JP7059839B2

JP7059839B2 - 蒸着マスクの製造方法、蒸着マスク製造装置、蒸着パターン形成方法、および有機半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JP7059839B2
Application number: JP2018131663A
Authority: JP
Inventors: 博司川崎; 勝也小幡
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2038-07-11
Also published as: JP2020007622A

Description

本開示の実施形態は、蒸着マスクの製造方法、蒸着マスク製造装置、蒸着パターン形成方法、および有機半導体素子の製造方法に関する。

蒸着パターンを形成するにあっては、蒸着作製するパターンに対応する開口部が設けられた蒸着マスクと蒸着対象物とを密着させ、蒸着源から放出された蒸着材を、開口部を通して、蒸着対象物に付着させることにより行われる。

上記蒸着パターンの形成に用いられる蒸着マスクとしては、例えば、特許文献１に開示されている蒸着マスク等が知られている。

特許第５２８８０７２号公報

本開示の実施形態は、高精細かつ高正確度な蒸着パターンを形成可能な蒸着マスクの製造方法および蒸着マスク製造装置を提供するとともに、製造された蒸着マスクを用いた蒸着パターン形成方法および有機半導体素子の製造方法を提供することを主たる課題とする。

本開示の一実施形態にかかる蒸着マスクの製造方法は、樹脂板を準備する工程と、前記樹脂板に対して、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］以上の波長のレーザーを照射する第１レーザー照射工程と、前記樹脂板に対して、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］未満の波長のレーザーを照射する第２レーザー照射工程と、を含む、蒸着マスクの製造方法である。

また、本開示の一実施形態にかかる蒸着マスク製造装置は、樹脂板にレーザーを照射して開口部を形成するためのレーザー照射部を含み、前記レーザー照射部は、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］以上の波長のレーザーと、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］未満の波長のレーザーと、を照射可能である、蒸着マスク製造装置である。

また、本開示の一実施形態にかかる蒸着法による蒸着パターン形成方法は、上記本開示の一実施形態にかかる蒸着マスクの製造方法で製造された蒸着マスクを使用する、蒸着パターン形成方法である。

また、本開示の一実施形態にかかる有機半導体素子の製造方法は、上記本開示の一実施形態にかかる蒸着マスクの製造方法で製造された蒸着マスクを使用する、有機半導体素子の製造方法である。

本開示の蒸着マスクの製造方法、蒸着マスク製造装置、蒸着パターン形成方法、および有機半導体素子の製造方法によれば、高精細かつ高正確度な蒸着パターンを形成できる。

本開示の実施形態にかかる蒸着マスクの製造方法の工程図である。樹脂板としてポリイミド樹脂を用い、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波を用いて開口部を実際に形成した際の、対物１０倍と対物５０倍の顕微鏡写真である。樹脂板としてポリイミド樹脂を用い、第１レーザー照射工程として、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波を照射して開口部を形成した後に、第２レーザー照射工程として、波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザーの第２高調波を照射して、デブリを除去した際の対物１０倍と対物５０倍の顕微鏡写真である。

以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。なお、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本願明細書および各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。また、説明の便宜上、上方または下方などの語句を用いて説明するが、上下方向が逆転してもよい。左右方向についても同様である。

＜蒸着マスクの製造方法＞
図１は、本開示の実施形態にかかる蒸着マスクの製造方法の工程図である。

・樹脂板を準備する工程
図１（ａ）に示すように、本製造方法においては、樹脂板１０を準備する工程が行われる。

本製造方法において用いられる樹脂板１０については特に限定されることはなく、最終的に蒸着マスクとなることを考慮して、適宜選択可能である。例えば、その材質としては、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、エチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－ビニルアルコール共重合体、エチレン－メタクリル酸共重合体、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、セロファン、アイオノマー樹脂等を挙げることができる。なお、樹脂材料は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂の硬化物であってもよい。中でも、ポリイミド樹脂を含む樹脂板１０を用いた蒸着マスクは、開口部の寸法の正確度や位置変動をより小さくでき、特に好適である。

また、樹脂板１０の厚さについても特に限定されることはないが、いわゆるシャドウの抑制の観点から、２５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ未満であることがより好ましい。下限値の好ましい範囲について特に限定はないが、樹脂板の厚みが３μｍ未満である場合には、ピンホール等の欠陥が生じやすく、また変形等のリスクが高まる。特に、樹脂板１０の厚みを、３μｍ以上１０μｍ未満、より好ましくは４μｍ以上８μｍ以下とすることで、４００ｐｐｉを超える正確度のよいパターンを形成する際のシャドウの影響をより効果的に防止することができる。

