メタルマスクおよびその製造方法
【課題】 薄型の固体電解コンデンサの陽極体として好適な箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する際に、高容量を可能にする膜厚の厚いスパッタ膜の形成に有効なメタルマスクを提供する。
【解決手段】 略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁に、前記開口部の壁が張り出し部を形成している金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスク。
【解決手段】 略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁に、前記開口部の壁が張り出し部を形成している金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型の固体電解コンデンサの陽極体として好適な箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する際に用いるメタルマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の低背化、高機能化に伴い、タンタル電解コンデンサおよびニオブ電解コンデンサにも、薄型化と高容量化が強く要求されている。しかしながら、タンタル粉末やニオブ粉末を圧粉焼結した多孔質ペレットを陽極体とする従来の製造方法では、薄型化は限界に達しつつある。
【０００３】
これに対して、薄膜形成方法であるスパッタ法で箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する方法が提案されている。特許文献１ではタンタルやニオブ箔上に、タンタルやニオブと、これらと相溶しない異相成分とからなる膜をスパッタ法などで形成して、これを熱処理して、粒成長させた後、異相成分を溶解除去して、タンタルやニオブからなる多孔質バルブ金属層を形成している。
このスパッタ法を用いて、基板の特定箇所に成膜する場合には通常スパッタマスクを使用する。
【０００４】
特許文献２には、基板と接する反対の表面側が段差形状であり、基板と接する側が広く、その反対側が狭い傾斜となるスパッタマスクが開示されている。このスパッタマスクの形状は、傾斜面によって、影が無くなり、スパッタ粒子が遮蔽されずに正常な膜厚を形成し、膜厚ダレのエリアを生じないことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４９８１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２５６３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
まず、従来のメタルマスクを用いたスパッタによる成膜について、図４、５を用いて説明する。
図４は、従来のメタルマスクのバルブ金属箔に接する面の平面図である。メタルマスク１００は、多孔質バルブ金属陽極体素子のパターンに基づいて所定の形状に形成された開口部１０１を有している。この開口部はエッチング法で形成されている。
メタルマスク１００の材質は、ＳＵＳ４３０あるいは４２アロイを主に使用し、磁石の吸引力を利用してバルブ金属箔上に配置される。
【０００７】
図５は、従来のメタルマスクを用いて、バルブ金属箔に厚いスパッタ膜を成膜して、メタルマスクを取り外す状態を説明する図である。
図５（ａ）は従来のメタルマスクの断面を示している。メタルマスク１００は、図には示していない磁石の吸引力を利用してバルブ金属箔１２０に接して配置される。
【０００８】
図５（ｂ）は、膜厚の厚いスパッタ膜を成膜した後の断面図を示すものである。メタルマスクの開口部１０１を通してバルブ金属箔１２０の表面にスパッタ膜１３０が成膜される。また、メタルマスクの表面や側面にもそれぞれスパッタ膜１３２と１３１が成膜される。
【０００９】
スパッタ膜１３１は、斜め方向から飛来したスパッタ粒子がメタルマスクの側面に堆積したものである。スパッタ膜１３０の膜厚が厚いと、スパッタ膜１３０と１３１の連続性が強まって、図５（ｃ）に示すように、メタルマスクを取り外すときに、スパッタ膜１３１が１３０と結合したままバリ状の突起となって残ってしまうという問題があった。
このような問題は、より大きな静電容量を得ようとしてスパッタ膜の膜厚を厚くする場合に顕著になり、製品の歩留まりを悪化させる原因となる。
【００１０】
また、特許文献２で開示されているように、基板と接する反対の表面側が段差形状であり、基板と接する側が広くその反対側が狭い傾斜となるスパッタマスクの場合であっても、バリ状の突起が形成される。
【００１１】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、薄型の固体電解コンデンサの陽極体として好適な箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する際に、高容量を可能にする膜厚の厚いスパッタ膜の形成に有効なメタルマスクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の発明は、略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁において前記開口部の壁が張り出し部を形成する金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【００１３】
本発明の第２の発明は、略方形の開口形状を有する貫通した下開口部を備える下層金属製板材と、前記下層金属製板材上に接合される前記下開口部の開口形状と相似形、かつ相似比の小さな開口形状を有する貫通した上開口部を備える上層金属板材の２層からなり、前記上開口部の壁が張り出し部を構成する金属製板材で、前記下層金製板材が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【００１４】
