JP3765314B2 - マスク、マスクの製造方法、電気光学装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、マスク、マスクの製造方法、電気光学装置の製造方法および電子機器に関するものである。

電気光学装置の一つである有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルは、薄膜を積層した構造を持つ自発光型で高速応答性の表示素子からなる。このため有機ＥＬパネルは軽く動画対応に優れた表示装置を構成でき、近年フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）テレビなどの表示パネルとして非常に注目されている。有機ＥＬパネルの代表的な製造方法としては、Appl,Phys,Lett,Vol,51,No.12,p.p.913-914,(1987)に示されている。すなわち、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）などの透明陽極をフォトリソグラフィ技術を用いて所望形状にパターニングし、さらにそのパターンの上に真空蒸着装置で有機材料を成膜して積層し、その上に陰極となるＭｇＡｇなどの低い仕事関数の金属陽極膜を蒸着する。最後に、このようにして出来た発光素子が湿度又は酸素などに接触しないように、その発光素子を不活性ガス雰囲気中で密閉封止する。

また、有機ＥＬパネルは、発光材料を変えることにより、発光色を様々に変えることができる。例えば、薄く高精細なメタルマスクを用いて、画素毎に赤、緑、青の発光素子を形成する手法が提案されている。この手法は、磁石でメタルマスクとガラス基板とを密着させて、マスク越しに蒸着することにより、鮮明なフルカラー有機ＥＬパネルを製造しようとするものである（例えば、特許文献１参照）。

また、マスクを用いた蒸着手法としては、シリコン基板を用いて蒸着マスクを製造する手法が提案されている。この手法ではフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術などの半導体製造技術を用いて、シリコン基板自体をマスクにするというものである。シリコンは熱膨張係数がガラスとほぼ同じであるので、シリコンのマスクと被成膜基板のガラス基板とは熱膨張によるずれが生じない。また、シリコンは加工精度を高くすることができる（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２７３９７６号公報 特開２００１−１８５３５０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているメタルマスクでは、有機ＥＬパネルの大画面化に対応すべくパネルサイズを大きくすると、そのパネル用のメタルマスクも大きく形成しなければならないが、大きく（大面積）且つ薄いメタルマスクを高精度に作ることは非常に難しいという問題点がある。また、メタルマスクの熱膨張係数が有機ＥＬパネル用のガラス基板に比べて非常に大きい。したがって、蒸着時の熱輻射でメタルマスクがガラス基板に比べて大きく伸びる。これにより、メタルマスクを用いて大型の有機ＥＬパネルを製造しようとすると、熱膨張による誤差の累積値が大きくなり、メタルマスクではせいぜい２０インチの中小型パネルサイズを製造することが限界とされていた。

また、上記特許文献２に記載されているシリコン基板を用いた蒸着マスクでは、結晶異方性エッチングを用いて所望パターンの開口部などを形成しているので、その開口部におけるコーナー部（角部位）がほぼ完全な直角又は鋭角に形成される。これにより、上記特許文献２に記載されている蒸着マスクでは、コーナー部に応力が非常に集中し易く、ひとたび力がかかると簡単に割れてしまうという問題点を有している。したがって上記特許文献２に記載されているシリコン基板の蒸着マスクは、実際の機器製造現場で使用することが困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、シリコンからなるマスクであって、破損し難く機械的強度が高いマスク、マスクの製造方法、電気光学装置の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、被成膜領域の大型化に対応することができ、高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、繰り返し使用されても容易に角部位などが破損しないマスク、マスクの製造方法、電気光学装置の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のマスクは、シリコンからなるマスクであって、該シリコンを貫通する開口部における角部位（コーナー部）に、０．５μｍ以上であって３μｍ以下となる半径を有する丸み（Ｒ）を持たせたことを特徴とする。
本発明によれば、シリコンによってマスクを構成するので、例えば被成膜部材がガラス基板の場合、その被成膜部材とマスクとの熱膨張係数を近似させることができ、熱膨張による成膜パターンの寸法ずれを低減することができる。また、シリコンによってマスクを構成しているので、開口部についての加工精度を簡便に向上することができる。
また、開口部の角部位に０．５μｍ以上であって３μｍ以下となる半径を有する丸みを持たせることで、角部位（鋭角部又は直角部）を取り除いている。
ここで、前記角部位における丸みの半径が０．５μｍよりも小さい場合、その角部位についての応力集中を十分に低減できないことを実験的に見出した。また、前記角部位における丸みの半径が３μｍよりも大きい場合、十分な寸法精度をもった薄膜パターンを形成することが困難となる。よって、開口部の角部位（コーナー部）に応力が集中することを緩和でき、機械的強度の高いマスクとなる。
したがって、高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、繰り返し使用されても容易に角部位などが破損することなく、大量生産に対して低コストで対応できるマスクとなる。

また、本発明のマスクは、被成膜部材と、該被成膜部材に薄膜をパターニングするときに物質を出射する着物源（蒸着源）との間に、配置されるものであり、前記開口部は、前記パターニングするときに前記物質が前記マスクを通り抜ける貫通孔をなすものであることが好ましい。
本発明によれば、例えば高精度の寸法に蒸着パターンを形成できるとともに機械的強度の高い蒸着マスクを提供することができる。また、本発明によれば、スパッター法又はＣＶＤ法などに用いられるマスクであって、高精度の寸法に薄膜パターンを形成できるとともに、機械的強度の高いマスクを提供することができる。

