JP2022024018A - フレーム一体型マスク - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロディスプレイの超高画質画素を具現することができるフレーム一体型マスクを提供する。【解決手段】本発明によるフレーム一体型マスク１０は、シリコンウェーハ上の画素形成工程に使われるフレーム一体型マスク１０であって、マスクパターンを含むマスク２０と、マスクパターンが形成された領域２０ａを除いたマスクの領域２０ｂの少なくとも一部に接合されるフレーム３０と、を含み、マスク２０は、シリコンウェーハに対応する形状を有し、フレーム３０と一体に連結されることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、フレーム一体型マスクに係り、より詳細には、シリコンウェーハ上に画素を形成する時に使用し、フレームとマスクとが一体を成して、マスクの変形を防止することによって、高解像度を具現することができるフレーム一体型マスクに関する。

最近、薄板製造において、電鋳メッキ（Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）方法についての研究が進められている。電鋳メッキ方法は、電解液に陽極体、陰極体を浸漬し、電源を印加して、陰極体の表面上に金属薄板を電着させるので、極薄板を製造し、量産を期待することができる方法である。

一方、ＯＬＥＤ製造工程で画素を形成する技術として、薄膜の金属マスク（Ｓｈａｄｏｗ Ｍａｓｋ）を基板に密着させて、所望の位置に有機物を蒸着するファインメタルマスク（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ、ＦＭＭ ）法が主に使われる。

既存のＯＬＥＤ製造工程では、マスク薄膜を製造した後、マスクをＯＬＥＤ画素蒸着フレームに溶接固定させて使用するが、固定させる過程で大面積マスクの整列がよくできないという問題点があった。また、フレームに溶接固定する過程において、マスク膜の厚さが過度に薄く、大面積であるために、荷重によってマスクが垂れるか、捻じられるという問題点があった。

超高画質のＯＬＥＤ製造工程では、数μｍの微細な整列の誤差も画素蒸着の失敗に繋がることができるので、マスクが垂れるか、捻じれるなどの変形を防止し、整列を明確にする技術などの開発が必要な実情である。

一方、最近、ＶＲ（ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ）機器に適用されるマイクロディスプレイ（ｍｉｃｒｏ ｄｉｓｐｌａｙ）が注目されている。マイクロディスプレイは、ＶＲ機器でユーザのすぐ目の前で映像を表わすために、既存のディスプレイよりもさらに小さな画面サイズを有しながらも、小さな画面内で高画質を具現しなければならない。したがって、既存の超高画質のＯＬＥＤ製造工程に使われるマスクよりもサイズが小さいマスクパターンと、画素蒸着工程前にマスクのさらに微細な整列と、が必要な実情である。

本発明は、前記のような従来技術の諸問題点を解決するために案出されたものであって、マイクロディスプレイの超高画質画素を具現することができるフレーム一体型マスクを提供することをその目的とする。

また、本発明は、マスクの整列を明確にして、画素蒸着の安定性を向上させうるフレーム一体型マスクを提供することをその目的とする。

本発明の前記目的は、シリコンウェーハ上の画素形成工程に使われるフレーム一体型マスクであって、マスクパターンを含むマスクと、マスクパターンが形成された領域を除いたマスクの領域の少なくとも一部に接合されるフレームと、を含み、マスクは、シリコンウェーハに対応する形状を有し、フレームと一体に連結される、フレーム一体型マスクによって達成される。

マスクの形状は、円状であり得る。

フレームは、マスクに連結される連結フレームと、連結フレームの下部に一体に連結され、マスク及び連結フレームを支持する支持フレームと、を含み得る。

連結フレームは、円状のリング状であり得る。

マスクの外周方向に沿って、連結フレームに付着されたマスクの幅は一定であり得る。

マスクは、マスクの外周からフレーム方向に引張力が加えられた状態でフレームと一体に連結され得る。

マスク及びフレームは、インバー（Ｉｎｖａｒ）またはスーパーインバー（Ｓｕｐｅｒ Ｉｎｖａｒ）材であり得る。

フレーム一体型マスクは、ＯＬＥＤ画素蒸着のＦＭＭ（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ)として使われ、マスクは、画素が蒸着されるシリコンウェーハ基板に付着され、フレームは、ＯＬＥＤ画素蒸着装置の内部に固設され得る。

マスクパターンの解像度は、少なくとも２０００ＰＰＩ（ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）よりも高くなり得る。

マスクパターンは、上部から下部に行くほど幅が広くなり得る。

前記のように構成された本発明によれば、マイクロディスプレイの超高画質画素を具現することができる。

また、本発明によれば、マスクの整列を明確にして、画素蒸着の安定性を向上させうる。

従来のＦＭＭを用いたＯＬＥＤ画素蒸着装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態によるフレーム一体型マスクを示す概略図である。 本発明の一実施形態によるマスクパターンを示す概略図である。 図２のＡ－Ａ’側断面図である。 本発明の一実施形態によるフレーム一体型マスクを製造する過程を示す概略図である。 本発明の一実施形態によるフレーム一体型マスクを製造する過程を示す概略図である。 本発明の他の実施形態によるフレーム一体型マスクを製造する過程を示す概略図である。 本発明の他の実施形態によるフレーム一体型マスクを製造する過程を示す概略図である。 図２のフレーム一体型マスクを適用したＯＬＥＤ画素蒸着装置を示す概略図である。 本発明の他の実施形態によるフレーム一体型マスクをＯＬＥＤ画素蒸着装置に適用した状態を示す概略図である。

後述する本発明についての詳細な説明は、本発明が実施される特定の実施形態を例示として図示する添付図面を参照する。これら実施形態は、当業者が本発明を十分に実施可能なように詳しく説明される。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、互いに排他的である必要はないということを理解しなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して、本発明の精神及び範囲を外れずに、他の実施形態として具現可能である。また、それぞれの開示された実施形態内の個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神及び範囲を外れずに、変更可能であるということを理解しなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するものと、均等なあらゆる範囲と共に、添付の請求項によってのみ限定される。図面で類似した参照符号は、多様な側面にわたって同一または類似の機能を称し、長さ及び面積、厚さなどとその形態は、便宜上、誇張されて表現されることもある。

