特許 6357312 成膜マスクの製造方法及び成膜マスク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6357312

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】成膜マスクの製造方法及び成膜マスク

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/04 20060101AFI20180702BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/04 A

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-264326(P2013-264326)

(22)【出願日】2013年12月20日

(65)【公開番号】特開2015-120947(P2015-120947A)

(43)【公開日】2015年7月2日

【審査請求日】2016年10月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】500171707

【氏名又は名称】株式会社ブイ・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(72)【発明者】

【氏名】水村 通伸

【審査官】 安齋 美佐子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１０８１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３５２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４７７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６５０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８８４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６５０５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｂ２３Ｋ ２６／３８２−２６／３８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光が透過する透光窓を有し、該透光窓の外側の、少なくとも一対辺の側方領域における光透過率を、前記透光窓の縁部から側方に向かって漸減させたビーム整形用マスクを使用して整形されたレーザ光を樹脂製のフィルムに照射することにより、開口が前記レーザ光の照射面側に向かって広がるように傾斜した少なくとも１対の対向側壁を有する平面視多角形の開口パターンを形成する成膜マスクの製造方法であって、
前記開口パターンは、
前記ビーム整形用マスクにより整形された第１のレーザ光を照射して前記フィルムの開口パターン形成部に予め定められた深さの凹部を形成する工程と、
前記開口パターンに相似形の透光窓を有し、該透光窓の外側が遮光された別のビーム整形用マスクを使用して整形された第２のレーザ光を前記凹部内のフィルムに照射し、該フィルムを貫通する貫通開口を形成する工程と、
を実施して形成されることを特徴とする成膜マスクの製造方法。

【請求項2】

前記開口パターンは、複数対の対向側壁の傾き角度が、少なくとも前記レーザ光の照射面側で異なることを特徴とする請求項１記載の成膜マスクの製造方法。

【請求項3】

前記凹部の底面積は、前記貫通開口の開口面積よりも広いことを特徴とする請求項１記載の成膜マスクの製造方法。

【請求項4】

前記フィルムには、前記レーザ光の照射面側に前記開口パターンを内包する大きさの貫通孔を設けたメタルマスクが積層されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜マスクの製造方法。

【請求項5】

前記開口パターンの形成前に、前記フィルムと前記メタルマスクとの積層体をフレームの一端面に架張して固定することを特徴とする請求項４記載の成膜マスクの製造方法。

【請求項6】

基板上に開口パターンを介して成膜するための成膜マスクであって、
前記開口パターンは、開口が成膜源側に向かって広がる複数対の対向側壁を有し、該複数対の対向側壁の傾き角度が、少なくとも前記成膜源側で異なっており、
一方向に搬送されながら成膜される基板に対し、前記開口パターンの、前記成膜源とは反対側のマスク面に対する傾き角度の小さい対向側壁が前記基板の搬送方向と交差する方向となるように配置した状態で使用されることを特徴とする成膜マスク。

【請求項7】

前記開口パターンは、樹脂製のフィルムに形成されていることを特徴とする請求項６記載の成膜マスク。

【請求項8】

前記フィルムの前記成膜源側の面には、前記開口パターンを内包する大きさの貫通孔を設けたメタルマスクが積層されていることを特徴とする請求項７記載の成膜マスク。

【請求項9】

前記成膜源側の面に、枠状のフレームをさらに備えたことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の成膜マスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂製のフィルムにレーザ光を照射して開口パターンを形成する成膜マスクの製造方法に関し、特に開口パターンの側壁の傾き角度の制御を容易にし得る成膜マスクの製造方法及び成膜マスクに係るものである。

【背景技術】

【0002】

従来の成膜マスクは、成膜作製するパターンに対応した、少なくとも１つの開口パターンを有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有し、そのマスク層上に、該マスク層が有する開口パターンを塞ぐことなく磁性体を有するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。そして、望ましくは、上記マスク層が有する開口パターンは、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるようにテーパー状であるのがよいとされていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２４９７０６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、このような従来の成膜マスクにおいて、開口パターンの形成は、例えば、開口パターンに相似形の断面形状に整形されたレーザ光をフィルムに照射して行うものであったので、開口パターンの側壁の傾き角度を制御することが困難であった。

