JP2009259565A - マスク洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムとフレームからなるマスクを洗浄した場合に、熱膨張差によってマスクのフィルムにダメージやパターン開口の位置変化が生じるのを防ぐ。
【解決手段】マスク４を、冷却手段６を有するマスク搬送装置５によって第１、第２洗浄槽８、９、第１、第２リンス槽１０、１１に順次搬送する。各リンス槽１０、１１からマスク４を引き上げる際にマスク４のフィルム１を加熱する加熱手段７と、フレーム２を冷却する冷却手段６を備えることで、マスク４のフィルム１とフレーム２との間の熱膨張差に起因するフィルムダメージ等を防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ素子等の製造工程で、マスク成膜に用いられるフィルムとフレームからなるマスクに付着した材料を除去するマスク洗浄装置に関するものである。

有機ＥＬ素子とは、陰極と陽極との間に流れる電流によって、両電極間にある有機化合物が発光する素子のことである。有機ＥＬ素子は自発光性であるために視認性が高いと同時に、薄型軽量化が可能であるため、特にモバイル用アクティブマトリクス型パネルへの応用展開が進められている。

有機ＥＬ素子の製造工程には、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の形成に用いられる有機材料や、補助電極の形成に用いられる金属材料を蒸着法によりパターン形成する蒸着工程がある。蒸着工程で使用するマスクとしては、蒸着中の温度上昇による熱膨張により生じるパターン位置変化を打ち消すために、所定のテンションをかけてパターン開口のあるフィルムを頑強なフレームに固定したテンションマスクが使用される。

有機ＥＬ素子の製造において、蒸着工程ではマスクに各種材料が付着する。さらに、繰り返し同一のマスクを使用することで材料がマスク上に堆積してゆき、蒸着の精度が低下する。精度の低下したマスクを廃棄して、未使用のマスクを使用する方法があるが、マスクは高価なためにコストが増大する。
それを回避するため、マスクを洗浄液等により洗浄処理し、マスクに付着した材料を除去してマスクを再生することにより、コストの増大を回避する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−１００２６３号公報

しかしながら、有機ＥＬ素子は、表示装置の高精細化により小型化の要求が高まり、それによりマスクのパターンサイズの縮小、フィルムの厚みの低下、パターンの位置精度の高精度化が進行している。そのような、従来のマスクよりもより小さなパターン開口を持つ、より薄いフィルムを使用したマスクを、従来の洗浄装置で洗浄すると、マスクのフィルムにダメージやパターン開口の位置変化が生じる。このために、要求されるパターンの位置精度を維持した状態でマスクを再生することができない。

このようなマスクダメージ等が生じる理由は、以下のように推測される。

従来の洗浄装置で洗浄した場合、マスクを洗浄用の処理液で処理した後、処理槽から引き上げる際に、マスク表面から処理液が揮発し、その気化熱によりマスクのフィルムの温度が低下するが、フレームは熱容量が大きいため、温度の低下がほとんど生じない。

つまり、フィルムは温度低下により熱収縮し、フレームは処理液の温度のまま維持されるため、フィルムに過剰なテンションが生じ、マスクダメージ等が生じると推測される。

この状況は、従来のマスクよりも、より小さなパターン開口を持つ、より薄いフィルムを使用したマスクにおいて大きなダメージとパターン開口の位置変化を生じ、高いパターン位置精度が要求される場合に大きな課題となっていた。

本発明は、薄いフィルムを用いたマスクを洗浄する場合であっても、マスクダメージやパターン開口の位置変化がなく、要求されるパターンの位置精度を維持した状態でマスクを再生することのできるマスク洗浄装置を提供することを目的とするものである。

本発明のマスク洗浄装置は、パターン開口を有するフィルムとフレームからなるマスクを洗浄するマスク洗浄装置であって、前記マスクを洗浄するための処理液を収容する処理槽と、前記マスクを前記処理槽に搬送し、前記処理液から引き上げるためのマスク搬送装置と、前記処理槽から前記マスクを引き上げる際に、前記フィルムと前記フレームの温度差を低減するように前記フィルムを加熱する加熱手段と、を有することを特徴とする。

小さなパターン開口を持つ薄いフィルムを使用したマスクを洗浄する場合であっても、処理槽からマスクを引き上げる際にフィルムを加熱し、フレームとの温度差を低減することで、フィルムに過剰なテンションが生じるのを防ぐ。

これによって、マスクダメージや変形がなく、要求されるパターンの位置精度を維持した状態でマスクを再生することができる。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は、マスク成膜用のテンションマスクの一例を示すもので、フィルム１は金属のフレーム２に保持される。フィルム１は所定のパターン開口３が形成された金属薄膜からなり、その外周をフレーム２にテンションをかけた状態で固定されている。このように構成されたマスク４を、図１（ｂ）に示すマスク洗浄装置によって洗浄する。

