JP4341385B2

JP4341385B2 - 蒸着マスクの製造方法

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Publication number: JP4341385B2
Application number: JP2003395061A
Authority: JP
Inventors: 宏史土居; 範文井手吉
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP2005158477A

Description

本発明は、有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスクの製造方法に関するものであり、特に、紗貼り枠に貼り付けた紗の上にメタルマスクを貼り付け、このメタルマスクを本枠上に転写して蒸着マスクを製造しても、パターンの位置精度に優れた蒸着マスクを製造することのできる蒸着マスクの製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は、自発光型であるため視野角依存性がなく視認性に優れていること、応答速度が速いため動画表示に適していること、構造が簡単で軽く薄くできること、などが他のディスプレイと比べ大きな特徴といわれている。

低分子系有機ＥＬ素子の場合、低分子系有機ＥＬ素子を構成する陽極と陰極は無機薄膜であるが、有機ＥＬ層はすべて有機薄膜で形成されている。

この有機ＥＬ層は、正孔輸送層と電子輸送層とで発光層を挟んだ３層構造が一般的である。各有機薄膜は、多くの場合、蒸着法によって緻密なアモルファス状態で形成されている。

また、陰極の材料は、水や酸素に対し弱い金属材料であるために、フォトリソグラフィ法などの方法で陰極をパターニングすることは難しく、一般には蒸着法によってパターン状に膜の形成をおこなっている。

有機ＥＬ層などを蒸着法によってパターン状に形成する際には、多くの場合、金属製のメタルマスクが用いられる。そのメタルマスクのパターン精度としては高いものが要求されており、例えば、パターンの位置精度は、約５０ｃｍ角の大きさのメタルマスクの場合、±１０μｍ程度である。

図１は、有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスクの一例を示す平面図である。また、図２は、図１における蒸着マスクのＡ−Ａ’線での断面図である。

図１、及び図２に示すように、有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスク（１０）は、例えば、ステンレスなど金属製の本枠（１１）の上面に、インバールなど金属製のメタルマスク（１２）がテンションをかけて貼り付けされたものである。

メタルマスク（１２）には、蒸着によって基板にパターン状の膜を形成する部分が開口部となった、例えば、画面の対角２〜３インチ程度のパターン部（１３）が多数個面付けされている。この開口部は、予め、フォトエッチング法によって形成されたものである。

金属製の本枠（１１）の大きさは、例えば、横（ａ）５０ｃｍ、縦（ｂ）５０ｃｍ程度で、本枠（１１）のＢ−Ｂ’線での断面は、高さ（ｃ）１５〜２０ｍｍ、巾（ｄ）３０〜４０ｍｍ程度のものである。また、メタルマスク（１２）の厚さは、５０〜２００μｍ程度のものである。

上記蒸着マスク（１０）の製造方法の一例として、金属製の枠（紗貼り枠）に貼り付けられた紗の上に、一旦メタルマスクを貼り付け、このメタルマスクを上記金属製の本枠（１１）上へ転写することによって蒸着マスク（１０）を製造するといった製造方法がある。

図３は、金属製の枠（紗貼り枠）の一例を示す平面図である。また、図４は、図３における枠（紗貼り枠）のＡ−Ａ’線での断面図である。

図３、及び図４に示すように、蒸着マスク（１０）の製造に用いられる紗貼り枠（２１）は、例えば、アルミニウムなどの金属製の枠である。この紗貼り枠（２１）の上面に紗（２２）が貼り付けるられる。

紗貼り枠（２１）の大きさは、例えば、前記横（ａ）５０ｃｍ、縦（ｂ）５０ｃｍ程度の大きさの蒸着マスク（１０）を製造する際の紗貼り枠（２１）としては、横（ｅ）８０ｃｍ、縦（ｆ）８０ｃｍ程度で、紗貼り枠（２１）のＢ−Ｂ’線での断面は、高さ（ｇ）３０ｍｍ、巾（ｈ）４０ｍｍ程度のものである。

