JP3734239B2

JP3734239B2 - 有機膜真空蒸着用マスク再生方法及び装置

Info

Publication number: JP3734239B2
Application number: JP09580999A
Authority: JP
Inventors: 英夫高倉; 和正高津; 和則上野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP2000282219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機膜真空蒸着用マスク再生方法及び装置に関し、例えば有機ＥＬディスプレイなどマスク成膜が必要な有機膜の成膜に用いたマスクに付着した有機膜を除去するマスクの再生方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬのディスプレイなどの製作には、有機膜真空蒸着法によりマスクを用いたマスク成膜技術によるパターニングが行われている。前記マスクに有機膜が堆積してくると前記マスクの開口が目詰まりをおこしたり、堆積した有機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、前記マスクを取り出し堆積した有機膜の除去を行うか、新しいマスク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クの再生方法である。
【０００３】
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８−３１９５８６号公報にあるように、図５に示すプラズマ用電極１２と対向アース電極１３を有する真空槽５に、エッチングガス１４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。
【０００４】
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ＣＶＤ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、成膜材料を真空槽内に持つ、スパッタリング装置には用いられない。これは、カソードにボンディングされたターゲット材料がエッチングされてしまうからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、有機ＥＬディスプレイなどのマスク成膜において、マスクに付着した膜を除去せずに成膜を続けると、パターンずれ不良や前記マスクの目詰まりによるパターン不良が発生する。そこで、マスクのクリーニングまたは交換が必要になる。パターンの高精細化が進めば、マスクの目詰まりは、顕著になる。
【０００６】
また、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。
マスクに付着した有機膜を除去するために、真空槽を一旦大気に開放すると、真空槽及び有機材料の水分除去など、成膜できる状態に復帰させるまでに非常に時間がかかり、生産効率が低下してしまう。
【０００７】
また、前記マスクを交換した場合、前記マスク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μｍから数μｍの精度で位置合わせする必要があり、作業が煩雑であり、位置調整機構や位置合わせの確認できるモニター機構を取り付けておく必要がある。
【０００８】
また、特開平８−３１９５８６号公報にあるようなプラズマを発生させ、真空中で膜を除去する方法は、以下の理由で有機膜の真空蒸着には不向きである。
１．膜のエッチングのためだけにプラズマを発生させるための電極、電源が必要となる。
２．プラズマエッチングは、エッチングガスを使用するため排ガス処理装置やガス供給装置などの設備が必要になる。ガス処理設備は、既設の設備を使用できれば、問題ないが、新規に設備しようとすれば、多額の費用が必要である。
３．エッチング電極、電源を有機膜蒸着装置内部に付加させようとすると、電極シールドや、高周波用フィードスルーなど、内部の構造が非常に複雑になる。
４．プラズマによるエッチングの問題点として、プラズマによって発生された反応ガスのラジカルによって蒸発源ルツボ内の有機材料まで除去されてしまうことがある。有機膜蒸着方法においては、前記マスクに付着した有機膜のみを除去する必要がある。
【０００９】
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、有機膜真空蒸着法において真空槽内の前記マスクに付着した有機膜を、真空槽を大気圧に開放すること無しに、プラズマによるエッチングを使用せずに容易に除去することができる有機膜真空蒸着用マスク再生方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第一の発明は、マスクを用いた有機膜真空蒸着により前記マスクに付着した有機膜を除去するマスクの再生方法において、前記マスクに付着した有機膜を加熱処理により真空を破らずに除去する事を特徴とする有機膜真空蒸着用マスク再生方法である。
