JP2004311319A - 成膜用マスク装置並びにこれを用いた薄膜デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子製造用マスクにおいて、基板にマスクが接触することを防止するとともに、蒸着物の配置位置精度を良好に保持可能とする。
【解決手段】固定マスク１０１と移動マスク１０２を重ねた状態で保持するマスク保持部２００をマスク装置１に設ける。複数枚マスクとすることでマスク強度を持たせる。マスクを色ごとに交換したり、マスク全体を基板に対してスライドさせたりすることなく、基板に近い側の固定マスク１０１を基板に固定したままで、蒸着源に近い側の移動マスク１０２だけをスライドさせる機構とする。さらに、マスク保持部２００には、基板に直接接触しない移動マスク１０２の側面から力を加える機構を持たせることにより、重力や熱膨張によるマスク平面から垂直方向に生ずる撓みをキャンセルできる機構を付与する。このようにすることにより、それぞれの画素の位置精度が大画面であっても良好に保持できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細なパターンを蒸着して形成する際に好適な薄膜形成（製膜）用マスク装置と、これを用いた薄膜デバイスの製造方法に関する。より詳細には、たとえば有機電界発光素子（以下有機ＥＬ素子ともいう）など、高温環境下においてマスクを使用して真空蒸着によりパターン形成する必要のあるデバイスへの適用に好適な製膜技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを製造する際の製膜技術として、たとえば、スパッタリング、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） 、あるいは蒸着などを利用する真空成膜技術の他、リソグラフィ、エッチング、あるいはイオン注入などの工程を組み合わせる技術もある。
【０００３】
たとえば、近年、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイパネルが、液晶には無い高速応答性、自発発光性、低消費電力性、あるいは色品位の良好性などが注目され、生産に向けて多くのデバイスメーカにて開発が進められている。有機ＥＬ素子は、たとえばアクティブマトリクス駆動の場合、基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ）などの駆動素子や画素素子を、洗浄、アニール、真空成膜（スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着など）、リソグラフィ、エッチング、イオン注入などの工程を組み合わせることにより形成する。この後、画素を構成する第１電極（アノード）を形成し、その上に発光に寄与する有機材料を複数含有する有機層を複数の層に亘って機能別（電荷輸送層、発光層、電荷阻止層などここで電荷とは正孔あるいは電子をいう）にそれぞれ最適な材料を所望の画素位置に積層成膜し、さらに第２電極（カソード）を成膜後、封止用の複数の保護膜を成膜して作成される。
【０００４】
この際、発光に係る最も重要な部位である有機層は、材料がプラズマ、湿気、酸素などに脆弱であるため、リソグラフィ法によるレジストパターン形成とそれをマスクに用いるプラズマなどによるドライエッチングや薬液によるウエットエッチングによってパターンを形成することはできない。したがって、通常は金属でできた、形成パターンと等倍のパターン開口を有するマスクを用いて、それらのパターン形成が行なわれる。
【０００５】
また第２電極も、それがパターンを有することが必要な場合には、下地に脆弱な発光に寄与する有機層が控えているため、有機層のパターン形成と同様に、パターン開口を有するメタルマスクを用いてパターン形成が行なわれる。
【０００６】
一方、有機ＥＬディスプレイのカラー化方式としては、各色（たとえばＲＧＢの３色）の発光素子を基板上に並列配置する方式（各色独立発光方式）、青色発光をＥＬ発光源として、色変換層を光取出面に設置する方式（ＣＣＭ方式）、白色発光をＥＬ発光源とし、カラーフィルターを使ってフルカラー表示する方式（カラーフィルター方式）などが考案・試作されているが、単純な構造で、発光効率の有効利用という観点からは３色独立発光方式が優れている。
【０００７】
ここで、各色独立発光方式を採用して、有機ＥＬ素子を用いてマルチカラーもしくはフルカラーのディスプレイを作成するためには、たとえばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色など、複数の基準色からなる単位を基本の画素として準備しなければならない。そして、たとえばＲＧＢの画素を縦方向と横方向に定められたピッチに複数配置することによりディスプレイパネルは作製される。なお、画素は、通常は等しい間隔（ピッチ）で配置され、縦と横のピッチは等しい場合もあるし、等しくない場合もある。
【０００８】
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に好適な有機材料は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、あるいは電子注入層などの、有機ＥＬ素子を構成する層に応じて決定されるもので、同一の材料でよい場合もあるが、少なくとも発光層についは同一の材料でよい場合はなく、しかも画素を色によって異なる位置に形成する必要もある。このため、通常は、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて、画素位置に対応する開口を有するマスクを順次交換しながら、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれに対応する有機材料を抵抗加熱蒸着法などによって蒸着し、有機層パターンを形成することが行なわれている。
【０００９】
このマスク交換は基板とマスクが誤って接触する危険性があり、たとえばマスクを交換する際にパターンが剥がれたりすることが考えられる。これに対し、特許文献１には、マスク取外し時にマスク変形や蒸着パターンの脱落防止用に蒸着熱源に向けて先細りした形状を有するマスクが開示されており、基板とマスクの誤接触を防止する技術として有効な手法であると思われる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−４０３４号公報
【００１１】
しかしながら、このようにＲＧＢのマスク（最低３枚）を順次交換しながら、画素パターンを形成していく方法は、非常に煩雑である。この問題を解消する技術として、たとえば特許文献２には、パルス制御モータを利用して１枚のマスクを縦横方向に画素ピッチ分だけ移動させながら、ＲＧＢに相当する有機層パターンを順次形成していく方法が開示されている。また同じような方法でパターン形成する技術として、たとえば特許文献３には、第２電極を形成する際に、開口を有するマスクを画素ピッチに応じて順次移動させながら第２電極パターンを形成する方法が開示されている。
【００１２】
【特許文献２】
特許０３０１９０９５号公報
【特許文献３】
特開平１０−３１２８８４号公報
【００１３】
この特許文献２，３に記載の技術は、画素パターンは格子状あるいは千鳥状などに配置されているものの、整然と繰り返して配置されているという有機ＥＬ素子の特長を利用して、１枚のマスクによって、これを移動させながら、３原色のパターンや電極を形成していく方法として有効な方法であると言える。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、デバイス製造用マスクにおいては、重力変形し易く、またカラーにするのはマスク交換を要するため製造工程が複雑であり、またマスクスライド方式は既蒸着パターンと接触する危険性があるといった問題がある。このため、たとえば、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイは、大画面のものはなかなか実用化されず、小型のものの量産のみに留まっているのが実情であった。
【００１５】
＜パターン破壊の問題＞
たとえば、マスクを移動させながら、３原色の発光部パターンや電極パターンを形成していく方法では、基板とマスクの誤接触が懸念されるという問題がある。すなわち、マスクを次の蒸着位置へ移動させる際に、基板やマスクに付着していたパーティクルなどを引きずり、既に形成したパターンを傷つけてしまったりする危険性がある。より具体的に説明すると、マスクを移動させながらパターン形成する手法では、蒸着時に基板に最も近い位置に存在するマスクと、既に形成した機械的強度が脆弱な有機層が接触して、パターン破壊などをおこし、欠陥の発生を招く危険性がある。電極層についても同様である。
【００１６】
