DE602004001054T2

DE602004001054T2 - Präzisionsbeschichtungsmaske und Verfahren zur Herstellung der Maske, Elektrolumineszenzanzeige und Verfahren zur Herstellung der Anzeige und Elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE602004001054T2
Application number: DE602004001054T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Yotsuya; Takayuki Kuwahara
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: KR20040067929A; EP1441572A1; EP1441572B1; TW200415245A; JP4222035B2; CN100364140C; JP2004225071A; CN1518399A; DE602004001054D1; US7033665B2; KR100645606B1; TWI267561B; US20040214449A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Präzisionsmaske zum Beschichten, die hauptsächlich zur Bildung einer Lochtransportschicht, einer Emissionsschicht und dgl. einer organischen Elektrolumineszenz- (electroluminescence – EL) Anzeige verwendet wird und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Eine herkömmliche Beschichtungsmaske kann durch Nassätzen eines Einkristall-Siliciumwafers mit Oberflächenorientierung (100) mittels Kaliumhydroxid oder dgl. gebildet werden, um die Dicke der Mitte des Wafers zu verringern, und dann durch Trockenätzen des Wafers, um eine Beschichtungsöffnung entsprechend jedem Bildpunkt der organischen EL-Anzeige auszubilden (siehe z. B. die JP 2001-185350 A). Die Beschichtungsmaske entspricht der Präzisionsmaske zum Beschichten gemäß der Erfindung.
Eine herkömmliche Aufdampfmaske kann durch Nassätzen eines Einkristall-Siliciumwafers mit Oberflächenorientierung (100) mittels Kaliumhydroxid oder dgl. gebildet werden, um die Dicke eines Teils des Wafers zu verringern, und weiteres Nassätzen des Wafers mittels Kaliumhydroxid oder dgl., um ein aufgedampftes Muster (eine Öffnung) zu bilden (siehe z. B. die JP 4-236758 A). Die Aufdampfmaske entspricht der Präzisionsmaske zum Beschichten gemäß der Erfindung.
Eine herkömmliche Präzisionsmaske zum Beschichten mit einem Einkristali-Siliciumwafer, die für eine organische EL-Anzeige verwendet wird, kann eine Mehrzahl länglicher Öffnungen haben, die einige Dutzend Mikrometer breit und ausgerichtet wie in 9 dargestellt sind. Die Öffnungen ermöglichen es, gleichzeitig Bildpunkte auszubilden, die in Längsrichtung angeordnet sind und jeweils entweder rotes, grünes oder blaues Licht emittieren.
Die herkömmliche Beschichtungsmaske mit einer Öffnung zum Beschichten entsprechend jedem Bildpunkt der organischen EL-Anzeige (siehe z. B, die JP 2001-185350 A) ist mit folgendem Problem behaftet. Es ist erforderlich, die Maske zum Beschichten auf ein Glassubstrat auszurichten, auf das eine Emissionsschicht mit einer Toleranz von ± fünf (5) Mikrometern (μm) sowohl längs- als auch kreuzweise in einem Vakuum-Aufdampfraum aufgedampft wird. Dies beeinträchtigt die Produktivität.
Die herkömmliche Maske zum Aufdampfen, die durch Nassätzen eines Einkristall-Siliciumwafers mit Oberflächenorientierung (100) zur Bildung einer Öffnung gebildet wird (siehe z. B. die JP 4-236758 A), ist mit dem folgenden Problem behaftet. Wenn eine Mehrzahl länglicher Öffnungen, die einige Dutzend Mikrometer breit sind, wie in 9 dargestellt ist, ausgerichtet sind, ist ein Teil des Siliciumwafers, der sich zwischen zwei Öffnungen befindet, zu schwach zum Tragen. Ein bedampfter Wafer ist deshalb nicht genau strukturiert (gemustert).
Die US 2002/01 11035 A1 offenbart eine Maske, die zur Ausbildung eines Dünnschichtmusters eines organischen Elektrolumineszenzelements mit hochpräzisen Bildpunkten verwendet wird. Die Maske wird durch Nassätzen eines (100) Siliciumwafers auf kristallorientierungsabhängige anisotrope Weise so hergestellt, dass Durchgangslöcher mit (111) orientierten Wänden gebildet werden, die als Öffnungen entsprechend eines auszubildenden Dünnschichtmusters dienen. Bei diesem Stand der Technik finden sich die gleichen Probleme wie oben erörtert.
