(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着金属１７からなるマスク本体に多数の通孔２が独立して設けられた電鋳製メタルマスクの製造方法において、
電鋳母型１０の表面に第１フォトレジスト層１１ａと第２フォトレジスト層１１ｂとを順に積層し、その際に第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも高くしてあるレジスト積層工程と、
第２フォトレジスト層１１ｂの上にパターンフィルム１２を配置して露光・現像処理して、電鋳母型１０の表面に、各通孔２に相当する、上すぼまり形状に形成された第１レジスト部１６と、第１レジスト部１６の上端に連続してストレート状に形成された第２レジスト部１５とからなる多数のレジスト体１３ａを独立して有するパターンレジスト膜１３を設けるパターンニング工程と、
電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に、薄肉の一次電着層１７ａと、一次電着層１７ａ上にこれよりも硬度の高い厚肉の二次電着層１７ｂとからなる電着金属１７を二段階にわたって順に電着する電鋳工程と、
電鋳母型１０から電着金属１７を剥離する剥離工程と、前記剥離工程の前または後にパターンレジスト膜１３を除去する工程とを経て、多数の通孔２がパターンレジスト膜１３の除去により内外貫通状に透設された電鋳製メタルマスクの中間成形品１Ａをつくり、中間成形品１Ａの電着金属１７の電鋳母型面側１ａに、各通孔２を含むこれの外周囲のみを塞ぐエッチング用のパターンレジスト１９を接合する工程と、
中間成形品１Ａの一次電着層１７ａをエッチングで除去する工程と、
エッチング用のパターンレジスト１９を除去する工程とを経て、
各通孔２は、電着金属１７の電鋳面側１ｂであるマスク本体のスキージ面３側が、第２レジスト部１５の除去に伴い、ストレート状に形成された径小孔部２ａと、電着金属１７の電鋳母型面側１ａであるマスク本体の印刷面４側が、第１レジスト部１６の除去に伴い、径小孔部２ａにつながる接続部分２ｂを介して径小孔部２ａよりも孔径が大きいベルボトム状に形成された径大孔部２ｃとを有する断面形状になっており、電着金属１７からなるマスク本体の印刷面４には、各通孔２まわりに一次電着層１７ａによる環状鍔２１が一体に突設されていることを特徴とする電鋳製メタルマスクの製造方法。
【請求項２】
第１フォトレジスト層１１ａの露光感度が、第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも３〜３０倍高く設定されている請求項１記載の電鋳製メタルマスクの製造方法。
【請求項３】
一次電着層１７ａが低硬度ニッケル層であって、二次電着層１７ｂが高硬度ニッケル層である請求項１または２記載の電鋳製メタルマスクの製造方法。
【請求項４】
電着金属１７からなるマスク本体に多数の通孔２が独立して設けられた電鋳製メタルマスクの製造方法において、
電鋳母型１０の表面に第１フォトレジスト層１１ａと第２フォトレジスト層１１ｂとを順に積層し、その際に第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも高くしてあるレジスト積層工程と、
第２フォトレジスト層１１ｂの上にパターンフィルム１２を配置して露光・現像処理して、電鋳母型１０の表面に、各通孔２に相当する、ストレート状に形成された第１レジスト部１６と、第１レジスト部１６の上端に連続して上拡がり状に形成された第２レジスト部１５とからなる多数のレジスト体１３ａを独立して有するパターンレジスト膜１３を設けるパターンニング工程と、
電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に、一次電着層１７ａを第２レジスト部１５の所定高さに到るまで一次電鋳したのち、一次電着層１７ａ上にこれよりも硬度の低い薄肉の二次電着層１７ｂを二次電着して電着金属１７を形成する電鋳工程と、
パターンレジスト膜１３を除去する工程と、
電着金属１７の電鋳面側１ｂに、各通孔２を含むこれの外周囲のみを塞ぐエッチング用のパターンレジスト１９を被覆する工程と、
二次電着層１７ｂをエッチングで除去するエッチング工程と、
エッチング用のパターンレジスト１９を除去する工程と、
電鋳母型１０から電着金属１７を剥離する工程とを経て、
各通孔２は、電着金属１７の電鋳母型面側１ａであるマスク本体のスキージ面３側が、第１レジスト部１６の除去に伴いストレート状に形成された径小孔部２ａと、電着金属１７の電鋳面側１ｂであるマスク本体の印刷面４側が、第２レジスト部１５の除去に伴い径小孔部２ａにつながる接続部分２ｂを介して径小孔部２ａよりも孔径が大きいベルボトム状に形成された径大孔部２ｃとを有する断面形状になっており、電着金属１７からなるマスク本体の印刷面４には、各通孔２まわりに二次電着層１７ｂによる環状鍔２１が一体に突設されていることを特徴とする電鋳製メタルマスクの製造方法。
【請求項５】
一次電着層１７ａが高硬度ニッケル層であって、二次電着層１７ｂが低硬度ニッケル層である請求項４記載の電鋳製メタルマスクの製造方法。
【請求項６】