本発明の第３の発明は、第１または第２の発明における張り出し部の形状が、スパッタ膜の膜厚ｔ、張り出し部の高さｈ、張り出し部の張り出し量を表す張出角θにおいて、数１で表される範囲で構成されることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【００１５】
【数１】
【００１６】
本発明の第４の発明は、第１から第３の発明における前記金属製板材が、磁性金属であることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、薄型の固体電解コンデンサの陽極体として好適な箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する際に、高容量を可能にする膜厚の厚いスパッタ膜の形成に有効なメタルマスクを提供することができ、優れた特性を有する薄型の固体電解コンデンサの製造に顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のメタルマスクの一例を示す図である。
【図２】本発明のメタルマスクの一例を説明する図である。
【図３】本発明のメタルマスクの製造方法の一例を説明する図である。
【図４】従来のメタルマスクの一例を示す図である。
【図５】従来のメタルマスクの一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のスパッタ用メタルマスクは、略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁に、前記開口部の壁が張り出し部を形成している金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のメタルマスクの実施の形態を、図１から図３を用いて説明する。
図１は本発明のメタルマスクの説明図で、（ａ）は相似比の大きな方の開口形状を有する平面で被スパッタ材（バルブ金属箔）と接する側、すなわちバルブ金属箔に接する面１０ａ側から見た場合の平面図となるもので、（ｂ）は、その背面図で、相似比が小さい方の開口形状を有する平面、すなわちスパッタ装置に設置されるターゲット側に位置する面１０ｂの開口部の様子を示していることになる。（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図１（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。
このように、メタルマスク１０は多孔質バルブ金属陽極体素子のパターンに基づいた開口部１１を有し、その開口部１１の断面は、図１（ｃ）、（ｄ）に示すようなターゲット側の面が張り出す形になっている。この張り出しを張り出し部１２とする。
【００２１】
スパッタリングで、このメタルマスク１０を使用する場合に、スパッタの放射側に位置するメタルマスク面１０ｂの開口部のサイズが、被スパッタ材であるバルブ金属箔に接する面１０ａの開口部のサイズより小さくなっているのが特長である。したがって、メタルマスク面１０ａ、１０ｂの開口部の大きさの差が、張り出し１２の大きさを示している。
【００２２】
図２は、本発明のメタルマスク１０を用いて、バルブ金属箔２０に厚いスパッタ膜３０を成膜して、メタルマスク１０を取り外す状態を説明する図である。
図２（ａ）は本発明のメタルマスク１０の断面を示すものである。
メタルマスク１０は、図には示していない磁石の吸引力を利用してバルブ金属箔２０にメタルマスク面１０ａで接して配置される。メタルマスク１０は、開口部１１を形成する幅ｗ、高さｈの張り出し部１２を有している。
【００２３】
図２（ｂ）は、膜厚の厚いスパッタ膜を成膜した後の断面図を示すものである。
メタルマスク１０の開口部１１を通してバルブ金属箔２０の表面に膜厚ｔのスパッタ膜３０が成膜される。また、メタルマスク１０の表面１０ｂや側面にもそれぞれスパッタ膜３２と３１が成膜されるが、張り出し１２の内部へのスパッタ膜の堆積は減少するために、スパッタ膜３０と３１が繋がることはない。
【００２４】
スパッタ膜の形成後に、メタルマスク１０を取り外すと、図２（ｃ）に示すように、バリ状突起を生じないで、所定のパターンに成膜されたスパッタ膜３０がバルブ金属箔上に形成されている。
【００２５】
本発明のメタルマスク１０の開口部１１に設けられる張り出し部１２の形状は、張り出し部１２の高さｈと、下記数２で高さｈと幅ｗの関数として表される張出角θ、およびスパッタ膜の膜厚ｔによって決定される。なお、スパッタ膜の膜厚ｔは要求仕様により任意の値を採るものであることから、先ず、膜厚ｔが決まったのちに張り出し部１２の高さｈ、張出角θを決定する。
【００２６】
【数２】
【００２７】
張り出し部１２の高さｈ、張出角θと、スパッタ膜の膜厚ｔの関係において、張り出し部１２の高さｈは、スパッタ膜の膜厚ｔの１．５〜１０倍が好ましく、この範囲内において、張出角θの角度が３０°以上、８４°以内の角度であると図２（ｃ）に示すようなスパッタ膜３０、３１が結合されていない健全な成膜を行うことが可能である。
【００２８】
一方、高さｈがスパッタ膜の膜厚ｔの１．５倍よりも小さい場合には、どのような張出角θであってもスパッタ膜３０と３１が接合してしまって、メタルマスクを取り外したときにバリ状突起（図５（ｃ）参照）が生じてしまう。高さｈが膜厚ｔの１０倍よりも大きい場合では、張出角θが３０°以上、８４°以下の角度である時には、スパッタ膜３０、３１は結合しないが、メタルマスク１０の厚みが厚くなるだけで、メタルマスク材料のコスト高の原因となる。
【００２９】
張出角θは、３０°以上、８４°以下の角度であれば、スパッタ膜３０とスパッタ膜３１が結合することはないが、望ましくは３０°以上、６０°以下の角度が良い。６０°を超える角度では、必要以上に張り出し部１２の張り出し幅ｗを採ることになり、成膜範囲が制限されてバルブ金属箔を有効に利用できなくなる。
張出角θが３０°未満ではスパッタ膜３０とスパッタ膜３１が結合しやすくなり、８４．３°を超える角度では、ｗ／ｈ（張り出し部幅／張り出し部高さ）が１０を超えることになり、メタルマスクをバルブ金属箔に装着する際の磁石の吸引力によって、張り出し部１２がバルブ金属箔２０に近づき、スパッタ膜３０と３１を結合せしめ易くなる。
