JP6502555B2 - 蒸着用マスクの整列方法 - Google Patents

Description

本発明は、蒸着用マスクおよびその整列方法に関する。

有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ）は、正孔注入電極と電子注入電極、そして、これらの間に形成されている有機発光層を含み、アノードから注入される正孔とカソードから注入される電子とが有機発光層で再結合し、消滅しながら光を出す自発光型表示装置である。また、有機発光表示装置は、低い消費電力、高い輝度、広い視野角度および高い反応速度などの高品位特性を示すため、携帯用電子機器の次世代表示装置として注目されている。

有機発光表示装置は、薄膜トランジスタおよび有機発光素子（ＯＬＥＤ、ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）が形成された表示基板を備える有機発光表示パネルを含む。有機発光素子は、アノード、カソードおよび有機発光層を含み、アノードとカソードからそれぞれ注入された正孔および電子が励起子を形成し、励起子が基底状態に遷移しながら発光が行われる。

有機発光表示装置のような平板表示装置において、有機物や電極として使用される金属などは、真空雰囲気で当該物質を蒸着して平板上に薄膜を形成する真空蒸着法を利用する。真空蒸着法は、真空チャンバの内部に有機薄膜を成膜させる基板を位置させ、蒸着ソースユニットを用いて有機物を蒸発または昇華させ、基板に蒸着させる方法で行われる。

蒸着工程は、基板上に形成される所定のパターンに対応して形成された開口領域を含む蒸着用マスクを基板上に整列および付着させ、蒸発されたパターン形成用材料を開口領域を通して基板上に蒸着されるように制御することによって行われる。この蒸着工程において、蒸着用マスクを基板上に誤差なく正位置に整列して付着させることが重要である。

韓国公開特許第２００６−０１３１２７６号公報

しかし、基板が透明基板の場合には、測定装置での測定時、マスクの表面における反射光によって、整列マーク、特に、角度整列マークと基板（およびマスク）との間に明暗差（ｃｏｎｔｒａｓｔ）が小さく、角度整列マークの位置を確認することが難しかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、基板とマスクとの整列誤差が発生することを防止することが可能な、新規かつ改良された蒸着用マスクおよびその整列方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、透明基板にパターンを形成するための蒸着用マスクであって、前記透明基板に形成される基板整列マークと整列できるように貫通形成されたマスク整列マークを有するマスク部材と、前記マスク部材の一面に、前記マスク整列マークに隣接して形成され、表面に凹凸が形成される凹凸領域と、を含む蒸着用マスクが提供される。

前記凹凸領域は、入射する光を乱反射させてもよい。

前記凹凸領域は、乱反射物質でコーティングされてもよい。

前記凹凸領域は、蒸着用マスクの一面より低い高さに形成されてもよい。

前記凹凸領域は、ハーフエッチングで形成されてもよい。

前記マスク整列マークと前記凹凸領域との間に形成され、表面が平坦な平坦領域をさらに含んでもよい。

前記平坦領域は、前記マスク整列マークの周辺に沿って形成されてもよい。

前記平坦領域は、入射する光を反射させてもよい。

前記平坦領域は、光反射物質でコーティングされてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、一面に基板整列マークおよび前記基板整列マークに隣接形成された角度整列マークが形成された透明基板を用意するステップと、前記透明基板に形成される前記基板整列マークと整列できるように貫通形成されたマスク整列マークを有するマスク部材と、前記マスク部材の一面に、前記マスク整列マークに隣接して形成され、表面に凹凸が形成される凹凸領域とを含む蒸着用マスクを、前記凹凸領域が前記透明基板に対向するように透明基板上に配置するステップと、前記基板整列マークと前記マスク整列マークとを予め設定された位置で整列する位置整列ステップと、前記角度整列マークが前記凹凸領域と重なりながら、予め設定された位置に配置されるように、前記角度整列マークを整列する角度整列ステップと、を含むマスク整列方法が提供される。

前記位置整列ステップまたは前記角度整列ステップは、凹凸領域に対向するように配置された測定装置で整列状態を測定した後、透明基板または蒸着用マスクの整列位置を調整してもよい。