以下、当業者が本発明を容易に実施させるために、本発明の望ましい実施形態に関して添付図面を参照して詳しく説明する。

図１は、従来のＦＭＭ１００を用いたＯＬＥＤ画素蒸着装置２００を示す概略図である。

図１を参照すれば、一般的にＯＬＥＤ画素蒸着装置２００は、マグネット３１０が収容され、冷却水ライン３５０が配設されたマグネットプレート３００と、マグネットプレート３００の下部から有機物ソース６００を供給する蒸着ソース供給部５００と、を含む。

マグネットプレート３００と蒸着ソース供給部５００との間には、有機物ソース６００が蒸着されるガラスなどの対象基板９００が介在されうる。対象基板９００には、有機物ソース６００が画素別に蒸着させるＦＭＭ１００が密着されるか、非常に近接するように配置される。マグネット３１０が磁場を発生させ、磁場による引力でＦＭＭ１００が対象基板９００に密着されうる。

ＦＭＭ１００は、対象基板９００に密着される前にアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が必要である。１つのマスクまたは複数のマスクは、フレーム８００に結合されうる。フレーム８００は、ＯＬＥＤ画素蒸着装置２００内に固設され、マスクは、別途の付着、溶接工程を経てフレーム８００に結合されうる。

蒸着ソース供給部５００は、左右経路を往復し、有機物ソース６００を供給し、蒸着ソース供給部５００から供給される有機物ソース６００は、ＦＭＭマスク１００に形成されたパターン（ＰＰ）を通過して対象基板９００の一側に蒸着されうる。ＦＭＭマスク１００のパターンを通過した蒸着された有機物ソース６００は、ＯＬＥＤの画素７００として作用する。

シャドウエフェクト（Ｓｈａｄｏｗ Ｅｆｆｅｃｔ）による画素７００の蒸着不均一を防止するために、ＦＭＭマスク１００のパターン（ＰＰ）は、傾斜して形成（Ｓ）（または、テーパー状（Ｓ）に形成）されうる。傾いた面に沿って対角線方向にパターン（ＰＰ）を通過する有機物ソース６００も、画素７００の形成に寄与することができるので、画素７００は、全体として厚さが均一に蒸着されうる。

図１で、ＦＭＭ１００は、スティック型（Ｓｔｉｃｋ－Ｔｙｐｅ）またはプレート型（Ｐｌａｔｅ－Ｔｙｐｅ）で製造されて、大面積の対象基板９００に対して画素蒸着工程を行うことができる。但し、最近、ＶＲ機器に適用されるマイクロディスプレイは、大面積の対象基板９００ではない、シリコンウェーハに対して画素蒸着工程を行うことができる。マイクロディスプレイは、画面がユーザの目の前にすぐ位置するので、大面積のサイズよりは、約１～２インチサイズ程度に小さな画面を有する。しかも、ユーザの目の前に近くに位置するために、解像度はさらに高く具現される必要がある。

したがって、本発明は、大面積の対象基板９００に対する画素形成工程で使用するよりは、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ級のシリコンウェーハ上で画素形成工程を進行するが、超高画質として画素を形成するフレーム一体型マスクを提供することを目的とする。

例えば、現在、ＱＨＤ画質の場合は、５００～６００ＰＰＩで画素のサイズが約３０～５０μｍに至り、４Ｋ ＵＨＤ、８Ｋ ＵＨＤ高画質の場合は、これよりも高い～８６０ＰＰＩ、～１６００ＰＰＩなどの解像度を有する。ＶＲ機器に直接適用されるマイクロディスプレイ、またはＶＲ機器に差し込んで使われるマイクロディスプレイは、約２，０００ＰＰＩ以上級の超高画質を目標としており、画素のサイズは、約５～１０μｍ程度に至る。シリコンウェーハの場合、半導体工程から開発された技術を活用してガラス基板に比べて、微細かつ精密な工程が可能なので、高解像度マイクロディスプレイの基板として採用されうる。そして、本発明は、このようなシリコンウェーハ上に画素を形成するフレーム一体型マスクであることを特徴とする。

図２は、本発明の一実施形態によるフレーム一体型マスク１０を示す概略図である。図３は、本発明の一実施形態によるマスクパターン（ＤＰ、ＰＰ）を示す概略図であって、図３の（ａ）は、図２のマスク２０部分の平面図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のＢ－Ｂ’拡大側断面図である。図４は、図２のＡ－Ａ’側断面図である。

本発明は、シリコンウェーハを対象基板９００（図６及び図７参照）として画素蒸着工程を行うために、マスク２０がシリコンウェーハに対応する形状を有することを特徴とする。マスク２０の形状がシリコンウェーハに対応するという意味は、マスク２０がシリコンウェーハと同じサイズの形状を有するか、シリコンウェーハとサイズは異なるが、同じ形状を有し、同軸を成した状態まで含むものであることを明らかにする。また、シリコンウェーハに対応する形状を有したマスク２０は、フレーム３０と一体に連結されて、マスク整列を明確にすることを特徴とする。

図２を参照すれば、フレーム一体型マスク１０は、マスク２０及びフレーム３０を含み、フレーム３０の一部表面にマスク２０が付着されうる。マスク２０のうち、フレーム３０に付着されず、マスクパターン（ＤＰ、ＰＰ）が形成された部分をマスクボディー部２０ａ、フレーム３０に一部付着された部分をマスク支持部２０ｂで示す。マスクボディー部２０ａとマスク支持部２０ｂは、形成された位置によって名称と符号とを異なるように記載したが、マスクボディー部２０ａとマスク支持部２０ｂは、分離された領域ではなく、同じ材質を有し、一体に連結される構成である。言い換えれば、マスクボディー部２０ａとマスク支持部２０ｂは、マスク２０を形成する電鋳メッキ工程で電着メッキされて同時に形成されるメッキ膜またはマスク２０（２０ａ、２０ｂ）の各部分である。以下の説明で、マスクボディー部２０ａ、マスク支持部２０ｂは、メッキ膜またはマスク２０（２０ａ、２０ｂ）と混用されて使われる。

