特許 6496071 蒸着マスクおよび有機半導体素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6496071

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】蒸着マスクおよび有機半導体素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/04 20060101AFI20190325BHJP

   C23C 14/24 20060101ALI20190325BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20190325BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20190325BHJP

   H01L 21/203 20060101ALN20190325BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/04 A

   C23C14/24 G

   H05B33/14 A

   H05B33/10

   !H01L21/203 Z

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-190294(P2018-190294)

(22)【出願日】2018年10月5日

(62)【分割の表示】特願2017-557726(P2017-557726)の分割

【原出願日】2016年7月25日

(65)【公開番号】特開2019-14974(P2019-14974A)

(43)【公開日】2019年1月31日

【審査請求日】2018年11月27日

(31)【優先権主張番号】特願2015-253888(P2015-253888)

(32)【優先日】2015年12月25日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】500080546

【氏名又は名称】鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＯＮ ＨＡＩ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100139930

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 亮司

(74)【代理人】

【識別番号】100125922

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 章子

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 成康

(74)【代理人】

【識別番号】100202142

【弁理士】

【氏名又は名称】北 倫子

(72)【発明者】

【氏名】西田 光志

(72)【発明者】

【氏名】矢野 耕三

(72)【発明者】

【氏名】岸本 克彦

【審査官】 宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１４８００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０９７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／０４

Ｃ２３Ｃ １４／２４

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

Ｈ０１Ｌ ２１／２０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面および第２主面を有し、複数の開口部を含む樹脂層と、
第３主面および第４主面を有し、前記第４主面が前記樹脂層側に位置するように、前記樹脂層の前記第１主面上に設けられた金属層であって、前記複数の開口部を露出させる形状を有する金属層と、を備え、
前記樹脂層の前記第１主面の、前記金属層に接している部分および前記金属層に接していない部分と、前記金属層の前記第３主面とは、それぞれ凹凸形状を有する粗面領域を含み、
前記樹脂層の前記第２主面は、凹凸形状を有する粗面領域を含まない蒸着マスク。

【請求項2】

前記金属層の前記第４主面は、凹凸形状を有する粗面領域を含む請求項１に記載の蒸着マスク。

【請求項3】

前記樹脂層の前記第１主面の前記金属層に接している部分の前記粗面領域における凹凸形状と、前記金属層の前記第４主面の前記粗面領域における凹凸形状とは、互いに相補的である請求項２に記載の蒸着マスク。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の蒸着マスクを用いて、ワーク上に有機半導体材料を蒸着する工程を包含する、有機半導体素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸着マスクに関し、特に、樹脂層と金属層とが積層された構造を有する蒸着マスクに関する。また、本発明は、蒸着マスクの製造方法および有機半導体素子の製造方法にも関する。

【背景技術】

【0002】

近年、次世代ディスプレイとして有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置が注目を集めている。現在量産されている有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ層の形成は、主に真空蒸着法を用いて行われている。

【0003】

蒸着マスクとしては、金属製のマスク（メタルマスク）が一般的である。しかしながら、有機ＥＬ表示装置の高精細化が進むにつれ、メタルマスクを用いて精度良く蒸着パターンを形成することが困難になりつつある。現在の金属加工技術では、メタルマスクとなる金属板（例えば厚さ１００μｍ程度）に、短い画素ピッチ（例えば１０〜２０μｍ程度）に対応した小さな開口部を高い精度で形成することが難しいからである。

【0004】

そこで、精細度の高い蒸着パターンを形成するための蒸着マスクとして、樹脂層と金属層とが積層された構造を有する蒸着マスク（以下では「積層型マスク」とも呼ぶ）が提案されている。例えば、特許文献１は、樹脂フィルムと、金属磁性体である保持部材とが積層された構造を有する蒸着マスクを開示している。樹脂フィルムには、所望の蒸着パターンに対応した複数の開口部が形成されている。保持部材には、樹脂フィルムの開口部よりもサイズの大きい開口部が、樹脂フィルムの開口部を露出させるように複数形成されている。そのため、特許文献１の蒸着マスクを用いる場合、蒸着パターンは、樹脂フィルムの複数の開口部に対応して形成される。一般的なメタルマスク用の金属板よりも薄い樹脂フィルムには、小さな開口部であっても高い精度で形成することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−１２４３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

真空蒸着の際、蒸着マスクの蒸着源側の表面には、蒸着材料が堆積される。堆積された蒸着材料が剥がれ落ちると、蒸着源を汚染してしまう。そのため、蒸着材料の剥がれが懸念される厚さまで堆積される前に（つまり所定の周期で）、蒸着マスクの表面を洗浄する必要がある。

【0007】

しかしながら、特許文献１に提案されているような積層型マスクは、樹脂層を含んでいるので、メタルマスクに比べて洗浄耐性に劣る。そのため、積層型マスクのマスク寿命は、メタルマスクに比べて短くなってしまう。

【0008】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精細な蒸着パターンの形成に好適に用いられ、且つ、従来よりも洗浄周期を長く設定し得る積層型の蒸着マスクを提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような蒸着マスクを好適に製造することができる製造方法およびそのような蒸着マスクを用いた有機半導体素子の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の実施形態による蒸着マスクは、第１主面および第２主面を有し、複数の開口部を含む樹脂層と、第３主面および第４主面を有し、前記第４主面が前記樹脂層側に位置するように、前記樹脂層の前記第１主面上に設けられた金属層であって、前記複数の開口部を露出させる形状を有する金属層と、を備え、前記樹脂層の前記第１主面の、前記金属層に接している部分および前記金属層に接していない部分と、前記金属層の前記第３主面とは 、それぞれ凹凸形状を有する粗面領域を含む。

