JP2986856B2 - 微細パターンの転写装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細パターンの転写装置に係わり、詳しくは
薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、太陽電池、薄膜セ
ンサー、各種半導体素子、プリント基板等を初めとする
製造過程おいて施される微細パターンを転写手段にて形
成する際に利用可能であり、その微細パターンの転写を
高精度で量産的に行うに好適な転写装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

薄膜トランジスタを用いたカラー液晶ディスプレー
（TFT−LOD）が、近年ポケットテレビ、ポータブルテレ
ビに組み込まれて実用化の段階に入ったばかりである
が、近頃では対角20インチ、40インチ、70インチのよう
な大型液晶フラットディスプレーを指向した開発が既に
盛んになっている。このような動向により20インチ、40
インチ、70インチ等の如き大型TFTの製造が要求され始
めた。そのため形成すべき薄膜トランジスタにおけるパ
ターンも微細化とともに基板の大型化の傾向を余儀無く
され、且つ量産化が必要となった。かかる生産内容の要
求に対して、現行のフォトリソグラフィー法はステッパ
ー等の大型露光装置の開発や設備投資に莫大な費用がか
かり、しかもフォトマスクの適用サイズの限界がある
等、大きな問題点を抱えている。

一方、上記フォトリソグラフィー法におけるレジスト
膜の現像までの工程に代えて、印刷法によりレジスト膜
を被加工物上に直接所望のパターンで印刷形成してエッ
チングによる微細パターンを形成する方法も知られてい
る。

このレジスト膜の形成を印刷手段にて行う上記加工方
法は、40〜70インチ等のTFTの如き商品の大型化による
パターン形成にも大きな制約がなく対応し易いものの、
以下に述べるような問題点がある。

即ち、上記印刷手段としては凹版オフセット印刷法、
平版オフセット印刷法、直刷法、スクリーン印刷法等が
代表的に適用されているが、これらの印刷手段は何れ
も、比較的画線幅が大きい（200μｍ以上）レジストパ
ターン印刷には適するものの、画線幅がそれ以下の微細
パターンの印刷形成には不向きであった。中でも凹版オ
フセット印刷法の場合、硬めのインキを使用すれば10〜
90μｍ程度の細線パターンの印刷ができるが、被加工物
へのインキの転着性が悪くなってしまい、また他の印刷
法も同様、より細線のパターンを印刷しようとすると塗
膜厚が同時に薄くなる傾向があるため、結局、耐蝕性を
要すレジストパターン形成には不向きであった。また印
刷されるレジストパターンがインキの流動性、版の圧力
などの影響やインキの一部が転移しないで版に残留する
等により変形したものとなってしまい、印刷パターンの
再現性に劣るという欠点もあった。更に、被加工物の表
面状態（凹凸の有無等）によって印刷形成するレジスト
膜の線幅、膜厚等が異なってしまったり、凹部に印刷が
できない不具合があり、同様に被加工物の表層の種類等
によってインキとの密着性が悪く良好な印刷が行えない
という不具合もある。しかもレジスト膜を被加工物表面
に直接印刷形成するため、印刷用レジストインキに含ま
れている不都合な不純物（Naイオン等）がレジスト膜中
にそのまま残留してしまったり、その他にも被加工物の
種類によって印刷による汚染等が発生する問題があっ
た。一般に上記印刷法に適用しているレジストインキは
粘度が大きいため上記の不純物を除くための精製を行な
うことが不可能であった。

以上のように、フォトリソ法による加工方法と印刷法
による加工方法は何れも一長一短があり、その結果、特
に前述の如き被加工物の加工パターンの微細化、加工基
板の大型化の傾向とともに量産化傾向に充分に対応でき
る方法が必要とされていた。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明者は上記従来技術の各種問題点を克服す
るために研究を重ねた結果、フォトリソグラフィー法に
おけるフォトマスクに代えて、別途支持材にパターン状
に形成した紫外線遮断性電着層を、フォトレジストを塗
布してなる被加工物上に転写せしめ、その紫外線遮断性
電着層によって上記レジスト膜を露光現像することによ
り、特にレジスト膜の微細なパターン化を従来法に比べ
精度を落とすことなく極めて安価に且つ効果的に行うこ
とが可能となり、そのため目的とする微細パターンの加
工もエッチング処理を経て高精度で且つ能率良く、しか
も安価に施すことができる加工方法を見出した。そして
本発明者は上記知見に基づき更に研究を進め、上述の支
持材に形成した紫外線遮断性電着層の如き微細パターン
を被加工物側に転写する作業を行うに適した転写装置を
開発し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明微細パターンの転写装置は、支持基板に形
成した所望形状の転写用微細パターンを該基板から被加
工物に、粘着層を介して転写させる転写装置であって、
被加工物を固定させるホルダー部と、該ホルダー部と平
行に対向して設置される、微細パターンを形成した支持
基板を固定させるチャック台部と、支持基板と被加工物
とをギャップを持たせた状態で位置合わせとした後に両
者を密着させるアライメント機構と、密着した支持基板
と被加工物を所定時間圧着させる圧力密着方式或いは真
空密着方式からなる圧着機構と、圧着後の支持基板と被
加工物を剥離させる機構を備えていることを特徴とする
ものである。

