JP6471200B1 - マスクプレート及び成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】タッチプレートとマスクプレートとの間に基板を挟み込むようにして磁石アレイの吸引力によりマスクプレートを基板の下面に密着させるときに、パターンマスク部の透孔の周縁の浮き上がりを可及的に抑制でき、成膜された薄膜にマスクボケが発生することを防止できるマスクプレートを提供する。
【解決手段】マスクプレートＭＰは、板厚方向に貫通する複数の透孔１１が所定のパターンで開設されてなるパターンマスク部１と、パターンマスク部１の周囲に位置する遮蔽部２とを有する。少なくとも磁石の並設方向でパターンマスク部１に隣接する遮蔽部２の部分２１が、パターンマスク部１の透磁率と同等になるように形成されている、マスクプートＭＰ。
【選択図】図１
【解決手段】マスクプレートＭＰは、板厚方向に貫通する複数の透孔１１が所定のパターンで開設されてなるパターンマスク部１と、パターンマスク部１の周囲に位置する遮蔽部２とを有する。少なくとも磁石の並設方向でパターンマスク部１に隣接する遮蔽部２の部分２１が、パターンマスク部１の透磁率と同等になるように形成されている、マスクプートＭＰ。
【選択図】図１
Description
本発明は、板厚方向に貫通する複数の透孔が所定のパターンで開設されてなるパターンマスク部と、パターンマスク部の周囲に位置する遮蔽部とを有して、基板の一方の面に密着または近接配置されて基板への処理範囲を規定するマスクプレートと、このマスクプレートを利用した成膜方法とに関する。
例えば、有機ＥＬデバイスを製造する工程の一つとして真空蒸着法により所定の薄膜を成膜することが知られている。この場合、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバ内に、ガラスやポリイミド等の基板と、板厚方向に貫通する複数の透孔が所定のパターンで開設されてなるパターンマスク部とパターンマスク部の周囲に位置する遮蔽部とを有して基板への処理範囲を規定する、例えばインバー製のマスクプレートとを重ね合わせて配置し、蒸着源より蒸着物質を昇華または気化させ、この昇華または気化した蒸着物質をマスクプレート越しに基板の一方の面（即ち、成膜面）に付着、堆積させることで、基板の所定範囲に各種の薄膜が所定のパターンで成膜される（例えば、特許文献１参照）。通常、マスクプレートの下方に蒸着源（成膜源）を配置し、所謂デポアップ式で成膜される。
ここで、真空蒸着により成膜する場合、所定のパターンで成膜された薄膜に所謂マスクボケ（即ち、マスクプレート越しに所定の薄膜を所定の基準膜厚で成膜し、例えば一方向に沿う薄膜の膜厚分布をみたとき、基準膜厚で成膜される範囲がマスクプレートの一方向の開口幅より狭く、この開口幅を超えた所定の範囲まで成膜されてしまうこと）が発生することを抑制するために、基板とマスクプレートとをその全面に亘って密着させることがより好ましい。このことから、マスクプレートから基板に向かう方向を上として、基板上にタッチプレートを介して、上下方向に着磁された複数の棒状の磁石を互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように、磁石の長手方向に対して直交する方向に並設してなる磁石アレイを配置することで、タッチプレートとマスクプレートとの間に基板を挟み込むようにして磁石アレイの吸引力によりマスクプレートを基板の下面に密着させることが一般に行われている。
ところで、近年では、処理すべき基板として大型で板厚の薄いもの（例えば、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）が用いられるようになっており、これに伴い、マスクプレートの各透孔を通過して基板に成膜される膜が断面略矩形の輪郭を持つように高精度に成膜するために、マスクプレートとしては数μｍ〜数百μｍの板厚である箔状のものが用いられるようになっている。然し、このようなマスクプレートを、上記磁石アレイを用いて当該基板を挟み込むようにしてタッチプレートに吸着させると、マスクプレートのパターンマスク部に、下方に向けて浮き上がる部分が局所的に発生することが判明した。パターンマスク部に局所的な浮き上がりが生じると、所定のパターンで成膜された薄膜に所謂マスクボケが発生するため、これを可及的に抑制する必要がある。
そこで、本願の発明者らは、鋭意研究を重ね、何らかの原因で作用する斥力により、パターンマスク部をなす各透孔のうち、磁石の並設方向で遮蔽部に隣接するものの周縁が浮き上がることを知見するのに至った。これは、遮蔽部と、複数の透孔が開設されたパターンマスク部とではそこを通過する磁束密度が相違し（即ち、遮蔽部とパターンマスク部との境界で磁束密度が大幅に変化し）、これに起因して、遮蔽部を横切った磁束がパターンマスク部を通過する磁束と干渉することで斥力が作用しているものと考えられる。
