JP2021143358A - 蒸着マスクユニットの作製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蒸着マスクユニットを効率よく、高い歩留りで、または低コストで製造するための方法を提供すること。【解決手段】この方法は、複数の第１の開口を有する蒸着マスクを支持基板上に形成すること、複数の第１の開口を覆う第１のレジストマスクを形成すること、第２の開口を有する第２のレジストマスクを、第１のレジストマスクが第２の開口から露出するように第１のレジストマスク上に形成すること、窓を有する支持フレームを、窓が複数の第１の開口と重なるよう、支持基板上に配置すること、および蒸着マスクと支持フレームを固定する接続部をめっき法を用いて形成することを含む。【選択図】図１４
Description
本発明の実施形態の一つは、蒸着マスクユニットの作製方法に関する。
フラットパネル型表示装置の一例として、液晶表示装置や有機電界発光表示装置が挙げられる。これらの表示装置は、絶縁体、半導体、導電体などの様々な材料を含む薄膜が基板上に積層された構造体であり、これらの薄膜が適宜パターニング、接続され、表示装置としての機能が発現される。
薄膜を形成する方法は、大別すると気相法、液相法、固相法に分類される。気相法は物理的気相法と化学的気相法に分類され、前者の代表的な例として蒸着法が知られている。蒸着法のうち最も簡便な方法が真空蒸着法であり、高真空下において材料を加熱することで材料を昇華、あるいは蒸発（以下、昇華と蒸発を総じて気化と呼ぶ）させて材料の蒸気を生成し、この蒸気を目的とする領域（以下、蒸着領域）で固化、堆積することで材料の薄膜を得ることができる。この時、蒸着領域に選択的に薄膜を形成し、それ以外の領域（以下、非蒸着領域）には材料を堆積させないために、非蒸着領域を物理的に遮蔽するマスクが用いられる（特許文献１、２参照）。当該マスクは蒸着マスクなどと呼ばれる。
本発明の実施形態の一つは、蒸着マスクユニットの作製方法を提供することを課題の一つとする。例えば、本発明の実施形態の一つは、蒸着マスクユニットを効率よく、高い歩留りで、または低コストで製造するための方法を提供することを課題の一つとする。
本発明の実施形態の一つは、蒸着マスクユニットを作製する方法である。この方法は、複数の第１の開口を有する蒸着マスクを支持基板上に形成すること、複数の第１の開口を覆う第１のレジストマスクを形成すること、第２の開口を有する第２のレジストマスクを、第１のレジストマスクが第２の開口から露出するように第１のレジストマスク上に形成すること、窓を有する支持フレームを、窓が複数の第１の開口と重なるよう、支持基板上に配置すること、および蒸着マスクと支持フレームを固定する接続部をめっき法を用いて形成することを含む。
本発明の実施形態の一つは、蒸着マスクユニットを作製する方法である。この方法は、複数の第１の開口を有する蒸着マスクを支持基板上に形成すること、蒸着マスク上にレジストマスクを形成すること、レジストマスクを、複数の第１の開口と重なる薄膜領域と、薄膜領域を囲む厚膜領域とに加工すること、窓を有する支持フレームを、窓が薄膜領域および厚膜領域に重なるよう、支持基板上に配置すること、および蒸着マスクと支持フレームを固定する接続部をめっき法を用いて形成することを含む。
本発明の実施形態の一つは、蒸着マスクユニットを作製する方法である。この方法は、複数の第１の開口をそれぞれ有する複数の蒸着マスクを支持基板上に形成すること、複数の蒸着マスクにそれぞれ対応する複数の第１のレジストマスクを、それぞれ対応する蒸着マスクの複数の第１の開口を覆うように形成すること、複数の第１のレジストマスクにそれぞれ対応し、それぞれ第２の開口を有する複数の第２のレジストマスクを、対応する第１のレジストマスクが第２の開口から露出するように、それぞれ対応する第１のレジストマスク上に形成すること、複数の第１のレジストマスクと複数の第２のレジストマスクに対応する複数の窓を有する支持フレームを、窓がそれぞれ対応する第１のレジストマスクと第２のレジストマスクと重なるよう、支持基板上に配置すること、および複数の蒸着マスクと支持フレームを固定する接続部をめっき法を用いて形成することを含む。
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
以下、「ある構造体が他の構造体から露出するという」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。
以下、本発明の実施形態の一つに係る蒸着マスクユニット１００の作製方法について説明する。
１．蒸着装置
本作製方法によって作製される蒸着マスクユニット１００は、有機化合物、無機化合物、または有機化合物と無機化合物を含む膜を蒸着法によって形成する際、目的とする蒸着領域に選択的に膜を形成するために用いることができる。図１（Ａ）と図１（Ｂ）に、蒸着による膜形成の際に用いられる典型的な蒸着装置の模式的上面図と側面図を示す。蒸着装置は、種々の機能を有する複数のチャンバーで構成される。チャンバーの一つが図１（Ａ）に示す蒸着チャンバー１６０であり、蒸着チャンバー１６０は、隣接するチャンバーとロードロック扉１６２で仕切られ、内部が高真空の減圧状態、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガスで満たされた状態が維持されるよう構成される。したがって、図示しない減圧装置やガス吸排気機構などが蒸着チャンバー１６０に接続される。
