JP5428449B2 - マイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版の製造方法、およびマイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版 - Google Patents
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Description
また、壁面や底面が粗くなってしまうことによりPDMSを硬化させた後、離型する際、離型が困難となる。特にパターン凹凸が高精細になるほどこの困難性は顕著となる。
また、本発明においては上記露光工程において基板側から光を照射し、上記感光性樹脂膜に対して上記遮光部のパターンに対応したパターン露光を行うことにより、パターンの線幅に関係なく、均一な深さで凹凸形状を形成することができる。さらに、このような露光方法が用いられることにより、本発明においては感光性樹脂膜を平滑な表面を有するパターン状に加工することができる。このため、本発明によれば、パターンの線幅に関係なく高さが均一であり、かつ表面が平滑な凸部を有するμCP用スタンプを作製可能なμCP用スタンプ作製用マスター版を製造することができる。
このようなことから、本発明によれば、大面積で均一なパターン印刷を行うことが可能なμCP用スタンプを作製可能なμCP用スタンプ作製用マスター版を、簡易な工程で製造することができる。
また、本発明のμCP法スタンプ作製用マスター版は、このような構成を有することにより、大面積のものにすることができる、
したがって、本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版によれば、大面積で均一なパターン印刷を行うことが可能なμCP用スタンプを製造できる。
以下、これらの発明について順に説明する。
まず、本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版の製造方法について説明する。上述したように、本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版の製造方法は、基板を用い、上記基板上にパターン状の遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部を覆うように上記基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂膜を形成する感光性樹脂膜形成工程と、上記基板側から光を照射することにより、上記感光性樹脂膜にパターン露光する露光工程と、上記パターン露光された感光性樹脂膜を現像することにより、上記感光性樹脂膜をパターニングする現像工程とを有することを特徴とするものである。
また、本発明においては上記露光工程において基板側から光を照射し、上記感光性樹脂膜に対して上記遮光部のパターンに対応したパターン露光を行うことにより、パターンの線幅に関係なく、高さが均一な凹凸形状を形成することができる。さらに、このような露光方法が用いられることにより、本発明においては平滑な表面を有する凹凸形状を形成することができる。このため、本発明によれば、パターンの線幅に関係なく高さが均一であり、かつ表面が平滑な凸部を有するμCP用スタンプを作製可能なμCP用スタンプ作製用マスター版を製造することができる。
このようなことから、本発明よれば大面積で均一なパターン印刷を行うことが可能なμCP用スタンプを作製可能なμCP用スタンプ作製用マスター版を製造することができる。
以下、本発明におけるこれらの工程について順に説明する。
まず、本発明における遮光部形成工程について説明する。上述したように、本工程は基板を用い、上記基板上にパターン状の遮光部を形成する工程である。本工程において遮光部を形成する方法としては、所望のパターンで遮光部を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。したがって、例えば、遮光材料を用い、上記基板上に直接パターン状に遮光材料を塗布することによってパターン状の遮光部を形成する方法であってもよく、あるいは上記基板上に遮光材料からなる遮光層を形成した後、当該遮光層を所定のパターン状にエッチングすることによってパターン状の遮光部を形成する方法であってもよい。本工程においては、これらのいずれの方法であっても好適に用いることができ、いずれの方法を用いるかは、使用する遮光材料の種類等に応じて適宜決定すればよい。
一方、樹脂組成物からなる遮光材料としては、例えば、カーボンブラックやチタンブラック等の黒色遮光性顔料を分散させた感光性樹脂等を挙げることができる。
次に、本工程における感光性樹脂膜形成工程について説明する。本工程は、上記遮光部形成工程によって形成された遮光部を覆うように、上記基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂膜を形成する工程である。
一方、上記ネガ型感光性樹脂の例としては、例えば、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ポリアミド系、カルド系、ノボラック系、PS、PMMAなどの感光性樹脂等を挙げることができる。
本工程においては、これらのネガ型感光性樹脂、またはポジ型感光性樹脂のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでもネガ型感光性樹脂を用いることが好ましい。上記感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂が用いられることにより、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版を、順テーパー状に形成された感光性樹脂層を有するものとすることが容易になり、その結果として本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版を、μCP用スタンプを作製する際の剥離性に優れたものにできるからである。
