(57)【要約】【課題】  転写膜の汚染や分解・変質を生じないレーザ転写による薄膜形成方法を実現する。【解決手段】  本発明のレーザ転写による薄膜形成方法では、レーザ光９を透過するガラス基板１上に、照射されるレーザ光９によりアブレーションされるアブレーション層（第１の有機膜）２、カーボンブラックを混入させてレーザ光９を遮蔽する効果を持たせた有機膜（第２の有機膜）３、及びグルコースオキシターゼを含む薄膜（酵素膜）からなる転写膜４が順次積層された転写基板５を用意する。この転写基板５の転写膜４と、被転写基板であるｐ型シリコン基板（回路基板）６を、回路基板６上に設けたスペーサ７を介して対向させる。その後、ガラス基板１側からアブレーション層２にレーザ光９を照射することで、転写膜４ａを回路基板６側に転写する。【選択図】図６
2006310635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板の一方の面に、第１の有機膜、第２の有機膜、及び転写膜を順次積層した転写基板に、前記転写基板の転写膜の面を第２の基板に対向させて配置し、
前記第１の基板の他方の面からレーザ光を照射して第１の有機膜を膨張させ、前記第２の有機膜を介して前記転写膜を第２の基板上に転写することを特徴とした薄膜形成方法。
【請求項２】
前記レーザ光のエネルギ密度は、前記第１の有機膜の加工閾値よりも大きく、前記第２の有機膜の加工閾値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記第２の有機膜は、照射されるレーザ光を遮蔽することを特徴とした請求項１または２に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記転写膜の転写は、前記第２の基板と前記転写基板の転写膜の面との間に間隔を設けて行うことを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成方法に関するもので、特に回路素子などを備える回路基板への薄膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器などに含まれる回路装置は、小型化、高密度化、及び多機能化のために、ＩＣチップ、コンデンサ、抵抗などの回路素子だけでなく、酵素膜を用いたバイオセンサ（半導体センサ）などを１つの回路基板上にまとめて組み込むことが強く要求されている。しかしながら、従来のリソグラフィとエッチングを組み合わせた方法では、特に種類の異なる複数の半導体センサ（半導体センサを構成する酵素膜）を回路基板上に設ける場合には、リソグラフィとエッチングを複数回行う必要があるために、半導体センサ（半導体センサを構成する酵素膜）を回路基板上に低コストで作製することが困難であった。
【０００３】
従来のリソグラフィとエッチングを組み合わせた方法によらず、酵素膜などの薄膜を形成する方法としては、特許文献１に開示されるようなレーザ光による薄膜転写方法がある。
【０００４】
図１０は、特許文献１に開示された従来のレーザ転写方法による転写部材の被転写部材への転写の説明図である。図１０において、従来のレーザによる転写方法では、レーザ光１１３を透過する支持層１１０上に、照射されるレーザ光１１３によりアブレーションされるアブレーション層１１１と、転写材料層１１２が順次積層されており、支持層１１０側からアブレーション層１１１にレーザ光１１３を照射することで、転写材料１１２ａが被転写部材１０３側に飛散し転写される。この方法によれば、従来のリソグラフィとエッチング処理を組み合わせた方法と比較して、極めて短時間でかつ低コストで酵素膜などの薄膜の形成が可能となる。
【特許文献１】特開平９−１５０５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーザ転写方法では、アブレーション層１１１がアブレーションされ、急激に体積膨張することを利用して、転写材料１１２ａを被転写部材１０３上に転写している。しかしながら、このとき、転写材料１１２ａだけでなく、アブレーション層１１１を構成する材料も同時に転写されるため、転写された転写材料１１２ａが、アブレーション層１１１を構成する材料によって汚染されることになり、転写材料１１２ａの信頼性の低下を防ぐことが困難であった。
【０００６】
