KR102654794B1 - 증착 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

마스크 본체를 프레임체로 지지하는 형태의 증착 마스크에 있어서, 제조 비용의 상승을 억제하면서 증착 마스크의 대형화를 실현할 수 있고, 또한 증착 마스크의 평탄도를 유지할 수 있어, 양호한 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있는 증착 마스크 및 그 제조 방법을 제공한다.
증착 마스크(1)는, 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 구비하는 마스크 본체(2)와, 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지는 보강용의 프레임체(3)를 구비한다. 마스크 본체(2)와 프레임체(3)는 금속층(8)을 개재하여 불리 일체적으로 접합한다. 프레임체(3)를 동일 형상으로 형성한 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)으로 구성하고, 상하측의 프레임(16·17)을 접착층(18)을 개재해 접합하여 일체화한다. 이에 따라, 보다 얇은 금속 판재를 사용하여 프레임체(3)를 형성할 수 있으므로, 프레임체(3) 전체의 판 두께 편차를 작게 하여, 판 두께 편차에 유래하는 열 팽창에 의한 뒤틀림의 발생을 억제할 수 있다.

Description

증착 마스크 및 그 제조 방법{MASK FOR DEPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 증착 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 그 중에서도, 마스크 본체를 프레임체로 지지하는 형태의 증착 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면 유기 EL 소자의 발광층을 형성할 때에 적합하게 사용되는 증착 마스크, 및 그 제조 방법에 적용할 수 있다.
표시 장치를 가지는 스마트 폰이나 태블릿 단말 등의 모바일 기기에 있어서, 기기의 경량화 및 구동 시간의 장시간화를 목적으로 하여, 액정 디스플레이 대신에, 보다 경량이고 소비 전력이 작은 유기 EL 디스플레이의 채용이 시작되고 있다. 유기 EL 디스플레이는, 증착 마스크법에 의해, 기판(증착 대상) 상에 유기 EL 소자의 발광층(증착층)을 형성함으로써 제조된다. 이 때, 보다 많은 마스크 본체를 구비하는 대형화된 증착 마스크를 사용하여, 1회의 증착 작업으로 보다 많은 제품을 제조함으로써, 유기 EL 디스플레이의 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 유기 EL 디스플레이의 제조 메이커로부터, 증착 마스크의 대형화의 요망이 높아지고 있다.
증착 마스크법에 이용되는 증착 마스크는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 이러한 특허 문헌 1에서는, 복수의 마스크부(증착 패턴)를 구비하는 메탈 마스크(마스크 본체)와, 액자 형상으로 형성되어 메탈 마스크를 긴장한 상태로 고정하여 지지하는 인바(invar)재로 이루어지는 프레임(프레임체)으로 증착 마스크를 구성하고 있다. 메탈 마스크는, 프레임에 대하여 스폿 용접으로 접합되어 있다.
이 종류의 증착 마스크는, 본 출원인도 제안하고 있고, 예를 들면 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 이러한 증착 마스크는, 증착 패턴을 구비하는 복수의 마스크 본체와, 마스크 본체에 대하여 불리(不離) 일체적으로 접합되는 보강용의 프레임체로 이루어진다. 프레임체는 인바재(저열선 팽창 계수의 재질)로 형성되어 있고, 각 마스크 본체는, 그 외주연이 마스크 본체를 둘러싸는 프레임체에 전기 주조법으로 형성된 금속층에 접합되어 있다.
일본 공개특허 특개2004-323888호 공보 일본 공개특허 특개2005-15908호 공보
특허 문헌 1 및 특허 문헌 2의 증착 마스크와 같이, 메탈 마스크를 고정하여 지지하는 프레임이나, 마스크 본체를 보강하는 프레임체를 인바재로 구성함으로써, 증착 시의 작업 환경이 고온 환경이어도, 증착 마스크가 팽창하는 것을 억제하여, 증착층(발광층)의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다. 그러나, 특허 문헌 1의 증착 마스크의 메탈 마스크는, 긴장 상태에서 프레임에 고정하여 지지되어 있지만, 증착 마스크를 대형화한 경우에는, 프레임으로 지지되어 있지 않은 메탈 마스크의 면적이 커져, 자중(自重)에 의해 메탈 마스크에 휨 변형이 발생해 버린다. 이 때문에, 재현 정밀도 및 증착 정밀도가 저하되는 것을 피할 수 없다.
그 점, 특허 문헌 2의 증착 마스크에서는, 각 마스크 본체는 마스크 본체를 둘러싸는 프레임체에 접합되어 있으므로, 증착 마스크를 대형화한 경우에도, 자중에 의한 마스크 본체의 휨 변형이 발생하지는 않고, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다. 그러나, 인바재로 이루어지는 프레임체여도, 증착 작업 시에는 약간 팽창한다. 또한, 프레임체는 인바재의 금속 판재로 형성되지만, 통상, 일반적으로 유통되고 있는 금속 판재에는 판 두께 편차가 존재하기 때문에, 프레임체의 부위에 따라 판 두께에 편차가 있다. 이 때문에, 프레임체의 각 부분에서 팽창량이 상이하고, 팽창량의 차이가 증착 마스크 전체의 뒤틀림으로서 나타나는 경우가 있다. 이와 같이 증착 마스크에 뒤틀림이 발생하면, 증착 마스크의 평탄도가 악화되어, 재현 정밀도 및 증착 정밀도가 극도로 저하되어 버린다. 이 뒤틀림은, 프레임체를 대형화함에 따라 현저하게 나타난다. 이러한 모재(母材)의 판 두께 편차에 유래하는 뒤틀림의 발생은, 금속 판재의 제조 공정을 관리하여, 판 두께 편차가 작은 모재를 전용으로 제조하여 사용함으로써 억제할 수 있지만, 그 만큼 모재가 고가가 되어, 증착 마스크의 제조 비용의 상승을 초래한다. 여기서, 판 두께 편차란, 금속 판재의 표준 치수에 대한 두께의 편차 폭을 의미한다.
본 발명의 목적은, 마스크 본체를 프레임체로 지지하는 형태의 증착 마스크에 있어서, 제조 비용의 상승을 억제하면서 증착 마스크의 대형화를 실현할 수 있고, 또한 증착 마스크의 평탄도를 유지할 수 있어, 양호한 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있는 증착 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 증착 마스크는, 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 구비하는 마스크 본체(2)와, 마스크 본체(2)의 주위에 배치한, 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지는 보강용의 프레임체(3)를 구비한다. 마스크 본체(2)와 프레임체(3)는, 금속층(8)을 개재하여 불리 일체적으로 접합되어 있다. 그리고, 프레임체(3)가 동일 형상으로 형성된 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)으로 구성되어, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)이 접착층(18)을 개재하여 접합되어 일체화되는 것을 특징으로 한다.
복수의 프레임체(3·3)를 적층하여, 적층 방향에 인접하는 프레임체(3·3)끼리를 접착층(19)을 개재하여 접합한다.
상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)은, 돌출된 호면(弧面) 혹은 오목한 호면끼리가 대향하는 상태로 접합하여, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성한다.
마스크 본체(2)는 직사각형 형상으로 형성하여, 복수의 마스크 본체(2)를 매트릭스 형상으로 배치한다. 프레임체(3)는, 외주 프레임(10)과, 외주 프레임(10) 내에 복수의 마스크 개구(11)를 구획하는, 격자 프레임 형상의 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)을 구비한다. 마스크 본체(2)의 긴 변과 평행한 세로 프레임(12)의 폭 치수를 W1로 하고, 마스크 본체(2)의 짧은 변과 평행한 가로 프레임(13)의 폭 치수를 W2로 할 때, 세로 프레임(12)의 폭 치수(W1)와 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)를, 부등식(W1≤W2≤W1×1.1)을 만족하도록 설정한다.
금속층(8)을 마스크 본체(2)와 일체 형성하는 형태를 채용할 수 있다.
프레임체(3)의 하면에 고정되는 지지 프레임(46)과, 지지 프레임(46)의 하면에 고정되는 보조 프레임(47)을 구비한다. 지지 프레임(46)에는, 프레임체(3)의 마스크 개구(11)에 대응하는 프레임 개구(48)를 형성하고, 프레임 개구(48)는, 마스크 개구(11)보다 한층 큰 개구 형상으로 형성하며, 프레임체(3)의 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)의 전체를 지지 프레임(46)으로 지지한다. 또한, 보조 프레임(47)은 액자 형상으로 형성하여, 지지 프레임(46)의 4주연을 보조 프레임(47)으로 지지한다.
