成膜方法及び成膜装置
【課題】マスクと基板との隙間を介して侵入する蒸着物質によって生じる輪郭ボケや回り込み等のない、高品位な薄膜パターンを得ることができる成膜装置を提供する。
【解決手段】基板２０の裏面の、マスクフレームの内側であって、マスクの開口領域１０の外側の領域を、基板の対向する２辺に沿った線状に、押圧体３０によって押圧することにより、マスク開口部の変形を招くことなく、基板とマスクとを略水平状態にして密着させることができる。
【解決手段】基板２０の裏面の、マスクフレームの内側であって、マスクの開口領域１０の外側の領域を、基板の対向する２辺に沿った線状に、押圧体３０によって押圧することにより、マスク開口部の変形を招くことなく、基板とマスクとを略水平状態にして密着させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に密着配置したマスクの開口パターンに応じて、基板上に所定の薄膜パターンを形成するための成膜方法及び成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）薄膜の製造工程には、所定の開口パターンを有するマスクをガラス基板に密着するよう配置して成膜するマスク成膜法が多く採用されている。このようなマスク成膜法の一例として、以下のマスク蒸着法が知られている。
【０００３】
マスク蒸着法とは、基板表面（被成膜面）を下側に向けて配置し、基板表面と対向して配置した蒸着源から蒸発される蒸着物質をマスクを介して基板表面に蒸着させ、基板表面に所定の有機ＥＬ薄膜を成膜させる方法である。このような有機ＥＬ薄膜をカラー表示パネルとして適用する場合、表示パネルの画素ピッチの大きさと同程度の薄膜パターンを成膜するため、それに応じた開口部を有するマスクを使用する。表示パネルの画素ピッチは数十μｍであり、赤、緑、青の３色の画素が規則的に配置されているため、マスクの開口部もこれらに対応して形成されている。例えばマスク開口部の形状として、複数の画素に渡って開口しているスリット形状や、画素毎に開口しているドット形状のものが適用される。
【０００４】
近年では、有機ＥＬパネルの高解像度化が進んでおり、画素ピッチはますます微細化している。このためマスクの開口部の大きさが微小となっており、マスクの厚さが比較的厚いもの（０．５ｍｍ乃至１．０ｍｍ）であると、マスク開口内の蒸着パターン周辺部は、マスクの陰になり、中央部よりも膜厚が薄くなる現象が生じる。このような膜厚分布（輪郭ボケ）による不均一性を低減或いは解消するために、マスクはできるだけ薄い方が良く、例えば厚さが０．０１乃至０．４ｍｍの薄いマスクが使われている。また、有機ＥＬ薄膜が成膜される基板の大判化も進んでおり、大型のフラットパネルディスプレイとして、基板サイズが例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍ程度、或いはそれ以上のサイズのものが用いられるようになってきている。
【０００５】
一方、上述したような有機ＥＬ薄膜を形成する蒸着方法では、マスクと基板とがそれぞれ撓みを生じており、その撓みの程度が異なるため、マスクと基板との間に隙間を生じ易くなる。特に大型基板となると、マスクと基板との相対的な撓みの違いも大きくなり、マスクと基板の間に生じる隙間は数十μｍ以上（画素ピッチ或いはマスク開口部の幅に近い）となる。このようにマスクと基板との間に隙間ができると、蒸着物質がこの隙間に入り込み、蒸着パターンの輪郭がぼけて不明瞭な蒸着パターンとなることで、蒸着精度が低下する。或いは隣接する画素へ蒸着物質が回り込む不良が生じる等の問題があった。
【０００６】
このため、特許文献１にて開示されるように、基板表面に磁性材で形成されたマスクを取り付け、基板裏面側に設置した磁石保持体による磁気吸引力でマスクを基板表面に水平状態で密着させるようにした真空成膜装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１５８６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、磁石による磁気吸引力のみを用いて基板とマスクを密着させる場合には次のような問題があった。有機ＥＬパネルの画素に対応した蒸着パターンを形成するマスクの開口部は、磁石を近接させると形状が変形する問題があり、所定の薄膜パターンを形成することができない。その理由は、磁力によりマスクを吸引させる場合、磁性材のマスクとしてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の強磁性金属を含有させる必要があるからである。このような強磁性金属は磁化されやすく、適用する磁石の磁界に対応して、微細なマスクパターン間で力（たとえば斥力）を生じてしまう。この結果として、マスク開口部が局所的に広くなる、或いは狭くなる等の変形を招く不具合となる。また、このようなマスク開口形状の変形は有機ＥＬパネルにおいて、画素欠陥やライン欠陥等の表示異常による不具合を生じさせることになる。特に、大型化により基板自身の重さが増える一方で、表示パネルの高解像度化に伴い薄膜化したマスクを適用する場合、基板裏面から薄いマスクを引き上げ、マスクによって基板を密着状態で保持するには強力な磁石が必要になる。従って、マスク開口部の変形問題がより生じ易くなる。
【０００９】
本発明は、上述のようなマスク開口部の変形を招くことなく、基板とマスクとを略水平状態にして密着させることができる成膜装置及びそれを用いた成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、複数の開口部を備えたマスクを、少なくとも一方向に張力をかけた状態でマスクフレームに固定し、前記マスクを前記マスクの上方に配置した基板の被成膜面に密着させて、前記マスクの複数の開口を介して前記基板の被成膜面に成膜する成膜方法であって、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２は、張力をかけた状態でマスクを固定するためのマスクフレームと、
被成膜面を前記マスクに向けて、前記マスクの上方において基板を保持するための基板支持部材と、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧する押圧体と、
を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マスク開口部の変形を招くことなく、マスクと基板を略水平状態で密着させることができるようになる。このため所定のマスク開口パターンに従い、薄膜パターンを形成することができる。また、マスクと基板との隙間を介して侵入する蒸着物質によって生じる輪郭ボケや回り込み等のない、高品位な薄膜パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の成膜装置の一実施形態における、基板とマスクと押圧体との位置関係を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の成膜装置の一実施形態において、基板とマスクとを密着させた状態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の成膜装置の一実施形態において、基板裏面に押圧体を押圧した状態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の成膜装置の他の実施形態における、基板とマスクと押圧体との位置関係を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の成膜装置の一実施形態における、基板とマスクと押圧体との位置関係を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の成膜装置の一実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図１０】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図１１】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図１２】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１乃至図３は、本発明の一実施形態の成膜方法及び成膜装置を説明するための概略断面図であり、成膜装置内における基板とマスクと押圧体の位置関係を示している。図５は図１に対応する斜視図である。本例では、ガラス基板の表面に有機ＥＬ薄膜を蒸着により成膜する場合を説明する。