レーザ転写に用いるレーザ光１１３としては、アブレーション発生のエネルギ閾値（加工閾値）が小さく、また転写パターンの微細化が可能なため、高調波ＹＡＧレーザや、エキシマレーザ等の短波長レーザを用いることが望ましい。しかしながら、アブレーション層１１１のみでレーザ光１１３を完全に吸収することは困難であり、照射するレーザ光１１３の一部は転写材料層１１２にも吸収される。従って、転写材料層１１２を構成する材料が紫外領域の光によって分解または変質してしまう生体材料や一部の高分子材料の転写には適していなかった。
【０００７】
この発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、転写材料の汚染や分解・変質を生じないレーザ転写による薄膜形成方法の実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る薄膜形成方法は、第１の基板の一方の面に、第１の有機膜、第２の有機膜、及び転写膜を順次積層した転写基板に、転写基板の転写膜の面を第２の基板に対向させて配置し、第１の基板の他方の面からレーザ光を照射して第１の有機膜を膨張させ、第２の有機膜を介して転写膜を第２の基板上に転写することを特徴とする。
【０００９】
この態様によると、第１の有機膜と転写膜との間に第２の有機膜が介在するために、レーザ光により加熱される第１の有機膜と転写膜が直接接しておらず、第２の基板上に転写された転写膜が、膨張した第１の有機膜によって汚染されることを防ぐことが可能となる。したがって、従来のレーザ転写による薄膜形成方法では実現困難であった、高い信頼性を有する転写膜の第２の基板への転写を実現できるので、レーザ転写による薄膜形成方法によって形成された信頼性の高い転写膜を備えた回路装置を提供することができる。
【００１０】
上記構成において、レーザ光のエネルギ密度は、第１の有機膜の加工閾値よりも大きく、第２の有機膜の加工閾値よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、レーザ光による加工（アブレーション）を受けない第２の有機膜が第１の有機膜と転写膜との間に介在するために、より効果的に転写膜が第１の有機膜によって汚染されることを防ぐことができる。さらに、第２の有機膜は、照射されるレーザ光を遮蔽することが好ましい。このようにすることで、第２の有機膜がレーザ光を遮蔽するために、転写膜を構成する材料が第１の有機膜を透過したレーザ光によって分解・変質されることを防ぐことができる。
【００１１】
上記構成において、転写膜の転写は、第２の基板と転写基板の転写膜の面との間に間隔を設けて行うことが好ましい。このようにすることで、第２の基板の表面状態（第２の基板の表面に存在する段差など）の影響を受けずに、第２の基板上に転写膜を転写することができる。また、第２の基板の表面からの距離を一定に制御することができるため、再現良く安定して転写膜を第２の基板上に転写することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、転写膜の汚染や分解・変質を生じない、レーザ転写による薄膜形成方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜６は、本発明の実施形態の薄膜形成方法による転写膜の回路基板への転写の説明図である。以下、本発明の実施形態として、波長８００ｎｍのチタンサファイアレーザを用いて、ＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive Field Effect Transistor：イオン感応型電界効果トランジスタ）を備える回路装置を製造する実施例を説明する。
【００１４】
図１において、転写基板５は、波長８００ｎｍの光を透過させるガラス板１の上に、波長８００ｎｍに強い吸収帯を持つ銅フタロシアニン色素を含むアブレーション膜２、カーボンブラックを混入させてレーザ光を遮蔽する効果を持たせた有機膜３、及び後述する回路基板へ転写される転写膜４が順次積層されている。アブレーション膜２は、例えばエポキシ樹脂に色素を混入させたものをロールコータで塗布して作製する。このときアブレーション膜２の厚さは１μｍ以下である。有機膜３は、カーボンブラックを混入させてレーザ光を遮蔽する効果を持たせたＰＥＴフィルムである。さらに、転写膜４は、グルコースオキシターゼを含む薄膜（酵素膜）で、スピンコートにより形成される。尚、ガラス基板１は本発明の「第１の基板」、アブレーション膜２は本発明の「第１の有機膜」、及び有機膜３は本発明の「第２の有機膜」の一例である。
【００１５】
