WO2025263283A1 - 蒸着マスク及び、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

蒸着マスク及び、電子デバイスの製造方法

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WO2025263283A1
WO2025263283A1 PCT/JP2025/019839 JP2025019839W WO2025263283A1 WO 2025263283 A1 WO2025263283 A1 WO 2025263283A1 JP 2025019839 W JP2025019839 W JP 2025019839W WO 2025263283 A1 WO2025263283 A1 WO 2025263283A1
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deposition
deposition mask
opening
protrusion
membrane
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涼真 茂木
数馬 碓氷
昭彦 小林
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Toppan Holdings Inc
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Toppan Holdings Inc
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    • H10K71/164—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using vacuum deposition

Definitions

  • the present invention relates to a deposition mask and a method for manufacturing an electronic device.
  • vapor deposition masks are known that are used to paint the three colors RGB when producing organic EL displays.
  • Patent Document 1 describes a deposition mask in which a mask pattern is formed on a silicon layer, and discloses that the mask pattern is formed by etching.
  • Patent Document 2 describes a deposition mask having a large number of pixel openings, and discloses that the pixel openings are formed by etching.
  • the uneven shape of the sidewall of the opening causes deposition material to accumulate on the sidewall, resulting in a deterioration in the pattern dimensions of the deposited film.
  • the present invention aims to provide a deposition mask capable of depositing a vapor deposition film with excellent pattern dimensions, and a method for manufacturing an electronic device using the deposition mask.
  • the vapor deposition mask of this embodiment has a first surface and a second surface opposite the first surface, and is formed with a plurality of openings penetrating between the first surface and the second surface, and is characterized in that a protrusion extending from the first surface to the second surface is formed on the side wall surface of the opening, and the protrusion ratio of the protrusion to the opening width of the opening is 0.001 or more and 0.018 or less.
  • the present invention by controlling the protrusion ratio of the protrusions formed on the sidewall surfaces of the openings in the deposition mask, it is possible to stably form a deposition film with excellent pattern dimensions. Furthermore, the frequency of cleaning the deposition mask can be reduced, making it easier to control the quality of the deposition mask. Furthermore, it is possible to reduce the occurrence of clogging of the openings, thereby extending the life of the deposition mask.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a deposition mask according to the present embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged front view of a side wall surface seen by cutting through the opening.
  • FIG. 4A is an SEM image showing the standard for measuring the protrusion dimension of the protrusion portion
  • FIG. 4B is a schematic diagram thereof.
  • FIG. 5A is an SEM photograph showing an enlarged portion of the opening
  • FIG. 5B is a schematic diagram thereof.
  • 6A to 6E are schematic diagrams for explaining a method for calculating the opening width.
  • FIG. 7A is an SEM image of the sidewall surface of the opening
  • FIG. 7B is a schematic diagram thereof.
  • FIG. 10 is an image diagram showing deposition of a deposition material on a side wall surface of an opening.
  • 1A to 1C are process diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a vapor deposition mask according to an embodiment of the present invention.
  • 1A to 1C are process diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a vapor deposition mask according to an embodiment of the present invention.
  • 1A to 1C are cross-sectional views showing a method for manufacturing an electronic device using the vapor deposition mask of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a deposition mask according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a deposition mask according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a deposition mask according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a deposition mask according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional
  • Vapor deposition masks used for painting different colors of RGB in the production of OLED displays are known, and there is a growing need for vapor deposition masks for painting different colors of RGB.
  • the deposition mask has multiple openings that correspond to the deposited film, and the accuracy of the openings in the deposition mask is important for improving the pattern dimensions of the deposited film.
  • the deposition mask is placed between the substrate to be deposited and the deposition source, and the deposition material passes from the deposition source through the openings in the deposition mask and reaches the surface of the substrate to be deposited. If the deposition material accumulates on the sidewalls of the openings, the opening width becomes narrower than the actual width, making it difficult to form a deposition film with excellent pattern dimensions.
  • Figure 8 shows an image of deposition material 12 being deposited on the side wall surface 52 of an opening 51 formed in a membrane 50. In this way, deposition material 12 being deposited on the side wall surface 52 of the opening 51 creates a shadow effect.
  • shadow effects reduce the pattern dimensions of deposited films. This reduction in pattern dimensions impacts device performance and becomes a limiting factor for the resolution of OLED microdisplay devices.
  • deposition material accumulates on the steps of vertical ridges (protrusions) that appear on the sidewalls when openings are processed by dry etching.
  • protrusions vertical ridges
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a deposition mask 1 in this embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of an opening.
  • FIG. 3 is an enlarged front view of a sidewall surface that appears when the opening is cut.
  • FIG. 4A is an SEM image showing a standard for measuring the protrusion dimension of a protrusion portion, and
  • FIG. 4B is a schematic diagram thereof.
  • FIG. 5A is an SEM photograph showing an enlarged portion of the opening, and FIG. 5B is a schematic diagram thereof.
  • FIG. 7 is an SEM image of the sidewall surface of the opening.
  • the deposition mask 1 has a laminated structure of a membrane 2 and a support substrate 3.
  • the membrane 2 is a substrate with a first surface 2a and a second surface 2b that face each other in the thickness direction.
  • the thickness of the membrane 2 is not limited, but is approximately 1 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the outer peripheral shape of the membrane 2 is preferably a rectangular or disc-shaped wafer, and although there are no restrictions on the diameter (length of one side in the case of a rectangle), it is preferably approximately 100 mm to 500 mm.
  • the membrane 2 may be formed of a single layer or multiple layers.
  • the membrane 2 is preferably formed of a SiN layer or a laminated structure of a SiN layer/SiO 2 layer.
  • a plurality of cell regions 4 are formed in the membrane 2. Between adjacent cell regions 4, there is a region where no openings 8 are formed (referred to as a "boundary region 5"). In a plan view, the plurality of cell regions 4 are arranged in a matrix with the boundary region 5 interposed between them. The region where the plurality of cell regions 4 are grouped together is referred to as a cell array region 6. Between the cell array region 6 and the edge of the membrane 2 is a peripheral region 7.
  • openings 8 are formed in each cell region 4.
  • the openings 8 penetrate from the first surface 2a to the second surface 2b of the membrane 2.
  • the first surface 2a is the surface facing the deposition substrate 10
  • the second surface 2b is the back surface facing the deposition source 11.
  • the opening width of the opening 8 gradually narrows, for example, from the second surface 2b to the first surface 2a. Therefore, the side wall surface 9 of the opening 8 is inclined.
  • the planar pattern of the openings 8 (the shape when viewed from directly above the membrane 2 toward the first surface 2a) is not limited, but examples include rectangles (including squares), polygons other than rectangles, circles, and ellipses. All of the openings 8 may have the same planar pattern, or some may have different patterns. The openings 8 may be arranged regularly, irregularly, or a mixture of regular and irregular patterns.
  • this width is approximately 1 mm to 10 mm.
  • a support substrate 3 is provided on the second surface 2b side of the membrane 2.
  • the support substrate 3 is, for example, a silicon substrate. There are no limitations on the thickness of the support substrate 3, but it is, for example, about 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the support substrate 3 is provided in the peripheral region 7 and boundary region 5 on the second surface 2b of the membrane 2. As such, the support substrate 3 is not provided in the cell region 4, which is open to both the first surface 2a and the second surface 2b.
  • the support substrate 3 may be provided only in the peripheral region 7.
  • the membrane 2 can be maintained in a taut state by the support substrate 3, eliminating the need for a tensioning process.
  • the deposition mask 1 of this embodiment can also be closely attached to the deposition substrate 10 using an electrostatic chuck that utilizes electrostatic force.
  • the support substrates 3 provided in the boundary region 5 and the peripheral region 7 are all the same height. However, for example, the height of the support substrate 3 provided in the boundary region 5 may be lower than the height of the support substrate 3 provided in the peripheral region 7. However, by making the heights uniform, greater strength can be maintained.
  • Openings 8 in Vapor Deposition Mask 1 in the Present Embodiment As shown in the plan view of the opening 8 in Fig. 2 and the front view of the opening 8 cut through the opening 8 in Fig. 3 (both sides of the opening 8 are shown in cross section), a plurality of protrusions 20 extending from the first surface 2a toward the second surface 2b are formed on the side wall surface 9 of the opening 8. In this embodiment, the protrusions 20 are sometimes referred to as "vertical stripes.” Because the protrusions 20 protrude from the side wall surface 9 toward the inside of the opening 8, the side wall surface 9 has uneven steps, as shown in Figs. 2 and 3.
