WO2013089138A1 - 蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法 - Google Patents

蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法 Download PDF

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deposition mask
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vapor deposition
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重人 杉本
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株式会社ブイ・テクノロジー
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10Deposition of organic active material
    • H10K71/16Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
    • H10K71/166Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using selective deposition, e.g. using a mask

Definitions

  • the present invention relates to an evaporation mask for forming a plurality of thin film patterns on a substrate by arranging them at a constant arrangement pitch, and in particular, a high-definition thin film pattern can be formed by a single evaporation even for a large substrate.
  • the present invention relates to a vapor deposition mask and a method for manufacturing the vapor deposition mask.
  • the other vapor deposition mask is a metal mask made of a ferromagnetic material having substantially the same area as the substrate, and is disposed on the other surface side of the glass substrate in a state of being in close contact with the glass substrate so as to cover one surface of the glass substrate. It was fixed by the magnetic force generated by the electromagnet (see, for example, Patent Document 2).
  • the vapor deposition mask described in Patent Document 2 is used in close contact with the substrate surface by an electromagnet, there is an advantage that a high-definition thin film pattern can be formed on a small substrate, For example, in the case of a large substrate having a size of 1 m or more on one side, the vapor deposition mask 1 is also enlarged accordingly, and the dimensional deviation due to thermal expansion becomes large, which makes it difficult to form a high-definition thin film pattern. .
  • the present invention addresses such problems and provides an evaporation mask capable of forming a high-definition thin film pattern by one evaporation even on a large substrate and an evaporation mask manufacturing method.
  • a vapor deposition mask is a vapor deposition mask for forming a plurality of thin film patterns on a substrate by arranging them at a constant arrangement pitch, and has the same area as the substrate.
  • a holding member made of a magnetic metal plate provided with a plurality of through-openings having a size and shape larger than the opening pattern, and the holding member has a thermal expansion coefficient of less than 6 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. It is characterized by being.
  • one surface of a resin film that transmits visible light having the same area as the substrate and arranged in the same arrangement pitch as the arrangement pitch of the thin film pattern to form a plurality of opening patterns having the same dimensions as the thin film pattern
  • a holding member made of a magnetic metal plate having a thermal expansion coefficient of less than 6 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. provided with a plurality of through-openings having a dimension and shape larger than the opening pattern corresponding to the opening pattern is closely contacted, The film is held by the holding member.
  • the holding member includes a plurality of unit holding members having a smaller area than the film, and the plurality of unit holding members are arranged such that the through openings are arranged at the same arrangement pitch as the opening pattern of the film. Is preferably in close contact with one side of the film. More preferably, the holding member is an invar.
  • the vapor deposition mask manufacturing method is a vapor deposition mask manufacturing method for forming a film by arranging a plurality of thin film patterns on a substrate at a constant arrangement pitch, and has a thermal expansion coefficient of 6 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the electromagnetic A third step of adhering the holding member by the magnetic force of a stone to bring the film into close contact with the reference substrate surface; and a portion of the film corresponding to the reference pattern in the plurality of through openings of the holding member.
  • the holding member includes a plurality of unit holding members having an area smaller than that of the film, and the second step includes arranging the plurality of unit holding members at the same arrangement pitch as the arrangement pitch of the thin film patterns. It is desirable to be in close contact with one side of the film so that they are lined up. More preferably, the holding member is an invar.
  • a film in which an opening pattern having the same dimension and shape as the thin film pattern is formed at the same arrangement pitch as the thin film pattern to be formed has a heat coefficient higher than that of a general metal member. Since the holding member formed of a magnetic metal plate having a small expansion coefficient and having a through-opening having a dimension and shape larger than the opening pattern is in close contact, even if the holding member has a larger shape corresponding to a large substrate It is possible to suppress thermal deformation of the holding member. Therefore, unlike the prior art, a high-definition thin film pattern can be formed on a large substrate by a single vapor deposition.
  • the second magnetic chuck is installed on the holding member. Since the deposition mask completed by attracting the holding member with the second magnetic chuck is transferred from the first magnetic chuck to the second magnetic chuck, the shape and position of the opening pattern can be maintained. it can. Therefore, a high-definition thin film pattern can be formed.
  • FIG. 1A and 1B are views showing an embodiment of a vapor deposition mask according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line OO in FIG.
  • the vapor deposition mask 1 is for forming a film by arranging a plurality of thin film patterns on a substrate at a constant arrangement pitch, and includes a film 2 and a holding member 3.
  • the film 2 is made of a resin such as polyimide or polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of, for example, about 1 ⁇ m to 30 ⁇ m that transmits visible light, and an array of a plurality of thin film patterns on the substrate as shown in FIG.
  • a plurality of elongated opening patterns 4 having the same dimensions and shape as the thin film pattern and arranged in the same arrangement pitch P as the pitch, for example, as shown in FIG.
  • the film 2 is preferably selected from a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the holding member 3 described later. In this case, when there is anisotropy in the thermal expansion coefficient of the film 2, it is desirable that the direction in which the thermal expansion coefficient of the film 2 is large coincides with the longitudinal direction of the striped through openings 5 formed in the holding member 3.
  • a holding member 3 is provided in close contact with one surface of the film 2.
  • the holding member 3 holds the film 2 and serves as a reinforcing material.
  • the holding member 3 has a dimension and shape that is larger than that of the opening pattern 4 corresponding to the opening pattern 4 as shown in FIG.
  • a thermal expansion coefficient provided with a plurality of elongated through-holes 5 is 6 ⁇ 10 ⁇ smaller than that of a general metal (6 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. to 20 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.). It consists of a magnetic metal plate of less than 6 / ° C.
