JP6944688B2 - 立体サンプル貼り付け用フィルムおよびその製造方法と、それを用いた微細パターン転写方法 - Google Patents
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Description
本発明は、通常は平面にしか適用できないフォトリソグラフィを、立体形状を持つサンプルに対して応用する微細加工技術に関する。
ＩＣやＬＳＩに代表される電子回路は、高精度で複雑な構造が高度に組み合わされていながら、微細な形状を一括処理で高い生産性を伴って製作できるフォトリソグラフィ技術を活用することで、工業的に生産されている。このフォトリソグラフィ技術は、ほぼ平面形状のサンプルを対象とする。この形状制限は、スピンコートに代表されるレジスト成膜と、ガラスマスクまたはその光学像を近接させて紫外光照射するパターニングが、サンプルが平面形状であることを前提として原理的に成立するために生じる。更に、フォトリソグラフィ用の装置群も、平面形状のサンプルを前提に用意されている。
従って、立体サンプルに生産性の高いフォトリソグラフィ加工を展開しようとしても、前提条件が成り立たないため、満足な結果が得られない。レジスト成膜に、ドライフィルムレジストを利用する試みがあるが、既存フィルムは基本的にプリント基板用途であり、熱ラミネートする際に加わる応力は立体サンプルにとって破損が生じるくらい大きく、またレジスト膜が厚いために低い解像度に留まる。これとは別に、パターニング技術には、レーザ描画のように一点加工を走査するものもあるが、面での一括加工と比べると時間がかかり、微細化と生産性は両立しなくなる。応用ごとに様々な方法が試みられている状況である。
立体加工技術については、例えば特許文献１〜４及び非特許文献１〜２に開示されており、フィルムについては特許文献５に開示されている。
特許文献１では、立体サンプルを壊すことなくドライフィルムレジストを貼るための貼り付け装置が開示されている。フィルムを貼り付けるテーブルと、立体サンプルを保持する別のテーブルとを用意し、後者のテーブルを昇降制御することで、フィルムが貼り付けられる位置関係を一定に保ち、立体に対応する装置である。フィルムの幅方向に対して立体サンプル形状が一定である場合に有効であるが、一般の微小な穴や溝を持つ幅方向に形状変化があるサンプルには適用できない。
この文献では、パターン転写はレジストを貼り付けた後であるため、貼り付け時点でアライメントを行う概念が無い。
特許文献１では、立体サンプルを壊すことなくドライフィルムレジストを貼るための貼り付け装置が開示されている。フィルムを貼り付けるテーブルと、立体サンプルを保持する別のテーブルとを用意し、後者のテーブルを昇降制御することで、フィルムが貼り付けられる位置関係を一定に保ち、立体に対応する装置である。フィルムの幅方向に対して立体サンプル形状が一定である場合に有効であるが、一般の微小な穴や溝を持つ幅方向に形状変化があるサンプルには適用できない。
この文献では、パターン転写はレジストを貼り付けた後であるため、貼り付け時点でアライメントを行う概念が無い。
特許文献２では、カラー受像管用シャドウマスク製作において、フォトレジスト付きドライフィルムを利用した製作方法が開示されている。
フィルムには、ベースフィルムとフォトレジストの間に、クッション層を入れた３層構造を持つ工夫を示している。クッション層として水溶性のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびその変性を挙げている。クッション層によってレジスト膜厚を薄くしても（示している最小膜厚は１０μｍ）、サンプル表面の凹凸に追従してローラ２つで挟んで熱ラミネートにより密着させ成膜できる効果を説明している。なお、シャドウマスクは平面とみなせる薄板の状態で加工している。
パターン転写は、レジストを貼り付けた後であるため、貼り付け時点でアライメントを行う概念が無い。
