JP2021042439A - 蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法 - Google Patents

蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】蒸着位置精度と生産性を向上した蒸着マスクを提供する。【解決手段】開口３１１を有するマスクパターン領域３１５と、マスクパターン３１５領域を囲み、少なくとも一つのアライメント用の孔部３１３を有する周辺領域３１７とを含むマスク本体３１０と、孔部３１３とは反対側の面に接続される保持枠３３０とを有し、孔部３１３はテーパー構造であり、開口３１１は孔部３１３に対して逆テーパ構造である蒸着マスク３００。【選択図】図４

Description

本発明の一実施形態は、蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法に関する。特に、本発明の実施形態の一つは、薄膜状のマスク本体を備えた蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法に関する。
表示装置は、各画素に発光素子が設けられ、個別に発光を制御することで画像を表示する。例えば発光素子として有機ＥＬ素子を用いる有機ＥＬ表示装置においては、各画素に有機ＥＬ素子が設けられ、有機ＥＬ素子は、アノード電極、およびカソード電極から成る一対の電極間に有機ＥＬ材料を含む層（以下、「有機ＥＬ層」という）を挟んだ構造を有している。有機ＥＬ層は、発光層、電子注入層、正孔注入層といった機能層から構成され、これらの有機材料の選択により様々な波長の色で発光させることが可能である。
低分子化合物を材料とする有機ＥＬ素子の薄膜の形成には、真空蒸着法が用いられる。真空蒸着法においては、高真空下において蒸着材料をヒーターによって加熱することで昇華し、これを基板の表面に堆積（蒸着）させることで薄膜を形成する。このとき、多数の微細な開口パターンを備えたマスク（蒸着マスク）を用いることで、マスクの開口を介して高精細な薄膜パターンが形成される。
蒸着マスクにはその製法によって、エッチングでパターニングするファインメタルマスク（ＦＭＭ）と、電鋳技術を用いるエレクトロファインフォーミングマスク（ＥＦＭ）と、に分けられる。例えば、特許文献１には、高精細な開口パターンを備えたマスク部分を電鋳技術を用いて形成し、このマスク部分を電鋳技術を用いて枠体部分に固定する方法が開示されている。
特開２０１７−２１０６３３号公報
特許文献１に開示される蒸着マスクは、枠体の各部分での熱による膨張量の違いを小さくすることで、熱膨張に起因する枠体の歪の発生を抑制することが開示されている。しかし、基板に対する蒸着マスクのアライメント精度が悪ければ製品の歩留まりが低下することとなる。また、蒸着マスクのアライメントに多大な時間を要すると製品の生産性が低下する。
本発明の一実施形態は、蒸着位置精度と生産性を向上した蒸着マスクを提供することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態に係る蒸着マスクは、開口を有するマスクパターン領域と、マスクパターン領域を囲み、少なくとも一つのアライメント用の孔部を有する周辺領域と、を含むマスク本体と、孔部とは反対側の面に接続される保持枠と、を有する。
本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法は、基板上のマスクパターン領域に対応する領域に第１のレジストパターンと、マスクパターン領域を囲む周辺領域に対応する領域に第２のレジストパターンと、を形成し、基板上に、第１のレジストパターンに対応する開口と、第２のレジストパターンに対応する孔部と、を有するマスク本体を形成し、開口を覆い、マスク本体の外周を露出する絶縁層を形成し、マスク本体の外周に保持枠を配置し、マスク本体と保持枠との間に接続部材を形成し、絶縁層を除去し、マスク本体から基板を剥離すること、を含む。
本発明の一実施形態に係る蒸着装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着源の断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法を示す断面図である。
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかし図面に示す例は、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の構成には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体が配置された態様を表現する際に、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、その構造体の直上に他の構造体が配置される場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体が配置される場合と、の両方を含むものと定義される。
〈第１実施形態〉
［蒸着装置１０の構成］
図１から図３を用いて、蒸着装置１０の構成について説明する。蒸着装置１０は、多様な機能を有する複数のチャンバを備えている。以下に示す例は、複数のチャンバのうち１つの蒸着チャンバ１００を示す例である。
図１は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置の上面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置の側面図である。