電鋳工程を経たのちパターンニング工程に入るに先立って、電着金属１７の電鋳面側１ｂを研磨処理する工程を含む請求項４または５記載の電鋳製メタルマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種電子部品等を実装する配線パターンプリント基板や半導体ウェハー等の被印刷体上に、半田ペーストなどの印刷物をスクリーン印刷する際に使用される電鋳製メタルマスクと、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる印刷用のメタルマスク１において、マスク本体にスキージ面側から印刷面に向かって下広がりテーパー状の多数の通孔をエッチング加工により形成することが、特開平３−７５１９２号公報に公知である。これによれば、図９に示すごとくプリント基板などの被印刷体５にメタルマスク１を押し付け、メタルマスク１のスキージ面３にクリーム半田ペーストなど（以下、印刷ペーストＰという）をのせ、スキージＳで印刷ペーストＰを各通孔２内に順にスキージングして充填し、被印刷体５からメタルマスク１を離して被印刷体５上に印刷ペーストＰを転写させるようになっている。この際、先の通孔２がストレート状になっていると、被印刷体５からメタルマスク１を離すときに、版離れ性が悪く、被印刷体５上に移転付着させた印刷ペーストＰが型崩れを起こし、形状が不安定になる。そこで先の従来例では各通孔２を印刷面４側に向かって下広がりテーパー状に形成して、版離れ性を良好なものとしている。
【０００３】
しかし前出の従来例は、各通孔２をエッチング加工で形成するものであり、通孔２これ自体が高精度に仕上がらず、通孔２の内周面が微細なギザギザ面に形成されているので、印刷ペーストＰが通孔２の内周面に食い付いて版離れ性に依然として問題がある。エッチング加工によるときは、生産性も悪い。
【０００４】
そこで版離れ性を確保する観点から、メタルマスクを電鋳で製造することが公知である。そこでは、まず図１０（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０の表面にフォトレジスト層１１を形成し、図１０（Ｂ）に示すごとくフォトレジスト層１１の上に、パターンフィルム１２を配置して露光・現像処理し、図１０（Ｃ）に示すごとく電鋳母型１０上に所望パターンのパターンレジスト膜１３を形成する。次いで、図１０（Ｄ）に示すごとく電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に電着金属１７を電着したのち、図１０（Ｅ）に示すごとく電着金属１７の表面を機械的研磨や電解研磨によって研磨する。最後に、図１０（Ｆ）に示すごとく電着金属１７を電鋳母型１０から剥離し、パターンレジスト膜１３を除去することにより、所望パターンの通孔２を有する製品メタルマスク１を得ている。
【０００５】
かくして得たメタルマスク１の通孔２の断面形状は、通常は電鋳母型面側１ａの孔径が小さく、電鋳面側１ｂの孔径が大きいテーパー状に形成される。これは、フォトレジスト層１１の表面層から下層へ行くほど指数関数的に紫外光線が吸収される結果、電鋳母型１０に面する側にまで光線が充分に達しにくいことに因る。このような通孔２のテーパー状化の傾向は紫外線透過率の小さいフォトレジストを使用するほど顕著に現れる。
【０００６】
そこで、かかる電鋳製メタルマスク１を用いて印刷するに際しては、先の図９に示すごとくメタルマスク１を上下反転させて、その電鋳面側１ｂを印刷面４にして被印刷体５の上に密着させ、メタルマスク１の電鋳母型面側１ａをスキージ面３にしてこの上に印刷ペーストＰをのせ、スキージＳをかけて印刷ペーストＰを通孔２内に充填する。このようにメタルマスク１を上下反転させて使用するのは、前述したように通孔２の電鋳面側１ｂすなわち印刷面４側の孔径の方が大きくなるようにすると、被印刷体５への印刷ペーストＰの版離れ性が良好になるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように印刷ペーストＰの版離れ性のみを主眼としてメタルマスク１を上下反転させて印刷すると、メタルマスク１の電鋳面側１ｂとなる印刷面４は表面研磨しても、電鋳母型面側１ａとなるスキージ面３ほどの平滑面を得ることができない。そのため、被印刷体５の表面との密着性が悪く、またメタルマスク１の通孔パターンの粗密の差などにより電鋳時におけるマスク厚の差が生じている場合、印刷時にかすれやにじみが生じるため、きれいに印刷できない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、通孔の断面形状に工夫を凝らすことにより、印刷ペーストの版離れ性を確保しながら、被印刷体への密着性に優れて高精度の印刷を可能にする電鋳製メタルマスクを提供することにある。本発明の目的は、このような印刷ペーストの版離れ性、印刷精度に優れる電鋳製メタルマスクを容易に得ることができるメタルマスクの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電鋳製メタルマスクは、図１に示すごとく、電着金属１７からなるマスク本体に多数の通孔２が内外貫通状に透設され、各通孔２が、ストレート状に形成されたスキージ面３側の径小孔部２ａと、この径小孔部２ａにつながる接続部分２ｂを介して径小孔部２ａよりも孔径が大きいベルボトム状に形成された印刷面４側の径大孔部２ｃとを有する断面形状になっている。ここで径小孔部２ａがストレート状とは、完全なストレート状に限られず、若干の下すぼまり状のストレート、および若干の上すぼまり状のストレートをも含む概念である。接続部分２ｂは、印刷面４側に向かって先広がり状になっていることを意味し、先広がりのテーパー状というも同義語である。径大孔部２ｃは、印刷面４側に向かって全体的に先広がりテーパー状になっていてもよく、その限りにおいてベルボトム状とはドーム状と言い換えても本発明に包含される概念である。また、径大孔部２ｃは、印刷面４に近い部分がストレート状になっていてもよい。なお、電着金属１７の電鋳は、ニッケル、銅、ニッケル−コバルト合金その他のニッケル合金等で行うことができる。
