JP2022147210A - メタルマスクの製造方法及びメタルマスク - Google Patents

Abstract

【課題】ステンレス板を母材とし、半田の充填性の向上と適切な版離れとを実現できるメタルマスクを提供する。【解決手段】メタルマスク１は、オーステナイト系のステンレス板４を備える。メタルマスク１は、表面４ａ及び表面４ｂを有し、表面４ａから表面４ｂに貫通する孔４ｃが形成される。ステンレス板４の表面４ａ、表面４ｂ、及び孔４ｃの内壁面にフッ素化合物を含む層５が形成される。表面４ｂ側の層５の表面粗さは、表面４ａ側の層５の表面粗さより小さい。【選択図】図２

Description

本開示は、メタルマスクの製造方法と、メタルマスクとに関する。

特許文献１に、メタルマスクが記載されている。特許文献１に記載されたメタルマスクでは、母材として、オーステナイト系のステンレス鋼が用いられる。当該母材は、酸性フッ化アンモニウム及び硝酸を主成分とする処理液で洗浄されることにより、その表面に、オーステナイト系ステンレス鋼とフッ素との化合物からなる改質層が設けられる。

特許第３８０９５３１号公報

半田は、メタルマスクの一方の表面側からスキージによってメタルマスクに形成された孔に充填され、基板に塗布される。メタルマスクの当該表面が粗過ぎると、メタルスキージとの摩擦熱により、また、半田の粒子が切れて半田の表面積が大きくなることによって酸化が進むことにより、半田の充填性等が悪化すると言われている。このため、当該表面の粗さは小さいことが要求される。

メタルマスクのもう一方の表面は、基板に対向する。当該表面の粗さが小さくなり過ぎると、メタルマスクが基板から離れ難くなる。このため、版離れを考慮すると、当該表面には、ある程度の粗さが要求される。

特許文献１に記載されたメタルマスクでは、処理液で洗浄されることによって全体の表面粗さが均一になるため、上述のような要求に応えることができなかった。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされた。本開示の目的は、ステンレス板を母材としたメタルマスクであって、半田の充填性の向上と適切な版離れとを実現できるメタルマスクの製造方法を提供することである。本開示の他の目的は、ステンレス板を母材とし、半田の充填性の向上と適切な版離れとを実現できるメタルマスクを提供することである。

本開示に係るメタルマスクの製造方法は、第１表面及び第２表面を有するステンレス板にレーザ光を照射し、第１表面から第２表面に貫通する孔を形成する形成工程と、形成工程の後、ステンレス板を処理液に浸すことによって第１表面、第２表面、及び孔の内壁面を化学研磨し、第１表面、第２表面、及び内壁面にフッ素化合物を含む層を形成する第１研磨工程と、第１研磨工程の後、層が形成されたステンレス板を電解液に浸すことにより、第１表面側の層の表面粗さより第２表面側の層の表面粗さの方が小さくなるように電解研磨する第２研磨工程と、を備える。

本開示に係るメタルマスクの製造方法は、第１表面及び第２表面を有するステンレス板の第２表面に第１レジストを設ける第１レジスト工程と、第１レジスト工程の後、ステンレス板にレーザ光を照射し、第１表面から第２表面に貫通する孔を形成する形成工程と、形成工程の後、第２表面に第１レジストが設けられたステンレス板を処理液に浸すことによって第１表面及び孔の内壁面を化学研磨し、第１表面及び内壁面にフッ素化合物を含む層を形成する第１研磨工程と、第１研磨工程の後、第２表面から第１レジストを除去する第１除去工程と、を備える。

本開示に係るメタルマスクは、第１表面及び第２表面を有し、第１表面から第２表面に貫通する孔が形成されたオーステナイト系のステンレス板を備える。ステンレス板の第１表面、第２表面、及び孔の内壁面にフッ素化合物を含む層が形成される。第２表面側の層の表面粗さは、第１表面側の層の表面粗さより小さい。

