JP6904718B2 - 蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法および蒸着マスクの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法および蒸着マスクの製造装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置等の表示装置の製造において、通常、基板上の所定の位置に、マスクを介して成膜材料を蒸着法等により付着させることにより成膜する手法が用いられている。例えば、赤、緑、青の有機ＥＬ素子（画素）は、マスク蒸着法により基板上に形成される。ここで用いられるマスクには成膜するパターンに応じた開口が形成されているが、成膜の際、マスクをフレームに固定させる場合がある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−１８１２０８号公報

しかし、上述のようなマスクを用いた成膜において、例えば、マスクとフレームとの接合強度が問題となる場合がある。

上記に鑑み、本発明の目的の一つは、マスクとフレームとの十分な接合強度を実現することにある。

本発明の１つの局面によれば、蒸着マスクが提供される。１つの実施形態においては、蒸着マスクは、パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体と、前記枠部を支持するマスクフレームとを備え、前記枠部は、前記マスクフレームと交差する端面を有し、前記マスク本体は、前記端面で前記マスクフレームに固定、溶接されている。

１つの実施形態においては、上記マスクフレームは、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の上記マスク本体が配置される側に配置される接合部材とを有し、上記接合部材に、上記マスク本体が固定、溶接される。

１つの実施形態においては、上記接合部材の厚みは０．２ｍｍ以下である。

１つの実施形態においては、上記マスクフレームは、複数個の上記マスク本体を保持する。

１つの実施形態においては、上記マスク本体は電鋳マスクである。

１つの実施形態においては、上記枠部の外縁に、上記枠部の他の部位よりも厚みの薄い薄肉部が形成され、前記薄肉部の端面を含む部分は上記マスクフレームに固定、溶接される。接合部材は、前記薄肉部よりも薄くてもよい。

別の実施形態においては、蒸着マスクは、パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体と、前記枠部を固定するマスクフレームとを備え、前記マスクフレームは、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の前記マスク本体が配置される側に配置され、前記マスク本体と接する接合部材とを有し、前記接合部材の剛性は、前記枠部の剛性よりも低く、前記枠部は、前記接合部材と交差する側面を有し、前記側面は、第１の領域と、点状で且つ前記第１の領域の表面よりも表面が粗い複数個の第２の領域とを有する。

本発明の別の局面によれば、蒸着マスクの製造方法が提供される。この製造方法は、パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体を、前記マスク本体の枠部を支持するマスクフレーム上に配置すること、および、前記マスク本体の枠部の端面を含む部分を、前記マスクフレームに溶接すること、をこの順で含む。

１つの実施形態においては、上記マスク本体の枠部の端面にレーザーを照射して、上記マスクフレームに上記マスク本体を溶接する。

１つの実施形態においては、上記マスクフレームは、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の上記マスク本体が配置される側に配置される接合部材とを有し、上記マスク本体を、上記接合部材に溶接する。

本発明のさらに別の局面によれば、蒸着マスクの製造装置が提供される。この製造装置は、パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体を、前記マスク本体の枠部を支持するマスクフレーム上に配置させた状態で、前記マスクフレームを保持するマスクフレーム保持部と、前記マスクフレームに前記マスク本体を溶接する溶接ユニットとを備え、前記溶接ユニットが、前記マスク本体の枠部の端面を含む部分を、前記マスクフレームに溶接する。

１つの実施形態においては、上記溶接ユニットはレーザー照射部を有する。

１つの実施形態においては、上記マスクフレームは、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の上記マスク本体が配置される側に配置される接合部材とを有し、上記溶接ユニットは、上記接合部材に上記マスク本体を溶接する。

本発明の１つの実施形態における蒸着マスクの概略平面図である。 図１の蒸着マスクの部分拡大断面図である。 図１の蒸着マスクの使用方法の一例を示す概略断面図である。 本発明の１つの実施形態における蒸着マスク製造装置の全体構成を示す模式図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に評される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は本発明の１つの実施形態における蒸着マスクの概略平面図であり、図２は図１の蒸着マスクの部分拡大断面図であり、図３は図１の蒸着マスクの使用方法の一例を示す概略断面図である。

