(57)【要約】【課題】  窓枠形状のフレームに、テンションを掛けた状態のメタルマスクを固定、保持させた形態の蒸着用のマスクユニットにおいて、フレームの軽量化を図る。【解決手段】  窓枠形状の薄板１３ｂにエッチングにより多数の穴３１を形成しておき、その薄板１３ｂを多数枚積層し、熱拡散結合により一体化することで、一体構造のフレーム１３を形成し、穴３１の存在によって軽量化を図る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタルマスクを取り付けるための窓枠形状のフレームであって、多数の穴を形成した窓枠形状の薄板を複数枚積層して接合し、一体化したことを特徴とするメタルマスク用フレーム。
【請求項２】
前記薄板が０．１〜１ｍｍの厚さのものであり、前記穴がエッチングで形成されており、積層した複数枚の薄板が熱拡散結合により一体化されていることを特徴とする請求項１記載のメタルマスク用フレーム。
【請求項３】
前記薄板に形成した穴の直径又は相当直径が、前記薄板の肉厚ｔの０．３倍〜３倍であり、前記薄板に対する穴の開口率が、１０〜７０％であることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルマスク用フレーム。
【請求項４】
積層した複数枚の薄板における穴形成パターンが複数種類あることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のメタルマスク用フレーム。
【請求項５】
前記薄板がインバー材で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のメタルマスク用フレーム。
【請求項６】
窓枠形状の薄板にエッチングで複数の穴を形成するエッチング工程と、穴を形成した複数の薄板を積層し熱拡散結合させて一体化する加圧加熱工程とを有するメタルマスク用フレームの製造方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項記載のメタルマスク用フレームと、テンションを付加された状態で前記フレームに固定されたメタルマスクとを備えたマスクユニット。
【請求項８】
請求項７記載のマスクユニットを用いて、有機ＥＬ素子の有機層又はカソード電極を蒸着することを特徴とする、有機ＥＬ素子材料の蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、有機ＥＬ素子製造における蒸着工程で使われるようなメタルマスクを保持させるための窓枠形状のフレーム及びその製造方法に関する。また、本発明はそのフレームにメタルマスクを固定して形成したマスクユニット並びにそのマスクユニットを用いた有機ＥＬ素子材料の蒸着方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ素子製造において真空蒸着が行われており、その蒸着用のマスクとして、蒸気の通過を許容する多数の細長い微少な開口部を備えたマスク部を有するメタルマスクが使用されている。そして蒸着に当たってはそのメタルマスクを、前記マスク部よりも大きい開口を備えた剛性の大きい窓枠形状のフレームに磁石等によって取り付けていた。しかしながら、近年、パターニングの微細化が進み、マスク部に形成している開口部が微細になり且つメタルマスクの板厚自体も薄くなってくると、メタルマスクを単に窓枠形状のフレームに磁石等を用いて固定しただけでは、マスク部にゆがみやたるみが生じ、開口部の精度が維持できなくなるという問題が生じた。
【０００３】
そこで、本出願人はこの問題を解決すべく検討の結果、図１０に示すように、極く薄い金属板で製作し且つ複数のマスク部２を形成した構造の多面付けのメタルマスク１でも、そのメタルマスク１の４辺のそれぞれを、複数のクランプで把持し、各クランプによってメタルマスク１に矢印で示すようにテンションを付加し、且つそのテンションを各クランプごとに調整することで、メタルマスク１をゆがみやたるみの無い平坦な状態とし且つ各マスク部２の開口部を一定ピッチに保持でき、しかも、その状態で、開口４を備えた窓枠形状のフレーム３にスポット溶接等によって取り付け、周縁の不要部分を除去することで、図１１に示すように、メタルマスク１をテンションが付加され平坦となった状態に保持した構造のマスクユニット５を形成しうることを見出し、メタルマスクをゆがみやたるみの無い状態で窓枠形状のフレームに固定する方法及び装置を開発した（特開２００４−３１１３３５号公報参照）。
