有機ＥＬ発光装置の製造方法及び製造装置
【課題】高い解像度を有する有機ＥＬ発光装置が得られ、かつ生産性が高い有機ＥＬ発光装置の製造装置を提供する。
【解決手段】複数のマスク部材１０と、複数のマスク部材１０を固定するフレーム２０と、からなるマスクユニット２と、マスク部材１０と基板４０との相対位置を決めるアライメント機構と、蒸着源３０と、を備え、マスク部材１０が、複数組の開孔パターン１２が並列して設けられてなる開孔部１１と、マスク部材１０上であってマスク部材１０とフレーム２０とが接合している領域に設けられるアライメントマーク１４，１５と、を有し、マスク部材１０と、マスク部材１０と同一の形状の基板４０と、が、前記アライメント機構を用いて、マスク部材１０に設けられるアライメントマーク１４、１５と基板４０に設けられるアライメントマーク４２、４３とを合わせることによってアライメントが行われる。
【解決手段】複数のマスク部材１０と、複数のマスク部材１０を固定するフレーム２０と、からなるマスクユニット２と、マスク部材１０と基板４０との相対位置を決めるアライメント機構と、蒸着源３０と、を備え、マスク部材１０が、複数組の開孔パターン１２が並列して設けられてなる開孔部１１と、マスク部材１０上であってマスク部材１０とフレーム２０とが接合している領域に設けられるアライメントマーク１４，１５と、を有し、マスク部材１０と、マスク部材１０と同一の形状の基板４０と、が、前記アライメント機構を用いて、マスク部材１０に設けられるアライメントマーク１４、１５と基板４０に設けられるアライメントマーク４２、４３とを合わせることによってアライメントが行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ発光装置の製造装置、及びこの製造装置を使用して製造される有機ＥＬ発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイと総称される表示デバイスは、現在、大面積化及び高精細化が進展している。ところで人間の目の視認限界は、インチ当たりの画素数（ｐｐｉ： ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）で考えると概ね３００ｐｐｉ〜３５０ｐｐｉとされている。そこで最近では、人間の目で視認できる限界レベルといえる３５０ｐｐｉに達する表示デバイスが商品化されつつある。しかしながら、有機ＥＬ発光素子を備えた表示デバイスにおいて、上記レベルの解像度（３５０ｐｐｉ）を達成することは未だに困難な状況であるといえる。
【０００３】
上記レベルの解像度の達成を困難にしている要因の一つとして、有機材料からなる薄膜のパターン形成技術がある。ここで有機ＥＬ発光装置を製造する際に利用される有機材料からなる薄膜パターンの形成技術として、マスク蒸着が知られている。マスク蒸着は、マスクの開孔部を通過した蒸着物質が基板に到達することにより薄膜及び薄膜パターンの形成を行うものである。しかし表示デバイスとして要求される解像度、例えば、３５０ｐｐｉを満たすために必要な薄膜パターンをマスク蒸着で形成しようとすると、特に、必要な開孔精度及び配列精度を有するマスクが大面積化することができないという課題がある。
【０００４】
近年、上記課題を解決すべく様々な提案がなされている、例えば、特許文献１のように、基板サイズより小さいマスクを使用し、マスクを適宜移動させることで基板とマスクとの位置関係を変化させて基板全面を蒸着する方法が提案されている。また別法としては、特許文献２のように、少なくとも２枚の単位マスクを開口部が形成されたフレームに固定することで基板全面に蒸着する方法が提案されている。尚、特許文献２にて開示されている単位マスクには、長手方向に少なくとも１つの単位マスキング部（１組のマスク開口部）が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１６５９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献１にて提案されている方法では、１回の工程で蒸着膜ができる範囲が限定される。このため、蒸着膜を形成する基板が大きくなると、マスクを移動させる移動機構が複雑になる。またマスクを移動させるたびに位置合わせを行う必要があるために蒸着工程に費やす時間が長くなる。その結果、蒸着膜を構成する有機材料の利用効率が低下するという課題があった。
【０００７】
また特許文献２にて提案されている方法では、個々の単位マスクをフレームに固定する際の位置精度が基板全面でのパターン配列精度に依存する。このため、単位マスクが多ければ多いほど基板全体でみると必要なマスク精度が得られないことがあるという課題があった。
【０００８】
ところで解像度３５０ｐｐｉを実現することができるマスクは、小さい面積であれば作製は可能である。従って、この小さい面積のマスクに対し、マスクの面積に見合ったサイズの基板を準備すれば、解像度３５０ｐｐｉの有機ＥＬ発光装置を製造することは可能である。しかしながら、この場合、生産性が著しく悪いため製造コストが下がらないという課題があった。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、高い解像度を有する有機ＥＬ発光装置が得られ、かつ生産性が高い有機ＥＬ発光装置の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置は、複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなるマスクユニットと、
前記マスク部材と基板との相対位置を決めるアライメント機構と、
蒸着源と、を備え、
前記マスク部材が、複数組の開孔パターンが並列して設けられてなる開孔部と、前記マスク部材上に設けられるアライメントマークと、を有し、
前記複数のマスク部材と、前記マスク部材と同一の形状の複数の基板と、が、前記アライメント機構を用いて、前記マスク部材に設けられるアライメントマークと前記基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い解像度を有する有機ＥＬ発光装置が得られ、かつ生産性が高い有機ＥＬ発光装置の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置における実施形態の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置を構成するマスクユニットを示す平面模式図である。
【図３】図２のマスクユニットに基板を載置したときの状態を示す平面模式図
【図４】比較例１で使用したマスクユニット及びこのマスクユニットに載置した基板の配置態様を示す平面模式図である。
【図５】実施例１におけるオフセット量の測定結果を示す図である。
【図６】比較例１におけるオフセット量の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置は、複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなるマスクユニットと、アライメント機構と、蒸着源と、を備えている。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置において、アライメント機構は、マスク部材と基板との相対位置を決める部材である。本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置において、マスク部材は、開孔部とアライメントマークとを有している。ここで開孔部は、マスク部材内に複数組の開孔パターンが並列して設けられてなるマスク部材の一構成部材である。またアライメントマークは、マスク部材上に設けられ、マスク部材と基板の位置合わせを容易にするためのパターン形状を有するマスク部材の一構成部材である。
【００１５】
また本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置では、マスク部材と、このマスク部材と同一の形状の基板と、の相対位置決め（アライメント）が行われる。具体的には、上述したアライメント機構を用いて、マスク部材に設けられるアライメントマークと基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われる。
【００１６】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置について説明する。ただし本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。尚、以下の説明で述べられていない部分又は図面に図示されていない部分に関しては、本発明の技術分野における周知後術又は公知技術を適用することができる。
【００１７】