【００１１】
前記加熱処理は、マスクを有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上に昇温し付着した有機膜を除去する事を特徴とする。
前記加熱処理は、輻射加熱または伝導加熱できるヒーターを使用して、有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクを昇温し付着した有機膜を除去するのが好ましい。
前記加熱処理は、前記マスクに直接電流を流してジュール熱で有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上に前記マスクを昇温し付着した有機膜を除去するのが好ましい。
前記加熱処理は、誘導加熱により有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上に前記マスクを昇温し付着した有機膜を除去するのが好ましい。
【００１２】
本発明の第二の発明は、蒸発源、マスク、真空槽および排気装置にて構成される有機膜真空蒸着装置において、有機膜真空蒸着によりマスクに付着した有機膜を加熱処理により真空を破らずに除去するマスク再生手段を具備することを特徴とする有機膜真空蒸着装置である。
【００１３】
前記マスク再生手段が、マスクを輻射加熱または伝導加熱できるヒーター、該ヒーターの温度を制御できる電源で構成され、前記マスクに付着した有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクをヒーターにより昇温して付着した有機膜を除去する加熱手段からなるのが好ましい。
【００１４】
前記マスク再生手段が、マスクに電流を流すことができる配線、フィードスルー及び前記マスクの温度を制御できる電源で構成され、前記マスクに付着した有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクを電流のジュール熱により昇温して付着した有機膜を除去する加熱手段からなるのが好ましい。
【００１５】
前記マスク再生手段が、誘導加熱するための誘導コイルおよび誘導加熱用高周波電源で構成され、前記マスクに付着した有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクを電磁誘導により昇温して付着した有機膜を除去する加熱手段からなるのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の有機膜真空蒸着用マスク再生方法は、マスクを用いた有機膜真空蒸着方法において、前記マスクに付着した有機膜を、加熱処理により真空を破らずに除去する事を特徴とする。
【００１７】
また、本発明の有機膜真空蒸着装置は、蒸発源、マスク、真空槽、排気装置にて構成される有機膜真空蒸着装置において、▲１▼前記マスクを輻射加熱、または、伝導加熱できるヒーター、及び、前記ヒーターの温度を制御できる電源で構成され、前記マスクに付着した有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上に前記マスクを輻射加熱または伝導加熱できるヒーターにより昇温させることができる事、あるいは▲２▼前記マスクに電流を流すことができる配線、フィードスルー、及び、前記マスクの温度を制御できる電源で構成され、前記マスクに付着した有機材料の蒸発温度又は、昇華温度以上に前記マスクに、電流を流しジュール熱により、前記マスクを昇温させることができる事、または▲３▼誘導加熱するための誘導コイルおよび誘導加熱用高周波電源で構成され、前記マスクを電磁誘導により、材料の蒸発温度又は、昇華温度以上に昇温させることができる事を特徴とする。
【００１８】
従来の問題点は、上記のように膜の除去を行うために大気開放すると真空槽、及び有機材料の水分除去など、成膜できる状態に復帰させるまでに非常に時間がかかることであり、前記マスクの位置合わせに、複雑な位置合わせ機構及びモニター機構が必要なことである。
【００１９】
また、従来のような、真空中での膜除去には、エッチングガスと、プラズマ電源、電極、排ガス処理設備など多額な投資が必要なこと、プラズマによって発生された反応ガスのラジカルによって蒸発源ルツボ内の有機材料まで除去されてしまう問題がある。
【００２０】
本発明では、上記の方法により、真空槽内の前記マスクに付着した膜を、大気圧に開放すること無しに、プラズマによるエッチングを使用せずに、有機膜を除去することができた。
【００２１】
有機膜は、真空中で比較的低い（約３００℃以下）温度で蒸発又は昇華することから、前記マスクに付着した材料の蒸発温度又は昇華温度より前記マスクを高温に加熱することで膜を除去することができる。この加熱機構により、前記マスクに付着した有機膜は、蒸発し、蒸発した材料は、防着板などの温度の低い部分に再付着する。
【００２２】
また、この方法によれば、蒸発源ルツボの直上に輻射熱防止用のシャッターがあれば蒸発源ルツボ内の有機材料が、昇温され蒸発してしまうことは無い。
