JP2019509395A - ダブル電鋳によって形成されたテーパ状開口部を有するシャドウマスク - Google Patents
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Abstract
シャドウマスクのための方法および装置（４００）が提供される。マスクパターン（３０２）は、その上に導電材料が形成され約７ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有する材料を含むマンドレル（３０５）と、その内部に形成される複数の開口部（３１８）を有し、導電材料の少なくとも一部が露出される絶縁材料（３１０）とを含む。絶縁材料（３１０）は空隙のパターンを含み、空隙の各々は約５ミクロン〜約２０ミクロンの主寸法を有する。
Description
本開示の実施形態は微細パターンが形成されたシャドウマスクを利用した、基板上への電子デバイスの形成に関する。具体的には、本明細書で開示される実施形態は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造において利用される、微細パターンが形成された金属マスクのための方法および装置に関する。
テレビスクリーン、携帯電話用ディスプレイ、コンピュータ用モニタなどのフラットパネルディスプレイの製造において、ＯＬＥＤが注目されている。ＯＬＥＤは、発光層が特定の有機化合物の複数の薄膜を含む、特別な種類の発光ダイオードである。ＯＬＥＤはまた、一般の空間照明にも使用することができる。ＯＬＥＤの画素は光を直接放出し、かつバックライトを必要としないため、ＯＬＥＤディスプレイで可能な色、輝度、および視野角の範囲は、従来のディスプレイのものよりも大きい。従って、ＯＬＥＤディスプレイのエネルギー消費量は従来のディスプレイのエネルギー消費量よりもかなり低い。更に、ＯＬＥＤはフレキシブル基板上に製造することができるという事実によって、ロールアップディスプレイまたは更にフレキシブルメディア内に組み込まれたディスプレイなどのような新しい応用への道が開かれている。
現在のＯＬＥＤ製造では、複数のパターン形成されたシャドウマスクを利用した、基板上への有機材料の蒸着および金属の堆積が必要である。蒸着および／または堆積中の温度により、マスク材料は、低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料で作製される必要がある。ＣＴＥが低いことにより、基板に対するマスクの移動を防止または最小限にする。従って、マスクは低ＣＴＥを有する金属材料で作製されてもよい。典型的には、マスクは、約２００ミクロン（μｍ）〜約１ミリメートルの厚さを有する金属シートを所望の厚さ（例えば約２０μｍ〜約５０μｍ）に圧延することで作製される。圧延金属シート上にフォトレジストが所望のパターンで形成され、フォトリソグラフィ工程で露光される。次に、フォトリソグラフィによって形成されたパターンを有する圧延金属シートを化学的にエッチングして微細開口部が作られる。
しかし従来のマスク形成工程には限界がある。例えば、解像度への要求が増加するにつれてエッチング精度はより困難になる。加えて、歩留まりを向上させ、および／またはより大きなディスプレイを作製するために、基板の表面積は絶えず増加しているのに対して、マスクは基板を覆うには十分に大きくない場合がある。これは、低ＣＴＥ材料の利用可能なシート寸法が限定されているからであり、圧延後でさえ十分な表面積を得ることはできない。更に、微細パターンに対する解像度が上がると、より薄いシートが必要になる。しかし、３０μｍ未満の厚さを有するシートの圧延および取り扱いは困難である。
従って、改善された微細金属シャドウマスクおよび微細金属シャドウマスクの製造方法が必要とされている。
本開示の実施形態は、有機発光ダイオード製造のための、微細パターンが形成されたシャドウマスクのための方法および装置を提供する。
一実施形態では、約７ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有する材料を含み、その上部に導電材料が形成されたマンドレルと、前記導電材料の少なくとも一部分を露出させる複数の開口部がその間に形成され、各空隙部が約５ミクロン〜約２０ミクロンの主寸法を有する空隙のパターンを有する絶縁材料とを含むマスクパターンが提供される。
別の実施形態では、電鋳法によるマスクが提供される。電鋳法によるマスクは、金属層と、該金属層の一部を露出させる開口部を有する無機材料を含むパターン領域とを含み、約７ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有するマンドレルを作製するステップと、前記マンドレルを電解浴に曝して、第１の電着工程で前記開口部内に複数の第１の金属構造体を形成するステップと、前記マンドレルを電解浴に曝して、第２の電着工程で前記開口部内に前記第１の金属構造体を取り囲む複数の第２の金属構造体を形成するステップと、前記マンドレルから前記マスクを分離するステップと、により形成される。
上述した本開示の構成を詳細に理解できるように、上に簡単に要約した本開示のより具体的な説明は、添付図面に示したいくつかの実施形態を参照して行うことができる。しかし、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、本開示は他の同様に有効な実施形態を許容し得るので、従って本開示の範囲を限定すると解釈すべきではないことに留意すべきである。
