JP6510129B2 - 蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法および有機半導体素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蒸着マスクに関し、特に、樹脂層と磁性金属層とを含む蒸着マスクに関する。また、本発明は、蒸着マスクの製造方法および有機半導体素子の製造方法にも関する。

近年、次世代ディスプレイとして有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置が注目を集めている。現在量産されている有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ層の形成は、主に真空蒸着法を用いて行われている。

蒸着マスクとしては、金属製のマスク（メタルマスク）が一般的である。しかしながら、有機ＥＬ表示装置の高精細化が進むにつれ、メタルマスクを用いて精度良く蒸着パターンを形成することが困難になりつつある。一般に、メタルマスクでは、金属箔にフォトリソグラフィプロセスを用いてエッチングを施すことによって、蒸着パターンに対応する貫通孔（開口部）を形成し、その後、金属箔に張力を印加しながら（この工程は架張工程と呼ばれる）金属箔をフレームに溶接するので、開口部を高い位置精度で形成することが難しいからである。また、メタルマスクとなる金属板（金属箔）の厚さ（例えば１００μｍ程度）が、開口部のサイズ（例えば１０μｍ〜２０μｍ程度）に比べてかなり大きいので、いわゆるシャドウが発生することも原因である。

そこで、精細度の高い蒸着パターンを形成するための蒸着マスクとして、樹脂層と金属層とが積層された構造を有する蒸着マスク（以下では「積層型マスク」とも呼ぶ）が提案されている。例えば、特許文献１および２は、樹脂フィルムとシート状の磁性金属部材との積層体が額縁状のフレームによって支持された構造を有する蒸着マスクを開示している。樹脂フィルムには、所望の蒸着パターンに対応した複数の開口部が形成されている。磁性金属部材には、樹脂フィルムの開口部よりもサイズの大きいスリット（貫通孔）が、樹脂フィルムの開口部を露出させるように複数形成されている。そのため、特許文献１および２の蒸着マスクを用いる場合、蒸着パターンは、樹脂フィルムの複数の開口部に対応して形成される。樹脂フィルムの複数の開口部は、架張工程および溶接工程の後にレーザ加工により形成され得るので、積層型マスクでは、蒸着パターンに対応する開口部を高い位置精度で形成することができる。また、樹脂フィルムは、一般的なメタルマスク用の金属板よりも薄いので、上述したシャドウが発生しにくい。これらの理由から、積層型マスクを用いることにより、メタルマスクを用いる場合によりも精細度の高い蒸着パターンを形成することができる。

特開２０１４−１２１７２０号公報 特開２０１４−２０５８７０号公報

しかしながら、特許文献１および２に開示されているような積層型マスクを用いて蒸着工程を行う場合、蒸着対象物である基板とマスクとの間に空隙が生じる（この理由については後に詳述する）ことによって蒸着材料がマスクの裏側に回り込み、蒸着パターンのエッジがぼやけるという現象（「成膜ぼけ」と呼ばれる）が発生する。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成膜ぼけの発生が抑制され、高精細な蒸着パターンの形成に好適に用いられる蒸着マスクを提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような蒸着マスクを好適に製造することができる製造方法およびそのような蒸着マスクを用いた有機半導体素子の製造方法を提供することにある。

本発明の実施形態による蒸着マスクは、複数の開口部を含む樹脂層と、前記樹脂層に重なるように配置された磁性金属層であって、前記複数の開口部を露出させる形状を有するマスク部と、前記マスク部を包囲するように配置された周辺部とを有する磁性金属層と、前記磁性金属層の前記周辺部に固定されたフレームと、を備え、前記樹脂層は、前記磁性金属層に、前記マスク部においては接合されておらず、且つ、前記周辺部の少なくとも一部において接合されている。

ある実施形態では、前記磁性金属層は、前記フレームから、層面内方向の張力を受けていない。

ある実施形態では、前記樹脂層は、前記フレームおよび前記磁性金属層から、層面内方向の張力を受けている。

ある実施形態では、前記樹脂層が受けている前記張力は、前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が１℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている。

ある実施形態では、前記樹脂層が受けている前記張力は、前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が２０℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている。

ある実施形態では、前記磁性金属層を形成している材料の線熱膨張係数をαＭとし、前記フレームを形成している材料の線熱膨張係数をαＦとするとき、０．５αＭ≦αＦ≦２．０αＭの関係が満足される。

ある実施形態では、前記磁性金属層と、前記フレームとは、同じ材料から形成されている。

ある実施形態では、前記磁性金属層の前記周辺部と前記樹脂層との間に位置する金属膜であって、前記樹脂層に固着された金属膜をさらに有し、前記金属膜は、前記磁性金属層の前記周辺部に溶接されており、前記樹脂層は、前記金属膜を介して前記磁性金属層に接合されている。

本発明の実施形態による蒸着マスクの製造方法は、樹脂層と、前記樹脂層に重なるように配置された磁性金属層と、前記磁性金属層を支持するフレームとを備えた蒸着マスクの製造方法であって、（Ａ）磁性金属材料から形成された磁性金属層を用意する工程と、（Ｂ）前記磁性金属層の一部に、フレームを固定する工程と、（Ｃ）前記工程（Ｂ）の後に、前記磁性金属層に樹脂層を接合する工程と、を包含し、前記工程（Ｂ）の後の前記磁性金属層において、前記フレームに重ならない領域を第１領域と呼び、前記フレームに重なる領域を第２領域と呼ぶとすると、前記工程（Ｃ）は、前記樹脂層が、前記磁性金属層に、前記第１領域においては接合されず、且つ、前記第２領域の少なくとも一部において接合されるように行われる。

ある実施形態では、前記工程（Ｂ）は、前記磁性金属層に、外部から層面内方向の張力を付与しない状態で行われる。

ある実施形態では、前記工程（Ｃ）は、前記樹脂層に、外部から層面内方向の張力を付与した状態で行われる。

ある実施形態では、前記工程（Ｃ）において前記樹脂層に付与される前記張力は、前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が１℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている。

ある実施形態では、前記工程（Ｃ）において前記樹脂層に付与される前記張力は、前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が２０℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている。

ある実施形態では、前記磁性金属層を形成している材料の線熱膨張係数をαＭとし、前記フレームを形成している材料の線熱膨張係数をαＦとするとき、０．５αＭ≦αＦ≦２．０αＭの関係が満足される。

ある実施形態では、前記フレームは、前記磁性金属層と同じ磁性金属材料から形成されている。

ある実施形態では、本発明による蒸着マスクの製造方法は、前記工程（Ｂ）の前に、前記磁性金属層が、金属膜が存在している中実部および金属膜が存在していない非中実部を含むマスク部と、前記マスク部を包囲するように配置された周辺部とを有するように、前記磁性金属層に対して加工を行う工程（Ｄ）をさらに包含し、前記工程（Ｂ）において、前記フレームは、前記磁性金属層の前記周辺部に固定される。

ある実施形態では、本発明による蒸着マスクの製造方法は、前記工程（Ｃ）の後に、前記樹脂層に複数の開口部を形成する工程（Ｅ）をさらに包含する。

ある実施形態では、前記工程（Ｅ）において、前記複数の開口部は、前記樹脂層における前記マスク部の前記非中実部に対応する領域に形成される。

ある実施形態では、本発明による蒸着マスクの製造方法は、前記工程（Ｃ）の前に、（Ｆ）樹脂材料から形成された樹脂層を用意する工程と、（Ｇ）用意された前記樹脂層の一部上に、前記樹脂層に固着された金属膜を形成する工程と、をさらに包含し、前記工程（Ｃ）において、前記金属膜を前記磁性金属層に溶接することによって、前記樹脂層を前記金属膜を介して前記磁性金属層に接合する。

