JP6033477B1 - フォトレジストでパターンを形成した曲面体の製造方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ加工済みの多様な曲率の曲面体に直接且つ精度よく遮光膜を形成する製造方法を提供する。【解決手段】湾曲可能なフィルム状フォトマスク７及び陰圧形成用フィルム２との間に、フォトレジストを塗布した曲面体８を挿入する挿入工程、吸引ポンプ３により、前記湾曲可能なフィルム状フォトマスク７及び前記陰圧形成用フィルム２で形成された空間の空気を吸引することで、前記曲面体８のフォトレジストを塗布した面に前記湾曲可能なフィルム状フォトマスク７を密着し、前記曲面体８の他方の面に前記陰圧形成用フィルム２を密着する密着工程、前記湾曲可能なフィルム状フォトマスク７を介して前記曲面体に塗布されているフォトレジストを露光する露光工程、露光した前記曲面体８を現像し、余分なフォトレジストを除去する現像工程、を含む、フォトレジストでパターンを形成した曲面体の製造方法。【選択図】図２

Description

本発明は、フォトレジストでパターンを形成した曲面体の製造方法及び露光装置に関する。特に、曲面体として曲面ガラスを用い、当該曲面ガラスの周囲に額縁状の遮光膜をフォトレジストで形成した曲面ガラスの製造方法、及び当該製造方法に適した露光装置に関する。

車両の窓ガラスには、可視光線および紫外線を透過させず、また、窓ガラスの車内側の面に形成した電熱線あるいはアンテナ等を目立たないようにするために、窓ガラスの周囲に遮光膜（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ；ＢＭ）が形成されている（特許文献１参照）。また、ＬＥＤ等を用いた機器のカバーガラスにも、ＬＥＤパネルからの遮光目的の為、遮光膜が形成されている（特許文献２参照）。

ガラス上への遮光膜の形成方法としては、インクジェット方式、フォトリソグラフィー（特許文献２参照）の他、孔版スクリーン印刷、凹版グラビア印刷、オフセット凹版印刷、オフセット平版印刷、凸版印刷等の各種印刷法、電着塗装法、電子印刷法、静電印刷法、熱転写法等が知られている（特許文献３参照）。

国際公開第２００７／０５２６００号 特開平１０−１９８０４９号公報 特開平９−２３７５７０号公報

ところで、上記特許文献２及び３に記載されている方法は、平面状のガラスに遮光膜を形成する方法である。そのため、スクリーン印刷を用いて曲面ガラスに遮光膜を印刷する場合、（１）ワーク間距離（ギャップ）を無くし印刷する事も出来、また、曲面硝子の形状に対応する為、スキージ押込み量を多くする事により印刷する事も出来るが、何れの方法も、印刷後にニジミやハネが発生する、
（２）遮光膜の印刷位置精度は曲面ガラスの曲り量とスキージ押込み量が関係し、量が多くなるほど精度が悪くなる。例えば、曲面Ｒ１０００でスキージ押込み量が５ｍｍの場合、最大１５ｍｍのズレが発生する、
という問題が生じる。

また、フォトリソグラフィーを用いて曲面ガラスに遮光膜を形成する場合、ガラスが湾曲していることから、フォトマスクと曲面ガラスの間隔は一定にはならない。そのため、フォトマスクと曲面ガラスの間隔が大きい場所では、露光時に光が乱反射し、フォトマスクの形状どおりに露光することが難しく、更に、同じフォトマスクを用いても製品毎にバラツキが発生するという問題が生じる。

特許文献２及び３に記載されている方法で曲面ガラスに遮光膜を形成すると上記のような問題が発生する。そのため、特許文献１では、先ず、平面ガラス板にセラミックペーストをスクリーン印刷し、次いで、平面ガラス板を加熱し、その後、型を用いて曲げ加工することで、車両用の遮光膜付き曲げガラス板を作製している。しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、セラミックペーストを印刷後に加熱して曲げ加工をしている。そのため、曲げ加工の際にセラミックペースト部分が曲げ加工用機器と接触して損傷する場合がある。

