丝网掩模的制造方法以及曝光装置 |
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| 申请号 | CN201980015266.4 | 申请日 | 2019-06-14 | 公开(公告)号 | CN111770839A | 公开(公告)日 | 2020-10-13 |
| 申请人 | 米塔尼梅克罗尼株式会社; | 发明人 | 青木希仁; 松本华奈; 坪井惠; 旭晃一; | ||||
| 摘要 | 提供能够实现高 精度 的印刷的丝网掩模的制造方法以及曝光装置。本 发明 的一方式的丝网掩模的制造方法具备：曝光处理，以规定的曝光图案对感光性材料的掩模膜照射光，在所述掩模膜形成规定的图案开口，所述掩模膜形成于具有供涂覆材透过的透过部的网格部；以及基于所述透过部的信息校正所述曝光图案具备。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种丝网掩模的制造方法，具备： |
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| 说明书全文 | 丝网掩模的制造方法以及曝光装置技术领域[0001] 本发明的实施方式涉及丝网掩模的制造方法以及曝光装置。 背景技术[0002] 作为印刷方法之一的丝网印刷法是如下方法：使用在网格上形成有由树脂组合物形成的规定的图案开口的丝网掩模，对被印刷物形成任意的印刷体。该丝网印刷法例如使用于布线、电极、荧光材料的印刷等各种印刷，并利用于包含电子部件等的各种领域中。 [0003] 近年来，由于电子部件的小型化、高品质化，要求丝网掩模的高精度化。 [0004] 例如丝网掩模具备：网格，其具有能够使涂覆材透过的孔；以及掩模膜，其设于网格并具有图案开口。例如在将形成掩模膜的乳剂涂覆于网格之后，通过重叠具有规定的图案的光掩模的曝光处理而形成了图案开口。 [0005] 网格通过编织多个网格线材而构成。例如在图案开口与网格线材重叠的情况下，图案开口的一部分被网格材封堵，使得印刷形状改变，难以获得希望的印刷形状。 [0006] 现有技术文献 [0008] 专利文献1：日本特开2013－169783号公报 发明内容[0009] 发明将要解决的课题 [0010] 本发明的目的在于提供能够实现高精度的印刷的丝网掩模的制造方法以及曝光装置。 [0011] 用于解决课题的手段 [0012] 本发明的一方式的丝网掩模的制造方法具备：曝光处理，以规定的曝光图案对感光性材料的掩模膜照射光，在所述掩模膜形成规定的图案开口，所述掩模膜形成于具有供涂覆材透过的透过部的网格部；以及基于所述透过部的信息校正所述曝光图案。 [0014] 图1是表示第一实施方式丝网印刷装置的构成的说明图。 [0015] 图2是该丝网印刷装置的丝网掩模的俯视图。 [0016] 图3是放大示出该丝网掩模的一部分的俯视图。 [0017] 图4是放大示出该丝网掩模的一部分的俯视图。 [0018] 图5是放大示出该丝网掩模的一部分的剖面图。 [0020] 图7是表示该实施方式的丝网掩模的制造方法的说明图。 [0021] 图8是表示该丝网掩模的制造方法的说明图。 [0022] 图9是表示该丝网掩模的制造方法中的校正处理的说明图。 [0023] 图10是表示其他实施方式的丝网掩模的构成的说明图。 [0024] 图11是表示其他实施方式的丝网掩模的构成的说明图。 [0025] 图12是表示其他实施方式的丝网掩模的构成的说明图。 [0026] 图13是表示其他实施方式的丝网掩模的构成的说明图。 [0027] 图14是表示其他实施方式的丝网掩模的构成的说明图。 [0028] 图15是表示其他实施方式的丝网掩模的制造方法中的校正处理的说明图。 具体实施方式[0029] 以下，参照图1至图3对本发明的第一实施方式丝网印刷装置10以及丝网掩模20进行说明。