【0010】

ある実施形態において、前記金属層の前記第４主面は、凹凸形状を有する粗面領域を含む。

【0011】

ある実施形態において、前記樹脂層の前記第１主面の前記金属層に接している部分の前記粗面領域における凹凸形状と、前記金属層の前記第４主面の前記粗面領域における凹凸形状とは、互いに相補的である。

【0012】

ある実施形態において、前記樹脂層の前記第２主面は、凹凸形状を有する粗面領域を含まない。

【0013】

ある実施形態において、前記樹脂層の前記第１主面の、前記金属層に接している部分および前記金属層に接していない部分と、前記金属層の前記第３主面とのそれぞれの前記粗面領域は、０．１μｍ以上の表面粗さＲａを有する。

【0014】

本発明の実施形態による蒸着マスクの製造方法は、複数の開口部を含む樹脂層と、前記樹脂層上に設けられ、前記複数の開口部を露出させる形状を有する金属層とを備えた蒸着マスクの製造方法であって、第１主面および第２主面を有する支持基板であって、前記第１主面および前記第２主面のうちの少なくとも前記第１主面が凹凸形状を有する粗面領域を含む支持基板を用意する工程と、前記支持基板の前記第１主面上に樹脂材料を付与することによって、前記第１主面の前記粗面領域の凹凸形状が転写された表面を有する樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層に複数の開口部を形成する工程と、を包含する。

【0015】

ある実施形態において、前記支持基板は、前記第１主面および前記第２主面のそれぞれが前記粗面領域を含む金属板であり、本発明による蒸着マスクの製造方法は、前記樹脂層を形成する工程の後に、前記金属板をパターニングすることによって所定の形状を有する金属層を得る工程をさらに包含する。

【0016】

ある実施形態において、本発明による蒸着マスクの製造方法は、前記樹脂層を前記支持基板から剥離する工程と、第３主面および第４主面を有する金属板であって、前記第３主面および前記第４主面のそれぞれが凹凸形状を有する粗面領域を含む金属板を用意する工程と、前記支持基板から剥離された前記樹脂層を、前記凹凸形状を転写された前記表面が前記金属板側に位置するように、前記金属板に接合する工程と、前記金属板をパターニングすることによって所定の形状を有する金属層を得る工程と、をさらに包含する。

【0017】

ある実施形態において、前記支持基板は、ガラス基板である。

【0018】

本発明の実施形態による有機半導体素子の製造方法は、上述したいずれかの構成を有する蒸着マスクを用いて、ワーク上に有機半導体材料を蒸着する工程を包含する。

【発明の効果】

【0019】

本発明の実施形態によると、高精細な蒸着パターンの形成に好適に用いられ、且つ、従来よりも洗浄周期を長く設定し得る積層型の蒸着マスクが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態による蒸着マスク１００を模式的に示す断面図であり、図２中の１Ａ−１Ａ線に沿った断面を示している。

【図2】蒸着マスク１００を模式的に示す平面図である。

【図3】蒸着マスク１００の他の構成の例を示す断面図である。

【図4】蒸着マスク１００を用いた蒸着工程を模式的に示す図であり、開口部１３およびスリット２３の内壁面がテーパ状でない場合を示している。

【図5】蒸着マスク１００を用いた蒸着工程を模式的に示す図であり、開口部１３およびスリット２３の内壁面がテーパ状である場合を示している。

【図6】蒸着マスク１００の他の構成の例を示す平面図である。

【図7】蒸着マスク１００の表面に含まれる粗面領域Ｒを模式的に示す断面図である。

【図8】蒸着マスク１００の表面に含まれる粗面領域Ｒを模式的に示す断面図である。

【図9】（ａ）〜（ｅ）は、蒸着マスク１００の製造工程を示す工程断面図である。

【図10】（ａ）〜（ｇ）は、蒸着マスク１００の製造工程の他の例を示す工程断面図である。

【図11】トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置２００を模式的に示す断面図である。

【図12】（ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置２００の製造工程を示す工程断面図である。

【図13】（ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置２００の製造工程を示す工程断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0022】

（蒸着マスクの構造）
図１および図２を参照しながら、本発明の実施形態による蒸着マスク１００を説明する。図１および図２は、それぞれ蒸着マスク１００を模式的に示す断面図および平面図である。図１は、図２中の１Ａ−１Ａ線に沿った断面を示している。

【0023】

蒸着マスク１００は、図１および図２に示すように、樹脂層１０と、樹脂層１０上に設けられた金属層２０とを備える。つまり、蒸着マスク１００は、樹脂層１０と金属層２０とが積層された構造（金属層２０によって樹脂層１０が支持される構造）を有する。後述するように、蒸着マスク１００を用いて蒸着工程を行う際、蒸着マスク１００は、金属層２０が蒸着源側、樹脂層１０がワーク（蒸着対象物）側に位置するように配置される。

【0024】

樹脂層１０は、互いに対向する２つの主面１１および１２を有する。以下では、２つの主面１１および１２のうちの、相対的に金属層２０に近い主面１１を「第１主面」と呼び、相対的に金属層２０から遠い主面１２を「第２主面」と呼ぶことがある。

【0025】

樹脂層１０は、複数の開口部１３を含む。複数の開口部１３は、ワークに形成されるべき蒸着パターンに対応したサイズ、形状および位置に形成されている。図２に示している例では、複数の開口部１３は、マトリクス状に配置されている。

