JP6163376B2 - 成膜マスクの製造方法及び成膜マスク - Google Patents

Description

本発明は、基板上に成膜される複数の薄膜パターンに対応して複数の開口パターンを設けた成膜マスクの製造方法に関し、特に高精細な薄膜パターンの形成位置精度を向上し得る成膜マスクの製造方法及び成膜マスクに係るものである。

従来のこの種の成膜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貫通孔を形成した後、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、このような従来の成膜マスクの製造方法は、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するので、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、エッチングむらの発生及び等方エッチングによる開口面積の広がり等により、高精細な開口パターンをマスク全面に亘って均一に形成することができなかった。

そこで、出願人は、基板に成膜される複数の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複数の開口パターンを形成した樹脂製のフィルムと、複数の開口パターンのうち少なくとも一つの開口パターンを内包する大きさの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マスクを提案している。

上記複合マスクは、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、一辺の長さが数十ｃｍ以上の大面積の成膜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。

しかしながら、上記複合マスクにおいては、例えばインバー又はインバー合金のような熱膨張係数の小さい磁性金属部材と樹脂製フィルムのような比較的熱膨張係数の大きい部材とを室温以上で密接させているため、フィルムには両部材間の熱膨張の差に起因して内部応力が発生する。したがって、このようなフィルムに複数の開口パターンを順繰りにレーザ加工して行くと、部分的に上記内部応力が解放され、その結果、開口パターンの位置が累積的にずれることがあった。したがって、高精細な薄膜パターンを位置精度よく形成することができないおそれがあった。

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位置精度を向上し得る成膜マスクの製造方法及び成膜マスク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、第１の発明による成膜マスクの製造方法は、基板上に成膜される複数の薄膜パターンに対応して複数の開口パターンを設けた成膜マスクの製造方法であって、樹脂製のフィルムの一面にて、該フィルムの周縁部に沿って複数の孤立パターンから成る金属薄膜を形成する第１段階と、前記複数の開口パターンを内包する大きさの開口部を有する枠状の金属フレームの一端面に前記金属薄膜を対面させた状態で、前記金属フレームに前記フィルムを架張し、前記金属薄膜と前記金属フレームとをスポット溶接する第２段階と、前記フィルムにレーザ光を照射して前記複数の開口パターンを形成する第３段階と、を実行するものである。

また、第２の発明による成膜マスクは、基板上に成膜される複数の薄膜パターンに対応して複数の開口パターンを設けた樹脂製のフィルムと、前記フィルムの一面にて、該フィルムの周縁部に沿って形成された複数の孤立パターンから成る金属薄膜と、前記複数の開口パターンを内包する大きさの開口部を有し、一端面に前記金属薄膜をスポット溶接して前記フィルムを支持する枠状の金属フレームと、を備えたものである。

本発明によれば、複数の開口パターンが形成されるフィルムの有効領域はフィルムのみで構成されているため、上記フィルムの有効領域には熱膨張差に基づく内部応力は発生せず、複数の開口パターンを順繰りにレーザ加工しても、開口パターンの位置が累積的にずれるおそれがない。したがって、高精細な薄膜パターンを位置精度よく形成することができる。

本発明による成膜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。 本発明による成膜マスクの製造方法において、金属薄膜付きフィルムの準備段階を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ線断面拡大図である。 本発明による成膜マスクの製造方法において、金属フレームに対して金属薄膜付きフィルムを架張する段階を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ線断面拡大図である。 本発明による成膜マスクの製造方法において、金属フレームに金属薄膜をスポット溶接する段階を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ線断面拡大図である。 本発明による成膜マスクの製造方法において、金属フレームの外形に合わせてフィルムをカットする段階を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ線断面拡大図である。 本発明による成膜マスクの製造方法において、フィルムに複数の開口パターンをレーザ加工する段階を説明する平面図である。 本発明による成膜マスクを使用して行うタッチパネル基板の製造について示す説明図である。

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は本発明による成膜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。この成膜マスクは、基板上に成膜される複数の薄膜パターンに対応して複数の開口パターンを設けたもので、樹脂製フィルム１と、金属薄膜２と、金属フレーム３と、を備えて構成されている。

