TWI614354B

TWI614354B - 成膜遮罩

Info

Publication number: TWI614354B
Application number: TW103112984A
Authority: TW
Inventors: 水村通伸; Michinobu Mizumura; 工藤修二; Syuji KUDO; 梶山康一; Koichi Kajiyama
Original assignee: V科技股份有限公司; V Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2018-02-11
Also published as: KR20150143426A; JP6035548B2; CN105121692B; JP2014205870A; TW201500566A; WO2014168039A1; CN105121692A; KR102109071B1

Abstract

本發明係一種成膜遮罩，其係如下之成膜遮罩1，其具有於片狀之磁性金屬構件2之一面密接有樹脂製造之膜3的構造，該片狀之磁性金屬構件2具有並排地排列的狹縫狀之多個貫通孔5，且設置有上述各貫通孔5內之貫通上述膜3的部分之多個開口圖案6；上述膜3具有線膨脹係數於正交二軸不同之各向異性，使上述膜3之線膨脹係數小之軸與和上述磁性金屬構件2之上述貫通孔5之長軸交叉的方向一致。

Description

成膜遮罩

本發明係關於一種使磁性金屬構件與樹脂製膜密接之構造之複合型之成膜遮罩，尤其關於一種抑制熱變形而可實現成膜之薄膜圖案之高精細化的成膜遮罩。

習知之成膜遮罩係使用抗蝕劑遮罩對板厚為30μm~100μm左右之金屬板進行濕式蝕刻，而形成有狹縫狀之開口圖案者(例如參照日本特開2009-129728號公報)。

然而，於此種習知之成膜遮罩中，對金屬板進行濕式蝕刻而形成有貫通該金屬板之多個開口圖案，因此會因濕式蝕刻之各向同性蝕刻而導致開口圖案之解像度變差，僅能形成板厚之數倍之開口寬度。

尤其，於使用線膨脹係數小至1×10^-6/℃左右之鎳鋼(invar)作為金屬板時，鎳鋼難以進行濕式蝕刻，因此形成之開口圖案無法與有機EL用TFT基板之電極形狀一致地形成為矩形狀。因此，於將鎳鋼用作遮罩之基材時，通常，如上述專利文獻1所記載般，開口圖案多形成為細長之狹縫狀。

而且，如圖6(a)所示，此種金屬之成膜遮罩1係藉由配置於作為被成膜基板之基板17之背面的磁鐵15而被吸附，從而在保持密接於基板17之成膜面之狀態下使用。於該情形時，存在如下情況：作用於鎳鋼22之鄰接之開口圖案6間之細長狀之部分22a的磁通並非遍及成膜遮罩1之整個面相同，因此若為了提高密接力而使磁鐵15之磁場強度變強，則鎳鋼22之上述部分22a會沿與其長軸交叉之方向(X軸方向)移動，而使開口圖案6變形。因此，通常應用使強度減弱至不會使鎳鋼22之上述部分22a移動之程度的磁場(例如，20mT左右)。

另一方面，如圖6(b)所示，於將上述成膜遮罩1應用於一面使作為成膜源之蒸鍍源20沿與狹縫狀之開口圖案6之長軸(Y軸)交叉之方向(X軸方向)移動一面進行蒸鍍的作為成膜裝置之蒸鍍裝置時，藉由蒸鍍源20之輻射熱而僅加熱成膜遮罩1之與蒸鍍源20對向之部分。尤其，該部分之鎳鋼22薄且細長，因而與基板17相比熱容量小。因此，鎳鋼22之鄰接之開口圖案6間之細長狀之部分22a熱膨脹而沿其長軸方向(Y軸方向)延伸。

如上所述，由於無法對上述成膜遮罩1作用強度強之磁場，因此磁鐵15所產生之對鎳鋼22之約束力弱。因此，由蒸鍍源20加熱而延伸之鎳鋼22之上述部分22a係如圖6(b)所示，自基板17之蒸鍍面剝落而垂下，於鎳鋼22之該部分22a之背面與基板17之蒸鍍面之間產生間隙23。因此，存在因自蒸鍍源20蒸發之蒸鍍材料M之流回而使薄膜圖案21之邊緣模糊、或形狀擴大的問題。尤其，薄膜圖案21越高精細則越無法忽視該問題，其亦成為限制高精細化之一個重要原因。