In Anbetracht dieser Probleme zielt die Erfindung darauf ab, eine Präzisionsmaske zum Beschichten (im Folgenden einfach als "Beschichtungsmaske" bezeichnet) bereitzustellen, die sich beim Aufdampfen einer Emissionsschicht und dgl. einer organischen EL-Anzeige leicht auf ein Glassubstrat ausrichten lässt und stark genug ist, ein genaues aufgedampftes Muster zu bilden. Die Erfindung ist außerdem auf die Bereitstellung eines Verfahrens zur einfachen und genauen Herstellung einer solchen Beschichtungsmaske gerichtet.
Diese Aufgabe wird durch eine Präzisions-Beschichtungsmaske gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 7 und deren bevorzugte Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen gelöst.
Gemäß der Erfindung dient die zweite Strebe, die die zweiten Öffnungen definiert, als Verstärkung für die erste Strebe, die die ersten Öffnungen definiert. Die ersten Öffnungen sind einige Dutzend Mikrometer breit und einige Zentimeter lang, wodurch sie eine längliche Form haben. Da die zweite Strebe mit der ersten Strebe verbunden ist und als Verstärkung dient, wird die erste Strebe nicht gebogen. Als Ergebnis kann ein genau aufgedampftes Muster bereitgestellt werden. Da außerdem die ersten Öffnungen eine längliche Form haben, kann die Beschichtungsmaske auf einfache Weise auf das Glassubstrat ausgerichtet werden, wenn die Emissionsschicht usw. aufgedampft wird, was nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Da vorzugsweise die erste Strebe und die zweite Strebe so ausgebildet sind, dass sie mit dem Maskensubstrat verbunden werden, stellt die Beschichtungsmaske gemäß der Erfindung eine hohe Genauigkeit und Steifigkeit bereit.
Durch das Maskensubstrat, das vorzugsweise aus Einkristall-Silicium besteht, stellt die Beschichtungsmaske gemäß der Erfindung eine hohe Genauigkeit und Steifigkeit bereit. Ferner lässt sich die Beschichtungsmaske durch Nassätzen auf einfache Weise herstellen.
Da mindestens eine der Seitenflächen der ersten und zweite Strebe vorzugsweise eine Oberflächenorientierung (111) hat, lässt sich die Beschichtungsmaske gemäß der Erfindung durch anisotropes Ätzen des Maskensubstrats, das aus Einkristall-Silicium besteht, mittels Kaliumhydroxid oder dgl. beim Ausbilden der ersten und zweiten Öffnungen auf einfache Weise herstellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dient die zweite Strebe, die die zweiten Öffnungen des Maskensubstrats definiert, als Verstärkung der ersten Strebe, die die ersten Öffnungen des Maskensubstrats definiert. Da die zweite Strebe mit der ersten Strebe verbunden ist und als Verstärkung dient, wird die erste Strebe nicht gebogen. Als Ergebnis kann ein genau aufgedampftes Muster bereitgestellt werden. Da sowohl die Seitenflächen der ersten Strebe als auch der zweiten Strebe eine Oberflächenorientierung (111) haben, lässt sich die Beschichtungsmaske durch Nassätzen eines Siliciumwafers mittels Kaliumhydroxid oder dgl. beim Ausbilden der ersten und zweiten Öffnungen auf einfache Weise herstellen.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt eine Beschichtungsmaske bereit, die durch die Verwendung eines Einkristall-Siliciumwafers mit niedriger Sauerstoffkonzentration eine höhere Genauigkeit bereitstellt, wodurch die Entwicklung von Kristallfehlern vermieden wird, wenn das Maskensubstrat bei der Herstellung der Beschichtungsmaske eine hohe Temperatur erreicht.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Ätzschutzfilm sowohl auf der Oberfläche (Vorderseite) als auch auf der Rückseite eines Einkristall-Siliciumwafers ausgebildet. Der Einkristall-Siliciumwafer wird dann mittels Fotolithographie oder dgl. strukturiert und Teile, die strukturiert sind, die die Öffnungen werden sollen, werden durch anisotropes Ätzen entfernt. Durch das diese Schritte enthaltende Verfahren kann eine Beschichtungsmaske, die ein genaues aufgedampftes Muster bilden kann, auf einfache und genaue Weise hergestellt werden.
Wenn die Temperatur des Maskensubstrats zwischen 500 und 800°C liegt, ist dieser Temperaturbereich vorzugsweise rasch zu durchlaufen, in dem sich ein Kristallfehler am wahrscheinlichsten entwickelt, indem das Maskensubstrat mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von mindestens 3°C/min abgekühlt wird. Somit stellt die Beschichtungsmaske gemäß der Erfindung eine höhere Genauigkeit bereit.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist eine schematische Darstellung einer Beschichtungsmaske gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht eines Elektrodenteils einer organischen EL-Anzeige.
