マスクの製造方法及びマスクの製造装置
【課題】高精細な複数の開口パターンの形成を容易に行い得るようにする。
【解決手段】平板状の磁性金属材料に、薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部５を設けてメタルマスク１を形成し、メタルマスク１の一面に可視光を透過する樹脂製のフィルム２を面接合し、透明基板８の一面に薄膜パターンと同形状の複数の基準パターン９を薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターン９を下側にしてステージ上に載置された基準基板３の基準パターン９がメタルマスク１の開口部５内に位置するようにメタルマスク１を基準基板３に対して位置合わせした後、フィルム２を基準基板３の他面に密着させ、メタルマスク１の開口部５内の基準パターン９に対応したフィルム２の部分にレーザ光Ｌを照射して、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターン４を形成する。
【解決手段】平板状の磁性金属材料に、薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部５を設けてメタルマスク１を形成し、メタルマスク１の一面に可視光を透過する樹脂製のフィルム２を面接合し、透明基板８の一面に薄膜パターンと同形状の複数の基準パターン９を薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターン９を下側にしてステージ上に載置された基準基板３の基準パターン９がメタルマスク１の開口部５内に位置するようにメタルマスク１を基準基板３に対して位置合わせした後、フィルム２を基準基板３の他面に密着させ、メタルマスク１の開口部５内の基準パターン９に対応したフィルム２の部分にレーザ光Ｌを照射して、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターン４を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に一定形状の薄膜パターンを形成するためのマスクの製造方法に関し、特に目標とする薄膜パターンの形成領域に対応して高精細な複数の開口パターンの形成を容易に行い得るようにするマスクの製造方法及びマスクの製造装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマスクの製造方法は、周縁部を除く内側部分に複数の貫通開口を有するレジストパターンを、金属板上に形成する工程と、レジストパターンの貫通開口を介してエッチング処理を行い、金属板に複数の貫通開口（開口パターン）を形成する工程と、レジストパターンを除去する工程と、貫通開口（開口パターン）の存在密度の高い金属板の内側部分を研磨して、貫通開口（開口パターン）の存在密度の高いマスク本体部とマスク本体部の周囲に位置するマスク本体部の厚さより大なる厚さを有する周縁部とを形成する工程と、を行うようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来のマスクの製造方法において、一般に、数十μｍ〜数ｍｍの厚みの金属板に薄膜パターンに対応した貫通開口（開口パターン）を例えばエッチング等により形成してマスクが作られるので、貫通開口を高精度に形成することが困難であった。したがって、このようなメタルマスクを使用して例えば３００ｄｐｉ以上の高精細な薄膜パターンを形成することはできなかった。
【０００５】
特に、大型基板に対応したマスクの場合、貫通開口が細長いスリット状となるため、隣接する貫通開口間の部分のたわみやよじれ等により貫通開口の形状及び位置を精度よく維持することが困難であった。したがって、例えば大型のＴＦＴ基板を使用して有機ＥＬ表示装置を製造する際に、ＴＦＴ基板の画素間を正確にマスキングすることができないという問題があった。それ故、従来の方法で製造されるメタルマスクでは、画素ピッチを狭くして高精細化を図ることに限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、目標とする薄膜パターンの形成領域に対応して高精細な複数の開口パターンの形成を容易に行い得るようにするマスクの製造方法及びマスクの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によるマスクの製造方法は、基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造方法であって、平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けてメタルマスクを形成する第１ステップと、前記メタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムを面接合する第２ステップと、透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターンを下側にしてステージ上に載置された基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように前記メタルマスクを前記基準基板に対して位置合わせした後、前記フィルムを前記基準基板の他面に密着させる第３ステップと、前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成する第４ステップと、を行なうものである。
【０００８】
好ましくは、前記第４ステップは、前記メタルマスクと前記基準基板を一体的に前記基準パターンの並び方向に搬送しながら、前記レーザ光の照射位置に対して前記搬送方向手前側の位置を撮影可能に設けられた撮像手段で前記基準パターンを撮影し、該撮影画像に基づいて前記基準パターンを検出し、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御して実行されるのが望ましい。
【０００９】
この場合、前記第４ステップは、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であることを確認しながら実行されるのが望ましい。
【００１０】
より好ましくは、前記第４ステップの後に、平坦面を有する保持部材の該平坦面を前記メタルマスクの上面に着脱可能に密着固定して、前記メタルマスクと前記フィルムとを一体的に前記基準基板から剥離する第５ステップを実行するのが望ましい。
【００１１】
また、本発明によるマスクの製造装置は、基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造装置であって、平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けたメタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムが面接合されたマスク用部材の前記フィルムを、透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成した基準基板の他面に、前記基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で密着させて一体化した前記マスク用部材と前記基準基板とを、前記基準基板を下側にして前記基準パターンの並び方向に一定速度で搬送する搬送手段と、前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成するレーザ光学系と、前記レーザ光の照射位置に対して前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送方向手前側の位置に前記基準パターンを撮影可能に設けられ、前記搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けた撮像手段と、前記撮像手段の撮影画像に基づいて前記基準パターンが検出されると、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御する制御手段と、を備えるものである。
【００１２】
