JP6716878B2

JP6716878B2 - 蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法

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Publication number: JP6716878B2
Application number: JP2015188313A
Authority: JP
Inventors: 永知加雄池; 部吉紀廣
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2017061728A

Description

本発明は、複数の貫通孔が形成された蒸着マスク、及び、蒸着マスクの製造方法に関する。

近年、スマートフォンやタブレットＰＣ等の持ち運び可能なデバイスで用いられる表示装置に対して、高精細であること、例えば画素密度が４００ｐｐｉ以上であることが求められている。また、持ち運び可能なデバイスにおいても、ウルトラＨＤ（ＵＨＤ：Ultra High Definition）に対応することへの需要が高まっており、この場合、表示装置の画素密度が例えば８００ｐｐｉ以上であることが求められる。

表示装置の中でも、応答性の良さ、消費電力の低さやコントラストの高さのため、有機ＥＬ表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置の画素を形成する方法として、所望のパターンで配列された貫通孔を含む蒸着マスクを用い、所望のパターンで画素を形成する方法が知られている。具体的には、はじめに、有機ＥＬ表示装置用の基板を蒸着装置に投入し、次に、蒸着装置内で有機ＥＬ表示装置用の基板に対して蒸着マスクを密着させ、有機材料を基板に蒸着させる蒸着工程を行う。この場合、高い画素密度を有する有機ＥＬ表示装置を精密に作製するためには、蒸着マスクを基板に確実に密着させることが求められる。蒸着マスクが基板と密着していない場合、すなわち蒸着マスクと基板との間に隙間が生じている場合、有機材料が当該隙間に入り込んでしまい、隣接する画素間における混色を生じ得る。

蒸着マスクと基板との密着性を向上させる技術として、特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１では、基板の、蒸着マスクと反対の側に磁石を配置し、磁石の磁力により蒸着マスクを基板に密着させる。ここで、蒸着マスクとしては、インバー材（Ｆｅ−３６Ｎｉ）で形成された金属板に、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングにより貫通孔が形成されたものを用いている。インバー材は、その熱膨張係数が小さいため、有機材料の蒸着処理が高温雰囲気中で行われる場合においても、インバー材を用いた蒸着マスクの寸法変化は小さくなる。したがって、基板上に付着する有機材料の寸法精度及び位置精度が向上する利点がある。

また、蒸着マスクとして、例えば特許文献２に開示されているような、めっき処理を利用して製造された蒸着マスクも知られている。この技術によれば、薄厚化された蒸着マスクを精度よく製造することができる。

特許第５３８２２５９号公報特開２００１−２３４３８５号公報

この蒸着マスクについての本件発明者らの研究により、基板の、蒸着マスクと反対の側に磁石を配置し、磁石の磁力により蒸着マスクを基板に密着させる際、蒸着マスクとして薄厚化された蒸着マスクを用いると、十分な密着性が得られなくなることが知見された。この現象は、以下のメカニズムによるものであると考えられる。すなわち、蒸着マスクには微細な凹凸や変形が存在していることがあり、磁石の磁力により蒸着マスクを基板に密着させようとした際に、この微細な凹凸や変形の存在に起因して、蒸着マスクと基板との間に部分的に隙間を生じることがある。これにより蒸着マスクの基板への密着性が低下し得る。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであって、薄厚化された蒸着マスクの基板への密着性を向上することを目的とする。

本発明の蒸着マスクは、
第１面及び前記第１面と対向する第２面を備え、
前記蒸着マスクは、複数の貫通孔及び各貫通孔を仕切る仕切部を有し、
前記仕切部は、
前記第１面を構成し、前記第１面において前記蒸着マスクの板面と平行且つ前記仕切部の延在方向に直交する幅方向に沿って第１の幅を有する第１部分と、
前記第１部分の前記第２面側に配置されて前記第２面を構成し、前記第２面において前記幅方向に沿って前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する第２部分と、を有し、
前記蒸着マスクを、前記蒸着マスクの板面が水平方向と平行になり且つ前記第１面が上側となるように配置したとき、前記第１部分の上面の最上部と最下部との間の前記蒸着マスクの板面への法線方向に沿った距離の平均が１μｍ以上３μｍ以下である。

本発明の蒸着マスクにおいて、前記第１部分及び前記第２部分の少なくともいずれかは、めっき処理により作製されたものであってもよい。

本発明によれば、薄厚化された蒸着マスクの基板への密着性を向上することができる。

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概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す蒸着マスク装置を用いた蒸着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４Ａは、図３の蒸着マスクのIV−IV線に対応する断面を示す断面図である。図４Ｂは、図３の蒸着マスクのIV−IV線に対応する断面を示す断面図である。図５は、鉄−ニッケル合金中のニッケル含有量に対する飽和磁束密度の変化を示す図である。図６Ａは、めっき処理によって蒸着マスクを製造するために用いられるパターン基板を製造する方法の一例の一工程を示す図である。図６Ｂは、めっき処理によって蒸着マスクを製造するために用いられるパターン基板を製造する方法の一例の一工程を示す図である。図６Ｃは、めっき処理によって蒸着マスクを製造するために用いられるパターン基板を製造する方法の一例の一工程を示す図である。図６Ｄは、めっき処理によって蒸着マスクを製造するために用いられるパターン基板を製造する方法の一例の一工程を示す図である。図７Ａは、図４Ａに示す蒸着マスクをめっき処理によって製造する方法の一例の一工程を示す図である。図７Ｂは、図４Ａに示す蒸着マスクをめっき処理によって製造する方法の一例の一工程を示す図である。図７Ｃは、図４Ａに示す蒸着マスクをめっき処理によって製造する方法の一例の一工程を示す図である。図８Ａは、蒸着マスクの作用を説明するための図である。図８Ｂは、蒸着マスクの作用を説明するための図である。図８Ｃは、蒸着マスクの作用を説明するための図である。図９は、蒸着マスクを含む蒸着マスク装置の変形例を示す図である。

