JP4651239B2

JP4651239B2 - 有機ｅｌ素子製造に用いる真空蒸着用金属マスク保持治具

Info

Publication number: JP4651239B2
Application number: JP2001255232A
Authority: JP
Inventors: 輝直土屋; 卓也坂田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: JP2003068453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造における真空蒸着工程において、真空蒸着用の金属マスクを基板表面に保持するために用いる治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、図６に示すように、ガラス板等の透明基板１上に、アノード電極（ＩＴＯ）２、ホール輸送層３、有機層（発光層）４、電子輸送層５、カソード電極６をこの順に積層し、表面に封止缶７を配置した構成となっている。有機ＥＬ素子の種類には、有機層４が高分子タイプと低分子タイプがあり、素子の駆動方式にはパッシブタイプとアクティブタイプがある。これらの有機ＥＬ素子の製造工程において、パッシブタイプ及びアクティブタイプの低分子有機層の形成及びパッシブタイプのカソード電極６の形成には真空蒸着が行われている。そして、低分子有機層及びカソード電極の真空蒸着パターニングには、多数の微細なスリットを微小間隔で平行に配列した有効部を備えた金属マスクを使用していた。また、カソード電極の真空蒸着パターニングには、電気絶縁性の隔壁を形成するカソードセパレータ法（特開平８−３１５９８１号公報参照）が用いられることもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来技術にはいずれも問題があった。すなわち、金属マスクを用いる場合、従来は、蒸着すべき基板表面に単に金属マスクを載置し、裏面から磁石を用いて保持させているが、そのマスクの有効部（多数の微細なスリットを形成している部分）は剛性がきわめて小さく、このため、金属マスクを基板表面に保持させる際に有効部のスリットにゆがみを生じ易く、特に、スリット形状をきわめて微細にすると、一層スリット精度が維持できなくなり、高精細パターニングができないという問題があった。一方、カソードセパレータ法は、フォトリソグラフィーにて露光の強弱を調整して隔壁の斜面の角度を作っているため、安定した製造が困難であった（逆台形断面の隔壁の斜面部分のテーパー角度が小さいと電極の分離ができず、大きいと三角形状になり倒れてしまう）。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、金属マスクを用いた真空蒸着パターニングに際し、金属マスクを、その有効部のスリット精度を確保した状態で基板表面に配置することを可能とする真空蒸着用金属マスク保持治具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属マスク保持治具は、有機ＥＬ素子製造における真空蒸着工程において、多数のスリットを平行に配列した有効部とその両端の保持部とを備えた略矩形状の金属マスクを、基板表面にスリット精度を確保した状態で配置することができるようにするため、蒸着範囲を規制するウインドウを備えたベースプレートと、前記金属マスクを、その有効部を前記ウインドウの上に位置させ且つ前記スリットの長手方向に引っ張った状態で前記ベースプレートの上に位置させるマスク引張保持手段と、前記ベースプレート及び金属マスクの上に配置した基板を前記ベースプレートに固定する基板クランプ手段とを有する構成としたものである。この構成により、金属マスクを引っ張った状態でベースプレート上に配置し、その上に基板を固定することで、基板表面に金属マスクを、その有効部の多数のスリットを真っ直ぐな状態で且つ所定のピッチで配置することができ、全体を蒸着機にセットすることで基板上に高精細なパターンを蒸着することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の金属マスク保持治具は、上記したように、ウインドウを備えたベースプレートと、金属マスクを、スリットの長手方向に引っ張った状態で前記ベースプレートの上に位置させるマスク引張保持手段と、前記ベースプレート及び金属マスクの上に配置した基板を前記ベースプレートに固定する基板クランプ手段とを有している。
【０００８】
本発明に用いるマスク引張保持手段は、金属マスクを適当な張力で引っ張った状態に保持しうるものであり、金属マスクの一端の保持部の全幅を前記ベースプレートに押し付けて固定する固定側マスククランプと、前記ウインドウに関して前記固定側マスククランプとは反対側に配置され、前記固定側マスククランプから離れる方向及び近づく方向に移動可能なスライダと、前記ベースプレートに固定され、前記スライダを移動可能に保持したガイドロッドと、前記金属マスクの他端の保持部の全幅を前記スライダに押し付けて固定する移動側マスククランプと、前記固定側マスククランプと移動側マスククランプで保持された金属マスクに所望の張力を付与するよう前記スライダを前記固定側マスククランプから離れる方向に移動させる移動手段とを有している。この構成のマスク引張保持手段を用いているので、金属マスクの一端の保持部を固定側マスククランプによってベースプレートに固定し、他端を移動側マスククランプによってスライダに固定し、そのスライダを移動手段によって金属マスクを引っ張る方向に移動させることで、金属マスクを引っ張った状態に保持することができ、簡単な操作で有効部の多数のスリットを真っ直ぐな状態で且つ所定のピッチで維持することができる。
【０００９】
更に、本発明では、前記移動手段が、前記ベースプレートと前記スライダの間に配置され、該スライダに、前記固定側マスククランプから離れる方向のばね力を作用させる圧縮コイルバネを備えた構成としている。この構成により、金属マスクに常に一定の引張力を作用させることができ、スリット精度を一層向上させることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。図１は本発明の一実施例に係る金属マスク保持治具の概略平面図、図２はその金属マスク保持治具を矢印Ａ−Ａ方向に見た概略端面図、図３（ａ）は金属マスクの概略平面図、図３（ｂ）はその金属マスクの有効部の一部の概略断面図、図４は金属マスク保持治具を、金属マスク及び基板を取り付けた状態で示す概略平面図、図５は図４のＢ−Ｂ矢視概略断面図である。図３において、全体を参照符号１１で示す金属マスクは、通常、厚み３０〜１００μｍ程度の、好ましくは５０μｍ程度のステンレス鋼等の金属板で形成されており、中央に多数の微細なスリット１１ａを微小間隔で平行に配列した有効部１１Ａとその両端の保持部１１Ｂ、１１Ｂとを備えた略矩形状のものである。有効部１１Ａの長さＬ及び幅Ｗやスリット幅等は、形成すべき有機ＥＬ素子の大きさに応じて適宜定めるものであり、この実施例では、長さＬを６０ｍｍ、幅Ｗを４０ｍｍとしている。また、有効部１１Ａに形成するスリット１１ａの幅ｗは２６０μｍ、スリット１１ａを形成している金属部１１ｂの幅ｄ（最大幅）は４０μｍとしている。金属部１１ｂの断面形状は単純な矩形状でもよいが、本実施例では、図３（ｂ）に示すように、台形状として、スリット１１ａの片側の開口（図面では下側の開口）を他方の開口よりも大きくしている。この構成とすることで、金属マスク１１の上に基板１２を配置して蒸着操作を行った際、蒸気が広い側の開口から進入し、基板１２に均一に蒸着するという利点が得られる。
