KR20070075305A

KR20070075305A - 마스크, 성막 방법, 발광 장치 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20070075305A
Application number: KR1020070002395A
Authority: KR
Inventors: 신이치 요츠야
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-07-18
Also published as: KR101317794B1; JP2007186740A; CN100999811B; TWI416985B; CN100999811A; JP4692290B2; US20070157879A1; US7794545B2; TW200740288A

Abstract

본 발명은 예를 들면, 음극과 같은 선상체를 뛰어난 치수 정밀도로 형성할 수 있는 기상 성막법에 사용되는 마스크, 이러한 마스크를 이용하여 선상체를 형성하는 성막 방법, 이러한 성막 방법에 의해 형성된 선상체를 구비하는, 특성이 높은 발광 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 마스크(40)는 기판의 한쪽 면측을 고정하고, 다른 쪽 면측으로부터 기상 프로세스에 의해 공급하여, 거의 평행하게 병설되는 복수의 선상체를 기판의 표면에 형성하는데 사용되고, 상기 선상체의 패턴에 대응하는 복수의 개구부(42)를 갖는 마스크 본체(41)와 개구부(42)를 횡단하도록 설치되어, 자체 중량에 의한 마스크 본체(41)의 변형을 방지하는 기능을 갖는 보강빔(44)을 구비하고, 이 보강빔(44)은 개구부(42)의 두께 방향에서, 상기 다른 쪽 면측에 편재하도록 설치되어 있다.

보강빔, 확폭부, 마스크

Description

마스크, 성막 방법, 발광 장치 및 전자 기기{MASK, FILM FORMING METHOD, LIGHT-EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 본 발명의 마스크의 제1 실시 형태를 나타내는 사시도.

도 2는 개구부의 다른 구성을 나타내는 평면도.

도 3은 보강빔의 다른 구성을 나타내는 종단면도.

도 4는 도 1에 나타내는 마스크의 형성 방법을 나타내는 종단면도.

도 5는 도 1에 나타내는 마스크의 형성 방법을 나타내는 종단면도.

도 6은 본 발명의 마스크의 제2 실시 형태를 나타내는 사시도.

도 7은 본 발명의 마스크를 이용하여 선상체를 기상 성막법으로 형성하는 성막 방법을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 발광 장치를 적용한 패시브 매트릭스형 표시 장치의 일례를 나타내는 종단면도.

도 9는 본 발명의 발광 장치를 적용한 패시브 매트릭스형 표시 장치의 일례를 나타내는 사시도.

도 10은 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도.

도 11은 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대 전화기(PHS도 포함)의 구성을 나타내는 사시도.

도 12는 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도.

[부호의 설명]

31, 71…제어수단 40…마스크 41…마스크 본체 42…개구부 43…격벽부 44…보강빔 45…확폭부 46…마스크 위치 결정 마크 47…금속층 50…마스크 기재 50a, 50b…면 51…내드라이에칭막 52…레지스트층 53…내웨트에칭막 60…기판 61…선상체 62…막재료 600…진공 증착 장치 601…챔버 602…기판 홀더 603…도가니 604…배기 펌프 605…회전축 1…유기 EL 소자 2…투명 기판 3…양극 4…정공 수송층 5…발광층 6…전자 수송층 7…음극 8…밀봉부재 81…오목부 10…표시 장치 1100…퍼스널 컴퓨터 1102…키보드 1104…본체부 1106…표시 유닛 1200…휴대 전화기 1202…조작 버튼 1204…수화구 1206…송화구 1300…디지털 스틸 카메라 1302…케이스(보디) 1304…수광 유닛 1306…셔터 버튼 1308…회로 기판 1312…비디오 신호 출력 단자 1314…데이터 통신용의 입출력 단자 1430…텔레비전 모니터 1440…퍼스널 컴퓨터

본 발명은 마스크, 성막 방법, 발광 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

유기 EL 소자는 음극과 양극 사이에 적어도 형광성 유기 화합물(발광 재료)을 포함하는 발광층을 갖는 유기 반도체층을 끼운 구성으로 이루어져 있어, 이 발광층에 전자 및 정공(홀)을 주입하여 재결합시킴으로써, 여기자(엑시톤)를 생성시켜 이 엑시톤이 실활할 때의 광의 방출(형광·인광)을 이용해서 발광시키는 소자이다.

이 유기 EL 소자는 10V 이하의 저전압에서, 100∼100000cd/m²정도의 고휘도 면발광이 가능하고, 또한 발광 재료의 종류를 선택함으로써, 청색부터 적색까지의 발광이 가능하다는 등의 특징을 가지며, 저렴하며, 대면적 풀컬러 표시를 실현할 수 있는 표시 장치(발광 장치)를 구비하는 소자로서 주목받고 있다.

이와 같은 발광 장치로서, 예를 들면, 특허문헌 1에 나타나 있는 바와 같은 패시브 매트릭스(passive matrix)형의 발광 장치가 제안되어 있다. 이 패시브 매트릭스형의 발광 장치에서는, 복수의 직선상의 양극과 음극이 서로 매트릭스상으로 교차하게 대향하도록 설치되어, 이들 전극끼리가 교차하는 위치에 대응하도록 전극끼리의 사이에 각각 유기 반도체층이 개별적으로 설치된 구성으로 되어 있다. 그리고, 서로 교차하는 전극간의 ON/OFF를 각각 제어함으로써, 개별적으로 설치된 유기 반도체층을 독립적으로 발광시킴으로써 풀컬러 표시를 실현하고 있다.

여기에서, 이와 같은 발광 장치에서는, 일반적으로 기판 위에 양극, 유기 반도체층 및 음극이 이 순서로 적층된 구성으로 되어 있으나, 직선상의 음극은 이 음극을 형성하기에 앞서 기판 위에 설치된 절연성의 격벽부로 규제함으로써 형성된 다.

그런데, 이 격벽부는 주로 감광성 수지 재료로 구성되며, 이 격벽부를 형성할 때에 이용되는 포토리소그래피법 등에 의해, 수분 등을 포함한 상태로 형성된다. 그 때문에, 이 물 등에 의해 유기 반도체층이 경시적으로 변질·열화하여, 유기 EL 소자의 발광 효율 등의 특성이 저하한다는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하는 방법으로서, 상술한 바와 같은 격벽부의 형성을 생략하고, 직선상의 음극의 형상에 대응한 개구부를 갖는 셰도우 마스크(shadow mask)(이하, 간단히 「마스크」라고 함)를 사용하여, 진공 증착법과 같은 기상 성막법에 의해 음극을 형성하는 방법이 있다.

그런데, 음극의 형상에 대응한 개구부를 구비하는 마스크를 형성하면, 마스크 기재의 강성이 저하함에 기인하여, 개구부에 휨이나 일그러짐이 생기게 된다. 그 때문에, 이와 같은 마스크를 이용하여 형성된 음극은 그 형상이 개구부와 같이, 휨이나 일그러짐을 갖는 것이 된다. 그 결과, 발광 장치가 구비하는 각 유기 EL 소자의 발광 효율 등의 특성에 편차가 생기고 있는 것이 실정이다.

이와 같은 문제는 예를 들면, 거의 평행하게 병설되는 복수의 폭이 좁은 금속 배선을 기상 성막법을 이용하여 일괄하여 형성할 경우에 있어서도 마찬가지로 발생하고 있다.

[특허문헌1] 일본 특개평8-315981호 공보

본 발명의 목적은 예를 들면, 음극과 같은 선상체를 뛰어난 치수 정밀도로 형성할 수 있는 기상 성막법에서 사용되는 마스크, 이러한 마스크를 사용하여 선상체를 형성하는 성막 방법, 이러한 성막 방법에 의해 형성된 선상체를 구비하는, 특성이 높은 발광 장치 및 전자 기기를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적은 하기의 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명의 마스크는 기판에 한쪽 면측을 고정하고, 다른 쪽 면측으로부터 막재료를 기상 프로세스에 의해 공급하여, 거의 평행하게 병설되는 복수의 선상체를 상기 기판의 표면에 형성하는데 사용되는 마스크로서,

상기 선상체의 패턴에 대응하는 복수의 개구부를 갖는 마스크 본체와, 상기 개구부를 횡단하도록 설치되어, 자체 중량에 의한 상기 마스크 본체의 변형을 방지하는 기능을 갖는 보강빔을 구비하고,

상기 보강빔은 상기 개구부의 두께 방향에서, 상기 다른 쪽 면측에 편재하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 예를 들면 음극과 같은 선상체를 뛰어난 치수 정밀도로 형성할 수 있는 기상 성막법에서 사용되는 마스크로 할 수 있다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 마스크 본체와 상기 보강빔은 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 마스크 본체와 보강빔을 일괄하여 형성할 수 있는 동시에, 치수 정밀도가 뛰어난 마스크를 형성할 수 있다. 즉 마스크를 형성할 때의 제조 공정의 삭감을 도모하는 동시에, 치수 정밀도가 뛰어난 마스크를 확실히 얻을 수 있 다.

본 발명의 마스크는 주로 실리콘으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 마스크를 비교적 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 한쪽 면에는 금속층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 마스크로 하면, 마스크를 기판에 장착할 때에, 마스크와 기판 사이에 자계를 부여함으로써, 마스크의 기판에의 밀착성의 향상을 도모할 수 있다. 이에 의하여, 마스크 본체의 자체 중량에 의해, 마스크와 기판 사이에 공간(간극)이 형성되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 금속층은 무전해 도금법을 이용하여 형성된 것이 바람직하다.

무전해 도금법에 의하면, 균일한 막두께의 금속층을 마스크 본체 위에 비교적 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 금속층은 코발트, 철 및 니켈 중, 적어도 1종을 주재료로 하여 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 재료로 금속층을 구성함으로써, 기판에 마스크를 밀착성 좋게 장착(부착)시킬 수 있다. 또한, 무전해 도금법에 의해, 비교적 용이하게 균일한 막두께의 금속층을 형성할 수 있다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 보강빔은 상기 개구부의 길이 방향을 따라, 거의 균일한 간격으로 복수로 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 격벽부의 강도가 그 길이 방향을 따라 균일한 크기로 증대함으로써, 격벽부의 각 부에 있어서, 휨이나 일그러짐이 생기는 것을 확실히 방지할 수 있다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 개구부는 그 길이 방향의 도중에 폭이 증대한 확폭부를 가지며,

그 확폭부에 상기 보강빔이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 형성되는 선상체에 있어서, 단선이 생기는 것이 확실히 방지되는 동시에, 그 막두께의 균일화를 도모할 수 있다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 보강빔은 그 폭이 한쪽 면측에서 다른 쪽 면측을 향하여, 거의 일정하게 되어 있는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 형성되는 선상체에 있어서, 단선이 생기는 것이 방지된다.

