マスク洗浄装置及び洗浄方法並びに有機ＥＬ製造装置
【課題】本発明は、ドライ洗浄方式において、表面を洗浄(剥離)しながら裏面も洗浄(剥離)できるマスク洗浄装置または洗浄方法を提供すること、あるいは上記マスク洗浄装置を蒸着装置に隣接して設けることで短時間に洗浄できる稼働率の高い有機ＥＬ製造装置を提供することである。
【解決手段】マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射しマスクを洗浄する際に、マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄し、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面も洗浄することを特徴とする。
【解決手段】マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射しマスクを洗浄する際に、マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄し、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面も洗浄することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着マスクを使用した成膜一般に関し、特にレーザで蒸着マスクを洗浄するマスク洗浄装置及び洗浄方法並びに有機ＥＬ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示デバイスとして有機ＥＬデバイスが注目され、それを製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着法はマスクを用いて素子パターンを形成する方法である。素子パターンは真空チャンバ内で蒸着材料を加熱蒸発（昇華）させ、図３に示すように蒸着したい場所に設けたマスクの開口部を通して蒸着材料を表示基板に蒸着することで形成される。マスクの開口部以外の場所には蒸着材料が堆積するため、一定枚数成膜後マスクの洗浄を行なっている。
【０００３】
マスクの洗浄方式は主にウエット洗浄方式が用いられているが、処理時間を要する、有機溶剤を用いるため環境負荷が増加する、微細パターンにダメージが生じる、蒸着材料の回収再利用が困難という理由で、レーザ光源を用いたドライ洗浄方式が開発されている。特許文献１には、蒸着を行なう成膜室(真空チャンバ)内で、マスクにレーザ光が透過する粘着のあるフィルムを貼り付け、フィルムを透過してレーザ光を照射し、マスクから剥離した蒸着材料の堆積物をフィルムに回収する洗浄方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６９５７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、マスクは被処理対象(例えば、表示基板)に密着させて蒸着を行なう。その際にマスクの被処理対象と密着側である裏面(従って、蒸発源側をマスクの表面という)に蒸着材料が付着して残存する場合がある。この作業を一日に数百ショット〜数千ショットを繰り返しているうちに、シャドウマスクの裏面側にも蒸着材料がかなりの量付着してしまう。その結果、マスク裏面に付着していた蒸着材料が表示基板に付着する虞がある。表示基板への異物やパーティクルの付着は、結果的に電気的なショートによるドットの発光不良（欠陥）やパーティクル自体の陰による表示ムラ等の不良の原因になる。
【０００６】
従って、マスクの表面だけではなく裏面も洗浄することが重要である。ウエット洗浄方式は、洗浄液である薬液を槽に満たしその中にマスクを浸漬するので表裏面に関係なく同時に洗浄できるが、特許文献１に開示されたレーザ光源を用いたドライ洗浄方式(以下、単にレーザ洗浄方式という)は表面のみを洗浄する方法である。
【０００７】
本発明の第１の目的は、ドライ洗浄方式において、表面を洗浄(剥離)しながら裏面も洗浄(剥離)できるマスク洗浄装置または洗浄方法を提供することである。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、上記マスク洗浄装置を蒸着装置に隣接して設けることで短時間に洗浄できる稼働率の高い有機ＥＬ製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記第１の目的を達成するために、マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射し該マスクを洗浄する際に、前記マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄し、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面を洗浄することを第１の特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄は前記裏面側に設けられ前記レーザ光を反射し前記裏面に照射する裏面ミラーを経由して行なうことを第２の特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスクの裏面への照射は被処理対象にパターンを形成する前記マスクの開口部を透過し前記裏面ミラーを経由して行なうことを第３の特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第３の特徴に加え、前記裏面ミラーはマスクの１辺方向に細長く、前記裏面ミラーを前記１辺方向と垂直方向に前記マスクに沿って相対的に移動させることを第４の特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄は前記裏面ミラーと前記マスクとの距離を相対的に移動させることを第５の特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄は前記裏面ミラーの裏面への照射位置を調節して行なうことを第６の特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記レーザ光のデフォーカス領域で前記表面及び前記裏面を洗浄することを第７の特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスクの裏面への照射は前記マスクの側部外側に設けられた側部反射ミラーを経由して行ない、前記マスク裏面洗浄は前記レーザ光をビームスプリッタで該側部ミラーに向けて分配することを第８の特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄の洗浄位置は前記表面の洗浄位置と異なるように前記レーザ光を制御することを第９特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するために、蒸着材料をマスクを介して被処理対象に蒸着し成膜する真空蒸着チャンバと、第１乃至第９のいずれかの特徴を有するマスク洗浄装置と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置との接続部に設けられた真空隔離手段と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置間を前記真空隔離手段を介して前記マスクを搬送する搬送手段とを有することを第１０の特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ドライ洗浄方式において、表面を洗浄(剥離)しながら裏面も洗浄(剥離)できるマスク洗浄装置または洗浄方法を提供できる。
【００２０】
また、本発明によれば、上記マスク洗浄装置を蒸着装置に隣接して設けることで短時間に洗浄できる稼働率の高い有機ＥＬ製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態である有機ＥＬデバイス製造装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態である搬送チャンバと処理チャンバの構成の模式図と動作説明図である。
【図３】マスクの一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態であるマスク洗浄装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】裏面ミラー角度調節手段と裏面ミラー垂直方向移動手段をより詳細に示す図である。
【図６】第１の実施形態におけるマスクの表面を洗浄しながら裏面も洗浄できる原理を示す図である。
【図７】裏面同時洗浄方法による洗浄フローを示す図である。