理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素を示す際には、可能な限り同一の参照番号が使用される。一実施形態の要素および／または工程ステップは、追加の説明なしに他の実施形態に有益に組み込み得ると考えられる。
本開示の実施形態は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造においてシャドウマスクとして使用され得る微細金属マスクのための方法および装置を提供する。例えば、基板上に複数層の薄膜が堆積される、真空蒸着工程または堆積工程において使用される微細金属マスクである。一例として、薄膜は、ＯＬＥＤを含む基板上に、単一のまたは複数のディスプレイの一部を形成することができる。薄膜は、ＯＬＥＤディスプレイの作製において使用される有機材料に由来することができる。基板は、ガラス、プラスチック、金属箔、または電子デバイス形成に好適な他の材料で作製することができる。本明細書で開示した実施形態は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）の子会社のＡＫＴ，Ｉｎｃ．から入手可能なチャンバおよび／またはシステムで実施することができる。本明細書で開示した実施形態はまた、他の製造者からのチャンバおよび／またはシステムにおいて実施することができる。
図１はＯＬＥＤデバイス１００の等角分解図である。ＯＬＥＤデバイス１００は基板１１５上に形成することができる。基板１１５は、ガラス、透明プラスチック、または電子デバイス形成に好適な他の透明材料で作製することができる。いくつかのＯＬＥＤデバイスにおいて、基板１１５は金属箔であってもよい。ＯＬＥＤデバイス１００は、２つの電極１２５および１３０の間に挟まれた１つ以上の有機材料層１２０を含む。電極１２５は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または銀（Ａｇ）などの透明材料であってもよく、アノードまたはカソードとして機能してもよい。いくつかのＯＬＥＤデバイスでは、電極１２５と基板１１５との間にトランジスタ（図示せず）を配置することもできる。電極１３０は金属材料であってもよく、カソードまたはアノードとして機能してもよい。電極１２５および１３０に通電すると、有機材料層１２０内で光が発生する。光は、有機材料層１２０の対応するＲＧＢ膜から発生した赤色Ｒ、緑色Ｇ、および青色Ｂの１つまたはこれらの組合せであってもよい。赤色Ｒ、緑色Ｇ、および青色Ｂの有機膜の各々は、ＯＬＥＤデバイス１００のサブピクセルアクティブ領域１３５を含むことができる。材料の変更ならびにカソードおよびアノードの位置は、ＯＬＥＤデバイスが利用されるディスプレイの種類に拠る。例えば、「表面照射」ディスプレイでは光はデバイスのカソード側を通して放出され、「裏面照射」デバイスでは光はデバイスのアノード側を通して放出される。
図示されていないが、ＯＬＥＤデバイス１００はまた、電極１２５および１３０と、有機材料層１２０との間に配置された、１つ以上の正孔注入層および１つ以上の電子輸送層を含むことができる。加えて、図示されていないが、ＯＬＥＤデバイス１００は、白色光発生のためのフィルム層を含むことができる。白色光発生のためのフィルム層は、有機材料層１２０内のフィルム、および／またはＯＬＥＤデバイス１００内に挟まれたフィルタであってもよい。ＯＬＥＤデバイス１００は、当該技術分野において既知のとおり、単一のピクセルを形成することができる。有機材料層１２０、および白色光発生のためのフィルム層（使用される場合）、ならびに電極１２５および１３０は、本明細書に記載されるような微細金属マスクを使用して形成することができる。
図２は、微細金属マスク２００の一実施形態の概略平面図である。微細金属マスク２００は、フレーム２１０に結合された複数のパターン領域２０５を含む。パターン領域２０５は基板上での材料の堆積を制御するために利用される。図１に示し記載したように、例えば、パターン領域２０５は、ＯＬＥＤデバイス１００の形成において有機材料および／または金属材料の蒸着を制御するために利用することができる。パターン領域２０５は、堆積される材料が、基板のまたは先に堆積した層上の望ましくない領域に付着することを阻止する一連の微細開口部２１５を有する。こうして、微細開口部２１５は、基板の特定の領域上または堆積した層上に堆積をもたらす。微細開口部２１５は、円形、楕円形または矩形であってもよい。微細開口部２１５は、約５ミクロン（μｍ）〜約２０μｍ、またはそれよりも大きな主寸法（例えば直径または他の内寸）を有することができる。パターン領域２０５は、典型的には、約１０μｍ〜約５０μｍなどの約５μｍ〜約１００μｍのオーダの断面厚さを含む。パターン領域２０５は、溶接または締結具（図示せず）によってフレーム２１０に結合されていても良い。一例において、その上に配置された複数のパターン領域２０５を有する単一のマスクシートに張力をかけてフレーム２１０に溶接することができる。別の例では、複数のストリップであって、その各々が製造されるディスプレイと同様の幅を有する複数のパターン領域２０５を有する複数のストリップに張力をかけてフレーム２１０に溶接することができる。フレーム２１０は、微細金属マスク２００に安定性を付与するために約１０ミリメートル（ｍｍ）以下の断面厚さを有することができる。
