(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子のパターン薄膜を画素内に均一かつ高精細に形成することのできる成膜用マスクを実現する。【解決手段】蒸着基板にマスク成膜するための開口部１を備えた蒸着用マスクにおいて、蒸着基板側と反対側のマスク部材３の表面及び開口部１の側面１ａに金属膜２を形成する。これにより、開口部１の開口径を金属膜２の厚みＨ２分だけ縮小し、パターン薄膜の高精細化を可能にする。また、マスク部材３の蒸着基板側と反対側の表面のみに金属膜２を形成することで、マスク厚みの増加を抑えながらマスク強度を向上させ、耐久性を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にパターン薄膜をマスク成膜するための成膜用マスクにおいて、
マスク成膜のための開口部を有するマスク部材と、
前記マスク部材の、前記基板側の表面を除く残りの表面及び前記開口部の側面に形成された金属膜と、を備えたことを特徴とする成膜用マスク。
【請求項２】
前記マスク部材の前記開口部の、前記基板側の開口径が反対側の開口径よりも小さい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】
前記金属膜の熱膨張率は前記マスク部材の熱膨張率と等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の成膜用マスク。
【請求項４】
前記金属膜の主成分材料のイオン化傾向は鉄のイオン化傾向よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の成膜用マスク。
【請求項５】
前記成膜用マスクが蒸着用マスクであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の成膜用マスク。
【請求項６】
前記金属膜は蒸着によって形成されたことを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の成膜用マスク。
【請求項７】
前記金属膜は鍍金によって形成されたことを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の成膜用マスク。
【請求項８】
前記マスク部材はエッチングによって形成されたことを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の成膜用マスク。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか１項記載の成膜用マスクを用いて有機ＥＬ素子のパターン薄膜をマスク成膜する工程を有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（エレクトロルミネッセンス）素子の発光層等の薄膜を成膜する際に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して成膜す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の一例として、マスク蒸着法があり、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。それに伴い、マスクの開口部の微細化も必要になり、開口部の配列位置の精度、開口形状の精度のより一層の向上が求められている。
【０００３】
特許文献１では、２層の電着金属から成るマスクの表面全体にメッキ処理によって金属膜を形成している。この方法により、２層のマスクを強固に密着させることができるため、パターニング精度や再現性が向上するという効果を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０４５６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、マスク全体に金属膜をメッキ処理するため、成膜用の基板と密着する側（基板側）のマスク表面にも金属膜が形成されている。そのため、基板側のマスク表面に形成された金属膜の分だけマスクの厚みが大きくなり、斜め方向からの成膜材料がマスクの開口部によって遮蔽されて、所望の成膜領域に均一に成膜することが困難になる。その結果、成膜領域内に膜厚分布や非成膜領域が生じてしまい、有機ＥＬ素子の発光特性に影響を及ぼし、表示品位が低下する傾向がある。
【０００６】
本発明は、有機ＥＬパネルの製造等に用いられる成膜用マスクおいて、マスクの厚みを低減するとともに開口部の高精細化を促進し、品質の良い有機ＥＬ素子を効率的に製造することを可能にする成膜用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】
【０００７】
本発明の成膜用マスクは、基板にパターン薄膜をマスク成膜するための成膜用マスクにおいて、マスク成膜のための開口部を有するマスク部材と、前記マスク部材の、前記基板側の表面を除く残りの表面及び前記開口部の側面に形成された金属膜と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
金属膜を開口部の側面に形成することで、開口径の微細化が可能となり、有機ＥＬ素子のパターンを高精細に形成することができる。また、成膜用の基板と反対側のマスク部材の表面にも金属膜を形成することによって、マスク強度が向上し、マスク洗浄に対する耐性向上による長寿命化の効果が期待できる。
【０００９】
