(57)【要約】【課題】堆積された成膜材料が剥がれにくいシャドーマスク及び該シャドーマスクを用いて製造される表示装置を提供する。【解決手段】成膜材料を蒸着又はスパッタリングによって堆積させることによる成膜プロセスでパターニングに使用されるシャドーマスクであって、成膜対象物と対向する側に設けられた第１の樹脂膜と、スリットが形成され、前記第１の樹脂膜の上方に設けられた金属部と、前記金属部の上方の少なくとも一部を覆うように設けられた第２の樹脂膜と、を有し、前記第２の樹脂膜は前記成膜材料に晒される側に設けられ、前記第２の樹脂膜の表面は粗面化されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１開口部を有する金属層と、
前記金属層の第１面側に設けられた第１樹脂層と、を有する蒸着マスクであって、
前記蒸着マスクは、前記金属層と前記第１樹脂層とが積層された第１領域と、前記第１樹脂層と前記金属層とが積層されない第２領域と、を有し、
前記第１樹脂層は、前記第２領域に囲まれた第２開口部を有し、
前記第２開口部は、その側壁にテーパー形状を有する、蒸着マスク。
【請求項２】
前記第１樹脂層は、前記金属層の第１面に面する第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、
前記第２開口部の、前記第１面側の幅は、前記第２面側の幅よりも大きい、請求項１に記載の蒸着マスク。
【請求項３】
前記金属層は、前記第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、
前記第１開口部の、前記第１面側の幅は、前記第２面側の幅よりも小さい、請求項１に記載の蒸着マスク。
【請求項４】
前記金属層の前記第２面側に設けられた第２樹脂層をさらに有する、請求項１に記載の蒸着マスク。
【請求項５】
前記第２樹脂層は、前記金属層の第２面に面する第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、
前記第２樹脂層の前記第２面は粗面化されている、請求項４に記載の蒸着マスク。
【請求項６】
前記第１樹脂層の前記第２面は粗面化されており、
前記第２樹脂層の前記第２面の表面粗さは、前記第１樹脂層の前記第２面の表面粗さよりも大きい、請求項５に記載の蒸着マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ（Electro-luminescent）素子を用いた有機ＥＬ表示装置が実用化されており、有機ＥＬ素子の有機層やカソード電極を形成する際に、蒸着法が採られる場合があり、前述の有機層やカソード電極を所望の形状に形成するために、多数の微細なスリットを平行に配列して構成されたシャドーマスクが使用されている。表示装置の高精細化、高画質化が進むに従って、当該シャドーマスクの開発も進められている。シャドーマスクは、蒸着マスク、メタルマスクとも呼ばれている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、スリットが設けられた金属マスクと、該スリットと重なる位置に蒸着作製するパターンが設けられた樹脂マスクと、を積層して形成した蒸着マスクをフォトリソグラフィによって形成することによって、蒸着マスクの加工精度を高精細化する点を開示している。
【０００４】
特許文献２は、基板上に有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ用メタルマスクにおいて、当該有機ＥＬ用メタルマスクの、蒸着時に基板と対向する面側の表示部の外周に樹脂の突起部を設けることによって、メタルマスクと基板の接触を防ぎ異物や傷による基板表面の損傷を防止する点を開示している。
【０００５】
また、特許文献３は、基板の表面に蒸着マスクを密着させ、蒸着源から蒸着マスクの開口部を通して、基板の表面に蒸着材料を蒸着することによりパターン形成を行う蒸着方法において、蒸着マスクの基板表面に対向する表面にサンドブラスト処理を施すによって粗面化し、蒸着材料の剥離を防止する点を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２４１６６７号公報
【特許文献２】特開２００７−９５４１１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１及び２のように、表面が樹脂で形成された蒸着マスクは、表面が金属で形成された蒸着マスクと比較して表面が平滑であることから、蒸着マスク表面に堆積された膜が剥がれるおそれがある。蒸着マスク表面に堆積された膜が剥がれた場合、剥がれた膜によって蒸着源が汚染され、汚染された蒸着源によって形成された膜には不純物が混入してしまう。
