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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6411000
(24)【登録日】2018年10月5日
(45)【発行日】2018年10月24日
(54)【発明の名称】蒸着マスク、蒸着方法及び有機ＥＬ表示装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
C23C 14/04 20060101AFI20181015BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20181015BHJP
H05B 33/10 20060101ALI20181015BHJP
【ＦＩ】
C23C14/04 A
H05B33/14 A
H05B33/10
【請求項の数】10
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2018-528080(P2018-528080)
(86)(22)【出願日】2017年12月25日
(86)【国際出願番号】JP2017046411
【審査請求日】2018年5月30日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】512225287
【氏名又は名称】堺ディスプレイプロダクト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001896
【氏名又は名称】特許業務法人朝日奈特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岸本 克彦
(72)【発明者】
【氏名】崎尾 進
【審査官】
今井 淳一
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１７／１５８８５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００６−３２２０１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１０−５２４２４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１１−５１６７３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ２３Ｃ １４／０４
Ｈ０１Ｌ ５１／５０
Ｈ０５Ｂ ３３／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口パターンが形成されたマスク本体と、
前記マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されて前記マスク本体を一定の状態に保持するフレームと、を有し、
前記フレームが炭素繊維強化プラスチックによって形成され、
前記フレームが、空隙を内包する柱状のコア部の少なくとも一部の対向する面に炭素繊維強化プラスチック又は金属板で形成された面板が貼り付けられたサンドイッチ構造体に形成されており、
前記空隙を内包する前記フレームの外周壁全体に磁性金属板で形成された面板が貼り付けられており、
前記面板で囲まれた前記空隙の内部に希ガスが充填されている、蒸着マスク。
前記マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されて前記マスク本体を一定の状態に保持するフレームと、を有し、
前記フレームが炭素繊維強化プラスチックによって形成され、
前記フレームが、空隙を内包する柱状のコア部の少なくとも一部の対向する面に炭素繊維強化プラスチック又は金属板で形成された面板が貼り付けられたサンドイッチ構造体に形成されており、
前記空隙を内包する前記フレームの外周壁全体に磁性金属板で形成された面板が貼り付けられており、
前記面板で囲まれた前記空隙の内部に希ガスが充填されている、蒸着マスク。
【請求項2】
前記炭素繊維強化プラスチックが、炭化ケイ素を強化繊維とした炭化ケイ素繊維強化プラスチックである、請求項１に記載の蒸着マスク。
【請求項3】
前記コア部の空隙が広義のハニカム構造体に形成されている、請求項１又は２に記載の蒸着マスク。
【請求項4】
前記マスク本体が、前記開口パターンが形成された樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの前記開口パターンを閉塞しないように開口が形成された金属支持層とが貼着されたハイブリッドマスクである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
【請求項5】
前記マスク本体が、前記開口パターンが形成された金属薄板からなるメタルマスクである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
【請求項6】
前記フレームが額縁状の矩形形状であり、前記マスク本体が接合される前記フレームの辺において、前記空隙は前記フレームで囲まれる内部から前記フレームの外部に向くように形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
【請求項7】
前記マスク本体の周縁部の前記フレームへの接合が、前記マスク本体の周縁部の一部が折り曲げられることで、前記フレームの内側と反対の外周側壁に接合されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着マスク。
【請求項8】
被蒸着基板と、請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸着マスクとが重ね合さるように配置する工程、及び
前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、
を含む、蒸着方法。
前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、
を含む、蒸着方法。
【請求項9】
前記蒸着マスクのフレームが額縁状の矩形形状であり、前記空隙部が前記フレームで囲まれる内部から前記フレームの外部に向くように形成されたフレームの辺が上下になるように前記被蒸着基板及び前記蒸着マスクを配置する、請求項８に記載の蒸着方法。
【請求項10】
支持基板上にＴＦＴ及び第一電極を少なくとも形成し、
前記支持基板上に請求項８又は９に記載の蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、
前記積層膜上に第二電極を形成する
ことを含む、有機ＥＬ表示装置の製造方法。
前記支持基板上に請求項８又は９に記載の蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、
前記積層膜上に第二電極を形成する
ことを含む、有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば有機ＥＬ表示装置の有機層を蒸着する蒸着マスク、蒸着方法及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。【背景技術】
【0002】
有機ＥＬ表示装置が製造される場合、基板上にＴＦＴ等の駆動素子が形成され、その電極の上に有機層が画素ごとに対応して積層される。この有機層は水分に弱くエッチングをすることができない。そのため、例えば図８に示されるように、有機層８０の積層は、被蒸着基板８１とマスク本体８２１及びフレーム８２２からなる蒸着マスク８２とを重ねて配置し、その蒸着マスク８２の開口８２１ｃを通して蒸着源８５の有機材料８５ａを蒸着することによってなされる。そして、必要な画素の絶縁膜８１ｂによって囲まれた電極８１ａの上のみに必要な有機層８０が積層される。この被蒸着基板８１と蒸着マスク８２とは、できるだけ近接していないと画素の正確な領域のみに有機層８０が形成されない。正確な画素の領域のみに有機材料が堆積していないと表示画像が不鮮明になりやすい。そのため、蒸着マスク８２に磁性体の金属支持層８２１ｂを使用し、被蒸着基板８１の反対面に樹脂８４などによって固定して配置された永久磁石８３又は電磁石と蒸着マスク８２との間に被蒸着基板８１を介在させることで、被蒸着基板８１と蒸着マスク８２とを接近させる磁気チャックの方法が用いられている（例えば特許文献１参照）。【0003】
