(57)【要約】【課題】電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法は、キャリアガラス上に犠牲層を蒸着する工程と、電極金属を蒸着して電極層を形成する工程と、電極層上にフォトレジストを塗布する工程と、光リソグラフィーを用いてフォトレジストをパターニングする工程と、パターニングされたフォトレジストに電鋳めっき層を形成する工程と、フォトレジストを除去して金属パターンを形成する工程と、電極層にマスクパターンを形成する工程と、電鋳めっき層と電極層とを熱処理する工程と、電鋳めっき層と電極層を検査する工程と、キャリアガラスから電鋳めっき層と電極層を分離する工程とを含み、弛み現象および歪み現象を大幅に改善し、４０μｍピッチ以下の高精度を有する微細金属マスクを製造することができる。【選択図】図３
2017226918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細金属マスクを製造する方法であって、
（ａ）キャリアガラスを準備し、前記キャリアガラス上に犠牲層を蒸着する工程と、
（ｂ）電鋳めっきのための電極金属を蒸着して電極層を形成する工程と、
（ｃ）前記電極層上にフォトレジストを塗布する工程と、
（ｄ）光リソグラフィーを用いて前記フォトレジストを露光および現像してパターニングする工程と、
（ｅ）パターニングされた前記フォトレジストに電鋳めっきして電鋳めっき層を形成する工程と、
（ｆ）前記フォトレジストを除去して金属パターンを形成する工程と、
（ｇ）前記電極層に前記金属パターンと対応するパターンを形成してマスクパターンを形成する工程と、
（ｈ）パターニングされた前記電鋳めっき層と前記電極層の剛性を高めるために熱処理する工程と、
（ｉ）前記電鋳めっき層と前記電極層に形成された前記マスクパターンを検査する工程と、
（ｊ）前記キャリアガラスから前記電鋳めっき層と前記電極層を分離する工程と、
を含む電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項２】
前記（ｇ）工程で前記電極層に前記金属パターンと対応するパターンを形成して前記マスクパターンを形成する手法は、
前記マスクパターンがテーパー形状を有するようにレーザーを用いてトリミングする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項３】
前記（ｇ）工程で前記マスクパターンがテーパー形状を有するように前記レーザーを用いてトリミングする手法は、
（ｋ）前記電鋳めっき層と前記電極層上に単位加工領域を設定する工程と、
（ｌ）前記レーザーが前記単位加工領域内の１番目のスキャンパス（ｓｃａｎ  ｐａｔｈ）に沿って移動しながら加工が行われる工程と、
（ｍ）前記レーザーを次のステップに方向転換し、所定のステップピッチ（ｓｔｅｐ  ｐｉｔｃｈ）だけ移動させた後、２番目のスキャンパスに沿って移動しながら加工が行われる工程と、
（ｎ）前記（ｌ）工程および（ｍ）工程を繰り返し行ってｎ番目のスキャンパスに沿って前記レーザーの移動が完了すると、単位加工領域全体に対する加工が完了する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項４】
スキャンパスごとに前記レーザーの加工深さを設定することで、前記マスクパターンがテーパー形状を有するようにトリミングすることが可能である請求項３に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項５】
前記レーザーとして数十フェムト秒から数百ピコ秒内の超短パルスレーザーを使用することで、前記マスクパターンの表面からのバリの発生を抑制することを特徴とする請求項２に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項６】
前記（ｈ）工程でパターニングされた前記電鋳めっき層および前記電極層の剛性を高めるために、レーザーを用いて熱処理する工程を含む請求項１に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項７】
前記（ｈ）工程で、
前記レーザーとしてラインビームを用いることで設置スペースを縮小し、
特定の領域を選択して部分別に内部応力を除去することが可能である、
ことを特徴とする請求項６に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項８】
前記（ｈ）工程に金属の硬度を高めるための焼き入れ工程を加えることを特徴とする請求項１に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項９】
