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JP6142386B2 - 蒸着マスクの製造方法 - Google Patents

蒸着マスクの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、樹脂性フィルムの予め定められた位置に貫通する開口パターンをレーザ加工して形成する蒸着マスクの製造方法に関し、特にレーザ加工の高速化を可能にする蒸着マスクの製造方法に係るものである。
従来の蒸着マスクの製造方法は、複数の貫通開口を有する第１レジストパターンを金属板上に形成し、上記第１レジストパターンの貫通開口を介してエッチング処理を行なって上記金属板に貫通する複数の開口パターンを形成した後、上記第１レジストパターンを除去し、上記複数の開口パターンの各々の周りの所定幅の金属縁部を各々が露出せしめる複数の第２貫通開口を有する第２レジストパターンを上記金属板上に形成し、上記第２レジストパターンの第２貫通開口を介してエッチング処理を行なって上記複数の貫通開口の各々の周りのマスク本体部と該マスク本体部の周囲に位置するマスク本体部の厚さより大なる厚さを有する周縁部とを形成した後、上記第２レジストパターンを除去するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２３７０７２号公報
しかし、このような従来の蒸着マスクの製造方法においては、金属板をエッチング処理して該金属板に貫通する複数の開口パターンを形成しているので、高精細な開口パターンを精度よく形成することができなかった。特に、一辺の長さが数十ｃｍ以上の大面積の例えば有機ＥＬ表示パネル用の蒸着マスクの場合、エッチングむらの発生によりマスク全面の開口パターンを均一に形成することができなかった。
そこで、出願人は、基板に蒸着される薄膜パターンに対応して該薄膜パターンと形状寸法の同じ開口パターンを形成した樹脂製のフィルムと、開口パターンを内包する貫通孔を形成した薄板状の磁性金属部材とを密接させた構造の複合型の蒸着マスクを提案している。
上記複合型の蒸着マスクは、厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度の薄い樹脂製フィルムに開口パターンをレーザ加工して形成するものであり、高精細な開口パターンを精度よく形成することができると共に、上述のような大面積の蒸着マスクもマスク全面に亘って均一に開口パターンを形成することができるという特長を有している。
レーザ加工の高速化には、レーザ出力を高くすることが効果的であるが、レーザ出力を高くすると、レーザ光の強度分布が不均一になり、この強度分布の不均一性に起因して開口パターンの縁部に切り残り（以下「バリ」という）が発生する頻度が高くなる。
このようなバリは、蒸着の影を形成して蒸着形成される薄膜パターンの縁部の形状乱れを生じさせたり、蒸着マスクと被蒸着基板との間に隙間を生じさせて蒸着材料がマスクの下側に回り込み易くし、薄膜パターンの面積を拡大させてしまったりという問題が発生するおそれがある。
この問題の回避策としては、最初にレーザ加工により底部に薄い層を残した穴部を形成した後、該穴部の底部をエッチングにより貫通させる等の方法も考えられるが、蒸着マスクの製造工程が煩雑になるおそれがある。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、開口パターンの縁部にバリを発生させずにレーザ加工の高速化を可能にする蒸着マスクの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による蒸着マスクの製造方法は、樹脂性フィルムの予め定められた位置に貫通する開口パターンをレーザ加工して形成する蒸着マスクの製造方法であって、前記フィルムと該フィルムを支持する支持基板の平滑面との間に液膜のメニスカスを形成し、ラプラス圧力によって発生する吸着力により前記フィルムと前記支持基板とを密着させた後、前記開口パターンをレーザ加工するものである。
本発明によれば、フィルムと支持基板との間に液膜を介在させて、開口パターンの縁部にレーザ加工の切り残り（バリ）が発生しないようにすることができる。したがって、一定形状の開口パターンを形成することができる。これにより、高精細な薄膜パターンを形成することが可能となる。
本発明による蒸着マスクの製造方法の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の方法により製造される蒸着マスクの一構成例を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図である。 本発明による蒸着マスクの製造方法におけるマスク用部材の形成工程を断面で示す説明図である。 本発明による蒸着マスクの製造方法におけるフレーム接合工程を断面で示す説明図である。 本発明による蒸着マスクの製造方法における開口パターン形成工程を断面で示す説明図である。 本発明による蒸着マスクの製造方法における開口パターン形成工程の改善効果を示す説明図であり、（ａ）は改善前を示し、（ｂ）は改善後を示す。 本発明の方法により製造される蒸着マスクの他の構成例を示す平面図である。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による蒸着マスクの製造方法の実施形態を示すフローチャートである。この蒸着マスクの製造方法は、樹脂性フィルムの予め定められた位置に貫通する開口パターンをレーザ加工して形成するもので、マスク用部材を形成するステップＳ１と、フレームを接合するステップＳ２と、開口パターンを形成するステップＳ３とを含んでいる。
