JP4614784B2 - メタルマスク及びマスクユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば、有機ＥＬ素子製造工程で使われる蒸着マスクに使用される、多数の微小な開口部を備えたマスク部を有するメタルマスク及びそれを枠状のフレームに固定して形成したマスクユニットに関する。

従来、有機ＥＬ素子製造において真空蒸着が行われており、その蒸着マスクとして、蒸着を許容する多数の細長い微小な開口部を備えたマスク部を有するメタルマスクが使用されている。そして蒸着に当たってはそのメタルマスクを、前記マスク部よりも大きい開口を備えた剛性の大きい枠状のフレームに磁石等によって取り付けていた。しかしながら、近年、パターニングの微細化が進み、マスク部に形成している開口部が微細になり且つメタルマスクの板厚自体も薄くなってくると、メタルマスクを単に枠状のフレームに磁石等を用いて固定しただけでは、マスク部にゆがみやたるみが生じ、開口部の精度が維持できなくなるという問題が生じた。

そこで、本出願人はこの問題を解決すべく検討の結果、極く薄い金属板で製作し、且つ複数のマスク部を備えた構造の多面付けのメタルマスクでも、メタルマスクの４辺のそれぞれを、複数のクランプで把持し、各クランプによって前記メタルマスクにテンションを加え、かつそのテンションを各クランプごとに調整することで、メタルマスクをしわやたるみの無い平坦な状態とし、各マスク部の開口部を直線状に且つ一定ピッチに保持できること及びその状態で枠状のフレームにスポット溶接等によって固定することで、クランプを外した後においてもメタルマスクをテンションが掛けられ平坦となった状態に保持でき、従って、単純な構造のフレームを用いて多面付けマスクをゆがみやたるみの無い状態に保持できることを見出し、そのメタルマスクをゆがみやたるみの無い状態で枠状のフレームに固定する方法及び装置を開発した（特開２００４−３１１３３５号公報参照）。

ところで、このようにメタルマスクにテンションを加えた状態でフレームに固定する場合、単にメタルマスクのひずみやたわみが無くなるようにテンションを調整しただけでは、メタルマスクに形成している複数のマスク部の位置が適正な位置からずれてしまうことがあることが判明した。例えば、有機ＥＬ素子製造に用いる蒸着用の多面付けマスクの場合、各マスク部の位置に関して±１０μｍ以下のトータルピッチが求められることがあるが、メタルマスクに対するテンションの掛け具合によっては、そのピッチの誤差が大きくなるとか、全体的にねじれたような配置になることがあった。そこで、メタルマスクをフレームに固定した後で、メタルマスクの面内位置精度を正確に評価することが必要となった。
特開２００４−３１１３３５号公報

メタルマスクの面内位置精度を評価するには、メタルマスクのマスク部に形成している多数のスリット状或いはスロット状の開口部のうち、マスク部の角部に位置している開口部の端部位置を画像処理して測定することが考えられる。しかしながら、メタルマスクの開口部はエッチング加工により形成されるが、その際、スリット状或いはスロット状の開口部の端部はエッチング液が溜まりやすいため形状が変りやすく、また、寸法制御が困難である。このため、開口部の端部を測定ポイントとして用いるには精度上問題があることが判明した。

本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、メタルマスクの面内位置精度を正確に評価することの可能なメタルマスクを提供することを課題とする。

本発明は、多数の開口部を備えたマスク部を備え、テンションをかけた状態で枠状のフレームに固定して用いられるメタルマスクにおいて、該メタルマスクの面内位置精度を正確に評価可能とするため、該メタルマスクのマスク部の外側の複数個所に、その複数個所のそれぞれの位置の、適正な位置からのずれ量を求めて位置精度を評価することができるよう、前記複数個所の位置を検出するための、画像処理することで中心位置を検出可能な位置精度評価用マークを形成しておくという構成としたものである。