マスクを移動させながらパターン形成する手法におけるパターン破壊などを回避する方法として、たとえば特許文献４には、マスクを断続的に連続して移動させて、３原色を作成させる際に、既に形成したパターンにマスクが接触しないように想定位置に予め窪みを設けておくという工夫が開示されている。また特許文献４と同様の技術としては、逃げ部のあるマスクを利用する技術が特許文献５にも開示されている。
【００１７】
【特許文献４】
特開２０００−９６２１１号公報
【特許文献５】
特開２０００−１９２２２４号公報
【００１８】
しかしながら、窪みや逃げ部などを設ける手法では、マスクの加工がより煩雑になり、マスク価格の高騰を招く。また、マスク自体の移動精度を確保し、窪み部分に正確に既に形成した出っ張り（凸状）パターン部分を収めるためには、ある程度の窪みの縦横サイズに余裕がなければならず、開示されているような強度確保が可能か疑問が残る。
【００１９】
＜マスク変形の問題＞
一方、大面積のディスプレイを実現するためには、マスク重量に対して、撓みなどの変形を起こさないように、マスクの強度を充分に保つことが必要である。撓みなどの変形が生じると、画面の全面に亘って画素の配置精度を必要なスペック内に維持することが困難となるからである。特に、有機ＥＬ素子のように、高温環境下において真空蒸着してパターン形成する必要のあるデバイスでは、重力による撓みに加えて蒸着時の輻射熱による基体の熱膨張によって引き起こされるマスクの撓みなどの変形の問題も加わるので、これら撓みなどの変形に起因する配置精度の問題を避けることができない。
【００２０】
また、マスクの開口と形成されるパターン（有機層や第２電極）の形状忠実度を上げるには、ステンシル構造のマスクではマスク厚みをできるだけ薄くすることが望ましいので、大面積化に伴いマスク強度を維持するのが益々困難となる。
【００２１】
マスク強度を維持しつつ、パターン形成を行なうために、たとえば特許文献６には、有機層を形成するマスクを、少しでも強度を向上させるために格子状の複数の開口ではなく帯状の開口として形成しておき、この形成された有機層をレーザなどを用いて不要箇所を切断するという複雑な工程も開示されている。この特許文献６に記載の手法は、マスク強度を向上させる手法として有効な方法ではあるが、パターン形成後のレーザ加工という工程を追加する必要があり、工程数の増加による歩留まり低下など、ディスプレイパネル価格の高騰を招き兼ねない。
【００２２】
【特許文献６】
特開２００２−１１０３４５号公報
【００２３】
これに対して、マスク自体の強度確保をある程度断念し、その代りに画素パターンの配置精度を確保する方法として、金属マスクを磁石で基板の裏側から保持することでマスクと基板とを密着させる方法が、特許文献７に開示されている。この特許文献７に記載の手法は、マスク変形を避けるのには有効であると思われるが、基板とマスクの密着度がより上がるため、ＲＧＢを構成する際に第２や第３の画素の蒸着に用いるマスクには、先に開示した特許文献４，５に記載の窪みなどを設ける必要がある他、マスク交換の煩雑さや、交換に伴う既に形成したパターンの破壊などの欠陥発生を避けるには、相当の工夫が必要であると考えられる。
【００２４】
【特許文献７】
特開２００２−４７５６０号公報
【００２５】
以上述べたように、マスク強度を維持して変形や撓みを避け、かつ、フルカラーディスプレイを実現するための基準色（たとえばＲＧＢ３原色）に相当する画素パターンを形成するための従来技術では、欠陥の発生頻度を低減できる有効な手法は存在していない。
【００２６】
また、先に述べた従来技術では、全てマスクは１枚の金属で作られており、磁石による保持を行なう特許文献７を除いて、撓みやマスク変形の問題を避け難く、各画素構成要素が基板の所望位置に、正確な位置精度を保持しつつ基板の全ての場所において形成できるようにするのは、中型や大型のディスプレイを作成する場合は非常に困難であった。
【００２７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蒸着によりパターン形成する際に、基板にマスクが接触することの問題を解消できるとともに、蒸着物の配置位置精度を良好に保持可能な成膜用マスク装置を提供することを目的とする。たとえば、高温環境下において真空蒸着してパターン形成する技術への適用に好適な成膜用マスク装置を提供することを目的とする。
【００２８】
また本発明は、本発明の成膜用マスク装置を用いた薄膜デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る成膜用マスク装置は、薄膜パターンを基板面上に蒸着により成膜するために使用される成膜用マスク装置であって、先ず、それぞれが所定形状の開口部が所定ピッチで形成された複数枚のマスクを使用し、複数枚のマスクを保持するマスク保持部を設けることとした。
【００３０】
そして、マスク保持部としては、基板に最も近い位置に配されるマスクを基板に対して相対的に固定して保持するとともに、基板に最も近い位置に配されるマスクを挟んで基板とは反対側に配されるマスクの少なくとも１つを交換可能に、もしくは基板に対して相対的に移動可能に保持するものとした。
【００３１】
ここで、「基板に対して相対的に固定して保持する」とは、少なくともマスクの平面方向について、基板とマスクとの相対位置に変化が生じないようにすることを意味する。基板とマスクとが動かないように固定することに限らず、基板が動けばその移動に従動してマスクも移動させることで、相対位置に変化が生じないようにすることも含む。
【００３２】
また、「基板に対して相対的に移動可能に保持する」とは、マスクの平面方向について、基板とマスクとの相対位置が一定の方向に変化を生じるようにすることを意味する。
【００３３】
また従属項に記載された発明は、本発明に係る成膜用マスク装置のさらなる有利な具体例を規定する。たとえば、各マスクの開口部の形状は、正方形や矩形状、あるいはスリット状とすることができる。そして、各マスクが接触もしくは非接触にて重なることによって、基板に対して実質的に形成される蒸着用の開口部分が画素または画素を駆動する電極を形成可能に設ける。そして、このような基板側のマスクに、移動マスクを重ねる。
【００３４】
たとえば、基板側のマスクの開口部を正方形や矩形状とし、かつ、開口部が、移動マスクの移動方向並びにそれと略直交する方向に画素または画素電極の配列ピッチとなるように形成しておく。この場合の移動マスクの開口部は、正方形状もしくは矩形状であって、その移動方向と略直交する方向には画素または画素電極の配列ピッチとなるように形成されてなるものとする。この移動マスクの移動方向と略直交する方向についての開口部の並び方としては、一列状のものとしてもよいし、千鳥状（ジグザグ状）としてもよい。あるいは、移動方向と略直交する方向に沿ってスリット状の開口部分が形成されてなるものを移動マスクとして用いてもよい。
【００３５】
また、基板側のマスクの開口部を、移動マスクの移動方向に沿ってスリット状とし、かつ、少なくとも移動マスクの移動方向と略直交する方向には画素または画素電極の配列ピッチとなるように形成しておく。この場合の移動マスクの開口部についても、前述同様に、正方形状や矩形状であって、その移動方向と略直交する方向には画素または画素電極の配列ピッチとなるように形成されてなるものとするか、あるいは、移動方向と略直交する方向に沿ってスリット状の開口部分が形成されてなるものを用いる。
【００３６】
なお、何れの場合も、カラーディスプレイ成膜用マスク装置とする場合には、移動マスクの開口部分は、その移動方向には、カラー画像をなすための複数の色成分における、同一色についての配列ピッチとなるように形成されてなるものとするとよい。
【００３７】
上記本発明に係る成膜用マスク装置においては、マスク保持部に保持されている移動マスクを移動方向に移動させる制御を実行する移動制御部を備えるものとしてもよい。なお、マスク保持部には、この移動制御部の指示に従って移動マスクを移動させるモータなどの移動駆動部を設ける。
【００３８】
また、マスク保持部は、保持している複数のマスクの少なくとも１つに対して、保持しているマスク側縁部の長手方向と略直交する方向に力を加えることでマスク形状を整えるマスク整形機構を有するものとすることが望ましい。
【００３９】
マスク変形をキャンセルする際には、マスクの重力に起因する重量変形をキャンセルして、マスクの平面を維持するように、側縁部の長手方向と略直交する方向への力の大きさを制御する。あるいは、マスク温度を検知する温度検知部を設け、この温度検知部により検知された温度に基づいて、熱変形をキャンセルしてマスクの平面を維持するように、側縁部の長手方向と略直交する方向への力の大きさを制御する。
【００４０】
また、基板に対して最も外側に位置するマスクを除く全てのマスクについては、一方の側縁部を固定的に保持しつつ、他方の側縁部をその長手方向と略直交する方向には滑り機構を持って保持しておき、基板に対して最も外側に位置する最外部マスクに対してのみマスク変形をキャンセルするように制御するようにしてもよい。この場合、最外部マスクを平坦化することで、その他のマスクも平坦にする。
