JP4475496B2

JP4475496B2 - 有機ｅｌ素子用の蒸着マスクとその製造方法

Info

Publication number: JP4475496B2
Application number: JP2003144124A
Authority: JP
Inventors: 和彦井上
Original assignee: Kyushu Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Kyushu Hitachi Maxell Ltd
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP2004349086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着マスク法で有機ＥＬ素子の発光層を形成する際に用いられる有機ＥＬ素子用蒸着マスク、およびこの有機ＥＬ素子用蒸着マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許文献１には、図６に示すごとく、マスク本体２の外周縁に、該マスク本体２の変形防止用の枠体３が装着された蒸着マスクが開示されている。そこでの枠体３は、被蒸着基板３０と同等の熱線膨張係数を有する素材、あるいは低熱線膨張係数の素材からなる。枠体３は、耐熱セラミック系接着剤や耐熱エポキシ樹脂接着剤など温度変化に対して安定した接着剤からなる接着剤層８を介してマスク本体２上に固定されている。マスク本体２は、多数独立の蒸着通孔５からなる有機ＥＬ素子の発光層３１の形成用蒸着パターン６を、パターン形成領域４内に備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３７１３４９号公報（請求項１、請求項３、段落００１９、００２２、００２３、図１（ｂ）、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の蒸着マスクによれば、マスク本体２の形成素材が有する熱線膨張係数が被蒸着基板３０のそれと異なる場合でも、マスク本体２は被蒸着基板３０と同等の熱線膨張係数を有する枠体３の膨張に追随して形状変化し、あるいは低熱線膨張係数を有する枠体３に抑制されて形状変化しない。従って、常温時における被蒸着基板３０に対するマスク本体２の整合精度を蒸着窯内における昇温時においても良好に担保できるので、被蒸着基板３０上に発光層３１を高精度に再現性良く形成できる利点がある。
【０００５】
但し、パターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａが表面に露出しているため、接着剤層８を構成する接着剤が、マスクの洗浄時や蒸着パターン６の作成時などに使用される有機溶剤で変質されやすく、マスク本体２と枠体３との間の接合強度が低下するおそれがある。このように接合強度が低下すると、枠体３のマスク体２に対する形状抑制機能が良好に発揮されず、被蒸着基板３０およびマスク本体２は、それぞれの熱線膨張係数に基づく寸法変化の挙動を示すため、発光層３１の外形寸法に誤差が生じたり、発光層３１の形成位置に位置ずれが生じて、発光層３１の再現精度が低下する。最悪の場合にはマスク本体２が枠体３から剥がれ落ちるおそれもある。加えて、蒸着槽内での昇温時に接着剤層８から有機物等の不純物が蒸発し、これが発光層３１の再現精度を低下させるおそれもあった。
【０００６】
本発明の目的は、被蒸着基板３０とは熱線膨張係数が異なる素材からなるマスク本体２を用いて蒸着を行った場合でも、常温時の被蒸着基板３０に対するマスク本体２の整合精度を蒸着窯内における昇温時にも良好に担保でき、従って発光層３１を高精度に再現性良く形成できる有機ＥＬ素子用の蒸着マスクおよびその製造方法を得るにある。
【０００７】
そのうえで本発明の目的は、マスク本体２と枠体３との間に介在された接着剤層８の変質を防いで、マスク本体２と枠体３との良好な接合状態を長期にわたって維持し、以て発光層３１の再現精度の信頼性向上に貢献できる有機ＥＬ素子用蒸着マスクおよびその製造方法を得るにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスク１は、図１に示すごとく、多数独立の蒸着通孔５からなる有機ＥＬ素子の発光層形成用の蒸着パターン６をパターン形成領域４内に備えるマスク本体２と、パターン形成領域４の外周縁４ａに接着剤層８を介して固定された、低熱線膨張係数の材質からなるマスク本体２の補強用の枠体３とを含む。そして、パターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａが、パターン形成領域４の外周縁４ａにメッキ法により積層された金属層９で覆われていることを特徴とする。枠体３は、線膨張係数の小さなニッケル−鉄合金であるインバー材、あるいはニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材を材質とするものが好ましい。かかる材質を採用することで、初期寸法を確保できれば、熱影響によるマスク本体の形状変化・寸法変化をよく抑えることができる。