【０００４】
ここで、フレーム３はメタルマスク１に付加したテンションに耐える剛性を備えたものとする必要があり、通常、厚さ２〜３０ｍｍ程度の、強度の大きい金属材（例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼）の中実構造で作られている。また、温度変化の影響を極力避けるため、線膨張係数の小さいインバー材で形成したフレームも知られている（特開２００４−３２３８８８号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、従来用いられているフレームは、ステンレス鋼やインバー材等の金属材の中実構造であるため、重量が大きく、特にメタルマスクの大型化が進むと窓枠形状のフレームも当然大型化して重量が増し、ハンドリングが困難となるとか、マスクユニットをセットする対象の装置の重量制限以上になってしまうといった問題が生じた。フレームの軽量化対策として、アルミ材料を使用することが考えられるが、アルミ材料は線膨張係数が大きく、温度変化の影響を大きく受けてしまい、メタルマスクを張った状態でフレームに固定しても、その後の温度変化でメタルマスクにゆがみやたるみが生じたり、マスク部の位置に狂いが生じるといった問題が生じる。また、アルミ材料は剛性の面でも、ステンレス鋼やインバー材に大きく劣っている。
【特許文献１】特開２００４−３１１３３５号公報
【特許文献２】特開２００４−３２３８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る状況に鑑みてなされたもので、ステンレス鋼やインバー材などの、アルミ材料に比べて線膨張係数のはるかに小さい材料を用いながら、軽量化を図った、メタルマスク用のフレーム及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願請求項１に係る発明は、メタルマスクを取り付けるための窓枠形状のメタルマスク用フレームの軽量化を図るため、該フレームを、多数の穴を形成した窓枠形状の薄板を複数枚積層して接合し、一体化した構造としたものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、上記した請求項１に係る発明のメタルマスク用フレームにおいて、前記薄板を０．１〜１ｍｍの厚さのものとし、前記穴をエッチングで形成し、更に、積層した複数枚の薄板を熱拡散結合により一体化するという構成としたものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、上記した請求項１又は２に係る発明のメタルマスク用フレームにおいて、前記薄板に形成した穴の直径（円形穴の場合）又は相当直径（非円形穴の場合）を、前記薄板の肉厚ｔの０．３倍〜３倍とし、前記薄板に対する穴の開口率を、１０〜７０％とするという構成としたものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、上記した請求項１から３のいずれか１項に係る発明のメタルマスク用フレームにおいて、積層した複数枚の薄板における穴形成パターンを複数種類用いるという構成としたものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、上記した請求項１から４のいずれか１項に係る発明のメタルマスク用フレームにおいて、前記薄板をインバー材で形成するという構成としたものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、メタルマスク用フレームの製造方法を提供するもので、窓枠形状の薄板にエッチングで複数の穴を形成するエッチング工程と、穴を形成した複数の薄板を積層し熱拡散結合させて一体化する加圧加熱工程とを有する構成としたものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、上記した請求項１から５のいずれか１項記載のメタルマスク用フレームと、テンションを付加された状態で前記フレームに固定されたメタルマスクとを備えたマスクユニットである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明のマスクユニットを用いて、有機ＥＬ素子の有機層又はカソード電極を蒸着することを特徴とする、有機ＥＬ素子材料の蒸着方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のメタルマスク用フレームは、多数の穴を形成した窓枠形状の薄板を複数枚積層して接合し、一体化した構造としたことにより、フレーム内に多数の穴による空間が存在することとなり、材質に制限されることなく軽量化を図ることができ、大型化した場合においても過重量を防ぐことができる。