JP6344505B2 - フレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法に関する。

従来、有機ＥＬ素子の製造において、有機ＥＬ素子の有機層或いはカソード電極の形成には、例えば、蒸着すべき領域に多数の微細なスリットを微小間隔で平行に配列してなる金属から構成される蒸着マスクが使用されていた。この蒸着マスクを用いる場合、蒸着すべき基板表面に蒸着マスクを載置し、裏面から磁石を用いて保持させているが、スリットの剛性は極めて小さいことから、蒸着マスクを基板表面に保持する際にスリットにゆがみが生じやすく、高精細化或いはスリット長さが大となる製品の大型化の障害となっていた。

スリットのゆがみを防止するための蒸着マスクについては、種々の検討がなされており、例えば、特許文献１には、複数の開口部を備えた第一金属マスクを兼ねるベースプレートと、前記開口部を覆う領域に多数の微細なスリットを備えた第二金属マスクと、第二金属マスクをスリットの長手方向に引っ張った状態でベースプレート上に位置させるマスク引張保持手段を備えた蒸着マスクが提案されている。すなわち、２種の金属マスクを組合せた蒸着マスクが提案されている。この蒸着マスクによれば、スリットにゆがみを生じさせることなくスリット精度を確保できるとされている。

ところで近時、有機ＥＬ素子を用いた製品の大型化或いは基板サイズの大型化にともない、蒸着マスクに対しても大型化の要請が高まりつつあり、金属から構成される蒸着マスクの製造に用いられる金属板も大型化している。しかしながら、現在の金属加工技術では、大型の金属板にスリットを精度よく形成することは困難であり、たとえ上記特許文献１に提案されている方法などによってスリット部のゆがみを防止できたとしても、スリットの高精細化への対応はできない。また、金属のみからなる蒸着マスクとした場合には、大型化に伴いその質量も増大し、フレームを含めた総質量も増大することから取り扱いに支障をきたすこととなる。

特開２００３−３３２０５７号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、大型化した場合でも高精細化と軽量化の双方を満たすことができる蒸着マスクを得るためのフレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するための本発明は、フレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法であって、当該製造方法によって製造されるフレーム一体型の樹脂層付き金属マスクは、フレームに、スリットが設けられた金属マスクと、前記金属マスクの表面に位置し、前記スリットと重なる位置に前記蒸着作製するパターンに対応した開口部が設けられた樹脂マスクが固定された、フレーム一体型の蒸着マスクを製造するために用いられるものであり、金属板の一方の面に樹脂層が設けられてなる樹脂層付き金属板を準備する工程と、前記樹脂層に開口部が設けられていない段階で、前記樹脂層付き金属板における金属板に対し、当該金属板のみを貫通するスリットを形成することにより樹脂層付き金属マスクを形成する工程と、前記樹脂層に開口部が設けられていない段階で、前記で形成した樹脂層付き金属マスクをフレームに固定する工程を含むことを特徴とする。
また、一実施形態の製造方法は、フレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法であって、当該製造方法によって製造されるフレーム一体型の樹脂層付き金属マスクは、当該フレーム一体型の樹脂層付き金属マスクにおける樹脂層に対し、蒸着作成するパターンに対応する開口部を形成することで、スリットが設けられた金属マスクと、前記金属マスクの表面に位置し、前記スリットと重なる位置に前記蒸着作製するパターンに対応した開口部が設けられた樹脂マスクと、が積層されてなる蒸着マスクを製造するために用いられるものであり、金属板の一方の面に樹脂層が設けられてなる樹脂層付き金属板を準備する工程と、前記樹脂層付き金属板における金属板に対し、当該金属板のみを貫通するスリットを形成することにより樹脂層付き金属マスクを形成する工程と、何れかの各前記工程後に、前記樹脂層付き金属板、又は前記樹脂層付き金属マスクをフレームに固定する工程を含むことを特徴とする。
また、一実施形態の蒸着マスクの製造方法は、スリットが設けられた金属マスクと、前記金属マスクの表面に位置し、蒸着作製するパターンに対応した開口部が縦横に複数列配置された樹脂マスクと、が積層されてなる蒸着マスクの製造方法であって、金属板の一方の面に樹脂層が設けられている樹脂層付き金属板を準備する工程と、前記樹脂層付き金属板における金属板に対し、当該金属板のみを貫通するスリットを形成することにより樹脂層付き金属マスクを形成する工程と、その後、前記金属マスク側からレーザーを照射し、前記樹脂層に蒸着作製するパターンに対応した開口部を縦横に複数列形成することにより樹脂マスクを形成する工程と、を備えている。

上記の発明においては、前記樹脂層付き金属マスクを形成する工程が、前記樹脂層付き金属板の樹脂層が設けられていない面にレジスト材を塗工し、スリットパターンが形成されたマスクを用いて当該レジスト材をマスキングし、露光、現像することによりレジストパターンを形成し、当該レジストパターンを耐エッチングマスクとして用いて、金属板をエッチング加工し、エッチング終了後に前記レジストパターンを洗浄除去する工程、であってもよい。