図５（ａ）〜（ｄ）は、紗貼り枠（２１）の上面に紗を貼り付け、次に、この紗の上面にメタルマスク原反を貼り付ける工程の説明図である。

まづ、図５（ａ）に示すように、紗貼り枠（２１）の上面の全面に紗（２２）を配し、矢印で示すように、紗（２２）にテンションをかけ、紗貼り枠（２１）の上面の（ｉ）で示す部分に接着剤を用いて紗（２２）を接着し貼り付ける。

図５（ａ）においては、紗貼り枠（２１）の横方向に矢印が示されているが、紗貼り枠（２１）の縦方向にもテンションをかけて接着し貼り付ける。紗の材料としては、ポリエステル、ステンレス、絹などが用いられる。

次に、図５（ｂ）に示すように、紗（２２）の余分な部分を切断して取り除く。矢印は、紗（２２）におけるテンションを表している。

次に、図５（ｃ）に示すように、紗貼り枠（２１）の略中央の紗（２２）上にメタルマスク原反（１６）を貼り付ける。メタルマスク原反（１６）は、メタルマスク（１２）とその周囲の余白部（１４）で構成されており、紗（２２）と接着するメタルマスク原反（１６）の位置は、（ｊ）で示すメタルマスク原反（１６）の余白部（１４）の部分である。この接着には接着剤が用いられる。

また、この余白部（１４）の巾は、４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度のものである。

次に、図５（ｄ）に示すように、メタルマスク原反の中央のメタルマスクに接する紗（２２）の部分を切断して取り除く。

この切断は、紗貼り枠（２１）の内側から、図５（ｄ）におけるメタルマスク原反（１６）の下方の（ｋ）で示す紗（２２）の中央部分を略メタルマスク（１２）の大きさに切断して取り除く。

これにより、矢印で示すように、メタルマスク原反（１６）にもテンションがかかることになり、メタルマスク原反（１６）は引っ張られた状態で、紗（２２）を介し紗貼り枠（２１）に貼り付けたものとなる。

そして、次に、この状態のメタルマスク原反（１６）を前記本枠（１１）上へ転写する。

図６、及び図７は、メタルマスク原反（１６）を本枠（１１）上へ転写する転写装置の
一例の側断面図、及びこの転写装置を用いてメタルマスク原反を本枠上へ転写する転写工程の説明図である。

図６は、メタルマスク原反（１６）を貼り付けた紗貼り枠（２１）を転写装置に取り付けた状態の、また、図７は、メタルマスク原反（１６）を本枠（１１）上へ貼り付ける状態の説明図である。

転写装置は、平盤状のステージ（６１）にガイドレール（６２）が垂直に設けられており、ガイドレール（６２）を介して平盤状の保持ベース（６３）が上下に移動できるようになっている。平盤状の保持ベース（６３）は枠状であり、その枠の内側上面の切欠き部に上記紗貼り枠（２１）の周囲が保持されるようになっている。

図６に示すように、メタルマスク原反（１６）を貼り付けた紗貼り枠（２１）を転写装置の保持ベース（６３）に取り付け、また、本枠（１１）をステージ（６１）上に載置する。本枠（１１）の上面の（ｌ）部には、予め、接着剤を与えておく。

メタルマスク原反（１６）の図６における下面を、本枠（１１）の上面に近づけステージ（６１）上に設けられた位置決めの微調整機構（図示せず）を調節し、メタルマスク（１２）に対する本枠（１１）のＸ軸、Ｙ軸、θの位置決めを行う。

この位置決めは、±０．１μｍ程度のものであり、目視により容易に行うことができる。

次に、メタルマスク原反（１６）を本枠（１１）の上面に接触させ、白太矢印で示すように、本枠（１１）の上方、メタルマスク（１２）の周縁部の上面より加圧し、本枠（１１）の上面にメタルマスク（１２）の周縁部を接着剤で貼り付ける（図７）。

