(57)【要約】【課題】  非感光性樹脂等からなる厚膜であっても、高精度のパターニングが可能なパターン形成方法を提供する。【解決手段】  基板３上に第一のパターン１を形成し、その第一のパターン１の開口部４に被パターン材料からなる層２を形成し、その後、第一のパターン１を除去して被パターン材料からなる第二のパターンを形成する。この方法において、第一のパターン１が金属又は感光性樹脂からなるパターンであることが好ましく、被パターン材料が有機材料又は無機材料であることが好ましい。【選択図】      図１         
2006019316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第一のパターンを形成し、当該第一のパターンの開口部に被パターン材料からなる層を形成し、その後、前記第一のパターンを除去して前記被パターン材料からなる第二のパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第一のパターンが金属又は感光性樹脂からなるパターンであることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記被パターン材料が有機材料又は無機材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記被パターン材料からなる層が、液状の被パターン材料を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記被パターン材料からなる層が、フィルム状の被パターン材料を前記第一のパターン上から貼り付けることにより形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記被パターン材料からなる層が、前記第一のパターンの上部に前記被パターン材料を弾く被膜を形成した後に、前記被パターン材料を前記第一のパターン上から塗布又は貼り付けることにより形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記被パターン材料からなる層が、当該被パターン材料を前記第一のパターン上から塗布又は貼り付けた後に、機械的又は化学的処理により当該第一のパターンの上部を露出させ、その後に当該第一のパターンを除去することにより形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のパターン形成方法で被パターン材料からなる第二のパターンを形成した後、当該被パターン材料を変形させることのできる溶剤雰囲気下に置いて当該第二のパターンを変形することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項９】
矩形パターンを形成した後の基板を、当該矩形パターンを変形させることのできる溶剤雰囲気下に置いて当該矩形パターンを変形することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のパターン形成方法で基板上にパターンを形成した後、当該基板を除去し又は当該パターンを有する層と基板とを分離して、当該パターンを有する薄膜を形成することを特徴とする薄膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非感光性樹脂等のようにパターンの形成が困難な有機材料又は無機材料からなるパターン形成方法、及び形成されたパターンを有する薄膜の作製方法に関し、特に厚膜においても高精度のパターニングが可能なパターン形成方法及び薄膜の作製方法に関する。また、本発明は、矩形形状等に形成されたパターンを所望形状に変形する工程を含むパターン形成方法に関し、広範囲の有機材料又は無機材料に対して適用可能なパターンを変形するパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターン形成の観点からみた材料は、一般に、その材料自身がパターン形成能を有して容易にパターンを形成することができる材料と、その材料自身にはパターン形成能がなくてパターンを形成することが難しい材料とに分類できる。樹脂材料（高分子材料）について考えれば、感光性を有する感光性樹脂と、感光性を有さない非感光性樹脂とがこの分類に対応する。
【０００３】
レジストに代表される感光性樹脂はそれ自身がパターン形成能を有するため、微細なパターンの形成が容易であるという利点を有している。しかし、感光性樹脂は感光性を付与することを主目的として作られているため、引張破断伸び率や弾性特性等の機械的特性や熱的特性を広範囲に制御することが困難な場合があり、それらの特性が犠牲にされるという欠点がある。一方、非感光性樹脂は感光性を付与することによる制限がないため、機械的特性（引張破断伸び率や弾性率等）や耐熱性等に関して広い範囲の特性を有するものが入手可能である。しかし、非感光性樹脂は感光性樹脂のような良好なパターン形成能を有していないので、パターンの形成が必要な場合には、何らかの方法でパターンを形成する必要がある。また、樹脂材料以外の材料においても、パターン形成能を有さない材料については、それぞれの材料に適した方法でパターンを形成することが必要である。
【０００４】
非感光性樹脂からなるパターンを形成するための従来公知の方法として、エッチング法がある。エッチング法では、非感光性樹脂で形成した層の上に感光性樹脂層を形成し、露光・現像等によりその感光性樹脂からなるマスクを形成し、その後にエッチング操作を行ってマスク開口部の非感光性樹脂を除去することにより、非感光性樹脂からなる所望形状のパターンを形成する。エッチング法は、非感光性である無機材料薄膜のパターニングにも利用され、無機材料からなる所望形状のパターンを形成できる。
