JP5846524B2 - Method for forming conductive pattern and substrate device - Google Patents
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Description
本発明は、導電性パターンの形成方法および基板装置に関する。 The present invention relates to a method for forming a conductive pattern and a substrate device.
カーボン材料は、白金や金等の貴金属材料に比べて、電位窓が広く、広い電位領域で安定であり、しかも、カーボン材料は、安価であるため、例えば、使い捨てにされるセンサ等の電極材料として好適である。 Compared to noble metal materials such as platinum and gold, carbon materials have a wide potential window, are stable in a wide potential region, and are inexpensive, so for example, electrode materials such as disposable sensors It is suitable as.
前記カーボン材料をセンサの電極の材料として用いた場合、当該カーボン材料からなるカーボン電極自体の溶解反応による影響が少なくなり、広い電位領域において、電気化学的に物質を検出することが可能になる。また、カーボン電極は、残余電流も小さく、バックグラウンドノイズも小さくなるため、高感度での物質の検出が期待できる。 When the carbon material is used as a sensor electrode material, the influence of the dissolution reaction of the carbon electrode itself made of the carbon material is reduced, and the substance can be detected electrochemically in a wide potential region. In addition, since the carbon electrode has a small residual current and a small background noise, it can be expected to detect a substance with high sensitivity.
このようなセンサに用いられるカーボン電極は、カーボン材料からなる微粒子と、樹脂バインダ、増粘剤(ポリマー)、溶媒等とが混合されたインクまたはカーボンペーストを用いて、ポリマーフィルム等の基板上に、導電性パターンに対応する初期パターンをスクリーン印刷し、その後、この初期パターンを乾燥させて溶媒を除去して導電性パターンを形成すること等により作製されている(例えば、特許文献1、2等を参照)。 A carbon electrode used for such a sensor is formed on a substrate such as a polymer film using an ink or carbon paste in which fine particles made of a carbon material and a resin binder, a thickener (polymer), a solvent, and the like are mixed. The initial pattern corresponding to the conductive pattern is screen-printed, and then the initial pattern is dried to remove the solvent to form the conductive pattern. See).
しかしながら、特許文献1および2に記載の方法のように、スクリーン印刷によりカーボン電極を作製する場合、通常、基板として用いられるポリマーフィルム等が耐えうる200℃以下の温度で乾燥が行なわれるため、乾燥後の導電性パターン中には、インクやカーボンペーストに含まれる樹脂バインダや増粘剤が炭化せずに電極における電子の授受に寄与しない不純物として残留する。このため、スクリーン印刷により作製されたカーボン電極では、残留した不純物によって、電極反応が阻害されるため、センサの高感度化を十分に図ることができないことがある。 However, when carbon electrodes are produced by screen printing as in the methods described in Patent Documents 1 and 2, drying is usually performed at a temperature of 200 ° C. or less that can be withstood by a polymer film or the like used as a substrate. In the later conductive pattern, the resin binder and the thickener contained in the ink and carbon paste remain as impurities that do not contribute to the exchange of electrons in the electrode without being carbonized. For this reason, in the carbon electrode produced by screen printing, the electrode reaction is hindered by the remaining impurities, and thus the sensitivity of the sensor may not be sufficiently increased.
一方、石英ガラス板やシリコンウエハ等の耐熱性の基板の表面上に形成した芳香族環を有する有機分子(例えば、ポリイミド等)を、高真空または不活性ガス雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下で、600℃以上の高温(例えば、1000℃)で熱処理することにより、基板の表面上にパイロポリマーからなる導電性薄膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献3等を参照)。特許文献3に記載の方法によれば、酸素欠乏雰囲気下で高温での熱処理が行なわれるため、電子の授受に寄与しない不純物を含まない高純度のカーボン電極を得ることができる。
したがって、このパイロポリマーからなる導電性薄膜は、優れた導電性能を発現する。
On the other hand, an organic molecule having an aromatic ring (for example, polyimide) formed on the surface of a heat-resistant substrate such as a quartz glass plate or a silicon wafer is subjected to a high vacuum or an inert gas atmosphere (oxygen-deficient atmosphere). It has been proposed to form a conductive thin film made of a pyropolymer on the surface of a substrate by heat treatment at a high temperature of 600 ° C. or higher (for example, 1000 ° C.) (see, for example, Patent Document 3). According to the method described in Patent Document 3, since high-temperature heat treatment is performed in an oxygen-deficient atmosphere, a high-purity carbon electrode that does not contain impurities that do not contribute to electron transfer can be obtained.
Therefore, the conductive thin film made of this pyropolymer exhibits excellent conductive performance.
しかしながら、特許文献3に記載の方法では、パイロポリマーからなる薄膜の形成に際して、高温での熱処理を行なうため、基板が、この熱処理に耐えうる高価な耐熱性の基板を用いる必要がある。したがって、特許文献3に記載の方法では、製造コストが高くなる。この結果、特許文献3に記載の方法により得られるカーボン電極は、使い捨てにされるセンサの電極としては不向きである。 However, in the method described in Patent Document 3, since a heat treatment is performed at a high temperature when forming a thin film made of a pyropolymer, it is necessary to use an expensive heat-resistant substrate that can withstand this heat treatment. Therefore, the method described in Patent Document 3 increases the manufacturing cost. As a result, the carbon electrode obtained by the method described in Patent Document 3 is unsuitable as an electrode of a sensor to be disposed of.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性の比較的低いポリマーフィルム等の基板に、高純度のカーボン材料からなる導電性パターンを形成することができる導電性パターンの形成方法およびこの導電性パターンを有する基板装置ならびに低コストで製造することができ、かつ優れた導電性能を発現することができる基板装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a conductive pattern capable of forming a conductive pattern made of a high-purity carbon material on a substrate such as a polymer film having relatively low heat resistance. It is an object of the present invention to provide a forming method, a substrate device having this conductive pattern, and a substrate device that can be manufactured at low cost and can exhibit excellent conductive performance.
本発明の導電性パターンの形成方法は、低耐熱性基板の表面上にパイロポリマーからなる導電性パターンを形成させる導電性パターンの形成方法であって、
(A)パイロポリマーからなる導電性パターンが形成される前記低耐熱性基板とは別の耐熱性基材であって、前記低耐熱性基板よりも高い耐熱温度を有する耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する工程、
(B) 前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成する工程、および
(C) 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンを、前記耐熱性基材よりも低い耐熱温度を有し、かつ前記パイロポリマーを形成させる際の加熱温度よりも低い耐熱温度を有する前記低耐熱性基板上に転写する工程
を含むことを特徴とする。
The method for forming a conductive pattern of the present invention is a method for forming a conductive pattern in which a conductive pattern made of a pyropolymer is formed on the surface of a low heat resistant substrate,
(A) A heat-resistant substrate different from the low-heat-resistant substrate on which a conductive pattern made of a pyropolymer is formed, and having a pyrol on a heat- resistant substrate having a heat- resistant temperature higher than that of the low-heat-resistant substrate. Forming an initial pattern corresponding to the conductive pattern with a polymer precursor polymer;
(B) heating the precursor polymer constituting the initial pattern on the heat resistant substrate in an oxygen-deficient atmosphere to form a conductive pattern made of a pyropolymer on the heat resistant substrate; C) The conductive pattern formed on the heat-resistant substrate has a heat-resistant temperature lower than that of the heat-resistant substrate and the heat-resistant temperature lower than the heating temperature when forming the pyropolymer. It includes a step of transferring onto a heat resistant substrate.