前記測定装置は、ＣＣＤカメラが装着された測定装置であってもよい。

以上説明したように本発明によれば、基板とマスクとの整列誤差が発生することを防止することが可能である。

本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクおよび基板整列方法を示す概略斜視図である。 図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿って示す概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクと透明基板とを整列したことを測定装置で測定した平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクと透明基板とを整列したことを測定装置で測定した平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクと透明基板とを整列したことを測定装置で測定した平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクおよび基板整列方法を示す概略概念図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクと透明基板とを整列し、整列マークを撮影した後、整列マークの認識率を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明にかかる蒸着用マスクおよびその整列方法に関して具体的に説明する。しかし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現され、単に、本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供させるものである。図面上において、同一の符号は同一の要素を指し示す。

図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする時、これは、他の部分の「直上に」ある場合だけでなく、その中間にさらに別の部分がある場合も含む。

また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。さらに、明細書全体において、「〜上に」とは、対象部分の上または下に位置することを意味するもので、必ずしも重力方向を基準として上側に位置することを意味するものではない。

図１は、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクおよび基板整列方法を示す概略斜視図であり、図２は、図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿って示す概略断面図である。

図１および図２を参照すれば、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスク１００は、透明基板２００にパターンを形成するためのマスクであって、マスク部材１０５と、凹凸領域１３０とを含んで構成される。

透明基板２００は、有機発光表示装置を形成するための基板であり、透明基板２００の上に透明バリア膜２１０がさらに形成できる。透明基板２００は、フレキシブルな素材で形成できる。図１に示していないが、透明バリア膜２１０の上には、アノード電極として機能する第１電極層が形成され、この第１電極層上に有機発光層が形成され、有機発光層上に、カソード電極として機能する第２電極層が形成される。

第１電極層は、透明基板２００上に真空蒸着やスパッタリングにより所定のパターンを有するように形成でき、第２電極層は、第１電極層と有機発光層が形成された後、真空蒸着などにより所定のパターンに成形できる。また、有機発光層は、蒸着、スピンコーティング、インクジェットプリンティングなどにより形成できる。有機発光層は、少なくとも発光層を含む多重積層膜の構造を有することが好ましく、例えば、第２電極層と有機発光層との間に電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）が配置され得、第１電極層と有機発光層との間に正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）が配置され得、また、第１電極層と正孔輸送層との間に正孔注入層（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）が配置されてもよいし、第２電極層と電子輸送層との間に電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）が配置されてもよいし、このような多重膜構造によってより円滑に正孔および電子が有機発光層内に輸送できる。

このような構成を有する有機発光表示装置を製造するにあたり、蒸着方法を採用する工程では、所定パターンの電極層および有機発光層の形成のために、各パターンに対応するように開口領域１５０が形成された蒸着用マスク１００が使用される。蒸着用マスクは、真空吸着手段やマグネットユニットのようなマスク支持手段を通して透明基板２００と密着して配置される。

所望の位置に正確に前記パターンを形成するために、蒸着用マスク１００と透明基板２００とを予め設定された位置に正確に位置させる。図１では、Ａ線が蒸着用マスク１００と透明基板２００とを整列するための整列線である。整列のために、透明基板２００の一面には、基板整列マーク２３０と角度整列マーク２２０とが形成されている。基板整列マーク２３０は、マスクとの整列状態を確認するための標識であって、後述するマスク整列マーク１１０と整合するか否かを判断するための手段である。本実施形態では、十字（＋）状に形成されたが、これに限定されるものではなく、多様な形態の図形に形成できる。

角度整列マーク２２０は、基板整列マーク２３０とマスク整列マーク１１０とが一致しても、基板の角度が所定の基準からずれたまま置かれることがあるため、基板のずれを防止するための手段であって、基板整列マーク２３０に隣接して形成される。本実施形態では、四角形状に形成されたが、これに限定されるものではなく、多様な形態の図形に形成できる。基板整列マーク２３０とマスク整列マーク１１０は隣接して形成されるが、所定距離離隔して形成される。

マスク部材１０５は、蒸着しようとする対象物のパターンに対応するように形成された開口領域１５０を含む板状部材であり、マスク部材１０５の材質は、金属や合金のような金属素材、機能性ポリマー、またはポリマーと金属との混合物であり得る。開口領域１５０は、蒸着用マスク１００を貫通して形成された複数のスリット（ｓｌｉｔ）を含むことができる。開口領域１５０は、第１電極層、有機発光層および第２電極層に対応する形態のパターンであり得る。

