JP6639253B2 - Functional component of mask for electroforming, method of manufacturing functional component of mask for electroforming - Google Patents
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Description
本発明は、電鋳によるメタルマスクの製造に用いる電鋳用マスク原版に好適な機能部品、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a functional component suitable for an electroforming mask master used for manufacturing a metal mask by electroforming, and a method for manufacturing the same.
例えば、有機EL(Electro Luminescence:エレクトロルミネッセンス )ディスプレイ等において、高精度で微細なパターン成膜を行うための蒸着用マスクとして、メタルマスクが用いられている。こうしたメタルマスクの製造方法として、一般的に、金属箔にエッチングを行うことによって製造する方法と、電鋳によって製造する方法とが知られている。 For example, in an organic EL (Electro Luminescence) display or the like, a metal mask is used as a deposition mask for forming a fine pattern with high accuracy. As a method of manufacturing such a metal mask, a method of manufacturing by etching a metal foil and a method of manufacturing by electroforming are generally known.
このうち、金属箔を用いて製造したメタルマスクは、材料となる金属箔の厚みを薄くすることが困難である。このため、蒸着用メタルマスクとして用いた際に金属箔の厚みが厚いために影が生じやすく、微細なパターン成膜を行うことが困難であった。 Among them, it is difficult to reduce the thickness of the metal foil as a material of the metal mask manufactured using the metal foil. For this reason, when used as a metal mask for vapor deposition, shadows are likely to occur due to the large thickness of the metal foil, and it has been difficult to form a fine pattern.
一方、電鋳によるメタルマスクの製造は、電気メッキによる薄膜形成のため、マスク材膜の厚みを薄くすることが容易である。電鋳によるメタルマスクの製造では、ガラス基板上に所望のパターンを備えた電極膜が形成された電鋳用マスク原版が用いられている。こうした電鋳用マスク原版にメッキを行って所望のパターンのメッキ膜を形成し、このメッキ膜を電鋳用マスク原版から引き剥がすことにより、メタルマスクを製造する(例えば、特許文献1を参照)。 On the other hand, in the production of a metal mask by electroforming, since the thin film is formed by electroplating, it is easy to reduce the thickness of the mask material film. In the production of a metal mask by electroforming, a mask for electroforming in which an electrode film having a desired pattern is formed on a glass substrate is used. A metal mask is manufactured by plating the electroforming mask master to form a plating film having a desired pattern and peeling the plating film from the electroforming mask master (see, for example, Patent Document 1). .
しかしながら、従来、こうした電鋳用マスク原版は、ガラス基板と電極膜との密着性が十分でなかったために、1回ないし数回のメタルマスクの形成でガラス基板から電極膜が剥離してしまい、耐久性に課題があった。 However, in the past, such an electroforming mask master had insufficient adhesion between the glass substrate and the electrode film, so that the electrode film was peeled off from the glass substrate by forming the metal mask once or several times, There was a problem in durability.
また、近年、従来のニッケル電鋳マスクに代えて、高精度なメタルマスクの製造に好適な、低熱膨張金属であるNi−Fe合金を用いた電鋳マスクが開発されつつある(例えば、非特許文献1を参照)。
しかしながら、従来のニッケル電鋳ではメッキ液がpH4程度であったに対して、Ni−Fe合金を用いた電鋳ではメッキ液がpH2.3と酸性が強くなる。このため、従来の電鋳用マスク原版では、クロムを主成分とした電極膜の耐酸性が不足し、電鋳時にメッキ液による腐食でパターン欠けが生じやすいという課題があった。
In recent years, instead of the conventional nickel electroformed mask, an electroformed mask using a Ni—Fe alloy, which is a low thermal expansion metal, which is suitable for manufacturing a high-precision metal mask, has been developed (for example, Non-patented). Reference 1).
However, in the conventional nickel electroforming, the plating solution has a pH of about 4, whereas in the electroforming using a Ni—Fe alloy, the plating solution has a pH of 2.3 and is highly acidic. For this reason, in the conventional mask for electroforming, there has been a problem that the electrode film containing chromium as a main component is insufficient in acid resistance, and the pattern is easily chipped due to corrosion by a plating solution during electroforming.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、電極膜とガラス基板との密着性に優れ、かつ電極膜の耐酸性にも優れた電鋳用マスク原版の機能部品、およびその製造方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has excellent adhesion between an electrode film and a glass substrate, and also has excellent acid resistance of the electrode film, and is a functional component of an original mask for electroforming , and its production. It provides a method.
本発明の電鋳用マスク原版の機能部品は、ガラス基板と、該ガラス基板上に接して形成されてなる、クロム酸化物を主成分とした密着層、および該密着層上に接して形成されてなる、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む導電層を少なくとも有する電極膜を備えたことを特徴とする。 Functional components for electroforming mask precursor of the invention, a glass substrate, formed by formed in contact with the glass substrate, the adhesion layer mainly composed of chromium oxide, and is formed in contact said seal adhesive layer An electrode film having at least a conductive layer containing nitrogen in a concentration range of not less than 8 atom% and not more than 38 atom%.
