(57)【要約】【課題】本発明は、高精細なパターンを有するパターン形成体およびその製造方法を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、紫外線を吸収する吸収層と、上記吸収層上にパターン状に形成され、紫外線を透過する透過層とを有し、上記透過層の開口部では上記吸収層が露出していることを特徴とするパターン形成体を提供することにより、上記目的を達成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を吸収する吸収層と、
前記吸収層上にパターン状に形成され、紫外線を透過する透過層と
を有し、前記透過層の開口部では前記吸収層が露出していることを特徴とするパターン形成体。
【請求項２】
露出した前記吸収層表面が親液性を有し、前記透過層表面が撥液性を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体。
【請求項３】
前記吸収層および前記透過層が絶縁性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成体。
【請求項４】
紫外線を吸収する吸収層上に紫外線を透過する透過層を積層する積層工程と、
前記透過層側から前記吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射して、レーザーアブレーションにより前記透過層をパターン状に除去し、前記吸収層を露出させるパターニング工程と
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項５】
露出した前記吸収層表面が親液性を有し、前記透過層表面が撥液性を有することを特徴とする請求項４に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項６】
前記パターニング工程後に、露出した前記吸収層表面に親液化処理を行う親液化処理工程をさらに有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のパターン形成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーアブレーションを利用したパターン形成体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、基板上に図案、画像、文字、回路等の種々のパターンを形成するパターン形成方法としては、様々な方法が提案されている。パターン形成方法の代表的なものとしては、印刷法が知られており、印刷法は簡易的にパターンを形成できるという利点を有することから広く用いられてきた。しかしながら、印刷法では高精細なパターニングが困難であり、回路等のパターンの微細化が要求される用途においては適用することができない。
【０００３】
一方、近年では、印刷法に代わる方法としてフォトリソグラフィー法が主流となってきている。フォトリソグラフィー法は、従来の印刷法に比べて高精細なパターニングが可能であり、パターンの微細化を実現することができる。しかしながら、フォトリソグラフィー法においては、フォトレジストを用いるとともに、露光後に現像液を用いて現像を行い、さらにエッチングを行う必要があるため、廃液を処理する必要が生じる等の問題がある。そのため、フォトリソグラフィー法は必ずしも生産性の高いものではなかった。また、フォトレジストとして機能性の物質を用いた場合には、現像の際に使用されるアルカリ液等によって劣化する等の問題もあり、材料選択の幅が狭いということも指摘されていた。
【０００４】
また、他のパターン形成方法としては、レーザーアブレーション法が知られている。レーザーアブレーション法は、フォトリソグラフィー法の欠点であった現像液の使用等を必要としないドライプロセスであるため、高生産性でパターン形成体を製造することができる点において有用である。
【０００５】
このような状況において、光触媒を用いたパターン形成体の製造方法（例えば特許文献１参照）、および、真空紫外線等の照射によるパターン形成体の製造方法（例えば特許文献２〜５参照）が提案されている。このようなパターン形成体の製造方法は、上記のレーザーアブレーション法と同様にドライプロセスであるためフォトリソグラフィー法と比較して有用である。
【０００６】
光触媒または真空紫外線等によるパターン形成においては、紫外線等のエネルギーの照射に伴う光触媒の作用または真空紫外線等の作用により、有機物が分解除去される、すなわち、有機物の分子結合が切断されたり、有機物が酸化分解されたりすることで、パターンが形成される。そのため、このような方法においては、パターンを形成するパターン形成用基板表面に、光触媒または真空紫外線等と作用する酸素を存在させておくことが必要となる。
【０００７】
光触媒を用いたパターン形成体の製造方法においては、例えば、光触媒含有層を有するフォトマスクを介してパターン形成用基板に紫外線等のエネルギーを照射する。また、真空紫外線等の照射によるパターン形成体の製造方法においては、例えば、フォトマスクを介してパターン形成用基板に真空紫外線等を照射する。
この場合、光触媒または真空紫外線等と作用する酸素を確保するには、パターン形成用基板とフォトマスクとを所定の間隔をおいて配置することが好ましいが、紫外線等は拡散光であることから光が未照射部分に回り込んだり、酸素が励起されることで発生した酸素ラジカルが未照射部分に回り込んだりするため、解像性に劣り、パターニング精度が低下するという問題がある。特に、これらの方法に用いられる有機物は一般的にフォトレジスト等と比較して感度が低い材料であるため、パターン形成にはある程度の時間を要し、光や酸素ラジカルの回り込みが問題となる。
一方、パターン形成用基板とフォトマスクとを近接または接触させると、光や酸素ラジカルの回り込みを少なくすることができるものの、光触媒または真空紫外線等と作用する酸素が不足し、結果としてパターン形成の感度が低下する、またパターン形成に長時間を要するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２４９８２１号公報
