WO2019092829A1 - マスクの製造方法 - Google Patents

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WO2019092829A1 PCT/JP2017/040429 JP2017040429W WO2019092829A1 WO 2019092829 A1 WO2019092829 A1 WO 2019092829A1 JP 2017040429 W JP2017040429 W JP 2017040429W WO 2019092829 A1 WO2019092829 A1 WO 2019092829A1
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真博 犬塚
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シャープ株式会社
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • C25D1/10Moulds; Masks; Masterforms
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/10Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a mask used when depositing particles on a display device being manufactured.
  • Patent Document 1 does not mention the type of plating method. Further, Patent Documents 2 and 3 do not mention an iron-nickel alloy plating method using an insoluble metal as an anode.
  • Patent Document 3 relates to an iron-zinc alloy plating method using an insoluble metal as an anode, and mentions the oxidation inhibition of trivalent iron ion Fe 3 + .
  • iron hydroxide Fe (OH) 3 that is, the formation of a precipitate in the solution is suppressed by forming a complex between the added organic acid and the trivalent iron ion Fe 3 + , the divalent iron ion The trivalent iron ion Fe 3+ oxidized from Fe 2+ remains in the solution.
  • the basic problem has not been solved in that the divalent iron ion Fe 2+ contributing to the precipitation reaction is wastefully oxidized to the trivalent iron ion Fe 3 +, and the oxidation suppression of Patent Document 3 is performed on the anode. It is not applicable to the plating method of iron-nickel alloy using insoluble metal.
  • a method of manufacturing a mask according to an aspect of the present invention is a method of manufacturing a mask used when depositing particles on a display device under manufacture, and a plurality of mask substrates are formed on a mask substrate. It is a method of circulating a plating solution between the plating tank and the oxidation-reduction tank with which nickel metal was filled in the film-forming process including the film-forming process of forming the iron-nickel alloy layer which has an opening part.
  • FIG. 1 schematically shows a display device. It is a figure for demonstrating a vapor deposition process. It is a top view of the vapor deposition mask containing a mask sheet. It is a figure for demonstrating an example of the processing method of the iron nickel alloy plating solution in the manufacturing method of the mask sheet which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating discharge
  • a thin film transistor (TFT) Tr is configured to include the semiconductor film 15, the inorganic insulating film 16 (gate insulating film), and the gate electrode GE.
  • the semiconductor film 15 is made of, for example, low temperature polysilicon (LTPS) or an oxide semiconductor.
  • LTPS low temperature polysilicon
  • FIG. 2 shows the case where the thin film transistor Tr having the semiconductor film 15 as a channel has a top gate structure.
  • the thin film transistor Tr may have a bottom gate structure (for example, in the case where the channel of the thin film transistor Tr is an oxide semiconductor).
  • the inorganic insulating films 16, 18 and 20 can be formed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof formed by CVD.
  • the planarizing film (interlayer insulating film) 21 can be made of, for example, a coatable photosensitive organic material such as polyimide or acrylic.
  • the anode 22 is formed, for example, by laminating an alloy containing ITO (Indium Tin Oxide) and Ag.
  • the anode 22 has light reflectivity.
  • the cathode 25 can be made of a translucent conductive material such as ITO or IZO (Indium Zincum Oxide).
  • the driving current between the anode 22 and the cathode 25 recombines holes and electrons in the EL layer 24.
  • Light is emitted by transition of excitons generated by recombination to the ground state.
  • the display device 2 since the cathode 25 is translucent and the anode 22 is light reflective, light emitted from the EL layer 24 is directed upward.
  • the display device 2 may be configured as a top emission type device.
  • the lower surface of the mask sheet 300 is the surface facing the deposition source 70
  • the upper surface of the mask sheet 300 is the surface facing the TFT substrate 43.
  • FIG. 5 is a plan view of the vapor deposition mask 220 including the mask sheet 300.
  • the deposition mask 220 includes (i) a frame (frame) 212, (ii) a plurality of support sheets 213 stretched in the longitudinal direction of the frame 212 (the width direction of the mask sheet 300), and (iii) the lateral direction of the frame 212.
  • a plurality of cover sheets 211b which can be hung in the longitudinal direction of the mask sheet 300, and (iv) a plurality of mask sheets 300 are provided.
  • FIG. 5 Only one mask sheet 300 is illustrated in FIG. 5 for the convenience of description. However, in practice, the mask sheets 300 are provided as many as the number of rows of panels to be arranged. YA in FIG. 5 indicates the effective part of the mask sheet 300. A plurality of openings 304 are formed in the effective portion YA of the mask sheet 300.
  • the mask sheet 300 includes two grippable side end portions G1 and G2 and a middle portion M.
  • the mask sheet 300 is aligned with the frame 212. Specifically, the mask sheet 300 is aligned such that the position of the opening 304 in the effective portion YA coincides with the pixel area (light emitting area) of the TFT substrate 43. Each of the effective portions YA corresponds to the display area DA of one display device 2 (for example, an OLED panel).
  • the particles Z emitted from the deposition source 70 are deposited on the display area DA through the opening 304.
  • the edge of the mask sheet 300 overlaps the non-display area NA.
  • the particles Z are blocked by the edge and do not reach the non-display area NA.
  • Embodiment 1 A method of manufacturing the mask sheet 300 according to the present embodiment, which is used to deposit the particles Z on the display device 2 being manufactured, will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
  • a substrate to be plated is a cathode electrode (cathode), and current flows from the anode electrode (anode) to the cathode electrode to form a metal layer on the substrate (film formation of metal film Method).
  • FIG. 6 is a view for explaining an example of the method of treating the iron-nickel alloy plating solution in the method of manufacturing the mask sheet 300 according to the first embodiment.
  • the substrate to be plated is immersed as the first electrode 101 in the solution 200 in the first container 100, and a metal plate of an insoluble metal such as stainless steel or iron, Alternatively, a metal plate of a soluble metal such as nickel is dipped as the second electrode 102.
  • the first electrode 101 and the second electrode 102 are connected to a rectifier 103 whose current value to be applied can be changed.
  • the current density (current value per unit area) of the current applied by the rectifier 103 is also referred to as an average current density.
  • the solution 200 in the first container 100 an iron - nickel alloy plating solution (plating solution containing nickel (plating solution was contained iron nickel plating solution)) is used, divalent iron ions Fe 2+ and secondary Containing the valent nickel ion Ni 2+ .
  • the solution 200 is consumed. Specifically, the deposition of the iron-nickel alloy layer reduces the divalent iron ion Fe 2+ and the divalent nickel ion Ni 2+ in solution 200. In addition, the dissolved oxygen O 2 in the solution 200 and air oxidation from the atmosphere cause oxidation of the divalent iron ion Fe 2+ in the solution 200 to the trivalent iron ion Fe 3 +. While the ferric iron ion Fe 2+ further decreases, the trivalent iron ion Fe 3+ increases. This trivalent iron ion Fe 3+ combines with hydroxide ion OH ⁇ in solution 200 to precipitate iron hydroxide Fe (OH) 3 when left as it is, as shown in the chemical formula (4). .
  • the metal ion concentration g / L of each of the divalent iron ion Fe 2+ and the divalent nickel ion Ni 2+ and the trivalent iron ion Fe 3+ (hereinafter abbreviated as "metal concentration") It is evaluated based on the measurement result measured by the measuring instrument 120.
  • the measurement methods used in the measuring instrument 120 include, for example, titration and laser spectroscopy.
  • FIG. 6 is also a view for explaining the treatment method of the iron-nickel alloy plating solution.
  • the first container 100 functioning as a plating tank is in fluid communication with the second container 110 functioning as a tower type redox tank, and the plating solution 200 It can circulate between 2 containers.
  • the solution 200 flows from the first container 100 through the first conduit 112 into the second container 110, and from the second container 110 through the second conduit 113 into the first container 100. It is possible to circulate between the first and second containers 100 and 110 to return.
  • a pump 114 or the like may be installed in the first conduit 112 or the like.
  • nickel pellets are filled as the nickel metal 111 in the second container 110, and the nickel metal 111 is immersed in the solution 200 in the second container 110.
