JP5178501B2 - 認識マークを備えたメタルマスク及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は認識マークを備えたスクリーン印刷用メタルマスク、導電性ボール搭載用メタルマスク、有機ＥＬや電子ペーパといった各種表示デバイス製造用のメタルマスク等の電鋳法にて作製したメタルマスク及びその製造方法に関するものである。

従来より各種電子部品をプリント配線基板に実装するため、メタルマスク版を使用したスクリーン印刷法によって、はんだペースト等をプリント配線基板に塗布形成する方法が採用されている。通常、メタルマスクを使用したスクリーン印刷では、コンベヤ等によって、順次はんだペースト等の塗布形成が実施される。この際、はんだペーストを塗布する場所の位置合わせを行うため、ＣＣＤカメラ等で画像認識を行う。このため、メタルマスクには、その片面或いは両面に、プリント配線基板への位置合わせ用の認識マークが形成されている。
従来技術としては、メタルマスクに認識マークを形成するに際し、はんだペースト等をプリント配線基板に塗布するための開口パターン部をメタルマスクに形成した後、メタルマスクの所定位置にエッチング液を用いて凹部を形成し、この凹部に黒い樹脂（通常エポキシ樹脂やウレタン樹脂）を詰めて乾燥させる方法が採用されていた。
また、プリント配線基板との位置合わせマークと半田ペースト等を通過させるための開口部とを有するメタルマスクを製造するにあたり、導電基材表面にその位置合わせマークおよび、開口部に相当する部分にレジスト材料を形成し、次いで電解めっきを施してメタルマスクを製造する方法において、前記位置合わせマークを形成するためのレジスト材料と前記開口部を形成するためのレジスト材料とを１つの露光フィルムによる露光処理および現像処理によって同時に形成し、該メタルマスクの開口部を形成するレジスト材料に対して前記位置合わせマークを形成するレジスト材料の厚みを１／２〜１／５に制限したことを特徴とする電鋳法によるメタルマスクの製造方法（例えば、特許文献１参照）が存在している。
特開平７−２５６８５５号公報（特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄、及び図１〜図１９を参照）

前記従来技術では、電鋳法によって製造されるメタルマスクにおいて、開口部の形成と同時に認識マークの凹部を形成するものが提案されている。これは、開口部と認識マークとの相対位置精度を向上させるものであるが、上記方法によってメタルマスクの所定位置に凹部を形成した場合であっても、認識マークを完成させるためには、この凹部に樹脂等を充填して乾燥させる工程が更に必要であり、作業工程が増えてしまうという問題があった。
さらに、特許文献１記載のものは、凹部に黒い樹脂を充填するため、実際にメタルマスクとして使用している途中で、樹脂が脱落してしまう可能性がある。樹脂が脱落してしまうと、プリント配線基板への位置合わせができなくなり、製造ラインを停止させることとなり、生産性が低下するといった問題が生じていた。
さらに、認識マークのエッチングの際に薬品を使用するため、変色等も起きてしまっていた。
本発明は、前記問題を解決するためになされたもので、その目的は、電鋳法で作製するメタルマスクの認識マークを作製する方法において、脱落を確実に防止することができる認識マークを、電鋳法によるメタルマスクの作製と同時に作製することができるメタルマスク版及びその製造方法を提供するものである。

上記の目的を達成することができる本発明の第１発明は、請求項１に記載された通りの認識マークを備えたメタルマスクであり、次のようなものである。
位置合わせのために設けられた認識マークにおいて、前記認識マークは、レーザ光によってマーキング加工を行うことにより、電鋳母型に凹凸部を作製して前記認識マークと、認識マークを除いた電鋳母型とに濃淡を形成し、その後メッキ加工を施し、電着層の電鋳母型当接面側に前記凹凸部を転写することで、電着層の電鋳母型当接面側に認識マークを形成する構成である。

上記の目的を達成することができる本発明の第２発明は、請求項２に記載された通りの認識マークを備えたメタルマスクの製造方法であり、次のようなものである。
電鋳母型表面にレーザ光によって、位置合わせのために設けられた凹凸状のパターン形成用位置合わせマーク、および認識マークを刻印する。ついで、前記電鋳母型表面にレジスト膜を形成する。ついで、パターン形成用位置合わせマークを使用して位置合わせを行って前記レジスト膜にパターンを露光する。ついで、前記パターンを持つパターンレジスト膜を形成する。ついで、前記電鋳母型の前記パターンレジスト膜に覆われていない表面に電着層を電着形成する。ついで、前記パターンレジスト膜を剥離する。ついで、前記電鋳母型から前記電着層を剥離することによって電着層の電鋳母型当接面側に刻印を転写してパターン形成用位置合わせマーク及び認識マークを製造できる構成である。