  • the height (length) of the protrusion 20 from the first surface 2a to the second surface 2b may be the same as or shorter than the height (length) from the first surface 2a to the second surface 2b. In other words, as long as the protrusion 20 is formed in the height region between the first surface 2a and the second surface 2b, it may be interrupted midway. However, it is preferable that the height of the protrusion 20 is the same as the height (length) from the first surface 2a to the second surface 2b. This means that the protrusion 20 is continuous and uninterrupted midway in the height direction between the first surface 2a and the second surface 2b, eliminating unevenness in the height direction or reducing the difference in unevenness, thereby reducing the accumulation of deposition material.
  • the protrusions 20 are not limited to being formed linearly from the first surface 2a to the second surface 2b, but may be curved, serpentine, or have a shape that changes midway (changing the direction of extension midway). However, it is preferable that the protrusions 20 are linear. "Straight" does not mean a straight line in the strict sense, and some variation is permitted. For example, without limitation, if the extension direction changes within approximately 5 degrees with respect to the direction perpendicular to the height, it can be considered linear. By making the protrusions 20 linear, the area where the extension direction changes can be eliminated or made smaller, thereby reducing the accumulation of deposition material.
  • the opening 8 shown in Figure 2 is generally polygonal, but may also be circular or elliptical. As shown in Figure 2, the protrusions 20 are formed evenly around the periphery of the opening 8, but the formation density of the protrusions 20 may vary depending on the location on the side wall surface 9. For example, the formation density of the protrusions 20 may change from midway along the height of the side wall surface 9.
  • FIG. 4A is an SEM photograph of the opening 8
  • Fig. 4B is a schematic diagram thereof.
  • the SEM (scanning electron microscope) image of the opening 8 was obtained using, for example, a Regulus 8220 manufactured by Hitachi High-Tech.
  • Figure 5A is an enlarged photograph of the area surrounded by region A in the SEM photograph of Figure 4A
  • Figure 5B is a schematic diagram thereof.
  • a straight reference line L1 is drawn on each side of the opening 8 so as to touch the outside of the unevenness of the opening 8.
  • the reference line L1 should be drawn so that it touches at as many contact points B as possible, except in areas where the unevenness of the opening 8 has changed drastically or where the SEM image is unclear and the unevenness is difficult to distinguish.
  • the reference line L1 was divided into, for example, three equal parts, and the protrusion dimensions H1, H2, and H3 (hereinafter sometimes referred to as "protrusion dimension H") of the protrusion portion 20 that protrudes from the central reference line L1 into the inside of the opening 8 were measured.
  • the apex of each of the protrusion dimensions H1, H2, and H3 was determined to be the position that protrudes most from the central reference line L1.
  • the average protrusion dimension AveH of the protrusion dimensions H1, H2, and H3 of each protrusion portion 20 is calculated.
  • a curved reference line L1 is drawn along that shape.
  • the reference line is then divided into multiple parts, and one of these parts is used to determine the protruding dimension of the protrusion.
  • the reference line L1 was divided into three equal parts to measure the protrusion dimension H of the protrusion 20, but dividing it into three equal parts is just one example.
  • the number of protrusions 20 measured from the reference line L1 is not limited, but can be approximately 2 to 50, preferably 30 or less, and more preferably 20 or less. Furthermore, it is preferable to measure two or more, preferably five or more. This can improve the dimensional accuracy of the average protrusion dimension AveH of the protrusions 20.
  • the measurement error of the average protrusion dimension AveH of the protrusion 20 can be allowed to be ⁇ 10% or less, preferably ⁇ 5% or less.
  • the opening 8 gradually narrows from the second surface 2b toward the first surface 2a, and the opening width varies depending on the measurement location.
  • the opening width W1 of the opening 8 is defined as the opening width on the first surface 2a side facing the deposition substrate 10.
  • the opening width W1 can be determined from SEM images taken using a KLA-Tencor eCD-2.
  • the opening width W1 can be calculated from the reference line L1 used to calculate the protrusion dimension H of the protrusion 20.
  • the reference line L1 used to calculate the protrusion dimension H of the protrusion 20.
  • the accuracy of calculating the opening width W1 is likely to decrease.
  • the area difference is 10% or more, preferably 5% or more, it is desirable to calculate the opening width W1 using the following method.
  • the longest distance between each vertex 8a of the opening 8 in Figure 6 and the intersection 8c where the line L2 that runs from the vertex 8a through the center O of the ellipse 14 intersects with the side 8b of the opening 8 is defined as the opening width W1.
  • Figure 6 is a schematic diagram illustrating a method for calculating the opening width W1.
  • the opening 8 is approximately hexagonal. Therefore, there are six vertices 8a and six sides 8b of the opening 8 that appear on the first surface 2a.
  • the sides 8b are regression lines.
  • the regression line can be determined using the least squares method.
  • the ellipse 14 also includes a circle. Then, find the center O of the ellipse 14.
  • a straight line L2 is drawn from each vertex 8a through the center O, and the intersection 8c where this line L2 intersects with the side 8b of the opening 8 is found.
  • the distance between the vertex 8a and the intersection 8c is then calculated.
  • the opening 8 is triangular, in Figure 6C the opening 8 is pentagonal, and Figures 6D and 6E show special shapes where the polygon is distorted.
  • white circles indicate vertices 8a, and black circles indicate intersections 8c.
  • an ellipse 14 circumscribing each vertex 8a is drawn and the center O of the ellipse 14 is found.
  • a straight line L2 passing through the center O is drawn from each vertex 8a to the center O, and the intersection 8c where the line L2 intersects with the side 8b of the opening 8 is found.
  • the distance between the vertex 8a and the intersection 8c is calculated, and the longest distance is taken as the opening width W1.
  • a small protrusion ratio R means that if the average protrusion dimension AveH of the protrusion streak portion 20 is constant, the opening width W1 is large, or if the opening width W1 is constant, the average protrusion dimension AveH of the protrusion streak portion 20 is small.
  • a large protrusion ratio R means that if the average protrusion dimension AveH of the protrusion streak portion 20 is constant, the opening width W1 is small, or if the opening width W1 is constant, the average protrusion dimension AveH of the protrusion streak portion 20 is large. In this way, in this embodiment, the protrusion ratio R can be controlled to fall within a specified range by adjusting one or both of the average protrusion dimension AveH and the opening width W1 of the protrusion streak portion 20.
  • the taper angle ⁇ 1 of the opening 8 is determined as follows. That is, as shown in Fig. 3, a straight line is connected between the end of the opening width W1 in the surface direction along the first surface 2a and the end of the opening width W2 in the surface direction along the second surface 2b, and the inclination angle between this line and the first surface 2a can be set as the taper angle ⁇ 1 of the opening 8.
  • the taper angle ⁇ 1 was determined by measuring the length of an SEM image obtained using a Regulus 8220 manufactured by Hitachi High-Technologies.
  • the deposition mask 1 in this embodiment is (1) A protrusion 20 is formed on the side wall surface 9 of the opening 8, extending from the first surface 2 a to the second surface 2 b. (2) The protrusion ratio R of the protrusion 20 to the opening width W1 of the opening 8 is 0.001 or more and 0.018 or less.
  • the protrusions 20 shown in (1) above result from the dry etching process used to form the openings 8.
  • the protrusions 20 are a processed shape unique to dry etching, and appear as vertical streaks in the height direction (vertical direction) of the openings 8.
  • the protrusions 20 cause deposition material 12 to accumulate as described in Figure 8, resulting in poor deposition.
  • the protrusions 20 are a processed shape unique to dry etching, but conventionally, the dimensions of the protrusions 20 have not been adjusted.
  • the protrusion ratio R of the protrusion 20 is specified so that the pattern width W3 of the vapor-deposited film 13 can be adjusted to 70% or more of the opening size (opening width W1).
  • the characteristics of the protrusion ratio R are shown in (2) above. That is, in this embodiment, by adjusting the protrusion ratio R of the protrusion portion 20 to the opening width W1 of the opening to be 0.001 or more and 0.018 or less, the pattern width W3 of the vapor-deposited film 13 can be appropriately and easily adjusted to 70% or more of the opening size (opening width W1).
  • the protrusion ratio R is 0.014 or less. This allows the pattern width W3 of the deposited film 13 to be appropriately and easily adjusted to 80% or more of the opening size (opening width W1), preferably 85% or more, and more preferably 90% or more. Furthermore, although there is no restriction on the lower limit of the protrusion ratio R, it is set to 0.001 or more, 0.002 or more, 0.003 or more, or 0.004 or more depending on the dry etching conditions.