【００４１】
本発明に係る薄膜デバイスの製造方法は、上記本発明に係る成膜用マスク装置を用いて実行するのに好適な製造方法である。すなわち、先ず、それぞれが所定形状の開口部が所定ピッチで形成された複数枚のマスクを使用する。そして、複数枚のマスクのうちの基板に最も近い位置に配されるマスクを、基板に対して相対的に固定して保持しておく。
【００４２】
このような状態で、基板に最も近い位置に配されるマスクを挟んで基板とは反対側に、基板上の画素または画素電極を形成可能な適正位置に対して蒸着用の開口部分を実質的に形成するように、所定形状の開口部が設けられている所望のマスクを配置する。この後、蒸着源からの物質を基板面に蒸着することにより、基板面上に薄膜パターンを形成する。
【００４３】
たとえば、蒸着用の開口部分を通して有機ＥＬデバイスの第１の発光部材料を基板面に蒸着し、次いで、基板とは反対側に配されているマスクを、蒸着用の開口部分が次の蒸着対象の画素を形成可能な適正位置となるまで移動させる。この後、第２の発光部材料を前記基板面に蒸着する。画素電極の形成についても、発光部の形成と同様の手順を利用することができる。
【００４４】
これにより、基板面上に異なる発光部材料からなり、それぞれ異なる色を発する薄膜状の発光部を所定の配列パターンにて配列することで、基板面上に、有機ＥＬ発光材料または電極材料からなる複数の薄膜状の発光部が微細な間隙を隔てて配列された、マルチカラーもしくはフルカラーの表示デバイスを製造する。
【００４５】
なお、マスク変形による画素配置精度の低下を防止するべく、たとえば、蒸着を開始するに先立って、複数枚のマスクのうちの少なくとも１つに対して、マスク変形をキャンセルする方向に力を加えるとよい。また、蒸着を開始した後（蒸着中）には、複数枚のマスクのうちの少なくとも１つについて、マスク温度を監視し、この監視温度に基づいて、蒸着時のマスクの熱変形をキャンセルする方向に力を加えるとよい。
【００４６】
【作用】
本発明に係る上記構成においては、先ず、重力撓みの影響を軽減するために、複数枚のマスクを重ねる構成とし、１枚マスクに比べて剛性を高める。
【００４７】
また、基板側に配されるマスクは、基板に対して相対的に固定された状態を維持するように保持するとともに、交換やスライドは、基板とは反対側のマスクのみとするマスク保持機構を設けることで、交換やスライドによるマスクと基板との接触を避けることができるようにする。
【００４８】
また、カラー表示デバイス製造用とするべく、基板の異なる各色に応じた適正位置へ蒸着し、パターン形成可能とするために、基板とは反対側のマスクを交換やスライドできる移動保持機構を設けた。
【００４９】
つまり、製造マスクを複数枚重ねの構造とし、強度を持たせるとともに、マスクを色ごとに交換したり、マスク全体を基板に対してスライドさせたりすることなく、基板に近い側を基板に固定したままで、蒸着源に近い側だけを交換もしくはスライドさせる機構とする。
【００５０】
さらに、この移動保持機構には、たとえば基板に直接接触しない第２のマスクの側面から力を加えられる機構を具備させることにより、重力や熱膨張によるマスク平面から垂直方向に生ずる撓みをキャンセルできる機構を付与する。このようにすることにより、それぞれの画素の位置精度が大画面であっても良好に保持できる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
＜＜成膜用マスク装置の構成＞＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００５２】
図１は、本実施形態の成膜用マスク装置の概要を示した構成図である。本実施形態の成膜用マスク装置（以下単にマスク装置ともいう）は、後述するような所定形状の開口部が形成されたステンシル構造の複数枚のマスクと、この複数枚のマスクのうちの基板側のマスクを基板に相対的に固定した状態を維持しつつ、他のマスク（一部でもよいし、全てでもよい）を所定方向にスライド可能な機構（以下マスク保持部という）とを備えている点に特徴を有する。
【００５３】
すなわち、図示するように、マスク装置１は、複数枚のマスクが重ね配置されているマスク部１００と、この複数枚のマスクの両サイドに配置され、各マスクを保持する１対のマスク保持部２００（それぞれを２０１，２０２とする）とを備えている。
【００５４】
本実施形態のマスク部１００としては、蒸着処理時には基板側に当該基板に対して固定的に配置される固定マスク１０１と、基板とは反対側に、図中矢指するスライド方向に移動可能に配置される移動マスク１０２とを含んでいる。
【００５５】
マスク保持部２００は、図示しない基板に対向して配される固定マスク１０１を基板に対して固定した状態を維持しつつ、固定マスク１０１と略平行にかつ基板とは反対側に配される移動マスク１０２を図示するスライド方向に移動可能に構成されている。
【００５６】
たとえば、図１（Ｂ）に、スライド方向と直交する切断面を示すように、各マスク保持部２０１，２０２は、保持ベース２１０上に、基板を保持するための基板保持溝２１２と、固定マスク１０１を保持するための固定マスク保持溝２１４と、移動マスクを保持するための移動マスク保持溝２１６とをそれぞれ異なる位置に備えて構成されている。各保持溝２１２，２１４，２１６は、たとえば押さえバネを使って構成するのがよい。ただし、基板保持溝２１２と固定マスク保持溝２１４とは、それぞれ対応する基板や固定マスク１０１を装着後は移動しないように固定する構造とする一方で、移動マスク保持溝２１６は、紙面の奥行き方向に移動マスク１０２をスライド可能に構成する。
【００５７】
また、移動マスク１０２のスライド方向をガイドするガイドレール２１８が保持ベース２１０上に設けられている。このガイドレール２１８は、移動マスク１０２に対して、図中矢指する方向（マスク保持部２００が保持しているマスク側縁部の長手方向と略直交する方向）に、側面から引っ張る力や押す力を加えることでマスク形状を整えるマスク整形機構としても利用されるようになっている。
【００５８】
なお、図示しないが、固定マスク１０１についても、側面から引っ張る力や押す力を加えるための機構を設けてもよい。この場合、固定マスク１０１に対するマスク整形機構と移動マスク１０２に対するマスク整形機構とは、それぞれ独立に力を加える機構とするとよい。ただし、マスク変形の度合いが固定マスク１０１と移動マスク１０２とでほぼ同程度である場合には、両者に共通の力を加える兼用の機構としてもよい。
【００５９】
また、基板に対して最も外側に位置するマスク（本例では移動マスク１０２）を除く全てのマスク（本例では固定マスク１０１のみ）について、一方のマスク保持部２０１は、このマスクの一方の側縁部を固定的に保持しつつ、他方の側縁部を、その長手方向と略直交する方向に滑り機構を持って保持するようにしてもよい。たとえば、図１（Ｃ）に示すように、マスク保持部２０１側の各保持部２１４ａ，２１６ａとマスク保持部２０２側の移動マスク１０２用の保持部２１６ｂとは、図中矢指する方向へは各マスク１０１，１０２を自由移動させないように固定保持するとともに、移動マスク１０２用の保持部２１６ａ，２１６ｂは紙面の奥行き方向へは移動マスク１０２をスライド可能に保持する。また、マスク保持部２０２側の固定マスク１０１用の保持部２１４ｂは、固定マスク１０１を図中矢指する方向へスライド可能に保持する。マスク保持部２０２側の移動マスク１０２用の保持部２１６ｂは、図示しないガイドレール２１８の図中矢指する方向への付勢力により、移動マスク１０２を側縁部から引っ張るあるいは押すことが可能とする。
【００６０】
この場合、ガイドレール２１８（図１（Ｃ）では図示せず）が有するマスク整形機構は、基板に対して最も外側に位置する移動マスク１０２に対して、その側縁部の長手方向（紙面の奥行き方向）と略直交する方向（図中の矢指方向）に力を加えることで、移動マスク１０２の重力や熱によるマスク変形（撓みを含む）をキャンセルする方向に力を加える。これにより、移動マスク１０２が平面となるようにする。そして、移動マスク１０２が平面となることに連れて、この移動マスク１０２と固定マスク１０１とが接触し、これによって固定マスク１０１が滑り機構側に延び、固定マスク１０１も平坦化される。
【００６１】
たとえば、図１（Ｄ）に示すように、マスク間に隙間がある場合、移動マスク１０２をマスク保持部２０２側にて外側に引っ張ることで平坦にすることにより、固定マスク１０１もほぼ平坦化することができる。また、図１（Ｅ）に示すように、マスク間に隙間がない場合には、固定マスク１０１をほぼ完全に平坦化することができる。
【００６２】
