(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、このような従来の蒸着マスクにおいて、上記特許文献1に記載の蒸着マスクは、基板より小さく加工形成されているので、加工精度の悪化、熱膨張による寸法の狂いが抑制される利点があるものの、一方向に基板と相対移動しながら蒸着するようになっていたので、相対移動に伴う基板との間の位置ずれを常時高精度に調整する必要があり、高精細な薄膜パターンの形成が困難であるという問題がある。
【0006】
さらに、基板と相対移動させるためには、基板との間に100μm程度のギャップを設ける必要があり、蒸着材料がマスクの遮蔽部の裏面側に回り込み易く、これも高精細な薄膜パターンの形成を困難にしていた。
【0007】
また、上記特許文献2に記載の蒸着マスクは、電磁石によって基板面に密着させて使用されるため、小型の基板に対しては高精細な薄膜パターンの形成が可能であるという利点があるものの、例えば一辺が1m以上の大きさを有する大型基板の場合、それに伴って蒸着マスク1も大型化し、熱膨張による寸法の狂いが大きくなり、高精細な薄膜パターンの形成が困難になるという問題がある。
【0008】
この場合、基板よりも面積の小さいマスクを使用して、基板に対するマスクの位置決め−密着−引き剥がし−移動−位置決め−密着を複数回繰り返し行って、基板全面に蒸着を行なうことも考えられるが、作業工数が増して作業能率が低下するという問題がある。
【0009】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、大型の基板に対しても1回の蒸着で高精細な薄膜パターンを形成し得る蒸着マスク及び蒸着マスク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】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明による蒸着マスクは、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスクであって
、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の複数の開口パターンを形成し
ており、前記基板上を観察可能に可視光を透過する樹脂製
のフィルムと、前記フィルムの一面に密接され、前記開口パターンに対応して該開口パターンよりも寸法形状の大きい複数の貫通開口を設けた磁性金属板からなる保持部材と、を備えて構成され、前記保持部材は、熱膨張係数が6×10
−6/℃未満であることを特徴とする。
【0011】
このような構成により
、薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の複数の開口パターンを形成し
ており、上記基板上を観察可能に可視光を透過する樹脂製
のフィルムの一面に、上記開口パターンに対応して該開口パターンよりも寸法形状の大きい複数の貫通開口を設けた熱膨張係数が6×10
−6/℃未満の磁性金属板からなる保持部材を密接させて、該保持部材で上記フィルムを保持する。
【0012】
好ましくは、前記保持部材は、前記フィルムよりも面積が小さい形状の複数の単位保持部材からなり、前記貫通開口が前記フィルムの開口パターンと同じ配列ピッチで並ぶようにして、前記複数の単位保持部材が前記フィルムの一面に密接されるのが望ましい。
より好ましくは、前記保持部材は、インバーであるのが望ましい。
【0013】
本発明による蒸着マスクの製造方法は、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスクの製造方法であって、熱膨張係数が6×10
−6/℃未満の磁性金属板に前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンよりも形状の大きい複数の貫通開口を設けて保持部材を形成する第1ステップと、可視光を透過する樹脂製フィルムの一面に前記保持部材を密接させる第2ステップと、電磁石を内蔵した第1の磁気チャック上に載置され、前記薄膜パターンと同じ形状寸法の基準パターンを該薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて設けた基準基板に対して、前記保持部材の貫通開口内に前記基準パターンが位置するように前記保持部材を位置合わせした後、前記電磁石の磁力により前記保持部材を吸着して前記フィルムを前記基準基板面に密着させる第3ステップと、前記保持部材の前記複数の貫通開口内にて、前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと形状寸法の同じ複数の貫通する開口パターンを形成する第4ステップと、前記保持部材上に別の電磁石を内蔵した第2の磁気チャックを設置して該別の電磁石の磁力により前記保持部材を吸着し、前記基準基板上から前記フィルムを剥離する第5ステップと、を行うものである。