  • a reaction in which nickel Ni as shown in the above chemical formula (7) is oxidized and trivalent iron ion Fe 3+ is reduced Occur.
  • concentration of the trivalent iron ion Fe 3+ increases during plating film formation, circulation between the first container 100 and the second container 110 is started.
  • the trivalent iron ion Fe 3+ in the solution 200 is reduced to the divalent iron ion Fe 2+ by the above-mentioned oxidation-reduction reaction, and the nickel metal 111 is A redox reaction occurs which oxidizes to the nickel ion Ni 2+ .
  • the plating solution 200 After passing, the plating solution 200 returns to the first container 100. That is, the trivalent iron ion Fe 3+ which does not contribute to the precipitation reaction returns to the divalent iron ion Fe 2+ which is the precipitation source, so that the film formation can be continued without waste.
  • the circulation speed at which the solution 200 circulates in the first container and the second container is changed so as to be contained in.
  • a flow control valve 115 or the like may be installed in the first pipe line 112 and / or the second pipe line 113, for example, changing the lift of the power source such as the pump 114 May be Such measurements and modifications may be performed automatically by a control mechanism not shown or manually at the discretion of the implementer.
  • the metal concentration of the divalent nickel ion Ni 2+ may increase excessively and deviate from the target alloy ratio. For this reason, it is preferable to circulate only when the metal concentration of the trivalent iron ion Fe 3+ increases above the upper limit value. While the circulation is stopped, it is preferable that the nickel metal 111 is not immersed in the plating solution 200 so that the oxidation-reduction reaction represented by the chemical formula (7) does not occur. In addition, it is preferable that the nickel metal 111 be immersed in the plating solution 200 so that the oxidation-reduction reaction represented by the chemical formula (7) occurs when the circulation is restarted.
  • FIG. (A) to (g) of FIG. 8 are views showing an example of a method of manufacturing the mask sheet 300 according to the present embodiment.
  • a resist layer 303 for patterning the plurality of openings 304 in a later step is formed on the metal layer 302.
  • the resist layer 303 is formed, for example, by applying a photosensitive organic material (photoresist) on the metal layer 302.
  • a metal plate of an insoluble metal such as stainless steel or iron, or a metal plate of a soluble metal such as nickel is immersed in the solution 200 as an anode electrode (here, the second electrode 102). Then, by applying a direct current, the metal layer 302a is formed on the mask substrate 301 which is a cathode electrode (specifically, on the metal layer 302 in the space 303s).
  • the metal layer 302 a is made of the same metal as the metal layer 302.
  • an iron-nickel alloy plating solution is used as the solution 200 in order to form the metal layer 302 a on the mask substrate 301.
  • This iron-nickel alloy plating solution is, for example, a solution having a pH of 2.3 or more and 3.5 or less.
  • the temperature at which the metal layer 302a is formed by direct current electrolysis is, for example, 50.degree.
  • the composition of the iron-nickel alloy plating solution and an example of each composition concentration are as follows. Nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 ⁇ 6 H 2 O) ... 0.90 mol / L or more and 1.0 mol / L or less.
  • Nickel chloride hexahydrate NiCl 2 6 H 2 O)... 0.15 mol / L or more and 0.18 mol / L or less.
  • Boric acid H 3 BO 3 ... 0.45mol / L or more, 0.50 mol / L or less.
  • Iron sulfate heptahydrate FeSO 4 ⁇ 7H 2 O
  • Saccharin sodium dihydrate C 7 H 4 N NaO 3 S. 2H 2 O)... 0.005 mol / L or more and 0.01 mol / L or less.
  • the current density when forming the metal layer 302a using a direct current electrolysis method is substantially constant.
  • the current density is set to 2.0 A / dm 2 or more and 4.0 A / dm 2 or less.