図１に示すように、蒸着チャンバ１００は、隣接するチャンバとゲートバルブ１０２で仕切られている。蒸着チャンバ１００は、蒸着チャンバ１００の内部を高真空の減圧状態、又は窒素やアルゴンなどの不活性ガスで満たされた状態に維持することができる。したがって、図示しない減圧装置やガス吸排気機構などが蒸着チャンバ１００に接続される。
蒸着チャンバ１００は、蒸着膜が形成される対象物を収納可能な構成を有する。以下、この対象物として板状の基板１０４が用いられる例について説明する。図１及び図２に示すように、基板１０４の下方に蒸着源１１２が配置される。蒸着源１１２は、概ね長方形の形状を有し、基板１０４の一つの辺に沿って配置されている。このような蒸着源１１２をリニアソース型という。リニアソース型の蒸着源１１２が用いられる場合、蒸着チャンバ１００は、蒸着源１１２に対して基板１０４が相対的に移動する構成を有する。なお、図１では、蒸着源１１２が固定され、その上を基板１０４が移動する例が示されているが、逆の関係であってもよい。
蒸着源１１２には、蒸着される材料（以下「蒸着材料」という）が充填される。蒸着源１１２は、蒸着材料を加熱する加熱部１２２（後述する図３参照）を有する。蒸着源１１２の加熱部１２２によって蒸着材料が加熱されると、加熱された蒸着材料は気化（昇華）し、蒸気となって蒸着源１１２から基板１０４に向かう。蒸着材料の蒸気が基板１０４の表面へ到達すると、蒸気は冷却されて固化し、基板１０４の表面に蒸着材料が堆積する。このようにして基板１０４の上（図２では基板１０４の下側の面上）に蒸着材料の薄膜が形成される。
図２に示すように、蒸着チャンバ１００は、基板１０４及び蒸着マスク３００を保持するためのホルダ１０８、ホルダ１０８を移動させるための移動機構１１０、及び蒸着源１１２の上面を遮蔽するシャッタ１１４をさらに備える。ホルダ１０８によって基板１０４及び蒸着マスク３００の互いの位置関係が維持される。移動機構１１０によって基板１０４及び蒸着マスク３００が蒸着源１１２の上を移動する。シャッタ１１４は蒸着源１１２の上に移動可能に設けられている。シャッタ１１４が蒸着源１１２と重畳する位置に移動すると、シャッタ１１４は蒸着源１１２によって加熱された蒸着材料の蒸気を遮蔽する。シャッタ１１４が蒸着源１１２と重畳しない位置に移動すると、蒸着材料の蒸気はシャッタ１１４によって遮蔽されず、基板１０４に到達することができる。シャッタ１１４の開閉は、図示しない制御装置によって制御することができる。
図１および図２に示す例では、リニアソース型の蒸着源１１２を示したが、蒸着源１１２は上記の形状に限定されず、任意の形状を有することができる。例えば、蒸着源１１２の形状は、蒸着に用いられる材料が基板１０４の重心及びその付近に選択的に配置された、いわゆるポイントソース型と呼ばれる形状であってもよい。ポイントソース型の場合には、基板１０４と蒸着源１１２との相対的な位置が固定され、基板１０４を回転するための機構が蒸着チャンバ１００に設けられる。また、図１及び図２に示す例では、基板の主面が水平面に対して平行になるように基板を配置する横型蒸着装置を示したが、基板の主面が水平面に対して垂直になるように基板を配置する縦型蒸着装置に用いることもできる。
図３は、本発明の一実施形態に係る蒸着源の断面図である。蒸着源１１２は、収納容器１２０、加熱部１２２、蒸着ホルダ１２４、メッシュ状の金属板１２８、及び一対のガイド板１３２を有する。
収納容器１２０は蒸着材料を保持する部材である。収納容器１２０として、例えば坩堝などの部材を用いることができる。収納容器１２０は加熱部１２２の内部において、取り外し可能に保持されている。収納容器１２０は、例えばタングステン、タンタル、モリブデン、チタン、ニッケルなどの金属、またはそれらの金属で構成される合金を含むことができる。収納容器１２０は、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化ジリコニウムなどの無機絶縁物を含むことができる。
加熱部１２２は蒸着ホルダ１２４の内部において、取り外し可能に保持されている。加熱部１２２は、抵抗加熱方式で収納容器１２０を加熱する構成を有する。具体的には、加熱部１２２はヒータ１２６を有する。ヒータ１２６に通電することで、加熱部１２２が加熱され、収納容器１２０内の蒸着材料が加熱されて気化する。気化した蒸着材料は、収納容器１２０の開口部１３０から収納容器１２０の外に放出される。開口部１３０を覆うように配置されたメッシュ状の金属板１２８は、突沸した蒸着材料が収納容器１２０の外に放出されることを抑制する。加熱部１２２及び蒸着ホルダ１２４は、収納容器１２０と同様の材料を含むことができる。
一対のガイド板１３２は、蒸着源１１２の上部に設けられる。ガイド板１３２の少なくとも一部は、収納容器１２０の側面又は鉛直方向に対して傾いている。ガイド板１３２の傾きによって、蒸着材料の蒸気の広がる角度（以下、射出角度という。）が制御され、蒸気の飛翔方向に指向性を持たせることができる。射出角度は二つのガイド板１３２のなす角度θｅによって決まる。角度θｅは基板１０４の大きさ及び蒸着源１１２と基板１０４との間の距離などによって適宜調整される。角度θｅは、例えば４０°以上８０°以下、好ましくは５０°以上７０°以下である。本実施形態において、角度θｅは６０°である。ガイド板１３２の傾いた表面によって形成される面が臨界面１６０ａ、１６０ｂである。蒸着材料の蒸気は、ほぼ臨界面１６０ａ、１６０ｂに挟まれる空間を飛翔する。図示しないが、蒸着源１１２がポイントソースの場合、ガイド板１３２は円錐状に設けられてもよい。
