JP4844046B2 - フレーム - Google Patents

Description

この発明は、フレームに係り、特にパターン転写を行うためのマスクの下部に配置されてこのマスクを補強するフレームに関する。

従来より、プラズマＣＶＤ等の薄膜形成法により複数の薄膜を積層形成してＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子等を形成する際には、所定の開口パターンを有する薄板状のマスクが用いられている。例えば、枠形状のフレーム上に支持されたマスクを基板の下面に当接させると共に、マスクの下方からマスクの開口を通して成膜処理することにより、基板の下面上に所定パターンを有する薄膜を形成することができる。
ところが、このような成膜処理の際にマスクが高温の環境に晒されるため、マスクの熱膨張を無視することができなくなり、このときマスクの上部には基板が当接しているため、熱膨張したマスクが下方に撓むこととなる。このようなマスクの撓みが発生すると、精度よくパターンを転写することが困難になってしまう。

そこで、例えば特許文献１に開示されている薄膜形成方法では、マスクを支持するフレームの一端部を固定物に固定すると共にフレームの他端部に張力付与手段を取り付け、張力付与手段によりフレームを介してマスクに張力を付与してマスクを側方に引っ張ることによりマスクの撓みを抑制することが提案されている。

特開２０００−１６０３２３号公報

しかしながら、特許文献１のように張力付与手段を設けると、構成が複雑になるだけでなく、マスクを基板の下面に当接させて配置する度ごとに、張力付与手段を操作してマスクに付与する張力を調整する必要があるという問題があった。

また、上述のような張力付与手段を設けずに、枠形状のフレーム内部に形成された開口にリブ部材を架け渡し、このリブ部材をマスクの下面に当接させてマスクを支持することにより、マスクの下方への撓みを抑制することが考えられている。
ところが、このリブ部材も、成膜処理を行う際に高温の環境に晒されて熱膨張し、このときリブ部材の上部にマスクを介して基板が当接しているため、リブ部材もマスクと同様に下方に撓むこととなる。したがって、このようなリブ部材付きのフレームを用いてもマスクの撓みが抑制されないという問題があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、マスクの撓みを抑制することができるフレームを提供することを目的とする。

この発明に係るフレームは、枠形状に形成されてその内部に開口を有する枠部材とこの枠部材の開口に架け渡されるリブ部材とを有すると共に、所定の開口パターンを有する薄膜形成法により薄膜を形成する際に用いられるマスクの下部に配置されてこのマスクの下面を支持することによりマスクを補強するフレームにおいて、リブ部材が熱膨張により下方へ撓むことを防止するための撓み防止手段を備え、撓み防止手段は、リブ部材の上面に切り込みを形成することによって、熱膨張によりリブ部材を上方に向かって突出するように湾曲変形させるものである。

また、撓み防止手段として、リブ部材を互いに熱膨張係数の異なる複数の層から形成することにより、熱膨張によりリブ部材を上方に向かって突出するように湾曲変形させることができる。

なお、枠部材とリブ部材を互いに一体に形成することができる。
また、複数のリブ部材を備えることもでき、このとき、それぞれのリブ部材に対応して撓み防止手段を備えることが好ましい。

この発明によれば、マスクの撓みを抑制することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、各図面はそれぞれの構成を模式的に示したものであり、大きさや熱さの比等は実際とは異なる。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るフレームを示す。このフレームは、プラズマＣＶＤ等の薄膜形成法により複数の薄膜を積層形成してＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子等を形成する際に用いられるマスクを支持するためのものである。このマスクは、矩形の枠形状に形成された枠部材１を有し、枠部材１の内部に開口２が形成されている。また、枠部材１の開口２の中間部には、この開口２を横切るようにリブ部材３が架け渡されている。
図２に示されるように、リブ部材３は、枠部材１に対し上方に向かって突出するアーチ形状に形成されたアーチ部４とこのアーチ部４の両端部にそれぞれ配置された一対の固定部５とを有しており、それぞれの固定部５が枠部材１に固定されている。

このような構成を有するフレーム上に、所定の開口パターンを有するマスク６が載置されると共に、図２に破線矢印で示されるように、成膜処理室の天井面７に配置された基板８に向かってフレームによりマスク６を押し上げてマスク６の上面を基板８下面の被成膜面に当接させ、その状態でフレームを保持する。なお、このときフレームの枠部材１はマスク６の周縁部に対向し、リブ部材３はマスク６下面の中間部に当接しており、リブ部材３はマスク６の開口パターンの転写を妨げない位置に配置されている。

ここで、フレームのリブ部材３は、上方に向かって突出したアーチ形状を有するため、成膜処理の際に高温の環境に晒されて熱膨張をしても下方へ撓むことはない。
また、リブ部材３のアーチ部４上面がマスク６の下面に当接し、リブ部材３からマスク６に対してこのマスク６を上方に向かって押し上げる力、すなわちマスク６を基板８の下面に押し付けようとする力が働くため、成膜処理時にマスク６が熱膨張して下方に撓もうとしても、マスク６がリブ部材３を介してフレームにより支持され、これによりマスク６の下方への撓みを抑制することができる。
したがって、精度よくパターンを転写することが可能となる。

