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JP4734360B2 - Nanoparticle thin film, method for producing nanoparticle thin film, nanoparticle thin film pattern forming method, and circuit pattern forming method - Google Patents
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JP4734360B2 - Nanoparticle thin film, method for producing nanoparticle thin film, nanoparticle thin film pattern forming method, and circuit pattern forming method - Google Patents

Nanoparticle thin film, method for producing nanoparticle thin film, nanoparticle thin film pattern forming method, and circuit pattern forming method Download PDF

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Description

本発明は、金属のコアと有機物質のシェルを有するコアシェル構造のナノ粒子で形成されるナノ粒子薄膜、ナノ粒子薄膜の製造方法、および、この製造方法を用いた回路形成方法に関する。   The present invention relates to a nanoparticle thin film formed of core-shell structured nanoparticles having a metal core and an organic material shell, a method for producing the nanoparticle thin film, and a circuit forming method using this production method.

近年、ナノ粒子膜を基板上に形成してパターニングを行う技術について研究が進められている。基板上のナノ粒子膜をパターニングすることで、例えば、近接場光デバイスへの応用が期待される。また、膜中のナノ粒子が金属で形成される場合には、これを加熱することによって、金属配線パターンが形成可能でありこの金属配線で構成される回路の製造をも可能にする。ナノ粒子の融点は低いため、ポリマーバインダーに分散させたナノ粒子を用いて回路形成を行い、その後に加熱して金属配線回路を得るものである。   In recent years, research has been conducted on a technique for patterning by forming a nanoparticle film on a substrate. By patterning the nanoparticle film on the substrate, for example, application to a near-field optical device is expected. Further, when the nanoparticles in the film are formed of a metal, by heating it, a metal wiring pattern can be formed, and a circuit composed of the metal wiring can be manufactured. Since the melting point of the nanoparticles is low, a circuit is formed using nanoparticles dispersed in a polymer binder, and then heated to obtain a metal wiring circuit.

ナノ粒子をパターニングする技術として、例えば、ナノ粒子を堆積させた後、ドライエッチングによって堆積したナノ粒子膜を加工する方法がある。また、パターニングされたフォトレジストにナノ粒子膜を塗布する方法がある。また、特許文献1には、金属ナノ粒子を内包したペーストを用いて回路を形成する方法が開示されている。さらに、ポリマーバインダーを用いずに直接ナノ粒子を基板に塗布して回路を形成する方法も開発されている。   As a technique for patterning nanoparticles, for example, there is a method of depositing nanoparticles and then processing a nanoparticle film deposited by dry etching. There is also a method of applying a nanoparticle film to a patterned photoresist. Patent Document 1 discloses a method for forming a circuit using a paste containing metal nanoparticles. Furthermore, a method of forming a circuit by directly applying nanoparticles to a substrate without using a polymer binder has been developed.

ナノ粒子膜をパターニングする方法のうち、有機物中に金属ナノ粒子が存在する膜をドライエッチングによってパターニングする方法の場合は、加工する対象が金属有機物複合体となる。このため、エッチングレートの制御や残渣の抑制が困難であるという問題がある。   Among the methods for patterning a nanoparticle film, in the case of a method of patterning a film in which metal nanoparticles are present in an organic material by dry etching, the object to be processed is a metal-organic composite. For this reason, there exists a problem that control of an etching rate and suppression of a residue are difficult.

また、パターニングされたフォトレジストにナノ粒子膜を塗布する方法の場合は、フォトレジストが溶解しないように、有機溶剤を用いる必要のない水分散型のナノ粒子を採用する必要がある。水分散型のナノ粒子は表面に金属が露出したナノ粒子か、もしくは、金属のコアと有機物質のシェルを有するコアシェル構造のナノ粒子の場合には、有機物質がクエン酸などのごく少数の水親和性が良い有機物質に限られてしまう。それ以外の有機物質をシェルに採用すると、粒子は水の中で凝集してしまい、良好なパターンを得ることができないという問題がある。   In the case of a method of applying a nanoparticle film to a patterned photoresist, it is necessary to employ water-dispersed nanoparticles that do not require the use of an organic solvent so that the photoresist does not dissolve. Water-dispersed nanoparticles are nanoparticles with exposed metal on the surface, or core-shell structured nanoparticles with a metal core and an organic material shell, and the organic material contains a very small amount of water such as citric acid. It is limited to organic substances with good affinity. When other organic substances are used for the shell, the particles are aggregated in water, and there is a problem that a good pattern cannot be obtained.

そして、パターニングされたナノ粒子を用いて、微細化された近接場光デバイスや金属配線回路を製造するためには、数nm程度の径を有するナノ粒子を基板上に密着性よく厚く形成する技術の向上が求められている。   And, in order to manufacture miniaturized near-field optical devices and metal wiring circuits using patterned nanoparticles, a technology for forming nanoparticles having a diameter of about several nanometers on the substrate with a good adhesion and thickness Improvement is demanded.

ナノ粒子膜を基板上に成膜する場合、密着性を向上させるために基板表面にシランカップリング剤をあらかじめ塗布する方法がある。この場合、粒子同士および粒子と基板間の静電気的な引力を作らなければならない。この方法では基板上に付着する粒子量を増加させナノ粒子膜を厚膜化するためには、粒子同士の相互作用の高い数十nm程度のサイズが粒子に必要となり、パターンの微細化が困難であるという問題がある。
特開2007−73856号公報
When a nanoparticle film is formed on a substrate, there is a method in which a silane coupling agent is applied in advance to the substrate surface in order to improve adhesion. In this case, electrostatic attraction between the particles and between the particle and the substrate must be created. In this method, in order to increase the amount of particles adhering to the substrate and increase the thickness of the nanoparticle film, the particles need to have a size of about several tens of nanometers with high interaction between the particles, and it is difficult to refine the pattern. There is a problem that.
JP 2007-73856 A

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、微細なパターンニングを可能とするナノ粒子薄膜パターン形成方法、回路パターン形成方法およびこれに適したナノ粒子薄膜およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a nanoparticle thin film pattern forming method, a circuit pattern forming method and a nanoparticle thin film suitable for the same that enable fine patterning. And providing a manufacturing method thereof.

本発明の一態様のナノ粒子薄膜は、二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子が、二重結合を有するモノマーと化学結合して形成されるナノ粒子薄膜であって、前記ナノ粒子由来の粒子が前記モノマー由来の構造部分を介して結合し3次元ネットワーク構造を形成していることを特徴とする。   The nanoparticle thin film of one embodiment of the present invention is formed by chemically bonding a core-shell nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core to a monomer having a double bond. The nanoparticle thin film is characterized in that the nanoparticle-derived particles are bonded via the monomer-derived structural portion to form a three-dimensional network structure.

ここで、前記有機物質がウンデセンチオールまたはその誘導体であって、かつ、前記モノマーがメタクリレートまたはその誘導体であることが望ましい。   Here, it is preferable that the organic substance is undecene thiol or a derivative thereof, and the monomer is a methacrylate or a derivative thereof.

ここで、ラジカル重合開始剤であるα,α’−アゾビスイソブチロニトリル、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタンまたはアゾ化合物の誘導体を含有することが望ましい。   Here, it is desirable to contain α, α′-azobisisobutyronitrile, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, or a derivative of an azo compound, which is a radical polymerization initiator.

ここで、膜厚が50nm以上であることが望ましい。   Here, the film thickness is desirably 50 nm or more.

本発明の一態様のナノ粒子薄膜の製造方法は、二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、前記ディップ液に基板を浸漬する工程と、前記基板を浸漬したディップ液を加熱し、前記有機物質と前記モノマーとを反応させる工程と、前記ディップ液を冷却する工程と、前記ディップ液から前記基板を取り出し洗浄する工程とを有することを特徴とする。   A method of manufacturing a nanoparticle thin film of one embodiment of the present invention includes a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, and initiation of radical polymerization. Dissolving the agent in a solvent to prepare a dip solution, immersing the substrate in the dip solution, heating the dip solution in which the substrate is immersed, and reacting the organic substance with the monomer, The method includes a step of cooling the dip solution, and a step of removing the substrate from the dip solution and cleaning it.

ここで、前記有機物質がウンデセンチオールまたはその誘導体であって、かつ、前記モノマーがメタクリレートまたはその誘導体であって、かつ、前記ラジカル重合開始剤がα,α’−アゾビスイソブチロニトリル、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタンまたはアゾ化合物の誘導体であることが望ましい。   Here, the organic substance is undecene thiol or a derivative thereof, the monomer is methacrylate or a derivative thereof, and the radical polymerization initiator is α, α′-azobisisobutyronitrile, Desirably, it is a derivative of bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane or an azo compound.