本作製方法によって作製される蒸着マスクユニット１００は、有機化合物、無機化合物、または有機化合物と無機化合物を含む膜を蒸着法によって形成する際、目的とする蒸着領域に選択的に膜を形成するために用いることができる。図１（Ａ）と図１（Ｂ）に、蒸着による膜形成の際に用いられる典型的な蒸着装置の模式的上面図と側面図を示す。蒸着装置は、種々の機能を有する複数のチャンバーで構成される。チャンバーの一つが図１（Ａ）に示す蒸着チャンバー１６０であり、蒸着チャンバー１６０は、隣接するチャンバーとロードロック扉１６２で仕切られ、内部が高真空の減圧状態、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガスで満たされた状態が維持されるよう構成される。したがって、図示しない減圧装置やガス吸排気機構などが蒸着チャンバー１６０に接続される。
蒸着チャンバー１６０は、基板などの膜が形成される対象物が収納可能な空間を提供する。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示した例では、基板１８０の下に蒸着源１６４が配置され、蒸着源１６４には蒸着される材料が充填される。蒸着源１６４において材料が加熱されて気化し、材料の蒸気が蒸着マスクユニット１００の開口１０２ａ（後述）を介して基板１８０の表面へ到達すると冷却されて固化し、材料が堆積して基板１８０上（図１（Ｂ）では基板１８０の下側の面上）に材料の膜を与える。図１（Ａ）に示す例では、概ね長方形の形状を有し、基板１８０の一つの辺に沿って配置された蒸着源１６４（リニアソースとも呼ばれる）が備えられているが、蒸着源１６４は任意の形状持つことが可能であり、基板１８０の重心に重なるような、いわゆるポイントソースと呼ばれる蒸着源１６４でもよい。ポイントソースの場合には、基板１８０と蒸着源１６４の相対的な位置は固定され、基板１８０を回転するための機構を設けてもよい。
リニアソース型の蒸着源１６４が用いられる場合、蒸着チャンバー１６０は基板１８０と蒸着源１６４が相対的に移動するよう構成される。図１（Ａ）では、蒸着源１６４が固定され、その上を基板１８０が移動する例が示されている。図１（Ｂ）に示すように、蒸着チャンバー１６０にはさらに、基板１８０と蒸着マスクユニット１００を保持するためのホルダー１７０、ホルダー１７０を移動するための移動機構１６８、シャッター１６６などが備えられる。ホルダー１７０によって基板１８０と蒸着マスクユニット１００の互いの位置関係が維持され、移動機構１６８によって基板１８０と蒸着マスクユニット１００が蒸着源１６４の上を移動することができる。シャッター１６６は、材料の蒸気を遮蔽する、あるいは基板１８０への到達を許容するために蒸着源１６４の上に設けられ、図示しない制御装置によって開閉が制御される。図示しないが、蒸着チャンバー１６０には、材料の蒸着速度をモニターするためのセンサ、材料による汚染を防ぐための防着板、蒸着チャンバー１６０内の圧力をモニターするための圧力計などが備えられる。
２．蒸着マスクユニット
蒸着マスクユニット１００の上面模式図を図２に、図２の鎖線Ａ−Ａ´に沿った断面模式図を図３に示す。蒸着マスクユニット１００は少なくとも一つ、または複数の蒸着マスク１０２を有する。以下の説明では、一つの蒸着マスクユニット１００が複数の蒸着マスク１０２を有する例を用いて説明する。
蒸着マスクユニット１００の上面模式図を図２に、図２の鎖線Ａ−Ａ´に沿った断面模式図を図３に示す。蒸着マスクユニット１００は少なくとも一つ、または複数の蒸着マスク１０２を有する。以下の説明では、一つの蒸着マスクユニット１００が複数の蒸着マスク１０２を有する例を用いて説明する。
各蒸着マスク１０２は、蒸着マスク１０２を貫通する複数の開口１０２ａを備える。各蒸着マスク１０２において、開口１０２ａ以外の領域を非開口部と呼ぶ。非開口部は開口１０２ａを取り囲む。蒸着マスクユニット１００はさらに、接続部１２０を介して非開口部において蒸着マスク１０２と接続される支持フレーム１１０を有する。接続部１２０は複数の開口１０２ａを囲み、非開口部において支持フレーム１１０と蒸着マスク１０２に接する。
蒸着時には、蒸着領域と開口１０２ａが重なり、非蒸着領域と非開口部が重なるように蒸着マスクユニット１００と基板１８０が配置され、材料の蒸気が開口１０２ａを通過し、蒸着領域上に材料が堆積する。複数の開口１０２ａの配置に制約はないが、例えば表示装置の表示領域に設けられる複数の画素のそれぞれに膜を形成する場合には、複数の開口１０２ａが基板１８０上の画素が設けられる領域に重なるように設けられる。したがって、複数の画素がマトリクス状に配列する場合には、複数の開口１０２ａもマトリクス状に配列される。一つの蒸着マスクユニット１００を用いて複数の表示装置を製造する場合には、マザーガラスと呼ばれる大型の基板１８０上に複数の表示装置の表示領域が形成される。この場合、複数の開口１０２ａは、複数の表示領域にそれぞれ対応する複数の開口群１０２ｂを形成するように設けられる。隣接する開口群１０２ｂ間の距離は、各開口群１０２ｂにおける隣接する開口１０２ａ間の距離よりも大きい。
支持フレーム１１０は、は少なくとも一つの窓１１０ａを有する（図３）。複数の開口群１０２ｂを形成するように開口１０２ａが設けられる場合には、少なくとも一つの窓１１０ａは複数の窓１１０ａを含んでもよい。各窓１１０ａは、蒸着マスク１０２の複数の開口１０２ａと重なるように設けられる。すなわち、複数の開口１０２ａは支持フレーム１１０からいずれかの窓１１０ａを介して露出する。換言すると、各開口群１０２ｂも支持フレーム１１０からいずれかの窓１１０ａを介して露出する。支持フレーム１１０の一部は、隣接する開口群１０２ｂの間で接続部１２０と接する。
隣接する窓１１０ａに挟まれる領域Ｒａ、および蒸着マスクユニット１００の端部の領域Ｒｂの模式的断面図を図４（Ａ）、図４（Ｂ）にそれぞれ示す。図４（Ａ）に示すように、支持フレーム１１０は蒸着マスク１０２と直接接触せず、接続部１２０を介して蒸着マスク１０２と接続される。図示しないが、支持フレーム１１０は蒸着マスク１０２の一部と重なってもよい。領域Ｒｂでも同様であり、図４（Ｂ）に示すように、支持フレーム１１０は蒸着マスク１０２と直接接触せず、接続部１２０を介して蒸着マスク１０２と接続される。この領域Ｒｂでも、支持フレーム１１０は蒸着マスク１０２の一部と重なってもよい。