また本発明装置は、上記アライメント機構が、ビデオ
カメラ、顕微鏡、落射照明具、電子ライン発生器及びテ
レビモニターからなる映像検出部と、チャック台をパル
スモータで前後、左右及び回転方向に移動させるアライ
メント用駆動部とからなる装置とすることができる。更
に上記アライメント機構が、支持基板と被加工物に予め
それぞれ設けたアライメント用マークを利用して位置合
わせを行う機構からなる装置とすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明転写装置の一例を示す概略図である。
本発明装置は同図に示すように基本的にホルダー部１、
チャック台部２、アライメント機構３、圧着機構４及び
剥離機構５から構成されるものである。

ホルダー部１は、装置フレーム30等に固設されたホル
ダー本体６と該ホルダー本体６の下面側に被加工物７を
転写作業時に真空吸着させるための空気制御部8aからな
る。チャック台部２は、ホルダー本体６と平行に対向す
るように設置された定盤からなるチャック台９と、該チ
ャック台９に転写用微細パターン10が形成された支持基
板11を真空吸着させる空気制御部8bからなる。図中12は
真空制御部8a、8bにそれぞれ配管連結された吸着溝であ
る。被加工物及び支持基板は空気制御部８の作動により
吸着溝12において真空吸引されてホルダー本体６及びチ
ャック台９に各々吸着される。

アライメント機構３は、支持基板と被加工物の位置状
態を映像にて検知するための映像検出部13と該検出部13
の画像情報に応じてチャック台９（即ち支持基板11）を
変位させるためのアライメント用駆動部14から構成され
ている。映像検出部13は支持基板と被加工物の位置関係
を撮影し得る箇所に設置したビデオカメラ（CCDカメ
ラ）15、該カメラ15に装着した顕微鏡16、撮影スポット
を照らす落射照明具17、画像処理を行う電子ライン発生
器（CCU）18及びテレビモニター19からなる。また駆動
部14はチャック台９を水平面において前後方向（図中矢
印Ｘ）及び左右方向（同矢印Ｙ）方向に駆動伝達機構20
を介して所定量移動させ得るステッピングモータ21_x、2
1_y、同様に回転方向（同矢印θ向に駆動伝達機構22を介
して所定量移動させ得るステッピングモータ21θからな
る。上記駆動部14は例えば各ステッピングモータ等を集
中的にコントロールできる操作パネルを手動操作するこ
とにより作動させることができるが、検出部13の情報に
基づいて自動作動するように構成してもよい。この駆動
部14によるチャック台９の修正移動量は適宜設定される
が、例えば前後及び左右方向に共に±3mm程度、回転方
向に±３゜程度である。またアライメント機構３は位置
合わせ終了後の支持基板と被加工物とを位置ズレしない
状態のまま密着（当接）させるため、例えばチャック台
９をホルダー本体６に向けて移動させ得る密着用シリン
ダー等からなる密着機構部23を備えている。

本実施例ではアライメント機構３として、上述の如き
映像手段を採用すると共にステッピングモータ等からな
る駆動部にて位置合わせを行う構成のものを例示した
が、このアライメント機構３は支持基板と被加工物とを
或る一定距離ギャップを持たせた（離間させた）状態で
正確な位置合わせを行い得るものであれば、他の機構構
造のものを採用してもよい。基板と被加工物のアライメ
ント時の離間距離は適宜選定されるが、通常15mm程度あ
ればよい。