パターン領域２０５ならびにフレーム２１０は、温度変化中の微細開口部２１５の移動に抗する、低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料で作製することができる。低ＣＴＥを有する材料の例として、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、これらの合金、およびこれらの組み合わせ、ならびに他の低ＣＴＥ材料の中でも鉄（Ｆｅ）とＮｉの合金、が挙げられる。低ＣＴＥ材料は、堆積された材料の精度を提供する微細金属マスク２００内での寸法安定性を維持する。本明細書で開示されたような低ＣＴＥ材料または金属は、約１５ミクロン／メートル／℃以下、例えば約１４ミクロン／メートル／℃以下、または約１３ミクロン／メートル／℃以下のＣＴＥであってもよい。
図３Ａ〜図３Ｊは微細金属マスク３００の一実施形態の形成方法を示す概略部分断面図である。図３Ｉに微細金属マスク３００の一部を示す。本方法は、微細金属マスク３００（図３Ｉに示す）を形成するために使用するマスクパターン３０２を含む。マスクパターン３０２は、第１の絶縁材料３１０で被覆されたマンドレル３０５を含み、マンドレル３０５は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ、またはＳｉ３Ｎ４などのＳｉｘＮｙ）二酸化チタン（ＴｉＯ２）、または類似材料などの無機絶縁膜である。
マンドレル３０５は、約７ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有する金属材料であってもよい。例としては、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル：コバルト合金などが挙げられる。いくつかの実施形態では、マンドレル３０５は、Ｆｅ：Ｎｉ合金およびＦｅ：Ｎｉ：Ｃｏ合金を含む超低ＣＴＥ材料であってもよく、中でも、ＩＮＶＡＲ（登録商標）（Ｆｅ：Ｎｉ ３６）、ＳＵＰＥＲ ＩＮＶＡＲ ３２−５（登録商標）の商標名にて販売されている金属を含んでもよい。代替として、マンドレル３０５は、微細金属マスク３００が形成される側を銅（Ｃｕ）などの薄い導電性金属層で被覆したガラス材料であってもよい。
マンドレル３０５の厚さ３１２は約０．１ミリメートル（ｍｍ）〜約１０ｍｍであってもよい。第１の絶縁材料３１０の厚さ３１３は、約０．１ミクロン（μｍ）〜約２μｍであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の絶縁材料３１０の厚さ３１３は、微細金属マスク３００内の微細開口部２１５の構造を形成するために使用される。第１の絶縁材料３１０は、プラズマ促進化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、インクジェット印刷、蒸着、スピンコーティング、スロットダイコーティング、ブレードコーティング、転写印刷、またはこれらの組合せ、ならびに他の堆積方法などの各種手段によって堆積することができる。
図３Ａに示すような第１の絶縁材料３１０は、既知のフォトリソグラフィ技術を利用してパターン形成することができる。例えば、第１の絶縁材料３１０を電磁エネルギー３０３に曝して、マスクパターン３０２（図３Ｂに示す）上に絶縁パターン３１５を提供することができる。マスク（図示せず）を第１の絶縁材料３１０の上方に置いて、図３Ｂに示すように第１の絶縁材料３１０内に第１の開口部３１８の所望のパターンを設け、マンドレル３０５の一部を露出させることができる。
図３Ｃにおいて、その上に形成された絶縁パターン３１５を有するマスクパターン３０２は第２の絶縁材料３２５で被覆されている。第２の絶縁材料３２５は、ルクセンブルクのＡＺ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＡＺ（登録商標）９２６０、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＳＰＲ（登録商標）２２０、または日本国神奈川県川崎市の東京応化工業株式会社から入手可能な商標名ＰＭＥＲ−Ｐ−ＷＥ３００で販売されているフォトレジスト材料などのポジ型フォトレジスト材料であってもよい。第２の絶縁材料３２５は実質的に絶縁パターン３１５を覆い、かつ第１の絶縁材料３１０内の開口部３１８を充填することができる。
図３Ｄでは、ポジティブパターン３２０が絶縁パターン３１５の中または上に形成される。ポジティブパターン３２０は、電磁エネルギー３０３に曝され、マスクパターン３０２上にポジティブパターン３２０を提供することができる。マスク（図示せず）をマスクパターン３０２の上方に置いて、マンドレル３０５の一部が露出された、所望のパターンの第２の開口部３３５を設けることができる。第２の開口部３３５は、第１の開口部３１８の内寸よりも小さい内寸を有してもよく、第１の開口部３１８と同心であってもよい。
ポジティブパターン３２０の形成後、マンドレル３０５上のマスクパターン３０２を電解浴（図示せず）内に置くことができる。浴は、その中に低ＣＴＥの金属が溶解した材料を含む。低ＣＴＥを有する材料の例として、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、これらの合金、およびこれらの組み合わせ、ならびに他の低ＣＴＥ材料の中でも、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）の合金、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）とコバルト（Ｃｏ）の合金、が挙げられる。Ｆｅ：Ｎｉ合金およびＦｅ：Ｎｉ：Ｃｏ合金の例として、ＩＮＶＡＲ（登録商標）（Ｆｅ：Ｎｉ ３６）、ＳＵＰＥＲ ＩＮＶＡＲ ３２−５（登録商標）の商標名にて販売されている金属を含んでもよい。