图1是表示本实施方式的丝网印刷装置10的构成的说明图，图2是该丝网印刷装置10的丝网掩模20的俯视图。图3至图5是放大示出丝网掩模20的一部分的俯视图以及剖面图。图6是表示使用丝网掩模20图案化了的太阳能电池的构成的立体图。另外，在各图中，为了进行说明，适当将构成放大、缩小、省略而示出。图中箭头X、Y、Z分别表示相互正交的三个方向，第一方向是Y方向，第二方向是X方向。 [0030] 如图1以及图2所示，丝网印刷装置10具备：丝网掩模20；保持部件12，其与丝网掩模20的作为印刷面侧的一方的面(表面)对置地保持印刷介质30；刮板13，其构成为能够以抵接于丝网掩模20的与印刷面侧相反的另一方的面(背面)的状态移动；使刮板13移动的移动单元；以及将丝网掩模20与印刷介质30对置地支承的支承单元。 [0031] 丝网印刷装置10在印刷介质30的表面以规定的图案形成各种印刷材料。丝网印刷装置10例如使用于芯片部件(电容器、芯片电阻、电感器、热敏电阻等)、触摸面板、液晶基板(Liquid crystal display、LCD)密封件、LTCC(Low Temperature Co－firedceramics)基板、太阳能电池用电极、其他电子部件等的制造。 [0032] 丝网掩模20具备框架21、张设于框架21的网格部22、以及形成于网格部22的感光性材料的掩模膜23。在丝网掩模20中，将进行印刷时与印刷介质30的表面对置的一侧设为表面，将其相反的一侧并且是被供给涂覆材的一侧设为背面。 [0033] 框架21构成为具有相互平行的两对边、例如具备希望尺寸的方形的开口的框状。框架21支承网格部22的外周缘，在开口张设网格部22。 [0036] 如图1至图5所示，主网格26构成为正方形状或者长方形状。主网格26是由作为网格线材的经线26a以及纬线26b编织成的织物，具有多个开设为能够使涂覆材透过的透过部即孔部26c。主网格26的经线26a与纬线26b例如由不锈钢、钨等金属的线构成。经线26a的直径d1与纬线的直径d2分别为10～150μm。经线26a与纬线26b的相位相差90°，例如经线26a沿着X方向，纬线26b沿着Y方向。作为一个例子，在本实施方式中d1＝d2＝φ16μm，孔部26c的纵横的尺寸分别为54.6μm，网格数均为360根。 [0037] 支撑网格27利用粘合剂接合于主网格26的外周。支撑网格27是经线27a与纬线27b编织而形成的织物。支撑网格27构成为，相比于主网格26，伸长率更高。支撑网格27的经线27a与纬线27b例如由聚酯等合成树脂构成。 [0038] 例如在本实施方式中，主网格26的伸长率比支撑网格27的伸长率小。 [0039] 支撑网格27的外形为与框架21的开口部分的形状对应的形状，并构成为X方向的尺寸与Y方向的尺寸同等的正方形状。支撑网格27的外周利用粘合剂等接合并支承于框架21。 [0040] 掩模膜23是由光固化性的树脂组合物例如PVA、PVAc、硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等构成的层。掩模膜23形成于网格部22，配置于框架21的开口部分。掩模膜23通过无掩模曝光形成有印刷用的规定的图案开口23a。 [0041] 图案开口23a在形成于主网格26的掩模膜23的有效区域内形成。本实施方式的图案开口23a例如是与太阳能电池的电极的图案形状对应的形状，构成为具备多条平行的线状的指形部23b、以及与指形部23b交叉而延伸的线状的汇流条部23c的方形状。 [0042] 指形部23b在纵向上排列有多个，汇流条部在横向上排列有多个。即，指形部23b与汇流条部23c分别在沿着主网格26的经线以及纬线的方向上延伸。 [0043] 作为一个例子，在本实施方式中，图案开口23a配置成100mm～400mm四方的矩形状，指形部23b的线的宽度尺寸wf1为0.015mm～0.050mm，指形部23b的间距Pf1＝0.5～2.0mm。