蒸着マスク１は、マスク本体１０と、マスク本体１０を支持するマスクフレーム２０とを備える。マスクフレーム２０は、マスクフレーム基材２１とマスクフレーム基材２１のマスク本体１０が配置される側に配置された接合部材２２とを有する。マスクフレーム基材２１と接合部材２２とは、接合（例えば、溶接により部分的に）されている。マスクフレーム基材２１と接合部材２２とは、例えばインバー（インバー合金）で形成される。

マスク本体１０は、パターン開口が形成されたパターン部１１とパターン部１１を囲む枠部１２とを有し、枠部１２においてマスクフレーム２０に支持、固定されている。パターン部１１の形状およびパターン開口は、例えば、製造する表示装置のパネル部に対応させる。具体的には、パターン部１１のパターン開口は、製造する有機ＥＬ表示装置のパネル部の発光層のパターンに対応させる。

パターン部１１は、任意の適切な方法により形成され得る。具体的には、電気鋳造により形成されてもよいし、エッチングにより形成されてもよい。本実施形態では、パターン部１１は、電気鋳造により形成されたメッキ部（例えば、厚みが５μｍ〜２０μｍ程度のＮｉメッキ部）を含む。枠部１２は、例えばインバー（インバー合金）で形成される。マスク本体１０は電鋳マスクとされる。電鋳マスクによれば、例えば、より精度の高いパターン成膜を達成し得る。

枠部１２は、マスクフレーム２０と、詳述すれば接合部材２２と、交差する端面１２ａ（側面ともいう）を有している。枠部１２の端面１２ａを含む部分は、マスクフレーム２０に溶接されている。具体的には、枠部１２の端面１２ａには、枠部１２とマスクフレーム２０とが溶け合って一体化した溶接部１３（固定箇所、溶接痕、端面１２ａの他の領域より表面が粗い点状の領域）が形成されている。溶接部１３はマスクフレーム基材２１には到達せずに、溶接部１３の終端は接合部材２２の内に位置している。溶接技術としては、代表的には、レーザー溶接が用いられる。例えば、マスク本体１０をマスクフレーム２０上の所定の位置に配置し、マスク本体１０の枠部１２の端面１２ａおよびマスクフレーム２０にレーザーを照射することにより溶接する。具体的には、マスク本体１０の枠部１２の端面１２ａとマスクフレーム２０とで形成された角部にレーザーを照射することにより溶接する。このように、枠部１２の端面１２ａで溶接することで、溶接に必要なエネルギーを枠部１２およびマスクフレーム２０の両者に直接的に作用させることができ、溶接不良を防止して十分な接合強度を得ることができる。また、溶接に必要なエネルギー量を抑制し、形成される溶接部の盛り上がりによる悪影響を抑制し得る。なお、マスク本体１０の溶接箇所（平面的に見たときの溶接個所）および溶接個所の個数は、適宜、決定され得る。例えば、マスク本体１０のサイズに応じて、適宜、決定され得る。

枠部１２の厚みは、例えば０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内に設定される。本実施形態では、枠部１２の外縁に他の部位よりも厚みの薄い薄肉部１２ｂが形成され、この薄肉部１２ｂの端面１２ａにおいてマスク本体１０をマスクフレーム２０に溶接している。薄肉部で溶接することにより、上記溶接に必要なエネルギー量、形成される溶接部の盛り上がりによる悪影響をより効果的に抑制し得る。

本実施形態においては、マスクフレーム２０には、マスク本体１０の形状に対応する窓部２０ａが２つ形成されている。このように、マスクフレーム２０により複数のマスク本体１０を支持させることにより、例えば、マスク本体１０よりも成膜対象の基板のサイズが大きい形態にも、既存のマスク本体１０を利用することができる。マスクフレーム２０の窓部２０ａのサイズは、マスク本体１０のパターン部１１よりも大きくなるように設計される。マスクフレーム２０の厚みは、例えば２ｍｍ〜１０ｍｍである。図１では、２個のマスク本体１０がマスクフレーム２０に固定されているが、２個に限定されず３個以上のマスク本体１０をマスクフレーム２０に固定してもよい。

上述のように、マスクフレーム２０は、マスクフレーム基材２１と接合部材２２とを有し、接合部材２２にマスク本体１０が溶接されている。このように、接合部材２２を用いることにより、蒸着マスク１全体の剛性を下げ得る。その結果、成膜対象の基板の剛性が高い場合であっても、基板に対する蒸着マスク１の密着性を向上させて、蒸着マスク１と基板との間への成膜材料の回り込みを抑制し、高精度なパターン成膜を実現し得る。