【０００５】
前記のエッチング法には、ドライエッチング法とウエットエッチング法がある。ドライエッチング法では、プラズマを利用したアッシングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により非感光性樹脂層や無機材料薄膜をパターニングする。ウエットエッチング法では、各種のエッチング液を用いたエッチングにより非感光性樹脂層や無機材料薄膜をパターニングする。例えば、特許文献１には、非感光性樹脂をアルカリ現像液でエッチングする方法が提案されている。
【０００６】
また、他のパターン形成方法として、レーザー光を用いたアブレーションにより非感光性樹脂をパターニングする方法がある。この方法は、ビルトアップ層を有するプリント配線板において、ヴィアを形成する際に使用されている。
【０００７】
さらに、他のパターン形成方法として、金属盤等の硬質表面にパターンを形成した型（スタンパーともいう）を準備し、この型を非感光性樹脂に押し当ててパターンを形成する方法もある。例えば、特許文献２には、硬質のＮｉ電鋳原盤からなる型を用い、スタンピングにより樹脂パターンを形成する方法が提案されている。
【０００８】
一方、これらのパターン形成方法で形成した樹脂パターンを変形して丸くする方法として、加熱による方法がある。例えば、特許文献３には、熱リフローによって、矩形パターンをレンズ状に丸く変形させる技術が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２１９９４９号公報（段落番号０００５、０００６、０００８、図３）
【特許文献２】特開２００４−１２９４１号公報（段落番号００１４、図１）
【特許文献３】特開２００３−２２２７０５号公報（段落番号００２１〜００２３、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非感光性樹脂層や無機材料薄膜（以下、非感光性樹脂層等という。）のパターン形成方法には、以下のような課題がある。
【００１０】
ドライエッチング法では、非感光性樹脂層等が厚くなったときに高精度のパターン形成が困難であるという課題がある。これは、非感光性樹脂層等が厚膜になった場合に、エッチング時間が長くなってプラズマ等の回り込みによるサイドエッチングが大きくなり、マスクパターンを正確に反映したパターン形状が得られなくなるためである。また、ドライエッチング法においては、一般に真空下での操作が必要なため、大型で且つ高価な装置が必要になると共に真空工程が必要になり、プロセスが複雑になるという課題もある。さらに、後述するように、厚さ方向の形状制御ができないという課題がある。
【００１１】
ウエットエッチング法では、エッチングできる非感光性樹脂や無機材料（以下、非感光性樹脂等という。）の種類が著しく限定されるという課題がある。これは、非感光性樹脂等を溶解する溶剤が少ない上に、レジスト等の感光性樹脂をマスクとして使用する場合においては、感光性樹脂を溶解することなく非感光性樹脂等のみを溶解するエッチング液が必要であるが、このような非感光性樹脂等と感光性樹脂とエッチング液との組み合わせは著しく制限されるからである。また、ウエットエッチング法においても、ドライエッチング法と同様に、エッチング中にサイドエッチングが大きくなる傾向があり、サイドエッチングが特に大きい場合には、マスクとして使用した感光性樹脂層が垂れ下がったり、遊離するという課題がある（例えば、特許文献１の段落番号０００８を参照）。
【００１２】
また、レーザー光を用いる方法では、レーザー光やそのレーザー光で発生した熱により下層に大きなダメージが加わるという問題がある。このため、その下層がレーザー光や熱に弱い材料からなる場合には、この方法は使用することができない。このような例として、ＬＳＩ上に非感光性樹脂層を形成し、配線接続部であるパッド部上の非感光性樹脂層をレーザー光で除去するような場合が挙げられる。この場合、一般にレーザー光により下層のパッド部やさらにその下層にある微細配線や半導体素子がダメージを受ける。また、使用するレーザー光の波長に依存するが、レーザー光を用いる方法では一般に数十ミクロン以上の大きなパターンや開口部しか形成できないという課題もある。さらに、無機材料の場合には、レーザー光に対する耐性が大きいためにパターン形成が困難であるという課題がある。
【００１３】
また、非感光性樹脂層等に型を押し当ててパターンを形成する方法では、押し当てる型の位置制御が難しく、また、押し当てる型の変形等によってパターンの位置がずれる等の課題がある。また、くぼみを形成することは比較的容易であるが、底部まで貫通する「穴」を含むパターンを形成するのは困難であるという課題がある。
【００１４】
一方、樹脂等からなるパターンのエッヂ部を丸くする方法としての加熱による方法では、熱硬化性樹脂等においては加熱によりエッヂ部が丸くなる材料は限定されており、エッヂ部の丸みの程度を制御することはさらに困難である。また、事前にエッチング操作を行ってエッヂ部を丸くする場合においては、エッチング液に触れることにより表面が硬化する等の変質が生じ、加熱のみではエッヂ部が期待通りに丸くならないという課題もある。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、非感光性樹脂等からなる厚膜であっても、高精度のパターニングが可能なパターン形成方法を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、矩形形状等に形成されたパターンを所望形状に変形する工程を含むパターン形成方法を提供することにある。