6878032 蒸着マスク固定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6878032

(24)【登録日】2021年5月6日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】蒸着マスク固定装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/04 20060101AFI20210517BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20210517BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/04 A

   H05B33/14 A

   H05B33/10

【請求項の数】9

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-22873(P2017-22873)

(22)【出願日】2017年2月10日

(65)【公開番号】特開2018-127703(P2018-127703A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2020年2月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】成谷 元嗣

(72)【発明者】

【氏名】武田 篤

【審査官】 宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３０５０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０７４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１０２７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／０４

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の蒸着マスクを、前記複数の蒸着マスクそれぞれに対応する複数の開口が設けられたフレームに固定する蒸着マスク固定装置であって、
前記蒸着マスクを載置する載置部と、前記蒸着マスクを前記フレームの前記蒸着マスクと対向する面に沿って移動させてアライメントするアライメント機構と、を有するアライメントステージ、を含み、
前記アライメントステージが前記フレームに設けられた複数の開口の位置に順に移動し、
前記アライメントステージは、前記各開口の位置において対応する前記蒸着マスクをアライメントする、
ことを特徴とする蒸着マスク固定装置。

【請求項2】

前記アライメントステージを前記対向する面に沿って移動させる移動機構、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク固定装置。

【請求項3】

前記蒸着マスクをアライメントした後に、前記蒸着マスクを溶接により前記フレームに固定する溶接ユニット、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着マスク固定装置。

【請求項4】

前記複数の蒸着マスクの個数は、前記アライメントステージの個数よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の蒸着マスク固定装置。

【請求項5】

第１の個数である複数の第１の蒸着マスクを第１のフレームに固定することと、
前記第１の個数よりも小さい第２の個数である複数の第２の蒸着マスクを第２のフレームに固定することと、を切り替え可能である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の蒸着マスク固定装置。

【請求項6】

前記第２の蒸着マスクは、前記第１の蒸着マスクよりも大きい、
ことを特徴とする請求項５に記載の蒸着マスク固定装置。

【請求項7】

前記第２の蒸着マスクの前記フレームと対向する面は、前記アライメントステージの前記フレームと対向する面よりも大きい、
ことを特徴とする請求項６に記載の蒸着マスク固定装置。

【請求項8】

第１の大きさを有する複数の第１の蒸着マスクを第１のフレームに固定することと、
前記第１の大きさよりも大きい第２の大きさを有する複数の第２の蒸着マスクを第２のフレームに固定することと、を切り替え可能である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の前蒸着マスク固定装置。

【請求項9】

前記第２の蒸着マスクの前記フレームと対向する面は、前記アライメントステージの前記フレームと対向する面よりも大きい、
ことを特徴とする請求項８に記載の蒸着マスク固定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸着マスク固定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

表示装置の製造工程において、蒸着マスク（単にマスクともいう）を用いて基板上に特定材料を成膜する手法が用いられている。蒸着マスクを用いた成膜では、所定のパターンが形成された蒸着マスクを用いて、基板上に特定材料を所定のパターンに成膜する。例えば、有機ＥＬ表示装置の製造工程において、赤、緑、青の有機ＥＬ素子を基板上に成膜する方法の１つとしてマスク蒸着法が用いられる。このような蒸着マスクをフレームに複数固定して１つのマスクとして用いることがある。

【0003】

特許文献１では、２枚のメタルマスクを、固定用マスクを介してつなぎ合わせ、１つのメタルマスクとして機能させることを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１８１２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数のマスクをフレームに固定して１つのマスクとするには、各マスクとフレームとを高精度でアライメントして固定するマスク固定装置が必要となる。

【0006】

ここで、マスクとフレームとのアライメントには、例えば、従来のアライメント装置を用いることが可能である。アライメント装置は、アライメント対象を載置するアライメントステージを有しており、このアライメントステージがアライメント対象を載置面に沿って移動させることでアライメントを実現する。

【0007】

アライメント装置を用いて複数のマスクをアライメントする場合には、複数のマスクそれぞれに対応する複数のアライメントステージを用意することが考えられるが、装置の製造コストが増大する。また、複数のマスクにおいてアライメント精度のばらつきが生じる。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数のマスクをフレームに固定するマスク固定装置において、装置の製造コストを削減するとともに、複数のマスクにおけるアライメント精度のばらつきを減少させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る蒸着マスク固定装置は、複数の蒸着マスクを、前記複数の蒸着マスクそれぞれに対応する複数の開口が設けられたフレームに固定する蒸着マスク固定装置であって、前記蒸着マスクを載置する載置部と、前記蒸着マスクを前記フレームの前記蒸着マスクと対向する面に沿って移動させてアライメントするアライメント機構と、を有するアライメントステージ、を含み、前記アライメントステージが前記フレームに設けられた複数の開口の位置に順に移動し、前記アライメントステージは、前記各開口の位置において対応する前記蒸着マスクをアライメントする。

