JP2005179742A - マスク、マスクの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器 - Google Patents

マスク、マスクの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 高精度にマスク蒸着ができると共に、衝撃等による破損がないマスクと、当該マスクの製造方法と、当該マスクを用いる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法と、当該製造方法による有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器を提供する。
【解決手段】 （１００）面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴Ｈを備えたマスクＭであって、貫通穴Ｈの壁部２０には、基板の主面ＭＴ、ＭＢに対して垂直方向に延在する垂直部２０Ａと、当該垂直部２０Ａより所定の角度で傾斜して延在する傾斜部２０Ｂとが設けられていることを特徴とする
【選択図】 図１

Description

本発明は、マスク、マスクの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器に関する。
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する。）装置は薄膜を積層した構造を有する自発光型の高速応答性表示素子を備えるため、軽くて動画対応に優れた表示パネルを形成でき、近年ではＦＰＤ（Flat Panel Display）テレビ等の表示パネルとして非常に注目されている。その代表的な製造方法としては、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）等の透明陽極を所望の形状にパターニングし、更に透明電極抵抗加熱式真空蒸着装置で有機材料を積層成膜し、その後に陰極を形成する方法が知られている。ここで、ＭｇＡｇ等の低い低仕事関数の金属膜を蒸着することによって陰極が形成され、更に不活性ガス雰囲気中で密閉封止されることによって、水分や酸素等に対して発光素子が保護されている。
更に、発光材料を変えることにより、発光色を様々に変化させることも可能である。これは、ある特定の磁力に設定した磁石を用いることにより、高精細なメタルマスクとガラス基板を密着させながら、画素毎に赤、緑、青、の発光素子を各々マスク蒸着することにより、非常に鮮明なフルカラー有機ＥＬパネルを製造することができる。
ところで、パネルサイズが大きくなると、それに応じて大きなメタルマスクを形成する必要がある。しかしながら、大きく薄いメタルマスクを高精度に作成することは非常に難しく、また、メタルマスクの熱膨張係数はパネル用ガラス基板に比べて非常に大きいため、蒸着時の輻射熱の作用によってメタルマスクの寸法がパネルガラス基板の寸法よりも大きくなり、密着されていたメタルマスクとパネルガラス基板とがずれてしまい、蒸着部分において寸法の誤差が生じていた。更に、大型パネルの製造の際には、その誤差が累積して大きくなるために、マスク蒸着によって製造できるパネルサイズは、およそ２０インチ以下の中小型を製造することが限界と言われていた。
そこで、最近では、Ｓｉ基板を用いてマスクを製造するという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、フォトリソグラフィやドライエッチング等の半導体製造技術を用いてＳｉ基板自体をマスクにするというものである。Ｓｉは熱膨張係数がパネルガラス基板と略同じであり、熱膨張に起因するずれが生じることがない。更に、加工精度も非常に高い。また、結晶異方性エッチング法を用いることにより、（１００）面方位のＳｉウエハをエッチングし、５４．７°のテーパ開口部を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この技術を用いることにより、蒸着パターン内において均一な膜厚分布を実現することが可能となる。
特開２００１−１８５３５０号公報 特開平４−２３６７５８号公報
しかしながら、Ｓｉ基板はもろいという課題を有しており、特許文献１の技術においては、基板面に対して斜めから入射する蒸着粒子が画素内に入り易くしなければならないため、画素が存在する部分の薄膜化しなければならない。この場合、基板との接触の際のちょっとした衝撃でマスクが破損してしまうという問題があり、実用化に至っていない。
また、特許文献２の技術においては、基板とマスクの密着面において、開口部が鋭利に尖っているために、破損し易いという欠点がある。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、高精度にマスク蒸着ができると共に、衝撃等による破損がないマスクと、当該マスクの製造方法と、当該マスクを用いる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法と、当該製造方法による有機エレクトロルミネッセンス装置、及び電子機器を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のマスクは、（１００）面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴を備えたマスクであって、前記貫通穴の壁部には、前記基板の主面に対して垂直方向に延在する垂直部と、当該垂直部より所定の角度で傾斜して延在する傾斜部とが設けられていることを特徴としている。
