(57)【要約】【課題】有機ＥＬデバイスの蒸着膜を形成する際に、不要なシャドウが生じないように、マスクと基板との間の隙間を無くしてマスクと基板とを密着させる。【解決手段】基板へ有機ＥＬ膜を蒸着する成膜装置では、基板支持板９１に有機ＥＬデバイス用基板６を固定機構１０１を用いて水平状態に保持して真空チャンバ１内に搬入する。基板支持板を、分割形状の複数個の分割基板支持板９１ａ〜９１ｅで構成し、その各々の上端部及び下端部に押圧手段１１３を設け、各押圧手段が基板の背面側から実質的に垂直に基板を押圧して、基板とマスクとを密着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に搬入された有機ＥＬデバイス用基板にマスクを介して蒸発源から噴射される蒸着物質を成膜する成膜装置において、
前記基板を垂直に保持する基板支持手段を幅方向に複数に分割した形状の分割基板支持板で構成し、この複数の分割基板支持板のそれぞれの上端部及び下端部に、前記基板を前記マスク側に押圧する押圧手段を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記押圧手段はサーボモータまたはピエゾ素子であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記押圧手段を制御するコントローラを設け、このコントローラは各分割基板支持板の上端部及び下端部に配置された押圧手段を同じタイミングで制御することを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記分割基板支持板は、前記基板を冷却する手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
真空チャンバ内に水平状態で有機ＥＬデバイス用基板を搬入し、次いでこの基板の姿勢を垂直状態に変化させて垂直に保持されたマスクに密着させ、蒸発源から蒸着物質を噴射して成膜する成膜方法において、
前記基板の姿勢を垂直状態にした後に、アライメント手段を用いて前記マスクと前記基板をアライメントし、前記基板の背面に配置した分割形状の複数の基板支持板に設けた押圧手段を用いて、前記基板の上端部及び下端部の複数個所をマスクフレームに押圧し、前記マスクと前記基板とを密着させるようにしたことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空チャンバ内で成膜する成膜装置および成膜方法に係り、特に有機ＥＬデバイスの成膜に好適な成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の有機ＥＬデバイスの製造方法が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法においては、材料の損失が少なく経済的に有機ＥＬデバイスを生産するために、真空チャンバ内にＮ枚（Ｎは２以上）の基板を収容し、第１枚目の基板の蒸着中に第Ｎ枚目の基板を搬入し、第２枚目の基板の蒸着中に第１枚目の基板を真空チャンバ外へ搬出している。以下、この手順を繰り返すことにより、成膜の能率を向上させている。そのため、真空チャンバを複数に分割している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の従来の有機ＥＬの製造方法においては、真空チャンバを複数に分割し、分割したそれぞれのチャンバでの動作を異ならせているので、一方の基板が蒸着中に他方の基板の搬入または搬出が可能になり、成膜の能率が向上する。しかしながら、この公報に記載の方法では、基板とマスクのアライメントについて、基板を直立させた後、アライメントカメラによりマスクおよび基板に設けられたアライメントマークを撮像し、アライメント機構でマスクを動かしてアライメントすることが記載されているだけで、実際のアライメントにおいてマスクと基板間の密着度がどの程度であるかについては、十分には考慮されていない。
【０００５】