【0010】

（２）上記（１）に記載の蒸着マスク固定装置であって、前記アライメントステージを前記対向する面に沿って移動させる移動機構、をさらに含んでもよい。

【0011】

（３）上記（１）または（２）に記載の蒸着マスク固定装置であって、前記蒸着マスクをアライメントした後に、当該マスクを溶接により前記フレームに固定する溶接ユニット、をさらに含んでもよい。

【0012】

（４）上記（１）から（３）の何れかに記載の蒸着マスク固定装置であって、前記複数の蒸着マスクの個数は、前記アライメントステージの個数よりも大きくてもよい。

【0013】

（５）上記（１）から（４）の何れかに記載の蒸着マスク固定装置であって、第１の個数である複数の第１の蒸着マスクを第１のフレームに固定することと、前記第１の個数よりも小さい第２の個数である複数の第２の蒸着マスクを第２のフレームに固定することと、を切り替え可能であってもよい。

【0014】

（６）上記（５）に記載の蒸着マスク固定装置であって、前記第２の蒸着マスクは、前記第１の蒸着マスクよりも大きくてもよい。

【0015】

（７）上記（６）に記載の蒸着マスク固定装置であって、前記第２の蒸着マスクの前記フレームと対向する面は、前記アライメントステージの前記フレームと対向する面よりも大きくてもよい。

【0016】

（８）上記（１）から（４）の何れかに記載の蒸着マスク固定装置であって、第１の大きさを有する複数の第１の蒸着マスクを第１のフレームに固定することと、前記第１の大きさよりも大きい第２の大きさを有する複数の第２の蒸着マスクを第２のフレームに固定することと、を切り替え可能であってもよい。

【0017】

（９）上記（８）に記載の蒸着マスク固定装置であって、前記第２の蒸着マスクの前記フレームと対向する面は、前記アライメントステージの前記フレームと対向する面よりも大きくてもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、複数のマスクをフレームに固定するマスク固定装置において、装置の製造コストを削減するとともに、複数のマスクにおけるアライメント精度のばらつきを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係るマスク固定装置の全体構成を示す模式図である。

【図2】本実施形態に係るマスクの一例を示す図である。

【図3】本実施形態に係るフレームの一例を示す図である。

【図4】本実施形態に係るマスク固定装置の動作を模式的に示す図である。

【図5】本実施形態に係るマスク固定装置の動作を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0021】

なお、以下の説明において参照する図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であり、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0022】

図１は、本実施形態に係るマスク固定装置１（蒸着マスク固定装置、蒸着マスク貼り合せ装置ともいう）の全体構成を示す模式図である。図１は、マスク固定装置１を側面から見た図である。マスク固定装置１は、マスク２０（蒸着マスクともいう）とフレーム３０とのアライメントを行った上でマスク２０をフレーム３０に固定する装置である。マスク固定装置１は、フレーム保持部１１と、基準ガラス１３と、カメラ１４と、アライメントステージ１６と、溶接ユニット１８と、を含んで構成されている。基準ガラス１３と、カメラ１４と、アライメントステージ１６とによりマスク２０とフレーム３０とのアライメントが行われ、溶接ユニット１８によりマスク２０とフレーム３０との固定が行われる。

【0023】

フレーム保持部１１は、基準ガラス１３とアライメントステージ１６との間にフレーム３０を保持する。

【0024】

基準ガラス１３は、マスク固定装置１の上部に固定されており、マスク２０とフレーム３０との位置合わせの基準となる基準マーク１００が設けられている。マスク２０には、アライメントマーク２００（図２参照）が設けられている。アライメントマーク２００を基準マーク１００に位置合わせすることで、マスク２０とフレーム３０とのアライメントが行われる。

【0025】

カメラ１４は、基準ガラス１３の上方に設けられている。カメラ１４は、Ｘ−Ｙ方向に移動可能に構成されている。カメラ１４は、基準マーク１００の真上から、基準マーク１００とアライメントマーク２００とを撮像することで、基準マーク１００とアライメントマーク２００との相対的な位置関係を測定する。図１では、１つのカメラ１４が、基準マーク１００の真上に順次移動して、基準マーク１００とアライメントマーク２００とを撮像する。なお、カメラ１４が１つ設けられる例に限定されず、カメラ１４は複数設けられていてもよい。

