JPWO2017204223A1 - 蒸着用メタルマスク、蒸着用メタルマスクの製造方法、および、蒸着用メタルマスク形成基材 - Google Patents
蒸着用メタルマスク、蒸着用メタルマスクの製造方法、および、蒸着用メタルマスク形成基材Info
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Abstract
電鋳製の蒸着用メタルマスクであって、大開口３２２Ｆを底部とした錐台状を有するマスク孔３２１Ｈを区画する孔内周面３２１Ｓとを備える。表面と直交する断面において大開口３２２Ｆと小開口３２２Ｂとを結ぶ仮想直線Ｌｉと、裏面とのなす傾斜角度θが５０°以上８５°以下であり、表面と裏面との距離が厚さＨであり、裏面と平行であるとともに裏面との距離が（２／３）×Ｈである基準面Ｐｉにおいて孔内周面３２１Ｓと仮想直線との距離が窪み量Ａであり、０＜［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈ≦０．３を満たす。
Description
本発明は、蒸着用メタルマスク、蒸着用メタルマスクの製造方法、および、蒸着用メタルマスク形成基材に関する。
蒸着法に用いられる蒸着用メタルマスクは、昇華された粒子が通る通路としてマスク孔を備える。マスク孔は、蒸着対象と対向する小開口と、蒸着源と対向する大開口とを備える。マスク孔の形成方法は、例えば、レーザー照射法、ウェットエッチング法、および、電鋳法のいずれかを用いる（例えば、特許文献１〜３を参照）。
レーザー照射法は、メタルマスクの基材である金属板の表面にレーザー光を照射し、レーザー光の加える熱によって金属板の一部を溶かし続け、それによって、金属板にマスク孔を形成する。この際、マスク孔の形状の精度を高めるため、強度が低いパルス光などが用いられる。結果として、現実的な製造において、レーザー照射法は、生産性を得られない。
ウェットエッチング法は、メタルマスクの基材である金属板の表面にレジストパターンを形成し、レジストパターンを用いた金属板のエッチングによってマスク孔を形成する。この際、エッチングの進行する方向は、金属板に垂直な方向だけではなく、レジストマスクの開口から金属板に向けたほぼ全方向である。そのため、小開口の大きさに対する大開口の大きさの比を小さくすることが困難であり、現実的な製造において、ウェットエッチング法は、マスク孔の高密度化に対応できない。
一方、電鋳法は、電極として機能する金属板の表面にレジストパターンを形成し、金属板の表面に堆積した電着物を金属板から離し、それによって、レジストパターンの形状に追従した形状を有するマスク孔を電着物に形成する。レジストパターンの形成に要する時間は短く、また、電着物の堆積に要する時間も短いため、現実的な製造において、電鋳法は高い生産性を得られる。また、マスク孔の形状がレジストパターンの形状に追従するため、電鋳法は、新たな形状を孔内周面に付与できる技術として期待される。
近年、マスク孔の高密度化は進む一途であり、マスク孔を区画する孔内周面の微細化が強く望まれている。他方、蒸着用メタルマスクを用いて蒸着が行われるときには、昇華された粒子がマスク孔の孔内周面に付着する。孔内周面に付着した粒子は、マスク孔を通過する粒子の妨げとなり、孔内周面の微細化が進むほど、この妨げが顕著となる。そこで、上述した蒸着用メタルマスクでは、孔内周面の高密度化を可能としつつも、粒子の堆積物を除去するためのメンテナンスの頻度を抑えることが強く求められる。
本発明は、メンテナンスの頻度が高まることを抑えつつマスク孔の高密度化を可能とする蒸着用メタルマスク、蒸着用メタルマスクの製造方法、および、蒸着用メタルマスク形成基材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための蒸着用メタルマスクは、蒸着装置において蒸着源と対向する大開口を有した表面と、前記表面とは反対側の面であって小開口を有した裏面と、前記大開口と前記小開口とに通じる錘台状の孔がマスク孔であり、前記表面と前記裏面とに接続されて前記マスク孔を蒸着用メタルマスクに区画する孔内周面と、を備えた電鋳製の蒸着用メタルマスクであって、前記表面と直交し、かつ、前記大開口と前記小開口とを通る断面において、前記大開口の縁と前記小開口の縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記裏面との形成する傾斜角度θが５０°以上８５°以下であり、前記表面と前記裏面との距離が蒸着用メタルマスクの厚さＨであり、前記裏面と平行であるとともに前記裏面との距離が（２／３）×Ｈである前記仮想面が基準面であり、前記基準面において、前記孔内周面と前記仮想直線との距離が窪み量Ａであり、０＜［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈ≦０．３を満たす。
ここで、Ｈ／（３×ｔａｎθ）を仮想窪み量ＤＡとすると、上記［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは、仮想窪み量ＤＡに対する窪み量Ａの比率を示す。仮想窪み量ＤＡとは、裏面との距離が（２／３）×Ｈである基準面において、蒸着用メタルマスクの厚み方向に沿って大開口を投影した位置と、上記仮想直線との距離である。
上記構成によれば、傾斜角度θが５０°以上８５°以下であり、等方的なエッチングのように、等方的な加工では得られない大きな傾斜角度θが得られる。そのため、等方的な加工によって得られる従来の構成と比べて、マスク孔の高密度化が可能となる。
他方、仮想窪み量ＤＡに対する窪み量Ａの比率が、０よりも大きく、かつ、０．３以下である。そのため、仮想窪み量ＤＡに対する窪み量Ａの比率が、０である構成と比べて、孔内周面に粒子が付着するとしても、窪み量Ａに相当する大きさを有した空間で、その残渣を堆積させることが可能となる。
この際、上述した残渣とは、大開口に近い部位ほど堆積されやすいが、大開口の近くに位置する残渣とは、蒸着パターンに対して明確な欠損を生じさせにくい。これに対して、小開口に近い部位ほど残渣は堆積されにくいが、小開口の近くに位置する残渣とは、それが生じさせるシャドウ効果によって、蒸着パターンに対して明確な欠損を生じさせやすい。この点、上記構成であれば、逆錐台面状を有する孔内周面のなかで、裏面との距離が（２／３）×Ｈである基準面において、上述した窪み量Ａが定められる。すなわち、上述した残渣がたまりやすいこと、および、蒸着パターンに対して明確な欠損を生じやすいこと、これらの双方を満たす範囲に対して、上記窪み量Ａが定められる。それゆえに、上述した構成であれば、蒸着パターンに対して明確な欠陥を生じさせやすく、かつ、堆積しやすい不可避な残渣を、蒸着に与える影響を抑えつつ的確に貯めることが可能であって、結果として、蒸着用メタルマスクに対するメンテナンスの頻度が高まることも抑えられる。
上記蒸着用メタルマスクは、前記表面と直交し、かつ、前記大開口と前記小開口とを通る断面において前記孔内周面は弧状を有してもよい。この構成によれば、孔内周面が連続面であるため、電鋳法によるマスクの製造が容易ともなる。
上記蒸着用メタルマスクにおいて、前記蒸着用メタルマスクの構成材料は、鉄とニッケルとの合金を主成分として含み、前記合金におけるニッケルの含有量は、３０質量％以上４５質量％以下であってもよい。この構成によれば、金属材料のなかで熱膨張係数が小さい、鉄とニッケルとの合金を主成分とするため、蒸着時に受ける熱による構造的な変化を、蒸着用メタルマスクにおいて抑えることが可能ともなる。
上記蒸着用メタルマスクにおいて、前記厚さＨは１μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。この構成によれば、蒸着用メタルマスクの有する厚さＨが１０μｍ以上４０μｍ以下であるため、大開口の大きさと小開口の大きさとの差を小さくすることが可能であって、マスク孔の高密度化を可能とする効果を、より顕著なものとすることが可能ともなる。