一般的にマスクは、成膜する部分に微小な孔の開いた厚さ数十μｍのマスクシートを有し、マスクシートの外周にマスクシートを保持するための強固な金属枠（マスクフレーム）が設けられている。金属枠とマスクシートとは溶接接合されており、総称してマスクと呼ばれている。
【０００６】
ところで、有機ＥＬ膜等の作成に当たっては、基板の前面に配置されるマスクの孔にいかに忠実に蒸着膜が形成されるかが重要となる。マスクと基板は機械的に密着させているが、基板の大型化に伴いその密着度が重要になっている。例えば、基板を保持するための基板支持板とマスクフレームには、部品加工時の歪が残存する。この歪は基板の大型化に伴い顕著になり、マスクの平坦度を劣化させる。その結果、基板とマスクの全面を密着させることが困難になっている。
【０００７】
このように基板とマスクとの密着度が低下した場合には、真空蒸着後の基板面を観察すると、マスクに形成した孔をなぞってほぼ均一厚さの膜が形成されている一方、孔の周囲には孔部に形成した膜厚さに比較して非常に薄い斜面状の膜が形成されている。この幅は最大で数十μｍ以上になることもある。
【０００８】
成膜装置では、有機物分子は蒸発源から一定の噴射角を持って噴射されるので、マスクと基板の隙間が大きいほど広い範囲に成膜され、上記斜面状の膜が広い範囲に形成されることになる。近年、小型画面で高精細なディスプレイが求められ、画素配置の密度（ＰＰＩ：ピクセル  パー  インチ）が高まっており、３００ＰＰＩ程度まで高くなると予想されている。一方、成膜される膜の面積を広く取り、高い輝度を確保する傾向にあるため、例えばＲ発光膜とＧ発光膜の間隔は非常に狭くなっているので、余分な膜の存在は無視できない状態になっている。
【０００９】
ディスプレイの場合、電流を制御して各色を発光させる際に、顕著な余分な膜が存在すると、余分な膜近傍の膜厚が薄くなり輝度が不均一になるとともに、劣化も早く、有効な膜として使用できない。そのため、マスクと基板とを密着させることにより、余分な膜の形成を限りなく小さくすることが強く求められている。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は成膜装置および成膜方法において、蒸着膜を形成する際に不要な膜が生じないように、マスクと基板との間の隙間を無くしてマスクと基板とを密着させることにある。本発明の他の目的は、有機ＥＬ用の成膜装置および成膜方法において、マスクと基板とを密着させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の特徴は、真空チャンバ内に搬入された有機ＥＬデバイス用基板にマスクを介して蒸発源から噴射される蒸着物質を成膜する成膜装置において、前記基板を垂直に保持する基板支持手段を幅方向に複数に分割した形状の分割基板支持板で構成し、この複数の分割基板支持板のそれぞれの上端部及び下端部に、前記基板を前記マスク側に押圧する押圧手段を設けたことにある。
【００１２】
そしてこの特徴において、前記押圧手段はサーボモータまたはピエゾ素子であるのがよく、前記押圧手段を制御するコントローラを設け、このコントローラは各分割基板支持板の上端部及び下端部に配置された押圧手段を同じタイミングで制御するのがよい。また、前記分割基板支持板は、前記基板を冷却する手段を有することが好ましい。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、真空チャンバ内に水平状態で有機ＥＬデバイス用基板を搬入し、次いでこの基板の姿勢を垂直状態に変化させて垂直に保持されたマスクに密着させ、蒸発源から蒸着物質を噴射して成膜する成膜方法において、前記基板の姿勢を垂直状態にした後に、アライメント手段を用いて前記マスクと前記基板をアライメントし、前記基板の背面に配置した分割形状の複数の基板支持板に設けた押圧手段を用いて、前記基板の上端部及び下端部の複数個所をマスクフレームに押圧し、前記マスクと前記基板とを密着させるようにしたことにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板の背面側に位置する基板支持板を分割形状とし、その分割形状の基板支持板の各々の上端部及び下端部に基板をマスクフレームに押圧する押圧手段を設けたので、マスクと基板との間の隙間を無くしてマスクと基板とを密着させることができる。また、有機ＥＬ用の成膜装置および成膜方法において、マスクと基板とを密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る成膜装置に用いる基板支持板部の一実施例の正面図および縦断面図である。
