(57)【要約】基板の端面又は内部側面に配線を行う近接パターン転写法において、配線パターンを定めるストリップ（76）に必要な露光は、回折構造部（74）を有するマスク（70）を用いて行われ、露光放射線（ｂ）は側面に偏向される。マスクに対して垂直に入射する露光ビームが用いられ、近接隙間幅の変動に対する許容性が向上する。本方法では精密かつ微細な配線を製作することができる。
2006500632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の少なくとも1の側面に、少なくとも1の導電性ストリップを有する電気配線を提供するパターン転写の方法であって、
少なくとも1の側面を有する基板を提供するステップ、
前記少なくとも1の側面にレジスト層を塗布するステップ、
配線化される側面の数に対応した数の露光放射線透過領域を有するマスクパターンを有するマスクを提供するステップ、
露光放射線源と、マスクホルダと、基板ホルダとを有する近接プリント装置を提供するステップ、
前記マスクパターンの前記露光放射線透過領域が配線化される基板の側面に向くように、基板を前記基板ホルダに、前記マスクを前記マスクホルダに設置するステップ、
前記露光放射線透過領域を介して前記表面を露光するステップ、
前記レジスト層からレジスト材料を選択的に除去し、それによりレジストパターンを形成するステップ、
レジストパターンをマスクとして用いて導電性材料を構成し、必要な配線を得るステップ、
を有し、前記マスクパターンに対して実質的に垂直な露光ビームと、各露光放射線透過領域が回折構造部を有するマスクパターンとの使用により、該当する基板面に露光放射線を偏向させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記回折構造部は振幅構造であるマスクパターンが用いられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記回折構造部は位相構造であるマスクパターンが用いられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記位相構造のジューティサイクルは50%であって、位相深さは180゜であるマスクパターンが用いられることを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記回折構造部が入射露光放射線を前記回折構造部の面の法線に対して実質上、20゜の角度で偏向するように設計されたマスクパターンが用いられることを特徴とする請求項1、2、3又は4に記載の方法。
【請求項６】
基板の上面層に構成される基板形態に対応するマスク形態を回折構造部の隣に有するマスクパターンが用いられることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
マスクパターンが少なくとも1の回折構造部を有し、該回折構造部は該回折構造部の周期性の方向及び入射放射線の伝播方向を有する平面で、前記入射放射線を偏向させることを特徴とする請求項1に記載の方法で用いられるマスク。
【請求項８】
前記回折構造部は振幅構造であることを特徴とする請求項7に記載のマスク。
【請求項９】
前記回折構造部は位相構造であることを特徴とする請求項7に記載のマスク。
【請求項１０】
前記位相構造のジューティサイクルは50%であって、位相深さは180゜であることを特徴とする請求項9に記載のマスク。
【請求項１１】
前記回折構造部は、入射露光放射線を格子面の法線に対して実質上、20゜の角度で偏向するように設計されることを特徴とする請求項7、8、9又は10に記載のマスク。
【請求項１２】
マスクパターンは、基板の上面層に構成される基板の形態に対応するマスク形態を回折構造部の隣に有することを特徴とする請求項7乃至11のいずれかに記載のマスク。
【請求項１３】
前記回折構造部は一次回折格子であることを特徴とする請求項7乃至12のいずれかに記載のマスク。
【請求項１４】
前記回折構造部は二次回折格子であることを特徴とする請求項7乃至12のいずれかに記載のマスク。
【請求項１５】
前記回折構造部は多数の一次回折格子を有し、該一次回折格子の各々が共通環状領域のセグメントを形成することを特徴とする請求項7乃至12のいずれかに記載のマスク。
【請求項１６】
少なくとも1の電子構成体用の担体を形成し、少なくとも1の側端面に配線部を有する基板を有する装置であって、請求項1乃至6のいずれかに記載の方法で製作される装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の少なくとも1つの側面に、少なくとも1の導電性ストリップを有する電気配線を提供するパターン転写の方法に関する。その方法は、
少なくとも1の側面を有する基板を提供するステップ、
前記少なくとも1の側面にレジスト層を塗布するステップ、
配線化される側面の数に対応した数の露光放射線透過領域を有するマスクパターンを有するマスクを提供するステップ、
露光放射線源と、マスクホルダと、基板ホルダとを有する近接プリント装置を提供するステップ、
前記マスクパターンの前記露光放射線透過領域が配線化される基板の側面に向くように、基板を前記基板ホルダに、前記マスクを前記マスクホルダに設置するステップ、
前記露光放射線透過領域を介して前記表面を露光するステップ、
前記レジスト層からレジスト材料を選択的に除去し、それによりレジストパターンを形成するステップ、
レジストパターンをマスクとして用いて導電性材料を構成し、必要な配線を得るステップ、
を有する。
【背景技術】
【０００２】