圧着機構部４は、上記アライメント機構３にて密着さ
れた支持基板と被加工物を所定時間圧着させるものであ
り、圧力密着方式或いは真空密着方式からなる。本実施
例における圧着機構部４は圧力密着方式のもので、チャ
ック台９を固設されたホルダー本体６に向けて移動させ
て加圧する加圧用シリンダーを備えており、該加圧用シ
リンダーはチャック台９の昇降用シリンダー24と兼用の
ものであってもよい。真空密着方式の圧着機構部４とす
る場合は、特に図示しないがホルダー本体６とチャック
台９とが当接により密閉空間を形成するように構成し、
その密閉空間であるチャンバー内を空気制御機にて真空
引きすることにより支持基板と被加工物を圧着せしめ
る。圧着機構部４としては必要に応じて上記両方式を併
用した構成のものでもよい。

剥離機構５は、チャック台９をホルダー本体６から引
き離して下降させることができる駆動系構造のものであ
れば特に限定されるものではなく、例えばチャック台９
の昇降用シリンダー24を該剥離機構の駆動部として兼用
することができる。この機構５は圧着機構４が真空密着
方式の場合、チャンバー内に圧縮エアーを吹き込みんで
剥離せしめるブロー機構等を備えている。

次に、本発明装置の作用について説明する。

先ず、第３図（ａ）に示すように転写用微細パターン
10を形成した支持基板11をチャック台９に載置して真空
吸着させると共に、被加工物７をホルダー本体６に真空
吸着させる。尚、微細パターン10を形成した支持基板11
の表面には粘着層25が塗布形成されている。この粘着層
25は本発明装置による微細パターンの転写移行を容易且
つ確実に行わしめるためのものであり、必ずしも基板側
に設ける必要はなく被加工物７側に塗布形成しておいて
もよい。

次に被加工物７と支持基板11の間隔が15mm程度になる
よう昇降用シリンダー24を作動させてチャック台９を上
昇停止される。しかる後、映像検出部13により被加工物
７と支持基板11の位置関係をモニターしながら、操作パ
ネルを操作して駆動部14の所定ステッピングモータを作
動させてチャック台９を前後、左右又は回転方向に微移
動せしめ、被加工物と支持基板の位置合わせを行う。位
置合わせは第２図に示すように任意の指標に基づいて行
なうことができるが、通常被加工物と支持基板に予めア
ライメント用マークを形成しておき、それらのマークど
うしが合致するようにして行う。位置合わせ終了後、ア
ライメント機構による密着用シリンダー23によりチャッ
ク台９を上昇させて支持基板11を被加工物７に密着せし
める。

次に、圧着機構４の加圧用シリンダーとして兼用する
昇降用シリンダー24を作動させてチャック台９をホルダ
ー本体６に向けて圧接させ、第３図（ｂ）に示すように
被加工物７と支持基板11とを所定時間圧着せしめる。こ
の圧着を真空密着方式を併用した圧着機構にて行なえ
ば、より良好で安定した転写が可能となる。

圧着終了後、剥離機構５の駆動部として兼用する昇降
用シリンダー24を作動させてチャック台９を下降させ、
支持基板11を被加工物７から引き剥がす（第３図
（ｃ））。この剥離により転写用微細パターン10は支持
基板11より剥がれて被加工物７へ転写される。最後に微
細パターン10が転写された被加工物７を真空吸着を解除
してホルダー本体６から取り出し、以て本発明装置によ
る微細パターンの転写が終了する。

本発明装置は以上の工程操作を繰り返して行なうこと
により、微細パターンの転写を精度良く量産的に行うこ
とができる。

上記の微細パターン10を形成した支持基板11及び被加
工物７として下記のものを使用した。まず上記支持基板
としては、0.2mm厚のステンレスの支持シートにPVA・重
クロム酸アンモニウムを主成分とする水溶性感光液を塗
布し、所定形状のマスクを用いて露光、現像を行い、線
幅10μｍ、膜厚1.0μｍのパターンからなる絶縁層26を
形成し（第３図（ａ））、更にバーニング処理を施して
該絶縁層の耐水性及び電気絶縁性を強化した後、Ni板を
陽極、支持シートを陰極として下記組成の浴と電着条件
の電着を行い、支持シートのステンレス露出面に膜厚が
1.2μｍのニッケル電着層を形成し、この電着層を転写
用微細パターン10とした支持基板を使用した。チャック
台に真空吸着させるに先立って、支持基板のパターン形
成面側に酢酸ビニル系の粘着剤溶液を膜厚が1.2μｍと
なるように全面塗布した。

