成膜掩模、其制造方法及成膜掩模的修复方法

摘要

本发明提供一种成膜掩模、其制造方法及成膜掩模的修复方法，所述成膜掩模具备：掩模片(1)，其在设置有多个开口图案(7)的薄膜层(4)上层叠设置有内包至少一个所述开口图案(7)的多个贯通孔(8)的金属层(5)，并且将一个面区划成包含多个所述开口图案(7)及贯通孔(8)的多个单位单元(6)；金属制的支承部件(2)，其与没有外在张力状态的所述掩模片(1)的所述金属层(5)接合而支承该所述掩模片，且与所述掩模片(1)的所述单位单元(6)相对应地具有开口部(10)。由此，对于薄膜图案的成膜能够确保较高的形状精度及位置精度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种层叠有薄膜层和金属层的构造的成膜掩模，特别是涉及可以对薄膜图案的成膜确保较高的形状精度及位置精度的成膜掩模、其制造方法及成膜掩模的修复方法。

背景技术

现有的成膜掩模相对于具有开口部的框架以覆盖该开口部的方式进行铺设，并且，将形成有用于使蒸镀材料透过的多个开口图案的多个金属薄膜焊接而成(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－41054号公报

发明所要解决的技术问题

但是，在这种现有的成膜掩模中，形成有多个开口图案的金属薄膜在以不产生褶皱或松弛的方式附加了规定张力的状态下粘着于框架，因此，存在因所述张力的附加而开口图案变形、或者开口图案的位置错位的问题。因此，难以确保较高的成膜形状精度及成膜位置精度。

另外，在现有的成膜掩模中，由于开口图案是蚀刻金属薄膜而形成，所以因蚀刻的各向同性而难以对开口图案确保较高的形状精度。因此，难以进行高精细的薄膜图案的成膜。

发明内容

因此，本发明应对这种问题点，其目的在于，提供一种可以对薄膜图案的成膜确保较高的形状精度及位置精度的成膜掩模、其制造方法及成膜掩模的修复方法。

用于解决问题的技术方案

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种成膜掩模，其具备：掩模片，其在设置有多个开口图案的薄膜层上层叠设置有内包至少一个所述开口图案的多个贯通孔的金属层，并且，将一个面区划成包含多个所述开口图案及贯通孔的多个单位单元；金属制的支承部件，其与没有外在张力状态的所述掩模片的所述金属层接合而支承该所述掩模片，且与所述掩模片的所述单位单元相对应地具有开口部。

另外，本发明的第二方面提供一种成膜掩模的制造方法，其进行如下工序：形成掩模片的工序，在透明基板上依次层叠设置有多个开口图案的薄膜层和设置有内包至少一个所述开口图案的多个贯通孔的金属层而形成所述掩模片，并且，将一个面区划成包含多个所述开口图案及贯通孔的多个单位单元；接合金属制的支承部件的工序，将与所述单位单元相对应地具有开口部的所述支承部件接合在没有外在张力状态的所述掩模片的所述金属层上；以及，将所述透明基板从所述掩模片剥离的工序。

进而，本发明的第三方面提供一种成膜掩模的制造方法，其进行如下工序；形成掩模片的工序，在透明基板上依次层叠薄膜层和设置有多个贯通孔的金属层而形成所述掩模片，并且，将一个面区划成包含多个所述贯通孔的多个单位单元；接合金属制的支承部件的工序，将与所述单位单元相对应地具有开口部的所述支承部件接合在没有外在张力状态的所述掩模片的所述金属层上；将所述透明基板从所述掩模片剥离的工序；以及，从所述金属层侧对所述掩模片照射激光，在所述贯通孔内的薄膜层形成至少一个开口图案的工序。

进一步，本发明的第四方面提供一种成膜掩模的制造方法，其进行如下工序：形成掩模片的工序，在透明基板上依次层叠薄膜层和设置有多个贯通孔的金属层而形成所述掩模片，并且，将一个面区划成包含多个所述贯通孔的多个单位单元；接合金属制的支承部件的工序，将与所述单位单元相对应地具有开口部的所述支承部件接合在没有外在张力状态的所述掩模片的所述金属层上；从所述金属层侧对所述掩模片照射激光，在所述贯通孔内的薄膜层形成至少一个开口图案的工序；以及，将所述透明基板从所述掩模片剥离的工序。

