(57)【要約】【課題】成膜中の基板の熱変形による蒸着パターンの位置ズレやエッジのボケを防ぐ。【解決手段】複数の蒸発源２を有する蒸着源に対して基板５を矢印で示すように相対移動させながら成膜する蒸着装置において、基板５の中央領域の成膜を行う蒸発源２ａを、端部領域の成膜を行う蒸発源２ｂより下流側に配置する。基板５の端部領域の成膜を先行させ、基板５の中央領域の成膜を最後に行うことで、成膜中の基板端部における熱変形を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蒸発源を用いて、前記蒸発源に対して被成膜基板を相対移動させながら、蒸着マスクを介して前記被成膜基板に成膜する成膜工程を有し、
前記相対移動の方向に延びる前記被成膜基板の中央領域より、前記中央領域を除く残りの領域の成膜を先行して行うことを特徴とする蒸着方法。
【請求項２】
前記成膜工程を繰り返して、複数の蒸着膜を積層することを特徴とする請求項１に記載の蒸着方法。
【請求項３】
真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内で、被成膜基板の中央領域の成膜を行うための第１の蒸発源と、
前記真空チャンバー内で、前記被成膜基板の前記中央領域を除く残りの領域の成膜を行うための第２の蒸発源と、
前記第１及び前記第２の蒸発源に対して前記被成膜基板を相対移動させる搬送手段と、を備えており、
前記第１の蒸発源が、前記第２の蒸発源より前記相対移動の方向の下流側に配置されたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項４】
各蒸発源の周囲を遮蔽手段で覆うことを特徴とする請求項３に記載の蒸着装置。
【請求項５】
前記遮蔽手段を冷却する手段を有することを特徴とする請求項４に記載の蒸着装置。
【請求項６】
前記蒸着マスクを磁性材料で形成し、前記被成膜基板に磁性部材を設置することを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空内で基板上に所望のパターンの蒸着膜を形成する蒸着方法及び蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定のマスクパターンをもつシャドウマスク（蒸着マスク）を介して、基板の被成膜面に成膜を行う薄膜形成方法が知られている。
【０００３】
この方法を用いて、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いたディスプレイが製造されている。有機ＥＬディスプレイは、自発光性でバックライト必要とせず、高速応答性に優れ、低電圧で駆動でき、大画面化が可能であるなどの種々の利点がある。最近では、携帯電話のサブディスプレイ、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラのディスプレイ、車載ディスプレイなどの次世代ディスプレイとして市場に広まりつつある。
【０００４】
このような有機ＥＬディスプレイに用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料を上下から電極（陽極及び陰極）で挟み込む構造を持つ。そして、有機材料からなる有機層に対して、陽極から正孔が陰極から電子がそれぞれ注入され、この有機層内で正孔と電子が再結合して発光が生じる。
【０００５】
有機ＥＬ素子における有機層は、一般に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等といった３〜５層が積層されている。有機層を形成する方法として、真空薄膜成膜技術を利用した真空蒸着によって、各層を順次成膜して積層構造を形成する方法がある。
【０００６】
有機ＥＬディスプレイのＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の画素を形成する手段として、マスク蒸着による塗り分けが用いられている。マスク蒸着は、基板の膜を形成する側に蒸着マスクを密着させ、基板の膜を形成する側の離れた位置に蒸発源を設置する。蒸発源より蒸発される有機材料を、蒸着マスクを通して基板の所定の位置に蒸着し、パターニングさせる方法である。
【０００７】
また、近年、生産性向上のため基板の大判化が進んでいる。大判の基板内で膜厚の均一性を確保するため、蒸発源を２箇所以上に配置することが提案されている。例えば、複数の蒸発源を、真空チャンバー内の底面に、基板のある辺に平行になる直線上に配置する（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、真空蒸着を行う際には、蒸発源から有機材料を蒸発させるために、蒸発源を加熱する工程で、蒸発源が高温になり、この輻射熱により、蒸着マスクと基板が温度上昇し、熱変形する。このように蒸着マスクと基板が熱変形することにより、蒸着マスクと基板の位置がずれ、基板上に形成される有機膜のパターンが所望の位置からずれる。
