(57)【要約】      （修正有）【課題】様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターン、それを利用した金型、金属薄膜のパターン、金属パターンの簡単な形成方法。【解決手段】（ａ）基板４００上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜４１０を形成するステップ、（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜４４０および拡散膜４３０を配置するステップ、および、（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質膜の前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップで、様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターン、それを利用した金型、金属薄膜のパターン、金属パターンを簡単にする。【選択図】図６
2008281996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、
（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、
（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、および、
（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質膜の前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップ
を含むことを特徴とするパターンの形成方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決める請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決める請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項４】
前記基板が、透明な基板である請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｂ）において、前記透明な基板の上部または下部に、フォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決める請求項４に記載のパターンの形成方法。
【請求項６】
前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートである請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項７】
前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜である請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項８】
前記拡散膜の拡散度を順次に変化させて制御する請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項９】
前記拡散膜の拡散度を前記拡散膜の部分ごとに制御する請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項１０】
前記高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧、または、前記高分子分散型液晶膜に入射される光の印加時間を順次に変化させて制御する請求項７に記載のパターンの形成方法。
【請求項１１】
前記高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧、または、前記高分子分散型液晶膜に入射される光の印加時間を部分ごとに制御する請求項７に記載のパターンの形成方法。
【請求項１２】
前記高分子分散型液晶膜の両方の断面、または、いずれか一方の断面上にパターン形成された電極を形成する請求項７に記載のパターンの形成方法。
【請求項１３】
前記高分子分散型液晶膜の両方の断面に配置された電極のうち1つ以上にパターンを形成して単純マトリックスを駆動させる請求項７に記載のパターンの形成方法。
【請求項１４】
前記高分子分散型液晶膜の両方の断面に配置された電極のうち1つ以上にパターンを形成してスイッチング素子を通じてアクティブマトリックスを駆動させる請求項７に記載のパターンの形成方法。
【請求項１５】
（ｅ）前記拡散膜と前記感光性物質の膜との間に、前記拡散膜の表面に複数の透明な導電膜を形成するステップを含む請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項１６】
前記複数の透明な導電膜にそれぞれ異なる電圧を印加する請求項１５に記載のパターンの形成方法
【請求項１７】
前記ステップ（ｄ）において、前記感光性物質の底部まで露光させて前記パターンを形成する請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ａ）において、前記基板上に転写膜を形成し、そして、前記転写膜上に前記感光性物質の膜を形成することを含む請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項１９】
（ｅ）前記パターンをエッチング加工して、前記転写膜に前記パターンを転写するステップを含む請求項１８に記載のパターンの形成方法。
【請求項２０】
前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストである請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項２１】
請求項１に記載のパターンの形成方法により形成され、かつ、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有することを特徴とする感光性物質のパターン。
【請求項２２】
前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストである請求項２１に記載の感光性物質のパターン。
【請求項２３】
（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、
（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、
（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、
（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質の膜における前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップ、
（ｅ）前記パターン上に金型材料を塗布して固化するステップ、および、
（ｆ）前記パターンから固化された前記金型材料を分離するステップ
を含むことを特徴とする金型の形成方法。
【請求項２４】
前記金型材料が、プラスチック、または、ポリマーである請求項２３に記載の金型の形成方法。
【請求項２５】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決める請求項２３に記載の金型の形成方法。
【請求項２６】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決める請求項２３に記載の金型の形成方法。
【請求項２７】
前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートである請求項２３に記載の金型の形成方法。
【請求項２８】
前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜である請求項２３に記載の金型の形成方法。
【請求項２９】
前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストである請求項２３に記載の金型の形成方法。
【請求項３０】
請求項２３に記載の金型の形成方法により形成され、かつ、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有することを特徴とする金型の構造。
【請求項３１】
（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、
（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、
（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、
（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質の膜における前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップ、
（ｅ）前記パターン上に金属薄膜を蒸着するステップ、および、
（ｆ）前記パターンを除去するステップ
を含むことを特徴とする金属薄膜のパターン形成方法。
