(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面に接触して設置され、該基板上に一定形状の複数種の薄膜パターンを形成するためのマスクであって、
前記基板上に形成される前記複数種の薄膜パターンのうち、一の薄膜パターンの形成領域に対応して該一の薄膜パターンと同形状の開口パターンを備え、他の薄膜パターンの形成領域に対応して前記基板との接触面側に前記他の薄膜パターンと同形状の凹部を備えた可視光を透過する樹脂製のフィルムと、
前記基板上に予め定められた前記複数種の薄膜パターンの形成領域のうち、前記一の薄膜パターンの形成領域に対応して該一の薄膜パターンよりも形状の大きい貫通する開口部を形成し、前記開口パターンを前記開口部内に位置させた状態で面接合して前記フィルムを保持する保持部材と、
を備えて構成され、
前記保持部材は、前記開口部を複数単位に分割するブリッジを設けたことを特徴とするマスク。
【請求項２】
前記保持部材は、金属材料を含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載のマスク。
【請求項３】
前記フィルムは、その一部に金属膜をコーティングして備え、該金属膜と前記保持部材とをノンフラックス半田付けして前記保持部材に保持されることを特徴とする請求項２記載のマスク。
【請求項４】
前記保持部材は、磁性材料を含んで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスク。
【請求項５】
前記フィルムは、ポリイミドから成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマスク。
【請求項６】
前記基板は、有機ＥＬ表示装置のＴＦＴ基板であり、
前記複数種の薄膜パターンは、各色対応の有機ＥＬ層である、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板面に接触して設置され、該基板上に一定形状の複数種の薄膜パターンを形成するためのマスクに関し、特に高精細な薄膜パターンの形成及び不純物により薄膜パターンがダメージを受けるのを抑制可能とするマスクに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のマスクは、所定のパターンに対応した形状の開口を有するマスクであり、基板に対して位置合わせした後、該基板上に密着させ、その後上記開口を介して基板に対するパターンニング成膜をするようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他のマスクは、所定の成膜パターンに対応した複数の開口が設けられた強磁性体から成るメタルマスクであり、基板の一面を覆うように基板に密着されると共に、基板の他面側に配置された磁石の磁力を利用して固定され、真空蒸着装置の真空槽内で上記開口を通して基板の一面に蒸着材料を付着させ、薄膜パターンを形成するようになっていた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７３８０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１６４０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような従来のマスクにおいて、上記特許文献１に記載のマスクは、一般に、薄い金属板に薄膜パターンに対応した開口を例えばエッチング等により形成して作られるので、開口を高精度に形成することが困難であり、又金属板の熱膨張による位置ずれや反り等の影響で例えば３００ｄｐｉ以上の高精細な薄膜パターンの形成が困難であった。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載のマスクは、上記特許文献１に記載のマスクよりも基板との密着性は改善されるものの、特許文献１に記載のマスクと同様に、薄い金属板に薄膜パターンに対応した開口を例えばエッチング等により形成して作られるので、開口を高精度に形成することが困難であり、例えば３００ｄｐｉ以上の高精細な薄膜パターンの形成が困難であった。
【０００７】
