(57)【要約】  本明細書に開示されている態様は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造で用いられる、結合されたコモンメタルマスク（ＣＭＭ）とファインメタルマスク（ＦＭＭ）を有する装置、並びにその製造方法に関する。一態様では、マスクアセンブリが提供される。マスクには、一又は複数の貫通するウインドウを有するコモンメタルマスクと、少なくとも１つのウインドウ内に配置される少なくとも１つのファインメタルマスクとが含まれる。別の態様では、歪み補償マスタが開示される。マスクには、マスクを貫通して形成された複数のウインドウと、重力により生ずる位置の歪みを含む何らかの歪みを補償するために配置されるウインドウの位置とが含まれる。一例として、ウインドウはマスクの中心または中心付近ではより高い位置に、マスクのエッジ付近では徐々により低い位置に配置されうる。【選択図】図２Ｆ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの貫通するウインドウを有するコモンメタルマスクと、
前記少なくとも１つのウインドウ内に配置されるファインメタルマスクと、
を含むマスクアセンブリ。
【請求項２】
前記ファインメタルマスクは、前記少なくとも１つのウインドウ内の中心の上方に配置される、請求項１に記載のマスクアセンブリ。
【請求項３】
前記ファインメタルマスクは、前記少なくとも１つのウインドウ内の中心の下方に配置される、請求項１に記載のマスクアセンブリ。
【請求項４】
前記コモンメタルマスクはフレームに連結される、請求項１に記載のマスクアセンブリ。
【請求項５】
貫通して形成される複数のウインドウを有するコモンメタルマスク部分と、
前記コモンメタルマスク部分の複数のウインドウ内に配置された複数のファインメタルマスク部分と、
を含むマスクアセンブリ。
【請求項６】
前記複数のファインメタルマスク部分の各々の位置は、コモンメタルマスク部分の中心又は中心付近ではより高い位置に、コモンメタルマスク部分のエッジ付近では徐々により低い位置に配置される、請求項５に記載のマスクアセンブリ。
【請求項７】
前記複数のファインメタルマスク部分の各々の垂直位置は、前記コモンメタルマスク部分の中心からエッジまで傾斜が付けられている、請求項５に記載のマスクアセンブリ。
【請求項８】
前記コモンメタルマスク部分はフレームに連結されている、請求項５に記載のマスクアセンブリ。
【請求項９】
前記複数のファインメタルマスク部分の各々は、電鋳メッキによって前記コモンメタルマスク部分に連結される、請求項５に記載のマスクアセンブリ。
【請求項１０】
複数のウインドウを有するコモンメタルマスクを製造することと、
歪み補償マスタを貫通して形成される複数の歪み補償ウインドウであって、前記歪み補償ウインドウの垂直位置は前記歪み補償マスタの中心又は中心付近ではより高い位置に、前記歪み補償マスタのエッジ付近では徐々により低い位置に配置される、複数の歪み補償ウインドウを有する歪み補償マスタを形成すること、及び
前記歪み補償ウインドウのそれぞれの中にファインメタルマスクパターンを形成すること、
を含む、ファインメタルマスクを形成することと、
前記ファインメタルマスクパターンが前記コモンメタルマスクの前記ウインドウ内に配置されるように、前記コモンメタルマスクと前記ファインメタルマスクを結合することと、
を含む、マスクアセンブリの製造方法。
【請求項１１】
前記ファインメタルマスクを形成することは電鋳処理を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記コモンメタルマスクを、剛強な金属材料を含むフレームに連結することをさらに含み、前記コモンメタルマスクは張力下で前記フレームに連結される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記歪み補償マスタを除去することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記歪み補償マスタはガラスから作られる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記歪み補償ウインドウの各々の前記ファインメタルマスクパターンの少なくとも一部の上の保護被覆であって、フォトレジストを備える保護被覆を形成することと、
前記保護被覆を除去することと、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］  本明細書で開示された態様は、基板上での電子デバイスの形成に関する。より具体的には、本明細書で開示された態様は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造で使用される、結合されたコモン（共通の）メタルマスク（ＣＭＭ）とファイン（細かい）メタルマスク（ＦＭＭ）を有する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