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、接続部１２０は支持フレーム１１０の上面と接しないことが好ましい。換言すると、接続部１２０は支持フレーム１１０の上面から離隔することが好ましい。蒸着マスクユニット１００の作製方法は後述するが、接続部１２０が支持フレーム１１０の上面から離隔することで、支持フレーム１１０を介して隣接する接続部１２０が一体化されて支持フレーム１１０に対して歪みが生じることを防ぐことができ、蒸着マスクユニット１００の形状を安定化させることができる。図４（Ａ）、図４（Ｂ）では、接続部１２０の最上層は支持フレーム１１０の上面と同一平面上に位置するが、接続部１２０の最上層は支持フレーム１１０の上面よりも低くてもよい。すなわち、接続部１２０の最上層は、支持フレーム１１０の上面と蒸着マスク１０２の間に位置してもよい。
蒸着マスク１０２や接続部１２０はニッケルや銅、チタン、クロムなどの０価の金属を含み、ニッケルを含むことが好ましい。蒸着マスク１０２と接続部１２０の材料の組成は互いに同一でもよい。支持フレーム１１０も０価の金属を含み、金属としてはニッケル、鉄、コバルト、クロム、マンガンなどから選択される。例えば支持フレーム１１０は鉄とクロムを含む合金、鉄、ニッケル、マンガンの合金でもよく、合金には炭素が含まれていてもよい。
３．蒸着マスクユニットの作製方法
蒸着マスクユニット１００の作製方法の一例を図５（Ａ）から図１７（Ｂ）を用いて説明する。
３−１．蒸着マスクの形成
まず、剥離層１３２が設けられた支持基板１３０上に、レジストマスク１３４を形成する。支持基板１３０は、蒸着マスクユニット１００を形成する際に蒸着マスク１０２や支持フレーム１１０を保持する機能を有する基板であり、ガラスや石英、プラスチック、あるいは銅やアルミニウム、チタン、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、マンガンなどの金属、若しくはこれらの合金を含む。蒸着マスク１０２が合金を含む場合、合金は、例えば鉄とクロムを含む合金、鉄、ニッケル、およびマンガンの合金でもよく、合金には炭素が含まれていてもよい。ガラスや石英、プラスチックを含む基板を用いる場合には、上述した金属や合金の膜が形成された基板を用いてもよい。後述するように、蒸着マスク１０２や接続部１２０は、電解めっき法または無電解めっき法（以下、これらを総じてめっき法と記す）を用いて形成される。電解めっき法を用いる場合には、給電の際の電極として機能できる金属基板または合金基板を支持基板１３０として使用することが好ましい。剥離層１３２は、支持基板１３０上に形成される蒸着マスクユニット１００を支持基板から剥離することを促進するための機能層であり、例えばニッケルやモリブデン、タングステンなどの金属薄膜を用いることができる。剥離層１３２は、例えば２０μｍ以上２００μｍ以下、または４０μｍ以上１５０μｍ以下の厚さとなるよう、めっき法、スパッタリング法、または化学気相堆積（ＣＶＤ）法を利用して形成すればよい。
蒸着マスクユニット１００の作製方法の一例を図５（Ａ）から図１７（Ｂ）を用いて説明する。
３−１．蒸着マスクの形成
まず、剥離層１３２が設けられた支持基板１３０上に、レジストマスク１３４を形成する。支持基板１３０は、蒸着マスクユニット１００を形成する際に蒸着マスク１０２や支持フレーム１１０を保持する機能を有する基板であり、ガラスや石英、プラスチック、あるいは銅やアルミニウム、チタン、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、マンガンなどの金属、若しくはこれらの合金を含む。蒸着マスク１０２が合金を含む場合、合金は、例えば鉄とクロムを含む合金、鉄、ニッケル、およびマンガンの合金でもよく、合金には炭素が含まれていてもよい。ガラスや石英、プラスチックを含む基板を用いる場合には、上述した金属や合金の膜が形成された基板を用いてもよい。後述するように、蒸着マスク１０２や接続部１２０は、電解めっき法または無電解めっき法（以下、これらを総じてめっき法と記す）を用いて形成される。電解めっき法を用いる場合には、給電の際の電極として機能できる金属基板または合金基板を支持基板１３０として使用することが好ましい。剥離層１３２は、支持基板１３０上に形成される蒸着マスクユニット１００を支持基板から剥離することを促進するための機能層であり、例えばニッケルやモリブデン、タングステンなどの金属薄膜を用いることができる。剥離層１３２は、例えば２０μｍ以上２００μｍ以下、または４０μｍ以上１５０μｍ以下の厚さとなるよう、めっき法、スパッタリング法、または化学気相堆積（ＣＶＤ）法を利用して形成すればよい。
レジストマスク１３４は島状に設けられる。すなわち、複数の開口１０２ａ、および後述するダミーパターン１０６を形成する領域に選択的に形成される。例えばネガ型のフォトレジストを剥離層１３２上に塗布し、複数の開口１０２ａとダミーパターン１０６を形成する領域が選択的に露光されるよう、フォトマスクを介して露光を行う。あるいは、ポジ型のフォトレジストを剥離層１３２上に塗布し、非開口部が選択的に露光されるよう、フォトマスクを介して露光を行う。その後、現像を行い、パターニングされたレジストマスク１３４を得る（図５（Ａ））。なお、レジストマスク１３４の形成は、剥離層１３２を蒸着マスクユニット１００から容易に剥離することができるよう、剥離層１３２の外縁部にも形成することが好ましい。
次に、めっき法を利用し、レジストマスク１３４によって被覆されていない領域にめっきパターンを形成し、蒸着マスク１０２を形成する（図５（Ｂ））。めっきパターンの形成は、一段階で行ってもよく、数段階に分けて行ってもよい。複数の段階で行う場合、異なる段階で異なる金属が形成されるよう、めっきを行ってもよい。また、めっきは、めっきパターンの上面がレジストマスク１３４の上面よりも低くなるように行ってもよく、高くなるように行ってもよい。後者の場合、表面を研磨することでめっきパターン上面の平坦化を行ってもよい。この後、レジストマスク１３４を剥離液によるエッチング、あるいは／およびアッシングによって除去することで、複数の開口１０２ａを有する蒸着マスク１０２が形成される（図５（Ｃ））。