【図２】図１に示した基板支持板部の斜視図である。
【図３】図１に示した基板支持板を内蔵させた本発明に係る成膜装置の一実施例の縦断面図である。
【図４】図３に示した成膜装置の主要部の斜視図である。
【図５】本発明に係る成膜装置に使用するマスクの一例を示す図である。
【図６】図１に示した基板支持板を用いた成膜方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る成膜装置の実施例を、図面を用いて説明する。図１は、成膜装置に用いる基板支持板部の図であり、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）はその縦断面図である。図２は、図１に示した基板支持板部の斜視図である。図３は、図１に示した基板支持板を内蔵した成膜装置の一実施例の縦断面図であり、図４は成膜装置の主要部の斜視図、図５は、成膜装置に使用するマスクの一例を示す図である。図６は、図１に示した基板支持板を用いた成膜装置の成膜方法のフローチャートである。
【００１７】
初めに、図３、４を用いて、本発明に係る成膜装置１００の概要を説明する。以下の説明では、有機ＥＬデバイスでの成膜について説明するが、本発明は有機ＥＬデバイスに限るものではなく、通常のＥＬデバイス等にも適用できることは言うまでもない。また、本実施例で説明する基板６は第５〜第６世代であり、１５００ｍｍ×１８００ｍｍの大きさにもなるものである。
【００１８】
成膜装置１００は、図示しない真空ポンプで真空引きされた真空チャンバ１と、この真空チャンバ１へ基板６を搬入、搬送する際に真空チャンバ１を開閉するゲート弁１０とを有している。成膜装置１００で成膜中は、真空チャンバ１内はゲート弁１０により仕切られ、１０−５Ｐａ程度の圧力に保たれる。
【００１９】
基板６は、図示しない搬送手段を用いて機外からこの真空チャンバ１へ、水平状態で導かれる。そして、基板を載置可能で回動可能に設けられた基板保持手段９０に載置される。基板保持手段９０は真空チャンバ内１に固定された回転機構９２に接続されており、回転機構９２により水平位置から垂直位置まで、９０度回動可能になっている。基板保持手段９０は、基板６を保持し、基板載置面を形成する基板支持板９１を有している。基板支持板９１は、成膜時に基板６の温度が過度に上昇するのを防止するために、その内部に冷却手段、例えば冷却流路が形成されており、ＣＰ（冷却板）とも呼ばれる。基板６が回動して垂直方向に位置したときに、基板支持板９１の上端部および下端部になる位置の近傍には、アライメントカメラ８６が取り付けられている。
【００２０】
基板６を回動して垂直状態になる位置に対向して、詳細を後述するマスク８１が真空チャンバ１に固定した保持手段を介して、垂直に保持される。つまり、マスク８１はその背面側（基板６に対向する側の反対側）周縁部で、マスクホルダ８９により固定保持される。マスクホルダ８９の上部は、この真空チャンバ１の外側にモータが取り付けられたアライメント駆動部８３に接続されている。
【００２１】
マスク８１から少し距離を置いて、左右方向（図ではＹ方向）に延びる蒸発源７１が配置されている。蒸発源７１は、上下方向に移動可能になっている。蒸発源７１の上下方向の移動およびマスク８１のアライメントの調節は、コントローラ２００の指示により実行される。
【００２２】
ここで、アライメントの詳細を、図４を用いて説明する。なおこの図４では基板６を左右に２枚取り付け可能な場合を示しているが、基板６の取り付けが１枚しかできない場合でも、以下の説明は同様に適用できる。本例は、右側の基板６をアライメントする場合である。真空チャンバ１内に搬送された基板６は、最初水平状態になっている。基板６は基板支持板９１に保持されているので、回転機構９２を用いてずり落ちることなく、垂直に立てられる。