また、フレームの形成材料として、アルミ材料等の線膨張係数の大きいものを用いる必要がなく、従来と同様にステンレス鋼やインバー材を用いることができ、これによって温度変化の影響を受けにくくすることができる。更に、製造に当たっては薄板に対して穴を形成すればよいので、大きいコストアップを伴うことなく製造可能であり、経済的である。
【００１６】
ここで、請求項２に記載のように、薄板を０．１〜１ｍｍの厚さのものとし、前記穴をエッチングで形成し、更に、積層した複数枚の薄板を熱拡散結合により一体化するという構成とすると、各薄板に対して所望形状、サイズの穴を所望のパターンで容易に且つ低コストで形成することができ、且つ積層した薄板を強固に且つ確実に接合して一体化できる。
【００１７】
薄板に形成する穴の形状、サイズ、ピッチ等は任意であるが、請求項３に記載のように、穴の直径又は相当直径を、薄板の肉厚ｔの０．３倍〜３倍とし、前記薄板に対する穴の開口率を、１０〜７０％とすると、小サイズの多数の穴が薄板全面に分布することとなり、薄板を積層して形成したフレームにおける部分的な剛性のむらを小さく抑えることができる。
【００１８】
特に、請求項４に記載のように、積層した複数枚の薄板における穴形成パターンを複数種類用いるという構成とすると、穴の位置がフレームの厚さ方向にも分散することとなり、フレーム内における剛性が一層均一となり、部分的な剛性のむらを一層小さく抑え、結果的に剛性を高くすることができる。
【００１９】
本発明のメタルマスク用フレームを構成する薄板には、ステンレス鋼、インバー材等の剛性の大きい材料を使用できるが、なかでも、インバー材を用いると、線膨張係数がきわめて小さいため、温度変化の影響を受けにくく、このためシビアな温度管理が不要となるとか、高精度パターンでの蒸着を行うことができるといった利点が得られる。
【００２０】
請求項６に係る発明の製造方法は、窓枠形状の薄板にエッチングで複数の穴を形成するエッチング工程と、穴を形成した複数の薄板を積層し熱拡散結合させて一体化する加圧加熱工程とを有する構成としたことにより、上記した本発明のメタルマスク用フレームを製造することができ、且つ、この製造工程に用いるエッチング工程及び加圧加熱工程自体は従来より知られている汎用の技術であるので、困難を伴うことなく実施可能である。
【００２１】
請求項７に係る発明のマスクユニットは、請求項１から５のいずれか１項記載のメタルマスク用フレームと、テンションを付加された状態で前記フレームに固定されたメタルマスクとを備えた構成としたことにより、軽量なフレームにメタルマスクがゆがみやたるみの無い状態で固定された状態に保持されており、ハンドリングが容易であると共にマスクユニットをセットする対象の装置に支障なくセットとして使用することができる。
【００２２】
請求項８に係る発明の蒸着方法は、請求項７に係る発明のマスクユニットを用いて、有機ＥＬ素子の有機層又はカソード電極を蒸着する構成としたことにより、高精細パターンの有機層又はカソード電極を高品質で且つ生産性良く形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、有機ＥＬ素子製造における多面付けのマスクユニットを例にとって本発明の好適な実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るメタルマスク用フレームを用いたマスクユニットの概略斜視図、図２はそのマスクユニットを構成する部品を組立前の状態で示す概略斜視図である。図１、図２において、全体を参照符号１１で示すマスクユニットは、メタルマスク１２と、そのメタルマスク１２を張った状態に保持するようメタルマスク１２の周縁部分をスポット溶接部２０を介して固定、保持した剛性の大きい窓枠形状のフレーム１３を備えている。
【００２４】