본 발명의 증착 마스크 제조 방법과 관련된 증착 마스크는, 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 패턴 형성 영역(4) 내에 구비하는 마스크 본체(2)와, 마스크 본체(2)의 주위에 배치한, 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지는 보강용의 프레임체(3)를 구비하고 있다. 증착 마스크의 제조 방법에 있어서는, 보강용의 프레임체(3)를 형성하는 프레임체 형성 공정과, 모형(母型)(24)의 표면에, 증착 관통 구멍(5)에 대응하는 레지스트체(29a)를 가지는 1차 패턴 레지스트(29)를 설치하는 1차 패터닝 공정과, 1차 패턴 레지스트(29)를 이용하여 모형(24) 상에 전착(電着) 금속을 전기 주조하고, 당해 모형(24) 상에 마스크 본체(2)에 대응하는 1차 전기 주조층(30)을 소정 위치에 복수 개 형성하는 제 1 전기 주조 공정과, 프레임체(3)의 각 마스크 개구(11) 내에, 당해 마스크 개구(11)에 대응하는 1차 전기 주조층(30)이 위치하도록 위치 맞춤하면서, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 배치하는 프레임체 배설(配設) 공정과, 프레임체(3)의 표면과, 마스크 본체(2)의 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)의 표면을 덮은 상태에서, 전기 주조법에 의해 금속층(8)을 형성하고, 당해 금속층(8)을 개재하여 1차 전기 주조층(30)과 프레임체(3)를 불리 일체적으로 접합하는 제 2 전기 주조 공정과, 모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30), 프레임체(3), 및 금속층(8)을 일체로 박리하는 박리 공정을 포함한다. 프레임체 형성 공정에 있어서, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 돌출된 호면 혹은 오목한 호면끼리가 대향하는 상태에서, 양 프레임(16·17)을 접착층(18)에 접합하여, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 접합 공정을 포함하여 프레임체(3)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 증착 마스크 제조 방법과 관련된 증착 마스크는, 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 패턴 형성 영역(4) 내에 구비하는 마스크 본체(2)와, 마스크 본체(2)의 주위에 배치한, 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지는 보강용의 프레임체(3)를 구비하고 있다. 증착 마스크의 제조 방법에 있어서는, 보강용의 프레임체(3)를 형성하는 프레임체 형성 공정과, 모형(24)의 표면에, 마스크 본체(2)에 대응하는 레지스트체(29a)를 가지는 1차 패턴 레지스트(29)를 설치하는 1차 패터닝 공정과, 1차 패턴 레지스트(29)를 포함하는 모형(24)의 상면의 전체 면에, 접착 레지스트(43)를 부착한 후, 1차 패턴 레지스트(29)를 둘러싸도록, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 접착 고정하는 프레임체 배설 공정과, 프레임체(3)의 하면에 위치하는 접착 레지스트(43)를 제외하고, 접착 레지스트(43)를 제거하는 공정과, 레지스트체(29a)를 제외하는 모형(24)의 표면, 및 프레임체(3)의 표면을 덮은 상태에서, 전착 금속을 전기 주조하여, 마스크 본체(2)를 구성하는 1차 전기 주조층(30)과, 당해 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 접합하는 금속층(8)을 일체로 형성하는 일체 전기 주조 공정과, 모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30), 금속층(8), 및 프레임체(3)를 일체로 박리하는 박리 공정을 포함한다. 프레임체 형성 공정에 있어서, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 돌출된 호면 혹은 오목한 호면끼리가 대향하는 상태에서, 양 프레임(16·17)을 접착층(18)에 접합하여, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 접합 공정을 포함하여 프레임체(3)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
1차 패터닝 공정에 있어서, 도전성을 가지는 모형(24)의 표면에 포토레지스트층(25)을 적층하고, 또한 포토레지스트층(25)의 표면에 1차 패터닝에 대응하는 투광 구멍(26a)을 가지는 패턴 필름(26)을 적층한 패터닝 전단체(前段體)(27)를 형성한다. 패터닝 전단체(27)의 온도와 자외선 조사 장치의 노(爐) 내 온도를, 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한 상태에서, 자외선 조사 장치에 의한 포토레지스트층(25)의 노광 작업을 행한다.
제 1 전기 주조 공정에서 사용하는 전기 주조액의 온도 영역과, 제 2 전기 주조 공정에서 사용하는 전기 주조액의 온도 영역을, 대략 동일한 온도 영역으로 설정한다.
본 발명에 관련된 증착 마스크에 의하면, 프레임체(3)의 각 부분에서의 열에 의한 팽창량의 차이를 작게 하여, 열 팽창에 기인하는 프레임체(3)의 뒤틀림의 발생을 억제할 수 있다. 상세하게는, 프레임체(3)의 모재가 되는 일반적으로 유통되고 있는 금속 판재는, 그 두께 치수가 얇아질수록 제조 공정에 있어서의 압연 롤의 통과 횟수가 증가하기 때문에, 판 두께가 얇아질수록 판 두께 편차는 작아지는 경향이 있다. 이 때문에, 프레임체(3)를 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)으로 구성하고, 상하측의 프레임(16·17)을 접착층(18)을 개재해 접합하여 일체화함으로써, 종래와 동일 두께의 프레임체(3)를 형성할 때에, 보다 얇은 금속 판재를 사용하여 프레임체(3)를 형성할 수 있으므로, 프레임체(3) 전체의 판 두께 편차를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 대형의 증착 마스크여도, 금속 판재의 판 두께 편차에 유래하는 열 팽창에 의한 뒤틀림의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 모재에는 일반적으로 유통되고 있는 두께가 얇은 금속 판재를 사용할 뿐이므로, 전용의 금속 판재를 사용하여 프레임체(3)를 형성할 필요도 없다. 이상과 같이, 본 발명에 의하면, 제조 비용의 상승을 억제하면서 증착 마스크의 대형화를 실현할 수 있고, 또한 증착 마스크의 평탄도를 유지할 수 있어, 양호한 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다. 또한, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 사이에 접착층(18)이 개재되는 프레임체(3)에 의하면, 증착 마스크에 굴곡 변형을 발생시키는 외력이 가해졌을 때, 접착층(18)의 분만큼 프레임체(3)가 유연하게 탄성 변형되어, 증착 마스크의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
복수의 프레임체(3·3)를 적층하고, 적층 방향에 이웃하는 프레임체(3·3)끼리를 접착층(19)을 개재하여 접합하면, 종래와 동일 두께의 프레임체(3)를 형성할 때에, 더 얇은 금속 판재를 사용하여 프레임체(3)를 형성할 수 있으므로, 금속 판재의 판 두께 편차에 유래하는 열 팽창에 의한 뒤틀림의 발생을 보다 억제할 수 있다. 따라서, 증착 마스크의 대형화를 실현할 수 있고, 또한 증착 마스크의 평탄도를 유지할 수 있어, 보다 양호한 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다. 또한, 프레임체(3)끼리를 접합하는 접착층(18·19)이 증가함에 따라, 외력에 대해 보다 유연하게 탄성 변형할 수 있으므로, 증착 마스크의 파손을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서 접합하여, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하면, 금속 판재에 유래하는 약간의 휨을 해소하여, 평탄도를 더 향상시킬 수 있어, 더 양호한 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다.
세로 프레임(12)의 폭 치수(W1)와 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)를, 부등식(W1≤W2≤W1×1.1)을 만족하도록 설정하면, 가로 프레임(13)의 단면적을 세로 프레임(12)의 단면적과 동일하거나, 그것보다 크게 할 수 있고, 게다가 가로 프레임(13)의 길이는 세로 프레임(12)의 길이보다 작으므로, 세로 프레임(12)을 가로 프레임(13)으로 확실하게 지지하여, 길이가 긴 세로 프레임(12)이 자중에 의해 굴곡 변형되는 것을 저지할 수 있다. 따라서, 자중에 의한 프레임체(3)의 변형을 저지하여 증착 마스크의 대형화를 실현할 수 있고, 또한 증착 마스크의 평탄도를 유지할 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 고정밀도화할 수 있다. 또한, 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)의 강성을 전체적으로 대략 균일화할 수 있으므로, 증착 마스크(1)를 굴곡 변형시키는 외력이 가해진 경우에, 외력을 균등하게 분산시켜 국부적으로 집중되는 것을 해소할 수 있어, 증착 마스크(1)의 변형이나 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 추가하여, 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)에 관하여 (W2≤W1×1.1)로 하므로, 필요 이상으로 가로 프레임(13)의 단면적이 커지는 것에 의한 프레임체(3)의 중량 증가를 억제하여, 증착 마스크 전체의 중량이 쓸데없이 커지는 것을 해소하면서 프레임체(3)의 구조 강도와 강성을 증강할 수 있다.
금속층(8)을 마스크 본체(2)와 일체 형성하여, 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 불리 일체적으로 접합하면, 별도 금속층(8)을 형성하여 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 접합하는 수고를 생략하여, 제조에 필요로 하는 공정을 생략해 시간을 단축할 수 있으므로, 증착 마스크의 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
지지 프레임(46)으로 프레임체(3)의 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)의 전체를 지지하고, 또한, 보조 프레임(47)으로 지지 프레임(46)의 4주연을 지지하면, 증착 마스크 전체의 구조 강도와 강성을 더 증강하여, 증착 마스크가 굴곡 변형되는 것을 저지하여 평탄도를 유지할 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 보다 고정밀도화할 수 있다.
본 발명에 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 의하면, 프레임체 형성 공정에 있어서, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서 평탄 형상으로 접합하므로, 금속 판재에 유래하는 약간의 휨을 해소하여, 평탄도를 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 제조 비용의 상승을 억제하면서 대형화를 실현할 수 있고, 또한 평탄도를 유지할 수 있어, 양호한 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있는 증착 마스크를 얻을 수 있다.
본 발명에 관련된 증착 마스크의 다른 제조 방법에 의하면, 금속층(8)을 형성하는 수고를 생략하여, 제조에 필요로 하는 공정을 생략해 시간을 단축하면서, 상기와 같이 평탄도를 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 제조 비용의 상승을 억제하면서 대형화를 실현할 수 있고, 또한 평탄도를 유지할 수 있어, 양호한 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있는 증착 마스크를 얻을 수 있다.
1차 패터닝 공정에 있어서, 패터닝 전단체(27)의 온도와 자외선 조사 장치의 노 내 온도를, 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한 상태에서, 자외선 조사 장치에 의한 포토레지스트층(25)의 노광 작업을 행하도록 하면, 위치 정밀도가 좋고, 게다가 의도한 형상과 같은 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 설치할 수 있다. 상세하게는, 패터닝 전단체(27)를 구성하는 모형(24), 포토레지스트층(25), 및 패턴 필름(26)은, 각각 상이한 열선 팽창 계수를 구비하고 있다. 이 때문에, 패터닝 전단체(27)를 노광 작업 시의 노 내 온도보다 저온의 상태에서 노 내에 수용하여 노광 작업을 행하면, 자외선 조사에 의해 패터닝 전단체(27)가 가열되어 팽창하고, 상기 3자(24·25·26)의 상대적인 위치 관계가 어긋나면서 노광 작업이 행해지게 된다. 이에 따라, 모형(24)에 대한 1차 패턴 레지스트(29)의 위치 정밀도가 저하되고, 또한, 1차 패턴 레지스트(29)의 형상도 의도한 바와 같이 노광할 수 없다. 1차 패턴 레지스트(29)의 위치 정밀도의 저하나 형상 불량은, 제 1 전기 주조 공정 혹은 일체 전기 주조 공정에 있어서의 마스크 본체(2)의 형성에 영향을 미치고, 의도한 치수 정밀도의 마스크 본체(2)를 전기 주조에 의해 형성할 수 없는 문제가 발생한다. 그러나, 패터닝 전단체(27)와 자외선 조사 장치의 노 내의 온도를 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열해 둠으로써, 자외선 조사에 의한 온도 상승을 해소하여, 패터닝 전단체(27)의 열 팽창을 방지할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 좋고, 게다가 의도한 형상과 같은 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 설치할 수 있으며, 치수 정밀도가 양호한 마스크 본체(2)를 형성하여, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도의 고정밀도화에 기여할 수 있다.