본 발명의 마스크에서는, 상기 보강빔은 그 폭이 한쪽 면측에서 다른 쪽 면측을 향해서 점증하는 부분을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 성막 방법은 상기 막재료를 공급하는 막재료 공급원에 대향하고, 회전가능하게 설치된 기판 홀더에 지지된 상기 기판에 본 발명의 마스크를 장착하는 공정과,

상기 막재료 공급원과 상기 기판의 거리가 최대가 되는 제1의 위치와, 상기 제1의 위치에 대하여, 상기 기판 홀더의 회전중심을 중심으로 한 점대칭인 제2의 위치의 사이에서, 상기 기판을 적어도 1회 변위시켜 상기 막재료 공급원으로부터 공급된 상기 막재료를, 상기 개구부를 통과시켜 상기 선상체를 형성하는 공정을 갖는 성막 방법으로서,

상기 기판 홀더의 회전중심의 축과 상기 막재료 공급원의 중심축의 이간 거리를 A[cm]라 하고, 상기 마스크와 상기 막재료 공급원의 개구부의 이간 거리를 B[cm]라 하며, 상기 보강빔의 상기 개구부의 길이 방향을 따른 방향의 최대 길이를 p[㎛]라 하고, 상기 기판과 상기 보강빔의 이간 거리를 r[㎛]이라 했을 때, p/r <2A/B가 되는 관계를 만족하도록 설정한 것을 특징으로 한다.

이러한 관계를 만족함으로써, 막재료가 보강빔을 보다 확실히 돌아 들어가게 되어 단선이 없는 선상체를 기판의 표면에 보다 확실히 형성할 수 있다.

본 발명의 성막 방법에서는, 상기 기판의 상기 제1의 위치와 상기 제2의 위치 사이에서의 변위는 상기 기판 홀더를 회전시킴으로써 행해지는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 제1의 위치와 제2의 위치 사이를 적어도 1회 변위시켜 단선이 없는 선상체를 기판의 표면에 보다 확실히 형성할 수 있다.

본 발명의 성막 방법에서는, 상기 기판의 회전은 연속적 또는 간헐적으로 행해지는 것이 바람직하다.

본 발명의 발광 장치는 본 발명의 성막 방법을 이용하여 형성된 선상체를 구 비하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 단선이 없는 선상체를 구비하는 발광 장치로 할 수 있다.

본 발명의 발광 장치에서는, 상기 선상체는 음극인 것이 바람직하다.

이에 의하여, 단선이 없는 음극을 구비하는 발광 장치로 할 수 있다.

본 발명의 전자 기기는 본 발명의 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 신뢰성이 높은 전자 기기가 얻어진다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 마스크, 성막 방법, 발광 장치 및 전자 기기에 대하여, 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

<마스크>

우선, 본 발명의 마스크에 관하여 설명한다.

<<제1 실시 형태>>

우선, 본 발명의 마스크의 제1 실시 형태에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 마스크의 제1 실시 형태를 나타내는 사시도이며, 도 2는 개구부의 다른 구성을 나타내는 평면도이며, 도 3은 보강빔의 다른 구성을 나타내는 종단면도다. 또, 이하의 설명에서는, 도 1 및 도 3 중의 상측을 「위」, 하측을 「아래」라고 한다.

본 발명의 마스크는 기판에 한쪽 면측을 고정하고, 다른 쪽 면측으로부터 예를 들면, 진공 증착법, 스퍼터링법 및 이온 플레이팅법 등의 물리적 기상 성 막(PVD)법이나, 화학적 기상 성막(CVD)법과 같은 기상 성막법을 이용한 기상 프로세스에 의해 막재료를 공급하여, 거의 평행하게 병설되는 복수의 선상체를 상기 기판의 표면에 형성할 때에 사용되는 것이다.

이와 같은 마스크(40)는 마스크 본체(41)와, 보강빔(44)으로 구성되어 있다.

마스크 본체(41)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 형성해야 할 선상체의 패턴(형상)에 대응하는 복수의 개구부(42)가 설치되어 있다.

본 실시 형태에서는, 각 개구부(42)는 평면에서 볼 때에 폭이 좁은 직선상을 이루고, 서로 거의 평행, 또 거의 일정 간격으로 설치되어 있다. 이에 의하여, 각 개구부(42)끼리는 박판상의 격벽부(43)에 의해 구획되어 있다.

여기에서, 본 발명의 마스크에서는, 개구부(42)를 횡단하도록 보강빔(44)이 설치되어 있다. 그 때문에, 마스크(40)를 기판에 장착했을 때에, 그 자체 중량에 의해 박판상으로 형성된 격벽부(43)(마스크 본체(41))에 휨이나 일그러짐이 생기는 것, 즉 격벽부(43)의 형상에 변형이 생기는 것이 방지된다. 그 결과, 개구부(42)의 변형도 방지할 수 있으므로, 이 마스크(40)를 사용함으로써, 치수 정밀도가 높은 선상체가 형성하게 된다.

또한, 본 발명의 마스크에서는, 이 보강빔(44)은 그 두께가 개구부(42)의 높이에 비해 작게 되어 있어, 이 마스크(40)의 한쪽 면측을 상기 기판에 고정했을 때에, 마스크(40)의 다른 쪽 면측에 편재(위치)하도록 설치한 것을 특징으로 한다. 즉 보강빔(44)과 상기 기판 사이에 공간을 설치한 것을 특징으로 한다.

보강빔(44)을 이와 같은 구성으로 함으로써(개구부(42)에 설치함으로써), 마 스크(40)를 사용하여, 기판 위에 선상체를 형성할 때에, 형성되는 선상체가 단선되지 않고 연속적으로 형성할 수 있다.

즉 기판의 선상체를 형성하는 면으로부터 보강빔(44)을 이간시킴으로써, 기상 성막법으로 선상체를 형성할 때에 사용되는 막재료가 다른 쪽 면측으로부터 개구부(42)를 통과하여, 상기 면에 피착할 때에, 보강빔(44)의 주위로부터 경사 방향으로 입사해서 돌아 들어갈 수 있다. 그 때문에, 선상체를 단선시키지 않고 연속적으로 형성할 수 있다. 또, 이 선상체의 성막 방법(성막 조건 등)에 대해서는 후에 상술한다.

그런데, 보강빔(44)의 수 및 설치 위치 등은 격벽부(43)의 강도 등에 따라 격벽부(43)의 변형이 방지되도록 임의로 설정하면 좋지만, 본 실시 형태와 같이, 복수(2개 이상)의 보강빔(44)을 설치하는 경우에는, 보강빔(44)은 개구부(42)의 길이 방향을 따라, 거의 균일한 간격으로 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 격벽부(43)의 강도가 그 길이 방향을 따라 균일한 크기로 증대함으로써, 격벽부(43)의 각 부에 있어서 휨이나 일그러짐이 생기는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 마스크 본체(41)와 보강빔(44)은 일체로 형성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 후술하는 마스크의 형성 방법에 의해, 마스크 본체(41)와 보강빔(44)을 일괄하여 형성할 수 있는 동시에, 치수 정밀도가 뛰어난 마스크(40)를 형성할 수 있다. 즉 마스크(40)를 형성할 때의 제조 공정의 삭감을 도모하는 동시에, 치수 정밀도가 뛰어난 마스크(40)를 확실히 얻을 수 있다.

또, 개구부(42)는 본 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 개구부(42)의 길이 방향을 따라 그 폭이 일정하게 되어 있는 것 외에, 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이 개구부(42)의 길이 방향의 도중에, 폭이 증대한 확폭부(45)를 갖고, 이 확폭부(45)에 보강빔(44)이 설치되는 구성이어도 좋다.

개구부(42)를 이러한 구성으로 함으로써, 상기 기판 표면의 보강빔(44)에 대응하는 영역에 확실히 막재료를 공급할(피착시킬) 수 있다. 즉 보강부(44)와 상기 기판의 이간 거리에 따라서는, 상기 영역에 있어서의 선상체의 막두께가 얇아질 우려가 있지만, 보강빔(44)의 위치에 대응하여 확폭부(45)를 설치함으로써, 이 확폭부(45)로부터의 막재료의 돌아 들어감을 생기게 할 수 있다. 그 결과, 보강빔(44)이 설치됨으로 인한 장해를 상쇄하여, 확실히 상기 영역에 막재료를 공급할 수 있다. 이에 의하여, 형성되는 선상체에 있어서, 단선이 생기는 것을 확실히 방지할 수 있는 동시에, 그 막두께의 균일화를 도모할 수 있다.

또한, 보강빔(44)은 본 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 그 폭(개구부(42)의 길이 방향을 따른 보강빔(44)의 길이)이 거의 일정하게 되어 있는 것 외에, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이 그 폭이 상기 한쪽 면측에서 상기 다른 쪽 면측을 향해서 점증하고 있는 반원상의 것이어도 좋다. 즉 상기 폭이 상기 한쪽 면측으로부터 상기 다른 쪽 면측을 향하여, 점증하는 부분을 갖고 있는 것이어도 좋다. 보강빔(44)을 이러한 구성의 것, 즉 테이퍼면을 갖는 것으로 함으로써, 보강빔(44)의 주위로부터 경사 방향으로 입사한 막재료 중, 보강빔(44)에 부착하는 막재료의 양을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 보강빔(44)을 이러한 구성으로 함으로써도, 상 술한 바와 같은 효과를 확실히 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 보강빔(44)의 형상으로서는, 개구부(42)의 길이 방향을 따른 종단면이 도 3에 나타나 있는 바와 같은 반원상의 것이어도 좋고, 사다리꼴형상, 삼각형상, 육각형상 또는 원상의 것이어도 좋다.

이상과 같은 개구부(42) 및 보강빔(44)의 구성은 임의의 둘 이상의 것으로 조합시킬 수 있다. 이에 의하여, 상술한 바와 같은 효과를 상승적으로 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 마스크 본체(41)의 외주부에 마스크(40)의 사용시에 있어서의 마스크(40)의 위치 결정을 위한 마스크 위치 결정 마크(46)가 형성되어 있다. 이 마스크 위치 결정 마크(46)는 결정 이방성 에칭 등으로 마스크 본체(41)의 일부를 제거함으로써 얻을 수 있는 이외에, 크롬과 같은 금속막으로 구성하는 것도 가능하다.

또한, 마스크(40)의 구성 재료로서는 각종 재료를 들 수 있으며, 예를 들면 실리콘이나, 석영유리 같은 유리 재료를 사용할 수 있지만, 이들 중에서도, 주로 실리콘으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 상술한 바와 같은 구성의 마스크(40)를 비교적 용이하게 형성할 수 있다.

이하, 마스크(40)의 형성 방법으로서, 마스크(40)의 구성 재료가 주로 실리콘인 경우를 일례로 들어 설명한다.

도 4 및 도 5는 도 1에 나타내는 마스크의 형성 방법을 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 도 1 중의 A-A선 단면에 대응하는 단면을 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 5는 도 1 중의 B-B선 단면에 대응하는 단면을 나타내는 종단면도이다. 또한, 이하의 설명에서는 도 4 및 도 5 중의 상측을 「위」, 하측을 「아래」라고 한다.