図１は、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置における実施形態の例を示す斜視図である。尚、以下の説明において、図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１を単に「製造装置１」ということがある。
【００１８】
図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１は、複数のマスク部材１０と、これらマスク部材１０を固定するフレーム２０と、からなるマスクユニット２と、アライメント機構（不図示）と、蒸着源３０と、を備えている。尚、図１において示される有機ＥＬ発光装置の製造装置１の構成部材（マスクユニット２、蒸着源３０、アライメント機構）は、真空チャンバ（不図示）内に設置される。また本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置は、１×１０-4Ｐａ以下の真空度で蒸着が行われる。
【００１９】
図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１において、マスクユニット２には、５枚のマスク部材１０がフレーム２０上に固定されている。ただし本発明において、フレーム２０上に固定されるマスク部材１０は、複数（２枚以上）であれば、その数は特に限定されるものではない。
【００２０】
また図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１を使用して、蒸着法を利用した薄膜パターンの形成を行う際には、当該薄膜パターンを形成するために使用される基板４０を、マスクユニット２上、より具体的には、マスク部材１０上に載置する。ここで本発明において使用される基板４０は、マスク部材１０の形状と同一の基板である。尚、ここでいう「同一」とは、マスク部材１０の寸法に基板３０の寸法を厳密に合わせることを意味するものではない。つまり、本発明において許容される基板４０の大きさの範囲は、マスク部材１０そのものの大きさはもちろんのこと、長手方向又は短手方向においてマスク部材１０よりも寸法が若干小さい又は若干大きい基板も本発明に含まれ得る。
【００２１】
以上から、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置を使用して、基板４０上に薄膜パターンを形成する際には、使用する基板４０の寸法をマスク部材１０の寸法に極力合わせる必要がある。尚、上述したように使用する基板４０をマスク部材１０の形状に合わせる理由については、後述する。
【００２２】
次に、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置の構成部材について詳細に説明する。
【００２３】
マスクユニット２の構成部材であるマスク部材１０の形状は、特に限定されないが、例えば、図１に示される短冊状（ストリップ状）が好ましい。
【００２４】
またマスク部材１０に含まれる開孔部１１は、複数組（少なくとも２組）の開孔パターン１２を有している。本発明において、開孔パターン１２の配列態様は、所定の方向に１列に並列されている態様である。具体的には、短冊状のマスク部材１０の長手方向に複数組（図１では、５組）の開孔パターン１２が１列に並列されている態様である。このように、開孔パターン１２を１列に並列させる態様は、解像度が高い（例えば、解像度３５０ｐｐｉ）有機ＥＬ発光装置を作製する上で有利である。
【００２５】
尚、図１の有機発光装置の製造装置１においては、開孔パターン１２が１組あたり７個の開孔１３を有していることが示されている。ただし実際のマスク部材１０では、１組の開孔パターン１２に多数の開孔１３が含まれる。一例として、ＶＧＡの場合では、１組の開孔パターン１２に８００本以上の開孔１３が含まれることになる。
【００２６】
またマスク部材１０には、アライメントマーク１４、１５がそれぞれ設けられている。ここでアライメントマーク１４、１５は、マスク部材とフレームとが接合している領域、例えば、図１にて示される短冊状のマスク部材１０の長手方向の両端部あるいは当該両端から一定の距離を置いたところに設けられる。またアライメントのしやすさを考慮すると、アライメントマーク１４、１５は、マスク部材１０の長手方向の中心線上に設けられるのが好ましい。尚、これらアライメントマーク１４、１５の機能については、後述する。
【００２７】
マスクユニット２の構成部材であるフレーム２０は、互いに平行に配置された支持部材２１及び２２と、両支持部材２１、２２の端部と連結して矩形状の開口部２５を形成する支持部材２３、２４と、を備える。
【００２８】
図１の有機発光装置の製造装置１において使用される蒸着源３０は、マスクユニット２上に載置されている複数の基板４０について一括して蒸着を行い、必要な膜厚分布を実現するものであれば方式は特に限定されるものではない。また蒸着を行う方法としては、図１に示されるように、マスクユニット２を固定し矢印３１方向に蒸着源３０を移動させる方法がある。この方法は、開孔１３の断面形状から考えると合理性が高いため好ましい方法である。ただし形成される薄膜のパターンについて膜厚仕様を満足するものであれば、蒸着源３０をマスクユニット２の中央に固定する態様であっても構わない。
【００２９】
蒸着源３０に仕込む材料は、有機ＥＬ発光装置を構成する有機化合物層の構成材料である。ここで有機化合物層の構成材料としては、公知の電荷輸送材料（ホール注入・輸送材料、電子注入・輸送材料）及び発光材料が挙げられる。実際には、作製する有機発光素子の層構成を考慮した上で使用される材料が選択される。
【００３０】
尚、蒸着源３０を設ける数は、単数（１基）に限定されるものではなく、図１の製造装置１に示されるように複数（２基以上）であってもよい。
【００３１】
図１の製造装置１の構成部材であるアライメント機構（不図示）は、各マスク部材１０上に設けられるアライメントマーク（１４、１５）と、基板４０上に設けられるアライメントマーク（４２、４３）と、を認識するアライメントマーク検出手段を含む。さらには、検出されたアライメントマーク位置から、両者の相対位置のずれを算出する解析手段と、算出されたずれ量がゼロになるよう両者の相対位置を変える移動手段を含む。これらは、光学的な画像処理装置、微動ステージ機構等によって実現される。
【００３２】
次に、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置を利用した有機ＥＬ発光装置の製造方法について説明する。
【００３３】
図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１は、有機ＥＬ発光装置を構成する有機化合物層の形成工程で使用される。ここで有機化合物層の形成工程は、下記（ａ）〜（ｃ）に示されるプロセス群に分けることができる。
（ａ）マスクユニット２上に基板４０を設置する工程
（ｂ）蒸着源３０から蒸気を発生させ薄膜を成膜する工程
（ｃ）マスクユニット２上から基板４０を取り出し製造装置１外へ搬送する工程
【００３４】
まず工程（ａ）について説明する。本発明は、複数組（図１の製造装置１では、５組）の開孔パターン１２が１列に並列されているマスク部材１０を複数使用し、かつこのマスク部材１０と形状が同一である基板４０を使用する。
【００３５】
これに対して、開孔パターン１２が１列に並列されているマスク部材１０を１枚使用し、このマスク部材と形状が同一である基板４０上に蒸着材料の成膜を行った場合、作製される有機ＥＬ表示装置についてその解像度を３５０ｐｐｉ程度にすることが可能である。しかし、係る場合では生産性が低くなる。そこで本発明においては、短冊状のマスク部材１０を複数列分、開口２５を有するフレーム２０に固定することでマスクユニット２を形成する。そうすると、適宜アライメントを行うことでマスク部材（１０）１枚分に相当するサイズの基板を複数並べた上で、マスクユニット２上に載置された複数枚の基板について所望のパターン形状を有する薄膜を一括して形成することができる。この方法により、高い生産性を維持しながら解像度３５０ｐｐｉの高精細蒸着が実現できる。
【００３６】
一方、特許文献２のように、基板４０の寸法をマスクユニット２に合わせた場合では、薄膜パターンを所望の領域に形成させるために個々のマスク部材１０をマスク部材１０間で平行かつ隙間が生じないように精度良くフレームに固定しなければならない。一方、本発明の製造装置では、その必要がない。何故なら、本発明の製造装置では、基板４０の寸法を１枚分のマスク部材１０に合わせているので、マスク部材１０間に生じ得る隙間について考慮する必要がないからである。このように、基板４０の寸法を調整することで蒸着工程を行う際に、各々の基板４０に対してマスク部材１０へのアライメントを個別に実施することができるからである。従って、本発明の製造装置は、マスクユニット２自体の製造コストを下げる効果もある。
【００３７】
また図１に示されるように、マスクユニット２上に載置される基板４０には、複数のワーク４１と、基板の長手方向の両端部にそれぞれ設けられているアライメントマーク４２、４３が設けられている。