このような構成により、平板状の磁性金属材料に、薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けたメタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムが面接合されたマスク用部材の上記フィルムを、透明基板の一面に薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成した基準基板の他面に、基準基板の基準パターンがメタルマスクの開口部内に位置するように位置合わせした状態で密着させて一体化したマスク用部材と基準基板とを、基準基板を下側にして搬送手段で基準パターンの並び方向に一定速度で搬送しながら、レーザ光の照射位置に対してマスク用部材及び基準基板の搬送方向手前側の位置に設けられ、搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けた撮像手段で基準パターンを撮影し、制御手段で撮像手段の撮影画像に基づいて上記基準パターンが検出されると、該検出時刻を基準にしてレーザ光の照射タイミングを制御し、レーザ光学系によりメタルマスクの開口部内の基準パターンに対応したフィルムの部分にレーザ光を照射して、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成する。
【００１３】
好ましくは、前記制御手段は、前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送中、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であるか否かを判定するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、目標とする薄膜パターン形成領域に対応して基準パターンを設けた基準基板上にフィルムを密着させた状態で、上記基準パターンに対応したフィルム部分にレーザ光を照射して開口パターンを形成しているので、高精細な複数の開口パターンも容易に形成することができる。
【００１５】
また、フィルムを基準基板の基準パターンを形成した面とは反対側の面に密着させて、開口パターンをレーザ加工しているので、レーザ加工時に基準パターンがダメージを受けることがない。したがって、基準基板を繰り返し使用することができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるマスクの製造方法の実施形態を示す工程図である。
【図２】本発明によって製造されるマスクの一構成例を示す平面図である。
【図３】本発明に使用する基準基板の一構成例を示す平面図である。
【図４】メタルマスクの開口部と基準基板の基準パターンとの間の位置ずれ量が許容値内にあるか否かを検出する方法について示す説明図である。
【図５】本発明によるマスクの製造装置の実施形態を示す正面図である。
【図６】上記製造装置に使用する制御手段の一構成例を示すブロック図である。
【図７】上記製造装置の動作を説明するフォローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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は本発明によるマスクの製造方法の実施形態を示す工程図である。このマスクの製造方法は、基板上に一定形状の薄膜パターンを形成するためのもので、メタルマスク１を形成する第１ステップと、メタルマスク１に樹脂製フィルム２を面接合する第２ステップと、基準基板３上にフィルム２を密着させる第３ステップと、フィルム２に複数の開口パターン４を形成する第４ステップと、メタルマスク１とフィルム２とを一体的に基準基板３上から剥離する第５ステップと、を行って、図２に示すマスクを製造するものである。以下、各ステップを詳細に説明する。
【００１８】
上記第１ステップは、図１（ａ）に示すように、平板状の磁性金属材料に、薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部５を設けてメタルマスク１を形成する工程である。
【００１９】
より詳細には、第１ステップにおいて、メタルマスク１は、例えば１μｍ〜数ｍｍ程度、好ましくは３０μｍ〜５０μｍ程度の厚みを有する例えばニッケル又はニッケル合金からなる磁性金属材料の薄板に上記複数の開口部５を、レジストマスクを使用してウェットエッチング又はイオンミーリング等のドライエッチングをし、又はレーザ加工して設けて形成される。この場合、開口部５は、後述の第４ステップにおいてフィルム２に形成される開口パターン４よりも形状が大きければよいので、開口部５の形成精度は開口パターン４程の高精度は要求されない。なお、開口部５の形状は、蒸着源からの拡がり角に合わせて、例えばフィルム２側に向かって徐々に狭くなっている（縦断面形状が逆台形状）。これにより、成膜時に開口部５の縁部における成膜材料のけられがなくなり、薄膜パターンの膜厚を均一に形成することができる。また、メタルマスク１には、上記複数の開口部５の形成領域の外側に、後述の基準基板３に設けられた基板側アライメントマーク６（図３参照）と位置合わせするための貫通する例えば四角い窓状のマスク側アライメントマーク７が開口部５の形成と同時に形成される。
【００２０】
上記第２ステップは、図１（ｂ）に示すように、メタルマスク１の一面１ａに、線膨張係数が一定の許容範囲内でメタルマスク１に等しく且つ可視光を透過する樹脂製のフィルム２を面接合してマスク用部材１０を形成する工程である。
【００２１】
上記面接合には、メタルマスク１にフィルム状の樹脂を圧着させる方法、メタルマスク１にフィルム状の樹脂を接着させる方法、半乾燥状態の樹脂溶液にメタルマスク１を圧着する方法、又はメタルマスク１に溶液状の樹脂をコーティングする方法等が含まれる。
【００２２】
詳細には、上記フィルム状の樹脂を圧着させる方法には、熱可塑性のフィルム２や表面に融着性処理が施されたフィルム２にメタルマスク１を熱圧着する方法や、フィルム２の表面を改質処理してメタルマスク１を熱圧着する方法がある。この場合、フィルム２の表面にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）やカルボニル基（−ＣＯＯ）等を形成して表面の改質を行えば、メタルマスク１との界面における化学結合により接着が可能となる。又は、フィルム２の表面を大気圧プラズマ又は減圧プラズマ中でプラズマ処理したり、アルカリ溶液でフィルム２の表面をウェットエッチングしたりしてフィルム２の表面を改質してもよい。
【００２３】
また、メタルマスク１にフィルム状の樹脂を接着させる方法には、溶剤を含まない、又は溶剤を極めて少ない量だけ含む硬化性樹脂により接着する方法があり、例えば周縁領域に金属膜をコーティングしたフィルム２を使用して、該金属膜上に塗布されたノンフラックス半田によりフィルム２をメタルマスク１にノンフラックス半田付けする方法もこれに含まれる。
【００２４】
ここで使用するフィルム材料は、紫外線のレーザ光Ｌの照射によりアブレーションする樹脂製フィルムがよく、好ましくは、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等がよい。特に、ポリイミドは、線膨張係数が約１０×１０−６／℃〜約４０×１０−６／℃であり、ニッケル等の金属の線膨張係数（約６×１０−６／℃〜約２０×１０−６／℃）と許容範囲内で等しいため、金属材料からなるメタルマスク１と組合せて使用する場合、成膜時に両部材の熱膨張係数の違いによりマスクに反りが発生するのを抑制することができるのでより望ましい。
【００２５】
上記第３ステップにおいては、図１（ｃ）に示すように、透明基板８の一面８ａに薄膜パターンと同形状の、後述の第４ステップにおけるレーザ光Ｌの照射目標となる複数の基準パターン９を薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターン９を下側にしてステージ上に載置された基準基板３（図３参照）の上記基準パターン９がメタルマスク１の開口部５内に位置するようにメタルマスク１を基準基板３に対して位置合わせした後、フィルム２を基準基板３の他面８ｂに密着させる。なお、基準基板３には、上記複数の基準パターン９の形成領域外にて上記マスク側アライメントマーク７に対応した位置に、例えば十字状の基板側アライメントマーク６が上記基準パターン９と同時にクロム（Ｃｒ）等の薄膜により形成されている。
【００２６】
上記メタルマスク１と基準基板３との位置合わせは、メタルマスク１に予め形成されたマスク側アライメントマーク７と、基準基板３に予め形成された基板側アライメントマーク６とを顕微鏡により観察しながら、基板側アライメントマーク６の中心がマスク側アライメントマーク７の中心に合致するように調整して行われる。
【００２７】
また、フィルム２と基準基板３との密着は、ステージの裏面に備えたマグネットチャックの磁力によりメタルマスク１を吸着して行われ、同時にメタルマスク１、フィルム２及び基準基板３が一体的にステージに固定される。