汇流条部23c以宽度尺寸Wb1为0.1mm～2.0mm、间距Pb1为15mm～60mm在描绘区域内排列有3～6条。指形部23b与网格材的经线26a的倾斜角设定为0±0.1°，指形部23b与网格材的纬线26b的倾斜角设定为90±5°。汇流条部23c与网格材的经线26a的倾斜角设定为90±5°，汇流条部23c与网格材的纬线26b的倾斜角设定为0±5°。 [0044] 指形部23b被配置为，以沿着经线26a的方向的姿态并列配置有多个，并且沿不与经线26a重叠的位置、即相邻的一对经线26a之间的孔部26c的排列配置，成为掩模膜23的开口不被网格线材封堵的位置关系。另一方面，汇流条部23c被配置为，沿相邻的一对纬线26b之间的孔部26c的排列配置，成为开口不被网格的线封堵的位置关系。另外，指形部23b与纬线26b以90度正交，汇流条部23c与经线26a以90度正交。 [0045] 掩模膜23在图案开口23a构成不存在感光性树脂、且涂覆材能够通过网格部22的孔部而从背面向表面透过的印刷部。掩模膜23的图案开口23a以外并且是网格部22的孔部被感光性树脂封堵的部位构成作为涂覆材的墨不会透过的非印刷部。 [0046] 形成有掩模膜23的网格部22构成为，能够以如下方式弹性变形：例如通过刮板13的按压力挠曲并变形，并通过解除按压力而恢复。在掩模膜23的图案开口23a保持有涂覆材的状态下，掩模膜23利用网格部22的弹性变形与印刷介质30接触、分离，使得涂覆材从图案开口23a转印到印刷介质30。 [0047] 刮板13例如利用聚氨酯橡胶·硅橡胶·合成橡胶·金属·塑料等材料构成为例如薄板状。例如刮板13以前端的厚度减少的方式被倒角。刮板13构成为能够相对于框架21相对地往复移动。例如刮板13在与移动方向正交的方向上具有遍及掩模膜23的区域的全长的长度而构成。刮板13的前端部分13a抵接于丝网掩模20的背面，在向表侧按压的状态下，在沿着Y方向的移动方向上移动，从而按压掩模膜23的整个面，从预先填充有涂覆材的图案开口23a向表侧推出涂覆材。 [0048] 支承单元相对于印刷介质30隔开规定的间隔平行地支承框架21。移动单元使刮板13以规定的速度沿第一方向移动。 [0049] 接下来，参照图1至图6说明通过使用了本实施方式的丝网印刷装置10的丝网印刷方法制造印刷物31的印刷物的制造方法。首先，使丝网掩模20的表面侧与由保持部件12保持的印刷介质30的表面对置地配置。 [0050] 然后，将高粘度的糊状的涂覆材从丝网掩模20的背面侧、即与印刷介质30相反的一侧的面供给，使涂覆材填充于图案开口23a内。 [0051] 接下来，将刮板13配置于丝网掩模20的背面、即与印刷面侧相反的一侧的面。此时，例如将刮板13相对于印刷介质30的表侧的面以规定的角度θ配置。然后，使刮板13一边在网格部22以及掩模膜23的背面以规定的印压朝向印刷介质30侧按压，一边沿Y方向以规定的速度移动。 [0052] 刮板13例如在掩模膜23的背面整个区域按压掩模膜23。通过刮板13的按压，掩模膜23以被按压的部分向表侧位移的方式变形，抵接于印刷介质30。刮板13通过的涂覆材从图案开口23a向印刷介质30侧推出。 [0053] 在刮板13通过之后，掩模膜23以及网格部22以恢复的方式变形而离开印刷介质30，并且一部分的涂覆材转印到印刷介质30上而残留，从而在印刷介质30上完成图案印刷，完成印刷物31。另外，涂覆材例如是包含金属材、树脂材等的各种材料，可根据印刷对象的种类、例如电子部件显示器等使用多种材料。例如图6所示的太阳能电池100例如使用丝网掩模20而图案化，形成有具有与丝网掩模20的图案开口23a对应的图案形状的电极123。电极123具有分别与图案开口23a中的线状开口即多个指形部23b以及多个汇流条部23c对应的线状的指形电极123b以及汇流条电极123c。 [0054] 在印刷时，将在X方向上较长的刮板13一边在Z方向上按压，一边在Y方向上移动规定量。由于该移动与按压，网格部22变形而延伸。 [0055] 接下来，参照图1至图9对本实施方式的丝网掩模20的制造方法进行说明。图7以及图8是表示丝网掩模20的制造方法的说明图，图7示出网格检测装置60的构成。图8示出了曝光装置。图9是表示校正处理的说明图。丝网掩模20的制造方法具备网格数据检测处理、乳剂Pm的涂覆处理以及曝光处理。 [0056] 在丝网掩模20的制造方法中，首先，在框架21的框内安置粘贴有网格部22的网格基体，通过扫描处理进行检测包含网格线材、透过部的位置、形状的信息的网格图案数据的网格图案检测处理。 [0057] 图7所示的网格检测装置60具备支承装置61、扫描头62、以及LED照明63。网格检测装置60检测出网格部22的形状、大小、主网格26的经线26a、纬线26b、以及孔部26c的位置以及形状的信息即网格图案数据作为CAD数据。网格检测装置60存储网格数据，并且向曝光装置50发送。 [0058] 接下来，进行将乳剂Pm涂覆在网格部22上的涂覆处理，在网格部22上将乳剂Pm形成为平板状。 [0060] 例如涂覆处理可以根据根据需要重复多次涂覆。在本实施方式中，以在干燥后乳厚tm成为10μm左右的方式设定乳剂Pm的厚度。另外，也可以在涂覆处理中将网格设为水平的姿态来涂覆，还可以设为铅垂的姿态来涂覆。 [0061] 接下来，通过不使用光掩模的所谓的无掩模的曝光装置50(无掩模曝光机)，以规定的曝光图案进行无掩模曝光处理。 [0062] 图8是表示曝光装置50的构成的说明图。如图8所示，曝光装置50具备支承装置51、包括DMD元件的照射头52、以及控制各部的动作的控制装置57。 [0063] 曝光装置50是不夹设光掩模地以规定的曝光图案利用照射头52直接向丝网掩模20描绘的曝光装置。 [0064] 支承装置51具备能够移动具有框架21以及网格部22的网格部件的工作台51a。支承装置51例如通过控制装置57的控制而驱动，并具备使工作台51a例如向X轴以及Y轴的两个方向移动的移动机构。工作台51a例如具备吸附机构。移动机构使照射头52与丝网掩模20相对地移动。 [0065] 照射头52构成为能够照射多个波长的激光。例如通过控制装置57的控制来驱动，例如单独或复合地照射两种波长(375、405nm)的激光。 [0066] 照射头52具备发出激光束的激光光源52a、作为将来自激光光源52a的光反射而照射的照射元件的多个DMD元件52b、以及微透镜阵列52c。各DMD元件52b通过控制部57a的控制，根据作为CAD数据存储或者计算出的规定的曝光图案，进行ON/OFF控制，以ON状态从该元件对于掩模膜23照射激光束。激光束被微透镜阵列52c聚光。例如DMD元件52b在1秒钟内切换几万次ON/OFF状态。 [0067] 控制装置57具备执行规定的程序的控制部57a和存储各种程序、设定值的存储部57b。例如在存储部57b中存储有曝光图案等的描绘数据、曝光处理的输出条件等。 [0068] 控制部57a例如基于预先设定的程序、各种数据，驱动照射头52、支承装置51，从而使掩模膜23以规定的曝光图案曝光，形成图案开口23a。 [0069] 另外，控制部57a基于包含孔部26c的位置信息的网格图案数据校正曝光图案。即，控制部57a基于网格信息，对与描绘的图案开口的形状对应而预先设定的CAD数据即基础图案数据进行校正处理(调整处理)，决定实际的曝光处理的图案的CAD数据即曝光图案。 [0070] 在校正处理中，控制部57a调整图案开口23a和对象的描绘区域内的网格部22的孔部26c的位置关系。例如控制部57a调整图案开口23a的线状开口23d的开口宽度、间距以及网格线材26d与线状开口23d的倾斜角度中的任意一个以上。 [0071] 具体而言，例如以使图案开口23a的开口与网格的孔部(透过部)26c的位置重叠的方式进行位置调整，例如进行曝光图案相对于掩模膜23的位置、尺寸、倾斜角度、曝光图案中的各线状开口23d的开口宽度、间距的增减。 [0072] 作为一个例子，在图9所示的校正处理中，在原始数据中例示出图案开口23a的形状为宽度尺寸是0.03mm的线状开口23d即多个指形部23b以0.18mm间隔排列的情况。控制部作为检测处理，通过扫描检测主网格26的数据，将网格的开口的位置即透过部的位置数据化，检测透过部的排列方向、并列的间隔。作为校正处理，控制部使指形部23b的排列的间隔、延伸角度配合于透过部的排列的间隔、并列角度地增减。 [0073] 即，控制部作为校正处理，使指形部23b的延伸方向配合于透过部的列的延伸方向地倾斜。例如以使与作为网格线材26d的经线26a的倾斜角度成为－5度至5度的范围优选的是0度的方式调整图案开口23a与网格部22的相对角度。 [0074] 另外，作为调整与基准位置的相对位置的例子，例如使作为指形部23b的基准位置的中心线接近一对经线26a的中间位置。优选的是使指形部23b的中心线与一对经线26a的中间的线重合。 [0075] 而且，通过将指形部23b的排列的间隔即间距Pf1设定为经线26a的间距Pm1的倍数，使所有指形部23b成为不与主网格26的经线26a重叠的配置。例如在图9所示的例子中，从0.18mm向0.22mm的间隔变更。 [0076] 另外，作为调整与基准位置的相对位置的其他例，在校正中，将汇流条部23c的中心线配置于一对纬线26b的中间位置，以使开口成为不被网格的线封堵的位置关系的方式调整曝光图案中的汇流条部的位置。汇流条那种宽度较宽的图案与纬线的倾斜角也可以相对较大。因而，在具有不同的多个方向的线状开口的情况下，使宽度较窄的线状开口的方向优先地调整角度。 [0077] 这里，将使线状开口的位置移位的校正量设为±0.05mm以下。另外，在本实施方式中，例如使线状开口的位置移位的校正量优选的是线宽以下。例如在电极以及指形部23b的宽度尺寸Wf1为0.030mm左右、排列的间距Pf1为1.4mm左右的情况下，将使指形部23b的位置移位的校正量设为0.03mm以下。进一步优选的是，线状开口的校正量设为线宽的1/2以下。即，例如在网格数360根的#360目中，在指形部23b以及电极的线宽为0.071的情况下，设为±0.035以下。 [0078] 曝光处理是从印刷面侧照射光的曝光处理，通过以规定的曝光图案曝光，使曝光图案所对应的规定范围固化。具体而言，在规定的区域，将乳剂Pm的表面侧朝向紫外线灯、紫外线LED等照射头地配置，利用照射头52使光照射，进行照射乳剂Pm的表面的曝光处理。作为一个例子，曝光量例如为1000mJ/cm2左右。 [0079] 控制部57a基于计算出的曝光图案数据，向规定的曝光区域照射激光束。此时，也可以对比描绘区域窄的区域分多次一边扫描一边使规定的描绘区域曝光。 [0080] 通过曝光处理，对应于曝光图案的部位，乳剂Pm的被照射了紫外线的部分通过紫外线而固化。 [0081] 在曝光处理后，作为蚀刻处理，利用水、溶剂冲洗乳剂Pm的表面侧。通过该处理，乳剂Pm的未固化部分被冲洗。即，在乳剂Pm的层中，未固化区域全部被冲洗，在厚度方向上形成从表面侧贯通至背面侧的图案开口23a。通过以上，从乳剂Pm形成具有规定的形状的图案开口23a的掩模膜23。 [0082] 根据如以上那样构成的丝网掩模的制造方法，通过调整图案开口23a与孔部26c的位置的校正，能够抑制开口被网格线材26d封堵。因而，可制造能够获得希望的印刷形状的丝网掩模20。因而，例如具有多个作为较细的线状开口23d的指形部23b的太阳能电池的电极形成用的丝网掩模中，图案形状不间断，开口宽度的偏差变少，因此能够防止断线、电阻值的上升，能够形成稳定的电极。