【００１１】
図３（ａ）において、有効部１１Ａの両側には、両端の保持部１１Ｂ、１１Ｂを連結するサポート部１１ｃ、１１ｃが形成されている。このサポート部１１ｃ、１１ｃは、有効部１１Ａを補強するために設けたものである。すなわち、有効部１１Ａは多数の金属部１１ｂを備えた構成ではあるが、金属部１１ｂはきわめて細いため、有効部１１Ａの剛性がきわめて低く、有効部１１Ａのみでは取り扱いが困難となる（すぐ変形して不良品となってしまう）ので、その両側にサポート部１１ｃ、１１ｃを形成して補強している。サポート部１１ｃの幅は、広い程補強効果は大きくなるが、あまり広くすると、金属マスク１１を引っ張ってスリットを整列させる際に要する張力をきわめて大きくしなければならず、作業性が悪くなる。これらを考慮して、サポート部１１ｃの幅は、１．５〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１２】
図１〜図５において、全体を参照符号１３で示す金属マスク保持治具は、中央に蒸着範囲を規制するウインドウ１４を備えたベースプレート１５と、金属マスク１１を、その金属マスク１１に形成している有効部１１Ａをウインドウ１４の上に位置させ且つスリットの長手方向に引っ張った状態でベースプレート１５の上に位置させるマスク引張保持手段１６と、基板１２をベースプレート１５に固定する基板クランプ手段１７等を備えている。ベースプレート１５は、その上に金属マスク１１を張力を掛けた状態で保持させ且つその上に更に基板１２を保持させることができる剛性を備えた板材で構成されている。なお、ベースプレート１５は単に１枚の板材で構成する場合に限らず、所定サイズのウインドウを形成した薄い金属板と、その金属板を支持する剛性を備えた板材とで構成してもよく、その場合には、板材には金属板のウインドウよりも大きい開口を形成しておけばよい。
【００１３】
マスク引張保持手段１６は、金属マスク１１の一端の保持部１１Ｂの全幅をベースプレート１５に押し付けて固定する固定側マスククランプ２０及びボルト２１と、ウインドウ１４に関して固定側マスククランプ２０とは反対側に配置され、固定側マスククランプ２０から離れる方向及び近づく方向に移動可能なスライダ２３と、ベースプレート１５に固定され、スライダ２３を移動可能に保持したガイドロッド２４と、金属マスク１１の他端の保持部１１Ｂの全幅をスライダ２３に押し付けて固定する移動側マスククランプ２５及びボルト２６と、固定側マスククランプ２０と移動側マスククランプ２５で保持された金属マスク１１に所望の張力を付与するようスライダ２３を固定側マスククランプ２０から離れる方向に移動させる移動手段２８等を備えている。移動手段２８は、ベースプレート１５に固定された支持棒２９と、その支持棒２９に保持され、ベースプレート１５とスライダ２３の間に配置された圧縮コイルバネ３０からなる弾性手段を備えている。ガイドロッド２４の先端には、スライダ２３の抜け止め用のストッパ３２が取り付けられている。基板クランプ手段１７は、基板をベースプレート１５に押し付けて固定する基板用クランプ３４及びボルト３５を備えている。
【００１４】
次に、上記構成の金属マスク保持治具１３による金属マスク保持動作及び真空蒸着動作を説明する。万力等でスライダ２３を、圧縮コイルバネ３０を圧縮させる方向に移動させ、その位置に保持する。次に、金属マスク１１をベースプレート１５上に置き、有効部１１Ａをウインドウ１４に合わせ且つウインドウ１４に対してアライメントする。その状態で、金属マスク１１の一端を固定側マスククランプ２０でベースプレート１５に固定し、他端を、移動側マスククランプ２５でスライダ２３に固定する。その後、万力を開放し、スライダ２３を移動自在とする。これにより、圧縮コイルバネ３０がスライダ２３を外向きに押して移動させ、金属マスク１１に均一なテンションを加える。かくして、金属マスク１１は均一な張力で引っ張られた状態となり、有効部１１Ａの多数のスリットが真っ直ぐで且つ一定ピッチで並んだ状態に保持される。
【００１５】
次に、基板１２を、その蒸着すべき領域を金属マスク１１の有効部１１Ａに対してアライメントを取って、金属マスク１１上に乗せ、基板用クランプ３４でベースプレート１５に固定する。以上により、金属マスク１１が多数のスリットを所定の形状に保持した状態で基板１２の表面に配置されることとなる。その後、金属マスク保持治具１３によって組み合わされた金属マスク１１と基板１２を、そのままの状態で蒸着機にセットし、蒸着を行う。以上により、基板１２の表面に、金属マスク１１の有効部１１Ａのスリットに対応して蒸着が行われ、高精細パターニングが行われる。
【００１６】
なお、上記実施例では、ベースプレートに１個のウインドウを形成しているが、本発明はこの構成に限らず、ベースプレートに複数のウインドウを形成し、且つ金属マスクにも、ベースプレートのウインドウに対応する部分に多数のスリットを形成した有効部を形成し、多面付けする構成としてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明方法及び本発明の治具は、有機ＥＬ素子の製造工程において、真空蒸着に用いる金属マスクをスリットの長手方向に引っ張った状態で基板表面に配置する構成としたことにより、きわめて微細なスリットを微細な間隔に配置した高精細なマスクでも、スリットを真っ直ぐな状態で且つ所定のピッチに保持した状態で基板表面に配置することができ、真空蒸着により高精細なパターンを基板上に形成することができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る金属マスク保持治具の概略平面図
【図２】図１に示す金属マスク保持治具を矢印Ａ−Ａ方向に見た概略端面図
【図３】（ａ）金属マスクの概略平面図
（ｂ）その金属マスクの有効部の一部の概略断面図
【図４】金属マスク保持治具を、金属マスク及び基板を取り付けた状態で示す概略平面図
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視概略断面図
【図６】有機ＥＬ素子の一部を示す概略斜視図
【符号の説明】
１１金属マスク
１１Ａ有効部
１１Ｂ保持部
１１ａスリット
１１ｂ金属部
１１ｃサポート部
１３金属マスク保持治具
１４ウインドウ
１５ベースプレート
１６マスク引張保持手段
１７基板クランプ手段
２０固定側マスククランプ
２３スライダ
２４ガイドロッド
２５移動側マスククランプ
２８移動手段
３０圧縮コイルバネ
３４基板用クランプ