また、本発明のマスクは、前記丸みが、前記開口部の断面形状および平面形状に持たせられていることが好ましい。
本発明によれば、シリコンからなるマスクに対するあらゆる方向についての応力集中を緩和でき、シリコンからなるマスクの機械的強度をより向上させることができる。

上記目的を達成するために、本発明のマスクの製造方法は、マスクの構成部材とするシリコン基板に対して、該シリコン基板を貫通する開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部における角部位（コーナー部）について、丸み（Ｒ）を形成する丸み形成工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、マスクをなすシリコン基板における少なくとも開口部の角部位について丸み（Ｒ）を設けるので、その角部位に応力が集中することを緩和することができる。したがって、本発明によれば、高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、繰り返し使用されても容易に角部位などが破損しないマスクを、簡便に製造することができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、前記丸み形成工程が前記シリコン基板に対して等方性エッチングを施す処理からなることが好ましい。
本発明によれば、開口部形成工程などでシリコン基板の開口部などに、鋭角又は直角をなす角部位が生じた場合、それらの角部位について、等方性エッチングにより、簡便に且つ所望の半径に丸みを形成することができる。ここで、等方性エッチングとは、エッチング対象物の全ての方向に一様な速度でエッチングが進むものをいい、特定方向のエッチング速度が速い（遅い）エッチングである異方性エッチングに対向するものである。したがって、本発明によれば、高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、機械的強度が高いマスクを、簡便に製造することができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、前記等方性エッチングが、シリコン結晶を酸化させる第１物質と、該第１物質で酸化した物を該シリコン結晶から除去する第２物質とを含む物を用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、開口部形成工程を経たシリコン基板について、第１物質と第２物質とを含むエッチング液に侵漬することなどにより、簡便に等方性エッチングすることができる。すなわち、かかる侵漬されたシリコン基板の角部位を第１物質で酸化し、その酸化した物を第２物質で除去することができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、前記等方性エッチングが、硝酸とふっ酸とを含むエッチング液を用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、シリコン基板の角部位について、硝酸によって酸化し、その酸化した物をふっ酸で除去することができる。したがって、本発明は、マスクをなすシリコン基板（開口部又はシリコン基板全体）の角部位について簡便に丸みを持たせることができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、前記等方性エッチングが、硝酸とふっ酸と酢酸とを含むエッチング液を用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、シリコン基板の角部位について、硝酸によって酸化し、その酸化した物をふっ酸で除去することができる。さらに、本発明は、酢酸によってシリコン基板の露出面の粗さを低減することができる。そこで、本発明によれば、被成膜部材に対して良好に密着できて、より高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、機械的強度が高いマスクを簡便に製造することができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、前記等方性エッチングがドライエッチングにより行われることが好ましい。
本発明によれば、マスクをなすシリコン基板の角部位について、ドライエッチングによって簡便に丸みを持たせることができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、前記ドライエッチングが、ＳＦ６系ガス、ＣＦ系ガスおよび塩素系ガスのうちのいずれかのガスを用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、ＳＦ６系、ＣＦ系又は塩素系ガスの分子がシリコン基板の角部位に対してあらゆる方向でぶつかることができ、その角部位に丸みを持たせることができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、前記丸み形成工程が、マスクの製造工程における最終工程として行われることが好ましい。
本発明によれば、シリコン基板からなるマスクの製造過程において、そのシリコン基板に角部位が形成されても、そのマスクの製造過程における最終段階で、かかる角部位について丸みを持たせることができる。換言すれば、シリコン基板からなるマスクの角部位（鋭角部又は直角部）を取り除くことができる。したがって、本発明によれば、高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、繰り返し使用されても容易に角部位などが破損しないマスクを、簡便に製造することができる。

また、本発明のマスクの製造方法は、マスクを用いたパターニングの形状精度を重視するときは、該形状精度を重視しないときよりも前記丸みの半径を小さくし、マスクの機械的な耐久性を重視するときは、該耐久性を重視しないときよりも前記丸みの半径を大きくすることが好ましい。
本発明によれば、角部位の丸みの半径を小さくすることでパターニング精度の要求が高いマスクを製造でき、角部位の丸みの半径を大きくすることで機械的強度が要求されるマスク（例えば大画面ディスプレイ基板用又は大量生産用）を製造できる。

上記目的を達成するために、本発明の電気光学装置の製造方法は、電気光学装置の構成層をなす薄膜パターンを形成するときに、前記マスクを用いることを特徴とする。
本発明によれば、例えば、大画面であって各画素の膜厚分布が非常に良く、ムラのない高品位な画像を表示できる電気光学装置を低コストで提供することができる。