3 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungsmaske gemäß der Erfindung darstellt.
4 ist ein Graph der Temperaturänderungen durch die in 3A dargestellte thermische Oxidation.
5 ist eine Zeichnung eines Musters auf der Oberfläche des Maskensubstrats.
6 ist eine Zeichnung eines Musters auf der Rückseite des Maskensubstrats.
7 ist eine Vergleichstabelle der Elektrodenkonfigurationen für eine organische EL-Anzeige.
8 ist eine Zeichnung der räumlichen Beziehung zwischen dem Glassubstrat und der Beschichtungsmaske bei Anwendung des Aufdampfens.
9 ist eine Zeichnung einer herkömmlichen Beschichtungsmaske.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Darstellung einer Beschichtungsmaske gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Maske ist entlang der Linie A-A in 1 geschnitten, und in diesem Diagramm nicht dargestellte Abschnitte sind mit dem gleichen Muster ausgebildet. Ein Maskensubstrat 1 wird bereitgestellt, indem ein Einkristall-Siliciumwafer rechteckig zugeschnitten wird. Zur Rückseite des Maskensubstrats 1 weisend ist eine erste Strebe 3 bereitgestellt. In diesem Diagramm enthält die erste Strebe 3 eine Mehrzahl Streben, die in gegebenen Abständen parallel zueinander angeordnet sind. Die Abstände bilden eine Mehrzahl erster Öffnungen 2. Zur Oberseite (Frontseite) des Maskensubstrats 1 weisend ist eine zweite Strebe 5 bereitgestellt. In diesem Diagramm enthält die zweite Strebe 5 eine Mehrzahl Streben, die eine Mehrzahl zweiter Öffnungen 4 bilden. Die erste Strebe 3 und die zweite Strebe 5 sind zur Verbindung mit dem Maskensubstrat 1 ausgebildet, das aus Einkristall-Silicium besteht. Ein Verfahren zu ihrer Herstellung wird nachstehend in Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform beschrieben. An einem Punkt, in dem sich die erste Strebe 3 und die zweite Strebe 5 schneiden, ist die obere Oberfläche der ersten Strebe 3 mit der unteren Oberfläche der zweiten Strebe 5 verbunden. Beim Aufdampfen eines organischen EL-Materials kommt die erste Strebe 3 mit dem aufgedampften Material in Kontakt.
1 stellt die Beschichtungsmaske schematisch dar. Im Allgemeinen beträgt die Breite "d" der ersten Öffnungen 2 zwischen einigen Mikrometern bis zu mehreren Dutzend Mikrometern. Die erste Strebe 3 ist etwa doppelt so breit wie die ersten Öffnungen 2. Die Länge der ersten Öffnungen 2 beträgt im Allgemeinen zwischen einigen Zentimetern bis zu mehreren Dutzend Zentimetern. Die ersten Öffnungen 2 haben also eine langgestreckte Form.
Die Beschichtungsmaske gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform wird durch Schneiden des Maskensubstrats 1 aus einem Einkristall-Siliciumwafer der Oberflächenorientierung (110) gebildet. Die Seitenflächen der ersten Strebe 3 sind senkrecht (111) zur Oberflächenorientierung (170) des Maskensubstrats. Die Seitenflächen der zweiten Strebe 5 schneiden die Seitenflächen der ersten Strebe 3 und sind ebenfalls senkrecht (111) zur Oberflächenorientierung des Maskensubstrats. Die Seitenflächen der Streben weisen weder zur Oberfläche noch zur Rückseite des Maskensubstrats 1 für die Seitenflächen der Streben 5. Die Beschichtungsmaske wird beispielsweise durch Schneiden eines Einkristall-Siliciumwafers der Oberflächenorientierung (110) zu einem Rechteck bereitgestellt, das das Maskensubstrat 1 sein soll. Die ersten Öffnungen 2 und die zweiten Öffnungen 4 werden auf einfache Weise durch anisotropes Ätzen mit Kaliumhydroxid oder dgl. gebildet. Ein Verfahren zum Herstellen der Beschichtungsmaske gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand einer zweiten Ausführungsform ausführlicher beschrieben.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Seitenflächen der ersten Strebe 3 und der zweiten Strebe 5 bei der ersten Ausführungsform zwar senkrecht zur Oberfläche des Maskensubstrats 1 sind, es jedoch nicht immer erforderlich ist, die Seitenflächen der Streben senkrecht zur Oberfläche des Maskensubstrats auszuführen. Wenn die erste Strebe 3 z. B. mit einem trapezförmigen Querschnitt ausgebildet ist, haben die ersten Öffnungen 2 einen umgekehrten trapezförmigen Querschnit. Dadurch kann Material in einem weiten Winkel aufgedampft werden.