제 1 전기 주조 공정, 및 제 2 전기 주조 공정에서 사용하는 전기 주조액의 온도 영역을, 대략 동일하게 설정하여, 금속층이 되는 금속층(8)을 개재하여 1차 전기 주조층(30)과 프레임체(3)를 불리 일체적으로 접합하면, 마스크 본체(2)가 열 팽창하면서 프레임체(3)와 접합되는 것을 저지할 수 있다. 따라서, 프레임체(3)에 대한 마스크 본체(2)의 접합 위치의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도가 보다 고정밀도화된 증착 마스크를 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 주요부를 나타내는 종단(終段) 정면도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 전체를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 종단 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 주요부를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 프레임체의 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 있어서의 프레임체 형성 공정의 전단(前段)을 나타내는 설명도이다.
도 7은, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 있어서의 프레임체 형성 공정의 후단(後段)을 나타내는 설명도이다.
도 8은, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 있어서의 1차 패터닝 공정, 및 제 1 전기 주조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 9는, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 있어서의 활성화 처리 공정을 나타내는 설명도이다.
도 10은, 본 발명의 제 1 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 있어서의 2차 패터닝 공정, 프레임체 배설 공정, 제 2 전기 주조 공정, 및 박리 공정을 나타내는 설명도이다.
도 11은, 본 발명의 제 2 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 주요부를 나타내는 종단 정면도이다.
도 12는, 본 발명의 제 2 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 프레임체 배설 공정, 제 2 전기 주조 공정, 및 박리 공정을 나타내는 설명도이다.
도 13은, 본 발명의 제 3 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 주요부를 나타내는 종단 정면도이다.
도 14는, 본 발명의 제 3 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 있어서의 1차 패터닝 공정, 및 제 1 전기 주조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 15는, 본 발명의 제 3 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법에 있어서의 2차 패터닝 공정, 프레임체 배설 공정, 제 2 전기 주조 공정, 및 박리 공정을 나타내는 설명도이다.
도 16은, 본 발명의 제 4 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 주요부를 나타내는 종단 정면도이다.
도 17은, 본 발명의 제 4 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 18은, 본 발명의 제 5 실시 형태와 관련된 증착 마스크를 나타내는 종단 정면도이다.
도 19는, 본 발명의 제 5 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 분해 사시도이다.
도 20은, 본 발명의 제 5 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 평면도이다.
도 21은, 본 발명의 제 5 실시 형태와 관련된 증착 마스크의 변형예를 나타내는 분해 사시도이다.
(제 1 실시 형태)
도 1~도 10에, 본 발명에 관련된 증착 마스크와 그 제조 방법의 제 1 실시 형태를 나타낸다. 또한, 본 실시 형태의 도 1~도 10에 있어서의 두께나 폭 등의 치수는 실제의 모습을 나타낸 것은 아니고, 각각 모식적으로 나타낸 것이다. 이하의 각 실시 형태의 도면에 있어서도 동일하다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 증착 마스크(1)는, 복수의 마스크 본체(2)와, 이 마스크 본체(2)를 둘러싸도록 주위에 배치한 보강용의 프레임체(3)를 포함한다. 마스크 본체(2)는 네 모퉁이가 둥글게 된 직사각형 형상으로 형성되어 있고, 그 내부에 패턴 형성 영역(4)을 구비한다. 패턴 형성 영역(4)에는, 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)이 형성되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이 마스크 본체(2)에는, 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)의 전체 둘레에 걸쳐 다수 개의 접합 관통 구멍(7)이 설치되어 있다.
마스크 본체(2)는, 니켈로 이루어지는 전착 금속을 소재로 하여 전기 주조법으로 형성된다. 마스크 본체(2)의 두께는, 바람직하게는 10~20㎛의 범위로 하고, 본 실시 형태에서는 12㎛로 설정했다. 또한, 평면에서 볼 때에 있어서의 마스크 본체(2)의 치수는, 긴 길이 방향의 치수를 108㎜로, 짧은 길이 방향의 치수를 62㎜로 설정하고, 30개의 마스크 본체(2)를 6행 5열의 매트릭스 형상으로 배치했다. 또한, 마스크 본체(2)는, 니켈 이외에 니켈 코발트 등의 니켈 합금, 그 밖의 전착 금속을 소재로 하여 형성할 수 있다. 본 실시 형태의 증착 마스크(1)를 유기 EL 소자용의 증착 마스크에 적용하는 경우에는, 증착 패턴(6)은, 유기 EL 소자의 발광층에 대응하도록 형성한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 프레임체(3)는, 외주 프레임(10)과, 외주 프레임(10) 내에 마스크 개구(11)를 구획하는, 격자 프레임 형상의 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)을 구비하고 있다. 세로 프레임(12)은 마스크 본체(2)의 긴 변과 평행하게 설치되고, 가로 프레임(13)은 마스크 본체(2)의 짧은 변과 평행하게 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서 프레임체(3)는, 니켈-철 합금인 인바재로 이루어지는 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지고, 마스크 본체(2)보다 충분히 두꺼운 두께로 형성되어 있으며, 그 두께 치수는 1.6㎜로 설정했다. 또한, 평면에서 볼 때에 있어서, 프레임체(3)의 치수는 460×730㎜로 설정하고, 마스크 개구(11)의 치수는 길이 방향의 치수를 110㎜로, 폭 방향의 치수를 64㎜로 설정했다. 프레임체(3)는, 니켈-철-코발트 합금인 슈퍼 인바재 등으로 형성해도 되고, 그 두께 치수는, 예를 들면 1~5㎜ 정도로 설정할 수 있다. 또한, 프레임체(3)의 형성 소재로서 인바재나 슈퍼 인바재를 채용하는 것은, 그 열선 팽창 계수가 매우 작고, 증착 공정에 있어서의 열 영향에 의한 마스크 본체(2)의 치수 변화를 양호하게 억제할 수 있는 것에 따른다.
세로 프레임(12)의 폭 치수를 W1로 하고, 가로 프레임(13)의 폭 치수를 W2로 할 때, 세로 프레임(12)의 폭 치수(W1)와 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)는, 부등식(W1≤W2≤W1×1.1)을 만족하도록 설정되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 세로 프레임(12)의 폭 치수(W1)를 10㎜로 설정하고, 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)를 10.64㎜로 설정했다. 이와 같이, 세로 프레임(12)의 폭 치수(W1)보다 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)를 크게 설정하면, 가로 프레임(13)의 단면적을 세로 프레임(12)의 단면적보다 크게 할 수 있고, 게다가 가로 프레임(13)의 길이는 세로 프레임(12)의 길이보다 작으므로, 세로 프레임(12)을 가로 프레임(13)으로 확실하게 지지하여, 길이가 긴 세로 프레임(12)이 자중에 의해 굴곡 변형되는 것을 저지할 수 있다. 따라서, 자중에 의한 프레임체(3)의 변형을 저지하여 증착 마스크(1)의 대형화를 실현할 수 있고, 또한 증착 마스크(1)의 평탄도를 유지할 수 있어, 증착 패턴의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 고정밀도화할 수 있다. 또한, 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)의 강성을 전체적으로 대략 균일화할 수 있으므로, 증착 마스크(1)를 굴곡 변형시키는 외력이 가해진 경우에, 외력을 균등하게 분산시켜 국부적으로 집중되는 것을 해소할 수 있어, 증착 마스크(1)의 변형이나 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 추가하여, 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)에 관하여 (W2≤W1×1.1)로 하므로, 필요 이상으로 가로 프레임(13)의 단면적이 커지는 것에 의한 프레임체(3)의 중량 증가를 억제하여, 증착 마스크 전체의 중량이 쓸데없이 커지는 것을 해소하면서 프레임체(3)의 구조 강도와 강성을 증강할 수 있다.
도 1 및 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 프레임체(3)는, 동일 두께 치수로 동일 형상으로 형성된 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)으로 구성되어 있고, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)이 접착층(18)을 개재하여 접합되어 일체화되어 있다. 상세하게는, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)를, 돌출된 호면끼리가 대향하는 상태로 접합하여, 이차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)가 평탄 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 이차원 곡면 형상의 휨은, 금속 판재에 유래하는 약간의 휨이며, 삼차원 곡면 형상의 휨의 경우도 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 접착층(18)은, 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트를 사용하고 있고, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 접합 후, 불필요 부분의 접착층(18)은 제거된다. 접착층(18)은 시판되고 있는 다양한 접착제를 이용해도 된다. 프레임체(3)를 구성하는 상하측의 프레임(16·17)의 두께 치수를 동일 두께로 한 것은, 이차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서 접합하여, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 것을 용이화하기 위해서이다. 돌출된 호면은 오목한 호면이어도 되고, 또한, 양자를 포함하고 있어도 된다. 또한, 이차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서 평탄 형상으로 접합할 수 있으면, 상하측의 프레임(16·17)의 두께 치수는 상이해도 된다.
상기한 바와 같이, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서 접합하여, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하면, 금속 판재에 유래하는 약간의 휨을 해소하여, 평탄도를 더 향상시킬 수 있고, 또한 양호한 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 상기의 방법으로 형성한 한 쌍(복수)의 프레임체(3·3)를 적층하고, 적층 방향에 이웃하는 프레임체(3·3)끼리를 접착층(19)을 개재하여 접합했다. 상면측의 프레임체(3)를 구성하는 상하측의 프레임(16·17)의 두께 치수는, 각각 0.3㎜로 설정하고, 하면측의 프레임체(3)를 구성하는 상하측의 프레임(16·17)의 두께 치수는, 각각 0.5㎜로 설정했다.
