JP2004296309A

JP2004296309A - 成膜装置及びこれを用いて製造される有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2004296309A
Application number: JP2003088404A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Abiko; 浩志安彦
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】成膜用マスク上への基板の搬送及び載置作業が容易に行なえると共に、搬送手段の基板保持部がマスクフレームあるいは成膜用マスクと干渉することなく、成膜用マスクと基板とを適正に密着させることのできる成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜用マスク２を用いて基板への成膜処理を行なう成膜装置において、前記成膜用マスク２が上面に配置されると共に、前記成膜用マスクに形成されたマスクパターン２ａ部分を臨む開口部１ｂが形成されたマスクフレーム１を備えている。前記マスクフレーム１に、水平方向に所定の面積を有する段差部１ａが設けられていることを特徴としている。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクフレームに配置された成膜用マスクを介して基板に成膜する成膜装置及びこれを用いて製造される有機ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイの製造工程において、その発光素子となる有機ＥＬ層をガラス基板等の基板に成膜する方法として、一般的に蒸着による成膜が行なわれている。
この蒸着工程においては、複数のパターンが形成された金属製の成膜用マスクが用いられる。この成膜用マスクは、マスクフレーム上に配置されて使用されるが、非常に薄く形成されており、単に配置しただけではマスク表面に撓みが生じることがある。そのため、この成膜用マスクをマスクフレームに配置する際には、例えば、成膜用マスクに水平方向の張力を加え、撓みのない状態にしている。
このようにして、配置した成膜用マスク上に基板を密着して重ね、その下方から有機ＥＬ材料等を加熱して蒸発させることによって、基板表面への成膜が行なわれる。
【０００３】
この蒸着工程における基板の成膜用マスク上への載置について更に説明する。基板を成膜用マスク上へ載置するための構成は、例えば特許文献１（特開２００１−３１５５号）に示されている。尚、図１に前記特許文献１に示された構成を示す。
図１に示すように、予めマスクフレーム３０上に成膜用マスク３１が配置されている。基板３２は、その両端下面部を基板保持部３３によって支持された状態で前記成膜用マスク３１上に搬送され、成膜用マスク３１上に載置される。なお、特許文献１にあっては、成膜用マスク３１は磁性体材料で形成され、基板３２上に磁石３５を載置することによって、成膜用マスク３１と基板３２とを密着させている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１―３１５５号公報（第３頁左欄第１４行乃至第４５行、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示すような基板保持部を用いて基板を搬送する場合、基板保持部が基板の両端下面部を支持しているため、成膜用マスク（マスクフレーム）の大きさより小さな基板を用いると、基板保持部が成膜用マスク（マスクフレーム）と干渉するという弊害があった。
即ち、図２に示すように成膜用マスク（マスクフレーム）より小さな基板を用いた場合、基板２２を成膜用マスク２０上に載置する際、図３に示すように基板保持部２３と成膜用マスク２０とが干渉する。
また、基板保持部２３を水平方向に引き抜いた際、図４に示すように、基板２２が成膜用マスク２０上に倒れる（落下）する。これによって、成膜用マスク２０に擦れ等の損傷が生じることがあり、また成膜用マスク２０と基板２２との正確な位置合わせができない等の不具合が生じていた。
【０００６】
かかる問題を解決する第一の方法として、成膜用マスク（マスクフレーム）の大きさより、大きな基板を用いることが考えられる。しかしながら、このように大きな基板を用いた場合には、蒸着されない部分が広く残ってしまい、生産効率が低下するという新たな課題が生じる。
【０００７】
また、かかる問題を解決する第二の方法として、マスクフレーム１４の隅部に切り欠き部を設け、マスクフレーム１４と基板保持部２３との干渉を回避する方法が考えられる。即ち、図５に示すように、マスクフレーム１４の四つの隅部に切り欠き部１４ａを設け、この切り欠き部１４ａの部分に基板保持部２３を位置させ、マスクフレーム１４と基板保持部２３との干渉を回避する方法が考えられる。