さらに、上記特許文献１，２のいずれに記載のマスクも基板と接触する面は、平坦面であるため、例えば有機ＥＬ表示装置のＴＦＴ基板上に各色の有機ＥＬ層を形成する際、先に形成した有機ＥＬ層の表面にマスクの裏面が接触し、該有機ＥＬ層内にマスクに付着した不純物が浸入して有機ＥＬ層の特性を劣化させるおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、高精細な薄膜パターンの形成及び不純物により薄膜パターンがダメージを受けるのを抑制可能とするマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によるマスクは、基板面に接触して設置され、該基板上に一定形状の複数種の薄膜パターンを形成するためのマスクであって、前記基板上に形成される前記複数種の薄膜パターンのうち、一の薄膜パターンの形成領域に対応して該一の薄膜パターンと同形状の開口パターンを備え、他の薄膜パターンの形成領域に対応して前記基板との接触面側に前記他の薄膜パターンと同形状の凹部を備えた可視光を透過する樹脂製のフィルムと、前記基板上に予め定められた前記複数種の薄膜パターンの形成領域のうち、前記一の薄膜パターンの形成領域に対応して該一の薄膜パターンよりも形状の大きい貫通する開口部を形成し、前記開口パターンを前記開口部内に位置させた状態で面接合して前記フィルムを保持する保持部材と、を備えて構成され、前記保持部材は、前記開口部を複数単位に分割するブリッジを設けている。
【００１０】
このような構成により、可視光を透過し、基板上に予め定められた複数種の薄膜パターンの形成領域のうち、一の薄膜パターンの形成領域に対応して該一の薄膜パターンと同形状の開口パターンを備え、他の薄膜パターンの形成領域に対応して基板との接触面側に他の薄膜パターンと同形状の凹部を備えたフィルムの上記開口パターンを介して成膜し、基板上に薄膜パターンを形成する。このとき、上記フィルムは、上記一の薄膜パターンの形成領域に対応して該一の薄膜パターンよりも形状の大きい貫通する開口部をブリッジで複数単位に分割して形成した保持部材により、上記開口パターンを上記開口部内に位置させた状態で保持されている。
【００１１】
この場合、前記保持部材は、金属材料を含んで構成されているとよい。
より好ましくは、前記フィルムは、その一部に金属膜をコーティングして備え、該金属膜と前記保持部材とをノンフラックス半田付けして前記保持部材に保持されるのが望ましい。
【００１２】
好ましくは、前記保持部材は、磁性材料を含んで構成されているとよい。
より好ましくは、前記フィルムは、ポリイミドから成るのが望ましい。
【００１３】
この場合、前記基板は、有機ＥＬ表示装置のＴＦＴ基板であり、前記複数種の薄膜パターンは、各色対応の有機ＥＬ層であるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、薄いフィルムに開口パターンを形成するので、開口パターンの形成精度を向上することができる。また、開口パターンを形成したフィルムを基板上に設置するのでフィルムと基板との密着性が増し、薄膜パターンの形成精度を向上することができる。したがって、高精細な薄膜パターンの形成を容易に行なうことができる。さらに、基板上に設置したとき、先に形成した薄膜パターンとフィルムとの間に凹部の深さに相当する隙間が生じて薄膜パターンがフィルム面に接触しないので、フィルムの不純物が薄膜パターン内に浸入して薄膜パターンにダメージを与え、薄膜パターンの特性を劣化させるおそれがない。また、フィルムを保持する保持部材に形成され、内部に上記開口パターンを位置させた開口部がブリッジによって複数単位に分割されているので、保持部材の剛性を増して、撓みを抑えることができる。したがって、マスクとＴＦＴ基板との位置合わせ精度を向上して有機ＥＬ層のパターンの形成精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるマスクの実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。
【図２】本発明によるマスクの開口パターンの変形例を示す平面図である。
【図３】本発明によるマスクの保持部材の変形例を示す平面図である。
【図４】本発明によるマスクのフィルムに凹部を形成する工程を説明する断面図である。
【図５】本発明によるマスクの製造を説明する工程図である。
【図６】本発明によるマスクのフィルムの一構成例を示す平面図である。
【図７】図５のフィルムの変形例を示す平面図である。
【図８】上記マスクの製造工程におけるフィルムに凹部６を形成する工程を説明する一部拡大断面図である。