【０００８】
また、上記特許文献３のように、粗面化処理の対象が、表面が樹脂で形成された蒸着マスクである場合、サンドブラスト処理によって粗面化すると樹脂自体が剥離してしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、表面に樹脂が設けられた成膜プロセスでパターニングに使用されるシャドーマスクであって、粗面化処理の際に樹脂が剥離せず、樹脂に堆積された成膜材料が剥がれにくいシャドーマスク、及び、当該シャドーマスクを用いて製造された表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１開口部を有する金属層と、前記金属層の第１面側に設けられた第１樹脂層と、を有する蒸着マスクであって、前記蒸着マスクは、前記金属層と前記第１樹脂層とが積層された第１領域と、前記第１樹脂層と前記金属層とが積層されない第２領域と、を有し、前記第１樹脂層は、前記第２領域に囲まれた第２開口部を有し、前記第２開口部は、その側壁にテーパー形状を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るシャドーマスクを概略的に示す図である。
【図２】マスク箔の一部を拡大した図である。
【図３】図２におけるIII−III断面を示す断面図及びIII−III断面の近傍における俯瞰図である。
【図４】形成された膜の厚みに分布が生じる例について説明するための図である。
【図５】その他の実施例におけるマスク箔の断面を示す図である。
【図６】マスク箔の製造工程について説明するための図である。
【図７】マスク箔の製造工程について説明するための図である。
【図８】マスク箔の製造工程について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るシャドーマスク１００の概略を示す図である。図１（ａ）はシャドーマスク１００を成膜材料に晒される側から見た図を表し、図１（ｂ）はシャドーマスク１００を成膜対象物と対向する側から見た図を表す。図に示すように、シャドーマスク１００は、金属製のフレーム１０２と、溶接部１０６でフレーム１０２に溶接された短冊状の複数のマスク箔１０４を含んで形成される。
【００１４】
マスク箔１０４は、成膜パターンに応じた開口部２００（図２参照）を有する。具体的には、例えば、成膜対象物が１枚のガラス基板上に形成される複数の表示パネルである場合、マスク箔１０４は、複数の表示パネルに対応する位置１０８のそれぞれにおいて、成膜パターンに応じた開口部２００を有する。
【００１５】
また、シャドーマスク１００は、成膜材料を堆積させることによる成膜プロセスにおいてパターニングに使用される。具体的には、シャドーマスク１００は、成膜材料を堆積させる際に、マスク箔１０４が溶接された側に成膜対象物が配置され、反対側に蒸着源等が配置された状態で使用される。
【００１６】
なお、溶接されたマスク箔１０４は、フレームか１０２ら剥離することが出来る。従って、図１に示したシャドーマスク１００の構成によれば、成膜パターンの形状を変更する場合であっても、マスク箔１０４のみを交換すればよく、フレーム１０２を流用することが出来る為、シャドーマスク１００のコストを低減させることができる。また、図１で示したシャドーマスク１００の構成は一例であって、フレーム１０２を有しない構成であってもよい。
【００１７】
図２は、マスク箔１０４における、複数の表示パネルそれぞれ対応する位置１０８のうち、１つの表示パネルに対応する領域の一部を拡大した図である。図２に示すように、マスク箔１０４は、作製するパターンに対応した開口部２００を有する。なお、図２においては、表示パネルの１つの副画素ごとに対応する、矩形状の開口部２００が設けられるパターンを例示しているが、成膜パターンはこれに限られない。
【００１８】
さらに、図２における、マスク箔１０４の開口部２００について詳細に説明する。図３は、図２におけるIII−III断面を示す図（図３（ａ））及びIII−III断面の近傍を俯瞰して示す図（図３（ｂ））である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、マスク箔１０４は、第１の樹脂膜３００と、金属部３０２と、第２の樹脂膜３０４を含んで形成される。
【００１９】