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、タッチプレートとマスクプレートとの間に基板を挟み込むようにして磁石アレイの吸引力によりマスクプレートを基板の下面に密着させたときに、パターンマスク部に局所的な浮き上がりが発生することを可及的に抑制でき、成膜された薄膜にマスクボケが発生することを防止できる構造を持つマスクプレート及びこのマスクプレートを利用した成膜方法を提供することをその課題とするものである。
上記課題を解決するために、板厚方向に貫通する複数の透孔が所定のパターンで開設されてなるパターンマスク部と、パターンマスク部の周囲に位置する遮蔽部とを有して、基板の一方の面に密着または近接配置されて基板への処理範囲を規定する本発明のマスクプレートは、マスクプレートから基板に向かう方向を上として、基板上にタッチプレートを介して、上下方向に着磁された複数の磁石を互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように並設してなる磁石アレイを配置することで、タッチプレートとマスクプレートとの間に基板を挟み込むようにして磁石アレイの吸引力により基板の下面に密着され、少なくとも磁石の並設方向でパターンマスク部に隣接する遮蔽部の部分が、パターンマスク部の透磁率と同等になるように形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、磁石の並設方向における遮蔽部とパターンマスク部との境界での磁束密度の変化を小さくして斥力が作用することを抑制したため、マスクプレートのパターンマスク部に、下方に向けて浮き上がる部分が局所的に発生することを可及的に抑制される。結果として、成膜された薄膜にマスクボケが発生することを防止できる。なお、本発明において、「遮蔽部の部分が、パターンマスク部の透磁率と同等になる」といった場合、実際に、遮蔽部の部分の透磁率とパターンマスク部の透磁率（例えば、磁石の並設方向に沿う平均透磁率）とが一致している場合だけでなく、遮蔽部とパターンマスク部との境界での磁束密度の変化が小さくなることで斥力が作用することを抑制できるような場合を含む。
本発明において、上記の如く、遮蔽部の部分がパターンマスク部の透磁率と同等になるようにするには、例えばパターンマスク部に形成した各透孔のパターンに一致させて、遮蔽部の部分に、板厚方向に貫通する複数の貫通孔を所定のパターンで形成すればよい。但し、このような構成を採用した場合、本来、基板への着膜を規制すべき部分にも成膜されることになる。このため、当該貫通孔に非磁性材料を充填したり、または、複数の貫通孔が形成された領域を覆うように非磁性材料製のシート材を貼付しておけば、パターンマスク部の透磁率と同等にするという機能を損なうことなく、本来規制すべき基板の部分への着膜を防止することができる。この場合、非磁性材料としては、例えばポリイミドを用いることができる。
また、上記課題を解決するために、上記マスクプレートを用いて、基板の一方の面に所定のパターンで薄膜を成膜するための本発明の成膜方法は、マスクプレートと基板の一方の面とを位置合わせして重ね合わせる工程と、マスクプレートから基板に向かう方向を上とし、基板の他方の面にその上方からタッチプレートを載置した後、タッチプレート上に、上下方向に着磁された複数の磁石が互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように並設された磁石アレイを、各磁石の並設方向がパターンマスク部に隣接する遮蔽部の部分とパターンマスク部との透磁率を同等にした方向に合致する姿勢で配置することで、タッチプレートとマスクプレートとの間に基板を挟み込むようにして磁石アレイの吸引力により基板の一方の面にマスクプレートを密着させる工程と、成膜源を作動して基板の一方の面にマスクプレート越しに成膜する工程とを含むことを特徴とする。
以下、図面を参照して、基板を矩形のガラス基板（以下、単に「基板Ｓｗ」という）とし、基板Ｓｗの一方の面（下面）に密着（または可及的に近接配置）される本発明のマスクプレートＭＰの実施形態及びこのマスクプレートＭＰを利用した成膜方法を説明する。以下においては、マスクプレートＭＰから基板Ｓｗに向かう方向を上として説明する。