【0026】

樹脂層１０の材料としては、例えばポリイミドを好適に用いることができる。ポリイミドは、強度、耐薬品性および耐熱性に優れる。樹脂層１０の材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの他の樹脂材料を用いてもよい。

【0027】

樹脂層１０の厚さは、特に限定されない。ただし、樹脂層１０が厚すぎると、蒸着膜の一部が所望の厚さよりも薄く形成されてしまうことがある（「シャドウイング」と呼ばれる）。シャドウイングが発生する理由については後に詳述する。シャドウイングの発生を抑制する観点からは、樹脂層１０の厚さは、２５μｍ以下であることが好ましい。また、樹脂層１０が薄すぎると、樹脂層１０の表面に後述するような粗面領域を簡便な方法で形成することが難しい場合がある。粗面領域を好適に形成する観点からは、樹脂層１０の厚さは、３μｍ以上であることが好ましい。また、樹脂層１０自体の強度および洗浄耐性の観点からも、樹脂層１０の厚さは３μｍ以上であることが好ましい。

【0028】

金属層２０は、互いに対向する２つの主面２１および２２を有する。以下では、２つの主面２１および２２のうちの、相対的に樹脂層１０から遠い主面２１を「第３主面」と呼び、相対的に樹脂層１０に近い主面２２を「第４主面」と呼ぶことがある。つまり、金属層２０は、第４主面２２が樹脂層１０側に位置するように、樹脂層１０の第１主面１１上に設けられている。

【0029】

金属層２０は、樹脂層１０の複数の開口部１３を露出させる形状を有する。ここでは、金属層２０に複数のスリット（開口部）２３が形成されている。図２に示す例では、列方向に延びるスリット２３が行方向に複数並んでおり、金属層２０は、全体として梯子状である。蒸着マスク１００の法線方向から見たとき、各スリット２３は、樹脂層１０の各開口部１３よりも大きなサイズを有しており、各スリット２３内に２個以上の開口部１３（図２中に例示している個数に限定されないのはいうまでもない）が位置している。

【0030】

金属層２０の材料としては、種々の金属材料を用いることができる。本実施形態の蒸着マスク１００では、金属層２０が支持体として機能する。そのため、金属層２０の熱膨張係数がなるべく小さいことが好ましく、具体的には、６×１０^-6／℃未満であることが好ましい。また、金属層２０が磁性体であると、蒸着工程において蒸着マスク１００を磁気チャックを用いて簡便に保持および固定することができる。熱膨張係数が小さく、且つ、磁性体である金属層２０の材料として、例えばインバーを好適に用いることができる。もちろん、インバー以外の金属材料（例えば磁性を有する一部のステンレス鋼やアルミニウム合金など）を用いてもよい。

【0031】

金属層２０が上述したような形状を有しているので、樹脂層１０の第１主面１１は、蒸着マスク１００の法線方向から見たとき、金属層２０によって覆われて露出していない部分（非露出部分）１１ａと、スリット２３内に露出している部分（露出部分）１１ｂとを含んでいる。非露出部分１１ａは、金属層２０に接している部分であり、露出部分１１ｂは、金属層２０に接していない部分である。

【0032】

金属層２０の厚さは、特に限定されない。ただし、金属層２０が厚すぎると、金属層２０が自重で撓んだり、シャドウイングが発生したりするおそれがある。自重による撓みおよびシャドウイングの発生を抑制する観点からは、金属層２０の厚さは、１００μｍ以下であることが好ましい。また、金属層２０が薄すぎると、破断や変形が生じるおそれがあり、また、ハンドリングが困難となることがある。そのため、金属層２０の厚さは、５μｍ以上であることが好ましい。

【0033】

本実施形態の蒸着マスク１００では、樹脂層１０の第１主面（金属層２０側の表面）１１は、凹凸形状を有する粗面領域を含んでいる。より具体的には、第１主面１１の非露出部分１１ａおよび露出部分１１ｂのそれぞれが、粗面領域を含んでいる。なお、図１では、粗面領域に形成されている微細な凹部および凸部を誇張して示している。これに対し、樹脂層１０の第２主面（金属層２０とは反対側の表面）１２は、粗面領域を含んでいない。つまり、第２主面１２は、実質的に平坦である。

【0034】

また、金属層２０の第３主面（樹脂層１０とは反対側の表面）２１も、凹凸形状を有する粗面領域を含んでいる。さらに、金属層２０の第４主面（樹脂層１０側の表面）２２も、凹凸形状を有する粗面領域を含んでいる。

【0035】

既に説明したように、蒸着工程において、蒸着マスク１００は、金属層２０が蒸着源側、樹脂層１０がワーク側に位置するように配置される。そのため、蒸着マスク１００の蒸着源側の表面は、金属層２０の第３主面２１と、樹脂層１０の第１主面１１の露出部分１１ｂとによって構成される。

【0036】

本実施形態の蒸着マスク１００では、金属層２０の第３主面２１および樹脂層１０の第１主面１１の露出部分１１ａのそれぞれが粗面領域を含んでいるので、蒸着工程において蒸着マスク１００の蒸着源側の表面に堆積された蒸着材料が、凹凸形状によるアンカー効果によって剥がれにくくなる。従って、蒸着源側の表面に上述したような粗面領域が含まれていない場合（つまり従来の構成）に比べて洗浄周期を長く設定することができる。そのため、蒸着マスク１００の長寿命化を図ることができる。

【0037】

また、本実施形態の蒸着マスク１００では、樹脂層１０の第１主面１１の非露出部分１１ａが粗面領域を含んでいる。そのため、樹脂層１０と金属層２０との接合面積を増やすことができるので、樹脂層１０と金属層２０とを強固に接合することができる。