【００３０】
この張り出し部１２の形成は、開口部面積の異なる金属板を接合して形成する方法や、ＮＣ旋盤などの精密切削機により切削して形成する方法などを用いる。
【００３１】
図３に開口部の異なる金属板を用いて張り出し部１２を形成する場合を示す。
図３（ａ）は開口部４２ａを有する第１の金属板４１ａを、図３（ｂ）は４２ａよりも面積の小さい開口部４２ｂを有する第２の金属板４１ｂを示す。これらの金属板４１ａ、４１ｂの材質は、ＳＵＳ４３０または４２アロイを用いる。開口部４２ｂは開口部４２ａよりも縦方向の上下にそれぞれｗ小さく、横方向の左右にもそれぞれｗ小さく形成されている。これらの開口部４２ａ、４２ｂはエッチングなどにより形成される。
【００３２】
図３（ｃ）は第１の金属板４１ａと第２の金属板４１ｂを接合した平面図を示す。金属板４１ａと４１ｂは、開口部４２ａと４２ｂの中心が一致するように接合され、幅ｗの張り出し４３が形成される。金属板の接合は、ロウ材を使用してもよいし、溶接で接合してもよい。また、磁石の吸引力で実質的に接合された状態であってもよい。
【００３３】
図３（ｄ）は第１の金属板４１ａと第２の金属板４１ｂを接合した断面図を示す。高さｈは、ロウ材で接合する場合は、金属板４２ａの板厚とロウ材の厚みで決定される。磁石の吸引力で接合する場合は、金属板４２ａの厚みがｈになる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明のメタルマスクの実施の形態を実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３５】
表１に示すような２５３０×２５３０μｍの開口部を８×９列の７２個配列した板厚３０μｍの第１の金属板（材質４２アロイ）と、開口部が２５００×２５００μｍ、板厚１５０μｍであること以外は第１の金属板と同様の第２の金属板を用意した。
第１の金属板と第２の金属板のすべての開口部中心位置が一致するように重ね合わせた後に、２枚の金属板の四隅をスポット溶接して、それぞれの開口部に高さ３０μｍ、張出角２６．５°、幅１５μｍの張り出し部を有するメタルマスクを作製した。
【００３６】
次に、メタルマスクと同じ大きさで、厚み５０μｍのＴａ箔（東京電解株式会社製）を用意して、メタルマスクの第１の金属板の面がＴａ箔の上に接するように配置した後に、Ｔａ箔の裏面に配置した磁石でメタルマスクを吸引して固定した。これをスパッタ装置（アルバック株式会社製、ＳＢＨ−２３０６ＲＤＥ）に取り付けて、Ｔａ−６０体積％Ｃｕの組成で、膜厚２０μｍのスパッタ膜を成膜した。メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。
【００３７】
スパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜パターンが形成されていた。
【実施例２】
【００３８】
第１の金属板の開口部が２６５０×２６５０μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例３】
【００３９】
第１の金属板の開口部が３１００×３１００μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例４】
【００４０】
第１の金属板の開口部が２７００×２７００μｍ、板厚２００μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例５】
【００４１】
第１の金属板の開口部が３２００×３２００μｍ、板厚２００μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例６】
【００４２】
第１の金属板の開口部が２５６０×２５６０μｍ、板厚６０μｍ、およびスパッタ膜の膜厚が４０μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例７】
【００４３】
第１の金属板の開口部が２８００×２８００μｍであること以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例８】
【００４４】
第１の金属板の開口部が３７００×３７００μｍであること以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例９】
【００４５】
第１の金属板の開口部が２９００×２９００μｍ、板厚４００μｍであること以外は、実施例８と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１０】
【００４６】
第１の金属板の開口部が３９００×３９００μｍ、板厚４００μｍであること以外は、実施例８と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１１】
【００４７】
表１に示す４１３０×４１３０μｍの開口部を８×９列の７２個配列した板厚３０μｍの第１の金属板（材質４２アロイ）と、開口部が４１００×４１００μｍ、板厚１５０μｍであること以外は第１の金属板と同様の第２の金属板を用いた以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１２】
【００４８】
第１の金属板の開口部が４２５０×４２５０μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１３】
【００４９】
第１の金属板の開口部が４７００×４７００μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１４】
【００５０】
第１の金属板の開口部が４３００×４３００μｍ、板厚が２００μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１５】
【００５１】