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、適宜縮尺及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９は、本発明による一実施の形態及びその変形例を説明するための図である。以下の実施の形態及びその変形例では、有機ＥＬ表示装置を製造する際に有機材料を所望のパターンで基板上にパターニングするために用いられる蒸着マスク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る。

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

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

（蒸着マスク装置）
まず、蒸着マスクを含む蒸着マスク装置の一例について、図１及び図２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平面図であり、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、平面視において略矩形状の形状を有する複数の蒸着マスク２０と、複数の蒸着マスク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。各蒸着マスク２０には、蒸着マスク２０を貫通する複数の貫通孔２５が設けられている。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が蒸着対象物である基板、例えば有機ＥＬ表示装置用の基板（以下、有機ＥＬ基板ともいう）９２の下面に対面するようにして蒸着装置９０内に支持され、有機ＥＬ基板９２への蒸着材料の蒸着に使用される。

蒸着装置９０内で、有機ＥＬ基板９２の、蒸着マスク２０と反対の側の面（図２では上面）上に、磁石９３が配置される。これにより、蒸着マスク２０は、磁石９３からの磁力によって磁石９３に引き寄せられ、有機ＥＬ基板９２に密着するようになる。蒸着装置９０内には、蒸着マスク装置１０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、気化又は昇華して有機ＥＬ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を介して有機ＥＬ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が有機ＥＬ基板９２の表面に成膜される。図２において、蒸着マスク２０の面のうち蒸着工程の際に有機ＥＬ基板９２と対向する面（以下、第１面とも称する）が符号２０ａで表されている。また、蒸着マスク２０の面のうち第１面２０ａの反対側に位置する面（以下、第２面とも称する）が符号２０ｂで表されている。第２面２０ｂ側には、蒸着材料９８の蒸着源（ここではるつぼ９４）が配置される。

上述したように、本実施の形態では、貫通孔２５が各有効領域２２において所定のパターンで配置されている。なお、複数の色によるカラー表示を行いたい場合には、各色に対応する蒸着マスク２０が搭載された蒸着機をそれぞれ準備し、有機ＥＬ基板９２を各蒸着機に順に投入する。これによって、例えば、赤色用の有機発光材料、緑色用の有機発光材料及び青色用の有機発光材料を順に有機ＥＬ基板９２に蒸着させることができる。

なお、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２０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。

フレーム１５の材料としては、一例としてニッケルを含む鉄合金を用いることができる。具体的には、例えば３４重量％以上３８重量％以下のニッケルを含むインバー材や、ニッケルに加えてさらにコバルトを含むスーパーインバー材などの鉄合金を用いることができる。このような材料で形成されたフレーム１５によれば、フレーム１５の熱膨張係数を小さくすることができる。したがって、蒸着処理が高温雰囲気となる蒸着装置９０の内部で実施される場合であっても、フレーム１５の熱膨張による寸法変化を小さくすることができ、有機ＥＬ基板９２上に付着する蒸着材料の寸法精度や位置精度の低下を効果的に抑制することができる。なお、蒸着処理の際の温度が高温に達しない場合は、フレーム１５の熱膨張係数をインバー材やスーパーインバー材並みに小さくする必要は特にない。この場合、フレーム１５の材料として、ニッケルやニッケル−コバルト合金など、上述の鉄合金以外の様々な材料を用いることができる。

（蒸着マスク）
次に、蒸着マスク２０について詳細に説明する。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、平面視において略四角形形状、さらに正確には平面視において略矩形状の輪郭を有している。蒸着マスク２０は、後述の合金層を含む金属層を有し、この金属層は、規則的な配列で貫通孔２５が形成された有効領域２２と、有効領域２２を取り囲む周囲領域２３と、を含んでいる。周囲領域２３は、有効領域２２を支持するための領域であり、有機ＥＬ基板９２へ蒸着されることを意図された蒸着材料が通過する領域ではない。例えば、有機ＥＬ表示装置用の有機発光材料の蒸着に用いられる蒸着マスク２０においては、有効領域２２は、有機発光材料が蒸着して画素を形成するようになる有機ＥＬ基板９２の表示領域となる区域に対面する、蒸着マスク２０内の領域のことである。ただし、種々の目的から、周囲領域２３に貫通孔や凹部が形成されていてもよい。図１に示された例において、各有効領域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。なお図示はしないが、各有効領域２２は、有機ＥＬ基板９２の表示領域の形状に応じて、様々な形状の輪郭を有することができる。例えば各有効領域２２は、円形状の輪郭を有していてもよい。

図１に示された例において、蒸着マスク２０の複数の有効領域２２は、蒸着マスク２０の長手方向と平行な一方向に沿って所定の間隔を空けて一列に配列されている。図示された例では、一つの有効領域２２が一つの有機ＥＬ表示装置に対応するようになっている。すなわち、図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。

図３に示された例では、蒸着マスク２０の各有効領域２２に形成された複数の貫通孔２５は、当該有効領域２２において、互いに直交する二方向に沿ってそれぞれ所定のピッチで配列されている、あるいは、千鳥配列で配置されている。また、隣接する二つの貫通孔２５は、当該貫通孔２５間に配置された仕切部２６で仕切られている。この貫通孔２５、仕切部２６の形状等について、以下に詳細に説明する。