[1A] 우선, 실리콘 단결정으로 구성된 마스크 기재(50)를 준비하고, 이 마스크 기재(50)의 외표면 전체에 내드라이에칭 마스크 재료로 구성된 내드라이에칭막(51)을 형성한다.

마스크 기재(50)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.01∼1.0mm 정도인 것이 바람직하고, 0.02∼0.2mm 정도인 것이 보다 바람직하다.

내드라이에칭 마스크 재료로서는, 후술하는 드라이에칭에 대하여 내성을 갖는 것이면 좋고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 이산화실리콘(SiO₂), 질화실리콘, 탄화실리콘, 알루미늄 및 크롬 등을 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 내드라이에칭막(51)의 형성 방법으로서는, 각종 성막 방법을 이용할 수 있지만, 예를 들면, 내드라이에칭 마스크 재료로서, 이산화실리콘을 사용할 경우에는, 예를 들면, 800∼1200℃ 정도의 수증기 중에 마스크 기재(50)를 방치하는 스팀 열산화법을 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 내드라이에칭 마스크 재료로서, 질화실리콘 및 탄화실리콘을 사용할 경우에는, 화학적 기상 성막(CVD)법을 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 내드라이에칭 마스크 재료로서, 알루미늄 및 크롬을 사용할 경우에는, 진공 증착법, 스퍼터링법과 같은 물리적 기상 성막(PVD)법이나 도금법을 적합하게 이용할 수 있다.

이와 같은 내드라이에칭막(51)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 1㎛ 정도인 것이 바람직하다.

[2A] 다음으로, 도 4(a) 및 도 5(a)에 나타낸 바와 같이 형성된 마스크(40)를 기판에 장착했을 때에, 기판과 접촉하는 측의 면(50a)에 있어서, 형성해야 할 개구부(42)에 대응하는 영역에 존재하는 내드라이에칭막(51)을 제거해서 마스크 기재(50)의 표면을 노출시킨다.

구체적으로는, 포토리소그래피 기술 등을 이용하여, 면(50a)측의 개구부(42)에 대응하는 영역에 개구부를 구비하는 레지스트층을 형성한 후, 이 개구부에서 노출하는 내드라이에칭막(51)을 완충 불산용액과 같은 산 에칭액을 사용한 산 웨트에칭에 의해 제거함으로써, 형성해야 할 개구부(42)에 대응하는 영역에 있어서, 마스크 기재(50)의 표면을 노출시킬 수 있다.

또, 도 2에 나타낸 바와 같은 개구부(42)에 확폭부(45)가 설치된 구성으로 할 경우에는, 마스크 기재(50)의 표면을 그 형상에 대응하도록, 노출시키도록 하면 좋다.

[3A] 다음으로, 도 4(b) 및 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 포토리소그래피 기술 등을 이용하여, 상기 공정 [2A]에 있어서 마스크 기재(50)의 표면을 노출시킨 영역 중, 보강빔(44)을 형성하는 영역에 레지스트층(52)을 형성한다.

이에 의하여, 개구부(42)를 형성하는 영역 중, 보강빔(44)을 형성하지 않는 영역에 있어서, 마스크 기재(50)의 표면이 노출하게 된다.

레지스트층(52)의 구성 재료로서는, 각종 감광성 수지 재료를 사용할 수 있 고, 예를 들면, 로진-중크롬산염, 폴리비닐알코올(PVA)-중크롬산염, 셸락-중크롬산염, 카세인-중크롬산염, PVA-디아조, 아크릴계 포토레지스트 등과 같은 수용성 포토레지스트, 폴리신남산비닐, 환화(環化)고무-아지드, 폴리비닐신나밀리덴아세테이트, 폴리신남산β-비닐옥시에틸에스테르 등과 같은 유용성 포토레지스트 등을 들 수 있다.

또, 도 3에 나타낸 바와 같이, 보강빔(44)의 개구부(42)의 길이 방향을 따른 종단면을 반원상의 것으로 할 경우에는, 이 레지스트층(52)을 그 형상이 형성해야 할 보강빔(44)의 형상에 대응하도록 설치하면 좋다. 이와 같은 반원상의 레지스트층(52)은 본 공정으로 형성된 사각형상의 레지스트층(52)을 150∼200℃ 정도의 온도에서 포스트 베이킹(post-baking)해서 반고형상으로 한 후, 재고화시킴으로써 얻을 수 있다.

[4A] 다음으로, 도 4(c) 및 도 5(c)에 나타낸 바와 같이 마스크 기재(50)의 표면이 노출하는 영역, 즉 개구부(42)를 형성하는 영역 중, 보강빔(44)을 형성하지 않는 영역의 마스크 기재(실리콘)(50)를 소정의 깊이까지 균일하게 제거한다.

이 실리콘의 제거에는, 특정한 방향, 즉 본 실시 형태에서는, 마스크 기재(50)의 두께 방향에 대하여 거의 평행한 방향에 대하여 실리콘을 제거할 수 있는 이방성 에칭이 적합하게 이용된다.

이방성 에칭으로서는, 이방성 웨트에칭이나, 반응성 이온에칭(Reactive Ion Etching; RIE), 반응성 이온빔에칭(Reactive Ion Beam Etching; RIBE), 고속원자선(Fast Atom Beam; FAB)에칭과 같은 이방성 드라이에칭을 들 수 있으나, 이들 중 에서도, 방향 선택성 및 생산성이 뛰어난 점에서 반응성 이온에칭이 적합하게 이용된다.

[5A] 다음으로, 도 4(d) 및 도 5(d)에 나타낸 바와 같이 레지스트층(52)을 제거(박리)한다. 이에 의하여, 개구부(42)를 형성하는 영역에 있어서, 마스크 기재(50)의 표면이 노출하게 된다.

이 레지스트층(52)의 제거는 레지스트층(52)의 종류에 따라 적당하게 선택하면 좋고, 예를 들면, 산소 플라즈마나 오존에 의한 대기압하 또는 감압하에서의 애싱(ashing), 자외선의 조사, Ne-He 레이저, Ar 레이저, CO₂ 레이저, 루비 레이저, 반도체 레이저, YAG 레이저, 유리 레이저, YVO₄ 레이저, 엑시머 레이저 등의 각종 레이저의 조사, 레지스트층(52)을 용해 또는 분해할 수 있는 용제와의 접촉(예를 들면, 침지) 등에 의해 행할 수 있다.

[6A] 다음으로, 상기 공정 [4A]에서 설명한 것과 같이 해서, 도 4(e) 및 도 5(e)에 나타낸 바와 같이 마스크 기재(50)의 표면이 노출하는 영역, 즉 개구부(42)를 형성하는 영역의 마스크 기재(실리콘)(50)를 소정의 깊이만큼 균일하게 더 제거한다.

이에 의하여, 상기 공정 [4A]에 의해 실리콘이 제거된 (보강빔(44)을 형성하지 않은) 영역은 마스크 기재(50)의 두께 방향에 대하여 더 깊고, 균일하게 실리콘이 제거된다. 또한, 레지스트층(52)이 제거된 보강빔(44)을 형성하는 영역도 마찬가지로 균일하게 실리콘이 제거된다.

즉 개구부(42)를 형성하는 영역에 있어서, 상기 공정 [4A]에서 형성된 보강빔(44)을 형성하는 영역과, 보강빔(44)을 형성하지 않는 영역의 마스크 기재(50)의 표면에 설치된 깊이의 차를 유지한 상태에서, 균일하게 실리콘이 제거된다. 이에 의하여, 도 4(e) 및 도 5(e)에 나타낸 바와 같이 마스크 기재(50)에 2단계의 요철이 형성된다.

또, 본 공정 [6A]에 있어서 새롭게 실리콘이 제거된 영역은 보강빔(44)이 형성되는 영역이며, 면(50a)으로부터 소정의 깊이까지 제거된다. 그 때문에, 이방성 에칭에 의해 제거된 마스크 기재(50)의 깊이가 상기 기판에 마스크(40)를 장착했을 때의 상기 기판으로부터 보강빔(44)까지의 거리와 같게 된다. 이 깊이는 5∼200㎛ 정도인 것이 바람직하고, 10∼100㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 이 깊이가 상기 하한치 미만의 경우에는, 막재료가 보강빔(44)의 주위로부터 돌아 들어가기 어려워져, 형성되는 선상체가 분단될 우려가 있다. 또한, 이 깊이를 상기 상한치를 넘어서 깊게 하면, 상기 기판과 보강빔(44)의 거리가 필요 이상으로 커져, 막재료가 상기 기판에 도달할 수 없게 될 우려가 있어, 바람직하지 않다.

[7A] 다음으로, 마스크 기재(50)의 외표면에 형성된 내드라이에칭막(51)을 제거(박리)하고, 다시, 도 4(f) 및 도 5(f)에 나타낸 바와 같이 마스크 기재(50)의 외표면 전체에 내웨트에칭막(53)을 형성한다.

이 내드라이에칭막(51)의 제거는 상기 공정 [2A]에서 설명한 완충 불산용액과 같은 산 에칭액을 사용한 산 웨트에칭에 의해 행할 수 있다.

또한, 내웨트에칭막(53)은 상기 공정 [1A]에서 설명한 내드라이에칭막(51)과 같이 해서 형성할 수 있다.

[8A] 다음으로, 도 4(g) 및 도 5(g)에 나타낸 바와 같이, 면(50a)과 반대측의 면(50b)에 형성된 내웨트에칭막(53) 중, 마스크 기재(50)의 외주부를 제외한 영역을 제거해서 마스크 기재(50)의 표면을 노출시킨다.

이 마스크 기재(50)의 외주부를 제외한 영역에 있어서, 내웨트에칭막(53)을 제거하는 방법으로서는, 포토리소그래피 기술 등을 이용하여, 이 영역에 대응하는 개구부를 갖는 레지스트층을 형성한 후, 상기 공정 [2A]에서 설명한 산 웨트에칭에 의해 이 개구부에서 노출하는 내웨트에칭막(53)을 제거하는 방법을 사용할 수 있다.

[9A] 다음으로, 도 4(h) 및 도 5(h)에 나타낸 바와 같이, 내웨트에칭막(53)으로부터 노출하는 마스크 기재(실리콘)(50)를 면(50b)으로부터 소정의 깊이까지, 마스크 기재(50)의 두께 방향에 대하여 균일하게 제거한다.

이에 의하여, 개구부(42)를 형성하는 영역 중 보강빔(44)을 형성하지 않는 영역에 있어서, 면(50a)측으로부터 면(50b)측까지 공간이 형성되어 연통하게 된다.

