JP2004269968A - 蒸着用マスク - Google Patents
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Abstract
【課題】蒸着用マスクにおいて、輻射熱によるパターン位置精度に対する悪影響を極力排除すべく、その輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を是正して、高精度なパターニングに対応することを可能にする。
【解決手段】蒸着パターンに対応した形状の開孔１ｂが形成された薄板状のマスク本体１と、そのマスク本体１が固着される枠体２とを具備する蒸着用マスクにおいて、蒸着源からの輻射熱を断熱する断熱部材５，６を前記枠体２の蒸着源側に配設し、または蒸着源から前記枠体２が受けた熱を放熱する放熱部材９を前記枠体２における蒸着源の対向側に配設する。
【選択図】 図１
【解決手段】蒸着パターンに対応した形状の開孔１ｂが形成された薄板状のマスク本体１と、そのマスク本体１が固着される枠体２とを具備する蒸着用マスクにおいて、蒸着源からの輻射熱を断熱する断熱部材５，６を前記枠体２の蒸着源側に配設し、または蒸着源から前記枠体２が受けた熱を放熱する放熱部材９を前記枠体２における蒸着源の対向側に配設する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被蒸着物上に所定パターンの成膜を行うために用いられる蒸着用マスクおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子；以下「有機ＥＬ素子」という）の製造工程では、有機層を形成する有機材料の耐水性が低くウエットプロセスを利用できないことから、真空蒸着によって基板上に有機層（薄膜）を成膜している。また、有機ＥＬ素子の製造工程では、基板上へのパターニング成膜（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分に対応したパターンの成膜）を行うために、通常、蒸着パターンに対応した形状の開孔（有機材料の通過孔）を有した蒸着用マスクが用いられる。
【０００３】
従来、蒸着用マスクとしては、蒸着パターンに対応した形状の開孔がパターン領域内に形成されたマスク本体と、そのマスク本体のパターン領域以外の外周縁近傍領域が固着される枠体と、を具備したものが知られている。マスク本体は、銅板、ニッケル板、圧延ステンレス板等といった薄板状部材からなり、そのパターン領域内に開孔がエッチングやレーザ加工等によって設けられている。一方、枠体は、被蒸着物である基板と同等の熱線膨張係数の素材によって十分な厚みを有して高剛性に形成されている。そして、これらマスク本体および枠体からなる蒸着用マスクは、マスク本体に弛みが生じないように、マスク本体に張力を与えた状態で、そのマスク本体が枠体に固着されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第３０８２８０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蒸着用マスクを用いて真空蒸着を行う際には、蒸着源を加熱することでその蒸着源から有機材料が蒸発して飛散するため、蒸着用マスクが蒸着源からの輻射熱を受ける。そのために、従来の蒸着用マスクでは、常温下と高温下とで蒸着用マスク−基板間の整合位置にズレが生じてしまうのを回避すべく、上述したように基板と同等の熱線膨張係数の素材からなる枠体にマスク本体を密着させて一体化している。
【０００６】
しかしながら、一般に、被蒸着物である基板と枠体とでは、それぞれの熱容量、外部への熱伝導、熱輻射等に違いがあるため、蒸着源から同様に熱を受けた場合であっても、それぞれの温度が必ずしも同一になるとは限らない。また、蒸着源との位置関係もそれぞれで異なるため、定常的また非定常的に分布が生じてしまうことも考えられる。このように、それぞれの温度が同一にならず、または分布が生じてしまった場合には、互いに同等の熱線膨張係数を有していても、伸び縮みの量は同一にはならない。
【０００７】
したがって、従来の蒸着用マスクでは、基板と枠体とで蒸着源からの輻射熱の影響による伸び縮みの量が同一とならず、その結果被蒸着物である基板とマスク本体のパターン領域内における開孔との相対位置が、当初計画した所望位置からずれてしまうおそれがある。このような輻射熱の影響によるパターン位置精度に関する問題点は、蒸着用マスクによる蒸着パターンの形成精度低下をも招いてしまい、有機ＥＬ素子の製造工程であれば表示画質向上を妨げることに繋がってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、輻射熱によるパターン位置精度に対する悪影響を極力排除すべく、その輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制することで、高精度なパターニングにも対応することが可能である蒸着用マスクを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために案出された蒸着用マスクである。すなわち、蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、蒸着源からの輻射熱を断熱する断熱部材が前記枠体の蒸着源側に配設されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の蒸着用マスクは、蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、蒸着源から前記枠体が受けた熱を放熱する放熱部材が前記枠体における蒸着源の対向側に配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の蒸着用マスクは、蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、前記枠体の蒸着源側に配設され、当該蒸着源から前記枠体が受ける輻射熱を断熱する断熱部材と、前記枠体における蒸着源の対向側に配設され、当該蒸着源から前記枠体が受けた輻射熱を放熱する放熱部材とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成の蒸着用マスクによれば、枠体の蒸着源側に断熱部材が配されているので、蒸着源からの輻射熱がその断熱部材によって断熱される。または、枠体における蒸着源の対向側に放熱部材が配されているので、枠体が受けた輻射熱がその放熱部材によって放熱される。したがって、断熱部材または放熱部材の少なくとも一方を備えていれば、蒸着源から輻射される熱が蒸着用マスクに到達しても、その蒸着用マスクにおける枠体の温度上昇を抑制できるようになる。つまり、例えば被蒸着物である基板と枠体とでそれぞれの熱容量、外部への熱伝導、熱輻射等に違いがあっても、断熱部材による断熱量または放熱部材による放熱量を制御することで、枠体の温度上昇を基板と同等にし得るようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る蒸着用マスクについて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る蒸着用マスクの概略構成の一例を示す側断面図である。図例のように、ここで説明する蒸着用マスクは、マスク本体１と枠体２とを具備して構成されており、そのマスク本体１上に被蒸着物であるガラス基板３が載置されるとともに、枠体２がマスクを回転・移動・搬送するためのパレット４に嵌合し得るように形成されている。
【００１５】
ここで、蒸着用マスクの基本構成であるマスク本体１および枠体２について、さらに詳しく説明する。図２は、本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す斜視図である。
【００１６】
マスク本体１は、銅板、ニッケル板、圧延ステンレス板等といった薄板状部材からなるもので、その平面上領域がパターン領域１ａとそれ以外の外周縁近傍領域とに大別される。そして、パターン領域１ａ内には、蒸着パターンに対応した形状の開孔１ｂが、エッチングやレーザ加工等によって形成されている。なお、パターン領域１ａは矩形のものに限らず、種々の任意形状としても構わない。また、マスク本体１は、「電鋳（メッキ）製造法」によってパターン領域１ａ内に多数の微細な開孔１ｂが設けられたニッケル等の薄い金属膜で形成されたものであってもよい。
【００１７】
