JP2017149059A - サスペンドメタルマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来は、レジスト研磨痕がそのままサスペンドメタルマスク表面に転写されてしまうため、開口部の直進性が損なわれたものしか得ることができない。【解決手段】第１電鋳母型の表面にマスクパターンを持つ第１レジスト膜を形成し、第１レジスト膜に覆われていない表面に１次電着層を電着形成し、第１レジスト膜と１次電着層表面に保持層を形成し、第１レジスト膜と１次電着層と保持層を第１電鋳母型から剥離し、第２電鋳母型とし、第２電鋳母型の１次電着層の表面に離型層を形成し、第２電鋳母型の第１のレジスト膜と離型層を形成した１次電着層に導電性を有するメッシュスクリーンを密着し、メッシュスクリーンの方向からめっきをかけて１次電着層の表面に２次電着層を電着形成してメッシュスクリーンと２次電着層を一体化し、第２電鋳母型から一体化したメッシュスクリーンと２次電着層とを剥離したサスペンドメタルマスクの製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、積層セラミックコンデンサといったチップ状電子部品の内部電極等のスクリーン印刷に使用する、サスペンドメタルマスクの製造方法に関するものである。

従来、内部に金属導体層とセラミック絶縁層とが交互に積層された構造をもつ積層セラミックコンデンサや積層インダクタなどの積層体のチップ状電子部品の製造工程において、セラミックグリーンシート上に内部電極パターンを形成する際にスクリーン印刷法が使用されている。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の低抵抗金属粉末と有機樹脂等のバインダーと有機溶剤からなる内部電極ペーストを、スクリーン印刷法により前記グリーンシート上へ印刷することで、内部電極を形成している。
近年の電子部品の小型化、高密度化の流れに伴い、積層セラミックコンデンサにおいては小型大容量化が求められ、小型大容量化のために誘電体層の積層数の更なる増加と、低背化のために１層当たりの誘電体層の更なる薄層化が進んでおり、それに伴って内部電極パターンを薄く印刷することが要求されてきている。
そこでペーストを薄く印刷するスクリーン印刷版の製造方法の従来技術として、電鋳母型の表面にマスクパターンを持つパターンレジスト膜を形成し、電鋳母型のパターンレジスト膜に覆われていない表面にパターンレジスト膜の厚さよりも薄い１次電着層を電着形成し、パターンレジスト膜を研磨し、１次電着層の表面に剥離処理を施し、研磨したパターンレジスト膜と剥離処理した１次電着層の表面上に導電性を有するメッシュスクリーンを密着し、メッシュスクリーンの方向からめっきをかけて１次電着層の表面に２次電着層を形成してメッシュスクリーンと２次電着層を一体化し、電鋳母型から一体化したメッシュスクリーンと２次電着層とを剥離する、ペーストを薄く印刷するのに適したサスペンドメタルマスクの製造方法(例えば、特許文献１を参照)が存在している。

特開２０１０−４２５６７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を参照)

従来技術のサスペンドメタルマスクの製造方法を用いることで非常に薄い板厚を有するサスペンドメタルマスクを作製することは可能である。
しかしながら、前述したように従来技術の製造方法には１次電着層形成後にパターンレジストを研磨する工程がある。実際にはパターンレジスト周辺部には１次電着層が存在するため、パターンレジストを研磨した際に１次電着層表面にパターンレジスト研磨時の研磨痕が発生する。前述の製造方法上、パターンレジスト研磨時の研磨痕はサスペンドメタルマスクの表面にそのまま転写されることになる。この研磨痕により、従来技術で作製したサスペンドメタルマスクの開口部は直進性が損なわれることがわかった。結果として従来技術で作製したサスペンドメタルマスクを使用して積層セラミックコンデンサの内部電極の印刷を行うと、前述した開口部の直進性の悪さゆえ、得られた積層セラミックコンデンサの容量にバラツキが発生してしまい、生産の安定性に問題が発生する可能性が示唆された。
そこで本発明は、研磨痕によりパターン開口部の直進性が損なわれないサスペンドメタルマスクの製造方法を提供することを目的としたものである。