また、本発明の第３の目的は、形成されたパターンを有する薄膜の作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記第１の目的を達成するための本発明のパターン形成方法は、基板上に第一のパターンを形成し、当該第一のパターンの開口部に被パターン材料からなる層を形成し、その後、前記第一のパターンを除去して前記被パターン材料からなる第二のパターンを形成することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、一般的にパターニングが難しいとされている非感光性樹脂や無機材料等を被パターン材料とした場合においても、その被パターン材料からなるパターン（第二のパターン）を容易且つ高精度で形成することができる。特に、厚膜のパターン（第二のパターン）を形成する場合において効果的である。なお、本発明でいう「被パターン材料」とは、第一のパターンを型として形成される第二のパターンの構成材料のことを意味するものとして定義する。
【００１８】
上記本発明のパターン形成方法においては、前記第一のパターンが、金属からなるパターン又は感光性樹脂からなるパターンであることが好ましい。この発明によれば、銅等の金属からなるパターンや感光性樹脂からなるパターンを第一のパターンとして使用するので、その第一のパターンを除去することにより、高精度の第二のパターンを形成することができる。
【００１９】
上記尾本発明のパターン形成方法においては、前記被パターン材料が有機材料又は無機材料であることが好ましい。非感光性樹脂等の有機材料又はガラスセラミック等の無機材料は一般的にパターニングが難しいとされているが、本発明によれば、これらの材料を被パターン材料とした場合においても、高精度のパターンを容易に形成することができる。
【００２０】
上記本発明のパターン形成方法においては、前記被パターン材料からなる層が、液状の被パターン材料を塗布することにより形成されること、又は、フィルム状の被パターン材料を前記第一のパターン上から貼り付けることにより形成されること、が好ましい。この発明によれば、パターニングが困難とされている材料を含む広範囲の有機材料及び無機材料を、被パターン材料として使用することができる。
【００２１】
上記本発明のパターン形成方法においては、前記被パターン材料からなる層が、前記第一のパターンの上部に前記被パターン材料を弾く被膜を形成した後に、前記被パターン材料を前記第一のパターン上から塗布又は貼り付けることにより形成されることが好ましい。また、本発明のパターン形成方法においては、前記被パターン材料からなる層が、当該被パターン材料を前記第一のパターン上から塗布又は貼り付けた後に、機械的又は化学的処理により当該第一のパターンの上部を露出させ、その後に当該第一のパターンを除去することにより形成されることが好ましい。これらの発明によれば、基板上に最初に形成した第一のパターンを除去する際の妨げになる被パターン材料が、第一のパターンの上部に存在しないようにしたので、第一のパターンを容易に除去して高精度のパターンを効率的に形成することができる。
【００２２】
上記第２の目的を達成するための第１形態に係る本発明のパターン形成方法は、上述した本発明のパターン形成方法で被パターン材料からなる第二のパターンを形成した後、当該被パターン材料を変形させることのできる溶剤雰囲気下に置いて当該第二のパターンを変形することを特徴とする。この発明によれば、例えば非感光性樹脂等からなるパターン（第二のパターン）を、丸みを帯びたエッジ部を有する形態に変形させたり、波形形状に変形させたりすることができる。
【００２３】
上記第２の目的を達成するための第２形態に係る本発明のパターン形成方法は、矩形パターンを形成した後の基板を、当該矩形パターンを変形させることのできる溶剤雰囲気下に置いて当該矩形パターンを変形することを特徴とする。この発明によれば、エッヂ部が矩形状の矩形パターンを、丸みを帯びたエッジ部を有するパターン又は波形形状のパターンに容易に変形することができる。
【００２４】
上記第３の目的を達成するための本発明の薄膜の作製方法は、上述した本発明のパターン形成方法で基板上にパターンを形成した後、当該基板を除去し又は当該パターンを有する層と基板とを分離して、当該パターンを有する薄膜を形成することを特徴とする。この発明によれば、パターンを有する薄膜を作製できるので、そのパターンを利用した用途に利用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のパターン形成方法によれば、一般的にパターニングが難しいとされている非感光性樹脂や無機材料等を被パターン材料とした場合においても、その被パターン材料からなるパターン（第二のパターン）を容易且つ高精度で形成することができる。また、厚膜パターンについては、例えばエッチングに長時間を要するが故に生じる従来の問題を回避できるので、特に効果的である。また、パターニングに大型で高価な装置が必要とされず、プロセスも単純になるという効果を奏する。また、被パターン材料の種類も限定されず、従来のようなエッチング液との困難な組み合わせも不要になるので、広範囲の被パターン材料についてのパターニングに有利である。また、エッチング等によるパターニングが困難な被パターン材料に対しても、容易且つ高精度でパターニングすることができると共に、貫通孔（貫通穴）を含むパターンを容易に形成することができる。
【００２６】
また、本発明で形成されたパターン等を所望形状に変形する工程を含むパターン形成方法によれば、例えば非感光性樹脂等からなるパターンにダメージを与えることなく丸みを帯びたエッジ部を有する形態に制御よく変形させたり、波形形状に制御よく変形させたりすることができる。
【００２７】
