JP7267762B2 - 蒸着マスク - Google Patents

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Description

本発明の実施形態の一つは、蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法に関する。特に、本発明の実施形態の一つは、薄膜状のマスク本体を備えた蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法に関する。
フラットパネル型表示装置の一例として、液晶表示装置や有機EL(Electroluminescence)表示装置が挙げられる。これらの表示装置は、絶縁体、半導体、導電体などの様々な材料を含む薄膜が基板上に積層された構造体である。これらの薄膜が適宜パターニングされ、接続されることで、表示装置としての機能が実現される。
薄膜を形成する方法は、大別すると気相法、液相法、固相法に分類される。気相法は物理的気相法と化学的気相法に分類される。物理的気相法の代表的な例として蒸着法が知られている。蒸着法のうち最も簡便な方法が真空蒸着法である。真空蒸着法は、高真空下において材料を加熱することで、材料を昇華又は蒸発させて材料の蒸気を生成する(以下、これらを総じて気化という)。この材料を堆積させるための領域(以下、蒸着領域)において、気化していた材料が固化し、堆積することで材料の薄膜が得られる。蒸着領域に対して選択的に薄膜が形成され、それ以外の領域(以下、非蒸着領域)には材料が堆積しないようにするために、マスク(蒸着マスク)を用いて真空蒸着が行われる(特許文献1及び2参照)。
特開2009-87840号公報 特開2013-209710号公報
特許文献1及び2では、蒸着領域が薄膜で形成された蒸着マスクが開示されているが、蒸着領域の薄膜の形状と位置の精度を向上させるためには、当該薄膜を保持枠に安定して接続する構造が要求される。本発明の実施形態の一つは、蒸着領域が薄膜で形成された蒸着マスクにおいて、薄膜と薄膜を保持する保持枠との間の安定した接続構造を提供することを課題の一つとする。
本発明の一実施形態に係る蒸着マスクは、複数の開口が設けられた、薄膜状のマスク本体と、前記マスク本体の周囲に設けられた保持枠と、前記マスク本体と前記保持枠とを接続する接続部材と、を有し、平面視で、前記保持枠に接する領域における前記接続部材の第1外縁は、前記接続部材に接する前記マスク本体の第2外縁よりも外側にあり、断面視で、前記第1外縁から前記第2外縁までの間、前記接続部材の表面は、徐々に前記第2外縁に近づく。
本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法は、膜面に複数の開口が設けられたマスク本体を用意し、第1面と、前記第1面に対向する第2面とを有する保持枠の前記第1面上に、前記第1面の一部を露出するように第1剥離層を形成し、前記第1剥離層上に、その一部を前記第1剥離層から露出するように第2剥離層を形成し、前記保持枠の前記第1面及び前記第2面との間の第3面、前記第1剥離層の側面、前記第2剥離層の側面、及び前記マスク本体に接するように接続部材を形成し、前記第1剥離層、及び前記第2剥離層を除去して、前記保持枠の第1面、及び前記第1剥離層及び前記第2剥離層と接して形成された前記接続部材の表面を露出する。
本発明の一実施形態に係る蒸着装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着源の断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明に至る過程で確認された問題点を説明する図である。 本発明に至る過程で確認された問題点を説明する図である。
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかし図面に示す例は、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の構成には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
本発明において、ある一つの膜に対してエッチングや光照射を行うことで複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体が配置された態様を表現する際に、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、その構造体の直上に他の構造体が配置される場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体が配置される場合と、の両方を含むものと定義される。
〈第1実施形態〉
図1~図17を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク、蒸着マスクの製造方法、及びそれを用いる蒸着装置について説明する。
[蒸着装置10の構成]
図1~図3を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着装置10の構成について説明する。蒸着装置10は多様な機能を有する複数のチャンバを備えている。以下に示す例は複数のチャンバのうち1つの蒸着チャンバ100を示す例である。図1は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置の上面図である。図2は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置の側面図である。
図1に示すように、蒸着チャンバ100は、隣接するチャンバとロードロック扉102で仕切られている。蒸着チャンバ100は、蒸着チャンバ100の内部を高真空の減圧状態、又は窒素やアルゴンなどの不活性ガスで満たされた状態に維持することができる。したがって、図示しない減圧装置やガス吸排気機構などが蒸着チャンバ100に接続される。