基板に対向する側のマスク部材の表面には金属膜が形成されていないため、開口部による成膜材料のけられを抑えられる。そのため、パターン内の膜厚分布や、非成膜領域が低減し、有機ＥＬ素子の発光特性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】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、一実施形態による成膜用マスクの概略構成を示す。この成膜用マスクは、複数の開口部１を有する蒸着用マスクである。金属膜２は、マスク部材３の、成膜用の基板である蒸着基板側（基板側）の表面を除く残りの表面と、開口部１の側面１ａに形成されている。複数の開口部１を面内に含むマスク部材３は、蒸着用マスクの保管、搬送、蒸着等の取り扱い時において常にマスクの撓みを抑えて、開口部１の位置精度を保つために、テンションを加えた状態でフレーム（不図示）に固定支持されている。
【００１２】
金属膜２は、図１の（ｂ）の示すように、蒸着基板側と反対側のマスク部材３の表面と開口部１の側面１ａに形成されている。図１の（ａ）に示す金属膜２が形成される前のマスク部材３の開口部１は、蒸着基板側において開口径Ｘ３であるが、図１の（ｂ）に示すように金属膜２が開口部１の側面１ａに形成されると、金属膜２の厚みＨ２分だけ開口径が小さくなり、開口径Ｘ２となる。このような開口径の微細化によって、有機ＥＬ素子のパターン薄膜を高精細に形成することができる。
【００１３】
図１に示す蒸着用マスクは、蒸着基板側と反対側の開口径Ｘ１が、蒸着基板側の開口径Ｘ３より大きいテーパー形状の開口部１とすることで、蒸着材料（成膜材料）のけられを低減する構成である。
【００１４】
あるいは、図２に示すように、蒸着基板側とその反対側の開口径Ｘ２，Ｘ１が同じである開口形状でもよい。
【００１５】
また、図１及び図２に示すように、金属膜２は蒸着基板側のマスク部材３の表面には形成されていないので、マスクの厚みが原因となって生じる蒸着材料のけられが低減される。そのため、蒸着領域内における膜厚分布及び非成膜領域が低減し、素子の発光特性が向上する。
【００１６】
また、金属膜２は、蒸着基板と反対側のマスク部材３の表面にも形成されているため、マスク部材３の厚みＨ３に金属膜２の厚みＨ１が加わり、これによって、マスク強度が向上し、洗浄に対する耐性向上とマスクの長寿命化の効果が期待できる。
【００１７】
金属膜２及びマスク部材３は、金属膜やマスク部材として形成することが可能な材料であれば特に限定しないが、形成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。例えば、銅、ニッケル、ステンレス等の材料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金属膜２やマスク部材３を作製してもよい。
【００１８】
マスク部材３はエッチングによって形成してもよい。特に、開口部を鍍金工程で形成することが困難な材料の場合に有効である。例えば、低熱膨張率であるインバーをマスク部材３としてエッチングによって形成することによって、耐熱性とパターニング精度に優れたマスクを作製することができる。
【００１９】
図１に示すように、金属膜２が形成されたマスク表面の開口径Ｘ１が反対側の開口径Ｘ２よりも大きくなるように開口部１を形成することによって、開口部１による斜め方向からの成膜材料のけられの抑制効果が大きくなる。そのため、成膜される薄膜の膜厚分布や非成膜領域の低減効果も大きくなり、素子の発光特性がより向上する効果が得られる。
【００２０】
また、金属膜２の熱膨張率とマスク部材３の熱膨張率が等しくなるように、金属膜２とマスク部材３の材料を選定するとよい。有機ＥＬ材料の成膜時に熱が発生した場合、金属膜２とマスク部材３の熱膨張量が等しくなるために金属膜２とマスク部材３間に発生する応力が低減され、マスクへの負荷を抑えることができる。さらに、熱膨張量の違いによって発生するマスクの撓みの変化量も抑えることができるため、基板とマスクの密着性が安定し、パターニングの再現性を向上させることができる。例えば、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、これらの材料を金属膜２とマスク部材３に用いることによって蒸着時における熱膨張による蒸着用マスクの変形をより抑えることができる。
【００２１】
金属膜２の主成分材料のイオン化傾向は、鉄のイオン化傾向よりも小さいことが望ましい。有機ＥＬ素子の配線等の形成に用いられるアルミニウムやクロムなどは、鉄よりもイオン化傾向が大きい。そのため、金属膜２の材料がイオン化傾向が鉄よりも小さいと、マスクを洗浄する際にアルミニウムやクロム等の成膜材料（蒸着材料）を選択的に除去することが容易になる。例えば、金属膜２として、ニッケルや銅などを用いることができる。
【００２２】
次に、蒸着用マスクの製造方法を説明する。
【００２３】
まず、図１の（ａ）に示すように、複数の開口部１を含むマスク薄膜からなるマスク部材３及びフレームを作製する。開口部１は、金属や合金の薄板にエッチング、レーザー加工、または電鋳等の手段を用いることによって作製する。また、フレームは、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。次にマスク薄膜の周辺をクランプ等で外側向きに引っ張り、マスク薄膜に所望の寸法精度を満たすように張力を与えながらマスク薄膜をゆがみのない状態にする。その状態のまま、マスク薄膜の周辺部分をフレームにスポット溶接等の固着方法によって固定支持することができる。また、マスク薄膜とフレーム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薄膜をフレームに固定支持してもよい。
【００２４】
次に、図１の（ｂ）に示すように、金属膜２を、蒸着によってマスク部材３の表面に形成する。蒸着基板と反対側に蒸着源を配置することによって、蒸着基板と反対側のマスク部材３の表面と開口部１の側面１ａに同時に金属膜２を形成することができる。
【００２５】
金属膜２として、例えばニッケルや銅などの金属を蒸着によって形成することができる。