メンテナンス時の前記マスク交換がないため、前記マスク位置合わせは最初にセットするときに行えば良く、有機膜の除去後のパターニングの再現性が良好であることが確認することができた。
【００２３】
前記マスク加熱方法として、次の３つの手段が挙げられる。
１．輻射加熱または伝導加熱できるヒーターにより前記マスクを加熱する。
２．前記マスクに直接電流を流し、ジュール熱で加熱する。
３．誘導加熱コイルと、高周波電源により電磁誘導により前記マスクを加熱する。
【００２４】
本発明において用いられる有機膜としては、例えばトリアリールアミン系化合物、フタロシアニン系化合物、キノリン系化合物の金属錯体、スチルベン系化合物、オキサジアゾール系化合物、縮合芳香族環、ヘテロ環系化合物等の膜が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２５】
【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。
【００２６】
実施例１
図１は本発明の有機膜真空蒸着用マスク再生方法の一実施態様を示す概略図である。同図１は、ヒーターを用いてマスクに付着した膜を除去する方法を示した図である。１は基板及び基板ホルダー、２は基板に有機材料をパターニング蒸着するためのマスク、３は成膜時間を管理するためのシャッター、４は成膜材料を蒸発させるための蒸発源、５は蒸着可能な圧力を維持するための真空槽、６は不要な部分に着膜することを防ぐ防着板、７はヒーター用の温度制御可能な電源、８はマスクに着膜した材料を除去するための加熱ヒーター（今回はシースヒーターを使用した）を示す。
【００２７】
実験方法及び結果を以下に示す。
真空槽５内圧力をｌ×１０^-4Ｐａ以下に排気した後、蒸発源４（クヌーセンセル）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３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３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。
【００２８】
マスクに、付着した総膜厚は約３μｍである。テスト用マスクパターンを図２に示す。穴は５０μｍ角、穴間隔は３０μｍのパターニングがされている。
１回目の成膜では、４９μｍ〜５０μｍの誤差範囲で成膜ができたのに対し、１０回成膜後は、４６μｍ〜４９μｍの誤差になった。
【００２９】
ここで、真空中でマスクを３００℃に加熱し、１０分保持し、膜の除去を行い、常温になるのを待ち再度成膜を行った。パターンを測定した結果は、４９μｍ〜５０μｍの誤差範囲に収まった。
この結果より、マスクに付着した膜は、マスクを加熱することにより除去されたと判断できる。
【００３０】
実施例２
図３は本発明の有機膜真空蒸着用マスク再生方法の他の実施態様を示す概略図である。同図３は、マスクに直接電流を流し、ジュール熱でマスクを加熱し、マスクに付着した膜を除去する方法を示した図である。１は基板及び基板ホルダー、２は基板に有機材料をパターニング蒸着するためのマスク、３は成膜時間を管理するためのシャッター、４は成膜材料を蒸発させるための蒸発源、５は蒸着可能な圧力を維持するための真空槽、６は不要な部分に着膜することを防ぐ防着板、７はマスク加熱のためのスライダック電源を示す。９は電流を真空槽内に導入するためのフィードスルーを示す。１０は真空槽内配線を示す。
【００３１】
実施例１と同様の実験を行った。その実験方法及び結果を以下に示す。
真空槽内圧力をｌ×１０^-4Ｐａ以下に排気した後、蒸発源（クヌーセンセル）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。
【００３２】
テスト用マスクパターンは実施例１と同じ物を使用した。
１回目の成膜では、４９μｍ〜５０μｍの誤差範囲で成膜ができたのに対し、１０回成膜後は、４６μｍ〜４９μｍの誤差になった。ここで、真空中でマスクを３００℃になるようにスライダック電源の電圧を設定し加熱、１０分保持し、膜の除去を行い、常温になるのを待ち再度成膜を行った。パターンを測定した結果は、実施例１と同様に４９μｍ〜５０μｍの誤差範囲に収まった。
この結果より、マスクに付着した膜は、マスクを加熱することにより除去されたと判断できる。
【００３３】
実施例３
図４は本発明の有機膜真空蒸着用マスク再生方法の他の実施態様を示す概略図である。同図４は、マスク加熱方法として、誘導加熱を用いてマスクに付着した膜を除去する方法を示した図である。７は誘導加熱用高周波電源を示し、今回は１０ｋＨｚの周波数の電源を使用した。９は真空槽内に高周波を導入するためのフィードスルー、１０は真空槽内配線、１１はマスクを誘導加熱するための誘導加熱コイルを示す。誘導コイルは、放電防止のための絶縁処理（セラミックコ―ティング）がなされている。
【００３４】
実施例１と同様の実験を行った。その実験方法及び結果を以下に示す。
真空槽内圧力をｌ×１０^-4Ｐａ以下に排気した後、蒸発源を（クヌーセンセル）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。
