JP2009054512A

JP2009054512A - マスク

Info

Publication number: JP2009054512A
Application number: JP2007222228A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Ikehara; 忠好池原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】マスクと被成膜基板との位置合わせ精度を低下しにくいマスクを提供すること。
【解決手段】板状のマスク基板２に、被成膜基板に形成される薄膜パターンに対応する開口部３と、前記被成膜基板との位置合わせに用いるマスクアライメント部４とが形成され、マスクアライメント部４は、開口端面が前記被成膜基板の成膜面を向き、底面の粗さがマスク基板２の上面粗さと異なる凹部である。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば蒸着などの際に用いられるマスクに関するものである。

近年、有機ＥＬ（Electroluminescence）を用いた発光パネルの開発が盛んに行われている。このような発光パネル、すなわち有機ＥＬ装置では、例えば低分子系材料をＲＧＢ毎に分けて蒸着する際に、蒸着マスクが用いられている。
蒸着マスクと被成膜基板とのそれぞれには、互いの位置合わせを行うためのアライメントマークが形成されている。そして、マスクと被成膜基板との位置合わせは、例えば、マスクと被成膜基板とを重ね合わせた状態で、重ね合わせ方向の上方からマスク及び被成膜基板に向けて照明光を照射し、撮像手段により各アライメントマークを検出ながらマスクと被成膜基板とを相対的に移動させることにより行われる（例えば、特許文献１参照）。アライメントマークは、例えばマスクに形成された貫通孔により構成されている。
特開平１１−１５８６０５号公報

しかしながら、上記従来のマスクにおいても、以下の課題が残されている。すなわち、上記従来のマスクでは、蒸着時にアライメントマークの貫通孔を介して被成膜基板に蒸着物が堆積する。そのため、蒸着物が堆積した被成膜基板に対してさらに蒸着マスクを用いて蒸着物を堆積させる際、アライメントマークを介して堆積した蒸着物によりアライメントマークの検出が困難となることがある。これにより、マスクと被成膜基板との位置合わせ精度が低下するという問題がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、マスクと被成膜基板との位置合わせ精度を低下しにくいマスクを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかるマスクは、板状のマスク基板に、被成膜基板に形成される薄膜パターンに対応する開口部と、前記被成膜基板との位置合わせに用いるアライメント部とが形成され、該アライメント部は、開口端面が前記被成膜基板の成膜面を向き、底面の粗さが前記マスク基板の前記被成膜基板との対向面における少なくとも前記アライメント部の周辺領域の表面粗さと異なる凹部であることを特徴とする。

この発明では、アライメント部を凹部とすることによってマスクを介して薄膜形成材料が被成膜基板に堆積することを防止するため、マスクと被成膜基板との位置合わせ精度が低下しにくくなる。
すなわち、マスクを用いた成膜時において、マスクに向かう薄膜形成材料は、開口部を介して被成膜面に堆積して薄膜パターンとなる。しかし、薄膜形成材料は、マスク基板においてアライメント部の形成領域と対応する領域に堆積するため、アライメント部を介して被成膜基板に堆積しない。このため、アライメント部を用いた被成膜基板とマスクとの位置合わせ精度が低下しない。
また、底面の粗さをマスク基板の表面粗さと異ならせることにより、位置合わせ時においてマスク基板に対するアライメント部のコントラストが得られ、マスク基板におけるアライメント部の位置を検出できる。なお、アライメント部の底面がマスク基板の表面よりも粗い場合、アライメント部はマスク基板よりも暗く検出される。一方、アライメント部の底面がマスク基板の表面よりも平坦な場合、アライメント部はマスク基板よりも明るく検出される。

また、本発明にかかるマスクは、前記マスク基板において少なくとも前記アライメント部の周辺領域における前記被成膜基板との対向面の表面粗さが、前記凹部の底面の粗さと、前記被成膜基板に形成されて位置合わせに用いる他のアライメント部における表面粗さとの間であることが好ましい。
この発明では、マスク基板の表面粗さをアライメント部の底面の粗さと他のアライメント部の表面粗さとの間の値とすることで、２つのアライメント部をより検出しやすくなる。すなわち、上述のように、例えばアライメント部の底面がマスク基板の表面よりも粗い場合、アライメント部はマスク基板よりも暗く検出される。このとき、他のアライメント部の表面がマスク基板の表面よりも平坦なため、他のアライメント部はマスク基板よりも明るく検出される。このように、２つのアライメント部のうち一方がマスク基板よりも明るく検出され、他方がマスク基板よりも暗く検出されることで、２つのアライメント部のコントラストが向上する。したがって、マスクと被成膜基板との位置合わせ精度がより向上する。

