(57)【要約】本発明は、微細パターンの非平面的転写方法、及びそれを用いて微細パターンを転写した物品に関するものであり、より具体的には平面構造の基板上部に犠牲層及びパターン形成層をコーティングし、前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを大面積に形成し、前記微細パターンの転写されたパターン形成層を分離して適用対象物品に接着することにより、微細パターンを非平面的に転写する方法、及びそれを用いて微細パターンを転写した物品に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面構造の基板上部に犠牲層をコーティングする段階と、
前記コーティングした犠牲層上部にパターン形成層をコーティングする段階と、
前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを形成する段階と、
前記犠牲層をエッチングして基板からパターン形成層を分離する段階と、
前記分離したパターン形成層を適用対象物品に接着する段階とを含む微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項２】
前記基板の材料がシリコン又はガラスである請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項３】
前記微細パターンの形成方法がレーザ干渉露光法である請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項４】
前記犠牲層のコーティングがシリコン酸化物を用いるものである請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項５】
前記犠牲層のコーティング方法が液相薄膜蒸着方法、気相薄膜蒸着方法又は化学薄膜蒸着方法である請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項６】
前記パターン形成層物資がＰＯＳＳ（polyhedral oligomeric silsesquioxane）、ＳｉＯ２とウレタンの複合体、又はそれらの組み合わせである請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項７】
前記パターン形成層のコーティング方法が液相薄膜蒸着方法、気相薄膜蒸着方法又は化学薄膜蒸着方法である請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項８】
前記微細パターンをレーザ干渉露光法により形成する場合は１０〜９００ｍＷで露光する請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項９】
前記適用対象物品がフレキシブル表示素子、フレキシブルデバイス、フレキシブル電子素子、太陽電池、建物のガラス又は自動車のガラスである請求項１に記載の微細パターンの非平面的転写方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の微細パターンの非平面的転写方法を用いて微細パターンを転写した物品。
【請求項１１】
前記物品がフレキシブル表示素子、フレキシブルデバイス、フレキシブル電子素子、太陽電池、建物のガラス又は自動車のガラスである請求項１０に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ干渉露光を用いた大面積微細パターン製作方法、前記方法を用いて製作された微細パターンの非平面的転写方法、及びそれを用いて微細パターンを転写した物品に関するものであり、より具体的には、平面構造の基板上部に犠牲層及びパターン形成層をコーティングし、前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを大面積に形成し、前記微細パターンの転写されたパターン形成層を分離して適用対象物品に接着することにより、微細パターンを非平面的に転写する方法、及びそれを用いて微細パターンを転写した物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細なパターンを形成する微細パターン加工技術は、様々な産業分野の基盤となる基盤技術であり、電子素子、光学素子、ＭＥＭＳ（micro-electromechanical systems）、最近はバイオ素子に至るまで、様々な分野に波及効果を及ぼすコア技術である。特に、１９９０年代以降、従来のマクロ構造における特性とは異なる現象がナノ構造で発現されることに注目した研究が次々と紹介されるにつれ、これを用いたナノ素子を構成するための微細パターン加工技術、すなわちパターニング技術に関する研究が集中的に行われている。また、電気、電子、化学、材料、バイオなどの伝統的な学問にナノ技術に基づく様々な応用技術が取り入れられることにより、電子産業で主に用いられていた微細パターン加工技術は、ナノ素子や光学素子をはじめとしてバイオチップなどのバイオ素子に至るまで、その応用が次第に広がってきている。  
