JP2014512568A - 両面フォトレジストコーティングを有する基板を含む光パターニング可能な構造体 - Google Patents

Abstract

光パターニング可能な構造体（１０）は、第１及び第２の感光性材料（１８、２０）でそれぞれコーティングされている、第１及び第２の面（１４、１６）を有する光学的に透明な基板（１２）を含み、コーティングされた基板は、感光性材料が高感度を示す１つ又は複数の波長の電磁放射線に対して不透明である。使用において、面（１４、１６）は、感光性材料が高感度を示し、かつ、コーティングされた基板が不透明を示す硬化放射線に対して露光され（順次に又は同時に）、２面の光パターニングが結果として得られ、スルーキュアは生じない。

Description

本発明は、例えばフォトリソグラフィのプロセスによる、材料の光パターニングに関し、更に感光性材料を有し光パターニング可能な構造体、及び、そのような構造体にパターニングを施す方法に関するものであり、本発明は、エレクトロニクス、光学又は関連する学問領域の分野で使用するための、パターン付き材料の製造における応用を見いだした。

フォトリソグラフィは、エレクトロニクスとマイクロエレクトロニクスの分野において構造体にパターニングを施すために広く用いられてきた。エレクトロニクス産業とシリコン集積回路のためのプリント回路基板は、何十年間もフォトリソグラフィのプロセスによって製造されてきた。フォトリソグラフィのプロセスで、感光性材料は、パターン状の方式において選択的に、材料内にパターンを形成するために用いることができるような物理的又は化学的変化を引き起こす波長の電磁放射線（通常、紫外線（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、ＵＶ）、可視光、赤外線、又はそれらの組合せ）に露光される。通常、その露光は、特定の溶媒又は現像媒体に対して、材料を多かれ少なかれ可溶性にし、可溶性から不溶性に（あるいは逆に）材料の状態を実際上変える。その際、溶媒又は現像媒体は、感光性材料の露光領域か非露光領域の何れかを除去するために用いることができる。一般に、そのような材料はフォトレジストと呼ばれる。パターニングを施す放射線にいったん露光され、次に現像されると、結果として得られるパターン付きレジストは、様々な湿式又は乾式のエッチング種による化学的又は物理的な作用から、下層にある材料の一定領域を保護するための障壁として用いることができる。例えば、フォトレジストは、プリント回路の製造のために、銅張りのエポキシガラス基板の上にコーティングされ得る。ＵＶ光に露光されるこのフォトレジストの領域は特定の現像剤溶液において可溶性になることができる。いったん露光され、現像されると、銅金属は、先にＵＶ光に露光された領域でのみ露出される。基板がそれから、塩化鉄（ＩＩＩ）の溶液に浸される場合、銅の露出領域は、レジストにまだコーティングされている領域を残して溶解されてしまう。レジストをそのすぐ後に除去すると、基板に所望のパターンの銅が残る。通常、これは、その上にエレクトロニクスのデバイスが搭載され、互いに接続され得る一連の導電路及びパッドのパターンになる。

フォトリソグラフィのプロセスは透明基板上にパターンニングを施すことにも用いられる。これは、情報表示装置とヒューマンマシンインタフェースの分野で特に一般的である。液晶ディスプレイ装置において、データのパターンは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の層に形状をエッチングすることにより表示され得て、このＩＴＯは光学的に透明な導電材料で、表示セルを作り上げるガラスの２層をコーティングする。ＩＴＯの層も、突き出された容量性タッチスクリーン用の電極を形成するために、パターニングを施されてもよく、このタッチスクリーンは、ユーザーが、スクリーン上に表示された画像と、直接対話することを可能にする入力装置である。

フォトレジスト材料は、サブトラクティブパターニングプロセスに通常用いられ、これは、即ち、不用な材料が除去され、必要な材料が、レジストによって保護されるものであるが、フォトリソグラフィはアディティブプロセスにも用いられてもよい。

プリント回路基板の分野において、多層の構造体を製造することは普通である。これをするために、銅箔によりエポキシガラス基板の両面を被覆し、フォトレジスト材料において両方をコーティングすることは一般的である。プロセスステップの数及び複雑さを減少させるために、基板の両面を同時に、例えばＵＶ光への同時露光によって、パターニングを施すことは、経済的に技術的に有利である。銅箔が不透明であるため、上面からの光が底面上のフォトレジストを露光したり、その逆をしたりするスルーキュア（貫通硬化）の問題はなく、従って、この手法はそのようなプリント回路基板のためにはうまくいく。

