JP4418262B2 - 基板・マスク固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板やガラス基板等の基板と、所定のパターンに孔あけ加工されたマスクとを密接させ、マスク処理する際に用いる基板・マスク固定装置に関する。

半導体基板や有機ＥＬパネルに用いられるガラス基板上に有機材料、金属等の薄膜形成を行うには、真空蒸着法、スパッタリング等のＰＶＤあるいはＣＶＤ（化学的気層成長）等の処理方法が用いられる。これらの処理は、基板上に所定のパターンで薄膜の形成を行うために、所定のパターンに孔あけ加工されたマスクを用いたマスク処理となっている。

ところで、このマスク処理を蒸着に用いた場合、蒸着を行うマスクと基板との間に空隙があると、基板表面に影が形成され、蒸着材のにじみおよびぼけが発生する。この問題点を防止するために、マスクと基板とを隙間無く当接、すなわち密接させる。
これに対して下記特許文献１では、マスク処理する基板を保持する基板ホルダ部が電磁石を有し、この電磁石が基板を通して、強磁性体で構成されたマスクを吸着することにより、マスクを基板に密接させる構成の真空成膜装置が開示されている。

図５（ａ）および（ｂ）は、特許文献１に記載の基板・マスク固定装置の実施例を示す断面図である。ここで、図５（ａ）は基板とマスクが離れている状態を示す。図５（ｂ）は基板とマスクが密接している状態を示す。

ここで、特許文献１記載の基板・マスク固定装置５０においては、以下の順序で基板中央部の撓み、すなわちマスクと基板との間の空隙をなくすことができる。
まず、マスク６２と基板５２とは、互いに図５（ａ）に示すように離間した位置関係にある。この時、基板ホルダ部５８が基板５２を保持、固定した状態にあり、基板５２は下方に凸状に撓んでいる。この状態からマスクホルダ部６０を上昇させ、マスク６２で基板５２を上方に向けて押し上げながら、マスク６２と基板５２との隙間を減少させる。この状態では、マスク６２はマスクホルダ６０に周辺部のみで保持されているため、マスク自体も下方に撓んでマスク６２と基板５２との隙間が無くならない。そこで、電磁石６４を駆動して強磁性体で構成されたマスク６２を強制的に吸着して、図５（ｂ）に示すように基板の撓みを取り、基板５２とマスク６２とが密接した状態をつくる。
特許第２８３２８３６号公報

しかしながら、特許文献１で開示される基板・マスク固定装置５０では、複数の薄膜層を順次蒸着して積層する場合、基板５２とマスク６２とを密接させる際に、既に形成された薄膜層に対してマスク６２が摺動し、マスク６２のパターンのエッジによって薄膜層に損傷を与える場合がある。また、基板５２の中央部分を押し上げて基板５２を基板ホルダ部５８と沿わせているため、基板５２とマスク６２との位置ずれを起こす場合も多い。このため、形成される薄膜が部分的に損傷したり、形成される薄膜のパターンの位置がずれ、精度の高い薄膜のパターンが形成されない。
さらに、マスクの吸着手段に電磁石６４を用いているため、マスク６２の材質は強磁性体に制限される。

そこで、本発明は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、半導体基板やガラス基板等に所定のパターンの薄膜を形成するマスク処理を行う場合、形成される薄膜に損傷が無く精度の高いパターンの薄膜を形成することができる基板・マスク固定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基板の一方の面に、所定のパターンに孔あけ加工されたマスクを用いてマスク処理を施す際に基板およびマスクを固定し、保持する基板・マスク固定装置であって、基板のマスク処理を施さない非マスク処理面と当接して基板を保持する面であって、この面がマスク処理面に向けて凸状に湾曲した曲面形状をなした基板保持面を有し、この基板保持面よりマスク処理面の側に向けて基板を湾曲させて保持する基板ホルダ部と、マスク処理を施すためのマスクを、前記湾曲した基板のマスク処理面に密接して保持するために、前記基板の湾曲に対応するように前記マスクを湾曲して保持するマスクホルダ部とを有することを特徴とする基板・マスク固定装置を提供する。