【特許文献２】特許第４６７８５７４号公報
【特許文献３】特許第４５０２３８２号公報
【特許文献４】特開２００９−２１２１２７号公報
【特許文献５】特開２０１２−３３６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高精細なパターンを有するパターン形成体およびその製造方法を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、紫外線を吸収する吸収層と、上記吸収層上にパターン状に形成され、紫外線を透過する透過層とを有し、上記透過層の開口部では上記吸収層が露出していることを特徴とするパターン形成体を提供する。
【００１１】
本発明においては、透過層が紫外線を透過し、吸収層が紫外線を吸収するため、透過層側から吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射し、レーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することが可能であり、これにより透過層の有無による凹凸パターンを有するパターン形成体を得ることができる。レーザーは直進性に優れているため、透過層を高精細にパターニングすることができ、微細な凹凸パターンを有するパターン形成体とすることが可能である。
【００１２】
上記発明においては、露出した上記吸収層表面が親液性を有し、上記透過層表面が撥液性を有することが好ましい。従来の光触媒または真空紫外線等を用いたパターン形成体の製造方法では濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することは困難であったが、本発明において、露出した吸収層表面が親液性を有し、透過層表面が撥液性を有する場合には、濡れ性の異なる高精細なパターンを有するパターン形成体とすることができる。
【００１３】
また本発明においては、上記吸収層および上記透過層が絶縁性を有することが好ましい。吸収層および透過層が絶縁性を有する場合には、本発明のパターン形成体を用いて電極や配線等の導電性パターンを形成することができ、本発明のパターン形成体をパターンの微細化が要求される電子デバイスに好適に用いることができる。
【００１４】
また本発明は、紫外線を吸収する吸収層上に紫外線を透過する透過層を積層する積層工程と、上記透過層側から上記吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射して、レーザーアブレーションにより上記透過層をパターン状に除去し、上記吸収層を露出させるパターニング工程とを有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明においては、透過層が紫外線を透過し、吸収層が紫外線を吸収するため、透過層側から吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射することで、レーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することができ、これにより透過層の有無による凹凸パターンを形成することができる。レーザーは直進性に優れているため、透過層を高精細にパターニングすることが可能である。
【００１６】
上記発明においては、露出した上記吸収層表面が親液性を有し、上記透過層表面が撥液性を有することが好ましい。上述したように、従来の光触媒または真空紫外線等を用いたパターン形成体の製造方法では濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することは困難であったが、本発明において、露出した吸収層表面が親液性を有し、透過層表面が撥液性を有する場合には、濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することができる。
【００１７】
また本発明のパターン形成体の製造方法は、上記パターニング工程後に、露出した上記吸収層表面に親液化処理を行う親液化処理工程をさらに有していてもよい。吸収層が絶縁性を有する場合、一般的に絶縁性を有する樹脂は撥液性を有する場合が多いことから、親液化処理を行うことにより露出した吸収層表面と透過層表面とで濡れ性の差を大きくすることができる。また、親液化処理がＵＶ−オゾン処理や真空紫外線処理等の紫外線を利用する方法である場合には、透過層は紫外線を透過することから、露出した吸収層表面のみ親液化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、高精細なパターニングが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のパターン形成体の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のパターン形成体およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２１】
Ａ．パターン形成体
まず、本発明のパターン形成体について説明する。
本発明のパターン形成体は、紫外線を吸収する吸収層と、上記吸収層上にパターン状に形成され、紫外線を透過する透過層とを有し、上記透過層の開口部では上記吸収層が露出していることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明のパターン形成体について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のパターン形成体の一例を示す概略断面図である。図１に例示するパターン形成体１は、基板２と、基板２上に形成され、紫外線を吸収する吸収層３と、吸収層３上に形成され、紫外線を透過する透過層４とを有している。透過層４の開口部では吸収層３が露出しており、パターン形成体１は、透過層４の有無による凹凸パターンを有している。