JP2005042133A - 蒸着マスク及びその製造方法、表示装置及びその製造方法、表示装置を備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】大型の被蒸着基板を蒸着することのできる高精度の蒸着マスク及びこの蒸着マスクの容易で低コストな製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置とその製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】１又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップ２をマスク支持体１に接合した構造の蒸着マスクであって、マスクチップ２は、マスク支持体１の所定の位置に接合され、マスクチップ２の向きは、単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合され、マスクチップ２は、単結晶シリコン基板に開口部が形成されてなるものである。
【選択図】 図１
【解決手段】１又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップ２をマスク支持体１に接合した構造の蒸着マスクであって、マスクチップ２は、マスク支持体１の所定の位置に接合され、マスクチップ２の向きは、単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合され、マスクチップ２は、単結晶シリコン基板に開口部が形成されてなるものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置等の正孔輸送層、発光層等を成膜するときに使用される蒸着マスク及びその製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置を備えた電子機器に関し、さらに詳しくは、主に有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）表示装置の製造に使用される蒸着マスク等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機ＥＬ表示装置は、有機材料を抵抗加熱式真空蒸着装置にて真空蒸着して作成しているものが多い。特にフルカラーの有機ＥＬ表示装置は、微細なＲＧＢ（赤、緑、青）の発光素子を精度よく製造することが必要となるため、ＲＧＢの画素ごとに異なる有機物質をメタルマスク等を用いて選択的に所望の位置に成膜を行うマスク蒸着法により製造されている。また、高精細フルカラーの有機ＥＬ表示装置を製造するときには、蒸着マスクの高精細化が必要となり、蒸着マスクを薄く高精度に製造することが不可欠であるため、電鋳法を用いて蒸着マスクを作成していた。
【０００３】
しかし有機ＥＬ表示装置の高精細化が進むにつれて、従来のメタルマスクではガラス等からなる被蒸着基板との熱膨張係数の差が大きいため、熱によるずれが無視できなくなっていた。特に大型の被蒸着基板を用いて被蒸着基板１枚当たりの取り出し個数を増やそうとした場合に、熱によるずれの問題が顕著に現れる。この問題を解決するために従来の蒸着マスクでは、熱膨張係数がガラスと比較して小さいシリコン基板から蒸着マスクを製造しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また従来の蒸着マスクでは、大型の被蒸着基板から複数の有機ＥＬ表示装置を製造するために、シリコン基板から作成された有機ＥＬ表示装置１個分の第２の基板（マスクチップ）を、開口部を有するホウ珪酸ガラスからなる第１の基板（マスク支持体）に複数貼り付けた構造を持つものがあった（例えば、特許文献２参照）。このような構造にしたのは、シリコン基板が最大で直径３００ｍｍ程度の円盤状のものしか製造できないため、シリコン基板のみでは大型の被蒸着基板用の蒸着マスクの製造ができないためである。また第１の基板を、シリコン基板と熱膨張係数が近いホウ珪酸ガラスによって作成しているため、蒸着マスクの撓みが低減されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８５３５０号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００３−１００４６０号公報（図１、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の蒸着マスクでは（例えば、特許文献２参照）、シリコン基板からなる第２の基板をホウ珪酸ガラスからなる第１の基板に接合するときに、第２の基板を１枚接合するごとにアライメント（位置合わせ）をする必要があり加工精度が要求され、加工に時間がかかりコストが高くなるという問題点があった。
また、第２の基板には予め画素パターンに対応した開口部が形成されているために、第２の基板を第１の基板に接合するときに位置がずれると画素パターンがずれてしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は、大型の被蒸着基板を蒸着することのできる高精度の蒸着マスク及びこの蒸着マスクの容易で低コストな製造方法を提供することを目的とする。また、この蒸着マスクを使用して形成された正孔輸送層等のエレクトロルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置とその製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸着マスクは、１又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップをマスク支持体に接合した構造の蒸着マスクであって、マスクチップは、マスク支持体の所定の位置に接合され、マスクチップの向きは、単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合され、マスクチップは、単結晶シリコン基板に開口部が形成されてなるものである。
ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体に単結晶シリコン基板を接合し、その後単結晶シリコン基板に画素パターンに対応した開口部を形成するため、単結晶シリコン基板を接合するときに高い位置精度が要求されず、容易に蒸着マスクを製造することができる。また、マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合した後に開口部を形成するため、高精度な画素パターンの開口部を有するものである。また、マスク支持体に複数の単結晶シリコン基板を接合する場合には、大型の被蒸着基板に蒸着することができ、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となる。
【０００９】
また本発明に係る蒸着マスクは、マスク支持体の所定の位置に、前記単結晶シリコン基板が該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合される前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクが形成されるものである。
マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合する前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクが形成されるため、ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体が熱酸化等により撓むのを防止することができる。
【００１０】
また本発明に係る蒸着マスクは、マスク支持体がホウ珪酸ガラスからなり、単結晶シリコン基板が陽極接合によってマスク支持体に接合されるものである。
ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体と単結晶シリコン基板を陽極接合することにより接着剤が不要となり、また接着剤を使用したときに生ずる撓みをなくすことができる。
【００１１】
また本発明に係る蒸着マスクは、上記のマスクチップが、その表面に炭素とフッ素からなる薄膜を有するものである。
マスクチップはその表面に炭素とフッ素からなる薄膜を有するため、蒸着のときに被蒸着基板との着脱が容易となる。
【００１２】