接合部材２２の厚みは、マスク本体１０（枠部１２）の厚みよりも薄くなるように設定される。例えば０．２ｍｍ以下である。得られる蒸着マスク１の剛性を効果的に低下させ得るからである。なお、接合部材２２の厚みは、図２に示すように薄肉部１２ｂの厚みよりも薄いことが望ましい。よって、接合部材２２の剛性は、マスク本体１０の剛性よりも、詳述すれば枠部１２の剛性よりも低い。一方、接合部材２２の厚みは、例えば０．０５ｍｍ以上である。例えば、マスク本体１０およびマスクフレーム基材２１に対する固定強度を確保するためである。

接合部材２２の厚みがマスク本体１０（枠部１２）よりも薄い場合（特に、接合部材２２の厚みが０．２ｍｍ以下でマスク本体１０（枠部１２）との厚みの差が大きい場合）であっても、上述のように、枠部１２の端面１２ａで溶接することで、溶接に必要なエネルギーを枠部１２およびマスクフレーム２０の両者に直接的に作用させることができる。その結果、十分な接合強度を得ながら、溶接に必要なエネルギー量を抑制して、溶接部が接合部材２２を貫通するのを防止することができる。なお、溶接部が接合部材２２を貫通した場合、マスクフレーム基材２１がスプラッシュする、十分な接合強度が得られない等の不具合が生じる可能性が高くなる。

図３に示すように、マスクフレーム２０側から搬送フレーム２にピン等により保持された蒸着マスク１は、成膜対象の基板３の成膜面に対向するように配置される。この状態で、蒸着マスク１側から基板３に対して成膜材料を、例えば、蒸着、スパッタリングなどにより付着させる。図示例では、例えば、製造スペースを有効活用する観点から、基板３は縦に配置されている。このような形態においても、基板３に対する蒸着マスク１の密着性は確保され得る。なお、図示しないが、予め、表面に所定の層が形成された基板３に対して成膜してもよい。また、図示しないが、成膜の際、基板３は支持板により支持されていてもよい。

図４は、本発明の１つの実施形態における蒸着マスク製造装置５０の全体構成を示す模式図である。具体的には、図４は、蒸着マスク製造装置５０を側面から見た図である。蒸着マスク製造装置５０は、マスクフレーム保持部５１と、基準ガラス５３と、カメラ５４と、アライメントステージ５６と、溶接ユニット５８と、を含んで構成されている。

マスクフレーム２０は、基準ガラス５３とアライメントステージ５６との間で、マスクフレーム保持部５１により保持されている。蒸着マスク製造装置５０の上部に固定された基準ガラス５３には、マスク本体１０とマスクフレーム２０との位置合わせの基準となる基準マーク５３ａが設けられている。図示しないが、マスク本体１０にはアライメントマークが設けられ、このアライメントマークを基準マーク５３ａに位置合わせすることで、マスク本体１０とマスクフレーム２０とのアライメントを行う。

カメラ５４は、基準ガラス５３の上方に設けられ、移動可能に構成されている。カメラ５４は、基準マーク５３ａの真上から、基準マーク５３ａおよびマスク本体１０のアライメントマークを撮像することで、これらの相対的な位置関係を測定する。なお、図示例では、１つのカメラ５４が、基準マーク５３ａの真上に順次移動して、基準マーク５３ａおよびマスク本体１０のアライメントマークを撮像しているが、複数のカメラが設けられていてもよい。

蒸着マスク製造装置５０の下部に設けられたアライメントステージ５６は、マスク本体１０が載置される載置部５６ａと、載置部５６ａに載置されたマスク本体１０を載置面に沿った面内で移動させてアライメントを行うアライメント機構５６ｂと、を備える。載置部５６ａは、複数のリフトピンによって構成されてもよいし、１つの載置台によって構成されてもよい。アライメント機構５６ｂは、例えば、アクチュエータと駆動モータとにより構成される。

アライメントステージ５６は、カメラ５４が測定した基準マーク５３ａとマスク本体１０のアライメントマークとの相対的な位置関係に応じて、載置部５６ａに載置されたマスク本体１０をアライメント機構５６ｂにより移動させてアライメントを行う。なお、図示例では、アライメントステージ５６がマスク本体１０毎に設けられているが、複数のマスク本体で１つのアライメントステージが共有されていてもよい。