なお、フレームを構成する枠部材１及びリブ部材３は、ＳＵＳ、インバー、コバール、アルミナ及びＳｉＯ_２等の材料から形成することができる。
マスク６もフレームと同様の材料から形成することができるが、特に、熱膨張係数の小さい材料からマスク６を形成すれば、熱膨張による変形を小さく抑えることが可能となる。

実施の形態２．
次に図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、この発明の実施の形態２に係るフレームを説明する。このフレームは、実施の形態１に係るフレームにおいて、アーチ形状のリブ部材３の代わりに、その上面に複数の切り込み１１を有するリブ部材１２を備えたものである。図３（ａ）に示されるように、リブ部材１２は、平坦な上面及び下面を有すると共に、リブ部材１２の上面にはその中間部に複数の切り込み１１が互いに間隔をあけて形成されている。なお、図３（ａ）では、常温時のリブ部材１２を示している。

このリブ部材１２が成膜処理時に高温の環境に晒されて熱膨張すると、図３（ｂ）に示されるように、その上面の切り込み１１が開いてリブ部材１２は上反りする。すなわちリブ部材１２は枠部材１に対し上方に向かって突出するように湾曲変形し、これにより実施の形態１と同様に、リブ部材１２の下方への撓みを防止することができる。
したがって、このフレーム上に支持されるマスク６が熱膨張により下方に撓もうとしても、マスク６がリブ部材１２を介してフレームにより支持され、これによりマスク６の下方への撓みが抑制される。

なお、リブ部材１２上面の中間部のみに複数の切り込み１１が形成されていたが、その代わりに、リブ部材１２の上面全体にわたって複数の切り込み１１が形成されていてもよい。

実施の形態３．
次に図４（ａ）及び（ｂ）を参照して、この発明の実施の形態３に係るフレームを説明する。このフレームは、実施の形態１に係るフレームにおいて、アーチ形状のリブ部材３の代わりに、互いに熱膨張係数の異なる第１の層２１及び第２の層２２を有するリブ部材２３を備えたものである。図４（ａ）に示されるように、リブ部材２３は、上下方向に互いに一体に形成された第１の層２１及び第２の層２２からなり、平坦な上面及び下面を有している。また、第１の層２１がマスク６側の上部に配置されると共に第２の層２２がマスク６とは反対側の下部に配置され、第１の層２１は第２の層２２よりも大きい熱膨張係数を有している。なお、図４（ａ）では、常温時のリブ部材２３を示している。

このリブ部材２３が成膜処理時に高温の環境に晒されて熱膨張すると、図４（ｂ）に示されるように、第１の層２１及び第２の層２２の熱膨張係数の差に起因して、リブ部材２３は上反りする。すなわちリブ部材２３は枠部材１に対し上方に向かって突出するように湾曲変形し、これにより実施の形態１と同様に、リブ部材２３の下方への撓みを防止することができる。
したがって、このフレーム上に支持されるマスク６が熱膨張により下方に撓もうとしても、マスク６がリブ部材２３を介してフレームにより支持され、これによりマスク６の下方への撓みが抑制される。

なお、例えば、第１の層２１をＳＵＳから形成し、第２の層２２を第１の層２１よりも小さい熱膨張係数を有するインバーから形成することができる。また、これらの材料に限定されず、第１の層２１が第２の層２２より大きい熱膨張係数を有して、熱膨張時にこのリブ部材２３が上反りするように構成できるものであれば、各種の材料から第１の層２１及び第２の層２２を形成することができる。
また、リブ部材２３は２つの層から形成されていたが、互いに異なる熱膨張係数を有する３つ以上の層を互いに一体にしてリブ部材を形成することもできる。例えば、マスク６に近い側の層ほど大きい熱膨張係数を有するように配置してリブ部材を形成すれば、熱膨張時に上反りするように構成される。

実施の形態４．
次に図５及び６を参照して、この発明の実施の形態４に係るフレームを説明する。このフレームは、実施の形態１に係るフレームにおいて、互いに一体に形成された枠部材１及びリブ部材３の代わりに、互いに別体に形成された枠部材３１及びリブ部材３２を備え、枠部材３１のリブ部材３２との接続部分に逃がし部３３を形成したものである。ここで、リブ部材３２は平坦な上面及び下面を有している。また、枠部材３１にはリブ部材３２の両端部が接続される部分にそれぞれ凹状に切り欠かれた逃がし部３３が形成されている。これら一対の逃がし部３３にリブ部材３２の両端部をそれぞれ挿入すると、リブ部材３２のそれぞれの端部が対応する逃がし部３３内に遊嵌されると共にその逃がし部３３の底面により支持され、リブ部材３２が枠部材３１の開口３４に架け渡される。