도 1에 있어서 부호 8은, 마스크 본체(2)의 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)의 상면에 형성한 금속층을 나타낸다. 금속층(8)은, 니켈을 전기 주조법으로 적층하여 형성된다. 각 마스크 본체(2)는 각각 마스크 개구(11)에 배치되어 있고, 전기 주조법으로 형성된 금속층(8)에 의해 마스크 본체(2)의 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)이 프레임체(3)에 대하여 불리 일체적으로 접합되어 있다. 도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이 금속층(8)은, 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)의 상면과, 프레임체(3)의 상면과, 패턴 형성 영역(4)에 면하는 측면과, 마스크 본체(2)와 프레임체(3)의 간극 부분에 걸쳐, 단면 햇(hat)형으로 형성되어 있다. 또한, 금속층(8)은, 접합 관통 구멍(7) 내에도 형성되어 있으며, 이에 따라, 마스크 본체(2)와 프레임체(3)의 접합 강도를 향상시키고 있다. 또한, 금속층(8)은, 니켈 이외에 니켈 코발트 등의 니켈 합금, 그 밖의 전착 금속을 소재로 하여 형성할 수 있다.
도 6~도 10은 본 실시 형태와 관련된 증착 마스크(1)의 제조 방법을 나타내고 있고, 거기에서는, 먼저, 프레임체 형성 공정을 행하여 보강용의 프레임체(3)를 형성한다.
(프레임체 형성 공정)
먼저, 예를 들면 금속 판재에 대한 열 영향이 작은 와이어 방전 가공기 등을 이용하여, 금속 판재로부터 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 크기로 잘라 내는 절단 공정을 행한다. 이어서, 잘라 낸 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)에 에칭이나 레이저 가공을 실시함으로써, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 개구(11)가 되는 복수의 개구를 형성하는 마스크 개구 형성 공정을 행한다. 이어서, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 금속 판재에 유래하는 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 돌출된 호면끼리가 대향하는 상태에서, 양 프레임(16·17)을 접착층(18)에 접합하여, 이차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 접합 공정을 행한다. 접착층(18)은, 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트로 이루어진다.
이어서, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 소정의 롤간 치수로 배치한 상하의 전동(轉動) 롤(22·22)의 사이를 통과시켜 협압(狹壓)하는 정착 공정을 행한다. 또한, 불필요 부분의 접착층(18)(마스크 개구(11) 및 외주 프레임(10)의 외측에 노출되는 부분)을 제거(현상)함으로써 프레임체(3)를 얻었다. 이와 같이, 접착층(18)에 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트를 사용하는 것은, 미경화의 감광성 드라이 필름 레지스트는 접착성을 가지고 있고, 또한, 후술하는 1차 패터닝 공정 등에서도 사용하는 소재이기 때문에, 별도 시판의 접착제 등을 준비할 필요가 없어, 그 만큼 증착 마스크(1)의 제조 비용을 삭감할 수 있기 때문이다. 또한, 절단 공정에 있어서는, 레이저 절단기를 사용하여 금속 판재를 냉각하면서, 상하측의 프레임(16·17)을 잘라 낼 수도 있다.
두께가 상이한 금속 판재로부터 상기의 각 공정을 행하여, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 프레임체(3·3)를 제조한다. 이들 프레임체(3·3)를 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 적층하고, 프레임체(3·3)끼리를 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트로 이루어지는 접착층(19)에 접합했다. 이 후, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 소정의 롤간 치수로 배치한 상하의 전동 롤(22·22)의 사이를 통과시켜 협압하는 적층 공정을 행한다. 이에 의해, 적층된 한 쌍의 프레임체(3·3)를 얻었다.
(패터닝 전단체 형성 공정)
도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 도전성을 가지는 예를 들면 스테인리스나 놋쇠제의 모형(24)의 표면에 포토레지스트층(25)을 형성한다. 이 포토레지스트층(25)은, 네거티브 타입의 시트 형상 감광성 드라이 필름 레지스트의 한 매 내지 수 매를 라미네이트해 열 압착에 의해 형성하여, 소정의 두께가 되도록 했다. 이어서, 포토레지스트층(25) 상에, 증착 관통 구멍(5) 및 접합 관통 구멍(7)(1차 패터닝)에 대응하는 투광 구멍(26a)을 가지는 패턴 필름(26)(유리 마스크)을 밀착시켜, 패터닝 전단체(27)를 얻었다.
(예열 공정)
패터닝 전단체(27)는, 예를 들면 히터 플레이트나 예열로 등을 이용하여, 노광 작업 시의 자외선 조사 장치의 노 내 온도로 예열한다. 패터닝 전단체(27)의 예열과 병행하여, 자외선 조사 장치의 노 내도 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한다. 자외선 조사 장치의 노 내의 예열은, 노 내에 조사 대상을 수용하지 않는 상태, 혹은 더미 모형(모형+포토레지스트층+보호 필름)을 수용한 상태에서 자외선 램프(28)를 점등하여 행한다. 패터닝 전단체(27) 및 노 내는, 예를 들면 23±3℃로 예열한다. 이와 관련하여 노광 작업에 있어서의 자외선 조사 장치의 노 내의 최고 온도는, 26℃ 전후이다.
(1차 패터닝 공정)
자외선 조사 장치의 노 내 및 패터닝 전단체(27)의 예열이 완료되면, 패터닝 전단체(27)를 자외선 조사 장치의 노 내에 수용하고, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 자외광 램프(28)로 자외선광을 조사해 노광을 행하여, 현상, 건조의 각 처리를 행한다. 이어서, 미노광 부분을 용해 제거함으로써, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 증착 관통 구멍(5) 및 접합 관통 구멍(7)에 대응하는 레지스트체(29a)를 가지는 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 형성했다. 이와 같이, 자외선 조사 장치의 노 내 및 패터닝 전단체(27)를, 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한 상태에서 노광 작업을 행하면, 자외선 조사에 의해 패터닝 전단체(27)가 가열되어 팽창하고, 상기 3자(24·25·26)의 상대적인 위치 관계가 어긋나면서 노광 작업이 행해지는 것을 해소할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 좋고, 게다가 의도한 형상대로의 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 설치할 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도의 고정밀도화에 기여할 수 있다.
(제 1 전기 주조 공정)
이어서, 상기 모형(24)을 전기 주조액의 온도 조건이 40~50℃로 건욕(建浴)된 전기 주조조에 넣고, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이 이전의 레지스트체(29a)의 높이의 범위 내에서, 모형(24)의 레지스트체(29a)로 덮여 있지 않은 표면에 니켈로 이루어지는 전착 금속을 1차 전기 주조하여, 1차 전기 주조층(30), 즉 마스크 본체(2)가 되는 층을 형성했다. 이어서, 레지스트체(29a)를 용해 제거함으로써, 도 8(d)에 나타내는 바와 같이, 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6) 및 접합 관통 구멍(7)을 구비하는 마스크 본체(2)를 얻었다. 또한, 도 8(d)에 있어서 부호 30a는, 마스크 본체(2·2)끼리의 사이에 형성된, 후술하는 박리 공정에서 제거되는 1차 전착층을 나타낸다.
(활성화 처리 공정)
도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 1차 전기 주조층(30·30a)의 표면 전체에, 포토레지스트층(33)을 형성한 후, 접합 관통 구멍(7)의 주변 부분에 대응하는 투광 구멍(34a)을 가지는 패턴 필름(34)을 밀착시켜 자외선 조사 장치의 노 내에 수용하고, 자외광 램프(28)로 자외선광을 조사하여 노광을 행하여, 현상, 건조의 각 처리를 행한다. 여기서의 포토레지스트층(33)은, 이전과 마찬가지로 네거티브 타입의 시트 형상 감광성 드라이 필름 레지스트의 한 매 내지 수 매를 라미네이트해 열 압착에 의해 형성하여, 소정의 두께가 되도록 했다. 이어서, 미노광 부분의 포토레지스트층(33)을 용해 제거함으로써, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 접합 관통 구멍(7)의 주변 부분에 대응하는 개구(35a)를 가지는 패턴 레지스트(35)를 얻었다. 즉, 접합 관통 구멍(7)의 주변 부분만이 표면에 노출되도록 패턴 레지스트(35)를 형성했다.
이어서, 패턴 레지스트(35)의 개구(35a)에 노출되는 1차 전기 주조층(30) 부분, 즉 접합 관통 구멍(7)의 주변의 1차 전기 주조층(30)에 대하여 산 침지나 전해 처리 등의 활성화 처리를 실시하고, 또한 도 9(c)에 나타내는 바와 같이 패턴 레지스트(35)를 용해 제거했다. 도 9(c)에 있어서 부호 36은 활성화 처리를 실시한 부분을 나타내고 있고, 상세하게는 접합 관통 구멍(7)의 내벽면과, 당해 접합 관통 구멍(7)의 주변의 1차 전기 주조층(30)의 상면에 대하여 활성화 처리를 실시했다. 이와 같이 접합 관통 구멍(7)의 주변에 활성화 처리를 실시하면, 무처리의 경우에 비해, 1차 전기 주조층(30)과 후술하는 제 2 전기 주조 공정에서 형성하는 금속층(8)의 접합 강도를 현격히 향상시킬 수 있다. 또한, 이전의 활성화 처리 대신에, 접합 관통 구멍(7)의 주변의 1차 전기 주조층(30)에 대하여, 스트라이크 니켈이나 무광택 니켈 등의 박층을 형성해도 된다. 이에 의해서도 접합 관통 구멍(7)의 주변 부분과 금속층(8)의 접합 강도의 향상을 도모할 수 있다.