上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、前記マスクを用いて製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、大画面で表示でき、鮮やかでムラがなく大きな画像を表示できる電子機器を低コストで提供することができる。また、本発明によれば、大面積の基板全体に高精細に精密にパターニングされた薄膜からなる電子回路などを備えた電子機器を低コストで提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係るマスクについて図面を参照して説明する。
（マスクの構造）
図１は、本発明の実施形態に係るマスクの一例を示す断面図である。図２は、図１に示すマスクの平面図である。すなわち、図１は、図２のマスク１００における位置ＡＡ’についての断面図である。本実施形態のマスク１００は、例えば蒸着マスクとして用いることができる。したがって、マスク１００は、被成膜部材に薄膜をパターニングする時、すなわち蒸着時に、蒸着源と被成膜部材との間に配置される。

本実施形態のマスク１００は、シリコン基板１０１で構成されている。シリコン基板１０１は、例えば面方位（１００）を有することとする。そして、シリコン基板１０１には貫通孔をなす開口部１０２が設けられる。開口部１０２は、蒸着時に、蒸着源から出射された蒸着物質が通り抜ける貫通孔をなすものである。したがって、開口部１０２の開口領域は、被成膜部材（ガラス基板など）にパターニングする薄膜の形状とほぼ同一形状となっている。

また、開口部１０２の内側側面はテーパー形状となっている。このテーパー形状の開口部１０２における小さい開口側、すなわちシリコン基板１０１の面方位（１００）の反対側面を、蒸着時に、被成膜部材に密着させるようにすることが好ましい。このようにすると、蒸着源とマスク１００および被成膜部材とが相対的に移動したような場合でも、マスク１００において、蒸着物質に対して影になるときと影にならないときとが生じる部位を低減でき、高精度の寸法に且つ均一な膜厚にパターニングすることができる。なお、図１および図２に示すマスク１００では、開口部１０２が６個であるが本発明はこの構成に限定されず、開口部１０２の個数、形状および配置は任意とすることができる。

また、本実施形態のマスク１００では、シリコン基板１０１における全てのコーナー部すなわち角部位に、丸みＲが形成されている。換言すれば、シリコン基板１０１の開口部１０２を含む全ての角部位は、直角又は鋭角になっておらず、応力の集中を緩和する構造となっている。ここで、マスク１００における開口部１０２の角部位についてのみ、後述するように０．５μｍ以上であって３μｍ以下となる半径を有する大きさからなる丸みＲが形成されている。また、図１及び図２に示すように、丸みＲは、シリコン基板１０１の断面形状および平面形状の両方に持たせられている。シリコン基板１０１についてあらゆる角度から立体的に見て、直角又は鋭角になっているコーナー部が存在しない構成となっている。したがって、マスク１００に対して任意の方向から応力が作用しても、その応力の集中を緩和できる構造となっている。

図３は、本発明の実施形態の変形例に係るマスクを示す断面図である。本変形例のマスク２００は、シリコン基板２０１で構成されている。シリコン基板２０１は、例えば面方位（１１０）を有することとする。そして、シリコン基板２０１には貫通孔をなす開口部２０２が設けられる。マスク２００とマスク１００との主な相違点は、開口部２０２の内側側面の形状である。すなわち、開口部２０２の内側側面は、テーパー形状を有しておらず、マスク２００の表面および裏面に対してほぼ垂直に形成されている。

マスク２００のその他の構成は、マスク１００と同様である。すなわち、マスク２００は、シリコン基板２０１における全てのコーナー部すなわち角部位に、後述する大きさからなる丸みＲが形成されている。したがって、マスク２００は、開口部２０２を含む全ての角部位について、応力の集中を緩和する構造となっている。

従来、シリコン基板などからなる蒸着マスク（従来の蒸着マスク）は、通常、結晶異方性エッチングを用いて開口部などを形成している。これにより、従来の蒸着マスクは、開口部などの角部位が直角になっており、丸みＲを付けることができなかった。そのため、従来の蒸着マスクでは、角部位に応力集中が発生し易く、その応力集中が発生した部分より亀裂が伝播して割れてしまうことが多々あった。また、従来の蒸着マスクの開口部は、被成膜部材（基板）に接する部分が５４．７度の角度で鋭利な刀のように尖っており、この部分が基板にキズを付けて不良品を多発させるおそれもあった。

本実施形態のマスク１００，２００によれば、開口部１０２，２０２を含む全ての角部位について、後述する０．５μｍ以上であって３μｍ以下となる半径を有する丸みＲを付与しているので、開口部１０２，２０２を含む全ての角部位について、応力集中を緩和することができ、破損などの発生を大幅に低減することができる。
また、本実施形態のマスク１００，２００は、開口部１０２，２０２にも丸みＲを付与しているので、被成膜部材に接する部分であって上記鋭利な刀のように尖っている部分が存在しない。したがって、本実施形態のマスク１００，２００は、被成膜部材にキズを付けることなくマスク蒸着できるので、歩留まりを向上させることができる。

次に、丸みＲの大きさについて述べる。
図４は、丸みＲの大きさとマスク１００，２００の耐久性との関係を示す図である。図４においては、丸みＲの半径が０．０１μｍから１０．０μｍまで段階的に異なる１０種類のマスク１００，２００を試作して、耐久試験を行った結果を示している。すなわち、各種類のマスクについて、実際にマスク蒸着を繰り返し行い、そのマスクに破損（キズ）が生じたかなどを試験したものである。