本発明の導電性パターンの形成方法では、一旦、パイロポリマーからなる導電性パターンを耐熱性基材上に形成し、その後、この導電性パターンを当該耐熱性基材よりも低い耐熱温度を有する低耐熱性基板の表面に転写している。そのため、最終的に導電性パターンを形成させる対象となる低耐熱性基板は、パイロポリマーからなる導電性パターンを形成させる際の加熱温度に耐えるものでなくてよい。
したがって、本発明の導電性パターンの形成方法では、前記低耐熱性基板として、例えば、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリ乳酸フィルム、ポリイミドフィルム等の耐熱性が比較的低いポリマーフィルムを用いることができる。これにより、導電性パターンを低い製造コストで形成することができ、センサ等の基板装置の製造コストを低減させることができる。
しかも、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、電子の授受に寄与しない不純物をなくすのに十分な温度でこのパイロポリマーの前駆体ポリマーを加熱することができる。これにより、スクリーン印刷により導電性パターンを形成する場合に比べて、より高い純度で、優れた導電性能を有するカーボン電極を得ることができる。
したがって、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、センサ等の高感度化が可能である。
In the method for forming a conductive pattern according to the present invention, a conductive pattern made of a pyropolymer is once formed on a heat-resistant substrate, and then the conductive pattern is formed with a low heat resistance temperature lower than that of the heat-resistant substrate. Transferred to the surface of the heat-resistant substrate. Therefore, the low heat resistant substrate which is the target for finally forming the conductive pattern may not withstand the heating temperature when forming the conductive pattern made of pyropolymer.
Therefore, in the method for forming a conductive pattern of the present invention, a polymer film having a relatively low heat resistance such as a polycarbonate film, a polyethylene terephthalate film, a polylactic acid film, or a polyimide film can be used as the low heat resistant substrate. . Thereby, a conductive pattern can be formed at a low manufacturing cost, and the manufacturing cost of a substrate device such as a sensor can be reduced.
Moreover, according to the method for forming a conductive pattern of the present invention, the precursor polymer of the pyropolymer can be heated at a temperature sufficient to eliminate impurities that do not contribute to the transfer of electrons. Thereby, compared with the case where a conductive pattern is formed by screen printing, it is possible to obtain a carbon electrode having a higher purity and excellent conductive performance.
Therefore, according to the conductive pattern forming method of the present invention, it is possible to increase the sensitivity of a sensor or the like.
本発明の導電性パターンの形成方法では、前記低耐熱性基板が、熱可塑性樹脂からなる基板であり、前記工程(C)において、前記低耐熱性基板を加熱してこの低耐熱性基板の少なくとも表面を軟化させた状態で、前記耐熱性基材に圧接させることにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写してもよい。
この場合、加熱により、低耐熱性基板の表面が軟化した状態となっているため、この低耐熱性基板の表面に導電性パターンが転写されやすくなる。これにより、前記導電性パターンを良好な状態で前記低耐熱性基板上に転写することができる。
また、この場合には、前記低耐熱性基板は、前記工程(B)における加熱温度よりも低い耐熱温度を有する熱可塑性樹脂材料からなるポリマーフィルムであることが好ましい。
さらに、この場合には、前記低耐熱性基板が、熱可塑性樹脂からなる基板であり、前記工程(C)において、当該低耐熱性基板を加熱しながら前記耐熱性基材に圧接させた後、これら圧接した低耐熱性基板および耐熱性基材を冷却することにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写することが好ましい。
In the method for forming a conductive pattern of the present invention, the low heat resistant substrate is a substrate made of a thermoplastic resin, and in the step (C), the low heat resistant substrate is heated to at least the low heat resistant substrate. The conductive pattern may be transferred onto the low heat resistant substrate by press-contacting the heat resistant substrate with the surface softened.
In this case, since the surface of the low heat resistant substrate is softened by heating, the conductive pattern is easily transferred to the surface of the low heat resistant substrate. Thereby, the said electroconductive pattern can be transcribe | transferred on the said low heat resistant board | substrate in a favorable state.
In this case, the low heat resistant substrate is preferably a polymer film made of a thermoplastic resin material having a heat resistant temperature lower than the heating temperature in the step (B).
Further, in this case, the low heat resistant substrate is a substrate made of a thermoplastic resin, and in the step (C), after the low heat resistant substrate is heated and pressed against the heat resistant substrate, It is preferable to transfer the conductive pattern onto the low heat resistant substrate by cooling the pressed low heat resistant substrate and the heat resistant base material.
本発明の導電性パターンの形成方法では、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンおよび前記低耐熱性基板それぞれの表面を活性化させ、当該導電性パターンおよび前記低耐熱性基板の活性化された表面を互いに向かい合わせて接触させることにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写してもよい。
この場合、導電性パターンおよび前記低耐熱性基板それぞれの表面が活性化されることで、それぞれの表面に、反応性の高い官能基が生じ、これらの官能基によって、導電性パターンの表面および前記低耐熱性基板の表面双方が互いに接着しやすくなる。これにより、前記導電性パターンを良好な状態で前記低耐熱性基板上に転写することができる。
また、この場合には、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンおよび前記低耐熱性基板それぞれの表面に対して紫外線を照射することにより、前記表面を活性化させることが好ましい。また、表面の活性化手段として、酸素等のプラズマを用いても同様の効果が期待できる。
In the method for forming a conductive pattern of the present invention, the surface of each of the conductive pattern formed on the heat resistant substrate and the low heat resistant substrate is activated, and the activation of the conductive pattern and the low heat resistant substrate is performed. The conductive pattern may be transferred onto the low heat-resistant substrate by bringing the formed surfaces into contact with each other.
In this case, the surface of each of the conductive pattern and the low heat-resistant substrate is activated, and a highly reactive functional group is generated on each surface. By these functional groups, the surface of the conductive pattern and the surface of the conductive pattern are formed. Both surfaces of the low heat resistant substrate are easily bonded to each other. Thereby, the said electroconductive pattern can be transcribe | transferred on the said low heat resistant board | substrate in a favorable state.
In this case, it is preferable to activate the surface by irradiating the conductive pattern formed on the heat resistant substrate and the surfaces of the low heat resistant substrate with ultraviolet rays. Further, the same effect can be expected even when plasma of oxygen or the like is used as the surface activation means.