  • the thickness of the portion of the metal layer 302a formed by direct current electrolysis (the thickness of the portion not including the metal layer 302 formed in (b) of FIG. 8) is, for example, 10 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less. That is, the total thickness of the metal layer 302a is 12 ⁇ m or more and 43 ⁇ m or less when the metal layer 302 is formed using the electroless plating method, and the metal layer 302 is formed using the sputtering method. 10.3 ⁇ m or more and 41 ⁇ m or less.
  • the mask substrate 301 on which the metal layer 302 a is formed is taken out of the solution 200. Then, as shown in (f) of FIG. 8, for example, the resist layer 303 on the metal layer 302 and the metal layer 302 (the metal layer 302 on which the resist layer 303 is formed) at a position facing the resist layer 303 are It is removed by an etching process such as plasma etching. Thereby, a plurality of openings 304 are formed.
  • steps shown in (e) and (f) of FIG. 8 are film forming steps for forming a metal layer 302 a having a plurality of openings 304 on the mask substrate 301.
  • a step of forming the metal layer 302 a on the mask substrate 301 see (e) of FIG. 8
  • a resist layer 303 a resist layer 303
  • the metal layer 302 on which the resist layer 303 is formed It includes at least two steps of removing (see (f) of FIG. 8).
  • Complexation (chelation) of trivalent iron ion Fe 3+ is known as a measure for preventing precipitation of iron hydroxide Fe (OH) 3 .
  • an organic acid such as citric acid, tartaric acid or malonic acid is added to the plating solution as a chelating agent.
  • the added organic acid prevents the precipitation reaction shown in the above chemical formula (4) by chelating the free trivalent iron ion Fe 3 + .
  • a metal layer (302a) having the plurality of openings (304) may be formed.

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Abstract

マスクシート(300)の製造方法は、マスク基板(101)上に複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層を成膜する成膜工程を含み、前記成膜工程では、めっき槽(100)とニッケルメタル(111)が充填された酸化還元槽(110)との間でめっき液(200)を循環する。

Description

マスクの製造方法
 本発明の一態様は、製造中の表示デバイスに対して粒子を蒸着させるときに用いるマスクの製造方法に関する。
 従来、表示デバイスの製造において、各サブ画素に対応して発光素子を形成するための粒子を蒸着するために、各サブ画素に対応する複数の開口部を有するマスク(メタルマスクとも称される)が使用される。このマスクの開口部は、エッチング法又は電解鋳造法(めっき法)を用いて製造される。エッチング法を用いた場合、低コストでマスクを製造できるが、開口部を高精細に形成することが困難である。一方、めっき法を用いた場合、エッチング法を用いた場合よりも高コストにはなるが、開口部のパターンデザインの自由度が高い。そのため、開口部の形成において、めっき法が注目されている。このようなめっき法を用いたマスクの製造方法については、例えば特許文献1に開示されている。
 マスクは、通常、鉄‐ニッケル合金に代表されるインバー合金で形成される。陽極にニッケルを用いた鉄-ニッケル合金のめっき法については、例えば特許文献2に開示されている。
 陽極にニッケルを用いた鉄-ニッケル合金のめっき法では、陽極のニッケルは可溶性金属である。陽極に不溶性金属を用いた鉄‐亜鉛合金のめっき法については、例えば、例えば特許文献3に開示されている。
日本国公開特許公報「特開2016-100296号公報(2016年5月30日公開)」 日本国公開特許公報「特開2008-170438号公報(2008年7月24日公開)」 日本国公開特許公報「特開平6-49699号公報(1994年2月22日公開)」
 しかしながら、特許文献1では、めっき法の種類については言及されていない。また、特許文献2,3では、陽極に不溶性金属を用いた鉄‐ニッケル合金めっき法については言及されていない。
 陽極にニッケルを用いた鉄-ニッケル合金のめっき法でマスクを製造した場合、陽極のからニッケルイオンNi2+が溶出する。このため、液中のニッケルイオンNi2+の濃度を一定に保持することが難しく、めっき液の頻繁な分析管理が必要となる。一方、陽極のニッケルを不溶性金属に置き換えた場合、通電時には陽極側で酸素ガスが発生し、めっき液中の溶存酸素濃度が上昇することで、めっき液中の二価の鉄イオンFe2+が三価の鉄イオンFe3+へ酸化されやすくなる。三価の鉄イオンFe3+は、鉄‐ニッケル合金の析出反応に寄与しないため、析出源となる二価の鉄イオンFe2+が析出反応以外で消費されてしまう。
 特許文献3は、陽極に不溶性金属を用いた鉄‐亜鉛合金めっき法に関し、三価の鉄イオンFe3+に関する酸化抑制について言及している。添加した有機酸と三価の鉄イオンFe3+の錯体形成を取ることによって水酸化鉄Fe(OH)の生成、つまり液中に沈殿物の生成を抑制しているものの、二価の鉄イオンFe2+から酸化した三価の鉄イオンFe3+は液中に残存されたままである。析出反応に寄与する二価の鉄イオンFe2+が無駄に三価の鉄イオンFe3+へ酸化消費される点について、根本の課題が解決されておらず、特許文献3の酸化抑制は、陽極に不溶性金属を用いた鉄‐ニッケル合金のめっき法に適用できるものではない。
 本発明の一態様では、鉄‐ニッケル合金めっきにおいて、成膜している間に酸化生成して液中に残存する三価の鉄イオンFe3+を、成膜を継続しながら析出源であるFe2+に戻せることを目的とする。
 上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るマスクの製造方法は、製造中の表示デバイスに粒子を蒸着させるときに用いるマスクの製造方法であって、マスク基板の上に複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層を形成する成膜工程を含み、前記成膜工程では、めっき槽とニッケルメタルが充填された酸化還元槽との間でめっき液を循環する方法である。
 本発明の一態様によれば、鉄‐ニッケル合金めっきにおいて、成膜している間に酸化生成して液中に残存する三価の鉄イオンFe3+を、成膜を継続しながら析出源であるFe2+に戻せるという効果を奏する。
表示デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。 表示デバイスの表示部の構成例を示す断面図である。 表示デバイスを概略的に示す図である。 蒸着工程を説明するための図である。 マスクシートを含む蒸着マスクの平面図である。 本発明の一実施形態に係るマスクシートの製造方法における鉄‐ニッケル合金めっき液の処理法の一例を説明するための図である。 図6に示した一例におけるめっき液の排出を説明するための図である。 (a)~(g)は、本発明の一実施形態に係るマスクシートの製造方法の一例を示す図である。
 〔表示デバイスの構造及び製造方法の概要〕
 図1は、表示デバイス2の製造方法の一例を示すフローチャートである。図2は、表示デバイス2の表示部の構成例を示す断面図である。以下の説明では、「下層」とは、比較対象の層よりも先のプロセスで形成されていることを意味し、「上層」とは比較対象の層よりも後のプロセスで形成されていることを意味する。
