(57)【要約】【課題】高い精度で金属を加工する。【解決手段】金属板２１０の両面にフォトレジスト液を塗布し、フォトレジスト膜２２０及び２３０を形成し（ステップＳ１０２）、引き続き、フォトレジスト膜２２０及び２３０の露光と現像を行い、孔を開ける部分のフォトレジスト膜２２０及び２３０を残すように、他のフォトレジスト膜２２０及び２３０を除去する（ステップＳ１０３）。次に、フォトレジスト膜２２０及び２３０が形成された金属板２１０の両面に、金属薄膜２４０及び２５０を形成する（ステップＳ１０４）。引き続き、フォトレジスト膜２２０及び２３０を除去すると同時に、フォトレジスト膜２２０及び２３０の上に形成された金属薄膜２４５及び２５５を除去する（ステップＳ１０５）。最後に、この金属板２１０をエッチング液に浸し、エッチングを行い、金属板２１０に高精度の孔を形成する（ステップＳ１０６）。【選択図】図１
2011034681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属表面を加工する金属加工方法であって、
前記金属表面の加工を行う部分にフォトレジスト膜を残すように前記フォトレジスト膜を形成するフォトリソグラフィ工程と、
前記フォトリソグラフィ工程において形成された前記フォトレジスト膜上、及び、前記フォトレジスト膜が形成されていない前記金属表面上に、金属薄膜を形成する金属薄膜形成工程と、
前記フォトレジスト膜と共に、前記フォトレジスト膜上に形成された前記金属薄膜を取り除くレジスト金属薄膜除去工程と、
前記レジスト金属薄膜除去工程により、露出された金属表面をエッチングするエッチング工程と、を備える金属加工方法。
【請求項２】
前記金属表面を有する金属の形状は板状であり、前記板状の金属の表と裏の双方から加工される、ことを特徴とする請求項１に記載の金属加工方法。
【請求項３】
前記エッチング工程は、前記金属表面を有する金属に貫通孔を開ける工程である、ことを特徴とする請求項１に記載の金属加工方法。
【請求項４】
前記レジスト薄膜除去工程は、前記フォトレジスト膜を膨潤させることにより行う、ことを特徴とする請求項１に記載の金属加工方法。
【請求項５】
前記金属表面を有する金属は、鉄を主成分とする合金である、ことを特徴する請求項１に記載の金属加工方法。
【請求項６】
前記金属薄膜を形成する金属は、チタン及びニッケルのうちのいずれかである、ことを特徴する請求項１に記載の金属加工方法。
【請求項７】
前記金属薄膜は、真空蒸着法及びスパッタリング法のいずれかを用いて形成される、ことを特徴する請求項１に記載の金属加工方法。
【請求項８】
前記エッチング工程の後に、金属薄膜を除去する金属薄膜除去工程を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の金属加工方法。
【請求項９】
金属マスク製造方法であって、
前記金属マスクの基材となる金属板を用意する工程と、
前記金属板を、請求項１〜８のいずれかに記載の金属加工方法により加工する工程と、を備える金属マスク製造方法。
【請求項１０】
有機ＥＬ表示装置製造方法であって、
金属マスクの基材となる金属板を用意する工程と、
前記金属板を、請求項１〜８のいずれかに記載の金属加工方法により加工して、金属マスクを製造する工程と、
前記製造された金属マスクを使用して、ガラス基板上に、発光体である有機ＥＬ層を蒸着させる有機ＥＬ層蒸着工程と、を備える有機ＥＬ表示装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属加工方法、並びにその金属加工方法を使用した金属マスク製造方法及び有機ＥＬパネル製造方法に関し、より詳しくは、金属表面を加工する金属加工方法、その金属加工方法を使用した金属マスク製造方法、及び、その金属加工方法を使用した有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）と呼ばれる自発光体を用いた画像表示装置（以下、「有機ＥＬ表示装置」という。）が実用化段階にある。この有機ＥＬ表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、自発光体を用いているため、視認性、応答速度の点で優れているだけでなく、バックライトのような補助照明装置を要しないため、更なる薄型化、省電力化が可能となっている。
【０００３】