基板の側面とは、上面又は底面のような主表面ではない基板の端面、及び基板の開口の壁を意味する。そのような開口は丸い孔であっても長方形又は他の形状の溝若しくはスロットであっても良い。開口は基板の厚さ方向に貫通していても良く、あるいは基板の厚さに対してある一定の深さであっても良い。
【０００３】
表面配線化とは1乃至多数のストリップ又は素線を表面に提供することを意味し、ストリップは導電性の違いにより表面の他の部分と区別される。
【０００４】
導電性材料の構成とは、サブトラクティブ法と呼ばれるレジスト層下部の導電層のエッチング、及びアディティブ法と呼ばれるレジスト層の開口領域における導電性材料の成膜の双方を意味する。
【０００５】
米国特許第6,240,621号明細書には、複数の薄膜状表面埋込式電子構成体を同時に製作するパターン転写法が示されている。従来の方法では、まず第1及び第2の主表面を有する実質的に平坦なセラミック基板が提供される。この第1及び第2の主表面は相互に平行であり、相互に平行な一連のスロットを有する。これらのスロットは第1の主表面から第2の主表面に伸び、基板をスロットと平行に伸びる細長いセグメントに分割する役割を果たす。セグメントはそのスロットの連続組の間に設けられる。これらのセグメントの各々は、基板の第1及び第2の主表面のうちの少なくとも一方で薄膜電極構造部を保持する。3次元写真印刷加工技術によって電気接触部が提供され、これは各セグメントの両方の壁に沿って伸び、各セグメント上の電極構造部の電気的接触を可能にする。次にセグメントは、各セグメントの壁に対して実質上垂直に伸びる一連の分割ラインに沿ってセグメントを分割され、個々のブロック状素子に分離される。この方法は薄膜トランジスタ、フューズ、キャパシタ及びインダクタのような各種素子の製作に利用することができる他、RC及びLCRネットワークのようなパッシブネットワークの製作にも利用できる。
【０００６】
電気接触部又は導電性トラックは、セグメント壁に導電性層及び放射線感受性又はレジスト感受性層を順にコーティングすることによって得ることができる。これらの層を塗布した基板は、スロット位置と一致する部分に放射線透過領域を有するマスクを介して平行露光ビームによって露光される。次にレジストの露光部分が除去され、残留レジストパターンがマスクとして用いられて導電層がエッチングされ、所望の配線パターンが得られる。壁面のレジスト層を十分な深さまで露光するには、露光ビームは歪曲ビームとし、すなわちこのビームの主光線が基板面の法線に対して鋭角となるようにする。露光を改善するには露光源から離れた基板表面に反射器を設け、反射器を用いて露光放射線をセグメント壁に再誘導する。あるいは代わりに各々が歪曲露光ビームを供給できる2の露光源を用いて、両側から基板を露光することも可能である。
【０００７】
歪曲露光の短所は、近接隙間幅に変化が生じると、基板の上面の平面に形成された露光パターンがずれることである。近接隙間とは、マスクと基板上面の間隔を意味する。この隙間幅が変化すると、スロットの露光用の露光ビーム部分が少なくとも部分的にスロットの外方にずれてしまい、さらにそれにより基板の上面部分が照射されてしまう。また形態を基板の第1の主表面に構成する必要がある場合、この表面のレジスト層の露光に同じ露光ビームを用いると、歪曲露光ビームはこれらの形態の構成に使用されるマスクパターン像にずれを生じさせる。前記マスクパターンの歪曲露光はさらに、プリント形態の幅、すなわちエッチングに用いられるレジストマスクの形態の幅に変化を生じさせる。
【特許文献１】米国特許第6,240,621号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は上記の問題を解決し、極めて正確で許容性を高める方法を提供することである。この方法には、マスクパターンに対して実質的に垂直な露光ビームと、各露光放射線透過領域が回折構造部を有するマスクパターンとの使用により、該当する基板面に露光放射線を偏向させるという特徴がある。
【０００９】
露光ビームがマスクパターンに対して垂直であるため、近接隙間幅の変化が露光パターンのずれを生じさせることはない。放射線透過領域に入射される全ての露光放射線は、適切な角度でスロットの側面に誘導され、側面は必要な深さに渡って露光される。歪曲露光ビームを形成する特殊な手段、及び2の露光源又は1の反射器は、不要である。歪曲放射線はそのような放射線が必要な位置にのみ形成される。露光ビームは平行ビームであるため、前記壁の露光と同時に、このビームを装置のマスクパターンの描画に用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
米国特許第5,942,375号明細書には導電性経由部を有するプリント配線基板を製作する方法が示されていることに留意する必要がある。この方法では特殊な種類の散乱素子を有するマスクを用い、孔の内壁のレジスト層を露光する。そのような素子はあらゆる方向に露光放射線を散乱して、孔内の全レジスト表面を露光する。この方法は、孔内に比較的小さな導電性トラックを形成することには適さない。
【００１１】
本方法の第1の実施例は、回折構造部が振幅構造であるマスクパターンが用いられることに特徴がある。
【００１２】
振幅格子構造とは、透明及び非透明のストリップが交互に並び、格子ストリップ及び中間ストリップを形成する構造を意味する。そのような格子構造、すなわち黒と白の構造は、それぞれ格子ストリップに入射する露光ビーム部分と中間ストリップ部分に入射する露光ビーム部分との間に振幅差を生じさせる。
【００１３】
本方法の好適実施例は、回折構造部が位相構造であるマスクパターンが用いられることに特徴がある。
【００１４】