例えば、丸みＲの半径が０．０１μｍのマスク１００，２００の場合、１回のマスク蒸着で破損している。丸みＲの半径が０．５μｍのマスク１００，２００の場合、１００回のマスク蒸着で破損が生じている。したがって、丸みＲの半径が０．５μｍのマスク１００，２００は、例えば１００台の装置の製造に用いることができる。一方、丸みＲの半径が１．０μｍ以上のマスク１００，２００の場合、１０００回以上マスク蒸着をしても無傷である。したがって、丸みＲの半径が１．０μｍ以上のマスク１００，２００は、大量生産される装置の製造に用いることができる。

これらの耐久試験結果より、丸みＲの半径を大きくするほどマスク１００，２００の耐久性が向上することがわかるとともに、丸みＲの半径は０．５μｍ以上あることが好ましいことがわかる。

ただし、丸みＲの半径を大きくしていくと、十分な寸法精度をもった蒸着パターンを形成することが困難となる。これは、丸みＲの半径を大きくすると、開口部１０２，２０２の内部側面に形成されるオーバーハング（逆テーパ部）が大きくなり、蒸着物質に対して影になるときと影にならないときとが生じる部位が大きくなることなどのためである。そこで、例えば、丸みＲの半径を３μｍ以下とすることにより、ある程度十分な寸法精度をもった蒸着パターンを形成できる。

これらにより、本実施形態のマスク１００，２００は、丸みＲの半径を０．５μｍ以上、３μｍ以下とすることで、蒸着パターンの寸法精度向上とマスクの機械的強度向上とを十分に両立させることができる。

（マスクの製造方法）
図５は、本発明の実施形態に係るマスクの製造方法を示すフローチャートである。本マスクの製造方法を用いることにより、例えば図１から図３に示すマスク１００，２００を製造することができる。以下、本マスクの製造方法について具体的に説明する。

先ず、マスクの構成部材とするシリコン基板に対して、該シリコン基板を貫通する開口部を形成する開口部形成工程を実施する（ステップＳ１）。
例えば、ステップＳ１としては、所定形状のシリコンウエハーを用意し、そのシリコンウエハーに対して結晶異方性エッチングなどを施すことで開口部を形成する。結晶異方性エッチングをすると、寸法的に高精度に開口部を形成できるが、その開口部の角部位（コーナー部）が直角又は刀のように鋭角に尖ってしまう。

次いで、開口部を含むシリコン基板全体における角部位について、丸み（Ｒ）を形成する丸み形成工程を実施する（ステップＳ２）。
ステップＳ２は、例えば等方性エッチングによって、簡便に且つ良好に実現できる。具体的には、開口部形成工程を経たシリコン基板を、ふっ酸（電子工業用；純度５０％）１００ｍｌと硝酸（電子工業用；純度６１％）２５００ｍｌと酢酸（電子工業用）１０００ｍｌとを混合させたエッチング液（温度２５℃）に１分〜３分侵漬する。これだけで、ステップＳ２が良好に実行できる。そして、丸みＲの半径は、エッチング時間により調節することができ、例えば上述した０．５μｍ以上３μｍ以下に形成する。

すなわち、本侵漬によれば、シリコン基板の角部位について、硝酸（第１物質）によって酸化し、その酸化した物をふっ酸（第２物質）で除去することができる。さらに、本侵漬によれば、酢酸によってシリコン基板の露出面の粗さを低減することができる。したがって、本製造方法によれば、被成膜部材に対して良好に密着できて、より高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、機械的強度が高いマスクを簡便に製造することができる。

また、ステップＳ２は、ドライエッチングによる等方性エッチングで実現することもできる。例えば、ＳＦ６ガス、ＣＦ系ガスおよび塩素系ガスのうちのいずれかのガスを用いて、シリコン基板をドライエッチングすることで、等方性エッチングとなる。より具体的には、開口部形成工程を経たシリコン基板をプラズマエッチャーに入れ、ＳＦ６ガスを流しながらプラズマでエッチングする。このようなドライエッチングでも、丸みＲの半径はエッチング時間により調節できる。

上記丸み形成工程Ｓ２は、マスクの製造工程における最終工程として行うことが好ましい。このようにすると、シリコン基板からなるマスクの製造過程（開口部形成工程Ｓ１など）において、そのシリコン基板に角部位が形成されても、そのマスクの製造過程における最終段階で、かかる角部位について丸みを持たせることができる。換言すれば、シリコン基板からなるマスクの角部位（鋭角部又は直角部）を、簡便に且つ取りこぼしなく、丸めることができる。したがって、本実施形態によれば、高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、繰り返し使用されても容易に角部位などが破損しないマスクを、簡便に製造することができる。

また、本実施形態のマスクの製造方法では、マスクを用いたパターニングの形状精度を重視するときは形状精度を重視しないときよりも丸みＲの半径を小さくし、マスクの機械的な耐久性を重視するときは、耐久性を重視しないときよりも丸みＲの半径を大きくすることが好ましい。このようにすると、角部位の丸みの半径を小さくすることで、高いパターニング精度が要求されるマスクを製造できる。また、角部位の丸みの半径を大きくすることで、高い機械的強度が要求されるマスク（例えば大画面ディスプレイ基板用又は大量生産用）を製造できる。