【図８】マスク表面および裏面へ照射されるレーザ光の照射エネルギー密度を調節できる第１の実施例を示す図である。
【図９】マスク表面および裏面へ照射されるレーザ光の照射エネルギー密度を調節できる第２の実施例を示す図である。
【図１０】マスク表面および裏面へ照射されるレーザ光の照射エネルギー密度を調節できる第３の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態であるマスク洗浄装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態の成膜装置として蒸着材料として有機材料を用いる有機ＥＬデバイス製造装置を例に図を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である有機ＥＬデバイス製造装置１００を示す。有機ＥＬデバイス製造装置は、単に発光材料層(ＥＬ層)を形成し電極で挟むだけの構造ではなく、陽極の上に正孔注入層や輸送層、陰極の上に電子注入層や輸送層をなど様々な材料が薄膜としてなる多層構造を形成したり、基板を洗浄したりする。図１はその製造装置の一例を示したものである。
【００２３】
本実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ１３、基板６を処理する４つのクラスタ(Ａ〜Ｄ)、各クラスタ間又はクラスタとロードクラスタ１３あるいは次工程(封止工程)との間の設置された５つの受渡室１４から構成されている。本実施形態では、基板の蒸着面を上面にして搬送し、蒸着するときに基板を立てて蒸着する。
【００２４】
ロードクラスタ１３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロードロック室１３Ｒとロードロック室１３Ｒから基板を受取り、旋回して受渡室１４ａに基板６を搬入する搬送ロボット１５Ｒからなる。各ロードロック室１３Ｒ及び各受渡室１４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながらロードクラスタ１３あるいは次のクラスタ等へ基板を受け渡しする。
【００２５】
各クラスタ(Ａ〜Ｄ)は、一台の搬送ロボット１５を有する搬送チャンバ２と、搬送ロボット１５から基板を受取り、所定の処理をする図面上で上下に配置された２つの処理チャンバ１(第１の添え字ａ〜ｄはクラスタを示し、第２の添え字ｕ、ｄは上側下側を示す)を有する。搬送チャンバ２と処理チャンバ１の間にはゲート弁１０を設けている。
【００２６】
処理チャンバ１の構成は処理内容によって異なるが、蒸着材料である発光材料を真空中で蒸着しＥＬ層を形成する真空蒸着チャンバ１ｂｕを例にとって説明する。図２は、そのとき搬送チャンバ２ｂと真空蒸着チャンバ１ｂｕの構成の模式図と動作説明図である。図２における搬送ロボット１５は、全体を上下に移動可能(矢印１５９参照)で、左右に旋回可能なリンク構造のアーム１５７を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド１５８を有する。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、１台の真空蒸着チャンバに処理ラインを２つ設け、一方のライン(例えばＲライン)で蒸着している間に、他方のＬラインでは基板を搬出入し、基板６とマスク８とのアライメントをして蒸着する準備を完了させることである。この処理を交互に行なうことによって、基板に蒸着させずに無駄に蒸発(昇華)している時間を減少させることができる。
上記を実現するために、真空蒸着チャンバ１ｂｕは、搬送ロボット１５ｂと基板６の受け渡し行なう受渡部９と、受渡部の櫛歯状ハンド９１をハンド旋回駆動手段９３で旋回させて直立した基板６とアライメントするマスク８と、マスクを介して基板に蒸着材料を蒸着させる蒸着部７とを有する。蒸着部７は蒸着源７１をレール７６上に沿って上下方向に移動させる上下駆動手段７６と蒸発源７１をレール７５上に沿って左右のマスク間を移動させる左右駆動ベース７４とを有する。蒸発源７１は内部に蒸着材料である発光材料を有し、前記蒸着材料を加熱制御(図示せず)することによって安定した蒸発速度が得られ、図２の引出し図に示すように、蒸発源７１に並んだ複数の穴７３から噴射する構造となっている。
【００２８】
図１の引出し図に示すように、マスク洗浄装置６０は真空蒸着チャンバ１ｂｕなどの真空蒸着チャンバ１に隣接して設けられたマスク洗浄室４に設けられている。マスク洗浄室４は真空チャンバであるマスク洗浄チャンバ５と大気中のレーザ室３から別れている。マスク洗浄装置もマスク洗浄チャンバ５内に設置されたマスク裏面走査手段と４０とレーザ室３内に設けられたレーザ光走査手段３０に分かれる。
【００２９】
マスク洗浄チャンバ５と真空蒸着チャンバ１とは真空隔離手段であるゲート弁１０Ｂを介して接続しており、マスク８はゲート弁１０Ｂを介して両者の間をマスク搬送手段によって移動可能である。
【００３０】
図３は本実施形態におけるマスク８の一例を示す。マスク８は大別してマスク部８Ｍとマスク部を支持するフレーム８Ｆからなる。蒸着に用いられるマスク部８Ｍは例えばインバー材からなり、厚さは５０μｍ程度が一般的である。今後、形成される画素または電極が高精細になれば成る程薄く作られることが予想される。マスク部は頑丈なフレーム８Ｆにテンションを掛けられ平面を維持している。引出し図に示すように、マスク部８Ｍには基板６に蒸着する部分に対応した箇所に開口部８ｈを有する。本例では赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の発光材料を蒸着するマスク部のうち赤に対応する開口部を示している。
【００３１】
元々薄く作られているマスク部は外力や温度によって変形させられ、結果各開口部間のピッチやクリアランスやトータルピッチに狂いが生じ再生不能になってしまう。現状では十数回が使用限界である。なお、マスクの寸法は基板の大型化に伴い２０００ｍｍ×２０００ｍｍにもなり、その重量も３００ｋｇ超にも及ぶ。なお、以下の説明では、紛らわしさを避けるために、特別に区別を必要としない限り、マスク部８Ｍを代表してマスク８と表す。
【００３２】
図４は本発明の第１の実施形態であるマスク洗浄装置６０の構成を模式的に示した図である。図４は真空蒸着チャンバ１から真空隔離手段であるゲート弁１０Ｂを開閉し、搬送手段によってマスク８をマスク洗浄台４５にセットした状態を示す。
【００３３】
マスク洗浄装置６０はレーザ室３に設けられたレーザ光走査手段３０とマスク洗浄チャンバ室５に設けられたマスク裏面走査手段４０とこれらを制御する制御部５０とから構成される。
レーザ光走査手段はレーザ光３３を出射するレーザユニット３１、レーザ光３３をマスク８表面に向けて水平(Ｘ)方向及び垂直(Ｙ)方向に走査するガルバノミラー３２、大気中のレーザ室３と真空中のマスク洗浄チャンバ室とを隔離し、レーザ光を透過する透過窓３４を有する。
【００３４】
一方、マスク裏面走査手段４０はマスク８の裏面側に設けられ、マスクの一辺方向(図４では水平(Ｘ)方向)に細長い裏面ミラー４１、裏面ミラーを矢印Ｅのように回転させ裏面ミラーの角度を調節する裏面ミラー角度調節手段４２、裏面ミラーを前記一辺方向と垂直方向にマスクに沿って(図面では上下(矢印Ｙ)方向)移動させる裏面ミラー垂直方向移動手段４３、裏面ミラーをマスクに対し前後(矢印Ｚ方向)に移動させる裏面ミラー前後移動手段４４を有する。
【００３５】
図５は裏面ミラー角度調節手段４２と裏面ミラー垂直方向移動手段４３をより詳細に示した図である。裏面ミラー垂直方向移動手段４３はボール螺子４３ｂをボールネジ駆動モータ４３ｍで駆動し、ナット４３ｎにより裏面ミラー固定台４２ｄを上下に移動させる。また、裏面ミラー角度調節手段４２は、裏面ミラー固定台に固定された裏面ミラー角度調節モータ４２ｍにより裏面ミラー４１の両端にも設けられたギアボックス４２ｇ内のギアを駆動し裏面ミラーを回転させる。後述するように裏面ミラー４１はマスク８の左右全域にレーザ光を反射できるように細長い形状を有する。裏面ミラー垂直方向移動手段４３の駆動手段としてはリニア駆動手段を用いてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では左右(Ｘ)方向に長いミラーを用いているので、レーザ光の左右方向の走査し同期して走査する必要がなく、裏面ミラー自体のコンパクト化が可能となり、裏面ミラー自体のコストも抑えることが可能である。
【００３７】
さらに、本実施形態では、真空蒸着チャンバ１とマスク洗浄チャンバ室５との間でマスクを搬入出するときに真空蒸着チャンバ１の真空度低下を抑えるためにマスク洗浄チャンバ室も真空チャンバとしている。従って、洗浄後のマスクまたは交換用マスクを直ちに真空蒸着チャンバに搬入できるのでさらに稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。