なお、ここでは一例として、図２に示すように、形成しようとする複数の薄膜パターンに対応した位置に、該薄膜パターンと同じ形状寸法を有する貫通する複数の開口パターン１を形成した樹脂製のフィルム２の一面に上記開口パターン１を内包する大きさの貫通する複数の貫通孔３を形成した薄板状の磁性金属部材６を密接し、該磁性金属部材６の上記フィルム２との密接面とは反対面の周縁部に上記複数の貫通孔３を内包する大きさの開口４を有する枠状のフレーム５の端面５ａを接合した構造の蒸着マスクの製造方法について説明する。
上記ステップＳ１は、フィルム２の一面に開口パターン１を内包する大きさの貫通する貫通孔３を設けた磁性金属部材６を密接した構造のマスク用部材１０を形成する工程である。以下、図３を参照して詳細に説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、例えばニッケル、ニッケル合金、インバー又はインバー合金等からなる厚みが３０μｍ〜５０μｍ程度の磁性金属材料の磁性金属シート７を、蒸着対象である基板の表面積に合わせて切り出し、該磁性金属シート７の一面７ａに例えばポリイミド又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂液を塗布し、これを乾燥させて厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度の可視光を透過するフィルム２を形成する。
次いで、図３（ｂ）に示すように、磁性金属シート７の他面７ｂにレジストを例えばスプレー塗布した後、これを乾燥させてレジストフィルムを形成し、次に、フォトマスクを使用してレジストフィルムを露光・現像して複数の薄膜パターンに対応した位置に該薄膜パターンよりも形状寸法の大きい複数の開口８を有するレジストマスク９を形成する。
続いて、図３（ｃ）に示すように、上記レジストマスク９を使用して磁性金属シート７をウェットエッチングし、レジストマスク９の開口８に対応した部分の磁性金属シート７を除去して貫通孔３を設けて磁性金属部材６を形成した後、レジストマスク９を例えば有機溶剤に溶解させて除去する。これにより、磁性金属部材６と樹脂製のフィルム２とを密接させたマスク用部材１０が形成される。なお、磁性金属シート７をエッチングするためのエッチング液は、使用する磁性金属シート７の材料に応じて適宜選択され、公知の技術を適用することができる。
また、磁性金属シート７をエッチングして貫通孔３を形成する際に、複数の貫通孔３の形成領域外の予め定められた位置に基板に予め設けられた基板側アライメントマークに対して位置合わせするためのマスク側アライメントマーク１１（図２参照）を同時に形成してもよい。この場合、レジストマスク９を形成する際に、マスク側アライメントマーク１１に対応した位置にアライメントマーク用の開口を設けるとよい。
上記ステップＳ２は、磁性金属部材６の複数の貫通孔３を内包する大きさの開口４を設けたインバー又はインバー合金等からなる枠状のフレーム５の一端面５ａにマスク用部材１０を張架して、該フレーム５の一端面５ａに磁性金属部材６の周縁部を接合する工程である。以下、図４を参照して詳細に説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、磁性金属部材６の周縁部に対応したフィルム２の部分に、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザ、又はＹＡＧレーザの第３高調波や第４高調波を使用して、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光Ｌを照射し、当該部分のフィルム２をアブレーションして除去する。
次に、図４（ｂ）に示すように、マスク用部材１０を該マスク用部材１０の面に平行な側方（矢印方向）にマスク用部材１０が撓まない程度の大きさのテンションをかけた状態でフレーム５の上方に位置付ける。
さらに、図４（ｃ）に示すように、マスク用部材１０をその面に平行な側方にテンションをかけた状態でフレーム５の一端面５ａに張架し、磁性金属部材６の周縁部とフレーム５とをスポット溶接する。
上記ステップＳ３は、貫通孔３内の薄膜パターンに対応した位置のフィルム２の部分にレーザ光Ｌを照射して薄膜パターンと形状寸法の同じ開口パターン１を形成する工程である。以下、図５を参照して詳細に説明する。
先ず、図５（ａ）に示すように、形成しようとする薄膜パターンに対応した位置にレーザ光Ｌの照射目標となる基準パターン１２を形成した基準基板１３（支持基板）の、該基準パターン１２を形成した面１３ａとは反対側の平滑面１３ｂに、例えば水又は低分子の有機溶剤であるアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）又はエタノール等を例えばスプレー塗布し、厚みが数十μｍ〜数百μｍの液膜１４を形成する。なお、膜液としては高分子材料であってもよいが、低分子材料の方がレーザ光Ｌの照射によるアブレーションの残渣の発生が少なく、完成後の蒸着マスクの洗浄が容易になる。