 例えば、フレキシブルな表示デバイス2を製造する場合、図1・図2に示すように、まず、透光性の支持基板(例えば、マザーガラス基板)(不図示)上に樹脂層12を形成する(S1)。次いで、バリア層3を形成する(S2)。次いで、TFT(Thin Film Transistor,薄膜トランジスタ)層4を形成する(S3)。次いで、トップエミッション型の発光素子層(例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode,有機発光ダイオード)層)5を形成する(S4)。次いで、封止層6を形成する(S5)。次いで、封止層6上に上面フィルムを貼り付ける(S6)。次いで、支持基板越しに樹脂層12の下面にレーザ光を照射して支持基板および樹脂層12間の結合力を低下させ、支持基板を樹脂層12から剥離する(S7)。次いで、樹脂層12の下面に下面フィルム10を貼り付ける(S8)。次いで、下面フィルム10と樹脂層12とバリア層3とTFT層4と発光素子層5と封止層6とを含む積層体を分断し、複数の個片を得る(S9)。次いで、得られた個片に機能フィルム39を貼り付ける(S10)。次いで、外部接続用の端子に電子回路基板(例えば、ICチップ)をマウントし、表示デバイス2とする(S11)。なお、前記各ステップは表示デバイス製造装置が行う。
 樹脂層12の材料としては、例えば、ポリイミドが挙げられる。下面フィルム10の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)が挙げられる。
 バリア層3は、表示デバイスの使用時に、水、酸素等の異物がTFT層4、発光素子層5に浸透することを防ぐ層である。バリア層3は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)により形成される、酸化シリコン(SiO)膜、窒化シリコン膜(SiN)、酸窒化シリコン膜(SiO)、またはこれらの積層膜で構成することができる。
 TFT層4は、半導体膜15と、半導体膜15よりも上層の無機絶縁膜16(ゲート絶縁膜)と、無機絶縁膜16よりも上層のゲート電極GEと、ゲート電極GEよりも上層の無機絶縁膜18と、無機絶縁膜18よりも上層の容量配線CEと、容量配線CEよりも上層の無機絶縁膜20と、無機絶縁膜20よりも上層のソース配線SHと、ソース配線SHよりも上層の平坦化膜21とを含む。
 半導体膜15、無機絶縁膜16(ゲート絶縁膜)、およびゲート電極GEを含むように薄膜トランジスタ(TFT)Trが構成される。
 半導体膜15は、例えば低温ポリシリコン(LTPS,Low Temperature PolySilicon)または酸化物半導体で構成される。なお、図2では、半導体膜15をチャネルとする薄膜トランジスタTrがトップゲート構造を有する場合が示されている。但し、薄膜トランジスタTrは、ボトムゲート構造を有していてもよい(例えば、薄膜トランジスタTrのチャネルが酸化物半導体の場合)。
 ゲート電極GE、容量電極CE、およびソース配線SHは、例えば、「アルミニウム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、および銅(Cu)の少なくとも1つを含む金属」の単層膜あるいは積層膜によって構成される。
 無機絶縁膜16・18・20は、例えば、CVDによって形成された、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜によって構成することができる。平坦化膜(層間絶縁膜)21は、例えば、ポリイミド、アクリル等の塗布可能な感光性有機材料によって構成することができる。
 発光素子層5(例えば、OLED層)は、平坦化膜21よりも上層のアノード(陽極)22と、アノード22のエッジを覆うアノードカバー膜23と、アノード22よりも上層のEL(Electro-Luminescence,エレクトロルミネッセンス)層24と、EL層24よりも上層のカソード25(陰極)とを含む。発光素子層5では、サブ画素(副画素)ごとに、(i)島状のアノード22、島状のEL層24、およびカソード(陰極)25を含む発光素子(例えば、OLED)と、(ii)当該発光素子を駆動するサブ画素回路とが設けられる。
 アノードカバー膜23は、有機絶縁膜である。アノードカバー膜23は、例えば、感光性有機材料(例:ポリイミドまたはアクリル等)を塗布した後に、当該感光性有機材料をフォトリソグラフィによってパターニングすることで形成される。
 EL層24は、例えば、下層側から順に、正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを積層することで構成される。発光層は、蒸着法あるいはインクジェット法によって、サブ画素ごとに島状に形成される。正孔輸送層および電子輸送層は、サブ画素ごとに島状に形成されてよい。あるいは、正孔輸送層および電子輸送層は、複数のサブ画素の共通層としてベタ状に形成されてもよい。
 アノード22は、例えばITO(Indium Tin Oxide)とAgとを含む合金との積層によって構成される。アノード22は、光反射性を有する。カソード25は、ITOまたはIZO(Indium Zincum Oxide)等の透光性の導電材で構成することができる。
 発光素子層5がOLED層である場合、アノード22とカソード25との間の駆動電流によって、正孔と電子とがEL層24内で再結合する。再結合によって生じたエキシトンが基底状態に遷移することによって、光が放出される。表示デバイス2では、カソード25が透光性であり、アノード22が光反射性であるため、EL層24から放出された光は上方に向かう。このように、表示デバイス2は、トップエミッション型のデバイスとして構成されてよい。
 封止層6は、カソード25よりも上層の無機封止膜26と、無機封止膜26よりも上層の有機封止膜27と、有機封止膜27よりも上層の無機封止膜28とを含む。封止層6は、異物(例:水および酸素等)が発光素子層5の内部へと浸透することを防ぐ。無機封止膜26・28は、例えば、CVDにより形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜で構成することができる。有機封止膜27は、無機封止膜26の上面に塗布可能な感光性有機材料(例:ポリイミドまたはアクリル等)によって構成することができる。
 下面フィルム10は、支持基板を剥離した後に樹脂層12の下面に貼り付けられる。下面フィルム10によれば、フレキシブルな(柔軟性に優れた)表示デバイス2を実現できる。下面フィルム10の材料としては、PET等が挙げられる。機能フィルム39は、所定の機能(例:光学補償機能、タッチセンサ機能、および保護機能等)を有する。
 以上、フレキシブルな表示デバイス2を製造する場合について説明した。但し、非フレキシブルな表示デバイス2を製造する場合は、支持基板の付け替え等が不要である。このため、例えば、図1のS5からS10に移行する。
 図3は、表示デバイス2を概略的に示す図である。表示デバイス2には、表示領域DA(アクティブ領域)および非表示領域NA(非アクティブ領域)が設けられている。表示領域DAは、外部接続用の端子を介して、上述の電子回路基板(例:ICチップ)に接続可能である。電子回路基板によって表示領域DAを駆動することで、当該アクティブ領域DAに所望の画像を表示させることができる。非表示領域NAは、表示領域DAを取り囲むように設けられた、額縁領域である。
 〔蒸着工程〕
 上述のS4では、蒸着マスク220(後述の図5参照)を用い、発光素子層5が形成されてよい。以下、S4が、蒸着によって発光素子層5を形成する工程(蒸着工程)である場合を例示する。
 図4は、蒸着工程を説明するための図である。蒸着工程では、TFT層4を含むTFT基板43に、複数の開口部304(例:後述の図8の(h)参照)を有するマスクシート300(マスク)を含む蒸着マスク220を密着させる。開口部304は、貫通孔又は蒸着孔とも称される。また、蒸着マスク220は、メタルマスクとも称される。
 続いて、真空下において、蒸着源70によって気化または昇華させた粒子Z(例えば、有機発光材)を、マスクシート300越しにTFT基板43に蒸着させる。このように、マスクシート300の開口部に対応するパターンにて蒸着パターンを形成する。
 なお、図4では、マスクシート300の下面が蒸着源70と対向する側の面であり、マスクシート300の上面がTFT基板43と対向する側の面である。
 〔蒸着マスク〕
 図5は、マスクシート300を含む蒸着マスク220の平面図である。蒸着マスク220は、(i)フレーム(枠体)212と、(ii)フレーム212の縦方向(マスクシート300の幅方向)に架けられる複数のサポートシート213と、(iii)フレーム212の横方向(マスクシート300の長手方向)に架けられる複数のカバーシート211bと、(iv)複数のマスクシート300とを備える。
 図5では、説明の便宜上、1個のマスクシート300のみが図示されている。但し、実際は、配置されるパネルの列の数だけマスクシート300が設けられる。なお、図5のYAは、マスクシート300の有効部を示す。マスクシート300の有効部YAには複数の開口部304が形成される。マスクシート300は、グリップ可能な2つの側端部G1・G2と、中間部Mとを備える。
 マスクシート300は、フレーム212に対して位置合わせされている。具体的には、マスクシート300は、有効部YAにおける開口部304の位置が、TFT基板43の画素エリア(発光エリア)と合致するように位置合わせされている。有効部YAのそれぞれは、1つの表示デバイス2(例:OLEDパネル)の表示領域DAに相当する。
 すなわち、蒸着源70から発せられた粒子Zは、開口部304を通って表示領域DAに蒸着する。マスクシート300の縁部は、非表示領域NAと重畳している。粒子Zは、縁部によって遮断され、非表示領域NAには到達しない。
 〔実施形態1〕
 図6~図8を用いて、製造中の表示デバイス2に粒子Zを蒸着させるときに用いる、本実施形態に係るマスクシート300の製造方法について説明する。
 <直流電解法による成膜>