【００３８】
一方、ゲート弁１０Ｂの代わりに真空／大気雰囲気を実現できるロードロック室を介して設けることで、マスク洗浄チャンバ室５を大気雰囲気にすることができる。その場合、マスク洗浄装置６０はレーザ室３に設けられたレーザ光走査手段３０とマスク洗浄チャンバ室５に分ける必要なく一つの室で実現できる。
【００３９】
図６は本実施形態におけるマスク８の表裏面を同時に洗浄する原理を示す図である。図６は図３に示したマスク部８Ｍの一部を拡大して示し、レーザユニット３１から射出されたレーザ光３３がマスク部裏面に付着した蒸着材料(付着蒸着材料Ｆという)に照射される様子を示している。レーザユニットから射出されたレーザ光はマスク８の開口部８ｈを透過し裏面ミラー４１に当たる。裏面ミラー４１により反射したレーザ光３３ｂはマスク裏面に付着した付着蒸着材料Ｆｂに照射され、付着蒸着材料Ｆｂが洗浄(剥離)される。マスク裏面の洗浄されるＹ方向の位置は図５に示した裏面ミラー角度調節手段４２によって裏面ミラーを図４に示す矢印Ｅ方向に駆動することによって制御される。
【００４０】
このように、レーザ光はマスク８の蒸着面である表面の付着蒸着材料Ｆｆを洗浄(剥離)すると共に、開口部８ｈを透過したレーザ光は裏面の付着蒸着材料Ｆｂをも洗浄(剥離)する。この原理は、表面の洗浄実験中に裏面側にあった反射鏡により裏面側も洗浄されていたという新たな知見に基づいてなされたものである。
【００４１】
次に、この裏面同時洗浄方法による洗浄フローを図４を参照しながら図７を用いて説明する。
まず、洗浄されるマスク８が真空蒸着チャンバ１からゲート弁１０Ｂを開閉し、マスク洗浄チャンバ室５に搬入されマスク洗浄台４５にセットされる(Ｓｔｅｐ(１))。次に、ガルバノミラー３２を図４に示す水平(Ｘ)方向及び垂直(Ｙ)方向に走査し、レーザユニット３１のレーザ光３３の照射位置をマスク部８Ｍの右端上端若しくは左端上端(どちらでも良い)の原点位置に移動する(Ｓｔｅｐ(２))。同時またはそれ以前に裏面ミラー４１を前記原点位置の高さまで移動させ、裏面ミラーの反射角度を制御部５０からの指定条件により指定された角度に設定し待機する(Ｓｔｅｐ(３))。その後、図４に示したガルバノミラー３２によりレーザ光３３を水平方向に１走査し、洗浄を開始する。このとき、裏面ミラー４１の水平(Ｘ)方向の長さはマスク８の幅に対して十分な長さを有しているので停止した状態でレーザ光を反射し裏面を洗浄する(Ｓｔｅｐ(４))。次に、ガルバノミラーによるレーザ光のＹ方向への所定量の下方シフトに伴い、裏面ミラー垂直方向移動手段４３により裏面ミラーをＹ方向に下方シフトさせる(Ｓｔｅｐ(５))。Ｓｔｅｐ(４)、(５)をマスク８のＹ方向の高さ分だけ繰り返し洗浄を行なう(Ｓｔｅｐ(６))。
【００４２】
上記の洗浄フローのＳｔｅｐ(４)、(５)において、制御部５０は裏面ミラー４１の下方シフトの速度をガルバノミラー３２によるレーザ光の下方シフトと同期または連動して一定の所定速度となうように裏面ミラー垂直方向移動手段４３を制御する。その結果、裏面ミラーは常に反射光を指定された角度でマスク背面に照射し続けることができ、マスク８の裏面全体を洗浄することができる。
【００４３】
図３のマスクの説明で述べたようにマスク部８Ｍは大変に薄く精密に製作されているので、エネルギー密度が高いと温度の上昇によりマスク部表面が変形し、さらに照射エネルギー密度が高くなるとマスク部表面はレーザにより破壊されることが確認されている。一方、照射エネルギー密度が低いと洗浄(剥離)ができないことも確認されている。
それ故、レーザ光の照射エネルギー密度を調節しマスクの表面温度が所定以上にならないようにかつ洗浄(剥離)できるようにレーザ光の照射エネルギー密度を調整する必要がある。
【００４４】
図８はマスク表面および裏面へ照射されるレーザ光３３の照射エネルギー密度を調節できる第１の実施例を示す図である。
表面側においては、レーザユニット３１の光学系は最終段に凸レンズ３１ａを用いていることから、凸レンズ３１ａによりレーザ光３３の焦点位置ｆを調節する。このとき、焦点位置前後に発生するデフォーカス領域ｄｆでマスク表面へ照射する照射面積Ｓｆを調節し、マスク表面おける照射エネルギー密度を調節する。使用したレーザユニットによるが、実験に用いたレーザユニットでは、照射面積Ｓｆの直径が１１０μｍで、直径２７０μｍ〜３５０μｍの付着蒸着材料が洗浄(剥離)された。
【００４５】
一方、裏面側においては、裏面ミラー４１は照射光をほぼ平行に反射する機能を有するので、裏面ミラー４１のマスク８からの距離Ｌを調節することにより、マスク裏面への照射面Ｓｂ、即ち照射エネルギー密度を調節することができる。距離Ｌの調節は図４に示した裏面ミラー前後移動手段４４で行う。照射エネルギー密度が高い場合には、マスク部８Ｍへのダメージを避けるために、マスク８Ｍから距離Ｌを離し、マスク裏面に照射されるレーザ光の照射面積Ｓｂを大きくしエネルギー密度を下げる。また、逆に照射エネルギー密度の不足により、洗浄(剥離)効果が弱い場合には、マスク８から距離Ｌを小さくとり、マスク裏面に照射されるレーザ光の照射面積Ｓｂを小さくしエネルギー密度を上げる。
【００４６】
図８においては、焦点位置ｆを裏面側に設定し、その焦点位置を中心に左右対称のデフォーカス量を有するビームを形成する。そして焦点位置とマスク８との距離ＬＦと焦点位置と裏面ミラー４１との距離ＬＢが等距離、即ち、焦点位置をマスク部裏と裏面ミラーとの中間点に設ける。その結果、マスク８の表面と裏面ミラー４１、言い換えればマスク８Ｍの表面と裏面においてほぼ同一の照射面積が得られる。実験結果によれば、同じ照射面積であれば、裏面側の照射エネルギー密度は表面側の照射エネルギー密度とほぼ同じ値が得られ、裏面側も同じ照射エネルギー密度で洗浄(剥離)できることが確認されている。従って、裏面ミラー４１を焦点位置を中心にマスク８と対称な位置に調節することにより、裏面側もマスクにダメージを与えることなく洗浄(剥離)することができる。
【００４７】
勿論、裏面における付着蒸着材料の厚さや密着強度などにより裏面において必要な照射エネルギー密度は異なる場合はある。この場合は、裏面側の距離ＬＲをマスク部裏面側の距離ＬＭを基準に、必要な照射エネルギー密度比に基づいて調節する。
【００４８】
第１の実施例によれば、裏面ミラーは常に反射光を指定された角度でマスク裏面に照射し続けることができ、マスク表面と共にマスク８の裏面を洗浄することができる。
また、第１の実施例によれば、マスクにダメージを与えることなく裏面ミラーの位置を決定することができる。
【００４９】
図９はマスク表面および裏面へ照射されるレーザ光３３の照射エネルギー密度を調節できる第２の実施例を示す図である。第１の実施例と異なる点は、凸レンズ３１ａによるレーザ光３３の焦点位置をマスク表面側に設けた点である。従って、マスク表面と裏面における照射面積ＳｆとＳｂが異なり、裏面における照射面積Ｓｆが大きくなる。本実施例では、マスク表面側、裏面側の照射エネルギー密度を距離ＬＦ、距離ＬＢを変えることで調節する。距離ＬＦの調節は凸レンズ３１ａで、距離ＬＢの調節は図４に示した裏面ミラー前後移動手段４４で行う。本実施例ではＳｂ＞Ｓｆとなるのでマスク裏面における照射エネルギー密度が低くなる。
従って、本実施例では、裏面おける付着蒸着材料の厚さや密着強度などにより裏面側に必要な照射エネルギー密度が表面側に比べ低い場合に適用できる。
【００５０】
また、第２の実施例においても、裏面ミラーは常に反射光を指定された角度にてマスク背面に照射し続けることができ、マスク表面と共にマスク８の裏面を洗浄することができる。
【００５１】
また、第２の実施例によれば、マスクにダメージを与えることなく裏面ミラーの位置を決定することができる。
【００５２】
図１０はマスク表面および裏面へ照射されるレーザ光３３の照射エネルギー密度を調節できる第３の実施例を示す図である。第２の実施例と異なる点は、裏面ミラー４１からのマスク８へのレーザ光の照射経路に凸レンズ４１ａを設けている点である。これによって、図４に示した裏面ミラー前後移動手段４４と協調して照射面積Ｓｂ(照射エネルギー密度)を変えることができ、実施例１と同様にマスク８の裏面における照射エネルギー密度を表面における照射エネルギー密度と同一にすることもできる。
【００５３】
次に、マスクの表面の照射箇所と裏面の照射箇所の関係について述べる。マスク８を表裏洗浄を行なう際に注意しなければならないことがある。それはマスクの表面の照射箇所と裏面の照射箇所が同じ点になることであり、同じ場所に表裏面から集中してレーザパワーを照射してしまうとレーザの熱によるマスクの変形が発生してしまう虞れがある。これを回避する仕組みとして、図５、図６に示すように裏面ミラーが任意の角度に可動できる裏面ミラー角度調節手段４２を設けている。
【００５４】