本発明の実施形態による有機半導体素子の製造方法は、上述したいずれかの構成を有する蒸着マスクを用いて、ワーク上に有機半導体材料を蒸着する工程を包含する。

本発明の実施形態によると、成膜ぼけの発生が抑制され、高精細な蒸着パターンの形成に好適に用いられる蒸着マスクが提供される。

本発明の実施形態による蒸着マスク１００を模式的に示す断面図であり、図２中の１Ａ−１Ａ線に沿った断面を示している。 蒸着マスク１００を模式的に示す平面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、蒸着マスク１００の製造工程を示す工程断面図である。 架張溶接装置のクランプ４１によって樹脂層１０が保持される様子を示す斜視図である。 クランプ４１によって樹脂層１０が保持された状態でのスポット溶接の様子を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による他の蒸着マスク１００Ａを模式的に示す断面図および平面図であり、（ａ）は、（ｂ）中の６Ａ−６Ａ線に沿った断面を示している。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態によるさらに他の蒸着マスク１００Ｂを模式的に示す断面図および平面図であり、（ａ）は、（ｂ）中の７Ａ−７Ａ線に沿った断面を示している。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態によるさらに他の蒸着マスク１００Ｃを模式的に示す断面図および平面図であり、（ａ）は、（ｂ）中の８Ａ−８Ａ線に沿った断面を示している。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態によるさらに他の蒸着マスク１００Ｄを模式的に示す断面図および平面図であり、（ａ）は、（ｂ）中の９Ａ−９Ａ線に沿った断面を示している。 蒸着マスク１００の他の構成の例を示す断面図である。 蒸着マスク１００を用いた蒸着工程を模式的に示す図であり、開口部１１およびスリット２１の内壁面がテーパ状でない場合を示している。 蒸着マスク１００を用いた蒸着工程を模式的に示す図であり、開口部１１およびスリット２１の内壁面がテーパ状である場合を示している。 トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置２００を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置２００の製造工程を示す工程断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置２００の製造工程を示す工程断面図である。 特許文献１に開示されている蒸着マスク９００を示す断面図であり、図１７中の１６Ａ−１６Ａ線に沿った断面を示している。 蒸着マスク９００を示す平面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、蒸着マスク９００の製造工程を示す工程断面図である。 蒸着マスク９００において反りが発生している様子を示す断面図である。

本発明の実施形態の説明に先立ち、従来の積層型マスクを用いた場合に成膜ぼけが発生する理由を説明する。

図１６および図１７は、特許文献１に開示されている蒸着マスク９００を示す断面図および平面図である。図１６は、図１７中の１６Ａ−１６Ａ線に沿った断面を示している。蒸着マスク９００は、図１６および図１７に示すように、樹脂フィルム９１０と、磁性金属部材９２０と、フレーム９３０とを備える。

樹脂フィルム９１０は、ポリイミドなどの樹脂材料から形成されている。樹脂フィルム９１０には、蒸着パターンに対応した複数の開口部９１１が形成されている。

磁性金属部材９２０は、シート状であり、磁性金属材料から形成されている。磁性金属部材９２０は、樹脂フィルム９１０と積層されており、樹脂フィルム９１０を保持する。また、磁性金属部材９２０は、蒸着工程においては、蒸着対象物である基板の裏側に配置された磁気チャックに吸着される。これにより、磁性金属部材９２０と基板との間に位置する樹脂フィルム９１０を基板に密着させることができる。磁性金属部材９２０には、樹脂フィルム９１０の開口部９１１よりもサイズの大きいスリット（貫通孔）９２１が、樹脂フィルム９１０の開口部９１１を露出させるように複数形成されている。

フレーム９３０は、金属材料から形成されている。フレーム９３０は、額縁状であり、磁性金属部材９２０の周縁部に固定されている。フレーム９３０は、樹脂フィルム９１０と磁性金属部材９２０との積層体を支持する。

蒸着マスク９００は、以下のようにして製造される。

まず、図１８（ａ）に示すように、磁性金属材料から形成された磁性金属シート９２０’を用意する。

次に、図１８（ｂ）に示すように、磁性金属シート９２０’の一方の表面に樹脂材料を含む溶液（または樹脂材料の前駆体を含む溶液）を塗布し、その後熱処理（乾燥または焼成）を行うことによって、磁性金属シート９２０’上に樹脂フィルム９１０を形成する。

続いて、図１８（ｃ）に示すように、磁性金属シート９２０’の所定の領域に、フォトリソグラフィプロセスにより複数のスリット９２１を形成することによって、複数のスリット９２１を含む磁性金属部材９２０を得る。このようにして、樹脂フィルム９１０と磁性金属部材９２０との積層体（以下では「マスク体」と呼ぶ）９０１が作製される。

次に、図１８（ｄ）に示すように、マスク体９０１に対して層面内方向の張力を付与しながらマスク体９０１をフレーム９３０に架け渡し（「架張工程」と呼ばれる）、この状態で磁性金属部材９２０の周縁部にフレーム９３０を固定する。フレーム９３０の固定は、レーザ光Ｌ１’の照射により磁性金属部材９２０の周縁部とフレーム９３０とを溶接することにより行われる。

その後、図１８（ｅ）に示すように、樹脂フィルム９１０の所定の領域に複数の開口部９１１を形成する。開口部９１１の形成は、レーザ光Ｌ２’の照射により（つまりレーザ加工により）行われる。このとき、レーザ光Ｌ２’の照射方向が上から下に向かう方向となるように、加工対象物（フレーム９３０に固定されたマスク体９０１）は上下反転される。このようにして、蒸着マスク９００が完成する。

既に説明したように、蒸着マスク９００を用いて蒸着工程を行うと、成膜ぼけ（「アウターシャドウ」と呼ばれることもある）が発生することがある。成膜ぼけが発生する原因の１つは、フレーム９３０の変形によって蒸着マスク９００と基板との間に空隙が生じていることである。蒸着マスク９００の製造の際の架張工程では、樹脂フィルム９１０と磁性金属部材９２０との積層体（つまり樹脂材料に比べてヤング率が著しく高い金属材料の層を含む積層体）であるマスク体９０１に張力を付与する必要があるので、付与すべき張力が必然的に非常に大きくなってしまう。そのため、フレーム９３０に固定されたマスク体９０１がフレーム９３０から大きな張力を受ける一方で、マスク体９０１を支持するフレーム９３０もその張力に対応した大きな応力を受けることになり、フレーム９３０の変形が生じてしまう。

また、成膜ぼけが発生する他の原因は、重力による蒸着マスク９００の撓みや、樹脂フィルム９１０を構成する樹脂材料と磁性金属部材９２０を構成する金属材料との線熱膨張係数の違いである。

これに対し、本発明の実施形態による蒸着マスクは、以下に説明する構成（樹脂層と磁性金属層とが独立した構造）を有していることにより（あるいは以下に説明する製造方法により製造されることにより）、上述した原因による成膜ぼけの発生が抑制される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

（蒸着マスクの構造）
図１および図２を参照しながら、本発明の実施形態による蒸着マスク１００の構造を説明する。図１および図２は、それぞれ蒸着マスク１００を模式的に示す断面図および平面図である。図１は、図２中の１Ａ−１Ａ線に沿った断面を示している。なお、図１および図２は、蒸着マスク１００の一例を模式的に示しており、各構成要素のサイズ、個数、配置関係、長さの比率などが図示する例に限定されないことはいうまでもない。後述する他の図面でも同様である。

蒸着マスク１００は、図１および図２に示すように、樹脂層１０と、磁性金属層２０と、フレーム３０とを備える。後述するように、蒸着マスク１００を用いて蒸着工程を行う際、蒸着マスク１００は、磁性金属層２０が蒸着源側、樹脂層１０がワーク（蒸着対象物）側に位置するように配置される。