【００２８】
上記第４ステップにおいては、図１（ｄ）に示すように、メタルマスク１の開口部５内の基準パターン９に対応したフィルム２の部分に、波長が４００ｎｍ以下の、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザ１７を使用して、エネルギー密度が０．１Ｊ／ｃｍ２〜２０Ｊ／ｃｍ２のレーザ光Ｌを照射し、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターン４を形成する。
【００２９】
この第４ステップは、マスク用部材１０と基準基板３とを基準基板３の基準パターン９の並び方向（図１（ｄ）の矢印方向）に搬送しながら、レーザ光Ｌの照射位置に対してマスク用部材１０及び基準基板３の搬送方向手前側の位置を撮影可能に設けられた撮像手段１１で透過照明により基準パターン９を撮影し、該撮影画像に基づいて基準パターン９を検出し、該検出時刻を基準にしてレーザ光Ｌの照射タイミングを制御して実行される。これにより、図２に示すようなマスクが完成する。
【００３０】
上記撮像手段１１は、マスク用部材１０及び基準基板３の搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けたラインカメラであり、上記基準パターン９は、撮像手段１１の撮影画像に基づいて上記搬送方向における輝度変化（例えば、透過照明の場合は明から暗への輝度変化）から検出することができる。
【００３１】
さらに、上記第４ステップは、撮像手段１１の撮影画像に基づいて、メタルマスク１の開口部５の中心と基準基板３の基準パターン９の中心との間の位置ずれ量が許容値内であることを確認しながら実行される。より詳細には、撮像手段１１の撮影画像に基づいてマスク用部材１０及び基準基板３の移動方向における図４に示すような閾値を超えて変化する輝度変化を検出し、互いに隣接する暗から明への輝度変化の位置から両者間の距離Ｄ１を算出し、さらに互いに隣接する明から暗への輝度変化の位置から両者間の距離Ｄ２を算出し、｜Ｄ１−Ｄ２｜を演算して該演算結果が予め定められた許容値内にあるか否かが判定される。この場合、上記演算結果が許容値外のときには、メタルマスク１と基準基板３とのアライメントミス、又はメタルマスク１の開口部５の形成精度不良と判断して、第４ステップは、直ちに終了される。
【００３２】
上記第５ステップにおいては、図１（ｅ）に示すように、吸着面が平坦に形成された図示省略の磁気チャック（保持部材）をメタルマスク１の上面に設置し、磁気チャックの電磁石をオンして磁気チャックの磁力によりメタルマスク１を吸着してマスクを基準基板３上から剥離し、磁気チャック側に受け取る。これにより、本発明のマスクの製造工程が全て終了する。以後、この磁気チャックにメタルマスク１を吸着した状態でマスクのハンドリングを行えば、マスクの開口パターン４の形状及び位置が維持され、その後の高精細な薄膜パターンの形成を容易に行うことができる。
【００３３】
又は、上記第５ステップは、一面に剥離容易な粘着剤を塗布したシート状の保持部材の上記一面側をメタルマスク１の上面に密着し、保持部材にメタルマスク１を貼り付けてマスクを基準基板３上から剥離してもよい。これにより、マスクのハンドリング性がより向上する。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、マスク用部材１０及び基準基板３を搬送しながらレーザ光Ｌを照射してフィルム２に開口パターン４を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、レーザ光Ｌ側を基準基板３の基準パターン９の配列方向にステップ移動しながら開口パターン４を形成してもよい。
【００３５】
次に、本発明によるマスクの製造装置について添付図を参照して説明する。
図５は本発明によるマスクの製造装置の実施形態を示す正面図である。このマスクの製造装置は、基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するための本発明のマスクを製造するものであり、搬送手段１２と、レーザ光学系１３と、撮像手段１１と、照明手段１４と、制御手段１５と、を備えて構成されている。
【００３６】
上記搬送手段１２は、ステージ上にマスク用部材１０及び基準基板３を載置して矢印Ａで示す方向に一定速度で搬送するものであり、例えば、矢印Ａ方向に一定の間隔で並べて設けた複数のリニアモータテージ１６と、リニアモータステージ１６の矢印Ａに平行な少なくとも一端部側にマスク用部材１０及び基準基板３の縁部を保持して矢印Ａ方向に搬送する図示省略の搬送機構とを備えて構成されている。また、搬送機構はパルスモータで駆動され、パルスモータの１パルス駆動で搬送機構は一定距離移動するようになっている。したがって、パルスモータの駆動パルス数をカウントすることにより、搬送機構の移動距離を知ることができる。
【００３７】
上記搬送手段１２の上方には、レーザ光学系１３が設けられている。このレーザ光学系１３は、メタルマスク１の開口部５内の上記基準パターン９に対応したフィルム２の部分にレーザ光Ｌを照射して、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターン４を形成するものであり、波長が４００ｎｍ以下の、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザ１７と、レーザ光Ｌのビーム径を拡大すると共に強度分布を均一化して射出する照明光学系１８と、上記基準パターン９と相似形のストライプ状の開口が形成されレーザ光Ｌの断面形状を整形するためのマスク１９と、該マスク１９の開口を基準基板３上に一定の倍率で縮小投影するシリンドリカルレンズ２０とを備えて構成されている。
【００３８】
上記レーザ光学系１３によるレーザ光Ｌの照射位置に対して矢印Ａで示すマスク用部材１０及び基準基板３の搬送方向手前側に一定距離はなれた位置を撮影可能に撮像手段１１が設けられている。この撮像手段１１は、基準基板３の基準パターン９を撮影するもので、上記搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けたラインカメラであり、隣接するリニアモータステージ１６の間に設けられている。なお、撮像手段１１は、搬送手段１２の上方に設けてもよい。この場合、後述の照明手段１４は、隣接するリニアモータステージ１６の間に設けて下から基準基板３を照明するようにするとよい。
【００３９】
上記搬送手段１２の上方には、撮像手段１１に対向して照明手段１４が設けられている。この照明手段１４は、撮像手段１１が透過光により基準パターン９を撮影できるようにするためのものであり、可視光を放射する光源２１と、光ファイバー２２とを備えて構成されている。
【００４０】
上記搬送手段１２と、エキシマレーザ１７と、撮像手段１１とに結線して制御手段１５が設けられている。この制御手段１５は、撮像手段１１の撮影画像に基づいて基準パターン９が検出されると、該検出時刻を基準にしてレーザ光Ｌの照射タイミングを制御するもので、図６に示すように搬送手段駆動コントローラ２３と、レーザ駆動コントローラ２４と、画像処理部２５と、演算部２６と、メモリ２７と、制御部２８と、を含んでいる。
【００４１】
上記搬送手段駆動コントローラ２３は、搬送手段１２の搬送機構を矢印Ａ方向に一定速度で移動させるもので、パルスモータのパルス数をカウントして搬送機構の移動距離も検出できるようになっている。また、上記レーザ駆動コントローラ２４は、エキシマレーザ１７のパルス発振のタイミングを制御するものであり、撮像手段１１により基準パターン９が検出されてから一定時間経過後にエキシマレーザ１７に発振指令を出力するようになっている。さらに、画像処理部２５は、撮像手段１１によって撮影された画像を処理し、搬送方向における輝度変化から基準基板３の基準パターン９及びメタルマスク１の開口部５の縁部を検出するものである。また、演算部２６は、パルスモータのパルス数をカウントし、該カウント数が目標値に達するとレーザ駆動コントローラ２４にエキシマレーザ１７の制御命令を出力するようになっている。さらに、演算部２６は、パルスモータのパルス数をカウントして、画像処理部２５で検出された互いに隣接する暗から明への輝度変化部の間隔Ｄ１、及び互いに隣接する明から暗への輝度変化部の間隔Ｄ２を算出し、｜Ｄ１−Ｄ２｜を演算してメタルマスク１の開口部５の中心と基準パターン９の中心との間の位置ずれ量を算出し、該位置ずれ量が一定の許容値内にあるか否かを判定するようになっている。また、上記メモリ２７は、上記パルスカウント数の目標値、搬送機構の移動速度（パルスモータのパルス周波数）、エキシマレーザ１７のパワー設定値、及び上記位置ずれ量の許容値、基準パターン９の配列ピッチ等を予め記憶しておくものである。そして、制御部２８は、上記各要素が適切に駆動するように装置全体を統合して制御するものである。