一方、枠体２は、マスク本体１の外周縁近傍領域に応じた形状に形成されたものである。ここで、枠体２は、その線熱膨張係数、熱容量、表面の輻射射出率、周囲支持体と熱伝導によって流入流出する伝熱量、そして蒸着源からの輻射熱を遮る断熱板によって制限できる流入する熱量、以上を最適に調節して設計することによって、ガラス基板３と蒸着時の温度変化による膨張収縮の寸法変化を同期一致して膨張収縮させることが望ましい。
【００１８】
そして、枠体２には、マスク本体１に張力を与えた状態で、そのマスク本体１における外周縁近傍領域が固着されている。このとき、張力をかけて固着してあるマスク本体１は、結果として固着してある枠体２に従って膨張収縮することになるので、マスク本体１はガラス基板３と膨張収縮の寸法変化を同期一致して膨張収縮させることができる。また、マスク本体１に与えられる張力は、詳細を後述するように、蒸着時の輻射熱による熱応力によってマスク本体１に生じる歪み量が、張力によってマスク本体１に生じる歪み量により相殺される大きさおよび方向に設定されているものとする。さらには、その張力によってマスク本体１のパターン領域１ａに生じる応力分布が均一化するように、その張力の大きさおよび方向が設定されていることが望ましい。
【００１９】
次に、以上のようなマスク本体１と枠体２との張力をかけた固着の手順について、詳しく説明する。図３および図４は、本発明に係る蒸着用マスクにおけるマスク本体および枠体の固着手順の一例を示す模式図である。
【００２０】
マスク本体１と枠体２との固着にあたっては、先ず、蒸着用マスクの使用条件等に基づいて、その蒸着用マスクが受ける蒸着中の温度変化量、すなわち蒸着時の輻射熱による温度変化量を把握して、その温度変化が生じた際の熱応力によってマスク本体１に生じる歪み量を認識する。さらに詳しくは、温度変化が生じた際にマスク本体１の各箇所に生じる膨張・収縮の大きさおよび方向を、そのマスク本体１の熱線膨張係数に基づいて演算解析を行って算出する。
【００２１】
このとき、マスク本体１のパターン領域１ａにおいて、例えば開孔１ｂが密集している部分とそうでない部分、あるいは他の多数の開孔１ｂに比べて特別に寸法の大きい開孔１ｂが設けられている部分があると、膨張・収縮の大きさおよび方向は一定均一とはならず、それらの配置に応じた分布を生じる。したがって、このような場合には、例えば有限要素法による演算処理を用いてその分布を解析し、その分布の状態を含めて膨張・収縮の大きさおよび方向を算出するものとする。
【００２２】
なお、本来のパターン形成には必要でない開孔１ｂをパターン領域１ａ上に配置すれば、それにより分布の非一定や不均一を是正できることもあり得る。そのような場合には、演算解析の結果に基づいて、パターン領域１ａ上に本来のパターン形成には必要でない開孔１ｂを設けておくことが考えられる。
【００２３】
輻射熱の影響によるマスク本体１に生じる歪み量を認識した後は、続いて、マスク本体１に与える張力と、その張力によってマスク本体に生じる歪み量との関係を認識する。すなわち、マスク本体１に張力を与えた場合に、その張力によってマスク本体１にどの程度の大きさおよび方向の歪みが生じるかを、そのマスク本体１の縦弾性係数（ヤング率）に基づいて演算解析を行って算出する。
【００２４】
このときも、マスク本体１のパターン領域１ａにおける開孔１ｂの分布状況によっては、張力と歪み量との関係が均一にはならないことがある。したがって、このような場合には、例えば有限要素法による演算処理を用いてその分布を解析し、その分布の状態を含めて張力−歪み量の関係を認識するものとする。
【００２５】
なお、張力−歪み量の関係が不均一の場合には、図３に示すように、パターン領域１ａに生じる応力Ｎの分布が均一化するような張力Ｆの分布状況、すなわちマスク本体１の各箇所に与える張力Ｆの大きさおよび向きを算出しておくことが望ましい。また、この場合に、上述したような本来のパターン形成には必要でない開孔１ｂが、パターン領域１ａの応力分布を均一化させる上で有効であれば、演算解析の結果に基づいてパターン領域１ａ上に当該開孔１ｂを設けておくことも考えられる。
【００２６】
また、マスク本体１は後に枠体２に固着されるので、その枠体２に固着された状態での歪み量を認識するようにしてもよい。すなわち、枠体２は、マスク本体１が固着された後に、そのマスク本体１の張力Ｆにより変形することも考えられるので、その枠体２の変形量、方向、分布等についても予め考慮して、有限要素法等の演算解析を行うようにしてもよい。さらには、その演算解析の結果に基づき、マスク本体１を固着した後に枠体２が変形することによるパターン領域１ａ上での開孔１ｂの位置ズレを補正し、その位置ズレ補正後のマスク本体１を形成して用いるようにすることも考えられる。
【００２７】
以上のような熱応力および張力によるそれぞれの歪み量の認識は、上述したように熱応力による歪み量を認識した後、張力による歪み量を認識する他に、それぞれを同時並行的に行ってもよいし、また上述した場合とは逆に張力による歪み量を認識した後、熱応力による歪み量を認識するようにしても構わない。
【００２８】
熱応力および張力によるそれぞれの歪み量を認識した後は、次いで、熱応力による歪み量が張力による歪み量によって相殺されるような、張力の大きさおよび方向を特定する。この特定も、上述したそれぞれの認識結果を基にして、例えば有限要素法による演算処理を用いて行うようにすればよい。なお、有限要素法による演算処理およびその演算処理を用いて解析技術については、公知技術を利用して実現することが可能であるため、ここではその説明を省略する。
【００２９】
張力の大きさおよび方向を特定した後は、その特定した張力をマスク本体１に与えて、その外周縁近傍領域を外方に向けて引っ張った状態にする。これにより、マスク本体１は、その張力による歪み量の分だけ伸びを持った状態となる。そして、マスク本体１が伸びを持った状態のまま、図４に示すように、そのマスク本体１の外周縁近傍領域を枠体２に密着させて固着する。このときの固着は、耐熱セラミックス系接着剤や耐熱エポキシ樹脂接着剤等といった温度変化に対して安定した性質を有する接着剤を用いた接着によって行うことが考えられる。また、ビス止め等といったような締結具（ネジ）を用いて行っても構わない。あるいは、マスク本体１と枠体２の材質によっては、マスク本体１は、枠体２へ、点溶接やレーザ溶接等の溶接の方法で固着しても構わない。
【００３０】
以上の手順により、張力を与えた状態でマスク本体１が枠体２に固着され、しかもその張力は熱応力による歪み量が張力による歪み量に相殺される大きさおよび方向に設定されている、図２に示すような蒸着用マスクの基本構成が得られるのである。
【００３１】
ところで、このように固着されたマスク本体１および枠体２は、図１に示すように、蒸着用マスクを回転・移動・搬送するためのパレット４に嵌合される。パレット４は、枠体２を嵌合し得る形状に形成されたものであり、その下面側、すなわち枠体２の位置よりも蒸着源側に、断熱板５および断熱薄板６を備えている。
【００３２】
断熱板５は、例えばセラミックのような低熱伝導率を有した材料によって、マスク本体１のパターン領域１ａに対応した開口を有する平板状に形成されたものであり、蒸着源から輻射される熱線が枠体２に到達することを妨げるためのものである。さらには、低熱伝導率の材料からなることから、蒸着源からの熱線によって断熱板５の表面に蓄えられた熱が、枠体２側に伝導することを抑制するためのものである。
【００３３】
断熱薄板６は、アルミニウム箔等のように、低い輻射率をもつ材料からなる薄板状のもので、断熱板５の上面側に配されて、断熱板５から枠体２に輻射する熱を妨げるためのものである。
【００３４】
つまり、断熱板５および断熱薄板６は、蒸着源から枠体２が受ける輻射熱を断熱する断熱部材として機能するものである。ただし、これら断熱板５および断熱薄板６は、枠体２の蒸着源側に配設されていればよく、必ずしもパレット４の下面側に付設されたものである必要はない。
【００３５】
また、パレット４の内側には、マスク本体１および枠体２からなる蒸着用マスクの基本構成が嵌合されるが、その枠体２は、断熱板５および断熱薄板６が付設されたパレット４と、リブ状部７およびスペーサ部８を介して接触するようになっている。
【００３６】
図５は、本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す分解斜視図である。この図５および図１に示すように、リブ状部７は、枠体２の外側面からパレット４の内壁面に向けて突出するように形成されたものであり、枠体２とパレット４とが接触する面積を小さくして、パレット４から枠体２に伝導する熱量を減少させるためのものである。このことから、リブ状部７は、セラミック等の熱伝導率の低い材料を用いて形成することが考えられる。