【0026】

アライメントステージ１６は、マスク固定装置１の下部に設けられている。アライメントステージ１６は、マスク２０が載置される載置部１６１と、載置部１６１に載置されたマスク２０を載置面に沿った面内で、或いは載置面に平行な面内で（Ｘ−Ｙ−θ方向に）移動させてアライメントを行うアライメント機構１６２と、アライメントステージ１６自体を、Ｘ−Ｙ方向に移動させる移動機構１６３と、を備える。ここで載置面とは、例えばマスク２０のフレーム３０と対向する面、換言すればマスク２０のフレーム３０へ載置される側の面である。載置面とは、フレーム３０のマスク２０と対向する面であってもよい。また、ここでのθ方向とは、図１に示すＸ方向とＹ方向とを含む平面内（例えばマスク２０の載置面内）の回転方向を含む。更に、θ方向は、マスク２０の載置面と交差する方向を含んでもよい。載置部１６１は、複数のリフトピンによって構成されてもよいし、１つの載置台によって構成されてもよい。アライメント機構１６２は、例えば、アクチュエータと駆動モータとにより構成される。移動機構１６３は、例えば、駆動モータとボールネジとにより構成される。移動機構１６３は、更にリニアスケール（リニアエンコーダ）を具備してもよい。なお、移動機構１６３は、アライメントステージ１６とは別体に構成されていてもよい。例えば、駆動モータと搬送ベルトとにより構成される移動機構１６３の上にアライメントステージ１６が設置され、搬送ベルトが動作することによりアライメントステージ１６が移動してもよい。

【0027】

アライメントステージ１６は、カメラ１４が測定した基準マーク１００とアライメントマーク２００との相対的な位置関係に応じて、載置部１６１に載置されたマスク２０をアライメント機構１６２により移動させてアライメントを行う。

【0028】

本実施形態に係るマスク固定装置１は、アライメントステージ１６が１つだけ設けられており、アライメントステージ１６が移動機構１６３により移動してマスク２０のアライメントを行う。

【0029】

溶接ユニット１８は、マスク２０とフレーム３０とのアライメントが行われた後に、マスク２０を溶接によりフレーム３０に固定する。

【0030】

図２は、本実施形態に係るマスク２０の一例を示す図である。マスク２０には、複数のパターン部２１０が形成されている。また、マスク２０には、アライメントマーク２００が設けられている。マスク２０の材料としては、例えば、インバー等の金属が用いられる。パターン部２１０が実際の製品となり、例えば、有機ＥＬ表示装置のパネル部分に相当する。パターン部２１０には、所定のパターンが形成されており、例えば、有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ素子のパターンが形成されている。パターン部２１０は、任意の適切な方法により形成され得る。具体的には、電気鋳造により形成されてもよいし、エッチングにより形成されてもよい。例えば、パターン部２１０は、電気鋳造により形成されたメッキ部を含み、マスク２０は電鋳マスクとされる。電鋳マスクによれば、例えば、より精度の高いパターン成膜を達成し得る。

【0031】

本実施形態では、図２に示すマスク２０を基板上に複数並べて所定のパターンを成膜することを想定している。複数のマスク２０を基板上に並べる際に、複数のマスク２０はフレーム３０に固定されて１つのマスクとして用いられる。これにより、マスク２０より基板のサイズが大きい形態にも、既存のマスク２０を利用することができる。

【0032】

図３は、本実施形態に係るフレーム３０の一例を示す図である。フレーム３０は、複数のマスク２０それぞれに対応する複数の開口３００が設けられた枠状の構造を有している。フレーム３０の材料としては、例えばインバー等の金属が用いられる。図３に示すフレーム３０は、４つのマスク２０それぞれに対応する４つの開口３００が設けられた例を示している。図３に示すフレーム３０の開口３００を覆うようにマスク２０が固定される。

【0033】

また、フレーム３０は、フレーム基材と、マスク２０が固定される側に配置される接合部材とを含んでもよい。接合部材にマスク２０が固定されることで、マスク全体の剛性を下げ得る。その結果、パターン形成対象の基板の剛性が高い場合であっても、基板に対するマスクの密着性を向上させて、マスクと基板との間への材料の回り込みを抑制し、高精度なパターン成膜を実現し得る。