ディスプレイ、タッチスクリーン、太陽電池、及び照明などの応用において、これらの分野で用いられるＩＴＯがコーティングされたガラス又はプラスチックなどの光学的に透明な基板材料上で、同時の２面のフォトリソグラフィを実行することができることは望ましいであろう。あいにく、これは通常不可能である。なぜなら基板の透明な特徴というのは、材料の一方の面が光に露光される場合、その際、他方の面も透明な基板材料を通して露光される、即ちスルーキュアが起きるということを意味するからである。これは、２面のフォトリソグラフィが透明材料上で試みられる場合、干渉が２面間に生じ、各面に独自のパターンを生成する代わりに、両面が、各面の２つのパターンの和によって同様にパターニングを施されるということを意味する。

従って、そのようなデバイスは、多くの場合、各基板上にただ１つのパターン層を有する数枚の基板で作り上げられるか、又は、レジスト塗布、露光及び現像の段階を２回以上繰り返してパターニングを施され得るかの何れかになる。これは、光への露光によって不溶性にされるレジストにはうまく機能し得るが、この技法は、可溶性にされるレジストでは用いることができない。なぜなら、第２の露光段階で、材料の第１の面上の既にパターン付きのレジストが更に露光されるためである。

本発明は、光学的に透明な基板の両面上で光パターニングを実行することを可能にする課題に対処することを目標とする。

１つの態様において、本発明は、第１及び第２の面を有する光学的に透明な基板、ならびに、第１及び第２の面の各々の上に感光性材料のコーティングを含み、コーティングされた基板は感光性材料が高感度を示す１つ又は複数の波長の電磁放射線に対して不透明である、光パターニング可能な構造体を提供する。

用語「光学的に透明な」は、基板が、電磁放射線の可視スペクトル（通常約３８０ｎｍから約７２０ｎｍの範囲にある）の全て又は部分を透過することができることを意味するために用いられる。放射線透過率レベルは、相当低く、例えば、入射する放射線の透過率が１％と低くてもよく、肉眼で基板を通して見ることがまだ可能であれば、これは光学的に透明であるとまだ考えられる。更に、多くのディスプレイ装置が、原色の赤、緑及び青における光の様々な割合を組み合わせることによって色のフルスペクトルの幻覚を生み出す。そのようなシステムにおいて、最短の波長成分は４２０ｎｍくらいまで伸びるだけでよく、この場合において無色に見えるために、窓の材料はこれより短波長の光を透過する必要はない。

基板は通常平面であり、例えば基板、シート又はフィルムの形態で、第１及び第２の面が互いに対向している。

基板は、広範囲の波長にわたって、又は狭帯域又は複数帯域の波長にわたって光学的に透明であり得る広範囲の材料で製造されてもよい。適切な基板は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、例えばＴｅｉｊｉｎ Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｆｉｌｍｓから市販の商標Ｔｅｏｎｅｘによって知られているＰＥＮフィルムを含む。例えば、Ｔｅｏｎｅｘ Ｑ６５ ＰＥＮフィルムは、３７５ｎｍより短い波長に対して、わずか２％以下の透過率しかなく、即ちそれはＵＶ光を吸収する。基板は偏光材料を更に含んでもよい。

用語「感光性材料」は、例えば電磁スペクトルの特定範囲からの１つ又は複数の特定の波長の電磁放射線に露光されたとき、硬化反応において化学的又は物理的変化を生じる材料を意味するために用いられる。そのような放射線は、感光性材料が硬化反応を生ずることに高感度を示す放射線と呼ばれる。結果として得られる放射線誘発性の変化は、放射線の吸収を介して反応性化学種が生成されることに起因し得る（例えば重合に結びつくフリーラジカルの生成、又は溶解度の増加に結びつくポリマー内の化学的結合の分断）。この放射線誘発性の変化は、代わりに放射線に誘発される物理的変化であり得る（例えば、自由容積の増加に結びつくポリマー連鎖の光学的に誘発された配座の変化、及び結果として得られる材料の膨張）。上記に論じたように、放射線誘発性の変化（又は硬化反応）は結果的に溶解度の変化を通常もたらす。一般に、この変化は、適切な波長の光のフォトンの吸収速度と関係する速度で生じる。

感光性材料は周知であり、広範囲の適切な感光性材料が容易に入手可能であり、当業者に知られている。感光性材料が活性を示す波長領域は、それらの状態を変更するために用いる光化学反応を活性化するために使用する化学種の選択によって制御することができる。通常、材料は、光学的に励起された状態において化学的に反応性になる１つ又は複数のクロマフォア（ｃｈｒｏｍａｐｈｏｒｅ）（即ち電磁放射線を吸収する種）を含む。

感光性材料はネガ型作用材料であってもよい（例えば、それは硬化放射線の作用によって不溶性になり、従って、現像されるとフォトマスクの不透明な領域のネガ像を形成する）。一方、感光性材料はポジ型作用材料であってもよい（例えば、それは硬化放射線への露光によって可溶性になり、従って、フォトマスクの不透明な領域のコピーを形成する）。

