JP2005179742A - マスク、マスクの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (100)面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴Hを備えたマスクMであって、貫通穴Hの壁部20には、基板の主面MT、MBに対して垂直方向に延在する垂直部20Aと、当該垂直部20Aより所定の角度で傾斜して延在する傾斜部20Bとが設けられていることを特徴とする
【選択図】 図1
Description
また、特許文献2の技術においては、基板とマスクの密着面において、開口部が鋭利に尖っているために、破損し易いという欠点がある。
本発明のマスクは、(100)面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴を備えたマスクであって、前記貫通穴の壁部には、前記基板の主面に対して垂直方向に延在する垂直部と、当該垂直部より所定の角度で傾斜して延在する傾斜部とが設けられていることを特徴としている。
このようにすれば、貫通穴の壁部において垂直部が設けられているので、マスクの断面積が大きくなり、撓みや曲げが生じ難く、剥離等の破損を防止することができ、即ち、マスクの強度を向上させることができる。また、シリコンを材料とする基板は、比較的もろく、強度が劣るという欠点を有しているが、本発明のように貫通穴の壁部に垂直部を設けることによって当該欠点を解消できる。
従って、上記のように本発明のマスクは、貫通穴の壁部に垂直部と傾斜部を兼ね備えることにより、撓み、曲げ、剥離等に対する強度の向上と、材料気体や原子の付き回りの両立を図ることができ、成膜対象物に対して所定パターンの各種成膜を高精度かつ確実に行うことができる。
例えば、傾斜部が成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、この状態で各種成膜を施すことにより、成膜された材料によってマスクと成膜対象物が接合してしまい、マスクを取り外す際における傾斜部の破損や、マスクの変形等を招く恐れがある。これに対して、垂直部が成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、材料気体や原子の斜方向の入射によって垂直部の近傍に僅かに非成膜部が形成されるので、マスクと成膜対象物を非接合状態にすることができ、マスクを取り外す際における破損や、変形等の発生を防止できる。
このようにすれば、(100)面方位シリコンからなる基板において(111)面の傾斜部を有するマスクとなる。当該(111)面は、(100)面に対して結晶異方性エッチング処理によって形成されるので、研削加工等の物理的な加工が不要になり、化学的処理によって、容易にマスクを形成することができる。
ここで、垂直部の長さが前記隣接間隔の1/2よりも大きい場合には、各種成膜時に成膜対象物に対して垂直に飛行した粒子しか基板に到達することができず、貫通穴の内部において広面積に成膜することができなくなる。また、垂直部の長さが前記隣接間隔の1/20より小さい場合には、充分な強度を得ることができず、強度的にもろいマスクになってしまう。
従って、垂直部の長さを貫通穴の隣接間隔の1/20以上、1/2以下の長さに設定することで、好適な強度を有すると共に、材料気体や原子を高精度かつ確実に、成膜対象物に到達させることができる。
また、第1保護部材を形成した後に当該第1保護部材を部分的に除去する工程を有しているので、所望に部分のみに穴部を形成することができる。
また、当該第1保護部材及び第2保護部材が積層される部分、又は各保護部材が単層形成される部分を基板に設けるので、当該積層膜と単層膜の膜厚差を利用して、基板の地肌を穴部の底部に露出させることができる。
また、第2面と穴部を貫通させる工程を有するので、後に垂直部となる部分を形成することができる。
また、結晶異方性エッチングを行う工程を有するので、元々(100)面方位からなる基板に(111)面の結晶面を形成することができ、後に傾斜部となる部分を形成することができる。
このようにすれば、第2面にエッチング処理を施すことにより、第1面と第2面の間の基板厚を薄膜化させることができる。これによって、前記基板の第2面と前記穴部を貫通させる工程において、貫通させるために必要な深さを浅くすることが可能となり、当該工程の簡略化を図ることができる。
このようにすれば、マスクに第1及び第2保護部材を除去することによって、第1及び第2保護部材の内部に残留する応力を取り除くことができるので、当該応力に起因するマスクの撓みや反りの発生を防止できる。
このようにすれば、強度が優れると共に、高精度かつ正確に各種成膜を施すマスクを用いるので、基板面内及び画素内の膜厚分布が非常に良く、発光光の輝度の均一化を実現することができ、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能となる有機EL装置を製造することができる。
このようにすれば、発光光の輝度の均一化を実現することができ、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能な有機EL装置となる。
ここで、電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置などを例示することができる。