【００１５】
蒸着装置内に設置されたマスク１０及びマスクフレーム１１を保持するマスク保持台（不図示）にはマスク姿勢制御装置（不図示）が連結されている。そして、このマスク姿勢制御装置の駆動によって、マスク保持台に保持されたマスクのＸＹ軸の移動と、Ｚ軸周りの回転を独立して制御することができる。尚、本発明で用いられるマスク１０は、所定の開口部を複数備え、少なくとも一方向に張力をかけた状態で、四角形の剛直なマスクフレーム１１に固定されたものである。マスクにかけられる張力は、少なくとも基板２０の対向する２辺に沿った方向であり、通常は、少なくともマスク開口部の長尺方向である。
【００１６】
また、基板２０を支持する基板支持部材（不図示）には基板姿勢制御装置（不図示）が連結されており、この基板姿勢制御装置の駆動によって、基板支持部材に支持された基板２０のＸＹ軸の移動と、Ｚ軸周りの回転を独立して制御することができる。
【００１７】
図１に示したように、基板２０とマスク１０とを密着させる押圧体３０の基板２０側の平面には、複数の球状体３１が突出するように取り付けられている。球状体３１は直接基板２０と接触して必要な外力を印加する部材である。図３で示したように、押圧体３０を移動させて球状体３１が基板２０の裏面と接触した状態では、基板２０と接触する球状体３１の位置は、破線１１ａで示されるマスクフレーム１１の内側となるように配置されている。即ち、図１中で示したマスクフレーム１１内側の幅Ｍと、対向する辺に配置された球状体３１同士の距離Ｔとは、Ｍ＞Ｔの相対関係をとる。
【００１８】
図５に、本例の斜視図を示した。基板２０の４辺に沿って線状に配置された複数の球状体３１は、マスクフレーム１１近傍に配置されている。尚、マスクフレーム１１近傍とは、マスクフレーム１１からマスク１０の中央に向かってマスクフレーム１１内側の幅（図中Ｍ）の１／４の範囲に該当する領域に相当する。また、図中のＸ方向、Ｙ方向において、それぞれ、マスクフレーム１１内側の幅Ｍｘ，Ｍｙ、対向配置する球状体３１同士の距離Ｔｘ，Ｔｙが、それぞれ、Ｍｘ＞Ｔｘ，Ｍｙ＞Ｔｙの関係となっている。尚、図５においては、便宜上、押圧体３０から球状体３１を外した状態で図示している。また、図５中の１２はマスク１０の開口領域であり、図５においては、５×５の２５領域がそれぞれ矩形で示されているが、各開口領域には、微細な開口部がドット状或いはストライプ状に複数形成されている。本例は、各開口領域が一つの有機ＥＬ表示装置に相当し、５×５の多面取りを行う例である。
【００１９】
図６は、押圧体３０の球状体３１の押圧位置を示す平面模式図であり、図中の符号は図１乃至図３と共通である。特にマスク開口パターンが微細な場合には、図６に示すように、基板２０に対して球状体３１を当接させる位置は、マスク開口部と重ならない非開口領域に対応させるのが望ましい。これにより押圧作用によって微細なマスク開口を変形させてしまうリスクを抑制することができる。
【００２０】
尚、本発明において、基板２０を裏面から押圧する押圧体３０の押圧位置としては、少なくとも基板２０の対向する２辺に沿った線状である。ここで、線状とは、連続であっても不連続であっても良い。押圧体３０の押圧位置のレイアウトの例を、図６乃至図１２に示す。図７は図６に比べて、球状体３１の配列ピッチを短くしたものである。また図８は、基板２０の対向する２辺のみに沿って配列させた例を示している。また図９及び図１０は、基板２０の４辺に沿って線状に球状体３１を２周配置させた例である。さらに図１１、図１２では、基板２０と当接する部材を基板２０の辺方向に伸びた棒状の構造体３２とする例を、示した。尚、どのような押圧体３０の形態を装置に適用するかは、実際に使用するマスクの大きさ、開口パターンレイアウト、張力等の状態と、基板２０の大きさ、厚さ、撓み等を考慮して密着効果のある最適な組み合わせを選定することが可能である。また押圧体３０が基板２０に加える押圧力も、適宜調整することができる。
【００２１】
尚、押圧体３０に配置されている球状体３１は、回転機能を備えているのが望ましい。その理由は、基板２０面内方向での球状体３１と基板２０との摩擦を緩和でき、前工程で調整してある基板２０とマスクとの位置精度に影響を及ぼすことを防止することができるためである。また押圧体３０の内部において球状体３１を弾性体と組み合わせ、球状体３１から基板２０に働かせる力を任意に調整できるような構成とすることが望ましい。
【００２２】
上記した押圧体３０では、基板２０と接触する部材として球状体３１を例に示したが、特にその構造を制限するものではない。基本的な機能として選択した領域に押圧を加えられる構造体であれば良く、基板２０へ傷をつけないために、基板２０との接触面が曲面形状を有する構造体であることが望ましい。
【００２３】
また上記においては基板２０の裏面内において、押圧体３０は基板２０と複数の点で接触している例を示したが、環状の構造体を用いて基板２０の４辺に沿って線状に接触させても良い。また上記基板２０と接触する部材（例えば球状体３１）の材質として、金属、樹脂、或いはガラスなどを適宜用いることができる。
【００２４】
本発明において、より好ましい実施形態としては、前記基板２０の裏面から押圧する圧力が、マスクにかけられた最大張力の方向に平行な方向よりも、垂直な方向に沿った線状に大きくかけられている構成である。具体的には、図５，図６の例において、Ｘ方向にマスクに張力がかけられている場合、或いは、Ｘ方向にＹ方向より大きな張力がかけられている場合を例に挙げる。この場合に、Ｘ方向に沿って線状に配置した押圧体３０よりも、Ｙ方向に沿って線状に配置した押圧体３０により大きな圧力をかけるようにする。これにより、マスク１０全体をより均一に基板２０に密着させることができる。尚、この場合、Ｘ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０と、Ｙ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０とをそれぞれ独立して押圧力を調整できるように分割構成する。尚、密着に必要となるＸ方向に沿って加える圧力とＹ方向に沿って加える圧力の比は、マスク面内の基板への反力及び反力分布とのバランスにより決定される。よって、マスクにかけられている張力の比、マスクの開口パターンレイアウト及び開口パターンサイズに依存するものである。例えばマスクの張力比（Ｙ／Ｘ）の範囲を０．５乃至０．９とした場合には、押圧体の押圧力の比（Ｙ／Ｘ）の範囲を１．１乃至２．０とするのが好ましい。
【００２５】
またこの場合、Ｘ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０と、Ｙ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０とをそれぞれ独立して押圧力を調整できるように分割構成する。さらに各方向に線状に配列された複数の押圧体は個別に押圧力を調整できるように分割構成してもよい。この場合、マスク及び基板の撓み具合に応じた調整もできるようになる。これにより余分な力で押しつけることもなく、基板やマスクへのダメージを回避することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施形態にかかる蒸着方法について図１乃至図３を用いて説明する。先ず、基板２０の表面に有機ＥＬ薄膜を蒸着する前段階として、基板２０の表面に対してマスク１０を位置合わせして密着させる。即ち、図１の状態から移動装置を駆動して、基板支持部材に支持されている基板２０を下降させてマスク１０に近接させる。この時、複数のＣＣＤカメラ（不図示）で基板２０とマスク１０にそれぞれ形成されているアライメントマークを画像認識して、両アライメントマークの位置が一致するように、基板支持部材に連結された姿勢制御装置を駆動する。この姿勢制御装置の駆動により、基板２０をＸＹ軸に移動させ、且つ、Ｚ軸周りに回転させて、基板２０とマスク１０のアライメントマークの位置ずれを補正して所定の精度に追い込む。この状態では、マスク１０及び基板２０は、それぞれの自重により中央付近が最も沈み込むように撓んでいる。
【００２７】
上記位置合わせが完了した後に、基板２０をさらにマスク１０側に下降させ、図２で示すように、基板２０表面をマスク１０に接触させる。接触後、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを確認する。この状態では、押圧体３０は基板２０裏面側の上方で停止しており、基板２０表面がマスク１０に隙間なく密着している領域が限られている。特に基板２０周辺の広い領域で、基板２０とマスク１０との間には１０μｍ乃至１００μｍの大きな隙間が生じている。