さらに、前記基板の前記マスク処理面の側から基板の周辺部を前記基板ホルダ部に向かって押圧することで前記基板を前記基板ホルダ部に固定する基板固定部材を有することが好ましい。

さらに、前記マスクが基板の前記マスク処理面に密接して固定されるように、前記マスクを基板に対して固定するマスク固定部材を有することが好ましい。

前記基板・マスク固定装置は、蒸着源を有する蒸着装置とともに用いられ、前記基板ホルダ部は、蒸着源で生成される蒸着物質が前記基板に蒸着するように、前記蒸着源に対して上方に設けられていることが好ましい。

前記蒸着装置は、基板に薄膜を形成する処理装置であることが好ましい。また、前記基板は透明性を有する基板であって、前記処理装置は形成された薄膜にさらに別の薄膜を蒸着により積層する処理装置であってもよい。このような基板として、例えば有機ＥＬパネルのガラス基板が例示される。

本発明の基板・マスク固定装置によれば、基板保持面が基板のマスク処理面に向けて湾曲し、かつマスクホルダ部もマスクを湾曲して保持するので、マスクを基板に当接させる際、基板をマスクで押し上げることなく、すなわちマスクを基板に対して摺動させることなく、マスクと基板とを密接させることができるため、マスクの摺動による損傷が基板表面層に生じない。また、基板とマスクの位置ずれを引き起こさない。
さらに、マスクを基板へ密接させる際、従来技術のように電磁石を用いないので、用いるマスクは強磁性体で構成されたマスクに制限されない。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の基板・マスク固定装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の基板・マスク固定装置の一実施例である基板・マスク固定装置１０の各構成要素の分解斜視図であり、図２（ａ）は基板・マスク固定装置１０の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の断面図である。

図１に示す基板・マスク固定装置１０は、基板ホルダ部１２、基板固定部材１４、マスクホルダ部１６およびマスク固定部材１８を有する。また、基板固定部材１４には滑り止め２２が、マスク固定部材１８には滑り止め２４が、それぞれ設けられている。

基板ホルダ部１２は矩形形状のガラス基板２６（例えば４７０ｍｍ×３７０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板）のマスク処理を施さない非マスク処理面２８に当接する部分である。ガラス基板２６のマスク処理を施すマスク処理面３０には、マスクホルダ部１６に固定されたマスク２０が当接する。
基板固定部材１４は、ガラス基板２６をマスク処理面３０側から基板ホルダ部１２に向かい押圧する部材である。マスクホルダ部１６はマスク２０が貼り付けられた面を上方とし、マスク固定部材１８の上面に設けられた滑り止め２４に載置される。

基板ホルダ部１２は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で構成される。基板ホルダ部１２には、ガラス基板２６の非マスク処理面２８と当接してガラス基板２６を保持する面を有し、この面がマスク処理面に向けて凸状に湾曲した曲面形状を成して基板保持面となっている。この基板保持面は、凸状の円筒表面形状を成し、ガラス基板２６の非マスク処理面２８側に当接し、ガラス基板２６を保持する。このとき、基板保持面はガラス基板２６をマスク処理面３０の側に湾曲させる。
ここで、円筒表面形状とは、所定の方向に一定の曲率で湾曲した３次元曲面形状をいう。

基板固定部材１４は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で構成され、本実施形態では図１に示すように、底面が略矩形形状となっている。この底面の図２（ｂ）の紙面垂直方向に、この底面の長辺が配されており、ガラス基板２６の長辺より長くなっている。さらに、この底面は開口部を有するとともに、底面の長辺に沿って、底面に対し垂直方向に延在する矩形形状の縁部が設けられている。基板固定部材１４の底面にはゴム製の滑り止め２２が上方に突設している。
なお、基板固定部材１４は、図１に示した一体構造に特に限定されない。例えば、滑り止め２２が突設した複数のＬ字爪状金具を一体的に上昇するように基板の端に沿って配置して構成したものであってもよい。