(2차 패터닝 공정, 및 프레임체 배설 공정)
도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 1차 전기 주조층(30·30a)의 형성 부분을 포함하는 모형(24)의 표면 전체에, 포토레지스트층(38)을 형성한다. 이 포토레지스트층(38)은, 이전과 마찬가지로 네거티브 타입의 시트 형상 감광성 드라이 필름 레지스트의 한 매 내지 수 매를 라미네이트해 열 압착에 의해 형성하여, 소정의 두께가 되도록 했다. 이어서, 패턴 형성 영역(4)에 대응하는 투광 구멍(39a)을 가지는 패턴 필름(39)을 밀착시켜 자외선 조사 장치의 노 내에 수용하고, 자외광 램프(28)로 자외선광을 조사하여 노광을 행하여, 현상, 건조의 각 처리를 행한다. 이 상태에 있어서는, 패턴 형성 영역(4)과 관련된 부분(38a)이 노광되어 있고, 그 이외가 미노광의 부분(38b)의 포토레지스트층(38)을 얻었다(도 10(b) 참조).
이어서, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 모형(24) 상에 1차 전기 주조층(30)을 둘러싸도록, 프레임체(3)를 위치 맞춤하면서 배치했다. 여기서는, 미노광의 포토레지스트층(38b)의 접착성을 이용하여, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 가고정했다. 또한 도 10(c)에 나타내는 바와 같이, 표면에 노출되어 있는 미노광의 포토레지스트층(38b)을 용해 제거하여, 패턴 형성 영역(4)을 덮는 레지스트체(40a)를 가지는 2차 패턴 레지스트(40)를 형성했다. 이 때, 프레임체(3)의 하면에 있는 미노광의 포토레지스트층(38b)은, 프레임체(3)로 커버되어 용해 제거되지 않고 모형(24) 상에 잔류하고 있다.
(제 2 전기 주조 공정)
상기 모형(24)을 전기 주조액의 온도 조건이 23±3℃로 건욕된 전기 주조조에 넣고, 도 10(d)에 나타내는 바와 같이, 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)에 면하는 1차 전기 주조층(30)의 상면과, 프레임체(3)의 표면과, 프레임체(3)와 1차 전기 주조층(30)의 사이에서 표면에 노출되는 모형(24)의 표면과, 접합 관통 구멍(7) 내에, 니켈로 이루어지는 전착 금속을 전기 주조하여 금속층(8)을 형성했다. 이에 따라, 1차 전착층(30)과 프레임체(3)를 금속층(8)으로 불리 일체적으로 접합할 수 있다.
(박리 공정)
모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30) 및 금속층(8)을 박리한 후, 이들 양 층(30·8)으로부터 프레임체(3)의 하면에 위치하는 1차 전기 주조층(30a)을 박리했다. 마지막으로, 2차 패턴 레지스트(40) 및 미노광의 포토레지스트층(38b)을 제거함으로써, 도 3에 나타내는 증착 마스크(1)를 얻었다.
본 실시 형태에 있어서는, 제 1 전기 주조 공정에 있어서의 전기 주조액의 온도 영역은, 제 2 전기 주조 공정에 있어서의 전기 주조액의 온도 영역보다 높은 온도 영역으로 설정했다. 이에 의하면, 마스크 본체(2)에 안쪽 방향으로 수축하는 방향의 응력이 작용하도록 텐션을 가한 상태에서 프레임체(3)에 대하여 유지할 수 있다. 따라서, 증착 가마 내에 있어서의 승온 시에 수반하는 마스크 본체(2)의 팽창분을, 당해 텐션으로 흡수하여, 팽창에 의한 프레임체(3)에 대한 마스크 본체(2)의 위치 어긋남이나 주름의 발생을 방지할 수 있다.
(제 2 실시 형태)
도 11 및 도 12에, 본 발명에 관련된 증착 마스크와 그 제조 방법의 제 2 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 불리 일체적으로 접합하는 금속층(8)의 내부 응력에 유래하는 프레임체(3)의 뒤틀림의 발생을 방지하기 위해, 금속층(8)을 프레임체(3)의 상면에 있어서 마스크 개구(11)의 주연 상 이외에 형성하지 않음으로써 금속층(8)을 분단하여 응력 완화부(42)를 설치한 점이 이전의 제 1 실시 형태와 상이하다.
제 1 실시 형태와 관련된 프레임체(3)는, 그 상면과, 상면에 연속하는 마스크 개구(11)의 양 가장자리부의 세 방향이 금속층(8)으로 둘러 싸여져 있기 때문에, 전기 주조에 의해 금속층(8)을 형성할 때에, 내부 응력이 발생한 상태에서 형성되면, 상기 내부 응력에 의해 프레임체(3)에 변형이 발생하여, 증착 마스크(1)의 평탄도에 악영향을 미치는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태와 같이, 응력 완화부(42)를 설치함으로써 금속층(8)의 내부 응력을 응력 완화부(42)에서 퇴피시켜, 프레임체(3)에 뒤틀림이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 「금속층(8)을 분단」이란, 금속층(8)이 프레임체(3)의 상면 전체 면에 있어서 연결되어 형성되어 있지 않으면 된다고 하는 것이며, 그 양태는 본 실시 형태의 것에 한정되지 않는다. 그 외는 제 1 실시 형태와 동일하므로, 동일 부재에 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이하의 실시 형태에 있어서도 동일하게 한다.
본 실시 형태와 관련된 증착 마스크(1)의 제조 방법에 있어서는, 프레임체 형성 공정의 종단에 있어서, 프레임체(3)의 상면에 응력 완화부(42)에 대응하는 레지스트체(42a)를 형성하는 공정을 행하여, 프레임체(3)의 상면에 레지스트체(42a)를 설치한다. 이어지는 패터닝 전단체 형성 공정~2차 패터닝 공정은, 제 1 실시 형태에서 설명한 도 8(a)~(d), 도 9(a)~(c), 및 도 10(a)에 나타내는 방법과 동일하지만, 제 1 전기 주조 공정은, 전기 주조액의 온도 영역을 23±2℃로 건욕한 상태에서 행한다.
(프레임체 배설 공정)
도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 모형(24) 상에 1차 전기 주조층(30)을 둘러싸도록, 레지스트체(42a)를 설치한 프레임체(3)를 위치 맞춤하면서 배치했다. 여기서는, 미노광의 포토레지스트층(38b)의 접착성을 이용하여, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 가고정했다. 또한 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 표면에 노출되어 있는 미노광의 포토레지스트층(38b)을 용해 제거하여, 패턴 형성 영역(4)을 덮는 레지스트체(40a)를 가지는 2차 패턴 레지스트(40)를 형성했다. 이 때, 프레임체(3)의 하면에 있는 미노광의 포토레지스트층(38b)은, 프레임체(3)로 커버되어 용해 제거되지 않고 모형(24) 상에 잔류하고 있다.
(제 2 전기 주조 공정)
상기 모형(24)을 전기 주조액의 온도 조건이 23±3℃로 건욕된 전기 주조조에 넣고, 도 12(c)에 나타내는 바와 같이, 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)에 면하는 1차 전기 주조층(30)의 상면과, 레지스트체(42a)로 덮여 있지 않은 프레임체(3)의 표면과, 프레임체(3)와 1차 전기 주조층(30)의 사이에서 표면에 노출되는 모형(24)의 표면과, 접합 관통 구멍(7) 내에, 니켈로 이루어지는 전착 금속을 전기 주조하여 금속층(8)을 형성했다. 이에 따라, 1차 전착층(30)과 프레임체(3)를 금속층(8)으로 불리 일체적으로 접합할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제 1 전기 주조 공정, 및 제 2 전기 주조 공정에서 사용하는 전기 주조액의 온도 영역을, 동일(23±3℃)하게 설정했다. 이에 따라, 1차 전기 주조층(30), 즉 마스크 본체(2)가 열 팽창하면서 프레임체(3)와 접합되는 것을 가급적 저지할 수 있으므로, 프레임체(3)에 대한 마스크 본체(2)의 접합 위치의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도가 보다 고정밀도화된 증착 마스크를 얻을 수 있다. 또한, 제 1 전기 주조 공정 및 제 2 전기 주조 공정 모두, 전기 주조조 내의 전기 주조액의 온도를 낮게 설정하면 할수록, 1차 전기 주조층(30) 및 금속층(8)의 열 팽창을 가급적 억제할 수 있다. 이 때, 제 1 전기 주조 공정의 전기 주조조의 전기 주조액의 온도와 제 2 전기 주조 공정에 있어서의 전기 주조조의 전기 주조액의 온도는, 동일 혹은 ±3℃로 하는 것이 보다 바람직하다.
(박리 공정)
모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30) 및 금속층(8)을 박리한 후, 이들 양 층(30·8)으로부터 프레임체(3)의 하면에 위치하는 1차 전기 주조층(30a)을 박리했다. 마지막으로, 2차 패턴 레지스트(40), 레지스트체(42a), 및 미노광의 포토레지스트층(38b)을 제거함으로써, 도 11에 나타내는 응력 완화부(42)를 설치한 증착 마스크(1)를 얻었다.
(제 3 실시 형태)
도 13~도 15에, 본 발명에 관련된 증착 마스크와 그 제조 방법의 제 3 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 프레임체(3)를 1개의 프레임체(3)로 구성하여 마스크 본체(2)를 보강한 점과, 금속층(8)이 침입하는 마스크 본체(2)의 접합 관통 구멍(7)을 폐지한 점이 이전의 제 1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에 있어서의 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)은, 0.8㎜의 금속 판재를 모재로 하여 형성되어 있고, 프레임체(3)는 이전의 제 1 실시 형태와 동일 두께 치수로 설정하고 있다.
도 14 및 도 15는 본 실시 형태와 관련된 증착 마스크(1)의 제조 방법을 나타내고 있고, 거기에서는, 먼저, 제 1 실시 형태에서 설명한 도 6에 나타내는 프레임체 형성 공정을 행하여 보강용의 프레임체(3)를 형성한다.
(프레임체 형성 공정)
먼저, 예를 들면 금속 판재에 대한 열 영향이 작은 와이어 방전 가공기 등을 이용하여, 금속 판재로부터 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 크기로 잘라 내는 절단 공정을 행한다. 이어서, 잘라 낸 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)에 에칭이나 레이저 가공을 실시함으로써, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 개구(11)가 되는 복수의 개구를 형성하는 마스크 개구 형성 공정을 행한다. 이어서, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 금속 판재에 유래하는 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 돌출된 호면끼리가 대향하는 상태에서, 양 프레임(16·17)을 접착층(18)에 접합하여, 이차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 접합 공정을 행한다. 접착층(18)은, 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트로 이루어진다.