【0034】

ここで、本実施形態に係るマスク固定装置１の具体的な動作について説明する。図４は、本実施形態に係るマスク固定装置１の動作を模式的に示す図である。図４は、図１に示したマスク固定装置１をマスク２０の上方から見た図である。図４では、図２で示したマスク２０と、図３で示したフレーム３０とを用いて、４つのマスク２０（２０ａ〜２０ｄ）をフレーム３０に固定する例を示している。なお、図４に示すマスク２０は、パターン部２１０の記載を省略している。本実施形態に係るマスク固定装置１では、１つのアライメントステージ１６が４つのマスク２０それぞれをアライメントする。

【0035】

まず、フレーム３０がフレーム保持部１１に固定されている。アライメントステージ１６が、移動機構１６３によりフレーム３０の１つ目の開口３００（図４における右下の開口３００）の下部に移動する。アライメントステージ１６が１つ目の開口３００の下部に位置すると、マスク２０ａがアライメントステージ１６の載置部１６１に載置される。そして、アライメントステージ１６のアライメント機構１６２によりマスク２０ａのアライメントが行われる。マスク２０ａのアライメントが完了すると、溶接ユニット１８がマスク２０ａを溶接によりフレーム３０に固定する。

【0036】

次に、アライメントステージ１６が、移動機構１６３によりフレーム３０の２つ目の開口３００（図４における右上の開口３００）の下部に向けて移動する。ここでは、アライメントステージ１６は、移動機構１６３によりＹ方向に移動することで、２つ目の開口３００の下部に位置する。アライメントステージ１６が２つ目の開口３００の下部に位置すると、マスク２０ｂがアライメントステージ１６の載置部１６１に載置される。そして、アライメントステージ１６のアライメント機構１６２によりマスク２０ｂのアライメントが行われる。マスク２０ｂのアライメントが完了すると、溶接ユニット１８がマスク２０ｂを溶接によりフレーム３０に固定する。

【0037】

そして、アライメントステージ１６が、移動機構１６３によりフレーム３０の３つ目の開口３００（図４における左上の開口３００）の下部に向けて移動する。ここでは、アライメントステージ１６は、移動機構１６３によりＸ方向に移動することで、３つ目の開口３００の下部に位置する。アライメントステージ１６が３つ目の開口３００の下部に位置すると、マスク２０ｃがアライメントステージ１６の載置部１６１に載置される。そして、アライメントステージ１６のアライメント機構１６２によりマスク２０ｃのアライメントが行われる。マスク２０ｃのアライメントが完了すると、溶接ユニット１８がマスク２０ｃを溶接によりフレーム３０に固定する。

【0038】

最後に、アライメントステージ１６が、移動機構１６３によりフレーム３０の４つ目の開口３００（図４における左下の開口３００）の下部に向けて移動する。ここでは、アライメントステージ１６は、移動機構１６３によりＹ方向に移動することで、４つ目の開口３００の下部に位置する。アライメントステージ１６が４つ目の開口３００の下部に位置すると、マスク２０ｄがアライメントステージ１６の載置部１６１に載置される。そして、アライメントステージ１６のアライメント機構１６２によりマスク２０ｄのアライメントが行われる。マスク２０ｄのアライメントが完了すると、溶接ユニット１８がマスク２０ｄを溶接によりフレーム３０に固定する。

【0039】

このようにして、マスク固定装置１により、複数のマスク２０がフレーム３０に固定された１つのマスク（成膜用マスクとする）が形成される。

【0040】

成膜用マスクを用いた成膜について簡単に説明する。フレーム３０側から搬送フレームにピン等により保持された成膜用マスクは、成膜対象の基板の成膜面に対向するように配置される。この状態で、成膜用マスク側から基板に対して成膜材料を、例えば、蒸着、スパッタリングなどにより付着させる。例えば、製造スペースを有効活用する観点から、基板は縦に配置される。このような形態においても、基板に対するマスクの密着性は確保され得る。

【0041】

本実施形態によれば、複数のマスク２０とフレーム３０とをアライメントし、かつ、複数のマスク２０とフレーム３０とを固定するマスク固定装置１を実現することができる。また、本実施形態のマスク固定装置１では、１つのアライメントステージ１６を、フレーム３０に設けられる複数の開口３００に順に移動させて各マスク２０をアライメントしている。これにより、複数のマスク２０それぞれのアライメントを同一のアライメントステージ１６で行うことができ、複数のマスク２０それぞれに対応する複数のアライメントステージ１６を設ける場合に比べて、複数のマスク２０におけるアライメント精度のばらつきを減少させることができる。さらに、本実施形態のマスク固定装置１では、アライメントステージ１６を１つだけ設ければよいため、複数のマスク２０それぞれに対応する複数のアライメントステージ１６を設ける場合に比べて、マスク固定装置１の製造コストを削減することができる。なお、マスク固定装置１に移動可能なアライメントステージ１６を複数個設け、アライメントステージ１６の個数よりも多い数のマスク２０をフレーム３０とアライメントし、固定する構造にしてもよい。この様な構造においても、同様の効果が得られる。

