JP2000328229A

JP2000328229A - 真空蒸着装置

Info

Publication number: JP2000328229A
Application number: JP11139110A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Takatsu; 和正高津; Hideo Takakura; 英夫高倉; Kazunori Ueno; 和則上野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】マスキング板に堆積した有機膜又は有機金属
膜を容易に除去することができる真空蒸着装置を提供す
る。【解決手段】蒸発源を備え、該蒸発源より有機材料又
は有機金属材料を蒸発させ、基板上の特定部のみに有機
膜又は有機金属膜を堆積させるマスキング板を使用する
真空蒸着装置において、真空蒸着によりマスキング板に
堆積した有機膜又は有機金属膜をプラズマの存在下で除
去する手段を具備した真空蒸着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空蒸着装置に関
し、特にマスキング成膜を必要とする有機エレクトロル
ミネッセンスディスプレイなどのマスキング板を使用し
た成膜装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自発光デバイスである有機エレク
トロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と記す）
は、小型ディスプレイ等への利用に向けて研究開発が進
められてきた。しかし、その市場の開拓には液晶パネル
の壁を打ち破らなければならなく、特に消費電力低減の
優位性を確保しなければ、その市場を開拓することは難
しい。そこで注目を集めているのが、自動車搭載用のパ
ネルである。有機ＥＬは自発光で、明るいところでも暗
いところでも視認性は高く、また自動車搭載用なので消
費電力の問題も解決する。

【０００３】一般的に有機ＥＬ素子の堆積膜は、真空蒸
着法やスパッタ法で基板上に各々成膜されるが、中でも
ディスプレイの製作には開口を有するマスキング板を利
用した成膜技術によるパターニングが必須である。

【０００４】しかしながら、成膜を繰り返しているうち
にマスキング板に有機膜が堆積してくると前記マスキン
グの開口が目詰まりをおこしたり、堆積膜の影響でパタ
ーンずれが発生し素子の不良の原因となる。これを、防
止するために一般的には、真空槽を大気に開放し、前記
マスキング板を取り出し有機膜の除去を行うか、新しい
マスキング板に交換することが行われている。有機膜の
除去を行う方法は、大気に取り出し、有機溶剤で有機膜
を溶かす方法や、ブラスト処理のような方法により有機
膜を削り取るのが一般的なマスキング板の再生方法であ
る。

【０００５】また、従来の真空処理装置における真空中
での堆積膜の除去方法は、例えば特開平８−３１９５８
６号公報に開示されているように、エッチングガスを流
しプラズマを発生させ、膜（残留生成物）をエッチング
する方法が行われている。この方法は、一般的には、真
空槽内にプラズマ発生用の電極を持った、プラズマＣＶ
Ｄ装置、エッチング装置の膜除去、及び副成生物の除去
に用いられている。しかし、成膜材料を真空槽内に持
つ、スパッタリング装置や蒸発源ルツボを使用した蒸着
装置には用いられていない。これは、カソードにボンデ
ィングされたターゲット材料やルツボ内にある材料が反
応ガスのラジカルでエッチングされてしまうからであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空槽を一旦大気に開放してマスキング板の有機膜除去
を行うことや、真空中で反応ガスを流しプラズマを発生
させ膜除去を行う装置には、次のような問題点があっ
た。

【０００７】１．一般的に、有機材料は、吸湿性があ
り、材料の脱ガスや脱水を充分に行わないと有機ＥＬ素
子などは、寿命が著しく低下することが知られている。
真空槽を一旦大気に開放すると、再び成膜状態（真空槽
や有機材料の水分を除去した状態）に戻すための時間が
必要とし生産効率が低下する。２．マスキング板を交換した場合、マスキング板の位置
合わせをその都度行う必要がある。この作業は、数十ミ
クロンから数ミクロンの精度で位置合わせする必要があ
り、位置調整機構を取り付けておく必要がある。３．酸素等を含むガスを処理室に導入して、その処理室
内にプラズマを発生させるための平行平板電極でプラズ
マを発生させて有機膜の除去を行うと、その処理室内の
内蔵物、例えば処理室の内壁のプラズマにさらされる表
面は洗浄されるが、マスキング板の厚さ２ｍｍ、溝幅１
／１０ｍｍ単位の溝の側壁、あるいは基板と接触する側
のマスキング板溝エッジ部の堆積した有機膜を除去する
ことは困難であった。結局、マスキング板以外の内蔵物
はプラズマによって洗浄されたとしても、最も洗浄した
いマスキング板の溝側壁部の洗浄が不完全なため、有機
ＥＬ素子の不良率が減少しない。４．プラズマにより有機膜を除去しようとすると、ルツ
ボ内にある有機材料まで、反応ガスのラジカルでエッチ
ングされてしまう。