蒸着チャンバ100は、蒸着膜が形成される対象物を収納可能な構成を有する。以下、この対象物として板状の被蒸着基板104が用いられる例について説明する。図1及び図2に示すように、被蒸着基板104の下に蒸着源112が配置される。蒸着源112は、概ね長方形の形状を有し、被蒸着基板104の一つの辺に沿って配置されている。このような蒸着源112をリニアソース型という。リニアソース型の蒸着源112が用いられる場合、蒸着チャンバ100は被蒸着基板104と蒸着源112とが相対的に移動する構成を有する。図1では、蒸着源112が固定され、その上を被蒸着基板104が移動する例が示されている。
蒸着源112には蒸着される材料が充填される。蒸着源112は、当該材料を加熱する加熱部122(後述する図3参照)を有する。蒸着源112の加熱部122によって材料が加熱されると、加熱された材料は気化し、蒸気となって蒸着源112から被蒸着基板104に向かう。材料の蒸気が被蒸着基板104の表面へ到達すると、当該蒸気は冷却されて固化し、被蒸着基板104の表面に材料が堆積する。このようにして被蒸着基板104の上(図2では被蒸着基板104の下側の面上)に当該材料の薄膜が形成される。
図2に示すように、蒸着チャンバ100は、被蒸着基板104及び蒸着マスク300を保持するためのホルダ108、ホルダ108を移動するための移動機構110、及びシャッタ114などをさらに備える。ホルダ108によって被蒸着基板104及び蒸着マスク300の互いの位置関係が維持される。移動機構110によって被蒸着基板104及び蒸着マスク300が蒸着源112の上を移動する。シャッタ114は蒸着源112の上に移動可能に設けられている。シャッタ114が蒸着源112の上に移動することで、シャッタ114は蒸着源112によって加熱された材料の蒸気を遮蔽する。シャッタ114が蒸着源112と重畳しない位置に移動することで、当該材料の蒸気はシャッタ114によって遮蔽されず、被蒸着基板104に到達することができる。シャッタ114の開閉は、図示しない制御装置によって制御される。
図1に示す例では、リニアソース型の蒸着源112を示したが、蒸着源112は上記の形状に限定されず、任意の形状を有することができる。例えば、蒸着源112の形状は、蒸着に用いられる材料が被蒸着基板104の重心及びその付近に選択的に配置された、いわゆるポイントソース型と呼ばれる形状であってもよい。ポイントソース型の場合には、被蒸着基板104と蒸着源112との相対的な位置が固定され、被蒸着基板104を回転するための機構が蒸着チャンバ100に設けられてもよい。また、図1及び図2に示す例では、基板の主面が水平方向と平行になるように基板を配置する横型蒸着装置を示したが、蒸着マスク300は、基板の主面が水平方向に対して垂直になるように基板を配置する縦型蒸着装置に用いることもできる。
図3は、本発明の一実施形態に係る蒸着源の断面図である。蒸着源112は、収納容器120、加熱部122、蒸着ホルダ124、メッシュ状の金属板128、及び一対のガイド板132を有する。
収納容器120は蒸着する材料を保持する部材である。収納容器120として、例えば坩堝などの部材を用いることができる。収納容器120は加熱部122の内部において、取り外し可能に保持されている。収納容器120は、例えばタングステンやタンタル、モリブデン、チタン、ニッケルなどの金属やその合金を含むことができる。又は、収納容器120は、アルミナや窒化ホウ素、酸化ジリコニウムなどの無機絶縁物を含むことができる。
加熱部122は蒸着ホルダ124の内部において、取り外し可能に保持されている。加熱部122は、抵抗加熱方式で収納容器120を加熱する構成を有する。具体的には、加熱部122はヒータ126を有する。ヒータ126に通電することで、加熱部122が加熱され、収納容器120内の材料が加熱されて気化する。気化した材料は、収納容器120の開口部130から収納容器120の外に出射される。開口部130を覆うように配置されたメッシュ状の金属板128は、突沸した材料が収納容器120の外に放出されることを抑制する。加熱部122及び蒸着ホルダ124は、収納容器120と同様の材料を含むことができる。
一対のガイド板132は、蒸着源112の上部に設けられる。ガイド板132の少なくとも一部は、収納容器120の側面又は鉛直方向に対して傾いている。ガイド板132の傾きによって、材料の蒸気の広がる角度(以下、射出角度)が制御され、蒸気の飛翔方向に指向性を持たせることができる。射出角度は二つのガイド板132のなす角度θe(単位°)によって決まる。角度θeは被蒸着基板104の大きさ及び蒸着源112と被蒸着基板104との距離などによって適宜調整される。角度θeは、例えば40°以上80°以下、50°以上70°以下、典型的には60°である。ガイド板132の傾いた表面によって形成される面が臨界面160a、160bである。材料の蒸気は、ほぼ臨界面160a、160bに挟まれる空間を飛翔する。図示しないが、蒸着源112がポイントソースの場合、ガイド板132は円錐の表面の一部であってもよい。
蒸着する材料はさまざまな材料から選択することができ、有機化合物又は無機化合物のいずれであってもよい。有機化合物としては、例えば発光性の材料又はキャリア輸送性の有機化合物を用いることができる。無機化合物としては、金属、その合金、又は金属酸化物などを用いることができる。一つの収納容器120に複数の材料を充填し、成膜を行ってもよい。図示しないが、複数の蒸着源を用い、異なる材料を同時に加熱できるよう、蒸着チャンバ100を構成してもよい。
[蒸着マスク300の構成]
図4~図6を用いて、本発明の一実施形態係る蒸着マスク300の構成について説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。蒸着マスク300は薄膜状のマスク本体310、保持枠330、及び接続部材350を有する。マスク本体310には、マスク本体310を貫通する複数の開口311が設けられている。マスク本体310の開口311以外の領域を非開口部という。非開口部は各々の開口311を囲む。開口311は、詳細には複数の開口311pが表示装置の画素ピッチに合わせて配列されている。