第１の金属板の開口部が４８００×４８００μｍ、板厚が２００μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１６】
【００５２】
第１の金属板の開口部が４１６０×４１６０μｍ、板厚が６０μｍ、スパッタ膜の膜厚を４０μｍとした以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１７】
【００５３】
第１の金属板の開口部が４４００×４４００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１８】
【００５４】
第１の金属板の開口部が５３００×５３００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１９】
【００５５】
第１の金属板の開口部が４５００×４５００μｍ、板厚４００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例２０】
【００５６】
第１の金属板の開口部が５５００×５５００μｍ、板厚４００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【００５７】
（比較例１）
第１の金属板の開口部が２５６０×２５６０μｍ、板厚２５μｍとした以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００５８】
（比較例２）
第１の金属板の開口部が３２００×３２００μｍ、板厚３０μｍとした以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００５９】
（比較例３）
第１の金属板の開口部が４０００×４０００μｍ、板厚５０μｍとした以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６０】
（比較例４）
第１の金属板の開口部が４０００×４０００μｍ、板厚６０μｍとした以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６１】
（比較例５）
第１の金属板の開口部が４１６０×４１６０μｍ、板厚２５μｍとした以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６２】
（比較例６）
第１の金属板の開口部が４８００×４８００μｍ、板厚３０μｍとした以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６３】
（比較例７）
第１の金属板の開口部が５６００×５６００μｍ、板厚５０μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６４】
（比較例８）
第１の金属板の開口部が５６００×５６００μｍ、板厚６０μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６５】
（従来例１）
第１の金属板の開口部を２５００×２５００μｍ、板厚を３０μｍとし、第２の金属板の開口部を２５００×２５００μｍと第１の金属板と同じくし、その板厚を１５０μｍとした以外は、実施例１と同じ条件でスパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６６】
（従来例２）
第１の金属板および第２の金属板の開口部を４１００×４１００μｍとした以外は、従来例１と同様にしてスパッタ膜の成膜を行った。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１の実施例１から２０からもわかるように、本発明のメタルマスクを用いて、スパッタ膜の成膜を行った場合には、図５（ｃ）に示すような「バリ」の発生は見当たらなかった。
対して、張り出し部高さｈ、あるいは張出角θのいずれかが本発明の範囲外にある比較例では、いずれもスパッタ膜パターンにのいずこかに「バリ」の発生が見られた。また、メタルマスクの開口部に張り出し部を持たない従来例１、２でも、スパッタ膜パターンに「バリ」が見られた。
【符号の説明】
【００６９】
１０ メタルマスク
１０ａ メタルマスク面（バルブ金属箔側）
１０ｂ メタルマスク面（ターゲット側）
１１ 開口部
１２ 張り出し部
２０ バルブ金属箔
３０ スパッタ膜
３１ スパッタ膜
３２ スパッタ膜
４０ メタルマスク
４１ａ 第１の金属板
４１ｂ 第２の金属板
４２ａ 第１の金属板の開口部
４２ｂ 第２の金属板の開口部
４３ 張り出し部
ｈ 張り出し部高さ〔μｍ〕
θ 張出角〔°〕
ｗ 張り出し幅〔μｍ〕
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型の固体電解コンデンサの陽極体として好適な箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する際に用いるメタルマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の低背化、高機能化に伴い、タンタル電解コンデンサおよびニオブ電解コンデンサにも、薄型化と高容量化が強く要求されている。しかしながら、タンタル粉末やニオブ粉末を圧粉焼結した多孔質ペレットを陽極体とする従来の製造方法では、薄型化は限界に達しつつある。
【０００３】
これに対して、薄膜形成方法であるスパッタ法で箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する方法が提案されている。特許文献１ではタンタルやニオブ箔上に、タンタルやニオブと、これらと相溶しない異相成分とからなる膜をスパッタ法などで形成して、これを熱処理して、粒成長させた後、異相成分を溶解除去して、タンタルやニオブからなる多孔質バルブ金属層を形成している。
このスパッタ法を用いて、基板の特定箇所に成膜する場合には通常スパッタマスクを使用する。
【０００４】