本発明の導電性パターンの形成方法では、前記工程(C)において、未硬化状態の硬化性樹脂によって、前記導電性パターンおよび前記耐熱性基材の導電性パターン側表面をコーティングして塗膜を形成し、当該塗膜を構成する前記硬化性樹脂を硬化させて前記低耐熱性基板を形成させた後、当該低耐熱性基板を耐熱性基材から剥離させることにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写してもよい。
この場合、未硬化状態の硬化性樹脂を硬化させる際に、未硬化状態の硬化性樹脂と導電性パターンとの間で高い密着性および接着性が保たれた状態で低耐熱性基板が形成される。そのため、形成された低耐熱性基板と導電性パターンとの間で高い密着性および接着性が確保される。これにより、前記導電性パターンを良好な状態で前記低耐熱性基板上に転写することができる。
In the method for forming a conductive pattern of the present invention, in the step (C), the conductive pattern and the surface of the heat-resistant substrate on the conductive pattern side are coated with an uncured curable resin to form a coating film. After forming and curing the curable resin constituting the coating film to form the low heat resistant substrate, the low heat resistant substrate is peeled off from the heat resistant base material to thereby form the conductive pattern. It may be transferred onto a low heat resistant substrate.
In this case, when the curable resin in the uncured state is cured, the low heat resistant substrate is formed in a state where high adhesion and adhesiveness are maintained between the curable resin in the uncured state and the conductive pattern. The Therefore, high adhesion and adhesiveness are ensured between the formed low heat resistant substrate and the conductive pattern. Thereby, the said electroconductive pattern can be transcribe | transferred on the said low heat resistant board | substrate in a favorable state.
本発明の導電性パターンの形成方法では、前記工程(A)において、耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーからなるポリマー層を形成し、導電性パターンの凹凸形状を反転させた凹凸形状が形成された押印面を有するスタンパの前記押印面を、当該ポリマー層に押し付け、さらに、前記ポリマー層に形成された凹部をエッチングすることにより、初期パターンを形成することが好ましい。
この場合、個々の低耐熱性基板上に形成された前記ポリマー層に、フォトリソグラフィーにより当該初期パターンを形成させるのに比べて、少ない工程で、簡単に、当該初期パターンを形成することができる。しかも、このスタンパは、繰り返し利用することができるため、導電性パターンの形成に際して、省資源化および低コスト化を図ることができる。
また、この場合には、前記工程(A)に先立って、
(a)スタンパの素形材の表面にフォトレジスト層を形成する工程、
(b)導電性パターンを反転した反転パターンが施されたマスクを、前記素形材に対して位置合わせし、前記フォトレジスト層を露光する工程、
(c)露光後のフォトレジスト層を現像する工程、
(d)現像後のフォトレジスト層から露出した素形材の露出部をエッチングすることによって当該素形材に前記反転パターンを形成する工程
(e)前記反転パターンを形成した素形材からフォトレジスト層を除去する工程、
を含むスタンパの製造工程をさらに行なってもよい。
In the method for forming a conductive pattern of the present invention, in the step (A), a concavo-convex shape in which a polymer layer made of a precursor polymer of a pyropolymer is formed on a heat-resistant substrate and the concavo-convex shape of the conductive pattern is inverted. It is preferable to form the initial pattern by pressing the stamping surface of the stamper having the stamping surface on which is formed, against the polymer layer and further etching the recess formed in the polymer layer.
In this case, the initial pattern can be easily formed with fewer steps compared to forming the initial pattern on the polymer layer formed on each low heat resistant substrate by photolithography. Moreover, since this stamper can be used repeatedly, resource saving and cost reduction can be achieved when forming the conductive pattern.
In this case, prior to the step (A),
(A) a step of forming a photoresist layer on the surface of the stamper profile;
(B) a step of aligning a mask provided with a reversal pattern obtained by reversing the conductive pattern with respect to the shaped material, and exposing the photoresist layer;
(C) developing the exposed photoresist layer;
(D) A step of forming the reversal pattern on the shaped material by etching the exposed portion of the shaped material exposed from the developed photoresist layer. (E) A photoresist from the shaped material on which the reversal pattern is formed. Removing the layer;
A stamper manufacturing process including the above may be further performed.
本発明の導電性パターンの形成方法では、前記工程(D)で導電性パターンを低耐熱性基板上に転写させた後の耐熱性基材を、前記工程(A)における耐熱性基材として、さらに用いることが好ましい。
この場合、耐熱性基材を繰り返し利用することができるため、導電性スタンパの形成に際して、省資源化および低コスト化を図ることができる。
In the method for forming a conductive pattern of the present invention, the heat resistant substrate after transferring the conductive pattern onto the low heat resistant substrate in the step (D) is used as the heat resistant substrate in the step (A). Further use is preferable.
In this case, since the heat-resistant substrate can be used repeatedly, resource saving and cost reduction can be achieved when forming the conductive stamper.
また、本発明の導電性パターンの形成方法では、前記低耐熱性基板が、センサの基板であり、前記導電性パターンが、前記センサの電極であることが好ましい。
この場合、安価で、しかも、高感度であるセンサを得ることができる。
In the method for forming a conductive pattern of the present invention, it is preferable that the low heat resistant substrate is a sensor substrate, and the conductive pattern is an electrode of the sensor.
In this case, an inexpensive and highly sensitive sensor can be obtained.
本発明の導電性パターンの形成方法では、前記工程(B)において、前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成するとともに、前記耐熱性基材の導電性パターンを形成させた側の表面に金属からなる配線パターンをさらに形成させ、かつ前記工程(C)において、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンとともに、前記耐熱性基材上に形成した配線パターンを前記低耐熱性基板上に転写してもよい。
この場合、低耐熱性基板上に、導電性パターンおよび配線パターンを同時に転写することができる。
また、この場合には、前記工程(B)の後、前記工程(C)に先立って、導電性パターンと配線パターンとが形成された耐熱性基材を加熱することが好ましい。
これにより、低耐熱性基板上に、導電性パターンおよび配線パターンを同時に、かつ良好に転写することができる。
さらに、本発明の導電性パターンの形成方法では、前記工程(A)に先立ち、耐熱性基材の表面に、当該耐熱性基材と導電性パターンとの剥離性を向上させるバリア層を形成するバリア層を形成することが好ましい。
この場合、前記工程(C)において、耐熱性基材と導電性パターンとの間の元素相互拡散や合金化を抑制することで耐熱性基材からの導電性パターンの剥離性が向上するので、低耐熱性基板上に、導電性パターンを良好に転写することができる。
In the method for forming a conductive pattern according to the present invention, in the step (B), the precursor polymer constituting the initial pattern on the heat-resistant substrate is heated in an oxygen-deficient atmosphere to form a conductive polymer comprising a pyropolymer. A pattern is formed on the heat-resistant substrate, a wiring pattern made of metal is further formed on the surface of the heat-resistant substrate on which the conductive pattern is formed, and in the step (C), the heat-resistant substrate In addition to the conductive pattern formed on the heat-resistant substrate, the wiring pattern formed on the heat-resistant substrate may be transferred onto the low heat-resistant substrate.
In this case, the conductive pattern and the wiring pattern can be simultaneously transferred onto the low heat resistant substrate.
In this case, it is preferable to heat the heat-resistant substrate on which the conductive pattern and the wiring pattern are formed after the step (B) and prior to the step (C).
