JP2001223185A

JP2001223185A - 半導体デバイス等の製造における回路パターン転写方法

Info

Publication number: JP2001223185A
Application number: JP2000341695A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsumura; 英樹松村; Minoru Terano; 稔寺野; Kohei Nitta; 晃平新田; Kenichiro Kida; 健一郎木田
Original assignee: Ishikawa Seisakusho Ltd
Current assignee: Ishikawa Seisakusho Ltd
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】基板に、パターン転写時、種々の製造条件を簡
易化し、生産性の向上と装置コストの低減化を計り、液
晶ディスプレイ用ガラス基板、有機ＥＬ用基板、及びプ
ラズマディスプレイ用基板などの平板表示デバイスの大
型化に対応できるようにする。【解決手段】基板上に、樹脂フイルムを貼付する。こ
の樹脂フイルムの表面に、凹凸のパターン形成された型
部材を、押圧して、樹脂フイルムに凹凸を形成する。し
かる後、この樹脂フイルム及び基板をエツチング後、樹
脂フイルムを除去して、基板に凹凸のパターンを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ、フ
ィールドエミッションディスプレイ、有機ＥＬディスプ
レイ、プラズマディスプレイ、太陽電池、及び半導体な
どの半導体デバイス等の製造時における回路パターンの
転写方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板に、凹凸のパターンを形成す
る方法として、米国特許第５７７２９０５号が提案され
ている。この方法は、表面に凹凸のパターンを形成され
た型部材を、基板の上に形成されたレジスト膜に、押し
付けることで、該基板にパターンを形成するもので、こ
の場合、基板のレジスト膜は、スピンコート法によって
形成され、又、レジスト膜の材質としては、ＰＭＭＡを
使用すると共に、基板を、ＰＭＭＡのガラス転移温度以
上の２００度以上に加熱し、型部材のレジスト膜への押
圧力を約１００ｋｇｆ／ｃｍ２で行うものである。この
方法によれば、これまでのパターン形成で主流となつて
いた、フォトリソグラフィー法で、必要とした非常に高
価な露光装置を必要とせず、加えて、パターン転写工程
も簡略化される利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の米国
特許第５７７２９０５号の場合、レジスト膜がスピンコ
ート法によって形成されているため、基板の回転によっ
て基板の端部のレジスト膜の膜厚が基板の回転中心部の
膜厚に対し、薄くなるという不均一性が生じる場合があ
る。レジスト膜厚に不均一があると、表面に凹凸のパタ
ーンを形成された型部材を、基板の上に形成されたレジ
スト膜に、押し付けるパターン転写法では、型部材のレ
ジスト膜への押し込み深さに不均一が生じ、その後のエ
ッチング処理によっても、正確なパターン転写ができな
い問題が新たに発生している。

