JP6155650B2 - 蒸着マスクの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、所望のパターンで蒸着を行うために用いられる蒸着マスクを製造する方法に関する。
従来、所望のパターンで配列された貫通孔を含む蒸着用マスクを用い、所望のパターンで薄膜を形成する方法が知られている。そして、昨今においては、例えば有機EL表示装置の製造時において有機材料を基板上に蒸着する場合等、極めて高価な材料を成膜する際に蒸着が用いられることがある。なお、蒸着用マスクは、一般的に、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングによって金属板に貫通孔を形成することにより、製造され得る(例えば、特許文献1)。
特開2004−39319号公報
しかしながら、エッチングによって作製された蒸着マスクを用いた場合、極めて高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができないという不具合がある。この不具合の原因について調査研究を行ったところ、以下のことが確認された。
フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングにおいては、金属板のうちのレジスト膜で覆われていない領域から浸食が開始される。その後、浸食は、金属板の厚さ方向のみに進むのではなく、金属板の板面に沿った方向にも進む。したがって、エッチングによって先細りした孔が形成されていく。このため、金属板の両方の側の面からエッチングを行った場合、図17に示すように、金属板2の厚さ方向の端部以外において孔2a内に張り出し部3が形成される。張り出し部3は、孔2の壁面のうち、金属板2の板面に沿って最も孔の内側に入り込んだ部分を形成し、したがって、金属板2を厚さ方向から観察した場合には、この張り出し部3が孔2の開孔領域を画成するようになる。そして、このようなメタルマスク1を用いて蒸着を行った場合、基板4のうちの張り出し部3の裏側に対応する領域に成膜される蒸着膜5の膜厚は安定しない。この結果、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう(蒸着パターンの輪郭がはっきりしない)。またそもそも、孔内に形成される張り出し部3の厚み方向における位置や断面形状を制御すること自体が困難である。以上のことから、金属板を両方の側の面からエッチングした場合、極めて高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができない。
一方、金属板を上方側の面のみからエッチング処理した場合、浸食によって形成された先細り孔に、既に浸食に用いられ浸食能力が低くなったエッチング液が残留する。その後、金属板の孔が下方側の面に達した時、それまで孔内に残留していたエッチング液が下方の面から流れ出て、浸食能力の高いフレッシュなエッチング液が形成された孔内に流れ込む。このとき、断面積(開孔面積)が小さくなる孔内の下方側の領域において液圧が高くなり、孔内の下方側の領域がフレッシュなエッチング液により激しく浸食される。この結果、金属板の両側からエッチングした場合と同様に、孔内に張り出し部が形成されてしまう。
また、レジスト膜7を介して金属板6を下方側の面のみからエッチングした場合、図17に示すように、浸食によって形成された先細り孔6aが金属板6を貫通すると、上側面の孔周囲に、エッチング液8が残留することがある。結果として、残留したエッチング液によって金属板の上方側の面からも浸食が進み、金属板の両側からエッチングした場合と同様に、孔内に張り出し部3が形成されてしまう。
これらのことから、金属板を一方側の面のみからエッチングした場合も、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう(蒸着パターンの輪郭がはっきりしない)。またそもそも、金属板を一方の面側からエッチングする場合、孔が貫通されてエッチング液が流れ込みはじめる際に発生する圧力により、孔の断面形状がだれてしまうことがある。そして、この場合、孔を所望の形状で精度良く形成すること自体が困難となる。この現象は、上述した高精細なパターニングを行うためのメタルマスクにおいて、より顕著となる。以上のことから、金属板を一方側の面のみからエッチングした場合も、極めて高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができない。
また、別の問題として、蒸着材料の利用効率の改善が強く要望されている。蒸着マスクを用いて蒸着材料を基板に成膜する場合、蒸着マスクにも蒸着材料が付着する。すなわち、使用された蒸着材料のすべてが基板に付着するわけではない。高価な蒸着材料を用いる場合、利用効率が低いことは大きな問題となる。なお、ここでいう利用効率とは、用いられた蒸着材料のうちの基板に付着した材料の割合を指している。
蒸着材料の中には、蒸着マスクへの法線方向に対して大きく傾斜した方向に移動して基板に向かうものも存在する。斜めに移動する蒸着材料を有効に利用して蒸着材料の利用効率を高めるためには、壁面が大きく傾斜して先細りする貫通孔を金属板に形成することが好ましい。しかしながら、エッチングによって金属板に貫通孔を形成した場合、貫通孔の壁面を十分に大きく傾斜させることはできない。このため、現状の蒸着マスクでは、蒸着材料を十分な利用効率で使用することができていない。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、従来の蒸着マスクの不具合の少なくとも一つに対処することができる蒸着マスクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法は、
第1面および前記第1面とは反対側の第2面を有する金属板に、複数の貫通孔を形成する工程と、
前記金属板の前記第1面の側における前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する工程と、を含む。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法において、前記レーザ光を照射する工程において、前記金属板の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔を接続する部分を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも前記二つの貫通孔の壁面の一部分を除去して、当該隣り合う二つの貫通孔が接続する部分における厚みを薄くしてもよい。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法において、前記金属板の法線方向に沿った断面において、前記レーザ光の照射によって露出するようになった前記隣り合う二つの貫通孔を接続する部分の幅は、前記法線方向に沿って前記第2面の側から前記第1面の側へ向け、しだいに狭くなっていくようにしてもよい。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法において、記金属板の法線方向に沿った断面において、各貫通孔の前記壁面のうちの前記レーザ光の照射によって露出するようになった部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度は、前記レーザ光を照射される前における当該貫通孔の壁面のうちの前記レーザ光の照射によって除去される部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度よりも大きくなるようにしてもよい。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法において、前記貫通孔を形成する工程は、前記金属板を前記第1面の側からエッチングして第1の穴を形成する工程と、前記金属板を前記第2面の側からエッチングして第2の穴を形成する工程と、を有し、前記第1の穴と前記第2の穴とが通じ、前記第1の穴と前記第2の穴とによって前記金属板を貫通する貫通孔が形成されるように、前記第1の穴および前記第2の穴が形成されるようにしてもよい。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法が、形成された各貫通孔内における前記第1の穴および前記第2の穴が繋がる部分を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、前記金属板の法線方向に沿った断面における当該貫通孔の幅が、前記第1面の側から前記第2面の側へ向け、しだいに狭くなっていくようにする工程を、さらに含んでもよい。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法において、各貫通孔内において前記第1の穴および前記第2の穴が繋がる部分を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射する工程において、前記レーザ光の照射によって、前記第2面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第2面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片を形成するようにしてもよい。
本発明による第1の製造方法において、前記第2の穴を形成する工程は、前記第1の穴を形成する工程の前に行われるようにしてもよい。
本発明による第1の製造方法において、前記第1の穴を形成する工程は、前記第2の穴を形成する工程の前に行われるようにしてもよい。
本発明による第1の製造方法において、前記金属板が前記第1面の側および前記第2面の側から同時にエッチングされ、前記第1の穴を形成する工程および前記第2の穴を形成する工程が並行して行われるようにしてもよい。
本発明による第1の製造方法において、前記金属板が前記第1面の側および前記第2面の側から同時にエッチングされ、前記第1の穴を形成する工程および前記第2の穴を形成する工程が並行して行われ、その後、前記第1の穴を形成する工程のみが引き続き行われるようにしてもよい。
