JP6255592B2 - 成膜マスク、成膜マスクの製造方法及びタッチパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被成膜基板上に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有する成膜マスクに関し、特に開口部の変形を防止し得る成膜マスク、成膜マスクの製造方法及びタッチパネルの製造方法に係るものである。

従来のこの種の成膜マスクは、少なくとも１つ以上の開口部を有するマスク部分の一方の面に上記開口部を横切るように補強線を接続し、上記マスク部分の他方の面と上記補強線との間に隙間が存在するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３３０９１０号公報

しかし、このような従来の成膜マスクにおいては、補強線が成膜の影となるのを抑制するため補強線の線幅を狭くしたときには、マスク部分と補強線との接続面積が小さくなり、接続強度が低下するという問題がある。したがって、成膜時に、成膜マスクを四方に引っ張った状態で被成膜基板上に設置すると、マスク部分と補強線との接続部分が剥離し、開口部が変形するおそれがあった。

特に、隣接する開口部間の分離部の幅が例えば数μｍ〜数十μｍというように狭くなったときには、マスク部分と補強線との接続面積がより小さくなり、接続強度がより低下して補強線がより剥離し易くなる。したがって、開口部がより変形し易くなるという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、開口部の変形を防止し得る成膜マスク、成膜マスクの製造方法及びタッチパネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による成膜マスクは、被成膜基板上に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有する磁性金属部材から成るシート状の遮蔽部材と、前記遮蔽部材の一面との間に隙間を設けて前記開口部の側壁部分で前記遮蔽部材に支持され、前記開口部内に複数の格子点を有する樹脂製のメッシュと、を備えているものである。

また、本発明による成膜マスクの製造方法は、被成膜基板に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有し、磁性金属部材からなるシート状の遮蔽部材を金属母材上にめっき形成するステップと、前記遮蔽部材上及び前記開口部内に樹脂液を塗布し、前記遮蔽部材よりも厚みが薄いフィルム層を形成するステップと、前記遮蔽部材と前記フィルム層とを一体的に前記金属母材から剥離した後、前記金属母材との接触面側からレーザ光を照射し、少なくとも前記開口部に対応したフィルム層部分に複数の格子点を有するメッシュを形成するステップと、を行うものである。

さらに、本発明によるタッチパネルの製造方法は、被成膜基板上に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有する磁性金属部材から成るシート状の遮蔽部材と、前記遮蔽部材の一面との間に隙間を設けて前記開口部の側壁部分で前記遮蔽部材に支持され、前記開口部内に複数の格子点を有する樹脂製のメッシュと、を備えた成膜マスクを使用して成膜し、透明基板上に透明電極を形成するタッチパネルの製造方法であって、前記遮蔽部材の一面側が前記透明基板側となるようにして、該透明基板上に前記成膜マスクを載置するステップと、前記遮蔽部材の他面側から成膜し、前記メッシュの網目を通過した成膜材料により前記遮蔽部材の前記開口部内に位置する前記透明基板上の部分に透明電極を形成するステップと、を行うものである。

本発明によれば、メッシュが開口部の側壁部分で遮蔽部材に支持されているためメッシュと遮蔽部材との接続面積は、従来技術の成膜マスクよりも広く、メッシュの線幅及び遮蔽部材の互いに隣接する開口部間の分離部の幅が狭くなっても、その接続強度に大きな変化は生じない。したがって、遮蔽部材に対して四方に張力が加えられても、従来技術のようにメッシュが遮蔽部材から剥がれるというおそれがなく、開口部の変形を防止することができる。

本発明による成膜マスクの一実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図１の要部を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図、（ｃ）は部分拡大断面図である。 成膜に対するメッシュの影の影響を説明するための模式図である。 メッシュの線幅を決定するための数値計算結果の一例を示すグラフである。 メッシュの線幅を決定するための数値計算結果の別の例を示すグラフである。 本発明による成膜マスクの製造方法において、マスクシート形成工程を説明する断面図である。 本発明による成膜マスクの製造方法において、フレーム接続工程を説明する断面図である。 本発明による成膜マスクの製造方法において、メッシュ形成工程を説明する断面図である。 メッシュの網目形状の一例を示す平面図である。 本発明による成膜マスクを使用して行うタッチパネルの製造工程を説明する断面図である。