上記課題を解決するための蒸着用メタルマスクの製造方法は、電極面に頂面を有した逆錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電極面に前記レジストパターンを形成することと、電着物を前記電極面から堆積させると共に、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成することと、前記電極面から前記電着物を離し、前記電極面から離れた前記電着物として蒸着用メタルマスクを形成することとを含み、前記レジストパターンを形成することでは、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮表面であり、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（２／３）×Ｔである面が、基準面であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮表面に位置する部分が、大周縁であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記頂面に相当する部分が、小周縁であり、前記仮表面と直交し、かつ、前記大周縁と前記小周縁とを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、９５°以上１３０°以下であり、前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、０＜［（３×ｔａｎ（１８０°−θｒ））×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たすように、前記レジストパターンを形成する。
上記課題を解決するための蒸着用メタルマスクの製造方法は、電極面に底面を有した錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電極面に前記レジストパターンを形成することと、電着物を前記電極面から堆積させると共に、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成することと、前記電極面から前記電着物を離し、前記電極面から離れた前記電着物として蒸着用メタルマスクを形成することとを含み、前記レジストパターンを形成することでは、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮裏面であり、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（１／３）×Ｔである面が、基準面であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮裏面に位置する部分が、大周縁であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記底面に相当する部分が、小周縁であり、前記仮裏面と直交し、かつ、前記大周縁と前記小周縁とを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、５０°以上８５°以下であり、前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、０＜［（３×ｔａｎθｒ）×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たすように、前記レジストパターンを形成する。
上記各方法によれば、上述したように、裏面とのなす傾斜角度θが５０°以上８５°以下であり、かつ、０＜［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈ≦０．３を満たすマスク孔を形成することができる。そのため、メンテナンスの頻度が高まることを抑えつつマスク孔の高密度化を可能とする蒸着用メタルマスクを製造することができる。
上記課題を解決するための蒸着用メタルマスク形成基材は、蒸着用メタルマスクを電着物として堆積させるための電鋳用の電極面と、前記電極面に頂面を有した逆錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成するための前記レジストパターンと、を備え、前記レジストパターンは、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮表面であり、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（２／３）×Ｔである面が、基準面であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮表面に位置する部分が、大周縁であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記頂面に相当する部分が、小周縁であり、前記仮表面と直交し、かつ、前記大周縁と前記小周縁とを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、９５°以上１３０°以下であり、前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、０＜［（３×ｔａｎ（１８０°−θｒ））×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たす。
上記課題を解決するための蒸着用メタルマスク形成基材は、蒸着用メタルマスクを電着物として堆積させるための電鋳用の電極面と、前記電極面に底面を有した錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成するための前記レジストパターンと、を備え、前記レジストパターンは、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮裏面であり、前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（１／３）×Ｔである面が、基準面であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮裏面に位置する部分が、小周縁であり、前記レジストパターンの外周面のなかで前記底面に相当する部分が、大周縁であり、前記仮裏面と直交し、かつ、前記レジストパターンを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、５０°以上８５°以下であり、前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、０＜［（３×ｔａｎθｒ）×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たす。
上記各蒸着用メタルマスク形成基材を用いた電鋳法による製造によれば、上述したように、裏面とのなす傾斜角度θが５０°以上８５°以下であり、かつ、０＜［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈ≦０．３を満たすマスク孔を形成することができる。そのため、メンテナンスの頻度が高まることを抑えつつマスク孔の高密度化を可能とする蒸着用メタルマスクを製造することができる。
以下、蒸着用メタルマスク、蒸着用メタルマスクの製造方法、および、蒸着用メタルマスク形成基材の一実施の形態を説明する。まず、図１および図２を参照して、蒸着用メタルマスクの構成を説明する。次いで、図３および図４を参照して、蒸着用メタルマスク形成基材の構成を説明する。最後に、図５を参照して、蒸着用メタルマスクの製造方法を説明する。
［蒸着用メタルマスク］
図１が示すように、マスク装置１０は、メインフレーム２０と、３つの蒸着用メタルマスク３０とを備える。メインフレーム２０は、３つの蒸着用メタルマスク３０を支持する枠板状を有し、蒸着を行うための蒸着装置に取り付けられる。メインフレーム２０は、各蒸着用メタルマスク３０と対向する領域のほぼ全体に、メインフレーム２０を貫通するメインフレーム孔２０Ｈを有する。
図１が示すように、マスク装置１０は、メインフレーム２０と、３つの蒸着用メタルマスク３０とを備える。メインフレーム２０は、３つの蒸着用メタルマスク３０を支持する枠板状を有し、蒸着を行うための蒸着装置に取り付けられる。メインフレーム２０は、各蒸着用メタルマスク３０と対向する領域のほぼ全体に、メインフレーム２０を貫通するメインフレーム孔２０Ｈを有する。
蒸着用メタルマスク３０は、サブフレーム３１と、電鋳製のマスク部材３２とを備える。サブフレーム３１は、複数のマスク部材３２を支持する枠板状を有し、メインフレーム２０に取り付けられる。サブフレーム３１は、各マスク部材３２と対向する領域のほぼ全体に、サブフレーム３１を貫通するサブフレーム孔３０Ｈを有する。各マスク部材３２は、サブフレーム孔３０Ｈの周囲に、溶着や接着によって固定される。マスク部材３２が有する断面構造の一例を、図２を参照して説明する。
図２が示すように、マスク部材３２は、鉄とニッケルの合金を主成分とする格子状の金属シート３２１から構成される。金属シート３２１を構成する材料は、例えば、３０質量％以上４５質量％以下のニッケルを含む鉄ニッケル合金、なかでも、３６質量％ニッケルと６４質量％鉄との合金を主成分とする、すなわちインバーであることが好ましい。マスク部材３２を構成する材料がインバーである場合、金属シート３２１の熱膨張係数は、例えば１．２×１０−６／℃程度である。このような熱膨張係数を有する金属シート３２１であれば、マスク部材３２における熱膨張の度合いと、ガラス基板における熱膨張の度合いとが整合するため、蒸着対象の一例としてガラス基板を用いることが好適である。