また、本発明の薄膜の作製方法によれば、一般的にパターニングが難しいとされている非感光性樹脂や無機材料等からなるパターンを有する薄膜を作製できるので、得られた薄膜に形成されたパターンを利用した用途に好適に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の非感光性樹脂等のパターン形成方法及び薄膜の作製方法を図面に基づいて説明する。
【００２９】
（パターン形成方法）
図１は、本発明のパターン形成方法の一例を示すプロセス図である。本発明のパターン形成方法は、先ず、図１（Ａ）に示すように、基板３上に型となる第一のパターン１を形成し、次に、図１（Ｂ）に示すように、その第一のパターン１の開口部４に被パターン材料からなる層２を形成し、次に、図１（Ｃ）に示すように、第一のパターン１を除去して被パターン材料からなる第二のパターン２を形成する方法である。以下、各工程を順に説明する。なお、本願において、符号２を、被パターン材料からなる層と第二のパターンとを表すものとして使用する。
【００３０】
＜第一のパターンの形成＞
最初に、基板３上に第一のパターン１を形成する工程（図１（Ａ）を参照）について説明する。この工程で形成される第一のパターン１は、後の工程（図１（Ｂ）（Ｃ）を参照）で第二のパターン２が形成される際の型として機能する。
【００３１】
第一のパターン１は、一般的にパターニングが難しいとされている非感光性樹脂や無機材料等のパターニングを容易に行うために、基板３上に予め設けられるパターンである。したがって、この第一のパターン１は、最終的に得ようとするパターン（第二のパターン２）の反転形状として設けられる。
【００３２】
第一のパターン１を形成するための材料としては、銅等の金属又はレジスト等の感光性樹脂が好ましく用いられる。
【００３３】
銅等の金属は、単層に形成されたものであっても多層に形成されたものであってもよく、例えば無電解めっき若しくは電解めっき等のめっき法、又は蒸着、スパッタ若しくはＣＶＤ等の各種の成膜手段で基板３上に形成することができる。特にめっき法で形成することが好ましく、また、銅以外のニッケル、金、等のめっき膜であってもよい。銅等の金属のパターニングは、アディティブ法やフルアディティブ法等の各種の方法で形成してもよいし、各種の手段で金属層を形成した後に感光性樹脂であるレジストを形成し、その後に露光・現像を行い、さらにエッチングを行って所定の形状からなる第一のパターン１を形成してもよい。また、後述する実施例１で示すように、基板上にシード層を形成した後、めっきレジストパターンを形成し、さらにその後にめっき法によりめっきパターンを形成してもよい。金属からなる第一のパターン１は、例えば非感光性樹脂を被パターン材料として用いたとき、その非感光性樹脂の構成成分である溶媒による変形等が起こらないという利点がある。
【００３４】
レジスト等の感光性樹脂は、例えばスピンコート等の各種の方法で基板３上に形成できること、マスクを用いて露光・現像することにより容易にパターニングできること、さらに、アルカリ溶液等で容易に除去できること等、多くの点において有利である。感光性樹脂であれば、ネガ型であってもよいしポジ型であってもよい。
【００３５】
基板３としては、ウエハ、ガラス基板、プリント配線板（ガラスエポキシ基板、テフロン（登録商標）基板、ポリイミド基板、液晶ポリマー基板等の有機基板）等、種々のものを用いることができる。基板３の種類は、最終的に得ようとするパターン（第二のパターン）の用途により選定される。
【００３６】
例えば、形成されたパターンが丸みを帯びた波形形状であり、そのパターンが半導体素子を形成したウエハ上の応力緩和層として使用されるときには、基板３としてウエハが使用される。また、形成されたパターンが、非感光性樹脂等からなるパターンであり、そのパターンがディスプレイ等に使用するマイクロレンズとして使用されるときには、基板３として透明のガラス基板や有機基板等が使用される。
【００３７】
＜被パターン材料からなる層の形成＞
次に、第一のパターン１の開口部４に被パターン材料からなる層２を形成する工程（図１（Ｂ）を参照）について説明する。この工程で形成される層２は、第一のパターン１の開口部４に埋まるように設けられ、その第一のパターン１の側面に接するように形成されている。なお、本願において「側面に接する」とは、図１に示すように、精度よくパターニングされた第一のパターン１の側面に、被パターン材料からなる層２が実質的に隙間なく接することである。こうした状態で被パターン材料からなる層２が形成されることにより、最終的に得られるパターン（第二のパターン２）が高精度で形成されることになる。
【００３８】
本発明のパターン形成方法は、この層２を形成する被パターン材料が、一般的にパターニングが難しいとされている非感光性樹脂や無機材料等であることに特徴がある。具体的な被パターン材料としては、非感光性ポリイミド、非感光性エポキシ樹脂等の有機材料、又はガラス、アルミナ等の無機材料を挙げることができる。
【００３９】
被パターン材料は、液状の材料又はフィルム状の材料が用いられる。液状の被パターン材料は、第一のパターン１の開口部４に流し込むことができるので便利である。具体的には、硬化前の熱硬化性樹脂のような樹脂前駆体そのものである場合や非感光性樹脂や無機材料が溶媒に溶けているようなものが含まれる。塗布の方法としてはスピンコート塗布やバーコート等を上げることができる。
【００４０】
フィルム状の被パターン材料としては、ドライフィルム等を挙げることができ、被パターン材料からなる層２は、このドライフィルムを第一のパターン１上から貼り付けることにより形成される。ドライフィルムを貼り付ける方法として、真空ラミネートや真空プレス等の方法を挙げることができる。
