JP6714995B2 - 成膜マスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製フィルムに開口パターンを形成した成膜マスクの製造方法に関し、特に開口パターンの縁部におけるバリの発生を簡単なプロセスで抑制し得る成膜マスクの製造方法に係るものである。

従来の成膜マスクの製造方法は、樹脂製のフィルムの裏面に銅等の金属層を形成し、該金属層を形成した面とは反対側からレーザ光を上記フィルムに照射し、フィルムをアブレートして開口パターンを形成し、その後、上記金属層をフィルムからエッチングして除去するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。

このように、フィルムの裏面に金属層を設けたことにより、アブレーション処理でフィルムの裏面に空気が溜まるのを回避することができ、開口パターンの縁部にバリが発生するのを抑制することができる。

特開２００５−５１７８１０号公報

しかし、このような従来の成膜マスクの製造方法においては、完成品の成膜マスクとしては不要なものであり、開口パターンの形成後に取り除かれる金属層を、製造過程でフィルムの裏面にめっき、蒸着又はスパッタリング等により形成する必要があり、製造プロセスが複雑になるという問題があった。

また、フィルムの裏面に該フィルムとは異なる材料の金属層を形成するものとなっていたため、両者間の線膨張係数が異なるときには、フィルムには大きな内部応力（引張応力）が発生するおそれがあった。したがって、フィルムをアブレーション処理して正規の位置に開口パターンを形成した後、フィルムから金属層が除去されると、上記フィルムの内部応力が解放され、その結果、開口パターンの位置がずれるおそれがあった。

さらに、上記金属層を形成した裏面とは反対側のフィルム表面に貫通孔を形成したメタルシートが積層されている場合には、フィルムの裏面に上記金属層をめっき形成するとき、又は、上記金属層をエッチングにより除去するときに、フィルム表面のメタルシート上に、例えば樹脂製の保護層を形成する必要があり、製造プロセスがより複雑になるという問題があった。

上記問題を解決するためには、上記金属層としてフィルムと線膨張係数が近似した材料が望まれ、より好適には、メタルシートに比してエッチング性の高い材料が望まれる。しかしながら、このような金属材料の選択範囲は限られ、材料選択は極めて困難なものとなっていた。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、開口パターンの縁部におけるバリの発生を簡単なプロセスで抑制し得る成膜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、本発明による成膜マスクの製造方法は、可視光よりも波長の短いレーザ光によりアブレーションして樹脂製のフィルムに開口パターンを形成する成膜マスクの製造方法であって、前記フィルムの第１面に、前記フィルムとは異なる樹脂材料から成り、前記レーザ光によりアブレーションして開口形成が可能であると共に、前記レーザ光による加工レートが前記フィルムの加工レートと同等又はそれよりも低い材料の樹脂液を塗布した後、乾燥させてサポート層を形成する工程と、前記フィルムの前記サポート層を形成した前記第１面とは反対の第２面側から前記サポート層の表面が犯されるまで前記レーザ光を照射して、前記フィルムを貫通する開口パターンを形成する工程と、前記フィルムに対して前記サポート層を選択除去する工程と、を行うものである。
又は、本発明の成膜マスクの製造方法は、前記フィルムの第１面に、前記フィルムとは異なる樹脂材料から成り、前記レーザ光の照射により物性が変化する感光性材料の樹脂液を塗布した後、乾燥させて、レーザ加工されないサポート層を形成する工程と、前記フィルムの前記サポート層を形成した前記第１面とは反対の第２面側から前記レーザ光を照射して、前記フィルムを貫通する開口パターンを形成する工程と、前記フィルムに対して前記サポート層を選択除去する工程と、を行ってもよい。

本発明によれば、サポート層が樹脂製フィルムの一面に形成されるフィルムとは異なる樹脂材料から成り、レーザ光によりアブレーションして開口形成が可能であると共に、レーザ光による加工レートがフィルムの加工レートと同等又はそれよりも低い材料、又はレーザ光の照射により物性が変化する感光性材料の樹脂液を塗布した後、乾燥させて形成することができ、サポート層の形成が容易である。また、サポート層は、フィルムと同様に樹脂製であるため、フィルムと線膨張係数の近似したサポート層の選択が容易である。さらには、フィルムは不溶であるが、サポート層は可溶な溶剤の選定が容易であるため、サポート層をフィルムに対して選択的に除去可能である。したがって、フィルムの裏面を金属層で裏打ちした従来技術と違って、簡単な製造プロセスにより開口パターンの縁部にバリが発生するのを抑制することができる。そして、サポート層は貫通加工されないため、サポート層をレーザ加工のストッパとして機能させることができる。

