JP2008196003A - 蒸着用マスク、マスク蒸着法、および有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法 - Google Patents
蒸着用マスク、マスク蒸着法、および有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】1回の蒸着工程により、被成膜領域毎に異なる膜厚の薄膜を形成することのできる蒸着用マスク、マスク蒸着法、および有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】素子基板2に蒸着用マスク31を重ねて蒸着を行い、素子基板2において、蒸着用マスク31に形成されているマスク開口部32に対応する領域に薄膜を形成する。その際、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)では、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率を相違させてあるので、1回の蒸着工程を行なうだけで、比率が大きいマスク開口部32(R)に対応する領域には膜厚の厚い電子注入輸送層7を形成でき、比率が小さいマスク開口部32(B)に対応する領域には膜厚の薄い電子注入輸送層7を形成することができる。
【選択図】図4
【解決手段】素子基板2に蒸着用マスク31を重ねて蒸着を行い、素子基板2において、蒸着用マスク31に形成されているマスク開口部32に対応する領域に薄膜を形成する。その際、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)では、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率を相違させてあるので、1回の蒸着工程を行なうだけで、比率が大きいマスク開口部32(R)に対応する領域には膜厚の厚い電子注入輸送層7を形成でき、比率が小さいマスク開口部32(B)に対応する領域には膜厚の薄い電子注入輸送層7を形成することができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、被処理基板の複数の被成膜領域の各々に対応するマスク開口部を備えた蒸着用マスク、この蒸着用マスクを被処理基板に重ねた状態で真空蒸着、スパッタ成膜、イオンプレーティングなどの蒸着を行うマスク蒸着法、およびこのマスク蒸着法を用いた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法に関するものである。
各種半導体装置や電気光学装置の製造工程では、成膜パターンに対応するマスク開口部を備えた蒸着用マスクを被処理基板に重ね、この状態で真空蒸着法、スパッタ成膜、イオンプレーティングなどの蒸着を行うことがある。例えば、電気光学装置としての有機エレクトロルミネッセンス(以下、ELという)装置の製造工程において、発光素子用の有機EL材料(有機機能層)を所定形状に形成する際にフォトリソグラフィ技術を利用すると、パターニング用のレジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に有機機能材料が水分や酸素に触れて劣化するおそれがあるため、レジストマスクを必要としないマスク蒸着法を用いて有機機能層を形成することが提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−282252号公報
しかしながら、マスク蒸着法では、被処理基板のいずれの被成膜領域にも、等しい膜厚の薄膜が形成されるため、被成膜領域毎に膜厚を変えたい場合には、膜厚の種類に相当する複数回の蒸着工程を行なう必要があり、生産性が低いという問題点がある。
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、1回の蒸着工程により、被成膜領域毎に異なる膜厚の薄膜を形成することのできる蒸着用マスク、マスク蒸着法、およびこのマスク蒸着法を用いた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、複数のマスク開口部が形成された蒸着用マスクにおいて、前記複数のマスク開口部には、少なくとも、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率が異なる複数種類のマスク開口部が含まれていることを特徴とする。
また、本発明では、被処理基板の複数の被成膜領域の各々に対応する複数のマスク開口部が形成された蒸着用マスクを前記被処理基板に重ねた状態で蒸着を行なうマスク蒸着法において、前記複数の被成膜領域には、目標成膜厚が異なる複数種類の被成膜領域が含まれているとともに、前記複数のマスク開口部には、前記複数種類の被成膜領域に対応する複数種類のマスク開口部が含まれ、前記複数種類のマスク開口部のうち、目標成膜厚が厚い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部は、目標成膜厚が薄い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部に比して、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率が大きいことを特徴とする。
