JP4438710B2 - マスク、マスクチップ、マスクの製造方法及びマスクチップの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、マスク、マスクチップ、マスクの製造方法、マスクチップの製造方法、及び電子機器に関する。
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルは、薄膜を積層した構造をもつ自発光型で高速応答性の表示素子からなる。このため有機ＥＬパネルは軽く動画対応に優れた表示装置を構成でき、近年フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）テレビなどの表示パネルとして非常に注目されている。有機ＥＬパネルの代表的な製造方法としては、Appl,Phys,Lett,Vol,51,No.12,p.p.913-914,(1987)に示されている。すなわち、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）などの透明陽極をフォトリソグラフィー技術を用いて所望形状にパターニングし、さらにそのパターンの上に真空蒸着装置で有機材料を成膜して積層し、その上に陰極となるＭｇＡｇなどの低い仕事関数の金属陽極膜を蒸着する。最後に、このようにしてできた発光素子が湿度又は酸素などに接触しないように、その発光素子を不活性ガス雰囲気中で密閉封止する。
また、有機ＥＬパネルは、発光材料を変えることにより、発光色を様々に変えることができる。例えば、薄く高精細なメタルマスクを用いて、画素毎に赤、緑、青の発光素子を形成する手法が提案されている。この手法は、磁石でメタルマスクとガラス基板とを密着させて、マスク越しに蒸着することにより、鮮明なフルカラー有機ＥＬパネルを製造しようとするものである（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記特許文献１に記載されているメタルマスクでは、有機ＥＬパネルの大画面化に対応すべくパネルサイズを大きくすると、そのパネル用のメタルマスクも大きく形成しなければならないが、大きく（大面積）且つ薄いメタルマスクを高精度に作ることは非常に難しいという問題点がある。また、メタルマスクの熱膨張係数が有機ＥＬパネル用のガラス基板に比べて非常に大きい。従って、蒸着時の熱輻射でメタルマスクがガラス基板に比べて大きく伸びる。これにより、メタルマスクを用いて大型の有機ＥＬパネルを製造しようとすると、熱膨張による誤差の累積値が大きくなり、メタルマスクではせいぜい２０インチの中小型パネルサイズを製造することが限界とされていた。
そのため、メタルマスクに代えて、シリコン基板を用いて蒸着マスクを製造するという方法が提案されている。この手法ではフォトリソグラフィー技術及びドライエッチング技術などの半導体製造技術を用いて、シリコン基板自体をマスクにするというものである。シリコンは熱膨張係数がガラスと略同じであるので、シリコンのマスクと被成膜基板のガラス基板とは熱膨張によるずれが生じない。また、シリコンは加工精度を高くすることができる（例えば、特許文献２参照）。近年では直径３００ミリのシリコンウエハも生産されており、このシリコンウエハを用いることにより、対角１０．５インチ程度のパネルに対応した蒸着パネルを製造することもできる。
特開２００１−２７３９７６号公報
特開２００１−１８５３５０号公報
ところで、現在、一般的な家庭内で使用されるＴＶは３０〜４０インチの大画面が主流となってきている。しかし、有機ＥＬ装置の発光層等の形成にシリコンからなる蒸着マスクを採用する場合には、上述したようにシリコンウエハの大きさは直径３００ミリであり、大型画面に対応させた蒸着マスクを製造するには限界があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型の被成膜基板に高精度にパターン形成可能なマスク、マスクチップ、マスクの製造方法、マスクチップの製造方法、及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、複数のマスクチップが支持部材を介して繋ぎ合わされたマスクであって、前記複数のマスクチップには形成するパターンに対応した複数の第１開口部が形成され、隣接する前記マスクチップの互いに対向する側面のうち、少なくとも一方の前記側面には切欠部が形成され、互いに隣接する前記マスクチップが繋ぎ合わされた繋ぎ目部には、前記切欠部からなり、形成するパターンに対応した第２開口部を含む間隙部が形成され、互いに隣接する前記マスクチップの少なくとも一方には、前記第２開口部以外の前記間隙部を覆う遮蔽部が形成されたことを特徴とする。
本発明によれば、複数のマスクチップによって１つのマスクを構成するので、マスクチップよりも大きな薄膜パターン（複数の薄膜パターンが大面積に形成される場合も含む）を形成できるマスクを簡便に提供することができる。例えば、大画面の表示装置の構成要素となる大きな薄膜パターンを形成できるマスクを簡便に構成することができる。
ところで、複数のマスクチップを支持部材に繋ぎ合わせて大型の基板にパターンを形成する場合、互いに隣接するマスクチップの繋ぎ目部分のパターンでない部分に蒸着粒子が浸入してしまうという問題があった。これにより、マスクチップの繋ぎ目の一部の画素部で膜厚が厚くなる部分ができてしまった。そこで、本願発明者は、マスクチップの繋ぎ目部分を遮蔽する遮蔽部が設けられたマスクチップを考えた。本発明によれば、互いに隣接するマスクチップの繋ぎ目部における非パターン部分の隙間部には遮蔽部が覆われるため、蒸着材料が遮蔽部によって遮蔽される。一方、繋ぎ目部におけるパターン部分の間隙部では蒸着材料が通過する。これにより、繋ぎ目部の非パターン部分への蒸着材料の浸入が防止され、パターンでない部分に蒸着材料が成膜されることはない。一方、繋ぎ目部分のその他の開口部は１パターンの開口部として有効に機能する。従って、全ての画素の膜厚の均一化が確保され、より一層高精細な表示装置を実現することができる。
また本発明のマスクは、前記遮蔽部が前記マスクチップと一体で形成されたことも好ましい。