本発明による第1の製造方法において、前記貫通孔を形成する工程は、前記金属板をエッチングすることによって前記第2の穴が形成された後に実施される工程であって、形成された前記第2穴を樹脂で封止する工程を、さらに有し、前記第2の穴を封止された後に、前記金属板を前記第1面の側からエッチングすることにより、前記第1の穴を前記樹脂で埋められた前記第2の穴へ通じさせるようにしてもよい。このような本発明による第1の製造方法において、前記第2の穴を形成する工程において、前記金属板が前記第1面の側および前記第2面の側から同時にエッチングされ、前記第1の穴の形成が部分的に進むようにしてもよい。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法において、前記貫通孔を形成する工程は、前記金属板を前記第1面の側からエッチングして第1の穴を形成する工程と、前記金属板の前記第1面の側から各第1の穴内にレーザ光を照射することにより、前記第1の穴から前記第2面まで延びる第2の穴であって、前記金属板の法線方向に沿った断面における幅が、前記第1面の側から前記第2面の側へ向け、しだいに狭くなっていく第2の穴を形成する工程と、を有するようにしてもよい。
本発明による第1の蒸着マスクの製造方法において、前記金属板の前記第1面の側から各第1の穴内にレーザ光を照射する工程において、前記レーザ光の照射により、前記第2面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第2面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片を形成するようにしてもよい。
本発明による第2の蒸着マスクの製造方法は、
金属板と前記金属板に積層された樹脂層とを有する積層板に、複数の貫通孔を形成する工程と、
前記金属板の側における前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記積層板の前記金属板の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する工程と、を含む。
本発明による第2の蒸着マスクの製造方法の前記レーザ光を照射する工程において、前記金属板の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔を接続する部分を含む領域に、前記積層板の前記金属板の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも前記二つの貫通孔の壁面の一部分を除去して、当該隣り合う二つの貫通孔が接続する部分における厚みを薄くしてもよい。
本発明による第2の蒸着マスクの製造方法において、前記積層板の法線方向に沿った断面において、各貫通孔の前記壁面のうちの前記レーザ光の照射によって露出するようになった部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度は、前記レーザ光を照射される前における当該貫通孔の壁面のうちの前記レーザ光の照射によって除去される部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度よりも大きくなるようにしてもよい。
本発明による第2の蒸着マスクの製造方法において、前記積層板の法線方向に沿った断面において、前記レーザ光の照射によって露出するようになった前記隣り合う二つの貫通孔を接続する部分の幅は、前記法線方向に沿って前記樹脂層の側から前記金属板の側へ向け、しだいに狭くなっていくようにしてもよい。
本発明による第2の蒸着マスクの製造方法において、前記レーザ光の照射によって除去されるのは、前記金属板の一部分のみであるようにしてもよい。
本発明による第2の蒸着マスクの製造方法において、前記貫通孔を形成する工程は、前記積層板を前記金属板の側からエッチングして前記金属板を貫通する第1の穴を形成する工程と、前記積層体の前記金属板の側から前記第1の穴内にレーザ光を照射することにより、前記樹脂層を貫通する第2の穴であって、前記積層体の法線方向に沿った断面における幅が、前記積層体の法線方向に沿って前記金属板から離間するにつれて、しだいに狭くなっていく第2の穴を形成する工程と、を有するようにしてもよい。
本発明による第3の蒸着マスクの製造方法は、
第1面および前記第1面とは反対側の第2面を有する金属板を前記第1面の側からエッチングして形成された第1の穴と、前記金属板を前記第2面の側からエッチングして形成された第2の穴とによって、前記金属板を貫通する貫通孔を複数形成する工程と、
形成された各貫通孔内において前記第1の穴および前記第2の穴が繋がる部分を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、前記金属板の法線方向に沿った断面における当該貫通孔の幅が、前記第1面の側から前記第2面の側へ向け、しだいに狭くなっていくようにする工程と、を含む。
本発明による第3の製造方法の前記貫通孔を形成する工程において、前記第2の穴を形成した後に、前記第1の穴を形成するようにしてもよい。
本発明による第3の製造方法の前記貫通孔を形成する工程において、前記第1の穴を形成した後に、前記第2の穴を形成するようにしてもよい。
本発明による第3の製造方法の前記貫通孔を形成する工程において、前記金属板が前記第1面および前記第2面の側から同時にエッチングされ、前記第1の穴および前記第2の穴が並行して形成されるようにしてもよい。
本発明による第3の製造方法の前記貫通孔を形成する工程において、前記金属板が前記第1面および前記第2面の側から同時にエッチングされ、その後、前記金属板が前記第1面の側からのみ引き続きエッチングされるようにしてもよい。
本発明による第3の製造方法の前記貫通孔を形成する工程は、前記金属板を第2面の側からエッチングすることによって前記第2の穴を形成する工程と、形成された前記第2穴を樹脂で封止する工程と、前記第2の穴を封止された後に、前記金属板を前記第1面の側からエッチングすることにより、前記第1の穴を前記樹脂で埋められた前記第2の穴へ通じさせる工程と、を有するようにしてもよい。このような本発明による第3の製造方法の前記第2の穴を形成する工程において、前記金属板が前記第1面の側および前記第2面の側から同時にエッチングされ、前記第1の穴の形成が部分的に進むようにしてもよい。
本発明によれば、精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができる蒸着マスク、或いは、蒸着材料を高い利用効率で成膜することができる蒸着マスクを製造することができる。
図1は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、蒸着マスクを含む蒸着マスク装置の一例を示す概略斜視図である。 図2は、図1に示す蒸着マスク装置を用いて蒸着する方法を説明するための図である。 図3は、図1に示された蒸着マスクを示す部分平面図である。 図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。 図5は、蒸着マスクの作用を説明するための図である。 図6は、図1に示す蒸着マスクの製造方法の一例を説明するための図であって、長尺金属板に貫通孔を形成する方法を示す図である。 図7(a)〜図7(e)は、図6に示された貫通孔の形成方法を説明するための図であって、いずれも法線方向に沿った断面において長尺金属板を示す図である。 図8は、図1に示す蒸着マスクの製造方法の一例を説明するための図であって、第1面の側における貫通孔の周縁を含む領域にレーザ光を照射する工程を示す図である。 図9は、図1に示す蒸着マスクの製造方法の一例を説明するための図であって、貫通孔内における前記第1の穴および前記第2の穴が繋がる部分を含む領域にレーザ光を照射する工程を示す図である。 図10(a)〜図10(e)は、それぞれ、図7(a)〜図7(e)に対応する図であって、貫通孔の形成方法の一変形例を説明するための図である。 図11および図12は、貫通孔の形成方法の他の変形例を説明するための図であって、図11は、第1の穴を作製する方法を示す図である。 図11および図12は、貫通孔の形成方法の他の変形例を説明するための図であって、図12は、第2の穴を作製する方法を示す図である。 図13は、図8に対応する図であって、図11及び図12に示された方法で多数の貫通孔が形成された金属板に対し、第1面の側における貫通孔の周縁を含む領域にレーザ光を照射する工程を示す図である。 図14および図15は、蒸着マスクの製造方法の一変形例を説明するための図であって、図14は、第1の穴を作製する方法を示す図である。 図14および図15は、蒸着マスクの製造方法の一変形例を説明するための図であって、図15は、第2の穴を作製する方法を示す図である。 図16は、図8に対応する図であって、図14及び図15に示された方法で多数の貫通孔が形成された金属板に対し、第1面の側における貫通孔の周縁を含む領域にレーザ光を照射する工程を示す図である。 図17は、金属板を両側からエッチングして作製された蒸着マスクを示す図である。 図18は、下方側の面から金属板をエッチングして蒸着マスクを製造する方法を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、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、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
図1〜図16は本発明による一実施の形態およびその変形例を説明するための図である。以下の実施の形態およびその変形例では、有機ELディスプレイ装置を製造する際に有機発光材料を所望のパターンでガラス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および蒸着マスクの製造方法に対し、本発明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り、したがって、「金属板」は、「金属シート」や「金属フィルム」と呼ばれる部材と呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
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。