図１及び図２を参照して、マスクプレートＭＰは、数μｍ〜数百μｍの範囲内の板厚を持つ箔状のものであり、室温付近での熱膨張率が小さく且つ比較的強度の高い金属材料、例えば、インバー製である。マスクプレートＭＰは、板厚方向に貫通する複数の透孔１１が基板Ｓｗに成膜しようとするパターンに応じて開設されてなるパターンマスク部１と、パターンマスク部１の周囲に位置し、基板Ｓｗへの着膜を規制する遮蔽部２とで構成されている。平面視での各透孔１１の輪郭は、基板Ｓｗに成膜しようする膜の輪郭に応じて、矩形、円形や長円等に適宜設定されている（本実施形態では、矩形）。また、各透孔１１の内壁面は、マスクボケが生じないように下方に向けて末広がりなすり鉢状に形成されている（図２参照）。なお、特に図示して説明しないが、マスクプレートＭＰの外周に、これより板厚の厚い支持枠（図示せず）を設け、支持枠でマスクプレートＭＰが保持されるようにしてもよい。
基板Ｓｗの下面にマスクプレートＭＰを密着させて、例えば真空蒸着法により基板Ｓｗの下面に、マスクプレート越しに所定のパターンで所定の薄膜を成膜する場合には、タッチプレートＴｐと磁石アレイＭａとを用いて基板Ｓｗの下面にマスクプレートＭＰが密着される。タッチプレートＴｐは、図２に示すように、透磁率が小さい金属材料から選択され、例えば、オーステナイト系ステンレスが用いられる。基板Ｓｗが密着するタッチプレートＴｐの下面は、所定の平坦度を有するように加工され、タッチプレートＴｐに基板Ｓｗがその全面に亘って密着したとき、基板Ｓｗを平坦に保持する役割を果たすようにしている。一方、磁石アレイＭａは、板状のヨークＹｏと、ヨークＹｏの下面に等間隔で並設された棒状の磁石Ｂｍとで構成される。磁石Ｂｍは、上下方向に着磁され、互いに隣接する当該磁石Ｂｍの下側の磁極が異なるように、磁石Ｂｍの長手方向に対して直交する方向（図２中、左右方向）に並設されている。
以下では、成膜方法を真空蒸着法とし、基板Ｓｗの下面にマスクプレート越しに所定のパターンで所定の薄膜を成膜する場合を例に成膜方法も併せて説明する。なお、成膜方法は、真空蒸着法に限定されるものではなく、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いることができる。特に図示して説明しないが、成膜方法を実施する真空蒸着装置の真空チャンバの底面には成膜源としての蒸発源が設けられ、蒸発源の鉛直方向上方には支持枠が配置され、この支持枠にマスクプレートＭＰが水平な姿勢で設置されている。先ず、マスクプレートＭＰ上に位置合わせして基板Ｓｗを重ね合わせる。この場合、マスクプレートＭＰと基板Ｓｗとの所定位置にはアライメントマーク（図示せず）が設けられ、アライメントマークをＣＣＤカメラ等で撮像しながら、マスクプレートＭＰに対する基板Ｓｗの位置が調整される。そして、基板Ｓｗ上に、その上方から下降させてタッチプレートＴｐを載置した後、その上方から下降させてタッチプレートＴｐ上に磁石アレイＭａを設置する。これにより、タッチプレートＴｐとマスクプレートＭＰとの間に基板Ｓｗを挟み込むようにして磁石アレイＭａの吸引力によりマスクプレートＭＰが基板Ｓｗの下面に密着される（図２に示す状態）。
ここで、上記のように磁石アレイＭａの吸引力によりマスクプレートＭＰが基板Ｓｗの下面に密着されると、パターンマスク部１、特に、磁石Ｂｍの並設方向で遮蔽部２に隣接する透孔１１の遮蔽部２側の周縁１１ａが下方に向けて浮き上がる。このようにマスクプレートＭＰに局所的な浮き上がりが生じると、所定のパターンで成膜された薄膜に所謂マスクボケが発生するため、これを可及的に抑制する必要がある。なお、マスクプレートＭＰの局所的な浮き上がりは、断面を光学的手法などで確認することが困難であるため、実際に基板Ｓｗに成膜したときの膜のボケ状況で確認される。従って、図は想定している概念図である。
本実施形態では、図１に示すように、パターンマスク部１を囲う遮蔽部２の部分２１に、パターンマスク部１に形成した各透孔１１のパターンに一致させて、板厚方向に貫通する複数の貫通孔２２を所定のパターンで形成し、一方向としての各磁石Ｂｍの並設方向でパターンマスク部１に隣接する遮蔽部２の部分２１が、パターンマスク部１の透磁率と同等になるようにした。この場合、貫通孔２２の輪郭や開口面積は、各透孔１１に一致させており、また、貫通孔２２相互の間のピッチも各透孔１１相互の間のものと一致させている（即ち、本来のパターンマスク部１より一回り大きい面積で各透孔１１を所定のパターンで形成している）。なお、貫通孔２２が形成される遮蔽部２の部分２１の面積は特に制限はなく、また、透磁率が同等にできる（言い換えると、各磁石Ｂｍの並設方向における遮蔽部２とパターンマスク部１との境界での磁束密度の変化を小さくできる）ものであれば、遮蔽部２の部分２１に形成する貫通孔２２の輪郭やピッチ等は上記のものに限定されるものではない。そして、各貫通孔２２には、所謂封口処理により非磁性材料３が充填されている。