【0005】

特に、平面視矩形状の開口パターンの２対の対向側壁にて、一方の対向側壁と他方の対向側壁の傾き角度を異ならせることができなかった。したがって、従来の方法により製造される成膜マスクを使用して、基板を一方向に搬送しながら成膜しようとすると、成膜された薄膜の搬送方向と交差する方向の膜厚分布が、同方向の開口パターンの縁部によるシャドウの影響で不均一になるという問題があった。

【0006】

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、開口パターンの側壁の傾き角度の制御を容易にし得る成膜マスクの製造方法及び成膜マスク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、本発明による成膜マスクの製造方法は、レーザ光が透過する透光窓を有し、該透光窓の外側の、少なくとも一対辺の側方領域における光透過率を、前記透光窓の縁部から側方に向かって漸減させたビーム整形用マスクを使用して整形されたレーザ光を樹脂製のフィルムに照射することにより、開口が前記レーザ光の照射面側に向かって広がるように傾斜した少なくとも１対の対向側壁を有する平面視多角形の開口パターンを形成する成膜マスクの製造方法であって、前記開口パターンは、前記ビーム整形用マスクにより整形された第１のレーザ光を照射して前記フィルムの前記開口パターン形成部に予め定められた深さの凹部を形成する工程と、前記開口パターンに相似形の透光窓を有し、該透光窓の外側が遮光された別の整形用マスクを使用して整形された第２のレーザ光を前記凹部内のフィルムに照射し、該フィルムを貫通する貫通開口を形成する工程と、を実施して形成されるものである。

【0008】

また、本発明による成膜マスクは、基板上に開口パターンを介して成膜するための成膜マスクであって、前記開口パターンは、開口が成膜源側に向かって広がる複数対の対向側壁を有し、該複数対の対向側壁の傾き角度が、少なくとも前記成膜源側で異なっており、一方向に搬送されながら成膜される基板に対し、前記開口パターンの、前記成膜源とは反対側のマスク面に対する傾き角度の小さい対向側壁が前記基板の搬送方向と交差する方向となるように配置した状態で使用されるものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、フィルムにレーザ加工される開口パターンの開口がレーザ光の照射側に向かって広がるように傾斜した対向側壁の傾き角度を容易に制御することができる。したがって、開口パターンの開口が成膜源側に向かって広がる複数対の対向側壁を有しており、該複数対の対向側壁の傾き角度が、少なくとも成膜源側で異なる成膜マスクも容易に製造することができる。それ故、開口パターンの側壁が成膜のシャドウとなるのを抑制して膜厚が均一な薄膜を成膜することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明による成膜マスクの一実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ線断面矢視図である。

【図2】本発明による成膜マスクにおける開口パターンを形成するためのレーザ加工装置の一構成例を示す正面図である。

【図3】上記レーザ加工装置に使用するビーム整形用マスクの一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大平面図、（ｃ）は（ｂ）に対応する部分の光透過率を示す説明図、（ｄ）は（ａ）の透光窓を透過したレーザ光により加工される開口パターンの対向側壁の傾斜角度を説明する断面図である。

【図4】従来のビーム整形用マスクの構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の透光窓を透過したレーザ光により加工される開口パターンの対向側壁の傾斜角度を説明する断面図である。

【図5】従来のメタルマスクを使用した蒸着を示す説明図であり、（ａ）は蒸着源の相対移動方向における蒸着膜の膜厚分布を示し、（ｂ）は蒸着源の相対移動方向と交差する方向における蒸着膜の膜厚分布を示す。

【図6】図４に示すビーム整形用マスクを使用して開口パターンがレーザ加工された成膜マスクを使用した蒸着を示す説明図であり、（ａ）は蒸着源の相対移動方向における蒸着膜の膜厚分布を示し、（ｂ）は蒸着源の相対移動方向と交差する方向における蒸着膜の膜厚分布を示す。

【図7】本発明による成膜マスクを使用した蒸着を示す説明図であり、（ａ）は蒸着源の相対移動方向における蒸着膜の膜厚分布を示し、（ｂ）は蒸着源の相対移動方向と交差する方向における蒸着膜の膜厚分布を示す。

【図8】本発明による成膜マスクの製造方法において、開口パターンのレーザ加工の変形例を示す工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ線断面矢視図である。この成膜マスクは、基板上に開口パターンを介して成膜するためのもので、フィルムマスク１と、メタルマスク２と、金属フレーム３とを備えて構成されている。

