KR102574174B1 - 미소 입자 배열용 마스크 - Google Patents

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유스케 다나카
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 직경 50μm 이하의 미소 입자를 기재 상에 배열하는 경우에, 미소 입자의 결함의 발생을 억제한다.
[해결 수단] 직경 50μm 이하의 미소 입자를 기재 상에 배열하기 위한 미소 입자 배열용 마스크로서, 미소 입자 배열용 마스크는, 미소 입자가 삽입되는 관통 구멍을 갖고, 관통 구멍의 미소 입자 공급 측의 개구면의 면적은, 미소 입자 배출 측의 개구면의 면적보다 작고, 미소 입자 공급 측의 개구면으로부터 미소 입자 배출 측의 개구면을 향하는 방향을 z축 정방향으로 하고, 관통 구멍의 z축에 수직인 단면적을 A로 했을 경우에, 관통 구멍 내의 z축 방향의 전역에 있어서 dA(z)/dz>0이 성립하고, 또한, 이하의 수식 (1)이 만족된다. 0.4≤t/d≤1.0 (1)

Description

미소 입자 배열용 마스크{MICROPARTICLE ARRANGEMENT MASK}
본 발명은, 미소 입자 배열용 마스크에 관한 것이다.
예를 들면 특허 문헌 1에 개시되는 바와 같이, 미소 입자를 기재 상에 배열하기 위한 미소 입자 배열용 마스크가 알려져 있다. 미소 입자 배열용 마스크에는, 다수의 관통 구멍이 소정의 배열 패턴으로 형성되어 있다. 미소 입자 배열용 마스크를 이용한 미소 입자의 배열 방법은 대체로 이하와 같다. 우선, 기재 상에 미소 입자 배열용 마스크를 배치하고, 미소 입자 배열용 마스크 상에 다수의 미소 입자를 얹는다. 이어서, 미소 입자 배열용 마스크 상의 미소 입자를 스퀴지 등으로 긁어낸다. 이에 의해, 일부의 미소 입자가 관통 구멍에 삽입되고, 나머지 미소 입자가 미소 입자 배열용 마스크 밖으로 배출된다. 그 후, 미소 입자 배열용 마스크를 제거함으로써, 기재 상에 미소 입자를 배열한다. 미소 입자의 배열 패턴은 관통 구멍의 배열 패턴과 일치한다.
미소 입자 배열용 마스크는, 예를 들면 입자 충전 필름의 제조 공정, 또는 볼 그리드 어레이 기판의 제조 공정에서 사용된다. 입자 충전 필름의 제조 공정에서는, 점착층이 형성된 필름 상에 미소 입자를 배열하기 위해 미소 입자 배열용 마스크가 사용된다. 한편, 볼 그리드 어레이 기판의 제조 공정에서는, 기판 상에 솔더 볼을 배열하기 위해 미소 입자 배열용 마스크가 사용된다.
그런데, 미소 입자를 기재 상에 정확하게 배치한다는 관점에서, 미소 입자의 빠짐, 중복, 데미지(이하, 이들을 「미소 입자의 결함」이라고 총칭하는 경우가 있다)를 극력 줄일 필요가 있다. 여기서, 미소 입자의 빠짐이란, 일단 관통 구멍에 삽입된 미소 입자가 미소 입자를 긁어낼 때에 관통 구멍으로부터 빠져나가는 것을 의미한다. 미소 입자의 중복이란, 같은 관통 구멍에 2개 이상의 미소 입자가 삽입되는 것을 의미한다. 1개의 관통 구멍에는 미소 입자가 1개만 삽입되는 경우가 많기 때문에, 중복의 억제가 요구된다. 또한, 1개의 관통 구멍에 2개 이상의 미소 입자가 삽입되어도 되는 경우에는, 중복의 억제는 반드시 요구되지 않는다. 미소 입자의 데미지는, 관통 구멍에 삽입된 미소 입자가 어떠한 원인으로 흠, 균열 등의 데미지를 받는 것을 의미한다.