上記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に記載されたサスペンドメタルマスクの製造方法であり、次のようなものである。
第１の電鋳母型の表面にマスクパターンに相当するパターンを持つ第１のレジスト膜を形成するステップと、第１の電鋳母型の第１のレジスト膜に覆われていない表面に１次電着層を電着形成するステップと、第１のレジスト膜と１次電着層表面に保持層を形成するステップと、第１のレジスト膜と１次電着層と保持層を第１の電鋳母型から剥離し、第２の電鋳母型とするステップと、第２の電鋳母型の１次電着層の表面に離型層を形成するステップと、第２の電鋳母型の第１のレジスト膜と離型層を形成した１次電着層に導電性を有するメッシュスクリーンを密着するステップと、メッシュスクリーンの方向からめっきをかけて１次電着層の表面に２次電着層を電着形成してメッシュスクリーンと２次電着層を一体化するステップと、第２の電鋳母型から一体化したメッシュスクリーンと２次電着層とを剥離するステップとを有する構成である。

本発明に係るサスペンドメタルマスクの製造方法は、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）第１の電鋳母型面側の表面を２次電着層形成面とした第２の電鋳母型を使用するため、パターンレジストを研磨することなしにサスペンドメタルマスクを作製することができる。
（２）第１の電鋳母型面側の表面を２次電着層形成面とした第２の電鋳母型を使用するため、パターンレジストを研磨することなしに、容易にパターンレジスト膜（第１のレジスト膜）と１次電着層の面一な面を得ることができる。
（３）パターンレジスト研磨工程を必要としないため、最終的に得られるサスペンドメタルマスク表面にパターンレジストを研磨したときの研磨痕が発生しないので、研磨痕によりパターン開口部の直進性が損なわれることがない。
（４）パターン開口部の直進性が損なわれないので、直進性の良い印刷物を得ることができる。

第１の電鋳母型の表面にマスクパターンに相当するパターンを持つ第１のレジスト膜を形成するステップと、第１の電鋳母型の第１のレジスト膜に覆われていない表面に１次電着層を電着形成するステップと、第１のレジスト膜と１次電着層表面に保持層を形成するステップと、第１のレジスト膜と１次電着層と保持層を第１の電鋳母型から剥離し、第２の電鋳母型とするステップと、第２の電鋳母型の１次電着層の表面に離型層を形成するステップと、第２の電鋳母型の第１のレジスト膜と離型層を形成した１次電着層に導電性を有するメッシュスクリーンを密着するステップと、メッシュスクリーンの方向からめっきをかけて１次電着層の表面に２次電着層を電着形成してメッシュスクリーンと２次電着層を一体化するステップと、第２の電鋳母型から一体化したメッシュスクリーンと２次電着層とを剥離するステップとを有するサスペンドメタルマスクの製造方法である。

本発明の第２の電鋳母型を使用して一体化したメッシュスクリーンと２次電着層を引き剥がすサスペンドメタルマスクの製造方法の工程図で、（ａ）は製面した導電性の第１の電鋳母型を示す正断面図、（ｂ）は（ａ）の第１の電鋳母型にレジスト膜を形成した状態を示す正断面図、（ｃ）はレジスト膜にパターンを露光した状態を示す正断面図、（ｄ）は露光したレジストを現像した状態を示す正断面図、（ｅ）はパターンレジスト膜である第１のレジスト膜を形成した第１の電鋳母型を電着槽に移し、ニッケル等の電鋳をおこなって、第１の電鋳母型の第１のレジスト膜で覆われていない表面に１次電着層を形成した状態を示す正断面図、（ｆ）は第１の電鋳母型の第１のレジスト膜と１次電着層上に保持層を形成した状態を示す正断面図、（ｇ）は第１の電鋳母型から第１のレジスト膜と１次電着層を保持層ごと剥離して第２の電鋳母型とした状態を示す正断面図、（ｈ）は第２の電鋳母型の１次電着層に離型処理を施した状態を示す正断面図、（ｉ）はメッシュスクリーンを第２の電鋳母型に密着した状態を示す正断面図、（ｊ）は（ｉ）の状態からさらに２次電着層を形成した状態を示す正断面図、（ｋ）は第２の電鋳母型から２次電着層で得られたサスペンドメタルマスクを剥離した状態を示す正断面図である。

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、本発明の特徴である第１の電鋳母型面側の表面を２次電着層形成面としたサスペンドメタルマスクの製造方法を説明する工程図である。
図１に基づいて、本発明のサスペンドメタルマスクの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第１の電鋳母型を用意する。
ここでいう表面処理とは、後に施す第１のレジスト膜や１次電着層を欠陥なく形成でき、且つ、第１のレジスト膜や１次電着層を欠陥なく第１の電鋳母型から剥離できるような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、例えばバフ研磨等の物理的処理や、塩酸処理等の化学的処理、アルカリ脱脂等の脱脂処理や、離型剤等を使用した離型処理、これらを複合した処理を行う。
また、導電性の電鋳母型としてはＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４といったステンレス材を使用するのが一般的ではあるが、電鋳母型として使用できるのならばどのような材質のものでも構わない。

