JP5118395B2

JP5118395B2 - マスクの製造方法及びマスク

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Publication number: JP5118395B2
Application number: JP2007164178A
Authority: JP
Inventors: 浩由井; 政一相沢
Original assignee: Bon Mark Co Ltd
Current assignee: Bon Mark Co Ltd
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: JP2009000914A

Description

本発明は、例えば、スクリーン印刷用のマスクの製造方法及びスクリーン印刷用のマスクに関する。

マスクを製造する場合に、導電性基材上の印刷パターン開口となる部分にレジストを形成し、めっきを行う方法がある。ここで、導電性基材上の印刷パターン開口となる部分にレジストを形成するため、導電性基材上に一様にレジストを形成した後、印刷パターンを施したフィルム等を用いてレジストの上から露光・現像し、開口パターンを形成する。この方法では、レジストの基材付近まで露光時の光が達しにくく、レジストの基材側で露光不足となる虞がある。露光不足となった場合は寸法精度不良、形状不良、めっきの潜り込み等が発生して、製造されたマスクの精度が低下してしまう。

また、上記方法の課題を解決するために、基材にガラスを使用し、レジストが形成される面の裏面より露光する方法がある（特許文献１参照）。この方法では、基材の上に導電性薄膜を形成し、導電性薄膜に所望のパターンを描画してエッチング除去する。これにより、導電性薄膜を所望のパターン形状に形成する。次に、基材と導電性薄膜とにレジストを形成し、基材の裏面から紫外線を照射してレジストを上記パターン形状に形成する。そして、導電性薄膜上にめっきを行う。この方法では、基材の裏面からレジストを露光するため、レジストの基材付近で露光不足を起こすことがない。
特開平１０−３４８７０号公報

しかし、特許文献１の方法では、導電性薄膜を所望のパターンに形成する工程が必要である。さらに、特許文献１の方法では、露光時にピンホールの発生し、現像後のピンホールの修正等が必要となる。そのため、特許文献１の方法では製造工程が煩雑である。また、導電性薄膜を所望のパターンに形成する工程では、導電性薄膜にクロムの皮膜を一般に用いる。そのため、クロムをエッチングする際は硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合液等のエッチング液等により加工を行うため、環境や人体への悪影響がある。
本発明は、レジストの基材付近での露光不足を防止するとともに、露光・現像時のピンホール発生による歩留まりの低下の防止をし、製造工程を簡易化し、環境や人体への悪影響を減らすことを目的とする。

本発明に係るマスクの製造方法は、例えば、透明性を有する非導電性物質からなる基材の表面に形成された透明性を有する導電性物質からなる導皮膜上にレジストを形成するステップと、
レジストを形成されていない上記基材の裏面から直描式露光機により上記レジストを露光し、現像して、所望のパターン形状に上記レジストを形成するステップと、
上記パターン形状に形成されたレジストの領域を除いて、上記導皮膜上にめっきにより金属層を形成するステップと、
上記金属層を形成した後に、上記レジストを除去して、上記金属層から上記導皮膜と上記基材とを剥離するステップと
を備えることを特徴とする。

上記マスクの製造方法は、さらに、
上記レジストを除去する前に、上記金属層の成長面側にメッシュ状のメッシュ部材をめっきにより接合するステップ
を備えることを特徴とする。

上記レジストを露光する場合、上記レジストと上記導皮膜との境界面から収束光の焦点をずらして、直描式露光機により上記レジストに収束光を照射する
ことを特徴とする。

また、本発明に係るマスクは、例えば、上記マスクの製造方法により製造されたことを特徴とする。

本発明に係るマスクの製造方法によれば、基材の裏面からレジストを露光するため、レジストの基材側で露光不足を起こすことがない。
また、導電性薄膜を所望のパターンに形成するエッチング等の工程がないため、製造工程が簡易化され、製造コストの低減及び製造期間の短縮化を図ることができる。さらに、環境や人体への悪影響を減らすことができる。

実施の形態１．
図１から図６に基づき、この実施の形態に係るマスクの製造方法について説明する。
まず、図１に示すように、基材１の表面に導皮膜２を形成する。あるいは、導皮膜２が形成された基材１を使用する。ここで、基材１は、ガラス等の透明性を有する非導電性物質からなるものを使用する。また、導皮膜２は、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等の透明性を有する導電性物質からなるものを使用する。
次に、図２に示すように、導皮膜２上にレジスト３を形成する。そして、基材１の裏面から直描式露光機によりレジスト３を露光し、現像する。そして、図３に示すように、所望のパターン形状にレジスト３を形成する。
次に、図４に示すように、所望のパターン形状に形成されたレジスト３の領域を除いて、導皮膜２上にめっきにより金属層４を形成する。次に、図５に示すように、金属層を形成した後に、レジスト３を除去する。そして、図６に示すように、金属層４から導皮膜２と基材１とを剥離する。これにより、マスクを得る。