本発明において、「蒸着」とは、真空蒸着に限らず、スパッタ成膜やイオンプレーティングなど、成膜材料の原子や分子が蒸着粒子流として供給される気相成膜法全般を含む意味である。
マスク蒸着法では、被処理基板に蒸着用マスクを重ねて蒸着を行い、被処理基板において、蒸着用マスクに形成されているマスク開口部に対応する領域に薄膜を形成する。その際、蒸着粒子流は、マスク開口部を通過して被処理基板に到達するので、マスク開口を通過する蒸着粒子の量は、マスク開口部の入側開口の面積によって規定され、被処理基板において蒸着粒子が到達する領域の面積は、マスク開口部の出側開口の面積によって規定される。ここに本発明では、複数のマスク開口部には、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率が異なる複数種類のマスク開口部が含まれているので、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率が大きいマスク開口部に対応する領域には膜厚の厚い薄膜が形成され、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率が小さいマスク開口部に対応する領域には膜厚の薄い薄膜が形成される。従って、本発明によれば、1回の蒸着工程により、被成膜領域毎に異なる膜厚の薄膜を形成することができ、膜厚の種類に相当する複数回の蒸着工程を行なう必要がない。それ故、生産性を向上することができる。
本発明において、例えば、前記複数種類のマスク開口部の間では、前記出側開口の面積が等しく、前記入側開口の面積が異なっている。このように構成すると、被処理基板において、同一面積の各被成膜領域に異なる膜厚の薄膜を形成することができる。
本発明において、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率を複数種類のマスク開口部で相違させるにあたっては、前記複数種類のマスク開口部の間では、前記入側開口の数が等しく、当該入側開口の1つ当たりの面積が異なる構成を採用することができる。
本発明において、前記複数種類のマスク開口部の間では、前記入側開口の1つ当たりの面積が等しく、当該入側開口の数が異なる構成を採用してもよい。
本発明において、前記マスク開口部では、前記入側開口が円形状をもって複数、形成されていることが好ましい。このように構成すると、複数の入側開口の各々から蒸着粒子流がマスク開口部内に進入するので、出側開口のいずれの位置からも略均一な量の蒸着粒子が出て行くので、被成膜領域内での膜厚ばらつきを抑えることができる。
本発明を適用したマスク蒸着法は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造に適用する。この場合、前記被処理基板は、各画素毎に有機エレクトロルミネッセンス素子が形成される素子基板であり、前記画素には、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する複数の層のうちの少なくとも一層が、画素間で材料が同一で膜厚が異なる複数種類の画素が含まれている。
以下に、図面を参照して、本発明を適用した蒸着用マスク、マスク蒸着法およびマスク蒸着装置について説明する。なお、以下の説明では、各実施の形態で共通の構成を説明した後、各実施の形態の特徴部分を説明する。以下の説明に用いる各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。また、以下の実施の形態では、本発明の蒸着用マスクおよびマスク蒸着法が使用される対象として有機EL装置を例示する。
[共通構成]
(有機EL装置の構成例)
図1(a)、(b)は各々、本発明が適用される有機EL装置の要部断面図、および各画素を拡大して示す説明図である。図1(a)に示す有機EL装置1は、表示装置などとして用いられるものであり、素子基板2上には、感光性樹脂からなる隔壁24で囲まれた複数の領域が各々、赤(R)、緑(G)、青(B)に対応するサブ画素3(R)、3(G)、3(B)になっている。画素3(R)、3(G)、3(B)は各々、有機EL素子9を備えており、有機EL素子9は、陽極として機能する画素電極4と、この画素電極4からの正孔を注入/輸送する正孔注入輸送層5と、発光層6と、電子を注入/輸送する電子注入輸送層7と、陰極8とを備えている。陰極8の側には、有機EL素子9が水分や酸素により劣化するのを防止するための封止層や封止部材(図示せず)が配置されている。素子基板2上には、画素電極4に電気的に接続された駆動用トランジスタ22などを含む回路部23が、有機EL素子9の下層側に形成されている。
(有機EL装置の構成例)
図1(a)、(b)は各々、本発明が適用される有機EL装置の要部断面図、および各画素を拡大して示す説明図である。図1(a)に示す有機EL装置1は、表示装置などとして用いられるものであり、素子基板2上には、感光性樹脂からなる隔壁24で囲まれた複数の領域が各々、赤(R)、緑(G)、青(B)に対応するサブ画素3(R)、3(G)、3(B)になっている。画素3(R)、3(G)、3(B)は各々、有機EL素子9を備えており、有機EL素子9は、陽極として機能する画素電極4と、この画素電極4からの正孔を注入/輸送する正孔注入輸送層5と、発光層6と、電子を注入/輸送する電子注入輸送層7と、陰極8とを備えている。陰極8の側には、有機EL素子9が水分や酸素により劣化するのを防止するための封止層や封止部材(図示せず)が配置されている。素子基板2上には、画素電極4に電気的に接続された駆動用トランジスタ22などを含む回路部23が、有機EL素子9の下層側に形成されている。