電鋳技術によると、浴中のマンドレル３０５と低ＣＴＥ金属との間に電気的バイアスが与えられる。図３Ｅに示すように、ポジティブパターン３２０を用いて、第２の開口部３３５、および第１の開口部３１８の一部は低ＣＴＥ金属で充填され、マンドレル３０５上に第１の金属構造体３４０が設けられる。
図３Ｆにおいて、第２の絶縁材料３２５は、電磁エネルギー３０３を使用した現像法、または他の除去技術などの、当該技術分野において既知の技術によって除去される。第２の絶縁材料３２５を除去すると、第１の絶縁材料３１０は（図３Ｂに示す絶縁パターン３１５と同様に）そのままで残り、第１の開口部３１８の残りの部分に第１の金属構造体３４０があり、それにより図３Ｇに示す第２のマスクパターン３３８が形成される。第２のマスクパターン３３８は、第１の開口部３１８内でマンドレル３０５の一部を露出させたままであり、第２の電鋳工程で使用することができる。
図３Ｈにおいて、マンドレル３０５上の第２のマスクパターン３３８は電解浴（図示せず）内に置いてもよい。浴は、第１の金属構造体３４０（図３Ｅ）を形成する第１の電鋳工程において上述した１つ以上の材料を含む。浴中の金属は第１の電鋳工程の浴中の金属と同一でもよく、または異なっていてもよい。図３Ｈに示すように、第１の開口部３１８の残りの部分上に第２の金属構造体３５０が形成される。第２の金属構造体３５０はまた、第１の金属構造体３４０の周りに形成され、および／または第１の金属構造体３４０を取り囲んでいる。いくつかの実施形態では、第２の金属構造体３５０は第１の絶縁材料３１０を少なくとも部分的に覆う。
図３Ｉは図３Ｂ〜図３Ｈのマスクパターン３０２によって生成された微細金属マスク３００を示す。第１の金属構造体３４０（図３Ｇに示す）および第２の金属構造体３５０は、微細金属マスク３００内の微細開口部２１５の境界３５５を形成する。境界３５５の少なくとも一部は、図２の微細金属マスク２００のパターン領域２０５の一部に類似したパターン領域３５７を含む。境界３５５は、微細金属マスク３００と一体であり、微細金属マスク３００はマンドレル３０５および残りの第１の絶縁材料３１０から剥離してもよく、または別の方法で分離してもよい。微細金属マスク３００は、境界３５５をそのままで、かつ形成時の位置に残す、剥離または他の方法によってマンドレル３０５から除去することができる。
境界３５５の側壁３６０は、約５０度などの約４５度〜約５５度の角度αを形成してもよい。用語「約」は、±３度〜±５度と定義することができる。空隙３６５はまた、境界３５５によって画定される微細開口部２１５内に形成することができる。いくつかの実施形態では、境界３５５のテーパ角αはまた、特定の角度において、（図１のＯＬＥＤデバイス１００のサブピクセルアクティブ領域１３５に堆積された）有機材料をシャドウイングすることにより堆積の均一性をもたらす。シャドウ効果を引き起こすために、境界３５５の間に形成された空隙３６５は、図１のＯＬＥＤデバイス１００のサブピクセルアクティブ領域１３５よりも大幅に大きくてもよい。一実施形態では、空隙３６５はサブピクセルアクティブ領域の表面積の約４倍よりも大きい開口領域を画定することができる。いくつかの実施形態では、境界３５５は典型的には、サブピクセルアクティブ領域１３５よりも各辺が１２μｍ大きい。一例として、インチ当たり４７０ピクセル（ｐｐｉ）のサブピクセルアクティブ領域１３５は、約６μｍ×約３６μｍの長さ×幅を含むことができ、微細開口部は約１８μｍ×約４８μｍとなるであろう。しかし、１つのサブピクセルの有機材料が別のサブピクセル上に堆積されるべきではないため（例えば、赤色の上には青色または緑色がなく、青色の上には赤色または緑色がない）、開口寸法は限定される。
図３Ｉに示すいくつかの実施形態では、凹部領域３７０が微細金属マスク３００の基板接触面３７５（例えば、基板に接触する側）上に形成される。凹部領域３７０は、第１の絶縁材料３１０の厚さ３１３（図３Ａに示す）によって与えられる深さで形成することができる。凹部領域３７０はまた、第１の絶縁材料３１０の表面積（図３Ｃに示す）と実質的に等しい長さ×幅の寸法（例えば、表面積）を含むことができる。凹部領域３７０の表面積および／または深さの変更は、第１の絶縁材料３１０の寸法を変更することにより提供することができる。
図３Ｊは微細金属マスク３００を除去した後のマスクパターン３０２を示す。マスクパターン３０２は、上に絶縁パターン３１５が形成された図３Ｂに示す装置と類似しており、図３Ｂ〜図３Ｈで説明した工程によって別の微細金属マスクを形成するために、適宜、再利用することができる。代替の形成工程では、図３Ｆと図３Ｇの形成ステップは逆にすることができる。
図４は、基板４０５上にＯＬＥＤデバイスを形成するための装置４００の一実施形態を概略的に示す。装置４００は、基板４０５が実質的に垂直方向に担持される堆積チャンバ４１０を含む。基板４０５は、堆積源４２０に隣接するキャリア４１５により担持されていてもよい。微細金属マスク４２５は基板４０５と接触させられ、堆積源４２０と基板４０５との間に配置される。微細金属マスク４２５は、本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００のいずれか１つであってもよい。微細金属マスク４２５は、締結具（図示せず）、溶接または他の好適な接合方法により、張力が付与されフレーム４３０に結合されてもよい。一実施形態では、堆積源４２０は基板４０５の正確な領域上に蒸着される有機材料であってもよい。有機材料は、本発明に記載された形成方法に従って、境界４４０の間の微細金属マスク４２５内に形成された微細開口部４３５を通って堆積される。本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００は、１つのパターンまたは複数のパターンの微細開口部４３５を有する単一のシートを含むことができる。代替として、本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００は、様々な寸法の基板に適応するために、１つのパターンまたは複数のパターンの微細開口部４３５が内部に形成され、張力が付与されフレーム４３０に結合された、一連のシートであってもよい。