ここで、この実施の形態に係るマスクの製造方法では、第１に、基材１と導皮膜２とのいずれもが透明性を有することを特徴とする。また、第２に、レジスト３を露光する場合に、直描式露光機を用いることを特徴とする。この２つの特徴を有するために、従来必要であった導電性薄膜（導皮膜２）を所望のパターンに形成する工程を設けることなく、レジストを所望のパターンに形成することができる。つまり、基材１と導皮膜２とが透明であるため、導皮膜２を所望のパターンに形成しなくても、基材１の裏面からレジスト３を露光することができる。さらに、直描式露光機を用いて露光することにより、導皮膜２を所望のパターンに形成されていなくても、レジスト３を所望のパターンに形成することができる。

ここで、パターンフィルムを基材１の裏面に設けてレジスト３を露光することも可能である。しかし、パターンフィルムを基材１の裏面に設けてレジスト３を露光した場合、パターンフィルムを透過した光が基材１を通る際に散乱してしまい精度よくレジストを所望のパターンに形成することができない。つまり、パターンフィルムを基材１の裏面に設けてレジスト３を露光した場合、基材１の厚みにより精度よくレジストを所望のパターンに形成することができない。すなわち、直描式露光機を用いて露光することが有効なのである。直描式露光機による露光はパターンフィルムを用いた場合と異なり、精度よくレジストを所望のパターン位置と開口形状とに形成することができるためである。

また、直描式露光機を用いてレジスト３を露光する際、収束光の焦点位置を調節することにより、図３に示すように、レジスト３の基材１側の面の面積よりも反対側（レジスト表面側）の面の面積が狭くなるように、側面にテーパーを付けてレジスト３を形成することができる。このため、図６に示すように、製造されたマスクの開口にも同様に壁面にテーパーを付けることができる。この方法については後の実施の形態において詳しく説明する。

上述したように、この実施の形態に係るマスクの製造方法では、基材１の裏面から露光することにより、レジスト３の基材１側での露光不足を防止することができる。
また、従来必要であった導電性薄膜（導皮膜２）を所望のパターンに形成する工程を設ける必要がない。そのため、製造工程を簡易化するとともに、環境や人体への悪影響を減らすことができる。

次に、図７、図８に基づき、メッシュ状の層と印刷パターンを有する層との２つの層を有するマスク（サスペンドマスク）の製造方法について説明する。サスペンドマスクとは、ステンレスメッシュの紗と金属箔とをめっきにより接合してなるスクリーン印刷用メタルマスクである。
図７は、図４に示す金属層４を形成した状態で、金属層４の表面にメッシュ状のメッシュ部材５を載せた状態を示す。つまり、図７は、図５に示すレジスト３を除去する前の状態で、金属層４の表面にメッシュ状のメッシュ部材５を載せた状態を示す。
次に、図８に示すように、めっき（接合めっき６）を施し、金属層４の表面にメッシュ部材５を接合する。そして、メッシュ状の層と印刷パターンを有する層との２つの層を有するマスクを得る。

この方法では、レジスト３を残した状態でめっき（接合めっき６）を施すため、印刷パターンの開口壁面７に接合めっき６が施されることがない。したがって、開口寸法を狂わせることがなく、精度の高いマスクを得ることができる。
なお、通常、金属層４は、レジスト３の高さ以下である。これは、金属層４はめっきを成長させて形成したものであるためである。仮に、金属層４をレジスト３の高さ以上に成長させると、金属層４がレジスト３の表面に被さるように成長してしまいマスクが好ましい形状とならない。したがって、図７に示すように、金属層４の上にメッシュ部材５を載せるためには、レジスト３の高さを金属層４の高さ以下にする必要がある。そこで、金属層４の上にメッシュ部材５を載せる前に、例えば、レジスト３を研磨して、レジスト３の高さを金属層４の高さ以下にする。この際、特に、レジスト３の高さを金属層４の高さと同一にするのがよい。レジスト３の高さを金属層４の高さと同一であれば、印刷パターンの開口壁面７に一切接合めっき６が施されることがないためである。

