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パターンの形成方法

国内特許コード P110001587
掲載日 2011年3月4日
出願番号 特願2010-204886
公開番号 特開2012-048183
登録番号 特許第5658513号
出願日 平成22年8月27日(2010.8.27)
公開日 平成24年3月8日(2012.3.8)
登録日 平成26年12月5日(2014.12.5)
発明者
  • 堀内 敏行
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 パターンの形成方法
発明の概要 【課題】簡便・安価な装置と機材により、めっきの雌型やマイクロ流路・容器に使用できる均一膜厚で急峻な断面側壁を有する感光性物質のパターンを形成する方法を提供する。
【解決手段】基材上に感光性物質を厚く均一膜厚で付し、その上に遮光液を用いてディスペンサまたはインクジェットプリンタまたはスクリーン印刷によって基になる遮光パターンを作り、該遮光パターンをマスキング材として前記感光性物質を露光する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

リソグラフィは可視光、紫外光、遠紫外光、真空紫外光、極端紫外光、X線などの広義の光線または電子ビーム、イオンビームなどの荷電ビームを、所望の形状を指定してレジストに照射することにより該レジストを感光させ、そののちに行う現像によって、ポジ型レジストの場合には感光部、ネガポジ型レジストの場合には未感光部を除去し、該レジストからなる所望の形状を有する微細パターンを得る技術である。


リソグラフィは半導体集積回路や光エレクトロニクスデバイス、液晶パネルの製造のほか、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム(MEMS)と総称される微細構造体やセンサ、アクチュエータなどの製造に広く利用されている。


リソグラフィにおいて、レジストを所望のパターン形状に感光させる露光工程の露光方法には様々な方式があるが、大別すると、マスクまたはレチクルを原図として用いる転写方式と、それらを用いずに単一または複数の光線ビームまたは荷電ビームを被露光物に対して走査する直接描画方式とがある。


光線ビームまたは荷電ビームの被露光物に対する走査は相対的でよく、光線ビームまたは粒子線ビームを走査しても、被露光物を走査しても、光線ビームまたは粒子線ビームと被露光物の双方を走査してもよい。


また、場合によっては、マスクまたはレチクルを用いる露光と、光線ビームまたは粒子線ビームによる露光とを組み合わせて露光を行うこともある。


マスクまたはレチクルを用いる露光には、レジストを付した被露光物に原図とするマスクを接触させて露光を行う密着露光、レジストを付した被露光物と原図とするマスクとを近接させて露光を行う近接露光、原図とするレチクル上のパターンを、レンズを用いた投影光学系、ミラーを用いた投影光学系、またはレンズとミラーを組み合わせた投影光学系により被露光物上に投影し、該レチクル上のパターンの投影像を作って露光する投影露光などがある。


密着露光、近接露光、投影露光など、マスクやレチクルなどの原図基板を用いて露光を行なって原図基板上のパターンを被露光基板上に転写する方法においては、露光を行なうために、マスクアライナや光ステッパ、光スキャナなどの大掛かりで高価な露光装置を必要とする。


これらの露光装置はクリーンルームなどの清浄空間に設置して使用しなければならず、かつ、床面積が大きい。また、性能を維持するため、保守に費用と手間がかかる。


また、原図基板を用いて露光を行なう場合に用いるマスクやレチクルなどの原図基板も高価である。


MEMSなど少量多品種製品が多い分野では、リソグラフィを適用するには、設備の導入費と原価償却費、外部への露光依頼やアウトソーシング費用、原図基板価格などの製品価格への影響をよく考慮した上で利用しなければならないが、中小規模の生産業者は、露光設備を導入するにしろ、外部の露光依頼やアウトソーシングを利用するにしろ、費用が折り合わず、手軽に利用することが難しい場合が多い。