【0012】

上記フィルムマスク１は、被成膜基板上に薄膜パターンを成膜するためのメインマスクとなるもので、例えば厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度の、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂製のフィルムに、図１（ａ）に示すように、上記薄膜パターンに対応して平面視多角形の複数の開口パターン４を縦横マトリクス状に配置して備えたものである。好ましくは、線膨張係数が被成膜基板（以下、単に「基板」という）としてのガラスの線膨張係数に近似した３×１０^−６〜５×１０^−６／℃程度のポリイミドが望ましい。

【0013】

詳細には、上記開口パターン４は、開口が成膜源側（メタルマスク２側）に向かって広がるように傾斜した複数対（例えば、２対）の対向側壁を有しており、該複数対の対向側壁の傾き角度が、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、少なくとも上記成膜源側（メタルマスク２側）で異なるものである。

【0014】

より詳細には、本発明の成膜マスクが基板を一方向に搬送しながら成膜する成膜装置に適用されるものである場合には、上記基板の搬送方向（図１（ａ）の矢印Ａ方向（Ｘ軸方向に同じ））と交差する方向（Ｙ軸方向）に対応した対向側壁の傾き角度を他の対向側壁の傾き角度よりも大きくするのが望ましい。

【0015】

上記フィルムの一面には、メタルマスク２が積層されている。このメタルマスク２は、上記開口パターン４を内包する大きさの貫通孔５を形成した、例えば厚みが３０μｍ〜５０μｍ程度の、例えばニッケル、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のシートであり、フィルムマスク１を支持するサブマスクとなるものである。

【0016】

詳細には、図１（ａ）に示すように、一列に並んだ複数の開口パターン４を内包する大きさのスリット状の貫通孔５が複数列設けられており、本発明の成膜マスクが基板を一方向に搬送しながら成膜する成膜装置に適用されるものである場合には、スリット状の貫通孔５の長軸が基板搬送方向（矢印Ａ方向）と交差するように配置される。

【0017】

この場合、成膜マスクは、メタルマスク２が成膜源側となるようにして基板上に設置され、基板ホルダーに内蔵された磁石によりメタルマスク２が吸引されてフィルムマスク１を基板の成膜面に密着させる。

【0018】

上記メタルマスク２の上記フィルムマスク１とは反対側の面には、金属フレーム３が設けられている。この金属フレーム３は、上記メタルマスク２の周縁部を固定して支持するもので、例えばインバー又はインバー合金等から成る磁性金属部材で形成されており、上記メタルマスク２の複数列の貫通孔５を内包する大きさの開口６を有する枠状を成している。なお、フレームは、金属フレーム３に限られず、硬質樹脂から成るものであってもよいが、本実施形態においては、フレームは金属フレーム３である。

【0019】

次に、このように構成された成膜マスクの製造方法について説明する。
先ず、厚みが３０μｍ〜５０μｍ程度の例えばインバー又はインバー合金等の磁性金属材料のシートから、基板のサイズに合わせて予め定められた所定サイズのメタルシートが切り出される。

【0020】

次に、上記メタルシートの一面に例えばポリイミド等の樹脂液を塗布した後、これを２００℃〜３００℃程度の温度で硬化させて厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度のフィルムを形成する。上記フィルムは、可視光を透過するものでも又は可視光を不透過のものであってもよく、特に限定されない。

【0021】

次いで、メタルシートの他面にフォトレジストを例えばスプレー塗布した後、これを乾燥させてレジストフィルムを形成し、次に、フォトマスクを使用してレジストフィルムを露光した後、現像し、複数列の貫通孔５の形成位置に対応させてスリット状の複数列の開口部を設けたレジストマスクを形成する。

【0022】

続いて、上記レジストマスクを使用して上記メタルシートをウェットエッチングし、レジストマスクの上記開口部に対応した部分のメタルシートを除去してスリット状の複数列の貫通孔５を設けてメタルマスク２を形成した後、レジストマスクを例えば有機溶剤に溶解させて除去する。これにより、メタルマスク２と樹脂製のフィルムとを積層したマスク用部材が形成される。なお、メタルシートをエッチングするためのエッチング液は、使用するメタルシートの材料に応じて適宜選択され、公知の技術を適用することができる。