このようにすれば、貫通穴の壁部において垂直部が設けられているので、マスクの断面積が大きくなり、撓みや曲げが生じ難く、剥離等の破損を防止することができ、即ち、マスクの強度を向上させることができる。また、シリコンを材料とする基板は、比較的もろく、強度が劣るという欠点を有しているが、本発明のように貫通穴の壁部に垂直部を設けることによって当該欠点を解消できる。
また、本発明は、貫通穴の壁部において更に傾斜部が設けられているので、貫通穴はマスクの少なくとも一方の主面に向けて広がる広角形状部を有することとなる。そして、当該マスクを用いて蒸着法やスパッタ法等の各種成膜方法を施した際には、基板主面の垂直方向に対して斜めの角度から入射する材料気体や原子は、広角形状部を経て成膜対象物に成膜されるので、当該材料気体や原子を貫通穴のパターンに応じて成膜対象物に成膜させることができる。また、貫通穴の壁部に垂直部のみが形成されている場合には、材料気体や原子が入射せずに成膜されなかった非成膜部が垂直部の近傍に現れるが、上記のように貫通穴の壁部に傾斜部を設けることによって、斜方向から入射する材料気体や原子を上記の非成膜部にも到達させることが可能となり、当該非成膜部に対して各種成膜を施すことができる。
従って、上記のように本発明のマスクは、貫通穴の壁部に垂直部と傾斜部を兼ね備えることにより、撓み、曲げ、剥離等に対する強度の向上と、材料気体や原子の付き回りの両立を図ることができ、成膜対象物に対して所定パターンの各種成膜を高精度かつ確実に行うことができる。
また、上記の垂直部と傾斜部のうち、垂直部が成膜対象物と接触する側に形成されていることが好ましい。
例えば、傾斜部が成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、この状態で各種成膜を施すことにより、成膜された材料によってマスクと成膜対象物が接合してしまい、マスクを取り外す際における傾斜部の破損や、マスクの変形等を招く恐れがある。これに対して、垂直部が成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、材料気体や原子の斜方向の入射によって垂直部の近傍に僅かに非成膜部が形成されるので、マスクと成膜対象物を非接合状態にすることができ、マスクを取り外す際における破損や、変形等の発生を防止できる。
また、前記マスクにおいては、前記傾斜部の結晶面の少なくとも一つは、（１１１）面であることを特徴としている。
このようにすれば、（１００）面方位シリコンからなる基板において（１１１）面の傾斜部を有するマスクとなる。当該（１１１）面は、（１００）面に対して結晶異方性エッチング処理によって形成されるので、研削加工等の物理的な加工が不要になり、化学的処理によって、容易にマスクを形成することができる。
また、前記マスクにおいては、前記垂直部の長さは、前記複数の貫通穴における隣接間隔の１／２０以上、１／２以下の長さであることを特徴としている。
ここで、垂直部の長さが前記隣接間隔の１／２よりも大きい場合には、各種成膜時に成膜対象物に対して垂直に飛行した粒子しか基板に到達することができず、貫通穴の内部において広面積に成膜することができなくなる。また、垂直部の長さが前記隣接間隔の１／２０より小さい場合には、充分な強度を得ることができず、強度的にもろいマスクになってしまう。
従って、垂直部の長さを貫通穴の隣接間隔の１／２０以上、１／２以下の長さに設定することで、好適な強度を有すると共に、材料気体や原子を高精度かつ確実に、成膜対象物に到達させることができる。
また、本発明のマスクの製造方法においては、（１００）面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴を備えたマスクの製造方法であって、前記基板の少なくとも第１面を含む基板面に対してエッチング処理に対する耐性が高い第１保護部材を形成する工程と、前記第１面において所定のパターンで前記第１保護部材を選択的に除去し、当該除去された部分に穴部を形成する工程と、前記基板の少なくとも第１面を含む基板面に対してエッチング処理に対する耐性が高い第２保護部材を形成する工程と、前記穴部の底部に形成された第２保護部材を除去し前記基板の第２面と前記穴部とを貫通させる工程と、前記基板に対して結晶異方性エッチングを行う工程と、を具備することを特徴としている。
このようにすれば、貫通穴の壁部に垂直部と傾斜部を容易に形成することができる。従って、撓み、曲げ、剥離等に対する強度の向上と、材料気体や原子の付き回りの両立を図ることができ、成膜対象物に対して所定パターンの各種成膜を高精度かつ確実に行うこと可能なマスクを製造することができる。
また、第１保護部材を形成した後に当該第１保護部材を部分的に除去する工程を有しているので、所望に部分のみに穴部を形成することができる。
また、当該第１保護部材及び第２保護部材が積層される部分、又は各保護部材が単層形成される部分を基板に設けるので、当該積層膜と単層膜の膜厚差を利用して、基板の地肌を穴部の底部に露出させることができる。
また、第２面と穴部を貫通させる工程を有するので、後に垂直部となる部分を形成することができる。
また、結晶異方性エッチングを行う工程を有するので、元々（１００）面方位からなる基板に（１１１）面の結晶面を形成することができ、後に傾斜部となる部分を形成することができる。
また、前記マスクの製造方法においては、前記基板の第２面と前記穴部を貫通させる工程の前に、前記第２面における前記基板の地肌を露出し、当該基板の地肌に対してエッチング処理を行う工程を更に具備することを特徴としている。
このようにすれば、第２面にエッチング処理を施すことにより、第１面と第２面の間の基板厚を薄膜化させることができる。これによって、前記基板の第２面と前記穴部を貫通させる工程において、貫通させるために必要な深さを浅くすることが可能となり、当該工程の簡略化を図ることができる。