感光性材料のコーティングは、基板面の全て、又は相当な部分を連続したやり方で覆い得る層の形態を通常取っている。

第１の感光性材料のコーティングは基板の第１の面の上に提供され、第２の感光性材料のコーティングは基板の第２の面の上に提供される。通常、同じ感光性材料が、第１及び第２の面の各々の上に使用され、即ち、第１の感光性材料は第２の感光性材料と同一であるが、しかし、これは必須ではなく、異なる感光性材料が各面の上に使用され、第１の感光性材料が第２の感光性材料とは異なっていてもよい。

用語「不透明な」は、基板に関して、コーティングされた基板が、第１及び第２の感光性材料が高感度を示す１つ又は複数の波長の電磁放射線に対する限定的な透過率を有するということを意味するために用いられる。そのような放射線の透過が完全に妨げられること（０％の透過率）は必要ではなく、透過率は、好適には約５０％未満で、より好適には約１０％未満で、理想的には約２％未満である。必要に応じて、基板はそれ自体が不透明であってもよい。一方、感光性材料のコーティングと組み合わせた基板が必要な不透明度を有してもよい。例えば、基板は、適切な放射線の５０％を透過し得るが、第１の面の上の第１の感光性材料も放射線の５０％しか透過しない場合、その際、放射線の２５％だけが第２の面の上の第２の感光性材料であるために通過する。極端な例においては、基板は、適切な放射線の９５％を透過してもよいが、透過する放射線は第１の面の上の第１の感光性材料の影響によって１０％くらいに減少し得る。基板及び感光性材料を適切に調整又は設計した組合せを提供することによって、不透明なコーティングされた基板が製造され得る。

基板という用語は、感光性のコーティング間にある材料を指すために使用され、いくつかの層から作り上げられてもよい。例えば、基板は、その表面特性（例えば付着力、表面張力、化学的耐性）を調整するために、片方又は両方の面の上に１つ又は複数のコーティングを有するコア基板材料を含んでもよく、基板は、その光透過率の調整するために、片方又は両方の面の上に１つ又は複数の、層又はコーティングを有するコア基板材料を含んでもよく、更に、基板は、片方又は両方の面の上に、パターン付き感光性コーティングを型板として使用して後で調整されることになる光学的に透明な機能的な層を有するコア基板材料を含んでもよい。

保護層などの表面コーティングが、感光性材料コーティングの片方又は両方の上に任意選択的に提供されてもよい。これは、不活性なコーティングの形態を通常とっている。

使用において、構造体の第１の、及び／又は、第２の面は、感光性材料が高感度を示し、コーティングされた基板が不透明を示す放射線に露光され（順次に又は同時に）、この放射線は硬化放射線と言及される。感光性材料は、適切な条件（例えば放射線の強さ、露光時間など）の下で露光され、上記に論じた通り感光性材料は放射線誘発性の硬化反応を受け、通常、結果として溶解度の変化が起こる。

別の態様において、本発明は、本発明による光パターニング可能な構造体に光パターニングを施す方法を提供し、感光性材料が高感度を示すが、コーティングされた基板が不透明を示す硬化放射線に第１及び第２の感光性材料を露光する工程を含む。

従って、適切な基板、感光性材料及び硬化放射線の選択によって、そのように、スルーキュアを回避することができ、２面の光パターニングが可能になることは、明白である。

光パターニングを起こすために、構造体の面はパターン状の方式で放射に対して通常露光され、２つの面の上のパターンは通常異なっている。光パターニングを起こすための、硬化放射線に対する、面の選択的露光は多くの方法で実行されてもよく、当該技術分野において周知のように次のもの、即ち、感光性材料上にその投影像が作られるか、又は材料に接するか、もしくはごく近接しているマスク又はアパーチャを通しての露光による方法；放射線の小領域に対して感光性材料を露光し、次いで、所望のパターンを形成するために、移動されるか走査される方法、例えば、レーザービームを用いる直接描画による方法、又はアパーチャプレートの移動による方法；又は、材料上に回折されることにより、放射線が、干渉（ｉｎｔｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）パターンを形成するようにさせる方法、例えば、回折格子もしくはスリットによる方法、又はホログラムの投影による方法を含む。

第１及び第２の面の上の感光性材料への放射線露光のパターンは、通常異なる。
基板は硬化放射線に対して不透明であるため、スルーキュアは生じず、そのため第１及び第２の面の上の感光性材料の硬化反応によって２つの異なるパターンが製造され得る。従って、本発明の光パターニング可能な構造体は、従来可能でなかった方法での２面の光パターニングに使用され得る。