进一步，本发明的第五方面提供一种成膜掩模的修复方法，所述成膜掩模具备：掩模片，其在设置有多个开口图案的薄膜层上层叠设置有内包至少一个所述开口图案的多个贯通孔的金属层，并且，将一个面区划成包含多个所述开口图案及贯通孔的多个单位单元；金属制的支承部件，其与没有外在张力状态的所述掩模片的所述金属层接合而支承该所述掩模片，且与所述掩模片的所述单位单元相对应地具有开口部，其中，在所述金属层上，沿着所述单位单元的周缘部设置有用于将相邻的单位单元相互分离的孔眼，所述成膜掩模的修复方法的特征在于，进行如下阶段：沿着具有缺陷的单位单元周围的所述孔眼切取所述金属层及薄膜层，从而将该缺陷单位单元除去的阶段，以下将具有缺陷的单位单元称作“缺陷单位单元”；将具有与所述单位单元相同的形状且层叠了薄膜层和设置有多个贯通孔的金属层的单位掩模部件嵌合于除去了所述缺陷单位单元的部分之后，将所述单位掩模部件与所述支承部件接合的阶段；从金属层侧对所述单位掩模部件照射激光，在贯通孔内形成开口图案的阶段。

发明效果

根据本发明，将在设置有多个开口图案的薄膜层上层叠了设置有内包至少一个开口图案的多个贯通孔的金属层的构造的掩模片以没有来自外部的张力的状态支承于支承部件，因此，未对掩模片施加如现有技术中那样的拉伸应力，从而能够高精度地维持开口图案的形状精度及位置精度。因此，能够对薄膜图案的成膜确保较高的形状精度及位置精度。

附图说明

图1是表示本发明的成膜掩模的一个实施方式的结构图，(a)是俯视图，(b)是(a)的A－A线剖视向视图，(c)是仰视图。

图2是本发明的成膜掩模的主要部分放大剖视图。

图3是在本发明的成膜掩模的制造方法中以截面表示掩模片形成工序的前半工序的说明图。

图4是在本发明的成膜掩模的制造方法中表示掩模片形成工序的后半工序的主要部分放大剖视图。

图5是在本发明的成膜掩模的制造方法中表示支承部件形成工序的说明图，(a)是表示支承部件的俯视图，(b)是表示向框架的装配工序的剖视图。

图6是在本发明的成膜掩模的制造方法中表示掩模片及支承部件接合工序的说明图。

图7是图6的详细说明图。

图8是在本发明的成膜掩模的制造方法中表示透明基板剥离工序的说明图。

图9是表示本发明的成膜掩模的制造方法中的开口图案形成的变形例的说明图。

图10是表示本发明的成膜掩模的制造方法中的变形例的说明图。

图11是表示本发明的成膜掩模的修复方法的前半工序的说明图。

图12是表示本发明的成膜掩模的修复方法的后半工序的说明图。

图13是表示在本发明的成膜掩模中没有框架的成膜掩模的制造方法的说明图。

图14是表示上述支承部件的变形例的示意图，(a)是俯视图，(b)是(a)的B－B线剖视向视图。

符号说明

1…掩模片

2…支承部件

3…框架

4…薄膜层

5…金属层

6…单位单元

7…开口图案

8…贯通孔

9…孔眼

10…开口部

11…透明基板

20…点焊

21…缺陷单位单元

22…单位掩模部件

24…带状部件

24A…厚度厚的带状部件

24B…厚度薄的带状部件

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的成膜掩模的一个实施方式的结构图，(a)是俯视图，(b)是(a)的A－A线剖视向视图，(c)是仰视图。该成膜掩模用于将成膜材料通过蒸镀或溅射成膜于基板上而形成薄膜图案，具备掩模片1、支承部件2、以及框架3而构成。