【００３７】
また、スペーサ部８は、図５および図１に示すように、断熱薄板６の上面から枠体２の底面に向けて突出するように形成されたものであり、枠体２と断熱薄板６（その断熱薄板６が付設されているパレット４を含む）とが接触する面積を小さくして、枠体２に伝導する熱量を減少させるためのものである。このことから、スペーサ部８についても、リブ状部７と同様に、セラミック等の熱伝導率の低い材料を用いて形成することが考えられる。
【００３８】
なお、枠体２は、必ずしもリブ状部７およびスペーサ部８の両方を介してパレット４と接触する必要はなく、リブ状部７またはスペーサ部８の少なくとも一方を介して接触していればよい。また、リブ状部７またはスペーサ部８の配設箇所も、図５に示した箇所に限定されるものではなく、例えば枠体２の外側面、パレット４の内壁面、断熱薄板６の上面、枠体２の下面等、いずれの箇所に設けてもよく、またその設置数も枠体２やパレット４の大きさ、形状等を考慮して適宜決定すればよい。
【００３９】
図６は、マスク本体１および枠体２がパレット４内に嵌合した状態を示す図である。図例のように、マスク本体１および枠体２がパレット４内に嵌合した状態では、リブ状部７およびスペーサ部８を介しているため、その分だけ枠体２とパレット４との間に隙間（スペース）が生じる。これにより、枠体２は、その外側面および下面の全てがパレット４（または断熱薄板６）と接触するのではなく、リブ状部７およびスペーサ部８の部分でのみ間接的に接触することになる。したがって、枠体２とパレット４とが接触する面積が小さくなり、パレット４から枠体２に伝導する熱量を減少させ得るようになるのである。
【００４０】
また、ここで説明する蒸着用マスクは、マスク本体１および枠体２がリブ状部７およびスペーサ部８を介してパレット４内に嵌合されるだけではなく、図１に示すように、マスク本体１の周端縁近傍の上面側に接するように載設された放熱板９をも備えている。
【００４１】
放熱板９は、マスク本体１の周端縁近傍の上面側に接するように載設されることで、枠体２が蒸着源から受けた熱を放熱するためのものである。つまり、放熱板９は、枠体２における蒸着源の対向側に配設された放熱部材として機能するものである。そのために、放熱板９は、アルミニウム等の熱伝導率が大きい材料を用いて形成することが考えられ、またその表面に黒色アルマイト等のような熱輻射率が高くなるような処理を施すことが望ましい。
【００４２】
図７は、マスク本体１の上面側に放熱板９が載設された状態を示す図である。図例のように、放熱板９は、マスク本体１と比較して大きな厚さで極めて大きい熱容量を持つように形成することが望ましい。マスク本体１の熱は直接、また枠体２の熱はマスク本体１を介して、それぞれ放熱板９との接触面を通じて伝導し、しかも放熱板９の形成材料は熱伝導率が大きいことからその熱伝導は効率的に行われるため、放熱板９の熱容量が大きければ、マスク本体１または枠体２の温度変化を抑制するのに有効となるからである。また、放熱板９は、マスク本体１の上面側の接触面の面積と比較して大きな表面積を有し、かつ、熱輻射率が高い表面を有するように形成することが望ましい。このように形成すれば、熱を周囲に効率的に輻射し放熱することが可能となるので、この点でもマスク本体１または枠体２の温度変化を抑制するのに有効となるからである。
【００４３】
以上のように構成された蒸着用マスクによれば、枠体２の蒸着源側に断熱部材として機能する断熱板５および断熱薄板６が配されているので、蒸着源からの輻射熱がその断熱板５および断熱薄板６によって断熱される。さらに、枠体２における蒸着源の対向側には放熱部材として機能する放熱板９が配されているので、枠体２が受けた輻射熱がその放熱板９によって放熱される。したがって、これら断熱板５、断熱薄板６および放熱板９を備えていれば、蒸着源から輻射される熱が蒸着用マスクに到達しても、その蒸着用マスクにおける枠体２の温度上昇を抑制できるようになる。
【００４４】
つまり、枠体２の線熱膨張係数、熱容量、表面の輻射射出率、周囲支持体と熱伝導によって流入流出する伝熱量、そして蒸着源からの輻射熱を遮る断熱板によって制限できる流入する熱量、これらの少なくとも一つ、望ましくは全てを最適に調節して設計することによって、ガラス基板３と蒸着時の温度変化による膨張収縮の寸法変化を同期一致して枠体２を膨張収縮させることができる。そのために、例えばガラス基板３と枠体２とでそれぞれの熱容量、外部への熱伝導、熱輻射等に違いがあっても、断熱板５および断熱薄板６による断熱量または放熱板９による放熱量を制御することで、枠体２の温度上昇をガラス基板３と同等にし得るようになる。また、蒸着源との位置関係もそれぞれで異なっていても、断熱量または放熱量の制御を通じて、定常的また非定常的な分布発生を回避し得るようになる。
【００４５】
このように、ガラス基板３と枠体２との温度上昇を同等にし得るようになり、また定常的また非定常的な分布発生を回避し得るようになれば、枠体２に張力をかけて固着してあるマスク本体１は、結果として固着してある枠体２に従って膨張収縮することになるので、マスク本体１はガラス基板３と膨張収縮の寸法変化を同期一致して膨張収縮させることが可能となる。したがって、輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制して、その輻射熱によるパターン位置精度に対する悪影響を極力排除して相互の位置関係を同一に保持することができ、高精細、高精度なパターンニングを実現することが可能となる。
【００４６】
具体的には、蒸着時に熱を受けた時のマスク本体１と枠体２との温度変化を防止あるいは抑制することにより、マスク本体１での温度変化による伸縮や歪みの発生を防止あるいは抑止し、予め計画されたマスクパターンの各開孔１ｂの位置を精度よく実現することができる。そのため、ガラス基板３上に蒸着パターンを極めて小さな寸法のピッチで精度よく配置することが可能となる。また、蒸着パターンの範囲、すなわちパターン領域１ａの範囲をより大きな寸法とすることができ、大きな寸法のガラス基板３に対しても一度の処理で蒸着パターンを精度よく形成することも可能となる。さらには、大きな寸法のガラス基板３に対して、一度に多数個のパターン形成領域を、精度よく形成することも可能となる。
【００４７】
なお、輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制して、パターン位置精度に対する悪影響を極力排除する上では、断熱部材として機能する断熱板５および断熱薄板６と、放熱部材として機能する放熱板９との両方を備えることが望ましいが、いずれか一方のみを備えた場合であっても、輻射熱のパターン位置精度に対する悪影響を排除することは可能である。
【００４８】
また、断熱部材として機能する断熱板５および断熱薄板６を備えた場合には、リブ状部７またはスペーサ部８の少なくとも一方を介することによって、枠体２とパレット４とが接触する面積を小さくして、パレット４から枠体２に伝導する熱量を減少させ得るようになるので、リブ状部７またはスペーサ部８を介さない場合に比べて、断熱板５および断熱薄板６による断熱効果の向上が図れ、輻射熱による悪影響を排除する上でより一層有効なものとなる。
【００４９】
さらに、本実施形態における蒸着用マスクでは、上述した断熱部材または放熱部材として機能する構成によって、蒸着源からの輻射熱による悪影響を極力排除することができるが、例え蒸着時の輻射熱による影響を受けてしまった場合であっても、マスク本体１に温度変化による伸縮が生じてしまうことがないため、パターン領域１ａ内に形成された開孔１ｂの位置が変化しない。すなわち、輻射熱による温度変化があっても、開孔１ｂの位置を精度よく維持することができる。これは、予めマスク本体１に張力を与え、その張力による応力と当該応力による歪み（伸び）とを持たせた状態にしておき、温度変化に伴う内部応力の変化があった場合に、その内部応力の変化による歪みが予め持たせている歪みの中で打ち消されるようにしているからである。
【００５０】
ここで、マスク本体１のパターン領域１ａ内に形成された開孔１ｂの位置が変化しない理由、すなわち温度変化で生じようとする歪みが予め持っている伸びの中で吸収される原理について説明する。図８〜図１０は、両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図である。
【００５１】
