JP6548761B2

JP6548761B2 - 蒸着装置、蒸着方法及び有機ｅｌ表示装置の製造方法

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Description

本発明は、例えば有機ＥＬ表示装置の有機層を蒸着する蒸着装置、蒸着方法及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。

例えば、有機ＥＬ表示装置が製造される場合、支持基板上にＴＦＴ等の駆動素子が形成され、その電極の上に有機層が画素ごとに対応して積層される。この有機層は水分に弱くエッチングをすることができない。そのため、有機層の積層は、支持基板（被蒸着基板）と蒸着マスクとを重ねて配置し、その蒸着マスクの開口を通して有機材料の蒸着を行うことによりなされる。そして、必要な画素の電極の上のみに必要な有機材料が積層される。この被蒸着基板と蒸着マスクとは、できるだけ近接していないと画素の正確な領域のみに有機層が形成されない。正確な画素の領域のみに有機材料が堆積していないと表示画像がぼやけやすい。そのため、蒸着マスクに磁性体を使用し、永久磁石又は電磁石と蒸着マスクとの間に被蒸着基板を介在させることで、被蒸着基板と蒸着マスクとを接近させる磁気チャックが用いられている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−０２４９５６号公報

蒸着マスクとして、従来メタルマスクが用いられていたが、近年では、より精細な開口を形成するため、樹脂フィルムで形成されたマスクの開口の周囲が金属支持層で支持されたハイブリッド型の蒸着マスクが用いられる傾向にある。ハイブリッドマスクのように、磁性体が少ない蒸着マスクは、より強い磁場（磁界）でないと充分な吸着を行えない。

前述のように、吸着が充分でないと、被蒸着基板と蒸着マスクとの接近性が低下する。蒸着マスクを充分に被蒸着基板側に引き付けるには、強い磁場が必要となる。磁気チャックの磁石として、永久磁石が用いられると、その磁場が強い場合、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置合せが困難になる。一方、電磁石が用いられると、位置合せの際には磁場を印加しないで、位置合せ後に磁場を印加することができるので、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置合せが容易になる。しかしながら、電磁石を用いて、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置合せ後に強い磁場が印加されると、被蒸着基板のＴＦＴや有機材料の積層膜などに性能不良や特性の劣化が生じ得ることを本発明者は見出した。特に、ハイブリッド型の蒸着マスクを用いる場合には、充分な吸着を行うため、強い磁場が必要になる。この場合、強くする磁場は、せいぜい２倍程度で、大型の電磁石が必要とされるほどではない。しかし、従来のメタルマスクの場合の電磁石でも、電流投入時の磁束の変化は非常に大きく、電流が多くなると、磁束の変化はより顕著になる。本発明者は、この電流投入時に発生する電磁誘導によって、被蒸着基板に形成されたＴＦＴの不具合や有機層の劣化が顕著に現れ得ることを見出した。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、磁気チャックの磁石に電磁石が用いられても、被蒸着基板に形成されるＴＦＴなどの素子の不良や劣化、さらには有機層の特性の劣化を抑制する蒸着装置及び蒸着方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、上記蒸着方法を用いて、表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一実施形態の蒸着装置は、電磁石と、前記電磁石の一つの磁極と対向する位置に設けられ、被蒸着基板を保持する基板ホルダーと、前記基板ホルダーによって保持される前記被蒸着基板の前記電磁石と反対面に対向する位置に設けられ、磁性体を有する蒸着マスクと、前記蒸着マスクと対向させて設けられ、蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源と、前記電磁石を駆動する電源回路と、を有する蒸着装置であって、前記電磁石が、第１の向きを向く磁界を発生させる第１の電磁石と、前記第１の向きと逆向きの磁界を発生させる第２の電磁石とを有している。

本発明の一実施形態の蒸着方法は、電磁石と、被蒸着基板と、磁性体を有する蒸着マスクとを、重ね合せ、かつ、電源回路からの前記電磁石への通電によって前記被蒸着基板と前記蒸着マスクとを吸着させる工程、及び前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、を含み、前記電磁石が、第１の向きを向く磁界を発生させる第１の電磁石と、前記第１の向きと逆向きの磁界を発生させる第２の電磁石とを有し、前記第１及び第２の電磁石の同時の通電の後に前記第２の電磁石をオフにすることを特徴とする。

本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板上にＴＦＴ及び第１電極を少なくとも形成し、前記支持基板上に前記蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第２電極を形成することを含む。

本発明の一実施形態の蒸着装置及び蒸着方法によれば、被蒸着基板に形成されるＴＦＴなどの素子の不良や劣化、さらには有機層の特性の劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態の電磁石の構成例を説明する図である。本発明の一実施形態の電磁石の他の構成例を説明する図である。蒸着装置の電磁石と被蒸着基板と蒸着マスクとの関係を示す図である。蒸着マスクの一例の拡大図である。電磁石により発生する磁界を模式的に示す図である。従来の電磁石により発生する磁界を模式的に示す図である。磁束と、被蒸着基板及び蒸着マスクの間隔との関係を示す図である。本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法による蒸着工程を示す図である。本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法で有機層が積層された状態を示す図である。

次に、図面を参照しながら本発明の一実施形態の蒸着装置及び蒸着方法が説明される。本実施形態の蒸着装置は、全体の構成例が図３Ａに、その電磁石３の一例の構造例が図１に示されている。図３Ａに示されるように、電磁石３と、電磁石３の一つの磁極と対向する位置に設けられるべき被蒸着基板２を保持する基板ホルダー２９と、基板ホルダー２９により保持される被蒸着基板２の電磁石３と反対面に設けられ、磁性体を有する蒸着マスク１と、蒸着マスク１と対向させて設けられ、蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源５と、を含んでいる。さらに、図１〜２に示されるように、電磁石３が、第１の向きの磁界（磁場）を発生させる第１の電磁石３Ａと、第１の向きと逆向きの磁界（磁場）を発生させる第２の電磁石３Ｂとを有している。