また、前記マスクの製造方法においては、前記結晶異方性エッチングを行った後に、前記第１保護部材及び前記第２保護部材を除去する工程を更に備えることを特徴としている。
このようにすれば、マスクに第１及び第２保護部材を除去することによって、第１及び第２保護部材の内部に残留する応力を取り除くことができるので、当該応力に起因するマスクの撓みや反りの発生を防止できる。
また、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法においては、複数の異なる各々の材料を基板に対して所定のパターンで付着させることにより形成された有機ＥＬ装置の製造方法であって、先に記載のマスクを用いることを特徴としている。
このようにすれば、強度が優れると共に、高精度かつ正確に各種成膜を施すマスクを用いるので、基板面内及び画素内の膜厚分布が非常に良く、発光光の輝度の均一化を実現することができ、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能となる有機ＥＬ装置を製造することができる。
また、本発明の有機ＥＬ装置においては、先に記載の製造方法を用いることにより、製造されたことを特徴としている。
このようにすれば、発光光の輝度の均一化を実現することができ、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能な有機ＥＬ装置となる。
また、本発明の電子機器においては、先に記載の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴としている。
ここで、電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置などを例示することができる。
従って、本発明によれば、先に記載の有機ＥＬ装置を用いた表示部を備えているので、発光光の輝度の均一化を達成し、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能な表示部を備えた電子機器となる。
以下、本発明のマスク、マスクの製造方法、有機ＥＬ装置の製造方法、有機ＥＬ装置、及び電子機器について、図１から図６を参照して説明する。
なお、以下の説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
（マスク）
図１は、本発明のマスクの構造を説明するための図であり、図１（ａ）はマスクの断面斜視図、図１（ｂ）は貫通穴の近傍の詳細断面図である。
図１（ａ）に示すように、マスクＭは、当該マスクＭの外形をなす外枠部１０と、当該外枠部１０の内側に設けられた複数の貫通穴Ｈとを有した構成となっている。また、マスクＭは、（１００）面方位を有するシリコンウエハ（基板）を後述の製造工程によって加工されたものである。外枠部１０はシリコンウエハの厚みをそのまま利用して形成されたものである。更に、本発明の特徴点として記載したように、貫通穴Ｈの壁部２０には、垂直部２０Ａと、傾斜部２０Ｂとが設けられている。
図１（ｂ）に示すように、垂直部２０Ａは、マスクＭの主面ＭＴ、ＭＢに対して垂直方向（Ｚ方向）に延在して設けられており、傾斜部２０Ｂは、Ｚ方向から所定の角度（後述）に傾斜する方向に延在して設けられている。更に、垂直部２０Ａと傾斜部２０Ｂは接合点Ｏにおいて接続され、連続配置されており、垂直部２０Ａの端部ＱはマスクＭの裏側面ＭＢと接続されている。
ここで、裏側面ＭＢは、マスクＭの使用方法において詳述するように、蒸着やスパッタ等の各種成膜方法の際に成膜対象物と直接的に接触する面であり、材料気体や原子が成膜対象物に到達する側の面である。また、マスクＭの表側面ＭＴは、各種成膜方法の際に材料気体や原子が成膜対象物に向けて入射する面であり、傾斜部２０Ｂが配置される側の面である。
また、垂直部２０Ａの高さＬは、貫通穴Ｈのピッチ（隣接間隔）Ｐの長さに対して、１／２０以上、１／２以下の長さとなるように設定されている。
また、傾斜部２０Ｂは、（１１１）結晶面により構成された表面を有している。この（１１１）結晶面は裏側面ＭＢに対して５４．７°の斜面を有して存在しているため、斜めに入ってくる材料気体や原子が遮られることなく、成膜対象物に到達させることができる。
更に、図１（ａ）に示すように、壁部２０（垂直部２０Ａ及び傾斜部２０Ｂ）は、マスクＭの平面方向、即ち、Ｘ方向及びＹ方向に延在し、外枠１０に梁を設けた構造となっている。そして、当該梁構造を有することで、複数の貫通穴Ｈがマトリクス状に配置されている。
なお、本実施形態においては、複数の貫通穴Ｈは、マトリクス状に等ピッチに配置させた構成を採用しているが、これに限定されるものではない。成膜対象物に形成するパターンに応じて、適宜変更可能である。例えば、Ｙ方向のみに壁部２０を設けた構成を採用してもよく、ピッチを異ならせて配置させても良い。
上述したように、本実施形態のマスクＭにおいては、貫通穴Ｈの壁部２０において垂直部２０Ａが設けられているので、マスクＭの断面積が大きくなり、撓みや曲げが生じ難く、剥離等の破損を防止することができ、即ち、マスクＭの強度を向上させることができる。また、シリコンを材料とするマスクは、比較的もろく、強度が劣るという欠点を有しているが、本発明のように貫通穴Ｈの壁部２０に垂直部２０Ａを設けることによって当該欠点を解消できる。
また、貫通穴Ｈの壁部２０において更に傾斜部２０Ｂが設けられているので、貫通穴ＨはマスクＭの少なくとも一方の主面に向けて広がる広角形状部を有することとなる。そして、当該マスクを用いて蒸着法やスパッタ法等の各種成膜方法を施した際には、基板主面の垂直方向に対して斜めの角度から入射する材料気体や原子は、広角形状部を経て成膜対象物に成膜されるので、当該材料気体や原子を貫通穴のパターンに応じて成膜対象物に成膜させることができる。また、貫通穴Ｈの壁部２０に垂直部２０Ａのみが形成されている場合には、材料気体や原子が入射せずに成膜されなかった非成膜部が垂直部２０Ａの近傍に現れるが、上記のように貫通穴Ｈの壁部２０に傾斜部２０Ｂを設けることによって、斜方向から入射する材料気体や原子を上記の非成膜部にも到達させることが可能となり、当該非成膜部に対して各種成膜を施すことができる。