本発明の一態様のナノ粒子薄膜パターン形成方法は、基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクに前記金属層をエッチングする工程と、前記レジストパターンを剥離する工程と、前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程と、超音波により、前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程を有し、前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程は、二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、前記ディップ液に基板を浸漬する工程と、前記基板を浸漬したディップ液を加熱し、前記有機物質と前記モノマーとを反応させる工程と、前記ディップ液を冷却する工程と、前記ディップ液から前記基板を取り出し洗浄する工程とを有することを特徴とする。
The method for forming a nanoparticle thin film pattern of one embodiment of the present invention includes a step of forming a metal layer on a substrate, a step of forming a resist pattern on the metal layer, and etching the metal layer using the resist pattern as a mask. a step, a step of removing the resist pattern, forming a nanoparticle thin film on the substrate, by ultrasound, have a step of selectively removing the nanoparticle thin film of the metal layer surface, wherein The step of forming a nanoparticle thin film on a substrate includes a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, and a radical polymerization initiator. Dissolving in a solvent to prepare a dip solution, immersing the substrate in the dip solution, heating the dip solution in which the substrate is immersed, and the organic substance and the monomer A step of reacting, and a step of cooling the dip solution, characterized by chromatic and washing was taken out the substrate from the dipping solution.

ここで、超音波により、前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程の後に、前記金属層をエッチングする工程と、前記ナノ粒子薄膜上に酸化物を形成する工程と、前記酸化物上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクに前記酸化物をエッチングして、前記ナノ粒子薄膜の一部を選択的に露出させる工程を有することが望ましい。   Here, after the step of selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer by ultrasonic waves, the step of etching the metal layer, the step of forming an oxide on the nanoparticle thin film, It is desirable to have a step of forming a resist pattern on the oxide and a step of selectively exposing a part of the nanoparticle thin film by etching the oxide using the resist pattern as a mask.

ここで、前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程は、二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、前記ディップ液に基板を浸漬する工程と、前記基板を浸漬したディップ液を加熱し、前記有機物質と前記モノマーとを反応させる工程と、前記ディップ液を冷却する工程と、前記ディップ液から前記基板を取り出し洗浄する工程とを有することが望ましい。   Here, the step of forming the nanoparticle thin film on the substrate includes a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, and a radical. Dissolving a polymerization initiator in a solvent to prepare a dip solution, immersing the substrate in the dip solution, heating the dip solution in which the substrate is immersed, and reacting the organic substance with the monomer Preferably, the method includes a step of cooling the dip solution and a step of removing the substrate from the dip solution and cleaning it.

本発明の一態様の回路パターン形成方法は、基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクに前記金属層をエッチングする工程と、前記レジストパターンを剥離する工程と、前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程と、超音波により、前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程と、前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程の後に、前記金属層をエッチングする工程と、前記基板を130℃以上に加熱することで前記ナノ粒子薄膜を金属化する工程を有し、前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程は、二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、前記ディップ液に基板を浸漬する工程と、前記基板を浸漬したディップ液を加熱し、前記有機物質と前記モノマーとを反応させる工程と、前記ディップ液を冷却する工程と、前記ディップ液から前記基板を取り出し洗浄する工程とを有することを特徴とする。
The circuit pattern forming method of one embodiment of the present invention includes a step of forming a metal layer on a substrate, a step of forming a resist pattern on the metal layer, and a step of etching the metal layer using the resist pattern as a mask. Removing the resist pattern; forming a nanoparticle thin film on the substrate; selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer by ultrasonic; and after the step of selectively removing the nanoparticle thin film, possess etching the metal layer, the step of metallizing the nanoparticle thin film by heating the substrate above 130 ° C., the substrate The step of forming a nanoparticle thin film on the core comprises a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, a A step of dissolving a cal polymerization initiator in a solvent to prepare a dip solution, a step of immersing the substrate in the dip solution, a step of heating the dip solution in which the substrate is immersed and reacting the organic substance with the monomer When, characterized by chromatic cooling the said dipping solution, and a step of washing takes out the substrate from the dipping solution.

本発明によれば、微細なパターンニングを可能とするナノ粒子薄膜パターン形成方法、回路パターン形成方法およびこれに適したナノ粒子薄膜およびその製造方法を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the nanoparticle thin film pattern formation method and circuit pattern formation method which enable fine patterning, the nanoparticle thin film suitable for this, and its manufacturing method.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態のナノ粒子薄膜、ナノ粒子薄膜の製造方法、ナノ粒子薄膜パターン形成方法および回路パターン形成方法について説明する。   Hereinafter, a nanoparticle thin film, a method for producing a nanoparticle thin film, a method for forming a nanoparticle thin film pattern, and a method for forming a circuit pattern will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態のナノ粒子薄膜は、二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子が、二重結合を有するモノマーと化学結合して形成されるナノ粒子薄膜である。そして、上記ナノ粒子由来の粒子が、上記モノマー由来の構造部分を介して結合し3次元ネットワーク構造を形成している。
(First embodiment)
In the nanoparticle thin film according to the first embodiment of the present invention, a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core is chemically bonded to a monomer having a double bond. It is a nanoparticle thin film formed. And the particle | grains derived from the said nanoparticle couple | bond together through the structure part derived from the said monomer, and form the three-dimensional network structure.

以下、上記金属が金(Au)、上記有機物質がウンデセンチオール、上記モノマーがメタクリレートであって、このウンデセンチオールとメタクリレートを、アゾ化合物の誘導体をラジカル重合開始剤として重合させた構造を例に説明する。   The following is an example of a structure in which the metal is gold (Au), the organic substance is undecene thiol, the monomer is methacrylate, and the undecene thiol and methacrylate are polymerized using a derivative of an azo compound as a radical polymerization initiator. Explained.

図1は本実施の形態のナノ粒子薄膜の断面構造の概念図である。例えば、ガラスで形成される基板10上に膜厚が1μm程度のナノ粒子薄膜が形成されている。そして、このナノ粒子薄膜がAuをコア、二重結合を有するウンデセンチオールをシェルとする数nm、例えば1〜3nm程度のサイズの金属ナノ粒子のシェルが、二重結合を有するメタクリレートと付加重合することにより形成された3次元ネットワーク構造を備えている。言い換えれば、金属ナノ粒子由来の粒子12が、モノマー由来の構造部分14を介して化学的に結合し3次元ネットワーク構造を形成している。より具体的には、Auのコア同士が、ウンデセンチオール−メタクリレート共重合体を介して、つながる3次元ネットワーク構造を形成している。   FIG. 1 is a conceptual diagram of a cross-sectional structure of the nanoparticle thin film of the present embodiment. For example, a nanoparticle thin film having a thickness of about 1 μm is formed on a substrate 10 made of glass. And this nanoparticle thin film has Au as the core and undecenethiol having a double bond as a shell. 3D network structure formed by doing so. In other words, the metal nanoparticle-derived particles 12 are chemically bonded via the monomer-derived structural portion 14 to form a three-dimensional network structure. More specifically, a core of Au forms a three-dimensional network structure in which the cores are connected via an undecene thiol-methacrylate copolymer.

次に、本実施の形態のナノ粒子薄膜の製造方法について説明する。この製造方法は、二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、このディップ液に基板を浸漬する工程と、基板を浸漬したディップ液を加熱し、有機物質と上記モノマーとを反応させる工程と、ディップ液を冷却する工程と、ディップ液から基板を取り出し洗浄する工程とを有する。   Next, the manufacturing method of the nanoparticle thin film of this Embodiment is demonstrated. In this production method, a core-shell type nanoparticle formed of an organic substance shell having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, and a radical polymerization initiator are dissolved in a solvent to prepare a dip solution. A step of immersing the substrate in the dip solution, a step of heating the dip solution immersed in the substrate to react the organic substance with the monomer, a step of cooling the dip solution, and a substrate from the dip solution And removing it.

まず、Auのコアと二重結合を有するウンデセンチオールのシェルを有するコアシェル型の例えば直径が2〜3nm程度のサイズの金属ナノ粒子を準備する。そしてこの金属ナノ粒子を溶媒である例えばトルエンに溶解させた溶液に、二重結合を有するメタクリレートと、ラジカル重合開始剤であるアゾ化合物の誘導体を加える。この溶液がディップ液となる。   First, a core-shell type metal nanoparticle having a diameter of about 2 to 3 nm, for example, having an undecenethiol shell having a double bond and an Au core is prepared. Then, a methacrylate having a double bond and a derivative of an azo compound as a radical polymerization initiator are added to a solution obtained by dissolving the metal nanoparticles in a solvent such as toluene. This solution becomes the dip solution.

次に、このディップ液を十分に攪拌した後に、例えば、表面洗浄したガラスの基板を浸漬する。そして、ガラス基板をディップした状態で溶液を30〜80℃程度の温度に加熱する。この加熱により、ウンデセンチオールとメタクリレートとの付加重合反応を生じさせる。その後、常温まで放冷する。   Next, after sufficiently stirring this dip solution, for example, a glass substrate whose surface has been cleaned is immersed. And a solution is heated to the temperature of about 30-80 degreeC in the state which dipped the glass substrate. This heating causes an addition polymerization reaction between undecene thiol and methacrylate. Then, it is allowed to cool to room temperature.