また、遮光膜を設けた曲面ガラスは、多様な曲率の製品が求められる。しかしながら、平面ガラス板上に形成したセラミックペーストを曲げ加工すると、曲率が大きくなるほどセラミックペースト部分に歪が生じ、セラミックペースト部分に亀裂等が発生するという問題がある。また、曲げ加工の際に、セラミックペースト部分は損傷しなくても、その他のガラス部分が損傷したり、曲率不良が発生する場合がある。その場合、セラミックペースト部分は問題が無くても不良品となり、セラミックペーストの塗布工程が無駄になるという問題がある。

今後、遮光膜を形成したガラス等の曲面体の需要が益々増えていくが、曲げ加工済みの多様な曲率の曲面体に直接且つ精度よく遮光膜を形成する方法は知られていない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、鋭意研究を行ったところ、（１）湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び陰圧形成用フィルムとの間に、フォトレジストを塗布した曲面体を挿入し、（２）吸引ポンプで吸引することで、曲面体に湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び陰圧形成用フィルムを密着し、（３）密着した状態で露光することでフォトマスクの形状を正確にフォトレジストに露光できること、を新たに見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、フォトレジストでパターンを形成した曲面体の製造方法、及び当該製造方法に使用する露光装置を提供することである。

本発明は、以下に示す、フォトレジストでパターンを形成した曲面体の製造方法、及び当該製造方法に使用する露光装置に関する。

（１）湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び陰圧形成用フィルムとの間に、フォトレジストを塗布した曲面ガラスを挿入する挿入工程、
吸引ポンプにより、前記湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び前記陰圧形成用フィルムで形成された空間の空気を吸引することで、前記曲面ガラスのフォトレジストを塗布した面に前記湾曲可能なフィルム状フォトマスクを密着し、前記曲面ガラスの他方の面に前記陰圧形成用フィルムを密着する密着工程、
前記湾曲可能なフィルム状フォトマスクを介して前記曲面ガラスに塗布されているフォトレジストを露光する露光工程、
露光した前記曲面ガラスを現像し、余分なフォトレジストを除去する現像工程、
を含む、フォトレジストでパターンを形成した曲面ガラスの製造方法。
（２）前記密着工程が、前記湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び前記陰圧形成用フィルムとの間にシール部材を配置して行われる、上記（１）に記載の製造方法。
（３）前記フォトレジストが、前記曲面ガラスの周囲に額縁状に形成されている上記（１）又は（２）に記載の製造方法。

本発明のフォトレジストでパターンを形成した曲面体の製造方法及び露光装置を用いることで、様々な曲率の曲面体に直接フォトレジストでパターンを形成することができる。

図１は、本発明の露光装置１の概略を説明するための図である。 図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の製造方法の概略を説明するための図である。 図３は、図面代用写真で、図３（Ａ）は実施例１で作製した３Ｄ曲面ガラスの上面方向、図３（Ｂ）は３Ｄ曲面ガラスのＸ軸方向、図３（Ｃ）は３Ｄ曲面ガラスのＹ軸方向、からの写真である。 図４は、図面代用写真で、実施例２で作製した３Ｄ曲面ガラスの拡大写真である。 図５は、図面代用写真で、比較例１で作製した３Ｄ曲面ガラスの拡大写真である。

以下、図面を参照しつつ、本発明のフォトレジストでパターンを形成した曲面体の製造方法（以下、単に「製造方法」と記載することがある。）及び露光装置について、詳しく説明する。

図１は、本発明の露光装置１の概略を説明するための図である。露光装置１は、陰圧形成用フィルム２、吸引ポンプ３、光源４を少なくとも含んでいる。また、露光装置１は、陰圧形成用フィルム２を載置するステージ５、アライメントスコープ６を含んでいてもよい。アライメントスコープ６及びステージ５を用いることで、湾曲可能なフィルム状フォトマスク（以下、単に「フォトマスク」と記載することがある。）７と曲面体８の位置合わせを自動で行うことができる。なお、ステージ５及びアライメントスコープ６は必須ではなく、手動で位置合わせをしてもよい。