位相格子構造とは、格子ストリップが中間ストリップのそれとは異なる位相深さの差を有する全体が透明な構造を意味する。格子の位相深さとは、それぞれ格子ストリップにより透過される露光ビームと中間ストリップにより透過される露光ビーム部分の間の位相差を意味する。位相差を生じさせるため、格子ストリップは中間ストリップとは異なるレベルに設けても良く、あるいは格子ストリップが中間ストリップとは異なる屈折率を有するようにしても良い。位相格子は十分に透明であるため、振幅格子よりも入射放射線の広い部分を必要な位置に集中させることができる。
【００１５】
位相格子構造を用いる方法では、位相構造のジューティサイクルが50%であって位相深さ180゜であるマスクパターンが用いられるという特徴のあることが好ましい。
【００１６】
位相格子のジューティサイクルとは、格子ピッチ、すなわち格子ストリップと中間ストリップ、の全幅に対する格子ストリップ幅の比を意味する。ジューティサイクルが50%であって位相深さ180゜である位相格子は、ゼロ次、すなわち側壁の露光に寄与しない直進放射線を抑制し、側壁を露光する正及び負の一次ビームに透過放射線を集中する。
【００１７】
回折構造部が入射露光放射線を前記回折構造部の面の法線に対して実質上、20゜の角度で偏向するように設計されたマスクパターンが用いられるという特徴のあることがさらに好ましい。
【００１８】
格子ピッチ及び放射線波長は、放射線が格子で偏向される角度を定める。選定された波長に対し適正な格子ピッチを選択することで、通常良く用いられる20゜の偏向角を得ることができる。
【００１９】
本方法はさらに、基板の上面層に構成される基板形態に対応するマスク形態を回折構造部の隣に有するマスクパターンが用いられるという特徴がある。
【００２０】
そのようなマスクパターンの使用によって、側面の電気配線と同時に基板の上面の形態を構成することが可能となる。これらの形態で電気配線を構成して、側面の配線と接合しても良く、例えば電子構成体のような基板に構成された装置につなげても良い。その形態はさらに例えばインダクタコイルの巻線又はパッシブネットワークのキャパシタ電極のような構成体の一部を構成しても良い。
【００２１】
本発明はさらに、新しい方法用に特別に設計されたマスクパターンを有するマスクに関する。そのようなマスクは、それが1又は2以上の上述のマスク形態を呈するという特徴がある。
【００２２】
そのようなマスクの第1の実施例は、回折構造部が一次格子であることに特徴がある。
【００２３】
マスクパターンのそのような回折格子によって、基板の1端面又は2の対向する端面に配線を行うことができる。
【００２４】
マスクの第2の実施例は、回折構造部が二次元格子構造であることに特徴がある。
【００２５】
そのような回折構造部を有するマスクパターンによって、基板の相互に90゜の角度にある２端面又は2組の対向する側面を、同時に配線することができる。
【００２６】
マスクの第3の実施例は、回折構造部が多数の一次回折格子を有することに特徴があり、一次回折格子の各々は共通の環状領域のセグメントを構成する。
【００２７】
本方法によって製作される装置は、導電性ストリップの品質及び幅に特異性があり、そのような装置は本発明の一部を構成する。さらに本発明は、従来製作することのできなかった側面配線を有する装置の製作を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のこれらの及び他の態様は、これに限定されるものではないが、以下に示される実施例を参照することにより明らかとなろう。
【００２９】
図1には従来の近接プリント装置を極めて概略的に示す。現在この装置は、例えばLCD装置の製造に広く用いられている。装置は基板3を保持する基板ホルダ1を有し、基板3の上部に装置が構成される。基板は放射線感受性、又はレジスト感受性の層5で被覆され、装置の形態に対応した形態の描写が構成される。描写情報はマスクホルダに設置されたマスク8に収められる。マスクは透明基板9を有し、その下部表面には描写情報を表す、透明及び非透明なストリップ並びに領域のパターン（マスクパターン）10が描かれている。小さな空隙11は、隙間幅Wが約100μmであり、マスクパターン10をレジスト層5から分離する。装置はさらに、露光放射線源12を有する。この露光放射線源は、例えば水銀アークランプのようなランプ13と、反射器15とを有する。この反射器は、マスクに対して反対の方向及び横方向に放射されるランプの光線を反射する。反射器はパラボラ反射器であっても良く、またランプは反射器の中心位置に設けても良く、この場合放射線源からの露光ビームは実質的に平行ビームとなる。ビーム17が実質的に平行になるように、他のあるいは追加の光素子、例えば1又は2以上のレンズを放射線源に配置しても良い。この光線はブロードであって、例えば7.5×7.5cm2乃至40×40cm2の寸法のマスクパターン10全体を露光する。レジスト層にマスクパターンを描写するのに必要な時間は、基板をマスクパターンに合わせる時間を含めても、例えば10秒である。位置を合わせる手段は図1には示されていないが、これらの手段は従来技術として既知のものである。マスクパターンがレジスト層に描写された後、この層は現像され、レジスト材料が層から除去され、残留レジスト領域と非レジスト領域の構造が得られる。この構造は、基板の下部層のエッチング用のマスクとして用いられ、この基板層に必要な装置形態が構成される。ポジレジストの場合、露光レジスト領域が除去され、ネガレジストの場合、非露光レジスト領域が除去される。露光ステップと現像ステップの間にポスト露光ベーク（PEB）ステップが行われる場合もある。
【００３０】
