JP6527408B2 - 成膜マスクの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に薄膜パターンを成膜形成するための成膜マスクの製造方法に関し、特に成膜形成される薄膜パターンの位置精度の向上を図り得る成膜マスクの製造方法及びその製造装置に係るものである。

従来の成膜マスクは、マスク本体と、マスク本体を支持する複数の辺部を有し、該複数の辺部のうち少なくとも一辺部に、該一辺部の長さ方向に沿って複数の溝を形成したフレーム本体と、を備え、フレーム本体の軽量化を実現しながら、高剛性を維持させることにより、マスク本体の張力による影響を受け難くしてフレーム本体の変形を抑制できるようになっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１９４０６２号公報

しかし、このような従来の成膜マスクにおいては、マスク本体の張力の影響を完全に排除してフレーム本体の変形を無くすことはできなかった。したがって、このような従来の成膜マスクを使用しても基板上に成膜形成される薄膜パターンに高い位置精度を確保することは困難であった。

特に、微細な画素電極を高精細に配置して有する有機ＥＬ表示パネルの有機ＥＬ層を高い位置精度で形成することは、より困難であった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、成膜形成される薄膜パターンの位置精度の向上を図り得る成膜マスクの製造方法及びその製造装置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、本発明による成膜マスクの製造方法は、基板上に薄膜パターンを成膜形成するための成膜マスクの製造方法であって、樹脂製フィルムと、複数の貫通孔を形成したメタルシートとを積層した構造のマスク用部材を枠状のフレームの一端面に張架して前記フレームで支持し、開口パターン未加工マスクを形成する第１段階と、成膜時に前記成膜マスクに発生する変形と同じ変形を前記開口パターン未加工マスクに生じさせた状態で前記マスク用部材にレーザ光を照射し、変形された前記開口パターン未加工マスクの前記貫通孔内の前記樹脂製フィルムの部分にて、設計で定められた位置に開口パターンを形成する第２段階と、を行うものである。

また、本発明による成膜マスクの製造装置は、基板上に薄膜パターンを成膜形成するための成膜マスクの製造装置であって、樹脂製フィルムと、複数の貫通孔を形成したメタルシートとを積層した構造のマスク用部材が枠状のフレームの一端面に張架して前記フレームに支持された開口パターン未加工マスクを保持すると共に、成膜時に前記成膜マスクに発生する変形と同じ変形を前記開口パターン未加工マスクに生じさせ得るようにしたマスク保持手段と、前記マスク用部材にレーザ光を照射し、変形された前記開口パターン未加工マスクの前記貫通孔内の前記樹脂製フィルムの部分にて、設計で定められた位置に開口パターンを形成するレーザ光照射装置と、を備えたものである。

本発明によれば、成膜時に成膜マスクに発生する変形と同じ変形を開口パターン未加工マスクに生じさせた状態で開口パターンが形成されるので、成膜時に成膜マスクが変形しても、開口パターンの位置ずれを抑制することができる。したがって、成膜形成される薄膜パターンの位置精度の向上を図ることができる。

本発明による成膜マスクの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の製造方法により製造される成膜マスクの一実施形態を示す中心線断面図である。 樹脂製フィルムに形成される開口パターンを示す平面図であり、（ａ）はスリット状の開口パターンを示し、（ｂ）は矩形状の開口パターンを示す。 メタルシートに形成される貫通孔を示す平面図であり、（ａ）はスリット状の貫通孔を示し、（ｂ）は矩形状の貫通孔を示す。 開口パターン未加工のマスク用部材形成工程を示す説明図である。 フレーム接続工程を示す説明図である。 マスク変形が無い状態で開口パターンを形成して製造される成膜マスクを説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図７で形成された成膜マスクの成膜時における変形を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 成膜時における開口パターン未加工マスクの変形を事前測定する工程を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明による成膜マスクの製造装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 マスク変形の目標値を設定するための基準位置計測工程を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 開口パターン未加工マスクを強制的に変形させる一実施例を示す説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図１２により強制的に変形された開口パターン未加工マスクに開口パターンを形成する工程を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図１３により形成された開口パターンのマスク変形が除かれたときの状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示す。 図１３により形成された開口パターンの成膜時における状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示す。 本発明による成膜マスクの製造装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。

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製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。この成膜マスクの製造方法は、概略、樹脂製フィルムと、複数の貫通孔を形成したメタルシートとを積層した構造のマスク用部材を枠状のフレームの一端面に張架してフレームで支持し、開口パターン未加工マスクを形成する第１段階と、成膜時に上記成膜マスクに発生する変形と同じ変形を上記開口パターン未加工マスクに生じさせた状態で上記マスク用部材にレーザ光を照射し、上記メタルマスクの貫通孔内の上記樹脂製フィルムに開口パターンを形成する第２段階と、を行うものである。