【0023】

また、メタルシートをエッチングして貫通孔５を形成する際に、複数列の貫通孔５の形成領域外の予め定められた位置に基板に予め設けられた基板側アライメントマークに対して位置合わせするための、図1（ａ）に示すマスク側アライメントマーク用の貫通孔２５を同時に形成してもよい。この場合、レジストマスクを形成する際に、上記貫通孔２５に対応した位置にアライメントマーク用の開口部を設けるとよい。

【0024】

マスク用部材は上記方法によらず、他の方法で形成してもよい。例えば、フィルムの一面にシード層を例えば無電解めっきにより形成し、その上にフォトレジストを塗布してこれを露光及び現像し、複数列の貫通孔５の形成位置に対応させて複数列の島パターンを形成した後、該島パターンの外側領域にニッケル、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をめっき形成する。そして、島パターンを除去した後、該島パターンの形成位置のシード層をエッチングして除去することによりマスク用部材を形成してもよい。

【0025】

次いで、マスク用部材は、メタルマスク２側を金属フレーム３側として金属フレーム３の一端面に架張して固定される。マスク用部材の金属フレーム３への固定は、マスク用部材の周縁領域にフィルムマスク１側からレーザ光を照射してメタルマスク２と金属フレーム３とをスポット溶接して行うとよい。

【0026】

続いて、本発明の特徴である開口パターン形成工程に移る。この開口パターン形成工程は、メタルマスク２側からレーザ光Ｌを照射してメタルマスク２の複数列の貫通孔５内のフィルムに夫々一列に並べて複数の開口パターン４を形成する工程である。

【0027】

先ず、開口パターン形成工程において使用するレーザ加工装置について、図２を参照して説明する。
上記レーザ加工装置は、ＸＹステージ７と、該ＸＹステージ７の上方に、レーザ光Ｌの進行方向の上流から下流に向かってレーザ光源８と、カップリング光学系９と、ビーム整形用マスク１０と、結像レンズ１１と、対物レンズ１２とをこの順に備えている。また、対物レンズ１２から結像レンズ１１に向かう光路がハーフミラー１３で分岐された光路上には、撮像カメラ１４が配置され、対物レンズ１２から結像レンズ１１に向かう光路が、４００ｎｍ以下のレーザ光Ｌを透過し、可視光を反射するダイクロイックミラー１５で分岐された光路上には、照明光源１６が配置されている。

【0028】

ここで、ＸＹステージ７は、上面にマスク用部材１７を載置してＸＹ平面に平行な面内をＸＹ方向に移動するもので、図示省略の制御装置によって制御されて、予め入力して記憶された移動量だけステップ移動するようになっている。

【0029】

上記レーザ光源８は、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光Ｌを発生する、例えばＫｒＦ２４８ｎｍのエキシマレーザや、１０６４ｎｍの第３高調波や第４高調波のレーザ光Ｌを放射するＹＡＧレーザである。

【0030】

また、上記カップリング光学系９は、レーザ光源８から放射されたレーザビームを拡張するビームエキスパンダと、レーザ光Ｌの輝度分布を均一にして後述のビーム整形用マスク１０に照射するフォトインテグレータ及びコンデンサレンズを含むものである。

【0031】

上記ビーム整形用マスク１０は、マスク用部材１７に照射されるレーザ光Ｌを、形成しようとする開口パターン４に相似形の断面形状を有するレーザビームに整形して射出するもので、開口パターン４に相似形の複数の透光窓１８を、図１（ａ）に破線で囲って示す予め定められた単位領域内に位置する複数の開口パターン４の配列ピッチに対して、予め定められた拡大倍率で配置して備えたもので、透明なガラス基板や石英基板に被着させたクロム（Ｃｒ）等の遮光膜に上記透光窓１８を形成したものである。

【0032】

詳細には、上記ビーム整形用マスク１０は、開口パターン４に相似形の透光窓１８を有し、該透光窓１８の外側の、少なくとも一対辺の側方領域における光透過率を、上記透光窓１８の縁部から側方に向かって漸減させた構成を有している。