本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、１又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップをマスク支持体に接合した構造の蒸着マスクの製造方法であって、マスク支持体の所定の位置に、単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程を実施した後に、単結晶シリコン基板に開口部を形成してマスクチップを作成する工程を実施するものである。
ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体に単結晶シリコン基板を接合し、その後単結晶シリコン基板に画素パターンに対応した開口部を形成するため、単結晶シリコン基板を接合するときに高い位置精度が要求されず、容易に蒸着マスクを製造することができる。また、マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合した後に開口部を形成するため、高精度な画素パターンの開口部を形成することができる。さらに、マスク支持体に複数の単結晶シリコン基板を接合する場合には、大型の被蒸着基板に蒸着することができる蒸着マスクを得ることができ、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となる。
【００１３】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、マスク支持体の所定の位置に、単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程において、少なくとも１辺が直線状の基準部材によって単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えるものである。
マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合する工程において、少なくとも１辺が直線状の基準部材によって単結晶シリコン基板の結晶方向を揃えることにより、１列に並んだ単結晶シリコン基板を１度に接合することができる。また、この基準部材を使用することにより、単結晶シリコン基板の結晶方向を高精度に揃えることができる。
【００１４】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、マスク支持体の所定の位置に、単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程を実施する前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクを形成するものである。
マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合する前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクが形成されるため、ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体が熱酸化等により撓むのを防止することができる。
【００１５】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、マスク支持体がホウ珪酸ガラスである場合に、単結晶シリコン基板を陽極接合によってマスク支持体に接合するものである。
ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体と単結晶シリコン基板を陽極接合することにより接着剤が不要となり、また接着剤を使用したときに生ずる撓みをなくすことができる。
【００１６】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、単結晶シリコン基板を、劈開を利用して単結晶シリコンウエハから切断して作成するものである。
単結晶シリコンウエハから劈開を利用して単結晶シリコン基板を切り出すことにより、結晶方向の揃った単結晶シリコン基板を容易に得ることができる。
【００１７】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、炭素とフッ素の混合気体のプラズマ雰囲気中で、マスクチップの表面に炭素とフッ素からなる薄膜を形成するものである。
マスクチップの表面に炭素とフッ素からなる薄膜を形成するため、この蒸着マスクの製造方法で得られた蒸着マスクを用いて蒸着をするときに被蒸着基板との着脱が容易となる。
【００１８】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置は、上記のいずれかの蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層及び電子輸送層を有するものである。
上記の蒸着マスクは、高精度な画素パターンの開口部を有するものであるため、これらの蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層及び電子輸送層等からなるエレクトロルミネッセンス層は高精細であり、このエレクトルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置は高画質のものである。
【００１９】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置は、上記のいずれかの蒸着マスクを使用して形成された電子注入層、発光層及び正孔輸送層を有するものである。
上記の蒸着マスクは、高精度な画素パターンの開口部を有するものであるため、これらの蒸着マスクを使用して形成された電子注入層、発光層及び正孔輸送層等からなるエレクトロルミネッセンス層は高精細であり、このエレクトルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置は高画質のものである。
【００２０】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、上記のいずれかに記載の蒸着マスクを被蒸着基板の所定の位置に配置して正孔注入層、発光層及び電子輸送層を形成するものである。
上記の蒸着マスクによって、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となり、また高画質のエレクトロルミネッセンス表示装置を得ることができる。
【００２１】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、上記のいずれかに記載の蒸着マスクを被蒸着基板の所定の位置に配置して電子注入層、発光層及び正孔輸送層を形成するものである。
上記の蒸着マスクによって、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となり、また高画質のエレクトロルミネッセンス表示装置を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置を備えた電子機器は、上記のいずれかに記載の蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層等を有するエレクトロルミネッセンス表示装置を備えたものである。
上記の蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層等のエレクトロルミネッセンス層は高精細であり、このエレクトルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置は高画質のものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る蒸着マスクを示した図である。図１（ａ）はこの蒸着マスクの上面図であり、図１（ｂ）はこの蒸着マスクの横断面図である。本実施形態１に係る蒸着マスクは、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１の上面に単結晶シリコン基板からなるマスクチップ２を複数接合した構造（図１（ａ）では６枚）となっている。マスク支持体１には開口部３が複数設けられており、開口部３を覆う状態でマスクチップ２が接合されている。マスクチップ２には、各画素に対応した開口部４が多数設けられている。この開口部４は、１つの縦横の寸法が数十μｍ程度のものであり、被蒸着基板に蒸着をする際に、一度で１色分のすべて画素の蒸着ができるようになっている。このエレクトロルミネッセンス層の蒸着の方法は後に詳述する。また、マスク支持体１には蒸着のときに被蒸着基板とアライメント（位置方向合わせ）をするための凸状のアライメントマーク５が形成されている。このアライメントマーク５は、凹状又は貫通穴として形成してもよい。