有機EL装置1がボトムエミッション方式である場合は、発光層6で発光した光を画素電極4の側から出射するため、素子基板2の基体としては、ガラス、石英、樹脂(プラスチック、プラスチックフィルム)などの透明基板が用いられる。その際、陰極8を光反射膜によって構成すれば、発光層6で発光した光を陰極8で反射して透明基板の側から出射することができる。
これに対して、有機EL装置1がトップエミッション方式である場合は、発光層6で発光した光を陰極8の側から出射するため、素子基板2の基体は透明である必要はない。但し、有機EL装置1がトップエミッション方式である場合でも、素子基板2に対して光出射側とは反対側の面に反射層(図示せず)を配置して、発光層6で発光した光を陰極8の側から出射する場合には、素子基板2の基体として透明基板を用いること必要がある。これに対して、有機EL装置1がトップエミッション方式である場合において、素子基板2の基体と発光層6との間、例えば、画素電極4の下層側などに反射層を形成して、発光層6で発光した光を陰極8の側から出射する場合には、素子基板2の基体は透明である必要はない。
有機EL素子9(R)、9(G)、9(B)において、発光層6は、各色に対応する光を出射可能なようにサブ画素3(R)、3(G)、3(B)毎に所定の発光材料が用いられている。また、単独の発光材料からなる発光層6によって、RGB各色の特性を得るのは難しいことが多いにで、ホスト材料に蛍光色素をドーピングした発光層6を形成し、蛍光色素からのルミネッセンスを発光色として取り出すこともある。このようなホスト材料とドーパント材料の組み合わせとしては、例えば、トリス(8−キノリラート)アルミニウムとクマリン誘導体との組み合わせ、アントラセン誘導体とスチリルアミン誘導体との組み合わせ、アントラセン誘導体とナフタセン誘導体との組み合わせ、トリス(8−キノリラート)アルミニウムとジシアノピラン誘導体との組み合わせ、ナフタセン誘導体とジインデノペリレンとの組み合わせなどがある。
このように有機EL素子9(R)、9(G)、9(B)は、複数の層によって構成されており、複数の層のうちのいずれかについてはその膜厚をサブ画素3(R)、3(G)、3(B)毎に相違させる場合がある。例えば、各サブ画素(R)、3(G)、3(B)において、発光層6から出射された光が出射されるまでの間に各層を光共振器として機能させて色度を高める場合があり、この場合、光が出射されるまでの光路の長さを色光の波長に合わせた構造が採用される。このため、図1(a)に示す有機EL装置1では、図1(b)に示すように、各色光の波長に対応させて、電子注入輸送層7の膜厚をサブ画素(R)、3(G)、3(B)毎に相違させた例を示してある。すなわち、図1(a)、(b)に示す例では、電子注入輸送層7の膜厚は、以下の関係
青色のサブ画素3(B)<緑色のサブ画素3(G)<赤色のサブ画素3(R)
を満たすように設定されている。
青色のサブ画素3(B)<緑色のサブ画素3(G)<赤色のサブ画素3(R)
を満たすように設定されている。
(有機EL装置1の製造方法)
素子基板2を形成するにあたっては、単品サイズの基板に以下の工程を施す方法の他、素子基板2を多数取りできる大型基板に以下の工程を施した後、単品サイズの素子基板2に切断する方法が採用されるが、以下の説明では、サイズの問わず、素子基板2と称して説明する。
素子基板2を形成するにあたっては、単品サイズの基板に以下の工程を施す方法の他、素子基板2を多数取りできる大型基板に以下の工程を施した後、単品サイズの素子基板2に切断する方法が採用されるが、以下の説明では、サイズの問わず、素子基板2と称して説明する。
有機EL装置1を製造するには、素子基板2に対して成膜工程、レジストマスクを用いてのパターニング工程などといった半導体プロセスを利用して各層が形成される。但し、正孔注入輸送層5、発光層6、電子注入輸送層7などは、水分や酸素により劣化しやすいため、正孔注入輸送層5、発光層6、電子注入輸送層7を形成する際、さらには、電子注入輸送層7の上層に陰極8を形成する際、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行うと、レジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に正孔注入輸送層5、発光層6、電子注入輸送層7が水分や酸素により劣化してしまう。そこで、本形態では、正孔注入輸送層5、発光層6、電子注入輸送層7を形成する際、さらには陰極8を形成する際には、以下に詳述するマスク蒸着法を利用して、素子基板2に所定形状の薄膜を形成し、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行わない。
(マスク蒸着装置の構成例)
図2は、マスク蒸着装置の構成を示す概略構成図である。図2に示すように、マスク蒸着装置10では、蒸着室11内の上方位置に、素子基板2(被処理基板)および蒸着用マスク31を保持する基板ホルダ19が配置されている。素子基板2および蒸着用マスク31は、素子基板2の下面側(被成膜面側)の所定位置に蒸着用マスク31を重ねた状態で基板ホルダ19により保持され、成膜時、この状態で、矢印Aで示すように回転する。蒸着用マスク31の構成については、図3(a)、(b)を参照して後述するが、素子基板2に対する成膜パターンに対応するマスク開口部32が形成されている。