本開示に係るメタルマスクは、第１表面及び第２表面を有し、第１表面から第２表面に貫通する孔が形成されたオーステナイト系のステンレス板を備える。ステンレス板の第１表面、及び孔の内壁面にフッ素化合物を含む層が形成される。ステンレス板の第２表面にフッ素化合物を含む層は形成されていない。第２表面の表面粗さは、第１表面側の層の表面粗さより小さい。

本開示に係るメタルマスクは、ステンレス板を母材とする。本開示に係るメタルマスクであれば、半田の充填性の向上と適切な版離れとを実現できる。

実施の形態１におけるメタルマスクの例を示す図である。 メタルマスクの断面を示す図である。 実施の形態１におけるメタルマスクの製造方法の例を示すフローチャートである。 メタルマスクの製造方法を説明するための図である。 メタルマスクの製造方法の他の例を示すフローチャートである。 メタルマスクの製造方法を説明するための図である。 実施の形態２におけるメタルマスクの断面の例を示す図である。 実施の形態２におけるメタルマスクの製造方法の例を示すフローチャートである。 メタルマスクの製造方法を説明するための図である。

以下に、図面を参照して詳細な説明を行う。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。各図において、同一の符号は同一の部分又は相当する部分を示す。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるメタルマスク１の例を示す図である。図２は、メタルマスク１の断面を示す図である。

図１は、メタルマスク１が紗２によって枠３に固定された例を示す。メタルマスク１は、基板が対向する表面１ａ（所謂、基板面）と、半田を塗布するためのスキージが接触する表面１ｂ（所謂、スキージ面）とを有する。メタルマスク１には、多数の孔から構成される開口パターン１ｃが形成されている。

メタルマスク１は、オーステナイト系のステンレス板４を母材とするマスクである。ステンレス板４は板部材であるため、表面４ａ及び表面４ｂを有する。ステンレス板４には、表面４ａから表面４ｂに貫通する多数の孔４ｃが形成されている。

図２に示す例では、ステンレス板４の表面全体にフッ素化合物を含む層５が形成されている。即ち、層５は、ステンレス板４の表面４ａ、表面４ｂ、及び孔４ｃの内壁面に形成される。表面４ａに形成された層５の表面が、メタルマスク１の表面１ａ（基板面）である。表面４ｂに形成された層５の表面が、メタルマスク１の表面１ｂ（スキージ面）である。

以下においては、説明を容易にするため、表面４ａに形成された層５のことを、表面４ａ側の層５とも表記する。表面４ｂに形成された層５のことを、表面４ｂ側の層５とも表記する。表面４ａに形成された層５の表面、即ち層５の表面のうちメタルマスク１の表面１ａとなる部分を表面５ａとも表記する。表面４ｂに形成された層５の表面、即ち層５の表面のうちメタルマスク１の表面１ｂとなる部分を表面５ｂとも表記する。

表面４ｂ側の層５の表面粗さは、表面４ａ側の層５の表面粗さより小さい。表面４ａ側の層５の表面粗さ（表面５ａの粗さ）は、Ｒａ＝０．１４～０．２５μｍであることが好ましい。表面４ｂ側の層５の表面粗さ（表面５ｂの粗さ）は、Ｒａ＝０．０１～０．１７μｍであることが好ましい。

以下に、図３及び図４も参照し、メタルマスク１を製造する方法について詳しく説明する。図３は、実施の形態１におけるメタルマスク１の製造方法の例を示すフローチャートである。図４は、メタルマスク１の製造方法を説明するための図である。

先ず、Ｓ１０１において、図４（ａ）に示すように準備工程を行う。具体的に、準備工程では、母材となるオーステナイト系のステンレス板４を用意する。上述したように、ステンレス板４は、互いに反対の方向を向く表面４ａ及び表面４ｂを有する。

次に、Ｓ１０２において、図４（ｂ）に示すように形成工程を行う。形成工程では、ステンレス板４に、表面４ａから表面４ｂに貫通する孔４ｃを形成する。図４では、図を簡略化するために１つの孔４ｃしか示していないが、実際にはステンレス板４には多数の孔４ｃが形成される。一例として、形成工程では、レーザ加工機からのレーザ光がステンレス板４に表面４ａ側から照射される。レーザ光は、表面４ｂ側からステンレス板４に照射されても良い。これにより、表面４ａから表面４ｂに貫通する孔４ｃがステンレス板４に形成される。