なお、上述した通り、図７に示すように、レジスト３の基材１側の面の面積よりもメッシュ部材５が載せられた側の面の面積が狭くなるように、側面にテーパーを付けてレジスト３を形成することができる。このため、製造されたマスクの開口壁面にも同様のテーパーを付けることができる。つまり、製造されたマスクの開口壁面に、印刷時にスキージが摺動するメッシュ部材５側の面（スキージ面）の面積がワーク側となる面（印刷面）の面積よりも狭くなるようなテーパーを付けることができる。

また、この実施の形態に係るマスクの製造方法により、タッチパネル用ドットスペーサー印刷マスクを製造することもできる。タッチパネル用ドットスペーサー印刷マスクとは、タッチパネルを構成するフィルムとガラスの接触を防ぐ為にドットスペーサーを印刷する為のスクリーン印刷用メタルマスクである。タッチパネル用ドットスペーサー印刷マスクは、通常のスクリーン印刷用メタルマスクに比べ、薄く、開口が小さいという特徴がある。開口を小さくするため、上述したようにレジスト３の周囲にめっきを成長させるという方法だけでなく、レジスト３の高さよりも高くめっきを成長させ、金属層４をレジスト３の上面に一部かかるように形成し、開口を形成するという方法がある。この方法では、レジスト３の大きさよりも小さい開口を形成することができる。

実施の形態２．
この実施の形態では、マスクの開口壁面にテーパーを付ける方法について説明する。
図９は、導皮膜２上に形成したレジスト３を、基材１の裏面から直描式露光機により露光する工程を示す。
図９において、一般にレジスト３と導皮膜２との境界面に焦点を合わせて収束光を照射すると、レジスト３は、基材１に対して垂直方向に収束光により露光されるので、露光されたレジスト３にはテーパーは付かない。ここで、製造されるマスクの開口の形状は、露光されたレジスト３の形状となる。したがって、レジスト３にテーパーを付けて露光しなければ、製造されるマスクにはテーパーは付かない。
そこで、収束光の焦点の位置をレジスト３と導皮膜２との境界面からずらして収束光を照射する。収束光の焦点の位置をずらすことにより、レジスト３にテーパーを付けて露光することが可能となる。また、収束光の焦点の位置のずらし方により、レジスト３に付けるテーパーの角度を制御することができる。つまり、製造されるマスクの開口に付けるテーパーの角度を制御することが可能である。図１０に示すように、壁面にテーパーの全くない開口２１を作ることも、壁面にテーパーを小さい角度（θ）で付けた開口２２を作ることも、壁面にテーパーを大きい角度（θ’）で付けた開口２３を作ることも可能である。

