JP2013077541A - 薄膜パターン形成方法及び有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細な薄膜パターンの形成を容易に行い得るようにする。
【解決手段】平板に薄膜パターンよりも形状寸法の大きい開口部を形成した保持部材を基板上に予め定められた薄膜パターン形成領域が開口部内に位置するように位置合わせした状態で、該保持部材と基板との間に可視光を透過する樹脂製のフィルムを挟持し、基板上の薄膜パターン形成領域に対応したフィルム部分にレーザ光を照射し、当該部分のフィルムに薄膜パターンと形状寸法の同じ開口パターンを設けてマスクを形成し、基板上の薄膜パターン形成領域にマスクの開口パターンを介して成膜した後、マスクを剥離して基板上に一定形状の薄膜パターンを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に一定形状の薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法に関し、特に高精細な薄膜パターンの形成を容易に行い得るようにする薄膜パターン形成方法及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に係るものである。

従来、この種の薄膜パターン形成方法は、所定のパターンに対応した形状の開口を有するマスクを基板に対して位置合わせした後、該基板上に密着させ、その後マスクを介して基板に対するパターンニング成膜するものであった（例えば、特許文献１参照）。

また、他の薄膜パターン形成方法は、所定の成膜パターンに対応した複数の開口が設けられた強磁性体から成るメタルマスクを基板の一面を覆うように基板に密着させると共に、基板の他面側に配置された磁石の磁力を利用してメタルマスクを固定し、真空蒸着装置の真空槽内で上記メタルマスクの開口を通して基板の一面に蒸着材料を付着させ、薄膜パターンを形成するものであった（例えば、特許文献２参照）。

さらに他の薄膜パターン形成方法は、例えば有機ＥＬ素子の製造方法において、透明基板上に形成された陽極上に正孔注入層又は正孔輸送層を形成し、その上に発光層をインクジェット方式によりパターン形成するものであった（例えば、特許文献３参照）。

そして、別の薄膜パターン形成方法は、基材フィルム上に光−熱変換層を形成し、その上に有機ＥＬ層からなる転写層を形成したドナーフィルムを基材フィルムが外側になるようにして基板上に貼り付け、基材フィルム側からレーザ光を照射して局所的に発生する熱エネルギーを利用して上記転写層を選択的に基板上に転写するようになっていた（例えば、特許文献４参照）。

特開２００３−７３８０４号公報 特開２００９−１６４０２０号公報 特開２０００−２０８２５４号公報 特開２００２−２１６９５７号公報

しかし、このような従来の薄膜パターン形成方法において、上記特許文献１に記載の方法では、使用するマスクが、一般に、薄い金属板に所定形状の開口を例えばエッチング等により形成して作られるので、開口を高精度に形成することが困難であり、又金属板の熱膨張による位置ずれや反り等の影響で例えば３００ｄｐｉ以上の高精細な薄膜パターンの形成が困難であった。

また、上記特許文献２に記載の方法では、上記特許文献１よりも基板とマスクとの密着性は改善されるものの、例えば有機ＥＬ表示装置を製造する場合、色毎にマスクを取り替える必要があること、及びＴＦＴ基板へのマスクの密着前にＴＦＴ基板とマスクとの精密な位置合わせが必要であること等により、有機ＥＬ表示装置の発光層形成工程のタクトを短縮することが困難であった。

さらに、上記特許文献３に記載の方法では、高精細な薄膜パターンの形成が可能であるものの、高分子材料による層間の材料同士が溶解し易く、例えば有機ＥＬに不可欠なヘテロ構造を持たせることが困難であった。また、溶媒内の不純物の除去が困難であるため、充分な性能を得ることが難しかった。

そして、上記特許文献４に記載の方法では、例えば有機ＥＬ表示装置の製造においては、複数の画素に対して照射するレーザ光の強度分布が不均一であるため、被照射面での温度分布が不均一となり、その結果、転写層である有機ＥＬ層の幅、形状、膜質等にばらつきが生じるという問題がある。また、ドナーフィルムの密着性が悪いときには、未転写領域が発生する場合がある。さらに、ドナーフィルムの剥離を防ぐための保護層や接着層など、機能の異なる複数の層が必要であり、且つ相互に不具合が発生しないようにする必要があり、製造コストを抑えることが難しいという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、高精細な薄膜パターンの形成を容易に行い得るようにする薄膜パターン形成方法及び有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による薄膜パターン形成方法は、基板上に一定形状の薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法であって、平板に前記薄膜パターンよりも形状寸法の大きい開口部を形成した保持部材を前記基板上に予め定められた薄膜パターン形成領域が前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で、該保持部材と前記基板との間に可視光を透過する樹脂製のフィルムを挟持するステップと、前記基板上の前記薄膜パターン形成領域に対応した前記フィルム部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記フィルムに前記薄膜パターンと形状寸法の同じ開口パターンを設けてマスクを形成するステップと、前記基板上の前記薄膜パターン形成領域に前記マスクの前記開口パターンを介して成膜するステップと、前記マスクを剥離するステップと、を行うものである。

このような構成により、平板に薄膜パターンよりも形状寸法の大きい開口部を形成した保持部材を基板上に予め定められた薄膜パターン形成領域が開口部内に位置するように位置合わせした状態で、該保持部材と基板との間に可視光を透過する樹脂製のフィルムを挟持し、基板上の薄膜パターン形成領域に対応したフィルム部分にレーザ光を照射し、当該部分のフィルムに薄膜パターンと形状寸法の同じ開口パターンを設けてマスクを形成し、基板上の薄膜パターン形成領域にマスクの開口パターンを介して成膜した後、マスクを剥離して基板上に一定形状の薄膜パターンを形成する。