【００４２】
以下、このように構成されたマスクの製造装置の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳ１においては、互いに位置合わせして一体化されたマスク用部材１０及び基準基板３を、基準基板３側を下にしてステージ上に位置決めして載置し、図示省略の搬送機構によりマスク用部材１０及び基準基板３の縁部を保持して図５に示す矢印Ａ方向に一定速度で搬送を開始する。
【００４３】
ステップＳ２においては、撮像手段１１によりマスク用部材１０及び基準基板３を下側から撮影し、その撮影画像を画像処理部２５で処理して矢印Ａ方向の暗から明への輝度変化及び明から暗への輝度変化（図４参照）を検出する。
【００４４】
ステップＳ３においては、暗から明への輝度変化が検出されてから次の暗から明への輝度変化が検出されるまでのパルスモータの駆動パルス数、及び明から暗への輝度変化が検出されてから次の明から暗への輝度変化が検出されるまでのパルスモータの駆動パルス数を演算部２６でカウントし、各カウント数から互いに隣接する暗から明への輝度変化部の間隔Ｄ１、及び互いに隣接する明から暗への輝度変化部の間隔Ｄ２を算出する。そして、｜Ｄ１−Ｄ２｜を演算してメタルマスク１の開口部５の中心と基準パターン９の中心との間の位置ずれ量を算出する。
【００４５】
ステップＳ４においては、演算部２６で上記位置ずれ量とメモリ２７から読み出した許容値とを比較し、上記位置ずれ量が許容範囲内にあるか否かを判定する。ここで、“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ５に進む。一方、“ＮＯ”判定となった場合には、メタルマスク１と基準基板３とのアライメントミス、又はメタルマスク１の開口部５の形成精度不良と判断してレーザ加工を終了する。そして、搬送機構を高速で移動させてマスク用部材１０及び基準基板３を搬出する。
【００４６】
ステップＳ５においては、画像処理部２５において明から暗への輝度変化にて奇数番目の輝度変化の検出に基づいて基準パターン９の搬送方向先頭側の縁部が検出される。
【００４７】
ステップＳ６においては、ステップＳ５で基準パターン９が検出されると、該検出時刻を基準にして演算部２６で搬送機構のパルスモータの駆動パルス数をカウントする。そして、メモリ２７から読み出したパルスカウント数の目標値と比較し、パルスカウント数が目標値と合致したか否か、即ちマスク用部材１０と一体的に基準基板３が予め定められた所定距離移動したか否かが判定される。ここで、“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ７に進む。なお、パルスカウント数が目標値に合致したときは、基準基板３の基準パターン９がレーザ光学系１３のレーザ光Ｌの照射位置に丁度達したときである。
【００４８】
ステップＳ７においては、演算部２６からレーザ駆動コントローラ２４にエキシマレーザ１７の発振命令を出力する。これにより、レーザ駆動コントローラ２４からエキシマレーザ１７に発振指令が出力され、エキシマレーザ１７はパルス発振する。これにより、レーザ光Ｌが基準基板３の基準パターン９上のフィルム２部分に照射し、当該部分のフィルム２をアブレーションして基準パターン９（薄膜パターン）と同形状の貫通する開口パターン４が形成される。なお、開口パターン４の形成は、エキシマレーザ１７から一定時間内に複数ショットのレーザ光Ｌを放射して行ってもよい。
【００４９】
続いて、ステップＳ８に進んで基準パターン９に対応した全ての開口パターン４が形成されたか否かが判定される。ここで、“ＮＯ”判定となると、ステップＳ２に戻って、全ての開口パターン４が形成されてステップＳ８が“ＹＥＳ”判定となるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰り返し実行される。
【００５０】
なお、ステップＳ７は、基準基板３の搬送方向の先頭から２番目以降の基準パターン９に対応する開口パターン４の形成を次のようにして行ってもよい。即ち、演算部２６において上記パルスモータの駆動パルス数をカウントし、該カウント数に基づいて算出した搬送機構の移動距離とメモリ２７から読み出した基準パターン９の配列ピッチとを比較し、両者が合致する度にエキシマレーザ１７を発振させて行ってもよい。
【００５１】
また、上記実施形態においては、ステップＳ３〜Ｓ６がシリースに実行されるように説明したが、実際は、ステップＳ３〜Ｓ４とステップＳ５〜Ｓ６とはパラレルに実行される。
【符号の説明】
【００５２】
１…メタルマスク
２…フィルム
３…基準基板
４…開口パターン
５…開口部
８…透明基板
９…基準パターン
１０…マスク用部材
１１…撮像手段
１２…搬送手段
１３…レーザ光学系
１５…制御手段
Ｌ…レーザ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に一定形状の薄膜パターンを形成するためのマスクの製造方法に関し、特に目標とする薄膜パターンの形成領域に対応して高精細な複数の開口パターンの形成を容易に行い得るようにするマスクの製造方法及びマスクの製造装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマスクの製造方法は、周縁部を除く内側部分に複数の貫通開口を有するレジストパターンを、金属板上に形成する工程と、レジストパターンの貫通開口を介してエッチング処理を行い、金属板に複数の貫通開口（開口パターン）を形成する工程と、レジストパターンを除去する工程と、貫通開口（開口パターン）の存在密度の高い金属板の内側部分を研磨して、貫通開口（開口パターン）の存在密度の高いマスク本体部とマスク本体部の周囲に位置するマスク本体部の厚さより大なる厚さを有する周縁部とを形成する工程と、を行うようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来のマスクの製造方法において、一般に、数十μｍ〜数ｍｍの厚みの金属板に薄膜パターンに対応した貫通開口（開口パターン）を例えばエッチング等により形成してマスクが作られるので、貫通開口を高精度に形成することが困難であった。したがって、このようなメタルマスクを使用して例えば３００ｄｐｉ以上の高精細な薄膜パターンを形成することはできなかった。
【０００５】
特に、大型基板に対応したマスクの場合、貫通開口が細長いスリット状となるため、隣接する貫通開口間の部分のたわみやよじれ等により貫通開口の形状及び位置を精度よく維持することが困難であった。したがって、例えば大型のＴＦＴ基板を使用して有機ＥＬ表示装置を製造する際に、ＴＦＴ基板の画素間を正確にマスキングすることができないという問題があった。それ故、従来の方法で製造されるメタルマスクでは、画素ピッチを狭くして高精細化を図ることに限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、目標とする薄膜パターンの形成領域に対応して高精細な複数の開口パターンの形成を容易に行い得るようにするマスクの製造方法及びマスクの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によるマスクの製造方法は、基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造方法であって、平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けてメタルマスクを形成する第１ステップと、前記メタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムを面接合する第２ステップと、透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターンを下側にしてステージ上に載置された基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように前記メタルマスクを前記基準基板に対して位置合わせした後、前記フィルムを前記基準基板の他面に密着させる第３ステップと、前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成する第４ステップと、を行なうものである。
【０００８】
