JP2000119841A - 導電膜パターン化用マスク - Google Patents

導電膜パターン化用マスク

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JP2000119841A
JP2000119841A JP10289568A JP28956898A JP2000119841A JP 2000119841 A JP2000119841 A JP 2000119841A JP 10289568 A JP10289568 A JP 10289568A JP 28956898 A JP28956898 A JP 28956898A JP 2000119841 A JP2000119841 A JP 2000119841A
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Japan
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mask
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conductive film
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gap
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Masayuki Ogawa
正幸 小川
Masanori Okamura
昌紀 岡村
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】工程を短かくでき、キズ、滲み、スパーク跡な
どの外観欠点がなく、生産性が著しく優れ、したがって
後工程での使い易さや、使用時の耐久性を著しく改良し
た導電膜パターン化用マスクを提供する。 【解決手段】基板にパターンを形成するためのマスクで
あって、パターンを形成する基板と接触する側のマスク
部分の一部が基板と接触しない隙間のある形状を有して
いることを特徴とする導電膜パターン化用マスク。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板にパターンを
形成するための導電膜パターン化用マスクに関する。本
発明のマスクは、例えば、液晶表示素子(LCD)など
に利用される導電膜をパターン化して成膜するために用
いられる。
【0002】
【従来の技術】従来、導電膜をパターン化する方法とし
ては、成膜後に印刷マスクやフォトリソ加工などに代表
されるエッチング法、および成膜時にパターン化したマ
スクを使用して膜形成する方法が知られている(例えば
特開昭62−44788号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の導電膜
をパターン化する方法は、エッチング法ではフォトリソ
工程を必要とするため、工程が長く、コストが高くなる
欠点があり、TFT用のカラーフィルターには使用しづ
らいという問題があった。また、マスクを使用するマス
ク成膜では、基板とマスク材質の熱膨張係数の若干の違
いにより、成膜時の基板加熱でパターン境界にキズが発
生する欠点があった。さらに、マスクの桟部分(細い部
分)があると、マスクの変形が起こりやすく、基板との
密着が悪くなり、パターン境界部に滲みが発生する欠点
があった。さらにまた、マスクの桟部分(細い部分)が
あると、マスクの板厚を厚くして変形が起こりにくくす
るため、パターン境界部の膜厚分布が悪くなり、滲みが
発生する欠点があった。また、基板とマスクが密着して
いると導電膜をスパッタリングで成膜する場合、導電膜
とマスク間で電荷の移動が起こり、その時スパークが発
生する欠点があり、限られた用途にしか用いられない
か、あるいは使用上特別の配慮を要するなど工業的に実
用化する際に問題があった。
【0004】本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を
解消し、工程を短かくでき、キズ、滲み、スパーク跡な
どの外観欠点がなく、生産性が著しく優れ、したがって
後工程での使い易さや、使用時の耐久性を著しく改良し
た導電膜パターン化用マスクを提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の導電膜パターン化用マスクは、基板にパターンを
形成するためのマスクであって、パターン化される部分
が基板と接触しない隙間のある形状を有し、マスクの桟
部(細い部分)の形状を変形を少なくするため板厚をあ
る程度厚くして、なおかつテーパー角度を最適化するこ
とを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明で使用する基板は、特に限
定されず、光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性
が優れたガラスが最適であるが、他にポリイミド樹脂、
アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などのプラスチック板
も使用できる。また、カラーフィルターなどに使用され
る場合、ガラスまたはプラスチックの上にカラーフィル
ターの要求特性を満足させる種々のプラスチック系およ
び無機系の薄膜がパターン化され積層複合されたものが
使用される。
【0007】本発明で使用するマスクの材質は、特に限
定されないが、基板と同一材質、すなわちガラスやプラ
スチック板が好ましい。また、取扱性、耐久性、加工性
および熱膨張係数を配慮した金属も好ましく、タングス
テン、モリブデン、鉄、クロム、ニッケル、ステンレ
ス、42アロイなどの多くの金属もしくは合金の板から
選定することができる。
【0008】マスクを基板と接触させると、基板との熱
膨張係数の違いによりパターン境界にキズが発生する欠
点があるため、本発明においては、図6、図7のtに示
すようにパターン化される部分が基板と接触しない隙間
のある形状にするものである。隙間が大きすぎると、滲
みが発生する欠点があり、また、隙間が小さすぎると、
キズ、スパーク跡などの外観欠点が解消されないため、
隙間は0.05〜0.3mmであることが好ましく、よ
