JP4590748B2

JP4590748B2 - マスク

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Publication number: JP4590748B2
Application number: JP2001031844A
Authority: JP
Inventors: 良太小竹
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP2002235165A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクに関し、更に詳細には、マスクのパターン開口から露出した下地層上に、スパッタ法、蒸着法等によって金属膜等を所定形状で形成するマスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、表示装置等の電子／電気装置では、所定形状のパターン開口を有するマスクを使い、蒸着法或いはスパッタ法によって所定形状のパターンを有する電極、配線等を下地層上に形成することが多い。
【０００３】
ここで、マスクを使って、有機ＥＬ素子の電極を形成する方法を説明する。先ず、図９を参照して、有機ＥＬ素子の構成を説明する。図９（ａ）は有機ＥＬ素子の構成を示す断面図であり、図９（ｂ）は有機ＥＬ素子の構成を示す斜視図である。
モノクロ用の有機ＥＬ素子６０は、図９（ａ）に示すように、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide) などの透明電極からなる陽極６２及び低仕事関数の金属からなる陰極６４を有し、陽極６２と陰極６４との間に各種機能を担う有機多層膜６６を挟んだ積層構造をガラス板等の透明基板６８上に備えている。
有機多層膜６６は、例えば正孔輸送を担う正孔輸送層７０、発光を担う発光層７２、及び電子輸送を担う電子輸送層７４とから構成されている。
陽極６２と陰極６４との間に直流電圧を供給することにより、正孔は陽極６２から正孔輸送層７０を経て、電子は陰極６４から電子輸送層７４を経て、それぞれ、発光層７２に注入される。注入された正負のキャリアにより発光層７２内の蛍光分子が励起状態となり、励起分子の緩和過程で発光現象が生じる。
【０００４】
有機ＥＬ素子６０では、図９（ｂ）に示すように、透明電極を構成する膜厚数百Å〜数μｍ程度のコラム電極（陽極）６２が透明基板６８上にストライプ状に形成され、コラム電極６２上に膜厚数百Å〜数十μｍ程度の有機多層膜６６が形成されている。また、有機電子輸送層７４上には金属電極から成るロウ電極（陰極）６４がコラム電極６２と直交してストライプ状に形成されている。
そして、コラム電極６２とロウ電極６４とが交差する領域が各画素として機能する。
【０００５】
有機ＥＬ素子の作製では、上述のコラム電極６２の形成に際し、先ず、図１０に示すように、透明基板６８上に所定のパターン開口７６を有するマスク７８を配置し、次いで透明基板６８の露出している領域上に蒸着法或いはスパッタ法によってＩＴＯ膜を堆積させ、所定形状のコラム電極６２を形成している。
また、ロウ電極１４の形成に際しても、図示しないが、先ず、有機電子輸送層７４上に所定のパターン開口を有するマスクを配置し、次いで有機電子輸送層７４の露出している領域上に蒸着法或いはスパッタ法によって金属膜、例えばＣｒ膜を堆積させ、所定形状のロウ電極を形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、投射装置、テレビジョン等に設ける表示装置は、益々、大画面化しつつあって、有機ＥＬ素子を使った表示装置でも大型表示装置が要求されている。
従って、コラム電極及びロウ電極も広い面積の透明基板上に形成する必要が生じているので、必然的に、広い面積の透明基板を覆う大型のマスクが必要になっている。
【０００７】
しかし、従来の平面マスクの構成のままで大型化したマスクを使用すると、マスクが大きいために、加工精度や熱膨張の累積誤差が大きくなり、パターン精度の維持が難しくなる。
