JP2011233510A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着マスク変形の低減、並びに被成膜基板と蒸着マスクとの密着性の向上及び塗り分け精度の向上を実現させる蒸着装置を提供する。
【解決手段】磁性材料を含んでなる金属箔１４と金属箔１４を固定するマスクフレーム１５とからなる蒸着マスク１１の上に載置された被成膜基板（基板２０）を、蒸着マスク１１に押圧する押圧機構１２を備える蒸着装置１であって、押圧機構１２が、少なくとも前記被成膜基板の角部において蒸着マスク１１を引き寄せうる磁石１８を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着装置、特に、マスクを用いる蒸着に適した蒸着装置に関する。

有機ＥＬ素子を構成する有機化合物層や電極を、スパッタリングや蒸着等の真空成膜手法によって特定のパターンで形成する場合、具体的な手法として、成膜部位に対応する開口部を形成したシャドウマスクを用いたパターニング手法が広く一般に採用されている。

近年、素子の高精細化の要求を受けて、高精細パターンを精度良く形成できる真空蒸着用マスクが必要となっている。

ところで、真空蒸着装置においては、薄膜を形成する基板（被成膜基板）をマスク上に重ねて位置合わせ（アライメント）を行った後、蒸着源あるいはスパッタリングターゲットに対向した状態で固定してから成膜を行う。

ここで成膜の際、マスクと基板との間で間隙が発生するのを防止するために、押圧付与等の手法で蒸着装置内にて基板とマスクとを密着させている。例えば、特許文献１に示されるように、基板を重りやプランジャピン等で力学的に蒸着マスクに押し当てることで、基板と蒸着マスクの密着性を高める方法が提案されている。このように基板とマスクとの密着性を高めることで、マスク裏への材料の回り込みを防ぎ、精度良い塗り分けを行っている。

特開２００５−１５８５７１号公報

しかし、基板を大判化した場合、基板や蒸着マスク自身の自重により、蒸着マスクの中央部にて生じる撓みが顕著になり、基板全体を押圧したとしても、基板の周辺、特に、基板の四隅（角部）で基板と蒸着マスクとの密着性が低下する。

その結果、塗り分け精度が低下する。

また、特許文献１にて開示されている方法に従って基板上から均等に力を加えると、基板や蒸着マスクへの負荷が大きくなり、基板や蒸着マスクが変形してしまう。その結果、所望の箇所からずれて塗り分けられてしまい、塗り分け精度を低下させてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸着マスク変形の低減、並びに被成膜基板と蒸着マスクとの密着性の向上及び塗り分け精度の向上を実現させる蒸着装置を提供することである。

本発明の蒸着装置は、強磁性体材料を含んでなる金属箔と該金属箔を固定するマスクフレームとからなる蒸着マスクを保持するマスク保持手段と、
前記蒸着マスクに載置された被成膜基板を前記蒸着マスクに押圧する押圧機構と、
を備える蒸着装置であって、
前記押圧機構が、少なくとも前記被成膜基板の角部に対応する位置に磁石を備えることを特徴とする。

本発明によれば、蒸着マスク変形の低減、並びに被成膜基板と蒸着マスクとの密着性の向上及び塗り分け精度の向上を実現させる蒸着装置を提供することができる。

本発明の蒸着装置における実施形態の例を示す断面模式図。 蒸着マスク及び基板に対する押圧体及び磁石の好ましい位置関係を示す模式図。 本発明の作用を模式的に示す断面図。 実施例１で使用した蒸着装置を示す断面模式図。 蒸着装置の蒸着マスクの開口部付近を拡大した断面模式図。 本発明の蒸着装置に設けられる押圧機構が備える磁石及び押圧体の位置関係を示す模式図。

本発明の蒸着装置は、少なくとも蒸着源と、磁性材料を含んでなる蒸着マスクに載置された被成膜基板を保持する手段と、前記被成膜基板を蒸着マスクに押し当てる押圧機構と、を備えている。ここで蒸着マスクは、強磁性体材料を含んでなる金属箔と、この金属箔を固定するマスクフレームと、からなる部材である。一方、押圧機構は、上記蒸着マスクの上方に位置する部材であって、上記蒸着マスクに載置される被成膜基板の角部上方となる部分に磁石が配置されている。本発明において、押圧機構は、上記磁石に加えて、さらに前記被成膜基板の周辺でかつ前記マスクフレームの上で前記被成膜基板を前記蒸着マスクに押し当てる押圧体を有するのが好ましい。

以下、図面を参照しながら本発明の蒸着装置の実施形態を説明するが、本発明は、本発明の主旨に応じた範囲で適宜、設計変更することが可能であり、後述する実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の蒸着装置における実施形態の例を示す断面模式図である。図１の蒸着装置１は、蒸着室１０内に、蒸着マスク１１、被成膜基板が載置された蒸着マスクを保持するマスク保持手段２５、押圧機構１２（以下、タッチプレートと記述する場合がある）及び蒸着源１３が設けられている。図１の蒸着装置１において、薄膜が成膜される被成膜基板２０（以下、単に基板と記述する場合がある）は、蒸着マスク１１上に載置されている。また図１の蒸着装置１は、例えば、有機エレクトロルミネッセンスの製造に用いられる装置である。

