WO2014115477A1 - 成膜マスクの製造方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

成膜マスクの製造方法及びレーザ加工装置 Download PDF

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水村　通伸
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株式会社ブイ・テクノロジー
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a film-forming mask having a structure in which a resin film provided with an opening pattern is supported by a thin magnetic metal member, and more particularly to a film-forming mask that can improve the position accuracy of opening pattern formation by laser processing.
  • the present invention relates to a manufacturing method and a laser processing apparatus.
  • a first resist pattern having a plurality of through openings is formed on a metal plate, and etching is performed through the through openings of the first resist pattern to penetrate the metal plate.
  • the first resist pattern is removed, and a second resist pattern having a plurality of second through-openings exposing a metal edge having a predetermined width around each of the plurality of opening patterns.
  • the second resist pattern is removed after forming a peripheral portion having a thickness larger than the thickness of the main body (see, for example, Patent Document 1).
  • a metal plate is wet-etched to form a plurality of opening patterns penetrating the metal plate.
  • a precise opening pattern could not be formed with high accuracy.
  • an uneven pattern of the mask could not be formed uniformly due to the occurrence of etching unevenness.
  • the applicant applied a thin film-like film having a resin film formed with an opening pattern having the same shape and dimension as the thin film pattern formed on the substrate, and a through hole containing the opening pattern.
  • a composite film-forming mask having a structure in which a magnetic metal member is in close contact is proposed.
  • the composite film-formation mask is formed by laser processing an opening pattern in a thin resin film having a thickness of about 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, and can form a high-definition opening pattern with high accuracy.
  • Such a large-area film formation mask has a feature that an opening pattern can be uniformly formed over the entire mask surface.
  • a magnetic metal member having a small thermal expansion coefficient such as Invar or Invar alloy and a member having a relatively large thermal expansion coefficient such as a resin film are brought into close contact with each other at room temperature or higher. Thereafter, when the aperture pattern is laser processed, the position of the aperture pattern may be cumulatively shifted due to the internal stress of the film caused by the difference in thermal expansion between the two members.
  • an object of the present invention is to provide a film forming mask manufacturing method and a laser processing apparatus that can cope with such problems and improve the position accuracy of opening pattern formation by laser processing.
  • a method of manufacturing a film formation mask according to a first aspect of the present invention includes a resin film having a plurality of opening patterns penetrating therethrough and a plurality of openings provided in close contact with one surface of the film.
  • a film forming mask comprising a magnetic metal member provided with a plurality of through-holes having a size including at least one of the patterns, wherein the magnetic metal member provided with the through-hole is attached to one surface of the film
  • the laser processing apparatus irradiates a laser beam into the through hole of the mask member having a structure in which a magnetic metal member provided with a plurality of through holes is in close contact with one surface of a resin film, A laser processing apparatus for forming a plurality of opening patterns penetrating through the film, the stage having the mask member mounted thereon and movable in a two-dimensional plane parallel to the mounting surface, and the laser beam A laser optical head that shapes a cross-sectional shape according to the shape of the opening pattern and irradiates the mask member, and the laser optical head has a first slit having a shape similar to the opening pattern.
  • a second slit having a shape similar to the preliminary opening pattern included in the opening pattern is formed on the same substrate and moved across the optical path of the laser beam.
  • a projection lens for reducing and projecting the first and second slits onto the mask member, and moving the stage while using the second slit of the light beam cross-sectional shaping mask After irradiating a predetermined regular position with laser light, penetrating the film to form a plurality of preliminary opening patterns, the first slit of the beam cross-section shaping mask is used to The opening pattern is laser processed on the preliminary opening pattern.
  • the opening pattern is formed on the preliminary opening pattern.
  • the positional deviation of the opening pattern after the opening pattern is formed can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the position accuracy of the opening pattern by laser processing.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the formation process of the member for masks in the manufacturing method of the film-forming mask by this invention. It is explanatory drawing which shows the joining process of the flame
  • FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing a film formation mask according to the present invention.
  • This method of manufacturing a film forming mask is a method of manufacturing a film forming mask having a structure in which a resin film provided with an opening pattern is supported by a thin plate-like magnetic metal member.
  • Step S1 for forming a mask member, and a frame Step S2 for joining, Step S3 for forming a preliminary opening pattern, and Step S4 for forming an opening pattern are included.
  • a method of manufacturing the film formation mask 1 provided with the unit mask 2 will be described. More specifically, visible light having a plurality of penetrating aperture patterns 3 having the same shape and dimension as the thin film pattern is transmitted at positions corresponding to the plurality of thin film patterns (for example, organic EL layers) to be formed.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the film formation mask 1 in which a plurality of opening patterns 3 are provided in the stripe-shaped through holes 5, but the film formation mask 1 has one opening in the through hole 5.
  • a pattern 3 may be provided.
  • Step S1 is a step of forming a mask member 12 having a structure in which a magnetic metal member 6 provided with a through hole 5 having a size including the opening pattern 3 is in close contact with one surface of the film 4.
  • a magnetic metal sheet 9 made of a magnetic metal material having a thermal expansion coefficient of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or less and made of invar or invar alloy and having a thickness of about 30 ⁇ m to 50 ⁇ m is formed. Cut out according to the surface area of the substrate to be coated, apply a resin liquid such as polyimide on one surface 9a of the magnetic metal sheet 9, and cure it at a temperature of about 200 ° C. to 300 ° C. to a thickness of 10 ⁇ m to 30 ⁇ m. A film 4 that transmits a certain amount of visible light is formed.
  • a resist is applied on the other surface 9b of the magnetic metal sheet 9, for example, by spraying, and then dried to form a resist film.
