(57)【要約】  【課題】本発明は、マスクステーの歪みを抑制することにより、薄膜層のパターン精度を向上させることが可能なＣＶＤ用マスク及びそれを用いたディスプレイの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】マスクフレーム２と、前記マスクフレーム２の上面に形成された凹部４と、前記凹部４に対して脱着可能な状態で挿入される凸部５を有し、前記マスクフレーム２の上面側に配置するとともに、前記マスクフレーム２の対向する両辺に対して掛け渡されるように配置されるマスクステー３と、を備えたことを特徴とするＣＶＤ用マスク。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクフレームと、
前記マスクフレームの上面に形成された凹部と、
前記凹部に対して脱着可能な状態で挿入される凸部を有し、前記マスクフレームの上面側に配置するとともに、前記マスクフレームの対向する両辺に対して掛け渡されるように配置されるマスクステーと、
を備えたことを特徴とするＣＶＤ用マスク。
【請求項２】
請求項１に記載のＣＶＤ用マスクにおいて、
前記凹部及び前記凸部の断面形状は、矩形状であることを特徴とするＣＶＤ用マスク。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＣＶＤ用マスクにおいて、
前記凸部は、前記マスクステーの両端部近傍に形成されており、
前記マスクステーの中央寄近傍の断面形状は、下面よりも上面が幅狭なテーパーをなしていることを特徴とするＣＶＤ用マスク。
【請求項４】
請求項３に記載のＣＶＤ用マスクにおいて、
前記テーパーの前記マスクステーの下面に対する傾斜角度は、３０度以上６０度以下であることを特徴とするＣＶＤ用マスク。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＣＶＤ用マスクにおいて、
前記マスクフレーム及び前記マスクステーは、セラミックスから構成されていることを特徴とするＣＶＤ用マスク。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＣＶＤ用マスクと、該ＣＶＤ用マスクのマスクフレームより小さい基板とを準備する工程と、
前記基板上に前記ＣＶＤ用マスクを配置するとともに、平面視において前記マスクフレームの枠内に前記基板を収容するように位置決めする工程と、
前記基板上に前記マスクステーの下面を接触させる工程と、
前記基板上であって、前記マスクステーによって遮蔽されていない箇所に薄膜材料を堆積させる工程と、
を備えたことを特徴とするディスプレイの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のディスプレイの製造方法において、
前記基板上に前記マスクステーの下面を接触させる工程で、前記マスクステーの凸部は、前記マスクフレームの凹部から離れることを特徴とするディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ用マスク及びそれを用いて製造するディスプレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイを構成する薄膜層の製造技術として、基板上に所望の材料を堆積させる手法が用いられており、このような薄膜形成手法としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング等が知られている。
【０００３】
かかる薄膜形成手法としては、開口を有するマスクが用いられる。かかるマスクは、長方形状を成すマスクフレームと、該マスクフレームの対向する辺同士を接続し、該対向辺と直交するように配置される複数のマスクステーと、を備えた構成を有しており、該マスクステーとマスクフレームとで囲まれる領域で開口を形成している（下記特許文献１参照）。
【０００４】
なお、マスクフレームとマスクステーとは一体化された状態で互いに固定されている。このようなマスクを用いて基板上に薄膜層を形成する場合、一般的に、マスクのマスクフレーム内に基板を配置した状態で、マスクを基板上に載置し、開口を介して基板上に薄膜層を形成する。