Claims

有機ＥＬ素子製造における真空蒸着工程で用いる真空蒸着用金属マスク保持治具であって、蒸着範囲を規制するウインドウを備えたベースプレートと、多数のスリットを平行に配列した有効部とその両端の保持部とを備えた略矩形状の真空蒸着用金属マスクを、前記有効部を前記ウインドウの上に位置させ且つ前記スリットの長手方向に引っ張った状態で前記ベースプレートの上に位置させるマスク引張保持手段と、前記ベースプレート及び金属マスクの上に配置した基板を前記ベースプレートに固定する基板クランプ手段とを有し、前記マスク引張保持手段が、前記金属マスクの一端の保持部の全幅を前記ベースプレートに押し付けて固定する固定側マスククランプと、前記ウインドウに関して前記固定側マスククランプとは反対側に配置され、前記固定側マスククランプから離れる方向及び近づく方向に移動可能なスライダと、前記ベースプレートに固定され、前記スライダを移動可能に保持したガイドロッドと、前記金属マスクの他端の保持部の全幅を前記スライダに押し付けて固定する移動側マスククランプと、前記固定側マスククランプと移動側マスククランプで保持された金属マスクに所望の張力を付与するよう前記スライダを前記固定側マスククランプから離れる方向に移動させる移動手段とを有し、該移動手段が、前記ベースプレートと前記スライダの間に配置され、該スライダに、前記固定側マスククランプから離れる方向のばね力を作用させる圧縮コイルバネを備えていることを特徴とする真空蒸着用金属マスク保持治具。