【０００８】本発明は、この様な従来技術の欠点を改善
するためになされたものであり、蒸発源より有機材料又
は有機金属材料を蒸発させ基板上の特定部のみに有機膜
又は有機金属膜を堆積させるマスキング板を用いた真空
蒸着装置において、前記マスキング板に堆積した有機膜
又は有機金属膜を容易に、しかも真空を破ることなく除
去することができる真空蒸着装置を提供することを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、蒸発源
を備え、該蒸発源より有機材料又は有機金属材料を蒸発
させ、基板上の特定部のみに有機膜又は有機金属膜を堆
積させるマスキング板を使用する真空蒸着装置におい
て、真空蒸着によりマスキング板に堆積した有機膜又は
有機金属膜をプラズマの存在下で除去する手段を具備し
たことを特徴とする真空蒸着装置である。

【００１０】前記手段（マスキング板の再生手段又はク
リーニング手段）が、酸素を含むガスを導入し、マスキ
ング板にプラズマを発生させる電力を給電して前記マス
キング板の周辺のみにプラズマを発生させマスキング板
に堆積した有機膜又は有機金属膜を除去する手段からな
るのが好ましい。

【００１１】前記再生手段又はクリーニング手段が、酸
素を含むガスを導入し、マスキング板以外にプラズマを
発生させるための電極を設け、マスキング板にバイアス
を印加して前記マスキング板の周辺のみにプラズマを発
生させてマスキング板に堆積した有機膜又は有機金属膜
を除去する手段からなるのが好ましい。

【００１２】前記蒸発源が、マスキング板に堆積した有
機膜又は有機金属膜を除去するためのプラズマによって
発生した酸素ラジカルの進入を防止するシャッターを有
するのが好ましい。前記有機材料又は有機金属材料が有
機エレクトロルミネッセンスディスプレイ用材料である
のが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のマスキング板再生又はク
リーニング機構を備えた真空蒸着装置は、蒸発源を備
え、該蒸発源より有機材料又は有機金属材料を蒸発させ
基板上の特定部のみに有機膜又は有機金属膜を堆積させ
るマスキング板を使用する真空蒸着装置において、真空
蒸着によりマスキング板に堆積した有機膜又は有機金属
膜を前記マスキング板の面内周辺領域のみにプラズマを
発生させ真空中で除去する再生（又はクリーニング）手
段を具備することを特徴とする。

【００１４】具体的には、本発明の真空蒸着装置は、例
えば有機ＥＬ素子の堆積有機膜又は有機金属膜の除去手
段を備え、前記の問題点を解決すべく以下ようなの手段
を講じたことに特徴がある。

【００１５】１．蒸発源ルツボを備えた、基板上の特定
部のみに有機膜を堆積させるマスキング板を使用する真
空蒸着装置において、前記マスキング板の周辺のみにプ
ラズマを発生させ、前記マスキング板に堆積した有機膜
又は有機金属膜だけを真空中で除去した。具体的には、
前記マスキング板の周辺にプラズマを封じ込めるシール
ド板及びシャッターを配置し、プラズマを封じ込め、マ
スキング板にプラズマを発生させる電力を供給した。マ
スキング板にマイナス電位がかかるように接続した。マ
スキング板にマイナス電位がかかっているために、酸素
イオンが、マスキング板の溝内まで回り込み、マスキン
グ板の溝エッジ部まで堆積した有機膜又は有機金属膜を
除去することができる。