【0033】

より詳細には、上記ビーム整形用マスク１０は、図３（ａ）に示すように、透光窓１８の、Ｙ軸方向に対応した対辺の側方領域の遮光膜１９に透光窓１８の縁部から側方に向かって遮光部と透光部とが交互に設けられると共に、同図（ｂ）に一部拡大して示すように遮光部の幅を透光窓１８の縁部から離れるに従って徐々に広げることにより、Ｙ軸方向（基板搬送方向と交差する方向に該当）に対応した対辺の側方領域における光透過率が透光窓１８の縁部から離れるに従って段階的に減じるように、同図（ｃ）に示すように光透過率にグラデーションを持たせている。これにより、同図（ｄ）に示すように、フィルム２０に照射されるレーザ光Ｌの光強度は、開口パターン４に対応した中央領域が最も強く、開口パターン４の縁部から側方に離れるに従って漸減する。

【0034】

なお、透光窓１８の上記側方領域の光透過率を漸減させる方法としては、上述のように遮光膜１９に遮光部と透光部とを交互に設けるものに限られず、対応領域の遮光膜１９をハーフトーンにしてもよい。

【0035】

上記結像レンズ１１は、後述の対物レンズ１２と協働してビーム整形用マスク１０に形成された複数の透光窓１８をフィルム上に予め定められた倍率で縮小投影するもので集光レンズである。

【0036】

また、上記対物レンズ１２は、上記結像レンズ１１と協働してビーム整形用マスク１０に形成された複数の透光窓１８をフィルム上に予め定められた倍率で縮小投影すると共に、例えばマスク用部材１７の金属フレーム３とは反対側に配置され、レーザ光Ｌの照射の位置決め基準となる基準パターンを設けた透明な基準基板２１（図２参照）の上記基準パターンの像を取り込んで後述の撮像カメラ１４により撮影可能とするものである。そして、対物レンズ１２の結像位置とビーム整形用マスク１０とは共役の関係を成している。

【0037】

上記撮像カメラ１４は、基準基板２１に設けられた上記基準パターンを撮影するものであり、例えば２次元画像を撮影するＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等である。そして、対物レンズ１２の結像位置と撮像カメラ１４の撮像面とは共役の関係を成している。

【0038】

上記照明光源１６は、可視光を放射する例えばハロゲンランプ等であり、撮像カメラ１４の撮像領域を照明して撮像カメラ１４による撮影を可能にさせるものである。

【0039】

なお、図２において、符号２２は、対物レンズ１２と協働して基準基板の基準パターンの像やレーザ加工により形成される開口パターン４の像等を撮像カメラ１４の撮像面に結像させる結像レンズであり、符号２３は、リレーレンズ、符号２４は全反射ミラーである。

【0040】

次に、このように構成されたレーザ加工装置を使用して行う開口パターン形成工程について説明する。
先ず、上記基準パターンを形成した基準基板２１の基準パターンを形成した面とは反対側の面２１ａにマスク用部材１７のフィルムを対向させた状態で、マスク用部材１７と上記基準基板２１とを図示省略のアライメントマークを使用して位置決めした後、フィルム２０を基準基板２１の上記面２１ａに密着させる。

【0041】

次に、図２に示すように、一体化された上記マスク用部材１７と上記基準基板２１とをマスク用部材１７をレーザ光Ｌの照射側として、ＸＹステージ７上に位置決めし、載置する。

【0042】

次いで、ＸＹステージ７が移動して対物レンズ１２がマスク用部材１７のレーザ加工開始位置に位置付けられる。詳細には、撮像カメラ１４により、レーザ加工開始位置の単位領域の例えば中心位置に対応して上記基準基板２１に設けられた基準パターンを撮影し、該基準パターンを撮像中心に位置付ける。なお、この撮像中心は、対物レンズ１２の光軸に合致している。

【0043】

続いて、レーザ加工装置の光学ユニットを対物レンズ１２の光軸に沿って予め定められた距離だけＺ軸方向に上昇させ、対物レンズ１２の結像位置をマスク用部材１７のフィルムと上記基準基板２１との界面に位置付ける。

【0044】

引き続いて、レーザ光源８が起動されてパルス発振し、複数ショットのレーザビームが放射される。放射されたレーザビームは、カップリング光学系９により拡張され、強度分布が均一にされたレーザ光Ｌとなってビーム整形用マスク１０に照射する。