固定マスク１０１の一方の側縁部（本例ではマスク保持部２０１側）は固定されているので、移動マスク１０２に従動して固定マスク１０１を平坦化させても、マスク重なり位置のズレ、惹いては蒸着対象部分の位置ズレの問題は起きないと考えてよい。基板に対して最も外側に位置するマスクについてのみ、マスク側縁部の長手方向と略直交する方向に力を加えるマスク整形機構を設けるだけで、全マスクをほぼ平坦に維持することができ、便利である。
【００６３】
ここで、基板保持溝２１２と固定マスク保持溝２１４とは、対応する基板や固定マスク１０１を移動可能とする構造を必要としないが、移動マスク保持溝２１６に関しては、移動マスク１０２を装着した状態で移動マスク１０２をスライドさせ得る機構とする必要がある。このため、たとえば２段構造の押さえバネを使用して、移動マスク１０２を表裏両面から比較的弱い力で挟み込む構造を採用することとした。
【００６４】
また、移動駆動部２０４をマスク保持部２０１，２０２に設け（それぞれを２０４ａ，２０４ｂとする）、この移動駆動部２０４にドライブ信号を供給する移動制御部２０６をマスク保持部２０１，２０２の外部に用意する。移動制御部２０６は、移動駆動部２０４にドライブ信号を入力し、移動マスク１０２のスライド量や停止位置を制御する。このような構成では、マスク部１００とマスク保持部２００（移動駆動部２０４を含む）をマスク製造メーカにて用意し、それらが一体となった状態のマスク装置１として半導体製造メーカに納品し、半導体製造メーカの製造現場にて移動制御部２０６と接続することで、マスク装置１の全体を完成させる。勿論、半導体製造メーカにて、個々の部材を組み立てることで、移動制御部２０６を含むマスク装置１を完成させてもよい。
【００６５】
移動マスク１０２を移動させるような構造を実現する手段としては、たとえば、特許文献２に記載のようにステッピングモータなどのパルス制御モータを移動駆動部２０４として利用して移動マスク１０２をスライド方向に所望ピッチ分だけ移動させる方法（以下第１の移動方法ともいう）を採ることができる。この第１の移動方法によれば、真空チャンバ内にて、基板側の固定マスク１０１を固定したままで移動マスク１０２のみをパルス制御モータを使った精密微動機構によって移動させることができるので、基板と固定マスク１０１と移動マスク１０２とで形成される実質的な開口部との正確な位置決めが簡易になる。また、移動マスク１０２の微動は、パルス制御モータのパルス数に応じた制御によるため、３００〜１００μｍ以下のピッチで移動マスク１０２をスライドさせることで、１００〜数１０μｍピッチといった微小ピッチの発光部の形成が可能になる。また、これを有機ＥＬディスプレイパネルの製造過程に適用すれば、たとえばトリオピッチで３００〜１００μｍ以下、サブピクセルピッチで１００μｍ〜数１０μｍといった高精細の発光部を有する有機ＥＬディスプレイパネルが製造できる。
【００６６】
また、移動マスク１０２を移動可能なマスク保持部２００を実現する他の手法としては、リニアモータを移動駆動部２０４として利用して移動マスク１０２を縦横方向に所望ピッチ分だけ移動させる方法（以下第２の移動方法ともいう）を採ることができる。この第２の移動方法では、第１の移動方法に比べて、リニアモータの特質上、高精度の移動制御が可能となるので、第１の移動手法よりも、さらに微小ピッチの発光部の形成が可能になる。
【００６７】
また、移動マスク１０２を移動可能なマスク保持部２００を実現する他の手法としては、ピエゾ（圧電）素子を移動駆動部２０４として利用して移動マスク１０２を縦横方向に所望ピッチ分だけ移動させる方法（以下第３の移動方法ともいう）を採ることができる。この第３の移動方法では、その移動量は、ピエゾ素子の能力に左右され、第１や第２の移動方法に比べると小さいが、その分、微小移動に対する精度は向上する。
【００６８】
また、移動マスク１０２を移動可能なマスク保持部２００を実現する他の手法としては、予め決まったピッチ送りであることが明確である場合には凸部とそれを受ける凹部を、どちらか片方を移動マスク１０２のスライドする両側側面に１つあるいは複数個設けておき、移動駆動部２０４により機械的に押すあるいは引っ張る方法（以下第４の移動方法ともいう）を採ることができる。この第４の移動方法では、凹部と凸部とを乖離させた状態で移動させて、次の蒸着にかかる所望位置に達した後に凹部と凸部とを接触させて固定するような簡単な移動機構とすることができる。
【００６９】
なお、上記第１〜第４の何れの移動方法も、半導体集積回路素子などの重ね合わせに要する必要精度に比べて、はるかに緩い精度（およそ数μｍ）で移動させればよいので、たとえばレーザ干渉計と鏡面ミラーとを組み合わせたボールねじステージやリニアモータステージなどの高価で高精度のシステムは不要である。
【００７０】
マスク保持部２００は、固定マスク１０１と移動マスク１０２とに対して側面から接触しているため、固定マスク１０１と移動マスク１０２とに対して、保持している側縁部の長手方向と略直交する方向に引っ張る力や押す力を加えることも可能である。たとえば、移動マスク１０２については、それが直接基板とは接触しないことを利用して、側面から引張り力を加えることにより、基板に直接接触させることなく、重力による撓みや蒸着熱源からの輻射熱に伴うマスク基体の熱膨張による撓みをキャンセルすることでマスク形状を整えることができる。固定マスク１０１についても同様である。
【００７１】
たとえば、マスクの中央部が下側に撓む場合、マスク１０１，１０２の側面を両側あるいは片側からスライド方向と略直交する方向に引っ張ることにより、マスク１０１，１０２の撓みを減らし、平面の状態を維持することができる。ここで、撓み量は有限要素法による数値計算シミュレーションにより、マスク基体の組成（金属）に応じたヤング率などからメッシュを切って求めることもできるし、実測によって求めることも可能である。このようにして求めた撓み量に基づいて、撓み量（変移量）をキャンセルできる力を加えることができる。
【００７２】
また蒸着に際し、蒸着熱源からの輻射熱により、マスク基体が熱膨張していくことが、形成される画素の位置精度へ悪影響を及ぼす。この熱膨張もマスク表面温度を監視し、この監視結果に基づいて側面を引っ張るあるいは押すなどフィードバック制御する制御部（図示せず）を設けることにより、撓みを減らし、平面の状態を維持することができる。
【００７３】
マスクの表面温度を監視する手法としては、たとえばマスク表面に検出手段が接触してよい場合には熱電対を温度検知部２２０として利用する方法（以下第１の温度監視方法ともいう）を採ることができる。この第１の温度監視方法では、構造および監視手法が非常に簡便である。
【００７４】
また、表面温度を監視する他の手法としては、輻射温度計などを温度検知部２２０として利用して非接触にてマスクの表面温度を監視する方法（以下第２の温度監視方法ともいう）を採ることができる。この第２の温度監視方法では、マスクに対しての接触が不可である場合に好適なものであるが、測定精度は第１の手法に比べて劣る。
【００７５】
何れの温度監視手法を採るかに拘わらず、マスク基体の材質（金属）の体積熱膨張係数や線膨張係数は既知であるため、検知したマスク表面温度を用いて適切な変移量を与える引っ張り力を求めることができる。たとえば有限要素法によって計算機シミュレーションすることで変位量を求めることも可能であるし、実測による変移量を実測してテーブル化しておき、これを用いて引っ張り力を求めることもできる。
【００７６】
実用的には、事前に側面から加える力（引っ張り力）を幾つかの水準で振って基板を作成し、蒸着された各画素の、所望位置からの変移量を、たとえば干渉式座標測定器によって測定して求めておき、これに基づいて検量線を引くことにより、最適な加える力の量を見積もることが可能である。
【００７７】
何れにしても、スライド方向への移動量に比べれば格段に変位量は少なくて済む一方で、加える力は微妙な制御が必要であるため、たとえば圧電素子（ピエゾ素子）などを用いて力を高精度に制御することが望ましい。固定マスク１０１と移動マスク１０２の材質や厚みが異なるときには、それぞれに適した力を独立に加え得る構造を採るのがよい。ただしこの場合でも、材質や厚みの違いによる加える力の最適量の差が小さければ、両者に対して共通の力を加える構造を採ることで、構造の簡易化を図ってもよい。
【００７８】
このように、本実施形態のマスク装置１に依れば、先ず、複数枚のマスクを重ねる構成とすることで、１枚マスクに比べて剛性を高め、重力撓みの影響を軽減することが可能となった。また、蒸着処理時には、その内の少なくとも最も基板側に位置するマスク（図では固定マスク１０１）を基板に対して実質的に固定された状態を維持可能としつつ、残りのマスク（図では移動マスク１０２）を基板に対して相対的に移動させることで、固定マスク１０１と移動マスク１０２との間で形成される実質的な開口部にて発光部や電極部を形成する。基板側を固定マスク１０１としたことで、基板と固定マスク１０１の接触による損傷を従来よりも確実に防止することが可能となった。
【００７９】