因此，本發明之目的在於應對此種問題點，提供一種抑制熱變形而可實現成膜之薄膜圖案之高精細化的成膜遮罩。

為了達成上述目的，本發明之成膜遮罩具有於片狀之磁性金屬構件之一面密接有樹脂製造之膜的構造，該片狀之磁性金屬構件具有並排地排列的狹縫狀之多個貫通孔，且設置有於上述各貫通孔內之貫通上述膜的部分之多個開口圖案，上述膜具有線膨脹係數於正交二軸不同之各向異性，使上述膜之線膨脹係數小之軸與和上述磁性金屬構件之上述貫通孔之長軸交叉的方向一致。

根據本發明，磁性金屬構件之鄰接之貫通孔間之細長狀的部分係與其長軸交叉之方向上介隔膜相互連接而該方向之移動受到限制，因此即便為了吸附磁性金屬構件使遮罩密接於基板而使配置於基板之背面之磁鐵之磁場強度較習知變強，亦無磁性金屬構件之上述部分移動之虞。因此，藉由使磁鐵之磁場強度變強，增加對於磁性金屬構件之吸附力，而即便磁性金屬構件藉由成膜源之輻射熱被部分地加熱而延伸，亦可防止磁性金屬構件之上述部分自基板面剝落而垂下。因此，可抑制於遮罩與基板之間產生間隙，導致自成膜源到來之成膜材料向遮罩背面側流回，從而可抑制薄膜圖案之邊緣模糊、或形狀擴大。因此，即便薄膜圖案之高精細化進步亦可容易地應對。

又，由於膜於線膨脹係數具有各向異性，且使上述薄膜之線膨脹係數小之軸與和磁性金屬構件之貫通孔之長軸交叉的方向一致，因此可抑制膜向該方向之延伸(熱變形)，從而可抑制開口圖案向該方向之位置偏移及形狀擴大。因此，藉此亦可應對薄膜圖案之高精細化。

1‧‧‧成膜遮罩

2‧‧‧磁性金屬構件

2a、22a‧‧‧細長狀之部分

3‧‧‧膜

3a、3b‧‧‧面

4‧‧‧框架

5‧‧‧貫通孔

6‧‧‧開口圖案

6a‧‧‧開口端緣部

7‧‧‧開口

8‧‧‧籽晶層

9‧‧‧抗蝕劑層

10‧‧‧島圖案

11‧‧‧開口部

12‧‧‧遮罩用構件

13‧‧‧XY平台

14‧‧‧玻璃板

15‧‧‧磁鐵

16‧‧‧液體

17‧‧‧基板

18‧‧‧側壁

19‧‧‧基板保持器

20‧‧‧蒸鍍源

21‧‧‧薄膜圖案

22‧‧‧鎳鋼

23‧‧‧間隙

L‧‧‧雷射光

M‧‧‧蒸鍍材料

圖1係表示本發明之成膜遮罩之一實施形態之圖，(a)係俯視圖，(b)係(a)之主要部分放大剖面圖。

圖2係表示本發明之成膜遮罩之製造之圖，且係對遮罩用構件之製作步驟進行說明之剖面圖。

圖3係表示本發明之成膜遮罩之製造之圖，且係對框架接合步驟進行說明之剖面圖。

圖4係表示本發明之成膜遮罩之製造之圖，且係對開口圖案形成步驟進行說明之剖面圖。

圖5係對使用本發明之成膜遮罩進行之成膜進行說明的剖面圖。

圖6係對使用習知之金屬遮罩進行之成膜進行說明的剖面圖。

以下，基於隨附圖式對本發明之實施形態進行詳細說明。圖1係表示本發明之成膜遮罩之一實施形態之圖，(a)係俯視圖，(b)係(a)之主要部分放大剖面圖。該成膜遮罩1具有使磁性金屬構件與樹脂製膜密接之構造，且係具備磁性金屬構件2、樹脂製膜3、及框架4而構成。