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一実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。また、図２は図１の要部を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図、（ｃ）は部分拡大断面図である。この成膜マスク１は、被成膜基板上に薄膜パターンを成膜するためのもので、遮蔽部材２と、メッシュ３と、フレーム４とを備えて構成されている。

上記遮蔽部材２は、被成膜基板（以下、単に「基板」という）上に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有するシート状の部材であり、ニッケル、ニッケル合金、インバー又はインバー合金等の磁性金属材料からなり、めっき形成されたものである。

詳細には、図２に示すように、上記遮蔽部材２には、形や大きさが不定形な複数の開口部５が隣接して設けられている。そして、互いに隣接する開口部５の分離幅は、数μｍ〜数十μｍと狭い。したがって、互いに隣接する開口部５を分離する遮蔽部材２の分離部２ａは、図２（ａ）に示すように細線状を成している。

上記遮蔽部材２に保持されてメッシュ３が設けられている。このメッシュ３は、開口部５の変形を防止するためのものであり、開口部５内に複数の格子点６を有するように網目７が設けられており、図２（ｃ）に示すように、開口部５内では遮蔽部材２の一面２ｂとの間に隙間が存在するようにして遮蔽部材２に支持されている。このように、メッシュ３は、開口部５内に複数の格子点６を有しているため、遮蔽部材２に対して四方に引っ張るような張力が与えられた場合にも、メッシュ３には等方的に一定のテンションが加わり、開口部５が変形するおそれがない。

ここで、メッシュ３についてさらに詳細に説明する。
上記メッシュ３は、図２（ｃ）に示すように、開口部５の側壁５ａの部分及び遮蔽部材２の一面２ｂの部分で遮蔽部材２に支持されている。このように、メッシュ３と遮蔽部材２との接続面積は、前述の従来技術の成膜マスクよりも広く、メッシュ３の線幅及び遮蔽部材２の互いに隣接する開口部５間の分離部２ａの幅が狭くなっても、その接続強度に大きな変化は生じない。したがって、遮蔽部材２に対して四方に張力が加えられても、従来技術のようにメッシュ３が遮蔽部材２から剥がれるというおそれがなく、開口部５の変形を防止することができる。

メッシュ３が成膜の影となるのを防止し得るメッシュ３の線幅は、メッシュ３と基板との間の隙間との関係から次のようにして決定される。以下、メッシュ３の線幅の決定について、図３，４を参照して詳細に説明する。

図３は成膜に対するメッシュ３の影の影響を説明するための模式図であり、図４はメッシュ３の線幅を決定するための数値計算結果の一例を示すグラフである。
図３において破線は、基板８に入射する例えばスパッタ粒子の入射方向を示し、同図中太い破線は、基板８に対して浅い角度で入射するスパッタ粒子の軌道を示し、細い破線は、基板８に対して大きい角度で入射するスパッタ粒子の軌道を示す。なお、図３は、同図において右斜め上方から基板８に入射するスパッタ粒子にのみ着目して示している。

基板８に対して大きい角度で入射するスパッタ粒子は、図３に示すように、メッシュ線３ａによって蹴られ、メッシュ線３ａの真下に堆積するスパッタ粒子が少なくなる。即ち、メッシュ線３ａが成膜の影となって、メッシュ線３ａの真下の膜厚が他の部分の膜厚に比べて薄くなる。

成膜に対するメッシュ線３ａの影の影響は、メッシュ線３ａと基板８との間の隙間ｄの大きさ、及びメッシュ線３ａの線幅ｗに依存する。即ち、図３に太い二点鎖線で示すように、メッシュ線３ａと基板８との間の隙間ｄが大きくなると（ｄ_１＜ｄ_２）、メッシュ線３ａにより蹴られるスパッタ粒子が減り、メッシュ線３ａの影の影響は小さくなる。一方、同図に細い二点鎖線で示すように、メッシュ線３ａの線幅ｗを広くすると（ｗ_１＜ｗ_２）、メッシュ線３ａにより蹴られるスパッタ粒子が増加し、メッシュ線３ａの影の影響は大きくなる。したがって、メッシュ線３ａの影の影響を抑制して均一な膜厚の薄膜パターンを形成するためには、メッシュ線３ａの線幅ｗと、メッシュ線３ａと基板８との間の隙間ｄとを適切に決定しなければならない。