【００２３】
マスク８１の角部にはアライメントマークとしての窓（開口部）８５が形成されており、基板６に設けたアライメントマークと、窓８５をアライメントカメラ８６で撮像してアライメントを行う。この撮像に基づいてアライメント駆動部８３がマスク８１の位置を調整し、マスク８１と基板６との位置決めが実行される。位置決めが終了したら、蒸発源７１を移動させて、蒸着を実行する。
【００２４】
ＰＰＩの高い基板６を作成するための蒸着用のマスク８１では、図５に詳細を示すように、一般的に矩形の孔８１ｃが開けられている。この矩形の孔８１ｃの大きさは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色セットで、幅、高さ方向に数百μｍ程度である。この多数の矩形の孔８１ｃは、エッチング等により形成されている。
【００２５】
多数の矩形の孔８１ｃが形成されたマスクシート８１ａは、張力を加えてマスクフレーム８１ｂに溶接固定されている。なお、マスクフレーム８１ｂは、基板６のサイズが第５〜第６世代では１５００ｍｍ×１８００ｍｍにも達しているので、その基板６に応じた大きさとなっている。そのため、製作過程の加工誤差等により、数百μｍの変形を生じている。蒸着時には、マスクフレーム８１ｂを装置のマスク固定板に押し付け保持するが、上記製作過程で生じた変形を完全に矯正することは困難であった。
【００２６】
ところで、従来からガラス基板と薄板のマスクの密着については十分検討されているが、成膜後の基板を調べると余分な膜が形成されている場合が多い。この原因の一つは、ガラス基板６と薄板のマスク８１の間に、局所的に非常に微細な隙間が形成されることにあり、隙間を可能な限りゼロとすることが望まれている。以下に、この局所的な隙間を低減する具体例を、図１ないし図３を用いて説明する。
【００２７】
図１および図２に、基板支持板９１部の詳細を示す。図１（ａ）は、基板６に蒸着膜を成膜するときなどの基板６を垂直に立てた状態を示しており、基板支持板９１の正面図でガラス基板６を取り去った状態の図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の縦断面図で、Ａ−Ａ矢視図である。ガラス基板６の背面側には、基板６の姿勢を垂直方向に変えたときにも基板６が位置ずれしないように、基板支持板９１が配置されている。
【００２８】
基板支持板９１は、上記アライメントの際に、基板６を背面側からマスクフレーム８１ｂに押し付けるように作用する。そこで、本実施例では、基板支持板を９１を幅方向に５分割している(図１（a）参照）。その詳細を、図２の斜視図により説明する。
【００２９】
複数の分割基板支持板９１ａ〜９１ｅは、縦長矩形状であり、上端部および下端部が上保持部材５５および下保持部材５４で幅方向に緊密に保持されている。各分割基板支持板９１ａ〜９１ｅでは、上下端部に基板を保持するための基板保持手段１０１が取り付けられている。幅方向両端側に位置する分割基板支持板９１ａ、９１ｅでは、長辺の端部側に間隔を置いて複数の基板保持手段１０１が取り付けられている。
【００３０】
すなわち、複数の分割基板支持板９１ａ〜９１ｅを組み合わせた基板支持板９１の周囲部には、適当な間隔を置いて基板６を保持する基板保持手段１０１が取り付けられている。基板支持板９１は、基板６に蒸着膜を成膜する際に、基板６の表面温度が異常に上昇するのを防止するために、内部を冷却物質が流通する。そのため、冷却物質の流入口５１が分割基板支持板９１ａの上部に、流出口５２が分割基板支持板９１ａの下部にそれぞれ形成されている。
【００３１】
基板支持板９１の背面には、基板支持板９１を介して基板６をマスク８１のマスクシート８１ａに密着させるために、押し台５７が配置されており、押し台５７は回転機構９２に保持されている。つまり、真空チャンバ１内に基板６が搬送されるときは、回転機構９２の腕木部が水平状態になっており、この腕木部に押し台５７が載置されている。押し台５７の上面には基板支持板９１が載置され、この基板支持板９１の上面に基板保持手段１０１を用いて基板６が水平保持されている。
