(57)【要約】【課題】成膜用マスクの反りによるパターン精度の劣化を防ぐ。【解決手段】成膜材料の蒸気を通すパターン１３を有するマスク部１１をフレーム１２の片面に固定し、フレーム１２の反対面に、マスク部１１のパターン１３に対応する開口部１４ａを備えたテンション部材１４を、張力を加えた引張状態で固定する。マスク部１１による引張応力がテンション部材１４の張力によって相殺され、マスク全体の剛性が強化されるため、マスク部１１の反りによるパターン精度の劣化を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料の蒸気を通すパターンを有するマスク部と、前記マスク部を支持するフレームと、前記マスク部と対向する平面に沿って配設され、張力を加えて前記フレームに固着されたテンション部材と、を有することを特徴とする成膜用マスク。
【請求項２】
前記フレームが、前記マスク部の周囲を支持する外フレーム部と、前記マスク部を複数の部位に仕切るように配置された内フレーム部と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の成膜用マスク。
【請求項３】
前記テンション部材が、前記マスク部の前記パターンより大きい開口部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の成膜用マスク。
【請求項４】
最外周の領域における前記フレームの厚みが、それ以外の領域における前記フレームの厚みより大きいことを特徴とする請求項２または３記載の成膜用マスク。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか１項記載の成膜用マスクを用いて有機ＥＬ素子の有機ＥＬパターンを成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の有機化合物層等を成膜する工程で用いられる成膜用マスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ素子の製造方法では、成膜用マスクをガラス基板に密着するように配置することによるマスク成膜法が多く採用されている。このようなマスク成膜法を用いることで、有機ＥＬ素子の有機化合物層のパターンを精度良く形成することができる。近年、有機ＥＬパネルの高解像化に伴い、パターニングの微細化が進んでいる。そのため、ガラス基板上の画素パターンとマスクのパターンのわずかな位置ずれや、ガラス基板とマスク間の密着不良によって品質が低下してしまう。
【０００３】
特に、ガラス基板とマスクの密着不良は、マスクの僅かなゆがみや、自重によるマスク自身のたるみによっても生じてしまうことが知られている。この改善策として、特許文献１に記載されているように、熱膨張率の小さいインバー材で形成したマスク部とフレームを用いて、マスク部を張った状態になるようにフレームに固定支持する方法が提案されている。この構成は、蒸着源からの熱による温度上昇や自重によるマスクのたわみを低減し、ガラス基板との密着性を向上させるものである。
【０００４】
また、特許文献２では、複数の独立したマスク部を備えるようにフレームを配置し、電鋳法によりマスク部とフレームとを不離一体的に接合することで、マスク部を張った状態でフレームに固定する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３２３８８８号公報
【特許文献２】特開２００５−０１５９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に開示されたものは、ガラス基板とマスクを密着させるために、マスクのフレームの片面上で、つまりガラス基板側において、マスク部にテンションを加えた状態で固定支持する構成である。そのため、フレームのガラス基板側において面内方向の内側に引張応力が発生する。その結果、マスクの中央部がガラス基板から離れる方向にマスクの反りが発生し、基板とマスクの間に密着不良が生じるおそれがある。
【０００６】
この引張応力はマスクの自重に関係なく発生するので、平滑な平面上にマスクを設置した場合でも、マスク部の引張応力に応じたマスクの反りが発生する。そのため、ガラス基板とのアライメントの精度に悪影響を及ぼしたり、マスクのパターン精度が損なわれることがある。
【０００７】
この問題に対して、フレームの厚みを大きくすることでマスクの反り量を低減する試みが考えられるが、フレームの加工性や、フレームの重量が増加することによるマスクの搬送性を考慮すると、これらに限界があるため課題が残る。
【０００８】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、成膜用マスクの反りを低減し、品質の良い有機ＥＬ素子等を形成することのできる成膜用マスクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の成膜用マスクは、成膜材料の蒸気を通すパターンを有するマスク部と、前記マスク部を支持するフレームと、前記マスク部と対向する平面に沿って配設され、張力を加えて前記フレームに固着されたテンション部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
テンション部材に加えた張力による反りが、マスク部の引張応力による反りを相殺することで、成膜用マスクの反りによる基板との密着不良等を防ぐ。
【００１１】
マスク部を分割する内フレーム部を設けることで、マスクの剛性を強化し、パターニングの精度を向上させるとよい。
【００１２】
テンション部材には、マスク部のパターンに対応した開口部を設けておく。
【００１３】