Außerdem kann die erste Strebe 3 aus einem anderen Material als die zweite Strebe 5 bestehen.
2 ist eine Schnittansicht eines Elektrodenteils einer organischen EL-Anzeige, die ein Beispiel für eine mit der Beschichtungsmaske gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellte EL-Anzeige ist. Die Skizze zeigt, dass am Boden ein Glassubstrat 6 vorgesehen ist. Auf diesem Substrat werden eine TFT-Verdrahtungsschicht 7, ein einebnender Isolierfilm 8 und eine ITO-Schicht 9 in dieser Reihenfolge aufgebracht. ITO bedeutet "indium thin oxide" (Indiumdünnoxid) und dient als Anode, um einen elektrischen Strom an Bildpunkte anzulegen. Danach wird eine Siliciumoxidschicht 10 auf einem kein Licht emittierenden Teil um jeden Bildpunkt aufgebracht. Anschließend werden eine Lochtransportschicht 11, eine Emissionsschicht 12 und eine Elektroneninjektionsschicht 13, die in ihrer Gesamtheit eine EL-Schicht bilden und aus einem organischen EL-Material bestehen, z. B. durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht. Darüber werden eine ITO-Schicht 14, die als Katode dient, und ein transparenter Dichtfilm 15 aufgebracht. Die in 1 dargestellte Beschichtungsmaske dient hauptsächlich als Maske zum Aufdampfen der Lochtransportschicht 1i, der Emissionsschicht 12 und der Elektroneninjektionsschicht 13. Außerdem kann die Maske als Maske beim Sputtern verwendet werden, wenn die ITO-Schicht 9 durch Sputtern gebildet wird. Die EL-Schicht kann ggf. eine Lochinjektionsschicht und dgl. sowie die Lochtransportschicht 11, die Emissionsschicht 12 und die Elektroneninjektionsschicht 13 enthalten.
Die Beschichtungsmaske (das Maskensubstrat 1) gemäß der ersten Ausführungsform enthält die zweite Strebe 5, die mit der ersten Strebe 3 verbunden ist. Deshalb ist die Maske stark genug zum Tragen und bildet ein genaues aufgedampftes Muster. Hinsichtlich der Beschichtungsmaske gemäß der ersten Ausführungsform wird außerdem wie bei der vierten Ausführungsform gezeigt, die später ausführlich beschrieben wird, die Emissionsschicht 12 etc. aufgebracht, während die ersten Öffnungen 2 mit länglicher Form auf einen Abschnitt auf dem Glassubstrat 6 ausgerichtet sind, wo Bildpunkte gebildet werden. Dadurch wird die Ausrichtung des Maskensubstrats 1 auf das Glassubstrat 6 vereinfacht, wodurch die Produktivität verbessert werden kann.
Außerdem sind gemäß der ersten Ausführungsform die Seitenflächen der ersten Strebe 3 und der zweiten Strebe 5 senkrecht (111) zum Maskensubstrat 1. Dadurch lässt sich die Beschichtungsmaske durch anisotropes Ätzen mit Kaliumhydroxid oder dgl. auf einfache Weise ausbilden. Da außerdem die Seitenflächen der ersten Strebe 3 senkrecht zum Maskensubstrat 1 sind, können die ersten Öffnungen 2 präzise ausgebildet werden.
Zweite Ausführungsform
3 zeigt Schnittansichten des Maskensubstrats 1 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung der Beschichtungsmaske gemäß der ersten Ausführungsform. Zunächst wird das Maskensubstrat 1 bereitgestellt, indem ein Einkristall-Slliciumwafer mit Oberflächenorientierung (110) zu einem Rechteck geschnitten wird. Nach der Reinigung des Maskensubstrats 1 wird ein Ätzschutzfilm 17 aus Siliciumdioxid (SiO₂) durch thermische Oxidation so ausgebildet, dass er das Maskensubstrat 1 umgibt (siehe 3A). Der Ätzschutzfilm 17 kann dadurch erhalten werden, dass ein Siliciumnitridfilm durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase (chemical vapour deposition (CVD)) oder ein Film aus einer Gold-Chrom-Legierung durch Sputtern anstelle der Ausbildung des Siliciumoxidfilms durch thermische Oxidation ausgebildet wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird Einkristall-Silicium für das Maskensubstrat 1 verwendet, das eine Sauerstoffkonzentration von 1,7·10¹⁸ atm/cm³ oder darunter hat. Wenn die Temperatur des Maskensubstrats 1 nach dem Ausbilden des Ätzschutzfilms 17 durch thermische Oxidation zwischen 500 und 800°C liegt, wird das Maskensubstrat 1 mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von mindestens 3°C/min abgekühlt.