図2は、マスク蒸着装置の構成を示す概略構成図である。図2に示すように、マスク蒸着装置10では、蒸着室11内の上方位置に、素子基板2(被処理基板)および蒸着用マスク31を保持する基板ホルダ19が配置されている。素子基板2および蒸着用マスク31は、素子基板2の下面側(被成膜面側)の所定位置に蒸着用マスク31を重ねた状態で基板ホルダ19により保持され、成膜時、この状態で、矢印Aで示すように回転する。蒸着用マスク31の構成については、図3(a)、(b)を参照して後述するが、素子基板2に対する成膜パターンに対応するマスク開口部32が形成されている。
蒸着室11内の下方位置には、素子基板2に向けて蒸着分子や蒸着原子を供給する蒸着源12が配置されており、蒸着源12は、蒸着材料を内部に保持する坩堝121、坩堝121内の蒸着材料を加熱するためのヒータ122、および坩堝121の上部開口を開閉するシャッタ123などを備えている。
(蒸着用マスク31の構成)
図3(a)、(b)は蒸着用マスクの説明図である。図3(a)、(b)に示すマスク部材30A、30Bのうち、図3(a)に示すマスク部材30Aは、厚さが約0.25〜0.5mmの矩形薄板状の蒸着用マスク31を矩形枠状の枠体33に取り付けた構成となっている。蒸着用マスク31および枠体33は各々、金属材料(例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金等)、ガラス、セラミックス、シリコンなどからなり、蒸着用マスク31についてはシリコン基板からなることが好ましい。蒸着用マスク31は、素子基板2に対する成膜パターンに対応する複数のマスク開口部32が、並行かつ一定間隔に形成されている。蒸着用マスク31がシリコン基板からなる場合、マスク開口部32は、フォトリソグラフィ技術、およびテトラメチル酸化アルミニウムなどの有機系の水酸化物、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの無機系の水酸化物などのアルカリ水溶液を用いたウエットエッチング技術により形成される。枠体33は、蒸着用マスク31と略同等の大きさの開口部340が形成された支持基板34と、蒸着用マスク31のマスク開口部32の間に配置されてマスク開口部32の間を支持する梁部35と、梁部35に対して長手方向の張力を付与させて支持基板34に固定する固定部材36とを備えている。梁部35は、マスク開口部32の間のうち、マスク開口部32の長手方向に沿うように配置されており、マスク開口部32で挟まれた領域よりも狭い幅寸法を備えている。梁部35は、金属材料(例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金等)、ガラス、セラミックス、シリコン、SUS430などにより構成されている。
図3(a)、(b)は蒸着用マスクの説明図である。図3(a)、(b)に示すマスク部材30A、30Bのうち、図3(a)に示すマスク部材30Aは、厚さが約0.25〜0.5mmの矩形薄板状の蒸着用マスク31を矩形枠状の枠体33に取り付けた構成となっている。蒸着用マスク31および枠体33は各々、金属材料(例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金等)、ガラス、セラミックス、シリコンなどからなり、蒸着用マスク31についてはシリコン基板からなることが好ましい。蒸着用マスク31は、素子基板2に対する成膜パターンに対応する複数のマスク開口部32が、並行かつ一定間隔に形成されている。蒸着用マスク31がシリコン基板からなる場合、マスク開口部32は、フォトリソグラフィ技術、およびテトラメチル酸化アルミニウムなどの有機系の水酸化物、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの無機系の水酸化物などのアルカリ水溶液を用いたウエットエッチング技術により形成される。枠体33は、蒸着用マスク31と略同等の大きさの開口部340が形成された支持基板34と、蒸着用マスク31のマスク開口部32の間に配置されてマスク開口部32の間を支持する梁部35と、梁部35に対して長手方向の張力を付与させて支持基板34に固定する固定部材36とを備えている。梁部35は、マスク開口部32の間のうち、マスク開口部32の長手方向に沿うように配置されており、マスク開口部32で挟まれた領域よりも狭い幅寸法を備えている。梁部35は、金属材料(例えばステンレス、インバー、42アロイ、ニッケル合金等)、ガラス、セラミックス、シリコン、SUS430などにより構成されている。
図3(b)に示すマスク部材30Bは、ベース基板をなす支持基板37に、複数のチップ状の蒸着用マスク31を取り付けた構成を有しており、複数の蒸着用マスク31は各々、アライメントされて支持基板37に陽極接合や接着剤などの方法で接合されている。支持基板37には、複数の開口部370が平行、かつ一定間隔で設けられており、複数の蒸着用マスク31は各々、開口部370を塞ぐように支持基板37上に固定されている。蒸着用マスク31には、素子基板2に対する成膜パターンに対応するマスク開口部32が複数一定間隔で平行に設けられている。蒸着用マスク31は、面方位(100)を有する単結晶シリコンや、面方位(110)を有する単結晶シリコンなどからなり、マスク開口部32は、フォトリソグラフィ技術、およびテトラメチル酸化アルミニウムなどの有機系の水酸化物、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの無機系の水酸化物などのアルカリ水溶液を用いたウエットエッチング技術により形成される。支持基板37としては、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス、石英などからなる透明基板が用いられている。