樹脂層１０は、複数の開口部１１を含む。複数の開口部１１は、ワークに形成されるべき蒸着パターンに対応したサイズ、形状および位置に形成されている。図２に示す例では、複数の開口部１１は、マトリクス状に配置されている。

樹脂層１０の材料としては、例えばポリイミドを好適に用いることができる。ポリイミドは、強度、耐薬品性および耐熱性に優れる。樹脂層１０の材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの他の樹脂材料を用いてもよい。

樹脂層１０の厚さは、特に限定されない。ただし、樹脂層１０が厚すぎると、蒸着膜の一部が所望の厚さよりも薄く形成されてしまうことがある（「シャドウイング」と呼ばれる）。シャドウイングが発生する理由については後に詳述する。シャドウイングの発生を抑制する観点からは、樹脂層１０の厚さは、２５μｍ以下であることが好ましい。また、樹脂層１０自体の強度および洗浄耐性の観点からは、樹脂層１０の厚さは３μｍ以上であることが好ましい。

磁性金属層２０は、樹脂層１０に重なるように配置されている。磁性金属層２０は、マスク部２０ａと、マスク部２０ａを包囲するように配置された周辺部２０ｂとを有する。

マスク部２０ａは、樹脂層１０の複数の開口部１１を露出させる形状を有する。ここでは、マスク部２０ａに複数のスリット（貫通孔）２１が形成されている。図２に示す例では、列方向に延びるスリット２１が行方向に複数並んでいる。蒸着マスク１００の法線方向から見たとき、各スリット２１は、樹脂層１０の各開口部１１よりも大きなサイズを有しており、各スリット２１内に少なくとも１つ（ここでは複数）の開口部１１が位置している。なお、本願明細書では、マスク部２０ａのうち、金属膜が存在している領域２０ａ１を「中実部」と呼び、金属膜が存在していない領域２０ａ２（ここではスリット２１）を「非中実部」と呼ぶこともある。

磁性金属層２０の材料としては、種々の磁性金属材料を用いることができる。蒸着工程における蒸着マスク１００の反りを抑制する観点からは、線熱膨張係数αＭの小さい（具体的には６ｐｐｍ／℃未満である）磁性金属材料を用いることが好ましい。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金（インバー）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金などを好適に用いることができる。

磁性金属層２０の厚さは、特に限定されない。ただし、磁性金属層２０が厚すぎると、磁性金属層２０が自重で撓んだり、シャドウイングが発生したりするおそれがある。自重による撓みおよびシャドウイングの発生を抑制する観点からは、磁性金属層２０の厚さは、１００μｍ以下であることが好ましい。また、磁性金属層２０が薄すぎると、後述する蒸着工程における磁気チャックによる吸引力が低下し、蒸着マスク１００とワークとの間に隙間が生じる原因となることがある。また、破断や変形が生じるおそれがあり、ハンドリングが困難となることもある。そのため、磁性金属層２０の厚さは、５μｍ以上であることが好ましい。

フレーム３０は、額縁状であり、磁性金属層２０の周辺部２０ｂに固定されている。つまり、磁性金属層２０の、フレーム３０に重ならない領域がマスク部２０ａであり、フレーム３０に重なる領域が周辺部２０ｂである。フレーム３０は、例えば金属材料から形成されている。フレーム３０は、磁性金属層２０と同じ磁性金属材料から形成されていてもよい。

本実施形態における蒸着マスク１００では、図１に示すように、樹脂層１０は、磁性金属層２０に、マスク部２０ａにおいては接合されておらず、周辺部２０ｂの少なくとも一部（典型的には一部）において接合されている。図１に例示している構成では、蒸着マスク１００は、磁性金属層２０の周辺部２０ｂと樹脂層２０との間に位置し、樹脂層２０に固着された金属膜１８をさらに備えている。金属膜１８は、磁性金属層２０の周辺部２０ｂに溶接されており、樹脂層１０は、この金属膜１８を介して磁性金属層２０に接合されている。

磁性金属層２０は、フレーム３０から、層面内方向の張力を受けていない。これに対し、樹脂層１０は、フレーム３０および磁性金属層２０から、層面内方向の張力を受けている。後述するように、樹脂層１０は、架張工程において、架張装置（あるいは溶接機能も備えた架張溶接装置）によって所定の層面内方向に引っ張られた状態で磁性金属層２０に固定される。そのため、樹脂層１０は、架張工程で付与された張力をフレーム３０および磁性金属層２０から受けることになる。これに対し、磁性金属層２０は、外部から層面内方向の張力が付与されてない状態で、フレーム３０に固定される。そのため、磁性金属層２０は、少なくとも常温においてフレーム３０から層面内方向の張力を実質的に受けていないと言える。

特許文献１に開示されている蒸着マスク９００では、図１８を参照しながら説明した製造方法からも容易に理解されるように、樹脂フィルム９１０と磁性金属部材９２０とが、その全体にわたって接合されている。つまり、従来の積層型マスクでは、樹脂層と磁性金属層との積層体（マスク体）が、言わば一体の複合部材として形成されている。そのため、架張工程において磁性金属層を含むマスク体に対して張力を付与する必要があるので、付与される張力が非常に大きくならざるを得ず、そのことがフレームの変形を招いていた。

これに対し、本発明の実施形態による蒸着マスク１００では、上述したように、樹脂層１０は、磁性金属層２０に、マスク部２０ａにおいては接合されておらず、周辺部２０ｂの少なくとも一部において接合されている。従って、蒸着マスク１００は、磁性金属層２０と樹脂層１０とが周辺部２０ｂ以外では独立した構造を有していると言える。そのため、既に説明したような、樹脂層１０がフレーム３０および磁性金属層２０から層面内方向の張力を受けている一方で、磁性金属層２０はフレーム３０から層面内方向の張力を受けていない構成を実現することができる。それ故、フレーム３０の変形の発生が防止されるので、蒸着マスク１００を用いた蒸着工程では、成膜ぼけの発生が抑制される。

また、従来のように、架張工程において樹脂層と磁性金属層とに同時に張力を付与する（つまり樹脂層と磁性金属層とを一緒に引っ張る）場合、張力の大きさを厳密に制御しないと、樹脂層の開口部が形成されるべき領域に、磁性金属層の中実部が重なってしまうことがあり得る。これに対し、本実施形態の蒸着マスク１００では、磁性金属層２０に対して張力を付与する必要がないので、そのような問題の発生も防止される。例えば、磁性金属層２０の非中実部２０ａ２（スリット２１）をフォトリソグラフィプロセスを用いて形成する場合には、非中実部２０ａ２の位置決めを、フォトリソグラフィプロセスの精度で行うことができる。

さらに、本実施形態の蒸着マスク１００では、架張工程において樹脂層１０のみに張力を付与すればよい。樹脂材料のヤング率は、金属材料のヤング率に比べて大幅に低いので、架張装置から樹脂層１０に付与される張力は、従来よりも大幅に小さくてよい。そのため、架張工程における張力の制御が容易である。

また、従来の積層型マスクのようにマスク体が一体の複合部材として形成されていると、樹脂層を構成する樹脂材料と磁性金属層を構成する金属材料との線熱膨張係数の違いに起因した熱応力によってマスク体に反りが発生する。これに対し、本実施形態の蒸着マスク１００では、磁性金属層２０と樹脂層１０とが周辺部２０ｂ以外では独立した構造を有しているので、そのような反りの発生が防止される。そのため、樹脂材料と金属材料との線熱膨張係数の違いに起因する成膜ぼけの発生も抑制することができる。