蒸着材料はさまざまな材料から選択することができ、有機化合物又は無機化合物のいずれであってもよい。有機化合物としては、例えば発光性の材料又はキャリア輸送性の材料を用いることができる。無機化合物としては、金属、合金、又は金属酸化物などを用いることができる。一つの収納容器１２０に複数の材料を充填し、気化したときに複数の材料が混合するようにしてもよい。図示しないが、複数の蒸着源を用い、異なる蒸着材料を同時に蒸着できるように構成してもよい。
［蒸着マスク３００の構成］
図４から図５用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。図５に示す断面図は、図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。蒸着マスク３００は薄膜状のマスク本体３１０、保持枠３３０、接続部材３５０を有する。
マスク本体３１０には、複数のマスクパターン領域３１５と、各マスクパターン領域３１５の周囲の周辺領域３１７と、が配置される。基板１０４に有機ＥＬ材料を蒸着する際には、マスク本体３１０の各マスクパターン領域３１５が、表示装置の表示領域に対応するように配置される。マスク本体３１０の周辺領域３１７は、表示装置の周辺領域に対応するように配置される。マスク本体３１０は、蒸着時に基板１０４側に位置する第１面３１０ａと、第１面３１０ａとは反対側の第２面３１０ｂとを有する。マスク本体３１０の第２面３１０ｂは、接続部材３５０を介して保持枠３３０に固定される。
各マスクパターン領域３１５には、マスク本体３１０を貫通する複数の開口３１１が表示装置の画素ピッチに合わせて設けられている。マスク本体３１０の開口３１１以外の領域を非開口部３１２という。非開口部３１２は各々の開口３１１を囲む。非開口部３１２は、各マスクパターン領域３１５において、蒸着材料を遮蔽する部分に相当する。
蒸着時には、基板１０４における蒸着領域（薄膜を形成すべき領域）に開口３１１が対応し、基板１０４における非蒸着領域と非開口部３１２が重なるように、蒸着マスク３００と基板１０４との位置合わせが行われる。蒸着材料の蒸気は、開口３１１を通過して基板１０４に到達することにより、蒸着領域に蒸着材料が堆積して薄膜が形成される。
本実施形態において開口３１１の第１面３１０ａ側の開口端は、第２面３１０ｂ側の開口端より小さい。すなわち、開口３１１は蒸着方向（第２面３１０ｂから第１面３１０ａへのＺ方向）にテーパー構造である。開口３１１が第１面３１０ａ（第１面３１０ａ側から第２面３１０ｂ側への逆Ｚ方向）において逆テーパー構造を有することで、蒸着材料のマスク下でのまわり込みを抑制することができる。しかしながらこれに限定されず、開口３１１は、第１面３１０ａ側の開口端と第２面３１０ｂ側の開口端とが略同一であってもよい。開口３１１がこのような構造を有することで、より緻密なパターンの薄膜を蒸着することができる。
本実施形態において周辺領域３１７には、貫通孔である孔部３１３が設けられている。孔部３１３は、蒸着時には、後述する基板１０４のアライメント用スペーサが嵌合し、蒸着マスク３００と基板１０４との位置合わせが行われる。孔部３１３は、アライメント用スペーサが嵌合することによってふさがれる。このため孔部３１３は、周辺領域３１７において蒸着材料を遮蔽する部分に相当する。周辺領域３１７の孔部３１３以外の領域も、非開口部３１２に相当する。
本実施形態において孔部３１３の第１面３１０ａ側の開口端は、第２面３１０ｂ側の開口端より大きい。すなわち、孔部３１３はアライメント用スペーサの嵌入方向（第１面３１０ａ側から第２面３１０ｂ側への逆Ｚ方向）にテーパー構造である。孔部３１３が第１面３１０ａ（第１面３１０ａ側から第２面３１０ｂ側への逆Ｚ方向）においてテーパー構造を有することで、孔部３１３とアライメント用スペーサとが嵌合しやすく、マスク本体３１０と基板１０４との位置を整合しやすい。また、アライメント用スペーサが同様の構造を有することで、マスク本体３１０と基板１０４との間の距離を整合することができる。孔部３１３とアライメント用スペーサとの接触面積が大きいことから、アライメント用スペーサにかかる荷重を分散することでアライメント用スペーサの傷からの発塵を抑制することができ、生産性を向上することができる。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３は、第１面３１０ａ側の開口端と第２面３１０ｂ側の開口端とが略同一であってもよい。孔部３１３がこのような構造を有することで、周辺領域３１７の狭スペース化を図ることができる。
本実施形態において孔部３１３は平面視で円形である。すなわち、孔部３１３は円錐台形状の貫通孔である。孔部３１３がこのような構造を有することで、孔部３１３とアライメント用スペーサとが嵌合しやすく、マスク本体３１０と基板１０４との位置を整合しやすい。また、孔部３１３に角部がないことから、アライメント用スペーサにかかる応力を分散することでアライメント用スペーサの傷からの発塵を抑制することができ、生産性を向上することができる。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３は平面視で多角形であってもよい。すなわち、孔部３１３は角錐台形状の貫通孔であってもよい。孔部３１３が角部を有することで、マスク本体３１０と基板１０４とのＹ方向を軸としたＸ−Ｚ面の回転方向における位置ずれを整合することができる。