たとえば、固定マスク１０１と基板との間隔が非常に小さくなり、基板と固定マスク１０１とが密着するような状態になっても、固定マスク１０１は基板に対して固定した状態を維持可能であるので、発光部の有機薄膜などを傷つけることなくパターニングすることができる。また、電極形成においても、この発光領域形成後の基板と固定マスク１０１とが密着しそうな状態になっても、電極や有機膜に損傷を与えずに済む。
【００８０】
加えて、上記構成のマスク装置１では、移動マスク１０２（必要に応じて固定マスク１０１も）の両側からスライド方向と略直交する方向に引っ張り力を加えることで、マスク１０１，１０２が平坦となるようにすることを可能とした。これにより、剛性をさらに強固にすることで、重力撓みの影響を一層軽減することが可能となった。つまり、マスク重量に対して撓みなどの変形を起こさないように、マスクの強度を充分に保つことが可能となり、大面積のディスプレイを製造する上で、非常に有利になる。
【００８１】
また、マスク１０１，１０２に加える引っ張り力を、環境温度に基づいて、移動マスク１０２（必要に応じて固定マスク１０１も）が平坦を維持するように制御するようにしたので、有機ＥＬ素子のように、高温環境下において真空蒸着してパターン形成する必要のあるデバイスであっても、重力による撓みや蒸着時の輻射熱による基体の熱膨張によって引き起こされるマスク変形の問題を避けることができる。有機ＥＬ素子を用いた大面積のディスプレイを製造する上で、非常に有利になる。
【００８２】
＜＜マスクの詳細例＞＞
図２は、固定マスク１０１と移動マスク１０２の一例を説明する図である。
ここで、図２（Ａ）と図２（Ｂ）は、固定マスク１０１の例であり、図２（Ｃ）と図２（Ｄ）は、移動マスク１０２の例である。また、図３は、固定マスク１０１と移動マスク１０２との組合せの例を説明する図である。
【００８３】
ここで、図３（Ａ）は図２（Ａ）で示す固定マスク１０１と図２（Ｃ）で示す移動マスク１０２との組合せ、図３（Ｂ）は図２（Ｂ）で示す固定マスク１０１と図２（Ｃ）で示す移動マスク１０２との組合せ、図３（Ｃ）は図２（Ａ）で示す固定マスク１０１と図２（Ｄ）で示す移動マスク１０２との組合せ、図３（Ｄ）は図２（Ｂ）で示す固定マスク１０１と図２（Ｄ）で示す移動マスク１０２との組合せ、をそれぞれ示している。
【００８４】
固定マスク１０１および移動マスク１０２は、マルチカラー用の色画素あるいはフルカラーの３原色ＲＧＢの画素を構成できる矩形もしくは短冊（ストライプ）状のパターンを開口させたステンシル構造の金属板とした。開口部の大きさは、各マスク１０１，１０２が重なることによって基板に対して実質的に形成される蒸着用開口部分が、基板上に形成される画素や画素電極と略等倍の大きさとなるようにする。
【００８５】
ここで、図２（Ａ）に示す第１例の固定マスク１０１の開口パターンでは、固定マスク１０１は、ＲＧＢの画素パターンと同じ縦横方向に配置された複数の矩形（略正方形）の開口を有している。このような開口パターンは、たとえば白色発光をＥＬ発光源とし、カラーフィルターを使ってフルカラー表示する方式（カラーフィルター方式）のものを製造する際に使用される従前のマスクを利用することが可能である。
【００８６】
なお、開口部のピッチは、移動マスク１０２の移動方向並びに当該移動方向と略直交する方向については、画素または画素電極の配列ピッチ（サブピクセルピッチ；ある発光部の端から隣の発光部の端までの距離）となるように形成する。たとえば、３原色ＲＧＢとする場合であれば、同一色の１周期であるトリオピッチの１／３とする。
【００８７】
また、図２（Ｂ）に示す第２例の開口パターンでは、固定マスク１０１は、その上に重ねられる図２（Ｄ）に示す移動マスク１０２の移動方向（スライド方向）に沿って細長い短冊（スリット）状の開口部分を有している。この開口部分は、少なくとも移動マスク１０２のスライド方向と略直交する方向には画素または画素電極の配列ピッチ（サブピクセルピッチ）となるように形成する。
【００８８】
第１例の開口パターンの方が、第２例の開口パターンよりも開口面積が少なくて済み、マスク変形に対しての強度が増すと考えられる。
【００８９】
固定マスク１０１は、第１例および第２例の何れにおいても、幅（スライド方向の長さ）は移動マスク１０２より大サイズであることが望ましい。固定マスク１０１からはみ出した移動マスク１０２の部分で基板を損傷するという事態を防止するためである。
【００９０】
蒸着処理時には固定マスク１０１の上に移動マスク１０２を重ねて使用する。そして、この固定マスク１０１と移動マスク１０２とが重なることによって基板上の画素または当該画素を駆動する電極を形成可能な適正位置に対して真空蒸着用の開口部分を実質的に形成する。
【００９１】
ここで、本実施形態のマスク装置１は、基板側に固定マスク１０１を配しており、移動マスク１０２は基板と直接接触することはない。移動マスク１０２は、固定マスク１０１の平行な片方の１対の両辺に沿ってスライド可能なマスク保持部２００を１対の両辺に備えた上で、固定マスク１０１に装着する。スムーズなスライド動作を実現するために、パターン形成開口部分以外にスペーサなどを設けてもよい。移動マスク１０２には、１回のＲＧＢの中から選ばれる任意の色（たとえばある１色）を蒸着するのに必要な開口を備えればよい。
【００９２】
具体的には、たとえば図２（Ｃ）に示すように、縦横方向に複数配置された矩形（略正方形状）の開口を具備する第１例のものとする。開口部のピッチは、少なくとも当該移動マスク１０２の移動方向と略直交する方向には画素または画素電極の配列ピッチ（サブピクセルピッチ）なるように形成する。
【００９３】
また、本例の移動マスク１０２は、そのスライド方向における開口部のピッチを、同一色の１周期である色ピッチ（たとえば３原色ＲＧＢとする場合であればトリオピッチ）としている。このような開口パターンは、たとえば各色の発光素子を基板上に並列配置する方式（たとえば３色独立発光方式）のものを製造する際に使用される従前のマスクを利用することが可能である。なお、開口部の配置は、図示するように一列配置であるものに限らず、たとえば千鳥型の配置であってもよい。
【００９４】
この第１例の移動マスク１０２では、スライド方向と平行な方向を分離する画素パターンを構成するのに必要な遮蔽部分が移動マスク１０２単独では存在しており、固定マスク１０１の開口パターンに拘わらず、図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示すように固定マスク１０１と組み合わせることにより、基板に対して独立した開口部を形成でき、画素分離が可能となる。
【００９５】
また、移動マスク１０２は、図２（Ｄ）に示すように、スライド方向と直交する方向に長く伸びた短冊状の開口パターンを複数具備する第２例のものであってもよい。この第２例の移動マスク１０２では、スライド方向と平行な方向を分離する画素パターンを構成するのに必要な遮蔽部分が移動マスク１０２単独では存在しないが、図３（Ｃ）や図３（Ｄ）に示すように、固定マスク１０１と組み合わせることにより、基板に対しては実質的に独立した開口部が形成され、その方向の画素分離が可能となる。なお、固定マスク１０１と同様に、第１例の開口パターンの方が、第２例の開口パターンよりも開口面積が少なくて済み、マスク変形に対しての強度が増すと考えられる。
【００９６】
ここで、固定マスク１０１の開口部が正方形や矩形である図３（Ａ）や図３（Ｃ）に示すマスク組合せの場合、固定マスク１０１の開口部と移動マスク１０２の開口部との各位置が合致するように移動マスク１０２をスライドさせる必要があり、スライド制御時の位置合わせの高精度化が要求されるとともに、スライドピッチに自由度がない。
【００９７】
これに対して、固定マスク１０１の開口部がスリット状である図３（Ｂ）や図３（Ｄ）に示すマスク組合せの場合、移動マスク１０２の開口部の位置によってスライド方向の画素位置が規定されるので、スライドピッチを一定に維持することで、画素位置を高精度に維持することが可能となる。加えて、スライドピッチに自由度があるので、少なくともスライド方向への画素解像度を適宜変更可能である。
【００９８】
このように、複数枚のマスクを組み合わせて使用する構成とすることで、固定マスク１０１を基板に対してスライドさせることなく、基板に対して固定したまま、移動マスク１０２を所定の方向にスライドさせ、適宜蒸着源を変更して蒸着することにより、たとえばＲＧＢの３原色の画素パターンを、定められたピッチで、基板のそれぞれの所望の位置に形成することが可能となる。
【００９９】
すなわち、少なくとも固定マスク１０１についてはスライド方向と直交する方向に発光部や電極部を形成するための開口部が、サブピクセルピッチ（たとえば１００μｍ）分ずれて配列されているので、この固定マスク１０１と対になる移動マスク１０２をスライド方向に、たとえばサブピクセルピッチ（たとえば１００μｍ）ずつ２回微動させることにより、３色の発光部を分離して形成することが可能になる。電極部の形成に際しても同様である。
【０１００】
＜＜デバイスの製造方法＞＞