例えば、１０００ｍｍ口の正方形のパターンをステンレスで作る場合には、線膨張率が約１×１０^-5／℃であることから、１０℃の温度変化があるとすると、マスクの端同士の距離では、温度変化の前後で０．１ｍｍ以上のずれ（変位）が発生してしまう。
つまり、蒸着法やスパッタ法により、例えば０．０１ｍｍの寸法精度の電極を形成する際、マスクに１０℃程度の温度上昇があるとすると、マスクサイズは１００ｍｍ口以下に制限されてしまい、これ以上の大きな面積のマスクを使うことができない。
【０００８】
また、マスク内に面内温度ムラがあると、温度が高いマスク領域が温度の低いマスク領域に対して相対的に延びて、マスクが局所的に撓むために、蒸着又はスパッタ用の精度を要するパターン開口が変形したり、マスクが局所的にターゲットのガラス基板に張り付いてしまう等の問題も発生する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、パターン開口の熱変形がなく、マスク精度の高い大型マスクを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るマスク（以下、第１の発明と言う）は、順次、端部で相互に連結された第１から第４のフレーム部材を四辺に有するフレームと、
第１及び第３のフレーム部材に両端部が連結され、相互に離隔して第１及び第３のフレーム部材を結ぶ方向に延在する複数本のマスクストライプと
を備え、相互に隣合うマスクストライプによって複数個の所定形状のパターン開口を区画するようにしたマスクであって、
各マスクストライプの一方の端部は、引っ張り力を有する弾性体を介して第１及び第３のフレーム部材のいずれか一方に連結されていることを特徴としている。
【００１１】
第１の発明では、弾性体が、常時、各マスクストライプに引っ張り力を作用して緊張させているので、従来のように、マスクストライプが弛んだりしてパターン開口の寸法／形状精度が悪くなるようなことがない。
パターン開口の形状は任意であるが、通常は、それぞれ、同じ間隔で離隔した、相互に同じ形状の帯状パターン開口である。
各マスクストライプの一方の端部が弾性体を介して連結されている限り、他方の端部は、引っ張り力を有する弾性体を介して、第１及び第３のフレーム部材の他方に連結されていても良く、又は引っ張り力を有する弾性体を介さず、直接、第１及び第３のフレーム部材の他方に連結されていても良い。
【００１２】
島状のパターン開口を有するマスクとして、本発明に係る別のマスク（以下、第２の発明と言う）は、順次、端部で相互に連結された第１から第４のフレーム部材を四辺に有するフレームと、
第１及び第３のフレーム部材に両端部が連結され、相互に離隔して第１及び第３のフレーム部材を結ぶ方向に延在する複数本の第１のマスクストライプと、
第２及び第４のフレーム部材に両端部が連結されて第１のマスクストライプ上に位置し、かつ相互に離隔して第２及び第４のフレーム部材を結ぶ方向に延在する複数本の第２のマスクストライプと
を備え、相互に隣合う第１のマスクストライプによって区画された複数個の所定形状のパターン開口を更に第２のストライプによって区画するようにしたマスクであって、
第１のマスクストライプを構成する各マスクストライプの一方の端部は、引っ張り力を有する弾性体を介して第１及び第３のフレーム部材のいずれか一方に連結され、
第２のマスクストライプを構成する各マスクストライプの一方の端部は、引っ張り力を有する弾性体を介して第２及び第４のフレーム部材のいずれか一方に連結されていることを特徴としている。
【００１３】
第２の発明で、弾性体は、常時、各マスクストライプに引っ張り力を作用して緊張させているので、従来のように、各マスクストライプが弛んだりして、パターン開口精度が悪くなるようなことがない。
第１のマスクストライプ及び第２のマスクストライプで区画したパターン開口の形状は任意であるが、通常は、それぞれ、島状に点在する相互に同じ形状の四角形パターン開口である。
【００１４】
第１のマスクストライプを構成する各マスクストライプの一方の端部が弾性体を介して連結されている限り、他方の端部は、引っ張り力を有する弾性体を介して、又は引っ張り力を有する弾性体を介さず、直接、上記第１及び第３のフレーム部材の他方に連結されていて良い。
