装置の両方を設けたが、蒸着室１５に搬入する前の成膜対象物の温度がマスク５１の温度よりも必ず低い場合は加熱装置だけを設けてもよい。逆に、成膜対象物の温度がマスク５１の温度よりも必ず高い場合は冷却装置だけを設けることができる。
【００４１】
また、冷却装置や加熱装置を配置する前処理室は搬入室と別に設けてもよいし、搬入室と兼用させてもよい。冷却装置や加熱装置を搬送室２０に配置した場合は、温度調整室には冷却装置や加熱装置は配置する必要はない。
【００４２】
要するに、本発明は、成膜対象物をマスク５１に近接配置する前に成膜対象物５１の温度を制御し、マスク５１と略同じ温度にする方法と装置を広く含む。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の有機薄膜製造装置の第一例
【図２】その内部を説明するための図面
【図３】本発明の有機薄膜製造装置の第二例
【図４】本発明の有機薄膜製造装置の第三例
【符号の説明】
【００４４】
１〜３……有機薄膜製造装置
１１……搬入室
１６……温度調整室
２０……搬送室
３３1〜３３4、３３ａ、３３ｂ……成膜対象物
５１……マスク
５５……マスク用温度センサ
５７……成膜対象物用温度センサ
【図１】
2005314730.tif 000003
【図２】
2005314730.tif 000004
【図３】
2005314730.tif 000005
【図４】
2005314730.tif 000006