例えば、図８に示すように、両端が拘束固定されずに自由な状態で支持されている両端支持梁１０を考える。このような両端支持梁１０では、その両端支持梁１０が外部からの熱を受けて温度上昇すると、その両端支持梁１０の形成材料の熱線膨張係数に応じて膨張する。そして、これに伴って、両端支持梁１０上の任意の部分Ｘ１の位置も移動する。例えば、１０℃温度が上昇したときに、中心から１０ｃｍ離れた部分Ｘ１は、図中右方向に向かって１０μｍ移動する、といった具合である。
【００５２】
これとは別に、両端支持梁１０の両端縁に、図９に示すような引っ張り荷重（張力）Ｆ１を与えた場合を考える。このとき、外部からの熱の影響はないものとする。両端支持梁１０の両端縁を荷重Ｆ１で引っ張った場合に、その両端支持梁１０は、その両端支持梁１０の形成材料の縦弾性係数（ヤング率）に応じて荷重方向に伸びる。そして、これに伴って、両端支持梁１０上の任意の部分Ｘ１の位置も移動する。例えば、Ｆ１＝１０ｋｇｆ／ｍｍ２で引っ張ったときに、中心から１０ｃｍ離れた部分Ｘ１は、図中右方向に向かって２０μｍ移動する、といった具合である。
【００５３】
これに対して、図１０に示すように、両端支持梁１０の両端縁を荷重Ｆ１で引っ張って、その両端支持梁１０に伸びが生じている状態で、その両端支持梁１０の両端縁を拘束固定した場合を考える。このとき、両端支持梁１０上の任意の部分Ｘ１は、その両端支持梁１０に伸びが生じている状態であることから、荷重Ｆ１が与えられていない場合に比べて、例えば図中右方向に向かって２０μｍ移動した位置に存在する。したがって、両端縁を拘束固定した後においては、２０μｍ移動した位置が、任意の部分Ｘ１が存在すべきディフォルト位置となる。
【００５４】
この状態で、両端縁が拘束固定された両端支持梁１０が外部からの熱を受けて温度上昇すると、その熱応力によって両端支持梁１０は膨張しようとする。ところが、両端支持梁１０は、既に荷重Ｆ１による伸びが生じた状態である。そのため、両端支持梁１０では、外部からの熱を受けても、その熱応力によって内部応力（荷重Ｆ１による応力）が緩和されるに過ぎず、その両端支持梁１０上における任意の部分Ｘ１が移動することはない。具体的には、任意の部分Ｘ１は、例えば図中右方向に向かって予め２０μｍ移動した状態にあるので、１０℃の温度上昇があっても、任意の部分Ｘ１の位置が１０μｍ移動するのに相当する分だけ、荷重Ｆ１による応力は緩和されるが、その任意の部分Ｘ１の位置は全く移動しない。
【００５５】
このように、事前に与えてそのまま保持される張力の設定によっては、その後外部からの熱を受けて温度上昇する場合であっても、その熱応力によって両端支持梁１０に生じる歪み量を、事前に与えた張力によって両端支持梁１０に生じる歪み量で相殺できるのである。なお、ここでは、説明を簡単にするために、一次元の簡易モデルとして両端支持梁１０を例に挙げたが、蒸着用マスクにおけるマスク本体１についても、全く同様の原理が適用される。その場合には、一次元ではなく、二次元または三次元上での考慮が必要となるが、この点については例えば有限要素法による演算処理を用いることで対応が可能となる。
【００５６】
つまり、蒸着時の輻射熱による熱応力によってマスク本体１に生じる歪み量が、そのマスク本体１に与える張力によって生じる歪み量で相殺されるように、その張力の大きさおよび方向を設定すれば、蒸着時の輻射熱による熱応力による歪みは、マスク本体１の張力による歪みを解消する方向に作用する。そのため、マスク本体１と枠体２との熱線膨張係数が互いに相違している場合に、そのマスク本体１が蒸着時に輻射熱を受けても、枠体２に固着する際に予め与えられた張力により生じる歪み量の中で内部応力が増減するだけであり、温度変化によるマスク本体１の伸縮に伴ってマスク本体１の各部、特にパターン領域１ａ内に形成された開孔１ｂの位置に変化が生ずることはない。
【００５７】
以上に説明したことから、本実施形態における蒸着用マスクを用いれば、開孔１ｂの位置精度を高く維持でき、ガラス基板３上に極めて精細な蒸着パターンを精度よく形成することが可能となる。また、開孔１ｂの位置精度を高く維持できることから、パターン領域１ａの範囲の大型化にも対応可能となり（大型化しても位置精度が極端に悪化することがない）、基板上に一度の蒸着で大きな寸法の蒸着パターンの成膜を精度よく行うこともできる。これと同様に、パターン領域１ａの範囲の多面化（一つのマスク本体１に複数のパターン領域１ａを設けること）にも精度よく対応することが可能となる。
【００５８】
その上、本実施形態で説明した蒸着用マスクでは、開孔１ｂの位置精度を高く維持できることから、蒸着パターンの形成精度も高く維持することができ、特に有機ＥＬ素子の製造工程で用いた場合に、表示画質向上を実現する上で非常に好適なものとなる。
【００５９】
なお、本実施形態では、本発明の実施の好適な具体例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々変形することが可能である。すなわち、本実施形態で説明した蒸着用マスクを構成する一連の構成要素の材質、形状等は、必ずしも本実施形態で挙げたものに限られることはなく、各構成要素の機能を同様に確保することが可能な限り、自由に変更可能である。
【００６０】
また、本実施形態では、蒸着用マスクの例として、有機ＥＬ素子の製造工程で用いられるものを挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の成膜プロセスにて用いられる蒸着用マスクであっても、全く同様に適用可能であることはいうまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の蒸着用マスクによれば、蒸着源からの輻射熱が断熱部材によって断熱され、または枠体が受けた輻射熱が放熱部材によって放熱されるので、輻射熱によるパターン位置精度に対する悪影響を極力排除して、その輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制することができ、その結果として高精度なパターニングにも対応することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸着用マスクの概略構成の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る蒸着用マスクにおけるマスク本体および枠体の固着手順の一例を示す模式図（その１）であり、マスク本体に張力を与えた状態を模式的に示す図である。
【図４】本発明に係る蒸着用マスクにおけるマスク本体および枠体の固着手順の一例を示す模式図（その２）であり、マスク本体を枠体に固着する様子を模式的に示す図である。
【図５】本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す分解斜視図である。
【図６】本発明に係る蒸着用マスクにおいて、マスク本体および枠体がパレット内に嵌合した状態の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る蒸着用マスクにおいて、マスク本体の上面側に放熱板が載設された状態の一例を示す斜視図である。
【図８】両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図（その１）であり、両端が拘束固定されずに自由な状態で支持されている場合を模式的に示す図である。
【図９】両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図（その２）であり、両端に引っ張り荷重が与えられた場合を模式的に示す図である。
【図１０】両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図（その３）であり、引っ張り荷重が与えられた状態で両端が拘束固定された場合を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…マスク本体、１ａ…パターン領域、１ｂ…開孔、２…枠体、３…ガラス基板、４…パレット、５…断熱板、６…断熱薄板、７…リブ状部、８…スペーサ部、９…放熱板
【発明の属する技術分野】
本発明は、被蒸着物上に所定パターンの成膜を行うために用いられる蒸着用マスクおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子；以下「有機ＥＬ素子」という）の製造工程では、有機層を形成する有機材料の耐水性が低くウエットプロセスを利用できないことから、真空蒸着によって基板上に有機層（薄膜）を成膜している。また、有機ＥＬ素子の製造工程では、基板上へのパターニング成膜（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分に対応したパターンの成膜）を行うために、通常、蒸着パターンに対応した形状の開孔（有機材料の通過孔）を有した蒸着用マスクが用いられる。