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、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。
まず、本実施の形態による蒸着マスクの製造方法により製造され得る蒸着マスクを含む蒸着マスク装置の一例について、主に図1乃至図5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斜視図であり、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1及び図2に示された蒸着マスク装置10は、矩形状の金属板からなる蒸着マスク20と、蒸着マスク20の周縁部に取り付けられたフレーム15と、を備えている。蒸着マスク20は、第1面21aおよび第1面21aとは反対側の第2面21bを有する金属板21を備え、この金属板21には、第1面21aと第2面21bとの間を延びる複数の貫通孔25が形成されている。この蒸着マスク装置10は、図2に示すように、蒸着マスク20がガラス基板92に対面するようにして、蒸着装置90内に支持される。そして、不図示の磁石によって、蒸着マスク20とガラス基板92とが密着するように付勢される。蒸着装置90内には、この蒸着マスク装置10を挟んだガラス基板92の下方に、蒸着材料(一例として、有機発光材料)98を収容するるつぼ94と、るつぼ94を加熱するヒータ96とが配置されている。るつぼ94内の蒸着材料98は、ヒータ96からの加熱により、気化または昇華してガラス基板92の表面に付着するようになる。上述したように、蒸着マスク20には多数の貫通孔25が形成されており、蒸着材料98はこの貫通孔25を介してガラス基板92に付着する。この結果、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がガラス基板92の表面に成膜される。
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、金属板21からなり、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の金属板21は、貫通孔25が形成された有孔領域22と、貫通孔25が形成されておらず、有孔領域22の周囲を取り囲む領域を占める無孔領域23と、を有している。図1に示すように、各有孔領域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。
図示された例において、複数の有孔領域22は、蒸着マスク20の一辺と平行な一方向に沿って所定の間隔を空けて配置されるとともに、前記一方向と直交する他方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。図示された例では、一つの有孔領域22が一つの有機ELディスプレイ装置に対応するようになっている。すなわち、図1に示された蒸着マスク装置10(蒸着マスク20)によれば、多面付蒸着が可能となっている。
また、図1および図3に示すように、各有孔領域22に形成された複数の貫通孔25は、当該有孔領域22において、一方向に沿って等しい間隔をあけて並べて配置されている。また、各貫通孔25は、前記一方向に直交する他方向と平行に、有孔領域22の一端から他端まで細長く延びている。
この金属板21に形成された貫通孔25について、図3および図4を参照して更に詳述する。図3は、蒸着マスク20を第1面21a側から示す部分平面図であり、図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。図4に示すように、複数の貫通孔25は、金属板21の法線方向に延びて、金属板21を貫通している。また、金属板21の第1面21aの側から第2面21bの側に向け、金属板21の法線方向ndに沿った各位置における金属板21の板面に沿った断面での各貫通孔25の断面積が、しだいに小さくなっていく。とりわけ図示された例では、金属板21の第1面21aから第2面21bに向け、各貫通孔25の断面積は、小さくなるように変化し続けている。
図4に示すように、金属板21の板面に直交した法線方向ndに沿った断面における各貫通孔25の輪郭は、金属板21の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、第1面21aの側から、当該第1面21aと第2面21bとの間の中間にある中間位置26まで延びている一対の第1部分28と、金属板21の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、対応する側の第1部分28と接続され、中間位置26から第2面21bまで延びている一対の第2部分29と、を含んでいる。
図4に示すように、一対の第1部分28は、第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて互いに接近していく。すなわち、一対の第1部分28は、金属板21の法線方向ndに沿って第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて、金属板21の板面に平行な方向に沿って互いに接近していく。別の見方をすれば、一対の第1部分28は、第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて先細りになるテーパ形状になっている。
また、一対の第2部分29も、図4に示すように、第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて互いに接近していく。すなわち、一対の第2部分29は、金属板21の法線方向ndに沿って第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて、金属板21の板面に平行な方向に互いに接近していく。別の見方をすれば、一対の第2部分29は、第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて先細りになるテーパ形状になっている。このような形態によれば、特許文献1(特開2004−39319号公報)に記載の蒸着マスクとは異なり、金属板21の第1面21aと第2面21bとの間に断面積が最小となる張り出し部分が存在しなくなる。したがって、特許文献1に記載の蒸着マスクに比べて、高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができる。
なお、図4に示すように、第2部分29は、第1部分28のうちの曲線をなす部分において、当該第1部分28と繋がっている。しかも、金属板21の法線方向に沿った断面において、中間位置26に接続する位置での第1部分28の傾斜角度と、中間位置26に接続する位置での第2部分29の傾斜角度とは、異なっている。したがって、各貫通孔25内の中間位置26において、金属板21の板面および金属板21の法線方向ndの両方に対して傾斜した二つの面が接続され、周状の段差27が形成される。周状の段差27は、突条に形成され、貫通孔25の中央部側に突出して周状に延びている。このような形態によれば、中間位置26に形成された段差27が、補強梁のように機能し、蒸着マスク20のねじれや歪み等を効果的に規制することができる。
ところで、図4に示すように、金属板21の法線方向に沿った断面において、貫通孔25の輪郭をなす第1部分28は、金属板21の第1面21aまで到達することなく、隣り合う他の貫通孔25の輪郭をなす第1部分28に接続している。この結果、貫通孔25が配列されている金属板21の有孔領域22での厚みは、金属板21の法線方向に沿った第1面21a及び第2面21bの間の離間距離よりも、言い換えると、金属板21の無孔領域23での厚みよりも、薄くなっている。またこのような構成にともなって、金属板21の法線方向に沿った断面において、隣り合う二つの貫通孔25は、金属板21に板面に沿った方向において隣接して配置され、且つ、当該隣り合う二つの貫通孔25を接続する部分30の幅は、金属板21の法線方向に沿って第2面21bの側から第1面21aの側へ向け、しだいに狭くなっている。
ここで、図5に、蒸着マスク装置10を用いてガラス基板92に蒸着材料98を蒸着させる状態を示す。図2に示すように、蒸着マスク装置10は蒸着装置90に収容された場合、蒸着マスク20の第1面21aが蒸着材料98を保持したるつぼ94側に位置し、蒸着マスク20の第2面21bがガラス基板92に対面する。すなわち、図5に示すように、蒸着材料98は次第に断面積が小さくなっていく貫通孔25を通過してガラス基板92に付着する。図5に示すように、蒸着材料98は、るつぼ94からガラス基板92に向けてガラス基板92の法線方向に沿って移動するだけでなく、ガラス基板92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。このとき、貫通孔25の断面形状が図5の点線で示す輪郭を有していたとすると、斜めに移動する蒸着材料98は、蒸着マスク20に付着してガラス基板92まで到達しない。
すなわち、蒸着材料の利用効率(成膜効率:ガラス基板92に付着する割合)を高めて高価な蒸着材料を節約するためには、蒸着マスク20のシート面に直交する図4や図5の断面において、第2面21bの側となる第1部分28の端部(接続位置26)と、第1部分28内の他の任意の位置と、を通過する直線L1が、金属板21の法線方向ndに対してなす最小角度θ(図4参照)が、十分に大きくなっていることが有利となる。また、金属板21の剛性を確保しながらこの角度θを大きくする観点からは、図示された例のように、金属板21の法線方向に沿った断面において、第1部分28が、その両端を結ぶ直線L1よりも金属板21の板面に沿った方向において、外方、当該貫通孔25の内部から離間する側を延びていること、言い換えると、金属板21の板面に沿った方向において外方に膨らむように湾曲していることが好ましい。
さらに、この角度θが大きくなると、法線方向ndに対して或る一定の角度だけ傾斜した方向に進む蒸着材料98が、基板92上のより広い領域に付着することができる。言い換えると、法線方向ndに対して或る一定の角度だけ傾斜した方向に進む蒸着材料98は、第1部分28に関する上述の角度θが大きくなる程、基板92上における貫通孔25に対面する領域内において、当該領域の縁部(すなわち、基板92上における貫通孔25の周縁に対面する位置)のより近傍に付着することが可能となる。この結果、上述した角度θが大きければ、基板92に付着した蒸着材料98の厚みの均一性が確保され、且つ、基板92上に形成された蒸着パターンの輪郭をはっきりさせることができる。すなわち、角度θが小さければ、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまうことを効果的に回避しながら、高精細なパターンでの蒸着が可能となる。