【００３８】
ここでワーク４１とは、製造される有機ＥＬ発光装置１基当たりの蒸着領域を意味する。また基板４０とマスク部材１０とのアライメントを行う際に、基板４０上に複数設けられるワーク４１の設置領域は、それぞれマスク部材１０内に設けられている開口パターン１１と１対１で重なり合っている。また基板４０上に設けられている複数のワーク４１は、開口パターン１１の配列形式に倣って基板４０上に配列されている。例えば、図１のように、マスク部材１０の形状が短冊状であって開口パターン１１がマスク部材１０の長手方向に１列で並列されている場合、ワーク４１は短冊状の基板４０の長手方向に１列で並列されている。
【００３９】
一方、基板４０とマスク部材１０とのアライメントの際に、基板４０上に設けられているアライメントマーク４２、４３は、それぞれマスク部材１０上に設けられているアライメントマーク１４、１５と重なり合うことによってアライメントが行われる。より具体的には、アライメントマーク４２とアライメントマーク１４との組み合わせ、アライメントマーク４３とアライメントマーク１５との組み合わせで２組のアライメントマークが重なり合うことになる。尚、上記２組のアライメントマークを重ねる際には、アライメント機構（不図示）が用いられる。
【００４０】
本発明においては、基板を並べてアライメントを行う工程を、複数の基板についてほぼ同じタイミングで一斉に実施することが可能である。このため、特許文献１に示された手法と比べて、蒸着工程で要する時間を短くすることが可能となり有機材料の利用効率が向上する効果がある。また本発明においては、特許文献１と比べて基板やマスクユニットを移動させる時間を短縮することができる。さらに基板４０をマスクユニット２上に搬送する際に基板４０の長軸方向に限定して基板４０を移動させれば良いことから、製造装置が有する基板搬送機構が特許文献１と比べて簡素化することができる。このため製造される有機ＥＬ発光装置の信頼性が高くなる。
【００４１】
また本発明においては、特許文献２による手法では解決できなかった課題、即ち、蒸着によって得られる薄膜パターンの精度の課題を解決することができる。即ち、本発明の製造装置は、各々の基板をマスク部材１０を基本単位としてアライメントを実施することができる。このため、マスクユニット２に対応する寸法の基板を１枚用意して一括して蒸着を行う方法に対して、蒸着によって得られる薄膜パターンの精度を確保することが可能になる。
【００４２】
図２は、本発明の製造装置の構成部材であるマスクユニットの具体例を示す平面模式図である。図２に示されるマスクユニット２は、開口２５を有するフレーム２０に対し、短冊状のマスク部材１０が５枚固定されている状態を示している。尚、図２のマスクユニット２に含まれる５枚のマスク部材は、その各々が、他のマスク部材１０に対して平行に配置されていない。つまり各マスク部材１０が有する２個のアライメントマーク１４及び１５を通る直線（中心線１６）の向きが平行ではなくそれぞれ異なっている。また各マスク部材１０間には隙間１７が生じている。
【００４３】
図２のように、マスク部材１０間において隙間１７が生じているマスクユニット２を用いてフレームサイズ（又はマスクユニットのサイズ）に相当する基板について薄膜パターンを一括して形成しようすると、形成される薄膜パターンの一部にゆがみが生じ得る。
【００４４】
これに対して本発明の製造装置１は、１枚分のマスク部材１０に寸法を合わせた基板４０を使用している。このため、図３に示されるように、マスク部材１０と基板４０との間でアライメントを行い、基板４０を各マスク部材１０ごとに所定の位置に配置した上でフレームサイズ分の枚数の基板を一括して蒸着することになる。従って、図３に図示するように、個々の基板４０を、対応するマスク部材の中心軸（図２の点線１６）に合わせるように設置することで、精度よい蒸着を行うことができる。
【００４５】
尚、マスク部材１０は、厚さ数十ミクロンの箔を原材料とするものであるが、この箔の母材は、ロール状態で供給される。従って、マスク部材１０の切り出し方向をロール材の延伸方向と合致されることにより、使用する基板サイズの短軸長さは自在に調整することが原理的に可能である。
【００４６】
本発明の製造装置を利用することで実施される有機ＥＬ発光装置の製造方法において、使用される基板４０は、上述したように、その寸法がマスク部材１０と同一である。もしくはハンドリングのマージン確保のため数ｍｍ大きいか、もしくは元基板からの切断のために数ｍｍ小さいものを指す。例えば、Ｇ４Ｑ基板（３６５ｍｍ×４６５ｍｍ×０．６ｍｍ）に対して短軸方向に５分割した３６５ｍｍ×９２ｍｍ×０．６ｍｍが挙げられる。
【００４７】
ところで本発明の製造装置を利用すると、マスクユニット２に対してマスク部材１０に対応するサイズを有する基板４０を並べる際に、基板４０を短軸方向に沿ってハンモック状に保持させることができる。このため、マスク部材１０に対して基板４０が過度に浮くことがなく、均等な接触状態を維持することが可能になる。従って、基板４０を後ろから支えるタッチプレートを省略することができる。
【００４８】
以上のようにして、基板４０をマスク部材１０上に載置した後、工程（ｂ）、即ち、蒸着源３０から蒸気３２を発生させ薄膜を成膜する工程を行う。工程（ｂ）は、例えば、基板４０をマスク部材１０上に載置した後、蒸着源３０とマスクユニット２との間に設けられるシャッター（不図示）を開き、有機材料の蒸気３２を蒸着源３０から飛ばしながら矢印３１の方向に蒸着源３０を移動させながら蒸着を行う。これにより、有機材料からなる薄膜パターンが所望の形状で形成される。尚、図１においては蒸着源３０を、ホスト用蒸着源３０ａ及びドーパント用蒸着源３０ｂの合計２基有する構成としているが、これはあくまでも一例であり、本発明においては蒸着源の個数は特に限定されるものではない。
【００４９】
また工程（ｂ）の後に行われる基板搬送工程（工程（ｃ））は、公知の基板搬送機構を利用して、基板４０を製造装置１外へ搬送することができる。
【実施例】
【００５０】
［実施例１］
図１に示される製造装置１を用いて、蒸着プロセスにおける蒸着膜パターンの位置精度を確認した。
【００５１】
以下に、本実施例の製造装置を構成するマスクユニット２の構成部材（マスク部材１０、フレーム２０）及び本実施例で使用された基板４０の詳細を示す。尚、本実施例の製造装置を構成するマスクユニット２は、３６５ｍｍ×４６５ｍｍ×０．６ｍｍのガラス基板に対応することが可能である。
【００５２】
（１）マスク部材
寸法：３９０ｍｍ×９２ｍｍ×０．０２ｍｍ
材質：インバー製
開口パターン：短手方向に、幅２６μｍ×長さ４０ｍｍの長手方向に平行に配列されている開孔が８００本搭載
開口パターンの数：長手方向に５組並列
（尚、マスク部材は５枚用意され、長手方向の端部を溶接することによってフレーム１２上に固定されている。）
（２）フレーム
開口の寸法：３７０ｍｍ×４７０ｍｍ
材質：インバー製
（３）基板
寸法：３６５ｍｍ×９２ｍｍ×０．６ｍｍ
ワーク１個あたりの寸法：長さ６８．５ｍｍ×幅４６．０ｍｍ（３．２インチＶＧＡ）
ワークの個数：５個（基板の長手方向に５個並列）
【００５３】
次に、以下に説明するプロセスにより、蒸着膜のパターンを形成した。
【００５４】
まず上述した寸法の基板４０を５枚用意し、各々の基板をそれぞれ５枚のマスク部材１０のいずれかに載置した。尚、基板４０を載置する際には、アライメント機構（不図示）を使用し、マスク部材１０が有するアライメントマーク１４、１５と、基板４０が有するアライメントマーク４２、４３とが一致するようにアライメントを行った。具体的には、アライメントマーク１４とアライメントマーク４２とが一致し、かつアライメントマーク１５とアライメントマーク４３とが一致するようにアライメントを行った。
【００５５】
次に、蒸着源３０ａ及び３０ｂにそれぞれ設けられている２個のるつぼに、それぞれＡｌｑ3（ホスト）と１体積％ペリレン色素（ゲスト）を仕込んだ後、これらを共蒸着して膜厚２０ｎｍの薄膜パターンを得た。尚、共蒸着膜を形成するに当たり、共蒸着膜の重量比を８０：２０（＝ホスト：ゲスト）とし、蒸着時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００５６】
以上のプロセスで薄膜パターンを形成した後、薄膜パターンの形成で使用したマスクユニット（以下、「１基目のマスクユニット」という。）を、１基目のマスクユニットと同様の材料からなる他のマスクユニットと交換した。次に、当該他のマスクユニット（以下、「２基目のマスクユニット」という。）を使用して、１基目のマスクユニットのときと同様の操作で、薄膜パターンを形成した。
【００５７】
［比較例１］
図４は、比較例１で使用したマスクユニット及びこのマスクユニットに載置した基板の配置態様を示す平面模式図である。ここで本比較例において使用されたマスクユニット１００及び基板１１０の詳細を以下に説明する。
【００５８】
（１）マスク部材