前記焼き入れ工程の後に前記マスクパターンのサイズが変わる場合は再びレーザーを用いて前記マスクパターンのサイズを調整することを特徴とする請求項８に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項１０】
前記（ｊ）工程における前記キャリアガラスからの前記電鋳めっき層と前記電極層の分離は、前記キャリアガラス上に形成した前記犠牲層をレーザーリフトオフすることによる請求項１に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【請求項１１】
前記（ａ）工程における前記犠牲層が透明電極であることを特徴とする請求項１に記載の電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法に係り、より詳しくは、大面積への適用時に問題となる弛み現象および歪み現象を大幅に改善し、既存の方法では実現し難い４０μｍピッチ以下の高精度を有する微細金属マスクの製造が可能であり、製品の信頼性を向上させるとともに生産時間を画期的に短縮することができる、電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属マスク製作方法には、レーザー加工法および金属エッチング法がある。レーザー加工法は、レーザー加工装置を用いて、一定の厚さ、例えば１００〜２００μｍの厚さを有するＳＵＳ基板上に、実現しようとするはんだスクリーン印刷のための開口部を順次所定の形状に応じて加工する方法である。レーザー加工法は、適用できるパターンサイズが１００μｍ以上に限られるなどパターンサイズの縮小に制限を受ける点、エッチングされた開口部の壁面の粗度が高い点、装置依存度が非常に高い点で、欠点がある。
【０００３】
かかる欠点を解消するために、金属エッチングを用いた金属マスクの製作方法が使用されている。金属エッチングを用いた方法は、例えば厚さ１００〜２００μｍのＳＵＳ基板上にドライフイルムレジスト（ＤＦＲ）をパターニングした後、エッチング液を用いて、実現しようとする開口部の形状にＳＵＳ基板をエッチングする方法である。
【０００４】
金属エッチングを用いた金属マスクの製作方法は、レーザー加工法に比べて装置依存性が低く、製作された開口部の形状が優れるとともに壁面粗度が低い、という利点があるものの、金属エッチング工程の特性上、精度およびエッチング深さを制御し難いという欠点がある。
【０００５】
かかる欠点を改善するために、様々な金属マスク製作方法が提案されている。韓国登録特許第１０−０２６９１０１号公報は、金属エッチング工程ではなく、電鋳めっき法を用いて精度を高める金属マスク製作方法を開示している。すなわち、基板にドライフィルムを形成し、ドライフィルム上にパターニングされたフィルムを貼り付けて露光を行い、露光後に現像液によって現像し、現像後に１次メッキを施し、１次メッキ後に所定の部位にマスキング処理を施し、マスキング処理後に２次メッキを施し、２次メッキ後に基板からメッキ層を分離し、ドライフィルムを除去する工程を含む、金属マスクの製造方法を開示している。
【０００６】
しかし、韓国登録特許第１０−０２６９１０１号公報は、ラミネーターを使用する圧着法を用いてドライフィルムを基板に貼り付ける方法であり、このような方法を採用する場合、ＤＦＲパターニング工程の特性上、液状フォトレジストに比べて高い精度を実現し難いという欠点がある。
【０００７】
かかる欠点を改善する従来の金属マスクを製造する方法として、図１に示すように、ステンレス鋼または金属合金でできた鋼板をローラ１で圧延して一定の厚さのマスク基板２を形成し、露光工程を経てパターンを形成した後に切断する方法も使用されている。
【０００８】
ところが、このような従来の方法は、マスクの厚さが薄いことにより、大面積の工程時に弛み現象が発生して正確なパターン実現が難しい点、完成された微細金属マスクをフレームに溶接するときに不良が多発する点、など、製作上の様々な問題点がある。
【０００９】
現在、微細金属マスクの厚さは２０μｍ程度であって、上述したような従来の方法では、マスクの厚さが非常に薄いために平坦度を維持するのが非常に難しい。
【００１０】
また、高解像度用マスクではパターンサイズが小さくなるため、蒸着厚さを均一に維持するためにはパターン内に凸部がなく、傾斜が４５度以下である必要があるが、前述した従来の方法ではパターン内側の傾斜度を調整することができなかった。
【００１１】