【0038】

また、本実施形態のように、さらに金属層２０の第４主面２２が粗面領域を含んでいると、樹脂層１０と金属層２０との接合面積をいっそう増やすことができるので、樹脂層１０と金属層２０とをいっそう強固に接合することができる。

【0039】

金属層２０の第４主面２２の粗面領域における凹凸形状と、樹脂層１０の第１主面１１の非露出部分１１ａの粗面領域における凹凸形状とが、互いに相補的である（互いに整合している）と、よりいっそう強固な接合を実現することができる。樹脂層１０の表面と金属層２０の表面とに互いに相補的な凹凸形状を形成する方法については、後に詳述する。

【0040】

樹脂層１０の第１主面１１の非露出部分１１ａ、露出部分１１ｂ、金属層２０の第３主面２１および第４主面２２のそれぞれは、必ずしもその全体に粗面領域を有していなくてもよく、その一部に実質的に平坦な領域を有していてもよい。少なくとも部分的に粗面領域が設けられていることにより、上述した効果を得ることができる。ただし、粗面領域を設けることによる効果を十分に高くする観点からは、粗面領域がなるべく広いことが好ましく、樹脂層１０の第１主面１１の非露出部分１１ａ、露出部分１１ｂ、金属層２０の第３主面２１および第４主面２２のそれぞれがその略全体に粗面領域を有することがより好ましい。

【0041】

なお、樹脂層１０の第２主面１２が粗面領域を含んでいてもよいが、本実施形態のように含んでいなくても特段の問題はない。蒸着工程においてメタルマスクを用いる場合、メタルマスクがワークに接触することによるワークへのダメージが懸念される。そのため、メタルマスクのワーク側の表面を粗面化しておくことによってそのようなダメージの低減を図ることが考えられる。これに対し、本実施形態の蒸着マスク１００を蒸着工程に用いる場合、ワークに接触するのは樹脂層１０のみであるので、ワーク側の表面（樹脂層１０の第２主面１２）が粗面領域を含んでいなくてもワークへのダメージは小さい。樹脂層１０の第２主面１２が粗面領域を含んでいない構成、つまり、第２主面１２が実質的に平坦である構成を採用すると、第２主面１２に粗面領域を形成する工程が必要ないので、蒸着マスク１００の製造工程の簡略化および製造コストの低減を図ることができる。

【0042】

ここで、蒸着マスク１００の他の構成の例を説明する。

【0043】

図３は、樹脂層１０の開口部１３および金属層２０のスリット２３の断面形状の例を示す図である。図３に示すように、開口部１３および／またはスリット２３は、蒸着源側に向かうにつれて広がるような形状を有していることが好ましい。つまり、開口部１３の内壁面および／またはスリット２３の内壁面は、テーパ状である（蒸着マスク１００の法線方向に対して傾斜している）ことが好ましい。開口部１３および／またはスリット２３が、このような形状を有していると、シャドウイングの発生を抑制することができる。開口部１３の内壁面のテーパ角（蒸着マスク１００の法線方向と開口部１３の内壁面とがなす角度）θ１、および、スリット２３の内壁面のテーパ角（蒸着マスク１００の法線方向とスリット２３の内壁面とがなす角度）θ２は、特に制限されないが、例えば２５°以上６５°以下である。

【0044】

図４および図５を参照しながら、開口部１３および／またはスリット２３の内壁面がテーパ状であることによってシャドウイングの発生が抑制される理由を詳しく説明する。

【0045】

図４および図５は、蒸着マスク１００を用いた蒸着工程（ワークである基板５０上に蒸着膜５１を形成する工程）を模式的に示す図である。図４は、開口部１３およびスリット２３の内壁面がテーパ状でない（つまり蒸着マスク１００の法線方向に対して略平行である）場合を示しており、図５は、開口部１３およびスリット２３の内壁面がテーパ状である場合を示している。なお、図４および図５では、樹脂層１０および金属層２０の表面における凹凸形状の図示を省略している。

【0046】

図４および図５に示す例では、蒸着源５２が基板５０に対して相対的に左から右に移動しながら（つまり走査方向は左から右）蒸着が行われる。蒸着材料は、蒸着源５２から、蒸着マスク１００の法線方向にだけでなく、斜め方向（法線方向に対して傾斜した方向）にも放出される。ここでは、蒸着材料の広がり角をθとする。また、蒸着マスク１００の法線方向をＤ１、方向Ｄ１に対して走査方向に（つまり右側に）θ傾斜した方向をＤ２、走査方向と反対方向に（つまり左側に）θ傾斜した方向をＤ３とする。図５に示す例では、開口部１３のテーパ角θ１およびスリット２３のテーパ角θ２は、蒸着材料の広がり角θと同じである。

【0047】

図４および図５には、樹脂層１０のある開口部１３内に蒸着膜５１が堆積される期間の始期（時刻ｔ₀）における蒸着源５２の位置と、終期（時刻ｔ₁）における蒸着源５２の位置とが示されている。時刻ｔ₀は、蒸着源５２から放出された蒸着材料が開口部１３内に到達し始める時刻であり、このとき、蒸着源５２から方向Ｄ２に延びる仮想直線Ｌ１は、開口部１３の蒸着源５２のエッジをちょうど通る。また、時刻ｔ₁は、蒸着源５２から放出された蒸着材料が開口部１３内に到達しなくなる時刻であり、このとき、蒸着源５２から方向Ｄ３に延びる仮想直線Ｌ２は、開口部１３の蒸着源５２側のエッジをちょうど通る。

