(57)【要約】【課題】開口部間に梁部を配置した場合でも、マスク部材の開口パターンどおりに成膜を行うことのできるマスク部材、およびこのマスク部材を用いた有機ＥＬ装置の製造方法を提供すること。【解決手段】マスク蒸着に用いるマスク１０、開口部１２ａが形成されたマスク部材１２と、マスク部材１２の下面側で開口部１２ａの間に配置された梁部１５とを備えている。開口部１２ａは、成膜材料供給源側で開口面積が広く、被処理基板側で開口面積が狭くなっている。梁部１５を長手方向で直交する方向に切断したときの断面は、マスク部材１２側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状になっている。このような構成の梁部１５は、棒状あるいはパイプ状のものにより構成することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に蒸着成膜あるいはスパッタ成膜するパターンに対応する複数の開口部が形成された薄板状のマスク部材と、該マスク部材において成膜材料供給源側に位置する面で前記開口部間に沿うように配置された梁部とを備えたマスクにおいて、
前記梁部は、長手方向に直交する方向の断面における外周輪郭が前記マスク部材側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状を備えていることを特徴とするマスク。
【請求項２】
前記梁部は、長手方向に直交する方向の断面形状が略逆三角形状であることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
前記梁部は、パイプからなることを特徴とする請求項２に記載のマスク。
【請求項４】
前記梁部は、長手方向に直交する方向の断面形状が逆Ｔ字形状であることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
【請求項５】
前記開口部は、成膜材料供給源側で開口面積が広く、被処理基板側で開口面積が狭くなっていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のマスク。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のマスクを用いた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記マスクを用いて前記被処理基板上に少なくとも有機エレクトロルミネッセンス素子の有機機能層を形成する成膜工程を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクおよび有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体装置や電気光学装置を製造するにあたって、基板上の所定位置に薄膜を形成する際には、薄板状のマスク部材を介して成膜を行うマスクスパッタ法あるいはマスク蒸着法が採用されることがある。例えば、電気光学装置として有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）装置を製造するにあたって、発光用の有機ＥＬ材料（有機機能層）を所定形状に形成する際にフォトリソグラフィ技術を利用すると、パターニング用のレジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に有機材料が水分や酸素に触れると劣化が起こる。このため、有機機能層を形成するには、レジストマスクを必要としないマスク蒸着法が適している。
【０００３】
このようなマスク部材は、一般に、開口部が形成された薄板からなり、被処理基板の下面側に配置される。このため、複数の開口部が並列して長く延びたマスク部材では、マスク部材が自重により撓んでしまうおそれがある。そこで、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、マスク部材１２の下面側（蒸着源側の面）に対して、開口部１２ａの間に沿って断面矩形や断面円形の梁部１５を配置し、梁部１５によってマスク部材１２を下方から支持することが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２１６２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような断面矩形や断面円形の梁部１５を用いると、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に矢印Ｖで示すように、斜めに飛翔する蒸着材料が梁部１５によって遮られてしまう、いわゆるシャドーイングが発生し、マスク部材１２の開口パターンどおりに成膜することができないという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