이 때문에, 특허 문헌 1에서는, 관통 구멍을 테이퍼 형상으로 하고, 또한, t/d를 0.8 이상 1.4 이하로 하고 있다. 여기서, 특허 문헌 1에서는, t를 기재의 표면으로부터 미소 입자 배열용 마스크의 미소 입자 공급 측의 표면까지의 거리라고 정의하고 있으며, d를 미소 입자의 직경이라고 정의하고 있다.
일본국 특허공개 2004-327536호 공보
그런데, 특허 문헌 1은, 직경 100μm 이하의 미소 입자를 대상으로 하고 있다. 그러나, 본 발명자가 특허 문헌 1 기재의 미소 입자 배열용 마스크를 이용하여 직경 50μm 이하의 미소 입자를 기재 상에 배열해 본 결과, 상술한 미소 입자의 결함이 발생하는 경우가 있는 것이 판명되었다.
그래서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 직경 50μm 이하의 미소 입자를 기재 상에 배열하는 경우에, 미소 입자의 결함의 발생을 억제하는 것이 가능한, 신규 또한 개량된 미소 입자 배열용 마스크를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 직경 50μm 이하의 미소 입자를 기재 상에 배열하기 위한 미소 입자 배열용 마스크로서, 미소 입자 배열용 마스크는, 미소 입자가 삽입되는 관통 구멍을 갖고, 관통 구멍의 미소 입자 공급 측의 개구면의 면적은, 미소 입자 배출 측의 개구면의 면적보다 작고, 미소 입자 공급 측의 개구면으로부터 미소 입자 배출 측의 개구면을 향하는 방향을 z축 정방향으로 하고, 관통 구멍의 z축에 수직인 단면적을 A로 했을 경우에, 관통 구멍 내의 z축 방향의 전역에 있어서 dA(z)/dz>0이 성립하고, 또한, 이하의 수식 (1)이 만족되는, 미소 입자 배열용 마스크가 제공된다.
0.4≤t/d≤1.0 (1)
수식 (1)에 있어서, t는 미소 입자 배열용 마스크의 두께이며, d는 미소 입자의 직경이다.
여기서, 관통 구멍의 미소 입자 공급 측의 개구면의 직경은 100μm 미만이어도 된다.
또, 미소 입자의 직경은 20μm 이하이어도 된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 미소 입자를 기재 상에 배열하기 위한 미소 입자 배열용 마스크로서, 미소 입자 배열용 마스크는, 미소 입자가 삽입되는 관통 구멍을 갖고, 관통 구멍의 미소 입자 공급 측의 개구면의 면적은, 미소 입자 배출 측의 개구면의 면적보다 작고, 미소 입자 공급 측의 개구면으로부터 미소 입자 배출 측의 개구면을 향하는 방향을 z축 정방향으로 하고, 관통 구멍의 z축에 수직인 단면적을 A로 했을 경우에, 관통 구멍 내의 z축 방향의 전역에 있어서 dA(z)/dz>0이 성립하고, 또한, 미소 입자 배열용 마스크의 두께가 50μm 이하인, 미소 입자 배열용 마스크가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 직경 50μm 이하의 미소 입자를 기재 상에 배열하는 경우에, 미소 입자의 결함의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 미소 입자 배열용 마스크의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2a는, 관통 구멍 형상의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도 2b는, 관통 구멍 형상의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도 2c는, 관통 구멍 형상의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도 3은, 관통 구멍 형상의 일례를 나타내는 종단면 SEM 화상이다.
도 4는, 미소 입자 배열용 마스크를 이용한 미소 입자 배열 방법을 설명하기 위한 종단면도이다.
도 5는, 미소 입자 배열용 마스크를 이용한 미소 입자 배열 방법을 설명하기 위한 종단면도이다.
도 6은, 비교예에 따른 미소 입자 배열용 마스크의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
<1. 미소 입자 배열용 마스크의 구성>
우선, 도 1~도 4에 의거하여, 본 실시 형태에 따른 미소 입자 배열용 마스크(1)의 구성에 대해 설명한다. 미소 입자 배열용 마스크(1)는, 직경 50μm 이하, 0μm 초과의 미소 입자(30)를 기재(100) 상에 배열하기 위한 마스크이다. 미소 입자(30)의 직경은, 이른바 구(球)상당경이다. 미소 입자(30)의 형상은 기본적으로는 구형이지만, 다른 형상이어도 된다. 미소 입자(30)의 직경에 편차가 있는 경우, 몇 개의 미소 입자(30)로 측정된 직경의 산술 평균값(평균입경)을 미소 입자(30)의 직경으로 해도 된다.