同様に、金属板21の法線方向ndに沿った断面において、第2部分29の両端部を結ぶ線分L2が金属板21の法線方向ndに対してなす角度θが大きければ、基板92に付着した蒸着材料98の厚みの均一性が確保され、且つ、基板92上に形成された蒸着パターンの輪郭をはっきりさせることができる。
ところで、上述したように、蒸着材料98をガラス基板92に付着させる際には、蒸着マスク20とガラス基板92とが密着するように不図示の磁石によって付勢される。しかしながら、金属板21の表面またはガラス基板92の表面の微細な凹凸や、蒸着マスク20とガラス基板92との間に不可避的に混入する異物等の要因によって、金属板21の第2面21bとガラス基板92との間に僅かな隙間が生じ得る。金属板21の第2面21bとガラス基板92との間に隙間が生じると、ガラス基板92の法線方向に対して斜めに移動する蒸着材料98が、ガラス基板92のうちの貫通孔25と正対する領域だけでなく、その周辺領域にまで付着するおそれがある。この場合、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう可能性がある。
この点、図示された蒸着マスク20では、図4に示すように、金属板21の第2面21b上における貫通孔25の周縁25bの少なくとも一部分に沿って延び、且つ、第2面21b上における貫通孔25の周縁25bから金属板21の法線方向ndにおいて外方に延び出した延出片24が設けられている。このような形態によれば、蒸着マスク20をガラス基板92に対面させた状態において、蒸着マスク20の金属板21の第2面21bとガラス基板92との間の隙間を延出片24によって塞ぐことができる。これにより、ガラス基板92の板面に対して斜めに移動する蒸着材料98が、貫通孔25と正対するガラス基板92上の領域の周囲にまで付着してしまい、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまうことを効果的に抑制することができる。これにより、高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができる。
図示する例では、延出片24は、第2面21b上における貫通孔25の周縁25bを取り囲んでいる。より詳細には、延出片24は、第2面21b上における貫通孔25の周縁25bの全周に沿って周状に延びている。このような形態によれば、延出片24によって、蒸着マスク20の金属板21の第2面21bとガラス基板92との間の隙間を貫通孔25の周縁25bの全周に沿って塞ぐことができる。これにより、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまうことを更に効果的に抑制することができる。
更に、延出片24は、第2面21b上における貫通孔25の周縁25bの全周に沿って厚みを薄く形成されている。この場合、金属板21とガラス基板92とを磁石の磁力によって密着させようとすると、延出片24がガラス基板92に当接してさらに幾らか撓み得る。このため、蒸着マスク20とガラス基板92との密着性が更に向上して、高精細なパターンでの蒸着を更に精度良く行うことができる。一例として、金属板21の法線方向ndに沿った断面において、延出片24の厚みは、1μm以上5μm以下に形成される。延出片24の厚みが5μmを超えて形成されると、延出片24の剛性が高くなってしまって、金属板21とガラス基板92とを密着させる際に延出片24が有効に撓むことができなくなる。一方、延出片24の厚みが1μm未満に形成されると、延出片24の強度が低下してしまって、金属板21とガラス基板92とを密着させる際に延出片24が破損してしまうおそれがある。
また、金属板21の法線方向ndに沿った、延出片24の第2面21bからの突出量は、一例として、1μm以上5μm以下に形成される。延出片24の高さが5μmを超えて形成されると、例えば延出片24がメタルマスク20とガラス基板42との密着を妨げてしまい、メタルマスク20とガラス基板42との隙間を効果的に埋めることができないおそれがある。結果として、高精細なパターンでの蒸着を行うことができないおそれがある。一方、延出片24の高さが1μm未満に形成されると、メタルマスク20とガラス基板42との隙間を埋めきれず、高精細なパターンでの蒸着を行うことができないおそれがある。
延出片24は、第2面21b上における貫通孔25の周縁25bの全周に亘って周状に延びている。したがって、金属板21の法線方向ndに沿った図4及び図5の断面では、延出片24は、金属板21の板面に平行な方向に、対向して一対現れる。この図4及び図5に示された断面において延出片24をなす一対の第3部分24aは、外方へ向かうにつれて、言い換えると金属板21の法線方向に沿って当該金属板から離間するにつれて、互いに接近していく。すなわち、金属板21の法線方向ndに沿った断面において、延出片24は、金属板21の第2面21b上における貫通孔25の周縁25bの位置から、金属板21の法線方向に沿って外側(当該金属板から離間する側)、且つ、金属板21の板面に沿って、貫通孔25の中心となる側へ向けて、延び出している。また、金属板21の法線方向ndに沿った断面において、延出片24の厚さ、より正確には、延出片24の長手方向に直交する方向に沿った厚さは、金属板21へ接続する基端部から、金属板から最も離間した先端部へ向けてしだいに薄くなっていく。上述した延出片24の厚さとは、基端部における厚さのことである。
このような延出片24によれば、金属板21とガラス基板92とを密着させようとすると、延出片24は、金属板21の板面に平行な方向において貫通孔25の側に更に延び出るように撓む。このため、ガラス基板92の法線方向に対して斜めに移動する蒸着材料98が、ガラス基板92のうちの貫通孔25に正対する領域だけでなく、その周辺領域にまで回り込んでガラス基板92に付着してしまうことを更に効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態では、延出片24は、金属板21と一体的に形成されている。っそしてこのような延出片24は、後述する製造方法において、レーザ光の照射にともなって形成された返しである。この延出片24が返しとして形成されるメカニズムについては後述する。
上述したように、本実施の形態では、貫通孔25が各有孔領域22において等間隔に配置されている。一例として、蒸着マスク20(蒸着マスク装置10)が携帯電話やデジタルカメラ等のディスプレイ(2〜4インチ程度)を作製するために用いられる場合、貫通孔25の配列ピッチPは、58μm(440ppi)以上254μm(100ppi)以下程度とすることができる。なお、カラー表示を行いたい場合には、貫通孔25の配列方向(前述の一方向)に沿って蒸着マスク20(蒸着マスク装置10)とガラス基板92とを少しずつ相対移動させ、赤色用の有機発光材料、緑色用の有機発光材料および青色用の有機発光材料を順に蒸着させていってもよい。また、蒸着マスク20(蒸着マスク装置10)が携帯電話のディスプレイを作製するために用いられる場合、各貫通孔25の配列方向(上述の一方向)に沿った幅(スリット幅)Wは、28μm以上84μm以下程度とすることができる。
一方、蒸着マスク装置10のフレーム15は、矩形状の蒸着マスク20の周縁部に取り付けられている。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を張った状態に保持する。蒸着マスク20とフレーム15とは、例えばスポット溶接により互いに対して固定されている。
蒸着マスク装置10は、高温雰囲気となる蒸着装置90の内部に保持される。したがって、蒸着マスク20およびフレーム15は、蒸着フレームの撓みや熱応力の発生を防止するため、熱膨張率が低い同一の材料によって作製されていることが好ましい。このような材料として、例えば、36%Niインバー材を用いることができる。
以上のような蒸着マスク20によれば、金属板21に形成された貫通孔25が、第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて互いに接近していく一対の第1部分28と、各々が対応する側の第1部分28と接続され、第1面21aの側から第2面21bの側へ向かうにつれて互いに接近していく一対の第2部分29と、を含んでいる。このような形態によれば、ガラス基板92の法線方向から大きく傾斜した方向に移動する蒸着材料98もガラス基板92に十分に付着させることができる。さらに、以上の蒸着マスク20では、有孔領域22における厚みが無孔領域23の厚みと比較して薄くなっており、且つ、金属板21の法線方向に沿った断面において、隣り合う二つの貫通孔25の第1部分28は、接続位置26から第1面21aに到達する前に接続している。このような蒸着マスク20によれば、ガラス基板92の法線方向から大きく傾斜した方向に移動する蒸着材料98をより効率的にガラス基板92に付着させることができ、蒸着材料98の利用効率を大幅に高めることができる。また、貫通孔25の壁面を金属板21の法線方向ndに対して大きく傾斜させることができるので、ガラス基板92の法線方向から大きく傾斜した方向に移動する蒸着材料98ですら、ガラス基板92上の貫通孔25に正対する領域内の縁部近傍に付着することが可能となり、これにより、より均一な膜厚かつより明瞭なパターンの蒸着膜をガラス基板92上に形成することができる。
加えて、貫通孔25内に断面積が小さくなる張り出し部が設けられていないことや、延出片24が設けられていることから、金属板21の第2面21b上における貫通孔25に対面する領域の周辺となるガラス基板92上の領域に、蒸着膜が不安定な膜厚にて成膜されにくくなる。従って、本実施の形態の蒸着マスク20によれば、高精細なパターンでの蒸着を所望の厚さで精度良く行うことができる。
とりわけ、有機ELディスプレイ装置では、高価な蒸着材料98を高精細なパターンで基板42上にパターニングすることが強く所望されている。このため、本実施の形態の蒸着マスク20は、有機ELディスプレイ装置を製造するために用いられる蒸着マスクに特に適している。