また、第２のマスクストライプを構成する各マスクストライプの一方の端部が弾性体を介して連結されている限り、他方の端部は、引っ張り力を有する弾性体を介して、又は引っ張り力を有する弾性体を介さず、直接、上記第２及び第４のフレーム部材の他方に連結されていて良い。
【００１５】
弾性体は引っ張り力を作用できる限り、制約はなく、例えば引っ張りコイルバネ、又は捩じりコイルバネである。
【００１６】
また、好適な実施態様では、マスクストライプの一方の端部は、他方の端部が連結されている第１から第４のフレーム部材の一のフレーム部材に相互に対向して延在する中間支持材上に褶動自在に支持され、次いで弾性体を介して一のフレーム部材に相互に対向して延在する他方のフレーム部材に連結され、弾性体が、捩じりコイルバネ又は曲げ板バネである。
これにより、マスクストライプが中間支持部材上に支持されているので、介在する弾性体の変形等の影響を受けることなく、常に、フレーム面内、つまりターゲットとなる基板に平行な面内に延在することができる。
【００１７】
第１及び第２の発明に係るマスクの用途には制約はないが、蒸着法、スパッタ法等によって所定のパターンを有する電極等を形成する際のマスクとして、最適である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例１
本実施形態例は、第１の発明に係るマスクの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のマスクの構成を示す斜視図、並びに図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、各マスクストライプの構成を示すマスクストライプの平面図、及び各マスクストライプの構成を示す図２（ａ）の矢視Ｉ−Ｉの側面断面図である。
本実施形態例のマスク１０は、蒸着法によってガラス基板上に所定形状の金属膜を形成する際に使用する蒸着マスクであって、図１に示すように、順次、端部で相互に連結された第１から第４のフレーム部材１２、１４、１６及び１８を四辺に有する長方形のフレーム２０と、第１及び第３のフレーム部材１２、１６に両端部が連結され、相互に離隔してｙ軸方向に延在する多数本のマスクストライプ２２とを備えている。
図１では、便宜上、マスクストライプ２２の延在方向をｙ軸としている。また、ｙ軸とｘ軸とからなるｘ−ｙ面が、蒸着に際してガラス基板上に配置する面であって、多数本のマスクストライプ２２がｘ−ｙ面上に配列される。従って、ｚ軸がマスク１０を配置するガラス基板に垂直な方向である。
【００１９】
マスクストライプ２２は、図２（ａ）に示すように、同じ幅の帯状部材であって、同じ間隔ですだれ状に第２のフレーム部材１４と第４のフレーム部材１８との間に配列され、相互に隣合うマスクストライプ２２によって多数個の同じ幅で同じ長さを有する帯状パターン開口２４が区画されている。
各マスクストライプ２２の一方の端部２２ａは、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、引っ張り力を有する弾性体、例えばコイルバネ２６を介して第１のフレーム部材１２に連結され、他方の端部２２ｂは第３のフレーム部材１６に直接連結されている。
フレーム２０は、各ストライプマスク２２に作用させたテンションの全てが第１及び第３のフレーム部材１２、１６に加わっても、歪まないような剛性を有する。
【００２０】
本実施形態例では、各マスクストライプ２２の一方の端部２２ａが、コイルバネ２６を介して第１のフレーム部材１２に連結されているので、各マスクストライプ２２は、常に、一定のテンションを受けて緊張している。従って、マスクストライプ２２に熱が加わって、マスクストライプ２２が膨張しても、弛むことなく、緊張しているので、従来のように、パターン開口２４が変形するようなことがない。
逆に言えば、本実施形態例では、マスクストライプ２２が熱膨張しても、マスクストライプ２２を緊張させるような引っ張り力を有する弾性体、例えばコイルバネが設けてある。
これにより、本実施形態例のマスク１０では、マスクストライプ２２の熱膨張、熱収縮によるｙ軸方向への累積誤差が発生しない。
【００２１】
