JPH05241175A

JPH05241175A - 微細パターンの形成方法

Info

Publication number: JPH05241175A
Application number: JP4406092A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Akimoto; 靖匡秋本; Masayoshi Kobayashi; 正芳小林
Original assignee: G T C KK; GTC Corp
Current assignee: G T C KK; GTC Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JP2593995B2

Abstract

(57)【要約】【構成】所望のパターンに相応するパターン状の凹部
を設けるとともにその表面に離型層２を形成した凹版１
と、表面に剥離層４を形成した可撓性フィルム５とを、
両者間に硬化性インキ３を介在させた状態で対峙させ、
凹版１と可撓性フィルム５をその両側から加圧して、硬
化性インキ３を挟持した状態で硬化させた後、可撓性フ
ィルム５を剥離して凹版１の凹部に硬化したインキパタ
ーンを得、次に硬化したインキパターンを、表面に粘着
層１１を有する被転写体７に転写する。【効果】凹版の凹部の形状に忠実な微細インキパター
ンを、正確かつ鮮明に被転写体表面に転写することがで
きる。特に、直接フォトリソグラフィによってパターン
を形成することが困難である大型のディスプレイパネル
基板上に、容易にパターン形成することができる。また
転写後、引き剥した凹版は反復使用することができるの
で、作業効率が高く、低コスト化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は構成画線が高精度の細線
である画像を形成する方法に関し、特に半導体素子回路
の製造などに使用されるレジストパターンを形成する方
法、とりわけ大面積のディスプレイパネル基板上に半導
体素子回路やこれと同程度の高精度のレジストパターン
を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子回路の製造に使用されるエッ
チング用のレジストパターンの形成に従来からフォトリ
ソグラフィが使用されている。一方最近ディスプレイパ
ネルの大型化が進行し、サイズが３０インチ以上のもの
が盛んに開発されている。したがって半導体素子回路の
パターン形成においても、微細化とともに基板の大型
化、量産化が求められるようになっている。このような
要求に対して、現行のフォトリソグラフィでは、大型露
光装置の開発や設備投資に莫大な費用がかかり、しかも
フォトマスクの適用サイズに限界があるなどの問題があ
る。

【０００３】したがって大型製品の製造においては、フ
ォトリソグラフィ以外の方法が提案されている。そのな
かで、所望のパターンに相応するパターン状の凹部を形
成した凹版を作製し、この凹版の凹部の中でインキを硬
化させ、被転写体に転写する方法は、装置上の制約がな
く、量産効果が高く、低コストであるという点で優れて
いる。

【０００４】そのための方法としては例えば、所望のパ
ターンをパターン電着法で形成しそのパターンを被転写
体表面にコートしてある粘着材の層に転写し、これをフ
ォトマスクとする方法（特開平３−１５０３７６号公報
参照）がある。すなわちこの場合、被エッチング層の上
にフォトレジストをコートし、その上に粘着材をコート
した構成になっていて、転写された電着パターンはフォ
トレジストのフォトマスクの役割を果たす。この方法
は、凹版が被転写体の表面に直接接することがないの
で、被転写体の物理的損傷がなく、またすでに被転写体
に下層パターンが形成されていても、この下層パターン
の厚さに起因して、転写時に凹版が浮くことがないの
で、パターンの線巾精度の劣化がないという点で優れて
いる。

【０００５】また別の方法として、凹版の凹部に離型層
を形成し、インキ供給後、刃物状のもの（ドクター）で
凹版上の凹部以外のインキをかき取り、凹部にインキを
充填する方法（ドクターリング）もある（特開平３−１
９８８９号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】大型ディスプレイデバ
イスのパネル上の半導体素子回路形成用のレジストパタ
ーンは、線巾については通常１００μｍ以下、位置精度
については±１〜１０μｍのレベルが要求される。その
ためには凹部の形状を忠実に再現するインキパターンを
形成し、これを高位置精度で完全に転写しなければなら
ない。ところが、電着法でパターンを形成する方法で
は、原理的に電流分布密度が不均一となることが避けら
れず、これに起因して電着層の厚さが不均一となる。

【０００７】電着層の厚さが不均一である場合、以下の
ような問題が生じる。粘着層の厚さを厚くしないと電着層の薄い部分の転写
が不完全となるが、粘着層の厚さを厚くすると、電着層
とフォトレジスト層との間隔が広くなり露光時の光の回
り込みによる解像度の低下がおこる。電着層をフォトレジストのマスクとして使用するため
には、電着層の薄い部分の遮光度を一定値以上にする必
要がある。そのためには、凹版の凹部を深くして電着層
全体の厚さを厚くしなければならないが、その場合、今
度は版深が深くて、解像度が高い凹版を作ることが難し
い。電着層の薄い部分に粘着剤が入り込み、電着層と接す
る際に凹版の凹部との間に気泡を残し易くなり、気泡が
ある状態で露光すると気泡のある部分で光が回り込み、
解像度が低下する。