【0048】

図４に示す例では、時刻ｔ₀における蒸着材料の到達点（仮想直線Ｌ１と基板５０の表面との交点）Ｐ１から時刻ｔ₁における蒸着材料の到達点（仮想直線Ｌ２と基板５０の表面との交点）Ｐ２までの間の領域では、蒸着膜５１は所望の厚さで形成される。しかしながら、その外側の領域（走査方向における開口部１３の一端から点Ｐ１までの領域と、走査方向における開口部１３の他端から点Ｐ２までの領域）では、蒸着膜５１は所望の厚さよりも薄くなる。この部分（所望の厚さよりも薄く形成された部分）は、シャドウと呼ばれる。シャドウの幅ｗは、樹脂層１０の厚さｄと、蒸着材料の広がり角θを用いて、ｗ＝ｄ・ｔａｎθと表わされる。つまり、シャドウの幅ｗは、樹脂層１０の厚さｄに比例する。

【0049】

これに対し、図５に示す例では、時刻ｔ₀における蒸着材料の到達点Ｐ１および時刻ｔ₁における蒸着材料の到達点Ｐ２が、走査方向における開口部１３の両端に位置する。そのため、蒸着膜５１はその全体にわたって所望の厚さで形成される。つまり、シャドウは形成されない。このように、開口部１３および／またはスリット２３の内壁面がテーパ状であることにより、シャドウイングの発生を抑制することができる。

【0050】

図６は、金属層２０の平面形状（蒸着マスク１００の法線方向から見たときの形状）の他の例を示している。図６に示すように、金属層２０は、全体として格子状であってもよい。つまり、行方向だけでなく列方向にも２以上のスリット２３が並んでいてもよい。このように、金属層２０は、樹脂層１０の複数の開口部１３を露出させ、且つ、樹脂層１０を十分に支持できる限り、どのような形状であってもよい。

【0051】

（粗面領域について）
本願明細書において、「粗面領域」は、実質的に平坦でないと見なせる程度の凹凸形状を有する領域を指す。具体的には、粗面領域は、表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａが５０ｎｍ以上の領域である。

【0052】

図７に、粗面領域Ｒの断面構造を拡大して示す。図７に示すように、粗面領域Ｒは、微細な凸部１および凹部２を有する。図７には、凸部１および凹部２の断面形状の輪郭を略円弧状に例示しているが、凸部１および凹部２の断面形状は例示しているものに限定されない。

【0053】

粗面領域Ｒは、樹脂層または金属層（金属板）の平坦な表面に対して粗面化処理を行うことにより形成することができる。粗面化処理は、機械的な粗面化処理（例えばブラスト処理）であってもよいし、化学的な粗面化処理（例えばエッチング処理）であってもよく、プラズマ処理であってもよい。また、樹脂材料から樹脂層を形成する際、または、金属材料から金属層（金属板）を形成する際に、表面がもともと粗面領域Ｒを含むように形成される方法を用いてもよい。

【0054】

蒸着材料の剥がれを抑制する効果および樹脂層１０と金属層２０との接合を強固にする効果を十分に高くする観点からは、粗面領域Ｒにおける表面粗さＲａは、ある程度以上大きいことが好ましく、具体的には、０．１μｍ以上であることが好ましい。ただし、樹脂層１０の第１主面１１の粗面領域Ｒについては、表面粗さＲａが１．５μｍを超えると、樹脂層１０の厚さによっては粗面領域Ｒの形成自体が困難になる（簡便な方法で形成することが難しい）ことがあるので、粗面領域Ｒの形成のし易さの観点からは、粗面領域の表面粗さＲａは１．５μｍ以下であることが好ましい。

【0055】

また、上述した効果は、粗面領域Ｒの形成による表面積の増加率（表面が平坦な場合と比較したときの増加率）によっても見積もることができる。上述した効果を十分に高くする観点からは、表面積増加率が１２０％以上であることが好ましく、１５０％以上であることがより好ましい。

【0056】

凸部１のピッチＰに特に制限はない。ただし、ピッチＰに対する表面粗さＲａの比Ｒａ／Ｐが大きくなりすぎると、凸部１および凹部２の形状によっては、簡便な方法で粗面領域Ｒを形成することが困難になるおそれがある。そのため、Ｒａ／Ｐは１未満であることが好ましく、１／２以下であることがより好ましい。

【0057】

凸部１および凹部２の断面形状の輪郭が略円弧状である場合について、表面粗さＲａが１μｍ、ピッチＰが４μｍのとき（つまりＲａ／Ｐ＝１／４のとき）の表面積増加率を試算したところ、１５７％であり、洗浄周期を十分に長くできることがわかった。

【0058】

また、サイズが大きく異なる凹凸形状が混在していてもよい。例えば、図８に示すように、相対的に大きな（例えばμｍオーダー）凸部１および凹部２が、相対的に小さな（例えばｎｍオーダー：具体的には数百ｎｍ）凸部３および凹部４をその表面に有していてもよい。このような構成により、蒸着材料の剥がれを抑制する効果および樹脂層１０と金属層２０との接合を強固にする効果をいっそう高くすることができる。

【0059】

（蒸着マスクの製造方法）
図９（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、蒸着マスク１００の製造方法の例を説明する。図９（ａ）〜（ｅ）は、蒸着マスク１００の製造工程を示す工程断面図である。