変形例
マスクの装着時と蒸着時との間で比較的大きな温度変化がマスクに生じる場合には、金属膜等を蒸着させるガラス基板の寸法に比べて、図３に示すように、フレーム２０の寸法を十分に大きくしたマスク２８を作製し、ガラス基板下に装着したとき、フレーム２０の第１から第４のフレーム部材１２、１４、１６、１８がガラス基板の側縁部から離隔するようにする。尚、図３では、蒸着源はマスク１０の下方に配置されているものとしている。
【００２２】
これにより、フレーム２０を構成する第１から第４のフレーム部材１２、１４、１６、１８に蒸着による熱膨張・熱収縮が生じ難いので、マスクストライプ２２同士の間隔精度は、マスクストライプ２２の単体のｙ軸方向の熱膨張・収縮の大きさに依存するのみで、フレーム２０とマスクストライプ２２との累積誤差が発生せず、寸法精度が良いマスクを実現することができる。
【００２３】
実施形態例２
本実施形態例は、第２の発明に係るマスクの実施形態の一例であって、図４は本実施形態例のマスクの構成を示す斜視図、並びに図５（ａ）は各マスクストライプの構成を示す平面図、及び図５（ｂ）は各マスクストライプの構成を示す図５（ａ）の矢視II−IIの側面図である。
本実施形態例のマスク３０は、蒸着法によってガラス基板上に所定形状の金属膜を形成する際に使用する蒸着マスクであって、図４に示すように、順次、端部で相互に連結された第１から第４のフレーム部材３２、３４、３６、３８を四辺に有する長方形のフレーム４０を備えいている。
【００２４】
また、マスク３０は、第１及び第３のフレーム部材３２及び３６に両端部が連結され、相互に離隔してｙ軸方向に延在する多数本の第１のマスクストライプ４２と、第２及び第４のフレーム部材３４及び３８に両端部が連結されて第１のマスクストライプ４２上に位置し、かつ相互に離隔してｘ軸方向に延在する多数本の第２のマスクストライプ４４とを備えている。
図４では、便宜上、第１のマスクストライプ４２の延在方向をｙ軸、及び第２のマスクストライプ４４の延在方向をｘ軸としている。ｙ軸とｘ軸とからなるｘ−ｙ面が、ガラス基板上に配置する面であって、多数本の第１及び第２のマスクストライプ４２、及び４４がｘ−ｙ面上に配列されている。ｚ軸はマスク３０を配置するガラス基板に垂直な方向である。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、第１のマスクストライプ４２は同じ幅の帯状部材であって、同じ間隔ですだれ状に第２のフレーム部材３４と第４のフレーム部材３８との間に配列されてｙ軸方向に延在している。
また、第２のマスクストライプ４４は同じ幅の帯状部材であって、同じ間隔ですだれ状に第１のフレーム部材３２と第３のフレーム部材３６との間に配列されてｘ軸方向に延在している。
第１のマスクストライプ４２の部材幅と第２のマスクストライプ４４の部材幅とが同じである必要はなく、また、間隔も同じである必要はない。
相互に隣合う第１のマスクストライプ４２によって区画された多数個の帯状パターン開口が、更に第２のストライプ４４によって格子状に点在する同じ形状の多数個の四角形パターン開口４６に区画される。
【００２６】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のマスクストライプ４２を構成する各マスクストライプ４２ａの一方の端部４２ｂは、引っ張り力を有する弾性体、例えば引っ張りコイルバネ４８を介して第１のフレーム部材３２に連結され、他方の端部は第３のフレーム部材３６に直接連結されている。
第２のマスクストライプ４４を構成する各マスクストライプ４４ａの一方の端部は４４ｂは、引っ張り力を有する弾性体、例えば引っ張りコイルバネ５０を介して第４のフレーム部材３８に連結され、他方の端部は第２のフレーム部材３４に直接連結されている。
尚、第１のマスクストライプ４２の各マスクストライプ４２ａと第２のマスクストライプ４４の各マスクストライプ４４ａとは、各交点５２で密着して接触している。
【００２７】