フィルムには、ベースフィルムとフォトレジストの間に、クッション層を入れた３層構造を持つ工夫を示している。クッション層として水溶性のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびその変性を挙げている。クッション層によってレジスト膜厚を薄くしても（示している最小膜厚は１０μｍ）、サンプル表面の凹凸に追従してローラ２つで挟んで熱ラミネートにより密着させ成膜できる効果を説明している。なお、シャドウマスクは平面とみなせる薄板の状態で加工している。
パターン転写は、レジストを貼り付けた後であるため、貼り付け時点でアライメントを行う概念が無い。
特許文献３では、立体成形品に電気回路パターンを形成するフォトマスクについて開示している。
光造形法により製作した造形物の表面に不透明性塗膜を施すことにより立体マスクを得る。この立体マスクを平面フィルムマスクに接合することによって所望のパターンの開口部を有し、密着されるべき面の立体的形状に加工されたフォトマスクを得る。このフォトマスクを、予めレジストを成膜した立体成形品に密着配置し、露光・現像することにより立体的で微細な電気回路のパターンが形成された立体回路成形体を得る。上記立体マスクは立体サンプルの複数面に対して機能するため、フォトマスクの数は１個或いは露光面の数より少数でよい。
原理的にはステンシルマスクであるため、レジストとフォトマスクを露光に利用する光波長程度にまで近接させることは難しく、解像度は低くなる。
光造形法により製作した造形物の表面に不透明性塗膜を施すことにより立体マスクを得る。この立体マスクを平面フィルムマスクに接合することによって所望のパターンの開口部を有し、密着されるべき面の立体的形状に加工されたフォトマスクを得る。このフォトマスクを、予めレジストを成膜した立体成形品に密着配置し、露光・現像することにより立体的で微細な電気回路のパターンが形成された立体回路成形体を得る。上記立体マスクは立体サンプルの複数面に対して機能するため、フォトマスクの数は１個或いは露光面の数より少数でよい。
原理的にはステンシルマスクであるため、レジストとフォトマスクを露光に利用する光波長程度にまで近接させることは難しく、解像度は低くなる。
特許文献４では、立体サンプルの垂直壁面も含めた溝内部にパターン転写を行う方法が開示されている。
レジスト成膜はスプレーコート法で行う。立体サンプルの奥まった領域では、レジスト膜が薄く、少ないドーズ量で適正露光量に到達することから、液浸露光の液体に光減衰の機能を加える方法が開示されている。光減衰剤の濃度コントロールにより減衰率を調節できる。立体サンプル上のレジスト膜に到達する光強度を、立体上部と下部の両方で適正値にできる。斜め露光によって壁面にパターン転写する場合を考えると、反射光強度も減衰するため、異常パターンを低減できる。
レジスト成膜はスプレーコート法で行う。立体サンプルの奥まった領域では、レジスト膜が薄く、少ないドーズ量で適正露光量に到達することから、液浸露光の液体に光減衰の機能を加える方法が開示されている。光減衰剤の濃度コントロールにより減衰率を調節できる。立体サンプル上のレジスト膜に到達する光強度を、立体上部と下部の両方で適正値にできる。斜め露光によって壁面にパターン転写する場合を考えると、反射光強度も減衰するため、異常パターンを低減できる。
特許文献５は、パソコン又は携帯電話等に利用されている、電子部品の実装用プリント配線板に関する。
現在利用されているドライフィルムレジストでは、高密度配線を形成する場合には問題となる、パターンのサイドのガタツキを低減する多層フィルムが開示されている。すなわち、支持フィルムと、中間層と、感光性樹脂であるフォトレジストとが順次積層された積層構造を有し、光の散乱の影響がフォトレジストに及ばないよう、支持フィルムは、中間層が積層される面とは反対面側に、微粒子を含有する樹脂層を含む二軸配向ポリエステルフィルムであり、中間層が、水溶性樹脂層であることを特徴としている。