この裏面ミラー角度調節手段によって、図８から図１０に示すように裏面ミラー４１による裏面への照射箇所が表面の照射箇所と同一にならないように任意にずらすことにより同時に同じポイントを照射することを防止することができる。ここで、裏面ミラー４１の角度を水平よりも上側に向けることで、裏面は表面よりも遅れて照射され、下側に向けることで表面よりも先に照射されることになる。この順序はどちらでも良く、大切なのは表面裏面の洗浄位置をずらすことである。
【００５５】
本実施形態によれば、表裏における照射位置をずらすことで、マスクにダメージを与えることなく、表裏面を洗浄(剥離)することができる。
勿論、レーザ光の照射エネルギーを低くして表裏面を同時に照射することで表裏面同時に洗浄(剥離)するのに必要なエネルギーが得られること且つ、表裏面同時箇所照射にてダメージレスなエネルギーにコントロールすることが可能ならば同一箇所に照射してもよい。
【００５６】
図１１は本発明の第２の実施形態であるマスク洗浄装置６０の構成を模式的に示した図である。図４に示す第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態では裏面へ照射するレーザ光をマスクの開口部８ｈを透過して照射した。本実施形態では、マスクの上側又は下側あるいは左右側の各側部外側からマスク裏面への照射するレーザ光を照射する。図１１はそのうちマスク上側側部から前記レーザ光を得る実施例を示した図である。
【００５７】
レーザ光走査手段３０はレーザユニット３１、レーザ光３３を分配するビームスプリッタ３５、ビームスプリッタで分配したレーザ光のうちマスク表面への照射光３３ｆを透過窓３４を介してマスク表面上を走査するガルバノミラー３２、ビームスプリッタで分配したレーザ光のうちマスク裏面への照射光３３ｂを反射させる反射ミラー３６、反射ミラーからの照射光３３ｂを透過窓３４を介して受け洗浄チャンバ５の天井に設けられた裏面走査用のガルバノミラー３７(側部反射ミラー)を有する。裏面走査用のガルバノミラーは、第１の実施形態と同様な機能を有する裏面ミラー垂直方向移動手段４３や裏面ミラー前後移動手段４４に走査される裏面ミラー４１に追随してマスク裏面への照射光３３ｂを裏面ミラーに照射する。
【００５８】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、マスク表面を洗浄(剥離)しながら、マスク裏面も洗浄(剥離)することができる。
また、第１の実施形態で説明した種々の施策を第２の実施形態に適用することによって第１の実施形態で得られた効果を奏することができる。
【００５９】
上記第１及び第２の実施形態では、図４及び図１１に示す左右(Ｘ)方向に走査させる手段を設ける必要がないように細長い形状を有する裏面ミラーを用いたが、裏面ミラーも左右(Ｘ)方向に走査させてもよい。
また、第２の実施形態では、天井に設けた裏面走査用のガルバノミラー３７を単なる反射ミラーとし、裏面ミラーの位置に裏面走査用のガルバノミラーを設けてもよい。この場合は、第１、第２の実施形態で説明した裏面ミラー垂直方向移動手段４３や裏面ミラー前後移動手段４４が不要となる。
【００６０】
さらに、第１、第２の実施形態では、洗浄チャンバ５を真空チャンバとしたが、真空隔離手段としてゲート弁の代わりにロードロック室を設ける。これにより洗浄チャンバは真空蒸着チャンバと完全に分離でき、洗浄チャンバを大気雰囲気とすることも可能である。
【００６１】
また、第１、第２の実施形態では、レーザユニットを１台としたが、スループット向上のために、表面側に複数台設け、それぞれのレーザ光を例えば開口部を透過させて、例えば共通に設けた裏面ミラーに照射し裏面側を洗浄してもよい。
【００６２】
以上、説明した本発明の各実施形態によれば、レーザ洗浄の欠点である片面ずつの洗浄を、タクト及びコストを増加させることなく一度に表裏面洗浄を行なうことができ、スループットをウエット洗浄と同等の性能まで向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１：処理チャンバ １ｂｕ：真空蒸着チャンバ
２：搬送チャンバ ３：レーザ室
４：マスク洗浄室 ５：マスク洗浄チャンバ
６：基板 ７：蒸着部
８：マスク ８Ｍ：マスク部
８Ｆ：マスクフレーム ８ｈ：マスク開口部
９：処理受渡部 １０、１０Ｂ：ゲート弁
１３：ロードクラスタ １４：受渡室
１５：搬送ロボット ２０：制御装置
３０：レーザ光走査手段 ３１：レーザユニット
３１ａ：レーザユニットの最終段の凸レンズ
３２：ガルバノミラー ３３：レーザ光
３３ｂ：マスク裏面への照射光 ３３ｆ：マスク表面への照射光
３４：透過窓 ３５：ビームスプリッタ
３６：反射ミラー ３７：裏面走査用のガルバノミラー
４０：マスク裏面走査手段 ４１：裏面ミラー４１
４２：裏面ミラー角度調節手段 ４３：裏面ミラー垂直方向移動手段
４４：裏面ミラー前後移動手段 ４５：マスク洗浄台
５０：制御部 ６０：マスク洗浄装置
７１：蒸発源 １００：有機ＥＬデバイスの製造装置
Ａ〜Ｄ：クラスタ ｄｆ：デフォーカス領域
ｆ：凸レンズによる焦点位置 Ｆ：付着蒸着材料
Ｆｂ：マスク裏面に付着した付着蒸発材料
Ｆｆ：マスク表面に付着した付着蒸発材料
Ｌ：裏面ミラーとマスク裏面との距離 ＬＢ：焦点位置と裏面ミラーとの距離
ＬＦ：焦点位置とマスクとの距離 Ｓｆ：マスク表面への照射面積
Ｓｂ：マスク裏面への照射面積。
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着マスクを使用した成膜一般に関し、特にレーザで蒸着マスクを洗浄するマスク洗浄装置及び洗浄方法並びに有機ＥＬ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示デバイスとして有機ＥＬデバイスが注目され、それを製造する有力な方法として真空蒸着法がある。真空蒸着法はマスクを用いて素子パターンを形成する方法である。素子パターンは真空チャンバ内で蒸着材料を加熱蒸発（昇華）させ、図３に示すように蒸着したい場所に設けたマスクの開口部を通して蒸着材料を表示基板に蒸着することで形成される。マスクの開口部以外の場所には蒸着材料が堆積するため、一定枚数成膜後マスクの洗浄を行なっている。
【０００３】
マスクの洗浄方式は主にウエット洗浄方式が用いられているが、処理時間を要する、有機溶剤を用いるため環境負荷が増加する、微細パターンにダメージが生じる、蒸着材料の回収再利用が困難という理由で、レーザ光源を用いたドライ洗浄方式が開発されている。特許文献１には、蒸着を行なう成膜室(真空チャンバ)内で、マスクにレーザ光が透過する粘着のあるフィルムを貼り付け、フィルムを透過してレーザ光を照射し、マスクから剥離した蒸着材料の堆積物をフィルムに回収する洗浄方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６９５７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、マスクは被処理対象(例えば、表示基板)に密着させて蒸着を行なう。その際にマスクの被処理対象と密着側である裏面(従って、蒸発源側をマスクの表面という)に蒸着材料が付着して残存する場合がある。この作業を一日に数百ショット〜数千ショットを繰り返しているうちに、シャドウマスクの裏面側にも蒸着材料がかなりの量付着してしまう。その結果、マスク裏面に付着していた蒸着材料が表示基板に付着する虞がある。表示基板への異物やパーティクルの付着は、結果的に電気的なショートによるドットの発光不良（欠陥）やパーティクル自体の陰による表示ムラ等の不良の原因になる。
【０００６】
従って、マスクの表面だけではなく裏面も洗浄することが重要である。ウエット洗浄方式は、洗浄液である薬液を槽に満たしその中にマスクを浸漬するので表裏面に関係なく同時に洗浄できるが、特許文献１に開示されたレーザ光源を用いたドライ洗浄方式(以下、単にレーザ洗浄方式という)は表面のみを洗浄する方法である。
【０００７】
