メタルマスクの製造方法、枠部材及びその製造方法

【課題】マスク本体と枠体との接合性が良く、接着剤の除去が容易に行えるメタルマスクの製造方法と、その製造方法において用いる枠部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】多数独立の通孔５からなる開口パターン６をパターン形成領域４内に備えるマスク本体２と、マスク本体２の外周に配置されるマスク本体２の補強用の枠体３とを備えるメタルマスク１の製造方法について説明する。まず、マスク本体２に対応する金属体１５を形成するする。次に、金属体１５を囲むように枠部材３’を配する。次に、枠部材３’の表面と、金属体１５の外周縁４ａ表面とを覆うように金属層９を形成して、金属体１５と枠部材３’とを不離一体的に接合する。この枠部材３’は、枠体３と、第２金属材３３と、接着層３４とを備え、枠体３は、枠材３１と、第２金属材３２とを有している。そして、金属層９を介して金属体１５と枠部材３’とを接合した後に、枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４を除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルマスクの製造方法、並びにメタルマスクを製造する際に用いる枠部材及びその製造方法に関する。本発明によって製造されたメタルマスクは、フラックスや半田ペーストを印刷するための印刷用マスク、半田ボールを搭載するための配列用マスク、蒸着材を蒸着するための蒸着マスクなどとして用いると好適である。
【背景技術】
【０００２】
この種のメタルマスクとしては、例えば、所定のパターンを有するマスク体と枠体とを接着剤を用いて接合したものが、特許文献１に開示されている。（図１８参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７１３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のマスクは、マスク体１０２と枠体１０３とを接合している接着剤１０８の側面が露出しているため、メタルマスクを洗浄した際に、接着剤１０８が変質され、接合強度が低下してしまい、印刷・搭載精度が低下するおそれがある。また、このようなメタルマスクを蒸着用マスクとして適用して高温の中で使用した場合、接着剤１０８から有機物などの不純物が蒸発してしまい、これが蒸着精度を低下させるおそれもあった。このため、露出する接着剤１０８を保護層で覆うといった対策、更には、接着剤１０８を除去するといった対策をとっていたが、接着剤１０８の除去は別工程となるだけでなく、容易に除去することができないため、生産性が悪くなってしまっていた。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決し、マスク体と枠体との接合性が良いメタルマスクの製造方法と、その製造方法において用いる枠部材及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明は、多数独立の通孔５からなる開口パターン６をパターン形成領域４内に備えるマスク本体２と、マスク本体２の外周に配置されるマスク本体２の補強用の枠体３とを備えるメタルマスクの製造方法であって、まず、マスク本体２に対応する金属体１５を形成する。次に、金属体１５を囲むように、枠体３と、第２金属材３３と、接着層３４とを備える枠部材３’を配する。次に、枠部材３’の表面と、金属体１５の外周縁４ａ表面とを覆うように金属層９を形成して、金属体１５と枠部材３’とを不離一体的に接合する。最後に、枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４を除去する。金属体１５の形成においては、母型１０の表面に、レジスト体１４ａを有するパターンレジスト１４を設け、このパターンレジスト１４を用いて、母型１０上に電着金属を電鋳して、金属体１５を形成する。そして、枠部材３’を金属体１５が形成された母型１０上に配し、金属層９によって金属体１５と枠部材３’とを不離一体的に接合した後に、母型１０、枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４を除去する。枠部材３’を配する際には、枠部材３’の接着層３４によって母型１０上に接着し、この母型１０は剥離によって除去する。
【０００７】
また、本発明は、上記メタルマスクの製造方法において用いる枠部材３’であって、枠体３と、第２金属材３３と、接着層３４とを備え、枠体３は、枠材３１と第１金属材３２とを有する。そして、第１金属材３２と第２金属材３３との間には、剥離処理が施されている。さらに、本発明は、枠部材３’の製造方法であって、まず、基材３１ａの表面に金属をメッキして、第１金属層３２ａを形成する。次に、第１金属層３２ａ表面に金属をメッキして、第２金属層３３ａを形成する。次に、第２金属層３３ａの表面にパターンレジスト３５を形成する。次に、第２金属層３３ａ上に形成したパターンレジスト３５をマスクとして、第２金属層３３ａ、第１金属層３２ａ、基材３１ａをエッチングする。最後に、第２金属層３３ａ上にフォトレジスト層３４ａを形成する。なお、第１金属層３２ａを形成した後に、第１金属層３２ａの表面に剥離処理を施してから第２金属層３３ａを形成しても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るメタルマスクの製造方法によれば、枠体３と、第２金属材３３と、接着層３４とを備える枠部材３’を用いることで、枠体３と接着層３４を別々に配設する形態に比べて、生産性を向上することができる。
【０００９】
