JP2014148746A - メタルマスクおよびメタルマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて高精細なパターニングを行うことを可能とするメタルマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】メタルマスクの製造方法は、第１面３４ａおよび第１面とは反対側の第２面３４ｂを有する金属板３４を第１面の側からエッチングして、凹部６１を第１面の側から形成する工程と、各凹部内にレーザ光を照射して、当該凹部を第２面まで貫通させた貫通孔２５を形成する工程と、を備え、貫通孔を形成する工程でのレーザ光の照射によって、第２面上における貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、第２面上における貫通孔の周縁から金属板の法線方向において外方に延び出した延出片６５を形成する、メタルマスクの製造方法。
【選択図】図９

Description

本発明は、メタルマスクに関し、とりわけ、所望のパターンで蒸着を行うために用いられるメタルマスクに関する。また、本発明は、このメタルマスクを製造する製造方法に関する。

従来、所望のパターンで配列された孔を含む蒸着用マスクを用い、所望のパターンで薄膜を形成する方法が知られている。そして、昨今においては、例えば有機ＥＬ表示装置の製造時において有機材料を基板上に蒸着する場合等、蒸着によって極めて高精細なパターニングを行うことが強く要望されている。

なお、このような蒸着用マスクは、一般的に、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングによって金属板に孔を形成することにより、製造され得る（例えば、特許文献１）。また、エッチングによって金属板に孔を形成する場合、金属板の両方の側の面からエッチングする方法と、金属板の一方の側の面からのみエッチングする方法とがある。

特開２００４−３９３１９号公報

しかしながら、エッチングによって作製された蒸着マスクを用いた場合、極めて高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができないという不具合がある。この不具合の原因について調査研究を行ったところ、以下のことが確認された。

フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングにおいては、金属板のうちのレジスト膜で覆われていない領域から浸食が開始される。その後、浸食は、金属板の厚さ方向のみに進むのではなく、金属板の板面に沿った方向にも進む。したがって、エッチングによって先細りした孔が形成されていく。このため、金属板２の両方の側の面からエッチングを行った場合、図１６に示すように、金属板２の厚さ方向の端部以外において孔２ａ内に張り出し部３が形成される。張り出し部３は、孔２ａの壁面のうち、金属板２の板面に沿って最も孔２ａの内側に入り込んだ部分を形成し、したがって、金属板２を厚さ方向から観察した場合には、この張り出し部３が孔２ａの開孔領域を画成するようになる。そして、このようなメタルマスク１を用いて蒸着を行った場合、基板４のうちの張り出し部３の裏側に対応する領域に成膜される蒸着膜５の膜厚は安定しない。この結果、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう（蒸着パターンの輪郭がはっきりしない）。またそもそも、孔内に形成される張り出し部の位置や断面形状を制御すること自体が困難である。以上のことから、金属板を両方の側の面からエッチングした場合、極めて高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができない。

一方、金属板を上方側の面のみからエッチング処理した場合、浸食によって形成された先細り孔に、既に浸食に用いられ浸食能力が低くなったエッチング液が残留する。その後、金属板の孔が下方側の面に達した時、それまで孔内に残留していたエッチング液が下方の面から流れ出て、浸食能力の高いフレッシュなエッチング液が形成された孔内に流れ込む。このとき、断面積（開孔面積）が小さくなる孔内の下方側の領域において液圧が高くなり、孔内の下方側の領域がフレッシュなエッチング液により激しく浸食される。この結果、金属板の両側からエッチングした場合と同様に、孔内に張り出し部が形成されてしまう。

また、レジスト膜７を介して金属板６を下方側の面のみからエッチングした場合、図１７に示すように、浸食によって形成された先細り孔６ａが金属板６を貫通すると、上側面の孔周囲に、エッチング液８が残留することがある。結果として、残留したエッチング液によって金属板の上方側の面からも浸食が進み、金属板の両側からエッチングした場合と同様に、孔内に張り出し部が形成されてしまう。

これらのことから、金属板を一方側の面のみからエッチングした場合も、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう（蒸着パターンの輪郭がはっきりしない）。またそもそも、金属板を一方の面側からエッチングする場合、孔が貫通されてエッチング液が流れ込みはじめる際に発生する圧力により、孔の断面形状がだれてしまうことがある。そして、この場合、孔を所望の形状で精度良く形成すること自体が困難となる。この現象は、上述した高精細なパターニングを行うためのメタルマスクにおいて、より顕著となる。以上のことから、金属板を一方側の面のみからエッチングした場合も、極めて高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができない。

そして、本発明は、これらの点を考慮してなされたものであって、極めて高精細なパターニングを行うことを可能とするメタルマスクおよび当該メタルマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明によるメタルマスクの製造方法は、第１面および前記第１面とは反対側の第２面を有する金属板を前記第１面の側からエッチングして、凹部を前記第１面の側から形成する工程と、
各凹部内にレーザ光を照射して、当該凹部を第２面まで貫通させた貫通孔を形成する工程と、を備え、
前記貫通孔を形成する工程でのレーザ光の照射によって、前記第２面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第２面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片を形成する。

本発明によるメタルマスクの製造方法において、前記金属板をフレームに取り付ける工程を更に備え、前記金属板を前記フレームに取り付ける工程は、前記貫通孔を形成する工程よりも前に行われてもよい。

本発明によるメタルマスクは、第１面および前記第１面とは反対側の第２面を有する金属板を備え、
前記金属板には、複数の貫通孔が形成されており、
前記第２面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第２面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片が設けられている。

本発明によるメタルマスクにおいて、前記延出片は、前記第２面上における前記貫通孔の周縁の全周に沿って周状に延びていてもよい。

本発明によるメタルマスクにおいて、前記延出片は、前記第２面上における前記貫通孔の周縁から、前記金属板の板面に平行な方向において前記貫通孔の側に延び出していてもよい。

本発明によるメタルマスクにおいて、前記金属板の法線方向に沿った、前記延出片の前記第２面からの突出量は、１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。

本発明によるメタルマスクにおいて、前記延出片は、前記金属板と一体的に形成されていてもよい。

本発明によるメタルマスクにおいて、前記延出片は、レーザ光の照射にともなって形成された返しであってもよい。

本発明によるメタルマスクにおいて、前記金属板の法線方向に沿った断面における各貫通孔の輪郭は、
前記金属板の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、前記第１面の側から、前記第１面と前記第２面との間の中間にある接続位置まで、延びている一対の第１部分であって、前記金属板の法線方向に沿って前記第１面の側から前記第２面の側へ向かうにつれて、前記金属板の板面に平行な方向に互いに接近していく一対の第１部分と、
前記金属板の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、対応する側の前記第１部分と接続され、前記接続位置から前記第２面まで延びている、一対の第２部分であって、前記金属板の法線方向に沿って前記第１面の側から前記第２面の側へ向かうにつれて、前記金属板の板面に平行な方向に互いに接近していく一対の第２部分と、を含み、
前記金属板の法線方向に沿った断面において、前記第１部分は、湾曲形状となっていてもよい。

本発明によれば、極めて高精細なパターニングを行うことを可能とするメタルマスクが提供される。

図１は、本発明の一実施の形態によるメタルマスクを含むメタルマスク装置の一例を示す概略斜視図である。 図２は、図１に示すメタルマスク装置を用いて蒸着する方法を説明するための図である。 図３は、図１に示されたメタルマスクを示す部分平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面における断面図である。 図５は、メタルマスクの作用を説明するための図である。 図６は、図１に示すメタルマスクメタルマスクの製造方法の一例を説明するための図である。 図７は、金属製シートにレジストパターンを形成する方法を説明するための図である。 図８は、金属製シートをエッチングする方法を説明するための図である。 図９は、枚葉状の金属製シートにレーザ光を照射する方法を説明するための図である。 図１０は、隣り合う貫通孔の壁面同士が接続されたメタルマスクを示し、（ａ）は、部分平面図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面における断面図である。 図１１は、貫通孔の他の配置例を示す部分平面図である。 図１２は、ガラス基板に施されるパターニングの他の例を示す部分平面図である。 図１３は、ガラス基板に施されるパターニングの更に他の例を示す部分平面図である。 図１４は、図１２に示すガラス基板に用いられ得る、赤色蒸着材料用のメタルマスクの部分平面図である。 図１５は、図６に対応する図であって、蒸着マスク付シートを製造する方法の一変形例を説明するための図である。 図１６は、図５に対応する図であって、両側からエッチングされた金属板からなるメタルマスクを用いて蒸着する方法を説明するための図である。 図１７は、図８に対応する図であって、下方側の面から金属板をエッチングしてメタルマスクを製造する方法を説明するための図である。 図１８は、貫通孔が格子配列で配列された実際に作製したメタルマスクを説明するための上面図である。 図１９は、貫通孔が千鳥配列で配列された実際に作製したメタルマスクを説明するための上面図である。

