JP2013173968A

JP2013173968A - 蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法

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Publication number: JP2013173968A
Application number: JP2012038101A
Authority: JP
Inventors: Michinobu Mizumura; 通伸水村; Shuji Kudo; 修二工藤
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-09-05

Abstract

【課題】高精細な薄膜パターンの形成を可能にする。
【解決手段】基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで平行に並べて成膜形成するための蒸着マスク１であって、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の貫通開口４を形成した可視光を透過する樹脂製フィルム２と、前記複数の貫通開口４の外側部分にて、前記フィルム２の一面２ａ又は前記フィルム２の内部に分散させて設けられた複数の磁性金属部材３と、を備えて構成されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで平行に並べて成膜形成するための蒸着マスクに関し、特に高精細な薄膜パターンの形成を可能にする蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法に係るものである。

従来、この種の蒸着マスクは、所定のパターンに対応した形状の開口を有するものであり、基板に対して位置合わせした後、該基板上に密着させ、その後上記開口を介して基板に対するパターンニング成膜をするようになっていた（例えば、特許文献１参照）。

また、他の蒸着マスクは、所定の成膜パターンに対応した複数の開口が設けられた強磁性体から成るメタルマスクであり、基板の一面を覆うように基板に密着されると共に、基板の他面側に配置された磁石の磁力を利用して固定され、真空蒸着装置の真空槽内で上記開口を通して基板の一面に蒸着材料を付着させ、薄膜パターンを形成するようになっていた（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−７３８０４号公報特開２００９−１６４０２０号公報

しかし、このような従来の蒸着マスクにおいて、上記特許文献１に記載の蒸着マスクは、一般に、薄い金属板に薄膜パターンに対応した開口を例えばエッチング等により形成して作られるので、開口を高精度に形成することが困難であり、又金属板の熱膨張による位置ずれや反り等の影響で例えば３００ｄｐｉ以上の高精細な薄膜パターンの形成が困難であった。

また、上記特許文献２に記載の蒸着マスクは、上記特許文献１に記載の蒸着マスクよりも基板との密着性は改善されるものの、特許文献１に記載の蒸着マスクと同様に、薄い金属板に薄膜パターンに対応した開口を例えばエッチング等により形成して作られるので、開口を高精度に形成することが困難であり、例えば３００ｄｐｉ以上の高精細な薄膜パターンの形成が困難であった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、高精細な薄膜パターンの形成を可能にする蒸着マスク及び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は、基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで平行に並べて成膜形成するための蒸着マスクであって、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の貫通開口を形成した可視光を透過する樹脂製フィルムと、前記複数の貫通開口の外側部分にて、前記フィルムの一面又は前記フィルムの内部に分散させて設けられた複数の金属部材と、を備えて構成されたものである。

このような構成により、可視光を透過する樹脂製フィルムに薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法で形成された複数の貫通開口の外側部分にて、フィルムの一面又はフィルムの内部に分散させて設けられた複数の金属部材又はフィルムを、チャック手段上に置かれた基板上に吸着して該基板面に上記フィルムを密着させ、上記複数の貫通開口を介して蒸着材料を蒸着し、上記基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成する。

好ましくは、前記複数の金属部材は、前記フィルムの一面に密着して設けられた薄片であるのが望ましい。
この場合、前記複数の金属部材の薄片は、前記フィルムの前記貫通開口の長軸に平行な外側部分に前記長軸に平行に並べて設けられるとよい。

又は、前記複数の金属部材は、前記フィルムの厚み内に存在し得る大きさの小片であってもよい。

より好ましくは、前記複数の金属部材は、磁性体であるのが望ましい。
又は、前記複数の金属部材は、非磁性体であってもよい。

また、本発明による蒸着マスクの製造方法は、基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで平行に並べて成膜形成するための蒸着マスクの製造方法であって、可視光を透過する樹脂製フィルムの一面に感光性材料を塗布するステップと、前記感光性材料を露光現像して複数の穴を分散させて形成するステップと、前記穴内に金属膜をメッキ形成するステップと、前記感光性材料を剥離して、前記フィルムの一面に前記金属膜からなる薄片状の複数の島パターンが散在したマスク用部材を形成するステップと、一面に前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の基準パターンを形成した基準基板を、前記一面を上にしてチャック手段上に載置するステップと、前記マスク用部材の前記フィルムを下にして前記基準基板の上方に張設した後、前記チャック手段により前記マスク用部材の前記島パターン又はフィルムを吸着して前記フィルムを前記基準基板の前記一面に密着させるステップと、前記マスク用部材の前記フィルムを透過して前記基準基板の前記基準パターンを観察しながら、前記基準パターンに対応した前記フィルム部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の貫通開口を形成するステップと、を行うものである。