本実施形態例では、第１のマスクストライプ４２の各マスクストライプ４２ａの一方の端部４２ａが、コイルバネ４８を介して第１のフレーム部材３２に連結されているので、各マスクストライプ４２ａは、常に一定のテンションを受けて、常時、緊張している。従って、各マスクストライプ４２ａに熱が加わって、マスクストライプ４２ａが熱膨張しても、従来のように弛むことなく、緊張している。
逆に言えば、本実施形態例では、マスクストライプ４２ａが熱膨張しても、マスクストライプ４２ａを緊張させるような引っ張り力を有する弾性体、例えばコイルバネ４８が設けてある。また、第２のマスクストライプ４４についても同様である。
これにより、本実施形態例のマスク３０では、第１のマスクストライプ４２及び第２のマスクストライプ４４の熱膨張、又は熱収縮によるｘ軸方向及びｙ軸方向への累積誤差が発生しない。従って、パターン開口４６が変形するようなことは生じない。
【００２８】
変形例１
本変形例は、実施形態例２の変形例であって、図６に示すように、引っ張りコイルバネ５０に代えて、引っ張り力を作用させることができる捩じりバネ５４を備えている。
捩じりバネ５４は、ｙ軸の周りに巻回されているコイルバネで形成されている。
【００２９】
変形例２
本変形例は、実施形態例２の別の変形例であって、図７に示すように、第２のマスクストライプ４４の各マスクストライプ４４ａの一方の端部は、他方の端部が連結されている第２のフレーム部材３４に相互に対向し、平行に延在する棒状の中間支持部材５６上に褶動自在に支持され、次いで弾性体、例えば変形例１の捩じりバネ５４を介して第４のフレーム部材３８に連結されている。
中間支持部材５６の両端部は、それぞれ、第１のフレーム部材３２及び第３のフレーム部材３６に連結され、ガラス基板に平行な面、ｘ−ｙ面を形成する。また、第４のフレーム部材３８の両端部は、適当な連結部材（図示せず）を介して第１のフレーム部材３２及び第３のフレーム部材３６に連結されている。
本変形例２では、各マスクストライプ４４ａが中間支持部材５６上に支持されているので、介在する弾性体の変形等の影響を受けることなく、常に、ｘ−ｙ面内に延在することができる。
【００３０】
変形例３
本変形例は、実施形態例２の更に別の変形例であって、図８に示すように、上述の変形例２の捩じりバネ５４に代えて、板バネ５８が弾性体として使用されている。
板バネ５８は、長手方向が略ｚ軸方向に延在し、幅方向がｙ軸方向に延び、かつｙ軸の周りに屈曲して弾性を備える帯板をバネ材としている。
【００３１】
上述の変形例１から３は、実施形態例２の変形例として説明したが、実施形態例１のマスクストライプにも適用できることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
第１及び第２の発明によれば、各マスクストライプが、常時、弾性体によって引っ張られているので、各マスクストライプに熱膨張、熱収縮の変位が生じても、弾性体の引っ張りによって相殺されるので、
１）熱による膨張／収縮誤差が極めて少ない、作製時の寸法／形状精度でパターン開口が決まるマスクが得られる。
２）温度に影響されず、大面積で大型のマスクであって、形状／寸法精度の高いパターン開口を有するマスクを実現することができる。
３）マスク内に温度ムラが生じても、その部分だけが弛むことなく、正確なパターン開口を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１のマスクの構成を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、各マスクストライプの構成を示すマスクストライプの平面図及び各マスクストライプの構成を示す図２（ａ）の矢視Ｉ−Ｉの側面断面図である。
【図３】実施形態例１の変形例のマスクの構成を示す斜視図である。
【図４】実施形態例２のマスクの構成を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は各マスクストライプの構成を示す平面図、及び図５（ｂ）は各マスクストライプの構成を示す図５（ａ）の矢視II−IIの側面図である。
【図６】実施形態例２の変形例１のマスクストライプの構成を示す側面図である。
【図７】実施形態例２の変形例２のマスクストライプの構成を示す側面図である。
【図８】実施形態例２の変形例３のマスクストライプの構成を示す側面図である。