【特許文献１】特開２０００−５４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来のマスクの如く基板にマスクを載置すると、マスクの自重によりマスクと基板とが比較的強い力で互いに押圧し合うことになる。この場合、マスクフレームは、下方に向かって力が印加されるが、マスクフレームステーは、基板側から上方に向かって反発力を受ける。そのため、一体型のマスクは、マスクフレームとマスクステーとでは力の印加される方向が全く逆であるため、マスクが、歪んだり基板に対して浮き上がったりして、基板とマスクとの間に隙間が生じてしまうことがある。この隙間が空いている状態で、薄膜層を基板上に形成しようとしても、所望の領域よりも広い範囲に、薄膜層が形成され、薄膜層のパターン精度が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、薄膜層のパターン精度を向上させることが可能なＣＶＤ用マスク及びそれを用いたディスプレイの製造方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明において、マスクフレームと、前記マスクフレームの上面に形成された凹部と、前記凹部に対して脱着可能な状態で挿入される凸部を有し、前記マスクフレームの上面側に配置するとともに、前記マスクフレームの対向する両辺に対して掛け渡されるように配置されるマスクステーと、を備えた。
【０００８】
また、請求項２の発明では、請求項１に記載のＣＶＤ用マスクにおいて、前記凹部及び前記凸部の断面形状は、矩形状である。
【０００９】
また、請求項３の発明では、請求項１又は請求項２に記載のＣＶＤ用マスクにおいて、前記凸部は、前記マスクステーの両端部近傍に形成されており、前記マスクステーの中央寄近傍の断面形状は、下面よりも上面が幅狭なテーパーをなしている。
【００１０】
また、請求項４の発明では、請求項３に記載のＣＶＤ用マスクにおいて、前記テーパーの前記マスクステーの下面に対する傾斜角度は、３０度以上６０度以下である。
【００１１】
また、請求項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＣＶＤ用マスクにおいて、前記マスクフレーム及び前記マスクステーは、セラミックスから構成されている。
【００１２】
また、請求項６の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＣＶＤ用マスクと、該ＣＶＤ用マスクのマスクフレームより小さい基板とを準備する工程と、前記基板上に前記ＣＶＤ用マスクを配置するとともに、平面視において前記マスクフレームの枠内に前記基板を収容するように位置決めする工程と、前記基板上に前記マスクステーの下面を接触させる工程と、前記基板上であって、前記マスクステーによって遮蔽されていない箇所に薄膜材料を堆積させる工程と、を備えた。
【００１３】
また、請求項７の発明では、請求項６に記載のディスプレイの製造方法において、前記基板上に前記マスクステーの下面を接触させる工程で、前記マスクステーの凸部は、前記マスクフレームの凹部から離れる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マスクフレームとマスクステーとを別体に形成し、マスクステーの凸部をマスクフレームの凹部内に沿って上下方向にスライド可能としたことによって、マスクステーの歪みを抑制し、マスクステーと基板との間に生じる隙間を減少させることができ、薄膜層のパターン精度の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるＣＶＤ用マスク及びそれを用いたディスプレイの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
＜マスクの構成＞
本発明のＣＶＤ用マスクの実施の形態の一例について、図１（ａ）に平面図を、図１（ｂ）に図１（ａ）のＡ−Ａ’部分の断面図を、図１（ｃ）に図１（ａ）のＢ−Ｂ’部分の断面図を示す。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態に係るマスク１は、有機ＥＬディスプレイに用いられるＣＶＤ用マスクであり、四角形状のマスクフレーム２と、マスクフレーム２の対向する両辺に対して掛け渡されるように配置される複数のマスクステー３とを含んで構成される。
【００１８】
マスクフレーム２は、例えば、アルミナ、ガラスセラミックス、窒化珪素等からなるセラミックスや、ジルコニア、ニッケル等からなる金属や、ニッケルコバルト、インバー等のニッケル合金や、磁石によって吸引される金属や磁性体材料等により構成される。また、マスクフレーム２の厚みは、１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲に設定されている。さらに、フレーム２の外周及び内周は、例えば、薄膜層を形成する基板Ｂの外周が５５０ｍｍ×３２５ｍｍの場合、外周は５８０ｍｍ×３６０ｍｍとし、内周は５５１ｍｍ×３２６ｍｍを用いられる。なお、マスクフレーム２は、基板Ｂよりも一回り大きなサイズを用いる。
【００１９】