【図９】本発明のマスクを使用して行う有機ＥＬ表示用基板の製造について説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるマスクの実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図、（ｃ）は（ｂ）の一部拡大断面図である。このマスク１は、基板面に接触して設置され、該基板上に一定形状の複数種の薄膜パターンを形成するためのものであり、フィルム２と、保持部材３とを備えて構成されている。以下、一例として、基板が有機ＥＬ表示装置のＴＦＴ基板であり、マスク１がＲ（赤色）有機ＥＬ層形成用マスクである場合について説明する。
【００１７】
上記フィルム２は、可視光を透過する一定面積の樹脂製シートであり、ＴＦＴ基板上に予め定められた複数種の薄膜パターンとしてのＲ（赤色）有機ＥＬ層、Ｇ（緑色）有機ＥＬ層及びＢ（青色）有機ＥＬ層の形成領域のうち、Ｒ有機ＥＬ層形成領域に対応して後述の保持部材３の開口部５内にＲ有機ＥＬ層のパターンと同形状の貫通する開口パターン４を備えている。この開口パターン４は、図１に示すように、ＴＦＴ基板上に予め設けられた同色の複数のアノード電極に跨るストライプ状のものであってもよく、図２に示すように上記各アノード電極に対応して夫々個別に設けられたものであってもよい。上記フィルム２は、例えば厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度のポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂製であり、特にポリイミドは耐熱性が高く、且つウェットエッチングやドライエッチングにより開口パターン４を精度よく形成することができる点で好ましい。
【００１８】
さらに、上記フィルム２は、図１（ｃ）に拡大して示すように、Ｇ有機ＥＬ層及びＢ有機ＥＬ層の形成領域に対応してＴＦＴ基板との接触面２ａ側にＧ有機ＥＬ層及びＢ有機ＥＬ層のパターンと同形状で、ＴＦＴ基板面に接触させたときフィルム２の面が先に形成された例えばＧ有機ＥＬ層又はＢ有機ＥＬ層の面に接触しない程度の深さに形成された凹部６を備えている。
【００１９】
上記保持部材３は、上記フィルム２の一面に面接触して該フィルム２を保持するものであり、例えばエッチングや、レーザ加工等の公知の技術を使用して、ＴＦＴ基板上のＲ有機ＥＬ層形成領域に対応してＲ有機ＥＬ層のパターンよりも形状の大きい貫通する開口部５を形成した板体であり、例えば金属材料を含んで構成されている。なお、図１において、符号７は、ＴＦＴ基板に予め形成された基板側アライメントマークに対して位置合わせするためのマスク側アライメントマークである。
【００２０】
保持部材３は、非金属材料で構成されていてもよい。この場合、一定電圧を印加可能に構成された静電チャックステージ上にＴＦＴ基板を載置した状態でステージに電圧を印加することにより、保持部材３をＴＦＴ基板側に静電吸着させて上記フィルム２をＴＦＴ基板面に密着させることができる。したがって、開口パターン４の形成精度を向上することができ、また有機ＥＬ層のパターンの形成精度も向上することができる。
【００２１】
又は、保持部材３は、磁性材料を含んで構成されてもよい。これにより、永久磁石や電磁石を内蔵した磁気チャックステージ上に載置されたＴＦＴ基板に上記磁石の静磁界の作用により保持部材３を吸着して、上記フィルム２をＴＦＴ基板面に密着させることができる。したがって、この場合も、開口パターン４の形成精度を向上することができ、また有機ＥＬ層のパターンの形成精度も向上することができる。
【００２２】
なお、保持部材３には、図３に示すように、有機ＥＬ層の形成に影響を及ぼさない予め定められた部分に開口部５を複数単位に分割するブリッジ８を設けるとよい。これにより、保持部材３の剛性が増し、撓みを抑えることができる。したがって、マスク１とＴＦＴ基板との位置合わせ精度をより向上して有機ＥＬ層のパターンの形成精度をより向上することができる。
【００２３】
次に、このように構成されたマスク１の製造について説明する。
図４は、フィルム２に凹部６を形成する工程を説明する断面図である。
先ず、同図（ａ）に示すように、可視光を透過する厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度の例えばポリイミドのフィルム２を、例えば静電チャックステージ９上に張設した後、静電吸着して保持した状態で、同図（ｂ）に示すようにフィルム２面上にフォトレジスト１０を塗布する。
【００２４】
次に、図示省略のフォトマスクを使用して上記フォトレジスト１０を露光した後、現像し、図４（ｃ）に示すようにＴＦＴ基板の各色の有機ＥＬ層形成領域に対応した部分に開口１１を有するレジストマスク１２を形成する。