[実施の形態1]
(蒸着用マスクの構成)
図4(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1に係る蒸着用マスクおよびマスク蒸着法を模式的に示す縦断面図、および蒸着用マスクを素子基板からみたときの平面図である。
(蒸着用マスクの構成)
図4(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1に係る蒸着用マスクおよびマスク蒸着法を模式的に示す縦断面図、および蒸着用マスクを素子基板からみたときの平面図である。
図1に示す有機EL装置1の製造工程のうち、電子注入輸送層7の膜厚を、以下の関係
青色のサブ画素3(B)<緑色のサブ画素3(G)<赤色のサブ画素3(R)
を満たすようにマスク蒸着法により形成するにあたって、本形態では、図3を参照して説明した蒸着用マスク31を、以下に説明するように構成する。
青色のサブ画素3(B)<緑色のサブ画素3(G)<赤色のサブ画素3(R)
を満たすようにマスク蒸着法により形成するにあたって、本形態では、図3を参照して説明した蒸着用マスク31を、以下に説明するように構成する。
図4(a)には、画素電極4、正孔注入輸送層5および発光層6を形成し終えた素子基板2に対して、電子注入輸送層7をマスク蒸着により形成する様子を示してあり、素子基板2において隔壁24で囲まれた領域の底部には、電子注入輸送層7の目標成膜厚が異なる3種類の被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)が存在することになる。ここで、蒸着用マスク31は、隔壁24の上端面に当接している。このため、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)の底面と蒸着用マスク31との間には所定の隙間が存在する。
被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)における電子注入輸送層7の目標成膜厚の比は、例えば、
3:2:1
である。
3:2:1
である。
本形態の蒸着用マスク31では、図3(a)、(b)に示すマスク開口部32として、図4(a)、(b)に示すように、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)の各々に対応する3種類のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)を構成し、3種類のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)のうち、目標成膜厚が厚い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部は、目標成膜厚が薄い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部に比して、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率を大きくしてある。
具体的には、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)を比較すると、各々は同一面積の矩形形状になっているので、まず、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)の出側開口322(R)、322(G)、322(B)は、いずれも同一面積の矩形形状にしてある。ここで、出側開口322(R)、322(G)、322(B)の縁部分は、隔壁24の上端面の縁部分と重なっているが、隔壁24の側面はテーパ面になっているので、出側開口322(R)、322(G)、322(B)は、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)よりも大きい。
次に、蒸着用マスク31では、出側開口322(R)、322(G)、322(B)から入側まで、入側に向けて開口幅が狭まるテーパ面によって側面壁が形成され、最も入側に位置する底部には、サイズの異なる矩形の入側開口321(R)、入側開口321(G)、入側開口321(B)が1つずつ形成されている。ここで、マスク開口部32(R)の入側開口321(R)の面積、マスク開口部32(G)の入側開口321(G)の面積、マスク開口部32(B)の入側開口321(B)の面積の比は、
3:2:1
に設定されている。
3:2:1
に設定されている。
このため、マスク開口部32(R)における出側開口322(R)に対する入側開口321(R)の面積比率、マスク開口部32(G)における出側開口322(G)に対する入側開口321(G)の面積比率、マスク開口部32(B)における出側開口322(B)に対する入側開口321(B)の面積比率は、以下の比
3:2:1
になっている。
3:2:1
になっている。