【０００９】
接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体は、電着金属層９で覆う形態が好ましい。これによれば、確実に接着剤層８の側部８ａを電着金属層９で確実に覆うことができる。
【００１０】
また、本発明は、図１に示すような多数独立の蒸着通孔５からなる有機ＥＬ素子の発光層形成用の蒸着パターン６をパターン形成領域４内に備えるマスク本体２と、パターン形成領域４の外周縁４ａに接着剤層８を介して固定された、低熱線膨張係数の材質からなるマスク本体２の補強用の枠体３とを含む有機ＥＬ素子用の蒸着マスクの製造方法において、図２（ｃ）に示すごとく導電性の母型１０の表面に、レジスト体１４ａを有する一次パターンレジスト１４を設ける第１のパターンニング工程と、図２（ｄ）に示すごとく母型１０上に電着金属を電鋳して、マスク本体２に対応する一次電着層１５を形成する第１の電鋳工程と、図３（ｃ）に示すごとく、マスク本体２に対応する該一次電着層１５のパターン形成領域４の外周縁４ａ上面に接着剤層８を介して補強用の枠体３を固定する工程と、図３（ｄ）に示すごとく枠体３およびパターン形成領域４の外周縁４ａの表面に露出する一次電着層１５上に、金属メッキによりパターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体を覆うように金属層９を形成する工程と、母型１０から一次電着層１５、枠体３および金属層９を一体に剥離する剥離工程と、前記剥離工程と前後して、一次および二次パターンレジスト１４を除去する工程とを含む。
【００１１】
これによれば、レジスト体１４ａの除去に伴い、一次電着層１５に蒸着通孔５が形成される。パターン形成領域４の外周縁４ａにメッキ形成された金属層９によって、パターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体を覆うことができる。パターンレジスト１４は、フォトレジスト等を使用したリソグラフィー法その他の任意の方法で形成でき、パターンレジスト１４の形成手段は問わない。
【００１２】
詳しくは、金属層９は、パターン形成領域の外周縁４ａに係る表面に露出する一次電着層１５の上面に順次積層されていく。そして、金属層９が接着剤層８の高さ寸法を超えて枠体３に至ると、枠体３の表面に金属層９が形成される。
【００１３】
前記有機ＥＬ素子用蒸着マスクの製造方法には、図３（ｂ）に示すごとく、マスク本体２のパターン形成領域４を覆うように、レジスト体１９ａを有する二次パターンレジスト１９を設ける第２のパターンニング工程を含ませることができる。
【００１４】
【発明の作用効果】
かかる本発明に係る蒸着マスクによれば、図１に示すごとく、パターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａが金属層９で被覆されているので、洗浄処理等において使用される有機溶媒が接着剤層８に作用することに起因する接着剤層８の変質を効果的に防いで、マスク本体２と枠体３との間の良好な接合状態を長期に亘ってよく維持できる。従って、熱影響によるマスク本体２の形状変化・寸法変化を阻止するという枠体３の機能を良好に担保でき、有機ＥＬ素子用蒸着マスク１による発光層３１（図６参照）の再現精度の信頼性向上に貢献できる。加えて、蒸着槽内での昇温時に、接着剤層８から有機物等の不純物が蒸発した場合でも、接着剤層８を被覆する金属層９により有機物等が外部へ流出することがなく、支障なく蒸着作業を進めることができる点でも有利である。
【００１５】
接着剤層８による接着力に加えて、金属層９によってもマスク本体２と枠体３とを結着できるので、両者の一体不可分的な接合状態が良好に維持される。従って、この点においても枠体３のマスク本体２に対する形状抑制機能を長期に亘って良好に担保でき、有機ＥＬ素子用蒸着マスク１による発光層３１の位置精度や再現性の向上に貢献できる。
【００１６】
金属層９は、パターン形成領域４の外周縁４ａに係るマスク本体２の上面から順次積層されていく。そして、金属層９が接着剤層８の高さ寸法を超えて枠体３に到ると、この枠体３が母型１０と導電状態となって、その表面に金属層９が積層される。つまり、請求項２記載の本発明において、接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体が金属層９で被覆された形態とは、該接着剤層８の側部８ａが金属層９で確実に覆われていて、接着剤層８が表面に一切露出しない形態を意味する。これにて、接着剤層８の変質に起因する接合強度の低下を確実に阻止できる。
【００１７】
