(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工により所定パターンの開口部が形成された印刷マスクであって、
該開口部に面した印刷対象物側のエッジ部を、該印刷対象物側に突起した突起状に形成したことを特徴とする印刷マスク。
【請求項２】
選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工により所定パターンの開口部が形成される印刷マスク用プラスチック板であって、
該エネルギービームが入射する側の表面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が大きい又は熱膨張率が小さい被膜を形成したことを特徴とする印刷マスク用プラスチック板。
【請求項３】
選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工により所定パターンの開口部が形成される印刷マスク用プラスチック板であって、
該エネルギービームが入射する側とは反対側の裏面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が小さい又は熱膨張率が大きい被膜を形成したことを特徴とする印刷マスク用プラスチック板。
【請求項４】
印刷マスク用プラスチック板に対して選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うことにより、所定パターンの開口部を形成して印刷マスクを製造する印刷マスクの製造方法であって、
該アブレーション加工の前に、該プラスチック板の該エネルギービームが入射する側の表面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が大きい又は熱膨張率が小さい被膜を形成することを特徴とする印刷マスクの製造方法。
【請求項５】
印刷マスク用プラスチック板に対して選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うことにより、所定パターンの開口部を形成して印刷マスクを製造する印刷マスクの製造方法であって、
該アブレーション加工の前に、該プラスチック板の該エネルギービームが入射する側とは反対側の裏面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が小さい又は熱膨張率が大きい被膜を形成したことを特徴とする印刷マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択的なエネルギー照射を伴うアブレーション加工により貫通孔からなる所定パターンの開口部が形成された印刷マスク、該印刷マスクを製造するための印刷マスク用プラスチック板及び該プラスチック板を用いた印刷マスクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在工業的な利用が進んでいるＣＯ2レーザ（赤外線域の９〜１１μｍ）やＹＡＧレーザ（近赤外線域の１．０６４μｍ）は、そのレーザービームの照射（エネルギー照射）により対象となる加工物を加熱溶解し、切断や溶接を行っている。このような長波長のレーザによる加工は、レーザービームによって誘起される熱効果による加工（熱加工）であり、この加工に対して、非常に短い波長（１９３，２４８，３０８，３５１ｎｍ）のレーザービームを出力可能なエキシマレーザ等の紫外線レーザの加工は、レーザービームで誘起される化学反応を伴った光化学効果によるアブレーション加工（非熱加工）であり、前記熱加工に比べて、加工精度の優れた加工が可能である。
【０００３】
このアブレーション加工において、非常に短い波長のエキシマレーザ等の紫外線レーザは、合成樹脂を熱的に溶解させることなく、レーザビームが照射された表面から順次、その高分子の分子の一つ一つを励起させ、分子間結合を開裂させる。これにより、固体の状態にある分子が直接飛散して加工が行われる。このアブレーション加工は、ＣＯ2レーザやＹＡＧレーザによる加工法と比べると、高精細な加工を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者が上記アブレーション加工で作成した印刷マスクを注意深く観察したところ、図４（ａ）に示すように印刷マスク１’のテーパ状の開口部２に面したエッジ部１ａがレーザービーム３の進行方向にΔｔ１＝２〜３μm程度反ってしまうことがわかった。そして、このような反りが発生してしまうと、次のような不具合が生じるおそれがあることがわかった。
例えば、図４（ｂ）に示すように印刷マスク１’を上下反転させて印刷対象物１１上にセットし、印刷物質であるクリーム半田１２の印刷を行なったときに、そのクリーム半田１２の一部である半田粒子１２ａがねらいのパッド１１ａ上の印刷領域の外側の印刷マスク１と印刷対象物１１との隙間に滲み出てしまうおそれがある。
また、図４（ｃ）に示すように、印刷終了後に印刷マスク１’を印刷対象物１１から離すときに、上記滲み出た半田粒子１２ａが毛細管現象により上記隙間側に更に引き込まれる。そして、印刷マスク１と印刷対象物１１との隙間に存在するフラックス１３が、上記版離れのときに上記開口部２から離れる方向（図中Ａ方向）に急激に移動することにより、このフラックス１３の移動によっても半田粒子１２ａが上記隙間側に更に引き込まれる場合もある。
以上の現象の結果として、印刷対象物１１のパターンの周囲には印刷パターンの「にじみ」という現象が発生し、印刷マスク１の裏面（印刷対象物側の面）には半田が廻り込んで付着する「裏面廻り」という現象が発生するおそれがあることがわかった。
