JP2011225924A - メタルマスク及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の成膜パターン形成を実現させるためのメタルマスクを提供する。
【解決手段】金属フレーム１０に、所定の開孔パターン（開孔部１２）が形成された金属箔１１が接合されているメタルマスク１であって、金属フレーム１０の内縁１０ａよりも内側に基板２０を配置し、基板２０を金属箔１１のみで支持し、金属箔１１の基板２０の縁部と対向する部分において、金属箔１１の厚さ方向に段差を設けて基板２０の縁部と金属箔（１１ｂ）とが接触しない構造としたこと特徴とする、メタルマスク１。
【選択図】図２

Description

本発明は、メタルマスク及び成膜装置に関する。

従来から金属フレームに金属箔を接合させてなる成膜用のメタルマスクは、様々な分野で使用されている。

現在、開発が進められている有機ＥＬ素子は、その製造方法は大きく分けて２種類に分類される。即ち、高分子の有機材料からなる薄膜を塗布法により形成し素子を作製する方法と、低分子の有機材料からなる薄膜を真空蒸着法により形成し素子を作製する方法とがある。また作製する有機ＥＬ素子は、発光及びこの発光の取り出し方という観点から大きく分けて２種類に分類される。即ち、素子の発光を一律白色にして、カラーフィルターを使用してＲＧＢの色をそれぞれ取り出す方法と、ＲＧＢのいずれかを発光する素子をそれぞれ用意して各素子からＲＧＢの色を直接取り出す方法と、がある。いずれの方法を採用するにしても素子を構成する薄膜を必要な部分にのみ形成する必要があるため、素子を形成する際には、高精細の開孔を有したマスクが使用されている。そして有機化合物層及び金属層等の無機化合物層をシャドウイングによるマスク成膜で形成している。特に、カラーフィルターを使用しない有機ＥＬ素子を備えるデバイスを作製する際には、作製する際に使用されるメタルマスクは開孔、位置精度及び開孔ピッチに高い精度が求められる。

メタルマスクの具体例としては、厚さ数十μｍ〜数百μｍの金属箔にテンションをかけつつ溶接法によりこの金属箔を金属フレームに接合してなるメタルマスクが開示されている（特許文献１参照）。このメタルマスクを使用することで、高精細のストライプ開孔パターンが実現されている。

特開２００４−３２３８８８号公報

上述したメタルマスクを用いてマスク成膜を行う場合、基板とメタルマスクとをアライメントしてから両者を重ね合わせた後、蒸着源又はスパッタリングターゲット等の蒸発源に対向した状態で基板を固定し成膜を行う。

この際、基板とメタルマスクとの間における隙間の発生を防止するため、マグネット吸着法又は押圧法（外力により押し付ける方法）により、基板とメタルマスクとの密着性を確保していた。ここでマグネット吸着法又は押圧法を採用した場合、基板の縁部や角部が金属箔を介して金属フレーム上に載置される形で固定される。このため基板は、金属フレーム上に載置されている領域では金属フレーム形状にならった状態で固定される。しかし、金属フレームより内側の領域、即ち、基板が金属箔にのみ載置されている領域では基板の自重により撓みが生じる。このため金属フレームよりも内側の領域においては、基板に応力が集中することで基板と箔との間に隙間が発生することで成膜の精細度が低くなり所望の成膜パターンが得られないという課題がある。

上述したように、基板の縁部を上方から押圧すると、基板の縁部は金属フレームにならった状態で固定されるが、金属フレームより内側の領域で生じる基板の自重による撓みは依然解消されていない。このため基板の、特に、金属フレーム内縁より内側の領域において応力が集中し、基板と金属箔との間に新たな隙間が発生してしまう。その結果、新たに生じた隙間へ蒸着材料が回り込むことで着膜パターン太り、ボケ等が発生し所望の着膜パターンが得られない、即ち、隣り合った画素同士での混色等の不良を招いてしまうという問題が生じた。

本発明は上記課題・問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高精度の成膜パターン形成を実現させるためのメタルマスクを提供することである。