【００２８】
その後、図３で示すように、押圧体３０を下降させて基板２０の裏面に当接させる。この際、押圧体３０の基板２０側面に突出している球状体３１が基板２０裏面の４辺に沿って基板２０の裏面を押圧する。押圧する場所はマスクフレーム１１の内側としているため、基板２０と共にマスク１０にも下方向に力が作用する。そのため、張力をかけた状態でマスクフレーム１１に固定されているマスク１０上に基板２０を載せた状態で、基板２０の４辺に沿った押圧体３０による下方向の力が、基板２０及びマスク１０には反作用の力を発生させる。この反作用の力は、基板２０の押圧位置近傍から基板２０中央方向にかけて、基板２０及びマスク１０を上方に持ち上げる力として作用する。そして、この反作用の力により、基板２０とマスク１０の中央付近が同じように上方に持ち上げられることで、基板２０とマスク１０の中央付近の撓みが低減或いは解消され、両方を同時に略水平状態とすることができる。即ち、基板２０に作用するマスク１０の反力に逆らう外力をマスクフレーム１１の内側において基板２０の各辺に沿って線状に印加し、基板２０面の広い範囲で基板２０とマスク１０を水平状態にすることができる。
【００２９】
よって、本発明においては、微細なマスク開口パターンを変形させることなく、基板２０の広い領域において基板２０とマスク１０とを隙間なく密着させることができる。またサイズの大きい基板２０を用いた場合でも、上述の方法により自重による中央付近の撓みを抑制して水平状態を保つことができるので、大型の基板２０の広い領域において基板２０とマスク１０とを隙間なく密着させることができる。
【００３０】
また本発明においては、支持体によって基板２０の成膜面側から基板２０を支持する形態が挙げられる。その様子を図４に模式的に示す。図４中の４０が支持体である。図４に示すように、支持体４０を、押圧体３０に備えられた球状体３１が基板２０に当接する位置よりも、相対的に基板２０中央側に配置する。これにより、押圧体３０で基板２０裏面に力を加えた時に、支持体４０を支点とする「てこの原理」を用いて、基板２０の自重による中央付近の撓みを抑制する。これにより押圧によって基板２０及びマスク１０を水平状態とするのに必要とする押圧力を低減することができる。
【００３１】
上記した支持体４０には、マスク１０と接触する部材として断面が円形の部材を例に示したが、特にその構造を制限するものではない。基本的な機能として選択した領域を支えられる、或いはさらに押し上げられる構造体であれば良く、基板２０或いはマスク１０を傷つけないために、接触面が曲面形状を有する構造体であることが望ましい。また支持体４０が当接する部分においてマスク１０の損傷を防止するために、該当する部分においてマスク１０の厚さを局所的に厚くしても良い。
【００３２】
また、ここでは支持体４０はマスク１０と当接させているが、当接部材を基板２０に接触させても良い。この場合に使用するマスク１０には、支持体４０が基板２０に当接する部分のマスク１０には開口部を形成しておく。また上記支持体４０の材質としては、金属、樹脂、或いはガラスなどを適宜用いることができる。
【００３３】
上記した方法により、基板２０の被成膜面の広い範囲で基板２０とマスクを水平状態にし、基板２０とマスク１０とを隙間なく密着させた状態において、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測する。そして、該位置ずれが所定の精度以下であることを再度確認する。尚、図２或いは図３で説明する工程においてアライメント誤差が所定の範囲を逸脱した場合には、基板２０及び押圧体３０を図１の初期状態に戻して、再度上記したアライメント工程を繰り返すことになる。
【００３４】
次に、押圧体３０を基板２０の裏面に当接させて基板２０の被成膜面にマスク１０を密着させた状態で、マスク１０の下方に設けた蒸着源（不図示）で有機ＥＬ材料を蒸発させ、所定の開口パターンが形成されたマスク１０を介して、基板２０の表面に蒸着させる。尚、カラー表示用の有機ＥＬ薄膜を基板２０の表面に成膜する場合には、赤色用、緑色用、青色用に対応したマスク１０を用いて、マスク毎に上述したマスクの位置合わせ、マスクと基板２０の密着、及び成膜を実施する。
【００３５】
このようにして、所定のマスク開口部に応じたパターン形状に従い、薄膜パターンを形成することができる。また、マスク１０と基板２０との隙間を介して侵入する蒸着物質によって生じる輪郭ボケや回り込み等のない、高品位な薄膜パターンを得ることができる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
図５に例示した成膜装置によって、ガラス基板上に有機ＥＬ表示装置を製造した。本例においては、本発明にかかる有機ＥＬ薄膜を形成する工程について説明する。尚、下記以外の有機ＥＬ表示装置の製造工程については、公知の方法を適用した。
【００３７】
成膜装置内に配置された蒸着源（不図示）の中に有機ＥＬ材料を充填し、成膜装置内には基板２０を被成膜面が下方を向くように設置した。また成膜装置内の真空度は２×１０-4Ｐａとした。基板２０には無アルカリガラスの０．５ｍｍ厚で、サイズが４００ｍｍ（Ｘ）×５００ｍｍ（Ｙ）のガラス基板を用いた。この基板２０上には、配列された複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や電極配線が形成されている。表示領域に配列される画素の大きさは３０μｍ（Ｙ）×１２０μｍ（Ｘ）とし、これら画素を複数備えた有機ＥＬ表示装置の表示領域の大きさを６０ｍｍ（Ｘ）×７０ｍｍ（Ｙ）となるようにした。図５の開口領域１２と対応するように、基板２０内には２５個の上記表示装置を５行×５列のマトリクス状に配置した。
【００３８】
マスク１０は板厚４０μｍ、サイズが４６０ｍｍ（Ｘ）×５６０ｍｍ（Ｙ）で、張力を加えて、厚みが２０ｍｍ、フレーム内側の幅が３９６ｍｍ（Ｘ）×４９６ｍｍ（Ｙ）としたマスクフレーム１１に溶接で固定化した。張力はマスク１０の開口部の長手方向であるＸ方向が、Ｙ方向に対して１．５倍となるように調整した。マスク及びマスクフレーム１１にはインバー材を用いた。またマスク１０の開口領域１２には、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に３０μｍの開口部を複数設けた。
【００３９】
押圧体３０は、球状の回転体を弾性体で押圧できる構成とした。球状の回転体にはＳＵＳ３０４の直径１０ｍｍの球状体３１を用い、弾性体にはＳＵＳ３０４のバネを適用した。バネの強さは、成膜中に球状体３１が基板２０と当接した時に約０．１９６Ｎ（２０ｇｆ）の押圧力を加えられるものを選択した。このような球状体３１はマスクフレーム１１の内側にて、図５に示したようにマスク開口部のピッチに合わせて２０箇所に配置した。尚、球状体３１同士の距離は、それぞれＴｘを３８０ｍｍ、Ｔｙを４８０ｍｍとした。尚、押圧体３０のＸ方向とＹ方向の押圧力の比（Ｙ／Ｘ）は約１．２であった。
【００４０】
次に有機ＥＬ材料を成膜する工程について説明する。先ず前段階の工程において、基板２０上の各画素領域に対応した位置に、駆動用ＴＦＴと電気的に導通した画素電極を形成した。また画素電極と同一層でアライメントマークも同時に形成した。
【００４１】
次に成膜装置において上記マスク１０を使用し、パネル内の所定の画素に対してアライメントを行い、その後有機ＥＬ材料の成膜を実施した。尚、以下では有機ＥＬ材料を成膜する一工程について説明するが、有機ＥＬ素子を構成するその他の材料の成膜においても同様の方法を適用することができる。
【００４２】
先ず図１の状態から移動装置を駆動して、基板支持部材に支持されたガラス基板を下降させ、基板２０とマスク１０の間隔が０．１ｍｍとなる距離まで近接させた。この状態では、マスク１０及び基板２０は、それぞれの自重により中央付近が最も沈み込むように撓んでいるが、互いは接触しない状態となっている。次に複数のＣＣＤカメラ（不図示）で基板２０とマスク１０にそれぞれ形成されているアライメントマークを画像認識して、両アライメントマークの相対位置誤差が±２μｍ以下となるように、基板支持部材に連結された姿勢制御装置を駆動した。
【００４３】
上記位置合わせが完了した後に、図２で示すように、基板２０をさらにマスク１０側に下降させ、基板２０表面をマスク１０に接触させた。接触後、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを確認した。この状態では、押圧体３０は基板２０裏面側の上方で停止させている。
【００４４】