また、本発明の枠部材３’によれば、枠材３１及び第１金属材３２を有する枠体３と、第２金属材３３と、接着層３４とを備えているので、枠部材３’の対象物への固定を容易に行うことができる。また、本発明の枠部材３’の製造方法によれば、メッキにより、基材３１ａ表面に第１金属層３２ａ及び第２金属層３３ａを形成し、エッチングにより、第２金属層３３ａと第１金属層３２ａと基材３１ａとに開口３ａを形成しているので、枠部材３’を精度良く且つ生産性良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るメタルマスクの縦断側面図
【図２】本発明の第１実施形態に係るメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図３】本発明の第１実施形態に係るメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図４】本発明の第１実施形態に係るメタルマスクの分解斜視図
【図５】本発明に係る枠部材の製造過程の工程説明図
【図６】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの縦断側面図
【図７】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの要部の平面図
【図８】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの要部の斜視図
【図９】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの分解斜視図
【図１０】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図１１】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図１２】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図１３】本発明の第２実施形態に係るメタルマスクの別実施形態を示す図
【図１４】本発明の第１実施形態に係るメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図１５】本発明に係る枠部材の製造過程の工程説明図
【図１６】本発明に係る枠部材の製造過程の工程説明図
【図１７】本発明に係る枠部材の製造過程の工程説明図
【図１８】従来のメタルマスクを示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
図１および図４は、本発明に係るメタルマスクの第１実施形態を示す。図１において、メタルマスク１は、ニッケルやニッケル−コバルトといったニッケル合金、銅や銅合金、その他の金属を素材として形成されたマスク本体２と、このマスク本体２を囲むように装着された枠体３とを含む。図４において、マスク本体２は、７００×６００ｍｍの四角形状の母型１０領域の中に、例えば、１００×１００ｍｍの正方形状に４つ独立して形成されており、その内部にパターン形成領域４を備える。パターン形成領域４には、多数独立の通孔５からなる開口パターン６が形成されている。
【００１２】
マスク本体２の厚みは、１０〜１００μｍの範囲が好ましく、本実施例では、１５μｍに設定した。各通孔５は、例えば、平面視で前後の長さ寸法が５０〜２００μｍ、左右幅寸法が２０〜８０μｍの四角形状を有しており、これら通孔５は、前後方向に直線的に並ぶ複数個の開口群を列とし、複数個の列が左右方向に並列状に配設されたマトリクス状の開口パターン６を構成する。なお、図１の縦断面図は、実際の開口パターン６の様子を示したものではなく、それを模式的に示している。
【実施例１】
【００１３】
マスク本体２には、マスク本体２の補強用の枠体３が装着される。この枠体３は、枠材３１と金属材（第１金属材）３２とを備え、枠材３１の材質としては、アルミニウムやステンレスが挙げられるが、メタルマスク１の高温中での使用にも対応できるよう、ニッケル−鉄合金であるインバー材、あるいはニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材等のような低熱線膨張係数の材質からなるものでも良い。枠材３１の下面には金属材３２が形成されており、金属材３２の材質としては、ニッケルやニッケル−コバルトといったニッケル合金、銅や銅合金、その他の金属からなる。枠体３は、マスク本体２よりも肉厚であり、めっき法などによって形成された金属層９により、マスク本体２のパターン形成領域４の外周縁４ａと不離一体的に接合される。ここでは、図４に示すごとく、４枚のマスク本体２を１つの枠体３で保持している。すなわち、枠体３は、その板面上に４つの開口３ａが整列配置されており、各開口３ａに一枚のマスク本体２が装着される。枠体３は、マスク本体２に対応する４つの開口３ａを備える平板形状に形成されている。枠体３の厚み寸法は、例えば０．１〜２．０ｍｍ程度とし、本実施例においては、１．０ｍｍに設定した。
【００１４】
枠材３１の形成素材として、インバー材やスーパーインバー材を採用すれば、その線膨張係数が２×１０-6／℃、あるいは１×１０-6／℃以下と極めて小さいため、メタルマスク１が高温に晒される環境下においても、熱影響によるマスク本体２の寸法変化を良好に抑制できる。具体的には、本メタルマスク１を常温で使用するのではなく、蒸着マスクといった高温炉内で使用する場合において、例えば、マスク本体２がニッケルからなるものであると、その線膨張係数は１２.８０×１０-6／℃であるのに対し、ワーク（基板）４０である一般ガラスの線膨張係数は３.２０×１０-6／℃と、熱膨張率が数倍違うことから、常温下でメタルマスク（蒸着マスク）１をワーク（基板）４０に整合させた際の蒸着される位置と、実際の蒸着時における供給物（蒸着物質）４１が蒸着される位置との間に、位置ズレが生じることは避けられない。そこで、マスク本体２を保持する枠体３の形成素材として、インバー材といった線膨張係数の小さな素材を採用してあると、昇温時におけるマスク本体２の膨張に起因する寸法変化、形状変化をよく抑え、常温時における整合精度を蒸着時の昇温時にも良好に保つことができる。