このフレームでは、成膜処理時に高温の環境に晒されてリブ部材３２が熱膨張しても、リブ部材３２の両端部はそれぞれ対応する逃がし部３３内に遊嵌されているため、これらの逃がし部３３でリブ部材３２の熱膨張が逃がされることによりリブ部材３２が枠部材３１に対し突っ張って撓むこともなく、これにより実施の形態１と同様に、リブ部材３２の下方への撓みを防止することができる。
したがって、このフレーム上に支持されるマスク６が熱膨張により下方に撓もうとしても、マスク６の下面にフレームのリブ部材３２及び枠部材３１が当接してマスク６が支持され、これによりマスク６の下方への撓みが抑制される。

実施の形態５．
次に図７を参照して、この発明の実施の形態５に係るフレームを説明する。このフレームは、実施の形態４に係るフレームにおいて、直線状に延びるリブ部材３２の代わりに、アーチ形状に形成されたリブ部材４１を備えたものである。このリブ部材４１は、枠部材３１に対し上方に向かって突出するアーチ形状に形成されたアーチ部４２とこのアーチ部４２の両端部にそれぞれ配置された一対の支持部４３とを有しており、それぞれの支持部４３が枠部材３１の対応する逃がし部３３内に遊嵌され支持されている。

このように構成にすれば、逃がし部３３でリブ部材４１の熱膨張が逃がされるだけでなく、リブ部材４１が上方へ突出したアーチ形状を有することによりこのリブ部材４１の熱膨張による下方への撓みが確実に防止される。
また、リブ部材４１のアーチ部４２上面がマスク６の下面に当接してマスク６に押し上げ力が働くため、マスク６の下方への撓みをさらに抑制することができる。

なお、上述の実施の形態１〜３では、１つのリブ部材３，１２，２３を有する場合について説明したが、図８に示されるように、枠部材１の開口２に架け渡された２つのリブ部材３，１２，２３を有することもできる。また、３つ以上のリブ部材３，１２，２３を有していてもよい。
同様に、上述の実施の形態４及び５においても、図９に示されるように、枠部材３１の開口３４に架け渡された２つのリブ部材３２，４１を有することもでき、このとき２つのリブ部材３２，４１の両端部が接続される枠部材３１の部分にそれぞれ逃がし部３３を設けることが好ましい。また、３つ以上のリブ部材３２，４１を有していてもよい。

また、実施の形態１〜３において、図１０に示されるように、枠部材１の開口２に対して十字形状に架け渡されるリブ部材５１や、その他各種の形状に架け渡されるリブ部材を用いることもできる。
同様に、実施の形態４及び５においても、枠部材３１の開口３４に対して十字形状やその他各種の形状に架け渡されるリブ部材を用いることができる。
なお、リブ部材はマスク６の開口パターンの転写を妨げないような配置、形状及び寸法等を有することが好ましい。

この発明の実施の形態１に係るフレームを示す平面図である。 図１のフレームによりマスクを支持した状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係るフレームを示し、（ａ）は常温時の状態を示す断面図であり、（ｂ）は熱膨張時の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係るフレームを示し、（ａ）は常温時の状態を示す断面図であり、（ｂ）は熱膨張時の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係るフレームを示す平面図である。 この発明の実施の形態４に係るフレームを示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係るフレームを示す断面図である。 この発明の他の実施の形態に係るフレームを示す平面図である。 この発明のさらに他の実施の形態に係るフレームを示す平面図である。 この発明の他の実施の形態に係るフレームを示す平面図である。

符号の説明

１，３１ 枠部材、２，３４ 開口、３，１２，２３，３２，４１、５１ リブ部材、４，４２ アーチ部、５ 固定部、６ マスク、７ 天井面、８ 基板、１１ 切り込み、２１ 第１の層、２２ 第２の層、３３ 逃がし部、４３ 支持部。

Claims (4)

1. 枠形状に形成されてその内部に開口を有する枠部材とこの枠部材の開口に架け渡されるリブ部材とを有すると共に、所定の開口パターンを有する薄膜形成法により薄膜を形成する際に用いられるマスクの下部に配置されて該マスクの下面を支持することにより前記マスクを補強するフレームにおいて、
   前記リブ部材が熱膨張により下方へ撓むことを防止するための撓み防止手段
   を備え、
   前記撓み防止手段は、前記リブ部材の上面に切り込みを形成することによって、熱膨張により前記リブ部材を上方に向かって突出するように湾曲変形させるものであることを特徴とするフレーム。
2. 前記撓み防止手段は、前記リブ部材を、互いに熱膨張係数の異なる複数の層から形成し、前記マスクに近い側の層ほど大きい熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１に記載のフレーム。
3. 前記枠部材と前記リブ部材とは互いに一体に形成されている請求項１または２に記載のフレーム。
4. 複数の前記リブ部材を備え、それぞれの前記リブ部材に対応して前記撓み防止手段を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレーム。

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