このような構成のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)は、蒸着用マスク31がシリコン基板からなる場合、フォトリソグラフィ技術、およびテトラメチル酸化アルミニウムなどの有機系の水酸化物、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの無機系の水酸化物などのアルカリ水溶液を用いたウエットエッチング技術により形成される。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、素子基板2に蒸着用マスク31を重ねて蒸着を行い、素子基板2において、蒸着用マスク31に形成されているマスク開口部32に対応する領域に電子注入輸送層7を形成する。その際、蒸着粒子流は、マスク開口部32の入側開口321からマスク開口部32に進入した後、出側開口322から出て素子基板2の被成膜領域20に到達する。その間、蒸着粒子は、蒸着用マスク31の厚さに相当する空間、および出側開口322から被成膜領域20に至る空間内を発散しながら飛翔する。その結果、蒸着粒子は、入側開口321が狭くても、被成膜領域20に略均一に到達し、電子注入輸送層7を形成する。従って、素子基板2において蒸着粒子が到達する領域の面積は、マスク開口部32の出側開口322の面積によって規定される。また、マスク開口部32を通過する蒸着粒子の量は、マスク開口部32の入側開口321の面積によって規定される。
以上説明したように、本形態では、素子基板2に蒸着用マスク31を重ねて蒸着を行い、素子基板2において、蒸着用マスク31に形成されているマスク開口部32に対応する領域に電子注入輸送層7を形成する。その際、蒸着粒子流は、マスク開口部32の入側開口321からマスク開口部32に進入した後、出側開口322から出て素子基板2の被成膜領域20に到達する。その間、蒸着粒子は、蒸着用マスク31の厚さに相当する空間、および出側開口322から被成膜領域20に至る空間内を発散しながら飛翔する。その結果、蒸着粒子は、入側開口321が狭くても、被成膜領域20に略均一に到達し、電子注入輸送層7を形成する。従って、素子基板2において蒸着粒子が到達する領域の面積は、マスク開口部32の出側開口322の面積によって規定される。また、マスク開口部32を通過する蒸着粒子の量は、マスク開口部32の入側開口321の面積によって規定される。
ここに本形態では、複数のマスク開口部32には、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率が異なる複数種類のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)が含まれているので、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率が大きいマスク開口部32に対応する領域には膜厚の厚い電子注入輸送層7が形成され、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率が小さいマスク開口部32に対応する領域には膜厚の薄い電子注入輸送層7が形成される。従って、本形態によれば、1回の蒸着工程により、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)毎に異なる膜厚の注入輸送層7を形成することができ、膜厚の種類に相当する複数回の蒸着工程を行なう必要がない。それ故、有機EL装置1の生産性を向上することができる。
[実施の形態2]
図5(a)、(b)、(c)は各々、本発明の実施の形態2に係る蒸着用マスクおよびマスク蒸着法を模式的に示す縦断面図、蒸着用マスクを素子基板からみたときの平面図、および蒸着粒子の動きを模式的に示す説明図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明は省略する。
図5(a)、(b)、(c)は各々、本発明の実施の形態2に係る蒸着用マスクおよびマスク蒸着法を模式的に示す縦断面図、蒸着用マスクを素子基板からみたときの平面図、および蒸着粒子の動きを模式的に示す説明図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明は省略する。
実施の形態1では、入側開口321の数が等しく、入側開口321の1つ当たりの面積が異なる構成であったが、本形態では、以下に説明するように、入側開口321の1つ当たりの面積が等しく、入側開口321の数を相違させてもよい。
図5(a)には、画素電極4、正孔注入輸送層5および発光層6を形成し終えた素子基板2に対して、電子注入輸送層7を形成する様子を示してあり、素子基板2には、電子注入輸送層7の目標成膜厚が異なる3種類の被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)が存在することになる。ここで、素子基板2には隔壁24が形成されており、蒸着用マスク31は、隔壁24の上端面に当接させる。このため、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)の底面と蒸着用マスク31との間には所定の隙間が存在する。
被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)における電子注入輸送層7の目標成膜厚の比は、本形態でも、
3:2:1
である。
3:2:1
である。