硬化反応の後に、感光性材料は従来のやり方で処理されてもよく、基板から選択的に可溶性感光性材料を除去するために、通常１つ又は複数の溶媒である現像媒体を用いる現像工程に通常さらされ、基板の第１及び第２の面の上に不溶性感光性材料のパターンをあとに残すが、２つの面の上のパターンは通常異なる。

表面コーティングを有する実施形態において、表面コーティングは現像媒体中で可溶性であることが好適であり、そうでなければ、表面コーティングは、現像ステップに先立って、例えば適切な溶媒による処理によって除去されるべきである。

結果として得られるパターン付き感光性材料（片方又は両方の面上の）は多くの役割を果たし得る。例えば、それは、湿式又は乾式のエッチング工程から下層にある材料を保護するエッチングマスクを形成してもよく、それは、後続の材料が下層にある材料上に（例えば、金属の蒸発又は電気めっきによって）堆積することを防止する型板を形成してもよく、また、それは、後続の層がその上に形成される型板を形成してもよい（例えば、それは、無電解めっきのための触媒、又は、化学的種又は生物学的種がその上に結合する反応性層であってもよい）。

本発明の構造体を使用すると、基板の両面上に光パターニングを実行することが、同時に、又は第１の面が現像される前の何れかにおいて可能になる。

硬化放射線は、基板及び感光性材料の特性を考慮して選択されなければならない。
基板が不透明でない波長と感光性材料が高感度を示す放射線の波長とにオーバーラップがない場合、それが感光性材料が高感度を示す１つ又は複数の波長を含むならば、いかなる波長の硬化放射線でも使用することが可能である。具体的には、広帯域の放射線源を使用することが可能である。適切な広帯域源は周知であり、２６０ｎｍ以上の波長の放射線を発する水銀アークランプを含めて便利な源がある。例えば、一実施形態において、２００ｎｍから３６５ｎｍの間の領域の放射線に高感度を示す感光性材料が、第１及び第２の感光性材料としてあり、ＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎ ＦｉｌｍｓからのＴｅｏｎｅｘ Ｑ６５ ＰＥＮフィルム基板の両面上にコーティングされる。この材料は、３７５ｎｍより短い波長に対して透過率が２％以下しかない。材料はパターン状の方式で、例えば、マスクの使用によって、水銀アークランプからの広帯域照明に対して露光され、この水銀アークランプは、２６０ｎｍ以上の波長で放射線を発する。３７５ｎｍを超えた放射線は基板によって強く透過されるが、感光性材料はこれらの長波長において吸収せず、従って基板の離れた側では露光されない、即ち、システムのオーバーラップ関数はフィルムの透過の領域において０に近く、従って、スルーキュアはない。

１つの手法において、本発明は、基板によって透過され得るより短波長の光を吸収するクロマフォア（ｃｈｒｏｍａｐｈｏｒｅ）に基づいた感光性材料を使用する。

対照的に、基板が不透明でない波長と感光性材料が高感度を示す放射線の波長とにオーバーラップがある場合において、その際、適切に選択的な放射線源を使用する必要がある。例えば、レーザー、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は３６５ｎｍ近くの狭帯域内の放射線を発する水銀Ｉ線源などのフィルター処理した原子発光ランプなど、非常に狭い発光スペクトルを有する放射線源を使用することは適切であり得る。そのような放射線源は、例えば、比較的広い感度スペクトルを有する感光性材料と共に使用されてもよい。例えば、一実施形態において、２００ｎｍから４５０ｎｍまでの放射線に高感度を示す感光性材料が、第１及び第２の感光性材料として使用され、Ｔｅｏｎｅｘ Ｑ６５ ＰＥＮフィルム基板の両面上にコーティングされる。フィルムの上面は、例えばマスクの使用によってパターン状の方式で、３倍波Ｎｄ：ＹＡＧレーザーからの３５５ｎｍの放射線に対して露光される。感光性材料が光を吸収する領域で、基板材料は透過性であるが、露光源は、基板材料に強く吸収される非常に狭い波長帯中でのみ光を発する。これは、システムのオーバーラップ関数がフィルムの透過の領域内でゼロであり、感光性材料の下層は露光されず、従って、スルーキュアはないということを意味する。