マスク２０は、インバーまたはスーパーインバー材であることが望ましく、円状のシリコンウェーハに対応するように円状であり得る。マスク２０は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなどのシリコンウェーハに相応するサイズを有しうる。

従来のマスクは、大面積基板に対応するように、四角、多角形などの形態を有する。そして、このマスクに対応するように、フレームも、四角、多角形などの形態を有し、マスクが角状のエッジを含むので、エッジにストレス（ｓｔｒｅｓｓ）が集中されるという問題点が発生する恐れがある。ストレスが集中されれば、マスクの一部のみに他の力が作用するので、マスクが捻じれるか、歪み、これは、画素整列の失敗に繋がる。特に、２，０００ＰＰＩ以上の超高画質では、マスクのエッジにストレスが集中されることを避けなければならない。

したがって、本発明のマスク２０は、円状を有することによって、エッジを含まないことを特徴とする。エッジがないので、マスク２０の特定部分に他の力が作用する問題を解消し、円状の枠に沿ってストレスが均一に分散されうる。これにより、マスク２０が捻じれるか、歪まず、画素整列を明確にするのに寄与し、２，０００ＰＰＩ以上のマスクパターン（ＰＰ）を具現することができるという利点を有する。本発明は、熱膨張係数が低い円状のシリコンウェーハと、ストレスが枠に沿って均一に分散される円状のマスク２０と、を対応させて、画素蒸着工程を行うことによって、約５～１０μｍ程度に至る画素を蒸着させうる。

図３の（ａ）を参照すれば、マスクボディー部２０ａには、複数のディスプレイパターン（ＤＰ）が形成されうる。ディスプレイパターン（ＤＰ）は、マイクロディスプレイ１つに対応するパターンであって、対角線の長さが約１～２インチ程度であり得る。ディスプレイパターン（ＤＰ）を拡大すれば、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する複数の画素パターン（ＰＰ）を確認することができる。画素パターン（ＰＰ）は、側部が傾いた形状、テーパー（Ｔａｐｅｒ）状、または上部から下部に行くほどパターン幅が広くなる形状を有しうる。多様な画素パターン（ＰＰ）は、群集を成してディスプレイパターン（ＤＰ）１つを構成し、複数のディスプレイパターン（ＤＰ）が、マスク２０に形成されうる。

すなわち、本明細書において、ディスプレイパターン（ＤＰ）は、パターン１つを示す概念ではなく、１つのディスプレイに対応する複数の画素パターン（ＰＰ）が群集した概念として理解しなければならない。以下、画素パターン（ＰＰ）をマスクパターン（ＰＰ）と混用する。

マスクパターン（ＰＰ）は、ほぼテーパー状を有し、パターン幅は、数～数十μｍのサイズ、望ましくは、約５～１０μｍのサイズ（２，０００ＰＰＩ以上の解像度）に形成されうる。マスクパターン（ＰＰ）は、ＰＲを通じるパターニング（図５参照）、レーザ加工などを通じて形成されうるが、これに制限されるものではない。マスクパターン（ＰＰ）は、図３で前述した画素パターン（ＰＰ）／ディスプレイパターン（ＤＰ）の構成と同一である。

フレーム３０は、マスク２０またはメッキ膜２０の少なくとも一部に接合されうる。さらに詳細には、マスク２０でマスクパターン（ＰＰ）が形成された領域であるマスクボディー部２０ａの領域を除いた残りの領域であるマスク支持部２０ｂがフレーム３０に接合されうる。

マスク２０を垂れるか、捻じれないようにぴんと張って支持できるように、フレーム３０は、マスク２０の枠を取り囲む形状を有することが望ましい。

さらに説明すれば、フレーム３０は、マスク２０と連結される連結フレーム３１及び連結フレーム３１の下部で連結フレーム３１と一体に連結され、マスク２０及び連結フレーム３１を支持する支持フレーム３５を含みうる。

そのうち、連結フレーム３１は、マスク２０の形状に対応しながらも、マスク２０の枠（マスク支持部２０ｂ）と連結されるように円状であることが望ましく、連結フレーム３１が、マスクボディー部２０ａのマスクパターン（ＰＰ）を覆われないように、中空状、リング状を有することが望ましい。すなわち、連結フレーム３１は、円状のリング状を有しうる。一方、支持フレーム３５は、連結フレーム３１の下部で一体に連結される形状であれば、円状のリング状、四角のリング状などの中央部が空いている範囲内で多様な形状を有しうる。本発明では、四角のリング状の支持フレーム３５を想定して図示する。

図２及び図４を参照すれば、マスク２０の外周方向に沿って、連結フレーム３１に付着されたマスク２０（マスク支持部２０ｂ）の幅（Ｗ）は一定である。すなわち、円状マスク２０の枠（マスク支持部２０ｂ）のあらゆる部分と連結フレーム３１の付着される面積が一定である。マスク２０の枠のあらゆる部分で連結フレーム３１と付着される面積が一定になるので、ストレスが均一に分散される効果を有し、マスク２０を円状に形成することによって、ストレスが均一に分散される効果がさらに向上する。

一方、マスク２０は、マスク２０の外周（マスク支持部２０ｂ）からフレーム方向に引張力（Ｆ）が加えられた状態でフレーム３０（連結フレーム３１）と一体に連結されうる。フレーム方向は、マスク２０の外周接線に垂直な方向、または放射（ｒａｄｉａｌ）方向が対応することができる。このような引張力（Ｆ）は、フレーム３０上にマスク２０が一体に電着される電鋳メッキ工程条件と、常温よりも高い温度で電着後、常温で温度下降による温度差によるマスク２０の収縮によって誘発されうる。引張力（Ｆ）は、マスク２０の外周から放射方向に加えられるので、マスク２０の外周の特定部分にストレスが集中されることを防止し、マスク２０とフレーム３０とを弾力のある状態で連結させて、マスクパターン（ＰＰ）の整列の保持に寄与することができる。