  • the holding member 3 is desirably an invar having a thermal expansion coefficient of about 2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or less or a super invar having a temperature of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or less near room temperature.
  • a large vapor deposition mask 1 corresponding to a large square substrate having a side of 1 m or more when a large holding member 3 suitable for it cannot be prepared, as shown in FIG.
  • a plurality of unit holding members having an area smaller than 2 may be in close contact with one surface of the film 2 such that the through openings 5 are arranged at the same arrangement pitch P as the opening patterns 4 of the film 2.
  • the holding member 3 is composed of the first and second unit holding members 3A and 3B will be described.
  • reference numeral 6 denotes a mask side alignment mark for aligning the vapor deposition mask 1 with respect to the substrate, and is, for example, a rectangular through window formed in the holding member 3.
  • the opening pattern 4 and the through-opening 5 are elongate bridges. It may be separated into a plurality of small units.
  • the holding member 3 may be formed so that the thickness of the peripheral portion is thicker than the thickness of the central portion where the through opening 5 is formed.
  • the manufacturing method of the vapor deposition mask 1 of this invention is demonstrated with reference to FIG.
  • the first step has a small area, a thickness of 30 ⁇ m to 50 ⁇ m, and a thermal expansion coefficient of 6 with respect to the resin film 2 having at least the same area as the area of the substrate.
  • First and second unit holding members 3A and 3B made of a magnetic metal plate (for example, Invar) of less than ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. are prepared.
  • a plurality of through-openings 5 having a size and shape larger than the opening pattern 4 to be formed in the film 2 are formed by, for example, laser processing or etching.
  • the first and second unit holding members 3A, 3B have one end 3a, 3b and a center line of the through-opening 5 positioned on the one end 3a, 3b side. It is processed so as to match within an allowable range, and is formed in line symmetry with respect to the one end 3a, 3b. Further, the first and second unit holding members 3A and 3B are formed with mask-side alignment marks 6 for alignment with a substrate-side alignment mark (not shown) formed on a reference substrate 8 described later. Yes.
  • the first surface is formed on one surface of a resin film 2 such as polyimide that transmits visible light having a thickness of at least about 1 ⁇ m to 30 ⁇ m and having the same area as that of the substrate.
  • the first and second unit holding members 3A and 3B are brought into close contact so that the one ends 3a and 3b are in contact with each other. More specifically, the first and second unit holding members 3A and 3B are arranged such that the respective through openings 5 are arranged at an arrangement pitch P from the first unit holding member 3A to the second unit holding member 3B. It adjusts and it closely_contact
  • the above-described close contact includes a method in which the holding member 3 is pressure-bonded to a film-shaped resin, a method in which the holding member 3 is bonded to a film-shaped resin, a method in which the holding member 3 is pressure-bonded to a semi-dried resin solution, or A method of coating the holding member 3 with a solution-like resin is included.
  • thermo-compressing the holding member 3 to a thermoplastic film or a film 2 whose surface has been subjected to a fusible treatment there is a method in which the holding member 3 is thermocompression-bonded by modifying the surface thereof.
  • the surface of the film 2 may be modified by subjecting the surface of the film 2 to plasma treatment in atmospheric pressure plasma or reduced pressure plasma, or wet etching the surface of the film 2 with an alkaline solution.
  • a method of adhering the holding member 3 to a film-like resin there is a method of adhering with a curable resin that does not contain a solvent or contains an extremely small amount of a solvent.
  • a method of using the film 2 having a metal film coated in the peripheral region and non-flux soldering the film 2 and the holding member 3 with non-flux solder applied on the metal film is also included.
  • a plurality of film formation references having the same size and shape as the thin film pattern to be formed and arranged side by side with the same arrangement pitch P as the thin film pattern are provided.
  • a reference substrate 8 on which the reference pattern 7 is formed is placed on the first magnetic chuck 9, and a mask-side alignment mark 6 formed in advance on the holding member 3 and a substrate-side alignment (not shown) formed in advance on the reference substrate 8.
  • the holding member 3 While observing the mark with a microscope, the holding member 3 is aligned with the reference substrate 8 by adjusting the marks so that the marks have a certain positional relationship (for example, the center positions of the marks match), and then the reference It is placed on the substrate 8, the electromagnet 13 of the first magnetic chuck 9 is turned on, the holding member 3 is attracted by the magnetic force of the electromagnet 13, and the film 2 is brought into close contact with the upper surface of the reference substrate 8.
  • an excimer laser having a wavelength of 400 nm or less, for example, KrF248 nm, is used for the portion of the film 2 corresponding to the reference pattern 7 in the through opening 5 of the holding member 3.
  • the laser beam L having an energy density of 0.1 J / cm 2 to 20 J / cm 2 is irradiated, whereby the film 2 is ablated to form an opening pattern 4 having the same size and shape as the thin film pattern.
  • the laser beam L irradiated to the film 2 is expanded by the beam expander with the beam expander, and is converted into a linear beam by the cylindrical lens after being made uniform by the illumination optical system. Is done.
  • the opening of the photomask is reduced and projected onto the film 2 in accordance with the reference pattern 7 of the reference substrate 8 by the cylindrical lens. Good.
  • the formation of the opening pattern 4 of the film 2 by the laser beam L can be performed as follows.
  • the image pickup means is arranged so as to be able to photograph a position that is a certain distance away from the irradiation position of the laser light L in the substrate transfer direction while transferring the reference substrate 8 at a constant speed in the arrangement direction of the reference pattern 7. Then, the reference pattern 7 of the reference substrate 8 is photographed and the film 2 is irradiated with the laser beam L every time the reference substrate 8 moves a predetermined distance after the reference pattern 7 is detected.