メタルマスク１２は、金属薄板製のもので、複数のマスク部１５を縦横に並べて形成している。各マスク部１５は、エッチング等によって形成した多数の微少な開口部を備えたものである。各マスク部１５における開口部は、蒸着時に蒸気の通過を許容するためのものであり、その開口部の形状、配列は任意であり、例えば、細長いスリット状の開口部を平行に並べたもの、スロット状の開口部を縦方向に並べると共に平行にも並べたもの等を挙げることができる。フレーム１３に取り付ける前のメタルマスク１２は、フレーム１３よりも縦横両方向ともに大きいサイズに作られており、フレーム１３の外周縁にほぼ対応する位置に、折り曲げることで容易に切断可能な易切断線１９をハーフエッチングなどによって形成している。なお、易切断線１９は、メタルマスク１２に加えるテンションには耐え得る強度を備えたものである。メタルマスク１２の厚さ、マスク部１５の寸法、それに形成した多数の微少な開口部の寸法等は特に限定するものではないが、代表的なものとして、メタルマスク１２の厚さは３０〜２００μｍ、マスク部１５の寸法は長さが５０〜７０ｍｍ、幅が３０〜５０ｍｍ、開口部の幅が４０〜１００μｍ、平行に配列された開口部間の無孔部分の幅が８０〜２００μｍ等を例示できる。
【００２５】
フレーム１３は、メタルマスク１２の多数のマスク部１５を形成した領域を包含する大きさの開口１７を備えた窓枠形状のものである。このフレーム１３は、テンションを付加した状態のメタルマスク１２を取り付けた後においても、そのメタルマスク１２のテンションによってたわんでメタルマスクにゆがみやたるみが生じることがないよう、また、保管時、蒸着装置への取付時、蒸着操作時などの取り扱い時においても、メタルマスク１２を平坦な状態に保持しうる剛性を備えたものである。以下、フレーム１３の構造及び製造方法を詳述する。
【００２６】
図３は、フレーム１３を形成する部品を組み立て前の状態で示す概略斜視図、図４（ａ）は組み立て後のフレーム１３の概略斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視概略断面図である。フレーム１３は、複数枚の窓枠形状の薄板１３ａ、１３ｂを積層して接合し、一体化した構造のものである。ここで用いている薄板１３ａ、１３ｂは平面形状が同一のものである。薄板１３ｂには、フレーム１３の軽量化を図るため、薄板１３ｂのほぼ全面に多数の穴３１を形成している。フレーム１３の上面、下面及びそれらの近傍に配置する薄板１３ａは、穴を形成していない薄板である。なお、薄板１３ａにも、薄板１３ｂと同様に多数の穴を形成しておいてもよいが（フレーム１３を薄板１３ｂのみを積層して形成してもよいが）、本実施の形態ではフレーム１３の表層に穴のない薄板１３ａを用いたことで、フレーム１３の上面及び下面を、穴の無い平坦面とすることができる。
【００２７】
フレーム１３に用いる薄板１３ａ、１３ｂの厚さとしては、限定するものではないが、０．１〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。この範囲の厚さの薄板を用いることで、穴３１をエッチングによって容易に形成することができる。穴３１の形成方法は任意であり、パンチング等を用いてもよいが、エッチングを用いることが、薄板１３ｂに対して所望形状、サイズの穴３１を所望のパターンで容易に且つ低コストで形成することができるので好ましい。穴３１は、ハーフエッチング等で形成した有底のものでもよいが、軽量化効果を増大させる上からは薄板を貫通した貫通穴を用いることが好ましい。穴３１の形状、サイズ等は任意であるが、小サイズの穴を多数、薄板１３ｂの全面に均等に配置することが、薄板１３ｂに生じる応力集中を避け、薄板全面の剛性を均一化でき、形成したフレーム１３における部分的な剛性のむらを小さく抑えることができるので好ましい。穴３１の形状としては円形が好ましいが、これに限らず、楕円形、長方形、三角形、四角形、五角形以上の多角形等としてもよい。穴３１の具体的なサイズとしては、前記したように極力小さくすることが好ましいが、エッチングで形成する場合にはあまり小さくするとエッチングが困難となるため、これらを考慮して、穴３１の直径ｄ（円形穴の場合）又は相当直径ｄ（非円形穴の場合）を、薄板１３ｂの厚さｔに対して、ｄ＝０．３〜３ｔ  となるように設定することが好ましい。なお、ここで相当直径とは、非円形穴と同一面積の円形穴の直径を示すものとする。
【００２８】