【００１５】
図１において、符号９は、パターン形成領域の外周縁４ａに係るマスク本体２の上面に、例えば、めっき法により形成されたニッケルやニッケル−コバルト合金等の金属層を示す。詳しくは、金属層９は、パターン形成領域４の外周縁４ａの上面と、枠体３の側面と、マスク本体２と枠体３との間隙部分に形成されており、これでパターン形成領域４の外周縁４ａと枠体３の開口３ａ周縁とを不離一体的に接合する。
【００１６】
図２および図３は、本実施形態に係るメタルマスク１の製造方法を示す。まず、図２（ａ）に示すごとく、導電性を有する、例えば、ステンレスや真ちゅう鋼製の母型１０の表面にフォトレジスト層１１を形成する。このフォトレジスト層１１は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成する。
【００１７】
次いで、図２（ｂ）に示すごとく、フォトレジスト層１１の上に、前記通孔５に対応する透光孔１２ａを有するパターンフィルム１２（ガラスマスク）を密着させたのち、紫外光ランプ１３で紫外線光を照射して露光を行い、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図２（ｃ）に示すごとく、前記通孔５に対応するストレート状のレジスト体１４ａを有するパターンレジスト１４を母型１０上に形成する。
【００１８】
続いて、上記母型１０を所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、図２（ｄ）に示すごとく、先のレジスト体１４ａの高さの範囲内で、母型１０のレジスト体１４ａで覆われていない表面に上述の電着金属を、好ましくは、１０〜１００μｍ厚の範囲、本実施例では、ニッケル−コバルトを１５μｍ厚で電鋳して金属体１５、すなわち、前記マスク本体２となる層を形成する。ここでは、母型１０の略全面にわたって、金属体１５を形成した。次に、レジスト体１４ａを溶解除去することにより、図２（ｅ）に示すごとく、多数独立の通孔５からなる開口パターン６を備えるマスク本体２を得た。
【００１９】
続いて、図３（ａ）に示すごとく、金属体１５（マスク本体２）の形成部分を含む母型１０の表面全体に、フォトレジスト層１６を形成する。このフォトレジスト層１６は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成したものであり、ここでは、２０μｍ厚にフォトレジスト層１６を形成した。
【００２０】
続いて、図３（ｂ）に示すごとく、前記パターン形成領域４に対応する透光孔１７ａを有するパターンフィルム１７を密着させたのち、紫外光ランプ１３で紫外線光を照射して露光を行う。かくして、図３（ｃ）に示すごとく、パターン形成領域４に係る部分が露光されたフォトレジスト層１６ａを得た。なお、それ以外の部分である未露光のフォトレジスト層１６ｂは、残しても除去してもどちらでも構わないが、ここでは、除去することとした。
【００２１】
続いて、図３（ｄ）に示すごとく、母型１０上に金属体１５を囲むように、枠部材３’を配する。この枠部材３’は、図５（ｅ）に示すように、枠体３、第２金属材３３、接着層３４を備えるものであり、枠体３は、枠材３１と第１金属材（金属材）３２とを有し、第１金属材３２と第２金属材３３との間には、剥離処理を施すことが好ましい。これは、例えば、酸化膜や有機膜を形成することにより施すことができる。
【００２２】
係る枠部材３’の製造方法について説明すると、まず、７００×６００ｍｍのアルミニウム、ステンレス、インバーなどといった材質からなる基材３１ａを用意し、図５（ａ）に示すように、基材３１ａの表面にニッケルやニッケル−コバルトといったニッケル合金からなる金属をメッキして、１〜１０μｍ厚の第１金属層３２ａを形成する。次に、図５（ｂ）に示すように、第１金属層３２ａ表面に剥離処理を施した後に、ニッケルやニッケル−コバルトといったニッケル合金からなる金属をメッキして、１〜１０μｍ厚の第２金属層３３ａを形成する。ここで、第２金属層３３ａは第１金属層３２ａより厚く形成することが好ましく、本実施形態では、第１金属層３２ａを２μｍ、第２金属層３３ａを３μｍとした。次に、図５（ｃ）に示すように、第２金属層３３ａの表面にフォトレジスト層を形成した後に、開口３ａに対応するパターンを有するパターンフィルムを密着させ、露光、現像、乾燥を行って、開口３ａに対応するパターンを有するパターンレジスト３５を形成する。次に、図５（ｄ）に示すように、第２金属層３３ａ上に形成したパターンレジスト３５をマスクとして、第２金属層３３ａ、第１金属層３２ａ、基材３１ａをエッチングして、開口３ａを形成する。最後に、図５（ｅ）に示すように、パターンレジスト３５を除去し、開口３ａを含む第２金属層３３ａ表面にフォトレジスト層を形成した後、開口３ａ上に存在するフォトレジスト層を除去して、開口３ａを除く第２金属層３３ａの表面にフォトレジスト槽３４ａを残存させることで、枠材３１、第１金属材３２、第２金属材３３、接着層３４を有する枠部材３’が得られる。ここで、接着層３４はフォトレジスト層３４ａからなるものとしているが、これは、未露光のフォトレジストは粘着性を有するので、この性質を利用することで、フォトレジスト層３４ａからなる接着層３４を得ている。なお、接着層３４は、第２金属層３３ａ上に粘着性を有する材質を直接形成したものでも良い。また、本実施形態では、パターンレジスト３５を除去しているが、パターンレジスト３５を除去せずに、その表面にフォトレジスト層３４ａ（接着層３４）を形成するようにしても良い。
【００２３】