溶接ユニット５８は、マスク本体１０とマスクフレーム２０とのアライメントを行った後に、マスク本体１０をマスクフレーム２０に溶接する。溶接ユニット５８は、代表的には、レーザー照射部を有する。溶接ユニット５８は、図２に示すように、マスク本体１０の端面１２ａにおいてマスクフレーム２０と溶接されるように、制御される。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１ 蒸着マスク、１０ マスク本体、１１ パターン部、１２ 枠部、１３ 溶接部、２０ マスクフレーム、２１ マスクフレーム基材、２２ 接合部材、５０ 蒸着マスク製造装置、５１ マスクフレーム保持部、５６ａ 載置部、５８ 溶接ユニット。

Claims (16)

1. パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体と、前記枠部を支持するマスクフレームとを備え、
   前記枠部の外縁に、前記枠部の他の部位よりも厚みの薄い薄肉部が形成され、前記薄肉部の端面を含む部分が前記マスクフレームに固定される、
   蒸着マスク。
2. 前記マスクフレームが、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の前記マスク本体が配置される側に配置される接合部材とを有し、
   前記接合部材に、前記マスク本体が固定される、請求項１に記載の蒸着マスク。
3. 前記接合部材の厚みが０．２ｍｍ以下である、請求項２に記載の蒸着マスク。
4. 前記マスクフレームが、複数個の前記マスク本体を保持する、請求項１から３のいずれかに記載の蒸着マスク。
5. 前記マスク本体が電鋳マスクである、請求項１から４のいずれかに記載の蒸着マスク。
6. 前記接合部材は、前記薄肉部よりも薄い、請求項２に記載の蒸着マスク。
7. パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体と、前記枠部を固定するマスクフレームとを備え、
   前記マスクフレームは、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の前記マスク本体が配置される側に配置され、前記マスク本体と接する接合部材とを有し、
   前記接合部材の剛性は、前記枠部の剛性よりも低く、
   前記枠部は、前記接合部材と交差する側面を有し、
   前記側面は、第１の領域と、点状で且つ前記第１の領域の表面よりも表面が粗い複数個の第２の領域と、第３の領域と、前記第３の領域の外側に位置し、且つ前記側面を含む第４の領域と、を有し、
   前記第４の領域は、前記第３の領域よりも薄く、
   前記接合部材は、前記第４の領域よりも薄い、
   蒸着マスク。
8. 前記第２の領域は、前記枠部と前記マスクフレームとの溶接痕である、請求項７に記載の蒸着マスク。
9. 前記接合部材はインバーで形成されている、請求項７又は請求項８に記載の蒸着マスク。
10. パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体を、前記枠部を支持するマスクフレーム上に配置すること、および、
    前記枠部の端面を含む部分を、前記マスクフレームに溶接すること、
    をこの順で含み、
    前記枠部は、第１の領域と、前記第１の領域の外側に位置し、且つ前記端面を含む第２の領域と、を有し、
    前記第２の領域は、前記第１の領域よりも薄い蒸着マスクの製造方法。
11. 前記端面にレーザーを照射して、前記マスクフレームに前記マスク本体を溶接する、請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記マスクフレームが、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の前記マスク本体が配置される側に配置される接合部材とを有し、
    前記端面を、前記接合部材に溶接する、請求項１０または１１に記載の製造方法。
13. 前記接合部材は、前記第２の領域よりも薄い、請求項１２に記載の蒸着マスクの製造方法。
14. パターン開口が形成されたパターン部および前記パターン部を囲む枠部を有するマスク本体を、前記枠部を支持するマスクフレーム上に配置させた状態で、前記マスクフレームを保持するマスクフレーム保持部と、
    前記マスクフレームに前記マスク本体を溶接する溶接ユニットと
    を備え、
    前記溶接ユニットが、前記マスク本体の、前記枠部の外縁に形成された、前記枠部の他の部位よりも厚みの薄い薄肉部を、前記マスクフレームに溶接するように構成される、
    蒸着マスクの製造装置。
15. 前記溶接ユニットがレーザー照射部を有する、請求項１４に記載の製造装置。
16. 前記マスクフレームが、マスクフレーム基材と前記マスクフレーム基材の前記マスク本体が配置される側に配置される接合部材とを有し、
    前記溶接ユニットが、前記接合部材に前記マスク本体を溶接する、請求項１４または１５に記載の製造装置。

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