次に、このような蒸着マスク20の製造方法について、主に図6乃至図9を用いて説明する。以下に説明する蒸着マスク20の製造方法は、金属板34(21)に多数の貫通孔25を形成する工程と、第1面21aの側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41にレーザ光を照射する工程と、貫通孔25内にレーザ光を照射する工程と、を有している。図6及び図7は、貫通孔25を形成する工程を説明するための図であり、図8は、1面21aの側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41にレーザ光を照射する工程を説明するための図であり、図9は、貫通孔25内にレーザ光を照射する工程を説明するための図である。各工程について、図面を参照しながら説明していく。
まず、図6及び図7を参照して、貫通孔25の形成方法について説明する。図6及び図7に示すように、ここで説明する貫通孔25の形成方法は、帯状に延びる長尺の金属板34を供給する工程と、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングを長尺の金属板34に施して、長尺金属板34に第1面34aの側から第1穴36を形成する工程と、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングを長尺金属板34に施して、長尺金属板34に第2面34bの側から第2穴37を形成する工程と、を含んでいる。そして、長尺金属板34に形成された第1穴36と第2穴37とが互いに通じ合うことによって、長尺金属板34に貫通孔25が作製される。図7に示された例では、第2穴37の形成工程が、第1穴36の形成工程の前に実施され、且つ、第2穴37の形成工程と第1穴36の形成工程の間に、作製された第2穴37を封止する工程が、さらに設けられている。以下において、各工程の詳細を説明する。
図6に示すように、まず、長尺金属板34を供給コア31に巻き取った巻き体32が準備される。そして、この供給コア31が回転して巻き体32が巻き戻されることにより、図6に示すように帯状に延びる長尺金属板34が供給される。なお、長尺金属板34は貫通孔25を形成されて金属板21、さらには蒸着マスク20をなすようになる。したがって、上述したように、長尺金属板34は、例えば36%Niインバー材からなる。ただし、これに限られず、ステンレス、銅、鉄、アルミニウムからなるシートを長尺金属板34として用いることも可能である。
供給された長尺金属板34はエッチング装置(エッチング手段)50によって、図7(a)〜(e)に示された各処理が施される。まず、図7(a)に示すように、長尺金属板34の第1面34a上にレジストパターン(単に、レジストとも呼ぶ)35aが形成されるとともに、長尺金属板34の第2面34b上にレジストパターン(単に、レジストとも呼ぶ)35bが形成される。具体的には、次のことが実施される。まず、長尺金属板34の第1面34a上(図7(a)の紙面における下側の面上)および第2面34b上に感光性レジスト材料を塗布し、長尺金属板34上にレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜のうちの除去したい領域に光を透過させないようにしたガラス乾板を準備し、ガラス乾板をレジスト膜上に配置する。その後、レジスト膜をガラス乾板越しに露光し、さらにレジスト膜を現像する。以上のようにして、長尺金属板34の第1面34a上にレジストパターン(単に、レジストとも呼ぶ)35aを形成し、長尺金属板34の第2面34b上にレジストパターン(単に、レジストとも呼ぶ)35bを形成することができる。
次に、図7(b)に示すように、長尺金属板34上に形成されたレジストパターン35bをマスクとして、エッチング液(例えば塩化第二鉄溶液)を用いて、長尺金属板34の第2面34b側からエッチングする。例えば、エッチング液が、搬送される長尺金属板34の第2面34bに対面する側に配置されたノズルから、レジストパターン35越しに長尺金属板34の第2面34bに向けて噴射される。この結果、図7(b)に点線で示すように、長尺金属板34のうちのレジストパターン35によって覆われていない領域で、エッチング液による浸食が進む。以上のようにして、第2面34bの側から長尺金属板34に多数の第2穴37が形成される。
その後、図7(c)に示すように、エッチング液に対する耐性を有した樹脂39によって、形成された第2穴37が被覆される。すなわち、エッチング液38に対する耐性を有した樹脂39によって、第2穴37が封止される。図7(c)に示す例において、樹脂39の膜が、形成された第2穴37だけでなく、第2面34b(レジストパターン35b)も覆うように形成されている。
次に、図7(d)に示すように、長尺金属板34に対して第2回目のエッチングを行う。第2回目のエッチングにおいて、長尺金属板34は第1面34aの側のみからエッチングされ、第1面34aの側から第1穴36の形成が進行していく。長尺金属板34は第2面34bの側には、エッチング液に対する耐性を有した樹脂39が被覆されているからである。したがって、第1回目のエッチングにより所望の形状に形成された第2穴37の形状が損なわれてしまうことはない。そして、図7(d)に示すように、所望の形状の第1穴36が長尺金属板34の第1面34a側に形成された時点で、長尺金属板34に対する第2回目のエッチングが終了する。このとき、図7(d)に示すように、第1穴36は長尺金属板34の厚さ方向に沿って37に到達する位置まで延びており、これにより、互いに通じ合っている第1穴36および第2穴37によって貫通孔25が長尺金属板34に形成される。
その後、図7(e)に示すように、長尺金属板34からレジストパターン35a,35bおよび樹脂膜39が除去される。なお、レジストパターン35a,35bおよび樹脂膜39は、例えばアルカリ水溶液にて同時に除去することができる。
このようにして多数の25を形成された長尺金属板34は、当該長尺金属板34を狭持した状態で回転する搬送ローラ52,52により、切断装置(切断手段)53へ搬送される。なお、この搬送ローラ52,52の回転によって長尺金属板34に作用するテンション(引っ張り力)を介し、上述した供給コア31が回転させられ、巻き体32から長尺金属板34が供給されるようになっている。
その後、多数の凹部61が形成された長尺金属板34を切断装置(切断手段)53によって所定の長さに切断することにより、枚葉状の金属板21が得られる。
貫通孔25は、長尺金属板34を一方の面のみからエッチングすることによっても形成され得る。しかしながら、長尺金属板34を上方側の面のみからエッチング処理した場合、浸食によって形成された先細り孔に、既に浸食に用いられ浸食能力が低くなったエッチング液が残留する。その後、金属板の孔が下方側の面に達した時、それまで孔内に残留していたエッチング液が下方の面から流れ出て、浸食能力の高いフレッシュなエッチング液が形成された孔内に流れ込む。このとき、断面積(開孔面積)が小さくなる孔内の下方側の領域において液圧が高くなり、孔内の下方側の領域がフレッシュなエッチング液により激しく浸食される。すなわち、孔の形状を十分に制御することができなくなる。一方、レジスト膜を介して金属板を下方側の面のみからエッチングした場合、浸食によって形成された先細り孔が金属板を貫通すると、上側面の孔周囲に、エッチング液が残留することがある。結果として、残留したエッチング液によって金属板の上方側の面からも浸食が進み、やはり孔の形状を十分に制御することができなくなる。これに対して、上述したエッチング方法によれば、貫通孔25の形状を安定させることができる。
次の工程として、図8に示すように、金属板21の第1面21aの側からレーザ光を照射する。図8に示すように、金属板21は、しわやたるみのない状態でレーザ加工装置80の保持部(不図示)に保持される。レーザ加工装置85は、出力可変のレーザ発振器から発生したレーザ光を所定のスポット径でレーザ照射レンズ86から照射することができるようになっている。このレーザ加工装置85は、レーザ光の照射によって金属板21の一部を除去して、金属板21の貫通孔25を所望の形状に成形するための装置である。より具体的には、レーザ加工装置85は、レーザ光を照射することによって金属板21をなす金属材料の一部を溶融させ、当該溶融した金属材料をアシストガスによって飛散乃至除去するように構成されている。レーザ加工装置85で利用されるレーザとして、YAGレーザ、炭酸ガスレーザまたは半導体レーザ等が挙げられ、金属板21の材質や、金属板21の除去されるべき部分の範囲等に応じて適宜選定される。
上述したように、蒸着材料98の利用効率を改善する観点からすれば、金属板21の法線方向に沿った断面において、貫通孔25の壁面によって画成される輪郭が、金属板21の法線方向に対して大きく傾斜していることが好ましい。またそもそも貫通孔25の深さが深ければ、それだけ、蒸着材料98が貫通孔25の壁面に付着して蒸着材料98の利用効率が低下する可能性が高くなる。そして、図8に示されたレーザ光の照射工程は、このような点を考慮して設けられた工程であり、レーザ光の照射によって、金属板21の一部分を除去して貫通孔25を有利に成形する。
上述した貫通孔25の形成工程におけるエッチング液による浸食は、長尺金属板34のうちのエッチング液に触れている部分において行われていく。従って、浸食は、長尺金属板34の厚み方向のみに進むのではなく、長尺金属板34のシート面に沿った方向にも進んでいく。この結果、金属板21の法線方向に沿った断面において、貫通孔25の大部分を形成する第1穴36の壁面によって画成される貫通孔25の輪郭は、金属板21の法線方向に対して傾斜するようになる。ただし、図7に示すように、第1穴36の壁面が、金属板21の法線方向に対して大きく傾斜するのは、エッチングの開始側とは反対側となる第1穴36の先端側だけである。図7に示すように、エッチングの開始側となる第1面21aの近傍において、第1穴36の壁面によってなされる輪郭は、金属板21の法線方向に沿って延び、金属板21の法線方向に対して大きく傾斜することはない。