【0014】
好ましくは、前記保持部材は、前記フィルムよりも面積の小さい複数の単位保持部材からなり、前記第2ステップは、前記複数の単位保持部材を前記貫通開口が前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並ぶようにして前記フィルムの一面に密接するのが望ましい。
より好ましくは、前記保持部材は、インバーであるのが望ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の蒸着マスクによれば、形成しようとする薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで薄膜パターンと同一寸法形状の開口パターンを形成したフィルムに、一般的な金属部材の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さい磁性金属板で形成され、上記開口パターンよりも寸法形状の大きい貫通開口を設けた保持部材を密接しているので、大型の基板に対応して保持部材の形状が大きくなっても保持部材の熱変形を抑制することがでる。したがって、従来技術と違って、大型基板に対しても1回の蒸着で高精細な薄膜パターンを形成することができる。
【0016】
また、本発明の蒸着マスクの製造方法によれば、第1の磁気チャックに保持部材を吸着した状態でフィルムの複数の開口パターンを形成した後、保持部材上に第2の磁気チャックを設置して該第2の磁気チャックで保持部材を吸着して完成した蒸着マスクを第1の磁気チャックから第2の磁気チャックに移し取るようにしているので、開口パターンの形状及び位置を維持することができる。したがって、高精細な薄膜パターンを形成することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明による蒸着マスクの実施形態を示す図であり(a)は平面図、(b)は(a)のO−O線断面矢視図である。この蒸着マスク1は、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するためのものであり、フィルム2と、保持部材3とを備えて構成されている。
【0019】
上記フィルム2は、可視光を透過する例えば1μm〜30μm程度の厚みのポリイミドやポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂製であり、
図1(b)に示すように基板上の複数の薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチPで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の、例えば同図(a)に示すような細長状の複数の開口パターン4が形成されている。なお、フィルム2は、好ましくは、後述の保持部材3の熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を有する材料が選択されるのが望ましい。この場合、フィルム2の熱膨張係数に異方性があるときには、保持部材3に形成されるストライプ状の貫通開口5の長手方向にフィルム2の熱膨張係数の大きい方向を合致させるのが望ましい。
【0020】
上記フィルム2の一面に密接して保持部材3が設けられている。この保持部材3は、フィルム2を保持するものであり、補強材としての役目を果たし、
図1(a)に示すように、上記開口パターン4に対応して該開口パターン4よりも寸法形状の大きい、例えば細長状の複数の貫通開口5を設けた熱膨張係数が一般的な金属の熱膨張係数(6×10
−6/℃〜20×10
−6/℃)よりも小さい6×10
−6/℃未満の磁性金属板からなっている。好ましくは、保持部材3は、常温付近の熱膨張係数が2×10
−6/℃以下のインバー又は1×10
−6/℃以下のスーパーインバーが望ましい。
【0021】
ここで、例えば一辺が1m以上の大型の角型基板に対応して大型の蒸着マスク1が必要である場合、それに適合した大型の保持部材3が準備できないときには、
図1に示すように、フィルム2よりも面積が小さい複数枚の単位保持部材を貫通開口5がフィルム2の開口パターン4と同じ配列ピッチPで並ぶようにフィルム2の一面に密接するとよい。以下の説明においては、保持部材3が第1及び第2の単位保持部材3A,3Bからなる場合について述べる。
【0022】
なお、