미소 입자 배열용 마스크(1)는, 다수의 관통 구멍(20)을 갖는다. 관통 구멍(20)은, 미소 입자 배열용 마스크(1)를 두께 방향(z축 방향)으로 관통하는 구멍이며, 도 4에 나타내는 미소 입자(30)가 관통 구멍(20) 내에 삽입된다(넣어진다). 즉, 관통 구멍(20)은, 미소 입자 배열용 마스크의 미소 입자 공급 측의 표면(1a), 미소 입자 배출 측의 표면(1b) 양쪽 모두에 개구되어 있다. 여기서, 미소 입자 공급 측의 표면(1a)은, 미소 입자 배열용 마스크(1)를 이용하여 기재(100) 상에 미소 입자(30)를 배열할 때에 미소 입자(30)가 실리는 표면(입구측 표면)이다. 미소 입자 배출 측의 표면(1b)은, 미소 입자 배열용 마스크(1)를 이용하여 기재(100) 상에 미소 입자(30)를 배열할 때에 기재(100)에 대향하는 표면(출구측 표면)이다.
관통 구멍(20)의 미소 입자 공급 측의 개구면(20a)의 면적(입구측 표면(1a)에 있어서의 관통 구멍(20)의 개구 면적)은, 미소 입자 배출 측의 개구면(20b)의 면적(출구측 표면(1b)에 있어서의 관통 구멍(20)의 개구 면적)보다 작다. 단, 개구면(20a)의 면적은, 적어도 미소 입자(30)를 삽입할 수 있는 정도의 크기를 갖는다. 예를 들면, 개구면(20a)이 원형이며, 미소 입자(30)가 구형인 경우, 개구면(20a)의 직경은 미소 입자(30)의 직경의 1.0배 이상이 된다. 1개의 관통 구멍(20)에 1개의 미소 입자(30)를 삽입하는 경우, 개구면(20a)의 직경의 상한값은 미소 입자(30)의 직경의 2.0배 미만이 된다. 일례로서, 개구면(20a)의 직경은 100μm 미만이어도 된다. 1개의 관통 구멍(20)에 복수의 미소 입자(30)를 삽입해도 되는 경우에는, 개구면(20a)의 직경의 상한값은 미소 입자(30)의 직경의 2.0배 이상이어도 된다. 이 경우, 1개의 관통 구멍(20)에 삽입될 수 있는 미소 입자(30)의 수 등에 따라, 개구면(20a)의 직경의 상한값이 조정되면 된다.
또한, 개구면(20a)으로부터 개구면(20b)을 향하는 방향을 z축 방향의 정방향으로 하고, 관통 구멍(20)의 z축에 수직인 단면적을 A로 했을 경우에, 관통 구멍(20) 내의 z축 방향의 전역에 있어서 dA(z)/dz>0이 성립한다. 여기서, z는, z축 방향의 정방향의 위치이다. A(z)는, 위치 z에 있어서의 관통 구멍(20)의 단면적(z축 방향에 대해 수직인 절단면에서 관통 구멍(20)을 절단했을 때의 단면적)이다. 「dA(z)/dz」는, z축 방향의 단면적 A(z)의 변화율이다. A(0)은 개구면(20a)의 면적에 상당하고, A(t)는 개구면(20b)의 면적에 상당한다. 따라서, 관통 구멍(20)은, 이른바 쥘부채의 형상(바꾸어 말하면, 개구면(20a)으로부터 개구면(20b)을 향하여 넓어지는 대략 테이퍼 형상)을 갖는다. 이와 같이 관통 구멍(20)이 개구면(20b)을 향하여 확장하는 형상을 가짐으로써, 도 4에 나타내는 바와 같이, 미소 입자 배열용 마스크(1)의 표면(1a) 상으로부터 잉여의 미소 입자(30)를 긁어낼 때에, 미소 입자(30)의 빠짐, 중복, 데미지 등을 억제할 수 있다.