マスク整列マーク１１０は、透明基板２００と蒸着用マスク１００とを整列させるようにする標識であって、マスク部材１０５を貫通して開口領域として形成される。マスク整列マーク１１０の形状は、本実施形態では円形からなるが、これに限定するものではなく、三角形、四角形などの多様な形態の多角形で構成できる。マスク整列マーク１１０と基板整列マーク２３０とを整列する時、マスク整列マーク１１０の領域上に基板整列マーク２３０が位置できるように、マスク整列マーク１１０の面積は、基板整列マーク２３０の面積より大きく形成されることが好ましい。そして、透明基板２００との精密な整列のために、マスク整列マーク１１０は、マスク部材１０５の外郭に２つ以上形成されることが好ましい。

マスク部材１０５の一面に、マスク整列マーク１１０に隣接して形成され、表面に凹凸が形成される凹凸領域１３０が形成される。凹凸領域１３０は、図２に示されているように、複数の尾根と谷が繰り返される屈曲した表面を有する。この特徴により、凹凸領域１３０は、入射する光を乱反射させることができる。測定装置３００での測定時、測定装置から入射する光を乱反射させることにより、凹凸領域１３０は周辺より暗くなる。角度整列マーク２２０が凹凸領域１３０でない領域に配置されると、蒸着用マスク１００の表面で反射する光によって角度整列マーク２２０を認識することが難しい。つまり、測定装置３００から入射する光が凹凸領域１３０で反射することを防止し、凹凸領域１３０上に配置された透明基板２００の角度整列マーク２２０が、反射光によって測定装置３００で認識されないことを防止することができる。

図３〜図５は、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクと透明基板とを整列したことを測定装置で測定した平面図である。図３（ｂ）および図４（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクをＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを撮影した写真である。

図３に示されているように、凹凸領域１３１は、マスク整列マーク１１０の周辺に、マスク整列マーク１１０と離隔して１つ以上に分割されて形成されてもよいし、図３および図４に示されているように、マスク整列マーク１１０と離隔してその周辺を囲むように形成されてもよい。本実施形態では、凹凸領域１３０の全体形状が楕円形状に形成されたが、これに限定されるものではなく、多様な形状に形成できる。角度整列マーク２２０が凹凸領域１３０内に位置して容易に区別できるように、凹凸領域１３０の面積は、角度整列マーク２２０の面積より大きく形成されることが好ましい。

凹凸領域１３０は、蒸着用マスク１００の表面の一部を切り取り、蒸着用マスク１００の一面より低い高さに形成できる。この時、凹凸領域１３０は、ハーフエッチング、レーザ、フォトリソグラフィ工程、サンドブラスト工程などのような多様な工程の中から選択して形成することができる。凹凸領域１３０が蒸着用マスク１００の一面より低い高さに形成される場合、蒸着用マスク１００と透明基板２００とが密着しても、凹凸領域１３０が損傷しない。

凹凸領域１３０は、光の波長と物質の分子粒子との反応により光を乱反射可能な乱反射物質でコーティングされ得、この場合、より効果的に入射する光を乱反射することができる。

マスク整列マーク１１０と凹凸領域１３０との間に形成され、表面が平坦な平坦領域１２０がさらに形成できる。平坦領域１２０は、入射する光を反射させることができる。マスク整列マーク１１０は開口していて、基板方向で入射する光が透過するのに対し、平坦領域１２０は、基板方向で入射する光が反射するため、測定装置３００で測定する場合、マスク整列マーク１１０は明度が低く表示され、平坦領域１２０は明度が高く表示される。このように、マスク整列マーク１１０と平坦領域１２０との明暗差が顕著になり、マスク整列マーク１１０の識別を容易にする。この原理により、平坦領域１２０は凹凸領域１３０との明暗差を作り、マスク整列マーク１１０と凹凸領域１３０の区分を容易にすることができる。

平坦領域１２０は、マスク整列マーク１１０の識別を容易にするために、マスク整列マーク１１０の境界に沿って形成でき、光の波長と物質の分子粒子との反応により入射する光を反射させる光反射物質でコーティングされて形成できる。

図３に示されているように、凹凸領域１３１がマスク整列マーク１１０の周辺に１つ以上に分割されて形成された場合には、平坦領域１２１は、マスク整列マーク１１０の境界を囲んで形成され、凹凸領域１３１とマスク整列マーク１１０との間を離隔させることができ、図４および図５に示されているように、平坦領域１２２、１２３がマスク整列マーク１１０の境界を囲んで形成されるが、凹凸領域１３２、１３３内部の一部領域に形成されてもよい。

