JP7454934B2 - 蒸着マスク及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態の一つは、蒸着マスクに関する。特に、本発明の実施形態の一つは、テーパー形状を備えた蒸着マスク及びその製造方法に関する。

フラットパネル型表示装置の一例として、液晶表示装置や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が挙げられる。これらの表示装置は、絶縁体、半導体、導電体などの様々な材料を含む薄膜が基板上に積層された構造体である。これらの薄膜が適宜パターニングされ、接続されることで、表示装置としての機能が実現される。

薄膜を形成する方法は、大別すると気相法、液相法、固相法に分類される。気相法は物理的気相法と化学的気相法に分類される。物理的気相法の代表的な例として蒸着法が知られている。蒸着法のうち最も簡便な方法が真空蒸着法である。真空蒸着法は、高真空下において材料を加熱することで、材料を昇華又は蒸発させて材料の蒸気を生成する（以下、これらを総じて気化という）。この材料を堆積させるための領域（以下、蒸着領域）において、気化していた材料が固化し、堆積することで材料の薄膜が得られる。蒸着領域に対して選択的に薄膜が形成され、それ以外の領域（以下、非蒸着領域）には材料が堆積しないようにするために、マスク（蒸着マスク）を用いて真空蒸着が行われる（特許文献１及び２参照）。

特開２００９－８７８４０号公報 特開２０１３－２０９７１０号公報

特許文献１及び特許文献２では、蒸着領域が薄膜で形成された蒸着マスクが開示されている。蒸着工程においてマージンを確保するために、蒸着マスクは、蒸着源側から見てテーパー形状を有していることが好ましい。蒸着マスクをテーパー状に形成するためには、蒸着マスクを作製する際に用いるレジストパターンにテーパー角度を付ける必要がある。しかしながら、フォトマスクを用いてレジストパターンをテーパー状に加工することは困難である。

本発明の実施形態の一つは、テーパー形状を備えた蒸着用の蒸着マスク及びその製造方法を提供することを課題の一つとする。

本発明の一実施形態に係る蒸着マスクは、複数の開口が設けられた、薄膜状のマスク本体を備え、前記複数の開口の各々は、前記マスク本体の第１面から第２面をその厚み方向に貫通し、前記複数の開口の各々における、前記第１面と前記第２面との間の側壁が４５°以上８５°以下のテーパー形状の部分を有する。

本発明の一実施形態に係る蒸着マスクに製造方法は、基板を準備し、前記基板の第１面上にフォトレジストを塗布し、前記フォトレジストの一部に第１波長及び前記第１波長とは異なる第２波長を含む光を照射し、露光された前記フォトレジストの一部を除いた他部を除去してレジストパターンを形成し、前記基板の前記第１面上であって、前記レジストパターンから露出した領域に金属層を形成し、前記レジストパターンを除去し、前記基板を除去すること、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拡大図である。 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断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの拡大断面図である。 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平面図である。 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上面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 レジストパターンのＳＥＭ断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。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一又は類似の構成には、同一の符号を付して、詳細な説明を省略することがある。

本発明において、ある一つの膜に対してエッチングや光照射を行うことで複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。

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＞
図１～図２３を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法、及び当該蒸着マスクを用いる蒸着装置について説明する。

［蒸着装置１０の構成］
図１～図３を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着装置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ロードロック扉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被蒸着基板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、被蒸着基板１０４の下に蒸着源１１２が配置される。蒸着源１１２は、概ね長方形の形状を有し、被蒸着基板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は被蒸着基板１０４と蒸着源１１２とが相対的に移動する構成を有する。図１では、蒸着源１１２が固定され、その上を被蒸着基板１０４が移動する例が示されている。

蒸着源１１２には蒸着される材料が充填される。蒸着源１１２は、当該材料を加熱する加熱部１２２（後述する図３を参照）を有する。蒸着源１１２の加熱部１２２によって材料が加熱されると、加熱された材料は気化し、蒸気となって蒸着源１１２から被蒸着基板１０４に向かう。材料の蒸気が被蒸着基板１０４の表面へ到達すると、当該蒸気は冷却されて固化し、被蒸着基板１０４の表面に材料が堆積する。このようにして被蒸着基板１０４の上（図２では被蒸着基板１０４の下側の面上）に当該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、被蒸着基板１０４及び蒸着用の蒸着マスク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、及びシャッタ１１４などをさらに備える。ホルダ１０８によって被蒸着基板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によって被蒸着基板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の上に移動することで、シャッタ１１４は蒸着源１１２によって加熱された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ことで、当該材料の蒸気はシャッタ１１４によって遮蔽されずに被蒸着基板１０４に到達する。シャッタ１１４の開閉は、図示しない制御装置によって制御される。

