JP2004335487A

JP2004335487A - マスク及びその製造方法、エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法並びに電子機器

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Publication number: JP2004335487A
Application number: JP2004235368A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yotsuya; 真一四谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-08-12
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: JP4235823B2

Abstract

【課題】強度の大きいマスク及びその製造方法、ＥＬ装置及びその製造方法並びに電子機器を提供することにある。
【解決手段】マスクの製造方法は、開口１２が形成された第１の基板１０に、複数の貫通穴２２が形成された第２の基板２０を取り付けることを含む。複数の貫通穴２２は、開口１２の内側に配置する。第１及び第２の基板１０，２０は、陽極接合によって接合してもよい。第１及び第２のアライメントマーク１４，２４によって、第１及び第２の基板１０，２０を位置決めして取り付けてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、マスク及びその製造方法、エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法並びに電子機器に関する。

高精細なマスクが要求されている。例えば、カラーの有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）装置の製造プロセスで、各色の有機材料を、マスクを使用した蒸着により形成することが知られている。マスクの製造方法として、基材をエッチングする方法が知られているが、この方法で製造されたマスクは、非常に薄いため、反り、撓みが発生するという問題があった。
特開２００１−２３７０７３号公報

本発明は、従来の問題点を解決するもので、その目的は、強度の大きいマスク及びその製造方法、ＥＬ装置及びその製造方法並びに電子機器を提供することにある。

（１）本発明に係るマスクの製造方法は、開口が形成された第１の基板に、複数の貫通穴が形成された第２の基板を取り付けることを含み、
前記複数の貫通穴を前記開口の内側に配置する。本発明によれば、第１の基板によって第２の基板が補強されているので、強度の大きいマスクを製造することができる。
（２）このマスクの製造方法において、
陽極接合によって、前記第１及び第２の基板を接合してもよい。ここで、陽極接合とは、電圧の印加によって接合界面に静電引力を生じさせ、接合界面で化学結合を生じさせる接合方法である。
（３）このマスクの製造方法において、
エネルギー硬化性接着剤によって、前記第１及び第２の基板を接着してもよい。ここで、エネルギーとは、光（紫外線、赤外線及び可視光）、Ｘ線等の放射線、熱を含む。これによれば、第１及び第２の基板を位置合わせしてからエネルギーを付与することができ、第１及び第２の基板の位置合わせを簡単に行うことができる。
（４）このマスクの製造方法において、
前記第２の基板は、シリコンウエハに前記複数の貫通穴を形成し、前記第２の基板の外形に対応するように前記シリコンウエハをカットすることを含む工程によって形成してもよい。
（５）このマスクの製造方法において、
前記第１の基板は、第１のアライメントマークを有し、
前記第２の基板は、第２のアライメントマークを有し、
前記第１及び第２のアライメントマークによって、前記第１及び第２の基板を位置決めして取り付けてもよい。
（６）このマスクの製造方法において、
前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に、マスク位置決めマークを形成することをさらに含んでもよい。ここで、マスク位置決めマークとは、マスクを使用して蒸着などを行うときに、マスクの位置合わせを行うためのものである。
（７）このマスクの製造方法において、
前記第２の基板に磁性体膜を形成することをさらに含んでもよい。こうすることで、磁力で吸着できるマスクを製造することができる。
（８）このマスクの製造方法において、
複数の前記第２の基板を、前記第１の基板に取り付け、
前記第１の基板には、複数の前記開口が形成されてなり、
それぞれの前記第２の基板を、１つの前記開口に対応させて取り付けてもよい。これによれば、大型のマスク（複数のマスクが一体化したマスク）を製造することができる。
（９）このマスクの製造方法において、
前記第１の基板及び前記複数の第２の基板を、着脱できるように取り付けてもよい。これによれば、破損した個々の第２の基板を交換することができるので経済的である。
（１０）このマスクの製造方法において、
前記第１の基板に取り付けられた前記複数の第２の基板の表面を研磨して、高さを均一化することをさらに含んでもよい。これによれば、複数の第２の基板の表面が平坦化するので、蒸着などを行う対象物との密着性を高めることができる。
（１１）本発明に係るマスクは、開口が形成されてなる第１の基板と、
前記第１の基板に取り付けられ、複数の貫通穴が形成された第２の基板と、
を有し、
前記複数の貫通穴は、前記開口の内側に配置されてなる。本発明によれば、第２の基板が第１の基板によって補強されているので、第２の基板の反り、撓みをなくすことができる。
（１２）このマスクにおいて、
陽極接合によって、前記第１及び第２の基板が接合されていてもよい。ここで、陽極接合とは、電圧の印加によって接合界面に静電引力を生じさせ、接合界面で化学結合を生じさせる接合方法である。
（１３）このマスクにおいて、
エネルギー硬化性接着剤によって、前記第１及び第２の基板が接着されていてもよい。
（１４）このマスクにおいて、
前記第１の基板は、第１のアライメントマークを有し、
前記第２の基板は、第２のアライメントマークを有し、
前記第１及び第２のアライメントマークによって、前記第１及び第２の基板が位置決めされていてもよい。
（１５）このマスクにおいて、
前記第１及び第２の基板の少なくとも一方には、マスク位置決めマークが形成されていてもよい。ここで、マスク位置決めマークとは、マスクを使用して蒸着などを行うときに、マスクの位置合わせを行うためのものである。
（１６）このマスクにおいて、
前記第２の基板には、磁性体膜が形成されていてもよい。これによれば、第２の基板を磁力で吸着することができる。
（１７）このマスクにおいて、
前記第１の基板には、複数の前記開口が形成されており、
複数の前記第２の基板が、前記第１の基板に取り付けられており、
それぞれの前記第２の基板は、１つの前記開口に対応させて取り付けられていてもよい。このマスクは、複数のマスクが一体化したもので、大型のマスクになっている。
（１８）このマスクにおいて、
前記第１の基板及び前記複数の第２の基板は、着脱できるように取り付けられていてもよい。これによれば、破損した個々の第２の基板を交換することができるので経済的である。
（１９）このマスクにおいて、
前記第１の基板に取り付けられた前記複数の第２の基板は、表面が研磨されて高さが均一化されていてもよい。これによれば、複数の第２の基板の表面が平坦化しているので、蒸着などを行う対象物との密着性を高めることができる。
（２０）本発明に係るＥＬ装置の製造方法は、上記マスクを使用して、発光材料を成膜することを含む。
（２１）本発明に係るＥＬ装置は、上記方法により製造されてなる。
（２２）本発明に係る電子機器は、上記ＥＬ装置を有する。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

