CN105121692B - 成膜掩模 - Google Patents

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CN105121692B CN201480020185.0A CN201480020185A CN105121692B CN 105121692 B CN105121692 B CN 105121692B CN 201480020185 A CN201480020185 A CN 201480020185A CN 105121692 B CN105121692 B CN 105121692B
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Abstract

本发明是成膜掩模(1)，成膜掩模(1)具有使树脂制的膜(3)与片状的磁性金属构件(2)的一面紧密接触而形成的结构，磁性金属构件(2)具有并列排列的狭缝状的多个贯通孔(5)，成膜掩模(1)设有在上述各贯通孔(5)内的上述膜(3)的部分贯通的多个开口图案(6)，上述膜(3)具有线膨胀系数在正交二轴不同的各向异性，上述膜(3)的线膨胀系数小的轴与和上述磁性金属构件(2)的上述贯通孔(5)的长轴交叉的方向一致。

Description

成膜掩模
技术领域
本发明涉及使磁性金属构件和树脂制膜紧密接触而形成的结构的复合型的成膜掩模，特别是涉及可抑制热变形并实现所形成的薄膜图案的高精细化的成膜掩模。
背景技术
现有的成膜掩模是使用抗蚀剂掩模对板厚为30μm～100μm程度的金属板进行湿式蚀刻而形成狭缝状的开口图案的掩模(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2009－129728号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在这样的现有的成膜掩模中，因为对金属板进行湿式蚀刻而形成贯通该金属板的多个开口图案，所以由于湿式蚀刻的各向同性蚀刻，开口图案的分辨率差，仅能形成板厚的几倍的开口宽度。
特别是，在使用线膨胀系数小到1×10－6/℃程度的殷钢作为金属板时，由于殷钢难以进行湿式蚀刻，因此所形成的开口图案不能与有机EL用TFT基板的电极形状相应地形成为矩形。因此，在将殷钢用作掩模的基材时，一般如上述专利文献1记载的那样，开口图案大多形成为细长的狭缝状。
并且，图6(a)所示，这样的金属的成膜掩模1被在作为被成膜基板的基板17的背面配置的磁铁15吸附，在紧贴地保持于基板17的成膜面的状态下使用。在该情况下，作用于殷钢22的相邻的开口图案6间的细长状的部分22a的磁通在成膜掩模1的整个面上不一样，因此当为了提高紧贴力而增强磁铁15的磁场强度时，殷钢22的上述部分22a在与其长轴交叉的方向(X轴方向)移动，有时开口图案6变形。因此，通常应用将强度减弱到殷钢22的上述部分22a不移动的程度的磁场(例如，20mT程度)。
另一方面，如图6(b)所示，在将上述成膜掩模1应用于作为一边使作为成膜源的蒸镀源20向与狭缝状的开口图案6的长轴(Y轴)交叉的方向(X轴方向)移动一边蒸镀的成膜装置的蒸镀装置时，仅成膜掩模1的与蒸镀源20相对的部分被蒸镀源20的辐射热加热。特别是，该部分的殷钢22又薄又细长，因此与基板17相比热容小。因此，殷钢22的相邻的开口图案6间的细长状的部分22a发生热膨胀，会在其长轴方向(Y轴方向)延伸。