薄板１３ｂに対する穴３１の開口率は、大きくするほど軽量化は図れるが剛性が低下するので、必要な剛性と軽量化を考慮して定めればよく、おおよその目安としては、１０〜７０％程度とする。穴３１の配列は格子状、千鳥状等任意である。一つのフレーム１３に用いる薄板１３ｂは、すべてに同じ穴３１が同じ配列で形成された同一の穴形成パターンのものを用いてもよいが、この構造に代えて、穴の位置をずらせるとか、穴のピッチを異ならせるとか、穴の配列を異ならせるとか、穴径を異ならせるとか、穴形状を異ならせる等によって、穴形成パターンを異ならせた薄板１３ｂを複数種類用意し、積層する際にこれらを適当に混ぜ合わせ、穴３１がずれた位置となるように積層して接合し、一体化する構造としてもよい。この構造を採用すると、形成したフレーム１３内において穴３１が三次元的に分布し、三次元的な接合構造となって応力が三次元的に分散することとなり、フレーム１３における部分的な剛性のむらを一層小さく抑え、結果的に剛性を大きくできる利点が得られる。
【００２９】
一つのフレーム１３に用いる薄板１３ａ、１３ｂの使用個数、フレーム１３の厚さ、フレーム１３の窓枠部分の幅（開口部１７の内周面とフレーム外周面との距離）等は、フレーム１３に必要な剛性を付与できると共にメタルマスク１２を固定するのに必要な面積を確保でき、且つこのフレーム１３を用いて形成したマスクユニット１１の蒸着装置への取り付けに必要な寸法を確保できるように定める。例えば、フレーム１３の厚さとしては、２ｍｍ〜３０ｍｍ程度を例示でき、窓枠部分の幅としては、５ｍｍ〜５０ｍｍ程度を例示できる。
【００３０】
積層した薄板１３ａ、１３ｂの接合方法としては、固相拡散結合、液相拡散結合等の熱拡散結合を最も好適な例として挙げることができる。熱拡散結合は、積層した薄板１３ａ、１３ｂの全体を加圧加熱することで、各接合面間に拡散を生じさせて接合するものであるので、接合面間に強固な接合が得られ、多数枚の薄板１３ａ、１３ｂの積層体を効率よく接合、一体化して強度の大きいフレーム１３を形成することができる。なお、熱拡散結合に代えて、接着剤を用いた接合、抵抗溶接を用いた接合等を用いても良い。
【００３１】
フレーム１３を形成する薄板１３ａ、１３ｂの材質としては、強度が大きく、線膨張係数の小さいものが好ましく、例えば、ステンレス鋼、インバー材等を挙げることができる。特に、インバー材は線膨張係数がきわめて小さいので好ましい。ここで用いるインバー材としては、Ｆｅ−３６％Ｎｉの標準組成のものでもよいし、この標準組成のＮｉの一部をＣｏに置換したもの、或いは微量のＭｎを添加したものでもよい。これらのインバー材はきわめて低い線膨張係数を示しており、例えば、Ｆｅ−３６％Ｎｉの標準組成のものでは、線膨張係数が１．２×１０-6／Ｋ程度であり、また、標準組成のＮｉの一部をＣｏに置換したもの、或いは微量のＭｎを添加したものでは、線膨張係数が０．１×１０-6／Ｋ程度である。
【００３２】
次に、上記構成のフレーム１３の好適な製造方法を説明する。まず、金属の薄板を用意し、所定の窓枠形状に打ち抜く。次いでその薄板にエッチングを施し、所望の穴形成パターンで多数の穴３１を形成し、薄板１３ｂを作成する。このようにして作成した薄板１３ｂを必要枚数積層し、その上下面に、窓枠形状に打ち抜いた後、穴開け加工を施していない薄板１３ａを必要枚数積層する。この際必要に応じ、各薄板間の接合面にアモルファス金属等のインサート材を介在させておく。その後、積層した薄板１３ａ、１３ｂの全面を加圧し且つ薄板１３ａ、１３ｂを加熱する。この加圧加熱を熱拡散に必要な時間に渡って継続する。これにより、薄板１３ａ、１３ｂの各接合面間に拡散が生じ、各接合面間が強固に接合し、積層した薄板１３ａ、１３ｂが一体化する。以上の工程により、フレーム１３が製造される。
【００３３】
得られたフレーム１３は、薄板１３ｂに形成した多数の穴３１によって軽量化が図られており、アルミ材料等の軽量材料を用いることなくフレーム１３を軽量化することができる。なお、穴３１を形成したことにより、剛性は、中実構造に比べると若干低下するが、フレーム１３の厚さを若干増加させることにより、大きい重量増を伴うことなく中実構造のフレームと同様の曲げ剛性を得ることができる。例えば、薄板１３ｂとして、厚さ３００μｍのステンレス鋼の薄板に、穴３１として直径１５０μｍの円形の貫通穴を、開口率５０％になるように形成したもの（ただし、積層した際に隣り合う薄板の穴３１の位置が互いにずれるように穴形成パターンの異なるものを用意しておく）を用い、これを厚さ１２．５ｍｍとなるように、隣り合う薄板の穴３１の位置が互いにずれるように積層し、熱拡散結合により一体化してフレーム１３を作成すると、そのフレーム１３は、厚さ１０ｍｍのステンレス鋼の中実構造のフレームとほぼ同一の曲げ剛性を備えているにも係わらず、重量は約４０％軽くなる。かくして、多数の穴３１を有する薄板１３ｂを用いることでフレームの軽量化を図ることができると共に、使用材料に制限されることがなく、線膨張係数の小さい材料の使用も可能となり、温度変化の影響を受けにくいフレーム１３を形成できる。
