成膜装置及使用该成膜装置的成膜方法
阅读：558发布：2023-01-21
专利汇可以提供成膜装置及使用该成膜装置的成膜方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种成膜装置和使用该成膜装置的成膜方法，它们能够形成具有良好尺寸 精度 以及具有 基板 与掩模之间在将基板压向掩模时于平面方向上的减小的不对准的 像素 图案。该成膜装置包括使基板和掩模相互对准的对准机构以及用设置于 挤压 体的一端的 接触 部件将基板压向掩模的挤压机构，其中该挤压体被设置于 真空 室中。在通过对准机构使基板与掩模之间对准之后，使挤压体的接触部件和在与掩模相对的一侧上的基板的表面达到接触以压基板。，下面是成膜装置及使用该成膜装置的成膜方法专利的具体信息内容。
1.一种成膜装置，包括：
用于使基板和掩模相互对准的对准机构；
用于将与掩模对准的基板压向掩模的挤压机构；以及
汽相沉积源，
所述对准机构、所述挤压机构、以及所述汽相沉积源被设置于成 膜室中，
其中所述挤压机构包括挤压体，所述挤压体含有接触部件，所述 接触部件被使得和在与所述掩模相对的一侧上的所述基板的表面达 到接触，以及
其中所述接触部件和所述基板之间的摩擦系数小于所述基板和 所述掩模之间的摩擦系数。
2.根据权利要求1的成膜装置，其中所述接触部件包含被设置 于所述挤压体的一端的转动体。
3.根据权利要求2的成膜装置，其中被设置于所述挤压体的一 端的所述转动体具有球形。
4.根据权利要求2的成膜装置，还包括在所述挤压体和所述转 动体之间设置的弹性体，
其中所述挤压体的力通过所述弹性体传送到所述转动体以将所 述基板压向所述掩模。
5.根据权利要求1的成膜装置，其中所述挤压机构包括所述多 个挤压体。
6.一种将掩模叠置于基板上以执行汽相沉积的成膜方法，包括：
使所述基板与所述掩模相互对准；以及
将与所述掩模对准的所述基板压向所述掩模，
其中所述压向所述掩模包括使接触部件与所述基板达到接触并 且在所述接触部件与所述基板之间的摩擦系数小于所述基板与所述 掩模之间的摩擦系数的情况下将所述基板压向所述掩模。
技术领域
[0001]本发明涉及成膜装置以及使用该成膜装置的成膜方法。
背景技术
[0002]通常，在制造有机电致发光(EL)器件的方法中，布置 用于成膜的掩模以使其与玻璃基板紧密接触的掩模成膜方法经常被 使用。作为这种掩模成膜方法的实例，有一种掩模汽相沉积法。根据 该汽相沉积法，可以形成具有良好精度的有机EL层的图案。近年来， 随着有机EL面板分辨率的增加，图案化变得越来越精细。因此，即 使形成于玻璃基板上的像素图案与掩模之间在平面方向(plane direction)上轻微的不对准或者玻璃基板与用于汽相沉积的掩模之间 的粘附力不足也会不利地降低质量。
[0003]特别地，已经了解玻璃基板与掩模之间的粘附力不足也 是由掩模轻微的变形或者掩模本身在其自身重力作用下的下垂(sag) 所引起。因此，磁性掩模或金属掩模被用作汽相沉积的掩模以用磁体 来从玻璃基板的背面吸引掩模。通过这种方式，可以使基板和掩模达 到相互紧密接触。但是，当使用强磁体时，掩模和基板会相互粘住。 结果，在某些情况下，掩模和玻璃基板不可以容易地相互分离开。另 一方面，当磁力小时，存在可能会在掩模和基板之间产生间隙以导致 汽相沉积膜流入该间隙之忧。作为针对这种情况的措施，下面的汽相 沉积法在日本专利申请特开No.2005-158571中被提出。根据该汽相 沉积法，在基板和掩模之间对准以后，将基板动态压向掩模以使基板 和掩模相互紧密接触。