如上所述，由于不能使强度强的磁场作用于上述成膜掩模1，因此磁铁15对殷钢22的约束力弱。因此，被蒸镀源20加热而延伸的殷钢22的上述部分22a如图6(b)所示从基板17的蒸镀面剥离并垂下，在殷钢22的该部分22a的背面与基板17的蒸镀面之间产生间隙23。因此有如下问题：由于从蒸镀源20蒸发的蒸镀材料M的串入，薄膜图案21的边缘模糊或者形状扩大。特别是，薄膜图案21越高精细，越不能无视该问题，这也成为限制高精细化的一个原因。
因此，本发明的目的在于，应对这样的问题，提供可抑制热变形并实现所形成的薄膜图案的高精细化的成膜掩模。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明的蒸镀掩模是成膜掩模，具有使树脂制的膜与片状的磁性金属构件的一面紧密接触而形成的结构，上述磁性金属构件具有并列排列的狭缝状的多个贯通孔，上述成膜掩模设有在上述各贯通孔内的上述膜的部分贯通的多个开口图案，上述膜具有线膨胀系数在正交二轴不同的各向异性，上述膜的线膨胀系数小的轴与和上述磁性金属构件的上述贯通孔的长轴交叉的方向一致。
发明效果
根据本发明，磁性金属构件的相邻的贯通孔间的细长状的部分通过膜在与其长轴交叉的方向相互连接而被限制相同方向的移动，因此，即使为了吸附磁性金属构件使掩模紧贴于基板而比以往增强配置于基板的背面的磁铁的磁场强度，磁性金属构件的上述部分也不可能移动。因此，通过增强磁铁的磁场强度而增加对磁性金属构件的吸附力，从而即使磁性金属构件被成膜源的辐射热部分地加热而延伸，也能防止磁性金属构件的上述部分从基板面剥离并垂下。故此，在掩模与基板之间不产生间隙，可抑制来自成膜源的成膜材料向掩模背面侧串入，能抑制薄膜图案的边缘模糊或者形状扩大。因此，即使薄膜图案的高精细化不断进展也能容易地对应。
另外，因为膜的线膨胀系数具有各向异性，上述膜的线膨胀系数小的轴与和磁性金属构件的贯通孔的长轴交叉的方向一致，所以可抑制膜向相同方向的延伸(热变形)，可抑制开口图案向相同方向的位置偏移和形状扩大。因此，也能与薄膜图案的高精细化对应。
附图说明
图1是表示本发明的成膜掩模的一实施方式的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的主要部分放大截面图。
图2是表示本发明的成膜掩模的制造的图，是说明掩模用构件的制作工序的截面图。
图3是表示本发明的成膜掩模的制造的图，是说明框架接合工序的截面图。
图4是表示本发明的成膜掩模的制造的图，是说明开口图案形成工序的截面图。
图5是说明使用本发明的成膜掩模进行的成膜的截面图。
图6是说明使用现有的金属掩模进行的成膜的截面图。
具体实施方式
以下基于附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的成膜掩模的一实施方式的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的局部放大截面图。该成膜掩模1具有使磁性金属构件和树脂制膜紧密接触而形成的结构，具备磁性金属构件2、树脂制膜3以及框架4。
上述磁性金属构件2用于保持后述的膜3，并且被配置于被成膜基板(以下仅称为“基板”)的背面的磁铁(例如，电磁铁)吸附，在与基板之间夹着上述膜3使该膜3紧贴于基板的成膜面，是具有与作为基板的例如玻璃基板的线膨胀系数(例如5×10－6/℃)近似的线膨胀系数的例如Fe－Ni系合金、Fe－Ni－Co系合金等的片状构件。并且，具有细长的狭缝状的多个贯通孔5，多个贯通孔5以预先决定的规定间隔并列排列。