マスク部材３２は、蒸着装置において蒸着源と対向する面となる表面３２Ｆと、表面３２Ｆとは反対側の面である裏面３２Ｂとを備える。マスク部材３２は、金属シート３２１を貫通する複数のマスク孔３２１Ｈを有する。表面３２Ｆは、マスク孔３２１Ｈの大開口３２２Ｆを含み、裏面３２Ｂは、マスク孔３２１Ｈの小開口３２２Ｂを含む。マスク孔３２１Ｈは、錐台状を有する。マスク孔３２１Ｈの底部は、大開口３２２Ｆであり、マスク孔３２１Ｈの頂部は、小開口３２２Ｂである。マスク孔３２１Ｈは、マスク部材３２において孔内周面３２１Ｓに区画されている。孔内周面３２１Ｓは、表面３２Ｆと直交し、かつ、孔内周面３２１Ｓを通る断面において、表面３２Ｆから裏面３２Ｂに向けて緩やかに曲がる弧状を描く。大開口３２２Ｆの大きさは、表面３２Ｆと対向する平面視において、小開口３２２Ｂよりも大きい。大開口３２２Ｆは、蒸着源から昇華した蒸着粒子が通る通路の入口として機能する。蒸着源から昇華した蒸着粒子は、大開口３２２Ｆから小開口３２２Ｂに向けて進む。
表面３２Ｆと裏面３２Ｂとの距離は、金属シート３２１の厚さである厚さＨである。金属シート３２１が有する厚さＨは、１μｍ以上１００μｍ以下であり、好ましくは、２μｍ以上４０μｍ以下である。金属シート３２１が有する厚さＨが４０μｍ以下であれば、金属シート３２１に形成されるマスク孔３２１Ｈの深さを４０μｍ以下とすることが可能である。４０μｍ以下の厚さＨを有する金属シート３２１であれば、マスク部材３２の表面３２Ｆに向けて飛行する蒸着粒子から蒸着対象を見たときに、マスク部材３２によって不要な陰となる領域を少なくすることが可能となる。すなわち、シャドウ効果を抑えることが可能となる。
表面３２Ｆと直交し、かつ、大開口３２２Ｆと小開口３２２Ｂとを通る断面において、大開口３２２Ｆの縁と小開口３２２Ｂの縁とを結ぶ直線が、仮想直線Ｌｉである。また、表面３２Ｆと直交し、かつ、大開口３２２Ｆと小開口３２２Ｂとを通る断面において、この仮想直線Ｌｉと裏面３２Ｂとのなす角度が、傾斜角度θである。なお、大開口３２２Ｆの縁と、小開口３２２Ｂの縁とが円である場合、上述した断面は、大開口３２２Ｆの中心、および、小開口３２２Ｂの中心を通る。また、大開口３２２Ｆの縁と、小開口３２２Ｂの縁とが矩形である場合、上述した断面は、ここでも、大開口３２２Ｆの中心、および、小開口３２２Ｂの中心を通る。
また、裏面３２Ｂに沿う仮想的、すなわち、裏面３２Ｂと平行な仮想的な平面が、仮想面である。また、複数の仮想面のなかで裏面３２Ｂとの距離が（２／３）×Ｈである仮想面が、基準面Ｐｉである。また、基準面Ｐｉにおいて孔内周面３２１Ｓと仮想直線Ｌｉとの距離が、窪み量Ａである。そして、各マスク孔３２１Ｈは、下記［条件１］および［条件２］を満たす。
［条件１］５０°≦傾斜角度θ≦８５°
［条件２］０＜［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈ≦０．３
また、裏面３２Ｂに沿う仮想的、すなわち、裏面３２Ｂと平行な仮想的な平面が、仮想面である。また、複数の仮想面のなかで裏面３２Ｂとの距離が（２／３）×Ｈである仮想面が、基準面Ｐｉである。また、基準面Ｐｉにおいて孔内周面３２１Ｓと仮想直線Ｌｉとの距離が、窪み量Ａである。そして、各マスク孔３２１Ｈは、下記［条件１］および［条件２］を満たす。
［条件１］５０°≦傾斜角度θ≦８５°
［条件２］０＜［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈ≦０．３
［条件１］を満たすマスク孔３２１Ｈでの傾斜角度θは、５０°以上８５°以下であり、金属シート３２１に対する等方的なエッチングのように、等方的な加工では得られない大きな傾斜角度θをマスク孔３２１Ｈが有する。そのため、等方的な加工によって得られる従来の構成と比べて、マスク孔３２１Ｈの高密度化をマスク部材３２において実現できる。
なお、等方的な加工によって得られるマスク孔３２１Ｈでは、［条件１］の範囲よりも傾斜角度θが小さくなってしまう。小開口３２２Ｂの位置や大きさは、蒸着粒子の到達するべき位置や大きさによって予め定められる。結果として、傾斜角度θが小さいほど、大開口３２２Ｆの大きさは大きくなってしまい、互いに隣り合う大開口３２２Ｆの間の距離が狭くなってしまう。さらには、互いに隣り合う大開口３２２Ｆの一部が互いに結合してしまい、マスク部材３２の機械的な強度も得られがたくなる。この点、上記［条件１］を満たすマスク孔３２１Ｈであれば、機械的な強度が過剰に低下することを抑えつつ、高密度化を実現することが可能ともなる。
なお、等方的な加工によって得られるマスク孔３２１Ｈでは、［条件１］の範囲よりも傾斜角度θが小さくなってしまう。小開口３２２Ｂの位置や大きさは、蒸着粒子の到達するべき位置や大きさによって予め定められる。結果として、傾斜角度θが小さいほど、大開口３２２Ｆの大きさは大きくなってしまい、互いに隣り合う大開口３２２Ｆの間の距離が狭くなってしまう。さらには、互いに隣り合う大開口３２２Ｆの一部が互いに結合してしまい、マスク部材３２の機械的な強度も得られがたくなる。この点、上記［条件１］を満たすマスク孔３２１Ｈであれば、機械的な強度が過剰に低下することを抑えつつ、高密度化を実現することが可能ともなる。
［条件２］を満たすマスク孔３２１Ｈであれば、仮想窪み量ＤＡに対する窪み量Ａの比率が、０よりも大きく、かつ、０．３以下である。そのため、仮想窪み量ＤＡに対する窪み量Ａの比率が、０である構成と比べて、すなわち、仮想直線Ｌｉを孔内周面３２１Ｓとするマスク孔３２１Ｈと比べて、孔内周面３２１Ｓに蒸着粒子が付着するとしても、窪み量Ａに相当する大きさを有した空間で、蒸着粒子の堆積物である残渣を貯めることが可能となる。
この際、小開口３２２Ｂよりも大開口３２２Ｆに近い残渣は、大開口側残渣であり、大開口３２２Ｆよりも小開口３２２Ｂに近い残渣は、小開口側残渣である。そして、大開口側残渣の成長は、小開口側残渣の成長よりも進みやすい。一方で、大開口側残渣と蒸着対象との距離は、小開口側残渣と蒸着対象との距離よりも大きい。それゆえに、大開口側残渣は、蒸着対象に形成される蒸着パターンに小開口側残渣よりも欠損を生じさせにくい。すなわち、大開口側残渣は、小開口側残渣よりも成長が早い一方で、小開口側残渣よりも蒸着パターンに欠損を生じさせにくい。小開口側残渣は、大開口側残渣よりも成長が遅い一方で、大開口側残渣よりも蒸着パターンに欠損を生じさせやすい。
この点、［条件２］を満たすマスク孔３２１Ｈであれば、裏面３２Ｂとの距離が（２／３）×Ｈである基準面Ｐｉにおいて、上述した窪み量Ａが定められる。すなわち、マスク孔３２１Ｈにおける厚さ方向において、基準面Ｐｉは、上述した残渣がたまりやすい部位に位置する。また、マスク孔３２１Ｈにおける厚さ方向において、基準面Ｐｉは、孔内周面３２１Ｓに蓄積した残渣で蒸着パターンに明確な欠損を生じやすい部位に位置する。そして、上記窪み量Ａは、こうした基準面Ｐｉにおいて定められる。それゆえに、窪み量Ａを有しないマスク孔において蒸着パターンに対して明確な欠陥を生じさせやすく、かつ、堆積しやすいような残渣を、[条件１]および［条件２］を満たす窪み量Ａを有したマスク孔３２１Ｈであれば、蒸着に与える影響を抑えた残渣として的確に貯めることが可能である。結果として、残渣による蒸着の不具合を解消するためのメンテナンス、すなわち、蒸着用メタルマスクに対するメンテナンスの頻度が高まることも抑えられる。
なお、裏面３２Ｂに沿う方向での仮想直線Ｌｉと孔内周面３２１Ｓとの距離は、基準面Ｐｉよりも裏面３２Ｂ側で最大値を有する。こうした孔内周面３２１Ｓの形状は、基準面Ｐｉで上記［条件１］および［条件２］が満たされることに伴い、高密度化が可能であることを維持しつつも、仮想直線Ｌｉと孔内周面３２１Ｓとの距離が最大となる領域で小開口側残渣をさらに貯めやすい。結果として、メンテナンスの頻度が高まることが、より確実に抑えられる。
なお、裏面３２Ｂに沿う方向での仮想直線Ｌｉと孔内周面３２１Ｓとの距離は、基準面Ｐｉよりも裏面３２Ｂ側で最大値を有する。こうした孔内周面３２１Ｓの形状は、基準面Ｐｉで上記［条件１］および［条件２］が満たされることに伴い、高密度化が可能であることを維持しつつも、仮想直線Ｌｉと孔内周面３２１Ｓとの距離が最大となる領域で小開口側残渣をさらに貯めやすい。結果として、メンテナンスの頻度が高まることが、より確実に抑えられる。
［蒸着用メタルマスク形成基材］