上述掩模片1形成掩模主体部，具有将设有多个开口图案的薄膜层4、和设有内包至少一个上述开口图案的多个贯通孔的金属层5层叠的构造。而且，掩模片1将一个面区划成包含多个开口图案及贯通孔的多个单位单元6。

详细而言，上述薄膜层4为例如聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂制的薄膜，如图2中单位单元6的放大剖视图所示，与成膜于被成膜基板上的薄膜图案相对应地形成有形状尺寸与该薄膜图案相同的多个开口图案7。更详细而言，开口图案7可以是细长的狭缝状的图案，也可以是微细的矩形状的图案。

其中，开口图案7在上述薄膜层4上的形成可以在使薄膜层4密合于玻璃基板的状态下进行激光烧蚀而进行，也可以在将薄膜层4从玻璃基板剥离的状态下进行激光烧蚀而进行，可以根据需要通过适宜的方法进行。另外，用于形成开口图案7的激光的照射位置可以以与预先形成于后述的金属层5的被成膜基板的对准标记或设于激光加工装置的工作台上的对准标记等为基准算出，该情况下，也同样可以根据需要通过适当的方法进行。若以使薄膜层4密合于玻璃基板的状态形成开口图案7，则能够抑制开口图案7的边缘部的毛刺的产生。在以下的说明中，对在使薄膜层4密合于玻璃基板的状态下形成开口图案7的情况进行叙述。

上述金属层5与上述薄膜层4的一个面接合设置，具有通过配置于被成膜基板背面的磁铁的磁力吸引而使薄膜层4密合于被成膜基板的表面的功能，由镍、镍合金、殷钢或殷钢合金等磁性金属材料形成。优选金属层5和薄膜层4分别选择热膨胀系数大致同等的材料。

更详细而言，如图2所示，在金属层5上设置有内包至少一个上述开口图案7的多个贯通孔8。另外，如图1(a)所示，在金属层5上，沿着上述单位单元6的周缘部设置有用于使相邻的单位单元6相互分离的孔眼9，可以以每单位单元6进行切取。

其中，如果成膜掩模是例如以在大型的被成膜基板上拼版形成多个显示面板为目的的多联片的显示基板用的成膜掩模，则上述掩模片1的单位单元6对应于一个显示面板。

与上述掩模片1的金属层5相接合地设置有金属制的支承部件2。该支承部件2与没有外在张力的无张力状态的掩模片1的金属层5相接合而支承掩模片1，与上述掩模片1的多个单位单元6分别对应，如图2所示，具有内包单位单元6内的多个开口图案7及多个贯通孔8的开口部10。而且，支承部件2是厚度为100μm～300μm的片状部件，由热膨胀系数比作为金属层5的镍的热膨胀系数小的例如殷钢或殷钢合金形成。

掩模片1的金属层5与支承部件2的接合，优选至少在开口部10的周边部进行激光点焊而进行，且穿过在制造工序中与掩模片1的薄膜层4密合并支承掩模片1的后述的透明基板11对金属层5照射激光而进行。另外，也可以使用粘接剂代替点焊进行接合。

与上述支承部件2的周缘部相接合地设置有框状的框架3。该框架3在附加了规定的张力的状态下以不产生褶皱或松弛的方式支撑支承部件2，由殷钢或殷钢合金形成。该情况下，框架3和支承部件2的接合通过将支承部件2的周缘区域点焊于框架3的一个端面3a而进行。

接着，对如上构成的成膜掩模的制造方法进行说明。首先，参照图3及图4说明掩模片1的形成工序。

在该掩模片1的形成工序中，首先，如图(a)所示，在透明玻璃等透明基板11上涂布例如聚酰亚胺的树脂液，将其以200℃～450℃加热使其固化，从而形成5μm～30μm左右厚度的聚酰亚胺薄膜12。