在上述磁性金属构件2的一面紧密接触地设有使可见光透射的树脂制的膜3。该膜3构成掩模的主体部，具有线膨胀系数在正交二轴(X轴、Y轴)不同的各向异性，线膨胀系数小的轴(X轴)和与上述磁性金属构件2的贯通孔5的长轴交叉的方向一致。在该情况下，上述线膨胀系数小的轴(X轴)方向的线膨胀系数与磁性金属构件2的线膨胀系数一致，可选择例如在50℃～200℃的温度范围为4×10－6/℃～5×10－6/℃的树脂膜。作为这样的树脂膜，具体地，例如有日本东丽-杜邦株式会社(DU PONT-TORAY CO.,LTD.；東レ·デュポン株式会社)制造的聚酰亚胺膜Kapton(美国杜邦公司的注册商标)150EN－A。
在上述磁性金属构件2的各贯通孔5内设有多个开口图案6，多个开口图案6在贯通孔5的长轴方向排列，贯通膜3。该开口图案6用于使从作为成膜源的例如蒸镀源蒸发的成膜材料选择性地通过而在基板上形成一定形状的薄膜图案，形成为与例如有机EL用TFT基板的阳极电极相同的形状和大小。或者，也可以形成为跨越与相同颜色对应的多个阳极电极的大小。
与上述磁性金属构件2的周缘部接合地设有框架4。该框架4以张紧的状态支撑磁性金属构件2和膜3的复合片，是具有内含上述多个贯通孔5的大小的开口7的框状的构件，用与磁性金属构件2相同的金属材料或者具有与磁性金属构件2近似的线膨胀系数的金属材料形成。此外，磁性金属构件2和框架4的接合也可以使用粘接剂进行，但是有可能薄膜图案被由成膜时的热产生的排气污染，因此期望焊接。
接着，对这样构成的成膜掩模1的制造进行说明。本发明的成膜掩模1大体上通过掩模用构件的形成工序、框架接合工序以及开口图案形成工序制造。首先，参照图2对掩模用构件的形成工序进行说明。
首先，如图2(a)所示，将线膨胀系数在正交二轴不同、具有各向异性的厚度为10μm～30μm程度、长条的例如聚酰亚胺膜裁断，制作一定面积的膜3。
上述聚酰亚胺膜例如是日本东丽-杜邦株式会社制造的Kapton(注册商标)150EN－A。该聚酰亚胺膜的长度方向(在机械运送方向上相当于图1的Y轴方向)的线膨胀系数为12×10－6/℃，宽度方向(相当于图1的X轴方向)的线膨胀系数为5×10－6/℃，通过一边施加预先决定的规定温度一边使其向宽度方向延伸而制造。
接着，如图2(b)所示，在上述膜3的一面，利用蒸镀、溅射或者无电解电镀等公知的成膜技术以50nm程度的厚度形成包括导电性良好的金属膜的晶种层8。在该情况下，在膜3如上述那样是聚酰亚胺时，可以使用镍等作为晶种层8。铜由于向聚酰亚胺内扩散，因此不优选作为相对于聚酰亚胺的晶种层8。
接着，如图2(c)所示，在膜3的晶种层8上喷涂30μm～50μm的厚度的例如光致抗蚀剂后，使其干燥，形成抗蚀剂层9。
接着，如图2(d)所示，使用光掩模对抗蚀剂层9进行曝光和显影，与细长的狭缝状的多个贯通孔5的形成位置对应地形成形状尺寸与该贯通孔5相同的多个岛图案10。在该情况下，狭缝状的贯通孔5在与膜3的热膨胀系数小的轴(X轴)方向交叉的方向(Y轴方向)具有长轴，因此岛图案10在Y轴方向形成为细长。另外，同时，在内含多个岛图案10的成膜有效区域外的部分，在预先决定的规定位置也形成省略图示的对准标识用的岛图案。
接着，将膜3浸渍于电镀液，如图2(e)所示，在上述岛图案10的外侧的晶种层8上，以30μm～50μm的厚度形成线膨胀系数为例如5×10－6/℃程度的例如Fe－Ni系合金、Fe－Ni－Co系合金等作为磁性金属构件2。在该情况下，根据要形成的磁性金属构件2从公知的电镀液中适当选择所使用的电镀液。然后，如同图(f)所示，使用有机溶剂或者专用于上述抗蚀剂的剥离剂将岛图案10剥离，在与该岛图案10对应的位置形成开口部11。
接着，使膜3在晶种层8的蚀刻液中通过，如图2(g)所示，蚀刻上述开口部11内的晶种层8，将其除去，形成贯通孔5。而且，清洗膜3得到掩模用构件12。
接着，参照图3对框架接合工序进行说明。