ここで、本発明者は、蒸着マスク１と被蒸着基板２との密着性（良好な接近性）を得るため、図３Ａに示されるような構成で、電磁石３に代えて永久磁石を用い、その永久磁石と、タッチプレート４と、被蒸着基板２と蒸着マスク１とを重ねて、磁束と、蒸着マスク１と被蒸着基板２との間のギャップとの関係を調べた。その結果が図４に示されている。なお、永久磁石は、一面に磁場が生じ、他面には磁場が生じない（磁場が０）シートマグネットを用いた。磁場の異なる３枚の永久磁石を準備し、３枚の永久磁石を交換して蒸着マスク１の面での磁界と、被蒸着基板２と蒸着マスク１とのギャップとの関係を調べた。蒸着マスク１としては、ハイブリッド型のマスクを用いた。なお、ギャップと有機材料の堆積状態との関係を確認した結果から、被蒸着基板２と蒸着マスク１とのギャップは、小さいほど好ましく、３μｍ以下であれば所望の堆積状態にできることが分っている。

そこで、図４に示される調査結果から、磁石の磁束密度Ｂ（Ｂ＝μＨ；μは透磁率、Ｈは磁場の強さ）は大きいほど好ましいことが分る。しかし、本発明者は、前述のように、蒸着マスク１を電磁石３で強い磁場によって吸着し、被蒸着基板２と蒸着マスク１とを充分に接近させると、被蒸着基板２に形成されているＴＦＴなどの素子が破損したり、性能が劣化したり、さらには有機層の特性が劣化し得ることを見出した。本発明者は、さらに鋭意検討を重ねてその原因を調べた結果、電磁石３の電磁コイル（以下、第１の電磁コイルともいう）３２に電流を投入する際に、電磁誘導による起電力で被蒸着基板２に形成されたＴＦＴ（図示せず）などの回路に過電流が流れることを見出した。そして、本発明者は、その過電流や、その過電流で電極２２（図５又は図６参照）などに発生するジュール熱によって、ＴＦＴや有機層２５（図６参照）が破壊したり、劣化したりすることを見出した。

すなわち、例えば図３Ｄに従来の電磁石３の一例が示されるように、電磁石３の電磁コイル３２に電流を流すと、磁場Ｈが右ねじの法則によって一定の方向に発生する。この磁場Ｈによって磁性体を吸着する性質を有している。しかし、この電流を印加する際に、急速に（ほぼ瞬間的に）電流が流れ、電磁石３によって発生する磁束Φ（Φ＝ＢＳ＝μＨＳ；Ｓはコア３１の断面積）が急速に増加する。磁束Φが急速に変化すると、Ｖ∝−ｄΦ／ｄｔに相当する起電力が発生する。電磁コイル３２に電流を投入した際に、電流が０から所定の電流に達するまでの時間（立上り時間）Δｔは、電磁石３の自己インダクタンスの大きさに依存するが、通常の電磁石３では、１０μｓ（秒）程度となる。Δｔは非常に小さいため、微小時間ｄｔをこのΔｔで近似し得る。そのため、例えば３００ガウス程度の磁束をこの時間Δｔで変化させると、３０ＭＶ程度の起電力が電磁誘導により発生することになる。この起電力によって、被蒸着基板２内の閉回路に電流が流れ、ＴＦＴなどを損傷することになる。この起電力Ｖは、前述の式からも分るように、磁束Φの変化が大きいほど大きくなる。電磁石３の電磁コイル３２は自己インダクタンスを有するため磁束Φの変化は抑制されるが、それでも前述の３０ＭＶ程度という大きな誘導起電力が発生し、このような誘導起電力は、素子の破損や特性劣化に影響することを示している。さらには、ジュール熱の量Ｑ（Ｊ）として、Ｑ＝Ｖ²・ｔ／Ｒで示される熱が発生する（Ｒ：被蒸着基板２内の閉回路の電気抵抗（Ω））。このジュール熱の発生によって、高温に弱い有機材料はその特性を劣化させることがある。

そして、本発明者がさらに鋭意検討を重ねて調べた結果、電磁石３によって生じる起磁力（Ｎ・Ｉ；Ｎはコイルの巻数、Ｉは電磁コイル３２に流れる電流の大きさ）が徐々に大きくなるように変化させることによって、発生する磁束の変化が緩やかになって、このような問題を解決し得ることを見出した。すなわち、磁束Ｂの変化は、電磁石３の電磁コイル３２への電流の投入時及び電流をオフにする際に発生するだけであり、電流が安定すればその電流及びコイルの巻数に応じた磁場が安定して生じ、磁性体を吸着し続ける。従って、磁束Ｂの変化は、電流の投入時及び切断時のみで、その時間は前述のように、１０μｓ程度の時間であり、例えば１ｍｓ（ミリ秒）程度で所定の電流になれば、全く問題は生じない。従って、例えば図３Ｃに示されるように、第１の電磁コイル３２の一部を逆向きに巻回し、第１の電磁石３Ａと、これと逆向きの巻回の部分の第２の電磁石３Ｂとを形成し、電流の投入後に第２の電磁石３Ｂをオフにすることによって、電磁誘導の発生による問題を解消し得ることを本発明者は見出した。

第１の電磁石３Ａによって所定の磁場Ｈが発生するが、電流の投入によって第２の電磁石３Ｂにも電流が流れる。この第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５は、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２と連続しているため、同時に電流が流れる。しかし、第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５は、第１の電磁石３Ａの第１の電磁コイル３２とコイルの巻き方向が反転している。そのため、この第２の電磁石３Ｂによって発生する磁場Ｈ₀は、図の下向きで、第１の電磁石３Ａの磁場Ｈとは逆向きになる。その結果、前述の第１の電磁石３Ａによって発生する磁場Ｈを打ち消すことになり、電流投入時の発生磁場は（Ｈ−Ｈ₀）になる。前述のように、電磁誘導による起電力は、磁束Ｂ、すなわち磁場Ｈの変化の速さに比例するので、磁場（Ｈ−Ｈ₀）が小さくなれば、電磁誘導による起電力が小さくなる。その結果、電磁誘導の影響が小さくなる。従って、電流投入時の電磁誘導による影響を避けることができる。

