JP2007270289A - Film-forming mask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL素子の有機化合物層等を成膜する工程で用いられる成膜用マスクに関するものである。 The present invention relates to a film forming mask used in a step of forming an organic compound layer or the like of an organic EL element.
従来、有機EL素子の製造方法では、成膜用マスクをガラス基板に密着するように配置することによるマスク成膜法が多く採用されている。このようなマスク成膜法を用いることで、有機EL素子の有機化合物層のパターンを精度良く形成することができる。近年、有機ELパネルの高解像化に伴い、パターニングの微細化が進んでいる。そのため、ガラス基板上の画素パターンとマスクのパターンのわずかな位置ずれや、ガラス基板とマスク間の密着不良によって品質が低下してしまう。 Conventionally, in a method for manufacturing an organic EL element, a mask film forming method in which a film forming mask is disposed so as to be in close contact with a glass substrate is often employed. By using such a mask film forming method, the pattern of the organic compound layer of the organic EL element can be accurately formed. In recent years, patterning miniaturization has progressed with the increase in resolution of organic EL panels. For this reason, the quality deteriorates due to a slight misalignment between the pixel pattern and the mask pattern on the glass substrate and poor adhesion between the glass substrate and the mask.
特に、ガラス基板とマスクの密着不良は、マスクの僅かなゆがみや、自重によるマスク自身のたるみによっても生じてしまうことが知られている。この改善策として、特許文献1に記載されているように、熱膨張率の小さいインバー材で形成したマスク部とフレームを用いて、マスク部を張った状態になるようにフレームに固定支持する方法が提案されている。この構成は、蒸着源からの熱による温度上昇や自重によるマスクのたわみを低減し、ガラス基板との密着性を向上させるものである。 In particular, it is known that the adhesion failure between the glass substrate and the mask is caused by slight distortion of the mask or sagging of the mask itself due to its own weight. As an improvement measure, as described in Patent Document 1, using a mask portion and a frame formed of an invar material having a low coefficient of thermal expansion, a method of fixing and supporting the frame so that the mask portion is stretched Has been proposed. This configuration reduces the temperature rise due to heat from the vapor deposition source and the deflection of the mask due to its own weight, and improves the adhesion to the glass substrate.
また、特許文献2では、複数の独立したマスク部を備えるようにフレームを配置し、電鋳法によりマスク部とフレームとを不離一体的に接合することで、マスク部を張った状態でフレームに固定する方法が提案されている。
特許文献1、2に開示されたものは、ガラス基板とマスクを密着させるために、マスクのフレームの片面上で、つまりガラス基板側において、マスク部にテンションを加えた状態で固定支持する構成である。そのため、フレームのガラス基板側において面内方向の内側に引張応力が発生する。その結果、マスクの中央部がガラス基板から離れる方向にマスクの反りが発生し、基板とマスクの間に密着不良が生じるおそれがある。 Patent Documents 1 and 2 disclose a configuration in which a glass substrate and a mask are fixedly supported on one side of a mask frame, that is, on the glass substrate side in a state where tension is applied to the mask portion in order to bring the glass substrate and the mask into close contact. is there. Therefore, tensile stress is generated on the inner side in the in-plane direction on the glass substrate side of the frame. As a result, the warpage of the mask occurs in the direction in which the central portion of the mask is separated from the glass substrate, and there is a possibility that poor adhesion occurs between the substrate and the mask.
この引張応力はマスクの自重に関係なく発生するので、平滑な平面上にマスクを設置した場合でも、マスク部の引張応力に応じたマスクの反りが発生する。そのため、ガラス基板とのアライメントの精度に悪影響を及ぼしたり、マスクのパターン精度が損なわれることがある。 Since this tensile stress is generated regardless of the weight of the mask, even when the mask is placed on a smooth plane, the warp of the mask corresponding to the tensile stress of the mask portion occurs. Therefore, the accuracy of alignment with the glass substrate may be adversely affected, and the pattern accuracy of the mask may be impaired.