続いて、図３（ｅ）に示すごとく、パターン形成領域４の外周縁４ａに係る表面に露出する金属体１５の上面、枠部材３’と金属体１５との間で表面に露出する母型１０の表面、および枠体３の表面上に電着金属を電鋳して金属層９を形成し、金属層９により金属体１５と枠部材３’の枠体３とを接合した。ここでは、パターン形成領域４の外周縁４ａに係る表面に露出する金属体１５の上面、および枠部材３’と金属体１５との間で表面に露出する母型１０の表面における層厚が９０μｍとなるように金属層９を形成した。このとき、枠部材３’の表面の層厚は、３０μｍとなっていた。このように、母型１０の表面等と枠部材３’との間で層厚が異なるのは、金属層９は、母型１０の表面から順次積層されていき、そして、金属層９が枠部材３’の接着層３４の高さ寸法を超えて枠部材３’の第２金属材３３に至ると、枠部材３’が母型１０と導通状態となって、該枠部材３’の表面に金属層９が形成されることによる。
【００２４】
最後に、母型１０、枠部材３’の第２金属材３３および接着層３４、フォトレジスト層１６ａを除去する。具体的には、フォトレジスト層１６ａを除去して、マスク本体２（金属体１５）、金属層９、枠体３（枠部材３’の枠材３１および第１金属材３２）から母型１０、枠部材３’の第２金属材３３および接着層３４を剥離することにより、図１に示すようなマスク１を得た。
【００２５】
係るメタルマスク１の製造方法によれば、枠材３１と、第１金属材（金属材）３２と、第２金属材３３と、接着層３４とを備える枠部材３’を用いるので、枠部材３’の接着層３４により、母型１０への枠部材３’の固定を容易に行うことができる。また、金属層９によってマスク本体２と枠体３を接合した後は、不要となる枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４を母型１０の除去に続いて除去することができる。さらに、第１金属材３２と第２金属材３３との間に剥離処理を施すとともに、母型１０を剥離により除去する方法を採用すれば、母型１０を剥離することで、枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４とともに、一括して除去することができる。
【００２６】
なお、金属層９は、金属体１５、すなわちマスク本体２を枠体３側に引き寄せる、引っ張り応力Ｆ１（図１参照）が作用するようなテンションを加えた状態で形成することが好ましい。かかる応力Ｆ１の付与は、金属層９を作成する際の電鋳槽中に添加する第２種光沢剤中のカーボンの含有比率を調製することによって実現できる。これにより、マスク本体２は、金属層９を介して枠体３に対してピンと張った引っ張り応力が作用した状態で張設されるため、高温中でのマスクの使用においても、枠体３との熱膨張係数の差に伴うマスク本体２の膨張を吸収し、さらに、マスク本体２を保持する枠体３自体が熱膨張しにくいことと相俟って、メタルマスク１全てが熱による寸法精度のばらつきが生じ難く、供給物４１の再現精度の向上に寄与できる。
【００２７】
同様に、マスク本体２、すなわち金属体１５は、それが内方に収縮する方向の応力Ｆ２（図１参照）が作用するようなテンションを加えた状態で形成することが好ましい。かかる応力Ｆ２の付与は、マスク本体２となる金属体１５を作成する際の電鋳槽中に添加する第２種光沢剤中のカーボンの含有比率を調製することで実現できる。かかる応力Ｆ２は、金属体１５を作成する際の電鋳槽の温度（４０〜５０℃）と常温（２０℃）との温度差に起因して、常温時に金属体１５が収縮するようにすることによって実現できる。より詳しく説明すると、母型１０として４２アロイやインバー、ＳＵＳ４３０（ステンレス）等の低温膨張係数の素材を用いたうえで、４０〜５０℃の電鋳槽内で金属体１５を形成すると、このとき電着金属であるニッケルやニッケル合金等の金属体１５は、母型１０よりも膨張率が大きいため、母型１０に対して膨張しようとする応力が作用する（尤も、このときの金属層９の膨張は、母型１０により規制される）。しかるに、電鋳槽温度（４０〜５０℃）よりも低い常温（２０℃）においては、金属体１５は内方に収縮しようとし、従って、母型１０から剥離することによって、金属体１５、すなわちマスク本体２は、枠体３に対して引っ張り応力Ｆ２が作用することとなる。これにより、金属体１５を皺の無いピンと張った状態とできるため、高温中でマスク１を使用しても、枠体３との熱膨張係数の差に伴うマスク本体２自体の膨張を吸収し、さらにマスク本体２を保持する枠体３自体が熱膨張しにくいことと相俟って、メタルマスク１全てが熱による寸法精度のばらつきが生じ難く、パターンに対応する供給物４１の再現精度の向上に寄与できる。
【００２８】
また、メタルマスク１には、応力緩和部８を設けることが好ましい。これは、マスク１（マスク本体２）を電鋳により形成すれば、内部応力の発生を回避することが困難なため、マスク１にうねりが生じ、マスク１の平面性に悪影響を及ぼしてしまうが、応力緩和部８を設けることで、係る問題を解決でき、マスク１の平面性の向上に寄与できる。この応力緩和部８は、例えば、枠体３の上面に形成される金属層９を分断することで設けることができ、その形成方法は、金属層９を形成する前に、枠体３の上面にフォトレジストを形成して、金属体１５と枠部材３’とを接合する際に、枠体３の上面に金属層９が形成されないようにすることで実現できる。
【００２９】
具体的には、例えば、図２（ａ）〜（ｅ）に示す工程を経て、母型１０上に金属体１５（マスク本体２）を得た後に、図１４（ａ）に示すように、金属体１５を囲むように、母型１０上に枠部材３’を配し、続いて、図１４（ｂ）に示すように、金属体１５のパターン形成領域４に係る部分及び枠部材３’の上面に対応するフォトレジスト層１６ａ・１６ｃを形成し、次に、図１４（ｃ）に示すように、パターン形成領域４の外周縁４ａに係る表面に露出する金属体１５の上面、枠部材３’と金属体１５との間で表面に露出する母型１０の表面、および枠体３の表面に金属層９を形成し、最後に、母型１０、枠部材３’の第２金属材３３および接着層３４、フォトレジスト層１６ａ・１６ｃを除去することで、図１４（ｄ）に示すように、枠体３の上面に応力緩和部８が設けられたメタルマスク１が得られる。