図６（Ａ）の模式的断面図に示すように、隣接する窓１１０ａの間の領域Ｒａでは、蒸着マスク１０２の形成と同時にダミーパターン（以下、第１のダミーパターン）１０６−１が剥離層１３２上に形成される。第１のダミーパターン１０６−１と蒸着マスク１０２の間には溝（以下、第１の溝）１０４−１が形成され、この第１の溝１０４−１によって第１のダミーパターン１０６−１と蒸着マスク１０２が離隔する。このため、図６（Ｂ）の上面模式図に示すように、一つの第１のダミーパターン１０６−１は一つの蒸着マスク１０２を囲むように設けられる。第１のダミーパターン１０６−１と蒸着マスク１０２は同時に形成されるため、これらは互いに同一の組成と厚さを有することができる。
蒸着マスクユニット１００の端部の領域Ｒｂでも同様であり、図７（Ａ）に示すように、蒸着マスク１０２の形成と同時にダミーパターン（以下、第２のダミーパターン）１０６−２が剥離層１３２上に形成される。第２のダミーパターン１０６−２と蒸着マスク１０２の間には溝（以下、第２の溝）１０４−２が形成され、この第２の溝１０４−２によって第２のダミーパターン１０６−２と蒸着マスク１０２が離隔する。図７（Ｂ）の上面模式図に示すように、第２のダミーパターン１０６−２は、複数の蒸着マスク１０２を囲むように設けられる。第２のダミーパターン１０６−２と蒸着マスク１０２も同時に形成されるため、これらも互いに同一の組成と厚さを有することができる。
３−２．開口の保護
後述するように、蒸着マスク１０２上には支持フレーム１１０が配置され、その後めっき法によって接続部１２０が形成されることで蒸着マスク１０２と支持フレーム１１０が互いに固定される。したがって、接続部１２０の形成の際に開口１０２ａに金属がめっきされることを防ぐため、複数のレジストマスクを用いて開口１０２ａを保護する。
後述するように、蒸着マスク１０２上には支持フレーム１１０が配置され、その後めっき法によって接続部１２０が形成されることで蒸着マスク１０２と支持フレーム１１０が互いに固定される。したがって、接続部１２０の形成の際に開口１０２ａに金属がめっきされることを防ぐため、複数のレジストマスクを用いて開口１０２ａを保護する。
具体的には、図８に示すように、まず、フィルム状のレジスト（以下、第１のレジストフィルム）１３６を複数の蒸着マスク１０２を覆うように配置する。第１のレジストフィルム１３６は、複数の蒸着マスク１０２の開口１０２ａの全て、および第１のダミーパターン１０６−１と第２のダミーパターン１０６−２を含むダミーパターン１０６を覆うように配置される。
次に、第１のレジストフィルム１３６を露光する。領域Ｒａにおける露光の詳細を図９（Ａ）から図９（Ｃ）を用いて説明する。まず、第１のレジストフィルム１３６が配置された支持基板１３０（図９（Ａ）参照）上に、遮光部１５０ａと透光部１５０ｂを有する第１のフォトマスク１５０を配置する。第１のフォトマスク１５０は、第１のレジストフィルム１３６のうち、蒸着マスク１０２の開口１０２ａと重なる部分、および蒸着マスク１０２の非開口部の一部が露光され、第１のダミーパターン１０６−１、および蒸着マスク１０２の非開口部の他の一部が露光されないように配置される。すなわち、透光部１５０ｂが蒸着マスク１０２の開口１０２ａと非開口部の一部と重なり、遮光部１５０ａが第１のダミーパターン１０６−１と非開口部の他の一部と重なるように配置される（図９（Ｂ））。
第１のレジストフィルム１３６はネガ型のレジストであり、光によって硬化する高分子またはオリゴマーが含まれる。露光部１３６ａは現像液に対する溶解性が大幅に低下し、後述する現像後に露光部を残存させることができる。一方、未露光部１３６ｂは現像によって除去される。第１のレジストフィルム１３６の厚さは任意に選択することができ、例えば２０μｍ以上１００μｍ以下、３０μｍ以上１００μｍ以下、または５０μｍ以上７０μｍ以下の範囲から選択すればよい。
次に、第１のレジストフィルム１３６を現像する前に、第２のレジストフィルム１３８を露光された第１のレジストフィルム１３６上に配置する（図９（Ｃ））。引き続き、第１のフォトマスク１５０とは異なるパターンを有する第２のフォトマスク１５２を第２のレジストフィルム１３８上に配置し、第２のフォトマスク１５２を介して第１のレジストフィルム１３６と第２のレジストフィルム１３８を露光する。ここで、第２のフォトマスク１５２は、透光部１５２ｂが第１のレジストフィルム１３６の露光部１３６ａと重なり、かつ、上述した蒸着マスク１０２の非開口部の一部と重なるように構成される。また、遮光部１５２ａは、複数の蒸着マスク１０２の開口１０２ａ、第１のダミーパターン１０６−１、および蒸着マスク１０２の非開口部の他の一部と重なるように設けられる。ただし、透光部１５２ｂは、複数の開口１０２ａの一部と重なってもよい。したがって、第２のレジストフィルム１３８は、開口１０２ａの全てまたは大部分と重なる部分、および第１のダミーパターン１０６−１と重なる部分が未露光部となり、上記蒸着マスク１０２の非開口部の一部と重なる部分が露光部となる。
第２のレジストフィルム１３８もネガ型のレジストであり、光によって硬化する高分子またはオリゴマーが含まれる。第２のレジストフィルム１３８の厚さも任意に選択することができ、例えば２０μｍ以上１００μｍ以下、３０μｍ以上１００μｍ以下、または５０μｍ以上７０μｍ以下の範囲から選択すればよい。