さらに、従来の積層型マスクのようにマスク体が一体の複合部材として形成されていると、後に詳述する理由から重力によるマスクの撓み量が大きくなる。これに対し、本実施形態の蒸着マスク１００では、磁性金属層２０と樹脂層１０とが周辺部２０ｂ以外では独立した構造を有しているので、そのような撓み量の増大が抑制される。そのため、重力によるマスクの撓みに起因した成膜ぼけの発生も抑制することができる。

また、本実施形態の蒸着マスク１００では、樹脂層１０は、磁性金属層２０に周辺部２０ｂのみにおいて接合されているので、樹脂層１０を磁性金属層２０から分離することが容易である。そのため、洗浄（真空蒸着の際に蒸着マスク１００の表面に堆積された蒸着材料を除去するために行われる）を繰り返し行うことによって樹脂層１０が劣化した場合には、樹脂層１０のみを交換することによって、磁性金属層２０およびフレーム３０を再利用することができる。

樹脂層１０が受けている張力は、張力による樹脂層１０の弾性変形量が、蒸着工程における温度上昇に起因する樹脂層１０の熱伸び量以上となるように設定されていることが好ましい。樹脂層１０が受けている張力をこのように設定することにより、樹脂層１０の熱伸び（熱膨張）を、樹脂層１０に予め与えておく弾性変形により相殺することができるので、樹脂層１０の熱伸びによる開口部１１の位置ずれを防止することができる。例えば、蒸着工程における温度上昇（室温からの上昇分）が１℃以下であると想定される場合には、樹脂層１０が受けている張力を、樹脂層１０の弾性変形量が、温度が１℃上昇したときの熱伸び量以上となるように設定されていればよい。

また、既に説明したように、本実施形態の蒸着マスク１００では、架張装置から樹脂層１０に付与される張力を、従来よりも大幅に小さくできるので、樹脂層１０に予め与えておく弾性変形量を大きめに設定しておくことも容易である。つまり、大きな温度上昇にも対応することができる。例えば、樹脂層１０が受けている張力を、樹脂層１０の弾性変形量が、温度が２０℃上昇したときの熱伸び量以上となるように設定することにより、蒸着工程における温度上昇が２０℃であっても、開口部１１の位置ずれを防止することができる。従って、蒸着時の温度上昇を十分に抑制することができない、比較的安価な蒸着装置を用いる場合でも、精度良く蒸着パターンを形成することが可能になる。

蒸着工程における熱応力の発生を抑制する観点からは、磁性金属層２０を形成している材料の線熱膨張係数αＭと、フレーム３０を形成している材料の線熱膨張係数αＦとは、なるべく近い値である好ましい。具体的には、０．５αＭ≦αＦ≦２．０αＭの関係が満足されることが好ましく、０．８αＭ≦αＦ≦１．２αＭの関係が満足されることがより好ましく、αＭ＝αＦである（つまり磁性金属層２０とフレーム３０とが同じ材料から形成されている）ことがもっとも好ましい。

（蒸着マスクの製造方法）
図３（ａ）〜（ｇ）を参照しながら、蒸着マスク１００の製造方法の例を説明する。図３（ａ）〜（ｇ）は、蒸着マスク１００の製造工程を示す工程断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、磁性金属材料から形成された磁性金属板を、磁性金属層２０として用意する。磁性金属層２０の材料としては、例えばインバー（約３６ｗｔ％のＮｉを含むＦｅ−Ｎｉ系合金）を好適に用いることができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、磁性金属層２０が、中実部２０ａ１および非中実部２０ａ２を含むマスク部２０ａと、マスク部２０ａを包囲するように配置された周辺部２０ｂとを有するように、磁性金属層２０に対して加工を行う。具体的には、フォトリソグラフィプロセスによって、磁性金属層２０に複数のスリット２１を形成する。

続いて、図３（ｃ）に示すように、磁性金属層２０の周辺部２０ｂ（つまり磁性金属層２０の一部）に、フレーム３０を固定する。この工程は、磁性金属層２０に、外部から層面内方向の張力を付与しない状態で行われる。具体的には、磁性金属層２０の周辺部２０ｂ上にフレーム３０を載置し、周辺部２０ｂとフレーム３０とを接合する。フレーム３０の材料としては、例えばインバーを好適に用いることができる。ここでは、磁性金属層２０側からレーザ光Ｌ１を照射することによって、磁性金属層２０の周辺部２０ｂとフレーム３０とを溶接する。ここでは、所定の間隔を空けて複数箇所でスポット溶接を行う。スポット溶接の間隔（ピッチ）は適宜選択され得る。溶接には、例えば、ＹＡＧレーザを用いることができ、レーザ光Ｌ１の波長および１パルスあたりのエネルギーはそれぞれ例えば１０６４ｎｍ、７Ｊ／ｐｕｌｓｅである。勿論、溶接条件は、ここで例示するものに限定されない。

図３（ａ）〜（ｃ）に示した工程とは別途に、図３（ｄ）に示すように、樹脂材料から形成された樹脂シートを、樹脂層１０として用意する。樹脂層１０の材料としては、例えばポリイミドを好適に用いることができる。

次に、図３（ｅ）に示すように、樹脂層１０の一部上に、樹脂層１０に固着された金属膜１８を形成する。金属膜１８は、後に磁性金属層２０の周辺部２０ｂに重なる領域に、額縁状に形成される。金属膜１８は、例えば、電解めっき、無電解めっきなどの方法で形成することができる。金属膜１８の材料としては、種々の金属材料を用いることができ、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎを好適に用いることができる。金属膜１８の厚さは、磁性金属層２０への溶接に耐え得る大きさであればよく、例えば１μｍ以上１００μｍ以下である。

続いて、図３（ｆ）に示すように、磁性金属層２０に樹脂層１０を接合する。この工程は、樹脂層１０が、磁性金属層２０に、マスク部２０ａにおいては接合されず、周辺部２０ｂの少なくとも一部において接合されるように行われる。また、この工程は、樹脂層１０に、外部から層面内方向の張力を付与した状態で行われる。具体的には、まず、磁性金属層２０と接合されたフレーム３０を、架張溶接装置に固定する。次に、磁性金属層２０上に、金属膜１８を下方にして樹脂層１０を載置する。続いて、樹脂層１０の対向する２つの縁部（図中の第１方向Ｘに直交する縁部）を架張溶接装置の保持部（クランプ）で保持し、第１方向Ｘに平行に一定の張力を付与する。同時に、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙに直交する（つまり第１方向Ｘに平行な）２つの縁部もクランプで保持し、第２方向Ｙに平行に一定の張力を付与する。図４に、架張溶接装置のクランプ４１によって樹脂層１０が保持される様子を示している。図４に示すように、樹脂層１０の各縁部（各辺）を複数のクランプ４１が保持している。この工程において樹脂層１０に付与される張力は、張力による樹脂層１０の弾性変形量が、蒸着工程における温度上昇（例えば１℃）に起因する樹脂層１０の熱伸び量以上となるように設定される。続いて、樹脂層１０側からレーザ光Ｌ２を照射し、金属膜１８を磁性金属層２０に溶接する。ここでは、間隔を空けて複数箇所でスポット溶接を行う。図５に、クランプ４１によって樹脂層１０が保持された状態でのスポット溶接の様子を示している（金属膜１８の図示は省略している）。なお、スポット溶接を行う箇所の数は、図５に例示しているものに限定されない。スポット溶接を行う箇所の数やその間隔（ピッチ）は適宜選択され得る。金属膜１８の磁性金属層２０への溶接により、樹脂層１０は、金属膜１８を介して磁性金属層２０に接合される。