[0004]但是，在日本专利申请特开No.2005-158571所描述的方 法中，当动态地将基板压向掩模时，以严格的方式控制在垂直于基板 的方向上压基板是困难的。即使挤压方向相对垂直方向只有轻微的偏 移，也存在平面方向上的力可能被施加到基板上而导致基板和掩模之 间在平面方向上的不对准之忧。结果，在形成于基板上的像素图案和 掩模图案之间不利地产生了平面方向上的不对准。
发明内容
[0005]考虑到上述问题，本发明的目的是提供能够形成这样的 像素图案的成膜装置以及提供使用该成膜装置的成膜方法，即该像素 图案具有良好的尺寸精度以及当将基板压向掩模时在基板和掩模之 间具有平面方向上的减小的不对准。
[0006]根据本发明的成膜装置包括：用于使基板和掩模相互对 准的对准机构；用于将与掩模对准的基板压向掩模的挤压机构；以及 汽相沉积源，对准机构、挤压机构以及汽相沉积源被设置于成膜室中， 其中挤压机构包括含有和在与掩模相对的一侧上的基板表面达到接 触的接触部件的挤压体，以及其中接触部件和基板之间的摩擦系数小 于基板和掩模之间的摩擦系数。
[0007]根据本发明的成膜装置以及使用该成膜装置的成膜方 法，在将基板压向掩模以提高掩模和基板之间的粘附力的步骤中，基 板和掩模之间在平面方向上的不对准可以得到抑制。结果，可以形成 具有在平面方向上减小的不对准以及良好的尺寸精度的布置于基板 上的像素图案。
附图说明
[0009]图1A和1B例示根据本发明的实施例的汽相沉积装置， 其中图1A是例示使基板和掩模相互对准的步骤的示意图，图1B是使 基板和掩模达到相互紧密接触的挤压步骤的示意图。
[0010]图2是例示根据本发明的实施例的挤压体的实例的示意 前视图。
[0011]图3是例示根据本发明的实施例的挤压体的另一个实例 的示意前视图。
[0012]图4是例示根据本发明的实施例的挤压体的另一个实例 的示意前视图。
具体实施方式
[0013]参照附图描述用于实现本发明的实施例。
[0014]图1A和1B例示根据本发明的实施例的成膜装置。图1A 是例示使基板和掩模相互对准的步骤的示意图，而图1B是例示使基 板和掩模达到相互紧密接触的挤压步骤的示意图。
[0015]如图1A所示的，作为成膜装置的汽相沉积装置包括用于 使基板1和掩模2相互对准的对准机构(没有示出)、用于将基板1 压向掩模2的挤压机构、以及汽相沉积源4。对准机构、挤压机构、 以及汽相沉积源4被设置于真空室5中，该真空室5是成膜室。给基 板1和掩模2中的每一个都设置了用于对准的对准标记。在基板1与 挤压机构的挤压体3相互分离的状态下，基板1和掩模2之间的对准 通过调整分别形成于基板1及掩模2上的对准标记之间的位置关系来 执行。
[0016]在基板1和掩模2之间对准之后布置挤压体3以使其在 与掩模2相对的一侧更接近基板1，其中掩模2由掩模支撑台6所支 撑。然后，如图1B所说明的，挤压体3将基板1压向掩模2。标号 3b指示接触部件。
[0017]在该实施例中，汽相沉积源4被设置于基板1的下方。 基板1及汽相沉积源4的位置可以被固定或者可以按可相对移动的方 式来设置。而且，将要在上面形成膜的基板1的表面被布置为使其朝 向下，而掩模2则被设置于基板1的底面上。但是，将要在上面形成 膜的表面的取向以及基板1和掩模2之间的位置关系并不限定于此， 只要成膜材料可以被图案化于要在其上形成膜的基板1的表面上。例 如，基板1和掩模2可以垂直布置。而且，用于使基板1和掩模2变 得相互紧密接触的室以及用于汽相沉积的室可以相互独立设置以在 真空下连续地连接。期望真空度被维持在1×10-3Pa或以下。
[0018]然后，对挤压体进行描述。