【請求項３２】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決める請求項３１に記載の金属薄膜のパターン形成方法 。
【請求項３３】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決める請求項３１に記載の金属薄膜のパターン形成方法 。
【請求項３４】
前記ステップ（ｅ）において、スパッタリングを含む薄膜蒸着法、または、めっきを含む厚膜形成法を用いて金属薄膜を形成する請求項３１に記載の金属薄膜のパターン形成方法
【請求項３５】
前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートである請求項３１に記載の金属薄膜のパターン形成方法 。
【請求項３６】
前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜である請求項３１に記載の金属薄膜のパターン形成方法 。
【請求項３７】
前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストである請求項３１に記載の金属薄膜のパターン形成方法。
【請求項３８】
請求項３１に記載の金属薄膜のパターン形成方法により形成され、かつ、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有することを特徴とする金属薄膜のパターン。
【請求項３９】
（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、
（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、
（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、
（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質の膜における前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップ、
（ｅ）前記パターン上に金属薄膜を蒸着するステップ、
（ｆ）めっきにより前記金属薄膜上に金属パターンを形成するステップ、および、
（ｇ）前記パターンから形成された前記金属パターンを分離するステップ
を含むことを特徴とする金属パターンの形成方法。
【請求項４０】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決める請求項３９に記載の金属パターンの形成方法 。
【請求項４１】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決める請求項３９に記載の金属パターンの形成方法 。
【請求項４２】
前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートである請求項３９に記載の金属パターン形成方法 。
【請求項４３】
前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜である請求項３９に記載の金属パターンの形成方法 。
【請求項４４】
前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストである請求項３９に記載の金属パターンの形成方法。
【請求項４５】
請求項３９に記載の金属パターンの形成方法により形成され、かつ、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有することを特徴とする金属パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質のパターン、それを利用した金型、金属薄膜パターン、金属パターン、および、それらの形成方法に関する。より詳細には、ポリマーまたはレジストパターン、それを利用した金型、金属薄膜パターン、金属パターン、および、それらの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に半導体のような回路素子に金属配線を施すためには、まず所定の形状を有するポリマーパターンを形成するが、そのようなポリマーパターンは感光液の塗布工程、露光工程、および、現像工程を含んだフォトリソグラフィ（photolithography）プロセスを経て形成される。
【０００３】
図１は従来のリソグラフィプロセスを利用した感光性ポリマーパターンの形成方法を示したものである。
【０００４】
図１に示したように、まず基板（１００）上にポリマー物質であるフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜（１１０）を形成した後、フォトマスク（１２０）を前記フォトレジスト膜（１１０）の上部に配置させ、フォトレジスト膜（１１０）が形成されている基板（１００）上に光（１３０）を照射することで露光工程を遂行する。その後、露光されたフォトレジスト膜（１００）に現像工程を行って、光に反応したフォトレジスト膜（１１０）の一部を除去することでポリマーパターンを形成する。
【０００５】
このように、一般的な半導体リソグラフィプロセスにおいては、基板上に形成された感光性ポリマーまたはレジスト膜を、幾何学的な図形のパターンを有するフォトマスクを通った紫外線またはそのほかの光に露出させ、その露出された部分を現像して、所定のパターンを形成する。ポジ型感光性レジスト（positive resist）を用いる場合には、光に露出された部分が現像液に溶解してパターンが形成され、ネガ型感光性レジスト（negative resist）を用いる場合には、光に露出されていない部分が現像液に溶解してパターンが形成される。
【０００６】
図２は従来のリソグラフィプロセスによって形成された感光性ポリマーまたはレジストパターン、および、金属パターンの断面図を示したものである。
【０００７】
図２に示したように、感光性ポリマーまたはレジストパターンの断面は基板上に光を照射する露光工程を行う際に、基板に垂直して光を照射するため、ポリマーまたはレジストパターンが長方形の垂直構造をなす。(S. Wolf and R. N. Tauber, "Silicon Processing for the VLSI Era, Volume 1 - Process Technology", Lattice Press, pp. 408, 1986)
したがって、断面が長方形を有するポリマーパターンを利用した高集積回路素子などに配線された金属もまた該ポリマーパターンの上に形成されるので、同じく、断面が長方形である金属パターンを有する。(R. C. Jaeger, "Introduction to Microelectronic Fabrication", Prentice Hall, pp. 167, 2002)
ところが、長方形の垂直断面を有する従来のポリマーパターンまたは金属パターンだけでは、多様化されつつある半導体製作工程および３次元構造体に対する需要を満たすことができない。様々な半導体関連技術が開発され、その応用分野が多様化されるにつれ、従来とは違って、傾斜した形状を有するポリマーぺターンおよび金属パターンなどの３次元構造体が必要となりつつある。
【０００８】
３次元構造および形状を作るために種々のリソグラフィ技術が開発されている。そのうち、傾斜リソグラフィ（inclined lithography）は垂直方向から傾斜した構造を作るのに有用な技術で、微小流体システムを製作するに広く用いられている。一般的なフォトリソグラフィの場合、フォトマスクと、基板に垂直に入射する平行光とを用いて露光するに対して、図３（ａ）に示したような傾斜リソグラフィの場合、基板（１５０）とフォトマスク（１７０）とに対して一定の角度（θ）で傾斜して入射される平行光（１７０）を用いて露光させる。その結果、一定の角度で傾斜した形状のパターンを形成することができる。左側（１８０）は、露光された部分が除去され、露光されていない部分が残るいわゆるポジ型感光性フォトレジストの場合であり、右側（１８１）は、露光された部分が残り、露光されていない部分が除去されるネガ型感光性フォトレジストの場合である。以下に示す参考文献には、このような傾斜リソグラフィを利用して微小流体の移動経路を作り、または、フィルターを製作する例が記載されている。H. Sato, T. Kakinuma, J. S. Go, S. Shoji  "In-channel 3-D micromesh structures using maskless multi-angle exposures and their microfilter application" (Sen. Actuators A, vol. 111, pp. 87-92,  2004)、および、R. Yang, J. D. Williams, and W. Wang, "A rapid micro-mixer / reactor based on arrays of spatially impinging micro-jets" (J. Micromech. Microeng.,vol. 14, pp. 1345-1351, 2004)
また、傾斜リソグラフィを用いて、傾斜したもっと複雑な３次元構造を製作するために、ピンを固定したまま光源を回転させて露光する技術と、光源を固定したままフォトマスクと基板とが置かれているステージ（stage）を回転させて露光する技術などが開発されている。これらの技術を用いる場合に、光源または基板を自由自在に回転させながら数回露光させて、様々な３次元曲面形状のパターンを製作することができる。