【００１０】
また、電着金属１７からなるマスク本体の印刷面４において、各通孔２まわりに環状鍔２１が一体に突設されたものとなっている。そして、マスク本体が高硬度の電着金属で形成され、環状鍔２１が低硬度の電着金属で形成されている。
【００１３】
請求項１記載の本発明は、電着金属１７からなるマスク本体に多数の通孔２が独立して設けられた電鋳製メタルマスクの製造方法において、図４（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０の表面に第１フォトレジスト層１１ａと第２フォトレジスト層１１ｂとを順に積層し、その際に第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも高くしてあるレジスト積層工程と、図４（Ｂ）に示すごとく第２フォトレジスト層１１ｂの上にパターンフィルム１２を配置して露光・現像処理して、図４（Ｃ）に示すごとく電鋳母型１０の表面に、各通孔２に相当する、上すぼまり形状に形成された第１レジスト部１６と、第１レジスト部１６の上端に連続してストレート状に形成された第２レジスト部１５とからなる多数のレジスト体１３ａを独立して有するパターンレジスト膜１３を設けるパターンニング工程と、図５（Ａ）・（Ｂ）に示すごとく電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に、薄肉の一次電着層１７ａと、一次電着層１７ａ上にこれよりも硬度の高い厚肉の二次電着層１７ｂとからなる電着金属１７を二段階にわたって順に電着する電鋳工程と、図５（Ｃ）に示すごとく電鋳母型１０から電着金属１７を剥離する剥離工程と、前記剥離工程の前または後にパターンレジスト膜１３を除去する工程とを経て、多数の通孔２がパターンレジスト膜１３の除去により内外貫通状に透設された電鋳製メタルマスクの中間成形品１Ａをつくる。続いて、図５（Ｄ）に示すごとく中間成形品１Ａの電着金属１７の電鋳母型面側１ａに、各通孔２を含むこれの外周囲のみを塞ぐエッチング用のパターンレジスト１９を接合する工程と、図５（Ｅ）に示すごとく中間成形品１Ａの一次電着層１７ａをエッチングで除去する工程と、エッチング用のパターンレジスト１９を除去する工程とを経る。かくして各通孔２は、図１に示すごとく電着金属１７の電鋳面側１ｂであるマスク本体のスキージ面３側が、第２レジスト部１５の除去に伴い、ストレート状に形成された径小孔部２ａと、電着金属１７の電鋳母型面側１ａであるマスク本体の印刷面４側が、第１レジスト部１６の除去に伴い、径小孔部２ａにつながる接続部分２ｂを介して径小孔部２ａよりも孔径が大きいベルボトム状に形成された径大孔部２ｃとを有する断面形状になっており、電着金属１７からなるマスク本体の印刷面４には、各通孔２まわりに一次電着層１７ａによる環状鍔２１が一体に突設されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載のメタルマスクの製造方法において、第１フォトレジスト層１１ａの露光感度が、第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも３〜３０倍高く設定されたものを用いている。ここで、第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも３倍以上としたのは、これを下回ると各通孔２の径大孔部２ｃが径小孔部２ａよりも径大化せず、印刷面４に向かって下すぼまり状になるおそれがあるからである。また、第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも３０倍以下としたのは、これを上回ると径大孔部２ｃが下広がり状に開拡し過ぎることになり、とくに印刷面４に臨む径大孔部２ｃの開口周縁の仕上がり精度が確保できなくなるとともに、スキージング時に径小孔部２ａからの印刷ペーストＰが径大孔部２ｃに充填し切れず、被印刷体５上の転写ペーストの形状が不安定化するからである。
【００１５】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載のメタルマスクの製造方法において、一次電着層１７ａが低硬度ニッケル層であって、二次電着層１７ｂが高硬度ニッケル層になっている。高硬度ニッケルの二次電着層１７ｂは、硬度が高いので、これによって形成される厚肉のメタル本体部分の全体強度をよく確保でき、低硬度ニッケルの一次電着層１７ａは、硬度が低くなるので、これによって形成される環状鍔２１が被印刷体５に対して、ソフトに密着接触できることになる。一次電着層１７ａおよび二次電着層１７ｂは、共にニッケル層としたので、汎用のスルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケル浴とし、硫黄と炭素成分の含有の有無ないし多寡に基づき無光沢か光沢かすなわち低硬度か高硬度かを調整すればよい。