【０００４】加えて、レジスト膜の材質のＰＭＭＡの問
題として、押圧力、基板加熱温度に問題がある。即ち、
型部材をレジスト膜に押圧する際、約１００ｋｇｆ／ｃ
ｍ２である。この分野で、使用されるＳｉ基板や、ガラ
ス基板は脆性材料であり、型部材の平面状態や、膜厚の
不均一性によって、偏荷重のような圧力が一部に生じた
場合、基板が破損する恐れがある。又、基板加熱温度を
２００℃程度にしなければならない。このように、高い
温度変化を必要とすることは、スループットに悪影響を
与える。更に又、パターンの形状によっては、十分な押
し込み深さが得られなかったり、押し込み深さに不均一
が生じたりする場合がある。即ち、型部材の凸部をレジ
スト膜に押し込んだ際、凸部分が広いパターン形状や、
凸部分と、凹部分の分布が不均一なパターン形状では、
押圧されたレジスト膜の行き場がなくなることが起因し
て、十分な押し込み深さが得られなかったり、押し込み
深さに不均一が生じたりする場合がある欠点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上述
の問題点を解消したパターン転写方法を提供せんとする
もので、半導体デバイス等の製造時、基板上に回路パタ
ーンを転写するに際し、基板上に、樹脂フイルムを貼付
すると共に該樹脂フイルムの表面に、凹凸のパターン形
成された型部材を、押圧して、樹脂フイルムに凹凸を形
成し、しかる後、この樹脂フイルム及び基板をエツチン
グ後、樹脂フイルムを除去して、基板に凹凸を形成する
ことを特徴とする。このとき、樹脂フイルムの基板上の
貼付については、熱圧着、熱溶着、光溶着、接着剤によ
る機械圧着、コロナ放電による放電処理、オゾン処理に
よる放電処理、又はプラズマ処理による放電処理により
行うことができる他、基板と樹脂フイルムを真空中で密
着させ、しかる後、全体を大気圧に戻し、真空と大気圧
の気圧差を利用して、基板に樹脂フイルムを圧着させる
ことによっても良い。樹脂フイルムの材質は、好ましく
は、ポリエチレン、ポリエチレンの共重合体、ポリプロ
ピレン、ポリプロピレンの共重合体、ポリスチレン、又
はポリスチレンの共重合体が良い。即ち、これらの樹脂
フイルムは、従来のＰＭＭＡに比較して、展延性で、融
点温度が低いため、型部材を押し込んで成形加工し易い
からであり、更に、エッチング液の酸系薬品に強いから
でもある。又、表面に凹凸のパターン形成された型部材
を、基板上の樹脂フイルムに押圧させる際、予め、基板
及び樹脂フイルム、又は、基板、樹脂フイルム及び型部
材を、樹脂フイルムの軟化温度に加熱し、樹脂フイルム
を軟化して、押圧する。これは、樹脂フイルムの成型加
工を、容易にするためである。又、別に、表面に凹凸の
パターン形成された型部材を、基板上の樹脂フイルムに
押圧させる際、予め、基板及び樹脂フイルム、又は、基
板、樹脂フイルム及び型部材を、樹脂フイルムの融点温
度まで、加熱し、樹脂フイルムを溶融させた後、型部材
を樹脂フイルムに押し付け、この状態で、全体を軟化温
度に冷却した後、型部材を樹脂フイルムから離脱させる
ことによって樹脂フイルムに凹凸を付けても良い。但
し、このとき、型部材は、表面にフッ素樹脂コーティン
グを施すか又はフッ素樹脂製とする。これは、樹脂フイ
ルムが、型部材に溶着するのを防止するためである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づいて、具体的
に説明すると、先ず、基板に樹脂フイルムを貼付する点
について述べる。図１において、１は、Ｓｉ製の基板で
あるが、この基板１は、ガラス製であっても良いことは
勿論である。２は、気泡除去剤となるエタノールで、こ
のエタノール２は、前記Ｓｉ基板１に、樹脂フイルム３
を貼付時、気泡が、この基板１と、樹脂フイルム３との
間の界面に混入するのを防ぐためのものである。この、
気泡除去剤は、このエタノールに限るものではなく、そ
の他有機系溶剤を使用してもよい。前記樹脂フイルム３
は、好ましくは熱間延伸によって製造されたポリエチレ
ン、ポリエチレンの共重合体、ポリプロピレン、ポリプ
ロピレンの共重合体、ポリスチレン、又はポリスチレン
の共重合体のフイルムが良い。これらの樹脂の場合は、
軟化温度が比較的低く、且つ、展延性に富むからであ
る。この樹脂フイルム３は、予め基板１と同サイズの形
状で使用する。このＳｉ基板１上に、気泡除去剤のエタ
ノール２を滴下して、樹脂フイルム３を密着させる。こ
の時、樹脂フイルムがしわになると、レジスト膜３と基
板１の界面に気泡が発生したり、膜厚の不均一が生じる
ので、樹脂フイルムに張力を与えながら貼り付ける。

【０００７】即ち、図２において、基板１の樹脂フイ
ルム３の上に、ゴムローラ４を押し付けながら回転させ
る。すると、基板１と樹脂フイルム３との間に介在した
エタノール２が除去され、基板１に樹脂フイルム３が密
着される。

【０００８】こうして準備した基板１の樹脂フイルム３
への熱圧着方法を、図３において、説明する。５は、加
熱プレス装置で、上下一対のホットプレート６、６を備
えていて、この上下ホットプレート６、６の間に試料を
挟み込み、上ホットプレートを下方に移動させて押圧す
るといった加熱しながら、プレスするという機構を備え
ている。即ち、下ホットプレート６ａ、及び上ホットプ
レート６ｂは、それぞれヒータ６ｃを内蔵していて、そ
のうち下プレート６ａは、固定され、一方、上プレート
６ｂは、支柱６ｄ、６ｄに、上下に昇降自在に取り付け
られている。７は型部材で、この型部材は、前記Ｓｉ基
板１と同サイズ又は、若干大きい方がよく、また、その
表面が鏡面のものである。この型部材７の鏡面側を、樹
脂フイルム３に押し付けることにより、基板１の上に、
樹脂フイルム３に凹凸を無くし、均一にレジスト膜を貼
付することができる。８は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレ
フタレート）フイルムを示す。このＰＥＴフイルム８
は、レジスト膜となる樹脂フイルム３が、加熱された場
合、型部材７に融着しないように防止するものである。
即ち、ＰＥＴフイルム８は、ポリエチレン、ポリエチレ
ンの共重合体、ポリプロピレン、ポリプロピレンの共重
合体、ポリスチレン、及びポリスチレンの共重合体より
も融点が高く、このため、加熱温度が、ＰＥＴフイルム
８の融点以下の温度であれば、ＰＥＴフイルム８が樹脂
フイルムや型部材７に融着することが防止できる。この
ＰＥＴフイルム８の代わりに、フッ素樹脂などの高融点
で、表面に凹凸の無い樹脂フイルムを、使用したり、又
は、型部材７の表面に、フッ素樹脂コーテングすること
によっても代用することができる。