  • the protrusion ratio R 0.001 or greater
  • impurities contained in the deposition material (deposition particles) 12 from the deposition source 11 shown in Figure 11 can be captured by the side wall surface 9 of the opening 8, thereby reducing the amount of impurities contained in the deposition film 13. That is, the particles scattered from the deposition source 11 toward the deposition substrate 10 contain impurities.
  • deposition conditions are set such that the deposition particles 12 adhere to the surface of the deposition substrate 10 in a direction perpendicular to the surface, impurities that do not meet these conditions tend to scatter diagonally from the direction perpendicular to the surface of the deposition substrate 10. For this reason, by setting the protrusion ratio R to a value other than zero, specifically 0.001 or greater, impurities can be more easily captured by the side wall surface 9.
  • the average protrusion dimension AveH of the protrusion 20 is preferably 150 nm or less, more preferably 145 nm or less, and even more preferably 143.5 nm or less. This allows the protrusion ratio R of the protrusion 20 to the opening width W1 of the opening 8 to be appropriately and easily adjusted to be 0.001 or more and 0.018 or less.
  • the maximum protrusion dimension of the protrusion 20 is preferably 200 nm or less, more preferably 185 nm or less, and even more preferably 181 nm or less. This eliminates extremely large protrusions 20, effectively suppressing deposition defects. It also makes it easier to appropriately and easily adjust the protrusion ratio R of the protrusions to a range of 0.001 to 0.018.
  • the opening width W1 is preferably 10 ⁇ m or less. Although there is no lower limit, it can be 1 ⁇ m or more. This satisfies the needs of a vapor deposition mask 1 equipped with a membrane 2, and in particular, for a vapor deposition mask for separate RGB coloring used in the manufacturing process of OLED microdisplays, it is necessary to further reduce the opening width W1.
  • the mask can be effectively used as a deposition mask 1 for manufacturing high-resolution OLED display devices.
  • deposition material (deposition particles) 12 from the deposition source 11 passes through the openings 8 in the deposition mask 1 and reaches the surface 10a of the deposition substrate 10, where a deposition film 13 is formed.
  • the pattern width W3 of the deposition film 13 is measured and its ratio to the opening width W1 is calculated, if the protrusion ratio R is such that the pattern width ratio ((pattern width W3/opening width W1) x 100 (%)) is 70% or more, this is considered to be the present example, and if the protrusion ratio R is less than 70%, this is considered to be a comparative example.
  • the opening width W1 of the opening 8 gradually narrows from the second surface 2 b side toward the first surface 2 a side, but this is not limited thereto and the opening width W1 may gradually widen from the second surface 2 b side toward the first surface 2 a side.
  • the taper angle is not limited thereto, the taper angle ⁇ 1 is preferably 60° or more and 120° or less, more preferably 70° or more and 110° or less, and even more preferably 80° or more and 105° or less.
  • the side wall surface 9 of the opening 8 is preferably a tapered surface from the second surface 2b side toward the first surface 2a side, and by making it an inversely tapered surface toward the deposition source 11 side, i.e., from the second surface 2b side toward the first surface 2a side (see Figure 11), it becomes easier for the deposition particles 12 to pass from the deposition source 11 toward the deposition substrate 10, and a deposition film 13 with excellent pattern dimensions can be formed.
  • 9A to 9C are process diagrams showing a method for manufacturing the deposition mask 1 of this embodiment.
  • the deposition mask 1 in the manufacturing process shown in Fig. 9 and Fig. 10 described later shows only the vicinity of one cell region 4, but in reality, the multiple cell regions 4 shown in Fig. 1 are formed simultaneously.
  • a support substrate 21 made of Si is prepared, and in Fig. 9B, a membrane 2 is formed on the surface of the support substrate 21.
  • the membrane 2 has a laminated structure of a SiO2 layer 22 and a SiN layer 23.
  • the diameter of the membrane 2 there is no limitation on the diameter of the membrane 2, but in this embodiment, it can accommodate sizes up to approximately 500 mm.
  • a protective material 24 is formed over the entire surface of the membrane 2.
  • a mask layer 25 is formed on the back surface of the support substrate 21.
  • the mask layer 25 is a resist pattern. As shown in Figure 9C, the mask layer 25 is not formed in the area facing the cell region 4 of the membrane 2.
  • the support substrate 21 not covered by the mask layer 25 is removed by dry etching.
  • the support substrate 3 is formed on the second surface 2b of the membrane 2, except for the position of the cell region 4.
  • the mask layer 25 is removed.
  • a resist layer is applied from the support substrate 3 to the second surface 2b of the cell region 4, and a mask layer 26 having an opening pattern 26a is formed on the resist layer.
  • the opening pattern 26a is a pattern for forming openings 8 in the membrane 2, and the membrane 2 exposed from the opening pattern 26a is removed by dry etching. This allows the openings 8 to be formed in the membrane 2.
  • the mask layer 26 and protective material 24 are removed.
  • the manufacturing method shown in Figure 9 allows the openings 8 to be formed with a tapered surface with a taper angle ⁇ 1 of 90° or less.
  • mask layers 27, 28 are formed on both the first surface 2a of the membrane 2 and the back surface of the support substrate 21. It is preferable that both mask layers 27, 28 be formed from resist.
  • the mask layer 28 formed on the back surface of the support substrate 21 is not formed in the cell region 4 of the membrane 2. Furthermore, the mask layer 27 formed on the first surface 2a of the membrane 2 has multiple opening patterns 27a formed therein. These opening patterns 27a allow multiple openings 8 to be formed in the membrane 2.
  • the membrane 2 exposed from the opening pattern 27a of the mask layer 27 is removed by dry etching. This allows multiple openings 8 to be formed in the membrane 2.
  • the support substrate 21 not covered by the mask layer 28 is removed. This opens the cell region 4 of the membrane 2 to the second surface 2b. Then, the mask layers 27 and 28 are removed.
  • a deposition mask 1 is completed, which includes a membrane 2 having multiple openings 8 in the cell region 4 and a support substrate 3 formed on the second surface 2b side of the membrane 2.
  • the openings 8 can be formed with an inversely tapered surface with a taper angle ⁇ 1 of 90° or more.
  • the conditions of the dry etching used to form the opening 8 in the membrane 2 are adjusted, for example, as follows.
  • the etching conditions can be adjusted by the flow rates of various gases, the chamber pressure, the power of the plasma generation source, and the like.
  • CF4 gas and O2 gas were used as etching gases, with CF4 gas at 0.1 to 100 sccm and O2 gas at 1 to 200 sccm.
  • Various conditions were adjusted, with a platen LF of 500 to 3000 W, a coil RF of 500 to 4000 W, a chamber pressure of 1 to 10 Pa, and an etching time of several minutes. It is preferable to adjust the flow rates of CF4 gas and O2 gas so that the flow rate of CF4 gas is less than the flow rate of O2 gas.
  • the protrusion dimensions (which can also be read as the groove depth between the vertical stripes) of the number of vertical stripes (protrusion portions) to be reduced, and specifically, the protrusion ratio R of the protrusion portions 20 to the opening width W1 of the opening 8 can be appropriately adjusted to be 0.001 or more and 0.018 or less.
  • the fluorine compound may be one or more selected from CF 4 , SF 6 , NF 3 , BF 3 , PF 5 and F 2 , and the rare gas may be one or more selected from helium and argon, but may not be used. Furthermore, the protruding dimension of the protrusion 20 can be reduced by laser hydrogen annealing or the like.
  • the deposition mask 1 is placed between a substrate 10 to be deposited and a deposition source 11. At this time, the first surface 2a of the membrane 2 of the deposition mask 1 faces the substrate 10 to be deposited, and the second surface 2b of the membrane 2 faces the deposition source 11.
  • a plurality of openings 8 are formed in the membrane 2, and, for example, the opening width is narrower on the first surface side than on the second surface side.
  • the deposition mask 1 is placed on a holder (not shown) of a deposition device, and the deposition mask 1 and the deposition substrate 10 can be fixed together by an electrostatic chuck.
  • the membrane 2 and the deposition substrate 10 are separated from each other, but they may be in contact with each other.
  • the deposition mask 1 and the deposition substrate 10 are rotated around the axis of the holder.
  • the deposition material (deposition particles) 12 from the deposition source 11 passes through the openings 8 in the deposition mask 1 and reaches the surface 10 a of the deposition substrate 10 , forming a deposition film 13 .
  • examples of electronic devices include OLED microdisplay panels, liquid crystal panels, and solar cells, and the present invention is particularly suitable for manufacturing OLED microdisplay panels as organic electronic devices.