図２に示すように、この積層膜からなる転写基板５の転写膜４と、被転写基板であるｐ型シリコン基板（回路基板）６を、スペーサ７を介して対向させる。スペーサ７は、シリコン基板６上にポリシリコン膜で作製されており、その高さは１〜２μｍである。この結果、シリコン基板６と転写基板５の転写膜４との間には一定の間隔が設けられる。ここで、シリコン基板６の表面には、熱酸化膜（図示せず）が形成されており、さらにイオン注入によりソース・ドレイン領域８が設けられる。さらにシリコン基板６には、とソース・ドレイン間の電流変化を増幅して検出する機能を持った集積回路部（図示せず）が作り込まれており、ソースおよびドレイン領域と電気的に接続されている。尚、ｐ型シリコン基板（回路基板）６は本発明の「第２の基板」の一例である。
【００１６】
図３に示すように、シリコン基板６をソースおよびドレイン領域のチャネルに相当する部分に移動させ、転写膜４が転写されるようにチタンサファイアレーザ光９をガラス基板１の側から照射する。ここで、照射するチタンサファイアレーザ光９は、図４に示すように、発信器１１を出て、単パルスの照射を可能にするメカニカルシャッター１２を通過した後、金属製のマスク１３によりビームの径を整形される。このマスクを交換することで、レーザの集光径や集光形状を任意に変更することが可能であり、スポット径が５０μｍ角となるように調整を行う。また、照射するレーザのエネルギはあらかじめアブレーション膜２の加工閾値より高く、有機膜３の加工閾値より低くなるように調整され、本発明の第１実施形態では１Ｊ／ｃｍ２程度に調整される。またレーザ光はスキャニングミラー１４により、照射位置を高速に変化させることができる。
【００１７】
図５に示すように、レーザ光９を照射されたアブレーション膜２は、銅フタロシアニンを色素として含むため、波長８００ｎｍのレーザ光９を強く吸収し、アブレーションされる。すなわち、アブレーション膜２は爆発的に溶融、蒸発または昇華され、アブレーション膜２ａとなる。このアブレーションと同時に高い圧力が生じるため、有機膜３および転写膜４は、その圧力によりｐ型シリコン基板６側に膨らむように変形する。尚、照射するレーザ光９のエネルギがあらかじめ有機膜３の加工閾値より低くなるように調整されているので、有機膜３がアブレーションされることはない。
【００１８】
この結果、図６に示すように、グルコースオキシターゼを含む薄膜の一部（転写膜４ａ）は、シリコン基板６に押し付けられ、所定のチャネル部分に再現よく安定して転写される。アブレーションされたアブレーション膜２は、その後冷却され再び固体となって、ガラス基板１と有機膜３の間に留まる。
【００１９】
また、アブレーション膜２と転写膜４との間に、カーボンブラックを混入させてレーザ光を遮蔽する効果を持たせた有機膜３が存在することにより、転写膜４ａがレーザ光９によって直接加熱されたり、分解・変質されたりすることを防ぐことができる。
【００２０】
最後に、図７に示すように、転写基板５を回路基板６から離すことによって、転写膜４ａを備えた回路基板６が得られる。
【００２１】
このように、本発明の実施形態においては、従来のレーザ転写方法で問題であったアブレーション材料による転写材料の汚染や分解・変質などの問題が発生しないために、転写膜（グルコースオキシターゼ）４ａの信頼性低下を抑制することができるために、回路基板６上にトランスデューサにグルコースオキシターゼを用いた高精度のＩＳＦＥＴ（半導体センサ）を実現することができる。
【００２２】
また、上記実施の形態では、ガラス板１を支持基板として用いた場合を示したが、支持基板は必ずしも板状である必要はなく、照射するレーザ光９を透過させる透明フィルム１ａ上にアブレーション膜２、有機膜３、転写膜４を順次形成した多層フィルム５ａを用いて、これをドラムに巻きつけて供給してもよい。この方法により、スキャニングミラーのスキャンエリア内の転写が終了するたびにドラムを送り、繰り返しレーザ光９の照射を行うことができるので、低コスト化と生産性の向上が可能となる。
【００２３】
図８は、本発明の実施形態を用いて形成した半導体センサと回路素子を１つの回路基板に搭載した回路装置を示す図である。尚、この場合は、半導体センサを２つ搭載する例である。この回路装置２０は、回路素子（電子部品）１６を搭載した回路基板６ａを用意し、半導体センサ１５ａ，１５ｂを設ける所定の領域に、図１〜７で示したレーザ転写による薄膜形成方法を繰り返すことによって酵素膜などの薄膜を形成し、対応する半導体センサ１５ａ，１５ｂが形成される。このようにすることで、従来のリソグラフィとエッチングを組み合わせた方法と比較して、回路装置２０の作製を極めて短時間でかつ低コストで実現することが可能となる。