本発明による成膜マスクの製造方法の一実施形態を断面で示す工程図である。 上記成膜マスクの構成を説明する平面図であり、（ａ）は一構成例を示し、（ｂ）はその変形例を示す。 本発明による成膜マスクの製造方法の効果を説明する断面図であり、（ａ）はサポート層がレーザ加工のストッパとして機能する例を示し、（ｂ）はフィルムと一緒にサポート層も貫通加工される場合の例を示し、（ｃ）は（ａ），（ｂ）の何れの場合も開口パターンの縁部にバリの発生がないことを示す。 本発明による成膜マスクの製造方法において、フレームの接合工程を説明する工程図である。 上記フレーム接合工程の変更例を説明する工程図である。 本発明による成膜マスクの製造方法において、サポート層の形成工程の変更例を示す説明図である。

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製造方法の一実施形態を断面で示す工程図である。この成膜マスクの製造方法は、樹脂製フィルムに開口パターンを形成した成膜マスクを製造するもので、マスク用部材１を形成する第１工程と、サポート層２を形成する第２工程と、開口パターン３を形成する第３工程と、サポート層２を除去する第４工程と、を含むものである。

上記第１工程は、図１（ａ）に示すように、レーザ加工可能な樹脂製のフィルム４と貫通孔６を形成したメタルシート５とを積層してマスク用部材１を形成する工程である。

詳細には、上記マスク用部材１は、次のようにして形成することができる。即ち、厚みが５μｍ〜１５μｍ程度の非感光性ポリイミド（以下、単に「ポリイミド」という）等の可視光を透過するフィルムシートに無電解めっき、蒸着又はスパッタリング等によりニッケル等の良電導性の金属材料から成るシード層を形成する段階と、シード層上にフォトレジストを３０μｍ〜５０μｍ程度の厚みで塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像して上記貫通孔６に対応させて島パターンを形成する段階と、島パターンの外側のシード層上に電気めっきにより、ニッケル又はニッケル合金等の磁性金属材料を析出させて上記フォトレジストと略同じ厚みを有するメタルシート５を形成する段階と、溶剤又はレジスト剥離液に溶解させて上記島パターンを除去した後、島パターンの下側のシード層を公知のニッケル等のエッチング液を使用して除去する段階と、を実施する。

又は、３０μｍ〜５０μｍ程度の厚みを有するニッケル又はニッケル合金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〜１５μｍ程度の厚みに塗布した後、２００℃〜３００℃で焼成してフィルム４を形成する段階と、上記金属シートの他面にフォトレジストを塗布した後、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段階と、上記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、金属シートを貫通する貫通孔６を設けてメタルシート５を形成する段階と、レジストマスクを溶剤又は剥離液に溶解させて除去する段階と、を実施してもよい。

なお、ポリイミドの線膨張係数は１．５×１０^−５／℃〜５×１０^−５／℃であり、ニッケル又はニッケル合金の線膨張係数は１．０×１０^−５／℃〜１．８×１０^−５／℃で、両者の線膨張係数は比較的近似している。したがって、フィルム４とメタルシート５とを積層した構造の成膜マスクにおいては、線膨張係数の差によりフィルム４に発生する内部応力を抑制する目的から、フィルム４として線膨張係数が金属に近いポリイミド（ＰＩ）を使用するのが望ましい。ただし、フィルム４の材料としては、ポリイミドに限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のレーザ加工（レーザアブレーション）可能な他の樹脂材料であってもよい。また、メタルシート５は、ニッケル又はニッケル合金に限られず、インバー又はインバー合金等の他の磁性金属材料であってもよい。

上記第２工程は、図１（ｂ）に示すように、マスク用部材１のフィルム４面に、フィルム４とは異なる樹脂材料から成り、可視光よりも波長の短いレーザ光を吸収する樹脂製のサポート層２を形成する工程である。

詳細には、塗布装置のステージ上にマスク用部材１を、フィルム４側を上にして載置した後、上記レーザ光によりアブレートされて開口形成が可能な材料の樹脂液７、又はレーザ光の照射により物性が変化する感光性材料の樹脂液７を例えばスプレー８により塗布し、これを乾燥させてサポート層２を形成する。