マスクフレーム２の対向する一対のフレーム上には、複数の凹部４が形成されている。また、凹部４は、一対のマスクフレーム２が互いに対向する対向面と該マスクフレーム２の上面との間の角部に設けられ、該角部が凹部４によって部分的に切り欠かれている。更に、複数の凹部４は、フレーム上に等間隔に形成されており、その間隔は２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲に設定されている。なお、凹部４の断面形状は、図１（ｃ）に示すように、矩形状に形成される。
【００２０】
ここで、マスクフレーム２は、セラミックスから構成されている場合は、例えば、セラミックス原料を成形し焼結することによって製作される。また、マスクフレーム２が、金属から構成されている場合は、電鋳法によって所定形状に製作される。
【００２１】
マスクステー３は、上述したようにマスクフレーム２を構成する材料と同様の材料によって構成される。また、マスクステー３の厚みは、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定される。
【００２２】
マスクステー３の両端部近傍３ａには、マスクフレーム２の凹部４に対して脱着可能に挿入することが可能な凸部５が形成される。また、凸部５の断面形状は、矩形状に形成される。
【００２３】
また、凸部５の断面形状が矩形状であると、マスクステー３の端部がマスクフレーム２の凹部４内の側面に沿って上方に移動するため、マスクフレーム２に対してマスクステー３が左右に位置ずれするのを有効に防止し、基板Ｂに対するマスク１の位置決め精度を向上させることができる。
【００２４】
また、さらに凸部５は、凹部４に収容した状態で、凹部４と凸部５との間に隙間が生じる大きさに形成されることによって、凸部５が凹部４に対して上方に円滑にスライドすることができる。その結果、マスクフレーム２に対して下方に力が印加されても、マスクステー３の両端部近傍３ａに対して余分な力が伝達されず、マスクステー３の歪みを抑制することができる。
【００２５】
また、図１（ｂ）に示すように、マスクステー３の中央近傍３ｂの断面形状は、下面よりも上面が幅狭なテーパーに形成されている。また、テーパーのマスクステー３の下面３ｓに対する傾斜角度αは、３０度〜６０度の角度に設定することが好ましい。
【００２６】
なお、マスクステー３は、上述したマスクフレーム２と同様の製造方法によって製作することができる。
【００２７】
上述したように、本発明に係るマスク１では、マスクフレーム２とマスクステー３とを別体に形成し、マスクステー３をマスクフレーム２に対して脱着可能に掛け渡されたことによって、マスクフレーム２が自重によって下方に移動しても、マスクステー３の凸部５がマスクフレーム２の凹部４内に沿って上方に移動する。そのため、マスク１を基板Ｂに対して押圧して仮にマスクフレーム２が歪んだとしても、そのマスクフレーム２の歪みによる衝撃がマスクステー３に伝達されるのを良好に抑制することができる。その結果、基板Ｂに対してマスクステー３が歪まないため、基板Ｂとマスクステー３との密着性を良好に維持することができ、基板Bとマスクステー３との隙間を抑制し、薄膜層のパターン精度を向上させることができる。
【００２８】
また、マスクステー３をマスクフレーム２に対して脱着可能に設けたことから、マスクステー３が損傷した場合であっても、その損傷したマスクステー３のみを取り替えるだけで、マスクとしての機能を保持できるため、メンテナンスコストを安価にすることができる。
【００２９】
また、マスクステー２及びマスクステー３は、両者ともセラミックスから構成することが望ましい。金属材料からなるマスクを使用して、ＣＶＤやスパッタリング等で基板Ｂ上に薄膜層を形成しようとすると、チャンバー内では、一般的に約１００度以上の高温になるため、マスクが熱によって変形したりする等の問題があるからである。ここで、マスク１を熱に耐性のあるセラミックスで構成することによって、マスクが熱によって変形するのを防止することができ、パターニングの精度を向上させることができる。また、マスク１をセラミックスで構成したことによって、マスク１をクリーニング洗浄しても、耐性が向上したことによって、マスク１の劣化を抑制することができる。
【００３０】
また、金属材料からなるマスクを使用して、特にＣＶＤによって基板上に薄膜層を形成する場合、チャンバー内に発生したプラズマが金属材料からなるマスクを介して基板Ｂ上に形成された電気回路等の素子に電流が流れることがある。ここで、マスク１を絶縁性のセラミックスで構成することによって、マスク１に電気が流れるのを防止し、基板Ｂの電気回路等の素子破壊を抑制することができる。
【００３１】
＜ディスプレイの製造方法＞
次に、上記したマスクを用いた有機ＥＬディスプレイの製造方法について説明する。
【００３２】
ここでは、主に、基板上に形成された有機ＥＬ素子上に薄膜層を形成する場合に焦点を当てて説明する。ここで、薄膜層は、有機ＥＬ素子が水分等から保護する保護膜とする。
【００３３】