蒸着マスクとしては、従来メタルマスクが用いられていたが、樹脂フィルム８２１ａと、その樹脂フィルム８２１ａの開口８２１ｃの周縁を除いた部分を金属支持層８２１ｂで支持するハイブリッド型のマスク本体８２１の使用が検討され始めた。この蒸着マスク８２は、マスク本体８２１の周縁部でフレーム８２２に固定されることで、マスク本体８２１を安定化させると共に、取扱いが便利になるように形成されている。なお、図８において、８２１ｄは、樹脂フィルム８２１ａの開口８２１ｃを塞がないように、開口８２１ｃよりも大きく形成された金属支持層８２１ｂの開口である。この金属支持層８２１ｂの周縁部は、熱膨張率の小さいインバーなどからなる金属によって形成されたフレーム（枠体）８２２に溶接などによって固定されている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４−２０５８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前述のように、蒸着マスク８２は、マスク本体８２１の周縁部がフレーム８２２に接合されている。しかしながら、図８からも明らかなように、蒸着の際には、フレーム８２２が蒸着源８５に最も接近している。そのため、フレーム８２２の温度が最も上昇しやすく、加熱されたフレーム８２２の熱が蒸着マスク８２のマスク本体８２１及び被蒸着基板８１に伝達し、被蒸着基板８１の温度も上昇しやすい。フレーム８２２は無垢で重量もあるので熱容量も大きくなるため、一旦上昇した温度を保持しやすい。その結果、被蒸着基板８１は周縁部の方が中心部よりも温度が上昇しやすい。すなわち、被蒸着基板８１の熱膨張の差が生じ、均一な有機層８０の形成ができないという問題がある。【0006】
特に、この温度分布の問題は、被蒸着基板及び蒸着マスクの大形化に伴い顕著になる。しかし、蒸着マスクは、量産化によるコストダウンの関係からも、さらに大形化が要求されている。すなわち、現時点の有機ＥＬ製造工程における最大の被蒸着基板サイズ（いわゆるマザーガラスのサイズ）はＧ６Ｈ（第６世代（約１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）の半分の大きさ、すなわち１５００ｍｍ×９００ｍｍ程度）であるが、先行している液晶パネルの製造工程で使用されるマザーガラスのサイズは、Ｇ１０（約２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍ）超となっており、有機ＥＬ表示装置でも、さらなる大形化を実現させたいという要求は強い。しかしながら、有機ＥＬ表示装置の製造工程では、基板サイズをＧ６Ｈよりも大形化することは困難であると考えられている。この原因の一つに、蒸着マスクの重量の問題がある。【0007】
重量に関しては、前述したＧ６Ｈの大きさでもフレームの重量が８０ｋｇ程度になり、この重量ではロボットアームによる蒸着マスク搬送の限界に近く、これより重くすることはできない。しかし、蒸着時の熱膨張による蒸着マスクと被蒸着基板との位置ずれを防止する観点から、蒸着マスクのフレームの材料を安易に変更することはできない。また、マスク本体にテンションをかけて接合することを考慮すると、現在よりもフレームを細くしたり、薄くしたりすることもできないなどの制約がある。【0008】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、線膨張係数が小さく、しかも比重が小さい材料で剛性を有する材料を用いることで、軽量で、かつ、熱容量の小さいフレームを用いた蒸着マスク及びその蒸着マスクを用いた蒸着方法を提供することを目的とする。【0009】
本発明の他の目的は、上記蒸着方法を用いて、表示品位の優れた大形の有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第一の実施形態の蒸着マスクは、開口パターンが形成されたマスク本体と、前記マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されて前記マスク本体を一定の状態に保持するフレームと、を有し、前記フレームが炭素繊維強化プラスチックによって形成されている。【0011】
本発明の第二の実施形態の蒸着方法は、被蒸着基板と、前記蒸着マスクとが重ね合さるように配置する工程、及び前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、を含んでいる。
【0012】
本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板上にＴＦＴ及び第一電極を少なくとも形成し、前記支持基板上に前記蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第二電極を形成することを含んでいる。【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、蒸着マスクのフレームが炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastic ;CFRP）によって形成されている。蒸着マスクの重量の大部分はフレームが占めているが、このＣＦＲＰは、比重が２未満と小さく、機械的強度は大きい。しかも、線膨張係数も３ｐｐｍ／℃以下と小さく、さらに空隙を有するサンドイッチ構造体とすることで、より一層軽量で熱容量を小さくし得る蒸着マスクが得られる。その結果、蒸着マスクの大形化を達成することができる。なお、この炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が空隙を有するコア部とインバーなどの金属板からなる面板とで形成したサンドイッチ構造体をフレームとして使用することで、より軽量にし得る。【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1A】本発明の一実施形態の蒸着マスクの概略上面図を示す図である。
【図2】蒸着装置の概略側面図である。
【図4】マスク本体とフレームとの接合の他の構造例を示す図である。
【図5】ハニカム構造であれば、横方向の力に対しても強い理由を説明する図である。
【図6A】ＣＦＲＰ材料を射出成形で製造する場合の異方性を説明する図である。
【図6B】ハニカム構造体の一例を示す平面図である。
【図7A】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による蒸着工程を示す図である。
【図7B】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法で有機層が積層された状態を示す図である。
【図8】従来の有機層を蒸着する際の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、図面を参照しながら本発明の第一及び第二の実施形態の蒸着マスク及び蒸着方法が説明される。図１Ａ〜１Ｃに蒸着マスク１の平面図、Ｂ−Ｂ線断面図、及びＣ視図の一部がそれぞれ示されるように、本実施形態の蒸着マスク１は、開口パターン１１ａが形成されたマスク本体１０と、マスク本体１０の周縁部の少なくとも一部が接合されてマスク本体１０を一定の状態に保持するフレーム１５と、を有している。そして、そのフレーム１５が、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）によって形成されている。このＣＦＲＰからなる材料が空隙１５１ａを内包する柱状のコア部１５１の少なくとも一部の対向する面に、ＣＦＲＰ又は金属板で形成された面板１５２が貼り付けられたサンドイッチ構造体１５０に形成されていることがさらに好ましい。【0016】