すなわち、本発明における露光工程においては、基板側から感光性樹脂膜に光が照射されるものである。そして、基板上にはパターン状に遮光部が形成されていることから、当該遮光部のパターンに対応して、上記感光性樹脂膜にパターン露光がなされることになる。
上記感光性樹脂膜としてネガ型感光性樹脂が用いられる場合、現像工程において光が照射された部位が選択的に除去されずに残留することになるが、光の照射量が多い領域ほど確実に感光性樹脂膜が残留し、光の照射量が少ない領域では光照射されたとしても一部の感光性樹脂膜が現像によって除去されてしまうことになる。そうすると、本発明における露光工程においては基板側から露光するため、光の照射量を制御することによって、光が照射された部位の感光性樹脂膜のうち、より基板に近い側の領域は光が十分に照射されるため、現像によって除去されにくくする一方、表面に近い領域は光の減衰効果によって照射される光の量を相対的に少なくし、部分的に感光性樹脂膜が除去され易くすることができる。
このようなことから、上記感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いることにより、順テーパー状の感光性樹脂層が形成されたμCP用スタンプ作製用マスター版を製造しやすくなるのである。
次に、本発明における露光工程について説明する。本工程は、基板上に形成された感光性樹脂膜に対して基板側から光を照射することにより、上記感光性樹脂膜にパターン露光する工程である。上記基板上には上述した遮光部形成工程においてパターン状の遮光部が形成されていることから、本工程においては当該遮光部のパターンに対応したパターン状に感光性樹脂膜が露光されることになる。
次に、本工程における現像工程について説明する。本工程は、上記露光工程においてパターン露光された感光性樹脂膜を現像することにより、上記感光性樹脂膜をパターニングする工程である。本工程において感光性樹脂膜を現像する方法としては、上記感光性樹脂膜を構成する感光性樹脂の種類に応じて適宜決定されるものであり、特に限定されるものではない。このような方法としては、一般的に感光性樹脂膜を現像する方法として公知の方法を用いることができる。
本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版の製造方法は、少なくとも上記遮光部形成工程、感光性樹脂膜形成工程、露光工程および現像工程を有するものであるが、必要に応じて他の任意の工程を有してもよいものである。本発明に用いられる任意の工程としては、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版に所望の機能を付与できるものであれば特に限定されるものではない。
次に、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版について説明する。上述したような、遮光部形成工程、感光性樹脂膜形成工程、露光工程および現像工程を有することにより、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版は、基板と、上記基板上にパターン状に形成された遮光部と、上記基板上にパターン状に形成され、感光性樹脂からなる感光性樹脂層とからなるものとなる。ここで、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版は、上記感光性樹脂がネガ型感光性樹脂か、ポジ型感光性樹脂かによって、遮光部と感光性樹脂層との位置関係が2態様に分かれることになる。
すなわち、上記感光性樹脂としてネガ型感光性樹脂が用いられる場合、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版は、基板と、上記基板上にパターン状に形成された感光性樹脂層と、上記基板の上記感光性樹脂層が形成されていない領域にパターン状に形成された遮光部とを有するものになる。一方、上記感光性樹脂としてポジ型感光性樹脂が用いられた場合、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版は、基板と、上記基板上にパターン状に形成された遮光部と、上記遮光部上のみに形成された感光性樹脂層とを有するものとなる。
一方、上記感光性樹脂膜形成工程においてポジ型感光性樹脂が用いられる場合、本発明によって製造されるμCP用スタンプ作製用マスター版10は、基板1と、上記基板1上にパターン状に形成された遮光部2と、上記遮光部2上のみに形成された感光性樹脂からなる感光性樹脂層3’とを有するものとなる(図3(b))。
次に、本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版について説明する。上述したように、本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版は、基板と、上記基板上にパターン状に形成され、感光性樹脂からなる感光性樹脂層と、上記感光性樹脂層が形成されていない上記基板表面上に形成された遮光部と、を有することを特徴とするものである。
また、本発明のμCP法スタンプ作製用マスター版は、上述したような構成を有することにより、大面積のものにすることができる、
したがって、本発明によれば、大面積で均一なパターン印刷を行うことが可能なμCP用スタンプを製造することが可能なμCP用スタンプ作製用マスター版を得ることができる。
以下、本発明に用いられる各構成について順に説明する。