この問題に対して、フレームの厚みを大きくすることでマスクの反り量を低減する試みが考えられるが、フレームの加工性や、フレームの重量が増加することによるマスクの搬送性を考慮すると、これらに限界があるため課題が残る。 For this problem, attempts to reduce the amount of warpage of the mask by increasing the thickness of the frame can be considered, but considering the processability of the frame and the transportability of the mask due to the increase in the weight of the frame, these The problem remains because there is a limit.
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、成膜用マスクの反りを低減し、品質の良い有機EL素子等を形成することのできる成膜用マスクを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and can reduce the warpage of the film-forming mask and form a high-quality organic EL element or the like. Is intended to provide.
本発明の成膜用マスクは、成膜材料の蒸気を通すパターンを有するマスク部と、前記マスク部を支持するフレームと、前記マスク部と対向する平面に沿って配設され、張力を加えて前記フレームに固着されたテンション部材と、を有することを特徴とする。 The film-forming mask of the present invention is disposed along a plane having a pattern through which vapor of the film-forming material passes, a frame that supports the mask part, and a plane that faces the mask part. And a tension member fixed to the frame.
テンション部材に加えた張力による反りが、マスク部の引張応力による反りを相殺することで、成膜用マスクの反りによる基板との密着不良等を防ぐ。 The warp due to the tension applied to the tension member cancels out the warp due to the tensile stress of the mask portion, thereby preventing poor adhesion to the substrate due to the warp of the film forming mask.
マスク部を分割する内フレーム部を設けることで、マスクの剛性を強化し、パターニングの精度を向上させるとよい。 By providing an inner frame portion that divides the mask portion, the rigidity of the mask may be strengthened and the patterning accuracy may be improved.
テンション部材には、マスク部のパターンに対応した開口部を設けておく。 The tension member is provided with an opening corresponding to the mask pattern.
さらに、最外周の外フレーム部の厚みを内フレーム部の厚みよりも大きくすることで、テンション部材と内フレーム部の接触を防ぎ、接触によるテンション部材の磨耗を防ぐことができる。テンション部材の張力が磨耗によって低下することなく安定するため、マスクの形状が安定する。 Furthermore, by making the thickness of the outer frame portion at the outermost periphery larger than the thickness of the inner frame portion, it is possible to prevent the tension member and the inner frame portion from contacting each other and to prevent the tension member from being worn by the contact. Since the tension of the tension member is stabilized without being reduced by wear, the shape of the mask is stabilized.
テンション部材は、外フレーム部とこれに隣接する内フレーム部との間にのみ配設されていてもよい。外周部に配設したテンション部材によって、マスク部の張力によって生じる成膜用マスクの反りに対して逆向きの反りになるような回転モーメントがフレーム周辺部に発生する。その結果、成膜用マスクの反りを低減することが可能となる。テンション部材に対向する領域に、マスク部のパターンがない構成であれば、テンション部材に開口部を設けなくてもよい。また、外フレーム部と隣接する内フレーム部の間にマスク部を形成しなくてもよい。 The tension member may be disposed only between the outer frame portion and the inner frame portion adjacent thereto. The tension member disposed on the outer peripheral portion generates a rotational moment in the peripheral portion of the frame that causes a warp in the opposite direction to the warp of the film forming mask caused by the tension of the mask portion. As a result, it is possible to reduce the warpage of the deposition mask. If there is no mask portion pattern in the region facing the tension member, the tension member need not have an opening. Further, the mask portion may not be formed between the outer frame portion and the adjacent inner frame portion.
成膜用マスクのサイズや重量をほとんど増加させることなく、成膜用マスクの反りを低減させ、成膜用マスクと基板の密着性を向上させることができる。 The warpage of the film-forming mask can be reduced and the adhesion between the film-forming mask and the substrate can be improved without substantially increasing the size and weight of the film-forming mask.