  • the resist is formed using a photomask. The film is exposed and developed, and a plurality of stripe-shaped stripes having a size including the preliminary opening pattern or the opening pattern 3 at positions corresponding to the plurality of preliminary opening patterns or the opening pattern 3 formed in steps S3 and S4 described later.
  • a resist mask 11 provided with an opening 10 is formed.
  • the magnetic metal sheet 9 is wet etched using the resist mask 11, and the magnetic metal sheet 9 corresponding to the opening 10 of the resist mask 11 is removed.
  • the resist mask 11 is removed by dissolving it in an organic solvent, for example. Thereby, the mask member 12 in which the magnetic metal member 6 and the resin film 4 are brought into close contact with each other is formed.
  • the etching solution for etching the magnetic metal sheet 9 is appropriately selected according to the material of the magnetic metal sheet 9 to be used, and a known technique can be applied.
  • the through hole 5 is formed by etching the magnetic metal sheet 9, it is aligned with a substrate side alignment mark provided in advance on the substrate at a predetermined position outside the formation region of the plurality of through holes 5.
  • a mask alignment mark (not shown) may be formed at the same time.
  • an alignment mark opening may be provided at a position corresponding to the mask side alignment mark.
  • step S2 the mask member 12 is stretched on one end face of a frame-shaped frame 8 made of invar or invar alloy or the like provided with openings 7 sized to enclose the plurality of through holes 5 of the magnetic metal member 6.
  • the peripheral edge portion of the magnetic metal member 6 is joined to one end surface of the frame 8.
  • a KrF 248 nm excimer laser or a third harmonic or a fourth harmonic of a YAG laser is used for the portion of the film 4 corresponding to the peripheral edge of the magnetic metal member 6. Then, the laser beam L having a wavelength of 400 nm or less is irradiated to ablate and remove the portion of the film 4.
  • the mask member 12 is tensioned so as not to bend the mask member 12 in the side parallel to the surface of the mask member 12 (in the direction of the arrow). Positioned above the frame 8 in the hung state.
  • the mask member 12 is stretched on one end surface 8a of the frame 8 in a state in which a tension is applied to the side parallel to the surface, and the peripheral portion of the magnetic metal member 6 is The frame 8 is spot welded.
  • the composite type deposition mask 1 proposed by the applicant irradiates a predetermined regular position in the plurality of through holes 5 with laser light based on the design value.
  • the opening pattern 3 penetrating the film 4 was formed.
  • the thermal expansion coefficient of the film 4 for example, polyimide, is 3 to 5 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the film 4 that has been cured at 200 ° C. to 300 ° C. and then cooled to room temperature is pulled in a direction parallel to the surface due to the difference in thermal expansion coefficient because it is an order of magnitude larger than that of Invar alloy. It will balance in a state where the stress is applied.
  • the positions of the formed opening pattern 3 and through-hole 5 may deviate from normal positions based on design values.
  • the method of manufacturing the film formation mask 1 according to the present invention forms a plurality of preliminary opening patterns in a shape included in the opening pattern 3 in a regular position in advance, The opening pattern 3 is formed after the internal stress is partially released to intentionally cause the positional deviation of the preliminary opening pattern.
  • steps S4 and S5 which are characteristic parts of the method of manufacturing the film formation mask 1 according to the present invention, will be described in detail.
  • steps S4 and S5 are performed using the laser processing apparatus shown in FIG.
  • a laser beam emitted from a pulse laser is shaped in accordance with the shape of the preliminary opening pattern or the opening pattern 3 and irradiated onto the film 4.
  • the stage 13 is a XY tee that moves on a two-dimensional plane (XY plane) parallel to the placement surface 13a by placing the mask member 12, and is a control means (not shown) such as a personal computer. ) To control movement.
  • a pulse laser 14 is provided above the stage 13.
  • the pulse laser 14 is, for example, an Nd: YAG laser that emits laser light having a wavelength of 355 nm.
  • the energy density of the irradiated laser beam is set to 0.5 J / cm 2 to 1 J / cm 2
  • the pulse width is set to 5 ns to 7 nsec
  • the shot frequency is set to 50 Hz to 60 Hz.
  • a laser optical head 15 is provided on the downstream side of the laser beam of the pulse laser 14. As shown in FIG. 6B, the laser optical head 15 shapes the beam cross-sectional shape of the laser light in accordance with the shape of the opening pattern 3 or the preliminary opening pattern and irradiates the mask member 12 with a pulse laser.
  • the illumination optical system 16 includes a beam expander, an integrator, a condenser lens, and the like that expands the laser beam emitted from the beam 14 and supplies parallel light with a uniform intensity distribution to a beam cross-sectional shaping mask 21 described later. As shown in FIG.
  • a light beam cross-sectional shaping mask 21 provided so as to be movable in the directions of arrows A and B crossing the optical path of the laser beam and the first and second mask areas 18 and 20 are placed on the mask member 12.
  • the projection lens 22 is configured to be reduced and projected to a size of 5 mm ⁇ 5 mm.
  • FIG. 6A shows a laser processing apparatus provided with three pulse lasers 14 and a laser optical head 15.
  • reference numeral 23 denotes a total reflection mirror
  • reference numeral 24 denotes a support member that supports the laser optical head 15.
  • the first and second slits 17 and 19 are provided on the same substrate to form the beam section shaping mask 21, and this beam section shaping mask 21 is used as the optical axis of the laser optical head 15.
  • the first and second slits 17 and 19 are provided on different substrates to form the two light beam cross-sectional shaping masks 21, and the laser optical head 15.
  • the two light velocity section shaping masks 12 may be replaceable with respect to the optical axis.
  • step S4 a plurality of preliminary opening patterns having a shape included in the opening pattern 3 are formed by penetrating the film 4 by irradiating a laser beam onto a regular position predetermined by design values in the plurality of through holes 5. Is a step of forming.
  • step S4 will be described in detail with reference to FIGS.