次に、図３（ｇ）に示すように、樹脂層１０に複数の開口部１１を形成する。この工程において、複数の開口部１１は、樹脂層１０における、マスク部２０ａの非中実部２０ａ２に対応する領域に形成される。開口部１１の形成は、例えばレーザ加工によって行うことができる。レーザ加工には、パルスレーザを用いる。ここでは、ＹＡＧレーザを用い、波長が３５５ｎｍのレーザ光Ｌ３を樹脂層１０の所定の領域に照射する。このとき、レーザ光Ｌ３の照射方向が上から下に向かう方向となるように、加工対象物（フレーム３０、磁性金属層２０および樹脂層１０を含む構造体）は上下反転される。レーザ光Ｌ３のエネルギー密度は、例えば０．５Ｊ／ｃｍ²である。レーザ加工は、樹脂層１０の表面にレーザ光Ｌ３の焦点を合わせて、複数回のショットを行うことによって行われる。ショット数は、樹脂層１０の厚さに応じて決定される。ショット周波数は、例えば６０Ｈｚに設定される。なお、レーザ加工の条件は、上述したものに限定されず、樹脂層１０を加工し得るように適宜選択される。このようにして、蒸着マスク１００が得られる。

上述した製造方法によれば、磁性金属層２０の一部にフレーム３０が固定された後に、磁性金属層２０に樹脂層１０が接合され、樹脂層１０の接合工程は、樹脂層１０が、磁性金属層２０に、マスク部２０ａにおいては接合されず、周辺部２０ｂの少なくとも一部において接合されるように行われる。そのため、磁性金属層２０と樹脂層１０とが周辺部２０ｂ以外では互いに独立した構造を有する蒸着マスク１００が得られる。そのため、樹脂層１０に付与される張力と、磁性金属層２０に付与される張力とを、独立に設定することができるので、例示しているように、磁性金属層２０の一部にフレーム３０を固定する工程を、磁性金属層２０に外部から層面内方向の張力を付与しない状態で行い、磁性金属層２０に樹脂層１０を接合する工程を、樹脂層１０に外部から層面内方向の張力を付与した状態で行うことが可能になる。そのため、フレーム３０の変形の発生が防止されるので、成膜ぼけの発生が抑制される蒸着マスク１００を得ることができる。

本実施形態の製造方法によれば、樹脂層１０のみに張力が付与されればよいので、架張溶接装置から樹脂層１０に付与される張力は、従来よりも大幅に小さくてよい。ここで、架張工程において付与すべき張力を、従来の積層型マスクを用いる場合と比較して試算した結果を説明する。

表１に、試算に際して想定した磁性金属層および樹脂層の材料、厚さ、線熱膨張係数、ヤング率およびポアソン比を示す。表１に示すように、ここでは、磁性金属層の材料としてインバーを用い、樹脂層の材料としてポリイミドを用いる。

従来の積層型マスクについて、熱伸び量および弾性変形量を計算した結果を表２および表３に示す。

従来の積層型マスクでは、樹脂層および磁性金属層を一体の複合部材とみなせるので、樹脂層と磁性金属層との積層体（マスク体）全体としての線熱膨張係数を３ｐｐｍ／℃と仮定した。基準長さを１００ｍｍとし、蒸着工程における温度上昇を３０℃とすると、積層体の熱伸び量（フレームで保持されていない状態での伸び量）は、９μｍとなる（表２参照）。

そのため、出来上がり寸法を１００％としたときに、９９．９９１％（＝１００／（１００＋０．００９））に相当する寸法でマスク体が作成され（つまり縮小率９９．９９１％）、そのマスク体が１００％のサイズとなるように引っ張られた状態でフレームに固定される。そのときの張力は、マスク体全体としてのヤング率を１４０ＧＰａと仮定すると、９０Ｎである（表３参照）。従って、従来の積層型マスクでは、３０℃の温度上昇に伴う熱伸びを張力による弾性変形で相殺するためには、９０Ｎの張力をマスク体に付与する必要がある。

本実施形態の蒸着マスク１００について、熱伸び量および弾性変形量を計算した結果を表４および表５に示す。

本実施形態の蒸着マスク１００では、ポリイミドから形成された樹脂層１０のみに張力を付与すればよいので、表４および表５からわかるように、弾性変形量と熱伸び量とを一致させるのに必要な張力は２．５Ｎである。このように、本発明の実施形態によれば、架張工程で必要な張力を大幅に低減することができる。そのため、従来よりも剛性の低いフレーム３０を用いることができ、フレーム３０を従来よりも薄くすることも可能である。フレーム３０を薄型化することにより、軽量でハンドリング性に優れた蒸着マスク１００が得られる。

続いて、マスク体が複合部材として形成されている従来の積層型マスクにおいて、マスクの反り量が大きくなる理由を説明する。

図１９に示すように、従来の蒸着マスク９００では、樹脂層９１０を構成する樹脂材料と磁性金属部材９２０を構成する金属材料との線熱膨張係数の違いに起因した熱応力によって、マスク体に反りが発生する。このときの反り量をＺ（μｍ）とする。また、蒸着マスク９００を用いた蒸着工程を含む製造方法によって有機ＥＬ表示装置を製造する場合の、アクティブエリアの対角長さ（アクティブエリア長さ）をＬ_AAとすると、温度が１℃上昇したときのアクティブエリア長さＬ_AA当たりの反り量Ｚは、下記式（１）で表わされる。式（１）中のｄ１、Ｙ、ｐは、それぞれインバー（線熱膨張係数は１．２ｐｐｍ／℃）から形成されている磁性金属部材９２０の平均厚さ（μｍ）、ヤング率（ＧＰａ）、ポアソン比である。また、式（１）中のσ、ｄ２は、それぞれポリイミド（線熱膨張係数は３ｐｐｍ／℃）から形成されている樹脂層９１０の残留応力（引張応力）、平均厚さ（μｍ）である。ポリイミド層の残留応力は、熱応力と真性応力との和で表わされる。熱応力は、ポリイミドの前駆体が高温でイミド化された後、室温まで冷却される際に、ポリイミド層を支持する基材とポリイミドとの熱膨張率の差に起因して発生する。ポリイミド層の場合、真性応力は小さいので、残留応力の大部分は熱応力である。

既に説明したように、磁性金属部材９２０および樹脂層９１０には、それぞれスリット９２１および開口部９１１が形成される。ここで、スリット９２１の形成によって磁性金属部材９２０の平均厚さｄ１が２０μｍから５．２μｍとなり、開口部９１１の形成によって樹脂層９１０の平均厚さｄ２が６μｍから４．６μｍになるとすると、式（１）からもわかるように、反り量Ｚは、スリット９２１および開口部９１１が形成されていない場合と比べて約１０倍となる。

このように、従来の蒸着マスク９００では、単に反りが発生するだけでなく、その反り量Ｚは、単純な複合材料（開口部が形成されていない樹脂層とスリットが形成されていない磁性金属層とを積層したもの）に比べて大きくなる。また、マスク体のアクティブエリアに対応する領域（開口部９１１およびスリット９２１が存在する）のヤング率が、それ以外の領域（少なくとも開口部９１１が存在していない）に比べて低くなるので、マスク体に張力が印加されると歪み量が大きくなり、重力による撓み量が大きくなってしまう。

これに対し、本実施形態の蒸着マスク１００では、互いに物性が異なる磁性金属層２０と樹脂層１０とが周辺部２０ｂ以外では独立した構造（つまりマスク部２０ａでは互いに接合されていない構造）を有しているので、樹脂フィルム９１０を構成する樹脂材料と磁性金属部材９２０を構成する金属材料との線熱膨張係数の違いや、重力によるマスクの撓みに起因した成膜ぼけの発生を抑制することができる。

なお、ここでは、磁性金属層２０にフレーム３０を固定する前に、磁性金属層２０にスリット２１を形成する例を説明したが、磁性金属層２０にフレーム３０を固定した後に、例えばレーザ加工によって磁性金属層２０にスリット２１を形成してもよい。