従って、上記の構成により、貫通穴Ｈの壁部２０に垂直部２０Ａと傾斜部２０Ｂを兼ね備えることにより、撓み、曲げ、剥離等に対する強度の向上と、材料気体や原子の付き回りの両立を図ることができ、成膜対象物に対して所定パターンの各種成膜を高精度かつ確実に行うことができる。
また、上記の垂直部２０Ａと傾斜部２０Ｂのうち、垂直部２０Ａが成膜対象物と接触する側に形成されていることが好ましい。
例えば、傾斜部２０Ｂが成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、この状態で各種成膜を施すことにより、成膜された材料によってマスクＭと成膜対象物が接合してしまい、マスクＭを取り外す際における傾斜部２０Ｂの破損や、マスクＭの変形等を招く恐れがある。これに対して、垂直部２０Ａが成膜対象物と接触する側に形成されている場合においては、材料気体や原子の斜方向の入射によって垂直部２０Ａの近傍に僅かに非成膜部が形成されるので、マスクＭと成膜対象物を非接合状態にすることができ、マスクＭを取り外す際における破損や、変形等の発生を防止できる。
また、傾斜部２０Ｂの結晶面は、（１１１）面であるので、（１００）面方位シリコンからなる基板において（１１１）面の傾斜部２０Ｂを有するマスクＭとなる。当該（１１１）面は、（１００）面に対して結晶異方性エッチング処理によって形成されるので、研削加工等の物理的な加工が不要になり、化学的処理によって、容易にマスクＭを形成することができる。
また、垂直部２０Ａの長さは、貫通穴ＨのピッチＰの１／２０以上、１／２以下の長さであるので、好適な強度を有すると共に、材料気体や原子を高精度かつ確実に、成膜対象物に到達させることができる。
（マスクの製造方法）
次に、図２及び図３を参照し、図１に記載したマスクＭの製造方法について説明する。
なお、図２及び図３は、図１に示したマスクＭの側断面図を示しており、マスクＭを製造する工程を説明する工程図である。
まず、図２（ａ）に示すように、（１００）面方位のシリコンからなる基板Ｓに熱酸化処理を施して、第１耐エッチングマスク材（第１保護部材）３０Ａを形成する（第１保護部材を形成する工程）。
当該第１耐エッチングマスク材Ａ３０は、後述するように結晶異方性エッチング液（例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチル水酸化アンモニウム等の水溶液）に耐性を有する膜であり、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ＡｕやＰｔのスパッタ膜等からなることが望ましい。
本実施形態における第１耐エッチングマスク材３０Ａは、熱酸化処理を施すことによって形成された酸化シリコン膜である。当該酸化シリコン膜の膜厚は、およそ１μｍ程度に形成されていることが好ましい。
更に、熱酸化処理によって形成された第１耐エッチングマスク材３０Ａに対して、貫通穴Ｈとなるべき部分に垂直な開口部３１を施す。
当該開口部３１は、公知のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いることによって、形成される。
次に、図２（ｂ）に示すように、第１耐エッチングマスク材３０Ａの開口部３１に対応する位置にドライエッチング処理を施し、所定の深さｄを有する穴部３を形成する（穴部を形成する工程）。
ここで、用いられるドライエッチング法としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術で使用されているＤｅｅｐ−ＲＩＥが採用される。当該技術を用いることにより、穴部３の深さｄが設定される。ここで、深さｄは、図１における垂直部２０Ａの高さＬに相当している。従って、本工程におけるエッチング深さｄは、後に形成される貫通穴ＨのピッチＰの寸法に応じて決定され、その値は、Ｐ／２より浅く、Ｐ／１０より深いことが好ましい。
次に、図２（ｃ）に示すように、基板Ｓに対してもう一度、熱酸化処理を施し、基板Ｓの全面に第２耐エッチングマスク材（第２保護部材）３０Ｂとなる酸化シリコン膜を１μｍ程度付与する（第２保護部材を形成する工程）。
本工程によって、基板Ｓの第１面１及び第２面２には、先に成膜した第１耐エッチングマスク材３０Ａと、本工程によって形成された第２耐エッチングマスク材３０Ｂとが積層形成されることにより、その膜厚Ａは累積された膜厚となり、その値は、およそ２μｍとなる。
また、先のＤｅｅｐ−ＲＩＥによって形成された穴部３の底部３Ｂ及び壁部３Ｗにおいては、本工程によって地肌のシリコン材に酸化シリコン膜が形成されるので、その膜厚Ｂは、およそ１μｍに形成される。
このように、第１及び第２エッチングマスク材３０Ａ、３０Ｂが積層された膜厚Ａは、地肌のシリコン膜に形成された第２エッチングマスク材３０Ｂの膜厚Ｂよりも厚膜化されることになる。
次に、図２（ｄ）に示すように、基板Ｓの第２面２を公知のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いることにより、当該第２面２に形成された第１及び第２耐エッチングマスク材３０Ａ、３０Ｂを所定のパターンで剥離し、露出部４を形成する。
次に、図２（ｅ）に示すように、水酸化カリウム水溶液を用いたウエットエッチング処理を施して、基板Ｓが所定の板厚になるまで薄板化する（基板の地肌に対してエッチング処理を行う工程）。
ここで、ウエットエッチングについて具体的に説明する。