【００２４】
さらに、上記実施形態では、転写膜３として酵素膜（グルコースオキシターゼを含む薄膜）を用いる場合について説明したが、転写膜３として銅箔を適用することができる。
【００２５】
以下に、転写膜３として銅箔を用いる例として、プリント配線基板６ｂ上に銅箔からなるスパイラルインダクタを形成する場合について図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施形態の薄膜形成方法による銅箔のプリント配線基板への転写の説明図である。先の実施形態と異なる箇所は、転写膜４が銅箔であること、回路基板６がプリント配線基板であること、及びスペーサ７がレジストからなることである。
【００２６】
まず銅箔を用いた場合の転写基板５ｂは、ガラス基板１上に、アブレーション膜２および有機膜３を形成した後、有機膜３上に銅箔４ｂをスパッタリング、電解めっき、または銅箔フィルムの熱圧着等により形成される。転写膜としての銅箔４ｂの厚さは５μｍである。
【００２７】
次に、この転写基板５ｂの銅箔４ｂとプリント配線基板６ｂとを、レジストからなるスペーサ７ｂを介して対向させる。スペーサの高さは数μｍである。
【００２８】
その後、プリント配線基板６ｂを、スパイラルインダクタを形成する所望の位置に移動させ、銅箔４ｂが転写されるようにチタンサファイアレーザ光９をガラス基板１の側から照射する。この結果、銅箔４ｂは、先の実施形態で説明したのと同じ原理で、プリント配線基板６ｂ上に転写される。
【００２９】
転写されるスパイラルインダクタを構成する配線パターン４ｃは、先の図４で示したスキャニングミラー１４の走査によって決まるため、従来のフォトリソグラフィ法のように、その都度マスクを作成する必要なく、プリント配線基板６ｂ上に任意の形状を作製可能である。このため、スパイラルインダクタを有するプリント配線基板の製造コストを低減することができる。
【００３０】
また、従来のレーザ転写方法のように、転写された銅箔４ｃがアブレーションされた材料による汚染を受けないために、再現よく安定した膜質で形成されるので、インダクタンス値のばらつきを低くすることが可能である。
【００３１】
以上のように、転写膜３として銅箔を適用した場合には、プリント配線基板上に、高精度で極めて特性ばらつきの小さい、銅箔からなるスパイラルインダクタが形成されたプリント配線基板を提供することができる。
【００３２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態の薄膜形成方法による転写膜の回路基板への転写の説明図である。
【図２】本発明の実施形態の薄膜形成方法による転写膜の回路基板への転写の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の薄膜形成方法による転写膜の回路基板への転写の説明図である。
【図４】本発明の実施形態によるレーザ転写に用いるレーザ照射装置の概略図である。
【図５】本発明の実施形態の薄膜形成方法による転写膜の回路基板への転写の説明図である。
【図６】本発明の実施形態の薄膜形成方法による転写膜の回路基板への転写の説明図である。
【図７】本発明の実施形態の薄膜形成方法による転写膜の回路基板への転写の説明図である。
【図８】本発明の実施形態を用いて形成した半導体センサと回路素子を１つの回路基板に搭載した回路装置を示す図である。
【図９】本発明の実施形態の薄膜形成方法による銅箔のプリント配線基板への転写の説明図である。
【図１０】従来のレーザ転写方法による転写部材の被転写部材への転写の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ガラス基板
２  色素を混入させたエポキシ樹脂（アブレーション膜）
３  カーボンブラックを混入させたＰＥＴフィルム（有機膜）
４  グルコースオキシターゼを含む薄膜（転写膜）
４ａ  転写された転写膜
５  転写基板
６  ｐ型シリコン基板（回路基板）
７  スペーサ（ポリシリコン膜）
８  ソース・ドレイン領域
９  チタンサファイアレーザ光
１５，１５ａ，１５ｂ  半導体センサ
１６  電子部品（回路素子）
２０  回路装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006310635.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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