寸法：３９０ｍｍ×４８０ｍｍ×０．０２ｍｍ
材質：インバー製
開口パターン：短手方向に、幅２６μｍ×長さ４０ｍｍの長手方向に平行に配列されている開孔が８００本搭載
開口パターンの数：（載置する基板の）長手方向に５組、（載置する基板の）短手方向に５組の合計２５組の開孔パターンがマトリクス状に配列
（尚、マスク部材１０１は、マスク部材１０１とフレーム１０２とが接触する領域を溶接することによってフレーム１０２上に固定されている。）
（２）フレーム
実施例１と同じフレームを使用した。
（３）基板
実施例１と同じ基板を使用した。
【００５９】
次に、以下に説明するプロセスにより、蒸着膜のパターンを形成した。
【００６０】
まず上述した寸法の基板１１０を５枚用意し、各々の基板をそれぞれ５枚のマスク部材１０１のいずれかに載置した。尚、基板１１０を載置する際には、アライメント機構（不図示）を使用し、マスク部材１０１が有するアライメントマーク１０４、１０５と、基板１１０が有するアライメントマーク１１１、１１２とが一致するようにアライメントを行った。具体的には、アライメントマーク１０４とアライメントマーク１１１とが一致し、かつアライメントマーク１０５とアライメントマーク１１２とが一致するようにアライメントを行った。
【００６１】
次に、実施例１と同様の条件でＡｌｑ3（ホスト）と１体積％ペリレン色素（ゲスト）とからなる共蒸着膜の薄膜パターンを形成した。
【００６２】
以上のプロセスで薄膜パターンを形成した後、薄膜パターンの形成で使用したマスクユニット（以下、「１基目のマスクユニット」という。）を、１基目のマスクユニットと同様の材料からなる他のマスクユニットと交換した。次に、当該他のマスクユニット（以下、「２基目のマスクユニット」という。）を使用して、１基目のマスクユニットのときと同様の操作で、薄膜パターンを形成した。
【００６３】
［製造装置の評価］
実施例１及び比較例１において、それぞれ形成した薄膜パターンについて、以下の測定を行って評価することにより、実施例１及び比較例１の有機ＥＬ発光装置の製造装置を間接的に評価した。
【００６４】
（１）オフセット量の測定
得られた薄膜パターン形状を測長機（ＳＭＩＣ８００）で測定した。測定方法は、各ワークのＸ方向（基板の短手方向）の中心にある薄膜パターン（左端から４００本目の開孔）の中心及び上下２２ｍｍ離れた地点の３点を測定対象とし、設計位置に対するオフセット量を測定した。
【００６５】
図５は、実施例１にて得られた薄膜パターンにおけるオフセット量を示す図（グラフ）である。図５のグラフにおいて、三角マーカーは、１基目のマスクユニットに対応し、四角のマーカーは、２基目のマスクユニットに対応する。図５に示されるように、実施例１における設計位置に対するオフセット量は、ｘ方向に対し最大１μｍに抑制することができた。このため実施例１の製造装置は、解像度３５０ｐｐｉの有機ＥＬ発光装置の製造を実現するに足る能力を有することがわかった。
【００６６】
図６は、比較例１にて得られた薄膜パターンにおけるオフセット量を示す図（グラフ）である。尚、図６に示される三角マーカー及び四角マーカーは、それぞれ図６に示される三角マーカー及び四角マーカーに対応する。図６に示されるように、比較例１における設計位置に対するオフセット量は、ｘ方向に対し最大で３．４μｍであった。このため比較例１の製造装置は、作製される有機ＥＬ発光装置の解像度を３５０ｐｐｉにすることができないことがわかった。これは図４中の点線１２１及び点線１２２で示されるように、マスク部材１０１内に設けられる開孔パターン１０３のうちｘ方向の両端においてゆがみや開孔パターンのずれが生じているためと思われる。
【００６７】
（２）スループットの評価
本発明の製造装置を使用した場合にもたらされる生産性向上効果を定量化するため、実施例１の製造装置におけるスループットと、実施例１の比較対象となる装置（以下、「比較装置」という。）におけるスループットをそれぞれ算出し比較した。尚、比較装置の構成部材であるマスクユニットは、３６５ｍｍ×９２ｍｍ×０．６ｍｍの小型基板における薄膜パターンの作製に対応可能なフレームに対し、寸法が３９０ｍｍ×９２ｍｍ×０．０２ｍｍのマスク部材を１枚溶接したものである。
【００６８】
つまり実施例１の製造装置では、基板５枚をマスクユニット１０上に並べて、各々の基板に対するアライメントを行った上で一括蒸着を行うことから、１回の成膜当たりのワーク取り数は５×５＝２５枚である。一方、比較装置では、基板１枚をマスクユニット上に載せアライメントを掛けた上で蒸着を行うことから、１回の成膜当たりのワーク取り数は５枚である。従って、比較装置の１回の蒸着当たりのワークの取り数は実施例の製造装置の１／５である。
【００６９】
また蒸着源は、リニアソースを２個設けたものを使用し、基板に対して蒸着源が一定速度で９２ｍｍ幅の方向に移動することで蒸着を実施する。また蒸着角度制限板を設けて、蒸着開始前には基板面に膜が付かない待機位置からスタートし、折り返し地点で逆方向に向きを変え、再び待機位置へ戻る一往復の工程中で成膜が完了するものとする。
【００７０】
ここで実施例１の製造装置及び比較装置のスループットの測定結果を下記表１に示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
ところで、基板上に所望の薄膜パターンを形成する場合、実施される工程として、基板搬入工程、アライメント工程、蒸着工程、基板搬出準備工程、基板搬出工程が挙げられる。
【００７３】
上記工程のうち、基板搬入及び基板搬出工程には、ゲート弁の開閉時間及び、基板を搬送するロボットアームの往復時間が含まれる。
【００７４】
上記工程のうち、アライメント工程には、マスクユニット及び基板の上下昇降時間、計測時間、アライメント動作時間、タッチプレート降下時間が含まれる。
【００７５】
上記工程のうち、蒸着工程には、前出の待機位置から基板端までの移動時間、往路蒸着時間、基板端から折り返し位置までの移動時間、折り返し位置から基板端までの移動時間、復路蒸着時間、基板端から待機位置までの移動時間が含まれる。
【００７６】
上記工程のうち、基板搬出準備工程には、タッチプレート上昇時間、マスクユニット及び基板の上下昇降時間が含まれる。
【００７７】
ここで実施例１の製造装置は、比較装置と比べて使用される基板の枚数が多い分だけ蒸着時間（往路蒸着時間、復路蒸着時間）が長くなることになる。また実施例１の製造装置では、基板５枚分のアライメントを実施することになるが、基板の枚数分アライメント機構を準備することができるため、基板１枚をアライメントするのに要する時間は同じである。
【００７８】
表１より、蒸着を１回行う際に使用・処理される基板の枚数は、実施例１の製造装置の方が５倍である。このため実施例１の製造装置の生産性は、比較装置の５倍である。しかしながら、実施例１の製造装置における基板１枚あたりの処理時間は、比較装置と比べて２．４倍かかるため、結果として実施例１の製造装置のスループットは、比較装置の２．１倍であった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の製造装置は、マスク蒸着による薄膜パターン形成工程で利用される。特に、有機ＥＬ発光装置製造する際に実施される有機材料の蒸着工程において利用される。また以上に説明したように、本発明の製造装置は、高い生産性を維持しながら解像度３５０ｐｐｉの高精細蒸着が実現可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１：（有機ＥＬ発光装置の）製造装置、２：マスクユニット、１０：マスク部材、１１：開孔部、１２：開孔パターン、１３：開孔、１４（１５）：（マスク部材上に設けられる）アライメントマーク、２０：フレーム、３０（３０ａ、３０ｂ）：蒸着源、４０：基板、４１：ワーク、４２、４３：（基板上に設けられる）アライメントマーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ発光装置の製造装置、及びこの製造装置を使用して製造される有機ＥＬ発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイと総称される表示デバイスは、現在、大面積化及び高精細化が進展している。ところで人間の目の視認限界は、インチ当たりの画素数（ｐｐｉ： ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）で考えると概ね３００ｐｐｉ〜３５０ｐｐｉとされている。そこで最近では、人間の目で視認できる限界レベルといえる３５０ｐｐｉに達する表示デバイスが商品化されつつある。しかしながら、有機ＥＬ発光素子を備えた表示デバイスにおいて、上記レベルの解像度（３５０ｐｐｉ）を達成することは未だに困難な状況であるといえる。
【０００３】