、開口部間に梁部を配置した場合でも、マスク部材の開口パターンどおりに成膜を行うことのできるマスク部材、およびこのマスク部材を用いた有機ＥＬ装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、被処理基板上に蒸着成膜あるいはスパッタ成膜するパターンに対応する複数の開口部が形成された薄板状のマスク部材と、該マスク部材において成膜材料供給源（蒸着法の場合には蒸着源、スパッタ法の場合にはターゲット）側に位置する面で前記開口部間に沿うように配置されて前記マスク部材を支持する梁部とを備えたマスクにおいて、前記梁部は、長手方向に直交する方向の断面における外周輪郭が前記マスク部材側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るマスクでは、マスク部材の開口部間に梁部が形成されているので、開口部が延在する方向の剛性を高くすることができる。従って、自重によるマスク部材の撓みを防止でき、開口部の変形を防止することができる。また、梁部は、長手方向に直交する方向の断面における外周輪郭がマスク部材側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状を備えているので、蒸着材料やスパッタ粒子が梁部によって遮られることがない。それ故、マスク部材の開口パターンどおりに成膜することができる。
【０００８】
本発明において、前記梁部は、例えば、長手方向に直交する方向の断面形状が略逆三角形状になっている。この場合、前記梁部は、棒状あるいはパイプにより構成することができる。前記梁部をパイプにより構成すれば、円形のパイプをプレスにより逆三角形に下降できるので、断面逆三角形状の梁部を効率よく製作することができる。
【０００９】
本発明において、前記梁部は、長手方向に直交する断面形状が逆Ｔ字形状である構成を採用してもよい。
【００１０】
本発明において、前記開口部は、成膜材料供給源側で開口面積が広く、被処理基板側で開口面積が狭くなっていることが好ましい。このように構成すると、蒸着材料やスパッタ粒子が開口部に進入しやすくなり、マスク部材によるシャドーイングの発生を抑えることができる。それ故、被処理基板上に所望の蒸着パターンをさらに精度良く形成することが可能となる。
【００１１】
本発明に係るマスクは、例えば、有機ＥＬ装置を製造する際に使用される。この場合、有機ＥＬ装置の製造工程は、前記マスクを用いて前記被処理基板上に少なくとも有機ＥＬ素子の有機機能層を形成する成膜工程を含むことになる。このような有機ＥＬ装置の製造方法では、本発明を適用したマスクを使用することにより、精度良く有機機能層を形成することができるため、信頼性の高い有機ＥＬ装置を製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。また、以下の説明では、従来技術との対応が分かりやすいように、対応する部分には同一の符号を付して説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
（有機ＥＬ装置の構成例）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した有機ＥＬ装置の一例であるラインヘッドの要部断面図、および平面図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、図１に示す素子基板を製造する際に用いた大型基板の平面図、この大型基板の要部を拡大して示す平面図、および素子基板の平面図である。
【００１４】
図１（ａ）、（ｂ）に示す有機ＥＬ装置１は、電子写真方式を利用したプリンタに使用されるラインヘッドであり、複数の有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子列（発光部ライン）３Ａを１列または複数列、例えば、３列備えている。このようなラインヘッドでは、発光素子列３Ａに含まれる有機ＥＬ素子３のうち、所定の有機ＥＬ素子３を点灯させて感光ドラム上に照射することにより、感光ドラム上に電荷による像（潜像）を形成する。ここで、有機ＥＬ装置１は例えば２００ｍｍから３００ｍｍの細長い矩形形状を有しており、通常は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、１枚の大型基板２Ａ上に有機ＥＬ素子３などを形成した後、図２（ｃ）に示すような単品サイズの複数枚の素子基板２に切り出され、ボトムエミッション方式の場合には、素子基板２に封止基板２Ｂが貼られる。
【００１５】