【００１０】
一般に、蒸着マスク又は基板の熱変形量が大きくなればなるほど、このパターンの位置ズレ量は大きくなる。パターンの位置ズレ量が大きい場合、有機ＥＬディスプレイに画素欠陥やライン欠陥などの表示欠陥が生じる可能性が大きくなる。
【００１１】
蒸着マスクと基板の熱変形量は、蒸着マスクと基板を形成している材料固有の熱膨張係数に応じて決まるため、蒸着マスクと基板の熱変形の対策として、耐熱性の高い材料を使用することが考えられる。
【００１２】
例えば、耐熱性の高い材料として、蒸着マスクはインバー材、基板はコーニングガラスがある。熱膨張率は、インバー材が約１．６×１０−６［℃−１］であり、コーニングガラスが約３．８×１０−６［℃−１］である。基板の材料であるコーニングガラスの方が、熱膨張率が大きく、よって熱変形量も大きくなる。
【００１３】
基板の一辺の寸法を１ｍとし、材料としてコーニングガラスを用いる場合、コーニングガラスの熱膨張率は約３．８×１０−６［℃−１］であり、基板の温度上昇を５℃とすると、基板の変形量は約１９μｍとなる。この時の有機膜パターンの位置ズレ量を見積もると、基板の中心を基準点とした場合、基板の端部では位置ズレ量が約９．５μｍとなる。
【００１４】
一方で、高精細な有機ＥＬディスプレイにおける画素の一辺の長さは、１０μｍ〜２００μｍであり、これらの画素が１０μｍ〜５０μｍの間隔で規則正しく配置されている。よって、高精細かつ高開口率の有機ＥＬパネルを得るためには、有機膜パターンの位置ズレ量は約１０μｍ以下とすることが望ましい。
【００１５】
有機膜パターンの位置ズレ量の要因として、蒸着マスクの作製精度、基板形状のバラツキ、蒸着マスクと基板のアライメント精度、蒸着マスクと基板の熱変形による位置ズレ等がある。このため、熱変形に起因する位置ズレ量は、約５μｍ以下とすることが望ましい。
【００１６】
本発明は、成膜中における基板の熱変形を抑制し、基板上の被成膜箇所に蒸着膜を精度よく成膜することのできる蒸着方法及び蒸着装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の蒸着方法は、複数の蒸発源を用いて、前記蒸発源に対して被成膜基板を相対移動させながら、蒸着マスクを介して前記被成膜基板に成膜する成膜工程を有し、前記相対移動の方向に延びる前記被成膜基板の中央領域より、前記中央領域を除く残りの領域の成膜を先行して行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明の蒸着装置は、真空チャンバーと、前記真空チャンバー内で、被成膜基板の中央領域の成膜を行うための第１の蒸発源と、前記真空チャンバー内で、前記被成膜基板の前記中央領域を除く残りの領域の成膜を行うための第２の蒸発源と、前記第１及び前記第２の蒸発源に対して前記被成膜基板を相対移動させる搬送手段と、を備えており、前記第１の蒸発源が、前記第２の蒸発源より前記相対移動の方向の下流側に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
被成膜基板（基板）に蒸着膜を形成する成膜プロセスにおいて、基板の端部を始めに成膜して、その後に基板の中心部を含む中央領域を成膜する。
【００２０】
基板の端部近傍を成膜する時に、基板の中心部の温度上昇が微小なため変形量が積算されず、基板の端部での熱変形量を大幅に低減することができる。これによって、熱変形に起因する蒸着パターンの位置ズレやエッジのボケを防ぐことができ、基板上の所望の位置に蒸着膜を精度よく形成することができる。
【００２１】
また、蒸発源の周囲に遮蔽手段（遮熱板）を設けることで、蒸発源からの輻射熱を抑制し、成膜プロセスにおける基板の温度上昇を低減することができる。さらに、この遮熱板を冷却することで、蒸発源からの輻射熱をより一層抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
はじめに、有機ＥＬ素子の概略構成について説明する。有機ＥＬ素子は、有機ＥＬディスプレイを構成するための基板（被成膜基板）に形成されたもので、それぞれ異なる有機材料からなる複数の有機層（蒸着膜）が順次積層されているものである。基板上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分に対応した複数の有機ＥＬ素子が、所定パターンに従ってマトリクス状に配列されている。
【００２４】
カラー画像を表示するための各有機ＥＬ素子の配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分に対応したパターニング成膜により、各有機ＥＬ素子を形成することで実現可能となる。パターニング成膜は、鉄やニッケルやインバー等の磁性体（磁性材料）からなる蒸着マスクを用いて行う。蒸着マスクには、所定の蒸着パターンに対応した複数の開口が配置されている。