【０００８】
しかしながら、前記した切り欠き部１４ａを形成すると、マスクフレーム１４の開口部１４ｂと切り欠き部１４ａとの間隔が狭く、マスクフレームの機械的強度が弱くなる。そのため、張力が加えられた成膜用マスク１５をマスクフレーム１４上に配置すると、マスクフレーム１４の強度が保てず、マスクフレーム１４が湾曲するという新たな課題が生じる。
【０００９】
この課題を解決する方法として、図６に示すようにマスクフレーム１４の開口部１４ｂの四隅を湾曲形状とし、前記開口部１４ｂと切り欠き部１４ａとの間隔を大きくする方法が考えられる。或いは、開口部１４ｂに補強線を架設する方法（図示しない）が考えられる。
しかしながら前者の方法の場合、これにより、マスクフレーム１４の強度は維持できるが、成膜用マスク１５に形成されたマスクパターンのうち、破線で示すように四隅のマスクパターン１５ａがマスクフレーム１４と重なる。即ち、前記重なり合った部分においては蒸着することができないため、有機ＥＬ素子等の生産効率が低下するという新たな課題が生じる。また、後者の方法の場合も、マスクフレーム１４の強度は維持できるが、前記補強線とマスクパターンとが重なり合う部分においては蒸着できず、同様の課題が生じる。
【００１０】
以上説明したように、第一の解決方法、第二の解決方法のいずれを採用しても、生産効率が低下するという課題は拭い去ることができない。そこで、本願発明者らは、前記した第二の解決方法であるマスクフレーム１４の隅部に切り欠き部を設け、マスクフレーム１４と基板保持部２３との干渉を回避する方法を更に鋭意検討し、マスクフレームの変形を防止できる構成を想到し得るに至った。
【００１１】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、成膜用マスク上への基板の搬送及び載置作業が容易に行なえると共に、搬送手段の基板保持部がマスクフレームあるいは成膜用マスクと干渉することなく、成膜用マスクと基板とを適正に密着させることのできる成膜装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、この成膜装置を用いて製造される有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる成膜装置は、成膜用マスクを用いて基板への成膜処理を行なう成膜装置において、前記成膜用マスクが上面に配置されると共に、前記成膜用マスクに形成されたマスクパターン部分を臨む開口部が形成されたマスクフレームを少なくとも備え、前記マスクフレームに、水平方向に所定の面積を有する段差部が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成膜装置の一実施形態に基づいて、図７乃至図１３に基づいて説明する。図７は、一実施形態に係る成膜装置の全体構成の概略を示すブロック図、図８は、一実施形態に係る成膜装置のマスクフレームの斜視図、図９は、一実施形態に係る成膜装置のマスクフレームの平面図、図１０は、図９のマスクフレームの側面図である。図１１は、一実施形態に係る成膜装置の基板保持部によって基板を支持した状態を示す斜視図、図１２は、本発明に係る成膜装置の搬送部（基板保持部）の平面図、図１３は、図１２の側面図である。
【００１４】
図７に示すように、成膜装置１００は、図示しない排気手段を有する真空容器５を備え、この内部に、例えば有機ＥＬ材料を加熱して蒸発させる蒸発手段４と、張力が加えられた成膜用マスク２を上面に配置するマスクフレーム１とを備えている。また、前記真空容器５の外部からガラス基板３を保持（支持）して搬送し、成膜用マスク２上に載置する搬送手段１０を備えている。
【００１５】
この成膜装置１００は、前記マスクフレーム１の構造に特徴を有するため、図８乃至図１０に基づいて、マスクフレーム１の構造を中心に説明する。
このマスクフレーム１は、例えば、ステンレス、チタン、ニッケル等の材料で略矩形板状に形成される。そして、前記マスクフレーム１には、図８において点線で示すように、成膜用マスク２に形成された複数のマスクパターン２ａの部分を臨む開口部１ｂが形成されている。
なお、この開口部１ｂは、全てのマスクパターン２ａがその開口部内に位置する大きさの矩形形状に形成されている。
【００１６】
またマスクフレーム１の四つの隅部には、段差部１ａが設けられている。この段差部１ａは、図１０に示すように所定の深さｈに形成されている。また、図９では、この段差部１ａは平面視で角部を含む五角形に形成されているが、特にこれに限定するものではなく、円形、四角形等の水平方向に所定の面積を有しているものであればよい。
