JP7293845B2 - 蒸着マスクの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、蒸着マスク装置の製造方法及び蒸着マスクに関する。

スマートフォンやタブレットＰＣ等の持ち運び可能なデバイスで用いられる表示装置として、応答性の良さ、消費電力の低さやコントラストの高さを備えた、有機ＥＬ表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置では、画素を形成する方法として、所望のパターンで配列された貫通孔を含む蒸着マスクを用い、所望のパターンで画素を形成する方法が知られている。具体的には、はじめに、有機ＥＬ表示装置用の基板（有機ＥＬ基板）を蒸着装置に投入し、次に、蒸着装置内で有機ＥＬ基板に対して蒸着マスクを密着させ、有機材料を有機ＥＬ基板に蒸着させる蒸着工程を行う。

特許文献１には、対向する第１面及び第２面を有し、複数の貫通孔を有する金属製シートを備えた蒸着マスクが開示されている。特許文献１に開示された技術では、貫通孔が形成されていない金属製シートの第１面上及び第２面上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてエッチング液により金属製シートの第１面側及び第２面側からエッチングする。これにより、エッチング液が金属製シートにおけるレジストパターンで覆われていない領域を侵食し、第１面側及び第２面側から穴が形成される。そして、第１面側から形成された穴と第２面側から形成された穴とが互いに通じることで、金属製シートに貫通孔が形成される。このような蒸着マスクの製造方法によれば、所望の貫通孔が精度よく安定して形成される利点がある。

特開２００９－０７４１６０号公報

近年、表示装置においては、さらなる高精細化が求められている。特にバーチャルリアリティーなどにもちいられるヘッドマウントディスプレイは、高応答性の要求が高く有機ＥＬ方式が用いられることが多いが、スマートフォンと同等の画素密度では、画素の網目が見えてしまう現象が生じるため、例えば１２００ｐｐｉ以上の画素密度を有する表示装置の実現が望まれている。

本開示は、このような点を考慮してなされたものであって、蒸着マスクに複数の貫通孔を高密度で形成することができる蒸着マスクの製造方法及び複数の貫通孔が高密度で形成された蒸着マスクを提供することを目的とする。

本開示の第１の態様は、
第１面と前記第１面とは反対側にある第２面とを有し、鉄－ニッケル合金を含む第１金属層を準備する工程と、
前記第１金属層の前記第１面の上に、めっき法により第２金属層を形成する工程と、
前記第２金属層の上に、凸部を有する樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層から露出した前記第２金属層の上に、電解めっき法により鉄－ニッケル合金を含む第３金属層を形成する工程と、
前記第１金属層の前記第２面の上に平面視において前記樹脂層と重なる位置にあり、開口を有するレジスト層を形成する工程と、
前記第１金属層をエッチングして、前記開口から前記第２金属層に達する第１孔を形成する工程と、
前記第１孔に露出した前記第２金属層をエッチングして、前記第１孔から前記第３金属層に達する第２孔を形成する工程と、
前記樹脂層及び前記レジスト層を除去する工程と、を備えた蒸着マスク装置の製造方法、である。

本開示の第２の態様は、
鉄－ニッケル合金を含み、第１孔を有する第１金属層と、
鉄－ニッケル合金を含み、平面視において前記第１孔と重なる複数の貫通孔を有する第３金属層と、
前記第１孔と前記複数の貫通孔との間に位置する第２孔を有し、前記第１金属層と前記第３金属層との間に位置する第２金属層と、を備えた蒸着マスク、である。

本開示の実施形態によれば、蒸着マスクに複数の貫通孔を高密度で形成することができる蒸着マスクの製造方法及び複数の貫通孔が高密度で形成された蒸着マスクを提供することができる。

図１は、本開示の一実施の形態を説明するための図であって、蒸着マスク装置を有する蒸着装置を説明するための図である。 図２は、図１に示す蒸着装置で製造された有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。 図３は、蒸着マスクを有する蒸着マスク装置の一例を概略的に示す平面図である。 図４は、蒸着マスクの部分拡大図であって、図３のＩＶが付された一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す平面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ線に対応する断面図である。 図６は、蒸着マスクの製造方法の一例の一工程を示す図である。 図７は、蒸着マスクの製造方法の一例の一工程を示す図である。 図８は、蒸着マスクの製造方法の一例の一工程を示す図である。 図９は、蒸着マスクの製造方法の一例の一工程を示す図である。 図１０は、蒸着マスクの製造方法の一例の一工程を示す図である。 図１１は、蒸着マスクの製造方法の一例の一工程を示す図である。