以下、図１の蒸着装置１を構成する各部材について説明する。

蒸着室１０は、真空排気系（図示せず）に接続されている。実際に真空蒸着を行う際には、この真空排気系により蒸着室１０内の圧力が１．０×１０^-4Ｐａ〜１．０×１０^-6Ｐａの範囲で調整できるように設定されている。

蒸着マスク１１は、金属箔１４と、マスクフレーム１５と、からなる部材である。金属箔１４は、強磁性体材料を含んでなる薄膜状の部材である。また金属箔１４には、基板２０の所望の箇所のみに蒸着材料が堆積するように所定の形状にパターニングされた開口部１６を有している。一方、マスクフレーム１５は、剛性の大きい材料からなる部材であり、金属箔１４を固定する部材である。

押圧機構（タッチプレート）１２には、ボール１７と、磁石１８とが設けられている。ここでボール１７は、蒸着マスク１１に載置される基板２０の辺部や角部を押圧するための押圧体である。一方、磁石１８は、強磁性体材料を含んでいる金属箔１４を基板２０ごとタッチプレート１２側へ引き寄せるための部材である。本発明において、基板２０と金属箔１４との密着性を確保するための部材として磁石１８は必須である。ただし、基板２０と金属箔１４との密着性の確保という観点から磁石１８と押圧体１７とを併用するのが好ましい。尚、押圧体１７及び磁石１８の好ましい設置位置については後述する。

蒸着源１３は、少なくとも蒸着材料を収容する蒸着材料収容部（図示せず）と、この蒸着材料を加熱するための加熱手段（図示せず）と、を備えている。

図２は、蒸着マスク及び基板に対する押圧体及び磁石の好ましい位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）内のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。

図２（ａ）に示されるように、押圧体１７は、マスクフレーム１５にて支持される基板２０の辺部及び角部の上方に設けられる。これにより、基板２０の辺部及び角部は、押圧体１７によってマスクフレーム１５の上で押圧され、蒸着マスク１１（金属箔１４）に固定される。尚、本発明においては、押圧体として、図２（ａ）に示されるボールの代わりに、プランジャピン等のような突起を有する部材を設けてもよい。また押圧体１７による基板の押圧方法は、本発明においては特に限定されるものではなく、ボールやピンとばねを組み合わせて調整する方法でも良い。

一方、磁石１８は、少なくとも４箇所ある基板２０の角部の近傍に対応する位置に設けられる。尚、磁石１８を設ける際には、例えば、図２（ａ）に示されるように基板２０の角部の近傍にのみそれぞれ１個ずつ設ける態様があるが、本発明においてはこれに限定されるものではない。各角部の近傍に対応する位置にそれぞれ複数の磁石を設けてもよいし、図６に示したように、基板の周辺に対応する位置にさらに複数の磁石（１８）を設けても良い。いずれの場合も、磁石はマスクフレームの内側の辺に沿って、金属箔の上方に設けられる。また各角部の近傍や基板の周辺に対応する位置にそれぞれ設けられる磁石１８の磁力の強さや形状については、本発明では特に限定されるものではない。尚、金属箔１４の開口部１６近くに磁石１８を配置すると、金属箔１４が磁石１８に引き寄せられる際に開口部１６が歪む可能性がある。このため、磁石１８の設置場所は金属箔１４が有する開口部１６から離して設けるのが望ましい。

図３は、本発明の作用を模式的に示す断面図である。本発明の蒸着装置で基板上に薄膜を形成する際には、まず基板２０を蒸着マスク上に載置する（図３（ａ））。このとき基板２０は、自身の自重によりその中心部が大きく下に撓む（撓み量：ｄ₁）と共に、基板２０の端部と金属箔１４との間で隙間が生じる。この隙間は基板２０の辺に沿って大きくなり、基板２０の角部において一番大きくなる。

ここで基板２０の上方に磁石１８を近付けると、磁石１８の磁力により金属箔１４は持ち上がる（図３（ｂ））。この金属箔１４の持ち上がりにより、金属箔１４が基板２０に接近するので、金属箔１４と基板２０との密着性が向上する。また金属箔１４の持ち上がりにより、基板２０に上方向の力が加わる。これにより、自重による基板の撓みが減少する。ここで磁石１８を近付けたときの基板の撓み量をｄ₂とすると、ｄ₁＞ｄ₂となる。

次に、基板２０の端部、即ち、辺や角部を、押圧体であるボール１７にてマスクフレームの上で押圧する（図３（ｃ））。このとき、てこの原理により、基板２０の中心部は基板２０の端部を押した分だけ持ち上がり、さらに撓み量が減少する。ここで基板を押圧した後における基板の撓み量をｄ３とすると、ｄ２＞ｄ３となる。尚、ボール１７の押圧で基板２０が持ち上がる際に、金属箔１４は、磁石１８の磁力によって上方へ引き込まれるので、基板２０と金属箔１４との密着性は担保されたままになる。