当該ウエットエッチングにおいては、８０℃に加熱した２０重量％の水酸化カリウム水溶液に基板Ｓを浸漬することで行われる。
このようなウエットエッチング処理においては、基板Ｓが（１００）面方位のシリコンからなるので、基板Ｓに対して結晶異方性エッチングが行われる。つまり、基板Ｓのエッチングには結晶の面方位依存性があり、例えば（１１１）面に対するエッチング速度が、（１００）面に対するエッチング速度よりも遅いという特性を利用してエッチングを行うものである。従って、基板Ｓの面方位が（１００）面であるので、当該（１００）面においては、（１１１）面に対するエッチング速度よりも遅く、（１１１）面のエッチングが速く進むこととなり、結果として傾斜部２０Ｂが形成される。また、（１１１）面の角度は、５４．７°となる。
このようなウエットエッチングに用いるエッチング液は、水酸化カリウム水溶液以外にも、有機アミン系アルカリ水溶液、例えばテトラミチル水酸化アンモニウムが１０重量％以上３０重量％以下（特に、１０〜２０重量％程度）の割合で溶けている溶液を８０℃程度に加熱して使用してもよい。あるいは、水酸化カリウム水溶液以外の無機アルカリ水溶液、例えば、アンモニア水を使用してもよい。カリウムやナトリウムを使用しないアルカリ溶液を使用することで、マスクＭの製造時にマスクＭ自身を汚染することを防止することが可能となり、また、マスクＭを使用して蒸着を行う際に、蒸着対象物の汚染を防ぐことも可能となる。
このような結晶異方性エッチングを積極的に利用することにより、基板Ｓの第２面２の露出部４がエッチングされ、基板Ｓのエッジ領域１Ｅ以外の領域が薄肉化されて薄肉部１Ｋが形成される。一方、基板Ｓのエッジ領域１Ｅに対応する領域はエッチングされず、厚肉部１Ｊが形成される。
次に、図２（ｆ）に示すように、基板Ｓの全面（第１面１、第２面２含む）にドライエッチング処理を施す。
ここで、ドライエッチング処理としては、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）による異方性エッチング法を用いることが好ましい。当該ドライエッチング処理を用いることにより、基板Ｓの第１面１に形成された第２耐エッチングマスク材３０Ｂ、及び穴部３の底部３Ｂに形成された第２耐エッチングマスク材３０Ｂをおよそ１μｍだけ除去する。このような異方性エッチング法においては、基板の鉛直方向に入射する活性エッチングイオン種が作用することによって穴部３の底部３Ｂの酸化シリコン膜が除去されるものの、当該活性エッチングイオンは壁部３Ｗに対して殆ど作用しないので、当該壁部３Ｗの酸化シリコン膜は殆ど除去されずに残留する。
上記のドライエッチング処理においては、使用装置としてサムコインターナショナル製ＲＩＥ−１０ＮＲを用いることが好ましい。更に、エッチング条件、具体的にエッチングガス種、ガス流量、供給電力、プロセス圧力の条件としては、それぞれ、ＣＨＦ３ガス、３０ｓｃｃｍ、２００Ｗ、０．０３Ｔｏｒｒであることが好ましい。
このような条件下でドライエッチング処理を行うと、酸化シリコン膜のエッチングレートは、３０ｎｍ／ｍｉｎでエッチングすることができる。
次に、図３（ａ）に示すように、穴部３の底部３Ｂと、基板Ｓの薄肉部１Ｋとが貫通するように、穴開け加工を施して貫通部５を形成する（第２面と前記穴部とを貫通させる工程）。
ここで、穴開け加工としては、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザ等の各種レーザを用いることが好ましい。そして、貫通部５は、穴部３の底部３Ｂに対応する位置にレーザ光を照射することによって形成され、図示するように、貫通部５の径は、穴部３の径より小さくなるように形成される。なお、貫通部５の形成方法としては、レーザを用いる方法に限定することなく、微小な砥粒をジェット噴流でぶつけるマイクロブラスト加工法、側壁保護膜の形成とエッチングとを交互に行うタイムモジュレーションプラズマエッチング法、及びドリル等を使用する機械的加工法などを適用することも可能である。これにより、基板Ｓに貫通部５を設けることも可能である。
次に、図３（ｂ）に示すように、水酸化カリウム水溶液を用いたウエットエッチング処理、即ち、上記と同様に結晶異方性エッチングを施す。
これによって、基板Ｓの（１１１）結晶面で形成された傾斜部２０Ｂと、垂直部２０Ａからなる貫通穴Ｈが形成される。
次に、図３（ｃ）に示すように、基板Ｓを緩衝フッ酸溶液に浸漬する（第１耐エッチングマスク材及び第２保護部材を除去する工程）。
これによって、基板Ｓの周囲を覆っている第１及び第２耐エッチングマスク材３０Ａ、３０Ｂを除去し、マスクＭが完成となる。
そして、このようなマスクＭは、第１面１はマスク裏側面ＭＢに対応し、第２面２はマスク表側面ＭＴに対応して構成される。
なお、図２〜図３の工程においては、貫通穴Ｈを３つ有するマスクＭについて説明したが、実際のマスクは縦２０６個、横１７６個有するものである。このような工程を経て作製したマスクＭの画素形状は、０．２ｍｍピッチで０．０５ｍｍ×０．１６ｍｍのサイズ、垂直部２０Ａの長さは１５μｍ、傾斜部２０Ｂの頂上と垂直部２０Ａとの接続部との長さは１００μｍとなった。
上述したように、マスクの製造方法においては、貫通穴Ｈの壁部２０に垂直部２０Ａと傾斜部２０Ｂを容易に形成することができる。従って、撓み、曲げ、剥離等に対する強度の向上と、材料気体や原子の付き回りの両立を図ることができ、成膜対象物に対して所定パターンの各種成膜を高精度かつ確実に行うこと可能なマスクＭを製造することができる。
また、第１耐エッチングマスク材３０Ａを形成した後に当該第１耐エッチングマスク材３０Ａを部分的に除去する工程を有しているので、所望に部分のみに穴部３を形成することができる。
