JP4401040B2

JP4401040B2 - 蒸着用マスク

Info

Publication number: JP4401040B2
Application number: JP2001184601A
Authority: JP
Inventors: 精鎮絹田
Original assignee: Optnics Precision Co Ltd
Current assignee: Optnics Precision Co Ltd
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: JP2002371349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に電極や発光体を蒸着により形成する時に使用する蒸着用マスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来は、表示機の画品質の向上が望まれており、これに伴って画素製造工程では、個々の画素寸法精度の向上のために目標値±２．０μｍの精度が、全画素位置の累積精度の向上のために目標値±２．０μｍの精度が要求されている。
【０００３】
例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示機を製造する工程においては、ガラス板上にエレクトロルミネッセンス用の電極及び有機発光物質を蒸着により形成する治具として、蒸着用マスクを用いる。この蒸着用マスクは、銅板やニッケル板若しくは圧延ステンレス板をエッチング若しくはレーザ等による機械加工ににより蒸着部となる箇所を溶解・除去したマスク本体を、ステンレスで作成された枠体にビス等で取り付けたものである。
【０００４】
この蒸着用マスクと表示機の基板となるガラス基板とを定位置に整合させ、場合によってはガラス基板の背面から磁石を取り付けてマスク本体をガラス基板の蒸着面へ全面密着させる。この後、整合密着させたガラス基板および蒸着用マスクを共に蒸着窯に投入し、目的とする物質の蒸着を行なう。なお、蒸着用マスクとガラス基板との整合も蒸着窯内で行うことで、全面密着、減圧、蒸着を連続して行なう場合も有る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蒸着に際しては電極及び発光物質の蒸着に適合した加熱をする為、ガラス基板および蒸着用マスクは夫々の熱線膨張係数に基づいた寸法変化の挙動を示すこととなり、この寸法変化に起因して、画素寸法精度や画素位置精度が低下してしまい、要求される精度を達成することが困難となる。
【０００６】
例えば、ガラス基板上に電極を蒸着した後、発光物質をガラス基板上の決められた電極位置に蒸着する為、電極位置と発光物質蒸着用マスクを整合させた後、蒸着窯内に投入し、減圧、加熱し発光物質をガラス基板上に着床させなければならないしカラー表示板の場合は光の３原色を発光する物質を各々同位置へ蒸着しなければならない。この時、ガラス基板では熱線膨張係数が３〜５×１０^-6／Ｋであるのに対し、ステンレス製の蒸着用マスクでは熱線膨張係数が１２×１０^-6／Ｋである為に、蒸着時の高温による熱膨張率の違いから、常温下で蒸着用マスクをガラス基板に整合させた際の蒸着位置と、既にガラス基板上に蒸着されている蒸着物質の位置とにズレが生じてしまい、蒸着工程毎に微妙に蒸着位置がずれることで、表示機の画質向上を妨げることとなる。
【０００７】
つまり、蒸着時に使用する基板と蒸着用マスクが有する熱線膨張係数に差がある為に、目標とする精度の良い蒸着が困難となる。この結果、発光物質境界面で物質の混合状況が発生し、表示機の色発光特性が低下する。しかも、熱膨張によるサイズ変化の誤差は、面積が大きくなればなるほど顕著となり、到底無視し得ない蒸着位置のズレとなる危険性があることから、大面積の蒸着が出来ない状況である。よって、ガラス基板と熱線膨張係数が大きく異なる銅製、ニッケル製、ステンレス製のマスク本体を用いて蒸着工程を行う場合、寸法精度良く蒸着出来る大きさに限界があるため、近来望まれている表示機の大型化に対応できないという問題点もある。
【０００８】
上述したような熱線膨張係数の違いに起因した問題点の解決手法として、被蒸着基板と同一の熱線膨張係数を有する物質でマスク本体を作成するか若しくは低熱線膨張係数を有する物質でマスク本体を作成する事である。このようなマスク本体の製造方法としては、被蒸着基板と同一の熱線膨張係数又は低熱線膨張係数を有する合金電鋳によりマスク本体を作成するか、あるいは被蒸着基板と同一の熱線膨張係数又は低熱線膨張係数を有する合金板をエッチングしてマスク本体を作成する手法が考えられる。