この場合、サポート層２がレーザ加工（レーザアブレーション）により開口形成が可能な樹脂材料から成るときには、サポート層２は、レーザ光による加工レートがフィルム４の加工レートと同等又はそれよりも低い高分子材料が望ましい。

より詳細には、サポート層２としては、使用する波長のレーザ光に対する光吸収率が上記フィルム４と同等か又はそれよりも低い材料が望ましく、上記フィルム４が例えばポリイミドである場合には、サポート層２は、ポリイミドよりも光吸収率が低い、例えばアクリル系のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が望ましい。

サポート層２の樹脂材料としては、アクリル樹脂以外に、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）等であってもよい。しかし、これらの樹脂は、アクリル樹脂に比べても光吸収率が低く、レーザ光による加工レートが低い材料である。

線膨張係数は、前記したようにポリイミドが１．５×１０^−５／℃〜５×１０^−５／℃であるのに対して、アクリル樹脂が４．５×１０^−５／℃〜７×１０^−５／℃であり、両者は比較的近似している。したがって、ポリイミドのフィルム４に対してアクリル樹脂のサポート層２を適用した場合には、フィルム４に発生する内部応力を抑制することができる。因みに、ポリカーボネートの線膨張係数は約６．５×１０^−５／℃、ポリスチレンの線膨張係数は６×１０^−５／℃〜８×１０^−５／℃である。

また、サポート層２は、レーザ光の照射により物性が変化する感光性材料であってもよい。この場合、サポート層２としては、エポキシ樹脂を主原料とするフォトレジストや、感光性ポリイミド等が使用可能である。これらの樹脂材料は、線膨張係数がフィルム４の材料である例えばポリイミドと同等であると共に、ポリイミドは不溶の有機溶剤に可溶である特徴を有する。したがって、このようなサポート層２は、後述の第４工程において、有機溶剤に溶解させて容易に除去することができる。

より好ましくは、フィルム４とサポート層２との間の線膨張係数の差によりフィルム４に発生する内部応力をより抑制するために、サポート層２の厚みは、フィルム４の厚みと同等又はそれ以下であるのが望ましい。

上記第３工程は、図１（ｃ）に示すように、マスク用部材１の上記サポート層２を形成した面とは反対側からレーザ光Ｌ１を照射し、メタルシート５の上記貫通孔６内に対応したフィルム４の部分に該フィルム４を貫通させて開口パターン３を形成する工程である。

ここで使用するレーザは、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光を発生するもので、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザや、１０６４ｎｍの第３高調波（３５５ｎｍ）や第４高調波（２６６ｎｍ）のレーザ光を放射するＹＡＧレーザである。

一般に、高分子材料は、レーザ光の波長が短いほど光吸収係数が高い。ポリイミドは、可視域以上で光吸収が急激に低下し、ＰＭＭＡは、近紫外域以上で光吸収が急激に低下することが知られている。したがって、波長が２４８ｎｍ〜３５５ｎｍの範囲で、ポリイミドよりも光吸収率の低いＰＭＭＡは、サポート層２として好適な材料であると言える。

上記開口パターン３の形成は、レーザ加工装置を使用して、レーザ光Ｌ１の複数ショットにより行われる。このレーザ加工装置は、パルス発光するレーザから放出されるレーザ光Ｌ１をインテグレータ光学系により照度分布を均一化して、開口パターン３の形状に相似形の開口を有する遮光マスクを照明し、該遮光マスクの前記開口を通過したレーザ光Ｌ１を集光レンズによりメタルシート５の貫通孔６内のフィルム４に集光するようになっている。

上記メタルシート５の１つの貫通孔６内には、図２（ａ）に示すように、１つの上記開口パターン３が形成されてもよく、同図（ｂ）に示すように、複数の上記開口パターン３が形成されてもよい。

上記フィルム４へのレーザ光Ｌ１の照射は、マスク用部材１に予め形成された基準マーク（例えばアライメントマーク）を基準にして、マスク用部材１を載置したＸＹステージ９をＸＹの二次元方向に所定距離だけステップ移動させて行われる。

又は、ＸＹステージ９上に配置され、レーザ光Ｌ１の照射目標となる基準マークを設けた基準基板上にマスク用部材１を位置決めして載置し、上記基準マークを狙ってレーザ光Ｌ１を照射してもよい。この場合、フィルム４が可視光を透過するものである時には、フィルム４を透してカメラで基準基板の表面を観察しながら基準マークがメタルシート５の貫通孔６内に位置するようにマスク用部材１と基準基板とを位置合わせする。さらに、フィルム４を透してカメラで基準マークを検出し、例えばカメラの初期位置を原点とする基準マークの位置座標を算出した後、該位置座標にレーザ光Ｌ１の照射位置を定めて照射する。