【００４１】
なお、第一のパターン１を感光性樹脂で形成し、被パターン材料からなる層２を非感光性樹脂等の有機材料を塗布して形成した場合には、その有機材料の構成成分である溶媒が感光性樹脂を変形させてしまうことがある。こうした変形が起こる場合には、溶媒と感光性樹脂との相性を予め確認し、そのような変形が起こらないように各材料の種類を選択することが好ましい。
【００４２】
また、金属からなる第一のパターン１を形成した後に、非感光性樹脂を被パターン材料として第二のパターン２を形成した場合には、被パターン材料である非感光性樹脂は、第一のパターン１である金属をエッチング除去する際のエッチング液に侵され難いという利点がある。
【００４３】
＜第二のパターンの形成＞
次に、第一のパターン１を除去して被パターン材料からなる第二のパターン２を形成する工程（図１（Ｃ）を参照）について説明する。
【００４４】
型として機能した第一のパターン１を除去する方法として、第一のパターン１が溶媒溶解性を有する材料からなる場合にはその第一のパターン１を溶媒等で溶解して除去することが望ましく、第一のパターン１が金属からなる場合にはその第一のパターン１を酸系エッチング剤やアルカリエッチング剤で溶解して除去することが望ましい。
【００４５】
第一のパターン１を速やかに除去して第二のパターン２を精度よく形成するためには、第一のパターン１の上部を露出させておくことが望ましい。以下に、第一のパターン１の上部を露出させることができる具体的な態様を説明する。
【００４６】
第１の態様；被パターン材料からなる層２を塗布形成により形成する場合には、例えば図１（Ｂ）に示すように、第一のパターン１の厚さ（高さ）が塗布形成する層２よりも厚くなるように設定しておくことが望ましい。この手段により、第一のパターン１の上部を露出させることができる。
【００４７】
第２の態様；被パターン材料からなる層２を塗布形成する場合において、例えば図２に示すように、第一のパターン１の上部に、例えば非感光性樹脂等の被パターン材料を弾く被膜６を予め形成しておくことが望ましい。この手段により、液状の被パターン材料を塗布した場合であっても、第一のパターン１の上部には被パターン材料が乗らず、第一のパターン１の上部を露出させることができる。
【００４８】
被パターン材料を弾く被膜６としては、被パターン材料に対する臨界表面張力の小さい物質からなる被膜６が望ましく、このような被膜６としてテフロン（登録商標）等のフッ素系被膜を挙げることができる。このような被膜６は、第一のパターン１を形成した後に、ローラー等を用いて第一のパターン１の上部のみに塗布することができる。
【００４９】
第３の態様；第一のパターン１をめっきで形成した場合は、例えば図３に示すように、めっきレジスト７を剥離する前に（図３（Ａ）を参照）、被パターン材料を弾く被膜材料をめっきレジスト７上に塗布等して被膜６を一様に形成し（図３（Ｂ）を参照）、その後にめっきレジスト７を剥離することにより、自動的にめっき金属からなる第一のパターン１の上部のみに例えば非感光性樹脂からなる被パターン材料を弾く被膜６を形成することができる（図３（Ｃ）を参照）。この手段により、第一のパターン１の上部には被パターン材料が乗らず、第一のパターン１の上部を露出させることができる。
【００５０】
第４の態様；図４に示すように、被パターン材料を第一のパターン１が形成された基板３上に塗布等した場合においては、第一のパターン１の上部に被パターン材料の層２が存在してしまうことがある。この場合には、第一のパターン１上の層２を切削又は研磨等の機械的操作や化学的方法で除去することが好ましい。切削としては、カッター刃のような硬質なもので切削したり、軟質なもので切削したりすることが挙げられる。研磨としては、バフによる研磨やＣＭＰ（化学的機械的研磨）法による研磨が挙げられる。また、化学的方法としては、ラジカルを利用したアッシング法等を挙げることができる。この手段により、第一のパターン１の上部の被パターン材料を除去することができるので、第一のパターン１の上部を露出させることができる。
【００５１】
なお、この第４の態様においては、感光性樹脂からなる第一のパターン１上に被パターン材料からなる層２が存在する場合において、その被パターン材料を機械的操作（切削又は研磨等）で除去しようとしたとき、感光性樹脂からなる第一のパターン１の機械的強度が十分ではないため、被パターン材料の切削又は研磨等をスムーズに行うことができない等の問題が生じる。こうした問題が生じる場合には、第一のパターン１を金属で形成することが好ましい。金属は一般に硬度が大きいので、非感光性樹脂を切削又は研磨する工程を施しても問題が生じないという利点がある。また、金属は硬度が大きいので、被パターン材料として無機材料を用いた場合も有利である。
【００５２】
また、図５に示すように、本発明のパターン形成方法では、例えばめっきのパターン（第一のパターン１）を複数段構造とし、各段の大きさや幅を変化させることにより、厚さ方向に大きさや幅の変化した第二のパターン２を形成することが可能である。例えば、めっきレジストを塗布し、そのめっきレジストをパターニングした後にめっきを行い、その後にめっきレジストを除去してめっきパターン１ａを形成し（図５（Ａ）を参照）、次に、再びめっきレジストを塗布し、そのめっきレジストを前記と異なる形状又は大きさのパターンとなるようにパターニングした後にめっきを行い、その後にめっきレジストを除去してめっきパターン１ｂを形成し（図５（Ｂ）を参照）、引き続いて、同様の手順により、めっきパターン１ｃ及びめっきパターン１ｄを順次形成し（図５（Ｃ）を参照）、厚さ方向に大きさや幅の変化した第一のパターン１を形成する（図５（Ｃ）を参照）。次いで、この第一のパターン１の開口部４に被パターン材料からなる層２を塗布等により形成し（図５（Ｄ）を参照）、その後、第一のパターン１をエッチング等により除去して、被パターン材料からなる第２のパターン２を形成する。こうして形成された非感光性樹脂等からなる第二のパターン２は、厚さ方向に大きさや幅の変化した構造となり、通常のエッチング法等では得ることができないという利点がある。