上記レベルの解像度の達成を困難にしている要因の一つとして、有機材料からなる薄膜のパターン形成技術がある。ここで有機ＥＬ発光装置を製造する際に利用される有機材料からなる薄膜パターンの形成技術として、マスク蒸着が知られている。マスク蒸着は、マスクの開孔部を通過した蒸着物質が基板に到達することにより薄膜及び薄膜パターンの形成を行うものである。しかし表示デバイスとして要求される解像度、例えば、３５０ｐｐｉを満たすために必要な薄膜パターンをマスク蒸着で形成しようとすると、特に、必要な開孔精度及び配列精度を有するマスクが大面積化することができないという課題がある。
【０００４】
近年、上記課題を解決すべく様々な提案がなされている、例えば、特許文献１のように、基板サイズより小さいマスクを使用し、マスクを適宜移動させることで基板とマスクとの位置関係を変化させて基板全面を蒸着する方法が提案されている。また別法としては、特許文献２のように、少なくとも２枚の単位マスクを開口部が形成されたフレームに固定することで基板全面に蒸着する方法が提案されている。尚、特許文献２にて開示されている単位マスクには、長手方向に少なくとも１つの単位マスキング部（１組のマスク開口部）が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１６５９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献１にて提案されている方法では、１回の工程で蒸着膜ができる範囲が限定される。このため、蒸着膜を形成する基板が大きくなると、マスクを移動させる移動機構が複雑になる。またマスクを移動させるたびに位置合わせを行う必要があるために蒸着工程に費やす時間が長くなる。その結果、蒸着膜を構成する有機材料の利用効率が低下するという課題があった。
【０００７】
また特許文献２にて提案されている方法では、個々の単位マスクをフレームに固定する際の位置精度が基板全面でのパターン配列精度に依存する。このため、単位マスクが多ければ多いほど基板全体でみると必要なマスク精度が得られないことがあるという課題があった。
【０００８】
ところで解像度３５０ｐｐｉを実現することができるマスクは、小さい面積であれば作製は可能である。従って、この小さい面積のマスクに対し、マスクの面積に見合ったサイズの基板を準備すれば、解像度３５０ｐｐｉの有機ＥＬ発光装置を製造することは可能である。しかしながら、この場合、生産性が著しく悪いため製造コストが下がらないという課題があった。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、高い解像度を有する有機ＥＬ発光装置が得られ、かつ生産性が高い有機ＥＬ発光装置の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置は、複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなるマスクユニットと、
前記マスク部材と基板との相対位置を決めるアライメント機構と、
蒸着源と、を備え、
前記マスク部材が、複数組の開孔パターンが並列して設けられてなる開孔部と、前記マスク部材上に設けられるアライメントマークと、を有し、
前記複数のマスク部材と、前記マスク部材と同一の形状の複数の基板と、が、前記アライメント機構を用いて、前記マスク部材に設けられるアライメントマークと前記基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い解像度を有する有機ＥＬ発光装置が得られ、かつ生産性が高い有機ＥＬ発光装置の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置における実施形態の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置を構成するマスクユニットを示す平面模式図である。
【図３】図２のマスクユニットに基板を載置したときの状態を示す平面模式図
【図４】比較例１で使用したマスクユニット及びこのマスクユニットに載置した基板の配置態様を示す平面模式図である。
【図５】実施例１におけるオフセット量の測定結果を示す図である。
【図６】比較例１におけるオフセット量の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置は、複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなるマスクユニットと、アライメント機構と、蒸着源と、を備えている。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置において、アライメント機構は、マスク部材と基板との相対位置を決める部材である。本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置において、マスク部材は、開孔部とアライメントマークとを有している。ここで開孔部は、マスク部材内に複数組の開孔パターンが並列して設けられてなるマスク部材の一構成部材である。またアライメントマークは、マスク部材上に設けられ、マスク部材と基板の位置合わせを容易にするためのパターン形状を有するマスク部材の一構成部材である。
【００１５】
また本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置では、マスク部材と、このマスク部材と同一の形状の基板と、の相対位置決め（アライメント）が行われる。具体的には、上述したアライメント機構を用いて、マスク部材に設けられるアライメントマークと基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われる。
【００１６】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置について説明する。ただし本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。尚、以下の説明で述べられていない部分又は図面に図示されていない部分に関しては、本発明の技術分野における周知後術又は公知技術を適用することができる。
【００１７】
図１は、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置における実施形態の例を示す斜視図である。尚、以下の説明において、図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１を単に「製造装置１」ということがある。
【００１８】
図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１は、複数のマスク部材１０と、これらマスク部材１０を固定するフレーム２０と、からなるマスクユニット２と、アライメント機構（不図示）と、蒸着源３０と、を備えている。尚、図１において示される有機ＥＬ発光装置の製造装置１の構成部材（マスクユニット２、蒸着源３０、アライメント機構）は、真空チャンバ（不図示）内に設置される。また本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置は、１×１０-4Ｐａ以下の真空度で蒸着が行われる。
【００１９】
図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１において、マスクユニット２には、５枚のマスク部材１０がフレーム２０上に固定されている。ただし本発明において、フレーム２０上に固定されるマスク部材１０は、複数（２枚以上）であれば、その数は特に限定されるものではない。
【００２０】
また図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１を使用して、蒸着法を利用した薄膜パターンの形成を行う際には、当該薄膜パターンを形成するために使用される基板４０を、マスクユニット２上、より具体的には、マスク部材１０上に載置する。ここで本発明において使用される基板４０は、マスク部材１０の形状と同一の基板である。尚、ここでいう「同一」とは、マスク部材１０の寸法に基板３０の寸法を厳密に合わせることを意味するものではない。つまり、本発明において許容される基板４０の大きさの範囲は、マスク部材１０そのものの大きさはもちろんのこと、長手方向又は短手方向においてマスク部材１０よりも寸法が若干小さい又は若干大きい基板も本発明に含まれ得る。
【００２１】
以上から、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置を使用して、基板４０上に薄膜パターンを形成する際には、使用する基板４０の寸法をマスク部材１０の寸法に極力合わせる必要がある。尚、上述したように使用する基板４０をマスク部材１０の形状に合わせる理由については、後述する。
【００２２】
次に、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置の構成部材について詳細に説明する。
【００２３】