次に、図３を参照して、蒸着用メタルマスクを製造する方法に用いる蒸着用メタルマスク形成基材の一例を説明する。また、図４を参照して、蒸着用メタルマスクを製造する方法に用いる蒸着用メタルマスク形成基材の他の例を説明する。なお、図４が示す例は、図３が示す例とはレジストパターンの形状が異なる。詳しくは、図３は、電極面と平行な断面での面積が電極面に近い部位ほど小さい形状、すなわち、逆テーパー形状を有するレジストパターンを有する例を示す。図４は、電極面と平行な断面での面積が電極面に近い部位ほど大きい形状、すなわち、順テーパー形状を有するレジストパターンを有した例を示す。そして、図４を参照した説明では、図３に示す例との差異を主に説明し、重複する説明は割愛する。
次に、図３を参照して、蒸着用メタルマスクを製造する方法に用いる蒸着用メタルマスク形成基材の一例を説明する。また、図４を参照して、蒸着用メタルマスクを製造する方法に用いる蒸着用メタルマスク形成基材の他の例を説明する。なお、図４が示す例は、図３が示す例とはレジストパターンの形状が異なる。詳しくは、図３は、電極面と平行な断面での面積が電極面に近い部位ほど小さい形状、すなわち、逆テーパー形状を有するレジストパターンを有する例を示す。図４は、電極面と平行な断面での面積が電極面に近い部位ほど大きい形状、すなわち、順テーパー形状を有するレジストパターンを有した例を示す。そして、図４を参照した説明では、図３に示す例との差異を主に説明し、重複する説明は割愛する。
図３が示すように、蒸着用メタルマスク形成基材５０は、電極部材５１とレジストパターン５２とを備える。電極部材５１は、金属シート３２１を形成するための電解において陰極として機能する。電極部材５１は、例えばＳＵＳ３０４などのステンレス部材であってもよいし、ガラス基板や樹脂シート上に電極材料が積層された部材であってもよい。電極部材５１は、金属シート３２１を形成するための面として、平滑面である電極面５１Ｓを備える。
レジストパターン５２は、電極面５１Ｓにおいて島状に点在するパターンである。レジストパターン５２は、逆錐台状の突起である。レジストパターン５２は、電極面５１Ｓに位置する頂面５２Ｂと、頂面５２Ｂとは反対側の面である底面５２Ｆとを備える。レジストパターン５２は、金属シート３２１を形成する電解においてマスクとして機能する。また、レジストパターン５２は、外周面であるレジスト外周面５２Ｓを備える。レジストパターン５２は、金属シート３２１を形成する電解において、レジスト外周面５２Ｓに追従した面を備える電着物を、電極面５１Ｓに堆積させる。
レジストパターン５２は、電極面５１Ｓにおいて島状に点在するパターンである。レジストパターン５２は、逆錐台状の突起である。レジストパターン５２は、電極面５１Ｓに位置する頂面５２Ｂと、頂面５２Ｂとは反対側の面である底面５２Ｆとを備える。レジストパターン５２は、金属シート３２１を形成する電解においてマスクとして機能する。また、レジストパターン５２は、外周面であるレジスト外周面５２Ｓを備える。レジストパターン５２は、金属シート３２１を形成する電解において、レジスト外周面５２Ｓに追従した面を備える電着物を、電極面５１Ｓに堆積させる。
蒸着用メタルマスク形成基材５０では、電極面５１Ｓに沿う仮想面、すなわち、電極面５１Ｓと平行な平面のなかで、電極面５１Ｓとの距離がレジスト厚さＴである面が、仮表面Ｐｆである。また、電極面５１Ｓに沿う仮想面のなかで電極面５１Ｓとの距離が（２／３）×Ｔである面が、基準面Ｐｉである。
一方、レジストパターン５２では、レジスト外周面５２Ｓのなかで仮表面Ｐｆに位置する部分が、大周縁５２１Ｆである。また、レジスト外周面５２Ｓのなかで頂面５２Ｂの周縁が、小周縁５２１Ｂである。また、レジストパターン５２では、仮表面Ｐｆと直交する断面において、大周縁５２１Ｆと小周縁５２１Ｂとを結ぶ直線が、仮想直線Ｌｉである。また、仮表面Ｐｆと直交する断面において、電極面５１Ｓと仮想直線Ｌｉとのなす角度が、レジスト傾斜角度θｒである。なお、大周縁５２１Ｆと小周縁５２１Ｂとが円である場合、上述した断面は、大周縁５２１Ｆの中心と小周縁５２１Ｂの中心とを通る。また、大周縁５２１Ｆと小周縁５２１Ｂとが矩形である場合、上述した断面は、ここでも、大周縁５２１Ｆの中心と小周縁５２１Ｂの中心とを通る。
また、基準面Ｐｉにおいてレジスト外周面５２Ｓと仮想直線Ｌｉとの距離が、張り出し量Ｗである。そして、各レジストパターン５２は、下記［条件３］および［条件４］を満たす。
［条件３］９５°≦傾斜角度θｒ≦１３０°
［条件４］０＜［（３×ｔａｎ（１８０°−θｒ））×Ｗ］／Ｈ≦０．３
また、基準面Ｐｉにおいてレジスト外周面５２Ｓと仮想直線Ｌｉとの距離が、張り出し量Ｗである。そして、各レジストパターン５２は、下記［条件３］および［条件４］を満たす。
［条件３］９５°≦傾斜角度θｒ≦１３０°
［条件４］０＜［（３×ｔａｎ（１８０°−θｒ））×Ｗ］／Ｈ≦０．３
上記［条件３］および［条件４］を満たすレジストパターン５２は、小周縁５２１Ｂの形状に追従した形状を有する小開口３２２Ｂを備える孔内周面３２１Ｓを形成可能とする。また、大周縁５２１Ｆの形状に追従した形状を有する大開口３２２Ｆを備える孔内周面３２１Ｓを形成可能とする。また、レジスト外周面５２Ｓの形状に追従した孔内周面３２１Ｓを形成可能とする。すなわち、上記［条件３］および［条件４］を満たすレジストパターン５２は、上記［条件１］および［条件２］を満たすマスク孔３２１Ｈを形成可能とする。
レジストパターン５２は、光架橋によってパターン形成が可能となるネガ型レジストから構成される。このネガ型レジストは、表面（図３では底面５２Ｆ）での硬化が裏面（図３では頂面５２Ｂ）での硬化よりも早く、電極面５１Ｓの近傍ほど光の到達量が少ない材料であることが好ましい。こうしたネガ型レジストには、例えば、光の吸収率がレジストよりも高い顔料をレジストのなかに添加されたネガ型レジストを用いることができる。レジストパターン５２は、光を照射することによってアルカリ可溶性を発現するポジ型レジストから構成されてもよい。このポジ型レジストが採用される場合には、ポジ型レジストの表面に対する斜め方向から、フォトマスクの干渉による露光が行われ、ポジ型レジストの現像後にオーバーハングが形成される。
図４が示すように、他の例における蒸着用メタルマスク形成基材５０もまた、電極部材５１とレジストパターン６２とを備える。レジストパターン６２は、電極面５１Ｓにおいて島状に点在するパターンである。レジストパターン５２は、錐台状の突起である。レジストパターン５２は、電極面５１Ｓに位置する底面６２Ｂと、底面６２Ｂとは反対側の面である頂面６２Ｆとを備える。レジストパターン６２もまた、金属シート３２１を形成する電解において、マスクとして機能する。また、レジストパターン６２は、外周面であるレジスト外周面６２Ｓを備える。レジストパターン５２は、金属シート３２１を形成する電解において、レジスト外周面６２Ｓに追従した面を備える電着物を、電極面５１Ｓに堆積させる。
蒸着用メタルマスク形成基材５０では、電極面５１Ｓに沿う仮想面、すなわち、電極面５１Ｓと平行な平面のなかで、電極面５１Ｓとの距離がレジスト厚さＴである面が、仮裏面Ｐｂである。また、電極面５１Ｓに沿う仮想面のなかで電極面５１Ｓとの距離が（１／３）×Ｔである面が、基準面Ｐｉである。
一方、レジストパターン６２では、レジスト外周面６２Ｓのなかで仮裏面Ｐｂに位置する部分が、小周縁６２１Ｂである。また、レジスト外周面６２Ｓのなかで底面６２Ｂの周縁が、大周縁６２１Ｆである。また、レジストパターン６２では、仮裏面Ｐｂと直交する断面において、大周縁６２１Ｆと小周縁６２１Ｂとを結ぶ直線が、仮想直線Ｌｉである。また、仮裏面Ｐｂと直交する断面において、電極面５１Ｓと仮想直線Ｌｉとのなす角度が、レジスト傾斜角度θｒである。
なお、大周縁６２１Ｆと小周縁６２１Ｂとが円である場合、上述した断面は、大周縁６２１Ｆの中心と小周縁６２１Ｂの中心とを通る。また、大周縁６２１Ｆと小周縁６２１Ｂとが矩形である場合、上述した断面は、ここでも、大周縁６２１Ｆの中心と小周縁６２１Ｂの中心とを通る。
また、基準面Ｐｉにおいてレジスト外周面６２Ｓと仮想直線Ｌｉとの距離が、張り出し量Ｗである。そして、各レジストパターン６２は、下記［条件５］および［条件６］を満たす。
［条件５］５０°≦傾斜角度θｒ≦８５°
［条件６］０＜［（３×ｔａｎθｒ）×Ｗ］／Ｈ≦０．３
なお、大周縁６２１Ｆと小周縁６２１Ｂとが円である場合、上述した断面は、大周縁６２１Ｆの中心と小周縁６２１Ｂの中心とを通る。また、大周縁６２１Ｆと小周縁６２１Ｂとが矩形である場合、上述した断面は、ここでも、大周縁６２１Ｆの中心と小周縁６２１Ｂの中心とを通る。
また、基準面Ｐｉにおいてレジスト外周面６２Ｓと仮想直線Ｌｉとの距離が、張り出し量Ｗである。そして、各レジストパターン６２は、下記［条件５］および［条件６］を満たす。
［条件５］５０°≦傾斜角度θｒ≦８５°
［条件６］０＜［（３×ｔａｎθｒ）×Ｗ］／Ｈ≦０．３