基板が、偏光材料（直鎖又は環状の）を含む場合、その際、適切な偏光の使用によって、基板を通る光の透過を妨げ、従って、スルーキュアを回避することは可能である。放射源は偏光を発する（又はそうするためにフィルター処理される）特定の実施形態において、基板材料は、基板が不透明でない波長と感光性材料が高感度を示す放射線の波長とのオーバーラップがある領域の全体にわたって、その光の偏光に対して低減された透過率を有する必要があるだけである。例えば、放射線源が南北に偏光している場合、その際、基板材料は、この偏光の透過を阻止する必要があるだけであり、東西間の方向に偏光した放射線に対しては完全に透過性であり得る。これは、１枚の偏光材料を基板として使用することにより、実現することができる。更に次の例は、四分の一波長板及び直線偏光子の組合せを使用し、それは、右回り又は左回りの円偏光のどちらかを阻止又は透過するであろう。そのような配置は、液晶ディスプレイなどディスプレイ装置において特定の用途を有するであろう。また、そのような配置は、例えば、層数の合計を低減し、従って、デバイスの厚さ及び重量を低減するために、ディスプレイにおいてタッチスクリーン機能を偏光子機能に組合せることを可能にするであろう。

広帯域放射線源は狭帯域放射線源より通常安価である。硬化時間は、放射線源の強度に考慮をして決定する必要があるかもしれず、また特に、狭帯域源では、より高い強度を使用することが必要かもしれない。

感光性材料の反応速度は、線形又は非線形であり得る。例えば、反応性種の産生の速度（又は物理的変化の速度）は、入射する放射線の強度に関して超線形であり得る（例えば、反応速度は入射強度の２乗に比例し得る）。更に、感光性材料は、ある入射強度以上で、反応速度がもはや増加しなくなるように飽和をし得る。

システムの有効性は、放射線源の強度及び露光の時間にも依存し得る。例えば、システムをより短い時間、より高い放射線強度に対して露光することは、より長い時間、より低い強度に対して露光するより、露光面と非露光面との間のより高いコントラストを生じ得る。これは、超線形のシステム（例えば反応速度が入射強度の２乗となるシステム）には特に当てはまる。これは、外来的な影響がより低い強度での反応を抑制することがあるシステム（例えばフリーラジカルベースの紫外線硬化樹脂内の酸素阻害）にも当てはまる。

材料が現像工程などの後続の反応の間に除去されるのを防止するためには、感光性材料が受ける光化学反応は、十分な程度まで進行しなければならない。これは１００％の反応を必ず必要とするわけではない。例えば、紫外線誘発の架橋化反応は、樹脂をゲル化し、現像媒体中で不溶性にするために、完全な反応のわずか２０％にまで進行する必要があるだけかもしれない。この場合、反応条件、特に、露光時間が、放射線源から遠い基板の側の感光性材料において、感光性材料の溶解度特性を変えるには不十分な反応が起こるようなものであれば、感光性材料が高感度を示す放射線に対して限定的な透過率を基板が許容するシステムは、それにもかかわらず許容され得る。

別の態様において、本発明は、本発明に従う光パターニング可能な構造体を使用上の指示と共に提供する。その指示は、適切な硬化放射線を規定するべきであり、それは例えば、波長、光が偏光させられるべきであるか、及び、その場合の偏光方向などに関するものである。適切な放射線強度も与えられてもよい。適切な硬化時間も規定されるのが望ましい。

本発明は、感光性材料及び硬化放射線のスペクトルオーバーラップ関数（ＳＯＦ）に関しても考慮され分析されてもよい。これをするために、様々な用語を定義する必要がある。

感光性材料の「吸収スペクトル」は、様々な波長にわたって材料に吸収された入射電磁放射線の一部分である。

感光性材料の「感度スペクトル」は感光性材料の吸収スペクトルに類似しているが、所望の化学的反応性種の産出の速度、対、光化学の種のための波長のプロットとして定義される。

「感光性材料の感度の領域」は、その上にわたって感光性材料内での放射線の吸収が、材料において所望の変化（例えば架橋化又は可溶性にされること）に至る反応性種の産出をもたらす電磁スペクトルの領域である。これは、感度スペクトルが有限の産出の速度を示すか、又は、産出の速度がその最大値の約１％より高い電磁スペクトルの領域である。

いうまでもなく感光性材料の感度スペクトル、及び感度の領域は、吸収スペクトルと同一ではなく、なぜなら吸収スペクトルは、所望の化学的な反応性種の産出を起こさない光学遷移に起因する特徴を含み得るからである。例えば、青色の色素でドープされた光反応性の材料は、赤部又は赤外部に吸収特性を有するであろうが、これは、色素に起因するであろうし、また、反応性種を産生しないであろう。

放射線源の「発光スペクトル」は、フォトパターニングプロセスにおいて感光性材料を露光するために使用される放射線源の発光スペクトル（ｍＷｃｍ^２ｎｍ^−１）である。

特定の放射線源で使用するための本発明による構造体を含む特定のシステムの「スペクトルオーバーラップ関数」（ＳＯＦ）は、感光性材料の感度スペクトル及び放射線源の発光スペクトルの積として定義される（感度スペクトル及び放射線源のスペクトルの各波長での値を一緒に掛け算することにより得られる）。