例えば第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５の巻数を第１の電磁石３Ａの半分程度にしておけば、電流投入時の発生磁場は半分程度になる。すなわち、電磁誘導による起電力も半分程度になる。そして、電流の投入後に第２の電磁石３Ｂをオフにすることによって、本来の蒸着マスク１の吸着のための磁場Ｈが得られる。そのため、蒸着マスク１の吸着には何ら影響はない。この第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５の巻数は、せいぜい第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２の巻数の１／３〜２／３程度の巻数で形成されればよい。第２の電磁石３Ｂをオフにすることによって発生する逆向きの電磁誘導が問題になる場合には、第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５に複数の端子を設けて段階的にオフにすることもできる。

また、第２の電磁石３Ｂとしては、図３Ｃに示されるように、第１の電磁石３Ａと同じコア３１を延長して第２の電磁コイル３５を巻回させなくても、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２の外周に絶縁させて直接巻回するか、又は第１の電磁石３Ａを空心の電磁石にして、その内部に巻き方向を逆にした第２の電磁石３Ｂを挿入するか、又は空心の第２の電磁石３Ｂの内周に第１の電磁石３Ａが挿入されてもよい。以下に、この磁界の方向の異なる２つの電磁石３Ａ、３Ｂの関係が、さらに詳細に説明される。

（実施例１）
図１に示される例は、前述の図３Ｃに示される例と同様の構成であるが、この例は、電磁石３の断面図で、第１及び第２の電磁コイル３２、３５への電流の向きが×（下向き）と・（上向き）で示されている。さらに、この例では、第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５に複数の端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃが形成され、その端子を切り替えて徐々に第２の電磁石３Ｂを減らすことができる。第１及び第２の電磁コイル３２、３５の電気抵抗は非常に小さいため、電源回路６の電圧に対して、第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５がオフにされても、残る第１の電磁石３Ａの電流は殆ど変らない。そのため、第１の電磁石３Ａによる発生磁界Ｈはそのまま得られる。一方、電流の投入時（メインスイッチ６０のオン時）には、第２の電磁コイル３５も動作する。前述のように、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２と、第２の電磁石３Ｂの第２の電磁コイル３５とは連続しているため、電流は同時に両方に流れる。しかし、第２の電磁コイル３５は巻き方向が逆であるため、逆向きの磁場Ｈ₀を発生する。従って、電流投入時（メインスイッチ６０のオン時）に生成される磁場は小さくなり、電磁誘導による悪影響を防止することができる。

なお、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２よりも第２の電磁コイル３５の巻数は少ないので、第２の電磁石３Ｂをオフにすることによって発生し得る電磁誘導の逆向きの起電力による影響は小さい。しかし、必要に応じて第２の電磁石３Ｂの切断を段階的に行うことによってその影響は限りなく小さくなり得る。この段階的なオフは、図１に示されるように、第２の電磁コイル３５に複数の端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃが形成され、切替スイッチ６１によって順次切り替えられることによって得られる。この第２の電磁石３Ｂのオフ時のスピードは、時間的にμ秒という短時間の制約を受けるものではなく、例えば手動によるスライドスイッチの切替でもよい。極端な言い方をすれば、秒オーダや分オーダの時間をかけても何ら問題はない。しかも、電流投入のメインスイッチ６０と連動して切替スイッチ６１をスライドさせる回路を組み込むこともできる。

この第２の電磁石３Ｂの切断は、例えば図１に示されるように、端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃを形成しておき、電流投入時には、切替スイッチ６１が端子３５ｃと接続された状態にしておき、電流投入後に切替スイッチ６１と接続する端子を、端子３５ｂ、３５ａとスライドさせることによって第２の電磁石３Ｂの動作を徐々に減らすことができる。この端子の数は、３個に限定される訳ではなく、何個でも形成され得る。

また、例えば被蒸着基板２と蒸着マスク１との位置合わせの際には、この両方の電磁石３Ａ、３Ｂを動作させた弱い磁場の状態で行い、セッティングが終った後で第２の電磁石３Ｂが徐々に切断されてもよい。そうすることによって、被蒸着基板２と蒸着マスク１とをある程度接近させた状態で位置合せをすることができ、正確な位置合せが行われやすい。しかも、位置合せ後に磁場が印加される場合にも、徐々に磁場が印加され、相互の位置ずれなども生じ難い。

このような第２の電磁石３Ｂが並置される構造であれば、蒸着が終了して第１の電磁石３Ａをオフにする場合でも、電流投入時と逆の動作、すなわち第２の電磁石３Ｂの切替スイッチ６１を端子３５ａから順次端子３５ｃに切り替えて第２の電磁石３Ｂを動作させてから、電源回路６のメインスイッチ６０をオフにし得る。そうすることで、被蒸着基板２の取り外しの際にも、電磁誘導の影響を全く受けることなく、電磁石３の磁界を簡単に解除し得る。すなわち、電磁石３の電流をオフにする際にも、電流の投入時と全く同じ電磁誘導の問題が生じやすいが、本実施形態によれば、その問題も解消し得る。

前述の例では、コア３１を長くして第２の電磁石３Ｂが形成されたが、前述のように、この例に限らず、コイル同士の電気的絶縁が得られれば、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２の上に多重に第２の電磁コイル３５が巻きつけられてもよい。また、第２の電磁石３Ｂが第１の電磁石３Ａの内部もしくは外周部に形成されてもよい。いずれの場合でも、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２と、第２の電磁コイル３５とは接続されることが好ましい。同時に電流を印加し得るからである。