  • the mask member 12 is positioned and placed on the stage 13 by abutting the four sides of the square mask member 12 against the positioning pins 28 provided on the placement surface of the stage 13. At this time, the mask member may be attracted and fixed to the stage 13 by providing the stage 13 with an attracting means such as a magnetic chuck.
  • an imaging camera (not shown) provided at a certain distance from the optical axis of the projection lens 22 of any one of the plurality of laser optical heads 15 is provided.
  • a mask-side alignment mark (not shown) provided at a predetermined position of the member 12 is photographed to detect the position, and the stage 13 is moved by a predetermined distance based on the position of the mask-side alignment mark. Then, as shown in FIG. 8A, the plurality of laser optical heads 15 are positioned at the processing start position.
  • the beam cross-section shaping mask 21 is moved in the direction of arrow A or B so that the center of the second mask area 20 matches the optical axis of the laser optical head 15.
  • the laser beam is emitted by the oscillation of the pulse laser 14 and the laser beam whose beam diameter is expanded and the intensity distribution is made uniform is the second mask area of the beam section shaping mask 21 provided in each laser optical head 15. 20 is illuminated.
  • the laser light is shaped into a plurality of beams having a shape similar to the preliminary aperture pattern by a plurality of second slits 19 provided in the second mask area 20, and is reduced by the projection lens 22, for example, on the mask member 12.
  • the shot area 27 (see FIG. 8B) of 5 mm ⁇ 5 mm is irradiated.
  • the film 4 located in the through hole 5 of the mask member 12 is ablated and laser processed, and a plurality of preliminary opening patterns 26 are formed at regular positions determined by design values (see FIG. 9). .
  • the output and shot timing of the three pulse lasers 14 can be individually controlled.
  • the plurality of preliminary opening patterns 26 are sequentially processed into regular positions while the stage 13 is moved stepwise by a certain distance in the Y direction.
  • the shot area 27 is sequentially moved, for example, as shown by the arrow in FIG. Form.
  • FIG. 9 is a diagram showing the position of the preliminary opening pattern 26 after the preliminary opening pattern 26 is formed.
  • a part of the internal stress tensile stress going from the inside to the outside
  • the film 4 contracts slightly.
  • the shrinkage of the film 4 stops when the shrinkage force of the film 4 and the shrinkage prevention force by the magnetic metal member 6 are balanced. Therefore, the position (center position) of the preliminary opening pattern 26 is shifted by dx in the X direction and dy in the Y direction from the normal position indicated by the intersection of the one-dot chain line, as shown in an enlarged view in FIG. Become.
  • the amount of misalignment and the direction of misalignment of the preliminary opening pattern 26 vary depending on the position where the preliminary opening pattern 26 is formed in the plane of the mask member 12, but the amount of misalignment is about several ⁇ m at the maximum. .
  • the subsequent step S ⁇ b> 5 is a process of laser processing the opening pattern 3 on the plurality of preliminary opening patterns 26.
  • step S5 will be described in detail with reference to FIG.
  • adsorption means such as a magnetic chuck.
  • the beam cross-section shaping mask 21 is moved in the direction of arrow A or B so that the center of the first mask area 18 matches the optical axis of the laser optical head 15.
  • step S4 the plurality of laser optical heads 15 are positioned at the processing start position of the mask member 12.
  • the laser beam is emitted by the oscillation of the pulse laser 14, and the laser beam whose beam diameter is expanded and the intensity distribution is made uniform is the first mask area of the beam section shaping mask 21 provided in each laser optical head 15.
  • the laser light is shaped into a plurality of beams having a shape similar to the opening pattern 3 by the plurality of first slits 17 provided in the first mask area 18, and is reduced by the projection lens 22 to be formed on the mask member 12, for example. Irradiate the shot area 27 of 5 mm ⁇ 5 mm.
  • the film 4 positioned in the through hole 5 of the mask member 12 is ablated and laser processed, and the normal position determined by the design value on the preliminary opening pattern 26 (the intersection of the one-dot chain line shown in FIG. 10).
  • a plurality of opening patterns 3 are formed at the position (1).
  • the plurality of opening patterns 3 are sequentially processed into regular positions while the stage 13 is moved by a certain distance step in the Y direction.
  • the shot area 27 is sequentially moved, for example, as indicated by the arrow in FIG. An opening pattern 3 is formed.
  • FIG. 10 is a diagram showing the position of the opening pattern 3 after the opening pattern 3 is formed. Since the internal stress inherent in the film 4 is partially released by the formation of the preliminary opening pattern 26, the positional deviation of the opening pattern 3 is small even after the opening pattern 3 is formed. It will be formed at a normal position within the allowable range. Since the preliminary opening pattern 26 has a small area enough to be included in the opening pattern 3, the preliminary opening pattern 26 in which the positional deviation has occurred is also accommodated inside the opening pattern 3.
  • the opening pattern 3 may be formed so as to correct the displacement amount.
  • a plurality of laser optical heads 15 are provided. It may be provided individually so that it can be finely moved in the X direction. Accordingly, the laser optical head 15 can be finely moved individually in the X direction according to the amount of positional deviation of the preliminary opening pattern 26, and the opening pattern 3 can be laser processed in the Y direction while correcting the positional deviation.
  • film formation including a plurality of through holes 5 in the unit mask 2 (see FIG. 2).
  • a dummy through hole 29 extending in parallel to the outer periphery of the unit mask 2 is provided in advance in the magnetic metal member 6 outside the effective region, and the dummy opening pattern 30 is formed on the film 4 in the dummy through hole 29 after the preliminary opening pattern 26 is formed.
  • Laser processing is recommended. Thereby, the internal stress of the film 4 in the film formation effective region is separated from the internal stress of the film 4 outside the film formation effective region, and the distortion of the distortion of the film 4 is reduced.