この成膜用マスクを用いることにより、基板上の画素パターンとの幾何学的なずれが少なく、かつ寸法精度の高い有機ELパターンを有する有機EL素子を形成することが可能となる。 By using this film formation mask, it is possible to form an organic EL element having an organic EL pattern with little geometric deviation from the pixel pattern on the substrate and high dimensional accuracy.
さらに、成膜用マスクの反りが低減されるため、基板とのアライメント時において成膜用マスクのアライメントマークを水平に近づけることが可能になり、被写体深度への悪影響を低減して、アライメント精度を向上させることが可能になる。 Furthermore, since the warpage of the film formation mask is reduced, the alignment mark of the film formation mask can be brought closer to the horizontal during alignment with the substrate, reducing the adverse effect on the object depth and improving the alignment accuracy. It becomes possible to improve.
また、マスク部の反りによって生じるパターンの水平方向の位置ずれが低減するため、成膜用マスクのパターンの精密な位置測定の精度を向上させることができる。 In addition, since the positional deviation in the horizontal direction of the pattern caused by the warp of the mask portion is reduced, the precision of the precise position measurement of the film forming mask pattern can be improved.
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、有機ELデバイスに搭載する有機EL素子の有機化合物層(有機ELパターン)を成膜する工程で用いる蒸着用マスク(成膜用マスク)を示すもので、この蒸着用マスクは、マスク部11を張力を加えた状態で固定支持するフレーム12を有する。マスク部11は、有機化合物を蒸着するための複数の蒸気通孔からなるパターン13を有する。蒸着用マスクの保管、搬送、蒸着等の取り扱い時においてマスク部11の撓みを抑えるために、マスク部11は張力を加えた状態でフレーム12に固定支持されている。
FIG. 1 shows an evaporation mask (deposition mask) used in a process of forming an organic compound layer (organic EL pattern) of an organic EL element mounted on an organic EL device. It has the
マスク部11には、銅、ニッケル、ステンレス等の部材を用いることができる。また、ニッケル、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−鉄合金であるインバー材、ニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材等のニッケル合金を用いて電鋳製法でマスク部を作製してもよい。特に、インバー材、スーパーインバー材の熱膨張係数は1〜2×10-6/℃と他の金属に比べて小さいので、蒸着時における熱膨張による蒸着用マスクの変形を抑えることが可能である。
A member such as copper, nickel, or stainless steel can be used for the
フレーム12は、マスク部11を引張状態で固定支持するために大きい剛性を備えたものであり、その剛性を付与するために十分な厚みと幅を持たせている。
The
また、図2に示すように、マスク部11の周囲を支持する外フレーム部22aと、その内側の内フレーム部22bを有するフレーム22を用いてもよい。マスク部11を複数の部位に分割する内フレーム部22bを形成することによって、蒸着用マスクの剛性が向上するため、パターンの形状精度が向上する。この場合は、外フレーム部22aの剛性を内フレーム部22bより大きくすることが好ましいが、パターン13の精度を保つことが可能であればこの限りではない。
Further, as shown in FIG. 2, a
フレーム12、22には、ニッケル−鉄合金であるインバー材や、ニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材などの低熱膨張係数の材質を用いることができる。フレーム12、22に低膨張係数の材質を用いることで、マスク部11に用いた場合と同様に、熱膨張による蒸着用マスクの変形を抑える効果が得られる。
For the
図1および図2に示すように、フレーム12、22を挟んでマスク部11と対向する位置には、テンション部材14を、マスク部11と同等の引張状態になるように張力を加えてフレーム12、22に固定する。これにより、マスク部11と対向する反対面側にも、テンション部材14による面内方向内側の引張応力が発生するため、テンション部材14およびマスク部11の引張応力から生じる反り同士が相殺される。このようにして、蒸着用マスクの反りを低減することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
テンション部材14は、張力を加えた状態でフレーム12、22に固定することが可能であれば特に限定しないが、加工の容易性や強度の観点から金属、あるいは合金の薄膜を用いるとよい。
The