この構成によれば、マスクチップの一部を加工することにより、遮蔽部を形成することができるため、工程の簡略化を図ることができる。また、マスクは連続した構成となるため、マスクチップと遮蔽部との間には接合部が存在せず、強度の高いマスクを提供することが可能である。
また本発明のマスクは、前記マスクチップの前記複数の第１開口部は、平面視長方形状に形成されるとともに、前記第１開口部の長手方向の辺が互いに平行、かつ、前記第１開口部の短手方向の辺が同一線上となるように形成され、前記マスクチップの前記第１開口部の短辺と前記第１開口部の前記短辺に対向する前記マスクチップの一辺との間には、前記支持部材を貼り付けるための貼り付け部が設けられ、前記マスクチップの前記遮蔽部が、前記第１開口部の長手方向に直交するとともに、前記マスクチップの前記貼り付け部の一端から隣接する前記マスクチップ方向に延設されたことも好ましい。
この構成によれば、一方のマスクチップの遮蔽部が、隣接するマスクチップの繋ぎ目部の非パターン部分に延出することになる。従って、互いに隣接するマスクチップの繋ぎ目部においる非パターン部分の隙間部には遮蔽部が覆われるため、蒸着材料が遮蔽部によって遮蔽される。
また本発明のマスクは、前記マスクチップの前記第１開口部の短辺と前記第１開口部の前記短辺に対向する前記マスクチップの一辺との間には、隣接する前記マスクチップの前記貼り付け部に形成された前記遮蔽部を収容するための収容部が形成されたことも好ましい。
この構成によれば、複数のマスクを互いに隣接（近接）させて繋ぎ合わせた場合でも、一方のマスクチップの遮蔽部が、隣接するマスクチップの収容部に収容される。従って、マスクチップの遮蔽部が繋ぎ合わせの際に障害となることもなく、より互いのマスクチップ同士を近接させて繋ぎ合わせることが可能となる。
また本発明のマスクは、前記マスクチップがシリコンからなることも好ましい。
この構成によれば、マスクチップがシリコンからなるため、メタルマスクなどと比較して引張り強度などの機械的強度が高くなる。これにより、マスクの厚みを低減することができるとともに、引張り力に対しての延び量の小さいマスクを簡便に形成することができる。
また、この構成によれば、例えば被成膜基板がシリコン基板である場合、その被成膜基板の熱膨張率とマスクの熱膨張率とを同一にすることができる。従って、本発明は、周囲温度の影響を受けることなく高精度にパターンを形成できる。
本発明のマスクチップは、被成膜基板に形成するパターンに対応した複数の開口部が形成されたマスクチップ本体と、前記マスクチップ本体の互いに対向する側面の少なくとも一方に形成された前記開口部に対応した形状の切欠部と、前記マスクチップ本体の一方の前記側面の端部から延出する遮蔽部と、前記マスクチップ本体の他方の前記側面の端部に設けられた前記遮蔽部を収容する収容部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、互いに隣接するマスクチップの繋ぎ目部の非パターン部分の隙間部には遮蔽部が覆われるため、蒸着材料が遮蔽部によって遮蔽される。一方、繋ぎ目部のパターン部分の間隙部では蒸着材料が通過される。これにより、繋ぎ目部の非パターン部分への蒸着材料の浸入が防止され、パターンでない部分に蒸着材料が成膜されることがない。従って、全ての画素の膜厚の均一化が確保され、より一層高精細な表示装置を実現することができる。
本発明のマスクの形成方法は、前記支持部材に蒸着材料を通過させるための複数の開口部を形成する工程と、前記支持部材の前記マスクチップを配置する位置に接着材を配置する工程と、前記ガラス基板の前記接着材が配置された位置に、一つの前記マスクチップの前記貼り付け部を配置する工程と、配置した前記一つのマスクチップに隣接させて、前記ガラス基板の前記接着材が配置された位置に他の前記マスクチップの前記貼り付け部を配置する工程と、前記他のマスクチップを前記一つのマスクチップ方向にスライドさせて、前記他のマスクチップの前記遮蔽部を前記一つのマスクチップの前記収容部に収容する工程と、を有することを特徴とする。
この方法によれば、マスクチップの遮蔽部を破壊することなく複数のマスクチップを連続して支持部材に貼り合せることができる。従って、一体化した大型のマスクを容易かつ、高精度に製造することができ、大型基板にパターンを形成することが可能となる。
本発明のマスクチップの形成方法は、面方位（１１０）のシリコンウエハの表面に絶縁膜を形成する工程と、前記パターンを形成する領域及びマスクチップ本体の外形形状に対応した領域の前記シリコンウエハの一面側の前記絶縁膜に第１パターンを形成する工程と、前記シリコンウエハの一面側に形成した前記第１パターンを含む領域に対向した前記シリコンウエハの他面側の前記絶縁膜に第２パターンを形成する工程と、前記シリコンウエハの一面側の前記第１パターン上に、前記マスクチップ本体の外形形状に対応した領域の前記シリコンウエハを露出するようにしてマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンをマスクとして前記シリコンウエハの一面側をエッチングし、他面側に貫通する又は未貫通の溝パターンを前記シリコンウエハに形成する工程と、前記マスクパターンを除去した後、前記シリコンウエハをダイシングして前記マスクチップ本体の外形形状に形成する工程と、前記シリコンウエハの一面側の前記絶縁膜からなる前記第１パターン及び前記シリコンウエハの他面側の前記絶縁膜からなる前記第２パターンをマスクとして、前記シリコンウエハの一面側及び他面側に結晶異方性エッチングを施し、前記マスクチップ本体に複数の開口部と、前記マスクチップ本体から延出する遮蔽部とを形成する工程と、を有することを特徴とする。
この方法によれば、複数の開口部の形成と同時に、マスクチップ本体から延出する遮蔽部を形成することができる。つまり、製造工程を増加させることなく、遮蔽部を形成することができる。また、遮蔽部は、マスクチップ本体と同一材料のシリコンウエハをパターニングすることにより形成されるため、マスクチップと一体化した構造とすることが可能となり、強度の高いマスクチップを提供することができる。