図５は一実施形態による製造システム５００の概略平面図である。システム５００は、電子デバイス、特にその中に有機材料を含む電子デバイスを製造するために使用することができる。例えば、デバイスは、電子デバイス、またはオプトエレクトロニクスデバイス、特にディスプレイなどの半導体デバイスであってもよい。
本明細書に記載された実施形態は、特に、例えば大面積基板上にディスプレイを製造するための材料の堆積に関する。製造システム５００内の基板は、キャリア上で製造システム５００全体にわたって移動させることができ、キャリアは静電引力またはその組合せによって１つ以上の基板をその縁部で担持することができる。いくつかの実施形態によると、大面積基板、または１つ以上の基板を担持するキャリア、例えば大面積キャリアは、少なくとも０．１７４ｍ２の寸法を有することができる。典型的には、キャリアの寸法は約０．６平方メートル〜約８平方メートル、より典型的には約２平方メートル〜約９平方メートル、または更に最大１２平方メートルであってもよい。典型的には、基板を担持しかつ本明細書に記載された実施形態による保持構成、装置、および方法が提供される矩形領域は、本明細書に記載されたような大面積基板用の寸法を有するキャリアである。例えば、単一の大面積基板の面積に相当するであろう大面積キャリアは、約１．４平方メートルの基板（１．１ｍ×１．３ｍ）に対応するＧＥＮ５、約４．２９平方メートルの基板（１．９５ｍ×２．２ｍ）に対応するＧＥＮ７．５、約５．７平方メートルの基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に対応するＧＥＮ８．５、または更に約８．７平方メートルの基板（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に対応するＧＥＮ１０、とすることができる。ＧＥＮ１１およびＧＥＮ１２などの更により大きな世代および対応する基板面積も、同様に実装することができる。本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００は、適宜、サイズを決めることができる。
典型的な実施形態によると、基板は材料堆積に好適な任意の材料から作製することができる。例えば、基板は、ガラス（例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、金属、ポリマー、セラミック、複合素材、炭素繊維材料、または堆積工程によって被覆することができる任意の他の材料もしくはその材料の組合せ、からなる群から選択される材料で作製することができる。
図５に示される製造システム５００は、ロードロックチャンバ５０２を含み、ロードロックチャンバ５０２は水平の基板ハンドリングチャンバ５０４に連結される。上述したような大面積基板などの基板４０５（破線で輪郭を示す）は、基板ハンドリングチャンバ５０４から真空スイングモジュール５０８に移送することができる。真空スイングモジュール５０８は、基板４０５をキャリア４１５上の水平位置にロードする。基板４０５をキャリア４１５上の水平位置にロードした後、真空スイングモジュール５０８は、その上に基板４０５を有するキャリア４１５を垂直方向または実質的に垂直方向に回転させる。その上に基板４０５を含むキャリア４１５は次いで、第１の移送チャンバ５１２Ａおよび少なくとも１つの後続の移送チャンバ（５１２Ｂ〜５１２Ｆ）を通って垂直方向で移送される。１つ以上の堆積装置５１４を移送チャンバに連結することができる。更に、他の基板処理チャンバまたは他の真空チャンバを１つ以上の移送チャンバに連結することができる。基板４０５の処理後、その上に基板４０５を有するキャリアは、移送チャンバ５１２Ｆから出口真空スイングモジュール５１６の中に垂直方向で移送される。出口真空スイングモジュール５１６は、その上に基板４０５を有するキャリアを、垂直方向から水平方向に回転させる。その後、基板４０５は、アンロードされ、出口水平ガラスハンドリングチャンバ５１８に入ることができる。処理された基板４０５は、例えば、製造されたデバイスが薄膜封入チャンバ５２２Ａまたは５２２Ｂの内の１つの中で封入された後、ロードロックチャンバ５２０を通って製造システム５００からアンロードすることができる。
図５には、第１の移送チャンバ５１２Ａ、第２の移送チャンバ５１２Ｂ、第３の移送チャンバ５１２Ｃ、第４の移送チャンバ５１２Ｄ、第５の移送チャンバ５１２Ｅ、および第６の移送チャンバ５１２Ｆが設けられている。本明細書に記載された実施形態によると、少なくとも２つの移送チャンバが製造システム５００に含まれる。いくつかの実施形態では、２つから８つの移送チャンバを製造システム５００に含むことができる。いくつかの堆積装置、例えば図５の９つの堆積装置５１４が設けられ、堆積装置５１４の各々は堆積チャンバ５２４を有し、各々が例示的に移送チャンバの１つに連結されている。いくつかの実施形態によると、堆積装置の１つ以上の堆積チャンバはゲートバルブ５２６を介して移送チャンバに連結されている。