図1において符号6は、蒸着マスク1を基板に対して位置合わせするためのマスク側アライメントマークであり、保持部材3に形成された例えば四角形の貫通窓である。
また、上記実施形態においては、開口パターン4及び貫通開口5が細長状の形状を有する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、開口パターン4及び貫通開口5は、細長状のブリッジで複数の小単位に分離されていてもよい。
さらに、保持部材3は、周縁部の厚みを貫通開口5が形成された中央部の厚みよりも厚く形成されてもよい。
【0023】
次に、本発明の蒸着マスク1の製造方法について
図2を参照して説明する。
先ず、第1ステップは、
図2(a)に示すように、少なくとも基板の面積と同じ面積を有する樹脂製のフィルム2に対して面積が小さく、厚みが30μm〜50μmで、熱膨張係数が6×10
−6/℃未満の磁性金属板(例えば、インバー)からなる第1及び第2の単位保持部材3A,3Bを準備する。このとき、第1及び第2の単位保持部材3A,3Bには、フィルム2に形成しようとする開口パターン4よりも寸法形状の大きい複数の貫通開口5を、例えばレーザ加工やエッチング等により開口パターン4の配列ピッチPと同じ配列ピッチPで並べて予め形成されている。なお、第1及び第2の単位保持部材3A,3Bは、
図1(a)に示すように、その一方端3a,3bが該一方端3a,3b側に位置する貫通開口5の中心線と許容範囲内で合致するように加工され、且つ該一方端3a,3bを中心に互いに線対称に形成されている。さらに、第1及び第2の単位保持部材3A,3Bには、後述の基準基板8に形成された図示省略の基板側アライメントマークに対して位置合わせするためのマスク側アライメントマーク6が形成されている。
【0024】
第2ステップにおいては、
図2(b)に示すように、少なくとも基板の面積と同じ面積を有する厚みが1μm〜30μm程度の可視光を透過する、例えばポリイミド等の樹脂製フィルム2の一面に第1及び第2の単位保持部材3A,3Bを上記一方端3a,3bが接するようにして密接する。より詳細には、上記第1及び第2の単位保持部材3A,3Bは、各貫通開口5が第1の単位保持部材3Aから第2の単位保持部材3Bに亘って配列ピッチPで並ぶように調整してフィルム2の一面に密接される(
図1(b)参照)。
【0025】
ここで、上記密接には、フィルム状の樹脂に保持部材3を圧着させる方法、フィルム状の樹脂に保持部材3を接着させる方法、半乾燥状態の樹脂溶液に保持部材3を圧着する方法、又は保持部材3に溶液状の樹脂をコーティングする方法等が含まれる。
【0026】
詳細には、上記フィルム状の樹脂に保持部材3を圧着させる方法には、熱可塑性のフィルムや表面に融着性処理が施されたフィルム2に保持部材3を熱圧着する方法や、フィルム2の表面を改質処理して保持部材3を熱圧着する方法がある。この場合、フィルム2の表面にカルボキシル基(−COOH)やカルボニル基(−COO)等を形成して表面の改質を行えば、金属製の保持部材3との界面における化学結合により接着が可能となる。又は、フィルム2の表面を大気圧プラズマ又は減圧プラズマ中でプラズマ処理したり、アルカリ溶液でフィルム2の表面をウェットエッチングしたりしてフィルム2の表面を改質してもよい。
【0027】
また、フィルム状の樹脂に保持部材3を接着させる方法には、溶剤を含まない、又は溶剤を極めて少ない量だけ含む硬化性樹脂により接着する方法がある。例えば、周縁領域に金属膜をコーティングしたフィルム2を使用して、該金属膜上に塗布されたノンフラックス半田によりフィルム2と保持部材3とをノンフラックス半田付けする方法もこれに含まれる。
【0028】
第3ステップにおいては、
図2(c)に示すように、形成しようとする薄膜パターンと同じ寸法形状を有し、該薄膜パターンと同じ配列ピッチPで並べて設けた成膜の基準となる複数の基準パターン7を形成した基準基板8を第1の磁気チャック9上に載置し、
顕微鏡により保持部材3に予め形成されたマスク側アライメントマーク6と
、フィルム2を透過して基準基板8に予め形成された図示省略の基板側アライメントマーク
を観察しながら、両マークが一定の位置関係を成すように(例えば両マークの中心位置が合致するように)調整して保持部材3を基準基板8に位置合わせした後、基準基板8上に設置し、第1の磁気チャック9の電磁石13をオンし、電磁石13の磁力により保持部材3を吸着してフィルム2を基準基板8の上面に密着させる。
【0029】
第4ステップにおいては、
図2(d)に示すように、保持部材3の貫通開口5内の基準パターン7に対応したフィルム2の部分に、波長が400nm以下の、例えばKrF248nmのエキシマレーザを使用して、エネルギー密度が0.1J/cm