また一方で、上記の発明にあっては、前記レジストパターンを洗浄除去することなく、そのまま残存させておいてもよい。

また、前記樹脂層付き金属マスクを形成する工程後に、当該樹脂層付き金属マスクを、金属を含むフレーム上に固定する工程を更に備え、前記樹脂層付き金属マスクをフレームに固定した後に、前記樹脂マスクを形成する工程を行ってもよい。

また、上記課題を解決するための本発明は、有機半導体素子の製造方法であって、上記特徴を有する製造方法で製造された蒸着マスクが用いられることを特徴とする。

本発明のフレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法によれば、当該フレーム一体型の製造方法により得られる樹脂層付き金属マスクを用いて、大型化した場合でも高精細化と軽量化の双方を満たすことができる蒸着マスクを歩留まり良く製造することができる。

本発明の蒸着マスクの第１の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の蒸着マスクの第２の製造方法を説明するための工程図である。 （ａ）は、前記第１の製造方法で製造した蒸着マスクの金属マスク側から見た正面図であり、（ｂ）は、前記第１の製造方法で製造した蒸着マスク１００の拡大断面図である。 第２の製造方法で製造した蒸着マスクの拡大断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の製造方法で製造された蒸着マスクの金属マスク側から見た正面図である。 シャドウと、金属マスクの厚みとの関係を示す概略断面図である。 金属マスクのスリットと、樹脂マスクの開口部との関係を示す部分概略断面図である。 金属マスクのスリットと、樹脂マスクの開口部との関係を示す部分概略断面図である。

以下に、本発明の蒸着マスクの製造方法について図面を用いて具体的に説明する。なお、以下の説明にあっては、まずは工程を中心に説明し、材質等についての説明は、当該製造方法によって製造される蒸着マスクを説明する際に併せて行うこととする。

（第１の製造方法）
図１は、本発明の蒸着マスクの第１の製造方法を説明するための工程図である。なお（ａ）〜（ｅ）はすべて断面図である。

図１（ａ）に示すように、金属板６１の一方の面に樹脂層６７が設けられている樹脂層付き金属板６０を準備する。ここで、樹脂層付き金属板６０の準備方法については特に限定することはなく、市販の樹脂層付き金属板６０を購入してもよいし、金属板の表面に樹脂層を設けることで樹脂層付き金属板６０としてもよい。金属板の表面に樹脂層を設ける方法としては、例えば、金属板に樹脂層となる樹脂を含む塗工液を塗工し、乾燥することで樹脂層付き金属板６０を得ることができる。この方法にかえて、金属板に、樹脂板を貼り合せて樹脂層付き金属板を得ることもできる。金属板と樹脂板との貼り合せ方法としては、例えば各種粘着剤を用いてもよく、または自己粘着性を有する樹脂板を用いてもよい。なお、樹脂は成形の後ある程度の期間は経時変化を起こすため、形状が落ち着くまでの間、いわゆるエイジング期間を設ける必要があることが知られている。市販の樹脂層付き金属板６０は、いわゆるエイジング期間が経過していると考えられるため、歩留まりの観点からは市販の樹脂層付き金属板を用いるのが好ましい。

次いで、前記樹脂層付き金属板６０における金属板６１に対し、当該金属板のみを貫通するスリットを形成することにより樹脂層付き金属マスク６８を形成する。本方法におけるこの工程は特に限定されることはなく、所望のスリットを金属マスクのみに形成することができればいかなる工程であってもよい。本願明細書で言う、樹脂層付き金属マスク６８は、上記樹脂層付き金属板６０の金属板にスリットが形成されたもののことを意味する。

図１（ｂ）〜（ｄ）は、樹脂層付き金属マスク６８を形成する工程の一例を示している。図１（ｂ）に示すように、前記樹脂層付き金属板６０の樹脂層６７が設けられていない面にレジスト材６２を塗工し、スリットパターンが形成されたマスク６３を用いて当該レジスト材をマスキングし、露光、現像する。これにより、図１（ｃ）に示すように、金属板６７の表面にレジストパターン６４を形成する。そして、当該レジストパターン６４を耐エッチングマスクとして用いて、金属板６０のみをエッチング加工し、エッチング終了後に前記レジストパターンを洗浄除去する。これにより、図１（ｄ）に示すように、金属板６７のみにスリット６５が形成された金属マスク６６（樹脂層付き金属マスク６８）を得ることができる。

レジスト材のマスキング方法について特に限定はなく、図１（ｂ）に示すように樹脂層付き金属板６０の樹脂層６７が設けられていない面側にのみレジスト材６２を塗工してもよく、樹脂層付き金属板６０の両面にレジスト材６２を塗工してもよい（図示しない）。また、樹脂層付き金属板６０の樹脂層６７が設けられていない面、或いは樹脂層付き金属板６０の両面にドライフィルムレジストを貼り合せるドライフィルム法を用いることもできる。レジスト材６２の塗工法について特に限定はなく、樹脂層付き金属板６０の樹脂層６７が設けられていない面側にのみレジスト材６２を塗工する場合には、スピンコート法や、スプレーコート法を用いることができる。一方、長尺シート状の樹脂層付き金属板６０を用いる場合には、ロール・ツー・ロール方式でレジスト材を塗工することができるディップコート法等を用いることが好ましい。なお、ディップコート法では、樹脂層付き金属板６０の両面にレジスト材６２を塗工されることとなる。