  • FIG. 11 shows a case where two pairs of dummy through holes 29 and dummy opening patterns 30 are provided facing each other, but the dummy through holes 29 and dummy opening patterns 30 are either up, down, left, or right in FIG. One pair may be provided on one side.
  • the dummy opening pattern 30 may be formed after the opening pattern 3 is formed to correct the positional deviation.
  • the method of manufacturing the large-area film formation mask 1 corresponding to a plurality of large-area substrates having, for example, organic EL panels attached thereto has been described.
  • the present invention is not limited thereto, and the film formation mask is not limited thereto. 1 may correspond to the unit mask 2 shown in FIG.
  • step S2 for joining the frame 8 to the mask member 12 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and step S2 may be omitted.
  • the present invention is not limited to a film formation mask for forming an organic EL panel, and any film formation mask can be used as long as it can form a plurality of thin film patterns on a substrate with high positional accuracy. Good.

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Abstract

　本発明は、貫通孔を設けた磁性金属部材をフィルムの一面に密接させた構造のマスク用部材を形成する第１段階と、複数の貫通孔内の予め定められた正規の位置にレーザ光を照射してフィルムを貫通加工し、複数の予備開口パターンを形成する第２段階と、複数の予備開口パターン上に開口パターンをレーザ加工する第３段階と、を含むものである。

Description

成膜マスクの製造方法及びレーザ加工装置
　本発明は、開口パターンを設けた樹脂製フィルムを薄板状の磁性金属部材で支持する構造の成膜マスクの製造方法に関し、特にレーザ加工による開口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レーザ加工装置に係るものである。
　従来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開口パターンを形成した後、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露出させる複数の第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においては、金属板をウェット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しているので、ウェットエッチングの等方性によ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なかった。また、一辺の長さが数十ｃｍ以上の大面積の例えば有機ＥＬ表示パネル用の成膜マスクの場合、エッチングむらの発生によりマスク全面の開口パターンを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開口パターンを形成した樹脂製のフィルムと、開口パターンを内包する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型の成膜マスクを提案している。
　上記複合型の成膜マスクは、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、上述のような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、上記複合型の成膜マスクにおいては、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た後に、開口パターンをレーザ加工すると両部材間の熱膨張の差に起因して発生するフィルムの内部応力により、開口パターンの位置が累積的にずれることがあった。
　そこで、本発明は、このような問題点に対処し、レーザ加工による開口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レーザ加工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、第１の発明による成膜マスクの製造方法は、貫通する複数の開口パターンを形成した樹脂製のフィルムと、前記フィルムの一面に密接させて設けられ前記複数の開口パターンの少なくとも１つを内包する大きさの複数の貫通孔を設けた磁性金属部材とを備えた成膜マスクの製造方法であって、前記貫通孔を設けた前記磁性金属部材を前記フィルムの一面に密接させた構造のマスク用部材を形成する第１段階と、前記複数の貫通孔内の予め定められた正規の位置にレーザ光を照射して前記フィルムを貫通加工し、前記開口パターンに内包される形状の複数の予備開口パターンを形成する第２段階と、前記複数の予備開口パターン上に前記開口パターンをレーザ加工する第３段階と、を含むものである。
