JP4609187B2

JP4609187B2 - 多面付けメタルマスクの製造方法

Info

Publication number: JP4609187B2
Application number: JP2005156861A
Authority: JP
Inventors: 宏史土居; 剛広西
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: JP2006331973A

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称す）素子の表示媒体を蒸着、スパッター等で形成するときに使用する多面付けメタルマスクの製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は、自発光型であるため視野角依存性がなく視認性に優れていること、応答速度が速いこと、低消費電力であること、動画表示に適していること、構造が簡単で軽く薄くできることなどの特徴を有しているため、かなり注目されているディスプレイ素子の一つである。

有機ＥＬ素子は、透明基板上に、透明電極と、有機ＥＬ媒体と、金属電極とが順次積層されて構成される。例えば、有機ＥＬ媒体は、有機発光層の単一層、あるいは有機正孔輸送層、有機発光層及び有機電子輸送層の３層構造の媒体、または有機正孔輸送層及び有機発光層２層構造の媒体、さらにこれらの適切な層間に電子或いは正孔の注入層を挿入した積層体の媒体などである。

マトリクス表示タイプの有機ＥＬ表示パネルは、透明電極層を含む行電極と、有機ＥＬ媒体と、行電極に交差する金属電極層を含む列電極とが順次積層されて構成されている。行電極は、各々が帯状に形成されるとともに、所定の間隔をおいて互いに平行となるように配列されており、列電極も同様である。
このように、マトリクス表示タイプの有機ＥＬ表示パネルは、複数の行と列の電極の交点に有機ＥＬ素子からなる発光画素を配置して、画像表示を行っている。

一方、有機ＥＬ表示パネルの製造工程では、透明基板上に透明電極層を形成後、有機ＥＬ媒体が成膜される。有機ＥＬ媒体は、発光画素に対応する１層以上の薄膜ではあるが、通常、メタルマスクを用いた蒸着法により形成される。
これは、有機ＥＬ媒体薄膜を通常用いられるフォトリソグラフィ法にてパターニング処理すると、フォトレジスト中の溶剤の有機ＥＬ媒体薄膜への侵入や、レジストベーク中の高温雰囲気や、レジスト現像液またはエッチング液の有機ＥＬ媒体薄膜への浸入や、ドライエッチング時のプラズマによる有機ＥＬ媒体薄膜へのダメージにより、得られた有機ＥＬ素子特性が劣化するという問題があり、現在はメタルマスクを用いた蒸着法にて有機ＥＬ素子が作製されている。

有機ＥＬ表示パネルを製造する場合、有機ＥＬ表示パネルが小型表示パネルでは、製造効率を高めるために、小型有機ＥＬパネルを多面付けした大型の処理基板を用いてパネルの製造を行い、最後に小切れ分割して、所望の有機ＥＬ表示パネルを作製するという多面付け製造プロセスが採用されている。

有機ＥＬ表示パネルの多面付け製造プロセスでメタルマスクを用いた蒸着法にて有機ＥＬ素子を作製する工程では、図６（ａ）及び（ｂ）に示すような、単位マスク１２０を所望の数だけ面付けした多面取り用メタルマスク２００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この多面取り用メタルマスク２００は、蒸着用の単位メタルマスク１２０を多面取り枠１１１に所定の数（ここでは８個）取り付けたものである。
単位メタルマスク１２０は、メタル枠１２２とマスク領域１２１とで構成されており、マ
スク領域１２１は、蒸着源からの蒸着物質が通過する複数の貫通開口（特に、図示せず）を有している。

単位メタルマスク１２０は、ニッケルやステンレス材をフォトエッチング法でパターニング処理して作製され、多面取り枠１１１に設けられた開口部１１２の縁部にメタル枠１２２部がスポット溶接、テープによる貼り付けなどによって接合される（図７（ａ）及び（ｂ）参照）。
開口部１１２の縁部には、単位メタルマスク１２０と位置合わせするための位置合わせ用マークが、レーザマーキングなどにより付与されている。