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｄ）は本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す工程図であり、図１に示すパターン形成体を製造する例である。まず、図２（ａ）に例示するように、基板２上に吸収層３および透過層４を順に積層する。次に、図２（ｂ）〜（ｃ）に例示するように、透過層４側から吸収層３に紫外線レーザーＬをパターン状に照射すると、透過層４が紫外線レーザーＬを透過し、吸収層３が紫外線レーザーＬを吸収するため、透過層４および吸収層３の界面から透過層４に向かってアブレーションが起こり、レーザーアブレーションにより透過層４がパターン状に除去され、吸収層３が露出する。これより、図２（ｄ）に例示するように、透過層４の有無による凹凸パターンを有するパターン形成体１を得ることができる。このパターン形成体１においては、紫外線レーザーＬが吸収層３に吸収されることで、透過層４および吸収層３の界面から透過層４に向かってアブレーションが起こるため、透過層４が除去された領域では吸収層３表面が僅かに窪んでいると考えられる。
【００２４】
本発明においては、透過層が紫外線を透過し、吸収層が紫外線を吸収するため、透過層側から吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射し、レーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することが可能であり、これによりパターン形成体を得ることができる。レーザーは直進性に優れているため、透過層を高精細にパターニングすることができ、微細な凹凸パターン、特に微細な凹部を有するパターン形成体とすることができる。
【００２５】
また本発明においては、図１に例示するように、パターン形成体１は透過層４が有る部分と無い部分とからなる凹凸パターンを有していることから、吸収層３が露出している凹部にインク等を付与することで種々のパターンを形成することが可能である。この場合、凹部にパターンが形成されるため、パターンの密着性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、図１に示す例において、露出した吸収層３表面が親液性を有し、透過層４表面が撥液性を有する場合には、露出した吸収層３表面と透過層４表面との濡れ性の相違もパターン形成に利用することができ、精度良くパターンを形成することが可能である。
【００２７】
ここで、従来の光触媒または真空紫外線等を用いたパターン形成体の製造方法において、エネルギー照射に伴う光触媒の作用または真空紫外線等の作用により酸化分解等される有機物としてフッ素樹脂等の撥液性材料を用いた場合には、撥液性材料を含有する層を完全に分解除去することは非常に困難である。また、一般的にフッ素を含むフォトレジストは解像性に劣る。
これに対し本発明においては、透過層に撥液性材料を用いた場合でも、透過層が紫外線を透過し、吸収層が紫外線を吸収することにより、透過層側から吸収層に紫外線レーザーを照射することで、レーザーアブレーションにより透過層を除去することができ、高精細なパターニングが可能である。透過層が撥液性材料を含有する場合には、透過層表面と露出した吸収層表面とで濡れ性の異なるパターンを有するパターン形成体とすることができる。したがって、本発明は、濡れ性の異なるパターンを有するパターン形成体において、高精細なパターンが要求される場合に特に有用である。
【００２８】
以下、本発明のパターン形成体における各構成について説明する。
【００２９】
１．吸収層
本発明における吸収層は、紫外線を吸収するものであり、透過層の開口部では吸収層が露出している。
【００３０】
吸収層は紫外線を吸収するものであればよく、吸収層の紫外線の透過率としては、紫外線レーザーの照射によりレーザーアブレーションが起こり得る程度であればよいが、具体的には５０％以下であることが好ましく、中でも３０％以下、特に１５％以下であることが好ましい。透過率が上記範囲であれば、透過層側から吸収層に紫外線レーザーを照射することで、効率良くレーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することができるからである。
なお、上記の紫外線の透過率は、使用する紫外線レーザーの波長の透過率を指す。具体的に、紫外線の透過率は、波長１９０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を用い、Lambert-Beerの法則に基いて試料の透過分光スペクトルを測定し、算出する。
【００３１】
また、露出した吸収層表面は、透過層表面と比較して液体との接触角が小さいことが好ましく、親液性を有することが好ましい。露出した吸収層表面と透過層表面との濡れ性の相違を利用して種々のパターンを形成することができるからである。また、上述したように、従来の光触媒または真空紫外線等を用いたパターン形成体の製造方法では濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することは困難であったが、本発明においては濡れ性の異なる高精細なパターンを有するパターン形成体とすることができる。
【００３２】
露出した吸収層表面の液体との接触角は、透過層表面の液体との接触角よりも小さければよいが、露出した吸収層表面の液体との接触角および透過層表面の液体との接触角の差が、１０°以上であることが好ましく、中でも３０°以上、特に６０°以上であることが好ましい。
また、露出した吸収層表面の液体との接触角は、表面張力７０ｍＮ／ｍの液体との接触角が８０°以下であることが好ましく、中でも６０°以下、特に４０°以下であることが好ましい。露出した吸収層表面の濡れ性が上記範囲であることにより、露出した吸収層表面と透過層表面との濡れ性の相違を利用して高精細なパターンを容易に形成することが可能になるからである。
ここで、液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製  ＰＣＡ−１）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。
【００３３】