テンション部材14には、マスク部11のパターン13に対応した領域に、少なくともパターン13よりも大きい開口部14aが形成されている。そのため、成膜材料の蒸気がテンション部材14に形成した開口部14aを通過してパターン13の蒸気通孔に到達することが可能になる。開口部14aを、対向するパターン13の領域より大きくすることで、蒸着用マスクから離れた蒸着源から蒸発しパターン13に対して斜め向きに着膜する場合もテンション部材14に邪魔されずにパターン13に到達することが可能になる。
In the
図2に示す構成においては、最外周領域の外フレーム部22aに固定したテンション部材14が内フレーム部22bに接触するのを防ぐために、外フレーム部22aの厚みを内フレーム部22bの厚みよりも大きくすることが好ましい。これにより、テンション部材14と内フレーム部22bの接触によるテンション部材14の磨耗を防ぎ、テンション部材14の張力が磨耗によって低下することなく安定するため、蒸着用マスクの形状が安定する。
In the configuration shown in FIG. 2, in order to prevent the
また、図3に示すように、テンション部材14を外フレーム部22aとこれに隣接する内フレーム部22b間にのみ配設してもよい。外周部に配設したテンション部材14は、マスク部11の張力によって生じる蒸着用マスクの反りに対して反対向きの反りになるような回転モーメントをフレーム22の周辺に発生する。その結果、蒸着用マスクの反りを低減することが可能となる。また、テンション部材14に対向する領域にパターン13がなければその領域には開口部14aを設けなくてもよい。
As shown in FIG. 3, the
また、図4に示すように、外フレーム部22aとこれに隣接する内フレーム部22b間にマスク部11を形成しない構成でもよい。
Moreover, as shown in FIG. 4, the structure which does not form the
図5は、図1の蒸着用マスクの製造工程を示す。まず、マスク部11およびフレーム12を作製する。マスク部11は、金属や合金の薄板に、エッチング、レーザー加工、または電鋳等の加工処理を行うことによって作製する。フレーム12は、金属や合金をレーザー加工や機械加工することで作製する。次に、マスク部11の周辺をクランプ等で外側向きに引っ張り、マスク部11に所望の寸法精度を満たすように張力を与えてマスク部11をゆがみのない引張状態にする。その状態のまま、マスク部11の周辺部分をフレーム12にスポット溶接等によって固着し、マスク部11をフレーム12に固定する。次に、フレーム12の反対面に、テンション部材14をマスク部11と同様に固定する。
FIG. 5 shows a manufacturing process of the vapor deposition mask of FIG. First, the
マスク部11とフレーム12を電着金属層等を介して不離一体的に接合することでマスク部11をフレーム12に固定支持してもよい。テンション部材14とフレーム12の固定方法についても同様である。また、マスク部11とテンション部材14をフレーム12に固定する順序は、マスク部11のパターン13の精度が保証されていれば特に限定せず、マスク部11とテンション部材14を同時にフレーム12の両面に接合してもよい。
The
ここでは、有機EL素子の有機化合物層を形成するための蒸着用マスクについて説明したが、CVDによって有機EL素子の保護膜を成膜するための成膜用マスクについても同様の構成を適用できる。 Although the vapor deposition mask for forming the organic compound layer of the organic EL element has been described here, the same configuration can be applied to the film formation mask for forming the protective film of the organic EL element by CVD.
ガラス基板(基板)には、無アルカリガラスの0.7mm厚の基板を用いた。この基板上に定法によって薄膜トランジスタと電極配線および画素電極がマトリクス状に形成されている。蒸着マスクは、まずスーパーインバー材からなる10mm厚のフレームに対して、パターンの精度を調整しながら張力を加えたスーパーインバー材からなる50μm厚のマスク部をスポット溶接した。次に、フレームを挟んでマスク部と対向する位置に、パターンの精度を調整しながら張力を加えた50μm厚のニッケル薄膜(テンション部材)をスポット溶接することで図1の構成の蒸着マスクを作製した。 A non-alkali glass 0.7 mm thick substrate was used as the glass substrate (substrate). Thin film transistors, electrode wirings, and pixel electrodes are formed in a matrix on this substrate by a conventional method. First, the vapor deposition mask was spot-welded to a 10 mm thick frame made of a super invar material and a 50 μm thick mask portion made of a super invar material to which tension was applied while adjusting the pattern accuracy. Next, a 50 μm thick nickel thin film (tension member) to which tension is applied while adjusting the pattern accuracy is spot-welded at a position facing the mask portion across the frame to produce a vapor deposition mask having the configuration shown in FIG. did.