その後、図３で示すように、押圧体３０を下降させて基板２０の裏面に当接させた。この時、押圧体３０の基板２０側面に突出している球状体３１が基板２０裏面の４辺に沿って基板２０の裏面を圧接した。この結果、基板２０及びマスク１０には反作用の力が生じ、基板２０及びマスク１０が上方に持ち上げられ、基板２０及びマスク１０が中央付近から周辺にかけて広い範囲で略水平な状態となった。この状態で、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを再度確認した。
【００４５】
押圧体３０を基板２０の裏面に当接させた状態で基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は１０μｍ以下とした。このようにして基板２０の被成膜面にマスク１０を密着させた状態で、マスク１０の下方に設けた蒸着源から蒸発させた有機ＥＬ材料をマスク１０を介して、基板２０の表面に蒸着した。蒸着後、基板２０上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００４６】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【００４７】
（実施例２）
球状体３１の配置を図８に示すように基板２０の長辺（Ｙ方向）に沿った位置とし、球状体３１が基板２０に当接した時に加わる押圧力を０．２９４Ｎ（３０ｇｆ）とした。マスク１０は板厚４０μｍ、サイズが４６０ｍｍ（Ｘ）×５６０ｍｍ（Ｙ）で、張力を加えて、厚みが２０ｍｍ、フレーム内側の幅が３９６ｍｍ（Ｘ）×４９６ｍｍ（Ｙ）としたマスクフレーム１１のＹ方向に沿って溶接で固定化した。このため張力はマスク１０の開口部の長手方向であるＸ方向にのみかかっている。尚マスク及びマスクフレーム１１にはインバー材を用いた。またマスク１０の各開口領域１２には、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に３０μｍの開口部を複数設けた。上記以外は、実施例１と同様にして蒸着工程を行った。この時、押圧体３０を基板２０の裏面に当接させた状態で、基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は１０μｍ以下であった。
【００４８】
蒸着後、基板２０上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００４９】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【００５０】
（実施例３）
図４に示すような支持体４０を用いた以外は実施例１と同様にして蒸着工程を行った。支持体４０の支持位置は押圧体３０の球状体３１よりも内側とし、球状体３１に対応して基板２０面内で２０箇所に配置した。尚、支持体４０は、２５箇所の開口領域１２に相当する蒸着領域への成膜を邪魔することのないよう、マスクフレーム１１近傍に設置した。上記支持体４０は基板２０との当接箇所として、ＳＵＳ３０４の直径１０ｍｍの球状体４１を用い、弾性体にはＳＵＳ３０４のバネを適用した。バネの強さは、成膜中に該球状体がマスク１０と当接した時に約０．１９６Ｎ（２０ｇｆ）の外力を上方に加えられるものを選択した。
【００５１】
次に有機ＥＬ材料を成膜する工程について説明する。
【００５２】
実施例１と同様に、マスク１０と基板２０とのアライメントマーク間の位置ずれを計測し、±２μｍ以下となるようにし、その後基板２０をマスク１０側に下降させて、基板２０表面をマスク１０に接触させた。接触後、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、±２μｍの精度以下であることを確認した。この状態では、押圧体３０はガラス基板２０裏面側の上方で停止させている。また支持体４０は基板２０被成膜面側の下方で停止させている。
【００５３】
その後、支持体４０を上方に昇降してマスク１０と接触させた状態で停止し、さらに押圧体３０を下降させて基板２０の裏面に当接させて図４の状態とする。この際、押圧体３０の基板２０側面に突出している球状体３１が基板２０裏面の４辺に沿って基板２０の裏面を圧接した。また支持体４０は先端の球状体４１が基板２０の４辺に沿ってマスク１０及び基板２０を押し上げた状態で支持した。この状態で、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを再度確認した。
【００５４】
このように本例では、支持体４０と押圧体３０を併用したことにより、基板２０の自重による中央付近の撓みを抑制することができた。これにより基板２０及びマスク１０を略水平状態とすることができた。
【００５５】
次に、押圧体３０を基板２０の裏面に当接させ、支持体４０でマスク１０を支持することにより基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は１０μｍ以下とした。このようにして基板２０の表面にマスク１０を密着させた状態で、マスク１０の下方に設けた蒸着源から蒸発させた有機ＥＬ材料をマスク１０を介して、基板２０の表面に蒸着した。
【００５６】
蒸着後、基板上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口部の幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００５７】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【００５８】
（実施例４）
図１２に示したような、基板辺方向に沿って長尺の構造体３２を有する押圧体を用いた。各構造体３２はそれぞれ独立して押圧力を調整することができる。マスク１０は板厚４０μｍ、サイズが４６０ｍｍ（Ｘ）×５６０（Ｙ）ｍｍで、張力を加えて、厚みが２０ｍｍ、フレーム内側の幅が３９６ｍｍ（Ｘ）×４９６ｍｍ（Ｙ）としたマスクフレーム１１に溶接で固定化した。張力はマスク１０の開口部の長手方向であるＸ方向が、Ｙ方向に対して１．５倍となるように調整した。マスク及びマスクフレーム１１にはインバー材を用いた。またマスク１０の開口領域１２には、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に３０μｍの開口部を複数設けた。マスクにかかる張力が最大であるＸ方向に垂直なＹ方向に沿った構造体３２の押圧力が、Ｘ方向に沿った構造体３２の押圧力の１．４倍となるように調整した。その他は実施例１と同様にして蒸着工程を行った。この時、構造体３２を基板２０の裏面に当接させた状態で、基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は５μｍ以下であった。
【００５９】
蒸着後、基板上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口部の幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００６０】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【符号の説明】
【００６１】
１０：マスク、１１：マスクフレーム、２０：基板、３０：押圧体、４０：支持体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に密着配置したマスクの開口パターンに応じて、基板上に所定の薄膜パターンを形成するための成膜方法及び成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）薄膜の製造工程には、所定の開口パターンを有するマスクをガラス基板に密着するよう配置して成膜するマスク成膜法が多く採用されている。このようなマスク成膜法の一例として、以下のマスク蒸着法が知られている。
【０００３】
マスク蒸着法とは、基板表面（被成膜面）を下側に向けて配置し、基板表面と対向して配置した蒸着源から蒸発される蒸着物質をマスクを介して基板表面に蒸着させ、基板表面に所定の有機ＥＬ薄膜を成膜させる方法である。このような有機ＥＬ薄膜をカラー表示パネルとして適用する場合、表示パネルの画素ピッチの大きさと同程度の薄膜パターンを成膜するため、それに応じた開口部を有するマスクを使用する。表示パネルの画素ピッチは数十μｍであり、赤、緑、青の３色の画素が規則的に配置されているため、マスクの開口部もこれらに対応して形成されている。例えばマスク開口部の形状として、複数の画素に渡って開口しているスリット形状や、画素毎に開口しているドット形状のものが適用される。
【０００４】