本発明の機能部品によれば、導電層とガラス基板との間にクロム酸化物を主成分とした密着層を形成することによって、電極膜とガラス基板との密着性を大幅に向上させることができる。これによって、例えば、機能部品を電鋳用マスク原版にして電鋳によってメタルマスクを形成した際に、メッキ形成したメタルマスクを機能部品から剥離させても、電極膜がガラス基板から容易に剥脱したり、一部が損傷する懸念が無い。これにより、機能部品を電鋳用マスク原版に用いた際に、複数回繰り返しメタルマスクを製造するために充分な強度を備えた機能部品を実現できる。 According to the functional component of the present invention, the adhesion between the electrode film and the glass substrate can be significantly improved by forming the adhesion layer containing chromium oxide as a main component between the conductive layer and the glass substrate. it can. Thus, for example, when a metal mask is formed by electroforming using a functional component as an electroforming mask master, even if the plated metal mask is separated from the functional component, the electrode film easily peels off from the glass substrate. There is no fear of damage or partial damage. This makes it possible to realize a functional component having sufficient strength to repeatedly produce a metal mask a plurality of times when the functional component is used as an electroforming mask master.
また、本発明の機能部品によれば、導電層を、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む材料で構成することによって、導電層の耐酸性を大幅に向上させることができる。こうした導電層の耐酸性の向上によって、例えば、Ni−Fe合金を用いた電鋳に用いるpH2.3といった酸性度の高いメッキ液に対しても、導電層の腐蝕を充分に抑制することができる。よって、高精度なメタルマスクの製造に好適な、低熱膨張金属であるNi−Fe合金を用いた電鋳を行うことが可能になる。 Further, according to the functional component of the present invention, by forming the conductive layer from a material containing at least a main component of chromium and containing nitrogen in a concentration range of 8 atom% or more and 38 atom% or less, the acid resistance of the conductive layer can be reduced. It can be greatly improved. By improving the acid resistance of the conductive layer, the corrosion of the conductive layer can be sufficiently suppressed even for a plating solution having a high acidity such as pH 2.3 used for electroforming using a Ni—Fe alloy. . Therefore, it is possible to perform electroforming using a Ni—Fe alloy that is a low thermal expansion metal, which is suitable for manufacturing a highly accurate metal mask.
前記導電層は、炭素を更に含むことを特徴とする。
また、前記炭素は、3atom%以上、18atom%以下の濃度範囲で前記導電層に含まれることを特徴とする。
また、前記密着層は、積層方向に沿った厚みが10nm以上、50nm以下の範囲であることを特徴とする。
また、前記導電層は、抵抗率が0.8×10−6Ω・m以上、2.5×10−6Ω・m以下の範囲であることを特徴とする。
The conductive layer may further include carbon.
Further, the carbon is contained in the conductive layer in a concentration range of 3 atom% or more and 18 atom% or less.
The thickness of the adhesion layer along the lamination direction is in the range of 10 nm or more and 50 nm or less.
Further, the conductive layer has a resistivity in a range of 0.8 × 10 −6 Ω · m or more and 2.5 × 10 −6 Ω · m or less.
また、前記導電層は、積層方向に沿った厚みが100nm以上、500nm以下の範囲であることを特徴とする。 Further, the conductive layer has a thickness along a lamination direction of 100 nm or more and 500 nm or less.
本発明の電鋳用マスク原版の機能部品の製造方法は、ガラス基板上に、クロム酸化物を主成分とした密着層を前記ガラス基板に接して形成する工程と、該密着層上に、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む導電層を少なくとも有する電極膜を前記密着層に接して形成する工程と、を備えたことを特徴とする。 The method of manufacturing a functional component of an electroforming mask master according to the present invention includes, on a glass substrate, a step of forming an adhesion layer containing chromium oxide as a main component in contact with the glass substrate ; A step of forming an electrode film having at least a conductive layer containing nitrogen in a concentration range of 8 atom% or more and 38 atom% or less, in contact with the adhesion layer, the main component being chromium.
本発明の機能部品の製造方法によれば、導電層とガラス基板との間にクロム酸化物を主成分とした密着層を形成することによって、電極膜とガラス基板との密着性が大幅に向上するので、例えば、機能部品を電鋳用マスク原版にして電鋳によってメタルマスクを形成した際に、メッキ形成したメタルマスクを機能部品から剥離させても、電極膜がガラス基板から容易に剥脱したり、一部が損傷する懸念が無い。これにより、高精度なメタルマスクを容易に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of the functional component of this invention, the adhesion between an electrode film and a glass substrate is significantly improved by forming the adhesion layer containing chromium oxide as a main component between the conductive layer and the glass substrate. Therefore, for example, when a metal mask is formed by electroforming using a functional component as an original mask for electroforming, even if the plated metal mask is separated from the functional component, the electrode film easily peels off from the glass substrate. There is no fear of damage or partial damage. Thereby, a highly accurate metal mask can be easily manufactured.