また、本製造方法に用いる基板Ｂは、透明なガラスやプラスチック等により形成された基板の上面に、マトリックス状に画素が配置されており、かかるマトリックス状に配置された画素形成領域に対応するようにマスク１の開口Ｈが形成されている。なお、上述したように、マスク１は、基板Ｂよりも一回り大きなサイズを用いる。具体的には、マスクフレーム２の枠内に基板Ｂが完全に収容されるような大きさのマスクを用いる。
【００３４】
（１）まず、減圧した図示しないチャンバー内において、マスク１と基板Ｂとを準備し、下方に基板Ｂを、上方にマスク１をそれぞれ保持し、基板Ｂの上面と、マスクステー３を懸架したマスクフレーム２の下面とを対向させるように配置する。なお、基板Ｂは、基板Ｂの外周よりも小さい台座Ｄに固定する。
【００３５】
（２）次に、マスク１を基板Ｂに対して位置合わせ用カメラ等を用いて位置合わせする。マスク１の基板Ｂに対する位置合わせは、マスク１の開口Ｈと、基板Ｂの画素形成領域との位置が平面視で略一致するように行なわれる。
【００３６】
（３）そして、図２に示すように、基板Ｂの上方からマスク１を接近させて、マスクフレーム２を基板Ｂよりも下方に位置させる。その結果、マスクステー３は、基板Ｂよりも下方に移動することができず、マスクフレーム２に対して上方にスライドし、基板Ｂ上に載置される。このとき、マスクステー３の下面３ｓが、基板Ｂに接触することで、マスクステー３は基板Bに対して良好に密着され、マスクステー３の両端部近傍３ａの基板Ｂから受ける反発力を緩和することができる。なお、マスクフレーム２は、基板Ｂ上にマスクステー２が載置された状態で、当然に、凹部４内に凸部３が収容された状態であったも構わない。
【００３７】
（４）次に、チャンバー内を高真空状態まで減圧し、チャンバー内にケイ素と窒素からなる混合ガスを流し、プラズマを発生させて、マスクステー３を介して基板Ｂ上に保護膜として機能する窒化ケイ素膜を堆積させる。このとき、画素形成領域を除いた領域においてマスク１は基板Ｂに対して密着しているため、開口Ｈより露出する基板Ｂの画素形成領域を隙間なく略均一な膜厚の保護膜で被覆することができる。その結果、画素形成領域が大気中の水分等によって酸化するのを防止することができる。
【００３８】
（５）最後に、画素形成領域を保護膜で被覆した基板に対して封止基板を貼り合わせて、カッターで所定の大きさに切断することによって、有機ＥＬディスプレイが完成する。
【実施例１】
【００３９】
実施例１では、本発明の実施形態に係るマスクにおいて、マスクステー３のテーパーの傾斜角度αを、３０°、４５°、６０°、９０°とそれぞれのマスクを用いてＣＶＤによって保護膜を形成し、形成した各保護膜の膜厚を計測し、その結果を比較してパターン精度について調べた。
【００４０】
使用したマスク１は、厚み４ｍｍ、外周５８０ｍｍ×３６０ｍｍ、内周５５１ｍｍ×３２６ｍｍのマスクフレーム２と、厚み３ｍｍ、幅６ｍｍのマスクステー３とで構成されている。また、使用した基板Ｂは、外周５５０ｍｍ×３２５ｍｍのものを用いた。また、マスクフレーム２及びマスクステー３は、それぞれセラミックスで製作した。なお、基板Ｂ上に堆積する薄膜層としては、窒化ケイ素を使用した。
【００４１】
本実施例の結果を、図３に示す。同図の横軸は、マスクステー３の中央近傍３ｂから画素形成領域に向かって、マスクステー３に対する垂直方向の距離（μｍ）を示し、同図の縦軸は、保護膜の膜厚（ｎｍ）を示す。なお、上述した距離及び厚みについては、レーザ光による光学測定器によって測定した。
【００４２】
図３によれば、横軸が０から２５００μｍまでは、テーパーの傾斜角度αが、小さくなるにつれて、基板Ｂ上に形成される保護膜の膜厚が厚く形成される傾向にあることが判る。また、テーパーの傾斜角度αが９０°、すなわち、マスクステー３の中央近傍３ｂの断面が矩形である場合よりも、テーパーの傾斜角度αが３０°から６０°の場合の方が、基板Ｂ上に保護膜を厚く形成できることが判る。その結果、テーパーの傾斜角度αを小さくすることで、保護膜のパターン精度が向上するのが確認できた。
【実施例２】
【００４３】
実施例２では、実施例１で用いたマスクステー３と異なる、後述するマスクステー３’を用いて上述した実施例１と同条件で保護膜を形成した。
【００４４】
また、マスクステー３’の中央近傍３ｂは、図４に示すように、マスクステー３’の下面３ｓに突起ｔが形成されている。なお、使用したマスクステー３’は、厚み全体３ｍｍ、突起ｔの厚み０．２ｍｍ、幅６ｍｍであって、セラミックスで製作した。
【００４５】
ここで、マスクステー３’のテーパーの傾斜角度αは、実施例１でパターン精度が比較的良好であった、３０°、４５°、とそれぞれのマスクを用いて保護膜を形成した。
【００４６】
そして、形成した各保護膜の膜厚を計測し、その結果と上記実施例１の結果とを比較してパターン精度について調べた。
【００４７】