上記フィルム１は、基板上に成膜される複数の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貫通する複数の開口パターン４を形成したものであり、例えば厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度のポリイミド又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の可視光を透過する樹脂製フィルムである。なお、以下の説明においては、熱膨張係数が３×１０^−６〜２０×１０^−６／℃程度のポリイミドの場合について説明する。

上記フィルム１の一面１ａにて、上記複数の開口パターン４が形成される有効領域の外側領域には、金属薄膜２が形成されている。この金属薄膜２は、後述の金属フレーム３の一端面３ａにスポット溶接されて、上記フィルム１を金属フレーム３に固定するためのものであり、例えばめっき形成される。又は、メタルマスクを使用してスパッタリング又は蒸着形成してもよい。以下の説明においては、めっき形成する場合について述べる。

好ましくは、金属薄膜２は、線膨張係数が上記フィルム１の線膨張係数と同程度の金属材料が選択されるのが望ましい。例えば、フィルム１が、線膨張係数が１２×１０^−６／℃程度のポリイミドの場合には、金属薄膜２としては、例えば線膨張係数が１４×１０^−６／℃程度のニッケルを選択するのがよい。より好ましくは、上記金属薄膜２は、フィルム１の周縁部に沿って設けられた孤立する複数のパターンであるのが望ましい。これにより、例えば、フィルム１と金属薄膜２との線膨張係数が異なる場合に、成膜時の温度上昇によりフィルム１が伸びたときにもフィルム１にシワや反り発生するのを抑制することができる。以下の説明においては、金属薄膜２は、孤立パターンである場合について述べる。

上記フィルム１の一面１ａ側には、上記フィルム１の複数の開口パターン４を内包する大きさの開口部５を有し、外形が上記フィルム１の外形に略等しい大きさの枠状の金属フレーム３が設けられている。この金属フレーム３は、上記フィルム１を架張した状態で、フィルム１の金属薄膜２の部分を一端面３ａにスポット溶接してフィルム１を支持するもので、厚みが３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の例えばインバー又はインバー合金等の磁性金属材料で形成されている。

次に、このように構成された成膜マスクの製造方法について説明する。
先ず、図２に示すように、一面１ａにて複数の開口パターン４が形成される有効領域（同図（ａ）に破線で囲って示す）の外側領域に金属薄膜２を成膜したフィルム１を準備する。

より詳細には、このフィルム１は、厚みが１０μｍ〜３０μｍであり、方形状に切り出された例えばポリイミドで、その一面１ａに、外周縁に沿って孤立したパターン状の複数の金属薄膜２を並べて形成したものである。

ここで、上記金属薄膜２の形成について詳細に説明する。
先ず、樹脂製フィルム１の一面１ａに良電導性の金属膜からなるシード層を蒸着、スパッタリング又は無電解めっき等の公知の成膜技術により５０ｎｍ程度の厚みで形成する。この場合、フィルム１がポリイミドであるため、シード層としてはニッケル等を使用するのがよい。銅はポリイミド内に拡散するため、ポリイミドに対するシード層としては好ましくない。なお、フィルム１がＰＥＴの場合には、密着性の点からシード層として銅等を使用するのが好ましい。

次いで、上記シード層上にフォトレジストを例えば３０μｍの厚みに塗布した後、フォトマスクを使用して露光し現像して、上記金属薄膜２に対応した部分に開口を有するレジストマスクを形成する。

続いて、上記レジストマスクの開口内のシード層上に公知のめっき技術により例えばニッケル薄膜の島パターンを例えば３０μｍの厚みに成膜する。その後、上記レジストマスクを有機溶剤又は剥離剤により除去すると共に、上記島パターンの外側のシード層をエッチングして除去する。これにより、フィルム１の一面１ａにて、フィルム１の周縁部に沿って並んだ複数の金属薄膜２のパターンが形成される。

さらに、枠状の金属フレーム３が準備される。この金属フレーム３は、予め定められた外形寸法を有し、枠内の開口部５が複数の開口パターン４を内包する大きさ（フィルム１の有効領域に対応する大きさ）に設定されたものであり、厚みが３０ｍｍ〜５０ｍｍの例えばインバー又はインバー合金の磁性金属板を例えば切削加工して上記開口部５を形成したものである。