なお本実施形態１では、マスク支持体１をホウ珪酸ガラスで作成しているが、マスク支持体１をシリコン基板等で作成してもよい。また、マスク支持体１に接合するマスクチップ２は複数でなく１枚であってもよい。
【００２４】
図２は、図１に示す蒸着マスクのマスク支持体１を示した図であり、図３は図１に示す蒸着マスクのマスクチップ２を示した図である。図２に示すようにマスク支持体１には、複数の開口部３が形成されており、上面にはアライメントマーク５が形成されている。この開口部３は、例えば微小な砥粒をジェット噴流にしてホウ珪酸ガラス基板に当てて形成する。またアライメントマーク５は、スパッタリングにより金・クロム等をホウ珪酸ガラス基板に成膜し、フォトリソグラフィーによりパターニングして、エッチングして形成すればよい。図３に示すように、マスクチップ２には開口部４が多数設けられており、マスク支持体１とマスクチップ２を接合するときは開口部３の上に開口部４が位置するするように接合する。
なおマスク支持体１は、シリコンと熱膨張係数が近いか又は等しいもので作成するのが望ましい。これはエレクトロルミネッセンス層の蒸着の際に、マスク支持体１とマスクチップ２の接合部分に熱によるひずみが生じないようにするためである。例えば、ホウ珪酸ガラスのパイレックス（登録商標）＃７７４０（コーニング社製）は、熱膨張係数が３．２５×１０−６／℃であり、シリコンの熱膨張係数３．５×１０−６／℃と非常に近いためマスク支持体１を作成するのに適している。
【００２５】
図４は、単結晶シリコンウエハからマスクチップ２となる単結晶シリコン基板を切り出して作成する工程を示した図である。単結晶シリコンウエハ１０は、例えば表面の結晶方位が（１００）方位のものであり、オリエンテーションフラット（以下、オリフラという）１１が２つ設けられたものを用意する。ここでは、単結晶シリコンウエハ１０が（１００）方位のもので、２つのオリフラ１１は（１１０）方位で互いに直交した方向に形成されているものとする。単結晶シリコンウエハ１０には予め熱酸化により全面にエッチングマスクとして酸化シリコン膜を形成しておく。そして、この２つのオリフラ１１に平行な線に沿って、ダイシングソーを用いて切断し矩形の単結晶シリコン基板２ａを切り出す。このとき、ダイシングソーで切断するのではなく、劈開を利用して単結晶シリコンウエハ１０から単結晶シリコン基板２ａを切断してもよい。劈開により単結晶シリコンウエハ１０を切断する場合は、予め切断する線に沿って細い溝を形成するのが望ましい。なお、この単結晶シリコン基板２ａは少なくとも１辺が直線状であれば、矩形でなくてもよい。また、酸化シリコン膜は単結晶シリコン基板２ａを切り出した後に形成してもよく、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置によって窒化シリコン膜等を形成してもよい。
【００２６】
図５は、図４で作成された単結晶シリコン基板２ａをマスク支持体１に接合する工程を示した上面図である。なお、マスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合する段階では、各画素に対応した開口部４は形成されていない。図５の工程では、予め開口部３、アライメントマーク５が形成されているマスク支持体１の下面に、単結晶シリコン基板２ａを接合する。このとき、少なくとも１辺が直線状の基準部材１２を用いて単結晶シリコン基板２ａの結晶方向を揃える。なおこの結晶方向は、基準部材１２とアライメントマーク５との相対方向を所定の方向に揃え、また単結晶シリコン基板２ａ同士の方向も揃える。結晶方向を揃えるには、基準部材１２をアライメントマーク５と所定の方向に合わせ、図４の工程で切断した単結晶シリコン基板２ａの１辺を基準部材に沿って度決めすればよい（図５参照）。このようにすれば、図５に示すように１列に並んだ単結晶シリコン基板２ａを、基準部材１２の１回のアライメント（位置方向合わせ）により接合することができる。ここでは、基準部材１２のアライメントを１列ごとに行っている。本実施形態１では、この単結晶シリコン基板２ａとマスク支持体１の接合を、紫外線硬化接着剤を用いて行った。なお、以下に示すように各画素に対応した開口部４を単結晶シリコン基板２ａとマスク支持体１の接合の後に行うため、単結晶シリコン基板２ａの位置の精度はそれほど要求されない。
【００２７】
図６は、図５の工程で単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１を加工して蒸着マスクを作成する製造工程を示した断面拡大図である。なお図６では、１枚の単結晶シリコン基板２ａとその周辺のマスク支持体１を示している。まず、図５で単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１を用意する（図６（ａ））。ここでは、単結晶シリコン基板２ａの両面には酸化シリコン膜１５が形成されており、単結晶シリコン基板２ａとマスク支持体１は紫外線硬化接着剤１４で接合されている。次に、単結晶シリコン基板２ａの下面の酸化シリコン膜２０を除去し、単結晶シリコン基板２ａの上面の酸化シリコン膜１５に画素パターン（開口部４）に対応した形状をフォトリソグラフィーによりパターニングして、この部分の酸化シリコン膜をフッ酸によりハーフエッチングしてパターン２１を形成する（図６（ｂ））。ここでは、単結晶シリコン基板２ａの下面の酸化シリコン膜２０を、フォトリソグラフィーの後にＣＦ３ガスによるドライエッチングを行って選択的に除去している。
【００２８】
そして、単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１をＴＭＡＨ（テトラメチルハイドロオキサイド）水溶液に浸して、単結晶シリコン基板２ａの下面側を異方性エッチングし凹部２２を形成する。その後単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１をフッ酸水溶液に浸して単結晶シリコン基板２ａの上面の酸化シリコン膜１５をパターン２１の部分の酸化シリコン膜がなくなるまで全面エッチングする（図６（ｃ））。
次に、パターン２１に対応した部分にＹＡＧレーザーを照射して開口部４を形成する（図６（ｄ））。ここでは、酸化シリコン膜１５はエッチングマスクとなっており、シリコンのみがエッチングされて単結晶シリコン基板２ａに開口部４が形成される。
その後、単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１を、水酸化カリウム水溶液等に浸して異方性エッチングを行う（図６（ｅ））。これにより単結晶シリコン基板２ａの開口部４の周辺のシリコンが尖った状態にエッチングされる。このようにするのは、蒸着の際に広い角度から蒸着物が開口部４から入るようにするためである。
最後に、ＣＦ３ガスによるドライエッチングを行って、単結晶シリコン基板２ａの上面の酸化シリコン膜１５を除去して蒸着マスクが完成する（図６（ｆ））。
なお、図６（ｆ）の工程で希フッ酸水溶液で酸化シリコン膜１５を除去することもできる。
【００２９】
図６（ｆ）の工程で蒸着マスクが一応完成するが、この蒸着マスクの上面にさらに炭素とフッ素からなる薄膜を形成してもよい。これは、いわゆるテフロン（登録商標）膜であり、蒸着の際に被蒸着基板と蒸着マスクの着脱が容易となる。この炭素とフッ素からなる薄膜を形成するには、炭素とフッ素の混合気体のプラズマ雰囲気中で蒸着マスクの全面に薄膜を形成すればよい。
【００３０】
本実施形態１では、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合し、その後、単結晶シリコン基板２ａに画素パターンに対応した開口部４を形成するため、単結晶シリコン基板２ａを接合するときに高い位置精度が要求されず、容易に蒸着マスクを製造することができる。また、マスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合した後に開口部４を形成するため、高精度な画素パターンの開口部を形成することができる。さらに、マスク支持体に複数の単結晶シリコン基板を接合するため、大型の被蒸着基板に蒸着することができ、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となる。