【図９】図９（ａ）は有機ＥＬ素子の構成を示す断面図であり、図９（ｂ）は有機ＥＬ素子の構成を示す斜視図である。
【図１０】従来のマスクの平面図である。
【符号の説明】
１０……実施形態例のマスク、１２……第１のフレーム部材、１４……第２のフレーム部材、１６……第３のフレーム部材、１８……第４のフレーム部材、２０……フレーム、２２……マスクストライプ、２２ａ……マスクストライプの端部、２４……パターン開口、２６……コイルバネ、２８……実施形態例１の変形例マスク、３０……実施形態例２のマスク、３２……第１のフレーム部材、３４……第２のフレーム部材、３６……第３のフレーム部材、３８……第４のフレーム部材、４０……フレーム、４２……第１のマスクストライプ、４２ａ……各マスクストライプ、４４……第２のマスクストライプ、４４ａ……各マスクストライプ、４６……パターン開口、４８、５０……引っ張りコイルバネ、５２……交点、５４……捩じりバネ、５６……中間支持部材、５８……板バネ、７６……パターン開口、７８……マスク。

Claims

順次、端部で相互に連結された第１から第４のフレーム部材を四辺に有するフレームと、
前記第１及び第３のフレーム部材に両端部が連結され、相互に離隔して当該第１及び第３のフレーム部材を結ぶ方向に延在する複数本のマスクストライプとを備え、相互に隣合うマスクストライプによって複数個の所定形状のパターン開口を区画するようにしたマスクであって、
前記各マスクストライプの両端部のうちの少なくとも一方の端部は、他方の端部が連結されている前記第１又は第３のフレーム部材の一のフレーム部材に相互に対向して延在する中間支持材上に褶動自在に支持され、次いで弾性体を介して当該一のフレーム部材に相互に対向して延在する他方のフレーム部材に連結されている
マスク。
前記各マスクストライプの他方の端部は、直接、前記第１及び第３のフレーム部材の他方に連結されている
請求項１に記載のマスク。
前記パターン開口は、それぞれ、同じ形状の帯状パターン開口である
請求項１又は２に記載のマスク。
順次、端部で相互に連結された第１から第４のフレーム部材を四辺に有するフレームと、
前記第１及び第３のフレーム部材に両端部が連結され、相互に離隔して当該第１及び第３のフレーム部材を結ぶ方向に延在する複数本の第１のマスクストライプと、
前記第２及び第４のフレーム部材に両端部が連結されて第１のマスクストライプ上に位置し、かつ相互に離隔して当該第２及び第４のフレーム部材を結ぶ方向に延在する複数本の第２のマスクストライプとを備え、相互に隣合う前記第１のマスクストライプによって区画された複数個の所定形状のパターン開口を更に前記第２のストライプによって区画するようにしたマスクであって、
前記各第１のマスクストライプの両端部のうちの少なくとも一方の端部は、他方の端部が連結されている前記第１又は第３のフレーム部材の一のフレーム部材に相互に対向して延在する中間支持材上に褶動自在に支持され、次いで弾性体を介して当該一のフレーム部材に相互に対向して延在する他方のフレーム部材に連結され、
前記各第２のマスクストライプの両端部のうちの少なくとも一方の端部は、他方の端部が連結されている前記第２又は第４のフレーム部材の一のフレーム部材に相互に対向して延在する中間支持材上に褶動自在に支持され、次いで弾性体を介して当該一のフレーム部材に相互に対向して延在する他方のフレーム部材に連結されている
マスク。
前記第１のマスクストライプを構成する各マスクストライプの他方の端部は、直接、上記第１及び第３のフレーム部材の他方に連結され、
前記第２のマスクストライプを構成する各マスクストライプの他方の端部は、直接、上記第２及び第４のフレーム部材の他方に連結されている
請求項４に記載のマスク。
前記第１のマスクストライプ及び第２のマスクストライプによって区画されたパターン開口は、それぞれ、島状に点在する同じ形状の四角形パターン開口である
請求項４又は５に記載のマスク。
弾性体は、引っ張りコイルバネ、又は捩じりコイルバネである
請求項１から６のいずれか１項に記載のマスク。
前記弾性体が、捩じりコイルバネ又は曲げ板バネである
請求項１から６の何れか１項に記載のマスク。