また、本発明にかかるマスクは、前記マスク基板が、互いに接合された下基板及び上基板を有し、前記開口部が、前記下基板に形成された第１開口部と、前記上基板に形成されて前記第１開口部に連通する第２開口部とにより形成されていることが好ましい。
この発明では、下基板及び上基板を接合することによりアライメント部の形成がより容易になる。

また、本発明にかかるマスクは、前記アライメント部が、前記上基板に形成された貫通孔の開口端面を前記下基板が覆うことにより形成されていることが好ましい。
この発明では、上基板を下基板と比較して十分に薄くすることができるなど、上基板の設計の自由度が向上する。

また、本発明にかかるマスクは、前記下基板の表面粗さと前記上基板の表面粗さとが、異なることが好ましい。
この発明では、アライメント部の底面が下基板の表面となることから、上基板及び下基板それぞれの表面粗さを異ならせることでアライメント部の底面の粗さを上基板の表面の粗さと異ならせることができる。したがって、アライメント部の形成が容易になる。

また、本発明にかかるマスクは、前記上基板と前記した基板とが異なる材料で形成されていることが好ましい。
この発明では、上基板と下基板とのそれぞれの表面粗さを異ならせるための処理を別途施す必要がなくなるため、アライメント部の形成がより容易になる。

また、本発明にかかるマスクは、前記下基板が、磁性材料で形成されていることが好ましい。
この発明では、マスクと被成膜基板との位置合わせを行った後に被成膜基板を介してマスクを磁力により吸引することで、マスク及び被成膜基板を容易に保持できる。これにより、マスクと被成膜基板との位置ズレを抑制できる。

また、本発明にかかるマスクは、前記下基板が、前記上基板よりも厚いことが好ましい。
この発明では、マスク基板の剛性を高め、マスクの機械的強度を増大させることができる。

また、本発明にかかるマスクは、前記第１開口部が、前記第２開口部よりも大きいことが好ましい。
この発明では、薄膜形成材料がマスクに対して斜め方向から飛来しても、開口部の壁部により阻害されることを防止する。これにより、堆積した薄膜パターンの垂直性を高めることができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明におけるマスクの第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１はマスクを示す平面図、図２は図１の概略断面図である。

マスク１は、例えば有機ＥＬ装置を構成する画素パターンを形成する際に用いられるマスクであって、図１及び図２に示すように、平面視ほぼ矩形の板状のマスク基板２を基体として形成されている。
マスク基板２は、例えば金属材料で形成されており、開口部３とマスクアライメント部（アライメント部）４とが形成されている。また、マスク基板２の厚さは、例えば４０μｍ以上１ｍｍ以下となっている。

開口部３は、マスク基板２に形成された貫通孔であって、後述する被成膜基板１０における薄膜パターンに対応する形状を有している。また、開口部３は、マスク基板２にエッチング処理を施すことにより形成されている。
マスクアライメント部４は、マスク基板２に形成された凹部であって、マスク１と被成膜基板１０との位置合わせに用いられる。このマスクアライメント部４の開口端面は、マスク１を用いた蒸着を行う際に被成膜基板１０を向く上面に形成されている。そして、マスクアライメント部４は、マスク基板２の対向する２つの角部それぞれに形成されており、平面視において円形となっている。また、マスクアライメント部４は、マスク基板２にエッチング処理を施すことにより形成されている。

そして、マスク基板２の上面における表面粗さは、マスクアライメント部４の底面の粗さよりも小さくなっている。すなわち、マスク基板２の上面は、マスクアライメント部４の底面よりも平坦になっている。
また、マスク基板２の上面には、磁性体膜（図示略）がスパッタ法などにより成膜されている。

次に、以上のような構成のマスク１の製造方法について図３を参照しながら説明する。
まず、マスク基板２の上下両面にフォトリソグラフィ技術などを用いてレジスト層５、６を形成する（図３（ａ））。ここで、レジスト層５は、マスク基板２の上面を被覆しており、開口部３及びマスクアライメント部４の形成領域に開口５ａが形成されている。また、レジスト層６は、マスク基板２の下面を被覆しており、開口部３の形成領域に開口６ａが形成されている。