（応用例）
次に、本実施形態の応用例について、図６から図１６を参照して説明する。
図６は、本実施形態の応用例に係るマスクを示す模式斜視図である。図７は、図６に示すマスクによって形成される画素パターンの配列例を示す図である。図８は、図６に示すマスクの要部拡大斜視図である。本実施形態のマスク１は、図１から図３に示す上記実施形態のマスク１００，２００を構成要素とするものである。すなわち、マスク１におけるチップ２０として、マスク１００，２００を用いる。本実施形態のマスク１は、例えば蒸着マスクとして用いることができる。

マスク１は、ベース基板をなす支持基板１０に、複数のチップ２０（マスク１００，２００）を取り付けた構成を有している。各チップ２０は、それぞれアライメントされて支持基板１０に接着されている。また、支持基板１０には、マスク位置決めマーク１６が形成されている。マスク位置決めマーク１６は、マスク１を使用して蒸着などを行うときに、当該マスク１の位置合わせを行うためのものである。マスク位置決めマーク１６は、例えば金属膜で形成することができる。なお、チップ２０にマスク位置決めマーク１６を形成してもよい。

支持基板１０には、開口部が長方形の貫通穴からなる開口領域１２が、図６および図８に示すように、複数平行に且つ一定間隔で設けられている。チップ２０には、図８に示すように、長孔形状の開口部２２（開口部１０２，２０２に相当）が複数一定間隔で平行に設けられている。チップ２０の開口部２２は、図７に示す「縦ストライプ」の画素配置をなす薄膜パターンに対応する形状である。したがって、マスク１は、縦ストライプの画素を形成するために用いられる。

そして、各チップ２０は、支持基板１０の開口領域１２をふさぐように、且つ、開口領域１２の長手方向とチップ２０の開口部２２の長手方向とが直交する向きで、支持基板１０上に行列をなすように配置されている。

支持基板１０の構成材料は、チップ２０の構成材料の熱膨張係数と同一又は近い熱膨張係数を有するものが好ましい。チップ２０はシリコンであるので、シリコンの熱膨張係数と同一又は近い熱膨張係数をもつ材料で支持基板１０を構成する。このようにすることにより、支持基板１０とチップ２０との熱膨張量の違いによる「歪み」又は「橈み」の発生を抑えることができる。例えば、シリコンの熱膨張係数（３０×１０Ｅ-7/℃）に対して、コーニング社製のパイレックス（登録商標）ガラスの熱膨張係数（３０×１０Ｅ-7/℃）はほぼ同一値である。無アルカリガラスである日本電気ガラス社製のＯＡ−１０の熱膨張係数（３８×１０Ｅ-7/℃）、金属材料では４２アロイの熱膨張係数（５０×１０Ｅ-7/℃）およびインバー材の熱膨張係数（１２×１０Ｅ-7/℃）などもシリコンの熱膨張係数に近い。したがって、支持基板１０の構成材料としては、パイレックス（登録商標）ガラス、無アルカリガラスであるＯＡ−１０および４２アロイなどが適用できる。

チップ２０は、図８に示すように長方形の板に開口部２２を設けた構成となっている。本実施形態のマスク１は図７に示す「縦ストライプ」の画素を形成するためのものであるので、チップ２０の開口部２２は例えばその画素を縦に４０個ほど含む領域に相当する大きさの細長い溝形状となっている。すなわち、チップ２０の開口部２２は、被成膜面に形成される薄膜パターンの少なくとも一部の形状に対応した形状となっている。そして、チップ２０が占有する面積は、マスク１で形成される薄膜パターン（例えば有機ＥＬパネルを構成する薄膜パターン）の面積よりも小さい。

また、本実施形態のチップ２０をなすシリコンは、面方位（１１０）を有している。ただし、面方位（１００）を有するシリコンでチップ２０を構成してもよい。そして、チップ２０における開口部２２の長手方向の側面は、面方位（１１１）を有している。このように開口部２２の側面の面方位を（１１１）とすることは、面方位（１１０）を有するシリコンチップについて結晶異方性エッチングを施すことで簡便に実現できる。また、前記結晶異方性エッチングを施したシリコンチップについて等方性エッチングを施すことで、シリコンでチップ２０における開口部２２を含む全ての角部位について、丸みＲを付与している。

また、各チップ２０にはアライメントマーク１４が少なくとも２ヶ所形成されている。アライメントマーク１４は、支持基板１０にチップ２０を貼り合わせる際の位置合わせに使用される。アライメントマーク１４は、フォトリソグラフィ技術又は結晶異方性エッチングなどで形成する。

チップ２０における開口部２０の長手方向と支持基板１０の開口領域１２の長手方向とが直交するように、各チップ２０は支持基板１０に貼り付けられている。開口部２０の幅は、例えば画素のサブピクセルピッチｄ１と同一とする。そして、同一の開口領域１２をふさぐチップ２０であって隣り合うチップ２０ａ，２０ｂは、画素のサブピクセルピッチｄ１だけ間隔をもって配置されている。このチップ２０ａと２０ｂとの隙間は、チップ２０の開口部２０と同様に機能し、所望形状の薄膜パターンを形成するためのマスク１の開口部として機能する。また、隣り合うチップ２０同士は、開口領域１２の長手方向に直交する方向についても間隔をもって配置されている。そして、複数のチップ２０はそれぞれ間隔をもって、支持基板１０上において、図６に示すように行列に配置されている。