また、本発明の機能部品の製造方法によれば、導電層を、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む材料で構成することによって、導電層の耐酸性が大幅に向上し、例えば、Ni−Fe合金を用いた電鋳に用いるpH2.3といった酸性度の高いメッキ液に対しても、導電層の腐蝕を充分に抑制することができる。よって、高精度なメタルマスクの製造に好適な、低熱膨張金属であるNi−Fe合金を用いた電鋳を行うことが可能になる。 According to the method for manufacturing a functional component of the present invention, the conductive layer is formed of a material containing at least a main component of chromium and containing nitrogen in a concentration range of 8 atom% or more and 38 atom% or less. The acid resistance is greatly improved, and the corrosion of the conductive layer can be sufficiently suppressed even for a plating solution having a high acidity such as pH 2.3 used for electroforming using a Ni—Fe alloy. Therefore, it is possible to perform electroforming using a Ni—Fe alloy that is a low thermal expansion metal, which is suitable for manufacturing a highly accurate metal mask.
前記密着層および前記導電層を少なくとも備えた電極膜の表面にクロム用エッチャントを用いてエッチングを施して、該電極膜に所定の電極パターンを形成する工程をさらに有することを特徴とする。 The method further includes a step of forming a predetermined electrode pattern on the electrode film by etching the surface of the electrode film including at least the adhesion layer and the conductive layer using an etchant for chromium.
前記密着層および前記導電層を少なくとも備えた電極膜の表面に所定のパターンを有する不導体膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする。 Forming a non-conductive film having a predetermined pattern on a surface of the electrode film provided with at least the adhesion layer and the conductive layer.
本発明によれば、電極膜とガラス基板との密着性に優れ、かつ導電層の耐酸性にも優れた機能部品、およびその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the functional component excellent in the adhesiveness of an electrode film and a glass substrate, and also excellent in the acid resistance of a conductive layer, and its manufacturing method can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の機能部品、および機能部品の製造方法について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, a functional component and a method for manufacturing the functional component of the present invention will be described with reference to the drawings. Each embodiment described below is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, for convenience, in order to make the features of the present invention easy to understand, a portion that is a main part may be enlarged, and the dimensional ratio of each component is the same as the actual one. Is not always the case.
(機能部品)
図1は、本発明の実施形態に係る機能部品を示す要部拡大断面図である。
機能部品1は、電鋳によってメタルマスクを製造する際に用いる電鋳用マスク原版に好適な部品であり、ガラス基板10と、このガラス基板10上には、密着層11と、この密着層11上に形成された導電層12とを有する電極膜13が形成されている。
(functional parts)
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part showing a functional component according to an embodiment of the present invention.
The
ガラス基板10の構成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス(Schott製のテンパックスフロート)、ソーダライムガラス、白板等、また純粋なSiO2に近いガラスからSiO2以外の不純物(添加物)を多く含むガラスなど、種々のガラスが挙げられる。本実施形態では、ガラス基板10の構成材料として、ソーダライムガラスを用いた。
Although the constituent material of the
密着層11は、その上に重ねて形成される導電層12とガラス基板10との密着性を高めるために、密着層11と導電層12との間に形成される膜である。こうした密着層11の構成材料は、クロム酸化物を主成分としている。更に、クロム酸化物に加えて、クロム炭化物、クロム窒化物を含むことがより好ましい。
The
密着層11に含まれる酸素は、20atom%以上、50atom%以下の濃度範囲である。
Oxygen contained in the