このように、二重結合を有するシェルの有機物質と、二重結合を有するモノマーとを付加重合反応させることで金属ナノ粒子同士が互いにつながるナノ粒子薄膜が形成される。このナノ粒子薄膜によれば、ナノ粒子由来の粒子が3次元ネットワーク構造を有することから数nmと小さなナノ粒子であっても、基板との密着性およびナノ粒子同士の結合性が強固になり、従来に比べ厚い膜の形成が可能となる。また、モノマー由来の構造部分によって粒子同士が結合するため、従来のポリマーをバインダとしてナノ粒子を分散した材料よりも粒子同士の間隔を微細化でき、高密度なナノ粒子薄膜を形成できる。したがって、特に、ナノ粒子薄膜に微細なパターニングを行う場合に好適な構造を有する膜である。   In this way, a nanoparticle thin film in which metal nanoparticles are connected to each other is formed by an addition polymerization reaction of a shell organic material having a double bond and a monomer having a double bond. According to this nanoparticle thin film, the nanoparticle-derived particles have a three-dimensional network structure, so even with a nanometer as small as several nanometers, the adhesion to the substrate and the bonding between the nanoparticles become strong, It is possible to form a thicker film than before. Further, since the particles are bonded to each other by the monomer-derived structural portion, the distance between the particles can be made finer than a material in which nanoparticles are dispersed using a conventional polymer as a binder, and a high-density nanoparticle thin film can be formed. Therefore, it is a film | membrane which has a structure suitable especially when performing fine patterning to a nanoparticle thin film.

ナノ粒子薄膜の膜厚は特に限定されるものではないが、近接場光デバイスや金属回路配線への適用という観点からは、50nm以上の膜厚であることが望ましい。   The film thickness of the nanoparticle thin film is not particularly limited, but is preferably 50 nm or more from the viewpoint of application to a near-field light device or a metal circuit wiring.

なお、本実施の形態において、コアの金属が金(Au)、シェルの有機物質がウンデセンチオールであるコアシェル型のナノ粒子を例に説明した。しかし、コアの金属は必ずしも金に限られることはなく、例えば銀(Ag)であってもかまわない。また、シェルの有機物質も二重結合を有する有機物質であれば、必ずしも、ウンデセンチオールに限られることはなく、例えば、ウンデセンチオールの誘導体であっても構わない。   In the present embodiment, the core-shell type nanoparticles in which the core metal is gold (Au) and the shell organic substance is undecene thiol have been described as an example. However, the metal of the core is not necessarily limited to gold, and may be, for example, silver (Ag). Further, the organic material of the shell is not necessarily limited to undecene thiol as long as it is an organic material having a double bond, and may be, for example, a derivative of undecene thiol.

また、二重結合を有するモノマーとしてメタクリレートを例に説明した。しかし、二重結合を有するモノマーであれば、必ずしもメタクリレートでなくとも、例えばメタクリレートの誘導体であっても構わない。   Also, methacrylate has been described as an example of a monomer having a double bond. However, as long as it is a monomer having a double bond, it is not necessarily a methacrylate and may be a derivative of methacrylate, for example.

また、基板については、ガラスを例に説明した。経済的観点からは、ガラスやシリコンが望ましいが、例えば、有機溶剤に溶けにくい特定のプラスチックや化合物半導体であっても構わない。   The substrate has been described by taking glass as an example. From an economic point of view, glass or silicon is desirable, but for example, a specific plastic or compound semiconductor that is hardly soluble in an organic solvent may be used.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法は、基板上に金属層を形成する工程と、この金属層上にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクに金属層をエッチングする工程と、レジストパターンを剥離する工程と、基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程と、超音波により、金属層表面のナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程を有する。
(Second Embodiment)
A nanoparticle thin film pattern forming method according to a second embodiment of the present invention includes a step of forming a metal layer on a substrate, a step of forming a resist pattern on the metal layer, and a metal layer using the resist pattern as a mask. An etching step, a resist pattern peeling step, a nanoparticle thin film forming step on the substrate, and a step of selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer by ultrasonic waves.

図2は、本実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法を示す工程断面図である。まず、図2(a)に示すように、例えば、ガラスの基板20を準備する。ここで、このガラスの基板20を過酸化水素と硫酸からなる洗浄液で表面洗浄し、清浄な面を確保することが望ましい。   FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating the nanoparticle thin film pattern forming method of the present embodiment. First, as shown in FIG. 2A, for example, a glass substrate 20 is prepared. Here, it is desirable to clean the surface of the glass substrate 20 with a cleaning liquid composed of hydrogen peroxide and sulfuric acid to ensure a clean surface.

そして、基板20上に、金属層22として、例えば金(Au)を蒸着する。ここで、Auが100〜200nm程度まではガラス面に直接蒸着しても後のエッチングプロセスや現像プロセス時に剥離する可能性は低いが、さらにAuの膜厚が高くなると基板から剥離してしまう可能性が高くなる。この場合にはクロムやチタンなどを基板20の上に一層蒸着し、その上にAuを蒸着することが望ましい。この場合には後のプロセスでクロムまたはチタンをエッチングする工程が必要となる。本実施の形態では、例えば、金の膜厚が40nm程度の場合を想定しているため、クロムやチタンを用いることはない。   Then, for example, gold (Au) is deposited on the substrate 20 as the metal layer 22. Here, even if Au is directly deposited on the glass surface up to about 100 to 200 nm, it is unlikely to be peeled off during the subsequent etching process or development process, but if the Au film thickness is further increased, it may peel off from the substrate. Increases nature. In this case, it is desirable to deposit one layer of chromium, titanium or the like on the substrate 20 and then deposit Au on the layer. In this case, a step of etching chromium or titanium in a later process is required. In the present embodiment, for example, it is assumed that the film thickness of gold is about 40 nm, so that chromium or titanium is not used.

基板20上にAuを金属層22として蒸着した後、図2(b)に示すように、この上にレジスト24を塗布する。レジスト24の厚みは特に限定されない。ここでは例えば、1μmとなるようにスピンコートを行う。極端にレジスト膜厚が大きくなりすぎないようにスピンコートやレジスト粘度を調節することが望まれる。   After Au is deposited on the substrate 20 as a metal layer 22, a resist 24 is applied thereon as shown in FIG. 2 (b). The thickness of the resist 24 is not particularly limited. Here, for example, spin coating is performed so as to be 1 μm. It is desired to adjust the spin coat and resist viscosity so that the resist film thickness does not become extremely large.

次に、図2(c)に示すように、レジスト24塗布後にレチクル26を用いて露光を行い所望のレジストパターンを形成する。レジストパターン形成後にポストベークを行って現像液に浸漬する。現像液に浸漬した際にはパドリングを行う。   Next, as shown in FIG. 2C, after applying the resist 24, exposure is performed using a reticle 26 to form a desired resist pattern. After the resist pattern is formed, it is post-baked and immersed in a developer. Paddling is performed when immersed in the developer.

図2(d)に示すように、レジスト24のパターンが形成された後、図2(e)に示すように、このレジストパターンをマスクに、Auエッチング液を用いて露出したAu部分をエッチングする。この際に用いるエッチング液は特に限定されるものではない。例えば、鉄のイオンからなるエッチング液を採用することが可能である。他に、ヨウ素系の溶液や混酸などを用いても良い。   As shown in FIG. 2D, after the pattern of the resist 24 is formed, as shown in FIG. 2E, the exposed Au portion is etched using an Au etching solution using the resist pattern as a mask. . The etching solution used at this time is not particularly limited. For example, an etching solution made of iron ions can be employed. In addition, iodine-based solutions and mixed acids may be used.

金属層22であるAuにパターン形成が済んだ後に、全面露光を行って現像し、図2(f)に示すように、残りのレジストパターンを剥離する。これでAuのパターンが形成される。ここでは、金属層22としてAuを例に説明したが、これに限定されるものではない。適切なエッチング液が選択できるならばどのような金属であってもかまわない。金属の残留やエッチング液の一部析出などに考慮して最適な組合せを選択する必要がある。また、適切な回収システムを構築することで金属は全量回収して再利用することができる。   After the pattern formation is completed on the metal layer 22, the entire surface is exposed and developed, and the remaining resist pattern is peeled off as shown in FIG. Thus, an Au pattern is formed. Here, Au has been described as an example of the metal layer 22, but is not limited thereto. Any metal can be used as long as an appropriate etching solution can be selected. It is necessary to select an optimal combination in consideration of metal residue and partial precipitation of the etching solution. In addition, by constructing an appropriate recovery system, the entire amount of metal can be recovered and reused.

次に、図2(g)に示すように、作製された金属層22の凹型パターンにナノ粒子を充填する。これは、ナノ粒子薄膜30を基板20上に成膜することで行われる。ここでは、第1の実施の形態の製造方法で説明したのと同様な手法を用いて、ナノ粒子薄膜30を成膜する。したがって、成膜方法の詳細な説明は省略する。   Next, as shown in FIG. 2G, nanoparticles are filled in the concave pattern of the produced metal layer 22. This is performed by forming the nanoparticle thin film 30 on the substrate 20. Here, the nanoparticle thin film 30 is formed using the same method as described in the manufacturing method of the first embodiment. Therefore, detailed description of the film forming method is omitted.

次に、図2(h)に示すように、イオン交換水中での超音波処理により、金属層22表面のナノ粒子薄膜を選択的に除去する。次に、図2(i)に示すように、エッチング液に入れてAuのみを選択的に取り除き、ナノ粒子薄膜30からなるパターンを基板20上に形成する。   Next, as shown in FIG. 2 (h), the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer 22 is selectively removed by ultrasonic treatment in ion-exchanged water. Next, as shown in FIG. 2 (i), only Au is selectively removed in an etching solution, and a pattern composed of the nanoparticle thin film 30 is formed on the substrate 20.