この有機ＥＬ表示装置の画素配列である自発光体の低分子有機ＥＬ層は、ＲＧＢの各発光層から成り、これらは一般的に真空蒸着法により、ガラス基板上に成膜される（特許文献１等参照）。ここで成膜される有機ＥＬ層は、表示画面の精細度に直接影響するものであるため、この有機ＥＬ層を安定的に高精度に形成することは、有機ＥＬ表示装置の高解像度化の観点、及び、有機ＥＬ表示装置の製造工程における歩留まり改善の観点から、有機ＥＬ表示装置の製造にとって重要な要素となっている。
【０００４】
高精度の真空蒸着を行うためには、真空蒸着に使用される金属マスクが高精度に加工されていることが条件となる。以下に、従来の金属マスクの製造方法について説明する。
【０００５】
図５には、従来の金属マスク９５０の製法が、断面図を用いて概略的に示されている。この図に示されるように、まず、金属マスク９５０の基材となる金属板９１０を製造する（ステップＳ８０１）。例えば、厚さ５０μｍのＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金等である。次に、この金属板９１０の上面及び下面にフォトレジスト液を塗布し、フォトレジスト膜９２０及び９３０を形成し（ステップＳ８０２）、引き続き、パターン露光及び現像を行うことにより、余分なフォトレジスト膜９２０及び９３０を除去する（ステップＳ８０３）。
【０００６】
次に、これをエッチング液に浸し、フォトレジスト膜９２０及び９３０がない部分の金属を削り（ステップＳ８０４）、孔を形成する（ステップＳ８０５）。最後に、残ったフォトレジスト膜９２０及び９３０を除去して、金属マスク９５０を完成させる（ステップＳ８０６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６８４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような金属マスク９５０の製法におけるフォトレジスト膜９２０及び９３０は、金属板９１０を削ることができるようなエッチングプロセスに耐えられるフォトレジスト膜である必要があるため、フォトレジスト膜９２０及び９３０の膜厚は３〜５μｍと厚くせざるを得ない。そのため、フォトレジスト膜９２０及び９３０を均一に塗布することは難しく、これにより、パターン露光及び現像により形成されるフォトレジスト膜９２０及び９３０のパターンの精度は低くなり、結果として、金属マスク９５０の加工精度を劣化させる原因となっている。
【０００９】
また、金属板９１０の表面は、微小な起伏（平均租度１．５μｍ）を有するため、フォトレジスト膜９２０及び９３０との密着性が不十分な箇所が広く存在する。この密着性が不十分な箇所は、エッチングプロセスにおいて、エッチング液が回り込むことにより、本来削られてほしくない部分を削ってしまうオーバーエッチの原因となる。図６には、オーバーエッチ９４０の様子が示されている。ここで、図６は、図５のステップＳ８０５の一部拡大図として示されている。この図に示されるように、孔近くの密着性が不十分な箇所には、オーバーエッチ９４０が発生しやすくなっている。したがって、このオーバーエッチ９４０によっても、金属マスク９５０の加工精度を下げてしまっている。
【００１０】
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、高精度の金属加工方法、この金属加工方法を使用した金属マスク製造方法、この金属加工方法を使用した有機ＥＬ表示装置製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の金属加工方法は、金属表面を加工する金属加工方法であって、前記金属表面の加工を行う部分にフォトレジスト膜を残すように前記フォトレジスト膜を形成するフォトリソグラフィ工程と、前記フォトリソグラフィ工程において形成された前記フォトレジスト膜上、及び、前記フォトレジスト膜が形成されていない前記金属表面上に、金属薄膜を形成する金属薄膜形成工程と、前記フォトレジスト膜と共に、前記フォトレジスト膜上に形成された前記金属薄膜を取り除くレジスト金属薄膜除去工程と、前記レジスト金属薄膜除去工程により、露出された金属表面をエッチングするエッチング工程と、を備える金属加工方法である。
【００１２】