特許文献２には、基板と接する反対の表面側が段差形状であり、基板と接する側が広く、その反対側が狭い傾斜となるスパッタマスクが開示されている。このスパッタマスクの形状は、傾斜面によって、影が無くなり、スパッタ粒子が遮蔽されずに正常な膜厚を形成し、膜厚ダレのエリアを生じないことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４９８１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２５６３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
まず、従来のメタルマスクを用いたスパッタによる成膜について、図４、５を用いて説明する。
図４は、従来のメタルマスクのバルブ金属箔に接する面の平面図である。メタルマスク１００は、多孔質バルブ金属陽極体素子のパターンに基づいて所定の形状に形成された開口部１０１を有している。この開口部はエッチング法で形成されている。
メタルマスク１００の材質は、ＳＵＳ４３０あるいは４２アロイを主に使用し、磁石の吸引力を利用してバルブ金属箔上に配置される。
【０００７】
図５は、従来のメタルマスクを用いて、バルブ金属箔に厚いスパッタ膜を成膜して、メタルマスクを取り外す状態を説明する図である。
図５（ａ）は従来のメタルマスクの断面を示している。メタルマスク１００は、図には示していない磁石の吸引力を利用してバルブ金属箔１２０に接して配置される。
【０００８】
図５（ｂ）は、膜厚の厚いスパッタ膜を成膜した後の断面図を示すものである。メタルマスクの開口部１０１を通してバルブ金属箔１２０の表面にスパッタ膜１３０が成膜される。また、メタルマスクの表面や側面にもそれぞれスパッタ膜１３２と１３１が成膜される。
【０００９】
スパッタ膜１３１は、斜め方向から飛来したスパッタ粒子がメタルマスクの側面に堆積したものである。スパッタ膜１３０の膜厚が厚いと、スパッタ膜１３０と１３１の連続性が強まって、図５（ｃ）に示すように、メタルマスクを取り外すときに、スパッタ膜１３１が１３０と結合したままバリ状の突起となって残ってしまうという問題があった。
このような問題は、より大きな静電容量を得ようとしてスパッタ膜の膜厚を厚くする場合に顕著になり、製品の歩留まりを悪化させる原因となる。
【００１０】
また、特許文献２で開示されているように、基板と接する反対の表面側が段差形状であり、基板と接する側が広くその反対側が狭い傾斜となるスパッタマスクの場合であっても、バリ状の突起が形成される。
【００１１】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、薄型の固体電解コンデンサの陽極体として好適な箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する際に、高容量を可能にする膜厚の厚いスパッタ膜の形成に有効なメタルマスクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の発明は、略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁において前記開口部の壁が張り出し部を形成する金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【００１３】
本発明の第２の発明は、略方形の開口形状を有する貫通した下開口部を備える下層金属製板材と、前記下層金属製板材上に接合される前記下開口部の開口形状と相似形、かつ相似比の小さな開口形状を有する貫通した上開口部を備える上層金属板材の２層からなり、前記上開口部の壁が張り出し部を構成する金属製板材で、前記下層金製板材が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【００１４】
本発明の第３の発明は、第１または第２の発明における張り出し部の形状が、スパッタ膜の膜厚ｔ、張り出し部の高さｈ、張り出し部の張り出し量を表す張出角θにおいて、数１で表される範囲で構成されることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【００１５】
【数１】
【００１６】
本発明の第４の発明は、第１から第３の発明における前記金属製板材が、磁性金属であることを特徴とするスパッタ用メタルマスクである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、薄型の固体電解コンデンサの陽極体として好適な箔状の多孔質バルブ金属陽極体を製造する際に、高容量を可能にする膜厚の厚いスパッタ膜の形成に有効なメタルマスクを提供することができ、優れた特性を有する薄型の固体電解コンデンサの製造に顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のメタルマスクの一例を示す図である。
【図２】本発明のメタルマスクの一例を説明する図である。
【図３】本発明のメタルマスクの製造方法の一例を説明する図である。
【図４】従来のメタルマスクの一例を示す図である。
【図５】従来のメタルマスクの一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のスパッタ用メタルマスクは、略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁に、前記開口部の壁が張り出し部を形成している金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のメタルマスクの実施の形態を、図１から図３を用いて説明する。
図１は本発明のメタルマスクの説明図で、（ａ）は相似比の大きな方の開口形状を有する平面で被スパッタ材（バルブ金属箔）と接する側、すなわちバルブ金属箔に接する面１０ａ側から見た場合の平面図となるもので、（ｂ）は、その背面図で、相似比が小さい方の開口形状を有する平面、すなわちスパッタ装置に設置されるターゲット側に位置する面１０ｂの開口部の様子を示していることになる。（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図１（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。