ここで、基板固定部材１４に設けられた滑り止め２２にガラス基板２６が載置される。ガラス基板２６のマスク処理面３０は図１に示すガラス基板２６の下側の部分である。そして、基板固定部材１４はマスク処理面３０の側から基板の周辺部を基板ホルダ部１２に向かい押圧し、基板を保持し固定するように構成される。

マスクホルダ部１６は、例えばＦｅ−Ｎｉ合金で構成され、矩形形状の平板の一部分が図１中の上方に、矩形形状の平板の２つの長辺に沿って突出している。この突出部分の上部面は、前記矩形形状の短辺方向に一定の曲率を有する凹状の円筒内表面形状を成している。また、マスクホルダ部１６は前記上部面でマスクホルダ部１６を貫通する開口部を有する。なお、基板固定部材１４が一体的に上昇するような複数のＬ字爪状金具である場合、マスクホルダ部１６はＬ字爪状金具と干渉しないように、ザグリまたは貫通穴が設けられる。
前記凹状の円筒内表面形状は、基板ホルダ部１２に湾曲して保持されるガラス基板２６に対応した曲面形状となっている。マスク２０は、前記開口部の周囲に貼り付けられ、基板ホルダ部１２に押圧されたガラス基板２６のマスク処理面３０と密接するように、凹状の円筒表面の形状に保持される。
ここで、凹状の円筒表面とは円筒の内表面をいう。

ここで、マスクホルダ部１６に貼り付けられるマスクは、ガラス基板２６上に薄膜形成を行う際、基板上に選択的な遮蔽を行うために用いられる。マスクは図示されないが所定のパターンに孔あけ加工されている。このパターンは、例えば一辺の長さが数十〜数百μｍの矩形形状のパターンが整列した形で加工されたものである。
マスクの材質は、蒸着材料やその他の条件に応じて、例えばＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金等の強磁性体の合金や、ＳＵＳ４０３等の非強磁性体の合金や鋼が用いられ、好ましくは、マスクの材質として、蒸着過程において熱膨張の小さなものが用いられる。

マスク固定部材１８は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で構成され、図１に示すように、底面が略矩形形状となっている。この底面の図２（ｂ）の紙面垂直方向に、この底面の長辺が配されており、ガラス基板２６の長辺より長くなっている。さらに、この底面は開口部を有するとともに、底面の長辺に沿って、底面に対し垂直方向に延在する矩形形状の縁部が設けられている。マスク固定部材１８の底面にはゴム製の滑り止め２４が突設している。
なお、マスク固定部材１８は、図１に示した一体構造に特に限定されない。例えば、滑り止め２４が突設した複数のＬ字爪状金具を一体的に上昇するようにマスクホルダ部１６の端に沿って配置して構成したものであってもよい。

ここで、マスク２０を保持したマスクホルダ部１６をマスク固定部材１８に載置した状態で、マスク２０とガラス基板２６のマスク処理面３０とを当接させ、保持することで、図２（ａ）に示す基板・マスク固定装置１０の状態となる。

ここで、本実施形態の基板・マスク固定装置１０において、基板ホルダ部１２の基板保持面とマスクホルダ部１６のマスク２０が貼り付けられる面とは、ガラス基板２６のマスク処理面３０とマスクホルダ部１６に貼り付けられたマスク２０とが密接するような湾曲した曲面をそれぞれ有する。したがって、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、基板ホルダ部１２とマスクホルダ部１６により、マスクホルダ部１６に貼り付けて保持されたマスク２０と、ガラス基板２６のマスク処理面３０とが密接した状態に保持される。

また、基板固定部材１４に設けられた滑り止め２２は蒸着、加工または移設の過程で図２（ｂ）の左右方向または、紙面垂直方向へガラス基板２６が摺動することを防ぐように機能する。さらに、マスク固定部材１８に設けられた滑り止め２４は、蒸着、加工または移設の過程で図２（ｂ）の左右方向または、紙面垂直方向へマスクホルダ部１６が摺動することを防ぐように機能する。