【００１６】２．蒸発源ルツボを備えた、基板上の特定
部のみに有機膜又は有機金属膜を堆積させるマスキング
板を使用する真空蒸着装置において、前記マスキング板
の周辺のみにプラズマを発生させ、前記マスキング板に
堆積した有機膜又は有機金属膜だけを真空中で除去し
た。具体的には、前記マスキング板の周辺にプラズマを
封じ込めるシールド板及びシャッターを配置し、プラズ
マを封じ込め、さらに防着板にプラズマを発生させる電
力を供給した。かつ、マスキング板にマイナスのバイア
ス電位を供給した。マスキング板にマイナス電位がかか
っているために、酸素イオンがマスキング板の溝内まで
回り込み、マスキング板の溝エッジ部まで堆積した有機
膜又は有機金属膜を除去することができた。

【００１７】３．上記１及び２の有機膜又は有機金属膜
除去手段に付加して、蒸発源ルツボの上部にルツボ内に
酸素イオンの進入を防止する構造を備えたシャッターを
取り付けた。このシャッターによりルツボ内の有機材料
又は有機金属材料のエッチングが無くなった。

【００１８】本発明において用いられる有機膜又は有機
金属膜としては、例えば有機リン酸化合物、有機亜リン
酸化合物や次亜リン酸化合物の他、特開平１１−８０６
５号公報や特開平１１−１６６７７号公報などに開示さ
れた金属オキシノイド化合物やテトラアリルジアミンな
どの有機ＥＬ用のホール移動層形成化合物または金属フ
タロシニアニン化合物などのホール注入層形成化合物等
が挙げられる。

【００１９】又、本発明で用いるマスキング板として
は、ステンレス板、銅板、アルミ板、銀板などが挙げら
れ、厚みとしては、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましく
は０．１ｍｍ〜１ｍｍである。

【００２０】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００２１】実施例１図１は本発明の真空蒸着装置の一実施態様を示す概略図
である。同図１において、マスキング板１０１は絶縁材
料である支持部材１０６で固定されている。真空蒸着処
理された基板１０２は搬送機構１１２によって、基板搬
出入口１１４より搬送され、アース電極１０４でありか
つ防着板も兼ねる処理箱から取り除かれる。

【００２２】有機蒸着源１０５で処理を施された基板１
０２が取り除かれた後、電源１０７に接続されているマ
スキング板１０１をカソード電極とし、防着板をも兼ね
るアース電極１０４とで、ガス導入口１１１より酸素を
供給してプラズマを発生させる。その時、蒸着源１０５
にもプラズマが及んでしまうのでシャッター１１３で開
口を塞ぐ。プラズマは、基板１０２が存在していた放電
空間１０８だけに発生することを確認した。

【００２３】図２に、実施例１に用いたマスキング板を
示す。マスキング板に付着した有機膜を除去した放電条
件は、以下の通りである。

【００２４】処理圧力１３３Ｐａ放電電力１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ酸素流量５０ｓｃｃｍ処理時間１０ｍｉｎマスキング板に付着した有機膜の除去及び評価をするテ
ストを次のように実施した。

【００２５】真空槽内圧力をｌ×１０^-4Ｐａ以下に排気
した後、有機材料蒸発源を充填したルツボを約２５０℃
にコントロールする。水晶式膜厚モニターにより蒸着速
度が安定すること（約０．２ｎｍ／ｓ）を確認し、シャ
ッターを開き成膜を開始する。水晶式膜厚モニターで
０．３μｍの膜厚が着膜したことを確認しシャッターを
閉める。この膜厚の成膜を１０回行い、成膜されたパタ
ーンの測定を行った。

【００２６】マスキング板に、堆積した総膜厚は約３μ
ｍである。テスト用マスキング板パターンを図２に示
す。穴は５０μｍ角、穴間隔は３０μｍのパターニング
がなされている。

【００２７】１回目の成膜ではマスキング板の５０μｍ
角の穴に対応して、４９μｍ角〜５０μｍ角の誤差範囲
で有機材料の堆積層が成膜できたのに対し、１０回成膜
後は４６μｍ角〜４９μｍ角の誤差になった。ここで、
上記放電条件により有機膜の除去を行った後、再度成膜
を行った。パターンを測定した結果、堆積層の面積は、
４９μｍ角〜５０μｍ角の誤差範囲に収まった。