図１（ｂ）に示すように、第１の電鋳母型にレジスト膜を形成する。
レジスト膜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第１の電鋳母型上に液状レジストを成膜するといった方法があるが、何れの方法でも第１の電鋳母型上にレジスト膜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。ここでは、ネガタイプのドライフィルムレジストを第１の電鋳母型にラミネートする。
なお、レジスト膜の厚みに関しては、後の工程でパターンが形成できるのならばどのような厚みであっても構わない。なぜならば、後の工程で形成する１次電着層は第２の電鋳母型の一部として使用するだけだからである。

図１（ｃ）に示すように、パターンを露光する。
パターン露光の方法としては、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に紫外線を照射するといった方法や、半導体レーザやＬＥＤ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にパターンを直接描画といった方法があるが、何れの方法を使用しても構わない。
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。
ここでは、半導体レーザやＬＥＤや超高圧水銀灯を光源に持つ直接描画装置を使用してパターンを露光する。

図１（ｄ）に示すように、描画したレジストを現像、乾燥し、パターンレジスト膜である第１のレジスト膜を形成する。

図１（ｅ）に示すように、第１のレジスト膜を形成した第１の電鋳母型を電鋳槽に移し、電鋳を行う。電鋳に使用する金属はどのようなものであっても構わないが、ニッケル、あるいはニッケル−コバルト合金などのニッケル合金が好ましい。ここではニッケル電鋳を行って、第１の電鋳母型の第１のレジスト膜に覆われていない表面に１次電着層を形成する。
なお、この１次電着層は、後の工程において第２電着層を形成するための第２の電鋳母型の一部として使用するものである。よって、図１（ｅ）では第１のレジスト膜よりも１次電着層の厚みを薄く形成しているが、第１のレジスト膜と同一の厚みでも、第１のレジスト膜よりも厚くして１次電着層がオーバーハングしても構わない。

図１（ｆ）に示すように、第１のレジスト膜と１次電着層の表面を覆うように保持層を形成する。保持層の材質に関しては、どのようなものを使用しても構わないが、例えば、樹脂や金属等を使用することができる。樹脂としてはフォトレジストを、金属としては電鋳法による電着形成金属を使用すれば、接着剤等を使用することなしに、第１のレジスト膜と１次電着層上に保持層を形成することができるので好ましい。例えば、電着層で保持層を形成する場合は、１次電着層形成後に再度電着層を形成してもよいし、前記１次電着層を第１のレジスト膜の厚みよりも厚く形成することで、オーバーハングさせて保持層としてもよい。また例えば、フォトレジストで保持層を形成する場合は、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成膜するといった方法を用いることができる。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。なお、フォトレジストに対する露光に関しては必要に応じて前述したような露光方法で露光を行えばよい。
何れの方法であっても第１のレジスト膜と１次電着層の表面を覆うように保持層を形成できればよい。ここで保持層は、第１のレジスト膜と１次電着層の全面を覆ってもよいし、後工程で第１の電鋳母型から第１のレジスト膜と１次電着層とを保持層ごと剥離するのに必要な部分のみを保持層で覆ってもよい。また、保持層の厚みに関しては、第１の電鋳母型から第１のレジスト膜と１次電着層とを保持層ごと剥離できるのならばどのような厚みであっても構わない。なぜならば、保持層は第２の電鋳層を形成する際の第２の電鋳母型の一部として使用するだけだからである。
ここでは、ネガタイプのドライフィルムレジストを第１のレジスト膜と１次電着層の表面を覆うようにラミネートし、適宜の露光量で露光する。

図１（ｇ）に示すように、第１の電鋳母型から第１のレジスト膜と１次電着層とを保持層ごと剥離する。第１の電鋳母型から第１のレジスト膜と１次電着層が剥離し難い場合は、図１（ａ）にて述べたように第１の電鋳母型の前処理工程にて、必要に応じて剥離しやすいように離型処理を施しておけばよい。この第１の電鋳母型から第１のレジスト膜と１次電着層とを保持層ごと剥離したものを、２次電着層を形成するための第２の電鋳母型として使用する。

図１（ｈ）に示すように、第２の電鋳母型の１次電着層表面に既存の離型処理剤を使用して、例えば塗布といった離型処理を施す。
離型処理剤による離型効果は１次電着層にのみ発生するので、１次電着層のみに離型処理を施すのではなく、１次電着層および第１のレジスト膜を形成した表面全体を処理しても構わない。