堆積チャンバ５２４の少なくとも一部は、本明細書で記載されたような１つ以上の微細金属マスク２００または３００（図示せず）を含む。堆積チャンバ５２４の各々はまた、堆積源４２０（１つだけが示される）を含み、少なくとも１つの基板４０５上にフィルム層を堆積させる。いくつかの実施形態では、堆積源４２０は蒸着モジュールおよび坩堝を含む。更なる実施形態では、堆積源４２０は、それぞれのキャリア（図示せず）上で担持された２つの基板４０５上にフィルムを堆積するために、矢印で示した方向に移動可能であってもよい。基板４０５が垂直方向または実質的に垂直方向を向いており、堆積源４２０と各基板４０５との間に対応するパターン形成されたマスクがあるので、基板４０５上へ堆積が実施される。上述のように、パターン形成されたマスクの各々は、少なくとも第１の開口部を含む。詳細に上記で記載したように、第１の開口部は、パターン形成されたマスクのパターン領域の外側にフィルム層の一部を堆積するために利用することができる。
基板を、対応するパターン形成されたマスクに対して位置合わせするために、位置合わせユニット５２８を堆積チャンバ５２４に設けることができる。また更なる実施形態によると、真空保守チャンバ５３０は、例えばゲートバルブ５３２を介して堆積チャンバ５２４に連結することができる。真空保守チャンバ５３０によって、製造システム５００内の堆積源の保守が可能になる。
図５に示すように、１つ以上の移送チャンバ５１２Ａ〜５１２Ｆが、インライン搬送システムを提供するためのラインに沿って設けられる。いくつかの実施形態によると、デュアルトラック搬送システムが提供される。デュアルトラック搬送システムは、各移送チャンバ５１２Ａ〜５１２Ｆ内に第１のトラック５３４および第２のトラック５３６を含む。デュアルトラック搬送システムは、基板を担持するキャリア４１５を、第１のトラック５３４および第２のトラック５３６の少なくとも１つに沿って移送するために利用することができる。
また更なる実施形態によると、１つ以上の移送チャンバ５１２Ａ〜５１２Ｆが真空回転モジュールとして設けられる。第１のトラック５３４および第２のトラック５３６は、少なくとも９０度、例えば９０度、１８０度または３６０度回転することができる。キャリア４１５などのキャリアは、トラック５３４および５３６上を直線的に移動する。キャリアは、堆積装置５１４の堆積チャンバ５２４の１つ、または以下に記載されている他の真空チャンバの内の１つの中に移送する位置において回転させることができる。移送チャンバ５１２Ａ〜５１２Ｆは垂直に向いたキャリアおよび／または基板を回転させるように構成されており、例えば移送チャンバ内のトラックは垂直回転軸の周りを回転する。これは図５の移送チャンバ５１２Ａ〜５１２Ｆ内の矢印によって示される。
いくつかの実施形態によると、移送チャンバは１０ミリバール未満の圧力下で基板を回転させるための真空回転モジュールである。また更なる実施形態によると、２つ以上の移送チャンバ（５１２Ａ〜５１２Ｆ）内に別のトラックが設けられ、その内にはキャリア戻りトラック５４０が設けられる。典型的な実施形態によれば、キャリア戻りトラック５４０は第１のトラック５３４と第２のトラック５３６との間に設けることができる。キャリア戻りトラック５４０は、真空条件下で、空のキャリアを更なる出口真空スイングモジュール５１６から真空スイングモジュール５０８まで戻すことを可能にする。キャリアを、真空条件下で、および任意選択的に制御された不活性雰囲気（例えば、Ａｒ、Ｎ２、またはそれらの組み合わせ）下で戻すことで、キャリアの周囲空気への曝露が低減される。従って湿気との接触を低減または回避することができる。従って、製造システム５００でのデバイス製造中のキャリアのアウトガスを低減することができる。これにより、製造されたデバイスの品質を改善することができ、および／またはキャリアを長期間にわたって洗浄せずに稼働させることができる。
図５は更に、第１の前処理チャンバ５４２および第２の前処理チャンバ５４４を示す。ロボット（図示せず）または別の好適な基板ハンドリングシステムを、基板ハンドリングチャンバ５０４内に設けることができる。ロボットまたは他の基板ハンドリングシステムは、基板ハンドリングチャンバ５０４内のロードロックチャンバ５０２から基板４０５をロードし、基板４０５を１つ以上の前処理チャンバ（５４２、５４４）の中に移送することができる。例えば、前処理チャンバは、基板のプラズマ前処理、基板の洗浄、基板のＵＶおよび／またはオゾン処理、基板のイオン源処理、基板のＲＦまたはマイクロ波プラズマ処理、およびそれらの組み合わせ、からなる群から選択された前処理ツールを含むことができる。基板の前処理後に、ロボットまたは別のハンドリングシステムは、基板ハンドリングチャンバ５０４を介して、基板を前処理チャンバから真空スイングモジュール５０８の中に移送する。大気条件下で、基板ハンドリングチャンバ５０４内での基板のローディングおよび／または基板のハンドリングのために、ロードロックチャンバ５０２のベントを可能にするために、ゲートバルブ５２６が、基板ハンドリングチャンバ５０４と真空スイングモジュール５０８との間に設けられる。それに応じて、ゲートバルブ５２６が開放され、基板が真空スイングモジュール５０８の中に移送される前に、基板ハンドリングチャンバ５０４、および所望であればロードロックチャンバ５０２、第１の前処理チャンバ５４２、および第２の前処理チャンバ５４４の内の１つ以上が排気され得る。従って、基板のローディング、処置および処理は、基板が真空スイングモジュール５０８の中にロードされる前に、大気条件下で実施することができる。