本発明では、従来の方法と異なり、ガラス基板２６およびマスク２０が共に下方に湾曲した状態となっているので、マスク２０をガラス基板２６のマスク処理面３０に密接させるためにマスク２０がガラス基板２６の一部を押し上げることがない。よって、ガラス基板２６とマスク２０が接線方向に摺動することがない。さらに、ガラス基板２６のマスク処理面３０上に形成された薄膜層へマスク２０が損傷を与えることも少ない。また、ガラス基板２６とマスク２０との位置ずれが生じることもない。

また、本発明の基板・マスク固定装置１０では、マスク２０と基板２６とを密接させるために電磁石による吸着が不要である。よって、マスクの材料として強磁性体でないもの、例えば、ＳＵＳ４３０等を用いることができる。もちろん、マスクの材料に強磁性体、例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金またはＮｉ−Ｆｅ合金等を用いてもよい。

ここで、図１に示す基板ホルダ部１２の基板保持面にガラス基板２６を押圧する際、ガラス基板２６のマスク処理面３０とマスク２０とを密接させるために、基板ホルダ部１２の基板保持面の円筒表面形状およびマスクホルダ部１６の円筒内表面形状は、基板固定部材１４に設けられた滑り止め２２に載置されたガラス基板２６の撓みによる湾曲形状に比べてわずかに曲率の大きなものであることが好ましい。

例えば、ガラス基板２６として縦４７０ｍｍ、横３７０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのサイズの基板が用いられる場合、ガラス基板２６は２．５〜３．５ｍｍ程度下方に撓む。このため、基板ホルダ部１２の基板保持面の円筒表面およびマスクホルダ部１６の円筒内表面の湾曲による曲面の高低差を略４．５ｍｍ程度とすることが好ましい。

次に、基板・マスク固定装置１０を用いてガラス基板２６にマスク２０を密接する過程を説明する。

まず、ロボットアーム３２によりガラス基板２６の端が保持され、基板ホルダ部１２と基板固定部材１４の間に矩形形状のガラス基板２６が挿入される。このとき、ガラス基板２６の非マスク処理面２８が基板ホルダ部１２の側、マスク処理面３０が基板固定部材１４の側に向けられる。

次に、ロボットアーム３２に保持されたガラス基板２６は、基板固定部材１４に突設された滑り止め２２に移載される。
この後、ガラス基板２６を移載した基板固定部材１４は、基板ホルダ部１２に向けて上昇し、ガラス基板２６は基板ホルダ部１２の基板保持面と当接し基板保持面の円筒表面形状に沿って湾曲して保持される。
この後、マスク２０の載置されたマスクホルダ部１６がガラス基板２６に向かって上昇する。マスクホルダ部１６の上昇の際、ガラス基板２６と基板ホルダ部１２の位置関係が所定の位置関係となるようにガラス基板２６および基板ホルダ部１２を撮影画像として取り込みながら位置補正が行われる。この位置補正は、前述のガラス基板２６を基板保持面に当接させて保持する際にも行う。

撮影画像の取り込みは、例えば図３に示す画像取込システムを用いて行われる。ガラス基板２６のマスク処理面３０にアライメントマーク（以降、マークという）４０ａ，４２ａが予め施されたガラス基板２６とマーク４０ｂ，４２ｂが予め施されたマスク２０の画像が画像入力装置４４で取り込まれ、画像処理装置４６にて、この画像を用いて画像処理によりマーク４０ａ，４２ａおよびマーク４０ｂ，４２ｂの位置が特定される。このマーク４０ａ，４２ａとマーク４０ｂ，４２ｂとの位置関係からガラス基板２６とマスク２０の位置誤差量と、基板ホルダ部１２あるいはマスクホルダ部１６の位置補正すべき位置補正量とが画像処理装置４６で演算される。この位置補正量を用いて、基板ホルダ移動機構６８による基板ホルダ部１２の位置補正あるいはマスクホルダ部移動機構４８によるマスクホルダ部１６の位置補正が行われる。ここで、マークの数は本実施形態での２つに特に限定されず、ガラス基板２６およびマスク２０相互に対応するマークが２つ以上設けられてもよい。