  • the pattern width W3 of the deposition film 13 can be ensured to be 70% or more of the opening width W1, preferably 75% or more, and more preferably 80% or more. In this way, a deposition film 13 with excellent pattern dimensions can be formed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and may be modified, substituted, or altered in various ways without departing from the spirit of the technical concept. Furthermore, if technological advances or derived technologies allow the technical concept to be realized in a different way, the invention may be implemented using that method. Therefore, the claims cover all embodiments that may fall within the scope of the technical concept.
  • a membrane 31 made of SiN, SiO2 , or the like may be formed on the surface of a frame-shaped silicon substrate 30, and a plurality of openings 8 may be formed in the membrane 31 in the central region where the silicon substrate 30 has been removed.
  • the membrane is formed by CVD, but it is preferable to use SiN from the viewpoint of ease of stress control.
  • an SOI substrate 39 is used, but in Figure 13, a SiN layer 45 is formed on the back side of the SOI substrate 39 (the side facing the support substrate 44, the side facing the deposition source 11), in Figure 14, a SiN layer 45 is formed on the front side of the SOI substrate 39 (the side facing the semiconductor layer 42, the side facing the deposition substrate 10), and in Figure 15, a SiN layer 45 is formed on both the back side and the front side of the SOI substrate 39.
  • an opening 8 is formed continuous with the semiconductor layer 42.
  • the SiN layer 45 By providing the SiN layer 45, it becomes easier to control the stress of the deposition mask, and distortion and the like can be suppressed. Furthermore, it is preferable that the SiN layer 45 formed on the front side of the SOI substrate 39 is thinner than the SiN layer 45 formed on the back side of the SOI substrate 39. Although not limited thereto, the film thickness of the SiN layer 45 formed on the front side of the SOI substrate 39 is approximately 0.05 ⁇ m to 0.5 ⁇ m, and the film thickness of the SiN layer 45 formed on the back side of the SOI substrate 39 is approximately 0.05 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the SiN layer 45 formed on the front side of the SOI substrate 39 is made thinner than the SiN layer 45 formed on the back side of the SOI substrate 39 in order to achieve balanced stress control on the front side and the back side.
  • the opening 8 can be formed using the Bosch process, and in the SiN layer 45, the opening 8 can be formed by dry etching.
  • a large-sized silicon substrate is preferably 500 mm x 500 mm or larger.
  • Fig. 7A is an SEM image of the sidewall surface of the opening
  • Fig. 7B is a schematic diagram thereof. As shown in Fig. 7A and Fig. 7B, it was confirmed from the SEM images that multiple vertical ridges (protrusions) extending in the height direction were formed on the sidewall surface.
  • the deposition amount (time) applied to the experiment was determined as the deposition condition for Experimental Example 7 onwards when one or more samples from Experimental Examples 1 to 6 had a deposition pattern width ratio below 70%.
  • the protrusion ratio calculated as (average protrusion dimension/opening width), at 0.018 or less, it was found that the pattern width ratio could be made 70% or more (evaluated as ⁇ or ⁇ ), and that the deposited film could be formed with stable pattern width dimensions.
  • the protrusion ratio calculated as (average protrusion dimension/opening width), at 0.014 or less, it was found that the pattern width ratio could be increased to over 85% (rated as ⁇ ), enabling the deposition film to be formed with more stable pattern width precision.
  • the lower limit of the protrusion ratio is preferably smaller, and is set to 0.001 or greater. Furthermore, experimental examples have shown that the protrusion ratio can be set to 0.004 or greater.
  • the average protrusion dimension of the protrusions is set to 150 nm or less, preferably 145 nm or less, and even more preferably 143.5 nm or less.
  • the maximum protrusion dimension of the protrusions is set to 200 nm or less, preferably 185 nm or less, and even more preferably 181 nm or less.