本発明に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクの製造方法によれば、金属メッキ法により金属層９を形成したので、高精度にしかも生産性を確保してつくれる利点を有する。
【００１８】
図３（ｃ）および図４に示すごとく、マスク本体２となる一次電着層１５が母型１０上に形成された状態で、該マスク本体２と枠体３を一体化して蒸着マスク１を作成するので、母型１０を利用して枠体３を適正に位置決めすることが容易である。従って、マスク本体２を別個に作成してから、これを枠体３と一体化する形態に比べて、マスク本体２の位置ずれや角度ずれを確実に防止でき、マスク１製造の歩留まりが向上する。特に図４に示すごとく、複数個のマスク本体２を一つの枠体３に一体化する際には、各マスク本体２と枠体３とを適正に位置決めすることは容易でないが、マスク本体２となる一次電着層１５が母型１０上に形成された状態で、枠体３の位置決めを母型１０を利用して行うことにより、各マスク本体２の枠体３に対する組み付けが正確にしかも容易に行える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１および図４は本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクを示す。図１において有機ＥＬ素子用蒸着マスク１は、ニッケルやニッケルコバルト等のニッケル合金、その他の電着金属を素材として、電鋳方法により形成されたマスク本体２と、このマスク本体２を囲むように装着された枠体３とを含む。図４においてマスク本体２は、例えば２００mm×２００mmの正方形に形成されており、その内部に４つの略正方形のパターン形成領域４を備える。パターン形成領域４には、多数独立の蒸着通孔５からなる発光層形成用の蒸着パターン６が形成されている。
【００２０】
マスク本体２の厚みは、好ましくは１０〜１００μｍの範囲とし、本実施例では１５μｍに設定した。各蒸着通孔５は、例えば平面視で前後の長さ寸法が２００μｍ、左右幅寸法が３０〜８０μｍの四角形状を有しており、これら蒸着通孔５は、前後方向に直線的に並ぶ複数個の通孔群を列とし、複数個の列が左右方向に並列状に配設されたマトリクス状の蒸着パターン６を構成した。なお、図１の縦断面図は、実際の蒸着パターン６の様子を示したものではなく、それを模式的に示している。
【００２１】
マスク本体２の上面側には、マスク本体２の補強用の枠体が装着される。この枠体３は、ニッケル−鉄合金であるインバー材、あるいはニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材等のような低熱線膨張係数の材質からなる。枠体３は、マスク本体２よりも肉厚の成形品であり、パターン形成領域４の外周縁４ａに接着剤層８を介して固定される。ここでは図４に示すごとく、マスク本体２上には４個のパターン形成領域４が形成されており、このマスク本体４を１枚の枠体３で支持している。枠体３は、マスク本体２に対応する４つの開口３ａを備える平板形状に形成されており、その開口３ａの周縁がパターン形成領域４の外周縁４ａに接着剤層８を介して接着されている。枠体３の厚み寸法は、例えば１００〜５００μｍ程度とし、本実施例においては２００μｍに設定した。
【００２２】
枠体３の形成素材としてインバー材やスーパーインバー材を採用したのは、その線膨張係数が２×１０^-6／℃、あるいは１×１０^-6／℃以下と極めて小さく、蒸着工程における熱影響によるマスク本体４の寸法変化を良好に抑制できることに拠る。すなわち、例えば上述のようにマスク本体４がニッケルからなるものであると、その線膨張係数は１2.８０×１０^-6／℃であり、被蒸着基板３０（図６参照）である一般ガラスの線膨張係数3.２０×１０^-6／℃に比べて数倍大きいため、蒸着時の高温による熱膨張率の違いから、常温下で蒸着マスク１を被蒸着基板３０に整合させた際の蒸着位置と、実際の蒸着時における蒸着物質の蒸着位置との間に位置ズレが生じることは避けられない。そこで、マスク本体２を保持する枠体３の形成素材として、インバー材などの線膨張係数の小さな素材を採用してあると、昇温時におけるマスク本体２の膨張に起因する寸法変化、形状変化をよく抑えて、常温時における整合精度を蒸着時の昇温時にも良好に保つことができる。
【００２３】
接着剤層８は、温度変化に安定した耐熱性エポキシ樹脂系接着剤、あるいは耐熱セラミックス系接着剤、ＵＶ硬化シート接着剤などからなり、パターン形成領域４の外周縁４ａにかかるマスク本体２の上面に、５μｍ以下の厚みで形成されている。ここでは、パターン形成領域４から１mm離れた位置に接着剤層８を形成し、該接着剤層８上に枠体３を接着固定した。
【００２４】