【０００９】
光源を固定したまま基板だけを回転させる傾斜・回転リソグラフィ法（M. Han, W. Lee, S.-K. Lee, and S. S. Lee, "3D microfabrication with inclined/rotated UV lithography", Sen. Actuators A, vol. 111, pp. 14-20, 2004）、および、多方向性リソグラフィ法（Y.-K. Yoon, J.-H. Park, and M. G. Allen, "Multidirectional UV lithography for complex 3-D MEMS structures", J. Microelectromech. Syst., vol. 15, pp. 1121-1130, 2006）が広く使われている。図３（ｂ）は前記多方向性リソグラフィ法を実施するための供されるリソグラフィ装置である。回転ステージ（１９０）によって基板を回転させ、傾斜して露光し、３次元パターンを作る。
【００１０】
結果的に、これらの技術は全て露光をための光源を回転させる装置、または、露光される基板あるいは基板が置かれるステージを回転させる装置などを備えた特殊なリソグラフィ装置を必要とする問題があった。したがって、前記傾斜した３次元形状を製作するためには、紫外線源（光源）または基板の回転を可能とするリソグラフィ装置が必要となる。また、複雑で傾斜した構造を作るためには、紫外線源および基板の回転を制御する装置を用いて連続的に傾斜角度を変化させ回転させなければならない、といった、難点があった。
【００１１】
一方、ポリマーまたはレジストに３次元形状のパターンを作成するために次のとおりのリソグラフィ法が開発されている。図４に示したように、大韓民国特許第１０−０６４９９３７号（発明の名称：ポリマーパターンの形成方法およびそれを利用した金属薄膜パターン、金属パターン、プラスチック製金型の構造、および、それらの形成方法 ）には、基板（２００）上にポリマー膜（２０１）を形成し、フォトマスク（２０２）を通じて任意に進行する光（２０５）を通過させ、円形の断面を有するポリマーパターン（２０６，２０７）を形成する。これは、露光経路にディフューザシート(diffusion sheet)を置くことで、光を散乱させ、ポリマーに照射される光を任意の方向に進行させる方法を用いたものである。これによって、３次元形状のポリマーパターンおよび様々な金属パターンを製作することができる。
【００１２】
さらに、図５に示したように、大韓民国特許第１０−０６４３６８４号（発明の名称：ポリマーまたはレジストパターンおよびそれを利用した金属薄膜パターン、金属パターン、プラスチック製金型、並びに、それらの形成方法 ）によれば、円形形状ないし四角形状の様々な３次元形状のパターンを作成することができる。基板（３００）上にポリマーまたはレジスト膜（３１０）を形成し、フォトマスク（３２０）を配置し、露光すべき領域（３５０）と露光しない領域（３５１）とを形成し、露光経路に光制御膜（３４０）を配置し、光の進行特性および強度を制御することで、ポリマーまたはレジストに形成される形状を円形形状（３５４）乃至四角形状（３５５）など多様に制御することができる。
【００１３】
しかしながら、これらの方法を用いる場合、簡単に３次元形状の構造体を作成することが可能であるが、露光工程において光を散乱させるディフューザ、または、光の方向を制御する光制御膜としての高分子分散型液晶膜を用いる場合、光の進行方向を空間上に対称的に制御する。したがって、製作される３次元形状はもっぱら対称的な空間構造だけを有する。その結果、様々な用途のために特定角度で傾斜した３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成し難いという問題があった。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述の問題を解決するために、本発明は、従来のリソグラフィ装置を用いてリソグラフィプロセスを行う際に、入射光の進行方向と共に拡散度および強度を制御して、様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターン、および、その形成方法を提供する。
【００１５】
また、本発明は、リソグラフィプロセスを行う際に、入射光の進行方向、拡散度、および、透過度を部分ごとに制御し、位置によって様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターン、および、その形成方法を提供する。
【００１６】
さらに、本発明は、前記３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを利用した金型およびその形成方法を提供する。
【００１７】
さなに、本発明は、前記３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを利用した金属薄膜パターン、および、その形成方法を提供する。
【００１８】
さらに、本発明は、前記３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを利用した金属パターン、および、その形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するために、本発明の一実施例に係るパターンの形成方法は、（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、および、（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質膜の前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップを含むことを特徴とする。
【００２０】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００２１】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００２２】
ここで、前記基板が、透明な基板であっても良い。
【００２３】
前記ステップ（ｂ）において、前記透明な基板の上部または下部に、フォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００２４】
ここで、前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートであるのが好ましい。
【００２５】
ここで、前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜であるのが好ましい。
【００２６】
ここで、前記拡散膜の拡散度を順次に変化させて制御するのが好ましい。
【００２７】
ここで、前記拡散膜の拡散度を前記拡散膜の部分ごとに制御するものであっても良い。
【００２８】
ここで、前記高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧、または、前記高分子分散型液晶膜に入射される光の印加時間を順次に変化させて制御するものであっても良い。
【００２９】
ここで、前記高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧、または、前記高分子分散型液晶膜に入射される光の印加時間を部分ごとに制御するものであっても良い。
【００３０】
ここで、前記高分子分散型液晶膜の両方の断面、または、いずれか一方の断面上にパターン形成された電極を形成するものであっても良い。
【００３１】
ここで、前記高分子分散型液晶膜の両方の断面に配置された電極のうち1つ以上にパターンを形成して単純マトリックスを駆動させるものであっても良い。
【００３２】
ここで、前記高分子分散型液晶膜の両方の断面に配置された電極のうち1つ以上にパターンを形成してスイッチング素子を通じてアクティブマトリックスを駆動させるものであっても良い。
【００３３】
ここで、（ｅ）前記拡散膜と前記感光性物質の膜との間に、前記拡散膜の表面に複数の透明な導電膜を形成するステップを含んでも良い。
【００３４】
ここで、前記複数の透明な導電膜にそれぞれ異なる電圧を印加しても良い。
【００３５】
前記ステップ（ｄ）において、前記感光性物質の底部まで露光させて前記パターンを形成しても良い。
【００３６】
前記ステップ（ａ）において、前記基板上に転写膜を形成し、そして、前記転写膜上に前記感光性物質の膜を形成することを含んでも良い。
【００３７】
ここで、（ｅ）前記パターンをエッチング加工して、前記転写膜に前記パターンを転写するステップを含んでも良い。
【００３８】
前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストであるのが好ましい。
【００３９】
前記本発明の一実施例に係るパターンの形成方法により形成された感光性物質のパターンは、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有している。
【００４０】