首先，如图3(a)所示，将上述掩模用构件12以在X轴、Y轴方向施加一定张力的状态在框状的框架4上张紧，如同图(b)所示，向掩模用构件12的周缘部照射激光L，将磁性金属构件2和框架4焊接。
接着，参照图4对开口图案形成工序进行说明。
首先，如图4(a)所示，在激光加工装置的XY工作台13上以膜3为下侧载置掩模用构件12。该XY工作台13具有以玻璃板14的表面为载置面、在玻璃板14的背面侧配置磁铁15(例如电磁铁)的结构，构成为能在X轴和Y轴方向移动。因此，掩模用构件12通过磁性金属构件2被上述磁铁15吸附而紧贴地固定于玻璃板14。此时，如同图所示，在玻璃板14上涂敷例如乙醇等液体16，也可以利用液体16的表面张力使膜3紧贴于玻璃板14上。
接着，如图4(b)所示形成开口图案6。详细地，一边使XY工作台13以预先决定的规定间距在XY方向步进移动一边利用省略图示的激光照射装置使例如波长为355nm的激光L在磁性金属构件2的贯通孔5内的膜3上聚光，用激光烧蚀膜3，由此形成开口图案6。此时，聚光的激光L的焦点处的截面形状被整形为与开口图案6相同的形状和大小。因此，如果以激光L的焦点位置与膜3的下表面的位置一致的方式适当地控制焦点高度位置，则能按设计完成开口图案6的与磁性金属构件2相反的一侧的开口端的形状。故此，如图5所示，如果将与磁性金属构件2相反的一侧的膜3的面3a设为与基板17的紧贴面，则能蒸镀形成符合设计的大小的薄膜图案21。此外，激光L的波长不限于355nm，如果能烧蚀加工树脂膜3，则也可以为266nm、254nm或者其以下。
另外，如果一边使激光L的焦点的高度位置从膜3的磁性金属构件2侧的面朝向其相反的一侧的面3a逐渐下降一边以多个发射形成开口图案6，则如图1(b)所示，能以开口面积从膜3的磁性金属构件2侧的面3b朝向其相反的一侧的面3a暂时变窄的方式对侧壁18赋予锥形来形成开口图案6。此时，使开口图案6的侧壁18的锥形角度与成膜材料的分子针对成膜面的最大入射角度(与成膜面的法线所呈的角度)对应地形成为例如20°～50°，则更有效地防止膜3的磁性金属构件2侧的开口图案6的开口端缘部6a成为成膜的影子。
此外，在开口图案形成工序中，在针对多个开口图案6中任一个开口图案6的坐标位置预先决定的坐标位置、且磁性金属构件2的对准标识用贯通孔内的膜3中也形成用于取得与基板17的对准的贯通的省略图示的对准标识。
接着，对使用本发明的成膜掩模1进行的薄膜图案21的形成进行说明。在此，作为一例，对成膜装置是蒸镀装置的情况进行说明。
首先，如图5(a)所示，以在背面配置有磁铁15(例如电磁铁)的状态将基板17保持于基板支座19。
接着，使膜3的面3a与基板17的蒸镀面相对地配置成膜掩模1，使用预先设于基板17和成膜掩模1的对准标识，使两者对准。并且，在两者对准的状态下，利用磁铁15的磁力吸附成膜掩模1的磁性金属构件2，使成膜掩模1紧贴地固定于基板17的蒸镀面。此时，如图1(a)所示，磁性金属构件2的位于相邻的贯通孔5之间的细长状的部分2a通过膜3在X轴方向相互连接而被限制相同方向的移动，因此即使比以往增强磁铁15的磁场强度，磁性金属构件2的上述部分2a也不移动。故此，在本实施方式中，将磁铁15的磁场强度设定为比以往强10倍的200mT。
将基板17和成膜掩模1保持为一体的基板支座19如图5(b)所示，使基板17的蒸镀面侧向下地安装于蒸镀装置的真空槽内的基板安装部。
在此使用的蒸镀装置与成膜掩模1的狭缝状的贯通孔5对应地具备蒸镀源20，蒸镀源20具有其长轴(Y轴)方向长的坩埚，该蒸镀源20构成为能在与上述贯通孔5的长轴(Y轴)交叉的方向(X轴方向)移动。
