成膜装置及び成膜方法
【課題】高精細パターンを形成したテンションマスクを均一に冷却する。
【解決手段】冷却体４をテンションマスク１のマスク箔３に接触させ、冷却体４をマスク箔上で走査させることにより、マスク箔３の全面を冷却する。冷却体４によってマスク箔３を冷却した後、基板７をマスク箔３に接触させ、シャッター８を開いて、蒸着源６から発生する蒸気を基板７に付着させる。マスク箔３の全面に冷却体４を直接接触させて冷却するため、短時間で均一にテンションマスクの温度調整を行うことが可能である。
【解決手段】冷却体４をテンションマスク１のマスク箔３に接触させ、冷却体４をマスク箔上で走査させることにより、マスク箔３の全面を冷却する。冷却体４によってマスク箔３を冷却した後、基板７をマスク箔３に接触させ、シャッター８を開いて、蒸着源６から発生する蒸気を基板７に付着させる。マスク箔３の全面に冷却体４を直接接触させて冷却するため、短時間で均一にテンションマスクの温度調整を行うことが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンションマスクを介して基板に成膜するための成膜装置及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の有機発光層、電極パターン等を蒸着によって形成する手法として、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るマスク蒸着法が広く一般に採用されている。
【０００３】
特に近年、画素パターンの高精細化の要求にともない、シャドウマスクに数十μｍ幅の精細パターン開口部を形成する必要が生じている。このような、精細パタ−ン開口部のエッチング加工は、厚みのある金属板では困難なため、数十〜百μｍの厚みの金属薄膜がマスク箔として用いられる。
【０００４】
マスク箔単体では剛性が保てないため、マスク箔を金属フレームにテンションをかけた状態で接着保持したテンションマスクとして利用される。テンションマスクは、マスク箔への精細パターンの形成加工が可能であるとともに、テンションをかけることで、蒸着中の熱膨張によるマスク箔の撓みを防止できるため、高精度のパターニング成膜が可能であるという利点がある。
【０００５】
反面、テンションマスクは、マスク箔が薄いために、蒸着源やスパッタリングターゲット等の熱源の影響を受けやすい。加熱したテンションマスクを使用し、成膜を行うと、特にマスク箔に基板が接触する時に、基板が熱膨張を起こし、成膜パターン形状の変形や、パターニング精度の悪化が生じるという課題がある。
【０００６】
このような背景のもと、テンションマスクのマスク箔を冷却するために、例えば特許文献１に開示されたように、マスクフレームに流路を形成し、流路に冷媒を導入することでマスクフレームを冷却する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１００４５３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、高精細パターンを形成したマスク箔をフレームに接着保持したテンションマスクでは、マスク箔の断面積が小さいため、熱の伝達効率が悪く、マスクフレームを冷却してもマスク箔中央部まで均一に冷却することが困難である。
【０００９】
そのため、連続成膜時にマスク箔の温度上昇が生じ、基板にマスクが接触する時に基板が熱膨張を起こし、成膜パターン形状の変形や、パターニング精度の悪化が生じるという課題がある。
【００１０】
本発明は、テンションマスクのマスク箔を均一に冷却し、高精度なマスク成膜を効率良く行うことができる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の成膜装置は、基板にテンションマスクを介して成膜する成膜装置において、前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触するように構成された冷却体と、前記冷却体を前記マスク箔全体に走査させるための走査機構と、を有し、前記冷却体を前記マスク箔に接触させながら前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却することを特徴とする。
【００１２】
本発明の成膜方法は、基板にテンションマスクを介して成膜する成膜方法において、前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触する冷却体を前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却する工程と、冷却されたテンションマスクを基板に接触させて成膜する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
マスク箔全面を冷却体が直接接触して冷却するため、短時間で、均一にマスク箔全面の温度調整を行うことが可能である。さらに、冷却体内に冷媒を供給することで、冷却効率と温調精度を向上させることがきる。このようなテンションマスクを用いることで、マスク成膜におけるパターニング精度と生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施例による成膜装置を示すもので、（ａ）はその主要部を示す模式断面図、（ｂ）は冷却体とテンションマスクの位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、テンションマスク１は、マスクフレーム２に周縁を支持されたマスク箔３を有し、テンションマスク１のマスク箔３に冷却体４を接触させ、冷却体４をマスク箔３の全面で走査させることにより、マスク箔全体を冷却する。
【００１６】