現在利用されているドライフィルムレジストでは、高密度配線を形成する場合には問題となる、パターンのサイドのガタツキを低減する多層フィルムが開示されている。すなわち、支持フィルムと、中間層と、感光性樹脂であるフォトレジストとが順次積層された積層構造を有し、光の散乱の影響がフォトレジストに及ばないよう、支持フィルムは、中間層が積層される面とは反対面側に、微粒子を含有する樹脂層を含む二軸配向ポリエステルフィルムであり、中間層が、水溶性樹脂層であることを特徴としている。
非特許文献１では、特許文献４のパターン転写方法を応用して製作したデバイスが示されている。シリコン酸化膜上に形成した結晶シリコンの矩形島にｐｎ接合からなる太陽電池を多数用意しておく。個々の太陽電池が生じる電圧は低くても、２５、５０、１００個の太陽電池の直列接続を、壁面も含めて矩形島上に蒸着された膜をパターニングすることで実現し、個々の太陽電池が生じる電圧を足し合わせ、全体として出力電圧を高めた報告である。このパターン幅は２０μｍ又は７０μｍである。
非特許文献２では、射出成型品の表面に電気回路を形成する立体回路基板（Ｍｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ、ＭＩＤ）が記載されている。機械的機能と電気的機能を持ったプラスチック射出成形品である。
その製作は、（１）立体部品が複数アレイ状に並んだ部品をまず用意し、（２）金属薄膜を全面にスパッタリング蒸着し、（３）レーザ描画により回路パターン形状の輪郭部の金属薄膜を除去し、（４)メッキし、（５）アレイ状部品から切断する、ものである。
高密度回路を形成するのであれば一点加工のサイズを小さくすることは必須となる。しかし、レーザスポットを小さくすると、一点での加工量が減り、同じ処理面積であっても時間がかかる（面積は長さの２乗で増加する）ことになるため、生産性は必然的に低下する。レーザ光源からビームを２つに分けて、複数台のガルバノスキャナと回転テーブルとを組み合わせて、複数の加工点での加工にすることで、基板の姿勢変更に要する時間を短くする効果も含めて生産性は改善できるが、一点加工がもつ原理的限界がある。２０１６年４月時点のパンフレット（パナソニックの３Ｄ実装デバイスＭＩＤソリューション）には、最小パターン幅５０μｍ、パターン間距離５０μｍとの記載がある。
その製作は、（１）立体部品が複数アレイ状に並んだ部品をまず用意し、（２）金属薄膜を全面にスパッタリング蒸着し、（３）レーザ描画により回路パターン形状の輪郭部の金属薄膜を除去し、（４)メッキし、（５）アレイ状部品から切断する、ものである。
高密度回路を形成するのであれば一点加工のサイズを小さくすることは必須となる。しかし、レーザスポットを小さくすると、一点での加工量が減り、同じ処理面積であっても時間がかかる（面積は長さの２乗で増加する）ことになるため、生産性は必然的に低下する。レーザ光源からビームを２つに分けて、複数台のガルバノスキャナと回転テーブルとを組み合わせて、複数の加工点での加工にすることで、基板の姿勢変更に要する時間を短くする効果も含めて生産性は改善できるが、一点加工がもつ原理的限界がある。２０１６年４月時点のパンフレット（パナソニックの３Ｄ実装デバイスＭＩＤソリューション）には、最小パターン幅５０μｍ、パターン間距離５０μｍとの記載がある。
"３−Ｄ ＷＩＲＩＮＧ ＡＣＲＯＳＳ ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＳＩＤＥＷＡＬＬＳ ＯＦ ＳＩ ＰＨＯＴＯ ＣＥＬＬＳ ＦＯＲ ＳＥＲＩＥＳ ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ"，Ｓ.Ｋｕｍａｇａｉ, Ｔ.Ｙａｍａｍｏｔｏ, Ｈ.ｋｕｂｏ, Ｍ.Ｓａｓａｋｉ, Ｔｈe ２５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ （２０１２．１．３１， Ｐａｒｉｓ， Ｆｒａｎｃｅ）， pp.６０−６３.