図４は、上記構成のマスク装置１を使用して、ＲＧＢ３原色の画素パターンを有する有機ＥＬ素子ディスプレイパネルを形成する手順を説明するための概念図である。図示する固定マスク１０１と移動マスク１０２は、それぞれ第２例のものである。図中、各マスクの黒塗りで示す部分が、開口部である。
【０１０１】
蒸着源を下側に配置して蒸着処理を行なう。そして、第１電極まで形成し、必要な前処理が終了した基板に対して、固定マスク１０１および移動マスク１０２を装着したマスク装置１をセットする。このマスク装置１をセットされた基板あるいはそれら全体を保持する機構を有するパレットを、第１の色成分を蒸着する蒸着釜（成膜装置内）に装着する。たとえば、有機ＥＬ発光材料をモリブテンボートに詰めて、ロードロック式の蒸発源に設置し、１．０×１０＾−４（“＾”はべき乗を示す）パスカルの真空下で、図４（Ａ）に示すように、先ず第１の発光材料を基板真下（基板中心−蒸発源間角度：０度）から０．２〜０．５ｎｍ／秒の成膜速度で厚さが５０ｎｍとなるように真空蒸着する（第１発光部用の蒸発源からの物質を蒸着する）ことで、第１の色成分に対応する第１発光部の配列を形成する。
【０１０２】
このようにして第１の色成分を蒸着した後、図４（Ｂ）に示すように、基板と固定マスク１０１とは固定したままで、移動マスク１０２のみを、第２の色成分について必要な画素位置となるように、サブピクセルピッチ（たとえば１００μｍ）分だけスライドさせる。そして、１．０×１０＾−４パスカルの真空下で、第２発光材料を基板真下から０．２〜０．５ｎｍ／秒の成膜速度で厚さが５０ｎｍとなるように真空蒸着する（第２発光部用の蒸発源からの物質を蒸着する）ことで、第２の色成分に対応する第２発光部の配列を形成する。
【０１０３】
さらに、第２の色成分を蒸着した後、図４（Ｃ）に示すように、基板と固定マスク１０１とは固定したままで、移動マスク１０２のみを、第３の色成分について必要な画素位置となるように、サブピクセルピッチ（たとえば１００μｍ）分だけスライドさせる。そして、１．０×１０＾−４パスカルの真空下で、第３発光材料を基板真下から０．２〜０．５ｎｍ／秒の成膜速度で厚さが５０ｎｍとなるように真空蒸着する（第３発光部用の蒸発源からの物質を蒸着する）ことで、第３の色成分に対応する第３発光部の配列を形成する。
【０１０４】
ＲＧＢの色を構成する有機層は一般には多層構造を有しており、最も重要な発光層はＲＧＢで異なる場合が殆どであるが、それ以外の下層や上層に形成される層成分は共通である場合も多いので、それらは、一括してＲＧＢとも全ての画素に蒸着する場合もある。また、これらのＲＧＢ成分の蒸着は、有機ＥＬ素子は、酸素や水分などに脆弱であるため、成膜途上で大気開放はせずに、一貫して真空中で成膜されるため、移動マスク１０２の位置移動は、そのような雰囲気（不活性ガス、望ましくは真空中）で行なわれなければならないことを留意されたい。これらの有機物の蒸着は、一般的には単数あるいは複数の坩堝による抵抗加熱蒸着法で行なわれるが、それ以外の有機物蒸着方法、たとえば有機ガスソースによるＣＶＤ法、クラスタイオンビーム法、あるいはスパッタリング法など、どのような方法であってもよい。
【０１０５】
３原色ＲＧＢの蒸着終了後、第２電極層など、残りの層を製膜する。ここで、マルチカラーまたはフルカラーの有機ＥＬデバイスを製造するには、有機ＥＬ発光材料からなる発光部は、必ず個々に分離する必要がある一方、たとえば電荷注入輸送層の形成は、発光色ごとに分離しても、あるいは各発光色に対し共通、すなわちベタ膜成膜としてもよい。
【０１０６】
またたとえば、３原色がパターン化された電極である必要があるパッシブ型デバイスを製造する場合には、さらに上記構成のマスク装置１を使用して、画素を構成するマスクとは若干異なる開口を有するマスク１０１，１０２を用いて、同様にＲＧＢの第２電極を蒸着してもよい。
【０１０７】
一方、アクティブ型デバイスを製造する場合には、一括マスクを使用して第２電極を蒸着することが可能である。また、パターン化された第２電極が必要でない場合には、さらに簡単な構造の遮蔽物（マスクである場合もある）を装着して、蒸着を行なってもよい。この第２電極形成の際も、不活性ガス雰囲気中、望ましくは大気開放を行なわず真空雰囲気で有機層成膜から連続して行なわれるのが望ましい。
【０１０８】
さらに望ましくは、保護層などの蒸着や封止、基板の貼り合わせなども実施して、有機ＥＬ素子によるフルカラーディスプレイパネルは完成に至る。最終製品を製造するには、この後、電極形成、ドライバ集積回路の装着などの工程があるのは言うまでもない。
【０１０９】
なお、マスク装置１を使った蒸着においては、特に大面積マスクの場合には、中央部分が重力により撓み、基板からの距離が変化することによる、形成画素のぼけや位置ずれなどが発生することが予見できる。この場合には、蒸着を開始するに先立って、複数枚のマスクのうちの少なくとも１つに対して、重力変形をキャンセルする方向に力を加えることで、マスクを平面に維持するようにする。たとえば、複数のマスクのうちの、基板に対して最も外側に位置する、基板と直接接触していない移動マスク１０２に対して、保持位置からサイド方向に引っ張り力を加えることにより、重力変形をある程度補正することが可能である。固定マスク１０１についても、同様に引っ張り力を加えてもよい。
【０１１０】
従来技術である１枚マスクでも引っ張り力を加える手法を適用することも可能であるが、力を加えた際に基板に直接触れる可能性があり、それによる欠陥の発生など、歩留まり低下を招く要因となる。これに対し、本実施形態のマスク装置１では、少なくとも移動マスク１０２は基板と直接接触することはないので、移動マスク１０２に対しては安心して力を加えることができる。
【０１１１】
また、本実施形態のマスク装置１を使った蒸着の際、輻射熱によるマスク基体の熱膨張により、面内の位置によりマスクパターンの位置などがずれることが想定される。この場合、複数枚のマスクのうちの少なくとも１つに対して、マスクの温度を監視し、この監視した温度に基づいて、蒸着時のマスクの熱変形をキャンセルする方向に力を加えることで、マスクを平面に維持するようにする。
【０１１２】
たとえば、図１（Ｃ）に示したように、固定マスク１０１は移動マスク１０２に従動して平面化を制御可能なマスク装置１の構成としておくと、移動マスク１０２が基板と直接接触していないので、保持位置から引っ張り力を加えることにより、移動マスク１０２を基板に接触させることなく熱輻射によるマスク変形をキャンセルするように補正を加えることが同様に可能である。これに応じて、固定マスク１０１もほぼ平坦化することができる。
【０１１３】
結果として、本実施形態のマスク装置１を利用して、薄膜パターン形成や薄膜デバイス製造を実行することで、複数の薄膜状の発光部が微細な間隙を隔ててマトリクス状に配列された有機ＥＬディスプレイパネルを製造する際、大面積でも位置ずれなどが少ない画素パターンを形成することが可能となる。
【０１１４】
以上詳述したように、上記実施形態のマスク装置１を用いて有機ＥＬ素子ディスプレイパネルの製造を行なうと、マスクが２枚構成となっているので１枚マスクの場合と比べ重力による撓みが軽減されることにより、基板全面に亘って画素を形成する有機物などの構成要素の蒸着物の配置位置精度が良好に保持される。
【０１１５】
また基板に接触していない２番目のマスクパネル（移動マスク１０２）のみをスライドさせる機構としたことにより、マスク全体をスライドさせて順次ＲＧＢを形成する方法やＲＧＢの各色でマスクを交換する方法と比較して、基板にマスクなどが接触して表面を傷つける頻度が低減でき、歩留まりの良い製造工程が提供できることとなった。
【０１１６】
また、２枚構成としても取り切れないマスク平面より垂直方向の撓みを、力を加えることができる保持移動機構を利用してキャンセルすることができ、大画面であっても相互位置精度および絶対位置精度を確保できる画素パターン形成が可能となった。
【０１１７】
また、これは、マスクが基板に近い側が短冊状である場合にのみ可能ではあるが、副次的効果として、１枚目の基板に固定される側の固定マスク１０１の開口ピッチは変更することはできないものの、スライドする側の移動マスク１０２（蒸着源側）は、移動させるピッチを変更することにより、通常の金属マスクではマスク交換による方法でしか作成できないような狭いピッチで蒸着を行なうことができる他、ピッチを自由に変更できるメリットも有する。
【０１１８】
また、設定したピッチと形成された画素パターンの配置精度を検査することにより、より最適なピッチ送りを設定したり、場所によってピッチを微妙に調整したりすることなども可能となり、成膜時の熱輻射によるマスクの熱膨張による変形などを考慮したパターン形成が可能となった。
【０１１９】
なお、上記実施形態のマスク装置１を利用した製造方法が適用できる有機ＥＬデバイスの構成としては、様々なものが考えられる。たとえば、
１）陽極／単層または多層の正孔注入輸送層／単層または多層の発光層／陰極、