好ましくは、前記島パターンは、磁性金属部材からなり、前記チャック手段は、前記磁性金属部材の島パターンを磁気的に吸着する磁気チャックであるのが望ましい。
又は、前記島パターンは、非磁性金属部材からなり、前記チャック手段は、前記フィルムを静電的に吸着する静電チャックであってもよい。

本発明によれば、蒸着材料が通過する貫通開口は、メタルマスクに比べて厚みの薄いフィルムにレーザ加工して形成されるため、貫通開口の形成精度を向上することができる。また、フィルムと磁性金属部材との間の熱膨張率の差を緩和してマスクの反りを抑制することができ、マスクと基板との密着性をよくすることができる。したがって、高精細な薄膜パターンの形成を可能にすることができる。

本発明による蒸着マスクの実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図である。本発明の基礎となる蒸着マスクの一構成例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本発明による蒸着マスクの製造工程の前半工程を示す要部拡大断面図である。本発明による蒸着マスクの製造工程の途中工程を示す断面図である。本発明による蒸着マスクの製造工程の後半工程を示す断面図である。本発明による蒸着マスクの製造工程を示す平面図である。本発明による蒸着マスクの変形例を示す平面図である。本発明による蒸着マスクを使用して行う薄膜パターンの形成について説明する図であり、赤色有機ＥＬ層の形成工程の前半工程を示す断面図である。上記赤色有機ＥＬ層の形成工程の後半工程を示す断面図である。

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実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図である。この蒸着マスク１は、基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで平行に並べて成膜形成するためのものであり、フィルム２と、複数の磁性金属部材３と、を備えて構成されている。

上記フィルム２は、可視光を透過する、例えば厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度のポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂製のフィルムであり、基板上に成膜形成しようとするストライプ状の薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで平行に並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の貫通開口４が形成されている。

上記フィルム２の一面２ａには、複数の磁性金属部材３が分散して設けられている。この磁性金属部材３は、蒸着時に、磁気チャック上に保持された基板上に磁気チャックの磁力により吸着されて基板面に上記フィルム２を密着させるためのもので、フィルム２の複数の貫通開口４の外側部分にて、フィルム２の一面２ａに密着させて設けられた厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度の薄片である。

この場合、磁性金属部材３は、図２（ａ）に示すように、フィルム２の貫通開口４の長軸に平行な外側部分に該長軸に長軸を合致させたストライプ状の形態を有するものであってもよいが、このようなストライプ状の磁性金属部材３をフィルム２上にメッキ形成すると、フィルム２と磁性金属部材３との間の熱膨張率の違いから、同図（ｂ）に示すように蒸着マスク１に反りが生じることがあり、基板との密着性が悪くなるおそれがある。

そこで、本発明の蒸着マスク１は、前述したように、薄片状の複数の磁性金属部材３を複数の貫通開口４の外側部分にて、フィルム２の一面２ａに散在させて設けたものである。これにより、フィルム２と磁性金属部材３との間の熱膨張率の差が緩和されて蒸着マスク１の反りが抑制される。

次に、本発明による蒸着マスク１の製造方法について図３〜図６を参照して説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、平坦面を有する図示省略のステージ上に例えば静電吸着して保持された可視光を透過する厚みが１５μｍ程度の、例えばポリイミドのフィルム２の一面２ａに、同図（ｂ）に示すようにスパッタリング等の公知の成膜技術により５０ｎｍ程度の厚みの例えばニッケル（Ｎｉ）等からなる磁性金属膜の下地層５を被着する。この場合、下地層５は、磁性金属膜に限られず、良電導体の非磁性金属膜であってもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、下地層５上に１５μｍ程度の厚みのレジスト６（感光性材料）を例えばスピンコートする。

次いで、図３（ｄ）に示すように、フォトマスク７を使用してレジスト６を露光し、同図（ｅ）に示すように現像して、レジスト６の膜面に下地層５に達する複数の穴８をランダムに配置して形成する。この場合、レジスト６がポジ型であるときには、フォトマスク７は、上記複数の穴８に対応した部分を遮光するものであり、レジスト６がネガ型であるときには、使用するフォトマスク７は、上記複数の穴８に対応した部分に開口を形成したものである。

続いて、図３（ｆ）に示すように、穴８内にニッケル（Ｎｉ）等の磁性金属膜９を１５μｍ程度の厚みにメッキ形成する。

さらに、図３（ｇ）に示すように、レジスト６を剥離して、フィルム２の一面に磁性金属部材３としての薄片状の複数の島パターン１０を形成した後、同図（ｈ）に示すように、該島パターン１０周囲の下地層５をエッチングして除去する。これにより、図６（ａ）に示すように、複数の島パターン１０（磁性金属部材３）がランダムに散在したマスク用部材１１が形成される。