Thereby, a conductive pattern and a wiring pattern can be simultaneously and satisfactorily transferred onto a low heat resistant substrate.
Furthermore, in the method for forming a conductive pattern of the present invention, prior to the step (A), a barrier layer is formed on the surface of the heat resistant substrate to improve the peelability between the heat resistant substrate and the conductive pattern. It is preferable to form a barrier layer.
In this case, in the step (C), the releasability of the conductive pattern from the heat resistant substrate is improved by suppressing element interdiffusion and alloying between the heat resistant substrate and the conductive pattern. A conductive pattern can be satisfactorily transferred onto a low heat resistant substrate.
本発明の基板装置は、1つの側面では、低耐熱性基板と、前記低耐熱性基板上に形成されたパイロポリマーからなる導電性パターンとを有する基板装置であって、
前記導電性パターンが、下記工程(A)〜(C):
(A)パイロポリマーからなる導電性パターンが形成される前記低耐熱性基板とは別の耐熱性基材であって、前記低耐熱性基板よりも高い耐熱温度を有する耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する工程、
(B) 前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成する工程、および
(C) 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンを、前記耐熱性基材よりも低い耐熱温度を有し、かつ前記パイロポリマーを形成させる際の加熱温度よりも低い耐熱温度を有する前記低耐熱性基板上に転写する工程
を含む導電性パターンの形成方法によって得られる導電性パターンであり、
前記低耐熱性基板が、工程(B)における加熱温度よりも低い耐熱温度を有することを特徴とする
かかる基板装置は、比較的安価な低耐熱性基板に、パイロポリマーからなる導電性パターンを転写したものであるため、低コストで製造することができ、かつ優れた導電性能を発現することができる。
前記基板装置は、センサであってもよい。
In one aspect, the substrate device of the present invention is a substrate device having a low heat resistant substrate and a conductive pattern made of a pyropolymer formed on the low heat resistant substrate,
The conductive pattern has the following steps (A) to (C):
(A) A heat-resistant substrate different from the low-heat-resistant substrate on which a conductive pattern made of a pyropolymer is formed, and having a pyrol on a heat-resistant substrate having a heat-resistant temperature higher than that of the low-heat-resistant substrate. Forming an initial pattern corresponding to the conductive pattern with a polymer precursor polymer;
(B) heating the precursor polymer constituting the initial pattern on the heat-resistant substrate in an oxygen-deficient atmosphere to form a conductive pattern made of a pyropolymer on the heat-resistant substrate; and
(C) The conductive pattern formed on the heat-resistant substrate has a heat-resistant temperature lower than that of the heat-resistant substrate and has a heat-resistant temperature lower than the heating temperature when forming the pyropolymer. Transfer process onto low heat resistant substrate
Is a conductive pattern obtained by a method for forming a conductive pattern comprising
The low heat resistant substrate, such a substrate and wherein the Rukoto that having a heat resistant temperature lower than the heating temperature in step (B) is a relatively inexpensive low heat resistant substrate, a conductive consisting pyropolymer pattern Therefore, it can be manufactured at low cost and can exhibit excellent conductive performance.
The substrate device may be a sensor.
また、本発明の基板装置は、他の側面では、低耐熱性基板と、前記低耐熱性基板上に形成されたパイロポリマーからなる導電性パターンと前記低耐熱性基板の導電性パターンを形成させた側の表面に形成された金属からなる配線パターンとを有する基板装置であって、前記導電性パターンおよび配線パターンが、下記工程(A)〜(C):
(A)パイロポリマーからなる導電性パターンが形成される前記低耐熱性基板とは別の耐熱性基材であって、前記低耐熱性基板よりも高い耐熱温度を有する耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する工程、
(B) 前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成する工程、および
(C) 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンを、前記耐熱性基材よりも低い耐熱温度を有し、かつ前記パイロポリマーを形成させる際の加熱温度よりも低い耐熱温度を有する前記低耐熱性基板上に転写する工程
を含み、
前記工程(B)において、前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成するとともに、前記耐熱性基材の導電性パターンを形成させた側の表面に金属からなる配線パターンをさらに形成させ、かつ
前記工程(C)において、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンとともに、前記耐熱性基材上に形成した配線パターンを前記低耐熱性基板上に転写する導電性パターンの形成方法によって前記低耐熱性基板上に形成されたパターンであり、
前記低耐熱性基板が、工程(B)における加熱温度よりも低い耐熱温度を有することを特徴とする。
かかる基板装置は、比較的安価な低耐熱性基板に、パイロポリマーからなる導電性パターンと金属からなる配線パターンとを転写したものであるため、低コストで製造することができ、かつ優れた導電性能を発現することができる。
In another aspect of the substrate device of the present invention, a low heat resistant substrate, a conductive pattern made of a pyropolymer formed on the low heat resistant substrate, and a conductive pattern of the low heat resistant substrate are formed. Board device having a wiring pattern made of metal formed on the surface on the other side, wherein the conductive pattern and the wiring pattern include the following steps (A) to (C):
(A) A heat-resistant substrate different from the low-heat-resistant substrate on which a conductive pattern made of a pyropolymer is formed, and having a pyrol on a heat-resistant substrate having a heat-resistant temperature higher than that of the low-heat-resistant substrate. Forming an initial pattern corresponding to the conductive pattern with a polymer precursor polymer;
(B) heating the precursor polymer constituting the initial pattern on the heat-resistant substrate in an oxygen-deficient atmosphere to form a conductive pattern made of a pyropolymer on the heat-resistant substrate; and
(C) The conductive pattern formed on the heat-resistant substrate has a heat-resistant temperature lower than that of the heat-resistant substrate and has a heat-resistant temperature lower than the heating temperature when forming the pyropolymer. Transfer process onto low heat resistant substrate
Including
In the step (B), the precursor polymer constituting the initial pattern on the heat-resistant substrate is heated in an oxygen-deficient atmosphere to form a conductive pattern made of a pyropolymer on the heat-resistant substrate. And further forming a metal wiring pattern on the surface of the heat-resistant substrate on which the conductive pattern is formed, and
In the step (C), the conductive pattern formed on the heat resistant substrate and the wiring pattern formed on the heat resistant substrate are transferred onto the low heat resistant substrate by the conductive pattern forming method. It is a pattern formed on a low heat resistant substrate,
The low heat resistant substrate, wherein the Rukoto that having a heat resistant temperature lower than the heating temperature in step (B).
Such a substrate device is obtained by transferring a conductive pattern made of a pyropolymer and a wiring pattern made of a metal to a relatively inexpensive low heat resistant substrate, so that it can be manufactured at low cost and has excellent conductivity. Performance can be expressed.
本発明の導電性パターンの形成方法によれば、耐熱性の比較的低いポリマーフィルム等の基板に、高純度のカーボン材料からなる導電性パターンを形成することができる。また、本発明の基板装置は、低コストで製造することができ、かつ優れた導電性能を発現することができる。 According to the method for forming a conductive pattern of the present invention, a conductive pattern made of a high-purity carbon material can be formed on a substrate such as a polymer film having relatively low heat resistance. In addition, the substrate device of the present invention can be manufactured at a low cost and can exhibit excellent conductive performance.