また、マスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合する工程において、少なくとも１辺が直線状の基準部材１２によって単結晶シリコン基板２ａの結晶方向を揃えることにより、１列に並んだ単結晶シリコン基板２ａを１度に接合することができる。また、この基準部材１２を使用することにより、単結晶シリコン基板２ａの結晶方向を高精度に揃えることができる。
【００３１】
実施形態２．
図７は、本実施形態２に係る蒸着マスクの製造工程を示す断面拡大図である。なお図７では、１枚の単結晶シリコン基板とその周辺のマスク支持体１を示している。なお、本実施形態２に係る蒸着マスクは、特に示した部分以外は図１に示す実施形態１の蒸着マスクと同様であり、実施形態１と同一の部材には同一の符号を使用する。
まず、図４に示すような結晶方位が（１００）方位の単結晶シリコン基板１０の上面にスパッタリングにより金・クロム膜１５ａを成膜する。このとき、シリコンと密着力のあるクロム膜を先に成膜し、その上に耐薬品性に優れた金膜を成膜するのが望ましい。そして、実施形態１と同様に単結晶シリコン基板２ｂを切り出し、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１と陽極接合により接合する（図７（ａ））。この陽極接合は、単結晶シリコン基板２ｂとマスク支持体１を接合面同士を合わせて配置し、実施形態１と同様に結晶方向を揃えて、３００〜５００℃に加熱し、５００Ｖ程度の電圧を印加して行えばよい。
【００３２】
次に、金・クロム膜１５ａに画素パターン（開口部４）に対応した形状をパターニングして、金・クロム用のエッチング液を用いてハーフエッチングを行いパターン２１ａを形成する（図７（ｂ））。
その後、単結晶シリコン基板２ｂの下面をＴＭＡＨ水溶液で異方性エッチングして凹部２２ａを形成し、単結晶シリコン基板２ｂが接合されたマスク支持体１を金・クロム用のエッチング液に浸してパターン２１ａの部分に残った金・クロム膜がなくなるまで金・クロム膜１５ａを全面エッチングする（図７（ｃ））。
そして、実施形態１と同様にＹＡＧレーザーを照射して単結晶シリコン基板２ｂに開口部４を形成する（図７（ｄ））。最後に、水酸化カリウム水溶液等で単結晶シリコン基板２ｂが接合されたマスク支持体１をエッチングして、単結晶シリコン基板２ｂの開口部４の周辺のシリコンを尖った状態にエッチングして蒸着マスクが完成する（図７（ｅ））。
なお、図７（ｅ）で残った金・クロム膜１５ａはエッチングによって除去してもよい。
【００３３】
本実施形態２では、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１と単結晶シリコン基板２ｂを陽極接合することにより接着剤が不要となり、また接着剤を使用したときに生ずる撓みをなくすことができる。また、接着剤を使用していないため蒸着のときにガスが発生せず、高真空の蒸着に適した蒸着マスクを製造することができる。
【００３４】
実施形態３．
図８は、本実施形態３に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の１つの画素の縦断面図を示した図である。なお、本実施形態３では有機ＥＬ表示装置をエレクトロルミネッセンス表示装置の例として挙げている。
図８に示す有機ＥＬ表示装置は、無アルカリガラス等からなるガラス基板３０の上に、ＴＦＴ配線３１、平坦化絶縁膜３２、ＩＴＯ層３３が形成されている。ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）は画素に電流を流すための陽極の役割を果たす。酸化シリコン層３４は画素の周りの発光しない部分に積層されている。エレクトロルミネッセンス層である正孔輸送層３５、発光層３６、及び電子注入層３７は有機ＥＬ材料からなり真空蒸着等により形成される。その上には陰極となるＩＴＯ層３８、透明封止膜３９が形成されている。実施形態１及び実施形態２の蒸着マスクは、主にエレクトロルミネッセンス層の形成に使われるが、その他にもＩＴＯ層３３をスパッタリングにより形成するときのスパッタマスクとしても使用することができる。なお、エレクトロルミネッセンス層とは、正孔輸送層３５、発光層３６、電子注入層３７以外に正孔注入層等を設ける場合にはそれらを含む。また、正孔輸送層３５、発光層３６、電子注入層３７の代わりに、電子輸送層、発光層、正孔注入層をエレクトロルミネッセンス層として形成してもよい。
【００３５】
図９は、実施形態１又は実施形態２の蒸着マスクを用いてエレクトロルミネッセンス層を形成するときの部分断面図である。まず、蒸着マスク４０（図９では開口部４の周辺のみを示す）の開口部４を、予めＩＴＯ層３３等の形成されたガラス基板３０の赤色の画素の位置に合わせ、赤色の画素のエレクトロルミネッセンス層５１を真空蒸着により形成する（図９（ａ））。そして、蒸着マスク４０の位置をずらしてガラス基板３０の緑色の画素の位置に合わせ、緑色の画素のエレクトロルミネッセンス層５２を形成する（図９（ｂ））。同様にして青色の画素のエレクトロルミネッセンス層５３を形成する（図９（ｃ））。
【００３６】
本実施形態３では、実施形態１又は実施形態２の蒸着マスクを使用してエレクトロルミネッセンス層を形成しているため、エレクトロルミネッセンス層が高精細で、高画質のエレクトロルミネッセンス表示装置を得ることができる。
【００３７】
実施形態４．
図１０は、本発明の実施形態４に係る電子機器の例を示した図である。図１０（ａ）は、携帯電話の表示パネルとして本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置を用いた場合であり、図１０（ｂ）はパーソナルコンピュータのディスプレイに本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置を用いた場合である。この他に、ゲーム機器やデジタルカメラの表示パネルにも本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る蒸着マスクを示した図。
【図２】図１に示す蒸着マスクのマスク支持体を示した図。
【図３】図１に示す蒸着マスクのマスクチップを示した図。
【図４】単結晶シリコン基板を切り出して作成する工程を示した図。
【図５】単結晶シリコン基板をマスク支持体に接合する工程の上面図。
【図６】蒸着マスクを作成する製造工程を示した断面拡大図。
【図７】実施形態２に係る蒸着マスクの製造工程を示す断面拡大図。
【図８】エレクトロルミネッセンス表示装置の画素の縦断面図。
【図９】エレクトロルミネッセンス層を形成するときの部分断面図。
【図１０】本発明の実施形態４に係る電子機器の例を示した図。
【符号の説明】
１ マスク支持体、２ マスクチップ、２ａ 単結晶シリコン基板、３ 開口部、４ 開口部、５ アライメントマーク、１０ 単結晶シリコンウエハ、１１オリエンテーションフラット、１２ 基準部材、１４ 紫外線硬化接着剤、１５ 酸化シリコン膜、２１ パターン、２２ 凹部、３０ ガラス基板、３１ ＴＦＴ配線、３２ 平坦化絶縁膜、３３ ＩＴＯ層、３４ 酸化シリコン層、３５ 正孔輸送層、３６ 発光層、３７ 電子注入層、３８ ＩＴＯ層、３９ 透明封止膜、４０ 蒸着マスク、５１ 赤色の画素のエレクトロルミネッセンス層、５２ 緑色の画素のエレクトロルミネッセンス層、５３ 青色の画素のエレクトロルミネッセンス層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置等の正孔輸送層、発光層等を成膜するときに使用される蒸着マスク及びその製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置を備えた電子機器に関し、さらに詳しくは、主に有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）表示装置の製造に使用される蒸着マスク等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機ＥＬ表示装置は、有機材料を抵抗加熱式真空蒸着装置にて真空蒸着して作成しているものが多い。特にフルカラーの有機ＥＬ表示装置は、微細なＲＧＢ（赤、緑、青）の発光素子を精度よく製造することが必要となるため、ＲＧＢの画素ごとに異なる有機物質をメタルマスク等を用いて選択的に所望の位置に成膜を行うマスク蒸着法により製造されている。また、高精細フルカラーの有機ＥＬ表示装置を製造するときには、蒸着マスクの高精細化が必要となり、蒸着マスクを薄く高精度に製造することが不可欠であるため、電鋳法を用いて蒸着マスクを作成していた。
