特開 2024-151918 マスク支持装置及び成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151918

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】マスク支持装置及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/04 20060101AFI20241018BHJP

   C23C 14/24 20060101ALI20241018BHJP

   C23C 14/56 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

C23C14/04 A

C23C14/24 G

C23C14/56 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065738

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】591065413

【氏名又は名称】キヤノントッキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡澤 昌毅

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029CA01

4K029CA05

4K029HA03

4K029HA04

(57)【要約】

【課題】マスクの熱変形を抑制することのできるマスク支持装置及び成膜装置を提供する。
【解決手段】マスク１６を支持するための支持部材としてのマスク台３３と、マスク台３３を通してマスク１６の温度を制御するための温度制御手段としてのマスク冷却機構２と、マスク台３３によるマスク１６を支持する力を増強させる増強手段と、を備えることで、マスク１６の面方向の温度分布がより均一化されて、マスク１６の熱変形を抑制することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスクを支持するための支持部材と、
前記支持部材を通して前記マスクの温度を制御するための温度制御手段と、
前記支持部材による前記マスクを支持する力を増強させる増強手段と、
を備えることを特徴とするマスク支持装置。

【請求項2】

前記マスクが取り付けられるマスクフレームを備えており、
前記増強手段は、前記マスクフレームと前記支持部材との接触圧力を増強させる接触圧力増強手段であることを特徴とする請求項１に記載のマスク支持装置。

【請求項3】

前記接触圧力増強手段は、前記マスクフレームを前記支持部材に向けて吸着する吸着機構を有することを特徴とする請求項２に記載のマスク支持装置。

【請求項4】

前記吸着機構は、磁石と、前記磁石を往復移動させる移動機構と、を有することを特徴とする請求項３に記載のマスク支持装置。

【請求項5】

前記接触圧力増強手段は、前記マスクフレームを前記支持部材に向けて押圧する押圧機構を有することを特徴とする請求項２に記載のマスク支持装置。

【請求項6】

前記温度制御手段は、前記支持部材の内部に設けられた冷却液通路を有することを特徴とする請求項１または２に記載のマスク支持装置。

【請求項7】

前記マスクフレームの外形の平面形状は矩形であり、
前記マスクフレームにおける４か所の角部付近と４辺付近における前記温度制御手段による単位時間当たりの温度変化量が等しくなるように、前記接触圧力増強手段による前記接触圧力が設定されることを特徴とする請求項２に記載のマスク支持装置。

【請求項8】

請求項１または２に記載のマスク支持装置と、
前記マスクを介して基板上に薄膜を形成する成膜源と、
を備えることを特徴とする成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マスク支持装置及び成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）においては、スマートフォン、テレビ、自動車用ディスプレイだけでなく、ヘッドマウントディスプレイなどにその応用分野が広がっている。特に、ヘッドマウントディスプレイに用いられるディスプレイは、ユーザーのめまいを低減するために画素パターンを高精度で形成することが求められる。

【0003】

有機ＥＬ表示装置の製造においては有機ＥＬ表示装置を構成する有機発光素子（有機ＥＬ素子：ＯＬＥＤ）を形成する際に、成膜装置の成膜源から放出された成膜材料を画素パターンが形成されたマスクを介して基板に成膜することで有機物層や金属層が形成される。

【0004】

このような成膜装置においては、成膜精度を高めるために成膜工程の前に基板とマスクの相対位置を測定し、相対位置がずれている場合には、基板またはマスク、あるいは基板とマスクの双方を相対的に移動させて位置を調整（アライメント）する工程が行われる。

【0005】

特許文献１に開示された真空蒸着装置では、マスクの温度を制御する温度制御手段を利用して、マスクの温度変化による伸縮を防止し、パターン形状およびパターンピッチの精度を良くすることで成膜精度を高める方法が開示されている。

【0006】

しかしながら、このような成膜装置では、マスクとマスクの温度を制御する温度制御手段との接触状態により、マスクの熱を冷却するまでに時間が掛かってしまう虞がある。そのため、マスクの面方向の温度分布が不均一となり、マスクが熱により変形してしまう虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００１－３２３３６４号公報

【特許文献2】特開２００２－８８５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、マスクの熱変形を抑制することのできるマスク支持装置及び成膜装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

【0010】

本発明のマスク支持装置は、
マスクを支持するための支持部材と、
前記支持部材を通して前記マスクの温度を制御するための温度制御手段と、
前記支持部材による前記マスクを支持する力を増強させる増強手段と、
を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

以上説明したように、本発明によれば、マスクの熱変形を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施例１に係る成膜装置の概略図