（実施例２）
前述の図１に示される例では、同じコア３１に巻回される第１及び第２の電磁コイル３２、３５の巻回方向を変えることによって第１及び第２の電磁石３Ａ、３Ｂが形成されている。しかし、同じコアに２種類の電磁コイルが巻回される必要はない。例えば、図２に示されるように、第１の電磁石３Ａ（３Ａ１、３Ａ２）が複数個の単位電磁石３Ａ１、３Ａ２で形成されており、その一部又は全体の外周に第２の電磁石３Ｂが形成されてもよい。この例では、２個の単位電磁石３Ａ１、３Ａ２の外側に、設けられた筒体３６の回りに第３の電磁コイル３８が第１の電磁石３Ａと逆向きの磁界を発生させるように巻回されている。第１の電磁石３Ａ１、３Ａ２の電磁コイル３２が直列に接続されているが、並列接続でも構わない。しかし、巻き方向は同じ方向に形成されている。一方、第２の電磁石３Ｂの第３の電磁コイル３８は、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２と逆向きで、かつ、直列に接続されていることが好ましい。電流の投入が同時に行われる必要があるからである。

図２に示される例でも、図１の場合と同様に、第３の電磁コイル３８に複数の端子３８ａ、３８ｂ、３８ｃが形成されており、切替スイッチ６１によって、その接続が切り替えられるようになっている。他の構成は、前述の図１に示される例と同じであり、同じ部分には同じ符号を付して、その説明は省略される。

本発明の一実施形態の蒸着装置は、図３Ａに示されるように（電源回路６は図示されていない）、タッチプレート４上に載置される電磁石３と、電磁石３の一方の磁極の面にタッチプレート４を介して被蒸着基板２を保持できるように設けられる基板ホルダー２９と、基板ホルダー２９により保持される被蒸着基板２の電磁石３と反対面に設けられる蒸着マスク１と、蒸着マスク１と対向するように設けられ、蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源５とを有している。そして、蒸着マスク１が磁性体からなる金属層（金属支持層１２：図３Ｂ参照）を有し、電磁石３は、蒸着マスク１が有する金属支持層１２を吸着するように電磁コイル３２、３５に電流を印加する電源回路６（図１〜２、３Ｃ参照）に接続されている。蒸着マスク１は、マスクホルダー１５上に載置されており、基板ホルダー２９、及び、タッチプレート４を保持する支持フレーム４１はそれぞれ上に持ち上げられるようになっている。そして、図示しないロボットアームにより運搬された被蒸着基板２が基板ホルダー２９上に載せられ、基板ホルダー２９が下げられることにより、被蒸着基板２が蒸着マスク１と接触する。さらに支持フレーム４１を下げることにより、タッチプレート４が被蒸着基板２と重ね合される。その上に、電磁石３が図示しない電磁石支持部材の操作によりタッチプレート４上に装着される。なお、タッチプレート４は、被蒸着基板２を平坦にすると共に、図示されていないが内部に冷却水を循環させることにより、被蒸着基板２及び蒸着マスク１を冷却するために設けられている。このタッチプレート４は、蒸着マスク１の面での磁界の面内分布を均一にするために材質や厚さが定められる。

電磁石３は、図３Ｃに概略図が示されるように、鉄心などからなるコア（磁心）３１の周囲に第１及び第２の電磁コイル３２、３５が巻回されている。第２の電磁コイル３５は、前述のように、第１の電磁石３Ａの電磁コイル３２と逆向きに巻回されている。図３Ａは、例えば蒸着マスク１の大きさが、１.５ｍ×１.８ｍ程度の大きさになるので、図３Ｃに示される単位電磁石の断面が５ｃｍ角程度の大きさの磁心３１を有する電磁石３が、蒸着マスク１の大きさに合せて複数個（個々の電磁石を単位電磁石という）並べて配置された構造を示している（図３Ａでは、横方向が縮尺され、単位電磁石の数が少なく描かれている）。図３Ａに示される例では、各磁心３１に巻回される第１及び第２の電磁コイル３２、３５が直列に接続され、さらに複数個の単位電磁石が直列に接続されている。すなわち、単位電磁石の端子３２ｂ、３２ｃ、３２ｄで直列に接続され、全体の両端の端子３２ａ、３２ｅが図示しない電源回路に接続されている。しかし、それぞれの単位電磁石の電磁コイル３２が並列に接続されてもよい。また、数個単位が直列に接続されてもよい。単位電磁石の一部に独立して電流が印加されてもよい。しかし、電流の印加は、複数個の単位電磁石で同時に行われることが好ましい。

この電磁石３の電磁コイル３２に直流電流が流されると、図３Ｄに示されるように、右ネジの法則により磁界Ｈが発生する。その磁界Ｈ内に磁性体が置かれると、磁界Ｈの大きさに応じた磁気が磁性体に誘起される。この磁界Ｈの大きさは、前述のように、電磁コイル３２の巻数Ｎと流れる電流の大きさＩの積Ｎ・Ｉで定まる。従って、電磁コイル３２の巻数Ｎを多くするほど、また電流Ｉを大きくするほど大きな起磁力Ｎ・Ｉを得ることができる。しかし、このＮ・Ｉの変化の割合に応じて電磁誘導が発生するので、前述のように、この変化が大きすぎるとトラブルが生じる。そこで、この急激な磁界Ｈの変化にならないように、前述の第２の電磁石３Ｂ（図３Ｃ参照）が形成される。