【０００３】
しかし有機ＥＬ表示装置の高精細化が進むにつれて、従来のメタルマスクではガラス等からなる被蒸着基板との熱膨張係数の差が大きいため、熱によるずれが無視できなくなっていた。特に大型の被蒸着基板を用いて被蒸着基板１枚当たりの取り出し個数を増やそうとした場合に、熱によるずれの問題が顕著に現れる。この問題を解決するために従来の蒸着マスクでは、熱膨張係数がガラスと比較して小さいシリコン基板から蒸着マスクを製造しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また従来の蒸着マスクでは、大型の被蒸着基板から複数の有機ＥＬ表示装置を製造するために、シリコン基板から作成された有機ＥＬ表示装置１個分の第２の基板（マスクチップ）を、開口部を有するホウ珪酸ガラスからなる第１の基板（マスク支持体）に複数貼り付けた構造を持つものがあった（例えば、特許文献２参照）。このような構造にしたのは、シリコン基板が最大で直径３００ｍｍ程度の円盤状のものしか製造できないため、シリコン基板のみでは大型の被蒸着基板用の蒸着マスクの製造ができないためである。また第１の基板を、シリコン基板と熱膨張係数が近いホウ珪酸ガラスによって作成しているため、蒸着マスクの撓みが低減されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８５３５０号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００３−１００４６０号公報（図１、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の蒸着マスクでは（例えば、特許文献２参照）、シリコン基板からなる第２の基板をホウ珪酸ガラスからなる第１の基板に接合するときに、第２の基板を１枚接合するごとにアライメント（位置合わせ）をする必要があり加工精度が要求され、加工に時間がかかりコストが高くなるという問題点があった。
また、第２の基板には予め画素パターンに対応した開口部が形成されているために、第２の基板を第１の基板に接合するときに位置がずれると画素パターンがずれてしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は、大型の被蒸着基板を蒸着することのできる高精度の蒸着マスク及びこの蒸着マスクの容易で低コストな製造方法を提供することを目的とする。また、この蒸着マスクを使用して形成された正孔輸送層等のエレクトロルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置とその製造方法、エレクトロルミネッセンス表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸着マスクは、１又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップをマスク支持体に接合した構造の蒸着マスクであって、マスクチップは、マスク支持体の所定の位置に接合され、マスクチップの向きは、単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合され、マスクチップは、単結晶シリコン基板に開口部が形成されてなるものである。
ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体に単結晶シリコン基板を接合し、その後単結晶シリコン基板に画素パターンに対応した開口部を形成するため、単結晶シリコン基板を接合するときに高い位置精度が要求されず、容易に蒸着マスクを製造することができる。また、マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合した後に開口部を形成するため、高精度な画素パターンの開口部を有するものである。また、マスク支持体に複数の単結晶シリコン基板を接合する場合には、大型の被蒸着基板に蒸着することができ、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となる。
【０００９】
また本発明に係る蒸着マスクは、マスク支持体の所定の位置に、前記単結晶シリコン基板が該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合される前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクが形成されるものである。
マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合する前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクが形成されるため、ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体が熱酸化等により撓むのを防止することができる。
【００１０】
また本発明に係る蒸着マスクは、マスク支持体がホウ珪酸ガラスからなり、単結晶シリコン基板が陽極接合によってマスク支持体に接合されるものである。
ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体と単結晶シリコン基板を陽極接合することにより接着剤が不要となり、また接着剤を使用したときに生ずる撓みをなくすことができる。
【００１１】
また本発明に係る蒸着マスクは、上記のマスクチップが、その表面に炭素とフッ素からなる薄膜を有するものである。
マスクチップはその表面に炭素とフッ素からなる薄膜を有するため、蒸着のときに被蒸着基板との着脱が容易となる。
【００１２】
本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、１又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップをマスク支持体に接合した構造の蒸着マスクの製造方法であって、マスク支持体の所定の位置に、単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程を実施した後に、単結晶シリコン基板に開口部を形成してマスクチップを作成する工程を実施するものである。
ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体に単結晶シリコン基板を接合し、その後単結晶シリコン基板に画素パターンに対応した開口部を形成するため、単結晶シリコン基板を接合するときに高い位置精度が要求されず、容易に蒸着マスクを製造することができる。また、マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合した後に開口部を形成するため、高精度な画素パターンの開口部を形成することができる。さらに、マスク支持体に複数の単結晶シリコン基板を接合する場合には、大型の被蒸着基板に蒸着することができる蒸着マスクを得ることができ、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となる。
【００１３】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、マスク支持体の所定の位置に、単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程において、少なくとも１辺が直線状の基準部材によって単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えるものである。
マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合する工程において、少なくとも１辺が直線状の基準部材によって単結晶シリコン基板の結晶方向を揃えることにより、１列に並んだ単結晶シリコン基板を１度に接合することができる。また、この基準部材を使用することにより、単結晶シリコン基板の結晶方向を高精度に揃えることができる。
【００１４】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、マスク支持体の所定の位置に、単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程を実施する前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクを形成するものである。