再び図１（ａ）において、有機ＥＬ装置１が、発光層７で発光した光を画素電極４側から出射するボトムエミッション方式の場合には、素子基板２側から発光光を取り出す。このため、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。また、素子基板２上には、画素電極４に電気的に接続された駆動用トランジスタ５ａ（薄膜トランジスタ）などを含む回路部５が、発光素子列３Ａに沿って形成されており、その上層側に有機ＥＬ素子３が形成されている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極４と、この画素電極４からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層６と、有機ＥＬ物質からなる発光層７（有機機能層）と、電子を注入／輸送する電子注入層８と、陰極９とがこの順に積層された構造になっている。素子基板２の回路部５には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外部接続端子５ｂが接続されており、各有機ＥＬ素子３を外部より制御可能となっている。
【００１６】
（有機ＥＬ装置１の製造方法）
図３は、本発明を適用したマスクを用いたのマスク蒸着方法の説明図である。図１および図２を参照して説明した有機ＥＬ装置１を製造するには、素子基板２に対して成膜工程、レジストマスクを用いてのパターニング工程などといった半導体プロセスを利用して各層が形成されるが、有機ＥＬ物質からなる発光層７は、水分や酸素により劣化しやすい。このため、発光層７を形成する際、および発光層７を形成した後、電子注入層８および陰極９を形成する際、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行うと、レジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に発光層７が水分や酸素により劣化してしまう。
【００１７】
そこで、本形態では、発光層７を形成する際、さらには電子注入層８および陰極９を形成する際には、図３に示すマスク蒸着法を利用して、素子基板２に所定形状の薄膜を形成し、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行わない。
【００１８】
図３に示すマスク蒸着法では、例えば、真空蒸着室内に、大型基板２Ａ（素子基板２／被処理基板）の所定位置にマスク部材１２の開口部１２ａが位置するように、大型基板２Ａの下面側（発光層７などを形成する側の面）にマスク１０を積層し、この状態で蒸着を行う。その際、蒸着源やヒータなどを備えた成膜材料発生装置２０については固定しておく一方、大型基板２Ａを蒸着機回転ベース１８に保持させ、矢印Ｌで示すように回転させることにより大型基板２Ａの下面に対して蒸着を行う。発光層７を形成する場合には、成膜材料発生装置２０において、低分子有機ＥＬ材料を加熱、蒸発させ、マスク部材１２の開口部１２ａを介して素子基板２の下面に発光層７をストライプ状に形成する。電子注入層８や陰極９の形成も略同様に行う。
【００１９】
（マスクの構造）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したマスクの斜視図、およびその分解斜視図である。本形態において、図３に示すマスク１０は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、厚さが約０．２５〜０．５ｍｍの矩形薄板状のマスク部材１２を矩形枠状の枠体１３に取り付けた構成となっている。本形態では、マスク部材１２および枠体１３は各々、金属材料（例えばステンレス、インバー、４２アロイ、ニッケル合金等）などからなる。なお、マスク部材１２および枠体１３を構成するにあたっては、金属材料の他、ガラス、セラミックス、シリコンなどを用いてもよい。また、マスク部材１２および枠体１３を構成するにあたっては、ＳＵＳ４３０などの磁性の材質を用い、蒸着時に磁石により吸着されて固定されるようにしてもよい。
【００２０】
本形態において、マスク部材１２は、素子基板２に対する成膜パターンに対応する複数の開口部１２ａが、並行かつ一定間隔に形成されている。本形態において、開口部１２ａの幅寸法は例えば約１〜３ｍｍ、長さ寸法は２００〜３００ｍｍ、ピッチＰは例えば約１２ｍｍとなっている。
【００２１】
枠体１３は、マスク部材１２と略同等の大きさの開口部１４ａが形成された支持基板１４と、マスク部材１２の開口部１２ａの間に配置されて開口部１２ａの間を支持する梁部１５と、梁部１５に対して長手方向の張力を付与させて支持基板１４に固定する固定部材１６とを備えている。
【００２２】
梁部１５は、開口部１２ａの間のうち、開口部１２ａの長手方向に沿うように配置されており、開口部１４ａで挟まれた領域よりも狭い幅寸法を備えている。ここで、梁部１５は、マスク部材１２および枠体１３と同様、金属材料（例えばステンレス、インバー、４２アロイ、ニッケル合金等）などからなる。なお、梁部１５は、マスク部材１２および枠体１３と同様、上記の金属材料の他、ガラス、セラミックス、シリコン、ＳＵＳ４３０などの磁性で構成されている。