基板１０４の蒸着領域とマスク本体３１０の開口部３１１との位置は、マスク本体３１０自体の応力、歪み等に起因してズレが生ずるが、概ねマスク本体３１０全体で均一に応力、歪みが影響する傾向があるので、マスク本体の中央部を基準としてアライメントすると最もズレを小さくすることができる。本実施形態に係る孔部３１３は上述する構成を有することから、アライメントの基準点となるマスク本体３１０の中心付近におけるプレアライメントに適している。このため、本実施形態において孔部３１３は平面視でマスク本体３１０の中心付近に設けられている。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３はマスク本体３１０の中心以外に設けてもよい。本実施形態において孔部３１３はマスク本体３１０の周辺領域３１７に１つ設けられている。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３は、周辺領域３１７に複数設けてもよく、また、マスクパターン領域３１５の非開口部３１２に設けてもよい。孔部３１３を複数設けることで、蒸着位置精度を向上することができる。
保持枠３３０および接続部材３５０は、マスク本体３１０の外周に配置されている。接続部材３５０は、平面視で、マスク本体３１０と重畳し、マスク本体３１０の複数のマスクパターン領域３１５、すなわち複数の開口３１１を囲む。保持枠３３０は、平面視においてマスク本体３１０と重畳せず、マスク本体３１０の第２面３１０ｂの延長上に設けられている。つまり、水平方向において、保持枠３３０の内側面３３０ａはマスク本体３１０の外縁３１０ｃよりも外側に設けられている。マスク本体３１０の第２面３１０ｂは、接続部材３５０を介して保持枠３３０の内側面３３０ａに固定される。すなわち、接続部材３５０は、保持枠３３０の内側面３３０ａにおよびマスク本体３１０の第２面３１０ｂに接して配置されている。なお、水平方向とは、マスク本体３１０の主面に平行な方向である。また、保持枠３３０の内側面３３０ａとは保持枠３３０の中心側の内縁を示す。
上記の構成において、マスク本体３１０はめっき層であり、Ｚ方向の厚さは３μｍ以上１０μｍ以下である。接続部材３５０はめっき層であり、マスク本体３１０の第２面３１０ｂ上の厚さ（Ｚ方向）および保持枠３３０の内側面３３０ａ上の厚さ（Ｘ方向）は、５０μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。
以上のように、本実施形態に係る蒸着マスク３００によると上述した構造を有する孔部３１３を含むことで、マグネット等によって蒸着マスク３００を基板１０４に固定する際、蒸着位置精度と生産性を向上することができる。
［蒸着マスク３００の製造方法］
図６から図１３を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法について説明する。図６から図１３は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。
図６は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法において、導電性の剥離層４３０を形成する工程を示す断面図である。図６に示すように、支持基板４１０上の略全面に剥離層４３０を形成する。支持基板４１０としては、平坦性が高い基板が好ましく、特にガラス基板が好ましい。この場合、支持基板４１０の厚さは０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。剥離層４３０の材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）などの金属酸化物、又はＡｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ(銅)、Ｃｒ（クロム）等の金属を含む導電性材料が好ましい。剥離層４３０の厚さは、マスク本体３１０を電解めっきで形成する場合には、金属層が成長できるように十分な導電性が付与できる厚みが好ましく、例えばＩＴＯであれば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが好ましい。
図７および図８は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法において、第１絶縁層４５０を形成する工程を示す断面図である。図７に示すように支持基板４１０上の略全面に感光性樹脂材料を塗布し、フォトリソグラフィおよびエッチングによって感光性樹脂材料のパターニングを行い、図８に示すようなマスク本体３１０を形成するための第１絶縁層（レジストパターン）４５０ａ、４５０ｂを形成する（なお第１絶縁層４５０ａ、４５０ｂを特に区別しない場合、単に第１絶縁層４５０という）。ここで第１絶縁層４５０ａ（第１のレジストパターン）を形成する領域および形状は開口３１１を配置する領域および形状に対応する。第１絶縁層４５０ｂ（第２のレジストパターン）を形成する領域および形状は孔部３１３を配置する領域および形状に対応する。すなわち、第１絶縁層４５０ａは逆テーパー構造に形成し、第１絶縁層４５０ｂはテーパー構造に形成する。第１絶縁層４５０ａ、４５０ｂそれぞれの形状および高さはレーザの波長および露光量によって制御することができる。