本発明に係る認識マークを備えたメタルマスク及びその製造方法は、上記説明のような構成を有するので、以下に記載する効果を奏する。
（１）認識マークに使用する樹脂等の脱落を防止することができる。
（２）直接メタルマスクに加工を行わないため、厚みが非常に薄いメタルマスクにも容易に認識マークを形成することができる。
（３）メタルマスク使用時において、認識マークに使用した樹脂が脱落していた場合に発生する製造ラインの停止を防止することができ、安定した生産性を得ることができる。
（４）エッチング工程を全てなくすことができるので、製造時間の短縮が図れ、コスト低下が図ることができる。さらに、エッチング工程における薬品による変色、エッチング用液レジスト塗布からメタルマスクの洗浄までに起こり得る人的ミスを回避することができる。

電鋳母型表面にレーザ光によってマーキング加工を行うことにより、電鋳母型に凹凸部を作成して前記認識マークと、認識マークを除いた電鋳母型とに濃淡を形成することにより、パターン形成用位置合わせマークおよび認識マークを刻印する。ついで、前記電鋳母型表面にレジスト膜を形成する。ついで、パターン形成用位置合わせマークを使用して位置合わせを行って前記レジスト膜にパターンを露光する。ついで、前記パターンを持つパターンレジスト膜を形成する。ついで、前記電鋳母型の前記パターンレジスト膜に覆われていない表面に電着層を電着形成する。ついで、前記パターンレジスト膜を剥離する。ついで、前記電鋳母型から前記電着層を剥離することによって電着層の電鋳母型当接面側に刻印を転写してパターン形成用位置合わせマーク及び認識マークを製造したメタルマスクである。

以下、図面を用いて本発明の一実施例に関して説明する。
図１は、電鋳母型表面にレーザ光にて刻印した認識マークを転写することで電着層の電鋳母型当接面側に認識マークを形成する製造方法を説明する工程図である。

先ず、図１に基づいて、電鋳母型表面にレーザ光にて刻印した認識マークを転写することで電着層の電鋳母型当接面側に認識マークを形成する製造方法について説明する。
図１（ａ）に示すように、表面処理を施した導電性の電鋳母型１を用意する。
ここでいう表面処理とは、後に施すレジストの密着性や電着層の密着性を向上させる処理を行うことであり、上述の目的を達成するのならばどのような処理をしても構わないが、例えばバフ研磨といった物理的処理や、塩酸処理といった化学的処理や、それらを複合した処理を行う。加えてアルカリ脱脂等の脱脂処理を加えてさらに密着性を向上させてもよい。
また、導電性の電鋳母型１としては導電性を示し、且つレーザ光で刻印できる素材であるのならばどのようなものを使用しても構わない。例えば、ＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４といったステンレス材が好適に使用できる。

図１（ｂ）に示すように、電鋳母型１にレーザ光を使用してパターン位置合わせマークおよび認識マーク２を所望の形状で刻印する。
位置合わせマーク形状および認識マーク２の形状および大きさに関しては、ＣＣＤカメラや目視で認識できる形状および大きさであれば特に限定しないものとする。また、パターン形成用位置合わせマークおよび認識マーク２の個数に関しても特に制限はない。
使用するレーザ光の種類は、電鋳母型１にＣＣＤカメラや目視でパターン位置合わせマークおよび認識マーク２が認識できるよう刻印ができればどのようなレーザ光でもよい。
例えば、レーザ光の種類としては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ等、がある。さらに、既存のマーキングコンパウンドを電鋳母型の刻印したい部分に塗布してからレーザ光で刻印しても良い。パターン形成用位置合わせマークおよび認識マーク２をＣＣＤカメラや目視で認識するためには、パターン形成用位置合わせマークおよび認識マーク２の反射率が電鋳母型１表面の反射率と異なる状態になるよう形成すれば良いが、ＣＣＤカメラ等の自動認識装置による認識時に不具合が発生しないよう、パターン位置合わせマークおよび認識マーク２自体を黒色に刻印するのが良い。
また、パターン形成用位置合わせマークは後の工程のマスクパターンの位置合わせマークとして使用し、認識マーク２はメタルマスクとワークとの位置合わせマークとして使用するため、各マーク間の寸法精度は非常に重要である。
よって、パターン形成用位置合わせマークおよび認識マーク２をステンレス材といった金属の電鋳母型１表面に各種マーク間を精度良く黒く刻印する場合は、高精度のＸＹテーブルで駆動するＹＡＧレーザ加工装置やファイバーレーザ加工装置が好適であり、例えば、ステンシルマスク加工用のＹＡＧレーザ加工装置やファイバーレーザ加工装置が好適に使用できる。刻印部分の表面の色は、レーザ出力が小さいと茶色く変色し、レーザ出力を大きくすることによって徐々に黒く変色する傾向がある。
よって、黒く刻印する場合は、ＣＣＤカメラや目視で認識できるくらいに黒く刻印できるように、レーザ加工機の出力を調整して加工を行えば良い。なお、刻印部分の表面形状は細かい凹凸が発生し、特に黒く刻印した場合は刻印部分が電鋳母型１面よりも僅かに盛り上がる傾向がある。
本実施例では、ＬＰＫＦ製ステンシルレーザ加工装置ＳＬ６００にて、ステンレス材の電鋳母型表面にパターン形成用位置合わせマークと認識マーク２を黒く刻印した。