因此，如图5(b)所示，使蒸镀源20在X轴方向以一定速度移动，通过位于移动中的各时间点的蒸镀源20的正上方的成膜掩模1的开口图案6进行向基板17的蒸镀。故此，与现有技术同样，位于移动中的各时间点的蒸镀源20的正上方的成膜掩模1的一部分被蒸镀源20的辐射热加热。
但是，与现有技术不同，在本实施方式中，磁铁15的磁场强度设定为比以往强10倍的200mT，因此蒸镀掩模1被磁铁15的强磁力吸附于基板17，磁性金属构件2的位于相邻的贯通孔5之间的细长状的部分2a不可能延伸而从基板17剥离并垂下。因此，在成膜掩模1与基板17之间不产生间隙，可抑制从蒸镀源20蒸发的蒸镀材料M向掩模背面侧串入，不用担心薄膜图案21的边缘模糊或者形状扩大。
另外，使用的膜3具有线膨胀系数在正交二轴不同的各向异性，使膜3的线膨胀系数小的轴与和磁性金属构件2的贯通孔5的长轴交叉的方向(X轴方向)一致，所以可抑制膜3向X轴方向的延伸，可抑制开口图案6向相同方向的位置偏移和形状扩大。因此，即使在例如有机EL用TFT基板中像素间距窄的高精细化不断进展，也能避免在相邻的像素上附着其它颜色的有机EL材料。
而且，使磁性金属构件2的线膨胀系数以及膜3的X轴方向的线膨胀系数与基板17的线膨胀系数一致，因此基板17、磁性金属构件2以及膜3向X轴方向的变形量大致相同，能抑制形成于基板17上的薄膜图案21向X轴方向的位置偏移。此外，向Y轴方向的位置偏移在例如有机EL用TFT基板的情况下是相同颜色间的位置偏移，因此不成为问题。
此外，在上述实施方式中，对成膜掩模1具备框架4的情况进行了说明，但是本发明不限于此，也可以没有框架4。在该情况下，也可以为，将片状的成膜掩模1以向其四方以一定张力张紧的状态设置于基板17上，在进行基板17和成膜掩模1的对准后，用磁铁15吸附磁性金属构件2，使成膜掩模1紧贴于基板17。
另外，在上述实施方式中，对膜3是聚酰亚胺的情况进行了说明，但是本发明不限于此，只要膜3是线膨胀系数具有各向异性，其中系数小的线膨胀系数与磁性金属构件2的线膨胀系数近似的膜，则也可以是其它的树脂制膜，还可以是多层层叠膜。
附图标记说明
1…成膜掩模
2…磁性金属构件
3…膜
4…框架
5…贯通孔
6…开口图案
7…开口
17…基板(被成膜基板)
20…蒸镀源

Claims (6)

1.一种成膜掩模，其具有使树脂制的膜与片状的磁性金属构件的一面紧密接触而形成的结构，上述磁性金属构件具有并列排列的狭缝状的多个贯通孔，上述成膜掩模设有在上述各贯通孔内的上述膜的部分贯通的多个开口图案，
上述成膜掩模的特征在于，
上述膜具有线膨胀系数在正交二轴不同的各向异性，
上述膜的线膨胀系数小的轴与和上述磁性金属构件的上述贯通孔的长轴交叉的方向一致。
2.根据权利要求1所述的成膜掩模，其特征在于，上述磁性金属构件的线膨胀系数和上述膜的系数小的线膨胀系数一致。
3.根据权利要求2所述的成膜掩模，其特征在于，上述各线膨胀系数与被成膜基板的线膨胀系数一致。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的成膜掩模，其特征在于，上述膜是聚酰亚胺。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的成膜掩模，其特征在于，具备框状的框架，上述框架与上述磁性金属构件的周缘部接合，具有内含上述多个贯通孔的大小的开口。
6.根据权利要求4所述的成膜掩模，其特征在于，具备框状的框架，上述框架与上述磁性金属构件的周缘部接合，具有内含上述多个贯通孔的大小的开口。
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