　また、第２の発明によるレーザ加工装置は、複数の貫通孔を設けた磁性金属部材を樹脂製のフィルムの一面に密接させた構造のマスク用部材の前記貫通孔内にレーザ光を照射し、前記フィルムに貫通する複数の開口パターンを形成するレーザ加工装置であって、前記マスク用部材を載置して載置面に平行な２次元平面内を移動可能なステージと、前記レーザ光の光束断面形状を前記開口パターンの形状に合わせて整形し前記マスク用部材に照射するレーザ光学ヘッドと、を備えて構成され、前記レーザ光学ヘッドは、前記開口パターンに相似の形状を有する第１のスリット、及び前記開口パターンに内包される形状の予備開口パターンに相似の形状を有する第２のスリットを並べて同一の基板に形成し、前記レーザ光の光路に交差して移動可能に設けられた光束断面整形マスク、又は前記第１のスリット及び第２のスリットを夫々異なる基板に形成し、前記レーザ光の光路に対して差し替え可能に設けられた光束断面整形マスクと、前記第１及び第２のスリットを前記マスク用部材上に縮小投影する投影レンズとを備え、前記ステージを移動しながら、前記光束断面整形マスクの前記第２のスリットを使用して前記貫通孔内の予め定められた正規の位置にレーザ光を照射し、前記フィルムを貫通加工して複数の前記予備開口パターンを形成した後、前記光束断面整形マスクの第１のスリットを使用して、前記複数の予備開口パターン上に前記開口パターンをレーザ加工するものである。
　本発明によれば、開口パターンに内包される形状の予備開口パターンを予め形成してフィルムに内在する内部応力の一部を解放した状態で、予備開口パターン上に開口パターンを形成しているので、開口パターン形成後の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、レーザ加工による開口パターンの形成位置精度を向上することができる。
本発明による成膜マスクの製造方法の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の方法により製造される成膜マスクの一構成例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す平面図、（ｃ）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けるマスク用部材の形成工程を示す説明図である。 本発明による成膜マスクの製造方法におけるフレームの接合工程を示す説明図である。 複合型成膜マスクにおける開口パターン形成時の懸念事項について説明する図であり、（ａ）は理想状態を示し、（ｂ）は開口パターンの位置ずれを示している。 本発明によるレーザ加工装置の一構成例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はレーザ光学ヘッドの一構成を示す説明図である。 本発明によるレーザ加工装置に使用される光束断面整形マスクの一構成例を示す平面図である。 本発明によるレーザ加工装置を使用して行うレーザ加工について説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を拡大して示す平面図である。 本発明による成膜マスクの製造方法における予備開口パターン形成後の状態を示す説明図であり、（ａ）は予備開口パターンの全体的な位置ずれを示し、（ｂ）は予備開口パターンの正規の位置に対する位置ずれを示す。 本発明による成膜マスクの製造方法における開口パターン形成後の状態を示す説明図である。 本発明の方法により製造される成膜マスクの変形例を示す平面図である。
　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、開口パターンを設けた樹脂製フィルムを薄板状の磁性金属部材で支持する構造の成膜マスクを製造するもので、マスク用部材を形成するステップＳ１と、フレームを接合するステップＳ２と、予備開口パターンを形成するステップＳ３と、開口パターンを形成するステップＳ４とを含んでいる。
　ここでは一例として、図２に示すように、複数の、例えば有機ＥＬパネルを多面付した大面積の基板に対応した大面積の成膜マスク１であり、上記複数のパネルに対応して複数の単位マスク２を配置して備えた成膜マスク１の製造方法について説明する。より詳細には、形成しようとする複数の薄膜パターン（例えば、有機ＥＬ層）に対応した位置に、該薄膜パターンと同じ形状寸法を有する貫通する複数の開口パターン３を形成した可視光を透過する樹脂製のフィルム４の一面に上記開口パターン３を内包する大きさの貫通する複数の貫通孔５を形成した薄板状の磁性金属部材６を密接し、該磁性金属部材６の上記フィルム４との密接面とは反対面の周縁部に上記複数の貫通孔５を内包する大きさの開口７を有する枠状のフレーム８の端面を接合した構造の成膜マスク１の製造方法について説明する。なお、図２においては、ストライプ状の貫通孔５内に複数の開口パターン３が設けられた成膜マスク１の構成例を示しているが、成膜マスク１は貫通孔５内に一つの開口パターン３が設けられたものであってもよい。
　上記ステップＳ１は、フィルム４の一面に、開口パターン３を内包する大きさの貫通する貫通孔５を設けた磁性金属部材６を密接した構造のマスク用部材１２を形成する工程である。以下、図３を参照して詳細に説明する。
　先ず、図３（ａ）に示すように、熱膨張係数が１×１０－６／℃以下であるインバー又はインバー合金からなる厚みが３０μｍ～５０μｍ程度の磁性金属材料の磁性金属シート９を、成膜対象である基板の表面積に合わせて切り出し、該磁性金属シート９の一面９ａに例えばポリイミド等の樹脂液を塗布し、これを２００℃～３００℃程度の温度で硬化させて厚みが１０μｍ～３０μｍ程度の可視光を透過するフィルム４を形成する。
　次いで、図３（ｂ）に示すように、磁性金属シート９の他面９ｂにレジストを例えばスプレー塗布した後、これを乾燥させてレジストフィルムを形成し、次に、フォトマスクを使用してレジストフィルムを露光・現像し、後述のステップＳ３，Ｓ４において形成される複数の予備開口パターン又は開口パターン３に対応した位置に該予備開口パターン又は開口パターン３を内包する大きさの複数のストライプ状の開口部１０を設けたレジストマスク１１を形成する。
　続いて、図３（ｃ）に示すように、上記レジストマスク１１を使用して磁性金属シート９をウェットエッチングし、レジストマスク１１の開口部１０に対応した部分の磁性金属シート９を除去してストライプ状の貫通孔５を設けて磁性金属部材６を形成した後、レジストマスク１１を例えば有機溶剤に溶解させて除去する。これにより、磁性金属部材６と樹脂製のフィルム４とを密接させたマスク用部材１２が形成される。なお、磁性金属シート９をエッチングするためのエッチング液は、使用する磁性金属シート９の材料に応じて適宜選択され、公知の技術を適用することができる。