  • the second magnetic chuck 10 having a flat attracting surface is placed on the upper surface of the holding member 3, and the electromagnet 13 of the second magnetic chuck 10 is moved. While turning on, the electromagnet 13 of the first magnetic chuck 9 is turned off, the holding member 3 is attracted by the magnetic force of the second magnetic chuck 10, and the holding member 3 and the film 2 are integrally peeled off from the reference substrate 8. , And received on the second magnetic chuck 10 side. Thereby, the manufacturing process of the vapor deposition mask of this invention is complete
  • the vapor deposition mask 1 is handled while the holding member 3 is attracted to the second magnetic chuck 10, the shape and position of the opening pattern 4 of the vapor deposition mask 1 are maintained, and the subsequent high-definition thin film pattern is formed. Formation can be performed easily.
  • an R (red) organic EL layer, a G (green) organic EL layer, and a B (blue) organic EL as a plurality of types of thin film patterns having a fixed shape on the TFT substrate.
  • a method for producing an organic EL display device by forming a layer will be described.
  • the on state of the electromagnet 13 of the first and second magnetic chucks 9 and 10 is shown in black in the drawing, and the off state is shown in white.
  • an R organic EL layer is formed by sequentially forming a layered structure of a hole injection layer, a hole transport layer, an R light emitting layer, an electron transport layer, etc.
  • the vapor deposition mask 1 attracted and held by the second magnetic chuck 10 is placed above the TFT substrate 11 placed on the first magnetic chuck 9. Positioning and observing the mask side alignment mark and the R substrate side alignment mark with a microscope and adjusting the marks so that they are in a fixed positional relationship as shown in FIG. After aligning the substrate 11, the film 2 is brought into close contact with the TFT substrate 11. Thereby, the opening pattern 4 of the vapor deposition mask 1 is positioned on the R corresponding anode electrode 12 ⁇ / b> R of the TFT substrate 11.
  • the electromagnet 13 of the first magnetic chuck 9 is turned on and the electromagnet 13 of the second magnetic chuck 10 is turned off, and the deposition mask 1 is held by the first magnetic chuck 9.
  • the member 3 is attracted and the deposition mask 1 is transferred from the second magnetic chuck 10 onto the TFT substrate 11.
  • the TFT substrate 11 and the vapor deposition mask 1 are integrally held in the first magnetic chuck 9 and installed in a vacuum chamber of a vacuum vapor deposition apparatus (not shown).
  • the R organic EL layer 14 ⁇ / b> R is vacuum-deposited on the R organic EL layer forming region on the R corresponding anode electrode 12 ⁇ / b> R of the TFT substrate 11 through the opening pattern 4 of the vapor deposition mask 1.
  • the first magnetic chuck 9 is taken out from the vacuum chamber, and the first magnetic chuck 9 is placed on the vapor deposition mask 1 as shown in FIG. 4B, and the second magnetic chuck 9 is placed as shown in FIG.
  • the electromagnet 13 of the magnetic chuck 10 is turned on and the electromagnet 13 of the first magnetic chuck 9 is turned off, and the holding member 3 of the vapor deposition mask 1 is attracted by the second magnetic chuck 10 to attach the vapor deposition mask 1 to the TFT substrate 11 side.
  • the R organic EL layer 14 ⁇ / b> R is formed on the R corresponding anode electrode 12 ⁇ / b> R of the TFT substrate 11.
  • the deposition mask 1 attracted and held by the second magnetic chuck 10 is placed above the TFT substrate 11 placed on the first magnetic chuck 9. Positioning and observing the mask side alignment mark and the G substrate side alignment mark with a microscope and adjusting the two marks so as to have a certain positional relationship, as shown in FIG. After aligning the substrate 11, the film 2 is brought into close contact with the TFT substrate 11. Thereby, the opening pattern 4 of the vapor deposition mask 1 is positioned on the G corresponding anode electrode 12G of the TFT substrate 11.
  • the electromagnet 13 of the second magnetic chuck 10 is turned on and the electromagnet 13 of the second magnetic chuck 10 is turned off, and the deposition mask 1 is held by the first magnetic chuck 9.
  • the member 3 is attracted and the deposition mask 1 is transferred from the second magnetic chuck 10 onto the TFT substrate 11.
  • the TFT substrate 11 and the vapor deposition mask 1 are integrally held in the first magnetic chuck 9 and installed in a vacuum chamber of a vacuum vapor deposition apparatus.
  • the G organic EL layer 14G is vacuum-deposited on the G organic EL layer forming region on the G corresponding anode electrode 12G of the TFT substrate 11 through the opening pattern 4.
  • the first magnetic chuck 9 is taken out from the vacuum chamber, the second magnetic chuck 10 is placed on the vapor deposition mask 1 as shown in FIG. 6B, and the second magnetic chuck 10 is placed as shown in FIG.
  • the electromagnet 13 of the magnetic chuck 10 is turned on and the electromagnet 13 of the first magnetic chuck 9 is turned off, and the holding member 3 of the vapor deposition mask 1 is attracted by the second magnetic chuck 10 to bring the vapor deposition mask 1 from the TFT substrate 11 side.
  • the G organic EL layer 14G is formed on the G corresponding anode electrode 12G of the TFT substrate 11.