好ましくは、前記第４ステップは、前記メタルマスクと前記基準基板を一体的に前記基準パターンの並び方向に搬送しながら、前記レーザ光の照射位置に対して前記搬送方向手前側の位置を撮影可能に設けられた撮像手段で前記基準パターンを撮影し、該撮影画像に基づいて前記基準パターンを検出し、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御して実行されるのが望ましい。
【０００９】
この場合、前記第４ステップは、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であることを確認しながら実行されるのが望ましい。
【００１０】
より好ましくは、前記第４ステップの後に、平坦面を有する保持部材の該平坦面を前記メタルマスクの上面に着脱可能に密着固定して、前記メタルマスクと前記フィルムとを一体的に前記基準基板から剥離する第５ステップを実行するのが望ましい。
【００１１】
また、本発明によるマスクの製造装置は、基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造装置であって、平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けたメタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムが面接合されたマスク用部材の前記フィルムを、透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成した基準基板の他面に、前記基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で密着させて一体化した前記マスク用部材と前記基準基板とを、前記基準基板を下側にして前記基準パターンの並び方向に一定速度で搬送する搬送手段と、前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成するレーザ光学系と、前記レーザ光の照射位置に対して前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送方向手前側の位置に前記基準パターンを撮影可能に設けられ、前記搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けた撮像手段と、前記撮像手段の撮影画像に基づいて前記基準パターンが検出されると、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御する制御手段と、を備えるものである。
【００１２】
このような構成により、平板状の磁性金属材料に、薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けたメタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムが面接合されたマスク用部材の上記フィルムを、透明基板の一面に薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成した基準基板の他面に、基準基板の基準パターンがメタルマスクの開口部内に位置するように位置合わせした状態で密着させて一体化したマスク用部材と基準基板とを、基準基板を下側にして搬送手段で基準パターンの並び方向に一定速度で搬送しながら、レーザ光の照射位置に対してマスク用部材及び基準基板の搬送方向手前側の位置に設けられ、搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けた撮像手段で基準パターンを撮影し、制御手段で撮像手段の撮影画像に基づいて上記基準パターンが検出されると、該検出時刻を基準にしてレーザ光の照射タイミングを制御し、レーザ光学系によりメタルマスクの開口部内の基準パターンに対応したフィルムの部分にレーザ光を照射して、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成する。
【００１３】
好ましくは、前記制御手段は、前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送中、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であるか否かを判定するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、目標とする薄膜パターン形成領域に対応して基準パターンを設けた基準基板上にフィルムを密着させた状態で、上記基準パターンに対応したフィルム部分にレーザ光を照射して開口パターンを形成しているので、高精細な複数の開口パターンも容易に形成することができる。
【００１５】
また、フィルムを基準基板の基準パターンを形成した面とは反対側の面に密着させて、開口パターンをレーザ加工しているので、レーザ加工時に基準パターンがダメージを受けることがない。したがって、基準基板を繰り返し使用することができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるマスクの製造方法の実施形態を示す工程図である。
【図２】本発明によって製造されるマスクの一構成例を示す平面図である。
【図３】本発明に使用する基準基板の一構成例を示す平面図である。
【図４】メタルマスクの開口部と基準基板の基準パターンとの間の位置ずれ量が許容値内にあるか否かを検出する方法について示す説明図である。
【図５】本発明によるマスクの製造装置の実施形態を示す正面図である。
【図６】上記製造装置に使用する制御手段の一構成例を示すブロック図である。
【図７】上記製造装置の動作を説明するフォローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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は本発明によるマスクの製造方法の実施形態を示す工程図である。このマスクの製造方法は、基板上に一定形状の薄膜パターンを形成するためのもので、メタルマスク１を形成する第１ステップと、メタルマスク１に樹脂製フィルム２を面接合する第２ステップと、基準基板３上にフィルム２を密着させる第３ステップと、フィルム２に複数の開口パターン４を形成する第４ステップと、メタルマスク１とフィルム２とを一体的に基準基板３上から剥離する第５ステップと、を行って、図２に示すマスクを製造するものである。以下、各ステップを詳細に説明する。
【００１８】
上記第１ステップは、図１（ａ）に示すように、平板状の磁性金属材料に、薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部５を設けてメタルマスク１を形成する工程である。
【００１９】
より詳細には、第１ステップにおいて、メタルマスク１は、例えば１μｍ〜数ｍｍ程度、好ましくは３０μｍ〜５０μｍ程度の厚みを有する例えばニッケル又はニッケル合金からなる磁性金属材料の薄板に上記複数の開口部５を、レジストマスクを使用してウェットエッチング又はイオンミーリング等のドライエッチングをし、又はレーザ加工して設けて形成される。この場合、開口部５は、後述の第４ステップにおいてフィルム２に形成される開口パターン４よりも形状が大きければよいので、開口部５の形成精度は開口パターン４程の高精度は要求されない。なお、開口部５の形状は、蒸着源からの拡がり角に合わせて、例えばフィルム２側に向かって徐々に狭くなっている（縦断面形状が逆台形状）。これにより、成膜時に開口部５の縁部における成膜材料のけられがなくなり、薄膜パターンの膜厚を均一に形成することができる。また、メタルマスク１には、上記複数の開口部５の形成領域の外側に、後述の基準基板３に設けられた基板側アライメントマーク６（図３参照）と位置合わせするための貫通する例えば四角い窓状のマスク側アライメントマーク７が開口部５の形成と同時に形成される。
【００２０】
上記第２ステップは、図１（ｂ）に示すように、メタルマスク１の一面１ａに、線膨張係数が一定の許容範囲内でメタルマスク１に等しく且つ可視光を透過する樹脂製のフィルム２を面接合してマスク用部材１０を形成する工程である。
【００２１】
上記面接合には、メタルマスク１にフィルム状の樹脂を圧着させる方法、メタルマスク１にフィルム状の樹脂を接着させる方法、半乾燥状態の樹脂溶液にメタルマスク１を圧着する方法、又はメタルマスク１に溶液状の樹脂をコーティングする方法等が含まれる。
【００２２】