そして、ここで説明する蒸着マスク20の製造方法では、貫通孔25の大部分を形成する第1穴36によって画成される貫通孔25の切り立った壁面を除去し、これにより、貫通孔25の深さを短くするとともに、金属板21の法線方向に対する貫通孔25の壁面の傾斜角度を増大させる。具体的には、図8に示すように、第1面21aの側における貫通孔25の全周縁25aを含む周状の領域41に、金属板21の第1面21aの側からレーザ光を照射する。これによって、貫通孔25の全周囲にわたって、切り立った壁面を除去することができる。また、金属板21の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔25を接続する部分40を含む領域41にも、金属板21の第1面21aの側からレーザ光が照射されることになる。これにより、当該二つの貫通孔25の各壁面の一部分、とりわけ、当該二つの貫通孔25の互いに接続し合う壁面の部分或いは図示された例のように当該二つの貫通孔25のそれぞれ第1面21aに接続する部分が、除去される。また、この領域41における金属板21の一部分が除去されることにより、当該隣り合う二つの貫通孔25が接続する部分における厚みを薄くすることができる。このようにして成形し直された貫通孔25は、その壁面が全体的に、金属板21の法線方向に対してより大きな角度で傾斜するようになるとともに、貫通孔25の深さが浅くなる。これにより、この金属板21から作製された蒸着マスク20を用いた場合、蒸着材料98の利用効率を効果的に改善すること、基板92上に形成される蒸着膜の厚みをより均一化させること、及び、蒸着膜の周縁をはっきりさせること(蒸着膜のパターンを明瞭化すること)が可能となる。
また、レーザ加工装置85のレーザ照射レンズ86から照射されるレーザ光束においては、その中心において最も強度が強く、中心から周縁に向けてしだいに強度が低下する。この結果、レーザ光の照射による金属材料の除去量は、レーザ加工装置85から発振されるレーザ光束を照射される領域の中心において、最も、多くなる。このような傾向を利用することにより、図8に示すように、金属板21の法線方向ndに沿った断面において、各貫通孔25の壁面のうちのレーザ光の照射によって露出するようになった部分28aの両端を結ぶ線分L1aが法線方向ndに対してなす角度θ1aは、レーザ光を照射される前における当該貫通孔25の壁面のうちのレーザ光の照射によって除去される部分41aの両端を結ぶ線分L1bが法線方向ndに対してなす角度θ1bよりも大きくなっている。この結果、図5から理解できるように、より多くの蒸着材料98をガラス基板92に成膜することが可能となる。
なお、図1及び図3に示すように、ここで作製対象となる貫通孔25は、金属板21の板面に沿って長細く延びている。そして、レーザ加工装置85のレーザ照射レンズ86から金属板21の各貫通孔25の周辺領域41にレーザ光が照射されて、当該レーザ光は、金属板21の第1面21a側における貫通孔25の周縁に沿って動かされる。
次の工程として、図9に示すように、金属板21の第1面21aの側から貫通孔25内にレーザ光を照射する。この工程に用いられる、レーザ加工装置は、上述した金属板21の第1面21a側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41にレーザ光を照射する際に用いられるレーザ加工装置と同様にして選択され得り、さらには、図示された例のように、上述した金属板21の第1面21a側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41にレーザ光を照射する際に用いられたレーザ加工装置80をそのまま流用してもよい。また、この加工は、上述した金属板21の第1面21a側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41にレーザ光を照射する際と同様に、金属板21は、しわやたるみのない状態で、レーザ加工装置の保持部(不図示)に保持された状態で行われ得る。
図7に示すように、エッチングによって金属板21に形成した穴36,37は、先細り形状となる。したがって、金属板21を第1面21aの側からエッチングして形成した第1穴36と、金属板21を第2面21bの側からエッチングして形成した第2穴37と、を通じさせてなる貫通孔25では、第1穴36及び第2穴37が繋がる部分42が、貫通孔25の内方に突出した周状の張り出し部として形成される。そして、貫通孔内にこのような張り出し部が形成された蒸着マスクを用いて蒸着を行った場合、ガラス基板のうちの張り出し部の裏側に対応する領域に成膜される蒸着膜の膜厚は安定しない。この結果、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう(蒸着パターンの輪郭がはっきりしない)。またそもそも、孔内に形成される張り出し部の位置や断面形状を制御すること自体が困難である。以上のことから、金属板を両方の側の面からエッチングした場合、極めて高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことが難しくなる。
そこで、図9に示された本工程では、金属板21の第1面21aの側から貫通孔25内にレーザ光を照射し、第1穴36及び第2穴37が繋がる部分42における張り出しを除去する。また、上述したようにレーザ加工装置85のレーザ照射レンズ86から照射されるレーザ光束の強度分布を利用して、金属板21の法線方向に沿った断面における当該貫通孔25の幅が、貫通孔25のいずれの位置においても、第1面21aの側から第2面21bの側へ向け、しだいに狭くなっていくよう、貫通孔25を成形し直す。図9に示すように、結果として、第2穴37によって画成された貫通孔25の壁面が除去され、貫通孔25が、第1面21aの側から第2面21bの側へ向け、先細りするようになる。このような貫通孔25によれば、蒸着材料98の利用効率を改善し、且つ、蒸着膜の周縁をはっきりさせることができる。
また図9に示された本工程では、レーザ光の照射にともなって、金属板21の第2面34b上における貫通孔25の周縁25bの少なくとも一部分に沿って延び、且つ、第2面21b上における貫通孔25の周縁25bから金属板21の法線方向ndにおいて外方に延び出した返し44が形成される。そして、この返し44が、上述した延出片24を形成するようになる。
この返し44は、「ドロス」とも呼ばれ、従来では、蒸着マスク20とガラス基板92との密着性を低下させる要因と考えられてきた。このため、レーザ加工によって形成された返し(ドロス)を除去する技術も報告されている(例えば、特開平6−39988、特開2006−281523等参照)。しかしながら、ここで説明する製造方法では、返し44からなる延出片24は、レーザ光の照射にともなって形成されているが、蒸着マスク20とガラス基板92との密着性を向上させるように作用する。このように延出片24が蒸着マスク20とガラス基板92との密着性を向上させるように作製され得るメカニズムについては明らかになっていないが、その一因として以下のメカニズムが考えられ得る。ただし、本発明は以下のメカニズムに限定されるものではない。
従来の方法では、レーザ光によって金属板に貫通孔を形成する際に、厚み30〜50μm程度の金属板を用いていた。このため、レーザ加工装置の出力が高く設定されるだけでなく、レーザ光によって溶融させアシストガスによって飛散させる金属溶融物の量も必然的に多くなる。この結果、貫通孔の周縁に沿って形成される返し(ドロス)は、厚みおよび高さが相当になる。このため、返しが形成された金属板を用いて蒸着を行うと、金属板とガラス基板との隙間を埋めるどころか、逆に当該隙間を大きくさせるように寄与する。更に、多量の金属溶融物を飛散させるため、当該金属溶融物が形成する返し(ドロス)の厚みおよび高さも安定しない。すなわち、対応する貫通孔の周縁に沿って形成される各返し(ドロス)の厚みおよび高さは、互いに異なる大きさに形成される。このため、このような返しが形成された金属板を用いて蒸着を行っても、ガラス基板92に付着される蒸着材料98の量が貫通孔毎に異なってしまう。これらの理由により、従来の方法では、高精細なパターンでの蒸着を行うことができない。
一方、ここで説明する製造方法では、まず、長尺金属板34に第1穴36及び第2穴37からなる貫通孔25を形成している。次に、貫通孔25内における第1穴36および第2穴37が繋がる部分42を含む領域43に、金属板21の第1面21aの側からレーザ光を照射し、貫通孔25内における張り出し部分42を除去する。したがって、金属板21をその厚み分除去する従来の方法と比較して、ここで説明する製造方法では、レーザ光によって溶融させアシストガスによって飛散させる金属溶融物の量は従来の方法に比べて格段に少ない。この結果、貫通孔25の周縁25bに沿って形成されて延出片24をなす返し44は、従来に比べて厚みが薄く高さも低い。また、少量の金属溶融物を飛散させるため、当該金属溶融物が形成する返し44(延出片24)の厚みおよび高さも安定する。すなわち、対応する貫通孔25の周縁25bに沿って形成される各返し44(延出片24)の厚みおよび高さを従来に比べて均一に形成することができる。このように作製された返し44からなる延出片24によれば、蒸着マスク20とガラス基板92との密着性を更に向上させ、高精細なパターンでの蒸着を更に精度良く行うことができると考えられる。
以上のようにして、多数の貫通孔25を形成された蒸着マスク20からなる蒸着マスク20が得られる。そして、各蒸着マスク20に対してフレーム15を取り付けることにより、蒸着マスク装置10が得られる。なお、フレーム15は、蒸着マスク20の一方の面21aに取り付けられてもよいし、蒸着マスク20の他方の面21bに取り付けられてもよい。
以上のような本実施の形態による蒸着マスク装置の製造方法によれば、金属板21の第1面21aの側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41に、金属板21の第1面21aの側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔25の壁面の一部分を除去している。このようにして形成された貫通孔25の壁面は、金属板21の法線方向に対して大きく傾斜するようになる。これにより、製造された蒸着マスク20を用いることによって、高い利用効率で蒸着材料98を使用しながら、基板92上に形成される蒸着膜の厚みをより均一化させること、及び、蒸着膜の周縁をはっきりさせること(蒸着膜のパターンを明瞭化すること)が可能となる。