[基板装置の構成]
以下、添付図面により、本発明の一実施形態に係る基板装置を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る基板装置であるセンサの構成を示す概略説明図である。
[Configuration of substrate device]
Hereinafter, a substrate apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of a sensor that is a substrate device according to an embodiment of the present invention.
図1に示されるバイオセンサ100は、ポリマーフィルム201上に配置されたセンサ部A,B,Cと、サンプルである血液を供給する試料注入口241と、血液中に含まれる血漿成分と血球成分とを分離する分離部242と、分離部242で分離された血漿成分をセンサ部A,B,Cそれぞれに送達する血漿流路243と、分離部242で分離された血球成分を排出する血球排出流路244と、センサ部A,B,Cそれぞれに送達された残部の血漿成分を排出する血漿排出口245とを備えている。 A biosensor 100 shown in FIG. 1 includes sensor parts A, B, and C arranged on a polymer film 201, a sample inlet 241 for supplying blood as a sample, and plasma components and blood cell components contained in blood. A separation unit 242 that separates the plasma component, a plasma channel 243 that delivers the plasma component separated by the separation unit 242 to each of the sensor units A, B, and C, and a blood cell discharge that discharges the blood cell component separated by the separation unit 242 A flow path 244 and a plasma discharge port 245 for discharging the remaining plasma components delivered to the sensor units A, B, and C are provided.
センサ部A,B,Cは、それぞれ異なる検出対象物質a,b,cを検出するセンサとして機能する。 The sensor units A, B, and C function as sensors that detect different detection target substances a, b, and c, respectively.
センサ部Aは、作用極211と、対極212と、銀/塩化銀参照極213とから構成されている。センサ部B,Cも、前記センサ部Aと同様に、それぞれ、作用極221,231と、対極222,232と、銀塩化銀参照極223,233とから構成されている。 The sensor part A includes a working electrode 211, a counter electrode 212, and a silver / silver chloride reference electrode 213. Similarly to the sensor part A, the sensor parts B and C are also composed of working electrodes 221 and 231, counter electrodes 222 and 232, and silver-silver chloride reference electrodes 223 and 233, respectively.
センサ部Aを構成する作用極211の試料接触側の端部211aには、検出対象物質aを基質とする酸化還元酵素a、センサ部Bを構成する作用極221の試料接触側の端部221aには、検出対象物質bを基質とする酸化還元酵素b、センサ部Cを構成する作用極231の試料接触側の端部231aには、検出対象物質cを基質とする酸化還元酵素cがそれぞれ固定されている。また、これら端部211a,221a,231aには、各酸化還元酵素a,b,cが酸化還元反応を触媒したときに生じる電子が、電極(作用極)に移行するのを促進するメディエータが固定されている。 The end 211a on the sample contact side of the working electrode 211 constituting the sensor part A has an oxidoreductase a using the detection target substance a as a substrate, and the end 221a on the sample contact side of the working electrode 221 constituting the sensor part B. The oxidoreductase b using the detection target substance b as a substrate, and the oxidoreductase c using the detection target substance c as a substrate are respectively present at the end 231a on the sample contact side of the working electrode 231 constituting the sensor unit C. It is fixed. Further, mediators that promote the transfer of electrons generated when the respective oxidoreductases a, b, and c catalyze the redox reaction to the electrodes (working electrodes) are fixed to the end portions 211a, 221a, and 231a. Has been.
前記作用極211,221,231および対極212,222,232は、パイロポリマーからなる導電性パターンがポリマーフィルム201上に転写された転写パターンである。作用極211,221,231および対極212,222,232は、パイロポリマーの前駆体ポリマーを高い温度で加熱することにより生成するパイロポリマーからなるため、電子の授受に寄与しない不純物を含まず、優れた導電性能を発現する。
したがって、これらを備えたバイオセンサ100は、電極反応が良好に行なわれるため、微量の検出対象物質の存在によるわずかな電子の授受であっても効率よく行なうことができ、高感度で検出対象物質を検出することができる。
The working electrodes 211, 221, 231 and counter electrodes 212, 222, 232 are transfer patterns in which a conductive pattern made of a pyropolymer is transferred onto the polymer film 201. Since the working electrodes 211, 221, 231 and the counter electrodes 212, 222, 232 are made of pyropolymers produced by heating the precursor polymer of the pyropolymer at a high temperature, they do not contain impurities that do not contribute to the transfer of electrons. Expresses the conductive performance.
Therefore, since the biosensor 100 including these performs electrode reaction satisfactorily, even a small amount of electrons can be exchanged due to the presence of a small amount of the detection target substance, and the detection target substance can be efficiently performed. Can be detected.
ポリマーフィルム201は、熱可塑性樹脂であるポリカーボネート(ガラス転移点:140〜150℃)から構成されたポリカーボネートフィルムからなる。
ポリカーボネートは、一般的に、ガラス転移点が140〜150℃であり、パイロポリマーを生成させる際の加熱温度では、フィルムの形状を維持できないか、センサの基板として用いるのに十分な機械特性を得ることができないため、従来、パイロポリマーからなる導電性ポリマーを形成させる基板としては不適であると考えられたものである。
ところが、本実施形態に係る基板装置であるバイオセンサ100では、作用極211,221,231および対極212,222,232がパイロポリマーからなる導電性パターンを転写した転写パターンであるため、パイロポリマーからなる導電性パターンを形成させる対象となる基板として、ポリカーボネートのように従来用いることができなかった安価で、製造コストが低い低耐熱性の熱可塑性樹脂等からなる基板を用いることができる。
本実施形態に係る基板装置であるバイオセンサ100は、このような基板が用いられているため、使い捨てにされる用途に適している。
The polymer film 201 is made of a polycarbonate film composed of polycarbonate (glass transition point: 140 to 150 ° C.) which is a thermoplastic resin.
Polycarbonate generally has a glass transition point of 140 to 150 ° C., and the heating temperature when generating the pyropolymer cannot maintain the shape of the film, or obtain sufficient mechanical properties to be used as a sensor substrate. Therefore, it has been conventionally considered to be unsuitable as a substrate on which a conductive polymer composed of a pyropolymer is formed.
However, in the biosensor 100 that is the substrate device according to the present embodiment, the working electrodes 211, 221, 231 and the counter electrodes 212, 222, 232 are transfer patterns obtained by transferring a conductive pattern made of a pyropolymer. As a substrate on which a conductive pattern to be formed is formed, a substrate made of a low-heat-resistant thermoplastic resin or the like, which has not been conventionally used, such as polycarbonate, can be used.
Since such a substrate is used, the biosensor 100 that is the substrate device according to the present embodiment is suitable for a disposable application.