パナソニック株式会社、３Ｄ実装デバイスＭＩＰＴＥＣ（パンフレットの他、「ＭＩＤ用高速レーザ加工システム」進藤崇、高橋博、パナソニック電工技法（Ｖｏｌ.５７，Ｎｏ.３，ｐ１０−１５．）
従来から、基板上に立体的な構造を構築するセンサ、アクチュエータ（基板から浮くようにサスペンションで支持された壊れやすい構造）、マイクロ流路などのＭＥＭＳデバイスを高度化させるために、フォトリソグラフィ技術を平面だけでなく高低差のある凹凸が存在する立体サンプルに拡張する試みが続けられている。
立体構造を微細加工する試みは他にも、光伝搬路とも整合する形で素子を配置する必要がある光デバイスやその実装、ＬＳＩやイメージセンサなど既存の平面デバイスを複数積み上げることなどによって実現する３次元ＬＳＩ、平面ウェハとは同様に扱えない精密機械部品中の局所的な平坦面、湾曲面をもつ部材、などにおいて求められる。
しかし、フォトリソグラフィが持つ、一括処理の高い生産性の長所を保ちながら、立体サンプルに所望の微細パターンを転写する、自由度の高い加工方法は見出されていない。加えて、平面形状のサンプルを前提に用意されているレジスト成膜や露光装置など、既存の装置群を活用することは難しい。
立体構造を微細加工する試みは他にも、光伝搬路とも整合する形で素子を配置する必要がある光デバイスやその実装、ＬＳＩやイメージセンサなど既存の平面デバイスを複数積み上げることなどによって実現する３次元ＬＳＩ、平面ウェハとは同様に扱えない精密機械部品中の局所的な平坦面、湾曲面をもつ部材、などにおいて求められる。
しかし、フォトリソグラフィが持つ、一括処理の高い生産性の長所を保ちながら、立体サンプルに所望の微細パターンを転写する、自由度の高い加工方法は見出されていない。加えて、平面形状のサンプルを前提に用意されているレジスト成膜や露光装置など、既存の装置群を活用することは難しい。
本発明によれば、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を持つ、フォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムを利用することで、フォトレジスト膜を被処理物である立体サンプルに対して適切な位置に貼り付けることができ、立体サンプルに所望の微細パターンを転写することができる。
また本発明によれば、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を持つフォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、被処理物である前記立体サンプルへの貼り付け前に、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を利用して微細パターンの位置または方向合わせをして微細パターンの露光を済ませることで、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。
また本発明によれば、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を持つフォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、被処理物である立体サンプルへの貼り付け前に、面内の一部または全部を現像処理することでフォトレジスト層に凹凸を形成し、微細パターンの露光と同時に転写された、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を顕在化させ、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。
また本発明によれば、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を持つフォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、被処理物である立体サンプルへの貼り付け前に、厚み方向の一部または全部を現像処理することでフォトレジスト層に凹凸を形成し、微細パターンの露光と同時に転写された、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を顕在化させ、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。
また本発明によれば、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を持つフォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、微細パターンの露光を済ませる際に、フォトマスクとフォトレジスト層を互いに密着させることによって、パターン幅２μｍ以下である細かな形状の転写が可能で、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。