この後、第１のレジストフィルム１３６と第２のレジストフィルム１３８を同時に現像する。これにより、第１のレジストフィルム１３６と第２のレジストフィルム１３８は、それぞれ複数の第１のレジストマスク１４４と複数の第２のレジストマスク１４６を与える。複数の第１のレジストマスク１４４は、それぞれ対応する一つの蒸着マスク１０２と重なり、その蒸着マスク１０２の開口１０２ａの全てを覆う。ただし、複数の第１のレジストマスク１４４は、いずれも第１のダミーパターン１０６−１を覆わない。すなわち、第１のダミーパターン１０６−１は第１のレジストマスク１４４から露出する。一方、第２のレジストマスク１４６は、第１のレジストマスク１４４と接し、隣接する二つの第１のレジストマスク１４４間で露出する第１のダミーパターン１０６−１を挟むように設けられる。透光部１５２ｂが複数の開口１０２ａの一部と重なるように第２のフォトマスク１５２が配置される場合には、第２のレジストマスク１４６は複数の開口１０２ａの一部と重なる（図１０（Ｂ））。
したがって、一つの蒸着マスク１０２に注目した場合、図１１の上面模式図に示すように、第１のレジストマスク１４４は複数の開口１０２ａや複数の開口群１０２ｂと重なる。第２のレジストマスク１４６は、複数の開口１０２ａや複数の開口群１０２ｂと重なる開口１４６ａを有し、この開口１４６ａにおいて第１のレジストマスク１４４が露出する（図１０（Ａ）参照）。第１のダミーパターン１０６−１は、第１のレジストマスク１４４や第２のレジストマスク１４６を平面視において囲み、第１の溝１０４−１を介してこれらから離隔する。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１に示すように、蒸着マスク１０２の一部が第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６から露出される。後述するように、この露出部分の上に接続部１２０が形成されることで、支持フレーム１１０と蒸着マスク１０２が接合される。
領域Ｒｂにおける露光について、図１２（Ａ）から図１２（Ｃ）の断面模式図を用いて説明する。この領域Ｒｂにおいても、第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６の露光は、領域Ｒａと同様、異なるフォトマスクを用いて行われる。すなわち、まず、第１のレジストフィルム１３６を第１のフォトマスク１５０を介して露光する。第１のフォトマスク１５０は、透光部１５０ｂが蒸着マスク１０２の開口１０２ａと非開口部の一部と重なり、遮光部１５０ａが第２のダミーパターン１０６−２と蒸着マスク１０２の非開口部の他の一部と重なるように構成される（図１２（Ａ））。
第２のレジストフィルム１３８の露光で使用する第２のフォトマスク１５２は、透光部１５２ｂが第１のレジストフィルム１３６の露光部１３６ａと重なり、かつ、蒸着マスク１０２の非開口部の上記一部と重なるように構成される。また、遮光部１５２ａは、複数の蒸着マスク１０２の開口１０２ａ、第２のダミーパターン１０６−２、および蒸着マスク１０２の非開口部の上記他の一部と重なるように設けられる（図１２（Ｂ））。ただし、透光部１５２ｂは、複数の開口１０２ａの一部と重なってもよい。したがって、第２のレジストフィルム１３８は、開口１０２ａの全てまたは大部分と重なる部分、第２のダミーパターン１０６−２と重なる部分、および蒸着マスク１０２の非開口部の他の一部と重なる部分が未露光部となり、第２のダミーパターン１０６−２の上記一部と重なる部分が露光部となる。
したがって、第１のレジストフィルム１３６と第２のレジストフィルム１３８を同時に現像することにより、図１２（Ｃ）に示すように、第２のダミーパターン１０６−２と蒸着マスク１０２の非開口部の上記他の一部が第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６から露出する。第１のレジストマスク１４４は開口１０２ａ、および蒸着マスク１０２の非開口部の上記一部を覆う。一方、第２のレジストマスク１４６は、第１のレジストマスク１４４、および蒸着マスク１０２の非開口部の上記一部と重なる。ただし、第２のレジストマスク１４６は、開口１０２ａの一部と重なってもよい。後述するように、蒸着マスク１０２が第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６から露出する部分に接続部１２０が形成され、これによって蒸着マスク１０２と支持フレーム１１０が接合される。
ここまでの工程により、開口１０２ａの全てを覆う第１のレジストマスク１４４、および第１のレジストマスク１４４の一部と重なる第２のレジストマスク１４６が形成される。
３−３．支持フレームの作成
支持フレーム１１０は、金属板１１２をエッチング加工することで形成される。具体的には、ニッケルや鉄、コバルト、クロム、マンガンなどを含む金属または合金を含む金属板１１２上にレジスト１４０を形成し、フォトマスク（以下、第３のフォトマスク）１５６を介して露光し（図１３（Ａ））、引き続く現像によってレジストマスク１４８を形成する（図１３（Ｂ））。レジスト１４０は液体のレジストでもよく、フィルム状のレジストでもよい。また、レジスト１４０はネガ型でもポジ型でもよい。ネガ型の場合には、図１３（Ａ）に示すように、支持フレーム１１０が形成される領域に透光部１５６ｂが重なり、エッチングによって除去する領域、すなわち、窓１１０ａを形成する領域に遮光部１５６ａが重なるよう、第３のフォトマスク１５６を設計、配置すればよい。この後、レジストマスク１４８で覆われた領域以外を現像によって除去することにより、支持フレーム１１０が得られる（図１３（Ｃ））。レジストマスク１４８はその後、剥離液および／またはアッシングによって除去される。