また、本発明のフレーム一体型マスク１０は、マスク２０がフレーム３０と一体に連結されるので、フレーム３０のみをＯＬＥＤ画素蒸着装置２００に移動し、設置する過程のみでマスク２０の整列が完了する。

図５及び図６は、本発明の一実施形態によるフレーム一体型マスクを製造する過程を示す概略図である。

図５の（ａ）を参照すれば、電鋳メッキを行うように、導電性基材４１を準備する。導電性基材４１を含む母板（ｍｏｔｈｅｒ ｐｌａｔｅ）４０は、電鋳メッキで陰極体（ｃａｔｈｏｄｅ）として使われる。円状のマスク２０を電鋳メッキすることができるように、導電性基材４１も、それに対応する円状であることが望ましいが、これに制限されるものではない。導電性基材４１が円状ではない多角形でも、フレーム３０にマスク２０を貼り付けた後（図６の（ａ）参照）、円状にレーザトリミング（ｌａｓｅｒ ｔｒｉｍｍｉｎｇ）することができる（図６の（ｅ）参照）。

導電性材質として、メタルの場合には、表面にメタルオキシドが生成されていることもあり、メタル製造過程で不純物が流入され、多結晶シリコン基材の場合には、介在物または結晶粒界（Ｇｒａｉｎ Ｂｏｕｎｄａｒｙ）が存在し、導電性高分子基材の場合には、不純物が含有される可能性が高く、強度、耐酸性などが脆弱である。メタルオキシド、不純物、介在物、結晶粒界のように、母板４０の表面への電場の均一な形成を妨害する要素を「欠陥」（Ｄｅｆｅｃｔ）と称する。欠陷（Ｄｅｆｅｃｔ）によって、前述した材質の陰極体には、均一な電場が印加されず、メッキ膜２０の一部が不均一に形成されうる。また、多結晶基板素材の場合には、電鋳メッキ膜の熱膨張係数を減少させるための熱処理工程によって、結晶粒間の不均一な特性によって、マスクに形成されたパターンの位置が変わり、これは、画素の蒸着位置の変更に繋がる問題がある。

ＵＨＤ級以上の超高画質画素を具現するに当たって、メッキ膜２０及びメッキ膜パターン（ＰＰ）の不均一は、画素の形成に悪影響を及ぼしうる。ＦＭＭ、シャドウマスクのパターン幅は、数～数十μｍのサイズ、望ましくは、約５～１０μｍのサイズ（２，０００ＰＰＩ以上の解像度）に形成されうるので、数μｍサイズの欠陷さえも、マスクのパターンサイズで大きな比重を占める程度のサイズである。

また、前述した材質の陰極体での欠陷を除去するためには、メタルオキシド、不純物などを除去するための追加的な工程が行われ、この過程で陰極体材料がエッチングされるなどのさらに他の欠陷が誘発されることもある。

したがって、本発明は、単結晶シリコン材質の基材４１を使用することができる。導電性を有するように、基材４１は、１０１９以上の高濃度ドーピングが行われる。ドーピングは、基材４１の全体に行われても、基材４１の表面部分のみに行われてもよい。

ドーピングされた単結晶シリコンの場合は、欠陥がないために、電鋳メッキ時に表面全部で均一な電場の形成による表面欠陷なしに表面状態が均一なメッキ膜２０（または、マスク２０）が生成されうるという利点がある。均一なマスク２０は、ＯＬＥＤ画素の画質レベルをさらに改善することができる。そして、欠陷を除去、解消する追加工程が行われる必要がないので、工程コストが削減され、生産性が向上するという利点がある。

また、シリコン材質の基材４１を使用することによって、必要に応じて基材４１の表面を酸化（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、窒化（Ｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ）する過程のみで絶縁部４５を形成しうるという利点がある。絶縁部４５は、メッキ膜２０の電着を防止する役割を果たして、メッキ膜２０のパターン（ＰＰ）を形成しうる。

次いで、図５の（ｂ）を参照すれば、基材４１の少なくとも一面上に絶縁部４５を形成しうる。絶縁部４５は、パターンを有して形成され、テーパーまたは逆テーパー状の陰刻パターン４６によってパターンを有しうる。絶縁部４５は、基材４１の一面上に突出するように（陽刻で）形成した部分であって、メッキ膜２０の生成を防止するように、絶縁特性を有しうる。これにより、絶縁部４５は、フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコン窒化物のうちの何れか１つの材質で形成されうる。絶縁部４５は、基材４１上に蒸着などの方法でシリコン酸化物、シリコン窒化物を形成し、基材４１をベースにして熱酸化（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、熱窒化（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｎｉｔｉｒｉｄａｔｉｏｎ）方法を使うこともできる。プリンティング法などを用いてフォトレジストを形成することもできる。フォトレジストを使用してパターンを形成する時には、多重露光方法、領域ごとに露光強度を異ならせる方法などを使用することができる。絶縁部４５は、後述するメッキ膜２０よりは厚いように約５μｍ～２０μｍの厚さを有しうる。これにより、母板４０が製造可能である。

後述する電鋳メッキ過程で基材４１の露出された表面からメッキ膜２０が形成され、絶縁部４５が配される領域では、メッキ膜２０の生成が防止されてパターン（ＰＰ）が形成されうる。母板４０は、メッキ膜２０の生成過程でパターンまで形成しうるので、モールド、陰極体と併記して使われる。