  • the opening width be 10 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the opening width is 1 ⁇ m or more, and in accordance with experimental examples, it may be 3 ⁇ m or more.

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Abstract

優れたパターン寸法を有する蒸着膜を成膜可能な蒸着マスク及び、該蒸着マスクを用いた電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。本発明の蒸着マスクは、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第１面と前記第２面との間を貫通する複数の開口が形成された蒸着マスクであって、前記開口の側壁面には、前記第１面側から前記第２面側にかけて延出する突条部が形成されており、前記開口の開口幅に対する前記突条部の突出比率は、０．００１以上０．０１８以下である、ことを特徴とする。

Description

蒸着マスク及び、電子デバイスの製造方法
　本発明は、蒸着マスク及び、電子デバイスの製造方法に関する。
　例えば、有機ＥＬディスプレイ作製でのＲＧＢ３色の塗分けなどに使用する蒸着マスクが知られている。
　特許文献１には、シリコン層に、マスクパターンが形成された蒸着マスクに関する記載がある。該マスクパターンを、エッチングで形成することが開示されている。
　特許文献２には、多数の画素開口を有する蒸着マスクに関する記載がある。該画素開口をエッチングで形成することが開示されている。
韓国特許第１０－２３５８２６９号 特開２０２２－１７５９２５号公報
　開口の側壁面の凹凸形状により、蒸着材料が該側壁面に堆積し、蒸着膜のパターン寸法が悪化する問題が生じる。
　本発明は、優れたパターン寸法を有する蒸着膜を成膜可能な蒸着マスク及び、該蒸着マスクを用いた電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
　本実施形態の蒸着マスクは、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第１面と前記第２面との間を貫通する複数の開口が形成された蒸着マスクであって、前記開口の側壁面には、前記第１面側から前記第２面側にかけて延出する突条部が形成されており、前記開口の開口幅に対する前記突条部の突出比率は、０．００１以上０．０１８以下である、ことを特徴とする。
　本発明によれば、蒸着マスクの開口の側壁面に形成される突条部の突出比率を制御することで、優れたパターン寸法を有する蒸着膜を安定して形成できる。また、蒸着マスクの洗浄頻度を少なくでき、蒸着マスクの品質管理を容易に行うことができる。また、開口の目詰まりの発生を少なくでき、蒸着マスクの長寿命化を図ることができる。
本実施の形態の蒸着マスクの一例を示す断面図である。 開口の拡大平面図である。 開口を切断して現れる側壁面の拡大正面図である。 図４Ａは、突条部の突出寸法を測定する基準を示すＳＥＭ画像であり、図４Ｂは、その模式図である。 図５Ａは、開口の一部を拡大して示したＳＥＭ写真であり、図５Ｂは、その模式図である。 図６Ａ～図６Ｅは、開口幅の算出方法を説明するための模式図である。 図７Ａは、開口の側壁面のＳＥＭ画像であり、図７Ｂは、その模式図である。 開口の側壁面に蒸着材料が堆積する様子を示すイメージ図である。 本実施の形態の蒸着マスクの製造方法の一例を示す工程図である。 本実施の形態の蒸着マスクの製造方法の一例を示す工程図である。 本実施の形態の蒸着マスクを使用した電子デバイスの製造方法を示す断面図である。 別の実施の形態の蒸着マスクの一例を示す断面図である。 別の実施の形態の蒸着マスクの一例を示す断面図である。 別の実施の形態の蒸着マスクの一例を示す断面図である。 別の実施の形態の蒸着マスクの一例を示す断面図である。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は、模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための構造を例示したものであって、本発明の技術思想を特定するものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、数値範囲の下限値、及び上限値については、誤差範囲を含むものとする。また、「～」の表記は、下限値及び上限値を含むものとする。
＜本発明に至る経緯＞
　ＯＬＥＤディスプレイ作製でのＲＧＢ３色の塗分けなどに使用する蒸着マスクが知られており、ＲＧＢ塗分け用の蒸着マスクに対するニーズが高まっている。
　蒸着マスクは、蒸着膜に対応する複数の開口を備えており、蒸着膜のパターン寸法を向上させるために、蒸着マスクの開口精度が重要とされる。
　蒸着マスクは、被蒸着基板と、蒸着源との間に配置され、蒸着材料は、蒸着源から、蒸着マスクの開口を通って、被蒸着基板の表面に到達する。このとき、蒸着材料が開口の側壁面に堆積すると、開口幅が実際の幅より狭くなり、パターン寸法に優れた蒸着膜の形成が困難となる。
　図８は、メンブレン５０に形成された開口５１の側壁面５２に蒸着材料１２が堆積するイメージを示す。このように、蒸着材料１２が開口５１の側壁面５２に堆積することで、シャドー効果が生じる。
　高解像度ＯＬＥＤディスプレイデバイスの製造中でのシャドー効果は、蒸着膜のパターン寸法を低下させる。そして、パターン寸法の低下は、デバイスの性能に影響を与え、ＯＬＥＤマイクロディスプレイデバイスの解像度に対する制限要因となる。
　本発明者らは、鋭意研究を行った結果、開口をドライエッチングにて加工した際に側壁面に生じる縦スジ（突条部）の段差に蒸着材料が堆積することに着目し、開口幅に対する該突条部の突出比率を適正化することで、蒸着膜のパターン寸法を高くできる蒸着マスクを開発するに至った。
＜本実施の形態における蒸着マスク１の概要説明＞
　図１は、本実施の形態における蒸着マスク１の断面図である。図２は、開口の拡大平面図である。図３は、開口を切断して現れる側壁面の拡大正面図である。図４Ａは、突条部の突出寸法を測定する基準を示すＳＥＭ画像であり、図４Ｂは、その模式図である。図５Ａは、開口の一部を拡大して示したＳＥＭ写真であり、図５Ｂは、その模式図である。図７は、開口の側壁面のＳＥＭ画像である。
　蒸着マスク１は、メンブレン２と、支持基板３との積層構造である。メンブレン２は、厚み方向にて対向する第１面２ａと第２面２ｂを備えた基板であり、メンブレン２の厚みを限定するものではないが、１μｍ～３００μｍ程度である。
　メンブレン２の外周形状は、矩形状や円盤状のウェハであることが好ましく、直径（矩形状である場合は、１辺の長さ）を限定するものではないが、１００ｍｍ～５００ｍｍ程度であることが好適である。
　限定されるものではないが、メンブレン２は、単層、或いは複数層で形成される。例えば、メンブレン２は、ＳｉＮ層、或いは、ＳｉＮ層／ＳｉＯ２層の積層構造で形成されることが好ましい。
　図１に示すように、メンブレン２には、複数のセル領域４が形成される。隣接するセル領域４間には、開口８が形成されていない領域（「境界領域５」と称する）が存在する。平面視にて、複数のセル領域４は、境界領域５を介して行列配置されている。複数のセル領域４の集合領域を、セルアレイ領域６と称することとする。セルアレイ領域６と、メンブレン２の端部との間は、外周領域７である。
　図１に示すように、各セル領域４には、複数の開口８が形成されている。該開口８は、メンブレン２の第１面２ａから第２面２ｂに貫通している。
　図１１に示すように、第１面２ａは、被蒸着基板１０と対向する表面であり、第２面２ｂは、蒸着源１１と対向する裏面である。
　図１に示すように、開口８の開口幅は、例えば、第２面２ｂから第１面２ａにかけて徐々に狭くなっている。よって、開口８の側壁面９は、傾斜している。
　開口８の平面パターン（メンブレン２の真上から第１面２ａに向けて見た形状）は、限定されるべきものではないが、例えば、矩形（正方形を含む）、矩形以外の多角形、円形、及び、楕円形などを例示できる。また、全ての開口８が同じ平面パターンであってもよいし、一部異なっていてもよい。また、各開口８が規則的に配列されていてもよいし、不規則な配列、或いは規則的な配列と不規則な配列とが混じっていてもよい。
　各セル領域４間の境界領域５の幅寸法を限定するものではないが、第１面２ａ側から見て、該幅寸法は、１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。
　図１に示すように、メンブレン２の第２面２ｂ側に支持基板３が設けられている。
　支持基板３は、例えば、シリコン基板である。支持基板３の厚みを限定するものではないが、例えば、１００μｍ～１０００μｍ程度である。
　図１に示すように、支持基板３は、メンブレン２の第２面２ｂにおいて、外周領域７と境界領域５に設けられる。このように、支持基板３は、セル領域４には設けられておらず、セル領域４は、第１面２ａ及び第２面２ｂの双方に開放されている。なお、支持基板３は、外周領域７にのみ設けられていてもよい。メンブレン２は、支持基板３により張った状態を維持でき、架張処理を不要とし、静電気力を利用する静電チャックを用いて、本実施形態の蒸着マスク１を被蒸着基板１０に密着させることもできる。なお、図１に示すように、境界領域５及び外周領域７に設けた支持基板３は、すべて同じ高さとなっているが、例えば、境界領域５に設けた支持基板３の高さを、外周領域７に設けた支持基板３より低くしてもよい。ただし、高さを揃えておくことでより強度を保つことができる。
＜本実施の形態における蒸着マスク１の開口８の詳細説明＞
　図２の開口８の平面図、及び図３の開口８を切断して現れる開口８の正面図（開口８の両側は断面として現れる）に示すように、開口８の側壁面９には、第１面２ａ側から第２面２ｂ側に向けて延出する、複数本の突条部２０が形成されている。なお、本実施の形態では、突条部２０を「縦スジ」と称する場合がある。突条部２０は、側壁面９から、開口８の内側に向かって出っ張っているため、側壁面９は、図２及び図３に示すように、凹凸段差になっている。