この洗浄装置は、マスク搬送装置５、マスク搬送装置５に設けられた冷却手段６、加熱手段７、第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、第１リンス槽１０、第２リンス槽１１、乾燥槽１２、乾燥槽１２を減圧するためのポンプ１３等を有する。

マスク４はマスク搬送装置５に保持され、処理槽である第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、それぞれ開口部に加熱手段７を配置した処理槽である第１リンス槽１０及び第２リンス槽１１で処理され、乾燥槽１２で減圧乾燥される。

第１洗浄槽８、第２洗浄槽９に収容される洗浄液（処理液）としては有機溶剤を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。特に、石油系溶剤、炭化水素系溶剤、グリコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、グリコールエステル系溶剤、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、１、４−ジオキサンを使用するのが好ましい。

有機溶剤の沸点は１００℃から２５０℃であることが好ましい。沸点が１００℃を越えるような有機溶剤を使用する場合には、洗浄槽からマスクを引き上げる際、洗浄液の蒸発によるフィルムの温度低下は顕著ではないため、第１洗浄槽８、第２洗浄槽９ではフィルムを加熱しなくてもよい。しかし、沸点が２５０℃を超えるような溶剤は蒸留再生のコストが増大する為に好ましくない。洗浄液の液温は３０℃から６０℃の範囲が好ましい。液温が高いほど洗浄能力は高くなるが、フレームの冷却が困難になる。液温が低い場合は洗浄能力が低下し、洗浄に必要な時間が長くなる。

第１リンス槽１０、第２リンス槽１１に収容されるリンス液（処理液）としてはアルコール系溶剤、ハイドロフルオロカーボン系溶剤、ハイドロフルオロエーテル系溶剤を挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、乾燥の速い溶剤であればよい。上記のリンス液は蒸発速度が速く、マスク４をリンス槽１０、１１から引き上げる際、気化熱によりマスク４のフィルム１の温度が急激に低下するため、加熱手段７によりフィルム温度の低下を抑制し、フレーム２とフィルム１の温度差を低減する。リンス液の液温は２０℃から４０℃の範囲であることが好ましい。液温が高い場合、フレームの冷却が困難になる。液温が低い場合は、リンス液に溶解した材料が析出し、再汚染されることがある。

洗浄槽、リンス槽の槽数は各２槽に限定されるものではなく、１槽であっても３槽以上あってもよい。槽数が多いほど洗浄度は向上するが、装置が大型化しコストが上昇する。

また、洗浄槽の開口部に加熱手段を設けてもよい。洗浄槽において低沸点で乾燥し易い洗浄液を使用する場合は、洗浄槽でリンスを兼ねることができ、リンス槽をなくすことができる。リンス槽をなくすことにより装置コストは低下するが、すすぎ不良により洗浄度が低下する場合がある。

乾燥槽１２での乾燥方式としては、真空乾燥または減圧乾燥が挙げられるがこれに限定されるものではない。乾燥温度は２０℃から６０℃が好ましい。乾燥温度が高いほど乾燥速度は速くなるが、フレームの冷却が困難になる。乾燥温度が低い場合は乾燥速度が遅くなり、乾燥に必要な時間が長くなる。

乾燥槽１２の替わりに、図２に示すように、蒸気洗浄槽１４を使用してもよい。冷却管１５を備えた蒸気洗浄槽１４内にヒーター１６で蒸気を発生させ、その蒸気をマスク４上で凝縮液化させ、それによりマスク４の洗浄を行う。マスクが蒸気から熱を受け取り沸点近くの温度になると、凝縮が少量となり、そこで取り出すことで乾燥状態になる。蒸気洗浄槽１４は蒸気の余分な流失を防止するため、蒸気を凝縮させ回収するための冷却管１５を設ける。蒸気洗浄は上述した乾燥方式のため、蒸気洗浄中はフレームの冷却手段６を使用していない状態で行わなければならない。冷却手段６を使用すると、蒸気の凝縮が冷却されたフレームで起き続けるために完全に乾燥できない。

加熱手段７としては熱線によって加熱する手段が挙げられる。より具体的には赤外線ランプ、ハロゲンランプ、カーボンランプ、赤外線発光ダイオード、セラミックヒータ、赤外線照射電気ヒーターが挙げられるがそれらに限定されるものではなく、熱線（赤外線や遠赤外線等）の波長を照射する加熱手段が使用できる。

あるいは、誘導加熱によって加熱する手段を用いてもよい。誘導加熱は、コイルに交流電流を流したときに生じる渦電流により被加熱物を加熱する方法であり、加熱精度が良好である。