バイオセンサ100では、試料注入口241より注入された血液試料が、分離部242において、血漿成分と血球成分とに分離される。そして、分離部242で分離された血漿成分は、血漿流路243内を搬送され、センサ部A,B,Cそれぞれの作用極211,221,231、対極212,222,232および参照電極213,223,233に送達される。センサ部A,B,Cそれぞれに送達された残部の血漿成分は、血漿排出口245よりバイオセンサ100の外に排出される。
一方、分離部242で分離された血球成分は、血球排出流路244を搬送され、血球排出口246よりバイオセンサ100の外に排出される。
In the biosensor 100, the blood sample injected from the sample injection port 241 is separated into a plasma component and a blood cell component in the separation unit 242. The plasma components separated by the separation unit 242 are transported in the plasma channel 243, and the working electrodes 211, 221, 231 and counter electrodes 212, 222, 232 and the reference electrode 213 of each of the sensor units A, B, C are provided. 223,233. The remaining plasma components delivered to each of the sensor units A, B, and C are discharged out of the biosensor 100 from the plasma discharge port 245.
On the other hand, the blood cell component separated by the separation unit 242 is transported through the blood cell discharge channel 244 and discharged from the blood cell discharge port 246 to the outside of the biosensor 100.
各センサ部A,B,Cでは、それぞれの作用極211,221,231の試料接触側の端部211a,221a,231aに固定された酸化還元酵素a,b,cに、それぞれの基質である検出対象物質a,b,cが接触して、酸化還元反応が行なわれたときに、作用極211,221,231と対応する対極212,222,232との間に電流が流れる。
したがって、バイオセンサ100では、センサ部Aにおいて、作用極211または参照電極213と、対極212との間における電流を測定し、作用極211と対極212との間に流れる電流に基づいて、試料中における検出対象物質aの有無を調べることができる。センサ部B,Cにおいても、センサ部Aの場合と同様に操作を行なうことによって、試料中における検出対象物質b,cの有無を調べることができる。
In each of the sensor units A, B, and C, the oxidoreductases a, b, and c fixed to the end portions 211a, 221a, and 231a on the sample contact side of the working electrodes 211, 221, and 231 are respectively substrates. When the detection target substances a, b, and c come into contact with each other and an oxidation-reduction reaction is performed, a current flows between the working electrodes 211, 221, 231 and the corresponding counter electrodes 212, 222, 232.
Therefore, in the biosensor 100, in the sensor unit A, the current between the working electrode 211 or the reference electrode 213 and the counter electrode 212 is measured, and the current in the sample is measured based on the current flowing between the working electrode 211 and the counter electrode 212. The presence or absence of the detection target substance a can be examined. Also in the sensor parts B and C, by performing the same operation as in the case of the sensor part A, the presence or absence of the detection target substances b and c in the sample can be examined.
なお、作用極211,221,231および対極212,222,232は、後述する導電性パターンの形成方法により形成することができる。
また、ポリマーフィルム201は、ポリカーボネートフィルムに代えて、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサン、アクリル樹脂等からなるフィルムであってもよい。
さらに、本実施形態では、作用極に酸化還元反応を行なう酸化還元酵素を固定しているが、かかる酸化還元酵素に代えて、電子の移動が生じる反応を触媒する他の酵素を用いてもよい。
また、本実施形態では、作用極211,221,231、対極212,222,232などを電源に接続するための金属からなる配線パターンが、パイロポリマーからなる導電性パターンとともに転写パターンとしてポリマーフィルム201上に転写されていてもよい。かかる導電性パターンおよび配線パターンも、後述する導電性パターンの形成方法により形成することができる。
The working electrodes 211, 221, 231 and the counter electrodes 212, 222, 232 can be formed by a conductive pattern forming method described later.
The polymer film 201 may be a film made of polylactic acid, polyethylene terephthalate, polyimide, cycloolefin polymer, polydimethylsiloxane, acrylic resin, or the like, instead of the polycarbonate film.
Furthermore, in this embodiment, an oxidoreductase that performs an oxidation-reduction reaction is fixed to the working electrode. However, instead of such an oxidoreductase, another enzyme that catalyzes a reaction that causes electron transfer may be used. .
In this embodiment, the wiring pattern made of metal for connecting the working electrodes 211, 221, 231 and the counter electrodes 212, 222, 232 and the like to the power source is a polymer film 201 as a transfer pattern together with the conductive pattern made of pyropolymer. It may be transcribed above. Such conductive patterns and wiring patterns can also be formed by a conductive pattern forming method described later.
[第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法]
つぎに、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る導電性パターンの形成方法を説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法の手順を示す工程図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるスタンパ形成工程の詳細な手順を示す工程図である。図4および5は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン複製工程の詳細な手順を示す工程図である。図6は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
[Method for Forming Conductive Pattern According to First Embodiment]
Next, a method for forming a conductive pattern according to an embodiment (first embodiment) of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a process diagram showing the procedure of the conductive pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a process diagram showing a detailed procedure of a stamper forming process in the conductive pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. 4 and 5 are process diagrams showing detailed procedures of the pattern duplication process in the conductive pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a process diagram showing a detailed procedure of a pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.
本第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、図2に示されるように、まず、スタンパを形成する(「スタンパ形成工程S10」)。 In the method for forming a conductive pattern according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, first, a stamper is formed (“stamper formation step S10”).
スタンパ形成工程S10では、まず、スタンパの素形材11(図3(a)参照)の表面に、フォトレジストを塗布して、フォトレジスト層12を形成する(「レジスト塗布工程S11」、図3(b)参照)。 In the stamper forming step S10, first, a photoresist is applied to the surface of the stamper material 11 (see FIG. 3A) to form a photoresist layer 12 (“resist applying step S11”, FIG. 3). (See (b)).
スタンパの素形材11を構成する材料としては、例えば、シリコン、ニッケル、ニッケル系合金等が挙げられる。 Examples of the material constituting the stamper shape material 11 include silicon, nickel, and nickel-based alloys.
フォトレジストは、ネガ型フォトレジストであってもよく、ポジ型フォトレジストであってもよい。ネガ型フォトレジストとしては、例えば、ロジン−重クロム酸塩、ポリビニルアルコール−重クロム酸塩、セラック−重クロム酸塩、カゼイン−重クロム酸塩、ポリビニルアルコール−ジアゾ、ポリメチルメタクリレート、ポリケイ皮酸ビニル、環化ゴム−アジド、ポリビニルシンナミリデンアセタート、ポリケイ皮酸β−ビニロキシエチルエステル等が挙げられる。
ポジ型フォトレジストとしては、例えば、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート、o−ナフトキノンジアジド等が挙げられる。
なかでも、ポジ型フォトレジストは、微細形状の導電性パターンを形成させる場合に好適である。また、ポジ型フォトレジストは、一般的に、プラズマエッチングに対する耐久性に優れている。
The photoresist may be a negative photoresist or a positive photoresist. Negative photoresists include, for example, rosin-dichromate, polyvinyl alcohol-dichromate, shellac-dichromate, casein-dichromate, polyvinyl alcohol-diazo, polymethyl methacrylate, polycinnamic acid. Examples thereof include vinyl, cyclized rubber-azide, polyvinyl cinnamylidene acetate, and polycinnamic acid β-vinyloxyethyl ester.
Examples of the positive photoresist include 1-methoxy-2-propanol acetate and o-naphthoquinonediazide.