（蒸着マスクの他の構成）
ここで、本発明の実施形態による蒸着マスクの他の構成の例を説明する。

図６（ａ）および（ｂ）に、本発明の実施形態による他の蒸着マスク１００Ａを示す。図１および図２に示した蒸着マスク１００では、磁性金属層２０の各スリット２１内に、樹脂層１０の開口部１１が複数配置されている。これに対し、図６（ａ）および（ｂ）に示す蒸着マスク１００Ａでは、磁性金属層２０の各スリット２１内に、樹脂層１０の開口部１１が１つだけ配置されている。このことからわかるように、磁性金属層２０の各スリット２１内には、少なくとも１つの開口部１１が配置されていればよい。

図７（ａ）および（ｂ）に、本発明の実施形態によるさらに他の蒸着マスク１００Ｂを示す。図１および図２に示した蒸着マスク１００では、磁性金属層２０のマスク部２０ａは、複数のスリット２１を有している。これに対し、図７（ａ）および（ｂ）に示す蒸着マスク１００Ｂでは、磁性金属層２０のマスク部２０ａは、スリット（貫通孔）２１を１つだけ有している。このことからわかるように、磁性金属層２０のマスク部２０ａには、少なくとも１つのスリット（貫通孔）２１が形成されていればよい。

また、本発明の実施形態による蒸着マスクは、１つのデバイス（例えば有機ＥＬディスプレイ）に対応する単位領域Ｕが二次元的に配列された構造を有していてもよい。このような構造を有する蒸着マスクは、１つの基板上に複数のデバイスを形成するために好適に使用され得る。

図８（ａ）および（ｂ）に、本発明の実施形態によるさらに他の蒸着マスク１００Ｃを示す。図８（ａ）および（ｂ）に示す蒸着マスク１００Ｃは、法線方向から見たとき、間隔を空けて配列された複数（ここでは４つ）の単位領域Ｕを有している。各単位領域Ｕにおいて、樹脂層１０は複数の開口部１１を有しており、磁性金属層２０のマスク部２０ａは、１つのスリット（貫通孔）２１を有している。なお、単位領域Ｕの数および配列方法、各単位領域Ｕ内における樹脂層１０の開口部１１および磁性金属層２０のスリット２１の個数および配列方法などは、製造されるデバイスの構成によって決定され、図示する例に限定されない。

なお、磁性金属層２０は、必ずしも１枚の磁性金属板から構成されている必要はなく、複数枚（例えば２枚）の磁性金属板の組み合わせによって磁性金属層２０が構成されていてもよい。つまり、磁性金属層２０は、複数枚の磁性金属板に分割されていてもよい。

また、これまでの説明では、樹脂層１０が金属膜１８を介して磁性金属層２０に接合される構成を例示したが、本発明の実施形態はこのような構成に限定されるものではない。

図９（ａ）および（ｂ）に、本発明の実施形態によるさらに他の蒸着マスク１００Ｄを示す。図９（ａ）および（ｂ）に示す蒸着マスク１００Ｄでは、樹脂層１０は、磁性金属層２０の周辺部２０ｂに接着剤層１９を介して接合されている。つまり、樹脂層１０は、磁性金属層２０の周辺部２０ｂに接着されている。接着剤層１９は、例えば、紫外線硬化型の接着剤を磁性金属層２０の周辺部２０ｂに額縁状に塗布し、その後接着剤に紫外線を照射して硬化させることによって形成され得る。

ただし、樹脂層１０を磁性金属層２０に接着する構成では、蒸着工程における熱によって接着剤層１９から発生するアウトガスによって、蒸着パターンが汚染されるおそれがある。そのため、蒸着パターンの汚染を防止する観点からは、樹脂層１０は、金属膜１８を磁性金属層２０の周辺部２０ｂに溶接することによって磁性金属層２０に接合されていること好ましい。

図１０は、樹脂層１０の開口部１１および磁性金属層２０のスリット２１の断面形状の例を示す図である。図１０に示すように、開口部１１および／またはスリット２１は、蒸着源側に向かうにつれて広がるような形状を有していることが好ましい。つまり、開口部１１の内壁面および／またはスリット２１の内壁面は、テーパ状である（蒸着マスク１００の法線方向に対して傾斜している）ことが好ましい。開口部１１および／またはスリット２１が、このような形状を有していると、シャドウイングの発生を抑制することができる。開口部１１の内壁面のテーパ角（蒸着マスク１００の法線方向と開口部１１の内壁面とがなす角度）θ１、および、スリット２１の内壁面のテーパ角（蒸着マスク１００の法線方向とスリット２１の内壁面とがなす角度）θ２は、特に制限されないが、例えば２５°以上６５°以下である。

図１１および図１２を参照しながら、開口部１１および／またはスリット２１の内壁面がテーパ状であることによってシャドウイングの発生が抑制される理由を詳しく説明する。

図１１および図１２は、蒸着マスク１００を用いた蒸着工程（ワークである基板５０上に蒸着膜５１を形成する工程）を模式的に示す図である。図１１は、開口部１１およびスリット２１の内壁面がテーパ状でない（つまり蒸着マスク１００の法線方向に対して略平行である）場合を示しており、図１２は、開口部１１およびスリット２１の内壁面がテーパ状である場合を示している。

図１１および図１２に示す例では、蒸着源５２が基板５０に対して相対的に左から右に移動しながら（つまり走査方向は左から右）蒸着が行われる。蒸着材料は、蒸着源５２から、蒸着マスク１００の法線方向にだけでなく、斜め方向（法線方向に対して傾斜した方向）にも放出される。ここでは、蒸着材料の広がり角をθとする。また、蒸着マスク１００の法線方向をＤ１、方向Ｄ１に対して走査方向に（つまり右側に）θ傾斜した方向をＤ２、走査方向と反対方向に（つまり左側に）θ傾斜した方向をＤ３とする。図１２に示す例では、開口部１１のテーパ角θ１およびスリット２１のテーパ角θ２は、蒸着材料の広がり角θと同じである。

図１１および図１２には、樹脂層１０のある開口部１１内に蒸着膜５１が堆積される期間の始期（時刻ｔ₀）における蒸着源５２の位置と、終期（時刻ｔ₁）における蒸着源５２の位置とが示されている。時刻ｔ₀は、蒸着源５２から放出された蒸着材料が開口部１１内に到達し始める時刻であり、このとき、蒸着源５２から方向Ｄ２に延びる仮想直線Ｌ１は、開口部１１の蒸着源５２のエッジをちょうど通る。また、時刻ｔ₁は、蒸着源５２から放出された蒸着材料が開口部１３内に到達しなくなる時刻であり、このとき、蒸着源５２から方向Ｄ３に延びる仮想直線Ｌ２は、開口部１１の蒸着源５２側のエッジをちょうど通る。

図１１に示す例では、時刻ｔ₀における蒸着材料の到達点（仮想直線Ｌ１と基板５０の表面との交点）Ｐ１から時刻ｔ₁における蒸着材料の到達点（仮想直線Ｌ２と基板５０の表面との交点）Ｐ２までの間の領域では、蒸着膜５１は所望の厚さで形成される。しかしながら、その外側の領域（走査方向における開口部１１の一端から点Ｐ１までの領域と、走査方向における開口部１１の他端から点Ｐ２までの領域）では、蒸着膜５１は所望の厚さよりも薄くなる。この部分（所望の厚さよりも薄く形成された部分）は、シャドウと呼ばれる（アウターシャドウとの対比のために「インナーシャドウ」と呼ばれることもある）。シャドウの幅ｗは、樹脂層１０の厚さｄと、蒸着材料の広がり角θを用いて、ｗ＝ｄ・ｔａｎθと表わされる。つまり、シャドウの幅ｗは、樹脂層１０の厚さｄに比例する。