以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺及び縦横の寸法比等を実物のそれらから適宜変更し誇張してある。なお、以下に示す実施の形態は、本開示の実施の形態の一例であって、本開示はこれらの実施の形態に限定して解釈されるものではない。

図１～図１１は、本開示による一実施の形態を説明するための図である。以下の実施の形態では、有機ＥＬ表示装置を製造する際に有機材料を所望のパターンで基板上にパターニングするために用いられる蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法を例にあげて説明する。ただし、このような適用に限定されることなく、種々の用途に用いられる蒸着マスク及び蒸着マスク装置の製造方法に対し、本開示を適用することができる。

なお、本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「板」はシートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。

また、「板面（シート面、フィルム面）」とは、対象となる板状（シート状、フィルム状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となる板状部材（シート状部材、フィルム状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。また、板状（シート状、フィルム状）の部材に対して用いる法線方向とは、当該部材の板面（シート面、フィルム面）に対する法線方向のことを指す。

本明細書において、「平面視」とは、対称となる板状（シート状、フィルム状）の部材を当該部材の法線方向から見た状態を指す。例えば、ある板状の部材が「平面視において矩形状の形状を有する」とは、当該部材をその板面に対する法線方向から見たときに、当該部材が矩形状の形状を有していることを指す。

さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件及び物理的特性並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」、「同等」等の用語や長さや角度並びに物理的特性の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、ある部材又はある領域等のある構成が、他の部材又は他の領域等の他の構成の「上に（又は下に）」や「「上側に（又は下側に）」」あるとする場合、特段の限定がない限り、これは他の構成の直上（又は直下）にある場合のみでなく、他の構成の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の構成の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含めて解釈することとする。また、特別な説明が無い限りは、上（または、上側や上方）又は下（または、下側、下方）という語句を用いて説明する場合があるが、上下方向が逆転してもよい。

本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、矛盾の生じない範囲で、その他の実施形態や変形例と組み合わせられ得る。また、その他の実施形態同士や、その他の実施形態と変形例も、矛盾の生じない範囲で組み合わせられ得る。また、変形例同士も、矛盾の生じない範囲で組み合わせられ得る。

本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、製造方法などの方法に関して複数の工程を開示する場合に、開示されている工程の間に、開示されていないその他の工程が実施されてもよい。また、開示されている工程の順序は、矛盾の生じない範囲で任意である。

本明細書および本図面において、特別な説明が無い限りは、「～」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％以上且つ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。

まず、蒸着マスク２０を備える蒸着装置９０について、図１を参照して説明する。図１は、蒸着装置９０を示す図である。蒸着装置９０は、対象物に蒸着材料９８を蒸着させる蒸着処理を実施する。例えば、蒸着装置９０は、有機ＥＬ表示装置１００を製造する際に有機材料を所望のパターンで基板上に蒸着させる。

蒸着装置９０は、その内部に、蒸着源（例えばるつぼ９４）、ヒータ９６、及び蒸着マスク装置１０を備える。また、蒸着装置９０は、蒸着装置９０の内部を真空雰囲気にするための図示しない排気手段を更に備える。るつぼ９４は、有機発光材料などの蒸着材料９８を収容する。ヒータ９６は、るつぼ９４を加熱して、真空雰囲気の下で蒸着材料９８を蒸発させる。蒸着マスク装置１０は、るつぼ９４と対向するよう配置されている。

蒸着マスク装置１０は、フレーム１５と、フレーム１５に取り付けられた蒸着マスク２０と、を備える。フレーム１５は、蒸着マスク２０が撓んでしまうことがないように、蒸着マスク２０をその板面方向に張力が掛けられた状態（板面方向に引張られた状態）で支持する。蒸着マスク装置１０は、図１に示すように、蒸着マスク２０が、蒸着材料９８を付着させる対象物である被蒸着基板（例えば有機ＥＬ基板）９２に対面するよう、蒸着装置９０内に配置される。以下の説明において、蒸着マスク２０の面のうち、有機ＥＬ基板９２側の面を第１面２０ａと称し、第１面２０ａの反対側に位置する面を第２面２０ｂと称する。