図３Ａに示される例では、単位電磁石の周囲がシリコーンゴム、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂３３で固定されている。この樹脂３３は必ずしも必要ではないが、単位電磁石を固定することができ、電磁石３の取り扱いが容易になる。しかし、本実施形態では、この電磁石３は真空状態で使用されるものであるので、単位電磁石を樹脂３３で固めるのではなく、周囲を素通しにして熱放射で電磁石３を冷却し得るようにされてもよい。このとき、電磁石３の表面が、アルマイト処理等の黒色化処理がされた処理面であることが好ましい。また、電磁石３の表面が、例えば算術平均粗さＲａで、１０μｍ以上の粗面とされた粗面化処理面であってもよい。すなわち、表面粗さがＲａ１０μｍ以上になるように、表面の粗面化処理が行われることが好ましい。表面粗さがＲａ１０μｍということは、粗面化によって形成される凸部が理想的な半球であるとすると、表面積が２.１８倍になる。その結果、放熱効果も２倍以上になる。冷却装置は、このような熱放射又は前述のような水冷をすることができる装置の他、上述の電磁石３の処理面が形成された表面を有する電磁石３も含む広義の意味である。連続して電流が多く流される場合には、電磁石３が発熱する可能性があり、そのような場合は、電磁石３を水冷で冷却することが好ましい。例えば、前述の樹脂３３内に水冷管を埋め込み冷却水を流すことが考えられる。

図３Ａに示されるように、蒸着装置には基板ホルダー２９及びマスクホルダー１５が設けられている。この基板ホルダー２９は、複数のフック状のアームで被蒸着基板２の周縁部を保持し、上下に昇降できるように、図示しない駆動装置に接続されている。ロボットアームによりチャンバー内に搬入された被蒸着基板２をフック状のアームで受け取り、被蒸着基板２が蒸着マスク１に近接するまで基板ホルダー２９が下降する。そして位置合せを行えるように図示しない撮像装置も設けられている。タッチプレート４は支持フレーム４１により支持され、タッチプレート４を被蒸着基板２と接するまで下降させる駆動装置に支持フレーム４１を介して接続されている。タッチプレート４が下降されることにより、被蒸着基板２が平坦にされる。蒸着装置は、本実施形態の蒸着マスク１と被蒸着基板２との位置合せの際に、蒸着マスク１と被蒸着基板２のそれぞれに形成されたアライメントマークを撮像しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させる微動装置も備えている。位置合せは、電磁石３により蒸着マスク１を不必要に吸着させないように、電磁石３への通電を止めた状態で行われる。前述のように、本実施形態によれば、この位置合せの際に第１及び第２の電磁石３Ａ、３Ｂの両方を動作させて行うことによって、弱い磁界の下で、接近させて位置合せが行われ得る。なお、図示されていないが、蒸着装置は、図３Ａに示される装置の全体がチャンバー内に入れられ、内部を真空にする装置も備えられている。

蒸着マスク１は、図３Ｂに示されるように、樹脂フィルム１１と金属支持層１２と、その周囲に形成されるフレーム（枠体）１４を備えており、蒸着マスク１は、図３Ａに示されるように、フレーム１４が、マスクホルダー１５上に載置される。金属支持層１２に磁性材料が用いられる。その結果、電磁石３の磁心３１との間で吸引力が働き、被蒸着基板２を挟んで吸着される。なお、金属支持層１２は強磁性体で形成されてもよい。この場合、金属支持層１２は、電磁石３の強い磁界によって、着磁（外部磁界が除去されても強い磁化が残留する状態）される。このような強磁性体が用いられていると、電磁石３と蒸着マスク１とを分離する際に、電磁石３に逆向きの電流を流した方が分離しやすい。このような着磁のための強い磁界を生成する場合でも、本実施形態によって、電磁誘導による支障は生じない。また、電磁石３と蒸着マスク１とを分離する際に、第１及び第２の電磁石３Ａ、３Ｂの両方を動作させて行うことができる。

金属支持層１２としては、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ又はこれらの合金が用いられ得る。その中でも、被蒸着基板２との線膨張率の差が小さいこと、熱による膨張が殆どないことから、インバー（ＦｅとＮｉの合金）が特に好ましい。金属支持層１２の厚さは、５μｍ〜３０μｍ程度に形成される。

なお、図３Ｂでは、樹脂フィルム１１の開口１１ａと金属支持層１２の開口１２ａが被蒸着基板２（図３Ａ参照）側へ向かって先細りするようなテーパ形状になっている。その理由が以下に説明される。蒸着源５は、点状、線状、面状など、種々の蒸着源５が用いられ得る。例えばるつぼが線状に並べて形成されたライン型の蒸着源５（図３Ａの紙面と垂直方向に延びている）が、例えば紙面の左端から右端まで走査されることにより、被蒸着基板２の全面に蒸着が行われる。この蒸着源５は、前述のように、るつぼの形状により定まる蒸着材料の放射ビームの断面形状が、一定角度θで広がる断面扇形の形状で、蒸着材料を放射する。この扇形の断面形状の側面付近の蒸着粒子でも、金属支持層１２や樹脂フィルム１１に遮られることなく、被蒸着基板２の所定の場所に届くように、金属支持層１２及び樹脂フィルム１１の開口１２ａ及び開口１１ａがテーパ状に形成されている。金属支持層１２の開口１２ａが大きく形成されればテーパ状でなくてもよい。

（蒸着方法）
次に、本発明の一実施形態による蒸着方法が説明される。本発明の一実施形態の蒸着方法は、前述の図３Ａに示されるように、電磁石３と、被蒸着基板２と、磁性体を有する蒸着マスク１とを重ね合せ、かつ、電源回路６（図１〜２参照）からの電磁石３への通電によって被蒸着基板２と蒸着マスク１とを吸着させる工程、及び蒸着マスク１と離間して配置される蒸着源５からの蒸着材料５１の飛散によって被蒸着基板２に蒸着材料５１を堆積する工程、を含んでいる。そして、電磁石３が、第１の向きの磁界を発生させる第１の電磁石３Ａと、第１の向きと逆向きの磁界を発生させる第２の電磁石３Ｂとを有し、第１及び第２の電磁石３Ａ、３Ｂの同時の通電の後に第２の電磁石３Ｂをオフにすることにより行われる。電磁石３による吸着の前に、蒸着マスク１と被蒸着基板２との位置合せが行われてもよい。

