JP2016148113A - 蒸着マスクの製造方法および蒸着マスク - Google Patents
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Abstract
Description
このため、蒸着マスクの貫通孔に、第1金属層の第1開口部によって画定される形状、および、第2金属層の第2開口部によって画定される形状の両方を付与することができる。
従って、複雑な形状を有する貫通孔を形成することができる。また第1の本発明において、第2金属層を第1金属層上に形成する第2成膜工程は、基板上および基板上に形成された第1金属層上に、光硬化性樹脂を含むレジスト膜を設ける工程と、基板のうちレジスト膜が設けられている側とは反対の側から基板に入射させた光をレジスト膜に照射して、レジスト膜を露光する露光工程と、レジスト膜を現像して、第1金属層上に形成された隙間を有するレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンの隙間にめっき液を供給して、第1金属層上に第2金属層を析出させるめっき処理工程と、を含んでいる。この場合、基板上に形成された第1金属層が、レジスト膜に照射される光を部分的に遮光する露光マスクとして機能する。このため、レジストパターンの隙間を、第1金属層上に正確に形成することができる。従って、第2金属層を、第1金属層に対して高い位置精度で形成することができる。このことにより、複雑な形状を有する貫通孔を精密に形成することができる。
このため、蒸着マスクの貫通孔に、第1金属層の第1開口部によって画定される形状、および、第2金属層の第2開口部によって画定される形状の両方を付与することができる。
従って、複雑な形状を有する貫通孔を形成することができる。また第2の本発明において、第1開口部の輪郭および第2開口部の輪郭はいずれも、複数の線状部を結合させることによって形成されている。また、第1開口部の隣接する2つの線状部が繋げられる結合部と、第2開口部の隣接する2つの線状部が繋げられる結合部との間の最短距離は、第1開口部の線状部の中間点と第2開口部の線状部の中間点との間の距離よりも小さくなっている。このため、第1開口部の輪郭と第2開口部の輪郭との間の距離が位置に依らず一定である場合に比べて、第2金属層のうち複数の第2開口部の結合部に接する部分の面積を増大させることができる。従って、第2開口部が設けられる側における蒸着マスクの強度を高めることができる。
まず、蒸着マスクを含む蒸着マスク装置の一例について、図1〜図4を参照して説明する。ここで、図1は、蒸着マスクを含む蒸着マスク装置の一例を示す平面図であり、図2は、図1に示す蒸着マスク装置の使用方法を説明するための図である。図3Aは、蒸着マスクを第1面の側から示す平面図であり、図4は、図3AのIV−IV線に沿った断面図である。
この場合、蒸着処理の間、蒸着装置90の内部に保持される蒸着マスク20、フレーム15および有機EL基板92も加熱される。この際、蒸着マスク20、フレーム15および有機EL基板92は、各々の熱膨張係数に基づいた寸法変化の挙動を示すことになる。この場合、蒸着マスク20やフレーム15と有機EL基板92の熱膨張係数が大きく異なっていると、それらの寸法変化の差異に起因した位置ずれが生じ、この結果、有機EL基板92上に付着する蒸着材料の寸法精度や位置精度が低下してしまう。このような課題を解決するため、蒸着マスク20およびフレーム15の熱膨張係数が、有機EL基板92の熱膨張係数と同等の値であることが好ましい。例えば、有機EL基板92としてガラス基板が用いられる場合、蒸着マスク20およびフレーム15の主要な材料として、ニッケルを含む鉄合金を用いることができる。例えば、34〜38質量%のニッケルを含むインバー材や30〜34質量%のニッケルに加えてさらにコバルトを含むスーパーインバー材などの鉄合金や、38〜54質量%のニッケルを含む低熱膨張Fe−Ni系めっき合金などを、蒸着マスク20を構成する後述する第1金属層32および第2金属層37の材料として用いることができる。なお本明細書において、「〜」という記号によって表現される数値範囲は、「〜」という符号の前後に置かれた数値を含んでいる。例えば、「34〜38質量%」という表現によって画定される数値範囲は、「34質量%以上かつ38質量%以下」という表現によって画定される数値範囲と同一である。