以下、図１乃至図９を参照して本発明によるメタルマスクおよびメタルマスクの製造方法の一実施の形態について説明する。ここで図１乃至図９は本発明の一実施の形態を説明するための図である。なお、以下の実施の形態では、有機ＥＬディスプレイ装置を製造する際に有機発光材料を所望のパターンでガラス基板上にパターニングするために用いられる蒸着用のメタルマスクおよびメタルマスクの製造方法を例にあげて説明する。ただし、このような適用に限定されることなく、種々の用途に用いられるメタルマスクおよびメタルマスクの製造方法に対し、本発明を適用することができる。

まず最初に、本実施の形態によるメタルマスクの製造方法により製造され得るメタルマスクを含むメタルマスク装置の一例について、主に図１乃至図５を参照して説明する。ここで、図１は、本実施の形態によるメタルマスクを含むメタルマスク装置の一例を示す斜視図であり、図２は、図１に示すメタルマスク装置の使用方法を説明するための図である。

図１乃至図４に示すように、本実施の形態におけるメタルマスク装置１０は、矩形状の金属製シートからなるメタルマスク２０と、メタルマスク２０の周縁部に取り付けられたフレーム１５と、を備えている。メタルマスク２０は、第１面２１ａおよび第１面２１ａとは反対側の第２面２１ｂを有する金属板２１を備え、この金属板２１には、第１面２１ａと第２面２１ｂとの間を延びる複数の貫通孔２５が形成されている。このメタルマスク装置１０は、図２に示すように、メタルマスク２０がガラス基板４２に対面するようにして、蒸着装置４０内に支持される。そして、不図示の磁石によって、メタルマスク２０とガラス基板４２とが密着するように付勢される。蒸着装置４０内には、このメタルマスク装置１０を挟んだガラス基板４２の下方に、蒸着材料（一例として、有機発光材料）４８を収容するるつぼ４４と、るつぼ４４を加熱するヒータ４６とが配置されている。るつぼ４４内の蒸着材料４８は、ヒータ４６からの加熱により、気化または昇華してガラス基板４２の表面に付着するようになる。上述したように、金属板２１には多数の貫通孔２５が形成されており、蒸着材料４８はこの貫通孔２５を介してガラス基板４２に付着する。この結果、金属板２１の貫通孔２５の位置に対応した所望のパターンで、蒸着材料４８がガラス基板４２の表面に成膜される。

図１に示すように、本実施の形態において、メタルマスク２０は、金属板２１からなり、平面視において略四角形形状、さらに正確には平面視において略矩形状の輪郭を有している。メタルマスク２０の金属板２１は、貫通孔２５が形成された有孔領域２２と、貫通孔２５が形成されておらず、有孔領域２２の周囲を取り囲む領域を占める無孔領域２３と、を有している。図１に示すように、各有孔領域２２は、平面視において略四角形形状、さらに正確には平面視において略矩形状の輪郭を有している。

本実施の形態において、複数の有孔領域２２は、メタルマスク２０（金属板２１）の一辺と平行な一方向に沿って所定の間隔を空けて配置されるとともに、前記一方向と直交する他方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。本実施の形態において、一つの有孔領域２２が一つの有機ＥＬディスプレイ装置に対応するようになっている。すなわち、図１に示されたメタルマスク装置１０（メタルマスク２０）によれば、多面付蒸着が可能となっている。

また、図１および図３に示すように、各有孔領域２２に形成された複数の貫通孔２５は、当該有孔領域２２において、一方向に沿って等しい間隔をあけて並べて配置されている。また、各貫通孔２５は、前記一方向に直交する他方向と平行に、有孔領域２２の一端から他端まで細長く延びている。

この金属板２１に形成された貫通孔２５について、図３および図４を参照して更に詳述する。図３は、メタルマスク２０を第１面２１ａ側から示す部分平面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図４に示すように、複数の貫通孔２５は、第１面２１ａと第２面２１ｂとの間に渡って延びている。また、シート状からなる金属板２１の第１面２１ａから第２面２１ｂに向け、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った各位置における金属板２１の板面に沿った断面での各貫通孔２５の断面積が、しだいに小さくなっていく。とりわけ図示された例では、金属板２１の第１面２１ａから第２面２１ｂに向け、各貫通孔２５の断面積は、小さくなるように変化し続けている。

なお、本明細書において、「板面（シート面）」とは、対象となる板状乃至帯状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となる板状部材の平面方向と一致する面のことを指す。本実施の形態では、金属板２１の第１面２１ａ及び第２面２１ｂは、金属板２１の板面と平行になっている。

図４に示すように、金属板２１の板面に直交した法線方向ｎｄに沿った断面における各貫通孔２５の輪郭、言い換えると、金属板２１の板面に直交した法線方向ｎｄに沿った断面にて各貫通孔２５の壁面の形状（壁面が画成する線分）は、金属板２１の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、第１面２１ａから、当該第１面２１ａと第２面２１ｂとの間の中間にある接続位置２６まで延びている一対の第１部分２８と、金属板２１の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、対応する側の第１部分２８と接続され、接続位置２６から第２面２１ｂまで延びている一対の第２部分２９と、を含んでいる。

図４に示すように、一対の第１部分２８は、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて互いに接近していく。すなわち、一対の第１部分２８は、金属板２１の法線方向ｎｄに沿って第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて、金属板２１の板面に平行な方向に沿って互いに接近していく。別の見方をみすれば、一対の第１部分２８は、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて先細りになるテーパ形状になっている。

更に、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、第１部分２８は、湾曲形状となっている。図示された第１部分２８の断面輪郭は、当該第１部分２８上の任意の地点における、金属板２１の法線方向ｎｄに対する傾斜角度が、当該地点よりも法線方向ｎｄに沿って第１面２１ａ側となる地点における傾斜角度より大きくなっている。すなわち、第１部分２８は、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて法線方向ｎｄに対する傾斜角度が徐々に大きくなっていく。この場合、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、第１部分２８の両端部を結ぶ線分、すなわち、第１面２１ａ側の一端部と接続位置２６とを結ぶ線分Ｌ１に対して、第１部分２８は、第２面２１ｂ側に位置することになる。なお、この第１部分２８の形状は、後述する製造方法におけるエッチング液による浸食の等方性によって画成されるようになる。

一方、一対の第２部分２９は、図４に示すように、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて互いに接近していく。すなわち、一対の第２部分２９は、金属板２１の法線方向ｎｄに沿って第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて、金属板２１の板面に平行な方向に互いに接近していく。別の見方をすれば、一対の第２部分２９は、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて先細りになるテーパ形状になっている。このような形態によれば、特許文献１（特開２００４−３９３１９号公報）に記載のメタルマスクとは異なり、貫通孔２５の開孔面積（金属板２１の板面に沿った貫通孔２５の開孔領域の面積）は、金属板２１の法線方向に沿って第１面２１ａと第２面２１ｂとの間の位置ではなく、第２面２１ｂ上で最小となる。したがって、ここで説明する蒸着マスク２０を用いてガラス基板４２に蒸着を行う場合には、図５に示すように、蒸着材料４８は、その進行方向に依存することなく、ガラス基板４２のうちの、金属板２１の第２面２１ｂ上における貫通孔２５に対面する領域に付着し、当該領域よりも外方となるガラス基板４２上の領域に付着することを効果的に抑制されるようになる。従って、特許文献１に記載のメタルマスクに比べて、高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができる。

本実施の形態では、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、第２部分２９は、直線状になっている。すなわち、第２部分２９上の任意の地点において法線方向ｎｄに対する傾斜角度が一定になっている。