さらに、最外周の外フレーム部の厚みを内フレーム部の厚みよりも大きくすることで、テンション部材と内フレーム部の接触を防ぎ、接触によるテンション部材の磨耗を防ぐことができる。テンション部材の張力が磨耗によって低下することなく安定するため、マスクの形状が安定する。
【００１４】
テンション部材は、外フレーム部とこれに隣接する内フレーム部との間にのみ配設されていてもよい。外周部に配設したテンション部材によって、マスク部の張力によって生じる成膜用マスクの反りに対して逆向きの反りになるような回転モーメントがフレーム周辺部に発生する。その結果、成膜用マスクの反りを低減することが可能となる。テンション部材に対向する領域に、マスク部のパターンがない構成であれば、テンション部材に開口部を設けなくてもよい。また、外フレーム部と隣接する内フレーム部の間にマスク部を形成しなくてもよい。
【００１５】
成膜用マスクのサイズや重量をほとんど増加させることなく、成膜用マスクの反りを低減させ、成膜用マスクと基板の密着性を向上させることができる。
【００１６】
この成膜用マスクを用いることにより、基板上の画素パターンとの幾何学的なずれが少なく、かつ寸法精度の高い有機ＥＬパターンを有する有機ＥＬ素子を形成することが可能となる。
【００１７】
さらに、成膜用マスクの反りが低減されるため、基板とのアライメント時において成膜用マスクのアライメントマークを水平に近づけることが可能になり、被写体深度への悪影響を低減して、アライメント精度を向上させることが可能になる。
【００１８】
また、マスク部の反りによって生じるパターンの水平方向の位置ずれが低減するため、成膜用マスクのパターンの精密な位置測定の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、有機ＥＬデバイスに搭載する有機ＥＬ素子の有機化合物層（有機ＥＬパターン）を成膜する工程で用いる蒸着用マスク（成膜用マスク）を示すもので、この蒸着用マスクは、マスク部１１を張力を加えた状態で固定支持するフレーム１２を有する。マスク部１１は、有機化合物を蒸着するための複数の蒸気通孔からなるパターン１３を有する。蒸着用マスクの保管、搬送、蒸着等の取り扱い時においてマスク部１１の撓みを抑えるために、マスク部１１は張力を加えた状態でフレーム１２に固定支持されている。
【００２１】
マスク部１１には、銅、ニッケル、ステンレス等の部材を用いることができる。また、ニッケル、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−鉄合金であるインバー材、ニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材等のニッケル合金を用いて電鋳製法でマスク部を作製してもよい。特に、インバー材、スーパーインバー材の熱膨張係数は１〜２×１０-6／℃と他の金属に比べて小さいので、蒸着時における熱膨張による蒸着用マスクの変形を抑えることが可能である。
【００２２】
フレーム１２は、マスク部１１を引張状態で固定支持するために大きい剛性を備えたものであり、その剛性を付与するために十分な厚みと幅を持たせている。
【００２３】
また、図２に示すように、マスク部１１の周囲を支持する外フレーム部２２ａと、その内側の内フレーム部２２ｂを有するフレーム２２を用いてもよい。マスク部１１を複数の部位に分割する内フレーム部２２ｂを形成することによって、蒸着用マスクの剛性が向上するため、パターンの形状精度が向上する。この場合は、外フレーム部２２ａの剛性を内フレーム部２２ｂより大きくすることが好ましいが、パターン１３の精度を保つことが可能であればこの限りではない。
【００２４】
フレーム１２、２２には、ニッケル−鉄合金であるインバー材や、ニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材などの低熱膨張係数の材質を用いることができる。フレーム１２、２２に低膨張係数の材質を用いることで、マスク部１１に用いた場合と同様に、熱膨張による蒸着用マスクの変形を抑える効果が得られる。
【００２５】
図１および図２に示すように、フレーム１２、２２を挟んでマスク部１１と対向する位置には、テンション部材１４を、マスク部１１と同等の引張状態になるように張力を加えてフレーム１２、２２に固定する。これにより、マスク部１１と対向する反対面側にも、テンション部材１４による面内方向内側の引張応力が発生するため、テンション部材１４およびマスク部１１の引張応力から生じる反り同士が相殺される。このようにして、蒸着用マスクの反りを低減することができる。
【００２６】
テンション部材１４は、張力を加えた状態でフレーム１２、２２に固定することが可能であれば特に限定しないが、加工の容易性や強度の観点から金属、あるいは合金の薄膜を用いるとよい。
【００２７】
テンション部材１４には、マスク部１１のパターン１３に対応した領域に、少なくともパターン１３よりも大きい開口部１４ａが形成されている。そのため、成膜材料の蒸気がテンション部材１４に形成した開口部１４ａを通過してパターン１３の蒸気通孔に到達することが可能になる。開口部１４ａを、対向するパターン１３の領域より大きくすることで、蒸着用マスクから離れた蒸着源から蒸発しパターン１３に対して斜め向きに着膜する場合もテンション部材１４に邪魔されずにパターン１３に到達することが可能になる。
【００２８】
図２に示す構成においては、最外周領域の外フレーム部２２ａに固定したテンション部材１４が内フレーム部２２ｂに接触するのを防ぐために、外フレーム部２２ａの厚みを内フレーム部２２ｂの厚みよりも大きくすることが好ましい。これにより、テンション部材１４と内フレーム部２２ｂの接触によるテンション部材１４の磨耗を防ぎ、テンション部材１４の張力が磨耗によって低下することなく安定するため、蒸着用マスクの形状が安定する。