次に、図１１から図２０に基づき、収束光の焦点の位置をレジスト３と導皮膜２との境界面からずらして照射した場合に、レジスト３に付くテーパーの角度の変化について説明する。上述したように、レジスト３に付くテーパーの角度は、マスクの開口壁面のテーパーの角度と等しい。以下、製造されたマスクにおいて、製造時に基材１側（収束光が照射された側）になっていた面を印刷面と、反対側（レジスト表面側）の面をスキージ面と呼ぶ。
図１１、図１３、図１５、図１７は、収束光の焦点の深度Ｚ（位置）（μｍ）を変化させた場合に製造されたマスクの印刷面の開口寸法Ｌ（μｍ）とスキージ面の開口寸法Ｍ（μｍ）とを示す図である。特に、図１１は収束光の光量を２００ｍｊとして、直径２００μｍの開口を開けた場合の値を示す。図１３は収束光の光量を１５０ｍｊとして、直径２００μｍの開口を開けた場合の値を示す。図１５は収束光の光量を２００ｍｊとして、直径１００μｍの開口を開けた場合の値を示す。図１７は収束光の光量を１５０ｍｊとして、直径１００μｍの開口を開けた場合の値を示す。図１２は、図１１に示す収束光の焦点の深度Ｚ（位置）に対する印刷面の開口寸法Ｌ（μｍ）とスキージ面の開口寸法Ｍ（μｍ）とをグラフにしたものである。図１２と同様に、図１４は図１３のグラフであり、図１６は図１５のグラフであり、図１８は図１７のグラフである。また、図１９は図１１、図１３、図１５、図１７に示す収束光の焦点の深度Ｚ（位置）に対する印刷面の開口寸法Ｌ（μｍ）とスキージ面の開口寸法Ｍ（μｍ）とをグラフにしたものである。図２０は、図１１、図１３、図１５、図１７に示す各値の位置を示す図である。ここで、収束光の焦点の深度Ｚは、レジスト３と導皮膜２との境界面を０とした場合に、基材１方向（基材１側）に−（マイナス）の値をとり、基材１とは反対の方向（レジスト表面側）に＋（プラス）の値をとる。また、図１１、図１３、図１５、図１７に示す印刷面の開口寸法Ｌ（μｍ）とスキージ面の開口寸法Ｍ（μｍ）とは、開けようとしていた開口の寸法よりもどれだけ大きいかを示している。つまり、例えば図１１において、焦点深度Ｚが１００μｍの場合のスキージ面の開口寸法Ｍは、開口直径２００μｍに８μｍを足した２０８μｍである。
図１１から図１９までに示す値をとるにあたり、収束光を照射する直描式描画機として大日本スクリーン製造株式会社製ＬＩ−８５００を用いた。また、図２０に示すようにレジスト３は、２９μｍのものを２枚用いた。つまり、レジスト３の厚さＷは５８μｍである。また、ここでは、収束光を移動させ、所定の開口の大きさに露光を行った。
図１１から図１９までに示すように、収束光の焦点の位置をレジスト３と導皮膜２との境界面よりも＋（プラス）方向又は−（マイナス）方向へずらすほど、スキージ面の開口寸法（開口面積）よりも印刷面の開口寸法（開口面積）の方が大きくなる。つまり、収束光の焦点の位置をレジスト３と導皮膜２との境界面よりも＋（プラス）方向又は−（マイナス）方向へずらすほど、印刷面の開口面積とスキージ面の開口面積との比（印刷面の開口面積／スキージ面の開口面積）が大きくなる。すなわち、収束光の焦点の位置をレジスト３と導皮膜２との境界面よりも＋（プラス）方向又は−（マイナス）方向へずらすほど、開口壁面に大きい角度のテーパーを付けることが可能である。
図１１、図１３、図１５、図１７に示す、レベル１〜３では、差Ｎ（Ｌ−Ｍ）が焦点深度０μｍの場合よりも大きいため、焦点深度０μｍの場合よりも開口壁面にテーパーが付き、インク等の抜け性がよくなるという効果がある。さらに、レベル２〜３では、差Ｎ（Ｌ−Ｍ）が５μｍ以上であり、よりインク等の抜け性がよくなるという効果がある。特に、レベル３では、差Ｎ（Ｌ−Ｍ）が１０μｍ以上であり、さらにインク等の抜け性がよくなるという効果がある。また、焦点深度Ｚをレベル３以上にすることで、開口壁面により大きい角度のテーパーを付けることができる。
ここで、図１１、図１３、図１５、図１７において、レベル及び印刷面の開口寸法Ｌ（μｍ）・スキージ面の開口寸法Ｍ（μｍ）とを斜字体で記載しているものについては、製造したマスクの形状がよくないものである。これは、収束光の焦点をは−（マイナス）方向（基材１方向）へ大きくずらした場合に発生している。収束光の焦点を基材１方向へ大きくずらした場合、レジストへ届く光が弱くなってしまい、しっかりと露光できないことが原因である。つまり、収束光の焦点を大きくずらし、開口壁面により大きい角度のテーパーを付ける場合には、基材１方向ではなく基材１と反対の方向へ焦点をずらす方が望ましい。

収束光の焦点をずらして収束光を照射するマスクの製造方法によれば、各印刷パターンに対応する開口壁面に、スキージ面から印刷面へ向かって広がる任意の角度のテーパーを形成することが可能である。原則としてどのレジストを用いた場合でもテーパーの角度を制御できる。特に、剥離性や解像度の高いレジストであっても、テーパーの角度を制御できる。
また、超高圧水銀灯の光を集光した収束光により印刷パターンをレジスト３に直接描画するため、開口壁面粗さが小さくなる。具体的には、印刷パターンに対応する開口の壁面の粗さＲａを０．０１〜０．１μｍとすることができる。特に印刷パターンに対応する開口の壁面の粗さＲａを０．０１〜０．０３μｍとすることができる。中でも特に印刷パターンに対応する開口の壁面の粗さＲａを約０．０１とすることができる。さらに、この壁面粗さを、開口壁面にテーパーを付けるとともに実現可能である。
また、超高圧水銀灯の光を集光した収束光により印刷パターンをレジスト３に直接描画するため、板厚を１０〜３００μｍのマスクに印刷パターンに対応する開口を高精度に作ることができる。特に板厚を１０〜１００μｍ以下のマスクに印刷パターンに対応する開口を高精度に作ることができる。中でも特に板厚を約１０〜５０μｍのマスクに印刷パターンに対応する開口を高精度に作ることができる。さらに、この厚さの板厚に、開口壁面にテーパーを付けた印刷パターンに対応する開口を作ることができる。
なお、テーパーの付き方はレジストの感度により若干異なる。言い換えれば、感度の異なるレジストを使用することによりテーパーの付き方を制御することもできる。