蒸着時には、蒸着対象の被蒸着基板104における蒸着領域と開口311が重なり、被蒸着基板104における非蒸着領域と非開口部が重なるように蒸着マスク300と被蒸着基板104が位置合わせされる。材料の蒸気が開口311を通過し、被蒸着基板104の蒸着領域に材料が堆積する。
保持枠330は、マスク本体310の周囲に設けられている。接続部材350はマスク本体310と保持枠330との間に設けられており、マスク本体310と保持枠330とを接続する。保持枠330に接する領域における接続部材350の第1外縁353は、接続部材350に接するマスク本体310の第2外縁313よりも外側にある。つまり、平面視において、マスク本体310と保持枠330とは重なっていない。上記の構成を換言すると、第1外縁353は第2外縁313を囲んでいる。ただし、平面視において、マスク本体310が保持枠330と重なっていてもよい。
図5は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。図5に示す断面図は、図4のA-A’線に沿った断面図である。図5に示すように、接続部材350は、マスク本体310の上において、マスク本体310の端部に沿って設けられている。接続部材350は、マスク本体310の端部からマスク本体310の外側に向かって突出している。なお、図4に示すように、開口311は複数の開口311pを含んでいるが、説明の便宜上、開口311を1つの連続したものとして示した。
保持枠330は、マスク本体310の上面よりもさらに上方に設けられている。つまり、鉛直方向において、保持枠330の下端(第1面331)はマスク本体310の上端よりも上方に設けられている。また、保持枠330は、マスク本体310の外縁よりもさらに外側に設けられている。つまり、水平方向において、保持枠330はマスク本体310よりも外側に設けられている。なお、上記の鉛直方向は、マスク本体310の主面に対して直交する方向である。水平方向は、マスク本体310の主面に平行な方向である。
接続部材350は、保持枠330の第1面331及び第3面335に接している。一方、保持枠330の第2面333には接続部材350は設けられていない。接続部材350は、保持枠330の第1面331のうちマスク本体310側の一部の領域と接している。同様に、接続部材350は、保持枠330の第3面335の下端から上端まで接している。
図5の点線で囲まれた領域を拡大した図を図6に示す。図6に示すように、接続部材350は、保持枠330の第3面335の下端から第1外縁353まで、保持枠330に接している。換言すると、保持枠330の鉛直下方(保持枠330の下方において、平面視で保持枠330と重なる領域)に位置する接続部材350の上面と保持枠330の下面との間に空間は形成されていない。第1外縁353は、接続部材350が保持枠330に接する領域のうち、接続部材350の外縁に対応する位置を指す。図6では、第1外縁353は、接続部材350が保持枠330の第1面331に接する領域において、蒸着マスク300の外側に向かう方向における端部である。また、第2外縁313は、マスク本体310が接続部材350に接する領域のうち、マスク本体310の外縁に対応する領域である。なお、図6では、マスク本体310の外縁付近に複数の開口315が設けられており、その複数の開口315の内部に接続部材350が入り込んでいる。
断面視において、接続部材350の下方の表面形状は、第1外縁353から第2外縁313に向かう階段状である。つまり、第1外縁353から出発して接続部材350の表面を移動して第2外縁313に向かう場合、当該移動点は、直線距離において第2外縁313から遠ざかることなく徐々に第2外縁313に近づく。換言すると、第1外縁353から第2外縁313までの間、接続部材350の表面は徐々に第2外縁313に近づく。さらに換言すると、第1外縁353から第2外縁313までの間、接続部材350の表面は、第2外縁313側から第1外縁353側に向かって突出しない。さらに換言すると、第1外縁353から第2外縁313までの接続部材350の表面は、蒸着マスク300の外側及び下方を向いており、上方を向いている箇所はない。
上記の構成において、マスク本体310の厚さd1は1μm以上10μm以下である。保持枠330の第1面331から、保持枠330の鉛直下方に位置する接続部材350の下端までの厚さd2は、10μm以上100μm以下である。接続部材350が保持枠330の第1面331と接する幅w1は、10μm以上100μm以下である。図6では、説明の便宜上厚さd1が厚さd2及び幅w1と同程度の大きさで表示されているが、上記のように、厚さd1は厚さd2及び幅w1に比べて約1桁小さい。このとき、保持枠330とマスク本体310とを、例えばスポット溶接等で固定しようとすると、マスク本体310の引っ張り応力が大きい場合、接合箇所とそうでない箇所との間で歪みが生じる、又は当該歪みによって薄膜部分が破損するといった不良が起きる場合がある。また、マスク本体310が薄膜の場合は、それ自体の熱容量が小さく、溶接によって発生する熱で即座に溶融してしまうため、保持枠330とマスク本体310との良好な接合を得ることが難しい。本実施形態によると、保持枠330とマスク本体310との間を、第1接続部材350を用いて均一に接合することができる。
以上のように、本実施形態に係る蒸着マスク300によると、接続部材350が保持枠330の第1面331及び第3面335に接していることで、接続部材350と保持枠330との接着強度を向上させることができる。また、接続部材350がマスク本体310の開口315の内部に入り込んでいることで、接続部材350とマスク本体310との接着強度を向上させることができる。マスク本体310の歪みを抑制するために、マスク本体310は強く引っ張られた状態で保持枠330に貼り付けられる。その結果、マスク本体310と接続部材350との間、及び保持枠330と接続部材350との間には強い応力がかかる。しかし、上記のように接続部材350と保持枠330との接着強度、及び接続部材350とマスク本体310との接着強度が向上しているため、これらが剥がれてしまうことを抑制できる。