次に、図５（ｂ）に示すように、マスク用部材１０のフィルム２側を下にしてマスク用部材１０を基準基板１３に塗布された液膜１４上に置く。このとき、マスク用部材１０の一端側から他端側に向かって徐々に液膜１４と接触させるようにすると気泡の巻き込みを少なくすることができる。また、液膜１４内に気泡が残ってしまったときには、ローラを使用して磁性金属部材６の中央部から外側に向かってマスク用部材１０を押圧し、気泡を液膜１４内から排除するとよい。これにより、フィルム２と該フィルム２を支持する基準基板１３の平滑面１３ｂとの間に液膜１４のメニスカスを形成し、ラプラス圧力によって発生する吸着力によりフィルム２と基準基板１３とを密着させることができる。
さらに、図５（ｃ）に示すように、基準基板１３とレーザ照射装置とを基準基板１３の面に平行な面内をＸＹの２次元方向に相対的にステップ移動しながら、基準基板１３の基準パターン１２を狙って、照射面積が薄膜パターンと同じになるように整形されたエネルギー密度が１Ｊ／ｃｍ２〜２０Ｊ／ｃｍ２の、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザ、又はＹＡＧレーザの第３高調波や第４高調波のレーザ光Ｌを照射し、フィルム２をアブレーションして開口パターン１を形成する。この場合、開口パターン１は複数ショットのレーザ照射により行うとよい。
ここで、前述したようにフィルム２と基準基板１３との間に隙間１５が存在するときには、開口パターン１の縁部に発生したバリ１６は、図６（ａ）に示すように、照射されるレーザ光Ｌによる加工衝撃により隙間１５側に折れ曲がり、その一部は開口パターン１の外側のフィルム２の下側まで折れ曲がるため、その後のレーザ光Ｌの照射でも除去されずに残ってしまうことがあった。しかし、本発明の方法によれば、同図（ｂ）に示すように、フィルム２と基準基板１３との間に液膜１４が存在するため、バリ１６が発生しても、バリ１６は折れ曲がることがなく、同じ位置に留まる。したがって、その後のレーザ光Ｌの照射によりバリ１６は除去され、一定形状の開口パターン１が形成される。
このようにして、全ての開口パターン１が形成されると、磁性金属部材６の上面に上記液膜１４よりも表面張力の低い、例えばハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）等の溶剤を塗布し、開口パターン１を通して液膜１４内に浸み込ませる。これにより、液膜１４のラプラス圧力による吸着力が小さくなって蒸着マスクは液膜１４上に浮き上がり、基準基板１３からの剥離が容易になる。
以上の各ステップＳ１〜Ｓ３を実施することにより、本発明の方法による図２に示す蒸着マスクが製造される。なお、図２に示す蒸着マスクは、１つの貫通孔３内に１つの開口パターン１が存在する場合について示しているが、本発明はこれに限られず、図７に示すように１つの貫通孔３内に複数の開口パターン１が存在してもよい。
また、上記実施形態においては、マスク用部材１０を形成するステップＳ１に続いてフレーム５を接合する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ステップＳ１に続いて開口パターン１をレーザ加工し、その後に、フレーム５を接合するようにしてもよい。
さらに、以上の説明においては、フレーム５を接合した構造の蒸着マスクの製造方法について述べたが、本発明による方法により製造される蒸着マスクは、フレーム５が無くてもよい。さらにまた、磁性金属部材６を密接しないフィルム２のみの蒸着マスクであってもよい。
１…開口パターン
２…フィルム
３…貫通孔
６…磁性金属部材
１０…マスク用部材
１２…基準マーク
１３…基準基板
１４…液膜

Claims (5)

  1. 樹脂性フィルムの予め定められた位置に貫通する開口パターンをレーザ加工して形成する蒸着マスクの製造方法であって、
    前記フィルムと該フィルムを支持する支持基板の平滑面との間に液膜のメニスカスを形成し、ラプラス圧力によって発生する吸着力により前記フィルムと前記支持基板とを密着させた後、前記開口パターンをレーザ加工することを特徴とする蒸着マスクの製造方法。
  2. 前記支持基板は、前記開口パターンの形成位置に対応してレーザ光の照射目標となる基準マークを表裏面のいずれか一方の面に形成した透明基板であることを特徴とする請求項１記載の蒸着マスクの製造方法。
  3. 前記液膜は、水又は低分子の有機溶剤であることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸着マスクの製造方法。
  4. 前記開口パターンの形成後に、前記開口パターンを通して前記液膜よりも表面張力の低い溶剤を前記液膜に浸み込ませることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
  5. 前記フィルムには、前記開口パターンを内包する大きさの貫通する貫通孔を設けた磁性金属部材が予め密接されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸着マスクの製造方法。
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