ステンレス板４にレーザ加工を行うと、ドロスと呼ばれる溶融物が孔４ｃの付近に付着する。ドロスをステンレス板４から除去するため、Ｓ１０３において、図４（ｃ）に示すように第１研磨工程を行う。第１研磨工程では、ステンレス板４の全体が処理液６に浸される。これにより、ステンレス板４の表面４ａ、表面４ｂ、及び孔４ｃの内壁面が化学研磨され、孔４ｃの付近に付着したドロスも除去される。

化学研磨は、化学研磨用の処理液に浸漬することによって金属の表面を溶かして研磨する処理である。Ｓ１０３における化学研磨は、特許文献１の実施例１に記載された条件で行われても良い。例えば、処理液６には、アンモニウム或いはアミンの少なくとも１種の酸性フッ化水素酸塩が含まれる。当該条件で化学研磨が行われると、特許文献１にも記載されているように、ステンレス板４の表面に、オーステナイト系ステンレス鋼とフッ素との化合物を有する層が形成される。図４（ｃ）に示すようにステンレス板４の全体が処理液６に浸される場合は、図４（ｄ）に示すように、ステンレス板４の表面４ａ、表面４ｂ、及び孔４ｃの内壁面にフッ素化合物を有する層５が形成される。

次に、Ｓ１０４において、図４（ｅ）に示すように第２研磨工程を行う。第２研磨工程では、電源７の陽極に、層５が表面に形成されたステンレス板４が接続される。電源７の陰極に、電極８及び電極９が接続される。そして、図４（ｅ）に示すようにステンレス板４、電極８、及び電極９を電解液１０に浸して直流電流を流す。これにより、ステンレス板４の表面に形成された層５を電解研磨する。

Ｓ１０４における第２研磨工程では、表面４ａ側の層５の表面粗さより表面４ｂ側の層５の表面粗さの方が小さくなるように電解研磨が行われる。一例として、図４（ｅ）に示すように、電極８は、表面５ａに対向するように配置される。電極９は、電極８よりステンレス板４に近い位置で表面５ｂに対向するように配置される。即ち、ステンレス板４と電極９との距離は、ステンレス板４と電極８との距離より短い。これにより、表面５ａ側の研磨量より表面５ｂ側の研磨量を増やし、表面５ｂの粗さを表面５ａの粗さより小さくする。

他の例として、第２研磨工程において、表面５ａに対向する位置に電極８を配置しなくても良い。電極９は、表面５ｂに対向するように配置される。このような例でも、表面５ｂの粗さを表面５ａの粗さより小さくすることができる。なお、表面５ａ側の研磨量より表面５ｂ側の研磨量が多ければ、表面４ｂ側の層５に含まれるフッ素化合物の量は、表面４ａ側の層５に含まれるフッ素化合物の量より少なくなる。

以上の手順により、図２に示すようなメタルマスク１を製造することができる。

本実施の形態に示す例では、ステンレス板を母材とするメタルマスク１において、表面４ａ側の層５の表面粗さより表面４ｂ側の層５の表面粗さの方が小さい。表面４ａ側の層５の表面は、基板が対向する表面１ａ（基板面）である。表面４ｂ側の層５の表面は、半田を塗布するためのスキージが接触する表面１ｂ（スキージ面）である。本実施の形態に示す例であれば、半田の充填性の向上と適切な版離れとの双方を実現できる。

なお、図４は、第２研磨工程において電解研磨を行う例を示す。他の例として、第２研磨工程においてバフ研磨を行っても良い。かかる場合、Ｓ１０４における第２研磨工程では、表面４ａ側の層５の表面粗さより表面４ｂ側の層５の表面粗さの方が小さくなるように、表面４ｂ側の層５の表面５ｂに対してバフ研磨が行われる。この例においても、表面４ｂ側の層５に含まれるフッ素化合物の量は、表面４ａ側の層５に含まれるフッ素化合物の量より少なくなる。