이 실리콘의 제거에는, 웨트에칭액으로 NaOH, KOH 같은 알칼리금속 수산화물의 수용액, Mg(OH)₂과 같은 알칼리토금속 수산화물의 수용액, 테트라메틸암모늄히드로옥사이드의 수용액, N,N-디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMA) 등의 아미드계 유기 용매 등을 사용하는 이방성 웨트에칭을 이용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 실리콘을 균일한 속도로, 또 면의 거칠음 없이 비교적 단시간 에 일괄해서 제거할 수 있다.

또, 실리콘의 제거는 이와 같은 이방성 웨트에칭에 의해 행하는 것에 한하지 않고, 상술한 바와 같은 이방성 드라이에칭을 이용하여 행하는 것이어도 좋다.

또한, 마스크 기재(50)를 면(50b)측으로부터 실리콘을 제거하는 것은 마스크(40)의 두께를 필요 최소한으로 제어하기 위해서이며, 마스크 기재(50)의 외주부를 두껍게 하는 것은 마스크(40)의 강도를 확보하기 위해서이다.

[10A] 다음으로, 도 4(i) 및 도 5(i)에 나타낸 바와 같이 마스크 기재(50)의 외표면에 형성된 내웨트에칭막(53)을 제거(박리)한다.

이에 의하여, 선상체의 패턴에 대응하는 개구부(42)와, 이 개구부(42)를 횡단하는 보강빔(44)을 구비하는 마스크(40)가 형성된다.

이 내웨트에칭막(53)의 제거는 상기 공정 [2A]에서 설명한 완충 불산용액과 같은 에칭액을 사용한 웨트에칭에 의해 행할 수 있다.

<<제2 실시 형태>>

다음으로, 본 발명의 마스크의 제2 실시 형태에 관하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 마스크의 제2 실시 형태를 나타내는 사시도이다. 또, 이하의 설명에서는, 도 6 중의 상측을 「위」, 하측을 「아래」라고 한다.

이하, 제2 실시 형태에 대해서, 상기 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 마찬가지인 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도 6에 나타낸 마스크(40)는 상측 면에 금속층(47)이 설치되어 있는 이외는, 상기 제1 실시 형태의 마스크(40)와 마찬가지이다.

본 실시 형태에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이 상측 면에, 즉 기판에 마스크(40)를 장착할 때에, 마스크 본체(41)의 기판과 접촉시키는 측의 면에 금속층(47)이 설치되어 있다.

그 결과, 마스크(40)를 기판에 장착할 때에 마스크(40)와 기판 사이에 자계를 부여함으로써, 마스크(40)의 기판에의 밀착성 향상을 도모할 수 있다. 이에 의하여, 마스크 본체(41)(특히, 격벽부(43))의 자체 중량에 의해, 마스크(40)와 기판 사이에 공간(간극)이 형성되게 되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또한, 금속층(47)의 구성 재료(금속 재료)로서는, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다. 이에 의하여, 기판에 마스크(40)를 밀착성 좋게 장착(부착)시킬 수 있는 동시에, 후술하는 무전해 도금법에 의해, 비교적 용이하게 균일한 막두께의 금속층을 형성할 수 있다.

금속층(47)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.01∼100㎛ 정도인 것이 바람직하고, 0.1∼20㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 본 실시 형태의 마스크(40)는 상기 제1 실시 형태의 마스크(40)에 대하여, 마스크 본체(41) 위에 금속층(47)을 형성함으로써 얻을 수 있다.

금속층(47)을 형성하는 방법으로서는, 각종 방법을 이용할 수 있고, 예를 들면, 무전해 도금법, 전해 도금법, 진공 증착법 및 스퍼터링법 등을 들 수 있지만, 이들 중에서도, 무전해 도금법을 이용하는 것이 바람직하다. 무전해 도금법에 의하면, 균일한 막두께의 금속층(47)을 마스크 본체(41) 위에 비교적 용이하게 형성 할 수 있다.

이하, 금속층(47)을 형성하는 방법으로서, 무전해 도금법을 일례로 설명한다.

[1B] 우선, 제1 실시 형태에서 얻어진 마스크(40)를 준비하고, 이 마스크(40)의 외표면 전체에 내무전해 도금 재료로 구성된 내무전해 도금막을 형성한다.

이 내무전해 도금막은 상기 공정 [1A]에서 설명한 내드라이에칭막(51)의 형성 방법과 같이 해서 형성할 수 있다. 내무전해 도금막을 형성함으로써, 후공정 [3B]에 있어서, 마스크(40)를 무전해 도금액 중에 침지할 때에, 마스크(40)의 구성 재료인 실리콘이 무전해 도금액 중에 용해하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

[2B] 다음으로, 형성된 마스크(40)를 기판에 장착했을 때에, 기판과 접촉하는 측의 면, 즉 도 4 및 도 5에서 설명한 면(50a)측에 하지층을 형성한다.

이 하지층의 구성 재료로서는, 형성하는 금속층(47)의 구성 재료의 종류 등에 따라 적당하게 선택되며, 예를 들면, Ni, Cu, Au, Pt 및 Ag을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

또한, 이 하지층은 상술한 바와 같은 구성 재료를 주재료로 하는 단층체이어도 좋고, 적층체이어도 좋다.

구체적으로는, 금속층(47)이 주로 Co로 구성될 경우, 하지층으로는 면(50a) 측으로부터 Cr층과 Au층이 이 순서로 적층된 적층체가 적합하다.

[3B] 다음으로, 주로 금속염과 환원제에 의해 구성되는 도금액 중에 마스 크(40)를 침지시킴으로써, 하지층상, 즉 면(50a)측에 금속 원소를 석출시킴으로써 금속층(47)을 형성한다.

금속염으로는, 예를 들면, 황산염, 질산염 등이 적합하게 사용된다.

환원제로서는, 예를 들면, 차아인산암모늄, 차아인산나트륨, 히드라진 등을 들 수 있지만, 이들 중에서도, 히드라진 및 차아인산나트륨의 적어도 한쪽을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 환원제로서 이들의 것을 사용함으로써, 금속층(47)의 성막 속도가 적정한 것이 되어, 금속층(47)의 막두께를 비교적 용이하게 제어할 수 있게 된다.

도금액에 있어서의 금속염의 함유량(용매에의 금속염의 첨가량)은 0.01∼0.5mol/L 정도인 것이 바람직하고, 0.1∼0.3mol/L 정도인 것이 보다 바람직하다. 금속염의 함유량이 지나치게 적으면, 금속층(47)을 형성하는데 장시간을 요할 우려가 있다. 한편, 금속염의 함유량을 상기 상한치를 넘어서 많게 해도, 그 이상의 효과의 증대를 기대할 수 없다.

또한, 도금액에 있어서의 환원제의 함유량(용매에의 환원제의 첨가량)은 0.05∼2.0mol/L 정도인 것이 바람직하고, 0.5∼1.0mol/L 정도인 것이 보다 바람직하다. 환원제의 함유량이 지나치게 적으면, 환원제의 종류 등에 따라서는, 금속이온의 효율 좋은 환원이 곤란해질 우려가 있다. 한편, 환원제의 함유량을 상기 상한치를 넘어서 많게 해도, 그 이상의 효과의 증대를 기대할 수 없다.

이와 같은 도금액에는, pH 조정제(pH 완충제)를 더 혼합(첨가)하는 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여, 무전해 도금의 진행에 따라, 도금액의 pH가 저하하 는 것을 방지 또는 억제할 수 있고, 그 결과, 성막 속도의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

이 pH 조정제로서는 각종의 것을 들 수 있지만, 암모니아수, 트리메틸암모늄하이드라이드, 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 황화암모늄 중, 적어도 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이들은 완충작용이 뛰어나기 때문에, 이들을 pH 조정제로 사용함으로써, 상기 효과가 보다 현저히 발휘된다.

또한, 도금액의 pH는 8.0∼13.0 정도인 것이 바람직하고, 9.5∼10.5 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 도금액의 온도는 70∼95℃ 정도인 것이 바람직하고, 80∼85℃ 정도인 것이 보다 바람직하다.

도금액의 pH, 온도를 각각 상기 범위로 함으로써, 성막 속도가 특히 적정하게 되어, 균일한 막두께의 금속층(47)을 높은 정밀도로 형성할 수 있다.

<성막 방법>

다음으로, 본 발명의 마스크를 사용하여, 기판의 표면에 선상체를 기상 성막법으로 형성하는 성막 방법에 관하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 마스크를 사용하여 선상체를 기상 성막법으로 형성하는 성막 방법을 나타낸 도면이다.

또, 기판(60)의 표면에 선상체(61)를 형성할 때에 사용되는 기상 성막법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 물리적 기상 성막(PVD)법이나 CVD법 등의 화학적 기상 성막(CVD)법을 들 수 있으나, 이하에서는 진공 증착법을 이용하여 선상 체(61)를 형성할 경우를 일례로서 설명한다.

도 7에 나타내는 진공 증착 장치(600)는 챔버(진공 챔버)(601)와, 이 챔버(601) 내에 설치되어, 기판(60)을 지지하는 기판 홀더(602)와, 챔버(601) 내에 설치되어, 선상체(61)를 구성하는 막재료(62)를 기화시킴으로써 기판(60)에 공급하는 도가니(막재료 공급원)(603)를 갖고 있다.

또한, 챔버(601)에는 그 내부의 기체를 배출하여, 압력을 제어하는 배기펌프(감압수단)(604)가 접속되어 있다.

기판 홀더(602)는 챔버(601)의 천장부에 부착되어 있다. 이 기판 홀더(602)는 그 단부에 있어서 회전축(605)에 고정된 상태로 설치되어 있어, 회전축(605)을 중심축으로 기판 홀더(602)는 회전(회동)가능하게 되어 있다.

또한, 기판 홀더(602)와 대향하는 위치, 즉 챔버(601)의 바닥에는 도가니(603)가 설치되어 있다.

또한, 이 도가니(603)는 가열 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있어, 이에 의하여, 도가니(603) 내에 유지(수납)된 막재료(62)가 가열, 기화(증발 또는 승화)한다.

또, 가열 수단에 의한 가열 방식은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 저항 가열, 전자빔 가열 등 어느 것이나 좋다.

막재료(62)로는 형성하는 선상체(61)의 종류에 따라 적당하게 선택되며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, Al, Ni, Cu, Mg, Ag과 같은 금속 재료, MgO, In₂O₃과 같은 금속 산화물 재료 및 동프탈로시아닌, (8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq₃)과 같은 금속 착체 등을 들 수 있다.

이와 같은 구성의 진공 증착 장치(600)를 사용하여, 아래와 같이 선상체(61)가 형성(성막)된다.

[1C] 우선, 마스크(40)의 한쪽 면을 기판(60)측으로 향하여, 마스크(40)를 기판(60)에 장착한다. 이 때, 보강빔(44)이 마스크(40)의 다른 쪽 면측에 위치하도록 장착한다. 즉 마스크(40)의 면(50a)이 기판(60)과 접촉하도록 한다.

