JP4662661B2

JP4662661B2 - 有機ｅｌ素子製造に用いる真空蒸着用金属マスク

Info

Publication number: JP4662661B2
Application number: JP2001259521A
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: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP2003068456A

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で用いる真空蒸着用金属マスクに関する。
【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】
本発明者らはかかる問題点を解消すべく鋭意検討の結果、金属マスクを用いた真空蒸着パターニングにおいて、図７に示すように、中央に多数のスリットを形成した有効部８Ａを備え、その両端をスリットのない保持部８Ｂ、８Ｂとした構成の金属マスク８を用い、その金属マスク８を、両端の保持部８Ｂ、８Ｂをつかんで引っ張った状態で治具に保持させ、その表面に基板を配置することで、高精細なスリットでも、そのスリットを形成している多数の細長い金属線部を引き揃えて基板表面に位置させることができ、高精細パターニングが可能であることを見出した。ところが、この構成の金属マスク８にも更に改良すべき点のあることが判明した。すなわち、図７に示す金属マスク８では中央に剛性の低い有効部８Ａが存在するため、取り扱いにくく、わずかな外力が加わったのみでも、変形して不良品となってしまうことがあるという問題が生じた。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決すべくなされたもので、有効部に張力を掛けてセットする構成の金属マスクにおいて、剛性を高くして取り扱いを容易とした金属マスク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と、その両端の保持部とを有する金属マスクの剛性を大きくして取り扱いを容易とするため、有効部の両側の外側に、両端の保持部に連結するように外枠を設け、且つその外枠と保持部との境界に易切断線を形成するという構成としたものである。この構成により、金属マスクの輸送時や治具への取り付け時等の取り扱い時には、外枠が有効部を補強するので、外力から有効部の変形を防ぐことができ、また、治具に取り付け、張力を加えた状態で使用する際には、外枠を易切断線を利用して分離しておくことで、有効部の金属線部に適度な張力を加えて、所定形状に引き揃えておくことができ、高精細パターニングを行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の金属マスクは、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であって、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と、その両端の保持部と、前記有効部の両側の外側に位置し且つ両端の前記保持部に連結された外枠と、前記外枠を前記保持部から分離することができるよう前記外枠と保持部との境界に形成された易切断線を有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記有効部の両側で且つ前記外枠の内側に、両端の保持部を連結するサポート部を設けて有効部を補強することが好ましい。このようにサポート部を設けておくと、金属マスクに張力を付加した時、その張力の一部をサポート部が負担することとなるため、金属マスクに或る程度の大きい張力を加えても、有効部の細い金属線部に過大な張力が加わることを防止でき、金属マスクの破損を防止できると共に金属マスクに加える張力の調整をラフとすることができるという利点が得られる。
【０００９】
有効部に設けている多数の金属線部の断面形状は任意であるが、金属マスクの一方の面側を頂辺とし、他方の面側を底辺とする二等辺台形断面とすることが好ましい。この構成を採用すると、蒸着時に基板表面にターゲットの陰ができることがなく、このため均一な蒸着膜を得ることができる。
【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を示すもので、（ａ）はその金属マスクの概略平面図、（ｂ）は金属マスクの有効部の一部を、拡大して且つスリットに平行方向に見た概略断面図、（ｃ）は金属マスクの易切断線を示す概略断面図、（ｄ）は外枠を除去した後の金属マスクを示す概略平面図である。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、有効部１１Ａの両側の外側に位置し且つ両端の保持部１１Ｂ、１１Ｂに連結された外枠１１Ｃ、１１Ｃ等を備えている。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間に位置する金属線部１１ｂの幅ｄ（最大幅）は４０μｍとしている。金属線部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１（ｂ）に示すように、金属マスクの一方の面側を頂辺とし、他方の面側を底辺とする二等辺台形状として、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することとなり、従って、基板表面にターゲットの陰ができることがなく、このため均一な蒸着膜を得ることができる。
【００１１】
外枠１１Ｃは、有効部１１Ａを補強するために設けたものであり、この外枠１１Ｃ、１１Ｃで有効部１１Ａの両側の保持部１１Ｂ、１１Ｂを連結することで、金属マスク１１の中央部に剛性の極めて小さい有効部１１Ａが存在しているにも関わらず、金属マスク１１全体の剛性を高めることができる。このため、この金属マスク１１を輸送や保管のために取り扱う際、或いは、後述する治具に取り付ける際に、金属マスク１１に不用意に外力が加わっても、金属マスク１１に変形を生じることはほとんどなく、このため、金属マスク１１の取り扱いが容易となる。外枠１１Ｃの幅は、必要な補強効果を確保しうるように定めるものであり、例えば、５〜２０ｍｍ程度に、好ましくは１０ｍｍ程度に選択すればよい。外枠１１Ｃと保持部１１Ｂの境界には、外枠１１Ｃを保持部１１Ｂから容易に分離することができるよう、易切断線１１ｄを形成している。易切断線１１ｄの構成は、外枠１１Ｃを容易に分離可能なものであれば任意であるが、本実施例では、図１（ｃ）に示すように、金属マスク１１の厚みの半分以上に形成した溝１１ｄを用いている。
【００１２】