[蒸着マスク300の製造方法]
図7~図17を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスク300の製造方法について説明する。図7~図17は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの製造方法を示す断面図である。
図7に示すように、剛性を有する保持枠330の第1面331上及び第2面333上に、開口411が設けられたレジストマスク410を形成する。開口411は保持枠330の第1面331側だけに設けられており、第2面333側には設けられていない。そして、開口411によって露出された保持枠330の第1面331上に剥離層420を形成する。なお、剥離層420は、後の工程で、剥離層420上に形成された接着層460及び支持基板470を剥離するための層である。剥離層420を「第1剥離層」という場合がある。剥離層420としてめっき層を用いることができる。例えば、図7に示すように開口411によって露出された保持枠330の上に選択的に剥離層420を形成する場合、保持枠330に通電する電解めっき法によって剥離層420を形成することができる。
保持枠330として、ステンレス等の金属基板、シリコン基板、ガラス基板、又は石英基板などの剛性を有する基板が用いられる。例えば、保持枠330の板厚は、300μm以上3mm以下、好ましくは500μm以上2mm以下である。
剥離層420として、めっき層を用いることができる。当該めっき層として用いられる材料は特に限定しないが、例えばニッケル(Ni)を用いることができる。剥離層420は、電解めっき法又は無電解めっき法を用いて形成することができる。
次に、図8に示すように、レジストマスク410を剥離することで、保持枠330の第1面331上に剥離層420が選択的に形成された構造を得る。換言すると、上記の工程によって、第1面331の一部を露出するように剥離層420を形成する。
なお、図7の工程において、無電解めっき法によって開口411内部及びレジストマスク410の上にめっき層を形成し、レジストマスク410の剥離によって、レジストマスク410の上に形成されためっき層を除去(リフトオフ)することで、図8に示す剥離層420を形成してもよい。
次に、図9に示すように、保持枠330の第1面331上及び第2面333上にレジストマスク430を形成する。第1面331及び第2面333に設けられたレジストマスク430の各々は、平面視においてほぼ同じ領域に形成される。レジストマスク430は、平面視において、図4及び図5の保持枠330と重なる領域に形成される。レジストマスク430は剥離層420を覆っている。換言すると、平面視において、剥離層420の端部はレジストマスク430の端部よりもレジストマスク430の内側の領域に存在する。さらに換言すると、平面視において、剥離層420はレジストマスク430の内側に存在する。さらに換言すると、レジストマスク430は、剥離層420が露出されないようにパターニングされる。
次に、図10に示すように、レジストマスク430をマスクとして、第1面331側及び第2面333側から保持枠330をエッチングし、レジストマスク430を除去する。図10では、保持枠330の一部の領域だけが表示されているが、このエッチングによって、図4及び図5に示す保持枠330が形成される。つまり、図10において、端部405は保持枠330の内縁に相当し、端部407は保持枠330の外縁に相当する。
この工程において、保持枠330のエッチングはウェットエッチングによって行われる。ただし、当該エッチングはドライエッチングによって行われてもよい。保持枠330のエッチングをドライエッチングによって行う場合、レジストマスク430は第1面331又は第2面333の一方だけに形成されていればよい。又は、保持枠330の形成方法は上記のエッチングに限定されず、ダイシングなどの機械的な方法によって行われてもよい。
次に、図11に示すように、接着層440を用いて、加工された保持枠330を支持基板450に貼り付ける。接着層440及び支持基板450は、保持枠330の第2面333側に貼り付けられる。接着層440は引っ張られた状態で支持基板450に貼り付けられ、その状態で保持枠330が接着層440に貼り付けられる。換言すると、保持枠330は引張応力を有する接着層440に貼り付けられる。なお、支持基板450は剛性を有する基板である。
接着層440として、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、及びシロキサン樹脂などの樹脂層が用いられる。接着層440として樹脂層が用いられる場合、例えば接着層440にレーザ照射を行うことで、支持基板450と接着層440とを分離することができる。接着層440として、樹脂層以外に金属層、酸化金属層、又は無機絶縁層などの無機層が用いられてもよい。
図11に示す状態で、保持枠330をマスクとして接着層440をエッチングする。接着層440のエッチングはウェットエッチングによって行われる。ただし、当該エッチングはドライエッチングによって行われてもよい。この接着層440のエッチングの後に支持基板450を接着層440から剥離することで、図12に示すような構成が得られる。なお、接着層440は保持枠330の第2面333を覆っている。平面視において、保持枠330及び接着層440は略同一のパターンである。ただし、上記の接着層440のエッチングによって、保持枠330の第2面333の端部は接着層440から露出されていてもよい。