【００３０】
この他にも、上記のように、枠部材３’を配した後にフォトレジスト層１６ｃを形成するのではなく、予めから枠部材３’にフォトレジスト層を形成する、つまり、枠材３１と、第１金属材３２と、第２金属材３３と、接着層３４と、フォトレジスト３６とを備えた枠部材３”を用意し、この枠部材３”を母型１０上に金属体１５を囲むようにして配し、金属層９を形成して金属体１５と枠部材３’の枠体３とを接合した後に、母型１０、枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４、フォトレジスト層１６ａを除去することでも、応力緩和部８が設けられたメタルマスク１を得ることができる。
【００３１】
この枠部材３”の製造方法としては、まず、７００×６００ｍｍのアルミニウム、ステンレス、インバーなどといった材質からなる基材３１ａを用意し、図１５（ａ）に示すように、基材３１ａの表面にニッケルやニッケル−コバルトといったニッケル合金からなる金属をメッキして、１〜１０μｍ厚の第１金属層３２ａを形成する。次に、図１５（ｂ）に示すように、第１金属層３２ａ表面に剥離処理を施した後に、ニッケルやニッケル−コバルトといったニッケル合金からなる金属をメッキして、１〜１０μｍ厚の第２金属層３３ａを形成する。ここで、第２金属層３３ａは第１金属層３２ａより厚く形成することが好ましく、本実施形態では、第１金属層３２ａを２μｍ、第２金属層３３ａを３μｍとした。次に、図１５（ｃ）に示すように、第２金属層３３ａの表面にフォトレジスト層を形成した後に、開口３ａに対応するパターンを有するパターンフィルムを密着させ、露光、現像、乾燥を行って、開口３ａに対応するパターンを有するパターンレジスト３５を形成する。次に、図１５（ｄ）に示すように、第２金属層３３ａ上に形成したパターンレジスト３５をマスクとして、第２金属層３３ａ、第１金属層３２ａ、基材３１ａをエッチングして、開口３ａを形成する。次に、図１５（ｅ）に示すように、パターンレジスト３５を除去し、基材３１ａの表面にフォトレジスト層を形成した後、パターンフィルムを密着させ、露光、現像、乾燥を行って、開口３ａを除く基材３１ａの表面にフォトレジスト３６を形成する。最後に、図１５（ｆ）に示すように、開口３ａを含む第２金属層３３ａ表面にフォトレジスト層を形成した後、開口３ａ上に存在するフォトレジスト層を除去して、開口３ａを除く第２金属層３３ａの表面にフォトレジスト層３４ａを残存させることで、枠材３１、第１金属材３２、第２金属材３３、接着層３４、フォトレジスト３６を有する枠部材３”が得られる。
【００３２】
上記製造方法では、接着層３４（フォトレジスト層３４ａ）とフォトレジスト３６とは、別々の工程で形成しているが、図１５（ａ）〜（ｄ）に示す工程を経て、第２金属層３３ａ、第１金属層３２ａ、基材３１ａに開口３ａを形成した後に、パターンレジスト３５を除去して、図１６（ａ）に示すように、基材３１ａ及び第２金属層３３ａ表面にフォトレジスト層３４ａ・３６ａを形成する。このフォトレジスト層３４ａ・３６ａの厚さは、表裏で異なっていても良く、所望の厚さにて形成する。次に、基材３１ａ側におけるフォトレジスト層３６ａの表面にパターンフィルムを密着させて露光することで、図１６（ｂ）に示すように、基材３１ａの表面にフォトレジスト層３６ａが露光されてなるフォトレジスト３６が形成される。そして、現像にて基材３１ａ側の未露光のフォトレジスト層３６ａを除去するが、その際に、基材３１ａの表面に形成されたフォトレジスト３６がマスクとなって、第２金属層３３ａ側に形成したフォトレジスト層３４ａの開口３ａ上に存在するフォトレジスト層３４ａも除去され、基材３１ａの表面にはフォトレジスト３６が、また、第２金属層３３ａ表面にはフォトレジスト層３４ａが形成されることとなり、よって、枠材３１、第１金属材３２、第２金属材３３、接着層３４、フォトレジスト３６を有する枠部材３”を得ることができる。
【００３３】
また、枠部材３”の別の製造方法としては、図１５（ａ）〜（ｂ）に示す工程を経て、基材３１ａ上に第１金属層３２ａ及び第２金属層３３ａを形成した後に、図１７（ａ）に示すように、第１金属層３２ａの表面にフォトレジスト層３４ａを形成するとともに、第２金属層３３ａの表面にフォトレジスト層３６ａをそれぞれ所望の厚さ形成する。次に、図１７（ｂ）に示すように、基材３１ａ側におけるフォトレジスト層３６ａの表面にパターンフィルムを密着させ、露光、現像、乾燥することで、基材３１ａの表面にフォトレジスト３６を形成する。次に、図１７（ｃ）に示すように、基材３１ａ上に形成したフォトレジスト３６をマスクとして、フォトレジスト３６より露出する基材３１ａ表面と、これに対応する部分の第１金属層３２ａ、第２金属層３３ａ、フォトレジスト層３４ａをエッチングして、開口３ａを形成することによっても、枠部材３”を得ることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図６ないし図９に本発明に係るメタルマスク１の第２実施形態を示す。図６において、メタルマスク１は、ニッケルやニッケルコバルト等のニッケル合金、その他の電着金属を素材として、電鋳方法により形成されたマスク本体２と、このマスク本体２を囲むように装着された枠体３とを含む。図９において、メタルマスク１は、５５０×４５０ｍｍの四角形状を呈しており、その内部に複数個のマスク本体２を備える。各マスク本体２は、６０×４０ｍｍの四角形状に形成されており、その内部にパターン形成領域４を備える。パターン形成領域４には、多数独立の通孔５からなる開口パターン６が形成されている。