また、この樹脂板１０は、樹脂板１０のみから構成されていてもよく、当該樹脂板の一方または双方の面の一部に金属部（図示せず）が配置された、金属部付き樹脂板であってもよく、さらには、フレーム（図示せず）に固定された状態の樹脂板１０であってもよい。なお、金属部付き樹脂板を用いる場合、金属部によるシャドウの発生を抑制するために、金属部の厚さを薄く設計することが好ましく、また、レーザーにより形成される開口部１５から離れた位置に設けることが好ましい。

・第１レーザー照射工程
図１（ｂ）に示すように、本製造方法においては、樹脂板を準備する工程に次いで、第１レーザー照射工程が行われる。

この第１レーザー照射工程で樹脂板１０に照射されるレーザーの波長は、樹脂板１０への吸収係数が１［１／μｍ］以上の波長であることに特徴を有している。樹脂板１０への吸収係数が１［１／μｍ］以上の波長のレーザーを用いることにより、樹脂板に開口部１５を形成することができ、樹脂板１０を所望の形状の開口部１５が設けられた蒸着マスクとすることができる。

ここで、本実施形態おける「吸収係数」とは、光がある媒質（本願の場合においては樹脂板１０）に入射したとき、その媒質がどのくらい光を吸収するのかを示す定数である。媒質に入射する前の光の強度をＩ₀としたとき、入射後の光の強度Ｉはランベルト・ベールの法則から吸収係数βを用いて以下の式（１）で示される。

上記式（１）より、吸収係数βは、以下の式（２）で示される。

上記式（１）、式（２）中、ｘは媒質の距離である。

本願発明の吸収係数（β）の算出にあっては、まずは、ある波長のレーザーを樹脂板に照射して、レーザーの透過率（Ｉ／Ｉ₀）を測定する。次いで、媒質の距離ｘである樹脂板の厚さを式（２）に代入することで、吸収係数（β）を算出することができる。

この第１レーザー照射工程で用いられるレーザーの具体的な波長については、加工対象となる樹脂板１０の材質によって決定される。例えば、樹脂板１０の材質がポリイミド樹脂である場合には、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波を用いることができる。なお、ポリイミド樹脂に対する、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波の吸収係数（β）は１［１／μｍ］以上である。なお、１［１／μｍ］以上とし、正確な測定結果がない理由は、波長３５５ｎｍあたりにおいては、吸収係数が分光光度計の計測限度を超えたため正確な値が得られなかったことに起因する。吸収係数が１［１／μｍ］となる波長は３８０ｎｍであることから、波長が３５５ｎｍの場合の吸収係数は１［１／μｍ］以上となることが推測できる。なお、樹脂板の材質によって、吸収係数の値は変動する。

第１レーザー照射工程で樹脂板１０に形成される開口部１５の数、大きさ、断面形状等については限定されることはなく、蒸着作製しようとするパターンに応じて適宜設計可能である。したがって、図１（ｂ）に示すように、その断面形状が、一方の面側（図１（ｂ）では上側）に向かって広がりを持つ勾配を有した形状であってもよい。

図２は、樹脂板１０としてポリイミド樹脂を用い、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波を用いて開口部１５を実際に形成した際の、対物１０倍と対物５０倍の顕微鏡写真である。

図２に示すように、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波を用いて開口部１５を形成すると、開口部形成時に蒸発、飛散したデブリが樹脂板１０の表面に再付着し、開口部周辺を汚してしまう場合がある。

・第２レーザー照射工程
図１（ｃ）に示すように、本製造方法においては、第１レーザー照射工程に次いで、第２レーザー照射工程が行われる。

この第２レーザー照射工程で樹脂板１０に照射されるレーザーの波長は、樹脂板１０への吸収係数が１［１／μｍ］未満の波長であることに特徴を有している。樹脂板１０への吸収係数が１［１／μｍ］未満の波長長のレーザーを用いることにより、樹脂板１０の表面、特に樹脂板１０に形成された開口部１５の周辺に付着したデブリを除去することができる。

なお、第２レーザー照射工程における「吸収係数」は、上記で説明した第１レーザー照射工程における吸収係数と同様である。

この第２レーザー照射工程で用いられるレーザーの具体的な波長については、加工対象となる樹脂板１０の材質によって決定される。例えば、前記と同様、樹脂板１０の材質がポリイミド樹脂である場合には、波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザーの第２高調波を用いることができる。なお、標準的なポリイミド樹脂に対する、波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザーの第２高調波の吸収係数（β）は０．０４［１／μｍ］である。

第２レーザー照射工程においてレーザーを照射する範囲については特に限定されることはないが、デブリ除去を行う範囲に照射すべきであり、具体的には、例えば開口部１５の周辺などである。