第１の樹脂膜３００は、成膜対象物と対向する側に設けられる。具体的には、例えば、第１の樹脂膜３００は、成膜対象物となる表示パネル側に、開口部２００の近傍に傾斜部を有するように設けられる。なお、第１の樹脂膜３００は、例えば、ポリイミド、エポキシ、アクリル等の樹脂によって形成されることが望ましいが、酸化シリコン等の無機材料であってもよい。
【００２０】
金属部３０２は、第１の樹脂膜３００の上方に設けられ、スリットが形成される。具体的には、例えば、金属部３０２は、開口部２００と重なる位置に、開口部２００よりも大きなスリットが形成される。また、金属部３０２は、スリットが形成される面が傾斜を有するように形成され、第１の樹脂膜３００の上方に、第１の樹脂膜３００とあわせて階段状になるように設けられる。なお、金属部３０２は、例えば、インバー材によって形成される。
【００２１】
第２の樹脂膜３０４は、金属部３０２の上方の少なくとも一部を覆うように、成膜材料に晒される側に設けられる。具体的には、例えば図３に示すように、第１の樹脂膜３００及び金属部３０２を全て覆うように、蒸着源やスパッタ装置のターゲット等が配置される側に設けられる。第２の樹脂膜３０４は、第１の樹脂膜３００と同様に、例えば、ポリイミド、エポキシ、アクリル等の樹脂によって形成されることが望ましいが、酸化シリコン等の無機材料であってもよい。
【００２２】
また、第２の樹脂膜３０４は、表面が粗面化される。具体的には、例えば、第２の樹脂膜３０４は、金属部３０２の頂部及び側面を覆うように形成された領域において、凹凸を有するように粗面化処理が行われる。ここで、マスク箔１０４の厚みは０．０２乃至０．２ｍｍ程度であるため、第２の樹脂膜３０４の表面の凹部と凸部の高低差は０．０２ｍｍよりも十分に小さいことが望ましい。なお、図３においては、第２の樹脂膜３０４のうち、金属部３０２の頂部及び側面を覆うように設けられた領域のみ粗面化されているが、第２の樹脂膜３０４全体に渡って粗面化されていてもよい。また、粗面化処理の方法については後述する。
【００２３】
第２の樹脂膜３０４の表面を粗面化することによって、マスク箔１０４に堆積した成膜材料が剥離するおそれを低減することができる。すなわち、第２の樹脂膜３０４の表面に形成された凹部に堆積した成膜材料は、平らな樹脂膜等に堆積された成膜材料よりも剥離しにくくなるため、堆積された蒸着材料が剥離し、第２の樹脂膜３０４側に配置された蒸着源やスパッタ装置の内部等を汚染することが防止される。
【００２４】
さらに、第２の樹脂膜３０４は、スリットと重なる位置に作製するパターンに対応した開口部２００を有する。具体的には、金属部３０２のスリットと重なる位置に、表示パネルに対して作製するパターンに対応した開口部２００を有する。第２の樹脂膜３０４に設けられた開口部２００の形状によって、成膜対象に形成される膜の形状が定められる。例えば、図２及び図３（ａ）及び図３（ｂ）で示すような矩形状の開口部２００を有する。当該マスク箔１０４を用いて形成された膜は、第２の樹脂膜３０４に形成された開口部２００と同じ形状となる。
【００２５】
なお、第２の樹脂膜３０４は、第１の樹脂膜３００よりも薄く形成されることが望ましい。具体的には、例えば、図３に示すように、第２の樹脂膜３０４は、第１の樹脂膜３００の半分程度の厚みで形成されることが望ましい。第２の樹脂膜３０４を第１の樹脂膜３００よりも薄く形成することによって、マスク箔１０４は、金属部３０２の上部に第２の樹脂膜３０４が形成された領域、第１の樹脂膜３００の上に第２の樹脂膜３０４が形成された領域、及び、第２の樹脂膜３０４のみが形成された領域が設けられ、三種類の高さの領域が階段状に形成される。
【００２６】
マスク箔１０４が階段状に形成されることによって、開口部２００に形成される膜の高さを均一にすることが出来る。ここで、例えば、スリットを有する金属部３０２のみによって形成されるマスク箔１０４を用いて成膜を行った場合における、膜圧分布について説明する。
【００２７】
図４（ａ）は、成膜対象に対して堆積する膜の分子が入射する方向を示す図である。ここで、図４における矢印は、成膜対象に対して入射する分子が、成膜対象に対して入射する方向４００を表す。図４（ｂ）は、平面視において、１か所の開口部２００に形成された膜の厚みを示す図である。また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のIV−IV断面における膜厚の分布を示す図であり、図の横軸は位置を表し、縦軸は厚みを表す。
【００２８】
図４に示すように、スリットを有する金属部３０２のみによって形成されるマスク箔１０４を用いて成膜を行った場合、成膜された膜は、膜厚に分布が生じる。具体的には、図４（ａ）に示すように、スリットの中央部４０４に堆積する膜は、成膜対象に対して垂直に入射する分子と、斜め方向から入射する分子を含んで形成される。