基板ホルダ部１２の位置補正は基板ホルダ移動機構６８にて行われ、求められた位置補正量の制御信号の入力に応じ、水平面（ＸＹ平面）上で基板ホルダ部１２の位置補正を行う。この場合、マーク４０ａとマーク４２ａによって所定の位置に対する平面上位置誤差や所定の方向に対する角度誤差が求められ、これに基づいて、基板ホルダ移動機構６８による基板ホルダ部１２の位置補正が行われる。位置補正の内容は、ＸＹ平面上でＸ軸およびＹ軸に対する平行移動およびＺ軸方向（鉛直方向）の軸を中心とした回転である。マスクホルダ部１６のマスクホルダ部移動機構４８による位置補正も同様に行われる。
この位置補正により、ガラス基板２６とマスク２０との間でマーク４０ａとマーク４０ｂの位置およびマーク４２ａとマーク４２ｂの位置が一致する。したがって、マスク２０とガラス基板２６との間の位置誤差が補正される。位置補正の精度誤差は、例えば５μｍ以下となっている。

ここで、画像入力装置４４、画像処理装置４６、位置補正量の演算方法、位置補正の方法、基板ホルダ移動機構６８およびマスクホルダ部移動機構４８は特に限定されず、公知技術または公知技術の組み合わせを用いることができる。例えば、画像処理装置４６にＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を使用することができる。
最後に、基板固定部材１４を上昇させることにより、ガラス基板２６は基板ホルダ部１２の円筒表面形状の湾曲した基板保持面に当接し、マスク２０が湾曲したガラス基板２６に対して固定される。
こうして、図２（ａ）および（ｂ）に示す基板・マスク固定装置１０の状態となる。

図２（ａ）に示すガラス基板２６とガラス基板２６に密接したマスク２０とは、例えば、以下に示される真空蒸着による薄膜形成の処理に供される。
以下、ガラス基板２６として有機ＥＬパネルのガラス基板を例にとり、真空蒸着によりガラス基板に複数の薄膜を積層した有機ＥＬパネルの作製を例として説明する。

有機ＥＬ素子は、例えば赤色・緑色・青色に発光する（低分子系）有機発光材料で形成され、３原色で自己発光して画像を表示するカラーディスプレイに利用される。この有機ＥＬ素子を用いたガラス基板には、例えば各原色による発光のための発光層や電極層をはじめとする各層が細かい薄膜のパターンによって形成されている。

図４（ａ），（ｂ）は、前述の基板・マスク固定装置を設置した有機ＥＬパネル製造装置の構成概略図である。図４（ａ）は有機ＥＬパネル製造装置の概略平面図であり、図４（ｂ）は側面図である。図４（ｃ）は有機ＥＬパネル製造装置のうち、複数のチャンバー３４ａ〜３４ｈのうちの１つを模式的に説明する説明図である。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、有機ＥＬパネル製造装置７０は複数のチャンバー３４ａ〜３４ｈと、チャンバー３４ａ〜３４ｈにガラス基板を挿入するトランスファーチャンバー７２ａ，７２ｂ、ガラス基板を供給するロードロックチャンバー７４、完成したガラス基板を取り出すアンロードチャンバー７６および、マスクを保存するマスクストッカー７８ａ，７８ｂ等を有する。また、ロードロックチャンバー７４、アンロードチャンバー７６、マスクストッカー７８ａ，７８ｂと、トランスファーチャンバー７２ａもしくは７２ｂとの間には、しきり弁（図示せず）が設けられる。

ここで、有機ＥＬパネル製造装置７０はトランスファーチャンバー７２ａを中心として、チャンバー３４ａ〜３４ｄ、ロードロックチャンバー７４、マスクストッカー７８a等が同心円状（クラスタータイプ）に配置された部分と、トランスファーチャンバー７２ｂを中心として、チャンバー３４ｅ〜３４ｈとアンロードチャンバー７６とマスクストッカー７８ｂ等が同心円状（クラスタータイプ）に配置された部分とを有する。これらの部分は各トランスファーチャンバー７２ａ，７２ｂを連結するバッファ８０を介して結合されている。