여기서, dA(z)/dz>0이 성립하는 한, 관통 구멍(20)의 종단면 형상(관통 구멍(20)의 벽면의 종단면 형상)의 종류는 상관없다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 예에서는, 관통 구멍(20)의 종단면 형상이 아래로 볼록한 곡선으로 되어 있는데, 도 2a에 나타내는 바와 같이 직선 형상이어도 되고, 도 2b에 나타내는 바와 같이 위로 볼록한 곡선으로 되어 있어도 된다. 또한, 도 1에 나타내는 예에서는 관통 구멍(20)의 종단면 형상이 관통 구멍(20)의 중심축(단면의 중심을 연결하는 축)에 관하여 대칭인 형상으로 되어 있는데, 도 2c에 나타내는 바와 같이 중심축에 관하여 비대칭인 형상으로 되어 있어도 된다. 또, 관통 구멍(20)의 종단면 형상은 꺾은선 형상(z축 방향의 도중에서 기울기가 바뀌는) 형상이어도 된다.
또한, dA(z)/dz>0이 성립하는 한, 관통 구멍(20)의 z축에 수직인 단면 형상(이른바 평단면 형상)도 특별히 상관없다. 평단면 형상은 원형인 경우가 많지만, 직사각형이어도 되고, 랜덤 형상이어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이하의 수식 (1)이 만족된다.
0.4≤t/d≤1.0 (1)
수식 (1)에 있어서, t는 미소 입자 배열용 마스크(1)의 두께이며, d는 미소 입자(30)의 직경이다. 여기서, 미소 입자 배열용 마스크(1)의 두께에 편차가 있는 경우, 몇 개의 측정점으로 측정된 두께의 산술 평균값을 미소 입자 배열용 마스크(1)의 두께로 해도 된다.
상세는 실시예로 설명하는데, 상기 식 (1)의 요건을 만족하는 미소 입자 배열용 마스크(1)를 이용함으로써, 미소 입자(30)의 결함을 거의 발생시키지 않고, 미소 입자(30)를 기재(100) 상에 배열할 수 있다. 여기서, 미소 입자(30)의 직경은 20μm 이하이어도 된다. 이 경우이어도, 미소 입자(30)의 결함을 거의 발생시키지 않고 미소 입자(30)를 배열할 수 있다. t/d가 상기 식 (1)의 범위 외의 값이 되는 경우, 미소 입자(30)의 결함이 다수 발생할 수 있다. 상세는 후술하는데, 긁어내는 기구(200)로 미소 입자 배열용 마스크(1) 상의 미소 입자(30)를 긁어냄으로써, 관통 구멍(20) 내에 미소 입자(30)를 삽입한다. t/d가 상기 식 (1)의 범위 외의 값, 예를 들면 0.4 미만이 되는 경우, 긁어낼 시에 미소 입자(30)와 관통 구멍(20)의 벽면 사이에 발생하는 전단력이 커져, 미소 입자(30)에 데미지를 줄 가능성이 있다.
t/d의 바람직한 상한값은 0.9 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.8 이하이다. t/d의 바람직한 하한값은 0.5 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.6 이상이다. 이 경우, 미소 입자(30)의 결함의 발생을 보다 확실히 억제할 수 있다.
미소 입자 배열용 마스크(1)의 두께 t는 50μm 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서 사용되는 미소 입자(30)의 직경 d는 50μm 이하이므로, 미소 입자 배열용 마스크(1)의 두께 t가 50μm 이하이면 t/d는 필연적으로 1.0 이하가 된다. 두께 t의 하한값은 수식 (1)이 만족되도록 설정되면 되는데, 미소 입자 배열용 마스크(1)를 안정적으로 제조하는 등의 관점에서, 두께 t의 하한값은 10μm 이상인 것이 바람직하다.