また、前記フィルムを挟持するステップの前に、前記保持部材に前記フィルムを保持してマスク用部材を形成するステップを行ってもよい。

この場合、前記マスク用部材を形成するステップにおいては、さらに、前記フィルムの面をエッチングして、少なくとも前記保持部材の前記開口部に対応した部分の前記フィルムの厚みを薄くするとよい。

好ましくは、前記フィルムを挟持するステップにおいては、前記フィルムと前記基板との間に可視光を透過する透明部材を介在させ、前記透明部材は、前記マスクを形成するステップと前記成膜ステップとの間で抜き取られるのが望ましい。

さらに好ましくは、前記保持部材は、磁性体を含んで構成され、前記フィルムを挟持するステップにおいては、内部に静磁界発生手段を備えたステージ上に前記基板を載置した後、前記静磁界発生手段の静磁界により前記保持部材を前記基板上に吸着して前記フィルムを挟持するのがよい。

又は、前記保持部材は、非磁性体を含んで構成され、前記フィルムを挟持するステップにおいては、一定の電圧を印加可能に構成されたステージ上に前記基板を載置した後、前記ステージに電圧を印加し、前記保持部材を前記基板上に静電吸着して前記フィルムを挟持してもよい。

より好ましくは、前記レーザ光は、波長が４００ｎｍ以下であるのが望ましい。

また、本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法は、ＴＦＴ基板のアノード電極上に対応色の有機ＥＬ層を形成して有機ＥＬ表示装置を製造する有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、平板に前記有機ＥＬ層のパターンよりも形状寸法の大きい開口部を形成した保持部材を前記ＴＦＴ基板上の特定色のアノード電極が前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で、該保持部材と前記ＴＦＴ基板との間に可視光を透過する樹脂製のフィルムを挟持するステップと、前記ＴＦＴ基板上の前記特定色のアノード電極に対応した前記フィルム部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記フィルムに前記有機ＥＬ層のパターンと形状寸法の同じ開口パターンを設けてマスクを形成するステップと、前記ＴＦＴ基板上の前記特定色のアノード電極上に前記マスクの前記開口パターンを介して前記特定色の有機ＥＬ層を成膜形成するステップと、前記マスクを剥離するステップと、を含むものである。

このような構成により、平板に有機ＥＬ層のパターンよりも形状寸法の大きい開口部を形成した保持部材をＴＦＴ基板上の特定色のアノード電極が開口部内に位置するように位置合わせした状態で、該保持部材とＴＦＴ基板との間に可視光を透過する樹脂製のフィルムを挟持し、ＴＦＴ基板上の特定色のアノード電極に対応したフィルム部分にレーザ光を照射し、当該部分のフィルムに有機ＥＬ層のパターンと形状寸法の同じ開口パターンを設けてマスクを形成し、ＴＦＴ基板上の特定色のアノード電極上にマスクの開口パターンを介して特定色の有機ＥＬ層を成膜形成した後、マスクを剥離してＴＦＴ基板上のアノード電極上に対応色の有機ＥＬ層を形成する。

また、前記フィルムを挟持するステップの前に、前記保持部材に前記フィルムを保持してマスク用部材を形成するステップを行ってもよい。

この場合、前記マスク用部材を形成するステップにおいては、さらに、前記フィルムの面をエッチングして、少なくとも前記保持部材の前記開口部に対応した部分の前記フィルムの厚みを薄くするとよい。

好ましくは、前記フィルムを挟持するステップにおいては、前記フィルムと前記ＴＦＴ基板との間に可視光を透過する透明部材を介在させ、前記透明部材は、前記マスクを形成するステップと前記成膜ステップとの間で抜き取られるのが望ましい。

さらに好ましくは、前記保持部材は、磁性体を含んで構成され、前記フィルムを挟持するステップにおいては、内部に静磁界発生手段を備えたステージ上に前記ＴＦＴ基板を載置した後、前記静磁界発生手段の静磁界により前記保持部材を前記ＴＦＴ基板上に吸着して前記フィルムを挟持するのがよい。

又は、前記保持部材は、非磁性体を含んで構成され、前記フィルムを挟持するステップにおいては、一定の電圧を印加可能に構成されたステージ上に前記ＴＦＴ基板を載置した後、前記ステージに電圧を印加し、前記保持部材を前記ＴＦＴ基板上に静電吸着して前記フィルムを挟持してもよい。

より好ましくは、前記レーザ光は、波長が４００ｎｍ以下であるのが望ましい。

本発明の薄膜パターン形成方法の発明によれば、基板と保持部材との間に挟持した樹脂製フィルムにレーザ光を照射することにより、開口パターンを形成してマスクを形成するようにしているので、基板とマスクの位置合わせが不要であり、且つマスクが基板面に対して密着固定されるため、従来技術と違って、マスクの撓みや位置ずれが生じたり、マスク下面と基板上面との間の隙間に成膜用の材料分子が回り込んで付着し、薄膜パターンを拡大させたりするおそれがない。したがって、高精細な薄膜パターンの形成を容易に行うことができる。さらに、フィルムが透明であるため、フィルムを通してアノード電極等の基準となる位置が検出可能であり、開口パターンを位置精度よく形成することができる。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法の発明によれば、ＴＦＴ基板に被着させた樹脂製フィルムにレーザ光を照射することにより、開口パターンを形成してマスクを形成するようにしているので、ＴＦＴ基板のアノード電極とマスクの開口パターンとの位置合わせが不要であり、且つマスクが基板面に対して密着固定されるため、従来技術と違って、マスクの撓みや位置ずれが生じたり、マスク下面とＴＦＴ基板上面との間の隙間に有機ＥＬ層の材料分子が回り込んで付着し、有機ＥＬ層の薄膜パターンを拡大させたりするおそれがない。したがって、高精細な有機ＥＬ層の薄膜パターンの形成を容易に行うことができる。これにより、高精細な有機ＥＬ表示装置を製造することができる。