次に、図13に示すように、保持枠330の第1面331側に、接着層460を用いて支持基板470を貼り付ける。ここで、接着層460は弾性を有しているため、図13に示すように、接着層460は剥離層420の下面421だけでなく剥離層420の側面423にも接するように貼り付けられる。図13では、接着層460は、剥離層420から露出された保持枠330の第1面331にも貼り付けられている。なお、接着層460は導電性を有していてもよいが、絶縁性であってもよい。
なお、図13では、接着層460が保持枠330の第1面331の一部に貼り付けられた構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、接着層460と保持枠330との間に間隙がある状態で接着層460及び支持基板470が保持枠330に貼り付けられた場合であっても、保持枠330と接着層460との間の距離が剥離層420の厚さよりも小さければよい。換言すると、接着層460及び支持基板470が保持枠330に貼り付けられた状態において、接着層460が剥離層420の側面423の一部に接していればよい。特に、この状態において、接着層460が剥離層420の側面423のうち下面421側の領域に接していればよい。
次に、図13に示す状態で接着層460をエッチングすることで、図14に示す状態が得られる。接着層460のエッチングはウェットエッチングによって行われる。図13に示す状態で接着層460をウェットエッチングすると、接着層460のエッチングは、接着層460と保持枠330の第1面331とが接触した端部461から開始される。接着層460のエッチングは、端部461から接着層460の膜厚方向及び第1面331に平行な方向に進行する。その結果、図14に示すように、接着層460及び剥離層420によって階段状の構造体が形成される。つまり、接着層460の上面465の一部が剥離層420から露出された構成が得られる。なお、接着層460は保持枠330と支持基板470とを接着する層であるが、後の工程で、支持基板470を保持枠330から剥離するための層である。接着層460を「第2剥離層」という場合がある。
ここで、接着層460をウェットエッチングでエッチングする場合、保持枠330の第2面333に設けられた接着層440がエッチングされないように工夫する必要がある。例えば、接着層460のエッチングの前に接着層440を硬化してもよい。又は、接着層440として、接着層460のエッチャントに対するエッチング耐性が高い材料を用いてもよい。接着層440及び接着層460の各々として、異なる材料が用いられることで、例えば、接着層440及び接着層460を1回の硬化処理(例えば熱処理)で硬化することができる。
次に、接着層460から支持基板470を剥離することで、図15に示す構成が得られる。図15の状態において、保持枠330の仮想端部409からの距離(例えばd4、d5)が、接着層460の下面463から保持枠330に向かって徐々に大きくなっている。図15の状態では、接着層460の側面と仮想端部409までの距離は接着層460の厚さ方向に一定であり、剥離層420の側面と仮想端部409までの距離は剥離層420の厚さ方向に一定である構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、接着層460の側面と仮想端部409との距離が、接着層460の厚さ方向に一定ではない場合、接着層460の下面463から保持枠330に向かって、接着層460の側面と仮想端部409との距離が徐々に大きくなっていればよい。同様に、剥離層420の側面と仮想端部409との距離が、剥離層420の厚さ方向に一定ではない場合、接着層460から保持枠330に向かって、剥離層420の側面と仮想端部409との距離が徐々に大きくなっていればよい。
図15に示す状態を形成した後に、開口311、315が設けられたマスク本体310を接着層460に貼り付ける(図16参照)。なお、図示しないが、この工程においてマスク本体310は支持基板に貼り付けられた状態で接着層460に貼り付けられる。なお、マスク本体310は導電性を有していてもよいが、前述しためっき工程の際、マスク本体310を介することなく接続部材510を成長させるために通電する手段があれば、マスク本体310は絶縁性であってもよい。マスク本体310は引っ張られた状態で支持基板に貼り付けられている。つまり、マスク本体310に引張応力が発生した状態で、マスク本体310が支持基板に貼り付けられている。マスク本体310の保持枠330側の面にはレジストマスク480が形成されている。レジストマスク480は、マスク本体310の内部の領域に設けられている。レジストマスク480は、開口311が設けられた領域にも形成されている。一方で、レジストマスク480は開口315が形成された領域を露出する。レジストマスク480は、この後の工程で接続部材350が形成される領域以外の領域を保護するために設けられる。
図16に示す状態で、少なくともマスク本体310に通電する電解めっき法(又は、電鋳めっき法)によって、図17に示すように接続部材350を形成することができる。つまり、接続部材350はめっき層である。接続部材350は、剥離層420から露出された保持枠330の第1面331の一部、剥離層420の側面423、剥離層420から露出された接着層460の上面465の一部、接着層460の側面467、保持枠330の第3面335、及びマスク本体310の表面に接している。この状態において、接続部材350と保持枠330との間には、剥離層420及び接着層460は設けられていない。換言すると、図17の状態において、保持枠330の鉛直下方において、接続部材350と保持枠330との間には、その後の工程で剥離される部材(この例では、剥離層420及び接着層460)は設けられていない。つまり、接続部材350の上面357は保持枠330の第1面331に接している。
なお、接続部材350は必ずしも保持枠330に接している必要はなく、接続部材350と保持枠330との間に、蒸着マスク300の製造工程において、保持枠330から剥離する必要がない部材が保持枠330の第1面331に設けられていてもよい。