ここで説明する成膜マスク１は、図２に示すように、例えば有機ＥＬ表示パネルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）又は青（Ｂ）色の画素電極に対応させてスリット状の複数の開口パターン２（図３（ａ）参照）、又は矩形状の複数の開口パターン２（図３（ｂ）参照）を設けた樹脂製フィルム３と、少なくとも１つの上記開口パターン２を内包する大きさの貫通孔４を設けた磁性金属材料から成るメタルシート５（図４（ａ），（ｂ）参照）とを積層したマスクシート６と、磁性金属材料から成る枠状のフレーム７と、を備えて構成され、マスクシート６にその面に平行な外方にテンションを加えた状態でメタルシート５の周縁部をフレーム７の一端面７ａにスポット溶接して固定した、例えば平面視長方形状のものである。なお、成膜マスク１の外形形状は、平面視長方形状のものに限られず、被成膜基板（以下、単に「基板」という）１７の外形形状に合わせて決定させるが、ここでは一例として平面視長方形状の成膜マスク１について説明する。

上記メタルシート５には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、複数の計測用マーク８が予め設けられている。この複数の計測用マーク８は、蒸着時の成膜マスク１の変形量を計測するためのもので、図４（ａ），（ｂ）において破線で囲われたフレーム７の枠内にて、上記複数の貫通孔４が形成された領域外に、フレーム７の内周縁に沿って設けられており、上記複数の貫通孔４及び基板１７とのアライメントを取るためのアライメントマーク９と同じ工程で形成される、円形状又は矩形状の孔である。

以下、本発明による成膜マスクの製造方法について図１を参照して詳細に説明する。
先ず、ステップＳ１は、準備段階である。この準備段階は、開口パターン未加工のマスクを形成する段階であり、第１段階となるものである。

この準備段階は、次のようにして実施される。
先ず、図５を参照して、開口パターン未加工のマスク用部材１０を形成する工程について説明する。

最初に、図５（ａ）に示すように、ポリイミドや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３の一面に、蒸着又はスパッタリング等の公知の成膜技術によりニッケル等の金属薄膜のシード層（下地層）１１を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、上記シード層１１上に、形成しようとするメタルシート５と同じ厚み（約１０μｍ〜約５０μｍ）でフォトレジスト１２を塗布する。

次いで、図５（ｃ）に示すように、フォトマスクを使用して上記フォトレジスト１２を露光し、現像して上記貫通孔４、計測用マーク８及びアライメントマーク９に対応した位置にフォトレジスト１２の島パターン１３を形成する。

続いて、図５（ｄ）に示すように、上記樹脂製フィルム３をニッケル等のめっき浴に浸漬して電気めっきし、上記島パターン１３の外側の上記シード層１１上にニッケル等の磁性金属材料１４を約１０μｍ〜約５０μｍの厚みで析出させる。

さらに、図５（ｅ）に示すように、溶剤又はレジスト剥離液により上記島パターン１３を除去した後、島パターン１３の下側に存在するシード層１１をエッチングして除去する。これにより、樹脂製フィルム３と、貫通孔４を備えるメタルシート５とを積層したマスク用部材１０が形成される。

又は、マスク用部材１０は、次のようにして形成してもよい。即ち、約１０μｍ〜約５０μｍのニッケル等の磁性金属材料の金属シートの一面にポリイミド等の樹脂液を５μｍ〜３０μｍ程度の厚みに塗布してこれを２００℃〜３００℃で焼成し、樹脂製フィルム３を形成する。次に、上記金属シートの他面にフォトレジスト１２を塗布し、該フォトレジスト１２をフォトマスクを使用して露光し、現像してレジストマスクを形成する。次いで、レジストマスクを使用して上記金属シートをエッチングし、複数の貫通孔４、複数の計測用マーク８及びアライメントマーク９を形成する。その後、レジストマスクを溶剤又はレジスト剥離液により除去し、マスク用部材１０を形成する。

図６はフレーム接続工程を示す説明図である。
図６（ａ）に示すように、マスク用部材１０のメタルシート５側の面をフレーム７に対面させた状態で、同図に示す矢印方向にテンションＦをかけて、マスク用部材１０を枠状のフレーム７の一端面７ａに張架する。

次に、図６（ｂ）に示すように、マスク用部材１０の周縁部にレーザ光Ｌを照射し、メタルシート５とフレーム７の一端面７ａとをスポット溶接する。これにより、マスク用部材１０がフレーム７の一端面７ａに固定されて支持された開口パターン未加工のマスク（以下「開口パターン未加工マスク１５」という）が完成する。
このようにして、本発明の成膜マスクの製造方法における準備段階（第１段階）が終了する。

引き続いて、成膜マスクの製造工程は、開口パターン形成工程（第２段階）に移る。
通常の開口パターン形成工程は、開口パターン未加工マスク１５を、図７（ｂ）に示すように、マスク用部材１０側を平坦なガラス面を有するステージ１６上に載置した状態でフレーム７側からレーザ光を照射することにより、メタルシート５の貫通孔４内の樹脂製フィルム３に複数の開口パターン２が形成されている。