【００３５】
テスト用マスクパターンは実施例１と同じ物を使用した。
１回目の成膜では、４９μｍ〜５０μｍの誤差範囲で成膜ができたのに対し、１０回成膜後は、４６μｍ〜４９μｍの誤差になった。ここで、真空中でマスクを３００℃になるように高周波電源の出力を設定し加熱、１０分保持し、膜の除去を行い、常温になるのを待ち再度成膜を行った。パターンを測定した結果は、実施例１及び２と同様に４９μｍ〜５０μｍの誤差範囲に収まった。
この結果より、マスクに付着した膜は、マスクを加熱することにより除去されたと判断できる。
【００３６】
【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。
【００３７】
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、水の分圧など）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。
【００３８】
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リ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）マスクに付着した有機膜のみ除去できる。プラズマエッチングのように、蒸発源ルツボに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】本発明の有機膜真空蒸着用マスク再生方法の一実施態様を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１に使用したテストマスクを示す説明図である。
【図３】本発明の有機膜真空蒸着用マスク再生方法の他の実施態様を示す概略図である。
【図４】本発明の有機膜真空蒸着用マスク再生方法の他の実施態様を示す概略図である。
【図５】従来の真空処理装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１基板および基板ホルダー
２マスク
３シャッター
４蒸発源
５真空槽
６防着板
７電源
８加熱ヒーター
９フィードスルー
１０真空内配線
１１誘導加熱コイル
１２プラズマ用電極
１３対向アース電極
１４排気装置

Claims

マスクを用いた有機膜真空蒸着により前記マスクに付着した有機膜を除去するマスクの再生方法において、前記マスクに付着した有機膜を加熱処理により真空を破らずに除去する事を特徴とする有機膜真空蒸着用マスク再生方法。
前記加熱処理が、マスクを有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上に昇温し付着した有機膜を除去する事を特徴とする請求項１に記載の有機膜真空蒸着用マスク再生方法。
前記加熱処理が、輻射加熱または伝導加熱できるヒーターを使用して、有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクを昇温し付着した有機膜を除去する事を特徴とする請求項１または２に記載の有機膜真空蒸着用マスク再生方法。
前記加熱処理が、前記マスクに直接電流を流してジュール熱で有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上に前記マスクを昇温し付着した有機膜を除去する事を特徴とする請求項１または２に記載の有機膜真空蒸着用マスク再生方法。
前記加熱処理が、誘導加熱により有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上に前記マスクを昇温し付着した有機膜を除去する事を特徴とする請求項１または２に記載の有機膜真空蒸着用マスク再生方法。
蒸発源、マスク、真空槽および排気装置にて構成される有機膜真空蒸着装置において、有機膜真空蒸着によりマスクに付着した有機膜を加熱処理により真空を破らずに除去するマスク再生手段を具備することを特徴とする有機膜真空蒸着装置。
前記マスク再生手段が、マスクを輻射加熱または伝導加熱できるヒーター、該ヒーターの温度を制御できる電源で構成され、前記マスクに付着した有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクをヒーターにより昇温して付着した有機膜を除去する加熱手段からなる請求項６に記載の有機膜真空蒸着装置。
前記マスク再生手段が、マスクに電流を流すことができる配線、フィードスルー及び前記マスクの温度を制御できる電源で構成され、前記マスクに付着した有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクを電流のジュール熱により昇温して付着した有機膜を除去する加熱手段からなる請求項６に記載の有機膜真空蒸着装置。
前記マスク再生手段が、誘導加熱するための誘導コイルおよび誘導加熱用高周波電源で構成され、前記マスクに付着した有機膜の有機材料の蒸発温度又は昇華温度以上にマスクを電磁誘導により昇温して付着した有機膜を除去する加熱手段からなる請求項６に記載の有機膜真空蒸着装置。