また本発明によれば、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準を持つフォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、微細パターン転写に水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）より波長の短い発光波長を持つ発光ダイオードまたはレーザーダイオードを利用することで、光の回折を抑えて微細なパターンを明瞭に転写して、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。
また本発明によれば、フォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムを、フィルムと被処理物である立体サンプルとの隙間にある空気などの物質を取り除くことにより、互いを密着させることで、フォトレジスト層が立体サンプル表面上に確実に固定されて、現像液に流されることなく、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。なお、隙間にある空気などの物質を取り除くには、フィルムと被処理物を、変形可能な袋や容器に入れて、内部を真空引きするなどの方法がある。
また本発明によれば、フォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルムを、フォトレジストのガラス転移温度以下で加熱することで、露光により転写された微細パターンの劣化を抑えて、変形や密着を促しつつ、前記フィルムを被処理物に貼り付けることで、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。
位置合わせマークと共にフォトレジスト膜をフィルム状に用意することで、均一な膜厚を実現し、微細パターンを転写し易い状況にすると共に、立体サンプル上に対となる位置合わせを行うための形状を用意することで、互いの位置合わせを取ることを可能とし、立体サンプルの所望の位置に微細パターンを転写することができる。
パターン転写を伴う露光の時点で、フォトレジストとマスクは平面どうしであり、隙間を最小にできるために高解像度を得るのに有利となる。フォトレジスト層には幅２μｍ以下の微細パターンが転写でき、貼り付け後に現像を行なうことで、光の回折広がりによる解像度劣化の影響を受けること無く、良質なパターンを転写することができる。
貼付け前の段階で、フォトレジスト層に凹凸を形成すると空気の抜け道を用意できることとなり、貼付けの際にフォトレジストと立体サンプルの密着を阻害する気泡を無くすことにも有効に働く。
パターン転写を伴う露光の時点で、フォトレジストとマスクは平面どうしであり、隙間を最小にできるために高解像度を得るのに有利となる。フォトレジスト層には幅２μｍ以下の微細パターンが転写でき、貼り付け後に現像を行なうことで、光の回折広がりによる解像度劣化の影響を受けること無く、良質なパターンを転写することができる。
貼付け前の段階で、フォトレジスト層に凹凸を形成すると空気の抜け道を用意できることとなり、貼付けの際にフォトレジストと立体サンプルの密着を阻害する気泡を無くすことにも有効に働く。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図は例示であり、フィルムおよび被処理物である立体サンプルの形状、材料、大きさなどは限定されるものではない。また、ポジ型フォトレジスト膜を想定して例示しているが、ネガ型を利用しても良い。また、化学増幅型フォトレジストを利用する場合は、露光後の熱処理を必要に応じて追加しても良い。
[実施形態１]
本発明の実施形態１は、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準（以下、フィルム基準という）１Ａをもつフォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルム１に関する。
また、被処理物である立体サンプルへの貼り付け前に微細パターンの露光を済ませた立体サンプルへの貼り付け用フィルムに関する。
図1は、フォトレジスト層２を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルム１を示し、その工程を示す。
本発明の実施形態１は、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準（以下、フィルム基準という）１Ａをもつフォトレジスト層を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルム１に関する。
また、被処理物である立体サンプルへの貼り付け前に微細パターンの露光を済ませた立体サンプルへの貼り付け用フィルムに関する。
図1は、フォトレジスト層２を含む立体サンプルへの貼り付け用フィルム１を示し、その工程を示す。
フィルム１は、フォトレジスト層２、支持層３及びフィルム基準１Ａからなる。フォトレジスト層２に接しない反対面に、フィルム基準１Ａを配置する。すなわち図１（１）においては、フォトレジスト層２、支持層３そしてフィルム基準１Ａの順に上から積層される。
