JP2005212476A - Manufacturing method of metal mask - Google Patents

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陳怡▲じょう▼
Tien-Yu Chou
周天佑
▲頼▼志輝
Shiki Ri
Ihatsu Chin
陳怡發
Shi-Hui Zhang
張世慧
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GYOKUTOKU KAGI KOFUN YUGENKOSH
GYOKUTOKU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
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GYOKUTOKU KAGI KOFUN YUGENKOSH
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a metal mask by a photolithography and an electroforming method to solve various problems with a traditional technique. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the metal mask includes the steps of providing a substrate, forming a peel film on the substrate, forming a seed film on the peel film, forming a photoresist film patterned for determining a pattern of the metal mask on the seed film to expose a part of the seed film, forming the metal mask on the exposed seed film by carrying out an electroforming process, and removing the metal mask from the substrate by carrying out a peeling process. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は金属マスクの製作方法に関し、特にフォトリソグラフィー技術で高解像度の金属マスクを製作する方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a metal mask, and more particularly to a method of manufacturing a high-resolution metal mask by photolithography.

金属マスクは半導体、パッケージング、ＭＥＭＳ、スタンパー製作などの工程において広範囲に使用され、蒸着、スパッタリング、スクリーン印刷、フリップチップパッケージングにおけるソルダーボール印刷などの技術と合わせて要求通りの構造を製作するためのものである。一般の方法では、金属板の特定パターンを呈する開孔をつくって金属マスクを形成し、続いて材料を、開孔を通して、基板に金属マスクのパターンと一致するパターンを形成する。金属マスクのパターンは機械加工、レーザー加工または化学的エッチングなどの方法で製作される。
しかし、製品の解像度の向上とコンパクト化との要求が日増しに厳しくなり、レーザー加工と化学的エッチングの精密度では、もはやその要求を満足できない。例えば、レーザー加工の切削線幅は２００〜３００μｍ以上に限られ、化学的エッチングではアンダーカットが起こりやすく、それらは、マスク解像度の向上に支障をもたらす。なお、パターンの複雑化にしたがって、いずれの方法でも長時間を必要とするため、従来の方法には改善する余地がある。 Metal masks are used extensively in processes such as semiconductor, packaging, MEMS, stamper fabrication, etc., to produce the required structure in combination with techniques such as vapor deposition, sputtering, screen printing, and solder ball printing in flip chip packaging. belongs to. In a general method, an aperture exhibiting a specific pattern of a metal plate is created to form a metal mask, and then the material is passed through the aperture to form a pattern on the substrate that matches the pattern of the metal mask. The pattern of the metal mask is manufactured by a method such as machining, laser processing, or chemical etching.
However, the demand for higher resolution and compactness of products has become stricter every day, and the precision of laser processing and chemical etching can no longer satisfy the demand. For example, the cutting line width of laser processing is limited to 200 to 300 μm or more, and undercut is likely to occur in chemical etching, which hinders improvement in mask resolution. Since any method requires a long time as the pattern becomes more complicated, there is room for improvement in the conventional method.

この発明は前述の問題を解決するため、フォトリソグラフィー及び電鋳法で金属マスクを製作する方法を提供することを課題とする。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal mask by photolithography and electroforming.

この発明による金属マスクを製作する方法は、まず基板を提供し、基板に剥離膜を形成し、剥離膜にシード膜を形成し、シード膜に金属マスクのパターンを定めるためのパターン化されたフォトレジスト膜を形成してシード膜を一部露出させ、電鋳工程を行って露出したシード膜に金属マスクを形成し、剥離工程を行って金属マスクを基板からはずすステップを含む。 A method of manufacturing a metal mask according to the present invention provides a patterned photo for first providing a substrate, forming a release film on the substrate, forming a seed film on the release film, and defining a pattern of the metal mask on the seed film. Forming a resist film to partially expose the seed film; performing an electroforming process to form a metal mask on the exposed seed film; and performing a peeling process to remove the metal mask from the substrate.

この発明では、フォトリソグラフィーと電鋳法で高解像度を有しながら内部応力のない金属マスクを製作できる。この発明における金属マスクは電鋳法で製作され、そのパターンはフォトレジスト膜によって定められるため、アンダーカットが起こらないのみならずその解像度は数ミクロン級に達する。なお、電鋳液に化学添加物を添加することによって、内部応力のない金属マスクが製作できる。 According to the present invention, a metal mask free from internal stress can be manufactured with high resolution by photolithography and electroforming. The metal mask in the present invention is manufactured by electroforming, and the pattern is defined by the photoresist film. Therefore, the undercut does not occur, and the resolution reaches several microns. In addition, a metal mask without internal stress can be manufactured by adding a chemical additive to the electroforming liquid.