また、メッシュ線３ａのピッチＰも成膜に影響する。図３に示すように、浅い角度で入射するスパッタ粒子は、隣接するメッシュ線３ａによって蹴られる。したがって、メッシュ線３ａのピッチＰは、スパッタ粒子の最大入射角（基板８の法線に対する傾き角度）θに基づいて決定される。即ち、成膜における隣接するメッシュ線３ａの影響を排除するためには、メッシュ線３ａのピッチＰは、メッシュ３の厚みをｔとすると
Ｐ≧（ｄ＋ｔ）×ｔａｎθ＋ｗ／２
に決定しなければならない。

図４は、メッシュ線３ａと基板８との間の隙間ｄをパラメータとして、メッシュ線３ａの線幅ｗとメッシュ線３ａの影の影響（安定度）との関係を示したものである。同図において、線Ｃ_１は、隙間ｄが５μｍのときであり、線Ｃ_２は隙間ｄが１０μｍのときであり、線Ｃ_３は隙間ｄが１５μｍのときである。また、安定度が１００％とは、メッシュ３の線幅ｗがゼロ、即ち、メッシュ３が無いときの状態を示している。均一な膜厚の薄膜パターンを形成するためには、安定度は、９０％を閾値Ｔとしてそれ以上であることが望ましい。即ち、膜厚分布の許容値が１０％以内である。

図４によると、成膜に対するメッシュ線３ａの影の影響を抑制して均一な膜厚で成膜するためには、例えば隙間ｄが５μｍのときは、メッシュ線３ａの線幅ｗは、線Ｃ_１と閾値Ｔとの交点に対応した値である２μｍ程度に決定するのが望ましい。また、隙間ｄが１０μｍのときは、メッシュ線３ａの線幅ｗは、線Ｃ_２と閾値Ｔとの交点に対応した値である５μｍ程度に決定するのが望ましい。さらに、隙間ｄが１５μｍのときは、メッシュ線３ａの線幅ｗは、線Ｃ_３と閾値Ｔとの交点に対応した値である７μｍ程度に決定するのが望ましい。

以上は、均一な膜厚の薄膜パターンを成膜するためのメッシュ線３ａの線幅ｗの決定例について述べたものである。
一方、タッチパネルの透明電極の形成においては、膜厚分布よりも透明電極を形成する透明導電膜のシート抵抗が重要である。一般に、タッチパネルに必要なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）透明導電膜のシート抵抗は、４０Ω／ｃｍ以下であればよい。

図５は、メッシュ線３ａの無い部分（網目７の部分）のＩＴＯ膜厚を２００ｎｍとし、メッシュ線３ａの下のＩＴＯ膜厚が１００ｎｍに薄くなると仮定したときのＩＴＯシート抵抗のメッシュ線幅依存性を、メッシュ線３ａのピッチＰをパラメータとして示したグラフである。同図によれば、メッシュ線３ａのピッチＰが細かくなるほど、単位長さ当たりに存在する膜厚の薄い部分が増えてシート抵抗値が増加する。また、メッシュ線３ａの線幅ｗが広くなった場合にも膜厚の薄い部分が増えるため、シート抵抗値が増大する。

ＩＴＯ透明導電膜を形成するためのメッシュ３の線幅ｗを図５を用いて決定するには、次のようにして行えばよい。即ち、メッシュ線３ａのピッチＰがＰ_１＝５０μｍのときには、メッシュ線３ａの線幅ｗは、シート抵抗の閾値である４０Ω／ｃｍのラインと線Ｐ_１との交点に対応した値である約８μｍ以下に決定すればよい。また、メッシュ線３ａのピッチＰがＰ_２＝１００μｍのときには、メッシュ線３ａの線幅ｗは、シート抵抗の閾値である４０Ω／ｃｍのラインと線Ｐ_２との交点に対応した値である約１６μｍ以下に決定すればよい。