【００１７】
このように、マスクフレーム１の隅部に切欠き部ではなく、段差部１ａを形成したため、マスクフレーム１の下方部分は、切欠きのない矩形形状の維持されている。したがって、段差部１ａの形成されていないマスクフレーム１の下方部分は機械的強度が大きく、マスクフレーム１全体の機械的強度も大きく低下することはない。
なお、前記マスクフレーム１は、成膜用マスク２に対して水平方向の張力を加えた状態で成膜用マスク２を固定する図示しない固定手段を備えている。
【００１８】
このような構造のマスクフレーム１には、マスクフレーム１と同様の材料で形成された成膜用マスク２が、水平４方向あるいは２方向から張力が加えられ、撓みのない状態で配置されている。
また、この成膜用マスク２には、前記したように複数のマスクパターン２ａが形成されている。夫々のマスクパターン２ａには、スリット等（図示省略）からなるパターンが形成され、このパターンを介してガラス基板３に蒸着による成膜が行なわれる。
更に、ガラス基板３が、成膜用マスク２上に載置された際には、図９，１０に示すように、マスクフレーム１の段差部１ａが設けられているために、ガラス基板３の四つの隅部３ａが段差部１ａ側に突出した状態となる。
【００１９】
続いて、前記のような成膜用マスク２が配置されたマスクフレーム１上に、ガラス基板３を搬送して載置する基板保持部１１（搬送手段１０）について、図１１乃至図１３に基づいて説明する。なお、図１１は基板保持部が基板を保持する状態を示す斜視図、図１２は基板保持部の平面図、図１３は基板保持部の側面図である。
【００２０】
図１１に示すように、基板保持部１１は、搬送手段１０に対して四つ設けられ、基板を保持する際には、４つの基板保持部１１によってガラス基板３の四隅を保持（支持）するように構成されている。
この基板保持部１１は、図１２、１３に示すように、前記搬送手段１０の図示しないアームに接続されたアーム接続部材１１ｅと、このアーム接続部材１１ｅに形成された切り欠き部１１ｂの下方に所定の空間１１ｆを形成して、ボルト１１ｃによって固定される支持部１１ｄとを備えている。
【００２１】
この支持部１１ｄの厚さＨは、図１３に示すように、段差部１ａの深さｈよりも小さな寸法に形成されている。即ち、支持部１１ｄの厚さＨは、ガラス基板３を成膜マスク１上に載置する際、ガラス基板３を支持する基板保持部１１ｄはマスクフレーム１上に突出することなく、前記段差部１ａ内に収容される寸法に形成されている。
その結果、ガラス基板３及び成膜マスク１に衝撃を与えることなくガラス基板３を載置することができる。
【００２２】
また、図１２の平面図に示すように、前記空間１１ｆに面する支持部１１ｄの２つの側面には、ガラス基板３の隅部３ａを固定するガイド部材１１ａが夫々形成されている。このガイド部材１１ａは、その平面視が台形の柱体に形成されているが、前記隅部３ａを固定して保持する形状であれば、円形、多角形等の柱体でもよく、あるいはローラー等の回転部材に形成してもよい。さらに、基板保持部１１ｄに対し、着脱自在な部材に形成してもよい。
【００２３】
この基板保持部１１によってガラス基板３を保持する場合には、ガラス基板３の隅部３ａが２つのガイド部材１１ａに接触した状態で、支持部１１ｄがガラス基板３の下面を支持する。このとき、ガイド部材１１ａによってガラス基板２の隅部３ａが基板保持部１１に固定されるため、ガラス基板２の水平方向位置の位置ずれが防止される。
なお、アーム接続部材１１ｅは、搬送手段１０において図示しないロボットアームと接続され、動作制御される。
【００２４】
このように構成された成膜装置１００において、ガラス基板３を成膜マスク２上に載置する際には、先ず、図１１に示すように基板保持部１１によってガラス基板３の隅部３ａが保持（支持）される。
そして、真空容器５の図示しない基板搬送口が開かれた状態で、ガラス基板３が成膜マスク２の配置されたマスクフレーム１上に搬送され、図１２、図１３に示す状態になるように載置される。
このとき、前記したように、支持部１１ｄの厚さＨが、段差部１ａの深さｈよりも小さな寸法に形成されているため、前記基板保持部１１ｄはマスクフレーム１上に突出することなく、前記段差部１ａ内に収容される。その結果、ガラス基板３及び成膜マスク１に衝撃を与えることなくガラス基板３を載置することができる。
【００２５】
その後、基板保持部１１は、ガラス基板３と離れる方向で水平方向に移動してガラス基板３と分離され、真空容器５の前記基板搬送口が閉じられる。この後に蒸発手段４が作動して、蒸着によるガラス基板３への成膜作業が行なわれる。