チャンバー３４ａ〜３４ｈでは、チャンバー毎に定められた一種類の蒸着材（（低分子系）有機発光材料、金属材料等）がガラス基板に蒸着される。この際に、蒸着材に応じたマスクによりマスク処理が行われる。各過程は、定められた順序で連続して行われ、蒸着過程では、チャンバー間でトランスファーチャンバー７２ａ，７２ｂのロボットアーム（図示せず）によりマスク処理されるガラス基板のみが移動するように構成されている。
また前述のトランスファーチャンバー７２ａとトランスファーチャンバー７２ｂの間にあるバッファ８０との基板の移設、受け渡しもロボットアームによって行われる。
ロードロックチャンバー７４は、外部から供給されたガラス基板をトランスファーチャンバー７２ａのロボットアームに供給し、アンロードチャンバー７６は、完成したガラス基板を外部へまとめて送り出すものである。

このような有機ＥＬパネル製造装置７０におけるガラス基板へ薄膜を積層する過程は、まず、図４（ａ）のロードロックチャンバー７４にガラス基板が供給される。次に、トランスファーチャンバー７２ａのロボットアームがガラス基板の端を保持し、最初のチャンバー３４ａにガラス基板が挿入される。この際、チャンバー内部において、前述の画像処理による位置制御の後、基板・マスク固定装置にガラス基板とマスクが保持される。

有機ＥＬパネル製造工程において正確な位置に発光層や電極層となる薄膜等を蒸着するため、特に（低分子系）有機発光材料の蒸着にあたり、マスクのアライメントに高い精度が必要であり、前述の画像処理による位置制御が行われる。この画像処理により位置制御は高速に行うことができる。

蒸着を行うチャンバーには、図４（ｃ）に示すように、上部に前述の基板・マスク固定装置１０が設置される。さらに、チャンバー３４ａ〜３４ｈ内下部に薄膜の材料である蒸着材３８ａと蒸着源３６が設置されて、基板・マスク固定装置１０はチャンバー３４ａ〜３４ｈの上部にガラス基板２６が上方、マスクが下方となる向きに設置されている。

蒸着材３８ａはガラス基板２６に蒸着される薄膜の材料である。有機ＥＬパネル製造装置では、例えば、（低分子系）有機発光材料、金属等である。また、蒸着材３８ａには、用途に応じ有機材料または金属等、各種の材料を用いることができる。
蒸着源３６は蒸着材３８ａを抵抗加熱により加熱、蒸発させるものである。蒸着材等の諸条件に応じ、蒸着源３６には抵抗加熱以外に公知技術、例えば、電子ビーム加熱、高周波誘導加熱またはレーザービーム加熱等を用いることができる。

まず、チャンバー３４ａ〜３４ｈが真空ポンプ（図示せず）により所定の真空度に減圧して略真空状態が設定される。この状態で、前述のようにガラス基板が、ロボットアームによりトランスファーチャンバー７２ａもしくは７２ｂからチャンバー３４ａ〜３４ｈ内部の基板・マスク固定装置１０へ組み込まれる。
次に、図４（ｃ）に示すように、蒸着源３６がチャンバー３４ａ〜３４ｈ内下部に設置された蒸着材３８ａの加熱が行われる。さらに、加熱により蒸発した蒸着材３８ｂが、基板・マスク固定装置１０に保持されたガラス基板２６のマスク処理面に蒸着される。ガラス基板のマスク処理面の蒸着パターンは、孔あけ加工されたマスク２０に描かれたパターンで蒸着材ごとに定められている。

最初の蒸着が完了した後、基板・マスク固定装置によるガラス基板およびマスクの保持が解除される。この後、トランスファーチャンバー７２ａのロボットアームによりガラス基板はチャンバー３４ａから取り出され、トランスファーチャンバー７２ａを経て、次のチャンバー３４ｂにガラス基板が挿入される。このチャンバー３４ｂでは前述と同様に蒸着が行われる。またこのとき、蒸着の処理が施されていないガラス基板が、最初のチャンバー３４ａに挿入され、前述の過程で蒸着が実施される。このように、各蒸着過程は、予め定められた順序で連続して行われる。