次に、蒸着マスク20について詳細に説明する。図1に示すように、本実施の形態において、蒸着マスク20は、平面視において略四角形形状、さらに正確には平面視において略矩形状の輪郭を有している。蒸着マスク20は、規則的な配列で貫通孔25が形成された有効領域22と、有効領域22を取り囲む周囲領域23と、を含んでいる。周囲領域23は、有効領域22を支持するための領域であり、基板へ蒸着されることを意図された蒸着材料が通過する領域ではない。例えば、有機EL表示装置用の有機発光材料の蒸着に用いられる蒸着マスク20においては、有効領域22は、有機発光材料が蒸着して画素を形成するようになる有機EL基板92の表示領域となる区域に対面する、蒸着マスク20内の領域のことである。ただし、種々の目的から、周囲領域23に貫通孔や凹部が形成されていてもよい。図1に示された例において、各有効領域22は、平面視において略四角形形状、さらに正確には平面視において略矩形状の輪郭を有している。なお図示はしないが、各有効領域22は、有機EL基板92の表示領域の形状に応じて、様々な形状の輪郭を有することができる。例えば各有効領域22は、円形状の輪郭を有していてもよい。
例えば、第1金属層32と第2金属層37との間に、第1金属層32上における第2金属層37の析出を促進させるための触媒層が設けられていてもよい。
図5に示すように、蒸着マスク20の第2面20bにおける第2金属層37の幅M2は、蒸着マスク20の第1面20aにおける第1金属層32の幅M1よりも小さくなっている。言い換えると、第2面20bにおける貫通孔25(第2開口部35)の開口寸法S2は、第1面20aにおける貫通孔25(第1開口部30)の開口寸法S1よりも大きくなっている。以下、このように第1金属層32および第2金属層37を構成することの利点について説明する。
・第2金属層37の幅M2:2〜20μm
・蒸着マスク20の厚みT0:5〜50μm
・第1金属層32の厚みT1:5μm以下
・第2金属層37の厚みT2:2〜50μm、より好ましくは3〜50μm、さらに好ましくは3〜30μm、さらに好ましくは3〜25μm
上述の角度θ1は、第1面20aにおける第1金属層32の幅M1と第2面20bにおける第2金属層37の幅M2との関係に基づいて決定される。言い換えると、上述の角度θ1は、第1面20aにおける貫通孔25の開口寸法S1と第2面20bにおける貫通孔25の開口寸法S2との関係に基づいて決定される。すなわち、上述の角度θ1は、第1金属層32と第2金属層37との接続部41における貫通孔25の寸法S0の影響は受けない。一方、接続部41における貫通孔25の寸法S0が小さくなるほど、第2金属層37の体積は大きくなり、この結果、蒸着マスク20の強度が増加する。従って、第2金属層37が、第1面20a側から第2面20b側に向かうにつれて先細になる形状を有することは、第2金属層37の体積を十分に確保しながら、角度θ1を効率的に大きくすることができることを意味している。
次に、以上のような構成からなる蒸着マスク20を製造する方法について、図6〜図13Bを参照して説明する。
はじめに、絶縁性を有する基板51上に所定のパターンで第1開口部30が設けられた第1金属層32を形成する第1成膜工程について説明する。まず図6に示すように、絶縁性を有する基板51を準備する。基板51には、第1金属層32に対応するパターンを有し、かつ導電性を有する導電性パターン52が形成されている。絶縁性および適切な強度を有する限りにおいて、基板51を構成する材料や基板51の厚みが特に限られることはない。例えば基板51を構成する材料として、ガラスや合成樹脂などを用いることができる。
電解めっき処理工程が実施される場合にも、導電性パターン52上に触媒層が設けられていてもよい。
次に、第1開口部30に連通する第2開口部35が設けられた第2金属層37を第1金属層32上に形成する第2成膜工程を実施する。まず図8に示すように、基板51および第1金属層32上に、光硬化性樹脂を含むレジスト膜54を設ける工程を実施する。例えば、基板51上および第1金属層32上にドライフィルムを貼り付けることによって、ネガ型のレジスト膜54を形成する。ドライフィルムの例としては、例えば日立化成製のRY3310など、アクリル系光硬化性樹脂を含むものを挙げることができる。
図10Bにおいて、符号d3は、レジストパターン55の外面58におけるレジストパターン55の輪郭と第1開口部30の輪郭の線状部30aの中間点P1との間の、平面視における最短距離を表している。また符号d4は、レジストパターン55の外面58におけるレジストパターン55の輪郭と第1開口部30の輪郭の結合部30bとの間の、平面視における最短距離を表している。上述のように、第1開口部30の結合部30bの近傍の位置において回折光の影響が小さくなる場合、図10Bに示すように、最短距離d4が最短距離d3よりも小さくなる。