【００２３】
枠体１３には、マスク部材１２がその開口部１４ａに位置するように着脱可能に取り付けられている。例えば、図４（ａ）に示すように、マスク部材１２の４隅と、枠体１３の支持基板１４とがボルト１０ａなどにより締結されている。このような固定構造の他に、接着剤などを用いてマスク部材１２と枠体１３とを接合しても良い。いずれの場合も、マスク部材１２を枠体１３に取り付けた状態でマスク部材１２には張力が作用しているが、マスク部材１２に作用する張力は、梁部１５の張力より小さくなるように接合されている。
【００２４】
枠体１３には、マスク部材１２を枠体１３に取り付ける際、およびマスク１０を素子基板２に重ねて配置する際のマスク位置決めマーク１７が形成されている。マスク位置決めマーク１７は、枠体の４隅の少なくとも対角２箇所に、例えば、金属膜で形成されている。マスク位置決めマーク１７の形成方法としては、フォトリソグラフィ法または結晶異方性エッチングなどで行われる。なお、マスク部材１２にマスク位置決めマーク１７を形成してもよい。
【００２５】
（マスク部材の詳細な構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係るマスクの要部を梁部の長さ方向と直交する方向に切断したときの断面図である。図６（ａ）、（ｂ）は各々、図５に示すマスクの梁部の具体的な構成例を拡大して示す断面図、およびその製造方法を示す説明図である。
【００２６】
図５に示すように、本形態のマスク部材１２において、開口部１２ａは、成膜材料供給源側（下面側）で開口面積が広く、被処理基板側（上面側）で開口面積が狭くなっている。このような構成の開口部１２ａを形成するにあたって、本形態では、マスク部材１２の下面側では、開口部１２ａの下端縁を円弧状に切り欠いた形状になっている。
【００２７】
また、本形態では、梁部１５を長手方向で直交する方向に切断したときの断面は、マスク部材１２側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状になっている。このような構成の梁部１５は、棒状あるいはパイプ状のものにより構成することができる。
【００２８】
本形態においては、図６（ａ）に示すように、梁部１５は、１辺が３〜４ｍｍの略逆三角形のパイプ状になっており、このようなパイプ状の梁部１５は、例えば、図６（ｂ）に示すように、断面逆三角形の溝が上面に形成された下型と、下面に台径の突部を備えた上型とを用いたプレス加工により製作することができる。すなわち、下型の溝が内に丸パイプを配置した後、丸パイプを上型でプレスすれば、断面が略逆三角形のパイプ状の梁部１５を形成することができる。
【００２９】
（本形態の効果）
以上説明したように、本形態のマスク１０では、マスク部材１２の開口部１２ａの間に梁部１５が形成されているので、開口部１２ａが延在する方向の剛性を高くすることができる。従って、マスク部材１２において、開口部１２ａの長手方向の寸法が約２００ｍｍ（Ａ４サイズ）、さらには、約３００ｍｍ（Ａ３サイズ）であっても、自重によるマスク部材１２の撓みを防止でき、開口部１２ａの変形や、マスク部材１２の大型基板２０Ａからの浮きを防止することができる。それ故、マスク部材１２の開口パターンどおりに成膜することができる。
【００３０】
また、梁部１５は、長手方向に直交する方向の断面における外周輪郭がマスク部材１２側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状を備えているので、図５に矢印Ｖで示すように、斜めに飛翔する蒸着材料が梁部１５によって遮られることがない。それ故、マスク部材１２の開口パターンどおりに成膜することができ、成膜した薄膜７０の膜厚精度、寸法精度および形状精度を向上することができる。
【００３１】
さらに、本形態のマスク１０において、マスク部材１２の開口部１２ａは、成膜材料供給源側（下面側）で開口面積が広く、被処理基板側（上面側）で開口面積が狭くなっているので、蒸着材料がマスク部材１２の開口部１２ａの縁で遮られることがない。それ故、マスク部材１２の開口パターンどおりに成膜することができる。
【００３２】
さらにまた、本形態のマスク１０では、マスク部材１２が枠体１３から取り外し可能となっているため、マスク部材１２および枠体１３に付着した有機膜を酸素プラズマなどで除去する作業などにおいて、マスク部材１２あるいは枠体１３に破損、損傷が発生した場合でも、マスク部材１２あるいは枠体１３だけを新たなものに交換することができる。それ故、マスク１０の補修を容易に行うことができ、マスク１０にかかるコストの低減を図ることができる。
【００３３】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係るマスクの要部を梁部の長さ方向と直交する方向に切断したときの断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分の説明は省略する。