これらのように、本実施形態のマスク１は、複数のチップ２０を支持基板１０に取り付けているので、チップ２０よりも大きな薄膜パターンを形成でき、例えば大画面の表示パネルをなす縦ストライプパターンの画素を形成することができる。さらに、本実施形態のマスク１は、シリコンでチップ２０における開口部２２を含む全ての角部位について丸みＲを付与しているので、耐久性が高く、被成膜部材にキズを付けることを回避できる。

図９は、図６および図８に示すマスク１を用いて形成された蒸着パターン（薄膜パターン）の一例を示す平面図である。図１０は、図９に示す蒸着パターンが形成された基板について、マスク１をずらして再度蒸着処理を施した状態の一例を示す平面図である。図１１は、図１０に示す蒸着パターンが形成された基板について、マスク１をずらして再度蒸着処理を施した状態の一例を示す平面図である。

この蒸着パターンが形成される被成膜部材をなす基板５４としては、例えば有機ＥＬ装置の構成要素をなすガラス基板などの透明基板を適用できる。この場合の蒸着パターンは、例えば有機ＥＬ装置における赤色の発光層６０をなすストライプパターンとする。したがって、発光層６０の幅は画素のサブピクセルピッチｄ１となっている。

ただし、図９に示す蒸着パターンでは、有機ＥＬ装置の赤色の画素における複数行（例えば４０行×５）の画素が形成されていない。そこで、基板５４に対してマスク１を縦方向（Ｙ軸方向）に例えば画素４０個分だけずらして、再度蒸着処理を行い、図１０に示すように赤色の発光層６０’をパターニングする。このようにすることにより、大きな縦ストライプパターンを持った大画面パネルの薄膜パターンを簡便に形成することができる。

図１０に示す蒸着パターンでは、赤色の発光層６０，６０’のみが形成されており、緑色及び青色の発光層が形成されていない。そこで、図１０に示す状態の基板５４に対して、マスク１を横方向（Ｘ軸方向）にサブピクセルピッチ分だけずらして緑色の発光材料をパターニングすることで、図１１に示すように、緑色の発光層６２を形成する。次いで、マスク１を横方向（Ｘ軸方向）にサブピクセルピッチ分だけずらして青色の発光材料をパターニングすることで、図１１に示すように、青色の発光層６４を形成する。

これらにより、カラー表示ができて大画面パネルをなす薄膜パターンを、簡便に、高精度に、且つ低コストで形成することができる。また、上記実施形態では同一のマスク１をずらしながら複数回蒸着処理することで１つの大画面パネルをなす薄膜パターンを形成しているが、複数種類のマスク１を予め作成して、その複数種類のマスク１を交互に用いて１つの大画面パネルをなす薄膜パターンを形成してもよい。

図１２は、本実施形態のマスクの製造方法を示す模式断面図である。すなわち、図１２は上記マスク１の主要部をなすシリコンのチップ２０の製造方法を示している。
先ず、面方位（１１０）のシリコンウエハー２０’を用意し、熱酸化法により耐エッチングマスク材となる酸化シリコン膜７１をそのシリコンウエハー２０’の露出面全体に１μｍ厚に形成する（図１２（ａ）参照）。
この酸化シリコン膜７１からなる耐エッチングマスク材は、後の工程でアルカリ水溶液を用いて行われる結晶異方性エッチングにおいて耐久性のある膜であればよい。したがって、かかる耐エッチングマスク材は、ＣＶＤ法で設けられた窒化シリコン膜としてもよく、スパッター法で設けられたＡｕ又はＰｔ膜などでもよく、特に酸化シリコン膜に限定されるものではない。

次いで、上記シリコンウエハー２０’の一方面側の酸化シリコン膜７１について、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることで、上記開口部２２の開口形状（断面形状）に対応する形状の溝パターン７２を形成する。ここで、シリコンの（１１１）方位と溝パターン７２の長手方向とが直角になるように、その溝パターン７２を形成する（図１２（ｂ）参照）。
また、上記溝パターン７２の形成と同時に、アライメントマーク１４をシリコンウエハー２０’に形成してもよい。

また、上記溝パターン７２の形成と同時に、シリコンウエハー２０’の他方面側の酸化シリコン膜７１について、上記フォトリソグラフィ工程により、上記開口部２２に対応する部分を含む大きな領域７３を除去する（図１２（ｂ）参照）。
このように、シリコンウエハー２０’の他方面側の酸化シリコン膜７１における領域７３を除去するのは、後の工程により、シリコンウエハー２０’における開口部２２を含む領域の厚みｄ２を小さくするためである。すなわち、シリコンウエハー２０’から形成されるチップ２０を薄くして、蒸着時に蒸着粒子が開口部２２を斜め方向に通過し易くして、成膜される薄膜の厚さを均一化するためである。
酸化シリコン膜７１についてのフォトリソグラフィ技術によるパターニングでは、例えば緩衝ふっ酸溶液を用いる。