従って、本発明によれば、先に記載の有機EL装置を用いた表示部を備えているので、発光光の輝度の均一化を達成し、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能な表示部を備えた電子機器となる。
なお、以下の説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
図1は、本発明のマスクの構造を説明するための図であり、図1(a)はマスクの断面斜視図、図1(b)は貫通穴の近傍の詳細断面図である。
図1(a)に示すように、マスクMは、当該マスクMの外形をなす外枠部10と、当該外枠部10の内側に設けられた複数の貫通穴Hとを有した構成となっている。また、マスクMは、(100)面方位を有するシリコンウエハ(基板)を後述の製造工程によって加工されたものである。外枠部10はシリコンウエハの厚みをそのまま利用して形成されたものである。更に、本発明の特徴点として記載したように、貫通穴Hの壁部20には、垂直部20Aと、傾斜部20Bとが設けられている。
ここで、裏側面MBは、マスクMの使用方法において詳述するように、蒸着やスパッタ等の各種成膜方法の際に成膜対象物と直接的に接触する面であり、材料気体や原子が成膜対象物に到達する側の面である。また、マスクMの表側面MTは、各種成膜方法の際に材料気体や原子が成膜対象物に向けて入射する面であり、傾斜部20Bが配置される側の面である。
また、垂直部20Aの高さLは、貫通穴Hのピッチ(隣接間隔)Pの長さに対して、1/20以上、1/2以下の長さとなるように設定されている。
また、傾斜部20Bは、(111)結晶面により構成された表面を有している。この(111)結晶面は裏側面MBに対して54.7°の斜面を有して存在しているため、斜めに入ってくる材料気体や原子が遮られることなく、成膜対象物に到達させることができる。
更に、図1(a)に示すように、壁部20(垂直部20A及び傾斜部20B)は、マスクMの平面方向、即ち、X方向及びY方向に延在し、外枠10に梁を設けた構造となっている。そして、当該梁構造を有することで、複数の貫通穴Hがマトリクス状に配置されている。
なお、本実施形態においては、複数の貫通穴Hは、マトリクス状に等ピッチに配置させた構成を採用しているが、これに限定されるものではない。成膜対象物に形成するパターンに応じて、適宜変更可能である。例えば、Y方向のみに壁部20を設けた構成を採用してもよく、ピッチを異ならせて配置させても良い。
従って、上記の構成により、貫通穴Hの壁部20に垂直部20Aと傾斜部20Bを兼ね備えることにより、撓み、曲げ、剥離等に対する強度の向上と、材料気体や原子の付き回りの両立を図ることができ、成膜対象物に対して所定パターンの各種成膜を高精度かつ確実に行うことができる。
例えば、傾斜部20Bが成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、この状態で各種成膜を施すことにより、成膜された材料によってマスクMと成膜対象物が接合してしまい、マスクMを取り外す際における傾斜部20Bの破損や、マスクMの変形等を招く恐れがある。これに対して、垂直部20Aが成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、材料気体や原子の斜方向の入射によって垂直部20Aの近傍に僅かに非成膜部が形成されるので、マスクMと成膜対象物を非接合状態にすることができ、マスクMを取り外す際における破損や、変形等の発生を防止できる。
次に、図2及び図3を参照し、図1に記載したマスクMの製造方法について説明する。
なお、図2及び図3は、図1に示したマスクMの側断面図を示しており、マスクMを製造する工程を説明する工程図である。
当該第1耐エッチングマスク材A30は、後述するように結晶異方性エッチング液(例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチル水酸化アンモニウム等の水溶液)に耐性を有する膜であり、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、AuやPtのスパッタ膜等からなることが望ましい。
本実施形態における第1耐エッチングマスク材30Aは、熱酸化処理を施すことによって形成された酸化シリコン膜である。当該酸化シリコン膜の膜厚は、およそ1μm程度に形成されていることが好ましい。
当該開口部31は、公知のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いることによって、形成される。
ここで、用いられるドライエッチング法としては、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術で使用されているDeep−RIEが採用される。当該技術を用いることにより、穴部3の深さdが設定される。ここで、深さdは、図1における垂直部20Aの高さLに相当している。従って、本工程におけるエッチング深さdは、後に形成される貫通穴HのピッチPの寸法に応じて決定され、その値は、P/2より浅く、P/10より深いことが好ましい。
本工程によって、基板Sの第1面1及び第2面2には、先に成膜した第1耐エッチングマスク材30Aと、本工程によって形成された第2耐エッチングマスク材30Bとが積層形成されることにより、その膜厚Aは累積された膜厚となり、その値は、およそ2μmとなる。