前述のように、蒸着マスク１の上に被蒸着基板２が重ねられる。この被蒸着基板２と蒸着マスク１との位置合せが次のように行われる。被蒸着基板２と蒸着マスク１のそれぞれに形成された位置合せ用のアライメントマークを撮像装置で観察しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させることにより行われる。この際、前述のように、第１及び第２の電磁石３Ａ、３Ｂを共に動作させた状態であれば、弱い磁界で被蒸着基板２と蒸着マスク１とを接近させて行える。しかし、磁界を全く発生させないで位置合せがされてもよい。この方法により、蒸着マスク１の開口１１ａと被蒸着基板２の蒸着場所（例えば後述される有機ＥＬ表示装置の場合、装置基板の第１電極２２のパターン）とを一致させることができる。位置合せされた後に、第２の電磁石３Ｂがオフにされるか、第１及び第２の電磁石３Ａ、３Ｂを動作させてから第２の電磁石３Ｂがオフにされる。磁束が安定したら、その磁束が維持され、電磁誘導の発生も殆どなく、安定した磁場が得られる。その結果、電磁石３と蒸着マスク１との間で強い吸引力が働き、被蒸着基板２と蒸着マスク１とがしっかりと接近する。

その後、図３Ａに示されるように、蒸着マスク１と離間して配置される蒸着源５からの蒸着材料５１の飛散（気化又は昇華）によって被蒸着基板２に蒸着材料５１が堆積される。具体的には、前述のように、るつぼなどか線状に並べて形成されたラインソースが用いられるが、これには限定されない。例えば有機ＥＬ表示装置を作製する場合、開口１１ａが一部の画素に形成された蒸着マスク１が複数種類用意され、その蒸着マスク１が取り換えられて複数回の蒸着作業で有機層が形成される。

この蒸着方法によれば、電磁石３により生成される磁界（磁束）は、電流の印加の初期では、第１の電磁石３Ａと第２の電磁石３Ｂとの相殺によって、磁界（磁場）が小さく、電磁誘導による起電力が抑制される。しかし、第２の電磁石３Ｂのオフによって、磁界は本来の磁界となり、強い吸着力によって被蒸着基板２と蒸着マスク１との接近は充分に得られる。この第２の電磁石３Ｂのオフは、一度に行われないで、段階的に行われてもよい。その結果、電磁誘導により被蒸着基板２に流れる過電流が抑制され、被蒸着基板２に形成された素子や有機材料などへの影響を抑制することができる。

本実施形態では、蒸着が完了して被蒸着基板２を取り外すために、電磁石３をオフにする場合にも、電流の投入と逆の方法で行える。すなわち、第２の電磁石３Ｂを動作させてから、電磁石３がオフにされることが好ましい。第１の電磁石３Ａがオフにされる場合に、急激に電流が所定の値から０に変化するため、電流投入時とは逆向きの電磁誘導が発生するが、その電磁誘導が小さく制御され得る。

（有機ＥＬ表示装置の製造方法）
次に、上記実施形態の蒸着方法を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する方法が説明される。蒸着方法以外の製造方法は、周知の方法で行えるため、本発明の蒸着方法により有機層を積層する方法を主として、図５〜６を参照しながら説明される。

本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板２１の上に図示しないＴＦＴ、平坦化膜及び第１電極（例えば陽極）２２を形成し、その一面に蒸着マスク１を位置合せして重ね合せ、蒸着材料５１を蒸着するに当たり、前述の蒸着方法を用いて有機層の積層膜２５を形成することを含んでいる。積層膜２５上に第２電極２６（図６参照；陰極）が形成される。

例えばガラス板などの支持基板２１は、完全には図示されていないが、各画素のＲＧＢサブ画素ごとにＴＦＴなどの駆動素子が形成され、その駆動素子に接続された第１電極２２が、平坦化膜上に、ＡｇあるいはＡＰＣなどの金属膜と、ＩＴＯ膜との組み合わせにより形成されている。サブ画素間には、図５〜６に示されるように、サブ画素間を区分するＳｉＯ₂又はアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁バンク２３が形成されている。このような支持基板２１の絶縁バンク２３上に、前述の蒸着マスク１が位置合せして固定される。この固定は、前述の図３Ａに示されるように、例えば支持基板２１の蒸着面と反対側にタッチプレート４を介して設けられる電磁石３を用いて、吸着することにより行われる。前述のように、蒸着マスク１の金属支持層１２（図３Ｂ参照）に磁性体が用いられているので、電磁石３により磁界が与えられると、蒸着マスク１の金属支持層１２が磁化して磁心３１との間で吸引力が生成する。電磁石３が磁心３１を有しない場合でも、電磁コイル３２に流れる電流により発生する磁界によって吸着される。この際、前述のように、電流投入時には、第１及び第２の電磁石３Ａ、３Ｂを同時に動作させることによって、急激な磁束変化は生じない。従って、電磁誘導による起電力の影響が抑制される。なお、蒸着マスク１の開口１１ａは絶縁バンク２３の表面の間隔よりも小さく形成されている。絶縁バンク２３の側壁には有機材料ができるだけ被着しないようにし、有機ＥＬ表示装置の発光効率の低下の防止が図られている。