支持フレーム１１０は、金属板１１２をエッチング加工することで形成される。具体的には、ニッケルや鉄、コバルト、クロム、マンガンなどを含む金属または合金を含む金属板１１２上にレジスト１４０を形成し、フォトマスク（以下、第３のフォトマスク）１５６を介して露光し（図１３（Ａ））、引き続く現像によってレジストマスク１４８を形成する（図１３（Ｂ））。レジスト１４０は液体のレジストでもよく、フィルム状のレジストでもよい。また、レジスト１４０はネガ型でもポジ型でもよい。ネガ型の場合には、図１３（Ａ）に示すように、支持フレーム１１０が形成される領域に透光部１５６ｂが重なり、エッチングによって除去する領域、すなわち、窓１１０ａを形成する領域に遮光部１５６ａが重なるよう、第３のフォトマスク１５６を設計、配置すればよい。この後、レジストマスク１４８で覆われた領域以外を現像によって除去することにより、支持フレーム１１０が得られる（図１３（Ｃ））。レジストマスク１４８はその後、剥離液および／またはアッシングによって除去される。
３−４．支持フレームの配置と接合部の形成
次に、支持フレーム１１０を支持基板１３０上に配置する。具体的には、第１のダミーパターン１０６−１と第２のダミーパターン１０６−２と重なるように、剥離層１３２を介して蒸着マスク１０２を支持基板１３０上に配置する（図１４（Ａ）、図１５（Ａ））。すなわち、一つの窓１１０ａが複数の開口１０２ａだけでなく、一つの第１のレジストマスク１４４と一つの第２のレジストマスク１４６と重なるように支持フレーム１１０が配置される。この時、支持フレーム１１０に接着剤１４２を設け、接着剤１４２によって支持フレーム１１０を第１のダミーパターン１０６−１と第２のダミーパターン１０６−２に接着してもよい。接着剤１４２としては、例えばアクリル系接着剤やエポキシ系接着剤でもよく、あるいは第１のレジストフィルム１３６や第２のレジストフィルム１３８と同様のレジストフィルムを用いてもよい。レジストフィルムを用いる場合には、その厚さは第１のレジストフィルム１３６や第２のレジストフィルム１３８の厚さよりも小さくてもよい。具体的には、１μｍ以上２０μｍ以下、または１μｍ以上１０μｍ以下の範囲から接着剤１４２としてのレジストフィルムの厚さを選択することができる。レジストフィルムを接着剤として用いる場合、接着力を維持するため、レジストフィルムは露光しなくてもよい。
次に、支持フレーム１１０を支持基板１３０上に配置する。具体的には、第１のダミーパターン１０６−１と第２のダミーパターン１０６−２と重なるように、剥離層１３２を介して蒸着マスク１０２を支持基板１３０上に配置する（図１４（Ａ）、図１５（Ａ））。すなわち、一つの窓１１０ａが複数の開口１０２ａだけでなく、一つの第１のレジストマスク１４４と一つの第２のレジストマスク１４６と重なるように支持フレーム１１０が配置される。この時、支持フレーム１１０に接着剤１４２を設け、接着剤１４２によって支持フレーム１１０を第１のダミーパターン１０６−１と第２のダミーパターン１０６−２に接着してもよい。接着剤１４２としては、例えばアクリル系接着剤やエポキシ系接着剤でもよく、あるいは第１のレジストフィルム１３６や第２のレジストフィルム１３８と同様のレジストフィルムを用いてもよい。レジストフィルムを用いる場合には、その厚さは第１のレジストフィルム１３６や第２のレジストフィルム１３８の厚さよりも小さくてもよい。具体的には、１μｍ以上２０μｍ以下、または１μｍ以上１０μｍ以下の範囲から接着剤１４２としてのレジストフィルムの厚さを選択することができる。レジストフィルムを接着剤として用いる場合、接着力を維持するため、レジストフィルムは露光しなくてもよい。
なお、任意の構成として、支持フレーム１１０の上面に保護膜１４９を形成してもよい（図１４（Ａ）、図１５（Ａ））。保護膜１４９としては、第１のレジストフィルム１３６や第２のレジストフィルム１３８と同様のレジストフィルムを用いればよい。この場合も、レジストフィルムを露光してもよく、しなくてもよい。保護膜１４９を形成することで、引き続くめっきによる接続部１２０の形成の際、支持フレーム１１０の上面に接続部１２０が形成されず、隣接する蒸着マスク１０２が接続部１２０によって直接連結されることを防ぐことができる。
この後、めっき法を用い、接続部１２０を形成する。接続部１２０は、支持フレーム１１０、および蒸着マスク１０２の非開口部のうち第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６から露出した部分から主に成長し、その結果、図１４（Ｂ）、図１５（Ｂ）に示すように、蒸着マスク１０２の非開口部の上面、および支持フレーム１１０の窓１１０ａを構成する側面１１０ｂと接する接続部１２０が形成される。これにより、蒸着マスク１０２と支持フレーム１１０が固定される。
なお、図１５（Ｂ）の状態においてめっきを行うと、支持フレーム１１０の左側、すなわち最外周にも接続部１２０と同時にめっき層１２０ａが形成される。めっき層１２０ａは、蒸着マスクユニット１００を用いた蒸着工程においては基板１８０よりも外側に位置するため特に問題としないが、必要に応じて、図１５（Ａ）の状態で第１のレジストマスク１４４または第２のレジストマスク１４６を用いて、最外周を覆い、めっき層１２０ａが形成されないようにしてもよい。
この際、接続部１２０は、第２のレジストマスク１４６の上面を覆わないように形成される。これは、接続部１２０が第２のレジストマスク１４６の上面を覆う場合には、引き続く第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６の剥離液による除去の際に不良が発生することがあるためである。具体的には、第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６が剥離液によって膨潤すると、体積が膨張し、これによって第２のレジストマスク１４６上において接続部１２０に応力が発生し、その結果、接続部１２０が破損することがある。接続部１２０を第２のレジストマスク１４６の上面を覆わないように形成することで、この不具合を効果的に抑制することができる。
３−５．支持基板と剥離層の除去