【０００５】
本発明は、上記背景の下でなされたものであり、その目的は、選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工により所定パターンの開口部が形成された印刷マスクであって、印刷パターンのにじみ及び印刷マスクの裏面廻りを防止することができる印刷マスク、該印刷マスクを製造するための印刷マスク用プラスチック板および印刷マスクの製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工により所定パターンの開口部が形成された印刷マスクであって、該開口部に面した印刷対象物側のエッジ部を、該印刷対象物側に突起した突起状に形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
この印刷マスクにおいては、開口部に面した印刷対象物側のエッジ部を、該印刷対象物側に突起した突起状に形成されているので、該開口部に充填された印刷物質が、該印刷対象物上の印刷領域からはみ出さなくなる。
また、印刷終了後に印刷マスクを印刷対象物から離すときに、上記突起状に形成したエッジ部により、印刷領域の印刷物質が毛細管現象で印刷マスクと印刷対象物との隙間に引き込まれることがない。更に、印刷マスクと印刷対象物との隙間にフラックス等の液状物質が存在する場合に該液状物質が急激に移動して該印刷物質が上記隙間に引き込まれることもない。
【０００８】
請求項２の発明は、選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工により所定パターンの開口部が形成される印刷マスク用プラスチック板であって、該エネルギービームが入射する側の表面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が大きい又は熱膨張率が小さい被膜を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、上記熱収縮率とは、発熱を伴うアブレーション加工前の上記プラスチック板及びその表面の皮膜が該アブレーション加工後にどの程度まで収縮するかを示す収縮率であり、上記熱膨張率とは、該アブレーション加工前の上記プラスチック板及びその表面の皮膜が該アブレーション加工後にどの程度まで膨張するかを示す膨張率である（以下の請求項においても同様である。）
【００１０】
この印刷用プラスチック板においては、選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うときに、エネルギービームが入射する側の表面に形成された被膜が、発熱を伴うアブレーション加工により、該プラスチック板よりも大きく収縮し若しくは該プラスチック板よりも小さく膨張する。このプラスチック板とその表面の被膜との熱収縮率若しくは熱膨張率の差により、周知のバイメタルと同様な作用によって、開口部が形成される際の該開口部に面したエッジ部が、該エネルギービームの入射側に大きくソリ上がる。このエッジ部がソリ上がった面を印刷対象物に接触させて印刷を行うことにより、上記印刷物質の印刷領域からのはみ出し及び印刷マスクと印刷対象物との隙間への引き込みを抑制することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工により所定パターンの開口部が形成される印刷マスク用プラスチック板であって、該エネルギービームが入射する側とは反対側の裏面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が小さい又は熱膨張率が大きい被膜を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この印刷用プラスチック板においては、選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うときに、エネルギービームが入射する側とは反対側の裏面に形成された被膜が、発熱を伴うアブレーション加工により、該プラスチック板よりも小さく収縮し若しくは該プラスチック板よりも大きく膨張する。このプラスチック板とその裏面の被膜との熱収縮率若しくは熱膨張率の差により、周知のバイメタルと同様な作用によって、開口部が形成される際の該開口部に面したエッジ部が、該エネルギービームの入射側に大きくソリ上がる。このエッジ部がソリ上がった面を印刷対象物に接触させて印刷を行うことにより、上記印刷物質の印刷領域からのはみ出し及び印刷マスクと印刷対象物との隙間への引き込みを防止することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、印刷マスク用プラスチック板に対して選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うことにより、所定パターンの開口部を形成して印刷マスクを製造する印刷マスクの製造方法であって、該アブレーション加工の前に、該プラスチック板の該エネルギービームが入射する側の表面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が大きい又は熱膨張率が小さい被膜を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