図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の製造方法の概略を説明するための図である。先ず、図２（Ａ）に示すように、フォトマスク７及び陰圧形成用フィルム２との間に、フォトレジストを塗布した曲面体８を挿入する（挿入工程）。なお、図２（Ａ）に示す例では、フォトマスク７及び陰圧形成用フィルム２が密着し易いようにシール材９を配置している。そして、図２（Ｂ）に示すように、フォトマスク７、陰圧形成用フィルム２及びシール材９で形成された空間の空気を吸引ポンプ３で吸引することで、曲面体８のフォトレジストを塗布した面にフォトマスク７を密着し、曲面体８の他方の面に陰圧形成用フィルム２を密着する（密着工程）。そして、図２（Ｃ）に示すように、フォトマスク７を介して、曲面体８に塗布されているフォトレジストに光源４から光を照射することで露光する（露光工程）。露光工程の後は、露光した前記曲面体８を現像し、余分なフォトレジストを除去する（現像工程）ことで、フォトレジストでパターンを形成した曲面体８を製造することができる。

陰圧形成用フィルム２は、フォトマスク７と組み合わせて吸引ポンプで吸引することで、陰圧形成用フィルム２及びフォトマスク７で形成する空間を陰圧にし、曲面体８に密着できるものであれば特に制限は無い。具体的には、空気不透過性で且つ柔軟性のある材料であればよく、例えば、ゴム、シリコーンゴム、ラテックス、ウレタン、ナイロン等の樹脂類、ＰＥＴフィルム等が挙げられる。また、不織布等に上記ゴムや樹脂類を積層したものであってもよい。

陰圧形成用フィルム２とフォトマスク７を組み合わせて吸引する際には、両者の隙間から空気が漏れないようにすることが好ましい。したがって、両者の間にシール材９を設けてもよい。シール材９としては、例えば、シリコーン製のＯリング、シリコンスポンジが挙げられる。なお、フォトマスク７は製品によって取り換えるが、陰圧形成用フィルム２は取り換える必要は無い。そのため、陰圧形成用フィルム２の周囲にシール材９を貼り付けたものを用いてもよい。また、シール材９として、粘着・剥離が可能な粘着剤を用いてもよい。粘着剤としては、ポリエステル系粘着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、酸化ビニル系粘着剤等、公知の粘着剤を用いればよい。

なお、機械的圧力でフォトマスク７を湾曲して曲面体８に密着させようとした場合、機械的圧力が曲面体８にもかかり、曲面体８がガラスの場合は破損する恐れがある。一方、本発明のように、陰圧形成用フィルム２とフォトマスク７で形成する空間を陰圧にしていくと、フォトマスク７が曲面体８に徐々に密着していくが、同時に、陰圧形成用フィルムも徐々に曲面体８に密着していく。そのため、曲面体８には一方向に圧力がかかるのではなく、上下方向から挟むように圧力がかかるため、破損し難くなる。

吸引ポンプ３は、空気を吸引できれば特に制限は無く、公知の吸引ポンプを用いればよい。

光源４は、高圧水銀灯のｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）等の光源を用いることができる。また、必要に応じて、光源からの光をフォトマスクに向けて照射する為の光学系１０を設けてもよい。

ステージ５は、曲面体８にフォトマスク７が密着する位置を調整するために、ＸＹθステージを用いることが好ましい。ＸＹθステージは、（株）大日本科研が製作するステージまたは市販されているＸＹθステージを用いればよい。曲面体８とフォトマスク７の位置合わせは、先ず、ステージ５の上に陰圧形成用フィルム２及び曲面体８を載置する。そして、ステージ５を上昇させてフォトマスク７に接近させる。その際に、アライメントスコープ６を用いて、フォトマスク７が曲面体８の所期の位置となるように、ステージ５を自動調整すればよい。アライメントスコープ６は市販されているものを用いればよい。図１に示す例では、アライメントスコープ６を４個用いた例を示しているが、位置合わせの調整ができれば他の個数であってもよい。なお、目視で位置合わせをする場合は、ステージ５及びアライメントスコープ６を用いなくてもよい。

フォトマスク７は、湾曲することができ、空気不透過性の材料で形成されていれば特に制限は無い。例えば、ＰＥＴフィルム等の材料にパターンが形成されたマスクを用いればよい。湾曲可能なフォトマスクは、上記材料を用いて作製することもできるが、市販の湾曲可能なフィルム状のフォトマスクを用いてもよい。