図４に示すように、各貫通孔２５内の接続位置２６において、金属板２１の板面および金属板２１の法線方向ｎｄの両方に対して傾斜した二つの面が接続され、周状の段差２７が形成される。周状の段差２７は、突条に形成され、貫通孔２５の中央部側に突出して周状に延びている。そして、第１部分２８が金属板２１の板面および金属板２１の法線方向ｎｄの両方に対して傾斜した状態で第２部分２９に接続されるため、第１部分２８の壁面は接続位置２６側に金属板２１の板面に平行な平坦部を含まない。第１部分２８の壁面が平坦部を含む場合、当該平坦部と第２面２１ｂとの間の肉厚が薄くなり、メタルマスク２０の取り扱い中に当該メタルマスク２０を破損してしまう虞が高まる。従って、接続位置２６において、金属板２１の板面および金属板２１の法線方向ｎｄの両方に対して傾斜した二つの面が接続される場合、メタルマスク２０の取り扱い中に当該メタルマスク２０を破損してしまう虞を低減することができる。また、接続位置２６に形成された突条が、補強梁のように機能し、メタルマスク２０のねじれや歪み等を効果的に規制することができる。

なお、図示された形態では、前述したように、第１部分２８は、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて法線方向ｎｄに対する傾斜角度が徐々に大きくなっていき、第２部分２９は、第２部分２９上の任意の地点において法線方向ｎｄに対する傾斜角度が一定になっている。従って、異なる傾斜角度で二つの傾斜面が接続され、上述した周状の段差２７が形成される。

ここで、図５に、メタルマスク装置１０を用いてガラス基板４２に蒸着材料４８を蒸着させる状態を示す。図５に示すように、メタルマスク装置１０は蒸着装置４０に収容された場合、金属板２１の第１面２１ａが蒸着材料４８を保持したるつぼ４４側に位置し、金属板２１の第２面２１ｂがガラス基板４２に対面する。すなわち、図５に示すように、蒸着材料４８は次第に断面積が小さくなっていく貫通孔２５を通過してガラス基板４２に付着する。図５に示すように、蒸着材料４８は、るつぼ４４からガラス基板４２に向けてガラス基板４２の法線方向に沿って移動するだけでなく、ガラス基板４２の法線方向に対して大きく傾斜した方向に移動することもある。このとき、貫通孔２５の断面形状が図５の点線で示す輪郭を有していたとすると、斜めに移動する蒸着材料４８は、メタルマスク２０に付着してガラス基板４２まで到達しない。結果として、蒸着材料４８を所望の量だけガラス基板４２に付着させ難くなり、蒸着材料４８の利用効率が低下すると共に、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう。

すなわち、蒸着材料の利用効率（成膜効率：ガラス基板４２に付着する割合）を高めて高価な蒸着材料を節約し、且つ、高精細なパターニングを行うためには、金属板２１のシート面に直交する図４や図５の断面において、第１面２１ａ側の第１部分２８の端部および第２面２１ｂ側の第１部分２８の端部を結ぶ直線Ｌ１と、金属板２１の法線方向ｎｄと、によってなされる角度θ_１（図４参照）が大きい方がよい。ただし、ガラス基板４２への垂線に対して大きな角度をなすようにしてガラス基板４２に向けて移動する蒸着材料の割合は少ない。そして、本件発明者らが確認したところ、前述の直線Ｌ１が法線方向ｎｄに対してなす角度θ_１が３０°以上となっていれば、蒸着材料の利用効率は十分な値となった。

次に、第１部分２８と第２部分２９との関係について詳述していく。先ず、図４に示すように、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、第１部分２８の両端部を結ぶ線分Ｌ１が当該金属板２１の法線方向ｎｄに対してなす角度θ_１は、第２部分２９の両端部を結ぶ線分Ｌ２が金属板２１の法線方向ｎｄに対してなす角度θ_２よりも大きい方が好ましい。このような形態によれば、第２部分２９を規定する壁面に囲まれる領域に向かっていく蒸着材料４８が、第１部分２８を規定する壁面に遮られ難くなる。加えて、金属板２１の第１面２１ａの面積が減少し、このため、第１面２１ａに付着する蒸着材料４８の量を低減することができる。これらの結果、蒸着材料４８を所望の量だけガラス基板４２に付着させ易くなり、蒸着材料４８の利用効率を更に高めることができる。

前述したように、第１部分２８は、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、湾曲形状となっている。この場合、第１部分が直線状に形成されている、すなわち、第１部分の両端部を結ぶ線分Ｌ１と一致するように形成されている場合に比べて、メタルマスク２０の薄肉化、軽量化を実現することができる。この一方で、貫通孔２５の壁面がリブを構成して変形に対する耐性は維持される。このため、第１部分が直線状に形成されている場合と比べて、メタルマスク２０の撓みはほぼ変化しない。従って、このような形態によれば、メタルマスク２０の薄肉化、軽量化を実現しながら、メタルマスク２０の撓み防止効果を得ることができる。

ところで、上述したように、蒸着材料４８をガラス基板４２に付着させる際には、メタルマスク２０とガラス基板４２とが密着するように不図示の磁石によって付勢される。しかしながら、金属板２１の表面またはガラス基板４２の表面の微細な凹凸や、メタルマスク２０とガラス基板４２との間に不可避的に混入する異物等の要因によって、金属板２１の第２面２１ｂとガラス基板４２との間に僅かな隙間が生じ得る。金属板２１の第２面２１ｂとガラス基板４２との間に隙間が生じると、ガラス基板４２の法線方向に対して斜めに移動する蒸着材料４８が、ガラス基板４２のうちの貫通孔２５と正対する領域だけでなく、その周辺領域にまで付着するおそれがある。この結果、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまう。

この点、本実施の形態のメタルマスク２０には、図４に示すように、金属板２１の第２面２１ｂ上における貫通孔２５の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、第２面２１ｂ上における貫通孔２５の周縁から金属板２１の法線方向ｎｄにおいて外方に延び出した延出片２４が設けられている。このような形態によれば、メタルマスク２０をガラス基板４２に対面させた状態において、メタルマスク２０の金属板２１の第２面２１ｂとガラス基板４２との間の隙間を延出片２４によって塞ぐことができる。これにより、ガラス基板４２の板面に対して斜めに移動する蒸着材料４８が、貫通孔２５と正対するガラス基板４２上の領域の周囲にまで付着してしまい、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまうことを効果的に抑制することができる。このため、高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができる。

図示する例では、延出片２４は、第２面２１ｂ上における貫通孔２５の周縁を取り囲んでいる。より詳細には、延出片２４は、第２面２１ｂ上における貫通孔２５の周縁の全周に沿って周状に延びている。このような形態によれば、延出片２４によって、メタルマスク２０の金属板２１の第２面２１ｂとガラス基板４２との間の隙間を貫通孔２５の周縁の全周に沿って塞ぐことができる。これにより、蒸着パターンの縁部がぼやけてしまうことを更に効果的に抑制することができる。

前記のように、延出片２４は、第２面２１ｂ上における貫通孔２５の周縁の全周に亘って周状に延びている。したがって、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った図４及び図５の断面では、延出片２４は、金属板２１の板面に平行な方向に、対向して一対現れる。この図４及び図５に示された断面において延出片２４をなす一対の第３部分２４ａは、外方へ向かうにつれて、言い換えると金属板２１の法線方向に沿って当該金属板から離間するにつれて、互いに接近していく。すなわち、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、延出片２４は、金属板２１の第２面２１ｂ上における貫通孔２５の周縁の位置から、金属板２１の法線方向に沿って外側（当該金属板から離間する側）、且つ、金属板２１の板面に沿って、貫通孔２５の中心となる側へ向けて、延び出している。また、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、延出片２４の厚さ、より正確には、延出片２４の長手方向に直交する方向に沿った厚さは、金属板２１へ接続する基端部から、金属板から最も離間した先端部へ向けてしだいに薄くなっていく。

また、延出片２４は、第２面２１ｂ上における貫通孔２５の周縁の全周に沿って厚みを薄く形成されている。この場合、金属板２１とガラス基板４２とを磁石の磁力によって密着させようとすると、延出片２４がガラス基板４２に当接してさらに幾らか撓み得る。このため、メタルマスク２０とガラス基板４２との密着性が更に向上して、高精細なパターンでの蒸着を更に精度良く行うことができる。ここで、延出片２４の厚みとは、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面における、第２面２１ｂに沿った延出片２４の基端部の厚みをいう。