図９は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法において、マスク本体３１０を形成する工程を示す断面図である。マスク本体３１０は、剥離層４３０に通電する電解めっき法によって、第１絶縁層４５０から露出された剥離層４３０の上に選択的に形成することができる。しかしながらこれに限定されず、例えば剥離層４３０を形成しない場合、無電解めっき法によって第１絶縁層４５０の露出部及び第１絶縁層４５０の上にめっき層を形成し、第１絶縁層４５０の剥離によって、第１絶縁層４５０の上に形成されためっき層を除去（リフトオフ）することで、マスク本体３１０を形成してもよい。マスク本体３１０の材料としては、特に限定しないが、例えばニッケル（Ｎｉ）またはニッケル合金などの磁性材料を用いることができる。マスク本体３１０の厚さは、３μｍ以上１０μｍ以下の範囲であることが好ましい。
図１０は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法において、第２絶縁層４７０を形成する工程を示す断面図である。支持基板４１０上の略全面に感光性樹脂材料を塗布し、フォトリソグラフィおよびエッチングによって感光性樹脂材料のパターニングを行い、図１０に示すような、接続部材３５０を形成するための第２絶縁（レジスト層）層４７０を形成する。第２絶縁層４７０を形成する領域は、接続部材３５０の内側の領域に対応する。接続部材３５０はマスク本体３１０の外周に形成する。このため第２絶縁層４７０は、マスク本体３１０の外周を露出し、マスク本体３１０の複数のマスクパターン領域３１５の上を覆う。
図１１は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法において、マスク本体３１０の外周に保持枠３３０を配置し、マスク本体３１０と保持枠３３０との間に接続部材３５０を形成する工程を示す断面図である。本実施形態において、保持枠３３０は、マスク本体３１０の複数のマスクパターン領域３１５を囲む矩形の枠である。保持枠３３０の材料は、導電性と剛性を有する材料であれば特に限定しない。保持枠３３０の材料としては、例えば、インバーを用いることが好ましい。保持枠３３０の厚さは、３００μｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以上２ｍｍ以下である。
接続部材３５０は、マスク本体３１０および保持枠３３０に通電する電解めっき法によって、第２絶縁層４７０から露出されたマスク本体３１０の上および保持枠３３０の上に選択的に形成することができる。接続部材３５０の材料としては、特に限定しないが、例えばニッケル（Ｎｉ）またはニッケル合金などの磁性材料を用いることができる。接続部材３５０の、マスク本体３１０の第２面３１０ｂ上の厚さ（Ｚ方向）および保持枠３３０の内側面３３０ａ上の厚さ（Ｘ方向）は、５０μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。
図１２は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法において、第１絶縁層４５０および第２絶縁層４７０を除去する工程を示す断面図である。第１絶縁層４５０および第２絶縁層４７０を除去することで、接続部材３５０内側に、マスク本体３１０の一部が露出される。マスク本体３１０の各マスクパターン領域３１５および周辺領域３１７には、開口３１１および孔部３１３が形成される。開口３１１および孔部３１３の内側には、剥離層４３０が露出される。
図１３は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法において、マスク本体３１０から支持基板４１０を剥離する工程を示す断面図である。図１２に示す状態から、剥離層４３０および支持基板４１０を剥がすことで、図１３に示す蒸着マスク３００を形成することができる。
以上のように、本実施形態に係る蒸着マスク３００の製造方法によると、開口３１１と共に孔部３１３を形成することで、マグネット等によって蒸着マスク３００を基板１０４に固定する際、蒸着位置精度と生産性を向上することができる。
［蒸着マスク３００を用いた蒸着方法］
図１４から図１８を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法について説明する。図１４から図１８は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクを用いた蒸着方法を示す断面図である。
図１４は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００を用いた蒸着方法において、基板１０４にスペーサ５１０とアライメント用スペーサ５３０とを形成する工程を示す断面図である。スペーサ５１０とアライメント用スペーサ５３０とは、同一の材料から同一のプロセスにより形成してもよく、異なる材料から異なるプロセスにより形成してもよい。本実施形態においてアライメント用スペーサ５３０およびスペーサ５１０は円錐台形状であり、アライメント用スペーサ５３０の高さはスペーサ５１０の高さより大きい。しかしながらこれに限定されず、アライメント用スペーサ５３０の形状および高さは、蒸着マスク３００の孔部３１３の形状および蒸着マスク３００と基板１０４との間の距離に合わせて適宜選択することができる。また、スペーサ５１０の高さは、保持枠３３０と基板１０４との間の距離に合わせて適宜選択することができる。
図１５および図１６は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００を用いた蒸着方法において、蒸着マスク３００と基板１０４との位置合わせを行う工程を示す断面図である。蒸着マスク３００の孔部３１３と基板１０４のアライメント用スペーサ５３０とは位置を合わせて、嵌合する。