上述磁性金屬構件2係用以保持下述膜3，並且藉由配置於被成膜基板(以下簡稱為「基板」)之背面之磁鐵(例如電磁鐵)而被吸附，於與基板之間夾著上述膜3而使該膜3密接於基板之成膜面，且為具有與作為基板之例如玻璃基板之線膨脹係數(例如5×10^-6/℃)近似之線膨脹係數的例如Fe-Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金等之片狀構件。而且，以預先規定之特定間隔並排地排列而具有細長之狹縫狀之多個貫通孔5。

於上述磁性金屬構件2之一面，密接地設置有使可見光通過之樹脂製之膜3。該膜3係成為遮罩之本體部者，具有線膨脹係數於正交二軸(X軸、Y軸)不同之各向異性，且使線膨脹係數小之軸(X軸)與和上述磁性金屬構件2之貫通孔5之長軸交叉的方向一致。於該情形時，選擇如下之樹脂膜，即，該樹脂膜之上述線膨脹係數小之軸(X軸)方向之線膨脹係數係與磁性金屬構件2之線膨脹係數一致地，例如於50℃~200℃之溫度範圍內為4×10^-6/℃~5×10^-6/℃。作為此種樹脂膜，具體而言，例如有東麗杜邦股份有限公司製造之聚醯亞胺膜Kapton(美國杜邦公司之註冊商標)150EN-A。

於上述磁性金屬構件2之各貫通孔5內，與貫通孔5之長軸方向並排地設置有貫通膜3之多個開口圖案6。該開口圖案6係用以使自作為成膜源之例如蒸鍍源蒸發之成膜材料選擇性地通過，於基板上形成固定形狀之薄膜圖案，因此例如係形成為與有機EL用TFT基板之陽極電極相同之形狀大小。或，亦可形成為橫跨與相同顏色對應之多個陽極電極的大小。

於上述磁性金屬構件2之周緣部接合而設置有框架4。該框架4以鋪展之狀態支持磁性金屬構件2與膜3之複合片材，因此係具有內含有上述多個貫通孔5之大小之開口7的框狀之構件，且係由與磁性金屬構件2相同之金屬材料或具有近似之線膨脹係數之金屬材料形成。再者，磁性金屬構件2與框架4之接合亦可使用接著劑進行，但有因成膜時之熱所產生之逸氣而污染薄膜圖案之虞，因此較理想為焊接。

其次，對以此種方式構成之成膜遮罩1之製造進行說明。本發明之成膜遮罩1大致係經過遮罩用構件之形成步驟、框架接合步驟及開口圖案形成步驟而製造。首先，參照圖2對遮罩用構件之形成步驟進行說明。

首先，如圖2(a)所示，裁斷線膨脹係數於正交二軸不同而具有各向異性之厚度為10μm~30μm左右且為長條的例如聚醯亞胺膜，製作固定面積之膜3。

上述聚醯亞胺膜例如為東麗杜邦股份有限公司製造之Kapton(註冊商標)150EN-A。該聚醯亞胺膜之長度方向(機械搬送方向，相當於圖1之Y軸方向)之線膨脹係數為12×10^-6/℃，寬度方向(相當於圖1之X軸方向)之線膨脹係數為5×10^-6/℃，係藉由一面施加預先規定之特定溫度一面沿寬度方向延伸而製造。

其次，如圖2(b)所示，藉由蒸鍍、濺鍍或無電電鍍等眾所周知之成膜技術，以50nm左右之厚度於上述膜3之一面形成由良導電性之金屬膜構成之籽晶層8。於該情形時，於膜3如上所述為聚醯亞胺時，較佳為使用鎳等作為籽晶層8。由於銅會於聚醯亞胺內擴散，因此作為對於聚醯亞胺之籽晶層8欠佳。

繼而，圖2(c)所示，於膜3之籽晶層8上以30μm~50μm之厚度例如噴霧塗佈光阻劑後，使其乾燥而形成抗蝕劑層9。

繼而，如圖2(d)所示，使用光罩對抗蝕劑層9進行曝光及顯影，與細長之狹縫狀之多個貫通孔5之形成位置對應地形成與該貫通孔5形狀尺寸相同之多個島圖案10。於該情形時，狹縫狀之貫通孔5於與膜3之熱膨脹係數小之軸(X軸)方向交叉之方向(Y軸方向)上具有長軸，因此島圖案10係沿Y軸方向形成為細長。又，同時，於內含有多個島圖案10之成膜有效區域外之部分，於預先規定之特定位置亦形成省略圖示之對準標記用島圖案。