加熱手段はフィルムが均一に加熱されるよう配置し、複数個の加熱手段を並べて配置することもできる。

また、フィルムの温度を測定する装置と加熱手段を連携させることで、より精密な加熱制御が可能となる。フィルムの温度を測定する方法としては放射温度計による非接触での測定が好ましい。熱電対のような接触式温度計の場合は、フィルムの熱容量が小さいため正確に測定できず、また、フィルム自身が薄いためにダメージを受ける。

加熱手段によるフィルムの加熱温度は、洗浄装置内の気温±１０℃以内が好ましい。

図１及び図２の洗浄装置は冷却手段を備え、冷却手段によりマスクのフレームを所定の温度に冷却する。

冷却手段としてはマスク搬送装置のフレームに接する部分を冷却することにより熱伝導で冷却する手段が挙げられる。

フレームに接する部分の冷却方法としては冷却媒体を循環させる方法、ペルチェ素子により冷却する方法が挙げられる。

また、マスクのフレーム内に冷却水が循環できるような構造のフレームを用い、フレーム内に冷却媒体を循環させてもよい。

冷却手段によるフレームの冷却温度は洗浄装置内の気温±１０℃以内が好ましい。

図１（ｂ）に示すように、マスク４は、冷却手段６を有するマスク搬送装置５に保持され、第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、第１リンス槽１０、第２リンス槽１１で処理され、乾燥槽１２で乾燥される。

第１洗浄槽８、第２洗浄槽９では沸点１８０℃から２０７℃の石油系溶剤を４０℃の液温で洗浄液として使用した。

第１リンス槽１０、第２リンス槽１１ではイソプロピルアルコールを３０℃の液温でリンス液として使用した。

乾燥槽１２では３０℃で真空乾燥を行った。

洗浄装置内の気温は２５℃±２℃であった。

加熱手段７として赤外線ランプを使用し、マスク４を引き上げる際にフィルム温度が２０℃以下にならないように加熱し、フレーム２とフィルム１の温度差を低減した。

冷却手段６として冷却水循環器を使用し、マスク搬送装置に２０℃の冷却水を循環させてフレーム２を冷却した。

上記の条件において洗浄したマスクの外観検査及びパターン開口位置測定を行ったが、外観のダメージはなく、パターン開口の位置変化量は測定下限以下であった。

図２に示すように、マスク４は、冷却手段６を有するマスク搬送装置５に保持され、第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、第１リンス槽１０、第２リンス槽１１で処理され、蒸気乾燥槽１４で乾燥される。

第１洗浄槽８、第２洗浄槽９ではＮ−メチル−２−ピロリドンを４０℃の液温で洗浄液として使用した。

第１リンス槽１０、第２リンス槽１１ではハイドロフルオロエーテルを３０℃の液温でリンス液として使用した。

蒸気乾燥槽１４ではハイドロフルオロカーボンによる蒸気乾燥により乾燥を行った。蒸気乾燥中は冷却手段６の動作を停止した。

洗浄装置内の気温は２５℃±２℃であった。

加熱手段７として誘導加熱を使用し、マスク４を引き上げる際にフィルム温度が２０℃以下にならないように加熱した。

冷却手段６としてペルチェ冷却を使用し、蒸気乾燥時以外は、マスク搬送装置のフレームに接する部分を２０℃に冷却することにより、フレームを冷却した。

上記の条件において洗浄したマスクの外観検査及びパターン開口位置測定を行ったが、外観のダメージはなく、パターン開口の位置変化量は測定下限以下であった。

図３に示すように、マスク４は、冷却手段を持たないマスク搬送装置５に保持され、それぞれ開口部に加熱手段７を有する第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、第３洗浄槽１７で処理され、乾燥槽１２で乾燥される。

第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、第３洗浄槽１７では沸点５０℃から８０℃の石油系溶剤を４０℃の液温で洗浄液として使用した。

乾燥槽１２では３０℃で真空乾燥を行った。

洗浄装置内の気温は２５℃±２℃であった。

加熱手段７として赤外線ランプを使用し、マスク４を引き上げる際にフィルム温度が２０℃以下にならないように加熱した。

上記の条件において洗浄したマスクの外観検査及びパターン開口位置測定を行ったが、外観のダメージはなく、パターン開口の位置変化量は測定下限以下であった。

図４に示すように、マスク４は、冷却手段６を有するマスク搬送装置５に保持され、加熱手段を持たない第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、第３洗浄槽１７で処理され、冷却管１５及びヒーター１６を備えた蒸気乾燥槽１４で乾燥される。