面板１５２がＣＦＲＰによって形成されていれば、コア部１５１と線膨張係数を同じにすることができるので、温度変化に対しても破損し難くなるので好ましい。ＣＦＲＰで面板１５２を形成する場合、ニッケルメッキなどのメッキを施すことによって、コア部１５１との接合をしやすいと共に、磁性をもたせることができる。なお、図１Ａに示されるマスク本体１０は、開口パターン１１ａが形成された樹脂フィルム１１に、樹脂フィルム１１の開口パターン１１ａを閉塞しないように形成された開口１２ａを有する金属支持層１２が貼り付けられたハイブリッドマスクになっている。しかし、そのような構成には限定されず、樹脂フィルム１１だけ、又は金属薄板のみからなるメタルマスクにも適用できる。ハイブリッドマスクの場合には、金属支持層１２が樹脂フィルム１１と共にフレーム１５に接合される。【0017】
前述したように、従来の蒸着マスクでは、フレーム１５の周辺の蒸着マスク１及び被蒸着基板２（図２参照）の温度が上昇しやすいこと、及び大形化に伴い蒸着マスク１の重量が非常に重くなり、大形化に限界があることという問題を有している。すなわち、後述されるように、蒸着の際には、蒸着源５（図２参照）から蒸着マスク１に向かって、蒸着材料を飛散させる。そのため、蒸着源５は非常に温度が高く、その蒸着源５に最も近いフレーム１５の部分も輻射熱によって温度が上昇する。蒸着マスク１において、当然金属支持層１２の部分の温度も上昇し、その熱は被蒸着基板２に伝達する。しかし、前述したように、フレーム１５の部分の温度上昇が中心部の金属支持層１２の温度上昇よりも大きく、さらに、重量があるため熱容量も大きい。すなわち、従来のフレームは無垢の棒材で形成されているため、一旦温度が上昇すると、熱容量が大きいことから、長い間高温が維持される。従って、被蒸着基板２への蒸着が終了して、被蒸着基板２を取り替え、別の被蒸着基板２の蒸着をする場合、その最初からフレーム１５の温度は高く、その近傍の被蒸着基板２は、装着された時点から温度が上昇しやすい。そのため、被蒸着基板２は、その周縁部での熱膨張が大きく、中心部との間で位置ずれが生じやすいという問題が生じる。【0018】
また、蒸着マスクが大形化すると、図１Ａに示される構造のフレーム１５の重量も問題になる。すなわち、このフレーム１５には、前述したように樹脂フィルム１１と金属支持層１２とからなるマスク本体１０が接合されるが、このマスク本体１０は、開口の形状の安定さの観点からテンションをかけてフレーム１５に貼り付けられる。このテンションは、図１に示される短冊状の樹脂フィルム１１の１枚当たり、例えば１０Ｎ程度あり、フレーム１５の幅及び厚さは、それぞれ数十ｍｍ程度は必要である。例えば５０ｍｍ×４０ｍｍ角の棒材によって前述したＧ６Ｈの大きさの蒸着マスク１を形成すると、Ｇ６Ｈのサイズは基板の大きさであり、フレーム１５はその外周に配置されることになるので、フレーム１５の各辺の長さは、Ｇ６Ｈのサイズよりもそれぞれ５０ｍｍ長くなる。フレーム１５は矩形の額縁状になるので、例えば２本の長辺のフレーム１５のみの長さを長くして短辺のフレームは基板サイズの寸法にすることもできるが、その場合は長辺のフレームがフレーム幅の２倍（約１００ｍｍ）長くする必要があるので、結局各辺を５０ｍｍ延ばすのと同じになる。【0019】
そのため、フレーム１５の全体積は、２×（１５５０ｍｍ＋９５０ｍｍ）×２０００ｍｍ2＝１００００ｃｍ3となる。このフレーム１５の材料は前述したように、被蒸着基板２（図２参照）の線膨張係数と近いことが好ましく、被蒸着基板２としてガラス又はそれに線膨張係数の近いポリイミドなどが用いられることから、蒸着マスク１の金属支持層１２やフレーム１５としてインバーが一般的に用いられる。インバーの比重は、約８であるので、その重量は、約８０ｋｇになる。Ｇ６Ｈよりもさらに大形化することが目的であるため、フレーム１５の各辺が長くなるのみならず、そのフレーム１５の幅及び厚さも大きくする必要があり、この重量よりもさらに重くなる。その結果、ロボットアームによる搬送が不可能になる。【0020】
本発明者は、このような問題を解決するため、鋭意検討を重ねて、蒸着マスク１のフレーム１５の材料として、線膨張係数が小さく、熱伝導率も小さく、強度が高く、かつ、軽量である材料を探した結果、ＣＦＲＰが適していることを見出した。このＣＦＲＰは、以下にその物性が示されるように、比重が小さく大幅に軽量化し得る。さらに内部に空隙を有し、周囲の少なくとも一部に面板１５２が貼り付けられることによってサンドイッチ構造体１５０（図１Ｂ参照）にすることで、さらに軽量にできると共に、熱伝導を抑制し得る。【0021】
ＣＦＲＰは、炭素繊維（狭義の通常の炭素繊維の他、高強度炭素繊維、高剛性炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを強化繊維とする各種繊維材料を含む広義の炭素繊維）とプラスチック（樹脂）とを複合化した素材であり、プラスチックで複合化することによって、炭素繊維が持つ強く、軽く、細いという素材の特徴を発揮できるようにしたものである。この強化繊維の種類を変えることによって、引張強さ、引張弾性率、曲げ強さ、曲げ弾性率の他、線膨張係数や熱伝導率の値を調整することができ、炭化ケイ素を強化繊維としたＳｉＣＦＲＰはその中でも線膨張係数がポリイミドと近いため、マスクフレームとして好適である。【0022】
その特徴としては、（ａ）比重が１.５〜１.７で、Ａｌの２.６９８より小さく、磁性体であるインバーの８.０５、Ｆｅの７.８７、Ｎｉの８.９よりはるかに小さい。つまりインバーを用いた従来のフレームに対して、無垢材同士での比較で約１／４〜１／５に軽量化できる。
（ｂ）強度が非常に高い。すなわち、７００〜３３００ＭＰａであり、Ａｌの５００より大きく、Ｆｅの１０００と匹敵する。
（ｃ）剛性は、５５〜５５０ＧＰａであり、Ａｌの８０、Ｆｅの２００と遜色ないか、それ以上にできる。
（ｄ）また、線膨張係数は、３ｐｐｍ／℃で、繊維の種類、方向を制御することで、線膨張係数を０にすることも可能である。なお、炭素繊維は、−０.４〜＋１.５ｐｐｍ／℃であり、樹脂は＋５０ｐｐｍ／℃、インバーは＋１.５〜＋４.９ｐｐｍ／℃である。
【0023】
（ｅ）熱伝導率は、７〜８００Ｗ／（ｍ・℃）程度で繊維の種類、方向によって大きく異なるが、樹脂の０.２Ｗ／（ｍ・℃）と比べて一桁以上大きく、インバーの１３Ｗ／（ｍ・℃）に比べても大きい材料が多い。熱伝導率が大きいということは、フレーム１５の蒸着源５側で上昇した温度が被蒸着基板２の側に伝わりやすいという面はあるものの、このフレーム１５の部分はマスクホルダー１９によって支持されており、マスクホルダー１９は、例えばステンレス鋼（熱伝導率：（１６.７〜２０.９）Ｗ／（ｍ・℃）や、アルミニウム（熱伝導率:２３６Ｗ／（ｍ・℃）などの熱伝導のよい材料が用いられるので、むしろ放熱効果の方が大きい。その結果、空隙１５１ａを介して被蒸着基板２側に熱が伝わるよりも、マスクホルダー１９を介して放熱する効果が大きくなる。従って、空隙１５１ａによる重量の低下と相俟って、熱容量も小さくなっているので、蓄熱されることも解消される。【0024】
（ｆ）非磁性であるが、ハイブリッドマスクの場合に、マスク本体１０の金属支持層１２をインバーやニッケルなどの磁性体によって形成したり、高精細メタルマスクの素材をインバーなどの磁性体によって形成したりすれば磁石による吸着は可能である。また、ＣＦＲＰからなるフレーム１５の周囲に磁性体からなる面板１５２を貼り付けることによっても、磁石によって吸着することができる。（ｇ）耐食性、耐候性、耐酸性、耐アルカリ性が高いので、蒸着マスク１の繰り返しの洗浄に対しても耐え得るという効果もある。
（ｈ）異方性を有し、炭素繊維の方向、量、位置などによって、機械的強度が異なり、特定の方向の機械的強度を高くすることができる。すなわち、一般的には、図６Ａに示されるように、射出成形品では、金型内を溶融樹脂が流れ、樹脂１７１内でフィラー１７２の向きが一定の方向に揃い、その方向に高い機械的強度が得られる。従って、特に応力がかかる方向をこの方向にすることができる。
【0025】