平坦領域１２０は、本実施形態では、マスク整列マーク１１０を囲む全体的な形状が四角形１２２（図４参照）および円形１２３（図５参照）に形成されたことを例示したが、これに限定されるものではなく、マスク整列マーク１１０を囲みながら、マスク整列マーク１１０と凹凸領域１３１、１３２を離隔させることが可能な形状の中から多様に変形できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクの使用および整列方法について説明する。

図６は、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクおよび基板整列方法を示す概略概念図である。

図１および図６を参照すれば、一面Ｓ１に基板整列マーク２３０および基板整列マーク２３０に隣接形成された角度整列マーク２２０が形成された透明基板２００を用意した後、透明基板２００を基板支持部材（図示せず）上に載置させる。基板整列マーク２３０および隣接形成された角度整列マーク２２０の特徴は、先に説明したとおりである。

透明基板２００上に、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスク１００を配置し、マスク支持手段を通して透明基板２００と蒸着用マスク１００とを密着させる。この時、凹凸領域１３０が形成された蒸着用マスク１００の一面Ｓ２を透明基板２００と向き合うように配置する。

その後、基板整列マーク２３０とマスク整列マーク１１０とを予め設定された位置に置かれるように整列させる。この時、凹凸領域１３０に対向するように配置された測定装置３００で整列状態を測定し、基板整列マーク２３０とマスク整列マーク１１０との位置を確認する。予め設定された位置とは、ＣＣＤカメラが装着された測定装置３００に予め入力された位置であって、例えば、図３〜図５に示された基準線３１０、３１５、３２０に相当できる。縦基準線３１０と横基準線３１５とが交差する中心部に十字状の基板整列マーク２３０の中心部が位置するようにし、円形中心線３２０は、円形のマスク整列マーク１１０と同一の大きさに形成され、マスク整列マーク１１０と一致するように位置させることができる（便宜上、図面には一致しないように示す）。前記基準線３１０、３１５、３２０の形状は、例示的なものであり、整列マークの色、形状などに応じて多様な形状に形成できる。

測定装置に装着されたＣＣＤカメラで撮影する時、ＣＣＤカメラから入射する光は、開口した領域である蒸着用マスク１００のマスク整列マーク１１０を通過して明度が低く表示されるのに対し、入射する光が平坦領域１２０では反射して明度が高くなる。マスク整列マーク１１０と平坦領域１２０との明暗差が顕著になり、マスク整列マーク１１０を容易に識別することができ、蒸着用マスク１００が所望の位置に置かれているか否かを把握することができる。また、マスク整列マーク１１０の中央に位置する基板整列マーク２３０は、入射する光を反射させて明度が高いため、容易に識別することができる。基板整列マーク２３０またはマスク整列マーク１１０が予め設定された位置に配置されない場合、基板支持部材を移動させたり、マスク駆動部材（図示せず）を通して透明基板２００または蒸着用マスク１００を移動させ、予め設定された位置に配置されるように移動させる。

その後、角度整列マーク２２０が凹凸領域１３０と重なりながら、予め設定された位置に配置されるように、角度整列マーク２２０を整列させる。この時、凹凸領域１３０に対向するように配置された測定装置３００で整列状態を測定し、角度整列マーク２２０と凹凸領域１３０の位置を確認する。予め設定された位置とは、ＣＣＤカメラが装着された測定装置３００に入力された位置であって、例えば、図３〜図５に示された縦基準線３１０に相当できる。縦基準線３１０に合うように基板整列マーク２３０と角度整列マーク２２０とが全て整列するようにし、透明基板２００が蒸着用マスク１００とずれて配置されることを防止することができる。角度整列マーク２２０が予め設定された位置に配置されない場合、基板支持部材を移動させたり、マスク駆動部材を通して透明基板２００または蒸着用マスク１００を移動させ、予め設定された位置に配置されるように移動させる。

測定装置に装着されたＣＣＤカメラで撮影する時、ＣＣＤカメラから入射する光は、凹凸領域１３０では乱反射して明度が低く、凹凸領域１３０に隣接した平坦領域１２０では反射して明度が高く、凹凸領域１３０と平坦領域１２０とにおける明度差が顕著になる。凹凸領域１３０での明度が低く、凹凸領域１３０に角度整列マーク２２０を位置させる場合、角度整列マーク２２０を容易に認識することができる。