本発明の電子機器は、上記マスクを用いて製造された電気光学装置を備えることを特徴とする。
本電子機器によれば、例えば、大画面の電気光学装置の製造が可能であるとともに、表示ムラのない高精細な電子機器を提供することができる。
なお、本発明において、電気光学装置とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有するものの他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するもの等も含んで総称している。
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、本実施形態において、図１において座標系は、ｘ−ｙ−ｚ右手系直交座標系を用いることとし、Ｙ−Ｚ平面を紙面に平行にとり、Ｘ平面をＹ−Ｚ平面に垂直にとる。
（マスクの構造）
図１は、マスクを模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すマスクによって形成される画素パターンの配列例を示す図である。
図１は、マスクを模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すマスクによって形成される画素パターンの配列例を示す図である。
マスク１は、複数のマスクチップ２０と、複数のマスクチップ２０を貼り付けるためのガラス基板１０（支持部材）とを備えている。
マスクチップ２０は、シリコンからなり、図１に示すように、長孔形状の開口部２２（第１開口部）が複数一定間隔で平行に設けられている。マスクチップ２０の開口部２２は、図２に示す「縦ストライプ」の画素配置をなす薄膜パターンに対応する形状である。従って、マスク１は、縦ストライプの画素を形成するために用いられる。本実施形態のマスク１は図２に示す「縦ストライプ」の画素を形成するためのものであるので、マスクチップ２０の開口部２２は例えばその画素を縦に４０個ほど含む領域に相当する大きさの細長い溝形状となっている。すなわち、マスクチップ２０の開口部２２は、被成膜面に形成される薄膜パターンの少なくとも一部の形状に対応した形状となっている。なお、マスクチップは金属材料で形成しても良い。
また、本実施形態のマスクチップ２０をなすシリコンは、面方位（１１０）を有している。ただし、面方位（１００）を有するシリコンでマスクチップ２０を構成してもよい。そして、マスクチップ２０における開口部２２の長手方向の側面は、面方位（１１１）を有している。このように開口部２２の側面の面方位を（１１１）とすることは、面方位（１１０）を有するシリコンチップについて結晶異方性エッチングを施すことで簡便に実現できる。
ガラス基板１０には、開口部が長方形の貫通穴からなる開口領域１２が、図１に示すように、複数平行に且つ一定間隔で設けられている。ガラス基板１０には、マスク位置決めマーク１６が形成されている。マスク位置決めマーク１６は、マスク１を使用して蒸着などを行うときに、当該マスク１の位置合わせを行うためのものである。マスク位置決めマーク１６は、例えば金属膜で形成することができる。ガラス基板１０には、開口部が長方形の貫通穴からなる開口領域１２が、図１に示すように、複数平行に且つ一定間隔で設けられている。
ガラス基板１０の構成材料は、マスクチップ２０の構成材料の熱膨張係数と同一又は近い熱膨張係数を有するものが好ましい。マスクチップ２０はシリコンであるので、シリコンの熱膨張係数と同一又は近い熱膨張係数をもつ材料でガラス基板１０を構成する。このようにすることにより、ガラス基板１０とマスクチップ２０との熱膨張量の違いによる「歪み」又は「橈み」の発生を抑えることができる。例えば、シリコンの熱膨張係数（３０×１０−７/℃）に対して、コーニング社製のパイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張係数（３０×１０−７/℃）は略同一値である。無アルカリガラスである日本電気ガラス社製のＯＡ−１０の熱膨張係数（３８×１０−７/℃）、金属材料では４２アロイの熱膨張係数（５０×１０−７/℃）及びインバー材の熱膨張係数（１２×１０−７/℃）などもシリコンの熱膨張係数に近い。従って、ガラス基板１０の構成材料としては、パイレックス（登録商標）ガラス、無アルカリガラスであるＯＡ−１０及び４２アロイなどが適用できる。
そして、各マスクチップ２０は、ガラス基板１０の開口領域１２をふさぐように、且つ、開口領域１２の長手方向とマスクチップ２０の開口部２２の長手方向とが直交する向きで、ガラス基板１０上に行列をなすように配置されている。開口部２２の幅は、例えば画素のサブピクセルピッチｄ１と同一とする。そして、同一の開口領域１２をふさぐマスクチップ２０であって隣り合うマスクチップ２０Ａ，２０Ｂは、画素のサブピクセルピッチだけ間隔をもって配置されている。このマスクチップ２０Ａ，２０Ｂ間の隙間は、マスクチップ２０の開口部２２と同様に機能し、所望形状の薄膜パターンを形成するためのマスク１の開口部として機能する。また、隣り合うマスクチップ２０同士は、開口領域１２の長手方向に直交する方向についても間隔をもって配置されている。そして、複数のマスクチップ２０はそれぞれ間隔をもって、ガラス基板１０上において、図１に示すように行列に配置されている。
これらのように、本実施形態のマスク１は、複数のマスクチップ２０をガラス基板１０に取り付けているので、マスクチップ２０よりも大きな薄膜パターンを形成でき、例えば大画面の表示パネルをなす縦ストライプパターンの画素を形成することができる。
（マスクチップの構造）
次に、本実施形態のマスクチップの構造について説明する。
（マスクチップの構造）
次に、本実施形態のマスクチップの構造について説明する。
図３は、図１に示すマスクのマスクチップ（図１中Ａ領域）を拡大した概略斜視図であり、図４（ａ）はマスクチップの概略構成を示す平面図であり、図４（ｂ）は（ａ）に示すマスクチップの断面図である。なお、図３及び図４（ａ），（ｂ）においては、互いに隣接するマスクチップ２０Ａ，マスクチップ２０Ｂのみを説明し、支持部材であるガラス基板１０の説明については省略する。また、図３及び図４に示すマスクチップの平面側を蒸着面側とする。