  • the vapor deposition mask 1 attracted and held by the second magnetic chuck 10 is placed above the TFT substrate 11 placed on the first magnetic chuck 9. Positioning and observing the mask side alignment mark and the B substrate side alignment mark with a microscope and adjusting the marks so as to have a certain positional relationship, as shown in FIG. After aligning the substrate 11, the film 2 is brought into close contact with the TFT substrate 11. Thereby, the opening pattern 4 of the vapor deposition mask 1 is positioned on the B corresponding anode electrode 12 ⁇ / b> B of the TFT substrate 11.
  • the electromagnet 13 of the first magnetic chuck 9 is turned on and the electromagnet 13 of the second magnetic chuck 10 is turned off, and the deposition mask 1 is held by the first magnetic chuck 9.
  • the member 3 is attracted and the deposition mask 1 is transferred from the second magnetic chuck 10 onto the TFT substrate 11.
  • the TFT substrate 11 and the vapor deposition mask 1 are integrally held in the first magnetic chuck 9 and installed in a vacuum chamber of a vacuum vapor deposition apparatus.
  • the B organic EL layer 14B is vacuum-deposited on the B organic EL layer forming region on the B corresponding anode electrode 12B of the TFT substrate 11 through the opening pattern 4.
  • the first magnetic chuck 9 is taken out from the vacuum chamber, the second magnetic chuck 10 is placed on the vapor deposition mask 1 as shown in FIG. 8B, and the second magnetic chuck 10 is placed as shown in FIG.
  • the electromagnet 13 of the magnetic chuck 10 is turned on and the electromagnet 13 of the first magnetic chuck 9 is turned off.
  • the holding member 3 of the vapor deposition mask 1 is attracted by the second magnetic chuck 10 so that the vapor deposition mask 1 is placed on the TFT substrate 11.
  • the B organic EL layer 14B is formed on the B corresponding anode electrode 12B of the TFT substrate 11.
  • an ITO (IndiumITOTin Oxide) transparent conductive film is formed on each of the organic EL layers 14R, 14G, and 14B of the TFT substrate 11 using a known technique, and a transparent protective substrate is further adhered thereon.
  • an organic EL display device is manufactured.
  • the vapor deposition mask 1 is transferred from the second magnetic chuck 10 side to the first magnetic chuck 9 side in the same manner as described above, and is subjected to plasma treatment in the plasma processing apparatus and adhered to the vapor deposition mask 1. Material is removed. Then, the vapor deposition mask 1 cleaned in this way is transferred again to the second magnetic chuck 10 and held by the second magnetic chuck 10 or while being held by the first magnetic chuck 9. Stored. Therefore, there is no possibility that the shape of the opening pattern 4 may be deformed or displaced due to the evaporation mask 1 being twisted or bent.
  • the formation process of the R organic EL layer 14R, the G organic EL layer 14G, and the B organic EL layer 14B can be performed as a series of processes using the same vapor deposition mask 1.

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Abstract