本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法の実施形態を示す図であり、Ｒ有機ＥＬ層形成工程を示す断面説明図である。 上記Ｒ有機ＥＬ層形成工程において使用するマスク用部材の形成について示す説明図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法の実施形態を示す図であり、Ｇ有機ＥＬ層形成工程を示す断面説明図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法の実施形態を示す図であり、Ｂ有機ＥＬ層形成工程を示す断面説明図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法の実施形態を示す図であり、カソード電極層形成工程を示す断面説明図である。 上記有機ＥＬ層形成工程において使用するマスクを形成するためのレーザ加工装置の一構成例を示す正面図である。 上記レーザ加工装置に使用するフォトマスクの一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ線断面矢視図である。 有機ＥＬ層形成工程において使用するマスクの形成過程の変形例を示す断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１〜５は本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法の実施形態を示す工程図である。この有機ＥＬ表示装置の製造方法は、ＴＦＴ基板上のアノード電極上に対応色の有機ＥＬ層を形成して有機ＥＬ表示装置を製造する方法であり、赤色（Ｒ）有機ＥＬ層形成工程と、緑色（Ｇ）有機ＥＬ層形成工程と、青色（Ｂ）有機ＥＬ層形成工程と、カソード電極形成工程とからなる。

図１は、Ｒ有機ＥＬ層形成工程を示す断面説明図である。このＲ有機ＥＬ層形成工程は、有機材料を真空中で加熱してＴＦＴ基板１にその有機材料を蒸着する方法や、インクジェット法などの公知の技術によりＴＦＴ基板１の赤色（Ｒ）に対応したアノード電極２Ｒ上に正孔注入層、正孔輸送層、Ｒ発光層、電子輸送層等、一般的な積層構造をとるように順次成膜してＲ有機ＥＬ層３Ｒを形成する工程であり、磁性体を含んで構成された平板に、Ｒ有機ＥＬ層３Ｒのパターンよりも形状寸法の大きい開口部４を形成した保持部材５に可視光を透過する樹脂製のフィルム６を保持してマスク用部材７を形成する第１ステップ（同図（ａ）参照）と、内部に静磁界発生手段８を備えた磁気チャックステージ９上にＴＦＴ基板１を載置する第２ステップ（同図（ｂ）参照）と、ＴＦＴ基板１上のＲ対応のアノード電極２Ｒが保持部材５の上記開口部４内に位置するように位置合わせしてマスク用部材７をＴＦＴ基板１上に載置する第３ステップ（同図（ｃ）参照）と、上記静磁界発生手段８の静磁界により保持部材５をＴＦＴ基板１上に吸着し、フィルム６をＴＦＴ基板１面に密着させる第４ステップ（同図（ｄ）参照）と、ＴＦＴ基板１上のＲ対応のアノード電極２Ｒに対応したフィルム６部分にレーザ光Ｌを照射し、当該部分のフィルム６にＲ有機ＥＬ層３Ｒのパターンと形状寸法の同じ開口パターン１０を設けてマスク１１を形成する第５ステップ（同図（ｅ）参照）と、ＴＦＴ基板１上のＲ対応のアノード電極２Ｒ上にマスク１１の開口パターン１０を介してＲ有機ＥＬ層３Ｒを成膜形成する第６ステップ（同図（ｆ）参照）と、上記マスク１１を同図に示す矢印Ａ方向に持ち上げて剥離する第７ステップ（同図（ｇ）参照）と、を実行するものである。

より詳細には、先ず、第１ステップにおいては、例えばニッケル板やＮｉＦｅ合金（パーマロイ）等の磁性材料からなる１５μｍ〜５０μｍ程度の厚みの金属板の保持部材５に、ＴＦＴ基板１の複数列のＲ対応のアノード電極２Ｒの配列ピッチと同ピッチで、図２（ａ）に示すように１列に並んだ複数のＲ対応のアノード電極２Ｒが内部に完全に収まる十分な大きさの、複数列の細長状の開口部４をエッチングや打ちぬき等により形成した後、同図（ｂ）に同図（ａ）のＯ−Ｏ線断面で示すように保持部材５の一面に例えば粘着剤を介して例えば厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド等の紫外線レーザアブレーションが可能なフィルム６を貼り付け、次いで、同図（ｃ）に一部拡大して示すように保持部材５側から上記フィルム６を例えばドライエッチングし、上記開口部４に対応した部分のフィルム６の厚みを例えば数μｍ程度まで薄くしてマスク用部材７を形成する。これにより、微細な開口パターンも精度よく形成することが可能となる。なお、フィルム６のエッチングは、保持部材５とは反対側から行ってもよく、又は両側から行ってもよい。また、フィルム６のエッチングは、ドライエッチングではなく、ウエットエッチングであってもよい。さらに、上記保持部材５は、フィルム６の一面の上記開口部４に対応した部分の外側領域にメッキ形成されたものであってもよい。

次に、第２ステップにおいては、図１（ｂ）に示すように、内部に静磁界発生手段８として例えば永久磁石を備えた磁気チャックステージ９上にＴＦＴ基板１のアノード電極２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを形成した面を上側にして載置する。この場合、上記磁気チャックステージ９は、例えば吸着面が平滑に形成されたものである。なお、上記静磁界発生手段８は、図示省略の昇降手段により昇降するようになっており、上記第２ステップにおいては、静磁界発生手段８は、磁気チャックステージ９の底部に下降している。