그리고, 마스크(40)가 장착된 기판(60)을 챔버(601) 내에 반입하고, 기판 홀더(602)에 기판(60)과 도가니(603) 사이에 마스크(40)가 개재하도록 설치(셋팅)한다. 즉 마스크(40)와 도가니(603)가 대향하도록 마스크(40)가 장착된 기판(60)을 기판 홀더(602)에 설치한다.

[2C] 다음으로, 배기 펌프(604)를 동작시켜, 챔버(601) 내를 감압 상태로 한다.

이 감압의 정도(진공도)는 특별히 한정되지 않으나, 1×10^-5∼1×10^-2Pa 정도인 것이 바람직하고, 1×10^-4∼1×10^-3Pa 정도인 것이 보다 바람직하다.

[3C] 다음으로, 회전축(605)을 회전시킴으로써 기판(60)을 회전시킨다.

이에 의하여, 도가니(603)와 기판 홀더(602)에 장착된 기판(60)(마스크(40))의 거리가 최대가 되는 제1의 위치와, 상기 거리가 최소가 되는 제2의 위치에 마스 크(40)를 연속적으로 변위(배치)시킬 수 있다. 또, 이 제1의 위치에 배치한 마스크(40)와 제2의 위치에 배치한 마스크(40)는 회전축(605)(기판(60)의 회전중심)을 중심으로 한 점대칭 관계로 되어 있다.

또한, 회전축(605)의 회전수는 1∼50회전/분 정도인 것이 바람직하고, 10∼20회전/분 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여, 다음 공정 [4C]에 있어서, 보다 균일한 막두께의 선상체(61)를 형성할 수 있다.

[4C] 다음으로, 기판(60)을 회전시킨 상태에서, 막재료(62)가 유지된 도가니(603)를 가열하여, 막재료(62)를 기화(증발 또는 승화)시킨다.

그리고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 기화한 막재료(62)가 상기 다른 쪽 면측으로부터 마스크(40)의 개구부(42)를 통과하여, 기판(60)의 표면에 피착(도달)함으로써 선상체(61)가 형성된다.

여기에서, 상술한 바와 같이 보강빔(44)은 개구부(42)의 두께 방향에서, 기판(60)의 다른 쪽 면측, 즉 기판(60)과 반대측에 위치하도록 설치되어 있다. 그 때문에, 막재료(62)는 개구부(42)를 통과할 때에, 이 보강빔(44)을 돌아 들어갈 수 있다. 그 결과, 기판(60)의 개구부(42)에 대응하는 영역의 전(全)면에 막재료(62)가 피착할 수 있어, 단선이 없는 선상체(61)가 형성된다.

바꾸어 말하면, 개구부(42)를 횡단하도록 보강빔(44)을 설치함에 의한 영향을 받지 않고 성막할 수 있으므로, 기판(60)의 표면에 단선이 없는 선상체(61)를 형성할 수 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이 기판 홀더(602)의 회전축(기판(60)의 회전중 심의 축)(605)과 도가니(603)의 중심축의 이간 거리를 A[cm]라 하고, 마스크(40)와 도가니(603)의 개구부의 이간 거리를 B[cm]라 하며, 보강빔(44)의 개구부(42)의 길이 방향을 따른 방향의 최대 길이를 p[㎛]라 하고, 기판(60)과 보강빔(44)의 이간 거리를 r[㎛]이라 했을 때, 하기식 1이 되는 관계를 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다.

p/r <2A/B …식 1

이러한 관계를 만족시킴으로써, 막재료(62)가 보강빔(44)을 보다 확실히 돌아 들어가게 되어 단선이 없는 선상체(61)를 기판(60)의 표면에 보다 확실히 형성할 수 있다. 그 결과, 선상체(61)로서, 예를 들면 금속 배선을 형성했을 경우, 형성되는 선상체(61)가 얇아짐에 기인하여, 그 저항치가 증대하거나, 단선하거나 하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

여기에서, 상기식 1이 되는 관계를 만족하도록 설정함으로써, 선상체(61)를 단선시키지 않고 형성할 수 있다는 것은 이하와 같은 관계식으로부터 도출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 선상체(61)를 단선시키지 않고 형성할 수 있는 것은 막재료(62)가 보강빔(44)을 돌아 들어감에 기인한다.

이 막재료(62)가 보강빔(44)을 돌아 들어가는 거리가 최대가 되는 것은 상기 제1의 위치에 기판(60)(마스크(40))이 배치되어 있을 때이며, 그 돌아 들어가는 거리가 최소가 되는 것은 상기 제2의 위치에 기판(60)(마스크(40))이 배치되어 있을 때이다.

그 때문에, 기판(60)이 제1의 위치에 배위하고 있을 때에 보강빔(44)을 막재료(62)가 돌아 들어가는 거리를 s [㎛]라 하고, 기판(60)이 제2의 위치에 배치되어 있을 때에 보강빔(44)을 막재료(62)가 돌아 들어가는 거리를 t [㎛]라 했을 때, 이들의 거리의 합계(s+t)가 보강빔(44)의 개구부(42)의 길이 방향을 따른 방향의 최대 길이 p보다도 커지도록 설정함으로써, 선상체(61)를 단선시키지 않고 형성할 수 있다.

즉 하기식 2가 되는 관계를 만족함으로써, 선상체(61)를 단선시키지 않고 형성할 수 있다. 또, 도 7에 나타내는 확대도에서는 도시의 편의상, p>s+t가 되어, 선상체(61)가 단선하고 있는 경우를 예시하고 있다.

p <s+t …식 2

따라서, 막재료(62)가 보강빔(44)을 돌아 들어가는 거리가 t가 될 때에 있어서의 막재료(62)의 도가니(603)의 중심축에 대한 입사각도를 α라 하고, 막재료(62)가 보강빔(44)을 돌아 들어가는 거리가 s가 될 때에 있어서의 막재료(62)의 도가니(603)의 중심축에 대한 입사각도를 β라 했을 때, 하기식 3의 관계가 성립하므로, 이 하기식 3을 상기식 2에 대입하면, 하기식 4가 된다.

t=r·tanα, s=r·tanβ…식 3

p <r·( tanα+tanβ)…식 4

또한, 하기식 5가 되는 관계가 성립하므로, 이 하기식 5를 상기식 4에 대입함으로써, 상기식 1이 되는 관계를 도출할 수 있다.

tanα= (A-X)/B, tanβ= (A+X)/B …식 5

이상에서 설명한 바와 같이, 식 1이 되는 관계를 만족할 경우, 기판(60)(마스크(40))를 상기 제1의 위치와, 상기 제2의 위치 사이에서 적어도 1회 변위시킴으로써, 선상체(61)를 단선시키지 않고 형성할 수 있다. 그 때문에, 기판(60)의 회전은 본 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 연속적으로 행할 경우에 한정되지 않고, 예를 들면, 기판(60)을 상기 제1의 위치와 상기 제2의 위치 사이의 변위를 간헐적으로 행하도록 하여도 좋다.

또, 도 2에 나타낸 바와 같이, 마스크(40)가 개구부(42)에 확폭부(45)를 구비하고, 이 확폭부(45)에 보강빔(44)이 설치되도록 한 구성일 경우에는, 본 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 기판(60)을 연속적으로 회전시키는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 막재료(62)가 개구부(42)를 통과할 때에, 확폭부(45)측으로부터 보강빔(44)을 돌아 들어가게 되어, 단선이 없는 선상체(61)를 확실히 형성할 수 있다.

또한, 이 마스크(40)는 선상체(61)를 형성할 때에, 그 기판(60)과 반대측의 면에 적층한 막재료를 제거(박리)함으로써, 반복하여 사용(재이용)할 수 있다. 이렇게 마스크(40)를 재이용함으로써, 선상체(61)를 형성(성막)할 때의 코스트의 삭감을 도모할 수 있다.

<발광 장치>

다음으로, 본 발명의 성막 방법에 의해 형성된 선상체를 구비하는 본 발명의 발광 장치로서, 패시브 매트릭스형 표시 장치를 일례로 들어 설명한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 발광 장치를 적용한 패시브 매트릭스형 표시 장치의 일례를 나타내는 도면이며, 도 8은 종단면도, 도 9는 사시도이다. 또, 설명의 편의상, 도 8에서는 제어회로의 기재를, 도 9에서는 투명 기판(2), 정공 수송층(4), 전자 수송층(6) 및 밀봉부재(8)의 기재를 각각 생략하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 8 중의 상측을 「위」, 하측을 「아래」라고 한다.

도 8 및 도 9에 나타내는 패시브 매트릭스형 표시 장치(이하, 간단히 「표시 장치」라고 함)(10)는 투명 기판(2)과, 이 투명 기판(2) 위에 설치된 복수의 유기 EL 소자(유기발광 소자)(1)와, 투명 기판(2)에 대향해서 각 유기 EL 소자(1)를 밀봉하도록 설치된 밀봉부재(8)를 갖고 있다.

또한, 표시 장치(10)는 유기 EL 소자(1)가 구비하는 양극(3) 및 음극(7)의 ON/OFF를 제어하는 제어 수단(31) 및 제어 수단(71)을 각각 갖고 있다.

투명 기판(2)은 표시 장치(10)를 구성하는 각 부의 지지체가 되는 것이다.

또한, 본 실시 형태의 표시 장치(10)는 이 투명 기판(2)측으로부터 광을 취출하는 구성(바텀 에미션(bottom emission)형)이기 때문에, 투명 기판(2)에 투명성이 요구된다.

이와 같은 투명 기판(2)에는 각종 유리 재료 기판 및 각종 수지기판 중, 투명한 것이 선택되며, 예를 들면, 석영유리, 소다유리와 같은 유리 재료나, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌, 시클로올레핀폴리머, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트와 같은 수지 재료 등을 주재료로 구성되는 기판을 사용할 수 있다.

투명 기판(2)의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으나, 0.2∼30mm 정도인 것이 바람직하고, 0.5∼20mm 정도인 것이 보다 바람직하다.

이 투명 기판(2) 위에 한 쌍의 전극(양극(3) 및 음극(7))과, 이들의 전극 사이에 양극(3)측으로부터 순차적으로 설치된 정공 수송층(4)과 발광층(5)과 전자 수송층(6)을 구비하는 유기 EL 소자(발광 소자)(1)가 복수로 설치되어 있다.

본 실시 형태에서는, 각 양극(3) 및 각 음극(7)은 각각 직선상(띠형상)으로 설치되어, 이들 전극끼리 매트릭스상으로 교차하도록 대향하여 배치되어 있다. 그리고, 각 양극(3)은 제어 수단(31)과, 각 음극(7)은 제어 수단(71)과 배선에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 각 유기 EL 소자(1)의 정공 수송층(4) 및 전자 수송층(6)은 일체로 형성되어 있고, 발광층(5)은 양극(3)과 음극(7)이 교차하는 교차 영역에 대응하도록 각각 개별적으로 설치되어 있다.