次いで、図５の（ｃ）を参照すれば、母板４０（または、陰極体４０）と対向する陽極体（図示せず）を準備する。陽極体（図示せず）は、メッキ液（図示せず）に浸漬されており、母板４０は、全部または一部がメッキ液（図示せず）に浸漬されている。母板４０（または、陰極体４０）と対向する陽極体の間に形成された電場によって、メッキ膜２０（２０ａ、２０ｂ）が母板４０の表面で電着されて生成されうる。但し、導電性基材４１の露出された表面（４６）のみでメッキ膜２０が生成され、絶縁部４５の表面では、メッキ膜２０が生成されないので、メッキ膜２０にパターン（ＰＰ）（図３の（ｂ）参照）が形成されうる。

メッキ液は、電解液であって、マスクボディー部２０ａ及びマスク支持部２０ｂを構成するメッキ膜２０の材料になりうる。一実施形態として、鉄ニッケル合金であるインバー薄板をメッキ膜２０として製造する場合、Ｎｉイオンを含む溶液及びＦｅイオンを含む溶液の混合液をメッキ液として使用することができる。他の実施形態として、鉄ニッケルコバルト合金であるスーパーインバー薄板をメッキ膜２０として製造する場合、Ｎｉイオンを含む溶液、Ｆｅイオンを含む溶液及びＣｏイオンを含む溶液の混合液をメッキ液として使用することもできる。インバー薄板、スーパーインバー薄板は、ＯＬＥＤの製造において、ＦＭＭ、シャドウマスク（Ｓｈａｄｏｗ Ｍａｓｋ）として使われる。そして、インバー薄板は、熱膨張係数が約１．０Ｘ１０－６／℃、スーパーインバー薄板は、熱膨張係数が約１．０Ｘ１０－７／℃程度に非常に低いために、熱エネルギーによってマスクのパターン形状が変形される恐れが少なくて、高解像度ＯＬＥＤ製造で主に使われる。それ以外にも、所望のメッキ膜２０に対するメッキ液を制限なしに使用し、本明細書では、インバー薄板の製造を主な例として想定して説明する。

基材４１の表面からメッキ膜２０が電着されながら厚くなるために、絶縁部４５の上端を超える前までにメッキ膜２０を形成することが望ましい。すなわち、絶縁部４５の厚さよりもメッキ膜２０の厚さがさらに小さい。メッキ膜２０は、絶縁部４５のパターン空間に満たされ、電着されるので、絶縁部４５のパターンと逆相を有するテーパー状を有しながら生成されうる。

絶縁部４５が絶縁特性を有するので、絶縁部４５と陽極体との間では、電場が形成されないか、メッキが行われにくい程度の微弱な電場のみが形成される。したがって、母板４０でメッキ膜２０が生成されない絶縁部４５に対応する部分は、メッキ膜２０のパターン、ホール（Ｈｏｌｅ）などを構成する。言い換えれば、パターン化４６された絶縁部４５のそれぞれは、マスクボディー部２０ａのＲ、Ｇ、Ｂに対応するマスクパターン（ＰＰ）を形成しうる。マスクパターン（ＰＰ）の側断面の形状は、ほぼテーパー状に傾くように形成され、傾いた角度は、約４５゜～６５゜であり得る。

一方、メッキ膜２０を形成した後にメッキ膜２０に熱処理を行うことができる。熱処理は、３００℃～８００℃の温度で行うことができる。一般的に、圧延で生成したインバー薄板に比べて、電鋳メッキで生成したインバー薄板が熱膨張係数が高い。これにより、インバー薄板に熱処理を行うことによって、熱膨張係数を低めることができるが、この熱処理過程でインバー薄板に若干の変形が生じうる。したがって、母板４０（または、基材４１）とマスク２０とが接着された状態で熱処理を行えば、母板４０の絶縁部４５が占める空間部分に形成されたマスクパターン（ＰＰ）の形態が一定に保持され、熱処理による微細な変形を防止できるという利点がある。また、メッキ膜２０から母板４０（または、基材４１）を分離した後、マスクパターン（ＰＰ）を有するマスク２０に熱処理を行っても、インバー薄板の熱膨張係数を低める効果がある。

したがって、マスク１００の熱膨張係数をさらに低めることによって、μｍスケールのパターン（ＰＰ）の変形を防止し、超高画質のＯＬＥＤ画素を蒸着することができるマスク２０を製造することができるという利点がある。

次いで、図６の（ａ）を参照すれば、母板４０（または、陰極体４０）をメッキ液（図示せず）の外に持ち上げる。そして、フレーム３０の上部に図５の（ｃ）の構造物をひっくり返して配置する。逆に、図５の（ｃ）の構造物にフレーム３０をひっくり返して配置することもできる。フレーム３０（連結フレーム３１）は、メッキ膜２０を取り囲む形状を有しうる。

メッキ膜２０が接触するフレーム３０（連結フレーム３１）の上部には、接着部５０が形成されうる。接着部５０の接着剤は、エポキシ樹脂系接着剤などを使用することができる。接着部５０によって、メッキ膜２０の枠のうち少なくとも一部がフレーム３０（連結フレーム３１）の上部に接着固定されうる。

次いで、図６の（ｂ）を参照すれば、絶縁部４５を除去することができる。フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコン窒化物などの絶縁部４５のみを除去し、残りの構成には影響を与えない公知の技術を制限なしに使用することができる。一方、シリコン酸化物、シリコン窒化物で絶縁部が構成された場合には、これらを除去する段階を省略し、下記の図６の（ｃ）の工程を直ちに行うこともできる。導電性基板４１に一体化されて形成されたシリコン酸化物、シリコン窒化物は、図６の（ｃ）の基板４１分離工程を通じて共に分離／除去される。

次いで、図６の（ｃ）を参照すれば、メッキ膜２０から導電性基板４１を分離することができる。導電性基板４１は、マスク２０及びフレーム３０の上部方向に分離することができる。導電性基板４１が分離されれば、接着部５０を介在してフレーム３０に接着されたマスク２０の形態が表われる。