ここでのフォトリソグラフィ工程は、半導体製造等で用いられる、フォトレジスト材と呼ばれる感光性有機溶剤の塗布・露光・現像の各工程からなるフォトリソグラフィ工程を意味し、レジスト材には、ノボラック型及び化学増幅型その他のレジスト材を使用することができる。また、エッチング工程も、半導体製造等で用いられているエッチング工程であり、ドライエッチング及びウェットエッチングのいずれであってもよい。また、金属薄膜が形成されることには、金属薄膜が形成されることにより、結果として金属表面に合金が形成されているような場合を含むこととする。
【００１３】
また、本発明の金属加工方法は、前記金属表面を有する金属の形状は板状であり、前記板状の金属の表と裏の双方から加工される、とすることができる。
【００１４】
また、本発明の金属加工方法は、前記エッチング工程は、前記金属表面を有する金属に貫通孔を開ける工程である、とすることができる。
【００１５】
また、本発明の金属加工方法は、前記レジスト薄膜除去工程は、前記フォトレジスト膜を膨潤させることにより行う、とすることができる。
【００１６】
また、本発明の金属加工方法は、前記金属表面を有する金属は、鉄を主成分とする合金である、とすることができる。
【００１７】
また、本発明の金属加工方法は、前記金属薄膜を形成する金属は、チタン及びニッケルのうちのいずれかである、とすることができる。
【００１８】
また、本発明の金属加工方法は、前記金属薄膜は、真空蒸着法及びスパッタリング法のいずれかを用いて形成される、とすることができる。
【００１９】
また、本発明の金属加工方法は、前記エッチング工程の後に、金属薄膜を除去する金属薄膜除去工程を更に備える、とすることができる。
【００２０】
本発明の金属マスクの製造方法は、前記金属マスクの基材となる金属板を用意する工程と、前記金属板を、上述の金属加工方法のうちのいずれかの金属加工方法により加工する工程と、を備える金属マスクの製造方法である。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、金属マスクの基材となる金属板を用意する工程と、前記金属板を、上述の金属加工方法のうちのいずれかの金属加工方法により加工して、金属マスクを製造する工程と、前記製造された金属マスクを使用して、ガラス基板上に、発光体である有機ＥＬ層を蒸着させる有機ＥＬ層蒸着工程と、を備える有機ＥＬ表示装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の金属加工方法に係る第１実施形態について説明する図である。
【図２Ａ】本発明の金属マスクの製造方法により製造された金属マスクを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの金属マスクの一部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法により製造された有機ＥＬ表示装置を示す図である。
【図４】図３の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬパネルの部分断面図を示す図である。
【図５】従来の金属マスクの製法を概略的に示す図である。
【図６】オーバーエッチの様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の第１実施形態乃至第３実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の金属加工方法に係る第１実施形態について、断面図を用いて説明する図である。この金属加工方法は、まず、ステップＳ１０１において、加工される金属板２１０を用意する。本実施形態では、材質が３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金であり、厚さが５０μｍである金属板２１０を使用する。次に、ステップＳ１０２において、金属板２１０の両面にフォトレジスト液を塗布し、フォトレジスト膜２２０及び２３０を形成する。
【００２５】
ここで、このフォトレジスト膜２２０及び２３０は、上述の従来例のように、金属板（鋼材）を削るような強酸のエッチング液に曝されるのではないため、特に厚く形成する必要はなく、材質や製法についても限定はない。引き続き、ステップＳ１０３において、フォトレジスト膜２２０及び２３０の露光と現像を行い、加工を施す部分、つまり、本実施形態では孔を開ける部分のフォトレジスト膜２２０及び２３０を残すようにして、他のフォトレジスト膜２２０及び２３０を除去する。
【００２６】