其次，將膜3浸漬於鍍浴中，如圖2(e)所示，於上述島圖案10之外側之籽晶層8上，以30μm~50μm之厚度形成線膨脹係數為例如5×10^-6/℃左右之例如Fe-Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金等作為磁性金屬構件2。於該情形時，使用之鍍浴係根據欲形成之磁性金屬構件2而自眾所周知之鍍浴中適當選擇。其後，如該圖(f)所示，使用有機溶劑或上述抗蝕劑專用之剝離劑而剝離島圖案10，於與該島圖案10對應之位置形成開口部11。

繼而，使膜3通過籽晶層8之蝕刻液中，如圖2(g)所示，蝕刻並去除上述開口部11內之籽晶層8而形成貫通孔5。進而，洗淨膜3而獲得遮罩用構件12。

其次，參照圖3對框架接合步驟進行說明。

首先，如圖3(a)所示，以沿X軸、Y軸方向施加有固定之張力之狀態將上述遮罩用構件12鋪展於框狀之框架4，如該圖(b)所示，對遮罩用構件12之周緣部照射雷射光L而焊接磁性金屬構件2與框架4。

繼而，參照圖4對開口圖案形成步驟進行說明。

首先，如圖4(a)所示，使膜3為下側而將遮罩用構件12載置於雷射加工裝置之XY平台13上。該XY平台13具有以玻璃板14之正面作為載置面，且於玻璃板14之背面側配置有磁鐵15(例如電磁鐵)的構造，且構成為可沿X軸及Y軸方向移動。因此，遮罩用構件12係藉由上述磁鐵15而吸附磁性金屬構件2從而密接固定於玻璃板14。此時，較佳為如該圖所示，於玻璃板14上塗佈例如乙醇等液體16，藉由液體16之表面張力而使膜3密接於玻璃板14上。

其次，如圖4(b)所示，形成開口圖案6。詳細而言，開口圖案6係一面使XY平台13以預先規定之特定間距沿XY方向步進移動，一面藉由省略圖示之雷射照射裝置而使例如波長為355nm之雷射光L聚光於磁性金屬構件2之貫通孔5內之膜3上，對膜3進行雷射剝蝕而形成。此時，聚光之雷射光L之焦點上之剖面形狀係以與開口圖案6成為相同形狀大小之方式而調整形狀。因此，若以使雷射光L之焦點位置與膜3之下表面之位置一致之方式適當地控制焦點高度位置，則可與設計一致地對開口圖案6之與磁性金屬構件2為相反側之開口端之形狀進行最後加工。因此，如圖5所示，若將與磁性金屬構件2為相反側之膜3之面3a設為與基板17之密接面，則可蒸鍍形成與設計一致之大小之薄膜圖案21。再者，雷射光L之波長並不限定於355nm，只要可對樹脂膜3進行剝蝕加工，則亦可為266nm、254nm或其以下。

又，若一面使雷射光L之焦點之高度位置自膜3之磁性金屬構件2側之面朝向其相反側之面3a緩緩下降，一面以多次照射形成開口圖案6，則可如圖1(b)所示，以開口面積自膜3之磁性金屬構件2側之面3b朝向其相反側之面3a而暫時變窄之方式，於側壁18賦予楔形而形成開口圖案6。此時，若使開口圖案6之側壁18之楔形角度與成膜材料之分子相對於遮罩面之最大入射角度(成為遮罩面之法線之角度)一致地，形成為例如20°~50°，則可更有效地防止膜3之磁性金屬構件2側之開口圖案6的開口端緣部6a成為成膜之死角。

再者，於開口圖案形成步驟中，亦於對多個開口圖案6中任一開口圖案6之座標位置而預先規定之座標位置、即磁性金屬構件2之對準標記用貫通孔內之膜3，形成用以進行與基板17之對準的貫通之省略圖示之對準標記。