本発明の第１の目的は、ドライ洗浄方式において、表面を洗浄(剥離)しながら裏面も洗浄(剥離)できるマスク洗浄装置または洗浄方法を提供することである。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、上記マスク洗浄装置を蒸着装置に隣接して設けることで短時間に洗浄できる稼働率の高い有機ＥＬ製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記第１の目的を達成するために、マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射し該マスクを洗浄する際に、前記マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄し、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面を洗浄することを第１の特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄は前記裏面側に設けられ前記レーザ光を反射し前記裏面に照射する裏面ミラーを経由して行なうことを第２の特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスクの裏面への照射は被処理対象にパターンを形成する前記マスクの開口部を透過し前記裏面ミラーを経由して行なうことを第３の特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第３の特徴に加え、前記裏面ミラーはマスクの１辺方向に細長く、前記裏面ミラーを前記１辺方向と垂直方向に前記マスクに沿って相対的に移動させることを第４の特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄は前記裏面ミラーと前記マスクとの距離を相対的に移動させることを第５の特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄は前記裏面ミラーの裏面への照射位置を調節して行なうことを第６の特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記レーザ光のデフォーカス領域で前記表面及び前記裏面を洗浄することを第７の特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記マスクの裏面への照射は前記マスクの側部外側に設けられた側部反射ミラーを経由して行ない、前記マスク裏面洗浄は前記レーザ光をビームスプリッタで該側部ミラーに向けて分配することを第８の特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記マスク裏面洗浄の洗浄位置は前記表面の洗浄位置と異なるように前記レーザ光を制御することを第９特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するために、蒸着材料をマスクを介して被処理対象に蒸着し成膜する真空蒸着チャンバと、第１乃至第９のいずれかの特徴を有するマスク洗浄装置と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置との接続部に設けられた真空隔離手段と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置間を前記真空隔離手段を介して前記マスクを搬送する搬送手段とを有することを第１０の特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ドライ洗浄方式において、表面を洗浄(剥離)しながら裏面も洗浄(剥離)できるマスク洗浄装置または洗浄方法を提供できる。
【００２０】
また、本発明によれば、上記マスク洗浄装置を蒸着装置に隣接して設けることで短時間に洗浄できる稼働率の高い有機ＥＬ製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態である有機ＥＬデバイス製造装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態である搬送チャンバと処理チャンバの構成の模式図と動作説明図である。
【図３】マスクの一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態であるマスク洗浄装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】裏面ミラー角度調節手段と裏面ミラー垂直方向移動手段をより詳細に示す図である。
【図６】第１の実施形態におけるマスクの表面を洗浄しながら裏面も洗浄できる原理を示す図である。
【図７】裏面同時洗浄方法による洗浄フローを示す図である。
【図８】マスク表面および裏面へ照射されるレーザ光の照射エネルギー密度を調節できる第１の実施例を示す図である。
【図９】マスク表面および裏面へ照射されるレーザ光の照射エネルギー密度を調節できる第２の実施例を示す図である。
【図１０】マスク表面および裏面へ照射されるレーザ光の照射エネルギー密度を調節できる第３の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態であるマスク洗浄装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態の成膜装置として蒸着材料として有機材料を用いる有機ＥＬデバイス製造装置を例に図を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である有機ＥＬデバイス製造装置１００を示す。有機ＥＬデバイス製造装置は、単に発光材料層(ＥＬ層)を形成し電極で挟むだけの構造ではなく、陽極の上に正孔注入層や輸送層、陰極の上に電子注入層や輸送層をなど様々な材料が薄膜としてなる多層構造を形成したり、基板を洗浄したりする。図１はその製造装置の一例を示したものである。
【００２３】
本実施形態における有機ＥＬデバイス製造装置１００は、大別して処理対象の基板６を搬入するロードクラスタ１３、基板６を処理する４つのクラスタ(Ａ〜Ｄ)、各クラスタ間又はクラスタとロードクラスタ１３あるいは次工程(封止工程)との間の設置された５つの受渡室１４から構成されている。本実施形態では、基板の蒸着面を上面にして搬送し、蒸着するときに基板を立てて蒸着する。
【００２４】
ロードクラスタ１３は、前後に真空を維持するためにゲート弁１０を有するロードロック室１３Ｒとロードロック室１３Ｒから基板を受取り、旋回して受渡室１４ａに基板６を搬入する搬送ロボット１５Ｒからなる。各ロードロック室１３Ｒ及び各受渡室１４は前後にゲート弁１０を有し、当該ゲート弁１０の開閉を制御し真空を維持しながらロードクラスタ１３あるいは次のクラスタ等へ基板を受け渡しする。
【００２５】
各クラスタ(Ａ〜Ｄ)は、一台の搬送ロボット１５を有する搬送チャンバ２と、搬送ロボット１５から基板を受取り、所定の処理をする図面上で上下に配置された２つの処理チャンバ１(第１の添え字ａ〜ｄはクラスタを示し、第２の添え字ｕ、ｄは上側下側を示す)を有する。搬送チャンバ２と処理チャンバ１の間にはゲート弁１０を設けている。
【００２６】
処理チャンバ１の構成は処理内容によって異なるが、蒸着材料である発光材料を真空中で蒸着しＥＬ層を形成する真空蒸着チャンバ１ｂｕを例にとって説明する。図２は、そのとき搬送チャンバ２ｂと真空蒸着チャンバ１ｂｕの構成の模式図と動作説明図である。図２における搬送ロボット１５は、全体を上下に移動可能(矢印１５９参照)で、左右に旋回可能なリンク構造のアーム１５７を有し、その先端には基板搬送用の櫛歯状ハンド１５８を有する。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、１台の真空蒸着チャンバに処理ラインを２つ設け、一方のライン(例えばＲライン)で蒸着している間に、他方のＬラインでは基板を搬出入し、基板６とマスク８とのアライメントをして蒸着する準備を完了させることである。この処理を交互に行なうことによって、基板に蒸着させずに無駄に蒸発(昇華)している時間を減少させることができる。
上記を実現するために、真空蒸着チャンバ１ｂｕは、搬送ロボット１５ｂと基板６の受け渡し行なう受渡部９と、受渡部の櫛歯状ハンド９１をハンド旋回駆動手段９３で旋回させて直立した基板６とアライメントするマスク８と、マスクを介して基板に蒸着材料を蒸着させる蒸着部７とを有する。蒸着部７は蒸着源７１をレール７６上に沿って上下方向に移動させる上下駆動手段７６と蒸発源７１をレール７５上に沿って左右のマスク間を移動させる左右駆動ベース７４とを有する。蒸発源７１は内部に蒸着材料である発光材料を有し、前記蒸着材料を加熱制御(図示せず)することによって安定した蒸発速度が得られ、図２の引出し図に示すように、蒸発源７１に並んだ複数の穴７３から噴射する構造となっている。
【００２８】
図１の引出し図に示すように、マスク洗浄装置６０は真空蒸着チャンバ１ｂｕなどの真空蒸着チャンバ１に隣接して設けられたマスク洗浄室４に設けられている。マスク洗浄室４は真空チャンバであるマスク洗浄チャンバ５と大気中のレーザ室３から別れている。マスク洗浄装置もマスク洗浄チャンバ５内に設置されたマスク裏面走査手段と４０とレーザ室３内に設けられたレーザ光走査手段３０に分かれる。
【００２９】
マスク洗浄チャンバ５と真空蒸着チャンバ１とは真空隔離手段であるゲート弁１０Ｂを介して接続しており、マスク８はゲート弁１０Ｂを介して両者の間をマスク搬送手段によって移動可能である。