【００２９】
一方、スリットの端部４０２においては、斜め方向から入射する分子のうち一部は金属部３０２が障壁となって成膜対象に到達しない。そのため、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、スリットの端部４０２に堆積する膜は、スリットの中央部４０４に堆積する膜よりも薄くなるように、膜厚に分布が生じる。
【００３０】
しかしながら、上記実施形態のように、開口部２００近傍の第２の樹脂膜３０４を薄く形成し、マスク箔１０４を階段状に形成することによって、開口部２００の端部において、斜め方向から入射する分子が遮られることを防止し、均一の高さの膜を形成することが出来る。
【００３１】
なお、上記においては、マスク箔１０４が三種類の高さの領域を有するように、階段状に形成される実施形態について説明したが、マスク箔１０４は、二種類の高さの領域を有するように形成してもよい。すなわち、図５に示すように、第１の樹脂膜３００が、スリットと重なる位置に作製するパターンに対応した開口部２００を有し、第２の樹脂膜３０４は、金属部３０２及び第１の樹脂膜３００の一部を覆うように形成する構成としてもよい。当該構成であっても、マスク箔１０４が二種類の高さの領域を有するように階段状に形成されることによって、単に金属部３０２のみによってマスク箔１０４を形成する場合と比較して、膜厚の分布を低減することができる。
【００３２】
続いて、本発明におけるマスク箔１０４の製造工程について説明する。図６乃至図８は、本発明の実施形態における、成膜材料を堆積させることによる成膜プロセスでパターニングに使用されるマスク箔１０４の製造方法を表す図である。
【００３３】
まず、図６（ａ）に示すように、第１の樹脂膜３００が、基材６００の上に、基材６００の全面に渡って形成される。さらに、第１の樹脂膜３００の上に、スリットが設けられた金属部３０２が貼り合わされる。スリットが設けられた金属部３０２の製造方法については従来技術と同様である為、ここでは説明を省略する。
【００３４】
次に、図６（ｂ）に示すように、スリットが設けられた領域の一部に形成された第１の樹脂膜３００が除去される。具体的には、例えば、第１の樹脂膜３００を除去する領域のみレーザ光６０２を透過する遮光マスクを通して、遮光マスク全体にレーザ光６０２を照射することによって、第１の樹脂膜３００を除去する領域にのみ、レーザ光６０２を照射する。レーザ光６０２によって、スリットが設けられた領域の一部に形成された第１の樹脂膜３００が除去される。
【００３５】
続いて、図６（ｃ）に示すように、金属部３０２、第１の樹脂膜３００及び基材６００を覆うように、第２の樹脂膜３０４が形成される。さらに、図７（ａ）に示すように、第２の樹脂膜３０４の表面が粗面化される。具体的には、例えば、粗面化処理を行う領域のみレーザ光６０２を透過する遮光マスクを通して、遮光マスク全体にレーザ光６０２を照射することによって、粗面化処理を行う領域にのみレーザ光６０２を照射する。
【００３６】
ここで、粗面化処理する際に用いられるレーザ光６０２は、第１の樹脂膜３００を除去する工程で用いられたレーザ光６０２よりもエネルギーの小さいレーザ光６０２が用いられる。すなわち、粗面化処理を行う領域に設けられた第２の樹脂膜３０４には、第２の樹脂膜３０４が除去されない強さのエネルギーのレーザ光６０２が照射される。レーザ光６０２が照射されることにより、レーザ光６０２が照射された領域に設けられた第２の樹脂膜３０４は、図７（ｂ）に示すように粗面化される。
【００３７】
続いて、図７（ｃ）に示すように、第２の樹脂膜３０４に、蒸着作製するパターンに対応した開口部２００を形成する。具体的には、例えば、開口部２００を形成する領域のみレーザ光６０２を透過する遮光マスクを通して、遮光マスク全体にレーザ光６０２を照射することによって、開口部２００を形成する領域にのみ、レーザ光６０２を照射する。ここで、第２の樹脂膜３０４に開口部を形成する工程で用いられるレーザ光６０２は、第１の樹脂膜３００を除去する工程で用いられるレーザ光６０２と同様に、粗面化処理する際に用いられるレーザ光６０２よりもエネルギーの高いレーザ光６０２が用いられる。なお、第２の樹脂膜３０４を粗面化する工程と、第２の樹脂膜３０４に開口部２００を形成する工程は順不同であり、いずれの工程を先に行っても構わない。
【００３８】