次に、図８に示すように、紗貼り枠（２１）を保持ベース（６３）から取り外し、メタルマスク原反（１６）の周囲の（ｍ）で示す紗（２２）の部分を切断し、メタルマスク原反（１６）が貼り付けされた本枠（１１）を紗貼り枠（２１）から取り外し、また、メタルマスク原反（１６）の余白部（１４）を切断して取り除き、メタルマスク（１２）を蒸着マスク（１０）の本枠（１１）に転写して、図９に示す蒸着マスク（１０）、すなわち、図１、２に示す蒸着マスクを得る。

しかし、このようにして製造された蒸着マスク（１０）は、メタルマスクのパターン精度として要求される、約５０ｃｍ角大のメタルマスクにての、パターンの位置精度±１０μｍに達していないことが問題となっている。

メタルマスク（１２）のパターン部（１３）は、予め、フォトエッチング法よって形成されるが、フォトエッチング法よってパターン部（１３）が形成された時点でのメタルマスク原反（１６）上のパターンの位置精度は、上記±１０μｍの精度を有したものとなっている。

従って、精度が±１０μｍに達していない原因は、蒸着マスク（１０）の製造工程にあるものと推量されている。

すなわち、紗貼り枠（２１）の２次元的、或いは３次元的は歪み、紗（２２）へのテンションのかけ方の不均一性、紗（２２）にテンションがかかった際の不均一な応力の分布、図５（ｄ）に示す紗（２２）の中央部を取り除いた際に、メタルマスク原反（１６）にかかるテンションの不均一性、接着剤の剛性などに起因するものと推量されている。
特開２００１−２４７９６１号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、有機ＥＬ層などの形成に用いられる、本枠の上面にメタルマスクがテンションをかけて貼り付けされた蒸着マスクを製造する際に、紗貼り枠に貼り付けられた紗の上に、一旦メタルマスクを貼り付け、このメタルマスクを本枠上へ転写するといった転写法によって蒸着マスクを製造しても、メタルマスクのパターン精度として要求されている、約５０ｃｍ角大のメタルマスクにての、パターンの位置精度±１０μｍを達成することのできる蒸着マスクの製造方法を提供することを課題とするものである。

本発明は、基板上に蒸着によりパターン状に膜を形成する際に用いる蒸着マスクの製造方法において、
１）紗貼り枠の上面に、テンションをかけて紗を貼り付ける工程、
２）予め、フォトエッチング法にて、蒸着によりパターン状の膜を形成する部分を孔あけしたメタルマスク原反を、メタルマスク原反の余白部にて紗に貼り付ける工程、
３）メタルマスク原反の中央のメタルマスクに接する紗の部分を除去し、メタルマスク原反にテンションをかける工程、
４）位置合わせマークを描画したガラス描画板に、上記紗貼り枠に紗を介して貼り付けたメタルマスク原反を重ね、ガラス描画板の位置合わせマークと、メタルマスクの位置合わせマークとが合致するように、メタルマスク原反の周囲の紗を上方から押圧して紗のテンションを高める工程、
５）メタルマスクの位置合わせマークが合致した状態で、上記メタルマスク原反のメタルマスクの周縁部を蒸着マスクの本枠の上面に貼り付ける工程、
６）メタルマスク原反の周囲の紗を切断し、メタルマスク原反の余白部を除去し、メタルマスクを蒸着マスクの本枠に転写する工程、
を少なくとも具備することを特徴とする蒸着マスクの製造方法である。