これに対し、図１２に示す例では、時刻ｔ₀における蒸着材料の到達点Ｐ１および時刻ｔ₁における蒸着材料の到達点Ｐ２が、走査方向における開口部１１の両端に位置する。そのため、蒸着膜５１はその全体にわたって所望の厚さで形成される。つまり、シャドウは形成されない。このように、開口部１１および／またはスリット２１の内壁面がテーパ状であることにより、シャドウイングの発生を抑制することができる。

（有機半導体素子の製造方法）
本発明の実施形態による蒸着マスク１００は、有機半導体素子の製造方法における蒸着工程に好適に用いられる。

以下、有機ＥＬ表示装置の製造方法を例として説明を行う。

図１３は、トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置２００を模式的に示す断面図である。

図１３に示すように、有機ＥＬ表示装置２００は、アクティブマトリクス基板（ＴＦＴ基板）２１０および封止基板２２０を備え、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂを有する。

ＴＦＴ基板２１０は、絶縁基板と、絶縁基板上に形成されたＴＦＴ回路とを含む（いずれも不図示）。ＴＦＴ回路を覆うように、平坦化膜２１１が設けられている。平坦化膜２１１は、有機絶縁材料から形成されている。

平坦化膜２１１上に、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂが設けられている。下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂは、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂにそれぞれ形成されている。下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂは、ＴＦＴ回路に接続されており、陽極として機能する。隣接する画素間に、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂの端部を覆うバンク２１３が設けられている。バンク２１３は、絶縁材料から形成されている。

赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂの下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂ上に、有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂがそれぞれ設けられている。有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂのそれぞれは、有機半導体材料から形成された複数の層を含む積層構造を有する。この積層構造は、例えば、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂ側から、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層をこの順で含んでいる。赤画素Ｐｒの有機ＥＬ層２１４Ｒは、赤色光を発する発光層を含む。緑画素Ｐｇの有機ＥＬ層２１４Ｇは、緑色光を発する発光層を含む。青画素Ｐｂの有機ＥＬ層２１４Ｂは、青色光を発する発光層を含む。

有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂ上に、上部電極２１５が設けられている。上部電極２１５は、透明導電材料を用いて表示領域全体にわたって連続するように（つまり赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂに共通に）形成されており、陰極として機能する。上部電極２１５上に、保護層２１６が設けられている。保護層２１６は、有機絶縁材料から形成されている。

ＴＦＴ基板２１０の上述した構造は、ＴＦＴ基板２１０に対して透明樹脂層２１７によって接着された封止基板２２０によって封止されている。

有機ＥＬ表示装置２００は、本発明の実施形態による蒸着マスク１００（または蒸着マスク１００Ａ〜１００Ｄ）を用いて以下のようにして製造され得る。図１４（ａ）〜（ｄ）および図１５（ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置２００の製造工程を示す工程断面図である。なお、以下では、蒸着マスク１００を用いてワーク上に有機半導体材料を蒸着する（ＴＦＴ基板２１０上に有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂを形成する）工程を中心に説明を行う。

まず、図１４（ａ）に示すように、絶縁基板上に、ＴＦＴ回路、平坦化膜２１１、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂおよびバンク２１３が形成されたＴＦＴ基板２１０を用意する。ＴＦＴ回路、平坦化膜２１１、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂおよびバンク２１３を形成する工程は、公知の種々の方法により実行され得る。

次に、図１４（ｂ）に示すように、真空蒸着装置内に保持された蒸着マスク１００に、搬送装置によりＴＦＴ基板２１０を近接させて配置する。このとき、樹脂層１０の開口部１１が赤画素Ｐｒの下部電極２１２Ｒに重なるように、蒸着マスク１００とＴＦＴ基板２１０とが位置合わせされる。また、ＴＦＴ基板２１０に対して蒸着マスク１００とは反対側に配置された不図示の磁気チャックにより、蒸着マスク１００をＴＦＴ基板２１０に対して密着させる。

続いて、図１４（ｃ）に示すように、真空蒸着により、赤画素Ｐｒの下部電極２１２Ｒ上に、有機半導体材料を順次堆積し、赤色光を発する発光層を含む有機ＥＬ層２１４Ｒを形成する。このとき、蒸着マスク１００の蒸着源側（ワークであるＴＦＴ基板２１０の反対側）の表面にも、有機半導体材料が堆積される。

次に、図１４（ｄ）に示すように、搬送装置によりＴＦＴ基板２１０を１画素ピッチ分ずらし、樹脂層１０の開口部１１が緑画素Ｐｇの下部電極２１２Ｇに重なるように、蒸着マスク１００とＴＦＴ基板２１０との位置合わせを行う。また、磁気チャックにより、蒸着マスク１００をＴＦＴ基板２１０に対して密着させる。

続いて、図１５（ａ）に示すように、真空蒸着により、緑画素Ｐｇの下部電極２１２Ｇ上に、有機半導体材料を順次堆積し、緑色光を発する発光層を含む有機ＥＬ層２１４Ｇを形成する。このとき、蒸着マスク１００の蒸着源側の表面にも、有機半導体材料が堆積される。

次に、図１５（ｂ）に示すように、搬送装置によりＴＦＴ基板２１０を１画素ピッチ分さらにずらし、樹脂層１０の開口部１１が青画素Ｐｂの下部電極２１２Ｂに重なるように、蒸着マスク１００とＴＦＴ基板２１０との位置合わせを行う。また、磁気チャックにより、蒸着マスク１００をＴＦＴ基板２１０に対して密着させる。

続いて、図１５（ｃ）に示すように、真空蒸着により、青画素Ｐｂの下部電極２１２Ｂ上に、有機半導体材料を順次堆積し、青色光を発する発光層を含む有機ＥＬ層２１４Ｂを形成する。このとき、蒸着マスク１００の蒸着源側の表面にも、有機半導体材料が堆積される。

次に、図１５（ｄ）に示すように、有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂ上に、上部電極２１５および保護層２１６を順次形成する。上部電極２１５および保護層２１６の形成は、公知の種々の方法により実行され得る。このようにして、ＴＦＴ基板２１０が得られる。

その後、ＴＦＴ基板２１０に対して封止基板２２０を透明樹脂層２１７により接着することにより、図１１に示した有機ＥＬ表示装置２００が完成する。

なお、ここでは、１枚の蒸着マスク１００を順次ずらすことによって、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｒに対応する有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇを形成する例を説明したが、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｒの有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇにそれぞれ対応する３枚の蒸着マスク１００を用いてもよい。赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｒの有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇのサイズ・形状が同じである場合には、ここで例示したように１枚の蒸着マスク１００を用いてすべての有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇを形成することができる。

既に説明したように、図１４（ｃ）、図１５（ａ）および（ｃ）に示す蒸着工程（真空蒸着により有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂを形成する工程）において、蒸着マスク１００の蒸着源側の表面にも蒸着材料が堆積される。堆積された蒸着材料が予め設定された所定の厚さに達すると、蒸着マスク１００の洗浄が行われる。例えば、所定の厚さを１μｍに設定し、１回の蒸着により約３０ｎｍの成膜が行われるとすると、３３回蒸着を行う度に洗浄することになる。蒸着マスク１００の洗浄は、例えば、イソプロピルアルコールを用いた超音波洗浄、リンスおよび減圧乾燥を順次行うことにより実行される。

既に説明したように、本実施形態の蒸着マスク１００では、樹脂層１０を磁性金属層２０から分離することが容易である。そのため、洗浄を繰り返し行うことによって樹脂層１０が劣化した場合には、樹脂層１０のみを交換することによって、磁性金属層２０およびフレーム３０を再利用することができる。そのため、有機半導体素子の製造コストの低減を図ることができる。