この場合、開口パターン未加工マスク１５は、図６に示すように、マスク用部材１０の四方にテンションＦを架けた状態でフレーム７に固定されるため、上記テンションＦが取り除かれるとマスク用部材１０には縮み応力が作用し、マスク用部材１０のフレーム７に固定された側とは反対側に凸状となるように変形する。しかしながら、このように変形した開口パターン未加工マスク１５も、図７（ｂ）に示すようにマスク用部材１０側がステージ１６側となるようにしてステージ１６上に載置されると、フレーム７の自重により上記変形が矯正されてマスク用部材１０はステージ１６の平坦なガラス面に密着する。

このような状態でフレーム７側からレーザ光を照射し、複数の開口パターン２をレーザ加工すると、開口パターン２は、図７（ａ）に示すように設計で定められた正規の位置に位置精度よく形成される（矩形状の有効領域を参照）。しかし、成膜時には、図８（ｂ）に示すように、成膜マスク１は、基板１７の裏面に配置されたマグネットシート１８によりマスクシート６のメタルシート５が吸引され、樹脂製フィルム３を基板１７に密着させた状態でフレーム７側を下にして基板ホルダー１９に保持される。この場合、基板ホルダー１９の中央部には、蒸着材料の蒸発粒子が通過できるように開口部２０が形成されており、基板１７がマグネットシート１８と成膜マスク１に挟持された一体物は、その周縁部が基板ホルダー１９に保持されているだけである。したがって、上記一体物は、下に凸状に撓むと共に、図８（ａ）に示すようにフレーム７の長軸に平行な側部７ｂが内側に凹むようにフレーム７が変形する。これに伴って、マスクシート６に形成された複数の開口パターン２の位置は、図８（ａ）に示すように、設計で定められた位置から最大１０μｍ程度ずれてしまう（変形した有効領域を参照）。それ故、基板１７に成膜される薄膜パターンの形成位置もずれることになる。

なお、図７（ａ）及び図８（ａ）においては、図が煩雑になるのを避けるために開口パターン２及び貫通孔４は図示省略し、複数の開口パターン２及び貫通孔４が形成された有効領域の形状の変化のみを示している。また、後に示す図１３〜１５においても同様である。したがって、上記有効領域の形状が変形することは、開口パターン２及び貫通孔４の位置がずれることを意味する。

本発明による成膜マスクの製造方法は、成膜時に成膜マスク１が変形しても複数の開口パターン２が設計で定められた正規の位置に位置付けられるようにしようとするものである。以下、本発明の成膜マスクの製造方法における特徴部分である開口パターン形成工程について詳細に説明する。図１に示すステップＳ２〜Ｓ７が上記開口パターン形成工程に対応する。

先ず、ステップＳ２においては、成膜時における成膜マスク１の変形量が事前に測定される。詳細には、基板１７の成膜面にマスク用部材１０の樹脂製フィルム３を密着させた開口パターン未加工マスク１５が、成膜時と同様に、図９（ｂ）に示すようにフレーム７側を下にして計測装置の基板ホルダー２１に設置される。

この場合、基板ホルダー２１は、蒸着装置の基板ホルダー１９と同様に、蒸着材料の蒸発粒子が通過できるような開口部２２を中央に形成し、上記フレーム７の周縁部を保持するようになっている。したがって、基板１７と開口パターン未加工マスク１５とが一体となった一体物は、図９（ｂ）に示すように、基板１７及び開口パターン未加工マスク１５のフレーム７の自重、及び開口パターン未加工マスク１５のマスク用部材１０の収縮応力によるフレーム７の変形により撓み、開口パターン未加工マスク１５は、下に凸状に変形する。上記一体物の撓み量は、基板１７及び成膜マスク１の大きさや形状、フレーム７の材質及びフレーム７の剛性により変わるが、最大で約１００μｍ程度である。

図９（ａ）は、下に凸状に変形した開口パターン未加工マスク１５の平面図である。開口パターン未加工マスク１５の変形により、フレーム７の内周縁に沿ってメタルシート５に予め設けられた複数の計測用マーク８の位置がずれる。なお、図９（ａ）は、図が煩雑になるのを避けるために、計測用マーク８及びアライメントマーク９にのみ注目し、メタルシート５の貫通孔４は図示省略されている。