また、吸収層は絶縁性を有することが好ましい。吸収層が露出している凹部を利用して、さらには露出した吸収層表面と透過層表面との濡れ性の相違を利用して種々のパターンを形成する場合には、吸収層が絶縁性を有することにより、電極、配線等の導電性パターンを形成することが可能である。したがって、本発明のパターン形成体を、パターンの微細化が要求される電子デバイスに好適に用いることができる。
【００３４】
吸収層を構成する材料としては、紫外線を吸収するものであり、紫外線レーザーの照射によりレーザーアブレーションが起こり得る材料であれば特に限定されるものではなく、有機材料および無機材料のいずれも用いることができる。中でも、有機材料が好ましい。有機材料は、レーザーアブレーションが起こりやすく、またレーザーアブレーションに必要なエネルギーが低いからである。また、吸収層を構成する材料は、絶縁性を有し、親液性の表面を有する吸収層を形成可能なものであることが好ましく、例えば絶縁性を有する樹脂を用いることができる。
【００３５】
露出した吸収層表面が親液性を有する場合、吸収層は、親液性材料を含有するものであってもよく、表面が親液化処理されたものであってもよい。一般的に、絶縁性を有する樹脂には撥液性を有するものが多いことから、露出した吸収層表面が親液化処理されていることにより、露出した吸収層表面と透過層表面とで濡れ性の差を大きくすることができる。
親液性材料としては、上記の吸収層表面の液体との接触角を満たすものであれば特に限定されるものではなく、公知の有機材料の中から適宜選択して用いることができる。親水性材料の例としては、ポリビニルアルコール類や尿素樹脂類が挙げられる。
また、親液化処理としては、例えば、ＵＶ−オゾン処理、真空紫外線処理、酸素プラズマ処理等が挙げられる。親液化処理が可能な材料としては、親液化処理後において上記の吸収層表面の液体との接触角を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、セルローストリアセテート、ポリスチレン、オルガノポリシロキサン等の高分子材料を挙げることができる。
【００３６】
吸収層の厚みとしては、紫外線レーザーの照射によりレーザーアブレーションが起こった際に、照射部分の吸収層が残存し得る程度の厚みであれば特に限定されるものではないが、具体的には０．１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、中でも０．２μｍ〜５μｍの範囲内、特に０．５μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３７】
本発明においては、図２（ａ）〜（ｄ）に例示するように、パターン形成体１は、透過層４側から吸収層３に紫外線レーザーＬをパターン状に照射し、レーザーアブレーションにより透過層４をパターン状に除去することにより形成することができる。紫外線レーザーＬが吸収層３に吸収されることで、透過層４および吸収層３の界面から透過層４に向かってアブレーションが起こるため、パターン形成体１においては、透過層４が除去された領域では、吸収層３が露出し、吸収層３表面が僅かに窪んでいると考えられる。そのため、透過層の開口部では、吸収層が露出していればよいのであるが、露出した吸収層は表面に凹形状を有していると推量される。露出した吸収層上に機能性材料を付与してパターンを形成する場合には、凹形状とすることで機能性材料からなるパターンの密着性を向上させることができる。
【００３８】
吸収層の形成方法については、後述の「Ｂ．パターン形成体の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【００３９】
２．透過層
本発明における透過層は、吸収層上にパターン状に形成され、紫外線を透過するものである。
【００４０】
透過層の紫外線の透過率としては、透過層側から吸収層に紫外線レーザーを照射した際に、紫外線レーザーが透過層を透過して吸収層に吸収され、レーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することが可能な程度であればよいが、具体的には６０％以上であることが好ましく、中でも７５％以上、特に８５％以上であることが好ましい。透過率が上記範囲であれば、透過層側から吸収層に紫外線レーザーを照射することで、効率良くレーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することができるからである。
なお、紫外線の透過率の定義および紫外線の透過率の測定方法については、上記吸収層の項に記載したものと同様である。
【００４１】
また、透過層表面は、露出した吸収層表面と比較して液体との接触角が大きいことが好ましく、撥液性を有することが好ましい。透過層表面と露出した吸収層表面との濡れ性の相違を利用して種々のパターンを形成することができるからである。また、上述したように、従来の光触媒または真空紫外線等を用いたパターン形成体の製造方法では濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することは困難であったが、本発明においては濡れ性の異なる高精細なパターンを有するパターン形成体とすることができる。
透過層表面の液体との接触角は、露出した吸収層表面の液体との接触角よりも大きければよいが、具体的には表面張力７０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９０°以上であることが好ましく、中でも９５°以上、特に１００°以上であることが好ましい。透過層表面の濡れ性が上記範囲であることにより、透過層表面と露出した吸収層表面との濡れ性の相違を利用して高精細なパターンを容易に形成することが可能になるからである。
なお、液体との接触角の測定方法については、上記吸収層の項に記載した方法と同様である。
【００４２】
また、透過層は絶縁性を有することが好ましい。透過層が絶縁性を有することにより、凹凸パターンさらには濡れ性の相違を利用して電極や配線等の導電性パターンを形成することが可能であり、本発明のパターン形成体をパターンの微細化が要求される電子デバイスに好適に用いることができる。