第１洗浄槽８、第２洗浄槽９、第３洗浄槽１７ではシクロヘキサノンを５０℃の液温で洗浄液として使用した。

蒸気乾燥槽１４ではハイドロフルオロカーボンによる蒸気乾燥により乾燥を行った。蒸気乾燥中は冷却手段６の動作を停止した。

洗浄装置内の気温は２５℃±２℃であった。

冷却手段６として冷却水循環器を使用し、蒸気乾燥時以外はマスク搬送装置に２０℃の冷却水を循環させ、フレームを冷却した。

上記の条件において洗浄したマスクの外観検査及びパターン開口位置測定を行ったが、外観のダメージはなく、パターン開口の位置変化量は測定下限以下であった。

（比較例１）
比較のために、実施例１の加熱手段７と冷却手段６の動作を停止してマスク洗浄を行った。リンス槽から引き上げられるフィルムとフレームの表面温度を、放射温度計を用いて計測したところ、フィルムの表面温度は７℃、フレームの表面温度は３０℃であった。洗浄したマスクを外観検査、パターン開口位置測定を行ったところ、フィルムにシワが入っており、パターン開口位置変化量は許容量を越えていた。

（比較例２）
比較のために、実施例３の加熱手段７の動作を停止してマスク洗浄を行った。洗浄槽から引き上げられるフィルムとフレームの表面温度を、放射温度計を用いて計測したところ、フィルムの表面温度は１３℃、フレームの表面温度は４０℃であった。洗浄したマスクを外観検査、パターン開口位置測定を行ったところ、外観のダメージはなかったが、パターン開口位置変化量は許容量を越えていた。

（比較例３）
比較のために、実施例４の冷却手段６の動作を停止してマスク洗浄を行った。洗浄槽から引き上げられるフィルムとフレームの表面温度を、放射温度計を用いて計測したところ、フィルムの表面温度は２６℃、フレームの表面温度は５０℃であった。洗浄したマスクを外観検査、パターン開口位置測定を行ったところ、フィルムにシワが入っており、パターン開口位置変化量は許容量を越えていた。

テンションマスクの一例と、実施例１によるマスク洗浄装置を示す模式図である。 実施例２によるマスク洗浄装置を示す模式図である。 実施例３によるマスク洗浄装置を示す模式図である。 実施例４によるマスク洗浄装置を示す模式図である。

符号の説明

１ フィルム
２ フレーム
３ パターン開口
４ マスク
５ マスク搬送装置
６ 冷却手段
７ 加熱手段
８ 第１洗浄槽
９ 第２洗浄槽
１０ 第１リンス槽
１１ 第２リンス槽
１２ 乾燥槽
１３ ポンプ
１４ 蒸気乾燥槽
１５ 冷却管
１６ ヒーター
１７ 第３洗浄槽

Claims (6)

1. パターン開口を有するフィルムとフレームからなるマスクを洗浄するマスク洗浄装置であって、
   前記マスクを洗浄するための処理液を収容する処理槽と、
   前記マスクを前記処理槽に搬送し、前記処理液から引き上げるためのマスク搬送装置と、
   前記処理槽から前記マスクを引き上げる際に、前記フィルムと前記フレームの温度差を低減するように前記フィルムを加熱する加熱手段と、を有することを特徴とするマスク洗浄装置。
2. 前記加熱手段は、前記処理槽の開口部に配置された、熱線によって前記フィルムを加熱する手段であることを特徴とする請求項１記載のマスク洗浄装置。
3. 前記加熱手段は、前記処理槽の開口部に配置された、誘導加熱によって前記フィルムを加熱する手段であることを特徴とする請求項１記載のマスク洗浄装置。
4. パターン開口を有するフィルムとフレームからなるマスクを洗浄するマスク洗浄装置であって、
   前記マスクを洗浄するための処理液を収容する処理槽と、
   前記マスクを前記処理槽に搬送し、前記処理液から引き上げるためのマスク搬送装置と、
   前記処理槽から前記マスクを引き上げる際に、前記フィルムと前記フレームの温度差を低減するように前記フレームを冷却する冷却手段と、を有することを特徴とするマスク洗浄装置。
5. パターン開口を有するフィルムとフレームからなるマスクを洗浄するマスク洗浄装置であって、
   前記マスクを洗浄するための処理液を収容する処理槽と、
   前記マスクを前記処理槽に搬送し、引き上げるためのマスク搬送装置と、
   前記処理槽から前記マスクを引き上げる際に、前記フィルムと前記フレームの温度差を低減するように前記フィルムを加熱する加熱手段と、
   前記マスクの前記フレームを冷却する冷却手段と、を有することを特徴とするマスク洗浄装置。
6. 前記冷却手段が、前記マスク搬送装置に設けられ、前記マスク搬送装置からの熱伝導によって前記フレームを冷却することを特徴とする請求項４又は５記載の洗浄装置。

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