マスク支持体に単結晶シリコン基板を接合する前に、単結晶シリコン基板にエッチングマスクが形成されるため、ホウ珪酸ガラス等からなるマスク支持体が熱酸化等により撓むのを防止することができる。
【００１５】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、マスク支持体がホウ珪酸ガラスである場合に、単結晶シリコン基板を陽極接合によってマスク支持体に接合するものである。
ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体と単結晶シリコン基板を陽極接合することにより接着剤が不要となり、また接着剤を使用したときに生ずる撓みをなくすことができる。
【００１６】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、単結晶シリコン基板を、劈開を利用して単結晶シリコンウエハから切断して作成するものである。
単結晶シリコンウエハから劈開を利用して単結晶シリコン基板を切り出すことにより、結晶方向の揃った単結晶シリコン基板を容易に得ることができる。
【００１７】
また本発明に係る蒸着マスクの製造方法は、炭素とフッ素の混合気体のプラズマ雰囲気中で、マスクチップの表面に炭素とフッ素からなる薄膜を形成するものである。
マスクチップの表面に炭素とフッ素からなる薄膜を形成するため、この蒸着マスクの製造方法で得られた蒸着マスクを用いて蒸着をするときに被蒸着基板との着脱が容易となる。
【００１８】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置は、上記のいずれかの蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層及び電子輸送層を有するものである。
上記の蒸着マスクは、高精度な画素パターンの開口部を有するものであるため、これらの蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層及び電子輸送層等からなるエレクトロルミネッセンス層は高精細であり、このエレクトルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置は高画質のものである。
【００１９】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置は、上記のいずれかの蒸着マスクを使用して形成された電子注入層、発光層及び正孔輸送層を有するものである。
上記の蒸着マスクは、高精度な画素パターンの開口部を有するものであるため、これらの蒸着マスクを使用して形成された電子注入層、発光層及び正孔輸送層等からなるエレクトロルミネッセンス層は高精細であり、このエレクトルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置は高画質のものである。
【００２０】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、上記のいずれかに記載の蒸着マスクを被蒸着基板の所定の位置に配置して正孔注入層、発光層及び電子輸送層を形成するものである。
上記の蒸着マスクによって、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となり、また高画質のエレクトロルミネッセンス表示装置を得ることができる。
【００２１】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、上記のいずれかに記載の蒸着マスクを被蒸着基板の所定の位置に配置して電子注入層、発光層及び正孔輸送層を形成するものである。
上記の蒸着マスクによって、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となり、また高画質のエレクトロルミネッセンス表示装置を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス表示装置を備えた電子機器は、上記のいずれかに記載の蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層等を有するエレクトロルミネッセンス表示装置を備えたものである。
上記の蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層等のエレクトロルミネッセンス層は高精細であり、このエレクトルミネッセンス層を有するエレクトロルミネッセンス表示装置は高画質のものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る蒸着マスクを示した図である。図１（ａ）はこの蒸着マスクの上面図であり、図１（ｂ）はこの蒸着マスクの横断面図である。本実施形態１に係る蒸着マスクは、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１の上面に単結晶シリコン基板からなるマスクチップ２を複数接合した構造（図１（ａ）では６枚）となっている。マスク支持体１には開口部３が複数設けられており、開口部３を覆う状態でマスクチップ２が接合されている。マスクチップ２には、各画素に対応した開口部４が多数設けられている。この開口部４は、１つの縦横の寸法が数十μｍ程度のものであり、被蒸着基板に蒸着をする際に、一度で１色分のすべて画素の蒸着ができるようになっている。このエレクトロルミネッセンス層の蒸着の方法は後に詳述する。また、マスク支持体１には蒸着のときに被蒸着基板とアライメント（位置方向合わせ）をするための凸状のアライメントマーク５が形成されている。このアライメントマーク５は、凹状又は貫通穴として形成してもよい。
なお本実施形態１では、マスク支持体１をホウ珪酸ガラスで作成しているが、マスク支持体１をシリコン基板等で作成してもよい。また、マスク支持体１に接合するマスクチップ２は複数でなく１枚であってもよい。
【００２４】
図２は、図１に示す蒸着マスクのマスク支持体１を示した図であり、図３は図１に示す蒸着マスクのマスクチップ２を示した図である。図２に示すようにマスク支持体１には、複数の開口部３が形成されており、上面にはアライメントマーク５が形成されている。この開口部３は、例えば微小な砥粒をジェット噴流にしてホウ珪酸ガラス基板に当てて形成する。またアライメントマーク５は、スパッタリングにより金・クロム等をホウ珪酸ガラス基板に成膜し、フォトリソグラフィーによりパターニングして、エッチングして形成すればよい。図３に示すように、マスクチップ２には開口部４が多数設けられており、マスク支持体１とマスクチップ２を接合するときは開口部３の上に開口部４が位置するするように接合する。
なおマスク支持体１は、シリコンと熱膨張係数が近いか又は等しいもので作成するのが望ましい。これはエレクトロルミネッセンス層の蒸着の際に、マスク支持体１とマスクチップ２の接合部分に熱によるひずみが生じないようにするためである。例えば、ホウ珪酸ガラスのパイレックス（登録商標）＃７７４０（コーニング社製）は、熱膨張係数が３．２５×１０−６／℃であり、シリコンの熱膨張係数３．５×１０−６／℃と非常に近いためマスク支持体１を作成するのに適している。
【００２５】
図４は、単結晶シリコンウエハからマスクチップ２となる単結晶シリコン基板を切り出して作成する工程を示した図である。単結晶シリコンウエハ１０は、例えば表面の結晶方位が（１００）方位のものであり、オリエンテーションフラット（以下、オリフラという）１１が２つ設けられたものを用意する。ここでは、単結晶シリコンウエハ１０が（１００）方位のもので、２つのオリフラ１１は（１１０）方位で互いに直交した方向に形成されているものとする。単結晶シリコンウエハ１０には予め熱酸化により全面にエッチングマスクとして酸化シリコン膜を形成しておく。そして、この２つのオリフラ１１に平行な線に沿って、ダイシングソーを用いて切断し矩形の単結晶シリコン基板２ａを切り出す。このとき、ダイシングソーで切断するのではなく、劈開を利用して単結晶シリコンウエハ１０から単結晶シリコン基板２ａを切断してもよい。劈開により単結晶シリコンウエハ１０を切断する場合は、予め切断する線に沿って細い溝を形成するのが望ましい。なお、この単結晶シリコン基板２ａは少なくとも１辺が直線状であれば、矩形でなくてもよい。また、酸化シリコン膜は単結晶シリコン基板２ａを切り出した後に形成してもよく、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置によって窒化シリコン膜等を形成してもよい。
【００２６】