【００３４】
次に、上記構成のフレーム１３を用いたマスクユニット１１の製造方法を説明する。まず、フレーム１３にメタルマスク１２を取り付けるための装置において、フレーム１３を所定位置にセットする。この際、フレーム１３は軽量化が図られているので、大型のフレーム１３であってもハンドリングが容易である。次に、セットしたフレーム１３の上にメタルマスク１２を乗せ、図５に示すように、そのメタルマスク１２の４辺のそれぞれを、複数のクランプ２３で把持させ、各クランプ２３に連結しているエアシリンダ等の駆動手段２４を作動させて、各クランプ２３を矢印で示すように縦横方向に引っ張り、メタルマスク１２に引張力を加える。
【００３５】
ここで、メタルマスク１２の４辺にそれぞれ設けている複数のクランプ２３は、マスク部１５の列と、マスク部の無い領域とに合わせて配置しており、従って、メタルマスク１２のマスク部１５を形成した領域と、マスク部の無い領域とをそれぞれ別個のクランプ２３で引っ張ってテンションを付加することが可能であり、これによって、メタルマスク１２の剛性の異なる領域をそれぞれ別個のクランプ２３でテンション付加することができる。そして、メタルマスク１２の各辺を複数のクランプ２３で把持して引っ張った状態で、メタルマスク１２の表面状態を目視検査し、ゆがみやたるみがあれば、その領域を引っ張っているクランプ２３に加える引張力を調整し、メタルマスク１２をゆがみやたるみのない平坦な状態で且つマスク部１５の開口部が平行に引き揃えられた状態に調整する。また、メタルマスク１２に形成している各マスク部１５の位置を検査し、各マスク部が所定の寸法精度内の位置に入るように、各クランプ２３の引張力を調整する。以上により、メタルマスク１２をゆがみやたるみの無い状態で且つ各マスク部１５が所定の寸法精度範囲内に位置する状態とすることができる。その後、この状態で、メタルマスク１２の周縁部分をフレーム１３に、レーザ光を用いてスポット溶接し（スポット溶接部２０参照）、固定する。その後、クランプ２３を外し、メタルマスク１２の周縁の不要部分を易切断線１９を利用して除去する。以上により、図１に示すように、フレーム１３にメタルマスク１２を固定した構成のマスクユニット１１が製造される。なお、メタルマスク１２のフレーム１３への固定はレーザ溶接に限らず、抵抗溶接、接着剤、ねじ止め等を用いても良い。
【００３６】
得られたマスクユニット１１では、メタルマスク１２がゆがみやたるみの無い状態で且つマスク部１５の開口部が正確に平行に揃った状態に保たれており、且つ各マスク部１５の位置も所定の寸法精度内に保たれている。その後、このマスクユニット１１を用いて、所定の蒸着操作を行う。すなわち、このマスクユニット１１に被蒸着基板を取り付け、蒸着装置にセットし、有機ＥＬ素子の有機層又はカソード電極の蒸着を行う。これにより、微細なパターンの蒸着を位置精度良く行うことができ、高品質の有機層又はカソード電極を形成できる。ここで、軽量化したフレーム１３を用いているので、マスクユニット１１も従来の中実構造のフレームを用いた場合に比べてかなり軽量化されており、大型のマスクユニット１１であっても、ハンドリングが容易であり、且つ蒸着装置にセットする際に過重量でトラブルを起こすといったことがない。
【００３７】