【0045】

ビーム整形用マスク１０に照射したレーザ光Ｌは、該ビーム整形用マスク１０の複数の透光窓１８を透過することにより断面形状が開口パターン４の形状と相似形に整形されて、複数のレーザ光Ｌとなってビーム整形用マスク１０を射出する。そして、対物レンズ１２により、フィルム２０上に集光される。

【0046】

この場合、図４（ａ）に示すような、透光窓１８の外側が遮光膜１９で遮光された従来技術のビーム整形用マスク１０により整形されたレーザ光Ｌは、同図（ｂ）に太い実線で示すように、Ｘ（及びＹ）軸方向の光強度分布が略均一であるため、このようなレーザ光Ｌによりフィルム２０に加工される開口パターン４の対向側壁４ａは、同図（ｂ）に示すようにレーザ光Ｌの照射側（成膜源側に相当）とは反対側のフィルム面（マスク面）２０ａに対して７０°〜８０°の急峻な傾き角度（大きい傾き角度）を有するものとなる。

【0047】

一方、本発明においては、図３（ａ）に示すように、上記透光窓１８のＹ軸方向（メタルマスク２の貫通孔５の長軸方向に相当）に対応して対向する対辺の側方領域は、前述したように、光透過率が透光窓１８の縁部から側方に向かって漸減するように形成されているため、ビーム整形用マスク１０を射出したレーザ光ＬのＹ軸方向の光強度分布は、同図（ｄ）に太い実線で示すように、開口パターン４に対応した中央領域が強く、開口パターン４の縁部に対応した位置から外側に向かって強度が漸減するものとなる。したがって、上記のようなレーザ光Ｌによりフィルム２０に加工される開口パターン４の対向側壁４ａは、同図に示すようにレーザ光Ｌの照射側（成膜源側に相当）とは反対側のフィルム面（マスク面）２０ａに対して２５°〜３０°の浅い傾き角度（小さい傾き角度）を有するものとなる。

【0048】

この場合、図３（ａ）に示すように、上記透光窓１８のＸ軸方向に対応して対向する対辺の側方領域は、光透過率のグラデーション処理が施されていないため、同方向の光強度分布は均一であり、加工された開口パターン４の同方向に対向する側壁の傾き角度は、従来技術と同じように、レーザ光Ｌの照射側とは反対側のフィルム面２０ａに対して７０°〜８０°となる。

【0049】

レーザ加工開始位置の単位領域に複数の開口パターン４が形成されると、ＸＹステージ７がＸ又はＹ軸方向に予め定められた距離だけステップ移動し、２番目の単位領域、３番目の単位領域…と、各単位領域に順繰りに複数の開口パターン４がレーザ加工される。こうして、フィルム２０の予め定められた所定位置に複数の開口パターン４がレーザ加工され、フィルムマスク１が形成される。

【0050】

この場合、前述したように、撮像カメラ１４により、レーザ加工開始位置の単位領域の例えば中心位置に対応して上記基準基板２１に設けられた基準パターンを撮影し、その位置を確認した後、該基準パターンの位置を基準にしてＸＹステージ７をＸ，Ｙ軸方向にステップ移動しながら複数の開口パターン４を形成する。その際、ＸＹステージ７の機械精度に基づいて予め定められた距離だけステップ移動しながら各単位領域に複数の開口パターン４を形成してもよいが、各単位領域の中心位置に対応して基準基板２１に設けられた基準パターンを撮像カメラ１４で撮影し、該基準パターンに撮像カメラ１４の例えば撮像中心（対物レンズ１２の光軸に一致）を位置決めした後、複数の開口パターン４をレーザ加工してもよい。

【0051】

又は、マスク側アライメントマーク用の貫通孔２５（図１参照）内に、予めマスク側アライメントマークをレーザ加工した後、該マスク側アライメントマークを基準にして、ＸＹステージ７をＸ又はＹ軸方向に予め定められた距離だけステップ移動しながら、各単位領域に複数の開口パターン４を形成してもよい。

【0052】

次に、本発明の成膜マスクを使用して行う成膜について説明する。ここでは、一例として蒸着装置に適用した場合について説明する。なお、ここで説明する蒸着装置は、基板を一定方向に搬送しながら薄膜パターンを蒸着形成するものである。