このようにして、例えば、線幅が5μm以下の微細なナノ粒子薄膜パターンを基板上に形成することが可能となる。   In this way, for example, a fine nanoparticle thin film pattern with a line width of 5 μm or less can be formed on the substrate.

なお、ここでは金属層22のパターンの凹型部分にナノ粒子を充填する方法として、第1の実施の形態に示す、ナノ粒子をアクリレートの分子と反応させて、アクリレート由来の構造部分を介した三次元ネットワーク構造を形成する方法を用いた。基板への密着性が良く、厚膜化が容易であるという観点からはこの方法が望ましい。また、超音波処理工程において、ナノ粒子薄膜30の断線が生じにくいという観点からもこの方法が望ましい。   Here, as a method for filling the concave portion of the pattern of the metal layer 22 with nanoparticles, the tertiary particles shown in the first embodiment are reacted with acrylate molecules to form tertiary layers via acrylate-derived structural portions. The method of forming the original network structure was used. This method is desirable from the viewpoint of good adhesion to the substrate and easy thickening. Moreover, this method is also desirable from the viewpoint that the nanoparticle thin film 30 is not easily broken in the ultrasonic treatment process.

しかし、必ずしもこの方法でなくとも、ナノ粒子を有機溶剤または水に分散あるいは溶解させて塗布する方法であれば、他の方法によることも可能である。例えば、ナノ粒子を溶かした溶液を滴下して乾燥させる方法が適用可能であり、この方法が最も簡便である。   However, even if this method is not necessarily used, other methods can be used as long as the method is a method in which nanoparticles are dispersed or dissolved in an organic solvent or water. For example, a method in which a solution in which nanoparticles are dissolved is dropped and dried can be applied, and this method is the simplest.

次に、本実施の形態の変形例について簡単に説明する。この変形例では、上記説明した方法で、ナノ粒子薄膜パターンを基板上に形成した後に、ナノ粒子薄膜上に酸化物を形成する工程と、酸化物上にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクに酸化物をエッチングして、ナノ粒子薄膜の一部を選択的に露出させる工程を有する。   Next, a modified example of the present embodiment will be briefly described. In this modification, after the nanoparticle thin film pattern is formed on the substrate by the method described above, an oxide is formed on the nanoparticle thin film, a resist pattern is formed on the oxide, and the resist pattern. And a mask to selectively expose a part of the nanoparticle thin film.

この変形例では、ナノ粒子薄膜をその上層の保護膜で保護するとともに、デバイス作成上必要な箇所にのみナノ粒子薄膜を露出させる構造を形成することが可能となる。   In this modification, it is possible to form a structure in which the nanoparticle thin film is protected by the protective film on the upper layer, and the nanoparticle thin film is exposed only at a location necessary for device fabrication.

(第3の実施の形態)
本実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法は、基板上に金属層とナノ粒子薄膜の両者でパターンが構成される構造を形成する方法である。基板の材料選択、金属層の材料選択、ナノ粒子薄膜の成膜方法等については、第2の実施の形態と同様であるので、記述を省略する。
(Third embodiment)
The nanoparticle thin film pattern forming method of the present embodiment is a method of forming a structure in which a pattern is formed of both a metal layer and a nanoparticle thin film on a substrate. Since the material selection of the substrate, the material selection of the metal layer, the film formation method of the nanoparticle thin film, and the like are the same as those in the second embodiment, description thereof is omitted.

図3は、本実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法を示す工程断面図である。まず、図3(a)に示すように、例えば、ガラスの基板20を準備する。ここで、このガラスの基板20を過酸化水素と硫酸からなる洗浄液で表面洗浄し、清浄な面を確保することが望ましい。そして、基板20上に、レジスト24を塗布した後に、レチクルを用いた露光を行いレジストパターンを形成する。   FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating the nanoparticle thin film pattern forming method of the present embodiment. First, as shown in FIG. 3A, for example, a glass substrate 20 is prepared. Here, it is desirable to clean the surface of the glass substrate 20 with a cleaning liquid composed of hydrogen peroxide and sulfuric acid to ensure a clean surface. And after apply | coating the resist 24 on the board | substrate 20, the exposure using a reticle is performed and a resist pattern is formed.

次に、図3(b)に示すようにAuの金属層22を蒸着する。次に図3(c)に示すように、レジスト24を剥離することにより、レジスト上の金属層22部分をリフトオフして剥離する。   Next, an Au metal layer 22 is deposited as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 3C, the resist 24 is peeled off, and the metal layer 22 portion on the resist is lifted off and peeled off.

次に、図3(d)に示すように、Alからなる第2の金属層34を全面に堆積する。その後、図3(e)に示すように、レジスト24を塗布した後に、レチクルを用いた露光を行い第2のレジストパターンを形成する。   Next, as shown in FIG. 3D, a second metal layer 34 made of Al is deposited on the entire surface. Thereafter, as shown in FIG. 3E, after applying a resist 24, exposure using a reticle is performed to form a second resist pattern.

次に、図3(f)に示すように、第2のレジストパターンをマスクに、例えばウェットエッチングによりAlからなる第2の金属層34をエッチングする。その後、さらにAuの金属層22を、例えばウェットエッチングによりエッチングする。   Next, as shown in FIG. 3F, the second metal layer 34 made of Al is etched by wet etching, for example, using the second resist pattern as a mask. Thereafter, the Au metal layer 22 is further etched by wet etching, for example.

次に、図3(g)に示すようにレジストを剥離する。次に、図3(h)に示すようにナノ粒子薄膜30を形成する。次に、図3(i)に示すように、Alのエッチング液中で超音波を印加して、第2の金属層34表面のナノ粒子薄膜30を選択的に除去しながら、Alからなる第2の金属層34をエッチングする。   Next, the resist is removed as shown in FIG. Next, the nanoparticle thin film 30 is formed as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 3I, an ultrasonic wave is applied in an etching solution of Al to selectively remove the nanoparticle thin film 30 on the surface of the second metal layer 34, and the first made of Al. The second metal layer 34 is etched.

このようにして、基板上に金属層とナノ粒子薄膜の両者でパターンが構成される構造を形成することが可能となる。このような構造は、例えば、ナノ粒子薄膜部分を高抵抗体として利用するスイッチング素子への適用が可能である。   In this way, it is possible to form a structure in which a pattern is formed by both the metal layer and the nanoparticle thin film on the substrate. Such a structure can be applied to, for example, a switching element that uses a nanoparticle thin film portion as a high resistance body.

(第4の実施の形態)
本実施の形態の回路パターン形成方法は、基板上に金属層を形成する工程と、この金属層上にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクに金属層をエッチングする工程と、レジストパターンを剥離する工程と、基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程と、超音波により、上記金属層表面のナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程と、上記金属層表面のナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程の後に、上記金属層をエッチングする工程と、基板を130℃以上に加熱することで上記ナノ粒子薄膜を金属化する工程を有する。ここで、金属層をエッチングする工程までは、第2の実施の形態と同様であるので、重複する内容については記載を省略する。
(Fourth embodiment)
The circuit pattern forming method of the present embodiment includes a step of forming a metal layer on a substrate, a step of forming a resist pattern on the metal layer, a step of etching the metal layer using the resist pattern as a mask, and a resist pattern A step of forming a nanoparticle thin film on the substrate, a step of selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer by ultrasonic waves, and a step of selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer. After the step of removing, the step of etching the metal layer and the step of metallizing the nanoparticle thin film by heating the substrate to 130 ° C. or higher are included. Here, since the process up to the step of etching the metal layer is the same as that of the second embodiment, the description of the overlapping contents is omitted.

図4は、本実施の形態の回路パターン形成方法を示す工程断面図である。図4(a)〜図4(i)で示すプロセスは、図2(a)〜図2(i)で示すプロセスと同様であるので記述を省略する。   FIG. 4 is a process sectional view showing the circuit pattern forming method of the present embodiment. Since the processes shown in FIGS. 4A to 4I are the same as the processes shown in FIGS. 2A to 2I, description thereof is omitted.

図4(j)に示すように、例えばガラスの基板20上にナノ粒子薄膜30からなるパターンを形成した後に、この基板上のパターンをオーブン内で130℃〜250℃程度の温度で数〜数十時間加熱する。この加熱処理により、ナノ粒子薄膜30を金属化し、ナノ粒子薄膜パターンを金属パターン40に変化させる。   As shown in FIG. 4 (j), for example, after a pattern made of the nanoparticle thin film 30 is formed on a glass substrate 20, the pattern on the substrate is formed in an oven at a temperature of about 130 ° C. to 250 ° C. Heat for 10 hours. By this heat treatment, the nanoparticle thin film 30 is metallized, and the nanoparticle thin film pattern is changed to the metal pattern 40.