【００２８】この結果より、マスキング板に付着した有
機膜は、酸素プラズマにより除去されたと判断できる。
また、マスキング板に直接プラズマ電力を印加している
ため、プラズマの回り込みが良好で、マスキング板溝エ
ッジ部の膜除去が充分に行われたことを確認した。

【００２９】実施例２図３は本発明の真空蒸着装置の他の実施態様を示す概略
図である。マスキング板３０１は絶縁材料である支持部
材３０６で固定されている。処理された基板３０２は搬
送機構３１２によって、基板搬出入口３１４より搬送さ
れ、プラズマ電極３０４でありかつ防着板も兼ねる処理
箱から取り除かれる。プラズマ電極３０４は、シールド
ボックス３１５によりアース電位に囲まれている。

【００３０】有機蒸着源３０５で処理を施された基板３
０２が取り除かれた後、電源３０７に接続されている防
着板３０４をカソード電極とし、ガス導入口３１１より
酸素を供給してプラズマを発生させる。その時、蒸着源
３０５にもプラズマが及んでしまうのでシャッター３１
３で開口を塞ぐ。マスキング板３０１には、直流２００
Ｖのバイアス電位を印加した。プラズマは基板３０２が
存在していた放電空間３０８だけに発生することを確認
した。

【００３１】図２に、実施例２に用いたマスキング板を
示す。マスキング板に付着した有機膜を除去した放電条
件は、以下の通りである。

【００３２】処理圧力１３３Ｐａ放電電力１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗ酸素流量５０ｓｃｃｍ処理時間１０ｍｉｎマスキング板に付着した有機膜の除去及び評価をするテ
ストを次のように実施した。

【００３３】真空槽内圧力をｌ×１０^-4Ｐａ以下に排気
した後、有機金属材料蒸発源を充填したルツボを約２５
０℃にコントロールする。水晶式膜厚モニターにより蒸
着速度が安定すること（約０．２ｎｍ／ｓ）を確認し、
シャッターを開き成膜を開始する。水晶式膜厚モニター
で０．３μｍの膜厚が着膜したことを確認しシャッター
を閉める。この膜厚の成膜を１０回行い、成膜されたパ
ターンの測定を行った。

【００３４】マスキング板に、堆積した総膜厚は約３μ
ｍである。テスト用マスキング板パターンを図２に示
す。穴は５０μｍ角、穴間隔は３０μｍのパターニング
がなされている。

【００３５】１回目の成膜では、マスキング板の５０μ
ｍ角の穴に対応して、４９μｍ角〜５０μｍ角の誤差範
囲で有機金属材料の堆積層が成膜できたのに対し、１０
回成膜後は、４６μｍ角〜４９μｍ角の誤差になった。
ここで、上記放電条件により、有機金属膜の除去を行っ
た後、再度成膜を行った。パターンを測定した結果、堆
積層の面積は、４９μｍ角〜５０μｍ角の誤差範囲に収
まつた。

【００３６】この結果より、マスキング板に付着した有
機金属膜は、酸素プラズマにより除去されたと判断でき
る。また、マスキング板にバイアス電位を印加している
ため、プラズマの回り込みが良好で、マスキング板溝エ
ッジ部の膜除去が充分に行われたことを確認した。

【００３７】実施例３図４は、蒸発源にエッチングガスのラジカルの進入を防
ぐためのシャッターの構造を示す概略図である。４０１
は蒸発源、４０２はエッチングガスのラジカルの進入を
防ぐためのシャッター板、４０３はシャターを支持する
アーム、４０４はシャッターを回転するための回転軸、
４０５は回転軸を真空シールするシール部材、４０６は
上下運動する回転軸をシールするベローズ、４０７は回
転の動力源であるモーターと回転軸を接続するためのカ
ップリング、４０８はシャッターを回転させるためのモ
ーター、４０９はシャッターを上下させるためのエアー
シリンダーを示す。