【0060】

まず、図９（ａ）に示すように、互いに対向する２つの主面２１’および２２’を有する支持基板２０’を用意する。ここでは、支持基板２０’として、金属板を用意する。

【0061】

次に、図９（ｂ）に示すように、金属板２０’の主面２１’および２２’のそれぞれに、粗面化処理を行うことによって凹凸形状を有する粗面領域を形成する。粗面化処理としては、公知の種々の粗面化処理を用いることができる。粗面化処理として例えばサンドブラスト処理を行う場合、投射材の粒径などを調節することにより、所望のサイズの凹凸形状を形成することができる。図８に示した構造（サイズが大きく異なる凹凸形状が混在する構造）を形成する場合には、投射材の粒径を変えて複数回投射を行えばよい。

【0062】

続いて、図９（ｃ）に示すように、金属板２０’の主面２１’および２２’の一方２２’上に樹脂材料を付与することによって、樹脂層１０を形成する。ここでは、溶媒に溶かした樹脂材料を主面２２’上に塗布し、その後焼成することによって樹脂層１０を形成することができる。このとき、得られる樹脂層１０の表面（金属板２０’側の表面）１１には、金属板２０’の粗面領域における凹凸形状が転写されている。また、樹脂層１０の、金属板２０’とは反対側の表面１２は、レベリングによって平坦となり得る。樹脂層１０の、凹凸形状が転写されている表面１１および平坦な表面１２が、それぞれ完成した蒸着マスク１００における樹脂層１０の第１主面１１および第２主面１２となる。

【0063】

次に、図９（ｄ）に示すように、金属板２０’をパターニングする（複数のスリット２３を形成する）ことによって、所定の形状を有する金属層２０を得る。金属板２０’のパターニングは、例えばフォトリソグラフィプロセスにより行うことができる。金属板２０’の２つの主面２１’および２２’は、それぞれ金属層２０の第３主面２１および第４主面２２となる。

【0064】

その後、図９（ｅ）に示すように、樹脂層１０に複数の開口部１３を形成する。開口部１３の形成は、例えばレーザ加工によって行うことができる。このようにして、蒸着マスク１００が得られる。

【0065】

上述した製造方法によれば、支持基板（金属板）２０’の粗面領域における凹凸形状が樹脂層１０の表面１１に転写される。そのため、樹脂層１０の表面１１に対して別途粗面化処理を行うことなく、凹凸形状（粗面領域）を形成することができる。また、転写元である支持基板（金属板）２０’が蒸着マスク１００における金属層２０となるので、樹脂層１０の第１主面１１の非露出部分１１ａと、金属層２０の第４主面２２とが、相補的な凹凸形状を有する。そのため、樹脂層１０と金属層２０とを強固に接合することができる。

【0066】

なお、金属板２０’以外の支持基板を転写元として用いてもよい。図１０（ａ）〜（ｇ）を参照しながら、蒸着マスク１００の製造方法の他の例を説明する。図１０（ａ）〜（ｇ）は、蒸着マスク１００の製造工程を示す工程断面図である。

【0067】

まず、図１０（ａ）に示すように、互いに対向する２つの主面３１および３２を有する支持基板３０を用意する。ここでは、支持基板３０として、２つの主面３１および３２のうちの一方３２が粗面領域を含むガラス基板を用意する。このガラス基板３０は、平坦な２つの主面を有するガラス基板の一方の主面に粗面化処理を行うことによって得られる。粗面化処理としては、公知の種々の粗面化処理を用いることができる。

【0068】

次に、図１０（ｂ）に示すように、ガラス基板３０の、粗面化領域を含む主面３２上に樹脂材料を付与することによって、樹脂層１０を形成する。例えば、溶媒に溶かした樹脂材料を主面３２上に塗布し、その後焼成することによって樹脂層１０を形成することができる。このとき、得られる樹脂層１０の表面（ガラス基板３０側の表面）１１には、ガラス基板３０の粗面領域における凹凸形状が転写されている。また、樹脂層１０の、ガラス基板３０とは反対側の表面１２は、レベリングによって平坦となり得る。樹脂層１０の、凹凸形状が転写されている表面１１および平坦な表面１２が、それぞれ完成した蒸着マスク１００における樹脂層１０の第１主面１１および第２主面１２となる。

【0069】

続いて、図１０（ｃ）に示すように、樹脂層１０をガラス基板３０から剥離する。樹脂層１０の剥離は、例えばレーザリフトオフ法により行うことができる。また、樹脂層１０とガラス基板３０との密着力が比較的弱い場合には、ナイフエッジなどを用いて機械的に剥離を行ってもよい。樹脂層１０とガラス基板３０との密着力は、樹脂層１０の形成条件（焼成温度等）を調整したり、ガラス基板３０に表面処理（撥水処理等）を行ったりすることにより、弱くすることができる。樹脂層１０は、ガラス基板３０上に形成された後すぐに（他の工程を経ることなく）剥離されてよいので、樹脂層１０とガラス基板３０との密着力が強い必要はない。

【0070】

上述したようにして樹脂層１０を得るのとは別途に、図１０（ｄ）に示すように、互いに対向する２つの主面２１’および２２’を有する金属板２０’を用意する。金属板２０’の主面２１’および２２’のそれぞれは、凹凸形状を有する粗面領域を含んでいる。

【0071】

次に、図１０（ｅ）に示すように、樹脂層１０を、凹凸形状を転写された表面１１が金属板２０’側に位置するように、金属板２０’に接合する。例えば、樹脂層１０を金属板２０’に対して、接着剤により貼り付ける。

【0072】

続いて、図１０（ｆ）に示すように、金属板２０’をパターニングする（複数のスリット２３を形成する）ことによって、所定の形状を有する金属層２０を得る。金属板２０’のパターニングは、例えばフォトリソグラフィプロセスにより行うことができる。金属板２０’の２つの主面２１’および２２’は、それぞれ金属層２０の第３主面２１および第４主面２２となる。