本発明に係る別の実施例に係る金型の形成方法は、（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質の膜における前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップ、（ｅ）前記パターン上に金型材料を塗布して固化するステップ、および、（ｆ）前記パターンから固化された前記金型材料を分離するステップを含むことを特徴とする。
【００４１】
ここで、前記金型材料が、プラスチック、または、ポリマーであるのが好ましい。
【００４２】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００４３】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００４４】
ここで、前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートであるのが好ましい。
【００４５】
ここで、前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜であるのが好ましい。
【００４６】
ここで、前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストであるのが好ましい。
【００４７】
ここで、前記金型の形成方法により形成された金型の構造は、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有している。
【００４８】
本発明の別の実施例に係る金属薄膜のパターン形成方法は、（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質の膜における前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップ、（ｅ）前記パターン上に金属薄膜を蒸着するステップ、および、（ｆ）前記パターンを除去するステップを含むことを特徴とする。
【００４９】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００５０】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００５１】
前記ステップ（ｅ）において、スパッタリングを含む薄膜蒸着法、または、めっきを含む厚膜形成法を用いて金属薄膜を形成しても良い。
【００５２】
ここで、前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートであるのが好ましい。
【００５３】
ここで、前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜であるのが好ましい。
【００５４】
ここで、前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストであるのが好ましい。
【００５５】
前記金属薄膜のパターン形成方法により形成された金属薄膜のパターンは、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有している。
【００５６】
本発明の別の実施例に係る金属パターンの形成方法は、（ａ）基板上に感光性物質を塗布して感光性物質の膜を形成するステップ、（ｂ）前記感光性物質の膜における露光すべき部分を決めるステップ、（ｃ）前記感光性物質の膜に照射される光の経路上に屈折膜および拡散膜を配置するステップ、（ｄ）前記屈折膜および前記拡散膜を透過する光を前記感光性物質の膜における前記露光すべき部分に照射してパターンを形成するステップ、（ｅ）前記パターン上に金属薄膜を蒸着するステップ、（ｆ）めっきにより前記金属薄膜上に金属パターンを形成するステップ、および、（ｇ）前記パターンから形成された前記金属パターンを分離するステップを含むことを特徴とする。
【００５７】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜上にフォトマスク、埋め込みマスク、または、金属パターンを形成して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００５８】
前記ステップ（ｂ）において、前記感光性物質の膜に照射される光の経路上にマイクロミラーアレイを配して前記露光すべき部分を決めても良い。
【００５９】
ここで、前記屈折膜が、単一傾斜面、多重傾斜面、単一曲面、多重曲面、円錐、または、多角錐の形状が反復的に形成されたプリズムまたはプリズムシートであるのが好ましい。
【００６０】
ここで、前記拡散膜が、ディフューザ、または、高分子分散型液晶膜であるのが好ましい。
【００６１】
ここで、前記感光性物質が、ポリマー、または、レジストであるのが好ましい。
【００６２】
前記金属パターンの形成方法により形成された金属パターンは、前記基板と垂直または水平方向に非対称的なパターンを有している。
【発明の効果】
【００６３】
本発明によれば、従来のリソグラフィプロセスにおいて使用されていた手段および方法とは違って、様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを簡便に形成することができる。
【００６４】
また、本発明は、ポリマーまたはレジストパターンを製作する際に、リソグラフィプロセス中の露光工程において、光（ポリマーまたはレジスト膜を反応させる）の進行方向、光散乱の程度、および、光の透過度を調整して、円形ないし長方形の様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００６５】
さらに、本発明は、光の進行方向、拡散の程度、および、強度を、露光工程を行っている間に様々に変化させて、１つのポリマーまたはレジスト膜に予め計画した様々な曲率または傾斜した形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００６６】
さらに、本発明は位置ごとに光の進行方向、拡散の程度、および、強度を自由自在に組み合わせて、水平または垂直方向に1つ以上の様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。このようなパターンは単にプラスチック成形またはエッチング加工などによって別の膜に転写させることができる。また、それらを利用すると、球面または非球面のマイクロレンズを簡単に製作することができ、非常に多様でかつ複雑な構造も問題なく製作することができる。
【００６７】
さらに、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンを利用したプラスチックまたはポリマー製金型の構造は、従来技術に比べてもっと多様で複雑な構造を、むしろ非常に簡単に製作することを可能とし、それにより、広い面積にも適用可能であり、しかも材料代を低く抑えることができる。しがたって、この応用例のうち従来マイクロスケールの流体経路装置およびマイクロレンズなどに比べてその活用度が増すと予想される。
【００６８】
さらに、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンを用いて金属膜を蒸着する場合に、従来の半導体製作技術によっては製作することができなかった様々な形状を有する３次元非対称構造の金属薄膜および金属パターンを形成することができる。
【００６９】
本発明は、従来の半導体製作技術およびリソグラフィプロセスによっては製作することができなかった様々な形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを簡便かつ簡単に製作することを可能とする。このような技術は、マイクロレンズの製作、金属薄膜の蒸着、プラスチック金型の製作、表面が凸凹した構造体の製作などを含めて幅広い分野において利用・適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。なお、図中、同一の構成要素については同一の符号を付した。
【００７１】
図６は本発明の一実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を説明するために供された図である。
【００７２】
まず、基板（４００）上に感光性ポリマーまたはレジストを塗布し、感光性ポリマーまたはレジスト膜（４１０）を形成した後、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）上にフォトマスク（４２０）を形成し、若しくは、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）の表面に埋め込みマスク（embedded mask）を形成する。次いで、露光を行うための光の経路上に、入射した光を屈折させる屈折膜（４４０）と、光を拡散させる拡散膜（４３０）とを配置させる。このように屈折膜（４４０）および拡散膜（４３０）を透過した光をポリマーまたはレジスト膜（４１０）に照射して、傾斜した円形の断面ないし四角の断面を有する様々なパターンと角度（θPR）とを有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成する。ここで、屈折膜（４４０）と拡散膜（４３０）とは光経路上の任意の位置に配置されているならば、上記効果を奏し得る。
【００７３】