蒸着マスク装置１０は、図１に示すように、有機ＥＬ基板９２の、蒸着マスク２０と反対の側の面に配置された磁石９３を備えていてもよい。磁石９３を設けることにより、磁力によって蒸着マスク２０を磁石９３側に引き寄せて、蒸着マスク２０を有機ＥＬ基板９２に密着させることができる。また、静電気力（クーロン力）を利用する静電チャックを用いて蒸着マスク２０を有機ＥＬ基板９２に密着させてもよい。

図２は、図１の蒸着装置９０を用いて製造した有機ＥＬ表示装置１００を示す断面図である。有機ＥＬ表示装置１００は、被蒸着基板（有機ＥＬ基板）９２と、パターン状に設けられた蒸着材料９８を含む画素と、を備えていてもよい。なお、図２の有機ＥＬ表示装置１００においては、蒸着材料９８を含む画素に電圧を印加する電極等が省略されている。また、有機ＥＬ基板９２上に蒸着材料９８をパターン状に設ける蒸着工程の後、図２の有機ＥＬ表示装置１００には、有機ＥＬ表示装置のその他の構成要素が更に設けられ得る。したがって、図２の有機ＥＬ表示装置１００は、有機ＥＬ表示装置の中間体と呼ぶこともできる。

図３は、蒸着マスク２０を有する蒸着マスク装置１０の一例を概略的に示す平面図であり、蒸着マスク２０の第２面２０ｂ側から見た蒸着マスク装置１０を示す図である。図４は、蒸着マスク２０の部分拡大図であって、図３のＩＶが付された一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す平面図である。図示された例では、蒸着マスク装置１０は、矩形形状を有するフレーム１５と、フレーム１５に取り付けられた蒸着マスク２０と、を備える。蒸着マスク２０は、蒸着マスク２０を貫通する複数の貫通孔２５が形成された金属板を含む。

図示された例では、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。蒸着マスク２０は複数の有効領域２２を有しており、複数の有効領域２２は、互いに直交する二方向に沿ってそれぞれ所定のピッチで配列されている。図示された例では、一つの有効領域２２が一つの有機ＥＬ表示装置に対応するようになっている。すなわち、図示された蒸着マスク装置１０によれば、被蒸着基板上への多面付蒸着が可能となっている。蒸着マスク２０の周縁部は、例えばスポット溶接によってフレーム１５に取り付けられている。

有効領域２２には、蒸着対象物である被蒸着基板（例えば有機ＥＬ基板９２）へ蒸着材料９８（例えば有機発光材料）を蒸着させる際に蒸着材料９８を通過させることを意図された複数の貫通孔２５が、所望のパターンで形成されている。この蒸着マスク装置１０は、図１に示すように、蒸着マスク２０の第１面２０ａが、被蒸着基板の下面に対面するようにして、蒸着マスク２０が蒸着装置９０内に支持され、被蒸着基板への蒸着材料９８の蒸着に使用される。図１に示された例では、るつぼ９４から蒸発して蒸着マスク装置１０に到達した蒸着材料９８は、蒸着マスク２０の貫通孔２５を通って有機ＥＬ基板９２に付着する。これによって、蒸着マスク２０の貫通孔２５の位置に対応した所望のパターンで、蒸着材料９８を有機ＥＬ基板９２の表面に成膜することができる。

なお、複数の色によるカラー表示を行いたい場合には、各色に対応する蒸着マスク２０が搭載された蒸着装置９０をそれぞれ準備し、有機ＥＬ基板９２を各蒸着装置９０に順に投入する。これによって、例えば、赤色用の有機発光材料、緑色用の有機発光材料及び青色用の有機発光材料を順に有機ＥＬ基板９２に蒸着させることができる。

図５は、図４のＶ－Ｖ線に対応する断面図である。蒸着マスク２０は、第１金属層３１と、複数の貫通孔２５を有する第３金属層３９と、第１金属層３１と第３金属層３９とを接合する第２金属層３５と、を備えている。

第１金属層３１は、圧延された金属板からなる層（圧延金属層）である。第１金属層３１は、第３金属層３９を支持する支持層として機能する。このような第１金属層３１の厚さは、例えば０．０３ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることができる。図５に示されているように、第１金属層３１は、第３金属層３９側を向く第１面３１ａと、第１面３１ａと反対側を向く第２面３１ｂと、を有している。図示された例では、第１金属層３１の第２面３１ｂが蒸着マスク２０の第２面２０ｂの一部をなしている。