　突条部２０の第１面２ａ側から第２面２ｂ側へ向けての高さ（長さ）は、第１面２ａから第２面２ｂまでの高さ（長さ）と同じか、或いは、それより短くてもよい。すなわち、突条部２０は、第１面２ａから第２面２ｂの間の高さ領域に形成されているものであれば、途中で途切れているもの等も含まれる。ただし、突条部２０の高さは、第１面２ａから第２面２ｂまでの高さ（長さ）と同じであることが好ましい。これにより、突条部２０が、第１面２ａ側から第２面２ｂ側との間の高さ方向の途中で途切れず連続することで、高さ方向に向けての凹凸が無くなり、或いは凹凸差が小さくなるため、蒸着物の堆積を小さくできる。
　また、突条部２０は、第１面２ａ側から第２面２ｂ側に向けて直線状に形成されるもの以外に、曲線状や、蛇行状、或いは、途中で形状が変化する構成（途中で延出方向が変わる）等、特に形状を限定するものではない。ただし、突条部２０は、直線状であることが好ましい。「直線状」とは、厳密な意味での直線を意味せず、多少の変化を許容する。限定するものではないが、例えば、高さ方向へ垂直方向に対して、延出方向が、約５度以内で変化する場合は、直線状と見做すことができる。突条部２０を直線状とすることで、延出方向が変化する領域を無くし或いは小さくできるため、蒸着物の堆積を小さくできる。
　図２に示す開口８は、略多角形であるが、円形状や楕円状であってもよい。図２に示すように、突条部２０は、開口８の周囲に満遍なく形成されるが、側壁面９の場所によって、突条部２０の形成密度が異なっていてもよい。例えば、側壁面９の高さ方向の途中から突条部２０の形成密度に変化があってもよい。
［突出寸法の算出方法］
　図４Ａは、開口８のＳＥＭ写真であり、図４Ｂは、その模式図である。開口８のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）画像を、例えば、日立ハイテク製のＲｅｇｕｌｕｓ８２２０により得た。
　また、図５Ａは、図４ＡのＳＥＭ写真を領域Ａで囲った箇所の拡大写真であり、図５Ｂは、その模式図である。
　以下では、図４Ａ、図４Ｂに示すように、開口８が略多角形である場合について説明する。
　図４Ａ、図４Ｂに示すように、開口８の各辺において、開口８の凹凸段差の外側と接するように直線状の基準線Ｌ１を引く。このとき、図５Ａ、図５Ｂに示すように、複数の接点Ｂで接するように基準線Ｌ１を引くことが好ましい。また、開口８の凹凸段差が極端に変化した箇所や、ＳＥＭ画像が不鮮明で凹凸段差を見分けにくい箇所を除いて、できるだけ複数の接点Ｂで接するように基準線Ｌ１を引く。
　そして、基準線Ｌ１を、例えば、三等分し、三等分した中央基準線Ｌ１から開口８の内側に出っ張る突条部２０の突出寸法Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３（以下、「突出寸法Ｈ」と称する場合がある）を測定した。なお、各突出寸法Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の頂点は、中央基準線Ｌ１から最も出っ張った位置と定める。
　そして、各突条部２０の突出寸法Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の平均突出寸法ＡｖｅＨを求める。
　なお、開口８の形状が、円や楕円形であれば、その形状に沿って曲線状に基準線Ｌ１を引く。そして、基準線を複数に分割し、そのうちの一つを用いて、突条部の突出寸法を求める。
　上記では、基準線Ｌ１を三等分して、突条部２０の突出寸法Ｈを測定したが、三等分としたのは、一例である。また上記では、基準線Ｌ１より得られる突条部２０の測定個数を限定しないが、２個～５０個程度、好ましくは、３０個以下、より好ましくは、２０個以下にできる。また、測定個数は２個以上、好ましくは５個以上とすることが好ましい。これにより、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨの寸法精度を上げることができる。
　また、本実施の形態においては、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨの測定誤差として±１０％以下、好ましくは±５％以下を許容できる。
［開口幅Ｗ１の算出方法］
　図１や図３で示したように、例えば、開口８は、第２面２ｂから第１面２ａに向けて徐々に狭くなっており、測定箇所により、開口幅が異なるが、本実施の形態では、被蒸着基板１０と対向する第１面２ａ側を開口８の開口幅Ｗ１と定義する。
　なお、開口幅Ｗ１は、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ製のｅＣＤ－２を使用して得たＳＥＭ画像より求めることができる。
　開口幅Ｗ１を、突条部２０の突出寸法Ｈを求めるに使用した基準線Ｌ１より求めることができる。ただし、基準線Ｌ１より求めようとした場合、基準線Ｌ１で囲まれる面積と、開口８の面積との差が大きくなると、基準線Ｌ１と開口８との間の乖離が大きくなることを意味し、開口幅Ｗ１の算出精度が低下しやすい。例えば、面積差が１０％以上、好ましくは５％以上となった場合は、次の方法により開口幅Ｗ１を算出することが望ましい。
　すなわち、図６における開口８の各頂点８ａと、該頂点８ａから楕円１４の中心Ｏを通る直線Ｌ２が開口８の辺８ｂと交わった交点８ｃと、の距離のうち、最も長い距離を開口幅Ｗ１とする。
　図６は、開口幅Ｗ１の算出方法を説明するための模式図である。図６Ａでは、開口８は略６角形である。よって、第１面２ａ側に現れる開口８の各頂点８ａ及び各辺８ｂは夫々６つずつある。辺８ｂは、回帰直線である。回帰直線は最小ニ乗法で求めることができる。
　次に、各頂点８ａと外接する楕円１４を描画する。楕円１４には円も含む。そして、楕円１４の中心Ｏを求める。
　各頂点８ａから中心Ｏを通る直線Ｌ２を引き、該直線Ｌ２と、開口８の辺８ｂとが交わる交点８ｃを求める。そして、頂点８ａと交点８ｃ間の距離を算出する。図６Ａでは、頂点８ａは全部で６つあるため、各頂点８ａより該距離を６つ求め、最も長い距離を開口幅Ｗ１とした。
　図６Ｂでは、開口８が三角形であり、図６Ｃでは、開口８が５角形であり、図６Ｄ、図６Ｅは、多角形が歪な特殊形状を示す。図６Ｂ～図６Ｅにおいて、白丸は頂点８ａを示し、黒丸は交点８ｃを示す。図６Ａで説明したように、各頂点８ａと外接する楕円１４を描画して、楕円１４の中心Ｏを求める。そして、各頂点８ａから中心Ｏを通る直線Ｌ２を引き、該直線Ｌ２と、開口８の辺８ｂとが交わる交点８ｃを求め、頂点８ａと交点８ｃ間の距離を算出し、最も長い距離を開口幅Ｗ１とする。
　なお、楕円１４を描画する際、開口形状によっては、全ての頂点８ａに外接する楕円１４を描画することが難しい場合がある。この場合は、出来るだけ多くの頂点８ａと外接し、また外接しない頂点８ａにおいては、出来る限り楕円１４の曲線に近づくような楕円１４を描画する。また、楕円１４は、開口８の内側に入り込むように描画される部分があっても構わない。
［突条部２０の突出比率の算出方法］
　上記したように、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨと、開口８の開口幅Ｗ１を求め、突出比率（平均突出寸法ＡｖｅＨ／開口幅Ｗ１）Ｒを求める。
　突出比率Ｒが小さいということは、仮に、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨが一定であれば、開口幅Ｗ１が大きいことを意味し、或いは、開口幅Ｗ１が一定であれば、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨが小さいことを意味する。一方、突出比率Ｒが大きいということは、仮に、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨが一定であれば、開口幅Ｗ１が小さいことを意味し、或いは、開口幅Ｗ１が一定であれば、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨが大きいことを意味する。このように、本実施の形態では、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨ及び開口幅Ｗ１の一方、又は両方を調整して、突出比率Ｒが所定範囲内に収まるように制御できる。
［開口８のテーパ角θ１の算出方法］
　本実施の形態では、開口８のテーパ角θ１を次のように求める。すなわち、図３に示すように、第１面２ａに沿う面方向への開口幅Ｗ１の端部と、第２面２ｂに沿う面方向の開口幅Ｗ２の端部を直線で結び、該直線と第１面２ａとの間の傾き角度を、開口８のテーパ角θ１と設定することができる。テーパ角θ１は、日立ハイテク製のＲｅｇｕｌｕｓ８２２０を使用して得たＳＥＭ画像より測長して求めた。
＜本実施の形態における開口パラメータの特徴的構成について＞
　本実施の形態における蒸着マスク１は、
（１）　開口８の側壁面９には、第１面２ａ側から前記第２面２ｂ側にかけて延出する突条部２０が形成されていること、
（２）　開口８の開口幅Ｗ１に対する突条部２０の突出比率Ｒが、０．００１以上０．０１８以下であること、を特徴とする。
　上記（１）に示す突条部２０は、開口８を形成する際のドライエッチング加工に起因する。すなわち、突条部２０は、ドライエッチング特有の加工形状であり、開口８の高さ方向（縦方向）に縦スジとして発生する。
　突条部２０は、図８で説明した蒸着材料１２の堆積を生じさせ、蒸着不良の原因となる。突条部２０は、ドライエッチング特有の加工形状であるが、従来においては突条部２０の寸法調整はなされていない。
　そこで、本実施の形態では、蒸着膜１３のパターン幅Ｗ３を、開口サイズ(開口幅Ｗ１)の７０％以上に調整できるように、突条部２０の突出比率Ｒを規定した。