図１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被蒸着基板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、被蒸着基板１０４と蒸着源１１２との相対的な位置が固定され、被蒸着基板１０４を回転させるための機構が蒸着チャンバ１００に設けられてもよい。また、図１及び図２に示す例では、基板の主面が水平方向と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、蒸着マスク３００は、基板の主面が水平方向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は蒸着する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やタンタル、モリブデン、チタン、ニッケルなどの金属やその合金を含むことができる。又は、収納容器１２０は、アルミナや窒化ホウ素、酸化ジル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内の材料が加熱されて気化する。気化した材料は、収納容器１２０の開口部１３０から収納容器１２０の外に出射される。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、材料の蒸気の広がる角度（以下、射出角度）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（単位°）によって決まる。角度θｅは被蒸着基板１０４の大きさ及び蒸着源１１２と被蒸着基板１０４と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、５０°以上７０°以下、典型的には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。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は円錐の表面の一部であってもよい。

蒸着する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有機化合物を用いることができる。無機化合物としては、金属、その合金、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、成膜を行ってもよい。図示しないが、複数の蒸着源を用い、異なる材料を同時に加熱できるよう、蒸着チャンバ１００を構成してもよい。

［蒸着マスク３００の構成］
図４～図８を用いて、本発明の一実施形態係る蒸着マスク３００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。蒸着マスク３００は薄膜状のマスク本体３１０、保持枠３３０、及び第１接続部材３５０を有する。マスク本体３１０には、複数のパネル領域３１５が配置される。それぞれのパネル領域３１５には、マスク本体３１０の上面（第１面）から下面（第２面）までをその厚さ方向に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という。非開口部は各々の開口３１１を囲む。なお、マスク本体３１０の厚みは１μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。

蒸着時には、蒸着対象の被蒸着基板１０４における蒸着領域と開口３１１が重なり、被蒸着基板１０４における非蒸着領域と非開口部が重なるように蒸着マスク３００と被蒸着基板１０４が位置合わせされる。材料の蒸気が開口３１１を通過し、被蒸着基板１０４の蒸着領域に材料が堆積する。

（マスク本体３１０の構成）
図５は、マスク本体３１０の一部拡大図であり、マスク本体３１０をマスク本体３１０の下面（第２面）３１０ｂ側から見た平面図である。マスク本体３１０の上面（第１面）３１０ａ及び下面（第２面）３１０ｂについては後述する。図６は、図５に示したＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。

マスク本体３１０は、薄膜状の蒸着マスクである。マスク本体３１０は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、インバー（Ｆｅ－Ｎｉ合金）、ニッケル、ニッケル－コバルト合金などの金属から構成される。上述したように、マスク本体３１０に配置された複数のパネル領域３１５には、マスク本体３１０の上面（第１面）３１０ａから下面（第２面）３１０ｂまでを貫通する複数の開口３１１がそれぞれ設けられている。

複数の開口３１１の各々は、テーパー形状の部分を有する。複数の開口３１１の各々において、開口３１１の第１面３１０ａ側の開口端の面積ａ１と第２面３１０ｂ側の開口端の面積ａ２とが異なっており、ａ１＜ａ２の関係を満たす。ここで、マスク本体３１０の上面（第１面）３１０ａは被蒸着基板１０４に対向する面であり、下面（第２面）３１０ｂは蒸着源１１２に対向する面である。つまり、複数の開口３１１の各々は、第１面３１０ａ側から第２面３１０ｂ側に向かって開口端が広くなる。下面（第２面）３１０ｂを含む平面と開口３１１の内壁とがなす角（以降、テーパー角度という）θｔは、４５°以上８５°以下であり、６０°以上７０°以下であることが好ましい。