この状態で、図５に示されるように、蒸着装置内で蒸着源（るつぼ）５から蒸着材料５１が飛散され、蒸着マスク１の開口１１ａが形成された部分のみの支持基板２１上に蒸着材料５１が蒸着され、所望のサブ画素の第１電極２２上に有機層の積層膜２５が形成される。前述のように、蒸着マスク１の開口１１ａは、絶縁バンク２３の表面の間隔より小さく形成されているので、絶縁バンク２３の側壁には蒸着材料５１は堆積されにくくなっている。その結果、図５〜６に示されるように、ほぼ、第１電極２２上のみに有機層の積層膜２５が堆積される。この蒸着工程は、順次蒸着マスク１が交換され、各サブ画素に対して行われてもよい。複数のサブ画素に同時に同じ材料が蒸着される蒸着マスク１が用いられてもよい。蒸着マスク１が交換される場合には、図５には図示されていない電磁石３（図３Ａ参照）により蒸着マスク１の金属支持層１２（図３Ｂ参照）への磁界を除去するように電源回路６（図１〜２参照）がオフにされる。この際にも、支持基板２１に形成されるＴＦＴなどの素子が電磁誘導の影響を抑制できるように第２の電磁石３Ｂが動作されてから電源回路６がオフにされることが好ましい。

図５〜６では、有機層の積層膜２５が単純に１層で示されているが、有機層の積層膜２５は、異なる材料からなる複数層の積層膜２５で形成されてもよい。例えば陽極２２に接する層として、正孔の注入性を向上させるイオン化エネルギーの整合性の良い材料からなる正孔注入層が設けられる場合がある。この正孔注入層上に、正孔の安定な輸送を向上させると共に、発光層への電子の閉じ込め（エネルギー障壁）が可能な正孔輸送層が、例えばアミン系材料により形成される。さらに、その上に発光波長に応じて選択される発光層が、例えば赤色、緑色に対してはＡｌｑ₃に赤色又は緑色の有機物蛍光材料がドーピングされて形成される。また、青色系の材料としては、ＤＳＡ系の有機材料が用いられる。発光層の上には、さらに電子の注入性を向上させると共に、電子を安定に輸送する電子輸送層が、Ａｌｑ₃などにより形成される。これらの各層がそれぞれ数十ｎｍ程度ずつ積層されることにより有機層の積層膜２５が形成されている。なお、この有機層と金属電極との間にＬｉＦやＬｉｑなどの電子の注入性を向上させる電子注入層が設けられることもある。本実施形態では、これらも含めて有機層の積層膜２５と言っている。このような積層膜２５は、電磁誘導の影響を受ける可能性があるが、本実施形態では、前述のように電流の投入又は切断の際に、第１の電磁石３Ａと逆向きの磁界を発生させる第２の電磁石３Ｂを動作させているので、磁界の急激な変化は生じない。その結果、電磁誘導の影響が抑制される。

有機層の積層膜２５のうち、発光層は、ＲＧＢの各色に応じた材料の有機層が堆積される。また、正孔輸送層、電子輸送層などは、発光性能を重視すれば、発光層に適した材料で別々に堆積されることが好ましい。しかし、材料コストの面を勘案して、ＲＧＢの２色又は３色に共通して同じ材料で積層される場合もある。２色以上のサブ画素で共通する材料が積層される場合には、共通するサブ画素に開口が形成された蒸着マスク１が形成される。個々のサブ画素で蒸着層が異なる場合には、例えばＲのサブ画素で１つの蒸着マスク１を用いて、各有機層を連続して蒸着することができる。また、ＲＧＢで共通の有機層が堆積される場合には、その共通層の下側まで、各サブ画素の有機層の蒸着がなされ、共通の有機層のところで、ＲＧＢに開口が形成された蒸着マスク１を用いて一度に全画素の有機層の蒸着がなされる。なお、大量生産する場合には、蒸着装置のチャンバーが何台も並べられ、それぞれに異なる蒸着マスク１が装着されていて、支持基板２１（被蒸着基板２）が各蒸着装置を移動して連続的に蒸着が行われてもよい。

ＬｉＦ層などの電子注入層などを含む全ての有機層の積層膜２５の形成が終了したら、前述のように、電磁石３の電源回路６をオフにし蒸着マスク１から電磁石３が分離される。その後、第２電極（例えば陰極）２６が全面に形成される。図６に示される例は、トップエミッション型で、図中支持基板２１と反対面から光を出す方式になっているので、第２電極２６は透光性の材料、例えば、薄膜のＭｇ-Ａｇ共晶膜により形成される。その他にＡｌなどが用いられ得る。なお、支持基板２１側から光が放射されるボトムエミッション型の場合には、第１電極２２にＩＴＯ、Ｉｎ₃Ｏ₄などが用いられ、第２電極２６としては、仕事関数の小さい金属、例えばＭｇ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｌなどが用いられ得る。この第２電極２６の表面には、例えばＳｉ₃Ｎ₄などからなる保護膜２７が形成される。なお、この全体は、図示しないガラス、樹脂フィルムなどからなるシール層により封止され、有機層の積層膜２５が水分を吸収しないように構成される。また、有機層はできるだけ共通化し、その表面側にカラーフィルタを設ける構造にすることもできる。

（まとめ）
（１）本発明の第１の実施形態に係る蒸着装置は、電磁石と、前記電磁石の一つの磁極と対向する位置に設けられ、被蒸着基板を保持する基板ホルダーと、前記基板ホルダーによって保持される前記被蒸着基板の前記電磁石と反対面に対向する位置に設けられ、磁性体を有する蒸着マスクと、前記蒸着マスクと対向させて設けられ、蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源と、前記電磁石を駆動する電源回路と、を有する蒸着装置であって、前記電磁石が、第１の向きの磁界を発生させる第１の電磁石と、前記第１の向きと逆向きの磁界を発生させる第２の電磁石とを有している。

本発明の一実施形態の蒸着装置によれば、電磁石で蒸着マスクを吸着する構成にしているので、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置合せは、磁場の印加なしで、又は弱い磁場で容易に行うことができる。また、磁場の印加によって、その間に挟まれる被蒸着基板と蒸着マスクとが充分に接近され得る。しかも、本実施形態では、電磁石が第１の向きの磁界を発生させる第１の電磁石と、第１の向きとは逆向きの第２向きの磁界を発生させる第２の電磁石とを含んでいる。そのため、電流の投入時に第２の電磁石の動作によって磁界は弱くされ得る。そうすることによって、電磁石に電流を投入しても、被蒸着基板に形成されるＴＦＴなどの素子が、電流の投入によって発生する電磁誘導の影響を受けるのを抑制し得る。