かかる方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。 In order to describe the characteristics of this method in detail, a specific example is given and described below with reference to the drawings.

図１から図６を参照する。図１から図６はこの発明による高解像度金属マスクを製作する方法を表す説明図である。図１によれば、まずガラスまたはその他の材料からなる基板１０を提供し、続いて基板１０の表面に、作成予定の金属マスクがはがれやすいようにさせるための剥離膜１２を形成する。この実施例において、剥離膜１２はポジティブ型またはネガティブ型のフォトレジスト材料であり、その厚さは特に定めない。
続いて剥離膜１２に、後続の電鋳工程において電鋳金属を付着結晶させるためのシード膜とする金属薄膜１４を形成する。金属薄膜１４はスパッタリング、蒸着または無電解鍍金などの工程によって形成されるものである。金属薄膜１４はすず、クロムなどの導電金属または炭素膜などの導電性がよい非金属材料などからなる。この発明による電鋳工程は単一金属電鋳工程または合金電鋳工程である。 Please refer to FIG. 1 to FIG. 1 to 6 are explanatory views showing a method of manufacturing a high-resolution metal mask according to the present invention. According to FIG. 1, first, a substrate 10 made of glass or other material is provided, and then a release film 12 is formed on the surface of the substrate 10 so that a metal mask to be prepared is easily peeled off. In this embodiment, the release film 12 is a positive type or negative type photoresist material, and its thickness is not particularly defined.
Subsequently, a metal thin film 14 is formed on the release film 12 as a seed film for depositing and crystallizing the electroformed metal in the subsequent electroforming process. The metal thin film 14 is formed by a process such as sputtering, vapor deposition, or electroless plating. The metal thin film 14 is made of tin, a conductive metal such as chromium, or a non-metallic material having good conductivity such as a carbon film. The electroforming process according to the present invention is a single metal electroforming process or an alloy electroforming process.

図２によれば、金属薄膜１４に、作成予定の金属マスクより厚いフォトレジスト膜１６を塗布する。フォトレジスト膜１６は金属マスクのパターンを定めるものであり、その材料に関して、ポジティブ型とネガティブ型のフォトレジスト材料のいずれも使用できる。続いて図３によれば、フォトリソグラフィー工程を行って特定パターンを有するフォトマスクを利用して、パターンをフォトレジスト膜１６に写し、更に現像工程を行ってフォトレジスト膜１６をパターン化させ、金属マスク形成予定の領域におけるフォトレジスト膜１６を除去して一部の金属薄膜１４を露出させる。 According to FIG. 2, a photoresist film 16 thicker than the metal mask to be prepared is applied to the metal thin film 14. The photoresist film 16 defines the pattern of the metal mask, and either positive type or negative type photoresist material can be used as the material. Subsequently, referring to FIG. 3, a photolithographic process is performed and a photomask having a specific pattern is used to copy the pattern onto the photoresist film 16, and further a development process is performed to pattern the photoresist film 16 to form a metal. The photoresist film 16 in the region where the mask is to be formed is removed to expose a part of the metal thin film 14.

図４によれば、電鋳工程を行い、現像工程によって露出した金属薄膜１４の上に、金属イオンを予定の厚さまで付着させ、金属マスク１８を形成する。電鋳工程において、金属マスク１８の内部応力を除去するため、電鋳液に化学添加物を添加することも可能である。化学添加物の成分と添加比率は周知の技術に従う。図５によれば、剥離工程を行い、剥離膜１２を化学的に溶解させ、金属マスク１８とフォトレジスト膜１６を基板１０からはずす。図６によれば、フォトレジスト膜１６を除去して金属マスクの製作を完成する。
注意すべき点は、前記図５と図６の工程は一回にすることも可能である。こうして剥離膜１２とフォトレジスト膜１６を同時に除去し、金属マスク１８の製作を完成する。 According to FIG. 4, an electroforming process is performed, and metal ions are adhered to a predetermined thickness on the metal thin film 14 exposed by the development process, thereby forming a metal mask 18. In the electroforming process, it is possible to add a chemical additive to the electroforming liquid in order to remove the internal stress of the metal mask 18. The components and ratio of chemical additives are in accordance with well-known techniques. According to FIG. 5, a peeling process is performed, the peeling film 12 is chemically dissolved, and the metal mask 18 and the photoresist film 16 are removed from the substrate 10. According to FIG. 6, the photoresist film 16 is removed to complete the fabrication of the metal mask.
It should be noted that the steps of FIGS. 5 and 6 can be performed once. In this way, the release film 12 and the photoresist film 16 are removed at the same time, and the metal mask 18 is completed.