 直流電解法は、めっき対象(析出対象)となる基板をカソード電極(陰極)とし、アノード電極(陽極)からカソード電極へと電流を流すことで、基板に金属層を形成する(金属膜を成膜する)方法である。
 図6は、実施形態1に係るマスクシート300の製造方法における鉄‐ニッケル合金めっき液の処理法の一例を説明するための図である。
 図6に示すように、直流電解法では、第1容器100中の溶液200に、めっき対象となる基板を第1電極101として浸すとともに、例えば、ステンレス鋼、または鉄などの不溶性金属の金属板、もしくはニッケルなどの溶解性金属の金属板を第2電極102として浸す。第1電極101及び第2電極102は、印加する電流値が変更可能な整流器103に接続されている。なお、整流器103が印加する電流の電流密度(単位面積当たりの電流値)は、平均電流密度とも称される。
 <鉄‐ニッケル合金めっき法>
 次に、マスクシート300の製造方法で用いられる鉄‐ニッケル合金めっき法について説明する。第1容器100中の溶液200には、鉄‐ニッケル合金めっき液(ニッケルを含むめっき液(ニッケルめっき液)に鉄を含ませためっき液)が用いられ、二価の鉄イオンFe2+及び二価のニッケルイオンNi2+を含む。
   Fe2+(aq)+2e→Fe(s) …(1)
   Ni2+(aq)+2e→Ni(s) …(2)
   2HO(l)→4H(aq)+O(aq)+4e …(3)
 直流電解法では、第1電極101はめっき対象となる基板なので、第1電極101が常にカソード電極として機能し、第2電極が常にアノード電極として機能する。このとき、第1電極101においては、上記化学式(1),(2)に示すように溶液200から鉄‐ニッケル合金層が析出する。一方、第2電極102においては、上記化学式(3)に示すように、水HOの電気分解により溶存酸素Oが増加する。
   Fe3+(aq)+3OH(aq)→Fe(OH)↓ …(4)
 このため、溶液200は消耗する。具体的には、鉄‐ニッケル合金層の析出によって、溶液200中の二価の鉄イオンFe2+及び二価のニッケルイオンNi2+が減少する。加えて、溶液200中の溶存酸素Oおよび大気からの空気酸化により、溶液200中の二価の鉄イオンFe2+が三価の鉄イオンFe3+に酸化されることによって、溶液200中の二価の鉄イオンFe2+がさらに減少する共に、三価の鉄イオンFe3+が増加する。この三価の鉄イオンFe3+は、そのまま放置すると、上記化学式(4)に示すように、溶液200中の水酸化イオンOHと結合して水酸化鉄Fe(OH)となって沈殿する。
 溶液200の状態は、二価の鉄イオンFe2+および二価のニッケルイオンNi2+および三価の鉄イオンFe3+の各々の金属イオン濃度g/L(以降、「金属濃度」と省略)を、計測器120で計測した計測結果に基づいて、評価される。計測器120で用いられる計測方法には、例えば、滴定法およびレーザ分光法などがある。
 <めっき液の処理法>
 次に、マスクシート300の製造方法で用いられる鉄‐ニッケル合金めっき液の処理法について説明する。図6は、鉄‐ニッケル合金めっき液の処理法を説明するための図でもある。
 図6に示すように、めっき槽として機能する第1容器100は、タワー型の酸化還元槽として機能する第2容器110と流体的に連絡しており、めっき液200は第1容器100と第2容器との間を循環できる。具体的には、溶液200は、第1容器100から第1管路112を通って第2容器110中に流入し、第2容器110から第2管路113を通って第1容器100中に戻るように、第1,第2容器100,110の間を循環できる。溶液200が循環するための動力源として、例えばポンプ114等が第1管路112等に設置されてもよい。
 図6に示すように、第2容器110中に、ニッケルペレットをニッケルメタル111として充填し、第2容器110中の溶液200にニッケルメタル111を浸す。
   Ni(s)→Ni2+(aq)+2e(aq) …(5)
   Fe3+(aq)+e→Fe2+(aq) …(6)
   Ni(s)+2Fe3+(aq)→Ni2+(aq)+2Fe2+(aq) …(7)
 上記化学式(5)に示すようなニッケルNiの酸化還元電位Eは、E=-0.257Vであり、上記化学式(6)に示すような鉄Feの酸化還元電位Eは、E=+0.771Vである。つまり、第2容器110(酸化還元槽)中では、上記化学式(7)に示すようなニッケルNiが酸化し、三価の鉄イオンFe3+が還元する反応(酸還元反応、またはレドックス反応)が起こる。めっき成膜中、三価の鉄イオンFe3+の濃度が増加した場合には、第1容器100と第2容器110との間の循環を開始する。循環によって第2容器110を通過するめっき液200中では、上記の酸化還元反応により、溶液200中の三価の鉄イオンFe3+が二価の鉄イオンFe2+に還元され、ニッケルメタル111が二価のニッケルイオンNi2+に酸化する酸化還元反応が起こる。通過後、めっき液200は、第1容器100に戻る。つまり、析出反応に寄与しない三価の鉄イオンFe3+は、析出源である二価の鉄イオンFe2+に戻ることで、効率に無駄が無く成膜を継続できる。
 水酸化鉄Fe(OH)の沈殿反応の反応速度は、三価の鉄イオンFe3+および水酸化イオンOHのモル濃度に左右される。めっき液のpHは通常、pH緩衝剤によって略一定に維持される。つまり、溶液200での水酸化鉄Fe(OH)の沈殿反応の反応速度は、溶液200中の三価の鉄イオンFe3+のモル濃度に左右される。このため、第1容器100中の溶液200に含まれる三価の鉄イオンFe3+の金属濃度を、滴定分析もしくは計測器120で計測し、三価の鉄イオンFe3+の金属濃度が許容値以下に収まるように、溶液200が第1容器と第2容器とを循環する循環速度を変更する。循環速度を変更するために、例えば、流量調整弁115等が第1管路112および/または第2管路113に設置されてもよく、例えば、ポンプ114等の動力源の揚量を変更してもよい。このような計測および変更は、図示されていない制御機構によって自動的に実行されても、実施者の判断によって手動で実行されてもよい。
 このように循環速度を変更することによって、上記化学式(7)に示すようなニッケルNi及び三価の鉄イオンFe3+の酸化還元反応の反応速度を調整することができる。循環速度を速くすることによって、上記化学式(7)に示すような酸化還元反応の反応速度を速くすることができる。また、ニッケルメタル111の表面積が広いほど、循環量が少ない場合、もしくは循環速度が遅い場合でも反応効率が上がり、効果は十分に得られる。具体的には、広い表面積を得るために、ニッケルメタル111の形状は、直径が10mm以上50mm以下などのボール形またはペレット形が好ましい。
 析出する鉄‐ニッケルの合金比率は、溶液200中の二価の鉄イオンFe2+および二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度に左右される。このため、第1容器100中の溶液200に含まれる二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度を、計測器120で計測し、二価の鉄イオンFe2+および二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度が適正範囲に収まるように、溶液200の循環速度を変更することが好ましい。第2容器110から循環される二価の鉄イオンFe2+は、上記化学式(7)に示すように、溶液200に含まれる三価の鉄イオンFe3+が還元したものであるので、溶液200に含まれる二価の鉄イオンFe2+および三価の鉄イオンFe3+の金属濃度の和が、鉄イオンのトータル金属濃度となる。鉄イオンのトータル金属濃度が減少した場合には、硫酸鉄FeSOなどの薬品を補給して、二価の鉄イオンFe2+の金属濃度を管理する。このような補給または管理方法も、図示されていない制御機構によって自動的に実行されていても、実施者の判断によって手動で実行されてもよい。
 また、溶液200の循環速度を変更する代わりに、または加えて、ニッケルメタル111の表面積を変更することによって、二価の鉄イオンFe2+および/または二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度を調整してもよい。ニッケルメタル111の表面積を変更するために、例えば、ニッケルメタル111の一部を第2容器110から取り出したり、ニッケルメタル111を第2容器110に補充したり、ニッケルメタル111の形状および/または寸法を変更したり、してもよい。ニッケルメタル111を第2容器110に出し入れすることは、溶液200の事前分析の結果および/または直前に成膜した成膜の合金比率などに基づいて、成膜を始める前に済ませておくことが好ましい。
 <循環停止および再開>
 次に、上述の鉄‐ニッケル合金めっき液の処理法における循環停止および再開について説明する。
 めっき成膜している期間に、常に、循環し続けた場合、二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度が過剰に上昇して、目的の合金比率から外れる可能性がある。このため、三価の鉄イオンFe3+の金属濃度が上限値よりも上昇したときにのみ、循環することが好ましい。循環停止中は、上記化学式(7)に示す酸化還元反応が起きないように、ニッケルメタル111がめっき液200に浸っていないことが好ましい。また、循環再開時には、上記化学式(7)に示す酸化還元反応が起きるように、ニッケルメタル111がめっき液200に浸っていることが好ましい。
 浸らないようにするために、本実施形態では、第2容器110からめっき液200を抜く方法が例示する。なお、これに限らず。第2容器110からニッケルメタル111を抜いてもよい。