図1に示すような近接プリント装置を用いて、異なる層同士を接続する導体（導電性ストリップ）をいくつかの位置に有する、より大きな装置を提供したり、あるいは側壁にそのような導電性トラックを有する多数の小さな装置（構成体）を同時に提供することができる。
【００３１】
図2にはそのような構成体20の実施例を極めて概略的に示す。構成体は基板24に埋め込まれた構成体構造22を有する。基板材料は構成体の種類に応じて、違う種類にしても良く、例えばシリコン又はセラミック材料である。構成体の上面26にある構成体構造22を構成体底面27にある構成体構造（示されていない）に接続するため、上面及び底面に配線を設ける。この配線は、1又は2以上の導線又は導電性ストリップ30を有する。構成体の側面の壁28、29には同一数の導線32が設けられ、その導線は上面及び底面の対応する導線同士を接続する。
【００３２】
側面に導線を有する多数の構成体を一度に提供するため、あるいはスロットの内壁又はその基板の孔にそのような導線を有する拡張装置を提供するため、図3に示す基板形状が最初に用いられる。図3には上部主表面26と底部主表面28とを有する基板プレートを示す。このプレートのスロットは、例えばレーザードリル及び粉末ブラスト処理を用いて設けられる。図4に示すようにこのプロセスは、一連の相互に平行なスロット34を形成し、このスロットは上部主表面26から底部主表面28に貫通している。これらのスロットは、基板24をスロット34と平行に伸び、スロットの連続組間に設けられたセグメント35に副分割する役割を果たす。各セグメント35は2の反対側位置にあって隣接スロット34の端部に沿って伸びる壁37a、37bを有する。プレート24は一連の接続ブリッジ36の存在により一体性を確保し、このブリッジはブリッジの長さ方向に沿った規則的間隔で隣接するセグメント35同士をつなげる。
【００３３】
基板にスロットを形成するプロセスはさらに、
必要な材料の基板プレートを提供するステップ、
前記プレートにレジスト材料をコーティングするステップ、又はレジストシートを重ねるステップ、
スロット34、セグメント35及びブリッジ36の所望のパターンに従って前記レジスト層を露光するステップ、
露光されたレジスト層を現像してポストベーキングするステップ、
粉末ブラストを行うステップ、及び
前記レジストの残留部分を除去するステップ、
を有する。
【００３４】
次にスロットの形成されたプレートは金属化され、電気泳動フォトレジストでコーティングされる。米国特許第6,240,621号の提案では、スロット壁のレジストを露光するには、図5a及び5bに示すように、歪曲露光と、スロットの位置に透明領域のあるマスクとの組み合わせを利用する。図5aには従来の露光装置の側面図を示す。参照符号24はスロット34が設けられた基板位置を表す。マスクは参照符号40で表され、スロット34の位置に放射線透過領域42を有する。領域42の両側には放射線遮断領域44が存在する。領域42は多数の放射線透過ストリップ46に分割されても良く、この放射線透過ストリップは図5bのマスクパターンの関連部分の上面図に示すように、放射線遮断ストリップ48と交互に設置される。放射線透過ストリップ46の数は、壁又は表面37a、37bに構成する導線の数によって定められる。
【００３５】
これらの表面を露光するため、2の反対に方向に傾斜したビーム50と52が用いられる。これらの露光ビームは、2の異なる位置及び向きの放射線源、あるいは単一源とこの単一源からのビームを分割して適当な方向の副ビームを与える手段との組み合わせによって、提供しても良い。ビーム位置50bと52bはスロット34に対して傾斜しており、それぞれ壁37b及び壁37aを露光するが、ビーム位置50aと52aはマスクの遮断領域44により遮断される。マスク領域42における放射線透過ストリップ46と放射線遮断ストリップ48のパターンは、ビーム部分50bと52bを放射線透過ストリップに一致する数の副ビーム部分に分離する。これらの副ビーム部分はストリップ状の断面を有する。副ビーム部分の各々はそれぞれ、基板面37aと37b上のレジスト層のストリップを露光し、後の工程において対応する数の導線又は導電性ストリップがこれらの表面に構成される。導線の幅は副ビーム部分の幅に依存する。
【００３６】
ビーム部分50cと52cは、基板上部のレジスト層の領域に隣接するスロットに対して傾斜している。これらのビーム部分はさらに、マスク領域42のストリップパターンで分割され、これらのビーム部分は、側壁の露光されたレジストストリップの数に対応する数の上部レジストストリップを露光する。露光された上部レジストストリップの各々は、側面の露光されたレジストストリップのそれぞれのストリップに接合される。
【００３７】
レジストの現像、ベーキング、エッチング及び残留レジストの剥離除去に関する従来のパターン転写ステップにより、露光及び非露光レジストストリップのパターンが、側面及び基板の上部領域の電気配線パターン又は導電性トラックに変換され、これらの面が接続される。
【００３８】
スロット間のマスク領域は、装置の形態に対応したマスク装置形態パターンを有しても良く、例えば導電性トラック又は電子的若しくは電気光学的構成体の形態がスロット間の基板層領域に構成される。マスクの放射線遮断領域44はそのようなマスク装置形態パターンの一部を構成しても良い。そのようなマスク装置形態は、基板内のスロットを露光するために用いられる歪曲ビームによって描写しても良い。
【００３９】
歪曲露光ビームを用いることの結果として、露光配置性状は隙間幅の変化に対し感受性を示す。隙間幅Wが変化した場合、露光パターンすなわち、レジスト層上面の平面における放射線分布がずれ、露光ストリップ幅は変化する。この感度の度合いは露光ビームの傾斜角に依存する。傾斜角（ビームの主光線と基板の法線間の角度）が大きくなると、図6に示すように隙間幅の感度は高くなる。