另外，在太阳光电池的电极中，通过将校正量设为0.05mm以下、或者线宽以下、更优选的是线宽的1/2以下，能够确保作为太阳光电池的电极的性能。 [0083] 另外，上述实施方式通过采用不使用光掩模的无掩模曝光，能够容易地实现与各个网格部22的形状相应的校正处理。即，例如在使用了光掩模的图案形成的情况下，需要按照每个网格形成符合网格的形状的光掩模，但是根据上述实施方式，由于不需要光掩模，因此仅校正无掩模曝光的曝光数据就能够实现与分别不同的网格形状相应的校正，能够形成可实现高精度的图案形成的丝网掩模。 [0084] 另外，本发明并不原样地限定于上述各实施方式，在实施阶段，能够在不脱离其主旨的范围使构成要素变形而具体化。 [0085] 例如网格部22、图案开口23a的形状并不限定于上述实施方式，而是能够适当变更。例如图10是表示多个种类的网格部22与图案开口23a的对应的说明图。在图中，φ表示网格部22的经线26a以及纬线26b的线径，OP表示网格部22的开口宽度。如图10所示，通过使线状开口23d和经线26a或者纬线26b的角度一致，并且将线状开口23d配置于并列的一对糸之间的孔部26c，可获得与上述实施方式相同的效果。 [0086] 另外，在上述实施方式中，例示了形成太阳光电池用的电极的图案开口23a，但并不限定于此。 [0087] 作为其他实施方式，如图11所示，在具有沿一个方向延伸的多个线状开口23d的图案形状的情况下，也可以以成为与经线26a以及纬线26b这两方倾斜的角度的方式调整角度。在该情况下，也由于各个线状开口23d不被网格线材26d封堵，因此可获得与上述实施方式相同的效果。 [0088] 作为其他实施方式，如图12以及图13所示，在包括具有弯曲而朝向不同的方向的线状部分的线状开口23d的图案形状的图案开口23a中，在分别沿着经线26a以及纬线26b的方向上配置各个线状部分，并且以在相邻的网格线材26d之间配置线状开口23d的方式进行校正，可获得与上述实施方式相同的效果。 [0089] 作为其他实施方式，也可以如图14所示，在分散有多个方形、圆形的多个开口部23e、23f的图案形状的图案开口23a中，以使各开口部23e、23f配置于网格部22的孔部26c的方式进行校正。在该情况下，也由于各个开口部23e、23f不被网格线材26d封堵，因此可获得与上述实施方式相同的效果。 [0090] 另外，在上述实施方式中，示出了在调整图案的间距之后调整角度的例子，但并不限定于此。例如也可以如图15所示，在使图案整体的角度与网格的延伸角度一致地调整之后，进行错开线状开口23d的位置的校正。 [0091] 而且，在上述实施方式中表示了利用激光光源照射激光束的例子，但并不限定于此，也可以采用具备照射紫外线光的紫外线光源的构成。 [0092] 除此之外，也可以删除上述实施方式所例示的各构成要素，还可以变更各构成要素的形状、构造、材质等。能够通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合形成各种发明。 [0093] 附图标记说明 [0094] 10…丝网印刷装置，12…保持部件，13…刮板，13a…前端部分，20…丝网掩模，21…框架，22…网格部，23…掩模膜，23a…图案开口，23b…指形部，23c…汇流条部，26…主网格，26a…经线，26b…纬线，26c…孔部(透过部)，27…支撑网格，27a…经线，27b…纬线， 30…印刷介质，31…印刷物，50…曝光装置，51…支承装置，51a…工作台，52…照射头， 52a…激光光源，52b…DMD元件，52c…微透镜阵列，57…控制装置，57a…控制部，57b…存储部，60…网格检测装置，61…支承装置，62…扫描头，63…LED照明。 |
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