本明細書に記載された実施形態によると、基板が真空スイングモジュール５０８の中にロードされる前に実施することができる、基板のローディング、処置および処理は、基板が水平に向いているか、または基本的に水平に向いている間に実施される。図５に示すような、および本明細書に記載された更なる実施形態による製造システム５００は、水平方向での基板ハンドリング、垂直方向での基板の回転、垂直方向での基板上への材料堆積、材料堆積後の水平方向での基板の回転、および水平方向での基板のアンローディングを併せ持つ。
図５に示された製造システム５００、ならびに本明細書に記載された他の製造システムは、少なくとも１つの薄膜封入チャンバを含む。図５は第１の薄膜封入チャンバ５２２Ａ、および第２の薄膜封入チャンバ５２２Ｂを示す。１つ以上の薄膜封入チャンバは、封入装置を含み、堆積された材料および／または処理された材料が周囲空気および／または大気条件へ曝されることから保護されるように、堆積された層および／または処理された層、特にＯＬＥＤ材料は、処理された基板と別の基板との間に封入される、すなわち間に挟まれる。典型的には、薄膜封入は、２つの基板、例えばガラス基板の間に材料を挟むことによって提供することができる。しかし、薄膜封入チャンバの内の１つに設けられた封入装置によって、ガラス、ポリマーもしくは金属シートでの積層、またはカバーガラスのレーザ溶融のような他の封入方法を代替として適用してもよい。特に、ＯＬＥＤ材料層は、周囲空気および／または酸素、ならびに湿気への曝露を被ることがある。従って、例えば図５に示すように、製造システム５００は、処理された基板を出口ロードロックチャンバ５２０を介してアンロードする前に、薄膜を封入することができる。
更なる実施形態によると、製造システムは、キャリアバッファ５４８を含むことができる。例えば、キャリアバッファ５４８は、真空スイングモジュール５０８に連結している第１の移送チャンバ５１２Ａ、および／または最後の移送チャンバ、すなわち第６の移送チャンバ５１２Ｆに連結することができる。例えば、キャリアバッファ５４８は、真空スイングモジュールの１つに連結される移送チャンバの１つに連結することができる。基板が真空スイングモジュール内で、ロードおよびアンロードされるので、キャリアバッファ５４８が真空スイングモジュールに接近して設けられると有益である。キャリアバッファ５４８は、１つ以上、例えば５〜３０のキャリアのための保管を提供するように構成される。バッファ内のキャリアは、例えば洗浄などの保守のために別のキャリアを交換する必要がある場合に、製造システム５００の稼働中に使用することができる。
また更なる実施形態によると、製造システムは更に、マスク棚５５０、すなわちマスクバッファを含むことができる。マスク棚５５０は、特定の堆積ステップのために保管しなければならない交換用のパターン形成されたマスクおよび／またはマスクのための保管を提供するように構成される。製造システム５００を稼働する方法によれば、マスクは、第１のトラック５３４および第２のトラック５３６を有するデュアルトラック搬送設備を介して、マスク棚５５０から堆積装置５１４まで移送することができる。従って、堆積装置内のマスクは、堆積チャンバ５２４をベントすることなく、移送チャンバ５１２Ａ〜５１２Ｆをベントすることなく、および／またはマスクを大気条件に曝すことなく、洗浄などの保守のため、または堆積パターンの変更のための、いずれかのために交換することができる。
図５は更に、マスク洗浄チャンバ５５２を示す。マスク洗浄チャンバ５５２はゲートバルブ５２６を介してマスク棚５５０に連結している。従って、マスク棚５５０と、マスク洗浄用のマスク洗浄チャンバ５５２との間に真空密封を提供することができる。様々な実施形態によれば、本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００は、プラズマ洗浄ツールなどの洗浄ツールによって製造システム５００内部で洗浄することができる。プラズマ洗浄ツールは、マスク洗浄チャンバ５５２内に設けることができる。加えてまたは代替的に、図５に示すように、別のゲートバルブ５５４をマスク洗浄チャンバ５５２に設けることができる。従って、マスク洗浄チャンバ５５２だけをベントする必要はありながらも、マスクを製造システム５００からアンロードすることができる。マスクを製造システムからアンロードすることにより、製造システムが完全に稼働し続けている間に、外部でのマスク洗浄を提供することができる。図５はマスク棚５５０に隣接するマスク洗浄チャンバ５５２を示す。対応するまたは類似の洗浄チャンバ（図示せず）もまた、キャリアバッファ５４８に隣接して設けることができる。洗浄チャンバをキャリアバッファ５４８に隣接して提供することにより、キャリアは製造システム５００内で洗浄することができ、または洗浄チャンバに連結されたゲートバルブを通して製造システムからアンロードすることができる。
本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００の実施形態は、高解像度ディスプレイの製造において利用することができる。一実施形態によると、本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００は、約７５０ｍｍ×６５０ｍｍの寸法を含むことができる。この寸法の微細金属マスクは２次元で張力が付与されたフルシート（７５０ｍｍ×６５０ｍｍ）であってもよい。代替として、この寸法の微細金属マスクは、７５０ｍｍ×６５０ｍｍの領域を覆う、一次元で張力が付与された一連のストリップであってもよい。より大型の微細金属マスクの寸法は、約９２０ｍｍ×約７３０ｍｍ、ＧＥＮ６ハーフカット（約１５００ｍｍ×約９００ｍｍ）、ＧＥＮ６（約１５００ｍｍ×約１８００ｍｍ）、ＧＥＮ８．５（約２２００ｍｍ×約２５００ｍｍ）、およびＧＥＮ１０（約２８００ｍｍ×約３２００ｍｍ）を含む。少なくともより小さな寸法においては、本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００の微細開口部の間のピッチの許容度は、長さ１６０ｍｍ当たり約±３μｍであってもよい。