マスクチップ２０Ａ，２０Ｂは、図３に示すように、所定の厚みを有して平面視矩形状に形成されている。マスクチップ２０Ａ，２０Ｂの各々には、後述する有機ＥＬ基板に形成する発光層等のパターンに対応した複数の開口部２２がマスクチップの厚み方向に貫通して形成されている。前記マスクチップ２０Ａ，２０Ｂの複数の開口部２２は、平面視長方形状に形成されるとともに、開口部２２の長手方向の長さが互いに平行で、かつ、開口部２２の短手方向が同一線上となるように配列されている。
図３，図４（ａ）に示すように、マスクチップ２０Ａのマスクチップ２０Ｂ側の側面２０ａは平坦に形成され、その反対側の側面２０ｂには上述した開口部２２の一方の長辺側が開放された形状の切欠部２２ｃが形成されている。同様に、マスクチップ２０Ｂのマスクチップ２０Ａ側の側面２０ｅは開口部２２の一方の長辺側が開放された形状の切欠部２２ｆが形成され、反対側の側面２２ｄは平坦に形成されている。つまり、図３に示すように、マスクチップ２０Ａとマスクチップ２０Ｂとを繋ぎ合わせると、繋ぎ目部には、マスクチップ２０Ａの側面２０ａの平坦面と、マスクチップ２０Ｂの側面２０ｅの切欠部２２ｆとで、上記開口部２２と同様の機能を有する幅ｄ２の開口部２２ａ（第２開口部）が形成される。この開口部２２ａは、図３，図４（ａ）に示すように、上記開口部２２と略同じ形状，面積であり、他の開口部２２と同一間隔となるように配列される。また、本実施形態では、マスクチップ２０Ａ，２０Ｂは若干の間隙部ｄ２’を有してガラス基板１０に貼り合わされている。この幅ｄ２’の隙間部２２ｂはパターンの形成には不要な開口部となる。
また、マスクチップ２０Ａ，２０Ｂの蒸着面側の開口部２２の短辺とこれに対向するマスクチップ２０の辺との間（図３中上側及び下側の非開口部形成領域）には、マスクチップ２０Ａ，２０Ｂをガラス基板１０に貼り付けるための貼り付け部３０が形成されている。貼り付け部３０は、開口部が形成された平面よりも突出した段差部となっている。貼り付け部３０の上面３０ｂには、ガラス基板１０との位置合わせに用いられるアライメントマーク２４が形成される。アライメントマーク２４は、例えばクロム等を平面視矩形状にパターニングすることにより形成される。
貼り付け部３０のマスクチップ２０Ｂ側の一端部（図３，図４（ａ）中右側）には、貼り付け部３０の側面３０ａからマスクチップ２０Ｂ方向（開口部２２の長手方向に略垂直）に延出する遮蔽部２６が形成されている。遮蔽部２６の上面２６ａは貼り付け部３０の上面３０ａの延長面上に延在し、遮蔽部２６の幅は貼り付け部３０の短手方向の長さと等しくなっている。また、遮蔽部２６の下部２６ｂは、図４（ｂ）に示すようにエッチング等により切欠かれ、上記間隙部２２ｂに対してひさし状に形成されている。このひさし状の遮蔽部２６の厚みＴ１は、後述する収容部２８の平面２８ａと接触しない程度の厚みであり、遮蔽部２６の延出方向のストレート長Ｌ１は、後述する収容部２８の側面２８ｂに接触しない程度の長さである。本実施形態では、遮蔽部２６と貼り付け部３０とが、同一材料を加工することにより形成され、一体化された構造となっている。このように、マスクチップ２０Ａの遮蔽部２６は、マスクチップ２０Ａ，２０Ｂの繋ぎ目部に形成される非パターン部分の間隙部２２ｂを覆い隠すことができるようになっている。上述した遮蔽部２６がマスクチップ２０Ａにも形成されている。
マスクチップ２０Ｂの貼り付け部３０の他端側（図中左側）には、上記マスクチップ２０Ａの遮蔽部２６を収容するための収容部２８が設けられている。収容部２８は、貼り付け部３０の他端部をエッチング等により切欠きされて形成され、収容部２８の平面２８ａは開口部形成領域と同一平面となっている。収容部２８の平面２８ａの長さＬ２、側面の厚みＴ２及び幅Ｗ２等は、上述したように、遮蔽部２６の厚さＴ１、ストレート長Ｌ１、幅Ｗ１に対応して形成されている。このような収容部２８がマスクチップ２０Ｂにも形成されている。
以上説明したように、本実施形態では、図１に示す各マスクチップ２０ごとに一対の遮蔽部２６と収容部２８とが形成される。これにより、隣接する一方のマスクチップ２０Ａと他方のマスクチップ２０Ｂとを繋ぎ合わせると、一方のマスクチップ２０Ａの遮蔽部２６が他方のマスクチップ２０Ｂの収容部２８に収容され、連続したマスクチップ２０の配列が可能となっている。
本実施形態によれば、互いに隣接するマスクチップ２０Ａ，２０Ｂの繋ぎ目部における非パターン部分の隙間部２２ｂには遮蔽部２６が覆われるため、蒸着材料が遮蔽部２６によって遮蔽される。これにより、繋ぎ目部の非パターン部分への蒸着材料の浸入が防止され、パターンでない部分に蒸着材料が成膜されることがない。従って、全ての画素の膜厚の均一化が確保され、より一層高精細な表示装置を実現することができる。
また、本実施形態によれば、マスクチップ２０の一部を加工することにより、遮蔽部２６を形成することができるため、工程の簡略化を図ることができる。また、マスクチップ２０は連続した構成となるため、マスクチップ２０と遮蔽部２６との間には接合部が存在せず、強度の高いマスク１を提供することが可能とある。
さらに、本実施形態によれば、複数のマスク１を互いに隣接（近接）させて繋ぎ合わせた場合でも、マスクチップ２０Ａの遮蔽部２６が、隣接するマスクチップ２０Ｂの収容部２８に収容される。従って、マスクチップ２０Ａの遮蔽部２６が繋ぎ合わせの際に障害となることもなく、より互いのマスクチップ２０Ａ，２０Ｂ同士を近接させて繋ぎ合わせることが可能となる。
（マスクチップの製造方法）
図５（ａ）〜（ｈ）は、マスクチップの製造工程を示す断面図である。なお、支持部材となるガラス基板１０の製造工程については後述する。
図５（ａ）〜（ｈ）は、マスクチップの製造工程を示す断面図である。なお、支持部材となるガラス基板１０の製造工程については後述する。