接着，如图3(b)所示，在聚酰亚胺薄膜12上，通过溅射、蒸镀或无电解镀敷形成例如50～150nm左右厚度的、例如镍或镍合金的籽晶层13。

接着，如图3(c)所示，在籽晶层13上以与要形成的金属层5相同的例如10μm～30μm左右的厚度涂布了光致抗蚀溶液后，使其干燥，从而形成抗蚀剂层14。

接着，如图3(d)所示，使用公知的曝光装置，经由定位载置于抗蚀剂层14上的光掩模15对抗蚀剂层14曝光。

进而，如图3(e)所示，使用上述光致抗蚀剂用的显影液进行显影，在与要形成的多个贯通孔8对应的位置形成具有多个岛状图案16的抗蚀剂掩模。其中，在此表示了使用曝光部分溶解于显影液的正型的抗蚀剂作为光致抗蚀剂的情况，但也可以是负型。或者，也可以使用干式薄膜代替液状抗蚀剂。

接着，如图3(f)所示，将上述透明基板11浸渍于镍的镀浴中进行电镀，在上述岛状图案16的外侧的籽晶层13上以与抗蚀剂层14大致相同的5μm～20μm的厚度析出镍，从而形成镍层17。

接着，如图3(g)所示，用有机溶剂或上述光致抗蚀剂的剥离液清洗上述透明基板11，除去抗蚀剂层14。由此，与上述岛状图案16相对应地形成具有到达籽晶层13的凹部18的镍层17。

进而，如图3(h)所示，使用公知的蚀刻液将在上述镍层17的凹部18内露出的籽晶层13蚀刻除去。由此，形成具有到达聚酰亚胺薄膜12的贯通孔8的金属层5。

然后，如图4所示，使用波长为400nm以下的、例如KrF248nm的准分子激光器或355nm的YAG激光器与要形成的薄膜图案相对应地对金属层5的贯通孔8内的聚酰亚胺薄膜12照射激光L1，烧蚀聚酰亚胺薄膜12而形成多个开口图案7。由此，形成将具有多个开口图案7的薄膜层4和设有内包至少一个开口图案7的多个贯通孔8的金属层5层叠的掩模片1。

其中，上述金属层5的形成也可以不使用电镀，而通过在聚酰亚胺薄膜12上通过蒸镀或溅射形成镍层17，使用与贯通孔8相对应地具有开口的抗蚀剂掩模蚀刻上述镍层17，由此形成具有到达聚酰亚胺薄膜12的贯通孔8的金属层5。

另外，在金属层5上，沿着上述单位单元6的周缘部，经由与上述贯通孔8的形成同样的工序同时形成用于将相邻的单位单元6相互分离的孔眼9。

接着，参照图5说明支承部件2的形成工序。

在该支承部件2的形成工序中，首先，如图5(a)的俯视图所示，对面积比掩模片1大的厚度为约100μm～约2000μm的、例如殷钢或殷钢合金的金属片进行例如蚀刻、冲裁加工或激光加工，与掩模片1的多个单位单元6分别对应地形成内包单位单元6内的多个开口图案7及多个贯通孔8的大小的开口部10。

接着，如图5(b)的剖视图所示，将支承部件2在以覆盖框状的框架3的开口19而不产生挠曲的方式沿箭头方向施加了张力的状态下进行铺设后，对支承部件2的周缘区域照射激光L2，将支承部件2点焊于框架3的一个端面3a。由此，完成固定支承于框架3的支承部件2。

接着，参照图6说明掩模片1和支承部件2的接合工序。

在该接合工序中，首先，如图6(a)所示，将掩模片1的金属层5侧以在与支承部件2对置的状态下掩模片1的单位单元6和支承部件2的开口部10一致的方式进行了定位后，将掩模片1密合于支承部件2上。

接着，如图6(b)所示，穿过透明基板11与支承部件2的开口部10的周边区域及掩模片1的周缘区域相对应地对金属层5照射激光L2，将掩模片1的金属层5和支承部件2进行点焊。详细而言，如图7所示，在支承部件2的开口部10的周缘部和掩模片1的单位单元6的周缘部之间的区域照射激光L2，进行点焊20。

接着，参照图8说明透明基板11的剥离工序。

该透明基板11的剥离工序如下实施，使例如波长为308nm且能量密度为250mJ/cm²的线状激光L3穿过透明基板11一边从掩模片1的一端朝向另一端移动的同时一边对掩模片1的薄膜层4进行照射。由此，将透明基板11从掩模片1剥离，完成如图1所示的本发明的成膜掩模。