本発明のメタルマスクは、金属フレームに、所定の開孔パターンが形成された金属箔が接合されているメタルマスクであって、
該金属フレームの内縁よりも内側に基板を配置し、該基板を該金属箔のみで支持し、
該金属箔の該基板の縁部と対向する部分において、該金属箔の厚さ方向に段差を設けて該基板の縁部と該金属箔とが接触しない構造としたこと特徴とする。

本発明のメタルマスク及び成膜装置では、金属フレーム上に基板とメタルマスクを固定する押さえ機構がない。このため外部からの押圧によって基板に応力がかからないことから、基板全面にわたって基板とマスクとの密着性が確保できる。また本発明のメタルマスクは、基板の縁部に対向する部分の金属箔において金属箔の厚さ方向に段差を設けて基板の縁部が金属箔に接触しないようにすることにより、基板の縁部の接触による金属箔の変形を防止することができる。

従って、本発明によれば、高精度の成膜パターン形成を実現させるためのメタルマスクを提供することができる。

本発明のメタルマスクにおける実施形態の例を示す平面模式図である。 本発明のメタルマスクの作用を示す模式図である。 本発明の成膜装置における実施形態の例を示す模式図である。 基板搬送手段の具体例を示す断面模式図である。 実施例で使用したメタルマスクを示す平面模式図である。

本発明のメタルマスクは、金属フレームに、所定の開孔パターンが形成された金属箔が接合されているメタルマスクである。また本発明のメタルマスクは、金属フレームの内縁よりも内側に基板を配置し、この基板を金属箔のみで支持するものである。さらに本発明のメタルマスクは、金属箔の基板の縁部と対向する部分において、金属箔の厚さ方向に段差を設けて基板の縁部と金属箔とが接触しない構造としている。

以下、図面を参照しながら本発明のメタルマスクの実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明のメタルマスクにおける実施形態の例を示す平面模式図である。本発明の成膜用メタルマスク１は、金属フレーム１０と、金属箔１１とから構成される。本発明のメタルマスクにおいて、金属箔１１は、溶接等により金属フレーム１０に接合されている。

本発明のメタルマスクにおいて、金属フレーム１０は、その内縁が基板の大きさよりも広く設計する。こうすることで基板が金属フレーム１０の内縁よりも内側に配置される。即ち、基板が金属箔１１にのみ載置・支持され、金属箔１１と基板との間に隙間が生じにくくなる。

金属箔１１は、その中央部に所定の開孔パターンが形成される開孔部１２が設けられている。また本発明において、金属箔１１は、膜厚が少なくとも２種類存在する金属薄膜である。具体的には、開孔部１２やその周辺の領域である第１の領域１１ａと、開孔部１２から一定の距離があり金属フレーム１０に近い第２の領域１１ｂとが存在し、第１の領域１１ａと第２の領域１１ｂとの境界において厚さ方向に段差が設けられることになる。ここで第１の領域１１ａの膜厚は第２の領域１１ｂの膜厚よりも厚めに設計されている。こうすることにより、基板を第１の領域１１ａに選択的に載置したときに基板の縁部が第２の領域１１ｂと接していない状態になる。

図２は、本発明のメタルマスクの作用を示す模式図であり、（ａ）は、平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の点線囲み部分の部分拡大図である。

上述したように、金属フレーム１０の内縁１０ａは、基板２０の大きさよりも広く設計されているので、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、基板２０を金属フレーム１０上に載置することなく金属箔１１上にのみ載置することができる。

ここで基板２０を金属箔１１上に載置する際には、開孔部１２を有する第１の領域１１ａに基板２０が載置されるように位置合わせが行われる。そして基板２０が第１の領域１１ａに載置されるときに、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、第１の領域１１ａの膜厚が第２の領域１１ｂの膜厚よりも厚めに設計されているため、基板２０の縁部が第２の領域に接触することがない。このため、基板２０の縁部の接触による金属箔１１、特に、第２の領域１１ｂの変形を防ぐことができる。尚、図２（ａ）に示されるように、第１の領域１１ａは、基板２０よりも狭く設計するのが望ましい。こうすることで基板２０の縁部が第１の領域と接触することがないので、第１の領域１１ａにおいて基板２０の縁部の接触による変形を防ぐことができる。