【０００３】
ＰＷＢ（プリント配線基板）などに用いられる各種フィルム上に十数マイクロメートル以下の微細なパターンを形成する場合は、一般に露光による方法が用いられる。  
【０００４】
露光（又はリソグラフィ）においては、照射光を写真乾板（マスク，レチクル）に照射して写真乾板に記録した原画パターンを感光剤の塗布された基板面に露光する方式が一般的である。露光方式には、一括露光方式と投影露光方式がある。一括露光方式は、平行光を照射したマスク上のパターンがマスク直下に置かれた露光基板に「影絵（shadow play）」として直接転写される。この方式は、焦点深度が浅く、マスクと基板のギャップによるパターン幅の変動が大きい。また、一対一転写であるので、基板プロセスの伸縮に対応することができない。よって、接着性能に限界がある。一方、投影露光方式は、マスク上のパターンが投影レンズを介して露光基板に結像・転写される。この方式は、レンズを介した投影露光であるので、焦点深度が深い。また、基板伸縮に対しては、レンズの倍率を変更することにより、「接着」に容易に対応することができる。今後は、パターンが微細化するにつれ、前述した性能上の限界により、一括露光方式から投影露光方式に移行するものと予想される。  
【０００５】
従来の微細パターンの形成方法は、平面的構造の上に直接パターンを形成する方法がほとんどであった。これは、非平面的構造の上に直接パターンを形成しようとすると、光の制御が複雑になるからである。よって、様々な応用範囲に微細パターンを応用するために、非平面的構造の上にパターンを形成できるより簡単な工程の開発が求められている。  
【０００６】
よって、本発明者らは、平面構造の基板上部に犠牲層及びパターン形成層をコーティングし、前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを大面積に形成し、前記微細パターンの転写されたパターン形成層を分離して適用対象物品に接着することにより、微細パターンを非平面的に転写できることを確認し、本発明を完成するに至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、平面構造の基板上部に犠牲層及びパターン形成層をコーティングし、前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを大面積に形成し、前記微細パターンの転写されたパターン形成層を分離して適用対象物品に接着することにより、微細パターンを非平面的に転写する方法を提供することを目的とする。  
【０００８】
また、本発明は、前記方法を用いて微細パターンを転写した物品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、１）平面構造の基板上部に犠牲層をコーティングする段階と、２）前記コーティングした犠牲層上部にパターン形成層をコーティングする段階と、３）前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを形成する段階と、４）前記犠牲層をエッチングして基板からパターン形成層を分離する段階と、５）前記分離したパターン形成層を適用対象物品に接着する段階とを含む微細パターンの非平面的転写方法を提供する。  
【００１０】
図１は本発明の微細パターンの非平面的転写方法を図式的に示すフローチャートである。
【００１１】
段階１は、平面構造の基板上部に犠牲層をコーティングする段階であり、基板から微細パターンの形成された多層薄膜を分離するために除去される犠牲層を基板上に先にコーティングする段階である。  
【００１２】
本発明における「基板」は、微細パターンを形成できる材料であれば限定されるものではなく、平面構造を有することにより、微細パターンの形成をより容易に実現することができる。前記基板の材料としては、シリコン、ガラスなどが好ましいが、これらに限定されるものではない。前記基板の材料はフレキシブル基板であってもよく、本発明の好ましい実施形態においては、ｍａ−Ｎ Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＰＲ（Microresist，ドイツ）基板にレーザ干渉露光法を用いて微細パターンを形成した。  
【００１３】
本発明において、前記犠牲層としては、シリコン酸化物などの剥離可能な物質を用いることができるが、これらに限定されるものではない。  
【００１４】
本発明において、前記犠牲層のコーティング方法としては、当業界で通常用いられる方法を用いることができ、液相薄膜蒸着方法、気相薄膜蒸着方法、化学薄膜蒸着方法などを用いることが好ましいが、これらに限定されるものではない。  
【００１５】
