(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超微粒子を基板上に噴射し微細形状の造形物を形成する装置に使用するメタルマスクにおいて、該メタルマスクの表面に前記超微粒子付着防止のための表面膜処理を施したメタルマスクであって、メタルマスク母材にフォトリソグラフィーで用いられるフォトレジスト材料の塗膜を成膜し、所望するパターンを写真製版した後、エッチングすることで開口部のパターンを形成し、その後前記フォトレジスト材料を前記表面膜として用いることを特徴とするメタルマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のメタルマスクにおいて、前記表面膜はヤング率１０×１０９Ｐａ以下の樹脂膜であることを特徴とするメタルマスク。
【請求項３】
請求項１または２記載のメタルマスクにおいて、前記表面膜の膜厚は１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とするメタルマスク。
【請求項４】
請求項１記載のメタルマスクにおいて、前記フォトレジスト材料はノボラック樹脂系の高分子材料からなるポジ型レジスト材であることを特徴とするメタルマスク。
【請求項５】
請求項１記載のメタルマスクにおいて、前記フォトレジスト材料はゴム系高分子材料からなるネガ型レジスト材であることを特徴とするメタルマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超微粒子噴射製膜用のメタルマスクに関し、さらに詳しくは、超微粒子をノズルから加熱基板上に噴射し、基板上に微細形状の造形物を形成する装置において、ノズルと基板との間に配置される耐久性に優れたメタルマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の微細造形装置の例として、特開平１０−２０２１７１号公報に開示されたものが知られている。
図３は、従来の微細造形装置が、微細・高精度な造形物を形成する原理を示す図である。すなわち、金属、セラミックス等からなる超微粒子１１をノズル１３を通して基板１４上に噴射し堆積させて微細形状の造形物１２を形成する場合、ノズル１３と基板１４との間に所定の開口パターン１６を有するマスク１５を配置し、マスク１５と造形物１２の成長表面または基板１４の表面との距離Ｄを一定に保った状態でノズル１３をマスク１５に対して相対変位させつつ超微粒子１１をマスク１５の開口パターン１６を通して基板１４に噴射させることにより、基板１４上に微細・高精度な造形物が形成される。
【０００３】
図４は、微細造形装置で用いられる従来のマスクの例で、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
マスク１５の所定位置に造形物を形成するための開口パターン１６が設けられ、またマスク１５と基板１４との間の距離Ｄを一定に保持する間隔保持部１７が設けられている。
【０００４】
図５は、図４に示す従来のマスク１５を形成する工程の概略を示す図である。マスク材料を決定し、造形物に応じた開口パターン１６、マスク１５と基板１４との間の間隔保持部１７等について設計し（Ｓ１１）、開口パターン１６をエッチングにより形成し（Ｓ１２）、次にマスク１５の所用部分を突出加工、または曲げ加工することによって間隔保持部１７を形成し（Ｓ１３）、マスク１５が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
超微粒子をノズルから噴射し、微細形状の造形物を形成する装置（ガスデポジション製膜法）においては、ノズルと加熱した基板との間に所望のメタルマスクを配置し、メタルマスクの開口部のパターンに相当する微細形状の造形物を基板に形成する。したがって、メタルマスクの開口部以外にもノズルから噴射した超微粒子は付着し成膜されてしまい、メタルマスクは変形によって、複数回繰り返し使用することができない。
【０００６】
ノズルから噴射した超微粒子はメタルマスクの開口部を通過し、メタルマスクの開口パターンに相当する微細形状の造形物を基板に形成する。その際、造形に寄与できなかった超微粒子を除去しなければ、造形に寄与できなかった超微粒子が基板上に形成された造形物及びその付近に堆積されることとなり、良好な成膜を得ることができない。
【０００７】
メタルマスクの開口パターン以外にもノズルから噴射した超微粒子は付着し成膜されてしまい、メタルマスクの基板加熱温度の影響もあって、メタルマスクが変形してしまうので、メタルマスクを複数回繰り返し使用することができない。
【０００８】