本実施例の結果を、図５に示す。同図は、図３と同様の条件によって作成されている。なお、図５のグラフエリア外に添付した３０°、４５°は、マスクステー３に対応したマスクの実験結果であって、３０°（ｔ）、４０°（ｔ）は、マスクステー３’のマスクに対応した実験結果である。
【００４８】
図５によれば、横軸が０から２５００μｍまでは、マスクステー３’のテーパーの傾斜角度αが３０°の時が、基板Ｂ上に形成される膜厚が最も厚い傾向にあることが判る。
【００４９】
また、横軸が０から２０００μｍまでは、テーパーの傾斜角度αが同じであれば、マスクステー３’を用いたマスクの方が、マスクステー３を用いたマスクよりも、基板Ｂ上に膜厚が厚い保護膜を形成することができるのが判った。その結果、画素形成領域の端部では、マスクステー３’を用いたマスクを使用して、基板Ｂ上に保護膜を形成することが、よりパターン精度を向上できることが確認できた。
【００５０】
＜変形例＞
以下では、図６、図７、図８を参照して、上記実施形態に係る構成の変形例について説明する。なお、上述の図１に示す構成や製造方法については、同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる箇所について説明する。
【００５１】
図６に示すように、マスクフレーム２の凹部４の断面形状は、下部よりも上部が幅広な逆テーパーの形状にすることができる。この場合、マスクステー３の凸部５の断面形状を、凹部４に脱着可能な逆テーパー状に形成することが望ましい。その結果、凹部４の内側側面６に凸部５の側面７を密着させることができ、マスクフレーム２に対するマスクステー３の位置ずれ精度を向上させることができる。
【００５２】
また、マスクフレームは、上述した一体型のマスクフレームに限らず、図７（ａ）に示すように、複数に分割されたもの２ｘであっても構わない。一体型のマスクフレームの場合、大きさの異なる基板Ｂに薄膜層を形成しようとすると、基板Ｂの大きさに対応して、マスクフレームを取り替えなければならない問題がある。一方、分割型のマスクフレーム２ｘの場合、マスクフレーム２ｘに予め多数の凹部を形成しておくことによって、マスクフレームを取り替えずに、マスクステー３ｘの数、配置場所を変えることで、大きさの異なる基板Ｂに薄膜層を形成することができる。
【００５３】
また、マスクフレームは、図７（ｂ）に示すように、円形２ｙであっても構わない。このマスクは、円形のフレーム２ｙの対向する部位に凹部を形成し、その凹部にマスクステー３ｙを掛け渡した構成である。薄膜層を形成する基板が円形の場合に使用することができる。この結果、基板の形状にとらわれずに薄膜層を形成することが可能である。
【００５４】
また、マスクステーは、図８に示すように、画素形成領域に対応した大きさの開口Ｈを有する格子状３ｚであっても構わない。この場合、一度に多くのディスプレイを製造するのに適しており、製造歩留りを向上させることができる。
【００５５】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の変更・改良が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＣＶＤマスクを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はマスクステーの中央近傍の断面図、（ｃ）はマスクステー端部近傍の断面図である。
【図２】基板に対するＣＶＤマスクの配置関係を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】マスクステーのテーパー角度と、薄膜層の膜厚との関係を示すグラフである。
【図４】図１のＡ−Ａ’の断面図の変形例である。
【図５】マスクステーのテーパー角度と、薄膜層の膜厚との関係を示すグラフである。
【図６】図１のＢ−Ｂ’の断面図の変形例である。
【図７】マスクフレームの変形例を示し、（ａ）は分割型のマスクフレームに係る平面図、（ｂ）は円形型のマスクフレームに係る平面図である。
【図８】マスクステーの変形例に係る平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    マスク
２    マスクフレーム
３    マスクステー
３ａ  端部近傍
３ｂ  中央近傍
４    凹部
５    凸部
Ｂ    基板
Ｈ    開口
α    傾斜角度
【図１】
2008031528.tif 000003
【図２】
2008031528.tif 000004
【図３】
2008031528.tif 000005
【図４】
2008031528.tif 000006
【図５】
2008031528.tif 000007
【図６】
2008031528.tif 000008
【図７】
2008031528.tif 000009
【図８】
2008031528.tif 000010