【００２５】
続いて、図４（ｄ）に示すように、上記レジストマスク１２を使用してフィルム２をエッチングし、一定深さの凹部６を形成する。この場合、フィルム２のエッチングは、ウェットエッチング又はドライエッチング等の公知の技術を使用して行なうことができる。
【００２６】
次に、図５を参照してマスク１の製造について説明する。
先ず、一面（ＴＦＴ基板との接触面２ａ）にＴＦＴ基板の各色の有機ＥＬ層形成領域に対応して一定深さの凹部６を形成したフィルム２の他面２ｂと、ＴＦＴ基板のＲ有機ＥＬ層形成領域に対応してＲ有機ＥＬ層のパターンよりも形状の大きい貫通する開口部５を形成した例えば金属板からなる保持部材３とを、同図に矢印で示すように面接合し、同図（ｂ）に示すマスク用部材１３を形成する。
【００２７】
上記面接合は、好ましくは、図６に示すように、一部（例えば周縁領域）に金属膜１４をコーティングしたフィルム２を使用して、該金属膜１４上に塗布されたノンフラックス半田１５によりフィルム２を保持部材３にノンフラックス半田付けするとよい。また、大面積の基板上の複数領域に薄膜パターン群を形成する場合には、図７に示すように、基板上の上記複数領域に対応したフィルム２の複数領域１６の周縁部に金属膜１４をコーティングし、該金属膜１４上に上記各領域１６を囲んでノンフラックス半田１５を塗布したフィルム２を使用するとよい。このようなフィルム２と保持部材３とをノンフラックス半田付けして形成したマスク１を使用すれば、例えば有機ＥＬ層を真空蒸着して形成する際に半田からアウトガスが発生せず、アウトガスの不純物により有機ＥＬ層２１がダメージを受けるおそれがない。なお、図６及び図７に示す符号１７は、保持部材３に形成されたマスク側アライメントマークに対応して形成された開口であり、フィルム２を通して基板上の基板側アライメントマークを観察可能にするためのものである。
【００２８】
上記面接合には、保持部材３にフィルム状の樹脂を圧着させる方法、保持部材３にフィルム状の樹脂を接着させる方法、半乾燥状態の樹脂溶液に保持部材３を圧着する方法、又は保持部材３に溶液状の樹脂をコーティングする方法等が含まれる。
【００２９】
詳細には、上記フィルム状の樹脂を圧着させる方法には、熱可塑性のフィルム２や表面に融着性処理が施されたフィルム２に保持部材３を熱圧着する方法や、フィルム２の表面を改質処理して保持部材３を熱圧着する方法がある。この場合、フィルム２の表面にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）やカルボニル基（−ＣＯＯ）等を形成して表面の改質を行えば、金属製の保持部材３との界面における化学結合により接着が可能となる。又は、フィルム２の表面を大気圧プラズマ又は減圧プラズマ中でプラズマ処理したり、アルカリ溶液でフィルム２の表面をウェットエッチングしたりしてフィルム２の表面を改質してもよい。
【００３０】
また、保持部材３にフィルム状の樹脂を接着させる方法には、溶剤を含まない、又は溶剤を極めて少ない量だけ含む硬化性樹脂により接着する方法があり、前述のノンフラックス半田による接着方法もこれに含まれる。
【００３１】
次いで、図５（ｃ）に示すように、マスク用部材１３を基準パターン１２を形成した基板１８（例えば、有機ＥＬ表示用ＴＦＴ基板のダミー基板）上に載置した後、マスク側アライメントマーク７と図示省略の基板側アライメントマークとを例えば顕微鏡により観察しながら、各マークが一定の位置関係を成すように調整してマスク用部材１３と基板１８との位置合わせを行う。
【００３２】
続いて、波長が４００ｎｍ以下の、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザを使用して、図５（ｄ）に示すように、保持部材３の開口部５内に位置するフィルム２の部分で、上記基板１８の基準パターン１２上の薄膜パターン形成領域に対応したフィルム２の部分にエネルギー密度が１Ｊ／ｃｍ２〜２０Ｊ／ｃｍ２のレーザ光Ｌを照射し、図８に拡大して示すように当該部分に２μｍ程度の薄い層を残して一定深さの穴部１９を形成する。このような紫外線のレーザ光Ｌを使用すれば、レーザ光Ｌの光エネルギーによりフィルム２の炭素結合が一瞬のうちに破壊されて除去されるため、残渣の無いクリーンな穴あけ加工を行うことができる。
【００３３】