미소 입자 배열용 마스크(1)의 표면(1a)(z축 방향에 수직인 xy평면) 상에 있어서의 복수의 관통 구멍(20)의 배열 패턴은 일정해도 되고, 랜덤이어도 된다. 예를 들면, 관통 구멍(20)의 배열 패턴은 육방 세밀 배열, 또는 직사각형 배열(정사각 격자 배열 등) 등이어도 된다. 또, 관통 구멍(20)의 피치(관통 구멍(20)의 중심축 간의 거리)는 특별히 제한되지 않는다. 단, 미소 입자 배출 측의 개구면(20b)끼리 간섭하지 않는 편이, 미소 입자(30)를 삽입하는 프로세스가 안정되기 때문에 바람직하다. 이러한 관점에서, 관통 구멍(20)의 피치는, 개구면(20b)의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 관통 구멍(20)의 구체적인 배열 패턴 및 피치는, 미소 입자(30)가 배열되는 기재(100)의 용도 등에 따라 적절히 결정되면 된다.
미소 입자 배열용 마스크(1)의 재료는 특별히 제한되지 않으며, 종래의 미소 입자 배열용 마스크와 동일한 재료이어도 되고, 예를 들면 각종의 금속 재료, 수지 재료 등이어도 된다. 단, 미소 입자 배열용 마스크(1)의 재료는, 내구성이나 구멍의 가공성을 고려하면, SUS, Ni 등의 금속 재료, 또는 폴리이미드 등의 수지 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 미소 입자 배열용 마스크(1)의 표면에는, 내구성·접동(摺動)성·발수성·이형성 등을 향상시키기 위한 표면 처리를 실시해도 된다. 이러한 표면 처리로서는, 예를 들면, 실리콘계 또는 불소계의 코팅, 또는 유리 코팅 등을 들 수 있다. 코팅 막두께에 따라서는 관통 구멍(20)의 개구 형상에 영향을 주기 때문에, 코팅 후에 원하는 형상이 되도록 미리 관통 구멍(20)을 크게 형성해 두는 것이 바람직하다.
<2. 미소 입자 배열용 마스크의 제조 방법>
미소 입자 배열용 마스크(1)의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 상기의 특징을 갖는 미소 입자 배열용 마스크(1)를 제조할 수 있는 방법이면 어떠한 방법이어도 된다. 제조 방법으로서는, 예를 들면 레이저 어블레이션, 에칭, 어디티브 도금 등을 들 수 있다.
레이저 어블레이션에서는, 마스크 기재에 대해 렌즈로 조인 레이저 광을 조사하여, 고(高)에너지를 부여함으로써, 조사 위치의 기재를 선택적으로 분해·용융·증발시킨다. 이에 의해, 마스크 기재에 관통 구멍(20)을 형성한다. 특히, 대물 렌즈에서의 조임 방법 및 레이저 광의 조사 각도에 의해, 형성되는 관통 구멍(20)의 종단면 형상 및 평단면 형상을 제어할 수 있다. 레이저 어블레이션의 구체적인 방법은, 예를 들면 일본국 특허공개 2003-170286호 공보에 기재되어 있으며, 본 실시 형태에서도 이 방법을 특별히 제한없이 채용할 수 있다.
이 방법에서는, 마스크 기재의 재료는 금속 재료 및 수지 재료 중 어느 하나이어도 되고, 재료에 적합한 레이저 광원(구체적으로는, 레이저 광원의 파장 및 펄스 폭)을 선정하면 된다. 예를 들면, 마스크 기재가 Ni 또는 SUS 등의 금속 재료이면, YAG 레이저, 폴리이미드이면 엑시머 레이저 등을 사용하면 된다. 특히 미세한 관통 구멍(20)을 형성하는 경우는, 펄스 폭이 나노초 이하인 레이저를 사용하여, 열영향에 의한 구멍 형상 붕괴를 방지하는 것이 바람직하다.
에칭에서는, 마스크 기재에 대해 레지스트를 코팅하고, 레지스트를 노광 현상한 다음에 화학적 에칭을 한다. 이에 의해, 마스크 기재에 복수의 관통 구멍(20)을 형성할 수 있다. 노광 시에 레지스트막 내에서의 감광 정도를 제어함으로써, 관통 구멍(20)의 종단면 형상 및 평단면 형상을 제어할 수 있다. 에칭의 구체적인 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 방법을 임의로 적용할 수 있다.