図１（Ａ）〜図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスクを説明する図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すＩＢ−ＩＢ線断面図である。図２（Ａ）〜図２（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスクの拡大図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すIIＢ−IIＢ線断面図である。マスクは、第１の基板１０と、少なくとも１つの（図１（Ａ）に示す例では複数の）第２の基板２０と、を有する。図３は、第１の基板を示す図であり、図４は、第２の基板を示す図である。

第１の基板１０は、透明基板であってもよい。第１の基板１０は、本実施の形態では、第２の基板２０との陽極接合が可能な材料（例えば、ほうけい酸ガラス）からなる。第１の基板１０には、少なくとも１つの（図１（Ａ）に示す例では複数の）開口１２が形成されている。第１の基板１０をフレームということができる。開口１２は、第２の基板２０よりも小さい。ただし、開口１２は、第２の基板２０における複数の貫通穴２２が形成された領域よりも大きい。開口１２は、矩形であってもよい。

第１の基板１０には、第１のアライメントマーク１４が形成されている。第１のアライメントマーク１４は、第２の基板２０との位置合わせに使用される。第１のアライメントマーク１４は、金属膜で形成することができ、あるいはエッチングして形成してもよい。第１の基板１０には、マスク位置決めマーク１６が形成されている。マスク位置決めマーク１６は、マスクを使用して蒸着などを行うときに、マスクの位置合わせを行うためのものである。マスク位置決めマーク１６も、金属膜で形成することができる。変形例として、第２の基板２０にマスク位置決めマーク１６を形成してもよい。

第２の基板２０は、矩形であってもよい。第２の基板２０には、複数の貫通穴２２（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）参照）が形成されている。貫通穴２２の形状は、正方形、平行四辺形、円形のいずれであってもよい。貫通穴２２の形状、配列及び個数によって、マスクパターンが構成される。第２の基板２０をスクリーン板ということができる。

第２の基板２０には、第２のアライメントマーク２４が形成されている。第１及び第２の基板１０，２０は、第１及び第２のアライメントマーク１４，２４を使用して位置合わせされている。第２のアライメントマーク２４は、第２の基板２０をエッチングして形成することができ、あるいは金属膜で形成してもよい。