第１金属層３１は、当該第１金属層３１を厚さ方向に貫通する第１孔３３を有している。第１孔３３は、第１金属層３１の第１面３１ａと第２面３１ｂとを接続する貫通孔として形成されている。第１孔３３は、蒸着マスク２０の各有効領域２２に対応して設けられている。すなわち、第１金属層３１は、蒸着マスク２０の１つの有効領域２２に対応して１つの第１孔３３を有している。図４に示された例では、第１孔３３は、平面視において略矩形の輪郭形状を有している。なお、これに限られず、第１孔３３の輪郭は、平面視において、三角形、五角形、六角形、円形、楕円形等の他の形状を有していてもよい。

本実施の形態では、隣り合う２つの有効領域２２の間に第１金属層３１が配置される。これにより、蒸着マスク２０の強度を十分に確保することができる。すなわち、隣り合う２つの有効領域２２の間に配置された第１金属層３１が、第３金属層３９を対応する位置において支持するので、重力の作用により第３金属層３９が撓んだり、外力の作用により第３金属層３９が変形したりすることを、抑制することができる

第１孔３３は、後述するように第２レジスト層４５をマスクとしたエッチングにより形成される。これにともなって、図５に示された例では、第１孔３３の第１面３１ａ側における内面には、第１孔３３の内側に向けて突出した突出部３４が形成されている。突出部３４は、第１孔３３の内面における第１面３１ａと接続する端縁を含んでいる。

第３金属層３９は、電解めっき法により形成された層（めっき層）である。第３金属層３９は、第１金属層３１と反対側を向く第１面３９ａと、第１金属層３１側を向く第２面３９ｂとを有している。本実施の形態では、第３金属層３９の第１面３９ａが蒸着マスク２０の第１面２０ａをなし、第２面３９ｂのうち第１孔３３及び後述の第２孔３７内に露出する部分が蒸着マスク２０の第２面２０ｂの一部をなす。第３金属層３９の厚さは、例えば５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。第３金属層３９は、平面視において第１金属層３１の第１孔３３と重なる領域（有効領域２２）に複数の貫通孔２５を有している。貫通孔２５は、蒸発した蒸着材料９８が通過して被蒸着基板９２へ付着することを意図された貫通孔である。図４に示された例では、各貫通孔２５は、略矩形の輪郭形状を有しているが、これに限られず、貫通孔２５は、有機ＥＬ表示装置１００の画素の形状に応じて、様々な形状の輪郭を有することができる。図４に示された例では、各有効領域２２に形成された複数の貫通孔２５は、当該有効領域２２において、互いに直交する二方向に沿ってそれぞれ所定のピッチで配列されている。一例として、貫通孔２５の配列ピッチは、３μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。なお、複数の貫通孔２５は、有効領域２２において任意のパターンで配置することができる。また、第３金属層３９の板面方向における貫通孔２５の最大寸法は、例えば３μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。

第３金属層３９の第２面３９ｂ側から第３金属層３９に向かって飛来する蒸着材料９８は、貫通孔２５を通って被蒸着基板９２に付着する。被蒸着基板９２のうち蒸着材料９８が付着する領域は、第１面３９ａにおける貫通孔２５の開口寸法（平面視寸法）や開口形状（平面視形状）によって主に定められる。ところで、蒸着材料９８は、るつぼ９４から被蒸着基板９２に向けて第３金属層３９の法線方向に沿って移動するだけでなく、第３金属層３９の法線方向に対して大きく傾斜した方向に移動することもある。ここで、第２面３９ｂにおける貫通孔２５の開口寸法が第１面３９ａにおける貫通孔２５の開口寸法と同一である場合、第３金属層３９の法線方向に対して大きく傾斜した方向に移動する蒸着材料９８の多くは、貫通孔２５を通って被蒸着基板９２に到達するよりも前に、貫通孔２５の壁面に付着してしまう。したがって、蒸着材料９８の利用効率を高めるためには、第２面３９ｂにおける貫通孔２５の開口寸法を大きくすることが好ましい。このため、本実施の形態の貫通孔２５は、第１面３９ａ側から第２面３９ｂ側へ向かうにつれてその開口寸法がしだいに大きくなっている。とりわけ、貫通孔２５を画定する壁面２６は、第１面３９ａ側から第２面３９ｂ側へ向かうにつれて広がるテーパ形状を有している。これにより、第２面３９ｂにおける貫通孔２５の開口寸法が第１面３９ａにおける貫通孔２５の開口寸法よりも大きくなっている。