一例として、延出片２４の厚みは、１μｍ以上５μｍ以下に形成される。延出片２４の厚みが５μｍ以上に形成されると、延出片２４の剛性が高くなってしまって、金属板２１とガラス基板４２とを密着させる際に延出片２４が有効に撓むことができなくなる。一方、延出片２４の厚みが１μｍ以下に形成されると、延出片２４の強度が低下してしまって、金属板２１とガラス基板４２とを密着させる際に延出片２４が破損されてしまうおそれがある。

また、延出片２４の高さ、言い換えると、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った、延出片２４の第２面２１ｂからの突出量は、一例として、１μｍ以上５μｍ以下に形成される。延出片２４の高さが５μｍ以上に形成されると、例えば延出片２４がメタルマスク２０とガラス基板４２との密着を妨げてしまい、メタルマスク２０とガラス基板４２との隙間を効果的に埋めることができないおそれがある。結果として、高精細なパターンでの蒸着を行うことができないおそれがある。一方、延出片２４の高さが１μｍ以下に形成されると、メタルマスク２０とガラス基板４２との隙間を埋めきれず、高精細なパターンでの蒸着を行うことができないおそれがある。

このような延出片２４によれば、金属板２１とガラス基板４２とを密着させようとすると、延出片２４は、金属板２１の板面に平行な方向において貫通孔２５の側に更に延び出るように撓む。このため、ガラス基板４２の法線方向に対して斜めに移動する蒸着材料４８が、ガラス基板４２のうちの貫通孔２５に正対する領域だけでなく、その周辺領域にまで回り込んでガラス基板４２に付着してしまうことを更に効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態では、延出片２４は、金属板２１と一体的に形成されている。このような形態によれば延出片２４と金属板２１とを精度よく連接させることができる。具体的には、延出片２４は、後述する製造方法において、レーザ光の照射にともなって形成された返しである。この延出片２４が返しとして形成されるメカニズムについては後述する。

上述したように、本実施の形態では、貫通孔２５が各有孔領域２２において等間隔に配置されている。一例として、メタルマスク２０（メタルマスク装置１０）が携帯電話やデジタルカメラ等のディスプレイ（２〜５インチ程度）を作製するために用いられる場合、貫通孔２５の配列ピッチＰ（図４参照）は、５８μｍ（４４０ｐｐｉ）以上２５４μｍ（１００ｐｐｉ）以下程度とすることができる。なお、カラー表示を行いたい場合には、貫通孔２５の配列方向（前述の一方向）に沿ってメタルマスク２０（メタルマスク装置１０）とガラス基板４２とを少しずつ相対移動させ、赤色用の有機発光材料、緑色用の有機発光材料および青色用の有機発光材料を順に蒸着させていってもよい。また、メタルマスク２０（メタルマスク装置１０）が携帯電話のディスプレイを作製するために用いられる場合、各貫通孔２５の配列方向（上述の一方向）に沿った幅（スリット幅）Ｗは、２８μｍ以上８４μｍ以下程度とすることができる。

一方、メタルマスク装置１０のフレーム１５は、矩形状のメタルマスク２０の周縁部に取り付けられている。フレーム１５は、メタルマスク２０が撓んでしまうことがないようにメタルマスクを張った状態に保持する。メタルマスク２０とフレーム１５とは、例えばスポット溶接により互いに対して固定されている。

メタルマスク装置１０は、高温雰囲気となる蒸着装置４０の内部に保持される。したがって、メタルマスク２０およびフレーム１５は、蒸着フレームの撓みや熱応力の発生を防止するため、熱膨張率が低い同一の材料によって作製されていることが好ましい。このような材料として、例えば、３６％Ｎｉインバー材を用いることができる。

以上のように本実施の形態によれば、金属板２１に形成された貫通孔２５が、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて互いに接近していく一対の第１部分２８と、各々が対応する側の第１部分２８と接続され、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて互いに接近していく一対の第２部分２９と、を含んでいる。このような形態によれば、ガラス基板４２の法線方向から大きく傾斜した方向に移動する蒸着材料４８もガラス基板４２に十分に付着させることができる。これにより、蒸着材料４８の利用効率を大幅に高めることができる。また、金属板２１の第２面２１ｂ上における貫通孔２５に対面する領域の周辺となるガラス基板４２上の領域に、蒸着膜が不安定な膜厚にて成膜されない。従って、本実施の形態のメタルマスク２０によれば、高精細なパターンでの蒸着を所望の厚さで精度良く行うことができる。

とりわけ、有機ＥＬディスプレイ装置では、高価な蒸着材料４８を高精細なパターンで基板４２上にパターニングすることが強く所望されている。このため、本実施の形態のメタルマスク２０は、有機ＥＬディスプレイ装置を製造するために用いられる蒸着マスクに特に適している。

また、本実施の形態によれば、第１部分２８は、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面において、湾曲形状となっている。この場合、第１部分が直線状に形成されている場合に比べて、メタルマスク２０の薄肉化、軽量化を実現することができる。この一方で、貫通孔２５の壁面がリブを構成して変形に対する耐性は維持される。このため、第１部分が直線状に形成されている場合と比べて、メタルマスク２０の撓みはほぼ変化しない。従って、このような形態によれば、メタルマスク２０の薄肉化、軽量化を実現しながら、メタルマスク２０の撓み防止効果を得ることができる。

ところで、金属板２１の厚みが薄くなると、メタルマスク２０の取り扱い中に、例えばメタルマスク２０の搬送中に、当該メタルマスク２０を破損してしまう虞がある。とりわけ、有機ＥＬ表示装置を製造する際に例えば蒸着材料４８を所望のパターンでガラス基板４２上にパターニングするために用いられるメタルマスク２０においては、同一方向に細長く延びる複数の貫通孔２５が短ピッチで並べて配置されていることがある。このようなメタルマスク２０を取り扱う場合、メタルマスク２０に作用する力によって、メタルマスク２０の孔と孔との間が切断されてしまったり、孔と孔との間を線状に延びる部分同士がからまったりするといった不具合が容易に生じてしまう。このため、例えば、金属板２１の厚みが３０μｍ未満のものを用いて、パターニングを行うことは極めて困難であった。

この点、従来の蒸着マスクの厚みを薄く形成する試みとして、例えば特開平０４−２３６７５８に、シリコンからなる蒸着マスクを用いる点が記載されている。この蒸着マスクでは、シリコン板の周縁領域が厚み１８０μｍに形成され、当該周縁領域に囲まれた中央領域に厚み２０μｍからなるシート面に平行な平坦部が形成される。そして、この平坦部に所望の蒸着パターンからなる貫通孔が形成されている。しかしながら、シリコンは金属に比べて強度がかなり低い。更に、厚み２０μｍからなる平坦部に所望の蒸着パターンからなる貫通孔が形成されているため、平坦部付近のシリコン板の強度は更に低い。このため、この蒸着マスクの取り扱い中に、当該蒸着マスクを平坦部付近から破損してしまう虞が極めて高い。

一方、本実施の形態によれば、メタルマスク２０は、シリコンよりも強度がかなり高い金属からなる。また、一対の第１部分２８は、第１面２１ａの側から第２面２１ｂの側へ向かうにつれて互いに接近していき、各貫通孔２５内の接続位置２６において、金属板２１の板面および金属板２１の法線方向ｎｄの両方に対して傾斜した二つの面が接続されている。このため、第１部分がシート面に平行な平坦部を含む場合に比べて、第１部分２８と第２面２１ｂとの間に肉厚を大きく確保することができる。これらの特徴の組合せにより、本実施の形態のメタルマスク２０は、上記特許文献に記載された蒸着マスクに比べて、取り扱い中に破損される虞が極めて低くなっている。

次に、このようなメタルマスク２０および蒸着マスク装置１０の製造方法について、主に図６乃至図９を用いて説明する。このうち、図６は、蒸着マスクの製造方法を全体的に説明するための図であり、図７は、金属製シートにレジストパターンを形成する方法を説明するための図であり、図８は、金属製シートをエッチングする方法を説明するための図である。