タッチパネルの透明電極は、液晶や有機ＥＬ等の表示パネルに形成されるため、透明電極上に転写されるメッシュ３の網目７が視認されてはならない。そのため、メッシュ３の網目７は、目視で確認できない程度の大きさに設定すべきであり、大体、メッシュ線３ａのピッチＰは、１００μｍ以下とするのがよい。

上記遮蔽部材２の他面２ｃの周縁領域に接続してフレーム４が設けられている。このフレーム４は、遮蔽部材２を支持するもので、遮蔽部材２に形成された複数の開口部５を内包する大きさの開口を有する枠状の部材であり、インバー又はインバー合金等の磁性金属部材で形成されている。

次に、このように構成された成膜マスク１の製造方法について説明する。
図６は本発明による成膜マスク１の製造方法において、マスクシート形成工程を説明する断面図である。
先ず、同図（ａ）に示すように、めっきの金属母材９となる金属板、例えばステンレス板を準備する。

次に、図６（ｂ）に示すように、金属母材９上にフォトレジスト１０を例えば１０μｍ程度の厚みに塗布する。そして、図示省略のフォトマスクを使用して上記フォトレジスト１０を露光し、その後現像する。これにより、遮蔽部材２を形成しようとする部分のフォトレジスト１０を除去して、フォトレジスト１０に金属母材９に達する溝１１を形成する。

続いて、金属母材９を例えばニッケルめっき浴に浸漬して電気めっきし、図６（ｃ）に示すように、フォトレジスト１０の上記溝１１を埋めてニッケルの磁性薄膜１２を１０μｍ程度の厚みに形成する。その後、フォトレジスト１０を有機溶剤又は専用の剥離液により除去する。これにより、図６（ｄ）に示すように、金属母材９上に付着した状態で、複数の開口部５を有するニッケルの磁性薄膜１２からなる遮蔽部材２が形成される。

次いで、図６（ｅ）に示すように、遮蔽部材２及び上記開口部５内の金属母材９上に例えばポリイミドの樹脂液を例えば３μｍ〜５μｍ程度の厚みに塗布した後、これを公知の技術により高温熱処理して乾燥し、遮蔽部材２及び上記開口部５内の金属母材９の表面を覆ってポリイミドのフィルム層１３を形成する。これにより、遮蔽部材２とフィルム層１３とが一体となったマスクシート１４が形成される。その後、同図（ｆ）に示すように、マスクシート１４を金属母材９から剥離する。

図７は本発明による成膜マスク１の製造方法において、フレーム接続工程を説明する断面図である。先ず、同図（ａ）に示すように、マスクシート１４は、金属母材９との接触面（遮蔽部材２の他面２ｃ）を枠状のフレーム４の一端面４ａに対面させた状態で、同図に矢印で示すように遮蔽部材２の面に平行な四方に向かって一定の張力が与えられ、フレーム４に架張される。次に、同図（ｂ）に示すように、マスクシート１４の周縁領域にレーザ光Ｌ_１を照射して遮蔽部材２がフレーム４の上記一端面４ａにスポット溶接される。これにより、マスクシート１４がフレーム４によって支持される。

図８は本発明による成膜マスク１の製造方法において、メッシュ形成工程を説明する断面図である。
金属母材９から剥離されたマスクシート１４は、金属母材９との接触面側を上にしてレーザ加工装置のステージ１５上に載置される。そして、ステージ１５と図示省略のレーザ光学系とを相対的にＸＹの二次元方向に予め定められた所定距離でステップ移動しながら、同図（ａ）に示すように金属母材９との接触面（遮蔽部材２の他面２ｃ）側からメッシュ３の網目７の形状に整形された波長が４００ｎｍ以下のレーザ光Ｌ_２を、遮蔽部材２の複数の開口部５を内包するマスクシート１４の成膜有効領域内（図１の破線で示す枠内）に照射し、フィルム層１３を貫通する網目７を設けて開口部５内に複数の格子点６が存在するメッシュ３を形成する。これにより、同図（ｂ）に示すように、成膜マスク１が完成する。