【０００８】一方、ドクターリングで凹版の凹部のみに
インキを充填する方法では、凹部のインキがドクターに
付着してかき出されてしまうことがある。このかき出し
現象は、凹版の凹部に離型層が形成してあると著しくな
る。対策としてインキの粘度を下げると、このかき出し
現象は改善されるが、今度はドクターリング効果が低下
し、凹部以外の部分にインキが裏回りしてしまう。また
ドクターリングの速度を０．１ｃｍ／秒まで下げても、
かきだし現象は防止できない。

【０００９】上記ドクターリングに代えて、紙または布
等で凸部のインキを拭き取る方法（ワイピング）を採用
しても、凹部のインキのかきだし現象はおこる。かきだ
し現象に対しては、固形状であって塑性変形を生じ易い
インキを使用したり、印刷時に強圧をかけて被転写体を
凹部にのめり込ませるなどの対策が必要である。しかし
前者においては、インキ中に気泡が混合することを避け
ることは難しく、後者においては、被印刷体がガラス板
のような剛体では採用できない。

【００１０】このように従来の方法では、被転写体上に
高精度かつ微細なパターンを形成する上で問題がある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、凹版の凹部
の形状をインキで再現することおよび凹版内で硬化した
インキを完全に転写する方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】凹部の形状を忠実に再現
するインキパターンを形成するために、硬化性インキ
を、凹版と表面に剥離層を有する可撓性フィルムとの間
で挟持し、かつ凹版と可撓性フィルムをその両側から加
圧した状態で硬化させる。硬化後、可撓性フィルムを剥
離するときに、凹版の凹部内にインキを完全に残すた
め、上記可撓性フィルムの表面にはあらかじめ剥離層を
形成する。上記インキパターンを被転写体に完全に転写
するために、上記凹版の表面には離型層を形成し、被転
写体の表面には粘着層を形成する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発
明の一実施例を示した断面図である。図１において符号
１は凹版である。この凹版１はあらかじめフォトリソグ
ラフィとエッチング法を組み合わせるなどの通常用いら
れる方法で、所望のパターンを形成したものである。凹
版１上に形成する凹部の巾は５〜１００μｍ、凹部の深
さは２〜２０μｍ程度が好ましい。

【００１３】凹版１の材質としては剛性材でもよいが、
引き剥し工程を容易にするため、例えばステンレス鋼、
燐青銅や、インバー、４２合金等の低膨張性鉄合金など
の可撓性のある材質が好ましく用いられる。また後述す
る硬化工程、圧着工程でプレス６を使用する場合にも、
プレスした際に凹版１が変形したままにならず、元の形
状に回復するような性質を有する材質を選択することが
好ましい。また後述する被転写体７の基板８として、低
膨張率のガラス基板を用いる場合には、ほぼ同じ熱膨張
率をもつ低膨張性鉄合金を、凹版１として用いればより
好ましい。この低膨張性の鉄合金は可撓性が高く、被転
写体の表面に多少の厚さムラがあっても追従が可能であ
るであるという利点を有する。上記凹版１の厚さは材質
に合わせて適宜選択する。

【００１４】凹版１の凹部形成面全面に離型層２が形成
されている。離型層２の材質としては、インキと親和性
を有しないものであればよいが、特にテフロン等のフッ
素系の樹脂やシリコーン系の樹脂などが好ましく用いら
れる。

【００１５】ここで離型層２としてシリコーンオイルも
使用できるが、シリコーンオイルが後述する剥離層４に
付着した場合、この剥離層４を有する可撓性フィルム５
を再使用すると、剥離層４に付着したシリコーンオイル
が、硬化した硬化性インキ３の部分に再付着して、後の
凹版１と被転写体７との圧着工程で、被転写体７上の粘
着層１１と硬化した硬化性インキ３の間の粘着がおこら
なくなることがある。したがって、シリコーンオイルを
離型層２として用いた場合は、可撓性フィルム５を再使
用することはできない。

【００１６】上記離型層２のうち、凹部に形成された部
分は、後述する硬化インキ３を被転写体７に転写する工
程で、インキが凹部に残ることなく、完全に被転写体７
に転写されるためのものである。また凹版１の凸部に形
成された離型層２は、凹版１の凸部に硬化性インキ３を
残さず正確なインキパターンを形成し、また後述する転
写過程で被転写体７と凹版１との剥離を容易にするため
のものである。