冷却体４は、図１（ｂ）に示すように、マスク箔３の一部分に接触するローラーであるが、ローラーに限らず、ワイヤーやブレード等を用いてもよい。
【００１７】
冷却体４の材質は、真空チャンバー中で有機ＥＬ素子の特性を損なうような脱ガスが発生しないものであれば、金属、有機高分子材料等の任意の材料が使用可能である。冷却体４は、中空構造として内部に配管５を構成し、気体や液体等の流体からなる冷媒を供給することにより、冷却効率と温調精度を高める。
【００１８】
冷却体４とマスク箔３の接触部の長さは、マスク箔３の辺長より小さく設計し、冷却体４をマスク箔３の表面に接触させながら走査させる走査機構を設けて、冷却体４の走査により、マスク箔３の全面にわたって冷却を行う。
【００１９】
マスク箔３には重力方向に反りが生じているため、冷却体４をマスク箔３に一様に接触させるためには、押し圧を加える必要がある。この押し圧の大きさは、マスク箔３の破損が生じない程度に調整する。
【００２０】
また、マスクに付着した蒸着膜の剥がれを防止するために、冷却体４を蒸着源６の反対側のマスク箔面に接触させて冷却処理を行うのが好ましい。マスク箔３と基板７が離れた状態であれば、成膜工程のどの段階でも上記の冷却処理を行うことが可能である。アラインメント時、あるいは、成膜時等、マスク箔３と基板７が密着している時には、冷却体４を成膜装置内のテンションマスク１が保持された領域外に待機させる。
【００２１】
連続成膜時において、マスク箔３の温度を一定に保持するために、冷却処理は成膜毎に実施することがより好ましいが、マスク箔３の温度をモニタリングし、マスク箔３の温度が一定温度を超えた段階で処理を行う手法も有効である。
【実施例】
【００２２】
図１は、一実施例による成膜装置の主要部を示すもので、真空チャンバー（成膜室）内において、上方から被成膜基板である基板７、テンションマスク１、蒸着源６の順に設置される。蒸着源６には蒸着材料としてＡｌが充填されている。蒸着源６の上方にはシャッター８が設置されており、成膜時にはシャッター８を開放することでテンションマスク１を介して蒸着膜を基板７に付着させることができる。
【００２３】
テンションマスク１は、精細パターン開口が施された厚み５０μｍのインバー製マスク箔３がステンレス製のマスクフレーム２に溶接された構造である。中空構造を有する銅製のワイヤーローラーで構成された冷却体４とマスク箔３の接触部の長さは、テンションマスク１のマスク箔３の短辺幅に合わせて設計されている。
【００２４】
冷却体４の内部の配管５には、冷媒として、２５℃に温度調整された冷却水が循環している。冷却体４は、普段はテンションマスク１の保持された領域外に待機しており、冷却処理時にマスク箔３の領域上に移動し、冷却処理を行う構造になっている。
【００２５】
本実施例による成膜方法について説明する。まず、真空チャンバー内に基板７を搬送し、テンションマスク１の上方に待機させた。次に、冷却体４をテンションマスク上に移動させ、マスク箔３に接触させて２往復走査させることで、マスク箔３の冷却を実施した。その結果、冷却処理後のマスク箔３の温度分布を２５±２．５℃に調整することができた。
【００２６】
マスク箔３の冷却処理後、冷却体４をテンションマスク１の保持された領域外に移動させた。しかる後に、基板７とテンションマスク１のアラインメント処理を行った。アラインメント完了後、基板７を降下し、マスク箔３と接触させ、シャッター８を開き、成膜処理を実施した。最後に、成膜処理を完了した基板７を上昇させ、マスク箔３から離し、真空チャンバー外に搬出した。
【００２７】
上記の成膜サイクルを連続して１００回繰り返し実施したところ、冷却処理を施した直後のマスク箔３の温度分布はいずれも２５±２．５℃であり、基板上に成膜された蒸着膜パターンのパターン形状の不良や、パターニング精度の悪化は生じなかった。
【００２８】
（比較例）
図１に示した成膜装置と同様の装置を用いて、マスク箔の冷却処理を行わないで成膜した。まず、真空チャンバー内に基板を搬送し、テンションマスク上に待機させた。次に、基板とテンションマスクのアラインメント処理を行った。アラインメント完了後、基板を降下し、マスク箔と接触させ、シャッターを開き、成膜処理を実施した。最後に、成膜処理を完了した基板を上昇させ、マスク箔から離し、真空チャンバー外に搬出した。
【００２９】
上記の成膜サイクルを連続して１００回繰り返したところ、マスク箔の中央部の温度は６０°Ｃとなり、マスク箔の温度分布は±６℃であった。そして、マスク箔からの伝熱による基板膨張に起因するパターン形状の不良、パターニング精度の悪化が生じた。
【符号の説明】
【００３０】
１ テンションマスク
２ マスクフレーム
３ マスク箔
４ 冷却体
６ 蒸着源
７ 基板
８ シャッター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンションマスクを介して基板に成膜するための成膜装置及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の有機発光層、電極パターン等を蒸着によって形成する手法として、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るマスク蒸着法が広く一般に採用されている。
【０００３】
特に近年、画素パターンの高精細化の要求にともない、シャドウマスクに数十μｍ幅の精細パターン開口部を形成する必要が生じている。このような、精細パタ−ン開口部のエッチング加工は、厚みのある金属板では困難なため、数十〜百μｍの厚みの金属薄膜がマスク箔として用いられる。
【０００４】