第２の基板２０は、第１の基板１０に取り付けられている。図２（Ａ）に示すように、第２の基板２０は、複数の貫通穴２２が開口１２の内側に配置されるように取り付けられている。また、第２の基板２０の端部が、第１の基板１０の開口１２の端部に取り付けられている。詳しくは、第２の基板２０の全周端部（角リング状の部分）が、第１の基板１０の開口の全周端部（角リング状の部分）に取り付けられている。１つの開口１２に対応して、１つの第２の基板２０が配置されている。第２の基板２０は、第１の基板１０における第１のアライメントマーク１４が形成された面とは反対側の面に取り付けられている。本実施の形態では、第１及び第２の基板１０，２０は、陽極接合されてなる。第２の基板２０は、第１の基板１０との陽極接合が可能な材料（例えば、シリコン）からなる。

図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスクの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、第１及び第２の基板１０，２０を用意する。第１の基板１０における開口１２の形成には、サンドブラストを適用してもよい。第１の基板１０における第１のアライメントマーク１４又はマスク位置決めマーク１６の形成には、スパッタリングや蒸着等を適用してもよいし、エッチングを適用してもよい。

第２の基板２０には、複数の貫通穴２２を形成する。その形成には、エッチング（例えば結晶面方位依存性のある異方性エッチング）を適用してもよい。貫通穴２２の壁面は、第２の基板２０の表面に対して垂直であってもよいし、テーパが付されていてもよい。図４に示すように、シリコンウエハ２６から第２の基板２０を形成してもよい。その場合、シリコンウエハ２６を第２の基板２０に対応してカットしてもよい。第２の基板２０における第２のアライメントマーク２４の形成には、エッチングを適用してもよいし、スパッタリングや蒸着等を適用してもよい。

図５（Ａ）に示すように、第１及び第２の基板１０，２０を位置合わせして配置する。複数の第２の基板２０は、重なり合わないように配置する。第１の基板１０の一方の面の側に、複数の第２の基板２０を配置する。位置合わせには、第１及び第２のアライメントマーク１４，２４を使用する。位置に関するその他の詳細は、上述した通りである。

図５（Ｂ）に示すように、第１及び第２の基板１０，２０を取り付ける。第１の基板１０によって第２の基板２０が補強されるので、強度の大きいマスクを製造することができる。本実施の形態では、陽極接合を適用する。詳しくは、第１及び第２の基板１０，２０を、接合面同士を合わせて配置し、３００〜５００℃程度に加熱し、５００Ｖ程度の電圧を印加する。第１の基板１０が、ほうけい酸ガラス（例えばコーニング＃７７４０（パイレックス（登録商標）ガラス））からなり、第２の基板２０がシリコンからなる場合、第１の基板１０をマイナスに接続する。そうすると、第１の基板１０のプラスイオン（ナトリウムイオン）がマイナス方向に移動し、第１の基板１０における第２の基板２０側の面がマイナスに帯電する。一方、第２の基板２０における第１の基板１０側の面はプラスに帯電する。こうして、第１及び第２の基板１０，２０は、静電引力で引き寄せられ、化学結合が生じて接合される。

第１の基板１０を構成するコーニング＃７７４０（パイレックス（登録商標）ガラス）の熱膨張係数は、約３．５ｐｐｍ／℃であり、第２の基板２０を構成するシリコンの熱膨張係数に近い。したがって、マスクを高温下で使用しても、反り、ひずみが無視できるほど小さい。また、陽極接合によれば、接着剤を使用しないので、硬化収縮によるひずみがなく、ガスが出ない。このように、本実施の形態に係るマスクは、高真空での蒸着に最適である。

なお、本発明は、接着剤を使用した接合を除くものではない。図６は、本実施の形態の変形例を説明する図である。この変形例では、第１及び第２の基板１０，２０を、接着剤３０で接着する。接着剤３０は、エネルギー硬化性接着剤であってもよい。エネルギーとは、光（紫外線、赤外線及び可視光）、Ｘ線等の放射線、熱を含む。これによれば、第１及び第２の基板１０，２０を位置合わせしてからエネルギーを付与することができ、第１及び第２の基板１０，２０の位置合わせを簡単に行うことができる。

以上の工程で、第１及び第２の基板１０，２０を取り付けることができる。図７に示すように、複数の第２の基板２０の厚みにバラツキがあるなどの理由で、その高さが均一でない場合、砥石４０などで、第２の基板２０の表面を研磨してもよい。これによれば、複数の第２の基板２０の表面が平坦化するので、蒸着などを行う対象物との密着性を高めることができる。