蒸着処理は、高温雰囲気となる蒸着装置９０の内部で実施され得る。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及び有機ＥＬ基板９２も加熱される。この際、蒸着マスク２０及び有機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を構成する部材の熱膨張係数が、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、フレーム１５及び蒸着マスク２０の主要な材料として、ニッケルを含む鉄合金すなわち鉄－ニッケル系合金を用いることができる。鉄－ニッケル合金は、コバルト等の他の成分を更に含んでいてもよい。例えば、フレーム１５及び蒸着マスク２０を構成する金属板の材料として、ニッケル及びコバルトの含有量が合計で３０質量％以上且つ５４質量％以下であり、且つコバルトの含有量が０質量％以上且つ６質量％以下である鉄合金を用いることができる。ニッケル若しくはニッケル及びコバルトを含む鉄合金の具体例としては、３４質量％以上且つ３８質量％以下のニッケルを含むインバー材、３０質量％以上且つ３４質量％以下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、３８質量％以上且つ５４質量％以下のニッケルを含む低熱膨張Ｆｅ－Ｎｉ系合金などを挙げることができる。

本実施の形態の第１金属層３１及び第３金属層３９は、いずれも鉄－ニッケル系合金を含んでいる。これにより、本実施の形態の蒸着マスク２０の熱膨張係数と、被蒸着基板９２の熱膨張係数との差を小さくすることができる。したがって、蒸着マスク２０と被蒸着基板９２の寸法変化の差異に起因した蒸着マスク２０と被蒸着基板９２との位置ずれを抑制し、被蒸着基板９２上に付着する蒸着材料９８の寸法精度や位置精度の低下を効果的に抑制することができる。

第２金属層３５は、第１金属層３１と第３金属層３９とを接合する層（接合金属層）である。とりわけ第２金属層３５は、第１金属層３１の第１面３１ａと第３金属層３９とを接合する。なお、第２金属層３５と第１金属層３１との間、及び、第２金属層３５と第３金属層３９との間の少なくとも一方に、何らかの機能を有する他の層が設けられていてもよい。第２金属層３５は、第１金属層３１の第１孔３３と、平面視において当該第１孔３３と重なる複数の貫通孔２５とを通じさせる第２孔３７を有している。第２孔３７は、第２金属層３５を貫通する貫通孔として形成されている。第２孔３７は、蒸着マスク２０の各有効領域２２に対応して設けられている。すなわち、第２金属層３５は、蒸着マスク２０の１つの有効領域２２に対応して１つの第２孔３７を有している。したがって、１つの第１孔３３に対応して１つの第２孔３７が設けられる。また、第２孔３７は、平面視において第１孔３３の輪郭形状に対応した輪郭形状を有している。すなわち、第１孔３３が平面視において略矩形の輪郭形状を有している場合には、第２孔３７も平面視において略矩形の輪郭形状を有する。第１孔３３及び第２孔３７は、蒸着マスク２０の第２面２０ｂ側から複数の貫通孔２５へ向かう蒸着材料９８が通過することが意図されている。このような第２金属層３５は、例えば、銅、銀、金、チタン、ニッケル及びこれらを含む合金を第１金属層３１上にめっき法等により形成することができる。その他、第２金属層３５の形成方法としては、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどを用いることもできる。

次に、図６～図１１を参照して、上に説明した蒸着マスク２０の製造方法の一例について説明する。図６～図１１は、それぞれ、蒸着マスク２０の製造方法の一例の一工程を示す図である。

まず、第１金属層３１を準備する（第１金属層準備工程）。第１金属層３１は、鉄－ニッケル系合金を含み、圧延により製造された金属板である。

次に、図６に示されているように、第１金属層３１上にめっき法により第２金属層３５を形成する（第２金属層形成工程）。第２金属層３５の材料としては、例えば、銅、銀、金、チタン、ニッケル及びこれらを含む合金を挙げることができる。めっき法としては、電解めっき法、無電解めっき法等のめっき法が特に限定されることなく利用可能である。本実施の形態では、第２金属層３５は、第１金属層３１の第１面３１ａ上に無電解めっき法で金をめっきすることにより形成される。また、前述のように第２金属層３５の形成方法には、物理蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等を選択することもできる。