以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。 The above is a preferred embodiment of the present invention and does not limit the scope of the present invention. Therefore, any modifications or changes that can be made by those skilled in the art, which are made within the spirit of the present invention and have an equivalent effect on the present invention, shall belong to the scope of the claims of the present invention. To do.

この発明はフォトリソグラフィーと電鋳法で高解像度を有しながら内部応力のない金属マスクを製作できる。この発明における金属マスクは電鋳法で製作され、そのパターンはフォトレジスト膜によって定められるため、アンダーカットが起こらないのみならずその解像度は数ミクロン級に達する。なお、電鋳液に化学添加物を添加することによって、内部応力のない金属マスクが製作できる。 According to the present invention, a metal mask free from internal stress can be manufactured with high resolution by photolithography and electroforming. The metal mask in the present invention is manufactured by electroforming, and the pattern is defined by the photoresist film. Therefore, the undercut does not occur, and the resolution reaches several microns. In addition, a metal mask without internal stress can be manufactured by adding a chemical additive to the electroforming liquid.

この発明による高解像度金属マスクを製作する方法の第一説明図である。It is a 1st explanatory view of the method of manufacturing the high resolution metal mask by this invention. この発明による高解像度金属マスクを製作する方法の第二説明図である。It is 2nd explanatory drawing of the method of manufacturing the high resolution metal mask by this invention. この発明による高解像度金属マスクを製作する方法の第三説明図である。It is a 3rd explanatory view of the method of manufacturing the high resolution metal mask by this invention. この発明による高解像度金属マスクを製作する方法の第四説明図である。It is the 4th explanatory view of the method of manufacturing the high resolution metal mask by this invention. この発明による高解像度金属マスクを製作する方法の第五説明図である。It is a 5th explanatory view of the method of manufacturing the high resolution metal mask by this invention. この発明による高解像度金属マスクを製作する方法の第六説明図である。It is a 6th explanatory view of the method of manufacturing the high resolution metal mask by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 基板
１２ 剥離膜
１４ 金属薄膜
１６ フォトレジスト膜
１８ 金属マスク 10 Substrate 12 Release Film 14 Metal Thin Film 16 Photoresist Film 18 Metal Mask

Claims (10)

金属マスクを製作する方法において、
基板を提供し、
基板に剥離膜を形成し、
剥離膜にシード膜を形成し、
シード膜に、金属マスクのパターンを定めるためのパターン化されたフォトレジスト膜を形成し、シード膜を一部露出させ、
電鋳工程を行い、露出したシード膜に金属マスクを形成し、
剥離工程を行い、金属マスクを基板からはずすステップを含むことを特徴とする金属マスクの製作方法。 In a method of manufacturing a metal mask,
Providing the substrate,
Form a release film on the substrate,
Forming a seed film on the release film,
A patterned photoresist film for defining a metal mask pattern is formed on the seed film, and the seed film is partially exposed.
Perform an electroforming process, form a metal mask on the exposed seed film,
A method for producing a metal mask, comprising the step of performing a peeling step and removing the metal mask from the substrate. 前記方法は更に、金属マスクからフォトレジスト膜を除去するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method of claim 1, further comprising the step of removing the photoresist film from the metal mask. 前記剥離工程には、剥離膜を溶解させることによって金属マスクを基板からはずすことを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method of manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein in the peeling step, the metal mask is removed from the substrate by dissolving the peeling film. 前記剥離膜はフォトレジスト材料からなることを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method of manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein the release film is made of a photoresist material. 前記フォトレジスト膜の厚さは金属マスクの厚さを上回ることを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method of manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein the thickness of the photoresist film exceeds the thickness of the metal mask. 前記フォトレジスト膜がポジティブ型フォトレジスト膜であることを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method of manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein the photoresist film is a positive photoresist film. 前記フォトレジスト膜がネガティブ型フォトレジスト膜であることを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method of manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein the photoresist film is a negative type photoresist film. 前記フォトレジスト膜のパターンは現像工程でつくられ、よってパターン化されたフォトレジスト膜を利用して金属マスクのパターンを定めることを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method of manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein the pattern of the photoresist film is formed by a developing process, and thus the pattern of the metal mask is determined by using the patterned photoresist film. 前記電鋳工程が単一金属電鋳工程であることを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。 2. The method for manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein the electroforming process is a single metal electroforming process. 前記電鋳工程が合金電鋳工程であることを特徴とする請求項１記載の金属マスクの製作方法。
2. The method of manufacturing a metal mask according to claim 1, wherein the electroforming process is an alloy electroforming process.
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