図５は、図４で作成された単結晶シリコン基板２ａをマスク支持体１に接合する工程を示した上面図である。なお、マスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合する段階では、各画素に対応した開口部４は形成されていない。図５の工程では、予め開口部３、アライメントマーク５が形成されているマスク支持体１の下面に、単結晶シリコン基板２ａを接合する。このとき、少なくとも１辺が直線状の基準部材１２を用いて単結晶シリコン基板２ａの結晶方向を揃える。なおこの結晶方向は、基準部材１２とアライメントマーク５との相対方向を所定の方向に揃え、また単結晶シリコン基板２ａ同士の方向も揃える。結晶方向を揃えるには、基準部材１２をアライメントマーク５と所定の方向に合わせ、図４の工程で切断した単結晶シリコン基板２ａの１辺を基準部材に沿って度決めすればよい（図５参照）。このようにすれば、図５に示すように１列に並んだ単結晶シリコン基板２ａを、基準部材１２の１回のアライメント（位置方向合わせ）により接合することができる。ここでは、基準部材１２のアライメントを１列ごとに行っている。本実施形態１では、この単結晶シリコン基板２ａとマスク支持体１の接合を、紫外線硬化接着剤を用いて行った。なお、以下に示すように各画素に対応した開口部４を単結晶シリコン基板２ａとマスク支持体１の接合の後に行うため、単結晶シリコン基板２ａの位置の精度はそれほど要求されない。
【００２７】
図６は、図５の工程で単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１を加工して蒸着マスクを作成する製造工程を示した断面拡大図である。なお図６では、１枚の単結晶シリコン基板２ａとその周辺のマスク支持体１を示している。まず、図５で単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１を用意する（図６（ａ））。ここでは、単結晶シリコン基板２ａの両面には酸化シリコン膜１５が形成されており、単結晶シリコン基板２ａとマスク支持体１は紫外線硬化接着剤１４で接合されている。次に、単結晶シリコン基板２ａの下面の酸化シリコン膜２０を除去し、単結晶シリコン基板２ａの上面の酸化シリコン膜１５に画素パターン（開口部４）に対応した形状をフォトリソグラフィーによりパターニングして、この部分の酸化シリコン膜をフッ酸によりハーフエッチングしてパターン２１を形成する（図６（ｂ））。ここでは、単結晶シリコン基板２ａの下面の酸化シリコン膜２０を、フォトリソグラフィーの後にＣＦ３ガスによるドライエッチングを行って選択的に除去している。
【００２８】
そして、単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１をＴＭＡＨ（テトラメチルハイドロオキサイド）水溶液に浸して、単結晶シリコン基板２ａの下面側を異方性エッチングし凹部２２を形成する。その後単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１をフッ酸水溶液に浸して単結晶シリコン基板２ａの上面の酸化シリコン膜１５をパターン２１の部分の酸化シリコン膜がなくなるまで全面エッチングする（図６（ｃ））。
次に、パターン２１に対応した部分にＹＡＧレーザーを照射して開口部４を形成する（図６（ｄ））。ここでは、酸化シリコン膜１５はエッチングマスクとなっており、シリコンのみがエッチングされて単結晶シリコン基板２ａに開口部４が形成される。
その後、単結晶シリコン基板２ａが接合されたマスク支持体１を、水酸化カリウム水溶液等に浸して異方性エッチングを行う（図６（ｅ））。これにより単結晶シリコン基板２ａの開口部４の周辺のシリコンが尖った状態にエッチングされる。このようにするのは、蒸着の際に広い角度から蒸着物が開口部４から入るようにするためである。
最後に、ＣＦ３ガスによるドライエッチングを行って、単結晶シリコン基板２ａの上面の酸化シリコン膜１５を除去して蒸着マスクが完成する（図６（ｆ））。
なお、図６（ｆ）の工程で希フッ酸水溶液で酸化シリコン膜１５を除去することもできる。
【００２９】
図６（ｆ）の工程で蒸着マスクが一応完成するが、この蒸着マスクの上面にさらに炭素とフッ素からなる薄膜を形成してもよい。これは、いわゆるテフロン（登録商標）膜であり、蒸着の際に被蒸着基板と蒸着マスクの着脱が容易となる。この炭素とフッ素からなる薄膜を形成するには、炭素とフッ素の混合気体のプラズマ雰囲気中で蒸着マスクの全面に薄膜を形成すればよい。
【００３０】
本実施形態１では、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合し、その後、単結晶シリコン基板２ａに画素パターンに対応した開口部４を形成するため、単結晶シリコン基板２ａを接合するときに高い位置精度が要求されず、容易に蒸着マスクを製造することができる。また、マスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合した後に開口部４を形成するため、高精度な画素パターンの開口部を形成することができる。さらに、マスク支持体に複数の単結晶シリコン基板を接合するため、大型の被蒸着基板に蒸着することができ、１度に多数のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造が可能となる。
また、マスク支持体１に単結晶シリコン基板２ａを接合する工程において、少なくとも１辺が直線状の基準部材１２によって単結晶シリコン基板２ａの結晶方向を揃えることにより、１列に並んだ単結晶シリコン基板２ａを１度に接合することができる。また、この基準部材１２を使用することにより、単結晶シリコン基板２ａの結晶方向を高精度に揃えることができる。
【００３１】
実施形態２．
図７は、本実施形態２に係る蒸着マスクの製造工程を示す断面拡大図である。なお図７では、１枚の単結晶シリコン基板とその周辺のマスク支持体１を示している。なお、本実施形態２に係る蒸着マスクは、特に示した部分以外は図１に示す実施形態１の蒸着マスクと同様であり、実施形態１と同一の部材には同一の符号を使用する。
まず、図４に示すような結晶方位が（１００）方位の単結晶シリコン基板１０の上面にスパッタリングにより金・クロム膜１５ａを成膜する。このとき、シリコンと密着力のあるクロム膜を先に成膜し、その上に耐薬品性に優れた金膜を成膜するのが望ましい。そして、実施形態１と同様に単結晶シリコン基板２ｂを切り出し、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１と陽極接合により接合する（図７（ａ））。この陽極接合は、単結晶シリコン基板２ｂとマスク支持体１を接合面同士を合わせて配置し、実施形態１と同様に結晶方向を揃えて、３００〜５００℃に加熱し、５００Ｖ程度の電圧を印加して行えばよい。
【００３２】
次に、金・クロム膜１５ａに画素パターン（開口部４）に対応した形状をパターニングして、金・クロム用のエッチング液を用いてハーフエッチングを行いパターン２１ａを形成する（図７（ｂ））。
その後、単結晶シリコン基板２ｂの下面をＴＭＡＨ水溶液で異方性エッチングして凹部２２ａを形成し、単結晶シリコン基板２ｂが接合されたマスク支持体１を金・クロム用のエッチング液に浸してパターン２１ａの部分に残った金・クロム膜がなくなるまで金・クロム膜１５ａを全面エッチングする（図７（ｃ））。
そして、実施形態１と同様にＹＡＧレーザーを照射して単結晶シリコン基板２ｂに開口部４を形成する（図７（ｄ））。最後に、水酸化カリウム水溶液等で単結晶シリコン基板２ｂが接合されたマスク支持体１をエッチングして、単結晶シリコン基板２ｂの開口部４の周辺のシリコンを尖った状態にエッチングして蒸着マスクが完成する（図７（ｅ））。
なお、図７（ｅ）で残った金・クロム膜１５ａはエッチングによって除去してもよい。
【００３３】
本実施形態２では、ホウ珪酸ガラスからなるマスク支持体１と単結晶シリコン基板２ｂを陽極接合することにより接着剤が不要となり、また接着剤を使用したときに生ずる撓みをなくすことができる。また、接着剤を使用していないため蒸着のときにガスが発生せず、高真空の蒸着に適した蒸着マスクを製造することができる。
【００３４】
実施形態３．
図８は、本実施形態３に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の１つの画素の縦断面図を示した図である。なお、本実施形態３では有機ＥＬ表示装置をエレクトロルミネッセンス表示装置の例として挙げている。