어디티브 도금에서는, 발판 재료 위에 레지스트를 코팅하고, 레지스트를 노광 현상한다. 그 다음에, 레지스트가 제거된 개소에, 마스크 기재가 되는 도금 재료를 성장시켜, 발판 재료와 레지스트를 화학적·물리적으로 박리 제거한다. 이에 의해, 마스크 기재에 관통 구멍(20)을 형성할 수 있다. 에칭과 동일하게 노광 시에 레지스트막 내에서의 감광 정도를 제어함으로써, 관통 구멍(20)의 종단면 형상 및 평단면 형상을 제어할 수 있다. 어디티브 도금의 구체적인 방법은, 예를 들면 일본국 특허공개 2012-19236호 공보에 기재되어 있으며, 본 실시 형태에서도 이 방법을 특별히 제한없이 채용할 수 있다.
도 3은, 실제로 제작된 미소 입자 배열용 마스크(1)의 종단면 SEM 화상을 나타낸다. 이 화상이 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(20)은 쥘부채의 단면 형상을 갖고 있다.
<3. 미소 입자의 배열 방법>
다음에, 도 4 및 도 5에 의거하여, 미소 입자 배열용 마스크(1)를 이용한 미소 입자(30)의 배열 방법에 대해 설명한다.
우선, 기재(100)를 준비한다. 이 기재(100)의 표면은, 후공정에서 미소 입자(30)가 배열되는 대상면이다. 기재(100)의 구체적인 구성은 상관없으며, 기재(100)에 요구되는 특성 등에 따라 조정되면 된다. 예를 들면 입자 충전 필름을 제작하는 경우, 기재(100)는, 표면에 점착층이 형성된 필름이며, 볼 그리드 어레이 기판을 제작하는 경우, 기재(100)는 각종 기판이 된다. 기판의 표면 중, 미소 입자(30)를 배열하고 싶은 개소에 가(假)고정막인 플럭스가 인쇄 등에 의해 형성된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 입자 충전 필름의 용도는, 특별히 제한되지 않으며, 본 실시 형태에 따른 입자 충전 필름이 적용 가능한 용도이면, 어떠한 용도이어도 된다. 예를 들면, 입자 충전 필름은, 각종의 도전성 필름이어도 되고, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)용 필름으로 해도 사용 가능하다.
이어서, 기재(100) 상에 미소 입자 배열용 마스크(1)를 배치한다. 여기서, 미소 입자 배출 측의 표면(1b)을 기재(100)에 대향시킨다. 이어서, 미소 입자 배열용 마스크(1) 상에 다수의 미소 입자(30)를 얹는다. 여기서, 미소 입자(30)의 구체적인 구성은 상관없으며, 미소 입자(30)에 요구되는 특성 등에 따라 상이하다. 예를 들면 입자 충전 필름을 제작하는 경우, 미소 입자(30)는 도전성 입자이거나, 절연성 입자(예를 들면 수지 입자 등)이어도 된다. 입자 충전 필름의 용도 등에 따라 미소 입자(30)의 특성이 결정된다. 예를 들면, 입자 충전 필름에 도전성이 요구되는 경우, 미소 입자(30)는 도전성 입자가 된다. 볼 그리드 어레이 기판을 제작하는 경우, 미소 입자(30)는 솔더 볼이다. 미소 입자(30)의 직경은 상술한 바와 같이 50μm 이하이다. 미소 입자(30)의 직경은 20μm 이하이어도 된다. 미소 입자(30)의 직경의 하한값은 특별히 제한되지 않는데, 예를 들면 3μm 이상이어도 된다.
이어서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 미소 입자 배열용 마스크(1) 상의 미소 입자(30)를 스퀴지, 닥터 블레이드 등의 긁어내는 기구(200)로 긁어낸다. 이에 의해, 일부의 미소 입자(30)가 관통 구멍(20)에 삽입되고, 나머지 미소 입자(잉여인 미소 입자)(30)가 미소 입자 배열용 마스크(1) 밖으로 배출된다. 여기서, 기재(100)의 표면에 점착층을 형성했을 경우, 미소 입자 배열용 마스크(1)의 하방에는 점착층이 배치되게 된다. 따라서, 긁어낼 시에 점착층(=탄성층)에 미소 입자(30)가 깊이 가라앉아, 미소 입자(30)에 대한 데미지를 저감할 수 있다. 따라서, 미소 입자(30)의 결함이 보다 발생하기 어려워진다. 그 후, 미소 입자 배열용 마스크(1)를 제거함으로써, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기재(100) 상에 미소 입자(30)가 소정의 배열 패턴으로 배열된다. 미소 입자(30)의 배열 패턴은 관통 구멍(20)의 배열 패턴과 일치한다.