本実施形態では、マスク本体３１０に設けられた複数の開口３１１の各々がテーパー形状を有し、被蒸着基板１０４に対向する第１面３１０ａ側の開口端の面積ａ１が、蒸着源１１２に対向する第２面３１０ｂ側の開口端の面積ａ２よりも小さい。これにより、蒸着源１１２から気化した材料が被蒸着基板１０４に付着して薄膜層をする際に、画素ピッチ間のマージンをより確実に確保することができる。

（保持枠３３０の構成）
再び図４を参照し、保持枠３３０の構成について説明する。保持枠３３０は、マスク本体３１０の周囲に設けられている。第１接続部材３５０はマスク本体３１０と保持枠３３０との間に設けられ、マスク本体３１０と保持枠３３０とを接続する。保持枠３３０に接する領域における第１接続部材３５０の第１外縁３５３は、第１接続部材３５０に接する領域におけるマスク本体３１０の第２外縁３１３の外周に配置されている。つまり、平面視において、マスク本体３１０と保持枠３３０とは重なっていない。しかしながら、マスク本体３１０と保持枠３３０との位置関係はこれに限定されず、平面視において、マスク本体３１０と保持枠３３０とは重畳してもよい。

図７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７に示す断面図は、図４のＡ－Ａ’線に沿った断面図である。図７に示すように、第１接続部材３５０は、マスク本体３１０の上方において、マスク本体３１０の端部に沿って設けられている。第１接続部材３５０は、マスク本体３１０の端部からマスク本体３１０の外側に向かって突出している。

保持枠３３０は、マスク本体３１０の上面よりもさらに上方に設けられている。つまり、鉛直方向において、保持枠３３０の下端（下面３３１）はマスク本体３１０の上端よりも上方に設けられている。また、保持枠３３０は、マスク本体３１０の第２外縁３１３よりもさらに外側に設けられている。つまり、水平方向において、保持枠３３０はマスク本体３１０よりも外側に設けられている。なお、上記の鉛直方向は、マスク本体３１０の主面に対して直交する方向である。水平方向は、マスク本体３１０の主面に平行な方向である。

第１接続部材３５０は、保持枠３３０の側面３３５に接している。一方、保持枠３３０の上面３３３及び下面３３１には第１接続部材３５０は設けられていない。第１接続部材３５０は、保持枠３３０の側面３３５の下端から上端まで接している。ただし、第１接続部材３５０は、保持枠３３０の上面３３３及び下面３３１と接していてもよい。

保持枠３３０は、第１層３６０及び第２層３７０を有する積層構造であってもよい。第２層３７０は第１層３６０の上方に設けられている。第１層３６０は、第２層３７０よりもマスク本体３１０に近い。

図７の点線で囲まれた領域の拡大図を図８に示す。第１接続部材３５０は、第１層３６０の側面３６５及び第２層３７０の側面３７５に接している。第１接続部材３５０は、側面３６５、３７５だけでなく、第１層３６０と第２層３７０とが対向する領域にも設けられている。つまり、第１接続部材３５０は、第２層３７０の下面３７１の一部に接している。換言すると、第１接続部材３５０は、第２層３７０の鉛直下方に入り込んでいる。第１接続部材３５０は、マスク本体３１０の第２外縁３１３付近に設けられた複数の開口３１７の内部に入り込んでいる。

第１層３６０と第２層３７０との間には接着層５００が設けられている。つまり、接着層５００によって第１層３６０と第２層３７０とが接続されている。平面視において、接着層５００のパターンは第２層３７０のパターンと概略同じである。ただし、接着層５００のパターンは第２層３７０のパターンの僅かに内側に位置している。換言すると、第２層３７０の下面の一部は接着層５００から露出されている。図８では、第２層３７０の下面３７１のうち、接着層５００から露出された領域の下面３７１は、及び第１接続部材３５０と接している。

本実施形態に係る保持枠３３０の構成は、以上に説明した構成に限定されるわけではなく、マスク本体３１０を保持することができる構成を有していればよい。

［蒸着マスク３００の製造方法］
図９～図１６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９～図１５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１６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平面図である。以下では、特に、蒸着マスク３００のマスク本体３１０の製造方法について説明する。

図９に示すように、基板９０１を準備する。基板９０１は、例えばＳＵＳ基板であってもよい。次に、図１０に示すように、基板９０１の一面上にフォトレジスト１００１を塗布する。本実施形態では、フォトレジスト１００１としてネガレジストを使用する。