フォトマスク（４２０）は、通常のリソグラフィプロセスに用いられるような透明な石英基板の上層にクロム薄膜が塗布された形態であっても、直接ポリマーまたはレジスト膜（４１０）の表面に金属を蒸着した後パターン形成して得られた埋め込みマスクの形態であっても良い。フォトマスク（４２０）の下に置かれているポリマーまたはレジスト膜（４１０）はフォトマスク（４２０）を透過した光に露出した部分（４５０）と、そうでない部分（４５１）とに分かれる。このような露光工程が終わってたら現像液処理を行うと、ポジ型感光性ポリマーまたはレジストの場合、光に露出されていない部分（４５１）が残る。逆に、ネガ型感光性ポリマーまたはレジストの場合、露光された部分（４５０）が残る。このように形成された、図６の左側に示したポリマーまたはレジストパターン（４５５）はポジ型感光性ポリマーまたはレジストの場合であり、図６の右側に示すポリマーまたはレジストパターン（４５６）はネガ型感光性ポリマーまたはレジストである。
【００７４】
前述の本発明の一実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法は、従来のリソグラフィプロセスにおける感光性ポリマーまたはレジストに照射される光の経路上に屈折膜（４４０）および拡散膜（４３０）を配置させ、前記光の進行方向および拡散の程度を順次に、または、部分ごとに制御することができる。ここで、拡散膜（４３０）の拡散の程度を順次にまたは部分ごとに制御する方法については、後述の拡散膜（４３０）としてのディフューザまたは高分子分散型液晶膜に係る実施例に関連して詳細に説明する。
【００７５】
本発明の一実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法によれば、感光性ポリマーまたはレジスト膜（４１０）上に、基板（４００）に対して垂直または水平方向に自由自在の様々な傾斜角度または形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジスト（４５５，４５６）を形成することができる。
【００７６】
図７は、本発明の別の実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を説明するために供されたものである。
【００７７】
マスクなし（maskless）のリソグラフィは、マイクロミラーアレイ（４６０）の動作角度によって、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）に入射される光（４６２）と、入射されない光（４６３）とを制御する。このようなマイクロミラーアレイ（４６０）を選択的に制御することで露光すべき部分とそうでない部分を選択することができる。したがって、上記本発明の一実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法において、フォトマスクなしでリソグラフィプロセスを行うことが可能となる。このように、従来のフォトマスクまたは埋め込みマスクの代わりにマイクロミラーアレイ（４６０）を用いて、露光させたい部分と露光させたくない部分を選択するマスクなしのリソグラフィプロセスにおいてもまた光の進行経路（即ち、露光経路）上に屈折膜（４４０）および拡散膜（４３０）を配置させ、光の屈折度および拡散の程度を制御することで、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）に、基板（４００）に対して垂直または水平方向に自由自在の様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００７８】
図８は、本発明の更なる別の実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を示したものである。
【００７９】
まず、透明な基板（４０１）の上部または下部表面に金属パターンマスク（４２１）を形成した後、ポリマーまたはレジストを塗布して感光性ポリマーまたはレジスト膜（４１０）を形成する。このとき、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）は透明な基板（４１０）の表面に金属パターン（４２１）が形成されている部分、または、形成されていない反対側の部分に形成することができる。次いで、露光工程を行うための光の経路上に、入射された光（図８において、光は透明な基板（４１０）の下方向から入射される）を屈折させる屈折膜（４４０）、および、光を拡散させる拡散膜（４３０）を配置する。このように屈折膜（４４０）および拡散膜（４３０）を通った光を透明な基板（４０１）を通じてポリマーまたはレジスト膜（４１０）に照射して、一定の角度で傾斜した円形の断面、四角の断面など様々な３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成する。ここで、屈折膜（４４０）および拡散膜（４３０）は光経路上のどの位置に置かれていても上記効果を奏し得る。ポリマーまたはレジストが有したポジ型またはネガ型感光特性によって、図８に示したように光が照射された部分が残るか、または、光が照射されない部分が残る。
【００８０】
また、金属パターン（４２１）にて透明な基板（４０１）に露光される部分と露光されない部分とを決めるに代えって、フォトマスクまたはマイクロミラーアレイを利用して露光すべき部分を決めることも可能である。
【００８１】
図９は、図６に示した屈折膜（４４０）を説明するために供された図である。屈折膜（４４０）は入射した光を屈折させ、光の進行経路を変えるために設けれたものである。図９に示したように、屈折膜（４４０）は概して垂直断面が一定の傾斜角度（θ）を有する構造となっている。このような傾斜構造に入射された光は、スネルの法則（Snell’s law）により、図に示した数式（光が進行する媒質は空気である（即ち、n=1）と仮定する）のように、屈折膜（４４０）の傾斜角度（θ）および屈折率（n）によって透過される光の屈折角度（θ’）が決められる。このように一定の傾斜角度（θ）の垂直断面を有する典型的なものとして、プリズムまたはプリズムシートが用いられ得る。前述の通り屈折膜（４４０）によって一定の角度（θ’）で屈折された光が拡散膜（４３０）に入射すると、一定角度で傾斜した複数の方向に拡散される。このような光をフォトマスクを透過させ、ポリマーまたはレジスト膜の露光工程を行う。図９においては、２次元垂直平面を基準として説明したが、３次元空間においても同様の原理を用いることができるのは自明である。
【００８２】
図１０および１１は様々な形態の屈折膜に係る実施例を示したものである。
【００８３】
図１０に示したように、最初に図示された屈折膜（４７０）には、プリズムまたはプリズムシートの垂直断面（a-a’の方向）に直角三角形の形状を有する傾斜面が反復的に形成されている。この場合、屈折膜（４７０）に入射される光は全て同じ方向に屈折され、透過される。このような傾斜パターンがa-a’の断面において一定に反復されているので、この方向においては一定の光の屈折現象が起こる。これに対して、ｂ−ｂ’の断面においては、傾斜パターンが形成されないように構成されているので、この方向においては光の屈折現象が起こらない。真ん中に示した屈折膜（４７２）には、プリズムまたはプリズムシートの垂直断面が三角形の形状を有する（即ち、２つの傾斜面を有する）複数の傾斜面が反復的に形成されている。この場合、屈折膜（４７２）に入射される光は二方向に屈折され、透過される。一番下に示した屈折膜（４７４）には、プリズムまたはプリズムシートの垂直断面が曲面または球面の形状を有する複数の傾斜面が反復的に形成されている。この場合、屈折膜（４７４）の位置によって光が様々な角度で屈折して、進行する。
【００８４】
また、プリズムまたはプリズムシートにおける傾斜面の形状は、図１０に示したような反復的な線形の形態とは違って、図１１に示したような、四角錐（４７６）、三角錐（４７８）、または、六角錐（４８０）などの多角錐または円錐（４８２）の形状が反復的に形成された傾斜面であってもよい。このとき、入射される光は、傾斜面の空間的な形状による入射角度、および、プリズムを構成する材料の屈折率によって、その屈折角度が定められる。そのほかにも、球形、半球形などの曲面の形状と任意の凸凹または傾斜面も屈折膜として用いられるのは自明である。
【００８５】
さらに、前述のプリズムまたはプリズムシート（４７０，４７２，４７４，４７６，４７８,４８０，４８２）の空間的な位置によって形状および傾斜を異ならせて、その空間的な位置ごとに光の屈折角を様々に制御することができる。
【００８６】
図１２は、図６に示した拡散膜（４３０）に係る一実施例として用いられるディフューザを説明するために供された図である。ディフューザ（４９５）は入射された光を散乱させて進行させるものである。概して、表面が蛋白石で被覆され、または、表面をざらざらにして光を散乱させる。図１２に示したように、屈折膜として、プリズム（４９０）またはプリズムシート（４９１）を用いて光が屈折され、その屈折された光がディフューザ（４９５）を通過すると光が散乱される。したがって、光は屈折膜（４９０，４９１）を通って屈折して、傾斜して入射されるので、フォトマスク（４２０）を通じてポリマーまたはレジスト膜（４１０）に露光される形状（４９７）は一定の角度（θPR）で傾斜した３次元非対称構造を有する。その後、現像させると、３次元非対称構造のポリマーまたはレジストを形成することができる。図１２は、ポジ型感光性ポリマーまたはレジストを示したものであるが、ネガ型感光性ポリマーまたはレジストを用いた場合には、露光された部分が残り、露光されていない部分は除去される。