本実施の形態により、微細な金属配線の回路パターンを形成することが可能となる。   According to the present embodiment, it is possible to form a circuit pattern of fine metal wiring.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、ナノ粒子薄膜、ナノ粒子薄膜の製造方法、ナノ粒子薄膜パターン形成方法および回路パターン形成方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるナノ粒子薄膜、ナノ粒子薄膜の製造方法、ナノ粒子薄膜パターン形成方法および回路パターン形成方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. In the description of the embodiment, the description of the parts that are not directly necessary for the description of the present invention is omitted in the nanoparticle thin film, the nanoparticle thin film manufacturing method, the nanoparticle thin film pattern forming method, the circuit pattern forming method, and the like. However, the elements involved in the required nanoparticle thin film, nanoparticle thin film production method, nanoparticle thin film pattern formation method, circuit pattern formation method, and the like can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのナノ粒子薄膜、ナノ粒子薄膜の製造方法、ナノ粒子薄膜パターン形成方法および回路パターン形成方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。   In addition, all nanoparticle thin films, nanoparticle thin film manufacturing methods, nanoparticle thin film pattern forming methods, and circuit pattern forming methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. Is done. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。   Examples of the present invention will be described in detail below.

(実施例1)
第1の実施の形態のナノ粒子薄膜の製造方法を、図2に示す第2の実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法に適用して、パターン形成を行った。
Example 1
The nanoparticle thin film manufacturing method of the first embodiment was applied to the nanoparticle thin film pattern forming method of the second embodiment shown in FIG. 2 to perform pattern formation.

11−ブロモ−1−ウンデセン(和光純薬)とチオウレア(和光純薬)とエタノール(和光純薬)を用意した。11−ブロモ−1−ウンデセン50mmolとチオウレア50mmolをエタノール30mlに溶解して、4時間還流を行った。還流の後、75mmol/30mlの水酸化ナトリウム水溶液を加えて、さらに2時間還流を続けた。有機層を分液してエバポレータによって溶媒を除去した後、白色固体11−ウンデセンチオールを回収した。   11-bromo-1-undecene (Wako Pure Chemical Industries), thiourea (Wako Pure Chemical Industries), and ethanol (Wako Pure Chemical Industries) were prepared. 11-Bromo-1-undecene 50 mmol and thiourea 50 mmol were dissolved in 30 ml of ethanol and refluxed for 4 hours. After the reflux, 75 mmol / 30 ml of an aqueous sodium hydroxide solution was added, and the reflux was further continued for 2 hours. After separating the organic layer and removing the solvent with an evaporator, white solid 11-undecenethiol was recovered.

トルエン100mlにテトラオクチルアンモニウムブロミド(略称TOAB、和光純薬)を6mmol加えた。テトラクロロ金酸1gを水60mlに溶解させた溶液を前記トルエン溶液に加えて強制的に攪拌を行った。ここに11−ウンデセンチオール0.56gを20mlのトルエンに溶かして加えた。10分ほど攪拌を続けた後、水素化ホウ素ナトリウム(関東化学)を30mmol加えた。6時間経過した後、分液を行って有機層を除去してメタノールに再沈殿させた。黒色固体を得た。この黒色固体をトルエンに再溶解させてグリッド型のTEMを測定した。2〜3nmのナノ粒子(平均粒径2.5nm)が生成しているのを確認した。   6 mmol of tetraoctylammonium bromide (abbreviated as TOAB, Wako Pure Chemical Industries) was added to 100 ml of toluene. A solution prepared by dissolving 1 g of tetrachloroauric acid in 60 ml of water was added to the toluene solution, and the mixture was forcibly stirred. To this, 0.56 g of 11-undecenethiol was dissolved in 20 ml of toluene and added. After stirring for about 10 minutes, 30 mmol of sodium borohydride (Kanto Chemical) was added. After 6 hours, liquid separation was performed to remove the organic layer and reprecipitation into methanol. A black solid was obtained. This black solid was redissolved in toluene and a grid type TEM was measured. It was confirmed that nanoparticles having an average particle size of 2 to 3 nm (average particle size of 2.5 nm) were produced.

縦横20mm角のガラス基板を30%過酸化水素と濃硫酸を3対7で混合した液に浸した。イオン交換水で表面をリンスしてから、エタノールでリンスを行った。このガラス基板に膜厚40nmの金(Au)を片面に蒸着した。蒸着したAuの面にI線用レジスト(THMR−iP5720HP)をスピンコーターで4000rpm、30秒の条件で塗布した。ポストベークを90度、90秒の条件で施した後、クロム面にパターニングされたレチクルを密着させて50mJ/cm2の露光を行った。ポストベークを110度、90秒の条件で施した後、NMD−W2.38%液で60秒間現像処理を行った。   A 20 mm square glass substrate was immersed in a solution of 30% hydrogen peroxide and concentrated sulfuric acid mixed 3 to 7. The surface was rinsed with ion-exchanged water, and then rinsed with ethanol. On this glass substrate, gold (Au) having a film thickness of 40 nm was deposited on one side. An I-line resist (THMR-iP5720HP) was applied to the evaporated Au surface with a spin coater at 4000 rpm for 30 seconds. After post-baking at 90 degrees for 90 seconds, a patterned reticle was brought into close contact with the chrome surface, and exposure at 50 mJ / cm 2 was performed. After post-baking was performed at 110 degrees for 90 seconds, development processing was performed with NMD-W 2.38% solution for 60 seconds.

硝酸鉄20mMとチオウレア30mMからなる溶液を用意して、先に現像して露出したAu部分を7分間エッチングした。エッチングの後、基板をイオン交換水で洗浄してエアー噴射で表面の水滴を除去した。残留しているレジストを剥離するため12秒間露光を行って、現像処理をした。Auは基板上にパターニングされたまま残留して、レジストのみが剥離した。Au膜の4μm幅の配線パターン4μm幅が形成された。   A solution composed of 20 mM iron nitrate and 30 mM thiourea was prepared, and the Au portion exposed by development was etched for 7 minutes. After the etching, the substrate was washed with ion exchange water, and water droplets on the surface were removed by air jet. In order to peel off the remaining resist, exposure was performed for 12 seconds and development was performed. Au remained patterned on the substrate, and only the resist was peeled off. A 4 μm wide wiring pattern of 4 μm width of the Au film was formed.

トルエン10mlに前記黒色固体であるウンデセンチオールを配した2.5nmの粒径を持つ粒子であるナノ粒子(UDE−AUNP)を0.1g溶解させた。ノルマル型のドデシルメタクリレート(東京化成工業)0.5gを加えた。重合開始剤である2、2′―アゾビスイソブチロニトリル(略称AIBN、和光純薬)0.1gをトルエン10mlに溶解させた溶液を用意して、前記溶液に加えた。充分に攪拌した後、この溶液にパターニング処理が施された基板を浸漬した。基板は地面に対して垂直に立てた状態で設置した。80度で4時間反応させて、その後常温まで放冷した。そのまま12時間静置した。   0.1 g of nanoparticles (UDE-AUNP) having a particle size of 2.5 nm in which the black solid, undecenethiol, was placed in 10 ml of toluene was dissolved. Normal type dodecyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry) 0.5g was added. A solution prepared by dissolving 0.1 g of 2,2′-azobisisobutyronitrile (abbreviation: AIBN, Wako Pure Chemical), which is a polymerization initiator, in 10 ml of toluene was prepared and added to the solution. After sufficiently stirring, the substrate that had been subjected to the patterning treatment was immersed in this solution. The substrate was installed in a state of being vertical to the ground. The reaction was carried out at 80 degrees for 4 hours, and then allowed to cool to room temperature. It was left as it was for 12 hours.

溶液から基板を取り出した後、イオン交換水中に浸漬した状態で超音波をかけて、Au表面のナノ粒子膜を選択的に除去した。硝酸鉄20mMとチオウレア30mMからなる溶液を用意して、露出したAu膜をエッチングした。ナノ粒子膜による4μm幅のラインパターンが形成された。また、膜厚の最も厚い部分が0.93μmであった。   After removing the substrate from the solution, the nanoparticle film on the Au surface was selectively removed by applying ultrasonic waves while being immersed in ion-exchanged water. A solution composed of 20 mM iron nitrate and 30 mM thiourea was prepared, and the exposed Au film was etched. A 4 μm wide line pattern was formed by the nanoparticle film. The thickest part was 0.93 μm.

(実施例2)
重合開始剤を、2、2′―アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(略称V−70、和光純薬)とする以外は、実施例1と同様の方法で、パターン形成を行った。
(Example 2)
Pattern formation was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymerization initiator was 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (abbreviation V-70, Wako Pure Chemical Industries). Went.

ナノ粒子膜による4μm幅のラインパターンが形成された。また、膜厚の最も厚い部分が1.13μmであった。   A 4 μm wide line pattern was formed by the nanoparticle film. The thickest part was 1.13 μm.

(実施例3)
ナノ粒子を溶かした溶液を滴下して乾燥させるナノ粒子薄膜の製造方法を、図2に示す第2の実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法に適用して、パターン形成を行った。
(Example 3)
A nanoparticle thin film manufacturing method in which a solution in which nanoparticles were dissolved was dropped and dried was applied to the nanoparticle thin film pattern forming method of the second embodiment shown in FIG. 2 to perform pattern formation.