こうした密着層11は、積層方向に沿った厚みが10nm以上、50nm以下の範囲になるように形成される。更に好ましくは、厚みが10nm以上、30nm以下の範囲になるように形成される。密着層11の厚みが10nm未満であると、ガラス基板10の成分、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ成分が導電層12に達して、導電層12の特性を劣化させる虞がある。こうした導電層12とガラス基板10との間のバリア性の面から、密着層11の厚みが10nm以上であることが好ましい。なお、ガラス基板10として、アルカリ成分を含まない無アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス等を用いれば、密着層11の厚みを更に薄くすることも可能である。
The
密着層11の厚みが50nmを超えると、成膜に時間がかかり、また、膜強度の面からも好ましくない。よって、密着層11の厚みは、10nm以上、50nm以下の範囲になるように形成される。
If the thickness of the
導電層12は、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む材料で構成されている。更に好ましくは、導電層12は、14atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む。
The
導電層12として、主成分のクロムに対して上述した濃度範囲の窒素を含有させることによって、耐酸性を高めることが可能になる。例えば、電鋳によってメタルマスクを製造する際に、従来のようにニッケルによる電鋳よりもpHが低いNi−Fe合金用のメッキ液に対しても、高い耐酸性を得ることができ、Ni−Fe合金によるメタルマスクの製造を可能にする。
When the
また、導電層12の積層方向に沿った厚みは、100nm以上、500nm以下の範囲にすることが好ましい。導電層12の厚みが100nm未満であると、電鋳を行った際に電気抵抗が高まり、メタルマスクの製造に要する時間が長くなる懸念がある。一方、導電層12の厚みが500nmを超えると、導電層12の成膜に時間が掛かり、機能部品1の製造コストが上昇する虞がある。
The thickness of the
また、導電層12は、抵抗率が0.8×10−6Ω・m以上、2.5×10−6Ω・m以下の範囲にすることが好ましい。導電層12の抵抗率を2.5×10−6Ω・m以下にすることによって、機能部品10を電鋳用マスク原版として用いた際に、電鋳時に電極膜12上に効率的にメッキ膜(メタルマスク)を形成することができる。
Further, the
導電層12は、主成分のクロム、および添加元素である窒素に加えて、更に炭素を含有することが好ましい。導電層12の炭素含有濃度は、3atom%以上、18atom%以下の濃度範囲であることが好ましい。
導電層12に炭素を含有させることによって、導電層12の耐酸性を更に高めることが可能になる。
The
When the
こうした導電層12および密着層11を有する電極膜13からなる機能部品1の一部に、所望のメタルマスク形状を象った開口部を設けることによって、所定形状の電極パターン14を備えた電極パターン付きの機能部品2が形成される。電極パターン14は、機能部品1を電鋳によってメタルマスクを製造する際に用いる電鋳用マスク原版として用いた際に、製造するメタルマスクの形状を象ったものであり、後述する機能部品の製造方法におけるエッチング工程において、機能部品1の電極膜13をエッチングすることによって形成される。
By providing an opening in the form of a desired metal mask shape in a part of the
以上のような構成の本発明の機能部品1によれば、導電層12とガラス基板10との間にクロム酸化物を主成分とした密着層11を形成することによって、こうした機能部品1を電鋳用マスク原版として用いた際に、導電層12および密着層11を有する電極膜13とガラス基板10との密着性を大幅に向上させることができる。
According to the
これによって、例えば、機能部品1を電鋳用マスク原版にして電鋳によってメタルマスクを形成した際に、メッキ形成したメタルマスクを機能部品1から剥離させても、導電層12および密着層11を有する電極膜13がガラス基板10から容易に剥脱したり、一部が損傷する懸念が無い。これにより、機能部品1を電鋳用マスク原版に用いた際に、複数回繰り返しメタルマスクを製造するために充分な強度を備えた機能部品1を実現できる。
Thus, for example, when the
また、本発明の機能部品1によれば、導電層12を、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む材料で構成することによって、導電層12の耐酸性を大幅に向上させることができる。
Further, according to the
こうした導電層12の耐酸性の向上によって、例えば、Ni−Fe合金を用いた電鋳に用いるpH2.3といった酸性度の高いメッキ液に対しても、導電層12の腐蝕を充分に抑制することができる。よって、高精度なメタルマスクの製造に好適な、低熱膨張金属であるNi−Fe合金を用いた電鋳を行うことが可能になる。
By improving the acid resistance of the
(機能部品の製造方法)
次に、上述した構成の機能部品の製造方法を説明する。
図2は、本発明の機能部品の製造方法、およびこれを用いたメタルマスクの製造方法を段階的に説明したフローチャートである。また、図3は、本発明の機能部品の製造方法を段階的に説明した要部拡大断面図である。
機能部品1を製造する際には、まず、ガラス基板10を用意する。ガラス基板10としては、例えば、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス(Schott製のテンパックスフロート)、ソーダライムガラス、白板等、また純粋なSiO2に近いガラスからSiO2以外の不純物(添加物)を多く含むガラスなどを用いることができる。本実施形態では、ガラス基板10の構成材料として、ソーダライムガラスを用いた。
(Method of manufacturing functional components)
Next, a method of manufacturing the functional component having the above-described configuration will be described.
FIG. 2 is a flowchart illustrating step by step a method for manufacturing a functional component according to the present invention and a method for manufacturing a metal mask using the same. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part, illustrating step by step the method of manufacturing a functional component according to the present invention.