その後、第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６を剥離液を用いるエッチングによって除去する（図１６（Ａ）、図１７（Ａ））。この時、保護膜１４９も除去される。さらに、剥離層１３２と支持基板１３０を剥離する。接着剤１４２を支持基板１３０と剥離層１３２の剥離と同時に、または支持基板１３０と剥離層１３２の剥離の後に除去することで、接着剤１４２とともに第１のダミーパターン１０６−１と第２のダミーパターン１０６−２が除去される（図１６（Ｂ）、図１７（Ｂ））。
その後、第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６を剥離液を用いるエッチングによって除去する（図１６（Ａ）、図１７（Ａ））。この時、保護膜１４９も除去される。さらに、剥離層１３２と支持基板１３０を剥離する。接着剤１４２を支持基板１３０と剥離層１３２の剥離と同時に、または支持基板１３０と剥離層１３２の剥離の後に除去することで、接着剤１４２とともに第１のダミーパターン１０６−１と第２のダミーパターン１０６−２が除去される（図１６（Ｂ）、図１７（Ｂ））。
以上の工程により、蒸着マスクユニット１００を作製することができる。
上述したように、本実施形態では、接続部１２０を第２のレジストマスク１４６の上面を覆わないように形成する。このため、接続部１２０が支持フレーム１１０と蒸着マスク１０２と接触するための十分な面積を確保し、十分な接合強度で蒸着マスク１０２を支持フレーム１１０に固定するためには、第１のレジストマスク１４４、および／または第２のレジストマスク１４６に十分な厚さ（例えば合計膜厚が１００μｍ以上２００μｍ以下）が必要である。
しかしながら、大きな厚さを有する単一のレジストフィルムを用いて開口１０２ａを保護する場合、露光時間が増大し、十分な露光ができず、その結果、生成するレジストマスクにピンホールが発生することがある。あるいは、比較的厚さの小さい二枚のレジストフィルム（例えば第１のレジストフィルム１３６と第２のレジストフィルム１３８）を積層して開口１０２ａを保護する場合、これらのレジストフィルムを同一のフォトマスクで露光すると、それぞれのレジストフィルムを個別に露光したとしても、必然的に両方のレジストフィルムがすべての開口１０２ａを覆うことになる（図１８（Ａ））。その結果、接続部１２０形成後のレジストフィルムの除去工程において、剥離時間が増大するとともに、剥離液の寿命が低下する。このことは、結果的に蒸着マスクユニット１００の製造コストの増大を招く。
一方、剥離時間の短縮のために小さい膜厚を有するレジストマスクを使用する（例えば第１のレジストマスク１４４のみを使用する）場合には、十分な接合強度を得るために接続部１２０の形成を試みると、接続部１２０と支持フレーム１１０および蒸着マスク１０２の接触面積は確保できるものの、比較的長時間のめっきに起因して接続部１２０の一部が第１のレジストマスク１４４の上面まで延伸する（図１８（Ｂ）における点線楕円参照）。上述したように、このような接続部１２０の形成は、不具合の発生原因となる。
しかしながら本発明に係る実施形態の一つでは、上述したように、いずれも比較的小さい厚さを有する二つのレジストマスク（第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６）が各蒸着マスク１０２の開口１０２ａを保護するために設けられるが、これらは異なるフォトマスクを利用して形成される。具体的には、第１のレジストマスク１４４によって開口１０２ａが保護され、第１のレジストマスク１４４とは形状の異なる第２のレジストマスク１４６によって接続部１２０が第１のレジストマスク１４４や第２のレジストマスク１４６上に成長することが防止される。また、第２のレジストマスク１４６は、開口１０２ａと重ならない、あるいは一部のみと重なる。このため、第２のレジストマスク１４６の体積は第１のレジストマスク１４４と比較して極めて小さいため、これらのマスクは短時間で一括して除去することができ、製造時間の増大や剥離液の寿命低下を招かない。したがって、本発明の実施形態の一つを適用することで、蒸着マスクユニットを効率よく、高い歩留りで、または低コストで製造することができる。
図９（Ａ）から図９（Ｃ）においては、第１のレジストマスク１４４と第２のレジストマスク１４６との形成を、それぞれ独立した第１のレジストフィルム１３６と第２のレジストフィルム１３８を用い、これらを二段階の露光工程によって形成していたが、例えば図１９（Ａ）に示すように、大きな厚さを有する単一のレジストフィルム１９０をハーフトーンマスクを用いた露光によって加工することにより形成してもよい。レジストフィルム１９０の厚さは、例えば１００μｍ以上２００μｍ以下、あるいは１００μｍ以上１５０μｍ以下でもよい。
レジストフィルム１９０としては、前述の第１のレジストフィルム１３６と第２のレジストフィルム１３８とは異なりポジ型のレジストフィルムを用いる。ハーフトーンマスク１９１は、開口部１９１ａ、遮光部１９１ｂ、およびハーフトーン部１９１ｃとを有する。ハーフトーンマスク１９１は、ハーフトーン部１９１ｃが複数の開口１０２ａと重なり、開口部１９１ａが第１のダミーパターン１０６−１と重なり、遮光部１９１ｂが第１のダミーパターン１０６−１に最も近い開口１０２ａと第１のダミーパターン１０６−１との間の領域と重なるように形成、配置することができる。ハーフトーンマスク１９１を介して露光を行うことにより、レジストフィルム１９０において、複数の開口部１９１ａと重なる領域は上面から下面まで露光される。一方、遮光部１９１ｂと重なる領域は、未露光のまま残され、ハーフトーン部１９１ｃと重なる領域は、上面に近い側のみが部分的に露光される。その後レジストフィルム１９０を現像することで、図１９（Ｂ）に示すように、複数の開口部１９１ａと重なる薄膜領域１９４と、薄膜領域１９４を囲む厚膜領域１９６とを有するレジストマスク１９８を形成することができる。