トルエン100mlにテトラオクチルアンモニウムブロミド(略称TOAB、和光純薬)を6mmol加えた。テトラクロロ金酸1gを水60mlに溶解させた溶液を上記トルエン溶液に加えて強制的に攪拌を行った。ここに1−ドデカンチオール0.61gを20mlのトルエンに溶かして加えた。10分ほど攪拌を続けた後、水素化ホウ素ナトリウム(関東化学)を30mmol加えた。6時間経過した後、分液を行って有機層を除去してメタノールに再沈殿させた。黒色固体(C12−AuNP)を得た。この黒色固体をトルエンに再溶解させてグリッド型のTEMを測定した。2〜3nmのナノ粒子(平均粒径2.3nm)が生成しているのを確認した。   6 mmol of tetraoctylammonium bromide (abbreviated as TOAB, Wako Pure Chemical Industries) was added to 100 ml of toluene. A solution prepared by dissolving 1 g of tetrachloroauric acid in 60 ml of water was added to the toluene solution, and the mixture was forcibly stirred. To this, 0.61 g of 1-dodecanethiol was dissolved in 20 ml of toluene and added. After stirring for about 10 minutes, 30 mmol of sodium borohydride (Kanto Chemical) was added. After 6 hours, liquid separation was performed to remove the organic layer and reprecipitation into methanol. A black solid (C12-AuNP) was obtained. This black solid was redissolved in toluene and a grid type TEM was measured. It was confirmed that nanoparticles having an average particle size of 2 to 3 nm (average particle size of 2.3 nm) were produced.

縦横20mm角のガラス基板を30%過酸化水素と濃硫酸を3対7で混合した液に浸した。イオン交換水で表面をリンスしてから、エタノールでリンスを行った。このガラス基板に膜厚40nmの金(Au)を片面に蒸着した。蒸着したAuの面にI線用レジスト(THMR−iP5720HP)をスピンコーターで4000rpm、30秒の条件で塗布した。ポストベークを90度、90秒の条件で施した後、クロム面にパターニングされたレチクルを密着させて60mJ/cm2の露光を行った。ポストベークを110度、90秒の条件で施した後、NMD−W2.38%液で60秒間現像処理を行った。   A 20 mm square glass substrate was immersed in a solution of 30% hydrogen peroxide and concentrated sulfuric acid mixed 3 to 7. The surface was rinsed with ion-exchanged water, and then rinsed with ethanol. On this glass substrate, gold (Au) having a film thickness of 40 nm was deposited on one side. An I-line resist (THMR-iP5720HP) was applied to the evaporated Au surface with a spin coater at 4000 rpm for 30 seconds. After post-baking at 90 degrees for 90 seconds, a patterned reticle was brought into close contact with the chrome surface and exposed at 60 mJ / cm 2. After post-baking was performed at 110 degrees for 90 seconds, development processing was performed with NMD-W 2.38% solution for 60 seconds.

硝酸鉄20mMとチオウレア30mMからなる溶液を用意して、先に現像して露出したAu部分を7分間エッチングした。エッチングの後、基板をイオン交換水で洗浄してエアー噴射で表面の水滴を除去した。残留しているレジストを剥離するため12秒間露光を行って、現像処理をした。Auは基板上にパターニングされたまま残留して、レジストのみが剥離した。Au膜の4μm幅の配線パターンが形成された。   A solution composed of 20 mM iron nitrate and 30 mM thiourea was prepared, and the Au portion exposed by development was etched for 7 minutes. After the etching, the substrate was washed with ion exchange water, and water droplets on the surface were removed by air jet. In order to peel off the remaining resist, exposure was performed for 12 seconds and development was performed. Au remained patterned on the substrate, and only the resist was peeled off. A 4 μm wide wiring pattern of Au film was formed.

上記黒色固体(C12−AuNP)を1mlトルエンに0.01g溶解させた。これを配線パターン上に滴下して、基板をホットプレートで40度、1時間かけて乾燥させて膜を形成した。これをイオン交換水中に浸漬した状態で超音波をかけて、Au表面の膜を選択的に除去した。硝酸鉄20mMとチオウレア30mMからなる溶液を用意して、露出したAu膜をエッチングした。ナノ粒子膜による4μm幅のラインパターンが形成された。パターンは所々断線が見られた。またAu膜の残留物が基板表面に残っている様子が観察された。   0.01 g of the black solid (C12-AuNP) was dissolved in 1 ml of toluene. This was dropped on the wiring pattern, and the substrate was dried on a hot plate at 40 degrees for 1 hour to form a film. The film on the Au surface was selectively removed by applying ultrasonic waves in a state of being immersed in ion-exchanged water. A solution composed of 20 mM iron nitrate and 30 mM thiourea was prepared, and the exposed Au film was etched. A 4 μm wide line pattern was formed by the nanoparticle film. The pattern was broken in some places. It was also observed that the Au film residue remained on the substrate surface.

(実施例4)
黒色固体(C12−AuNP)を溶解した溶液にかえて、水分散ナノ粒子(田中貴金属、Au−MSAコロイド溶液1.5wt%)を滴下させる以外は、実施例3と同様の方法でパターン形成を行った。
Example 4
Pattern formation is performed in the same manner as in Example 3 except that water-dispersed nanoparticles (Tanaka Kikinzoku, Au-MSA colloid solution 1.5 wt%) are dropped instead of the solution in which the black solid (C12-AuNP) is dissolved. went.

ナノ粒子膜による4μm幅のラインパターンが形成された。パターンは所々断線が見られた。またAu膜の残留物が基板表面に残っている様子が観察された。   A 4 μm wide line pattern was formed by the nanoparticle film. The pattern was broken in some places. It was also observed that the Au film residue remained on the substrate surface.

(実施例5)
第1の実施の形態のナノ粒子薄膜の製造方法を、図3に示す第3の実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法に適用して、パターン形成を行った。なお、ナノ粒子薄膜の製造は実施例1と同条件で行った。図5〜図7を参照しつつ説明する。図5、図6は本実施例のナノ粒子薄膜パターン形成方法を説明する平面図である。また、図7(a)、図7(b)はそれぞれ、本実施例で形成されるナノ粒子薄膜パターンの平面図および断面図である。
(Example 5)
The manufacturing method of the nanoparticle thin film of 1st Embodiment was applied to the nanoparticle thin film pattern formation method of 3rd Embodiment shown in FIG. 3, and pattern formation was performed. The nanoparticle thin film was produced under the same conditions as in Example 1. This will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are plan views for explaining the nanoparticle thin film pattern forming method of this embodiment. FIGS. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of the nanoparticle thin film pattern formed in this example.

図5に示すように、ガラス基板上にレジスト24を塗布した。パターンを露光して図5の斜線部分50のレジスト24を剥離した。この状態でポストベークを110度で90秒行って、真空チャンバー内でAuを40nm蒸着した。次に、図6に示すように、レジストを剥離して、レジスト上のAu膜をリフトオフし基板20上にAuパターン22を形成した。   As shown in FIG. 5, the resist 24 was apply | coated on the glass substrate. The pattern was exposed to remove the resist 24 in the shaded area 50 in FIG. In this state, post-baking was performed at 110 degrees for 90 seconds, and Au was deposited to 40 nm in a vacuum chamber. Next, as shown in FIG. 6, the resist was peeled off, the Au film on the resist was lifted off, and an Au pattern 22 was formed on the substrate 20.

その後、基板全面にAlを10nm蒸着した。さらにレジストを基板全面塗布した。Auパターン22の破線で囲まれたパターン52(図6)に相当する部分が露光されるようにマスクを位置合わせして露光してから現像を行った。現像時にAlも一部溶解した。残渣をAlエッチング液(特殊Alエッチング液、関東化学)でA部分のAl膜をエッチングした後、硝酸鉄20mMとチオウレア30mMからなる溶液でパターン52部分のAu膜をエッチングした。   Thereafter, Al was deposited on the entire surface of the substrate by 10 nm. Further, a resist was applied on the entire surface of the substrate. Development was performed after aligning and exposing the mask so that a portion corresponding to the pattern 52 (FIG. 6) surrounded by the broken line of the Au pattern 22 was exposed. A part of Al was also dissolved during development. The residue was etched with an Al etching solution (special Al etching solution, Kanto Chemical Co., Inc.), and then the pattern 52 portion of the Au film was etched with a solution of 20 mM iron nitrate and 30 mM thiourea.

レジストを全面露光して剥離後、出来上がったAuパターン22を有する基板に対して、実施例1からなる方法でUDE−AuNPとノルマル型のドデシルメタクリレートをラジカル開始剤で反応させながら薄膜を形成した。超音波を印加しながらエッチング液で全面に蒸着されたAl膜をエッチングした。図7に示すように、基板20上にAuパターン22とナノ粒子薄膜30の両者でパターンが構成される構造が形成された。   After the resist was exposed and peeled from the entire surface, a thin film was formed on the substrate having the Au pattern 22 by reacting UDE-AuNP and normal type dodecyl methacrylate with a radical initiator by the method of Example 1. The Al film deposited on the entire surface was etched with an etching solution while applying ultrasonic waves. As shown in FIG. 7, a structure in which a pattern is formed by both the Au pattern 22 and the nanoparticle thin film 30 was formed on the substrate 20.