【００３４】
図７に示すように、本形態のマスク部材１０においても、実施の形態１と同様、マスク部材１２は、素子基板２に対する成膜パターンに対応する複数の開口部１２ａが、並行かつ一定間隔に形成されている。
【００３５】
本形態でも、開口部１２ａは、成膜材料供給源側（下面側）で開口面積が広く、被処理基板１８側（上面側）で開口面積が狭くなっている。このような構成の開口部１２ａを形成するにあたって、本形態では、マスク部材１２の下面側では、開口部１２ａの下端縁を円弧状に切り欠いた形状になっている。
【００３６】
また、本形態では、梁部１５を長手方向で直交する方向に切断したときの断面は、マスク部材１２の開口部１２ａの間に当接する水平板部１５１と、この水平板部１５１の幅方向の中央から下方に垂直に延びた垂直板部１５２とを備えた逆Ｔ字形状になっており、その外周輪郭は、マスク部材１２側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状になっている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
このように構成したマスク１０でも、実施の形態１と同様、マスク部材１２の開口部１２ａ間に梁部１５が形成されているので、開口部１２ａが延在する方向の剛性を高くすることができるので、自重によるマスク部材１２の撓みを防止でき、開口部１２ａの変形や、マスク部材１２の被処理基板からの浮きを防止することができる。また、梁部１５は、長手方向に直交する方向の断面における外周輪郭がマスク部材１２側に底辺を向け、成膜材料供給源側に頂部を向けた略逆三角形状を備えているので、図７に矢印Ｖで示すように、斜めに飛翔する蒸着材料が梁部１５によって遮られることがない。それ故、マスク部材１２の開口パターンどおりに成膜することができ、成膜した薄膜７０の膜厚精度、寸法精度および形状精度を向上することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００３８】
［その他の実施の形態］
本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態では、マスク１０において、枠体１４によってマスク部材１２および梁部１５の各々に張力を印加しているので、マスク部材１２と梁部１５を接合していない構成を採用したが、マスク部材１２と梁部１５を接合し、梁部１５によってマスク部材１２に張力を印加してもよい。この場合、梁部１５によってマスク部材１２を保持できるので、枠体１４を省略してもよい。
【００３９】
さらに、上記形態では、マスク蒸着用のマスクを例に説明したが、マスクスパッタ用のマスクに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した有機ＥＬ装置の一例であるラインヘッドの要部断面図、および平面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、図１に示す素子基板を製造する際に用いた大型基板の平面図、この大型基板の要部を拡大して示す平面図、および素子基板の平面図である。
【図３】本発明を適用したマスクを用いたのマスク蒸着方法の説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したマスクの斜視図、およびその分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るマスクの要部を梁部の長さ方向と直交する方向に切断したときの断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は各々、図５に示すマスクの梁部の具体的な構成例を拡大して示す断面図、およびその製造方法を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るマスクの要部を梁部の長さ方向と直交する方向に切断したときの断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、従来のマスクの要部を梁部の長さ方向と直交する方向に切断したときの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・有機ＥＬ装置、２・・素子基板（被処理基板）、２Ａ・・大型基板（被処理基板）、３・・有機ＥＬ素子、７・・発光層、９・・陰極、１０・・マスク、１２・・マスク部材、１２ａ・・開口部、１３・・枠体、１５・・梁部、２０・・成膜材料発生装置
【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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