この方法により、透明基板２００と蒸着用マスク１００とを整列した後、有機物質を蒸着する工程を行う。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクの使用および整列方法の効果について説明する。

図７は、本発明の一実施形態にかかる蒸着用マスクと透明基板とを整列し、整列マークを撮影した後、整列マークの認識率を示すグラフである。

認識率は、透明基板２００に形成された整列マーク２２０、２３０およびマスク整列マーク１１０の形状に対するイメージを測定装置に格納した後、格納されたイメージの形状と測定装置で実際に測定される形状とがどれだけ重なるか、つまり、形状の全体面積に対する重なる面積の比率を示す。つまり、格納されたイメージの形状と実際に測定された形状とが完璧に重なると１００％、全く重ならなければ０％に相当する。実験的に認識率が９５％以上になることが好ましい。

図７の実験例１は、図３に示されているように形成された蒸着用マスクを用いて整列した後の整列マーク認識率であり、実験例２は、図４に示されているように形成された蒸着用マスクを用いて整列した後の整列マーク認識率である。比較例１の蒸着用マスクは、実験例１のような形状に形成されたが、凹凸領域が備えられていない。比較例２の蒸着用マスクは、実験例２のような形状に形成されたが、凹凸領域が備えられていない。そして、各実験例および比較例の蒸着用マスクは、マスクあたり、いずれも２個ずつのマスク整列マーク１１０を備え、マスク整列マーク１１０に対応して、それぞれ基板整列マーク２３０、角度整列マーク２２０、凹凸領域１３０、平坦領域１２０などを有する。２個のマスク整列マーク１１０をそれぞれ２つの測定装置３００を通して測定するが、図７にそれぞれＣ１およびＣ２として示した。

比較例１および比較例２は、実験回数に応じて認識率が８８〜９６％の分布を示しているのに対し、実験例１および実験例２は、いずれも９６％以上の認識率を示すことが分かる。凹凸領域で入射する光を乱反射することにより、本発明の実施形態のように形成された蒸着用マスクの整列マーク認識率がより高いことが分かる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、基板およびマスクに形成された整列マークの認識率を高め、マスクの整列誤差が発生することを防止することができる。これにより、有機発光表示装置の不良率を低減し、製造費用を節減させることができる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００：マスク
１１０：マスク整列マーク
１２０、１２１、１２２、１２３：平坦領域
１３０、１３１、１３２、１３３：凹凸領域
２００：透明基板
２１０：透明バリア膜
２２０：角度整列マーク
２３０：基板整列マーク

Claims (7)

1. 一面に基板整列マークおよび前記基板整列マークに隣接形成された角度整列マークが形成された透明基板を用意するステップと、
   前記透明基板に形成される前記基板整列マークと整列できるように貫通形成されたマスク整列マークを有するマスク部材と、前記マスク部材の一面に、前記マスク整列マークに隣接して形成され、表面に凹凸が形成される凹凸領域とを含む蒸着用マスクを、前記凹凸領域が前記透明基板に対向するように透明基板上に配置するステップと、
   前記基板整列マークと前記マスク整列マークとを予め設定された位置で整列する位置整列ステップと、
   前記角度整列マークが前記凹凸領域と重なりながら、予め設定された位置に配置されるように、前記角度整列マークを整列する角度整列ステップと、を含むことを特徴とするマスク整列方法。
2. 前記位置整列ステップまたは前記角度整列ステップは、
   凹凸領域に対向するように配置された測定装置で整列状態を測定した後、透明基板または蒸着用マスクの整列位置を調整することを特徴とする請求項１に記載のマスク整列方法。
3. 前記測定装置は、ＣＣＤカメラが装着された測定装置であることを特徴とする請求項２に記載のマスク整列方法。
4. 前記凹凸領域は、入射する光を乱反射させることを特徴とする請求項１に記載のマスク整列方法。
5. 前記凹凸領域は、乱反射物質でコーティングされることを特徴とする請求項４に記載のマスク整列方法。
6. 前記凹凸領域は、蒸着用マスクの一面より低い高さに形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のマスク整列方法。
7. 前記凹凸領域は、ハーフエッチングで形成されることを特徴とする請求項６に記載のマスク整列方法。