このように、メタルマスク１０は多孔質バルブ金属陽極体素子のパターンに基づいた開口部１１を有し、その開口部１１の断面は、図１（ｃ）、（ｄ）に示すようなターゲット側の面が張り出す形になっている。この張り出しを張り出し部１２とする。
【００２１】
スパッタリングで、このメタルマスク１０を使用する場合に、スパッタの放射側に位置するメタルマスク面１０ｂの開口部のサイズが、被スパッタ材であるバルブ金属箔に接する面１０ａの開口部のサイズより小さくなっているのが特長である。したがって、メタルマスク面１０ａ、１０ｂの開口部の大きさの差が、張り出し１２の大きさを示している。
【００２２】
図２は、本発明のメタルマスク１０を用いて、バルブ金属箔２０に厚いスパッタ膜３０を成膜して、メタルマスク１０を取り外す状態を説明する図である。
図２（ａ）は本発明のメタルマスク１０の断面を示すものである。
メタルマスク１０は、図には示していない磁石の吸引力を利用してバルブ金属箔２０にメタルマスク面１０ａで接して配置される。メタルマスク１０は、開口部１１を形成する幅ｗ、高さｈの張り出し部１２を有している。
【００２３】
図２（ｂ）は、膜厚の厚いスパッタ膜を成膜した後の断面図を示すものである。
メタルマスク１０の開口部１１を通してバルブ金属箔２０の表面に膜厚ｔのスパッタ膜３０が成膜される。また、メタルマスク１０の表面１０ｂや側面にもそれぞれスパッタ膜３２と３１が成膜されるが、張り出し１２の内部へのスパッタ膜の堆積は減少するために、スパッタ膜３０と３１が繋がることはない。
【００２４】
スパッタ膜の形成後に、メタルマスク１０を取り外すと、図２（ｃ）に示すように、バリ状突起を生じないで、所定のパターンに成膜されたスパッタ膜３０がバルブ金属箔上に形成されている。
【００２５】
本発明のメタルマスク１０の開口部１１に設けられる張り出し部１２の形状は、張り出し部１２の高さｈと、下記数２で高さｈと幅ｗの関数として表される張出角θ、およびスパッタ膜の膜厚ｔによって決定される。なお、スパッタ膜の膜厚ｔは要求仕様により任意の値を採るものであることから、先ず、膜厚ｔが決まったのちに張り出し部１２の高さｈ、張出角θを決定する。
【００２６】
【数２】
【００２７】
張り出し部１２の高さｈ、張出角θと、スパッタ膜の膜厚ｔの関係において、張り出し部１２の高さｈは、スパッタ膜の膜厚ｔの１．５〜１０倍が好ましく、この範囲内において、張出角θの角度が３０°以上、８４°以内の角度であると図２（ｃ）に示すようなスパッタ膜３０、３１が結合されていない健全な成膜を行うことが可能である。
【００２８】
一方、高さｈがスパッタ膜の膜厚ｔの１．５倍よりも小さい場合には、どのような張出角θであってもスパッタ膜３０と３１が接合してしまって、メタルマスクを取り外したときにバリ状突起（図５（ｃ）参照）が生じてしまう。高さｈが膜厚ｔの１０倍よりも大きい場合では、張出角θが３０°以上、８４°以下の角度である時には、スパッタ膜３０、３１は結合しないが、メタルマスク１０の厚みが厚くなるだけで、メタルマスク材料のコスト高の原因となる。
【００２９】
張出角θは、３０°以上、８４°以下の角度であれば、スパッタ膜３０とスパッタ膜３１が結合することはないが、望ましくは３０°以上、６０°以下の角度が良い。６０°を超える角度では、必要以上に張り出し部１２の張り出し幅ｗを採ることになり、成膜範囲が制限されてバルブ金属箔を有効に利用できなくなる。
張出角θが３０°未満ではスパッタ膜３０とスパッタ膜３１が結合しやすくなり、８４．３°を超える角度では、ｗ／ｈ（張り出し部幅／張り出し部高さ）が１０を超えることになり、メタルマスクをバルブ金属箔に装着する際の磁石の吸引力によって、張り出し部１２がバルブ金属箔２０に近づき、スパッタ膜３０と３１を結合せしめ易くなる。
【００３０】
この張り出し部１２の形成は、開口部面積の異なる金属板を接合して形成する方法や、ＮＣ旋盤などの精密切削機により切削して形成する方法などを用いる。
【００３１】
図３に開口部の異なる金属板を用いて張り出し部１２を形成する場合を示す。
図３（ａ）は開口部４２ａを有する第１の金属板４１ａを、図３（ｂ）は４２ａよりも面積の小さい開口部４２ｂを有する第２の金属板４１ｂを示す。これらの金属板４１ａ、４１ｂの材質は、ＳＵＳ４３０または４２アロイを用いる。開口部４２ｂは開口部４２ａよりも縦方向の上下にそれぞれｗ小さく、横方向の左右にもそれぞれｗ小さく形成されている。これらの開口部４２ａ、４２ｂはエッチングなどにより形成される。
【００３２】
図３（ｃ）は第１の金属板４１ａと第２の金属板４１ｂを接合した平面図を示す。金属板４１ａと４１ｂは、開口部４２ａと４２ｂの中心が一致するように接合され、幅ｗの張り出し４３が形成される。金属板の接合は、ロウ材を使用してもよいし、溶接で接合してもよい。また、磁石の吸引力で実質的に接合された状態であってもよい。
【００３３】
図３（ｄ）は第１の金属板４１ａと第２の金属板４１ｂを接合した断面図を示す。高さｈは、ロウ材で接合する場合は、金属板４２ａの板厚とロウ材の厚みで決定される。磁石の吸引力で接合する場合は、金属板４２ａの厚みがｈになる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明のメタルマスクの実施の形態を実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３５】
表１に示すような２５３０×２５３０μｍの開口部を８×９列の７２個配列した板厚３０μｍの第１の金属板（材質４２アロイ）と、開口部が２５００×２５００μｍ、板厚１５０μｍであること以外は第１の金属板と同様の第２の金属板を用意した。
第１の金属板と第２の金属板のすべての開口部中心位置が一致するように重ね合わせた後に、２枚の金属板の四隅をスポット溶接して、それぞれの開口部に高さ３０μｍ、張出角２６．５°、幅１５μｍの張り出し部を有するメタルマスクを作製した。
【００３６】