【0042】

次に、本実施形態に係るマスク固定装置１の具体的な動作の他の例について説明する。図５は、本実施形態に係るマスク固定装置１の動作を模式的に示す図である。図５は、図１に示したマスク固定装置１をマスク２０の上方から見た図である。図５では、図４で示したものと同一のアライメントステージ１６を用いて、２つのマスク２０（２０ｅおよび２０ｆ）をフレーム３１に固定する例を示している。なお、図５に示すマスク２０は、パターン部２１０の記載を省略している。図５に示すフレーム３１の大きさは、図４で示したフレーム３０の大きさとほぼ同一である。フレーム３１は、２つのマスク２０それぞれに対応する２つの開口３１０が設けられている。そして、図５に示すマスク２０ｅおよび２０ｆそれぞれの大きさは、図４で示したマスク２０ａの約２倍である。また、図５に示すマスク２０ｅのフレーム３０と対向する面は、アライントステージ１６のフレーム３０と対向する面よりも大きい。

【0043】

まず、フレーム３１がフレーム保持部１１に固定されている。アライメントステージ１６が、移動機構１６３によりフレーム３１の１つ目の開口３１０（図５における右側の開口３１０）の下部に移動する。アライメントステージ１６が１つ目の開口３１０の下部に位置すると、マスク２０ｅがアライメントステージ１６の載置部１６１に載置される。そして、アライメントステージ１６のアライメント機構１６２によりマスク２０ｅのアライメントが行われる。マスク２０ｅのアライメントが完了すると、溶接ユニット１８がマスク２０ｅを溶接によりフレーム３１に固定する。

【0044】

次に、アライメントステージ１６が、移動機構１６３によりフレーム３１の２つ目の開口３１０（図５における左側の開口３１０）の下部に向けて移動する。ここでは、アライメントステージ１６は、移動機構１６３によりＸ方向に移動することで、２つ目の開口３１０の下部に位置する。アライメントステージ１６が２つ目の開口３１０の下部に位置すると、マスク２０ｆがアライメントステージ１６の載置部１６１に載置される。そして、アライメントステージ１６のアライメント機構１６２によりマスク２０ｆのアライメントが行われる。マスク２０ｆのアライメントが完了すると、溶接ユニット１８がマスク２０ｆを溶接によりフレーム３１に固定する。

【0045】

このように、本実施形態では、図４および図５に示すような大きさの異なるマスク２０であっても、同一のアライメントステージ１６により各マスク２０をアライメントすることができる。即ち、一つのマスク固定装置１において、マスク２０のサイズや、一つのフレーム３０（又は３１）に固定するマスク２０の個数を、切り替えることが可能である。これにより、本実施形態のマスク固定装置１は、複数のマスク２０それぞれに対応する複数のアライメントステージ１６を設ける場合に比べて、複数の異なるサイズのマスク２０に対応できるとともに、マスク固定装置１の製造コストを低減することができる。

【0046】

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

【0047】

例えば、図４および図５において、マスク２０毎にアライメントと固定とを行っているが、各マスク２０のアライメントを先に行い、すべてのマスク２０のアライメントが完了した後に各マスク２０の固定を行ってもよい。

【0048】

また、図４および図５において、アライメントステージ１６が開口３００の下部に位置した後にマスク２０が載置部１６１に載置されているが、アライメントステージ１６が移動する前にすべてのマスク２０をフレームの上面に乗せておいてもよい。

【0049】

また、図４および図５で示したアライメントステージ１６の移動順序は、上述の例に限定されず、任意の順序で移動してよい。

【0050】

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成、または同一の目的を達成することができる構成により置き換えてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ マスク固定装置、１１ フレーム保持部、１３ 基準ガラス、１４ カメラ、１６ アライメントステージ、１８ 溶接ユニット、 ２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｄ マスク、３０，３１ フレーム、１００ 基準マーク、１６１ 載置部、１６２ アライメント機構、１６３ 移動機構、２００ アライメントマーク、２１０ パターン部、３００，３１０ 開口。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】