上記したように、多面取り用メタルマスク２００は、単位メタルマスク１２０を多面取り枠１１１に所定個数取り付けて作製するため、有機ＥＬ表示パネルの表示画面の大型化、高精細化が要求されてくると、単位メタルマスク１２０の多面取り枠１１１に取り付ける際の合わせ精度では対応しきれないという問題を有している。
また、有機ＥＬ表示パネルの製造工程では、１枚の基板への面付け数を増やして、有機ＥＬ表示パネルの製造コストを低減するために、大型の多面取り用メタルマスクが要求されている。
特開２００１−２３７０７３号公報

本発明は上記問題点及び要求に鑑み考案されたもので、大型の多面付けメタルマスクを作製する際、多面付け枠への単位マスクの取り付け回数を減少させて、個々の単位マスクの位置精度を向上させることができる多面付けメタルマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、本発明では、少なくとも以下の工程を具備することを特徴とする多面付けメタルマスクの製造方法としたものである。
（ａ）単位メタルマスクが複数個配置された多面付けマスクをブロック単位で分割し、外周部に接合領域と、端部に位置合わせ用マークを有する合わせ固定領域と、ムシリ加工線
とを有する分割メタルマスクを得る工程。
（ｂ）前記分割メタルマスクの合わせ固定領域の位置合わせ用マークを使って位置合わせして、合わせ固定領域同士を固定した複合メタルマスクを作製する工程。
（ｃ）複合メタルマスクの接合領域を多面付け枠の支持枠上に接合する工程。
（ｄ）ムシリ加工線にて合わせ固定領域をムシリ取る工程。

本発明の多面付けメタルマスクの製造方法では、最初に多面付けマスクの分割を行って、分割メタルマスクを作成し、この分割メタルマスクを位置合わせして複合メタルマスクを作製し、複合メタルマスクを面付け枠に固定して多面付けメタルマスクを作製している。
そのため、多面付けメタルマスクが大型化しても分割メタルマスクのサイズを従来より使用しているパターニング処理装置で処理できるサイズ内に設定してやれば、既存のメタルマスクのパターニング処理設備がそのまま使用できる。
また、分割メタルマスクを位置合わせして複合メタルマスクを作製して、所定サイズの多面付けメタルマスクを作製しているので、単位メタルマスクの面付け位置精度が確認でき、位置精度に優れた多面付けメタルマスクを得ることができる。
また、複合メタルマスクを面付け枠に固定した後分割メタルマスクの重なり部をムシリ除
去するので、メタルマスクの平坦性を確保できる。

本発明の多面付けメタルマスクの製造方法の実施形態につき説明する。
図１（ａ）は、多面付けメタルマスクの製造方法にて作製した多面付けメタルマスク１００の模式平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。
この事例の多面付けメタルマスク１００では、２個の分割メタルマスク１０Ｒ及び１０Ｌより構成され、単位マスク１１が１２面付けされた分割メタルマスク１０Ｒ及び分割メタルマスク１０Ｌが面付け枠３０の枠２１及び支持枠２２上に固定されたものである。

以下、本発明の多面付けメタルマスクの製造方法について説明する。
最近有機ＥＬ表示パネルを製造する場合、有機ＥＬ表示パネルが小型表示パネルでは、パネルのコストダウン及び製造効率を高めるために、小型有機ＥＬパネルを多面付けした大型の処理基板を用いてパネルの製造を行い、最後に小切れ分割して、所望の有機ＥＬ表示パネルを作製するという多面付け製造プロセスが採用されている。
多面付け製造プロセスに用いられるＥＬ素子作製用の蒸着マスクも大型の多面付けメタルマスクが使用されている。