以下、本発明による成膜マスクの製造方法を図３〜図６を参照して説明する。
先ず、図３（ｂ）に示すように、フィルム１が金属薄膜２を設けた一面１ａ側を金属フレーム３側として、同図（ａ）に示すように周縁部を複数のテンショングリップ６により掴んでフィルム１の面に平行な、同図（ｂ）に矢印Ｆで示す側方に引張り、フィルム１に一定のテンションがかけられる。そして、その状態で、フィルム１は、金属フレーム３の上方に位置付けられる。次に、同図（ｂ）に示すように、金属フレーム３の一端面３ａに対面して金属薄膜２が位置するようにフィルム１の位置調整がなされた後、フィルム１の金属薄膜２が金属フレーム３の一端面３ａに密着される。

ここで、フィルム１にかけるテンションの大きさは、成膜時の温度上昇によりフィルム１が伸びる量以上にフィルム１を伸ばし得る大きさとするのがよい。言い換えれば、成膜時の温度上昇によりフィルム１が伸びることで、架張されたフィルム１に内在する引張応力が緩和されても、許容値以下の引張応力が残存し得る大きさとするのがよい。例えばフィルム１に対して過度のテンションがかけられている場合、成膜時の温度上昇によりフィルム１が伸びてフィルム１に内在する引張応力は一部緩和されるが、尚も大きな引張応力は内在するため、フィルム１は引っ張られてフィルム１が伸びた分だけ開口パターン４の位置がずれることになる。一方、フィルム１に対するテンションが小さい場合には、成膜時の温度上昇によりフィルム１が伸びて撓んだりシワが発生したりする。そこで、本発明においては、フィルム１に対するテンションは、成膜時の温度上昇によりフィルム１が伸びることでフィルム１に内在する引張応力が緩和されてゼロとなるか、又は開口パターン４の位置ずれが許容値内に収まる程度の引張応力（許容値以下の引張応力）が残るようにテンションの大きさが設定される。このテンションの大きさは、例えば予備実験により予め設定することができる。

続いて、図４（ａ）に矢印Ａで示すように、複数の金属薄膜２の部分に順繰りにレーザ光Ｌが照射され、同図（ｂ）に示すように金属薄膜２が金属フレーム３の一端面３ａにスポット溶接される。なお、上記スポット溶接が終わるまでは、フィルム１には前述のテンションがかけられたままである。

その後、図５（ａ）に示すように、フィルム１は、金属フレーム３の外周縁に沿ってカットされる。これにより、同図（ｂ）に示すように、金属薄膜２の部分が金属フレーム３の一端面３ａにスポット溶接されて、フィルム１が金属フレーム３に固定して支持される。

次いで、上記金属フレーム３がレーザ加工装置のＸＹステージ上にフィルム１を下側として載置される。そして、図６に示すように、有効領域内のフィルム１の部分に、例えば４００ｎｍ以下のレーザ光Ｌが照射面積を開口パターン４の面積に等しくなるように整形されて照射され、フィルム１がアブレーションして除去される。これにより、開口パターン４がフィルム１を貫通して形成される。以後、ＸＹステージを予め定められた所定ピッチでＸＹ方向にステップ移動（矢印Ｂ参照）しながらフィルム１にレーザ光Ｌが照射され、開口パターン４が形成される。こうして、図１に示す成膜マスクが完成する。

本発明の成膜マスクによれば、フィルム１の周縁部に形成される金属薄膜２は、孤立した複数のパターンであるため、フィルム１には金属薄膜２との熱膨張差に基づく内部応力は存在しない。したがって、複数の開口パターン４をレーザ加工した場合にも、開口パターン４の位置ずれが抑えられて開口パターン４を位置精度よく形成することができる。

次に、本発明の成膜マスクを使用して静電容量式タッチパネル基板の透明電極の形成について、図７を参照して説明する。
先ず、例えばスパッタリング装置の真空チャンバーの下側に配設された基板ホルダー７の中央部にタッチパネル基板用の透明ガラス基板８が設置され、その周囲に磁石９が配置される。

次に、図７に示すように、成膜マスクが金属フレーム３をターゲットホルダー１０側とし、フィルム１を基板ホルダー７側としてガラス基板８上に載置される。この場合、ガラス基板８の厚みをｔ１とすると、磁石９の厚みｔ２は、ｔ１と同等かやや大きい方がよい（ｔ１≦ｔ２）。これにより、成膜マスクは、金属フレーム３が磁石９に吸引されて固定される一方、フィルム１が自重で垂れ下がってガラス基板８の面に密着する。