【００４３】
透過層を構成する材料としては、紫外線を透過するものであり、透過層側から吸収層に紫外線レーザーを照射することでレーザーアブレーションにより除去可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えばフッ素樹脂を挙げることができ、具体的にはポリテトラフルオロエチレンや旭硝子社製のサイトップ（登録商標）が挙げられる。透過層を構成する材料は、フッ素樹脂以外であっても、照射される紫外線レーザーの波長での透過率が上述の範囲となる材料であればよい。また、透過層を構成する材料は、絶縁性を有し、撥液性の表面を有する透過層を形成可能なものであることが好ましく、上記の材料の中から適宜選択して用いることができる。
【００４４】
透過層表面が撥液性を有する場合、透過層は、撥液性材料を含有するものであってもよく、表面が撥液化処理されたものであってもよく、自己組織化膜であってもよい。
撥液性材料としては、上記の透過層表面の液体との接触角を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、フッ素樹脂が挙げられる。
また、撥液化処理としては、例えばフッ素プラズマ処理が挙げられる。撥液化処理が可能な材料としては、撥液化処理後において上記の透過層表面の液体との接触角を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、オルガノポリシロキサン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の高分子材料が挙げられる。
また、自己組織化膜としては、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロジェット膜、交互吸着膜等を用いることができる。例えば、自己組織化単分子膜の材料としては、オクタデシルトリクロロシランやパーフルオロアルキルシラン等のシラン類を挙げることができる。なお、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロジェット膜、および交互吸着膜については、例えば特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００４５】
透過層のパターン形状としては、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択されるものであり、任意の形状とすることができる。
また、透過層のパターン寸法としては特に限定されるものではないが、本発明においては凹凸パターンの微細化が可能であり、特に微細な凹部を有する凹凸パターンとすることができる。具体的には、透過層の開口部の幅が２μｍ程度であれば形成可能である。
【００４６】
透過層の厚みとしては、上記透過率を満たすことができ、透過層側からの吸収層への紫外線レーザーの照射によるレーザーアブレーションにより除去可能な厚みであれば特に限定されるものではないが、具体的には１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内、特に２ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内であることが好ましい。透過層の厚みが上記範囲内であれば、透過層側から吸収層に紫外線レーザーを照射することで、効率良くレーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することができるからである。
【００４７】
透過層の形成方法については、後述の「Ｂ．パターン形成体の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【００４８】
３．基板
本発明においては、基板上に吸収層および透過層が形成されていてもよい。
基板は、吸収層および透過層を支持することができるものであればよく、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択される。基板としては、例えば、ガラス、樹脂フィルム、セラミック、金属からなるもの等を挙げることができる。
【００４９】
４．用途
本発明のパターン形成体の用途としては、例えば、半導体素子における電極や半導体層、配線基板における配線等の形成を挙げることができる。特に、本発明のパターン形成体は、パターンの微細化が要求される電子デバイスに好適に用いることができる。
【００５０】
Ｂ．パターン形成体の製造方法
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。
本発明のパターン形成体の製造方法は、紫外線を吸収する吸収層上に紫外線を透過する透過層を積層する積層工程と、上記透過層側から上記吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射して、レーザーアブレーションにより上記透過層をパターン状に除去し、上記吸収層を露出させるパターニング工程とを有することを特徴としている。
【００５１】
本発明のパターン形成体の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図２（ａ）に例示するように、基板２上に紫外線を吸収する吸収層３と紫外線を透過する透過層４とを積層する。次に、図２（ｂ）〜（ｃ）に例示するように、透過層４側から吸収層３に紫外線レーザーＬをパターン状に照射すると、透過層４が紫外線レーザーＬを透過し、吸収層３が紫外線レーザーＬを吸収するため、透過層４および吸収層３の界面から透過層４に向かってアブレーションが起こり、レーザーアブレーションにより透過層４がパターン状に除去され、吸収層３が露出する。これより、図２（ｄ）に例示するように、透過層４の有無による凹凸パターンを有するパターン形成体１が得られる。このパターン形成体１においては、紫外線レーザーＬが吸収層３に吸収されることで、透過層４および吸収層３の界面から透過層４に向かってアブレーションが起こるため、透過層４が除去された領域では吸収層３表面が僅かに窪んでいると考えられる。