多面付けメタルマスクは、ニッケルやステンレス材をフォトエッチング法でパターニング処理して作製されるため、多面付けメタルマスクのサイズがパターニング処理装置が処理できるサイズを上回ると、多面付けメタルマスクを分割する必要がある。
本発明者らは、分割した多面付けメタルマスクを作製する際、単位メタルマスクを如何に精度良く面付け枠に面付けするかについて、鋭意検討した結果本発明の多面付けメタルマスクの製造方法を考案するに至った。

まず、単位メタルマスクが複数個配置された多面付けマスクをブロック単位で分割し、単位メタルマスクが所定個数配置された分割メタルマスクに分割する（図２（ａ）及び（ｂ）参照）。
この事例では、単位メタルマスク１１が１２面付けされた分割メタルマスク１０Ｒ及び分割メタルマスク１０Ｌより構成されているが、分割メタルマスク１０Ｒ及び分割メタルマスク１０Ｌのサイズは、上記メタルマスクのパターニング処理設備で取り扱えるサイズで決定される。
また、単位メタルマスク１１の面付け数１２は、あくまでも一例であって、単位メタルマスク１１及び多面付けメタルマスクのサイズによって適宜設定されるものである。

分割メタルマスク１０Ｒ及び分割メタルマスク１０Ｌの端部には、分割メタルマスク０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌとを予めアライメントして固定する合わせ固定領域１４が設けられている。
また、分割メタルマスクの外周部には、面付け枠の支持枠に固定する接合領域１３が設けられている。
合わせ固定領域１４には、位置合わせ用マーク１６が設けれれており、位置合わせ用マーク１６にて分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌとの位置合わせを行うようにしている。

また、接合領域１３と合わせ固定領域１４との間には、ハーフエッチング線もしくはミシン目状の貫通孔からなるムシリ加工線１５が設けられており、接合領域１３を面付け枠の支持枠に固定した後ムシリ加工線１５より分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌとが重なった合わせ固定領域１４をムシリ取るようにしている。

次に、分割メタルマスク１０Ｒ及び分割メタルマスク１０Ｌの端部に設けられた位置合わせ用マーク１６を使って、分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌの位置合わせを行い、合わせ固定領域１４の位置合わせ用マーク１６を除く領域をスポット溶接、超音波溶接等を行い、分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌとを合わせ固定領域１４で固定した複合メタルマスク２０を作製する（図３（ａ）及び（ｂ）参照）。

ここで、分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌの位置合わせは、位置合わせ用マーク１６としてそれぞれアライメント貫通孔を分割メタルマスク作製持に形成して、別途基材上に位置合わせ用マーク１６と同ピッチのガイドピンが形成された合わせ治具を準備し、ガイドピンに分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌの貫通孔を差し込んで位置合わせし、合わせ固定領域１４の位置合わせ用マーク１６を除く領域をスポット溶接、超音波溶接等を行った後ガイドピンが形成された合わせ治具を除去するのが最も効率的で、精度良く位置合わせができる。
分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌの位置合わせを行ってスポット溶接、超音波溶接等で固定する前に、測長機等で単位メタルマスク１１のピッチを確認することにより、より精度の高い複合メタルマスクを得ることができる。

この他の位置合わせ法としては、位置合わせ用マーク１６として分割メタルマスク１０Ｒには位置合わせマーク＋を、分割メタルマスク１０Ｌには貫通孔をそれぞれ分割メタルマスク作製持に形成し、分割メタルマスク１０Ｌの貫通孔より分割メタルマスク１０Ｒの位置合わせマーク＋を覗いて、位置合わせすることもできる。

次に、図４（ａ）及び（ｂ）に示すような、枠３１及び支持枠３２とからなる面付け枠３０を作製する。
面付け枠３０は、アルミニウム基材を、フォトエッチング加工、機械加工、プレス加工等により作製される。