【０００９】
しかし、合金電鋳でマスク本体を作成し、全面に均一な熱線膨張係数を確保する為には、電鋳生成膜の組成が膜全体に精度良く制御されていなければならないが、現在の合金電鋳技術では析出膜全体の組成比を一定且つ均一に制御する事は困難である。また、合金板をエッチングする事によりマスク本体を作成する場合には、エッチング法では避けられないサイドエッチ現象が生じ、蒸着パターンの精度を±１０μｍ以下で作成する事は至難の技であり、しかも、直角を保持しなければならない隅角度は端面部がＲ形状となって、蒸着時に被蒸着基板上に目的とする蒸着範囲外へ蒸着物質の滲み現象が生じ、画素品質低下の要因となり不適切なマスク本体となる。さらに、合金板をマスク本体に用いる場合、合金板の製造ロットや圧延方向による溶解速度差があることに起因して、蒸着部となる孔の浸食が不均一となるため、エッチング法では電鋳法に比べ画素寸法精度が低く±８〜１０μｍしか確保できていない。
【００１０】
また、上記の電鋳によるマスク本体の製造方法、合金板のエッチングによるマスク本体の製造方法の何れにおいても、大型の蒸着用マスクを作成するに際しては、フォトリソグラフィーや電鋳時の加温による影響で累積寸法精度を確保する事が困難である。
【００１１】
このように、蒸着による色ずれ不具合の発生や蒸着法による寸法上の加工限界の存在は、マスク本体の構造とマスク本体の製造方法とに因るものであり、被蒸着基板とマスク本体及び蒸着用マスクの材質による熱線膨張係数の差異に起因している。また、従来の方法では蒸着用マスクの大型化も困難であり、コストダウンの妨げともなっている。
【００１２】
そこで、本発明は、被蒸着基板と熱線膨張係数が異なる素材からなるマスク本体を用いて蒸着を行っても、蒸着部の寸法精度および蒸着位置の累積精度を向上させることができると共に、大型化も容易な構造の蒸着用マスクの提供と目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、被蒸着基板への蒸着用パターンがパターン形成領域内に複数の通過孔として形成された薄板状のマスク本体と、上記マスク本体におけるパターン形成領域の外周縁である接着領域に応じた形状の枠部を、被蒸着基板と同等の熱線膨張係数の素材によって上記マスク本体よりも十分な厚みを有するように形成した枠体と、からなり、上記マスク本体に、弛みが生じないように常温時に外周縁へ向かう均一な張力をかけた状態で、上記マスク本体の接着領域と枠体の枠部の全面を蒸着時の加熱に対して安定した接着方法により密着状に一体化し、蒸着窯内で加熱された際には、被蒸着基板と同等の熱線膨張係数を有する枠体の膨張状態に追随してマスク本体が形状変化することで、常温時における整合精度が蒸着時の昇温時にも保持されて当該マスク本体のパターン形成領域内に形成した通過孔の精度が維持されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の蒸着用マスクにおいて、複数のマスク本体を一つの枠体に密着状に一体化したことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の蒸着用マスクにおいて、上記マスク本体と枠体とは、蒸着時の加熱に対して安定した接着剤を用いて接着することで一体化することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明に係る蒸着用マスクの一実施形態を説明する。
【００１７】
図１および図２に示すのは、第１実施形態に係る蒸着用マスク１であり、薄板状のマスク本体２と枠体３とからなる。上記マスク本体２は、例えば正方形のもので、内部のほぼ正方形のパターン形成領域２ａ内に多数の通過孔４…が開設され、ガラス板などの被蒸着基板へ電極もしくは発光体を蒸着するためのパターンを形成する。なお、パターン形成領域２ａは矩形のものに限らず、種々の任意形状に形成すれば良い。一方、枠体３は、上記マスク本体２における接着領域２ｂに応じた形状（四角枠状）を上下左右４辺に連続する第１辺３ａ，第２辺３ｂ，第３辺３ｃ，第４辺３ｄからなる枠部を被蒸着基板と同等の熱線膨張係数の素材によって形成したものである。
【００１８】
上記の様に構成した枠体３は、温度変化に対して安定した接着剤５（例えば、耐熱セラミックス系接着剤と耐熱エポキシ樹脂接着剤など）を用いて、マスク本体２の接着領域２ｂに接着する。この時、マスク本体２に設けた取付孔６…と枠体３に設けた取付孔６…とが合致するように位置合わせする。なお、取付孔６…は、蒸着用マスク１を蒸着窯内の取付枠へビス止めするための孔である。