したがって、高精度を有しながらも硬度特性に優れた微細金属マスクの製造方法が開発される必要がある。本出願人は、これに関する研究を重ねて本発明を提案するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０２６９１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、大面積マスクの製造の際に問題となる弛み現象を防止するためにキャリアガラスを利用し、電鋳めっきを用いて一定の厚さの金属マスクを形成した後、前記キャリアガラス上に形成した犠牲層（ａ−Ｓｉ）をレーザーリフトオフして分離することにより、金属マスクの歪み、弛み、および、溶接不良、を根本的に改善することができる、電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、マスクパターンを形成した後、レーザーを用いてパターン内側の傾斜度を調整することにより、有機物蒸着の際のシャドウ現象を防止することができる、電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明は、微細金属マスクを製造する方法であって、
（ａ）キャリアガラスを準備し、前記キャリアガラス上に犠牲層を蒸着する工程と、
（ｂ）電鋳めっきのための電極金属を蒸着して電極層を形成する工程と、
（ｃ）前記電極層上にフォトレジストを塗布する工程と、
（ｄ）光リソグラフィーを用いて前記フォトレジストを露光および現像してパターニングする工程と、
（ｅ）パターニングされた前記フォトレジストに電鋳めっきして電鋳めっき層を形成する工程と、
（ｆ）前記フォトレジストを除去して金属パターンを形成する工程と、
（ｇ）前記電極層に前記金属パターンと対応するパターンを形成してマスクパターンを形成する工程と、
（ｈ）パターニングされた前記電鋳めっき層と前記電極層の剛性を高めるために熱処理する工程と、
（ｉ）前記電鋳めっき層と前記電極層に形成された前記マスクパターンを検査する工程と、
（ｊ）前記キャリアガラスから前記電鋳めっき層と前記電極層を分離する工程と、
を含む電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法が提供される。
【００１６】
前記（ｇ）工程で前記電極層に前記金属パターンと対応するパターンを形成して前記マスクパターンを形成する手法は、前記マスクパターンがテーパー形状を有するようにレーザーを用いてトリミングする工程を含むことができる。
【００１７】
前記（ｇ）工程で前記マスクパターンがテーパー形状を有するように前記レーザーを用いてトリミングする手法は、
（ｋ）前記電鋳めっき層と前記電極層上に単位加工領域を設定する工程と、
（ｌ）前記レーザーが前記単位加工領域内の１番目のスキャンパス（ｓｃａｎ  ｐａｔｈ）に沿って移動しながら加工が行われる工程と、
（ｍ）前記レーザーを次のステップに方向転換し、所定のステップピッチ（ｓｔｅｐ  ｐｉｔｃｈ）だけ移動させた後、２番目のスキャンパスに沿って移動しながら加工が行われる工程と、
（ｎ）前記（ｌ）工程および前記（ｍ）工程を繰り返し行ってｎ番目のスキャンパスに沿って前記レーザーの移動が完了すると、単位加工領域全体に対する加工が完了する工程と、
を含むことができる。
【００１８】
本発明において、スキャンパスごとに前記レーザーの加工深さを設定することで、前記マスクパターンがテーパー形状を有するようにトリミングすることが可能である。
【００１９】
この場合、前記レーザーとして数十フェムト秒から数百ピコ秒内の超短パルスレーザーを使用することで、前記マスクパターンの表面のバリの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、前記（ｈ）工程でパターニングされた前記電鋳めっき層および前記電極層の剛性を高めるために、レーザーを用いて熱処理する工程を含むことができる。
【００２１】
前記（ｈ）工程で、前記レーザーとしてラインビームを用いることで設置スペースを縮小し、特定の領域を選択して部分別に内部応力を除去することが可能であることを特徴とする。
【００２２】
一方、前記（ｈ）工程に、金属の硬度を高めるための焼き入れ工程を加えることができる。
【００２３】
併せて、前記焼き入れ工程の後に前記マスクパターンのサイズが変わる場合は再びレーザーを用いて前記マスクパターンのサイズを調整することができる。
【００２４】
前記（ｊ）工程における前記キャリアガラスからの前記電鋳めっき層と前記電極層の分離は、前記キャリアガラス上に形成した前記犠牲層をレーザーリフトオフすることによって、行うことができる。
【００２５】
また、前記（ａ）工程における前記犠牲層は透明電極であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