また、第１耐エッチングマスク材３０Ａ、及び第２耐エッチングマスク材３０Ｂが積層される部分、又は各耐エッチングマスク材３０Ａ、３０Ｂが単層形成される部分を基板Ｓに設けるので、当該積層膜と単層膜の膜厚差を利用して、基板Ｓの地肌を穴部３の底部３Ｂに露出させることができる。
また、第２面２と穴部３を貫通させる工程を有するので、後に垂直部２０Ａとなる部分を形成することができる。
また、結晶異方性エッチングを行う工程を有するので、元々（１００）面方位からなる基板に（１１１）面の結晶面を形成することができ、後に傾斜部２０Ｂとなる部分を形成することができる。
また、上述のマスクの製造方法においては、第２面２と穴部３を貫通させる工程の前に、第２面２における基板Ｓの地肌を露出し、当該基板Ｓの地肌に対してエッチング処理を行う工程を有するので、第２面２にエッチング処理を施すことにより、第１面１と第２面２の間の基板厚を薄膜化させることができる。これによって、第２面２と穴部３を貫通させる工程において、貫通させるために必要な深さを浅くすることが可能となり、当該工程の簡略化を図ることができる。
また、前記結晶異方性エッチングを行った後に、第１及び第２耐エッチングマスク材３０Ａ、３０Ｂを除去する工程を更に備えるので、第１及び第２耐エッチングマスク材３０Ａ、３０Ｂの内部に残留する応力を取り除くことができるので、当該応力に起因するマスクＭの撓みや反りの発生を防止できる。
（マスクの使用方法）
次に、図４を参照してマスクの使用方法について説明する。
本実施形態においては、マスクを用いた蒸着方法について説明する。
図４は、図２及び図１のマスクＭを使用してマスク蒸着を行う時の説明図である。
図４に示すように、真空チャンバＣＨの底部に蒸着源７を配置し、その上に蒸着マスクＭを配置し、更にその上に成膜対象物であるガラス基板Ｇを蒸着マスクＭと密着させながら行う。蒸着時は膜厚分布をよくするために、図４に示すようにガラス基板Ｇと蒸着マスクＭを固定したまま回転させてもよい。また、蒸着源７が発している蒸着物の速度（蒸着速度）は水晶振動子の膜厚センサ８により管理され、厳密な膜厚管理を行っている。膜厚センサ８によって蒸着した膜の膜厚が所定の値に達した際には、蒸着源７の直上にあるシャッター９を閉じて、蒸着を終了し、蒸着マスクＭとガラス基板Ｇの固定を解除し、ガラス基板Ｇのみを搬出する。
このような工程を１日当り３０回繰り返しても、従来から見られた蒸着マスクＭの破損、異常な撓みが生じることなく、安定して使用することができる。
なお、本実施形態においては、マスクＭを蒸着用マスクとして用いる場合について説明したが、例えばスパッタリング用マスクや、ＣＶＤ用マスクとして用いることもできる。
（有機ＥＬ装置の製造方法）
次に、図５を参照して、本発明に係るマスクＭを用いて、蒸着対象物であるガラス基板Ｇに、有機ＥＬ装置形成用材料を蒸着する場合について説明する。
図５（ａ）に示すように、ガラス基板Ｇ上には、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を形成し、そのスイッチング素子に接続するように陽極４０を設ける。更に、その陽極４０に接続するように、正孔注入層４１及び正孔輸送層４２を形成する。
次に、マスクＭとガラス基板Ｇ（正孔輸送層４２）とを密着した状態で、赤色（Ｒ）発光層形成用材料Ｒをガラス基板Ｇ上に蒸着する。ガラス基板Ｇ上には、マスクＭの貫通穴Ｈに応じて赤色発光層形成用材料Ｒが蒸着される。
次いで、図５（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇに対するマスクＭの位置をずらし（あるいはマスクＭを別のマスクＭと交換し）、マスクＭとガラス基板Ｇ（正孔輸送層４２）とを密着した状態で、緑色発光層形成用材料Ｇをガラス基板Ｇ上に蒸着する。ガラス基板Ｇ上には、マスクＭの貫通穴Ｈに応じて緑色発光層形成用材料Ｇが蒸着される。
次いで、図５（ｃ）に示すように、ガラス基板Ｇに対するマスクＭの位置をずらし（あるいはマスクＭを別のマスクＭと交換し）、マスクＭとガラス基板Ｇ（正孔輸送層４２）とを密着した状態で、青色発光層形成用材料Ｂをガラス基板Ｇ上に蒸着する。ガラス基板Ｇ上には、マスクＭの貫通穴Ｈに応じて青色発光層形成用材料Ｂが蒸着される。
以上のようにして、ガラス基板Ｇ上にＲＧＢ３色の有機材料からなる発光層４３が形成される。
次に、図５（ｄ）に示すように、発光層４３の上に、電子輸送層４４、及び陰極４５が形成されることにより、有機ＥＬ装置ＤＰが形成される。
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ装置ＤＰは、発光層を含む発光素子からの発光を基板Ｇ側から装置外部に取り出す形態であり、基板Ｇの形成材料としては、透明なガラスの他に、光を透過可能な透明あるいは半透明材料、例えば、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、基板Ｇの形成材料としては安価なソーダガラスが好適に用いられる。
一方、基板Ｇと反対側から発光を取り出す形態の場合には、基板Ｇは不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
上記陽極の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛−バナジウム（ＺｎＶ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）などの単体や、これらの化合物或いは混合物や、金属フィラーが含まれる導電性接着剤などで構成されるが、ここではＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いている。この陽極の形成は、好ましくはスパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着法によって行われ形成するが、スピンコータ、グラビアコータ、ナイフコータなどによるＷＥＴプロセスコーティング法や、スクリーン印刷、フレキソ印刷などを用いて形成してもよい。そして、陽極の光透過率は、８０％以上に設定することが好ましい。