その後、図５（ｅ）に示すように、公知の技術を使用してフィルム２を例えば面２ｂ側からウェットエッチング又はドライエッチングし、上記穴部１９を貫通させて開口パターン４を形成する。これにより、本発明のマスク１が完成する。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、フィルム２の開口パターン４の形成をレーザ光Ｌを使用して行う場合について説明したが、本発明はこれに限られず、公知のフォトリソグラフィー技術を使用して行ってもよい。即ち、フィルム２の面２ａにフォトレジストを塗布し、フォトマスクを使用してこのフォトレジストを露光することによりレジストマスクを形成し、該レジストマスクを使用して上記フィルム２をウェットエッチング又はドライエッチングして開口パターン４を形成してもよい。
【００３５】
次に、本発明のマスク１を使用して行う有機ＥＬ表示用基板の製造について、図９を参照して説明する。ここでは、既にＧ有機ＥＬ層２１Ｇ及びＢ有機ＥＬ層２１Ｂが形成されたＴＦＴ基板２０上にＲ有機ＥＬ層２１Ｒを形成する場合について説明する。
先ず、第１ステップにおいては、図９（ａ）に示すようにＴＦＴ基板２０上にマスク１を載置し、マスク１に形成されたマスク側アライメントマーク７とＴＦＴ基板２０に予め形成された図示省略の基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが予め定められた位置関係となるように調整してマスク１とＴＦＴ基板２０とを位置合わせする。これにより、同図（ａ）に示すように、マスク１の開口パターン４がＴＦＴ基板２０のＲ対応のアノード電極２２Ｒ上に合致することになる。
【００３６】
第２ステップにおいては、マスク１とＴＦＴ基板２０とを密着させた状態で例えば真空蒸着装置の真空槽内に設置し、図９（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板２０のＲ対応のアノード電極２２Ｒ上にマスク１の開口パターン４を介して正孔注入層、正孔輸送層、Ｒ発光層、電子輸送層等の積層構造となるように順次成膜してＲ有機ＥＬ層２１Ｒを蒸着形成する。この場合、Ｇ有機ＥＬ層２１Ｇ及びＢ有機ＥＬ層２１Ｂとフィルム２との間には、凹部６の深さに相当する隙間が生じているため、Ｇ有機ＥＬ層２１Ｇ及びＢ有機ＥＬ層２１Ｂがフィルム２面に接触せず、フィルム２の不純物が各有機ＥＬ層２１Ｇ，２１Ｂ内に浸入して有機ＥＬ層の特性を劣化させるおそれがない。
【００３７】
第３ステップにおいては、図９（ｃ）に示すように、マスク１の縁部を同図に矢印で示すように上方に持ち上げてマスク１をＴＦＴ基板２０面から機械的に剥離する。これにより、Ｒ対応のアノード電極２２Ｒ上にＲ有機ＥＬ層２１Ｒが残りＲ有機ＥＬ層２１Ｒの形成工程が終了する。この場合、フィルム２の厚みが約１０μｍ〜３０μｍであるのに対してＲ有機ＥＬ層２１Ｒの厚みは１００ｎｍ程度であるので、フィルム２の開口パターン４の側壁に付着するＲ有機ＥＬ層２１Ｒの厚みは極薄いためマスク１を剥離する際に、フィルム２とＲ対応のアノード電極２２Ｒ上のＲ有機ＥＬ層２１Ｒとが容易に分離する。したがって、マスク１を剥離する際にＲ対応のアノード電極２２Ｒ上のＲ有機ＥＬ層２１Ｒが剥離するおそれがない。
【００３８】
以降、ＴＦＴ基板２０上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の透明導電膜を形成し、さらにその上に透明な保護基板を接着して有機ＥＬ表示装置が形成される。
【００３９】
なお、上記実施形態においては、フィルム２が板体状の保持部材３に面接合して保持されている場合について説明したが、本発明はこれに限られず、保持部材３はなくてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態においては、本発明のマスク１を有機ＥＬ表示装置の製造に使用する場合について説明したが、本発明のマスク１は、下層の不純物拡散層等の素子領域に、ダメージやコンタミネーションを与えるおそれのない半導体装置等の製造に使用してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…マスク
２…フィルム
２ａ…接触面
３…保持部材
４…開口パターン
５…開口部
６…凹部
８…ブリッジ
１４…金属膜
１５…ノンフラックス半田
２０…ＴＦＴ基板（基板）
２１Ｒ…Ｒ有機ＥＬ層（薄膜パターン）
２１Ｇ…Ｇ有機ＥＬ層（薄膜パターン）
２１Ｂ…Ｂ有機ＥＬ層（薄膜パターン）
【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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