図１（ｃ）に示すように、電鋳母型１にレジスト膜３を形成する。
レジスト膜３を形成する方法としては、ドライフィルムレジストといったフィルム状のフォトレジストを既存のラミネータを使用してラミネートするといった方法や、液状のレジストをロールコータやスピンコータやカーテンコータといった既存の液状レジスト塗布装置を使用して電鋳母型１上に液状レジストを成膜するといった方法があるが、何れの方法でも電鋳母型１上にレジスト膜３を成膜できれば良い。レジストは大別してネガタイプのレジストとポジタイプのレジストがあるが、何れのタイプのものであってもよい。
本実施例では、ネガタイプのドライフィルムレジストをパターン形成用位置合わせマークおよび認識マーク２を黒色に刻印した電鋳母型１にラミネータを使用してラミネートする。

図１（ｄ）に示すように、パターンを露光する。
パターン露光はガラスやフィルムといった素材のフォトマスクをレジスト膜に密着させた後に超高圧水銀灯やメタルハライドランプといった紫外線を発生する光源を使用してレジスト膜３に紫外線を照射してパターン４を露光しても良いし、半導体レーザや超高圧水銀灯を光源に持つ直接描画装置を使用して、フォトマスクを使用せずにレジスト膜３にパターン４を直接描画しても構わないが、何れの露光方法においても電鋳母型に黒く刻印したパターン形成用位置合わせマークを使用して正確にパターンの位置合わせを行ってから露光する。
例えば、ガラスやフィルムといった素材のフォトマスクをレジスト膜３に密着させて露光する場合は、予めガラスやフィルムといった素材のフォトマスクに、電鋳母型１表面に黒く刻印したパターン形成用位置合わせマークに対応するマークを形成しておき、電鋳母型１に黒く刻印したパターン形成用位置合わせマークと、フォトマスクに形成したマークを合わせながらレジスト膜３にフォトマスクを密着させてパターン４を露光する。
また、フォトマスクを使用せずにレジスト膜３にパターン４を直接描画する場合は、描画装置に装備されているＣＣＤカメラを使用した既存の位置合わせ装置を使用して、電鋳母型１に黒く刻印した位置合わせマークをＣＣＤカメラで認識して位置合わせを行ってからパターン４を描画する。
なお、密着露光用のマスクや描画パターンはフォトレジストのタイプに合わせて、ネガパターンかポジパターンを選択して使用する。
本実施例では、大日本スクリーン製造製直接描画装置ＬＩ−８５００にて、電鋳母型表面に刻印したパターン形成用位置合わせマークにて位置合わせを行ってからパターンを描画する。

図１(ｅ)に示すように、露光したレジストを現像、乾燥し、パターンレジスト膜４´を形成する。

図１（ｆ）に示すように、パターンレジスト膜４´を形成した電鋳母型１を電鋳槽に移し、ニッケル、あるいはニッケルを主成分とする合金等の電鋳を行って、電鋳母型１のパターンレジスト膜４´で覆われていない表面に電着層５を形成する。なお電着層５の厚みは、必要に応じて適宜設定することができる。本実施例の場合は、電着層５の厚みはパターンレジスト膜４´よりも薄くする。電着層５の電鋳母型１との当接面は電鋳母型１の表面状態にならって形成されるため、電鋳母型１表面の刻印部分は、ほぼそのままの状態で電着層５に転写される。
よって、電鋳母型１の刻印部分と当接している電着面には電鋳母型１の細かい凹凸形状にならって細かい凹凸形状が発生し、その対面である電着層５の成長面に関しても、電着層５が薄い場合は図１（ｆ）に示すような細かい凹凸形状が発生する。
もし、電着層５の成長面の凹凸が問題になる場合は、電着層５形成後に研磨等を行って凹凸表面を平滑化すれば良い。