【００３０】
図３は本実施形態におけるマスク８の一例を示す。マスク８は大別してマスク部８Ｍとマスク部を支持するフレーム８Ｆからなる。蒸着に用いられるマスク部８Ｍは例えばインバー材からなり、厚さは５０μｍ程度が一般的である。今後、形成される画素または電極が高精細になれば成る程薄く作られることが予想される。マスク部は頑丈なフレーム８Ｆにテンションを掛けられ平面を維持している。引出し図に示すように、マスク部８Ｍには基板６に蒸着する部分に対応した箇所に開口部８ｈを有する。本例では赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の発光材料を蒸着するマスク部のうち赤に対応する開口部を示している。
【００３１】
元々薄く作られているマスク部は外力や温度によって変形させられ、結果各開口部間のピッチやクリアランスやトータルピッチに狂いが生じ再生不能になってしまう。現状では十数回が使用限界である。なお、マスクの寸法は基板の大型化に伴い２０００ｍｍ×２０００ｍｍにもなり、その重量も３００ｋｇ超にも及ぶ。なお、以下の説明では、紛らわしさを避けるために、特別に区別を必要としない限り、マスク部８Ｍを代表してマスク８と表す。
【００３２】
図４は本発明の第１の実施形態であるマスク洗浄装置６０の構成を模式的に示した図である。図４は真空蒸着チャンバ１から真空隔離手段であるゲート弁１０Ｂを開閉し、搬送手段によってマスク８をマスク洗浄台４５にセットした状態を示す。
【００３３】
マスク洗浄装置６０はレーザ室３に設けられたレーザ光走査手段３０とマスク洗浄チャンバ室５に設けられたマスク裏面走査手段４０とこれらを制御する制御部５０とから構成される。
レーザ光走査手段はレーザ光３３を出射するレーザユニット３１、レーザ光３３をマスク８表面に向けて水平(Ｘ)方向及び垂直(Ｙ)方向に走査するガルバノミラー３２、大気中のレーザ室３と真空中のマスク洗浄チャンバ室とを隔離し、レーザ光を透過する透過窓３４を有する。
【００３４】
一方、マスク裏面走査手段４０はマスク８の裏面側に設けられ、マスクの一辺方向(図４では水平(Ｘ)方向)に細長い裏面ミラー４１、裏面ミラーを矢印Ｅのように回転させ裏面ミラーの角度を調節する裏面ミラー角度調節手段４２、裏面ミラーを前記一辺方向と垂直方向にマスクに沿って(図面では上下(矢印Ｙ)方向)移動させる裏面ミラー垂直方向移動手段４３、裏面ミラーをマスクに対し前後(矢印Ｚ方向)に移動させる裏面ミラー前後移動手段４４を有する。
【００３５】
図５は裏面ミラー角度調節手段４２と裏面ミラー垂直方向移動手段４３をより詳細に示した図である。裏面ミラー垂直方向移動手段４３はボール螺子４３ｂをボールネジ駆動モータ４３ｍで駆動し、ナット４３ｎにより裏面ミラー固定台４２ｄを上下に移動させる。また、裏面ミラー角度調節手段４２は、裏面ミラー固定台に固定された裏面ミラー角度調節モータ４２ｍにより裏面ミラー４１の両端にも設けられたギアボックス４２ｇ内のギアを駆動し裏面ミラーを回転させる。後述するように裏面ミラー４１はマスク８の左右全域にレーザ光を反射できるように細長い形状を有する。裏面ミラー垂直方向移動手段４３の駆動手段としてはリニア駆動手段を用いてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では左右(Ｘ)方向に長いミラーを用いているので、レーザ光の左右方向の走査し同期して走査する必要がなく、裏面ミラー自体のコンパクト化が可能となり、裏面ミラー自体のコストも抑えることが可能である。
【００３７】
さらに、本実施形態では、真空蒸着チャンバ１とマスク洗浄チャンバ室５との間でマスクを搬入出するときに真空蒸着チャンバ１の真空度低下を抑えるためにマスク洗浄チャンバ室も真空チャンバとしている。従って、洗浄後のマスクまたは交換用マスクを直ちに真空蒸着チャンバに搬入できるのでさらに稼働率の高い有機ＥＬデバイス製造装置を提供できる。
【００３８】
一方、ゲート弁１０Ｂの代わりに真空／大気雰囲気を実現できるロードロック室を介して設けることで、マスク洗浄チャンバ室５を大気雰囲気にすることができる。その場合、マスク洗浄装置６０はレーザ室３に設けられたレーザ光走査手段３０とマスク洗浄チャンバ室５に分ける必要なく一つの室で実現できる。
【００３９】
図６は本実施形態におけるマスク８の表裏面を同時に洗浄する原理を示す図である。図６は図３に示したマスク部８Ｍの一部を拡大して示し、レーザユニット３１から射出されたレーザ光３３がマスク部裏面に付着した蒸着材料(付着蒸着材料Ｆという)に照射される様子を示している。レーザユニットから射出されたレーザ光はマスク８の開口部８ｈを透過し裏面ミラー４１に当たる。裏面ミラー４１により反射したレーザ光３３ｂはマスク裏面に付着した付着蒸着材料Ｆｂに照射され、付着蒸着材料Ｆｂが洗浄(剥離)される。マスク裏面の洗浄されるＹ方向の位置は図５に示した裏面ミラー角度調節手段４２によって裏面ミラーを図４に示す矢印Ｅ方向に駆動することによって制御される。
【００４０】
このように、レーザ光はマスク８の蒸着面である表面の付着蒸着材料Ｆｆを洗浄(剥離)すると共に、開口部８ｈを透過したレーザ光は裏面の付着蒸着材料Ｆｂをも洗浄(剥離)する。この原理は、表面の洗浄実験中に裏面側にあった反射鏡により裏面側も洗浄されていたという新たな知見に基づいてなされたものである。
【００４１】
次に、この裏面同時洗浄方法による洗浄フローを図４を参照しながら図７を用いて説明する。
まず、洗浄されるマスク８が真空蒸着チャンバ１からゲート弁１０Ｂを開閉し、マスク洗浄チャンバ室５に搬入されマスク洗浄台４５にセットされる(Ｓｔｅｐ(１))。次に、ガルバノミラー３２を図４に示す水平(Ｘ)方向及び垂直(Ｙ)方向に走査し、レーザユニット３１のレーザ光３３の照射位置をマスク部８Ｍの右端上端若しくは左端上端(どちらでも良い)の原点位置に移動する(Ｓｔｅｐ(２))。同時またはそれ以前に裏面ミラー４１を前記原点位置の高さまで移動させ、裏面ミラーの反射角度を制御部５０からの指定条件により指定された角度に設定し待機する(Ｓｔｅｐ(３))。その後、図４に示したガルバノミラー３２によりレーザ光３３を水平方向に１走査し、洗浄を開始する。このとき、裏面ミラー４１の水平(Ｘ)方向の長さはマスク８の幅に対して十分な長さを有しているので停止した状態でレーザ光を反射し裏面を洗浄する(Ｓｔｅｐ(４))。次に、ガルバノミラーによるレーザ光のＹ方向への所定量の下方シフトに伴い、裏面ミラー垂直方向移動手段４３により裏面ミラーをＹ方向に下方シフトさせる(Ｓｔｅｐ(５))。Ｓｔｅｐ(４)、(５)をマスク８のＹ方向の高さ分だけ繰り返し洗浄を行なう(Ｓｔｅｐ(６))。
【００４２】
上記の洗浄フローのＳｔｅｐ(４)、(５)において、制御部５０は裏面ミラー４１の下方シフトの速度をガルバノミラー３２によるレーザ光の下方シフトと同期または連動して一定の所定速度となうように裏面ミラー垂直方向移動手段４３を制御する。その結果、裏面ミラーは常に反射光を指定された角度でマスク背面に照射し続けることができ、マスク８の裏面全体を洗浄することができる。
【００４３】
図３のマスクの説明で述べたようにマスク部８Ｍは大変に薄く精密に製作されているので、エネルギー密度が高いと温度の上昇によりマスク部表面が変形し、さらに照射エネルギー密度が高くなるとマスク部表面はレーザにより破壊されることが確認されている。一方、照射エネルギー密度が低いと洗浄(剥離)ができないことも確認されている。
それ故、レーザ光の照射エネルギー密度を調節しマスクの表面温度が所定以上にならないようにかつ洗浄(剥離)できるようにレーザ光の照射エネルギー密度を調整する必要がある。
【００４４】
図８はマスク表面および裏面へ照射されるレーザ光３３の照射エネルギー密度を調節できる第１の実施例を示す図である。
表面側においては、レーザユニット３１の光学系は最終段に凸レンズ３１ａを用いていることから、凸レンズ３１ａによりレーザ光３３の焦点位置ｆを調節する。このとき、焦点位置前後に発生するデフォーカス領域ｄｆでマスク表面へ照射する照射面積Ｓｆを調節し、マスク表面おける照射エネルギー密度を調節する。使用したレーザユニットによるが、実験に用いたレーザユニットでは、照射面積Ｓｆの直径が１１０μｍで、直径２７０μｍ〜３５０μｍの付着蒸着材料が洗浄(剥離)された。
【００４５】
一方、裏面側においては、裏面ミラー４１は照射光をほぼ平行に反射する機能を有するので、裏面ミラー４１のマスク８からの距離Ｌを調節することにより、マスク裏面への照射面Ｓｂ、即ち照射エネルギー密度を調節することができる。距離Ｌの調節は図４に示した裏面ミラー前後移動手段４４で行う。照射エネルギー密度が高い場合には、マスク部８Ｍへのダメージを避けるために、マスク８Ｍから距離Ｌを離し、マスク裏面に照射されるレーザ光の照射面積Ｓｂを大きくしエネルギー密度を下げる。また、逆に照射エネルギー密度の不足により、洗浄(剥離)効果が弱い場合には、マスク８から距離Ｌを小さくとり、マスク裏面に照射されるレーザ光の照射面積Ｓｂを小さくしエネルギー密度を上げる。