一方、光線ビームまたは荷電ビームを被露光物に対して走査する直接描画によって露光を行なう場合も、レーザ描画装置、電子ビーム描画装置、イオンビーム描画装置などの大掛かりで高価な露光装置を必要とすることに変わりはなく、これらの装置は、場合によると、前記のマスクアライナや光ステッパ、光スキャナより高額である。


また、クリーンルームなどの清浄空間に設置して使用しなければならず、床面積が大きいこと、また、性能を維持するため、保守に費用と手間がかかる点も同様である。


さらに、市販のリソグラフィ用露光装置においては、被露光物が特定の大きさや形状・寸法を有する半導体ウエハ、ガラス基板、プラスチック基板などに限定されることが多く、かつ、平面度がかなり良い平面基板が被露光物として利用されている。


このため、簡便安価にレジストパターンを得る方法が嘱望されており、安価で購入できて保守も容易な小規模簡便な設備、装置を用いて、高価な原図基板も不要なレジストパターン形成方法があれば、ベストである。


また、MEMSなどの分野では、大抵の場合、必要なレジストパターンの微細度が半導体集積回路などと比べると桁違いに緩く、多くの場合、具体的には、必要するパターンの最小寸法が数μm~数100μmである。


一方、被露光物の大きさや形状・寸法がまちまちであったり、表面の平面度が半導体ウエハほど良くなかったりすることが多く、場合によっては、曲面上へのパターン形成が必要とされる場合もある。


したがって、レジストを被露光物表面に付した後、従来のリソグラフィ用露光装置を用いた露光によってレジストを所定の形状に感光させ、その後、現像してレジストパターンを得る方法に代わる、最小寸法が数μm~数100μm程度の用途に適し、平面度があまり良くない被露光物にも、場合によっては曲面の被露光物にも適用できる、簡便、安価なレジストパターン形成方法が必要である。


そのため、たとえば、特許文献1に示すようにディスペンサを用いてレジストパターンを形成する方法や、特許文献2に示すようにインクジェットプリンタを用いてレジストパターンを形成する方法が提案、開示されている。


また、特許文献3には、原図となるスクリーン原版が必要なものの、リソグラフィと比べると装置、設備が遥かに安価、簡便なスクリーン印刷を用いて、レジストパターンを形成する方法が開示されている。
【特許文献1】
特開2005-51180号公報
【特許文献2】
特開平8-156254号公報
【特許文献3】
特開2010-182721号公報

産業上の利用分野

本発明は、リソグラフィ用の高価な露光装置やレチクルやマスクなどの高価な原図基板を用いることなく、簡便に安価な装置、器材によって、マイクロ流路の溝パターンやマイクロ容器の穴パターンなど、パターン断面の側壁が基板面に対して急峻な厚い感光性物質のパターンを形成する方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板に感光性物質を直接付着させる工程と、
空気圧でノズルから液体を押し出す空気圧式のディスペンサを使って、前記感光性物質上に遮光液によって露光光線の透過率が50%以下となる遮光パターンを直接描画して形成する工程と、
前記遮光パターンをマスキング材料として前記感光性物質を露光する工程と、
該感光性物質を現像して該感光性物質の感光部または未感光部を除去し、該感光性物質のパターンを最終的に基板上に残して構造体とし得る工程と、
を含むことを特徴とするパターンの形成方法。

【請求項2】
請求項1に示すパターンの形成方法において、
前記遮光パターンを直接描画して形成する工程で描画される前記遮光パターンが、マイクロ容器のパターン形状またはマイクロ容器パターンの反転形状とされることを特徴とするパターンの形成方法。

【請求項3】
請求項1又は2に示すパターンの形成方法において、
感光性物質が膜厚20μm以上の厚いネガ型レジストであり、遮光パターンがマイクロ容器パターンの反転形状であり、
前記構造体とされる感光性物質のパターンとして、マイクロ容器の穴パターンを得ることを特徴とするパターンの形成方法。
産業区分
  • 写真映画
  • 半導体
  • 固体素子
  • その他機械要素
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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