また、先のDeep−RIEによって形成された穴部3の底部3B及び壁部3Wにおいては、本工程によって地肌のシリコン材に酸化シリコン膜が形成されるので、その膜厚Bは、およそ1μmに形成される。
このように、第1及び第2エッチングマスク材30A、30Bが積層された膜厚Aは、地肌のシリコン膜に形成された第2エッチングマスク材30Bの膜厚Bよりも厚膜化されることになる。
ここで、ウエットエッチングについて具体的に説明する。
当該ウエットエッチングにおいては、80℃に加熱した20重量%の水酸化カリウム水溶液に基板Sを浸漬することで行われる。
このようなウエットエッチング処理においては、基板Sが(100)面方位のシリコンからなるので、基板Sに対して結晶異方性エッチングが行われる。つまり、基板Sのエッチングには結晶の面方位依存性があり、例えば(111)面に対するエッチング速度が、(100)面に対するエッチング速度よりも遅いという特性を利用してエッチングを行うものである。従って、基板Sの面方位が(100)面であるので、当該(100)面においては、(111)面に対するエッチング速度よりも遅く、(111)面のエッチングが速く進むこととなり、結果として傾斜部20Bが形成される。また、(111)面の角度は、54.7°となる。
ここで、ドライエッチング処理としては、RIE(反応性イオンエッチング)による異方性エッチング法を用いることが好ましい。当該ドライエッチング処理を用いることにより、基板Sの第1面1に形成された第2耐エッチングマスク材30B、及び穴部3の底部3Bに形成された第2耐エッチングマスク材30Bをおよそ1μmだけ除去する。このような異方性エッチング法においては、基板の鉛直方向に入射する活性エッチングイオン種が作用することによって穴部3の底部3Bの酸化シリコン膜が除去されるものの、当該活性エッチングイオンは壁部3Wに対して殆ど作用しないので、当該壁部3Wの酸化シリコン膜は殆ど除去されずに残留する。
このような条件下でドライエッチング処理を行うと、酸化シリコン膜のエッチングレートは、30nm/minでエッチングすることができる。
ここで、穴開け加工としては、YAGレーザやCO2レーザ等の各種レーザを用いることが好ましい。そして、貫通部5は、穴部3の底部3Bに対応する位置にレーザ光を照射することによって形成され、図示するように、貫通部5の径は、穴部3の径より小さくなるように形成される。なお、貫通部5の形成方法としては、レーザを用いる方法に限定することなく、微小な砥粒をジェット噴流でぶつけるマイクロブラスト加工法、側壁保護膜の形成とエッチングとを交互に行うタイムモジュレーションプラズマエッチング法、及びドリル等を使用する機械的加工法などを適用することも可能である。これにより、基板Sに貫通部5を設けることも可能である。
これによって、基板Sの(111)結晶面で形成された傾斜部20Bと、垂直部20Aからなる貫通穴Hが形成される。
これによって、基板Sの周囲を覆っている第1及び第2耐エッチングマスク材30A、30Bを除去し、マスクMが完成となる。
そして、このようなマスクMは、第1面1はマスク裏側面MBに対応し、第2面2はマスク表側面MTに対応して構成される。
また、第1耐エッチングマスク材30Aを形成した後に当該第1耐エッチングマスク材30Aを部分的に除去する工程を有しているので、所望に部分のみに穴部3を形成することができる。
また、第1耐エッチングマスク材30A、及び第2耐エッチングマスク材30Bが積層される部分、又は各耐エッチングマスク材30A、30Bが単層形成される部分を基板Sに設けるので、当該積層膜と単層膜の膜厚差を利用して、基板Sの地肌を穴部3の底部3Bに露出させることができる。
また、第2面2と穴部3を貫通させる工程を有するので、後に垂直部20Aとなる部分を形成することができる。
また、結晶異方性エッチングを行う工程を有するので、元々(100)面方位からなる基板に(111)面の結晶面を形成することができ、後に傾斜部20Bとなる部分を形成することができる。
次に、図4を参照してマスクの使用方法について説明する。
本実施形態においては、マスクを用いた蒸着方法について説明する。
図4は、図2及び図1のマスクMを使用してマスク蒸着を行う時の説明図である。
図4に示すように、真空チャンバCHの底部に蒸着源7を配置し、その上に蒸着マスクMを配置し、更にその上に成膜対象物であるガラス基板Gを蒸着マスクMと密着させながら行う。蒸着時は膜厚分布をよくするために、図4に示すようにガラス基板Gと蒸着マスクMを固定したまま回転させてもよい。また、蒸着源7が発している蒸着物の速度(蒸着速度)は水晶振動子の膜厚センサ8により管理され、厳密な膜厚管理を行っている。膜厚センサ8によって蒸着した膜の膜厚が所定の値に達した際には、蒸着源7の直上にあるシャッター9を閉じて、蒸着を終了し、蒸着マスクMとガラス基板Gの固定を解除し、ガラス基板Gのみを搬出する。
このような工程を1日当り30回繰り返しても、従来から見られた蒸着マスクMの破損、異常な撓みが生じることなく、安定して使用することができる。
なお、本実施形態においては、マスクMを蒸着用マスクとして用いる場合について説明したが、例えばスパッタリング用マスクや、CVD用マスクとして用いることもできる。
次に、図5を参照して、本発明に係るマスクMを用いて、蒸着対象物であるガラス基板Gに、有機EL装置形成用材料を蒸着する場合について説明する。