上記複数の計測用マーク８ａ〜８ｈの位置は、計測装置に設置された測長装置の撮像カメラにより、フレーム７の開口を通して下側から撮影して計測される。詳細には、例えば、上記撮像カメラを初期位置から２次元平面内をＸＹ方向に移動しながら、撮像カメラで各計測用マーク８ａ〜８ｈを撮影する。そして、撮像カメラの上記初期位置からの移動量に基づいて、各計測用マーク８ａ〜８ｈの中心と撮像カメラの視野中心とが合致したときの撮像カメラのＸ，Ｙ位置を求める。さらに、撮像カメラを上下動させて各計測用マーク８ａ〜８ｈの像が鮮明になるようにオートフォーカスさせ、撮像カメラのフォーカス点におけるＺ位置（撮像カメラの初期位置からのＺ方向への変位量）を求める。このようにして得られた撮像カメラのＸ，Ｙ，Ｚ位置が各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元位置に相当する。各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元位置情報は、測長装置に備える記憶部に一旦記憶される。なお、撮像カメラは固定して、基板ホルダー２１をＸＹＺ方向に移動させてもよく、又は両者を相対的に移動させてもよい。

次に、各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元位置情報を上記記憶部から読み出し、測長装置の演算部で演算して複数の計測用マーク８ａ〜８ｈの分布の中心位置を求める。そして、該中心位置をＸＹＺ座標の原点に定めて各計測用マーク８ａ〜８ｈのＸＹＺ座標を算出し、これを記憶部に保存する。
なお、上記原点は、各計測用マーク８ａ〜８ｈの分布の中心位置から求めるのではなく、メタルシート５に予め形成された複数のアライメントマーク９の配置の中心位置から求めてもよい。

ステップＳ３においては、開口パターン未加工マスク１５の変形がない状態における各計測用マーク８ａ〜８ｈの位置（正規の位置）測定が実施される。この計測用マーク８ａ〜８ｈの位置測定は、本発明による成膜マスクの製造装置を使用して行われる。

ここで、本発明による成膜マスクの製造装置について説明する。
図１０は本発明による成膜マスクの製造装置の第１の実施形態を説明する概略構成図である。この成膜マスクの製造装置は、開口パターン未加工マスク１５に開口パターン２をレーザ加工するもので、マスク保持手段２３と、レーザ光照射装置２４と、測長装置２５と、制御装置２６と、を備えて構成されている。

上記マスク保持手段２３は、樹脂製フィルム３と複数の貫通孔４を形成したメタルシート５とを積層した構造のマスク用部材１０を枠状のフレーム７の一端面７ａに張架してフレーム７に支持した構造の開口パターン未加工マスク１５を、その樹脂製フィルム３の面を基板１７と材質及び形状の同じガラス基板２７の平坦な表面に密着させて保持するもので、成膜時に成膜マスク１に発生する変形と同じ変形を開口パターン未加工マスク１５に生じさせ得るように、開口パターン未加工マスク１５に外力を作用させて開口パターン未加工マスク１５を変形させる変形付与手段２８と、開口パターン未加工マスク１５をガラス基板２７に密着させた状態で保持するステージ１６と、を含むものである。

詳細には、上記変形付与手段２８は、例えば加圧シリンダーであり、その押し込み量を制御して上記開口パターン未加工マスク１５の周縁部と上記ガラス基板２７の裏面中央部とに互いに反対方向の外力を作用させ、成膜時に成膜マスク１に発生する変形と同じ変形を開口パターン未加工マスク１５に生じさせるようになっている。この場合、必要に応じてフレーム７の側面に内方に向かう外力を作用させる加圧シリンダーを追加して備えてもよい。

又は、上記ガラス基板２７と該ガラス基板２７を水平に保持するステージ１６との間に所望の厚みのシムを挿入すると共に、開口パターン未加工マスク１５の周縁部を加圧シリンダーで下方に押圧して開口パターン未加工マスク１５を変形させるものであってもよい。

さらにまた、上記変形付与手段２８は、例えば、成膜時の成膜マスク１の変形量と同じ曲率の凸面を有するガラス基板と、開口パターン未加工マスク１５の周縁部をガラス基板側に押し込んで開口パターン未加工マスク１５を変形させ、開口パターン未加工マスク１５の樹脂製フィルム３をガラス基板の凸面に密着させる加圧シリンダーと、を備えたものであってもよい。

上記マスク保持手段２３の上方には、レーザ光照射装置２４が設けられている。このレーザ光照射装置２４は、マスク保持手段２３に変形した状態で保持された開口パターン未加工マスク１５に、例えば４００ｎｍ以下のレーザ光を照射して、メタルシート５の貫通孔４内の樹脂製フィルム３をアブレートし、開口パターン２を形成するもので、レーザ２９と、カップリング光学系３０と、シャドウマスク３１と、対物レンズ３２と、を光の進行方向の上流側からこの順に配置して備えている。そして、後述の制御装置２６により制御されてＸＹ平面内を二次元方向にステップ移動すると共に、Ｚ軸方向に変位可能に構成されている。