【００１７】ついで上記凹版１の凹部形成面に硬化性イ
ンキ３を置く（図１(ａ)）。硬化性インキ３としては、
通常のインキの概念に含まれるものでなくてもよく、凹
版１の凹部に入りやすいものであればよい。またＵＶ硬
化性、２液硬化性など硬化性のものであることが必要で
ある。

【００１８】ＵＶ硬化性の硬化性インキ３としては、ア
クリル系樹脂は硬化速度が速いので好ましい。またシリ
コーン系樹脂は、凹版１の凹部に離型層２がなくても離
型するので好ましいが、オイル分が残るタイプは後述す
る粘着層への転移がうまく行かない場合が多い。２液硬
化性のものとしては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹
脂、ウレタン系樹脂などが好ましい。このような樹脂は
硬化するときに体積変化が少ないので好ましく用いられ
る。

【００１９】また上記硬化性インキ３は硬化時に気泡を
含まないようにすることが必要である。したがって硬化
性インキ３は粘度の低いものが好ましい。

【００２０】次に上記硬化性インキ３を凹版１上の凹部
に充填し、凹部内で硬化させる。まず、凹版１の上に置
いた硬化性インキ３に、剥離層４が形成してある可撓性
フィルム５を０．０１〜１．０kg/m²程度の圧力をかけ
て押し当て（図１(ｂ)）、硬化性インキ３が凹版１の凹
部だけに存在するようする。

【００２１】次いで、硬化性インキ３を、少なくとも硬
化性インキ３と凹版１の凹部の離型層２の接着力よりイ
ンキの凝集力の方が強い範囲の所定の程度まで、硬化さ
せる（図１(ｃ)）。次に可撓性フィルム５を引き剥す
（図１(ｄ)）。また硬化性インキ３として、硬化時に体
積が収縮する度合の大きなものを用いた場合は、硬化性
インキ３の硬化後、再度硬化性インキ３を供給して同じ
操作を繰り返すことにより、凹部のほぼ上端までインキ
は充填され、凹部の形状をほぼ忠実に再現できる。

【００２２】上記可撓性フィルム５としては、硬化性イ
ンキ３としてＵＶ硬化インキを使用する場合はＵＶ透過
性を有するものであればよく、ほとんどのプラスチック
フィルムが使用可能である。特にポリエステルフィルム
は入手が容易で、適度の剛性を有し、凹版の凹部に入り
込むことが少ないので、好ましく用いられる。

【００２３】またポリエチレンフィルム、ポリプロピレ
ンフィルムは、硬化性インキ３の種類によっては、剥離
層４がなくても硬化性インキ３と接着しないので、好ま
しく用いられる。しかもポリエチレン、ポリプロピレン
は安価であるので、離型層２としてシリコーンオイルも
使用した場合など、可撓性フィルム５を再使用しない場
合には特に好適に用いられる。また可撓性フィルム５の
厚さは特に限定されない。

【００２４】上記剥離層４の材質としては、上記離型層
２で用いることのできるもの、すなわちフッ素系樹脂、
シリコーン系樹脂さらにはパラフィン系ワックスなどが
好ましい。また上記硬化性インキ３の硬化の程度は、イ
ンキ供給時より高い粘度となって、凹部の形状を保持す
るという目的を達成できる程度になればよい。

【００２５】硬化性インキ３が硬化するまでに、可撓性
フィルム５が浮いてしまうことを防止することが好まし
い。そのための方法として、平プレス機を用いて１０
〜１００ｇ／cm²程度の圧力をかけたり、写真フィル
ム用の焼付けプリンターと呼ばれるポリエステルフィル
ムとガラス板との間に挟んで減圧する装置を使用し、１
／５〜１／１０気圧程度まで減圧したり、凹版を凹部
を外側にして若干湾曲させ剥離層を有するフィルムを１
０〜１００ｇ／cm程度の張力をかけて張ったりする事が
有効である。このうちの方法は簡便であり優れた方法
である。また硬化性インキ３としてＵＶ硬化性のものを
使用した場合は、加圧ロールの後にＵＶ灯をセットした
装置を用いれば、加圧後すみやかにＵＶ照射を行なうこ
とができる。