本発明は、１）紗貼り枠にテンションをかけて紗を貼り付ける工程、２）メタルマスク原反を紗に貼り付ける工程、３）メタルマスクに接する紗の部分を除去し、メタルマスク原反にテンションをかける工程、４）ガラス描画板の位置合わせマークとメタルマスクの位置合わせマークとが合致するように紗を上方から押圧して紗のテンションを高める工程、５）位置合わせマークが合致した状態で、メタルマスク原反を本枠に貼り付ける工程、６）紗を切断し、余白部を除去し、メタルマスクを本枠に転写する工程を具備する蒸着マスクの製造方法であるので、紗貼り枠に貼り付けられた紗の上に、一旦メタルマスクを貼り付け、このメタルマスクを本枠上へ転写するといった転写法によって蒸着マスクを製造しても、メタルマスクのパターン精度として要求されている、約５０ｃｍ角大のメタルマスクにての、パターンの位置精度±１０μｍを達成することのできる蒸着マスクの製造方法となる。

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１０は、本発明による蒸着マスクの製造方法において用いられる転写装置の一実施例の平面図である。また、図１１は、図１０に示す転写装置の側断面図である。また、図１０、及び図１１は、位置合わせマークを描画したガラス描画板に、紗貼り枠に紗を介して
貼り付けたメタルマスク原反を重ね、ガラス描画板の位置合わせマークと、メタルマスクの位置合わせマークとが合致するように、メタルマスク原反の周囲の紗を上方から押圧して紗のテンションを高める工程を説明するものである。

図１０、及び図１１に示すように、転写装置のステージ（７１）は、透明な材料を用いた平盤状のものである。ステージ（７１）の下方には、照明装置（図示せず）が設けられており、メタルマスク原反（１６）を下方から照明（Ｌ）するようになっている。

ステージ（７１）には、ガイドレール（７２）が垂直に設けられており、ガイドレール（７２）を介して平盤状の保持ベース（７３）が上下に移動できるようになっている。平盤状の保持ベース（７３）は枠状であり、その枠の内側上面の切欠き部に紗貼り枠（２１）の周囲が保持されるようになっている。

平盤状の保持ベース（７３）の枠の上面には、メタルマスク（１２）を精密に位置合わせする微調整機構（７７）が設けられている。この微調整機構（７７）は、押圧ネジピン（７４）と押圧治具（７５）と支え（７６）とで構成されている。

微調整機構（７７）の支え（７６）は、保持ベース（７３）と一体になっている。図１１における紗（２２）の下面と、メタルマスク原反（１６）の上面と、支え（７６）の上部とは、Ｘ−Ｘ’線上で面一の状態になっている。

白太矢印で示すように、押圧ネジピン（７４）によって、メタルマスク原反（１６）の周囲の紗（２２）を上方から押圧すると、紗（２２）の下面は、支え（７６）によって支えられているので、メタルマスク原反（１６）の周囲の紗（２２）には、水平方向に荷重が加わり、紗（２２）のテンションが高まるようになっている。

微調整機構（７７）は、図１０に示すように、図１０中、保持ベース（７３）の左右の枠の上面、及び保持ベース（７３）の上下の枠の上面に複数個設けられている。この微調整機構（７７）を操作することによって、メタルマスク原反（１６）の周囲の紗（２２）のテンションが高ね、後述するガラス描画板の位置合わせマーク（８７）にメタルマスクの位置合わせマーク（１７）を合致させる。

また、保持ベース（７３）の上方には、メタルマスク（１２）に形成された位置合わせマーク（１７）、及びガラス描画板の位置合わせマーク（８７）の位置をモニターするＣＣＤカメラ（Ｃ）が設けられている。

図１０、及び図１１に示す紗貼り枠（２１）は、テンションをかけて貼り付けられた紗の中央にメタルマスク原反（１６）が貼り付けられ、そのメタルマスク原反の中央のメタルマスクに接する紗の部分が除去された状態のものである。