上述した本発明によれば、従来の方法では実現し難い４０μｍピッチ以下の高精度を有する微細金属マスクの製造が可能であり、製品の信頼性を向上させるとともに生産時間を画期的に短縮することが可能なＯＬＥＤ用微細金属マスクを製作することができる。これは、現在大きな課題となっている微細金属マスクの精度および生産速度を高めて、現在必要とされている需要を満たすことができるという効果がある。
【００２７】
また、第４世代以上の大面積を要求するＯＬＥＤ蒸着マスクおよび金属マスクを必要とする分野で一定の厚さの金属板材を形成することができ、これを用いて、精度の高いパターンを有する金属マスクを形成することができる。
【００２８】
また、マスクの厚さが薄いことにより発生する金属マスクの歪み、弛み、溶接不良、を根本的に改善することができ、マスクパターンを形成した後、レーザーを用いてパターン内側の傾斜度を調整することにより、有機物蒸着の際のシャドウ現象を防止することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の金属マスクを製造する方法の一例を示す図。
【図２】本発明に係る電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法を示すフローチャート。
【図３】本発明に係る電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法の工程ごとの加工物を示す断面図。
【図４】本発明に係るレーザーを用いてマスクパターンがテーパー形状を有するようにトリミングする方法を示す模式図。
【図５】本発明に係る加工深さの制御によってテーパー形状の三次元構造物を実現する方法を示す模式図。
【図６】本発明に係る各スキャンパスに沿って相対位置移動するレーザーによって加工深さを制御することを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現される。但し、本実施形態は、本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
【００３１】
図２は本発明に係る電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法を示すフローチャート、図３は本発明に係る電鋳めっき法を用いた微細金属マスクの製造方法の工程ごとの加工物を示す断面図である。
【００３２】
本発明に係る微細金属マスクの製造方法は、大面積マスクの製造の際に問題となる弛み現象を防止するために、キャリアガラス１０を利用し、電鋳めっきを用いて一定の厚さの金属マスクを形成した後、前記キャリアガラス１０を分離して金属マスク７０を得る方法である。
【００３３】
図２および図３を参照すると、まず、キャリアガラス１０を準備し（Ｓ１１０）、前記キャリアガラス１０上に犠牲層２０を蒸着し（Ｓ１２０）、電鋳めっきのための電極金属を蒸着して電極層３０を形成し（Ｓ１３０）、前記電極層３０上にフォトレジスト４０を塗布する（Ｓ１４０）。
【００３４】
図３の（ａ）はキャリアガラス１０上に、犠牲層２０、電極層３０、フォトレジスト４０が順次塗布された状態の断面図である。
【００３５】
本発明は、前記キャリアガラス１０上に金属マスクを加工し、加工完了後に前記キャリアガラス１０と金属マスクを分離するので、後に続く工程で金属マスクが歪んだり弛んだりする現象が発生しない。
【００３６】
本発明は、圧延で金属マスク基板を製作した後に露光を行う方法で金属マスクを製造した場合に、マスクに歪みおよび弛みが発生する従来技術の問題点を画期的に解決することができるものである。
【００３７】
前記犠牲層２０は、後述するレーザーリフトオフ工程の際に前記キャリアガラス１０と金属マスク７０を分離するために蒸着されるものである。前記犠牲層２０としてはａ−Ｓｉまたは透明電極が使用できる。
【００３８】
前記フォトレジスト４０はポジ型またはネガ型のフォトレジストを使用することができ、例えば、商用化された製品を使用することができる。フォトレジスト４０は、例えば１００〜２００μｍの厚さとなるように塗布することができ、大きい面積に対してもフォトレジストの塗布が可能な大面積専用スピンコーターを用いて一定の厚さで均一にフォトレジストを塗布することが好ましい。
【００３９】
その後、光リソグラフィーを用いて前記フォトレジスト４０を露光および現像してパターニングする（Ｓ１５０）。
【００４０】
つまり、予め準備されたマスク５０をフォトレジスト４０上に載置した後、一定量のエネルギーを用いて露光を行う。露光後、現像液を用いて選択的にフォトレジスト４０をエッチングすることで、精密なパターン形状を実現する。図３の（ｂ）はマスク５０が進入した状態を示す断面図、図３の（ｃ）は露光および現像を行った状態の断面図である。