[0019]在本发明中，接触体3b被设置于每个挤压体3的主体的 一端。接触体3b满足关系μ1＞μ2，其中μ1代表基板1和掩模2之间 的摩擦系数而μ2代表基板1和接触部件3b之间的摩擦系数。即使当 挤压方向从垂直于基板1的方向偏移时，作用于基板1和接触部件3b 之间的摩擦力也小于作用于基板1和掩模2之间的摩擦力。因此，产 生于基板1和掩模2之间的摩擦力大于由挤压体3(接触部件3b)给 基板1在平面方向上所施加的力。因此，基板和掩模之间在平面方向 上的不对准可以得到抑制。
[0020]图2是例示挤压体3的实例的示意前视图。如图2所说 明的，接触部件3b被设置于挤压体3的主体3a的一端。接触部件3b 所设置的位置并不限定于挤压体3的主体3a的一端，只要可以减小 挤压体3和基板1之间所产生的摩擦力。
[0021]为了减小基板1和接触部件3b之间的摩擦系数，具有小 摩擦系数的氟树脂适合用作接触部件3b的材料。例如，聚四氟乙烯 (PEFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、以及四氟 乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)可以适合使用。
[0022]挤压体3的整个接触部件3b可以由具有小摩擦系数的上 述材料形成。作为选择，可以用具有小摩擦系数的上述材料来覆盖仅 挤压体3的一端的表面。
[0023]图3是例示挤压体的变体的示意前视图。
[0024]如图3所示的转动体13b作为接触部件被设置于挤压体 13的主体13a的一端。在压基板1时，与基板1达到接触的转动体 13b在基板1上转动。结果，对基板1在平面方向上施加的力可以得 到减小。利用这种结构，挤压体13的压力作为用于压基板1的力可 以通过转动体13b传送。但是，基板1的挤压并不限定于此，只要基 板1和掩模2之间的粘附力可以得到提高。例如，挤压机构可以只用 转动体13b的重力来压基板1。作为转动体13b的形状，辊形或球形 是优选的。但是，转动体13b的形状并不限定于此，只要其形状在转 动体13b与基板1达到接触时允许转动体13b在相对于基板1的平面 方向上容易转动。而且，金属、树脂、以及玻璃可以被用作转动体13b 的材料，但是转动体13b的材料不限定于这些。只要材料具有使转动 体13b在基板1上转动的功能，任何材料都可以使用。或者，转动体 13b的表面可以用氟树脂等来覆盖。
[0025]挤压体的数量可以是一个，但是更优选的是如图1所示 的那样布置多个挤压体。以这样的布局，即使当在基板和掩模各自的 整个区域上难以确保足够的粘附力时，基板和掩模之间的粘附力可以 通过用多个挤压体压基板的多个区域来提高。可以适当选择挤压体的 位置以防止基板和掩模之间的不对准发生。而且，更期望根据掩模的 强度或者基板和掩模之间的粘附力适当地选择挤压力的大小。
[0026]图4是说明挤压体的另一个变体的示意前视图。
[0027]弹性体23d可以被设置于挤压体23和转动体23b之间以 允许挤压体23的力通过弹性体23d传送给转动体23b以压基板1。例 如，可以设置用包含转动体23b的挤压体23压基板1的挤压机构， 该转动体23b被连接到固定于主体23a上的弹性体23d。即使当挤压 体23的粘附精度或者基板1或掩模2的平整度不足时，基板1和掩 模2之间的粘附力也可以由弹性体23d的弹力来提高。另外，可以使 基板1和掩模2免受破坏。而且，在基板1和掩模2之间的粘附力可 以进一步增大并且可以通过根据基板1或掩模2的强度来调整弹性体 23d的弹簧强度使基板1及掩模2免受破坏。