図5(a)に示すように、ガラス基板G上には、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を形成し、そのスイッチング素子に接続するように陽極40を設ける。更に、その陽極40に接続するように、正孔注入層41及び正孔輸送層42を形成する。
次いで、図5(b)に示すように、ガラス基板Gに対するマスクMの位置をずらし(あるいはマスクMを別のマスクMと交換し)、マスクMとガラス基板G(正孔輸送層42)とを密着した状態で、緑色発光層形成用材料Gをガラス基板G上に蒸着する。ガラス基板G上には、マスクMの貫通穴Hに応じて緑色発光層形成用材料Gが蒸着される。
次いで、図5(c)に示すように、ガラス基板Gに対するマスクMの位置をずらし(あるいはマスクMを別のマスクMと交換し)、マスクMとガラス基板G(正孔輸送層42)とを密着した状態で、青色発光層形成用材料Bをガラス基板G上に蒸着する。ガラス基板G上には、マスクMの貫通穴Hに応じて青色発光層形成用材料Bが蒸着される。
以上のようにして、ガラス基板G上にRGB3色の有機材料からなる発光層43が形成される。
このようにすれば、強度が優れると共に、高精度かつ正確に各種成膜を施すマスクを用いるので、基板面内及び画素内の膜厚分布が非常に良く、発光光の輝度の均一化を実現することができ、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能となる有機EL装置DPを製造することができる。
次に、上記実施形態の有機EL装置DPを備えた電子機器の例について説明する。
図6(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図6(a)において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記の有機EL装置DPを用いた表示部を示している。
図6(c)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図6(c)において、符号1200は情報処理装置、符号1202はキーボードなどの入力部、符号1204は情報処理装置本体、符号1206は上記の有機EL装置DPを用いた表示部を示している。
図6(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施の形態の有機EL装置DPを備えているので、発光光の輝度の均一化を達成し、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能な表示部を備えた電子機器となる。
H…貫通穴
M…マスク
P…ピッチ(隣接間隔)
1…第1面
2…第2面
3…穴部
3B…底部
20…壁部
20A…垂直部
20B…傾斜部
30A…第1耐エッチングマスク材(第1保護部材)
30B…第2耐エッチングマスク材(第2保護部材)
MT、MB…主面
DP…有機EL装置
Claims (9)
- (100)面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴を備えたマスクであって、
前記貫通穴の壁部には、前記基板の主面に対して垂直方向に延在する垂直部と、当該垂直部より所定の角度で傾斜して延在する傾斜部とが設けられていることを特徴とするマスク。 - 前記傾斜部の結晶面の少なくとも一つは、(111)面であることを特徴とする請求項1に記載のマスク。
- 前記垂直部の長さは、前記複数の貫通穴における隣接間隔の1/20以上、1/2以下の長さであることを特徴とする請求項1に記載のマスク。
- (100)面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴を備えたマスクの製造方法であって、
前記基板の少なくとも第1面を含む基板面に対して、エッチング処理に対する耐性が高い第1保護部材を形成する工程と、
前記第1面において、所定のパターンで前記第1保護部材を選択的に除去し、当該除去された部分に穴部を形成する工程と、
前記基板の少なくとも第1面を含む基板面に対して、エッチング処理に対する耐性が高い第2保護部材を形成する工程と、
前記穴部の底部に形成された第2保護部材を除去し、前記基板の第2面と前記穴部とを貫通させる工程と、
前記基板に対して結晶異方性エッチングを行う工程と、
を具備することを特徴とするマスクの製造方法。 - 前記基板の第2面と前記穴部を貫通させる工程の前に、前記第2面における前記基板の地肌を露出し、当該基板の地肌に対してエッチング処理を行う工程を更に具備することを特徴とする請求項4に記載のマスクの製造方法。
- 前記結晶異方性エッチングを行った後に、前記第1保護部材及び前記第2保護部材を除去する工程を更に具備することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のマスクの製造方法。
- 複数の異なる各々の材料を基板に対して所定のパターンで付着させることにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
請求項1から請求項3のいずれかに記載のマスクを用いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項7に記載の製造方法を用いることにより、製造されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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