【００３５】
マスク本体２の厚みは、好ましくは、１０〜１００μｍの範囲とし、本実施例では、１５μｍに設定した。各通孔５は、例えば平面視で前後の長さ寸法が７０μｍ、左右幅寸法が１５０μｍの四角形状を有しており、これら通孔５は、前後方向に直線的に並ぶ複数個の通孔群を列とし、複数個の列が左右方向に並列状に配設されたマトリクス状の開口パターン６を構成した。なお、図６の縦断面図は、実際の開口パターン６の様子を示したものではなく、それを模式的に示している。
【００３６】
マスク本体２の上面側には、マスク本体２の補強用の枠体３が装着される。この枠体３は、ニッケル−鉄合金であるインバー材、あるいはニッケル−鉄−コバルト合金であるスーパーインバー材等のような低熱線膨張係数の材質からなる枠材３１と、ニッケルやニッケル−コバルトといったニッケル合金、銅や銅合金、その他の金属からなる金属材３２とを備える。枠体３は、マスク本体２よりも肉厚の成形品であり、電鋳法により形成された金属層９によりマスク本体２のパターン形成領域４の外周縁４ａと不離一体的に接合される。ここでは、図９に示すごとく、３０枚のマスク本体２を１枚の枠体３で保持している。すなわち、枠体３は、その板面上に３０個の開口３ａが整列配置されており、各開口３ａに一枚のマスク本体２が装着される。枠体３は、マスク本体２に対応する開口３ａを備える平板形状に形成されている。枠体３の厚み寸法は、例えば、１０〜１００μｍ程度とし、本実施例においては、５０μｍに設定した。
【００３７】
図６において、符号９は、マスク本体２のパターン形成領域４の外周縁４ａと枠体３とを接合する金属層を示す。かかる金属層９は、例えば、電鋳法により形成されるものであり、ニッケルやニッケル−コバルト合金等からなる。このように、マスク本体２のパターン形成領域４の外周縁４ａと枠体３とを金属層９で接合してあると、図１８に示す従来例のごとく、マスク本体１０２と枠体１０３とを接着剤１０８で接合する形態では不可避であった、洗浄処理等において使用される有機溶媒が接着剤１０８に作用することに起因する接着剤１０８の変質などの不具合は一切生じず、マスク本体１０２と枠体１０３との間の良好な接合状態を長期にわたってよく維持できる。
【００３８】
そのうえで、本実施形態においては、図６ないし図８に示すごとく、マスク本体２のパターン形成領域４の外周縁４ａの全周にわたって多数個の孔部２１を設けてあり、マスク本体２のパターン形成領域４の外周縁４ａと枠体３とを、該孔部２１を埋めるように形成された金属層９を介して一体的に接合してある点が着目される。すなわち、本実施形態に係る金属層９は、パターン形成領域４の外周縁４ａの上面と、枠体３のパターン形成領域４に臨む表面と、マスク本体２と枠体３との間隙部分のみならず、さらに、孔部２１を埋めるように成長・形成されている点が着目される。このように、孔部２１を埋めるように成長・形成された金属層９を介してマスク本体２と枠体３とを接合してあると、両者２・３間の接合強度の向上を図ることができるため、枠体３に対するマスク本体２の不用意な脱落や位置ずれを確実に抑えることができる。従って、供給物４１の再現精度の向上を図ることができる。
【００３９】
また、図７および図８に示すごとく、マスク本体２の四つの角部を平面視で面取り状に形成している。これによれば、マスク本体２が熱膨張した際に角部に応力が集中することを抑えることができる。
【００４０】
図１０ないし図１２は、本実施形態に係るメタルマスク１の製造方法を示す。まず、図１０（ａ）に示すごとく、導電性を有する、例えば、４２アロイやインバー、ＳＵＳ４３０（ステンレス）等の低温膨張係数の素材の母型１０の表面にフォトレジスト層１１を形成する。このフォトレジスト層１１は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成した。
【００４１】
続いて、図１０（ｂ）に示すごとく、フォトレジスト層１１の上に、前記通孔５および接着強度アップ用の孔部２１に対応する透光孔１２ａを有するパターンフィルム１２（ガラスマスク）を密着させたのち、紫外光ランプ１３で紫外線光を照射して露光を行い、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図１０（ｃ）に示すごとく、前記通孔５および孔部２１に対応するストレート状のレジスト体１４ａを有するパターンレジスト１４を母型１０上に形成した。
【００４２】
続いて、上記母型１０を所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、図１０（ｄ）に示すごとく、先のレジスト体１４ａの高さの範囲内で、母型１０のレジスト体１４ａで覆われていない表面にニッケル合金等の電着金属を好ましくは、１０〜１００μｍ厚の範囲、本実施例では、１５μｍ厚で電鋳して、金属体１５、すなわち前記マスク本体２となる層を形成した。金属体１５は、下面側（母型１０側）に形成された無光沢ニッケル層と、該無光沢ニッケル層上に形成された光沢ニッケル層とからなるものとしても良く、ここでは、母型１０の略全面に無光沢ニッケルからなる金属層を１０μｍ電鋳したのち、その上に光沢ニッケルからなる金属層を５μｍ電鋳して金属体１５とした。このように、金属体１５を２層構造とすると、無光沢ニッケルが母型１０に対してくっつき難く、最後のメタルマスク１の母型１０からの剥離工程を作業効率良く進めることができる。
【００４３】