次に、図１１に示すように、フォトレジスト１００１を露光する。この際、マスクを使用せずに光源からの光をフォトレジスト１００１に直接描画する直接描画装置が用いられる。露光に用いる光の光源としては、高圧水銀ランプを使用する。露光に用いる光は、第１波長と、第１波長とは異なる波長の第２波長とを含む混合波長の光である。ここで、第１波長はｉ線（波長３６５ｎｍ）であり、第２波長はｈ線（波長４０５ｎｍ）である。フォトレジスト１００１に対する第２波長の透過率は、フォトレジストの対する第１波長の透過率よりも高い。混合波長における第１波長及び第２波長の混合比率は、３：１～３：２であることが好ましい。混合波長における第１波長及び第２波長の混合比率を調整することにより、後述するレジストパターンのテーパー形状を調整することができる。

次に、図１２に示すように、現像を行って未露光部分のフォトレジスト１００１を除去し、レジストパターン１２０１を形成する。図１３は、図１２における点線で囲んだ部分の拡大図である。レジストパターン１２０１の各々は、基板９０１の表面側に向かって、基板９０１の表面に対して水平な断面積が小さくなるテーパー形状の部分を有する。基板９０１の表面とレジストパターン１２０１の側壁とがなす角度θｒは、４５°以上８５°以下であり、６０°以上７０°以下であることが好ましい。角度θｒは、フォトレジスト１００１を露光する際の第１波長及び第２波長の混合比率を調整することにより調節することができる。

具体的には、第１波長であるｉ線は、フォトレジスト１００１の表面側、即ち、露光面側を硬化させる。一方、第２波長であるｈ線は、フォトレジスト１００１の奥側、即ち、基板９０１側を硬化させる。つまり、レジストパターン１２０１の表面側、即ち、露光面側の表面積は、第１波長の強度に依存する。これに対し、レジストパターン１２０１の奥側、即ち、基板９０１側の表面積は、第２波長の強度に依存する。基板９０１の表面とレジストパターン１２０１の側壁とがなす角度θｒは、レジストパターン１２０１の奥側、即ち、基板９０１側の表面積によって決定される。即ち、角度θｒは、混合波長における第１波長及び第２波長の混合比率に依存する。

次に、図１４に示すように、電解めっき法（又は、電鋳めっき法）によって基板９０１上に金属層を形成する。金属層１４０１は、例えば、インバー（Ｆｅ－Ｎｉ合金）を含んでもよい。この場合、めっき液として、ニッケル化合物を含む溶液と、鉄化合物を含む溶液との混合溶液を用いることができる。例えば、スルファミン酸ニッケルや臭化ニッケルを含む溶液と、スルファミン酸第一鉄を含む溶液との混合溶液を用いてもよい。めっき液には、様々な添加剤が含まれていてもよい。尚、金属層１４０１に含まれる金属は、ニッケル－鉄合金に限定されず、ニッケル、ニッケル－コバルト合金、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などであってもよい。金属層１４０１の厚さは、３μｍ～２０μｍであってもよい。

次に、図１５に示すように、レジストパターン１２０１を基板９０１上から除去する。レジストパターン１２０１の各々が除去されたスペースは、マスク本体３１０の開口３１１に対応する。例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸カリウム水溶液などのアルカリ系剥離液を用いてレジストパターン１２０１を除去することができる。複数の開口３１１の各々は、その開口端の面積が基板９０１の表面側に向かって大きくなるテーパー形状の部分を有する。最後に、金属層１４０１と基板９０１とを分離し、図１６に示すように、複数の開口３１１を有するマスク本体３１０を形成することができる。

マスク本体３１０とは別途に保持枠３３０が形成される。マスク本体３１０を保持枠３３０に取り付けて、蒸着マスク３００を作製することができる。保持枠３３０の形成工程について、ここでは詳細な説明は省略するが、保持枠３３０はマスク本体３１０に比べて板厚が大きいため、前述の図７、図８に示したように、薄板材の積層として形成されても良い。また、保持枠３３０には高い平坦性が求められるため、圧延材を用いる場合には、所望の板厚の１／２程度のものを背中合わせに積層し、圧延材の反りを相殺する等の構成が好ましい。