이어서, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 소정의 롤간 치수로 배치한 상하의 전동 롤(22·22)의 사이를 통과시켜 협압하는 정착 공정을 행한다. 또한, 불필요 부분의 접착층(18)(마스크 개구(11) 및 외주 프레임(10)의 외측에 노출되는 부분)을 제거(현상)함으로써 프레임체(3)를 얻었다. 이와 같이, 접착층(18)에 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트를 사용하는 것은, 미경화의 감광성 드라이 필름 레지스트는 접착성을 가지고 있고, 또한, 후술하는 1차 패터닝 공정 등에서도 사용하는 소재이기 때문에, 별도 시판의 접착제 등을 준비할 필요가 없어, 그 만큼 증착 마스크(1)의 제조 비용을 삭감할 수 있기 때문이다.
(패터닝 전단체 형성 공정)
도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 도전성을 가지는 예를 들면 스테인리스나 놋쇠제의 모형(24)의 표면에 포토레지스트층(25)을 형성한다. 이 포토레지스트층(25)은, 네거티브 타입의 시트 형상 감광성 드라이 필름 레지스트의 한 매 내지 수 매를 라미네이트해 열 압착에 의해 형성하여, 소정의 두께가 되도록 했다. 이어서, 포토레지스트층(25) 상에, 증착 관통 구멍(5)에 대응하는 투광 구멍(26a)을 가지는 패턴 필름(26)(유리 마스크)을 밀착시켜, 패터닝 전단체(27)를 얻었다.
(예열 공정)
패터닝 전단체(27)는, 예를 들면 히터 플레이트나 예열로 등을 이용하여, 노광 작업 시의 자외선 조사 장치의 노 내 온도로 예열한다. 패터닝 전단체(27)의 예열과 병행하여, 자외선 조사 장치의 노 내도 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한다. 자외선 조사 장치의 노 내의 예열은, 노 내에 조사 대상을 수용하지 않는 상태, 혹은 더미 모형(모형+포토레지스트층+보호 필름)을 수용한 상태에서 자외선 램프(28)를 점등하여 행한다. 패터닝 전단체(27) 및 노 내는, 예를 들면 23±3℃로 예열한다. 이와 관련하여 노광 작업에 있어서의 자외선 조사 장치의 노 내의 최고 온도는, 26℃ 전후이다.
(1차 패터닝 공정)
자외선 조사 장치의 노 내 및 패터닝 전단체(27)의 예열이 완료되면, 패터닝 전단체(27)를 자외선 조사 장치의 노 내에 수용하고, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 자외광 램프(28)로 자외선광을 조사해 노광을 행하여, 현상, 건조의 각 처리를 행한다. 이어서, 미노광 부분을 용해 제거함으로써, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 증착 관통 구멍(5)(1차 패터닝)에 대응하는 레지스트체(29a)를 가지는 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 형성했다. 이와 같이, 자외선 조사 장치의 노 내 및 패터닝 전단체(27)를, 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한 상태에서 노광 작업을 행하면, 자외선 조사에 의해 패터닝 전단체(27)가 가열되어 팽창하고, 상기 3자(24·25·26)의 상대적인 위치 관계가 어긋나면서 노광 작업이 행해지는 것을 해소할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 좋고, 게다가 의도한 형상대로의 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 설치할 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도의 고정밀도화에 기여할 수 있다.
(제 1 전기 주조 공정)
이어서, 상기 모형(24)을 전기 주조액의 온도 조건이 40~50℃로 건욕된 전기 주조조에 넣고, 도 14(c)에 나타내는 바와 같이 이전의 레지스트체(29a)의 높이의 범위 내에서, 모형(24)의 레지스트체(29a)로 덮여 있지 않은 표면에 니켈로 이루어지는 전착 금속을 1차 전기 주조하여, 1차 전기 주조층(30), 즉 마스크 본체(2)가 되는 층을 형성했다. 이어서, 레지스트체(29a)를 용해 제거함으로써, 도 14(d)에 나타내는 바와 같이, 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 구비하는 마스크 본체(2)를 얻었다.
(2차 패터닝 공정, 및 프레임체 배설 공정)
도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 1차 전기 주조층(30)의 형성 부분을 포함하는 모형(24)의 표면 전체에, 포토레지스트층(38)을 형성했다. 이 포토레지스트층(38)은, 이전과 마찬가지로 네거티브 타입의 시트 형상 감광성 드라이 필름 레지스트의 한 매 내지 수 매를 라미네이트해 열 압착에 의해 형성하여, 소정의 두께가 되도록 했다. 이어서, 패턴 형성 영역(4)에 대응하는 투광 구멍(39a)을 가지는 패턴 필름(39)을 밀착시켜 자외선 조사 장치의 노 내에 수용하고, 자외광 램프(28)로 자외선광을 조사하여 노광을 행한다. 이 상태에 있어서는, 패턴 형성 영역(4)과 관련된 부분(38a)이 노광되어 있고, 그 이외가 미노광의 부분(38b)의 포토레지스트층(38)을 얻었다(도 15(b)참조). 또한, 본 실시예에 있어서도 2차 패터닝 공정에 앞서 활성화 처리 공정을 행하여, 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)이 되는 1차 전기 주조층(30)에 대하여 산 침지나 전해 처리 등의 활성화 처리를 실시해도 된다.
이어서, 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 모형(24) 상에 1차 전기 주조층(30)을 둘러싸도록, 프레임체(3)를 위치 맞춤하면서 배치했다. 여기서는, 미노광의 포토레지스트층(38b)의 접착성을 이용하여, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 가고정했다. 또한 도 15(c)에 나타내는 바와 같이, 표면에 노출되어 있는 미노광의 포토레지스트층(38b)을 용해 제거하여, 패턴 형성 영역(4)을 덮는 레지스트체(40a)를 가지는 2차 패턴 레지스트(40)를 형성했다. 이 때, 프레임체(3)의 하면에 있는 미노광의 포토레지스트층(38b)은, 프레임체(3)로 커버되어 용해 제거되지 않고 모형(24) 상에 잔류하고 있다.
(제 2 전기 주조 공정)
이어서, 상기 모형(24)을 전기 주조액의 온도 조건이 23±3℃로 건욕된 전기 주조조에 넣고, 도 15(d)에 나타내는 바와 같이, 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)에 면하는 1차 전기 주조층(30)의 상면과, 프레임체(3)의 표면과, 프레임체(3)와 1차 전기 주조층(30)의 사이에서 표면에 노출되는 모형(24)의 표면에, 니켈로 이루어지는 전착 금속을 전기 주조하여 금속층(8)을 형성했다. 이에 따라, 1차 전착층(30)과 프레임체(3)를 금속층(8)으로 불리 일체적으로 접합할 수 있다.
(박리 공정)
모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30) 및 금속층(8)을 박리한 후, 이들 양 층(30·8)으로부터 프레임체(3)의 하면에 위치하는 1차 전기 주조층(30a)을 박리했다. 마지막으로, 2차 패턴 레지스트(40) 및 미노광의 포토레지스트층(38b)을 제거함으로써, 도 13에 나타내는 증착 마스크(1)를 얻었다.
(제 4 실시 형태)
도 16 및 도 17에, 본 발명에 관련된 증착 마스크와 그 제조 방법의 제 4 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 금속층(8)으로 불리 일체적으로 접합하지만, 금속층(8)을 마스크 본체(2)를 구성하는 1차 전기 주조층(30)과 일체 형성하는 점이 이전의 각 실시 형태와 상이하다. 이와 같이, 금속층(8)을 마스크 본체(2)와 일체 형성하면, 별도 금속층(8)을 형성하여 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 접합하는 수고를 생략하여, 제조에 필요로 하는 공정을 생략해 시간을 단축할 수 있으므로, 증착 마스크(1)의 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
도 17은 본 실시 형태와 관련된 증착 마스크(1)의 제조 방법을 나타내고 있고, 거기에서는, 먼저, 제 1 실시 형태에서 설명한 도 6 및 도 7에 나타내는 프레임체 형성 공정을 행하여 보강용의 프레임체(3)를 형성한다.
(프레임체 형성 공정)
먼저, 예를 들면 금속 판재에 대한 열 영향이 작은 와이어 방전 가공기 등을 이용하여, 금속 판재로부터 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 크기로 잘라 내는 절단 공정을 행한다. 이어서, 잘라 낸 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)에 에칭이나 레이저 가공을 실시함으로써, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 개구(11)가 되는 복수의 개구를 형성하는 마스크 개구 형성 공정을 행한다. 이어서, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 금속 판재에 유래하는 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 돌출된 호면끼리가 대향하는 상태에서, 양 프레임(16·17)을 접착층(18)에 접합하여, 이차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 접합 공정을 행한다. 접착층(18)은, 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트로 이루어진다.
이어서, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 소정의 롤간 치수로 배치한 상하의 전동 롤(22·22)의 사이를 통과시켜 협압하는 정착 공정을 행한다. 또한, 불필요 부분의 접착층(18)(마스크 개구(11) 및 외주 프레임(10)의 외측에 노출되는 부분)을 제거(현상)함으로써 프레임체(3)를 얻었다. 이와 같이, 접착층(18)에 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트를 사용하는 것은, 미경화의 감광성 드라이 필름 레지스트는 접착성을 가지고 있고, 또한, 후술하는 1차 패터닝 공정 등에서도 사용하는 소재이기 때문에, 별도 시판의 접착제 등을 준비할 필요가 없어, 그 만큼 증착 마스크(1)의 제조 비용을 삭감할 수 있기 때문이다.