まず、本発明に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板としては、上記遮光部及び感光性樹脂層を支持できるものであれば特に限定されるものではなく、本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版の用途や、製造方法等に応じて任意の基板を用いることができる。本発明に用いられる基板としては、例えば、ガラス、石英等の無機材料からなるものや、透明樹脂からなるもの等を挙げることができる。
次に、本発明における感光性樹脂層について説明する。本発明における感光性樹脂層は、上記基板上にパターン状に形成されたものであり、感光性樹脂からなるものである。
次に、本発明に用いられる遮光部について説明する。本発明に用いられる遮光部は、上記感光性樹脂層が形成されていない上記基板表面上にパターン状に形成されたものである。
本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版は、少なくとも基板、感光性樹脂層、および遮光部を有するものであるが、必要に応じて他の任意の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられる任意の構成としては、本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版を用いて作製する際の製造効率の向上等を目的として、所定の機能を有する構成を適宜選択して用いることができる。
本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版は、上記基板として用いられるものに制約が少ないことから、大面積のものとすることができる。例えば、A4サイズとしたり、必要に応じてそれ以上の大面積を実現することも可能である。
本発明のμCP用スタンプ作製用マスター版は、例えば、上記「A.μCP用スタンプ作製用マスター版の製造方法」の項において説明した方法によって製造することができる。
次に、本発明のμCP用スタンプの製造方法について説明する。上述したように、本発明のμCP用スタンプの製造方法は、表面に微細凹凸パターンが形成されたマイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版を用い、上記マイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版の微細凹凸パターンが形成された表面上に、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を塗布する塗布工程と、支持材を用い、上記塗布されたポリジメチルシロキサン(PDMS)膜上に上記支持材を接着させる接着工程と、上記マイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版から上記ポリジメチルシロキサン(PDMS)膜および上記支持材を剥離する剥離工程と、を有するものであって、上記マイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版が、基板と、上記基板上にパターン状に形成され、感光性樹脂からなる感光性樹脂層と、上記感光性樹脂層が形成されていない上記基板表面上に形成された遮光部と、を有するものであることを特徴とするものである。
このような例において、本発明のμCP用スタンプの製造方法は、上記μCP用スタンプ作製用マスター版10が基板1と、上記基板1上にパターン状に形成され、感光性樹脂からなる感光性樹脂層3’と、上記感光性樹脂層3’が形成されていない上記基板1表面上に形成された遮光部2と、を有するものであることを特徴とするものである。
以下、本発明のμCP用スタンプの製造方法に用いられる各工程について順に説明する。
まず、本発明に用いられる塗布工程について説明する。本工程は、μCP用スタンプ作製用マスター版を用い、当該マスター版上に、PDMS膜を塗布する工程である。そして、上記μCP用スタンプ作製用マスター版として、基板と、上記基板上にパターン状に形成され、感光性樹脂からなる感光性樹脂層と、上記感光性樹脂層が形成されていない上記基板表面上に形成された遮光部と、を有するものが用いられることを特徴とするものである。
次に、本発明に用いられる接着工程について説明する。本工程は、上述した塗布工程においてマスター版上に形成されたPDMS膜上に、支持材を接着させる工程である。
次に、本発明に用いられる剥離工程について説明する。本工程は、上記マスター版から上記PDMS膜および支持材を剥離する工程である。本工程においてPDMS膜および上記支持材を上記マスター版から剥離する方法としては、パターンを欠損することのないように剥離することができる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、通常、上記PDMS膜を上記マスター版から物理的に引き離す方法が用いられる。
本発明のμCP用スタンプの製造方法には、少なくとも上記塗布工程、接着工程、および剥離工程が用いられるものであるが、本発明においてはこれら以外の他の任意の工程が用いられてもよい。本発明に用いられる任意の工程としては、特に限定されるものはなく、本発明によって製造されるμCP用スタンプに所望の機能を付与できる工程等を適宜選択して用いることができる。このような任意の工程としては、例えば、気泡混入を低減させるためのPDMS膜塗布後のマスター版減圧工程等を挙げることができる。
本発明によって製造されるμCP用スタンプは、支持材上に表面に凹凸形状が形成されたPDMS膜が形成された構成を有するものとなる。このようなμCP用スタンプは、マイクロコンタクトプリンティング(μCP)に用いられるものであり、例えば、有機トランジスタが用いられた有機半導体素子の各種電極を形成する工程に用いることができる。
1.μCP用スタンプ作製用マスター版の製造
(1)遮光部形成工程