そして、レジスト層５、６をマスクとしてマスク基板２にウェットエッチング処理を施す（図３（ｂ））。ここでは、酸系のエッチャントを用いる。このとき、開口部３が形成される領域では、マスク基板２の上下両面にレジスト層５、６の開口５ａ、６ａが形成されていることから、マスク基板２の上下両面からエッチングが進行する。これにより、マスク基板２に開口部３が形成される。また、マスクアライメント部４が形成される領域では、マスク基板２の上面にのみレジスト層５の開口５ａが形成されており、マスク基板２の下面がレジスト層６で被覆されている。そのため、マスク基板２の上面からエッチングが進行する。これにより、マスク基板２がハーフエッチングされ、マスクアライメント部４が形成される。また、ウェットエッチング処理により、マスクアライメント部４の底面が、マスク基板２の上面よりも粗くなる。

次に、以上のような構成のマスク１を用いて薄膜パターンが形成される被成膜基板について、図４を参照しながら説明する。ここで、図４は被成膜基板を示す平面図である。
被成膜基板１０は、平面視でほぼ矩形であってガラスなどの透光性材料を主体として形成されており、例えば有機ＥＬ装置をする透明基板である。そして、被成膜基板１０の表面において互いに対向する２つの角部それぞれには、マスク１との位置合わせを行うための基板アライメント部（他のアライメント部）１１Ａ、１１Ｂが形成されている。

基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂは、被成膜基板１０に形成された凸部であり、被成膜基板１０の表面をパターニングすることにより形成されている。そして、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれは、被成膜基板１０の対向する２つの角部それぞれに形成されている。また、基板アライメント部１１Ａは平面視において十字型となっており、基板アライメント部１１Ｂは平面視において円形となっている。
そして、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれの表面粗さは、マスク基板２の上面における表面粗さよりも小さくなっている。すなわち、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれの表面は、マスク基板２の上面よりも平坦になっている。したがって、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面、マスク基板２の上面及びマスクアライメント部４の底面のうちでは、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面が最も平坦であり、マスクアライメント部４の底面が最も粗くなっている。

次に、マスク１を用いて被成膜基板１０に薄膜パターンを形成する成膜装置２０について、図５を参照しながら説明する。
成膜装置２０は、図５に示すように、チャンバ２１と、フレーム２２と、蒸着源２３と、永久磁石２４と、撮像手段２５と、照明手段２６と、移動機構２７と、これらを制御する制御手段２８とを備えている。
フレーム２２は、マスク１の外周縁を保持する構成となっている。また、蒸着源２３は、被成膜基板１０に堆積させる成膜材料で形成されている。そして、永久磁石２４は、マスク基板２の上面に成膜された磁性体膜との間で発生する引力によりマスク１及び被成膜基板１０を保持する構成となっている。

撮像手段２５は、マスクアライメント部４及び基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれを撮像する構成となっている。また、撮像手段２５は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）で構成されており、マスク１の２つの角部に形成されたマスクアライメント部４と被成膜基板１０の２つの角部に形成された基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂとのそれぞれを撮像するように２箇所に設けられている。
照明手段２６は、マスク１及び被成膜基板１０に対して重ね合わせ方向の上方から照明光を照射する落射照明系を構成となっている。なお、被成膜基板１０が透光性材料で形成されていることから、被成膜基板１０に向けて照射された照明光は、被成膜基板１０を透過してマスク１にも照射される。
移動機構２７は、マスク１を被成膜基板１０に対して移動させる構成となっている。
制御手段２８は、撮像手段２５による撮像結果からマスクアライメント部４及び基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれを検出し、移動機構２７によるマスク１及び被成膜基板１０の位置合わせを行う構成となっている。

このような構成の成膜装置２０では、マスク１と被成膜基板１０とを間隙をあけて重ね合わせた状態で、撮像手段２５がマスクアライメント部４及び基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれを検出する。このとき、上述したように、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面、マスク基板２の上面及びマスクアライメント部４の底面のうちでは、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面が最も平坦であり、マスクアライメント部４の底面が最も粗くなっている。そのため、撮像手段２５で取得した画像では、図６に示すように、マスクアライメント部４がマスク基板２よりも暗く表示されると共に、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂがマスク基板２よりも明るく表示される。