図６乃至図９に示すように、本実施の形態における蒸着マスクの製造方法は、第１面３４ａおよび当該第１面３４ａとは反対側の第２面３４ｂを有し帯状に延びる金属製シート３４を供給する工程と、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングを金属製シート３４に施して、曲面状の壁面を有し先細りする凹部６１を第１面３４ａの側から形成する工程と、各凹部６１内にレーザ光を照射して、当該凹部６１から第２面３４ｂまで延びる穴６２を形成する工程と、を備えている。各工程について、以下においてさらに詳細に説明する。

図６に示すように、本実施の形態においては、金属製シート３４を供給コア３１に巻き取った巻体２９が準備される。そして、この供給コア３１が回転して巻体２９が巻き戻されることにより、図６に示すように帯状に延びる金属製シート３４が供給される。なお、金属製シート３４は貫通孔２５を形成されてメタルマスク２０をなすようになる。したがって、上述したように、金属製シート３４は、例えば３６％Ｎｉインバー材からなる。ただし、これに限られず、ステンレス、銅、鉄、アルミニウムからなるシートを金属製シート３４として用いることも可能である。

供給された金属製シート３４は、エッチング装置（エッチング手段）５０によってエッチング処理を施される。具体的には、まず、金属製シート３４の第１面３４ａ上にネガ型感光性レジスト材料を塗布し、第１面３４ａ上にレジスト膜３６を形成する。次に、レジスト膜３６のうちの除去したい領域に光を透過させないようにしたガラス乾板３７を準備し、ガラス乾板３７をレジスト膜３６上に配置する。

その後、図７に示すように、レジスト膜３６をガラス乾板３７越しに露光し、さらにレジスト膜３６を現像する。以上のようにして、金属製シート３４の第１面３４ａ上にレジストパターン（単に、レジストとも呼ぶ）３５が形成される。

なお、ガラス乾板３７のうちの除去すべきレジスト膜３６に対面する領域を黒色にしておき、露光光として可視光を用いるようにしてもよい。この場合、黒色部分で可視光が吸収されることにより、レジスト膜３６の除去すべき領域には光が入射せず、レジスト膜３６が金属製シート３４上で光硬化しない。一方、レジスト膜３６の除去すべきでない領域には光が入射して、当該領域におけるレジスト膜３６が金属製シート３４上で光硬化する。光硬化していないレジスト膜３６は、例えば湯洗によって除去される。

次に、図８に示すように、金属製シート３４上に形成されたレジストパターン３５をマスクとして、エッチング液（例えば塩化第二鉄溶液）３８により金属製シート３４を第１面３４ａ側からエッチングする。本実施の形態においては、エッチング液３８が、搬送される金属製シート３４の下方に配置されたエッチング装置５０の下方ノズル５１から、レジストパターン３５越しに金属製シート３４の第１面３４ａに向けて噴射される。そして、図８に点線で示すように、金属製シート３４のうちのレジストパターン３５によって覆われていない領域で、エッチング液による浸食が始まる。このエッチング液による浸食は、金属製シート３４のうちのエッチング液に触れている部分において行われていく。従って、浸食は、金属製シート３４の厚み方向のみに進むのではなく、金属製シート３４のシート面に沿った方向にも進んでいく。加えて、本実施の形態では、下方ノズル５１から噴射されるエッチング液３８の流量および噴射時間を制御することができるようになっている。従って、噴射されるエッチング液３８の流量および噴射時間を適切に制御することにより、金属製シート３４の厚み方向における浸食および金属製シート３４のシート面に沿った方向における浸食の度合いが調整される。以上のようにして、エッチング液による浸食が金属製シート３４の第１面３４ａから第２面３４ｂ側に向けて進んで、曲面状の壁面を有し先細りする形状に形成された凹部６１が得られる。とりわけ、本実施の形態では、エッチング液による浸食は、金属製シート３４のうちのエッチング液に触れている部分において等方的に行われ、各凹部６１は、金属製シート３４の法線方向に沿った断面において湾曲形状となるように形成される。そして、この凹部６１は、金属製シート３４の第２面３４ｂまでは延びず、当該第２面３４ｂと所定の間隔を空けることになる。また、凹部６１は、配列方向と直交する他方向に沿って細長く延びるよう形成される。

その後、金属製シート３４上のレジストパターン３５を除去し、さらに金属製シート３４を水洗いする。

このようにして多数の凹部６１を形成された金属製シート３４は、当該金属製シート３４を狭持した状態で回転する一対の搬送ローラ５２，５２により、切断装置（切断手段）５３へ搬送される。なお、この搬送ローラ５２，５２の回転によって金属製シート３４に作用するテンション（引っ張り力）を介し、上述した供給コア３１が回転させられ、巻体２９から金属製シート３４が供給されるようになっている。

多数の凹部６１が形成された金属製シート３４を切断装置（切断手段）５３によって所定の長さに切断することにより、枚葉状の金属製シート６４が得られる。

次に、図９に示すように、枚葉状の金属製シート６４がしわやたるみのない状態でレーザ加工装置７０の保持部７３に保持される。このレーザ加工装置７０には、メタルマスクに所定のパターンの貫通孔を形成するために用いられ得るそれ自体既知のレーザ加工装置７０が用いられる。レーザ加工装置７０で利用されるレーザとして、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザまたは半導体レーザ等が挙げられ、金属製シート３４の材質や穴６２の深さ等に応じて適宜選定される。本実施の形態のレーザ加工装置７０は、出力可変のレーザ発振器から発生したレーザ光を所定のスポット径でレーザ照射レンズ７２から照射することができるようになっている。

レーザ加工装置７０のレーザ照射レンズ７２から枚葉状の金属製シート６４の各凹部６１内にレーザ光が照射されて、当該レーザ光は、凹部６１の長手方向に沿って動かされる。レーザ光を照射することによって、各凹部６１と第２面３４ｂとの間の金属製シート６４の一部が溶融し、当該溶融した部分がアシストガスによって飛散乃至除去される。これにより、凹部６１から第２面３４ｂまで延びる穴６２が枚葉状の金属製シート６４に形成される。とりわけ、金属製シート６４は、凹部６１側で多く溶融し、第２面３４ｂ側に向かうにつれて溶融する量が少なくなっていく。これにより、穴６２は、金属製シート３４の第１面３４ａの側から第２面３４ｂの側へ向けて先細りするテーパ形状に形成される。また、形成される穴６２は、凹部６１の曲面状の壁面に接続され、当該接続位置６３から第２面３４ｂまで延びる。

以上のようにして、穴６２と凹部６１とにより貫通孔２５が得られる。具体的には、穴６２が第２部分２９に対応し、凹部６１が第１部分２８に対応する。

加えて、レーザ光の照射にともなって、金属製シート３４の第２面３４ｂ上における穴６２の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、第２面３４ｂ上における穴６２の周縁から金属板２１の法線方向ｎｄにおいて外方に延び出した返し６５が形成される。

この返しは、「ドロス」とも呼ばれ、従来では、メタルマスク２０とガラス基板４２との密着性を低下させる要因と考えられてきた。このため、レーザ加工によって形成された返し（ドロス）を除去する技術が報告されている（例えば、特開平６−３９９８８、特開２００６−２８１５２３等参照）。しかしながら、本実施の形態では、返し６５からなる延出片２４は、レーザ光の照射にともなって形成されているが、メタルマスク２０とガラス基板４２との密着性を向上させるように作用する。このように延出片２４がメタルマスク２０とガラス基板４２との密着性を向上させるように作用するメカニズムについては明らかになっていないが、その一因として以下のメカニズムが考えられ得る。ただし、本発明は以下のメカニズムに限定されるものではない。

従来の方法では、レーザ光によって金属板に貫通孔を形成する際に、厚み３０〜５０μｍ程度の金属板を用いていた。このため、レーザ加工装置の出力が高く設定されるだけでなく、レーザ光によって溶融させアシストガスによって飛散させる金属溶融物の量も必然的に多くなる。この結果、貫通孔の周縁に沿って形成される返し（ドロス）は、厚みおよび高さが相当になる。このため、返しが形成された金属板を用いて蒸着を行うと、金属板とガラス基板との隙間を埋めるどころか、当該隙間を大きくさせるように寄与する。更に、多量の金属溶融物を飛散させるため、当該金属溶融物が形成する返し（ドロス）の厚みおよび高さも安定しない。すなわち、対応する貫通孔の周縁に沿って形成される各返し（ドロス）の厚みおよび高さは、互いに異なる大きさに形成される。このため、このような返しが形成された金属板を用いて蒸着を行っても、ガラス基板４２に付着される蒸着材料４８の量が貫通孔毎に異なってしまう。これらの理由により、従来の方法では、高精細なパターンでの蒸着を行うことができない。