【００５３】
以上説明したように、本発明のパターン形成方法によれば、一般的にパターニングが難しいとされている非感光性樹脂や無機材料等を被パターン材料とした場合においても、その被パターン材料からなるパターン（第二のパターン）を容易且つ高精度で形成することができる。また、厚膜パターンについては、例えばエッチングに長時間を要するが故に生じる従来の問題を回避できるので、特に効果的である。
【００５４】
（パターンを変形させる方法）
図６は、本発明で形成されたパターンを所望形状に変形する工程を含むパターン形成方法の説明図である。この方法を一の観点で捉えれば、第二のパターン２を形成した後、その第二のパターン２を構成する被パターン材料を変形させることのできる溶剤雰囲気下に置いてその第二のパターン２を変形する方法である。また、この方法を他の観点で捉えれば、矩形パターン（図６においては第二のパターン２）を形成した後の基板３を、その矩形パターンを変形させることのできる溶剤雰囲気下に置いてその矩形パターンを変形する方法である。
【００５５】
図６（Ａ）は、上述した本発明の方法で形成された矩形状の第二のパターン２を示している。第二のパターン２には、開口部５が形成されており、その開口部５を形成する矩形パターンの頂部エッヂ２１と底部エッヂ２２は、いずれも矩形状になっている。また、図６（Ｂ）は、その第二のパターン２を有する基板３を溶剤雰囲気下に置いてその第二のパターン２を変形させた態様を示している。
【００５６】
溶剤雰囲気は、第二のパターン２を変形させることができる溶剤の気体成分が存在する雰囲気のことである。雰囲気中の溶剤の濃度は、第二のパターン２の形状を所望の形状に変形させることができる範囲に任意に調整され、飽和に近いものであっても低濃度であってもよい。また、その雰囲気温度についても、変形の程度と気体の濃度とから任意に設定される。
【００５７】
溶剤としては、例えば被パターン材料が樹脂材料である場合にはその樹脂中の溶媒成分と同じものであってもよいが、変形能を有していれば他の溶剤であってもよい。被パターン材料が樹脂材料である場合の溶剤の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、ＩＰＡ、ＰＧＭＥＡ、ＮＭＰ、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等、通常使用される各種溶剤を使用することができる。一方、被パターン材料が無機材料である場合には、アルコール系化合物等の溶剤を使用することができる。
【００５８】
本発明においては、パターン（第二のパターン２）を、丸みを帯びた形状となるように変形させることが好ましい。丸みの程度は、パターン（第二のパターン２）を構成する被パターン材料に対する良溶媒性や、溶媒雰囲気下での放置時間等により制御することができる。すなわち、被パターン材料に対する良溶媒性については、その良溶媒性の高い溶媒を用いれば丸くなり易く、貧溶媒を用いれば丸くなり難くなる。また、溶剤雰囲気下での放置時間を長くすれば丸くなり易く、放置時間を短くすると丸くなり難くなる。また、溶剤雰囲気下での放置温度を変えることによっても、丸くなる程度を制御することができる。
【００５９】
これらの条件を最適化することにより、初期のパターン（第二のパターン２）の頂部エッヂ２１が少し丸くなる程度に変形する場合、頂部エッヂ２１と底部エッヂ２２を含むパターン全体が変形する場合、さらに、初期のパターン（第二のパターン２）の開口部５の底が完全に埋まってくぼみ６１（図６（Ｃ）を参照）が生じた状態に変形する場合まで制御することができる。なお、図６（Ｃ）において、符号６２は、頂部エッヂ２１と底部エッヂ２２は変形しているが、底が埋まっていない貫通孔の状態が保たれている態様を示している。
【００６０】
こうした変形は、得られたパターンの用途によって種々の態様をとることが好ましい。例えば、形成したパターンを変形させてマイクロレンズを作製するような場合には、パターン全体に丸みを持たせるような制御が望ましい。また、形成したパターンを応力緩和構造として作用させるためにＬＳＩ上に設ける場合においては、パターンを変形させてその上部が波打ったような状態とし、その上に配線を形成することが望ましい。また、パターンの開口部の幅や大きさを、基板上の場所によって変えることもできる。例えば、一部の開口部はいわゆる貫通孔のように開口させ、他の部分は途中まで開口したくぼみ状にしたり、完全に塞がれた構造にすることもできる。
【００６１】
なお、変形させることができるパターンとしては、上述したような本発明に係るパターン形成方法で形成されたパターンであってもよいし、本発明以外の方法で形成されたパターンであってもよい。要するに、溶剤雰囲気下に置くことによって変形することができるパターンであればよい。したがって、本発明における被パターン材料の非感光性樹脂も無機材料も適用可能であり、さらには、感光性樹脂であっても構わない。
【００６２】
変形するパターンとして熱硬化性樹脂のパターンを使用してもよい。この場合においては、溶剤雰囲気で軟化する必要があるため、完全に硬化が進んでいない状態にする必要がある。このため、意図的に硬化時間を短くしたり、溶媒が揮発する程度の乾燥条件にとどめることが望ましい。
【００６３】