【００１７】
請求項４記載の本発明は、電着金属１７からなるマスク本体に多数の通孔２が独立して設けられた電鋳製メタルマスクの製造方法において、図７（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０の表面に第１フォトレジスト層１１ａと第２フォトレジスト層１１ｂとを順に積層し、その際に第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも高くしてあるレジスト積層工程と、図７（Ｂ）に示すごとく第２フォトレジスト層１１ｂの上にパターンフィルム１２を配置して露光・現像処理して、図７（Ｃ）に示すごとく電鋳母型１０の表面に、各通孔２に相当する、ストレート状に形成された第１レジスト部１６と、第１レジスト部１６の上端に連続して上拡がり状に形成された第２レジスト部１５とからなる多数のレジスト体１３ａを独立して有するパターンレジスト膜１３を設けるパターンニング工程と、図８（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に、一次電着層１７ａを第２レジスト部１５の所定高さに到るまで一次電鋳したのち、図８（Ｂ）に示すごとく一次電着層１７ａ上にこれよりも硬度の低い薄肉の二次電着層１７ｂを二次電着して電着金属１７を形成する電鋳工程と、図８（Ｃ）に示すごとくパターンレジスト膜１３を除去する工程と、図８（Ｄ）に示すごとく電着金属１７の電鋳面側１ｂに、各通孔２を含むこれの外周囲のみを塞ぐエッチング用のパターンレジスト１９を被覆する工程と、図８（Ｅ）に示すごとく二次電着層１７ｂをエッチングで除去するエッチング工程と、エッチング用のパターンレジスト１９を除去する工程と、図８（Ｆ）に示すごとく電鋳母型１０から電着金属１７を剥離する工程とを経る。かくして得た各通孔２は、上下を反転して使用することにより、電着金属１７の電鋳母型面側１ａであるマスク本体のスキージ面３側が、第１レジスト部１６の除去に伴いストレート状に形成された径小孔部２ａと、電着金属１７の電鋳面側１ｂであるマスク本体の印刷面４側が、第２レジスト部１５の除去に伴い径小孔部２ａにつながる接続部分２ｂを介して径小孔部２ａよりも孔径が大きいベルボトム状に形成された径大孔部２ｃとを有する断面形状になっており、電着金属１７からなるマスク本体の印刷面４には、図１に示すごとく各通孔２まわりに二次電着層１７ｂによる環状鍔２１が一体に突設されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の本発明は、請求項４記載のメタルマスクの製造方法において、一次電着層１７ａが高硬度ニッケル層であって、二次電着層１７ｂが低硬度ニッケル層になっている。その趣旨は、請求項３記載の本発明において説明したとおりである。
【００２０】
請求項６記載の本発明は、請求項４または５記載のメタルマスクの製造方法において、電鋳工程を経たのちパターンニング工程に入るに先立って、図８（Ｃ）に示すごとく電着金属１７の電鋳面側１ａを研磨処理する工程を含むものとなっている。この研磨工程は、公知の電解研磨ないし機械的研磨で行うことができ、電鋳面側１ｂが製品メタルマスク１の印刷面４となるので、印刷面４の表面平滑性を確保するためである。
【００２１】
【発明の作用効果】
本発明の製造方法によって製造された電鋳製メタルマスクによれば、図２（Ａ）に示すごとく被印刷体５にメタルマスク１を当てスキージＳで印刷ペーストＰを各通孔２にスキージングして充填したのち、被印刷体５からメタルマスク１を剥がす際に、通孔２はスキージ面３側が径小孔部２ａに、印刷面４側が径大孔部２ｃになっているので、図２（Ｂ）に示すごとく通孔２に充填された印刷ペーストＰが抜きテーパー効果により被印刷体５へ良好に転写され、メタルマスク１の版離れが良い。さらに各通孔２のスキージ面３側はストレート状の径小孔部２ａが位置し、下方の径大孔部２ｃと連続しているので、ペースト印刷時にスキージからの圧力が径小孔部２ａを介して適度な印圧を以て効果的に印刷ペーストＰに対して加わり、また被印刷体５に転写された印刷ペーストＰは、広い面積で被印刷体５に密着するので、密着強度が大であるとともに、ベルボトム（台形状）であるから版離れ性が良いことと相まって転写ペーストの形状安定性に優れる。加えて電鋳製のメタルマスクは、通孔２をエッチング加工する形式に比べて、高精度にしかも生産性を確保してつくれる利点を有する。
【００２２】
また、マスク本体の印刷面４側には、図２に示すごとく通孔２まわりの外周囲を限って環状鍔２１が突出形成された段彫り構造となっているので、被印刷体５に対してマスク本体の印刷面４は環状鍔２１のみが適正な印圧で押し付けられることになる。従って、メタルマスク１が被印刷体５に全面接触する形式に比べて、被印刷体５に対する通孔２まわりを確実に密着させることができ、印刷ペーストＰが通孔２まわりに滲み出ることをよく防止し、被印刷体５上の転写ペーストの形状安定性に優れたものとなる。
【００２５】