또, 유기 EL 소자(1)를 이러한 구성으로 함으로써, 제어 수단(31) 및 제어 수단(71)에 의해 각 양극(3) 및 각 음극(7)의 ON/OFF를 독립적으로 제어할 수 있고, 원하는 위치의 교차 영역에 전압을 인가할 수 있다. 그 때문에, 교차 영역에 대응하도록 설치된 개별의 발광층(5)을 독립적으로 발광시킬 수 있다. 즉 각 유기 EL 소자(1)를 독립적으로 발광시킬 수 있다.

또한, 이와 같은 유기 EL 소자(1)를 구비하는 표시 장치(10)는 단색 발광의 모노컬러 표시의 것이어도 좋고, 개별적으로 설치되어지는 발광층(5)의 구성 재료(발광 재료)를 선택함으로써, 컬러 표시의 것으로 하는 것도 가능하다.

이하, 유기 EL 소자(1)를 구성하는 각 부에 관하여 설명한다.

양극(3)은 정공 수송층(4)에 정공을 주입하는 전극이다.

이 양극(3)의 구성 재료(양극 재료)로서는, 표시 장치(10)가 양극(3)측으로부터 광을 취출하는 바텀 에미션 구조이기 때문에, 투광성을 가지며, 일함수가 큰 도전성 재료가 적합하게 선택된다.

이와 같은 양극 재료로서는, 인듐주석옥사이드(ITO), 불소함유 인듐주석옥사이드(FITO), 안티몬주석옥사이드(ATO), 인듐아연옥사이드(IZO), 알루미늄아연옥사이드(AZO), 산화주석(SnO₂), 산화아연(ZnO), 불소함유 산화주석(FTO), 불소함유 인듐옥사이드(FIO), 인듐옥사이드(IO) 등의 투명 도전성 재료를 들 수 있고, 이들 중의 적어도 1종을 사용할 수 있다.

양극(3)의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으나, 10∼300nm 정도인 것이 바람직하고, 50∼200nm 정도인 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 양극(3)은 그 광(가시광 영역)의 투과율이 바람직하게는 60% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상으로 되어 있다. 이에 의하여, 광을 효율적으로 양극(3)측으로부터 취출할 수 있다.

한편, 음극(7)은 전자 수송층(6)에 전자를 주입하는 전극이다.

음극(7)의 구성 재료(음극 재료)로서는, 도전성이 뛰어나고, 일함수가 작은 재료가 적합하게 선택된다.

이와 같은 음극 재료로서는, Al, Li, Mg, Ca, Sr, La, Ce, Er, Eu, Sc, Y, Yb, Ag, Cu, Cs, Rb 또는 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있고, 이들 중의 적어도 1종을 사용할 수 있다.

특히, 음극 재료로서 합금을 사용할 경우에는, Ag, Al, Cu 등의 안정한 금속 원소를 포함하는 합금, 구체적으로는, MgAg, AlLi, CuLi 등의 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 합금을 음극 재료로 사용함으로써, 음극(7)의 전자 주입 효율 및 안정성의 향상을 도모할 수 있다.

음극(7)의 두께(평균)는 1nm∼1㎛ 정도인 것이 바람직하고, 100∼400nm 정도인 것이 보다 바람직하다.

양극(3)과 음극(7) 사이에는 상술한 바와 같이, 정공 수송층(4)과, 발광층(5)과, 전자 수송층(6)이 양극(3)측으로부터 이 순서로 적층하도록 설치되어 있다.

정공 수송층(4)은 양극(3)으로부터 주입된 정공을 발광층(5)까지 수송하는 기능을 갖는 것이다.

이 정공 수송층(4)의 구성 재료(정공 수송 재료)로서는, 예를 들면 폴리아릴아민, 플루오렌-아릴아민 공중합체, 플루오렌-비티오펜 공중합체, 폴리(N-비닐카르바졸), 폴리비닐피렌, 폴리비닐안트라센, 폴리티오펜, 폴리알킬티오펜, 폴리헥실티오펜, 폴리(p-페닐렌비닐렌), 폴리페닐렌비닐렌, 피렌포름알데히드 수지, 에틸카르바졸포름알데히드 수지 또는 그 유도체 등을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

정공 수송층(4)의 두께(평균)는 특별히 한정되지 않으나, 10∼150nm 정도인 것이 바람직하고, 50∼100nm 정도인 것이 보다 바람직하다.

전자 수송층(6)은 음극(7)으로부터 주입된 전자를 발광층(5)까지 수송하는 기능을 갖는 것이다.

전자 수송층(6)의 구성 재료(전자 수송 재료)로서는, 예를 들면 1,3,5-트리스[(3-페닐-6-트리플루오로메틸)퀴녹살린-2-일]벤젠(TPQ1), 1,3,5-트리스[{3-(4-t-부틸페닐)-6-트리스플루오로메틸}퀴녹살린-2-일]벤젠(TPQ2)과 같은 벤젠계 화합물, 나프탈렌계 화합물, 페난트렌계 화합물, 크리센계 화합물, 페릴렌계 화합물, 안트라센계 화합물, 피렌계 화합물, 아크리딘계 화합물, 스틸벤계 화합물, BBOT와 같은 티오펜계 화합물, 부타디엔계 화합물, 쿠마린계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 디스티릴계 화합물, 디스티릴피라진과 같은 피라진계 화합물, 퀴녹살린계 화합물, 2,5-디페닐-파라벤조퀴논과 같은 벤조퀴논계 화합물, 나프토퀴논계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 2-(4-비페닐일)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD)과 같은 옥사디아졸계 화합물, 3,4,5-트리페닐-1,2,4-트리아졸과 같은 트리아졸계 화합물, 옥사졸계 화합물, 안트론계 화합물, 1,3,8-트리니트로-플루오레논(TNF)과 같은 플루오레논계 화합물, MBDQ와 같은 디페노퀴논계 화합물, MBSQ와 같은 스틸벤퀴논계 화합물, 안트라퀴노디메탄계 화합물, 티오피란디옥사이드계 화합물, 플루오레닐리덴메탄계 화합물, 디페닐디시아노에틸렌계 화합물, 플루오렌계 화합물, 8-히드록시퀴놀린알루미늄(Alq₃), 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 착제와 같은 각종 금속 착체 등을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

전자 수송층(6)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않으나, 1∼100nm 정도인 것이 바람직하고, 20∼50nm 정도인 것이 보다 바람직하다.

양극(3)과 음극(7) 사이에 통전(전압을 인가)하면, 정공 수송층(4) 중을 정공이, 또한, 전자 수송층(6) 중을 전자가 이동하여, 발광층(5)에서 정공과 전자가 재결합한다. 그리고, 발광층(5)에서는 이 재결합시에 방출된 에너지에 의해 엑시톤(여기자)이 생성하고, 이 엑시톤이 기저 상태로 돌아갈 때에 에너지(형광이나 인광)를 방출(발광)한다.

이 발광층(5)의 구성 재료(발광 재료)로서는, 전압 인가시에 양극(3)측으로부터 정공을, 또한, 음극(7)측으로부터 전자를 주입할 수 있고, 정공과 전자가 재결합하는 장소를 제공할 수 있는 것이면, 어떠한 것도 좋다.

구체적으로, 발광 재료로서는, 예를 들면 1,3,5-트리스[(3-페닐-6-트리-플루오로메틸)퀴녹살린-2-일]벤젠(TPQ1), 1,3,5-트리스[{3-(4-t-부틸페닐)-6-트리스플루오로메틸}퀴녹살린-2-일]벤젠(TPQ2)과 같은 벤젠계 화합물, 프탈로시아닌, 동프탈로시아닌(CuPc), 철프탈로시아닌과 같은 금속 또는 무금속의 프탈로시아닌계 화합물, 트리스(8-히드록시퀴놀리놀레이트)알루미늄(Alq₃), 팩(fac)트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)₃)과 같은 저분자계의 것이나, 옥사디아졸계 고분자, 트리아졸계 고분자, 카르바졸계 고분자와 같은 고분자계의 것을 들 수 있고, 이들의 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 목적으로 하는 발광색을 얻을 수 있다.

또, 발광층은 이와 같은 발광 재료 중의 1종 또는 2종 이상으로 구성되는 단층체이어도 좋고, 적층체이어도 좋다.

발광층(5)의 두께(평균)는 특별히 한정되지 않으나, 10∼150nm 정도인 것이 바람직하고, 50∼100nm 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 양극(3)과 음극(7) 사이에는 정공 수송층(4), 발광층(5) 및 전자 수송층(6) 이외에, 임의의 목적층이 설치되어도 좋다.

예를 들면, 양극(3)과 정공 수송층(4) 사이에, 양극(3)으로부터 정공 수송층(4)으로의 정공의 주입 효율을 향상시키는 정공 주입층을 설치하도록 해도 좋고, 음극(7)과 전자 수송층(6) 사이에, 음극(7)으로부터 전자 수송층(6)으로의 전자의 주입 효율을 향상시키는 전자 주입층을 설치해도 좋다.

정공 주입층의 구성 재료(정공 주입 재료)로서는, 예를 들면 동프탈로시아닌이나, 4,4',4''-트리스(N,N-페닐-3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA) 등을 들 수 있다.

또한, 전자 주입층의 구성 재료(전자 주입 재료)로서는, 예를 들면 8-히드록시퀴놀린, 옥사디아졸, 및 이들의 유도체(예를 들면, 8-히드록시퀴놀린을 포함하는 금속 킬레이트옥시노이드 화합물)나, LiF, KF, LiCl, KCl, NaCl과 같은 알칼리금속의 할로겐화물 등을 들 수 있고, 이들 중의 1종 또는 2종 이상 조합시켜 사용할 수 있다.

또한, 투명 기판(2)과 대향하도록 밀봉부재(8)가 설치되어 있다. 이 밀봉부재(8)는 오목부(81)를 구비하고, 이 오목부(81) 내에, 상술한 바와 같은 구성의 각 유기 EL 소자(1)가 수납되어 있다.

이 밀봉부재(8)는 유기 EL 소자(1)가 구비하는 각 층(3, 4, 5, 6, 7)을 기밀하게 밀봉하여, 산소나 수분을 차단하는 기능을 갖는다. 밀봉부재(8)를 설치함으 로써, 표시 장치(10)의 신뢰성 향상이나, 변질·열화 방지 등의 효과가 얻어진다.

밀봉부재(8)의 구성 재료로서는, 예를 들면, 소다유리, 결정성 유리, 석영유리, 납유리 등을 들 수 있다.

또한, 밀봉부재(8)와 투명 기판(2)은 투명 기판(2)의 가장자리에서, 접착층(도시되지 않음)을 거쳐 접합되어 있다.

이 접착층의 구성 재료로서는, 예를 들면 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴에폭시계 수지와 같은 경화성 수지 등을 들 수 있다.