4 ist ein Graph, der ein Beispiel der Temperaturänderungen beim Ausbilden des Ätzschutzfilms 17 durch thermische Oxidation wie in 3A gezeigt darstellt. Wenn die Temperatur 800°C erreicht hat, wird sie auf bis zu 1100°C erhöht, indem Sauerstoff in einen Raum für die thermische Oxidation geliefert wird. Wenn die Temperatur 1100°C erreicht hat, wird Dampf in den Raum für die thermische Oxidation geliefert, um die thermische Oxidation zu beschleunigen. Wenn die thermische Oxidation nachdem die Temperatur eine gewisse Zeit auf 1100°C gehalten worden ist, abgeschlossen ist, wird Stickstoff zugeführt, um den Ätzschutzfilm 17 zu stabilisieren. Danach wird die Temperatur von 1100°C aus abgesenkt.
Wenn die Temperatur des Maskensubstrats 1 zwischen 500 und 800°C liegt, wird das Maskensubstrat 1 mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von mindestens 3°C/min abgekühlt. Der Grund hierfür ist, dass die Wahrscheinlichkeit, Kristallfehler des Einkristall-Siliciums zu entwickeln, in diesem Temperaturbereich am höchsten ist. Wenn das Maskensubstrat 1 einen Kristallfehler hat, können die Öffnungen durch anisotropes Ätzen nicht genau ausgebildet werden. Die Entwicklung eines solchen Kristallfehlers kann vermieden werden, indem dieser Temperaturbereich rasch durchlaufen wird.
Das Maskensubstrat erreicht auch eine Temperatur von 500°C oder höher, wenn der Ätzschutzfilm 17 aus Siliciumnitrid durch CVD oder aus einer Gold-Chrom-Legierung durch Sputtern anstelle der thermischen Oxidation gebildet wird. Auch in diesen Fällen kann dann, wenn die Temperatur des Maskensubstrats zwischen 500 und 800°C liegt, die Entwicklung eines Kristallfehlers verhindert werden, indem das Maskensubstrat mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von mindestens 3°C/min abgekühlt wird.
Indem ferner Einkristall-Silicium, dessen Sauerstoffkonzentration 1,7·10¹⁸ atm/cm³ oder weniger beträgt, für das Maskensubstrat 1 verwendet wird, kann die Entwicklung eines Kristallfehlers bedingt durch einen Prozess bei höheren Temperaturen verhindert werden.
Als Nächstes werden Konfigurationen entsprechend den ersten Öffnungen 2, die durch die erste Strebe 3 definiert sind, auf der Rückseite des Maskensubstrats 1, wo sich der Ätzschutzfilm 17 befindet, ausgebildet. Außerdem werden Konfigurationen entsprechend den zweiten Öffnungen 4, die durch die zweite Strebe 5 definiert sind, auf der Oberfläche des Maskensubstrats ausgebildet. Diese Muster werden durch Fotolithographie in anderen Abschnitten als den Öffnungen ausgebildet. 5 zeigt ein Muster auf der Oberfläche des Maskensubstrats 1, während 6 ein Muster auf der Rückseite des Maskensubstrats 1 zeigt. Fotolithographie wird in den schraffierten Bereichen der 5 und 6 ausgeführt. Die Pfeile "J" und "K" in den 5 und 6 geben die Richtung von (111) an. Dann wird das Maskensubstrat 1, auf dem die Muster ausgebildet werden, mittels einer Lösung aus Flusssäure und Ammoniumfluorid geätzt, um den Ätzschutzfilm an den Teilen, wo die Öffnungen sein sollen, zu entfernen (siehe 3B). Dabei wird auch ein Element, das eine Ausrichtmarke 20 werden soll, die zur Einstellung der Position zum Aufdampfen der Emissionsschicht 12 etc. der organischen EL-Anzeige, die in der ersten Ausführungsform erwähnt wird, geätzt.