図１（ｉ）に示すように、事前に適度なテンションで枠材に張架したメッシュスクリーンを図に示さない治具等を使用して第２の電鋳母型表面に密着させる。
このとき使用する枠材に張架したメッシュスクリーンは、密着するメッシュスクリーンを適度なテンションで直接枠体に張架した、いわゆる”直張りスクリーン”でも構わないし、密着するメッシュスクリーンを支持体メッシュスクリーンを介して適度なテンションで枠体に張架した、いわゆる”コンビネーションスクリーン”でも構わない。
直張りスクリーンを使用すれば直張りサスペンドメタルマスクとなり、コンビネーションスクリーンを使用すればコンビネーションサスペンドメタルマスクとなる。
何れにしてもマスクパターンを得る部分のメッシュスクリーンには導電性のメッシュスクリーンを使用する。
なおここでは、直張りサスペンドメタルマスクおよびコンビネーションサスペンドメタルマスクを総称してサスペンドメタルマスクとする。

図１（ｊ）に示すように、導電性のメッシュスクリーンを第２の電鋳母型に密着させた状態でメッシュスクリーン方向からめっきをかけて２次電着層を形成する。
このように、第２の電鋳母型に密着した状態で１次電着層をパターンとして２次電着層でマスクを形成するので、マスク部分がほとんど突出しない形状が得られる。
２次電着層の形成に使用する金属は、１次電着層形成同様どのようなものであっても構わないが、ニッケル、あるいはニッケル−コバルト合金などのニッケル合金が好ましい。
なお、この２次電着層形成工程において、一般的なスルファミン酸ニッケルめっき浴やスルファミン酸ニッケル−コバルト浴を使用すれば、めっきは等方性に成長するため、例えばメッシュスクリーンに２μｍｔのめっきを施した場合はマスク部分の厚みが２μｍｔの形状が得られる。
一方、この２次電着層形成工程において、本出願人が先に出願した特開２００５−１２５５４７に記載の高オープニング率を得られるめっき浴を使用すれば、１次電着層形成側に選択的にめっきが成長するので、例えば、メッシュスクリーンに１μｍｔのめっきを施した場合はマスク部分の厚みは４μｍｔ程度となり、高オープニング率で、総厚が従来のめっき浴でめっきした場合よりも総厚が１μｍｔ薄く、かつ、マスク部分の厚みが２μｍｔ厚い形状となるため、マスク部分のピンホールの発生を抑制し、より耐刷性の高い形状が得られる。

図１（ｋ）に示すように、一体化したメッシュスクリーンと２次電着層を第２の電鋳母型から剥離する。
このとき１次電着層の表面に離型処理が施されているので、２次電着層のみでパターン形成した、マスク部分がほとんど突出しない形状のサスペンドメタルマスクを得ることができる。また、このサスペンドメタルマスクは、第１のレジスト膜および第１の電鋳層表面を研磨せずに作製しているので、研磨痕のないマスク面およびスクリーンメッシュ面を有する。よって、研磨痕によって直進性の損なわれていない開口部が形成されたサスペンドメタルマスクを得ることができる。

以上で説明したように、本発明により製造されるサスペンドメタルマスクは、総厚が薄く、且つ、レジスト研磨痕がない表面を形成できるため、ペーストを薄く、且つ、直進性の良い印刷を行うことが可能である。すなわち、積層セラミックコンデンサの内部電極パターン形成といった薄膜形成に好適に使用できるものである。

本発明は、薄膜印刷が要求されるさまざまなスクリーン印刷分野にも利用することができるものである。

Claims (1)

1. 第１の電鋳母型の表面にマスクパターンに相当するパターンを持つ第１のレジスト膜を形成するステップと、第１の電鋳母型の第１のレジスト膜に覆われていない表面に１次電着層を電着形成するステップと、第１のレジスト膜と１次電着層表面に保持層を形成するステップと、第１のレジスト膜と１次電着層と保持層を第１の電鋳母型から剥離し、第２の電鋳母型とするステップと、第２の電鋳母型の１次電着層の表面に離型層を形成するステップと、第２の電鋳母型の第１のレジスト膜と離型層を形成した１次電着層に導電性を有するメッシュスクリーンを密着するステップと、メッシュスクリーンの方向からめっきをかけて１次電着層の表面に２次電着層を電着形成してメッシュスクリーンと２次電着層を一体化するステップと、第２の電鋳母型から一体化したメッシュスクリーンと２次電着層とを剥離するステップとを有することを特徴とするサスペンドメタルマスクの製造方法。
   

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