２）陽極／単層または多層の発光層／単層または多層の電子注入輸送層／陰極、
３）陽極／単層または多層の正孔注入輸送層／単層または多層の発光層／単層または多層の電子注入輸送層／陰極、
など何れでもよく、さらに必要に応じて、保護層が陰極と陽極の間に挿入されていてもよい。
【０１２０】
正孔注入輸送層として用いる正孔輸送材料としては特に限定されないが、たとえば、トリアリールアミン誘導体やオキサジアゾール誘導体、あるいはこれらの正孔輸送材料を既知の高分子媒体に分散した系を用いることができる。高分子としては、正孔輸送性を極度に阻害しないものが望ましく、たとえば、ポリ−（Ｎ−ビニルカルバゾール）やポリカーボネート、ポリスチレン系重合体などが適用できる。また、正孔注入輸送層は、有機物に限らずたとえば正孔伝導性を有する無機半導体などを用いてもよい。発光層を形成する正孔注入輸送層は単層でも多層（複数層）でもよく、必要に応じて陽極に接する側を正孔注入層、それに隣接する層を正孔輸送層と分離してもよい。
【０１２１】
図５は、固定マスク１０１と移動マスク１０２の組合せの他の事例を説明する図である。この変形例は、移動マスク１０２のスライド方向の開口部のピッチを、図２に示したものよりもより広くした点に特徴を有する。
【０１２２】
たとえば、図５（Ｃ）に示す第３例の移動マスク１０２は、図２（Ｃ）に示す第１例と同様に、縦横方向に複数配置された開口を具備するが、その開口部のピッチは、同一色の１周期である色ピッチ（たとえば３原色ＲＧＢとする場合であればトリオピッチ）の２倍となっている。
【０１２３】
また、図５（Ｄ）に示す第４例の移動マスク１０２は、図２（Ｄ）に示す第２例と同様に、スライド方向と直交する方向に長く伸びた短冊状の開口パターンを複数具備するが、その開口部のピッチは、同一色の１周期である色ピッチ（たとえば３原色ＲＧＢとする場合であればトリオピッチ）の２倍となっている。
【０１２４】
このような第３例や第４例の移動マスク１０２を第１例や第２例の固定マスク１０１と組み合わせて使用してデバイスを製造する場合、同一の色成分について必要な画素位置となるように、所定分だけスライドさせて同一蒸着物質における蒸着処理を繰り返すことで、各色成分に対応する各発光部の配列を形成する。この場合、スライド順としては、たとえば、第１色成分→第１色成分→第２色成分→第２色成分→第３色成分→第３色成分となるようにしてもよいし、サブピクセルピッチずつスライドさせる、第１色成分→第２色成分→第３色成分→第１色成分→第２色成分→第３色成分としてもよい。これら以外の順としてもよい。
【０１２５】
この変形例の移動マスク１０２を用いる場合、製造タクトが増え処理時間が長くなるものの、開口部分が第１例や第２例のものよりも少なくなるので、移動マスク１０２の剛性は第１例や第２例のものよりも向上する。よって、蒸着物の配置位置精度をさらに良好に保持可能となる。
【０１２６】
図６は、固定マスク１０１と移動マスク１０２の組合せの他の変形例を説明する図である。この変形例は、移動マスク１０２のスライド方向の開口部を所定ピッチで遮蔽する遮蔽マスク１０４を用意し、遮蔽マスク１０４と移動マスク１０２とを一体的にして移動させる点に特徴を有する。一体的にして移動させる際には、遮蔽部分を切替える。
【０１２７】
たとえば、図６（Ｂ）に示す第５例の移動マスク１０２は、ＲＧＢの画素パターンと同じ縦横方向に配置された複数の矩形（略方形）の開口を有していて、スライド方向の開口ピッチが第１例の固定マスク１０１と同様にサブピクセルピッチであるが、色ごとに開口面積が異なるものとしている。そして、遮蔽マスク１０４は、スライド方向と直交する方向に長く伸びた短冊状の開口パターンを複数具備するとともに、そのスライド方向の開口部のピッチがトリオピッチである。
【０１２８】
このような組合せは、発光部を形成するための固定マスク１０１と移動マスク１０２の各開口部分で形成される、基板に対する実質的な開口面積が、色ごとに異なるものとする必要が生じたときに適用すると好ましい。
【０１２９】
なお、このような構成は、図２（Ｄ）のように、スライド方向と直交する方向に長く伸びた短冊状の開口パターンを、その開口パターンのスライド方向のピッチがサブピクセルピッチとなるように配置するものにも同様に適用可能である。
【０１３０】
また、ここでは、色ごとに開口面積が異なるものへの適用として説明したが、アクティブ型デバイスの製造時に、発光部（画素）用の開口と第２電極用の開口とを若干異なるものとする場合に適用してもよい。
【０１３１】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１３２】
また、上記の実施形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１３３】
たとえば、上記実施形態では、生産性を加味して、基板に接触していないマスクのみをスライドさせる機構を採用したが、スライド機構に代えて、基板に接触していないマスクのみを交換する機構を採用してもよい。この交換対象となるマスクは、従前のものと同様に、各色に応じた適正位置に開口部が形成されたものを使用する。基板側のマスクは固定した状態を維持させつつ交換可能となるので、マスク交換時に基板とマスクが誤って接触する危険性を低減可能となる。
【０１３４】
また、上記実施形態では、等倍マスクを使用して高温環境下において真空蒸着してパターン形成する有機ＥＬ素子製造用マスク装置やこのマスク装置を用いたディスプレイパネルの製造方法の例を説明したが、上記実施形態で示したマスク装置やデバイス製造方法の適用対象デバイスは、有機ＥＬ素子に限らない。
【０１３５】
また、上記実施形態では、等倍マスクを使用することで起こり易い重力や熱膨張による撓みの問題を解消するために複数枚マスクを使用することを提案したが、等倍マスクを使用せず縮小光学系用のマスクを使用する場合においても、重力や熱膨張による撓みの問題が問題となるときには、上記実施形態で示した複数枚マスクを使用する技術思想を適用可能である。
【０１３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、所定形状の開口部が所定ピッチで形成された複数枚のマスクを組合せた構成としたので、１枚マスクの場合と比較して重力による撓みが軽減されることにより、基板全面に亘って、画素を形成する有機物などの構成要素の蒸着物の配置位置精度を良好に保持可能となった。
【０１３７】
また、基板に接触していないマスクのみをスライドもしくは交換する機構を採用したので、マスク全体をスライドさせて順次ＲＧＢを形成する方法やＲＧＢの各色でマスクを交換する方法と比較して、基板にマスクが接触して表面を傷つける頻度を低減でき、歩留まりの良い製造工程が提供できることとなった。
【０１３８】
また複数枚構成としても取り切れないマスク平面より垂直方向の撓みを、力を加えることができる保持移動機構を利用してキャンセルすることができ、大画面であっても相互および絶対位置精度を確保できる画素パターン形成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のマスク装置の概要を示した構成図である。
【図２】固定マスクと移動マスクの一例を説明する図である。
【図３】固定マスクと移動マスクとの組合せの例を説明する図である。
【図４】マスク装置を使用して、有機ＥＬ素子ディスプレイパネルを形成する手順を説明するための概念図である。
【図５】固定マスクと移動マスクの組合せの他の事例を説明する図である。
【図６】固定マスクと移動マスクの組合せの他の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
１…マスク装置、１００…マスク部、１０１…固定マスク、１０２…移動マスク、２００，２０１，２０２…マスク保持部、２０４…移動駆動部、２０６…移動制御部、２１８…ガイドレール（マスク整形機構付き）、２２０…温度検知部

Claims (21)

1. 薄膜パターンを基板面上に蒸着により成膜するために使用される成膜用マスク装置であって、
   それぞれが所定形状の開口部が所定ピッチで形成された複数枚のマスクと、
   前記複数枚のマスクを保持する機構であって、前記複数枚のマスクのうちの前記基板に最も近い位置に配されるマスクを前記基板に対して相対的に固定して保持するとともに、前記複数枚のマスクのうちの前記基板に最も近い位置に配されるマスクを挟んで前記基板とは反対側に配されるマスクの少なくとも１つを交換可能もしくは前記基板に対して相対的に移動可能に保持するマスク保持部と
   を備えることを特徴とする成膜用マスク装置。
2. 前記マスク保持部により前記基板に対して相対的に固定して保持されるマスクである固定マスクと、前記マスク保持部により前記基板に対して相対的に移動可能に保持されるマスクである移動マスクの各開口部は、前記固定マスクと前記移動マスクとが重なることによって前記基板に対して実質的に形成される前記蒸着用の開口部分が画素または当該画素を駆動する電極を形成可能に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜用マスク装置。