上記［条件５］および［条件６］を満たすレジストパターン６２は、小周縁６２１Ｂの形状に追従した形状を有する小開口３２２Ｂを備える孔内周面３２１Ｓを形成可能とする。また、大周縁６２１Ｆの形状に追従した形状を有する大開口３２２Ｆを備える孔内周面３２１Ｓを形成可能とする。また、レジスト外周面６２Ｓの形状に追従した孔内周面３２１Ｓを形成可能とする。すなわち、上記［条件５］および［条件６］を満たすレジストパターン６２は、上記［条件１］および［条件２］を満たすマスク孔３２１Ｈを形成可能とする。
［蒸着用メタルマスクの製造方法］
次に、図５を参照して、蒸着用メタルマスクの製造方法を説明する。なお、図３において説明された蒸着用メタルマスク形成部材を用いる製造方法と、図４において説明された蒸着用メタルマスク形成部材を用いる製造方法とは、マスク部材３２の表裏が反転することが相互に異なる。そのため、相互に共通する点を割愛すると共に、マスク部材３２の表裏の反転に伴う差異を詳細に説明し、以下では、図３において説明された蒸着用メタルマスク形成部材を用いる製造方法を主に説明する。
次に、図５を参照して、蒸着用メタルマスクの製造方法を説明する。なお、図３において説明された蒸着用メタルマスク形成部材を用いる製造方法と、図４において説明された蒸着用メタルマスク形成部材を用いる製造方法とは、マスク部材３２の表裏が反転することが相互に異なる。そのため、相互に共通する点を割愛すると共に、マスク部材３２の表裏の反転に伴う差異を詳細に説明し、以下では、図３において説明された蒸着用メタルマスク形成部材を用いる製造方法を主に説明する。
図５（ａ）が示すように、蒸着用メタルマスクの製造方法では、電極部材５１の電極面５１Ｓに、レジストパターン５２を形成するためのレジスト層５２Ｔが積層される。次いで、図５（ｂ）が示すように、レジスト層５２Ｔに対する露光および現像が行われて、レジストパターン５２，６２が形成される。この際、例えば、上記［条件３］および［条件４］を満たすように、レジスト材料と露光条件とが選択され、それによって、図３において説明された逆錐台状を有するレジストパターン５２が形成される。なお、図４において説明された蒸着用メタルマスク形成部材を用いる製造方法では、上記［条件５］および［条件６］を満たすように、レジスト材料と露光条件とが選択され、それによって、図４において説明された錐台状を有するレジストパターン６２が形成される。
次に、図５（ｃ）が示すように、蒸着用メタルマスク形成部材が電解浴に浸漬され、電極面５１Ｓに電着物を形成するための電解が行われる。電解に用いられる電解浴は、例えば、鉄イオン供給剤、ニッケルイオン供給剤、および、ｐＨ緩衝剤を含む。また、電解に用いられる電解浴は、応力緩和剤、Ｆｅ３＋イオンマスク剤、リンゴ酸やクエン酸などの錯化剤などを含んでもよく、電解に適したｐＨに調整された弱酸性の溶液である。鉄イオン供給剤は、例えば、硫酸第一鉄・７水和物、塩化第一鉄、スルファミン酸鉄などである。ニッケルイオン供給剤は、例えば、硫酸ニッケル（II）、塩化ニッケル（II）、スルファミン酸ニッケル、臭化ニッケルである。ｐＨ緩衝剤は、例えば、ホウ酸、マロン酸である。マロン酸は、Ｆｅ３＋イオンマスク剤としても機能する。応力緩和剤は、例えばサッカリンナトリウムである。電解に用いられる電解浴は、例えば、上述した添加剤を含む水溶液であり、５％硫酸、あるいは、炭酸ニッケルなどのｐＨ調整剤によって、例えば、ｐＨが２以上３以下となるように調整される。
電解に用いられる電解条件は、金属シート３２１におけるニッケルの組成比などが、電解浴の温度、電流密度、および、電解時間によって調整された条件である。上述した電解浴を用いた電解条件における陽極は、例えば、純鉄とニッケルである。電解浴の温度は、例えば、４０℃以上６０℃以下である。電流密度は、例えば、１Ａ／ｄｍ２以上４Ａ／ｄｍ２以下である。
上述した電解が行われることによって、レジストパターン５２，６２のレジスト外周面５２Ｓ，６２Ｓに追従する面を有した電着物を電極面５１Ｓから堆積させることが可能となる。すなわち、電極面５１Ｓのうえに、上述した条件［条件１］および［条件２］を満たすマスク孔３２１Ｈを有したマスク部材３２を形成することが可能となる。
なお、例えば、圧延用の母材から金属シート３２１が形成されるとき、通常、圧延用の母材を形成するための材料中に混入した酸素を除くために、例えば、粒状のアルミニウムやマグネシウムなどの脱酸剤が、母材を形成するための材料に混ぜられる。結果として、アルミニウムやマグネシウムは、酸化アルミニウムや酸化マグネシウムなどの金属酸化物として母材に含まれる。こうした金属酸化物の大部分は、母材が圧延される前に、母材から取り除かれる一方で、金属酸化物の一部分は、圧延の対象となる母材に残る。この点、電解を用いる製造方法によれば、上記金属酸化物が金属シート３２１に混ざることが抑えられる。
次に、図５（ｄ）が示すように、電極面５１Ｓからレジストパターン５２，６２が除去される。レジストパターン５２の除去には、例えばリフトオフ法が用いられ、レジストパターン６２の除去には、例えば化学的な溶解が用いられる。なお、レジストパターン５２，６２がポジ型レジストである場合、レジスト層５２Ｔを熱硬化前に露光することによって、レジストパターン５２，６２の現像液に対する可溶性は得られる。また、レジストパターン５２，６２がネガ型レジストである場合、例えばＮ−メチルピロリジノン系の溶液によってレジストパターン５２，６２を膨潤させて電極面５１Ｓから剥離させることも可能である。
次に、図５（ｅ）が示すように、電極面５１Ｓから金属シート３２１が離されることによって、マスク部材３２が製造される。なお、電極面５１Ｓから離されたマスク部材３２は、その後にアニール処理が施されてもよい。そして、複数のマスク部材３２における表面３２Ｆがサブフレーム３１に固定されることによって、上述した蒸着用メタルマスクが製造される。
次に、蒸着用メタルマスク、蒸着用メタルマスクの製造方法、および、蒸着用メタルマスク形成基材の実施例、および、参考例について表１を参照して以下に説明する。
［実施例１］
［レジスト層組成物の作製］
７０重量部のペンタエリスリトールトリアクリレート、１２３重量部のカルド樹脂（Ｖ２５９ＭＥ：新日鉄住金化学社製）、および、１４重量部の光重合開始剤（ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７：ＢＡＳＦ Ｊａｐａｎ社製）（ＩＲＧＡＣＵＲＥは登録商標）を、レジスト層組成物の固形分が５０重量％になるように、シクロヘキサノンで希釈し、レジスト層組成物を調製した。
［実施例１］
［レジスト層組成物の作製］
７０重量部のペンタエリスリトールトリアクリレート、１２３重量部のカルド樹脂（Ｖ２５９ＭＥ：新日鉄住金化学社製）、および、１４重量部の光重合開始剤（ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７：ＢＡＳＦ Ｊａｐａｎ社製）（ＩＲＧＡＣＵＲＥは登録商標）を、レジスト層組成物の固形分が５０重量％になるように、シクロヘキサノンで希釈し、レジスト層組成物を調製した。
［蒸着用メタルマスクの製造］
電極部材５１の電極面５１Ｓに、乾燥後の膜厚が３０μｍになるよう、ネガ型のレジスト層組成物を塗布した。その後、レジスト層組成物をホットプレートで９０℃／３分間乾燥し、高圧水銀灯（光の強度：３６５ｎｍ輝線の照度が４０ｍＷ／ｃｍ２）を用い、フォトマスクを介して露光量２００ｍＪ／ｃｍ２を照射した。次いで、アルカリ現像液（ＣＤ１２６：ＡＤＥＫＡ社製）を用い、スピン現像で６０秒間現像を行うことによって、レジストパターンを得た。レジストパターンの寸法は、平面視において６０μｍ×６０μｍであった。また、レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が２２．２μｍであり、底面５２Ｆの幅が６２．２μｍであり、逆錐台状であることが確認された。
電極部材５１の電極面５１Ｓに、乾燥後の膜厚が３０μｍになるよう、ネガ型のレジスト層組成物を塗布した。その後、レジスト層組成物をホットプレートで９０℃／３分間乾燥し、高圧水銀灯（光の強度：３６５ｎｍ輝線の照度が４０ｍＷ／ｃｍ２）を用い、フォトマスクを介して露光量２００ｍＪ／ｃｍ２を照射した。次いで、アルカリ現像液（ＣＤ１２６：ＡＤＥＫＡ社製）を用い、スピン現像で６０秒間現像を行うことによって、レジストパターンを得た。レジストパターンの寸法は、平面視において６０μｍ×６０μｍであった。また、レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が２２．２μｍであり、底面５２Ｆの幅が６２．２μｍであり、逆錐台状であることが確認された。