【００３８】酸素のプラズマで、マスキング板に付着し
た有機膜をエッチングする時に、シャッター４０２を閉
じ、エアーシリンダー４０９を下げシャッター４０２を
蒸発源に密着させ酸素ラジカルの進入を防ぐ。この、シ
ャッター４０２により、酸素プラズマにより膜除去して
いる間に、蒸発源ルツボ内の有機材料がエッチングされ
ることは無くなった。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば以下
に示す効果が得られる。１）成膜後、容易に有機膜又は有機金属膜を除去でき、
毎回クリーニング可能になるため、実施例に示したよう
に再現性の良いパターニング精度が得られる。２）真空槽を大気開放するサイクルが延びる。材料の投
入サイクルで真空槽を大気開放すれば良く、少なくとも
クリーニング機構がないときに比べ２〜３倍以上（材料
の投入量や膜厚によって異なる）に延びる。真空槽を、
一度大気に開放した後、成膜できる状態（真空の圧力、
水分などの状態）に戻すまで、真空排気で１時間、ベー
キング３時間、ベーキング後の真空排気に５時間、合計
９時間を要している。この時間を必要とする回数が減少
するため生産効率が向上する。

【００４０】３）マスクをメンテナンス時に取り外さな
いため、マスクの位置調整は、最初にセットする時のみ
であり、マスクの位置調整機構が必要なくなる。マスク
位置調整機構は、方法、形状により価格は異なるが大幅
のコストダウンとなる。４）マスク交換時の、マスク位置調整に要する時間は、
１回あたり約４時間必要であるが、この時間が不要とな
る。５）蒸発源ルツボにエッチングガスのラジカルの進入を
防ぐシャッターを有しているために、ルツボ内の材料ま
で除去してしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空蒸着装置の一実施態様を示す概略
図である。

【図２】実施例に使用したマスキング板を示す説明図で
ある。

【図３】本発明の真空蒸着装置の他の実施態様を示す概
略図である。

【図４】蒸発源にエッチングガスのラジカルの進入を防
ぐためのシャッターの構造を示す概略図である。

【符号の説明】

１０１マスキング板１０２基板１０３真空処理室１０４アース電極１０５有機蒸着源１０６マスキング支持部材１０７電源１０８放電空間１０９排気口ａ１１０排気口ｂｌｌｌガス導入口１１２基板搬送機構１１３シャッター１１４基板搬出入口２０１開口エッジ部２０２基板接触面３０１マスキング板３０２基板３０３真空処理室３０４プラズマ電極（防着板）３０５有機蒸着源３０６マスキング支持部材３０７電源３０８放電空間３０９排気口ａ３１０排気口ｂ３１１ガス導入口３１２基板搬送機構３１３シャッター３１４基板搬出入口３１５アースシールドボックス４０１蒸発源４０２シャッター４０３アーム４０４回転軸４０５シール部材４０６真空ベローズ４０７カップリング４０８回転用モーター４０９エアーシリンダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野和則東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 BA62 CA01 DA09 DA12 HA03 4K057 DA01 DB17 DD01 DE20 DM40 5G435 AA17 BB05 EE33 KK05 KK10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発源を備え、該蒸発源より有機材料又
は有機金属材料を蒸発させ、基板上の特定部のみに有機
膜又は有機金属膜を堆積させるマスキング板を使用する
真空蒸着装置において、真空蒸着によりマスキング板に
堆積した有機膜又は有機金属膜をプラズマの存在下で除
去する手段を具備したことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】前記手段が、酸素を含むガスを導入し、
マスキング板にプラズマを発生させる電力を給電して前
記マスキング板の周辺のみにプラズマを発生させマスキ
ング板に堆積した有機膜又は有機金属膜を除去する手段
からなる請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】前記手段が、酸素を含むガスを導入し、
マスキング板以外にプラズマを発生させるための電極を
設け、マスキング板にバイアスを印加して前記マスキン
グ板の周辺のみにプラズマを発生させてマスキング板に
堆積した有機膜又は有機金属膜を除去する手段からなる
請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】前記蒸発源が、マスキング板に堆積した
有機膜又は有機金属膜を除去するためのプラズマによっ
て発生した酸素ラジカルの進入を防止するシャッターを
有する請求項１乃至３のいずれかの項に記載の真空蒸着
装置。
【請求項５】前記有機材料又は有機金属材料が有機エ
レクトロルミネッセンスディスプレイ用材料である請求
項１に記載の真空蒸着装置。