本実施形態においては、基板９０１の表面とレジストパターン１２０１の側壁とがなす角度θｒは、フォトレジスト１００１を露光する際に用いる光の第１波長及び第２波長の混合比率に依存する。ここで、基板９０１の表面とレジストパターン１２０１の側壁とがなす角度θｒは、マスク本体３１０の開口３１１のテーパー角度θｔに対応している。したがって、フォトレジスト１００１の露光に用いる光の第１波長及び第２波長の混合比率を調整することにより、開口３１１のテーパー角度θｔをより細かく制御することができる。薄膜形成の際、蒸着工程において本実施形態に係る蒸着マスク３００を蒸着マスクとして使用することにより、画素ピッチ間のマージンを確実に確保することができる。

図１７～図２３は、フォトレジストを第１波長及び第２波長を含む光で露光した後のレジストパターンのＳＥＭ断面図である。フォトレジストの露光に用いた光の第１波長及び第２波長の混合比率、開口のテーパー角度θｔに対応する、基板の表面とレジストパターンの側壁とがなす角度θｒ及びを以下の表１に示す。

図１７～図１９に示すように、フォトレジストを露光する際、光に第２波長（ｈ線）が含まれない場合、フォトレジストの表面側、即ち、露光面側（図１７～図１９に示したレジストパターンの上側）の硬化は十分であっても、フォトレジストの奥側、即ち、基板側（図１７～図１９に示したレジストパターンの下側）の硬化が不足するため、レジストパターンの下側の幅が不十分となる。また、図２０に示すように、混合波長における第１波長及び第２波長の混合比率が３：０．５の場合、角度θｒは４５°以上であるものの、フォトレジストの奥側、即ち、基板側（図２０に示したレジストパターンの下側）の硬化が不足するため、レジストパターンの下側の幅が不十分である。

一方、図２１～図２３に示すように、混合波長における第１波長及び第２波長の混合比率が３：１～３：２の場合、角度θｒは５０°以上であり、さらにフォトレジストの奥側、即ち、基板側（図２１～図２３に示したレジストパターンの下側）の硬化も十分であり、本実施形態に係る蒸着マスク３００のマスク本体３１０を製造する際のレジストパターンとして好適である。

＜第２実施形態＞
以下では、図２４～図３２を参照して、蒸着マスク３００を用いた薄膜形成法を応用した表示装置の製造方法について説明する。第２実施形態に係る表示装置２００として、それぞれ有機発光素子（以下、発光素子）を有する複数の画素が絶縁基板２０２上に形成された有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。尚、第１実施形態で述べた内容について、重複する説明が省略する。

図２４は、本発明の一実施形態に係る表示装置の上面図である。表示装置２００は絶縁基板２０２を有し、その上に複数の画素２０４及び画素２０４を駆動するための駆動回路２０６（ゲート側駆動回路２０６ａ、ソース側駆動回路２０６ｂ）が設けられている。絶縁基板２０２は、例えば、ガラス基板や樹脂基板である。複数の画素２０４は周期的に配置され、これらによって表示領域２０５が定義される。後述するように、各画素２０４には発光素子２６０が設けられる。

駆動回路２０６は、表示領域２０５の周囲の周辺領域に配置される。パターニングされた導電膜で形成される種々の配線（図示しない）が、表示領域２０５及び駆動回路２０６から絶縁基板２０２の一辺へ延び、絶縁基板２０２の端部付近で表面に露出されることで、端子２０７が形成される。これらの端子２０７は図示しないフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）と電気的に接続される。表示装置２００を駆動するための各種信号が端子２０７を介して駆動回路２０６及び画素２０４に入力される。図示しないが、駆動回路２０６とともに、あるいはその一部の替わりに集積回路を有する駆動ＩＣがさらに搭載されてもよい。

図２５は、隣接する二つの画素２０４（２０４ａ及び２０４ｂ）にわたる断面模式図である。各画素２０４には画素回路が形成される。画素回路の構成は任意であり、図２５では駆動トランジスタ２１０、保持容量２３０、付加容量２５０、及び発光素子２６０が示されている。

画素回路に含まれる各素子はアンダーコート２０８を介して絶縁基板２０２の上に設けられる。駆動トランジスタ２１０は、半導体膜２１２、ゲート絶縁膜２１４、ゲート電極２１６、ソース電極２２０、及びドレイン電極２２２を含む。ゲート電極２１６は、ゲート絶縁膜２１４を介して半導体膜２１２の少なくとも一部と交差するように配置される。半導体膜２１２は、ドレイン領域２１２ａ、ソース領域２１２ｂ、及びチャネル２１２ｃを有する。チャネル２１２ｃは、半導体膜２１２とゲート電極２１６とが重なる領域である。チャネル２１２ｃはドレイン領域２１２ａとソース領域２１２ｂとの間に設けられる。