ここで、前記位置精度評価用マークは前記開口部形成のためのエッチング工程で一緒にハーフエッチングで形成しておくことが好ましい。

前記位置精度評価用マークは、メタルマスクの位置精度を評価したい位置に適宜設ければよいが、好ましい形態では、前記マスク部の外側に一定ピッチで形成しておく。また、前記マスク部を複数個備えたメタルマスクでは、前記位置精度評価用マークを、各マスク部の各角部の外側に形成しておくことが好ましい。

前記位置精度評価用マークの形状としては、点対称の形状としておくことが、好ましい。

本発明のメタルマスクは、それに縦方向及び横方向にテンションを加えた状態で枠状のフレームに固定し、マスクユニットとして使用するのが好ましい。

本発明のメタルマスクは、メタルマスク面内の複数個所に位置精度評価用マークを形成しているので、メタルマスクにテンションを加えてフレームに固定する際、或いはメタルマスクをフレームに固定した後で、その位置精度評価用マークの中心位置を、画像処理を用いた適当な測定装置で、例えば、画像処理を用いた測長機で測定することで、面内位置を高精度で測定することができる。このため、メタルマスクにテンションを加えてフレームに固定する際、面内位置精度を測定すると共に所望の精度内に入るようにテンション調整することで、メタルマスクの面内位置精度を高度に保ったマスクユニットを製造できる。また、メタルマスクをフレームに固定した後でメタルマスク面内位置精度を測定することで、面内位置精度を正確に評価できる。

ここで、位置精度評価用マークをマスク部の開口部を形成するためのエッチング工程で一緒にハーフエッチングで形成しておくと、位置精度評価用マークをマスク部に対して正確な位置に形成することができると共に、位置精度評価用マークの寸法制御が容易であり、位置精度評価用マークの位置精度を高めることができる。

位置精度評価用マークをマスク部の外側に一定ピッチで形成しておくと、これらの位置精度表評用マークの測定により、マスク部内の位置精度を評価できる。また位置精度評価用マークを、各マスク部の各角部の外側に形成しておくと、これらの位置精度評価用マークの測定により、各マスク部の位置精度並びにマスク部の形状を評価できる。

位置精度評価用マークの形状として、点対称の形状としておくと、ハーフエッチングで形成する際、エッチングの進行状況にかかわらず、中心位置はほとんど変動しない。このため、位置精度評価用マークを、その中心を正確に位置決めして形成でき、その位置精度評価用マークを画像処理して中心位置を測定することで、メタルマスクの面内位置精度を正確に評価できる。位置精度評価用マークに用いる点対称の形状の具体的な例としては、円形、楕円形、正方形、長方形等を挙げることができるが、特に円形はエッチングが進行しても中心位置のずれがきわめて生じにくいため、好ましい。

本発明のメタルマスクは、テンションを掛けてゆがみやたるみの無い状態とする必要のある任意の用途に使用可能であるが、特に精密さを要求される有機ＥＬ素子製造用の蒸着用マスクとして使用することが好ましい。以下、有機ＥＬ素子製造における蒸着用マスクとして使用するメタルマスクを例にとって本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るメタルマスクの概略平面図、図２はそのメタルマスク及びそれを取り付ける枠状のフレームを示す概略斜視図、図３はフレームにメタルマスクを固定して形成したマスクユニットの概略斜視図である。１は蒸着マスクとして使用する直角四辺形状のメタルマスクであり、ここでは１個のマスク部２を備えた１面付け用のものを示している。マスク部２は、蒸着を許容する多数の微少な開口部３を備えたものである。マスク部２に形成している開口部３の形状、配列は任意であり、例えば、細長いスリット状の開口部を平行に並べたもの、スロット状の開口部を縦方向に並べると共に平行にも並べたもの等を挙げることができる。メタルマスク１の厚さ、マスク部２の寸法、それに形成した多数の微少な開口部３の寸法等は特に限定するものではないが、代表的なものとして、メタルマスク１の厚さは３０〜２００μｍ、開口部３の幅が４０〜１００μｍ、平行に配列された開口部間の無孔部分の幅が８０〜２００μｍ等を例示できる。開口部の形成にはエッチングが用いられる。