　その突出比率Ｒの特徴が、上記（２）に示されている。すなわち、本実施の形態では、開口の開口幅Ｗ１に対する突条部２０の突出比率Ｒを、０．００１以上０．０１８以下に調整することで、蒸着膜１３のパターン幅Ｗ３を、開口サイズ(開口幅Ｗ１)の７０％以上に適切且つ容易に調整できる。
　また、本実施の形態では、突出比率Ｒは、０．０１４以下であることがより好ましい。これにより、蒸着膜１３のパターン幅Ｗ３を、開口サイズ(開口幅Ｗ１)の８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上に適切且つ容易に調整できる。また、突出比率Ｒの下限値を限定するものではないが、ドライエッチング条件より、０．００１以上、０．００２以上、０．００３以上、或いは、０．００４以上とする。
　また、突出比率Ｒを、０．００１以上とすることで、図１１に示す蒸着源１１からの蒸着材料（蒸着粒子）１２に含まれる不純物を、開口８の側壁面９で捕らえることができ、蒸着膜１３に含まれる不純物量を少なくできる。すなわち、蒸着源１１から被蒸着基板１０に向けて飛散する粒子は、不純物を含む。そして、蒸着粒子１２を、被蒸着基板１０の表面に向けて直交する方向から付着する蒸着条件を設定するため、その条件から外れる不純物は、被蒸着基板１０の表面に対する直交する方向から斜めに向けて飛散しやすい。このため、突出比率Ｒを、ゼロとせず、具体的には、０．００１以上とすることで、不純物を側壁面９で捕獲しやすくなる。
　また、本実施の形態では、突条部２０の平均突出寸法ＡｖｅＨは、１５０ｎｍ以下であることが好ましく、１４５ｎｍ以下であることがより好ましく、１４３．５以下であることがさらに好ましい。これにより、開口８の開口幅Ｗ１に対する突条部２０の突出比率Ｒを、０．００１以上０．０１８以下に適切且つ容易に調整できる。
　また、本実施の形態では、突条部２０の最大突出寸法は、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１８５ｎｍ以下であることがより好ましく、１８１ｎｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、極端に大きい突条部２０を無くし、蒸着不良を効果的に抑制できる。また、突条部の突出比率Ｒを、０．００１以上０．０１８以下に適切且つ容易に調整しやすくなる。
　また本実施の形態では、開口幅Ｗ１は、１０μｍ以下であることが好ましい。下限値を限定するものではないが、１μｍ以上にできる。これにより、メンブレン２を備えた蒸着マスク１に求められるニーズを確保でき、とりわけ、ＯＬＥＤマイクロディスプレイの製造プロセスで使用するＲＧＢ塗分け用の蒸着マスクとしては、さらに開口幅Ｗ１を小さくする必要がある。
　本実施の形態では、開口８の開口幅Ｗ１を小さくしつつ、条部の突出比率Ｒを、０．００１以上０．０１８以下に調整することで、高解像度ＯＬＥＤディスプレイデバイスの製造に使用される蒸着マスク１として効果的に適用できる。
　図１１に示すように、蒸着源１１からの蒸着材料（蒸着粒子）１２は、蒸着マスク１の開口８を通過して、被蒸着基板１０の表面１０ａに到達し、蒸着膜１３が成膜される。蒸着膜１３のパターン幅Ｗ３を測定して、開口幅Ｗ１との比率を算出したときに、パターン幅比率（（パターン幅Ｗ３／開口幅Ｗ１）×１００（％））が、７０％以上となる突出比率Ｒであれば本実施例とし、７０％未満の突出比率Ｒを比較例とした。
　また、本実施の形態では、開口８の開口幅Ｗ１は、第２面２ｂ側から第１面２ａ側に向けて徐々に狭くなっているが、これに限定するものでなく、第２面２ｂ側から第１面２ａ側に向けて徐々に広がっていてもよい。テーパ角を限定するものではないが、テーパ角θ１は、６０°以上１２０°以下であることが好ましく、７０°以上１１０°以下であることがより好ましく、８０°以上１０５°以下であることがさらに好ましい。
　開口８の側壁面９は、第２面２ｂ側から第１面２ａ側に向けてテーパ面であることが好ましく、蒸着源１１側、すなわち、第２面２ｂ側から第１面２ａ側に向けて逆テーパ面とすることで（図１１参照）、蒸着源１１から被蒸着基板１０に向けて蒸着粒子１２を通しやすくなり、パターン寸法に優れた蒸着膜１３を形成できる。
＜本実施の形態における蒸着マスク１の製造方法について＞
　図９は、本実施形態の蒸着マスク１の製造方法を示す工程図である。ここで、図９、及び後述の図１０に示す製造過程の蒸着マスク１は、一つのセル領域４付近のみを示しているが、実際には、図１に示す複数のセル領域４を同時に形成していく。
　図９Ａでは、例えば、Ｓｉからなる支持基板２１を用意し、図９Ｂでは、支持基板２１の表面にメンブレン２を形成する。例えば、メンブレン２を、ＳｉＯ２層２２とＳｉＮ層２３の積層構造とする。
　メンブレン２の直径を限定するものではないが、本実施の形態では、５００ｍｍ程度の大きさまで対応可能である。
　図９Ｃでは、メンブレン２の表面全域に、保護材２４を形成する。また、支持基板２１の裏面にマスク層２５を形成する。マスク層２５は、レジストパターンである。図９Ｃに示すように、マスク層２５を、メンブレン２のセル領域４となる対向箇所には形成しない。
　そして、図９Ｄに示す工程では、マスク層２５に覆われていない支持基板２１をドライエッチングで除去する。これにより、メンブレン２の第２面２ｂに、セル領域４の位置を除いて、支持基板３が形成される。そして、マスク層２５を除去する。
　次に、図９Ｅに示す工程では、支持基板３からセル領域４の第２面２ｂにかけてレジスト層を塗布し、該レジスト層に開口パターン２６ａを備えたマスク層２６を形成する。開口パターン２６ａは、メンブレン２に開口８を形成するためのパターンであり、開口パターン２６ａから露出するメンブレン２を、ドライエッチングで除去する。これにより、メンブレン２に開口８を形成できる。
　図９Ｆでは、マスク層２６及び保護材２４を除去する。これにより、セル領域４に複数の開口８を有するメンブレン２と、メンブレン２の第２面２ｂ側に形成された支持基板３と、を有する蒸着マスク１が完成する。図９に示す製造方法では、開口８のテーパ角θ１を、９０°以下のテーパ面で形成できる。
　図１０に示す蒸着マスク１の製造方法を説明する。図１０に示す図１０Ａ及び図１０Ｂの工程は、図９Ａ、及び図９Ｂと同様である。
　図１０Ｃでは、メンブレン２の第１面２ａ及び支持基板２１の裏面の双方にマスク層２７、２８を形成する。該マスク層２７、２８を、いずれもレジストで形成することが好ましい。
　図１０Ｃに示すように、支持基板２１の裏面に形成するマスク層２８は、メンブレン２のセル領域４には形成しない。また、メンブレン２の第１面２ａに形成するマスク層２７には、複数の開口パターン２７ａを形成する。この開口パターン２７ａにより、メンブレン２に複数の開口８を形成できる。
　図１０Ｄでは、マスク層２７の開口パターン２７ａから露出するメンブレン２をドライエッチングで除去する。これによりメンブレン２に複数の開口８を形成できる。
　次に、マスク層２８に覆われていない支持基板２１を除去する。これにより、メンブレン２のセル領域４が、第２面２ｂにも開放される。そして、マスク層２７、２８を除去する。
　これにより、図１０Ｅに示すように、セル領域４に複数の開口８を有するメンブレン２と、メンブレン２の第２面２ｂ側に形成された支持基板３と、を有する蒸着マスク１が完成する。図１０に示す製造方法では、開口８のテーパ角θ１を、９０°以上の逆テーパ面で形成できる。
　図９Ｅ及び図１０Ｄに示すように、メンブレン２に開口８を形成する際に使用されるドライエッチングの条件を、例えば、以下のように調整する。
　エッチング条件としては、各種ガス流量、チャンバー圧力、及びプラズマ発生源の電力等で調整できる。
　一例として、エッチングガスとして、ＣＦ４ガス、Ｏ２ガスを用い、ＣＦ４ガスを０．１～１００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスを１～２００ｓｃｃｍとした。また、Ｐｌａｔｅｎ　ＬＦを５００～３０００Ｗ、Ｃｏｉｌ　ＲＦを５００～４０００Ｗ、チャンバー圧力を１～１０Ｐａ、エッチング時間を数分程度とし、各種条件を調整した。ＣＦ４ガスとＯ２ガスの各ガス流量に関しては、ＣＦ４ガスの流量＜Ｏ２ガスの流量となるように調整することが好ましい。
　これにより、数の縦スジ（突条部）の突出寸法（縦スジ間の溝深さと読み替えてもよい）を小さくでき、具体的には、開口８の開口幅Ｗ１に対する突条部２０の突出比率Ｒを、０．００１以上０．０１８以下となるように適切に調整できる。
　なお、フッ素化合物は、例えば、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３、ＢＦ３、ＰＦ５及びＦ２から１種以上を選択でき、また、希ガスは、ヘリウムやアルゴンから１種以上選択できるが、使用しなくてもよい。
　また、レーザー水素アニール処理等で、突条部２０の突出寸法を低減させることが可能である。
＜本実施の形態における電子デバイスの製造方法＞
　本実施の形態では、図１１に示すように、蒸着マスク１を、被蒸着基板１０と蒸着源１１との間に配置する。このとき、蒸着マスク１のメンブレン２の第１面２ａ側を被蒸着基板１０側に向け、メンブレン２の第２面２ｂ側を蒸着源１１側に向ける。メンブレン２には複数の開口８が形成されており、例えば、開口幅は、第１面側のほうが第２面側より狭くなっている。
　蒸着マスク１を、蒸着装置のホルダ（図示しない）に設置し、このとき静電チャックにて、蒸着マスク１と被蒸着基板１０とを固定できる。図１１では、メンブレン２と被蒸着基板１０が離れているが接触していてもよい。ホルダの軸中心を回転軸として、蒸着マスク１及び被蒸着基板１０を回転させる。
　蒸着源１１から蒸着材料（蒸着粒子）１２が蒸着マスク１の開口８を通じて、被蒸着基板１０の表面１０ａに到達し、蒸着膜１３が成膜される。
　本実施の形態では、電子デバイスとして、ＯＬＥＤマイクロディスプレイパネル、液晶パネル、太陽電池などを例示でき、特に、有機電子デバイスとしてのＯＬＥＤマイクロディスプレイパネルの製造方法に適している。