 本発明は、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスク1であって、前記基板と同じ面積を有し、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の複数の開口パターン4を形成した可視光を透過する樹脂製フィルム2と、前記フィルム2の一面に密接され、前記開口パターン4に対応して該開口パターン4よりも寸法形状の大きい複数の貫通開口5を設けた磁性金属板からなる保持部材3と、を備えて構成され、前記保持部材3は、熱膨張係数が6×10-6/℃未満である。これにより、大型の基板に対しても1回の蒸着で高精細な薄膜パターンを形成し得るようにする。

Description

蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法
 本発明は、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスクに関し、特に大型の基板に対しても1回の蒸着で高精細な薄膜パターンを形成し得る蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法に係るものである。
 従来の蒸着マスクは、基板の面積よりも小さく加工形成されており、一方向に基板と相対的に移動しながら蒸着するようになっていた(例えば、特許文献1参照)。
 他の蒸着マスクは、基板と略同じ面積を有する強磁性体からなるメタルマスクであり、ガラス基板の一面を覆うように該ガラス基板に密着した状態で、ガラス基板の他面側に配された電磁石が発生する磁力によって固定されるようになっていた(例えば、特許文献2参照)。
特開2003-297562号公報 特開2003-157973号公報
 しかし、このような従来の蒸着マスクにおいて、上記特許文献1に記載の蒸着マスクは、基板より小さく加工形成されているので、加工精度の悪化、熱膨張による寸法の狂いが抑制される利点があるものの、一方向に基板と相対移動しながら蒸着するようになっていたので、相対移動に伴う基板との間の位置ずれを常時高精度に調整する必要があり、高精細な薄膜パターンの形成が困難であるという問題がある。
 さらに、基板と相対移動させるためには、基板との間に100μm程度のギャップを設ける必要があり、蒸着材料がマスクの遮蔽部の裏面側に回り込み易く、これも高精細な薄膜パターンの形成を困難にしていた。
 また、上記特許文献2に記載の蒸着マスクは、電磁石によって基板面に密着させて使用されるため、小型の基板に対しては高精細な薄膜パターンの形成が可能であるという利点があるものの、例えば一辺が1m以上の大きさを有する大型基板の場合、それに伴って蒸着マスク1も大型化し、熱膨張による寸法の狂いが大きくなり、高精細な薄膜パターンの形成が困難になるという問題がある。
 この場合、基板よりも面積の小さいマスクを使用して、基板に対するマスクの位置決め-密着-引き剥がし-移動-位置決め-密着を複数回繰り返し行って、基板全面に蒸着を行なうことも考えられるが、作業工数が増して作業能率が低下するという問題がある。
 そこで、本発明は、このような問題点に対処し、大型の基板に対しても1回の蒸着で高精細な薄膜パターンを形成し得る蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明による蒸着マスクは、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスクであって、前記基板と同じ面積を有し、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の複数の開口パターンを形成した可視光を透過する樹脂製フィルムと、前記フィルムの一面に密接され、前記開口パターンに対応して該開口パターンよりも寸法形状の大きい複数の貫通開口を設けた磁性金属板からなる保持部材と、を備えて構成され、前記保持部材は、熱膨張係数が6×10-6/℃未満であることを特徴とする。
 このような構成により、基板と同じ面積を有し、薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の複数の開口パターンを形成した可視光を透過する樹脂製フィルムの一面に、上記開口パターンに対応して該開口パターンよりも寸法形状の大きい複数の貫通開口を設けた熱膨張係数が6×10-6/℃未満の磁性金属板からなる保持部材を密接させて、該保持部材で上記フィルムを保持する。
 好ましくは、前記保持部材は、前記フィルムよりも面積が小さい形状の複数の単位保持部材からなり、前記貫通開口が前記フィルムの開口パターンと同じ配列ピッチで並ぶようにして、前記複数の単位保持部材が前記フィルムの一面に密接されるのが望ましい。
 より好ましくは、前記保持部材は、インバーであるのが望ましい。
 本発明による蒸着マスクの製造方法は、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスクの製造方法であって、熱膨張係数が6×10-6/℃未満の磁性金属板に前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンよりも形状の大きい複数の貫通開口を設けて保持部材を形成する第1ステップと、可視光を透過する樹脂製フィルムの一面に前記保持部材を密接させる第2ステップと、電磁石を内蔵した第1の磁気チャック上に載置され、前記薄膜パターンと同じ形状寸法の基準パターンを該薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて設けた基準基板に対して、前記保持部材の貫通開口内に前記基準パターンが位置するように前記保持部材を位置合わせした後、前記電磁石の磁力により前記保持部材を吸着して前記フィルムを前記基準基板面に密着させる第3ステップと、前記保持部材の前記複数の貫通開口内にて、前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと形状寸法の同じ複数の貫通する開口パターンを形成する第4ステップと、前記保持部材上に別の電磁石を内蔵した第2の磁気チャックを設置して該別の電磁石の磁力により前記保持部材を吸着し、前記基準基板上から前記フィルムを剥離する第5ステップと、を行うものである。
 好ましくは、前記保持部材は、前記フィルムよりも面積の小さい複数の単位保持部材からなり、前記第2ステップは、前記複数の単位保持部材を前記貫通開口が前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並ぶようにして前記フィルムの一面に密接するのが望ましい。
 より好ましくは、前記保持部材は、インバーであるのが望ましい。
 本発明の蒸着マスクによれば、形成しようとする薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで薄膜パターンと同一寸法形状の開口パターンを形成したフィルムに、一般的な金属部材の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さい磁性金属板で形成され、上記開口パターンよりも寸法形状の大きい貫通開口を設けた保持部材を密接しているので、大型の基板に対応して保持部材の形状が大きくなっても保持部材の熱変形を抑制することがでる。したがって、従来技術と違って、大型基板に対しても1回の蒸着で高精細な薄膜パターンを形成することができる。