容量電極２３２はゲート電極２１６と同一の層に存在し、ゲート絶縁膜２１４を介してドレイン領域２１２ａと重なる。ゲート電極２１６及び容量電極２３２の上には層間絶縁膜２１８が設けられる。層間絶縁膜２１８及びゲート絶縁膜２１４には、ソース領域２１２ｂ及びドレイン領域２１２ａに達する開口がそれぞれ形成されている。これらの開口の内部にソース電極２２０及びドレイン電極２２２が配置される。ドレイン電極２２２は、層間絶縁膜２１８を介して容量電極２３２と重なる。ドレイン領域２１２ａ、容量電極２３２、及びそれらの間のゲート絶縁膜２１４、並びに、容量電極２３２、ドレイン電極２２２、及びそれらの間の層間絶縁膜２１８によって保持容量２３０が形成される。

駆動トランジスタ２１０及び保持容量２３０の上には平坦化膜２４０が設けられる。平坦化膜２４０は、ドレイン電極２２２に達する開口を有している。この開口と平坦化膜２４０の上面の一部を覆う接続電極２４２がドレイン電極２２２と接するように設けられる。平坦化膜２４０上には付加容量電極２５２が設けられている。接続電極２４２及び付加容量電極２５２を覆うように容量絶縁膜２５４が設けられている。容量絶縁膜２５４は、平坦化膜２４０の開口において接続電極２４２の一部を露出する。これにより、接続電極２４２を介し、発光素子２６０の画素電極２６２とドレイン電極２２２とが電気的に接続される。容量絶縁膜２５４には開口２５６が設けられている。容量絶縁膜２５４の上に設けられた隔壁２５８と平坦化膜２４０とは、開口２５６を介して接触する。この構成によって、開口２５６を通して平坦化膜２４０中の不純物を除去することができ、画素回路や発光素子２６０の信頼性を向上させることができる。なお、接続電極２４２や開口２５６の形成は任意である。

容量絶縁膜２５４の上には、接続電極２４２及び付加容量電極２５２を覆うように、画素電極２６２が設けられる。容量絶縁膜２５４は付加容量電極２５２と画素電極２６２との間に設けられている。この構造によって付加容量２５０が構成される。画素電極２６２は、付加容量２５０及び発光素子２６０によって共有される。画素電極２６２の上には、画素電極２６２の端部を覆う隔壁２５８が設けられる。絶縁基板２０２及びアンダーコート２０８から隔壁２５８までの構造をアレイ基板ということがある。アレイ基板の製造は、公知の材料や方法を適用することで行うことができるため、その説明は省略する。

［発光素子２６０の構成］
図２５に示すように、発光素子２６０は、画素電極２６２、ＥＬ層２６４、及び対向電極２７２を含む。ＥＬ層２６４及び対向電極２７２は、画素電極２６２及び隔壁２５８を覆うように設けられている。図２５に示す例では、ＥＬ層２６４は、ホール注入・輸送層２６６、発光層２６８（発光層２６８ａ、２６８ｂ）、及び電子注入・輸送層２７０を有している。ホール注入・輸送層２６６及び電子注入・輸送層２７０は複数の画素２０４に共通に設けられ、複数の画素２０４に共有される。同様に、対向電極２７２は複数の画素２０４を覆い、複数の画素２０４によって共有される。一方、発光層２６８は各画素２０４に対して個別に設けられている。

画素電極２６２及び対向電極２７２、並びに、ＥＬ層２６４の各々の構造及び材料としては、公知のものを適用することができる。例えばＥＬ層２６４は、上記の構成以外にホールブロック層、電子ブロック層、及び励起子ブロック層など、種々の機能層を有していてもよい。

ＥＬ層２６４の構造は、複数の画素２０４間で同一でも良く、隣接する画素２０４間で構造の一部が異なっていてもよい。例えば隣接する画素２０４間で発光層２６８の構造又は材料が異なり、他の層は同一の構造を有するよう、画素２０４が構成されていてもよい。