【００１９】
これに加えて、重要なポイントは、マスク本体２に弛みが生じないように均一な張力で枠体３の全面を接着領域２ｂへ均一に接着する事である。また、五角形や六角形のマスク本体２とした場合には、五辺，六辺の全てに対応する枠形状の枠体３を用い、円形のマスク本体２とした場合には、円環状の枠体３を用いることで、マスク本体３の全周囲（熱膨張による変化が生ずる全ての側縁部）に枠体３が密着している状態としておくことである。
【００２０】
上記マスク本体２の作製法としては、従来と同様な種々の方法が利用できるが、本実施形態では、電気鋳造により厚さ２０μｍ程度に形成したものを用い、枠体３としては、鉄―ニッケル合金，インバー等の１ｍｍ程度の板厚のものを枠状に加工して用いる。すなわち、枠体３は、マスク本体２よりも十分な厚みを有するものである。なお、図１（ｂ）の縦断面図は、実際の縮尺関係を保持して描いたものではなく、マスク本体２と枠体３との接着状態を分かりやすくするために、厚みを強調した模式図としてある。
【００２１】
上記のように構成した蒸着用マスク１は、マスク本体２の形成素材が有する熱線膨張係数が被蒸着基板の有する熱線膨張係数と異なっていても、蒸着窯内で加熱された際には、被蒸着基板と同等の熱線膨張係数を有する枠体３の膨張状態に追随して形状変化することとなる。すなわち、マスク本体２と枠体３とを一体化してなる蒸着用マスク１は実質的に被蒸着基板と近似の熱線膨張係数を保有する事となり、常温時の整合精度が蒸着時の昇温時にも保持されるので、マスク本体３のパターン形成領域２ａ内に形成した通過孔４の精度（寸法精度および位置の累積精度）が損なわれることを防ぐことができる。これにより、蒸着マスク１を用いた電極や発光物質の蒸着加工においては、画素の寸法精度および画素位置の累積精度を従来になく高めることが可能となる。
【００２２】
なお、蒸着用マスク１を形成する枠体３の素材として選定できるのは、被蒸着基板の有する熱膨張係数と同等の素材に限定されない。例えば、蒸着窯内の温度領域で熱膨張を生じ難い素材、すなわち、低熱線膨張係数を有する素材（例えば、セラミックス）で枠体３を形成してなる蒸着用マスク１においては、マスク本体２の形成素材が有する熱線膨張係数が被蒸着基板の有する熱線膨張係数と異なっていても、蒸着窯内で加熱された際には、低熱線膨張係数を有する枠体３に抑制されて、マスク本体２が形状変化することを抑止できる。すなわち、マスク本体２と枠体３とを一体化してなる蒸着用マスク１は実質的に低熱線膨張係数を保有する事となり、常温時の整合精度が蒸着時の昇温時にも保持されるので、マスク本体２のパターン形成領域２ａ内に形成した通過孔４の精度が損なわれることを防ぐことができる。これにより、蒸着マスク１を用いた電極や発光物質の蒸着加工においては、画素の寸法精度および画素位置の累積精度を従来になく高めることが可能となる。
【００２３】
また、マスク本体２と枠体３との接着方法も、上述した種類の接着剤を用いる場合に限らず、温度変化に対して安定した接着方法であれば、公知既存の如何様な接着方法を適用できる。例えば、レーザ溶接や電気抵抗溶接などの接着法で、マスク本体２の全外周である接着領域２ｂに枠体３の全面を接着し、マスク本体２を枠体３へ密着状に一体化しても良い。
【００２４】
上述した第１実施形態においては、一枚のマスク本体２と一つの枠体３とを一体化して蒸着用マスク１を形成したが、次に、複数のマスク本体を一つの枠体で保持することにより大型の蒸着用マスクとした第２実施形態を図３に基づいて説明する。なお、同一の構成には同一符号を付して説明を省略した。
【００２５】
第２実施形態に係る蒸着用マスク１０は、４枚のマスク本体２１，２２，２３，２４を一つの枠体３０によって保持するものである。すなわち、マスクパターン形成用の通過孔４…が設けられたマスク本体２１〜２４の各パターン形成領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａを除く接着領域２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを、枠体３０の第１外側辺３１，第２外側辺３２，第３外側辺３３，第４外側辺３４，第１内側辺３５，第２内側辺３６，第３内側辺３７，第４内側辺３８によって全て接着するのである。
【００２６】
このように、複数枚のマスク本体２１〜２４を束ねて蒸着用マスク１０とした場合にも、蒸着窯内での挙動は枠体３０の素材が有する熱線膨張係数に依存することとなる。すなわち、被蒸着基板と同等の熱線膨張係数を有する素材を枠体３０に用いた場合には、枠体３０の膨張状態に追随してマスク本体２１〜２４も形状変化することとなり、低熱線膨張係数を有する素材を枠体３０に用いた場合には、低熱線膨張係数を有する枠体３０に抑制されてマスク本体２１〜２４が形状変化することを抑止できる。