【００２５】
蒸着マスクを、被成膜基板である基板の一面側を覆うように密着する。この時、基板の他面側に、磁性部材を配置する。磁性部材の磁力により、蒸着マスクと基板の密着が強化され、アライメント後の基板とマスクの位置ズレを抑制することができる。このように蒸着マスクを利用することで、基板上に所定パターンの成膜を行うことができる。また、複数種類の蒸着マスクを用意すれば、異なるパターンの多層成膜を行うこともでき、複数の有機ＥＬ素子をマトリクス状に配列することが可能となるのである。
【００２６】
次に、以上のような基板上に有機ＥＬ素子を形成して、有機ＥＬディスプレイを構成するための製造システムについて説明する。この製造システムは、カラー画像の表示が可能な有機ＥＬディスプレイを構成すべく、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分に対応したパターニング成膜を行って、基板上に複数の有機ＥＬ素子をマトリクス状に配列するためのものである。
【００２７】
本実施形態を適用する製造システムは、外部から基板が供給される基板供給部と、その基板に対してクリーニングや活性化等の前処理を行う前処理部を有する。また、Ｒ色に対応したアライメントを行うＲ色アライメント部と、Ｒ色に対応したパターニング成膜を行うＲ色成膜部と、Ｇ色に対応したアライメントを行うＧ色アライメント部と、Ｇ色に対応したパターニング成膜を行うＧ色成膜部と、を備える。さらに、Ｂ色に対応したアライメントを行うＢ色アライメント部と、Ｂ色に対応したパターニング成膜を行うＢ色成膜部と、基板と蒸着マスクとの分離等の後処理を行う後処理部と、を有する。また、パターニング成膜により各色に対応する有機ＥＬ素子が形成された後の基板を排出する基板排出部が配置される。
【００２８】
これらの各部のうち、Ｒ色成膜部、Ｇ色成膜部及びＢ色成膜部が、本実施形態の蒸着装置に該当する。
【００２９】
成膜プロセスにおける基板の温度上昇は、蒸着材料を加熱するために高温となる複数の蒸発源が、基板の複数の領域に対向した位置に配置されており、この高温の蒸発源からの輻射熱により起こる。特に、蒸発源と対向する個所の温度上昇が大きくなる。
【００３０】
一般的な成膜プロセスにおける基板の支持は、片側を蒸着マスク及び蒸着マスクのフレームによって、もう一方を金属板によって支えられている。この状態での、基板と蒸着マスク、蒸着マスクのフレーム、金属板との接触は、ほぼ均一である。よって、基板はほぼ均一な摩擦力で支持されている。
【００３１】
この支持状態で基板が温度上昇すると、基板は基板の中心を基点に熱変形する。つまり、基板の中心から端にいくにつれ変形量が積算され、基板の端部での熱変形が最も大きくなる。そして、この基板の端部での熱変形は、基板が大きくなれば積算する変形量が増えるため、さらに大きくなる。しかし、基板の中心部が温度上昇せずに熱変形がなければ、変形量が積算されず、基板の端部での熱変形量を大幅に低減することができる。
【００３２】
本実施形態による蒸着装置は、真空チャンバー内に、同一物質を成膜するための複数の蒸発源で構成される蒸発源群を配置し、別途設けたアライメント装置により、蒸着マスクを基板と位置合わせして一体化し、前記蒸発源群の上を移動させる搬送手段を備える。この搬送手段は、真空チャンバー内の蒸発源群を基板と蒸着マスクに対して相対移動させるものであれば、蒸発源群側を移動させる等、他の構成でもよい。
【００３３】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態による蒸着装置は、真空チャンバー１と、真空チャンバー１の底面に配置された複数の蒸発源２（２ａ、２ｂ）と、を有する。また、各蒸発源２の蒸着材料３を加熱したときに発生する輻射熱を遮蔽するための遮蔽手段である遮熱板４と、被成膜基板である基板５と各蒸発源２とを相対移動させるための図示しない搬送手段と、を有する。真空チャンバー１は、基板５及び蒸着マスク６の搬入口及び排出口を備えている。
【００３４】
各蒸発源２は、それぞれが基板上に成膜する有機層に対応する同一の有機材料である蒸着材料３を収容している。図１に示すように、ここでは蒸発源２を３つ設置した場合を説明する。この構成で、基板５の中心部を含んで前記相対移動の方向に延びる中央領域に蒸着膜を成膜する第１の蒸発源２ａを、矢印で示す基板５の搬送方向の下流側（相対移動の方向の下流側）、すなわち、成膜開始時の基板５から最も遠い位置に配置する。
【００３５】