【０００３】
従来、蒸着用マスクとしては、蒸着パターンに対応した形状の開孔がパターン領域内に形成されたマスク本体と、そのマスク本体のパターン領域以外の外周縁近傍領域が固着される枠体と、を具備したものが知られている。マスク本体は、銅板、ニッケル板、圧延ステンレス板等といった薄板状部材からなり、そのパターン領域内に開孔がエッチングやレーザ加工等によって設けられている。一方、枠体は、被蒸着物である基板と同等の熱線膨張係数の素材によって十分な厚みを有して高剛性に形成されている。そして、これらマスク本体および枠体からなる蒸着用マスクは、マスク本体に弛みが生じないように、マスク本体に張力を与えた状態で、そのマスク本体が枠体に固着されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第３０８２８０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蒸着用マスクを用いて真空蒸着を行う際には、蒸着源を加熱することでその蒸着源から有機材料が蒸発して飛散するため、蒸着用マスクが蒸着源からの輻射熱を受ける。そのために、従来の蒸着用マスクでは、常温下と高温下とで蒸着用マスク−基板間の整合位置にズレが生じてしまうのを回避すべく、上述したように基板と同等の熱線膨張係数の素材からなる枠体にマスク本体を密着させて一体化している。
【０００６】
しかしながら、一般に、被蒸着物である基板と枠体とでは、それぞれの熱容量、外部への熱伝導、熱輻射等に違いがあるため、蒸着源から同様に熱を受けた場合であっても、それぞれの温度が必ずしも同一になるとは限らない。また、蒸着源との位置関係もそれぞれで異なるため、定常的また非定常的に分布が生じてしまうことも考えられる。このように、それぞれの温度が同一にならず、または分布が生じてしまった場合には、互いに同等の熱線膨張係数を有していても、伸び縮みの量は同一にはならない。
【０００７】
したがって、従来の蒸着用マスクでは、基板と枠体とで蒸着源からの輻射熱の影響による伸び縮みの量が同一とならず、その結果被蒸着物である基板とマスク本体のパターン領域内における開孔との相対位置が、当初計画した所望位置からずれてしまうおそれがある。このような輻射熱の影響によるパターン位置精度に関する問題点は、蒸着用マスクによる蒸着パターンの形成精度低下をも招いてしまい、有機ＥＬ素子の製造工程であれば表示画質向上を妨げることに繋がってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、輻射熱によるパターン位置精度に対する悪影響を極力排除すべく、その輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制することで、高精度なパターニングにも対応することが可能である蒸着用マスクを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために案出された蒸着用マスクである。すなわち、蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、蒸着源からの輻射熱を断熱する断熱部材が前記枠体の蒸着源側に配設されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の蒸着用マスクは、蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、蒸着源から前記枠体が受けた熱を放熱する放熱部材が前記枠体における蒸着源の対向側に配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の蒸着用マスクは、蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、前記枠体の蒸着源側に配設され、当該蒸着源から前記枠体が受ける輻射熱を断熱する断熱部材と、前記枠体における蒸着源の対向側に配設され、当該蒸着源から前記枠体が受けた輻射熱を放熱する放熱部材とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成の蒸着用マスクによれば、枠体の蒸着源側に断熱部材が配されているので、蒸着源からの輻射熱がその断熱部材によって断熱される。または、枠体における蒸着源の対向側に放熱部材が配されているので、枠体が受けた輻射熱がその放熱部材によって放熱される。したがって、断熱部材または放熱部材の少なくとも一方を備えていれば、蒸着源から輻射される熱が蒸着用マスクに到達しても、その蒸着用マスクにおける枠体の温度上昇を抑制できるようになる。つまり、例えば被蒸着物である基板と枠体とでそれぞれの熱容量、外部への熱伝導、熱輻射等に違いがあっても、断熱部材による断熱量または放熱部材による放熱量を制御することで、枠体の温度上昇を基板と同等にし得るようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る蒸着用マスクについて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る蒸着用マスクの概略構成の一例を示す側断面図である。図例のように、ここで説明する蒸着用マスクは、マスク本体１と枠体２とを具備して構成されており、そのマスク本体１上に被蒸着物であるガラス基板３が載置されるとともに、枠体２がマスクを回転・移動・搬送するためのパレット４に嵌合し得るように形成されている。
【００１５】
ここで、蒸着用マスクの基本構成であるマスク本体１および枠体２について、さらに詳しく説明する。図２は、本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す斜視図である。
【００１６】
マスク本体１は、銅板、ニッケル板、圧延ステンレス板等といった薄板状部材からなるもので、その平面上領域がパターン領域１ａとそれ以外の外周縁近傍領域とに大別される。そして、パターン領域１ａ内には、蒸着パターンに対応した形状の開孔１ｂが、エッチングやレーザ加工等によって形成されている。なお、パターン領域１ａは矩形のものに限らず、種々の任意形状としても構わない。また、マスク本体１は、「電鋳（メッキ）製造法」によってパターン領域１ａ内に多数の微細な開孔１ｂが設けられたニッケル等の薄い金属膜で形成されたものであってもよい。
【００１７】
一方、枠体２は、マスク本体１の外周縁近傍領域に応じた形状に形成されたものである。ここで、枠体２は、その線熱膨張係数、熱容量、表面の輻射射出率、周囲支持体と熱伝導によって流入流出する伝熱量、そして蒸着源からの輻射熱を遮る断熱板によって制限できる流入する熱量、以上を最適に調節して設計することによって、ガラス基板３と蒸着時の温度変化による膨張収縮の寸法変化を同期一致して膨張収縮させることが望ましい。
【００１８】
そして、枠体２には、マスク本体１に張力を与えた状態で、そのマスク本体１における外周縁近傍領域が固着されている。このとき、張力をかけて固着してあるマスク本体１は、結果として固着してある枠体２に従って膨張収縮することになるので、マスク本体１はガラス基板３と膨張収縮の寸法変化を同期一致して膨張収縮させることができる。また、マスク本体１に与えられる張力は、詳細を後述するように、蒸着時の輻射熱による熱応力によってマスク本体１に生じる歪み量が、張力によってマスク本体１に生じる歪み量により相殺される大きさおよび方向に設定されているものとする。さらには、その張力によってマスク本体１のパターン領域１ａに生じる応力分布が均一化するように、その張力の大きさおよび方向が設定されていることが望ましい。
【００１９】
次に、以上のようなマスク本体１と枠体２との張力をかけた固着の手順について、詳しく説明する。図３および図４は、本発明に係る蒸着用マスクにおけるマスク本体および枠体の固着手順の一例を示す模式図である。
【００２０】
マスク本体１と枠体２との固着にあたっては、先ず、蒸着用マスクの使用条件等に基づいて、その蒸着用マスクが受ける蒸着中の温度変化量、すなわち蒸着時の輻射熱による温度変化量を把握して、その温度変化が生じた際の熱応力によってマスク本体１に生じる歪み量を認識する。さらに詳しくは、温度変化が生じた際にマスク本体１の各箇所に生じる膨張・収縮の大きさおよび方向を、そのマスク本体１の熱線膨張係数に基づいて演算解析を行って算出する。