【００４０】
図6には比較的大きな（L）及び比較的小さな（S）傾斜角に対する、2の隙間幅AとBの場合の露光されるストリップ幅SWを示す。大きな隙間幅Bの場合、大きな傾斜角に対するストリップ幅SWBLと、小さな傾斜角に対するストリップ幅SWBSとが得られる。小さな隙間幅Aの場合、大きな傾斜角に対するストリップ幅SWALと、小さな傾斜角に対するストリップ幅SWASとが得られる。隙間幅が大きくなるとストリップ幅は小さくなり、この効果は小さな傾斜角の場合より大きな傾斜角の場合により顕著である。
【００４１】
さらに図5a及び5bに示す従来の露光配置は、図5aのXY平面に伸びるスロット面の露光にのみ利用され、YZ平面に伸びる表面の露光には利用されない。歪曲露光には特殊で一般的でない露光装置が必要となる。
【００４２】
本発明では、側面露光のための露光ビーム部分に必要な傾斜が、新しい種類のマスクによって達成される。このマスクは、導電性ストリップ又は導線が構成される基板のスロット、溝、孔又は他の種類の断続部の位置に一致する部分に回折構造部を有する。回折構造部は、歪曲露光が必要な位置においてのみ露光ビーム部分の偏向制御を行う。なお垂直な入射ビームを用いてマスクを照射して、露光パターンのずれ及び露光ライン幅の変動という問題を解消することができる。特殊な露光装置は不要であり、従来の露光装置の能力が実質的に拡張される。回折構造部は露光放射線を2の相互に垂直な方向に回折するように設計することができ、XZ平面及びYZ平面のいずれに広がる端面でも露光をすることができる。基板に丸く露光させることも可能であり、従来の方法では製作することのできなかった種類の構成体を製作することができる。
【００４３】
回折構造部のある実施例としては一次格子、例えば位相格子がある。図7にはそのような格子の部分を示す。格子は、例えば石英製のマスク基板60のエッチングにより設けられた溝状の格子ストリップ62を有し、この格子ストリップは中間ストリップ64と交互に繰り返される。溝は幾何深さdを有し、溝を通る入射ビーム（露光ビーム）bの部分と中間ストリップを通るビーム部分との間に位相差を生じさせる。ビーム部分は相互に干渉して、異なる方向の（回折次数の異なる）副ビームが形成される。この現象は回折と呼ばれ、異なる方向は回折次数と呼ばれる。図7にはゼロ次の非回折副ビームb(0)、正または負の一次副ビームb(+1)及びb(-1)が示されており、b(+1)及びb(-1)は角度θ1で回折される。また図には正または負の二次副ビームb(+2)及びb(-2)が示されており、これらは角度θ2で回折される（θ2＝2θ1）。
【００４４】
描かれた例ではゼロ次のビーム強度はできるだけ小さくする必要がある。このビームは基板のスロットを通り真っ直ぐ伝播するからである。また二次及び高次のビーム強度を最小にすることも可能であり、その場合全ての入射光線はゼロ次のビームに集中される。この事象が得られる状態は格子効率と呼ばれる。この効率は格子ピッチp、ジューティサイクルすなわち溝の幅とピッチの幅の比、及び溝の光深さで定められる。光深さは幾何深さdとマスク基板材料の屈折率nの積である。
【００４５】
基板側面の露光の場合、偏向角θ1は少なくとも約20゜であるため、側面での一次ビームの入射角は最大約70゜である必要がある。露光放射線はレジストにより十分に吸収されるような角度で入射する。入射角が大きくなる、すなわち偏向角が20゜よりも小さくなると、多量の放射線が側面のレジスト層で反射され、露光の信頼性が落ちる。格子ピッチp及び露光放射線波長λは、以下の式により一次の偏向角θ1を定める。
【００４６】
sin（θ1）=λ／p
波長365nmで一次の偏向角が20゜となるようにするには格子ピッチは1067nmにする必要がある。
【００４７】
一次ビームに対して最大効率の格子を得るには、ゼロ次のビームを最大限抑制する必要がある。高次のビーム強度はゼロ次及び一次のビームに比べて既に十分に低い。以下の条件がそろった場合、ゼロ次のビームは完全に除去される。
【００４８】
格子の位相深さ、すなわち一次のビームとゼロ次のビームの位相差が180゜であり、かつ位相格子のジューティサイクルが50%であること。
【００４９】
ゼロ次の放射線は吸収又は反射されず、エネルギー保存則により放射線は損失せずに一次の放射線に加えられる。
【００５０】
大気中の格子の場合、屈折率は1であり、位相深さが180゜となるには、
λ＝2ｄ（n-1）
である必要がある。ここでnはマスク基板材料の屈折率である。この材料が石英で露光放射線の波長が365nmである場合、幾何深さdは397nmである。現在利用できるパターン転写技術により、そのような深さでピッチが1067nmの、すなわち格子ストリップ幅533nmの位相格子の製作を行うことができる。
【００５１】
格子が屈折率n1の媒体に囲まれる場合、位相深さが180゜となるには、
λ＝2d（n-n1）
である必要がある。
【００５２】
位相格子の代わりに振幅格子を用いても良い。振幅格子又は黒と白の格子は、同一面内で放射線遮断と透過のストリップが交互に繰り返される構造となっている。放射線遮断ストリップはクロム製であっても良く、この材料は光パターン転写技術の分野では良く用いられている。位相深さに関しては、振幅格子は位相深さが180゜の位相格子のように振舞う。振幅格子によって透過される放射線はゼロ次の成分を有するため、そのような格子では位相格子に比べて一次ビームが非効率である。振幅格子は入射放射線の半分を遮断する。
【００５３】