図８に示す有機ＥＬ表示装置は、無アルカリガラス等からなるガラス基板３０の上に、ＴＦＴ配線３１、平坦化絶縁膜３２、ＩＴＯ層３３が形成されている。ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）は画素に電流を流すための陽極の役割を果たす。酸化シリコン層３４は画素の周りの発光しない部分に積層されている。エレクトロルミネッセンス層である正孔輸送層３５、発光層３６、及び電子注入層３７は有機ＥＬ材料からなり真空蒸着等により形成される。その上には陰極となるＩＴＯ層３８、透明封止膜３９が形成されている。実施形態１及び実施形態２の蒸着マスクは、主にエレクトロルミネッセンス層の形成に使われるが、その他にもＩＴＯ層３３をスパッタリングにより形成するときのスパッタマスクとしても使用することができる。なお、エレクトロルミネッセンス層とは、正孔輸送層３５、発光層３６、電子注入層３７以外に正孔注入層等を設ける場合にはそれらを含む。また、正孔輸送層３５、発光層３６、電子注入層３７の代わりに、電子輸送層、発光層、正孔注入層をエレクトロルミネッセンス層として形成してもよい。
【００３５】
図９は、実施形態１又は実施形態２の蒸着マスクを用いてエレクトロルミネッセンス層を形成するときの部分断面図である。まず、蒸着マスク４０（図９では開口部４の周辺のみを示す）の開口部４を、予めＩＴＯ層３３等の形成されたガラス基板３０の赤色の画素の位置に合わせ、赤色の画素のエレクトロルミネッセンス層５１を真空蒸着により形成する（図９（ａ））。そして、蒸着マスク４０の位置をずらしてガラス基板３０の緑色の画素の位置に合わせ、緑色の画素のエレクトロルミネッセンス層５２を形成する（図９（ｂ））。同様にして青色の画素のエレクトロルミネッセンス層５３を形成する（図９（ｃ））。
【００３６】
本実施形態３では、実施形態１又は実施形態２の蒸着マスクを使用してエレクトロルミネッセンス層を形成しているため、エレクトロルミネッセンス層が高精細で、高画質のエレクトロルミネッセンス表示装置を得ることができる。
【００３７】
実施形態４．
図１０は、本発明の実施形態４に係る電子機器の例を示した図である。図１０（ａ）は、携帯電話の表示パネルとして本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置を用いた場合であり、図１０（ｂ）はパーソナルコンピュータのディスプレイに本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置を用いた場合である。この他に、ゲーム機器やデジタルカメラの表示パネルにも本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る蒸着マスクを示した図。
【図２】図１に示す蒸着マスクのマスク支持体を示した図。
【図３】図１に示す蒸着マスクのマスクチップを示した図。
【図４】単結晶シリコン基板を切り出して作成する工程を示した図。
【図５】単結晶シリコン基板をマスク支持体に接合する工程の上面図。
【図６】蒸着マスクを作成する製造工程を示した断面拡大図。
【図７】実施形態２に係る蒸着マスクの製造工程を示す断面拡大図。
【図８】エレクトロルミネッセンス表示装置の画素の縦断面図。
【図９】エレクトロルミネッセンス層を形成するときの部分断面図。
【図１０】本発明の実施形態４に係る電子機器の例を示した図。
【符号の説明】
１ マスク支持体、２ マスクチップ、２ａ 単結晶シリコン基板、３ 開口部、４ 開口部、５ アライメントマーク、１０ 単結晶シリコンウエハ、１１オリエンテーションフラット、１２ 基準部材、１４ 紫外線硬化接着剤、１５ 酸化シリコン膜、２１ パターン、２２ 凹部、３０ ガラス基板、３１ ＴＦＴ配線、３２ 平坦化絶縁膜、３３ ＩＴＯ層、３４ 酸化シリコン層、３５ 正孔輸送層、３６ 発光層、３７ 電子注入層、３８ ＩＴＯ層、３９ 透明封止膜、４０ 蒸着マスク、５１ 赤色の画素のエレクトロルミネッセンス層、５２ 緑色の画素のエレクトロルミネッセンス層、５３ 青色の画素のエレクトロルミネッセンス層。
Claims (15)
- １又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップをマスク支持体に接合した構造の蒸着マスクであって、
前記マスクチップは、前記マスク支持体の所定の位置に接合され、
前記マスクチップの向きは、前記単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合され、
前記マスクチップは、前記単結晶シリコン基板に開口部が形成されてなるものであることを特徴とする蒸着マスク。 - 前記マスク支持体の所定の位置に、前記単結晶シリコン基板が該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合される前に、前記単結晶シリコン基板にエッチングマスクが形成されることを特徴とする請求項１記載の蒸着マスク。
- 前記マスク支持体はホウ珪酸ガラスからなり、前記単結晶シリコン基板が陽極接合によって前記マスク支持体に接合されることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸着マスク。
- 前記マスクチップは、その表面に炭素とフッ素からなる薄膜を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蒸着マスク。
- １又は複数の単結晶シリコン基板で形成されたマスクチップをマスク支持体に接合した構造の蒸着マスクの製造方法であって、
前記マスク支持体の所定の位置に、前記単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程を実施した後に、前記単結晶シリコン基板に開口部を形成して前記マスクチップを作成する工程を実施することを特徴とする蒸着マスクの製造方法。 - 前記マスク支持体の所定の位置に、前記単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程において、少なくとも１辺が直線状の基準部材によって前記単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えることを特徴とする請求項５記載の蒸着マスクの製造方法。
- 前記マスク支持体の所定の位置に、前記単結晶シリコン基板を該単結晶シリコン基板の結晶方向を所定の方向に揃えて接合する工程を実施する前に、前記単結晶シリコン基板にエッチングマスクを形成することを特徴とする請求項５又は６記載の蒸着マスクの製造方法。
- 前記マスク支持体がホウ珪酸ガラスである場合に、前記単結晶シリコン基板を陽極接合によって前記マスク支持体に接合することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の蒸着マスクの製造方法。
- 前記単結晶シリコン基板を、劈開を利用して単結晶シリコンウエハから切断して作成することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の蒸着マスクの製造方法。
- 炭素とフッ素の混合気体のプラズマ雰囲気中で、前記マスクチップの表面に炭素とフッ素からなる薄膜を形成することを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の蒸着マスクの製造方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の蒸着マスクを使用して形成された正孔注入層、発光層及び電子輸送層を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の蒸着マスクを使用して形成された電子注入層、発光層及び正孔輸送層を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の蒸着マスクを被蒸着基板の所定の位置に配置して、正孔注入層、発光層及び電子輸送層を形成することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の蒸着マスクを被蒸着基板の所定の位置に配置して、電子注入層、発光層及び正孔輸送層を形成することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
- 請求項１１又は１２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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