５はメタルマスク１を取り付けるための剛性の大きい枠状のフレームであり、メタルマスク１のマスク部２よりも大きい開口６を備えている。メタルマスク１は、フレーム５よりも縦横両方向ともに大きいサイズに作られており、フレーム５の外周縁にほぼ対応する位置に、折り曲げることで容易に切断可能な易切断線７を形成している。なお、易切断線７は、メタルマスク１に加える引張力には耐え得る強度を備えたものである。

更に、メタルマスク１には、マスク部２の外側の複数個所に位置精度評価用マーク９が形成されている。この位置精度評価用マーク９は、その位置を検出することでメタルマスク１の面内位置精度を評価しうるように設けるものであり、その配置は、面内位置精度を評価したい位置とする。この実施の形態では、マスク部２の４辺の外側にそれぞれ、複数個ずつが一定ピッチで形成されている。位置精度評価用マーク９には、画像処理することで中心位置を検出可能な形状のものが用いられ、この実施の形態では、直径が２０〜５０μｍの円形のものが用いられている。この位置精度評価用マーク９を画像処理を用いた測長機等によって測定することで、中心位置を高精度で測定することができる。

位置精度評価用マーク９は、メタルマスク１のマスク部２に開口部３を形成するためのエッチング工程で一緒にハーフエッチングで形成される。このように開口部３と位置精度評価用マーク９とを同一のエッチング工程で形成すると、工程を簡略化でき、更に、パターニングを一緒にできるのでマスク部２に対する位置精度評価用マーク９の位置を正確に設定することができる利点が得られる。また、位置精度評価用マーク９をハーフエッチングで形成すると、エッチングの進行速度が遅くなるので、寸法のコントロールが容易となる利点も得られる。更に、実施の形態に示すように、円形の位置精度評価用マーク９を用いると、エッチングが放射状にほぼ均等に進行するので、例えマークの寸法が予定していたものとは異なっても、中心位置はほとんど変化しない。このため、形成された位置精度評価用マーク９の中心位置は高精度で所定位置となっている。なお、図１に拡大して示す開口部３の端部３ａを位置検出に用いることも考えられるが、このような開口部の端部３ａはエッチングの進行にむらが生じやすく、そのため形状が変りやすく、しかもハーフエッチングに比べてエッチング速度が大きいため寸法制御が困難であり、測定ポイントとしては精度上問題がある。本実施の形態で用いている円形の位置精度評価用マーク９は、これらの問題を解消している。なお、位置精度評価用マーク９の形状は、円形に限らず、ハーフエッチングの際中心位置がずれることなくエッチングが進行するような形状、すなわち、点対称の形状、例えば、楕円、正方形、長方形等としてもよい。

次に上記構成のメタルマスク１の使用方法を説明する。メタルマスク１を、図２に示すように、その４辺にテンションを加え、ゆがみやたわみの無い状態に張った状態でフレーム３にスポット溶接等によって固定し、その後、易切断線７を用いて周辺部分を除去する。これにより、図３に示すようにフレーム５にメタルマスク１がスポット溶接部１２で固定された構成のマスクユニット１１が形成される。次いで、フレーム５に固定されたメタルマスク１の位置精度評価用マーク９の中心位置を、画像処理を用いた適当な測定装置で、例えば、画像処理を用いた測長機で測定することで、メタルマスク１の面内位置精度を測定し、評価する。以上のようにして、メタルマスクの面内位置精度を正確に評価したマスクユニット１１を得ることができ、面内位置精度に問題のないマスクユニット１１を蒸着操作に供するか、或いは評価書を付して顧客に供給する。

得られたマスクユニット１１では、メタルマスク１がゆがみやたるみの無い状態で且つ面内位置が所定の寸法精度内に保たれている。かくして、このマスクユニット１１を用いて蒸着を行うことにより、微細なパターンの蒸着を正確に行うことができる。例えば、このマスクユニット１１にガラス基板等の被蒸着基材を取り付け、蒸着機にセットし、有機ＥＬ素子の有機層又はカソード電極の蒸着を行うことで、微細なパターンの蒸着を位置精度良く行うことができ、高品質の有機層又はカソード電極を形成できる。