次に、メタルマスクと同じ大きさで、厚み５０μｍのＴａ箔（東京電解株式会社製）を用意して、メタルマスクの第１の金属板の面がＴａ箔の上に接するように配置した後に、Ｔａ箔の裏面に配置した磁石でメタルマスクを吸引して固定した。これをスパッタ装置（アルバック株式会社製、ＳＢＨ−２３０６ＲＤＥ）に取り付けて、Ｔａ−６０体積％Ｃｕの組成で、膜厚２０μｍのスパッタ膜を成膜した。メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。
【００３７】
スパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜パターンが形成されていた。
【実施例２】
【００３８】
第１の金属板の開口部が２６５０×２６５０μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例３】
【００３９】
第１の金属板の開口部が３１００×３１００μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例４】
【００４０】
第１の金属板の開口部が２７００×２７００μｍ、板厚２００μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例５】
【００４１】
第１の金属板の開口部が３２００×３２００μｍ、板厚２００μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例６】
【００４２】
第１の金属板の開口部が２５６０×２５６０μｍ、板厚６０μｍ、およびスパッタ膜の膜厚が４０μｍであること以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例７】
【００４３】
第１の金属板の開口部が２８００×２８００μｍであること以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例８】
【００４４】
第１の金属板の開口部が３７００×３７００μｍであること以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例９】
【００４５】
第１の金属板の開口部が２９００×２９００μｍ、板厚４００μｍであること以外は、実施例８と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１０】
【００４６】
第１の金属板の開口部が３９００×３９００μｍ、板厚４００μｍであること以外は、実施例８と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１１】
【００４７】
表１に示す４１３０×４１３０μｍの開口部を８×９列の７２個配列した板厚３０μｍの第１の金属板（材質４２アロイ）と、開口部が４１００×４１００μｍ、板厚１５０μｍであること以外は第１の金属板と同様の第２の金属板を用いた以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１２】
【００４８】
第１の金属板の開口部が４２５０×４２５０μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１３】
【００４９】
第１の金属板の開口部が４７００×４７００μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１４】
【００５０】
第１の金属板の開口部が４３００×４３００μｍ、板厚が２００μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１５】
【００５１】
第１の金属板の開口部が４８００×４８００μｍ、板厚が２００μｍであること以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１６】
【００５２】
第１の金属板の開口部が４１６０×４１６０μｍ、板厚が６０μｍ、スパッタ膜の膜厚を４０μｍとした以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１７】
【００５３】
第１の金属板の開口部が４４００×４４００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１８】
【００５４】
第１の金属板の開口部が５３００×５３００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例１９】
【００５５】
第１の金属板の開口部が４５００×４５００μｍ、板厚４００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【実施例２０】
【００５６】
第１の金属板の開口部が５５００×５５００μｍ、板厚４００μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、いずれのパターン端部にもバリ状の突起は無く、良好なスパッタ膜のパターンが形成されていた。
【００５７】
（比較例１）
第１の金属板の開口部が２５６０×２５６０μｍ、板厚２５μｍとした以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００５８】
（比較例２）
第１の金属板の開口部が３２００×３２００μｍ、板厚３０μｍとした以外は、実施例１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００５９】
（比較例３）
第１の金属板の開口部が４０００×４０００μｍ、板厚５０μｍとした以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６０】
（比較例４）
第１の金属板の開口部が４０００×４０００μｍ、板厚６０μｍとした以外は、実施例６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６１】
（比較例５）