正孔輸送層としては、例えば、カルバゾール重合体とＴＰＤ：トリフェニル化合物とを共蒸着して１０〜１０００ｎｍ（好ましくは、１００〜７００ｎｍ）の膜厚に形成する。ここで、正孔輸送層６の形成材料としては、特に限定されることなく公知のものが使用可能であり、例えばピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等が挙げられる。具体的には、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示されるが、トリフェニルジアミン誘導体が好ましく、中でも４，４'−ビス（Ｎ（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルが好適とされる。
正孔注入層の形成材料としては、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）や、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等が挙げられるが、特に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用いるのが好ましい。
別法として、正孔輸送層は、例えば液滴吐出法（インクジェット法）により、正孔注入、輸送層材料を含む組成物インクを陽極上に吐出した後に、乾燥処理及び熱処理を行うことで陽極上に形成される。すなわち、上述した正孔輸送層材料あるいは正孔注入層材料を含む組成物インクを陽極の電極面上に吐出した後に、乾燥処理及び熱処理を行うことにより、陽極上に正孔輸送層（正孔注入層）が形成される。例えば、インクジェットヘッド（不図示）に正孔輸送層材料あるいは正孔注入層材料を含む組成物インクを充填し、インクジェットヘッドの吐出ノズルを陽極の電極面に対向させ、インクジェットヘッドと基板１とを相対移動させながら、吐出ノズルから１滴当たりの液量が制御されたインキ滴を電極面に吐出する。次に、吐出後のインク滴を乾燥処理して組成物インクに含まれる極性溶媒を蒸発させることにより、正孔輸送層（正孔注入層）が形成される。
なお、組成物インクとしては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン等のポリチオフェン誘導体と、ポリスチレンスルホン酸等との混合物を、イソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものを用いることができる。ここで、吐出されたインク滴は、親インク処理された陽極の電極面上に広がる。その一方で、撥インク処理された絶縁層の上面にはインク滴がはじかれて付着しない。したがって、インク滴が所定の吐出位置からはずれて絶縁層の上面に吐出されたとしても、該上面がインク滴で濡れることがなく、はじかれたインク滴が陽極５上に転がり込むものとされている。
発光層を構成する発光材料としては、フルオレン系高分子誘導体や、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、その他ベンゼン誘導体に可溶な低分子有機ＥＬ材料等を用いることができる。
また、電子輸送層としては、金属と有機配位子から形成される金属錯体化合物、好ましくは、Ａｌｑ３（トリス(8-キノリノレート)アルミニウム錯体）、Ｚｎｑ２（ビス(8-キノリノレート)亜鉛錯体）、Ｂｅｂｑ２（ビス(8-キノリノレート)ベリリウム錯体）、Ｚｎ−ＢＴＺ（２-（ｏ-ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾール亜鉛）、ペリレン誘導体などを１０〜１０００ｎｍ（好ましくは、１００〜７００ｎｍ）の膜厚になるように蒸着して積層する。
陰極は、電子輸送層へ効率的に電子注入を行える仕事関数の低い金属、好ましくは、Ｃａ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｌｉ、Ａｌなどの単体、又はこれらの合金、又は化合物で形成することができる。本実施形態では、Ｃａを主体とする陰極、及びＡｌを主体とする反射層の２層構成になっている。
上述したように、有機ＥＬ装置ＤＰの製造方法においては、先に記載のマスクを用いたマスク蒸着を用いたことを特徴としている。
このようにすれば、強度が優れると共に、高精度かつ正確に各種成膜を施すマスクを用いるので、基板面内及び画素内の膜厚分布が非常に良く、発光光の輝度の均一化を実現することができ、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能となる有機ＥＬ装置ＤＰを製造することができる。
なお、本実施の形態の有機ＥＬ装置ＤＰはアクティブマトリクス型であり、実際には複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に配置され、これらデータ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素にスイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴを介して上記の発光素子が接続されている。そして、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流れ、発光素子が発光して透明な基板の外面側に光が出射され、その画素が点灯する。なお、本発明は、アクティブマトリクス型に限られず、パッシブ駆動型の表示素子にも適用できることはいうまでもない。