なお、上記した説明では、メタルマスク１をフレーム５に固定し、マスクユニット１１を製造した後で、位置精度評価用マーク９の位置を測定して面内位置精度を評価しているが、位置精度評価マークは面内位置精度の評価に用いるのみならず、メタルマスク１にテンションを加えた状態の時にも使用することができる。すなわち、メタルマスク１にテンションを加えた状態の時に適当な位置の位置精度評価マーク９を検出し、メタルマスク１が所望の面内位置精度となるようにメタルマスク１に加えているテンションを調整し、その状態でメタルマスク１をフレーム５に固定することも可能である。このようにメタルマスク１をフレーム５に固定する前に所望の面内位置精度が確保できるようにテンション調整を行うことで、得られたマスクユニット１１の製品歩留りを向上させることができる。

上記した実施の形態に係るメタルマスク１は１面付けのものであるが、本発明はこれに限らず、多面付けのメタルマスクにも適用可能である。図４、図５は多面付けメタルマスクに本発明を適用した実施の形態を示すものである。図４に示すメタルマスク１Ａは、それぞれが蒸着用の開口部３を備えた複数のマスク部２Ａを備えており、各マスク部２Ａの４個の角部の外側に位置精度評価用マーク９を設けている。このメタルマスク１Ａでは、各マスク部２Ａの角部外側の４点の位置精度評価用マーク９を測定することで、各マスク部２Ａの位置を正確に評価することができる。図５に示すメタルマスク１Ｂは、複数のマスク部２Ａを配置した四角形状の領域の４辺の外側に、それぞれ複数の位置精度評価用マーク９を一定ピッチで形成している。このメタルマスク１Ｂでも、複数のマスク部２Ａを配置した四角形状の領域の外側に配置した位置精度評価用マーク９が正しい位置にあれば、内側に位置する各マスク部２Ａも正しい位置にあると推定されるので、位置精度評価用マーク９を測定して面内位置精度を正確に評価できる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内において適宜変更可能である。

本発明の実施の形態に係るメタルマスクの概略平面図 図１に示すメタルマスク及びそれを取り付ける枠状のフレームを示す概略斜視図 フレームにメタルマスクを固定して形成したマスクユニットの概略斜視図 本発明の他の実施の形態に係るメタルマスクの概略平面図 本発明の更に他の実施の形態に係るメタルマスクの概略平面図

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ メタルマスク
２、２Ａ マスク部
３ 開口部
５ フレーム
６ 開口
７ 易切断線
９ 位置精度評価用マーク
１１ マスクユニット
１２ スポット溶接部

Claims (6)

1. 多数の開口部を備えたマスク部を備え、テンションをかけた状態で枠状のフレームに固定して用いられるメタルマスクであって、前記マスク部の外側の複数個所に、その複数個所のそれぞれの位置の、適正な位置からのずれ量を求めて位置精度を評価することができるよう、前記複数個所の位置を検出するために形成された、画像処理することで中心位置を検出可能な位置精度評価用マークを備えたことを特徴とするメタルマスク。
2. 前記開口部がエッチングにより形成されており、前記位置精度評価用マークが前記開口部形成のためのエッチング工程で一緒にハーフエッチングで形成されていることを特徴とする請求項１記載のメタルマスク。
3. 前記位置精度評価用マークが、前記マスク部の外側に一定ピッチで形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルマスク。
4. 前記マスク部が複数個形成されており、前記位置精度評価用マークが、各マスク部の各角部の外側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルマスク。
5. 前記位置精度評価用マークが，点対称の形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のメタルマスク。
6. 前記請求項１から５のいずれか１項記載のメタルマスクと、該メタルマスクを縦方向及び横方向にテンションを加えた状態で固定した枠状のフレームを備えたマスクユニット。

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