なお、上記基準基板は、例えば有機ＥＬ表示用基板であり、基準マークは該基板上に予め設けられたアノード電極であってもよい。また、レーザ加工は、ＸＹステージ９を移動して行うものに限られず、レーザ加工装置の照明光学系側を移動して行ってもよい。

図３は本発明による成膜マスクの製造方法の効果を説明する断面図である。サポート層２のレーザ加工レートの方がフィルム４のレーザ加工レートよりも小さいとき、又はサポート層２がレーザ加工されない感光性樹脂であるときには、同図（ａ）に示すように、サポート層２をレーザ加工のストッパとして機能させることができる。この場合、例えば、マスク用部材１を上記基準基板上に載置してレーザ加工したとしても、サポート層２は表面が犯されるだけか、全く加工されないため、基準基板の基準マーク（例えばアノード電極）がレーザ加工されるおそれがない。しかも、開口パターン３の縁部３ａに対応したフィルム４の裏面はサポート層２により裏打ちされているため、バリの発生は抑制される。

一方、フィルム４のレーザ加工レートとサポート層２のレーザ加工レートとが近似しているときには、フィルム４に開口パターン３が貫通加工された後に、サポート層２も貫通加工されることもあり得る。しかし、この場合は、図３（ｂ）に示すように、バリ１１はサポート層２の貫通孔６の縁部に発生するだけで、フィルム４の開口パターン３の縁部３ａには発生しない。しかも、サポート層２は、後に取り除かれるものであるから、サポート層２のバリ１１は、成膜マスクに何ら影響を及ぼすものではない。

このように、上記いずれの場合にも、サポート層２が除去された完成後の成膜マスクには、図３（ｃ）に示すように、フィルム４の開口パターン３の縁部３ａにバリの発生はなく、開口パターン３の良好なレーザ加工が可能となる。

上記第４工程は、図１（ｄ）に示すように、サポート層２を除去する工程である。サポート層２は、溶剤又は剥離液若しくはエッチング液に溶解させてフィルム４に対して選択的に除去される。又は、サポート層２は、化学的なドライエッチングによりフィルム４に対して選択的に除去されてもよい。

フィルム４としての例えばポリイミドは、略全ての有機溶剤に対して不溶であるが、サポート層２としての例えばアクリル樹脂は、アセトン、トルエン、キシレン等の有機溶剤に可溶である。また、ポリカーボネートやポリスチレンは、芳香族、塩素化溶剤に可溶である。さらに、前述したように感光性ポリイミドや、エポキシ樹脂を主原料とするフォトレジストは、有機溶剤に可溶である。

また、一般に、例えばポリイミドのようなベンゼン環を含むポリマーは、ＣＨ_４を含む反応性ガスによってはドライエッチングされ難いが、酸素原子の多いアクリル樹脂系のポリマーは上記反応性ガスによってドライエッチングされ易いということが知られている。

このように、例えばアクリル樹脂や感光性樹脂等は、フィルム４として使用される例えばポリイミドに比べてレーザ加工され難く、フィルム４に対する内部応力の発生を抑制でき、且つフィルム４に対する選択的除去性を有しており、サポート層２として好適な材料である。

第４工程においては、サポート層２の除去と同時に、フィルム４のレーザアブレーション処理により発生するスミアも洗浄して除去するのがよい。

上記実施形態においては、成膜マスクがフィルム４とメタルシート５とを積層した構造を有するものである場合について述べたが、成膜マスクは、例えばインバー又はインバー合金等から成る磁性金属材料の枠状のフレームを含むものであってもよい。

この場合、フレームは、第２工程の実施前、又は実施後の何れかにおいて、即ち、上記第１工程と第２工程との間、又は第２工程と第３工程との間においてマスク用部材１と接合されるとよい。

詳細には、第１工程と第２工程との間にフレームが取り付けられる場合には、次のようにして実施される。
先ず、第１工程終了後、図４（ａ）に示すように、マスク用部材１のメタルシート５側をフレーム１０の一端面１０ａに対面させた状態で、マスク用部材１に同図に示す矢印Ｆ方向にテンションを加えてフレーム１０に架張される。

次に、図４（ｂ）に示すように、マスク用部材１の周縁部の複数個所にフィルム４側からレーザ光Ｌ２が照射され、メタルシート５がフレーム１０の一端面１０ａにスポット溶接される。