 図7は、図6に示した一例におけるめっき液の排出を説明するための図である。
 図6および図7に示すように、酸化還元槽として機能する第2容器110は、ドレイン液貯留槽として機能する第3容器140と流体的に連絡しており、めっき液200は第2容器110から第3容器140へ排出(ドレイン)されたり、第3容器140から第2容器110へ戻されたりできる。
 図7(a)に示すように、溶液200は、第2容器110から、第1管路112の一部を通り、第1管路112の途中から第3管路141を通って第3容器140中に流入し、第3容器140内に貯留されることができる。その結果、図7(b)に示すように、第2容器110から溶液200は抜かれる。ニッケルメタル111が第2容器110内から出ないように、(i)第2容器110のニッケルメタル111が充填されている部分と(ii)第1管路112が第2容器110に開いている開口との間には、ニッケルメタル111が通過不可能な網などが配置されていることが好ましい。さらに、ニッケルメタル111の間から溶液200を完全に抜けるように、ニッケルメタル111が充填されている部分の底部は、第1管路112の開口よりも上側に位置することが好ましい。例えば、図6および図7に示すように、第1管路112の開口よりも上側に、フッ素樹脂などから形成されたメッシュシート116を配置し、メッシュシート116の上にニッケルメタル111を充填することが好ましい。このメッシュシート116は、めっき液200およびニッケルメタル111と反応しないことが好ましい。
 図7(b)のように第2容器110から溶液200が抜かれた状態では、ニッケルメタル111がめっき液200に浸っていない。このため、循環停止中に、上記化学式(7)に示す酸化還元反応が起きないので、第2容器110内で二価のニッケルイオンNi2+が過度に濃度上昇するような事象は起こらない。
 図7(a)に示すのと逆に、循環再開時には、第3容器140内のめっき液200は、第3管路141を逆流して、第2容器110内へ戻されることができる。その結果、図6に示すような循環を再開することができる。なお、めっき液200を第2容器110から抜くための構成は、図6および図7に示す例に限らない。例えば、第3管路141は、第2容器110の壁面に直接開口してもよい。
 また、溶液200の循環速度を変更する代わりに、または加えて、循環を停止および再開することによって、二価の鉄イオンFe2+および/または二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度を調整してもよい。すなわち、二価の鉄イオンFe2+および/または二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度の調整は、溶液200の循環速度の変更、ニッケルメタル111の表面積の変更、ならびに、溶液200の循環の停止および再開のうちの何れか1つ、または、何れか2つ以上の組合せによって、実施されることができる。
 例えば、必要に応じて適宜、成膜を始める前(好ましくは、めっき対象となる基板を第1電極101として浸す前)に、ニッケルメタル111の表面積を変更し、成膜している間に、溶液200の循環速度を変更する。また、例えば、成膜している間に、二価のニッケルイオンNi2+の金属濃度が許容上限値を超えて上昇した場合、および/または、急激に上昇した場合、溶液200の循環を停止する。
 <マスクシートの製造方法>
 本実施形態のマスクシート300の製造方法では、直流電解法が用いられる。直流電解法においては、めっき対象となるマスクシート300を製造するためのマスク基板301(金属層302a及び302bを形成するためのマスク基板301)をカソード電極として機能させる。直流電解法を用いて鉄‐ニッケル合金層が金属層302aを形成する。なお、直流電解法の他、パルス電解法で成膜した場合でも金属イオン増減は変わらないため、本件の効果はパルス電解法に適用可能である。
 以降、図8を用いて、マスクシート300の製造方法の具体例について説明する。図8の(a)~(g)は、本実施形態に係るマスクシート300の製造方法の一例を示す図である。
 図8の(a)に示すように、マスクシート300を製造するためにマスク基板301を準備し、図8の(b)に示すように、マスク基板301上に、下地層として機能する金属層302を形成する(下地工程)。金属層302は、ニッケル、鉄、銅、または酸化インジウムチタン(Indium Tin Oxide,ITO)などの金属層であり、無電解めっき法、又はスパッタリング法を用いて形成される。無電解めっき法を用いて金属層302を形成した場合、金属層302の厚みは、例えば2~3μmとなる。スパッタリング法を用いて金属層302を形成した場合、金属層302の厚みは、例えば0.3μm~1μmとなる。
 次に、図8の(c)に示すように、後工程で複数の開口部304をパターニングするためのレジスト層303が、金属層302上に形成される。レジスト層303は、例えば、金属層302上に感光性有機材料(フォトレジスト)を塗布することで構成される。
 レジスト層303が形成された後、図8の(d)に示すように、マスクシート300を構成する金属層302a(最終的には金属層302b)を形成するための空間303s(空間部)を、レジスト層303に形成する。
 空間303sは、例えばフォトリソグラフィを用いて形成される(フォトリソグラフィ法)。つまり、レジスト層303に空間303sを形成するために(換言すれば、所定パターンを有する複数の開口部304を形成するために)、レジスト層303の所定パターン以外の部分(空間303sが形成される部分)に光又は電子線を照射(露光)して当該部分の溶解性を変化させ、露光後のレジスト層303を現像する。これにより、当該部分のレジストが除去され、当該部分に空間303sが形成される。
 つまり、少なくとも図8の(c)及び(d)に示す2工程は、マスク基板301の上に、複数の空間303sを有するレジスト層303を形成するレジスト層成膜工程である。
 次に、図8の(e)に示すように、直流電解法を用いて、空間303sに鉄‐ニッケル合金層を金属層302a(電解めっき膜)として形成する。この工程において、3価の鉄イオンFe3+の金属濃度が高い場合には、溶液200を第1容器100と第2容器との間で循環させる。具体的には、図6に示すように、溶液200中に、空間303sが形成されたレジスト層303を有するマスク基板301(図8の(d)参照)を、カソード電極(ここでは第1電極101)として浸す。また、溶液200中に、例えば、ステンレス鋼または鉄などの不溶性金属の金属板、もしくはニッケルなどの溶解性金属の金属板をアノード電極(ここでは第2電極102)として浸す。そして、直流電流が印加されることにより、カソード電極であるマスク基板301上(具体的には、空間303sの金属層302上)に、金属層302aが形成される。
 金属層302aは、金属層302と同種の金属で構成される。本実施形態では、マスク基板301に金属層302aを形成するために、溶液200として、鉄-ニッケル合金めっき液が用いられる。この鉄-ニッケル合金めっき液は、例えばpH2.3以上3.5以下の溶液である。また、直流電解法にて金属層302aが形成されるときの温度は、例えば50℃である。また、鉄-ニッケル合金めっき液の組成、及び各組成濃度の一例は、以下の通りである。
・硫酸ニッケル・6水和物(NiSO・6HO)…0.90mol/L以上、1.0mol/L以下。
・塩化ニッケル・6水和物(NiCl・6HO)…0.15mol/L以上、0.18mol/L以下。
・ホウ酸(HBO)…0.45mol/L以上、0.50mol/L以下。
・硫酸鉄・7水和物(FeSO・7HO)…0.30mol/L以上、0.40mol/L以下。
・サッカリンナトリウム・2水和物(CNNaOS・2HO)…0.005mol/L以上、0.01mol/L以下。
なお、クエン酸、酒石酸、グリコール酸、グルコン酸、リンゴ酸又はマロン酸など、三価の鉄イオンFe3+をキレート化して、水酸化鉄Fe(OH)の沈殿を抑制する目的で添加する有機物に関しては、本実施形態に必要ない。このため、これらの有機物は添加されていない。表面調整剤には、光沢剤として、サッカリンナトリウムの他、同程度量のナフタレンジスルホン酸ナトリウムを用いることができる。また、金属層302aの表面の平坦化を目的として、ブチンジオール又はプロパルギルアルコールを添加してレベリング調整しても構わない。
 また、直流電解法を用いて金属層302aを形成するときの電流密度は、略一定である。本実施形態では、当該電流密度は、2.0A/dm以上、4.0A/dm以下に設定される。
 金属層302aの、直流電解法を用いて形成された部分の厚み(図8の(b)で形成された金属層302を含まない部分の厚み)は、例えば、10μm以上、40μm以下となる。つまり、金属層302aの全体の厚みは、無電解めっき法を用いて金属層302が形成された場合には12μm以上、43μm以下となり、スパッタリング法を用いて金属層302が形成された場合には10.3μm以上、41μm以下となる。
 上記厚みとなるまで金属層302aを形成した後、金属層302aが形成されたマスク基板301を溶液200から取り出す。そして、図8の(f)に示すように、金属層302上のレジスト層303、及びレジスト層303に対向する位置にある金属層302(レジスト層303が形成された金属層302)を、例えばプラズマエッチング法などのエッチング処理にて除去する。これにより、複数の開口部304が形成される。
 つまり、少なくとも図8の(e)及び(f)に示す2工程は、マスク基板301上に複数の開口部304を有する金属層302aを形成する成膜工程である。具体的には、この成膜工程は、金属層302aをマスク基板301上に形成する工程(図8の(e)参照)と、レジスト層303、及びレジスト層303が形成された金属層302を除去する工程(図8の(f)参照)との少なくとも2工程を含む。