【００４１】
その後、前記パターニングされたフォトレジスト４０に電鋳めっきして電鋳めっき層６０を形成する（Ｓ１６０）。図３の（ｄ）は電鋳めっき層６０が形成された状態の断面図である。
【００４２】
本発明では、金属マスクを得る方法として電鋳めっき法を利用することにより、一定の厚さの電鋳めっき層６０を形成することができる。前記電鋳めっき層６０の厚さは必要に応じて選択的に自由に調節可能である。
【００４３】
本発明において、前記電鋳めっき層６０は、例えばＮｉ−Ｆｅ合金であるインバーを電鋳めっきして形成することができる。その他にも、前記電鋳めっき層６０は、Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅよりなる群から選択される物質で構成でき、本発明ではこれを特定しない。
【００４４】
その後、前記フォトレジスト４０を除去して金属パターンを形成する（Ｓ１７０）。図３の（ｅ）はフォトレジスト４０が除去された状態の断面図である。
【００４５】
このように、金属パターンが形成された電鋳めっき層６０と電極層３０がマスク基板を構成する。よって、前記電極層３０にも、前記金属パターンと対応するパターンを形成しなければならない。すなわち、前記金属パターンが形成されない電極層３０の一部分を部分的に除去することにより、前記金属パターンに対応するパターンを形成する。
【００４６】
前記金属パターンとこれに対応する電極層３０のパターンが、最終的に金属マスクのパターンとなる。本発明では、前記電極層３０に金属パターンと対応するパターンを形成する過程で、パターンがテーパー形状を有するように、レーザーを用いたテーパートリミングを施す。
【００４７】
前記電鋳めっき層６０に形成された金属パターンは、図３の（ｅ）に示すように垂直面として形成されるため、角度をつけることが難しい。このように垂直面として形成されたパターンを用いると、有機物の蒸着の際にシャドウ現象が発生するおそれがある。本発明では、パターン内側の傾斜度を調整して有機物蒸着の際のシャドウ現象を防止するように構成する。
【００４８】
本発明では、前記パターンに斜面を形成するために、レーザーを用いたテーパートリミングを施す。すなわち、前記電極層３０を部分的に除去してマスクパターンを形成するとともに、マスクパターンをテーパー形状に作る。
【００４９】
図４は本発明に係るレーザーを用いてマスクパターンがテーパー形状を有するようにトリミングする方法を示す模式図、図５は本発明に係る加工深さの制御によってテーパー形状の三次元構造物を実現する方法を示す模式図、図６は本発明に係る各スキャンパスに沿って相対位置移動するレーザーによる加工深さを制御することを示す模式図である。
【００５０】
本発明において、レーザーを用いて前記マスクパターンがテーパー形状を有するようトリミングするために、まず、前記電鋳めっき層６０と電極層３０上に単位加工領域を設定する。
【００５１】
本発明における前記単位加工領域は、前記電鋳めっき層６０に形成されたパターンとパターンとの間の領域に設定できる。すなわち、前記パターンとパターンとの間に形成されたホールを中心に両側のパターンを一部分含む仮想の領域に設定される（前記（ｋ）工程）。
【００５２】
単位加工領域の設定後、レーザーが前記単位処理領域の一方の境界から始まり、１番目のスキャンパスに沿って移動しながら、前記単位加工領域の他方の境界に到達するまで、前記単位加工領域内に含まれている三次元構造物（本発明では、電鋳めっき層６０に形成されたパターン）に対する加工が行われる（前記（ｌ）工程）。
【００５３】
すなわち、電鋳めっき層６０と電極層３０上に設定された単位加工領域の一方の境界から他方の境界まで１番目のスキャンパスを設定し、このスキャンパスに沿ってレーザーが移動しながら、単位加工領域内に含まれる三次元構造物パターンの部分または全体に対する加工が行われる。
【００５４】
そして、１番目のスキャンパスに沿ってレーザーが移動しながら単位加工領域の他方の境界にレーザーが到達すると、前記レーザーの方向を次のステップに転換させ、所定のステップピッチだけ移動させて２番目のスキャンパスへ移動させる（前記（ｍ）工程）。
【００５５】
すなわち、単位加工領域の他方の境界にレーザーが到達すると、レーザーを停止させ、レーザーの方向を転換し、設定されたステップピッチだけ移動させた後、２番目のスキャンパスを設定する。この際、レーザーが再び起動する。
【００５６】