電解めっき法によって接続部材350を形成する場合、保持枠330の第2面333には接着層440が設けられているため、保持枠330の第2面333側には接続部材350は形成されない。
なお、接続部材350は、無電解めっき法によって形成されてもよい。また、接続部材350はめっき層以外のものであってもよい。例えば、接続部材350は、はんだ又は樹脂などを含んでもよい。
図17に示す状態から、剥離層420、接着層460、及びマスク本体310の外側の領域を下方に剥がし、接着層440を上方に剥がすことで、図6に示す蒸着マスク300を形成することができる。換言すると、剥離層420及び接着層460を除去して、保持枠330の第1面331、及び、剥離層420及び接着層460と接して形成された接続部材350の表面を露出することで、蒸着マスク300を形成することができる。上記の構成を有することで、図17の状態において、剥離層420、接着層460、及びマスク本体310の外側の領域を下方に剥がす場合に、これらの部材は接続部材350に引っ掛かることなく下方に剥がされる。
[本発明に至る過程で確認された問題点]
ここで、図29及び図30を用いて、本発明に至る過程で確認された問題点について説明する。なお、以下に示す問題点は、本発明に至る過程において、発明者の鋭意研究によって新たに見出された課題であって、蒸着マスクの問題点として一般的に知られた問題点ではない。以下の説明において、上記の実施形態と同じ構成及び製造方法については、説明を省略する場合がある。
図29は、上記の実施形態の図17に対応する図である。図30は、上記の実施形態の図6に対応する図である。図29に示す状態から、剥離層420Z、接着層460Z、及びマスク本体310Zの外側の領域を下方に剥がし、接着層440Zを上方に剥がすことで、図30に示す蒸着マスク300Zが形成される。
本発明に至る前の蒸着マスク300Zの製造方法では、例えば図7及び図8に示すように、剥離層420Zのパターニングは行われていなかった。したがって、保持枠330Zのパターニングの際に、剥離層420Z及び保持枠330Zが同一のマスク(例えば、図9のレジストマスク430に対応するマスク)を用いて同一工程でエッチングされていた。その結果、図29に示すように、剥離層420Zは保持枠330Zと同一のパターンを有していた。剥離層420Z及び保持枠330Zが同一パターンを有しているため、剥離層420Z上に接着層460Zを形成する際に、接着層460Zが剥離層420Z及び保持枠330Zのパターンの内側方向にエッチングされ、図29に示す構造となっていた。図29の構造は、図17の構造とは異なり、保持枠330Zの鉛直下方において、接続部材350Zの上面357Zと保持枠330Zの第1面331との間に剥離層420Zが設けられていた。
図29に示す状態から、剥離層420Z、接着層460Z、及びマスク本体310Zの外側の領域を下方に剥がすと、剥離層420Zの一部が接続部材350Zの上面357Zに引っ掛かってしまう場合がある。この引っ掛かりによって、接続部材350Zの上面357Zを含む領域が破壊されてしまう場合がある。図30に示すように、接続部材350Zの一部が折れてしまうと、「バリ」が発生してしまう場合がある。「バリ」が発生すると、蒸着マスク300Zを成膜対象の基板に密着させることができなくなるため、蒸着物質が蒸着マスク300Zの開口311Z以外の領域にも形成されてしまう。つまり、蒸着物質の回り込みが発生してしまう。蒸着物質の回り込みが起きると、隣接する画素間の混色や発光ボケなどの問題が起きてしまう。
一方で、上記の実施形態に係る蒸着マスク300によると、蒸着マスク300Zで発生していた「バリ」の発生を抑制することができる。その結果、蒸着物質の回り込みに起因する隣接する画素間の混色や発光ボケなどを抑制することができる。
〈第2実施形態〉
図18及び図19を用いて、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクについて説明する。図18は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの上面図である。図19は、本発明の一実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。
図18及び図19に示すように、蒸着マスク300Aは、格子状の保持枠330Aの各々の窓の部分に接続部材350A及びマスク本体310Aが設けられている。各々のマスク本体310Aには、複数の開口311Aが設けられている。それぞれの開口311Aの詳細については、図4及び図5にて説明したものと同様、複数の開口311pAが表示装置の画素ピッチに合わせて配列されている。図4及び図5では、保持枠330に1つの開口が設けられており、その開口の内部に接続部材350及びマスク本体310が設けられた構成を例示したが、上記のように、保持枠330Aに複数の開口が設けられ、各々の開口の内部に接続部材350A及びマスク本体310Aが設けられてもよい。
〈第3実施形態〉
本実施形態では、第1及び第2実施形態で説明した蒸着マスク300、300Aを用いた薄膜形成法を応用した表示装置200の製造方法について説明する。第3実施形態に係る表示装置200として、それぞれ有機発光素子(以下、発光素子)を有する複数の画素が絶縁基板202上に形成された有機EL表示装置の製造方法について説明する。なお第1及び第2実施形態で述べた内容については省略することがある。
[アレイ基板の構成]
図20は、本発明の一実施形態に係る表示装置の上面図である。表示装置200は絶縁基板202を有し、その上に複数の画素204及び画素204を駆動するための駆動回路206(ゲート側駆動回路206a、ソース側駆動回路206b)が設けられている。絶縁基板202は、例えば、ガラス基板や樹脂基板である。複数の画素204は周期的に配置され、これらによって表示領域205が定義される。後述するように、各画素204には発光素子260が設けられる。