　本実施の形態の蒸着マスク１を用いることで、蒸着膜１３のパターン幅Ｗ３を、開口幅Ｗ１に対し７０％以上確保でき、好ましくは、７５％以上、より好ましく８０％以上にできる。このように、パターン寸法に優れた蒸着膜１３を形成できる。
＜本実施の形態の蒸着マスク１を用いたことの効果について＞
　本実施の形態では、蒸着マスク１の開口８における突条部２０の突出比率を規定することで、蒸着膜１３の高いパターン寸法を得ることができる。また、蒸着材料の堆積量を少なくできるので、蒸着マスク１の洗浄頻度を少なくでき、蒸着マスク１の品質管理を容易に行うことができる。また、開口８の目詰まりの発生を少なくでき、蒸着マスク１の長寿命化を図ることができる。
　なお、実施形態及び変形例を説明したが、他の実施形態として、上記の実施形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
　また、本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらに、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
　図１に示す蒸着マスク１とは異なる層構成の実施の形態について説明する。
　例えば、図１２に示すように、枠体状のシリコン基板３０の表面にＳｉＮやＳｉＯ２などのメンブレン３１を成膜し、シリコン基板３０が除去された中央領域のメンブレン３１に複数の開口８が形成された構成であってもよい。メンブレンはＣＶＤで形成されるが、応力制御がしやすい観点で、ＳｉＮを用いることが好ましい。
　図１３から図１５に示す別の実施の形態では、ＳＯＩ基板３９を用いているが、図１３では、ＳＯＩ基板３９の裏面側（支持基板４４側、蒸着源１１と対向する側）にＳｉＮ層４５が形成され、図１４では、ＳＯＩ基板３９の表面側（半導体層４２側、被蒸着基板１０と対向する側）にＳｉＮ層４５が形成され、図１５では、ＳＯＩ基板３９の裏面側及び表面側の双方にＳｉＮ層４５が形成される。ＳＯＩ基板３９の表面側（半導体層４２側）にＳｉＮ層４５が形成される構成では、半導体層４２と連続して開口８が形成される。
　ＳｉＮ層４５を設けることで、蒸着マスクを応力制御しやすく、歪み等を抑制できる。
　また、ＳＯＩ基板３９の表面側に形成されるＳｉＮ層４５は、ＳＯＩ基板３９の裏面側に形成されるＳｉＮ層４５より薄いことが好ましい。限定されるものではないが、ＳＯＩ基板３９の表面側に形成されるＳｉＮ層４５の膜厚は、０．０５μｍ～０．５μｍ程度であり、ＳＯＩ基板３９の裏面側に形成されるＳｉＮ層４５の膜厚は、０．０５μｍ～３μｍ程度である。半導体層４２は、支持基板４４よりも薄く、しかも半導体層４２には多数の開口８も形成されているため、表面側と裏面側とでバランスよく応力制御すべく、ＳＯＩ基板３９の表面側に形成されるＳｉＮ層４５を、ＳＯＩ基板３９の裏面側に形成されるＳｉＮ層４５より薄く形成している。
　なお、ＳＯＩ基板３９に関しては、ボッシュプロセスを用いて開口８を形成でき、ＳｉＮ層４５に関しては、ドライエッチングで開口８を形成することができる。
　また、図１に示す支持基板３及びメンブレン２の少なくとも一方が多結晶シリコン構造であってもよい。これにより、多結晶は明確な劈開面が存在しないので、劈開面を有する単結晶シリコンを用いるよりも、劈開方向へ破断され難くなる。
　また、単結晶のシリコン材料から大型の基板を作ることは技術的に困難であるが、蒸着マスク１を多結晶シリコン構造とすることで単結晶のシリコン基板よりも大きいサイズのシリコン基板を容易に形成できる。また、蒸着マスク１の平面形状を多角形状（例えば、四角形状）とすることで、蒸着マスク１を丸形状とするよりも面取り効率を高めることができると同時に面数も増やすことができる。なお、大きいサイズのシリコン基板とは５００ｍｍ×５００ｍｍ以上であることが好ましい。
　以下、本発明の実施例及び比較例により本発明の効果を説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
＜蒸着マスクのサンプル製造＞
　図９、或いは図１０に示す製造方法により、複数の蒸着マスクのサンプルを製造した。このとき、メンブレンを、ＳｉＯ２／ＳｉＮの積層構造とした。
　実験では、メンブレンの開口の形成時のドライエッチング条件を種々変更し、突条部の突出寸法の異なる複数のサンプル（実験例１～３０）を作製した。
＜突条部のＳＥＭ画像について＞
　図７Ａは、開口の側壁面のＳＥＭ画像であり、図７Ｂは、その模式図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、側壁面には、高さ方向に延出する複数の縦スジ（突条部）が形成されることが、ＳＥＭ画像より確認できた。
＜実験における蒸着条件について＞
　次に、表１に示す実験例１～６（開口幅Ｗ１が３μｍ）を用いて、蒸着材料を、被蒸着基板へ真空蒸着した。そして、レーザー顕微鏡(型番：ＶＫＸ－２１０(キーエンス社製))で、蒸着膜のパターン幅Ｗ３を測長し、蒸着マスクの開口の開口幅Ｗ１に対する蒸着パターン幅比率（１００％換算）を求めた。
　このとき、実験に適用する蒸着量（時間）に関しては、実験例１～６のうち、１つ以上のサンプルが、７０％を下回る蒸着パターン幅比率となった場合を、実験例７以降の蒸着条件として定めた。
＜判定基準＞
　パターン幅比率が、７０％未満である実験例は×、パターン幅比率が７０～８５％である実験例は〇、パターン幅比率が、８５％超である実験例は◎とした。
　その実験結果が以下の表１に示されている。
　表１に示すように、（平均突出寸法／開口の開口幅）で求めた突出比率を、０．０１８以下とすることで、パターン幅比率を７０％以上（判定は○か◎）にでき、蒸着膜を安定したパターン幅寸法で形成できることがわかった。
　また、（平均突出寸法／開口の開口幅）で求めた突出比率を、０．０１４以下とすることで、パターン幅比率を８５％超（判定は◎）にでき、蒸着膜のパターン幅精度を、より安定して形成できることがわかった。
　また、突出比率の下限値としては、小さいほど好ましく、０．００１以上とした。また、実験例から、突出比率を０．００４以上とすることができる。
　また、突条部の平均突出寸法を、１５０ｎｍ以下とし、１４５ｎｍ以下であることがより好ましく、１４３．５以下であることがさらに好ましいとした。
　また、突条部の最大突出寸法を、２００ｎｍ以下とし、１８５ｎｍ以下であることがより好ましく、１８１ｎｍ以下であることがさらに好ましいとした。
　また、開口幅は、１０μｍ以下であることが好ましいとした。また、開口幅の下限値は、１μｍ以上とし、実験例に即して３μｍ以上としてもよい。
　なお、表１に示す「テーパ角」は、代表値であり、全ての実験例が、各代表値から±３°の範囲内に収まっていることを確認した。
　本出願は、２０２４年６月１７日出願の特願２０２４－０９７４０１に基づく。この内容は全てここに含めておく。

Claims (10)

  1. 　第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第１面と前記第２面との間を貫通する複数の開口が形成された蒸着マスクであって、
    　前記開口の側壁面には、前記第１面側から前記第２面側にかけて延出する突条部が形成されており、
    　前記開口の開口幅に対する前記突条部の突出比率は、０．００１以上０．０１８以下である、
    　ことを特徴とする蒸着マスク。
  2. 　前記突出比率は、０．０１４以下である、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  3. 　被蒸着基板側を前記第１面、蒸着源側を前記第２面としたとき、
    　前記開口幅は、前記第１面側の開口幅で規定される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  4. 　前記突条部の平均突出寸法は、１５０ｎｍ以下である、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  5. 　前記突条部の最大突出寸法は、２００ｎｍ以下である、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  6. 　前記開口幅は、１０μｍ以下である、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  7. 　前記蒸着マスクは、支持基板に、前記開口を有するメンブレンが支持された構成であり、前記メンブレンは、シリコン窒化膜単層構造、或いは、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜積層構造で構成される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  8. 　前記蒸着マスクは、ＳＯＩ基板で構成され、前記開口が形成された表面側、或いは、裏面側、又は、前記表面側及び前記裏面側に、ＳｉＮ層が形成される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  9. 　前記蒸着マスクは、支持基板に、前記開口を有するメンブレンが支持された構成であり、
    　前記メンブレンまたは前記支持基板の少なくとも一方が、多結晶シリコン構造であることを特徴とする請求項１に記載の蒸着マスク。
  10. 　被蒸着基板と、蒸着源との間に、請求項１に記載の蒸着マスクを、前記第１面が前記被蒸着基板と対向し、前記第２面が前記蒸着源と対向するように配置し、
    　蒸着材料を、前記開口を通じて、前記被蒸着基板の表面に蒸着する、
    　ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。

     
     
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