また、不図示ではあるが、外部から電極を含む発光素子に対して大気が侵入するのを遮断するために封止部材が設けられる。封止部材の形成材料としては、ガラスや石英、サファイア、合成樹脂等の透明あるいは半透明材料が挙げられる。ガラスとしては、例えば、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラスなどが挙げられる。合成樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。
（電子機器）
次に、上記実施形態の有機ＥＬ装置ＤＰを備えた電子機器の例について説明する。
図６（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の有機ＥＬ装置ＤＰを用いた表示部を示している。
図６（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の有機ＥＬ装置ＤＰを用いた表示部を示している。
図６（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図６（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の有機ＥＬ装置ＤＰを用いた表示部を示している。
図６（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施の形態の有機ＥＬ装置ＤＰを備えているので、発光光の輝度の均一化を達成し、表示ムラがない、鮮やかな画像表示が可能な表示部を備えた電子機器となる。
なお、電子機器としては、前記の携帯電話などに限られることなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、ノート型コンピュータ、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することができる。
本発明のマスクの構造を説明するための断面斜視図、及び詳細断面図。 本発明のマスクの製造方法を説明するための工程図。 本発明のマスクの製造方法を説明するための工程図。 本発明のマスクを使用してマスク蒸着を行う時の説明図。 本発明のマスクを用いた有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための工程図。 本発明の有機ＥＬ装置を備える電子機器を示す図。
符号の説明
Ｓ…基板
Ｈ…貫通穴
Ｍ…マスク
Ｐ…ピッチ（隣接間隔）
１…第１面
２…第２面
３…穴部
３Ｂ…底部
２０…壁部
２０Ａ…垂直部
２０Ｂ…傾斜部
３０Ａ…第１耐エッチングマスク材（第１保護部材）
３０Ｂ…第２耐エッチングマスク材（第２保護部材）
ＭＴ、ＭＢ…主面
ＤＰ…有機ＥＬ装置

Claims (9)

  1. （１００）面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴を備えたマスクであって、
    前記貫通穴の壁部には、前記基板の主面に対して垂直方向に延在する垂直部と、当該垂直部より所定の角度で傾斜して延在する傾斜部とが設けられていることを特徴とするマスク。
  2. 前記傾斜部の結晶面の少なくとも一つは、（１１１）面であることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
  3. 前記垂直部の長さは、前記複数の貫通穴における隣接間隔の１／２０以上、１／２以下の長さであることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
  4. （１００）面方位シリコンからなる基板を貫通する複数の貫通穴を備えたマスクの製造方法であって、
    前記基板の少なくとも第１面を含む基板面に対して、エッチング処理に対する耐性が高い第１保護部材を形成する工程と、
    前記第１面において、所定のパターンで前記第１保護部材を選択的に除去し、当該除去された部分に穴部を形成する工程と、
    前記基板の少なくとも第１面を含む基板面に対して、エッチング処理に対する耐性が高い第２保護部材を形成する工程と、
    前記穴部の底部に形成された第２保護部材を除去し、前記基板の第２面と前記穴部とを貫通させる工程と、
    前記基板に対して結晶異方性エッチングを行う工程と、
    を具備することを特徴とするマスクの製造方法。
  5. 前記基板の第２面と前記穴部を貫通させる工程の前に、前記第２面における前記基板の地肌を露出し、当該基板の地肌に対してエッチング処理を行う工程を更に具備することを特徴とする請求項４に記載のマスクの製造方法。
  6. 前記結晶異方性エッチングを行った後に、前記第１保護部材及び前記第２保護部材を除去する工程を更に具備することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のマスクの製造方法。
  7. 複数の異なる各々の材料を基板に対して所定のパターンで付着させることにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
    請求項１から請求項３のいずれかに記載のマスクを用いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
  8. 請求項７に記載の製造方法を用いることにより、製造されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
  9. 請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。


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