【図2】本発明の実施例１に係る成膜装置の拡大図

【図3】本発明の実施例１に係る成膜装置の上面図

【図4】本発明の実施例１に係る成膜装置の断面図

【図5】本発明の実施例２に係る成膜装置の上面図

【図6】本発明の実施例２に係る成膜装置の断面図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。以下の実施例においては、成膜装置の一例として、蒸発源を用いた真空蒸着装置を例にして説明する。しかしながら、本発明は、スパッタリングにより基板に薄膜を形成する成膜装置にも適用可能である。

【0014】

（実施例１）
図１～図４を参照して、本発明の実施例１に係るマスク支持装置及び成膜装置について説明する。図１は本発明の実施例１に係る成膜装置の概略図であり、成膜装置を正面から見た際の成膜装置の概略構成を示している。図２は本発明の実施例１に係る成膜装置の拡大図であり、図１中の一部（マスク冷却機構付近）を拡大した図である。図３は本発明の実施例１に係る成膜装置の上面図であり、マスク冷却機構付近を上方から見た図である。図４は本発明の実施例１に係る成膜装置の断面図であり、図３中のＡＢ断面図である。

【0015】

＜成膜装置（真空蒸着装置）＞
成膜装置１は、マスク１６の温度を制御するための温度制御手段としてのマスク冷却機構２を備えている。マスク冷却機構２は、マスク台ベース６によって、真空チャンバの室内の上面角部あるいは側面上部に固定される。真空チャンバは、真空チャンバ側面３、真空チャンバ下面４、真空チャンバ天板１１で構成され、全体としては６面体の構成を取るのが一般的である。真空チャンバ下面４に設置された成膜源としての蒸発源５から放出された成膜材料によって、マスク１６を介して、基板７に薄膜が形成される。マスク１６は、磁性を有しており、基板７や基板支持部材８（静電チャックなど）に対して相対的に上下移動可能に構成された吸引マグネット１８によって吸引されるように構成されている。

【0016】

上記のマスク台ベース６は、真空チャンバ天板１１上に置かれた不図示のマスク案内機構によって上下に往復移動するマスク支持軸１３ａ，１３ｂに支持されて、真空チャンバ内に配されている。マスク台ベース６の上方には、マスク１６を支持する支持部材としてのマスク台３３がマスク台ベース６に支持されている。このマスク台３３に、マスク１６が取り付けられたマスクフレーム１５が載置される。なお、本実施例においては、マスクフレーム１５にマスク１６が貼り付けられることで、マスク１６はマスクフレーム１５に取り付けられている。マスク１６が取り付けられたマスクフレーム１５は不図示のロボットハンドによって成膜装置１内に搬入され、マスク台３３上に載置される。マスクフレーム１５や基板７を成膜装置１内に搬入するためにロボットハンドが装置に出入りする際には、マスク案内機構によってマスク台３３はロボットハンドの妨げにならない位置まで下降する。マスク案内機構において、真空チャンバ天板１１の上面側には、マスク支持軸１３ａ，１３ｂを囲うように不図示のベローズが設けられており、マスク台３３の昇降に応じてベローズは伸縮する。このベローズによって、真空チャンバ内の真空度が維持される。

【0017】

＜マスク冷却機構＞
本実施例に係るマスク冷却機構２は、昇降ベース２１を備えている。この昇降ベース２１は、真空チャンバ天板１１上に置かれた不図示の昇降案内機構によって上下に往復移動する昇降支持軸１７ａ，１７ｂに支持されて、真空チャンバ内に配されている。この昇降ベース２１には、吸着マグネット１９を備えたマグネット支柱２０が設けられており、吸着マグネット１９は昇降ベース２１と共に昇降案内機構によって上下に往復移動可能に構成されている。

【0018】

マスク台３３の内部にはマスク１６を冷却するための冷却水を流す冷却液通路としての冷却水路３４がマスクフレーム１５を囲むように備えられている。そして、真空チャンバの外に設置された不図示の温調チラーや工場設備などから冷却水用配管を通してマスク台３３の内部の冷却水路３４に冷却水が供給されるように構成されている。なお、冷却水路３４に流す冷却液は、水道水に限らず、冷媒等の流体でも良い。また、本実施例では、図４に示すように、冷却水路３４がマグネット支柱２０よりも外側に配置されているが、冷却水路３４はマグネット支柱２０よりも内側に配置することもできる。以上のような構成により、マスク１６は、支持部材としてのマスク台３３を通して、その温度が制御される。