有効部１１Ａの両側には、外枠１１Ｃの内側に位置するように、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、図１（ｄ）に示すように、外枠を分離した後の金属マスク１１に残るように設けており、有効部１１Ａを補強する効果を有している。すなわち、有効部１１Ａは多数の金属線部１１ｂを備えた構成ではあるが、金属線部１１ｂはきわめて細いため、それにはあまり大きい張力を加えることができず、このため、サポート部１１ｃ、１１ｃが無い場合には、金属マスク１１に加える張力を小さい所定の範囲に調整しなければならないが、サポート部１１ｃ、１１ｃを設けたことにより、そのサポート部１１ｃ、１１ｃが金属マスク１１に加える張力の一部を負担することとなり、かなり大きい張力を加えても支障がなくなる。かくして、金属マスク１１に加える張力をかなりラフに設定することが可能となる。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に張力を加え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。
【００１３】
次に、上記構成の金属マスク１１を取り付けて蒸着に供するための治具（金属マスク保持治具という）を説明する。図２は金属マスク保持治具の概略平面図、図３は図２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４はその金属マスク保持治具に金属マスクを取り付けた状態を示す概略平面図、図５は金属マスク及び基板を取り付けた状態の金属マスク保持治具を図４の矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図である。図２〜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。
【００１４】
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をベースプレート１５に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、スライダ２３に金属マスク１１の他端の保持部１１Ｂを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。
【００１５】
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。図２において、万力等（図示せず）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、図４に示すように、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。なお、これらの動作を行う際、金属マスク１１は両側の外枠１１Ｃ、１１Ｃを有する状態のままであるので、有効部１１Ａが変形するというようなトラブルを回避できる。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に均一な張力を加える。その後、金属マスク１１の両側の外枠１１Ｃを折り曲げて切り離す。これにより、金属マスク保持治具１３に保持された金属マスク１１は、図１（ｄ）に示す状態となり、有効部１１Ａ及びその両側のサポート部１１ｃ、１１ｃに、圧縮コイルバネ３０によるばね力が作用し、有効部１１Ａ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。なお、外枠１１Ｃの分離操作は、万力を開放してスライダ２３を移動自在とする前に行っても良い。
【００１６】
次に、図５に示すように、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。
【００１７】
なお、上記実施例では、スライダ２３を圧縮コイルバネ３０で押して金属マスク１１に張力を付与しているが、この代わりに、引張ばねや板ばねを用いてもよい。また、スライダ２３を移動させるには、ばねを用いる代わりに、ボルト等を用いても良い。更に、金属マスク１１を固定側マスククランプ２０で、ベースプレート１５に固定しているが、この代わりに、スポット溶接等によって固定してもよい。また、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、金属マスクにも１個の有効部を形成しているが、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。また、ベースプレートには複数のウインドウを形成し、金属マスクにはその複数のウインドウを覆う広い領域に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。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の金属マスクは、有効部の両側に分離可能な外枠を形成した構成としたので、取り扱い時に外力によって有効部が変形してしまうということがなく、取り扱いがきわめて容易であり、しかも、有機ＥＬ素子の製造工程において、真空蒸着に用いる際には、外枠を除去した後の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ことで、きわめて微細なスリットを微細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を示すもので、（ａ）はその金属マスクの概略平面図、（ｂ）は金属マスクの有効部の一部を、スリットに平行方向に見た概略断面図、（ｃ）は金属マスクの易切断線を示す概略断面図、（ｄ）は外枠を除去した後の金属マスクを示す概略平面図
【図２】図１に示す金属マスクを保持させる金属マスク保持治具の概略平面図
【図３】図２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４】金属マスク保持治具を、金属マスクを取り付けた状態で示す概略平面図
【図５】金属マスク及び基板を取り付けた状態の金属マスク保持治具を、図４の矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図
【図６】有機ＥＬ素子の一部を示す概略斜視図
【図７】先に開発した金属マスクの概略平面図
【符号の説明】
１１金属マスク
１１Ａ有効部
１１Ｂ保持部
１１Ｃ外枠
１１ａスリット
１１ｂ金属線部
１１ｃサポート部
１１ｄ易切断線
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であって、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と、その両端の保持部と、前記有効部の両側の外側に位置し且つ両端の前記保持部に連結された外枠と、前記外枠を前記保持部から分離することができるよう前記外枠と保持部との境界に形成された易切断線を有する真空蒸着用金属マスク。
前記有効部の両側で且つ前記外枠の内側に、両端の保持部を連結するサポート部を設けて前記有効部を補強していることを特徴とする請求項１記載の真空蒸着用金属マスク。
前記有効部の多数のスリット間に位置する金属線部が、金属マスクの一方の面側を頂辺とし、他方の面側を底辺とする二等辺台形断面を有することを特徴とする請求項１又は２記載の真空蒸着用金属マスク。