[0028]掩模2具有薄板形状，该薄板形状部分或全部具有开口。 在需要更精细的图案的汽相沉积步骤中，适于将掩模部分的厚度设置 为100μm或以下，以及更优地，50μm或以下。作为掩模2的材料， 可以使用铜、镍、不锈钢等。掩模部分可以使用镍或镍合金(例如镍 钴合金、由镍铁合金制成的因瓦合金材料(invar material)，或由镍 铁钴合金制成的超因瓦合金材料)通过电铸来制造。特别地，因瓦合 金材料和超因瓦合金材料各自都具有比其它金属小的热膨胀系数 0.5×10-6～2×10-6/℃，以及因而可以防止掩模在汽相沉积时由热膨胀引 起的变形。而且，对于大尺寸基板，在掩模的大区域上实现开口的足 够的尺寸精度是困难的。因此使用因瓦合金材料来制造具有高强度的 框架部分以及在框架部分所包围的区域上形成薄的掩模也是合适的。
[0031](实例1)
[0032]有机EL器件由成膜装置制造于玻璃基板上。已知的发光 材料被放置于成膜源中，该成膜源是汽相沉积源。在成膜室内，将基 板布置为使要在上面形成膜的表面朝向下。
[0033]厚度为0.5mm以及尺寸为400mm×500mm的由非碱玻璃 制成的玻璃基板被用作基板。在基板上，薄膜晶体管(TFT)和电极 引线通过常规的方法形成为矩阵图案。一个像素的尺寸是 30μm×120μm。有机EL器件的显示区域被布置于基板的中心，以具 有350mm×450mm的尺寸。对于掩模，张力被施加于厚度为50μm及 尺寸为400mm×500mm的掩模部分以使掩模部分与厚度为100mm的 框架结合(weld)。使用通过如此将掩模部分整合到框架上所获得的 掩模。因瓦合金材料被用作掩模部分及框架的材料。
[0034]挤压体能够用弹性体来压与图4中所说明的转动体相似 的转动体。对于挤压体，通过切割SUS303而获得直径为10mm的棒 材(bar)。在要与基板达到接触的棒材的顶端，作为接触部件附接 通过使氟树脂成形所获得的转动体。在挤压体的主体的一端所设置的 接触部件具有球体形状。布置25个挤压体以均匀地压基板表面上的 25个位置。调整每个挤压体的高度位置以允许25个挤压体几乎同时 压基板。在挤压体的主体的一端所设置的接触部件的表面和基板的表 面之间的摩擦系数(用已知的方法进行测量)是0.1。另一方面，基 板的表面和掩模的表面之间的摩擦系数是0.5。
[0035]对制造有机EL器件的步骤进行描述。首先，在包括TFT 的玻璃基板上形成阳极(anode electrode)以将尺寸为25μm×100μm 的发光区布置于像素的中心。其次，通过使用成膜装置以及用于汽相 沉积的已知的掩模，对准机构在真空状态下进行操作以使得基板和掩 模相互间更紧密而在其间具有间距0.1mm。然后，在使用CCD摄像 机对设置于基板上的对准标记与设置于掩模上的对准标记进行监控 的同时，基板由对准机构进行操作以使基板和掩模相互对准。在操作 对准机构以使得基板与掩模达到接触之后，挤压体的球形顶端被降低 以用挤压体将基板压向掩模。
[0036]然后，由已知的发光材料通过在真空度为2×10-4Pa的条 件下以每秒3的汽相沉积速率使用真空汽相沉积法来形成为具有厚 度700的膜。在成膜之后检查形成于基板上的膜的形状。然后，膜 的尺寸几乎与掩模开口的尺寸相同，而且未观察到膜流入基板和掩模 之间的间隙。而且，薄膜被适当地布置于阳极上。结果，由根据本发 明的成膜装置及成膜方法制造了具有以良好的尺寸精度形成的有机 EL层图案的有机EL器件。
[0037](实例2)