図４Ａ及び図４Ｂは、蒸着マスク装置１０の蒸着マスク２０における、図３のIV−IV線に対応する断面を示す断面図である。このうち図４Ａは、重力による変形が生じていない状態での蒸着マスク２０の断面を示す図である。

図４Ａに示された例では、蒸着マスク２０は、第１面２０ａ、及び、第１面２０ａと対向する第２面２０ｂを備えている。図示された例では、第１面２０ａと第２面２０ｂとは平行をなしている。蒸着マスク２０の第１面２０ａは、蒸着材料９８を有機ＥＬ基板９２等の基板に蒸着する際に、当該基板に対面するように配置されることを意図されている。例えば図２に示されているように、蒸着マスク２０が有機ＥＬ基板９２の下面に対面して配置される場合、蒸着マスク２０は、第１面２０ａが上面となり第２面２０ｂが下面となるように有機ＥＬ基板９２の下方に配置される。すなわち、蒸着マスク２０は、第１面２０ａが有機ＥＬ基板９２の下面に対面するように配置される。

蒸着マスク２０は、複数の貫通孔２５及び各貫通孔２５を仕切る仕切部２６を有している。図３に示された例では、仕切部２６は、隣接する二つの貫通孔２５間に配置され、当該二つの貫通孔２５の中心どうしを結ぶ直線と交差し且つ蒸着マスク２０の板面に平行な方向に延在している。とりわけ図示された例では、隣接する二つの貫通孔２５の中心どうしを結ぶ直線と直交する方向に延在している。図示された例では、各貫通孔２５は、それぞれ略矩形状の形状を有し、隣接する二つの貫通孔２５の、一方の貫通孔２５における他方の貫通孔２５側に位置する辺と、他方の貫通孔２５における一方の貫通孔２５側に位置する辺とが平行をなすようにして、配置されている。これにともなって、図示された例では、仕切部２６は、隣接する二つの貫通孔２５の、一方の貫通孔２５における他方の貫通孔２５側に位置する辺と、他方の貫通孔２５における一方の貫通孔２５側に位置する辺との間に、一方の貫通孔２５における他方の貫通孔２５側に位置する辺及び他方の貫通孔２５における一方の貫通孔２５側に位置する辺と平行な方向に沿って延在している。

仕切部２６は、蒸着材料９８を有機ＥＬ基板９２等の基板に蒸着する際に、当該基板に密着するように配置される。これにより、有機ＥＬ基板９２の画素間に相当する箇所等、蒸着材料９８が付着すべきでない箇所へ蒸着材料９８が付着することを防止する機能を有する。図４Ａに示された例では、仕切部２６は、第１面２０ａを構成する第１部分２７と、第１部分２７の第２面２０ｂ側に配置され第２面２０ｂを構成する第２部分２９と、を有している。第１部分２７は、第１面２０ａにおいて、蒸着マスク２０の板面と平行且つ仕切部２６の延在方向に直交する方向（以下、幅方向ともいう）に沿って、第１の幅Ｗ１を有している。第２部分２９は、第２面２０ｂにおいて、幅方向に沿って第１の幅Ｗ１よりも狭い第２の幅Ｗ２を有している。

ところで、図４Ａに示すように、蒸着マスク２０は、所定のパターンで第１開口部３０が設けられた第１金属層３２と、第１開口部３０に連通する第２開口部３５が設けられた第２金属層３７と、を備えている。第２金属層３７は、第１金属層３２よりも蒸着マスク２０の第２面２０ｂ側に配置されている。図４Ａに示す例においては、第１金属層３２が蒸着マスク２０の第１面２０ａを構成し、第２金属層３７が蒸着マスク２０の第２面２０ｂを構成している。したがって、図示された例では、各仕切部２６において、第１金属層３２が第１部分２７をなし、第２金属層３７が第２部分２９をなしている。

本実施の形態においては、第１開口部３０と第２開口部３５とが互いに連通することにより、蒸着マスク２０を貫通する貫通孔２５が構成されている。この場合、蒸着マスク２０の第１面２０ａ側における貫通孔２５の開口寸法や開口形状は、第１金属層３２の第１開口部３０によって画定される。一方、蒸着マスク２０の第２面２０ｂ側における貫通孔２５の開口寸法や開口形状は、第２金属層３７の第２開口部３５によって画定される。言い換えると、貫通孔２５には、第１金属層３２の第１開口部３０によって画定される形状、及び、第２金属層３７の第２開口部３５によって画定される形状の両方が付与されている。

図３に示すように、貫通孔２５を構成する第１開口部３０や第２開口部３５は、平面視において略多角形状になっていてもよい。ここでは第１開口部３０及び第２開口部３５が、略四角形状、より具体的には略正方形状になっている例が示されている。また図示はしないが、第１開口部３０や第２開口部３５は、略六角形状や略八角形状など、その他の略多角形状になっていてもよい。なお「略多角形状」とは、多角形の角部が丸められている形状を含む概念である。また図示はしないが、第１開口部３０や第２開口部３５は、円形状になっていてもよい。また、平面視において第２開口部３５が第１開口部３０を囲う輪郭を有する限りにおいて、第１開口部３０の形状と第２開口部３５の形状が相似形になっている必要はない。

図４Ａにおいて、符号４１は、第１金属層３２（第１部分２７）と第２金属層３７（第２部分２９）とが接続される接続部を表している。また符号Ｓ０は、第１金属層３２と第２金属層３７との接続部４１における貫通孔２５の寸法を表している。なお図４Ａにおいては、第１金属層３２（第１部分２７）と第２金属層３７（第２部分２９）とが接している例を示したが、これに限られることはなく、第１金属層３２（第１部分２７）と第２金属層３７（第２部分２９）との間にその他の層が介在されていてもよい。例えば、第２金属層３７がめっき処理により形成される場合、第１金属層３２（第１部分２７）と第２金属層３７（第２部分２９）との間に、第１金属層３２（第１部分２７）上における第２金属層３７（第２部分２９）の析出を促進させるための触媒層が設けられていてもよい。