ここで、上記レーザ２９は、４００ｎｍ以下のレーザ光を放射する、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザである。また、カップリング光学系３０は、上記レーザ２９から放出されたレーザ光の光束径を拡張すると共に、レーザ光の強度部分布を均一にして後述のシャドウマスク３１に照射するもので、ビームエキスパンダやフォトインテグレータ等を含んで構成されている。さらに、シャドウマスク３１は、入射する単一のレーザ光を樹脂製フィルム３上に照射される複数のレーザ光に分離すると共に、分離されたレーザ光の照射面積及び照射ピッチが、後述の対物レンズ３２の縮小倍率に応じて開口パターン２の面積及び配列ピッチに等しくなるように複数のレーザ光の断面形状を整形して射出するもので、薄板の不透明基材に複数の開口を設けたものである。又は、透明基板の一面に形成された不透明膜に複数の開口を設けたものであってもよい。そして、上記対物レンズ３２は、上記シャドウマスク３１の開口を縮小して樹脂製フィルム３面上に合焦させるもので、凸レンズである。又は複数のレンズを組み合わせて構成したものであってもよい。

上記開口パターン未加工マスク１５のフレーム７の枠内に対応してメタルシート５に予め形成された複数の計測用マーク８ａ〜８ｈの位置を計測可能に測長装置２５が設けられている。この測長装置２５は、上記複数の計測用マーク８ａ〜８ｈを撮影して、フレーム７の変形で位置がずれる複数の計測用マーク８ａ〜８ｈの位置ずれ量を計測し、その結果に基づいて成膜時に成膜マスク１に発生する変形と同じ変形を開口パターン未加工マスク１５に再現できるようにしようとするもので、撮像カメラ３３と、図示省略のポジションセンサーと、図示省略の演算手段と、を備えて構成されている。

ここで、上記撮像カメラ３３は、開口パターン未加工マスク１５のフレーム７の枠内に対応してメタルシート５に予め形成された複数の計測用マーク８ａ〜８ｈやアライメントマーク９を撮影し、それらの位置を計測可能にするためのもので、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等であり、上記対物レンズ３２からシャドウマスク３１に向かう光路が４００ｎｍ以下の紫外線を透過し、可視光を反射するダイクロイックミラー３４で分岐された光路上に設けられている。そして、撮像カメラ３３は、上記レーザ光照射装置２４と一体的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能となっている。

また、上記ポジションセンサーは、レーザ光照射装置２４のＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動量を計測するためのもので、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸用の３つのセンサーから成っている。

さらに、上記演算手段は、撮像カメラ３３で撮影された各マークの中心とカメラの視野中心が合致すると共に、各マークの撮像画像が鮮明となるようなレーザ光照射装置２４の初期位置からの移動距離を上記ポジションセンサーからの入力信号に基づいて演算するものであり、測長装置２５用として単独に備えても、後述の制御装置２６に組み込まれていてもよい。

上記レーザ光照射装置２４、マスク保持手段２３、測長装置２５に電気的に接続して制御装置２６が設けられている。この制御装置２６は、レーザ光照射装置２４、マスク保持手段２３、測長装置２５に所定の動作を行わせるように駆動制御すると共に、装置全体を統合して制御するものである。詳細には、制御装置２６は、レーザ光照射装置２４のレーザ２９のＯＮ／ＯＦＦ駆動を制御すると共に、レーザ光照射装置２４のＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動を制御する。また、開口パターン未加工マスク１５のフレーム７に成膜時の成膜マスク１の変形と同じ変形を生じさせるように、マスク保持手段２３に備える変形付与手段２８の駆動を制御する。さらに、測長装置２５のＯＮ／ＯＦＦ駆動を制御すると共に、測長装置２５から入力する各計測用マーク８ａ〜８ｈの位置情報に基づいてマスク保持手段２３の変形付与手段２８を駆動する。

なお、図１０において、符号３５は撮像カメラ３３による撮影領域を照明する照明光源（例えば、ハロゲンランプ等）であり、符号３６はハーフミラー、符号３７は全反射ミラー、符号３８はリレーレンズである。また、符号３９は対物レンズ３２と協働してシャドウマスク３１の開口を樹脂製フィルム３上に結像する結像レンズ、符号４０は、対物レンズ３２と協働してメタルシート５の貫通孔４、複数の計測用マーク８ａ〜８ｈ及びアライメントマーク９を撮像カメラ３３の撮像素子上に結像する結像レンズである。そして、上記シャドウマスク３１と撮像カメラ３３の撮像素子とは、対物レンズ３２の結像位置と共役の関係を成している。

以下、このように構成された本発明による成膜マスクの製造装置を使用して行うステップＳ３について詳細に説明する。
ステップＳ３は、開口パターン未加工マスク１５の変形がない状態における各計測用マーク８ａ〜８ｈの位置測定をする段階であり、先ず、開口パターン未加工マスク１５の樹脂製フィルム３をガラス基板２７の平坦面に密着させた状態で、ガラス基板２７を下側にして平坦なステージ１６上に保持する。