曲面体８は、湾曲部分を有するものであれば広く用いることができる。材料としては、ガラス、セラミックス、樹脂製品等、フォトレジストを塗布できるものであれば特に制限は無い。また、曲面体８は、曲面部分を含んでいれば任意の形状でよい。例えば、平凸、平凹のように、曲面部分が一つであってもよい。また、平面状の板を一軸方向のみに湾曲した２Ｄ、平面状の板を２軸方向に湾曲した３Ｄの他、両凸、凸メニスカス、凹メニスカス、両凹等、任意の曲面でもよい。また、曲率は、用いる用途に応じて決めればよいが、例えば、車両の窓ガラス、車載製品、携帯電話カバーガラス等に用いる場合は、Ｒ５００〜Ｒ１５００程度であることが望ましい。

曲面体８に塗布するフォトレジストは、フォトリソグラフィーの分野で一般的に用いられている紫外線や電子線等の照射により硬化する樹脂を用いればよい。例えば、ポジ型レジストとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンスルホン、ポリヘキサフルオロブチルメタクリレート、ポリメチルイソプロペニルケトン及び臭化ポリ１−トリメチルシリルプロピン等の放射線分解型ポリマーレジスト、コール酸ｏ−ニトロベンジルエステル類等の溶解抑制剤系ポジ型レジスト等が挙げられる。また、ネガ型レジストとしては、ポリビニルフェノール−３，３´−ジアジドジフェニルスルホン及びポリメタクリル酸グリシジル等が挙げられる。又、これらの樹脂中に分散等させる遮光剤としては、カーボンブラックや鉄黒等の顔料等の黒色の着色剤を用いることが好ましい。更に、これらの着色剤の含有量としては、上記の感光性樹脂中に１０〜３０重量％程度含ませることが好ましい。１０重量％よりも少ないと遮光性が十分でなく、３０重量％より多過ぎると、露光された光の一部が吸収されてしまい遮光膜のパターン精度が劣る。また、顔料の色は、黒色に限定されず、白であってもよく、その場合、加色出来る材料を用いればよい。

本発明では、フォトマスク７は吸引により曲面体８に密着することから、フォトレジストは曲面体８の凸面、凹面の何れに塗布してもよい。フォトレジストの塗布は、スプレー法等により曲面体８の曲面部分の全面に塗布し、露光前に仮乾燥しておけばよい。仮乾燥しておくことで、フォトレジストがフォトマスク７に付着して汚染することを防止できる。

露光後の曲面体８は、公知の現像液に浸すことで余分なフォトレジストを除去し、次いでリンス液で濯ぐことで、所期の部分にフォトレジストでパターンを形成した曲面体８を製造することができる。

本発明の製造方法により製造したフォトレジストでパターンを形成した曲面体８の用途としては、車載用の窓ガラス、ヘッドアップディスプレイ用のスクリーン、カーナビ用カバーガラス、メーター（計器）、携帯電話のカバーガラス、曲面ＴＶ等が挙げられる。どの部分にフォトレジストでパターンを形成するのかは、使用する用途に応じてフォトマスクを設計又は選択すればよい。

以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明するが、この実施例は単に本発明の説明のため、その具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は本発明の特定の具体的な態様を説明するためのものであるが、本願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。

＜実施例１＞
以下の手順により、周囲に額縁状にフォトレジストを形成した曲面ガラスを作製した。
（１）ステージ５の上に、ネオプレーンゴムシートで形成した陰圧形成用フィルム２をセットした。
（２）陰圧形成用フィルム２の周囲に、シール材９としてシリコーン製の０リングをセットした。
（３）カーボンブラックを添加したネガ型フォトレジスト（東進ケミカル社製 ＤＵＢＭ−１０７４Ｆ）をスプレーにより凸面に塗布し、９０℃で１２０秒仮乾燥した３Ｄ曲面ガラス８（東京特殊社製、ＸＹ方向：Ｒ１０００）を、フォトレジストを塗布した面が上になるようにセットした。
（４）ＰＥＴフィルム材料で形成したフォトマスク７に描画されたアライメントパターンと曲面ガラス８の外周が一致するように、フォトマスク７の位置を調整した。
（５）陰圧形成用フィルム２、フォトマスク７及びシール材９で構成された空間を、真空ポンプ（アルバック機工社製）を用いて吸引し、陰圧形成用フィルム２及びフォトマスク７を曲面ガラス８に密着させた。
（６）ＵＶ光源（大日本科研社製）を用いて露光した。
（７）露光終了後、ＫＯＨ（ダイソーケミカル製）を用いて現像を行った後、超純水でリンスすることで、周囲に額縁状にフォトレジストを形成した曲面ガラス８を作製した。