図４Ａに示すように、第２面２０ｂにおける貫通孔２５（第２開口部３５）の開口寸法Ｓ２は、第１面２０ａにおける貫通孔２５（第１開口部３０）の開口寸法Ｓ１よりも大きくなっている。以下、このように第１金属層３２（第１部分２７）及び第２金属層３７（第２部分２９）を構成することの利点について説明する。

蒸着マスク２０の第２面２０ｂ側から蒸着マスク２０に向かって飛来する蒸着材料９８は、貫通孔２５の第２開口部３５及び第１開口部３０を順に通って有機ＥＬ基板９２に付着する。有機ＥＬ基板９２のうち蒸着材料９８が付着する領域は、第１面２０ａにおける貫通孔２５の開口寸法Ｓ１や開口形状によって主に定められる。ところで、図４Ａにおいて第２面２０ｂ側から第１面２０ａへ向かう矢印で示すように、蒸着材料９８は、るつぼ９４から有機ＥＬ基板９２に向けて蒸着マスク２０の法線方向Ｎに沿って移動するだけでなく、蒸着マスク２０の法線方向Ｎに対して大きく傾斜した方向に移動することもある。ここで、仮に第２面２０ｂにおける貫通孔２５の開口寸法Ｓ２が第１面２０ａにおける貫通孔２５の開口寸法Ｓ１と同一である、すなわち仕切部２６において第１部分２７の幅Ｗ１と第２部分２９の幅Ｗ２とが同一である、とすると、蒸着マスク２０の法線方向Ｎに対して大きく傾斜した方向に移動する蒸着材料９８の多くは、貫通孔２５を通って有機ＥＬ基板９２に到達するよりも前に、貫通孔２５の第２開口部３５の壁面（仕切部２６の第２部分２９の側面）３６に到達して付着してしまう。従って、蒸着材料９８の利用効率を高めるためには、第２開口部３５の開口寸法Ｓ２を大きくする、すなわち仕切部２６において第２部分２９の幅Ｗ２を第１部分２７の幅Ｗ１よりも狭くする、ことが好ましいといえる。

図４Ａにおいて、蒸着マスク２０の第２面２０ｂ側における貫通孔２５（第２開口部３５）の端部（仕切部２６の第２部分２９の第２面２０ｂにおける端部）３８を通る蒸着材料９８の経路であって、有機ＥＬ基板９２に到達することができる経路のうち、蒸着マスク２０の法線方向Ｎに対してなす角度が最小となる経路が、符号Ｌ１で表されている。また、経路Ｌ１と蒸着マスク２０の法線方向Ｎとがなす角度が、符号θ１で表されている。斜めに移動する蒸着材料９８を可能な限り有機ＥＬ基板９２に到達させるためには、角度θ１を大きくすることが有利となる。例えば角度θ１を４５°以上にすることが好ましい。

上述の開口寸法Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２は、有機ＥＬ表示装置の画素密度や上述の角度θ１の所望値などを考慮して、適切に設定される。例えば、４００ｐｐｉ以上の画素密度の有機ＥＬ表示装置を作製する場合、接続部４１における貫通孔２５の開口寸法Ｓ０は、２０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内に設定され得る。また、第１面２０ａにおける第１開口部３０の開口寸法Ｓ１は、１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に設定され、第２面２０ｂにおける第２開口部３５の開口寸法Ｓ２は、１５μｍ以上６２μｍ以下の範囲内に設定され得る。

図４Ａに示された例では、仕切部２６の第１部分２７（第１金属層３２）における第２部分２９（第２金属層３７）と反対側に位置する面が、蒸着マスク２０の第１面２０ａを構成する。第１部分２７の第１面２０ａは、蒸着マスク２０を有機ＥＬ基板９２に積層して配置する際に、有機ＥＬ基板９２に密着して配置される。これにより、仕切部２６の第１部分２７は、蒸着材料９８を有機ＥＬ基板９２等の基板に蒸着する際に、有機ＥＬ基板９２の画素間に相当する箇所等、蒸着材料９８が付着すべきでない箇所へ蒸着材料９８が付着することを防止する

このような仕切部２６の第１部分２７の、第１面２０ａにおける蒸着マスク２０の板面と平行且つ仕切部２６の延在方向に直交する方向（幅方向）における幅Ｗ１は、例えば１０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。また、仕切部２６の第１部分２７の、蒸着マスク２０の板面への法線方向に沿った高さ（厚さ）Ｈ１は、例えば１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。このような幅Ｗ１及び厚さＨ１を有する第１部分２７によれば、有機ＥＬ基板９２への蒸着材料９８の付着を適切に防止しつつ、有機ＥＬ基板９２における画素密度の向上を図ることができる。

仕切部２６の第２部分２９は、貫通孔２５の第２開口部３５を通過した蒸着材料９８が隣接する貫通孔２５へ向かうことを抑制する壁部として機能する。また、第２部分２９は、当該第２部分２９の第１面２０ａ側に配置された第１部分２７を保持する機能も有する。