り好ましくは0.08〜0.25mmの範囲である。
【0009】また、マスクの厚みは0.2〜5.0mm
の範囲のものが好ましく、より好ましくは0.25〜
4.0mmの範囲のものである。
【0010】マスクの厚みが0.5mm以上ではパター
ン境界部の膜厚分布が悪く滲み易くなるため、マスクの
パターン化される部分であって基板と接触する側とは反
対側の部分に図6、図7のhに示すように水平方向から
5〜45°の角度のテーパーを設け、滲みを少なくする
ことが好ましい。0.2mm以上0.5mm未満では滲
みの発生は比較的少ない。
【0011】上記したテーパーを設けないとマスクの角
が直角(90゜)のため、その影の影響が大きく滲みや
すくなるが、テーパーを設けるとその影響を受けにくく
なる。
【0012】また、図2、図6、図7のlに示すように
隙間の奥行きはaに示すようにパターン化される開口部
の端部より1〜100mmが好ましく、より好ましくは
3mm〜50mmであり、製品の総合的な設計により決
定される接触から発生する外観欠点を生じさせない範囲
とすることが好ましい。
【0013】また、隙間の保持を確実にするため、図7
のbに示すように隙間の一部に隙間とほぼ同じ厚みの小
さい面積のスペーサーbを設けることが好ましい。スペ
ーサーbの厚みは隙間の間隔±0.05mm程度が好ま
しく、直径は0.5〜5mm程度が好ましい。
【0014】また、図2、図4、図6、図7のfに示す
ようにマスクの基板と接触する部分はRを付けることが
好ましい。Rの半径は通常、0.05〜3.0mmであ
ることが好ましい。
【0015】また、マスクは2面、もしくは4面、もし
くは多面取りが可能な分割構造をもつ中央に桟部分(細
い部分)のある場合が多い。そのマスクの桟部分(細い
部分)の幅が10mm以下の狭いものについては,桟部
分の変形が起こりやすく、基板との密着が悪くなり、パ
ターン境界部が滲む欠点があった。また、マスクの桟部
分(細い部分)があると、マスクの板厚を厚くして変形
が起こりにくくするため、パターン境界部の膜厚分布が
悪くなり、滲む欠点があった。この桟部分(細い部分)
の幅が10mm以下の狭いものについては、図6、図7
のgに示すように、桟部分両端からのテーパーの幅を板
厚の1/3〜1とし、残りの桟中央部分はそれより大き
い任意のテーパー角度を設けることが好ましい。もちろ
ん、これらの構成を組み合わせて使用することもでき
る。
【0016】本発明のマスクは、導電性の薄膜をパター
ン化して成膜するためのマスクとして使用できる。導電
性の薄膜は、例えば酸化インジウム、酸化スズ、酸化イ
ンジウムと酸化スズの混合物(以下、ITOと称す
る)、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、白金な
どの単体もしくは混合物、もしくは積層体からなり、厚
みは10オングストローム〜5000オングストローム
が好ましい。
【0017】パターン化の際に基板とマスクを密着させ
る方法は限定されず、クリップ、磁石による方法など任
意の方法が採用できる。
【0018】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。
【0019】比較例1 厚み0.7mmの無アルカリガラス基板(コーニング社
製 7059)に樹脂系遮光剤によるブラックマトリッ
クス加工をし、その上にレッド、グリーン、ブルーの3
色のペーストをパターン化して積層した上に保護膜をつ
けカラーフィルター機能をもった積層複合基板(400
mm×500mm)にスパッタリングにてITO透明導
電膜をパターン形成するマスク成膜で図3、図4に示す
ステンレスマスク(SUS430、400mm×500
mm×厚み3.0mmt)を用いた。このマスクを基板
の表面に重ね合わせてクリップで止め、基板温度240
℃、膜厚1400オングストロームのITOスパッタリ
ングを行った。このようにして得た透明導電膜は透過率
(λ=400〜700nmのY値)96%、表面電気抵
抗値15Ω/□であった。この膜の外観検査の結果、マ
スク境界部にキズ、スパーク、による欠点が多発した。
また、マスクの厚みが3.0mmと厚いために境界が約
4.5mmの幅で滲む(膜厚分布が悪い)欠点の発生が
あった。
【0020】一方、素材と厚みを変えた以外は図3、図
4に示すのと同じ0.5mm厚みのニッケル・鉄合金板
(42アロイ)で製作したマスクを使用して上記と同様
の方法で成膜したITO導電膜の外観検査の結果、マス
ク中央の桟部分(細い部分)の変形により、基板との密
着が悪くなりマスク境界部が一部滲む欠点の発生があっ
た。また、キズ、スパークによる欠点が多発した。
【0021】実施例1 比較例1と同様、カラーフィルター機能をもった積層複
合基板にスパッタリングにてITO透明導電膜をパター
ン形成するマスク成膜で0.75mm厚みのステンレス
板(SUS430)で、図1、図2に示すように基板と
接触するパターン境界部に隙間をとるため0.1mmの
段差を奥行き外周部5mm、中央の桟部分(細い部分)
は3mmまで設けたマスクを表面に重ね合わせてクリッ
プと磁石を併用して止め、基板温度140℃、ITOの
膜厚1400オングストロームでスパッタリングを行っ
た。このようにして得た透明導電膜は透過率(λ=40
0〜700nmのY値)95%、表面電気抵抗値18Ω
/□であった。この膜の外観検査の結果、マスク境界部
にキズの発生はなかった。しかし、マスク中央の桟部分
(細い部分)の変形による一部滲む欠点の発生があっ
た。また、隙間により基板の導電膜とマスク間が絶縁さ
れるためスパークによる欠点の発生はなかった。
【0022】一方、上記と同様のマスクで隙間を取るた
め0.4mmの段差を奥行き5mmまで設けたマスクを
使用して上記と同様の方法で成膜したITO導電膜の外
観検査の結果、マスク境界部にキズ、スパークによる欠
点の発生はなかったが、境界全体が約0.4mmの幅で
滲む欠点の発生があった。また、マスク中央の桟部分
(細い部分)の変形による部分的な滲みの大きい欠点の
発生があった。
【0023】実施例2 比較例1と同様、カラーフィルター機能をもった積層複
合基板にスパッタリングにてITO透明導電膜をパター
ン形成するマスク成膜で図5〜図6に示すように、3.