なお、レジスト材としては処理性が良く、所望の解像性があるものを用いることが好ましい。また、エッチング加工の際に用いるエッチング材については、特に限定されることはなく、公知のエッチング材を適宜選択すればよい。

金属板６０のエッチング法について特に限定はなく、例えば、エッチング材を噴射ノズルから所定の噴霧圧力で噴霧するスプレーエッチング法、エッチング材が充填されたエッチング液中に浸漬エッチング法、エッチング材を滴下するスピンエッチング法等のウェットエッチング法や、ガス、プラズマ等を利用したドライエッチング法を用いることができる。

次いで、樹脂層付き金属板６８の金属マスク６６側からスリット６５を通してレーザーを照射し、前記樹脂層６７に蒸着作製するパターンに対応した開口部６９を縦横に複数列形成し、樹脂マスク７０とする。ここで用いるレーザー装置については特に限定されることはなく、従来公知のレーザー装置を用いればよい。これにより、図１（ｅ）に示すような、蒸着マスク８０を得る。なお、本願明細書において蒸着作製するパターンとは、当該蒸着マスクを用いて作製しようとするパターンを意味し、例えば、当該蒸着マスクを有機ＥＬ素子の有機層の形成に用いる場合には、当該有機層の形状である。以下、他の実施形態の製造方法についても同様である。

（第２の製造方法）
図２は、本発明の蒸着マスクの第２の製造方法を説明するための工程図である。なお（ａ）〜（ｅ）はすべて断面図である。

図１に示した第１の製造方法においては、金属マスク６６を形成する際にエッチングマスクとして用いたエッチングパターン６４を除去したが、これを除去することなく、図２（ｄ）および図２（ｅ）に示すように、そのまま残存させておいてもよい。その他の工程、つまり図２（ａ）〜（ｃ）については、図１のそれと同様なのでここでの説明は省略する。

なお、上記第１および第２の製造方法では、金属マスク６６（樹脂層付き金属マスク６８）が形成された後、つまり図１および図２の（ｄ）と（ｅ）との間で金属を含むフレームに樹脂層付き金属マスク６８を固定してもよい。このように最終的に蒸着作製するパターン形状を律する樹脂マスク７０の開口部６９を形成する前の段階でフレームに固定することにより、蒸着マスクをフレームに固定する際に生じる取り付け誤差をゼロにすることができる。なお、従来公知の方法では、開口が決定された金属マスクをフレームに対して引っ張りながら固定するために、開口位置座標精度は低下する。

また、フレームに固定された状態の樹脂層付き金属マスク６８の樹脂層にレーザー加工法によって開口部６９を設けるに際し、蒸着作製するパターン、すなわち形成すべき開口部６９に対応するパターンが予め設けられた基準板を準備し、この基準板を、樹脂層付き金属マスク６８の金属マスク６６が設けられていない側の面に貼り合せた状態で、金属マスク６６側から、基準板のパターンに対応するレーザー照射を行ってもよい。この方法によれば、樹脂層付き金属マスク６８と貼り合わされた基準板のパターンを見ながらレーザー照射を行う、いわゆる向こう合わせの状態で、樹脂層６７に開口部６９を形成することができ、開口の寸法精度が極めて高い高精細な開口部６９を有する樹脂マスク７０を形成することができる。また、この方法は、フレームに固定された状態で開口部６９の形成が行われることから、寸法精度のみならず、位置精度にも優れた蒸着マスクとすることができる。

なお、上記方法を用いる場合には、金属マスク６６側から、樹脂層６７を介して基準板のパターンをレーザー照射装置等で認識することができることが必要である。樹脂層６７としては、ある程度の厚みを有する場合には透明性を有するものを用いることが必要となるが、後述するようにシャドウの影響を考慮した好ましい厚み、例えば、３μｍ〜２５μｍ程度の厚みとする場合には、着色された樹脂層であっても、基準板のパターンを認識させることができる。

樹脂層と基準板との貼り合せ方法についても特に限定はなく、例えば、金属マスク６６が磁性体である場合には、基準板の後方に磁石等を配置して、樹脂層６７と基準板とを引きつけることで貼り合せることができる。これ以外に、静電吸着法等を用いて貼り合せることもできる。基準板としては、例えば、所定のパターンを有するＴＦＴ基板や、フォトマスク等を挙げることができる。

このような本発明の第１および第２の製造方法によれば、いずれも大型化した場合でも高精細化と軽量化の双方を満たすことができる蒸着マスクを歩留まり良く製造することができる。また、本発明の一実施形態によれば、フレームと蒸着マスク１００との位置精度を向上させることができる。また、基準板を用いて開口部６９を形成することで、寸法精度に極めて優れる開口部６９とすることができる。