また光の近接効果に基づいて、図10Bに示すように、レジストパターン55の外面58におけるレジストパターン55の輪郭は、第1開口部30の結合部30bに対応する部分において、丸められた形状、例えば湾曲した形状を有するようになる。
その後、図12に示すように、レジストパターン55を除去する除去工程を実施する。
例えばアルカリ系剥離液を用いることによって、レジストパターン55を基板51、第1金属層32や第2金属層37から剥離させることができる。
次に、第1金属層32および第2金属層37の組み合わせ体を基板51から分離させる分離工程を実施する。これによって、図13Aに示すように、所定のパターンで第1開口部30が設けられた第1金属層32と、第1開口部30に連通する第2開口部35が設けられた第2金属層37と、を備えた蒸着マスク20を得ることができる。図13Bは、蒸着マスク20を第2面20b側から見た場合を示す平面図である。
その他にも、分離工程においては、はじめに、第1金属層32および第2金属層37の組み合わせ体と基板51との間に、分離のきっかけとなる間隙を形成し、次に、この間隙にエアを吹き付け、これによって分離工程を促進してもよい。
従って、第2金属層37を、第1金属層32に対して高い位置精度で形成することができる。このことにより、複雑な形状を有する貫通孔25を精密に形成することができる。
また、基板51とレジスト膜54との間に位置する第1金属層32が、レジスト膜54に照射される光を部分的に遮光する露光マスクとして機能する。このため、第1金属層32の端部33における光の回折が生じると、レジストパターン55が、基板51から遠ざかるにつれてレジストパターン55の幅が広くなる形状、いわゆる逆テーパ形状を有するようになる。このため上述の図11に示されるように、第1面20a側から第2面20b側に向かうにつれて先細になる形状を有する第2金属層37を得ることができる。このことにより、第2金属層37の体積を十分に確保しながら、角度θ1を効率的に大きくすることが可能になる。
上述の本実施の形態においては、第1成膜工程が、基板51上に形成された導電性パターン52上に第1金属層32を析出させる第1めっき処理工程を含む例を示した。すなわち、めっき処理によって第1金属層32が形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、その他の方法によって第1金属層32が形成されてもよい。
上述の本実施の形態および第1の変形例においては、蒸着マスク20が、第1金属層32および第2金属層37という、少なくとも2つの金属層を積層させることによって構成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、蒸着マスク20は、所定のパターンで複数の貫通孔25が形成された1つの金属層27によって構成されていてもよい。以下、図19〜図23Bを参照して、蒸着マスク20が1つの金属層27を備える例について説明する。なお本変形例においては、蒸着マスク20の第1面20aから第2面20bに至る貫通孔25のうち第1面20a上に位置する部分を第1開口部30と称し、貫通孔25のうち第2面20b上に位置する部分を第2開口部35と称する。また本変形例においても、第1開口部30の輪郭は、複数の直線状の線状部30aを結合させることによって形成される多角形状になっており、また第2開口部35の輪郭も、複数の直線状の線状部35aを結合させることによって形成される多角形状になっている。
次に、基板51上に、所定のパターンで貫通孔25が設けられた金属層27を形成する成膜工程を実施する。まず図20に示すように、基板51の面のうち導電性パターン52が形成された側の面上に、光硬化性樹脂を含むレジスト膜54を設ける工程を実施する。
次に図20に示すように、基板51のうちレジスト膜54が設けられている側とは反対の側から基板51に入射させた光をレジスト膜54に照射して、レジスト膜54を露光する露光工程を実施する。本変形例においては、露光工程の際、レジスト膜54に向けて照射された光は、基板51上に形成された導電性パターン52によって遮られる。すなわち、基板51上に形成された導電性パターン52が、レジスト膜54に照射される光を部分的に遮光する露光マスクとして機能する。
このため本変形例においても、図23Bに示すように、最短距離d2が距離d1よりも小さくなるよう、第1開口部30および第2開口部35が構成される。これによって、金属層27のうち複数の第2開口部35の結合部35bに接する部分の面積をより大きくすることができる。このことにより、第2面20b側における蒸着マスク20の強度を向上させることができる。例えば、第2開口部35の結合部35bなどが、蒸着マスク20に加えられる張力に基づいて破損してしまうことを抑制することができる。