この場合、開口パターン未加工マスク１５は、図６に示すように、マスク用部材１０の四方にテンションＦをかけた状態でフレーム７に固定されるため、上記テンションＦが取り除かれるとマスク用部材１０には縮み応力が作用し、マスク用部材１０のフレーム７に固定された側とは反対側に凸状となるように開口パターン未加工マスク１５が変形する。しかしながら、このように変形した開口パターン未加工マスク１５も、マスク用部材１０側がステージ１６側となるようにしてステージ１６上に載置されると、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、フレーム７の自重により上記変形が矯正されてマスク用部材１０の樹脂製フィルム３は平坦なガラス基板２７に密着する。そして、図１１（ａ）に示すように、各計測用マーク８ａ〜８ｈは、開口パターン未加工マスク１５が変形していないときの正規の位置に位置付けられる。

次いで、測長装置２５を駆動すると共に、レーザ光照射装置２４をＸ，Ｙ方向に移動して撮像カメラ３３の視野中心にメタルシート５に設けられた計測用マーク８ａの中心を位置付ける。さらに、撮像カメラ３３による計測用マーク８ａの映像が鮮明になるようにレーザ光照射装置２４をＺ方向に変位させてオートフォーカス調整を行う。その結果、レーザ光照射装置２４の初期位置からのＸ，Ｙ，Ｚ方向への移動量に基づいて計測用マーク８ａの３次元位置情報を得る。この位置情報は、演算手段に備える図示省略の記憶部に一旦記憶される。同様にして計測用マーク８ｂ〜８ｈの３次元位置情報が取得され上記記憶部に記憶される。

測長装置２５の演算手段は、各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元位置情報を記憶部から読み出し、複数の計測用マーク８ａ〜８ｈの分布の中心位置を演算する。そして、その中心位置をＸＹＺ座標の原点に定めて各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元座標を算出し、記憶部に保存する。

次に、ステップＳ４においては、ステップＳ２で得られた各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元座標と、ステップＳ３で得られた各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元座標とが測長装置２５で比較され、各計測用マーク８ａ〜８ｈの座標の位置ずれ量が求められる。そして、この位置ずれ量を強制的に変形させるマスク変形の目標値として設定する。なお、ステップＳ２とステップＳ３では、開口パターン未加工マスク１５の上下が反転しているため、ステップＳ２で得られた各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元座標及びステップＳ３で得られた各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元座標のうち、Ｙ座標及びＺ座標の符号は逆になる。

続いて、ステップＳ５においては、開口パターン未加工マスク１５及びガラス基板２７に対して変形付与手段２８により外力が作用され、開口パターン未加工マスク１５が変形される。詳細には、ステップＳ４で得られたマスク変形の目標値と、変形付与手段２８により開口パターン未加工マスク１５に外力が付与されて各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元座標がステップＳ３で得られた正規の位置からずれる位置ずれ量とを測長装置２５で比較する。

より詳細には、図１２（ｂ）に示すように、開口パターン未加工マスク１５の長軸方向の両端を固定した状態で、開口パターン未加工マスク１５の中央部に対応したガラス基板２７の下面中央を押し上げるように変形付与手段２８の押圧シリンダーで加圧する。また、図１２（ａ）に示すように、必要に応じて、開口パターン未加工マスク１５のフレーム７の長辺側面７ｂに内側に向かう応力を変形付与手段２８の別の押圧シリンダーにより付加する。この場合、押圧シリンダーの突き出し量を変えながら、その都度、測長装置２５により各計測用マーク８ａ〜８ｈの３次元座標を計測し、ステップＳ３で得られた各計測用マーク８ａ〜８ｈの正規の位置からの位置ずれ量を算出する。

ステップＳ６においては、上記変形付与手段２８を駆動して開口パターン未加工マスク１５を強制的に変形させたことによる各計測用マーク８ａ〜８ｈの上記位置ずれ量の算出結果と、ステップＳ４で得られた各計測用マーク８ａ〜８ｈの位置ずれの目標値（マスク変形の目標値）とが合致して、成膜時のマスク変形と同じ変形が開口パターン未加工マスク１５に得られたか否かが測長装置２５で判定される。

ステップＳ６において、“ＮＯ”判定となるとステップＳ５に戻って、変形付与手段２８の押圧シリンダーの押し出し量が調整され開口パターン未加工マスク１５の変形が調整される。ステップＳ５とステップＳ６とは、開口パターン未加工マスク１５に目標通りの変形が得られるまで繰り返し実行される。そして、ステップＳ６において“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ７に進む。

ステップＳ７においては、制御装置２６により制御されてレーザ２９がＯＮ駆動される。これにより、レーザ２９がパルス発光して４００ｎｍ以下の紫外線のレーザ光が放出される。レーザ光は、カップリング光学系３０により光束径が拡張されると共に、強度分布が均一にされてシャドウマスク３１を照明する。