基板はシステムのＳＯＦを考慮して選択されなければならない。
光化学のパターニングを施す反応における放射線の最も重要な波長は、スペクトルオーバーラップ関数が有限である波長であり、即ち、感度スペクトルの値又は発光スペクトルの値が、どちらもゼロでない波長である。実際上、ＳＯＦがそのピーク値の１０％より大きい領域を考慮することが適切である。その理由は、感光性材料の反応は、ＳＯＦがそのピークの０〜１０％の間である放射線波長に対して露光になお進むことができるが、この領域において反応は、ＳＯＦがより高い領域と比較して非常に遅くなるであろうということである。

本発明は、従って、光学的に透明な基板の第１及び第２の面上の感光性材料上で光パターニングを実行するためのシステムを提供し、このシステムは、所与のスペクトルを有する放射線源、所与の感度のスペクトルを有する感光性材料、及び所与の透過率スペクトルを有する基板材料を含む。

システムの構成要素は、スペクトルオーバーラップ関数がその最大値の約１０％より大きいスペクトルの領域において基板材料が電磁放射線の限定された透過率を有するように選択される。ＳＯＦがこの理論的な最小値より大きく、また、好適にはシステムは、ＳＯＦがその最大値の約５０％より大きく、恐らくその最大値の約８０％より大きいようなものである枠組みを採用することは有益であり得る。

スペクトルオーバーラップ関数は一般に放射線源の発光スペクトル、及び感光性材料の感度のスペクトルの和より狭いスペクトルを有する。広帯域露光源（例えば高圧水銀ランプ）が、２００ｎｍと３２０ｎｍとの間の放射線のみを吸収する感光性材料と共に使用されてもよい。比較的広い感度スペクトルを有する感光性材料が、非常に狭い発光スペクトルを有する露光源、例えば、レーザー、ＬＥＤ、又は水銀Ｉ線源などのフィルター処理した原子発光ランプと共に使用されてもよい。

本発明は、本発明に従う、又は本発明の方法の使用による光パターニング可能な構造体から製造されたパターン付き構造体を更に包含する。結果として得られる構造体は、第１及び第２の面の上に異なるパターンを通常有する。

結果として得られる構造体は更なる処理ステップにさらされてもよい。例えば、パターン付き材料は、下層にある材料のエッチング用のマスクとして、又は下層にある基板上に、又はそれ自体の上に材料の成長するための型板として使用されてもよい。

感光性材料の露光は、膨張すること（スタンピングで使用され得る）、帯電すること又は放電すること（例えばレーザープリンター）、又は色変化（写真技術）などの物理的変化を更に起こし得る。

本発明は、エレクトロニクス、光学及び関連する学問領域の分野において有用な品目、特に、視覚的なディスプレイ及びタッチスクリーン、特に容量方式タッチスクリーンなどの情報表示装置に含まれる透過層を有する品目の製造で特定用途を見いだす。

本発明は、説明のために以下の実施例において、また添付の図面に関して更に記述される。

本発明に従い、パターニング前の光パターニング可能な構造体を示す概略図である。 図１に類似したパターニング後の構造体の図である。 １組のグラフであり、図３ａは、特定の感光性材料の感度スペクトル（連続線で示され、「比率」の名称が付けられている）と、及び特定の放射線源の発光スペクトル（破線で示され、「強度」の名称が付けられている）を示し、また、図３ｂは、感光性材料及び放射線源のスペクトルオーバーラップ関数（ＳＯＦ）を示す。 図３に類似した、異なる感光性材料及び放射線源のための１組のグラフである。 図３に類似した、異なる感光性材料及び放射線源のための別の１組のグラフである。

図面を参照すると、図１は、本発明に従う光パターニング可能な構造体１０を概略的に（かつ一定の縮尺でではなく）示し、これは対向する第１面１４及び第２面１６を有する１枚の光学的に透明な基板材料１２を含む。各面は同じ感光性材料のコーティング１８及び２０を担う。

使用するとき、構造体の両面は源（図示せず）からの硬化放射線へ、それぞれのマスク２２及び２４を使用してパターン状の方式で露光される。２つの面は都合よく同時に露光される。２つのマスクは異なるパターンを有する。上記に説明されたように硬化放射線は、基板及び感光性材料の特性を考慮して選択される。適切な条件、例えば時間、の下での硬化放射線への露光は、マスクによって覆われていない、感光層１８及び２０の露光部だけの反応を結果として生じ、スルーキュアは生じることなく、かつ、特定の現像媒体に関する感光性材料の溶解度特性を変える。示された実施形態において、硬化放射線への露光時に不溶性から可溶性の状態に変えられるポジ型作用感光性材料が使用される。適切な条件の下での現像媒体を用いる処理は、反応させた露光領域においてのみ感光性材料の選択的な除去を結果として生じ、マスクに対応するそれらの領域上のみ、図２に示されるパターン２６及び２８で、基板上に光硬化性材料を残す。スルーキュアが生じないため、基板の対向面上に異なるパターンを製造することが可能である。