第２レーザー照射工程を行うタイミングについては特に限定されることはなく、図１に示すように、第１レーザー照射工程において樹脂板１０に開口部１５を形成した後に、第２レーザー照射工程を行ってもよい。この場合においては、開口部１５のすべてを形成した後に第２レーザー照射工程を行ってもよく、所定の単位、例えば１画面分の開口部１５を形成した後に第２レーザー照射工程を行い、次いで次の１画面分の開口部１５を形成し、その後に第２レーザー照射工程を行うことを繰り返してもよい。さらには、第１レーザー照射工程と第２レーザー照射工程とを同時に行うこともできる。

また、第２レーザー照射工程で照射するレーザーのエネルギーについても特に限定されることはないが、第２レーザー照射工程は、上記の通り、樹脂板１０に付着したデブリの除去が目的であるため、付着したデブリを除去することができ、一方で樹脂板１０自体を加工しない、あるいは樹脂板を破壊しない程度のエネルギーであることが必要である。第２レーザー照射工程で照射するレーザーのエネルギーについては、照射時間や照射回数により調整することも可能である。

図３は、樹脂板１０としてポリイミド樹脂を用い、第１レーザー照射工程として、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波を照射して開口部１５を形成した後に、第２レーザー照射工程として、波長が５３２ｎｍのＹＡＧレーザーの第２高調波を照射して、デブリを除去した際の対物１０倍と対物５０倍の顕微鏡写真である。

図３に示すように、開口部形成時に蒸発、飛散し、樹脂板１０の表面に再付着したデブリが、第２レーザー照射工程により除去される。

＜蒸着マスク製造装置＞
次に、本開示の実施形態にかかる蒸着マスク製造装置について説明する。

本開示の実施形態にかかる蒸着マスク製造装置は、樹脂板にレーザーを照射して開口部を形成するためのレーザー照射部を含み、前記レーザー照射部は、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］以上の波長のレーザーと、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］未満の波長のレーザーと、を照射可能である。

ここで、レーザー照射部の具体的な構造は特に限定されることはなく、前記＜蒸着マスクの製造方法＞において説明した第１レーザー照射工程と第２レーザー照射工程を実現可能な機構であればよく、既存のレーザー照射部を適宜選択仕手用いることも可能である。

＜蒸着パターン形成方法および有機半導体素子の製造方法＞
本開示の実施形態にかかる蒸着マスク製造方法、および蒸着マスク製造装置において製造された蒸着マスクは、種々の分野において、蒸着パターンを形成することに利用可能である。

本開示の実施形態にかかる蒸着マスク製造方法、および蒸着マスク製造装置において製造された蒸着マスクを用いて蒸着パターンを形成する具体的な方法や装置については特に限定されることはなく、従来公知の種々の蒸着パターン形成方法および蒸着パターン形成装置に適用可能である。

本開示の実施形態にかかる蒸着マスク製造方法、および蒸着マスク製造装置において製造された蒸着マスクは、レーザーにより開口部を形成していることから高精細であり、また、第２レーザー照射工程により、蒸着マスクに付着したデブリが除去されていることから、デブリに起因するシャドウの発生を抑制でき、また蒸着対象物との密着性も良好とすることから、高精度・高正確度で所望するパターン形成することができ、有機半導体素子を製造する際において有用である。本開示の実施形態にかかる蒸着マスク製造方法、および蒸着マスク製造装置において製造された蒸着マスクを用いて有機半導体素子を製造する方法および装置についても特に限定されることはなく、従来公知の種々の有機半導体素子製造方法および有機半導体素子製造装置に適用可能である。

１０・・・樹脂板
１５・・・開口部

Claims

蒸着マスクの製造方法であって、
樹脂板を準備する工程と、
前記樹脂板に対して、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］以上の波長のレーザーを照射する第１レーザー照射工程と、
前記樹脂板に対して、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］未満の波長のレーザーを照射する第２レーザー照射工程と、を含む蒸着マスクの製造方法。
蒸着マスク製造装置であって、
樹脂板にレーザーを照射して開口部を形成するためのレーザー照射部を含み、
前記レーザー照射部は、
前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］以上の波長のレーザーと、前記樹脂板への吸収係数が１［１／μｍ］未満の波長のレーザーと、を照射可能である蒸着マスク製造装置。
蒸着法による蒸着パターン形成方法であって、
前記請求項１に記載の蒸着マスクの製造方法で製造された蒸着マスクを使用する、蒸着パターン形成方法。
有機半導体素子の製造方法であって、
前記請求項１に記載の蒸着マスクの製造方法で製造された蒸着マスクを使用する、有機半導体素子の製造方法。