【0019】

マスク台３３には、マグネット支柱２０が進入できるように、下方に開放された空間３５が設けられている。これにより、マグネット支柱２０を上昇させることで、吸着マグネット１９をマスクフレーム１５の下面に近接させることができる。なお、空間３５は、マスク台３３の下面側にのみ開放した空間でもよいし、マスク台３３の下面から上面に貫通した貫通孔により構成してもよい。

【0020】

上記のマスクフレーム１５は磁性を有しており、マグネット支柱２０が上昇して、吸着マグネット１９をマスクフレーム１５の下面に近接させた際には、マスクフレーム１５は吸着マグネット１９に磁気的な吸引力により吸引される。これにより、マスクフレーム１５は、マスク台３３に対して押し付けられる。マグネット支柱２０が下降すると、吸着マグネット１９がマスクフレーム１５から遠ざかるにつれて磁気的な吸引力は減少し、マスク１６が押し付けられる力は減少する。

【0021】

以上のように、吸着マグネット１９とマグネット支柱２０は、支持部材としてのマスク台３３によるマスク１６を支持する力を増強させる増強手段（マスクフレーム１５とマスク台３３との接触圧力を増強させる接触圧力増強手段）として機能する。そして、これら吸着マグネット１９とマグネット支柱２０は、マスクフレーム１５をマスク台３３に向けて吸着する吸着機構を構成するということもできる。この吸着機構は、磁石としての吸着マグネット１９と、この吸着マグネット１９を往復移動させるための移動機構とを備える。そして、この移動機構は、マグネット支柱２０、昇降ベース２１、昇降支持軸１７ａ，１７ｂ、及び、これらを昇降させるための昇降案内機構等により構成される。昇降案内機構については、ボールネジ機構やラックアンドピニオン機構など各種公知技術を採用可能であるので、その説明は省略する。

【0022】

以上の構成により、マスクフレーム１５を不図示のロボットハンドによって成膜装置１外に搬出する際には、マグネット支柱２０を下降させておくことで、マスク台３３にマスクフレーム１５を押し付ける力を減少させることができる。一方、マスクフレーム１５を不図示のロボットハンドによって成膜装置１内に搬入し、マスク台３３に載置した後に、マグネット支柱２０を上昇させることで、マスク台３３にマスクフレーム１５を押し付ける力を増強させることができる。

【0023】

＜本実施例に係るマスク支持装置及び成膜装置の優れた点＞
本実施例に係るマスク支持装置及びこれを備える成膜装置１においては、マスク台３３によるマスク１６を支持する力を増強させる増強手段を備える構成を採用している。より具体的には、マスクフレーム１５とマスク台３３との接触圧力を増強させる接触圧力増強手段を備えている。これにより、マスク１６が取り付けられたマスクフレーム１５と、内部に冷却水路３４を有するマスク台３３との接触圧力を増強することができる。すなわち、マスク台３３にマスクフレーム１５を載置させただけの場合には、マスクフレーム１５及びマスク１６の重量（自重）によってのみ、マスクフレーム１５はマスク台３３に押し付けられる。これに対して、本実施例の場合には、マグネット支柱２０に備えられた吸着マグネット１９による磁力分だけ接触圧力を増加させることができる。

【0024】

上記のように接触圧力を増加させることで、マスクフレーム１５からマスク台３３に伝わる単位時間当たりの熱流量が増加して、マスクフレーム１５の冷却時間が短縮される。そのため、マスクフレーム１５における面方向（マスクフレーム表面に平行な方向）の温度分布がより均一化される。従って、マスクフレーム１５に取り付けられたマスク１６の面方向（マスク表面に平行な方向）の温度分布も均一化されることにより、マスク１６の熱変形を抑制することができる。以上のことから、マスク１６の伸縮や変形が抑制されて、マスク１６に設けられたパターン（基板７に薄膜を形成するための貫通孔に相当）の形状及びピッチの精度が安定的に保たれ、その結果、成膜精度も向上する。

【0025】

なお、吸着マグネット１９を備えたマグネット支柱２０は、図３に示すように、マスクフレーム１５の複数の角部にそれぞれ配置するのが望ましい。また、本実施例においては、マスクフレーム１５の外形の平面形状は矩形である。そして、マスクフレーム１５における４か所の角部付近と４辺付近における温度制御手段による単位時間当たりの温度変化量が等しくなるように、マスクフレーム１５とマスク台３３との接触圧力を設定するのが望ましい。この接触圧力は、マスクフレーム１５とマスク台３３との接触面積に応じて、吸着マグネット１９の寸法形状や磁力、及び吸着マグネット１９とマスクフレーム１５との間隔等によって適宜設定することができる。なお、図３においては、上記の角部付近の一か所を点線１０１で囲んで示しており、４辺付近の一か所を点線１０２で囲んで示している。