여기서, 미소 입자 배열용 마스크(1)는 상술한 특성을 가지므로, 미소 입자(30)를 배열할 때에 미소 입자(30)의 결함을 억제할 수 있다.
실시예
<1. 실시예 1>
(1-1. 미소 입자 배열용 마스크의 준비)
이하의 공정에 의해 미소 입자 배열용 마스크를 제작했다. 우선, 마스크 기재로서 두께 15μm의 SUS304판을 준비했다. 이어서, 레이저 어블레이션에 의해 마스크 기재에 다수의 관통 구멍을 형성했다. 여기서, 관통 구멍의 배열은 60μm 피치의 육방 최밀 충전으로 했다. 관통 구멍의 평단면 형상은 원형으로 했다. 또한, 미소 입자 배열용 마스크의 이형성을 높이기 위해 불소계의 코팅재를 미소 입자 배열용 마스크에 도포하고, 건조시켰다. 건조 후의 미소 입자 공급 측의 개구면의 직경은 30μm, 미소 입자 배출 측의 개구면의 직경은 35μm였다. 관통 구멍의 종단면 형상은 직선 형상으로 했다. 즉, dA/dz는 0보다 큰 상수가 된다. 이상의 공정에 의해, 미소 입자 배열용 마스크를 제작했다. 미소 입자 배열용 마스크의 특성을 표 1에 나타낸다.
(1-2. 미소 입자 배열용 마스크를 이용한 미소 입자의 배열)
두께 100μm의 PET 필름 상에 두께 20μm의 점착층을 형성함으로써, 기재를 제작했다. 또한, 미소 입자로서, 아크릴 수지제의 코어에 금도금이 이루어진 직경 20μm의 도전성 입자를 준비했다. 미소 입자의 특성(직경)을 표 1에 나타낸다.
이어서, 기재 상(점착층 상)에 상기에서 제작한 미소 입자 배열용 마스크를 배치했다. 여기서, 미소 입자 배출 측의 표면을 기재에 대향시켰다.
이어서, 미소 입자 배열용 마스크 상에 다수의 미소 입자(도전성 입자)를 얹고, 이들 미소 입자를 스퀴지로 긁어냈다. 이에 의해, 일부의 미소 입자를 관통 구멍에 삽입하고, 나머지 미소 입자(잉여인 미소 입자)를 미소 입자 배열용 마스크 밖으로 배출했다. 그 후, 미소 입자 배열용 마스크를 제거함으로써, 기재 상에 미소 입자를 배열했다. 즉, 점착층 상에 도전성 입자가 배열된 입자 충전 필름을 제작했다.
이어서, 공업 현미경 MX61(Olympus사 제조)을 이용하여 대물 렌즈 5배 및 20배의 조건 하에서 입자 충전 필름을 관찰하고, 배열된 미소 입자의 상태를 관찰했다. 구체적으로는, 관통 구멍의 배치 100개소에 대해, 미소 입자가 각각 1개씩 배치되어 있는지 여부를 관찰했다. 미소 입자가 2개 이상 같은 개소에 배치되어 있는 경우를 「중복」 결함으로 했다. 즉, 실시예 1 및 후술하는 각 예에서는, 1개의 관통 구멍에 1개의 미소 입자를 삽입하는 배열 패턴을 형성하는 것으로 했다. 미소 입자가 없는 경우를 「빠짐」 결함, 미소 입자에 흠이나 균열이 있는 경우를 「입자 데미지」 결함으로 판별했다. 그리고, 100개소 중 2개소 이상 존재하는 종류의 결함에 대해서는, 평가 결과를 「×」라고 했다. 그 이외를 「○」라고 했다. 결과를 표 1에 정리하여 나타낸다.