次に、図４（ａ）に示すように、一面１３ａに、成膜形成しようとする薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の基準パターン１２を形成した基準基板１３を、上記一面１３ａを上にして電磁石１４を備えて構成された第１の磁気チャック１５（チャック手段）の平坦な吸着面１５ａ上に載置する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、フィルム２を下にして基準基板１３の上方にマスク用部材１１を張設した後、同図（ｃ）に示すように第１の磁気チャック１５によりマスク用部材１１の島パターン１０（磁性金属部材３）を磁気的に吸着してフィルム２を基準基板１３の一面１３ａに密着させる。

続いて、図５（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、マスク用部材１１のフィルム２を透過して基準基板１３の基準パターン１２を図示省略の撮像手段で観察しながら、波長が４００ｎｍ以下の、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザを使用して、上記基準パターン１２に対応したフィルム２部分及び島パターン１０（磁性金属部材３）の部分にエネルギー密度が０．１Ｊ／ｃｍ^２〜２０Ｊ／ｃｍ^２のレーザ光Ｌを照射して貫通開口４を形成する。そして、レーザ光Ｌと基準基板１３とを相対的に同図に示す矢印方向にステップ移動してマスク用部材１１の全面に亘ってレーザ加工を実行し、図５（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の貫通開口４を形成する。これにより、図１に示す蒸着マスク１が完成する。なお、上記複数の貫通開口４をレーザ加工する際に、基準基板１３に予め設けられた基板側アライメントマークに対応したフィルム２部分にスポット状のレーザ光を照射してマスク側アライメントマーク１６を形成するとよい。

その後、図５（ｃ）に示すように、上記蒸着マスク１上に第２の磁気チャック１７（チャック手段）が置かれる。そして、第２の磁気チャック１７の電磁石１４をオンすると共に第１の磁気チャック１５の電磁石１４をオフし、第２の磁気チャック１７により島パターン１０（磁性金属部材３）を吸着して蒸着マスク１を第２の磁気チャック１７に移す。以後、蒸着マスク１は第２の磁気チャック１７に保持された状態で保管される。

本実施形態においては、フィルム２の一面２ａに複数の磁性金属部材３をランダムに散在させてマスク用部材１１を形成しているので、貫通開口４の配列ピッチや形状の異なる蒸着マスク１に対してもマスク用部材１１を共通化することができる。したがって、蒸着マスク１の製造コストを低減することができる。

なお、上記実施形態においては、フィルム２の一面２ａに複数の磁性金属部材３がランダムに散在している場合について説明したが、本発明はこれに限られず、複数の磁性金属部材３は、図７に示すように、フィルム２のストライプ状の貫通開口４の長軸に平行な外側部分に長軸に平行に並べて設けられてもよい。この場合、複数の磁性金属部材３は、一定の配列ピッチで配置されてもよい。これにより、第１の磁気チャック１５に対する吸着力を増してフィルム２と基板との密着性をより向上することができる。ただし、この場合、形成されるマスク用部材１１は、特定の蒸着マスク専用となる。

また、上記実施形態においては、フィルム２の一面２ａに磁性金属部材３が散在する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、磁性金属部材３は、フィルム２の厚み内に存在し得る大きさの小片であってもよい。

さらに、以上の説明においては、チャック手段が磁気チャックである場合について述べたが、チャック手段は、静電チャックであってもよい。この場合は、上記島パターン１０は磁性金属部材３ではなく、非磁性金属部材であるのがよい。これにより、静電チャックによりフィルム２を静電的に吸着してフィルム２を基準基板１３の一面１３ａに密着させることができる。なお、以下の説明においては、チャック手段が磁気チャックであり、金属部材が磁性金属部材３である場合について述べる。

次に、上記蒸着マスク１を使用して行う薄膜パターンの形成について、図８及び図９を参照して説明する。ここでは、一例としてＴＦＴ基板１８上に正孔注入層、正孔輸送層、赤色（Ｒ）発光層、電子輸送層等の積層構造となるように順次成膜してＲ有機ＥＬ層を形成する場合について説明する。
先ず、図８（ａ）に示すように、第２の磁気チャック１７に吸着して保持された蒸着マスク１を第１の磁気チャック１５上に載置されたＴＦＴ基板１８の上方に位置付け、マスク側アライメントマーク１６とＲ用基板側アライメントマークとを顕微鏡により観察しながら、両マークが一定の位置関係となるように調整して蒸着マスク１とＴＦＴ基板１８とを位置合わせした後、同図（ｂ）に示すようにＴＦＴ基板１８上にフィルム２を密着させる。これにより、蒸着マスク１の貫通開口４がＴＦＴ基板１８のＲ対応アノード電極１９Ｒ上に位置付けられることになる。

その後、図８（ｃ）に示すように、第１の磁気チャック１５の電磁石１４をオンすると共に第２の磁気チャック１７の電磁石１４をオフし、第１の磁気チャック１５により蒸着マスク１の磁性金属部材３を吸着して蒸着マスク１を第２の磁気チャック１７からＴＦＴ基板１８上に移す。