本形態の蒸着用マスク31では、図3(a)、(b)に示すマスク開口部32として、図5(a)、(b)に示すように、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)の各々に対応する3種類のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)を構成し、3種類のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)のうち、目標成膜厚が厚い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部は、目標成膜厚が薄い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部に比して、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率を大きくしてある。
より具体的には、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)を比較すると、各々は同一面積の矩形形状になっているので、まず、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)の出側開口322(R)、322(G)、322(B)は、いずれも同一面積の矩形形状にしてある。ここで、出側開口322(R)、322(G)、322(B)の縁部分は、隔壁24の上端面の縁部分と重なっているが、隔壁24の側面はテーパ面になっているので、出側開口322(R)、322(G)、322(B)は、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)よりも大きい。
次に、蒸着用マスク31では、出側開口322(R)、322(G)、322(B)から入側まで、入側に向けて開口幅が狭まるテーパ面によって側面壁が形成され、最も入側に位置する底部には、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)のいずれにも、同一サイズの丸穴からなる入側開口321(R)、入側開口321(G)、入側開口321(B)が形成されている。
丸穴の数(入側開口321(R)、入側開口321(G)、入側開口321(B)の数)は、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)毎に相違しており、その数は、
3:2:1
になっている。従って、マスク開口部32(R)の入側開口321(R)の総面積、マスク開口部32(G)の入側開口321(G)の総面積、マスク開口部32(B)の入側開口321(B)の総面積の比は、
3:2:1
である。このため、マスク開口部32(R)における出側開口322(R)に対する入側開口321(R)の面積比率、マスク開口部32(G)における出側開口322(G)に対する入側開口321(G)の面積比率、マスク開口部32(B)における出側開口322(B)に対する入側開口321(B)の面積比率は、以下の比
3:2:1
になっている。
3:2:1
になっている。従って、マスク開口部32(R)の入側開口321(R)の総面積、マスク開口部32(G)の入側開口321(G)の総面積、マスク開口部32(B)の入側開口321(B)の総面積の比は、
3:2:1
である。このため、マスク開口部32(R)における出側開口322(R)に対する入側開口321(R)の面積比率、マスク開口部32(G)における出側開口322(G)に対する入側開口321(G)の面積比率、マスク開口部32(B)における出側開口322(B)に対する入側開口321(B)の面積比率は、以下の比
3:2:1
になっている。
このような構成のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)も、蒸着用マスク31がシリコン基板からなる場合、フォトリソグラフィ技術、およびテトラメチル酸化アルミニウムなどの有機系の水酸化物、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの無機系の水酸化物などのアルカリ水溶液を用いたウエットエッチング技術により形成される。
以上説明したように、本形態でも、実施の形態1と同様、複数のマスク開口部32には、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率が異なる複数種類のマスク開口部32(R)、32(G)、32(B)が含まれ、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率が大きいマスク開口部32に対応する領域には膜厚の厚い電子注入輸送層7が形成され、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率が小さいマスク開口部32に対応する領域には膜厚の薄い電子注入輸送層7が形成される。従って、本形態によれば、1回の蒸着工程により、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)毎に異なる膜厚の注入輸送層7を形成することができるなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。