3. 前記固定マスクの開口部は、前記移動マスクの移動方向に沿ってスリット状の開口部分が形成されてなるとともに、当該開口部分が、少なくとも前記移動マスクの移動方向と略直交する方向には前記画素または前記電極の配列ピッチとなるように形成されてなり、
   前記移動マスクの開口部は、当該移動マスクの移動方向と略直交する方向に沿ってスリット状の開口部分が形成されてなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の成膜用マスク装置。
4. 前記固定マスクの開口部は、前記移動マスクの移動方向に沿ってスリット状の開口部分が形成されてなるとともに、当該開口部分が、少なくとも前記移動マスクの移動方向と略直交する方向には前記画素または前記電極の配列ピッチとなるように形成されてなり、
   前記移動マスクの開口部は、正方形状もしくは矩形状の開口部分が形成されてなるとともに、当該開口部分が、少なくとも前記移動マスクの移動方向と略直交する方向には前記画素または前記電極の配列ピッチとなるように形成されてなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の成膜用マスク装置。
5. 前記固定マスクの開口部は、正方形状もしくは矩形状の開口部分が形成されてなるとともに、当該開口部分が、前記移動マスクの移動方向並びに当該移動方向と略直交する方向に前記画素または前記電極の配列ピッチとなるように形成されてなり、
   前記移動マスクの開口部は、前記移動マスクの移動方向と略直交する方向に沿ってスリット状の開口部分が形成されてなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の成膜用マスク装置。
6. 前記固定マスクの開口部は、正方形状もしくは矩形状の開口部分が形成されてなるとともに、当該開口部分が、前記移動マスクの移動方向並びに当該移動方向と略直交する方向に前記画素または前記電極の配列ピッチとなるように形成されてなり、
   前記移動マスクの開口部は、正方形状もしくは矩形状の開口部分が形成されてなるとともに、当該開口部分が、少なくとも前記移動マスクの移動方向と略直交する方向には前記画素または前記電極の配列ピッチとなるように形成されてなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の成膜用マスク装置。
7. 前記固定マスクの前記開口部分は、前記移動マスクの移動方向と略直交する方向には、一列状に配列されている
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の成膜用マスク装置。
8. 前記固定マスクの前記開口部分は、前記移動マスクの移動方向と略直交する方向には、千鳥状に配列されている
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の成膜用マスク装置。
9. 前記移動マスクの前記開口部分は、前記移動マスクの移動方向には、カラー画像をなすための複数の色成分における同一色についての配列ピッチとなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項３から６のうちの何れか１項に記載の成膜用マスク装置。
10. 前記マスク保持部に保持されている前記移動マスクを前記移動方向に移動させる制御を実行する移動制御部
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の成膜用マスク装置。
11. 前記マスク保持部は、当該マスク保持部に保持されている前記複数のマスクの少なくとも１つに対して、当該マスク保持部が保持しているマスク側縁部の長手方向と略直交する方向に力を加えることでマスク形状を整えるマスク整形機構を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜用マスク装置。
12. 前記マスク保持部は、前記複数のマスクのうちの、前記基板に対して最も外側に位置するマスクを除く全てのマスクについて、当該マスクの一方の側縁部を固定的に保持しつつ、他方の側縁部を当該側縁部の長手方向と略直交する方向には滑り機構を持って保持し、
    前記マスク保持部の前記マスク整形機構は、前記複数のマスクのうちの、前記基板に対して最も外側に位置するマスクに対して、当該マスクの側縁部の長手方向と略直交する方向に力を加える
    ことを特徴とする請求項１１に記載の成膜用マスク装置。
13. 前記マスク保持部の前記マスク整形機構は、前記マスクの重力による変形をキャンセルして前記マスクの平面を維持するように、前記側縁部の長手方向と略直交する方向への力の大きさを制御する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の成膜用マスク装置。
14. 前記マスク保持部に保持されている前記複数のマスクの少なくとも１つの温度を検知する温度検知部を有し、
    前記マスク保持部の前記マスク整形機構は、前記温度検知部により検知された温度に基づいて、熱変形をキャンセルして前記マスクの平面を維持するように、前記側縁部の長手方向と略直交する方向への力の大きさを制御する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の成膜用マスク装置。
15. 前記複数枚のマスクが重なることによって前記基板に対して実質的に形成される前記蒸着用の開口部分が、前記基板上に形成される画素または当該画素を駆動する電極と略等倍の大きさである
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜用マスク装置。
16. 薄膜パターンを基板面上に蒸着により成膜する薄膜デバイスの製造方法であって、
    それぞれが所定形状の開口部が所定ピッチで形成された複数枚のマスクを使用し、
    前記複数枚のマスクのうちの前記基板に最も近い位置に配されるマスクを、前記基板に対して相対的に固定して保持し、
    前記基板に最も近い位置に配されるマスクを挟んで前記基板とは反対側に、前記基板上の画素または当該画素を駆動する電極を形成可能な適正位置に対して前記蒸着用の開口部分を実質的に形成するように、前記基板に最も近い位置に配されるマスクを除く所望のマスクを配置し、
    蒸着源からの物質を前記基板面に蒸着することにより、前記基板面上に前記薄膜パターンを形成する
    ことを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
17. 前記蒸着用の開口部分を通して有機ＥＬデバイスの第１の発光部材料を前記基板面に蒸着し、
    次いで、前記基板とは反対側に配されているマスクを、前記蒸着用の開口部分が次の蒸着対象の画素を形成可能な適正位置となるまで移動させ、
    この後、第２の発光部材料を前記基板面に蒸着し、
    これにより、前記基板面上に異なる発光部材料からなり、それぞれ異なる色を発する薄膜状の発光部を所定の配列パターンにて配列する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の薄膜デバイスの製造方法。
18. 前記蒸着用の開口部分を通して有機ＥＬデバイスの画素を駆動する電極用の物質を前記基板面に蒸着し、
    次いで、前記基板とは反対側に配されているマスクを、前記蒸着用の開口部分が次の蒸着対象の電極を形成可能な適正位置となるまで移動させ、
    この後、前記電極用の物質を前記基板面に蒸着し、
    これにより、前記基板面上に、薄膜状の電極を所定の配列パターンにて配列する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の薄膜デバイスの製造方法。
19. 前記蒸着を開始するに先立って、前記複数枚のマスクのうちの少なくとも１つに対して、当該マスクの重力変形をキャンセルする方向に力を加える
    ことを特徴とする請求項１６に記載の薄膜デバイスの製造方法。
20. 前記蒸着を開始した後には、前記複数枚のマスクのうちの少なくとも１つについて、当該マスクの温度を監視し、この監視した温度に基づいて、前記蒸着時の当該マスクの熱変形をキャンセルする方向に力を加える
    ことを特徴とする請求項１６に記載の薄膜デバイスの製造方法。
21. 前記複数のマスクのうちの、前記基板に対して最も外側に位置するマスクに対して、当該マスクの前記変形をキャンセルする方向に力を加える
    ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の薄膜デバイスの製造方法。

Images