請求項１記載の本発明に係る電鋳製メタルマスクの製造方法によれば、図５（Ａ）に示すごとく電鋳工程において電鋳母型１０上に薄肉の一次電鋳層１７ａを、ついで図５（Ｂ）に示すごとく一次電鋳層１７ａよりも硬度の高い厚肉の二次電鋳層１７ｂを順に電着して、一旦メタルマスクの中間成形品１Ａをつくる。その後に、図５（Ｄ）に示すごとく中間成形品１Ａの電鋳母型面側１ａにエッチング用のパターンレジスト１９を被覆し、次いで一次電鋳層１７ａをエッチング処理して除去することにより、図５（Ｅ）に示すごとくマスク本体の印刷面４には各通孔２まわりに残存せる一次電鋳層１７ａによる環状鍔２１が一体に突設されるものとした。かかる環状鍔２１が存在すると、マスク本体が硬度のある二次電鋳層１７ｂで形成されているので、メタルマスク１の全体強度を確保しながら、環状鍔２１は硬度が低いので、被印刷体５の表面にマスク本体の印刷面４が環状鍔２１を介してソフトに密着接当することになり、被印刷体５に対するメタルマスクの密着性がより一層向上したものとなる。
【００２６】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の電鋳製メタルマスクの製造方法において、第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも３〜３０倍高くなるようにしてあるので、各通孔２は印刷面４側の径大孔部２ｃがこれの下半部分において下すぼまり状にならずに少なくとも略ストレート状ないし下広がり状になり、かつ径大孔部２ｃの印刷面４に臨む下端開口面が過大に開拡せず下端開口面の形状精度もよく確保し得る。
【００２７】
請求項３記載の本発明に係る電鋳製メタルマスクの製造方法によれば、請求項１または２記載の電鋳工程において、一次電着層１７ａを低硬度ニッケルとしたので、高硬度ニッケルからなる二次電着層１７ｂとの密着性がよい。しかも、一次電着層１７ａおよび二次電着層１７ｂは、いずれもニッケル層としたので、汎用のスルファミン酸ニッケルを主成分として、硫黄と炭素成分の含有の多寡で無光沢か光沢かすなわち低硬度か高硬度かのニッケル浴を建浴でき、その調整が容易に行える。
【００２９】
請求項４記載の本発明に係る電鋳製メタルマスクの製造方法によれば、図７（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０の表面に第１フォトレジスト層１１ａと第２フォトレジスト層１１ｂとを順に積層したのち、図７（Ｂ）に示すごとく第２フォトレジスト層１１ｂ上にパターンフィルム１２を配置して露光・現像処理する。その際、第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも高く設定してある。従って、二層１１ａ・１１ｂからなるフォトレジスト層１１を露光・現像処理する際に、パターンフィルム１２の透光孔１２ａを透過した光線により、第２フォトレジスト層１１ｂで形成される各レジスト体１３ａの上方の第２レジスト部１５は上すぼまり（下広がり）状に露光・硬化し、更に光線が露光感度の高い第１フォトレジスト層１１ａに達したときに減衰吸収されず、第１フォトレジスト層１１ａで形成される各レジスト体１３ａの下方の第１レジスト部１６を略ストレート状に露光・硬化する。その結果、所望形状のレジスト体１３ａを有するパターンレジスト膜１３を確実に形成することができる。また、電鋳製メタルマスク１は、上下を反転して使用することにより、図１に示すごとく環状鍔２１を備えた通孔２を有するものとなり、請求項１記載の本発明と実質的に同一の作用効果を奏するものとなる。
【００３１】
請求項５記載の本発明に係る電鋳製メタルマスクの製造方法によれば、請求項４記載の電鋳工程において、一次電鋳層１７ａを低硬度ニッケルとしたので、高硬度ニッケルからなる二次電鋳層１７ｂとの密着性がよい。しかも、一次電鋳層１７ａおよび二次電鋳層１７ｂは、いずれもニッケル層としたので、汎用のスルファミン酸ニッケルを主成分として、硫黄と炭素成分の含有の多寡で無光沢か光沢かすなわち低硬度か高硬度かのニッケル浴を建浴でき、その調整が容易に行える。
【００３２】
請求項６記載の本発明に係る電鋳製メタルマスクの製造方法によれば、請求項４または５記載の本発明の作用効果に加えて、請求項４の電鋳工程を経たのち、図８（Ｃ）に示すごとく電着金属１７の電鋳面側１ｂを研磨処理しているので、この電鋳面側１ｂを製品メタルマスクの印刷面４としたとき、印刷面４の表面平滑性がよく確保されており、従って前記環状鍔２１の外表面も平滑面に仕上がる。その結果、被印刷体５に対してメタルマスク１の印刷面４を環状鍔２１を介して良好に密着接触させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電鋳製メタルマスクの断面形状を図１に基づき説明すると、電鋳製メタルマスク１は、印刷ペーストＰを通すための多数の通孔２が独立して内外貫通状に所定のパターンで透設されている。その各通孔２は、スキージ面３側が実質的にストレート状に形成された径小孔部２ａと、この径小孔部２ａにつながるアール状の接続部分２ｂを介して印刷面４側が径小孔部２ｂよりも孔径の大きいベルボトム状に形成された径大孔部２ｃとを有する断面形状になっている。ここでは、後述するように電鋳時の電鋳母型面側１ａが印刷面４となって、電鋳時の電鋳面側１ｂがスキージ面３となっている点が注目されるべきである。
【００３４】