以後は、図１３（Ａ）を用いて説明した工程へと続く。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の作製方法を基にして、当業者が適宜工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１００：蒸着マスクユニット、１０２：蒸着マスク、１０２ａ：開口、１０２ｂ：開口群、１０４−１：第１の溝、１０４−２：第２の溝、１０６：ダミーパターン、１０６−１：第１のダミーパターン、１０６−２：第２のダミーパターン、１１０：支持フレーム、１１０ａ：窓、１１０ｂ：側面、１１２：金属板、１２０：接続部、１２０ａ：めっき層、１３０：支持基板、１３２：剥離層、１３４：レジストマスク、１３６：第１のレジストフィルム、１３６ａ：露光部、１３６ｂ：未露光部、１３８：第２のレジストフィルム、１４０：レジスト、１４２：接着剤、１４４：第１のレジストマスク、１４６：第２のレジストマスク、１４６ａ：開口、１４８：レジストマスク、１４９：保護膜、１５０：第１のフォトマスク、１５０ａ：遮光部、１５０ｂ：透光部、１５２：第２のフォトマスク、１５２ａ：遮光部、１５２ｂ：透光部、１５６：第３のフォトマスク、１５６ａ：遮光部、１５６ｂ：透光部、１６０：蒸着チャンバー、１６２：ロードロック扉、１６４：蒸着源、１６６：シャッター、１６８：移動機構、１７０：ホルダー、１８０：基板、１９０：レジストフィルム、１９１：ハーフトーンマスク、１９１ａ：開口部、１９１ｂ：遮光部、１９１ｃ：ハーフトーン部、１９４：薄膜領域、１９６：厚膜領域、１９８：レジストマスク
Claims (16)
- 複数の第１の開口を有する蒸着マスクを支持基板上に形成すること、
前記複数の第１の開口を覆う第１のレジストマスクを形成すること、
第２の開口を有する第２のレジストマスクを、前記第１のレジストマスクが前記第２の開口から露出するように前記第１のレジストマスク上に形成すること、
窓を有する支持フレームを、前記窓が前記複数の第１の開口と重なるよう、前記支持基板上に配置すること、および
前記蒸着マスクと前記支持フレームを固定する接続部をめっき法を用いて形成することを含む、蒸着マスクユニットを作製する方法。 - 前記第２のレジストマスクは、前記複数の第１の開口の一部を覆うように形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記接続部の前記形成は、前記接続部が前記第２のレジストマスクの上面から離隔するように行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記支持フレームの上面は、前記接続部が前記上面から離隔するよう、第３のレジストマスクで覆われる、請求項１に記載の方法。
- 前記第１のレジストマスクと前記第２のレジストマスクは、異なるフォトマスクを用いて形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記第１のレジストマスクは、第１のレジストフィルムを前記複数の第１の開口上に配置し、前記第１のレジストフィルムを露光し、露光された前記第１のレジストフィルムを現像することによって形成され、
前記第２のレジストマスクは、第２のレジストフィルムを前記第１のレジストフィルム上に配置し、前記第２のレジストフィルムを露光し、露光された前記第２のレジストフィルムを現像することによって形成され、
前記第１のレジストフィルムと前記第２のレジストフィルムの前記現像は、同時に行われる、請求項１に記載の方法。 - 前記蒸着マスクの形成と同時に、前記蒸着マスクを囲み、前記蒸着マスクから離隔するダミーパターンを前記支持基板上に形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記支持フレームの前記配置は、第４のレジストフィルムを用いて前記支持フレームを前記ダミーパターンに接着することによって行われる、請求項７に記載の方法。
- 前記第４のレジストフィルムと前記ダミーパターンを除去することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
- 複数の第１の開口を有する蒸着マスクを支持基板上に形成すること、
前記蒸着マスク上にレジストマスクを形成すること、
前記レジストマスクを、前記複数の第１の開口と重なる薄膜領域と、前記薄膜領域を囲む厚膜領域とに加工すること、
窓を有する支持フレームを、前記窓が前記薄膜領域および前記厚膜領域に重なるよう、前記支持基板上に配置すること、および
前記蒸着マスクと前記支持フレームを固定する接続部をめっき法を用いて形成することを含む、蒸着マスクユニットを作製する方法。 - 前記蒸着マスクは、前記支持フレームと前記厚膜領域との間で露出し、
前記接続部は、前記支持フレームおよび前記露出した蒸着マスクに接するように形成される、請求項１０に記載の方法。 - 前記接続部の前記形成は、前記接続部が前記厚膜領域の上面から離隔するように行われる、請求項１０に記載の製造方法。
- 前記薄膜領域と前記厚膜領域は、ハーフトーンマスクを用いて形成される、請求項１０に記載の方法。
- 前記蒸着マスクの形成と同時に、前記蒸着マスクを囲み、前記蒸着マスクから離隔するダミーパターンを前記支持基板上に形成することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
- 前記支持フレームの前記配置は、レジストフィルムを用いて前記支持フレームを前記ダミーパターンに接着することによって行われる、請求項１４に記載の方法。
- 前記レジストフィルムと前記ダミーパターンを除去することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
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