【００８７】
図１３は拡散膜として表面が凸凹したディヒューザを用いてポジ型感光性フォトレジストに形成したポリマーまたはレジストパターンである。図１３に示したように、一定角度で傾斜した非対称構造の円形の形状が形成された。左側は２３°の傾斜角度、右側は３９°の傾斜角度を有するプリズムを屈折膜として使用した場合を示す。結果的に、傾斜角度の差異によって、互いに異なるタイプのポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００８８】
図１４は図６の拡散膜（４３０）の一実施例に当たる高分子分散型液晶膜について説明するために供された図である。
【００８９】
図１４（a）は拡散膜としての高分子分散型液晶膜を示した図である。図１４（a）に示したように、高分子分散型液晶膜（５０３）は両側に透明な導電膜が蒸着された２つのガラス基板（５０１）間に設けられている。このとき、高分子分散型液晶膜（５０３）は内部の高分子液晶（５０５）に入射される光の散乱程度によって光の透過度が決められ、ネマチック（nematic）液晶とは異なり偏光板が不要である。このような高分子には、多数の液晶分子粒が分散されているもの、網状高分子中に液晶が含まれているものなど様々なタイプがある。このような高分子分散型液晶膜（５０３）は両側の面に形成された透明な導電膜に電圧が印加されないと、高分子分散型液晶膜（５０５）が不規則に配列され、媒体と屈折率が異なる界面で散乱を引き起こす。しかしながら、透明な導電膜に一定の電圧が印加されると、高分子分散型液晶膜（５０５）の方向が電気場の方向に沿って整列され、それにより、光が完全に透過可能な状態となる。（G. Spruce and R. D. Pringle, Electronics & Communication Engineering Journal, pp. 91-100, 1992）
図１４（b）は、透明な導電膜に印加される印加電圧の大きさ（rms-root  mean square value）に沿った光の透過度（%）を示した図である。図１４（ｂ）に示したように、高分子分散型液晶膜は印加電圧（rms）が増加するにつれ、光の透過度（%）が増加することがわかる。（G. Spruce and R. D. Pringle, Electronics & Communication Engineering Journal, pp. 91-100, 1992）
ここで、高分子分散型液晶膜の両側の面に形成された透明な導電膜に印加された印加電圧の大きさおよび印加時間を適当に制御することで、高分子分散型液晶膜の光散乱の程度、即ち、拡散度と透過度とを連続的に制御することが可能であり、光散乱の程度によって光を拡散させ、光の進行方向を定めることができる。したがって、感光性ポリマーまたはレジスト膜に投射される光の量と反応する領域の形状が、透明な導電膜に印加される印加電圧の大きさ、および、印加時間によって変わってくるので、様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００９０】
ここで、高分子分散型液晶膜に印加される電圧は直流電圧（DC voltage）であっても、交流電圧（AC voltage）であっても良い。直流電圧を印加する場合に、直流電圧の大きさによって、拡散の程度、および、透過される光の量が制御される。一方で、交流電圧を印加する場合に、正電圧と負電圧の大きさ、比率、および、周期を調整して、交流電圧のRMS(Root-Mean-Square)値の大きさによって、拡散の程度、および、透過される光の量が制御される。また、透明な導電膜はパターン形成されていない共通電極に用いられても良く、単純マトリックス（passive matrix）方式またはアクティブマトリックス（active matrix）方式のうちいずれかにも使用可能である。このような高分子分散型液晶膜はガラス基板または透明な導電膜だけでなく、曲げられるポリマー基板または導電性ポリマーのような様々な形態で構成することができる。また、フォトマスクに付着された形態で製作することも可能である。
【００９１】
図１５は３次元非対称ポリマーまたはレジストパターンの形成方法を示したものである。屈折膜（４４０）として図１０に示されたプリズムまたはプリズムシートを、そして、拡散膜（４３０）として高分子分散型液晶膜を利用した一実施例である。まず、露光する際に、光の経路上に拡散膜として高分子分散型液晶膜（４３０）を配置させ、その上に屈折膜としてプリズムシート（４４０）を配置させる。このとき、高分子分散型液晶膜（４３０）とプリズムシート（４４０）はフォトマスク（４２０）の上部に配置するのが一般的リソグラフィ装置を使用するにおいて便利でかつ好ましいが、光経路上のいずれかの位置に置かれていても同じ効果を期待することができる。プリズムシート（４４０）を通って屈折した光が高分子分散型液晶膜（４３０）に入射され、入射された光は高分子分散型液晶膜（４３０）に印加された電圧の大きさにしたがって光散乱の程度、すなわち、拡散度および強度が制御され、投射される。この光をフォトマスク（４２０）を透過させ、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）を露光させると、円形、長方形などの様々な形状の３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００９２】
図１６は拡散膜としての高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧および印加時間（露光量）に沿ったパターンの変化について説明するために供された図である。
【００９３】
まず、図１６（a）の露光量、すなわち、露光時間を一定に維持しながら、拡散膜としての高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧の大きさを変化させて形成した３次元非対称ポリマーまたはレジストパターンの変化について説明する写真である。図１６（a）に示したように、印加時間（２０μｍ）を一定に維持しながら印加電圧の強度を０V,4V,10Vに変化させると、この印加電圧の変化によって拡散度および透過度が制御されるので、垂直方向の高さが低い円形から次第に垂直方向の高さが高くなる円形、そして、一般的なリソグラフィプロセスによって得られる長方形のパターンに至るまでに様々な傾斜した３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを得ることができる。また、傾斜角度によって屈折角度が変わり、それにより、形状が変わることがわかるが、左側の電子顕微鏡写真は２３°の傾斜角度、右側の電子顕微鏡写真は３９°の傾斜角度のプリズムを利用した場合である。
【００９４】
図１６（b）は拡散膜としての高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧を一定に維持しながら、光の印加時間（露光量）における変化によって形成される３次元非対称ポリマーまたはレジストパターンの変化を説明する写真である。左側の写真のパターン（露光量１０００ｍJ/cm2）に対して、右側の写真のパターン（露光量２５００ｍJ/cm2）は印加時間（即ち、露光量）を増加させたもので、垂直方向に深くなり、傾斜が急になっていることがわかる。また、上のほうの写真は傾斜角度２３°のプリズムを用いて製作したレジストパターンであり、下のほうの写真は傾斜角度３９°のプリズムを用いて製作したレジストパターンである。使用される屈折膜による傾斜角度が急になるにつれ、パターンがさらに傾斜し、非対称的な形状で製作される。このように、高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧の強度における変化だけでなく、印加時間（露光量）を制御することで様々な３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを得ることができる。
【００９５】
前記図１６の例はポジ型感光性レジストパターンに対する説明に当たるが、ネガ型感光性ポリマーまたはレジストパターンの場合にも、前記図１６における開いている部分と残存している部分が逆となる様々な３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成できることは自明である。
【００９６】
図１７は拡散膜としての高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧の強度および印加時間を同時に変化させる場合のパターンの変化を説明するために供された図である。
【００９７】
まず、図１７（ａ）は高分子分散型液晶膜（５１０）に印加される印加電圧を変化させる（V1からV2に）とともに、印加時間を変化させた（t1からt2に）場合を説明するための図である。図示したように、露光工程において高分子分散型液晶膜（５１０）に印加される印加電圧の強度および印加時間を同時に制御すると、パターンの深さによって互いに異なる形状および曲率を有するポリマーまたはレジストパターンを得ることができ、前記制御によってより多様でかつ複雑な３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００９８】