図１において符号９は、パターン形成領域の外周縁４ａに係るマスク本体２の上面にメッキ法により積層されたニッケルやニッケル−コバルト合金等の金属層を示す。金属層９は、パターン形成領域４を除くマスク本体２の上面から枠体３の表面全体を覆うように形成されており、従ってパターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａが、該電着金属層９で覆われている点が着目される。このように接着剤層８の側部８ａを金属層９で覆ってあると、洗浄処理等において使用される有機溶媒が接着剤層８に作用することに起因する接着剤の変質を効果的に防ぐことができるので、マスク本体２と枠体３との間の良好な接合状態を長期に亘って良好に維持できる。従って、熱影響によるマスク本体２の寸法変化を阻止するという枠体３の機能を長期に亘って良好に担保でき、有機ＥＬ素子用蒸着マスク１による発光層３１（図６参照）の再現精度の信頼性向上に貢献できる。また、本マスク１を使用した蒸着作業における蒸着槽内での昇温時に、接着剤層８から有機物等の不純物が蒸発した場合も、接着剤層８を被覆する金属層９により有機物等が外部へ流出することがなく、支障なく蒸着作業を進めることができる。
【００２５】
図２および図３は本実施例に係る有機ＥＬ素子用電着マスクの製造方法を示す。まず図２（ａ）に示すごとく、導電性を有する例えばステンレスや真ちゅう鋼製の母型１０の表面にフォトレジスト層１１を形成する。このフォトレジスト層１１は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成した。
【００２６】
図２（ｂ）に示すごとくフォトレジスト層１１の上に、前記蒸着通孔５に対応する透光孔１２ａを有するパターンフィルム１２（ガラスマスク）を密着させたのち、紫外光ランプ１３で紫外線光を照射して露光を行い、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図２（ｃ）に示すごとく、前記蒸着通孔５に対応するストレート状のレジスト体１４ａを有する一次パターンレジスト１４を母型１０上に形成した。
【００２７】
続いて、上記母型１０を所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、図２（ｄ）に示すごとく先のレジスト体１４ａの高さの範囲内で、母型１０のレジスト体１４ａで覆われていない表面にニッケル合金等の電着金属を好ましくは１０〜１００μｍ厚の範囲、本実施例では１５μｍ厚で一次電鋳して、一次電着層１５、すなわち前記マスク本体２となる層を形成した。ここでは、母型１０の略全面にわたって、一次電着層１５を形成した。
【００２８】
次に、図３（ａ）に示すごとく、一次電着層１５およびレジスト体１４ａを覆うように、フォトレジスト層１７を形成した。このフォトレジスト層１７の上に、前記パターン形成領域４よりも若干大きめに対応する透光孔１８ａを有するパターンフィルム１８（ガラスマスク）を密着させたのち、紫外光ランプ１３で紫外線光を照射して露光を行い、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図３（ｂ）に示すごとく、パターン形成領域４に対応するストレート状のレジスト体１９ａを有する二次パターンレジスト１９を一次電着層１５およびレジスト体１４ａ上に形成した。ここでは、約２０μｍ程度の厚さでレジスト体１９ａを形成した。
【００２９】
次に、図３（ｃ）に示すごとく、枠体３裏面側に接着剤を塗布して接着剤層８を形成した後、該枠体３を上記パターン形成領域４の外周縁４ａに係るマスク本体２の上面に、接着剤層８を介して固定した。
【００３０】
次に図３（ｄ）に示すごとく、一次電着層１４の二次パターンレジスト１９および接着剤層８で覆われていない部分に、ニッケル合金等の電着金属をメッキし、金属層９となる層を一次電着層１４と不離一体的に形成した。この金属層９は、パターン形成領域４の外周縁４ａに係る表面に露出する一次電着層１５の上面から順次積層されていき、そして、メッキ層が接着剤層８の高さ寸法を超えて枠体３に到ると、枠体３の表面にメッキ層が形成される。かくして、パターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体を覆うように、金属層９を形成することができた。
【００３１】
最後に、一次および二次パターンレジスト１４・１９を溶解除去してから、母型１０から一次電着層１５、枠体３および金属層９を一体に剥離することにより、図１に示すようなマスク１を得た。
【００３２】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクを示す。本実施形態の蒸着マスク１では、一次電着層１４のパターン形成領域４の外周縁４ａに係るマスク本体２の上面に、電鋳により２０〜６０μｍ程度の厚の二次電着層２５を形成したうえで、該二次電着層２５上に接着剤層８を介して枠体３を固定してある点が、先の第１実施形態と相違する。金属層９は、パターン形成領域４に臨む二次電着層２５の側部２５ａ、接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体を覆うように形成されている。
【００３３】