第２金属層３５上に凸部４２を有する樹脂層４１を形成する（図７参照、樹脂層形成工程）。本実施の形態では、有効領域２２内に、当該有効領域２２内に形成されるべき複数の貫通孔２５の形状及び配置パターンに対応した形状及び配置パターンを有する複数の凸部４２を有する樹脂層４１が形成される。とりわけ樹脂層４１の形状は、形成されるべき貫通孔２５の形状に対して少なくとも部分的に相補形状をなす。

図７に示された例では、凸部４２は全体として角錐台形状を有している。凸部４２は、第２金属層３５と反対側を向く先端面４２ａと、第２金属層３５側を向く基端面４２ｂと、先端面４２ａと基端面４２ｂとを接続する４つの側面４２ｃと、を有している。基端面４２ｂは、第２金属層３５と接触している。先端面４２ａの第１金属層３１の板面方向（第２金属層３５の板面方向）に沿った寸法は、基端面４２ｂの当該板面方向に沿った寸法よりも小さく、先端面４２ａの面積は、基端面４２ｂの面積よりも小さい。対向する一対の側面４２ｃは、基端面４２ｂ側から先端面４２ａに向かうにつれて互いに近づくように、第１金属層３１の法線方向（第２金属層３５の法線方向）に対して傾斜した方向に延びている。このような樹脂層４１は、例えば、ナノインプリント技術等により、熱硬化性樹脂やＵＶ硬化性樹脂等を第２金属層３５上に賦型することにより形成される。ここで、凸部４２の断面形状は、賦型で用いる版の断面形状により制御することができる。また、その他の形成方法として、フォトリソグラフィー技術などを用いることもでき、この場合には、露光光量に階調を持たせるなどによって凸部４２の断面形状を制御することができる。凸部４２の法線方向に沿った第２金属層３５からの高さは、形成されるべき第３金属層３９の厚さよりも大きいことが好ましい。一例として、凸部４２の高さは、５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。

次に、図８に示されているように、樹脂層４１から露出した第２金属層３５上に、電解めっき法により鉄－ニッケル系合金を含む第３金属層３９を形成する（第３金属層形成工程）。第２金属層３５に、鉄－ニッケル系合金を析出可能なめっき液を接触させ、第２金属層３５に電圧を印加することにより、樹脂層４１から露出した第２金属層３５上に第３金属層３９が析出する。第３金属層３９の厚さは、凸部４２の高さよりも小さいことが好ましい。この場合、第３金属層形成工程の終了後においても凸部４２の先端面４２ａは、第３金属層３９から露出する。第３金属層３９は、各凸部４２の側面４２ｃにも沿って成長する。したがって、第３金属層３９には、凸部４２の側面４２ｃの少なくとも一部、とりわけ凸部４２の側面４２ｃのうち基端面４２ｂと接続する部分を含む一部、と相補形状をなす貫通孔２５が形成される。

第３金属層３９上及び樹脂層４１上を覆うように第１レジスト層４３を形成する。また、第１金属層３１の第２金属層３５と反対側の面（第２面３１ｂ）上に第２レジスト層（レジスト層）４５を形成する（図９参照、レジスト層形成工程）。第１レジスト層４３は、後述の第１エッチング工程において用いられるエッチング液によって第３金属層３９が侵食されることを防止するために設けられる。したがって、他の方法により第３金属層３９が侵食されることが防止される場合には、第１レジスト層４３を省略することも可能である。この場合、例えば、第１エッチング工程において、エッチング液が第３金属層３９に接触しないようにして第１孔３３を形成する。第２レジスト層４５は、第１金属層３１の第１孔３３が形成されるべき箇所に対応する開口４７を有する。開口４７は、平面視において複数の樹脂層４１と重なっている。とりわけ、開口４７は、平面視において１つの有効領域２２に対応する全ての樹脂層４１と重なっている。第１レジスト層４３及び第２レジスト層４５は、例えば、第１エッチング工程において用いられるエッチング液に対する耐性を有した樹脂シートを貼着したり、同様の耐性を有した流動性を有する樹脂材料を塗布して硬化させることにより形成することができる。開口４７は、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて形成することができる。