其次，對使用本發明之成膜遮罩1進行之薄膜圖案21之形成進行說明。此處，作為一例，對成膜裝置為蒸鍍裝置之情形進行說明。

首先，如圖5(a)所示，於在背面配置有磁鐵15(例如電磁鐵)之狀態下將基板17保持於基板保持器19。

繼而，使膜3之面3a與基板17之蒸鍍面對向而配置成膜遮罩1，使用預先設置於基板17及成膜遮罩1之對準標記而使兩者對準。然後，於兩者對準之狀態下，藉由磁鐵15之磁力而吸附成膜遮罩1之磁性金屬構件2，將成膜遮罩1密接固定於基板17之蒸鍍面。此時，如圖1(a)所示，磁性金屬構件2之位於鄰接之貫通孔5之間的細長狀之部分2a係介隔膜3於X軸方向上相互連接而該方向之移動受到限制，因此即便使磁鐵15之磁場強度較習知更強，磁性金屬構件2之上述部分2a亦不會移動。因此，於本實施形態中，將磁鐵15之磁場強度設定為較習知強10倍之200mT。

一體地保持基板17及成膜遮罩1之基板保持器19係如圖5(b)所示，將基板17之蒸鍍面側向下安裝於蒸鍍裝置之真空槽內之基板安裝部。

此處使用之蒸鍍裝置係與成膜遮罩1之狹縫狀之貫通孔5 對應地，於其長軸(Y軸)方向具備具有長坩堝之蒸鍍源20，且構成為該蒸鍍源20可沿與上述貫通孔5之長軸(Y軸)交叉之方向(X軸方向)移動。

因此，對基板17之蒸鍍係如圖5(b)所示，一面使蒸鍍源20沿X軸方向以固定速度移動，一面經由於移動中之各時點下位於蒸鍍源20之正上方之成膜遮罩1的開口圖案6而進行。因此，與習知技術同樣地，於移動中之各時點下位於蒸鍍源20之正上方之成膜遮罩1之一部分係藉由蒸鍍源20之輻射熱而加熱。

然而，與習知技術不同，於本實施形態中，磁鐵15之磁場強度係設定為較習知強10倍之200mT，因此成膜遮罩1係藉由磁鐵15之強磁力而吸附於基板17，無磁性金屬構件2之位於鄰接之貫通孔5之間的細長狀之部分2a延伸而自基板17剝離、垂下之虞。因此，不會於成膜遮罩1與基板17之間產生間隙，抑制自蒸鍍源20蒸發之蒸鍍材料M向遮罩背面側之流回，從而無薄膜圖案21之邊緣模糊、或形狀擴大之虞。

又，使用之膜3具有線膨脹係數於正交二軸不同之各向異性，且使膜3之線膨脹係數小之軸與和磁性金屬構件2之貫通孔5之長軸交叉的方向(X軸方向)一致，因此抑制膜3向X軸方向之延伸，從而抑制開口圖案6向該方向之位置偏移及形狀擴大。因此，即便例如於有機EL用TFT基板中像素間距窄之高精細化進步，亦可避免於鄰接之像素附著其他顏色之有機EL材料。

進而，由於使磁性金屬構件2之線膨脹係數、及膜3之X軸方向之線膨脹係數與基板17之線膨脹係數一致，因此基板17、磁性金屬構件2及膜3向X軸方向之變形量大致相同，從而可抑制形成於基板17上之薄膜圖案21向X軸方向之位置偏移。再者，向Y軸方向之位置偏移例如於有機EL用TFT基板之情形時為相同顏色間之位置偏移，因此不會成為問題。

再者，於上述實施形態中，對成膜遮罩1具備框架4之情形進行了說明，但本發明並不限定於此，亦可不具備框架4。於該情形時，較佳為將片狀之成膜遮罩1以藉由固定之張力拉伸其四方之狀態設置於基板17上，於進行基板17與成膜遮罩1之對準後，藉由磁鐵15吸附磁性金屬構件2而使成膜遮罩1密接於基板17。

又，於上述實施形態中，對膜3為聚醯亞胺之情形進行了說明，但本發明並不限定於此，膜3只要為於線膨脹係數具有各向異性，其中係數小之線膨脹係數與磁性金屬構件2之線膨脹係數近似者，則可為其他樹脂製膜，亦可為多層積層膜。