図３（Ａ）は、実施例１で作製した３Ｄ曲面ガラス８の上面方向、図３（Ｂ）は３Ｄ曲面ガラス８のＸ軸方向、図３（Ｃ）は３Ｄ曲面ガラス８のＹ軸方向からの写真である。写真から明らかなように、３Ｄ曲面ガラス８の周囲にフォトレジストで額縁を形成することができた。

＜実施例２＞
次に、３Ｄ曲面ガラス８の周囲ではなく、曲面部分に細線パターンを作製できるフォトマスク７を用い、ポジ型の細線用フォトレジスト（東京応化工業社製）を用いた以外は、実施例１と同様の手順で、フォトレジストで細線を形成した３Ｄ曲面ガラス８を作製した。
図４は、実施例２で作製した３Ｄ曲面ガラス８の拡大写真である。フォトレジスト１１の細線の幅は１５μｍであった。また、各細線の直進性（エッジ精度）は約５μｍ以内で、高精度の直進性が得られ。

＜比較例１＞
以下の手順により、周囲に額縁を印刷した曲面ガラス８を作製した。
（１）スクリーン印刷機（ミノグループ社製）のテーブル上に、曲面ガラス８（東京特殊社製）をセットし、次いで、塗布パターンが形成されたスクリーン版を曲面ガラス８の上部にセットした。
（２）スキージゴムをスクリーン版上より、曲面ガラス８に接触する場所まで押込むことで、曲面ガラス８にスクリーン印刷を行った。なお、初期押込み量として、凹凸面最下部まで押込みを設定した。図５は、比較例１で作製した３Ｄ曲面ガラス８の拡大写真である。写真から明らかなように、エッジ部分はギザつき、直進性は約３０μｍであった。

以上の結果より、本発明の製造方法及び露光装置を用いることで、曲面体８に精度よくフォトレジストで細線、遮光膜等のパターンを形成できることが明らかとなった。

本発明により、曲面体に精度よくフォトレジストのパターンを形成できる。したがって、車や電子機器等に用いられる曲面ガラス等に所期のパターンを形成できるので、自動車産業、電子機器産業にとって有用である。

１…露光装置、２…陰圧形成用フィルム、３…吸引ポンプ、４…光源、５…ステージ、６…アライメントスコープ、７…湾曲可能なフィルム状フォトマスク、８…曲面体、９…シール材、１０…光学系、１１…フォトレジスト

Claims (3)

1. 湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び陰圧形成用フィルムとの間に、フォトレジストを塗布した曲面ガラスを挿入する挿入工程、
   吸引ポンプにより、前記湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び前記陰圧形成用フィルムで形成された空間の空気を吸引することで、前記曲面ガラスのフォトレジストを塗布した面に前記湾曲可能なフィルム状フォトマスクを密着し、前記曲面ガラスの他方の面に前記陰圧形成用フィルムを密着する密着工程、
   前記湾曲可能なフィルム状フォトマスクを介して前記曲面ガラスに塗布されているフォトレジストを露光する露光工程、
   露光した前記曲面ガラスを現像し、余分なフォトレジストを除去する現像工程、
   を含む、フォトレジストでパターンを形成した曲面ガラスの製造方法。
2. 前記密着工程が、前記湾曲可能なフィルム状フォトマスク及び前記陰圧形成用フィルムとの間にシール部材を配置して行われる、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記フォトレジストが、前記曲面ガラスの周囲に額縁状に形成されている請求項１又は２に記載の製造方法。