図8には図示の目的で、本発明による3D露光配置を極めて概略的に示す。上面には導電性ストリップ80の配線が構成され、基板の側面には対応するストリップ78の配線が構成される。基板自体も示されている。上面及びそれと関連する側面の稜線76、上面の露光ストリップ、及び側面の露光ストリップのみが示されている。そのような露光を行うためのマスク構造70は一連の放射線遮断ストリップ72と回折構造部74を有し、回折構造部74はこれらのストリップ間に設置される。放射線遮断ストリップ72は例えばクロム製のストリップであり、このストリップはX方向に伸びる。回折構造部74のサブミクロンの幅広格子ストリップはY方向に伸びる。図7から明らかなように、回折は格子ストリップの方向に垂直な面で生じる。図8の状態の場合、これは回折構造部に入射する露光放射線がXZ平面に偏向することを意味し、この放射線はストリップ78を露光することになる。回折構造部はさらに、側面のストリップ78を露光するのに十分な長さでX方向に伸びても良い。クロム製ストリップ72が基板の上面のストリップ80及び基板の側面のストリップ78と重なる場合、回折構造部は中間ストリップ77を照射し、ネガレジストとセミアジティブ法の組み合わせを用いて、配線を形成することができる。ストリップ78及び80の位置ではレジスト層は放射線を受けず、これらの位置のレジスト材料はレジストの現像時に除去される。次の電気化学的処理プロセス段階において、金属が成膜され、レジスト層内にスロットが得られる。
【００５４】
マスクパターンと基板の間には約100μm程度の幅の微小な隙間が確保され、これが基板のコンタミネーションを回避し、基板とマスクの損傷を防ぐ。マスクパターンの平面と構成基板上面のレジスト層間の距離は、露光放射線の波長及び露光ビームの平行化の程度とともに、露光されるストリップパターンの解像度を定める。描写システムの解像度とは、露光システムの解像度のことであって、図8のY方向における単位長さ当たりのストリップの数を意味し、ここでのストリップとは別々に描写され、相互に十分に分離されたストリップを指す。マスクパターンとレジスト層間の距離が短くなると、得られる解像度は高くなる。解像度が高くなると、描画される最小ストリップ幅は小さくなる。
【００５５】
基板側面の場合、マスクパターン平面とレジスト層間の前記距離は、基板の上面とマスクパターン平面間の隙間、すなわち近接隙間によって定められる上、この距離はマスクパターンのX位置にも依存する。図8の配置において、高さA及びBの側面に入射する露光放射線b(+1)x1、b(+1)x2はそれぞれマスクパターンの異なるX位置を基点とし、そのためこれらの光線においてマスクと側面間の距離は異なる。この差異は近接隙間幅の増加とともに増大する。近接隙間幅の増加の結果、前記差異が増大し変調深さが減少する。変調深さmは以下の式で定義される。
【００５６】
M=（Lmax‐Imin）／（Lmax+Imin）
ここでImax及びIminはそれぞれレジスト層の露光パターンにおける最大及び最小強度である。しかしながらいずれも幅が50μmのストリップ及び中間ストリップを形成し、波長365nmで視準角2゜の露光ビームを用いる方法の実施例の場合、近接隙間幅が600μm以下であれば変調は100%のままである。隙間幅が600μmよりも大きくなって初めて、変調深さが低下し始める。これは新規な方法が隙間幅の変動に対して大きな許容範囲を示すことを意味しており、3次元パターン転写に従来の近接プリント装置を使用することを可能にし、それにより3次元転写用に特殊設計された近接プリント装置を用いる場合よりさらに良好な結果が得られる。従って本発明は従来装置の新規な利用を創作するものであり、実質的にそのような装置の能力を拡張するものである。
【００５７】
最大600μmまでの隙間幅と幅50μmのストリップとが組み合わされる。導電性ストリップが50μm以上の幅の場合、最大近接隙間幅は600μmよりも大きくなる。
【００５８】
視準角は、露光ビームの平行ビーム度の指標である。この角度はビームの主光線と周囲光線間の角度として定義される。本方法の特性は、露光放射線が実質上平行ビームであることである。露光ビームが完全に平行ビームとなった場合、すなわちビームが視準角0゜となったときに最良の結果が得られる。しかしながら露光ビームが約2゜の視準角を有する場合でも、極めて良好な結果が得られる。露光ビームは水銀アークランプで供給され、このランプは現在近接パターン転写技術に用いられている。このランプは特に上述の365nmの波長の放射線を供給する。この放射線は極端なエネルギーロスを生じさせずに2゜まで平行化することができる。ランプの代わりにレーザーを用いても良い。レーザーには、レーザーが必要な状態にまで平行化されたビームを供給できるという利点がある。
【００５９】
照射ステップ後にはレジストの現像ステップが続き、ポジレジストを使用する場合、露光されたレジスト部分が除去され、ネガレジストが用いられる場合は非露光レジスト部分が除去される。残ったレジスト構造はエッチングマスクとして利用され、これによりレジスト材料が除去された位置の下部金属層材料が除去される。必要な導電性ストリップは残留レジストを剥離除去することで得られる。この処理プロセスはサブトラクティブ法と呼ばれる。あるいはアジティブ法を用いることも可能である。この場合例えば金属のような導電性材料が、現像ステップでレジスト材料の除去された位置に成膜される。
【００６０】
上述のマスクパターンに埋め込まれた回折構造部は一次格子状構造90であり、この格子ストリップは図9aに示すようにX方向に伸び、YX平面に露光放射線を偏向させる。この図及び以降の図において参照符号92及び94は、それぞれ格子ストリップと中間ストリップを表す。一次回折構造部は図9bに示すように、Y方向に伸びる格子ストリップと中間ストリップを有する構造96であっても良く、放射線はXZ平面に偏向される。一次回折構造部は、XY平面において0゜と360゜の間のいかなる向きであっても良い。回折構造部はさらに二次元構造としても良く、この場合YZ平面とXZ平面両方において放射線の偏向が可能となる。