【００２１】
このとき、マスク本体１のパターン領域１ａにおいて、例えば開孔１ｂが密集している部分とそうでない部分、あるいは他の多数の開孔１ｂに比べて特別に寸法の大きい開孔１ｂが設けられている部分があると、膨張・収縮の大きさおよび方向は一定均一とはならず、それらの配置に応じた分布を生じる。したがって、このような場合には、例えば有限要素法による演算処理を用いてその分布を解析し、その分布の状態を含めて膨張・収縮の大きさおよび方向を算出するものとする。
【００２２】
なお、本来のパターン形成には必要でない開孔１ｂをパターン領域１ａ上に配置すれば、それにより分布の非一定や不均一を是正できることもあり得る。そのような場合には、演算解析の結果に基づいて、パターン領域１ａ上に本来のパターン形成には必要でない開孔１ｂを設けておくことが考えられる。
【００２３】
輻射熱の影響によるマスク本体１に生じる歪み量を認識した後は、続いて、マスク本体１に与える張力と、その張力によってマスク本体に生じる歪み量との関係を認識する。すなわち、マスク本体１に張力を与えた場合に、その張力によってマスク本体１にどの程度の大きさおよび方向の歪みが生じるかを、そのマスク本体１の縦弾性係数（ヤング率）に基づいて演算解析を行って算出する。
【００２４】
このときも、マスク本体１のパターン領域１ａにおける開孔１ｂの分布状況によっては、張力と歪み量との関係が均一にはならないことがある。したがって、このような場合には、例えば有限要素法による演算処理を用いてその分布を解析し、その分布の状態を含めて張力−歪み量の関係を認識するものとする。
【００２５】
なお、張力−歪み量の関係が不均一の場合には、図３に示すように、パターン領域１ａに生じる応力Ｎの分布が均一化するような張力Ｆの分布状況、すなわちマスク本体１の各箇所に与える張力Ｆの大きさおよび向きを算出しておくことが望ましい。また、この場合に、上述したような本来のパターン形成には必要でない開孔１ｂが、パターン領域１ａの応力分布を均一化させる上で有効であれば、演算解析の結果に基づいてパターン領域１ａ上に当該開孔１ｂを設けておくことも考えられる。
【００２６】
また、マスク本体１は後に枠体２に固着されるので、その枠体２に固着された状態での歪み量を認識するようにしてもよい。すなわち、枠体２は、マスク本体１が固着された後に、そのマスク本体１の張力Ｆにより変形することも考えられるので、その枠体２の変形量、方向、分布等についても予め考慮して、有限要素法等の演算解析を行うようにしてもよい。さらには、その演算解析の結果に基づき、マスク本体１を固着した後に枠体２が変形することによるパターン領域１ａ上での開孔１ｂの位置ズレを補正し、その位置ズレ補正後のマスク本体１を形成して用いるようにすることも考えられる。
【００２７】
以上のような熱応力および張力によるそれぞれの歪み量の認識は、上述したように熱応力による歪み量を認識した後、張力による歪み量を認識する他に、それぞれを同時並行的に行ってもよいし、また上述した場合とは逆に張力による歪み量を認識した後、熱応力による歪み量を認識するようにしても構わない。
【００２８】
熱応力および張力によるそれぞれの歪み量を認識した後は、次いで、熱応力による歪み量が張力による歪み量によって相殺されるような、張力の大きさおよび方向を特定する。この特定も、上述したそれぞれの認識結果を基にして、例えば有限要素法による演算処理を用いて行うようにすればよい。なお、有限要素法による演算処理およびその演算処理を用いて解析技術については、公知技術を利用して実現することが可能であるため、ここではその説明を省略する。
【００２９】
張力の大きさおよび方向を特定した後は、その特定した張力をマスク本体１に与えて、その外周縁近傍領域を外方に向けて引っ張った状態にする。これにより、マスク本体１は、その張力による歪み量の分だけ伸びを持った状態となる。そして、マスク本体１が伸びを持った状態のまま、図４に示すように、そのマスク本体１の外周縁近傍領域を枠体２に密着させて固着する。このときの固着は、耐熱セラミックス系接着剤や耐熱エポキシ樹脂接着剤等といった温度変化に対して安定した性質を有する接着剤を用いた接着によって行うことが考えられる。また、ビス止め等といったような締結具（ネジ）を用いて行っても構わない。あるいは、マスク本体１と枠体２の材質によっては、マスク本体１は、枠体２へ、点溶接やレーザ溶接等の溶接の方法で固着しても構わない。
【００３０】
以上の手順により、張力を与えた状態でマスク本体１が枠体２に固着され、しかもその張力は熱応力による歪み量が張力による歪み量に相殺される大きさおよび方向に設定されている、図２に示すような蒸着用マスクの基本構成が得られるのである。
【００３１】
ところで、このように固着されたマスク本体１および枠体２は、図１に示すように、蒸着用マスクを回転・移動・搬送するためのパレット４に嵌合される。パレット４は、枠体２を嵌合し得る形状に形成されたものであり、その下面側、すなわち枠体２の位置よりも蒸着源側に、断熱板５および断熱薄板６を備えている。
【００３２】
断熱板５は、例えばセラミックのような低熱伝導率を有した材料によって、マスク本体１のパターン領域１ａに対応した開口を有する平板状に形成されたものであり、蒸着源から輻射される熱線が枠体２に到達することを妨げるためのものである。さらには、低熱伝導率の材料からなることから、蒸着源からの熱線によって断熱板５の表面に蓄えられた熱が、枠体２側に伝導することを抑制するためのものである。
【００３３】
断熱薄板６は、アルミニウム箔等のように、低い輻射率をもつ材料からなる薄板状のもので、断熱板５の上面側に配されて、断熱板５から枠体２に輻射する熱を妨げるためのものである。
【００３４】
つまり、断熱板５および断熱薄板６は、蒸着源から枠体２が受ける輻射熱を断熱する断熱部材として機能するものである。ただし、これら断熱板５および断熱薄板６は、枠体２の蒸着源側に配設されていればよく、必ずしもパレット４の下面側に付設されたものである必要はない。
【００３５】
また、パレット４の内側には、マスク本体１および枠体２からなる蒸着用マスクの基本構成が嵌合されるが、その枠体２は、断熱板５および断熱薄板６が付設されたパレット４と、リブ状部７およびスペーサ部８を介して接触するようになっている。
【００３６】
図５は、本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す分解斜視図である。この図５および図１に示すように、リブ状部７は、枠体２の外側面からパレット４の内壁面に向けて突出するように形成されたものであり、枠体２とパレット４とが接触する面積を小さくして、パレット４から枠体２に伝導する熱量を減少させるためのものである。このことから、リブ状部７は、セラミック等の熱伝導率の低い材料を用いて形成することが考えられる。
【００３７】
また、スペーサ部８は、図５および図１に示すように、断熱薄板６の上面から枠体２の底面に向けて突出するように形成されたものであり、枠体２と断熱薄板６（その断熱薄板６が付設されているパレット４を含む）とが接触する面積を小さくして、枠体２に伝導する熱量を減少させるためのものである。このことから、スペーサ部８についても、リブ状部７と同様に、セラミック等の熱伝導率の低い材料を用いて形成することが考えられる。
【００３８】
なお、枠体２は、必ずしもリブ状部７およびスペーサ部８の両方を介してパレット４と接触する必要はなく、リブ状部７またはスペーサ部８の少なくとも一方を介して接触していればよい。また、リブ状部７またはスペーサ部８の配設箇所も、図５に示した箇所に限定されるものではなく、例えば枠体２の外側面、パレット４の内壁面、断熱薄板６の上面、枠体２の下面等、いずれの箇所に設けてもよく、またその設置数も枠体２やパレット４の大きさ、形状等を考慮して適宜決定すればよい。
【００３９】
図６は、マスク本体１および枠体２がパレット４内に嵌合した状態を示す図である。図例のように、マスク本体１および枠体２がパレット４内に嵌合した状態では、リブ状部７およびスペーサ部８を介しているため、その分だけ枠体２とパレット４との間に隙間（スペース）が生じる。これにより、枠体２は、その外側面および下面の全てがパレット４（または断熱薄板６）と接触するのではなく、リブ状部７およびスペーサ部８の部分でのみ間接的に接触することになる。したがって、枠体２とパレット４とが接触する面積が小さくなり、パレット４から枠体２に伝導する熱量を減少させ得るようになるのである。
【００４０】