駆動回路206は、表示領域205の周囲の周辺領域に配置される。パターニングされた導電膜で形成される種々の配線(図示しない)が、表示領域205及び駆動回路206から絶縁基板202の一辺へ延び、絶縁基板202の端部付近で表面に露出されることで、端子207が形成される。これらの端子207は図示しないフレキシブル印刷回路基板(FPC)と電気的に接続される。表示装置200を駆動するための各種信号が端子207を介して駆動回路206及び画素204に入力される。図示しないが、駆動回路206とともに、あるいはその一部の替わりに集積回路を有する駆動ICがさらに搭載されてもよい。
図21は、隣接する二つの画素204(204a及び204b)にわたる断面模式図である。各画素204には画素回路が形成される。画素回路の構成は任意であり、図21では駆動トランジスタ210、保持容量230、付加容量250、及び発光素子260が示されている。
画素回路に含まれる各素子はアンダーコート208を介して絶縁基板202の上に設けられる。駆動トランジスタ210は、半導体膜212、ゲート絶縁膜214、ゲート電極216、ソース電極220、及びドレイン電極222を含む。ゲート電極216は、ゲート絶縁膜214を介して半導体膜212の少なくとも一部と交差するように配置される。半導体膜212は、ドレイン領域212a、ソース領域212b、及びチャネル212cを有する。チャネル212cは、半導体膜212とゲート電極216とが重なる領域である。チャネル212cはドレイン領域212aとソース領域212bとの間に設けられる。
容量電極232はゲート電極216と同一の層に存在し、ゲート絶縁膜214を介してドレイン領域212aと重なる。ゲート電極216及び容量電極232の上には層間絶縁膜218が設けられる。層間絶縁膜218及びゲート絶縁膜214には、ソース領域212b及びドレイン領域212aに達する開口がそれぞれ形成されている。これらの開口の内部にソース電極220及びドレイン電極222が配置される。ドレイン電極222は、層間絶縁膜218を介して容量電極232と重なる。ドレイン領域212a、容量電極232、及びそれらの間のゲート絶縁膜214、並びに、容量電極232、ドレイン電極222、及びそれらの間の層間絶縁膜218によって保持容量230が形成される。
駆動トランジスタ210及び保持容量230の上には平坦化膜240が設けられる。平坦化膜240は、ドレイン電極222に達する開口を有している。この開口と平坦化膜240の上面の一部を覆う接続電極242がドレイン電極222と接するように設けられる。平坦化膜240上には付加容量電極252が設けられている。接続電極242及び付加容量電極252を覆うように容量絶縁膜254が設けられている。容量絶縁膜254は、平坦化膜240の開口において接続電極242の一部を露出する。これにより、接続電極242を介し、発光素子260の画素電極262とドレイン電極222とが電気的に接続される。容量絶縁膜254には開口256が設けられている。容量絶縁膜254の上に設けられた隔壁258と平坦化膜240とは、開口256を介して接触する。この構成によって、開口256を通して平坦化膜240中の不純物を除去することができ、画素回路や発光素子260の信頼性を向上させることができる。なお、接続電極242や開口256の形成は任意である。
容量絶縁膜254の上には、接続電極242及び付加容量電極252を覆うように、画素電極262が設けられる。容量絶縁膜254は付加容量電極252と画素電極262との間に設けられている。この構造によって付加容量250が構成される。画素電極262は、付加容量250及び発光素子260によって共有される。画素電極262の上には、画素電極262の端部を覆う隔壁258が設けられる。絶縁基板202及びアンダーコート208から隔壁258までの構造をアレイ基板ということがある。アレイ基板の製造は、公知の材料や方法を適用することで行うことができるため、その説明は省略する。
[発光素子260の構成]
図21に示すように、発光素子260は、画素電極262、EL層264、及び対向電極272を含む。EL層264及び対向電極272は、画素電極262及び隔壁258を覆うように設けられている。図21に示す例では、EL層264は、ホール注入・輸送層266、発光層268(発光層268a、268b)、及び電子注入・輸送層270を有している。ホール注入・輸送層266及び電子注入・輸送層270は複数の画素204に共通に設けられ、複数の画素204に共有される。同様に、対向電極272は複数の画素204を覆い、複数の画素204によって共有される。一方、発光層268は各画素204に対して個別に設けられている。
画素電極262及び対向電極272、並びに、EL層264の各々の構造及び材料としては、公知のものを適用することができる。例えばEL層264は、上記の構成以外にホールブロック層、電子ブロック層、及び励起子ブロック層など、種々の機能層を有していてもよい。
EL層264の構造は、複数の画素204間で同一でも良く、隣接する画素204間で構造の一部が異なっていてもよい。例えば隣接する画素204間で発光層268の構造又は材料が異なり、他の層は同一の構造を有するよう、画素204が構成されていてもよい。
[発光素子260の形成方法]
EL層264及び対向電極272は、第1及び第2実施形態の蒸着マスクを用いて形成することができる。以下、図22~図28を用いてEL層264及び対向電極272の形成方法を説明する。これらの図ではEL層264及び対向電極272が隔壁258及び画素電極262の上に形成されている。しかし、EL層264及び対向電極272の蒸着時には、絶縁基板202の下に蒸着源112が配置され、蒸着領域が蒸着源112に対面するように絶縁基板202が配置される。つまり、隔壁258や画素電極262が絶縁基板202よりもより蒸着源112に近くなるように配置される。