工程（１）では、微細パターンの露光を行なう。これにより、後の現像により膜が取り除かれる領域２ａ、現像により膜が残る領域２ｂが形成される。微細パターンの幅は２μｍ以下であることもある。露光には、水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）より波長の短い発光波長を持つ発光ダイオードまたはレーザーダイオードを用いることで高い解像度が得られる。フィルム基準１Ａとフォトマスク５上の位置合わせマーク（以下、マスク基準という）５Ａを利用することで、フィルム１と微細パターンを位置合わせする。
工程（２）では、立体サンプル７にフィルム１を貼り付ける。フィルム１との位置合わせを行うため、立体サンプル７上には位置合わせマーク（以下、サンプル基準という）７Ａを用意しておく。これらを互いに位置合わせすることで、所望の位置にフォトレジスト層２とその中に転写してある微細パターンを位置決めする。
工程（３）では、支持層３を取り除く。支持層３が多層膜の場合、材料に合わせた異なる方法を組み合わせて段階的に取り除く。
工程（４）では、立体サンプルの溝内部にフォトレジスト層２を運び入れる。
工程（５）では、フォトレジスト層２を現像処理して、立体サンプル７の所望の位置に微細パターンを転写する。
なお、フィルム基準１Ａは、フィルム１の内部に埋め込ませて用意することも可能である。このときの工程（１）から（５）は変わらない。
工程（２）では、立体サンプル７にフィルム１を貼り付ける。フィルム１との位置合わせを行うため、立体サンプル７上には位置合わせマーク（以下、サンプル基準という）７Ａを用意しておく。これらを互いに位置合わせすることで、所望の位置にフォトレジスト層２とその中に転写してある微細パターンを位置決めする。
工程（３）では、支持層３を取り除く。支持層３が多層膜の場合、材料に合わせた異なる方法を組み合わせて段階的に取り除く。
工程（４）では、立体サンプルの溝内部にフォトレジスト層２を運び入れる。
工程（５）では、フォトレジスト層２を現像処理して、立体サンプル７の所望の位置に微細パターンを転写する。
なお、フィルム基準１Ａは、フィルム１の内部に埋め込ませて用意することも可能である。このときの工程（１）から（５）は変わらない。
[実施形態２]
本発明の実施形態２は、実施形態１において工程（２）で支持層３の一部３ａが立体サンプル上に残り、立体形状に沿って変形する実施形態に関する。図２を用いて説明する。
工程（１）は、フィルム１の支持層３においてフォトレジスト層２に接する面にフィルム基準１Ａがある場合を示す。すなわち、フィルム基準１Ａは支持層３の上のフォトレジスト層２と接している。
本発明の実施形態２は、実施形態１において工程（２）で支持層３の一部３ａが立体サンプル上に残り、立体形状に沿って変形する実施形態に関する。図２を用いて説明する。
工程（１）は、フィルム１の支持層３においてフォトレジスト層２に接する面にフィルム基準１Ａがある場合を示す。すなわち、フィルム基準１Ａは支持層３の上のフォトレジスト層２と接している。
フィルム基準１Ａ周辺のフォトレジスト層２は膜厚変動などを受けやすいが、アライメントを取るための顕微鏡観察においては焦点が取り易くなる。
工程（１）は実施形態１と同じであるが、工程（２）に移る際に支持層３ｂを取り除き、工程（３）では支持層３ａがフォトレジスト層２と共に変形してＶ溝内に入る。支持層３ａにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびその変性物質を利用する場合、この材料は水溶性であるため、水に浸けることで工程（４）のように溶解して取り除くことができる。その際、フォトレジスト層２は変化しない。その後、工程（５）においてフォトレジスト層２を現像処理する。
なお、支持層３ａがＰＶＡ層の場合は、水溶液である現像液によっても溶解するため、工程（４）を個別に用意することなく、工程（５）と同時に行ってもよい。
工程（１）は実施形態１と同じであるが、工程（２）に移る際に支持層３ｂを取り除き、工程（３）では支持層３ａがフォトレジスト層２と共に変形してＶ溝内に入る。支持層３ａにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびその変性物質を利用する場合、この材料は水溶性であるため、水に浸けることで工程（４）のように溶解して取り除くことができる。その際、フォトレジスト層２は変化しない。その後、工程（５）においてフォトレジスト層２を現像処理する。
なお、支持層３ａがＰＶＡ層の場合は、水溶液である現像液によっても溶解するため、工程（４）を個別に用意することなく、工程（５）と同時に行ってもよい。
[実施形態３]
本発明の実施形態３は、実施形態1において工程（１）の立体サンプルへの貼り付け用フィルム１にフィルム基準１Ａが予め用意されているのではなく、微細パターン転写と同時に形成する実施形態に関する。図３を用いて説明する。