図５は、メタルマスク１の製造方法の他の例を示すフローチャートである。図６は、メタルマスク１の製造方法を説明するための図である。

図５に示す例では、先ず、Ｓ２０１において、図４（ａ）に示すように準備工程を行う。Ｓ２０１に示す準備工程は、図３のＳ１０１に示す準備工程と同様である。準備工程では、母材となるオーステナイト系のステンレス板４を用意する。

次に、Ｓ２０２において、図４（ｂ）に示すように形成工程を行う。Ｓ２０２に示す形成工程は、図３のＳ１０２に示す形成工程と同様である。一例として、形成工程では、レーザ加工機からのレーザ光がステンレス板４に表面４ａ側から照射される。これにより、ステンレス板４に孔４ｃが形成される。

次に、Ｓ２０３において、図６（ａ）に示すようにレジスト工程を行う。レジスト工程では、ステンレス板４の表面４ａに、孔４ｃの縁に沿ってレジスト１１を設ける。例えば、表面４ａの全体にレジストを貼った後に露光現像し、図６（ａ）に示すような環状のレジスト１１を表面４ａ上に残す。

次に、ドロスをステンレス板４から除去するため、Ｓ２０４において、図６（ｂ）に示すように第１研磨工程を行う。Ｓ２０４に示す第１研磨工程は、図３のＳ１０３に示す第１研磨工程と基本的に同様に行われる。但し、Ｓ２０４に示す第１研磨工程では、表面４ａにレジスト１１が設けられたステンレス板４が処理液６に浸される。Ｓ２０４に示す第１研磨工程においてもステンレス板４の全体が処理液６に浸されるが、図６（ｃ）に示すように、レジスト１１が設けられている部分に層５は形成されない。即ち、ステンレス板４の表面４ａには、層５が形成されていない領域４ｄが孔４ｃの縁に沿って形成される。

次に、Ｓ２０５において、図４（ｅ）に示すように第２研磨工程を行う。Ｓ２０５に示す第２研磨工程は、図３のＳ１０４に示す第２研磨工程と基本的に同様に行われる。但し、Ｓ２０５に示す第２研磨工程では、表面４ａにレジスト１１が設けられたステンレス板４が電解液１０に浸され、直流電流が流される。

次に、Ｓ２０６において除去工程を行う。Ｓ２０６における除去工程では、レジスト１１が表面４ａから除去される。

図５に示す例では、ステンレス板４の表面４ａのうち孔４ｃの縁に沿った領域４ｄに化学研磨は行われない。このため、当該領域４ｄに化学研磨による凹凸が形成されることを防止できる。図５に示す例であれば、印刷時ににじみが発生することを抑制できる。

なお、図５は、形成工程の後にレジスト工程を行う例を示す。他の例として、形成工程の前にレジスト工程を行っても良い。何れの例においても、レジスト工程は、第１研磨工程より前に行われる。

実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１で開示した点と異なる点について詳しく説明する。実施の形態１で開示した点と同様の点については、その説明を適宜省略する。

図７は、実施の形態２におけるメタルマスク１の断面の例を示す図である。本実施の形態に示すメタルマスク１も、図１に示すように、紗２によって枠３に固定される。図７に示す例では、ステンレス板４の表面４ａ、及び孔４ｃの内壁面にフッ素化合物を含む層５が形成されている。ステンレス板４の表面４ｂに層５は形成されていない。図７に示す例では、表面４ａに形成された層５の表面が、メタルマスク１の表面１ａ（基板面）である。ステンレス板４の表面４ｂが、メタルマスク１の表面１ｂ（スキージ面）である。

表面４ｂの表面粗さは、表面４ａ側の層５の表面粗さより小さい。表面４ａ側の層５の表面粗さ（表面５ａの粗さ）は、Ｒａ＝０．１４～０．２５μｍであることが好ましい。表面４ｂの表面粗さは、Ｒａ＝０．０１～０．１７μｍであることが好ましい。

以下に、図８及び図９も参照し、メタルマスク１を製造する方法について詳しく説明する。図８は、実施の形態２におけるメタルマスク１の製造方法の例を示すフローチャートである。図９は、メタルマスク１の製造方法を説明するための図である。