本発明において、前記犠牲層の厚さは、数十ナノメートル〜数百マイクロメートルである。もし、前述した上限より厚くしたり前述した下限より薄くすると、剥離が困難になるという欠点が生じる。  
【００１６】
段階２は、前記コーティングした犠牲層上部にパターン形成層をコーティングする段階であり、微細パターンを形成できる層を犠牲層上部にコーティングする段階である。  
【００１７】
本発明において、前記パターン形成層物質としては、ＰＯＳＳ（polyhedral oligomeric silsesquioxane）、ＳｉＯ２とウレタンの複合体、それらの組み合わせなどの剥離可能な物質を用いることができるが、これらに限定されるものではない。  
【００１８】
本発明において、前記パターン形成層のコーティング方法としては、当業界で通常用いられる方法を用いることができ、液相薄膜蒸着方法、気相薄膜蒸着方法、化学薄膜蒸着方法などを用いることが好ましいが、これらに限定されるものではない。  
【００１９】
本発明において、前記パターン形成層の厚さは、数百ナノメートル〜数百マイクロメートルである。もし、前述した上限より厚くすると、剥離やクラックが発生するという欠点が生じ、前述した下限より薄くすると、剥離が困難になったりクラックが発生するという欠点が生じる。  
【００２０】
段階３は、前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを形成する段階であり、当業界で通常用いられる微細パターン形成方法を用い、平面構造の基板上部にコーティングされているパターン形成層上部に微細パターンを大面積に形成する段階である。すなわち、本発明は、微細パターンを大面積のスケールで形成できるという特徴を有する。  
【００２１】
レーザ干渉露光とは、異なる方向から入射したコヒーレントな複数のレーザ光が衝突した際に明暗が周期的に繰り返される干渉パターンを示すことを用いて露光工程を行うものである。工程を行う基板上に感光剤を塗布し、２つの拡散したレーザビームを他の角度から基板表面に入射させると、基板上に周期的な明暗パターンが形成され、明るい縞部分が感光するので、感光剤を現像する際にパターンが形成される。形成されるパターンは、明暗の周期が入射するレーザ光の波長と直接関係し、周期は数式１で表すことができる。  
【００２２】
【数１】
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【００２３】
数式１において、λは入射光の波長、θは両入射光間の角度である。  
【００２４】
本発明においては、微細パターン形成方法としてレーザ干渉露光法を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、当業界で通常用いられる他の微細パターン形成方法も用いることができる。  
【００２５】
本発明において、レーザ干渉露光法を用いて微細パターンを形成する場合は、通常のレーザ干渉露光装置を用いることができる。  
【００２６】
本発明において、レーザ干渉露光法を用いて微細パターンを形成する場合は、感光材料及びレーザの種類に応じて、レーザビーム拡散前の光出力を数十〜数百ｍＷ、好ましくは１０〜９００ｍＷにして露光することができ、本発明の実施形態においては１００ｍＷにして露光した。  
【００２７】
前記段階４は、前記犠牲層をエッチングして基板からパターン形成層を分離する段階であり、前記コーティングした犠牲層をエッチング処理することにより、基板から微細パターンの転写されたパターン形成層を分離する段階である。  
【００２８】
本発明において、前記分離方法としては、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、感光物質、ＳＵ−８などの伸縮性と柔軟性のあるスタンプを用いることができるが、これらに限定されるものではない。  
【００２９】
本発明において、前記エッチング方法は、ドライエッチング方法又はウェットエッチング方法を用いることができる。  
【００３０】
段階５は、前記分離したパターン形成層を適用対象物品に接着する段階であり、微細パターンが転写されたまま基板から分離したパターン形成層を希望の適用対象物品に接着する段階である。  
【００３１】
本発明において、前記適用対象物品としては、フレキシブル表示素子、フレキシブルデバイス、フレキシブル電子素子、太陽電池、建物のガラス、自動車のガラスなどがあるが、これらに限定されるものではない。  
【００３２】
本発明の一実施形態においては、前述したように、平面構造の基板上部に犠牲層及びパターン形成層をコーティングし、前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンをレーザ干渉露光法により大面積に形成し、前記微細パターンの転写されたパターン形成層を分離して適用対象物品に接着することにより、様々な物品に適用した結果、非平面的構造の物品にも効果的に微細パターンを転写できることが確認された。  
【００３３】