圧力差により加速されたセラミックス粒子等の超微粒子は基板に衝突することで運動エネルギーから堆積現象にエネルギー変換され、超微粒子の膜化現象が生じる。この時、エネルギー変換は衝突する対象の機械的強度により変換効率が変化し、極端に柔らかいものに対しては運動エネルギーの緩和により成膜に至らない。また、緩和の急峻でない場合はブラスト現象が発生する。この様な超微粒子を受け止める相手方の機械的性質（主として、ヤング率）にガスデポジション成膜は左右され、本発明のメタルマスク遮蔽板への微粒子付着／成膜現象は、その表面相の膜質を適切に設定することで繰り返し使用可能な好適な状態を与える。
【０００９】
本発明は、以上のような事情に鑑みなされたもので、メタルマスクの開口部以外の部分にノズルから噴射された超微粒子が付着することなく、これによりメタルマスクが変形されることがなく、メタルマスクを複数回繰り返し使用することができるようにすることを目的とする。
【００１０】
また、ノズルから噴射され開口パターンを通過した超微粒子であって、造形に寄与しなかった超微粒子を適切に除去することによって、良好な造形物を形成することを目的とする。
【００１１】
また、メタルマスクの表面に形成される表面膜のヤング率を適正に選定することにより、超微粒子がメタルマスク表面でブラスト現象、ダンピング効果を生じさせ、効果的に超微粒子の堆積を防止することを目的とする。
【００１２】
また、予め開口パターンが形成されたガスデポジション製膜用メタルマスクをディッピングすることにより高分子膜を塗工し、低コストで容易に表面膜処理を行うことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するためになされたものであって、請求項１の発明は、超微粒子を基板上に噴射し微細形状の造形物を形成する装置に使用するメタルマスクにおいて、該メタルマスクの表面に前記超微粒子付着防止のための表面膜処理を施したメタルマスクであって、メタルマスク母材にフォトリソグラフィーで用いられるフォトレジスト材料の塗膜を成膜し、所望するパターンを写真製版した後、エッチングすることで開口部のパターンを形成し、その後前記フォトレジスト材料を前記表面膜として用いることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明のメタルマスクにおいて、前記表面膜はヤング率１０×１０９Ｐａ以下の樹脂膜であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明のメタルマスクにおいて、前記表面膜の膜厚は１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１の発明のメタルマスクにおいて、前記フォトレジスト材料はノボラック樹脂系の高分子材料からなるポジ型レジスト材であることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１の発明のメタルマスクにおいて、前記フォトレジスト材料はゴム系高分子材料からなるネガ型レジスト材であることを特徴とするメタルマスク。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例による超微粒子噴射製膜用メタルマスクを示し、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
本発明のメタルマスクを使用する微細造形装置のガスデポジション製膜装置は、ノズルと加熱した基板との間にメタルマスク１を配置し、超微粒子をノズルから噴射し、メタルマスクの開口パターン２に相当する微細形状の造形物を基板上に形成する。
【００２３】
成膜条件の概要は、ガスデポジション製膜装置において、成膜室は２Ｔｏｒｒ（大気圧以下／減圧）し、キャリアガスとしてＨｅ、成膜材料の超微粒子はＰＺＴとし、メタルマスク１を介してノズルから流量４ＳＬＭを噴射することによって、メタルマスクの開口部のパターン２に相当するＰＺＴの微細形状の造形物を基板に形成することができる。
【００２４】
しかしながら、メタルマスクの開口部以外（マスクした領域）にもノズルから噴射したＰＺＴ等の超微粒子は付着・成膜されてしまう。
具体的には、メタルマスク（ＳＵＳ系材料）の厚さは０.０５ｍｍに対して、付着し成膜されてしまう膜の厚さはメタルマスクの厚さ相当に成ることもあり、メタルマスク自身が歪み・変形してしまう。
【００２５】
ノズルから噴射した超微粒子は、メタルマスク１の開口パターン２を通過し、メタルマスクの開口パターン２に相当する微細形状の造形物を基板に形成する。メタルマスク１と基板の間に隙間を形成することによって、造形に寄与できなかった超微粒子をその隙間から逃がし除去することによってＰＺＴの成膜品質を向上させ良好な成膜を得ることができる。