ＣＦＲＰは、前述したように、広義の炭素繊維を母材（マトリックス）である樹脂に混合することによって形成される。炭素繊維としては、前述したように、種々の材料が使用され得る。例えば、高強度炭素繊維（線膨張係数：（０.２〜０.４）ｐｐｍ／℃）、高剛性炭素繊維（線膨張係数：−０.８ｐｐｍ／℃）、炭化ケイ素（線膨張係数：２.６ｐｐｍ／℃）などが、線膨張係数が小さく、被蒸着基板と近いので好ましい。また、これらのＣＦＲＰは、引張強度も１５０ｋｇｆ／ｍｍ2程度と大きい。樹脂としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を使用し得るが、蒸着マスク１のフレーム１５としては、熱硬化性のポリイミド樹脂であることが好ましい。マスク本体１０の樹脂フィルム１１や被蒸着基板２にポリイミドフィルムが使用され得るからである。この熱硬化性ポリイミドが用いられることによって、曲げることはできず、限界を超えると脆弱破壊をする。しかし、撓みなどを生じ難いので好ましい。この材料は、そのままでは溶接することはできないが、例えば無電解メッキ、電解メッキ、スパッタリングあるいは真空蒸着などによって金属膜を形成することによって溶接し得る。さらに、異種材料とでも、ポリイミド系接着剤によって、又はボルトとナットなどの機械的結合が可能であるので、金属板などを貼り付けることもできる。さらに、耐熱温度はこの母材に制限されるが、ポリイミドであれば、耐熱温度も５００℃程度まで耐え得る。また、成形でサンドイッチ構造体にする場合には、少なくとも一方の面板１５２をコア部１５１と共に一体に形成することもできる。【0026】
このような材料を使用すれば、前述したように、比重が非常に小さいので、無垢の状態でも、重量をインバーに比べて１／４以下にすることができる。しかし、ハニカム構造のような空隙１５１ａと薄肉部１５１ｂを有するコア部１５１を面板１５２でサンドイッチ構造にしても、機械的強度は十分に得られ、重量はさらに１／５程度に軽くすることができる。その結果、従来のインバーによる無垢材と比較して、トータルで１／２０程度に重量を低減できる。この場合、コア部１５１は、前述したようにそのままでは溶接することができないので、ポリイミド系の接着剤によって接着されるか、その表面を金属膜で被覆することにより溶接し得る。このようなサンドイッチ構造体１５０にすることによって、軽量になる。このコア部１５１を形成するには、そのような構造の金型を形成して、炭素繊維を混合した母材を流し込むことによって形成され得る。また、無垢の材料に機械加工によって空隙１５１ａが形成されてもよい。このコア部１５１と面板１５２との貼り付けを、後述されるように、真空雰囲気や希ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。【0027】
この面板１５２を貼り付ける前に、コア部１５１の全体を例えばニッケルメッキなどのメッキが施されることによって、コア部１５１の材料そのものからのガスの浸み出しを防止し得るのみならず、面板１５２や後述されるマスク本体１０とのレーザ溶接などの溶接による接合をすることもできる。また、コア部１５１を金型による成形で形成する場合には、その一方の面板１５２を一体に形成することができる。また、後述される図３Ｂに示されるコルゲート構造の場合には、その上下の面板１６２も波板１６１ｂと一体に成形することができ、その側面に、さらに面板１６２を貼り付けることもできる。なお、面板１５２、１６２の一部とコア部１５１、１６１とを一体に成形する以外でも、面板１５２、１６２を、ＣＦＲＰで形成することができ、ポリイミド系の接着剤によってコア部１５１、１６１に貼り付けることができる。又はＣＦＲＰからなる板状体の表面に前述した金属膜をメッキなどで形成することによって、マスク本体１０やコア部１５１、１６１との溶接なども可能になる。【0028】
上述したＣＦＲＰの材料は、引っ張り強さが１５０ｋｇｆ／ｍｍ2、引っ張り弾性率１５０００ｋｇｆ／ｍｍ2で、インバーがそれぞれ５９.７ｋｇｆ／ｍｍ2、１２７００ｋｇｆ／ｍｍ2であるので、バルクの時点で、従来のインバーよりも強度が高い。重量は、前述したように、１／４程度で、サンドイッチ構造にすることで、１／２０程度まで減じられ得る。その結果、従来よりも小形化したロボットアームで蒸着マスクを使用できるようになる。【0029】
（蒸着マスクの構造）具体的には、図１Ｃに図１Ａの矢視Ｃで見た側面図が示されるように、フレーム１５は貫通孔（空隙）１５１ａが形成され、その貫通孔１５１ａは六角形状に形成されている。この場合、この貫通孔１５１ａの方向に、前述した炭素繊維のフィラーが配向するように射出成形されることによって、より一層座屈応力が強くなる。このような六角形状のハニカム構造に形成されていることによって、貫通孔１５１ａの軸方向の応力のみならず、貫通孔１５１ａの開口面と垂直方向の応力に対しても非常に強い。その理由は、例えば図５にハニカム構造の概略図が示されるように、貫通孔１５１ａに対して横方向の応力Ｐがかかった場合、六角形の各辺に応力が均等に分担される。そのため、横方向の応力Ｐに対しても、非常に強く、単位質量当たりの応力は、無垢の材料に対して２〜３倍の強度が得られる。逆にいえば、同じ応力を維持するのに、重量を１／４〜１／６程度に軽量化することができる。しかも材料は同じであるので、線膨張係数や引っ張り強さなどの物理的定数は変らず、また、空隙（貫通孔１５１ａ）があることによって、薄肉部１５１ｂの部分の体積が小さくなるので、熱容量も小さくなる。この貫通孔１５１ａを後述される面板１５２の貼着の際に減圧にしたり、アルゴンのような希ガスを封入したりすることによって、さらに空隙部への蓄熱を少なくすることができる。
【0030】
この例では、正六角形の狭義のハニカム構造の例で説明されたが、空隙部１５１ａの形状は、必ずしも正六角形には限定されず、横からの応力に対して多少弱くはなるが、形の崩れた六角形や、六角形以外の多角形、極端な場合円形でもよい。円形の場合は、４つの円で囲まれる領域に半径の小さい円形の孔を内接させることによって、同様に空隙１５１ａが多く、薄肉の薄肉部１５１ｂが形成され得る。本明細書では、これらの構造も含めた広義のハニカム構造をハニカム構造という。さらに、本実施形態では、このようなハニカム構造に限らず、図３Ａ〜３Ｂに示されるコルゲート構造などでも、その向きを応力のかかる方向に貫通孔（空隙）１６１ａの軸方向を向けることによって、同様に軽量で機械的強度の大きいフレーム１５が形成される。【0031】
図３Ａに示される構造は、コア部１６１を波形の形状した波板１６１ｂが形成されている。その波板１６１ｂの山と谷部分の外側に面板１６２が一体で形成されるか、後から貼り付けることによって、サンドイッチ構造体１６が形成されている。この構造では、図３Ａの左右の横方向（図３Ａのｘ軸方向）からの力に対しては、やや弱いが、軸方向（図３Ａのｙ軸方向）の応力に対しては強く、ｚ軸方向の応力に対してもある程度強い。この場合、図３Ｂに示されるように、波板１６１ｂと面板１６２とは堅固に接着されるか、波板１６１ｂと面板１６２との接合部に肉溜め部が成形の際に形成されることによって、大きな機械的強度が得られる。そのため、波板１６１ｂの波形の山及び谷の部分１６１ｂ１をある程度平坦にして、接着剤１６３又は肉溜め部などによって接合部とすることが好ましい。図３Ａに示される例では、面板１６２が上下の面にしか設けられていないが、側面の周囲も面板１６２で被覆されることが好ましい。【0032】
前述したハニカム構造を有するサンドイッチ構造体１５０のコア部１５１は、前述したように、金型によって、一方の面板１５２と共に一体成形することで形成される。図６Ｂにその平面図が示されるように、この薄肉部１５１ａの厚さｄは、１ｍｍ程度の厚さに形成され、前述したように、下の面板１５２は、コア部１５１と一体に成形され得る。金型による成形で、大きいコア部１５１を形成し、その後で必要な幅ｔで切断し得る。貫通孔１５１ａの高さｈ（図１Ａに示される構造によるフレーム１５になったときのハニカム構造体のコア部１５１の高さｈ（図１Ｂ参照）になる）が２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度に形成される。この高さｈは、射出成型によって大形のハニカム構造体を形成した後に、高さｈに合せて切断されてもよい。図６Ｃの上面の面板１５２は、例えばポリイミド系の接着剤によって貼り付けられ得る。【0033】