このような仕切部２６の第２部分２９の、第２面２０ｂにおける蒸着マスク２０の板面と平行且つ仕切部２６の延在方向に直交する方向（幅方向）における幅Ｗ２は、例えば５μｍ以上４５μｍ以下とすることができる。また、仕切部２６の第２部分２９の、蒸着マスク２０の板面への法線方向に沿った高さ（厚さ）Ｈ２は、例えば４μｍ以上４９μｍ以下とすることができる。このような幅Ｗ２及び厚さＨ２を有する第２部分２９によれば、貫通孔２５の第２開口部３５を通過した蒸着材料９８が隣接する貫通孔２５へ向かうことを抑制し、有機ＥＬ基板９２において隣接する画素間に輝度ムラが生じることを防止することができる。また、第１部分２７の有機ＥＬ基板９２への密着性を向上させることもできる。

図４Ａに示された例において、蒸着マスク２０の厚さＴは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。このような厚さＴを有する蒸着マスク２０によれば、蒸着マスク２０が所望の耐久性を有しつつも十分に薄厚化されているので、有機ＥＬ基板９２に、斜め方向、すなわち有機ＥＬ基板９２の板面及び当該板面への法線方向の両方に対して傾斜した方向、から向かう蒸着材料の当該有機ＥＬ基板９２への付着が阻害されることを抑制すること、すなわち有機材料の付着ムラの発生を抑制することが可能になる。これにより、当該有機ＥＬ基板９２を有する有機ＥＬ表示装置において、輝度ムラが生じることを効果的に防止することができる。

蒸着マスク２０の第１金属層３２、第２金属層３７の材料としては、例えばニッケルを含む鉄合金、ニッケル及びコバルトを含む鉄合金、ニッケル、ニッケル−コバルト合金等を用いることができる。好ましくは、第１金属層３２及び第２金属層３７の少なくともいずれかは、ニッケルを４０重量％以上５５重量％以下含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなる組成を有する合金を用いることができる。さらに好ましくは、第１金属層３２及び第２金属層３７が、ニッケルを４０重量％以上５５重量％以下含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなる組成を有する合金である。なお、第１金属層３２及び第２金属層３７は、同一の組成を有する材料から構成されてもよいし、異なる組成を有する材料から構成されてもよい。

薄厚化された金属層を有する蒸着マスクは、薄厚化されていない蒸着マスクに比べて撓みやすく、例えば重力によっても大きく撓む。蒸着装置９０内において、この撓んだ部分は有機ＥＬ基板９２及び磁石９３から大きく離間する。２つの物体間に働く磁力が、当該２つの物体間の距離の二乗に反比例することを考慮すると、蒸着マスクにおける、磁石９３から大きく離間した部分に付加される磁力は大きく減少する。そして、これにより薄厚化された蒸着マスクの基板への密着性が低下する。

一般に、磁力による吸引力Ｆは、吸引面の磁束密度をＢ、吸引面の面積をＡ、真空中の透磁率をμ_０として、
Ｆ＝（１／２）×（Ｂ^２／μ_０）×Ａ・・・式（１）
と表せる。したがって、吸引面の面積が一定である場合、吸引力Ｆを増大させるためには、磁束密度Ｂを増大させることが有効である。

図５に、鉄−ニッケル合金におけるニッケル含有量に対する飽和磁束密度の変化をグラフで示す。横軸に、鉄−ニッケル合金におけるニッケル含有量（単位：重量％（ｗｔ％））を示し、縦軸に、飽和磁束密度（単位：ガウス（Ｇ））を示している。蒸着マスク２０の金属層が、１５．５×１０^３Ｇ以上の飽和磁束密度を有する層を含んでいる場合、所定の強さの磁場を受けた際の、蒸着マスク２０の金属層における磁束密度が十分に大きくなり、すなわち式（１）で表される吸引力Ｆが十分に大きくなり、蒸着マスク２０の、蒸着対象物である基板（例えば有機ＥＬ基板９２）への良好な密着性が得られる。

蒸着マスク２０が、このような組成の合金層を含む場合、合金層における飽和磁束密度が１５．５×１０^３Ｇ以上となるので、磁石９３による蒸着マスク２０に対する吸引力が十分に大きくなり、蒸着マスク２０の、有機ＥＬ基板９２への密着性を効果的に向上させることができる。

以上に説明した蒸着マスク２０を、蒸着マスク２０の板面が水平方向と平行になり且つ蒸着マスク２０の第１面２０ａが上側となるように配置したものを図４Ｂに示す。図示された例では、重力が蒸着マスク２０の第１面２０ａ側から第２面２０ｂ側へ（図４Ｂにおいては上側から下側へ）向かって作用する。この重力により、蒸着マスク２０の第１部分２７は、第２面２０ｂ側（下側）へ向かって撓み変形を生じる。具体的には、蒸着マスク２０の第１部分２７のうち、第２部分２９の側面３６から蒸着マスク２０の板面方向に延出し、第２部分２９により支持されていない部分が、重力の作用により第２面２０ｂ側（下側）へ向かって撓む。図示された例では、第１部分２７の上面２８の蒸着マスク２０の板面に沿った端部が、第１部分２７の上面２８の最下部２８ｂをなす。また、第１部分２７の上面２８のうち、第２部分２９により支持されている箇所に対応する領域が、第１部分２７の上面２８の最上部２８ａをなす。

図４Ｂに示された例では、第１部分２７の上面２８の最上部２８ａと最下部２８ｂとの間の蒸着マスク２０の板面への法線方向に沿った距離Ｄの平均が１μｍ以上３μｍ以下となっている。ここで、第１部分２７（第１金属層３２）の材料、第１部分２７（第１金属層３２）の高さ（厚さ）Ｈ１、第１部分２７の幅Ｗ１、第２部分２９の幅Ｗ２、等を適宜調整することにより、距離Ｄの平均が１μｍ以上３μｍ以下となるようにすることができる。