Das Maskensubstrat 1, das wie in 3B dargestellt geätzt worden ist, wird dann anisotrop mit einer Kaliumhydroxidlösung geätzt, um die ersten Öffnungen 2 und die zweiten Öffnungen 4 auszubilden (siehe 3C). Durch Nassätzen mit Kaliumhydroxid wird der Teil des Maskensubstrats, der nicht mit Siliciumoxid bedeckt ist, genau mit den Seitenflächen der Oberflächenorientierung (111) geätzt. Wenn die organische EL-Anzeige einen Halbleiter enthält, werden bevorzugt organische alkalische Lösungen wie Tetramethylammoniumhydrixidlösung anstelle der Kaliumhydroxidlösung zum Ätzen verwendet. Der Grund hierfür ist, dass der Halbleiter durch Kalium verunreinigt werden kann. Auch in diesem Fall kann anisotropes Ätzen wie mit dem Kaliumhydroxid ausgeführt werden.
Schließlich wird der Ätzschutzfilm 17, der auf dem Maskensubstrat 1 verblieben ist, wie in 3C dargestellt durch eine Puffer-Fluorwasserstofflösung oder dgl. entfernt. Als Ergebnis wird die Beschichtungsmaske gebildet (siehe 3D).
Indem anisotropes Ätzen nach dem Ausbilden des Ätzschutzfilms ausgeführt wird, ist es mit dem Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungsmaske gemäß der zweiten Ausführungsform möglich, eine Präzisionsbeschichtungsmaske auf einfache und genaue Weise herzustellen, die stark genug für ein aufgedampftes Muster ist, wie in 1 dargestellt ist. Indem ferner das Maskensubstrat 1 mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 3°C/min abgekühlt wird, wenn die Temperatur zwischen 500 und 800°C liegt, um diesen Temperaturbereich, in dem sich ein Kristallfehler wahrscheinlich entwickelt, rasch zu durchlaufen, und indem Einkristall-Silicium mit einer Sauerstoffkonzentration von 1,7·10¹⁸ atm/cm³ oder darunter als das Maskensubstrat 1 verwendet wird, ist es mit dem Verfahren möglich, die Entwicklung eines Kristallfehlers zu vermeiden und dadurch anisotropes Ätzen genau auszuführen.
Dritte Ausführungsform
Der Elektrodenteil einer organischen EL-Anzeige, deren EL-Schicht mit der Beschichtungsmaske gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird, hat einen in 2 dargestellten Querschnitt. Eine Elektrodenkonfiguration bei Blickrichtung von der Oberflächenseite einer EL- Anzeige gemäß einer dritten Ausführungsform wird als "vertikale Streifen" bezeichnet. Drei wesentliche Elektrodenkonfigurationen für eine organische EL-Anzeige werden nachstehend beschrieben.
7 ist eine Vergleichstabelle der Elektrodenkonfigurationen für eine organische EL-Anzeige bezüglich der Schwierigkeit der Verdrahtung des Dünnfilmtransistors (thin-film transistor (TFT)), der Qualität der Bildanzeige und der Qualität der Schriftzeichenanzeige. TFT-Verdrahtung bedeutet die allgemeine Verdrahtung zum Ansteuern einer organischen EL-Anzeige. Sie steuert das Ein- und Ausschalten jedes Bildpunktes. Elektrodenkonfigurationen haben einen erheblichen Einfluss auf die Anzeigequalität, insbesondere hinsichtlich einer niedrigmolekularen organischen Vollfarben-EL-Anzeige. Wie aus 7 ersichtlich ist, hat eine Konfiguration mit der Bezeichnung "Delta-Konfiguration" die Nachteile einer komplizierten TFT-Verdrahtung und einer geringen Qualität der Schriftzeichenanzeige. Eine Konfiguration mit der Bezeichnung "Quadrat-Konfiguration" ist ebenfalls mit den Nachteilen einer ziemlich komplizierten TFT-Verdrahtung und hohen Kosten behaftet. Bei der Konfiguration mit der Bezeichnung "vertikale Streifen" sind Bildpunkte z. B. mit einer Breite von 20 μm und einer Länge von 60 μm angeordnet. Bei einer organischen EL-Anzeige mit vertikalen Streifen wird nur eine einfache TFT-Verdrahtung benötigt und ihre Kosten sind gering, während sie eine hohe Qualität der Bild- und Schriftzeichenanzeige bietet.
Da die in 1 dargestellte Beschichtungsmaske die ersten Öffnungen 2 mit länglicher Form enthält, eignet sie sich zur Herstellung der organischen EL-Anzeige mit vertikalen Streifen.