前記ステップピッチは、隣接するスキャンパス間の距離を意味するものであって、例えば、１番目のスキャンパスと２番目のスキャンパスとの距離であり、１番目のスキャンパスを移動するレーザーの中心から２番目のスキャンパスを移動するレーザーの中心までの距離を意味する。
【００５７】
ここで、１番目のスキャンパスと２番目のスキャンパスは同じ方向であってもよく、図４に示すように、反対方向に設定されてもよい。すなわち、レーザーの移動方向が逆に設定できる。つまり、ｎ−１番目のスキャンパスとｎ番目のスキャンパスは、同じ方向または反対方向にレーザーが移動するように設定することができ、これに限定せずに、複数回のスキャンパスは、特定の方向に、またはその逆方向に設定されるか、或いはこれらの組み合わせに設定され得る。
【００５８】
その後、前記（ｌ）工程および前記（ｍ）工程を繰り返し行い、ｎ番目のスキャンパスに沿ってレーザーの移動が完了すると、単位加工領域全体に対する加工が完了する（前記（ｎ）工程）。
【００５９】
図４に示すように、設定された１番目のスキャンパスに沿ってレーザーが移動しながら、１番目のスキャンパス上に形成された三次元構造物パターンに対する加工が行われる。そして、レーザーが単位加工領域上の他方の境界に到達すると、次のステップへの方向転換が行われた後、所定のステップピッチだけ移動して２番目のスキャンパスに沿ってレーザーが移動して最初の単位加工領域上の境界に到達する。再びこれを繰り返し行い、ｎ番目のスキャンパスを設定し、このスキャンパスに沿ってレーザーの移動が完了して単位加工領域のいずれかの境界に到達すると、単位加工領域に含まれている三次元構造物パターンに対する加工が完了する。
【００６０】
このような本発明は、加工中に発生するレーザーの方向転換の回数を減らし（スキャンパスを移動しながら加工→次のステップへの方向転換および移動）、比較的単純な加工手続きを繰り返し行って加工が行われるので、生産性が向上する。
【００６１】
また、加工領域内に含まれる１つの三次元構造物パターンが複数のスキャンパスを含んでいるため、加工がすべて完了するためには、三次元構造物パターンに対する加工が休止時間をもって間欠的に行われることになる。加工が間欠的に行われることで、被加工対象物である電鋳めっき層６０と電極層３０に熱エネルギーが累積することを防止することができ、電鋳めっき層６０と電極層３０を損傷することなく微細パターンを形成することができる。
【００６２】
この場合、前記レーザーとして、数十フェムト秒から数百ピコ秒内（１０−１４〜１０−１０秒台）の超短パルスレーザーを使用することで、前記マスクパターンの表面からバリが発生することを抑制することができる。
【００６３】
一方、前記スキャンパスに沿ってレーザーが移動するときに、スキャンパスごとに加工深さを設定することができる。本発明において、スキャンパスごとに前記レーザーの加工深さを設定して、前記マスクパターンがテーパー形状を有するようにトリミングすることが可能である。
【００６４】
すなわち、１番目のスキャンパスの加工深さをある値に設定し、２番目のスキャンパスの加工深さを別の値に設定することができ、ｎ番目のスキャンパスの加工深さをそれぞれ異なるように、或いは最も中央に存在するスキャンパスに対称的に設定することもできる。これは三次元構造物の形状に応じて多様に設定できる。このような加工深さの設定は、レーザーのエネルギー累積分布を制御することにより実現できる。
【００６５】
前記加工深さを設定する第一の方法は、前記スキャンパスを移動するレーザーのオーバーラップ率によって制御する方法である。ここで、オーバーラップ率＝｛（レーザーの大きさ−スキャンピッチ）／レーザーの大きさ｝×１００であり、スキャンピッチ＝ｖ／ｆであり、ｖは駆動部の動作による被加工対象物とレーザーの相対速度であり、ｆは被加工対象物上に印加されるレーザーソースのパルス振動数である。
【００６６】
前記レーザーのオーバーラップ率による加工深さの設定方法には、レーザーソース部のパルス振動数値を固定したまま、ビームの相対速度をスキャンパスごとに異なるように設定する方法と、ビームの相対速度値を固定したまま、パルス振動数値をスキャンパスごとに異なるように設定する方法と、がある。
【００６７】
すなわち、前記レーザーのオーバーラップ率は、レーザーの大きさに応じたスキャンピッチの制御によって設定でき、スキャンピッチ＝ｖ／ｆにおいて、ビームの相対速度およびパルス振動数値を調節して、各スキャンパスごとにレーザーがオーバーラップする程度を制御することで、加工深さを設定することにするものであり、所望する三次元構造物の加工深さが深いほどレーザーのオーバーラップ率が大きくなるように設定する。
【００６８】