図１（ｇ）に示すように、既存の方法でパターンレジスト膜４´を剥離する。

図１（ｈ）に示すように、電鋳母型１から電着層５を剥離する。すると、電鋳母型１表面の刻印部分と当接していた電着層５の電着面は電鋳母型１の表面状態がほぼそのままの状態で転写されるため、電着層５の電鋳母型１表面の刻印部分と当接していた部分は黒い認識マーク２が形成される。
なお、パターンレジスト膜４´を剥離する前に電鋳母型１からパターンレジスト膜４´が存在した状態の電着層５を剥離し、その後電着層５からパターンレジスト膜４´を剥離することも可能であることはいうまでもない。
以上の工法により、電鋳母型１面側に黒色の認識マーク２を形成した電着層５、すなわちメタルマスクを得ることができる。
なお、電着層５を例えば枠体に直接貼り付ける場合は、電着層５に十分な厚みがある場合は電着層５を電鋳母型１から剥離した後に枠体に貼り付ければ良いが、電着層５の厚みが非常に薄い場合は、電鋳母型１から電着層５を剥離しない状態で電着層５の成長面を枠体に貼り付けた後に電鋳母型１を剥離すればよい。
また、電着層５を枠体の略中央部にスクリーンメッシュ等の支持シートを介して貼り付け、いわゆるコンビネーションメタルマスクとしてもよい。このときも、電着層５に十分な厚みがある場合は電着層５を電鋳母型１から剥離した後に、電着層５を枠体の略中央部にスクリーンメッシュ等の支持シートを介して貼り付ければ良いが、電着層５の厚みが非常に薄い場合は、電鋳母型１から電着層５を剥離しない状態で枠体の略中央部にスクリーンメッシュ等の支持シートを介して電着層５を貼り付けた後に電鋳母型１を剥離すればよい。
なお、電鋳母型１から電着層５を剥離してから電着層５を枠体に貼り付ける場合は認識マーク２が形成されている面を自由に反転させて貼り付けることができるが、電鋳母型１から剥離しない状態で直接枠体に貼り付ける場合は、電着層５を反転して枠体に貼り付けることはできないため貼り付ける方向は限定されてしまう。しかしながら、コンビネーションメタルマスク化する場合は、スクリーンメッシュ等の支持シートを張架した枠体自身を反転させることで、スクリーンメッシュ等の支持シートとの貼り付け面が逆になるものの、電鋳母型１から剥離しない状態でもメタルマスクを自由に反転した状態で貼り付けることができる。

認識マークを備えた全てのメタルマスクに利用することができる。

認識マークを備えたメタルマスクの製造工程を示す概略説明図である。

符号の説明

１・・・・電鋳母型
２・・・・認識マーク（凹凸部）
３・・・・レジスト膜
４・・・・パターン
４´・・・・パターンレジスト膜
５・・・・電着層

Claims (2)

1. 位置合わせのために設けられた認識マークにおいて、前記認識マークは、レーザ光によってマーキング加工を行うことにより、電鋳母型に凹凸部を作製して、前記認識マークと、認識マークを除いた電鋳母型とに濃淡を形成し、その後メッキ加工を施し、電着層の電鋳母型当接面側に前記凹凸部を転写することで、電着層の電鋳母型当接面側に認識マークを形成したことを特徴とする認識マークを備えたメタルマスク。
2. 電鋳母型表面にレーザ光によって、位置合わせのために設けられた凹凸状のパターン形成用位置合わせマーク、および認識マークを刻印する。ついで、前記電鋳母型表面にレジスト膜を形成する。ついで、パターン形成用位置合わせマークを使用して位置合わせを行って前記レジスト膜にパターンを露光する。ついで、前記パターンを持つパターンレジスト膜を形成する。ついで、前記電鋳母型の前記パターンレジスト膜に覆われていない表面に電着層を電着形成する。ついで、前記パターンレジスト膜を剥離する。ついで、前記電鋳母型から前記電着層を剥離することによって電着層の電鋳母型当接面側に刻印を転写してパターン形成用位置合わせマーク及び認識マークを製造できることを特徴とするメタルマスクの製造方法。

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