この例では、図６Ｂに示されるセルサイズｃが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度に形成される。この状態の斜視図が図６Ｃに示されている。図６Ｂのコア部１５１の幅ｔと後述される面板１５２の厚さの２倍を加えた長さ（フレームの幅）ｓ（図１Ｃ参照）及び前述の高さｈの四角形を断面とする柱状体が形成される。この幅ｓ及び高さｈは、それぞれ数十ｍｍ程度に形成され、長さは蒸着マスク１の大きさに応じて設定される。しかし、これは一例であって、貫通孔をフレームのどちらの向きにするかによって、これらの寸法は任意に設定され得る。【0034】
前述の例で用いられた薄肉部１５１ｂの厚さｄもこれに限定されるものではなく、必要な荷重に耐え得るような厚さに選定される。例えば大きな荷重に耐え得るようにするには、薄肉部１５１ｂの板厚ｄを大きくすればよい。また、この構造は、金型による成形ではなく板状体に貫通孔１５１ａを形成することでもよい。従って、種々の構造の空隙を有するサンドイッチ構造体１５０を形成することができる。【0035】
ハニカム構造を有するサンドイッチ構造体１５０では、面内／面外せん断荷重、面外圧縮荷重に対して強く、面外剛性が高い（座屈強度が高い）という特徴を有している。最大強度の方向に応力がかかるようにすることで、ハニカム構造のメリット（軽量、かつ、剛性が高い）を活かすことになる。なお、図６Ｂに示される厚さｄと図６Ｂに示されるセルサイズｃを用いて、ｄ／ｃの値が大きいほど剛性が高くなるので、剛性を大きくしたい場合には、薄肉部１５１ｂの板厚ｄを大きくし、セルサイズｃを小さくすることによって容易に所望の剛性を得ることができる。【0036】
このようにして形成されたコア部１５１は、このままでも剛性の高い材料として利用できるが、図１Ｃに示されるように、この周囲を面板１５２で囲ってサンドイッチ構造体１５０にすることによって、さらに剛性を上げることができる。面板１５２は、例えば３ｍｍ厚程度のインバー板が用いられる。図１Ｃでは、空隙（貫通孔）１５１ａを閉塞する面板１５２が内部の構造を分かりやすくするため図示されていない。この面板１５２は四角柱の一面ごとに貼り付けられてもよいが、前述したように、貫通孔１５１ａに面する面板１５２は、コア部１５１と一体に形成され得るし、コア部１５１のみを成形して、１枚または２枚の板材で４辺を囲むように折り曲げることで貼り付けられる方があらゆる方向の剛性に対して強くなる。１枚の面板１５２がコア部１５１と一体に成形されても、さらにその上に金属板からなる面板１５２が貼り付けられてもよい。磁気吸着する場合に都合のよい場合がある。蒸着マスク１のフレーム１５として使用する場合には、剛性の点のみならず、有機材料などが空隙１５１ａ内に侵入するのを抑制する観点からも好ましい。すなわち、蒸着の際には、有機材料が真空チャンバー内を浮遊しており、空隙１５１ａ内にも入り込みやすいからである。また、蒸着マスク１は、ある程度の数の蒸着が行われると、蒸着マスク１に付着した有機材料を除去する必要があり、定期的に蒸着マスク１の洗浄が行われる。この洗浄の際に洗浄液が空隙１５１ａにも入り、洗浄後にも空隙１５１ａ内に残留する可能性がある。この蒸着マスク１は真空チャンバー内に設置して蒸着が行われるので、真空にした際に空隙内に洗浄液が残留していると、ガス源となり、正常な蒸着を行えない。【0037】
従って、この空隙１５１ａは面板１５２によって密閉されることが好ましい。空隙（貫通孔）１５１ａの開口面のみならず、側面（貫通孔１５２と平行な側面）にも凹凸があるので、同様の理由で面板１５２が貼り付けられることが好ましい。この面板１５２は、ポリイミド系の接着剤などによって貼り付けられ得る。図６Ｂに示される上下面では、コア部１５１の面の部分と面板１５２が接着し得る部分では、堅固に接続し得るが、図６Ｂの左右の面及び空隙１５１ａの開口面では、コア部１５１と面板１５２との接触面積が小さくなるので、十分な接着剤が必要になる。しかし、前述したように、面板１５２が各側面で別々に貼り付けられないで、１枚の金属板を折り曲げて貼り付けられることによって、応力に対しても強く、コア部１５１との接着強度も強くなる。その結果、前述したように、四角柱の６つの辺の全てが面板１５２で囲まれることが好ましい。【0038】
このようにして形成された棒状のサンドイッチ構造体１５０を蒸着マスク１の長辺の縦フレーム１５ａと短辺の横フレーム１５ｂの長さに合せて準備し、端部で接合することでフレーム１５の枠体を製造する。この棒状のサンドイッチ構造体１５０の接合は、従来ボルトなどで接合されていたが、本実施形態では空隙が多く捩れなどが生じないように十分な固定が求められる。従って、額縁状の四角形の角部に添え木などを当ててサンドイッチ構造体１５０を貫通してボルトとナットで締め付けて組み立てるのが好ましい。角部の接合が充分に行われて捩れなども生じ難い。【0039】
前述したように、空隙１５１ａが面板１５２で閉塞されることが好ましいが、空隙１５１ａを閉塞する際に、減圧下で面板１５２を貼り付けることによって、空隙１５１ａの内部を負圧（減圧）にしておくことがより好ましい。前述したように、蒸着マスク１は真空蒸着装置内で使用されるため、空隙１５１ａ内が１気圧で封着されていると、真空チャンバー内で空隙１５１ａ内に閉じ込められたエアの漏れが生じる可能性があり、そうすると、真空チャンバー内の真空度を低下させることになるからである。また、負圧になっていた方が、空隙部での蓄熱も少なくなり、また、より一層蒸着源５（図２参照）で熱せられたフレーム１５のマスクホルダー１９への熱伝導を促進し得る。【0040】
被蒸着基板２側への熱伝導の抑制の観点からは、空隙１５１ａ内にアルゴンなどの希ガスを封入することによって、さらに被蒸着基板２側への熱伝導を抑制し、マスクホルダー１９側の熱伝導を助長し得る。希ガスは熱伝導率が小さいからである。このような空隙１５１ａ内を減圧にしたり、希ガスを封入したりするには、減圧雰囲気下及び／又は希ガス雰囲気下でコア部１５１と面板１５２とを接合すればよい。【0041】
図１Ａに示される例では、矩形状の蒸着マスク１の長辺に相当するフレーム１５の縦フレーム１５ａの部分は、空隙（貫通孔）１５１ａが蒸着マスク１の平面内で中心部から外に向くようにコア部１５１が形成されている。そのため、図１Ｂに、図１ＡのＢ−Ｂ断面図が示されるように、貫通孔（空隙）１５１ａが横方向に延びており、図１Ｃに、図１Ａの矢視Ｃから見た図（面板１５２を除去した図）が示されるように、空隙１５１ａの平面形状がそのまま表れる。【0042】
このような空隙１５１ａを有するサンドイッチ構造体１５０は、空隙１５１ａの軸と平行方向の荷重には特に強い。一方、前述したように、蒸着マスク１は樹脂フィルム１１の開口１１ａをしっかりと安定化させるため、樹脂フィルム１１及び金属支持層１２からなるマスク本体１０（図１Ｂ参照）を引っ張ってテンションをかけた状態でフレーム１５に接合される。このマスク本体１０をフレーム１５に貼り付けるのは、種々の方法があるが、図１Ａに示される例では、短冊状のマスク本体１０が５枚しか示されていないが、実際には例えば１２枚程度順次貼り付ける例で、図１Ａに示されるように、矩形状のフレーム１５の短辺の横フレーム１５ｂに沿って引っ張り、長辺の縦フレーム１５ａに溶接などによって接合される。そのため、そのテンションのかけられる方向、すなわち短辺の横フレーム１５ｂの延びる方向で、蒸着マスク１の中心部から外側（図１Ａでは左右）に向けて空隙１５１ａが向くように長辺の縦フレーム１５ａが形成されている。金属支持層１２がない場合には、樹脂フィルム１１に直接接着剤などにより接着されてもよい。この場合、蒸着時にガスを発生しない接着剤が用いられる。例えば、接着剤としては熱硬化性のエポキシ樹脂又はポリイミド系の樹脂のような完全硬化型の接着剤が好ましい。【0043】
この短冊状のマスク本体１０をフレーム１５に溶接する際、マスク本体１０の端部を長くしておいて、図４に示されるように、フレーム１５のマスク本体１０の中心部と反対の外面、すなわちフレーム１５の内面と反対の外周壁に接合されていることが、テンションによる応力に対してより一層堅固になる。この場合、図４の右の側面から溶接されることになる。特に金属支持層１２がなく、樹脂フィルム１１だけで接着剤よって貼り付ける場合に効果が大きい。【0044】