2〜20J/cm
2のレーザ光Lを照射し、これによりフィルム2をアブレーションして薄膜パターンと同じ寸法形状の貫通する開口パターン4を形成する。
【0030】
この場合、フィルム2に照射されるレーザ光Lは、光源から放射されたレーザビームの径をビームエキスパンダで拡張し、照明光学系により均一光にした後、シリンドリカルレンズで線状のビームに変換される。このとき、シリンドリカルレンズの光入射側の面に細長状の開口を設けたフォトマスクを配置し、シリンドリカルレンズによりフォトマスクの開口を基準基板8の基準パターン7に合わせてフィルム2上に縮小投影するとよい。
【0031】
また、レーザ光Lによるフィルム2の開口パターン4の形成は、次のようにして行うことができる。即ち、基準基板8を基準パターン7の並び方向に一定速度で搬送しながら、レーザ光Lの照射位置に対して基板搬送方向の手前側に一定距離はなれた位置を撮影可能に配置された撮像手段により基準基板8の基準パターン7を撮影し、該基準パターン7が検出されてから基準基板8が予め定められた一定距離移動する毎にレーザ光Lをフィルム2に対して照射させて行う。
【0032】
第5ステップにおいては、
図2(e)に示すように、吸着面が平坦に形成された第2の磁気チャック10を保持部材3の上面に設置し、第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、第2の磁気チャック10の磁力により保持部材3を吸着して該保持部材3及びフィルム2を一体的に基準基板8上から剥離し、第2の磁気チャック10側に受け取る。これにより、本発明の蒸着マスクの製造工程が終了し、
図1に示すような蒸着マスク1が完成する。以後、この第2の磁気チャック10に保持部材3を吸着した状態で蒸着マスク1のハンドリングを行えば、蒸着マスク1の開口パターン4の形状及び位置が維持され、その後の高精細な薄膜パターンの形成を容易に行うことができる。
【0033】
次に、本発明による蒸着マスク1を使用して、TFT基板上に一定形状の複数種の薄膜パターンとしてのR(赤色)有機EL層、G(緑色)有機EL層及びB(青色)有機EL層を形成して有機EL表示装置を製造する方法について説明する。なお、以下の説明において、第1及び第2の磁気チャック9,10の電磁石13のオン状態は図中黒く塗りつぶして示し、オフ状態は白抜きで示す。
最初に、
図3及び
図4を参照してTFT基板上に正孔注入層、正孔輸送層、R発光層、電子輸送層等の積層構造となるように順次成膜してR有機EL層14を形成する場合について説明する。この場合、先ず、
図3(a)に示すように、第2の磁気チャック10に吸着して保持された蒸着マスク1を第1の磁気チャック9上に載置されたTFT基板11の上方に位置付け、同図(b)に示すように、マスク側アライメントマークとR用基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係となるように調整して蒸着マスク1とTFT基板11とを位置合わせした後、TFT基板11上にフィルム2を密着させる。これにより、蒸着マスク1の開口パターン4がTFT基板11のR対応アノード電極12R上に位置付けられることになる。
【0034】
その後、
図3(c)に示すように、第1の磁気チャック9の電磁石13をオンすると共に第2の磁気チャック10の電磁石13をオフし、第1の磁気チャック9により蒸着マスク1の保持部材3を吸着して蒸着マスク1を第2の磁気チャック10からTFT基板11上に移す。
【0035】
次に、
図4(a)に示すように、TFT基板11と蒸着マスク1とを一体的に第1の磁気チャック9に保持した状態で図示省略の真空蒸着装置の真空槽内に設置し、蒸着マスク1の開口パターン4を介してTFT基板11のR対応アノード電極12R上のR有機EL層形成領域にR有機EL層14Rを真空蒸着する。
【0036】
次いで、真空槽内から第1の磁気チャック9を取り出し、
図4(b)に示すように、蒸着マスク1上に第1の磁気チャック9を置き、同図(c)に示すように第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、蒸着マスク1の保持部材3を第2の磁気チャック10により吸着して蒸着マスク1をTFT基板11側から第2の磁気チャック10側に移す。これにより、TFT基板11のR対応アノード電極12R上にR有機EL層14Rが形成される。
【0037】
次に、
図5及び
図6を参照してTFT基板11上にG有機EL層14を形成する場合について説明する。この場合、先ず、