本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００の製造において電鋳技術を利用することには、従来の形成工程に優る実質的な利点がある。従来のマスクにおける標準的な開口部寸法は、マスクに微細開口部を形成する時の化学エッチング工程の変動に起因する、約±２μｍ〜５μｍの変動を有し得る。対照的に、本明細書に記載されたようなマスクパターン３０２はフォトリソグラフィ技術により形成される。従って、微細開口部の寸法の変動は約０．２μｍ未満である。これは、解像度が向上するにつれて利点をもたらす。従って、本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００は、（フォトリソグラフィ技術による、より良い制御ゆえに）より均一な開口部寸法を有することができる。本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００はまた、非常に一貫したマスク対マスクの均一性を有することができる。均一性は、開口部寸法だけでなくピッチ精度においても改善することができ、ならびに他の特性においても改善することができる。
本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００を使用して、図１に示すＯＬＥＤデバイス１００のサブピクセルアクティブ領域１３５を高精度で形成することができる。例えば、ＯＬＥＤデバイス１００の有機材料層１２０のＲＧＢ層の各々の均一性は高く、例えば約９５％よりも高い、または９８％よりも高い。本明細書に記載されたような微細金属マスク２００または３００は、これらの精度の許容度を満足する。
上述の内容は本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他のおよび更なる実施形態が、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。従って、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
Claims (15)
- 約７ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有する材料を含み、その上部に導電材料が形成されたマンドレルと、
前記導電材料の少なくとも一部分を露出させる複数の開口部がその間に形成され、各空隙部が約５ミクロン〜約２０ミクロンの主寸法を有する空隙のパターンを有する絶縁材料と、
を含むマスクパターン。 - 前記絶縁材料が無機材料を含む、請求項１に記載のマスクパターン。
- 前記フォトレジスト材料が更に、ポジ型フォトレジスト材料を含む、請求項２に記載のマスクパターン。
- 前記空隙の各々の中に金属が設けられる、請求項１に記載のマスクパターン。
- 前記金属が約１４ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有する、請求項４に記載のマスクパターン。
- 前記マンドレルが、前記マンドレル上に形成される金属層を有するガラス材料を含む、請求項１に記載のマスクパターン。
- 前記空隙が、電鋳工程において境界を形成するために利用される、請求項１に記載のマスクパターン。
- 前記境界が、前記境界の基板接触面上の凹部領域を含む、請求項８に記載のマスクパターン。
- 金属層と、該金属層の一部を露出させる開口部を有する無機材料を含むパターン領域とを含み、約７ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有するマンドレルを作製し、
前記マンドレルを電解浴に曝して、第１の電着工程で前記開口部内に複数の第１の金属構造体を形成し、
前記マンドレルを電解浴に曝して、第２の電着工程で前記開口部内に前記第１の金属構造体を取り囲む複数の第２の金属構造体を形成し、
前記マンドレルから前記マスクを分離することにより形成される電鋳法によるマスク。 - 前記第１の金属構造体および前記第２の金属構造体が、前記開口部内に約１４ミクロン／メートル／℃以下の熱膨張係数を有する金属材料を含む、請求項９に記載の電鋳法によるマスク。
- 前記パターン領域がフォトリソグラフィによりパターン形成される、請求項９に記載の電鋳法によるマスク。
- 前記パターン領域が更にフォトレジスト材料を含む、請求項９に記載の電鋳法によるマスク。
- 前記フォトレジスト材料がポジ型フォトレジストである、請求項１２に記載の電鋳法によるマスク。
- 前記無機材料が前記第１の電着工程の前にフォトリソグラフィによりパターン形成され、前記パターン領域が更に前記第１の電着工程の後に堆積されるフォトレジスト材料を含む、請求項９に記載の電鋳法によるマスク。
- 前記第１の電着工程の後および前記第２の電着工程の前に、フォトレジスト材料がパターン形成される、請求項１４に記載の電鋳法によるマスク。
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