Among these, a positive photoresist is suitable for forming a fine conductive pattern. In addition, a positive photoresist generally has excellent durability against plasma etching.
素形材11へのフォトレジストの塗布は、スピンコータを用いたスピンコーティング法等により行なわれる。
素形材11の表面にフォトレジストを塗布した後、当該素形材11をプリベークして、フォトレジストと素形材11とを密着させ、フォトレジスト層12を形成する。
フォトレジスト層12の厚さは、後述のエッチング工程において、素形材11を適切に保護するに十分な厚さであればよい。
The photoresist is applied to the base material 11 by a spin coating method using a spin coater or the like.
After a photoresist is applied to the surface of the raw material 11, the raw material 11 is pre-baked to bring the photoresist and the raw material 11 into close contact with each other, thereby forming a photoresist layer 12.
The thickness of the photoresist layer 12 may be sufficient as long as it appropriately protects the base material 11 in the etching process described later.
レジスト塗布工程S11の後、導電性パターンに対応するパターンが施されたマスクを素形材11に対して位置合わせし、光を当てて、フォトレジスト層12に導電性パターンの反転パターンを露光する。その後、現像液を用いて素形材11のフォトレジスト層12に露光された前記反転パターンを現像し、つぎに、当該素形材11を洗浄する(「露光現像工程S12」、図3(c)参照)。 After the resist coating step S11, a mask provided with a pattern corresponding to the conductive pattern is aligned with the base material 11, and light is applied to expose the inverted pattern of the conductive pattern on the photoresist layer 12. . Thereafter, the reversal pattern exposed to the photoresist layer 12 of the base material 11 is developed using a developer, and then the base material 11 is washed (“exposure development step S12”, FIG. 3C). )reference).
かかる露光現像工程S12では、フォトレジストがネガ型フォトレジストである場合、フォトレジスト層12における露光されなかった部分が現像液と接触することにより溶解する。一方、フォトレジストがポジ型フォトレジストである場合、フォトレジスト層12における露光された部分が現像液と接触することにより溶解する。これにより、素形材11上の余分なフォトレジストを除去することができる。 In the exposure and development step S12, when the photoresist is a negative photoresist, the unexposed portion of the photoresist layer 12 is dissolved by coming into contact with the developer. On the other hand, when the photoresist is a positive photoresist, the exposed portion of the photoresist layer 12 is dissolved by coming into contact with the developer. Thereby, the excess photoresist on the raw material 11 can be removed.
露光に用いられる光源としては、例えば、水銀ランプ、レーザ光源等が挙げられる。
露光は、マスクを素形材11に密着させて露光する密着露光により行なってもよく、マスクを素形材11から離した状態で、このマスクにおける反転パターンを素形材11の表面に投影する投影露光により行なってもよい。
なお、光源として、レーザ光源を用いた場合には、マスクを用いずに、フォトレジスト層12に反転パターンを直接描くことができる。
Examples of the light source used for exposure include a mercury lamp and a laser light source.
The exposure may be performed by contact exposure in which the mask is brought into close contact with the base material 11, and the reverse pattern in the mask is projected onto the surface of the base material 11 in a state where the mask is separated from the base material 11. You may carry out by projection exposure.
When a laser light source is used as the light source, a reverse pattern can be directly drawn on the photoresist layer 12 without using a mask.
現像は、現像液に素形材11を浸漬させる浸漬現像により行なってもよく、現像液を素形材11の表面のフォトレジスト層12にスプレーするスプレー現像により行なってもよい。現像液は、用いられたフォトレジストの種類に応じて、適宜選択することができる。
現像後の素形材11は、純水等により洗浄し、乾燥させる。
Development may be performed by immersion development in which the base material 11 is immersed in a developer, or may be performed by spray development in which the developer is sprayed onto the photoresist layer 12 on the surface of the base material 11. The developing solution can be appropriately selected depending on the type of photoresist used.
The developed shape material 11 is washed with pure water or the like and dried.
露光現像工程S12の後、フォトレジスト層13から露出した素形材11の露出部A(図3(d)参照)をエッチングすることによって当該素形材11に前記反転パターンを形成する(「エッチング工程S13」)。
エッチング工程S13において、現像後のフォトレジスト層13から露出した素形材11の露出部Aではエッチングが進行するのに対して、現像後のフォトレジスト層13が重層されている素形材11の非露出部(凸部14)ではエッチングの進行が阻害される。これにより、素形材11に、前記導電性パターンに対応する反転パターンが形成される。
After the exposure and development step S12, the reverse pattern is formed on the raw material 11 by etching the exposed portion A (see FIG. 3D) of the raw material 11 exposed from the photoresist layer 13 (“etching”). Step S13 ").
In the etching step S13, the etching progresses in the exposed portion A of the shaped material 11 exposed from the developed photoresist layer 13, while the developed material layer 11 in which the developed photoresist layer 13 is overlaid. The progress of etching is hindered at the non-exposed part (convex part 14). As a result, a reverse pattern corresponding to the conductive pattern is formed on the base material 11.
エッチングは、反応性イオンエッチングにより行なうことができる。かかる反応性イオンエッチングでは、反応性ガスのプラズマ中に存在する活性種をエッチング対象となる素形材11の露出部Aの表面の原子と反応させ揮発性の反応生成物を生成させ、これを素形材11の露出部Aの表面から脱離させることによりエッチングを行なう。
反応性ガスとしては、例えば、六フッ化硫黄(SF6)ガス等のフッ素系ガス等が挙げられる。
Etching can be performed by reactive ion etching. In such reactive ion etching, active species present in the plasma of the reactive gas react with atoms on the surface of the exposed portion A of the raw material 11 to be etched to generate a volatile reaction product. Etching is performed by detaching from the surface of the exposed portion A of the base material 11.
Examples of the reactive gas include fluorine-based gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas.
そして、エッチング工程S13の後、反転パターンを形成した素形材11からフォトレジスト層13を除去する(「レジスト除去工程S14」、図3(e)参照)。
レジスト除去工程S14では、素形材11の非露出部(凸部14)の表面に存在するフォトレジスト層13を、有機溶剤等を用いて除去することにより、スタンパ10を得ることができる。
Then, after the etching step S13, the photoresist layer 13 is removed from the base material 11 on which the reverse pattern is formed (“resist removal step S14”, see FIG. 3E).
In the resist removing step S14, the stamper 10 can be obtained by removing the photoresist layer 13 existing on the surface of the unexposed portion (convex portion 14) of the base material 11 using an organic solvent or the like.
本第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、図2に示されるように、つぎに、耐熱性基材の表面に導電性パターンを複製する(「パターン複製工程S20」)。 In the method for forming a conductive pattern according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, next, the conductive pattern is replicated on the surface of the heat-resistant substrate (“pattern replication step S20”).
パターン複製工程S20では、まず、耐熱性基材21(図4(a)参照)上にパイロポリマーの前駆体ポリマーを塗布して、ポリマー層31を形成する(「ポリマー塗布工程S21」、図4(b)参照)。 In the pattern duplication step S20, first, a precursor polymer of a pyropolymer is applied on the heat resistant substrate 21 (see FIG. 4A) to form a polymer layer 31 (“polymer application step S21”, FIG. 4). (See (b)).