次に、ステップＳ１０４において、フォトレジスト膜２２０及び２３０が形成された金属板２１０の両面に、金属薄膜２４０及び２５０を形成する。本実施形態では、真空蒸着法によりＴｉ（チタン）の薄膜を膜厚３００ｎｍで形成することとしている。引き続き、ステップＳ１０５において、フォトレジスト膜２２０及び２３０を膨潤により除去すると同時に、フォトレジスト膜２２０及び２３０の上に形成された金属薄膜２４５及び２５５を除去する。
【００２７】
これにより、金属薄膜２４０及び２５０によりマスクされた金属板２１０が得られるので、ステップＳ１０６において、この金属板２１０をエッチング液に浸し、エッチングを行い、金属板２１０に高精度の孔を形成する。
【００２８】
本実施形態においては、フォトレジスト膜２２０及び２３０は、従来のように耐酸性の特性を備える必要がないため、フォトレジスト膜２２０及び２３０を薄くでき、結果として、フォトレジスト膜２２０及び２３０の解像度を向上させることができる。更に、フォトレジスト膜２２０及び２３０をマスクとして蒸着される金属薄膜２４０及び２５０のパターンニング精度も向上し、金属板２１０を高精度に加工することができる。
【００２９】
また、金属薄膜２４０及び２５０は、密着性が高く、エッチング液の回り込みがないため、オーバーエッチを抑制することができ、結果として、金属板２１０を高精度に加工することができる。
【００３０】
［第２実施形態］
本発明の金属マスクの製造方法に係る第２実施形態について、図２Ａ及び図２Ｂを参照しつつ説明する。図２Ａには、本発明の金属マスクの製造方法により製造された金属マスク３００が示されている。金属マスク３００は、有機ＥＬ表示装置の画素電極である有機ＥＬ層を蒸着させる際に使用するものであり、有機ＥＬ層は、ＲＧＢの三色を別々に蒸着させるため、金属マスク３００も三種類必要となる。ここでは、この三種類のうちのひとつについて示している。
【００３１】
金属マスク３００は、図２Ａに示されるように、蒸着させるための孔を有するマスク有効部３１０と、固定具に取り付けるための保持部３２０と、を備えている。図２Ｂは、図２Ａの金属マスク３００の一部を拡大して示した図である。この図に示されるように、マスク有効部３１０には、有機ＥＬ層を蒸着するための孔３１５が並んでいる。
【００３２】
金属マスク３００の基材である金属板は、第１実施形態と同様に、材質が３６％Ｎｉ−Ｆｅであり、厚さが５０μｍである。金属マスク３００は、図１に示された第１実施形態の金属加工方法により、この金属板に孔３１５を開けることにより製造されている。本実施形態による実施例の測定結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2011034681.tif 000003
【００３４】
なお、表中の従来例は、図５に示された従来の処理により製造された金属マスクの例である。表１に示されるように、本発明の金属マスクの製造方法によれば、開口径の平均は、従来４５μｍであったところが４１μｍになり、設計値である４０μｍにより近づいているのが分かる。また、開口径のばらつきは、従来の５μｍから１μｍと小さくなっており、より安定した高い精度での加工を達成していることが分かる。
【００３５】
したがって、実施形態２においては、実施形態１と同様に、金属マスク３００の製造において、フォトレジスト膜を薄くでき、結果として、フォトレジスト膜の解像度を向上させることができるため、フォトレジスト膜をマスクとして蒸着される金属薄膜のパターンニング精度も向上し、金属マスク３００を高精度に加工することができる。
【００３６】
また、金属薄膜は、密着性が高く、エッチング液の回り込みがないため、オーバーエッチを抑制することができ、金属マスク３００を高精度に加工することができる。
【００３７】
また、開口径の精度が向上するため、金属マスク３００のピッチ精度も向上する。更に、この加工精度の向上により、金属マスクにテンションが掛けられた際に、応力が均一に分散するため、マスクの強度が向上すると共に、長寿命化に繋がる。
【００３８】
［第３実施形態］
本発明の有機ＥＬ表示装置製造方法に係る第３実施形態について、図３及び図４を参照しつつ説明する。
【００３９】
図３には、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法により製造された有機ＥＬ表示装置４００が示されている。この図に示されるように、有機ＥＬ表示装置４００は、有機ＥＬパネル５００を挟むように固定する上フレーム４１０及び下フレーム４２０と、表示する情報を生成するための回路素子を備える回路基板４４０と、その回路基板４４０において生成された情報を有機ＥＬパネル５００に伝えるフレキシブル基板４３０とにより構成されている。