次いで、図１２（ｂ）に示す状態のシリコンウエハー２０’について、８０℃に加熱した３５重量％の水酸化カリウム水溶液を用いて結晶異方性エッチングを行う。この結晶異方性エッチングにより、シリコンウエハー２０’における酸化シリコン膜７１に覆われていない部分は、一方面および他方面の両側から除去されていき、開口部２２をなす貫通溝を形成するとともに、開口部２２を含む領域の厚みｄ２を小さくする。また、この結晶異方性エッチングにより、シリコンウエハー２０’の領域７３側の角部７４もエッチングされて、テーパー形状となる（図１２（ｃ）参照）。

上記結晶異方性エッチングのエッチング時間を制御することにより、角部７４のテーパー形状および開口部２２を含む領域の厚みｄ２を管理することができる。したがって、マスク１と蒸着源との相対的な位置関係が変動しても、マスク１の影の領域が変化しない良好なマスクを製造することができる。

次いで、シリコンウエハー２０’に形成されている酸化シリコン膜７１を除去することで、開口部２２を有するチップ２０を形成する（図１２（ｄ）参照）。
この酸化シリコン膜７１の除去では、例えば緩衝ふっ酸溶液を用いる。
これらの図１２（ａ）から図１２（ｄ）に示す工程は、図５に示す開口部形成工程Ｓ１に相当する。そこで、図１２（ｄ）の工程の後に、図５に示す丸み形成工程を実施して、マスク１の構成要素となるチップ２０を完成させる。すなわち、図１２（ｄ）の工程の後に、チップ２０について、所定時間だけ等方性エッチングを施す。

これらにより、本実施形態の製造方法によれば、チップ２０の開口部２２について結晶異方性エッチングを用いて形成するので、開口部２２の形状について高精度に加工することができる。また、本製造方法は、前記結晶異方性エッチングの後に等方性エッチングを施してチップ２０のすべての角部位に丸みＲを付与するので、高精度の寸法に薄膜パターンを形成でき、繰り返し使用されても容易に角部位などが破損しないチップ２０を、簡便に製造することができる。

（電気光学装置の製造方法）
図１３は、本発明の実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示す模式断面図である。本実施形態では、電気光学装置の一つとして有機ＥＬ装置を挙げて説明する。図１３に示すマスク５０（上記マスク１に該当する）には、磁性体膜５２が形成されている。磁性体膜５２は、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性材料で形成することができる。あるいは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅや、Ｆｅ成分を含むステンレス合金等の磁性金属材料や、磁性金属材料と非磁性金属材料との結合により、磁性体膜５２を形成してもよい。マスク５０のその他の詳細は、上記マスク１と同一である。

本実施形態では、マスク５０を使用して基板（成膜対象部材）５４に発光材料を成膜する。基板５４は、複数の有機ＥＬ装置を形成するためのもので、ガラス基板等の透明基板である。基板５４には、図１４（Ａ）に示すように、電極（例えばＩＴＯ等からなる透明電極）５６および正孔輸送層５８が形成されている。なお、電子輸送層を形成してもよい。

図１３に示すように、基板５４側にチップ２０が位置するように、マスク５０を配置する。基板５４の背後には、磁石４８が配置されており、マスク５０（チップ２０）に形成された磁性体膜５２を引き寄せるようになっている。

図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は、有機ＥＬ装置の製造に用いられる発光材料の成膜方法を説明する模式断面図である。発光材料は、例えば有機材料であり、低分子の有機材料としてアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ₃）があり、高分子の有機材料としてポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）がある。発光材料の成膜は、蒸着によって行うことができる。例えば、図１４（Ａ）に示すように、マスク５０を介して赤色の発光材料をパターニングしながら成膜し、赤色の発光層６０を形成する。そして、図１４（Ｂ）に示すように、マスク５０をずらして、緑色の発光材料をパターニングしながら成膜し、緑色の発光層６２を形成する。そして、図１４（Ｃ）に示すように、マスク５０を再びずらして、青色の発光材料をパターニングしながら成膜し、青色の発光層６４を形成する。

本実施形態では、スクリーンとなるチップ２０が、支持基板１０に部分的に接着されている。したがって、チップ２０は自由度が高く、反り、撓みが発生し難く、機械的強度が高く、選択蒸着の再現性が高く、生産性が高い。本実施形態のマスク５０では、支持基板１０に複数の開口領域１２が形成され、それぞれの開口領域１２に対応してチップ２０が位置している。複数のチップ２０が１つの有機ＥＬ装置に対応する。すなわち、マスク５０を使用して、大画面の有機ＥＬ装置を高精度に且つ低コストで製造することができる。

図１５は、上述した発光材料の成膜方法を経て製造された有機ＥＬ装置の概略構成を示す模式断面図である。有機ＥＬ装置は、基板５４、電極５６、正孔輸送層５８、発光層６０，６２，６４などを有する。発光層６０，６２，６４上には、電極６６が形成されている。電極６６は、例えば陰極電極である。本実施形態の有機ＥＬ装置は、表示装置（ディスプレイ）として好適であり、発光層６０，６２，６４においてパターンずれが少なく膜厚分布が非常に均一化され、ムラの無い鮮やかな大画面の表示装置となることができ、さらに低コストで提供できる。