When manufacturing the
そして、図3(a)に示すように、前処理として、ガラス基板10に密着層11を形成する被加工面10aを研磨して、被加工面10aを平滑化させる(前処理工程S1)。前処理工程S1では、例えば、研磨パッドPと、酸化セリウムを主成分とする研磨液とを用いてガラス基板10の被加工面10aを研磨する。この研磨工程は任意の回数行うことができる。更に、研磨処理後のガラス基板10を公知の洗浄方法を用いて洗浄し、基板面に付着した研磨液などを除去する。ガラス基板10の洗浄方法としては、洗剤を用いて洗浄した後、純水洗浄を施すのが一般的である。
Then, as shown in FIG. 3A, as a pretreatment, the
次に、図3(b)に示すように、前処理を施したガラス基板10の被加工面10aに、密着層11を形成する(密着層形成工程S2)。密着層11は、クロム酸化物を主成分としている。更に、クロム酸化物に加えて、クロム炭化物、クロム窒化物を含むことも好ましい。
Next, as shown in FIG. 3B, the
密着層11に含まれる酸素は、20atom%以上、50atom%以下の濃度範囲である。
また、密着層11は、積層方向に沿った厚みが10nm以上、50nm以下の範囲になるように形成する。
Oxygen contained in the
Further, the
こうした密着層形成工程S2における密着層11の成膜方法としては、量産性等を考慮して、スパッタリング法を用いることが好ましい。この場合、スパッタガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス及び二酸化炭素ガスの混合ガスを用いることが好ましく、所望の膜厚、膜の密着性が得られるように、流量比を設定できる。特に膜中の窒素濃度が条規の範囲となるように窒素ガス流量等の条件を設定する。なお、スパッタリング装置としては、公知の構造を有するものを用いることができる。
こうしたアルゴンガス、窒素ガス及び二酸化炭素ガスを用いたスパッタリング法によって、ガラス基板10の被加工面10aに、クロム酸化物を主成分とした密着層11を形成することができる。
As a method for forming the
By the sputtering method using such an argon gas, a nitrogen gas, and a carbon dioxide gas, the
次に、図3(c)に示すように、密着層11の上に、導電層12を形成する(導電層形成工程S3)。これにより、導電層12および密着層11を有する電極膜13がガラス基板10上に形成された機能部品1が得られる。
導電層12は、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む材料で構成されている。こうした導電層形成工程S3における導電層12の成膜方法としては、量産性等を考慮して、スパッタリング法を用いることが好ましい。この場合、スパッタガスとしては、アルゴンガス、および窒素ガスの混合ガスを用いることが好ましく、所望の膜厚、膜の密着性が得られるように、流量比を設定できる。特に膜中の窒素濃度が条規の範囲となるように窒素ガス流量等の条件を設定する。なお、スパッタリング装置としては、公知の構造を有するものを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 3C, a
The
導電層12は、積層方向に沿った厚みが100nm以上、500nm以下の範囲になるように成膜することが好ましい。こうした導電層12は、電鋳によるメタルマスクの形成を容易にするために、抵抗率が0.8×10−6Ω・m以上、2.5×10−6Ω・m以下の範囲にされる。
The
導電層12は、主成分のクロム、および添加元素である窒素に加えて、更に炭素を含有することが好ましい。導電層12の炭素含有濃度は、3atom%以上、18atom%以下の濃度範囲であることが好ましい。導電層12に炭素を含有させるには、導電層11をスパッタリング法によって形成する際に用いるスパッタガスとしては、アルゴンガス、窒素ガスに加えて、炭素源として二酸化炭素ガスを加えることによって実現できる。
The
次に、図3(d)に示すように、導電層12および密着層11を有する電極膜13を備えた機能部品1の上に、レジストパターン15を形成する(レジストパターン形成工程S4)。こうしたレジストパターン形成工程S4におけるレジストパターン15の形成方法としては、電極膜13上にレジストを一様に塗布し、これを露光、現像処理することで、開口部15aを有するレジストパターン15を形成する。レジストパターン15の形状は、電鋳によって製造するメタルマスクの形状を象ったものであればよい。
Next, as shown in FIG. 3D, a resist
次に、図3(e)に示すように、レジストパターン15をエッチングマスクとして、湿式エッチング処理により電極膜13に所定の電極パターン14を形成する(エッチング工程S5)。
Next, as shown in FIG. 3E, a
エッチング工程S5では、クロム用エッチング液、例えば、硝酸セリウムアンモニウムを主成分とするエッチング液を用いて、レジストパターン15の開口部15aで露呈された部分の電極膜13をエッチングすることによって、電極膜13が所定の電極パターン14になるように形成する。
In the etching step S5, a portion of the
そして、最後に、図3(f)に示すように、電極膜13上のレジストパターン15を、公知の剥離方法を用いて剥離すれば(レジスト除去工程S6)、導電性の電極膜13に所定の電極パターン14が形成され、かつこの導電層12が密着層11を介してガラス基板10に強固に接合された機能部品1を備えた電極パターン付きの機能部品2を得ることができる。
Finally, as shown in FIG. 3 (f), if the resist
こうした電極パターン付きの機能部品2を、電鋳によってメタルマスクを製造する際の電鋳用マスク原版として用い、メタルマスクを製造する際には、図4(a)に示すように、鉄板およびニッケル板または、Ni−Fe金属板Sを陽極に、また、電極パターン付きの機能部品2の電極膜13を陰極にして、電鋳(電気めっき)を行う(電鋳工程S11)。電鋳に用いる電解液(メッキ液)Wとしては、例えば、NiSO4、NiCl2、H3BO3、FeSO4、マロン酸などを主成分とした、pH2.3程度の酸性度の高いNi−Feメッキ液を用いる。
Such a
このような電鋳工程S11において、本発明の機能部品1(電極パターン付きの機能部品2)のように、導電層12を、少なくとも主成分がクロムであり、8atom%以上、38atom%以下の濃度範囲の窒素を含む材料で構成することによって、導電層12の耐酸性を大幅に向上し、pH2.3程度の酸性度の高いNi−Feメッキ液を用いても、導電層12が腐食される懸念が無い。
In such an electroforming step S11, as in the functional component 1 (
こうした電鋳工程S11で所定時間、所定の電流を流すことによって、図4(a)に示すように、電極パターン付きの機能部品2の電極膜13上に、Ni−Fe金属メッキ層であるメタルマスクMが形成される。
By supplying a predetermined current for a predetermined time in the electroforming step S11, as shown in FIG. 4A, a metal, which is a Ni—Fe metal plating layer, is formed on the
そして、図4(b)に示すように、形成されたメタルマスクMを電極膜13から剥離させることによって、電極膜13に形成された電極パターン14が転写された貫通穴VをもつメタルマスクMを得ることができる(マスク剥離工程S12)。また、メタルマスクMを剥離後の電極パターン付きの機能部品2は、再び電鋳用マスク原版として、メタルマスクMの電鋳による製造に繰り返し用いることができる。