詳細には、上記フィルム状の樹脂を圧着させる方法には、熱可塑性のフィルム２や表面に融着性処理が施されたフィルム２にメタルマスク１を熱圧着する方法や、フィルム２の表面を改質処理してメタルマスク１を熱圧着する方法がある。この場合、フィルム２の表面にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）やカルボニル基（−ＣＯＯ）等を形成して表面の改質を行えば、メタルマスク１との界面における化学結合により接着が可能となる。又は、フィルム２の表面を大気圧プラズマ又は減圧プラズマ中でプラズマ処理したり、アルカリ溶液でフィルム２の表面をウェットエッチングしたりしてフィルム２の表面を改質してもよい。
【００２３】
また、メタルマスク１にフィルム状の樹脂を接着させる方法には、溶剤を含まない、又は溶剤を極めて少ない量だけ含む硬化性樹脂により接着する方法があり、例えば周縁領域に金属膜をコーティングしたフィルム２を使用して、該金属膜上に塗布されたノンフラックス半田によりフィルム２をメタルマスク１にノンフラックス半田付けする方法もこれに含まれる。
【００２４】
ここで使用するフィルム材料は、紫外線のレーザ光Ｌの照射によりアブレーションする樹脂製フィルムがよく、好ましくは、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等がよい。特に、ポリイミドは、線膨張係数が約１０×１０−６／℃〜約４０×１０−６／℃であり、ニッケル等の金属の線膨張係数（約６×１０−６／℃〜約２０×１０−６／℃）と許容範囲内で等しいため、金属材料からなるメタルマスク１と組合せて使用する場合、成膜時に両部材の熱膨張係数の違いによりマスクに反りが発生するのを抑制することができるのでより望ましい。
【００２５】
上記第３ステップにおいては、図１（ｃ）に示すように、透明基板８の一面８ａに薄膜パターンと同形状の、後述の第４ステップにおけるレーザ光Ｌの照射目標となる複数の基準パターン９を薄膜パターンの配列ピッチと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターン９を下側にしてステージ上に載置された基準基板３（図３参照）の上記基準パターン９がメタルマスク１の開口部５内に位置するようにメタルマスク１を基準基板３に対して位置合わせした後、フィルム２を基準基板３の他面８ｂに密着させる。なお、基準基板３には、上記複数の基準パターン９の形成領域外にて上記マスク側アライメントマーク７に対応した位置に、例えば十字状の基板側アライメントマーク６が上記基準パターン９と同時にクロム（Ｃｒ）等の薄膜により形成されている。
【００２６】
上記メタルマスク１と基準基板３との位置合わせは、メタルマスク１に予め形成されたマスク側アライメントマーク７と、基準基板３に予め形成された基板側アライメントマーク６とを顕微鏡により観察しながら、基板側アライメントマーク６の中心がマスク側アライメントマーク７の中心に合致するように調整して行われる。
【００２７】
また、フィルム２と基準基板３との密着は、ステージの裏面に備えたマグネットチャックの磁力によりメタルマスク１を吸着して行われ、同時にメタルマスク１、フィルム２及び基準基板３が一体的にステージに固定される。
【００２８】
上記第４ステップにおいては、図１（ｄ）に示すように、メタルマスク１の開口部５内の基準パターン９に対応したフィルム２の部分に、波長が４００ｎｍ以下の、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザ１７を使用して、エネルギー密度が０．１Ｊ／ｃｍ２〜２０Ｊ／ｃｍ２のレーザ光Ｌを照射し、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターン４を形成する。
【００２９】
この第４ステップは、マスク用部材１０と基準基板３とを基準基板３の基準パターン９の並び方向（図１（ｄ）の矢印方向）に搬送しながら、レーザ光Ｌの照射位置に対してマスク用部材１０及び基準基板３の搬送方向手前側の位置を撮影可能に設けられた撮像手段１１で透過照明により基準パターン９を撮影し、該撮影画像に基づいて基準パターン９を検出し、該検出時刻を基準にしてレーザ光Ｌの照射タイミングを制御して実行される。これにより、図２に示すようなマスクが完成する。
【００３０】
上記撮像手段１１は、マスク用部材１０及び基準基板３の搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けたラインカメラであり、上記基準パターン９は、撮像手段１１の撮影画像に基づいて上記搬送方向における輝度変化（例えば、透過照明の場合は明から暗への輝度変化）から検出することができる。
【００３１】
さらに、上記第４ステップは、撮像手段１１の撮影画像に基づいて、メタルマスク１の開口部５の中心と基準基板３の基準パターン９の中心との間の位置ずれ量が許容値内であることを確認しながら実行される。より詳細には、撮像手段１１の撮影画像に基づいてマスク用部材１０及び基準基板３の移動方向における図４に示すような閾値を超えて変化する輝度変化を検出し、互いに隣接する暗から明への輝度変化の位置から両者間の距離Ｄ１を算出し、さらに互いに隣接する明から暗への輝度変化の位置から両者間の距離Ｄ２を算出し、｜Ｄ１−Ｄ２｜を演算して該演算結果が予め定められた許容値内にあるか否かが判定される。この場合、上記演算結果が許容値外のときには、メタルマスク１と基準基板３とのアライメントミス、又はメタルマスク１の開口部５の形成精度不良と判断して、第４ステップは、直ちに終了される。
【００３２】
上記第５ステップにおいては、図１（ｅ）に示すように、吸着面が平坦に形成された図示省略の磁気チャック（保持部材）をメタルマスク１の上面に設置し、磁気チャックの電磁石をオンして磁気チャックの磁力によりメタルマスク１を吸着してマスクを基準基板３上から剥離し、磁気チャック側に受け取る。これにより、本発明のマスクの製造工程が全て終了する。以後、この磁気チャックにメタルマスク１を吸着した状態でマスクのハンドリングを行えば、マスクの開口パターン４の形状及び位置が維持され、その後の高精細な薄膜パターンの形成を容易に行うことができる。
【００３３】
又は、上記第５ステップは、一面に剥離容易な粘着剤を塗布したシート状の保持部材の上記一面側をメタルマスク１の上面に密着し、保持部材にメタルマスク１を貼り付けてマスクを基準基板３上から剥離してもよい。これにより、マスクのハンドリング性がより向上する。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、マスク用部材１０及び基準基板３を搬送しながらレーザ光Ｌを照射してフィルム２に開口パターン４を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、レーザ光Ｌ側を基準基板３の基準パターン９の配列方向にステップ移動しながら開口パターン４を形成してもよい。
【００３５】
次に、本発明によるマスクの製造装置について添付図を参照して説明する。
図５は本発明によるマスクの製造装置の実施形態を示す正面図である。このマスクの製造装置は、基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するための本発明のマスクを製造するものであり、搬送手段１２と、レーザ光学系１３と、撮像手段１１と、照明手段１４と、制御手段１５と、を備えて構成されている。
【００３６】
上記搬送手段１２は、ステージ上にマスク用部材１０及び基準基板３を載置して矢印Ａで示す方向に一定速度で搬送するものであり、例えば、矢印Ａ方向に一定の間隔で並べて設けた複数のリニアモータテージ１６と、リニアモータステージ１６の矢印Ａに平行な少なくとも一端部側にマスク用部材１０及び基準基板３の縁部を保持して矢印Ａ方向に搬送する図示省略の搬送機構とを備えて構成されている。また、搬送機構はパルスモータで駆動され、パルスモータの１パルス駆動で搬送機構は一定距離移動するようになっている。したがって、パルスモータの駆動パルス数をカウントすることにより、搬送機構の移動距離を知ることができる。
【００３７】
上記搬送手段１２の上方には、レーザ光学系１３が設けられている。このレーザ光学系１３は、メタルマスク１の開口部５内の上記基準パターン９に対応したフィルム２の部分にレーザ光Ｌを照射して、薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターン４を形成するものであり、波長が４００ｎｍ以下の、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザ１７と、レーザ光Ｌのビーム径を拡大すると共に強度分布を均一化して射出する照明光学系１８と、上記基準パターン９と相似形のストライプ状の開口が形成されレーザ光Ｌの断面形状を整形するためのマスク１９と、該マスク１９の開口を基準基板３上に一定の倍率で縮小投影するシリンドリカルレンズ２０とを備えて構成されている。