【0073】

その後、図１０（ｇ）に示すように、樹脂層１０に複数の開口部１３を形成する。開口部１３の形成は、例えば、レーザ加工によって行うことができる。このようにして、蒸着マスク１００が得られる。

【0074】

図１０（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明した製造方法では、凹凸形状の転写元である支持基板（ガラス基板）３０を、繰り返し使用することができる。そのため、支持基板３０の表面にいったん凹凸形状を所望の仕様で形成しさえすれば、その後は樹脂層１０の表面１１に所望の仕様の凹凸形状を再現性良く形成できる。本実施形態の蒸着マスク１００では、金属層２０は、支持体として機能し得るサイズ・形状であればよいので、蒸着源側の表面に占める樹脂層１０の第１主面１１の割合が、金属層２０の第３主面２１の割合よりも高いことがある。そのため、樹脂層１０の表面１１に再現性良く凹凸形状を形成できると、本実施形態の蒸着マスク１００による効果を安定して得られる。

【0075】

なお、図１０（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明した製造方法において、ガラス基板以外の支持基板を用いてもよい。

【0076】

（有機半導体素子の製造方法）
本発明の実施形態による蒸着マスク１００は、有機半導体素子の製造方法における蒸着工程に好適に用いられる。

【0077】

以下、有機ＥＬ表示装置の製造方法を例として説明を行う。

【0078】

図１１は、トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置２００を模式的に示す断面図である。

【0079】

図１１に示すように、有機ＥＬ表示装置２００は、アクティブマトリクス基板（ＴＦＴ基板）２１０および封止基板２２０を備え、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂを有する。

【0080】

ＴＦＴ基板２１０は、絶縁基板と、絶縁基板上に形成されたＴＦＴ回路とを含む（いずれも不図示）。ＴＦＴ回路を覆うように、平坦化膜２１１が設けられている。平坦化膜２１１は、有機絶縁材料から形成されている。

【0081】

平坦化膜２１１上に、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂが設けられている。下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂは、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂにそれぞれ形成されている。下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂは、ＴＦＴ回路に接続されており、陽極として機能する。隣接する画素間に、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂの端部を覆うバンク２１３が設けられている。バンク２１３は、絶縁材料から形成されている。

【0082】

赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂの下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂ上に、有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂがそれぞれ設けられている。有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂのそれぞれは、有機半導体材料から形成された複数の層を含む積層構造を有する。この積層構造は、例えば、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇおよび２１２Ｂ側から、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層をこの順で含んでいる。赤画素Ｐｒの有機ＥＬ層２１４Ｒは、赤色光を発する発光層を含む。緑画素Ｐｇの有機ＥＬ層２１４Ｇは、緑色光を発する発光層を含む。青画素Ｐｂの有機ＥＬ層２１４Ｂは、青色光を発する発光層を含む。

【0083】

有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂ上に、上部電極２１５が設けられている。上部電極２１５は、透明導電材料を用いて表示領域全体にわたって連続するように（つまり赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｂに共通に）形成されており、陰極として機能する。上部電極２１５上に、保護層２１６が設けられている。保護層２１６は、有機絶縁材料から形成されている。

【0084】

ＴＦＴ基板２１０の上述した構造は、ＴＦＴ基板２１０に対して透明樹脂層２１７によって接着された封止基板２２０によって封止されている。

【0085】

有機ＥＬ表示装置２００は、本発明の実施形態による蒸着マスク１００を用いて以下のようにして製造され得る。図１２（ａ）〜（ｄ）および図１３（ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置２００の製造工程を示す工程断面図である。なお、以下では、蒸着マスク１００を用いてワーク上に有機半導体材料を蒸着する（ＴＦＴ基板２１０上に有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂを形成する）工程を中心に説明を行う。

【0086】

まず、図１２（ａ）に示すように、絶縁基板上に、ＴＦＴ回路、平坦化膜２１１、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂおよびバンク２１３が形成されたＴＦＴ基板２１０を用意する。ＴＦＴ回路、平坦化膜２１１、下部電極２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂおよびバンク２１３を形成する工程は、公知の種々の方法により実行され得る。

【0087】

次に、図１２（ｂ）に示すように、真空蒸着装置内に保持された蒸着マスク１００に、搬送装置によりＴＦＴ基板２１０を近接させて配置する。このとき、樹脂層１０の開口部１３が赤画素Ｐｒの下部電極２１２Ｒに重なるように、蒸着マスク１００とＴＦＴ基板２１０とが位置合わせされる。また、ＴＦＴ基板２１０に対して蒸着マスク１００とは反対側に配置された不図示の磁気チャックにより、蒸着マスク１００をＴＦＴ基板２１０に対して密着させる。

【0088】

続いて、図１２（ｃ）に示すように、真空蒸着により、赤画素Ｐｒの下部電極２１２Ｒ上に、有機半導体材料を順次堆積し、赤色光を発する発光層を含む有機ＥＬ層２１４Ｒを形成する。このとき、蒸着マスク１００の蒸着源側（ワークであるＴＦＴ基板２１０の反対側）の表面にも、有機半導体材料が堆積される。

【0089】

次に、図１２（ｄ）に示すように、搬送装置によりＴＦＴ基板２１０を１画素ピッチ分ずらし、樹脂層１０の開口部１３が緑画素Ｐｇの下部電極２１２Ｇに重なるように、蒸着マスク１００とＴＦＴ基板２１０との位置合わせを行う。また、磁気チャックにより、蒸着マスク１００をＴＦＴ基板２１０に対して密着させる。