なお、第１部分２７の上面２８の最上部２８ａと最下部２８ｂとの間の蒸着マスク２０の板面への法線方向に沿った距離Ｄは、蒸着マスク２０の全領域を調べてその平均値を算出して特定する必要はなく、実際的には、距離Ｄの全体的な傾向を反映し得ると期待される面積を持つ一区画内において、距離Ｄのばらつきの程度を考慮して適当と考えられる数を調べてその平均値を算出することによって特定することができる。そしてこのようにして特定された値を距離Ｄとして取り扱うことができる。例えば、蒸着マスク２０の有効領域２２内の３０ｍｍ×３０ｍｍの領域内に含まれる１００箇所をレーザ顕微鏡等を用いて測定してその平均を算出することにより、距離Ｄを特定することができる。

第１部分２７の上面２８の最上部２８ａと最下部２８ｂとの間の蒸着マスク２０の板面への法線方向に沿った距離Ｄの平均が上述の範囲となっている場合、蒸着マスク２０が、その第１面２０ａが有機ＥＬ基板９２の下面に対面するようにして配置された後、有機ＥＬ基板９２の蒸着マスク２０と反対側の面（上面）上に磁石９３が配置された際に、蒸着マスク２０の第１部分２７が磁石９３の磁力により有機ＥＬ基板９２に引き寄せられ、有機ＥＬ基板９２に密着する。すなわち、蒸着マスク２０の第１部分２７の有機ＥＬ基板９２への良好な密着性を得ることができる。

次に、図４Ａに示す蒸着マスク２０の製造方法の一例について説明する。

〔パターン基板準備工程〕
はじめに、パターン基板５０を作製する方法の一例について説明する。はじめに、基材５１を準備する。次に図６Ａに示すように、導電性材料からなる導電層５２ａを形成する。導電層５２ａは、パターニングされることによって導電性パターン５２となる層である。

絶縁性及び適切な強度を有する限りにおいて、基材５１を構成する材料や基材５１の厚みが特に限られることはない。例えば基材５１を構成する材料として、ガラスや合成樹脂などを用いることができる。

導電層５２ａを構成する材料としては、金属材料や酸化物導電性材料等の導電性を有する材料が適宜用いられる。金属材料の例としては、例えばクロムや銅などを挙げることができる。好ましくは、後述するレジストパターン５３に対する高い密着性を有する材料が、導電性パターン５２を構成する材料として用いられる。例えばレジストパターン５３が、アクリル系光硬化性樹脂を含むレジスト膜など、いわゆるドライフィルムと称されるものをパターニングすることによって作製される場合、導電性パターン５２を構成する材料として、ドライフィルムに対する高い密着性を有する銅が用いられることが好ましい。

後述するように、導電層５２ａをパターニングすることによって形成される導電性パターン５２の上には、導電性パターン５２を覆うように第１金属層３２が形成され、この第１金属層３２はその後の工程で導電性パターン５２から分離される。このため、第１金属層３２のうち導電性パターン５２と接する側の面の上には、通常、導電性パターン５２の厚みに対応する窪みが形成される。この点を考慮すると、電解めっき処理に必要な導電性を導電性パターン５２が有する限りにおいて、導電性パターン５２の厚み、すなわち導電層５２ａの厚みは小さい方が好ましい。一方、導電層５２ａの厚みは、薄すぎると抵抗値が大きくなり、電解めっき処理により第一金属層３２が形成されにくくなる。例えば導電層５２ａの厚みは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内になっている。

次に図６Ｂに示すように、導電層５２ａ上に、所定のパターンを有するレジストパターン５３を形成する。レジストパターン５３を形成する方法としては、後述するレジストパターン５５の場合と同様に、フォトリソグラフィー法などが採用され得る。レジストパターン５３用の材料に所定のパターンで光を照射する方法としては、所定のパターンで露光光を透過させる露光マスクを用いる方法や、所定のパターンで露光光をレジストパターン５３用の材料に対して相対的に走査する方法などが採用され得る。その後、図６Ｃに示すように、導電層５２ａのうちレジストパターン５３によって覆われていない部分を、エッチングによって除去する。次に図６Ｄに示すように、レジストパターン５３を除去する。これによって、第１金属層３２に対応するパターンを有する導電性パターン５２が形成されたパターン基板５０を得ることができる。

〔第１成膜工程〕
次に、パターン基板５０を利用して上述の第１金属層３２を作製する第１成膜工程について説明する。ここでは、導電性パターン５２が形成された基材５１上に第１めっき液を供給して、導電性パターン５２上に第１金属層３２を析出させる第１めっき処理工程を実施する。例えば、導電性パターン５２が形成された基材５１を、第１めっき液が充填されためっき槽に浸す。これによって、図７Ａに示すように、基材５１上に、所定のパターンで第１開口部３０が設けられた第１金属層３２を得ることができる。第１金属層３２の厚さは、例えば１μｍ以上１０μｍ以下になっている。

なおめっき処理の特性上、図７Ａに示すように、第１金属層３２は、基材５１の法線方向に沿って見た場合に導電性パターン５２と重なる部分だけでなく、導電性パターン５２と重ならない部分にも形成され得る。これは、導電性パターン５２の端部５４と重なる部分に析出した第１金属層３２の表面にさらに第１金属層３２が析出するためである。この結果、図７Ａに示すように、第１開口部３０の端部３３は、基材５１の法線方向に沿って見た場合に導電性パターン５２と重ならない部分に位置するようになり得る。