Da die EL-Anzeige gemäß der dritten Ausführungsform mit der ausreichend starken Beschichtungsmaske gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform hergestellt wird, stellt die Anzeige eine hohe Präzision mit genauen Bildpunktmustern bereit. Da die Anzeige außerdem die Bildpunktkonfiguration der vertikalen Streifen verwirklicht, wird nur eine einfache TFT-Verdrahtung benötigt und ihre Kosten sind gering, während sie eine hohe Qualität der Bild- und Schriftzeichenanzeige bietet.
Vierte Ausführungsform
8 zeigt die räumliche Beziehung zwischen dem Glassubstrat 6 und der Beschichtungsmaske (Maskensubstrat 1), wenn die EL-Schicht auf die organische EL-Anzeige von 2 bei der Herstellung der organischen EL-Anzeige im Vakuum aufgedampft wird. Die in 8 dargestellte organische EL-Anzeige verwirklicht die Bildpunktkonfiguration der vertikalen Streifen. Die TFT-Verdrahtungsschicht 7, der einebnende Isolierfilm 8, die ITO-Schicht 9 und die Siliciumoxidschicht 10 werden auf dem Glassubstrat 6 aufgebracht (siehe 2). Das Maskensubstrat 1 (in der Skizze nicht dargestellt) wird so bereitgestellt, dass seine Rückseite (die Seite, in der die ersten Öffnungen 2 ausgebildet sind) in Kontakt mit dem Glassubstrat 6 steht. Wie in 8 dargestellt ist, sind die ersten Öffnungen 2 auf die senkrechten Zeilen der Bildpunkte ausgerichtet. Außerdem ist eine Aufdampfquelle an der Seite des Maskensubstrats 1 bereitgestellt. Die ersten Öffnungen 2 sind so ausgelegt, dass sie alle drei senkrechten Bildpunktzeilen eine Öffnung bereitstellen und Bildpunkte aufdampfen, die gleichzeitig dieselbe Farbe emittieren. Mit anderen Worten, rote Bildpunkte 21R, grüne Bildpunkte 21G und blaue Bildpunkte 21B sind jeweils in Längsrichtung angeordnet. Bildpunkte einer gewünschten Farbe werden aufgedampft, indem nur das Maskensubstrat 1 zur Bildpunktzeile der betreffenden Farbe bewegt und das Maskensubstrat 1 auf das Glassubstrat 6 ausgerichtet wird.
Die Siliciumoxidschicht 10, bei der es sich um einen Isolator handelt, wird über dem Maskensubstrat 1 auf einem Teil, der kein Licht emittiert, um jeden Bildpunkt aufgebracht, wie in 2 dargestellt ist. Selbst wenn also die EL-Schicht über den ersten Öffnungen 2 ausgebildet wird, sind die Bildpunkte voneinander getrennt. Beim Aufdampfen der Emissionsschicht 12 etc. im Vakuum reicht es deshalb aus, nur auf die seitliche Ausrichtgenauigkeit und nicht auf die Ausrichtgenauigkeit in Längsrichtung zu achten, wenn das Maskensubstrat 1 auf das Glassubstrat 6 ausgerichtet wird. Da das Maskensubstrat 1 im Vakuum-Aufdampfraum mit dem Glassubstrat 6 ausgerichtet wird, bedingt eine hohe Genauigkeit in Längsrichtung und Ausrichtgenauigkeit einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand und verringert deshalb die Produktivität.
Bei Verwendung der Beschichtungsmaske (Maskensubstrat 1) von 1 ist es jedoch einfach, das Maskensubstrat 1 auf das Glassubstrat 6 auszurichten, wodurch die Produktivität verbessert wird. Da außerdem die ersten Öffnungen 2 eine längliche Form haben, eignet sich die Maske zur Herstellung der organischen EL-Anzeige mit einer Bildpunktkonfiguration mit vertikalen Streifen.
Zum Vermeiden der Notwendigkeit einer hohen Ausrichtgenauigkeit in Längsrichtung wie oben erwähnt, ist eine Möglichkeit, eine Maske zum Aufdampfen zu verwenden, wie sie in 9 dargestellt ist. Das Problem hierbei ist, dass die Streben zwischen den länglichen Öffnungen im Allgemeinen einige Dutzend Mikrometer breit sind, was zum Tragen zu schwach ist. Dies bedeutet, dass die Herstellung eines genau aufgedampften Musters schwierig ist. Die in 1 dargestellte Beschichtungsmaske enthält jedoch mindestens ein zweite Strebe 5, die mit der ersten Strebe 3 verbunden ist. Damit kann die erste Strebe 3 nicht leicht gebogen werden.