　また、磁性金属シート９をエッチングして貫通孔５を形成する際に、複数の貫通孔５の形成領域外の予め定められた位置に基板に予め設けられた基板側アライメントマークに対して位置合わせするための図示省略のマスク側アライメントマークを同時に形成してもよい。この場合、レジストマスク１１を形成する際に、マスク側アライメントマークに対応した位置にアライメントマーク用の開口部を設けるとよい。
　上記ステップＳ２は、磁性金属部材６の複数の貫通孔５を内包する大きさの開口７を設けたインバー又はインバー合金等からなる枠状のフレーム８の一端面にマスク用部材１２を張架して、該フレーム８の一端面に磁性金属部材６の周縁部を接合する工程である。以下、図４を参照して詳細に説明する。
　先ず、図４（ａ）に示すように、磁性金属部材６の周縁部に対応したフィルム４の部分に、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザ、又はＹＡＧレーザの第３高調波や第４高調波を使用して、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光Ｌを照射し、当該部分のフィルム４をアブレーションして除去する。
　次に、図４（ｂ）に示すように、マスク用部材１２を該マスク用部材１２の面に平行な側方（矢印方向）にマスク用部材１２が撓まない程度の大きさのテンションをかけた状態でフレーム８の上方に位置付ける。
　さらに、図４（ｃ）に示すように、マスク用部材１２をその面に平行な側方にテンションをかけた状態でフレーム８の一端面８ａに張架し、磁性金属部材６の周縁部とフレーム８とをスポット溶接する。
　ところで、出願人が提案した複合型の成膜マスク１は、図５（ａ）に示すように、設計値に基づいて複数の貫通孔５内の予め定められた正規の位置にレーザ光を照射して、フィルム４を貫通する開口パターン３を形成するようにしたものであった。磁性金属部材６として熱膨張係数が１×１０－６／℃以下のインバー又はインバー合金を使用した場合、フィルム４、例えばポリイミドの熱膨張係数が３～５×１０－５／℃で、インバー又はインバー合金の熱膨張係数に比べて１桁大きいため、２００℃～３００℃で硬化された後、室温まで冷却されたフィルム４には、上記熱膨張係数の差により、面に平行な方向に引張応力が働いた状態でバランスすることになる。
　このような状態で、フィルム４に開口パターン３が形成されると、上記バランスが崩れてフィルム４は変形しようとする。そのため、形成された開口パターン３及び貫通孔５の位置が図５（ｂ）に示すように、設計値に基づく正規の位置からずれるおそれがあった。
　そこで、このような問題に対処するために、本発明による成膜マスク１の製造方法は、正規の位置に開口パターン３に内包される形状の複数の予備開口パターンを予め形成し、フィルム４の内部応力を一部解放して予備開口パターンの位置ずれを意図的に生じさせた後、開口パターン３を形成することを特徴としている。以下に、本発明による成膜マスク１の製造方法の特徴部分であるステップＳ４，Ｓ５を詳細に説明する。
　なお、ステップＳ４，Ｓ５は、図６に示すレーザ加工装置を使用して行われる。このレーザ加工装置は、パルスレーザから放射されたレーザビームを予備開口パターン又は開口パターン３の形状に合わせて整形してフィルム４に照射するものであり、ステージ１３と、パルスレーザ１４と、レーザ光学ヘッド１５と、を備えて構成されている。
　上記ステージ１３は、マスク用部材１２を載置して載置面１３ａに平行な２次元平面（ＸＹ平面）内を移動するもので、ＸＹテージであり、図示省略の制御手段（例えば、パーソナルコンピュータ）によって移動が制御されるようになっている。
　上記ステージ１３の上方には、パルスレーザ１４が設けられている。このパルスレーザ１４は、波長が３５５ｎｍのレーザ光を放射する例えばＮｄ：ＹＡＧレーザである。この場合、照射するレーザ光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ２～１Ｊ／ｃｍ２、パルス幅は５ｎｓ～７ｎｓｅｃ、ショット周波数は５０Ｈｚ～６０Ｈｚに設定される。
　上記パルスレーザ１４のレーザ光の下流側には、レーザ光学ヘッド１５が設けられている。このレーザ光学ヘッド１５は、図６（ｂ）に示すように、レーザ光の光束断面形状を開口パターン３又は予備開口パターンの形状に合わせて整形しマスク用部材１２に照射するもので、パルスレーザ１４から放射されたレーザビームを拡張すると共に強度分布が均一な平行光を後述の光束断面整形マスク２１に供給する、例えばビームエキスパンダ、インテグレータ及びコンデンサーレンズ等を含んで構成された照明光学系１６と、図７に示すように開口パターン３に相似な形状の複数の第１のスリット１７を形成した第１のマスクエリア１８、及び開口パターン３に内包される形状の、例えば開口パターン３の８０％の面積を有する予備開口パターンに相似な形状の複数の第２のスリット１９を形成した第２のマスクエリア２０を並べて形成し、レーザ光の光路に交差して同図の矢印Ａ，Ｂ方向に移動可能に設けられた光束断面整形マスク２１と、第１及び第２のマスクエリア１８，２０をマスク用部材１２上に、例えば５ｍｍ×５ｍｍの大きさに縮小投影する投影レンズ２２とを備えて構成されている。そして、大面積の基板の複数領域を同時にレーザ加工することができるように複数のレーザ光学ヘッド１５が一定の間隔で並べて設けられている。なお、図６（ａ）は３台のパルスレーザ１４及びレーザ光学ヘッド１５を備えたレーザ加工装置を示している。図６（ａ）において、符号２３は全反射ミラーであり、符号２４はレーザ光学ヘッド１５を支持する支持部材である。また、上記実施形態においては、複数の第１及び第２のスリット１７，１９を同一の基板に設けて光束断面整形マスク２１を形成し、この光束断面整形マスク２１をレーザ光学ヘッド１５の光軸に交差する方向に移動可能に設けた場合について説明したが、第１及び第２のスリット１７，１９を夫々異なる基板に設けて２枚の光束断面整形マスク２１を形成し、上記レーザ光学ヘッド１５の光軸に対して上記２枚の光速断面整形マスク１２を差し替え可能にしてもよい。
　以下、上記レーザ加工装置を使用して行う予備開口パターン及び開口パターン３のレーザ加工について説明する。
　上記ステップＳ４は、複数の貫通孔５内の設計値で予め定められた正規の位置にレーザ光を照射してフィルム４を貫通加工し、開口パターン３に内包される形状の複数の予備開口パターンを形成する工程である。以下、図８，９を参照してステップＳ４を詳細に説明する。