次いで、図４（ｃ）に示すように、フィルム４側から該フィルム４とは異なる樹脂液７が塗布されてフィルム４の表面にサポート層２を形成する第２工程が実施される。

また、フレーム１０が第２工程と第３工程との間において取り付けられる場合には、次のようにして実施される。
先ず、第２工程終了後、図５（ａ）に示すように、マスク用部材１のメタルシート５側をフレーム１０の一端面１０ａに対面させた状態で、マスク用部材１に同図に示す矢印Ｆ方向にテンションを加えてフレーム１０に架張される。

次に、図５（ｂ）に示すように、マスク用部材１の周縁部の複数個所にフィルム４側からレーザ光Ｌ２が照射され、メタルシート５がフレーム１０の一端面１０ａにスポット溶接される。

次いで、図５（ｃ）に示すように、メタルシート５側からレーザ光Ｌ１が照射され、メタルシート５の貫通孔６内に対応したフィルム４の部分に該フィルム４を貫通させて開口パターン３を形成する第３工程が実施される。

なお、上記実施形態においては、サポート層２がマスク用部材１のメタルシート５とは反対側のフィルム４表面に塗布される場合について説明したが、サポート層２は、図６（ａ）に示すように、メタルシート５上に塗布されてもよい。この場合には、レーザ光Ｌ１は、同図（ｂ）に示すように、マスク用部材１のサポート層２を形成した面とは反対側から照射され、メタルシート５の貫通孔６内に対応したフィルム４の部分に該フィルム４を貫通させて開口パターン３が形成される。

また、以上の説明においては、成膜マスクがフィルム４とメタルシート５とを積層した構造を有するものである場合について述べたが、本発明はこれに限られず、成膜マスクは、メタルシート５を備えない構造であってもよい。

１…マスク用部材
２…サポート層
３…開口パターン
４…フィルム
５…メタルシート
６…貫通孔
７…樹脂液
１０…フレーム
Ｌ１…レーザ光（レーザ加工用）

Claims (8)

1. 可視光よりも波長の短いレーザ光によりアブレーションして樹脂製のフィルムに開口パターンを形成する成膜マスクの製造方法であって、
   前記フィルムの第１面に、前記フィルムとは異なる樹脂材料から成り、前記レーザ光によりアブレーションして開口形成が可能であると共に、前記レーザ光による加工レートが前記フィルムの加工レートと同等又はそれよりも低い材料の樹脂液を塗布した後、乾燥させてサポート層を形成する工程と、
   前記フィルムの前記サポート層を形成した前記第１面とは反対の第２面側から前記サポート層の表面が犯されるまで前記レーザ光を照射して、前記フィルムを貫通する開口パターンを形成する工程と、
   前記フィルムに対して前記サポート層を選択除去する工程と、
   を行うことを特徴とする成膜マスクの製造方法。
2. 前記サポート層は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）であ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. 可視光よりも波長の短いレーザ光によりアブレーションして樹脂製のフィルムに開口パターンを形成する成膜マスクの製造方法であって、
   前記フィルムの第１面に、前記フィルムとは異なる樹脂材料から成り、前記レーザ光の照射により物性が変化する感光性材料の樹脂液を塗布した後、乾燥させて、レーザ加工されないサポート層を形成する工程と、
   前記フィルムの前記サポート層を形成した前記第１面とは反対の第２面側から前記レーザ光を照射して、前記フィルムを貫通する開口パターンを形成する工程と、
   前記フィルムに対して前記サポート層を選択除去する工程と、
   を行うことを特徴とする成膜マスクの製造方法。
4. 前記サポート層の厚みは、前記フィルムの厚みと同等又はそれよりも薄い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. 前記サポート層を選択除去する工程において、前記サポート層は、溶剤又は剥離液若しくはエッチング液に溶解させて除去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. 前記サポート層を選択除去する工程において、前記サポート層は、化学的なドライエッチングにより除去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。
7. 前記サポート層を形成する工程の実施前に、前記開口パターンが未加工の前記フィルムの前記第２面に前記開口パターンを内包する大きさの貫通孔を設けたメタルシートを積層してマスク用部材を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の成膜マスクの製造方法。
8. 前記サポート層を形成する工程の実施前、又は実施後の何れかにおいて、前記メタルシートを枠状のフレームに架張して固定することを特徴とする請求項７記載の成膜マスクの製造方法。