また、本実施の形態による蒸着マスク装置の製造方法によれば、金属板21の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔25を接続する部分40を含む領域41に、金属板21の第1面21aの側からレーザ光を照射することにより、少なくとも二つの貫通孔25の壁面の一部分を除去して、当該隣り合う二つの貫通孔25が接続する部分における厚みを薄くしている。このようにして形成された貫通孔25の壁面は、金属板21の法線方向に対して大きく傾斜するようになる。これにより、製造された蒸着マスク20を用いることによって、高い利用効率で蒸着材料98を使用しながら、基板92上に形成される蒸着膜の厚みをより均一化させること、及び、蒸着膜の周縁をはっきりさせること(蒸着膜のパターンを明瞭化すること)が可能となる。
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
まず、第1の変形例として、長尺の金属板34への貫通孔25の形成方法を変更することができる。上述した実施の形態において、第2穴37を形成する工程が、第1穴36を形成する工程の前に実施されるようにしたが、これに限られず、第1穴36を形成する工程が、第2穴37を形成する工程の前に実施されるようにしてもよいし、さらには、金属板21が第1面21aおよび第2面21bの側から同時にエッチングされ、第1穴36を形成する工程および第2穴37を形成する工程が並行して行われるようにしてもよい。また、第1穴36を形成する際のエッチングによる長尺金属板34の浸食量が、第2穴37を形成する際のエッチングによる長尺金属板34の浸食量よりも多いことから、図10に示すように、金属板21が第1面21aおよび第2面21bの側から同時にエッチングされ、第1穴36を形成する工程および第2穴37を形成する工程が並行して行われ、その後、第1穴36を形成する工程のみが引き続き行われるようにしてもよい。図10に示された貫通孔25の形成方法は、図7を参照して説明した上述の貫通孔25の形成方法と、第2穴37を形成する際に第1穴36の形成が部分的に進められている点(図10(c)参照)において異なり、他は同一にすることができる。また、上述した実施の形態において、長尺金属板34の第1面34a上へのレジストパターン35aの作製と、長尺金属板34の第2面34bへのレジストパターン35bの作製との両方が、第1穴36及び第2穴37の形成の前に実施されていたが、これに限られない。例えば、レジストパターン35a,35bの一方を作製して作製されたレジストパターンを利用して一方の穴を形成し、次に、他方のレジストパターンを作製して作製されたレジストパターンを利用して他方の穴を形成するようにしてもよい。
次に、第2の変形例を説明する。上述した実施の形態ではエッチングのみによって貫通孔25を長尺金属板34に形成した例を示したが、これに限られず、図11〜図13に示すように、エッチングとレーザ光の照射とによって貫通孔25を長尺金属板34に形成するようにしてもよい。図11〜図13に示された製造方法は、上述した実施の形態と同様に、複数の貫通孔25を金属板21に形成する工程と、金属板21の第1面21aの側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41、或いは、金属板21の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔25を接続する部分40を含む領域41に、金属板21の第1面21aの側からレーザ光を照射する工程と、を含んでいる。図11及び図12に示すように、貫通孔21を形成する工程は、金属板21を第1面21aの側からエッチングして第1穴36を形成する工程(図11参照)と、金属板21の第1面21aの側から各第1穴36内にレーザ光を照射する工程(図12参照)と、を含んでいる。
図11に示すように、第1穴36は、レジストパターン35aを用いて長尺金属板34を第1面34aの側からハーフエッチングすることにより作製されている。したがって、第1穴36は、有底の孔であり、第2面34bまで到達していない。そして、図12に示すように、第1穴36内にレーザ光を照射する工程では、第1穴36から第2面21bまで延びる第2穴37を形成する。すなわち、第1穴36の底部を貫通する第2穴37を形成し、エッチングによって形成された第1穴36とレーザ光の照射によって形成された第2穴37とによって、貫通孔25が長尺金属板34に形成される。上述の実施の形態における貫通孔25内における第1穴36及び第2穴37を繋ぐ部分42にレーザ光を照射する工程と同様に、照射されるレーザ光束の強度分布を利用することにより、レーザ光照射により形成された第2穴37の幅は、第1面21aの側から第2面21bの側へ向け、しだいに狭くなっていき、且つ、第2面21b上における貫通孔25の周縁25bの少なくとも一部分に沿って延びるとともに第2面21b上における貫通孔25の周縁25bから金属板の法線方向において外方に延び出した延出片24が形成されるようになる。
以上のように、貫通孔25が形成された金属板21に対して、上述の実施の形態と同様にして、金属板21の第1面21aの側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41、とりわけ金属板21の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔25を接続する部分40を含む領域41に、金属板21の第1面21aの側からレーザ光を照射する工程が実施される。この工程では、上述の実施の形態で既に説明したように、また、図13に示すように、エッチングにより形成された第1穴36の壁面のうちの、金属板21の法線方向に対する傾斜角度が小さくなる傾向のある第1面21aの側(第1穴36を作製するためのエッチングの開始側)に位置する部分が、レーザ光の照射によって除去される。
図11〜図13を参照して説明した製造方法によれば、作製された蒸着マスク20の貫通孔25の断面形状を、上述の実施の形態で説明した蒸着マスク20の貫通孔25と同様にすることが可能となる。また、図11〜図13を参照して説明した製造方法によれば、作製された蒸着マスク20は、上述の実施の形態で説明した蒸着マスク20と同様の延出片24を有するようになる。したがって、図11〜図13を参照して説明した変形例によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
次に、第3の変形例を説明する。上述した実施の形態では金属板21に貫通孔25を形成し且つこの貫通孔25の断面形状を成形し直すことによって蒸着マスク20を作製する例を示したが、これに限られず、図14〜図16に示すように、金属板21(34)と金属板21(34)に積層された樹脂層46とを有する積層体45に貫通孔25を形成し且つこの貫通孔25の断面形状を成形し直すことによって蒸着マスク20を作製するようにしてもよい。積層体45は、例えば、上述した実施の形態の金属板21(34)に樹脂製の塗膜を形成することによって、作製され得る。樹脂層46に材料としては、金属板21(34)のエッチングに用いられるエッチング液に対して耐性を有した樹脂材料、例えばポリイミドを用いることができる。なお、上述した実施の形態と同様に、積層体45は、貫通孔25を形成されるまで長尺の材料として取り扱われ、その後に、枚葉状に断裁されて取り扱われるようにしてもよい。
図14〜図16に示された製造方法は、複数の貫通孔25を積層体45に形成する工程と、積層体45の金属板21,34側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41、あるいは、金属板21,34の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔25を接続する部分40を含む領域41に、積層体45の金属板21,34側からレーザ光を照射する工程と、を含んでいる。図14及び図15に示すように、貫通孔21を形成する工程は、積層体45を金属板21,34の側からエッチングして金属板21,34を貫通する第1穴36を形成する工程(図14参照)と、積層体45の金属板21,34の側から各第1穴36内にレーザ光を照射する工程(図15参照)と、を含んでいる。
図14に示すように、第1穴36は、積層体45の金属板21,34を貫通するように形成されるが、積層体45の樹脂層46はエッチング液に耐性を有しているため浸食されない。したがって、第1穴36は、有底の孔であり、積層体45を貫通していない。そして、図15に示すように、第1穴36内にレーザ光を照射する工程では、積層体45の樹脂層46を貫通する第2穴37を形成する。すなわち、第1穴36の底部を貫通する第2穴37を形成し、エッチングによって金属板21,34に形成された第1穴36とレーザ光の照射によって樹脂層46に形成された第2穴37とによって、貫通孔25が積層体45に形成される。上述の実施の形態における貫通孔25内における第1穴36及び第2穴37を繋ぐ部分42にレーザ光を照射する工程と同様に、照射されるレーザ光束の強度分布を利用することにより、レーザ光照射により形成された第2穴37の幅は、第1面21aの側から第2面21bの側へ向け、しだいに狭くなっていく。
以上のように、貫通孔25が形成された積層体45に対して、上述の実施の形態と同様にして、積層体45の金属板21の側における貫通孔25の周縁25aを含む領域41、あるいは積層体45の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔25を接続する部分40を含む領域41に、積層体45の金属板21の側からレーザ光を照射する工程が実施される。この工程では、上述の実施の形態で既に説明したように、また図16に示すように、エッチングにより形成された第1穴36の壁面のうちの、積層体45の法線方向に対する傾斜角度が小さくなる傾向のある金属板21,34によってなされる表面側に位置する部分が、レーザ光の照射によって除去される。
図14〜図16を参照して説明した製造方法によれば、作製された蒸着マスク20の貫通孔25の断面形状を、上述の実施の形態で説明した蒸着マスク20の貫通孔25と同様にすることが可能となる。この点において、図14〜図16を参照して説明した変形例によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