Die Emissionsschicht 12 usw. wird möglicherweise wegen der zweiten Strebe 5 nicht gleichmäßig aufgedampft. Um dieses Problem zu lösen, wird die Dickenverteilung innerhalb eines Bildpunktes ausgeglichen, indem das Glassubstrat 6 zusammen mit dem Maskensubstrat 1 in einem Vakuum-Aufdampfraum gedreht und eine Aufdampfquelle wie erforderlich bewegt wird.
Was ferner das Verfahren zur Herstellung einer EL-Anzeige gemäß der vierten Ausführungsform betrifft, wird die Emissionsschicht 12 etc. aufgebracht, während die ersten Öffnungen 2, die eine längliche Form haben, auf einen Abschnitt des Glassubstrats 6 ausgerichtet werden, wo Bildpunkte ausgebildet werden. Dadurch wird das Ausrichten des Maskensubstrats 1 auf das Glassubstrat 6 einfach, so dass die Produktivität verbessert werden kann. Da außerdem die Beschichtungsmaske (das Maskensubstrat 1) gemäß der ersten Ausführungsform die zweite Strebe 5 enthält, ist die Maske stark genug und bildet ein genau aufgedampftes Muster.

Claims

Präzisions-Beschichtungsmaske, aufweisend: eine erste Strebe mit ersten Strebenabschnitten (3), die parallel zueinander in gegebenen Abständen angeordnet sind; wobei die ersten Strebenabschnitte (3) eine Mehrzahl erster Öffnungen (2) definieren; eine zweite Strebe mit zweiten Strebenabschnitten (5), die so auf die erste Strebe gelegt sind, dass sie die ersten Strebenabschnitte (3) schneiden; wobei die zweiten Strebenabschnitte (5) eine Mehrzahl zweiter Öffnungen (4) definieren; und die zweite Strebe mit der ersten Strebe verbunden ist, wo die zweiten Strebenabschnitte (5) die ersten Strebenabschnitte (3) schneiden.
Maske nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Maskensubstrat (1), wobei die erste Strebe und die zweite Strebe so ausgebildet sind, dass sie mit dem Maskensubstrat (1) verbunden sind.
Maske nach Anspruch 2, bei der das Maskensubstrat (1) aus Einkristall-Silicium besteht.
Maske nach Anspruch 3, bei der mindestens eine der Seitenflächen der ersten Strebenabschnitte (3) und der zweiten Strebenabschnitte (5) die Oberflächenorientierung (111) hat.
Maske nach Anspruch 3 oder 4, bei der das Maskensubstrat (1) aus Einkristall-Silicium der Oberflächenorientierung (110) besteht; Seitenflächen der ersten Strebenabschnitte (3) die Oberflächenorientierung (111) senkrecht zur Oberflächenorientierung (110) des Maskensubstrats (1) haben; und Seitenflächen der zweiten Strebenabschnitte (5) die Oberflächenorientierung (111) senkrecht zur Oberflächenorientierung (110) des Maskensubstrats (1) haben.
Maske nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die Sauerstoffkonzentration des Maskensubstrats (1) 1,7 × 10¹⁸ atm/cm³ oder weniger beträgt.
Verfahren zum Herstellen der Präzisions-Beschichtungsmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Ausbilden eines Ätzschutzfilms (17) auf dem Maskensubstrat (6), das aus Einkristall-Silicium besteht; b) Ausbilden von Mustern von Konfigurationen entsprechend der Mehrzahl der ersten Öffnungen (2), die von den ersten Strebenabschnitten (3) definiert sind, auf der Rückseite des Maskensubstrats (6) auf dem Ätzschutzfilm (17); c) Ausbilden von Mustern von Konfigurationen entsprechend der Mehrzahl der zweiten Öffnungen (4), die von den zweiten Strebenabschnitten (5) definiert sind, auf der Oberfläche des Maskensubstrats (6) auf dem Ätzschutzfilm (17); d) Entfernen des Ätzschutzfilms (17) an gemusterten Teilen; und e) Ausbilden der ersten Öffnungen (2) und der zweiten Öffnungen (4) durch Ätzen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem Schritt a) ferner die Schritte aufweist: a1) Erwärmen des Maskensubstrats (6) auf 500°C oder darüber; a2) Abkühlen des Maskensubstrats (6); und a3) Abkühlen des Maskensubstrats (6) mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von mindestens 3°C/min im Temperaturbereich von 500 bis 800°C.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem Schritt a) ferner den Schritt der Ausbildung des Ätzschutzfilms durch thermische Oxidation aufweist.
Verwenden der Präzisions-Beschichtungsmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Aufdampfen einer Elektrolumineszenzschicht (11; 12; 13) einer Elektrolumineszenzanzeige.