フレーム１５の短辺の横フレーム１５ｂは、この蒸着マスク１を縦に配置（図２に示される上下関係を横向きにする配置）して縦型蒸着装置とする場合には、立てたときの下辺に蒸着マスク１のかなりの重量がかかる（垂直に立てるのではなく、斜めにする場合があるので、全重量ではない場合がある）ので、短辺の横フレーム１５ｂも空隙１５１ａが蒸着マスク１の中心から平面内で外側に向く方向になるように形成される。この場合、対向する２つの長辺の縦フレーム１５ａには、相互に引っ張り合う力がかかるので、短辺の横フレーム１５ｂの長さ方向にも大きな荷重に耐え得ることが必要となる。上述の例では、短辺の横フレーム１５ｂの長さ方向は、コア部１５１の横方向になるので、横フレーム１５ｂの長さ方向の荷重に対する強度は、空隙１５１ａの開口面と垂直の方向からの荷重に対する強度よりは弱くなる可能性がある。しかし、前述したように、正六角形のハニカム構造であれば、横方向からの荷重でも、六角形の各辺に力が均等に分散されるので、充分に耐え得る。また、蒸着マスク１のマスク本体１０を短冊状ではなく、四角形の大きいマスクを四方に引っ張って貼り付ける場合があり、その場合には、前述した長辺の縦フレーム１５ａの場合と同様に、辺と垂直方向に空隙１５１ａが向くようにコア部１５１の向きが配置されることが好ましい。従って、長辺の縦フレーム１５ａのハニカム構造の向きと、短辺の横フレーム１５ｂのハニカム構造の向きが異なることになる。要するに、蒸着マスク１としてみた場合、サンドイッチ構造体の空隙１５１ａの向きが長辺の縦フレーム１５ａと短辺の横フレーム１５ｂとで、異なっていることに特徴がある。しかし、蒸着マスク１の配置に応じて、蒸着マスク１の各辺の空隙の向きは適宜調整し得る。【0045】
蒸着マスク１のマスク本体１０は、図１Ｂにその断面図が示されるように、樹脂フィルム１１と金属支持層１２とを備えており、金属支持層１２に磁性材料が用いられる。金属支持層１２としては、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ又はこれらの合金が用いられ得る。その中でも、被蒸着基板２との線膨張率の差が小さいこと、熱による膨張が殆どないことから、インバー（ＦｅとＮｉの合金）が特に好ましい。金属支持層１２の厚さは、５μｍ〜３０μｍ程度に形成される。【0046】
なお、図１Ｂでは、樹脂フィルム１１の開口１１ａと金属支持層１２の開口１２ａが被蒸着基板２（図２参照）に向かって先細りするようなテーパ形状になっている。その理由は、蒸着材料５１（図２参照）が蒸着される場合に、飛散する蒸着材料５１のシャドウにならないようにするためである。なお、マスク本体１０は、ハイブリッドマスクに限定されず、メタルマスクや樹脂フィルムだけのマスクでもよい。【0047】
マスク本体１０がメタルマスクの場合、例えば厚さが３０μｍ程度のインバーシートを用いて、開口パターンが形成される。開口パターンは、エッチング加工の条件を調整して、樹脂マスクの場合と同様に、被蒸着基板側が先細りとなるテーパ形状に形成される。このようなマスク本体が、例えば図１Ａに示されるように、短冊状にして複数枚貼り付けられてもよく、１枚にして貼り付けられてもよい。このメタルマスクもテンションをかけて溶接などによってフレームに貼り付けられる。メタルマスクはカールしやすいので、樹脂マスクよりもテンションをかける必要があるが、本実施形態のフレームは非常に堅固であるため、樹脂フィルムのマスクよりもメタルマスクに対して本実施形態のフレームが用いられる場合に、その効果が大きい。【0048】
このようなマスク本体１０が、前述した枠状のフレーム１５に貼り付けられることによって、蒸着マスク１が得られる。上記蒸着マスク１は、樹脂フィルム１１に金属支持層１２が貼り付けられた構造であったが、金属支持層１２がなくても構わない。金属支持層１２がない場合には、より一層樹脂フィルム１１の安定性が要求されるので、しっかりとした頑強なフレーム１５に固定される必要がある。その結果、フレーム１５は重くなりがちであるが、上記空隙１５１ａを有するサンドイッチ構造体１５０にすることによって、その重量の増大化を防止することができる。金属支持層１２が設けられない場合には、蒸着マスク１のフレーム１５に磁性体を用いることで磁石によって吸着できる。【0049】
蒸着マスク１のフレーム１５をこのような空隙１５１ａを有するサンドイッチ構造体１５０にすることによって、重量が非常に軽くなる。すなわち、前述した図６Ｄに示される構造のハニカム構造にすることによって、Ｇ６Ｈの蒸着マスク１の重量が従来のインバーの無垢の場合に比べて１／２０程度に減じられながら、マスク本体１０の貼り付けによる応力には何ら支障はなかった。その結果、これより３〜４倍程度の重さ、すなわち、Ｇ８（約２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）やそれ以上のサイズをもつ蒸着マスク１になっても、ロボットアームによって、十分に搬送が可能になる。なお、ロボットアームによる搬送が可能になっても、横型の蒸着装置１では、スペースが必要となり、特に有機ＥＬ表示装置の製造では、６〜１０台程度の真空チャンバーを並べて、被蒸着基板２を順次入れ替えて蒸着が行われるため、非常に大きなスペースが必要となる。そのため、縦型の蒸着装置（蒸着マスク１や被蒸着基板２を立てて、横から蒸着材料を飛散させる）を用いて、工場の敷地面積を小さくする工夫を行うことが好ましい。【0050】
また、本実施形態による蒸着マスクでは、フレーム１５に空隙１５１ａが非常に多い。そのため、熱容量が大幅に低下する。その結果、熱の蓄積が少なくなり、交換した新たな被蒸着基板２への熱伝導が抑制され、蒸着マスク１や被蒸着基板２の温度分布が生じ難くなる。これによって、より精細な有機層のパターンが形成され得る。【0051】
本実施形態の蒸着マスク１によれば、フレーム１５の重量が大幅に軽くなったことによって、熱容量が小さくなる。そのため、温度が上昇しやすいが、逆に下がりやすくなる。すなわち、被蒸着基板２を取り替えて連続的に沢山の被蒸着基板２に有機材料を蒸着する場合でも、蒸着マスク１に熱が蓄積されて次の被蒸着基板２が配置されて直ちに加熱されるということは起こらない。その結果、安定した蒸着を繰り返すことができる。【0052】
（蒸着装置の概略構成）本発明の一実施形態の蒸着マスク１を用いる蒸着装置は、図２に示されるように、真空チャンバーの内部に蒸着マスク１と被蒸着基板２とが近接して配置されるように、マスクホルダー１９と基板ホルダー２９とが上下に移動し得るように設けられている。この基板ホルダー２９は、複数のフック状のアームで被蒸着基板２の周縁部を保持し、上下に昇降できるように、図示しない駆動装置に接続されている。被蒸着基板２などの交換の場合には、ロボットアームにより真空チャンバー内に搬入された被蒸着基板２をフック状のアームで受け取り、被蒸着基板２が蒸着マスク１に近接するまで基板ホルダー２９が下降する。そして位置合せを行えるように図示しない撮像装置も設けられている。タッチプレート４は支持フレーム４１により支持され、タッチプレート４を被蒸着基板２と接するまで降下させる駆動装置に支持フレーム４１を介して接続されている。タッチプレート４が降下されることにより、被蒸着基板２が平坦にされる。
【0053】
蒸着装置は、第１実施形態の蒸着マスク１と被蒸着基板２との位置合せの際に、蒸着マスク１と被蒸着基板２のそれぞれに形成されたアライメントマークを撮像しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させる微動装置も備えている。位置合せは、電磁石３により蒸着マスク１を不必要に吸着させないように、電磁石３への通電を止めた状態で行われる。その後にタッチプレート４や、図示しない同様のホルダーによって保持された電磁石３が降ろされて電流が流されることで、蒸着マスク１が被蒸着基板２に向かって吸引される。【0054】
本実施形態では、蒸着マスク１のフレーム１５に、空隙を有するサンドイッチ構造体１５０のコア部１５１を面板１５２で挟み込んだ構造が用いられているので、図示しないロボットアームによって出し入れする場合でも軽量で容易に行い得る。【0055】