【0026】

（実施例２）
図５及び図６には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１においては、接触圧力増強手段が吸着機構の場合について示したが、本実施例においては、接触圧力増強手段が、マスクフレームを支持部材（マスク台）に向けて押圧する押圧機構の場合について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。

【0027】

図５は本発明の実施例２に係る成膜装置の上面図であり、マスク冷却機構付近を上方から見た図である。図６は本発明の実施例２に係る成膜装置の断面図であり、図５中のＡＢ断面図である。

【0028】

本実施例に係るマスク冷却機構２を支持する構成は、実施例１と同様であるので、その説明は省略する。本実施例に係るマスク冷却機構２においても、実施例１と同様に、真空チャンバ内に昇降ベース２１が設けられている。この昇降ベース２１を昇降させるための機構も実施例１と同様である。本実施例においては、この昇降ベース２１には、実施例１とは異なり、押上支柱５１が設けられている。この押上支柱５１は、昇降ベース２１と共に昇降案内機構（不図示）によって上下に往復移動可能に構成されている。

【0029】

また、本実施例においては、マスク台３３の上面側に、回転軸５３を中心に回転可能な
押付ブロック５２が設けられている。この押付ブロック５２は、その先端の押圧部がマスクフレーム１５の上面を押し付けるように構成されており、押上支柱５１が上昇すると、押圧部がマスクフレーム１５を押し付ける方向に回転するように構成されている。なお、押上支柱５１が下降すると、押付ブロック５２は元の位置に戻っていくため、押付ブロック５２によるマスクフレーム１５を押し付ける力は減少する。

【0030】

以上のように、押付ブロック５２と押上支柱５１は、支持部材としてのマスク台３３によるマスク１６を支持する力を増強させる増強手段（マスクフレーム１５とマスク台３３との接触圧力を増強させる接触圧力増強手段）として機能する。そして、これら押付ブロック５２と押上支柱５１は、マスクフレーム１５をマスク台３３に向けて押圧する押圧機構を構成するということもできる。この押圧機構は、押付ブロック５２と押上支柱５１の他にも、押上支柱５１を往復移動させるための移動機構を備える。そして、この移動機構は、押上支柱５１、昇降ベース２１、実施例１で説明した昇降支持軸、及び、これらを昇降させるための昇降案内機構等により構成される。昇降案内機構については、ボールネジ機構やラックアンドピニオン機構など各種公知技術を採用可能であるので、その説明は省略する。

【0031】

以上の構成により、マスクフレーム１５を不図示のロボットハンドによって成膜装置１外に搬出する際には、押上支柱５１を下降させておくことで、マスク台３３にマスクフレーム１５を押し付ける力を減少させることができる。一方、マスクフレーム１５を不図示のロボットハンドによって成膜装置１内に搬入し、マスク台３３に載置した後に、押上支柱５１を上昇させることで、マスク台３３にマスクフレーム１５を押し付ける力を増強させることができる。

【0032】

なお、本実施例においても、実施例１で示したマグネット支柱２０及び吸着マグネット１９と同様に、マスクフレーム１５の角部の４箇所に、押上支柱５１及び押付ブロック５２が設けられている。また、実施例１と同様に、マスクフレーム１５における４か所の角部付近と４辺付近における温度制御手段による単位時間当たりの温度変化量が等しくなるように、マスクフレーム１５とマスク台３３との接触圧力を設定するのが望ましい。本実施例の場合には、この接触圧力は、押付ブロック５２におけるマスクフレーム１５に対する押圧面の寸法形状や、押上支柱５１の押上量等によって適宜設定することができる。

【0033】

以上のように構成される本実施例に係るマスク支持装置及びこれを備える成膜装置においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0034】

１：成膜装置 ２：マスク冷却機構 ３：真空チャンバ側面 ４：真空チャンバ下面 ５：蒸発源 ６：マスク台ベース ７：基板 ８：基板支持部材 １１：真空チャンバ天板 １３ａ，１３ｂ：マスク支持軸 １５：マスクフレーム １６：マスク １７ａ，１７ｂ：昇降支持軸 １８：吸引マグネット １９：吸着マグネット ２０：マグネット支柱 ２１：昇降ベース ３３：マスク台 ３４：冷却水路 ３５：空間 ５１：押上支柱
５２：押付ブロック ５３：回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】