一方、本実施の形態では、図８および図９に示すように、エッチングを金属製シート３４に施して、曲面状の壁面を有し先細りする凹部６１を第１面３４ａの側から形成する工程と、各凹部６１内にレーザ光を照射して、当該凹部６１から第２面３４ｂまで延びる穴６２を形成する工程と、を行って貫通孔２５を形成している。そして、返し６５は、穴６２内にレーザ光を照射することにともなって形成される。このため、レーザ加工装置の出力を低く設定することが可能になるとともに、レーザ光によって溶融させアシストガスによって飛散させる金属溶融物の量は従来の方法に比べて格段に少ない。この結果、穴６２の周縁に沿って形成される返し（ドロス）６５は、従来に比べて厚みが薄く高さも低い。また、少量の金属溶融物を飛散させるため、当該金属溶融物が形成する返し（ドロス）６５の厚みおよび高さも安定する。すなわち、対応する穴６２の周縁に沿って形成される各返し（ドロス）６５の厚みおよび高さを従来に比べて均一に形成することができる。このような形態によって、返し６５によって、メタルマスク２０とガラス基板４２との密着性を更に向上させ、高精細なパターンでの蒸着を更に精度良く行うことができると考えられる。

前述したように、形成される返し６５の大きさは、レーザ光によって溶融させアシストガスによって飛散させる金属溶融物の量の影響を受ける。従って、レーザ光の照射によって形成される穴６２の深さに応じて、言い換えると、金属板２１のうちのレーザ光の照射によって貫通される部分の厚さに応じて、さらに言い換えると、金属板２１に形成された凹部６１の底面から第２面２１ｂまでの厚さに応じて、すなわち、レーザ光照射による除去量に応じて、返し６５の大きさも異なってくる場合がある。一例として、穴６２の深さは、１μｍ以上１５μｍ以下に形成される。穴６２の深さが１５μｍ以上となる場合、飛散させる金属溶融物の量が多くなって返し６５の厚みおよび高さも大きくなる。このため、この返し６５が形成されたメタルマスク２０を用いて蒸着を行うと、メタルマスク２０とガラス基板４２との隙間を効果的に埋めることができず、高精細なパターンでの蒸着を行うことができないおそれがある。一方、穴６２の深さが１μｍ以下となる場合、飛散させる金属溶融物の量が少なくなって返し６５の厚みおよび高さも小さくなる。このため、この返し６５が形成されたメタルマスク２０を用いて蒸着を行うと、メタルマスク２０とガラス基板４２との隙間を埋めきれず、高精細なパターンでの蒸着を行うことができないおそれがある。

以上のようにして、多数の貫通孔２５を形成された金属製シート６４からなるメタルマスク２０が得られる。

そして、各メタルマスク２０に対してフレーム１５を取り付けることにより、蒸着マスク装置１０が得られる。なお、フレーム１５は、金属板２１の一方の面２０ａに取り付けられてもよいし、金属板２１の他方の面２０ｂに取り付けられてもよい。

なお、上述したように直線状に細長く延びる凹部６１を形成する場合、凹部６１が延びる方向と、金属製シート３４が供給される方向（金属製シート３４が搬送される方向）とが略平行となっていることが好ましい。この場合、メタルマスク２０の製造中に、厚みの薄くなっている凹部６１の部分において金属製シート３４が延びてしまったり切断されてしまったりすることを防止することができる。

以上のように本実施の形態におけるメタルマスクの製造方法によれば、金属製シート３４を第２面３４ｂ側からエッチングして、曲面状の壁面を有し先細りする凹部６１を第１面３４ａの側から形成する工程と、各凹部６１内にレーザ光を照射して、当該凹部６１から第２面３４ｂまで延びる穴６２を形成する工程と、を備えている。各凹部６１内にレーザ光を照射して穴６２を形成することにより、穴６２が微細であっても当該穴６２を精度よく形成することができる。従って、このような製造方法によれば、凹部６１と穴６２とにより規定される、第１部分２８と第２部分２９とを含む貫通孔２５の輪郭を精度よく形成することができる。

とりわけ、穴６２の第２面３４ｂにおける開口の精度は、ガラス基板４２に施される蒸着パターンの輪郭を高精度に形成する上で大きく寄与する。本実施の形態によれば、各凹部６１内にレーザ光を照射して、当該凹部６１から第２面３４ｂまで延びる穴６２を形成することにより、穴６２の第２面３４ｂにおける開口を所望の大きさで精度よく形成することができる。これにより、より高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができる。

また、本実施の形態におけるメタルマスクの製造方法によれば、レーザ光の照射にともなって、金属製シート３４の第２面３４ｂ上における穴６２の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、第２面３４ｂ上における穴６２の周縁から金属板２１の法線方向ｎｄにおいて外方に延び出した返し６５が形成される。このような製造方法によれば、返し６５は、レーザ光の照射により穴６２を形成することにともなって形成されるため、効率よく作製される。また、各返し６５の厚みおよび高さを均一に形成することができる。

なお、上述した一実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した一実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。

上述した実施の形態において、図４に示すように、隣り合う貫通孔２５の壁面が、互いに離間して配置され、隣り合う貫通孔２５の間に平坦な面が形成されている例を示したが、これに限られない。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に、隣り合う貫通孔２５の壁面同士が接続されている例を示す。このうち図１０（ａ）は、部分平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面における断面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す例でも、金属板２１の法線方向ｎｄに沿った断面における各貫通孔２５の輪郭は、金属板２１の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、第１面２１ａ側から、当該第１面２１ａと第２面２１ｂとの間の中間にある接続位置２６まで延びている一対の第１部分２８と、金属板２１の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、対応する側の第１部分２８と接続され、接続位置２６から第２面２１ｂまで延びている一対の第２部分２９と、を含んでいる。従って、図１０に示すメタルマスク２０も、本実施の形態と同様な作用効果を奏する。

上述した実施の形態において、図３に示すように、各貫通孔２５が、有孔領域２２の一端から他端まで細長く延びている例を示したが、これに限られない。図１１に、複数の貫通孔１２５の他の配置例を示す。図１１に示す例では、複数の貫通孔１２５は、有孔領域２２において、一方向に沿って等しい間隔をあけて並べて配置されている。また、各貫通孔１２５は、前記一方向に直交する他方向に長手方向を有し、当該他方向に沿って等しいピッチで並べて配置されている。図１１に示すメタルマスク１２０は、例えば、図１１のＢ−Ｂ線に沿った断面図において、図４に示す貫通孔２５と略同様な断面形状を有している。従って、図１１に示すメタルマスク１２０も、本実施の形態と同様な作用効果を奏する。また、図１１に示されたメタルマスク１２０を上述した製造方法により作成することにより、作製されたメタルマスク１２０が、上述した優れた作用効果を奏する延出片２４を有するようになる。

上述した実施の形態では、１つのメタルマスク２０を用いてガラス基板４２にパターニングを行う例を示したがこれに限られない。図１２及び図１３に、ガラス基板に施される他の例および更に他の例を示す。図１２および図１３に示す例では、赤色に発光する赤色用の蒸着材料と、緑色に発光する緑色用の蒸着材料と、青色に発光する青色用の蒸着材料と、を用いて、ガラス基板４２にパターニングが行われる。

図１２および図１３に示す例では、ガラス基板４２に施される蒸着パターン１４０は、複数の第１配列１４１と複数の第２配列１４２とからなり、これら第１配列１４１と第２配列１４２とは、一方向に沿って交互に等しい間隔をあけて並べて配置されている。各第１配列１４１は、一方向に直交する他方向に沿って交互に等しい間隔をあけて並べて配置された、赤色用の蒸着材料からなる赤色パターン１４３と青色用の蒸着材料からなる青色パターン１４５とからなる。一方、各第２配列１４２は、前記他方向に沿って前記間隔と等しい間隔をあけて並べて配置された、緑色用の蒸着材料からなる緑色パターン１４４からなる。各赤色パターン１４３と各青色パターン１４５とは、同一の形状に形成されている。各緑色パターン１４４は、各赤色パターン１４３および各青色パターン１４５よりも短い一方向に沿った長さを有している。図１２に示す例では、緑色パターン１４４は、赤色パターン１４３および青色パターン１４５と同一の他方向に沿った長さを有している。一方、図１３に示す例では、緑色パターン１４４は、赤色パターン１４３および青色パターン１４５よりも長い他方向に沿った長さを有している。