 マスク基板301を金属層302aから剥離して(剥離工程)、図8の(g)に示すように、テーパ状に形成されていない複数の開口部304を有する金属層302aで構成されたマスクシート300が製造される。
 <効果>
 本実施形態のマスクシート300の製造方法の効果について、説明する。
   Fe2+(aq)+2e→Fe(s) …(1)
   Ni2+(aq)+2e→Ni(s) …(2)
   2HO(l)→4H(aq)+O(aq)+4e …(3)
   Fe3+(aq)+3OH(aq)→Fe(OH)↓ …(4)
 鉄‐ニッケル合金めっきでは、上記化学式(1),(2)に示すように鉄‐ニッケル合金層がカソード電極上に析出し、上記化学式(3)に示すようにアノード電極上では酸素ガス(水HOの電気分解)が発生する。めっき液中では、溶存酸素、もしくは空気酸化により、二価の鉄イオンFe2+が三価の鉄イオンFe3+に酸化する。めっき液中の三価の鉄イオンFe3+は、濃度上昇または時間経過に伴い、上記化学式(4)に示すように、水酸化鉄Fe(OH)となって沈殿する。水酸化鉄Fe(OH)の沈殿が生じた場合、アノード電極上の成膜内に水酸化鉄Fe(OH)が取り込まれることで、成膜の膜特性や信頼性に影響する問題が生じる。加えて、めっき液を濾過するフィルタまたはめっき液を循環するポンプ等に水酸化鉄Fe(OH)が詰まる等の問題が生じる。
 水酸化鉄Fe(OH)の沈殿を防止するための対策として、三価の鉄イオンFe3+の錯体化(キレート化)が知られている。具体的には、クエン酸、酒石酸またはマロン酸などの有機酸をキレート剤として、めっき液に添加する。添加された有機酸は、遊離している三価の鉄イオンFe3+をキレート化することによって、上記化学式(4)に示す沈殿反応を防止する。
 このような有機酸の添加には、さらに、次のような利点も存在する。
・有機酸はpH緩衝剤としても機能するため、鉄‐ニッケル合金層の析出に伴う急激なpH上昇を抑制することができる。析出膜近傍においてpHが上昇した場合、酸化ニッケルNiOまたは水酸化ニッケルNi(OH)などの異物が鉄‐ニッケル合金膜内に取り込まれるため、急激なpH上昇は、金属層302a及び302bの膜特性に影響を及ぼす。
・クエン酸、酒石酸またはマロン酸などの有機酸の添加が実用化されている。
 一方、このような有機酸の添加には、次のような欠点も存在する。
・キレート化された鉄イオンFe3+は、鉄‐ニッケル合金層の析出に寄与しない。このため、三価の鉄イオンFe3+をキレート化することによって、水酸化鉄Fe(OH)の沈殿を抑制できるが、しかし、析出反応以外に二価の鉄イオンFe2+が消費されて、成膜効率が低下する。
・鉄‐ニッケル合金めっき液は、pH緩衝剤(通常、ホウ酸HBO)を含むため、他のpH緩衝剤を追加する必要がない。有機酸を含むことでめっき液中のニッケルイオンNi2+および鉄イオンFe2+の各金属濃度を計測するための滴定および機器分析のプロセスが複雑になる。
・有機酸を添加することで、ニッケルイオンNi2+もキレート化される。キレート化されたニッケルイオンNi2+の析出電位(還元電位)は、キレート化されていないニッケルイオンNi2+の析出電位(還元電位)とは異なる。このため、有機酸の種類によっては成膜効率が低下するなどの影響があるため、所望の鉄‐ニッケル合金比率を得にくい場合がある。
・めっき液中の有機酸濃度(g/L)を管理する手間が増える。
 一方、本実施形態のマスクシート300の製造方法では、めっき槽として機能する第1容器100と酸化還元槽として機能する第2容器110との間で、鉄‐ニッケル合金めっき液である溶液200を循環させる。このとき、第1容器100中には、ボール形またはペレット形などのニッケルメタル111が充填されている。
   Ni(s)+2Fe3+(aq)→Ni2+(aq)+2Fe2+(aq) …(7)
 溶液200が第1容器100および第2容器110で循環している間、充填されているニッケルメタル111と三価の鉄イオンFe3+との間では、上記化学式(7)に示す酸化還元反応が起こる。この酸化還元反応により、酸化された三価の鉄イオンFe3+は、還元されて、鉄‐ニッケル合金膜析出源である二価の鉄イオンFe2+に戻る。成膜されている間においても、三価の鉄イオンFe3+は十分に低減されるために、上記化学式(4)に示す沈殿反応が抑制される。さらに、二価の鉄イオンFe2+だけでなく、循環することで二価のニッケルイオンNi2+も同時に補給される。
 第1容器100と第2容器110とを循環することには、さらに、次のような利点も存在する。
・溶液200中の二価の鉄イオンFe2+は、溶存酸素または大気からの酸化により酸化されても、ニッケルメタル111との酸化還元反応により還元されて析出源に戻る。このため、二価の鉄イオンFe2+は析出反応以外で消費されず、成膜効率が安定する。また、液中の三価の鉄イオンFe3+が低減されるため、沈殿発生の懸念が無い。
・有機酸などキレート剤の添加が不要である。
・めっき液の液組成に有機酸を含まないため、めっき液中のニッケルイオンNi2+および鉄イオンFe2+の金属濃度を計測するための滴定分析および機器分析プロセスが容易である。
・有機酸を添加する必要が無いため、ニッケルイオンNi2+がキレート化されることによる析出電位の変動に懸念が無い。例えば、ニッケルの成膜効率が低下する等の影響が無いため、安定して目的の鉄‐ニッケル合金比率が得られやすい。蒸着用マスクシートを目的とした適切な鉄‐ニッケル合金比率には、インバー材と同じ比率にあたるNi:Fe=35~37:65~63が好ましく、熱膨張係数が低い膜が得られる。
・有機酸を添加する必要が無いため、成膜中における有機酸の濃度管理は必要無い。
・第1容器と第2容器とを循環することで、二価の鉄イオンFe2+だけでなく、鉄‐ニッケル合金膜析出に必要なニッケルイオンNi2+も同時に補給されるため、各金属イオンの補給作業などの管理手間が大幅に減る。
 <その他>
 マスクシート300は、成膜工程を含む製造方法を用いて製造されたものである。具体的には、マスクシート300は、テーパ状の複数の開口部304を有する金属層302bで構成されたものであり、マスクシート300は、テーパ状に形成されていない複数の開口部304を有する金属層302aで構成されたものである。
 また、表示デバイス2の製造方法においては、上記製造方法により製造されたマスクシート300を用いて、TFT基板43に粒子Zを蒸着させる蒸着工程を含む。
 このように、蒸着工程においてマスクシート300を用いることにより、TFT基板43に粒子Zを局所的に、且つ精度良く蒸着させることができる。その結果、厚みが略均一のEL層24を有する表示デバイス2を製造できる。つまり、上記不具合を回避した表示デバイス2を製造できる。
 なお、図8の(a)~(g)に示す各工程をマスクシート300の製造方法として説明したが、これに限られない。蒸着マスク220が複数のマスクシート300を並設して製造されない場合には、図8に示す各工程を経て蒸着マスク220が製造されても構わない。
 また、図8の(h)~(g)の間には、パルス電解法などを用いて金属層302aをテーパ状に形成する整形工程が挿入されてもよい。
 〔まとめ〕
 本発明の態様1に係るマスクの製造方法は、製造中の表示デバイス(2)に粒子(Z)を蒸着させるときに用いるマスク(マスクシート300,300´)の製造方法であって、マスク基板(101,301)上に複数の開口部(304)を有する鉄‐ニッケル合金層(302a)を形成する成膜工程を含み、前記成膜工程では、めっき槽(100)とニッケルメタル(111)が充填された酸化還元槽(110)との間でめっき液(200)を循環するマスクの製造方法。
 上記の方法によれば、成膜している間に酸化生成した三価の鉄イオンFe3+を、成膜を継続しながら、二価の鉄イオンFe2+に、酸化還元槽中のニッケルメタルで還元することができる。そのため、めっき液中の二価の鉄イオンFe2+が析出反応以外で消費されることを防止できる。並びに、三価の鉄イオンFe3+が液中から減少するので、水酸化鉄Fe(OH)の生成および沈殿を防止できる。また並びに、酸化還元槽中のニッケルメタルが酸化されることによって、二価のニッケルイオンNi2+が溶出するため、めっき液に二価のニッケルイオンNi2+を補給することができる。鉄イオンのリカバリー(回復)やニッケルイオンの補給が、めっき作業を止めることなく、成膜を継続しながら可能であることが特有の効果である。
 さらに、本発明の態様2に係るマスクの製造方法では、態様1において、前記成膜工程では、前記めっき液(200)の中の三価の鉄イオンFe3+が、有機酸による錯体化(キレート化)されていないことができる。
 上記の方法によれば、三価の鉄イオンFe3+がキレート化されないので、三価の鉄イオンFe3+の計測(例えば、滴定法)が容易である。並びに、キレート化のためのキレート剤(例えば、有機酸など)がめっき液に添加されないので、めっき液の管理項目が減るため、めっき液の管理プロセスが容易になる。また並びに、キレート剤が添加されないので、めっき液中の二価のニッケルイオンNi2+がキレート化されないため、ニッケルNiのめっき効率が変わらない。
 さらに、本発明の態様3に係るマスクの製造方法では、態様1または2において、前記成膜工程では、前記めっき液(200)の循環速度を変更することによって、上記めっき液(200)に含まれる三価の鉄イオン(Fe3+)の濃度を、調整してもよい。
 上記の方法によれば、めっき液の循環速度の変更によって、酸化還元槽(110)中の反応速度を変えることができ、めっき液に含まれる三価の鉄イオンFe3+の濃度を調整できる。