メッシュ３の網目７の形状は任意であるが、例えばタッチパネルの透明電極を形成するための成膜マスク１のメッシュ３の網目７の形状は、正三角形、正方向、正六角形等であるとよい。図９（ａ）に示すように、網目７の形状が例えば正方形の場合には、透明電極上に転写されるメッシュ３の網目パターンは正方形であり、Ｘ，Ｙ方向のシート抵抗が同じとなるため、Ｘ，Ｙ方向にセンサ電流を流すことができる。また、同図（ｂ）に示すように、網目７の形状が例えば正六角形の場合には、透明電極上に転写されるメッシュ３の網目パターンは正六角形であり、Ｘ，Ｙ方向以外の二つの斜め方向（φ_１，φ_２方向）のシート抵抗が略同じになるため、四方向にセンサ電流を流すことができる。したがって、タッチパネルの電極配置の自由度が増す。特に、網目パターンが正六角形の場合には、メッシュ３の構造が強くなるため、好ましい。

なお、上記実施形態においては、マスクシート１４（メッシュ３を形成する前の遮蔽部材２）をフレーム４に接続する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、メッシュ３を形成した後の遮蔽部材２をフレーム４に接続してもよい。この場合、メッシュ３を被着した遮蔽部材２に対して、その面に平行な四方に向かって張力を与えた状態でフレーム４に接続するとよい。遮蔽部材２に張力を与えても、開口部５内のメッシュ３には等方的に一定の張力が加わるため、開口部５が変形するおそれがない。

また、フレーム４は無くてもよい。この場合は、成膜マスク１の四方に張力を与えた状態で基板８上に設置して成膜するとよい。このときも、開口部５内のメッシュ３には等方的に一定の張力が加わるため、開口部５が変形するおそれがない。

次に、本発明の成膜マスク１を使用して行うタッチパネルの製造について説明する。
図１０はタッチパネルの製造工程を説明する断面図である。
先ず、同図（ａ）に示すように、スパッタリング装置の図示省略の真空チャンバー内に配設され、磁石を内蔵した基板ホルダー１６上に例えば液晶表示パネル１７を、透明基板１８側（表示面側）が図示省略のターゲット側となるようにして設置する。さらに、遮蔽部材２上にフィルム層１３が形成された面（他面２ｃ）側を液晶表示パネル１７側として、上記透明基板１８上に成膜マスク１を位置決めして載置する。成膜マスク１と液晶表示パネル１７との位置決めは、成膜マスク１の遮蔽部材２に該遮蔽部材２のめっき形成時に同時に形成されたアライメントマーク用の開口（マスク側アライメントマーク）と、液晶表示パネル１７に予め形成された基板側アライメントマークとを用いて行うとよい。

成膜マスク１が液晶表示パネル１７上に位置決めして載置されると、基板ホルダー１６に内蔵された磁石の磁力を成膜マスク１の遮蔽部材２に作用させて遮蔽部材２を吸引し、成膜マスク１を液晶表示パネル１７の透明基板１８上に密着させる。この場合、透明基板１８には、樹脂製のフィルム層１３を介して成膜マスク１が密着されるため、透明基板１８の表面を傷付けるおそれがない。

次いで、真空チャンバー内の空気を所定の真空度まで排気した後、例えばＡｒガスの希ガスを真空チャンバー内に所定量導入する。そして、図１０（ｂ）に示すように、図示省略のＩＴＯスパッタターゲットと基板ホルダー１６との間に高電圧を印加してＡｒガスのプラズマを生成させ、スパッタリングが開始される。