次いで、図１７（ｂ）は高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧を変化させる（V1,V2,V3…Vn）と共に、印加時間を様々に変化させた（T1,T2,T3…Tn）場合を説明するための図である。図示したように、露光工程において高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧の強度をそれぞれV1からVnまでに、そして、各電圧に対する印加時間をそれぞれT1からTnまでに変化させた場合、パターンの深さによって様々な傾斜面（slope 1乃至slope n）を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。
【００９９】
直流電圧の場合、直流電圧の強度および印加時間を組み合わせて様々な形状のパターンを形成することができ、交流電圧を利用する場合、それぞれ正電圧および負電圧の大きさ、割合、および、周期を組み合わせて、様々な形状のパターンを形成することができるのは自明である。
【０１００】
図１８は本発明の更なる別の実施例に係るパターン形成された透明な導電膜を利用したポリマーまたはレジストパターンの形成方法について説明するために供されたものである。
【０１０１】
図１８に示したように、パターン形成された複数の透明な導電膜（５２５）を拡散膜（４３０）の表面に形成して、各々の透明な導電膜（５２５）に印加される印加電圧の強度（V1, V2, V3）および印加時間をそれぞれ制御して、一回の露光工程をもって部分ごとに互いに異なる形状の３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。このような部分ごとに異なる形状の３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンはアドレッシング法によって、透明な導電膜（５２５）に印加される印加電圧の強度および印加時間を部分ごとに制御すると、拡散膜（４３０）の表面に形成された各々の透明な導電膜（５２５）ごとに光の透過度および進行方向が別々に制御される。したがって、全ての部分が同じ形状のパターンが形成されるのではなく、アドレッシング法によって部分ごとに互いに異なる様々な３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンが形成される。ここで、各々の透明な導電膜（５２５）に選択的に電圧を印加するために、アドレッシング法として、一般的な液晶をアドレッシングする（広く知られている）従来のパッシブ・アドレッシング法、または、アクティブ・アドレッシング法のいずれかを使用しても良い。また、簡単に、片方側の電極を共通電極として使用し、その反対面側の電極を列方向にパターン形成して制御し、または、スイッチング素子でアクティブアドレッシングを行う方法を使用することも可能である。
【０１０２】
図１９乃至２２は屈折膜の形態に沿った種々の３次元非対称構造のポリマーまたはレジストの形成方法を説明するために供された図である。
【０１０３】
図１９（a）は概して三角形の形状の、２つの傾斜面を有する両面プリズムまたは両面プリズムシート（５３０）を屈折膜として使用した場合を説明するための図である。図１９（a）に示すように、光が２つの傾斜面（θ、θ´）を有する両面プリズムまたは両面プリズムシート（５３０）を透過すると、２つの角度に屈折され、その屈折された２つの光は拡散膜（４３０）を透過して拡散される。拡散された光はポリマーまたはレジスト膜（４１０）において空間的に合わせられて進行する。それにより、様々な３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。図１９（b）は、上記図１９（a）により製作された３次元非対称構造のポジ型感光性フォトレジストパターンの写真である。
【０１０４】
次に、図２０（a）は、連続的な傾斜面を有する曲面プリズムまたはプリズムシート（５４０）を屈折膜として使用した場合を説明するために供された図である。図２０（a）に示すように、光が屈折膜（５４０）の曲面に対して連続してその屈折角度が変わるので、位置によってそれぞれ異なる角度で傾斜した３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを形成することができる。左側に示した傾斜角度が小さい場合には、パターンが少なく傾斜し、そして、右側に近づくにつれ、傾斜角度が急になり、パターンが大きく傾斜するようになる。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）により製作された３時限非対称構造のポジ型感光性フォトレジストパターンの写真である。位置によって傾斜角度（３５，４０，４４°）が変わってくることが示されている。
【０１０５】
次に、図２１は連続的な傾斜面を有する半球形曲面形状のプリズムまたはプリズムシート（５４１）を屈折膜を使用した場合を説明するために供された図である。図２１に示したように、半球形曲面形状のプリズム（５４０）が形成されるので、左側の傾斜角度によって左側の部分においては左側に傾斜するように光が照射され、それにより、左側に傾斜した３次元形状（５４５）が形成される。一方で、中間領域においては傾斜していない形状（５４６）が、右側の領域においては右側に傾斜した３次元形状（５４７）が形成される。
【０１０６】
次に、図２２は傾斜角度が位置によって異なるように形成されたプリズムまたはプリズムシート（５５０）を屈折膜として使用した場合を説明するために供された図である。図２２に示したように、光が入射される部分におけるプリズムの位置別傾斜角度によってそれぞれ異なるように光が屈折されるので、対応する位置によって互いに異なるように傾斜した３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンが形成される。
【０１０７】
このように、図１９乃至図２２に示した方法を組み合わせて、屈折膜の位置に沿って光を異なる角度で屈折させると共に、拡散膜を用いて位置ごとにそれぞれ異なるように拡散度および強度を制御すると、非常に複雑で多様な３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンを簡単に形成することができるのは自明である。
【０１０８】
図２３は、ポリマーまたはレジストの形成方法によってポリマーまたはレジストパターンの傾斜を制御する方法を説明するために供された図である。今まで説明した図とこれらに関する詳細な説明は、ポリマーまたはレジストパターンが半ばまで露光された例についてされたものである。しかしながら、図２３に示したように、（厚さが）薄いポリマーまたはレジスト膜（４１０）を用いて、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）の底部まで露光させると、３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンの傾斜角度を必要に応じて自由自在に制御することができる。
【０１０９】
図２４は、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を利用した一実施例としてパターンの転写方法を説明するために供された図である。図２４に示したように、まず、転写しようとする転写膜（６００）を基板（４００）上に形成し、転写膜（６００）上にポリマーまたはレジスト膜（４１０）を形成する。前記ポリマーまたはレジストの形成方法を用いて、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）に所定のポリマーまたはレジストパターンを形成する。次いで、形成されたポリマーまたはレジストのパターンを用いて前面をイオンミリーング（ion milling）、プラズマエッチング（plasma etching）などの半導体製作工程に用いられるエッチング加工を行うと、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）に形成されたポリマーまたはレジストパターンがそのまま転写膜（６００）に同じパターン（６１０）で転写される。このとき、転写膜（６００）と、ポリマーまたはレジスト膜（４１０）のエッチング比を制御することで、傾斜または表面形状のサイズにおける差異を大きくまたは小さくすることが可能である。
【０１１０】
図２５（a）は、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を用いた別の実施例として金型の形成方法を説明するために供された図である。
【０１１１】
図２５（a）に示したように、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法により形成された様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターン（５６０，５６１）の上に、金型材料であるプラスチックまたはポリマーを注いで、固める。その後、もとのポリマーまたはレジストパターン（５６０）、および、プラスチックまたはポリマーの金型（５６５，５６６）を、エッチング液を利用し、または、物理的に除去するなどして、もとのポリマーまたはレジストパターン（５６０）を転写させた新たなポリマーまたはポリマー金型（５６５，５６６）を製作する。このような金型の形成方法によって、スタンプの型（元型）を形成し、または、微小流体チャネルを形成することができる。
【０１１２】