この有機ＥＬパネル製造装置７０では、正孔注入層・正孔輸送層・発光層Ｒ・発光層Ｇをなす薄膜が記載の順にトランスファーチャンバー７２ａの周囲のチャンバー３４ａ〜３４ｄで蒸着され、さらに必要に応じて、正孔注入などの各処理がおこなわれる。次に、発光層Ｂ・電子輸送層・電子注入層・電極をなす薄膜が記載の順にトランスファーチャンバー７２ｂの周囲のチャンバー３４ｅ〜３４ｈで蒸着や各処理が施される。

このような工程を繰り返し、全ての蒸着材が蒸着されたガラス基板はアンロードチャンバー７６に移送され、有機ＥＬパネルとして装置外部に取り出される。

なお、蒸着は所定の圧力に減圧された略真空の雰囲気で行われ、有機ＥＬパネル製造装置内の全てのチャンバー、例えばチャンバー３４ａ〜３４ｈ、トランスファーチャンバー７２ａ，７２ｂ等が略真空状態に保たれる。ロードロックチャンバー７４、アンロードチャンバー７６、マスクストッカー７８ａ，７８ｂではガラス基板あるいはマスクの装置への投入あるいは取り出しは、大気圧の状態で行われる。その際、トランスファーチャンバー７２ａもしくは７２ｂとの間のしきり弁を閉鎖することにより他のチャンバーの略真空状態を破ることがない。
また、前述のマスクホルダ部およびマスク保持部の位置補正は各チャンバーの真空を保持した状態で行われる。

このように、蒸着により基板に薄膜を形成するチャンバー内で、基板の蒸着面を下向きに配置するので、前述したように基板は重力により下方に撓む。ガラス基板は、他の材質の基板、例えば、シリコン基板等より撓みやすい。また、縦４７０ｍｍ、横３７０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ等のサイズの大きなガラス基板となると、その撓みもより大きくなる。本発明の基板・マスク固定装置は、この時の基板の撓みを効果的に利用してマスクの位置ずれやマスクによる基板面の摺動、さらには、マスクの摺動による基板表面の損傷が生じないように、基板ホルダ部の基板保持面を湾曲させている。特にガラス基板を用いて有機ＥＬパネルを大量に作製するには、撓みが大きい大きなサイズのガラス基板に一度に大面積でマスク処理を行うことが望ましい。本発明では、このような大きなサイズのガラス基板を用いた時のガラス基板の無視できない撓みを有効に利用して精度の高いマスク処理を行うことができる。

本発明においては、真空蒸着槽、関連機器および部材等は、特に限定されるものではない。例えば、真空蒸着槽、蒸着源、蒸着材、蒸着方法を目的に合わせて選択および使用することができる。さらに、真空蒸着装置に附帯したもの、例えば、膜厚計、ガス導入手段、基板加熱手段、装置制御システム等を選択および使用することができる。

また、本実施例は有機ＥＬパネル製造装置に限定して述べてきたが、本発明は以上の例に特に限定されるものではない。例えば、通常の真空蒸着装置および、真空成膜装置であれば前述の真空蒸着法、スパッタリング等のＰＶＤおよびＣＶＤ等にも適用することができる。また、有機ＥＬパネル製造装置においても前述のように形式はクラスターの数が２のクラスタータイプに限定されず、基板サイズ等の条件によりラインタイプへ変更することや、クラスターの数を、例えば、３に変更することができる。

本実施形態において、図１に示すようにガラス基板は矩形形状を成している。また、基板ホルダ部の基板の非マスク処理面に当接する面（基板保持面）およびマスクホルダ部のマスクが貼り付けられる面の形状はそれぞれ凸状の円筒表面形状および凹状の円筒表面形状である。しかし、本発明ではこれらの形状に特に限定されるものではない。基板ホルダ部、基板固定部材、マスクホルダ部およびマスク固定部材の形状は、基板およびマスクの形状に応じて変更することができる。さらに、基板の種類もガラス基板に限定されず、例えば、シリコン基板等、各種基板を使用することができる。これに合わせて、基板ホルダ部、マスクホルダ部の湾曲の大きさも自在に変更してもよい。
さらに、基板・マスク固定装置の各部の材質も、マスクホルダ部以外は、真空蒸着装置の真空蒸着槽等での温度、気圧等の環境条件において使用が可能である軽量な材質、例えば、樹脂・セラミックス等を使用してもよい。