開口部にテーパーを有することにより、インク、ハンダ等の抜け性が向上する。特に、板厚、形状寸法等に合ったテーパーを付けることによりハンダの抜け性が向上する。さらに、開口壁面の面粗さが小さいため、ハンダの抜け性が向上する。
また、薄い板厚に印刷パターンを作ることが可能であるため、印刷の厚さを薄くできる。

また、この実施の形態で説明したように、収束光の照射側の方が反対側よりも開口が大きくなる。そのため、印刷面側の開口をスキージ面側の開口よりも大きくするには、メッシュ部材５を載せる面（スキージ側の面）の逆側（基材１側）から収束光を照射する必要がある。つまり、実施の形態１で説明したサスペンドマスクの製造方法と、この実施の形態で説明した収束光の焦点をずらして収束光を照射するマスクの製造方法とを組合せることが有効なのである。

なお、上記実施の形態の説明中の直描式露光機には、例えば、超高圧水銀灯、キセノンランプ、フラッシュランプ、ＬＥＤ、レーザー等がある。直描式露光機は、レジストの感光特性に応じて選択すればよい。

基材１の表面に導皮膜２を形成した状態を示す図。導皮膜２上にレジスト３を形成し、露光する状態を示す図。所望のパターン形状にレジスト３を形成した状態を示す図。導皮膜２上にめっきにより金属層４を形成した状態を示す図。レジスト３を除去した状態を示す図。金属層４から導皮膜２と基材１とを剥離した状態を示す図。金属層４の表面にメッシュパターンの開口を有するメッシュ部材５を載せた状態を示す図。めっきを施し、金属層４の表面にメッシュ部材５を接合した状態を示す図。導皮膜２上に形成したレジスト３を、基材１の裏面から直描式露光機により露光する工程を示す図。製造されたマスクのテーパーを示す図。収束光の光量を２００ｍｊとして、直径２００μｍの開口を開けた場合の収束光の焦点の深度（μｍ）を変化させた場合に生成されたマスク１の印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示す図。図１１に示す収束光の焦点の深度（位置）に対する印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示したグラフ。収束光の光量を１５０ｍｊとして、直径２００μｍの開口を開けた場合の収束光の焦点の深度（μｍ）を変化させた場合に生成されたマスク１の印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示す図。図１３に示す収束光の焦点の深度（位置）に対する印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示したグラフ。収束光の光量を２００ｍｊとして、直径１００μｍの開口を開けた場合の収束光の焦点の深度（μｍ）を変化させた場合に生成されたマスク１の印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示す図。図１５に示す収束光の焦点の深度（位置）に対する印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示したグラフ。収束光の光量を１５０ｍｊとして、直径１００μｍの開口を開けた場合の収束光の焦点の深度（μｍ）を変化させた場合に生成されたマスク１の印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示す図。図１７に示す収束光の焦点の深度（位置）に対する印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示したグラフ。図１１、図１３、図１５、図１７に示す収束光の焦点の深度（位置）に対する印刷面の開口寸法（μｍ）とスキージ面の開口寸法（μｍ）とを示したグラフ。図１１、図１３、図１５、図１７に示す各値の位置を示す図である。

符号の説明

１基材、２導皮膜、３レジスト、４金属層、５メッシュ部材、６接合めっき、７開口壁面。

Claims

透明性を有する非導電性物質からなる基材の表面に形成された透明性を有する導電性物質からなる導皮膜上にレジストを形成するステップと、
上記基材のレジストが形成されていない裏面から直描式露光機により上記レジストを露光し、現像して、所望のパターン形状に上記レジストを形成するステップと、
上記パターン形状に形成されたレジストの領域を除いて、上記導皮膜上にめっきにより金属層を形成するステップと、
上記金属層を形成した後に、上記レジストを除去して、上記金属層から上記導皮膜と上記基材とを剥離するステップと
を備えることを特徴とするマスクの製造方法。
上記マスクの製造方法は、さらに、
上記レジストを除去する前に、上記金属層の成長面側にメッシュ状のメッシュ部材をめっきにより接合するステップ
を備えることを特徴とする請求項１記載のマスクの製造方法。
上記レジストを露光する場合、上記レジストと上記導皮膜との境界面から収束光の焦点をずらして、直描式露光機により上記レジストに収束光を照射する
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のマスクの製造方法。
請求項１から３までのいずれかに記載のマスクの製造方法により製造されたことを特徴とするマスク。