또, 유기 EL 소자(1)가 구비하는 각 층(3, 4, 5, 6, 7)을 기밀하게 밀봉하는 방법으로서는, 상술한 바와 같은 밀봉부재(8)를 설치하는 방법 이외에, 투명 기판(2) 위에 노출하는 각 층(본 실시 형태에서는, 정공 수송층(6) 및 음극(7))에 보호층을 접촉시켜 형성하는 방법을 이용할 수도 있다. 보호층을 형성하는 방법을 이용함으로써, 발광 장치(10)의 더욱 박형화를 실현할 수 있다.

이와 같은 보호층의 구성 재료로서는, 예를 들면 질화산화실리콘, 이산화실리콘 및 각종 수지 재료 등을 사용할 수 있다.

이와 같은 표시 장치(10)는 예를 들면, 다음과 같이 제조할 수 있다.

[1D] 우선, 투명 기판(2)을 준비한다.

[2D] 다음으로, 투명 기판(2) 위에, 복수의 양극(3)을 직선상으로 형성한다.

이 양극(3)은 투명 기판(2) 위에 예를 들면, 진공 증착법이나 스퍼터링법과 같은 기상 성막법 등에 의해, 상술한 바와 같은 양극(3)의 구성 재료를 주재료로 구성되는 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피법 등을 이용하여 패터닝(patterning)함으로써 얻을 수 있다.

[3D] 다음으로, 각 양극(3) 및 각 양극(3)끼리의 사이에서 노출하는 투명 기판(2) 위에 정공 수송층(4)을 형성한다.

이 정공 수송층(4)은 예를 들면, 스퍼터링법, 진공 증착법, CVD법 등을 이용한 기상 프로세스나, 스핀 코팅법(파이로졸법), 바 코팅법, 롤 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등을 이용한 액상 프로세스 등에 의해 형성할 수 있지만, 이들 중에서도, 기상 프로세스에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 기상 프로세스를 이용하여 정공 수송층(4)을 형성함으로써, 얻어지는 정공 수송층(4)에 수분 등이 혼입하는 것을 확실히 방지 또는 저감할 수 있다. 그 결과, 유기 EL 소자(1)의 특성의 경시적 열화가 확실히 방지 또는 억제된다.

[4D] 다음으로, 양극(3)과 다음 공정 [6D]에서 형성하는 음극(7)이 교차하는 영역에 대응하도록, 정공 수송층(4) 위에 매트릭스상으로 복수의 발광층(5)을 형성한다.

이 발광층(5)도 기상 프로세스나 액상 프로세스에 의해 형성할 수 있지만, 상술한 것과 같은 이유에서, 기상 프로세스에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 발광층(5)의 패터닝은 형성하는 발광층(5)의 형상에 대응하는 개구부를 구비하는 마스크, 즉 매트릭스상으로 개구부가 설치된 마스크를 양극(3) 및 정공 수송층(4)을 구비하는 투명 기판(2)에 장착한 상태에서 기상 프로세스를 실시함으로써 용이하게 행할 수 있다.

또한, 이러한 방법을 이용하여 발광층(5)의 패터닝을 행함으로써, 포토리소그래피법 등을 사용하는 경우와 같이, 각 층(3, 4, 5)이 수계 용매 등에 노출되는 일이 없기 때문에, 이들 층(3, 4, 5)의 변질·열화를 확실히 방지할 수 있다.

[5D] 다음으로, 각 발광층(5) 및 각 발광층(5)끼리의 사이에서 노출되는 정공 수송층(4) 위에 전자 수송층(6)을 형성한다.

이 전자 수송층(6)도 기상 프로세스나 액상 프로세스에 의해 형성할 수 있지만, 상술한 것과 같은 이유에서, 기상 프로세스에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

[6D] 다음으로, 양극(3)과 교차하고, 또한, 이 양극(3)과 교차하는 영역이 발광층(5)이 설치되어 있는 영역과 대응하도록, 전자 수송층(6) 위에 복수의 음극(7)을 직선상으로 형성한다.

이 음극(7)의 형성에 상술한 본 발명의 성막 방법이 적용된다. 이에 의하여, 휨이나 일그러짐의 발생이 확실히 저지된 음극(7)을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 성막 방법을 이용하여 음극(7)을 형성함으로써, 복수의 폭이 좁은 음극(7)을 1회의 기상 성막법으로 일괄하여 형성할 수 있으므로, 기상 성막법을 실시하는 회수, 즉 제조 공정을 삭감할 수 있고, 또한, 제조 코스트의 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 마스크 위치 결정 마크(46)를 사용한 마스크(40)의 위치 결정도 한번 행하는 것만으로 되므로, 형성되는 음극(7)의 위치 결정(얼라인먼트)의 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

또, 본 실시 형태와 같이, 전자 수송층(6)과 같은 유기층 위에, 음극(7)과 같은 금속 배선(선상체)을 형성할 경우에는, 본 발명의 성막 방법에 이용하는 기상 성막법으로 진공 증착법을 사용하는 것이 바람직하다. 진공 증착법에 의하면, 금속 배선의 구성 재료(막재료)를 비교적 느린 속도로 유기층 위에 피착(도달)시킬 수 있어, 막재료가 피착할 때에 유기층이 변질·열화하는 것을 적합하게 방지 또는 억제할 수 있다. 또, 금속층을 형성하는 시간의 단축을 도모할 경우에는, 진공 증착법으로 유기층과 접촉하는 영역에 하층을 형성하고, 스퍼터링법 등으로 이 하층 위에 상층을 형성하도록 하면 좋다.

또한, 마스크(40)를 각 층(3, 4, 5, 6)을 구비하는 투명 기판(2)에 장착할 때는, 마스크(40)가 구비하는 보강빔(44)이 앞서 형성된 양극(3)에 대응하지 않도록 위치 결정하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 형성되는 음극(선상체)(7)의 보강빔(44)에 대응하는 위치에 그 막두께가 얇게 되어 있는 박막부가 가령 형성되었다 해도, 이 박막부가 양극(3)과 교차하는 위치에 형성되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 이에 의하여, 박막부에 있어서의 저항치가 증대함에 기인하여, 음극(7)이 발열했다 해도, 이 발열에 의해 각 층(3, 4, 5, 6)이 변질·열화하는 것을 적합하게 방지 또는 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 성막 방법과 같이, 음극(7)의 형성에 마스크(셰도우 마스크)를 사용한 기상 성막법을 선택함으로써, 음극(7)을 형성하기에 앞서 설치되는, 투명 기판(2) 위에의 음극(7)의 형상을 규제하는 격벽부의 형성을 생략할 수 있다. 이에 의하여, 제조 공정의 삭감을 도모할 수 있는 동시에, 발광 장치(10)의 박형화를 실현할 수 있다.

이상과 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 복수의 유기 EL 소자(1)가 형성된다.

[7D] 다음으로, 오목부(81)가 설치된 밀봉부재(8)를 준비한다.

그리고, 오목부(81) 내에 각 유기 EL 소자(1)가 수납되도록, 밀봉부재(8)를 투명 기판(2)에 대향시킨 상태에서, 투명 기판(2)과 밀봉부재(8)를, 투명 기판(2)의 가장자리에서 접착층을 거쳐서 접합한다.

이에 의하여, 각 유기 EL 소자(1)가 밀봉부재(8)에 의해 밀봉되어, 표시 장치(10)가 완성된다.

<전자 기기>

이와 같은 표시 장치(10)는 각종 전자 기기에 짜 넣을 수 있다.

도 10은 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.

이 도면에 있어서, 퍼스널 컴퓨터(1100)는 키보드(1102)를 구비한 본체부(1104)와 표시부를 구비하는 표시 유닛(1106)으로 구성되고, 표시 유닛(1106)은 본체부(1104)에 대하여 힌지구조부를 거쳐 회동가능하게 지지되어 있다.

이 퍼스널 컴퓨터(1100)에 있어서, 표시 유닛(1106)이 구비하는 표시부가 상술의 표시 장치(10)로 구성되어 있다.

도 11은 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대 전화기(PHS도 포함)의 구성을 나타내는 사시도이다.

이 도면에 있어서, 휴대 전화기(1200)는 복수의 조작 버튼(1202), 수화구(1204) 및 송화구(1206)와 함께, 표시부를 구비하고 있다.

휴대 전화기(1200)에 있어서, 이 표시부가 상술의 표시 장치(10)로 구성되어 있다.

도 12는 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다. 또, 이 도면에는 외부 기기와의 접속에 관해서도 간단하게 나타내고 있다.

여기에서, 통상의 카메라는 피사체의 광상에 의해 은염 사진 필름을 감광하는 것에 대하여, 디지털 스틸 카메라(1300)는 피사체의 광상을 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자에 의해 광전 변환하여 촬상 신호(화상 신호)를 생성한다.

디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서의 케이스(보디)(1302)의 배면에는 표시부가 설치되고, CCD에 의한 촬상 신호에 의거하여 표시를 행하는 구성으로 되어 있어, 피사체를 전자 화상으로서 표시하는 파인더로서 기능한다.

디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서, 이 표시부가 상술의 표시 장치(10)로 구성되어 있다.

케이스의 내부에는 회로 기판(1308)이 설치되어 있다. 이 회로 기판(1308)은 촬상 신호를 저장(기억)할 수 있는 메모리가 설치되어 있다.

또한, 케이스(1302)의 정면측(도시된 구성에서는 이면측)에는, 광학 렌즈(촬상 광학계)나 CCD 등을 포함하는 수광 유닛(1304)이 설치되어 있다.

촬영자가 표시부에 표시된 피사체상을 확인하고, 셔터 버튼(1306)을 누르면, 그 시점에 있어서의 CCD의 촬상 신호가 회로 기판(1308)의 메모리에 전송·저장된다.

또한, 이 디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서는, 케이스(1302)의 측면에 비 디오 신호 출력 단자(1312)와 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)가 설치되어 있다. 그리고, 도시된 바와 같이, 비디오 신호 출력 단자(1312)에는 텔레비전 모니터(1430)가, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)에는 퍼스널 컴퓨터(1440)가 각각 필요에 따라 접속된다. 또한, 소정의 조작에 의해, 회로 기판(1308)의 메모리에 저장된 촬상 신호가 텔레비전 모니터(1430)나, 퍼스널 컴퓨터(1440)에 출력되는구성으로 되어 있다.

또, 본 발명의 전자 기기는 도 10의 퍼스널 컴퓨터(모바일형 퍼스널 컴퓨터), 도 11의 휴대 전화기, 도 12의 디지털 스틸 카메라 이외에도, 예를 들면, 텔레비전이나, 비디오 카메라, 뷰파인더(view finder)형, 모니터 직시형의 비디오테잎 레코더, 랩탑형 퍼스널 컴퓨터, 카네비게이션 장치, 호출기기(pager), 전자 수첩(통신기능 첨부도 포함), 전자 사전, 전자 계산기, 전자 게임 기기, 워드프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, 방범용 텔레비전 모니터(CCTV), 전자 쌍안경, POS단말, 터치 패널을 구비한 기기(예를 들면, 금융 기관의 현금 자동 지급기(cash dispenser), 자동 매표기), 의료 기기(예를 들면, 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 심전 표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 플라이트 시뮬레이터(flight simulator), 기타 각종 모니터류, 프로젝터 등의 투사형 표시 장치 등에 적용할 수 있다.