まず、板厚が４００μｍの両面鏡面研磨された面方位（１１０）の４インチシリコンウエハ４０を用意する。次に、図５（ａ）に示すように、熱酸化法により耐エッチングマスク材となる酸化シリコン膜３２（ＳｉＯ２）をシリコンウエハ４０の表面に形成する。詳細には、１０００℃〜１１００℃の酸素と水蒸気の雰囲気中にシリコンウエハ４０を放置してシリコンと酸素を結合させて、シリコンウエハ４０の表面に例えば膜厚１、８μｍの酸化シリコン膜３２を形成する。なお、シリコンウエハ４０の表面全体に形成する膜は、後述する強アルカリ水溶液を用いて行うシリコンウエハ４０の結晶異方性エッチングにおいて耐久性のある膜であれば良い。そのため、耐エッチングマスク材としては、ＣＶＤ法による窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン膜（ＳｉＣ）、スパッタ法によるＡｕやＰｔ膜等をシリコンウエハ４０の表面全体に形成しても良い。
次に、シリコンウエハ４０の一面４０ａにレジストを塗布し、フォトリソグラフィー処理により、パターンに対応する領域２２ｇ及び遮蔽部２６を形成する領域２６ａ（マスクチップ本体の外形形状に対応した領域）のシリコンが露出するようにレジストをパターニングする。続けて、上記レジストをマスクとして、シリコンウエハ４０の一面４０ａの酸化シリコン膜３２をエッチングする。これにより、図５（ｂ）に示すように、パターンを形成する領域２２ｇ及び遮蔽部を形成する領域２６ａにシリコンが露出した複数の溝からなる溝パターン（第１パターン）が形成される。ここで、シリコンの（１１１）方位と上記溝パターンの長手方向とが直角となるように溝パターンを形成する。また、上記溝パターンの形成と同時に、アライメントマークをシリコンウエハ４０に形成しても良い。
また、図５（ｂ）に示すように、上記方法と同様にして、シリコンウエハ４０の一面４０ａの溝パターンに対応した領域と対向したシリコンウエハ４０の他面４０ｂの領域２２ｈの酸化シリコン膜３２をエッチングする。これにより、シリコンウエハ４０の他面４０ｂにシリコンウエハ４０が露出した溝パターン（第２パターン）が形成される。同時に、マスクチップ２０の外周に対応した領域２２ｉの酸化シリコン膜３２もエッチングする。このように、シリコンウエハ４０の他面４０ｂの酸化シリコン膜３２に開口部を形成する理由は、後の工程により、シリコンウエハ４０の厚みを小さくするためである。これにより、マスクチップ２０を薄くして、蒸着時に蒸着粒子が開口部２２を斜め方向に通過し易くして、成膜される薄膜の厚さを均一化することができる。
次に、シリコンウエハ４０の一面４０ａにレジストを塗布し、図５（ｃ）に示すように、酸化シリコン膜３２上及びシリコンが露出した遮蔽部形成領域２６ａ上にレジスト３４が残るようにレジストをパターニングする。この工程は、後の結晶異方性エッチング時に、ウエハ表面に対して３５℃の傾斜をもつ（１１１）結晶面が溝部両端に出てエッチング形状が変形することを避けるために、意図的に、シリコンウエハに溝部を形成するために設けられる。
次に、図５（ｄ）に示すように、シリコンウエハ４０の一面４０ａの上記パターニングしたレジスト３４をマスクとして、ＤＥＥＰ−ＲＩＥを用いてドライエッチング処理を行う。これにより、レジストに被覆されていないシリコンウエハ４０がエッチングされ、シリコンウエハ４０を貫通しない溝パターン２２ｊが形成される。さらには、マスクチップ２０の外周に対応した領域２２ｋの酸化シリコン膜３２もエッチングされる。なお、この溝はシリコンウエハを貫通させても良い。また、ドライエッチングとしてＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）を用いることもできる。
次に、図５（ｅ）に示すように、シリコンウエハ４０に溝パターン２２ｊを形成した後、酸化シリコン膜３２及び遮蔽部形成領域２６ａ上に形成したレジストをアッシングにより除去する。これにより、シリコンウエハ４０の一面４０ａの遮蔽部形成領域２６ａは露出する。
次に、図５（ｆ）に示すように、シリコンウエハ４０を図３に示すシリコンチップの外形寸法にダイシング（個片化）する。後述するウエットエッチング工程前にダイシングを行う理由は、マスクチップの一部がウエットエッチングにより薄型化されることで、ウエハの反り等によるハンドリング性が悪くなるからである。さらには、薄型化によりシリコンウエハ４０の亀裂等による破損が発生する前にダイシングを済ませるためである。
次に、図５（ｇ）に示すように、シリコンウエハ４０の両面を結晶異方性ウエットエッチング処理を行う。具体的には、シリコンウエハ４０を例えば、８０℃に加熱した３５重量％の水酸化カリウム水溶液に所定時間浸漬させる。すると、酸化シリコン膜３２に被覆されていないシリコンウエハ４０の一面４０ａ及び他面４０Ｂが結晶方位依存性によって異方性エッチングされる。このエッチングにより、シリコンウエハ４０は板厚ｄ３に薄型化され、シリコンウエハ４０を貫通する開口部２２が形成される。また、シリコンウエハ４０の他面４０ｂの開口部２２の角部３６がエッチングされテーパー形状となる。さらに、図５（ｇ）に示すように、シリコンウエハ４０の遮蔽部形成領域２６ａもエッチングされ、シリコンウエハ４０の端部から延出するひさし状の遮蔽部２６が形成される。なお、上記結晶異方性エッチングのエッチング時間を制御することにより、角部３６のテーパー形状及び開口部２２を含む領域の厚みｄ３を管理することができる。従って、マスク１と蒸着源との相対的な位置関係が変動しても、マスク１の影の領域が変化しない良好なマスクを製造することができる。
最後に、図５（ｈ）に示すように、シリコンウエハ４０をフッ酸系エッチング液へ浸漬し、シリコンウエハ４０の表面に形成された酸化シリコン膜３２を除去する。このようにして、遮蔽部２６を有するマスクチップ２０を得ることができる。
本実施形態によれば、複数の開口部２２の形成と同時に、マスクチップ２０から延出する遮蔽部２６を形成することができる。つまり、製造工程を増加させることなく、遮蔽部２６を形成することができる。また、遮蔽部２６は、マスクチップ本体と同一材料のシリコンウエハをパターニングすることにより形成されるため、マスクチップ２０と一体化した構造とすることが可能となり、強度の高いマスクチップ２０を提供することができる。