具体的には、本発明の製造方法では、樹脂マスク７０と金属マスク６６が積層された蒸着マスク１００が製造される。ここで、本発明の製造方法によって製造される蒸着マスク１００の質量と、従来公知の金属のみから構成される蒸着マスクの質量とを、蒸着マスク全体の厚みが同一であると仮定して比較すると、従来公知の蒸着マスクの金属材料の一部を樹脂材料に置き換えた分だけ、本発明の蒸着マスク１００の質量は軽くなる。また、金属のみから構成される蒸着マスクを用いて、軽量化を図るためには、当該蒸着マスクの厚みを薄くする必要などがあるが、蒸着マスクの厚みを薄くした場合には、蒸着マスクを大型化した際に、蒸着マスクに歪みが発生する場合や、耐久性が低下する場合が起こる。一方、本発明の蒸着マスクによれば、大型化したときの歪みや、耐久性を満足させるべく、蒸着マスク全体の厚みを厚くしていった場合であっても、樹脂マスク７０の存在によって、金属のみから形成される蒸着マスクよりも軽量化を図ることができる。

また、本発明の製造方法では、金属材料と比較して、高精細な開口の形成が可能な樹脂層６７にレーザーを照射することで樹脂マスク７０が得られることから、高精細な開口部６９を有する蒸着マスク１００を製造することができる。

（スリミング工程）
また、本発明の製造方法においては、上記で説明した工程間、或いは工程後にスリミング工程を行ってもよい。当該工程は、本発明の製造方法における任意の工程であり、金属マスク６６の厚みや、樹脂マスク７０の厚みを最適化する工程である。金属マスク６６や樹脂マスク７０の好ましい厚みとしては、後述する好ましい範囲内で適宜設定すればよく、ここでの詳細な説明は省略する。

たとえば、樹脂層付き金属板６０として、ある程度の厚みを有するものを用いた場合には、製造工程中において、樹脂層付き金属板６０や、樹脂層付き金属マスク６８を搬送する際、上記製造方法で製造された蒸着マスク１００を搬送する際に優れた耐久性や搬送性を付与することができる。一方で、シャドウの発生等を防止するためには、本発明の製造方法で得られる蒸着マスク１００の厚みは最適な厚みであることが好ましい。スリミング工程は、製造工程間、或いは工程後において耐久性や搬送性を満足させつつ、蒸着マスク１００の厚みを最適化する場合に有用な工程である。

金属マスク６６となる金属板６１や金属マスク６６のスリミング、すなわち金属マスクの厚みの最適化は、上記で説明した工程間、或いは工程後に、金属板６１の樹脂層６７と接しない側の面、或いは金属マスク６６の樹脂層６７又は樹脂マスク７０と接しない側の面を、金属板６１や金属マスク６６をエッチング可能なエッチング材を用いてエッチングすることで実現可能である。

樹脂マスク７０となる樹脂層６７や樹脂マスク７０のスリミング、すなわち、樹脂層６７、樹脂マスク７０の厚みの最適化についても同様であり、上記で説明した何れかの工程間、或いは工程後に、樹脂層７０の金属板６１や金属マスク６６と接しない側の面、或いは樹脂マスク７０の金属マスク６６と接しない側の面を、樹脂層６７や樹脂マスク７０の材料をエッチング可能なエッチング材を用いてエッチングすることで実現可能である。また、蒸着マスク１００を形成した後に、金属マスク６６、樹脂マスク７０の双方をエッチング加工することで、双方の厚みを最適化することもできる。

スリミング工程において、樹脂層６７、或いは樹脂マスク７０をエッチングするためのエッチング材については、樹脂層６７や樹脂マスク７０の樹脂材料に応じて適宜設定すればよく、特に限定はない。例えば、樹脂層６７や樹脂マスク７０の樹脂材料としてポリイミド樹脂を用いる場合には、エッチング材として、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを溶解させたアルカリ水溶液、ヒドラジン等を用いることができる。エッチング材は市販品をそのまま使用することもでき、ポリイミド樹脂のエッチング材としては、東レエンジニアリング（株）製のＴＰＥ３０００などが使用可能である。

（第１の製造方法で製造した蒸着マスク）
図３（ａ）は、前記第１の製造方法で製造した蒸着マスクの金属マスク側から見た正面図であり、図３（ｂ）は、前記第１の製造方法で製造した蒸着マスク１００の拡大断面図である。なお、この図は、金属マスクの設けられたスリットおよび蒸着マスクに設けられた開口部を強調するため、全体に対する比率を大きく記載してある。なお、説明の便宜上、図３〜図６に示す形態では、金属マスクの符号を１０として、樹脂マスクの符号を２０としているが、金属マスク１０は、上記本発明の製造方法で説明した金属マスク６６に、また、樹脂マスク２０は、上記本発明の製造方法で説明した金属マスク７０にそのまま置き換えることができる。

図３に示すように、本発明の第１の製造方法で製造された蒸着マスク１００は、スリット１５が設けられた金属マスク１０と、金属マスク１０の表面（図３（ｂ）に示す場合にあっては、金属マスク１０の下面）に位置し、蒸着作製するパターンに対応した開口部２５が縦横に複数列配置された樹脂マスク２０が積層された構成をとる。以下、それぞれについて具体的に説明する。

（樹脂マスク）
樹脂マスク２０は、樹脂から構成され、図３に示すように、スリット１５と重なる位置に蒸着作製するパターンに対応した開口部２５が縦横に複数列配置されている。また、本発明では、開口部が縦横に複数列配置された例を挙げて説明をしているが、開口部２５は、スリットと重なる位置に設けられていればよく、スリット１５が、縦方向、或いは横方向に１列のみ配置されている場合には、当該１列のスリット１５と重なる位置に開口部２５が設けられていればよい。