このように、磁石１８及び押圧体（ボール）１７を備える押圧機構によって、基板２０と金属箔１４との密着性が向上されるので、蒸着による精度良い塗り分けが可能となる。また本発明の蒸着装置では、蒸着マスク１１自体の変形を低減することができるので、蒸着マスクの寿命を長くすることができる。

尚、基板２０は、搬送装置（不図示）にて蒸着室内へ搬入し、また蒸着室外へ搬出することができる。またこの搬送装置により、複数枚の基板２０に対して連続的に蒸着操作を行うことができる。

図４は、本実施例で使用した蒸着装置を示す断面模式図である。図４の蒸着装置２は、図１の蒸着装置１において、蒸着マスク１１と蒸着源１２との間にシャッター２１が設けられていることを除いては図１の蒸着装置と同じ構成である。図４の蒸着装置２においてシャッター２１は、蒸着量を制御するために設けられる部材である。具体的には、シャッター２１は、開閉機構（図示せず）を有しており、蒸着開始と共に開き、目的の量の蒸着材料が基板に堆積すると、閉じる構造になっている。

ここで図４の蒸着装置を用いて、蒸着を行った。尚、蒸着を行う際には、蒸着室１０の圧力を、１．０×１０^-4Ｐａ〜１．０×１０^-6Ｐａ程度に調整した。

また本実施例においては、金属箔１４の材質がインバー（ＦｅとＮｉを含む合金）であり、金属箔１４の厚みが５０μｍである蒸着マスク１１を用いた。また本実施例において、基板２０の大きさは、３６０ｍｍ×４７０ｍｍ×０．５ｍｍであり、マスクフレーム１５は、内枠が３４０ｍｍ×４５０ｍｍ、外枠が４６０ｍｍ×５７０ｍｍ、厚さ５０ｍｍの矩形フレームを用いた。

図５は、図４の蒸着装置の蒸着マスクの開口部付近を拡大した断面模式図である。実際に有機発光装置等の表示装置を形成する際には、装置を構成する有機発光素子を区分するバンク２２が予め設けられている基板２０上に、電極層（図示せず）や有機ＥＬ層２３を形成する。ここでＲＧＢの各画素を所望の位置に形成したい場合は、所望の画素を形成する領域がマスクの開口部１６に合うように基板２０を適宜動かして調整する。

図２（ａ）に示されるように、タッチプレートが有するボール１７は、基板の辺部や角部の上方に設けられている。一方、タッチプレートが有する磁石１８は、基板の角部の上方に設けられている。

本実施例においては、ボール１７として４０ｇの重さのボールを１６個配置し、位置は基板端部より５ｍｍ内側に、各辺で等間隔に配置した。一方、磁石１８として約０．１（Ｔ）でφ１５ｍｍ×８ｍｍｔのフェライト磁石４つを基板対角線上で基板角より２０ｍｍ内側に配置した。

尚、ボール１７及び磁石１８を備えるタッチプレート１２は、昇降機構（図示せず）で基板２０との距離を自由に調節することができる。本実施例では、磁石１８と基板２０との距離を５ｍｍと設定し、ボール１７を基板２０に押圧させる状態にした。ここで基板２０と蒸着マスク１１（金属箔１４）の密着状態を計測した結果、ほぼ全面にわたって基板２０が蒸着マスク１１と密着していることが確認された。

また本実施例の蒸着装置では、基板２０及び蒸着マスク１１の、基板２０の中心付近の撓み量は２００μｍ程度で、ボール１７で押圧しなかった場合に比べ１００μｍ程度、磁石１８を配置しなかった場合に比べ２００μｍ程度の撓み量を低減することができた。

以上より、本発明の蒸着装置により、マスク変形の低減、並びに基板と蒸着マスクとの密着性の向上及び塗り分け精度の向上が実現された。

１（２）：蒸着装置、１０：蒸着室、１１：蒸着マスク、１２：タッチプレート（押圧機構）、１３：蒸着源、１４：金属箔、１５：マスクフレーム、１６：（マスクの）開口部、１７：ボール（押圧体）、１８：磁石、２０：基板、２５：マスク保持手段

Claims (2)

1. 強磁性体材料を含んでなる金属箔と該金属箔を固定するマスクフレームとからなる蒸着マスクを保持するマスク保持手段と、
   前記蒸着マスクに載置された被成膜基板を前記蒸着マスクに押圧する押圧機構と、
   を備える蒸着装置であって、
   前記押圧機構が、少なくとも前記被成膜基板の角部に対応する位置に磁石を備えることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記押圧機構が、前記蒸着マスクに載置された前記被成膜基板の周辺に対応する位置であって、かつ前記マスクフレームの上にて、前記被成膜基板を前記蒸着マスクに押し当てる押圧体をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。

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