電磁石３は、コア３１にコイル３２が巻回された単位電磁石が複数個、樹脂などからなる被覆物３３などによって固定されている。図２に示される例では、複数の単位電磁石が、各単位電磁石のコイル３２の端子３２ａ〜３２ｅが形成されて直列に接続されている。しかし、電磁石３の構成はこの例には限られず、種々の構成にされ得る。コア３１の形状は四角形でも円形でもよい。例えば蒸着マスク１の大きさが、Ｇ６（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）程度の大きさの場合、図１に示される単位電磁石の断面が５０ｍｍ角程度の大きさのコア３１を有する単位電磁石が、図２に示されるように、蒸着マスク１の大きさに合せて複数個並べて配置され得る（図２では、横方向が縮尺され、単位電磁石の数が少なく描かれている）。図２に示される例ではコイル３２が直列に接続されている。しかし、それぞれの単位電磁石のコイル３２が並列に接続されてもよい。また、数個単位が直列に接続されてもよい。単位電磁石の一部に独立して電流が印加されてもよい。【0056】
蒸着マスク１は、前述した図１Ｂに示されるように、樹脂フィルム１１と金属支持層１２と、その周囲に形成されるフレーム（枠体）１５を備えており、蒸着マスク１は、図２に示されるように、フレーム１５が、マスクホルダー１９上に載置される。金属支持層１２及び／またはフレーム１５に磁性材料が用いられることによって、電磁石３のコア３１との間で吸引力が働き、被蒸着基板２を挟んで吸着される。【0057】
なお、蒸着源５は、点状、線状、面状など、種々の蒸着源が用いられ得る。例えばるつぼが線状に並べて形成されたライン型の蒸着源５（図２の紙面と垂直方向に延びている）が、例えば紙面の左端から右端まで走査されることにより、被蒸着基板２の全面に蒸着が行われる。従って、蒸着材料５１は種々の方向から飛散することになり、斜めから来た蒸着材料５１でも遮断されることなく被蒸着基板２に届くようにするため、前述した開口１１ａ、１２ａがテーパ形状に形成されている。【0058】
（蒸着方法）次に、本発明の第二の実施形態による蒸着方法が説明される。本発明の第二の実施形態の蒸着方法は、前述の図２に示されるように、被蒸着基板２と、例えば図１Ｂに示される蒸着マスク１とが重ね合さるように配置する工程、及び蒸着マスク１と離間して配置される蒸着源５からの蒸着材料の飛散によって被蒸着基板２に蒸着材料を堆積する工程、を含んでいる。すなわち蒸着マスク１のフレーム１５にハニカム構造のように、空隙１５１ａと薄肉部１５１ｂを有するコア部１５１を面板１５２で被覆したサンドイッチ構造体１５０によって蒸着マスク１のフレーム１５が形成されていることに特徴がある。
【0059】
具体的には、前述したように、蒸着マスク１の上に被蒸着基板２が重ねられる。この被蒸着基板２と蒸着マスク１との位置合せが次のように行われる。被蒸着基板２と蒸着マスク１のそれぞれに形成された位置合せ用のアライメントマークを撮像装置で観察しながら、被蒸着基板２を蒸着マスク１に対して相対的に移動させることにより行われる。これによって、蒸着マスク１の開口１１ａと被蒸着基板２の蒸着場所（例えば後述される有機ＥＬ表示装置の場合、支持基板２１の第一電極２２のパターン）とを一致させることができる。位置合せされた後に、電磁石３を動作させる。その結果、電磁石３と蒸着マスク１との間で強い吸引力が働き、被蒸着基板２と蒸着マスク１とがしっかりと接近する。【0060】
その後、図２に示されるように、蒸着マスク１と離間して配置される蒸着源５からの蒸着材料５１の飛散（気化又は昇華）によって被蒸着基板２に蒸着材料５１が堆積される。具体的には、前述のように、るつぼなどか線状に並べて形成されたラインソースが用いられるが、これには限定されない。【0061】
この蒸着方法によれば、蒸着マスク１が軽量であるので、蒸着マスク１の真空チャンバー内への装着が非常に容易になる。また、重量が軽くなるため、ロボットアームによる搬送が容易になり、蒸着マスク１のさらなる大形化を行い得る。すなわち、大量生産が可能で、コストダウンを達成し得る。さらに、フレーム１５の空隙１５１ａによって、熱伝導が抑制され、さらに熱容量も小さくなっているので、蒸着マスク１に熱が蓄積されて被蒸着基板２と蒸着マスク１との熱膨張差が抑制され得る。その結果、大形の被蒸着基板への蒸着が可能となり、また、精細な蒸着ができる。【0062】
（有機ＥＬ表示装置の製造方法）次に、上記実施形態の蒸着方法を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する方法が説明される。蒸着方法以外の製造方法は、周知の方法で行えるため、主として、本発明の蒸着方法により有機層を積層する方法が、図７Ａ〜７Ｂを参照しながら説明される。
【0063】
本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板２１の上に図示しないＴＦＴ、平坦化膜及び第一電極（例えば陽極）２２を形成し、その第一電極２２を下向けて蒸着マスク１を位置合せして重ね合せ、蒸着材料５１を蒸着するに当たり、前述の蒸着方法を用いて有機層の積層膜２５を形成することを含んでいる。これにより積層膜２５上に第二電極２６（図７Ｂ参照；陰極）が形成される。【0064】
例えばガラス板などの支持基板２１は、完全には図示されていないが、各画素のＲＧＢサブ画素ごとにＴＦＴなどの駆動素子が形成され、その駆動素子に接続された第一電極２２が、平坦化膜上に、ＡｇあるいはＡＰＣなどの金属膜と、ＩＴＯ膜との組み合せにより形成されている。サブ画素間には、図７Ａ〜７Ｂに示されるように、サブ画素間を区分するＳｉＯ2又はアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁バンク２３が形成されている。このような支持基板２１の絶縁バンク２３上に、前述の蒸着マスク１が位置合せして固定される。この固定は、前述の図２に示されるように、例えば支持基板２１（被蒸着基板２）の蒸着面と反対面の上にタッチプレート４を介して設けられる電磁石３を用いて、吸着することにより行われる。前述のように、蒸着マスク１の金属支持層１２（図１Ｂ参照）に磁性体が用いられているので、電磁石３により磁界が与えられると、蒸着マスク１の金属支持層１２が磁化してコア３１との間で吸引力が生成する。電磁石３がコア３１を有しない場合でも、コイル３２に流れる電流により発生する磁界によって吸着される。【0065】
この状態で、図７Ａに示されるように、真空チャンバー内で蒸着源（るつぼ）５から蒸着材料５１が飛散され、支持基板２１において蒸着マスク１の開口１１ａに露出する部分のみに蒸着材料５１が蒸着され、所望のサブ画素の第一電極２２上に有機層の積層膜２５が形成される。この蒸着工程は、順次支持基板２１が異なる真空チャンバーに移され、各サブ画素に対して行われてもよい。複数のサブ画素に同時に同じ材料が蒸着される蒸着マスク１が用いられてもよい。蒸着マスク１が交換される場合には、図７Ａには図示されていない電磁石３（図２参照）により蒸着マスク１の金属支持層１２（図１Ｂ参照）への磁界を除去するように図示しない電源回路がオフにされる。【0066】
図７Ａ〜７Ｂでは、有機層の積層膜２５が単純に１層で示されているが、有機層の積層膜２５は、異なる材料からなる複数層の積層膜２５で形成されてもよい。例えば陽極２２に接する層として、正孔の注入性を向上させるイオン化エネルギーの整合性の良い材料からなる正孔注入層が設けられる場合がある。この正孔注入層上に、正孔の安定な輸送を向上させると共に、発光層への電子の閉じ込め（エネルギー障壁）が可能な正孔輸送層が、例えばアミン系材料により形成される。さらに、その上に発光波長に応じて選択される発光層が、例えば赤色、緑色に対してはＡｌｑ3に赤色又は緑色の有機物蛍光材料がドーピングされて形成される。また、青色系の材料としては、ＤＳＡ系の有機材料が用いられる。発光層の上には、さらに電子の注入性を向上させると共に、電子を安定に輸送する電子輸送層が、Ａｌｑ3などにより形成される。これらの各層がそれぞれ数十ｎｍ程度ずつ積層されることにより有機層の積層膜２５が形成されている。なお、この有機層と金属電極との間にＬｉＦやＬｉｑなどの電子の注入性を向上させる電子注入層が設けられることもある。本実施形態では、これらも含めて有機層の積層膜２５に含めている。【0067】