近年では、有機ＥＬパネルの高解像度化が進んでおり、画素ピッチはますます微細化している。このためマスクの開口部の大きさが微小となっており、マスクの厚さが比較的厚いもの（０．５ｍｍ乃至１．０ｍｍ）であると、マスク開口内の蒸着パターン周辺部は、マスクの陰になり、中央部よりも膜厚が薄くなる現象が生じる。このような膜厚分布（輪郭ボケ）による不均一性を低減或いは解消するために、マスクはできるだけ薄い方が良く、例えば厚さが０．０１乃至０．４ｍｍの薄いマスクが使われている。また、有機ＥＬ薄膜が成膜される基板の大判化も進んでおり、大型のフラットパネルディスプレイとして、基板サイズが例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍ程度、或いはそれ以上のサイズのものが用いられるようになってきている。
【０００５】
一方、上述したような有機ＥＬ薄膜を形成する蒸着方法では、マスクと基板とがそれぞれ撓みを生じており、その撓みの程度が異なるため、マスクと基板との間に隙間を生じ易くなる。特に大型基板となると、マスクと基板との相対的な撓みの違いも大きくなり、マスクと基板の間に生じる隙間は数十μｍ以上（画素ピッチ或いはマスク開口部の幅に近い）となる。このようにマスクと基板との間に隙間ができると、蒸着物質がこの隙間に入り込み、蒸着パターンの輪郭がぼけて不明瞭な蒸着パターンとなることで、蒸着精度が低下する。或いは隣接する画素へ蒸着物質が回り込む不良が生じる等の問題があった。
【０００６】
このため、特許文献１にて開示されるように、基板表面に磁性材で形成されたマスクを取り付け、基板裏面側に設置した磁石保持体による磁気吸引力でマスクを基板表面に水平状態で密着させるようにした真空成膜装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１５８６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、磁石による磁気吸引力のみを用いて基板とマスクを密着させる場合には次のような問題があった。有機ＥＬパネルの画素に対応した蒸着パターンを形成するマスクの開口部は、磁石を近接させると形状が変形する問題があり、所定の薄膜パターンを形成することができない。その理由は、磁力によりマスクを吸引させる場合、磁性材のマスクとしてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の強磁性金属を含有させる必要があるからである。このような強磁性金属は磁化されやすく、適用する磁石の磁界に対応して、微細なマスクパターン間で力（たとえば斥力）を生じてしまう。この結果として、マスク開口部が局所的に広くなる、或いは狭くなる等の変形を招く不具合となる。また、このようなマスク開口形状の変形は有機ＥＬパネルにおいて、画素欠陥やライン欠陥等の表示異常による不具合を生じさせることになる。特に、大型化により基板自身の重さが増える一方で、表示パネルの高解像度化に伴い薄膜化したマスクを適用する場合、基板裏面から薄いマスクを引き上げ、マスクによって基板を密着状態で保持するには強力な磁石が必要になる。従って、マスク開口部の変形問題がより生じ易くなる。
【０００９】
本発明は、上述のようなマスク開口部の変形を招くことなく、基板とマスクとを略水平状態にして密着させることができる成膜装置及びそれを用いた成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、複数の開口部を備えたマスクを、少なくとも一方向に張力をかけた状態でマスクフレームに固定し、前記マスクを前記マスクの上方に配置した基板の被成膜面に密着させて、前記マスクの複数の開口を介して前記基板の被成膜面に成膜する成膜方法であって、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２は、張力をかけた状態でマスクを固定するためのマスクフレームと、
被成膜面を前記マスクに向けて、前記マスクの上方において基板を保持するための基板支持部材と、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧する押圧体と、
を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マスク開口部の変形を招くことなく、マスクと基板を略水平状態で密着させることができるようになる。このため所定のマスク開口パターンに従い、薄膜パターンを形成することができる。また、マスクと基板との隙間を介して侵入する蒸着物質によって生じる輪郭ボケや回り込み等のない、高品位な薄膜パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の成膜装置の一実施形態における、基板とマスクと押圧体との位置関係を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の成膜装置の一実施形態において、基板とマスクとを密着させた状態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の成膜装置の一実施形態において、基板裏面に押圧体を押圧した状態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の成膜装置の他の実施形態における、基板とマスクと押圧体との位置関係を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の成膜装置の一実施形態における、基板とマスクと押圧体との位置関係を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の成膜装置の一実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図１０】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図１１】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【図１２】本発明の成膜装置の他の実施形態における押圧体の押圧位置を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１乃至図３は、本発明の一実施形態の成膜方法及び成膜装置を説明するための概略断面図であり、成膜装置内における基板とマスクと押圧体の位置関係を示している。図５は図１に対応する斜視図である。本例では、ガラス基板の表面に有機ＥＬ薄膜を蒸着により成膜する場合を説明する。
【００１５】
蒸着装置内に設置されたマスク１０及びマスクフレーム１１を保持するマスク保持台（不図示）にはマスク姿勢制御装置（不図示）が連結されている。そして、このマスク姿勢制御装置の駆動によって、マスク保持台に保持されたマスクのＸＹ軸の移動と、Ｚ軸周りの回転を独立して制御することができる。尚、本発明で用いられるマスク１０は、所定の開口部を複数備え、少なくとも一方向に張力をかけた状態で、四角形の剛直なマスクフレーム１１に固定されたものである。マスクにかけられる張力は、少なくとも基板２０の対向する２辺に沿った方向であり、通常は、少なくともマスク開口部の長尺方向である。
【００１６】
また、基板２０を支持する基板支持部材（不図示）には基板姿勢制御装置（不図示）が連結されており、この基板姿勢制御装置の駆動によって、基板支持部材に支持された基板２０のＸＹ軸の移動と、Ｚ軸周りの回転を独立して制御することができる。
【００１７】
図１に示したように、基板２０とマスク１０とを密着させる押圧体３０の基板２０側の平面には、複数の球状体３１が突出するように取り付けられている。球状体３１は直接基板２０と接触して必要な外力を印加する部材である。図３で示したように、押圧体３０を移動させて球状体３１が基板２０の裏面と接触した状態では、基板２０と接触する球状体３１の位置は、破線１１ａで示されるマスクフレーム１１の内側となるように配置されている。即ち、図１中で示したマスクフレーム１１内側の幅Ｍと、対向する辺に配置された球状体３１同士の距離Ｔとは、Ｍ＞Ｔの相対関係をとる。
【００１８】
図５に、本例の斜視図を示した。基板２０の４辺に沿って線状に配置された複数の球状体３１は、マスクフレーム１１近傍に配置されている。尚、マスクフレーム１１近傍とは、マスクフレーム１１からマスク１０の中央に向かってマスクフレーム１１内側の幅（図中Ｍ）の１／４の範囲に該当する領域に相当する。また、図中のＸ方向、Ｙ方向において、それぞれ、マスクフレーム１１内側の幅Ｍｘ，Ｍｙ、対向配置する球状体３１同士の距離Ｔｘ，Ｔｙが、それぞれ、Ｍｘ＞Ｔｘ，Ｍｙ＞Ｔｙの関係となっている。尚、図５においては、便宜上、押圧体３０から球状体３１を外した状態で図示している。また、図５中の１２はマスク１０の開口領域であり、図５においては、５×５の２５領域がそれぞれ矩形で示されているが、各開口領域には、微細な開口部がドット状或いはストライプ状に複数形成されている。本例は、各開口領域が一つの有機ＥＬ表示装置に相当し、５×５の多面取りを行う例である。