次に、図９（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１８と蒸着マスク１とを一体的に第１の磁気チャック１５に保持した状態で図示省略の真空蒸着装置の真空槽内に設置し、蒸着マスク１の貫通開口４を介してＴＦＴ基板１８のＲ対応アノード電極１９Ｒ上にＲ有機ＥＬ層２０Ｒを真空蒸着する。

一定時間真空蒸着した後、真空槽内から第１の磁気チャック１５を取り出し、図９（ｂ）に示すように、蒸着マスク１上に第２の磁気チャック１７を置き、同図（ｃ）に示すように第２の磁気チャック１７の電磁石１４をオンすると共に第１の磁気チャック１５の電磁石１４をオフし、蒸着マスク１の磁性金属部材３を第２の磁気チャック１７により吸着して蒸着マスク１をＴＦＴ基板１８側から第２の磁気チャック１７側に移す。これにより、ＴＦＴ基板１８のＲ対応アノード電極１９Ｒ上へのＲ有機ＥＬ層２０Ｒの形成工程が終了する。

以降、同様にして、ＴＦＴ基板１８の緑色（Ｇ）対応アノード電極１９Ｇ上にＧ有機ＥＬ層が形成され、青色（Ｂ）対応アノード電極１９Ｂ上にＢ有機ＥＬ層が形成される。
なお、上記Ｒ有機ＥＬ層、Ｇ有機ＥＬ層及びＢ有機ＥＬ層の形成は、蒸着マスク１をその貫通開口４の配列方向にステップ移動させながら、同一の蒸着マスク１を使用して一連の工程として実行することができる。

その後、ＴＦＴ基板１８の各有機ＥＬ層上には、公知の技術を使用してＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の透明導電膜が形成され、さらにその上に透明な保護基板が接着されて有機ＥＬ表示装置が製造される。

１…蒸着マスク
２…フィルム
３…磁性金属部材
４…貫通開口
６…レジスト（感光性樹脂）
８…穴
９…磁性金属膜
１０…島パターン（磁性金属部材）
１１…マスク用部材
１２…基準パターン
１３…基準基板
１５…第１の磁気チャック（チャック手段）
Ｌ…レーザ光

Claims

基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで平行に並べて成膜形成するための蒸着マスクであって、
前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の貫通開口を形成した可視光を透過する樹脂製フィルムと、
前記複数の貫通開口の外側部分にて、前記フィルムの一面又は前記フィルムの内部に分散させて設けられた複数の金属部材と、
を備えて構成されたことを特徴とする蒸着マスク。
前記複数の金属部材は、前記フィルムの一面に密着して設けられた薄片であることを特徴とする請求項１記載の蒸着マスク。
前記複数の金属部材の薄片は、前記フィルムの前記貫通開口の長軸に平行な外側部分に前記長軸に平行に並べて設けられたことを特徴とする請求項２記載の蒸着マスク。
前記複数の金属部材は、前記フィルムの厚み内に存在し得る大きさの小片であることを特徴とする請求項１記載の蒸着マスク。
前記複数の金属部材は、磁性体であ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。
前記複数の金属部材は、非磁性体であ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。
基板上にストライプ状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで平行に並べて成膜形成するための蒸着マスクの製造方法であって、
可視光を透過する樹脂製フィルムの一面に感光性材料を塗布するステップと、
前記感光性材料を露光現像して複数の穴を分散させて形成するステップと、
前記穴内に金属膜をメッキ形成するステップと、
前記感光性材料を剥離して、前記フィルムの一面に前記金属膜からなる薄片状の複数の島パターンが散在したマスク用部材を形成するステップと、
一面に前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて、該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の基準パターンを形成した基準基板を、前記一面を上にしてチャック手段上に載置するステップと、
前記マスク用部材の前記フィルムを下にして前記基準基板の上方に張設した後、前記チャック手段により前記マスク用部材の前記島パターン又は前記フィルムを吸着して前記フィルムを前記基準基板の前記一面に密着させるステップと、
前記マスク用部材の前記フィルムを透過して前記基準基板の前記基準パターンを観察しながら、前記基準パターンに対応した前記フィルム部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて該薄膜パターンと同じ形状寸法の複数の貫通開口を形成するステップと、
を行うことを特徴とする蒸着マスクの製造方法。
前記島パターンは、磁性金属部材からなり、
前記チャック手段は、前記磁性金属部材の島パターンを磁気的に吸着する磁気チャックである、
ことを特徴とする請求項７記載の蒸着マスクの製造方法。
前記島パターンは、非磁性金属部材からなり、
前記チャック手段は、前記フィルムを静電的に吸着する静電チャックである、
ことを特徴とする請求項７記載の蒸着マスクの製造方法。