図８は、本実施の形態の変形例を示す図である。この変形例では、第１の基板１０に、第２の基板２０が着脱できるように取り付けられる。例えば、第１の基板１０に取付部４２を取り付けてガイド溝を構成し、このガイド溝に第２の基板２０をはめ込んでもよい。また、図示しないネジなどで、第２の基板２０の固定又は外れ止めを図ってもよい。これによれば、破損した個々の第２の基板２０を交換することができるので経済的である。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスク及びＥＬ装置の製造方法を説明する図である。図９（Ａ）に示すマスク５０（例えば第２の基板２０）には、磁性体膜５２が形成されている。磁性体膜５２は、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性材料で形成することができる。あるいは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅや、Ｆｅ成分を含むステンレス合金等の磁性金属材料や、磁性金属材料と非磁性金属材料との結合により、磁性体膜５２を形成してもよい。マスク５０のその他の詳細は、第１の実施の形態で説明した。

本実施の形態では、マスク５０を使用して基板５４に発光材料を成膜する。基板５４は、複数のＥＬ装置（例えば有機ＥＬ装置）を形成するためのもので、ガラス基板等の透明基板である。基板５４には、図１０（Ａ）に示すように、電極（例えばＩＴＯ等からなる透明電極）５６や正孔輸送層５８が形成されている。なお、電子輸送層を形成してもよい。

図９（Ａ）に示すように、基板５４側に第２の基板２０が位置するように、マスク５０を配置する。基板５４の背後には、磁石４８が配置されており、マスク５０（第２の基板２０）に形成された磁性体膜５２を引き寄せるようになっている。これにより、マスク５０（第２の基板２０）に反りが生じていても、これを矯正することができる。

図９（Ｂ）は、マスクの位置合わせ方法を説明する図である。上述したように、第１の基板１０にはマスク位置決めマーク１６が形成されている。一方、基板５４にも、位置決めマーク５５が形成されている。マスク位置決めマーク１６と位置決めマーク５５を使用して、第１の基板１０と基板５４とを位置合わせする。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、発光材料の成膜方法を説明する図である。発光材料は、例えば有機材料であり、低分子の有機材料としてアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ₃）があり、高分子の有機材料としてポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）がある。発光材料の成膜は、蒸着によって行うことができる。例えば、図１０（Ａ）に示すように、マスク５０を介して赤色の発光材料をパターニングしながら成膜し、赤色の発光層６０を形成する。そして、図１０（Ｂ）に示すように、マスク５０をずらして、緑色の発光材料をパターニングしながら成膜し、緑色の発光層６２を形成する。そして、図１０（Ｃ）に示すように、マスク５０を再びずらして、青色の発光材料をパターニングしながら成膜し、青色の発光層６２を形成する。

本実施の形態では、スクリーンとなる第２の基板２０が、第１の基板１０によって補強されている。したがって、第２の基板２０の反り、撓みが発生せず、選択蒸着の再現性が高く、生産性が高い。本実施の形態では、マスク５０では、第１の基板１０に複数の開口１２が形成され、それぞれの開口１２に対応して第２の基板２０が位置している。各第２の基板２０が１つのＥＬ装置に対応する。すなわち、マスク５０を使用して、一体化した複数のＥＬ装置を製造することができる。基板５４を切断して、個々のＥＬ装置を得ることができる。

図１１は、上述した発光材料の成膜方法を経て製造されたＥＬ装置を示す図である。ＥＬ装置（例えば有機ＥＬ装置）は、基板５４、電極５６、正孔輸送層５８、発光層６０，６２，６４等を有する。発光層６０，６２，６４上に、電極６６が形成されている。電極６６は例えば陰極電極である。ＥＬ装置（ＥＬパネル）は、表示装置（ディスプレイ）となる。

本発明の実施の形態に係るＥＬ装置を有する電子機器として、図１２にはノート型パーソナルコンピュータ１０００が示され、図１３には携帯電話２０００が示されている。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１（Ａ）〜図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスクを説明する図である。図２（Ａ）〜図２（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスクの拡大図である。図３は、第１の基板を示す図である。図４は、第２の基板を示す図である。図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスクの製造方法を説明する図である。図６は、本実施の形態の変形例を説明する図である。図７は、本発明の実施の形態に係るマスクの製造方法を説明する図である。図８は、本実施の形態の変形例を示す図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマスク及びＥＬ装置の製造方法を説明する図である。図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、発光材料の成膜方法を説明する図である。図１１は、本発明の実施の形態に係るマスクを使用した発光材料の成膜方法を経て製造されたＥＬ装置を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。図１３は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。