［０００２］  テレビ画面、携帯電話のディスプレイ、コンピュータのモニタなどのフラットパネルディスプレイの製造においては、近年ＯＬＥＤが使用されている。ＯＬＥＤは、発光層がある種の有機化合物から作られた複数の薄膜を含む一種の発光ダイオードである。ＯＬＥＤディスプレイで可能な色、輝度、及び視野角の範囲は、従来のディスプレイの範囲よりも広い。これは、ＯＬＥＤピクセルが、直接発光し、バックライトを必要としないからである。しかも、ＯＬＥＤディスプレイのエネルギー消費は、従来のディスプレイのエネルギー消費よりもかなり少ない。
【０００３】
［０００３］  現在のＯＬＥＤ製造方法及び装置は一般的に、複数のパターニングされたシャドウマスクを用いた、基板上での有機材料の蒸着と金属の堆積を利用している。垂直堆積システムでは、重力によるたるみが発生しており、基板上でのマスクの位置合わせと配置が課題になっている。さらに、マスクのバックボーン（支柱）が厚いため、現在のマスクと完全な密着を実現することは困難である。加えて、現在の製造方法及び装置は、その後のマスキング操作による位置合わせの問題に悩まされている。
【０００４】
［０００４］  したがって、当該技術分野では、ＯＬＥＤ製造の方法及び装置の改良が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］  本明細書に開示されている態様は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造で用いられる、結合されたコモンメタルマスク（ＣＭＭ）とファインメタルマスク（ＦＭＭ）を有する装置、並びにその製造方法に関する。一態様では、マスクアセンブリが提供される。マスクには、一又は複数の貫通するウインドウを有するコモンメタルマスクと、少なくとも１つのウインドウ内に配置される少なくとも１つのファインメタルマスクとが含まれる。別の態様では、歪み補償マスタが開示される。マスタには、マスクを貫通して形成された複数のウインドウと、重力により生ずる位置の歪みを含む何らかの歪みを補償するために配置されるウインドウの位置とが含まれる。一例として、ウインドウはマスクの中心または中心付近ではより高い位置に、マスクのエッジ付近では徐々により低い位置に配置されうる。
【０００６】
［０００６］  一態様では、マスクアセンブリが開示される。マスクには、少なくとも１つの貫通するウインドウを有するコモンメタルマスクと、少なくとも１つのウインドウ内に配置されるファインメタルマスクとが含まれる。
【０００７】
［０００７］  別の態様では、マスクアセンブリが開示される。マスクには、貫通して形成される複数の窓を有するコモンメタルマスク部分と、コモンメタルマスク部分の複数のウインドウ内に配置された複数のファインメタルマスク部分が含まれる。
【０００８】
［０００８］  さらに別の態様では、マスクアセンブリの製造方法が開示される。本方法は、複数のウインドウを有するコモンメタルマスクを製造することと、歪み補償マスクを貫通して形成される複数の歪み補償ウインドウであって、歪み補償ウインドウの位置は歪みマスクの中心又は中心付近ではより高い位置に、歪み補償マスクのエッジ付近では徐々により低い位置に配置される、複数の歪み補償ウインドウを有する歪み補償マスクを形成すること、及び、歪み補償ウインドウのそれぞれの中にファインメタルマスクパターンを形成すること、を含むファインメタルマスクを形成することと、ファインメタルマスクパターンがコモンメタルマスクのウインドウ内に配置されるように、コモンメタルマスクとファインメタルマスクを結合することと、を含む。
【０００９】
［０００９］  本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、態様を参照することによって得ることができる。そのうちの幾つかは添付の図面で例示されている。しかし、添付図面は例示的な態様を示しているにすぎず、従って、本開示の範囲を限定するとは見なされないことに留意されたい。本開示は他の同様に有効な態様を許容しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＯＬＥＤの製造に使用されるマスクアセンブリを製造するための処理フローである。