先ず、Ｓ３０１において、図４（ａ）に示すように準備工程を行う。Ｓ３０１に示す準備工程は、図３のＳ１０１に示す準備工程と同様である。準備工程では、母材となるオーステナイト系のステンレス板４を用意する。

次に、Ｓ３０２において、図９（ａ）に示すように第１レジスト工程を行う。第１レジスト工程では、ステンレス板４の表面４ｂにレジスト１２を設ける。レジスト１２は、表面４ｂの全体を覆うようにステンレス板４にラミネート加工される。

次に、Ｓ３０３において、図９（ｂ）に示すように形成工程を行う。Ｓ３０３に示す形成工程は、図３のＳ１０２に示す形成工程と基本的に同様に行われる。一例として、形成工程では、レーザ加工機からのレーザ光がステンレス板４に表面４ａ側から照射される。これにより、ステンレス板４に孔４ｃが形成される。但し、Ｓ３０３に示す形成工程では、表面４ｂにレジスト１２が設けられたステンレス板４に対してレーザ光が照射される。図８に示す例では、レジスト１２のうち孔４ｃの位置に配置された部分は、孔４ｃを形成する際にレーザ光によって焼き切られる。

次に、ドロスをステンレス板４から除去するため、Ｓ３０４において、図９（ｃ）に示すように研磨工程を行う。Ｓ３０４に示す研磨工程は、図３のＳ１０３に示す第１研磨工程と基本的に同様に行われる。但し、Ｓ３０４に示す研磨工程では、表面４ｂにレジスト１２が設けられたステンレス板４が処理液６に浸される。

Ｓ３０４に示す研磨工程においてもステンレス板４の全体が処理液６に浸されるが、図９（ｄ）に示すように、レジスト１２が設けられている表面４ｂに層５は形成されない。Ｓ３０４に示す研磨工程では、ステンレス板４の表面４ａ、及び孔４ｃの内壁面が化学研磨される。即ち、ステンレス板４の表面４ａ、及び孔４ｃの内壁面にフッ素化合物を有する層５が形成される。また、孔４ｃの付近に付着したドロスが除去される。

次に、Ｓ３０５において、第１除去工程を行う。第１除去工程では、レジスト１２が表面４ｂから除去される。

以上の手順により、図７に示すようなメタルマスク１を製造することができる。

本実施の形態に示す例では、ステンレス板４の表面４ｂは処理液６と反応しない。このため、本実施の形態に示す例であれば、表面４ｂの表面粗さを表面４ａ側の層５の表面粗さより小さくすることができる。表面４ａ側の層５の表面は、基板が対向する表面１ａ（基板面）である。表面４ｂは、半田を塗布するためのスキージが接触する表面１ｂ（スキージ面）である。本実施の形態に示す例であれば、半田の充填性の向上と適切な版離れとの双方を実現できる。

図８に示す例では、Ｓ３０３に示す形成工程において、表面４ｂに設けられたレジスト１２がレーザ光によって焼き切られる。レーザ光によって損傷したレジスト１２がメタルマスク１の精度に悪影響を及ぼすことを防止するため、図８に示す例において、Ｓ３０３に示す形成工程の前に第２除去工程を行っても良い。

第２除去工程では、Ｓ３０２で表面４ｂにラミネートされたレジスト１２の一部を除去する。具体的には、Ｓ３０３の形成工程で照射されるレーザ光によってレジスト１２が損傷することがないように、レジスト１２の一部を剥離する。例えば、露光現像の精度とレーザ加工における位置合わせ精度とを考慮し、レジスト１２のうち、孔４ｃが形成される部分より１～１０μｍ程度大きな領域を表面４ｂから剥離することが好ましい。

本実施の形態においても、図５及び図６に示す例のように、ステンレス板４の表面４ａに、層５が形成されていない領域４ｄを孔４ｃの縁に沿って形成しても良い。かかる場合、Ｓ３０４に示す研磨工程より前、例えばＳ３０３に示す形成工程の前に、Ｓ２０３に示す工程と同様の第２レジスト工程が行われる。これにより、ステンレス板４の表面４ａに、孔４ｃの縁に沿ってレジスト１１が設けられる。そして、Ｓ３０４に示す研磨工程では、表面４ａにレジスト１１が設けられ且つ表面４ｂにレジスト１２が設けられたステンレス板４が処理液６に浸される。