まず、大きさ300mm×400mm×0.7mmのCr付きガラス基板(Cr膜厚150nm)表面に、AZ 5206−E(AZエレクトロニックマテリアルズ社製ポジレジスト)をspinコートした。この時のスピンコートは800rpmで20sec保持させた。その後、基板を130℃で3分乾燥させた後、50mJ/cm2でパターン露光した。この時使用したフォトマスクは大きさ420mm×550mmのポジマスクである。その後、上記フォトレジストを現像し、フォトマスクと同等のパターンを得た。次いで、Crエッチング液にてパターン部以外のCrをエッチングし、その後剥離液にてレジストを剥離した。次いで、超音波洗浄機を用い純水で上記基板を洗浄した。
次に、上記基板に感光性樹脂であるSU−3000を90%希釈した溶液(化薬マクロケム社製 エポキシ系ネガレジスト)をスピンコートした。このときのスピンコートは、700rpmで60sec保持させた。その後、基板を100℃で3分乾燥させた。
次に、ガラス裏面側から30mJ/cm2でバック露光した。さらに、硬化を促進させるため65℃で1分乾燥させた。
その後、専用現像液でCr上部に存在する感光性樹脂を現像除去し、次いでIPAでリンスを行った。その後150℃のオーブンで30分乾燥させることにより、μCP用スタンプ作製用マスター版を得た。
作製したμCP用スタンプ作製用マスター版を反射型光学顕微鏡にて観察したところ、Cr部以外に感光性樹脂が塗布された凹版が形成できていた。またその凹部の幅は1μm〜10μmまで解像していることが確認された。さらに触針式膜厚計で測定したところ凹部の深さは線幅に関係なく10μmであった。
上記方法によって作製した、μCP用スタンプ作製用マスター版を用い、当該マスター版にPDMSの離型性を向上させるために離型剤(デュラサーフ、ハーベス社製)を1000rpm、保持時間30secでスピンコートした。
次に、離型処理を施したμCP用スタンプ作製用マスター版に主剤90g:硬化剤9gを混合したPDMS(KE−106信越化学社製)をディスペンサー(サンエイテック社製)にて約2mm厚になるように全面に均一塗布した。その後、パターン内の気泡を除去するために減圧乾燥機に入れ0.1torrまで減圧し5分保持した。
次に、上記PDMS付きμCP用スタンプ作製用マスター版と支持材(大きさ300mm×400mm、厚さ0.7mmガラス)の接着工程は東芝機械製ST−50を用いて行った。その際上部ヘッドと下部ヘッドの接触スピードを最小1μm/sまで制御することが可能である。その後、支持材とPDMS膜が接触する直前まで500μm/sで上部ヘッドを降下させた。次いで接触寸前から低速モードにしPDMS膜と支持材を1μm/sで接触させた。また、1μm/sで接触後その接触スピードを維持し、上部ヘッドと下部ヘッドのギャップが1mm、すなわちPDMSの厚みが約1mmになるまで押し込んだ。その後、所定の位置まで同一スピードで押し込んだ後、常温で16h放置しPDMSを硬化させた。
次に、支持材とμCP用スタンプ作製用マスター版を装置内から取り出し、μCP用スタンプ作製用マスター版からPDMS膜付き基板を手で剥離することによりμCP用スタンプを作製した。
剥離したPDMS膜の表面を光学顕微鏡で観察したところμCP用スタンプ作製用マスター版の反転パターンが観察され、高さ10μm、最小L&S1μmの凸版が形成されていることが確認された。
従来技法であるSiのエッチングにより作製した凹版と比較した場合、300mm×400mmの大面積ポリマー版およびμCP用スタンプが作製可能であった。さらに、Siエッチングにより作製した凹版はマイクロローディング効果により凹部の幅の大きさにより深さが異なっていたが、本発明では凹部の幅が1μmでも10μmでも深さは10μmと均一であることが確認された。また、従来のSiエッチング凹版で発生していた凹部の壁面及び底面の直線性も感光性ポリマーを用いることで改善しておりPDMS離型、PDMS凸部形状に大幅な効果が見られた。この効果により微細印刷を精度良くかつ正確に行うことが可能となる。
2 … 遮光部
3 … 感光性樹脂膜
3’ … 感光性樹脂層
10 … μCP用スタンプ作製用マスター版
20 … μCP用スタンプ
21 … PDMS膜
22 … 支持材
20 … マスター版
100 … μCP用スタンプ
101 … PDMS膜
102 … 支持材
200 … μCP用スタンプ作製用マスター版
Claims (3)
- 基板を用い、前記基板上にパターン状の遮光部を形成する遮光部形成工程と、
前記遮光部を覆うように前記基板上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂膜を形成する感光性樹脂膜形成工程と、
前記基板側から光を照射することにより、前記感光性樹脂膜にパターン露光する露光工程と、
前記パターン露光された感光性樹脂膜を現像することにより、前記感光性樹脂膜をパターニングする現像工程とを有し、
前記感光性樹脂膜の厚みが1μm〜10μmの範囲内であることを特徴とする、マイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版の製造方法。 - 基板と、
前記基板上にパターン状に形成され、ネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層と、
前記感光性樹脂層が形成されていない前記基板表面上に形成された遮光部と、を有し、
前記感光性樹脂層の厚みが1μm〜10μmの範囲内であることを特徴とする、マイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版。 - 前記感光性樹脂層が、厚み方向を基準として基板側の線幅が、表面側の線幅よりも広くなるように形成されていることを特徴とする、請求項2に記載のマイクロコンタクトプリンティング用スタンプ作製用マスター版。
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