【０００９】樹脂フイルム３の基板１上への貼付は、上
述の熱圧着の他、熱溶着、接着剤による機械圧着、コロ
ナ放電による放電処理、オゾン処理による放電処理、又
はプラズマ処理による放電処理によっても良い。ここ
で、接着剤を用いた機械圧着とは、樹脂フイルムと基板
の界面に接着剤を付着せしめ、それを機械圧着すること
によって、樹脂フイルムを基板に貼付する方法である。
この方法では、接着剤を樹脂フイルムあるいは、基板に
均一に付着することが必要である。又、放電処理による
圧着とは、コロナ放電、オゾン放電、又はプラズマ処理
といった樹脂フイルムを放電中に曝すことによって、樹
脂フイルム表面のぬれ性を増加させ、基板との密着性を
向上させる方法である。この方法によって、樹脂フイル
ムを基板に密着させた後、上述の熱圧着又は熱溶着によ
って、レジスト膜を形成させることもできる。又、樹脂
フイルム３の基板１上への貼付は、基板と樹脂フイルム
を真空中で密着させ、しかる後、全体を大気圧に戻し、
真空と大気圧の気圧差を利用して、基板に樹脂フイルム
を圧着させることにより行なっても良い。

【００１０】次に、凹凸のパターン形成された型部材９
について説明する。先ず、図４において、型部材９は、
前記Ｓｉ基板１と同サイズの形状をしていてこの片面に
は、凹凸のパターン１０が設けられている。このパター
ン１０は、例えば、凸部と凹部との段差が３０μｍ、凸
部は、０．５ｍｍ角で、４ｍｍ間隔に作成した。この
条件は、パターンの形状によって、適宜選択されるもの
である。この型部材９は、Ｓｉ基板の表面にテフロン
（登録商標）テープを貼り付けることにより、マスキン
グし、これをふっ硝酸にてウエットエッチングすること
により作成した。この型部材９のＡ−Ａ矢視図を図５に
示す。図４のように、型部材９の凹凸パターンが形成さ
れた面を、Ｓｉ基板１の樹脂フイルム３のレジスト膜が
形成された面に平行に対向させ、型部材９をこのレジス
ト膜に押し付ける。尚、この型部材９を、基板に押圧す
る手段は、上述の図３に示す加熱プレス装置５によって
も行うことができる。

【００１１】次に、樹脂フイルム３を貼付した基板上１
に、型部材９によって、回路パターンを転写する工程に
ついて図６から図１０を参照して説明する。図６は、
パターン１０を有する型部材９を、基板１に貼付した樹
脂フイルムのレジスト膜３に押し付けた状態を示してい
る。ついで、図７は、押しつけていた型部材９をレジス
ト膜３から離脱させた状態を示す。この結果、基板１の
樹脂フイルムのレジスト膜３に凹凸パターン１１が形成
される。図８は、基板１のレジスト膜３のエッチング
後、レジスト膜３に形成されていた凹凸パターンの凹部
の底が除去され、Ｓｉ基板１がむき出しになったことを
示した図である。ついで、ウエットエッチング法又は、
ドライエッチング法により、Ｓｉ基板１の表面に凹凸パ
ターンを形成する。即ち、図９に示すように、Ｓｉ基板
１の表面が喰刻される。しかる後、Ｓｉ基板１の上に残
留していたレジスト膜３を除去することにより図１０に
示すように、表面に凹凸パターンが形成されたＳｉ基板
１を得ることができる。