【００２６】
メタルマスク１の表面にヤング率が約２〜１０×１０9Ｐａの表面膜を形成することによって、ノズルから噴射した余剰の超微粒子はメタルマスク１の表面で表面膜のブラスト現象が生じ、表面膜の除去が終了するまで、メタルマスク母材への粒子堆積は生じない。
【００２７】
また、メタルマスク１にヤング率が１０×１０8Ｐａ以下の表面膜を形成することによって、ノズルから噴射した余剰の超微粒子は表面膜のダンピング効果により、粒子堆積は生じない。この時、前記したブラスト現象も発生しない。
【００２８】
メタルマスク１の開口パターン２を形成処理する際、メタルマスク母材となる基板にドライフィルムをラミネートし、紫外線照射、現像によりドライフィルムの開口を行う。引き続き、メタルマスク母材をエッチング加工する。通常はドライフィルムを除去しメタルマスクを得るが、この加工に用いた高分子膜を表面膜として用いることで、ガスデポジション成膜の粒子付着を防ぐ。
ドライフィルムの代わりに、ノボラック樹脂、感光材からなるポジ型フォトレジストを用いても、同様の結果を得ることができる。
両者はともにノボラック樹脂系高分子であり、そのヤング率は２〜１０×１０9Ｐａの値を有する。１００μｍに近い膜厚を得るにはドライフィルムを、また２０μｍ以下の場合はスピンコーティング等の周知の塗膜形成方法を用いたフォトレジストを用いるとよい。また、ガスデポジション成膜時のこれら表面膜はブラストされるため、ガスデポジション成膜の膜厚に対応させ、膜厚を選定することで、メタルマスク母材への粒子堆積を防ぐことが可能である。
【００２９】
ポリエチレンのヤング率は０.４〜１.０×１０9Ｐａの値を有し、この材料上へのガスデポジション成膜はダンピング効果によりなされない。
フォトリソグラフィーによる工程の簡略化と低いヤング率材料の両立は、ゴム系高分子からなるネガ型フォトレジストにより実行できる。
東京応化社製のネガ型レジストを用い、先述同様のガスデポジション成膜を行ったところ、ゴム材料による粒子衝突エネルギーの吸収により、表面膜のブラストや粒子堆積現象は発生しない。
【００３０】
開口パターン２を有するメタルマスク１にディッピングにより高分子膜を塗工することが可能である。
さらに、ヤング率の低いウレタン樹脂や弾性ゴム体（ヤング率１.５〜５.０×１０４Ｐａ）をコーティングすることで、同様の効果が得られる
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次のような効果を奏する。
本発明は、メタルマスクの表面に前記超微粒子付着防止のための表面膜処理を施したので、メタルマスクの開口部以外の部分にノズルから噴射された超微粒子が付着することなく、これによりメタルマスクが変形されることがなく、メタルマスクを複数回繰り返し使用することができる。
【００３２】
ノズルから噴射され開口パターンを通過した超微粒子のうち、基板上で造形に寄与しなかった超微粒子を除去するので、微細・高精度な造形物を形成することができる。
【００３３】
メタルマスクの表面に形成される表面膜のヤング率を適正に選定することにより、超微粒子がメタルマスク表面でブラスト現象、ダンピング効果を生じさせることができ、効果的に超微粒子の堆積を防止することができる。
【００３４】
メタルマスクの開口パターン形成時に用いるフォトレジスト材料を表面膜として用いるので、工程の簡略化と適正なヤング率の選定を図ることができる。
【００３５】
予め開口パターンが形成されたガスデポジション製膜用メタルマスクをディッピングすることにより高分子膜を塗工することができるので、低コストで表面膜処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例のメタルマスクを示す図である。
【図２】  本発明の実施例のメタルマスクを形成する工程の概要を示す図である。
【図３】  従来の微細造形装置が、微細・高精度な造形物を形成する原理を示す図である。
【図４】  従来のメタルマスクを示す図である。
【図５】  従来のメタルマスクを形成する工程の概要を示す図である。
【符号の説明】
１…メタルマスク、２…開口パターン、３…間隔保持部、１１…超微粒子材料、１２…造形物、１３…ノズル、１４…基板、１５…マスク、１６…開口パターン、１７…間隔保持部。
【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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