根据本发明的成膜掩模的制造方法，以将掩模片1支承于透明基板11的状态进行组装，在最终工序中将透明基板11从掩模片1剥离，因此，不会通过制造工序对掩模片1作用来自外部的张力应力。从而，能够对掩模片1激光加工的开口图案7维持较高的形状精度及位置精度。因此，能够对薄膜图案的成膜确保较高的形状精度及位置精度。

其中，在上述实施方式中，如图4所示，对在掩模片1的形成工序的最终阶段进行开口图案7的形成的情况进行了说明，但开口图案7的形成也可以如图9(a)所示进行了掩模片1和支承部件2的接合后，如图9(b)所示剥离透明基板11后从支承部件2侧照射激光L1而进行。该情况下，由于未对掩模片1作用来自外部的拉伸应力，因此，能够对掩模片1激光加工的开口图案7维持较高的形状精度及位置精度。

图10是表示本发明的成膜掩模的制造方法的变形例的说明图。

该成膜掩模的制造方法在图3(f)的镍层17的镀敷形成工序中，意图上使金属层5内产生相对于透明基板11的内部应力(拉伸应力)，利用该内部应力(拉伸应力)来抑制设置于蒸镀装置的掩模保持架上时产生的成膜掩模的挠曲。

通常已知有在母材上镀敷形成金属薄膜时，根据设定的镀敷条件在镀敷形成的金属薄膜内相对于母材产生内部应力(拉伸应力)。因此，在本发明中，通过适宜设定上述镀敷条件，意图上使镀敷形成的金属层5内产生相对于透明基板11的内部应力(拉伸应力)。以下，参照图10说明使金属层5内产生内部应力(拉伸应力)的意图及其效力。

经由图3(a)～(f)的工序，通过规定的镀敷条件在密合保持于透明基板11的聚酰亚胺薄膜12(薄膜层4)上镀敷形成金属层5时，如图10(a)中箭头F所示，在金属层5内产生相对于透明基板11的内部应力(拉伸应力)。

接着，经由图3(g)、(h)在聚酰亚胺薄膜12(薄膜层4)上形成具有贯通孔8的金属层5后，如图10(b)所示，在没有外在张力状态的掩模片1的金属层5上接合与单位单元6相对应地具有开口部10、且与框状的框架3预先固定了周缘部的金属制的支承部件2。此时，在金属层5内，如图10(b)中箭头F所示，仍残存上述内部应力(拉伸应力)。

接着，在将掩模片1从透明基板11剥离之前、或者剥离之后对金属层5的贯通孔8内的聚酰亚胺薄膜12(薄膜层4)照射激光，形成至少一个开口图案7。其中，由于与掩模片1的金属层5接合的支承部件2的厚度远厚于金属层5的厚度，所以在将掩模片1从透明基板11剥离后，在金属层5内仍残存上述内部应力(拉伸应力)。

这样形成的成膜掩模在成膜时如图10(c)所示以使薄膜层4密合于被成膜基板26的成膜面的状态保持于成膜装置的掩模保持架使用。此时，通常，如图10(c)中虚线所示，在掩模片1上产生热膨胀所致的挠曲。但是，根据本发明，因为在金属层5内存在如箭头F所示的内部应力(拉伸应力)，所以通过该拉伸应力来抑制掩模片1的挠曲。由此，能够减小掩模片1和被成膜基板26之间的间隙，能够高精度地确保形成于被成膜基板26的薄膜图案的形状精度及位置精度。

上述掩模片1及支承部件2的挠曲量根据成膜掩模的大小、掩模片1与支承部件2之间的热膨胀的差、及配置于被成膜基板26的背面的磁铁带来的对支承部件2的吸引力等决定。因此，意图上预对金属层5内赋予的内部应力(拉伸应力)的大小考虑上述挠曲量决定。具体而言，适宜变更金属层5的镀敷条件，以上述挠曲量在容许范围内的方式实验性决定。