図２５（b）は、図２５（a）の金型の形成方法によって形成された様々な３次元構造のプラスチックまたはポリマー金型である。左側の写真（５７０）は、屈折膜が使用されていない場合で、対称構造を示している。これに対して、２３°傾斜角度を有するプリズムが使用された真ん中の写真（５７１）、および、３９°傾斜角度を有するプリズムが使用された右側の写真（５７２）の場合には、それぞれ非対称的な金型を形成することができる。
【０１１３】
図２６は、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を用いた更なる別の実施例で、金属薄膜パターン形成方法を説明するために供された図である。
【０１１４】
図２６に示したように、金属薄膜パターンの形成方法は前述の様々な傾斜角度および形状を有する３次元非対称構造のポリマーあるいはレジストパターン、または、転写されたパターンを用いて、様々な曲面を有する３次元非対称構造の金属薄膜を形成することができる。即ち、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法によって形成された様々な傾斜角度および形状のポリマーあるいはレジストパターン、または、転写されたパターンの構造の上に、スパッタリング（sputtering）などの種々の薄膜蒸着法、または、めっきなどの厚膜法を用いて、パターン上に金属薄膜（５８０）を形成することができる。その後、除去液処理（wet etching）または乾式エッチング（dry etching）によってポリマーまたはレジストパターンを除去すると、様々な傾斜または形状を有する３次元非対称構造の金属薄膜を形成することができる。
【０１１５】
図２７は、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を用いた更なる別の実施例で、金属パターンの形成方法を説明するために供された図である。
【０１１６】
図２７に示したように、金属パターンの形成方法は、本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法によって形成された様々な傾斜および形状を有する３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターン上に金属薄膜（５９０）を蒸着した後、その上にめっきによって金属パターン（５９５）をさらに形成する。元のポリマーまたはレジストパターンは、エッチング液を用いて、または、物理的に除去することで、除去して、元のパターンを転写した新たな金属パターン（５９５）を形成する。このような方法によって、パターンを繰り返し焼き付けるための逆状のスタンプの型（元型）を製作することができる。  
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。本明細書に記載された内容に基づいて、当業者が上記好ましい実施例を変更して実施するか、または、それを応用することができることは明らかである。そのような変更または応用はもっぱら特許請求の範囲により定められる本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】従来のリソグラフィプロセスを利用したポジ型感光性ポリマーパターンの形成方法を順次に示す。
【図２】従来のポリマーパターンを利用して製作された金属パターンの断面図である。
【図３】従来のレジストパターンの形状を傾斜させるための方法を示す。
【図４】従来の円形形状のポリマーまたはレジストパターンを形成する方法を示す。
【図５】従来の様々な３次元形状のポリマーまたはレジストパターンを形成する方法を示す。
【図６】本発明の一実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を説明するために供された図である。
【図７】本発明の別の実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を説明するために供された図である。
【図８】本発明の更なる別の実施例に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を説明するために供された図である。
【図９】本発明の屈折膜について説明するために供された図である。
【図１０】本発明に係る様々な形態の屈折膜の実施例を示したものである。
【図１１】本発明に係る様々な形態の屈折膜の実施例を示したものである。
【図１２】本発明に係る拡散膜の一実施例として用いられるディフューザを説明するために供された図である。
【図１３】本発明に係る拡散膜として凸凹した表面を有するディフューザを用いてポリ型感光性フォトレジストに製作した３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンの電子顕微鏡写真である。
【図１４】本発明に係る高分子分散型液晶膜を説明するために供された図である。
【図１５】本発明の屈折幕としてプリズムまたはプリズムシートを用い、かつ、拡散膜として高分子分散型液晶膜を利用した実施例を示した図である。
【図１６】拡散膜としての高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧および印加時間（露光量）に沿って様々な形態で製作される３次元非対称構造のポリマーまたはレジストパターンの電子顕微鏡写真である。
【図１７】拡散膜としての高分子分散型液晶膜に印加される印加電圧の強度および印加時間を同時に変化させる場合に起こるパターンの変化を説明するために供された図である。
【図１８】本発明に係る高分子分散型液晶膜の部分ごとに拡散度および透過度をそれぞれ制御する場合に、一回の露光工程を経て様々な形状のパターンを形成する方法を説明するために供された図である。
【図１９】本発明に係る三角形の形状で２つの傾斜面を有するプリズムまたはプリズムシートを屈折膜として用いて、ポリマーまたはレジストパターンを形成する方法を説明するために供された図である。
【図２０】本発明に係る連続的な傾斜面を有する曲面プリズムまたはプリズムシートを屈折膜として用いて、ポリマーまたはレジストパターンを形成する方法を説明するために供された図である。
【図２１】本発明に係る連続的な傾斜面を有する曲面プリズムまたはプリズムシートを屈折膜として用いて、ポリマーまたはレジストパターンを形成する方法を説明するために供された図である。
【図２２】本発明に係る傾斜角度が位置によって異なるように形成されたプリズムまたはプリズムシートを屈折膜として用いて、ポリマーまたはレジストパターンを形成する方法を説明するために供された図である。
【図２３】本発明に係るポリマーまたはレジストの形成方法によってポリマーまたはレジストパターンの傾斜度を制御する方法を説明するために供された図である。
【図２４】本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を利用したパターンの転写方法を説明するために供された図である。
【図２５】本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を用いたプラスチックまたはポリマー金型の形成方法を説明するために供された図である。
【図２６】本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を用いた金属薄膜のパターン形成方法を説明するために供された図である。
【図２７】本発明に係るポリマーまたはレジストパターンの形成方法を用いた金属パターンの形成方法を説明するために供された図である。
【符号の説明】
【０１１９】
４００    基板
４１０    ポリマーまたはレジストの膜
４２０    フォトマスク
４３０    拡散膜
４４０    屈折膜
【図１】
2008281996.tif 000003
【図２】
2008281996.tif 000004
【図３】
2008281996.tif 000005
【図４】
2008281996.tif 000006
【図５】
2008281996.tif 000007
【図６】
2008281996.tif 000008
【図７】
2008281996.tif 000009
【図８】
2008281996.tif 000010
【図９】
2008281996.tif 000011
【図１０】
2008281996.tif 000012
【図１１】
2008281996.tif 000013
【図１２】
2008281996.tif 000014
【図１３】
2008281996.tif 000015
【図１４】
2008281996.tif 000016
【図１５】
2008281996.tif 000017
【図１６】
2008281996.tif 000018
【図１７】
2008281996.tif 000019
【図１８】
2008281996.tif 000020
【図１９】
2008281996.tif 000021
【図２０】
2008281996.tif 000022
【図２１】
2008281996.tif 000023
【図２２】
2008281996.tif 000024
【図２３】
2008281996.tif 000025
【図２４】
2008281996.tif 000026
【図２５】
2008281996.tif 000027
【図２６】
2008281996.tif 000028
【図２７】
2008281996.tif 000029
【外国語明細書】
2008281996000001.pdf