樹脂マスク２０は、従来公知の樹脂材料を適宜選択して用いることができ、その材料について特に限定されないが、レーザー加工等によって高精細な開口部２５の形成が可能であり、熱や経時での寸法変化率や吸湿率が小さく、軽量な材料を用いることが好ましい。このような材料としては、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、セロファン、アイオノマー樹脂等を挙げることができる。上記に例示した材料の中でも、その熱膨張係数が１６ｐｐｍ／℃以下である樹脂材料が好ましく、吸湿率が１．０％以下である樹脂材料が好ましく、この双方の条件を備える樹脂材料が特に好ましい。したがって、図１および図２における樹脂層６７は、将来的には当該樹脂マスク２０となるため、例えば、上記に例示した好ましい樹脂材料から構成される樹脂層を用いることが好ましい。

樹脂マスク２０の厚みについても特に限定はないが、本発明の蒸着マスクを用いて蒸着を行ったときに、蒸着作成するパターンに不充分な蒸着部分、つまり目的とする蒸着膜厚よりも薄い膜厚となる蒸着部分、所謂シャドウが生じることを防止するためには、樹脂マスク２０は可能な限り薄いことが好ましい。しかしながら、樹脂マスク２０の厚みが３μｍ未満である場合には、ピンホール等の欠陥が生じやすく、また変形等のリスクが高まる。一方で、２５μｍを超えるとシャドウの発生が生じ得る。この点を考慮すると樹脂マスク２０の厚みは３μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。樹脂マスク２０の厚みをこの範囲内とすることで、ピンホール等の欠陥や変形等のリスクを低減でき、かつシャドウの発生を効果的に防止することができる。特に、樹脂マスク２０の厚みを、３μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは４μｍ以上８μｍ以下とすることで、３００ｐｐｉを超える高精細パターンを形成する際のシャドウの影響をより効果的に防止することができる。したがって、図１および図２における樹脂層６７は、将来的には当該樹脂マスク２０となるため、上記の厚さとすることが好ましい。なお、樹脂層６７は、金属板に対して、粘着剤層や接着剤層を介して接合されていてもよく、樹脂層６７と金属板とが直接接合されていてもよいが、粘着剤層や接着剤層を介して樹脂層と金属板とを接合する場合には、上記シャドウの点を考慮して、樹脂層６７と粘着剤層或いは樹脂層６７と接着剤層との合計の厚みが３μｍ以上２５μｍ以下の範囲内となるように設定することが好ましい。

開口部２５の形状、大きさについて特に限定はなく、蒸着作製するパターンに対応する形状、大きさであればよい。また、図２（ａ）に示すように、隣接する開口部２５の横方向のピッチＰ１や、縦方向のピッチＰ２についても蒸着作製するパターンに応じて適宜設定することができる。したがって、図１および図２においてレーザー照射により開口部を形成する際には、上記ピッチＰ１、Ｐ２を適宜設計すればよい。

開口部２５を設ける位置や、開口部２５の数についても特に限定はなく、スリット１５と重なる位置に１つ設けられていてもよく、縦方向、或いは横方向に複数設けられていてもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、スリットが縦方向に延びる場合に、当該スリット１５と重なる開口部２５が、横方向に２つ以上設けられていてもよい。

開口部２５の断面形状についても特に限定はなく、開口部２５を形成する樹脂マスクの向かいあう端面同士が略平行であってもよいが、図３（ｂ）や図４に示すように、開口部２５はその断面形状が、蒸着源に向かって広がりをもつような形状であることが好ましい。換言すれば、金属マスク１０側に向かって広がりをもつテーパー面を有していることが好ましい。開口部２５の断面形状を当該構成とすることにより、本発明の蒸着マスクを用いて蒸着を行ったときに、蒸着作成するパターンにシャドウが生じることを防止することができる。テーパー角θについては、樹脂マスク２０の厚み等を考慮して適宜設定することができるが、樹脂マスクの開口部における下底先端と同じく樹脂マスクの開口部における上底先端を結んだ角度が２５°〜６５°の範囲内であることが好ましい。特には、この範囲内の中でも、使用する蒸着機の蒸着角度よりも小さい角度であることが好ましい。さらに、図３（ｂ）や図４にあっては、開口部２５を形成する端面２５ａは直線形状を呈しているが、これに限定されることはなく、外に凸の湾曲形状となっている、つまり開口部２５の全体の形状がお椀形状となっていてもよい。このような断面形状を有する開口部２５は、開口部２５の形成時における、レーザーの照射位置や、レーザーの照射エネルギーを適宜調整する、或いは照射位置を段階的に変化させる多段階のレーザー照射を行うことで形成可能である。