【００２６】
また、鍍金によって金属膜２をマスク部材３の表面に形成させてもよい。金属膜２を形成するための蒸着装置を用いる必要がなく、レジスト等を用いることによってマスク部材３の所望の領域に金属膜２を形成することが可能になる。
【００２７】
この蒸着用マスクを例にして、以下に実施例を説明する。
【実施例１】
【００２８】
蒸着基板には、無アルカリガラスの０．６ｍｍ厚のガラス基板を用いた。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、及び画素電極がマトリクス状に形成されている。
【００２９】
マスク部材には、スーパーインバーから成る３０μｍ厚の薄膜を用い、エッチングによって複数の開口部を画素電極に対応するようにマトリクス状に形成した。さらに、蒸着法によってニッケル膜（金属膜）をマスク部材上に１０μｍの厚みで形成することで、マスクの厚みが合計４０μｍとなるようにした。これらの一連の工程によって、開口径Ｘ３の大きさが３０μｍ×６０μｍ、開口径Ｘ１の大きさが５０μｍ×８０μｍ四方のテーパ−形状の開口部を形成させた。次に、まずスーパーインバー材から成る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テンションを加えた４０μｍ厚のマスク薄膜をスポット溶接することで、蒸着用マスクを作製した。
【００３０】
この蒸着用マスクの開口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おこない、ガラス基板と蒸着用マスクの各４辺を固定することで密着させた。
【００３１】
本実施例の蒸着用マスクの構成により、蒸着用マスクの強度を低下させることなく、開口径の微細化を可能にすることができた。公知の発光材料を用いて真空蒸着することで、ガラス基板上の画素内に膜厚分布の少ない発光層パターンが精度よく形成された有機ＥＬ素子を製造することが可能となり、表示ムラのない高精細な有機ＥＬ素子が得られた。
【００３２】
（比較例１）
蒸着基板には、無アルカリガラスの０．６ｍｍ厚のガラス基板を用いた。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、及び画素電極がマトリクス状に形成されている。
【００３３】
マスク部材には、ニッケルから成る３０μｍ厚の薄膜を用い、鍍金法によって複数の開口部を画素電極に対応するようにマトリクス状に形成した。さらに、鍍金法によってニッケル膜（金属膜）を、マスク部材の表裏両面上と開口部の側面に１０μｍの厚みで形成することで、マスクの厚みが合計５０μｍとなるようにした。これらの工程によって、開口径Ｘ３の大きさが３０μｍ×６０μｍ、開口径Ｘ１の大きさが３０μｍ×６０μｍ四方のテーパ−形状の開口部を形成させた。次に、スーパーインバー材から成る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テンションを加えた５０μｍ厚のマスク薄膜をスポット溶接することで、蒸着用マスクを作製した。
【００３４】
この蒸着用マスクの開口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おこない、ガラス基板と蒸着用マスクの各４辺を固定することで密着させた。
【００３５】
この蒸着用マスクを用いて公知の発光材料を用いて真空蒸着すると、開口部による蒸着材料のけられが増加し、実施例１と比較して画素内の有機層の膜厚分布が大きくなった。その結果、得られた有機ＥＬ素子に表示ムラが生じた。
【００３６】
（比較例２）
蒸着基板には、無アルカリガラスの０．６ｍｍ厚のガラス基板を用いた。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、及び画素電極がマトリクス状に形成されている。
【００３７】
マスク部材には、スーパーインバーから成る３０μｍ厚の薄膜を用い、エッチングによって複数の開口部を画素電極に対応するようにマトリクス状に形成した。これらの工程によって、開口径Ｘ３の大きさが５０μｍ×８０μｍ、開口径Ｘ１の大きさが７０μｍ×１００μｍ四方のテーパ−形状の開口部を形成させた。次に、まずスーパーインバー材から成る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テンションを加えた３０μｍ厚のマスク薄膜をスポット溶接することで、蒸着用マスクを作製した。
【００３８】
この蒸着用マスクの開口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おこない、ガラス基板と蒸着用マスクの各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、開口径の微細化に限界があり、また、実施例１と比較してマスク強度の低下が生じてしまった。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層にパターンずれが生じ、得られた有機ＥＬ素子に表示ムラが生じた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施形態による蒸着用マスクの構成を示すもので、（ａ）は金属膜を形成する前の状態、(ｂ）は金属膜を形成した状態を示す模式断面図である。
【図２】一変形例による蒸着用マスクの構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    開口部
１ａ    側面
２    金属膜
３    マスク部材
【図１】
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【図２】
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