【００２７】
加えて、複数のマスク本体２１〜２４を一つの枠体３０に密着状に一体化して蒸着用マスク１０を構成するものとすれば、マスク本体２１〜２４を連設した大型の蒸着用マスク１０を容易に形成することが可能となるので、例えば、大型の被蒸着基板に複数組のパターン蒸着を施せば、携帯電話用の小さな表示機を効率よく製造するようなケースに好適である。また、細分化したマスク本体を組み合わせて一つの蒸着パターンを形成することができるので、表示機の大型化に容易に対応することが出来る。しかも、一部のマスク本体に欠陥が生じても、欠陥のあるマスク本体のみの交換で完全な蒸着用マスクとして使用できる。よって、大型の蒸着用マスク製造の歩留まり向上と蒸着用マスクのコストダウンが図れるという利点がある。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る蒸着用マスクによれば、マスク本体に外周縁へ向う均一な張力をかけた状態で、マスク本体と枠体とを密着状に一体化したので、マスク本体の形成素材が有する熱線膨張係数が被蒸着基板の有する熱線膨張係数と異なっていても、蒸着窯内で加熱された際に、マスク本体に弛みが生ずることはなく、蒸着時の温度上昇に伴う枠体の膨張に際しては、枠体の膨張に追随してマスク本体が形状変化することとなる。すなわち、マスク本体と枠体とを一体化してなる蒸着用マスクは実質的に被蒸着基板と近似の熱線膨張係数を保有する事となり、常温時の整合精度が蒸着時の昇温時にも保持されるので、マスク本体のパターン形成領域内に形成した複数の通過孔の精度が損なわれることを防ぐことができる。これにより、電極や発光物質の蒸着加工においては、画素の寸法精度および画素位置の累積精度を極めて良好ならしめ得る。
【００２９】
また、請求項２に係る蒸着用マスクによれば、複数のマスク本体を一つの枠体に密着状に一体化するので、マスク本体を連設した大型の蒸着用マスクを容易に形成することが可能となり、被蒸着基板の大型化に容易に対応することが出来るし、マスクパターンの一部に欠陥が生じても、欠陥のあるマスク本体のみの交換で完全な蒸着用マスクとして使用できる。従って、大型の蒸着用マスク製造の歩留まり向上と蒸着用マスクのコストダウンが図れるという利点がある。
【００３０】
また、請求項３に係る蒸着用マスクによれば、蒸着時の加熱に対して安定した接着剤を用いて、マスク本体の接着領域を枠体の枠部へ接着するので、マスク本体と枠体とを密着状に一体化することを容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係る蒸着用マスクの平面図である。
（ｂ）図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視方向の縦断面図である。
【図２】蒸着用マスクの分解斜視図である。
【図３】他の実施形態に係る蒸着用マスクの斜視図である。
【符号の説明】
１第１実施形態に係る蒸着用マスク
２マスク本体
２ａパターン形成領域
２ｂ接着領域
３枠体
４通過孔
５接着剤
６取付孔
１０第２実施形態に係る蒸着用マスク
２１〜２４マスク本体
３０枠体

Claims

被蒸着基板への蒸着用パターンがパターン形成領域内に複数の通過孔として形成された薄板状のマスク本体と、
上記マスク本体におけるパターン形成領域の外周縁である接着領域に応じた形状の枠部を、被蒸着基板と同等の熱線膨張係数の素材によって上記マスク本体よりも十分な厚みを有するように形成した枠体と、
からなり、上記マスク本体に、弛みが生じないように常温時に外周縁へ向かう均一な張力をかけた状態で、上記マスク本体の接着領域と枠体の枠部の全面を蒸着時の加熱に対して安定した接着方法により密着状に一体化し、蒸着窯内で加熱された際には、被蒸着基板と同等の熱線膨張係数を有する枠体の膨張状態に追随してマスク本体が形状変化することで、常温時における整合精度が蒸着時の昇温時にも保持されて当該マスク本体のパターン形成領域内に形成した通過孔の精度が維持されることを特徴とする蒸着用マスク。
複数のマスク本体を一つの枠体に密着状に一体化したことを特徴とする請求項１に記載の蒸着用マスク。
上記マスク本体と枠体とは、蒸着時の加熱に対して安定した接着剤を用いて接着することで一体化することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸着用マスク。