各貫通孔２２内に充填される非磁性材料３としては、特に制限はなく、ポリイミド等の樹脂を用いることができる。各貫通孔２２内に非磁性材料３を充填する封口処理としては、スピンコートや蒸着重合法等が用いられ、この場合、マスクプレートＭＰの上面に、非磁性材料の膜が形成された状態で用いることもできる。なお、上記実施形態では、加工性を考慮して、本来のパターンマスク部１より一回り大きい面積で各透孔１１を所定のパターンで形成し、本来のパターンマスク部１より外側に位置するものを貫通孔２２として用いるものを例に説明しているが、少なくとも磁石Ｂｍの並設方向でパターンマスク部１に隣接する遮蔽部２の部分２１にのみ貫通孔２２が形成されていればよい。
基板Ｓｗ上にタッチプレートＴｐを介して磁石アレイＭａを設置するときには、磁石アレイＭａが、パターンマスク部１に隣接する遮蔽部２の部分２１とパターンマスク部１との透磁率を同等にした方向と各磁石Ｂｍの並設方向とが合致する姿勢にされる。これにより、タッチプレートＴｐとマスクプレートＭＰとの間に基板Ｓｗを挟み込むようにして磁石アレイＭａの吸引力によりマスクプレートＭＰを基板Ｓｗの下面に密着させた状態では、磁石Ｂｍの並設方向における遮蔽部２とパターンマスク部１との境界での磁束密度の変化が小さくなって斥力が作用することが抑制される。このため、マスクプレートＭＰのパターンマスク部１に、下方に向けて浮き上がる部分が局所的に発生することを可及的に抑制できる。そして、真空雰囲気の真空チャンバ内でマスクプレートＭＰに対向配置された蒸発源を作動して蒸着物質を昇華または気化させ、この昇華または気化した蒸着物質をマスクプレート越しに基板Ｓｗの下面に付着、堆積させることで薄膜が所定のパターンで成膜される。これにより、成膜された薄膜にマスクボケが発生することを防止できる。また、貫通孔２２に非磁性材料３を充填したため、パターンマスク部１の透磁率と同等にするという機能を損なうことなく、本来規制すべき基板Ｓｗの部分への着膜を確実に防止することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない範囲で本発明を変形することができる。上記実施形態では、貫通孔２２に非磁性材料３を充填するものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、複数の貫通孔２２が形成された遮蔽部２の部分２１に、非磁性材料製で所定厚さのシート材４を貼付するようにしてもよい。このようなシート材４としては、例えばポリイミド製のものを用いることができる。
ＭＰ…マスクプレート、Ｓｗ…基板、Ｔｐ…タッチプレート、Ｍａ…磁石アレイ、Ｂｍ…磁石、１…パターンマスク部、１１…透孔、２…遮蔽部、２２…貫通孔、３…非磁性材料、４…シート材。
Claims (2)
- 板厚方向に貫通する複数の透孔が所定のパターンで開設されてなるパターンマスク部と、パターンマスク部の周囲に位置する遮蔽部とを有して、基板の一方の面に密着または近接配置されて基板への処理範囲を規定するマスクプレートであって、
マスクプレートから基板に向かう方向を上として、基板上にタッチプレートを介して、上下方向に着磁された複数の磁石を互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように並設してなる磁石アレイを配置することで、タッチプレートとマスクプレートとの間に基板を挟み込むようにして磁石アレイの吸引力により基板の下面に密着されるものにおいて、
少なくとも磁石の並設方向でパターンマスク部に隣接する遮蔽部の部分が、パターンマスク部の透磁率と同等になるように形成され、
前記遮蔽部の部分に、板厚方向に貫通する複数の貫通孔が所定のパターンで形成され、当該貫通孔に非磁性材料を充填して構成されていることを特徴とするマスクプレート。 - 請求項１記載のマスクプレートを用いて、基板の一方の面に所定のパターンで薄膜を成膜するための成膜方法において、
マスクプレートと基板の一方の面とを位置合わせして重ね合わせる工程と、
マスクプレートから基板に向かう方向を上とし、基板の他方の面にその上方からタッチプレートを載置した後、タッチプレート上に、上下方向に着磁された複数の磁石が互いに隣接する当該磁石の下側の磁極が異なるように並設された磁石アレイを、各磁石の並設方向がパターンマスク部に隣接する遮蔽部の部分とパターンマスク部との透磁率を同等にした方向に合致する姿勢で配置することで、タッチプレートとマスクプレートとの間に基板を挟み込むようにして磁石アレイの吸引力により基板の一方の面にマスクプレートを密着させる工程と、
成膜源を作動して基板の一方の面にマスクプレート越しに成膜する工程とを含むことを特徴とする成膜方法。
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