(実施例6)
ナノ粒子薄膜パターンを8μm幅で10nmのストレートラインとし、形成されたナノ粒子薄膜パターン上に保護膜を形成すること以外は実施例1と同一の条件でナノ粒子薄膜パターンを形成した。保護膜の形成は以下のプロセスによる。まず、ナノ粒子薄膜のラインパターン上に、酸化物である酸化カルシウムを200nm蒸着した。さらにレジストを塗布して4μm直径の円形のパターンをラインの2つの末端に重なるようにアライメントして露光した。現像した後、充分にイオン交換水で洗浄した。現像とイオン交換水による洗浄は合わせて60秒であった。その後、円形のパターン部の酸化物をエッチング除去した後、レジストを剥離した。
(Example 6)
A nanoparticle thin film pattern was formed under the same conditions as in Example 1 except that the nanoparticle thin film pattern was a straight line having a width of 8 μm and a thickness of 10 nm, and a protective film was formed on the formed nanoparticle thin film pattern. The protective film is formed by the following process. First, 200 nm of oxide calcium oxide was deposited on the line pattern of the nanoparticle thin film. Further, a resist was applied, and a circular pattern having a diameter of 4 μm was aligned and exposed so as to overlap two ends of the line. After development, it was thoroughly washed with ion exchange water. Development and cleaning with ion-exchanged water totaled 60 seconds. Thereafter, the oxide in the circular pattern portion was removed by etching, and then the resist was peeled off.

図8は本実施例により形成されたナノ粒子薄膜パターンの断面図である。図に示すように、ガラスの基板20上にナノ粒子薄膜30のストレートラインが形成され、その上に酸化カルシウムの保護膜60が形成されている。保護膜60のストレートライン端部にあたる部分に信号を入出力するための開口部70が形成されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view of a nanoparticle thin film pattern formed according to this example. As shown in the figure, a straight line of a nanoparticle thin film 30 is formed on a glass substrate 20, and a protective film 60 of calcium oxide is formed thereon. An opening 70 for inputting / outputting a signal is formed at a portion corresponding to the straight line end of the protective film 60.

(実施例7)
実施例1で形成された4μm幅のナノ粒子薄膜パターンをオーブン中で、250℃で2時間加熱した。また、同様のパターンを、130℃で24時間、180℃で15時間、210℃で8時間加熱した。すべての条件において、金属配線の回路パターンが形成された。
(Example 7)
The 4 μm-wide nanoparticle thin film pattern formed in Example 1 was heated in an oven at 250 ° C. for 2 hours. The same pattern was heated at 130 ° C. for 24 hours, 180 ° C. for 15 hours, and 210 ° C. for 8 hours. Under all conditions, a metal wiring circuit pattern was formed.

(実施例8)
第1の実施の形態のナノ粒子薄膜の製造方法を、図2に示す第2の実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法に適用して、パターン形成を行った。実施例1と異なり、ガラスの基板とAuの間に密着性向上のためクロム(Cr)膜を形成した。
(Example 8)
The nanoparticle thin film manufacturing method of the first embodiment was applied to the nanoparticle thin film pattern forming method of the second embodiment shown in FIG. 2 to perform pattern formation. Unlike Example 1, a chromium (Cr) film was formed between a glass substrate and Au to improve adhesion.

縦横20mm角のガラス基板を30%過酸化水素と濃硫酸を3対7で混合した液に浸した。イオン交換水で表面をリンスしてから、エタノールでリンスを行った。このガラス基板に膜厚10nmのクロムを蒸着して、続いて膜厚100nmの金(Au)を蒸着した。蒸着したAuの面にI線用レジスト(THMR−iP5720HP)をスピンコーターで4000rpm、30秒の条件で塗布した。ポストベークを90度、90秒の条件で施した後、クロム面にパターニングされたレチクルを密着させて60mJ/cmの露光を行った。ポストベークを110度、90秒の条件で施した後、NMD−W2.38%液で60秒間現像処理を行った。硝酸鉄20mMとチオウレア30mMからなる溶液を用意して、先に現像して露出したAu部分を7分間エッチングした。エッチングの後、基板をイオン交換水で洗浄してエアー噴射で表面の水滴を除去した。 A 20 mm square glass substrate was immersed in a solution of 30% hydrogen peroxide and concentrated sulfuric acid mixed 3 to 7. The surface was rinsed with ion-exchanged water, and then rinsed with ethanol. Chromium with a thickness of 10 nm was vapor-deposited on this glass substrate, and then gold (Au) with a thickness of 100 nm was vapor-deposited. An I-line resist (THMR-iP5720HP) was applied to the evaporated Au surface with a spin coater at 4000 rpm for 30 seconds. After post-baking at 90 degrees for 90 seconds, a patterned reticle was brought into close contact with the chrome surface and exposed at 60 mJ / cm 2 . After post-baking was performed at 110 degrees for 90 seconds, development processing was performed with NMD-W 2.38% solution for 60 seconds. A solution composed of 20 mM iron nitrate and 30 mM thiourea was prepared, and the Au portion exposed by development was etched for 7 minutes. After the etching, the substrate was washed with ion exchange water, and water droplets on the surface were removed by air jet.

次にCrエッチング液(Cr−01N、関東化学)でCrをエッチングした。残留しているレジストを剥離するため12秒間露光を行って、現像処理をした。Auは基板上にパターニングされたまま残留して、レジストのみが剥離した。Au膜の配線パターン4μm幅が形成された。この基板を用いて、トルエン10mlに実施例1記載の黒色固体であるウンデセンチオールを配したナノ粒子(UDE−AUNP)を0.1g溶解させた。ノルマル型のドデシルメタクリレート(東京化成工業)0.5gを加えた。α,α’−アゾビスイソブチロニトリル(略称AIBN、和光純薬)0.1gをトルエン10mlに溶解させた溶液を用意して、前記溶液に加えた。充分に攪拌した後、この溶液に前記パターニング処理が施された基板を浸漬した。基板は地面に対して垂直に立てた状態で設置した。80度で4時間反応させて、その後常温まで放冷した。そのまま12時間静置した。   Next, Cr was etched with a Cr etching solution (Cr-01N, Kanto Chemical). In order to peel off the remaining resist, exposure was performed for 12 seconds and development was performed. Au remained patterned on the substrate, and only the resist was peeled off. An Au film wiring pattern having a width of 4 μm was formed. Using this substrate, 0.1 g of nanoparticles (UDE-AUNP) in which undecene thiol, which is a black solid described in Example 1, was placed in 10 ml of toluene was dissolved. Normal type dodecyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry) 0.5g was added. A solution in which 0.1 g of α, α'-azobisisobutyronitrile (abbreviation AIBN, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 10 ml of toluene was prepared and added to the solution. After sufficiently stirring, the substrate subjected to the patterning treatment was immersed in this solution. The substrate was installed in a state of being vertical to the ground. The reaction was carried out at 80 degrees for 4 hours, and then allowed to cool to room temperature. It was left as it was for 12 hours.

溶液から基板を取り出した後、イオン交換水中に浸漬した状態で超音波をかけて、Au表面の膜を選択的に除去した。上記のAuエッチング液を用意して、露出したAu膜をエッチングした。次に上記Crエッチング液を用意してCrをエッチングした。ナノ粒子膜によるパターンライン4μm幅が形成された。ナノ粒子膜による4μm幅のラインパターンが形成された。また、膜厚の最も厚い部分が0.92μmであった。   After removing the substrate from the solution, the film on the Au surface was selectively removed by applying ultrasonic waves while immersed in ion-exchanged water. The above Au etching solution was prepared, and the exposed Au film was etched. Next, the Cr etching solution was prepared and Cr was etched. A pattern line 4 μm wide was formed by the nanoparticle film. A 4 μm wide line pattern was formed by the nanoparticle film. The thickest part was 0.92 μm.

(比較例)
比較例として、基板表面にシランカップリング剤をあらかじめ塗布する方法を用いて、ナノ粒子薄膜を製造した。
(Comparative example)
As a comparative example, a nanoparticle thin film was manufactured using a method in which a silane coupling agent was previously applied to the substrate surface.

まず、縦横20mm角のガラス基板を30%過酸化水素と濃硫酸を3対7で混合した液に浸した。イオン交換水で表面をリンスしてから、エタノールでリンスを行った。オクチルトリクロロシラン(関東化学)、3−[トリス(トリメチルシリロキシ)シリル]プロピルメタクリレート(東京化成)、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(関東化学)の0.1Mトルエン溶液を作製した。基板を上記各溶液に浸漬して、60度で30分静置した。基板をメタノールで洗浄した後、乾燥させた。   First, a 20 mm square glass substrate was immersed in a solution of 30% hydrogen peroxide and concentrated sulfuric acid mixed 3 to 7. The surface was rinsed with ion-exchanged water, and then rinsed with ethanol. A 0.1 M toluene solution of octyltrichlorosilane (Kanto Chemical), 3- [tris (trimethylsilyloxy) silyl] propyl methacrylate (Tokyo Kasei) and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (Kanto Chemical) was prepared. The substrate was immersed in each of the above solutions and allowed to stand at 60 degrees for 30 minutes. The substrate was washed with methanol and then dried.