また、本製造方法は、面方位（１１０）を有するシリコンウエハ４０について、開口部２２の長手方向が（１１１）方位と直角になるように結晶異方性エッチングを施すので、開口部２２の長手方向についての側面が（１１１）方位面となる。これにより、かかる結晶異方性エッチングにおいて、開口部２２の深さ方向と開口部２２の長手方向についての側面とのエッチング比を例えば１対１０００にすることができ、開口部２２の幅寸法を高精度に制御することができる。
（ガラス基板の製造方法）
次に、マスクチップの支持部材として用いるガラス基板の加工方法について説明する。
次に、マスクチップの支持部材として用いるガラス基板の加工方法について説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）は、ガラス基板１０の加工工程を示す斜視図である。
まず、図６（ａ）に示すように、ナトリウムが添加されたパイレックス（登録商標）ガラス又はＯＡ−１０などの無アルカリガラス１０’を用意し、このガラスを蒸着マスクとして用いる外形形状寸法に切り出す。
次に、図６（ｂ）に示すように、所定形状に切り出したガラス基板１０に蒸着材料を通過させるための平面視長方形状の貫通孔を形成する。貫通孔を形成する方法としては、ガラス基板１０がパイレックス（登録商標）ガラス又はＯＡ−１０などの無アルカリガラスであれば、ブラスト法により削って貫通孔を形成する。その他の方法として、フォトリソグラフィー技術とふっ酸とによるウエットエッチングとを組み合わせてガラス基板１０に貫通孔を形成する方法がある。また、ガラス基板１０として４２アロイなどの金属材料から構成する場合は、フォトリソグラフィー技術とウエットエッチングとで開口領域１２を形成してもよく、複数の金属材料を溶接により組み立てて製造してもよく、切削加工又は鋳造により製造してもよい。
次に、図６（ｃ）に示すように、各マスクチップをガラス基板１０に規則正しく正確に貼り付けるために、ガラス基板１０にアライメントマーク１４を形成する。アライメントマーク１４の形成方法としては、まず、ガラス基板１０上にスパッタ法によりＣｒ膜を成膜する。次に、スピンコート法によりＣｒ上にレジストを塗布し、露光、現像処理する。そして、所定形状にパターニングしたレジストをマスクとして、Ｃｒ膜をウエットエッチングすることで、アライメントマーク１４を形成する。また、レーザーなどによるマーキングをアライメントマーク１４としても良い。以上説明したような工程により、マスクチップを貼り付けるガラス基板１０を形成する。
（マスクの製造方法）
次に、上記方法により製造した複数のマスクチップをガラス基板に貼り付ける方法について説明する。
次に、上記方法により製造した複数のマスクチップをガラス基板に貼り付ける方法について説明する。
まず、図７（ａ）〜（ｃ）は、複数のマスクチップをガラス基板１０に貼り付ける工程を示す断面図である。
図７（ａ）に示すように、まず、マスクチップ２０の貼り付け部３０に対応した位置のガラス基板１０上にディスペンサー等により接着材４２を配置する。接着材４２としては、例えば、紫外線硬化型のポリイミド樹脂、アクリル性樹脂を用いることができる。
次に、図７（ｂ）に示すように、例えば図１中右側の端部にマスクチップ２０Ａを貼り付ける。このとき、マスクチップ２０Ａのアライメントマークとガラス基板１０のアライメントマーク１４とを互いに位置合わせしてガラス基板１０上の接着材４２上に配置する。
次に、図７（ｃ）に示すように、マスクチップ２０Ｂを、ガラス基板１０上のマスクチップ２０Ａに隣接する位置に位置合わせする。そして、マスクチップ２０Ｂの遮蔽部２６がマスクチップ２０Ａと接触しないように、ガラス基板１０上の接着材４２にマスクチップ２０Ｂの貼り付け部３０を接触させる。続けて、図７（ｃ）に示すように、マスクチップ２０Ｂをマスクチップ２０Ａ方向にスライド（摺動）させて、マスクチップ２０Ｂの遮蔽部２６にマスクチップ２０Ａの収容部２８に収容する。このような動作を繰り返すことにより複数のマスクチップ２０をガラス基板１０に貼り付ける。最後に、全部のマスクチップのガラス基板１０への貼り付けが終了した後、ガラス基板１０に紫外線を照射して、接着材４２を硬化させて、マスクチップをガラス基板１０に固定させる。このようにして、ガラス基板１０に複数のマスクチップ２０を貼り付けてマスクを製造する。
本実施形態によれば、マスクチップ２０から延出した遮蔽部２６を破壊することなく複数のマスクチップ２０を連続してガラス基板１０に貼り合せることができる。従って、一体化した大型のマスク１を容易かつ、高精度に製造することができ、大型基板にパターンを形成することが可能となる。
また、上記方法と異なる方法としては、図７において、まず、先にマスクチップ２０Ｂをガラス基板１０上に配置し、続けて、マスクチップ２０Ａをマスクチップ２０Ｂに隣接させて配置する。そして、マスクチップ２０Ａの収容部２８にマスクチップ２０Ｂの遮蔽部２６が収容されるようにマスクチップ２０Ａを降下させて、マスクチップ２０Ａをガラス基板１０に接着材４２を介して貼り付ける。このような動作を繰り返し、複数のマスクチップ２０をガラス基板１０に貼り付けてマスク１を製造する。
この方法によれば、上述した方法と同様の作用効果を奏するとともに、マスクチップ２０をスライドさせることなく直接マスクチップ２０Ｂの収容部２８にマスクチップ２０Ａの遮蔽部２６を嵌め込むことができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
（電気光学装置の製造方法）
次に、実施形態に係る電気光学装置の一例であるアクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。以下の説明においては、有機ＥＬ装置を構成する透明基板（被蒸着基板）に上述したマスク１を用いて発光材料（発光層）を成膜する方法について説明し、その他の有機ＥＬ装置の製造方法については省略する。
次に、実施形態に係る電気光学装置の一例であるアクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。以下の説明においては、有機ＥＬ装置を構成する透明基板（被蒸着基板）に上述したマスク１を用いて発光材料（発光層）を成膜する方法について説明し、その他の有機ＥＬ装置の製造方法については省略する。