次いで、電極部材５１を電極とする電解を行い、電極面５１Ｓに３０μｍの厚さを有する電着物を堆積させた。なお、電着物の膜厚が１０μｍ以下である水準では、電着物にピンホールが多く認められた。次いで、レジストパターンをＮ−メチルピロリジノン系の剥離液を用いて除去した。そして、電極面５１Ｓから電着物を離すことによってマスク部材３２を得た。マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは５５°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．２６であった。
［実施例２］
実施例１における現像時間を４５秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、実施例２のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂ幅が３５．９μｍであり、底面５２Ｆの幅が６２．７μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは７３．６°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．１６であった。
実施例１における現像時間を４５秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、実施例２のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂ幅が３５．９μｍであり、底面５２Ｆの幅が６２．７μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは７３．６°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．１６であった。
［実施例３］
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を４５秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、実施例３のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が２０．５μｍであり、底面５２Ｆの幅が６１．８μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは６７．９°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．２９であった。
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を４５秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、実施例３のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が２０．５μｍであり、底面５２Ｆの幅が６１．８μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは６７．９°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．２９であった。
［実施例４］
実施例１における露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を３０秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、実施例２のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面の幅が５４．２μｍであり、底面の幅が６２．５μｍであり、逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは８２．４°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．０８であった。
実施例１における露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を３０秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、実施例２のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面の幅が５４．２μｍであり、底面の幅が６２．５μｍであり、逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは８２．４°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．０８であった。
［参考例１］
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を３０秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅と底面５２Ｆの幅とは共に６２．９μｍであり、ほぼ直方体形状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは９０．０°であった。
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を３０秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅と底面５２Ｆの幅とは共に６２．９μｍであり、ほぼ直方体形状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは９０．０°であった。
［参考例２］
実施例１における現像時間を３０秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例２のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が６０．４μｍであり、底面５２Ｆの幅が６３．６μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは８９．６°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．００であった。
実施例１における現像時間を３０秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例２のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が６０．４μｍであり、底面５２Ｆの幅が６３．６μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは８９．６°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．００であった。
［参考例３］
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例３のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が１７．８μｍであり、底面５２Ｆの幅が５９．８μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは４６．３°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．３２であった。
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例３のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が１７．８μｍであり、底面５２Ｆの幅が５９．８μｍであり、レジストパターンが逆錐台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは４６．３°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．３２であった。
［参考例４］
実施例１における露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例４のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が１２．７μｍであり、底面５２Ｆの幅が５８．４μｍであり、レジストパターンが逆錘台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは３６．７°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．３８であった。