続いて、第３ステップにおいては、図１（ｃ）に示すように、マスク用部材７のフィルム６側をＴＦＴ基板１側としてＴＦＴ基板１上に載置した後、例えば顕微鏡下でＴＦＴ基板１のＲ対応のアノード電極２Ｒと保持部材５の開口部４とを観察しながら、複数のＲ対応のアノード電極２Ｒが保持部材５の開口部４内に完全に収まるようにマスク用部材７を磁気チャックステージ９の上面に平行な面内で２次元方向に移動及び回転して位置合わせする。この場合、静磁界発生手段８は、磁気チャックステージ９の底部に下降しているので、保持部材５に作用する静磁界強度は小さい。したがって、マスク用部材７は、ＴＦＴ基板１面上を自由に移動することができる。なお、磁気チャックステージ９の上面にＴＦＴ基板１を位置決めして載置可能に凹部を形成し、該凹部の外側に位置決めピンを設けると共に、該位置決めピンに対応して保持部材５に位置決め孔を形成すれば、上記位置決めピンに上記位置決め孔を嵌合するだけでＴＦＴ基板１とマスク用部材７との位置合わせをすることができる。

次いで、第４ステップにおいては、図１（ｄ）に示すように、静磁界発生手段８を磁気チャックステージ９の上部まで上昇させて静磁界を保持部材５に作用させ、保持部材５をＴＦＴ基板１側に吸着してフィルム６をＴＦＴ基板１の上面に密着させる。

次に、第５ステップにおいては、図１（ｅ）に示すように、ＴＦＴ基板１上のＲ対応のアノード電極２Ｒ上にレーザ光Ｌを照射し、当該アノード電極２Ｒ上のフィルム６にＲ対応のアノード電極２Ｒと形状寸法が略同じ開口パターン１０を設けてマスク１１を形成する。ここで使用するレーザは、波長が４００ｎｍ以下のエキシマレーザであり、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのレーザである。このような紫外線のレーザ光Ｌの光エネルギーにより、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド等のフィルム６の炭素結合が一瞬のうちに破壊されて除去されるため、残渣の発生を抑制したクリーンな穴あけ加工を行うことができる。この場合、レーザ光Ｌの照射による熱的過程を使用しないため、レーザ光Ｌの光束断面と形状寸法が略同じ貫通パターンを加工することができ、縮小結像手段を用いれば、数μｍ程度の開口パターン１０を有するマスク１１の形成も可能である。したがって、従来よりも増してより高精細な薄膜パターンを形成することができる。

図６は、上記第５ステップにおいて使用するレーザ加工装置の一構成例を示す正面図である。
このレーザ加工装置は、ＴＦＴ基板１を同図に矢印Ｂで示す方向に一定速度で搬送しながら、ＴＦＴ基板１上のマスク用部材７にレーザ光Ｌを照射してアノード電極２Ｒ〜２Ｂ上に有機ＥＬ層３Ｒ〜３Ｂのパターンと形状寸法が略同じ開口パターン１０を設けてマスク１１を形成するためのものであり、搬送手段１２と、レーザ光学系１３と、撮像手段１４と、アライメント手段１５と、制御手段１６と、を備えて構成されている。

上記搬送手段１２は、上面に複数のエア噴出孔及びエア吸引孔を形成した搬送ステージ１７上に一体化されたＴＦＴ基板１と磁気チャックステージ９とを載置し、エアの噴出力と吸引力とをバランスさせてＴＦＴ基板１及び磁気チャックステージ９を上記搬送ステージ１７上に一定量だけ浮上させた状態で、磁気チャックステージ９の矢印Ｂ方向に平行な縁部を図示省略の移動機構により保持して搬送するものである。

上記搬送手段１２の上方には、レーザ光学系１３が設けられている。このレーザ光学系１３は、紫外線のレーザ光ＬをＴＦＴ基板１上の選択されたアノード電極２Ｒ〜２Ｂ上に照射させるものであり、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのレーザ光Ｌを放射するエキシマレーザ１８と、レーザ光Ｌの光束径を拡大すると共に、強度分布を均一化して平行光を後述のフォトマスク２１に照射させるカップリング光学系１９と、上記搬送ステージ１７の上面に対向して配置され、搬送ステージ１７の上面に平行な面内にて、矢印Ｂ方向と交差する方向に複数の開口２０（図７参照）を形成したフォトマスク２１とを備えて構成されている。

ここで、上記フォトマスク２１について詳細に説明すると、フォトマスク２１は、例えば図７に示すように、透明な基板２２の一面に設けたクロム（Ｃｒ）等の遮光膜２３に、ＴＦＴ基板１の矢印Ｂ方向と交差する方向のアノード電極２Ｒ〜２Ｂの配列ピッチＸの３倍の配列ピッチ３Ｘで一列に並べて開口２０を形成し、他面には、各開口２０の中心と中心軸を合致されて複数のマイクロレンズ２４を形成したものであり、マイクロレンズ２４により開口２０をＴＦＴ基板１上に縮小投影するようになっている。この場合、開口２０の大きさは、マイクロレンズ２４の縮小倍率をＭとすると、有機ＥＬ層３Ｒ〜３ＢのパターンサイズのＭ倍の大きさに形成される。なお、同図（ａ）において、斜線を付した領域は、レーザ光Ｌが照射される領域である。

また、上記複数の開口２０の中心に対して矢印Ｂと反対方向に一定距離だけ離れた位置に、矢印Ｂ方向と交差する長手中心軸を有する細長状の覗き窓２５が形成されている。この覗き窓２５は、フォトマスク２１の下側を通過するＴＦＴ基板１の表面をフォトマスク２１の上方から後述の撮像手段１４により撮影可能にするためのものであり、覗き窓２５内には、いずれかの開口２０の中心と長手中心軸を合致させて矢印Ｂ方向に平行な細線状の少なくとも一本のアライメントマーク２６（ここでは、一本のアライメントマークで示す）が設けられている。

上記搬送手段１２の上方には、撮像手段１４が設けられている。この撮像手段１４は、上記フォトマスク２１の覗き窓２５を通してＴＦＴ基板１の表面を撮影するものであり、矢印Ｂ方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて有するラインカメラである。そして、複数の受光エレメントの並び方向の中心軸が上記フォトマスク２１の覗き窓２５の長手中心軸と合致するように配設されている。さらに、撮像手段１４の撮影領域をＴＦＴ基板１の上方側から照明可能に図示省略の照明手段が設けられている。なお、図６において符号２７は、撮像系の光路を折り曲げる反射ミラーである。