本実施形態において、アライメント用スペーサ５３０の上端の径ｄ１は孔部３１３の第１面３１０ａ側の開口端の径ｄ２よりも小さく、アライメント用スペーサ５３０および孔部３１３は嵌入方向（第１面３１０ａ側から第２面３１０ｂ側への逆Ｚ方向）にテーパー構造を有する。孔部３１３およびアライメント用スペーサ５３０がこのような構造を有することで、蒸着マスク３００と基板１０４とが多少ずれていたとしても、孔部３１３とアライメント用スペーサ５３０とを嵌合しやすく、マスク本体３１０と基板１０４との位置を自己整合（セルフアライン）することができる。また、孔部３１３およびアライメント用スペーサ５３０が嵌合することで、蒸着マスク３００と基板１０４との間の距離を整合することができる。孔部３１３とアライメント用スペーサ５３０との接触面積が大きいことから、アライメント用スペーサ５３０にかかる荷重を分散することでアライメント用スペーサ５３０の傷からの発塵を抑制することができ、生産性を向上することができる。
図１７は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００を用いた蒸着方法において、基板１０４に蒸着により薄膜を形成する工程を示す断面図である。蒸着材料の蒸気は、蒸着マスク３００の第２面３１０ｂ側から第１面３１０ａ側へ（矢印、Ｚ方向）開口３１１を通過して基板１０４に到達し、蒸着領域に堆積することにより薄膜６００を形成する。マスク本体３１０によって遮蔽される非開口部３１２においては、蒸着材料はマスク本体３１０の第２面３１０ｂ側に堆積することにより薄膜６００を形成する。孔部３１３においては、蒸着材料は嵌合するアライメント用スペーサ５３０の上に堆積することにより薄膜６００を形成する。
図１８は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００を用いた蒸着方法において、基板１０４から蒸着マスク３００を外した工程を示す断面図である。蒸着マスク３００を基板１０４から外すことで、基板１０４の蒸着領域およびアライメント用スペーサ５３０の上に薄膜６００が残る。
以上のように、本実施形態に係る蒸着マスク３００を用いた蒸着方法によると、アライメント用スペーサ５３０と孔部３１３とを嵌合することで、蒸着位置精度と生産性を向上することができる。通常の光学的アライメントマーカーに加えて、本実施形態に係るアライメント用スペーサ５３０と孔部３１３とによる物理的アライメントマーカーを有することで、さらに蒸着位置精度を向上することができる。
〈第２実施形態〉
［蒸着マスク３００Ａの構成］
図１９を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの構成について説明する。図１９は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。図２０は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。図２０に示す断面図は、図１９のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。本実施形態においては、孔部３１３Ａ以外、第１実施形態と同様であることから、繰り返しの説明は省略する。
本実施形態において周辺領域３１７Ａには、有底孔である孔部３１３Ａが設けられている。孔部３１３Ａは、蒸着時には、基板１０４Ａのアライメント用スペーサが嵌合し、蒸着マスク３００Ａと基板１０４Ａとの位置合わせが行われる。孔部３１３Ａは、周辺領域３１７Ａにおいて蒸着材料を遮蔽する部分に相当する。周辺領域３１７Ａの孔部３１３Ａ以外の領域も、非開口部３１２Ａに相当する。
マスク本体３１０Ａの厚さ方向（逆Ｚ方向）における孔部３１３Ａの深さは、マスク本体３１０Ａの厚さの１／２以上４／５以下の範囲であることが好ましい。孔部３１３Ａの深さがマスク本体３１０Ａの厚さの１／２以上であることで、孔部３１３Ａとアライメント用スペーサの嵌合が安定し、マスク本体３１０Ａと基板１０４Ａとの位置を整合しやすい。孔部３１３Ａの深さがマスク本体３１０Ａの厚さの４／５以下であることで、孔部３１３Ａの底部（マスク本体３１０Ａの第２面３１０Ａｂ側）が突き抜けることなく安定してアライメント用スペーサからかかる荷重を受けることができる。孔部３１３Ａがこのような構成を有することで、マスク本体３１０Ａと基板１０４Ａとの間の距離を整合することができる。
本実施形態において孔部３１３Ａの第１面３１０Ａａ側の開口端は、第２面３１０Ａｂ側の閉口端より大きい。すなわち、孔部３１３Ａはアライメント用スペーサの嵌入方向（第１面３１０Ａａ側から第２面３１０Ａｂ側への逆Ｚ方向）にテーパー構造である。孔部３１３Ａがこのような構造を有することで、孔部３１３Ａとアライメント用スペーサとが嵌合しやすく、マスク本体３１０Ａと基板１０４Ａとの位置を整合しやすい。孔部３１３Ａとアライメント用スペーサとの接触面積が大きいことから、アライメント用スペーサにかかる荷重を分散することでアライメント用スペーサの傷からの発塵を抑制することができ、生産性を向上することができる。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３Ａは、第１面３１０Ａａ側の開口端と第２面３１０Ａｂ側の開口端とが略同一であってもよい。孔部３１３Ａがこのような構造を有することで、周辺領域３１７Ａの狭スペース化を図ることができる。