工程（１）の、微細パターンの露光と一緒にフォトマスクから、フィルム基準１Ａを転写する。これを顕在化するために、工程（２）でフィルム１のフォトレジスト層２の面内の一部を現像する。面内の一部のみの現像は特殊な処理となるが、フォトマスクの精度で、フィルム基準１Ａが用意できる長所がある。更に、微細パターンを転写する際の位置合わせ作業が無くなるため、フィルム１とフォトマスク５が相対的に移動して摩耗して互いにダメージを与えるリスクを最小にする。工程（３）以降は、実施形態１の図１または実施形態２の図２と同じである。
本発明の実施形態３は、実施形態1において工程（１）の立体サンプルへの貼り付け用フィルム１にフィルム基準１Ａが予め用意されているのではなく、微細パターン転写と同時に形成する実施形態に関する。図３を用いて説明する。
工程（１）の、微細パターンの露光と一緒にフォトマスクから、フィルム基準１Ａを転写する。これを顕在化するために、工程（２）でフィルム１のフォトレジスト層２の面内の一部を現像する。面内の一部のみの現像は特殊な処理となるが、フォトマスクの精度で、フィルム基準１Ａが用意できる長所がある。更に、微細パターンを転写する際の位置合わせ作業が無くなるため、フィルム１とフォトマスク５が相対的に移動して摩耗して互いにダメージを与えるリスクを最小にする。工程（３）以降は、実施形態１の図１または実施形態２の図２と同じである。
[実施形態４]
本発明の実施形態４は、実施形態1において工程（１）の立体サンプルへの貼り付け用フィルム１にフィルム基準１Ａが予め用意されているのではなく、微細パターン転写と同時に形成する別の実施形態に関する。図４を用いて説明する。
工程（１）の、微細パターンの露光と一緒にフォトマスクから、フィルム基準１Ａを転写する。これを顕在化するために、工程（２）でフィルム１のフォトレジスト層２の厚み方向の一部を現像する。厚み方向の一部のみの現像は特殊な処理となるが、フォトマスクの精度で、全面のパターンを確認しつつ、フィルム基準１Ａを用意できる長所がある。更に、微細パターンを転写する際の位置合わせ作業が無くなるため、フィルム１とフォトマスク５が相対的に移動して摩耗して互いにダメージを与えるリスクを最小にする。厚み方向の一部で現像を留めるには、現像液を薄めたり現像時間を短くしたりする方法がある。工程（３）以降は、実施形態１の図１または実施形態２の図２と同じである。
工程（３）および（４）の貼付けでは、フォトレジスト層２の領域の中でも、現像で取り除かれるべき領域２ａが目減りしているため、貼付け段階で隙間４が用意される。この隙間を通して空気抜き（排気、排出）ができるので、気泡が入り難く、立体サンプル７とフォトレジスト層２が密着するのにも有利となる。また、最終的な現像を行う際に、取り除くべきフォトレジスト量が少なくなっているため、厚膜化などによりアスペクト比を高くしたフォトレジストの現像がやり易くなる。
本発明の実施形態４は、実施形態1において工程（１）の立体サンプルへの貼り付け用フィルム１にフィルム基準１Ａが予め用意されているのではなく、微細パターン転写と同時に形成する別の実施形態に関する。図４を用いて説明する。
工程（１）の、微細パターンの露光と一緒にフォトマスクから、フィルム基準１Ａを転写する。これを顕在化するために、工程（２）でフィルム１のフォトレジスト層２の厚み方向の一部を現像する。厚み方向の一部のみの現像は特殊な処理となるが、フォトマスクの精度で、全面のパターンを確認しつつ、フィルム基準１Ａを用意できる長所がある。更に、微細パターンを転写する際の位置合わせ作業が無くなるため、フィルム１とフォトマスク５が相対的に移動して摩耗して互いにダメージを与えるリスクを最小にする。厚み方向の一部で現像を留めるには、現像液を薄めたり現像時間を短くしたりする方法がある。工程（３）以降は、実施形態１の図１または実施形態２の図２と同じである。
工程（３）および（４）の貼付けでは、フォトレジスト層２の領域の中でも、現像で取り除かれるべき領域２ａが目減りしているため、貼付け段階で隙間４が用意される。この隙間を通して空気抜き（排気、排出）ができるので、気泡が入り難く、立体サンプル７とフォトレジスト層２が密着するのにも有利となる。また、最終的な現像を行う際に、取り除くべきフォトレジスト量が少なくなっているため、厚膜化などによりアスペクト比を高くしたフォトレジストの現像がやり易くなる。
実施例を、図５により以下に説明する。立体サンプルは、シリコン基板から製作した。底部の幅１３μｍ、高さ約６．２μｍのポリイミド膜をリフローしてＶ溝を形成した。底部の傾斜角は約５０°である。フィルム１はＰＶＡ層３ａとＰＥＴ層３ｂからなる支持層３（アイセロ社のＳＯシートを利用）の上にスピンコートによりフォトレジスト層２を厚さ１μｍで成膜して用意した。このフィルム１とフォトマスク５を密着させて露光し、微細パターンの潜像を形成した。その際に、フィルム基準１Ａとマスク基準５Ａを利用して、フィルム１と微細パターンの方向合わせをした。
用意したフィルム１のフィルム基準１Ａと、サンプル基準７Ａを合わせて、フィルム１を立体サンプル７に、ライン−アンド−スペース微細パターンがＶ溝を横切るように貼り付けた。
用意したフィルム１のフィルム基準１Ａと、サンプル基準７Ａを合わせて、フィルム１を立体サンプル７に、ライン−アンド−スペース微細パターンがＶ溝を横切るように貼り付けた。