【００６１】
図9cには回折構造部の実施例100を示す。この回折構造部はY方向に偏向させる一次格子102と、X方向に偏向させる一次格子104とで構成される。そのような格子構造は、四角形孔の各内部面への導電性ストリップの形成、あるいは4のストリップすなわち丸い孔の内表面への2組の対向するストリップの形成に用いることができる。構成された回折構造部の中央では2の格子が相互に交差し、チェス盤状格子106が得られる。このチェス盤状格子は入射放射線を4方向に偏向し、すなわち放射線はY方向における2の一次副ビームとX方向における2の一次副ビームとに分割される。4の副ビームの強度低下を補償するには、照度を増大させる。
【００６２】
図9dには実施例110を示す。この回折構造部は環状に配置された多数の一次格子112乃至119を有する。
【００６３】
この実施例は、基板の円状経由部又はスロットの内面に多数の導電性ストリップを構成することに用いることができる。図9dでは8の格子が示されているが、格子の数は例えば12等、実質的により多くても良く、導電性ストリップの必要数により定められる。
【００６４】
回折構造部には回折構造の設計を描写形態、すなわち必要な露光パターンに容易に合わせることができるという利点がある。必要であれば修正構成体、例えばレンズ機能を回折構造部に組み込んでも良い。これにより回折構造部が示す規則的一次構造からの偏差は小さくなる。
【００６５】
図10aには一例として、環状回折構造部110によって基板にインダクションコイルを構成する方法を示す。この図はコイルが構成される基板部分の上面図を示す。基板表面は参照符号120で表される。まず最初に円状スロット又は経由部122、及び環状スロット124が形成され、これにより基板材料の環状シリンダ128が基板に接続されたまま残る。次に内面及び外面123、125並びにシリンダ128の上面及び底面が、例えば金属のような導電性層でコーティングされる。この層はレジスト層で被覆される。このレジスト層は回折構造部110を有するマスクを介して露光され、レジスト層のストリップ状領域が露光される。レジストの現像、エッチング及びレジストの剥離の後、図10bに示すような導線又はストリップのパターンが得られる。
【００６６】
コイル130は明確化のため、元の基板から分離された状態で図10bに示されている。コイルは基板材料120のシリンダ132を有し、基板材料は例えば壁厚wtのセラミック又はフェライトである。シリンダの外面134及び内面136にはそれぞれ導線142と144が設けられる。また上面138と底面140には導線146が設けられ、この導線は導線142を導線144に接続する。
【００６７】
この特殊な構成体の場合、レジスト被覆基板の上面及び底面の両方が露光される。1の基板に多数のコイルを同時に製作して、その後基板をスライスすることにより、個々のコイルを得ることができる。
【００６８】
図10bのコイルの場合、導線パターンは上面及び底面で同じピッチを有する。さらに新しい方法は、構成体の上面に底面より微細な配線ピッチを有する構成体の製作に用いることができる。図11にはそのような構成体150を示す。構成体は基板120に円形孔155を有し、この孔は4の長方形スロット150乃至153に囲まれている。孔の内部には導電性ストリップ157のパターンが設けられ、このパターンは上側で導電性ストリップ159をつなげる。ストリップ159はスロット151乃至154から伸び、これらのスロットの内側で導電性ストリップ158とつながる。基板の底面につながるストリップのピッチは、ストリップ157よりも大きなピッチを有する。
【００６９】
本発明を利用して製作することのできる別の構成体は、米国特許第6,420,755号に記載されたパワートランジスタのようなフィールド効果トランジスタ（FET）160であり、図12に概略的に示されている。このトランジスタは、例えばシリコン製の基板162を有し、基板の上面にはソース領域164及びゲート領域166が設けられ、この領域の材料は基板とは異なっている。底面にはドレイン領域が設けられ、この領域は基板側面163の電気導線又は導電性ストリップ168により上面に接続される。このトランジスタの製作のあるステップは、マスクを用いたレジスト被覆側面の露光ステップからなる。マスクは側面の位置に回折格子を有する。
【００７０】
図11bのインダクションコイルは高いインダクタンスを有しても良い。このコイルと図12のトランジスタは、新しい方法によって製作することのできるパッシブ構成体の２つの例に過ぎない。本発明を用いて製作することのできる別の種類の構成体は、小型出力変換器及びアンテナである。出力変換器は1のインダクションコイルと多数の巻線を有する。アンテナは小さなセラミック製ブロックと、2の対向面に金属パターンを有し、このパターンは他の表面上の配線パターンと接続される。
【００７１】