<2. 실시예 2~5, 비교예 1~5>
실시예 2~5, 비교예 1~5에서는, 미소 입자 배열용 마스크 및 미소 입자의 특성을 표 1에 나타내는 것으로 변경한 이외는, 실시예 1과 동일한 시험을 행했다. 결과를 표 1에 정리하여 나타낸다. 또한, 비교예 3에서는 관통 구멍의 내벽면에 돌기를 형성했다. 관통 구멍에 돌기를 형성하는 기술은 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 도 6은, 돌기의 예를 나타낸다. 도 6에 나타내는 미소 입자 배열용 마스크(300)에서는, 관통 구멍(310)에 돌기(320)가 형성되어 있다. 이러한 돌기가 형성되어 있는 경우, 돌기보다 상측(미소 입자 공급 측)에서 dA/dz가 0 미만이 된다.
[표 1]
<3. 평가>
실시예 1~5는 본 실시 형태의 요건을 만족하므로 미소 입자의 결함이 거의 발생하지 않고, 어느 종류의 결함에서도 평가가 「○」가 되었다. 한편, 비교예 1~5에서는, 본 실시 형태의 요건 중 어느 하나가 만족되지 않으므로, 어느 하나의 종류의 결함으로 평가가 「×」가 되었다. 구체적으로는, 비교예 1, 2에서는 미소 입자 공급 측의 개구면의 직경, 미소 입자 배출 측의 개구면의 직경이 같은 값으로 되어 있으며, z축 방향의 전역에서 dA/dz=0으로 되어 있다. 즉, 관통 구멍이 스트레이트 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 「중복」 결함 또는 「빠짐」의 평가가 「×」가 되었다. 비교예 3에서는, 돌기가 형성되어 있기 때문에, 돌기보다 상측에서 dA/dz가 0 미만으로 되어 있다. 이 때문에, 「입자 데미지」 결함의 평가가 「×」가 되었다. 또한, 비교예 3에서는, 돌기가 미소 입자(30)에 데미지를 준 가능성도 있다. 비교예 4에서는 t/d가 1.0을 초과하고 있다. 이 때문에, 「중복」 결함의 평가가 「×」가 되었다. 비교예 5에서는 t/d가 0.4 미만으로 되어 있다. 이 때문에, 「입자 데미지」 결함 및 「빠짐」 결함의 평가가 「×」가 되었다. 따라서, 미소 입자의 결함을 거의 발생시키지 않고 미소 입자를 기재 상에 배열하기 위해서는, 본 실시 형태의 요건을 만족시킬 필요가 있는 것이 분명해졌다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명했는데, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
1 미소 입자 배열용 마스크
20 관통 구멍
20a 미소 입자 공급 측의 개구면
20b 미소 입자 배출 측의 개구면
30 미소 입자
100 기재

Claims (3)

  1. 직경 50μm 이하의 미소 입자를 기재 상에 배열하기 위한 미소 입자 배열용 마스크로서,
    상기 미소 입자 배열용 마스크는, 상기 미소 입자가 삽입되는 관통 구멍을 갖고,
    상기 관통 구멍의 미소 입자 공급 측의 개구면의 면적은, 미소 입자 배출 측의 개구면의 면적보다 작고,
    상기 미소 입자 공급 측의 개구면으로부터 상기 미소 입자 배출 측의 개구면을 향하는 방향을 z축 정방향으로 하고, 상기 관통 구멍의 z축에 수직인 단면적을 A로 했을 경우에, 상기 관통 구멍 내의 z축 방향의 전역에 있어서 dA(z)/dz>0이 성립하고,
    또한, 이하의 수식 (1)이 만족되는 것을 특징으로 하는 미소 입자 배열용 마스크.
    0.4≤t/d≤0.75 (1)
    수식 (1)에 있어서, t는 상기 미소 입자 배열용 마스크의 두께이며, d는 상기 미소 입자의 직경이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관통 구멍의 상기 미소 입자 공급 측의 개구면의 직경은 100μm 미만인 것을 특징으로 하는 미소 입자 배열용 마스크.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 미소 입자의 직경은 20μm 이하인 것을 특징으로 하는 미소 입자 배열용 마스크.
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