［発光素子２６０の形成方法］
ＥＬ層２６４及び対向電極２７２は、第１及び第２実施形態の蒸着マスクを用いて形成することができる。以下、図２６～図３２を用いてＥＬ層２６４及び対向電極２７２の形成方法を説明する。これらの図ではＥＬ層２６４及び対向電極２７２が隔壁２５８及び画素電極２６２の上に形成されている。しかし、ＥＬ層２６４及び対向電極２７２の蒸着時には、絶縁基板２０２の下に蒸着源１１２が配置され、蒸着領域が蒸着源１１２に対面するように絶縁基板２０２が配置される。つまり、隔壁２５８や画素電極２６２が絶縁基板２０２よりもより蒸着源１１２に近くなるように配置される。

図２６及び図２７に示すように、アレイ基板上にホール注入・輸送層２６６を蒸着法を用いて形成する。ホール注入・輸送層２６６は全ての画素２０４によって共有されるため、ホール注入・輸送層２６６の蒸着に用いられる蒸着マスク３００は、表示領域２０５全体と重なる一つの開口３１１を有する。詳細は省略するが、この開口３１１が表示領域２０５と重なるように蒸着マスク３００をアレイ基板と蒸着源１１２の間に配置し、ホール注入・輸送層２６６に含まれる材料を蒸着源１１２において気化させることでホール注入・輸送層２６６が形成される。

次に、ホール注入・輸送層２６６の上に発光層２６８を形成する。フルカラー表示を行う場合、表示領域２０５には赤色に発光する画素２０４ａ、青色に発光する画素２０４ｂ、及び緑色に発光する画素２０４ｃがそれぞれ複数配置される。なお、画素２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃを特に区別しない場合、単に画素２０４という。画素２０４がマトリクス状に配列される場合、通常、発光色の異なる画素２０４が順に周期的に配列される。発光層２６８は発光色ごとに、異なる工程で形成される。例えば、赤色発光する画素２０４ａを形成する場合、図２８に示すように、蒸着マスク３００（マスク本体３１０）の開口３１１が画素２０４ａと重なり、非開口部が画素２０４ｂ及び２０４ｃと重なるよう、蒸着マスク３００が配置される。

このように、開口３１１が画素２０４ａと重なり、非開口部が他の画素２０４ｂ及び２０４ｃと重なる位置で、開口３１１が設けられた蒸着マスク３００を、その下面１４８が上面１５０よりも絶縁基板２０２に近くなるように配置し（図２８及び図２９）、画素２０４ａに発光層２６８ａの材料を蒸着する。これにより、画素２０４ａの画素電極２６２の上に発光層２６８ａが選択的に形成される（図３０）。なお、図３１では、蒸着時に蒸着マスク３００（マスク本体３１０）がホール注入・輸送層２６６に接するように配置されているが、蒸着マスク３００は隔壁２５８と接するように配置されてもよく、又は隔壁２５８やホール注入・輸送層２６６から離れて配置されてもよい。

次に、発光層２６８ａの形成と同様に、発光層２６８ｂが形成される。図３１及び図３２に示すように、開口３１１が画素２０４ｂと重なり、非開口部が他の画素２０４ａ及び２０４ｃと重なる位置で、蒸着マスク３００を、その下面１４８が上面１５０よりも絶縁基板２０２に近くなるように配置し（図３１）、画素２０４ｂに発光層２６８ｂの材料を蒸着する。これにより、画素２０４ｂの画素電極２６２の上に発光層２６８ｂが選択的に形成される（図３２）。画素２０４ｃ上における発光層２６８ｃの形成も同様の方法で行われる。

次に、電子注入・輸送層２７０及び対向電極２７２を形成する。電子注入・輸送層２７０及び対向電極２７２は全ての画素２０４によって共有されるため、ホール注入・輸送層２６６の蒸着と同様の蒸着マスク３００を用いて形成することができる。これにより、図２５に示した構造を得ることができる。図示しないが、対向電極２７２の上には、発光層２６８からの光を調整する光学調整層及び偏光板、並びに発光素子２６０を保護するための保護膜及び対向基板が設けられてもよい。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、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、各実施形態の蒸着マスクを基にして、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、表示装置の例として主にＥＬ表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の表示装置に適用されてもよい。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。