【００１２】尚、ここで、表面に、凹凸のパターン１
０を形成された型部材９を、基板１上の樹脂フイルム３
に押圧させる際、予め、基板１及び樹脂フイルム３、又
は、基板１、樹脂フイルム３及び型部材９を、樹脂フイ
ルムの軟化温度（６０℃から１００℃）に加熱し、樹脂
フイルムを軟化して、押圧しても良い。この樹脂フイル
ム３を、軟化温度に加熱する理由は、ポリエチレン、ポ
リエチレンの共重合体、ポリプロピレン、ポリプロピレ
ンの共重合体、ポリスチレン、及びポリスチレンの共重
合体は、温度を上げるほど軟化する熱可塑性樹脂である
ため、型部材９の押し込みが容易となり、このため、パ
ターン形成がし易くなるからである。しかし、融点温度
（１１０℃から１３０℃）以上に加熱すると、型部材９
にレジスト膜が融着し、パターン形状が崩れてしまうた
め好ましくない。

【００１３】又、表面に凹凸のパターン１０を形成され
た型部材９を、基板１上の樹脂フイルム３に押圧させる
際、予め、基板１及び樹脂フイルム３、又は、基板１、
樹脂フイルム３及び型部材９を、樹脂フイルムの融点温
度まで加熱し、樹脂フイルムを溶融させた後、型部材９
を樹脂フイルムに押し付け、この状態で、全体を軟化温
度に冷却した後、型部材９を樹脂フイルム３から離脱さ
せることによって樹脂フイルム３に凹凸を付けても良
い。この方法は、上述の軟化温度まで上昇させる場合で
は、十分な押し込み深さが得られない場合適用される。
即ち、樹脂フイルムを、融点温度まで上昇させることに
より、レジスト膜３が、溶融しているため、容易に成形
加工ができ、このため十分押し付け深さが得ることがで
きるからである。但し、この場合、レジスト膜３が、型
部材９に融着しないように、型部材９の表面に、フッ素
樹脂コーティングするか、もしくは、型部材９自体を、
フッ素樹脂製とするなどの手当が必要である。

【００１４】

【実施例】２０ｍｍ角で厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板の
表面に、ポリエチレンフイルム（膜厚約１５μｍ）を熱
圧着して貼り付けし、レジスト膜を形成した。この基板
のレジスト膜に、前記Ｓｉ基板と同サイズの２０ｍｍ角
であって、その片面には、凹凸のパターンが設けられて
いる型部材を、５０ｋｇｆ／ｃｍ２で押圧した。尚、凹
凸パターンは、凸部と凹部との段差が約３０μｍ、凸部
は、０．５ｍｍ角で、凸部間隔を４ｍｍに形成した。こ
のときの型部材及び基板温度は１００℃であった。次
に、ウエットエッチング法によってエッチングを行い、
エッチング液に０−ジクロロベンゼンを使用し、エッチ
ング温度７５℃、エッチング時間約３−５分間程度浸漬
することによって、レジスト膜凹部の基板を露出させ
た。その後、ウエットエッチングを行い、弗化水素酸：
硝酸：酢酸の体積比を２：５：２に混合したふっ硝酸の
エッチング液に約１分間浸漬することにより、Ｓｉ基板
の表面を除去した。しかる後、Ｓｉ基板上に残留したレ
ジスト膜を、アッシング法を用いて除去することによ
り、表面に深さが１０μｍの凹凸パターンが確認され
た。比較例（従来例）基板の上に、スピンコート法によるＰＭＭＡのレジスト
膜を形成したものを使用したことと、パターンを形成し
た型部材を押圧するときの押圧力を１００ｋｇｆ／ｃｍ
２としたこと、又、型部材及び基板温度を２００℃とし
たこと以外は、本発明の実施例と同様の条件で処理し
た。この場合、基板の表面に形成されたパターンの深さ
は、０．２μｍであった。本発明は、従来例に比較し
て、小さい押圧力（約半分）で、且つ、低い加熱温度
（約半分）で、深さの深い（約１００倍）パターンが正
確に転写できた。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、上述のように、基板上に回路
パターンを転写するに際し、基板上に、樹脂フイルムを
貼付すると共に該樹脂フイルムの表面に、凹凸のパター
ン形成された型部材を、押圧して、樹脂フイルムに凹凸
を形成し、しかる後、この樹脂フイルム及び基板をエッ
チング後、樹脂フイルムを除去して、基板に凹凸を形成
するようにしたので、従来の方法に比較して、樹脂フイ
ルムを基板に貼付することから、レジスト膜厚が均一
で、高価なレジスト剤の節約ができ、且つ、膜厚が均一
なことから、基板の破損が無く、種々のパターン形状に
対応して、極めて精度の高いパターン転写を、安価に行
うことができる。加えて、ポリエチレン、ポリエチレン
の共重合体、ポリプロピレン、ポリプロピレンの共重合
体、ポリスチレン、又はポリスチレンの共重合体を使用
することから、パターン転写時の押圧条件、温度条件、
耐薬品条件等の種々の製造条件が著しく簡易化され、生
産性の向上と装置コストの低減化が計られ、又、押圧力
が小さく済むので、液晶ディスプレイ用ガラス基板、有
機ＥＬ用基板、及びプラズマディスプレイ用基板などの
平板表示デバイスの大型化に対応できる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】樹脂フイルムを、基板に密着させる前処理段階
の説明図である。