すなわち、メタルマスク原反（１６）を蒸着マスクの本枠（１１）へ貼り付け、本枠（１１）へ転写をする時点のものである。

メタルマスク原反（１６）は、メタルマスク（１２）とその周囲の余白部（１４）で構成されており、メタルマスク（１２）にはパターン部（１３）が多数個面付けされているが、図１０においては省略してある。また、メタルマスク（１２）には、予め、位置合わせマーク（１７）が設けられている。

また、ガラス描画板（８０）は、精密な位置合わせの基準となるものであり、透明なガラス製の基板に基準となる位置合わせマーク（８７）が設けられている。

ガラス描画板（８０）の位置合わせマーク（８７）に、メタルマスク（１２）の位置合わせマーク（１７）を合致させる操作は、まづ、メタルマスク原反（１６）を貼り付けた紗貼り枠（２１）を転写装置の保持ベース（７３）に取り付け、また、ガラス描画板（８０）をステージ（７１）上に載置する。そして、保持ベース（７３）を下方に移動させ、メタルマスク原反（１６）の図１１における下面を、ガラス描画板（８０）の上面に接触させステージ（７１）上に設けられた位置決めの微調整機構（図示せず）を調節し、メタルマスク（１２）に対するガラス描画板（８０）のＸ軸、Ｙ軸、θの位置決めを行う。

次に、ＣＣＤカメラによってモニター画面に表示されたガラス描画板（８０）の位置合わせマーク（８７）と、メタルマスク（１２）の位置合わせマーク（１７）を監視しながら、微調整機構（７７）の押圧ネジピン（７４）を操作し、メタルマスク原反（１６）の周囲の紗（２２）のテンションを高め、紗（２２）に貼り付けたメタルマスク（１２）上の位置合わせマーク（１７）の位置を微調整し、位置合わせマーク（８７）に位置合わせマーク（１７）を合致させる。

位置合わせマーク（８７）は、ガラス描画板（８０）上に複数個設けられており、この微調整は、各位置合わせマーク（８７）に対応した位置合わせマーク（１７）の各々について行う。

メタルマスク（１２）の位置合わせマーク（１７）を、ガラス描画板（８０）の位置合わせマーク（８７）に合致させた後に、次の転写工程に移る。

図１２は、メタルマスク原反（１６）を蒸着マスクの本枠（１１）へ貼り付ける状態の説明図である。位置合わせマーク（１７）を位置合わせマーク（８７）に合致させた状態で、ガラス描画板（８０）をステージ（７１）から取り外し、入れ代わって、蒸着マスクの本枠（１１）をステージ（７１）上に載置する。

この本枠（１１）に、メタルマスク（１２）に対するＸ軸、Ｙ軸、θの位置決めを行う。

次に、メタルマスク原反（１６）を本枠（１１）の上面に接触させたまま白太矢印で示すように、本枠（１１）の上方、メタルマスク（１２）の周縁部の上面より加圧し、本枠（１１）の上面にメタルマスク（１２）の周縁部を接着剤で貼り付ける。

次に、図８に示すように、紗貼り枠（２１）を保持ベース（７３）から取り外し、メタルマスク原反（１６）の周囲の（ｍ）で示す紗（２２）の部分を切断し、メタルマスク原反（１６）が貼り付けされた本枠（１１）を紗貼り枠（２１）から取り外し、また、メタルマスク原反（１６）の余白部（１４）を切断して取り除き、メタルマスク（１２）を蒸着マスク（１０）の本枠（１１）に転写して、本発明における蒸着マスクを得る。

上述のように、本発明による蒸着マスクの製造方法によれば、紗貼り枠（２１）の２次元的、或いは３次元的は歪み、紗（２２）へのテンションのかけ方の不均一性、紗（２２）にテンションがかかった際の不均一な応力の分布、紗（２２）の中央部を取り除いた際に、メタルマスク原反（１６）にかかるテンションの不均一性、接着剤の剛性などに起因するメタルマスク（１２）上のパターン部（１３）の位置の変動を矯正することができる。