【0053】

先ず、真空チャンバー内に移動可能に設けられた基板ホルダーに基板が設置される。さらに、上記基板上に成膜マスクがフィルムマスク１側を基板側として設置される。このとき、真空チャンバー内に設けられたカメラにより、基板の基板側アライメントマークと成膜マスクに設けられたマスク側アライメントマークとが撮影され、両マークが予め定められた所定の位置関係となるように基板と成膜マスクが位置決めされる。その後、基板ホルダーに内蔵された磁石の磁力を成膜マスクのメタルマスク２に作用させてメタルマスク２を吸引し、フィルムマスク１を基板の成膜面に密着させる。

【0054】

次に、真空チャンバー内の真空度が予め定められた所定値となるまで真空引きされた後、基板ホルダーが成膜マスクを構成するメタルマスク２の貫通孔５の長軸と交差する方向（Ｘ軸方向又は矢印Ａ方向）に、基板及び成膜マスクと一体的に一定速度で移動を開始する。同時に、蒸着源２６（図５〜７参照）が加熱されて蒸着が開始される。なお、図５〜７においては、説明の便宜から蒸着源２６を成膜マスクの上方に配置した状態で示しているが、実際の蒸着装置においては、蒸着源２６が成膜マスクの下側に配置される。

【0055】

上記のような基板を移動しながら蒸着する蒸着装置の蒸着源２６は、一般に、基板の移動方向（相対的に蒸着源２６が移動する方向であり、矢印Ａ方向又はＸ軸方向に相当）と交差する方向（Ｙ軸方向）に複数の単位蒸着源２６ａを並べて配置した構造を有しており（例えば、図５（ｂ）参照）、蒸着源２６の相対移動方向（矢印Ａ方向）の両サイドには、遮蔽板２７が備えられている（例えば、図５（ａ）参照）。したがって、同方向の蒸着粒子の最小発散角度θｔは、上記遮蔽板２７によって、蒸着源２６の開口面（対向する成膜マスクのマスク面に平行な面）に対して略７０°〜８０°に制限される。一方、蒸着源２６を構成する各単位蒸着源２６ａの相対移動方向と交差する側（Ｙ軸方向）には、上記遮蔽板２７がないため（例えば、図５（ｂ）参照）、同方向の蒸着粒子の最小発散角度θｅは、蒸着源２６の開口面に対して略２０°〜３０°と浅い角度となる。

【0056】

したがって、開口パターン４の側壁の傾き角度を任意に制御することができない、従来のメタルマスク２のみで構成した成膜マスクを使用した場合には、図５（ａ）に示すように、矢印Ａで示す蒸着源２６の相対移動方向の蒸着粒子の最小発散角度θｔが略７０°〜８０°に制限されているため、開口パターン４の同方向の対向側壁４ａの傾き角度が７０°〜８０°と急峻であっても、同方向の対向側壁４ａが蒸着のシャドウとならず、同方向における蒸着膜の膜厚分布は、略均一になる。

【0057】

しかしながら、図５（ｂ）に示すように、矢印Ａで示す蒸着源２６の相対移動方向と交差する方向（Ｙ軸方向）の蒸着粒子の最小発散角度θｅは制限されないため、蒸着粒子が略２０°〜３０°の浅い角度で成膜マスクに入射する。したがって、同方向の開口パターン４の対向側壁４ａが蒸着のシャドウとなり、同方向における蒸着膜の膜厚分布が不均一になる。即ち、蒸着膜の同方向の両端部における膜厚が薄くなる。

【0058】

また、図４（ａ）に示すような従来のビーム整形用マスク１０を使用して開口パターン４がレーザ加工されたフィルムマスク１を有する成膜マスクの場合も同様に、図６（ａ）に示すように、矢印Ａで示す蒸着源２６の相対移動方向（Ｘ軸方向）の蒸着粒子の最小発散角度θｔが略７０°〜８０°に制限されているため、同方向の開口パターン４の対向側壁４ａの傾き角度が７０°〜８０°と急峻であっても、同方向の対向側壁４ａが蒸着のシャドウとならず、同方向における蒸着膜の膜厚分布は、略均一になる。

【0059】

しかしながら、図６（ｂ）に示すように、矢印Ａで示す蒸着源２６の相対移動方向と交差する方向（Ｙ軸方向）の蒸着粒子の最小発散角度θｅは制限されていないため、蒸着粒子が略２０°〜３０°の浅い角度で成膜マスクに入射する。したがって、同方向の開口パターン４の対向側壁４ａが蒸着のシャドウとなり、同方向における蒸着膜の膜厚分布が不均一になる。即ち、蒸着膜の同方向の両端部における膜厚が薄くなる。