マスクユニット２の構成部材であるマスク部材１０の形状は、特に限定されないが、例えば、図１に示される短冊状（ストリップ状）が好ましい。
【００２４】
またマスク部材１０に含まれる開孔部１１は、複数組（少なくとも２組）の開孔パターン１２を有している。本発明において、開孔パターン１２の配列態様は、所定の方向に１列に並列されている態様である。具体的には、短冊状のマスク部材１０の長手方向に複数組（図１では、５組）の開孔パターン１２が１列に並列されている態様である。このように、開孔パターン１２を１列に並列させる態様は、解像度が高い（例えば、解像度３５０ｐｐｉ）有機ＥＬ発光装置を作製する上で有利である。
【００２５】
尚、図１の有機発光装置の製造装置１においては、開孔パターン１２が１組あたり７個の開孔１３を有していることが示されている。ただし実際のマスク部材１０では、１組の開孔パターン１２に多数の開孔１３が含まれる。一例として、ＶＧＡの場合では、１組の開孔パターン１２に８００本以上の開孔１３が含まれることになる。
【００２６】
またマスク部材１０には、アライメントマーク１４、１５がそれぞれ設けられている。ここでアライメントマーク１４、１５は、マスク部材とフレームとが接合している領域、例えば、図１にて示される短冊状のマスク部材１０の長手方向の両端部あるいは当該両端から一定の距離を置いたところに設けられる。またアライメントのしやすさを考慮すると、アライメントマーク１４、１５は、マスク部材１０の長手方向の中心線上に設けられるのが好ましい。尚、これらアライメントマーク１４、１５の機能については、後述する。
【００２７】
マスクユニット２の構成部材であるフレーム２０は、互いに平行に配置された支持部材２１及び２２と、両支持部材２１、２２の端部と連結して矩形状の開口部２５を形成する支持部材２３、２４と、を備える。
【００２８】
図１の有機発光装置の製造装置１において使用される蒸着源３０は、マスクユニット２上に載置されている複数の基板４０について一括して蒸着を行い、必要な膜厚分布を実現するものであれば方式は特に限定されるものではない。また蒸着を行う方法としては、図１に示されるように、マスクユニット２を固定し矢印３１方向に蒸着源３０を移動させる方法がある。この方法は、開孔１３の断面形状から考えると合理性が高いため好ましい方法である。ただし形成される薄膜のパターンについて膜厚仕様を満足するものであれば、蒸着源３０をマスクユニット２の中央に固定する態様であっても構わない。
【００２９】
蒸着源３０に仕込む材料は、有機ＥＬ発光装置を構成する有機化合物層の構成材料である。ここで有機化合物層の構成材料としては、公知の電荷輸送材料（ホール注入・輸送材料、電子注入・輸送材料）及び発光材料が挙げられる。実際には、作製する有機発光素子の層構成を考慮した上で使用される材料が選択される。
【００３０】
尚、蒸着源３０を設ける数は、単数（１基）に限定されるものではなく、図１の製造装置１に示されるように複数（２基以上）であってもよい。
【００３１】
図１の製造装置１の構成部材であるアライメント機構（不図示）は、各マスク部材１０上に設けられるアライメントマーク（１４、１５）と、基板４０上に設けられるアライメントマーク（４２、４３）と、を認識するアライメントマーク検出手段を含む。さらには、検出されたアライメントマーク位置から、両者の相対位置のずれを算出する解析手段と、算出されたずれ量がゼロになるよう両者の相対位置を変える移動手段を含む。これらは、光学的な画像処理装置、微動ステージ機構等によって実現される。
【００３２】
次に、本発明の有機ＥＬ発光装置の製造装置を利用した有機ＥＬ発光装置の製造方法について説明する。
【００３３】
図１の有機ＥＬ発光装置の製造装置１は、有機ＥＬ発光装置を構成する有機化合物層の形成工程で使用される。ここで有機化合物層の形成工程は、下記（ａ）〜（ｃ）に示されるプロセス群に分けることができる。
（ａ）マスクユニット２上に基板４０を設置する工程
（ｂ）蒸着源３０から蒸気を発生させ薄膜を成膜する工程
（ｃ）マスクユニット２上から基板４０を取り出し製造装置１外へ搬送する工程
【００３４】
まず工程（ａ）について説明する。本発明は、複数組（図１の製造装置１では、５組）の開孔パターン１２が１列に並列されているマスク部材１０を複数使用し、かつこのマスク部材１０と形状が同一である基板４０を使用する。
【００３５】
これに対して、開孔パターン１２が１列に並列されているマスク部材１０を１枚使用し、このマスク部材と形状が同一である基板４０上に蒸着材料の成膜を行った場合、作製される有機ＥＬ表示装置についてその解像度を３５０ｐｐｉ程度にすることが可能である。しかし、係る場合では生産性が低くなる。そこで本発明においては、短冊状のマスク部材１０を複数列分、開口２５を有するフレーム２０に固定することでマスクユニット２を形成する。そうすると、適宜アライメントを行うことでマスク部材（１０）１枚分に相当するサイズの基板を複数並べた上で、マスクユニット２上に載置された複数枚の基板について所望のパターン形状を有する薄膜を一括して形成することができる。この方法により、高い生産性を維持しながら解像度３５０ｐｐｉの高精細蒸着が実現できる。
【００３６】
一方、特許文献２のように、基板４０の寸法をマスクユニット２に合わせた場合では、薄膜パターンを所望の領域に形成させるために個々のマスク部材１０をマスク部材１０間で平行かつ隙間が生じないように精度良くフレームに固定しなければならない。一方、本発明の製造装置では、その必要がない。何故なら、本発明の製造装置では、基板４０の寸法を１枚分のマスク部材１０に合わせているので、マスク部材１０間に生じ得る隙間について考慮する必要がないからである。このように、基板４０の寸法を調整することで蒸着工程を行う際に、各々の基板４０に対してマスク部材１０へのアライメントを個別に実施することができるからである。従って、本発明の製造装置は、マスクユニット２自体の製造コストを下げる効果もある。
【００３７】
また図１に示されるように、マスクユニット２上に載置される基板４０には、複数のワーク４１と、基板の長手方向の両端部にそれぞれ設けられているアライメントマーク４２、４３が設けられている。
【００３８】
ここでワーク４１とは、製造される有機ＥＬ発光装置１基当たりの蒸着領域を意味する。また基板４０とマスク部材１０とのアライメントを行う際に、基板４０上に複数設けられるワーク４１の設置領域は、それぞれマスク部材１０内に設けられている開口パターン１１と１対１で重なり合っている。また基板４０上に設けられている複数のワーク４１は、開口パターン１１の配列形式に倣って基板４０上に配列されている。例えば、図１のように、マスク部材１０の形状が短冊状であって開口パターン１１がマスク部材１０の長手方向に１列で並列されている場合、ワーク４１は短冊状の基板４０の長手方向に１列で並列されている。
【００３９】
一方、基板４０とマスク部材１０とのアライメントの際に、基板４０上に設けられているアライメントマーク４２、４３は、それぞれマスク部材１０上に設けられているアライメントマーク１４、１５と重なり合うことによってアライメントが行われる。より具体的には、アライメントマーク４２とアライメントマーク１４との組み合わせ、アライメントマーク４３とアライメントマーク１５との組み合わせで２組のアライメントマークが重なり合うことになる。尚、上記２組のアライメントマークを重ねる際には、アライメント機構（不図示）が用いられる。
【００４０】
本発明においては、基板を並べてアライメントを行う工程を、複数の基板についてほぼ同じタイミングで一斉に実施することが可能である。このため、特許文献１に示された手法と比べて、蒸着工程で要する時間を短くすることが可能となり有機材料の利用効率が向上する効果がある。また本発明においては、特許文献１と比べて基板やマスクユニットを移動させる時間を短縮することができる。さらに基板４０をマスクユニット２上に搬送する際に基板４０の長軸方向に限定して基板４０を移動させれば良いことから、製造装置が有する基板搬送機構が特許文献１と比べて簡素化することができる。このため製造される有機ＥＬ発光装置の信頼性が高くなる。
【００４１】
また本発明においては、特許文献２による手法では解決できなかった課題、即ち、蒸着によって得られる薄膜パターンの精度の課題を解決することができる。即ち、本発明の製造装置は、各々の基板をマスク部材１０を基本単位としてアライメントを実施することができる。このため、マスクユニット２に対応する寸法の基板を１枚用意して一括して蒸着を行う方法に対して、蒸着によって得られる薄膜パターンの精度を確保することが可能になる。
【００４２】
図２は、本発明の製造装置の構成部材であるマスクユニットの具体例を示す平面模式図である。図２に示されるマスクユニット２は、開口２５を有するフレーム２０に対し、短冊状のマスク部材１０が５枚固定されている状態を示している。尚、図２のマスクユニット２に含まれる５枚のマスク部材は、その各々が、他のマスク部材１０に対して平行に配置されていない。つまり各マスク部材１０が有する２個のアライメントマーク１４及び１５を通る直線（中心線１６）の向きが平行ではなくそれぞれ異なっている。また各マスク部材１０間には隙間１７が生じている。