レーザ光６０２によって、図８（ａ）に示すように、開口部２００を形成する領域に形成された第２の樹脂膜３０４が除去される。そして、最後に、図８（ｂ）に示すように基材６００を除去することで、マスク箔１０４が完成する。
【００３９】
上記のように、第１の樹脂膜３００を除去する工程と、第２の樹脂膜３０４を粗面化する工程と、第２の樹脂膜３０４に開口部２００を形成する工程において、いずれもレーザ光６０２を用いることによって、各工程を共通のレーザ光６０２発射装置を用いて行うことができる。しかしながら、第２の樹脂膜を粗面化する方法はこれに限られない。具体的には、例えば、図７（ａ）に示す工程において、第２の樹脂膜３０４に対して、レーザ光６０２を照射する代わりに、アッシング処理を行うことによって、第２の樹脂膜３０４を粗面化しても構わない。
【００４０】
また、第２の樹脂膜３０４を粗面化する工程と、第２の樹脂膜３０４に開口部を形成する工程を同一の工程で行うようにしてもよい。具体的には、例えば、第２の樹脂膜３０４に開口部２００を形成する領域においてはレーザ光６０２を透過し、第２の樹脂膜３０４を粗面化する領域においては、レーザ光６０２を半透過し、他の領域においてレーザ光６０２を透過しない遮光マスクを用いて、当該工程を行うようにしてもよい。当該遮光マスクを通して成膜対象となる表示パネルにレーザ光６０２を照射した場合、第２の樹脂膜３０４に開口部２００を形成する領域においては、第２の樹脂膜３０４を除去する高いエネルギーを有するレーザ光６０２が照射される。また、第２の樹脂膜３０４を粗面化する領域においては、第２の樹脂膜３０４が除去されるよりも低く、粗面化する為に十分なエネルギーを有するレーザ光６０２が照射される。さらに、他の領域にはレーザ光６０２が照射されないことから、第２の樹脂膜３０４を粗面化する工程と、第２の樹脂膜３０４に開口部を形成する工程を同一の工程で行うことが出来る。
【００４１】
続いて、上記方法によって製造されたシャドーマスク１００を用いた表示装置の製造方法について説明する。本表示装置の製造方法は、表示パネルを含む表示装置の製造方法であって、上記方法によってシャドーマスク１００を得る工程と、当該シャドーマスク１００を用いて、表示パネル内にマスク箔１０４に形成された開口部２００に対応したパターンの膜を形成する工程と、を含む。
【００４２】
具体的には、まず、蒸着装置等の成膜装置の中で、シャドーマスク１００が、第１の樹脂膜３００が設けられた面が表示パネルに向かい合うように固定される。次に、第２の樹脂膜３０４が設けられた側に配置された蒸着源から、シャドーマスク１００が固定された表示パネルに向かって、成膜材料の分子が放出される。放出された分子は、マスク箔１０４の第２の樹脂膜３０４表面、及び、第２の樹脂膜３０４に設けられた開口部２００から露出する表示パネルの表面に堆積する。
【００４３】
そして、固定されたシャドーマスク１００が表示パネルから除かれると、表示パネルには、マスク箔１０４に形成された開口部２００に対応したパターンの膜が形成される。形成された膜は、例えば図２に示すような、表示パネルの１つの副画素ごとに対応する、発光材料からなる発光素子膜や、該発光素子膜に電流を流すための電極が含まれる。なお、表示装置の製造方法には、上記開口部２００に対応したパターンの膜を形成する工程以外の工程が含まれるが、ここでは説明を省略する。また、成膜材料の分子を堆積する方法は、蒸着法に限られず、スパッタ等の方法であってもよい。
【００４４】
上記製造方法によれば、表示パネル表面だけでなく、マスク箔１０４の第２の樹脂膜３０４表面にも成膜材料が堆積する。しかしながら、本発明によれば、第２の樹脂膜３０４表面は粗面化されていることから、粗面化されていない場合と比較して、第２の樹脂膜３０４表面に堆積した成膜材料が剥離しにくい。そのため、剥離した成膜材料によって蒸着源が汚染され、表示パネルに不純物が混入するおそれを軽減することができる。
【００４５】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１００  シャドーマスク、１０２  フレーム、１０４  マスク箔、１０６  溶接部、１０８  表示パネルに対応する位置、２００  開口部、３００  第１の樹脂膜、３０２  金属部、３０４  第２の樹脂膜、４００  分子が入射する方向、４０２  スリットの端部、４０４  スリットの中央部、６００  基材、６０２  レーザ光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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