また本変形例においても、レジストパターン55の外面58におけるレジストパターン55の輪郭が、丸められた形状、例えば湾曲した形状を有するようになる。この結果、第2開口部35の結合部35bも同様に、丸められた形状、例えば湾曲した形状を有するようになる。このことによっても、第2開口部35の結合部35bが、蒸着マスク20に加えられる張力に基づいて破損してしまうことを抑制することができる。
また上述の本実施の形態および各変形例においては、第1開口部30が、四角形状の輪郭を有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図24に示すように、第1開口部30は、六角形状の輪郭を有していてもよい。この場合にも、平面視における、第1開口部30の結合部30bと第2開口部35の結合部35bとの間の最短距離d2は、第1開口部30の線状部30aの中間点と第2開口部35の線状部35aの中間点との間の距離d1よりも小さくなっている。
また上述の本実施の形態においては、蒸着マスク20の長手方向に複数の有効領域22が割り付けられる例を示した。また、蒸着工程において、複数の蒸着マスク20がフレーム15に取り付けられる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図32に示すように、幅方向および長手方向の両方に沿って格子状に配置された複数の有効領域22を有する蒸着マスク20が用いられてもよい。
20a 第1面
20b 第2面
22 有効領域
23 周囲領域
25 貫通孔
26 壁面
27 金属層
30 第1開口部
30a 線状部
30b 結合部
31 壁面
32 第1金属層
33 端部
35 第2開口部
35a 線状部
35b 結合部
36 壁面
37 第2金属層
38 端部
41 接続部
51 基板
52 導電性パターン
53 端部
54 レジスト膜
55 レジストパターン
56 隙間
57 側面
58 外面
58a 線状部
58b 結合部
92 有機EL基板
98 蒸着材料
Claims (16)
- 複数の貫通孔が形成された蒸着マスクを製造する蒸着マスク製造方法であって、
絶縁性を有する基板上に所定のパターンで第1開口部が設けられた第1金属層を形成する第1成膜工程と、
前記第1開口部に連通する第2開口部が設けられた第2金属層を前記第1金属層上に形成する第2成膜工程と、
前記第1金属層および前記第2金属層の組み合わせ体を前記基板から分離させる分離工程と、を備え、
前記第2成膜工程は、
前記基板上および前記第1金属層上に、光硬化性樹脂を含むレジスト膜を設ける工程と、
前記基板のうち前記レジスト膜が設けられている側とは反対の側から前記基板に入射させた光を前記レジスト膜に照射して、前記レジスト膜を露光する露光工程と、
前記レジスト膜を現像して、前記第1金属層上に形成された隙間を有するレジストパターンを形成する現像工程と、
前記レジストパターンの前記隙間において前記第1金属層上に前記第2金属層を析出させるめっき処理工程と、を含む、蒸着マスク製造方法。 - 前記基板上には、前記第1金属層に対応するパターンを有する導電性パターンが形成されており、
前記第1成膜工程は、前記基板上において前記導電性パターン上に前記第1金属層を析出させるめっき処理工程を含む、請求項1に記載の蒸着マスク製造方法。 - 前記第1成膜工程の前記めっき処理工程は、前記導電性パターンに電流を流すことによって前記導電性パターン上に前記第1金属層を析出させる電解めっき処理工程を含む、請求項2に記載の蒸着マスク製造方法。
- 前記第2成膜工程の前記めっき処理工程は、前記第1金属層に電流を流すことによって前記第1金属層上に前記第2金属層を析出させる電解めっき処理工程を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蒸着マスク製造方法。
- 前記第1金属層のうち前記第2金属層に接続される部分の厚みは、5μm以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の蒸着マスク製造方法。
- 前記第2金属層の厚みは、3〜50μmの範囲内である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の蒸着マスク製造方法。
- 前記第1成膜工程において、前記第1金属層は、前記蒸着マスクの第1面側に形成され、
前記第2成膜工程において、前記第2金属層は、前記蒸着マスクの第2面側に形成され、