また、変形前のパターンは、必ずしも矩形パターンである必要はなく、他のパターンであっても変形の起こるものであればよく、その変形の程度も必要に応じて少ないものであってもよい。
【００６４】
以上説明したように、形成されたパターンを所望形状に変形する工程を含むパターン形成方法によれば、例えば非感光性樹脂等からなるパターンを、丸みを帯びたエッジ部を有する形態に変形させたり、波形形状に変形させたりすることができる。その結果、例えば非感光性樹脂等からなるパターンにダメージを与えることなく丸みを帯びたエッジ部を有する形態に制御よく変形させたり、波形形状に制御よく変形させることができる。
【００６５】
（薄膜の作製方法）
図７及び図８は、本発明の薄膜の作製方法の例を示す工程図である。
【００６６】
図７は、パターン２が形成された後の基板３を溶剤雰囲気下で変形させ、その後、その基板３を除去することにより、丸みを帯びたパターン３を有する薄膜１１を形成する方法である。図７中、符号７１は、当初は貫通孔であったものが変形によりその底部が埋まり、いわゆるくぼみ形状になった形態を示している。
【００６７】
また、図８は、パターン２が形成された後の基板３を溶剤雰囲気下で変形させ、その後、丸みを帯びたパターン２を有する層と基板３とを分離して、パターン２を有する薄膜１２を形成する方法である。図８中、符号８１は、当初は貫通孔であったものが変形によりその底部が埋まり、いわゆるくぼみ形状になった形態を示しており、符号８２は、変形によっても底部が埋まらず貫通孔の状態が維持されている形態を示している。この態様においては、基板３とパターン２との間に、他の層８３が形成されている。この層は、樹脂層であることが好ましいが、特に限定されない。
【００６８】
具体的には、基板３として銅板やＳｉウエハを使用し、その基板３上にパターンを形成した後、その基板をエッチング除去する方法を挙げることができる。また、基板３として、ポリエチレン等の樹脂材料に対して接着性の小さい樹脂板を使用し、その基板３上にそのポリエチレン等の樹脂材料からなるパターン２を形成した後、その基板３を剥離する方法を例示することができる。
【００６９】
こうした方法により、丸みを帯びたパターンを有する薄膜を作製できるので、そのパターンを利用した用途に利用することができる。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明を実施例と比較例に基づいてさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００７１】
（実施例１）
８インチのウエハを基板３とし、その基板３上にスパッタを用いてチタン及び銅の順に電気めっき用のシード層を形成した後、めっきレジストを塗布した。めっきレジストの厚さは３０ミクロンであった。異なる大きさの開口部を有するマスクを通して露光、現像し、所定のパターンに対応した開口部を形成した。電気銅めっきによりそのシード層上に第一のパターン１であるめっきパターンを形成した後、めっきレジストを剥離し、さらにめっきレジストの下のシード層をエッチング除去した。めっき層の高さは約３０ミクロンであった。
【００７２】
めっきパターンからなる第一のパターン１が形成された基板３上に、被パターン材料である非感光性樹脂（エポキシ系熱硬化性樹脂、日立化成製、商品名：ＨＩＭＡＬ）を非感光性樹脂厚が２０ミクロンとなるようにスピンコータにより塗布し、８０℃、２分間乾燥した。光学顕微鏡で観察すると、第一のパターン１であるめっき層の側面に被パターン材料である非感光性樹脂が接する形で非感光性樹脂層（第二のパターン２）が形成されていた。また、めっき層の上部には非感光性樹脂の薄膜が残っていたが、プラズマアッシングを１０分間かけることでめっき層の上部の薄膜は除去された。めっきパターン（第一のパターン１）と非感光性樹脂層（第二のパターン２）が形成されたウエハを銅エッチング液及びチタンエッチング液に浸すと、めっきパターンのところが開口し、矩形形状の非感光性樹脂からなるパターン（第二のパターン２）が得られた。
【００７３】
次に、ウエハ上にパターンが形成された試料を密閉容器に入れ、非感光性樹脂の溶媒であるＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノエチルアセテート）の雰囲気下に室温で放置した。放置時間を０分から６０分まで変化させると、放置時間が長くなるほどパターンの形状が丸くなり、開口部も狭くなるのが確認された。その後、１８０℃、６０分間加熱して非感光性樹脂の硬化を完了させたが、加熱硬化の間のパターン形状の変化はほとんど認められなかった。
【００７４】
さらに、丸くなったパターンを有する非感光性樹脂上に、配線と上層樹脂層等を形成することで所望の応力緩和配線を形成することができた。
【００７５】
（実施例２）
被パターン材料としてポリイミド系の非感光性樹脂シート（半硬化状態であるドライフィルム、宇部興産製、商品名：ユーピレックス・カバーレイ）を使用し、その非感光性樹脂シートを真空ラミネータによる貼り付けを行って被パターン材料からなる層２を形成した以外は、実施例１と同様にして非感光性樹脂からなるパターン（第二のパターン２）を形成した。
【００７６】
（実施例３）
第一のパターン１であるめっきパターン上に残った非感光性樹脂の除去にカッター刃を用い、アッシング工程を省略した以外は、実施例１と同様にして非感光性樹脂からなるパターン（第二のパターン２）を形成した。実施例１と同様の良好なパターンが得られた。
【００７７】
（実施例４）
実施例１において、めっきレジストを剥離する前にフッ素系コーティング剤をスプレーすることでフッ素系被膜を作製した。めっきレジストを剥離した後、被パターン材料である実施例１と同じ非感光性樹脂を塗布すると、めっきパターンの上部には非感光性樹脂は付着せず、アッシングすることなくめっき層のエッチングが可能であった。