第１の金属板の開口部が４１６０×４１６０μｍ、板厚２５μｍとした以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６２】
（比較例６）
第１の金属板の開口部が４８００×４８００μｍ、板厚３０μｍとした以外は、実施例１１と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６３】
（比較例７）
第１の金属板の開口部が５６００×５６００μｍ、板厚５０μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６４】
（比較例８）
第１の金属板の開口部が５６００×５６００μｍ、板厚６０μｍとした以外は、実施例１６と同じ条件で、スパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６５】
（従来例１）
第１の金属板の開口部を２５００×２５００μｍ、板厚を３０μｍとし、第２の金属板の開口部を２５００×２５００μｍと第１の金属板と同じくし、その板厚を１５０μｍとした以外は、実施例１と同じ条件でスパッタ膜を成膜した。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に２．５ｍｍ×２．５ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６６】
（従来例２）
第１の金属板および第２の金属板の開口部を４１００×４１００μｍとした以外は、従来例１と同様にしてスパッタ膜の成膜を行った。
メタルマスクを取り外すと、Ｔａ箔上に４．１ｍｍ×４．１ｍｍサイズのスパッタ膜パターンが７２個配列されていた。このスパッタ膜をＳＥＭで観察した結果、パターン端部にバリ状の突起を有するスパッタ膜パターンが見られた。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１の実施例１から２０からもわかるように、本発明のメタルマスクを用いて、スパッタ膜の成膜を行った場合には、図５（ｃ）に示すような「バリ」の発生は見当たらなかった。
対して、張り出し部高さｈ、あるいは張出角θのいずれかが本発明の範囲外にある比較例では、いずれもスパッタ膜パターンにのいずこかに「バリ」の発生が見られた。また、メタルマスクの開口部に張り出し部を持たない従来例１、２でも、スパッタ膜パターンに「バリ」が見られた。
【符号の説明】
【００６９】
１０ メタルマスク
１０ａ メタルマスク面（バルブ金属箔側）
１０ｂ メタルマスク面（ターゲット側）
１１ 開口部
１２ 張り出し部
２０ バルブ金属箔
３０ スパッタ膜
３１ スパッタ膜
３２ スパッタ膜
４０ メタルマスク
４１ａ 第１の金属板
４１ｂ 第２の金属板
４２ａ 第１の金属板の開口部
４２ｂ 第２の金属板の開口部
４３ 張り出し部
ｈ 張り出し部高さ〔μｍ〕
θ 張出角〔°〕
ｗ 張り出し幅〔μｍ〕
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁において前記開口部の壁が張り出し部を形成する金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスク。
【請求項２】
略方形の開口形状を有する貫通した下開口部を備える下層金属製板材と、前記下層金属製板材上に接合される前記下開口部の開口形状と相似形、かつ相似比の小さな開口形状を有する貫通した上開口部を備える上層金属板材の２層からなり、前記上開口部の壁が張り出し部を形成する金属製板材で、前記下層金製板材が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスク。
【請求項３】
前記張り出し部の形状が、スパッタ膜の膜厚ｔ、張り出し部の高さｈ、張り出し部の張り出し量を表す張出角θにおいて、数１で表される範囲で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタ用メタルマスク。
【数１】
【請求項４】
前記金属製板材が、磁性金属であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスパッタ用メタルマスク。
【請求項１】
略方形で相似形の開口形状を有する貫通した開口部を備え、相似比が小さい方の開口形状を有する平面の開口部縁において前記開口部の壁が張り出し部を形成する金属製板材で、相似比の大きな方の開口形状を有する平面が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスク。
【請求項２】
略方形の開口形状を有する貫通した下開口部を備える下層金属製板材と、前記下層金属製板材上に接合される前記下開口部の開口形状と相似形、かつ相似比の小さな開口形状を有する貫通した上開口部を備える上層金属板材の２層からなり、前記上開口部の壁が張り出し部を形成する金属製板材で、前記下層金製板材が、被スパッタ材と接する側であることを特徴とするスパッタ用メタルマスク。
【請求項３】
前記張り出し部の形状が、スパッタ膜の膜厚ｔ、張り出し部の高さｈ、張り出し部の張り出し量を表す張出角θにおいて、数１で表される範囲で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタ用メタルマスク。
【数１】
【請求項４】
前記金属製板材が、磁性金属であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスパッタ用メタルマスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１９５８７６（Ｐ２０１１−１９５８７６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６３２９６（Ｐ２０１０−６３２９６）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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