本実施形態において孔部３１３Ａは平面視で十字型である。すなわち、孔部３１３Ａは十字形の開口端を有する錘台形状の有底孔である。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３Ａは平面視でＴ字型であってもよく、Ｌ字型であってもよい。孔部３１３Ａがこのような構造を有することで、孔部３１３Ａとアライメント用スペーサとは嵌合したらずれにくく、マスク本体３１０Ａと基板１０４Ａとの位置を保持しやすい。また、孔部３１３Ａは角部を有することから、マスク本体３１０Ａと基板１０４ＡとのＹ方向を軸としたＸ−Ｚ面の回転方向における位置ずれを整合することができる。
本実施形態に係る孔部３１３Ａは上述する構成を有することから、プレアライメントを行った後の、マスク本体３１０Ａの周辺付近における本アライメントに適している。このため、本実施形態において孔部３１３Ａは平面視でマスク本体３１０Ａの周辺付近に設けられている。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３Ａはマスク本体３１０Ａの中心付近に設けてもよい。本実施形態において孔部３１３Ａはマスク本体３１０Ａの周辺領域３１７Ａに４つ設けられている。しかしながらこれに限定されず、孔部３１３Ａは、周辺領域３１７Ａに１つ以上設ければよく、また、マスクパターン領域３１５Ａの非開口部３１２Ａに設けてもよい。孔部３１３Ａを複数設けることで、蒸着位置精度をさらに向上することができる。
本実施形態に係る孔部３１３Ａは、マスク本体３１０Ａの中心付近におけるプレアライメントに第１実施形態に係る孔部３１３をさらに組み合わせることが好ましい。平面視において、マスク本体の中心付近に配置される孔部３１３の径は、周辺付近に配置される孔部３１３Ａの径より大きいことが好ましい。ここで平面視における孔部の径とは、平面視における孔部の開口端の最小径を示す。中心付近に配置される孔部３１３および周辺付近に配置される孔部３１３Ａが異なる形状および径を有することで、２段階のプレアライメントと本アライメントとを行うことができ、さらに蒸着位置精度を向上することができる。
以上のように、本実施形態に係る蒸着マスク３００Ａによると上述した構造を有する孔部３１３Ａを含むことで、マグネット等によって蒸着マスク３００Ａを基板１０４Ａに固定する際、蒸着位置精度と生産性を向上することができる。
［蒸着マスク３００Ａの製造方法］
本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００Ａの製造方法については、第１絶縁層４５０ｂの高さを第１絶縁層４５０ａの高さより小さく形成すること以外、第１実施形態と同様であることから、繰り返しの説明は省略する。
図２１は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００Ａの製造方法において、マスク本体３１０Ａを形成する工程を示す断面図である。本実施形態に係る蒸着マスク３００Ａの製造方法においては、孔部３１３Ａに対応する第１絶縁層４５０Ａｂの高さを、開口３１１Ａに対応する第１絶縁層４５０Ａａの高さより小さく形成する。第１絶縁層４５０Ａｂの高さは、第１絶縁層４５０Ａａの高さの１／２以上１未満に形成することが好ましい。第１絶縁層４５０Ａａ、４５０Ａｂそれぞれの形状および高さはレーザの波長および露光量によって制御することができる。例えば、第１絶縁層４５０Ａｂは第１絶縁層４５０Ａａより少ない露光量で形成することで、第１絶縁層４５０Ａａの高さより低く形成することができる。第１絶縁層４５０Ａｂおよび第１絶縁層４５０Ａａをこのような構造に形成することによって、マスク本体３１０Ａを形成する工程において、マスク本体３１０Ａを第１絶縁層４５０Ａｂの上に形成することができ、孔部３１３Ａを有底孔に構成することができる。
［蒸着マスク３００Ａを用いた蒸着方法］
本実施形態に係る蒸着マスク３００Ａを用いた蒸着方法においては、アライメント用スペーサ５３０Ａの高さ以外、第１実施形態と同様であることから、繰り返しの説明は省略する。本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００Ａの孔部３１３Ａは有底孔であることから、アライメント用スペーサ５３０Ａの高さはスペーサ５１０Ａの高さより小さく形成する。
図２２は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク３００Ａを用いた蒸着方法において、基板１０４Ａに蒸着により薄膜を形成する工程を示す断面図である。蒸着マスク３００Ａの孔部３１３Ａと基板１０４Ａのアライメント用スペーサ５３０Ａとは位置を合わせて、嵌合する。蒸着材料の蒸気は、蒸着マスク３００Ａの第２面３１０Ａｂ側から第１面３１０Ａａ側へ（矢印、Ｚ方向）開口３１１Ａを通過して基板１０４Ａに到達し、蒸着領域に堆積することにより薄膜６００Ａを形成する。マスク本体３１０Ａによって遮蔽される非開口部３１２Ａにおいては、蒸着材料はマスク本体３１０Ａの第２面３１０Ａｂ側に堆積することにより薄膜６００Ａを形成する。孔部３１３Ａは有底孔であることから、アライメント用スペーサ５３０Ａの上に薄膜６００Ａは形成されない。