前記加工深さを設定する第二の方法は、前記スキャンパスの重畳回数によって制御する方法である。すなわち、同じスキャンパス上でレーザーを移動させる回数によってエネルギー累積分布を制御し、三次元構造物の加工深さを設定することができる。
【００６９】
具体的には、各スキャンパスに対してレーザーの相対速度とパルス振動数値をすべて固定したまま（すなわち、スキャンピッチは一定）、単位加工領域内のスキャンパスに選択的にスキャンパスの重畳回数を設定する。
【００７０】
前記加工深さを設定する第三の方法は、前記スキャンパスごとにエネルギー強度を設定すること、或いは１つのスキャンパス内でレーザーソースのパルスごとに異なるエネルギー強度を設定すること、或いはこれらの組み合わせによって決定する方法である。すなわち、同じスキャンパス上でレーザーのエネルギー強度の調節によってエネルギー累積分布を制御し、三次元構造物の加工深さを設定することができる。
【００７１】
具体的には、各スキャンパスに対して、レーザーの相対速度とパルス振動数値をすべて固定したまま（すなわち、スキャンピッチは一定）、各スキャンパスに沿って相対位置移動する途中で、エネルギー強度をレーザーソースのパルスごとに、或いはスキャンパスごとに異なるように設定する。
【００７２】
上記の加工深さを設定する方法において、前記スキャンパスを移動するレーザーのオーバーラップ率による制御方法、前記スキャンパスの重畳回数による制御方法、および、前記スキャンパスを移動するレーザーのエネルギー強度による制御方法、のうちのいずれか一つ、または、これらの２つ以上の組み合わせ、によることも可能である。
【００７３】
一方、前記１〜ｎ番目のスキャンパス（第一方向）と、前記スキャンパスに垂直な１〜ｍ番目のスキャンパス（第二方向）を設定して、三次元構造物を形成することができる。
【００７４】
このような三次元構造物を形成する方法として、前記スキャンパスに沿ってエネルギー累積分布を順次的な強度に設定してテーパー形状の三次元構造物を形成する方法が挙げられる。すなわち、２方向にスキャンパスを直交するように設定したまま、スキャンパスに沿ってエネルギー累積分布を順次的な強度に設定して、テーパー形状の三次元構造物が形成できるように加工深さを実現する。
【００７５】
具体的には、第一方向の１番目、第一方向のｎ番目、第二方向の１番目、第二方向のｍ番目、のスキャンパスの加工深さを同一に設定し、それと同様の方法で残りのすべてのスキャンパスに対する加工深さを設定する。
【００７６】
例えば、第一方向の２番目（＝第一方向のｎ−１番目＝第二方向の２番目＝第二方向のｍ−１番目）のスキャンパスの加工深さを、第一方向の１番目（＝第一方向のｎ番目＝第二方向の１番目＝第二方向のｍ番目）のスキャンパスの加工深さと同じ値、または、それより大きい値、に設定する。残りのスキャンパスに対しても、加工深さは同様の方法で設定する。
【００７７】
また、テーパー形状の三次元構造物を形成する別の方法として、前記単位加工領域に含まれている三次元構造物の領域上に多数のエネルギー領域を設定して、エネルギー領域ごとにエネルギー累積分布を順次的な強度に設定してテーパー形状の三次元構造物の加工深さを設定することもできる。
【００７８】
具体的には、第二エネルギー領域に割り当てられるエネルギー累積分布は、第一エネルギー領域に割り当てられるエネルギー累積分布と同じ値、または、それより大きい値、に設定し、それと同様の方法で残りのエネルギー領域に対するエネルギー蓄積の割り当ては順次的な値に設定される。
【００７９】
このようなエネルギー領域ごとのエネルギー累積分布の設定は、前記スキャンパスの重畳回数、または、前記スキャンパスを移動するレーザーのエネルギー強度の変化、によって行われる。
【００８０】
そして、第二エネルギー領域と第三エネルギー領域の差集合領域に対して前記重畳回数と同じ回数、または、それより大きい回数、に設定し、残りのすべてのエネルギー領域に対して前述のようなエネルギー累積分布を制御してテーパー形状の三次元構造物を形成する。
【００８１】
このように、本発明は、前記スキャンパスに対して加工深さを設定することで三次元構造物の形成を容易にし、特定のスキャンパスまたはエネルギー領域別にエネルギーの総累積分布制御によってテーパー形状の三次元構造物の形成を容易にした。
【００８２】
図３の（ｆ）は前記電鋳めっき層６０と電極層３０に形成されたマスクパターンにテーパートリミングを施した断面図である。
【００８３】
その後、パターニングされた前記電鋳めっき層６２と電極層３２の剛性を高めるために熱処理する（Ｓ１９０）。
【００８４】