従って、紗貼り枠に貼り付けられた紗の上に、一旦メタルマスクを貼り付け、このメタルマスクを本枠上へ転写するといった転写法によって蒸着マスクを製造しても、メタルマ
スクのパターン精度として要求されている、約５０ｃｍ角大のメタルマスクにての、パターンの位置精度±１０μｍを達成することができる。

有機ＥＬ層などの形成に用いられる蒸着マスクの一例を示す平面図である。図１における蒸着マスクのＡ−Ａ’線での断面図である。金属製の枠（紗貼り枠）の一例を示す平面図である。図３における枠（紗貼り枠）のＡ−Ａ’線での断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、紗貼り枠の上面に紗を貼り付け、次に、紗の上面にメタルマスク原反を貼り付ける工程の説明図である。メタルマスク原反を本枠上へ転写する転写装置の一例の側断面図、及びこの転写装置を用いた転写工程の説明図である。メタルマスク原反を本枠上へ転写する転写装置の一例の側断面図、及びこの転写装置を用いた転写工程の説明図である。紗貼り枠を保持ベースから取り外し紗を切断し、本枠を紗貼り枠から取り外し余白部を切断し、メタルマスクを本枠に転写する説明図である。得られた蒸着マスクの説明図である。本発明による蒸着マスクの製造方法にて用いられる転写装置の一実施例の平面図である。また、紗のテンションを高める工程の説明図である。図１０に示す転写装置の側断面図である。また、紗のテンションを高める工程の説明図である。図１０に示す転写装置の側断面図である。また、メタルマスク原反を蒸着マスクの本枠へ貼り付ける状態の説明図である。

符号の説明

１０・・・蒸着マスク
１１・・・蒸着マスクの本枠
１２・・・メタルマスク
１３・・・メタルマスクのパターン部
１４・・・メタルマスクの余白部
１７・・・メタルマスクの位置合わせマーク
２１・・・紗貼り枠
２２・・・紗
６１、７１・・・転写装置のステージ
６２、７２・・・ガイドレール
６３、７３・・・保持ベース
７４・・・押圧ネジピン
７５・・・押圧治具
７６・・・支え
７７・・・位置合わせする微調整機構
８０・・・ガラス描画板
８７・・・ガラス描画板の位置合わせマーク
Ｃ・・・ＣＣＤカメラ
Ｌ・・・照明
ａ・・・本枠の横
ｂ・・・本枠の縦
ｃ・・・本枠の高さ
ｄ・・・本枠の巾
ｅ・・・紗貼り枠の横
ｆ・・・紗貼り枠の縦
ｇ・・・紗貼り枠の高さ
ｈ・・・紗貼り枠の巾

Claims

基板上に蒸着によりパターン状に膜を形成する際に用いる蒸着マスクの製造方法において、
１）紗貼り枠の上面に、テンションをかけて紗を貼り付ける工程、
２）予め、フォトエッチング法にて、蒸着によりパターン状の膜を形成する部分を孔あけしたメタルマスク原反を、メタルマスク原反の余白部にて紗に貼り付ける工程、
３）メタルマスク原反の中央のメタルマスクに接する紗の部分を除去し、メタルマスク原反にテンションをかける工程、
４）位置合わせマークを描画したガラス描画板に、上記紗貼り枠に紗を介して貼り付けたメタルマスク原反を重ね、ガラス描画板の位置合わせマークと、メタルマスクの位置合わせマークとが合致するように、メタルマスク原反の周囲の紗を上方から押圧して紗のテンションを高める工程、
５）メタルマスクの位置合わせマークが合致した状態で、上記メタルマスク原反のメタルマスクの周縁部を蒸着マスクの本枠の上面に貼り付ける工程、
６）メタルマスク原反の周囲の紗を切断し、メタルマスク原反の余白部を除去し、メタルマスクを蒸着マスクの本枠に転写する工程、
を少なくとも具備することを特徴とする蒸着マスクの製造方法。