１０：蒸着装置、 １００：蒸着チャンバ、 １０２：ロードロック扉、 １０４：被蒸着基板、 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、 １５０：上面、 １６０：臨界面、 ２００：表示装置、 ２０２：絶縁基板、 ２０４：画素、 ２０５：表示領域、 ２０６：駆動回路、 ２０７：端子、 ２０８：アンダーコート、 ２１０：駆動トランジスタ、 ２１２：半導体膜、 ２１２ａ：ドレイン領域、 ２１２ｂ：ソース領域、 ２１２ｃ：チャネル、 ２１４：ゲート絶縁膜、 ２１６：ゲート電極、 ２１８：層間絶縁膜、 ２２０：ソース電極、 ２２２：ドレイン電極、 ２３０：保持容量、 ２３２：容量電極、 ２４０：平坦化膜、 ２４２：接続電極、 ２５０：付加容量、 ２５２：付加容量電極、 ２５４：容量絶縁膜、 ２５６：開口、 ２５８：隔壁、 ２６０：発光素子、 ２６２：画素電極、 ２６４：ＥＬ層、 ２６６：ホール注入・輸送層、 ２６８：発光層、 ２７０：電子注入・輸送層、 ２７２：対向電極、 ３００：蒸着マスク、 ３１０：マスク本体、 ３１１、３１７：開口、 ３１３：第２外縁、 ３１５：パネル領域、 ３３０：保持枠、 ３３１、３６１、３７１：下面、 ３３３、３６３、３７３：上面、 ３３５、３６５、３７５：側面、 ３５０：第１接続部材、 ３５３：第１外縁、 ３６０：第１層、 ３６７Ａ：凹部、 ３７０：第２層、 ３７７：貫通孔、 ３７８：内壁、 ３７９：間隙、 ９０１：基板、 １００１：フォトレジスト、 １２０１：レジストパターン、 １４０１：金属層

Claims (11)

1. 複数の開口が設けられた、薄膜状のマスク本体を備え、
   前記複数の開口の各々は、前記マスク本体の第１面から第２面をその厚み方向に貫通し、
   前記複数の開口の各々における、前記第１面と前記第２面との間の側壁が全体的にテーパー形状を有し、
   前記テーパー形状のテーパー角度は、６０°以上７０°以下である、、蒸着マスク。
2. 前記薄膜状のマスク本体の膜厚は１０μｍ以下である、請求項１に記載の蒸着マスク。
3. 前記薄膜状のマスク本体を囲む保持枠をさらに有し、
   前記保持枠と前記薄膜状のマスク本体との間は、接続部材を介して接続されている、請求項１に記載の蒸着マスク。
4. 前記薄膜状のマスク本体の外形は、平面視で前記保持枠の開口部よりも小さい、請求項３に記載の蒸着マスク。
5. 基板を準備し、
   前記基板の第１面上にフォトレジストを塗布し、
   前記フォトレジストの一部に第１波長及び前記第１波長とは異なる第２波長を含む光を照射し、
   露光された前記フォトレジストの一部を除いた他部を除去してレジストパターンを形成し、
   前記基板の前記第１面上であって、前記レジストパターンから露出した領域に金属層を形成し、
   前記レジストパターンを除去し、
   前記基板を除去すること、
   を含み、
   前記レジストパターンを除去後の前記金属層は、前記レジストパターンに対応する開口を有し、
   前記開口の側壁は、全体的にテーパー形状を有し、
   前記テーパー形状のテーパー角度は、６０°以上７０°以下である、蒸着マスクの製造方法。
6. 前記第１波長は３６５ｎｍであり、前記第２波長は４０５ｎｍである、請求項５に記載の蒸着マスクの製造方法。
7. 前記光における前記第１波長及び前記第２波長の比率は、３：１～３：２である、請求項５に記載の蒸着マスクの製造方法。
8. 前記レジストパターンは、少なくとも一部がテーパー形状である、請求項５に記載の蒸着マスクの製造方法。
9. 前記テーパー形状のテーパー角度は、６０°以上７０°以下である、請求項８記載の蒸着マスクの製造方法。
10. 前記レジストパターンの前記少なくとも一部は、前記基板に対してその断面積が小さくなるテーパー形状である、請求項８に記載の蒸着マスクの製造方法。
11. 前記金属層の形成は、前記基板の第１面を導体として電気鋳造法によって行われる、請求項５に記載の蒸着マスクの製造方法。

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