（２）前記電源回路は、前記第１及び第２の電磁石の同時の通電後に前記第２の電磁石の通電をオフにする切替スイッチを有することによって、前述の通電開始時に電磁誘導の影響を避けながら、通常の動作時には所望の磁界を得ることができる。

（３）前記第１の電磁石に対応する第１の電磁コイルと、前記第２の電磁石に対応する第２の電磁コイルとが直列に接続され、前記第２の電磁コイルは前記第１の電磁コイルよりも少ない巻数で、かつ、前記第１の電磁コイルと逆向きに巻回されていてもよい。２つの電磁コイルが直列に接続されることによって、２つの電磁石に同時に電流を印加することができる。また、第２の電磁コイルによって、第１の電磁コイルによる磁界の一部が相殺される。

（４）前記第２の電磁コイルは両端の端子の他に、前記第２の電磁コイルの中間に第３端子を有し、前記切替スイッチは前記第２の電磁コイルの端子の切り替えによって段階的に前記第２の電磁石の通電をオフにしてもよい。第２の電磁石をオフにすることによって発生し得る電磁誘導の影響を避けることができる。

（５）前記第１の電磁石が単位電磁石を複数個配列することで形成され、前記第２の電磁石が前記単位電磁石の複数個を取り囲むように巻回される第３の電磁コイルによって形成されてもよい。電磁石のスペースによって選択し得る。

（６）前記第３の電磁コイルは両端の端子の他、前記第３の電磁コイルの中間に第３端子を有し、前記切替スイッチは前記第３の電磁コイルの端子の切り替えによって段階的に前記第２の電磁石の通電をオフにすることもできる。前述のように、段階的に第２の電磁石をオフにすることができる。

（７）また、本発明の第２の実施形態の蒸着方法は、電磁石と、被蒸着基板と、磁性体を有する蒸着マスクとを重ね合せ、かつ、電源回路からの前記電磁石への通電によって前記被蒸着基板と前記蒸着マスクとを吸着させる工程、及び前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、を含み、前記電磁石が、第１の向きの磁界を発生させる第１の電磁石と、前記第１の向きと逆向きの磁界を発生させる第２の電磁石とを有し、前記第１及び第２の電磁石の同時の通電の後に前記第２の電磁石をオフにすることを含んでいる。

本発明の第２の実施形態の蒸着方法によれば、電磁石への電流の投入時には、第１の電磁石と第２の電磁石とが同時に動作するため、磁界が弱くなり、電磁誘導の影響が抑制される。一方、電流の投入後に第２の電磁石がオフにされるので、第１の電磁石による磁界がそのまま提供され、必要な吸着力が得られる。その結果、被蒸着基板と蒸着マスクとの吸着が充分に行われながら、素子や有機層の特性の劣化が抑制され得る。

（８）前記第２の電磁石をオフにする際に、段階的にオフにすることによって、第２の電磁石をオフにする際の逆向きの電磁誘導の発生も抑制され得る。

（９）前記蒸着材料の蒸着の完了後に、前記第２の電磁石を動作させてから、前記電磁石への電流をオフにすることによって、電流をオフにする際の電磁誘導の発生も抑制され得る。

（１０）さらに、本発明の第３の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板上にＴＦＴ及び第１電極を少なくとも形成し、前記支持基板上に前記（７）〜（９）のいずれかの蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第２電極を形成することを含んでいる。

本発明の第３の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製法によれば、有機ＥＬ表示装置が製造される際に、支持基板の上に形成される素子や有機層の特性が劣化せず、繊細なパターンの表示画面が得られる。

１蒸着マスク
２被蒸着基板
３電磁石
３Ａ第１の電磁石
３Ｂ第２の電磁石
４タッチプレート
５蒸着源
６電源回路
１１樹脂フィルム
１１ａ開口
１２金属支持層
１２ａ開口
１４フレーム
１５マスクホルダー
２１支持基板
２２第１電極
２３絶縁バンク
２５積層膜
２６第２電極
２７保護膜
２９基板ホルダー
３１磁心（コア）
３２電磁コイル（第１の電磁コイル）
３３樹脂
３５第２の電磁コイル
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ端子
３６筒体
３８第３の電磁コイル
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ端子
４１支持フレーム
５１蒸着材料
６０メインスイッチ
６１切替スイッチ

Claims

第１の電磁石と、前記第１の電磁石が発生する磁界の向きと逆向きの磁界を発生させる第２の電磁石とを有する電磁石と、
前記電磁石の一つの磁極と対向する位置に設けられ、被蒸着基板を保持する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーによって保持される前記被蒸着基板の前記電磁石と反対面に対向する位置に設けられ、磁性体を有する蒸着マスクと、
前記蒸着マスクと対向させて設けられ、蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源と、
前記電磁石を駆動する電源回路と、
を備え、
前記電磁石が冷却装置を備えている、蒸着装置。
前記冷却装置は、前記第１の電磁石及び前記第２の電磁石の少なくとも一方が複数個の単位電磁石によって形成され、前記複数個の単位電磁石が、樹脂によって固定されており、かつ、前記樹脂内に水冷管が埋め込まれている、請求項１に記載の蒸着装置。
前記樹脂が、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、及びエポキシ樹脂のうちの少なくとも１種である請求項２に記載の蒸着装置。
前記冷却装置が、前記電磁石の表面に黒色化処理が施されることによって形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記冷却装置が、前記電磁石の表面の粗さＲａを１０μｍ以上にすることによって形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸着装置。
支持基板上にＴＦＴ及び第１電極を少なくとも形成し、
前記支持基板上に請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着装置を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、
前記積層膜上に第２電極を形成する
ことを含む有機ＥＬ表示装置の製造方法。