この印刷マスクの製造方法においては、印刷マスク用プラスチック板に対して選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うときに、エネルギービームが入射する側の表面に形成された被膜が、発熱を伴うアブレーション加工により、該プラスチック板よりも大きく収縮し若しくは該プラスチック板よりも小さく膨張する。このプラスチック板とその表面の被膜との熱収縮率若しくは熱膨張率の差により、周知のバイメタルと同様な作用によって、開口部が形成される際の該開口部に面したエッジ部が、該エネルギービームの入射側に大きくソリ上がる。
【００１５】
請求項５の発明は、印刷マスク用プラスチック板に対して選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うことにより、所定パターンの開口部を形成して印刷マスクを製造する印刷マスクの製造方法であって、該アブレーション加工の前に、該プラスチック板の該エネルギービームが入射する側とは反対側の裏面に、該プラスチック板よりも熱収縮率が小さい又は熱膨張率が大きい被膜を形成したことを特徴とするものである。
【００１６】
この印刷マスクの製造方法においては、印刷マスク用プラスチック板に対して選択的なエネルギービーム照射を伴うアブレーション加工を行うときに、エネルギービームが入射する側とは反対側の裏面に形成された被膜が、発熱を伴うアブレーション加工により、該プラスチック板よりも小さく収縮し若しくは該プラスチック板よりも大きく膨張する。このプラスチック板とその裏面の被膜との熱収縮率若しくは熱膨張率の差により、周知のバイメタルと同様な作用によって、開口部が形成される際の該開口部に面したエッジ部が、該エネルギービームの入射側に大きくソリ上がる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明に係る印刷マスク用プラスチック板を用いた印刷マスク製造方法を実現可能な印刷マスク加工装置の一例を示す概略構成図である。この装置は、エネルギービームとしての紫外レーザ光（波長：２４８ｎｍ）を出力することができるＫｒＦエキシマレーザを備え、加工対象物としては、厚さが約１５０μmの２軸延伸ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる印刷マスク用プラスチック板（以下、「プラスチック板」という。）１を用いている。このプラスチック板のレーザビーム入射側の表面（印刷時に印刷対象物に接する側の表面）に、該ＰＥＴよりも熱収縮率が大きい被膜として、上記カーボンを含有させたポリウレタン樹脂からなる導電性被膜１ｃを形成した。このように導電性被膜１ｃを形成することにより、本方法で製造した印刷マスクを用いて印刷する場合に、スキージングや印刷マスクの剥離時の静電気による印刷対象物（基板）上のデバイスの破損を防止することができる。
【００１８】
図２において、プラスチック板１の上方に配置したエキシマレーザ発振機本体４より出力されたレーザビーム３は、加工形状を決めるための遮光用アパーチャーマスク５を通り、且つビーム縮小投影用レンズ６を通過後、プラスチック板１の表面を照射する。プラスチック板１の表面における照射エネルギー密度は、１．１３Ｊ／ｃｍ2（縮小率Ｍ＝４）〜２．２３Ｊ／ｃｍ2（縮小率Ｍ＝５）程度であった。
【００１９】
上記印刷マスク加工装置において、加工形状を決めるための遮光用アパーチャーマスク５を通過するレーザビーム７の幅（又は径）と、ビーム縮小投影用レンズ６によりプラスチック板１の表面に集光される照射ビーム８の幅（又は径）との比が、ビームの縮小率になり、この縮小率の二乗の逆数がエネルギー密度の比率となる。
【００２０】
図３（ａ）は、アブレーション加工の際のプラスチック板１の加工部分の拡大断面図である。前記エネルギー密度の大小は、加工スピードにも影響するが、特に、堀り込みされた部分の内壁９のテーパー角度の大小に大きい影響を与える。エネルギー密度とテーパー角度との関係は、エネルギー密度が大きいときは、テーパー角度は小、エネルギー密度が小さいときは、テーパー角度は大となる。
【００２１】
エネルギー密度を徐々に上げていき、一定の限度以上に達すると、図３（ｂ）に示すように、テーパー角度は小さくなるが、裏面側にひび割れ１０が発生する。図３（ｂ）とは反対に、エネルギー密度を小さくしていくと、図３（ｃ）に示すように、テーパー角度は大きくなる。
【００２２】
本実施形態では、比較的小さなエネルギー密度の紫外レーザ光を繰り返し照射することにより、テーパー角度θが２．５°（広がり寸法ΔＷ＝６．５μm，縮小率Ｍ＝５）〜３．２°（広がり寸法ΔＷ＝８．５μm，縮小率Ｍ＝４）程度と大きい開口部を形成している。この開口部を形成して製造した印刷マスクを上下反転して基板やＩＣウェーハ等の印刷対象物に密着させ、スキージ等を用いて印刷を行う。
【００２３】
図４（ａ）は、プラスチック板に上記加熱処理（アニーリング処理）を行った後、上記図２の加工装置を用いて開口部２を形成した印刷マスク１’の断面図である。図４（ａ）に示すように、印刷マスク１’のテーパ状の開口部２に面したエッジ部１ｂは、レーザービーム３の進行方向とは逆方向（図中上側）にΔｔ２＝１μm程度ソリ上がらせることができた。
【００２４】
この図４（ａ）に示す印刷マスク１’を上下反転させて印刷対象物である基板１１上に密着させ、スキージなどを用いて印刷物質であるクリーム半田１２の印刷を行なった。その結果、ねらいのパッド１１ａ上の印刷領域から半田粒子１２ａが流れ出すこともなく、クリーム半田による印刷パターンが基板１に付着した状態での印刷マスク１’の良好な版離れが得られた。更に、図４（ｂ）中の基板側に突出したエッジ部１ｂにより、印刷マスク１’の版離れの際に、表面張力やスラックス１３の急激な移動によってクリーム半田１２が印刷マスク１’と基板１１との隙間に引き込まれたりすることがなくなった。
【００２５】