上記フォトマスク２１を搬送ステージ１７の上面に平行な面内にて、矢印Ｂと交差する方向に移動可能にアライメント手段１５が設けられている。このアライメント手段１５は、フォトマスク２１を移動中のＴＦＴ基板１に対して位置合わせするものであり、電磁アクチュエータやモータ等を含んで構成された移動機構によりフォトマスク２１を矢印Ｂと交差する方向に移動させることができるようになっている。

上記搬送手段１２と、エキシマレーザ１８と、撮像手段１４と、アライメント手段１５とに電気的に接続して制御手段１６が設けられている。この制御手段１６は、搬送手段１２を制御してＴＦＴ基板１を矢印Ｂ方向に一定速度で搬送させ、エキシマレーザ１８を一定間隔で発光させるように制御し、撮像手段１４から入力する画像を処理して、ＴＦＴ基板１に予め設定された基準位置を検出すると共に、該基準位置とフォトマスク２１のアライメントマーク２６との間の水平距離を演算し、該水平距離が予め定められた距離となるようにアライメント手段１５を制御してフォトマスク２１を移動させるものである。

このように構成されたレーザ加工装置を使用して、上記第５ステップは次のようにして実行される。
先ず、搬送手段１２の搬送ステージ１７上面に磁気チャックステージ９と一体化されたＴＦＴ基板１を、保持部材５の開口部４の長軸が矢印Ｂ方向と平行となるように位置決めして載置する。次に、搬送手段１２は、磁気チャックステージ９とＴＦＴ基板１とを一体的に搬送ステージ１７上に一定量だけ浮上させた状態で制御手段１６により制御されて矢印Ｂ方向に一定速度で搬送を開始する。

ＴＦＴ基板１が搬送されて、フォトマスク２１の下側に達し、フォトマスク２１の覗き窓２５を通して撮像手段１４によりＴＦＴ基板１に予め形成された矢印Ｂ方向と交差する例えばアノード電極２Ｒ〜２Ｂ或いは所定の箇所に設けたラインパターン等が検出されると、該アノード電極２Ｒ〜２Ｂ等が検出された時のＴＦＴ基板１の位置を基準にして制御手段１６によりＴＦＴ基板１の移動距離が演算される。そして、該移動距離が予め設定して保存された移動距離の目標値に合致し、ＴＦＴ基板１のＲ対応のアノード電極２Ｒがフォトマスク２１の開口２０の真下に達すると制御手段１６に制御されてエキシマレーザ１８がパルス発光する。

一方、ＴＦＴ基板１の移動中は、ＴＦＴ基板１に予め形成された矢印Ｂ方向に平行な例えば複数のゲート線のうち、予め選択されたアライメントの基準となるゲート線の縁部を撮像手段１４により検出し、同時に検出したフォトマスク２１のアライメントマーク２６との間の水平距離を制御手段１６により演算し、該距離が予め設定して保存されたアライメントの目標値と合致するようにアライメント手段１５を制御してフォトマスク２１を矢印Ｂと交差する方向に移動させる。これにより、矢印Ｂと交差する方向に振れながら移動するＴＦＴ基板１にフォトマスク２１を追従させて位置合わせすることができる。

上述したように、ＴＦＴ基板１のＲ対応のアノード電極２Ｒがフォトマスク２１の開口２０の真下に達するとエキシマレーザ１８が発光し、レーザ光Ｌがフォトマスク２１の照射領域に照射される。さらに、フォトマスク２１の開口２０を通過したレーザ光Ｌは、マイクロレンズ２４によりＴＦＴ基板１のＲ対応のアノード電極２Ｒ上に集光される。そして、該アノード電極２Ｒ上のフィルム６がレーザ光Ｌによってアブレーションされて除去され、開口パターン１０が形成される。以後、搬送方向後続のＲ対応のアノード電極２Ｒがフォトマスク２１の開口２０の真下に達する毎にエキシマレーザ１８が発光し、アノード電極２Ｒ上のフィルム６がレーザ光Ｌによって除去され、アノード電極２Ｒ上に開口パターン１０を設けたマスク１１が形成される。なお、エキシマレーザ１８を連続発光させ、レーザ光Ｌの出力光軸側にシャッタを設けてＲ対応のアノード電極２Ｒがフォトマスク２１の開口２０の真下に達したときにシャッタを開くようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、フォトマスク２１に複数の開口２０が１列に並べて設けられている場合について述べたが、上記複数の開口２０を矢印Ｂ方向に、同方向の画素ピッチの整数倍のピッチで複数列設けてもよい。この場合、Ｒ対応のアノード電極２Ｒ上のフィルム６が複数回のレーザ照射により除去されることになる。

また、以上の説明においては、複数の開口２０に対応してマイクロレンズ２４が設けられている場合について述べたが、複数の開口２０に跨って長軸を有するシリンドリカルレンズであってもよい。この場合、開口２０は、上記複数の開口２０を連結した一つのストライプ状の開口として形成されるとよい。これにより、光束断面が細長状のレーザ光Ｌを生成してフィルム６にストライプ状の開口パターン１０を形成することができる。なお、この場合は、ＴＦＴ基板１は、マスク用部材７の開口４の長軸が矢印Ｂと交差するように搬送ステージ１７上に載置されて搬送される。そして、複数のＲ対応のアノード電極２Ｒが上記ストライプ状の開口２０の真下に達する毎に、細長状のレーザ光Ｌを照射することにより、上記ストライプ状の開口パターン１０を複数のＲ対応のアノード電極２Ｒを跨って形成することができる。その結果、複数のＲ対応のアノード電極２Ｒを跨って、その上にストライプ状のＲ有機ＥＬ層３Ｒ（薄膜パターン）を形成することができる。