【００４３】
図２のように、マスク部材１０間において隙間１７が生じているマスクユニット２を用いてフレームサイズ（又はマスクユニットのサイズ）に相当する基板について薄膜パターンを一括して形成しようすると、形成される薄膜パターンの一部にゆがみが生じ得る。
【００４４】
これに対して本発明の製造装置１は、１枚分のマスク部材１０に寸法を合わせた基板４０を使用している。このため、図３に示されるように、マスク部材１０と基板４０との間でアライメントを行い、基板４０を各マスク部材１０ごとに所定の位置に配置した上でフレームサイズ分の枚数の基板を一括して蒸着することになる。従って、図３に図示するように、個々の基板４０を、対応するマスク部材の中心軸（図２の点線１６）に合わせるように設置することで、精度よい蒸着を行うことができる。
【００４５】
尚、マスク部材１０は、厚さ数十ミクロンの箔を原材料とするものであるが、この箔の母材は、ロール状態で供給される。従って、マスク部材１０の切り出し方向をロール材の延伸方向と合致されることにより、使用する基板サイズの短軸長さは自在に調整することが原理的に可能である。
【００４６】
本発明の製造装置を利用することで実施される有機ＥＬ発光装置の製造方法において、使用される基板４０は、上述したように、その寸法がマスク部材１０と同一である。もしくはハンドリングのマージン確保のため数ｍｍ大きいか、もしくは元基板からの切断のために数ｍｍ小さいものを指す。例えば、Ｇ４Ｑ基板（３６５ｍｍ×４６５ｍｍ×０．６ｍｍ）に対して短軸方向に５分割した３６５ｍｍ×９２ｍｍ×０．６ｍｍが挙げられる。
【００４７】
ところで本発明の製造装置を利用すると、マスクユニット２に対してマスク部材１０に対応するサイズを有する基板４０を並べる際に、基板４０を短軸方向に沿ってハンモック状に保持させることができる。このため、マスク部材１０に対して基板４０が過度に浮くことがなく、均等な接触状態を維持することが可能になる。従って、基板４０を後ろから支えるタッチプレートを省略することができる。
【００４８】
以上のようにして、基板４０をマスク部材１０上に載置した後、工程（ｂ）、即ち、蒸着源３０から蒸気３２を発生させ薄膜を成膜する工程を行う。工程（ｂ）は、例えば、基板４０をマスク部材１０上に載置した後、蒸着源３０とマスクユニット２との間に設けられるシャッター（不図示）を開き、有機材料の蒸気３２を蒸着源３０から飛ばしながら矢印３１の方向に蒸着源３０を移動させながら蒸着を行う。これにより、有機材料からなる薄膜パターンが所望の形状で形成される。尚、図１においては蒸着源３０を、ホスト用蒸着源３０ａ及びドーパント用蒸着源３０ｂの合計２基有する構成としているが、これはあくまでも一例であり、本発明においては蒸着源の個数は特に限定されるものではない。
【００４９】
また工程（ｂ）の後に行われる基板搬送工程（工程（ｃ））は、公知の基板搬送機構を利用して、基板４０を製造装置１外へ搬送することができる。
【実施例】
【００５０】
［実施例１］
図１に示される製造装置１を用いて、蒸着プロセスにおける蒸着膜パターンの位置精度を確認した。
【００５１】
以下に、本実施例の製造装置を構成するマスクユニット２の構成部材（マスク部材１０、フレーム２０）及び本実施例で使用された基板４０の詳細を示す。尚、本実施例の製造装置を構成するマスクユニット２は、３６５ｍｍ×４６５ｍｍ×０．６ｍｍのガラス基板に対応することが可能である。
【００５２】
（１）マスク部材
寸法：３９０ｍｍ×９２ｍｍ×０．０２ｍｍ
材質：インバー製
開口パターン：短手方向に、幅２６μｍ×長さ４０ｍｍの長手方向に平行に配列されている開孔が８００本搭載
開口パターンの数：長手方向に５組並列
（尚、マスク部材は５枚用意され、長手方向の端部を溶接することによってフレーム１２上に固定されている。）
（２）フレーム
開口の寸法：３７０ｍｍ×４７０ｍｍ
材質：インバー製
（３）基板
寸法：３６５ｍｍ×９２ｍｍ×０．６ｍｍ
ワーク１個あたりの寸法：長さ６８．５ｍｍ×幅４６．０ｍｍ（３．２インチＶＧＡ）
ワークの個数：５個（基板の長手方向に５個並列）
【００５３】
次に、以下に説明するプロセスにより、蒸着膜のパターンを形成した。
【００５４】
まず上述した寸法の基板４０を５枚用意し、各々の基板をそれぞれ５枚のマスク部材１０のいずれかに載置した。尚、基板４０を載置する際には、アライメント機構（不図示）を使用し、マスク部材１０が有するアライメントマーク１４、１５と、基板４０が有するアライメントマーク４２、４３とが一致するようにアライメントを行った。具体的には、アライメントマーク１４とアライメントマーク４２とが一致し、かつアライメントマーク１５とアライメントマーク４３とが一致するようにアライメントを行った。
【００５５】
次に、蒸着源３０ａ及び３０ｂにそれぞれ設けられている２個のるつぼに、それぞれＡｌｑ3（ホスト）と１体積％ペリレン色素（ゲスト）を仕込んだ後、これらを共蒸着して膜厚２０ｎｍの薄膜パターンを得た。尚、共蒸着膜を形成するに当たり、共蒸着膜の重量比を８０：２０（＝ホスト：ゲスト）とし、蒸着時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００５６】
以上のプロセスで薄膜パターンを形成した後、薄膜パターンの形成で使用したマスクユニット（以下、「１基目のマスクユニット」という。）を、１基目のマスクユニットと同様の材料からなる他のマスクユニットと交換した。次に、当該他のマスクユニット（以下、「２基目のマスクユニット」という。）を使用して、１基目のマスクユニットのときと同様の操作で、薄膜パターンを形成した。
【００５７】
［比較例１］
図４は、比較例１で使用したマスクユニット及びこのマスクユニットに載置した基板の配置態様を示す平面模式図である。ここで本比較例において使用されたマスクユニット１００及び基板１１０の詳細を以下に説明する。
【００５８】
（１）マスク部材
寸法：３９０ｍｍ×４８０ｍｍ×０．０２ｍｍ
材質：インバー製
開口パターン：短手方向に、幅２６μｍ×長さ４０ｍｍの長手方向に平行に配列されている開孔が８００本搭載
開口パターンの数：（載置する基板の）長手方向に５組、（載置する基板の）短手方向に５組の合計２５組の開孔パターンがマトリクス状に配列
（尚、マスク部材１０１は、マスク部材１０１とフレーム１０２とが接触する領域を溶接することによってフレーム１０２上に固定されている。）
（２）フレーム
実施例１と同じフレームを使用した。
（３）基板
実施例１と同じ基板を使用した。
【００５９】
次に、以下に説明するプロセスにより、蒸着膜のパターンを形成した。
【００６０】
まず上述した寸法の基板１１０を５枚用意し、各々の基板をそれぞれ５枚のマスク部材１０１のいずれかに載置した。尚、基板１１０を載置する際には、アライメント機構（不図示）を使用し、マスク部材１０１が有するアライメントマーク１０４、１０５と、基板１１０が有するアライメントマーク１１１、１１２とが一致するようにアライメントを行った。具体的には、アライメントマーク１０４とアライメントマーク１１１とが一致し、かつアライメントマーク１０５とアライメントマーク１１２とが一致するようにアライメントを行った。
【００６１】
次に、実施例１と同様の条件でＡｌｑ3（ホスト）と１体積％ペリレン色素（ゲスト）とからなる共蒸着膜の薄膜パターンを形成した。
【００６２】
以上のプロセスで薄膜パターンを形成した後、薄膜パターンの形成で使用したマスクユニット（以下、「１基目のマスクユニット」という。）を、１基目のマスクユニットと同様の材料からなる他のマスクユニットと交換した。次に、当該他のマスクユニット（以下、「２基目のマスクユニット」という。）を使用して、１基目のマスクユニットのときと同様の操作で、薄膜パターンを形成した。
【００６３】
［製造装置の評価］
実施例１及び比較例１において、それぞれ形成した薄膜パターンについて、以下の測定を行って評価することにより、実施例１及び比較例１の有機ＥＬ発光装置の製造装置を間接的に評価した。
【００６４】
（１）オフセット量の測定
得られた薄膜パターン形状を測長機（ＳＭＩＣ８００）で測定した。測定方法は、各ワークのＸ方向（基板の短手方向）の中心にある薄膜パターン（左端から４００本目の開孔）の中心及び上下２２ｍｍ離れた地点の３点を測定対象とし、設計位置に対するオフセット量を測定した。
【００６５】
図５は、実施例１にて得られた薄膜パターンにおけるオフセット量を示す図（グラフ）である。図５のグラフにおいて、三角マーカーは、１基目のマスクユニットに対応し、四角のマーカーは、２基目のマスクユニットに対応する。図５に示されるように、実施例１における設計位置に対するオフセット量は、ｘ方向に対し最大１μｍに抑制することができた。このため実施例１の製造装置は、解像度３５０ｐｐｉの有機ＥＬ発光装置の製造を実現するに足る能力を有することがわかった。
【００６６】