また、本発明は、前記微細パターンの非平面的転写方法を用いて微細パターンを転写した物品を提供する。  
【００３４】
本発明において、前記物品としては、フレキシブル表示素子、フレキシブルデバイス、フレキシブル電子素子、太陽電池、建物のガラス、自動車のガラスなどがあるが、これらに限定されるものではない。  
【００３５】
本発明において、微細パターンは、プリズム、光集束、光散乱防止などの光効率を向上させる構造として活用することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、平面構造の基板上部に犠牲層及びパターン形成層をコーティングし、前記コーティングしたパターン形成層上部に微細パターンを大面積に形成し、前記微細パターンの転写されたパターン形成層を分離して適用対象物品に接着することにより、様々な物品、特に非平面的構造の物品にも効果的に微細パターンを転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の微細パターンの非平面的転写方法を図式的に示すフローチャートである。
【図２】レーザ干渉露光法を用いた微細パターン製作工程を示す概略図である。
【図３】製作された微細パターンの表面を観察したＳＥＭ画像である。
【図４】微細パターンの製作された状態を示す写真である。
【図５】多層薄膜コーティング後の分離する工程における微細パターンの移動過程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、実施形態を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、各実施形態は本発明の理解を助けるためのものであり、本発明の範囲が各実施形態に限定されるものではない。  
【００３９】
実施形態１．レーザ干渉露光法を用いた微細パターンの製作  まず、ガラス基板上に犠牲層としてシリコン酸化物をスピンコーティングし、次いで有機・無機材料であるＰＯＳＳ薄膜物質をパターン形成層としてスピンコーティングした。  
【００４０】
前記パターン形成層上部に、レーザ干渉露光法を用いて１００ｍＷの露光条件でシリコン基板上に塗布されたｍａ−Ｎ Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＰＲ（Microresist，ドイツ）上に２３０ｎｍピッチ（Pitch）の微細パターンを製作した。  
【００４１】
ここで、２６６ｎｍレーザ（Coherent，米国）を用いて両入射光間の角度が約３５度の場合、周期が約４５０ｎｍとなるパターンをレーザ干渉露光で形成することができた。  
【００４２】
図２はレーザ干渉露光法を用いた微細パターン製作工程を示す概略図であり、図３は製作された微細パターンの表面を観察したＳＥＭ画像である。  
【００４３】
図２において、太陽光は基板を透過し、透過した光は周期的微細パターンのあるプリズムシートを透過し、周期的微細パターンを透過したビームは微細パターンにより波長毎に分離されて特定の波長領域の光は全反射する。全反射する光は消滅せず、光効率を向上させる。よって、本発明は、光効率の向上のために様々な物品に適用できるものと期待される。  
【００４４】
図３によれば、基板上に周期的な微細パターンが形成されたことが確認される。  
【００４５】
図４は微細パターンの製作された状態を示す写真である。  
【００４６】
実施形態２．製作された微細パターンの移動  実施形態１で製作された微細パターンの転写されたパターン形成層を基板から分離することにより、微細パターンの移動したパターン形成層を得た。図５はパターン形成層を分離する工程における微細パターンの移動過程を示す概略図である。  
【００４７】
具体的には、実施形態１で製作された基板上部の犠牲層であるシリコン酸化物コーティング層をドライエッチング処理して除去することにより、基板から微細パターンの移動したパターン形成層を分離し、微細パターンの移動したパターン形成層を得た。  
【００４８】
実施形態３．微細パターンの転写された物品の製作  実施形態２で得られた微細パターンの移動したパターン形成層を希望の物品に接着することにより、微細パターンの転写された物品を製作した。  
【００４９】
具体的には、フレキシブル基板素材に、実施形態２で得られた微細パターンの移動したパターン形成層を、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）フレキシブル素材をスタンプとして用いて機械的接着及び加熱接着することにより、微細パターンの転写された物品を製作した。
【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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【国際調査報告】
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