導電性パターン５２上に第１金属層３２を析出させることができる限りにおいて、第１めっき処理工程の具体的な方法が特に限られることはない。例えば第１めっき処理工程は、導電性パターン５２に電流を流すことによって導電性パターン５２上に第１金属層３２を析出させる、いわゆる電解めっき処理工程として実施されてもよい。若しくは、第１めっき処理工程は、無電解めっき処理工程であってもよい。なお第１めっき処理工程が無電解めっき処理工程である場合、導電性パターン５２上には適切な触媒層が設けられていてもよい。若しくは、導電性パターン５２が、触媒層として機能するよう構成されていてもよい。電解めっき処理工程が実施される場合にも、導電性パターン５２上に触媒層が設けられていてもよい。

用いられる第１めっき液の成分は、第１金属層３２に求められる特性に応じて適宜定められる。例えば、第１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ることができる。めっき液には、様々な添加剤が含まれていてもよい。添加剤としては、ホウ酸などのｐＨ緩衝剤、サッカリンナトリウなどの一次光沢剤、ブチンジオール、プロパギルアルコール、クマリン、ホルマリン、チオ尿素などの二次光沢剤や、酸化防止剤などが用いられ得る。

〔第２成膜工程〕
次に、第１開口部３０に連通する第２開口部３５が設けられた第２金属層３７を第１金属層３２上に形成する第２成膜工程を実施する。まず、基材５１上及び第１金属層３２上に、所定の隙間５６を空けてレジストパターン５５を形成するレジスト形成工程を実施する。図７Ｂは、基材５１上に形成されたレジストパターン５５を示す断面図である。図７Ｂに示すように、レジスト形成工程は、第１金属層３２の第１開口部３０がレジストパターン５５によって覆われるとともに、レジストパターン５５の隙間５６が第１金属層３２上に位置するように実施される。

以下、レジスト形成工程の一例について説明する。はじめに、基材５１上及び第１金属層３２上にドライフィルムを貼り付けることによって、ネガ型のレジスト膜を形成する。ドライフィルムの例としては、例えば日立化成製のＲＹ３３１０など、アクリル系光硬化性樹脂を含むものを挙げることができる。また、レジストパターン５５用の材料を基材５１上に塗布し、その後に必要に応じて焼成を実施することにより、レジスト膜を形成してもよい。次に、レジスト膜のうち隙間５６となるべき領域に光を透過させないようにした露光マスクを準備し、露光マスクをレジスト膜上に配置する。その後、真空密着によって露光マスクをレジスト膜に十分に密着させる。なおレジスト膜として、ポジ型のものが用いられてもよい。この場合、露光マスクとして、レジスト膜のうちの除去したい領域に光を透過させるようにした露光マスクが用いられる。

その後、レジスト膜を露光マスク越しに露光する。さらに、露光されたレジスト膜に像を形成するためにレジスト膜を現像する。以上のようにして、図７Ｂに示すように、第１金属層３２上に位置する隙間５６が設けられるとともに第１金属層３２の第１開口部３０を覆うレジストパターン５５を形成することができる。なお、レジストパターン５５を基材５１及び第１金属層３２に対してより強固に密着させるため、現像工程の後にレジストパターン５５を加熱する熱処理工程を実施してもよい。

次に、レジストパターン５５の隙間５６に第２めっき液を供給して、第１金属層３２上に第２金属層３７を析出させる第２めっき処理工程を実施する。例えば、第１金属層３２が形成された基材５１を、第２めっき液が充填されためっき槽に浸す。これによって、図７Ｃに示すように、第１金属層３２上に第２金属層３７を形成することができる。第２金属層３７の厚さは、例えば４μｍ以上４９μｍ以下とすることができる。

第１金属層３２上に第２金属層３７を析出させることができる限りにおいて、第２めっき処理工程の具体的な方法が特に限られることとはない。例えば、第２めっき処理工程は、第１金属層３２に電流を流すことによって第１金属層３２上に第２金属層３７を析出させる、いわゆる電解めっき処理工程として実施されてもよい。若しくは、第２めっき処理工程は、無電解めっき処理工程であってもよい。なお第２めっき処理工程が無電解めっき処理工程である場合、第１金属層３２上には適切な触媒層が設けられていてもよい。電解めっき処理工程が実施される場合にも、第１金属層３２上に触媒層が設けられていてもよい。

第２めっき液としては、上述の第１めっき液と同一のめっき液が用いられてもよい。若しくは、第１めっき液とは異なるめっき液が第２めっき液として用いられてもよい。第１めっき液の組成と第２めっき液の組成とが同一である場合、第１金属層３２を構成する金属の組成と、第２金属層３７を構成する金属の組成も同一になる。

なお図７Ｃにおいては、レジストパターン５５の上面と第２金属層３７の上面とが一致するようになるまで第２めっき処理工程が継続される例を示したが、これに限られることはない。第２金属層３７の上面がレジストパターン５５の上面よりも下方に位置する状態で、第２めっき処理工程が停止されてもよい。

〔除去工程〕
その後、レジストパターン５５を除去する除去工程を実施する。例えばアルカリ系剥離液を用いることによって、レジストパターン５５を基材５１、第１金属層３２や第２金属層３７から剥離させることができる。

〔分離工程〕
次に、第１金属層３２及び第２金属層３７の組み合わせ体を基材５１から分離させる分離工程を実施する。これによって、所定のパターンで第１開口部３０が設けられた第１金属層３２と、第１開口部３０に連通する第２開口部３５が設けられた第２金属層３７と、を備えた蒸着マスク２０を得ることができる。

なお、めっき処理により作製された金属層は、光学顕微鏡等で観察すると、その表面に光沢面を有している。一方、例えば金属材料をロールを用いて圧延することによって作製された金属層は、光学顕微鏡等で観察すると、その表面にいわゆるロール筋が観察される。したがって、めっき処理により作製された金属層と、他の方法、例えば圧延により作製された金属層とは、その表面を光学顕微鏡等で観察することによって区別することができる。また、めっき処理により作製された金属層には、不可避不純物として、硫黄や窒素が含有されている。したがって、めっき処理により作製された金属層と、他の方法、例えば圧延により作製された金属層とは、当該金属層内に硫黄又は窒素を含有しているか否かを調査することによっても区別することができる。