一方、図６の（ｃ）段階まで行った構造体の場合には、マスク２０とフレーム３０とを接着させるために、接着部５０が必須的に残存する。接着部５０の接着剤は、マスク２０を臨時に固定する効果はあるが、接着剤とインバーマスク２０の熱膨張係数が異なって、画素形成工程で温度変化によって接着剤がマスク２０を捻じれるようにする問題が発生する。また、接着剤が工程ガスと反応して生成された汚染物質が、ＯＬＥＤの画素に悪影響を与え、接着剤自体に含まれた有機ソルベントなどのアウトガスが画素工程チャンバを汚染させるか、不純物としてＯＬＥＤ画素に蒸着される悪影響を誘発することができる。また、接着剤が次第に除去されることによって、マスク２０がフレーム３０から離脱する問題が発生する。これにより、接着部５０を洗浄する必要があるが、接着部５０とマスク支持部２０ｂとが接着されており、外部で接着部５０を洗浄しにくく、無理に接着部５０を洗浄する中にマスク２０に変形が発生する可能性も存在する。そして、接着部５０を洗浄してずれもい除去した場合、マスク２０とフレーム３０とを一体に接着させるための他の方案が講じられる。

したがって、本発明は、図６の（ｄ）ないし図６の（ｆ）のような工程を行って、マスク２０に影響を与えず、接着部５０のみを完全に除去することができる。そして、接着部５０を代替して溶接部２０ｃをマスク２０とフレーム３０との間に介在させて、マスク２０とフレーム３０とを一体に接着させたフレーム一体型マスク１０を提供することができる。

図６の（ｄ）を参照すれば、枠部分のメッキ膜２０ｂを用いてメッキ膜２０ｂとフレーム３０との間にレーザ溶接（ＬＷ）を行うことができる。レーザを枠部分のマスク支持部２０ｂの上部に照射すれば、マスク支持部２０ｂの一部が溶融されて溶接部２０ｃが生成されうる。具体的に、レーザは、接着部５０が形成された領域よりも内側領域に照射される必要がある。以後工程でフレーム３０の外側（または、メッキ膜２０の外側面）から洗浄液を侵透して接着部５０を除去しなければならないので、溶接部２０ｃは、接着部５０よりも内側に生成しなければならない。また、フレーム３０のエッジ側に近く溶接部２０ｃを形成するとメッキ膜２０とフレーム３０との間の浮き上がり空間を最大限減らし、密着性を高めうる。溶接部２０ｃは、ライン（ｌｉｎｅ）またはスポット（ｓｐｏｔ）状に生成され、メッキ膜２０ｂと同じ材質を有し、メッキ膜２０ｂとフレーム３０とを一体に連結する媒介体になりうる。一方、説明の便宜上、図６で溶接部２０ｃが多少厚さがあるように示されているが、実際には、溶接部２０ｃの厚さは無視するほど小さく、メッキ膜２０ｂの厚さに影響を与えないことを明らかにする。

図６の（ａ）段階で、接着部５０にメッキ膜２０が接着される時、メッキ膜２０は、フレーム３０方向、または外側方向に引張力を受ける状態で接着されうる。これにより、ぴんと張ってフレーム３０側に引っ張られたマスク２０をフレーム３０に臨時接着する。この状態、図６の（ｄ）のようなレーザ溶接（ＬＷ）を行えば、マスク２０は、外側に引張力を受ける状態でフレーム３０（連結フレーム３１）の上部に溶接される。したがって、以後工程で接着部５０を除去しても、外側方向に引張力が加えられ、ぴんと張ってフレーム３０側に引っ張られた状態を保持させうる。

次いで、図６の（ｅ）を参照すれば、接着部５０に対応するメッキ膜２０の領域境界にレーザ（Ｌ）を照射して、メッキ膜２０ｂと剥離膜２０ｄとの間に分離線を形成しうる。すなわち、メッキ膜２０ｂから剥離膜２０ｄの境界にレーザ（Ｌ）を照射してレーザトリミングすることによって、メッキ膜２０から剥離膜２０ｄを分離することができる。しかし、剥離膜２０ｄが直ちに外されていくものではなく、接着部５０と接着された状態を保持する。

次いで、図５の（ｆ）を参照すれば、接着部５０を洗浄（Ｃ）することができる。接着剤によって公知の洗浄物質を制限なしに使用し、メッキ膜２０の側面から洗浄液が侵透して接着部５０を洗浄（Ｃ）することができる。これにより、接着部５０を完全に除去することができる。

引き続き、メッキ膜２０から分離された剥離膜２０ｄを剥離（Ｐ）する。剥離膜２０ｄは、接着部５０が除去されてフレーム３０と接着された状態ではなく、メッキ膜２０と分離されているので、直ちに外されうる。

次いで、図６の（ｇ）を参照すれば、マスク２０とフレーム３０とが一体に形成されたフレーム一体型マスク１０が完成される。本発明のフレーム一体型マスク１０は、接着部５０がなく、接着部５０の除去のために、メッキ膜２０の枠２０ｂの一部（剥離膜２０ｄ）のみを除去するので、画素工程に寄与するメッキ膜２０には全く影響がなくなる。

図７及び図８は、本発明の他の実施形態によるフレーム一体型マスクを製造する過程を示す概略図である。

図７の（ａ）ないし図７の（ｃ）は、図５の（ａ）ないし図５の（ｃ）と同一なので、具体的な説明は省略する。

次いで、図７の（ｄ）を参照すれば、母板４０（または、陰極体４０）をメッキ液（図示せず）の外に持ち上げる。そして、第２絶縁部４７を形成しうる。第２絶縁部４７は、第１絶縁部４５と同じ材質であることが望ましい。第２絶縁部４７は、第１メッキ膜２０’の枠領域４８を除いた残りの領域上に形成しうる。すなわち、第２絶縁部４７は、第１絶縁部４５と第１メッキ膜２０’とを全部カバーし、第１メッキ膜枠２０ｂの一部をカバーすることができる。第１メッキ膜２０’の枠領域４８は、露出されうる。