制御手段２８は、撮像手段２５で取得した画像からマスクアライメント部４及び基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれを検出し、マスクアライメント部４及び基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれが所定の位置関係となるように移動機構２７を制御する。このとき、マスクアライメント部４がマスク基板２よりも暗く表示されると共に基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂがマスク基板２よりも明るく表示されるため、マスクアライメント部４と基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂとの間のコントラストが向上する。したがって、制御手段２８は、マスクアライメント部４及び基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれを精度よく検出できる。

移動機構２７は、マスク１を被成膜基板１０に対して移動させる。以上のようにして、マスク１と被成膜基板１０との位置合わせを行う。この後、永久磁石２４は、マスク１に成膜された磁性体膜を吸着することにより、マスク１及び被成膜基板１０を保持する。この状態で、成膜装置２０は、蒸着源２３から開口部３を介して薄膜形成材料を被成膜基板１０に堆積させ、薄膜パターンを形成する。このとき、マスクアライメント部４が凹部により形成されているため、蒸着源２３から発生した薄膜形成材料が開口部３以外の領域に堆積しない。

以上のように、本実施形態におけるマスク１によれば、マスクアライメント部４を凹部として蒸着時に蒸着物が被成膜基板１０の縁部に堆積することを防止するため、マスク１と被成膜基板１０との位置合わせ精度を低下させることなくマスク１を用いた蒸着を複数回行える。
また、マスク基板２の上面に対してマスクアライメント部４の底面を粗くすると共に基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面を平坦にすることで、撮像手段２５により取得した画像においてマスクアライメント部４と基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂとのコントラストが向上する。したがって、制御手段２８によるマスクアライメント部４及び基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂそれぞれの検出精度が向上するため、マスク１と被成膜基板１０とが精度よく位置合わせされる。

［第２の実施形態］
以下、本発明におけるマスクの第２の実施形態を、図面に基づいて説明する。本実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図７はマスクの概略断面図である。

本実施形態におけるマスク５０は、図７に示すように、マスク基板５１が平面視ほぼ矩形の板状の下基板５２と下基板５２に接合された上基板５３とを備えている。
下基板５２は、例えばＳＵＳ４３０などの磁性を有する金属材料で形成されており、第１開口部５４が形成されている。また、下基板５２の厚さは、例えば１ｍｍとなっている。

第１開口部５４は、下基板５２に形成された貫通孔であって、その開口端面が被成膜基板１０における薄膜パターンに対応する形状を有している。また、第１開口部５４は、下基板５２にエッチング処理を施すことにより形成されている。また、下基板５２において上基板５３に向く上面の全面には、エッチング処理が施されており、上基板５３において下基板５２から離間する上面よりも表面粗さが大きくなっている。

上基板５３は、例えばＳＵＳ３０４などの金属材料で形成されており、第２開口部５５とアライメント孔（貫通孔）５６とが形成されている。また、上基板５３の厚さは、例えば０．１ｍｍであって下基板５２より薄くなっている。そして、上基板５３の上面は、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面よりも粗い。

第２開口部５５は、上基板５３に形成された貫通孔であって、その開口端面が被成膜基板における薄膜パターンと対応する形状を有している。これら第１及び第２開口部５４、５５により、開口部５７が形成される。ここで、第１開口部５４は、第２開口部５５よりも大きく形成されている。
アライメント孔５６は、上基板５３に形成された貫通孔であって、上基板５３の対向する２つの角部にそれぞれ形成されており、平面視において円形となっている。そして、アライメント孔５６は、下基板５２側の開口端面が下基板５２により覆われている。このアライメント孔５６とこれを塞ぐ下基板５２とによりマスクアライメント部５８が形成される。したがって、マスクアライメント部５８は、開口端面が上基板５３の上面に形成されており、底面において下基板５２が露出している。
以上より、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面、上基板５３の上面及びマスクアライメント部５８の底面のうちでは、基板アライメント部１１Ａ、１１Ｂの表面が最も平坦であり、マスクアライメント部５８の底面が最も粗くなっている。

以上のような構成のマスク５０においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、下基板５２及び上基板５３を接合した構成とすることで、上基板５３の設計の自由度が向上する。
また、下基板５２と上基板５３とのそれぞれの表面粗さを異ならせることで、マスクアライメント部５８の形成が容易になる。
そして、下基板５２を磁性材料で形成することで、永久磁石２４を用いてマスク５０及び被成膜基板１０を保持固定する際、マスク５０に別途磁性体膜を形成する必要がなくなり、マスク５０の製造工程の簡略化が図れる。
さらに、下基板５２を上基板５３よりも厚くすることで、マスク５０の機械的強度が増大する。
また、第１開口部５４を第２開口部５５よりも大きくすることで、蒸着時に被成膜基板１０に向けて斜め方向から飛来する薄膜形成材料が下基板５２により阻害されることを防止し、被成膜基板１０に成膜される薄膜パターンの垂直性が向上する。