浴組成・硫酸ニッケル 250g/ ・塩化ニッケル 45g/ ・ホウ酸 30g/ 電着条件…PH:4.5、温度:50℃、電流密度:5A/dm² 一方、被加工物としてシリコンの被加工物基材に厚さ
0.1μのａ−Si膜を成膜したものを使用し、該成膜面側
に後述のエッチング処理を行なうためのフォトレジスト
（東京応化製:OFPR）を膜厚が1.5μｍとなるように塗布
した。上記被加工物は成膜部分を最終的に加工するもの
であり、ホルダー本体に吸着させるときは該成膜面を下
向きにして吸着させる。

上述の本発明装置による転写を完了した後の被加工物
は、微細パターンである電着層側から紫外線の照射を行
い、これによりニッケル電着層が紫外線を遮断するため
ポジ型のフォトレジスト膜が現像され、現像終了後、酸
素５％含有のCF₄ガスを用いてドライエッチングを行
い、最後に常法にてレジスト膜、粘着層及び電着層を除
去して加工することができる。その結果、転写用微細パ
ターンに相応した線幅10μの画線パターンが被加工物に
加工形成される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明装置は前記の如き構成か
らなるため転写用の微細パターンを支持基板から被加工
物に正確且つ鮮明に、しかも効率的且つ安価に転写形成
することができる。また本発明装置によれば転写用微細
パターン（換言すれば支持基板）と被加工物を平行状態
にして転写を行なうため、該パターンが転写後に被加工
物上において正確に復元し、これにより正確で鮮明な精
度のよい転写がなされる。ここで上記の如き微細パター
ンを印刷手段にて被加工物に形成しようとすると、従来
の印刷法では印刷版へのインキングが、粘性インキを画
線部へ擦りつけるようにしてインキングするため粘性材
料であるインキに圧着力、摺動力、引張力等の物理的力
が複雑に作用し、画線部への正確なインキングがなされ
ず、その結果忠実な微細パターンの印刷形成もできな
い。そこで本発明は画線部への忠実なインキングを行な
う条件が上記物理的力を廃し完全に静的にインキングす
る点にあると着目し、その目的を達成するため本発明で
は転写用パターンと被加工物を平行に配した状態で転写
を行なうよう構成したことにより高精度な微細パターン
の転写形成が可能となった。

また本発明装置は、アライメント機構が前記の如き映
像検出部とアライメント用駆動部からなるものである場
合、支持基板と被加工物の位置関係をモニターしながら
駆動部の操作により正確且つ確実に位置合わせすること
ができ、しかも前記アライメント用マークを利用すれば
より一層正確で高精度な微細パターンの転写を行なうこ
とができる。

本発明装置は上述の如く微細パターンを高精度で量産
的に転写することができるため前記の薄膜トラシジス
タ、プリント基板等のような機能性被加工物における微
細パターンの転写形成時に使用するのが最適であるが、
その他にカラフィルター、マイクロマシーンニング等の
分野でも充分活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明転写装置の一例を示す概略図、第２図は
本発明装置によるアライメント工程の状態を示す要部説
明図、第３図（ａ）〜（ｃ）は本発明装置による転写工
程を説明するための概略断面図である。 １……ホルダー部、２……チャック台部 ３……アライメント機構、４……圧着機構 ５……剥離機構、７……被加工物 10……転写用微細パターン、11……支持基板 13……映像検出部、15……ビデオカメラ 16……顕微鏡、17……落射照明具 18……電子ライン発生器、19……テレビモニター 21_x、21_y、21θ……ステッピングモータ 25……粘着層

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持基板に形成した所望形状の転写用微細
   パターンを該基板から被加工物に、粘着層を介して転写
   させる転写装置であって、被加工物を固定させるホルダ
   ー部と、該ホルダー部と平行に対向して設置される、微
   細パターンを形成した支持基板を固定させるチャック台
   部と、支持基板と被加工物とをギャップを持たせた状態
   で位置合わせした後に両者を密着させるアライメント機
   構と、密着した支持基板と被加工物を所定時間圧着させ
   る圧力密着方式或いは真空密着方式からなる圧着機構
   と、圧着後の支持基板と被加工物を剥離させる機構を備
   えていることを特徴とする微細パターンの転写装置。
2. 【請求項２】アライメント機構が、ビデオカメラ、顕微
   鏡、落射照明具、電子ライン発生器及びテレビモニター
   からなる映像検出部と、チャック台をパルスモーターで
   前後、左右及び回転方向に移動させるアライメント用駆
   動部とからなる請求項１記載の微細パターンの転写装
   置。
3. 【請求項３】アライメント機構が、支持基板と被加工物
   に予めそれぞれ設けたアライメント用マークを利用して
   位置合わせを行う機構である請求項１又は２記載の微細
   パターンの転写装置。