また、研磨工程の後の第１除去工程において、レジスト１１が表面４ａから除去される。

本実施の形態では、ステンレス板４の表面４ｂに層５が形成されていない例について説明した。このようなメタルマスク１は、実施の形態１で開示した方法でも製造することは可能である。例えば、図３のＳ１０４に示す第２研磨工程において、表面４ｂ側の層５がなくなるまで電解研磨を行っても良い。かかる場合は、表面４ｂの表面粗さが表面４ａ側の層５の表面粗さより小さくなるように電解研磨が行われる。

１ メタルマスク
１ａ～１ｂ 表面
１ｃ 開口パターン
２ 紗
３ 枠
４ ステンレス板
４ａ～４ｂ 表面
４ｃ 孔
４ｄ 領域
５ 層
５ａ～５ｂ 表面
６ 処理液
７ 電源
８～９ 電極
１０ 電解液
１１～１２ レジスト

Claims (6)

1. 第１表面及び第２表面を有するステンレス板にレーザ光を照射し、前記第１表面から前記第２表面に貫通する孔を形成する形成工程と、
   前記形成工程の後、前記ステンレス板を処理液に浸すことによって前記第１表面、前記第２表面、及び前記孔の内壁面を化学研磨し、前記第１表面、前記第２表面、及び前記内壁面にフッ素化合物を含む層を形成する第１研磨工程と、
   前記第１研磨工程の後、前記層が形成された前記ステンレス板を電解液に浸すことにより、前記第１表面側の前記層の表面粗さより前記第２表面側の前記層の表面粗さの方が小さくなるように電解研磨する第２研磨工程と、
   を備えたメタルマスクの製造方法。
2. 第１表面及び第２表面を有するステンレス板の前記第２表面に第１レジストを設ける第１レジスト工程と、
   前記第１レジスト工程の後、前記ステンレス板にレーザ光を照射し、前記第１表面から前記第２表面に貫通する孔を形成する形成工程と、
   前記形成工程の後、前記第２表面に前記第１レジストが設けられた前記ステンレス板を処理液に浸すことによって前記第１表面及び前記孔の内壁面を化学研磨し、前記第１表面及び前記内壁面にフッ素化合物を含む層を形成する研磨工程と、
   前記研磨工程の後、前記第２表面から前記第１レジストを除去する第１除去工程と、
   を備えたメタルマスクの製造方法。
3. 前記形成工程の前に行われる第２除去工程を更に備え、
   前記形成工程において、前記ステンレス板にレーザ光が照射され、
   前記第２除去工程において、前記形成工程で照射されるレーザ光によって前記第１レジストが損傷することがないように、前記第１レジストの一部が前記第２表面から除去される請求項２に記載のメタルマスクの製造方法。
4. 第１表面及び第２表面を有し、前記第１表面から前記第２表面に貫通する孔が形成されたオーステナイト系のステンレス板を備え、
   前記ステンレス板の前記第１表面、前記第２表面、及び前記孔の内壁面にフッ素化合物を含む層が形成され、
   前記第２表面側の前記層の表面粗さは、前記第１表面側の前記層の表面粗さより小さいメタルマスク。
5. 前記第２表面側の前記層に含まれるフッ素化合物の量は、前記第１表面側の前記層に含まれるフッ素化合物の量より少ない請求項４に記載のメタルマスク。
6. 第１表面及び第２表面を有し、前記第１表面から前記第２表面に貫通する孔が形成されたオーステナイト系のステンレス板を備え、
   前記ステンレス板の前記第１表面、及び前記孔の内壁面にフッ素化合物を含む層が形成され、
   前記ステンレス板の前記第２表面にフッ素化合物を含む層は形成されておらず、
   前記第２表面の表面粗さは、前記第１表面側の前記層の表面粗さより小さいメタルマスク。

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