さらに本発明は、ミクロ光電気機械システム（MOEMS）又はミクロ電気機械システム（MEMS）のような、異なる種類の素子で構成されるミクロシステムの製作に用いることができる。図13にはそのようなシステム又は装置170が示され、この装置はダイオードレーザ175、レーザーの正面の光導波又は光ファイバ176及びレーザーの背後の検出器177を有する。この装置システムはレーザーパッケージとも呼ばれ、光遠距離通信システムに用いられても良い。検出器177は電気回路（示されていない）に接続され、この回路は例えばレーザーによって放射されるレーザービームの強度制御に用いられる。この目的のため、レーザーは導線179として概略的に示されている電気配線によって制御回路に接続される必要がある。この導線は、ダイオードレーザーの設置される表面の窪んだ領域172の表面173、領域172の側面及び基板の上面178を横断するように伸びる。配線179を基板に提供するある処理ステップは、マスクを用いてレジスト被覆基板表面を露光するステップを有し、マスクは表面173、174及び178の位置に回折構造部を有する。
【００７２】
本発明の方法は、多数の構成体又は基板の片側に、共通層若しくは電極構造の接続部、又は基板の反対側との接続部を提供することに特に適する。接続部が異なる場合、共通の孔を利用することができる。そのような接続を行うためには基板に経由部の領域が必要となり、比較的コスト高になるため、いくつかの構成体、例えば4のトランジスタに対して1つの孔を用いることは領域とコストの点で利点がある。
【００７３】
図14にはトランジスタ構造を保持する4の基板領域180乃至183を示す。これらの領域は、破線輪郭185乃至188によって概略的に示されている。下地基板にトランジスタを接続するため、基板には内面に中央開口が設けられ、開口の表面には各トランジスタに対して少なくとも1の配線又は導電性ストリップ192が形成される。必要な複数のストリップは、本発明の方法により同時に形成することができ、その際には二次元の回折構造部を有するマスクが用いられる。図14の共通孔の別の利点は、構成体をプリント回路基板（PCB）に設置する際に参照として、各構成体に対応する曲率を用いることができることである。
【００７４】
前に示したように本発明を用いて、レジスト層を照射しレジストを現像した後、下部導電層をエッチングすること（サブトラクティブ法）により又はレジスト層の開口の位置に導電性材料を成膜することにより、電気配線を形成することができる。さらに本発明は、接続パターンの形成に用いることもできる。このプロセスでは、深さ（3次元）方向の照射が必要となるが、導電性層を損傷させずに、導電性層上部の分離層の部分を除去することができる。
【００７５】
本発明の方法は、上部基板に構成される構成体を底部基板の構成体に接続することに用いても良く、多数の構成体を有する装置又は多数のICを有するモジュールの製作に用いても良い。
【００７６】
また個々の構成体をパッケージ化するため（チップスケールのパッケージ）、すなわち構成体を保護ハウジングに収容するためには、構成体と外部界との間の電気的接触を確保する必要があるが、本発明方法を用いてこれらの接触用の導電性ストリップを形成することができる。これは、多数の構成体を有する装置のパッケージ化（ウエハスケールのパッケージ化）の場合も同様である。
【００７７】
全般に本発明は、少なくとも1面に電気配線を有するいかなる装置の製作に用いることもできる。装置という用語は広く解釈されなければならない。この言葉は単一のパッシブ又はアクティブ構成体、多数の構成体を有するモジュール、1の基板に集積されたそのような多数の構成体又はモジュール（マルチチップモジュール）、多数の構成体又はモジュールを保持する、例えばプリント回路基板のような配線化された担体、のいずれをも含む。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明を実施することのできる近接プリント装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明の方法により導電性ストリップパターンが設けられた構成体を示す図である。
【図３】スロット及び導電性ストリップが設けられる前の基板を示す図である。
【図４】スロットが設けられた図3と同じ基板を示す図である。
【図５ａ】歪曲ビームによりスロットを有する基板を露光する従来技術の側面図である。
【図５ｂ】歪曲ビームによりスロットを有する基板を露光する従来技術の上面図である。
【図６】露光されるストリップの幅に対する、近接隙間幅及び露光ビーム勾配の影響を示す図である。
【図７】回折格子の原理を示す図である。
【図８】そのような回折格子を有するマスク構造を用いた基板側面の露光を示す図である。
【図９ａ】新しい方法の実施が可能な回折構造部の別の実施例を示す図である。
【図９ｂ】新しい方法の実施が可能な回折構造部の別の実施例を示す図である。
【図９ｃ】新しい方法の実施が可能な回折構造部の別の実施例を示す図である。
【図９ｄ】新しい方法の実施が可能な回折構造部の別の実施例を示す図である。
【図１０ａ】インダクションコイルを製作することのできる第1の回折構造を示す図である。
【図１０ｂ】図10aの回折構造により製作されたインダクションコイルを示す図である。
【図１１】図11bのインダクションコイルを製作することのできる第2の回折構造を示す図である。
【図１２】新しい方法で製作することのできるトランジスタを示す図である。
【図１３】ダイオードレーザーのパッケージ化に利用できる新しい方法を示す図である。
【図１４】電子装置を基板プレートに電気的に接続することのできる新しい方法を示す図である。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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2006500632.tif 000012
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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