さらに、他の変形例として、金属板21(又は積層体45)に形成される貫通孔25が、第1面21aの側(金属板21,34の側)において、隣り合う他の貫通孔25と隣接して、壁面同士がつながっていてもよい。すなわち、エッチングで作製した隣り合う二つの第1穴36の壁面が、第1面21a(金属板21,34の表面)まで延び上がることなく、互いに繋がっていてもよい。このような例においても、貫通孔25の第1面21a(金属板21,34の表面)側の周縁25aを含む領域41に、第1面21a(金属板21)側からレーザ光を照射して、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去することにより、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
さらに、他の変形例として、蒸着マスク20に形成される貫通孔25のパターンを変更してもよい。上述の実施の形態で説明した貫通孔25の配列パターンは例示に過ぎず、種々のパターンにて貫通孔25が配列された蒸着マスク20を製造してもよい。
上述した実施の形態において、長尺の金属板34(長尺の積層体45)を切断装置53によって所定の長さに切断した後に、レーザ光を照射する例を示したが、これに限られない。例えば、長尺金属板34(長尺の積層体45)を切断装置53によって所定の長さに切断する前にレーザ光を照射するようにしてもよい。さらに、上述した実施の形態において、長尺の金属板34(長尺の積層体45)に貫通孔25を形成するようにしたが、これに限られず、例えば、枚葉状の金属板21(枚葉状の積層体45)に貫通孔25を形成するようにしてもよい。
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
20 蒸着マスク
21 金属板
21a 第1面
21b 第2面
24 延出片
25 貫通孔
25a 周縁
25b 周縁
30 部分
34 長尺金属板
36 第1穴
37 第2穴
39 樹脂
40 部分、接続する部分
41 領域、照射領域、周辺領域
42 部分、張り出し部分
43 領域、照射領域
45 積層体
46 樹脂層

Claims (12)

  1. 第1面および前記第1面とは反対側の第2面を有する金属板を前記第1面の側からエッチングして形成された第1の穴と、前記金属板を前記第2面の側からエッチングして形成された第2の穴とによって、前記金属板を貫通する貫通孔を複数形成する工程と、
    形成された各貫通孔内において前記第1の穴および前記第2の穴が繋がる部分を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、前記金属板の法線方向に沿った断面における当該貫通孔の幅が、前記第1面の側から前記第2面の側へ向け、しだいに狭くなっていくようにする工程と、を含み、
    各貫通孔内において前記第1の穴および前記第2の穴が繋がる部分を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射する工程において、前記レーザ光の照射によって、前記第2面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第2面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片を形成する、蒸着マスクの製造方法。
  2. 前記レーザ光を照射する工程において、前記金属板の前記第1面上となる前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する、請求項1に記載の蒸着マスクの製造方法。
  3. 前記レーザ光を照射する工程において、前記金属板の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔を接続する部分を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも前記二つの貫通孔の壁面の一部分を除去して、当該隣り合う二つの貫通孔が接続する部分における厚みを薄くする、請求項1又は2に記載の蒸着マスクの製造方法。
  4. 前記金属板の法線方向に沿った断面において、前記レーザ光の照射によって露出するようになった前記隣り合う二つの貫通孔を接続する部分の幅は、前記法線方向に沿って前記第2面の側から前記第1面の側へ向け、しだいに狭くなっていく、請求項3に記載の蒸着マスクの製造方法。
  5. 前記金属板の法線方向に沿った断面において、各貫通孔の前記壁面のうちの前記レーザ光の照射によって露出するようになった部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度は、前記レーザ光を照射される前における当該貫通孔の壁面のうちの前記レーザ光の照射によって除去される部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度よりも大きい、請求項2〜4のいずれか一項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  6. 第1面および前記第1面とは反対側の第2面を有する金属板に、複数の貫通孔を形成する工程と、
    前記金属板の前記第1面上となる前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記金属板の前記第1面の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する工程と、を含み、
    前記貫通孔を形成する工程は、
    前記金属板を前記第1面の側からエッチングして第1の穴を形成する工程と、
    前記金属板の前記第1面の側から各第1の穴内にレーザ光を照射することにより、前記第1の穴から前記第2面まで延びる第2の穴であって、前記金属板の法線方向に沿った断面における幅が、前記第1面の側から前記第2面の側へ向け、しだいに狭くなっていく第2の穴を形成する工程と、を有する、蒸着マスクの製造方法。
  7. 前記金属板の前記第1面の側から各第1の穴内にレーザ光を照射する工程において、前記レーザ光の照射により、前記第2面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第2面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片を形成する、請求項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  8. 金属板と前記金属板に積層された樹脂層とを有する積層板に、複数の貫通孔を形成する工程と、
    前記金属板の側の表面上となる前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記積層板の前記金属板の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する工程と、を含み、
    前記レーザ光を照射する工程において、前記金属板の板面に沿って隣り合う二つの貫通孔を接続する部分を含む領域に、前記積層板の前記金属板の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも前記二つの貫通孔の壁面の一部分を除去して、当該隣り合う二つの貫通孔が接続する部分における厚みを薄くする、蒸着マスクの製造方法
  9. 金属板と前記金属板に積層された樹脂層とを有する積層板に、複数の貫通孔を形成する工程と、
    前記金属板の側の表面上となる前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記積層板の前記金属板の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する工程と、を含み、
    前記積層板の法線方向に沿った断面において、各貫通孔の前記壁面のうちの前記レーザ光の照射によって露出するようになった部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度は、前記レーザ光を照射される前における当該貫通孔の壁面のうちの前記レーザ光の照射によって除去される部分の両端を結ぶ線分が前記法線方向に対してなす角度よりも大きい、蒸着マスクの製造方法
  10. 金属板と前記金属板に積層された樹脂層とを有する積層板に、複数の貫通孔を形成する工程と、
    前記金属板の側の表面上となる前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記積層板の前記金属板の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する工程と、を含み、
    前記積層板の法線方向に沿った断面において、前記レーザ光の照射によって露出するようになった隣り合う二つの貫通孔を接続する部分の幅は、前記法線方向に沿って前記樹脂層の側から前記金属板の側へ向け、しだいに狭くなっていく、蒸着マスクの製造方法
  11. 前記レーザ光の照射によって除去されるのは、前記金属板の一部分のみである、請求項8〜10のいずれか一項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  12. 金属板と前記金属板に積層された樹脂層とを有する積層板に、複数の貫通孔を形成する工程と、
    前記金属板の側の表面上となる前記貫通孔の周縁を含む領域に、前記積層板の前記金属板の側からレーザ光を照射することにより、少なくとも当該貫通孔の壁面の一部分を除去する工程と、を含み、
    前記貫通孔を形成する工程は、
    前記積層板を前記金属板の側からエッチングして前記金属板を貫通する第1の穴を形成する工程と、
    前記積層板の前記金属板の側から前記第1の穴内にレーザ光を照射することにより、前記樹脂層を貫通する第2の穴であって、前記積層板の法線方向に沿った断面における幅が、前記積層板の法線方向に沿って前記金属板から離間するにつれて、しだいに狭くなっていく第2の穴を形成する工程と、を有する、蒸着マスクの製造方法
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