図６は、比較例１にて得られた薄膜パターンにおけるオフセット量を示す図（グラフ）である。尚、図６に示される三角マーカー及び四角マーカーは、それぞれ図６に示される三角マーカー及び四角マーカーに対応する。図６に示されるように、比較例１における設計位置に対するオフセット量は、ｘ方向に対し最大で３．４μｍであった。このため比較例１の製造装置は、作製される有機ＥＬ発光装置の解像度を３５０ｐｐｉにすることができないことがわかった。これは図４中の点線１２１及び点線１２２で示されるように、マスク部材１０１内に設けられる開孔パターン１０３のうちｘ方向の両端においてゆがみや開孔パターンのずれが生じているためと思われる。
【００６７】
（２）スループットの評価
本発明の製造装置を使用した場合にもたらされる生産性向上効果を定量化するため、実施例１の製造装置におけるスループットと、実施例１の比較対象となる装置（以下、「比較装置」という。）におけるスループットをそれぞれ算出し比較した。尚、比較装置の構成部材であるマスクユニットは、３６５ｍｍ×９２ｍｍ×０．６ｍｍの小型基板における薄膜パターンの作製に対応可能なフレームに対し、寸法が３９０ｍｍ×９２ｍｍ×０．０２ｍｍのマスク部材を１枚溶接したものである。
【００６８】
つまり実施例１の製造装置では、基板５枚をマスクユニット１０上に並べて、各々の基板に対するアライメントを行った上で一括蒸着を行うことから、１回の成膜当たりのワーク取り数は５×５＝２５枚である。一方、比較装置では、基板１枚をマスクユニット上に載せアライメントを掛けた上で蒸着を行うことから、１回の成膜当たりのワーク取り数は５枚である。従って、比較装置の１回の蒸着当たりのワークの取り数は実施例の製造装置の１／５である。
【００６９】
また蒸着源は、リニアソースを２個設けたものを使用し、基板に対して蒸着源が一定速度で９２ｍｍ幅の方向に移動することで蒸着を実施する。また蒸着角度制限板を設けて、蒸着開始前には基板面に膜が付かない待機位置からスタートし、折り返し地点で逆方向に向きを変え、再び待機位置へ戻る一往復の工程中で成膜が完了するものとする。
【００７０】
ここで実施例１の製造装置及び比較装置のスループットの測定結果を下記表１に示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
ところで、基板上に所望の薄膜パターンを形成する場合、実施される工程として、基板搬入工程、アライメント工程、蒸着工程、基板搬出準備工程、基板搬出工程が挙げられる。
【００７３】
上記工程のうち、基板搬入及び基板搬出工程には、ゲート弁の開閉時間及び、基板を搬送するロボットアームの往復時間が含まれる。
【００７４】
上記工程のうち、アライメント工程には、マスクユニット及び基板の上下昇降時間、計測時間、アライメント動作時間、タッチプレート降下時間が含まれる。
【００７５】
上記工程のうち、蒸着工程には、前出の待機位置から基板端までの移動時間、往路蒸着時間、基板端から折り返し位置までの移動時間、折り返し位置から基板端までの移動時間、復路蒸着時間、基板端から待機位置までの移動時間が含まれる。
【００７６】
上記工程のうち、基板搬出準備工程には、タッチプレート上昇時間、マスクユニット及び基板の上下昇降時間が含まれる。
【００７７】
ここで実施例１の製造装置は、比較装置と比べて使用される基板の枚数が多い分だけ蒸着時間（往路蒸着時間、復路蒸着時間）が長くなることになる。また実施例１の製造装置では、基板５枚分のアライメントを実施することになるが、基板の枚数分アライメント機構を準備することができるため、基板１枚をアライメントするのに要する時間は同じである。
【００７８】
表１より、蒸着を１回行う際に使用・処理される基板の枚数は、実施例１の製造装置の方が５倍である。このため実施例１の製造装置の生産性は、比較装置の５倍である。しかしながら、実施例１の製造装置における基板１枚あたりの処理時間は、比較装置と比べて２．４倍かかるため、結果として実施例１の製造装置のスループットは、比較装置の２．１倍であった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の製造装置は、マスク蒸着による薄膜パターン形成工程で利用される。特に、有機ＥＬ発光装置製造する際に実施される有機材料の蒸着工程において利用される。また以上に説明したように、本発明の製造装置は、高い生産性を維持しながら解像度３５０ｐｐｉの高精細蒸着が実現可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１：（有機ＥＬ発光装置の）製造装置、２：マスクユニット、１０：マスク部材、１１：開孔部、１２：開孔パターン、１３：開孔、１４（１５）：（マスク部材上に設けられる）アライメントマーク、２０：フレーム、３０（３０ａ、３０ｂ）：蒸着源、４０：基板、４１：ワーク、４２、４３：（基板上に設けられる）アライメントマーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなるマスクユニットと、
前記マスク部材と基板との相対位置を決めるアライメント機構と、
蒸着源と、を備え、
前記マスク部材が、複数組の開孔パターンが並列して設けられてなる開孔部と、前記マスク部材上に設けられるアライメントマークと、を有し、
前記複数のマスク部材と、前記マスク部材と同一の形状の複数の基板と、が、前記アライメント機構を用いて、前記マスク部材に設けられるアライメントマークと前記基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われることを特徴とする、有機ＥＬ発光装置の製造装置。
【請求項２】
複数の有機ＥＬ発光装置を一括して製造する有機ＥＬ発光装置の製造方法において、
基板をマスクユニットに載置する工程と、
前記マスクユニットを介して、蒸着法により前記基板上に有機材料からなる薄膜を形成する工程と、を有し、
前記マスクユニットが、複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなり、
前記マスク部材が、複数組の開孔パターンが並列して設けられてなる開孔部と、前記マスク部材上に設けられるアライメントマークと、を有し、
前記基板が、前記マスク部材と同一の形状であり、
前記基板を前記マスクユニットに載置する際に、アライメント機構を用いて、前記マスク部材に設けられるアライメントマークと前記基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われることを特徴とする、有機ＥＬ発光装置の製造方法。
【請求項１】
複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなるマスクユニットと、
前記マスク部材と基板との相対位置を決めるアライメント機構と、
蒸着源と、を備え、
前記マスク部材が、複数組の開孔パターンが並列して設けられてなる開孔部と、前記マスク部材上に設けられるアライメントマークと、を有し、
前記複数のマスク部材と、前記マスク部材と同一の形状の複数の基板と、が、前記アライメント機構を用いて、前記マスク部材に設けられるアライメントマークと前記基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われることを特徴とする、有機ＥＬ発光装置の製造装置。
【請求項２】
複数の有機ＥＬ発光装置を一括して製造する有機ＥＬ発光装置の製造方法において、
基板をマスクユニットに載置する工程と、
前記マスクユニットを介して、蒸着法により前記基板上に有機材料からなる薄膜を形成する工程と、を有し、
前記マスクユニットが、複数のマスク部材と、前記複数のマスク部材を固定するフレームと、からなり、
前記マスク部材が、複数組の開孔パターンが並列して設けられてなる開孔部と、前記マスク部材上に設けられるアライメントマークと、を有し、
前記基板が、前記マスク部材と同一の形状であり、
前記基板を前記マスクユニットに載置する際に、アライメント機構を用いて、前記マスク部材に設けられるアライメントマークと前記基板に設けられるアライメントマークとを合わせることによってアライメントが行われることを特徴とする、有機ＥＬ発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１００７２（Ｐ２０１３−１１００７２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６３４０（Ｐ２０１１−２５６３４０）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【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２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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