マスク箔単体では剛性が保てないため、マスク箔を金属フレームにテンションをかけた状態で接着保持したテンションマスクとして利用される。テンションマスクは、マスク箔への精細パターンの形成加工が可能であるとともに、テンションをかけることで、蒸着中の熱膨張によるマスク箔の撓みを防止できるため、高精度のパターニング成膜が可能であるという利点がある。
【０００５】
反面、テンションマスクは、マスク箔が薄いために、蒸着源やスパッタリングターゲット等の熱源の影響を受けやすい。加熱したテンションマスクを使用し、成膜を行うと、特にマスク箔に基板が接触する時に、基板が熱膨張を起こし、成膜パターン形状の変形や、パターニング精度の悪化が生じるという課題がある。
【０００６】
このような背景のもと、テンションマスクのマスク箔を冷却するために、例えば特許文献１に開示されたように、マスクフレームに流路を形成し、流路に冷媒を導入することでマスクフレームを冷却する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１００４５３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、高精細パターンを形成したマスク箔をフレームに接着保持したテンションマスクでは、マスク箔の断面積が小さいため、熱の伝達効率が悪く、マスクフレームを冷却してもマスク箔中央部まで均一に冷却することが困難である。
【０００９】
そのため、連続成膜時にマスク箔の温度上昇が生じ、基板にマスクが接触する時に基板が熱膨張を起こし、成膜パターン形状の変形や、パターニング精度の悪化が生じるという課題がある。
【００１０】
本発明は、テンションマスクのマスク箔を均一に冷却し、高精度なマスク成膜を効率良く行うことができる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の成膜装置は、基板にテンションマスクを介して成膜する成膜装置において、前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触するように構成された冷却体と、前記冷却体を前記マスク箔全体に走査させるための走査機構と、を有し、前記冷却体を前記マスク箔に接触させながら前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却することを特徴とする。
【００１２】
本発明の成膜方法は、基板にテンションマスクを介して成膜する成膜方法において、前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触する冷却体を前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却する工程と、冷却されたテンションマスクを基板に接触させて成膜する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
マスク箔全面を冷却体が直接接触して冷却するため、短時間で、均一にマスク箔全面の温度調整を行うことが可能である。さらに、冷却体内に冷媒を供給することで、冷却効率と温調精度を向上させることがきる。このようなテンションマスクを用いることで、マスク成膜におけるパターニング精度と生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施例による成膜装置を示すもので、（ａ）はその主要部を示す模式断面図、（ｂ）は冷却体とテンションマスクの位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、テンションマスク１は、マスクフレーム２に周縁を支持されたマスク箔３を有し、テンションマスク１のマスク箔３に冷却体４を接触させ、冷却体４をマスク箔３の全面で走査させることにより、マスク箔全体を冷却する。
【００１６】
冷却体４は、図１（ｂ）に示すように、マスク箔３の一部分に接触するローラーであるが、ローラーに限らず、ワイヤーやブレード等を用いてもよい。
【００１７】
冷却体４の材質は、真空チャンバー中で有機ＥＬ素子の特性を損なうような脱ガスが発生しないものであれば、金属、有機高分子材料等の任意の材料が使用可能である。冷却体４は、中空構造として内部に配管５を構成し、気体や液体等の流体からなる冷媒を供給することにより、冷却効率と温調精度を高める。
【００１８】
冷却体４とマスク箔３の接触部の長さは、マスク箔３の辺長より小さく設計し、冷却体４をマスク箔３の表面に接触させながら走査させる走査機構を設けて、冷却体４の走査により、マスク箔３の全面にわたって冷却を行う。
【００１９】
マスク箔３には重力方向に反りが生じているため、冷却体４をマスク箔３に一様に接触させるためには、押し圧を加える必要がある。この押し圧の大きさは、マスク箔３の破損が生じない程度に調整する。
【００２０】
また、マスクに付着した蒸着膜の剥がれを防止するために、冷却体４を蒸着源６の反対側のマスク箔面に接触させて冷却処理を行うのが好ましい。マスク箔３と基板７が離れた状態であれば、成膜工程のどの段階でも上記の冷却処理を行うことが可能である。アラインメント時、あるいは、成膜時等、マスク箔３と基板７が密着している時には、冷却体４を成膜装置内のテンションマスク１が保持された領域外に待機させる。
【００２１】
連続成膜時において、マスク箔３の温度を一定に保持するために、冷却処理は成膜毎に実施することがより好ましいが、マスク箔３の温度をモニタリングし、マスク箔３の温度が一定温度を超えた段階で処理を行う手法も有効である。
【実施例】
【００２２】
図１は、一実施例による成膜装置の主要部を示すもので、真空チャンバー（成膜室）内において、上方から被成膜基板である基板７、テンションマスク１、蒸着源６の順に設置される。蒸着源６には蒸着材料としてＡｌが充填されている。蒸着源６の上方にはシャッター８が設置されており、成膜時にはシャッター８を開放することでテンションマスク１を介して蒸着膜を基板７に付着させることができる。