なお、有機ＥＬ表示装置２００において、封止基板２２０に代えて封止フィルムを用いてもよい。あるいは、封止基板（または封止フィルム）を使用せずに、ＴＦＴ基板２１０に薄膜封止（ＴＦＥ：Thin Film Encapsulation）構造を設けてもよい。薄膜封止構造は、例えば、窒化シリコン膜などの複数の無機絶縁膜を含む。薄膜封止構造は有機絶縁膜をさらに含んでもよい。

また、上記の説明では、トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置２００を例示したが、本実施形態の蒸着マスク１００がボトムエミッション方式の有機ＥＬ表示装置の製造にも用いられることはいうまでもない。

また、本実施形態の蒸着マスク１００を用いて製造される有機ＥＬ表示装置は、必ずしもリジッドなデバイスでなくてもよい。本実施形態の蒸着マスク１００は、フレキシブルな有機ＥＬ表示装置の製造にも好適に用いられる。フレキシブルな有機ＥＬ表示装置の製造方法においては、支持基板（例えばガラス基板）上に形成されたポリマ層（例えばポリイミド層）上に、ＴＦＴ回路などが形成され、保護層の形成後にポリマ層がその上の積層構造ごと支持基板から剥離（例えばレーザリフトオフ法が用いられる）される。

また、本実施形態の蒸着マスク１００は、有機ＥＬ表示装置以外の有機半導体素子の製造にも用いられ、特に、高精細な蒸着パターンの形成が必要とされる有機半導体素子の製造に好適に用いられる。

本発明の実施形態による蒸着マスクは、有機ＥＬ表示装置をはじめとする有機半導体素子の製造に好適に用いられ、高精細な蒸着パターンの形成が必要とされる有機半導体素子の製造に特に好適に用いられる。

１０ 樹脂層
１１ 開口部
１８ 金属膜
２０ 磁性金属層
２０ａ マスク部
２０ａ１ 中実部
２０ａ２ 非中実部
２０ｂ 周辺部
２１ スリット（貫通孔）
３０ フレーム
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 蒸着マスク
２００ 有機ＥＬ表示装置
２１０ ＴＦＴ基板
２１１ 平坦化膜
２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ 下部電極（陽極）
２１３ バンク
２１４Ｒ、２１４Ｇ、２１４Ｂ 有機ＥＬ層
２１５ 上部電極
２１６ 保護層
２１７ 透明樹脂層
２２０ 封止基板
Ｕ 単位領域
Ｐｒ 赤画素
Ｐｇ 緑画素
Ｐｂ 青画素

Claims (16)

1. 複数の開口部を含む樹脂層と、
   前記樹脂層に重なるように配置された磁性金属層であって、前記複数の開口部を露出させる形状を有するマスク部と、前記マスク部を包囲するように配置された周辺部とを有する磁性金属層と、
   前記磁性金属層の前記周辺部に固定されたフレームと、を備え、
   前記樹脂層は、前記磁性金属層に、前記マスク部においては接合されておらず、且つ、前記周辺部の少なくとも一部において接合されており、
   前記磁性金属層は、一体に形成されており、
   前記磁性金属層の前記周辺部と前記樹脂層との間に位置する金属膜であって、前記樹脂層に固着された金属膜をさらに有し、
   前記金属膜は、前記磁性金属層の前記周辺部に溶接されており、
   前記樹脂層は、前記金属膜を介して前記磁性金属層に接合されている、蒸着マスク。
2. 前記樹脂層は、前記フレームおよび前記磁性金属層から、層面内方向の張力を受けている、請求項１に記載の蒸着マスク。
3. 前記樹脂層が受けている前記張力は、
   前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が１℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている、請求項２に記載の蒸着マスク。
4. 前記樹脂層が受けている前記張力は、
   前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が２０℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている、請求項２に記載の蒸着マスク。
5. 前記磁性金属層を形成している材料の線熱膨張係数をαＭとし、前記フレームを形成している材料の線熱膨張係数をαＦとするとき、０．５αＭ≦αＦ≦２．０αＭの関係が満足される、請求項１から４のいずれかに記載の蒸着マスク。
6. 前記磁性金属層と、前記フレームとは、同じ材料から形成されている、請求項１から５のいずれかに記載の蒸着マスク。
7. 樹脂層と、前記樹脂層に重なるように配置された磁性金属層と、前記磁性金属層を支持するフレームとを備えた蒸着マスクの製造方法であって、
   （Ａ）磁性金属材料から形成された磁性金属層を用意する工程と、
   （Ｂ）前記磁性金属層の一部に、フレームを固定する工程と、
   （Ｃ）前記工程（Ｂ）の後に、前記磁性金属層に樹脂層を接合する工程と、
   を包含し、
   前記工程（Ｂ）の後の前記磁性金属層において、前記フレームに重ならない領域を第１領域と呼び、前記フレームに重なる領域を第２領域と呼ぶとすると、
   前記工程（Ｃ）は、前記樹脂層が、前記磁性金属層に、前記第１領域においては接合されず、且つ、前記第２領域の少なくとも一部において接合されるように行われ、
   前記磁性金属層は、一体に形成されており、
   前記工程（Ｃ）の前に、
   （Ｆ）樹脂材料から形成された樹脂層を用意する工程と、
   （Ｇ）用意された前記樹脂層の一部上に、前記樹脂層に固着された金属膜を形成する工程と、
   をさらに包含し、
   前記工程（Ｃ）において、前記金属膜を前記磁性金属層に溶接することによって、前記樹脂層を前記金属膜を介して前記磁性金属層に接合する、蒸着マスクの製造方法。
8. 前記工程（Ｃ）は、前記樹脂層に、外部から層面内方向の張力を付与した状態で行われる、請求項７に記載の蒸着マスクの製造方法。
9. 前記工程（Ｃ）において前記樹脂層に付与される前記張力は、
   前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が１℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている、請求項８に記載の蒸着マスクの製造方法。
10. 前記工程（Ｃ）において前記樹脂層に付与される前記張力は、
    前記張力による前記樹脂層の弾性変形量が、温度が２０℃上昇したときの前記樹脂層の熱伸び量以上となるように設定されている、請求項８に記載の蒸着マスクの製造方法。
11. 前記磁性金属層を形成している材料の線熱膨張係数をαＭとし、前記フレームを形成している材料の線熱膨張係数をαＦとするとき、０．５αＭ≦αＦ≦２．０αＭの関係が満足される、請求項７から１０のいずれかに記載の蒸着マスクの製造方法。
12. 前記フレームは、前記磁性金属層と同じ磁性金属材料から形成されている、請求項７から１１のいずれかに記載の蒸着マスクの製造方法。
13. 前記工程（Ｂ）の前に、前記磁性金属層が、金属膜が存在している中実部および金属膜が存在していない非中実部を含むマスク部と、前記マスク部を包囲するように配置された周辺部とを有するように、前記磁性金属層に対して加工を行う工程（Ｄ）をさらに包含し、
    前記工程（Ｂ）において、前記フレームは、前記磁性金属層の前記周辺部に固定される、請求項７から１２のいずれかに記載の蒸着マスクの製造方法。
14. 前記工程（Ｃ）の後に、前記樹脂層に複数の開口部を形成する工程（Ｅ）をさらに包含する、請求項７から１３のいずれかに記載の蒸着マスクの製造方法。
15. 前記工程（Ｅ）において、前記複数の開口部は、前記樹脂層における前記マスク部の前記非中実部に対応する領域に形成される請求項１３を引用する請求項１４に記載の蒸着マスクの製造方法。
16. 請求項１から６のいずれかに記載の蒸着マスクを用いて、ワーク上に有機半導体材料を蒸着する工程を包含する、有機半導体素子の製造方法。

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