以上のように、本実施形態に係る蒸着マスク３００Ａを用いた蒸着方法によると、アライメント用スペーサ５３０Ａと孔部３１３Ａとを嵌合することで、蒸着位置精度と生産性を向上することができる。通常の光学的アライメントマーカーに加えて、本実施形態に係るアライメント用スペーサ５３０Ａと孔部３１３Ａとによる物理的アライメントマーカーを有することで、さらに蒸着位置精度を向上することができる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態および変形例は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本明細書においては、開示例として主にＥＬ表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１０：蒸着装置、 １００：蒸着チャンバ、 １０２：ゲートバルブ、 １０４：基板、 １０８：ホルダ、 １１０：移動機構、 １１２：蒸着源、 １１４：シャッタ、 １２０：収納容器、 １２２：加熱部、 １２４：蒸着ホルダ、 １２６：ヒータ、 １２８：金属板、 １３０：開口部、 １３２：ガイド板、 １４８：下面、 １４９：第３面、 １５０：上面、 １６０ａ、１６０ｂ：臨界面、 ３００：蒸着マスク、 ３１０：マスク本体、 ３１１：開口、 ３１３：孔部、 ３１５：マスクパターン領域、 ３１７：周辺領域、 ３３０：保持枠、 ３５０：接続部材

Claims (20)

  1. 開口を有するマスクパターン領域と、前記マスクパターン領域を囲み、少なくとも一つのアライメント用の孔部を有する周辺領域と、を含むマスク本体と、
    前記孔部とは反対側の面に接続される保持枠と、
    を有する、蒸着マスク。
  2. 前記孔部はテーパー構造である、請求項１に記載の蒸着マスク。
  3. 前記開口は前記孔部に対して逆テーパー構造である、請求項１または２に記載の蒸着マスク。
  4. 前記孔部の深さは前記マスク本体の厚さの１／２以上である、請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸着マスク。
  5. 前記孔部は有底孔である、請求項１乃至４の何れか１項に記載の蒸着マスク。
  6. 前記孔部は平面視において角部を有する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の蒸着マスク。
  7. 前記孔部を複数有する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の蒸着マスク。
  8. 前記孔部は、前記マスク本体の中心部に配置される第１の孔部と、前記中心部の周辺部に配置される第２の孔部と、を含み、
    平面視において前記第１の孔部の径は前記第２の孔部の径より大きい、請求項１乃至７の何れか１項に記載の蒸着マスク。
  9. 前記第２の孔部は前記マスクパターン領域にも配置される、請求項１乃至８の何れか１項に記載の蒸着マスク。
  10. 基板上のマスクパターン領域に対応する領域に第１のレジストパターンと、前記マスクパターン領域を囲む周辺領域に対応する領域に第２のレジストパターンと、を形成し、
    前記基板上に、金属層を成長させて前記第１のレジストパターンに対応する開口と、前記第２のレジストパターンに対応する孔部と、を有するマスク本体を形成し、
    前記開口を覆い、前記マスク本体の外周を露出する絶縁層を形成し、
    前記マスク本体の外周に保持枠を配置し、
    前記マスク本体と前記保持枠との間に接続部材を形成し、
    前記絶縁層を除去し、
    前記マスク本体から前記基板を剥離すること、を含む蒸着マスクの製造方法。
  11. 前記第２のレジストパターンはテーパー構造に形成される、請求項１０に記載の蒸着マスクの製造方法。
  12. 前記第１のレジストパターンは逆テーパー構造に形成される、請求項１０または１１に記載の蒸着マスクの製造方法。
  13. 前記第２のレジストパターンの高さは、前記第１のレジストパターンの高さの１／２以上１未満に形成される、請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  14. 前記マスク本体は前記第２のレジストパターンの上にも形成される、請求項１３に記載の蒸着マスクの製造方法。
  15. 前記第２のレジストパターンは平面視で角部を有するように形成される、請求項１０乃至１４の何れか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  16. 前記第２のレジストパターンは複数形成される、請求項１０乃至１５の何れか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  17. 前記第２のレジストパターンは前記マスクパターン領域に対応する領域にも配置される、請求項１０乃至１６の何れか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  18. 前記マスク本体は電解めっき法により形成される、請求項１０乃至１７の何れか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  19. 前記第１のレジストパターンおよび前記第２のレジストパターンはフォトリソグラフィ法により形成される、請求項１０乃至１８の何れか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  20. 前記第２のレジストパターンは前記第１のレジストパターンより少ない露光量で形成される、請求項１０乃至１９の何れか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
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