【００３２】
ここで、押し台５７には、各分割基板支持板９１ａ〜９１ｅの上端部および下端部であって幅方向中央部に対応する位置に、貫通孔が形成されている。そしてこの貫通孔から、アクチュエータ付きのサーボモータ５６のシャフトが各基板支持板９１ａ〜９１ｅの背面側に突き出ている。すなわち、押し台５７の背面側にサーボモータ５６が取り付けられており、この貫通孔から突き出たシャフトが図１（ｂ）に示すように、基板支持板９１の背面側を押圧する。サーボモータ５６は、コントローラ１５０に接続されている。本発明においては、基板支持板９１が分割されているので、基板６をマスクフレーム８１ｂに倣って押しつけることができる。
【００３３】
次に、真空チャンバ１内に基板６を搬送してから蒸着膜を成膜するまでの手順を、図６にフローチャートで示す。水平に保持されて真空チャンバ１のロードロック室を経由して処理室に基板６が運ばれる（ステップ６１）。処理室内に運ばれた基板６は、回転機構９２を用いて、その姿勢を水平位置から垂直位置に変える（ステップ６２）。アライメントカメラ８６を用いて、基板６およびマスク８１に形成したアライメントマーク８４を合わせる（ステップ６３）。これで、マスク８１と基板６の位置決めが完了する。コントローラ１５０がサーボモータ５６を駆動して、マスク８１のマスクシート８１ａに基板６を押し付ける（ステップ６４）。
【００３４】
コントローラ２００により蒸発源７１を位置決めし、蒸発源７１からマスク８１めがけて蒸着物質を照射する（ステップ６５）。所定蒸着膜厚になるまで繰り返す（ステップ６６）。蒸発源位置を変化させ（ステップ６７）、マスク８１の背面に位置する基板６の各部に均一に蒸着膜が成膜されるようにする。蒸着が終了すれば〈ステップ６８〉、蒸発源７１を移動するとともに、サーボモータ５６を駆動してマスク８１と基板６の密着を開放し、回転機構９２を用いて基板６を水平位置に戻す。次いで、次の蒸着物質の蒸着をするかまたは蒸着工程の終了となる。
【００３５】
本実施例によれば、ガラス基板の背面側に位置する基板支持板を、幅方向に複数に分割した分割形状とし、それぞれを別個にマスクフレームに押圧するようにしたので、マスクフレームに微小なゆがみや取り付け時の歪があっても、分割した基板支持板がガラス基板を背面から押圧するので、ガラス基板はマスクのマスクシートに密着し、マスクへの密着度が向上する。またガラス基板を押圧するのはあくまでも基板支持板なので、ガラス基板を傷つけるおそれもない。
【００３６】
なお上記実施例では、ガラス基板を押圧する基板支持板の分割数を５としているが、分割数はこれに限るものではなく、複数個であればよい。ただし、分割数を多くすると、サーボモータの個数が増え、配置および制御が複雑になる。また、基板支持板は冷却手段としても作用するので、冷却物質の漏洩防止が複雑になる。
【００３７】
上記実施例では、基板支持板を押圧する手段にサーボモータを使用しているが、サーボモータの代わりにピエゾ等の変位発生手段を用いてもよい。いずれにしても、押圧する変位はマスクフレームの歪等を考慮すると、最大でも数ｍｍ程度あればよく、１ｍｍ程度あれば実用上マスクと基板とが密着して余分な膜の形成を低減できる。したがって、押圧手段は、微小変位または小変位を発生する手段であればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…真空チャンバ、６…基板、１０…ゲート弁、５６…サーボモータ、５７…押し台、７１…蒸発源、８１…マスク、８１ａ…マスクシート、８１ｂ…マスクフレーム、８１ｃ…孔、８３…アライメント駆動部、８４…アライメントマーク、８５…窓、８６…アライメントカメラ、８９…マスクホルダ、９１…基板支持板、９１ａ〜９１ｅ…分割基板支持板、９２…回転機構、１００…成膜装置、１５０、２００…コントローラ。
【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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