図5(a)に示すように、第2の磁気チャック10に吸着して保持された蒸着マスク1を第1の磁気チャック9上に載置されたTFT基板11の上方に位置付け、同図(b)に示すように、マスク側アライメントマークとG用基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係となるように調整して蒸着マスク1とTFT基板11とを位置合わせした後、TFT基板11上にフィルム2を密着させる。これにより、蒸着マスク1の開口パターン4がTFT基板11のG対応アノード電極12G上に位置付けられることになる。
【0038】
その後、
図5(c)に示すように、第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第2の磁気チャック10の電磁石13をオフし、第1の磁気チャック9により蒸着マスク1の保持部材3を吸着して蒸着マスク1を第2の磁気チャック10からTFT基板11上に移す。
【0039】
次に、
図6(a)に示すように、TFT基板11と蒸着マスク1とを一体的に第1の磁気チャック9に保持した状態で真空蒸着装置の真空槽内に設置し、蒸着マスク1の開口パターン4を介してTFT基板11のG対応アノード電極12G上のG有機EL層形成領域にG有機EL層14Gを真空蒸着する。
【0040】
次いで、真空槽内から第1の磁気チャック9を取り出し、
図6(b)に示すように蒸着マスク1上に第2の磁気チャック10を置き、同図(c)に示すように第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、蒸着マスク1の保持部材3を第2の磁気チャック10により吸着して蒸着マスク1をTFT基板11側から第2の磁気チャック10側に移す。これにより、TFT基板11のG対応アノード電極12G上にG有機EL層14Gが形成される。
【0041】
次に、
図7及び
図8を参照してTFT基板11上にB有機EL層14を形成する場合について説明する。この場合、先ず、
図7(a)に示すように、第2の磁気チャック10に吸着して保持された蒸着マスク1を第1の磁気チャック9上に載置されたTFT基板11の上方に位置付け、同図(b)に示すように、マスク側アライメントマークとB用基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係となるように調整して蒸着マスク1とTFT基板11とを位置合わせした後、TFT基板11上にフィルム2を密着させる。これにより、蒸着マスク1の開口パターン4がTFT基板11のB対応アノード電極12B上に位置付けられることになる。
【0042】
その後、
図7(c)に示すように、第1の磁気チャック9の電磁石13をオンすると共に第2の磁気チャック10の電磁石13をオフし、第1の磁気チャック9により蒸着マスク1の保持部材3を吸着して蒸着マスク1を第2の磁気チャック10からTFT基板11上に移す。
【0043】
次に、
図8(a)に示すように、TFT基板11と蒸着マスク1とを一体的に第1の磁気チャック9に保持した状態で真空蒸着装置の真空槽内に設置し、蒸着マスク1の開口パターン4を介してTFT基板11のB対応アノード電極12B上のB有機EL層形成領域にB有機EL層14Bを真空蒸着する。
【0044】
次いで、真空槽内から第1の磁気チャック9を取り出し、
図8(b)に示すように、蒸着マスク1上に第2の磁気チャック10を置き、同図(c)に示すように第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、蒸着マスク1の保持部材3を第2の磁気チャック10により吸着して蒸着マスク1をTFT基板11上から第2の磁気チャック10側に移す。これにより、TFT基板11のB対応アノード電極12B上にB有機EL層14Bが形成される。
【0045】
その後、TFT基板11の各有機EL層14R,14G,14B上には、公知の技術を使用してITO(Indium Tin Oxide)の透明導電膜が形成され、さらにその上に透明な保護基板が接着されて有機EL表示装置が製造される。
【0046】
一方、蒸着マスク1は、上述と同様にして第2の磁気チャック10側から第1の磁気チャック9側に移され、プラズマ処理装置内でプラズマ処理して蒸着マスク1上に付着した有機EL蒸着材料が除去される。そして、このようにして洗浄された蒸着マスク1は、再び第2の磁気チャック10に移されて第2の磁気チャック10に保持された状態で、又は第1の磁気チャック9に保持されたままで保管される。したがって、蒸着マスク1がよじれたり撓んだりして開口パターン4の形状が崩れたり位置がずれたりするおそれがない。
【0047】
なお、上記R有機EL層14R、G有機EL層14G及びB有機EL層14Bの形成工程は、同一の蒸着マスク1を使用して一連の工程として実行することができる。