このような断面形状の通孔２をもつメタルマスク１は、図２（Ａ）に示すように、被印刷体５の表面上に印刷面４を下側にして置き、スキージ面３に印刷ぺーストＰをのせ、スキージＳでスキージングして印刷ぺーストＰを通孔２内に充填する。次に、図２（Ｂ）に示すごとく被印刷体５からメタルマスク１を剥がして、各通孔２に充填の印刷ペーストＰを被印刷体５上に転写させることになる。
【００３５】
次に、かかる電鋳製メタルマスク１を得るための製造工程の基本原理を図３に基づき説明すると、図３（Ａ）に示すごとく、まず電鋳母型１０の表面に、各通孔２に相当する多数のレジスト体１３ａを独立して有するパターンレジスト膜１３を設ける。但し、そのレジスト体１３ａは、電鋳母型１０上に上すぼまり形状に形成された第１レジスト部１６と、第１レジスト部１６の上端に連続して実質的にストレート状に形成された第２レジスト部１５とからなる。次に、図３（Ｂ）に示すごとく電鋳母型１０上に、電着金属１７を第２レジスト部１５の所定高さに到るまで電鋳する。電鋳後に、図３（Ｃ）に示すごとく電着金属１７の表面を研磨したのち、アルカリ溶液でパターンレジスト膜１３を除去する。最後に図３（Ｄ）に示すごとく電鋳母型１０から電着金属１７を剥離してメタルマスク１の電鋳品を得る。パターンレジスト膜１３は、電鋳母型１０から電着金属１７を剥離した後に除去してもよい。
【００３６】
かくして、得た電鋳製メタルマスク１の各通孔２は、レジスト体１３ａの第１レジスト部１６の除去に伴いマスク本体の印刷面４に臨む上すぼまり状の径大孔部２ｃと、レジスト体１３ａの第２レジスト部１５の除去に伴いマスク本体のスキージ面３に臨むストレート状の径小孔部２ａとを含むものとなる。以下、かかる電鋳製メタルマスクの具体的な製造方法について説明する。
【００３７】
（第１実施例）  図４および図５は本発明に係る製造方法の第１実施例を示す。まず、図４（Ａ）に示すごとくステンレス鋼製の電鋳母型１０の一側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、電鋳母型１０の表面にネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを１枚もしくは数枚ラミネートして熱圧着により形成した約３０μｍ厚の第１フォトレジスト層１１ａと、第１フォトレジスト層１１ａ上にネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを１枚もしくは数枚ラミネートして熱圧着により形成した約２０〜３０μｍ厚の第２フォトレジスト層１１ｂとからなる。
【００３８】
ここで第１フォトレジスト層１１ａと第２フォトレジスト層１１ｂとは、相互の露光感度が異なる。すなわち、第１フォトレジスト層１１ａを構成する感光性ドライフィルムレジストの露光感度は、第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも３〜３０倍の選ばれた範囲内で高くなっている。なお、フォトレジスト層１１を構成する二層１１ａ・１１ｂのいづれか一方もしくは両方は、ドライフィルムに代えて液状フォトレジストを塗布して形成してもよい。
【００３９】
次いで、図４（Ｂ）に示すように第２フォトレジスト層１１ｂの上に、所望のマスクパターンに相当するパターン（円形の多数の透光孔１２ａ）をもつネガタイプのパターンフィルム１２を密着させ、紫外線ランプで所定の露光条件、露光時間でもって、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４（Ｃ）に示すごとく各透光孔１２ａに対応して多数の独立したレジスト体１３ａを持つパターンレジスト膜１３を形成する。
【００４０】
露光・現像処理時に、各レジスト体１３ａは透光孔１２ａを透過した紫外線光により、第２フォトレジスト層１１ｂで形成される上方の第２レジスト部１５が略ストレートの円柱状に露光・硬化する。そして第２フォトレジスト層１１ｂから第１フォトレジスト層１１ａに達した先の紫外線光は、第１フォトレジスト層１１ａの露光感度を第２フォトレジスト層１１ｂのそれよりも高くしてあるので、電鋳母型１０側へ行くに従って末広がり状に次いでストレート状に第１フォトレジスト層１１ａを硬化させる。その結果、各レジスト体１３ａは、上方の第２レジスト部１５と、これの下方に第１フォトレジスト層１１ａで形成されるベルボトム状の第１レジスト部１６とからなる。換言すれば、各レジスト体１３ａは、電鋳母型１０上に上すぼまりのベルボトム状に形成された第１レジスト部１６と、第１レジスト部１６の上端に連続して実質的にストレート状に形成された第２レジスト部１５とからなる。
【００４１】
この第１レジスト部１６は、第２レジスト部１５との接続上端部分が下広がり状となるので、第２レジスト部１５よりも径大となるが、どの程度まで径大化させるかは、露光器による露光時間等の条件はもちろんのこと、第１フォトレジスト層１１ａに使用する感光性ドライフィルムレジストの露光感度を選択することで決定される。
【００４２】
次いで、パターンレジスト膜１３を有する電鋳母型１０をスルファミン酸ニッケル浴に移して電鋳を行い、図３（Ｂ）に示すように電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に電着金属１７を形成する。この電鋳時に、電着金属１７の厚さ（高さ）は、これが各レジスト体１３ａの第２レジスト部１５を越えてレジスト体１３ａの上端近くにまで到る５０μｍ程度に設定する。電着金属１７の厚さを第２レジスト部１５の領域内で変化させることにより、先の径小孔部２ａの厚み方向長さを任意に調節できる。