図１２または図１３に示す蒸着パターン１４０をガラス基板４２に施す場合、各パターン１４３、１４４、１４５毎に対応するメタルマスクを準備する必要がある。一例として、図１４に、図１２に示す赤色パターン１４３用のメタルマスク２２０における貫通孔２２５の配置例を示す。図１４に示す例では、ガラス基板４２に施される赤色パターン１４３に対応して貫通孔２２５が配置されている。図１４に示すメタルマスク２２０は、例えば、図１４のＣ−Ｃ線に沿った断面図において、図４に示す貫通孔２５と略同様な断面形状を有している。従って、図１４に示すメタルマスク２２０も、本実施の形態と同様な作用効果を奏する。同様に、図１３に示す赤色パターン１４３用のメタルマスク、図１２および図１３に示す緑色パターン１４４用のメタルマスク、並びに、図１２および図１３に示す青色パターン１４５用のメタルマスクも本実施の形態と同様な作用効果を奏する。また、各メタルマスクを上述した製造方法により作成することにより、作製されたメタルマスクが、上述した優れた作用効果を奏する延出片２４を有するようになる。

上述した実施の形態において、金属製シート３４を切断装置５９によって所定の長さに切断した後に穴６２を形成する例を示したが、これに限られない。例えば、金属製シート３４を切断装置５９によって所定の長さに切断する前に穴６２を形成してもよい。

さらに、上述した実施の形態において、金属製シート３４に凹部６１を形成した後に、金属製シート３４を切断装置５９によって所定の長さに切断する例を示したが、これに限られない。例えば、金属製シート３４を切断する工程を、金属製シート３４に凹部６１を形成する前に行ってもよい。あるいは、エッチングによって凹部６１を形成する工程中に、金属製シート３４を所定の長さに縁切りするようにエッチングしてもよい。すなわち、エッチングによって凹部６１を形成する際に、エッチングにより金属製シート３４を所定の長さに分離させるようにしてもよい。この場合、別途に金属製シート３４を所定の長さに切断する手間を省くことができ、メタルマスク２０を高い生産効率で安価に製造することができる。

さらに、上述した実施の形態において、メタルマスク２０を所定の長さに切断する例を示したが、これに限られない。多数の凹部６１が形成された金属製シート３４を切断せずにメタルマスク用シート状部材１８として取り扱うようにしてもよい。例えば、図１５に示すように、多数の貫通孔２５が形成された金属製シート３４からなるメタルマスク用シート状部材１８を、切断することなく、巻取コア１９に巻き取り、メタルマスク用シート状部材１８の巻体１８ａとして取り扱う（出荷等）ようにしてもよい。なお、メタルマスク用シート状部材１８も本件の保護対象である。

さらに、上述した実施の形態においては、穴６２を形成されたメタルマスク２０を架張してフレーム１５に取り付ける例を示したが、これに限られない。例えば、穴６２を形成される前の金属製シート６４を架張してフレーム１５に取り付けるようにしてもよい。

本件発明者が鋭意研究を重ねたところ、金属製シート６４を架張してフレーム１５に取り付けた後に、金属製シート６４の各凹部６１内にレーザ光を照射して穴６２を形成することが、高精細なパターンでの蒸着を行うために有効であることが知見された。金属製シート６４に穴６２を形成する前であれば、金属製シート６４がある程度の剛性をもつため、金属製シート６４の変形や折れが生じ難く、金属製シート６４の取り扱い性がよい。このため、穴６２を形成される前の金属製シート６４を、フレーム１５に安定して取り付けることができる。加えて、金属製シート６４がある程度の剛性をもつため、金属製シート６４を架張した状態でフレーム１５に取り付けても、金属製シート６４のシート面に沿った歪みが発生し難い。このため、金属製シート６４をフレーム１５に対して精度よく位置決めすることができる。この状態で、金属製シート６４の各凹部６１内にレーザ光を照射して穴６２を形成すると、穴６２の位置の変化やばらつきも生じ難い。結果として、高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができる。

しかもこのような現象は、少なくとも有機ＥＬ表示装置の製造時に有機材料を基板に蒸着する際に用いられる一般的な開口率を有するメタルマスクにおいて、穴６２の配列（貫通孔２５の配列）によらず、すなわち図１８に示された格子配列に限られることなく、例えば図１９に示された後述する千鳥配列であっても、同様に生じた。

ここで、本件発明者が行った実験結果の一部を説明する。ここでは、貫通孔が格子配列で配列された第１のメタルマスク装置及び第２のメタルマスク装置に関する実験結果と、貫通孔が千鳥配列で配列された第３のメタルマスク装置及び第４のメタルマスク装置に関する実験結果と、について説明する。なお、製造対象となるメタルマスク装置の貫通孔の配列は、図１８及び図１９に示す通りとした。なお、図１８に示された格子配列において、貫通孔は、金属板のシート面内を延びるｘ軸方向に所定ピッチで配列され且つｘ軸と直交するｙ軸方向にも所定ピッチで配列されている。図１９に示された千鳥配列では、ｙ軸方向に並んだ貫通孔群が、当該貫通孔群とｘ軸方向に隣り合う他の貫通孔群と、貫通孔のｙ軸方向への配列ピッチの半分だけずれて配置されている点において、図１８に示された格子配列と異なっている。なお、図１８及び図１９に示す例において、製造対象となるメタルマスク装置の貫通孔の寸法は、想定した表示画面のサイズ（ディスプレイのサイズ）と画素密度（ｐｐｉ）とに基づいて、決定した。

第１〜第４のメタルマスク装置は、以下のようにして作成された。まず、エッチングを金属製シートに施して、所定の配列からなる凹部を金属製シートに形成した。次に、第１のメタルマスク装置および第３のメタルマスク装置では、金属製シートを架張してフレームに取り付けた。具体的には、金属製シートのｘ軸方向に対向する両端に設けられたアライメントマークが、ガラス基板に設けられたアライメントマークに一致するように、金属製シートを架張させながらフレームに取り付けた。その後、金属製シートの各凹部内にレーザ光を照射して穴を形成して、凹部及び穴からなる貫通孔を有する第１のメタルマスク装置及び第３のメタルマスク装置を製造した。他方で、第２のメタルマスク装置および第４のメタルマスク装置では、金属製シートの各凹部内にレーザ光を照射して穴を形成して、凹部及び穴からなる貫通孔を金属製シートに作成した。その後、金属製シートをフレームに取り付け、第２のメタルマスク装置および第４のメタルマスク装置を作成した。第１〜第４のメタルマスク装置の原材料となる金属板は、インバー材とした。なお、インバー材は、想定した表示画面のサイズ（ディスプレイのサイズ）と画素密度（ｐｐｉ）とを考慮して、２０μｍ〜８０μｍの間の厚みのものを選定した。

次に、作製された第１〜第４のメタルマスク装置を用いて、ガラス基板上に蒸着材料を蒸着させて、１０個ずつサンプルを作製した。その後、各サンプルについて、蒸着材料の設計上の配置位置からのずれ量、すなわち、蒸着材料を蒸着されるべきガラス基板上において蒸着材料を配置すべき位置（設計位置）から蒸着材料が実際に蒸着した位置までのずれ量を、３０箇所測定した。蒸着材料のずれ量の測定は、新東Ｓプレシジョン株式会社製の測長器（ＡＭＩＣ−１７１０）を用いた。

次に、測定した蒸着材料のずれ量から、当該ずれ量の平均値μおよび標準偏差σを算出した。第１〜第４のメタルマスク装置から作成されたサンプルについての、蒸着材料のずれ量の平均値μおよび標準偏差σ×３の値を表１に示す。ここで正規分布のグラフ確率変数ＸがＮ（μ,σ^２）に従う時、平均μからのずれが±１σ以下の範囲にＸが含まれる確率は６８．２７％、±２σ以下だと９５．４５％、さらに±３σだと９９．７３％となる。すなわち、σ×３は、蒸着材料のずれ量のばらつきの範囲を予測するための有効な指標となる。