【００３８】
上記レーザ光学系１３によるレーザ光Ｌの照射位置に対して矢印Ａで示すマスク用部材１０及び基準基板３の搬送方向手前側に一定距離はなれた位置を撮影可能に撮像手段１１が設けられている。この撮像手段１１は、基準基板３の基準パターン９を撮影するもので、上記搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けたラインカメラであり、隣接するリニアモータステージ１６の間に設けられている。なお、撮像手段１１は、搬送手段１２の上方に設けてもよい。この場合、後述の照明手段１４は、隣接するリニアモータステージ１６の間に設けて下から基準基板３を照明するようにするとよい。
【００３９】
上記搬送手段１２の上方には、撮像手段１１に対向して照明手段１４が設けられている。この照明手段１４は、撮像手段１１が透過光により基準パターン９を撮影できるようにするためのものであり、可視光を放射する光源２１と、光ファイバー２２とを備えて構成されている。
【００４０】
上記搬送手段１２と、エキシマレーザ１７と、撮像手段１１とに結線して制御手段１５が設けられている。この制御手段１５は、撮像手段１１の撮影画像に基づいて基準パターン９が検出されると、該検出時刻を基準にしてレーザ光Ｌの照射タイミングを制御するもので、図６に示すように搬送手段駆動コントローラ２３と、レーザ駆動コントローラ２４と、画像処理部２５と、演算部２６と、メモリ２７と、制御部２８と、を含んでいる。
【００４１】
上記搬送手段駆動コントローラ２３は、搬送手段１２の搬送機構を矢印Ａ方向に一定速度で移動させるもので、パルスモータのパルス数をカウントして搬送機構の移動距離も検出できるようになっている。また、上記レーザ駆動コントローラ２４は、エキシマレーザ１７のパルス発振のタイミングを制御するものであり、撮像手段１１により基準パターン９が検出されてから一定時間経過後にエキシマレーザ１７に発振指令を出力するようになっている。さらに、画像処理部２５は、撮像手段１１によって撮影された画像を処理し、搬送方向における輝度変化から基準基板３の基準パターン９及びメタルマスク１の開口部５の縁部を検出するものである。また、演算部２６は、パルスモータのパルス数をカウントし、該カウント数が目標値に達するとレーザ駆動コントローラ２４にエキシマレーザ１７の制御命令を出力するようになっている。さらに、演算部２６は、パルスモータのパルス数をカウントして、画像処理部２５で検出された互いに隣接する暗から明への輝度変化部の間隔Ｄ１、及び互いに隣接する明から暗への輝度変化部の間隔Ｄ２を算出し、｜Ｄ１−Ｄ２｜を演算してメタルマスク１の開口部５の中心と基準パターン９の中心との間の位置ずれ量を算出し、該位置ずれ量が一定の許容値内にあるか否かを判定するようになっている。また、上記メモリ２７は、上記パルスカウント数の目標値、搬送機構の移動速度（パルスモータのパルス周波数）、エキシマレーザ１７のパワー設定値、及び上記位置ずれ量の許容値、基準パターン９の配列ピッチ等を予め記憶しておくものである。そして、制御部２８は、上記各要素が適切に駆動するように装置全体を統合して制御するものである。
【００４２】
以下、このように構成されたマスクの製造装置の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳ１においては、互いに位置合わせして一体化されたマスク用部材１０及び基準基板３を、基準基板３側を下にしてステージ上に位置決めして載置し、図示省略の搬送機構によりマスク用部材１０及び基準基板３の縁部を保持して図５に示す矢印Ａ方向に一定速度で搬送を開始する。
【００４３】
ステップＳ２においては、撮像手段１１によりマスク用部材１０及び基準基板３を下側から撮影し、その撮影画像を画像処理部２５で処理して矢印Ａ方向の暗から明への輝度変化及び明から暗への輝度変化（図４参照）を検出する。
【００４４】
ステップＳ３においては、暗から明への輝度変化が検出されてから次の暗から明への輝度変化が検出されるまでのパルスモータの駆動パルス数、及び明から暗への輝度変化が検出されてから次の明から暗への輝度変化が検出されるまでのパルスモータの駆動パルス数を演算部２６でカウントし、各カウント数から互いに隣接する暗から明への輝度変化部の間隔Ｄ１、及び互いに隣接する明から暗への輝度変化部の間隔Ｄ２を算出する。そして、｜Ｄ１−Ｄ２｜を演算してメタルマスク１の開口部５の中心と基準パターン９の中心との間の位置ずれ量を算出する。
【００４５】
ステップＳ４においては、演算部２６で上記位置ずれ量とメモリ２７から読み出した許容値とを比較し、上記位置ずれ量が許容範囲内にあるか否かを判定する。ここで、“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ５に進む。一方、“ＮＯ”判定となった場合には、メタルマスク１と基準基板３とのアライメントミス、又はメタルマスク１の開口部５の形成精度不良と判断してレーザ加工を終了する。そして、搬送機構を高速で移動させてマスク用部材１０及び基準基板３を搬出する。
【００４６】
ステップＳ５においては、画像処理部２５において明から暗への輝度変化にて奇数番目の輝度変化の検出に基づいて基準パターン９の搬送方向先頭側の縁部が検出される。
【００４７】
ステップＳ６においては、ステップＳ５で基準パターン９が検出されると、該検出時刻を基準にして演算部２６で搬送機構のパルスモータの駆動パルス数をカウントする。そして、メモリ２７から読み出したパルスカウント数の目標値と比較し、パルスカウント数が目標値と合致したか否か、即ちマスク用部材１０と一体的に基準基板３が予め定められた所定距離移動したか否かが判定される。ここで、“ＹＥＳ”判定となるとステップＳ７に進む。なお、パルスカウント数が目標値に合致したときは、基準基板３の基準パターン９がレーザ光学系１３のレーザ光Ｌの照射位置に丁度達したときである。
【００４８】
ステップＳ７においては、演算部２６からレーザ駆動コントローラ２４にエキシマレーザ１７の発振命令を出力する。これにより、レーザ駆動コントローラ２４からエキシマレーザ１７に発振指令が出力され、エキシマレーザ１７はパルス発振する。これにより、レーザ光Ｌが基準基板３の基準パターン９上のフィルム２部分に照射し、当該部分のフィルム２をアブレーションして基準パターン９（薄膜パターン）と同形状の貫通する開口パターン４が形成される。なお、開口パターン４の形成は、エキシマレーザ１７から一定時間内に複数ショットのレーザ光Ｌを放射して行ってもよい。
【００４９】
続いて、ステップＳ８に進んで基準パターン９に対応した全ての開口パターン４が形成されたか否かが判定される。ここで、“ＮＯ”判定となると、ステップＳ２に戻って、全ての開口パターン４が形成されてステップＳ８が“ＹＥＳ”判定となるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰り返し実行される。
【００５０】
なお、ステップＳ７は、基準基板３の搬送方向の先頭から２番目以降の基準パターン９に対応する開口パターン４の形成を次のようにして行ってもよい。即ち、演算部２６において上記パルスモータの駆動パルス数をカウントし、該カウント数に基づいて算出した搬送機構の移動距離とメモリ２７から読み出した基準パターン９の配列ピッチとを比較し、両者が合致する度にエキシマレーザ１７を発振させて行ってもよい。
【００５１】
また、上記実施形態においては、ステップＳ３〜Ｓ６がシリースに実行されるように説明したが、実際は、ステップＳ３〜Ｓ４とステップＳ５〜Ｓ６とはパラレルに実行される。
【符号の説明】
【００５２】
１…メタルマスク
２…フィルム
３…基準基板
４…開口パターン
５…開口部
８…透明基板
９…基準パターン
１０…マスク用部材
１１…撮像手段
１２…搬送手段
１３…レーザ光学系
１５…制御手段
Ｌ…レーザ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造方法であって、
平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けてメタルマスクを形成する第１ステップと、
前記メタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムを面接合する第２ステップと、