 また、本発明の蒸着マスクの製造方法によれば、第1の磁気チャックに保持部材を吸着した状態でフィルムの複数の開口パターンを形成した後、保持部材上に第2の磁気チャックを設置して該第2の磁気チャックで保持部材を吸着して完成した蒸着マスクを第1の磁気チャックから第2の磁気チャックに移し取るようにしているので、開口パターンの形状及び位置を維持することができる。したがって、高精細な薄膜パターンを形成することができる。
本発明による蒸着マスクの実施形態を示す図であり(a)は平面図、(b)は(a)のO-O線断面矢視図である。 本発明による蒸着マスクの製造方法を説明する断面工程図である。 本発明の蒸着マスクを使用して行う有機EL表示装置の製造を説明する断面工程図であり、赤色有機EL層形成工程の前半部を示している。 本発明の蒸着マスクを使用して行う有機EL表示装置の製造を説明する断面工程図であり、赤色有機EL層形成工程の後半部を示している。 本発明の蒸着マスクを使用して行う有機EL表示装置の製造を説明する断面工程図であり、緑色有機EL層形成工程の前半部を示している。 本発明の蒸着マスクを使用して行う有機EL表示装置の製造を説明する断面工程図であり、緑色有機EL層形成工程の後半部を示している。 本発明の蒸着マスクを使用して行う有機EL表示装置の製造を説明する断面工程図であり、青色有機EL層形成工程の前半部を示している。 本発明の蒸着マスクを使用して行う有機EL表示装置の製造を説明する断面工程図であり、青色有機EL層形成工程の後半部を示している。
 以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による蒸着マスクの実施形態を示す図であり(a)は平面図、(b)は(a)のO-O線断面矢視図である。この蒸着マスク1は、基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するためのものであり、フィルム2と、保持部材3とを備えて構成されている。
 上記フィルム2は、可視光を透過する例えば1μm~30μm程度の厚みのポリイミドやポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂製であり、図1(b)に示すように基板上の複数の薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチPで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の、例えば同図(a)に示すような細長状の複数の開口パターン4が形成されている。なお、フィルム2は、好ましくは、後述の保持部材3の熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を有する材料が選択されるのが望ましい。この場合、フィルム2の熱膨張係数に異方性があるときには、保持部材3に形成されるストライプ状の貫通開口5の長手方向にフィルム2の熱膨張係数の大きい方向を合致させるのが望ましい。
 上記フィルム2の一面に密接して保持部材3が設けられている。この保持部材3は、フィルム2を保持するものであり、補強材としての役目を果たし、図1(a)に示すように、上記開口パターン4に対応して該開口パターン4よりも寸法形状の大きい、例えば細長状の複数の貫通開口5を設けた熱膨張係数が一般的な金属の熱膨張係数(6×10-6/℃~20×10-6/℃)よりも小さい6×10-6/℃未満の磁性金属板からなっている。好ましくは、保持部材3は、常温付近の熱膨張係数が2×10-6/℃以下のインバー又は1×10-6/℃以下のスーパーインバーが望ましい。
 ここで、例えば一辺が1m以上の大型の角型基板に対応して大型の蒸着マスク1が必要である場合、それに適合した大型の保持部材3が準備できないときには、図1に示すように、フィルム2よりも面積が小さい複数枚の単位保持部材を貫通開口5がフィルム2の開口パターン4と同じ配列ピッチPで並ぶようにフィルム2の一面に密接するとよい。以下の説明においては、保持部材3が第1及び第2の単位保持部材3A,3Bからなる場合について述べる。
 なお、図1において符号6は、蒸着マスク1を基板に対して位置合わせするためのマスク側アライメントマークであり、保持部材3に形成された例えば四角形の貫通窓である。
 また、上記実施形態においては、開口パターン4及び貫通開口5が細長状の形状を有する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、開口パターン4及び貫通開口5は、細長状のブリッジで複数の小単位に分離されていてもよい。
 さらに、保持部材3は、周縁部の厚みを貫通開口5が形成された中央部の厚みよりも厚く形成されてもよい。
 次に、本発明の蒸着マスク1の製造方法について図2を参照して説明する。
 先ず、第1ステップは、図2(a)に示すように、少なくとも基板の面積と同じ面積を有する樹脂製のフィルム2に対して面積が小さく、厚みが30μm~50μmで、熱膨張係数が6×10-6/℃未満の磁性金属板(例えば、インバー)からなる第1及び第2の単位保持部材3A,3Bを準備する。このとき、第1及び第2の単位保持部材3A,3Bには、フィルム2に形成しようとする開口パターン4よりも寸法形状の大きい複数の貫通開口5を、例えばレーザ加工やエッチング等により開口パターン4の配列ピッチPと同じ配列ピッチPで並べて予め形成されている。なお、第1及び第2の単位保持部材3A,3Bは、図1(a)に示すように、その一方端3a,3bが該一方端3a,3b側に位置する貫通開口5の中心線と許容範囲内で合致するように加工され、且つ該一方端3a,3bを中心に互いに線対称に形成されている。さらに、第1及び第2の単位保持部材3A,3Bには、後述の基準基板8に形成された図示省略の基板側アライメントマークに対して位置合わせするためのマスク側アライメントマーク6が形成されている。
 第2ステップにおいては、図2(b)に示すように、少なくとも基板の面積と同じ面積を有する厚みが1μm~30μm程度の可視光を透過する、例えばポリイミド等の樹脂製フィルム2の一面に第1及び第2の単位保持部材3A,3Bを上記一方端3a,3bが接するようにして密接する。より詳細には、上記第1及び第2の単位保持部材3A,3Bは、各貫通開口5が第1の単位保持部材3Aから第2の単位保持部材3Bに亘って配列ピッチPで並ぶように調整してフィルム2の一面に密接される(図1(b)参照)。
 ここで、上記密接には、フィルム状の樹脂に保持部材3を圧着させる方法、フィルム状の樹脂に保持部材3を接着させる方法、半乾燥状態の樹脂溶液に保持部材3を圧着する方法、又は保持部材3に溶液状の樹脂をコーティングする方法等が含まれる。
 詳細には、上記フィルム状の樹脂に保持部材3を圧着させる方法には、熱可塑性のフィルムや表面に融着性処理が施されたフィルム2に保持部材3を熱圧着する方法や、フィルム2の表面を改質処理して保持部材3を熱圧着する方法がある。この場合、フィルム2の表面にカルボキシル基(-COOH)やカルボニル基(-COO)等を形成して表面の改質を行えば、金属製の保持部材3との界面における化学結合により接着が可能となる。又は、フィルム2の表面を大気圧プラズマ又は減圧プラズマ中でプラズマ処理したり、アルカリ溶液でフィルム2の表面をウェットエッチングしたりしてフィルム2の表面を改質してもよい。