以上、本実施形態によれば、印刷マスク１’の開口部２に充填されたクリーム半田１２中の半田粒子１２ａが、基板１１上の印刷領域からはみ出さなくなるので、印刷パターンのにじみを防止することができる。しかも、印刷終了後に印刷マスク１’を基板１１から離すときに、印刷領域のクリーム半田１２が印刷マスク１’と基板１１との隙間に引き込まれたり、該隙間のフラックス１３が急激に移動してクリーム半田１２が該隙間に引き込まれたりすることがないので、印刷マスク１’の裏面廻りを防止することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、レーザビーム入射側の表面に、プラスチック板としてのＰＥＴよりも熱収縮率が大きな上記カーボンを含有させたウレタンからなる導電性被膜１ｃを形成したプラスチック板１を用いたが、本発明は、上記レーザビーム入射側の表面に、ＰＥＴよりも熱膨張率が小さな被膜を形成したプラスチック板を用いた場合にも適用することができる。また、レーザビーム入射側とは反対側の裏面に、ＰＥＴよりも熱収縮率が小さく若しくは熱膨張率が大きい被膜を形成したプラスチック板を用いた場合にも適用することができる。例えば、上記裏面にＩＢＡＤ（Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＮｉ，Ｔｉ，Ａｌ等の金属被膜を形成したプラスチック板を用いた場合にも適用することができる。
【００２７】
また、上記実施形態では、ＰＥＴからなるプラスチック板１を用いているが、本発明は、ポリイミド、ポリカーボネイト、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリプロピレン等の他の材料からなるプラスチック板を用いた場合にも適用することができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、アブレーション加工のためのエネルギービームとしてＫｒＦエキシマレーザーから出射される紫外レーザービーム（波長：２４８ｎｍ）を用いたが、これに限定されることなく、本発明は、アブレーション加工可能なものであれば他のエネルギービームを用いた場合にも適用することができる。例えば、ＡｒＦレーザ、Ｆ2レーザ等のエキシマレーザから出射される紫外レーザビームを用いた場合や、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ）中の加工対象物に対してアブレーション可能な波長成分を用いた場合にも適用することができる。
【００２９】
また、上記実施形態において、上記印刷マスク加工装置によるアブレーション加工に先だって、プラスチック板１を加熱処理（アニーリング処理）してもよい。この加熱処理は、例えば７０°Ｃの温度条件で４８時間行う。この加熱処理により、プラスチック板１を硬質化させ、アブレーション加工で形成した印刷マスクの開口部２の寸法の太りを抑制することができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、印刷マスクの開口部に充填された印刷物質が、印刷対象物上の印刷領域からはみ出さなくなるので、印刷パターンのにじみを防止することができる。しかも、印刷終了後に印刷マスクを印刷対象物から離すときに、印刷領域の印刷物質が印刷マスクと印刷対象物との隙間に引き込まれたり、印刷マスクと印刷対象物との隙間にフラックス等の液状物質が存在する場合に該液状物質が急激に移動して該印刷物質が上記隙間に引き込まれたりすることがないので、印刷マスクの裏面廻りを防止することができるという効果がある。
【００３１】
請求項２乃至５の発明によれば、アブレーション加工で製造した印刷マスクのエッジ部がソリ上がった面を印刷対象物に接触させて印刷を行うことにより、上記印刷物質の印刷領域からのはみ出し及び印刷マスクと印刷対象物との隙間への引き込みを抑制することができるので、上記印刷パターンのにじみ及び印刷マスクの裏面廻り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】
【図１】（ａ）は、本実施形態に係る方法で作製した印刷マスクの拡大断面図。
（ｂ）は、同印刷マスクを基板上に密着させたときの説明図。
【図２】本実施形態で用いたエキシマレーザ加工装置の概略構成図。
【図３】（ａ）は、アブレーション加工中のプラスチック板の拡大断面図。
（ｂ）は、高エネルギー密度で加工された印刷マスクの断面図。
（ｃ）は、低エネルギー密度で加工された印刷マスクの断面図。
【図４】（ａ）は、従来の印刷マスクの断面図。
（ｂ）は、同印刷マスクを基板上に密着させたときの説明図。
（ｃ）は、同印刷マスクを基板から離すときの説明図。
【符号の説明】
１      印刷マスク用プラスチック板
１’    印刷マスク
１ａ    レーザービーム入射側とは反対側にソリ上がったエッジ部
１ｂ    レーザービーム入射側にソリ上がったエッジ部
１ｃ    被膜
２      開口部
３      レーザービーム（エネルギービーム）
４      エキシマレーザー発振機本体
５      遮光用アパーチャーマスク
６      ビーム縮小投影用レンズ
７      遮光用アパーチャーマスクで絞られたビーム
８      プラスチック板表面に照射されたビーム
１１    基板（印刷対象物）
１２    クリーム半田（印刷物質）
１２ａ  半田粒子
１３    フラックス
【図１】
0004130707.tif 000002
【図２】
0004130707.tif 000003
【図３】
0004130707.tif 000004
【図４】
0004130707.tif 000005