【００１９】
図６は、押圧体３０の球状体３１の押圧位置を示す平面模式図であり、図中の符号は図１乃至図３と共通である。特にマスク開口パターンが微細な場合には、図６に示すように、基板２０に対して球状体３１を当接させる位置は、マスク開口部と重ならない非開口領域に対応させるのが望ましい。これにより押圧作用によって微細なマスク開口を変形させてしまうリスクを抑制することができる。
【００２０】
尚、本発明において、基板２０を裏面から押圧する押圧体３０の押圧位置としては、少なくとも基板２０の対向する２辺に沿った線状である。ここで、線状とは、連続であっても不連続であっても良い。押圧体３０の押圧位置のレイアウトの例を、図６乃至図１２に示す。図７は図６に比べて、球状体３１の配列ピッチを短くしたものである。また図８は、基板２０の対向する２辺のみに沿って配列させた例を示している。また図９及び図１０は、基板２０の４辺に沿って線状に球状体３１を２周配置させた例である。さらに図１１、図１２では、基板２０と当接する部材を基板２０の辺方向に伸びた棒状の構造体３２とする例を、示した。尚、どのような押圧体３０の形態を装置に適用するかは、実際に使用するマスクの大きさ、開口パターンレイアウト、張力等の状態と、基板２０の大きさ、厚さ、撓み等を考慮して密着効果のある最適な組み合わせを選定することが可能である。また押圧体３０が基板２０に加える押圧力も、適宜調整することができる。
【００２１】
尚、押圧体３０に配置されている球状体３１は、回転機能を備えているのが望ましい。その理由は、基板２０面内方向での球状体３１と基板２０との摩擦を緩和でき、前工程で調整してある基板２０とマスクとの位置精度に影響を及ぼすことを防止することができるためである。また押圧体３０の内部において球状体３１を弾性体と組み合わせ、球状体３１から基板２０に働かせる力を任意に調整できるような構成とすることが望ましい。
【００２２】
上記した押圧体３０では、基板２０と接触する部材として球状体３１を例に示したが、特にその構造を制限するものではない。基本的な機能として選択した領域に押圧を加えられる構造体であれば良く、基板２０へ傷をつけないために、基板２０との接触面が曲面形状を有する構造体であることが望ましい。
【００２３】
また上記においては基板２０の裏面内において、押圧体３０は基板２０と複数の点で接触している例を示したが、環状の構造体を用いて基板２０の４辺に沿って線状に接触させても良い。また上記基板２０と接触する部材（例えば球状体３１）の材質として、金属、樹脂、或いはガラスなどを適宜用いることができる。
【００２４】
本発明において、より好ましい実施形態としては、前記基板２０の裏面から押圧する圧力が、マスクにかけられた最大張力の方向に平行な方向よりも、垂直な方向に沿った線状に大きくかけられている構成である。具体的には、図５，図６の例において、Ｘ方向にマスクに張力がかけられている場合、或いは、Ｘ方向にＹ方向より大きな張力がかけられている場合を例に挙げる。この場合に、Ｘ方向に沿って線状に配置した押圧体３０よりも、Ｙ方向に沿って線状に配置した押圧体３０により大きな圧力をかけるようにする。これにより、マスク１０全体をより均一に基板２０に密着させることができる。尚、この場合、Ｘ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０と、Ｙ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０とをそれぞれ独立して押圧力を調整できるように分割構成する。尚、密着に必要となるＸ方向に沿って加える圧力とＹ方向に沿って加える圧力の比は、マスク面内の基板への反力及び反力分布とのバランスにより決定される。よって、マスクにかけられている張力の比、マスクの開口パターンレイアウト及び開口パターンサイズに依存するものである。例えばマスクの張力比（Ｙ／Ｘ）の範囲を０．５乃至０．９とした場合には、押圧体の押圧力の比（Ｙ／Ｘ）の範囲を１．１乃至２．０とするのが好ましい。
【００２５】
またこの場合、Ｘ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０と、Ｙ方向に沿って線状に基板２０を押圧する押圧体３０とをそれぞれ独立して押圧力を調整できるように分割構成する。さらに各方向に線状に配列された複数の押圧体は個別に押圧力を調整できるように分割構成してもよい。この場合、マスク及び基板の撓み具合に応じた調整もできるようになる。これにより余分な力で押しつけることもなく、基板やマスクへのダメージを回避することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施形態にかかる蒸着方法について図１乃至図３を用いて説明する。先ず、基板２０の表面に有機ＥＬ薄膜を蒸着する前段階として、基板２０の表面に対してマスク１０を位置合わせして密着させる。即ち、図１の状態から移動装置を駆動して、基板支持部材に支持されている基板２０を下降させてマスク１０に近接させる。この時、複数のＣＣＤカメラ（不図示）で基板２０とマスク１０にそれぞれ形成されているアライメントマークを画像認識して、両アライメントマークの位置が一致するように、基板支持部材に連結された姿勢制御装置を駆動する。この姿勢制御装置の駆動により、基板２０をＸＹ軸に移動させ、且つ、Ｚ軸周りに回転させて、基板２０とマスク１０のアライメントマークの位置ずれを補正して所定の精度に追い込む。この状態では、マスク１０及び基板２０は、それぞれの自重により中央付近が最も沈み込むように撓んでいる。
【００２７】
上記位置合わせが完了した後に、基板２０をさらにマスク１０側に下降させ、図２で示すように、基板２０表面をマスク１０に接触させる。接触後、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを確認する。この状態では、押圧体３０は基板２０裏面側の上方で停止しており、基板２０表面がマスク１０に隙間なく密着している領域が限られている。特に基板２０周辺の広い領域で、基板２０とマスク１０との間には１０μｍ乃至１００μｍの大きな隙間が生じている。
【００２８】
その後、図３で示すように、押圧体３０を下降させて基板２０の裏面に当接させる。この際、押圧体３０の基板２０側面に突出している球状体３１が基板２０裏面の４辺に沿って基板２０の裏面を押圧する。押圧する場所はマスクフレーム１１の内側としているため、基板２０と共にマスク１０にも下方向に力が作用する。そのため、張力をかけた状態でマスクフレーム１１に固定されているマスク１０上に基板２０を載せた状態で、基板２０の４辺に沿った押圧体３０による下方向の力が、基板２０及びマスク１０には反作用の力を発生させる。この反作用の力は、基板２０の押圧位置近傍から基板２０中央方向にかけて、基板２０及びマスク１０を上方に持ち上げる力として作用する。そして、この反作用の力により、基板２０とマスク１０の中央付近が同じように上方に持ち上げられることで、基板２０とマスク１０の中央付近の撓みが低減或いは解消され、両方を同時に略水平状態とすることができる。即ち、基板２０に作用するマスク１０の反力に逆らう外力をマスクフレーム１１の内側において基板２０の各辺に沿って線状に印加し、基板２０面の広い範囲で基板２０とマスク１０を水平状態にすることができる。
【００２９】
よって、本発明においては、微細なマスク開口パターンを変形させることなく、基板２０の広い領域において基板２０とマスク１０とを隙間なく密着させることができる。またサイズの大きい基板２０を用いた場合でも、上述の方法により自重による中央付近の撓みを抑制して水平状態を保つことができるので、大型の基板２０の広い領域において基板２０とマスク１０とを隙間なく密着させることができる。
【００３０】
また本発明においては、支持体によって基板２０の成膜面側から基板２０を支持する形態が挙げられる。その様子を図４に模式的に示す。図４中の４０が支持体である。図４に示すように、支持体４０を、押圧体３０に備えられた球状体３１が基板２０に当接する位置よりも、相対的に基板２０中央側に配置する。これにより、押圧体３０で基板２０裏面に力を加えた時に、支持体４０を支点とする「てこの原理」を用いて、基板２０の自重による中央付近の撓みを抑制する。これにより押圧によって基板２０及びマスク１０を水平状態とするのに必要とする押圧力を低減することができる。