【００４３】
先の電鋳工程において、電着金属１７は、図５（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０に一次電鋳された極薄（１〜５μｍ）で低硬度（Ｈｖ：２６０〜３００程度）の無光沢ニッケルの一次電着層１７ａと、図５（Ｂ）に示すごとく一次電着層１７ａ上に二次電鋳された厚肉で高硬度（Ｈｖ：４５０〜６００程度）の光沢ニッケルの二次電着層１７ｂとからなる。具体的には、図５（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０を陰極として無光沢ニッケル浴の電解液に浸漬して、該母型１０の表面に約１〜５μｍ厚の一次電着層１７ａを形成した。この一次電着層１７ａを形成するための無光沢ニッケル浴の組成とメッキ条件とを以下に示す。
スルファミン酸ニッケル                  ４５０ｇ／ｌ
ホウ酸                                    ３０ｇ／ｌ
ＰＨ                                        ４〜4.５
浴温                                      ５０℃
電流密度                                ２〜７Ａ／ｄm2
【００４４】
一次電着層１７ａを付けた電鋳母型１０を上記浴より引き上げ、図５（Ｂ）に示すごとく光沢ニッケル浴の電解液に浸漬して、一次電着層１７ａ上に約３５〜４５μｍ厚の光沢ニッケルの二次電着層１７ｂを積層形成した。この二次電着層１７ｂを形成するための光沢ニッケル浴の組成とメッキ条件とを以下に示す。
スルファミン酸ニッケル                  ４５０ｇ／ｌ
ブチンジオール                0.００５〜0.０１ｇ／ｌ
ＮＴＳ                          0.０１〜0.０５ｇ／ｌ
ホウ酸                                    ３０ｇ／ｌ
ＰＨ                                        ４〜4.５
浴温                                      ５０℃
電流密度                                ２〜７Ａ／ｄm2
【００４５】
電鋳後に、図５（Ｃ）に示すごとく電着金属１７の表面すなわち二次電着層１７ｂの表面を機械的研磨や電解研磨により研磨する。その後に、アルカリ溶液による膨潤、溶解等の方法により、パターンレジスト膜１３を除去したのち、電着金属１７を電鋳母型１０から剥離して、メタルマスク１の中間成形品１Ａをつくる。パターンレジスト膜１３の除去により、その各レジスト体１３ａに相当する部分には、各通孔２がそれぞれ独立して形成されたものとなる。
【００４６】
メタルマスク中間成形品１Ａには、図５（Ｄ）に示すごとく電着金属１７の電鋳母型面側１ａに、各通孔２の下面まわりのみを塞ぐエッチング用のパターンレジスト１９を全面的に接合するとともに、電着金属１７の電鋳面側１ｂにレジスト２０を全面的に接合したのち、エッチングで一次電着層１７ａを除去する。
【００４７】
最後に、先のレジスト１９・２０を除去することにより、図５（Ｅ）に示すごとくパターンレジスト１９で覆われていた各通孔２の下面まわりの外周囲にのみ、残存せる一次電着層１７ａによる環状鍔２１が形成されたメタルマスク１の電鋳製品を得た。
【００４８】
かくして得たメタルマスク１は、図１に示すごとく電鋳時における電着金属１７の電鋳母型面側１ａがそのまま印刷面４となって、電鋳時における電着金属１７の電鋳面側１７ｂがスキージ面３となる。各通孔２は、先の第２レジスト部１５の除去に伴う径小孔部２ａと、先の第１レジスト部１６の除去に伴う接続部分２ｂおよび径大孔部２ｃとを有するものとなる。すなわち、各通孔２は、スキージ面３に臨む径小孔部２ａが、実質的にストレート状に形成されており、径小孔部２ａに下広がりアール状の接続部分２ｂを介してつながり印刷面４に臨む径大孔部２ｃが、径小孔部２ａよりも孔径の大きなベルボトム状に形成されたものとなっている。
【００４９】
そのうえで、各通孔２の印刷面４側の開口周縁には、低硬度の無光沢ニッケルの一次電着層１７ａによる環状鍔２１が形成されたものとなる。この環状鍔２１は低硬度の無光沢ニッケルで形成されているので、被印刷体５側との密着性が良好となり、しかも高硬度の光沢ニッケルからなるマスク本体は、硬度が高いので全体の機械的強度を確保することができる。
【００５０】
（第２実施例）  図６ないし図８は本発明の製造方法の第２実施例を示しており、このうち図６は基本原理を示す。この第２実施例において、電鋳母型１０上にフォトレジスト層１１を形成し、多数の独立したレジスト体１３ａを持つ図６（Ａ）のパターンレジスト膜１３を形成するまでの図７（Ａ）〜図７（Ｃ）までの製造工程は、第１実施例における図４（Ａ）〜図４（Ｃ）示す製造工程と実質的に同一である。但し、図７（Ａ）においてフォトレジスト層１１を構成する第１フォトレジスト層１１ａの厚みは、約２５μｍとして第２フォトレジスト層１１ｂの厚さ（約３５μｍ）よりも小さく設定してある。