【００２３】
テンションマスク１は、精細パターン開口が施された厚み５０μｍのインバー製マスク箔３がステンレス製のマスクフレーム２に溶接された構造である。中空構造を有する銅製のワイヤーローラーで構成された冷却体４とマスク箔３の接触部の長さは、テンションマスク１のマスク箔３の短辺幅に合わせて設計されている。
【００２４】
冷却体４の内部の配管５には、冷媒として、２５℃に温度調整された冷却水が循環している。冷却体４は、普段はテンションマスク１の保持された領域外に待機しており、冷却処理時にマスク箔３の領域上に移動し、冷却処理を行う構造になっている。
【００２５】
本実施例による成膜方法について説明する。まず、真空チャンバー内に基板７を搬送し、テンションマスク１の上方に待機させた。次に、冷却体４をテンションマスク上に移動させ、マスク箔３に接触させて２往復走査させることで、マスク箔３の冷却を実施した。その結果、冷却処理後のマスク箔３の温度分布を２５±２．５℃に調整することができた。
【００２６】
マスク箔３の冷却処理後、冷却体４をテンションマスク１の保持された領域外に移動させた。しかる後に、基板７とテンションマスク１のアラインメント処理を行った。アラインメント完了後、基板７を降下し、マスク箔３と接触させ、シャッター８を開き、成膜処理を実施した。最後に、成膜処理を完了した基板７を上昇させ、マスク箔３から離し、真空チャンバー外に搬出した。
【００２７】
上記の成膜サイクルを連続して１００回繰り返し実施したところ、冷却処理を施した直後のマスク箔３の温度分布はいずれも２５±２．５℃であり、基板上に成膜された蒸着膜パターンのパターン形状の不良や、パターニング精度の悪化は生じなかった。
【００２８】
（比較例）
図１に示した成膜装置と同様の装置を用いて、マスク箔の冷却処理を行わないで成膜した。まず、真空チャンバー内に基板を搬送し、テンションマスク上に待機させた。次に、基板とテンションマスクのアラインメント処理を行った。アラインメント完了後、基板を降下し、マスク箔と接触させ、シャッターを開き、成膜処理を実施した。最後に、成膜処理を完了した基板を上昇させ、マスク箔から離し、真空チャンバー外に搬出した。
【００２９】
上記の成膜サイクルを連続して１００回繰り返したところ、マスク箔の中央部の温度は６０°Ｃとなり、マスク箔の温度分布は±６℃であった。そして、マスク箔からの伝熱による基板膨張に起因するパターン形状の不良、パターニング精度の悪化が生じた。
【符号の説明】
【００３０】
１ テンションマスク
２ マスクフレーム
３ マスク箔
４ 冷却体
６ 蒸着源
７ 基板
８ シャッター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にテンションマスクを介して成膜する成膜装置において、
前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触するように構成された冷却体と、
前記冷却体を前記マスク箔全体に走査させるための走査機構と、を有し、
前記冷却体を前記マスク箔に接触させながら前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記冷却体が中空構造であり、前記冷却体の内部に冷媒を供給することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
基板にテンションマスクを介して成膜する成膜方法において、
前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触する冷却体を前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却する工程と、
冷却されたテンションマスクを基板に接触させて成膜する工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項１】
基板にテンションマスクを介して成膜する成膜装置において、
前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触するように構成された冷却体と、
前記冷却体を前記マスク箔全体に走査させるための走査機構と、を有し、
前記冷却体を前記マスク箔に接触させながら前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記冷却体が中空構造であり、前記冷却体の内部に冷媒を供給することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
基板にテンションマスクを介して成膜する成膜方法において、
前記テンションマスクのマスク箔の一部分に接触する冷却体を前記マスク箔全体に走査させることにより、前記テンションマスクを冷却する工程と、
冷却されたテンションマスクを基板に接触させて成膜する工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２４８５５３（Ｐ２０１０−２４８５５３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９７７９２（Ｐ２００９−９７７９２）
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【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２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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