次いで、図８の（ａ）を参照すれば、フレーム３０の上部に図７の（ｄ）の構造物をひっくり返して配置する。逆に、図７の（ｄ）の構造物にフレーム３０をひっくり返して配置することもできる。フレーム３０は、第１メッキ膜２０’を取り囲む形状を有しうる。望ましくは、フレーム３０は、第１メッキ膜２０’の露出領域４９を除いた残りの枠領域４８に対応する形状を有しうる。

第１メッキ膜２０’が接触するフレーム３０（連結フレーム３１）の上部には、接着部５０が形成されうる。接着部５０の接着剤は、エポキシ樹脂系接着剤などを使用することができる。接着部５０によって、第１メッキ膜２０’の枠がフレーム３０（連結フレーム３１）の上部に接着固定されうる。接着部５０と接着される第１メッキ膜２０’の枠部分は、今後除去されるので、剥離膜２０ｄ（図８の（ｅ）参照）と称する。また、説明の便宜上、接着部５０と剥離膜２０ｄの幅が多少誇張されるように示されたことを明らかにする。接着部５０は、第２メッキ膜２０ｃを形成する前に第１メッキ膜２０’をフレーム３０に臨時接着固定する程度の範囲にコーティングすれば十分である。

次いで、図８の（ｂ）を参照すれば、電鋳メッキを行って、第２メッキ膜２０ｃを電着することができる。第２メッキ膜２０ｃは、第２絶縁部４７と接着部５０との間に露出された第１メッキ膜２０’の表面４９及びフレーム３０の内側面上で電着されうる。第１メッキ膜２０’の露出された表面４９から第２メッキ膜２０ｃが電着されながら厚くなるために、第２絶縁部４７の上端を超える前までに第２メッキ膜２０ｃを形成することが望ましい。すなわち、第２絶縁部４７の厚さよりも第２メッキ膜２０ｃの厚さがさらに小さい。第２メッキ膜２０ｃが、第１メッキ膜２０’の露出された表面４９及びフレーム３０の内側面上で電着されながら、第１メッキ膜２０’とフレーム３０とを一体に連結する媒介体になりうる。この際、第２メッキ膜２０ｃは、第１メッキ膜２０’の枠２０ｂに一体に連結され、電着されるので、フレーム３０方向（フレーム３０の内側方向）、または外側方向に引張力を加える状態を有し、第１メッキ膜２０’を支持することができる。これにより、別途にマスクを引っ張り、整列する過程を行う必要なしに、ぴんと張ってフレーム３０側に引っ張られたマスク２０をフレーム３０と一体に形成させうる。

一方、第１メッキ膜２０ａ、２０ｂ及び第２メッキ膜２０ｃを形成した後に、第１メッキ膜２０ａ、２０ｂ及び第２メッキ膜２０ｃに熱処理を行うことができる。

次いで、図８の（ｃ）を参照すれば、第１絶縁部４５及び第２絶縁部４７を除去することができる。フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコン窒化物などの第１絶縁部４５及び第２絶縁部４７のみを除去し、残りの構成には影響を与えない公知の技術を制限なしに使用することができる。一方、シリコン酸化物、シリコン窒化物で絶縁部が構成された場合には、これらを除去する段階を省略し、下記の図８の（ｄ）の工程を直ちに行うこともできる。導電性基板４１に一体化されて形成されたシリコン酸化物、シリコン窒化物は、図８の（ｄ）の基板分離工程を通じて共に分離／除去される。

次いで、図８の（ｄ）を参照すれば、第１メッキ膜２０’から導電性基板４１を分離することができる。導電性基板４１は、マスク２０及びフレーム３０の上部方向に分離することができる。導電性基板４１が分離されれば、マスク２０とマスク２０を支持するフレーム３０とが一体に形成された形態が表われる。

一方、図８の（ｄ）段階まで行ったフレーム一体型マスクには、接着部５０が残存する。接着部５０の効果及び問題点は、図６で前述したところと同一である。したがって、本発明は、図８の（ｅ）及び図８の（ｆ）のような工程を行って、メッキ膜２０に影響を与えず、接着部５０のみを完全に除去することができる。

図８の（ｅ）を参照すれば、接着部５０に対応する第１メッキ膜２０’の領域境界にレーザ（Ｌ）を照射して、第１メッキ膜２０’と剥離膜２０ｄとの間に分離線を形成しうる。すなわち、第１メッキ膜２０’から剥離膜２０ｄの境界にレーザ（Ｌ）を照射してレーザトリミングすることによって、第１メッキ膜２０’から剥離膜２０ｄを分離することができる。しかし、剥離膜２０ｄが直ちに外されていくものではなく、接着部５０と接着された状態を保持する。

次いで、図８の（ｆ）を参照すれば、接着部５０を洗浄（Ｃ）することができる。接着剤によって公知の洗浄物質を制限なしに使用し、メッキ膜２０の側面から洗浄液が侵透して接着部５０を洗浄（Ｃ）することができる。これにより、接着部５０を完全に除去することができる。

引き続き、第１メッキ膜２０’から分離された剥離膜２０ｄを剥離（Ｐ）する。剥離膜２０ｄは、接着部５０が除去されてフレーム３０と接着された状態ではなく、第１メッキ膜２０’と分離されているので、直ちに外されうる。

次いで、図８の（ｇ）を参照すれば、マスク２０とフレーム３０とが一体に形成されたフレーム一体型マスク１０が完成される。本発明のフレーム一体型マスク１０は、接着部５０がなく、接着部５０の除去のために、第１メッキ膜２０’の枠２０ｂの一部（剥離膜２０ｄ）のみを除去するので、画素工程に寄与する第１メッキ膜２０ａ、２０ｂ及び第２メッキ膜２０ｃには全く影響がなくなる。

フレーム３０も剛性を確保しながら、マスク２０と熱膨張係数が類似するように、導電性を有するインバー、スーパーインバー、ＳＵＳ、Ｔｉなどのメタル材質を採用することが望ましく、マスク２０と同じインバー、スーパーインバー材を採用することがさらに望ましい。また、ＯＬＥＤ画素蒸着工程で熱によるフレーム３０の変形を防ぐために、熱弁型率が少ない材質を採用することが望ましい。