【００５２】
本発明においては、透過層が紫外線を透過し、吸収層が紫外線を吸収するため、透過層側から吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射することで、レーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去することができ、透過層の有無による凹凸パターンを形成することができる。レーザーは直進性に優れているため、透過層を高精細にパターニングすることができ、微細な凹凸パターン、特に微細な凹部を有する凹凸パターンを形成することが可能である。
【００５３】
また本発明においては、透過層の有無による凹凸パターンを形成することができるため、透過層が除去されて吸収層が露出した凹部にインク等を付与することにより種々のパターンを形成することが可能である。この場合、凹部にインク等を付与するため、密着性に優れるパターンを形成することができる。
【００５４】
さらに、露出した吸収層表面が親液性を有し、透過層表面が撥液性を有する場合には、露出した吸収層表面と透過層表面との濡れ性の相違によっても種々のパターンを形成することが可能である。この場合、親液性領域である凹部にインク等を付与するため、容易にパターンを形成することができる。
【００５５】
上述したように、従来の光触媒または真空紫外線等を用いたパターン形成体の製造方法においては濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することは困難であるが、本発明においては濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することが可能である。
【００５６】
図３（ａ）〜（ｅ）は本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を示す工程図である。まず、図３（ａ）に例示するように、基板２上に紫外線を吸収する吸収層３と紫外線を透過する透過層４とを積層する。次に、図３（ｂ）〜（ｃ）に例示するように、透過層４側から吸収層３に紫外線レーザーＬをパターン状に照射すると、透過層４が紫外線レーザーＬを透過し、吸収層３が紫外線レーザーＬを吸収するため、透過層４および吸収層３の界面から透過層４に向かってアブレーションが起こり、レーザーアブレーションにより透過層４がパターン状に除去され、吸収層３が露出する。これより、図３（ｄ）に例示するように、透過層４の有無による凹凸パターンが形成される。次に、図３（ｅ）に例示するように、露出した吸収層３および透過層４の全面にＵＶ−オゾン処理、真空紫外線処理等の親液化処理１１を施す。透過層４は紫外線を透過するため、透過層４表面は親液化されず、露出した吸収層３の表面３ａのみが親液化される。これにより、露出した吸収層３の表面３ａと透過層４の表面とで濡れ性の異なるパターンを有するパターン形成体１が得られる。
【００５７】
本発明において、パターニング工程後に親液化処理を行う場合には、露出した吸収層表面と透過層表面とで濡れ性の差を大きくすることができる。吸収層は絶縁性を有することが好ましく、一般的に絶縁性を有する樹脂には撥液性を有するものが多いことから、露出した吸収層表面を親液化処理することが好ましい。
【００５８】
また、親液化処理がＵＶ−オゾン処理や真空紫外線処理等の紫外線を利用する方法である場合には、透過層は紫外線を透過するため、透過層表面は親液化されず、露出した吸収層表面のみを親液化することができる。
【００５９】
ここで、従来の光触媒または真空紫外線等を用いたパターン形成体の製造方法は、濡れ性の異なるパターンを形成する方法にも適用することができる。これらの方法において、パターン形成用基板にフォトマスクを介して紫外線等を照射する場合、パターン形成用基板とフォトマスクとを所定の間隔をおいて配置すると、光触媒または真空紫外線等と作用する酸素を確保することはできるものの、紫外線等は拡散光であるため未照射部分に光や酸素ラジカルが回り込み、パターニング精度が低下してしまう。一方、パターン形成用基板とフォトマスクとを近接または接触させると、未照射部分への光や酸素ラジカルの回り込みは少なくなるものの、光触媒または真空紫外線等と作用する酸素が不足し、パターン形成が困難になる。
これに対し本発明において、親液化処理を行う場合には、図３（ｅ）に例示するように、透過層４がマスクとして機能しており、透過層４と吸収層３とが接触しているとともに、透過層４が除去された領域では吸収層３が露出しているため、未照射部分への光や酸素ラジカルの回り込みを防ぎつつ、真空紫外線等と作用する酸素を十分に確保することができ、解像性が良好であり、精度良く露出した吸収層３の表面３ａのみ親液化することができる。したがって、濡れ性の異なる高精細なパターンを形成することが可能である。
【００６０】
以下、本発明のパターン形成体の製造方法における各工程について説明する。
【００６１】
１．積層工程
本発明における積層工程は、紫外線を吸収する吸収層上に紫外線を透過する透過層を積層する工程である。
以下、吸収層および透過層に分けて説明する。
【００６２】
（１）吸収層
本発明において、吸収層の形成方法としては、吸収層に用いられる材料等に応じて適宜選択されるものであり、例えば、基板上に吸収層形成用塗工液を塗布する方法、および、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法等のＰＶＤ法等が挙げられる。塗布方法としては、基板全面に吸収層形成用塗工液を塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビア印刷法、スリットコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法等の一般的な方法を用いることができる。
【００６３】
なお、吸収層の特性、材料、厚み等については、上記「Ａ．パターン形成体  １．吸収層」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