 さらに、本発明の態様4に係るマスクの製造方法では、態様3において、前記めっき液(200)の循環速度を変更することによって、上記めっき液(200)に含まれる二価のニッケルイオン(Ni2+)の濃度を、調整しても構わない。
 上記の方法によれば、めっき液に含まれる二価のニッケルイオンNi2+の濃度を調整できるので、析出する鉄‐ニッケル合金層の合金比率を成膜中であっても容易に維持または変更することができる。
 さらに、本発明の態様5に係るマスクの製造方法では、態様1~4の何れかにおいて、前記ニッケルメタル(111)の表面積を変更することによって、上記めっき液(200)に含まれる三価の鉄イオン(Fe3+)を前記ニッケルメタルが還元する酸化還元反応の反応速度を、調整しても構わない。
 上記の方法によれば、ニッケルメタルの表面積を変更することによって酸化還元反応の反応速度を変更できるので、めっき液に含まれる三価の鉄イオンFe3+の濃度を調整できる。
 さらに、本発明の態様6に係るマスクの製造方法では、態様5において、前記ニッケルメタル(111)の表面積を変更することによって、上記めっき液(200)に含まれる二価のニッケルイオン(Ni2+)の濃度を、調整しても構わない。
 上記の方法によれば、めっき液に含まれる二価のニッケルイオンNi2+の濃度を調整できるので、析出する鉄‐ニッケル合金層の合金比率を調整できる。
 さらに、本発明の態様7に係るマスクの製造方法では、態様1から6の何れかにおいて、前記マスク基板(101,301)の上に、複数の空間部(303s)を有するレジスト層(303)を形成するレジスト層成膜工程をさらに含み、前記成膜工程では、前記複数の空間部(303s)に鉄‐ニッケル合金層(302a)を成膜した後に前記レジスト層(303)を除去することで、前記複数の開口部(304)を有する金属層(302a)が形成されても構わない。
 上記の方法によれば、レジスト層を用いることで、金属層に複数の開口部を形成できる。
 さらに、本発明の態様8に係るマスクの製造方法では、上記態様1~6の何れか1かにおいて、前記マスク基板(301)の上に下地層として機能する金属層(302)を形成する下地工程をさらに含み、前記鉄‐ニッケル合金層は、前記金属層の上に形成されても構わない。
 さらに、本発明の態様9に係るマスクの製造方法では、上記態様8において、前記金属層(302)の上に、複数の空間部(303s)を有するレジスト層(303)を形成するレジスト層成膜工程をさらに含み、前記成膜工程では、前記複数の空間部に鉄‐ニッケル合金層(302a)を成膜した後に(i)前記レジスト層と(ii)前記レジスト層に対向する位置にある金属層とを除去することで、前記複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層が形成されても構わない。
 さらに、本発明の態様10に係るマスクの製造方法では、態様1から9の何れかにおいて、前記成膜工程は、直流電解法のみを用いても構わない。
 上記の方法によれば、直流電解法のみを用いて、マスク基板上に複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層を形成(成膜)することができる。
 さらに、本発明の態様11に係るマスクの製造方法では、態様1から9の何れかにおいて、前記成膜工程は、直流電解法とパルス電解法との両方を用いても構わない。
 上記の方法によれば、直流電解法とパルス電解法との両方を用いて、マスク基板上に複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層を形成(成膜)することができる。例えば、直流電解法を用いて、マスク基板上に複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層を形成し、その後、パルス電解法を用いて、開口部の縁をテーパ状に成形してもよい。
 さらに、本発明の態様12に係るマスクの製造方法では、態様1から9の何れかにおいて、前記成膜工程は、パルス電解法のみを用いても構わない。
 上記の方法によれば、パルス電解法のみを用いて、マスク基板上に複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層を形成(成膜)することができる。
 さらに、本発明の態様13に係るマスクの製造方法では、請求項11において、直流電解法での上記めっき槽(100)および上記酸化還元槽(110)および上記めっき液(200)は、各々、パルス電解法での上記めっき槽(100)および上記酸化還元槽(110)および上記めっき液(200)であっても構わない。
 上記の方法によれば、直流電解法とパルス電解法とで、めっき槽および酸化還元槽およびめっき液を共通化できる。
 さらに、本発明の態様14に係るマスクの製造方法では、上記態様8または9において、前記成膜工程は、前記金属層を陰極として用いる直流電解法を用いてもよい。
 さらに、本発明の態様15に係るマスクの製造方法では、上記態様10~14の何れか1において、前記成膜工程は、直流電解法での陽極に、不溶性金属を用いても構わない。
 上記の方法によれば、直流電解法で陽極から金属が溶出しないので、めっき液の管理が容易になる。
 さらに、本発明の態様16に係るマスクの製造方法では、上記態様1~15において、前記鉄‐ニッケル合金層から前記マスク基板を剥離する剥離工程をさらに含んでもよい。
 上記の方法によれば、マスク基板が剥離された鉄‐ニッケル合金層を、あるいは、マスク基板が剥離された鉄ニッケル合金層および金属層を、マスクとして得ることができる。
 〔付記事項〕
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
 2    表示デバイス
 100  第1容器(めっき槽)
 101  第1電極
 102  第2電極(陽極)
 110  第2容器(酸化還元槽)
 111  ニッケルメタル
 140  第3容器
 200  溶液(めっき液)
 300  マスクシート(マスク)
 301  マスク基板
 302a 金属層(鉄‐ニッケル合金層)
 303  レジスト層
 303s 空間(空間部)
 304  開口部
 Z    粒子

Claims (15)

  1.  製造中の表示デバイスに粒子を蒸着させるときに用いるマスクの製造方法であって、
     マスク基板の上に複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層を形成する成膜工程を含み、
     前記成膜工程では、めっき槽とニッケルメタルが充填された酸化還元槽との間でめっき液を循環するマスクの製造方法。
  2.  前記成膜工程では、前記めっき液の中の三価の鉄イオンが、有機酸により錯体化されていない請求項1に記載のマスクの製造方法。
  3.  前記成膜工程では、前記めっき液の循環速度を変更することによって、上記めっき液に含まれる三価の鉄イオンの濃度を、調整する請求項1または2に記載のマスクの製造方法。
  4.  前記成膜工程では、前記めっき液の循環速度を変更することによって、上記めっき液に含まれる二価のニッケルイオンの濃度を、調整する請求項3に記載のマスクの製造方法。
  5.  前記成膜工程では、前記ニッケルメタルの表面積を変更することによって、上記めっき液に含まれる三価の鉄イオンを前記ニッケルメタルが還元する酸化還元反応の反応速度を、調整する請求項1から4の何れか1項に記載のマスクの製造方法。
  6.  前記成膜工程では、前記ニッケルメタルの表面積を変更することによって、上記めっき液に含まれる二価のニッケルイオンの濃度を、調整する請求項5に記載のマスクの製造方法。
  7.  前記マスク基板の上に、複数の空間部を有するレジスト層を形成するレジスト層成膜工程をさらに含み、
     前記成膜工程では、前記複数の空間部に鉄‐ニッケル合金層を成膜した後に前記レジスト層を除去することで、前記複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層が形成される請求項1から6のいずれか1項に記載のマスクの製造方法。
  8.  前記マスク基板の上に下地層として機能する金属層を形成する下地工程をさらに含み、
     前記鉄‐ニッケル合金層は、前記金属層の上に形成される請求項1~6の何れか1項に記載のマスクの製造方法。
  9.  前記金属層の上に、複数の空間部を有するレジスト層を形成するレジスト層成膜工程をさらに含み、
     前記成膜工程では、前記複数の空間部に鉄‐ニッケル合金層を成膜した後に(i)前記レジスト層と(ii)前記レジスト層に対向する位置にある金属層とを除去することで、前記複数の開口部を有する鉄‐ニッケル合金層が形成される請求項8に記載のマスクの製造方法。
  10.  前記成膜工程は、直流電解法のみを用いる請求項1~9の何れか1項に記載のマスクの製造方法。
  11.  前記成膜工程は、直流電解法とパルス電解法との両方を用いる請求項1~9の何れか1項に記載のマスクの製造方法。
  12.  前記成膜工程は、直流電解法での上記めっき槽および上記酸化還元槽および上記めっき液が、各々、パルス電解法での上記めっき槽および上記酸化還元槽および上記めっき液である請求項11に記載のマスクの製造方法。
  13.  前記成膜工程は、前記金属層を陰極として用いる直流電解法を用いる請求項8または9に記載のマスクの製造方法。
  14.  前記成膜工程は、直流電解法での陽極に、不溶性金属を用いる請求項10~13の何れか1項に記載のマスクの製造方法。
  15.  前記鉄‐ニッケル合金層から前記マスク基板を剥離する剥離工程をさらに含む請求項1~14の何れか1項に記載のマスクの製造方法。
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