【0090】

続いて、図１３（ａ）に示すように、真空蒸着により、緑画素Ｐｇの下部電極２１２Ｇ上に、有機半導体材料を順次堆積し、緑色光を発する発光層を含む有機ＥＬ層２１４Ｇを形成する。このとき、蒸着マスク１００の蒸着源側の表面にも、有機半導体材料が堆積される。

【0091】

次に、図１３（ｂ）に示すように、搬送装置によりＴＦＴ基板２１０を１画素ピッチ分さらにずらし、樹脂層１０の開口部１３が青画素Ｐｂの下部電極２１２Ｂに重なるように、蒸着マスク１００とＴＦＴ基板２１０との位置合わせを行う。また、磁気チャックにより、蒸着マスク１００をＴＦＴ基板２１０に対して密着させる。

【0092】

続いて、図１３（ｃ）に示すように、真空蒸着により、青画素Ｐｂの下部電極２１２Ｂ上に、有機半導体材料を順次堆積し、青色光を発する発光層を含む有機ＥＬ層２１４Ｂを形成する。このとき、蒸着マスク１００の蒸着源側の表面にも、有機半導体材料が堆積される。

【0093】

次に、図１３（ｄ）に示すように、有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂ上に、上部電極２１５および保護層２１６を順次形成する。上部電極２１５および保護層２１６の形成は、公知の種々の方法により実行され得る。このようにして、ＴＦＴ基板２１０が得られる。

【0094】

その後、ＴＦＴ基板２１０に対して封止基板２２０を透明樹脂層２１７により接着することにより、図１１に示した有機ＥＬ表示装置２００が完成する。

【0095】

なお、ここでは、１枚の蒸着マスク１００を順次ずらすことによって、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｒに対応する有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇを形成する例を説明したが、赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｒの有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇにそれぞれ対応する３枚の蒸着マスク１００を用いてもよい。赤画素Ｐｒ、緑画素Ｐｇおよび青画素Ｐｒの有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇのサイズ・形状が同じである場合には、ここで例示したように１枚の蒸着マスク１００を用いてすべての有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｂおよび２１４Ｇを形成することができる。

【0096】

既に説明したように、図１２（ｃ）、図１３（ａ）および（ｃ）に示す蒸着工程（真空蒸着により有機ＥＬ層２１４Ｒ、２１４Ｇおよび２１４Ｂを形成する工程）において、蒸着マスク１００の蒸着源側の表面にも蒸着材料が堆積される。堆積された蒸着材料が予め設定された所定の厚さに達すると、蒸着マスク１００の洗浄が行われる。例えば、所定の厚さを１μｍに設定し、１回の蒸着により約３０ｎｍの成膜が行われるとすると、３３回蒸着を行う度に洗浄することになる。蒸着マスク１００の洗浄は、例えば、超音波によるウェット洗浄、純水によるリンスおよび減圧乾燥を順次行うことにより実行される。

【0097】

既に説明したように、本実施形態の蒸着マスク１００を用いると、蒸着工程において蒸着源側の表面に堆積された蒸着材料が、アンカー効果によって剥がれにくくなる。従って、洗浄周期を従来よりも長く設定することができる。そのため、蒸着マスク１００の長寿命化を図ることができる。

【0098】

なお、上記の説明では、トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置２００を例示したが、本実施形態の蒸着マスク１００がボトムエミッション方式の有機ＥＬ表示装置の製造にも用いられることはいうまでもない。

【0099】

また、本実施形態の蒸着マスク１００を用いて製造される有機ＥＬ表示装置は、必ずしもリジッドなデバイスでなくてもよい。本実施形態の蒸着マスク１００は、フレキシブルな有機ＥＬ表示装置の製造にも好適に用いられる。フレキシブルな有機ＥＬ表示装置の製造方法においては、支持基板（例えばガラス基板）上に形成されたポリマ層（例えばポリイミド層）上に、ＴＦＴ回路などが形成され、保護層の形成後にポリマ層がその上の積層構造ごと支持基板から剥離（例えばレーザリフトオフ法が用いられる）される。ＴＦＴ基板の封止には、封止基板に代えて封止フィルムが用いられる。

【0100】

また、本実施形態の蒸着マスク１００は、有機ＥＬ表示装置以外の有機半導体素子の製造にも用いられ、特に、高精細な蒸着パターンの形成が必要とされる有機半導体素子の製造に好適に用いられる。

【産業上の利用可能性】

【0101】

本発明の実施形態による蒸着マスクは、有機ＥＬ表示装置をはじめとする有機半導体素子の製造に好適に用いられ、高精細な蒸着パターンの形成が必要とされる有機半導体素子の製造に特に好適に用いられる。

【符号の説明】

【0102】

１、３ 凸部
２、４ 凹部
１０ 樹脂層
１１ 第１主面
１１ａ 第１主面の非露出部分
１１ｂ 第１主面の露出部分
１２ 第２主面
１３ 開口部
２０ 金属層
２０’ 金属板（支持基板）
２１ 第３主面
２２ 第４主面
２３ スリット
３０ ガラス基板（支持基板）
１００ 蒸着マスク
２００ 有機ＥＬ表示装置
２１０ ＴＦＴ基板
２１１ 平坦化膜
２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ 下部電極（陽極）
２１３ バンク
２１４Ｒ、２１４Ｇ、２１４Ｂ 有機ＥＬ層
２１５ 上部電極
２１６ 保護層
２１７ 透明樹脂層
２２０ 封止基板
Ｐｒ 赤画素
Ｐｇ 緑画素
Ｐｂ 青画素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】