Then, as shown in FIG. 4B, by peeling the formed metal mask M from the
導電層12とガラス基板10との間にクロム酸化物を主成分とした密着層11を形成した機能部品1(電極パターン付きの機能部品2)を用いることによって、電極膜13とガラス基板10との密着性が大幅に向上する。これによって、機能部品1を電鋳用マスク原版にして電鋳によってメタルマスクを形成した際に、メッキ形成したメタルマスクを機能部品1から剥離させても、電極膜13がガラス基板10から容易に剥脱したり、一部が損傷する懸念が無い。よって、複数回繰り返しメタルマスクを製造することが可能になる。
By using the functional component 1 (the
なお、上述した実施形態では、電極膜13上にレジストパターン15を形成して、これをエッチングマスクとして電極パターン14を形成する例を示しているが、これ以外にも、例えば、電極パターンに相当する部分に絶縁性のレジストパターンを形成し、このレジストパターンが形成されずに電極膜13が露呈された部分に、電鋳によってメタルマスクを形成することもできる。この場合、電極膜をエッチングして電極膜に電極パターンを形成する必要が無い。
In the above-described embodiment, an example is described in which the resist
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.
以下、本発明の効果を検証した検証例を説明する。
(検証例1)
ガラス基板としてソーダライムガラスを使用した。ガラス基板を洗剤、純水を用いて洗浄後、DCスパッタリング法を用いて、以下の条件で密着層、および導電層(電鋳時の通電を目的とした主層)を成膜し、機能部品を得た。また、実施例1〜4、比較例1〜2に対して、密着層(酸化クロム膜)を形成した場合と、形成しない場合を設定して比較した。
Hereinafter, a verification example in which the effect of the present invention is verified will be described.
(Verification example 1)
Soda lime glass was used as a glass substrate. After cleaning the glass substrate using a detergent and pure water, the adhesion layer and the conductive layer (main layer for the purpose of conducting electricity during electroforming) are formed under the following conditions by using the DC sputtering method. I got Further, a comparison was made between Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, with and without the formation of the adhesion layer (chromium oxide film).
「密着層(酸化クロム膜)」
スパッタガス:Ar/N2/CO2 0/60/10(scom)
CDパワー:1.7kW
ターゲット:Cr/φ8インチ
密着層の膜厚:30nm
これによって成膜された密着層は膜厚が約30nmであり、オージェ電子分光法(AES)による密着層の組成分析を表1に示す。
"Adhesion layer (chromium oxide film)"
Sputtering gas: Ar / N 2 /
CD power: 1.7 kW
Target: Cr / φ8 inch Adhesive layer thickness: 30 nm
The adhesion layer thus formed has a thickness of about 30 nm. Table 1 shows a composition analysis of the adhesion layer by Auger electron spectroscopy (AES).
「導電層(窒素添加クロム膜)」
スパッタガス:Ar/N2 (比較例1〜2、実施例1〜4の順に)53/0、30/48、52/4、50/8、47/16、40/32(scom)
CDパワー:2.0kW
ターゲット:Cr/φ8インチ
これによって成膜された導電層(窒素添加クロム膜)は膜厚が約150nmであり、オージェ電子分光法(AES)による密着層の組成分析を表2に示す。また、導電層への窒素添加量と抵抗率との関係のグラフを図5に示す。
"Conductive layer (nitrogen-added chromium film)"
Sputtering gas: Ar / N 2 (in the order of Comparative Examples 1-2 and Examples 1-4) 53/0, 30/48, 52/4, 50/8, 47/16, 40/32 (scom)
CD power: 2.0 kW
Target: Cr / φ8 inch The conductive layer (nitrogen-added chromium film) thus formed has a thickness of about 150 nm, and the composition analysis of the adhesion layer by Auger electron spectroscopy (AES) is shown in Table 2. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of nitrogen added to the conductive layer and the resistivity.
次に、成膜された導電層と密着層からなる電極膜の上にポジ型感光性レジストを1μmの膜厚となるようにスピンコーターで塗布、露光、現像処理を順次行い、レジストパターンを形成した。そして、レジストパターンをマスクにして硝酸セリウムアンモニウムを主成分とするクロム用エッチング液でクロム膜をエッチングし、レジストを除去して電鋳用マスク原版(電極パターン付きの機能部品)とした。 Next, a positive photosensitive resist is applied by a spin coater so as to have a thickness of 1 μm on the electrode film formed of the formed conductive layer and the adhesion layer so as to have a thickness of 1 μm, and is sequentially subjected to exposure and development to form a resist pattern. did. Then, using the resist pattern as a mask, the chromium film was etched with a chromium etchant containing cerium ammonium nitrate as a main component, and the resist was removed to obtain an electroforming mask master (a functional component with an electrode pattern).