符号の説明

１０…第１の基板、１２…開口、１４…第１のアライメントマーク、
１６…マスク位置決めマーク、２０…第２の基板、２２…貫通穴、
２４…第２のアライメントマーク、２６…シリコンウエハ、３０…接着剤
５０…マスク、５２…磁性体膜

Claims

開口が形成された第１の基板に、複数の貫通穴が形成された第２の基板を取り付けることを含み、
前記複数の貫通穴を前記開口の内側に配置するマスクの製造方法。
請求項１記載のマスクの製造方法において、
陽極接合によって、前記第１及び第２の基板を接合するマスクの製造方法。
請求項１記載のマスクの製造方法において、
エネルギー硬化性接着剤によって、前記第１及び第２の基板を接着するマスクの製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のマスクの製造方法において、
前記第２の基板は、シリコンウエハに前記複数の貫通穴を形成し、前記第２の基板の外形に対応するように前記シリコンウエハをカットすることを含む工程によって形成するマスクの製造方法。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のマスクの製造方法において、
前記第１の基板は、第１のアライメントマークを有し、
前記第２の基板は、第２のアライメントマークを有し、
前記第１及び第２のアライメントマークによって、前記第１及び第２の基板を位置決めして取り付けるマスクの製造方法。
請求項１から請求項５のいずれかに記載のマスクの製造方法において、
前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に、マスク位置決めマークを形成することをさらに含むマスクの製造方法。
請求項１から請求項６のいずれかに記載のマスクの製造方法において、
前記第２の基板に磁性体膜を形成することをさらに含むマスクの製造方法。
請求項１から請求項７のいずれかに記載のマスクの製造方法において、
複数の前記第２の基板を、前記第１の基板に取り付け、
前記第１の基板には、複数の前記開口が形成されてなり、
それぞれの前記第２の基板を、１つの前記開口に対応させて取り付けるマスクの製造方法。
請求項８記載のマスクの製造方法において、
前記第１の基板及び前記複数の第２の基板を、着脱できるように取り付けるマスクの製造方法。
請求項８記載のマスクの製造方法において、
前記第１の基板に取り付けられた前記複数の第２の基板の表面を研磨して、高さを均一化することをさらに含むマスクの製造方法。
開口が形成されてなる第１の基板と、
前記第１の基板に取り付けられ、複数の貫通穴が形成された第２の基板と、
を有し、
前記複数の貫通穴は、前記開口の内側に配置されてなるマスク。
請求項１１記載のマスクにおいて、
陽極接合によって、前記第１及び第２の基板が接合されてなるマスク。
請求項１１記載のマスクにおいて、
エネルギー硬化性接着剤によって、前記第１及び第２の基板が接着されてなるマスク。
請求項１１から請求項１３のいずれかに記載のマスクにおいて、
前記第１の基板は、第１のアライメントマークを有し、
前記第２の基板は、第２のアライメントマークを有し、
前記第１及び第２のアライメントマークによって、前記第１及び第２の基板が位置決めされてなるマスク。
請求項１１から請求項１４のいずれかに記載のマスクにおいて、
前記第１及び第２の基板の少なくとも一方には、マスク位置決めマークが形成されてなるマスク。
請求項１１から請求項１５のいずれかに記載のマスクにおいて、
前記第２の基板には、磁性体膜が形成されてなるマスク。
請求項１１から請求項１６のいずれかに記載のマスクにおいて、
前記第１の基板には、複数の前記開口が形成されており、
複数の前記第２の基板が、前記第１の基板に取り付けられており、
それぞれの前記第２の基板は、１つの前記開口に対応させて取り付けられているマスク。
請求項１７記載のマスクにおいて、
前記第１の基板及び前記複数の第２の基板は、着脱できるように取り付けられているマスク。
請求項１７記載のマスクにおいて、
前記第１の基板に取り付けられた前記複数の第２の基板は、表面が研磨されて高さが均一化されているマスク。
請求項１１から請求項１９のいずれかに記載のマスクを使用して、発光材料を成膜することを含むエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
請求項２０記載の方法により製造されてなるエレクトロルミネッセンス装置。
請求項２１記載のエレクトロルミネッセンス装置を有する電子機器。