図22及び図23に示すように、アレイ基板上にホール注入・輸送層266を蒸着法を用いて形成する。ホール注入・輸送層266は全ての画素204によって共有されるため、ホール注入・輸送層266の蒸着に用いられる蒸着マスク300は、表示領域205全体と重なる一つの開口311を有する。詳細は省略するが、この開口311が表示領域205と重なるように蒸着マスク300をアレイ基板と蒸着源112の間に配置し、ホール注入・輸送層266に含まれる材料を蒸着源112において気化させることでホール注入・輸送層266が形成される。
次に、ホール注入・輸送層266の上に発光層268を形成する。フルカラー表示を行う場合、表示領域205には赤色に発光する画素204a、青色に発光する画素204b、及び緑色に発光する画素204cがそれぞれ複数配置される。なお、画素204a、204b、及び204cを特に区別しない場合、単に画素204という。画素204がマトリクス状に配列される場合、通常、発光色の異なる画素204が順に周期的に配列される。発光層268は発光色ごとに、異なる工程で形成される。例えば、赤色発光する画素204aを形成する場合、図24に示すように、蒸着マスク300(マスク本体310)の開口311が画素204aと重なり、非開口部が画素204b及び204cと重なるよう、蒸着マスク300が配置される。
このように、開口311が画素204aと重なり、非開口部が他の画素204b及び204cと重なる位置で、開口311が設けられた蒸着マスク300を、その下面148が上面150よりも絶縁基板202に近くなるように配置し(図24及び図25)、画素204aに発光層268aの材料を蒸着する。これにより、画素204aの画素電極262の上に発光層268aが選択的に形成される(図26)。なお、図26では、蒸着時に蒸着マスク300(マスク本体310)がホール注入・輸送層266に接するように配置されているが、蒸着マスク300は隔壁258と接するように配置されてもよく、又は隔壁258やホール注入・輸送層266から離れて配置されてもよい。
次に、発光層268aの形成と同様に、発光層268bが形成される。図27及び図28に示すように、開口311が画素204bと重なり、非開口部が他の画素204a及び204cと重なる位置で、蒸着マスク300を、その下面148が上面150よりも絶縁基板202に近くなるように配置し(図27)、画素204bに発光層268bの材料を蒸着する。これにより、画素204bの画素電極262の上に発光層268bが選択的に形成される(図28)。画素204c上における発光層268cの形成も同様の方法で行われる。
次に、電子注入・輸送層270及び対向電極272を形成する。電子注入・輸送層270及び対向電極272は全ての画素204によって共有されるため、ホール注入・輸送層266の蒸着と同様の蒸着マスク300を用いて形成することができる。これにより、図21に示した構造を得ることができる。図示しないが、対向電極272の上には、発光層268からの光を調整する光学調整層及び偏光板、並びに発光素子260を保護するための保護膜及び対向基板が設けられてもよい。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本明細書においては、開示例として主にEL表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
10:蒸着装置、 100:蒸着チャンバ、 102:ロードロック扉、 104:被蒸着基板、 108:ホルダ、 110:移動機構、 112:蒸着源、 114:シャッタ、 120:収納容器、 122:加熱部、 124:蒸着ホルダ、 126:ヒータ、 128:金属板、 130:開口部、 132:ガイド板、 148:下面、 149:第3面、 150:上面、 160a、160b:臨界面、 200:表示装置、 202:絶縁基板、 204:画素、 205:表示領域、 206:駆動回路、 207:端子、 208:アンダーコート、 210:駆動トランジスタ、 212:半導体膜、 212a:ドレイン領域、 212b:ソース領域、 212c:チャネル、 214:ゲート絶縁膜、 216:ゲート電極、 218:層間絶縁膜、 220:ソース電極、 222:ドレイン電極、 230:保持容量、 232:容量電極、 240:平坦化膜、 242:接続電極、 250:付加容量、 252:付加容量電極、 254:容量絶縁膜、 256:開口、 258:隔壁、 260:発光素子、 262:画素電極、 264:EL層、 266:ホール注入・輸送層、 268:発光層、 270:電子注入・輸送層、 272:対向電極、 300:蒸着マスク、 310:マスク本体、 311、315:開口、 313:第2外縁、 330:保持枠、 331:第1面、 333:第2面、 335:第3面、 350:接続部材、 353:第1外縁、 357:上面、 405、407:端部、 409:仮想端部、 410:レジストマスク、 411:開口、 420:剥離層、 421:下面、 423:側面、 430:レジストマスク、 440、460:接着層、 450:支持基板、 461:端部、 463:下面、 465:上面、 470:支持基板、 480:レジストマスク

Claims (2)

  1. 複数の開口が設けられた、薄膜状のマスク本体と、
    前記マスク本体の周囲に設けられた保持枠と、
    前記マスク本体と前記保持枠とを接続する、めっき層でなる接続部材と、を有し、
    平面視において前記接続部材は、前記保持枠に接する領域に第1外縁を有し
    平面視において、前記マスク本体は、前記接続部材と接する領域に第2外縁を有し
    断面視において前記接続部材の前記第1外縁から前記第2外縁に繋がる表面が、階段状の段差を有する、蒸着マスク。
  2. 断面視において前記接続部材の前記第1外縁から前記第2外縁に繋がる表面は、前記第1外縁より外側に突出しない、請求項に記載の蒸着マスク。
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