두께가 상이한 금속 판재로부터 상기의 각 공정을 행하여, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 프레임체(3·3)를 제조한다. 이들 프레임체(3·3)를 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 적층하고, 프레임체(3·3)끼리를 시트 형상의 미경화 감광성 드라이 필름 레지스트로 이루어지는 접착층(19)에 접합했다. 이 후, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 소정의 롤간 치수로 배치한 상하의 전동 롤(22·22)의 사이를 통과시켜 협압하는 적층 공정을 행한다. 이에 의해, 적층된 한 쌍의 프레임체(3·3)를 얻었다.
(패터닝 전단체 형성 공정)
도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 도전성을 가지는 예를 들면 스테인리스나 놋쇠제의 모형(24)의 표면에 포토레지스트층(25)을 형성한다. 이 포토레지스트층(25)은, 네거티브 타입의 시트 형상 감광성 드라이 필름 레지스트의 한 매 내지 수 매를 라미네이트해 열 압착에 의해 형성하여, 소정의 두께가 되도록 했다. 이어서, 포토레지스트층(25) 상에, 마스크 본체(2)에 대응하는 투광 구멍(26a)을 가지는 패턴 필름(26)(유리 마스크)을 밀착시켜, 패터닝 전단체(27)를 얻었다.
(예열 공정)
패터닝 전단체(27)는, 예를 들면 히터 플레이트나 예열로 등을 이용하여, 노광 작업 시의 자외선 조사 장치의 노 내 온도로 예열한다. 패터닝 전단체(27)의 예열과 병행하여, 자외선 조사 장치의 노 내도 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한다. 자외선 조사 장치의 노 내의 예열은, 노 내에 조사 대상을 수용하지 않는 상태, 혹은 더미 모형(모형+포토레지스트층+보호 필름)을 수용한 상태에서 자외선 램프(28)를 점등하여 행한다. 패터닝 전단체(27) 및 노 내는, 예를 들면 23±3℃로 예열한다. 이와 관련하여 노광 작업에 있어서의 자외선 조사 장치의 노 내의 최고 온도는, 26℃ 전후이다.
(1차 패터닝 공정)
자외선 조사 장치의 노 내 및 패터닝 전단체(27)의 예열이 완료되면, 패터닝 전단체(27)를 자외선 조사 장치의 노 내에 수용하고, 도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 자외광 램프(28)로 자외선광을 조사해 노광을 행하여, 현상, 건조의 각 처리를 행한다. 이어서, 미노광 부분을 용해 제거함으로써, 도 17(b)에 나타내는 바와 같이, 마스크 본체(2)(1차 패터닝)에 대응하는 레지스트체(29a)를 가지는 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 형성했다. 이와 같이, 자외선 조사 장치의 노 내 및 패터닝 전단체(27)를, 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한 상태에서 노광 작업을 행하면, 자외선 조사에 의해 패터닝 전단체(27)가 가열되어 팽창하고, 상기 3자(24·25·26)의 상대적인 위치 관계가 어긋나면서 노광 작업이 행해지는 것을 해소할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 좋고, 게다가 의도한 형상대로의 1차 패턴 레지스트(29)를 모형(24) 상에 설치할 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도의 고정밀도화에 기여할 수 있다.
(프레임체 배설 공정)
도 17(c)에 나타내는 바와 같이, 1차 패턴 레지스트(29)의 형성 부분을 포함하는 모형(24)의 표면 전체에, 접착 레지스트(43)를 형성했다. 이 접착 레지스트(43)는, 이전과 마찬가지로 네거티브 타입의 시트 형상 감광성 드라이 필름 레지스트의 한 매 내지 수 매를 라미네이트해 열 압착에 의해 형성하여, 소정의 두께가 되도록 했다. 이어서, 모형(24) 상에 1차 패턴 레지스트(29)를 둘러싸도록, 프레임체(3)를 위치 맞춤하면서 배치했다. 여기서는, 미노광의 접착 레지스트(43)의 접착성을 이용하여, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 가고정했다. 또한 도 17(d)에 나타내는 바와 같이, 표면에 노출되어 있는 미노광의 접착 레지스트(43)를 용해 제거했다. 이 때, 프레임체(3)의 하면에 있는 접착 레지스트(43)는, 프레임체(3)로 커버되어 용해 제거되지 않고 모형(24) 상에 잔류하고 있다.
(일체 전기 주조 공정)
상기 모형(24)을 전기 주조액의 온도 조건이 23±3℃로 건욕된 전기 주조조에 넣고, 도 17(e)에 나타내는 바와 같이, 레지스트체(29a)로 덮여 있지 않은 모형(24)의 표면과, 프레임체(3)의 표면에, 니켈로 이루어지는 전착 금속을 전기 주조하여 금속층(8)을 형성했다. 이에 따라, 마스크 본체(2)를 구성하는 1차 전기 주조층(30)과, 당해 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 접합하는 금속층(8)을 일체로 형성할 수 있다.
(박리 공정)
모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30), 금속층(8), 및 프레임체(3)를 일체로 박리한 후, 이들 양 층(30·8)으로부터 프레임체(3)의 하면에 위치하는 접착 레지스트(43)를 제거함으로써, 도 16에 나타내는 증착 마스크(1)를 얻었다.
상기의 제 4 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 금속층(8)을 형성하는 수고를 생략하여, 제조에 필요로 하는 공정을 생략해 시간을 단축하면서, 상기와 마찬가지로 프레임체(3)의 강성을 증강할 수 있다. 따라서, 제조 비용의 상승을 더 억제하면서 대형화를 실현할 수 있고, 또한 평탄도를 유지할 수 있어, 증착층의 양호한 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있는 증착 마스크(1)를 얻을 수 있다.
(제 5 실시 형태)
도 18~도 20에, 본 발명에 관련된 증착 마스크의 제 5 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서의 증착 마스크(1)는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 프레임체(3)의 하면에 고정되는 지지 프레임(46)과, 지지 프레임(46)의 하면에 고정되는 보조 프레임(47)을 구비한다. 지지 프레임(46) 및 보조 프레임(47)의 외형 형상은, 프레임체(3)에 일치시켜져 있다. 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이 지지 프레임(46)에는, 프레임체(3)의 마스크 개구(11)에 대응하는 프레임 개구(48)가 형성되어 있고, 프레임 개구(48)는, 마스크 개구(11)보다 한층 큰 개구 형상으로 형성되어 있다. 프레임체(3)는, 그 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)이 지지 프레임(46)으로 지지되어 있다. 또한, 보조 프레임(47)은 액자 형상으로 형성되어 있고, 지지 프레임(46)의 4주연이 보조 프레임(47)으로 지지되어 있다. 증착 마스크(1), 지지 프레임(46), 및 보조 프레임(47)은, 각각 위치 맞춤된 후, 3자(1·46·47)를 스폿 용접함으로써 접합되어 일체화된다. 스폿 용접의 용접 개소(49)는, 네 모퉁이 부분과, 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)의 연장선 상의 4주연 부분에 설치되어 있다(도 20 참조).
상기한 바와 같이, 지지 프레임(46)으로 프레임체(3)의 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)의 전체를 지지하고, 또한, 보조 프레임(47)으로 지지 프레임(46)의 4주연을 지지하면, 증착 마스크 전체의 구조 강도와 강성을 더 증강하여, 증착 마스크(1)가 굴곡 변형되는 것을 저지하여 평탄도를 유지할 수 있어, 증착층의 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 보다 고정밀도화할 수 있다.
도 21에, 본 발명에 관련된 증착 마스크의 제 5 실시 형태의 변형예를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서는, 증착 마스크(1)는, 10개의 마스크 본체(2)를 2행 5열의 매트릭스 형상으로 배치했다. 이 증착 마스크(1)를 3개 제조하고, 이들 3개의 증착 마스크(1)를 지지 프레임(46)과 보조 프레임(47)으로 지지했다. 구체적으로는, 먼저, 1개의 증착 마스크(1)를 준비하고, 위치 및 텐션을 조정한 후 지지 프레임(46)에 고정한다. 이러한 고정은, 프레임체(3)의 모퉁이 부분과 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)의 연장선 상의 주연 부분을 스폿 용접으로 고정한다. 나머지 2개의 증착 마스크(1)도 동일하게 하여 지지 프레임(46)에 고정한다. 마지막으로, 지지 프레임(46)의 증착 마스크(1)가 고정된 측의 반대측에 보조 프레임(47)을 고정(스폿 용접)한다. 이와 같이 복수의 증착 마스크(1)를 지지 프레임(46)과 보조 프레임(47)으로 지지하는 형태이면, 이웃하는 증착 마스크(1)끼리의 상대 위치를 미(微)조정하여 배치할 수 있어, 이웃하는 증착 마스크(1)의 마스크 본체(2)의 상대적인 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 양호한 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다. 또한, 원하는 크기의 증착 마스크(1)를 자유롭게 설정할 수 있다.
이상과 같이, 상기 각 실시 형태의 증착 마스크, 및 증착 마스크 제조 방법에 있어서는, 프레임체(3)를 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)으로 구성하고, 상하측의 프레임(16·17)을 접착층(18)을 개재해 접합하여 일체화했으므로, 종래와 동일 두께의 프레임체(3)를 형성할 때에, 보다 얇은 금속 판재를 사용하여 프레임체(3)를 형성할 수 있어, 프레임체(3) 전체의 판 두께 편차를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 대형의 증착 마스크(1)여도, 금속 판재의 판 두께 편차에 유래하는 열 팽창에 의한 뒤틀림의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 모재에는 일반적으로 유통되고 있는 두께가 얇은 금속 판재를 사용하는 것뿐이므로, 전용의 금속 판재를 사용하여 프레임체(3)를 형성할 필요도 없다. 이상과 같이, 상기 각 실시 형태의 증착 마스크에 의하면, 제조 비용의 상승을 억제하면서 증착 마스크(1)의 대형화를 실현할 수 있고, 또한 증착 마스크(1)의 평탄도를 유지할 수 있어, 양호한 재현 정밀도 및 증착 정밀도를 확보할 수 있다. 또한, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 사이에 접착층(18)이 개재되는 프레임체(3)에 의하면, 증착 마스크(1)에 굴곡 변형을 발생시키는 외력이 가해졌을 때, 접착층(18)의 분만큼 프레임체(3)가 유연하게 탄성 변형되어, 증착 마스크(1)의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제 1, 제 2, 제 4, 및 제 5 실시 형태의 증착 마스크에 있어서는, 복수의 프레임체(3·3)를 적층하고, 적층 방향에 이웃하는 프레임체(3·3)끼리를 접착층(19)을 개재하여 접합했으므로, 종래와 동일 두께의 프레임체(3)를 형성할 때에, 더 얇은 금속 판재를 사용하여 프레임체(3)를 형성할 수 있으므로, 금속 판재의 판 두께 편차에 유래하는 열 팽창에 의한 뒤틀림의 발생을 보다 억제할 수 있다.