この基板に実施例3で用いたC12−AuNP0.01g/10mlトルエン溶液を塗布して、スピンコート1500rpm、60sで薄膜を作製した。オクチルトリクロロシランを塗布した基板では、無数のC12−AuNPの凝集体、約1〜10μmが基板全面に観察された。3−[トリス(トリメチルシリロキシ)シリル]プロピルメタクリレートを塗布した基板では、数百μm〜数mmの薄膜ムラが目視され、顕微鏡で拡大すると1〜3μmの相分離が観察された。3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを塗布した基板では、C12−AuNPの凝集体1〜5μmが所々に観察された。いずれの条件においても、広範囲に均質で厚みの高い良好な薄膜は形成されなかった。   The C12-AuNP 0.01 g / 10 ml toluene solution used in Example 3 was applied to this substrate, and a thin film was produced by spin coating at 1500 rpm for 60 s. In the substrate coated with octyltrichlorosilane, an infinite number of C12-AuNP aggregates of about 1 to 10 μm were observed on the entire surface of the substrate. On the substrate coated with 3- [tris (trimethylsilyloxy) silyl] propyl methacrylate, thin film unevenness of several hundred μm to several mm was visually observed, and phase separation of 1 to 3 μm was observed when magnified with a microscope. On the substrate coated with 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, aggregates of C12-AuNP were observed in several places. Under any of the conditions, a good thin film having a uniform thickness and a high thickness was not formed.

以上、実施例および比較例により、本発明の作用・効果が確認された。   As mentioned above, the effect | action and effect of this invention were confirmed by the Example and the comparative example.

第1の実施の形態のナノ粒子断面構造の概念図。The conceptual diagram of the nanoparticle cross-section of 1st Embodiment. 第2の実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the nanoparticle thin film pattern formation method of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態のナノ粒子薄膜パターン形成方法を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the nanoparticle thin film pattern formation method of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の回路パターン形成方法を示す工程断面図。Process sectional drawing which shows the circuit pattern formation method of 4th Embodiment. 実施例5のナノ粒子薄膜パターン形成方法を説明する平面図。FIG. 6 is a plan view for explaining a nanoparticle thin film pattern forming method of Example 5. 実施例5のナノ粒子薄膜パターン形成方法を説明する平面図。FIG. 6 is a plan view for explaining a nanoparticle thin film pattern forming method of Example 5. 実施例5で形成されるナノ粒子薄膜パターンの平面図および断面図である。6 is a plan view and a cross-sectional view of a nanoparticle thin film pattern formed in Example 5. FIG. 実施例6で形成されるナノ粒子薄膜パターンの断面図である。6 is a cross-sectional view of a nanoparticle thin film pattern formed in Example 6. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10、20 基板
12 金属ナノ粒子由来の粒子
14 モノマー由来の構造部分16 有機物
22 金属層
24 レジスト
26 レチクル
30 ナノ粒子薄膜
34 第2の金属層
40 金属パターン
60 保護膜
70 開口部
10, 20 Substrate 12 Metal nanoparticle-derived particle 14 Monomer-derived structural portion 16 Organic substance 22 Metal layer 24 Resist 26 Reticle 30 Nanoparticle thin film 34 Second metal layer 40 Metal pattern 60 Protective film 70 Opening

Claims (9)

二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子が、二重結合を有するモノマーと化学結合して形成されるナノ粒子薄膜であって、
前記ナノ粒子由来の粒子が前記モノマー由来の構造部分を介して結合し3次元ネットワーク構造を形成していることを特徴とするナノ粒子薄膜。
A core-shell type nanoparticle formed by a shell of an organic substance having a double bond and a metal core is a nanoparticle thin film formed by chemically bonding with a monomer having a double bond,
A nanoparticle thin film characterized in that particles derived from the nanoparticles are bonded via a structural portion derived from the monomer to form a three-dimensional network structure.
前記有機物質がウンデセンチオールまたはその誘導体であって、かつ、
前記モノマーがメタクリレートまたはその誘導体であることを特徴とする請求項1記載のナノ粒子薄膜。
The organic substance is undecene thiol or a derivative thereof, and
The nanoparticle thin film according to claim 1, wherein the monomer is methacrylate or a derivative thereof.
ラジカル重合開始剤であるα,α’−アゾビスイソブチロニトリル、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタンまたはアゾ化合物の誘導体を含有することを特徴とする請求項1または請求項2記載のナノ粒子薄膜。   3. The nanoparticle thin film according to claim 1, comprising a radical polymerization initiator, α, α′-azobisisobutyronitrile, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, or a derivative of an azo compound. 4. 膜厚が50nm以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項に記載のナノ粒子薄膜。   The nanoparticle thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the film thickness is 50 nm or more. 二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、
前記ディップ液に基板を浸漬する工程と、
前記基板を浸漬したディップ液を加熱し、前記有機物質と前記モノマーとを反応させる工程と、
前記ディップ液を冷却する工程と、
前記ディップ液から前記基板を取り出し洗浄する工程とを有することを特徴とするナノ粒子薄膜の製造方法。
A step of preparing a dip solution by dissolving a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, and a radical polymerization initiator in a solvent;
Immersing the substrate in the dip solution;
Heating the dip solution in which the substrate is immersed, and reacting the organic substance with the monomer;
Cooling the dip solution;
And a step of removing the substrate from the dipping solution and cleaning the substrate.
前記有機物質がウンデセンチオールまたはその誘導体であって、かつ、
前記モノマーがメタクリレートまたはその誘導体であって、かつ、
前記ラジカル重合開始剤がα,α’−アゾビスイソブチロニトリル、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタンまたはアゾ化合物の誘導体であることを特徴とする請求項5記載のナノ粒子薄膜の製造方法。
The organic substance is undecene thiol or a derivative thereof, and
The monomer is methacrylate or a derivative thereof, and
6. The method for producing a nanoparticle thin film according to claim 5, wherein the radical polymerization initiator is α, α′-azobisisobutyronitrile, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, or a derivative of an azo compound.
基板上に金属層を形成する工程と、
前記金属層上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクに前記金属層をエッチングする工程と、
前記レジストパターンを剥離する工程と、
前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程と、
超音波により、前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程を有し、
前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程は、
二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、
前記ディップ液に基板を浸漬する工程と、
前記基板を浸漬したディップ液を加熱し、前記有機物質と前記モノマーとを反応させる工程と、
前記ディップ液を冷却する工程と、
前記ディップ液から前記基板を取り出し洗浄する工程とを有することを特徴とするナノ粒子薄膜パターン形成方法。
Forming a metal layer on the substrate;
Forming a resist pattern on the metal layer;
Etching the metal layer using the resist pattern as a mask;
Removing the resist pattern;
Forming a nanoparticle thin film on the substrate;
By ultrasonic, it has a step of selectively removing the nanoparticle thin film of the metal layer surface,
Forming the nanoparticle thin film on the substrate,
A step of preparing a dip solution by dissolving a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, and a radical polymerization initiator in a solvent;
Immersing the substrate in the dip solution;
Heating the dip solution in which the substrate is immersed, and reacting the organic substance with the monomer;
Cooling the dip solution;
Nanoparticle thin film pattern forming method, which comprises organic and washing was taken out the substrate from the dipping solution.
超音波により、前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程の後に、
前記金属層をエッチングする工程と、
前記ナノ粒子薄膜上に酸化物を形成する工程と、
前記酸化物上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクに前記酸化物をエッチングして、前記ナノ粒子薄膜の一部を選択的に露出させる工程を有することを特徴とする請求項7記載のナノ粒子薄膜パターン形成方法。
After the step of selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer by ultrasonic waves,
Etching the metal layer;
Forming an oxide on the nanoparticle thin film;
Forming a resist pattern on the oxide;
8. The method of forming a nanoparticle thin film pattern according to claim 7, further comprising a step of selectively exposing a part of the nanoparticle thin film by etching the oxide using the resist pattern as a mask.
基板上に金属層を形成する工程と、
前記金属層上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクに前記金属層をエッチングする工程と、
前記レジストパターンを剥離する工程と、
前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程と、
超音波により、前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程と、
前記金属層表面の前記ナノ粒子薄膜を選択的に除去する工程の後に、前記金属層をエッチングする工程と、
前記基板を130℃以上に加熱することで前記ナノ粒子薄膜を金属化する工程を有し、
前記基板上にナノ粒子薄膜を形成する工程は、
二重結合を有する有機物質のシェルと金属のコアとで形成されるコアシェル型のナノ粒子と、二重結合を有するモノマーと、ラジカル重合開始剤を溶媒に溶解しディップ液を作製する工程と、
前記ディップ液に基板を浸漬する工程と、
前記基板を浸漬したディップ液を加熱し、前記有機物質と前記モノマーとを反応させる工程と、
前記ディップ液を冷却する工程と、
前記ディップ液から前記基板を取り出し洗浄する工程とを有することを特徴とする回路パターン形成方法。
Forming a metal layer on the substrate;
Forming a resist pattern on the metal layer;
Etching the metal layer using the resist pattern as a mask;
Removing the resist pattern;
Forming a nanoparticle thin film on the substrate;
A step of selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer by ultrasonic;
Etching the metal layer after the step of selectively removing the nanoparticle thin film on the surface of the metal layer;
Have a step of metallizing the nanoparticle thin film by heating the substrate above 130 ° C.,
Forming the nanoparticle thin film on the substrate,
A step of preparing a dip solution by dissolving a core-shell type nanoparticle formed of a shell of an organic substance having a double bond and a metal core, a monomer having a double bond, and a radical polymerization initiator in a solvent;
Immersing the substrate in the dip solution;
Heating the dip solution in which the substrate is immersed, and reacting the organic substance with the monomer;
Cooling the dip solution;
Circuit pattern forming method characterized by chromatic and washing was taken out the substrate from the dipping solution.
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