【００２６】一方、被転写体７は、被印刷体基板８上に
被エッチング層９、フォトレジスト層１０、粘着層１１
の順に形成されて、構成される（図１(ｅ)）。被転写体
７の大きさは、特に限定されない。これは本発明の大き
な利点となっている。被転写体基板８の材質は特に限定
されないが、大面積アクティブマトリックス型液晶ディ
スプレイのパネル基板には低膨張ガラスが用いられるこ
とがほとんどである。その他被転写体基板８として使用
できるものとしては、各種半導体素子のウェーハやプリ
ント配線用基板あるいは通常のガラスなどが挙げられ
る。被エッチング層９としては、半導体素子回路を構成
する材料および金属材などが好ましく用いられ、被エッ
チング層９の厚さは、０．１〜１０μｍ程度が好まし
い。

【００２７】また上記フォトレジスト層１０は、半導体
素子回路の製造において通常用いられるフォトリソグラ
フィにおける周知の方法にしたがって形成される。また
粘着層１１は適宜の粘着剤を均一に塗布して形成され、
例えばゴム系粘着材、アクリル系粘着剤などを用いるこ
とができる。

【００２８】ついで凹部内に硬化した硬化性インキ３を
有する凹版１と、表面に粘着層１１を有する被転写体７
を圧着する（図１(ｆ)）。これらを圧着した際、気泡が
混入する事を避け、粘着層１１と硬化したインキ面の接
触ができるだけ完全になるようにするためには、平プ
レス機で圧着する、可撓性を有する凹版１を用い、こ
の端部から徐々に圧着していく、粘着層１１と凹版１
の間に硬化性液体を入れ、端部から徐々に圧着していく
等の手段を講じることが好ましい。

【００２９】このうちの平プレス機で圧着する方法で
は、凹版１を固定するため、凹版１とプレス版の間に薄
いクッション材（図示せず）を挟み、凹版を磁気的に上
側のプレス盤に固定することが好ましい。またこのとき
圧着時に空気が取り残されて気泡ができることを防止す
るために１／５〜１／１０気圧程度まで減圧することが
好ましい。このとき上記クッション材の厚さを凹版の中
心部がわずかに高くなるようにすることで、気泡の発生
を実用上問題にならない程度にすることができる。

【００３０】またの硬化性液体を用いる方法は、凹版
１と被転写体７を合わせた後、両者の相対的な位置を若
干ずらして調整できるので、位置合わせ精度が要求され
る場合に特に好ましく用いられる。

【００３１】次いで上記の方法で凹版１と被転写体７を
圧着した後、凹版１を引き剥して、硬化したインキパタ
ーンを被転写体７の粘着層１１の表面に転写する。すな
わち硬化したインキ面と粘着層１１を圧着させると、粘
着層１１が変形し、両者の間に粘着力が発生するので、
凹版１を引き剥したときに、硬化したインキは完全に粘
着層１１の方に転写する。

【００３２】このとき粘着層１１は凹版１の凸部にも接
触するが、本発明で用いる凹版１は凸部にも離型層２が
形成してあるので、粘着剤が凹版の方に取られたり、引
っ張られて転写したインキパターンが変形してしまうこ
とはない。したがって、凹版１の凹部に忠実なインキパ
ターンを、被転写体７の表面の粘着層１１に形成するこ
とができる。

【００３３】また凹版１の凸部にインキが残っていて
も、本発明においては、凸部のインキの厚さは凹部に比
較してはるかに薄いので、フォトレジストへの露光条件
を多少調節することにより影響をなくすことができ、所
望のレジストパターンを得ることができる。また転写
後、引き剥した凹版１は反復使用することができるの
で、作業効率が高く、かつ低コスト化が実現できる。

【００３４】ついで被転写体７のインキパターン形成面
から、インキパターンをマスクとし、光を照射してフォ
トレジスト１０を露光する。さらに粘着層１１を溶剤で
溶解し、フォトレジスト１０を現像して所望のレジスト
パターンを得る。この工程は、特開平３−１５６０３７
６に記載されている方法などの周知の方法で行なうこと
ができる。ついでこのフォトレジスト１０をエッチング
レジストとして、被エッチング層９をドライエッチング
などの周知の方法でエッチングする。この工程を繰り返
して薄膜トランジスタ回路を得る。

【００３５】（実施例）平プレス法で圧着した場合につ
いて示す。厚さ０．５ｍｍ、１００ｍｍ角のインバー合
金の板を基板として、フォトリソグラフィとエッチング
法をでパターンを形成し、凹版１とした。凹版１の表面
に、離型層２として、フッ素系樹脂であるテフロンを焼
き付けた。硬化性インキ３として黒色アクリル系のＵＶ
硬化インキ、可撓性フィルム５としては厚さ１００μｍ
のポリエステルフィルム、可撓性フィルム５の表面の剥
離層４としてはシリコーン系樹脂を用いた。