【図２Ａ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図２Ｂ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図２Ｃ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図２Ｄ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図２Ｅ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図２Ｆ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図２Ｇ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図２Ｈ】高分解能ファインメタルマスク用のマスクアセンブリの概略的な平面上面図である。
【図３】基板上にＯＬＥＤデバイスを形成するための装置の一態様を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［００１３］  理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一態様の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の態様に有益に組み込まれうると想定される。
【００１２】
［００１４］  本明細書に開示されている態様は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造で使用される、結合されたコモンメタルマスク（ＣＭＭ）とファインメタルマスク（ＦＭＭ）を有する装置、並びにその製造方法に関する。一態様では、マスクアセンブリが提供される。マスクには、一又は複数の貫通するウインドウを有するＣＭＭと、少なくとも１つのウインドウ内に配置される少なくとも１つのＦＭＭとが含まれる。別の態様では、歪み補償マスタが開示される。マスタには、マスタを貫通して形成された複数のウインドウと、重力により生ずる位置の歪みを含む何らかの歪みを補償するために配置されるウインドウの位置とが含まれる。一例として、ウインドウはマスクの中心または中心付近ではより高い位置に、マスクのエッジ付近では徐々により低い位置に配置されうる。
【００１３】
［００１５］  本明細書で開示されている態様は、ディスプレイ基板などの基板上に複数層の薄膜が堆積される真空蒸着又は堆積処理で使用されうる。例えば、薄膜は、複数のＯＬＥＤを含む基板上の複数のディスプレイのうちの１つの一部を形成しうる。垂直処理など、チャンバ及びシステム内で実施され使用される。また、本明細書で開示されている態様は、限定するものではないが、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社の一部門であるＡＫＴ，Ｉｎｃ．より入手可能な垂直処理チャンバ及びシステムを含む、様々なチャンバ及びシステムで使用されうる。
【００１４】
［００１６］  図１は、ＯＬＥＤの製造に使用されるマスクアセンブリを製造するための処理フロー１００である。処理フロー１００は、ＣＭＭを製造する工程１１０から始まる。工程１２０では、ＦＭＭが形成される。工程１３０では、ＦＭＭは、ＯＬＥＤ製造用のＣＭＭとＦＭＭを有する結合されたマスクアセンブリを形成するため、例えば、電鋳（ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）処理によってＣＭＭと結合される。
【００１５】
［００１７］  工程１１０及び１２０は、同時に、又は好適な順序で実施されうる。ＣＭＭは一般的に、エッチング又は金属材料のシートを貫通するウインドウの切削など、任意の好適な処理によって製造される。ＦＭＭの形成には、一般的に、一又は複数のリソグラフィ処理を用いて、垂直処理中の重力によるその後のたるみを補償するように歪み補償マスタを形成することと、以下で説明するように単一又は二重の電鋳処理を用いてＦＭＭを形成することとが含まれる。電鋳は、電解質を介して金属イオンをアノードから所望の表面まで電気化学的に移動する処理で、金属イオンは所望の表面で金属メッキの原子として堆積する。堆積を所望する表面は一般的に、メッキが表面に付着しないように調整されるが、メッキが別の構成要素として堆積した形状を保持するように、表面からわずかに離される。一態様では、ＦＭＭは電鋳され、ＦＭＭをＣＭＭに接合するため、次に第２の電鋳処理が用いられる。第２の電鋳処理により、ＦＭＭとＣＭＭとの間にメッキが提供される。
【００１６】
［００１８］  処理フロー１００には、例えば、追加の処理中にＦＭＭの少なくとも一部を保護するため、一又は複数の標準リソグラフィ処理を用いて、ＦＭＭの少なくとも一部を被覆することが含まれてもよい。
【００１７】
［００１９］  図２Ａ〜図２Ｈは、様々な処理フローの段階（例えば、処理フロー１００）での高分解能ＦＭＭ用の結合されたマスクアセンブリ２４０の概略上平面図を示している。
【００１８】