이상, 본 발명의 마스크, 성막 방법, 발광 장치 및 전자 기기를 도시한 실시 형태에 의거하여 설명했으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 성막 방법은 임의의 목적하는 공정이 하나 또는 둘 이상 추가되어 있어도 좋다.

또한, 본 발명의 성막 방법은 상기 패시브 매트릭스형 표시 장치가 구비하는 음극에 적용할 수 있는 이외에, 예를 들면, 배선 기판이 구비하는 금속 배선 등에 적용할 수 있다.

[실시예]

다음으로, 본 발명의 구체적 실시예에 관하여 설명한다.

1. 마스크의 형성

우선, 아래에 나타낸 바와 같이, 마스크(A) 및 마스크(B)를 준비했다.

<마스크(A)>

<1A> 우선, 두께 0.400mm의 실리콘 단결정 기판을 준비하고, 이 실리콘 단결정 기판을 1050℃의 수증기 중에 방치하여, 이 기판의 외표면에 1㎛의 이산화실리콘막을 형성했다.

<2A> 다음으로, 도 4(a) 및 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 형성해야 할 개구부의 형상에 대응하는 레지스트층을 형성한 후, 이 레지스트층의 개구부에 존재하는 이산화실리콘막을 완충 불산용액을 사용하여, 제거해서 실리콘 단결정 기판의 표면을 노출시켰다.

<3A> 다음으로, 도 4(b) 및 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 개구부를 형성하는 영역 중, 보강빔을 형성하는 영역에 레지스트층을 형성했다.

<4A> 다음으로, 도 4(c) 및 도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 드라이에칭 장치 「Deep-Si-RIE」를 사용하여, 개구부를 형성하는 영역 중, 보강빔을 형성하지 않는 영역의 실리콘 단결정 기판을 소정의 깊이까지 균일하게 제거했다.

<5A> 다음으로, 도 4(d) 및 도 5(d)에 나타낸 바와 같이, 산소 플라즈마에 의한 대기압하에서의 애싱에 의해, 레지스트층을 제거하여 개구부를 형성하는 영역에 있어서, 실리콘 단결정 기판의 표면을 노출시켰다.

<6A> 다음으로, 상기 공정 <4A>와 같이 해서, 도 4(e) 및 도 5(e)에 나타낸 바와 같이, 드라이에칭 장치를 사용하여, 개구부를 형성하는 영역의 실리콘 단결정 기판을 소정의 깊이만큼 균일하게 더 제거했다.

<7A> 다음으로, 실리콘 단결정 기판의 외표면에 형성된 이산화실리콘막을, 완충 불산용액을 이용하여 제거하고, 다시, 도 4(f) 및 도 5(f)에 나타낸 바와 같이, 상기 공정 <1A>와 같이 해서, 실리콘 단결정 기판의 외표면 전체에 이산화실리콘막을 형성했다.

<8A> 다음으로, 도 4(g) 및 도 5(g)에 나타낸 바와 같이, 상기 공정 <2A>와 같이 해서, 실리콘 단결정 기판의 상기 공정 <2A>∼<6A>의 처리가 실시된 면과 반대측의 면에 형성된 이산화실리콘막 중, 실리콘 단결정 기판의 외주부를 제외한 영역을 제거해서 실리콘 단결정 기판의 표면을 노출시켰다.

<9A> 다음으로, 도 4(h) 및 도 5(h)에 나타낸 바와 같이, 이산화실리콘막으로부터 노출하는 실리콘 단결정 기판을, KOH을 에칭액으로 사용한 웨트에칭에 의해, 실리콘 단결정 기판의 두께 방향에 대하여 소정의 깊이까지 균일하게 제거했 다.

<10A> 다음으로, 도 4(i) 및 도 5(i)에 나타낸 바와 같이, 완충 불산용액에 의해, 실리콘 단결정 기판의 외표면에 형성된 이산화실리콘막을 제거했다.

이상과 같은 공정을 거쳐, 개구부(길이 40mm, 폭 100㎛)와, 보강빔의 폭 p가 50㎛, 기판을 장착하는 측의 면으로부터 보강빔까지의 거리 r이 100㎛로 되어 있는 보강빔을 구비하는 마스크(A)를 형성했다.

<마스크(B)>

상기 공정 <3A>∼<5A>를 생략한 이외는, 상기 마스크(A)의 형성 공정과 같이 해서, 보강빔의 형성이 생략된 마스크(B)를 형성했다.

2. 선상체의 형성 및 평가

(실시예 1)

<1B> 우선, 마스크(A)를 석영유리 기판에 장착한 후, 이 마스크(A)가 장착된 석영유리 기판을 챔버 내의 기판 홀더에 셋팅했다.

그리고, 도가니 내에 막재료로서 Al을 셋팅했다.

이 때, 기판 홀더의 회전중지의 축과 도가니의 중심축의 이간 거리 A가 10.0cm, 마스크(A)와 도가니의 개구부의 이간 거리 B가 20.0cm가 되도록 설정했다.

<2B> 다음으로, 배기 펌프를 작동시켜 챔버 내의 압력을 1×10^-3Pa로 설정했다.

<3B> 다음으로, 기판 홀더가 구비하는 회전축을 회전시킴으로써 석영유리 기 판(마스크(A))을 10회전/분의 회전수로 회전시켰다.

<4B> 다음으로, 석영유리 기판을 회전시킨 상태에서, 도가니를 1200℃까지 가열하여, Al을 기화시킴으로써, 석영유리 기판 위에 Al을 주재료로 하는 평균 막두께 150nm의 선상체를 형성했다.

(실시예2)

상기 공정 <1B>에 있어서, 기판 홀더의 회전중지의 축과 도가니의 중심축의 이간 거리 A가 6.5cm, 마스크(A)와 도가니의 개구부의 이간 거리 B가 10.0cm가 되도록 설정한 이외는, 상기 실시예 1과 같이 해서, 석영유리 기판 위에 선상체를 형성했다.

(비교예)

상기 공정 <1B>에 있어서, 마스크(A) 대신에 마스크(B)를 석영유리 기판에 장착한 이외는, 상기 실시예 1과 같이 해서, 석영유리 기판 위에 선상체를 형성했다.

각 실시예 및 비교예에 있어서 형성된 선상체에 대해서, 각각 그 형상을 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰했다.

그 결과, 각 실시예에서는 거의 균일한 막두께로 선상체가 형성되어 있었다.

이에 대하여 비교예에서는, 선상체의 형상에 일그러짐이 생겨 있고, 불균일한 막두께의 선상체가 형성되어 있었다.

본 발명은 예를 들면, 음극과 같은 선상체를 뛰어난 치수 정밀도로 형성할 수 있는 기상 성막법에서 사용되는 마스크, 이러한 마스크를 사용하여 선상체를 형성하는 성막 방법, 이러한 성막 방법에 의해 형성된 선상체를 구비하는, 특성이 높은 발광 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims

기판에 한쪽 면측을 고정하고, 다른 쪽 면측으로부터 막재료를 기상 프로세스에 의해 공급하여, 거의 평행하게 병설되는 복수의 선상체를 상기 기판의 표면에 형성하는데 사용되는 마스크로서,

상기 선상체의 패턴에 대응하는 복수의 개구부를 갖는 마스크 본체와, 상기 개구부를 횡단하도록 설치되어, 자체 중량에 의한 상기 마스크 본체의 변형을 방지하는 기능을 갖는 보강빔을 구비하고,

상기 보강빔은 상기 개구부의 두께 방향에서, 상기 다른 쪽 면측에 편재하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서,

상기 마스크 본체와 상기 보강빔은 일체로 형성되어 있는, 마스크.
제2항에 있어서,

상기 마스크는 주로 실리콘으로 구성되어 있는, 마스크.
제3항에 있어서,

상기 한쪽 면에는 금속층이 형성되어 있는, 마스크.
제4항에 있어서,

상기 금속층은 무전해 도금법을 이용하여 형성된 것인, 마스크.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 금속층은 코발트, 철 및 니켈 중 적어도 1종을 주재료로 하여 구성되어 있는, 마스크.
제1항에 있어서,

상기 보강빔은 상기 개구부의 길이 방향을 따라, 거의 균

일한 간격으로 복수로 설치되어 있는, 마스크.
제1항에 있어서,

상기 개구부는 그 길이 방향의 도중에, 폭이 증대한 확폭부를 갖고,

그 확폭부에 상기 보강빔이 설치되어 있는, 마스크.
제1항에 있어서,

상기 보강빔은 그 폭이 한쪽 면측에서 다른 쪽 면측을 향해서 거의 일정하게 되어 있는, 마스크.
제1항에 있어서,

상기 보강빔은 그 폭이 한쪽 면측에서 다른 쪽 면측을 향해서 점증하는 부분을 갖는, 마스크.
상기 막재료를 공급하는 막재료 공급원에 대향하여, 회전가능하게 설치된 기판 홀더에 지지된 상기 기판에 제1항에 기재된 마스크를 장착하는 공정과,

상기 막재료 공급원과 상기 기판의 거리가 최대가 되는 제1의 위치와, 상기 제1의 위치에 대하여, 상기 기판 홀더의 회전중심을 중심으로 한 점대칭한 제2의 위치 사이에서, 상기 기판을 적어도 1회 변위시켜 상기 막재료 공급원으로부터 공급된 상기 막재료를 상기 개구부를 통과시켜 상기 선상체를 형성하는 공정을 갖는 성막 방법으로서,

상기 기판 홀더의 회전중심의 축과 상기 막재료 공급원의 중심축의 이간 거리를 A[cm]라 하고, 상기 마스크와 상기 막재료 공급원의 개구부의 이간 거리를 B[cm]라 하며, 상기 보강빔의 상기 개구부의 길이 방향을 따른 방향의 최대 길이를 p[㎛]라 하고, 상기 기판과 상기 보강빔의 이간 거리를 r[㎛]이라 했을 때, p/r <2A/B가 되는 관계를 만족하도록 설정한 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제11항에 있어서,

상기 기판의 상기 제1의 위치와 상기 제2의 위치 사이에서의 변위는 상기 기판 홀더를 회전시킴으로써 행해지는, 성막 방법.
제12항에 있어서,

상기 기판의 회전은 연속적 또는 간헐적으로 행해지는, 성막 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 성막 방법을 이용하여 형성된 선상체를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제14항에 있어서,

상기 선상체는 음극인, 발광 장치.
제14항에 기재된 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.