実施例１における露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例４のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が１２．７μｍであり、底面５２Ｆの幅が５８．４μｍであり、レジストパターンが逆錘台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは３６．７°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．３８であった。
［参考例５］
実施例１における露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を４５秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例５のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が１８．４μｍであり、底面５２Ｆの幅が６０．３μｍであり、レジストパターンが逆錘台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは５３．８°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．３５であった。
実施例１における露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を４５秒に変更し、それ以外を実施例１と同じくして、参考例５のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅が１８．４μｍであり、底面５２Ｆの幅が６０．３μｍであり、レジストパターンが逆錘台状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは５３．８°であり、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈは０．３５であった。
［参考例６］
［レジスト層組成物の作製］
７０重量部のペンタエリスリトールトリアクリレート、３５０重量部のアクリル樹脂（ＴＬＺ３０００：大阪有機化学工業社製）、および、１４重量部の光重合開始剤（ＩＲＧＡＣＵＲＥ３６９／ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０１＝９／１：ＢＡＳＦ Ｊａｐａｎ社製）を、レジスト層組成物中の固形分が５０重量％になるように、シクロヘキサノンで希釈し、参考例６のレジスト層組成物を調製した。
［レジスト層組成物の作製］
７０重量部のペンタエリスリトールトリアクリレート、３５０重量部のアクリル樹脂（ＴＬＺ３０００：大阪有機化学工業社製）、および、１４重量部の光重合開始剤（ＩＲＧＡＣＵＲＥ３６９／ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０１＝９／１：ＢＡＳＦ Ｊａｐａｎ社製）を、レジスト層組成物中の固形分が５０重量％になるように、シクロヘキサノンで希釈し、参考例６のレジスト層組成物を調製した。
［蒸着用メタルマスクの製造］
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を３０秒に変更し、参考例６のレジスト層組成物を用い、これら以外を実施例１と同じくして、参考例６のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅、および、底面５２Ｆ幅が共に６５μｍであり、ほぼ直方体形状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは９０．０°であった。
実施例１における露光量を１５０ｍＪ／ｃｍ２に変更し、また、現像時間を３０秒に変更し、参考例６のレジスト層組成物を用い、これら以外を実施例１と同じくして、参考例６のマスク部材を得た。レジストパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察した結果、頂面５２Ｂの幅、および、底面５２Ｆ幅が共に６５μｍであり、ほぼ直方体形状であることが確認された。また、マスク部材３２の断面形状を観察した結果、傾斜角度θは９０．０°であった。
［蒸着用メタルマスクの洗浄頻度評価］
各実施例、および、各参考例の蒸着用メタルマスクを用い、有機ＥＬ材料の蒸着を実施し、各々で得られる蒸着パターンを観察し、蒸着パターンに欠けが発生した時点で蒸着用メタルマスクの洗浄を行うという処理を繰り返した。この際、蒸着用メタルマスクの洗浄が行われる頻度は、実施例１〜４において、傾斜角度θが９０．０°である参考例１，６よりも十分に低い値が得られた。他方、参考例２〜５においては、参考例１，６よりも高い値が認められた。
各実施例、および、各参考例の蒸着用メタルマスクを用い、有機ＥＬ材料の蒸着を実施し、各々で得られる蒸着パターンを観察し、蒸着パターンに欠けが発生した時点で蒸着用メタルマスクの洗浄を行うという処理を繰り返した。この際、蒸着用メタルマスクの洗浄が行われる頻度は、実施例１〜４において、傾斜角度θが９０．０°である参考例１，６よりも十分に低い値が得られた。他方、参考例２〜５においては、参考例１，６よりも高い値が認められた。
結果として、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈの値が０．３以下、すなわち、仮想窪み量ＤＡに対する窪み量Ａの比率が０．３以下であれば、傾斜角度θが９０．０°である構造よりも、洗浄頻度を抑えられることが認められた。
特に、孔内周面３２１Ｓに成長した残渣は、傾斜角度θが９０．０°に近いほど、大開口３２２Ｆから見て小開口３２２Ｂを覆いやすく、蒸着パターンに欠けを生じさせやすい。一方、［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈの値が０．３を超える水準は、傾斜角度θが９０．０°未満であるにもかかわらず、傾斜角度θが９０．０°である参考例１，６と同等の洗浄頻度、もしくは、参考例１，６よりも高い洗浄頻度を示す。これは、蒸着パターンに欠けを生じさせる残渣の堆積する速度が、傾斜角度θの低下によって増すためであり、単に傾斜角度θの範囲の設定のみでは、洗浄頻度の向上が得られがたいことを示すものでもある。
すなわち、上述した各条件は、大開口３２２Ｆから見て小開口３２２Ｂを覆う残渣の堆積量、および、堆積する速度が、大開口側残渣と小開口側残渣とで異なる、という観点からはじめて導き出されるものである。そして、上述した各条件は、上述した各実施例、および、各参考例に基づき、マスク孔３２１Ｈの厚さ方向なかで、窪み量Ａがなければ、残渣がたまりやすいこと、および、蒸着パターンに対して明確な欠損を生じやすいことを満たす範囲に、基準面Ｐｉを定め、その基準面Ｐｉでの窪み量Ａを定めることによって得られるものである。
以上、上記実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）傾斜角度θが５０°以上８５°以下であるため、レジストマスクの開口からほぼ全方向に加工が進む等方的なエッチングのように、等方的な加工では得られない大きな傾斜角度θが得られる。そのため、等方的な加工によって得られる従来の構成と比べて、マスク孔３２１Ｈの高密度化が可能となる。
（１）傾斜角度θが５０°以上８５°以下であるため、レジストマスクの開口からほぼ全方向に加工が進む等方的なエッチングのように、等方的な加工では得られない大きな傾斜角度θが得られる。そのため、等方的な加工によって得られる従来の構成と比べて、マスク孔３２１Ｈの高密度化が可能となる。
（２）仮想窪み量ＤＡに対する窪み量Ａの比率が０よりも大きく、かつ、０．３以下であるため、窪み量Ａに相当する大きさを有した空間で、蒸着粒子の残渣を堆積させることが可能となる。
（３）孔内周面３２１Ｓを通る断面において、孔内周面３２１Ｓが表面３２Ｆから裏面３２Ｂに向けて緩やかに曲がる弧状を描く連続面である場合には、レジストパターン５２，６２から堆積物を離すことが容易であり、電鋳法によるマスクの製造に適している。なお、上記［条件１］および［条件２］を満たす構造であれば、孔内周面３２１Ｓは、例えば、表面３２Ｆと平行な方向に段差を有した面であってもよい。
（４）蒸着用メタルマスクの有する厚さＨが１０μｍ以上４０μｍ以下である場合には、大開口３２２Ｆの大きさと小開口３２２Ｂの大きさとの差を小さくすることが可能であって、マスク孔の高密度化を可能とする効果を、より顕著なものとすることが可能ともなる。
（５）蒸着用メタルマスクを製造する方法に電鋳が用いられるため、レーザー照射法やウェットエッチング法では得られない、上記（１）（２）のような上記各条件を満たす構造を、マスク孔３２１Ｈに形成することが可能ともなる。