【００３６】凹版１とポリエステルフィルム５の両側か
ら、２０mm径のロール６を加圧しながら回転、移動させ
て、凹版１の凸部のインキを除去した。ポリエステルフ
ィルム５が凹版１の凹部に入っている様子は認められな
かった。ロール６を他方の端まで移動させたところ、凹
版１の凸部の微小な傷にインキが残っていた。ポリエス
テルフィルム５側からＵＶ光を露光してインキ３を硬化
させ、凹版１からポリエステルフィルム５を引き剥し
た。

【００３７】この凹版１を真空プレス機の上側のプレス
盤に間に薄いクッション材を挟み込んだ状態で磁気的に
固定した。低膨張ガラス基板８上にプラズマ−ＣＶＤ法
で厚さ４００ｎｍのアモルファスシリコン層９を形成
し、その上にフォトレジスト１０（東京応化製ＯＦＰＲ
８００）を厚さ約１．５μｍコートし、さらにアクリル
系粘着剤１１（東洋インキ製）を厚さ約１．５μｍコー
トした。

【００３８】この被転写体７を、プレス機の下側のプレ
ス盤の所定の位置に置き、減圧後、上側のプレス盤を降
ろして凹版１と被転写体７を圧着した。その際、凹版１
の表面とアクリル系粘着剤の表面が接触を開始し、終了
するまでは上側のプレス盤をゆっくり降ろした。凹版の
磁気的固定を解除した後、上側のプレス盤を引き上げ、
凹版１を被転写体７からゆっくり引き剥した。凹版１の
凹部に形成されていた硬化したインキのパターン及び凸
部の傷の部分にあった硬化したインキのパターンは完全
に粘着層１１の方に転写していた。また引き剥した凹版
１は再度使用することができた。

【００３９】この被転写体７をＵＶ光で露光した後、溶
剤でアクリル系粘着剤１１を溶解して除去した。このと
き硬化したインキも除去された。次にフォトレジスト１
０を所定のアルカリ性現像液で現像した。凹版１の凹部
に対応するレジストパターンが形成されていた。一方凹
版１の凸部の傷に対応する部分にはレジストパターンは
なかった。アモルファスシリコン膜９をドライエッチン
グした後、電気的特性を測定した結果、通常のフォトリ
ソグラフィで形成した場合と同等の特性を示した。さら
にこれを用いて作製した薄膜トランジスタ回路は通常の
フォトリソグラフィで作製したものと同等の特性を示し
た。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の微細パター
ンの形成方法は、所望のパターンに相応するパターン状
の凹部を設け、表面に離型層を形成した凹版と、表面に
剥離層を形成した可撓性フィルムとを、両者間に少なく
とも、硬化性インキを介在させた状態で対峙させ、凹版
と可撓性フィルムをその両側から加圧して硬化性インキ
を挟持し、挟持した状態で硬化させた後、可撓性フィル
ムを剥離して凹版の凹部に硬化したインキパターンを
得、次に硬化したインキパターンを表面に粘着層を有す
る被転写体に転写するものである。

【００４１】したがって凹版の凹部の形状に忠実な微細
インキパターンを、正確かつ鮮明に被転写体表面に転写
することができる。特に、直接フォトリソグラフィによ
ってパターンを形成できない大型のディスプレイパネル
基板上に、容易にパターン形成することができる。また
転写後、引き剥した凹版は反復使用することができるの
で、作業効率が高く、低コスト化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微細パターンの形成方法の一実施例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１凹版２離型層３硬化性インキ４剥離層５可撓性フィルム７被転写体１１粘着層

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【手続補正書】

【提出日】平成５年５月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】次に上記硬化性インキ３を凹版１上の凹部
に充填し、凹部内で硬化させる。まず、凹版１の上に置
いた硬化性インキ３に、剥離層４が形成してある可撓性
フィルム５を０．０１〜１．０kg/cm² 程度の圧力をかけ
て押し当て（図１(ｂ)）、硬化性インキ３が凹版１の凹
部だけに存在するようする。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所望のパターンに相応するパターン状の
凹部を設けるとともにその表面に離型層を形成した凹版
と、表面に剥離層を形成した可撓性フィルムとを、両者
間に硬化性インキを介在させた状態で対峙させ、凹版と
可撓性フィルムをその両側から加圧して硬化性インキを
挟持した状態で硬化させた後、可撓性フィルムを剥離し
て凹版の凹部に硬化したインキパターンを得、次にこの
硬化したインキパターンを表面に粘着層を有する被転写
体に転写することを特徴とする微細パターンの形成方
法。
【請求項２】可撓性を有する低膨張性鉄合金からなる
凹版を用いたことを特徴とする請求項１記載の微細パタ
ーンの形成方法。