[0038]对于挤压体，直径为10mm的棒材通过切割SUS303而 获得。在要与基板达到接触的棒材的顶端，作为接触部件附接由 SUS303制成的转动体。布置25个挤压体以均匀地压基板表面上的25 个位置。调整每个挤压体的高度位置以允许25个挤压体几乎同时压 基板。所使用的掩模和基板的其它条件与实例1的条件相同。
[0039]如在实例1的情形中，阳极被形成于包含TFT的玻璃基 板上，以及通过使用成膜装置和用于汽相沉积的已知的掩模，在真空 状态下进行基板和掩模之间的对准。在操作对准机构以使得基板与掩 模达到接触之后，挤压机构被降低以用每个都被设置于挤压体的一端 的转动体将基板压向掩模。
[0040]然后，由已知的发光材料通过在真空度为2×10-4Pa条件 下以每秒3的汽相沉积速率使用真空汽相沉积法来形成具有厚度 700的膜。在成膜之后检查形成于基板上的膜的形状。然后，膜的 尺寸几乎与掩模开口的尺寸相同，而且未观察到膜流入基板和掩模之 间的间隙。而且，薄膜被适当地布置于阳极上。结果，由根据本发明 的成膜装置及成膜方法成功制造了具有以良好的尺寸精度形成的有 机EL层图案的有机EL器件。
[0041](实例3)
[0042]对于挤压体，通过切割SUS303而获得直径为10mm的 棒材。在要使与基板达到接触的棒材的顶端，作为接触部件附接由 SUS303制成的转动体。作为由氟树脂制成的弹性体的弹簧被设置于 挤压体的主体内以允许挤压体的力通过弹簧得以传送到转动体上。设 置25个挤压体以均匀地压基板表面上的25个位置。调整每个挤压体 的高度位置以允许25个挤压体几乎同时压基板。所使用的掩模和基 板的其它条件与实例1的条件相同。
[0043]如在实例1的情形中，阳极被形成于包含TFT的玻璃基 板上，以及通过使用成膜装置和用于汽相沉积的已知的掩模，在真空 状态下进行基板和掩模之间的对准。在操作对准机构以使得基板与掩 模达到接触之后，挤压机构被降低以用每个都被设置于挤压体的一端 的转动体将基板压向掩模。
[0044]然后，由已知的发光材料通过在真空度为2×10-4Pa条件 下以每秒3的汽相沉积速率使用真空汽相沉积法来形成具有厚度 700的膜。在成膜之后检查形成于基板上的膜的形状。然后，膜的 尺寸几乎与掩模开口的尺寸相同，而且未观察到膜流入基板和掩模之 间的间隙。而且，薄膜被适当地布置于阳极上。结果，由根据本发明 的成膜装置及成膜方法成功制造了具有以良好的尺寸精度形成的有 机EL层图案的有机EL器件。
[0045](比较实例)
[0046]对于挤压体，通过切割SUS303而获得直径为10mm的 棒材。要与基板达到接触的棒材的顶端按球体形状来形成。布置25 个挤压体以均匀地压基板表面上的25个位置。调整每个挤压体的高 度位置以允许25个挤压体几乎同时压基板。所使用的掩模和基板的 其它条件与实例1的条件相同。
[0047]如在实例1的情形中，阳极被形成于包含TFT的玻璃基 板上，以及通过使用成膜装置和用于汽相沉积的已知的掩模，在真空 状态下进行基板和掩模之间的对准。在操作对准机构以使得基板与掩 模达到接触之后，挤压机构被降低以用挤压体将基板压向掩模。
[0048]然后，由已知的发光材料通过在真空度为2×10-4Pa条件 下以每秒3的汽相沉积速率使用真空汽相沉积法来形成以具有厚度 700的膜。在成膜之后检查形成于基板上的膜的形状。然后，膜的 尺寸几乎与掩模开口的尺寸相同，而且未观察到膜流入基板和掩模之 间的间隙。但是，薄膜被布置于没有与阳极的位置对准的位置上。因 此，薄膜没有得到适当地布置。
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