【００４０】
図４には、有機ＥＬパネル５００の部分断面図が示されている。この図に示されるように、有機ＥＬパネル５００は、後述する有機ＥＬ層６２０を大気から遮断するための封止基板５１０と、Ｎ２（窒素）が充填された封止ガス層５２０と、封止ガス層５２０に入れられた乾燥材５３０と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板６００と、を備えている。
【００４１】
ここで、ＴＦＴ基板６００は、Ａｌ（アルミニウム）により形成された陰極６１０と、第２実施形態の金属マスク３００を使用して蒸着された有機ＥＬ層６２０と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により形成された透明な陽極６３０と、基材であるガラス基板６４０と、有機ＥＬ層を発光させるためのスイッチとして機能するＴＦＴ６５０と、を備えている。この図にあるように、有機ＥＬパネル５００は、紙面の下向きに発光するボトムエミッション型である。
【００４２】
有機ＥＬ表示装置４００は、実施形態２により製造された金属マスク３００を用いて、真空蒸着法により有機ＥＬ層６２０を形成し、その後、この有機ＥＬ層６２０が形成されたＴＦＴ基板６００を用いて、図４に示されるような有機ＥＬパネル５００を組み立て、更に、この有機ＥＬパネル５００を、図３に示されるような有機ＥＬ表示装置４００に組み込むことにより製造される。
【００４３】
したがって、実施形態３によれば、高精度な金属マスク３００を使用して、有機ＥＬ表示装置４００を製造するため、有機ＥＬ表示装置４００の解像度を高くすることができると共に、製造時の品質を高めることができ、歩留りを向上させることができる。
【００４４】
なお、実施形態１では、金属薄膜として、Ｔｉを用いたが、Ｎｉ（ニッケル）その他の金属を用いてもよい。
【００４５】
また、実施形態１では、金属薄膜を形成する方法として真空蒸着法を用いたが、スパッタリング等の物理蒸着法を含むその他の蒸着法を用いてもよい。
【００４６】
また、実施形態１においては、金属薄膜の膜厚を３００ｎｍとしたが、厚さはどのような厚さであってもよく、好ましくは３００ｎｍ〜３μｍである。また、実施形態１においては、フォトレジスト膜及びその上に形成された金属薄膜を、膨潤により取り除くこととしたが、溶解等の他の方法により取り除いてもよい。
【００４７】
また、実施形態２では、三色の有機ＥＬ層の蒸着のためのマスクとしたが、単色の有機ＥＬ表示装置用の金属マスクでもよいし、パッシブマトリックス方式の有機ＥＬ表示装置用の金属マスクであってもよい。
【００４８】
また、実施形態２では、有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層の蒸着用の金属マスクとしたが、その他の蒸着用金属マスクでもよいし、エッチング用、電鋳法用、レーザーカット用等その他の用途の金属マスクであってもよい。
【００４９】
また、実施形態３においては、特に記載していないが、有機ＥＬ層に使用される発光材料は低分子であっても、高分子であってもよい。また、実施形態３においては、ボトムエミッション方式としたが、トップエミッション方式であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
２１０  金属板、２２０，２３０  フォトレジスト膜  ２４０，２４５，２５０，２５５  金属薄膜、３００  金属マスク、３１０  マスク有効部、３１５  孔、３２０  保持部、４００  有機ＥＬ表示装置、４１０  上フレーム、４２０  下フレーム、４３０  フレキシブル基板、４４０  回路基板、５００  有機ＥＬパネル、５１０  封止基板、５２０  封止ガス層、５３０  乾燥材、６００  ＴＦＴ基板、６１０  陰極、６２０  有機ＥＬ層、６３０  陽極、６４０  ガラス基板。
【図１】
2011034681.tif 000004
【図２Ａ】
2011034681.tif 000005
【図２Ｂ】
2011034681.tif 000006
【図３】
2011034681.tif 000007
【図４】
2011034681.tif 000008
【図５】
2011034681.tif 000009
【図６】
2011034681.tif 000010