さらに、上記レーザ加工装置は、ＴＦＴ基板１を一定速度で移動しながら、レーザ光Ｌを照射してフィルム６に開口パターン１０を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、レーザ加工装置は、ＴＦＴ基板１を矢印Ｂ方向にステップ移動しながら、又はＴＦＴ基板１を基板面に平行な面内を２次元方向にステップ移動しながら、レーザ光Ｌを照射してフィルム６に開口パターン１０を形成するものであってもよいし、ＴＦＴ基板１の複数のアノード電極に対応して複数のマイクロレンズ２４を設けたフォトマスク２１を介してレーザ光Ｌを照射してフィルム６に開口パターン１０を一括形成するものであってもよい。

さらにまた、レーザ光Ｌによる開口パターン１０の形成は、一定深さまでは例えば１〜２０Ｊ／ｃｍ^２と比較的高いエネルギー密度のレーザ光Ｌを照射して一気に加工し、残りの部分はエネルギー強度を０．１Ｊ／ｃｍ^２以下、望ましくは０．０６Ｊ／ｃｍ^２以下に下げたレーザ光Ｌを照射してゆっくり加工するようにするとよい。これにより、開口パターン１０の形成時間を短縮するのと同時に、アノード電極がレーザ光Ｌによってダメージを受けるのを抑制することができる。

第６ステップにおいては、図１（ｆ）に示すように、例えば真空蒸着装置を使用してＴＦＴ基板１のＲ対応のアノード電極２Ｒ上にマスク１１の開口パターン１０を介して前述と同様に正孔注入層、正孔輸送層、Ｒ発光層、電子輸送層等の積層構造となるように順次成膜してＲ有機ＥＬ層３Ｒを成膜形成し、さらに、該Ｒ有機ＥＬ層３Ｒ上にＩＴＯ膜からなる透明電極層２８を蒸着又はスパッタリング等の公知の成膜技術を使用して成膜形成する。

第７ステップにおいては、図１（ｇ）に示すように、磁気チャックステージ９の静磁界発生手段８を下降させた状態で、マスク１１の縁部を同図に矢印Ａで示す上方に持ち上げてマスク１１のフィルム６をＴＦＴ基板１面から機械的に剥離する。これにより、Ｒ対応のアノード電極２Ｒ上にＲ有機ＥＬ層３Ｒが残りＲ有機ＥＬ層形成工程が終了する。

図３は、Ｇ有機ＥＬ層形成工程を示す断面説明図である。このＧ有機ＥＬ層形成工程は、磁性体を含んで構成され、Ｇ有機ＥＬ層３Ｇのパターンよりも形状寸法の大きい開口部４を形成した保持部材５に可視光を透過する樹脂製のフィルム６を保持するステップ（同図（ａ）参照）と、内部に静磁界発生手段８を備えた磁気チャックステージ９上にＴＦＴ基板１を載置するステップ（同図（ｂ）参照）と、ＴＦＴ基板１上のＧ対応のアノード電極２Ｇが保持部材５の上記開口部４内に位置するように位置合わせして保持部材５をＴＦＴ基板１上に載置するステップ（同図（ｃ））と、上記静磁界発生手段８の静磁界により保持部材５をＴＦＴ基板１上に吸着し、フィルム６をＴＦＴ基板１の上面に密着させるステップ（同図（ｄ））と、ＴＦＴ基板１上のＧ対応のアノード電極２Ｇに対応したフィルム６部分にレーザ光Ｌを照射し、当該部分のフィルム６にＧ有機ＥＬ層３Ｇのパターンと形状寸法の同じ開口パターン１０を設けてマスク１１を形成するステップ（同図（ｅ））と、ＴＦＴ基板１上のＧ対応のアノード電極２Ｇ上にマスク１１の開口パターン１０を介してＧ有機ＥＬ層３Ｇを成膜形成するステップ（同図（ｆ））と、上記マスク１１を同図に示す矢印Ａ方向に持ち上げて剥離するステップ（同図（ｇ））と、を実行するもので、Ｒ有機ＥＬ層形成工程と同様にして行われる。

図４は、Ｂ有機ＥＬ層形成工程を示す断面説明図である。このＢ有機ＥＬ層形成工程は、磁性体を含んで構成され、Ｂ有機ＥＬ層３Ｂのパターンよりも形状寸法の大きい開口部４を形成した保持部材５に可視光を透過する樹脂製のフィルム６を保持するステップ（同図（ａ）参照）と、内部に静磁界発生手段８を備えた磁気チャックステージ９上にＴＦＴ基板１を載置するステップ（同図（ｂ）参照）と、ＴＦＴ基板１上のＢ対応のアノード電極２Ｂが保持部材５の上記開口部４内に位置するように位置合わせして保持部材５をＴＦＴ基板１上に載置するステップ（同図（ｃ））と、上記静磁界発生手段８の静磁界により保持部材５をＴＦＴ基板１上に吸着し、フィルム６をＴＦＴ基板１の上面に密着させるステップ（同図（ｄ））と、ＴＦＴ基板１上のＢ対応のアノード電極２Ｂに対応したフィルム６部分にレーザ光Ｌを照射し、当該部分のフィルム６にＢ有機ＥＬ層３Ｂのパターンと形状寸法の同じ開口パターン１０を設けてマスク１１を形成するステップ（同図（ｅ））と、ＴＦＴ基板１上のＢ対応のアノード電極２Ｂ上にマスク１１の開口パターン１０を介してＢ有機ＥＬ層３Ｂを成膜形成するステップ（同図（ｆ））と、上記マスク１１を同図に示す矢印Ａ方向に持ち上げて剥離するステップ（同図（ｇ））と、を実行するもので、Ｒ有機ＥＬ層又はＧ有機ＥＬ層形成工程と同様にして行われる。