 また、フィルム状の樹脂に保持部材3を接着させる方法には、溶剤を含まない、又は溶剤を極めて少ない量だけ含む硬化性樹脂により接着する方法がある。例えば、周縁領域に金属膜をコーティングしたフィルム2を使用して、該金属膜上に塗布されたノンフラックス半田によりフィルム2と保持部材3とをノンフラックス半田付けする方法もこれに含まれる。
 第3ステップにおいては、図2(c)に示すように、形成しようとする薄膜パターンと同じ寸法形状を有し、該薄膜パターンと同じ配列ピッチPで並べて設けた成膜の基準となる複数の基準パターン7を形成した基準基板8を第1の磁気チャック9上に載置し、保持部材3に予め形成されたマスク側アライメントマーク6と基準基板8に予め形成された図示省略の基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係を成すように(例えば両マークの中心位置が合致するように)調整して保持部材3を基準基板8に位置合わせした後、基準基板8上に設置し、第1の磁気チャック9の電磁石13をオンし、電磁石13の磁力により保持部材3を吸着してフィルム2を基準基板8の上面に密着させる。
 第4ステップにおいては、図2(d)に示すように、保持部材3の貫通開口5内の基準パターン7に対応したフィルム2の部分に、波長が400nm以下の、例えばKrF248nmのエキシマレーザを使用して、エネルギー密度が0.1J/cm~20J/cmのレーザ光Lを照射し、これによりフィルム2をアブレーションして薄膜パターンと同じ寸法形状の貫通する開口パターン4を形成する。
 この場合、フィルム2に照射されるレーザ光Lは、光源から放射されたレーザビームの径をビームエキスパンダで拡張し、照明光学系により均一光にした後、シリンドリカルレンズで線状のビームに変換される。このとき、シリンドリカルレンズの光入射側の面に細長状の開口を設けたフォトマスクを配置し、シリンドリカルレンズによりフォトマスクの開口を基準基板8の基準パターン7に合わせてフィルム2上に縮小投影するとよい。
 また、レーザ光Lによるフィルム2の開口パターン4の形成は、次のようにして行うことができる。即ち、基準基板8を基準パターン7の並び方向に一定速度で搬送しながら、レーザ光Lの照射位置に対して基板搬送方向の手前側に一定距離はなれた位置を撮影可能に配置された撮像手段により基準基板8の基準パターン7を撮影し、該基準パターン7が検出されてから基準基板8が予め定められた一定距離移動する毎にレーザ光Lをフィルム2に対して照射させて行う。
 第5ステップにおいては、図2(e)に示すように、吸着面が平坦に形成された第2の磁気チャック10を保持部材3の上面に設置し、第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、第2の磁気チャック10の磁力により保持部材3を吸着して該保持部材3及びフィルム2を一体的に基準基板8上から剥離し、第2の磁気チャック10側に受け取る。これにより、本発明の蒸着マスクの製造工程が終了し、図1に示すような蒸着マスク1が完成する。以後、この第2の磁気チャック10に保持部材3を吸着した状態で蒸着マスク1のハンドリングを行えば、蒸着マスク1の開口パターン4の形状及び位置が維持され、その後の高精細な薄膜パターンの形成を容易に行うことができる。
 次に、本発明による蒸着マスク1を使用して、TFT基板上に一定形状の複数種の薄膜パターンとしてのR(赤色)有機EL層、G(緑色)有機EL層及びB(青色)有機EL層を形成して有機EL表示装置を製造する方法について説明する。なお、以下の説明において、第1及び第2の磁気チャック9,10の電磁石13のオン状態は図中黒く塗りつぶして示し、オフ状態は白抜きで示す。
 最初に、図3及び図4を参照してTFT基板上に正孔注入層、正孔輸送層、R発光層、電子輸送層等の積層構造となるように順次成膜してR有機EL層14を形成する場合について説明する。この場合、先ず、図3(a)に示すように、第2の磁気チャック10に吸着して保持された蒸着マスク1を第1の磁気チャック9上に載置されたTFT基板11の上方に位置付け、同図(b)に示すように、マスク側アライメントマークとR用基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係となるように調整して蒸着マスク1とTFT基板11とを位置合わせした後、TFT基板11上にフィルム2を密着させる。これにより、蒸着マスク1の開口パターン4がTFT基板11のR対応アノード電極12R上に位置付けられることになる。
 その後、図3(c)に示すように、第1の磁気チャック9の電磁石13をオンすると共に第2の磁気チャック10の電磁石13をオフし、第1の磁気チャック9により蒸着マスク1の保持部材3を吸着して蒸着マスク1を第2の磁気チャック10からTFT基板11上に移す。
 次に、図4(a)に示すように、TFT基板11と蒸着マスク1とを一体的に第1の磁気チャック9に保持した状態で図示省略の真空蒸着装置の真空槽内に設置し、蒸着マスク1の開口パターン4を介してTFT基板11のR対応アノード電極12R上のR有機EL層形成領域にR有機EL層14Rを真空蒸着する。
 次いで、真空槽内から第1の磁気チャック9を取り出し、図4(b)に示すように、蒸着マスク1上に第1の磁気チャック9を置き、同図(c)に示すように第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、蒸着マスク1の保持部材3を第2の磁気チャック10により吸着して蒸着マスク1をTFT基板11側から第2の磁気チャック10側に移す。これにより、TFT基板11のR対応アノード電極12R上にR有機EL層14Rが形成される。
 次に、図5及び図6を参照してTFT基板11上にG有機EL層14を形成する場合について説明する。この場合、先ず、図5(a)に示すように、第2の磁気チャック10に吸着して保持された蒸着マスク1を第1の磁気チャック9上に載置されたTFT基板11の上方に位置付け、同図(b)に示すように、マスク側アライメントマークとG用基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係となるように調整して蒸着マスク1とTFT基板11とを位置合わせした後、TFT基板11上にフィルム2を密着させる。これにより、蒸着マスク1の開口パターン4がTFT基板11のG対応アノード電極12G上に位置付けられることになる。
 その後、図5(c)に示すように、第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第2の磁気チャック10の電磁石13をオフし、第1の磁気チャック9により蒸着マスク1の保持部材3を吸着して蒸着マスク1を第2の磁気チャック10からTFT基板11上に移す。
 次に、図6(a)に示すように、TFT基板11と蒸着マスク1とを一体的に第1の磁気チャック9に保持した状態で真空蒸着装置の真空槽内に設置し、蒸着マスク1の開口パターン4を介してTFT基板11のG対応アノード電極12G上のG有機EL層形成領域にG有機EL層14Gを真空蒸着する。