図３は、約２８０ｎｍから４２０ｎｍまでの比較的広範囲の感度を有する感光性材料の感度スペクトル及び約３６５ｎｍを中心とする比較的狭い帯域放射線源（例えば水銀Ｉ線源）の発光スペクトル、ならびに結果として得られるスペクトルオーバーラップ関数を示す。

図４は、図３に類似しているが、約２５０ｎｍから３２０ｎｍまでの比較的狭い感度の幅を有し、発光ダイオードなどより広帯域の放射線源に結び付けられた感光性材料に対するものである。

図５は、図３に類似しているが、約２４０ｎｍから３６０ｎｍまでの比較的狭い感度の幅を有しタングステンハロゲン電球など広帯域放射線源の高エネルギーの裾野部と共に使用される、感光性材料に対するものである。

上記の場合の全てにおいて、可視スペクトルの全体を透過するが、ＵＶ光を吸収する光学的に透明な基板、例えばポリエチレンナフタレートは、本発明に従う構造体の基板としてスルーキュアを生じずに使用することができる。

実施例１
基板材料のスペクトラル透過の影響の実証するために、サンプルを２つの異なる基板フィルム上に製造した。

基板：
１．ＰＥＴ − ＰＭＸ７２６， ５０μ ＨｉＦｉ Ｆｉｌｍｓ
２．ＰＥＮ − Ｔｅｏｎｅｘ Ｑ６５ＦＡ， １００ μ ＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｉｊｉｎ Ｆｉｌｍｓ
ＰＥＴは、３１５ｎｍに至るまで強い光学的透過（１０％より高い）を有する一方、ＰＥＮは、３７５ｎｍ未満で強く吸収する。

これらの実験において、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ９０７（Ｉｒｇａｃｕｒｅは商標である）を光開始剤材料として用いた。Ｉｒｇａｃｕｒｅ ９０７は、３００ｎｍと３２０ｎｍとの間にそのピーク吸収を有する。３４０ｎｍを超えると、この吸収はそのピーク値の１０％をはるかに下回るまでに低下する。

コーティング：
コーティングは全て１２μドローダウンバー（ｄｒａｗｄｏｗｎ ｂａｒ）によって施し、次いで５０℃で５分間ホットプレート上で乾燥した。

３層のプロセスを使用した：
１．ベース層を、最初に各基板の両面にコーティングし、次に、１ｋＷの水銀灯を使用して硬化した。これは後続のコーティングに対して、互換性のある表面エネルギーを確保するためであった。

２．次いで、感光性材料の活性層をベース層の上にコーティングし、乾燥した。
３．次いで、不活性のトップコートを活性層の上に適用した。これを乾燥して、硬化中の酸素阻害を低減し、活性層からのキュアオン（ｃｕｒｅ−ｏｎ）汚染によるいかなる損傷からもフォトマスクを保護する透明で非粘着性の表面コーティングフィルムを作った。トップコートは、下層にある感光性材料コーティングを攻撃しない溶媒（この場合は水）から適用することができる一方、プリセットケース内の使用予定の現像媒体（ＤＭＳＯ／アセトン）中で可溶性になるように注意深く調合した（ＤＭＳＯはジメチルスルホキシドである）。

３つの調合物は以下のとおりであった：

第２の層（活性層）は第１の層と同一であるが、単に乾燥し、硬化はしない。

次いで、基板を２つの異なるパターンの付いたガラス上のクロムのフォトマスクの間にはさみ、１ｋＷの水銀灯を使用してＵＶ光に対して各面に２０ｍＷ／ｃｍ^２で５秒間露光した。

露光の後、サンプルを現像した。
現像：
これはＤＭＳＯ／アセトン（５０／５０）を使用して実行した。サンプルをＤＭＳＯ／アセトンに５分間浸漬し、洗浄瓶からのアセトンですすぎ、洗浄瓶からの脱イオン化された（ＤＩ）水ですすぎ、エアーガンで吹き乾燥した。この現像ステップは、活性層の非露光の領域を選択的に除去する。上記で言及したように、トップコートは、ＤＭＳＯ／アセトン中で可溶性で、従って、このステップで除去される。そうでなければ、現像に先立ってトップコートを、例えば適切な溶媒での処理によって除去することが必要であろう。