また、本形態では、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)のいずれにおいても、入側開口321(R)、321(G)、321(B)は複数の丸穴からなる。このため、図5(c)に示すように、マスク開口部32(R)、32(G)、32(B)では、丸穴からなる複数の入側開口321(R)、321(G)、321(B)から分散して蒸着粒子が進入した後、発散しながら、素子基板2に向けて進行する。その際、出側開口322(R)、322(G)、322(B)のいずれの位置からも略均一な量の蒸着粒子が出て行くので、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)内での膜厚ばらつきを抑えることができる。
[その他の実施の形態]
本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施の形態では、出側開口322(R)、322(G)、322(B)の面積が等しく、入側開口321(R)、321(G)、321(B)の面積が異なる構成であったが、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)の面積が相違している場合には、出側開口322(R)、322(G)、322(B)の面積を相違させたうえで、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率を相違させればよい。
本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施の形態では、出側開口322(R)、322(G)、322(B)の面積が等しく、入側開口321(R)、321(G)、321(B)の面積が異なる構成であったが、被成膜領域20(R)、20(G)、20(B)の面積が相違している場合には、出側開口322(R)、322(G)、322(B)の面積を相違させたうえで、出側開口322の面積に対する入側開口321の面積の比率を相違させればよい。
また、上記形態については、真空蒸着法により成膜を行う場合を例に説明したが、スパッタ成膜法やイオンプレーティング法などの蒸着法を採用する場合にも本発明を適用することができる。また、近年、イオンプレーティング法についてはプラズマを利用したプラズマコーティングが提案されており、かかる蒸着法に対しても、本発明を適用することができる。
1・・有機EL装置、2・・素子基板、3・・有機EL素子、6・・発光層、7・・電子注入輸送層、9・・有機EL素子、10・・マスク蒸着装置、12・・蒸着源、31・・蒸着用マスク、24・・隔壁、32・・マスク開口部、321・・マスク開口部の入側開口、322・・マスク開口部の出側開口
Claims (9)
- 複数のマスク開口部が形成された蒸着用マスクにおいて、
前記複数のマスク開口部には、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率が異なる複数種類のマスク開口部が含まれていることを特徴とする蒸着用マスク。 - 前記複数種類のマスク開口部の間では、前記出側開口の面積が等しく、前記入側開口の面積が異なることを特徴とする請求項1に記載の蒸着用マスク。
- 前記複数種類のマスク開口部の間では、前記入側開口の数が等しく、当該入側開口の1つ当たりの面積が異なることを特徴とする請求項2に記載の蒸着用マスク。
- 前記複数種類のマスク開口部の間では、前記入側開口の1つ当たりの面積が等しく、当該入側開口の数が異なることを特徴とする請求項2に記載の蒸着用マスク。
- 前記マスク開口部では、前記入側開口が円形状をもって複数、形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の蒸着用マスク。
- 被処理基板の複数の被成膜領域の各々に対応する複数のマスク開口部が形成された蒸着用マスクを前記被処理基板に重ねた状態で蒸着を行なうマスク蒸着法において、
前記複数の被成膜領域には、目標成膜厚が異なる複数種類の被成膜領域が含まれているとともに、前記複数のマスク開口部には、前記複数種類の被成膜領域に対応する複数種類のマスク開口部が含まれ、
前記複数種類のマスク開口部のうち、目標成膜厚が厚い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部は、目標成膜厚が薄い被成膜領域に対応する種類のマスク開口部に比して、出側開口の面積に対する入側開口の面積の比率が大きいことを特徴とするマスク蒸着法。 - 前記複数種類のマスク開口部の間では、前記出側開口の面積が等しく、前記入側開口の面積が異なることを特徴とする請求項6に記載のマスク蒸着法。
- 前記マスク開口部では、前記入側開口が円形状をもって複数、形成されていることを特徴とする請求項6乃至7の何れか一項に記載のマスク蒸着法。
- 請求項6乃至8の何れか一項に記載のマスク蒸着法を用い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、
前記被処理基板は、各画素毎に有機エレクトロルミネッセンス素子が形成される素子基板であり、
前記画素には、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する複数の層のうちの少なくとも一層が、画素間で材料が同一で膜厚が異なる複数種類の画素が含まれて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。
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