また、本発明では、蒸着マスク１００の構成として樹脂マスク２０が用いられることから、この蒸着マスク１００を用いて蒸着を行ったときに、樹脂マスク２０の開口部２５には非常に高い熱が加わり、樹脂マスク２０の開口部２５を形成する端面２５ａ（図３参照）から、ガスが発生し、蒸着装置内の真空度を低下させる等のおそれが生じ得る。したがって、この点を考慮すると、図３に示すように、樹脂マスク２０の開口部２５を形成する端面２５ａには、バリア層２６が設けられていることが好ましい。バリア層２６を形成することで、樹脂マスク２０の開口部２５を形成する端面２５ａからガスが発生することを防止できる。

バリア層２６は、無機酸化物や無機窒化物、金属の薄膜層または蒸着層を用いることができる。無機酸化物としては、アルミニウムやケイ素、インジウム、スズ、マグネシウムの酸化物を用いることができ、金属としてはアルミニウム等を用いることができる。バリア層２６の厚みは、０．０５μｍ〜１μｍ程度であることが好ましい。したがって、図１および図２で説明した本発明の製造方法にあっては、蒸着マスク８０を得た後で、上記のようなバリア層２６を形成する工程を行ってもよい。

さらに、バリア層は、樹脂マスク２０の蒸着源側表面を覆っていることが好ましい。樹脂マスク２０の蒸着源側表面をバリア層２６で覆うことによりバリア性が更に向上する。バリア層は、無機酸化物、および無機窒化物の場合は各種ＰＶＤ法、ＣＶＤ法によって形成することが好ましい。金属の場合は、真空蒸着法によって形成することが好ましい。なお、ここでいうところの樹脂マスク２０の蒸着源側表面とは、樹脂マスク２０の蒸着源側の表面の全体であってもよく、樹脂マスク２０の蒸着源側の表面において金属マスクから露出している部分のみであってもよい。

（金属マスク）
金属マスク１０は、金属から構成され、該金属マスク１０の正面からみたときに、開口部２５と重なる位置、換言すれば、樹脂マスク２０に配置された全ての開口部２５がみえる位置に、縦方向或いは横方向に延びるスリット１５が複数列配置されている。なお、図３では、金属マスク１０の縦方向に延びるスリット１５が横方向に連続して配置されている。また、本発明では、スリット１５が縦方向、或いは横方向に延びるスリット１５が複数列配置された例を挙げて説明をしているが、スリット１５は、縦方向、或いは横方向に１列のみ配置されていてもよい。

スリット１５の幅Ｗについて特に限定はないが、少なくとも隣接する開口部２５間のピッチよりも短くなるように設計することが好ましい。具体的には、図２（ａ）に示すように、スリット１５が縦方向に延びる場合には、スリット１５の横方向の幅Ｗは、横方向に隣接する開口部２５のピッチＰ１よりも短くすることが好ましい。同様に、図示はしないが、スリット１５が横方向に伸びている場合には、スリット１５の縦方向の幅は、縦方向に隣接する開口部２５のピッチＰ２よりも短くすることが好ましい。一方で、スリット１５が縦方向に延びる場合の縦方向の長さＬについては、特に限定されることはなく、金属マスク１０の縦の長さおよび樹脂マスク２０に設けられている開口部２５の位置に応じて適宜設計すればよい。したがって、図１および図２で説明した本発明の製造方法にあっては、金属板をエッチングする際に前記のように設計することが好ましい。

また、縦方向、或いは横方向に連続して延びるスリット１５が、図５（ｂ）に示すようにブリッジ１８によって複数に分割されていてもよい。なお、図５（ｂ）は、蒸着マスク１００の金属マスク１０側から見た正面図であり、図３（ａ）に示される縦方向に連続して延びる１つのスリット１５が、ブリッジ１８によって複数（スリット１５ａ、１５ｂ）に分割された例を示している。ブリッジ１８の幅について特に限定はないが５μｍ〜２０μｍ程度であることが好ましい。ブリッジ１８の幅をこの範囲とすることで、金属マスク１０の剛性を効果的に高めることができる。ブリッジ１８の配置位置についても特に限定はないが、分割後のスリットが、２つ以上の開口部２５と重なるようにブリッジ１８が配置されていることが好ましい。

金属マスク１０に形成されるスリット１５の断面形状についても特に限定されることはないが、上記樹脂マスク２０における開口部２５と同様、図３に示すように、蒸着源に向かって広がりをもつような形状であることが好ましい。したがって、図１および図２で説明した本発明の製造方法にあっては、金属板をエッチングする際に前記のような断面形状となるようにエッチングをすることが好ましい。

金属マスク１０の材料について特に限定はなく、蒸着マスクの分野で従来公知のものを適宜選択して用いることができ、例えば、ステンレス鋼、鉄ニッケル合金、アルミニウム合金などの金属材料を挙げることができる。中でも、鉄ニッケル合金であるインバー材は熱による変形が少ないので好適に用いることができる。

また、本発明の蒸着マスク１００を用いて、基板上へ蒸着を行うにあたり、基板後方に磁石等を配置して基板前方の蒸着マスク１００を磁力によって引きつけることが必要な場合には、金属マスク１０を磁性体で形成することが好ましい。磁性体の金属マスク１０としては、純鉄、炭素鋼、Ｗ鋼、Ｃｒ鋼、Ｃｏ鋼、ＫＳ鋼、ＭＫ鋼、ＮＫＳ鋼、Ｃｕｎｉｃｏ鋼、Ａｌ−Ｆｅ合金等を挙げることができる。また、金属マスク１０を形成する材料そのものが磁性体でない場合には、当該材料に上記磁性体の粉末を分散させることにより金属マスク１０に磁性を付与してもよい。