【0060】

一方、本発明による成膜マスクによれば、図７（ａ）に示すように、矢印Ａで示す蒸着源２６の相対移動方向の両サイドの対向側壁の傾き角度は、従来の成膜マスクと同様に、７０°〜８０°と急峻であるが、同方向の蒸着粒子の最小発散角度θｔが略７０°〜８０°に制限されているため、従来技術と同様に、同方向の開口パターン４の対向側壁４ａが蒸着のシャドウとならず、同方向における蒸着膜の膜厚分布は、略均一になる。

【0061】

さらに、本発明による成膜マスクは、図７（ｂ）に示すように、矢印Ａで示す蒸着源２６の相対移動方向と交差する方向（Ｙ軸方向）の開口パターン４の対向側壁４ａの傾き角度が、蒸着源２６側とは反対側のフィルム面２０ａに対して２５°〜３０°の浅い角度で形成されているため、同方向の開口パターン４の対向側壁４ａが矢印Ａで示す蒸着源２６の相対移動方向と交差する方向（Ｙ軸方向）から２５°〜３０°の浅い角度で成膜マスクに入射する蒸着粒子に対して蒸着のシャドウとならない。したがって、同方向における蒸着膜の膜厚分布も略均一になる。

【0062】

図８は本発明による成膜マスクの製造方法において、開口パターン４のレーザ加工の変形例を示す工程図である。
先ず、図３（ａ）に示すような、レーザ光Ｌが透過する透光窓１８を有し、該透光窓１８の外側の、少なくとも一対辺の側方領域における光透過率を、透光窓１８の縁部から側方に向かって漸減させたビーム整形用マスク（第１のビーム整形用マスク）１０を使用して整形された第１のレーザ光Ｌ１を開口パターン形成部に対応したフィルム２０の部分に照射し、図８（ａ）に示すように予め定められた所定深さの凹部２８を形成する。

【0063】

その後、図４（ａ）に示すような、開口パターン４に相似形の透光窓１８を有し、該透光窓１８の外側が遮光されたビーム整形用マスク（第２のビーム整形用マスク）１０を使用して整形された第２のレーザ光Ｌ２を、図８（ｂ）に示すように上記凹部２８の底部２８ａにて、開口パターン４の形成部に対応したフィルム２０の部分に照射し、貫通開口２９を形成する。こうして、図８（ｃ）に示すように、フィルム２０の少なくともレーザ光Ｌの照射面側に、レーザ光Ｌの照射側に向かって広がる少なくとも１対の対向側壁４ａを有する開口パターン４を形成することができる。

【0064】

この場合、図８（ｃ）に示すように、凹部２８の底面積が上記貫通開口２９の開口面積よりも広くなるように第１のビーム整形用マスク１０の透光窓１８を形成すれば、第１のレーザ光Ｌ１の照射位置が予め定められた所定位置よりもΔｄだけずれた場合にも、貫通開口２９を上記凹部２８内の上記所定位置に形成することができる（図８（ａ），（ｂ）参照）。したがって、凹部２８の形成位置精度は、貫通開口２９の形成位置精度よりも低くてよい。

【0065】

なお、上記実施形態においては、フィルムマスク１とメタルマスク２とを積層した積層体をフレームに固定した成膜マスクについて説明したが、本発明はこれに限られず、フレームは無くてもよい。さらに、フィルムマスク１又はメタルマスク２のみであってもよく、上記フィルムマスク１又はメタルマスク２をフレームに固定したものであてもよい。

【0066】

また、上記実施形態においては、蒸着装置に適用される成膜マスクについて説明したが、本発明はこれに限られず、スパッタリング装置や他の成膜装置に適用されるものであってもよい。

【0067】

さらに、本発明は、当業者にとって本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であり、前述の実施形態及び添付された図によって限定されるものではない。

【符号の説明】

【0068】

１…フィルムマスク
２…メタルマスク
３…金属フレーム
４…開口パターン
４ａ…対向側壁
５…貫通孔
１０…ビーム整形用マスク
１８…透光窓
２０…フィルム
２０ａ…フィルム面（マスク面）
２８…凹部
２９…貫通開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】