また、ここで説明する蒸着用マスクは、マスク本体１および枠体２がリブ状部７およびスペーサ部８を介してパレット４内に嵌合されるだけではなく、図１に示すように、マスク本体１の周端縁近傍の上面側に接するように載設された放熱板９をも備えている。
【００４１】
放熱板９は、マスク本体１の周端縁近傍の上面側に接するように載設されることで、枠体２が蒸着源から受けた熱を放熱するためのものである。つまり、放熱板９は、枠体２における蒸着源の対向側に配設された放熱部材として機能するものである。そのために、放熱板９は、アルミニウム等の熱伝導率が大きい材料を用いて形成することが考えられ、またその表面に黒色アルマイト等のような熱輻射率が高くなるような処理を施すことが望ましい。
【００４２】
図７は、マスク本体１の上面側に放熱板９が載設された状態を示す図である。図例のように、放熱板９は、マスク本体１と比較して大きな厚さで極めて大きい熱容量を持つように形成することが望ましい。マスク本体１の熱は直接、また枠体２の熱はマスク本体１を介して、それぞれ放熱板９との接触面を通じて伝導し、しかも放熱板９の形成材料は熱伝導率が大きいことからその熱伝導は効率的に行われるため、放熱板９の熱容量が大きければ、マスク本体１または枠体２の温度変化を抑制するのに有効となるからである。また、放熱板９は、マスク本体１の上面側の接触面の面積と比較して大きな表面積を有し、かつ、熱輻射率が高い表面を有するように形成することが望ましい。このように形成すれば、熱を周囲に効率的に輻射し放熱することが可能となるので、この点でもマスク本体１または枠体２の温度変化を抑制するのに有効となるからである。
【００４３】
以上のように構成された蒸着用マスクによれば、枠体２の蒸着源側に断熱部材として機能する断熱板５および断熱薄板６が配されているので、蒸着源からの輻射熱がその断熱板５および断熱薄板６によって断熱される。さらに、枠体２における蒸着源の対向側には放熱部材として機能する放熱板９が配されているので、枠体２が受けた輻射熱がその放熱板９によって放熱される。したがって、これら断熱板５、断熱薄板６および放熱板９を備えていれば、蒸着源から輻射される熱が蒸着用マスクに到達しても、その蒸着用マスクにおける枠体２の温度上昇を抑制できるようになる。
【００４４】
つまり、枠体２の線熱膨張係数、熱容量、表面の輻射射出率、周囲支持体と熱伝導によって流入流出する伝熱量、そして蒸着源からの輻射熱を遮る断熱板によって制限できる流入する熱量、これらの少なくとも一つ、望ましくは全てを最適に調節して設計することによって、ガラス基板３と蒸着時の温度変化による膨張収縮の寸法変化を同期一致して枠体２を膨張収縮させることができる。そのために、例えばガラス基板３と枠体２とでそれぞれの熱容量、外部への熱伝導、熱輻射等に違いがあっても、断熱板５および断熱薄板６による断熱量または放熱板９による放熱量を制御することで、枠体２の温度上昇をガラス基板３と同等にし得るようになる。また、蒸着源との位置関係もそれぞれで異なっていても、断熱量または放熱量の制御を通じて、定常的また非定常的な分布発生を回避し得るようになる。
【００４５】
このように、ガラス基板３と枠体２との温度上昇を同等にし得るようになり、また定常的また非定常的な分布発生を回避し得るようになれば、枠体２に張力をかけて固着してあるマスク本体１は、結果として固着してある枠体２に従って膨張収縮することになるので、マスク本体１はガラス基板３と膨張収縮の寸法変化を同期一致して膨張収縮させることが可能となる。したがって、輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制して、その輻射熱によるパターン位置精度に対する悪影響を極力排除して相互の位置関係を同一に保持することができ、高精細、高精度なパターンニングを実現することが可能となる。
【００４６】
具体的には、蒸着時に熱を受けた時のマスク本体１と枠体２との温度変化を防止あるいは抑制することにより、マスク本体１での温度変化による伸縮や歪みの発生を防止あるいは抑止し、予め計画されたマスクパターンの各開孔１ｂの位置を精度よく実現することができる。そのため、ガラス基板３上に蒸着パターンを極めて小さな寸法のピッチで精度よく配置することが可能となる。また、蒸着パターンの範囲、すなわちパターン領域１ａの範囲をより大きな寸法とすることができ、大きな寸法のガラス基板３に対しても一度の処理で蒸着パターンを精度よく形成することも可能となる。さらには、大きな寸法のガラス基板３に対して、一度に多数個のパターン形成領域を、精度よく形成することも可能となる。
【００４７】
なお、輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制して、パターン位置精度に対する悪影響を極力排除する上では、断熱部材として機能する断熱板５および断熱薄板６と、放熱部材として機能する放熱板９との両方を備えることが望ましいが、いずれか一方のみを備えた場合であっても、輻射熱のパターン位置精度に対する悪影響を排除することは可能である。
【００４８】
また、断熱部材として機能する断熱板５および断熱薄板６を備えた場合には、リブ状部７またはスペーサ部８の少なくとも一方を介することによって、枠体２とパレット４とが接触する面積を小さくして、パレット４から枠体２に伝導する熱量を減少させ得るようになるので、リブ状部７またはスペーサ部８を介さない場合に比べて、断熱板５および断熱薄板６による断熱効果の向上が図れ、輻射熱による悪影響を排除する上でより一層有効なものとなる。
【００４９】
さらに、本実施形態における蒸着用マスクでは、上述した断熱部材または放熱部材として機能する構成によって、蒸着源からの輻射熱による悪影響を極力排除することができるが、例え蒸着時の輻射熱による影響を受けてしまった場合であっても、マスク本体１に温度変化による伸縮が生じてしまうことがないため、パターン領域１ａ内に形成された開孔１ｂの位置が変化しない。すなわち、輻射熱による温度変化があっても、開孔１ｂの位置を精度よく維持することができる。これは、予めマスク本体１に張力を与え、その張力による応力と当該応力による歪み（伸び）とを持たせた状態にしておき、温度変化に伴う内部応力の変化があった場合に、その内部応力の変化による歪みが予め持たせている歪みの中で打ち消されるようにしているからである。
【００５０】
ここで、マスク本体１のパターン領域１ａ内に形成された開孔１ｂの位置が変化しない理由、すなわち温度変化で生じようとする歪みが予め持っている伸びの中で吸収される原理について説明する。図８〜図１０は、両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図である。
【００５１】
例えば、図８に示すように、両端が拘束固定されずに自由な状態で支持されている両端支持梁１０を考える。このような両端支持梁１０では、その両端支持梁１０が外部からの熱を受けて温度上昇すると、その両端支持梁１０の形成材料の熱線膨張係数に応じて膨張する。そして、これに伴って、両端支持梁１０上の任意の部分Ｘ１の位置も移動する。例えば、１０℃温度が上昇したときに、中心から１０ｃｍ離れた部分Ｘ１は、図中右方向に向かって１０μｍ移動する、といった具合である。
【００５２】
これとは別に、両端支持梁１０の両端縁に、図９に示すような引っ張り荷重（張力）Ｆ１を与えた場合を考える。このとき、外部からの熱の影響はないものとする。両端支持梁１０の両端縁を荷重Ｆ１で引っ張った場合に、その両端支持梁１０は、その両端支持梁１０の形成材料の縦弾性係数（ヤング率）に応じて荷重方向に伸びる。そして、これに伴って、両端支持梁１０上の任意の部分Ｘ１の位置も移動する。例えば、Ｆ１＝１０ｋｇｆ／ｍｍ２で引っ張ったときに、中心から１０ｃｍ離れた部分Ｘ１は、図中右方向に向かって２０μｍ移動する、といった具合である。
【００５３】
これに対して、図１０に示すように、両端支持梁１０の両端縁を荷重Ｆ１で引っ張って、その両端支持梁１０に伸びが生じている状態で、その両端支持梁１０の両端縁を拘束固定した場合を考える。このとき、両端支持梁１０上の任意の部分Ｘ１は、その両端支持梁１０に伸びが生じている状態であることから、荷重Ｆ１が与えられていない場合に比べて、例えば図中右方向に向かって２０μｍ移動した位置に存在する。したがって、両端縁を拘束固定した後においては、２０μｍ移動した位置が、任意の部分Ｘ１が存在すべきディフォルト位置となる。
【００５４】