［００２０］  図２Ａに示すように、ＣＭＭ２０５は、金属材料（例えば、ＩＮＶＡＲ（登録商標）（Ｆｅ：Ｎｉ  ３６）材料）などの好適なマスキング材料のシートで、少なくとも１つの（例として１０個が示されている）貫通するウインドウ２１０を含む。少なくとも１つのウインドウ２１０は、そこに形成されるデバイスに適した任意の寸法を有する。一般的に、少なくとも１つのウインドウは、そこに形成されるデバイスよりも少なくとも５００ミクロン以上大きくなる。
【００１９】
［００２１］  ＣＭＭ２０５は一般的に、図２Ｈに示されたように、処理フロー（例えば、処理フロー１００）の前、間、後に、フレーム２５０に連結される。フレーム２５０は一般的に、剛強な金属材料から作られ、これにより処理中のＣＭＭ２０５の安定性が向上する。一態様では、ＣＭＭ２０５は、例えば、４つのコーナーすべてからＣＭＭを手動で伸長し、張力下にある間にＣＭＭ２０５をフレーム２５０に溶接することによって、フレーム２５０に溶接される。張力下でＣＭＭ２０５をフレーム２５０に結合すると、処理中にＣＭＭ２０５とフレーム２５０との間に密着する可能性が高くなる。より具体的には、処理中に処理チャンバ内の温度が上昇すると、ＣＭＭ２０５のサイズや形状が変化しうるが、張力がかかっているため、ＣＭＭ２０５内の気泡や波紋が減少又は解消される。
【００２０】
［００２２］  図２Ｂ〜図２Ｄは、形成処理の様々な段階でのＦＭＭ２３０の形成を示している。図２Ｂに示したように、歪み補償マスタ２１５は、例えば、一又は複数の標準リソグラフィ処理によって形成される。歪み補償マスタ２１５は、限定するものではないが、ガラスや金属の薄いシートを含む任意の好適な材料で形成され、最終的には、そこに形成されるＦＭＭパターン用のキャリアとして機能する。歪み補償マスタ２１５は、フォトレジストで被覆され、歪み補償マスタ２１５が少なくとも１つの（例として１０個が示されている）歪み補償ウインドウ２２０を含むようにパターン形成される。歪み補償ウインドウ２２０は、フォトレジストで被覆されていない歪み補償マスタ２１５の領域に対応している。図２Ｂの例に示したように、歪み補償ウインドウ２２０は２列で形成される。水平（ｘ）軸に沿った歪み補償マスタ２１５の中心付近の歪み補償ウインドウ２２０は、それぞれの列の他のウインドウと比較して高くなる。さらに、垂直（ｙ）軸に沿った歪み補償ウインドウ２２０の高さは、一般的に、歪み補償マスタ２１５の中心から歪み補償マスタ２１５のエッジまで減少し、垂直処理中の重力の結果としてのたるみ（又は、曲げ）を補償する。このたるみは一般的に、基板又は歪み補償マスタ２１５の中心や中心付近で最も顕著である。
【００２１】
［００２３］  ＦＭＭパターン２２５は次に、図２Ｃに示すように歪み補償ウインドウ２２０内に形成される。ＦＭＭパターン２２５の形成には、一般的に単一又は二重の電鋳処理が含まれる。一態様では、電鋳処理は、第１の金属層になる溶けた第１の金属を内部に含む電解槽内にマスクパターンを配置することによって、マンドレル上に第１の金属層を形成することと、次に、第２の金属層になる溶けた第２の金属を内部に有する第２の電解槽内にマスクパターンを配置することによって、第１の金属層上に第２の金属層を形成することとを含む。より具体的には、マンドレルと電解槽内の第１の金属との間に電気的バイアスが提供される。次に、ＦＭＭパターン２２５は、内部に溶けた第２の金属を有する電解槽内に配置される。マンドレルと電解槽は一般的に、第１の金属層の上の第２の金属層に対してバイアスされる。
【００２２】
［００２４］  ＦＭＭパターン２２５は、ＯＬＥＤデバイスの形成中に、例えば、有機材料及び／又は金属材料の蒸着を制御するのに有用な一連の微細な開口部を含む。一連の微細な開口部は一般的に、堆積材料が基板の望ましくない領域や以前に堆積した層の上に付着するのをブロックし、その一方で、基板の特定の領域や以前に堆積した層の上に堆積できるようにする。微細な開口部は一般的に、限定するものではないが、円形、楕円形、又は矩形などを含む、任意の好適なサイズ及び形状になる。
【００２３】
［００２５］  一又は複数のリソグラフィ処理は、図２Ｄに示したように、オプションにより、各ＦＭＭパターン２２５の少なくとも一部を被覆２３５で覆うように使用されうる。一態様では、その後の処理中にＦＭＭパターン２２５を保護するため、ＦＭＭパターン２２５の一部は、誘電体材料などのフォトレジスト材料で被覆される。一態様では、各ＦＭＭパターン２２５の最も外側のエッジだけが被覆されずに残るように、各ＦＭＭパターン２２５の少なくとも一部は、被覆２３５によって被覆される。
【００２４】
［００２６］  ＦＭＭ２３０は次に、図２Ｅに示したように、ＣＭＭ２０５と結合される。ＣＭＭ２０５とＦＭＭ２３０を結合することは一般的に、ＦＭＭ２３０の上にＣＭＭ２０５を配置することと、各ＦＭＭパターン２２５の露出しているエッジとＣＭＭ２０５を結合するため電鋳処理を使用することと、被覆２３５と歪み補償マスタ２１５を除去して、結合されたマスクアセンブリ２４０を形成することとを含む。