【００７８】
（実施例５）
ガラス基板を基板３とし、マスクパターンを等間隔の開口部のものとした以外は、実施例１と同様の方法でめっき層からなる第一のパターン１を形成した。被パターン材料として、アクリレート系の透明非感光性樹脂（ポリメチルメタクリレート）を用いてパターン（第二のパターン２）を形成し、溶剤雰囲気下（室温、０分から６０分）での気化溶剤としてメチルエチルケトンを用いてパターンを丸くしたところ、所望の形状の丸いパターン（マイクロレンズ）が得られた。加熱硬化後、アクリレート系の透明非感光性樹脂からなる薄膜は、ガラス基板から引き剥がすことができ、マイクロレンズが配列した薄膜を作製することができた。
【００７９】
（実施例６）
非感光性樹脂の代わりに感光性樹脂（バンティコ社製、商品名：バンティコプロビマー）を使用した以外は、実施例１と同様にパターン（第二のパターン２）を形成した。めっきパターンをエッチング除去することにより、良好なパターンが得られた。
【００８０】
（実施例７）
実施例１と同様に、型となるめっきパターン（第一のパターン１）を形成した。めっきパターンが形成された基板上に、ガラス粉末（日本電気硝子製）とアルミナ粉末（レイノズル社製）の混合溶液（ブタノール系溶媒）からなる無機材料溶液をバーコータにより塗布し、１２０℃、３０分間乾燥した。光学顕微鏡で観察すると、めっき層の側面に無機材料が接する形で無機材料層（被パターン材料からなる層２）が形成されていた。めっき上部には無機材料層は残っていなかった。めっきパターンと無機材料層が形成されたウエハを、銅エッチング液及びチタンエッチング液に浸すと、めっきパターンのところが開口し、矩形形状のパターン（第二のパターン２）が得られた。
【００８１】
ウエハ上にパターンが形成された試料を密閉容器に入れ、無機材料の溶媒であるブタノール系溶媒の雰囲気下（６０℃、０分から６０分）に放置した。放置時間と共にパターン（第二のパターン２）の形状が丸くなり、開口部も狭くなるのが確認された。所定の形状に変形された時点で密閉容器から取り出し、８００℃、６０分間焼成したところ、ガラスセラミックの丸くなったパターンが得られた。
【００８２】
（実施例８）
被パターン材料である無機材料としてシリカアルコキシドの水溶液を使用し、実施例５と同様に作製しためっきパターン（第一のパターン１）に流し込み、乾燥させた。めっきパターン上のシリカアルコキシド水溶液は自然に弾き、めっきパターンの凹部のみに無機膜（被パターン材料からなる層２）が生成していた。シリカアルコキシドを焼成したところ、無色透明のガラス薄膜が得られた。この操作を３０回繰り返した後、めっきパターンをエッチング除去するとガラスの周期構造（第二のパターン２）が得られており、光を透過すると回折構成として作用することが確認できた。
【００８３】
（比較例１）
実施例１と同様にめっきパターン（第一のパターン１）を型として非感光性樹脂の矩形パターン（第二のパターン２）を形成したあと、加熱により丸くすることを目的に１８０℃まで急速に加熱したが、矩形パターンは初期の形状のままで変形していなかった。
【００８４】
（比較例２）
実施例６と同じ感光性樹脂を使用し、通常の露光、現像工程によりパターンの形成を試みたが、膜厚が厚いため、開口部の側面に傾斜がつきウエハ底部までしっかり開口できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の非感光性樹脂等からなるパターンの形成方法は、厚膜においても高精度のパターニングが可能であり、また、本発明の樹脂パターン等の変形方法では、広範囲の有機材料や無機材料を使用することができるため、低弾性かつ高伸び率の非感光性樹脂を用いたＬＳＩ上の応力緩和構造や高強度で透明度の高いマイクロレンズ等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明のパターン形成方法の一例を示すプロセス図である。
【図２】本発明のパターン形成方法の他の一例を示すプロセス図である。
【図３】本発明のパターン形成方法の他の一例を示すプロセス図である。
【図４】本発明のパターン形成方法の他の一例を示すプロセス図である。
【図５】本発明のパターン形成方法の他の一例を示すプロセス図である。
【図６】本発明で形成されたパターンを所望形状に変形する工程を含むパターン形成方法の説明図である。
【図７】本発明の薄膜の作製方法の一例を示す工程図である。
【図８】本発明の薄膜の作製方法の他の一例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  第一のパターン
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  めっきパターン
２  第二のパターン（被パターン材料からなる層）
３  基板
４、５  開口部
６  被膜
７  めっきレジスト
１１、１２  薄膜
２１  頂部エッヂ
２２  底部エッヂ
６１、７１、８１  くぼみ
６２、８２  開口部
８３  他の層
【図１】
2006019316.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006019316.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006019316.tif 000007
【図６】
2006019316.tif 000008
【図７】
2006019316.tif 000009
【図８】
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