作製した電鋳用マスク原版に対して以下の条件でNi−Fe合金を電鋳(メッキ)し、耐メッキ性の評価をおこなった。メッキ液の組成としては、NiSO4、NiCl2、H3BO3、FeSO4、マロン酸、サッカリン酸を含み、pH2.3程度の酸性度の高いNi−Feメッキ液を用いた。液温は50℃とした。陽極には鉄板および電気ニッケル板を用いた。電源には直流安定化電源を用い,電流密度4A/dm2で定電流電解を行った。膜厚20μmまで電解後,得られた電析膜を十分に水洗し,電鋳用マスク原版(比較例1、実施例1〜5、密着層(酸化クロム膜)の有無)から機械的に剥離し、電鋳用マスク原版の導電層(および密着層)のダメージを観察し、何回まで電極膜が剥離せずに耐えるかの回数で評価した。(なお、膜厚を20μmに設定した理由は、一般的に電鋳マスクとして想定される膜厚が5〜30μm程度であることによる)。比較例1〜2、実施例1〜4の耐メッキ性の評価を表3に示す。 The Ni-Fe alloy was electroformed (plated) on the prepared electroforming mask master under the following conditions, and the plating resistance was evaluated. As a composition of the plating solution, a Ni-Fe plating solution containing NiSO 4 , NiCl 2 , H 3 BO 3 , FeSO 4 , malonic acid, and saccharic acid and having a high acidity of about pH 2.3 was used. The liquid temperature was 50 ° C. An iron plate and an electric nickel plate were used for the anode. A DC stabilized power supply was used as a power supply, and constant current electrolysis was performed at a current density of 4 A / dm 2 . After electrolysis to a film thickness of 20 μm, the resulting electrodeposited film was sufficiently washed with water and mechanically peeled off from the mask for electroforming (Comparative Example 1, Examples 1 to 5, with or without an adhesion layer (chromium oxide film)). Then, the damage of the conductive layer (and the adhesion layer) of the mask for electroforming was observed, and the number of times the electrode film could withstand without peeling was evaluated. (The reason why the film thickness is set to 20 μm is that the film thickness generally assumed as an electroformed mask is about 5 to 30 μm). Table 3 shows the evaluation of the plating resistance of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4.
表3に示す耐メッキ性の評価によれば、密着層を形成し、また、導電層に窒素を添加することによって、耐メッキ性が大幅に向上し、複数回の電鋳によるメタルマスクの形成に耐えうる電鋳用マスク原版が得られることが確認された。
なお、比較例2は、電極膜の抵抗値が高過ぎて、通電直後に電極膜が破損し、通電が維持出来なかったことを示している。
According to the evaluation of plating resistance shown in Table 3, by forming an adhesion layer and adding nitrogen to the conductive layer, plating resistance is greatly improved, and formation of a metal mask by multiple electroformings is performed. It was confirmed that an electroforming mask master that could withstand the above was obtained.
Comparative Example 2 indicates that the resistance of the electrode film was too high, and the electrode film was damaged immediately after the energization, and the energization could not be maintained.
(検証例2)
実施例5〜8として、ガラス基板としてソーダライムガラスを使用した。ガラス基板を洗剤、純水を用いて洗浄後、DCスパッタリング法を用いて、以下の条件で密着層、および導電層(電鋳時の通電を目的とした主層)からなる電極膜を成膜し、機能部品を得た。また、実施例5〜8に対して、密着層(酸化クロム膜)を形成した場合と、形成しない場合を設定して比較した。
(Verification example 2)
In Examples 5 to 8, soda lime glass was used as a glass substrate. After cleaning the glass substrate with a detergent and pure water, an electrode film including an adhesion layer and a conductive layer (a main layer for conducting electricity during electroforming) is formed under the following conditions using a DC sputtering method. Then, a functional component was obtained. Further, with respect to Examples 5 to 8, a case where an adhesion layer (chromium oxide film) was formed and a case where it was not formed were set and compared.
「密着層(酸化クロム膜)」
スパッタガス:Ar/N2/CO2 0/60/10(scom)
CDパワー:1.7kW
ターゲット:Cr/φ8インチ
密着層の膜厚:30nm
これによって成膜された密着層は膜厚が約30nmであり、オージェ電子分光法(AES)による密着層の組成分析を表4に示す。
"Adhesion layer (chromium oxide film)"
Sputtering gas: Ar / N 2 /
CD power: 1.7 kW
Target: Cr / φ8 inch Adhesive layer thickness: 30 nm
The adhesion layer thus formed has a thickness of about 30 nm. Table 4 shows a composition analysis of the adhesion layer by Auger electron spectroscopy (AES).