有機層の積層膜２５のうち、発光層は、ＲＧＢの各色に応じた材料の有機層が堆積される。また、正孔輸送層、電子輸送層などは、発光性能を重視すれば、発光層に適した材料で別々に堆積されることが好ましい。しかし、材料コストの面を勘案して、ＲＧＢの２色又は３色に共通して同じ材料で積層される場合もある。２色以上のサブ画素で共通する材料が積層される場合には、共通するサブ画素に開口１１ａが形成された蒸着マスク１が形成される。個々のサブ画素で蒸着層が異なる場合には、例えばＲのサブ画素で１つの蒸着マスク１を用いて、各有機層を連続して蒸着することができる。また、ＲＧＢで共通の有機層が堆積される場合には、その共通層の下側まで、各サブ画素の有機層の蒸着がなされ、共通の有機層のところで、ＲＧＢに開口１１ａが形成された蒸着マスク１を用いて一度に全画素の有機層の蒸着がなされる。なお、大量生産する場合には、蒸着装置の真空チャンバーが何台も並べられ、それぞれに異なる蒸着マスク１が装着されていて、支持基板２１（被蒸着基板２）が各蒸着装置を移動して連続的に蒸着が行われてもよい。【0068】
ＬｉＦ層などの電子注入層などを含むそれぞれの有機層の積層膜２５の形成が終了するごとに、前述のように、電磁石３をオフにし蒸着マスク１から電磁石３が分離される。その後、第二電極（例えば陰極）２６が全面に形成される。図７Ｂに示される例は、トップエミッション型で、図中支持基板２１と反対面から光を出す方式になっているので、第二電極２６は透光性の材料、例えば、薄膜のＭｇ-Ａｇ共晶膜により形成される。その他にＡｌなどが用いられ得る。なお、支持基板２１を介して光が放射されるボトムエミッション型の場合には、第一電極２２にＩＴＯ、Ｉｎ3Ｏ4などが用いられ、第二電極２６としては、仕事関数の小さい金属、例えばＭｇ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｌなどが用いられ得る。この第二電極２６の表面には、例えばＳｉ3Ｎ4などからなる保護膜２７が形成される。なお、この全体は、図示しないガラス、耐湿性の樹脂フィルムなどからなるシール層により封止され、有機層の積層膜２５が水分を吸収しないように構成される。また、有機層はできるだけ共通化し、その表面の上にカラーフィルタを設ける構造にすることもできる。【0069】
（まとめ）（１）本発明の第一の実施形態に係る蒸着マスクは、開口パターンが形成されたマスク本体と、前記マスク本体の周縁部の少なくとも一部が接合されて前記マスク本体を一定の状態に保持するフレームと、を有し、前記フレームが炭素繊維強化プラスチックによって形成されている。
【0070】
本発明の一実施形態の蒸着マスクによれば、線膨張係数や熱伝導率が小さく、しかも比重が小さい材料で剛性を有する材料を用いることで、蒸着マスクの重量が非常に軽減される。その結果、ロボットアームによる搬送が容易になり、現在は有機ＥＬ表示装置の製造ラインで使用される被蒸着基板の大きさの上限がＧ６Ｈ程度であるのに対して、Ｇ８程度かそれ以上の大幅な大形化を実現できる。【0071】
（２）前記炭素繊維強化プラスチックが、炭化ケイ素を強化繊維とした炭化ケイ素繊維強化プラスチックであることが、線膨張係数が被蒸着基板に近く、かつ、剛性も大きいので好ましい。【0072】
（３）前記フレームが、空隙を内包する柱状のコア部の少なくとも一部の対向する面に炭素繊維強化プラスチック又は金属板で形成された面板が貼り付けられたサンドイッチ構造体に形成されていることによって、より一層軽量化され得る。また、空隙を有することによって、熱容量も小さくなるので、熱の蓄積も解消され得る。【0073】
（４）前記コアの空隙が広義のハニカム構造体に形成されていることによって、空隙が形成されたコア部に横方向の荷重が印加されても、耐え得る剛性が得られる。【0074】
（５）前記マスク本体が、前記開口パターンが形成された樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの前記開口パターンを閉塞しないように開口が形成された金属支持層とが貼着されたハイブリッドマスクである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸着マスク。【0075】
（６）前記マスク本体が、前記開口パターンが形成された金属薄板からなるメタルマスクである場合には、ハイブリッドマスクよりもさらにテンションがかかるのでフレームの強度向上に寄与する。【0076】
（７）前記フレームが額縁状の矩形形状であり、前記樹脂フィルムが接合される前記フレームの辺において、前記空隙は前記フレームで囲まれる内部から前記フレームの外部に向くように形成されていることによって、マスク本体をフレームにテンションをかけて貼り付ける場合でも、テンションに対する十分な剛性が得られる。【0077】
（８）前記マスク本体の周縁部の前記フレームへの接合が、前記マスク本体の周縁部の一部が折り曲げられることで、前記フレームの内側と反対の外周側壁に接合されていることが好ましい。それによって、マスク本体のテンションに対しても十分な剛性が得られやすい。【0078】
（９）前記空隙を内包する前記フレームの外周壁全体に磁性金属板で形成された面板が貼り付けられていることが、応力に対する剛性が強くなると共に、有機材料などの蒸着材料が空隙内に入り込んだり、洗浄の際の洗浄液が空隙内に残ったりすることが防止され得る。さらに、磁性金属板が用いられることで、磁石による吸着をしやすくする。【0079】
（１０）前記面板で囲まれた前記空隙が減圧にされていることによって、真空チャンバー内で使用されても、空隙に潜り込んでいるガスが流出することがなく好ましい。【0080】
（１１）前記面板で囲まれた前記空隙の内部に希ガスが充填されていることによって、熱の蓄積が抑制されるので好ましい。【0081】
（１２）また、本発明の第二の実施形態の蒸着方法は、被蒸着基板と、上記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の蒸着マスクとが重ね合さるように配置する工程、及び前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、を含んでいる。【0082】
本発明の第二の実施形態の蒸着方法によれば、蒸着マスクが非常に軽量になっているので、ロボットアームによる取扱いが容易になると共に、さらなる基板の大形化が図れる。【0083】
（１３）前記蒸着マスクのフレームが額縁状の矩形形状であり、前記空隙部が前記フレームで囲まれる内部から前記フレームの外部に向くように形成されたフレームの辺が上下になるように前記被蒸着基板及び前記蒸着マスクを配置することによって、蒸着マスクの自重に対しても十分な剛性が得られる。【0084】
（１４）さらに、本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板上にＴＦＴ及び第一電極を少なくとも形成し、前記支持基板上に上記（１０）又は（１１）に記載の蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、前記積層膜上に第二電極を形成することを含んでいる。【0085】
本発明の第三の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、有機ＥＬ表示装置が製造される際に、蒸着マスクの装着が容易であり、しかも、蒸着マスクや被蒸着基板の不均一な熱膨張が抑制されるので、被蒸着基板と蒸着マスクとの位置ずれが抑制され、高精細なパターンの表示パネルが得られる。【符号の説明】
【0086】
１ 蒸着マスク２ 被蒸着基板
３ 電磁石
５ 蒸着源
１０ マスク本体
１１ 樹脂フィルム
１１ａ 開口
１２ 金属支持層
１２ａ 開口
１５ フレーム
１５ａ 縦フレーム
１５ｂ 横フレーム
１５０ サンドイッチ構造体
１５１ コア部
１５１ａ 空隙（貫通孔）
１５１ｂ 薄肉部
１５２ 面板
１９ マスクホルダー
２１ 支持基板
２２ 第一電極
２３ 絶縁バンク
２５ 積層膜
２６ 第二電極
２９ 基板ホルダー
【要約】
線膨張係数が小さく、しかも比重が小さい材料で剛性を有する材料を用いることで、軽量で、かつ、寸法の狂いが少ないフレームを用いた蒸着マスクを提供する。実施形態により開示される蒸着マスクは、そのフレーム（１５）が、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）によって形成されている。