图11是说明本发明的成膜掩模的修复方法的工序图。

如图11(a)所示，在掩模片1的单位单元6内的开口图案7或贯通孔8具有缺陷的情况下，对具有该缺陷的单位单元6(下称“缺陷单位单元21”)进行例如空气喷射，沿着缺陷单位单元21周围的孔眼9切取金属层5及薄膜层4，将该缺陷单位单元21除去。利用孔眼9的存在，能够容易地切取缺陷单位单元21。此外，缺陷单位单元21的除去也可以使刀的刀刃沿着孔眼9作用而进行切取。

接着，如图11(b)所示，将具有与单位单元6相同的形状、且通过与图3相同的工序将薄膜层4和设置有多个贯通孔8的金属层5层叠而预先形成于透明基板11上的单位掩模部件22嵌合于去掉缺陷单位单元21的部分。之后，如图12(a)所示，穿过透明基板11对单位掩模部件22的周缘部照射激光L2，将单位掩模部件22的金属层5和支承部件2进行点焊。

接着，与图8相同，在穿过透明基板11照射激光L3而将透明基板剥离后，如图12(b)所示，从金属层5侧对单位掩模部件22照射激光L1，在与要形成的薄膜图案对应的贯通孔8内的薄膜层4上形成开口图案7。由此，完成成膜掩模的修复。此外，也可以在剥离透明基板11之前在薄膜层4上形成开口图案7。

在以上的说明中，叙述了带框架3的成膜掩模，但本发明不限于此，也可以没有框架3。该情况下，成膜掩模的制造可以如下进行。

首先，如图13(a)所示，在设有多个开口图案7的薄膜层4上层叠设置有内包至少一个开口图案7的多个贯通孔8的金属层5，同时，将把一个面区划成包含多个开口图案7及贯通孔8的多个单位单元6的掩模片1的上述金属层5侧、以在与设置固定于工作台23的平坦的面上的支承部件2对置的状态下掩模片1的单位单元6和支承部件2的开口部10一致的方式进行了定位后，将掩模片1密合于支承部件2上。

接着，如图13(b)所示，穿过透明基板11对支承部件2的开口部10的周边区域及掩模片1的周缘区域的金属层5照射激光L2，将掩模片1的金属层5和支承部件2进行点焊。详细而言，如图7所示，在支承部件2的开口部10的周缘部与掩模片1的单位单元6的周缘部之间的区域照射激光L2。

接着，如图13(c)所示，使例如波长为308nm且能量密度为250mJ/cm²的线状的激光L3穿过透明基板11一边从掩模片1的一端朝向另一端移动的同时一边对掩模片1的薄膜层4进行照射，从而将透明基板11从掩模片1剥离。

由此，如图13(d)所示，完成没有框架3的本发明的成膜掩模。该情况下，如果在工作台23的背面侧配置磁铁，则能够利用该磁铁的磁力将支承部件2密合固定于工作台23，能够容易地进行透明基板11的剥离。另外，如果解除上述磁铁的磁力的作用，则也能够容易地进行成膜掩模从工作台23的拆卸。

在使用没有这种框架3的成膜掩模进行成膜的情况下，可以在对成膜装置内的成膜没有影响的部分具有梁的掩模保持架上设置成膜掩模。由此，能够抑制成膜掩模的挠曲，能够确保高的成膜位置精度。

在以上的说明中，叙述了支承部件2为片状部件的情况，但本发明不限于此，也可以如图14所示将多个带状部件24沿至少一个方向平行排列地构成。该情况下，由相邻的带状部件24夹持的部分成为开口部10。

详细而言，支承部件2如图14(a)所示，可以将厚度厚的带状部件24A和厚度薄的带状部件24B交叉并呈格子状组装。该情况下，如图14(b)所示，可以在带状部件24A的金属层5侧(图14(b)中为上表面侧)的面上形成槽25，将带状部件24B如箭头所示嵌入该槽25并使支承部件2的金属层5侧形成齐平面。此外，也可以没有上述槽25。该情况下，掩模片1和支承部件2的点焊相对于堆叠的上部的带状部件24进行。

进而，也可以将带状部件24的端部埋入设置于框架3的一个端面3a的槽内，并使支承部件2的金属层5侧的面和框架3的一个端面3a形成齐平面。