【００４６】
図８においては、焦点位置ｆを裏面側に設定し、その焦点位置を中心に左右対称のデフォーカス量を有するビームを形成する。そして焦点位置とマスク８との距離ＬＦと焦点位置と裏面ミラー４１との距離ＬＢが等距離、即ち、焦点位置をマスク部裏と裏面ミラーとの中間点に設ける。その結果、マスク８の表面と裏面ミラー４１、言い換えればマスク８Ｍの表面と裏面においてほぼ同一の照射面積が得られる。実験結果によれば、同じ照射面積であれば、裏面側の照射エネルギー密度は表面側の照射エネルギー密度とほぼ同じ値が得られ、裏面側も同じ照射エネルギー密度で洗浄(剥離)できることが確認されている。従って、裏面ミラー４１を焦点位置を中心にマスク８と対称な位置に調節することにより、裏面側もマスクにダメージを与えることなく洗浄(剥離)することができる。
【００４７】
勿論、裏面における付着蒸着材料の厚さや密着強度などにより裏面において必要な照射エネルギー密度は異なる場合はある。この場合は、裏面側の距離ＬＲをマスク部裏面側の距離ＬＭを基準に、必要な照射エネルギー密度比に基づいて調節する。
【００４８】
第１の実施例によれば、裏面ミラーは常に反射光を指定された角度でマスク裏面に照射し続けることができ、マスク表面と共にマスク８の裏面を洗浄することができる。
また、第１の実施例によれば、マスクにダメージを与えることなく裏面ミラーの位置を決定することができる。
【００４９】
図９はマスク表面および裏面へ照射されるレーザ光３３の照射エネルギー密度を調節できる第２の実施例を示す図である。第１の実施例と異なる点は、凸レンズ３１ａによるレーザ光３３の焦点位置をマスク表面側に設けた点である。従って、マスク表面と裏面における照射面積ＳｆとＳｂが異なり、裏面における照射面積Ｓｆが大きくなる。本実施例では、マスク表面側、裏面側の照射エネルギー密度を距離ＬＦ、距離ＬＢを変えることで調節する。距離ＬＦの調節は凸レンズ３１ａで、距離ＬＢの調節は図４に示した裏面ミラー前後移動手段４４で行う。本実施例ではＳｂ＞Ｓｆとなるのでマスク裏面における照射エネルギー密度が低くなる。
従って、本実施例では、裏面おける付着蒸着材料の厚さや密着強度などにより裏面側に必要な照射エネルギー密度が表面側に比べ低い場合に適用できる。
【００５０】
また、第２の実施例においても、裏面ミラーは常に反射光を指定された角度にてマスク背面に照射し続けることができ、マスク表面と共にマスク８の裏面を洗浄することができる。
【００５１】
また、第２の実施例によれば、マスクにダメージを与えることなく裏面ミラーの位置を決定することができる。
【００５２】
図１０はマスク表面および裏面へ照射されるレーザ光３３の照射エネルギー密度を調節できる第３の実施例を示す図である。第２の実施例と異なる点は、裏面ミラー４１からのマスク８へのレーザ光の照射経路に凸レンズ４１ａを設けている点である。これによって、図４に示した裏面ミラー前後移動手段４４と協調して照射面積Ｓｂ(照射エネルギー密度)を変えることができ、実施例１と同様にマスク８の裏面における照射エネルギー密度を表面における照射エネルギー密度と同一にすることもできる。
【００５３】
次に、マスクの表面の照射箇所と裏面の照射箇所の関係について述べる。マスク８を表裏洗浄を行なう際に注意しなければならないことがある。それはマスクの表面の照射箇所と裏面の照射箇所が同じ点になることであり、同じ場所に表裏面から集中してレーザパワーを照射してしまうとレーザの熱によるマスクの変形が発生してしまう虞れがある。これを回避する仕組みとして、図５、図６に示すように裏面ミラーが任意の角度に可動できる裏面ミラー角度調節手段４２を設けている。
【００５４】
この裏面ミラー角度調節手段によって、図８から図１０に示すように裏面ミラー４１による裏面への照射箇所が表面の照射箇所と同一にならないように任意にずらすことにより同時に同じポイントを照射することを防止することができる。ここで、裏面ミラー４１の角度を水平よりも上側に向けることで、裏面は表面よりも遅れて照射され、下側に向けることで表面よりも先に照射されることになる。この順序はどちらでも良く、大切なのは表面裏面の洗浄位置をずらすことである。
【００５５】
本実施形態によれば、表裏における照射位置をずらすことで、マスクにダメージを与えることなく、表裏面を洗浄(剥離)することができる。
勿論、レーザ光の照射エネルギーを低くして表裏面を同時に照射することで表裏面同時に洗浄(剥離)するのに必要なエネルギーが得られること且つ、表裏面同時箇所照射にてダメージレスなエネルギーにコントロールすることが可能ならば同一箇所に照射してもよい。
【００５６】
図１１は本発明の第２の実施形態であるマスク洗浄装置６０の構成を模式的に示した図である。図４に示す第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態では裏面へ照射するレーザ光をマスクの開口部８ｈを透過して照射した。本実施形態では、マスクの上側又は下側あるいは左右側の各側部外側からマスク裏面への照射するレーザ光を照射する。図１１はそのうちマスク上側側部から前記レーザ光を得る実施例を示した図である。
【００５７】
レーザ光走査手段３０はレーザユニット３１、レーザ光３３を分配するビームスプリッタ３５、ビームスプリッタで分配したレーザ光のうちマスク表面への照射光３３ｆを透過窓３４を介してマスク表面上を走査するガルバノミラー３２、ビームスプリッタで分配したレーザ光のうちマスク裏面への照射光３３ｂを反射させる反射ミラー３６、反射ミラーからの照射光３３ｂを透過窓３４を介して受け洗浄チャンバ５の天井に設けられた裏面走査用のガルバノミラー３７(側部反射ミラー)を有する。裏面走査用のガルバノミラーは、第１の実施形態と同様な機能を有する裏面ミラー垂直方向移動手段４３や裏面ミラー前後移動手段４４に走査される裏面ミラー４１に追随してマスク裏面への照射光３３ｂを裏面ミラーに照射する。
【００５８】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、マスク表面を洗浄(剥離)しながら、マスク裏面も洗浄(剥離)することができる。
また、第１の実施形態で説明した種々の施策を第２の実施形態に適用することによって第１の実施形態で得られた効果を奏することができる。
【００５９】
上記第１及び第２の実施形態では、図４及び図１１に示す左右(Ｘ)方向に走査させる手段を設ける必要がないように細長い形状を有する裏面ミラーを用いたが、裏面ミラーも左右(Ｘ)方向に走査させてもよい。
また、第２の実施形態では、天井に設けた裏面走査用のガルバノミラー３７を単なる反射ミラーとし、裏面ミラーの位置に裏面走査用のガルバノミラーを設けてもよい。この場合は、第１、第２の実施形態で説明した裏面ミラー垂直方向移動手段４３や裏面ミラー前後移動手段４４が不要となる。
【００６０】
さらに、第１、第２の実施形態では、洗浄チャンバ５を真空チャンバとしたが、真空隔離手段としてゲート弁の代わりにロードロック室を設ける。これにより洗浄チャンバは真空蒸着チャンバと完全に分離でき、洗浄チャンバを大気雰囲気とすることも可能である。
【００６１】
また、第１、第２の実施形態では、レーザユニットを１台としたが、スループット向上のために、表面側に複数台設け、それぞれのレーザ光を例えば開口部を透過させて、例えば共通に設けた裏面ミラーに照射し裏面側を洗浄してもよい。
【００６２】
以上、説明した本発明の各実施形態によれば、レーザ洗浄の欠点である片面ずつの洗浄を、タクト及びコストを増加させることなく一度に表裏面洗浄を行なうことができ、スループットをウエット洗浄と同等の性能まで向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１：処理チャンバ １ｂｕ：真空蒸着チャンバ
２：搬送チャンバ ３：レーザ室
４：マスク洗浄室 ５：マスク洗浄チャンバ
６：基板 ７：蒸着部
８：マスク ８Ｍ：マスク部
８Ｆ：マスクフレーム ８ｈ：マスク開口部
９：処理受渡部 １０、１０Ｂ：ゲート弁
１３：ロードクラスタ １４：受渡室
１５：搬送ロボット ２０：制御装置
３０：レーザ光走査手段 ３１：レーザユニット
３１ａ：レーザユニットの最終段の凸レンズ
３２：ガルバノミラー ３３：レーザ光
３３ｂ：マスク裏面への照射光 ３３ｆ：マスク表面への照射光
３４：透過窓 ３５：ビームスプリッタ
３６：反射ミラー ３７：裏面走査用のガルバノミラー
４０：マスク裏面走査手段 ４１：裏面ミラー４１
４２：裏面ミラー角度調節手段 ４３：裏面ミラー垂直方向移動手段
４４：裏面ミラー前後移動手段 ４５：マスク洗浄台
５０：制御部 ６０：マスク洗浄装置