パターン形成領域４での蒸着精度を上げるために一次電着層１４の厚みを１０〜２０μｍ程度に薄く形成した場合、この一次電着層１４のパターン形成領域４の外周縁４ａに直接接着剤層８を介して枠体３を接着すると、接着剤層８自体の凹凸がそのまま一次電着層１４の裏面まで移し出され、蒸着作業時のガラス基板側との密着性に影響を及ぼすおそれがある。その点、本実施形態のごとく、外周縁４ａ部分を二次電着層２５により肉厚に形成することで、上述のような接着剤層８の凹凸が一次電着層１４裏面へ移し出される不具合を効果的に抑えることができる。
【００３４】
上記実施形態のほかに、一次パターンレジスト１４を除去し、一次電着層１５を研磨により平滑化してから、パターン形成領域４に二次パターンレジスト１９を形成するようにしてもよい。上記実施形態では、マスク本体２が２００mm×２００mmの正方形状を呈するものとしたが、その大きさはこれに限られない。また、マスク本体２は４つの略正方形のパターン形成領域４を備えるものとしたが、その数や形状はこれに限られない。
【００３５】
枠体３の材質としては、実施形態に示すインバー材等のような金属材料のほか、できる限り被蒸着基板であるガラス等に近い低熱線膨張係数の材料、例えばガラスやセラミックのようなものを選択することができる。この場合にはこれら材料の少なくとも表面に導電性を付与させることが好ましい。さらに、形成された有機ＥＬ素子用蒸着マスク１を引っ張り状態で、その外周縁に別途ステンレス等の枠を周知の方法で固定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクの縦断側面図
【図２】第１実施形態に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクの製造過程の工程説明図
【図３】第１実施形態に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクの製造過程の工程説明図
【図４】第１実施形態に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクの分解斜視図
【図５】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子用蒸着マスクの縦断側面図
【図６】従来例の有機ＥＬ素子用蒸着マスクを示す縦断面図
【符号の説明】
１有機ＥＬ素子用蒸着マスク
２マスク本体
３枠体
４パターン形成領域
４ａパターン形成領域の外周縁
５蒸着通孔
６蒸着パターン
８接着剤層
８ａ接着剤層の側部
９電着金属層
１０母型
１４一次パターンレジスト
１４ａレジスト体
１５電着金属層
１９二次パターンレジスト
１９ａレジスト体

Claims

多数独立の蒸着通孔５からなる有機ＥＬ素子の発光層形成用の蒸着パターン６をパターン形成領域４内に備えるマスク本体２と、
パターン形成領域４の外周縁４ａに接着剤層８を介して固定された、低熱線膨張係数の材質からなるマスク本体２の補強用の枠体３とを含み、
パターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａが、パターン形成領域４の外周縁４ａにメッキ法により積層された金属層９で覆われていることを特徴とする有機ＥＬ素子用の蒸着マスク。
接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体が、金属層９で覆われている請求項１記載の有機ＥＬ素子用の蒸着マスク。
多数独立の蒸着通孔５からなる有機ＥＬ素子の発光層形成用の蒸着パターン６をパターン形成領域４内に備えるマスク本体２と、パターン形成領域４の外周縁４ａに接着剤層８を介して固定された、低熱線膨張係数の材質からなるマスク本体２の補強用の枠体３とを含む有機ＥＬ素子用の蒸着マスクの製造方法であって、
導電性の母型１０の表面に、レジスト体１４ａを有する一次パターンレジスト１４を設ける第１のパターンニング工程と、
母型１０上に電着金属を電鋳して、マスク本体２に対応する一次電着層１５を形成する第１の電鋳工程と、
マスク本体２に対応する該一次電着層１５のパターン形成領域４の外周縁４ａ上面に接着剤層８を介して補強用の枠体３を固定する工程と、
枠体３およびパターン形成領域４の外周縁４ａの表面に露出する一次電着層１５上に、金属メッキによりパターン形成領域４に臨む接着剤層８の側部８ａおよび枠体３の表面全体を覆うように金属層９を形成する工程と、
母型１０から一次電着層１５、枠体３および金属層９を一体に剥離する剥離工程と、
前記剥離工程と前後して、一次パターンレジスト１４を除去する工程とを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子用蒸着マスクの製造方法。
マスク本体２のパターン形成領域４を覆うように、レジスト体１９ａを有する二次パターンレジスト１９を設ける第２のパターンニング工程を有する請求項３記載の有機ＥＬ素子用蒸着マスクの製造方法。