【００３１】
上記した支持体４０には、マスク１０と接触する部材として断面が円形の部材を例に示したが、特にその構造を制限するものではない。基本的な機能として選択した領域を支えられる、或いはさらに押し上げられる構造体であれば良く、基板２０或いはマスク１０を傷つけないために、接触面が曲面形状を有する構造体であることが望ましい。また支持体４０が当接する部分においてマスク１０の損傷を防止するために、該当する部分においてマスク１０の厚さを局所的に厚くしても良い。
【００３２】
また、ここでは支持体４０はマスク１０と当接させているが、当接部材を基板２０に接触させても良い。この場合に使用するマスク１０には、支持体４０が基板２０に当接する部分のマスク１０には開口部を形成しておく。また上記支持体４０の材質としては、金属、樹脂、或いはガラスなどを適宜用いることができる。
【００３３】
上記した方法により、基板２０の被成膜面の広い範囲で基板２０とマスクを水平状態にし、基板２０とマスク１０とを隙間なく密着させた状態において、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測する。そして、該位置ずれが所定の精度以下であることを再度確認する。尚、図２或いは図３で説明する工程においてアライメント誤差が所定の範囲を逸脱した場合には、基板２０及び押圧体３０を図１の初期状態に戻して、再度上記したアライメント工程を繰り返すことになる。
【００３４】
次に、押圧体３０を基板２０の裏面に当接させて基板２０の被成膜面にマスク１０を密着させた状態で、マスク１０の下方に設けた蒸着源（不図示）で有機ＥＬ材料を蒸発させ、所定の開口パターンが形成されたマスク１０を介して、基板２０の表面に蒸着させる。尚、カラー表示用の有機ＥＬ薄膜を基板２０の表面に成膜する場合には、赤色用、緑色用、青色用に対応したマスク１０を用いて、マスク毎に上述したマスクの位置合わせ、マスクと基板２０の密着、及び成膜を実施する。
【００３５】
このようにして、所定のマスク開口部に応じたパターン形状に従い、薄膜パターンを形成することができる。また、マスク１０と基板２０との隙間を介して侵入する蒸着物質によって生じる輪郭ボケや回り込み等のない、高品位な薄膜パターンを得ることができる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
図５に例示した成膜装置によって、ガラス基板上に有機ＥＬ表示装置を製造した。本例においては、本発明にかかる有機ＥＬ薄膜を形成する工程について説明する。尚、下記以外の有機ＥＬ表示装置の製造工程については、公知の方法を適用した。
【００３７】
成膜装置内に配置された蒸着源（不図示）の中に有機ＥＬ材料を充填し、成膜装置内には基板２０を被成膜面が下方を向くように設置した。また成膜装置内の真空度は２×１０-4Ｐａとした。基板２０には無アルカリガラスの０．５ｍｍ厚で、サイズが４００ｍｍ（Ｘ）×５００ｍｍ（Ｙ）のガラス基板を用いた。この基板２０上には、配列された複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や電極配線が形成されている。表示領域に配列される画素の大きさは３０μｍ（Ｙ）×１２０μｍ（Ｘ）とし、これら画素を複数備えた有機ＥＬ表示装置の表示領域の大きさを６０ｍｍ（Ｘ）×７０ｍｍ（Ｙ）となるようにした。図５の開口領域１２と対応するように、基板２０内には２５個の上記表示装置を５行×５列のマトリクス状に配置した。
【００３８】
マスク１０は板厚４０μｍ、サイズが４６０ｍｍ（Ｘ）×５６０ｍｍ（Ｙ）で、張力を加えて、厚みが２０ｍｍ、フレーム内側の幅が３９６ｍｍ（Ｘ）×４９６ｍｍ（Ｙ）としたマスクフレーム１１に溶接で固定化した。張力はマスク１０の開口部の長手方向であるＸ方向が、Ｙ方向に対して１．５倍となるように調整した。マスク及びマスクフレーム１１にはインバー材を用いた。またマスク１０の開口領域１２には、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に３０μｍの開口部を複数設けた。
【００３９】
押圧体３０は、球状の回転体を弾性体で押圧できる構成とした。球状の回転体にはＳＵＳ３０４の直径１０ｍｍの球状体３１を用い、弾性体にはＳＵＳ３０４のバネを適用した。バネの強さは、成膜中に球状体３１が基板２０と当接した時に約０．１９６Ｎ（２０ｇｆ）の押圧力を加えられるものを選択した。このような球状体３１はマスクフレーム１１の内側にて、図５に示したようにマスク開口部のピッチに合わせて２０箇所に配置した。尚、球状体３１同士の距離は、それぞれＴｘを３８０ｍｍ、Ｔｙを４８０ｍｍとした。尚、押圧体３０のＸ方向とＹ方向の押圧力の比（Ｙ／Ｘ）は約１．２であった。
【００４０】
次に有機ＥＬ材料を成膜する工程について説明する。先ず前段階の工程において、基板２０上の各画素領域に対応した位置に、駆動用ＴＦＴと電気的に導通した画素電極を形成した。また画素電極と同一層でアライメントマークも同時に形成した。
【００４１】
次に成膜装置において上記マスク１０を使用し、パネル内の所定の画素に対してアライメントを行い、その後有機ＥＬ材料の成膜を実施した。尚、以下では有機ＥＬ材料を成膜する一工程について説明するが、有機ＥＬ素子を構成するその他の材料の成膜においても同様の方法を適用することができる。
【００４２】
先ず図１の状態から移動装置を駆動して、基板支持部材に支持されたガラス基板を下降させ、基板２０とマスク１０の間隔が０．１ｍｍとなる距離まで近接させた。この状態では、マスク１０及び基板２０は、それぞれの自重により中央付近が最も沈み込むように撓んでいるが、互いは接触しない状態となっている。次に複数のＣＣＤカメラ（不図示）で基板２０とマスク１０にそれぞれ形成されているアライメントマークを画像認識して、両アライメントマークの相対位置誤差が±２μｍ以下となるように、基板支持部材に連結された姿勢制御装置を駆動した。
【００４３】
上記位置合わせが完了した後に、図２で示すように、基板２０をさらにマスク１０側に下降させ、基板２０表面をマスク１０に接触させた。接触後、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを確認した。この状態では、押圧体３０は基板２０裏面側の上方で停止させている。
【００４４】
その後、図３で示すように、押圧体３０を下降させて基板２０の裏面に当接させた。この時、押圧体３０の基板２０側面に突出している球状体３１が基板２０裏面の４辺に沿って基板２０の裏面を圧接した。この結果、基板２０及びマスク１０には反作用の力が生じ、基板２０及びマスク１０が上方に持ち上げられ、基板２０及びマスク１０が中央付近から周辺にかけて広い範囲で略水平な状態となった。この状態で、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを再度確認した。
【００４５】
押圧体３０を基板２０の裏面に当接させた状態で基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は１０μｍ以下とした。このようにして基板２０の被成膜面にマスク１０を密着させた状態で、マスク１０の下方に設けた蒸着源から蒸発させた有機ＥＬ材料をマスク１０を介して、基板２０の表面に蒸着した。蒸着後、基板２０上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００４６】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【００４７】
（実施例２）
球状体３１の配置を図８に示すように基板２０の長辺（Ｙ方向）に沿った位置とし、球状体３１が基板２０に当接した時に加わる押圧力を０．２９４Ｎ（３０ｇｆ）とした。マスク１０は板厚４０μｍ、サイズが４６０ｍｍ（Ｘ）×５６０ｍｍ（Ｙ）で、張力を加えて、厚みが２０ｍｍ、フレーム内側の幅が３９６ｍｍ（Ｘ）×４９６ｍｍ（Ｙ）としたマスクフレーム１１のＹ方向に沿って溶接で固定化した。このため張力はマスク１０の開口部の長手方向であるＸ方向にのみかかっている。尚マスク及びマスクフレーム１１にはインバー材を用いた。またマスク１０の各開口領域１２には、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に３０μｍの開口部を複数設けた。上記以外は、実施例１と同様にして蒸着工程を行った。この時、押圧体３０を基板２０の裏面に当接させた状態で、基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は１０μｍ以下であった。