以上、本発明である基板・マスク固定装置について説明を行ったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってよいのはもちろんである。

本発明に係る基板・マスク固定装置の一実施形態を示す分解斜視図である。 （ａ）は図１に示す基板・マスク固定装置の外観の斜視図、（ｂ）は断面図である。 本発明の基板・マスク固定装置において、基板ホルダおよびマスクホルダの位置制御を行うために用いる画像取込システムの説明図である。 （ａ）は本発明に係る基板・マスク固定装置を用いた有機ＥＬパネル製造装置の俯瞰図であり、（ｂ）はこの有機ＥＬパネル製造装置の側面図である。（ｃ）は有機ＥＬパネル製造装置のうち、チャンバーの一例を模式的に説明する説明図である。 従来の基板・マスク固定装置の実施例を示す断面図であり、（ａ）は基板とマスクが離れている状態の断面図であり、（ｂ）は基板とマスクが密接した状態の断面図である。

符号の説明

１０，５０ 基板・マスク固定装置
１２、５８ 基板ホルダ部
１４、５４ 基板固定部材
１６、６０ マスクホルダ部
１８ マスク固定部材
２０、６２ マスク
２２、２４、５６ 滑り止め
２６ ガラス基板
２８ 非マスク処理面
３０ マスク処理面
３２ ロボットアーム
３４ａ〜３４ｈ チャンバー
３６ 蒸着源
３８ａ、３８ｂ 蒸着材
４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ （アライメント）マーク
４４ 画像入力装置
４６ 画像処理装置
４８ マスクホルダ部移動機構
５２ 基板
６４ 電磁石
６８ 基板ホルダ移動機構
７０ 有機ＥＬパネル製造装置
７２ａ、７２ｂ トランスファーチャンバー
７４ ロードロックチャンバー
７６ アンロードチャンバー
７８ａ、７８ｂ マスクストッカー
８０ バッファ

Claims (6)

1. 基板の一方の面に、所定のパターンに孔あけ加工されたマスクを用いてマスク処理を施す際に基板およびマスクを固定し、保持する基板・マスク固定装置であって、
   前記基板の両端部を載置し、該基板を重力によって湾曲した状態に保持する滑り止めを設けた基板固定部材と、
   前記湾曲した基板のマスク処理を施さない非マスク処理面と当接して該基板を保持する基板保持面を有する基板ホルダ部と、
   前記マスク処理を施すためのマスクに、前記湾曲した基板のマスク処理面に当接する湾曲面を形成し、該マスクを保持するマスクホルダ部と、
   を有することを特徴とする基板・マスク固定装置。
2. さらに、前記基板の前記マスク処理面の側から基板の周辺部を前記基板ホルダ部に向かって押圧することで前記基板を前記基板ホルダ部に固定する基板固定部材を有する請求項１に記載の基板・マスク固定装置。
3. さらに、前記マスクが基板の前記マスク処理面に密接して固定されるように、前記マスクを基板に対して固定するマスク固定部材を有する請求項１または２に記載の基板・マスク固定装置。
4. 前記基板・マスク固定装置は、蒸着源を有する蒸着装置とともに用いられ、
   前記基板ホルダ部は、蒸着源で生成される蒸着物質が前記基板に蒸着するように、前記蒸着源に対して上方に設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板・マスク固定装置。
5. 前記蒸着装置は、基板に薄膜を形成する処理装置である請求項４に記載の基板・マスク固定装置。
6. 前記基板は透明性を有する基板であって、前記処理装置は形成された薄膜にさらに別の薄膜を蒸着により積層する処理装置である請求項４に記載の基板・マスク固定装置。

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