このように、基板５の中央領域に成膜する第１の蒸発源２ａを、基板５から最も遠い位置に配置すると、基板５の中央領域の成膜に先行して、基板５の残りの領域である端部領域に対応する第２の蒸発源２ｂによる蒸着が行われることになる。このように中央領域の成膜に先行して第２の蒸発源２ｂによる残りの領域の成膜を行うと、基板５の端部近傍を蒸着する時に、基板５の中心部の温度上昇が微小なため変形量が積算されず、基板５の端部での熱変形量を大幅に低減することができる。その結果、熱変形に起因する蒸着パターンの位置ズレやエッジのボケを防ぐことができ、基板上の所望の位置に有機膜を精度よく形成することで、高精細な有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００３６】
ここでは、設置された蒸発源の数が３つである場合を例に挙げているが、これに限定されない。蒸発源の数が３つ以上の場合の蒸発源の配置も同様で、基板の中央部近傍の被成膜領域（中央領域）を蒸着する蒸発源を、基板から最も遠い位置に配置する。そして、基板上の被成膜領域が中央部から端部へ向かう順番で、その蒸着領域に対応する蒸発源を順次近くに配置する。
【００３７】
各蒸発源は、例えばヒータの加熱によって有機材料を蒸発させるが、それぞれに独立した温度コントローラが接続しているとともに、成膜の厚さを膜厚センサによってモニタしているので、任意の蒸着レートが安定して保たれるようになっている。つまり、温度コントローラ及び膜厚センサによって、各蒸発源はそれぞれ個別に蒸着レートがコントロールされるようになっている。
【００３８】
また、蒸発源の基板と対向する面の表面を、研磨等の処理により放射率を０．３より小さくすることにより、蒸発源からの輻射熱が基板に伝わりにくくなり、基板の温度上昇を低減することができる。
【００３９】
蒸発源の周囲には、蒸発源の開口を塞がないように遮熱板を設ける。遮熱板を設けることで、蒸発源からの輻射熱を抑制し、基板の温度上昇を低減することができる。さらにこの遮熱板を冷却する手段を設けることで、蒸発源からの輻射熱を抑制する効果を、大きくすることができる。
【００４０】
成膜プロセス中に基板と蒸着マスクを相対移動させる搬送手段は、脱ガスの対策等がなされたボールネジやベルトコンベア等による搬送方式を用いる。
【００４１】
次に、有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
【００４２】
基板上に有機ＥＬ素子を形成するにあたっては、まずＲ色アライメント部、Ｇ色アライメント部又はＢ色アライメント部にて、基板と蒸着マスクとの精密アライメントが行われる。この精密アライメントは、基板と蒸着マスク上にあるアライメントマークを画像処理等によって検出認識することによって行われる。
【００４３】
アライメントの後、基板と蒸着マスクとは、基板の背面に設置された磁性部材の磁力により密着する。その後、ハンドリングロボットや搬送コンベア等によって搬入口から本発明の真空チャンバー内に搬送される。
【００４４】
真空チャンバー内に搬送された基板と蒸着マスクとは、基板の被成膜箇所が各蒸発源と対向する位置を順に通過するように、搬送される。このとき各蒸発源は、予めの設定に従いつつ、それぞれ個別に温度コントローラ等により、蒸着レートがコントロールされるようになっている。
【００４５】
蒸発源の配置場所は、前述のように、基板の中央領域を蒸着する蒸発源を、基板の搬送方向において基板から最も遠い位置に配置し、基板の中央部近傍の成膜プロセスが最後に行われるようにする。このため、基板の端部近傍を蒸着する時に、基板の中心部の温度上昇が微小なため変形量が積算されず、基板の端部での熱変形量を大幅に低減することができる。その結果、熱変形に起因する蒸着パターンの位置ズレやエッジのボケを防ぐことができ、基板上の所望の位置に有機膜を精度よく形成することで、高精細な有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００４６】
このようにして、各蒸発源上を基板と蒸着マスクが通過し、成膜の終わった基板と蒸着マスクは、ハンドリングロボットや搬送コンベア等によって、搬出口から真空チャンバー外へ搬出される。そして、次の色成分に対応した蒸着装置へ送られて、再び同様のアライメント及び成膜処理が行われる。これを繰り返すことによって、基板上には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分に対応した有機ＥＬ素子が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造プロセスに限定されるものではなく、種々の成膜プロセスに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】一実施形態による蒸着装置の構成を示すもので、（ａ）はその上面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    真空チャンバー
２、２ａ、２ｂ    蒸発源
３    蒸着材料
４    遮熱板
５    基板
６    蒸着マスク
【図１】
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