【００４８】
蒸着後、基板２０上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００４９】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【００５０】
（実施例３）
図４に示すような支持体４０を用いた以外は実施例１と同様にして蒸着工程を行った。支持体４０の支持位置は押圧体３０の球状体３１よりも内側とし、球状体３１に対応して基板２０面内で２０箇所に配置した。尚、支持体４０は、２５箇所の開口領域１２に相当する蒸着領域への成膜を邪魔することのないよう、マスクフレーム１１近傍に設置した。上記支持体４０は基板２０との当接箇所として、ＳＵＳ３０４の直径１０ｍｍの球状体４１を用い、弾性体にはＳＵＳ３０４のバネを適用した。バネの強さは、成膜中に該球状体がマスク１０と当接した時に約０．１９６Ｎ（２０ｇｆ）の外力を上方に加えられるものを選択した。
【００５１】
次に有機ＥＬ材料を成膜する工程について説明する。
【００５２】
実施例１と同様に、マスク１０と基板２０とのアライメントマーク間の位置ずれを計測し、±２μｍ以下となるようにし、その後基板２０をマスク１０側に下降させて、基板２０表面をマスク１０に接触させた。接触後、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、±２μｍの精度以下であることを確認した。この状態では、押圧体３０はガラス基板２０裏面側の上方で停止させている。また支持体４０は基板２０被成膜面側の下方で停止させている。
【００５３】
その後、支持体４０を上方に昇降してマスク１０と接触させた状態で停止し、さらに押圧体３０を下降させて基板２０の裏面に当接させて図４の状態とする。この際、押圧体３０の基板２０側面に突出している球状体３１が基板２０裏面の４辺に沿って基板２０の裏面を圧接した。また支持体４０は先端の球状体４１が基板２０の４辺に沿ってマスク１０及び基板２０を押し上げた状態で支持した。この状態で、複数のＣＣＤカメラで基板２０とマスク１０のアライメントマーク間での位置ずれを計測し、所定の精度以下であることを再度確認した。
【００５４】
このように本例では、支持体４０と押圧体３０を併用したことにより、基板２０の自重による中央付近の撓みを抑制することができた。これにより基板２０及びマスク１０を略水平状態とすることができた。
【００５５】
次に、押圧体３０を基板２０の裏面に当接させ、支持体４０でマスク１０を支持することにより基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は１０μｍ以下とした。このようにして基板２０の表面にマスク１０を密着させた状態で、マスク１０の下方に設けた蒸着源から蒸発させた有機ＥＬ材料をマスク１０を介して、基板２０の表面に蒸着した。
【００５６】
蒸着後、基板上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口部の幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００５７】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【００５８】
（実施例４）
図１２に示したような、基板辺方向に沿って長尺の構造体３２を有する押圧体を用いた。各構造体３２はそれぞれ独立して押圧力を調整することができる。マスク１０は板厚４０μｍ、サイズが４６０ｍｍ（Ｘ）×５６０（Ｙ）ｍｍで、張力を加えて、厚みが２０ｍｍ、フレーム内側の幅が３９６ｍｍ（Ｘ）×４９６ｍｍ（Ｙ）としたマスクフレーム１１に溶接で固定化した。張力はマスク１０の開口部の長手方向であるＸ方向が、Ｙ方向に対して１．５倍となるように調整した。マスク及びマスクフレーム１１にはインバー材を用いた。またマスク１０の開口領域１２には、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に３０μｍの開口部を複数設けた。マスクにかかる張力が最大であるＸ方向に垂直なＹ方向に沿った構造体３２の押圧力が、Ｘ方向に沿った構造体３２の押圧力の１．４倍となるように調整した。その他は実施例１と同様にして蒸着工程を行った。この時、構造体３２を基板２０の裏面に当接させた状態で、基板２０の被成膜面とマスクとの隙間は５μｍ以下であった。
【００５９】
蒸着後、基板上に成膜した約５０ｎｍの有機ＥＬ層の膜形状を調べたところ、着膜幅はほぼマスク開口部の幅と等しく輪郭ボケはなかった。また隣接して配置される画素への回り込みはないことも確認した。
【００６０】
以上の成膜工程を適用して製造した有機ＥＬ表示装置においては、発光不良による画素欠けや、動作不良は認められなかった。
【符号の説明】
【００６１】
１０：マスク、１１：マスクフレーム、２０：基板、３０：押圧体、４０：支持体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の開口部を備えたマスクを、少なくとも一方向に張力をかけた状態でマスクフレームに固定し、前記マスクを前記マスクの上方に配置した基板の被成膜面に密着させて、前記マスクの複数の開口を介して前記基板の被成膜面に成膜する成膜方法であって、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
さらに、基板の被成膜面側から基板を支持することを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記マスクが、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った方向に張力をかけられており、
前記基板の裏面から押圧する押圧力が、マスクにかけられた最大張力の方向に平行な方向よりも、垂直な方向に沿った線状に大きくかけられている請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
張力をかけた状態でマスクを固定するためのマスクフレームと、
被成膜面を前記マスクに向けて、前記マスクの上方において基板を保持するための基板支持部材と、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧する押圧体と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
前記基板の被成膜面側から前記基板を支持する支持体を備えた請求項４に記載の成膜装置。
【請求項１】
複数の開口部を備えたマスクを、少なくとも一方向に張力をかけた状態でマスクフレームに固定し、前記マスクを前記マスクの上方に配置した基板の被成膜面に密着させて、前記マスクの複数の開口を介して前記基板の被成膜面に成膜する成膜方法であって、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
さらに、基板の被成膜面側から基板を支持することを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記マスクが、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った方向に張力をかけられており、
前記基板の裏面から押圧する押圧力が、マスクにかけられた最大張力の方向に平行な方向よりも、垂直な方向に沿った線状に大きくかけられている請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
張力をかけた状態でマスクを固定するためのマスクフレームと、
被成膜面を前記マスクに向けて、前記マスクの上方において基板を保持するための基板支持部材と、
少なくとも前記マスクフレームの内側であって、少なくとも前記基板の対向する２辺に沿った線状に、基板の裏面側から押圧する押圧体と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
前記基板の被成膜面側から前記基板を支持する支持体を備えた請求項４に記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−９２３９５（Ｐ２０１２−９２３９５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０７５９（Ｐ２０１０−２４０７５９）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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