【００５１】
そこでの各レジスト体１３ａは、図７（Ｃ）示すごとく電鋳母型１０上に略ストレート状に形成された第１レジスト部１６と、第１レジスト部１６の上端に連続して上広がりの逆ベルボトム状に形成された第２レジスト部１５とからなる。すなわち、第２フォトレジスト層１１ｂに使用するフォトレジストの露光感度を低く設定することで、紫外線光が下方へ向けて減衰され、下すぼまりのアール状に、つまり逆ベルボトム状に露光・硬化され、これに続く第１フォトレジスト層１１ａを露光感度の高いフォトレジストを使用することで、入射される紫外線光の減衰がほとんどない直線状に透過するように設定し、第１フォトレジスト層１１ａをストレート状に露光・硬化させる。換言すれば、第１フォトレジスト層１１ａの露光感度は、これで形成される第１レジスト部１６が略ストレートの円柱状になるよう選択されている。
【００５２】
引き続いてパターンレジスト膜１３を有する電鋳母型１０をスルファミン酸ニッケル浴に移して電鋳を行い、図６（Ｂ）示すように電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に電着金属１７を形成する。この電鋳時には、電着金属１７の厚さ（高さ）は、これが各レジスト体１３ａの第２レジスト部１５の領域内に到る５０μｍ程度に設定し、この厚みを変化させることで先の径大孔部２ａの厚み方向長さ（高さ）を任意に変更できる。
【００５３】
第２実施例における電着金属１７は、図８（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０に一次電鋳される厚肉で高硬度の光沢ニッケルの一次電着層１７ａと、図８（Ｂ）示すごとく一次電着層１７ａ上に二次電鋳される極薄（１〜５μｍ）で低硬度の無光沢ニッケルの二次電着層１７ｂとからなる。ここでの一次電着層１７ａおよび二次電着層１７ｂは、第１実施例におけるニッケル浴の組成およびメッキ条件と同様にして形成される。
【００５４】
電鋳後に、図８（Ｃ）に示すごとく電着金属１７の表面すなわち二次電着層１７ｂの表面を第１実施例と同様に研磨処理したのち、アルカリ溶液でパターンレジスト膜１３を除去する。これで各レジスト体１３ａに相当する部分には、各通孔２がそれぞれ独立して形成されたものとなる。
【００５５】
次に、電着金属１７の電鋳面側１ｂ、すなわち二次電着層１７ｂの表面に、図８（Ｄ）に示すごとく各通孔２の上面まわりのみを塞ぐエッチング用のパターンレジスト１９を接合したのち、図８（Ｅ）に示すごとく二次電着層１７ｂをエッチング処理して除去する。続いて、先のパターンレジスト１９を除去することにより、該パターンレジスト１９で覆われていない外周囲にのみ、残存せる二次電着層１７ｂによる環状鍔２１が形成される。
【００５６】
最後に、図８（Ｆ）に示すごとく電鋳母型１０から電着金属１７を剥離することにより、メタルマスク１の電鋳製品を得た。よって得た電鋳製メタルマスク１は、図８（Ｆ）の状態を上下反転させて使用することになるが、この使用状態における各通孔２および環状鍔２１を含む断面形状は第１実施例と実質的に同一となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るメタルマスクの一部拡大縦断面図
【図２】本発明に係るメタルマスクの使用例を示す縦断面図
【図３】第１実施例に係るメタルマスクの製造工程の基本原理を示す工程説明図
【図４】第１実施例のメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図５】第１実施例のメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図６】第２実施例に係るメタルマスクの製造工程の基本原理を示す工程説明図
【図７】第２実施例のメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図８】第２実施例のメタルマスクの製造過程の工程説明図
【図９】従来例のメタルマスクの使用例を示す縦断面図
【図１０】従来の電鋳製メタルマスクの製造過程を示す工程説明図
【符号の説明】
１  メタルマスク
１ａ  電着金属の電鋳母型面側
１ｂ  電着金属の電鋳面側
１Ａ  メタルマスクの中間成形品
２  通孔
２ａ  通孔の径小孔部
２ｂ  通孔の接続部分
２ｃ  通孔の径大孔部
３  スキージ面
４  印刷面
５  被印刷体
１０  電鋳母型
１１  フォトレジスト
１１ａ  第１フォトレジスト層
１１ｂ  第２フォトレジスト層
１２  パターンフィルム
１３  パターンレジスト膜
１３ａ  レジスト体
１５  第２レジスト部
１６  第１レジスト部
１７  電着金属
１７ａ  一次電着層
１７ｂ  二次電着層
１９  パターンレジスト
２０  レジスト
２１  環状鍔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004671255.tif 000008
【図８】
0004671255.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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