続いて、レジスト体１４ａを溶解除去することにより、図１０（ｅ）に示すごとく、多数独立の通孔５からなる開口パターン６、および開口パターン６の外周縁の全体に、接合強度アップ用の孔部２１を備える平面視で四角形状のマスク本体２を得た。マスク本体２の各角部は、図７および図８に示すごとく、平面視で面取り状に形成した。なお、図１０（ｅ）において、符号１５ａは、金属体１５・１５（マスク本体２・２）どうしの間に形成され、枠部材３’の配置位置に対応する金属体を示す。この金属体１５ａはフォトレジスト層２６を形成する前に除去するが、フォトレジスト層１６を形成する前であればいつでも良く、例えば、後の活性化処理後に行っても良い。
【００４４】
続いて、金属体１５ａを剥離した後、図１１（ａ）に示すごとく、金属体１５（マスク本体２）の表面全体に、フォトレジスト層２６を形成してから、孔部２１の周辺部分に対応するパターンフィルム２７を密着させて、紫外光ランプ１３で紫外線光を照射して露光を行った。ここでのフォトレジスト層は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成したものであり、ここでは、２０μｍ厚にフォトレジスト層を形成した。次に、未露光部分のフォトレジスト層を溶解除去することにより、図１１（ｂ）に示すごとく、孔部２１の周辺部分に対応する開口２８ａを有するパターンレジスト２８を得た。つまり、孔部２１の周辺部分のみが表面に露出するようにパターンレジスト２８を形成した。
【００４５】
次いで、パターンレジスト２８の開口２８ａに露出する金属体１５部分、すなわち孔部２１の周辺の金属体１５に対して酸浸漬や電解処理等の活性化処理を施した。図１１（ｂ）において、符号２９は活性化処理を施した部分を示しており、詳しくは孔部２１の内壁面と、該孔部２１の周辺の金属体１５の上面に対して活性化処理を施した。このように、孔部２１の周辺に活性化処理を施してあると、無処理の場合に比べて、当該活性化処理部分と金属層９との接合強度の格段の向上を図ることができる。
【００４６】
なお、先の活性化処理に替えて、孔部２１の周辺の金属体１５に対して、ストライクニッケルや無光沢ニッケル等の薄層を形成してもよい。これによっても、孔部２１の周辺部分と金属層９との接合強度の向上を図ることができる。また、孔部２１は、必ずしも貫通されている必要はなく、有底の凹みであっても良い。
【００４７】
続いて、パターンレジスト２８を溶解除去したのち、図１２（ａ）に示すごとく、金属体１５（マスク本体２）の形成部分を含む母型１０の表面全体に、フォトレジスト層１６を形成した。このフォトレジスト層１６は、先と同様にネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを所定の高さに合わせて、一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成したものであり、ここでは、２００μｍ厚にフォトレジスト層１６を形成した。続いて、図１２（ｂ）に示すごとく、前記パターン形成領域４に対応する透光孔１７ａを有するパターンフィルム１７を密着させたのち、紫外光ランプで紫外線光を照射して露光を行った。かくして、図１２（ｃ）に示すごとく、パターン形成領域４に係る部分が露光されたフォトレジスト層１６ａと、それ以外の部分である未露光のフォトレジスト層１６ｂが得られた。なお、この未露光のフォトレジスト層１６ｂは、この後に除去するが、除去せずに残しておいても構わない。
【００４８】
続いて、図１２（ｄ）に示すごとく、母型１０上に金属体１５を囲むように、枠部材３’を配した。この枠部材３’は、第１実施形態と同様に、枠体３、第２金属材３３、接着層３４とを備え、枠体３は、枠材３１と第１金属材（金属材）３２とを有し、第１金属材３２と第２金属材３３との間には、剥離処理を施すことが好ましい。ここでは、枠部材３’の接着層３４により、母型１０上に接着固定した。なお、枠部材３’の製造方法は、第１実施形態と同様であるが、マスク本体２の形状及び個数に対応するように、枠部材３’の開口３ａが形成されている。
【００４９】
続いて、図１２（ｅ）に示すごとく、パターン形成領域４の外周縁４ａに係る表面に露出する金属体１５の上面、枠体３と金属体１５との間で表面に露出する母型１０の表面、枠部材３’の表面上、および孔部２１内に電着金属を電鋳して金属層９を形成し、かかる金属層９により金属体１５と枠部材３’とを不離一体的に接合した。
【００５０】
最後に、フォトレジスト層１６ａを除去するとともに、金属体１５（マスク本体２）、金属層９、枠部材３’の枠材３１および第１金属材３２（枠体３）から母型１０、第２金属材３３、接着層３４を剥離除去することにより、図６に示すようなマスク１が得られた。
【００５１】
ここで、枠部材３’は、枠材３１、第１金属材３２、第２金属材３３、接着層３４を備えているので、母型１０への接着固定が精度良く且つ容易に行うことができる。また、金属層９を介して金属体１５と枠部材３’とを接合した後は不要となる第２金属材３３及び接着層３４の除去を母型１０の除去と連動して行うことができ、容易に除去することができる。そして、接着層３４によって母型１０に固定された枠部材３’において、第１金属材３２と第２金属材３３との間に剥離処理を施すとともに、母型１０を剥離によって除去すれば、母型１０の剥離と同時に、捨て枠部材である第２金属材３３および接着層３４も一緒に剥離することができる。
【００５２】
本実施形態において、金属層９は、金属体１５、すなわち、マスク本体２を枠体３側に引き寄せる、引っ張り応力Ｆ１が作用するようなテンションを加えた状態で形成することができ、また、マスク本体２、すなわち金属体１５は、それが内方に収縮する方向の応力Ｆ２（図６参照）が作用するようなテンションを加えた状態で形成することができる。これにより、温度上昇中におけるマスク１の使用において、昇温に伴うマスク本体２の膨張分を、当該引っ張り応力や収縮方向へのテンションで吸収し、膨張による枠体３に対するマスク本体２の位置ずれや皺の発生を防ぐことができる。よって、常温時におけるワーク４０に対するマスク本体２の整合精度を昇温時においても良好に担保でき、ワーク４０に対する供給物４１の再現精度の向上に寄与できる。さらに、本実施形態では、孔部２１を形成したことおよびマスク本体２の角部を面取り状としたことと相俟って、パターン形成領域４に皺ができることをより確実に抑制でき、さらなる供給物４１の再現精度の向上に寄与できる。