0mm厚みのステンレス板(SUS430)で、基板と
接触させない隙間を0.1mmの段差を奥行き外周部は
5mm、中央の桟部分(細い部分)は3mmまで設け、
隙間の保持を確実にするため、一部に隙間と同じ厚みの
スペーサー(Φ2mm×厚み0.1mmt)を設け、パ
ターン化される部分の滲みをなくすため水平方向から1
5°の角度のテーパーを設けたマスクで、マスク中央の
桟部分(細い部分)は変形による部分的な滲みをなくす
ため15°の角度のテーパーの長さを3mmとし、残り
部分はそれより大きい約63°のテーパーを設けたマス
クを表面に重ね合わせてクリップと磁石を併用して止
め、基板温度140℃、ITOの膜厚1400オングス
トロームでスパッタリングを行った。この様にして得た
透明導電膜は透過率(λ=400〜700nmのY値)
95%、表面電気抵抗値18Ω/□であった。この膜の
外観検査の結果、マスク境界部にキズの発生はなかっ
た。また、滲む欠点の発生もなかった。また、スパーク
による欠点の発生もなかった。
【0024】このマスクを使用して、長期使用による熱
歪みの問題などの耐久性を調べるため100回の繰り返
し使用を行ったが全く問題の発生もなく良好な結果を得
た。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、次の優れた効果を得る
ことができる。
【0026】(1)基板とマスク材質の熱膨張係数の違
いによるパターン化時の基板加熱でパターン境界にキズ
が発生する欠点がなくなる。
【0027】(2)隙間を設けるため基板とマスク間が
絶縁されるため、電荷の移動によるスパークが発生する
欠点がなくなる。
【0028】(3)基板とマスクの保持を確実にでき、
パターンが滲む欠点もなくなる。
【0029】(4)マスクの桟部分(細い部分)があっ
ても、テーパー部の角度と長さを最適化することにより
パターンが滲む欠点がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で用いられる本発明のパターン化用マ
スクの一例を示す平面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】比較例1で用いられる従来のパターン化用マス
クの平面図である。
【図4】図2のA−A断面図である。
【図5】実施例2で用いられる本発明のパターン化用マ
スクの一例を示す平面図である。
【図6】図5のA−A断面図である。
【図7】図5のB−B断面図である。
【符号の説明】
a:マスク開口部の端部 b:マスクと基板の隙間を保持するためのスペーサー d:マスクの厚み f:マスクの基板と接触する部分 g:マスク端テーパーの幅 h:マスク端テーパーの角度 l:マスク隙間の奥行き t:マスク隙間の高さ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板にパターンを形成するためのマスクで
    あって、パターンを形成する基板と接触する側のマスク
    部分の一部が基板と接触しない隙間のある形状を有して
    いることを特徴とする導電膜パターン化用マスク。
  2. 【請求項2】マスクの板厚が0.2mm以上で、かつ基
    板と接触する側とは反対側の部分に水平方向から5〜4
    5°の角度のテーパーを設けたことを特徴とする請求項
    1に記載の導電膜パターン化用マスク。
  3. 【請求項3】マスクが、2面、または4面、もしくは多
    面取りが可能な分割構造をもつ中央に桟部分を有するも
    のであることを特徴とする請求項1または2に記載の導
    電膜パターン化用マスク。
  4. 【請求項4】マスクの桟部分の幅が10mm以下であ
    り、該桟部分の両端からのテーパーの幅を板厚の1/3
    〜1とし、残りの桟中央部分はそれより大きい任意のテ
    ーパー角度を設けたことを特徴とする請求項3に記載の
    導電膜パターン化用マスク。
  5. 【請求項5】10〜5000オングストロームの導電性
    の薄膜をパターン化して成膜するためのマスクであるこ
    とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の導電膜
    パターン化用マスク。
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