基板ホルダー７に対向して真空チャンバーの上側に配設されたターゲットホルダー１０には、透明電極用の、例えばＩＴＯ（インジウムとスズの複合酸化物）ターゲット１１が取り付けられる。

なお、対向配置されたターゲットホルダー１０と基板ホルダー７とは、基板ホルダー７側が下となるように真空チャンバーの垂直軸に対して傾けて配設してもよい。この場合も、自重で垂れ下がったフィルム１をガラス基板８の面に密着させることができる。

ターゲット１１及びガラス基板８の取り付けが終了すると、真空チャンバーが閉じられる。そして、真空チャンバー内が予め定められた所定値の真空度となるまで真空引きが行われる。

真空チャンバー内の真空度が所定値になると、一定量のＡｒガスが導入された後、１３．５６ＭＨｚの高周波電源によりターゲット１１とガラス基板８との間に高電圧が付与される。これにより、Ａｒガスが電離してプラズマが生成され、プラズマ中の陽イオンがターゲット１１に衝突する。こうして、図７に矢印で示すように、弾き飛ばされたターゲット１１の粒子が成膜マスクのフィルム１に形成された開口パターン４を通過してガラス基板８の表面に付着し、透明電極１２（透明導電膜の薄膜パターン）が形成される。

この場合、本発明によれば、前述したように、成膜マスクのフィルム１には、成膜時の温度上昇によりフィルム１が伸びることで、架張されたフィルム１に内在する引張応力が緩和されても、許容値以下の引張応力が残存し得る大きさのテンションがかけられているため、成膜中にフィルム１が伸びて開口パターン４の位置がずれることがない。したがって、ガラス基板８上に透明電極１２の薄膜パターンを位置精度よく形成することができる。それ故、高精細な透明電極１２を形成したタッチパネル基板を製造することができる。

なお、上記実施形態においては、成膜マスクがスパッタリングに使用されるマスクの場合について説明したが、本発明はこれに限られず、蒸着に使用するマスクであってもよい。

また、以上の説明においては、成膜マスクがタッチパネル基板の透明電極成膜用のマスクである場合について述べたが、本発明はこれに限られず、例えば有機ＥＬ表示基板の有機ＥＬ層成膜用のマスクであってもよく、又は他の薄膜パターン成膜用マスクであってもよい。

１…フィルム
１ａ…フィルムの一面
２…金属薄膜
３…金属フレーム
３ａ…金属フレームの一端面
４…開口パターン
５…開口部

Claims (6)

1. 基板上に成膜される複数の薄膜パターンに対応して複数の開口パターンを設けた成膜マスクの製造方法であって、
   樹脂製のフィルムの一面にて、該フィルムの周縁部に沿って複数の孤立パターンから成る金属薄膜を形成する第１段階と、
   前記複数の開口パターンを内包する大きさの開口部を有する枠状の金属フレームの一端面に前記金属薄膜を対面させた状態で、前記金属フレームに前記フィルムを架張し、前記金属薄膜と前記金属フレームとをスポット溶接する第２段階と、
   前記フィルムにレーザ光を照射して前記複数の開口パターンを形成する第３段階と、
   を実行することを特徴とする成膜マスクの製造方法。
2. 前記第２段階においては、成膜時の温度上昇により前記フィルムが伸びる量以上に前記フィルムを架張した状態で前記金属薄膜と前記金属フレームとをスポット溶接することを特徴とする請求項１記載の成膜マスクの製造方法。
3. 前記フィルムは、ポリイミドであることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜マスクの製造方法。
4. 前記金属薄膜は、前記フィルムと同じ線膨張係数を有する材料で形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜マスクの製造方法。
5. 前記金属フレームは、インバー又はインバー合金から形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜マスクの製造方法。
6. 基板上に成膜される複数の薄膜パターンに対応して複数の開口パターンを設けた樹脂製のフィルムと、
   前記フィルムの一面にて、該フィルムの周縁部に沿って形成された複数の孤立パターンから成る金属薄膜と、
   前記複数の開口パターンを内包する大きさの開口部を有し、一端面に前記金属薄膜をスポット溶接して前記フィルムを支持する枠状の金属フレームと、
   を備えたことを特徴とする成膜マスク。