図９は、図２のフレーム一体型マスクを適用したＯＬＥＤ画素蒸着装置を示す概略図である。

図９を参照すれば、フレーム一体型マスク１０をシリコンウェーハである対象基板９００と密着させ、フレーム３０部分のみを、ＯＬＥＤ画素蒸着装置２００の内部に固定させるだけでマスク１０の整列が完了する。円状のマスク２０は、連結フレーム３１に一体に連結されて、その枠がぴんと張って支持され、枠全体でストレスが均一に分散されるので、荷重によって垂れるか、捻じれるなどの変形が防止されうる。これにより、画素蒸着に必要なマスク１０の整列を明確にする。

図１０は、本発明の他の実施形態によるフレーム一体型マスクをＯＬＥＤ画素蒸着装置に適用した状態を示す概略図である。

図１０を参照すれば、フレーム一体型マスク１０’は、円状のマスク２０及びマスクに一体に連結されたフレーム３０を含みうる。この点は、図２のフレーム一体型マスク１０と同一である。差異点は、フレーム一体型マスク１０’の支持フレーム３５は、フレーム３０（図３及び図９参照）のように直ちにＯＬＥＤ画素蒸着装置２００の内部に固設されるものではなく、ＯＬＥＤ画素蒸着装置２００の内部に固設されたフレーム８００の陷沒部８０１に差し込まれる構成である。

支持フレーム３５には、陷沒部８０１に差し込まれる突出部３７がさらに形成され、製造されたフレーム一体型マスク１０’をＯＬＥＤ画素蒸着装置２００の内部に固設されたフレーム８００の陷沒部８０１に差し込むことができる。陷沒部８０１は、複数個のフレーム一体型マスク１０’に形成されて支持フレーム３５または突出部３７に対応する形態で形成されうる。

あらかじめ設けられたフレーム８００の陷沒部８０１がガイドレール（ｇｕｉｄｅ ｒａｉｌ）の役割を果たして、製造されたフレーム一体型マスク１０’を陷沒部８０１に差し込んで摺動するだけでマスクの整列を完了する。一例として、四角形状の支持フレーム３５は、陷沒部８０１に差し込まれれば、流動せずに固く固定されうる。他の例として、平行な一対の直線状である支持フレーム３５を備えた場合、支持フレーム３５は、摺動形態で陷沒部８０１に差し込まれることもあり、複数個のフレーム一体型マスク１０’を摺動形態で押して配置することも可能である。

前記のように、本発明のフレーム一体型マスク１０、１０’は、シリコンウェーハに対応する形状を有するマスク２０を含むので、マスク２０の枠全体でストレスが均一に分散されて、超微細のマスクパターン（ＰＰ）を備え、マイクロディスプレイで２，０００ＰＰＩ以上の超高画質画素を具現することができる。また、本発明のフレーム一体型マスク１０、１０’は、マスク２０を形成すると共にフレーム３０に一体型で構成し、マスク２０と対応する形状の連結フレーム３１にストレスを均一に分散させるように一体に連結されることによって、マスク２０の変形を防止し、整列を明確にする。また、本発明のフレーム一体型マスク１０、１０’は、マスク２０がフレーム３０と一体に連結されるので、フレーム３０のみをＯＬＥＤ画素蒸着装置２００に移動し、設置する過程のみでマスク２０の整列が完了する。

本発明は、前述したように望ましい実施形態を挙げて図示して説明したが、前記実施形態に限定されず、本発明の精神を外れない範囲内で当業者によって多様な変形と変更とが可能である。そのような変形例及び変更例は、本発明と添付の特許請求の範囲の範囲内に属するものと認めなければならない。

本発明は、フレーム一体型マスク関連の分野に適用可能である。

１０、１０’：フレーム一体型マスク
２０：マスク、メッキ膜
２０ａ：マスクボディー部
２０ｂ：マスク支持部
３０：フレーム
３１：連結フレーム
３５：支持フレーム
４０：母板
１００：従来のマスク、シャドウマスク、ＦＭＭ
２００、３００：ＯＬＥＤ画素蒸着装置
ＤＰ：ディスプレイパターン
ＰＰ：画素パターン、マスクパターン

Claims (10)

1. シリコンウェーハ上の画素形成工程に使われるフレーム一体型マスクであって、
   マスクパターンを含むマスクと、
   マスクパターンが形成された領域を除いたマスクの領域の少なくとも一部に接合されるフレームと、を含み、
   マスクは、シリコンウェーハに対応する形状を有し、フレームと一体に連結される、フレーム一体型マスク。
2. マスクの形状は、円状である、請求項１に記載のフレーム一体型マスク。
3. フレームは、
   マスクに連結される連結フレームと、
   連結フレームの下部に一体に連結され、マスク及び連結フレームを支持する支持フレームと、
   を含む、請求項２に記載のフレーム一体型マスク。
4. 連結フレームは、円状のリング状である、請求項３に記載のフレーム一体型マスク。
5. マスクの外周方向に沿って、連結フレームに付着されたマスクの幅は一定である、請求項３に記載のフレーム一体型マスク。
6. マスクは、マスクの外周からフレーム方向に引張力が加えられた状態でフレームと一体に連結される、請求項２に記載のフレーム一体型マスク。
7. マスク及びフレームは、インバーまたはスーパーインバー材である、請求項１に記載のフレーム一体型マスク。
8. フレーム一体型マスクは、ＯＬＥＤ画素蒸着のＦＭＭ(Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ)として使われ、
   マスクは、画素が蒸着されるシリコンウェーハ基板に付着され、フレームは、ＯＬＥＤ画素蒸着装置の内部に固設される、請求項１に記載のフレーム一体型マスク。
9. マスクパターンの解像度は、少なくとも２，０００ＰＰＩよりも高くなる、請求項１に記載のフレーム一体型マスク。
10. マスクパターンは、上部から下部に行くほど幅が広くなる、請求項１に記載のフレーム一体型マスク。

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