（電子機器）
次に上記実施形態のマスクを用いて製造された電子機器について説明する。
図１６（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１６（ａ）において、符号６００は携帯電話本体を示し、符号６０１は上記実施形態のマスクを用いて形成された電気光学装置からなる表示部を示している。図１６（ｂ）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１６（ｂ）において、符号７００は情報処理装置、符号７０１はキーボードなどの入力部、符号７０２は上記実施形態のマスクを用いて形成された電気光学装置からなる表示部、符号７０３は情報処理装置本体を示している。図１６（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１６（ｃ）において、符号８００は時計本体を示し、符号８０１は上記実施形態のマスクを用いて形成された電気光学装置からなる表示部を示している。

図１６に示す電子機器は、大画面で表示でき、鮮やかでムラがなく大きな画像を高品位に表示でき、さらに、低コストで製造することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態ではマスク１，１００，２００を蒸着マスクとして用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、スパッター法又はＣＶＤ法などにおけるマスクとしてマスク１，１００，２００を用いることができる。

本発明の実施形態に係るマスクの一例を示す断面図である。 同上のマスクの平面図である。 本発明の実施形態に係るマスクの変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態のマスクのＲの大きさと耐久性との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るマスクの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の応用例に係るマスクを示す模式斜視図である。 同上のマスクによって形成される画素パターンの配列例を示す図である。 同上のマスクの要部拡大斜視図である。 同上のマスクを用いて形成された蒸着パターンの一例を示す平面図である。 同上のマスクを用いて形成された蒸着パターンの一例を示す平面図である。 同上のマスクを用いて形成された蒸着パターンの一例を示す平面図である。 同上のマスクの製造方法を示す模式断面図である。 本発明の実施形態に係る電気光学装置の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の実施形態に係る発光材料の成膜方法を示す模式断面図である。 同上の製造方法で製造された有機ＥＬ装置を示す模式断面図である。 本発明の実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

符号の説明

１，１００，２００…マスク、１０…支持基板、１２…開口領域、２０…チップ、２０’…シリコンウエハー、２２，１０２，２０２…開口部、１０１，２０１…シリコン基板、Ｒ…丸み

Claims (14)

1. シリコンからなるマスクであって、該シリコンを貫通する開口部における角部位に、０．５μｍ以上であって３μｍ以下となる半径を有する丸みを持たせたことを特徴とするマスク。
2. 前記マスクは、被成膜部材と、該被成膜部材に薄膜をパターニングするときに物質を出射する着物源との間に、配置されるものであり、
   前記開口部は、前記パターニングするときに前記物質が前記マスクを通り抜ける貫通孔をなすものであることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
3. 前記丸みは、前記開口部の断面形状および平面形状に持たせられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマスク。
4. マスクの構成部材とするシリコン基板に対して、該シリコン基板を貫通する開口部を形成する開口部形成工程と、
   前記開口部における角部位について、丸みを形成する丸み形成工程とを有することを特徴とするマスクの製造方法。
5. 前記丸み形成工程は、前記シリコン基板に対して等方性エッチングを施す処理からな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. 前記等方性エッチングは、シリコン結晶を酸化させる第１物質と、該第１物質で酸化した物を該シリコン結晶から除去する第２物質とを含む物を用いて行うことを特徴とする請求項５に記載のマスクの製造方法。
7. 前記等方性エッチングは、硝酸とふっ酸とを含むエッチング液を用いて行うことを特徴とする請求項５に記載のマスクの製造方法。
8. 前記等方性エッチングは、硝酸とふっ酸と酢酸とを含むエッチング液を用いて行うことを特徴とする請求項５に記載のマスクの製造方法。
9. 前記等方性エッチングは、ドライエッチングにより行うことを特徴とする請求項５に記載のマスクの製造方法。
10. 前記ドライエッチングは、ＳＦ_６系ガス、ＣＦ系ガスおよび塩素系ガスのうちのいずれかのガスを用いて行うことを特徴とする請求項９に記載のマスクの製造方法。
11. 前記丸み形成工程は、マスクの製造工程における最終工程として行うことを特徴とする請求項４から１０のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
12. マスクを用いたパターニングの形状精度を重視するときは、該形状精度を重視しないときよりも前記丸みの半径を小さくし、
    マスクの機械的な耐久性を重視するときは、該耐久性を重視しないときよりも前記丸みの半径を大きくすることを特徴とする請求項４から１１のいずれか一項に記載のマスクの製造方法。
13. 電気光学装置の構成層をなす薄膜パターンを形成するときに、請求項１から３のいずれか一項に記載のマスク、又は、請求項４から１１のいずれか一項に記載のマスクの製造方法で製造されたマスク、を用いることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
14. 請求項１から３のいずれか一項に記載のマスク、又は、請求項４から１２のいずれか一項に記載のマスクの製造方法で製造されたマスク、を用いて製造されたことを特徴とする電子機器。

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