表１に示すように、第１のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のずれ量の平均値μの値は、０．３μｍ以下となり、標準偏差σ×３の値は、１．５μｍ以下となった。一方、第２のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のずれ量の平均値μの値は、２．６μｍ以下となり、標準偏差σ×３の値は、１．９μｍ以下となった。すなわち、貫通孔が格子配列で配列されている場合において、金属製シートを架張してフレームに取り付けた後に当該金属製シートに穴を形成した第１のメタルマスク装置は、金属製シートに穴を形成した後に当該金属製シートをフレームに取り付けた第２のメタルマスク装置と比較して、蒸着材料の蒸着位置のずれ量およびそのばらつきを大きく抑制することができた。

なお、一般に、金属製シートに穴を形成するために照射されるレーザ光の位置決め精度乃至繰返し精度は、±１．０μｍ程度であることが分かっている。従って、第１のメタルマスク装置から作成されたサンプルについての、蒸着材料のずれ量の平均値μおよび標準偏差σ×３の値は、限りなくレーザ光の位置決め精度に近い値が得られた。

また、表１に示すように、第３のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のずれ量の平均値μの値は、１．３μｍ以下となり、標準偏差σ×３の値は、２．３μｍ以下となった。一方、第２のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のずれ量の平均値μの値は、３．１μｍ以下となり、標準偏差σ×３の値は、２．８μｍ以下となった。すなわち、貫通孔が千鳥配列で配列されている場合において、金属製シートを架張してフレームに取り付けた後に当該金属製シートに穴を形成した第３のメタルマスク装置は、金属製シートに穴を形成した後に当該金属製シートをフレームに取り付けた第４のメタルマスク装置と比較して、蒸着材料の蒸着位置のずれ量およびそのばらつきを大きく抑制することができた。なお、図１９に示す千鳥配列の例は、図１８に示す格子配列の例に比べて、金属製シートのシート面に沿った歪みが発生し易く、貫通孔の位置のずれ量が大きくなる傾向を示した。

さらに、各サンプルについて、蒸着材料の設計上の配置位置からのずれ量を４５箇所測定し、ｘ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｘおよびｙ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｙを求めた。第１〜第４のメタルマスク装置から作成されたサンプルについての、蒸着材料のｘ
軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｘおよび蒸着材料のｙ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｙの値を表２に示す。

表２に示すように、第１のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のｘ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｘの値は、１．７μｍ以下となり、ｙ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｙの値は、１．５μｍ以下となった。一方、第２のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のｘ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｘの値は、４．２μｍ以下となり、ｙ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｙの値は、４．１μｍ以下となった。すなわち、貫通孔が格子配列で配列されている場合において、金属製シートを架張してフレームに取り付けた後に当該金属製シートに穴を形成した第１のメタルマスク装置は、金属製シートに穴を形成した後に当該金属製シートをフレームに取り付けた第２のメタルマスク装置と比較して、蒸着材料の蒸着位置のｘ軸方向に沿った最大のずれ量およびｙ軸方向に沿った最大のずれ量を大きく抑制することができた。

また、表２に示すように、第３のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のｘ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｘの値は、３．３μｍ以下となり、ｙ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｙの値は、３．０μｍ以下となった。一方、第４のメタルマスク装置を用いて作成されたサンプルについての、蒸着材料のｘ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｘの値は、５．７μｍ以下となり、ｙ軸方向に沿った最大のずれ量Ｍｙの値は、５．１μｍ以下となった。すなわち、貫通孔が千鳥配列で配列されている場合において、金属製シートを架張してフレームに取り付けた後に当該金属製シートに穴を形成した第３のメタルマスク装置は、金属製シートに穴を形成した後に当該金属製シートをフレームに取り付けた第４のメタルマスク装置と比較して、蒸着材料の蒸着位置のｘ軸方向に沿った最大のずれ量およびｙ軸方向に沿った最大のずれ量を大きく抑制することができた。

表１及び表２に示すように、金属製シートを架張してフレームに取り付けた後に当該金属製シートに穴を形成したメタルマスクは、金属製シートに穴を形成した後に当該金属製シートをフレームに取り付けたメタルマスクと比較して、蒸着材料の蒸着位置のずれ量およびそのばらつきを大きく抑制することができた。この結果、高精細なパターンでの蒸着を精度良く行うことができた。なお、貫通孔の形状を正方形形状から円形状や長方形形状に変更したメタルマスク装置や、さらに貫通孔をなす四角形の向きを変更したメタルマスク装置についても、貫通孔の配列が格子配列であれば表１および表２の格子配列と同様の結果が得られ、また、貫通孔の配列が千鳥配列であれば表１および表２の千鳥配列と同様の結果が得られた。

１０ メタルマスク装置
１５ フレーム
２０ メタルマスク
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２１ 金属板
２２ 有孔領域
２３ 無孔領域
２４ 延出片
２４ａ 第３部分
２５ 貫通孔
２６ 接続位置
２７ 段差
２８ 第１部分
２９ 第２部分
３４ 金属製シート
３４ａ 第１面
３４ｂ 第２面
３５ レジストパターン
４０ 蒸着装置
４２ ガラス基板
４８ 蒸着材料
４４ るつぼ
４６ ヒータ
６０ 貫通孔
６１ 凹部
６２ 穴
６３ 接続位置
６４ 金属製シート
６５ 返し
７０ レーザ加工装置
７２ レーザ照射レンズ

Claims (9)

1. 第１面および前記第１面とは反対側の第２面を有する金属板を前記第１面の側からエッチングして、凹部を前記第１面の側から形成する工程と、
   各凹部内にレーザ光を照射して、当該凹部を第２面まで貫通させた貫通孔を形成する工程と、を備え、
   前記貫通孔を形成する工程でのレーザ光の照射によって、前記第２面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第２面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片を形成する、メタルマスクの製造方法。
2. 前記金属板をフレームに取り付ける工程を更に備え、
   前記金属板をフレームに取り付ける工程は、前記貫通孔を形成する工程よりも前に行われる、請求項１に記載のメタルマスクの製造方法。
3. 第１面および前記第１面とは反対側の第２面を有する金属板を備え、
   前記金属板には、複数の貫通孔が形成されており、
   前記第２面上における前記貫通孔の周縁の少なくとも一部分に沿って延び、且つ、前記第２面上における前記貫通孔の前記周縁から前記金属板の法線方向において外方に延び出した延出片が設けられている、メタルマスク。
4. 前記延出片は、前記第２面上における前記貫通孔の周縁の全周に沿って周状に延びている、請求項３に記載のメタルマスク。
5. 前記延出片は、前記第２面上における前記貫通孔の周縁から、前記金属板の板面に平行な方向において前記貫通孔の側に延び出している、請求項３または４に記載のメタルマスク。
6. 前記金属板の法線方向に沿った、前記延出片の前記第２面からの突出量は、１μｍ以上５μｍ以下である、請求項３〜５のいずれか一項に記載のメタルマスク。
7. 前記延出片は、前記金属板と一体的に形成されている、請求項３〜６のいずれか一項に記載のメタルマスク。
8. 前記延出片は、レーザ光の照射にともなって形成された返しである、請求項３〜７のいずれか一項に記載のメタルマスク。
9. 前記金属板の法線方向に沿った断面における各貫通孔の輪郭は、
   前記金属板の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、前記第１面の側から、前記第１面と前記第２面との間の中間にある接続位置まで、延びている一対の第１部分であって、前記金属板の法線方向に沿って前記第１面の側から前記第２面の側へ向かうにつれて、前記金属板の板面に平行な方向に互いに接近していく一対の第１部分と、
   前記金属板の板面に平行な方向に対向して配置され、各々が、対応する側の前記第１部分と接続され、前記接続位置から前記第２面まで延びている、一対の第２部分であって、前記金属板の法線方向に沿って前記第１面の側から前記第２面の側へ向かうにつれて、前記金属板の板面に平行な方向に互いに接近していく一対の第２部分と、を含み、
   前記金属板の法線方向に沿った断面において、前記第１部分は、湾曲形状となっている、請求項３〜８のいずれか一項に記載のメタルマスク。

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