透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターンを下側にしてステージ上に載置された基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように前記メタルマスクを前記基準基板に対して位置合わせした後、前記フィルムを前記基準基板の他面に密着させる第３ステップと、
前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成する第４ステップと、
を行なうことを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第４ステップは、前記メタルマスクと前記基準基板とを一体的に前記基準パターンの並び方向に搬送しながら、前記レーザ光の照射位置に対して前記搬送方向手前側の位置を撮影可能に設けられた撮像手段で前記基準パターンを撮影し、該撮影画像に基づいて前記基準パターンを検出し、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御して実行されることを特徴とする請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第４ステップは、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であることを確認しながら実行されることを特徴とする請求項２記載のマスクの製造方法。
【請求項４】
前記第４ステップの後に、平坦面を有する保持部材の該平坦面を前記メタルマスクの上面に着脱可能に密着固定して、前記メタルマスクと前記フィルムとを一体的に前記基準基板から剥離する第５ステップを実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスクの製造方法。
【請求項５】
基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造装置であって、
平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けたメタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムが面接合されたマスク用部材の前記フィルムを、透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成した基準基板の他面に、前記基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で密着させて一体化した前記マスク用部材と前記基準基板とを、前記基準基板を下側にして前記基準パターンの並び方向に一定速度で搬送する搬送手段と、
前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成するレーザ光学系と、
前記レーザ光の照射位置に対して前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送方向手前側の位置に前記基準パターンを撮影可能に設けられ、前記搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けた撮像手段と、
前記撮像手段の撮影画像に基づいて前記基準パターンが検出されると、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするマスクの製造装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送中、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であるか否かを判定することを特徴とする請求項５記載のマスクの製造装置。
【請求項１】
基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造方法であって、
平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けてメタルマスクを形成する第１ステップと、
前記メタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムを面接合する第２ステップと、
透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成し、該基準パターンを下側にしてステージ上に載置された基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように前記メタルマスクを前記基準基板に対して位置合わせした後、前記フィルムを前記基準基板の他面に密着させる第３ステップと、
前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成する第４ステップと、
を行なうことを特徴とするマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第４ステップは、前記メタルマスクと前記基準基板とを一体的に前記基準パターンの並び方向に搬送しながら、前記レーザ光の照射位置に対して前記搬送方向手前側の位置を撮影可能に設けられた撮像手段で前記基準パターンを撮影し、該撮影画像に基づいて前記基準パターンを検出し、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御して実行されることを特徴とする請求項１記載のマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第４ステップは、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であることを確認しながら実行されることを特徴とする請求項２記載のマスクの製造方法。
【請求項４】
前記第４ステップの後に、平坦面を有する保持部材の該平坦面を前記メタルマスクの上面に着脱可能に密着固定して、前記メタルマスクと前記フィルムとを一体的に前記基準基板から剥離する第５ステップを実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスクの製造方法。
【請求項５】
基板上に一定形状の複数の薄膜パターンを一定の配列ピッチで並べて形成するためのマスクの製造装置であって、
平板状の磁性金属材料に、前記薄膜パターンの形成領域に対応して該薄膜パターンよりも形状が大きい貫通する複数の開口部を設けたメタルマスクの一面に可視光を透過する樹脂製のフィルムが面接合されたマスク用部材の前記フィルムを、透明基板の一面に前記薄膜パターンと同形状の複数の基準パターンを前記薄膜パターンと同じ配列ピッチで並べて形成した基準基板の他面に、前記基準基板の前記基準パターンが前記メタルマスクの前記開口部内に位置するように位置合わせした状態で密着させて一体化した前記マスク用部材と前記基準基板とを、前記基準基板を下側にして前記基準パターンの並び方向に一定速度で搬送する搬送手段と、
前記メタルマスクの前記開口部内の前記基準パターンに対応した前記フィルムの部分にレーザ光を照射して、前記薄膜パターンと同形状の貫通する開口パターンを形成するレーザ光学系と、
前記レーザ光の照射位置に対して前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送方向手前側の位置に前記基準パターンを撮影可能に設けられ、前記搬送方向と交差する方向に複数の受光エレメントを一直線に並べて設けた撮像手段と、
前記撮像手段の撮影画像に基づいて前記基準パターンが検出されると、該検出時刻を基準にして前記レーザ光の照射タイミングを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするマスクの製造装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記マスク用部材及び前記基準基板の搬送中、前記撮像手段の撮影画像に基づいて、前記メタルマスクの前記開口部の中心と前記基準基板の前記基準パターンの中心との間の位置ずれ量が許容値内であるか否かを判定することを特徴とする請求項５記載のマスクの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０８１４３（Ｐ２０１３−１０８１４３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５２９８（Ｐ２０１１−２５５２９８）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
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