７１：蒸発源 １００：有機ＥＬデバイスの製造装置
Ａ〜Ｄ：クラスタ ｄｆ：デフォーカス領域
ｆ：凸レンズによる焦点位置 Ｆ：付着蒸着材料
Ｆｂ：マスク裏面に付着した付着蒸発材料
Ｆｆ：マスク表面に付着した付着蒸発材料
Ｌ：裏面ミラーとマスク裏面との距離 ＬＢ：焦点位置と裏面ミラーとの距離
ＬＦ：焦点位置とマスクとの距離 Ｓｆ：マスク表面への照射面積
Ｓｂ：マスク裏面への照射面積。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射し該マスクを洗浄するマスク洗浄装置において、
前記マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄するマスク表面洗浄手段と、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面を洗浄するマスク裏面洗浄手段とを有することを特徴とするマスク洗浄装置。
【請求項２】
前記マスク裏面洗浄手段は前記裏面側に設けられ前記レーザ光を反射し前記裏面に照射する裏面ミラーを有することを特徴とする請求項１に記載のマスク洗浄装置。
【請求項３】
前記マスクの裏面への照射は被処理対象にパターンを形成する前記マスクの開口部を透過し前記裏面ミラーを経由して行なうことを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項４】
前記裏面ミラーはマスクの１辺方向に細長く、前記裏面ミラーを前記一辺方向と垂直方向に前記マスクに沿って相対的に移動させる裏面ミラー垂直方向移動手段を有することを特徴とする請求項３に記載のマスク洗浄装置。
【請求項５】
前記マスク裏面洗浄手段は前記裏面ミラーと前記マスクとの距離を相対的に移動させる裏面ミラー前後移動手段を有することを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項６】
前記マスク裏面洗浄手段は前記裏面ミラーの裏面への照射位置を調節する裏面ミラー角度調節手段を有することを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項７】
前記レーザ光のデフォーカス領域で前記表面及び前記裏面を洗浄することを特徴とする請求項１に記載のマスク洗浄装置。
【請求項８】
前記マスクの裏面への照射は前記マスクの側部外側に設けられた側部反射ミラーを経由して行ない、前記マスク裏面洗浄手段は前記レーザ光を該側部反射ミラーに向けて分配するビームスプリッタを有することを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項９】
前記裏面ミラー、前記側部反射ミラーのうち一方はガルバノミラーであることを特徴とする請求項８に記載のマスク洗浄装置。
【請求項１０】
マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射し該マスクを洗浄するマスク洗浄方法において、
前記マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄するマスク表面洗浄ステップと、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面を洗浄するマスク裏面洗浄ステップを有することを特徴とするマスク洗浄方法。
【請求項１１】
前記マスク裏面洗浄ステップは前記裏面側に設けられ前記レーザ光を前記裏面に反射し照射する裏面ミラーを経由して行なうことを特徴とする請求項１０に記載のマスク洗浄方法。
【請求項１２】
前記マスクの裏面への照射は被処理対象にパターンを形成する前記マスクの開口部を透過し前記裏面ミラーを経由して行なうことを特徴とする請求項１０に記載のマスク洗浄方法。
【請求項１３】
前記マスク裏面洗浄ステップは前記裏面の洗浄位置を前記表面の洗浄位置と異なるように前記レーザ光を制御することを特徴とする請求項１０に記載のマスク洗浄方法。
【請求項１４】
蒸着材料をマスクを介して被処理対象に蒸着し成膜する真空蒸着チャンバと、請求項１乃至９のいずれかに記載のマスク洗浄装置と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置との接続部に設けられた真空隔離手段と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置間を前記真空隔離手段を介して前記マスクを搬送する搬送手段とを有することを特徴とする有機ＥＬ製造装置。
【請求項１】
マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射し該マスクを洗浄するマスク洗浄装置において、
前記マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄するマスク表面洗浄手段と、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面を洗浄するマスク裏面洗浄手段とを有することを特徴とするマスク洗浄装置。
【請求項２】
前記マスク裏面洗浄手段は前記裏面側に設けられ前記レーザ光を反射し前記裏面に照射する裏面ミラーを有することを特徴とする請求項１に記載のマスク洗浄装置。
【請求項３】
前記マスクの裏面への照射は被処理対象にパターンを形成する前記マスクの開口部を透過し前記裏面ミラーを経由して行なうことを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項４】
前記裏面ミラーはマスクの１辺方向に細長く、前記裏面ミラーを前記一辺方向と垂直方向に前記マスクに沿って相対的に移動させる裏面ミラー垂直方向移動手段を有することを特徴とする請求項３に記載のマスク洗浄装置。
【請求項５】
前記マスク裏面洗浄手段は前記裏面ミラーと前記マスクとの距離を相対的に移動させる裏面ミラー前後移動手段を有することを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項６】
前記マスク裏面洗浄手段は前記裏面ミラーの裏面への照射位置を調節する裏面ミラー角度調節手段を有することを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項７】
前記レーザ光のデフォーカス領域で前記表面及び前記裏面を洗浄することを特徴とする請求項１に記載のマスク洗浄装置。
【請求項８】
前記マスクの裏面への照射は前記マスクの側部外側に設けられた側部反射ミラーを経由して行ない、前記マスク裏面洗浄手段は前記レーザ光を該側部反射ミラーに向けて分配するビームスプリッタを有することを特徴とする請求項２に記載のマスク洗浄装置。
【請求項９】
前記裏面ミラー、前記側部反射ミラーのうち一方はガルバノミラーであることを特徴とする請求項８に記載のマスク洗浄装置。
【請求項１０】
マスクに付着した蒸着材料にレーザ光を照射し該マスクを洗浄するマスク洗浄方法において、
前記マスクの蒸着面である表面に該レーザ光を照射し該表面を洗浄するマスク表面洗浄ステップと、前記レーザ光を前記マスクの裏面へ照射し該裏面を洗浄するマスク裏面洗浄ステップを有することを特徴とするマスク洗浄方法。
【請求項１１】
前記マスク裏面洗浄ステップは前記裏面側に設けられ前記レーザ光を前記裏面に反射し照射する裏面ミラーを経由して行なうことを特徴とする請求項１０に記載のマスク洗浄方法。
【請求項１２】
前記マスクの裏面への照射は被処理対象にパターンを形成する前記マスクの開口部を透過し前記裏面ミラーを経由して行なうことを特徴とする請求項１０に記載のマスク洗浄方法。
【請求項１３】
前記マスク裏面洗浄ステップは前記裏面の洗浄位置を前記表面の洗浄位置と異なるように前記レーザ光を制御することを特徴とする請求項１０に記載のマスク洗浄方法。
【請求項１４】
蒸着材料をマスクを介して被処理対象に蒸着し成膜する真空蒸着チャンバと、請求項１乃至９のいずれかに記載のマスク洗浄装置と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置との接続部に設けられた真空隔離手段と、前記真空蒸着チャンバと前記マスク洗浄装置間を前記真空隔離手段を介して前記マスクを搬送する搬送手段とを有することを特徴とする有機ＥＬ製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１９５８７２（Ｐ２０１１−１９５８７２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２６８５（Ｐ２０１０−６２６８５）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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