次に、第２レジスト層４５をマスクとして、第１金属層３１をエッチングし第１孔３３を形成する（図１０参照、第１エッチング工程）。具体的には、第２レジスト層４５の開口４７に露出した第１金属層３１にエッチング液を接触させ、第１金属層３１を第２面３１ｂ側から第１面３１ａ側へ向けてエッチングする。このエッチングは、少なくとも第１孔３３が第２金属層３５へ到達し、第１孔３３内に第２金属層３５が露出するまで継続される。このとき、図１０に示されているように、第２金属層３５の一部がエッチング液により浸食されてもよい。その一方、第２金属層３５が侵食されないようなエッチング液と金属（第２金属層３５）の組み合わせとなっていてもよい。このような組み合わせとしては、エッチング液が塩化第二鉄溶液や塩酸であり、金属（第２金属層３５）が銀、金、チタンである例を挙げることができる。

ところで、第１エッチング工程では、図１０に示されているように、エッチングによる浸食は、第１金属層３１の厚さ方向（法線方向）だけでなく、第１金属層３１の板面方向にも進行する。したがって、平面視において、第１エッチング工程で形成される第１孔３３の寸法は、第２レジスト層４５の開口４７の寸法よりも大きくなる。したがって、第１エッチング工程における第１金属層３１の板面方向への浸食量を考慮して、開口４７の寸法は、形成されるべき第１孔３３の寸法よりも小さく設定されることが好ましい。

また、第１孔３３の先端側（第３金属層３９側、第１面３１ａ側）には、当該第１孔３３の基端側（第２面３１ｂ側）と比較して、第１金属層３１の板面方向への浸食量が少ない部分が生じる。これにより、図１０に示された例では、第１孔３３の第１面３１ａ側における内面には、第１孔３３の内側に向けて突出した突出部３４が形成される。突出部３４は、第１孔３３の内面における第１面３１ａと接続する端縁を含んでいる。

次に、図１１に示されているように、第１孔３３に露出した第２金属層３５をエッチングして、第１孔３３から第３金属層３９に達する第２孔３７を形成する（第２エッチング工程）。具体的には、第２金属層３５を選択的にエッチング可能なエッチング液を用いて、第２レジスト層４５及び第１金属層３１をマスクとして第２金属層３５をエッチングする。第２金属層３５が金で形成されている場合、第１金属層３１及び第３金属層３９を構成する金属を浸食せず、第２金属層３５を構成する金のみを侵食可能なエッチング液を用いる。また、第２金属層３５に、金、銅、銀、ニッケル、チタンや、各々の合金を用いた場合においては、第１金属層３１及び第３金属層３９を構成するＦｅ－Ｎｉ系合金を侵さずに、選択的に第２金属層３５をエッチングする液が市販されており、これを用いることができる。第２エッチング工程では、樹脂層４１の基端面４２ｂが第２孔３７に露出する。

最後に、樹脂層４１、第１レジスト層４３及び第２レジスト層４５を除去する（除去工程）。これにより、第３金属層３９の貫通孔２５と第１孔３３及び第２孔３７とが通じ、図５に示される蒸着マスク２０が得られる。

本実施の形態の蒸着マスクの製造方法は、第１面３１ａと第１面３１ａとは反対側にある第２面３１ｂとを有し、鉄－ニッケル系合金を含む第１金属層３１を準備する工程と、第１金属層３１の第１面３１ａの上に、めっき法により第２金属層３５を形成する工程と、第２金属層３５の上に、凸部４２を有する樹脂層４１を形成する工程と、樹脂層４１から露出した第２金属層３５の上に、電解めっき法により鉄－ニッケル系合金を含む第３金属層３９を形成する工程と、第１金属層３１の第２面３１ｂの上に平面視において樹脂層４１と重なる位置にあり、開口４７を有するレジスト層４５を形成する工程と、第１金属層３１をエッチングして、開口４７から第２金属層３５に達する第１孔３３を形成する工程と、第１孔３３に露出した第２金属層３５をエッチングして、第１孔３３から第３金属層３９に達する第２孔３７を形成する工程と、樹脂層４１及びレジスト層４５を除去する工程と、を備える。

本実施の形態の蒸着マスク２０は、鉄－ニッケル系合金を含み、第１孔３３を有する第１金属層３１と、鉄－ニッケル系合金を含み、平面視において第１孔３３と重なる複数の貫通孔２５を有する第３金属層３９と、第１孔３３と複数の貫通孔２５との間に位置する第２孔３７を有し、第１金属層３１と第３金属層３９との間に位置する第２金属層３５と、を備える。