　先ず、ステージ１３の載置面に設けられた位置決めピン２８に四角形のマスク用部材１２の四辺を突き当ててマスク用部材１２がステージ１３上に位置決めして載置される。このとき、ステージ１３に磁気チャック等の吸着手段を備えることにより、マスク用部材をステージ１３に吸着固定させるようにしてもよい。
　次に、複数のレーザ光学ヘッド１５のうち、いずれか１つのレーザ光学ヘッド１５の、例えば投影レンズ２２の光軸に対して一定の距離だけ離れて設けられた図示省略の撮像カメラにより、マスク用部材１２の予め定められた位置に設けられた図示省略のマスク側アライメントマークを撮影してその位置を検出し、該マスク側アライメントマークの位置を基準にして予め定められた距離だけステージ１３を移動し、図８（ａ）に示すように複数のレーザ光学ヘッド１５を加工開始位置に位置付ける。
　続いて、光束断面整形マスク２１を矢印Ａ又はＢ方向に移動して、第２のマスクエリア２０の中心をレーザ光学ヘッド１５の光軸に合致させる。
　次いで、パルスレーザ１４が発振してレーザビームが発射され、ビーム径が拡張され強度分布が均一にされたレーザ光が各レーザ光学ヘッド１５に備えられた光束断面整形マスク２１の第２のマスクエリア２０を照明する。レーザ光は、第２のマスクエリア２０に設けられた複数の第２のスリット１９により予備開口パターンに相似な形状の複数のビームに整形され、投影レンズ２２により縮小されてマスク用部材１２の例えば５ｍｍ×５ｍｍのショット領域２７（図８（ｂ）参照）に照射する。これにより、マスク用部材１２の貫通孔５内に位置するフィルム４がアブレーションされてレーザ加工され、設計値で定められた正規の位置に複数の予備開口パターン２６が形成される（図９参照）。なお、３台のパルスレーザ１４は、その出力及びショットタイミング等を個別に制御することが可能である。
　次に、図８（ａ）に示すように、ステージ１３をＹ方向に一定距離だけステップ移動しながら、複数の予備開口パターン２６を正規の位置に順次加工して行く。この場合、ステージ１３をＸ，Ｙ方向にステップ移動しながら、ショット領域２７を例えば同図（ｂ）に矢印で示すように順次移動してマスク用部材１２の全面に亘って予備開口パターン２６を形成する。
　図９は、予備開口パターン２６が形成された後の予備開口パターン２６の位置を示す図である。同図に示すように、予備開口パターン２６が形成されるとフィルム４に内在している内部応力（内から外に向かう引張応力）の一部が解放され、フィルム４は僅かに収縮する。そして、フィルム４の収縮力と磁性金属部材６による収縮阻止力がバランスしたところでフィルム４の収縮は止まる。そのため、予備開口パターン２６の位置（中心位置）は、同図（ｂ）に拡大して示すように１点鎖線の交点で示す正規の位置からＸ方向にｄｘ、Ｙ方向にｄｙだけずれることになる。なお、予備開口パターン２６の位置ずれ量及び位置ずれ方向は、マスク用部材１２の平面内の予備開口パターン２６が形成されている位置によって異なるが、そのずれ量は、最大で数μｍ程度である。
　続いて実行される上記ステップＳ５は、複数の予備開口パターン２６上に開口パターン３をレーザ加工する工程である。以下、ステップＳ５について図１０を参照して詳細に説明する。なお、ステップＳ５は、フィルム４の内部応力の発生を抑制するために、マスク用部材１２をステージ１３に磁気チャック等の吸着手段により吸着させないで行うことが好ましい。
　先ず、光束断面整形マスク２１を矢印Ａ又はＢ方向に移動して、第１のマスクエリア１８の中心をレーザ光学ヘッド１５の光軸に合致させる。
　次に、ステップＳ４と同様にして、複数のレーザ光学ヘッド１５がマスク用部材１２の加工開始位置に位置付けられる。
　次いで、パルスレーザ１４が発振してレーザビームが発射され、ビーム径が拡張され強度分布が均一にされたレーザ光が各レーザ光学ヘッド１５に備えられた光束断面整形マスク２１の第１のマスクエリア１８を照明する。レーザ光は、第１のマスクエリア１８に設けられた複数の第１のスリット１７により開口パターン３に相似な形状の複数のビームに整形され、投影レンズ２２により縮小されてマスク用部材１２の例えば５ｍｍ×５ｍｍのショット領域２７に照射する。これにより、マスク用部材１２の貫通孔５内に位置するフィルム４がアブレーションされてレーザ加工され、予備開口パターン２６上の設計値で定められた正規の位置（図１０に示す１点鎖線の交点の位置）に複数の開口パターン３が形成される。
　そして、図８（ａ）に示すように、ステージ１３をＹ方向に一定距離ステップ移動しながら、複数の開口パターン３を正規の位置に順次加工して行く。この場合、前述と同様に、ステージ１３をＸ，Ｙ方向にステップ移動しながら、ショット領域２７を例えば同図（ｂ）に矢印で示すように順次移動してマスク用部材１２の全面に亘って開口パターン３を形成する。
　図１０は、開口パターン３が形成された後の開口パターン３の位置を示す図である。予備開口パターン２６の形成により、フィルム４に内在していた内部応力が一部解放されているため、開口パターン３が形成された後も開口パターン３の位置ずれは少なく、開口パターン３は位置ずれの許容範囲内で正規の位置に形成されることになる。なお、予備開口パターン２６は、開口パターン３に内包される程の面積の小さいものであるため、位置ずれが生じた予備開口パターン２６も開口パターン３の内側に収まる。
　又は、撮像手段により予備開口パターン２６を撮影してその中心位置を検出した後、予備開口パターン２６の正規の位置に対する位置ずれ量（図９（ｂ）に示すｄｘ，ｄｙ）を計測し、該位置ずれ量を補正するように開口パターン３を形成してもよい。この場合、前述したように、予備開口パターン２６の位置ずれ量及び位置ずれ方向は、マスク用部材１２の平面内の予備開口パターン２６が形成される位置によって異なるため、複数のレーザ光学ヘッド１５を個別にＸ方向に微動可能に設けるとよい。これにより、予備開口パターン２６の位置ずれ量に応じてレーザ光学ヘッド１５を個別にＸ方向に微動し、上記位置ずれを補正しながらＹ方向に開口パターン３をレーザ加工することができる。