【００６４】
（２）透過層
本発明において、透過層の形成方法としては、透過層に用いられる材料等に応じて適宜選択されるものであり、例えば吸収層上に透過層形成用塗工液を塗布する方法が挙げられる。塗布方法としては、吸収層全面に透過層形成用塗工液を塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビア印刷法、スリットコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法等の一般的な方法を用いることができる。
【００６５】
なお、透過層の特性、材料、厚み等については、上記「Ａ．パターン形成体  ２．透過層」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
【００６６】
また、透過層は表面が撥液性を有することが好ましい。透過層表面が撥液性を有する場合、透過層は、撥液性材料を含有するものであってもよく、表面が撥液化処理されたものであってもよく、自己組織化膜であってもよい。
【００６７】
撥液性材料を含有する透過層を形成する場合、透過層の形成方法としては、上記の透過層形成用塗工液を塗布する方法を用いることができる。
【００６８】
表面が撥液化処理された透過層を形成する場合、撥液化処理としては、透過層表面に撥液性を付与することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、フッ素化合物を導入ガスとして用いてプラズマを照射するフッ素プラズマ処理が挙げられる。
導入ガスとして用いられるフッ素化合物としては、例えばＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ５Ｆ８等が挙げられる。
また、導入ガスは、フッ素化合物と他のガスとが混合されたものであってもよい。他のガスとしては、例えば、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム等を挙げることができる。
プラズマの照射方法としては、フッ素化合物を導入ガスとして用いてプラズマを照射し、透過層表面に撥液性を付与することができる方法であれば特に限定されるものではなく、減圧下でプラズマ照射してもよく、大気圧下でプラズマ照射してもよい。大気圧プラズマはコストや製造効率等の面で有利である。
【００６９】
透過層表面に導入されたフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置による分析において、透過層表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。
【００７０】
透過層表面に撥液化処理を施す際には、透過層表面の液体との接触角が所定の範囲内になるように撥液化処理を行うことが好ましい。透過層表面の液体との接触角については、上記「Ａ．パターン形成体  ２．透過層」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
また、自己組織化膜としては、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロジェット膜、交互吸着膜を用いることができ、これらの形成方法については、例えば特開２００３−１９５０２９号公報に記載されている方法を適用することができる。
【００７２】
２．パターニング工程
本発明におけるパターニング工程は、透過層側から吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射して、レーザーアブレーションにより透過層をパターン状に除去し、吸収層を露出させる工程である。
【００７３】
紫外線レーザーの波長は、透過層を透過し、吸収層に吸収されるとともに、紫外線レーザーを吸収層に照射することによりレーザーアブレーションを起こすことができれば特に限定されるものでないが、通常３６５ｎｍ以下であり、中でも１９０ｎｍ〜３５５ｎｍの範囲内、特に２４８ｎｍ〜３５５ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００７４】
紫外線レーザーとしては、例えば、エキシマレーザー（Ｆ２、ＡｒＦ、ＫＣｌ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦ等）、ＹＡＧレーザー等を用いることができる。
【００７５】
また、紫外線レーザーの照射量は、透過層側から吸収層に紫外線レーザーを照射することで、レーザーアブレーションにより透過層を除去することができ、また照射部分の吸収層を残存させることができる程度であればよく、特に限定されない。
【００７６】
紫外線レーザーの照射時間は比較的短いことが好ましい。照射時間が長いと、照射部分の吸収層まで除去されてしまうおそれがあるからである。そのため、高出力の紫外線レーザーを用いることが好ましい。
【００７７】
透過層側から吸収層に紫外線レーザーをパターン状に照射する際には、マスクを介して紫外線レーザーを照射してもよく、紫外線レーザーを集光して照射してもよい。
【００７８】
紫外線レーザーを照射する際、吸収層および透過層の積層体の温度としては特に限定されないが、吸収層および透過層の積層体を加熱しながら紫外線レーザーを照射することが好ましい。これにより、レーザーアブレーションが起こりやすくなるからである。加熱温度としては、レーザーアブレーションが起こりやすい温度であれば特に限定されないが、具体的に５０℃〜１５０℃の範囲内であることが好ましい。
【００７９】
３．親液化処理工程
本発明においては、上記パターニング工程後に、露出した吸収層表面に親液化処理を行う親液化処理工程を行ってもよい。
【００８０】