このような蒸着マスクの製造方法及び蒸着マスク２０によれば、貫通孔２５を有する第３金属層３９がめっき法を用いて形成されるので、エッチングプロセスを用いて貫通孔を形成する方法と比較して、貫通孔２５を高密度に形成することが可能になる。とりわけ、貫通孔２５の配置、形状及び寸法を画定する凸部４２を、ナノインプリント技術等によりポジ型の感光性樹脂材料を第２金属層３５上に賦型して形成すると、複数の微細な凸部４２を高密度に配置することができるので、これにより、複数の貫通孔をさらに高密度に配置することが可能になる。したがって、本実施の形態の蒸着マスク２０を用いて、例えば１２００ｐｐｉ以上の画素密度を有する高精細な有機ＥＬ表示装置１００を製造することができる。また、エッチングプロセスを用いて貫通孔を形成する場合には、平面視における貫通孔の隅部が丸くなる傾向にあるが、本実施の形態では、凸部４２の形状により貫通孔２５の形状を画定することができるので、例えば凸部４２の輪郭形状を平面視で矩形とすることにより、貫通孔２５の平面視における輪郭形状も矩形に近づけることが可能になる。

また、本実施の形態では、凸部４２の形状により貫通孔２５の輪郭形状を画定することができるので、貫通孔２５に高精度で安定した輪郭形状を付与することができる。

エッチングプロセスを用いて貫通孔を形成する方法では、貫通孔の配置を高精細化するために、金属製シートの厚さを小さくすることが考えられる。しかし、金属製シートを薄くすると、金属製シートを搬送する際に当該金属製シートにシワや変形が生じやすくなる。これに対して、本実施の形態では、貫通孔２５を有する第３金属層３９を、第２金属層３５を介して、当該第３金属層３９を支持可能な第１金属層３１上に形成するので、蒸着マスク２０を搬送する際に第３金属層３９にシワや変形が生じることを効果的に抑制することができる。

エッチングプロセスを用いて貫通孔を形成する方法では、第１面側から形成された穴部及び第２面側から形成された穴部の、金属製シートの法線方向に平行に延びる断面における断面形状は、金属製シートの内部に向けて凸となる曲面形状になる。したがって、残存した金属製シートの断面積が減少し、これにより金属製シートの強度が低下する虞がある。これに対して、本実施の形態では、凸部４２の形状により貫通孔２５の形状を画定することができるので、凸部４２の形状を適切に制御することにより、第３金属層３９の断面積が大きくなるように貫通孔２５の断面形状を調整することができる。したがって、第３金属層３９の強度を十分に確保することができる。

また、隣り合う２つの有効領域２２の間に第３金属層３９を支持する第１金属層３１を配置することができるので、蒸着マスク２０の強度を十分に確保することができる。

１０ 蒸着マスク装置
１５ フレーム
２０ 蒸着マスク
２２ 有効領域
２３ 周囲領域
２５ 貫通孔
３１ 第１金属層
３１ａ 第１面
３１ｂ 第２面
３３ 第１孔
３４ 突出部
３５ 第２金属層
３７ 第２孔
３９ 第３金属層
３９ａ 第１面
３９ｂ 第２面
４１ 樹脂層
４２ 凸部
４３ 第１レジスト層
４５ 第２レジスト層（レジスト層）
４７ 開口
９０ 蒸着装置
９２ 有機ＥＬ基板
９３ 磁石
９８ 蒸着材料
１００ 有機ＥＬ表示装置

Claims (1)

1. 第１面と前記第１面とは反対側にある第２面とを有し、鉄－ニッケル系合金を含む第１金属層を準備する工程と、
   前記第１金属層の前記第１面の上に、めっき法により、銅、銀、金、チタン又はこれらを含む合金を含む第２金属層を形成する工程と、
   前記第２金属層の上に、凸部を有する樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層から露出した前記第２金属層の上に、電解めっき法により鉄－ニッケル系合金を含む第３金属層を形成する工程と、
   前記第１金属層の前記第２面の上に、平面視において前記樹脂層と重なる位置にある開口を有するレジスト層を形成する工程と、
   前記第１金属層をエッチングして、前記開口から前記第２金属層に達する第１孔を形成する工程と、
   前記第１孔に露出した前記第２金属層をエッチングして、前記第１孔から前記第３金属層に達する第２孔を形成する工程と、
   前記樹脂層及び前記レジスト層を除去する工程と、を備えた蒸着マスクの製造方法。

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