シャドウマスク３１に設けられた複数の開口により複数の光線に分離されたレーザ光は、対物レンズ３２により開口パターン未加工マスク１５のマスクシート６上の所定領域に集光され、該領域に対応するメタルシート５の貫通孔４内の樹脂製フィルム３上に上記シャドウマスク３１の複数の開口を縮小して結像させる。これにより、メタルシート５の貫通孔４内の樹脂製フィルム３には、上記レーザ光により照明された部分がアブレートされて除去され、複数の開口パターン２が形成される。なお、開口パターン２のレーザ加工は、１ショットのレーザ光の照射で行っても、複数ショットのレーザ光の照射で行ってもよい。

上記所定領域のレーザ加工が実施され、複数の開口パターン２が形成されると、レーザ光照射装置がＸＹの２次元方向に所定量だけステップ移動され、上記と同様にして新たな領域に複数の開口パターン２がレーザ加工される。こうして、メタルシート５の全ての貫通孔４内に開口パターン２がレーザ加工されると、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、強制的に歪みが付与されて変形された開口パターン未加工マスク１５には、複数の開口パターン２が設計で定められた位置に形成され（矩形状の有効領域を参照）、成膜マスク１が完成する。

しかしながら、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、成膜マスク１に対する加圧が取り除かれると、開口パターン２の位置は、設計で定められた位置からずれる（変形した有効領域を参照）。

このような成膜マスク１は、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、基板１７の裏面に配置されたマグネットシート１８にマスクシート６のメタルシート５が吸引されて基板１７に密着され、一体化されて蒸着装置の基板ホルダー１９に保持される。この基板ホルダー１９は、前述したように、中央部に蒸着材料の蒸発粒子が通過できる開口部２０を形成し、成膜マスク１と基板１７とが一体化された一体物の成膜マスク１を下側（蒸着源側）とした状態で上記一体物の周縁部を保持するようになっている。したがって、基板ホルダー１９に保持された一体物は、基板１７及び成膜マスク１のフレーム７の自重、及びマスクシート６の縮み応力により撓み、成膜マスク１は下に凸状に変形する。

ここで、上記成膜マスク１の変形は、上記ステップＳ７における開口パターン形成時の上凸状のマスク変形と、基板ホルダー１９に保持された成膜時の下凸状のマスク変形との違いがあるものの、その変形量は同じである。したがって、成膜時における開口パターン２の位置は、ステップＳ７における開口パターン２の形成位置と合致し、開口パターン２は、設計で定められた正規の位置に位置付けられることになる。それ故、基板１７上に成膜される薄膜パターンは、設計で定められた正規の位置に位置精度よく形成される。

図１６は本発明による成膜マスクの製造装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。ここでは、第１の実施形態と相違する部分について説明する。
この成膜マスクの製造装置は、成膜時と同様に、基板１７と同じ形状及び材料のガラス基板２７を開口パターン未加工マスク１５及びマグネットシート１８で挟持した一体物の周縁部を、開口パターン未加工マスク１５が下側となるようにして保持する基板ホルダー４１と、該基板ホルダー４１の下方に配置されてＸＹＺ方向に移動可能なレーザ光照射装置２４と、該レーザ光照射装置２４と一体的に移動可能に設けられ、上記基板ホルダー４１の下側から上記開口パターン未加工マスク１５のメタルシート５に予め設けられた複数のアライメントマーク９を撮影し、その３次元位置情報に基づいて、該複数のアライメントマーク９の配置の中心位置を検出し、該中心位置をＸＹＺ座標の原点と定め、該原点を基準にしてレーザ光照射装置２４の移動量を計測する測長装置２５と、上記原点を基準にしてレーザ光照射装置２４をＸＹ方向に予め定められた距離だけステップ移動させ、開口パターン未加工マスク１５のマスク用部材１０に、設計で定められた正規の位置に複数の開口パターン２をレーザ加工させる制御装置２６と、を備えて構成されている。

このように構成された製造装置を使用して成膜マスク１は、次のようにして形成される。
先ず、基板１７と同じ形状及び材料のガラス基板２７を開口パターン未加工マスク１５とマグネットシート１８とで挟持した一体物が開口パターン未加工マスク１５側を下にして基板ホルダー４１に保持される。このとき、基板ホルダー４１は、蒸着装置の基板ホルダー１９と同様に、蒸着材料の蒸発粒子が通過できるような開口部４２を中央に有し、上記一体物の周縁部を保持するようになっているので、上記一体物は、成膜時と同様に下に撓み、開口パターン未加工マスク１５は、フレーム７が下凸状に変形する。

次に、上記のように変形した開口パターン未加工マスク１５の複数のアライメントマーク９を測長装置２５の撮像カメラ３３により撮影して、各アライメントマーク９の３次位置情報を取得する。そして、上記各アライメントマーク９の３次位置情報に基づいて測長装置２５の演算手段により算出し、複数のアライメントマーク９の配置の中心位置を求め、これを開口パターン未加工マスク１５のＸＹＺ座標の原点として定める。