図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面図である。
まず、図８（ａ）に示すように、ガラス等の透明材料からなる被蒸着基板５４上に、例えばＩＴＯ等を材料とする透明電極５６を形成し、続けて透明電極５６上に正孔輸送層５８を形成する。
次に、図８（ａ）に示すように、上記透明電極５６及び正孔輸送層５８が形成された被蒸着基板５４を蒸着装置を構成する真空チャンバー内部に搬送し、チャンバー内部の上方に固定する。そして、マスク１を、被蒸着基板５４の発光材料（発光層Ｒ）を蒸着する位置に位置合わせした後、マスク１を被蒸着基板５４に密着させて配置する。
次に、真空チャンバー内部を減圧して真空状態とする。そして、真空チャンバー内部の下方に設置されるルツボの発光材料を加熱、蒸発させ、マスク１を介して赤色の発光材料を被蒸着基板５４に成膜する。これにより、被蒸着基板５４の所定領域に赤色の発光層６０が形成される。発光材料は、例えば有機材料であり、低分子の有機材料としてアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ3）等を用いている。
次に、図８（ｂ）に示すように、赤色の発光層６０を蒸着した位置から、発光材料（発光層Ｇ）を蒸着する位置までマスク１を移動させる。そして、蒸着法により、マスク１を介して緑色の発光材料を成膜し、緑色の発光層６２を形成する。
同様にして、図８（ｃ）に示すように、緑色の発光層６２を蒸着した位置から、発光材料（発光層Ｂ）を蒸着する位置までマスク１を移動させる。そして、蒸着法により、マスク１を介して青色の発光材料を成膜し、青色の発光層６４を形成する。このように、本実施形態のマスク１を用いることにより、有機ＥＬ装置を構成する被蒸着基板５４上に所定パターンの発光層６０，６２，６４を形成することができる。
図９は、上述したマスク１を用いて形成された蒸着パターン（薄膜パターン）の一例を示す平面図である。図１０は、図９に示す蒸着パターンが形成された基板について、マスク１をずらして再度蒸着処理を施した状態の一例を示す平面図である。図１１は、図１０に示す蒸着パターンが形成された基板について、マスク１をずらして再度蒸着処理を施した状態の一例を示す平面図である。
この蒸着パターンが形成される被成膜部材をなす基板５４としては、例えば有機ＥＬ装置の構成要素をなすガラス基板などの透明基板を適用できる。この場合の蒸着パターンは、上述した有機ＥＬ装置における赤色の発光層６０をなすストライプパターンとする。従って、発光層６０の幅は画素のサブピクセルピッチｄ１となっている。
ただし、図９に示す蒸着パターンでは、有機ＥＬ装置の赤色の画素における複数行（例えば４０行×５）の画素が形成されていない。そこで、基板５４に対してマスク１を縦方向（Ｙ軸方向）に例えば画素４０個分だけずらして、再度蒸着処理を行い、図１０に示すように赤色の発光層６０’をパターニングする。このようにすることにより、大きな縦ストライプパターンをもった大画面パネルの薄膜パターンを簡便に形成することができる。
図１０に示す蒸着パターンでは、赤色の発光層６０，６０’のみが形成されており、緑色及び青色の発光層が形成されていない。そこで、図１０に示す状態の基板５４に対して、マスク１を横方向（Ｘ軸方向）にサブピクセルピッチ分だけずらして緑色の発光材料をパターニングすることで、図１１に示すように、緑色の発光層６２を形成する。次いで、マスク１を横方向（Ｘ軸方向）にサブピクセルピッチ分だけずらして青色の発光材料をパターニングすることで、図１１に示すように、青色の発光層６４を形成する。
これらにより、カラー表示ができて大画面パネルをなす薄膜パターンを簡便に且つ高精度に形成することができる。また、上記実施形態では同一のマスク１をずらしながら複数回蒸着処理することで１つの大画面パネルをなす薄膜パターンを形成しているが、複数種類のマスク１を予め作成して、その複数種類のマスク１を交互に用いて１つの大画面パネルをなす薄膜パターンを形成してもよい。さらに、本実施形態では、隣接するマスクチップの非パターン部分となる間隙部２２ｂ（図３参照）を覆う遮蔽部２６が形成される。これにより、マスクチップ２０に形成した切欠部が一つのパターンを形成する開口部２２ａとして機能し、開口部２２と同様のパターンを規則的に形成することができる。
（電子機器）
次に、本発明の電子機器の一例について説明する。
次に、本発明の電子機器の一例について説明する。
図１２は、上述した有機ＥＬ装置を備えた薄型大画面テレビ（電子機器）１２００の斜視構成図である。同図に示す薄型大画面テレビ１２００は、上記実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１２０１と、筐体１２０２と、スピーカ等の音声出力部１２０３とを主体として構成されている。
本実施形態によれば、上述したマスクを用いたことで、大画面の薄型大画面テレビの製造が可能であるとともに、表示ムラのない高精細な電子機器を提供することができる。
本実施形態によれば、上述したマスクを用いたことで、大画面の薄型大画面テレビの製造が可能であるとともに、表示ムラのない高精細な電子機器を提供することができる。
なお、本実施形態の有機ＥＬ装置は、上記薄型大画面テレビ以外にも種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などの電子機器に適用することが可能である。
なお、本発明の技術範囲は、上述した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、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上記実施形態では、マスクチップ２０の遮蔽部２６をマスクチップ２０と一体に形成したが、遮蔽部２６をマスクチップ２０と別体としてマスクチップ２０を構成することも可能である。つまり、ひさし状に形成された部材をマスクチップ２０の端部から延出するように接着材等を介して貼り付けることにより遮蔽部２６としても良い。