製作工程は図２に該当する。立体サンプル７に貼り付ける際には、フィルム１中の支持層３のＰＥＴ層３ｂを手で剥がした。立体サンプル上に残ったＰＶＡ層３ａを水に浸けることにより取り除き、続いてフォトレジスト層２を現像液に浸けて現像した。
以上の工程により形成したライン−アンド−スペース微細パターンを図５に示す。マスクデザインは、パターン幅２μｍ、ピッチ４μｍである。Ｖ溝を横切るように位置合わせされたライン−アンド−スペース微細パターンが、Ｖ溝奥まで入っている。
以上の工程により形成したライン−アンド−スペース微細パターンを図５に示す。マスクデザインは、パターン幅２μｍ、ピッチ４μｍである。Ｖ溝を横切るように位置合わせされたライン−アンド−スペース微細パターンが、Ｖ溝奥まで入っている。
立体形状を持つサンプルへのフォトリソグラフィ技術による微細加工は、機能として立体形状を必要とするセンサ、アクチュエータ、マイクロ流路などのＭＥＭＳデバイス（基板からリリースした構造として壊れ易いマイクロアクチュエータへのパターン転写）、光伝搬路とも整合する形で素子を配置する必要がある光デバイスやシステム、ＬＳＩやイメージセンサなど既存の平面デバイスを複数積み上げるなどによって実現する３次元ＬＳＩ、平面ウェハと同様には扱えない精密機械部品中の局所的な平坦面・湾曲面をもつ部材などにおいて求められている。
１： 立体サンプルへの貼り付け用フィルム
１Ａ：フィルム１上の、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準（フィルム基準）
２： フォトレジスト層
２ａ：現像により膜が取り除かれる領域
２ｂ：現像により膜が残る領域
３： 支持層
３ａ：水溶性材料層（例として、ＰＶＡおよびその変性物質の層）
３ｂ：主たる機械的支持層（例として、ＰＥＴ層）
４： フォトレジスト層２の厚み方向の一部を現像したことで立体サンプル７との間に生じる隙間
５： フォトマスク
５Ａ：フォトマスク５上の位置または方向合わせマーク（マスク基準）
６： 紫外光
７： 立体サンプル
７Ａ：立体サンプル７上の、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準（サンプル基準）
１Ａ：フィルム１上の、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準（フィルム基準）
２： フォトレジスト層
２ａ：現像により膜が取り除かれる領域
２ｂ：現像により膜が残る領域
３： 支持層
３ａ：水溶性材料層（例として、ＰＶＡおよびその変性物質の層）
３ｂ：主たる機械的支持層（例として、ＰＥＴ層）
４： フォトレジスト層２の厚み方向の一部を現像したことで立体サンプル７との間に生じる隙間
５： フォトマスク
５Ａ：フォトマスク５上の位置または方向合わせマーク（マスク基準）
６： 紫外光
７： 立体サンプル
７Ａ：立体サンプル７上の、位置または方向合わせマーク、もしくは位置または方向合わせ基準（サンプル基準）
Claims (7)
- 位置または方向の合わせマーク、もしくは位置または方向の合わせ基準をもち、被処理物への貼り付け前に、微細パターンの露光を済ませて潜像が形成されたフォトレジスト層を含むことを特徴とする立体サンプルへの貼り付け用フィルム。
- 請求項１に記載の立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、
前記被処理物への貼り付け前に、面内の一部を現像処理してフォトレジスト層に凹凸を形成したフィルム。 - 請求項１に記載の立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、
前記被処理物への貼り付け前に、厚み方向の一部を現像処理してフォトレジスト層に凹凸を形成したフィルム。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の立体サンプルへの貼り付け用フィルムにおいて、
前記微細パターンの幅が２μｍ以下であるフィルム。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の立体サンプルへの貼り付け用フィルムの製造方法において、
前記微細パターンの露光に、水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）より波長の短い発光波長を持つ発光ダイオードまたはレーザーダイオードを利用したことを特徴とするフィルムの製造方法。 - 請求項１〜４のいずれかに記載のフィルムを利用した微細パターン転写方法において、
前記フィルムと前記被処理物との隙間にあるものを除いて該フィルムと該被処理物とを互いに密着させることを特徴とする立体サンプルへの微細パターン転写方法。 - 請求項１〜４のいずれかに記載のフィルムを利用した微細パターン転写方法において、
前記フォトレジスト層のガラス転移温度以下で加熱して、該フィルムを被処理物に貼り付けることを特徴とする立体サンプルへの微細パターン転写方法。
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