「導電層(窒素、炭素添加クロム膜)」
スパッタガス:Ar/N2/CO2(実施例5〜8の順に)47/16/0、47/16/1.5、45/16/3、45/16/6(scom)
CDパワー:2.0kW
ターゲット:Cr/φ8インチ
これによって成膜された導電層(窒素、炭素添加クロム膜)は膜厚が約150nmであり、オージェ電子分光法(AES)による密着層の組成分析を表5に示す。また、導電層への炭素添加量と抵抗率との関係のグラフを図6に示す。
"Conductive layer (chromium film containing nitrogen and carbon)"
Sputtering gas: Ar / N 2 / CO 2 ( in the order of Example 5~8) 47/16 / 0,47 / 16 / 1.5,45 / 16 / 3,45 / 16/6 (scom)
CD power: 2.0 kW
Target: Cr / φ8 inches The conductive layer (the chromium film added with nitrogen and carbon) formed by this method has a thickness of about 150 nm. Table 5 shows the composition analysis of the adhesion layer by Auger electron spectroscopy (AES). FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of carbon added to the conductive layer and the resistivity.
次に、成膜された電極膜の上にポジ型感光性レジストを1μmの膜厚となるようにスピンコーターで塗布、露光、現像処理を順次行い、レジストパターンを形成した。そして、レジストパターンをマスクにして硝酸セリウムアンモニウムを主成分とするクロム用エッチング液でクロム膜をエッチングし、レジストを除去して電鋳用マスク原版(電極パターン付きの機能部品)とした。なお成膜された電極膜上にレジスト等の不導体膜を所定膜厚形成した後所望のパターニングを行い、その状態で電鋳用ガラス原版として使用することも可能である。 Next, a positive photosensitive resist was applied on the formed electrode film to a thickness of 1 μm by a spin coater, exposed, and developed sequentially to form a resist pattern. Then, using the resist pattern as a mask, the chromium film was etched with a chromium etchant containing cerium ammonium nitrate as a main component, and the resist was removed to obtain an electroforming mask master (a functional component with an electrode pattern). After a non-conductive film such as a resist is formed to a predetermined thickness on the formed electrode film, desired patterning is performed, and in this state, it can be used as a glass master for electroforming.
作製した電鋳用マスク原版に対して以下の条件でNi−Fe合金を電鋳(メッキ)し、耐メッキ性の評価をおこなった。メッキ液の組成としては、NiSO4、NiCl2、H3BO3、FeSO4、マロン酸、サッカリン酸を含み、pH2.3程度の酸性度の高いNi−Feメッキ液を用いた。液温は50℃とした。陽極には鉄板および電気ニッケル板を用いた。電源には直流安定化電源を用い,電流密度4A/dm2で定電流電解を行った。膜厚20μmまで電解後,得られた電析膜を十分に水洗し,電鋳用マスク原版(実施例5〜8、密着層(酸化クロム膜)の有無)から機械的に剥離し、電鋳用マスク原版の導電層(および密着層)のダメージを観察し、何回まで電極膜が剥離せずに耐えるかの回数で評価した。(なお、膜厚を20μmに設定した理由は、一般的に電鋳マスクとして想定される膜厚が5〜30μm程度であることによる)。実施例5〜8の耐メッキ性の評価を表6に示す。 The Ni-Fe alloy was electroformed (plated) on the prepared electroforming mask master under the following conditions, and the plating resistance was evaluated. As a composition of the plating solution, a Ni-Fe plating solution containing NiSO 4 , NiCl 2 , H 3 BO 3 , FeSO 4 , malonic acid, and saccharic acid and having a high acidity of about pH 2.3 was used. The liquid temperature was 50 ° C. An iron plate and an electric nickel plate were used for the anode. A DC stabilized power supply was used as a power supply, and constant current electrolysis was performed at a current density of 4 A / dm 2 . After electrolysis to a film thickness of 20 μm, the obtained electrodeposited film was sufficiently washed with water, and mechanically peeled off from an electroforming mask master (Examples 5 to 8, with or without an adhesion layer (chromium oxide film)). The damage of the conductive layer (and the adhesion layer) of the mask master was observed, and the number of times the electrode film could withstand without peeling was evaluated. (The reason why the film thickness is set to 20 μm is that the film thickness generally assumed as an electroformed mask is about 5 to 30 μm). Table 6 shows the evaluation of the plating resistance of Examples 5 to 8.
表6に示す耐メッキ性の評価によれば、密着層を形成し、また、電極層に窒素および炭素を添加することによって、耐メッキ性が大幅に向上し、複数回の電鋳によるメタルマスクの形成に耐えうる電鋳用マスク原版が得られることが確認された。 According to the evaluation of plating resistance shown in Table 6, the plating resistance was greatly improved by forming an adhesion layer and adding nitrogen and carbon to the electrode layer. It has been confirmed that an electroforming mask master plate that can withstand the formation of the film was obtained.
1 機能部品(電鋳用マスク原版)
2 電極パターン付きの機能部品
10 ガラス基板
11 密着層
12 導電層
13 電極膜
14 電極パターン
1 Functional parts (Mask original for electroforming)
2 Functional component with
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