θ…傾斜角度、θｒ…レジスト傾斜角度、Ａ…窪み量、ＤＡ…仮想窪み量、Ｈ…マスク厚さ、Ｌｉ…仮想直線、Ｐｉ…基準面、Ｔ…レジスト厚さ、Ｗ…張り出し量、１０…マスク装置、２０…メインフレーム、２０Ｈ…メインフレーム孔、３０…蒸着用メタルマスク、３０Ｈ…サブフレーム孔、３１…サブフレーム、３２…マスク部材、３２Ｆ…表面、３２Ｂ…裏面、３２１Ｈ…マスク孔、３２１Ｓ…孔内周面、３２２Ｆ…大開口、３２２Ｂ…小開口、５０…蒸着用メタルマスク形成基材、５１…電極部材、５１Ｓ…電極面、５２，６２…レジストパターン、５２Ｆ，６２Ｂ…底面、５２Ｂ，６２Ｆ…頂面、２Ｓ，６２Ｓ…レジスト外周面、５２１Ｆ，６２１Ｆ…大周縁、５２１Ｂ，６２１Ｂ…小周縁、Ｐｆ…仮表面、Ｐｂ…仮裏面。
Claims (8)
- 蒸着装置が備える蒸着源と対向する大開口を有した表面と、
前記表面とは反対側の面であって小開口を有した裏面と、
前記大開口と前記小開口とに通じる錘台状の孔がマスク孔であり、前記表面と前記裏面とに接続されて前記マスク孔を蒸着用メタルマスクに区画する孔内周面と、
を備えた電鋳製の蒸着用メタルマスクであって、
前記表面と直交し、かつ、前記大開口と前記小開口とを通る断面において、前記大開口の縁と前記小開口の縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記裏面との形成する傾斜角度θが５０°以上８５°以下であり、
前記表面と前記裏面との距離が蒸着用メタルマスクの厚さＨであり、
前記裏面と平行であるとともに前記裏面との距離が（２／３）×Ｈである仮想面が基準面であり、
前記基準面において、前記孔内周面と前記仮想直線との距離が窪み量Ａであり、
０＜［（３×ｔａｎθ）×Ａ］／Ｈ≦０．３を満たす
蒸着用メタルマスク。 - 前記表面と直交し、かつ、前記大開口と前記小開口とを通る断面において前記孔内周面は弧状を有する
請求項１に記載の蒸着用メタルマスク。 - 前記蒸着用メタルマスクの構成材料は、鉄とニッケルとの合金を主成分として含み、
前記合金におけるニッケルの含有量は、３０質量％以上４５質量％以下である
請求項１または２に記載の蒸着用メタルマスク。 - 前記厚さＨは、１μｍ以上４０μｍ以下である
請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸着用メタルマスク。 - 電極面に頂面を有した逆錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電極面に前記レジストパターンを形成することと、
電着物を前記電極面から堆積させると共に、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成することと、
前記電極面から前記電着物を離し、前記電極面から離れた前記電着物として蒸着用メタルマスクを形成することとを含み、
前記レジストパターンを形成することでは、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮表面であり、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（２／３）×Ｔである面が、基準面であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮表面に位置する部分が、大周縁であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記頂面に相当する部分が、小周縁であり、
前記仮表面と直交し、かつ、前記大周縁と前記小周縁とを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、９５°以上１３０°以下であり、
前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、
０＜［（３×ｔａｎ（１８０°−θｒ））×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たすように、前記レジストパターンを形成する
蒸着用メタルマスクの製造方法。 - 電極面に底面を有した錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電極面に前記レジストパターンを形成することと、
電着物を前記電極面から堆積させると共に、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成することと、
前記電極面から前記電着物を離し、前記電極面から離れた前記電着物として蒸着用メタルマスクを形成することとを含み、
前記レジストパターンを形成することでは、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮裏面であり、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（１／３）×Ｔである面が、基準面であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮裏面に位置する部分が、大周縁であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記底面に相当する部分が、小周縁であり、
前記仮裏面と直交し、かつ、前記大周縁と前記小周縁とを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、５０°以上８５°以下であり、
前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、
０＜［（３×ｔａｎθｒ）×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たすように、前記レジストパターンを形成する
蒸着用メタルマスクの製造方法。 - 蒸着用メタルマスクを電着物として堆積させるための電鋳用の電極面と、
前記電極面に頂面を有した逆錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成するための前記レジストパターンと、
を備え、
前記レジストパターンは、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮表面であり、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（２／３）×Ｔである面が、基準面であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮表面に位置する部分が、大周縁であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記頂面に相当する部分が、小周縁であり、
前記仮表面と直交し、かつ、前記大周縁と前記小周縁とを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、９５°以上１３０°以下であり、
前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、
０＜［（３×ｔａｎ（１８０°−θｒ））×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たす
蒸着用メタルマスク形成基材。 - 蒸着用メタルマスクを電着物として堆積させるための電鋳用の電極面と、
前記電極面に底面を有した錐台状の突起がレジストパターンであり、前記電着物において前記レジストパターンの外周面に追従する面がマスク孔の孔内周面であり、前記マスク孔が前記レジストパターンで埋められた状態で前記電着物を形成するための前記レジストパターンと、
を備え、
前記レジストパターンは、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が前記電着物の厚さＴである面が、仮裏面であり、
前記電極面と平行であるとともに前記電極面との距離が（１／３）×Ｔである面が、基準面であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記仮裏面に位置する部分が、小周縁であり、
前記レジストパターンの外周面のなかで前記底面に相当する部分が、大周縁であり、
前記仮裏面と直交し、かつ、前記レジストパターンを通る断面において、前記大周縁と前記小周縁とを結ぶ直線が仮想直線であり、前記仮想直線と、前記電極面とのなす傾斜角度θｒが、５０°以上８５°以下であり、
前記基準面において前記外周面と前記仮想直線との距離が、張り出し量Ｗであり、
０＜［（３×ｔａｎθｒ）×Ｗ］／Ｔ≦０．３を満たす
蒸着用メタルマスク形成基材。
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