次に、上記分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌとを合わせ固定領域１４で固定した複合メタルマスク２０を面付け枠３０上に位置合わせして載置し、複合メタルマスク２０の接合領域１３を面付け枠３０の支持枠３２に、複合メタルマスク２０のメタル枠１２を面付け枠３０の枠３１にそれぞれスポット溶接、超音波溶接等を行い、面付け枠３０に複合メタルマスク２０を固定する。

さらに、複合メタルマスク２０の合わせ固定領域１４をムシリ加工線１５よりムシリ取って、面付け枠３０上に分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌとが所定位置に形成され、単位メタルマスク１１が２４面付けされた多面付けメタルマスク１００を得る（図１（ａ）及び（ｂ）参照）。
ここで、複合メタルマスク２０の合わせ固定領域１４をムシリ加工線１５よりムシリ取るのは、分割メタルマスク１０Ｒと分割メタルマスク１０Ｌとの合わせ固定領域１４の重なり部を除去するもので、これにより多面付けメタルマスクの平坦性が確保される。
上記の多面付けメタルマスクの製造方法では、分割メタルマスクの分割数が２個の場合について説明したが、これはあくまでも一つの事例であって、分割メタルマスクの分割数は２個以上であればいくつでも構わない。

このように、本発明の多面付けメタルマスクの製造方法では、最初に多面付けマスクの分割を行って、分割メタルマスクを作成し、この分割メタルマスクを位置合わせして複合メタルマスクを作製し、複合メタルマスクを面付け枠に固定して多面付けメタルマスクを作製するため、多面付けメタルマスクが大型化しても分割メタルマスクのサイズを作製するパターニング処理装置で処理できるサイズ内に設定してやれば、既存のメタルマスクのパターニング処理設備がそのまま使用できる。
また、分割メタルマスクを位置合わせして複合メタルマスクを作製して、所定サイズの多面付けメタルマスクを作製しているので、単位メタルマスクの面付け位置精度が確認でき、位置精度に優れた多面付けメタルマスクを得ることができる。
また、複合メタルマスクを面付け枠に固定した後分割メタルマスクの重なり部をムシリ除去するので、メタルマスクの平坦性を確保できる。

（ａ）は、本発明の多面付けメタルマスクの製造方法にて作製した多面付けメタルマスクの一例を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。（ａ）は、分割メタルマスクの一例を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。（ａ）は、複合メタルマスクの一例を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。（ａ）は、面付け枠の一例を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。（ａ）は、複合メタルマスクを面付け枠に固定した状態を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。（ａ）は、多面付けメタルマスクの一例を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。（ａ）は、多面取り枠に単位マスクを取り付けている状態を示す模式平面図である。（ｂ）は、単位マスクの一例を示す模式平面図である。（ｃ）は、（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。

符号の説明

１０Ｌ、１０Ｒ……分割メタルマスク
１１、１２０……単位メタルマスク
１２、１２２……メタル枠
１３……接合領域
１４……合わせ固定領域
１５……ムシリ加工線
１６……位置合わせ用マーク
２０……複合メタルマスク
３０……面付け枠
３１……枠
３２……支持枠
１００……多面付けメタルマスク
１１１……多面取り枠
１１２……開口部
１２１……マスク領域
２００……多面取り用メタルマスク

Claims

少なくとも以下の工程を具備することを特徴とする多面付けメタルマスクの製造方法。（ａ）単位メタルマスクが複数個配置された多面付けマスクをブロック単位で分割し、外周部に接合領域と、端部に位置合わせ用マークを有する合わせ固定領域と、ムシリ加工線とを有する分割メタルマスクを得る工程。
（ｂ）前記分割メタルマスクの合わせ固定領域の位置合わせ用マークを使って位置合わせして、合わせ固定領域同士を固定した複合メタルマスクを作製する工程。
（ｃ）複合メタルマスクの接合領域を多面付け枠の支持枠上に接合する工程。
（ｄ）ムシリ加工線にて合わせ固定領域をムシリ取る工程。