本発明で製作しようとする金属マスクの厚さは２０μｍと非常に薄い。よって、これを強化するための熱処理工程が不可欠である。本発明は、マスクパターンのテーパートリミングの後に熱処理を施すことにより、電鋳めっき層６２の上面、およびトリミングを施したパターンの加工面まで同時に熱処理が施され、上面および加工面まで応力を除去し、かつ、硬度を高めることができる、という利点がある。
【００８５】
また、本発明では、レーザーラインビームを用いて前記熱処理工程を実施することにより、設置スペースを小さくすることができるとともに、特定の領域を選択して部分別に内部応力を除去することが可能である。
【００８６】
レーザー熱処理方法は、レーザーの出力を調整することにより、基板上の温度を迅速に調節することができ、温度維持のための恒温槽を必要としない。このため、従来の熱処理方法における欠点、すなわち、特定の温度を維持するために恒温槽形態の空間が必要であり、これにより基板の大きさに応じて大きい設置面積を占める、という欠点を解決することができる。
【００８７】
したがって、本発明では、レーザーとしてラインビームを用いることでスペース上の制約が小さくなるので、大面積の基板も処理することができる、という利点がある。
【００８８】
また、本発明の熱処理方法には、金属の硬度を高めるための焼き入れ工程を加えることができる。
【００８９】
本発明で製造しようとする薄い金属マスクの硬度を高めるために、応力を除去する焼き鈍し工程と、硬度を高める焼き入れ工程が必要であるが、従来の金属マスクの製造方法では、応力を除去する焼き鈍し工程のみが行われている。従来では、薄い金属基板を支えるキャリアが存在しないため、焼き入れ工程を行う場合、金属の収縮による歪みや板材の変形を防ぐことができなかった。
【００９０】
これに対し、本発明では、ガラスをキャリアとして用いるため、金属基板の変形に係る問題が発生しない。焼き入れ工程は、金属の硬度を増加させるために実施され、金属の厚さに応じてその繰り返し回数を増すことができる。
【００９１】
焼き入れ後に金属マスクが収縮することで、マスク基板上に形成されたパターンのサイズが変わり得る。しかし、本発明は、焼き入れ後のパターン検査によってパターンのサイズが変わっていることが明らかになった場合には、再びレーザー工程を経ることで、加工しようとするパターンのサイズを調整することができる。
【００９２】
その後、前記電鋳めっき層６２と電極層３２に形成されたマスクパターンを検査して不良か否かを判断する（Ｓ２００）。図３の（ｇ）は、ＣＣＤカメラを用いて、テーパートリミングされた電鋳めっき層６２と電極層３２のマスクパターンを検査することを示す断面図である。
【００９３】
その後、前記電鋳めっき層６２と電極層３２を前記キャリアガラス１０から分離する（Ｓ２１０）。
【００９４】
テーパートリミングされた電鋳めっき層６２と電極層３２は金属マスク７０を構成する。図３の（ｉ）は電鋳めっき金属マスク７０が形成された状態の断面図である。
【００９５】
本発明において、前記電鋳めっき層６２と電極層３２を前記キャリアガラス１０から分離するために、レーザーを用いて、前記キャリアガラス１０上に形成した前記犠牲層２０を除去するレーザーリフトオフを適用する。
【００９６】
このように微細パターンが形成された金属マスクの製造が完成すると、この金属マスクを、固定するための金属フレームに溶接で取り付ける。
【００９７】
すなわち、前記金属マスクは非常に薄い厚さであるため、反りや弛みが発生することがあり、これを防止するために、金属マスクを緩やかに引張し、引張した状態で金属フレームにレーザーで溶接部分を取り付ける。
【００９８】
このような本発明によって製造された微細金属マスクは、大面積への適用時に問題となる弛み現象および歪み現象を大幅に改善し、従来の方法では実現し難い４０μｍピッチ以下の高精度を有することにより、製品の信頼性を向上させかつ生産時間を画期的に短縮することができる。
【００９９】
本発明の権利は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載内容によって定義される。本発明の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲によって定義された権利の範囲内で様々な変形および改作を行うことができるのは自明である。
【符号の説明】
【０１００】
１０    キャリアガラス
２０    犠牲層
３０    電極層
４０    フォトレジスト
６０    電鋳めっき層
７０    微細パターンが形成された金属マスク
【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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