結果：
ＰＥＮ基板上のサンプルは、像を現し、フィルムの各側に異なるパターンを示し、スルーキュアの形跡はなかった。しかしながら、ＰＥＴ基板上のサンプルは、フィルムの対向面の像の強いゴースト像を示した。これはスルーキュアを引き起こす透過光線のためであった。

実施例２
実施例１の感光性材料は、コロイド性のパラジウムなど触媒反応の材料の付加によるアディティブ法無電解めっきのための触媒に変えられてもよい。

めっき：
ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）をベースとするコロイドを、実施例１において述べた感光性の調合物に付加し、同じ手順を使用して処理した。露光時間は材料の完全な硬化を確実にするために１０秒に増加した。実施例１のように、現像を実行した。ＤＭＳＯ／アセトンの段階中に、ほとんどの非露光の触媒材料は、洗い流されるのを見ることができ、フォトマスクからのパターンを現わした。銅めっきは、Ｅｎｔｈｏｎｅ Ｅｎｔｒａｃｅ ＥＣ ５００５浴において標準条件で、実行した。めっきの前にジメチルアミノボラン（ＤＭＡＢ）の前浸液を使用した（１．６％の溶液で室温で２分間）場合、めっき開始をより急速にできることを見いだした。いずれの場合も、サンプルを３〜４分間めっきして、連続的で光沢のある銅フィルムを作った。

Claims (22)

1. 第１及び第２の面を有する光学的に透明な基板、前記第１の面の上の前記基板の第１の感光性材料のコーティング、及び前記基板の前記第２の面の上の第２の感光性材料のコーティングを含み、前記コーティングされた基板は前記第１及び第２の感光性材料が高感度を示す１つ又は複数の波長の電磁放射線に対して不透明である、光パターニング可能な構造体。
2. 前記基板が、平面であり、前記第１及び第２の面がお互いに対向している請求項１に記載の構造体。
3. 前記第１又は第２の感光性材料が同一である、請求項１又は２に記載の構造体。
4. 感光性材料の片方又は両方のコーティングの上に表面コーティングを更に含む、請求項１、２又は３に記載の構造体。
5. 前記表面コーティングが、硬化の後の前記感光性材料の除去に使用するのに適切な現像媒体中で可溶性である、請求項４に記載の構造体。
6. 前記感光性材料が、無電解めっきのための触媒を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の構造体。
7. 前記基板が偏光材料を含む、請求項１〜６の何れか一項に記載の構造体。
8. 前記感光性材料が高感度を示すが、前記コーティングされた基板が不透明を示す硬化放射線に、前記第１及び第２の感光性材料を露光することを含む、請求項１〜７の何れか一項に従う光パターニング可能な構造体に光パターニングを施す方法。
9. 前記構造体の前記第１及び第２の面が、硬化放射線に同時に露光される、請求項８に記載の方法。
10. 前記構造体の前記面が、光パターニングを引き起こすためにパターン状の方式で放射線に露光される、請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記２つの面の上の前記パターンが異なる、請求項１０に記載の方法。
12. 前記硬化反応の後に、前記基板から可溶性感光性材料を選択的に除去するために、前記感光性材料が現像媒体を使用する現像工程にさらされ、前記基板の前記第１及び第２の面の上に不溶性感光性材料のパターンをあとに残す、請求項８〜１１の何れか一項に従う方法。
13. 前記現像媒体が、前記構造体上の任意の表面コーティングも除去する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記基板が不透明でない波長と前記感光性材料が高感度を示す放射線の波長とにオーバーラップがなく、かつ、前記構造体が広帯域放射線源からの硬化放射線に露光される、請求項８〜１３の何れか一項に記載の方法。
15. 前記基板が不透明でない波長と前記感光性材料が高感度を示す放射線の波長とにオーバーラップがあり、かつ、前記構造体が狭い発光スペクトル放射線源からの硬化放射線に露光される、請求項８〜１３の何れか一項に記載の方法。
16. 前記基板が偏光材料を含み、かつ、前記構造体が適切な偏光に露光される、請求項８〜１５の何れか一項に記載の方法。
17. 使用上の指示をともに備える、請求項１〜７の何れか一項に従う光パターニング可能な構造体。
18. 前記指示が適切な硬化放射を規定する、請求項１７に記載の構造体。
19. 請求項１〜７、１７又は１８のうちの何れか一項に従うか、又は請求項８〜１６のうちの何れか一項の方法の使用による光パターニング可能な構造体から製造されたパターン付き構造体。
20. 前記第１及び第２の面の上に異なるパターンを有する、請求項１９に記載のパターン付き構造体。
21. 前記基板が、ディスプレイ構造体の偏光材料形成部を含む、請求項１９又は２０に記載のパターン付き構造体。
22. 請求項１９、２０又は２１に記載のパターン付き構造体を含む、タッチスクリーン、特に容量方式タッチスクリーン。