そして、成膜されたガラス基板３を取り出す際には、前記基板保持部１１ｄが前記段差部１ａ内に移動し、その後、上方へ移動する。その結果、ガラス基板３の下面が基板保持部１１ｄによって支持される。
支持されたガラス基板３は、前記搬送手段１０によって真空容器５外に取り出される。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、マスクフレーム１の隅部に段差部１ａを設けたことによって、ガラス基板３を載置する際に、該ガラス基板３あるいは成膜用マスク２に損傷を与えることがない。
【００２７】
また、本実施形態によれば、マスクフレーム１の隅部に切欠き部ではなく、段差部１ａを形成したため、マスクフレーム１の下方部分は、切欠きのない矩形形状の維持されている。したがって、段差部１ａの形成されていないマスクフレーム１の下方部分は機械的強度が大きく、マスクフレーム１全体の機械的強度も大きく低下することはない。
その結果、成膜マスク２に張力が加えられた状態で、成膜マスク２がマスクフレーム１に固定配置された場合であっても、マスクフレーム１の変形は防止される。
しかも、機械的強度を確保するために、マスクフレーム１に形成する開口部１ｂを小さく形成する必要がなく、また開口部１ｂの四隅部分を湾曲形状にする必要はない。したがって、成膜マスク２上の全てのマスクパターン２ａについて有機ＥＬ素子を形成できるため、生産効率の低下を防ぐことができる。
【００２８】
なお、前記本実の形態において、基板をガラス基板として説明したが、本発明の成膜装置に用いる基板はこれに限定されるものではなく、例えばプラスチック基板等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の成膜装置の要部を示す概略断面図である。
【図２】図２は、基板載置を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の側面図である。
【図４】図４は、図３の状態から基板保持部を引き抜く状態を示す側面図である。
【図５】図５は、切り欠き部を設けたマスクフレームの斜視図である。
【図６】図６は、図５に示すマスクフレームの開口部の四隅を湾曲形状とした斜視図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のマスクフレームの斜視図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のマスクフレームの平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のマスクフレームの側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の基板保持部によって基板を保持する状態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の基板保持部の平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の基板保持部の側面図である。
【符号の説明】
１マスクフレーム
１ａ段差部
１ｂ開口部
２成膜用マスク
２ａマスクパターン
３ガラス基板
４蒸発手段
５真空容器
１０搬送手段
１１基板保持部
１１ａガイド部材
１１ｄ支持部
１１ｆ空間
Ｈ支持部の厚さ
ｈ段差部の深さ

Claims

成膜用マスクを用いて基板への成膜処理を行なう成膜装置において、
前記成膜用マスクが上面に配置されると共に、前記成膜用マスクに形成されたマスクパターン部分を臨む開口部が形成されたマスクフレームを少なくとも備え、前記マスクフレームに、水平方向に所定の面積を有する段差部が設けられていることを特徴とする成膜装置。
前記段差部は、矩形状のマスクフレームの四つの隅部に形成されることを特徴とする請求項１に記載された成膜装置。
前記成膜用マスクが配置されたマスクフレーム上に前記基板を搬送して載置する搬送手段を備え、
前記搬送手段は、前記基板を支持する支持部が形成された基板保持部を有し、
前記マスクフレームの段差部の高さ寸法よりも、小さな厚さ寸法を有する前記支持部によって、前記基板を下方から支持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された成膜装置。
前記マスクフレームは、前記成膜用マスクに水平方向の張力を加えた状態で、上面に成膜用マスクを配置、固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された成膜装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された成膜装置を用いて製造されることを特徴とする有機ＥＬ素子。