本発明のメタルマスクは、上述した構成を有することにより、基板２０の縁部近傍おける応力集中が無くなるので、基板２０は金属箔１１の第１の領域の全面で密着させることができる。

次に、図面を参照しながら本発明の成膜装置の実施形態を詳細に説明する。図３は、本発明の成膜装置における実施形態の例を示す断面模式図である。図３の成膜装置３０は、少なくとも本発明のメタルマスク１と、メタルマスク１の下方に設けられる蒸着源３１と、基板位置ずれ防止機構３２と、を有している。ここで基板位置ずれ防止機構３２は、基板２０の上方を押圧して基板の位置ずれを防止する装置である。この基板位置ずれ防止機構３２で基板２０を押圧する際に、押圧の強さは、基板２０の位置ズレが防止できる強さ、即ち、基板２０に歪応力がかからない強さであれば十分である。このように基板位置ずれ防止機構３２を用いてメタルマスク１上に基板２０を設置することにより、基板２０の縁部近傍における応力集中が無くなるので、基板２０は、金属箔１１、特に、開孔部１２を有する第１の領域１１ａの全面で密着させることが可能になる。尚、押圧による基板の位置ずれ防止を効率よく行うという観点で、基板位置ずれ防止機構３２は、基板２０と接触する押圧部材が摩擦係数の大きい材料であるのが好ましい。

尚、図３の成膜装置３０において、基板２０を選択的に金属箔１１の第１の領域１１ａに設置させる方法は、特に限定されるものではない。例えば、図４に示される基板昇降ピン４０を用いて４箇所ある基板の角部を支持し、この基板昇降ピン４０の上下動を利用して金属箔１１の第１の領域１１ａ上に選択的に基板２０を設置するという方法がある。ここで図４に示される基板昇降ピン４０を用いる際には、金属箔１１に、基板昇降ピン４０を挿入することができる開口（図示せず）を予め設けることが好ましい。

図１のメタルマスク及び図２の成膜装置を用いた基板２０上に有機薄膜を膜厚１００ｎｍで成膜した。次に、薄膜が形成された基板を成膜装置から取り出し、基板上に形成された成膜パターンを観察した。図５は、本実施例で使用したメタルマスクを示す平面模式図である。図５のメタルマスクの金属箔１１には、第１の領域１１ａに、５０μｍ幅のスリット状の開孔を有した２．５インチパネル用のパターン（開孔部１２）が３０面形成されている。

下記表１に着膜パターンの観察結果を示す。尚、下記表１は、各開孔パターンの成膜状態を示すものであり、表中のＡ〜Ｅ及び１〜６は、図５中のＡ〜Ｅ及び１〜６にそれぞれ対応している。

表１からわかるように内外周問わず基板の全面において成膜パターンの太り、ボケの発生は無く、パターン形状、開孔精度ともに問題の無い良好な着膜パターンであった。

［比較例１］
従来のメタルマスク及び成膜装置を用いたことを除いては、実施例１と同様に基板上に有機薄膜を形成した。続いて実施例１と同様に、基板上に形成された成膜パターンを観察した。

下記表２に着膜パターンの観察結果を示す。

表２からわかるように外周部において、金属箔と基板との密着不良に起因する成膜パターン太り、ボケが発生した。これによりパターン形状、開孔精度が悪化し、成膜パターンが不良となった。

１：メタルマスク、１０：金属フレーム、１１：金属箔、１２：開孔部、２０：基板

Claims (2)

1. 金属フレームに、所定の開孔パターンが形成された金属箔が接合されているメタルマスクであって、
   該金属フレームの内縁よりも内側に基板を配置し、該基板を該金属箔のみで支持し、
   該金属箔の該基板の縁部と対向する部分において、該金属箔の厚さ方向に段差を設けて該基板の縁部と該金属箔とが接触しない構造としたこと特徴とする、メタルマスク。
2. 請求項１に記載のメタルマスクを備えることを特徴とする、成膜装置。

Images