プラズマ化したＡｒガスのイオンは、図示省略のＩＴＯスパッタターゲットに衝突して、ＩＴＯのスパッタ粒子を弾き飛ばす。これにより、スパッタ粒子は、液晶表示パネル１７に向かって飛翔し、成膜マスク１のメッシュ３の網目７を通過して液晶表示パネル１７の透明基板１８上に堆積する。この場合、透明基板１８に入射するスパッタ粒子の入射角度（透明基板１８の法線に対する傾き角度）は最大７０度程度であるため、メッシュ３の網目７を通過するスパッタ粒子は、図１０（ｂ）に示すように成膜マスク１のメッシュ３のメッシュ線３ａの下側まで回り込んで透明基板１８上に堆積する。したがって、透明基板１８上には、同図（ｃ）に示すように、成膜マスク１の遮蔽部材２の開口部５に対応してＩＴＯの薄膜が成膜され、透明電極１９が形成される。これにより、同図（ｄ）に示すように、液晶表示パネル１７上に透明電極１９を有するタッチパネルが完成する。

なお、上記実施形態においては、メッシュ３が樹脂である場合について説明したが、本発明はこれに限られず、メッシュ３は金属材料であってもよく、磁性金属材料であってもよい。

また、以上の説明においては、スパッタリングによる成膜について述べたが、本発明はこれに限られず、蒸着やイオンプレーティング等を含むＰＶＤ（Physical Vapor Deposition, 物理気相成長）や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition, 化学気相成長）であってもよい。また、基板と成膜源とは、対向配置されたものに限られず、成膜源が基板に対して斜め方向に配置されていてもよい。さらに、基板と成膜源とは、相対的に移動するものであってもよい。

１…成膜マスク
２…遮蔽部材
２ａ…遮蔽部材の隣接する開口部間の分離部
２ｂ…遮蔽部材の一面
２ｃ…遮蔽部材の他面（金属母材との接触面）
３…メッシュ
５…開口部
５ａ…開口部の側壁
６…格子点
７…網目
８…基板（被成膜基板）
９…金属母材
１３…フィルム層
１７…液晶表示パネル
１８…透明基板

Claims (6)

1. 被成膜基板上に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有する磁性金属部材から成るシート状の遮蔽部材と、
   前記遮蔽部材の一面との間に隙間を設けて前記開口部の側壁部分で前記遮蔽部材に支持され、前記開口部内に複数の格子点を有する樹脂製のメッシュと、
   を備えていることを特徴とする成膜マスク。
2. 前記遮蔽部材の一面に樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１記載の成膜マスク。
3. 被成膜基板に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有し、磁性金属部材からなるシート状の遮蔽部材を金属母材上にめっき形成するステップと、
   前記遮蔽部材上及び前記開口部内に樹脂液を塗布し、前記遮蔽部材よりも厚みが薄いフィルム層を形成するステップと、
   前記遮蔽部材と前記フィルム層とを一体的に前記金属母材から剥離した後、前記金属母材との接触面側からレーザ光を照射し、少なくとも前記開口部に対応したフィルム層部分に複数の格子点を有するメッシュを形成するステップと、
   を行うことを特徴とする成膜マスクの製造方法。
4. 被成膜基板上に形成される薄膜パターンに対応して開口部を有する磁性金属部材から成るシート状の遮蔽部材と、前記遮蔽部材の一面との間に隙間を設けて前記開口部の側壁部分で前記遮蔽部材に支持され、前記開口部内に複数の格子点を有する樹脂製のメッシュと、を備えた成膜マスクを使用して成膜し、透明基板上に透明電極を形成するタッチパネルの製造方法であって、
   前記遮蔽部材の一面側が前記透明基板側となるようにして、該透明基板上に前記成膜マスクを載置するステップと、
   前記遮蔽部材の他面側から成膜し、前記メッシュの網目を通過した成膜材料により前記遮蔽部材の前記開口部内に位置する前記透明基板上の部分に透明電極を形成するステップと、
   を行うことを特徴とするタッチパネルの製造方法。
5. 前記透明基板は、表示パネルの表示面側の基板であることを特徴とする請求項４記載のタッチパネルの製造方法。
6. 前記成膜マスクは、前記遮蔽部材の一面に樹脂層を形成したことを特徴とする請求項４又は５記載のタッチパネルの製造方法。