さらに、上記原点を中心にしてレーザ光照射装置２４をＸＹ方向に予め定められた距離だけステップ移動しながら、開口パターン未加工マスク１５のマスク用部材１０にレーザ光を照射し、樹脂製フィルム３に複数の開口パターン２を形成する。これにより、成膜時と同様に変形した開口パターン未加工マスク１５には、設計で定められた正規の位置に複数の開口パターン２が形成され、成膜マスク１が完成する。

このようにして製造された成膜マスク１は、成膜時には、上記開口パターン形成時と同様に、基板１７の裏面に配置されたマグネットシート１８にメタルシート５が吸引され、樹脂製フィルム３が基板１７に密着された状態でフレーム７が下側となるようにして蒸着装置の基板ホルダー１９に保持される。このとき、前述したように、マグネットシート１８、基板１７及び成膜マスク１の一体物は、その周縁部だけが基板ホルダー１９に保持されるため、上記一体物は、基板１７及び成膜マスク１のフレーム７の自重、及びマスクシート６の縮み応力により下に撓み、成膜マスク１は、開口パターン形成時と同じ変形をする。したがって、成膜マスク１に形成された開口パターン２は、開口パターン形成時と同様に設計で定められた正規の位置に位置付けられる。それ故、該成膜マスク１を使用して基板１７上に蒸着される薄膜パターンは、第１の実施形態と同様に、設計で定められた正規の位置に形成されることになり、薄膜パターンの形成位置精度の向上を図ることができる。

なお、上記実施形態においては、蒸着装置に適用される成膜マスク１について説明したが、本発明はこれに限られず、スパッタアップ等、上に保持された基板１７に対して下側から成膜する成膜装置であれば、如何なる成膜装置にも適用することができる。

１…成膜マスク
２…開口パターン
３…樹脂製フィルム
４…貫通孔
５…メタルシート
６…マスクシート
７…フレーム
８，８ａ〜８ｈ…計測用マーク
１０…マスク用部材
１５…開口パターン未加工マスク
１７…基板
２３…マスク保持手段
２４…レーザ光照射装置
２５…測長装置
２８…変形付与手段

Claims (7)

1. 基板上に薄膜パターンを成膜形成するための成膜マスクの製造方法であって、
   樹脂製フィルムと、複数の貫通孔を形成したメタルシートとを積層した構造のマスク用部材を枠状のフレームの一端面に張架して前記フレームで支持し、開口パターン未加工マスクを形成する第１段階と、
   成膜時に前記成膜マスクに発生する変形と同じ変形を前記開口パターン未加工マスクに生じさせた状態で前記マスク用部材にレーザ光を照射し、変形された前記開口パターン未加工マスクの前記貫通孔内の前記樹脂製フィルムの部分にて、設計で定められた位置に開口パターンを形成する第２段階と、
   を行うことを特徴とする成膜マスクの製造方法。
2. 前記マスク用部材には、前記フレームの枠内に対応して複数の計測用マークが形成されており、成膜時における前記開口パターン未加工マスクの変形により位置がずれる前記複数の計測用マークの位置ずれ量を事前に計測しておき、
   前記第２段階においては、前記複数の計測用マークの位置が前記位置ずれ量と同じ量だけずれるように、前記開口パターン未加工マスクを変形させ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. 前記複数の計測用マークの位置ずれは、該複数の計測用マークの分布の中心位置を座標の原点とし、該原点を基準とする前記複数の計測用マークの位置座標の変化から計測されることを特徴とする請求項２記載の成膜マスクの製造方法。
4. 前記第２段階においては、前記開口パターン未加工マスクに外力を作用させて前記開口パターン未加工マスクを変形させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜マスクの製造方法。
5. 基板上に薄膜パターンを成膜形成するための成膜マスクの製造装置であって、
   樹脂製フィルムと、複数の貫通孔を形成したメタルシートとを積層した構造のマスク用部材が枠状のフレームの一端面に張架して前記フレームに支持された開口パターン未加工マスクを保持すると共に、成膜時に前記成膜マスクに発生する変形と同じ変形を前記開口パターン未加工マスクに生じさせ得るようにしたマスク保持手段と、
   前記マスク用部材にレーザ光を照射し、変形された前記開口パターン未加工マスクの前記貫通孔内の前記樹脂製フィルムの部分にて、設計で定められた位置に開口パターンを形成するレーザ光照射装置と、
   を備えたことを特徴とする成膜マスクの製造装置。
6. 前記マスク保持手段は、前記開口パターン未加工マスクに外力を作用させて前記開口パターン未加工マスクを変形させる変形付与手段を含むことを特徴とする請求項５記載の成膜マスクの製造装置。
7. 前記フレームの枠内に対応して前記マスク用部材に予め形成された複数の計測用マークを撮影して、前記開口パターン未加工マスクの変形により位置がずれた前記複数の計測用マークの位置ずれ量を計測する測長装置をさらに備えたことを特徴とする請求項５又は６記載の成膜マスクの製造装置。