金属マスク１０の厚みについても特に限定はないが、５μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましい。蒸着時におけるシャドウの防止を考慮した場合、金属マスク１０の厚さは薄い方が好ましいが、５μｍより薄くした場合、破断や変形のリスクが高まるとともにハンドリングが困難となる可能性がある。ただし、本発明では、金属マスク１０は樹脂マスク２０と一体化されていることから、金属マスク１０の厚さが５μｍと非常に薄い場合であっても、破断や変形のリスクを低減させることができ、５μｍ以上であれば使用可能である。なお、１００μｍより厚くした場合には、シャドウの発生が生じ得るため好ましくない。したがって、図１および図２で説明した本発明の製造方法にあっては、樹脂層付き金属板を準備する際に、これらのことを考慮して準備することが好ましい。

以下、図６（ａ)〜図６（ｃ）を用いてシャドウの発生と、金属マスク１０の厚みとの
関係について具体的に説明する。図６（ａ）に示すように、金属マスク１０の厚みが薄い場合には、蒸着源から蒸着対象物に向かって放出される蒸着材は、金属マスク１０のスリット１５の内壁面や、金属マスク１０の樹脂マスク２０が設けられていない側の表面に衝突することなく金属マスク１０のスリット１５、及び樹脂マスク２０の開口部２５を通過して蒸着対象物へ到達する。これにより、蒸着対象物上へ、均一な膜厚での蒸着パターンの形成が可能となる。つまりシャドウの発生を防止することができる。一方、図６（ｂ）に示すように、金属マスク１０の厚みが厚い場合、例えば、金属マスク１０の厚みが１００μｍを超える厚みである場合には、蒸着源から放出された蒸着材の一部は、金属マスク１０のスリット１５の内壁面や、金属マスク１０の樹脂マスク２０が形成されていない側の表面に衝突し、蒸着対象物へ到達することができない。蒸着対象物へ到達することができない蒸着材が多くなるほど、蒸着対象物に目的とする蒸着膜厚よりも薄い膜厚となる未蒸着部分が生ずる、シャドウが発生することとなる。

シャドウ発生を十分に防止するには、図６（ｃ）に示すように、スリット１５の断面形状を、蒸着源に向かって広がりをもつような形状とすることが好ましい。このような断面形状とすることで、蒸着マスク１００に生じうる歪みの防止、或いは耐久性の向上を目的として、蒸着マスク全体の厚みを厚くしていった場合であっても、蒸着源から放出された蒸着材が、スリット１５の当該表面や、スリット１５の内壁面に衝突等することなく、蒸着材を蒸着対象物へ到達させることができる。より具体的には、金属マスク１０のスリット１５における下底先端と、同じく金属マスク１０のスリット１５における上底先端を結んだ直線と金属マスク１０の底面とのなす角度が２５°〜６５°の範囲内であることが好ましい。特には、この範囲内の中でも、使用する蒸着機の蒸着角度よりも小さい角度であることが好ましい。このような断面形状とすることで、蒸着マスク１００に生じうる歪みの防止、或いは耐久性の向上を目的として金属マスク１０の厚みを比較的厚くした場合であっても、蒸着源から放出された蒸着材が、スリット１５の内壁面に衝突等することなく、蒸着材を蒸着対象物へ到達させることができる。これにより、シャドウ発生をより効果的に防止することができる。なお、図６は、シャドウの発生と金属マスク１０のスリット１５との関係を説明するための部分概略断面図である。なお、図６（ｃ）に示す形態では、金属マスク１０のスリット１５が蒸着源側に向かって広がりを持つ形状となっており、樹脂マスク２０の開口部の向かいあう端面は略平行となっているが、シャドウの発生をより効果的に防止するためには、金属マスク１０のスリット、及び樹脂マスク２０の開口部２５は、ともにその断面形状が、蒸着源側に向かって広がりを持つ形状となっていることが好ましい。したがって、本発明の蒸着マスクの製造方法では、金属マスクのスリットや、樹脂マスクの開口部の断面形状が蒸着源側に向かって広がりをもつ形状となるように金属マスク１０のスリット１５や、樹脂マスク２０の開口部２５を製造することが好ましい。

図７（ａ）〜（ｄ）は、金属マスクのスリットと、樹脂マスクの開口部との関係を示す部分概略断面図であり、図示する形態では、金属マスクのスリット１５と樹脂マスクの開口部２５とにより形成される開口全体の断面形状が階段状を呈している。図７に示すように、開口全体の断面形状を蒸着源側に向かって広がりをもつ階段状とすることでシャドウの発生を効果的に防止することができる。

したがって、本発明の蒸着マスクの製造方法では、金属マスクのスリットと樹脂マスクの開口部２５とにより形成される開口全体の断面形状が階段状となるように製造することが好ましい。