図５は、カソード電極形成工程を示す断面説明図である。このカソード電極形成工程は、ＴＦＴ基板１の各アノード電極２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ上に形成された有機ＥＬ層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ上の透明電極層を電気的に接続するためのものであり、図５に示すように、先ず、公知の成膜技術を使用してＴＦＴ基板１上面を覆ってＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜からなるカソード電極２９（透明電極）を形成する（同図（ａ）参照）。続いて、同様にしてカソード電極２９を覆って絶縁性の保護層３０を成膜形成し（同図（ｂ）参照）、さらにその上に例えばＵＶ硬化性の樹脂を例えばスピンコート又はスプレー塗布して接着層３１を形成する（同図（ｃ）参照）。そして、上記接着層３１上に透明な対向基板３２を密着させた後、対向基板３２側から紫外線を照射して接着層３１を硬化させ、対向基板３２をＴＦＴ基板１に接合する（同図（ｄ）参照）。これにより、有機ＥＬ表示装置が完成する。

図８は、有機ＥＬ層形成工程において使用するマスクの形成過程の変形例を示す断面説明図である。ここでは、１例として、Ｒ有機ＥＬ層用のマスクの形成過程を説明する。
先ず、同図（ａ）に示すように、磁気チャックステージ９上に載置されたＴＦＴ基板１の上面を覆うように可視光を透過する、例えばフッ素系樹脂やカバーガラス等のレーザ光Ｌを吸収し難い透明部材３３を置く。

次に、図８（ｂ）に示すように、保持部材５の開口部４内にＴＦＴ基板１のＲ対応のアノード電極２Ｒが位置するように位置合わせした後、マスク用部材７のフィルム６を上記透明部材３３上に密着させる。そして、その状態で、同図（ｃ）に示すように磁気チャックステージ９の静磁界により保持部材５を吸着してフィルム６及び透明部材３３を保持部材５とＴＦＴ基板１１との間に挟持する。

続いて、図８（ｄ）に示すように、ＴＦＴ基板１上のＲ対応のアノード電極２Ｒに対応したフィルム６部分にレーザ光Ｌを照射し、当該部分のフィルム６にＲ有機ＥＬ層３Ｒのパターンと形状寸法の同じ開口パターン１０を設けてマスク１１を形成する。このとき、透明部材３３は、レーザ光Ｌを吸収しないためレーザ加工されない。

次いで、図８（ｅ）に示すように、マスク１１上に例えば一定の電圧を印加可能に構成された静電チャックステージ３４を載置し、該静電チャックステージ３４によりマスク１１のフィルム６を静電吸着すると共に、磁気チャックステージ９の静磁界をオフする。そして、静電チャックステージ３４にマスク１１を吸着した状態で、同図に示す矢印Ａ方向に垂直に静電チャックステージ３４を持ち上げ、同図に示す矢印Ｃ方向に透明部材３３を引き抜く。

その後、図８（ｆ）に示すように、再び、静電チャックステージ３４を矢印Ｄ方向に垂直に降ろしてマスク１１をＴＦＴ基板１上に置く。そして、静電チャックステージ３４をオフすると共に磁気チャックステージ９をオンし、同図（ｇ）に示すように磁力によりマスク１１の保持部材５を吸着してフィルム６をＴＦＴ基板１の上面に密着させた後、静電チャックステージ３４を取り除く。これにより、マスク１１の形成過程は終了する。

以降、Ｒ有機ＥＬ層３Ｒの形成は、上記マスク１１を使用して、図１（ｆ），（ｇ）と同様にして行われる。さらに、Ｇ有機ＥＬ層３Ｇ及びＢ有機ＥＬ層３Ｂの形成も同様にして形成されたマスクを使用して行うことができる。

上述のように、フィルム６とＴＦＴ基板１との間に可視光を透過する透明部材３３を介在させた状態でレーザ光Ｌを照射し、フィルム６をアブレーションして開口パターン１０を形成すれば、アブレーションによりフィルム６の残渣が発生した場合でも、残渣が透明部材３３によって完全にブロックされてアノード電極２Ｒ〜２Ｂ上に付着することがない。したがって、アノード電極２Ｒ〜２Ｂと有機ＥＬ層３Ｒ〜３Ｂとの間の接触抵抗が上昇したり、残渣が有機ＥＬ層３Ｒ〜３Ｂにダメージを与えたりして有機ＥＬ層３Ｒ〜３Ｂの発光特性を低下させるおそれがない。

なお、以上の説明においては、透明部材３３がレーザ光Ｌを吸収し難い部材である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、透明部材３３は、フィルム６の厚みに対して十分に厚いものであれば、ポリイミド等のレーザ光Ｌを吸収し易い部材であってもよい。この場合は、フィルム６に対するレーザ加工が完了した後、透明部材３３のレーザ加工が未終了の段階でレーザ光Ｌの照射を停止すればよい。

また、上記実施形態においては、各有機ＥＬ層３Ｒ〜３Ｂ形成時に、有機ＥＬ層３Ｒ〜３Ｂ上にさらに透明電極層２８を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、有機ＥＬ層３Ｒ〜３Ｂ形成時には透明電極層２８を形成しなくてもよい。

さらに、上記実施形態においては、静磁界発生手段８が永久磁石である場合について説明したが、本発明はこれに限られず、静磁界発生手段８は電磁石であってもよい。

また、上記実施形態においては、保持部材５が磁性体で構成されている場合について説明したが、本発明はこれに限られず、保持部材５は非磁性体であってもよい。この場合、フィルム６をＴＦＴ基板１と保持部材５との間に挟持するためには、磁気チャックステージ９に替えて、一定の電圧を印加可能に構成された静電チャックステージを使用し、該静電チャックステージ上にＴＦＴ基板１を載置した後、該ステージに電圧を印加して保持部材５をＴＦＴ基板１上に静電吸着しフィルム６を挟持するとよい。