親液化処理としては、露出した吸収層表面のみに親液性を付与することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばＵＶ−オゾン処理、真空紫外線処理、吸収層表面に親液性を付与することができる化合物を導入ガスとして用いてプラズマを照射するプラズマ処理等が挙げられる。中でも、親液化処理は、ＵＶ−オゾン処理、真空紫外線処理等の紫外線を利用する方法であることが好ましい。透過層は紫外線を透過するため、透過層および露出した吸収層の全面にＵＶ−オゾン処理または真空紫外線処理を施した場合でも、透過層表面は親液化されず、露出した吸収層表面のみを親液化することができ、精度良く効率的に親液化処理を行うことができるからである。
【００８１】
ＵＶ−オゾン処理において、オゾンを発生させる酸素や空気を用いることができる。
ＵＶ−オゾン処理は、透過層および吸収層の全面に施してもよく、マスクを介して露出した吸収層表面のみに施してもよいが、透過層および吸収層の全面に施すことが好ましい。上述のように、透過層は紫外線を透過するため、透過層および吸収層の全面にＵＶ−オゾン処理を施した場合でも、露出した吸収層表面のみを親液化することができる。
【００８２】
また、真空紫外線処理も、ＵＶ−オゾン処理と同様に、透過層および吸収層の全面に施してもよく、マスクを介して露出した吸収層表面のみに施してもよいが、透過層および吸収層の全面に施すことが好ましい。
【００８３】
プラズマ処理において、導入ガスとして用いられる化合物は、吸収層表面のみに親液性を付与することができるものであればよく、例えば、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム等が挙げられる。
プラズマ処理は、透過層および吸収層の全面に施してもよく、マスクを介して露出した吸収層表面のみに施してもよいが、マスクを介して露出した吸収層表面のみに施すことが好ましい。透過層表面の撥液性を保持することができるからである。
【００８４】
露出した吸収層表面に親液化処理を施す際には、露出した吸収層表面の液体との接触角が所定の範囲内になるように親液化処理を行うことが好ましい。露出した吸収層表面の液体との接触角については、上記「Ａ．パターン形成体  １．吸収層」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【００８５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８６】
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００８７】
［実施例１］
まず、ポリカーボネートフィルム（帝人社製）上に吸収層としてスチレンポリマー（和光純薬製  １９８−１２８０５）の５ｗｔ％トルエン溶液をスピンコーター（Ｍｉｋａｓａ製  ＭＳ−Ａ２００）で塗布し、乾燥することで厚さ１μｍの膜を形成した。この吸収層表面の純水の接触角を接触角計（協和界面科学社製  ＰＣＡ−１）で測定した結果は８０°であった。また、吸収層の波長２４８ｎｍの透過率は４０％であった。
次いで、吸収層表面に透過層としてサイトップ（登録商標）（旭硝子社製  ＣＴＸ−８０９ＡＰ）をスピンコーターで塗布し、乾燥することで厚さ２０ｎｍの膜を形成した。この透過層表面の純水の接触角を接触角計（協和界面科学社製  ＰＣＡ−１）で測定した結果は１１０°であった。また、透過層の波長１９０ｎｍ〜３８０ｎｍの透過率はほぼ一定であり、９５％であった。
【００８８】
次に、上記の積層体の透過層側から波長２４８ｎｍのエキシマーレーザー（Ｔａｍａｒａｃｋ製）を１２０ｍＷ/ｃｍ２の出力で照射し、吸収層の最表層をアブレーションすることで透過層をパターニングした。これにより、透過層の有無による凹凸パターンであって、露出した吸収層表面と透過層表面とで接触角の差が３０°となる濡れ性の異なるパターンを形成した。
また、このパターニングによる最小線幅は２μｍであることが確認された。
【００８９】
［実施例２］
実施例１で得られた濡れ性の異なるパターンにおいて、ＵＶ装置（ＴＡＫＥＤＥＮ製）を用いて透過層側からＵＶ−オゾン処理を行った。ＵＶ−オゾン処理後の吸収層表面の純水の接触角を接触角計（協和界面科学社製  ＰＣＡ−１）で測定したところ２０°となり、露出された吸収層のみで濡れ性が向上した。これにより、露出した吸収層表面と透過層表面とで接触角の差が９０°となる濡れ性の異なるパターンを形成した。
【００９０】
［比較例１］
まず、実施例１と同様にして、ポリカーボネートフィルム（帝人社製）上に吸収層を形成した。
次に、吸収層表面に波長２４８ｎｍのエキシマーレーザー（Ｔａｍａｒａｃｋ製）を１２０ｍＷ/ｃｍ２の出力で照射し、吸収層の最表層をアブレーションすることでパターニングした。これにより、吸収層表面に凹凸パターンを形成した。
このパターニングによる最小線幅は２μｍであることが確認された。しかしながら、凹凸パターンの凹部および凸部の純水との接触角はいずれも８０°であり、濡れ性の異なるパターンは得られなかった。比較例１から、吸収層上に撥水性を有する透過層を設ける効果を確認できた。
【００９１】
［比較例２］
まず、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（日本電気硝子製  ＯＡ１０）表面にサイトップ（登録商標）（旭硝子社製  ＣＴＸ−８０９ＡＰ）をスピンコーターで塗布し、乾燥することで厚２０ｎｍの透過層を形成した。この透過層表面の純水の接触角を接触角計（協和界面科学社製  ＰＣＡ−１）で測定した結果は１１０°であった。また、透過層の波長１９０ｎｍ〜３８０ｎｍの透過率はほぼ一定であり、９５％であった。
次に、透過層表面に波長２４８ｎｍのエキシマーレーザー（Ｔａｍａｒａｃｋ製）を１２０ｍＷ/ｃｍ２の出力で照射したが、実施例１および比較例１のようなアブレーションは起こらなかった。透過層は波長２４８ｎｍの紫外線の吸収が１０％未満と非常に弱く、またガラス基板のアブレーションには出力が不足するためである。比較例２より、透過層の下地層としてアブレーションを起こしやすい層を導入する効果が確認された。
【符号の説明】
【００９２】
１  …  パターン形成体
２  …  基板
３  …  吸収層
４  …  透過層
Ｌ  …  紫外線レーザー
【図１】
2014208406.tif 000003
【図２】
2014208406.tif 000004
【図３】
2014208406.tif 000005