また、上記実施形態では、図１において、マスクチップ２０Ａの隣接するマスクチップ２０Ｂとの対向面２０ａの両端部に遮蔽部２６，２６を形成し、他方側の対向面２０ｄの両端部に収容部２８，２８を形成した。これに対して、マスクチップ２０Ａの対向面２０ａの一端部に遮蔽部２６、他端部に収容部２８を形成するとともに、マスクチップ２０Ａの対向面２０ｂの一端部に遮蔽部２６、他端部に収容部２８を形成することも可能である。このような構造によってもマスクチップ２０，２０の繋ぎ目部の隙間部２２ｂを遮蔽することが可能である。
さらに、上記実施形態では、本実施形態のマスク１を有機ＥＬ装置の製造に用いたが、大型基板にパターンを形成するような他の電気光学装置にも適用することが可能である。
１０…ガラス基板（支持部材）、 ２０…マスクチップ、 ２２…開口部（第１開口部）、 ２２ａ…開口部（第２開口部）、 ２２ｂ…間隙部、 ２２ｃ，２２ｆ…切欠部、 ２６…遮蔽部、 ２８…収容部、 ３０…貼り付け部、 ３２…酸化シリコン膜（絶縁膜）、 ３４…レジスト、 ４０…シリコンウエハ、 ４２…接着材
Claims (8)
- 複数のマスクチップが支持部材を介して繋ぎ合わされたマスクであって、
前記複数のマスクチップには形成するパターンに対応した複数の第１開口部が形成され、
隣接する前記マスクチップの互いに対向する側面のうち、少なくとも一方の前記側面には切欠部が形成され、
互いに隣接する前記マスクチップが繋ぎ合わされた繋ぎ目部には、前記切欠部からなり、形成するパターンに対応した第２開口部を含む間隙部が形成され、
互いに隣接する前記マスクチップの少なくとも一方には、前記第２開口部以外の前記間隙部を覆う遮蔽部が形成されたことを特徴とするマスク。 - 前記遮蔽部が、前記マスクチップと一体で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマスク。
- 前記マスクチップの前記複数の第１開口部は、平面視長方形状に形成されるとともに、前記第１開口部の長手方向の辺が互いに平行、かつ、前記第１開口部の短手方向の辺が同一線上となるように形成され、
前記マスクチップの前記第１開口部の短辺と前記第１開口部の前記短辺に対向する前記マスクチップの一辺との間には、前記支持部材を貼り付けるための貼り付け部が設けられ、
前記マスクチップの前記遮蔽部が、前記第１開口部の長手方向に直交するとともに、前記マスクチップの前記貼り付け部の一端から隣接する前記マスクチップ方向に延設されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスク。 - 前記マスクチップの前記第１開口部の短辺と前記第１開口部の前記短辺に対向する前記マスクチップの一辺との間には、隣接する前記マスクチップの前記貼り付け部に形成された前記遮蔽部を収容するための収容部が形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のマスク。
- 前記マスクチップがシリコンからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のマスク。
- 被成膜基板に形成するパターンに対応した複数の開口部が形成されたマスクチップ本体と、
前記マスクチップ本体の互いに対向する側面の少なくとも一方に形成された前記開口部と同一形状の開口部の一辺側が開放された形状の切欠部と、
隣接するマスクチップとの繋ぎ目に形成される間隙部のうち、前記切欠部以外の前記間隙部を覆うように前記マスクチップ本体の一方の前記側面の端部から延出する遮蔽部と、
前記マスクチップ本体の他方の前記側面の端部に設けられた前記遮蔽部を収容する収容部と、
を備えることを特徴とするマスクチップ。 - 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の前記マスクチップを支持部材に貼り付けてマスクを形成する方法であって、
前記支持部材に蒸着材料を通過させるための複数の開口部を形成する工程と、
前記支持部材の前記マスクチップを配置する位置に接着材を配置する工程と、
前記ガラス基板の前記接着材が配置された位置に、一つの前記マスクチップの前記貼り付け部を配置する工程と、
配置した前記一つのマスクチップに隣接させて、前記ガラス基板の前記接着材が配置された位置に他の前記マスクチップの前記貼り付け部を配置する工程と、
前記他のマスクチップを前記一つのマスクチップ方向にスライドさせて、前記他のマスクチップの前記遮蔽部を前記一つのマスクチップの前記収容部に収容する工程と、
を有することを特徴とするマスクの製造方法。 - 被成膜基板に所定パターンを形成するためのマスクチップの形成方法であって、
面方位（１１０）のシリコンウエハの表面に絶縁膜を形成する工程と、
前記パターンを形成する領域及びマスクチップ本体の外形形状に対応した領域の前記シリコンウエハの一面側の前記絶縁膜に第１パターンを形成する工程と、
前記シリコンウエハの一面側に形成した前記第１パターンを含む領域に対向した前記シリコンウエハの他面側の前記絶縁膜に第２パターンを形成する工程と、
前記シリコンウエハの一面側の前記第１パターン上に、前記マスクチップ本体の外形形状に対応した領域の前記シリコンウエハを露出するようにしてマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクとして前記シリコンウエハの一面側をエッチングし、他面側に貫通する又は未貫通の溝パターンを前記シリコンウエハに形成する工程と、
前記マスクパターンを除去した後、前記シリコンウエハをダイシングして前記マスクチップ本体の外形形状に形成する工程と、
前記シリコンウエハの一面側の前記絶縁膜からなる前記第１パターン及び前記シリコンウエハの他面側の前記絶縁膜からなる前記第２パターンをマスクとして、前記シリコンウエハの一面側及び他面側に結晶異方性エッチングを施し、前記マスクチップ本体に複数の開口部と、前記マスクチップ本体から延出する遮蔽部とを形成する工程と、
を有することを特徴とするマスクチップの製造方法。
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