さらに、上記実施形態においては、保持部材５に粘着剤を介してフィルム６を保持する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、保持部材５にフィルム６を熱圧着により被着させてもよい。この場合、フィルム６が熱可塑性樹脂であるときには、保持部材５の開口部４をフィルム６で埋めることができる。又は、フィルム６を保持部材５には接着せず、ＴＦＴ基板１と保持部材５との間に挟み込んで使用してもよい。

そして、本発明は、有機ＥＬ表示装置の製造方法に限られず、高精細な薄膜パターンを形成しようとするものであれば、液晶表示装置のカラーフィルターの形成、又は半導体基板の配線パターンの形成等、如何なるものにも適用することができる。

１…ＴＦＴ基板（基板）
２Ｒ…Ｒ対応のアノード電極
２Ｇ…Ｇ対応のアノード電極
２Ｂ…Ｂ対応のアノード電極
３Ｒ…Ｒ有機ＥＬ層
３Ｇ…Ｇ有機ＥＬ層
３Ｂ…Ｂ有機ＥＬ層
４…開口部
５…保持部材
６…フィルム
７…マスク用部材
８…静磁界発生手段
９…磁気チャックステージ（ステージ）
１０…開口パターン
１１…マスク
２８…透明電極層
３３…透明部材
Ｌ…レーザ光

Claims (14)

1. 基板上に一定形状の薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法であって、
   平板に前記薄膜パターンよりも形状寸法の大きい開口部を形成した保持部材を前記基板上に予め定められた薄膜パターン形成領域が前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で、該保持部材と前記基板との間に可視光を透過する樹脂製のフィルムを挟持するステップと、
   前記基板上の前記薄膜パターン形成領域に対応した前記フィルム部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記フィルムに前記薄膜パターンと形状寸法の同じ開口パターンを設けてマスクを形成するステップと、
   前記基板上の前記薄膜パターン形成領域に前記マスクの前記開口パターンを介して成膜するステップと、
   前記マスクを剥離するステップと、
   を行うことを特徴とする薄膜パターン形成方法。
2. 前記フィルムを挟持するステップの前に、前記保持部材に前記フィルムを保持してマスク用部材を形成するステップを行なうことを特徴とする請求項１記載の薄膜パターン形成方法。
3. 前記マスク用部材を形成するステップにおいては、さらに、前記フィルムの面をエッチングして、少なくとも前記保持部材の前記開口部に対応した部分の前記フィルムの厚みを薄くすることを特徴とする請求項２記載の薄膜パターン形成方法。
4. 前記フィルムを挟持するステップにおいては、前記フィルムと前記基板との間に可視光を透過する透明部材を介在させ、
   前記透明部材は、前記マスクを形成するステップと前記成膜ステップとの間で抜き取られる、
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の薄膜パターン形成方法。
5. 前記保持部材は、磁性体を含んで構成され、
   前記フィルムを挟持するステップにおいては、内部に静磁界発生手段を備えたステージ上に前記基板を載置した後、前記静磁界発生手段の静磁界により前記保持部材を前記基板上に吸着して前記フィルムを挟持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜パターン形成方法。
6. 前記保持部材は、非磁性体を含んで構成され、
   前記フィルムを挟持するステップにおいては、一定の電圧を印加可能に構成されたステージ上に前記基板を載置した後、前記ステージに電圧を印加し、前記保持部材を前記基板上に静電吸着して前記フィルムを挟持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜パターン形成方法。
7. 前記レーザ光は、波長が４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜パターン形成方法。
8. ＴＦＴ基板のアノード電極上に対応色の有機ＥＬ層を形成して有機ＥＬ表示装置を製造する有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   平板に前記有機ＥＬ層のパターンよりも形状寸法の大きい開口部を形成した保持部材を前記ＴＦＴ基板上の特定色のアノード電極が前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で、該保持部材と前記ＴＦＴ基板との間に可視光を透過する樹脂製のフィルムを挟持するステップと、
   前記ＴＦＴ基板上の前記特定色のアノード電極に対応した前記フィルム部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記フィルムに前記有機ＥＬ層のパターンと形状寸法の同じ開口パターンを設けてマスクを形成するステップと、
   前記ＴＦＴ基板上の前記特定色のアノード電極上に前記マスクの前記開口パターンを介して前記特定色の有機ＥＬ層を成膜形成するステップと、
   前記マスクを剥離するステップと、
   を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
9. 前記フィルムを挟持するステップの前に、前記保持部材に前記フィルムを保持してマスク用部材を形成するステップを行なうことを特徴とする請求項８記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
10. 前記マスク用部材を形成するステップにおいては、さらに、前記フィルムの面をエッチングして、少なくとも前記保持部材の前記開口部に対応した部分の前記フィルムの厚みを薄くすることを特徴とする請求項９記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
11. 前記フィルムを挟持するステップにおいては、前記フィルムと前記ＴＦＴ基板との間に可視光を透過する透明部材を介在させ、
    前記透明部材は、前記マスクを形成するステップと前記成膜ステップとの間で抜き取られる、
    ことを特徴とする請求項９又は１０記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
12. 前記保持部材は、磁性体を含んで構成され、
    前記フィルムを挟持するステップにおいては、内部に静磁界発生手段を備えたステージ上に前記ＴＦＴ基板を載置した後、前記静磁界発生手段の静磁界により前記保持部材を前記ＴＦＴ基板上に吸着して前記フィルムを挟持することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
13. 前記保持部材は、非磁性体を含んで構成され、
    前記フィルムを挟持するステップにおいては、一定の電圧を印加可能に構成されたステージ上に前記ＴＦＴ基板を載置した後、前記ステージに電圧を印加し、前記保持部材を前記ＴＦＴ基板上に静電吸着して前記フィルムを挟持することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
14. 前記レーザ光は、波長が４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。