この蒸着マスクのマスク部の蒸気通孔部(パターン)とガラス基板上の画素パターンが一致するように位置合わせを行い、ガラス基板と蒸着マスクの各4辺を固定することで密着させた。 Positioning was performed so that the vapor passage hole portion (pattern) of the mask portion of the vapor deposition mask and the pixel pattern on the glass substrate coincided with each other, and the four sides of the glass substrate and the vapor deposition mask were fixed and brought into close contact.
本実施例の蒸着用マスクでは、マスク部の反りを大幅低減させ、基板との密着性を向上させることが可能になった。公知の発光材料を用いて真空蒸着することで、ガラス基板上に寸法精度のよい有機ELパターンを形成することができた。この有機EL素子を用いることで、表示ムラのない有機ELデバイスが得られた。 In the vapor deposition mask of this example, it is possible to greatly reduce the warpage of the mask portion and improve the adhesion to the substrate. An organic EL pattern with good dimensional accuracy could be formed on a glass substrate by vacuum deposition using a known light emitting material. By using this organic EL element, an organic EL device having no display unevenness was obtained.
(比較例)
ガラス基板には、無アルカリガラスの0.7mm厚の基板を用いた。この基板上に定法によって薄膜トランジスタと電極配線および画素電極がマトリクス状に形成されている。蒸着マスクは、まずスーパーインバー材からなる10mm厚のフレームに対して、パターン部精度を調整しながら張力を加えたスーパーインバー材からなる50μm厚のマスク部をスポット溶接することで蒸着マスクを作製した。
(Comparative example)
As the glass substrate, a non-alkali glass 0.7 mm thick substrate was used. Thin film transistors, electrode wirings, and pixel electrodes are formed in a matrix on this substrate by a conventional method. The vapor deposition mask was prepared by spot welding a 50 μm thick mask portion made of a super invar material to which a tension was applied to a 10 mm thick frame made of a super invar material while adjusting the pattern accuracy. .
この蒸着マスクのパターンである蒸気通孔部とガラス基板上の画素パターンが一致するように位置合わせを行い、ガラス基板と蒸着マスクの各4辺を固定することで密着させた。 Positioning was performed such that the vapor passage hole portion, which is the pattern of the vapor deposition mask, and the pixel pattern on the glass substrate coincided, and the four sides of the glass substrate and the vapor deposition mask were fixed to be in close contact.
この蒸着用マスクでは、マスク部の反りが大きくて、マスク部と基板を厳密に密着させることが困難であった。公知の発光材料を用いて真空蒸着すると、ガラス基板上に形成された有機ELパターンにずれが生じ、得られた有機EL素子に表示ムラが発生した。 In this vapor deposition mask, the warpage of the mask portion is large, and it is difficult to strictly adhere the mask portion and the substrate. When vacuum deposition was performed using a known light emitting material, a shift occurred in the organic EL pattern formed on the glass substrate, and display unevenness occurred in the obtained organic EL element.
本発明は、有機EL素子を形成する際に用いられる成膜用マスクに限らず、自重によるたわみやマスク自身の反りが問題になる蒸着プロセスやCVDプロセス等でマスク成膜を行う際にも適用できる。 The present invention is not limited to a film-forming mask used when forming an organic EL element, and is also applicable to a mask film-forming by a vapor deposition process or a CVD process in which deflection due to its own weight or warpage of the mask itself is a problem. it can.
11 マスク部
12、22 フレーム
13 パターン
14 テンション部材
14a 開口部
22a 外フレーム部
22b 内フレーム部
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