前記第1面における前記第1金属層の前記第1開口部および前記第2面における前記第2金属層の前記第2開口部はいずれも、複数の線状部を結合させることによって形成される輪郭を有している、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の蒸着マスク製造方法。 - 第1面から第2面に至る複数の貫通孔が形成された蒸着マスクであって、
前記第1面側に位置し、所定のパターンで第1開口部が設けられた第1金属層と、
前記第2面側に位置し、前記第1開口部に連通する第2開口部が設けられた第2金属層と、を備え、
前記第2金属層は、前記蒸着マスクの法線方向に沿って前記蒸着マスクを見た場合に、前記第2開口部の輪郭が前記第1開口部の輪郭を囲うよう構成されており、
前記第1面における前記第1開口部の輪郭および前記第2面における前記第2開口部の輪郭はいずれも、複数の線状部を結合させることによって形成されており、
前記蒸着マスクの法線方向に沿って前記蒸着マスクを見た場合に、前記第1開口部の隣接する2つの前記線状部が繋げられる結合部と、前記第2開口部の隣接する2つの前記線状部が繋げられる結合部との間の最短距離が、前記第1開口部の前記線状部の中間点と前記第2開口部の前記線状部の中間点との間の距離よりも小さくなっている、蒸着マスク。 - 前記第1面における前記第1開口部の輪郭および前記第2面における前記第2開口部の輪郭はいずれも、複数の直線状の前記線状部を結合させることによって形成される多角形状になっている、請求項8に記載の蒸着マスク。
- 前記第1面における前記第1開口部の輪郭および前記第2面における前記第2開口部の輪郭は、曲線状の前記線状部を含む、請求項8に記載の蒸着マスク。
- 複数の貫通孔が形成された蒸着マスクを製造する蒸着マスク製造方法であって、
遮光性を有する所定の遮光性パターンが形成された基板を準備する工程と、
前記基板上に、所定のパターンで前記貫通孔が設けられた金属層を形成する成膜工程と、
前記金属層を前記基板から分離させる分離工程と、を備え、
前記成膜工程は、
前記基板の面のうち前記遮光性パターンが形成された側の面上に、光硬化性樹脂を含むレジスト膜を設ける工程と、
前記基板のうち前記レジスト膜が設けられている側とは反対の側から前記基板に入射させた光を前記レジスト膜に照射して、前記レジスト膜を露光する露光工程と、
前記レジスト膜を現像して、前記遮光性パターン上に形成された隙間を有するレジストパターンを形成する現像工程と、
前記レジストパターンの前記隙間において前記遮光性パターン上に前記金属層を析出させるめっき処理工程と、を含む、蒸着マスク製造方法。 - 前記基板に形成された前記遮光性パターンは、遮光性および導電性を有する導電性パターンであり、
前記成膜工程の前記めっき処理工程は、前記導電性パターンに電流を流すことによって前記導電性パターン上に前記金属層を析出させる電解めっき処理工程を含む、請求項11に記載の蒸着マスク製造方法。 - 前記貫通孔のうち前記蒸着マスクの第1面上に位置する部分を第1開口部と称し、前記貫通孔のうち前記蒸着マスクの第2面上に位置する部分を第2開口部と称する場合、前記金属層の前記第1開口部および前記第2開口部はいずれも、複数の線状部を結合させることによって形成される輪郭を有している、請求項11または12に記載の蒸着マスク製造方法。
- 第1面から第2面に至る複数の貫通孔が形成された蒸着マスクであって、
所定のパターンで前記貫通孔が形成された金属層を備え、
前記貫通孔のうち前記第1面上に位置する部分を第1開口部と称し、前記貫通孔のうち前記第2面上に位置する部分を第2開口部と称する場合、前記貫通孔は、前記蒸着マスクの法線方向に沿って前記蒸着マスクを見た場合に、前記第2開口部の輪郭が前記第1開口部の輪郭を囲うよう構成されており、
前記第1開口部の輪郭および前記第2開口部の輪郭はいずれも、複数の線状部を結合させることによって形成されており、
前記蒸着マスクの法線方向に沿って前記蒸着マスクを見た場合に、前記第1開口部の隣接する2つの前記線状部が繋げられる結合部と、前記第2開口部の隣接する2つの前記線状部が繋げられる結合部との間の最短距離が、前記第1開口部の前記線状部の中間点と前記第2開口部の前記線状部の中間点との間の距離よりも小さくなっている、蒸着マスク。 - 前記第1開口部の輪郭および前記第2開口部の輪郭はいずれも、複数の直線状の前記線状部を結合させることによって形成される多角形状になっている、請求項14に記載の蒸着マスク。
- 前記第1開口部の輪郭および前記第2開口部の輪郭は、曲線状の前記線状部を含む、請求項14に記載の蒸着マスク。
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