金属マスクのスリット１５や、樹脂マスク２０の断面形状は、図７（ａ）に示すように、向かいあう端面が略平行となっていてもよいが、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、金属マスクのスリット１５、樹脂マスクの開口部の何れか一方のみが、蒸着源側に向かって広がりをもつ断面形状を有しているものであってもよい。なお、上記で説明したように、シャドウの発生をより効果的に防止するためには、金属マスクのスリット１５、及び樹脂マスクの開口部２５は、図３（ｂ）や、図７（ｄ）に示すように、ともに蒸着源側に向かって広がりをもつ断面形状を有していることが好ましい。

上記階段状となっている断面における平坦部（図７における符号（Ｘ））の幅について特に限定はないが、平坦部（Ｘ）の幅が１μｍ未満である場合には、金属マスクのスリットの干渉により、シャドウの発生防止効果が低下する傾向にある。したがって、この点を考慮すると、平坦部（Ｘ）の幅は、１μｍ以上であることが好ましい。好ましい上限値については特に限定はなく、樹脂マスクの開口部の大きさや、隣り合う開口部の間隔等を考慮して適宜設定することができ、一例としては、２０μｍ程度である。

なお、上記図７（ａ）〜（ｄ）では、スリットが縦方向に延びる場合に、当該スリット１５と重なる開口部２５が、横方向に１つ設けられた例を示しているが、図８に示すように、スリットが縦方向に延びる場合に、当該スリット１５と重なる開口部２５が、横方向に２つ以上設けられていてもよい。図８では、金属マスクのスリット１５、及び樹脂マスクの開口部２５は、ともに蒸着源側に向かって広がりをもつ断面形状を有しており、当該スリット１５と重なる開口部２５が、横方向に２つ以上設けられていている。

（第２の製造方法で製造した蒸着マスク）
図４は、第２の製造方法で製造した蒸着マスクの拡大断面図である。

図４に示すように、第２の製造方法で製造した蒸着マスク１００には、レジストパターン３０が残存している点のみにおいて、図３に示した第１の製造方法で製造した蒸着マスクと異なっており、その他においては同じである。したがって、金属マスク１０および樹脂マスク２０の説明については省略する。

（レジストパターン）
レジストパターン３０は、金属板をエッチングする際にエッチングマスクとして用いたレジストパターンであり、レジスト材によって構成されている。このパターンは、金属マスク１０に形成されるスリットと略同一である。なお、レジストパターン３０の開口部３１の断面形状についても、図４に示すように、蒸着源に向かって広がりをもつような形状とすることが好ましい。

このような第２の製造方法で製造した蒸着マスクは、金属マスクの両面が樹脂で覆われているので、蒸着の際の熱により樹脂が膨張した場合であっても、その両面において均一に膨張が生じるため、片面のみに樹脂が存在する場合に比べてカールが生じにくく好適である。当該効果を効率良く発揮せしめるためには、樹脂マスクを構成する樹脂、つまり金属板に設けられる樹脂層の材質と、レジストパターンを構成するレジスト材の材質の熱膨張係数の差が小さくなるように、両者の材料を選択することが好ましい。

（有機半導体素子の製造方法）
本発明の有機半導体素子の製造方法は、上記で説明した本発明の製造方法で製造された蒸着マスク１００を用いて有機半導体素子を形成することを特徴とするものである。蒸着マスク１００については、上記で説明した本発明の製造方法で製造された蒸着マスク１００をそのまま用いることができ、ここでの詳細な説明は省略する。上記で説明した本発明の蒸着マスクによれば、当該蒸着マスク１００が有する寸法精度の高い開口部２５によって、高精細なパターンを有する有機半導体素子を形成することができる。本発明の製造方法で製造される有機半導体素子としては、例えば、有機ＥＬ素子の有機層、発光層や、カソード電極等を挙げることができる。特に、本発明の有機半導体素子の製造方法は、高精細なパターン精度が要求される有機ＥＬ素子のＲ、Ｇ、Ｂ発光層の製造に好適に用いることができる。

１００…蒸着マスク
１０、６６…金属マスク
１５…スリット
１８…ブリッジ
２０、７０…樹脂マスク
２５…開口部
６０…樹脂層付き金属板
６１…金属板
６２…レジスト材
６４…レジストパターン
６７…樹脂層
６８…樹脂層付き金属マスク
８０…蒸着マスク

Claims (1)

1. フレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法であって、当該製造方法によって製造されるフレーム一体型の樹脂層付き金属マスクは、フレームに、スリットが設けられた金属マスクと、前記金属マスクの表面に位置し、前記スリットと重なる位置に前記蒸着作製するパターンに対応した開口部が設けられた樹脂マスクが固定された、フレーム一体型の蒸着マスクを製造するために用いられるものであり、
   金属板の一方の面に樹脂層が設けられてなる樹脂層付き金属板を準備する工程と、
   前記樹脂層に開口部が設けられていない段階で、前記樹脂層付き金属板における金属板に対し、当該金属板のみを貫通するスリットを形成することにより樹脂層付き金属マスクを形成する工程と、
   前記樹脂層に開口部が設けられていない段階で、前記で形成した樹脂層付き金属マスクをフレームに固定する工程を含む、
   ことを特徴とするフレーム一体型の樹脂層付き金属マスクの製造方法。

Images