【００２９】
また、図３に示すように、テンション部材１４を外フレーム部２２ａとこれに隣接する内フレーム部２２ｂ間にのみ配設してもよい。外周部に配設したテンション部材１４は、マスク部１１の張力によって生じる蒸着用マスクの反りに対して反対向きの反りになるような回転モーメントをフレーム２２の周辺に発生する。その結果、蒸着用マスクの反りを低減することが可能となる。また、テンション部材１４に対向する領域にパターン１３がなければその領域には開口部１４ａを設けなくてもよい。
【００３０】
また、図４に示すように、外フレーム部２２ａとこれに隣接する内フレーム部２２ｂ間にマスク部１１を形成しない構成でもよい。
【００３１】
図５は、図１の蒸着用マスクの製造工程を示す。まず、マスク部１１およびフレーム１２を作製する。マスク部１１は、金属や合金の薄板に、エッチング、レーザー加工、または電鋳等の加工処理を行うことによって作製する。フレーム１２は、金属や合金をレーザー加工や機械加工することで作製する。次に、マスク部１１の周辺をクランプ等で外側向きに引っ張り、マスク部１１に所望の寸法精度を満たすように張力を与えてマスク部１１をゆがみのない引張状態にする。その状態のまま、マスク部１１の周辺部分をフレーム１２にスポット溶接等によって固着し、マスク部１１をフレーム１２に固定する。次に、フレーム１２の反対面に、テンション部材１４をマスク部１１と同様に固定する。
【００３２】
マスク部１１とフレーム１２を電着金属層等を介して不離一体的に接合することでマスク部１１をフレーム１２に固定支持してもよい。テンション部材１４とフレーム１２の固定方法についても同様である。また、マスク部１１とテンション部材１４をフレーム１２に固定する順序は、マスク部１１のパターン１３の精度が保証されていれば特に限定せず、マスク部１１とテンション部材１４を同時にフレーム１２の両面に接合してもよい。
【００３３】
ここでは、有機ＥＬ素子の有機化合物層を形成するための蒸着用マスクについて説明したが、ＣＶＤによって有機ＥＬ素子の保護膜を成膜するための成膜用マスクについても同様の構成を適用できる。
【実施例】
【００３４】
ガラス基板（基板）には、無アルカリガラスの０．７ｍｍ厚の基板を用いた。この基板上に定法によって薄膜トランジスタと電極配線および画素電極がマトリクス状に形成されている。蒸着マスクは、まずスーパーインバー材からなる１０ｍｍ厚のフレームに対して、パターンの精度を調整しながら張力を加えたスーパーインバー材からなる５０μｍ厚のマスク部をスポット溶接した。次に、フレームを挟んでマスク部と対向する位置に、パターンの精度を調整しながら張力を加えた５０μｍ厚のニッケル薄膜（テンション部材）をスポット溶接することで図１の構成の蒸着マスクを作製した。
【００３５】
この蒸着マスクのマスク部の蒸気通孔部（パターン）とガラス基板上の画素パターンが一致するように位置合わせを行い、ガラス基板と蒸着マスクの各４辺を固定することで密着させた。
【００３６】
本実施例の蒸着用マスクでは、マスク部の反りを大幅低減させ、基板との密着性を向上させることが可能になった。公知の発光材料を用いて真空蒸着することで、ガラス基板上に寸法精度のよい有機ＥＬパターンを形成することができた。この有機ＥＬ素子を用いることで、表示ムラのない有機ＥＬデバイスが得られた。
【００３７】
（比較例）
ガラス基板には、無アルカリガラスの０．７ｍｍ厚の基板を用いた。この基板上に定法によって薄膜トランジスタと電極配線および画素電極がマトリクス状に形成されている。蒸着マスクは、まずスーパーインバー材からなる１０ｍｍ厚のフレームに対して、パターン部精度を調整しながら張力を加えたスーパーインバー材からなる５０μｍ厚のマスク部をスポット溶接することで蒸着マスクを作製した。
【００３８】
この蒸着マスクのパターンである蒸気通孔部とガラス基板上の画素パターンが一致するように位置合わせを行い、ガラス基板と蒸着マスクの各４辺を固定することで密着させた。
【００３９】
この蒸着用マスクでは、マスク部の反りが大きくて、マスク部と基板を厳密に密着させることが困難であった。公知の発光材料を用いて真空蒸着すると、ガラス基板上に形成された有機ＥＬパターンにずれが生じ、得られた有機ＥＬ素子に表示ムラが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、有機ＥＬ素子を形成する際に用いられる成膜用マスクに限らず、自重によるたわみやマスク自身の反りが問題になる蒸着プロセスやＣＶＤプロセス等でマスク成膜を行う際にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施の形態による蒸着用マスクを示す模式断面図である。
【図２】第１の変形例による蒸着用マスクを示す模式断面図である。
【図３】第２の変形例による蒸着用マスクを示す模式断面図である。
【図４】第３の変形例による蒸着用マスクを示す模式断面図である。
【図５】図１の蒸着用マスクを製造する工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１    マスク部
１２、２２    フレーム
１３    パターン
１４    テンション部材
１４ａ    開口部
２２ａ    外フレーム部
２２ｂ    内フレーム部
【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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