なお、本発明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る。
例えば、マスク基板は、少なくともマスクアライメント部の近傍における表面粗さがマスクアライメント部の底面の粗さと異なっていればよい。
また、マスクアライメント部の底面をマスク基板の表面よりも粗くすると共に基板アライメント部の表面をマスク基板の表面よりも平坦にしているが、マスクアライメント部の底面をマスク基板の表面よりも平坦にすると共に基板アライメント部の表面をマスク基板の表面よりも粗くしてもよい。このようにしても、各アライメント部の検出時において、マスクアライメント部がマスク基板よりも明るく表示されると共に基板アライメント部がマスク基板よりも暗く表示されるため、各アライメント部のコントラストが向上し、検出精度が向上する。
そして、各アライメント部の検出精度が維持できれば、マスクアライメント部の底面と基板アライメント部の表面とを共にマスク基板の表面よりも粗くしても、平坦にしてもよい。

また、第２の実施形態において、マスクアライメント部は、上基板に形成されたアライメント孔の開口端面を下基板で覆うことにより形成されているが、マスクアライメント部の底面の粗さが上基板の表面粗さと異なっていれば、上基板に形成された凹部により形成されてもよく、上基板に形成された貫通孔とした基板に形成された凹部とにより形成されてもよい。
そして、上基板及び下基板を異なる材料により形成することで各基板の表面粗さを異ならせているが、一方の基板に粗面処理や平面処理を施すことにより各基板の表面粗さを異ならせてもよい。
さらに、下基板を上基板よりも厚くしているが、下基板の厚さが上基板の厚さ以下であってもよい。

また、マスクは、フレーム上の支持基板上に薄膜パターンに対応する開口部が形成された板状のマスクチップを複数固定した構成であってもよい。
そして、マスクは、被成膜基板への蒸着に用いられているが、スパッタやＣＶＤ法（化学的気相成長法）など、他の薄膜パターンの成膜時に用いられてもよい。

本発明の第１の実施形態におけるマスクを示す平面図である。図１の概略断面図である。マスクの製造工程を示す工程図である。被成膜基板を示す平面図である。マスクを用いた薄膜形成装置を示す構成図である。各アライメント部の検出状態を示す説明図である。第２の実施形態におけるマスクを示す概略断面図である。

符号の説明

１，５０マスク、２，５１マスク基板、３，５７開口部、４，５８マスクアライメント部（アライメント部）、１０被成膜基板、１１Ａ，１１Ｂ基板アライメント部（他のアライメント部）、５２下基板、５３上基板、５４第１開口部、５５第２開口部、５６アライメント孔（貫通孔）

Claims

板状のマスク基板に、被成膜基板に形成される薄膜パターンに対応する開口部と、前記被成膜基板との位置合わせに用いるアライメント部とが形成され、
該アライメント部は、開口端面が前記被成膜基板の成膜面を向き、底面の粗さが前記マスク基板の前記被成膜基板との対向面における少なくとも前記アライメント部の周辺領域の表面粗さと異なる凹部であることを特徴とするマスク。
前記マスク基板において少なくとも前記アライメント部の周辺領域における前記被成膜基板との対向面の表面粗さが、前記凹部の底面の粗さと、前記被成膜基板に形成されて位置合わせに用いる他のアライメント部における表面粗さとの間であることを特徴とする請求項１に記載のマスク。
前記マスク基板が、互いに接合された下基板及び上基板を有し、
前記開口部が、前記下基板に形成された第１開口部と、前記上基板に形成されて前記第１開口部に連通する第２開口部とにより形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマスク。
前記アライメント部が、前記上基板に形成された貫通孔の開口端面を前記下基板が覆うことにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマスク。
前記下基板の表面粗さと前記上基板の表面粗さとが、異なることを特徴とする請求項４に記載のマスク。
前記上基板と前記した基板とが異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のマスク。
前記下基板が、磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載のマスク。
前記下基板が、前記上基板よりも厚いことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載のマスク。
前記第１開口部が、前記第２開口部よりも大きいことを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載のマスク。