次に、図８Ａ〜図８Ｃを参照して、以上に説明した蒸着マスク２０による作用について説明する。

図８Ａに示されているように、有機ＥＬ基板９２の下面側に、蒸着マスク２０の第１面２０ａが有機ＥＬ基板９２の下面と対面するようにして、すなわち第１面２０ａが上側になるようにして、蒸着マスク装置１０を配置する。このとき、蒸着マスク２０は、重力により、下側にすなわち有機ＥＬ基板９２から離れる方向に部分的に撓み、この部分で有機ＥＬ基板９２と蒸着マスク２０との間に隙間が生じ得る。図８Ａには、有機ＥＬ基板９２と蒸着マスク２０との間に重力に起因した隙間が生じた状態を示している。ここで、蒸着マスク２０の仕切部２６は、第１面２０ａを構成する第１部分２７と、第１部分２７の第２面２０ｂ側に配置されて第２面２０ｂを構成する第２部分２９と、を有している。第１部分２７は、第１面２０ａにおいて蒸着マスク２０の板面と平行且つ仕切部２６の延在方向に直交する幅方向に沿って第１の幅Ｗ１を有しており、第２部分２９は、第２面２０ｂにおいて幅方向に沿って第１の幅Ｗ１よりも狭い第２の幅Ｗ２を有している。また、蒸着マスク２０を、蒸着マスク２０の板面が水平方向と平行になり且つ第１面２０ａが上側となるように配置すると、重力により仕切部２６の第１部分２７が第２面２０ｂ側（下方側）に向けて撓む。その結果、本実施の形態では、第１部分２７の上面２８の最上部２８ａと最下部２８ｂとの間の蒸着マスク２０の板面への法線方向に沿った距離Ｄの平均が１μｍ以上３μｍ以下となる。

次に、図８Ｂに示されているように、有機ＥＬ基板９２の、蒸着マスク２０と反対の側の面（図８Ｂでは上面）上に磁石９３を配置する。これにより、蒸着マスク２０は、磁石９３からの磁力によって磁石９３に引き寄せられ、蒸着マスク２０が有機ＥＬ基板９２に密着する。また、図８Ｂに示すように、蒸着マスク２０の各仕切部２６の第１部分２７は、磁石９３からの磁力によって磁石９３に引き寄せられ、その結果、重力により下方側に向けて撓んでいた第１部分２７が有機ＥＬ基板９２に密着する。また、図８Ｃに示すように、蒸着マスクに存在し得る微細な凹凸や変形に起因して、蒸着マスク２０と有機ＥＬ基板９２とが密着しきれず、蒸着マスク２０の仕切部２６と有機ＥＬ基板９２との間に、依然として隙間を生じていることがある。しかしながら、図８Ｃに示した例では、仕切部２６の第１部分２７が適度な柔軟性を有していることにより、この第１部分２７が蒸着マスク２０の仕切部２６と有機ＥＬ基板９２との間に生じた隙間Ｇを塞ぐように変形することができる。したがって、蒸着マスク２０の仕切部２６と有機ＥＬ基板９２との間の隙間Ｇに蒸着材料（有機材料）９８が入り込んでしまうことによって生じ得る、隣接する画素間における混色を効果的に防止することができる。

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、変形例について説明する。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の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ることとし、重複する説明を省略する。

上述の本実施の形態においては、蒸着マスク２０が、蒸着マスク２０の長手方向に沿って一列に並べられた複数の有効領域２２を含む例を示したが、これに限られることはない。例えば図９に示すように、蒸着マスク２０の長手方向及び幅方向の両方に沿って、複数の有効領域２２が格子状に配置されていてもよい。

１０蒸着マスク装置
１５フレーム
２０蒸着マスク
２２有効領域
２３周囲領域
２５貫通孔
２６仕切部
２７第１部分
２８上面
２８ａ最上部
２８ｂ最下部
２９第２部分
３０第１開口部
３１壁面
３２第１金属層
３５第２開口部
３６壁面
３７第２金属層
４１接続部
５１基材
５２導電性パターン
５５レジストパターン
５６隙間
９０蒸着装置
９２有機ＥＬ基板
９３磁石
９８蒸着材料

Claims

第１面及び前記第１面と対向する第２面を備えた蒸着マスクであって、
前記蒸着マスクは、複数の貫通孔及び各貫通孔を仕切る仕切部を有し、
前記仕切部は、
前記第１面を構成し、前記第１面において前記蒸着マスクの板面と平行且つ前記仕切部の延在方向に直交する幅方向に沿って第１の幅を有する第１部分と、
前記第１部分の前記第２面側に配置されて前記第２面を構成し、前記第２面において前記幅方向に沿って前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有する第２部分と、を有し、
前記第１部分は、１５．５×１０ ^３Ｇ以上の飽和磁束密度を有し、
前記蒸着マスクを、前記蒸着マスクの板面が水平方向と平行になり且つ前記第１面が上側となるように配置し、前記第１部分が重力により前記第２面側へ向かう撓み変形を生じたとき、前記第１部分の上面は曲面であり、前記上面の最上部と前記上面の最下部との間の前記蒸着マスクの板面への法線方向に沿った距離の平均が１μｍ以上３μｍ以下である、蒸着マスク。
前記第１部分及び前記第２部分の少なくともいずれかは、めっき層で形成される、請求項１に記載の蒸着マスク。