상기 각 실시 형태와 같이, 증착 마스크(1)가 가지는 마스크 본체(2)의 매수나 배치 양태는, 상기 실시 형태에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 또한, 마스크 본체(2)는 복수일 필요는 없고 1개여도 된다. 상하측 프레임(16·17)의 접합 공정에 앞서, 곡면 부여용의 상하 금형을 이용하여, 잘라 낸 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)에 프레스 가공을 실시하여, 이차원 곡면 혹은 삼차원 곡면을 부여할 수 있다. 이 경우에는, 선대칭의 관계가 되는 이차원 곡면 혹은 삼차원 곡면을 부여함으로써 이 후의 접합 공정에 있어서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 것을 용이화할 수 있다. 1차 전기 주조층(30) 및 금속층(8)은, 광택 니켈과 그 위에 전기 주조되는 무광택 니켈의 2층 구조로 해도 된다. 이 경우에는 광택 니켈은 모형(24)에 대하여 달라 붙기 어려워, 제조 공정에 있어서의 증착 마스크(1)의 모형(24)으로부터의 박리 공정을 작업 효율 좋게 진행할 수 있다.
1 증착 마스크
2 마스크 본체
3 프레임체
4 패턴 형성 영역
4a 외주연
5 증착 관통 구멍
6 증착 패턴
8 금속층
10 외주 프레임
11 마스크 개구
12 세로 프레임
13 가로 프레임
16 상측 프레임
17 하측 프레임
18 접착층
19 접착층
24 모형
25 포토레지스트층
26 패턴 필름
26a 투광 구멍
27 패터닝 전단체
29 1차 패턴 레지스트
29a 레지스트체
30 1차 전기 주조층
43 접착 레지스트
46 지지 프레임
47 보조 프레임
48 프레임 개구
W1 세로 프레임의 폭 치수
W2 가로 프레임의 폭 치수

Claims (10)

  1. 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 구비하는 마스크 본체(2)와, 마스크 본체(2)의 주위에 배치한, 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지는 보강용의 프레임체(3)를 구비한 증착 마스크로서,
    마스크 본체(2)와 프레임체(3)는, 금속층(8)을 개재하여 불리 일체적으로 접합되어 있고,
    프레임체(3)가 동일 형상으로 형성된 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)으로 구성되어, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)이 접착층(18)을 개재하여 접합되어 일체화되고,
    상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)은, 돌출된 호면 혹은 오목한 호면끼리가 대향하는 상태에서 접합되어 있고, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)가 평탄 형상으로 형성되어 있는 증착 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 프레임체(3·3)가 적층되어, 적층 방향에 이웃하는 프레임체(3·3)끼리가 접착층(19)을 개재하여 접합되어 있는 증착 마스크.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    마스크 본체(2)는 직사각형 형상으로 형성되어, 복수의 마스크 본체(2)가 매트릭스 형상으로 배치되어 있고,
    프레임체(3)는, 외주 프레임(10)과, 외주 프레임(10) 내에 복수의 마스크 개구(11)를 구획하는, 격자프레임 형상의 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)을 구비하고 있으며,
    마스크 본체(2)의 긴 변과 평행한 세로 프레임(12)의 폭 치수를 W1로 하고, 마스크 본체(2)의 짧은 변과 평행한 가로 프레임(13)의 폭 치수를 W2로 할 때, 세로 프레임(12)의 폭 치수(W1)와 가로 프레임(13)의 폭 치수(W2)가, 부등식(W1≤W2≤W1×1.1)을 만족하도록 설정되어 있는 증착 마스크.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    금속층 (8)이 마스크 본체(2)와 일체 형성되어 있는 증착 마스크.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프레임체(3)의 하면에 고정되는 지지 프레임(46)과, 지지 프레임(46)의 하면에 고정되는 보조 프레임(47)을 구비하고 있고,
    지지 프레임(46)에는, 프레임체(3)의 마스크 개구(11)에 대응하는 프레임 개구(48)가 형성되어 있으며,
    프레임 개구(48)는, 마스크 개구(11)보다 한층 큰 개구 형상으로 형성되어, 프레임체(3)의 세로 프레임(12) 및 가로 프레임(13)이 지지 프레임(46)으로 지지되어 있고,
    보조 프레임(47)은 액자 형상으로 형성되어, 지지 프레임(46)의 4주연이 보조 프레임(47)으로 지지되어 있는 증착 마스크.
  7. 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 패턴 형성 영역(4) 내에 구비하는 마스크 본체(2)와, 마스크 본체(2)의 주위에 배치한, 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지는 보강용의 프레임체(3)를 구비한 증착 마스크 제조 방법으로서,
    보강용의 프레임체(3)를 형성하는 프레임체 형성 공정과,
    모형(24)의 표면에, 증착 관통 구멍(5)에 대응하는 레지스트체(29a)를 가지는 1차 패턴 레지스트(29)를 설치하는 1차 패터닝 공정과,
    1차 패턴 레지스트(29)를 이용하여 모형(24) 상에 전착 금속을 전기 주조하고, 당해 모형(24) 상에 마스크 본체(2)에 대응하는 1차 전기 주조층(30)을 소정 위치에 복수 개 형성하는 제 1 전기 주조 공정과,
    프레임체(3)의 각 마스크 개구(11) 내에, 당해 마스크 개구(11)에 대응하는 1차 전기 주조층(30)이 위치하도록 위치 맞춤하면서, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 배치하는 프레임체 배설 공정과,
    프레임체(3)의 표면과, 마스크 본체(2)의 패턴 형성 영역(4)의 외주연(4a)의 표면을 덮은 상태에서, 전기 주조법에 의해 금속층(8)을 형성하여, 당해 금속층(8)을 개재해 1차 전기 주조층(30)과 프레임체(3)를 불리 일체적으로 접합하는 제 2 전기 주조 공정과,
    모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30), 프레임체(3), 및 금속층(8)을 일체로 박리하는 박리 공정을 포함하고,
    프레임체 형성 공정에 있어서, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 돌출된 호면 혹은 오목한 호면끼리가 대향하는 상태에서, 양 프레임(16·17)을 접착층(18)에 접합하여, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 접합 공정을 포함하여 프레임체(3)를 형성하는 것을 특징으로 하는 증착 마스크의 제조 방법.
  8. 다수 독립의 증착 관통 구멍(5)으로 이루어지는 증착 패턴(6)을 패턴 형성 영역(4) 내에 구비하는 마스크 본체(2)와, 마스크 본체(2)의 주위에 배치한 저열선 팽창 계수의 금속 판재로 이루어지는 보강용의 프레임체(3)를 구비한 증착 마스크 제조 방법으로서,
    보강용의 프레임체(3)를 형성하는 프레임체 형성 공정과,
    모형(24)의 표면에, 마스크 본체(2)에 대응하는 레지스트체(29a)를 가지는 1차 패턴 레지스트(29)를 설치하는 1차 패터닝 공정과,
    1차 패턴 레지스트(29)를 포함하는 모형(24)의 상면의 전체 면에, 접착 레지스트(43)를 부착한 후, 1차 패턴 레지스트(29)를 둘러싸도록, 모형(24) 상에 프레임체(3)를 접착 고정하는 프레임체 배설 공정과,
    프레임체(3)의 하면에 위치하는 접착 레지스트(43)를 제외하고, 접착 레지스트(43)를 제거하는 공정과,
    레지스트체(29a)를 제외한 모형(24)의 표면, 및 프레임체(3)의 표면을 덮은 상태에서, 전착 금속을 전기 주조하여, 마스크 본체(2)를 구성하는 1차 전기 주조층(30)과, 당해 마스크 본체(2)와 프레임체(3)를 접합하는 금속층(8)을 일체로 형성하는 일체 전기 주조 공정과,
    모형(24)으로부터 1차 전기 주조층(30), 금속층(8), 및 프레임체(3)를 일체로 박리하는 박리 공정을 포함하고,
    프레임체 형성 공정에 있어서, 상측 프레임(16)과 하측 프레임(17)의 돌출된 호면 혹은 오목한 호면끼리가 대향하는 상태에서, 양 프레임(16·17)을 접착층(18)에 접합하여, 상측 프레임(16) 및 하측 프레임(17)의 이차원 곡면, 내지는 삼차원 곡면 형상의 휨이 상쇄된 상태에서, 프레임체(3)를 평탄 형상으로 형성하는 접합 공정을 포함하여 프레임체(3)를 형성하는 것을 특징으로 하는 증착 마스크의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    1차 패터닝 공정에 있어서, 도전성을 가지는 모형(24)의 표면에 포토레지스트층(25)을 적층하고, 또한 포토레지스트층(25)의 표면에 1차 패터닝에 대응하는 투광 구멍(26a)을 가지는 패턴 필름(26)을 적층한 패터닝 전단체(27)를 형성하고,
    패터닝 전단체(27)의 온도와 자외선 조사 장치의 노 내 온도를, 노광 작업 시의 노 내 온도로 예열한 상태에서, 자외선 조사 장치에 의한 포토레지스트층(25)의 노광 작업을 행하는 증착 마스크의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    제 1 전기 주조 공정에서 사용하는 전기 주조액의 온도 영역과, 제 2 전기 주조 공정에서 사용하는 전기 주조액의 온도 영역이, 동일한 온도 영역으로 설정되어 있는 증착 마스크의 제조 방법.
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