ところで、マスクユニット１１を製造した後、それを使用するまでの間に、そのマスクユニット１１が製造時とは異なった温度環境下に置かれることがあり、また、蒸着時には、マスクユニット１１が高温雰囲気下に置かれるため、マスクユニット１１の温度が上昇する。このため、メタルマスクを保持するフレームをアルミ材料等の線膨張係数の大きい材料で形成した場合には、フレームの熱膨張が無視できなくなり、メタルマスク１２にゆがみが生じたり、マスク部１５に無視できない位置変動が生じることがある。これに対し、この実施の形態のマスクユニット１１では、フレーム１３の材料として、アルミ材料に比べて線膨張係数のきわめて小さいステンレス鋼、インバー材等を用いることができるので、このような問題を回避できる。特に、インバー材を用いた場合には、線膨張係数がきわめて小さいため、熱の影響を一層受けにくい。なお、フレーム１３の材料にインバー材を用いる場合には、メタルマスク１２の材料にもインバー材を用いることが好ましく、これによって、フレーム１３及びメタルマスク１２の熱変形を大幅に抑制でき、マスクユニット１１の製造時や保管時の温度管理が簡単となり、しかも、蒸着時にマスクユニット１１に温度上昇があっても、メタルマスク１２にゆがみが生じることがなく、且つメタルマスク１２の熱膨張が小さいため、各マスク部１５の位置の変動はきわめて微小である。このため、微細なパターンの蒸着を、一層位置精度良く行うことができ、一層高品質の有機層又はカソード電極を形成できる。
【００３８】
なお、上記した実施の形態では、メタルマスク１２をフレーム１３に固定する際に、メタルマスク１２の４辺をそれぞれ、マスク部１５に対応する領域とマスク部のない領域に対応して設けた複数のクランプ２３で把持して引張っているが、メタルマスク１２を引っ張る手段はこの構成に限らず、メタルマスク１２をゆがみやたわみの無い平坦な状態に引っ張り、且つマスク部の開口部を平行に引き揃えることができれば、適宜変更可能である。例えば、メタルマスク１２の各辺に設ける複数のクランプの個数やクランプの幅を変更するとか、メタルマスク１２の各角部を対角線方向に引っ張る等の変更を加えても良い。
【００３９】
以上に説明した実施の形態では、平面形状が同一の薄板１３ａ、１３ｂを積層してフレーム１３を形成しており、このため、図４（ｂ）に示すように、フレーム１３の窓枠部分の断面が長方形状となっているが、本発明はこの構造に限らず、図６、図７に示すように、積層する薄板１３ａ、１３ｂの平面形状を徐々に変化させておき、積層した後のフレーム１３Ａの窓枠部分の断面を長方形状以外の形状、例えば、台形状とすることも可能である。また、薄板１３ｂに形成する穴として、図８に示すように、大きいサイズの貫通穴３１Ｂを用いることも可能であり、このような大きいサイズの貫通穴１３Ｂを備えた薄板１３ｂを積層し、その上下に穴を形成していない薄板１３ａを所望枚数積層し、熱拡散結合して一体化することにより、図９に示すような中空構造のフレーム１３Ｂを形成することができる。以上に本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係るフレームを用いたマスクユニットの概略斜視図
【図２】図１に示すマスクユニットの製造に用いるメタルマスク及びフレームを示す概略斜視図
【図３】フレームを形成する部品を組み立て前の状態で示す概略斜視図
【図４】（ａ）は図３に示す部品を組み立てて形成したフレームの概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視概略断面図
【図５】メタルマスクをフレームに固定する際に、メタルマスクに張力を加える状態を示す概略平面図
【図６】本発明の他の実施の形態に係るフレームを形成する部品を組み立て前の状態で示す概略斜視図
【図７】（ａ）は図６に示す部品を組み立てて形成したフレームの概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視概略断面図
【図８】本発明の他の実施の形態に係るフレームを形成する部品を組み立て前の状態で示す概略斜視図
【図９】（ａ）は図８に示す部品を組み立てて形成したフレームの概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視概略断面図
【図１０】多面付けのメタルマスク及びフレームを示す概略斜視図
【図１１】先に開発したマスクユニットの概略斜視図
【符号の説明】
【００４１】
１１  マスクユニット
１２  メタルマスク
１３、１３Ａ、１３Ｂ  フレーム
１３ａ、１３ｂ  薄板
１５  マスク部
１７  開口部
１９  易切断線
２０  スポット溶接部
２３  クランプ
２４  駆動手段（エアシリンダ）
３１、３１Ｂ  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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