この状態で、両端縁が拘束固定された両端支持梁１０が外部からの熱を受けて温度上昇すると、その熱応力によって両端支持梁１０は膨張しようとする。ところが、両端支持梁１０は、既に荷重Ｆ１による伸びが生じた状態である。そのため、両端支持梁１０では、外部からの熱を受けても、その熱応力によって内部応力（荷重Ｆ１による応力）が緩和されるに過ぎず、その両端支持梁１０上における任意の部分Ｘ１が移動することはない。具体的には、任意の部分Ｘ１は、例えば図中右方向に向かって予め２０μｍ移動した状態にあるので、１０℃の温度上昇があっても、任意の部分Ｘ１の位置が１０μｍ移動するのに相当する分だけ、荷重Ｆ１による応力は緩和されるが、その任意の部分Ｘ１の位置は全く移動しない。
【００５５】
このように、事前に与えてそのまま保持される張力の設定によっては、その後外部からの熱を受けて温度上昇する場合であっても、その熱応力によって両端支持梁１０に生じる歪み量を、事前に与えた張力によって両端支持梁１０に生じる歪み量で相殺できるのである。なお、ここでは、説明を簡単にするために、一次元の簡易モデルとして両端支持梁１０を例に挙げたが、蒸着用マスクにおけるマスク本体１についても、全く同様の原理が適用される。その場合には、一次元ではなく、二次元または三次元上での考慮が必要となるが、この点については例えば有限要素法による演算処理を用いることで対応が可能となる。
【００５６】
つまり、蒸着時の輻射熱による熱応力によってマスク本体１に生じる歪み量が、そのマスク本体１に与える張力によって生じる歪み量で相殺されるように、その張力の大きさおよび方向を設定すれば、蒸着時の輻射熱による熱応力による歪みは、マスク本体１の張力による歪みを解消する方向に作用する。そのため、マスク本体１と枠体２との熱線膨張係数が互いに相違している場合に、そのマスク本体１が蒸着時に輻射熱を受けても、枠体２に固着する際に予め与えられた張力により生じる歪み量の中で内部応力が増減するだけであり、温度変化によるマスク本体１の伸縮に伴ってマスク本体１の各部、特にパターン領域１ａ内に形成された開孔１ｂの位置に変化が生ずることはない。
【００５７】
以上に説明したことから、本実施形態における蒸着用マスクを用いれば、開孔１ｂの位置精度を高く維持でき、ガラス基板３上に極めて精細な蒸着パターンを精度よく形成することが可能となる。また、開孔１ｂの位置精度を高く維持できることから、パターン領域１ａの範囲の大型化にも対応可能となり（大型化しても位置精度が極端に悪化することがない）、基板上に一度の蒸着で大きな寸法の蒸着パターンの成膜を精度よく行うこともできる。これと同様に、パターン領域１ａの範囲の多面化（一つのマスク本体１に複数のパターン領域１ａを設けること）にも精度よく対応することが可能となる。
【００５８】
その上、本実施形態で説明した蒸着用マスクでは、開孔１ｂの位置精度を高く維持できることから、蒸着パターンの形成精度も高く維持することができ、特に有機ＥＬ素子の製造工程で用いた場合に、表示画質向上を実現する上で非常に好適なものとなる。
【００５９】
なお、本実施形態では、本発明の実施の好適な具体例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々変形することが可能である。すなわち、本実施形態で説明した蒸着用マスクを構成する一連の構成要素の材質、形状等は、必ずしも本実施形態で挙げたものに限られることはなく、各構成要素の機能を同様に確保することが可能な限り、自由に変更可能である。
【００６０】
また、本実施形態では、蒸着用マスクの例として、有機ＥＬ素子の製造工程で用いられるものを挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の成膜プロセスにて用いられる蒸着用マスクであっても、全く同様に適用可能であることはいうまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の蒸着用マスクによれば、蒸着源からの輻射熱が断熱部材によって断熱され、または枠体が受けた輻射熱が放熱部材によって放熱されるので、輻射熱によるパターン位置精度に対する悪影響を極力排除して、その輻射熱の影響による温度変化や温度分布等の不均一化を抑制することができ、その結果として高精度なパターニングにも対応することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸着用マスクの概略構成の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る蒸着用マスクにおけるマスク本体および枠体の固着手順の一例を示す模式図（その１）であり、マスク本体に張力を与えた状態を模式的に示す図である。
【図４】本発明に係る蒸着用マスクにおけるマスク本体および枠体の固着手順の一例を示す模式図（その２）であり、マスク本体を枠体に固着する様子を模式的に示す図である。
【図５】本発明に係る蒸着用マスクの要部構成例を示す分解斜視図である。
【図６】本発明に係る蒸着用マスクにおいて、マスク本体および枠体がパレット内に嵌合した状態の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る蒸着用マスクにおいて、マスク本体の上面側に放熱板が載設された状態の一例を示す斜視図である。
【図８】両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図（その１）であり、両端が拘束固定されずに自由な状態で支持されている場合を模式的に示す図である。
【図９】両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図（その２）であり、両端に引っ張り荷重が与えられた場合を模式的に示す図である。
【図１０】両端支持梁を例にした場合における歪みの具体例を示す模式図（その３）であり、引っ張り荷重が与えられた状態で両端が拘束固定された場合を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…マスク本体、１ａ…パターン領域、１ｂ…開孔、２…枠体、３…ガラス基板、４…パレット、５…断熱板、６…断熱薄板、７…リブ状部、８…スペーサ部、９…放熱板
Claims (8)
- 蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、
蒸着源からの輻射熱を断熱する断熱部材が前記枠体の蒸着源側に配設されている
ことを特徴とする蒸着用マスク。 - 前記枠体は、前記断熱部材または当該断熱部材が付設されたパレットと、リブ状部またはスペーサ部を介して接触している
ことを特徴とする請求項１記載の蒸着用マスク。 - 前記マスク本体は、当該マスク本体に張力を与えた状態で前記枠体に固着されているとともに、
前記張力は、前記蒸着源からの輻射熱による熱応力によって前記マスク本体に生じる歪み量が、当該張力によって前記マスク本体に生じる歪み量により相殺される大きさおよび方向に設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の蒸着用マスク。 - 蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、
蒸着源から前記枠体が受けた熱を放熱する放熱部材が前記枠体における蒸着源の対向側に配設されている
ことを特徴とする蒸着用マスク。 - 前記マスク本体は、当該マスク本体に張力を与えた状態で前記枠体に固着されているとともに、
前記張力は、前記蒸着源からの輻射熱による熱応力によって前記マスク本体に生じる歪み量が、当該張力によって前記マスク本体に生じる歪み量により相殺される大きさおよび方向に設定されている
ことを特徴とする請求項４記載の蒸着用マスク。 - 蒸着パターンに対応した形状の開孔が形成された薄板状のマスク本体と、当該マスク本体が固着される枠体とを具備する蒸着用マスクにおいて、
前記枠体の蒸着源側に配設され、当該蒸着源から前記枠体が受ける輻射熱を断熱する断熱部材と、
前記枠体における蒸着源の対向側に配設され、当該蒸着源から前記枠体が受けた輻射熱を放熱する放熱部材と
を備えることを特徴とする蒸着用マスク。 - 前記枠体は、前記断熱部材または当該断熱部材が付設されたパレットと、リブ状部またはスペーサ部を介して接触している
ことを特徴とする請求項６記載の蒸着用マスク。 - 前記マスク本体は、当該マスク本体に張力を与えた状態で前記枠体に固着されているとともに、
前記張力は、前記蒸着源からの輻射熱による熱応力によって前記マスク本体に生じる歪み量が、当該張力によって前記マスク本体に生じる歪み量により相殺される大きさおよび方向に設定されている
ことを特徴とする請求項６記載の蒸着用マスク。
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