【００２５】
［００２７］  一態様では、ＦＭＭ２３０は、メッキを形成するため、さらなる電鋳処理を用いてＣＭＭ２０５と結合され、メッキはさらなる処理のためにＦＭＭ２３０とＣＭＭ２０５を接合する。より具体的には、結合されたマスクアセンブリ２４０を形成するため、ＦＭＭパターン２２５はＣＭＭ２０５と連結される。一態様では、ＦＭＭパターン２２５はＣＭＭ２０５に溶接される。別の態様では、ＦＭＭパターン２２５はさもなければ、ＣＭＭ２０５に締結される。ＦＭＭパターン２２５の一部の上の被覆２３５は、次にオプションにより、結合されたマスクアセンブリ２４０の前面から除去され、また、歪み補償マスタ２１５は、結合されたマスクアセンブリ２４０の裏側から除去され、図２Ｆに示したように、ＣＭＭ２０５とＦＭＭパターン２２５を有する結合されたマスクアセンブリ２４０が残る。
【００２６】
［００２８］  上述のように、結合されたマスクアセンブリ２４０は、垂直処理チャンバ及びシステム（例えば、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアル社の一部門であるＡＫＴ，Ｉｎｃ．から入手可能な垂直処理チャンバ及びシステム）で有用である。結合されたマスクアセンブリ２４０が垂直チャンバ及び／又はシステムで使用されるときには、重力によりたるみが発生する。上述のように、及び図２Ｂ〜図２Ｄに示したように、歪み補償マスタ２１５が使用されるため、ＦＭＭパターン２２５は、水平（ｘ）軸に沿って結合されたマスクアセンブリ２４０の中心付近のＦＭＭパターン２２５が、それぞれの列で他のＦＭＭパターン２２５に対してより高い位置になるように、配置される。したがって、垂直処理中にたるみが発生すると、ＦＭＭパターン２２５は、図２Ｇに示したように、ＣＭＭ２０５のウインドウ２１０内で実質的に中央揃えされる。
【００２７】
［００２９］  図３は、基板３０５上にＯＬＥＤデバイスを形成するための装置３００の一態様を概略的に示している。装置３００は、基板３０５が実質的に垂直な配向で支持される堆積チャンバ３１０を含む。基板３０５は、堆積源３２０に隣接するキャリア３１５によって支持されうる。ＦＭＭ３２５は、基板３０５と接触させられ、堆積源３２０と基板３０５との間に配置される。ＦＭＭ３２５は、本明細書に記載のファインメタルマスクのいずれか１つになりうる。ＦＭＭ３２５は、伸張され、ファスナ（図示せず）、溶接、又はその他の適切な接合方法によってフレーム３３０に連結されうる。堆積源３２０は、一態様では、基板３０５の正確な領域に蒸着される有機材料であってもよい。有機材料は、本明細書に記載された形成方法に従って、境界３４０間の、ＦＭＭ３２５において形成された微細な開口部３３５を通って堆積される。本明細書に記載のＦＭＭは、一又は複数のパターンの微細な開口部３３５を有する１枚のシートを含みうる。代替的に、本明細書に記載されたＦＭＭは、様々なサイズの基板を収容するために伸張され、フレーム３３０に連結されて、そこに形成される一又は複数のパターンの微細な開口部３３５を有する一連のシートであってよい。
【００２８】
［００３０］  本開示は、製造用デバイスに密着し、重力を補償するためのテーパー（傾斜付け）とマスキングによる垂直処理のために十分に位置合わせされた、結合されたマスクアセンブリを提供する。本明細書に開示の結合されたメタルマスクは、高い精度でＯＬＥＤデバイスのサブピクセル領域を形成するために使用されうる。垂直処理に関して高い精度と位置合わせの補償が可能なため、結合されたマスクアセンブリは、携帯電話などの表示装置の形成に有用である。これは、ＯＬＥＤを形成するための結合されたマスクアセンブリが、その上に電気回路などの複数のパターンを有するガラス基板と十分に位置合わせ可能だからである。
【００２９】
［００３１］  以上の説明は本開示の態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱しなければ、本開示の他の態様及びさらなる態様が考案されてよく、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決まる。
【図１】
2020532652.tif 000003
【図２Ａ】
2020532652.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
2020532652.tif 000009
【図２Ｇ】
2020532652.tif 000010
【図２Ｈ】
2020532652.tif 000011
【図３】
2020532652.tif 000012
【国際調査報告】
2020532652.tif 000013
2020532652.tif 000014