【図２】樹脂フイルムを、基板に密着させる段階の説明
図である。

【図３】樹脂フイルムを、基板に熱圧着させる一例を示
す説明図である。

【図４】表面にパターン形成された型部材を、基板に形
成された樹脂フイルムのレジスト膜に、押しつける状態
の説明図である。

【図５】図４のＡ−Ａ矢視図である。

【図６】表面にパターン形成された型部材を、基板に形
成された樹脂フイルムのレジスト膜に、押し付けた状態
の説明図である。

【図７】図６の状態から、型部材を離脱させた説明図で
ある。

【図８】基板上のレジスト膜をエッチングした状態を示
す説明図である。

【図９】図８の状態から基板をエッチングした状態を示
す説明図である。

【図１０】図９の状態からレジスト膜を除去した状態を
示す説明図である。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板３樹脂フイルム（レジスト膜）９型部材１０凹凸パターン１１レジスト膜の凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｊ 7/00 ３０１Ｃ０８Ｊ 7/00 ３０６３０３Ｃ０８Ｌ 23:00 ３０６ 25:00 Ｃ０８Ｌ 23:00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｚ 25:00 ５６４Ｚ 21/306 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体デバイス等の製造時、基板上に回
路パターンを転写するに際し、基板上に、樹脂フイルム
を貼付すると共に該樹脂フイルムの表面に、凹凸のパタ
ーン形成された型部材を、押圧して、樹脂フイルムに凹
凸を形成し、しかる後、この樹脂フイルム及び基板をエ
ツチング後、樹脂フイルムを除去して、基板に凹凸を形
成することを特徴とする半導体デバイス製造における回
路パターン転写方法。
【請求項２】樹脂フイルムの基板上の貼付は、熱圧
着、熱溶着、光溶着、接着剤による機械圧着、コロナ放
電による放電処理、オゾン処理による放電処理、又はプ
ラズマ処理による放電処理により行うことを特徴とする
請求項１記載の半導体デバイス製造における回路パター
ン転写方法。
【請求項３】樹脂フイルムの基板上の貼付は、基板と
樹脂フイルムを真空中で密着させ、しかる後、全体を大
気圧に戻し、真空と大気圧の気圧差を利用して、基板に
樹脂フイルムを圧着させることにより行うことを特徴と
する請求項１記載の半導体デバイス製造における回路パ
ターン転写方法。
【請求項４】表面に凹凸のパターン形成された型部材
を、基板上の樹脂フイルムに押圧させる際、予め、基板
及び樹脂フイルム、又は、基板、樹脂フイルム及び型部
材を、樹脂フイルムの軟化温度に加熱し、樹脂フイルム
を軟化して、押圧することを特徴とする請求項１記載の
半導体デバイス製造における回路パターン転写方法。
【請求項５】表面に凹凸のパターンが形成された型部
材を、基板上の樹脂フイルムに押圧させる際、予め、基
板及び樹脂フイルム、又は、基板、樹脂フイルム及び型
部材を、樹脂フイルムの融点温度まで加熱し、樹脂フイ
ルムを溶融させた後、型部材を樹脂フイルムに押し付
け、この状態で全体を軟化温度に冷却した後、型部材を
樹脂フイルムから離脱させることによって樹脂フイルム
に凹凸を付けることを特徴とする請求項１記載の半導体
デバイス製造における回路パターン転写方法。
【請求項６】型部材は、表面にフッ素樹脂コーティン
グを施すか又はフッ素樹脂製であることを特徴とする請
求項５記載の半導体デバイス製造における回路パターン
転写方法。
【請求項７】樹脂フイルムの材質がポリエチレン、ポ
リエチレンの共重合体、ポリプロピレン、ポリプロピレ
ンの共重合体、ポリスチレン、又はポリスチレンの共重
合体であることを特徴とする請求項１、４、５、又は６
記載の半導体デバイス製造における回路パターン転写方
法。