　なお、予備開口パターン２６の位置ずれ量が大きく、開口パターン３の内側に収まらない時には、図１１に示すように、単位マスク２（図２参照）内の複数の貫通孔５を内包する成膜有効領域外の磁性金属部材６に、単位マスク２の外周に平行に延びるダミー貫通孔２９を予め設けておき、予備開口パターン２６の形成後にダミー貫通孔２９内のフィルム４にダミー開口パターン３０をレーザ加工するとよい。これにより、成膜有効領域内のフィルム４の内部応力が成膜有効領域外のフィルム４の内部応力から切り離されてフィルム４の歪の偏りが減少する。したがって、予備開口パターン２６の位置ずれが減少して、予備開口パターン２６は正規の位置に近づくことになる。それ故、その後、開口パターン３を正規の位置に形成すれば、予備開口パターン２６は開口パターン３の内側に収まり、開口パターン３からはみ出すことはない。ダミー開口パターン３０の形状、形成位置及び個数は、予備開口パターン２６の位置ずれ量及び位置ずれの偏りに応じて適宜決定される。なお、図１１においては、ダミー貫通孔２９及びダミー開口パターン３０を対向して２対設けた場合について示しているが、ダミー貫通孔２９及びダミー開口パターン３０は図１１において上下又は左右のいずれか一方に１対設けてもよい。
　又は、開口パターン３形成後の開口パターン３の位置ずれ量が許容値を超えて大きい場合には、開口パターン３の形成後に上記ダミー開口パターン３０を形成し、上記位置ずれを補正するとよい。
　上記実施形態においては、複数の、例えば有機ＥＬパネルを多面付した大面積の基板に対応した大面積の成膜マスク１の製造方法について説明したが、本発明はこれに限られず、成膜マスク１は図２に示す単位マスク２に相当するものであってもよい。
　また、上記実施形態においては、マスク用部材１２にフレーム８を接合するステップＳ２を含む場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ステップＳ２は省略してもよい。
　さらに、本発明は有機ＥＬパネルを形成するための成膜マスクに限られず、基板上に複数の薄膜パターンを位置精度よく形成しようとする成膜マスクであれば、如何なる成膜マスクであってもよい。
　１…成膜マスク
　３…開口パターン
　４…フィルム
　５…貫通孔
　６…磁性金属部材
　７…フレームの開口
　８…フレーム
　１２…マスク用部材
　１３…ステージ
　１５…レーザ光学ヘッド
　１７…第１のスリット
　１８…第１のマスクエリア
　１９…第２のスリット
　２０…第２のマスクエリア
　２１…光束断面整形マスク
　２２…投影レンズ
　２６…予備開口パターン
　

Claims (9)

  1. 　貫通する複数の開口パターンを形成した樹脂製のフィルムと、前記フィルムの一面に密接させて設けられ前記複数の開口パターンの少なくとも１つを内包する大きさ複数の貫通孔を設けた磁性金属部材とを備えた成膜マスクの製造方法であって、
    　前記貫通孔を設けた前記磁性金属部材を前記フィルムの一面に密接させた構造のマスク用部材を形成する第１段階と、
    　前記複数の貫通孔内の予め定められた正規の位置にレーザ光を照射して前記フィルムを貫通加工し、前記開口パターンに内包される形状の複数の予備開口パターンを形成する第２段階と、
    　前記複数の予備開口パターン上に前記開口パターンをレーザ加工する第３段階と、
    を含むことを特徴とする成膜マスクの製造方法。
  2. 　前記第３段階は、前記正規の位置にレーザ光を照射して前記開口パターンを形成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. 　前記開口パターンは、前記マスク用部材に予め設けられたマスク側アライメントマークを基準にして予め定められた位置に形成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３段階は、前記フィルムと前記磁性金属部材との熱膨張差に起因する前記フィルムの内部応力に基づいて、前記第２段階実施後に生じる前記予備開口パターンの前記正規の位置に対する位置ずれを計測し、該位置ずれを補正して前記開口パターンを形成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。
  5. 　前記予備開口パターンは、前記マスク用部材に予め設けられたマスク側アライメントマークを基準にして予め定められた位置に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. 　前記第１段階と前記第２段階との間で、前記複数の貫通孔を内包する大きさの開口を有する枠状のフレームの一端面に前記磁性金属部材の周縁部を接合す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. 　前記第１段階と前記第２段階との間で、前記複数の貫通孔を内包する大きさの開口を有する枠状のフレームの一端面に前記磁性金属部材の周縁部を接合することを特徴とする請求項４記載の成膜マスクの製造方法。
  8. 　複数の貫通孔を設けた磁性金属部材を樹脂製のフィルムの一面に密接させた構造のマスク用部材の前記貫通孔内にレーザ光を照射し、前記フィルムに貫通する複数の開口パターンを形成するレーザ加工装置であって、
    　前記マスク用部材を載置して載置面に平行な２次元平面内を移動可能なステージと、
    　前記レーザ光の光束断面形状を前記開口パターンの形状に合わせて整形し前記マスク用部材に照射するレーザ光学ヘッドと、
    を備えて構成され、
    　前記レーザ光学ヘッドは、前記開口パターンに相似の形状を有する第１のスリット、及び前記開口パターンに内包される形状の予備開口パターンに相似の形状を有する第２のスリットを並べて同一の基板に形成し、前記レーザ光の光路に交差して移動可能に設けられた光束断面整形マスク、又は前記第１のスリット及び第２のスリットを夫々異なる基板に形成し、前記レーザ光の光路に対して差し替え可能に設けられた光束断面整形マスクと、前記第１及び第２のスリットを前記マスク用部材上に縮小投影する投影レンズとを備え、
    　前記ステージを移動しながら、前記光束断面整形マスクの前記第２のスリットを使用して前記貫通孔内の予め定められた正規の位置にレーザ光を照射し、前記フィルムを貫通加工して複数の前記予備開口パターンを形成した後、前記光束断面整形マスクの第１のスリットを使用して、前記複数の予備開口パターン上に前記開口パターンをレーザ加工することを特徴とするレーザ加工装置。
  9. 　複数の前記第１及び第２のスリットを使用して加工される複数の前記開口パターン及び予備開口パターンを夫々１単位とし、前記ステージをステップ移動しながら前記マスク用部材の全面に亘って前記予備開口パターン及び開口パターンを形成することを特徴とする請求項８記載のレーザ加工装置。
     
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