【００５３】
図１３は、第２実施形態の別実施形態を示す。同図において、符号５０は、フォトレジスト層１１（図１２（ａ）参照）の形成に先立って母型１０の全面にわたって形成され、最後の剥離工程時に金属体１５から分離される捨て金属層を示す。かかる捨て金属層５０は、製造工程時においてはマスク本体２の下面に存している。このようにマスク本体２の下面に捨て金属層５０を形成してあると、母型１０からのマスク本体２の剥離時に、マスク本体２に皺や応力が発生することを効果的に抑えることができる。従って、これによっても供給物４１の再現精度の向上に寄与し得る。なお、捨て金属層５０は、剥離性を考慮すると、無光沢ニッケルなどで作製することが好適であり、その厚み寸法は２０〜１２０μｍ程度とすることが好ましい。また、この捨て金属層５０は、母型１０側に形成された無光沢ニッケル層と、該無光沢ニッケル層上に形成された光沢ニッケル層との２層で構成されていても良く、この場合、無光沢ニッケル層の厚さを５μｍ、光沢ニッケル層の厚さを１０μｍとすると良い。さらに、捨て金属層５０は、２層に限らず、母型１０の厚みからマスク本体２の厚みに徐々に近づくように複数の層を形成するとなお良い。
【００５４】
なお、メタルマスク１が有するマスク本体２の枚数は、上記実施形態に示したものに限られない。また、パターンレジスト１４を除去し、金属体１５を研磨して平滑化してから、パターン形成領域４にフォトレジスト層１６ａを形成するようにしてもよい。また、枠材３１の材質としては、実施形態に示すインバー材等のような金属材料のほか、できる限りワークに近い低熱線膨張係数の材料を選択すると良い。この場合には、これら材料の少なくとも表面に導電性を付与させることが必要となる。さらに、形成されたメタルマスク１を引っ張り状態で、その外周縁に別途ステンレス、アルミ等の固定枠を周知の方法で固定しても良い。ただ、実施形態のごとく、枠体３に各マスク本体２が金属層９を介してテンションを加えた状態で保持されているような場合、固定枠を必要としない所謂フレームレス化が可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１メタルマスク
２マスク本体
３枠体
３’ 枠部材
４パターン形成領域
５通孔
６開口パターン
９金属層
１０母型
１４パターンレジスト
１５金属体
１６フォトレジスト層
２１孔部
３１枠材
３２金属材（第１金属材）
３３第２金属材
３４接着層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数独立の通孔（５）からなる開口パターン６をパターン形成領域４内に備えるマスク本体２と、マスク本体２の外周に配置されるマスク本体２の補強用の枠体３とを備えるメタルマスクの製造方法であって、
マスク本体２に対応する金属体１５を形成する工程と、
金属体１５を囲むように枠部材３’を配する工程と、
枠部材３’の表面と、金属体１５の外周縁４ａ表面とを覆うように金属層９を形成して、該金属層９を介して金属体１５と枠部材３’とを不離一体的に接合する工程とを含み、
枠部材３’は、枠体３と、第２金属材３３と、接着層３４とを備え、
金属層９を介して金属体１５と枠部材３’とを不離一体的に接合した後に、枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４を除去することを特徴とするメタルマスクの製造方法。
【請求項２】
金属体１５を形成する工程においては、母型１０の表面に、レジスト体１４ａを有するパターンレジスト１４を設ける工程と、パターンレジスト１４を用いて、母型１０上に電着金属を電鋳して、マスク本体２に対応する金属体１５を形成しており、
枠部材３’を配する工程においては、枠部材３’を母型１０上に配しており、
金属層９を介して金属体１５と枠部材３’とを不離一体的に接合した後に、母型１０、枠部材３’の第２金属材３３及び接着層３４を除去することを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの製造方法。
【請求項３】
枠部材３’を配する工程では、枠部材３’の接着層３４を母型１０の表面に接着させることを特徴とする請求項２に記載のメタルマスクの製造方法。
【請求項４】
母型１０を剥離により除去することを特徴とする請求項３に記載のメタルマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のメタルマスクの製造方法において用いる枠部材３’であって、
枠体３と、第２金属材３３と、接着層３４とを備え、
枠体３は、枠材３１と第１金属材３２とを有することを特徴とする枠部材。
【請求項６】
第１金属材３２と第２金属材３３との間には、剥離処理が施されていることを特徴とする請求項５に記載の枠部材。
【請求項７】
請求項５または６に記載の枠部材３’の製造方法であって、
基材３１ａの表面に金属をメッキして、第１金属層３２ａを形成する工程と、
第１金属層３２ａ表面に金属をメッキして、第２金属層３３ａを形成する工程と、
第２金属層３３ａの表面にパターンレジスト３５を形成する工程と、
第２金属層３３ａ上に形成したパターンレジスト３５をマスクとして、第２金属層３３ａ、第１金属層３２ａ、基材３１ａをエッチングする工程と、
第２金属層３３ａ上にフォトレジスト層３４ａを形成する工程
とを有することを特徴とする枠部材の製造方法。
【請求項８】
第１金属層３２ａを形成する工程後に、第１金属層３２ａの表面に剥離処理を施すことを特徴とする請求項７に記載の枠部材の製造方法。

【図１】