 次いで、真空槽内から第1の磁気チャック9を取り出し、図6(b)に示すように蒸着マスク1上に第2の磁気チャック10を置き、同図(c)に示すように第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、蒸着マスク1の保持部材3を第2の磁気チャック10により吸着して蒸着マスク1をTFT基板11側から第2の磁気チャック10側に移す。これにより、TFT基板11のG対応アノード電極12G上にG有機EL層14Gが形成される。
 次に、図7及び図8を参照してTFT基板11上にB有機EL層14を形成する場合について説明する。この場合、先ず、図7(a)に示すように、第2の磁気チャック10に吸着して保持された蒸着マスク1を第1の磁気チャック9上に載置されたTFT基板11の上方に位置付け、同図(b)に示すように、マスク側アライメントマークとB用基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係となるように調整して蒸着マスク1とTFT基板11とを位置合わせした後、TFT基板11上にフィルム2を密着させる。これにより、蒸着マスク1の開口パターン4がTFT基板11のB対応アノード電極12B上に位置付けられることになる。
 その後、図7(c)に示すように、第1の磁気チャック9の電磁石13をオンすると共に第2の磁気チャック10の電磁石13をオフし、第1の磁気チャック9により蒸着マスク1の保持部材3を吸着して蒸着マスク1を第2の磁気チャック10からTFT基板11上に移す。
 次に、図8(a)に示すように、TFT基板11と蒸着マスク1とを一体的に第1の磁気チャック9に保持した状態で真空蒸着装置の真空槽内に設置し、蒸着マスク1の開口パターン4を介してTFT基板11のB対応アノード電極12B上のB有機EL層形成領域にB有機EL層14Bを真空蒸着する。
 次いで、真空槽内から第1の磁気チャック9を取り出し、図8(b)に示すように、蒸着マスク1上に第2の磁気チャック10を置き、同図(c)に示すように第2の磁気チャック10の電磁石13をオンすると共に第1の磁気チャック9の電磁石13をオフし、蒸着マスク1の保持部材3を第2の磁気チャック10により吸着して蒸着マスク1をTFT基板11上から第2の磁気チャック10側に移す。これにより、TFT基板11のB対応アノード電極12B上にB有機EL層14Bが形成される。
 その後、TFT基板11の各有機EL層14R,14G,14B上には、公知の技術を使用してITO(Indium Tin Oxide)の透明導電膜が形成され、さらにその上に透明な保護基板が接着されて有機EL表示装置が製造される。
 一方、蒸着マスク1は、上述と同様にして第2の磁気チャック10側から第1の磁気チャック9側に移され、プラズマ処理装置内でプラズマ処理して蒸着マスク1上に付着した有機EL蒸着材料が除去される。そして、このようにして洗浄された蒸着マスク1は、再び第2の磁気チャック10に移されて第2の磁気チャック10に保持された状態で、又は第1の磁気チャック9に保持されたままで保管される。したがって、蒸着マスク1がよじれたり撓んだりして開口パターン4の形状が崩れたり位置がずれたりするおそれがない。
 なお、上記R有機EL層14R、G有機EL層14G及びB有機EL層14Bの形成工程は、同一の蒸着マスク1を使用して一連の工程として実行することができる。
 1…蒸着マスク
 2…フィルム
 3…保持部材
 3A…第1の単位保持部材
 3B…第2の単位保持部材
 4…開口パターン
 5…貫通開口
 7…基準パターン
 8…基準基板
 9…第1の単位保持部材
 10…第2の単位保持部材
 13…電磁石
 L…レーザ光
 

Claims (6)

  1.  基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスクであって、
     前記基板と同じ面積を有し、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ寸法形状の複数の開口パターンを形成した可視光を透過する樹脂製フィルムと、
     前記フィルムの一面に密接され、前記開口パターンに対応して該開口パターンよりも寸法形状の大きい複数の貫通開口を設けた磁性金属板からなる保持部材と、
    を備えて構成され、
     前記保持部材は、熱膨張係数が6×10-6/℃未満であることを特徴とする蒸着マスク。
  2.  前記保持部材は、前記フィルムよりも面積が小さい形状の複数の単位保持部材からなり、
     前記貫通開口が前記フィルムの開口パターンと同じ配列ピッチで並ぶようにして、前記複数の単位保持部材が前記フィルムの一面に密接されたことを特徴とする請求項1記載の蒸着マスク。
  3.  前記保持部材は、インバーであることを特徴とする請求項1又は2記載の蒸着マスク。
  4.  基板上に複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて成膜形成するための蒸着マスクの製造方法であって、
     熱膨張係数が6×10-6/℃未満の磁性金属板に前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンよりも形状の大きい複数の貫通開口を設けて保持部材を形成する第1ステップと、
     可視光を透過する樹脂製フィルムの一面に前記保持部材を密接させる第2ステップと、
     電磁石を内蔵した第1の磁気チャック上に載置され、前記薄膜パターンと同じ形状寸法の基準パターンを該薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて設けた基準基板に対して、前記保持部材の貫通開口内に前記基準パターンが位置するように前記保持部材を位置合わせした後、前記電磁石の磁力により前記保持部材を吸着して前記フィルムを前記基準基板面に密着させる第3ステップと、
     前記保持部材の前記複数の貫通開口内にて、前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと形状寸法の同じ複数の貫通する開口パターンを形成する第4ステップと、
     前記保持部材上に別の電磁石を内蔵した第2の磁気チャックを設置して該別の電磁石の磁力により前記保持部材を吸着し、前記基準基板上から前記フィルムを剥離する第5ステップと、
    を行うことを特徴とする蒸着マスクの製造方法。
  5.  前記保持部材は、前記フィルムよりも面積の小さい複数の単位保持部材からなり、
     前記第2ステップは、前記複数の単位保持部材を前記貫通開口が前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並ぶようにして前記フィルムの一面に密接することを特徴とする請求項4記載の蒸着マスクの製造方法。
  6.  前記保持部材は、インバーであることを特徴とする請求項4又は5記載の蒸着マスクの製造方法。
     
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