ここで、耐熱性基材とは、後述の熱分解工程S33におけるパイロポリマーの前駆体ポリマーの熱分解の際の加熱温度以上の温度条件下においても、基材の形状を維持できる材料からなる基材をいう。 Here, the heat-resistant substrate is a group made of a material capable of maintaining the shape of the substrate even under a temperature condition equal to or higher than the heating temperature in pyrolysis of the pyropolymer precursor polymer in the pyrolysis step S33 described later. Say the material.
後述のパターン転写工程において、低耐熱性基板へのパイロポリマーからなる導電性パターンの転写を良好に行なう観点から、耐熱性基材21を構成する材料とパイロポリマーからなる導電性パターンとの間の接着性が、導電性パターンを転写させる対象となる低耐熱性基板とパイロポリマーからなる導電性パターンとの間の接着性よりも低いことが好ましい。したがって、かかる観点から、耐熱性基材21を構成する材料としては、例えば、石英、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物等が好適である。これらのなかでは、導電性パターンが剥離させやすいことから、シリコン窒化物からなる耐熱性基材21がより好適である。
なお、前記接着性は、例えば、耐熱性基材上または低耐熱性基板上に形成し、かつ碁盤目状の切れ目を付けたパイロポリマーからなるパイロポリマー層に、粘着テープを貼付し、この粘着テープを剥離させたときのパイロポリマー層の剥離の度合いを目視により観察することにより評価することができる。
In the pattern transfer step described later, from the viewpoint of satisfactorily transferring the conductive pattern made of pyropolymer to the low heat resistant substrate, between the material constituting the heat resistant substrate 21 and the conductive pattern made of pyropolymer. It is preferable that the adhesiveness is lower than the adhesiveness between the low heat resistant substrate to which the conductive pattern is transferred and the conductive pattern made of pyropolymer. Therefore, from such a viewpoint, for example, quartz, silicon, silicon oxide, silicon nitride, or the like is preferable as the material constituting the heat-resistant substrate 21. Of these, the heat-resistant substrate 21 made of silicon nitride is more suitable because the conductive pattern is easily peeled off.
The adhesive property is obtained by, for example, attaching an adhesive tape to a pyropolymer layer formed on a heat-resistant substrate or a low heat-resistant substrate and made of a pyropolymer having a grid-like cut, and this adhesive The degree of peeling of the pyropolymer layer when the tape is peeled can be evaluated by visually observing.
耐熱性基材21は、前記耐熱性基材21を構成する材料のうちの1つの材料からなる第1の耐熱性基材と、前記耐熱性基材21を構成する材料のうちの第1の耐熱性基材とは異なる材料からなる第2の耐熱性基材とからなる層状体であってもよい。後述のパターン転写工程において、低耐熱性基板へのパイロポリマーからなる導電性パターンの転写を良好に行なう観点から、シリコンからなる第1の耐熱性基材上にシリコン窒化物からなる第2の耐熱性基材の層が形成された層状体が好適である。 The heat-resistant substrate 21 includes a first heat-resistant substrate made of one of the materials constituting the heat-resistant substrate 21 and a first of the materials constituting the heat-resistant substrate 21. It may be a layered body composed of a second heat-resistant substrate made of a material different from the heat-resistant substrate. In the pattern transfer step described later, from the viewpoint of satisfactorily transferring the conductive pattern made of the pyropolymer to the low heat resistant substrate, the second heat resistant made of silicon nitride on the first heat resistant substrate made of silicon. A layered body in which a layer of a conductive substrate is formed is preferable.
パイロポリマーの前駆体ポリマーとしては、例えば、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(例えば、クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620等)、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド等が挙げられる。
ポリマー層31の厚さは、形成対象となる導電性パターンに応じて、適宜設定することができる。
Examples of the precursor polymer of the pyropolymer include 1-methoxy-2-propanol acetate (for example, product name: AZ P4620 manufactured by Clariant Corporation), polymethyl methacrylate, polyimide, and the like.
The thickness of the polymer layer 31 can be appropriately set according to the conductive pattern to be formed.
パターン複製工程S20においては、つぎに、スタンパ10をポリマー層31に圧接させることにより、当該ポリマー層31に凹凸形状を加工して、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する(「型押し工程S31」、図5(a)〜(c)参照)。
このように、型押し工程S31を行なうことにより、導電性パターンに対応する初期パターンを容易に形成することができるため、パターン形成に要するコストを低減することができる。
型押し工程S31では、まず、加熱しながら、耐熱性基材21上のポリマー層31に、スタンパ10を圧接させる(S31−1〜S31−2)。
そして、スタンパ10を耐熱性基材21上のポリマー層31より剥離する(S31−3)。
このとき、加熱温度は、導電性パターンに対応する凹凸形状をポリマー層31に良好な仕上がりとなるように加工する観点から、好ましくは140〜180℃、より好ましくは155〜165℃である。
また、圧接の際に負荷する圧力は、導電性パターンに対応する凹凸形状をポリマー層31に良好な仕上がりとなるように加工する観点から、好ましくは0.5〜3MPa、より好ましくは1〜2MPaである。
このパターン複製工程S20により、凸部32と凹部33とからなる凹凸形状をポリマー層31に加工する(図5(c)参照)。
Next, in the pattern duplication step S20, the stamper 10 is brought into pressure contact with the polymer layer 31, thereby processing the uneven shape on the polymer layer 31 to form an initial pattern corresponding to the conductive pattern ("embossing step S31 ", see FIGS. 5A to 5C).
As described above, by performing the embossing step S31, an initial pattern corresponding to the conductive pattern can be easily formed, so that the cost required for pattern formation can be reduced.
In the stamping step S31, first, the stamper 10 is pressed into contact with the polymer layer 31 on the heat-resistant substrate 21 while heating (S31-1 to S31-2).
Then, the stamper 10 is peeled off from the polymer layer 31 on the heat resistant substrate 21 (S31-3).
At this time, the heating temperature is preferably 140 to 180 ° C., more preferably 155 to 165 ° C., from the viewpoint of processing the uneven shape corresponding to the conductive pattern so that the polymer layer 31 has a good finish.
Further, the pressure applied at the time of press contact is preferably 0.5 to 3 MPa, more preferably 1 to 2 MPa from the viewpoint of processing the uneven shape corresponding to the conductive pattern so that the polymer layer 31 has a good finish. It is.
By this pattern duplication step S20, the concavo-convex shape including the convex portions 32 and the concave portions 33 is processed into the polymer layer 31 (see FIG. 5C).
パターン複製工程S20においては、つぎに、凹部31に残留した前駆体ポリマーをエッチングによって除去することにより、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する(「エッチング工程S32」、図5(d)参照)。
エッチングは、ポリマーを選択的に除去する観点から、酸素プラズマエッチングにより行なうことが好ましい。
エッチング時間は、凹部31内に残留した前駆体ポリマーを除去するのに十分な時間であればよい。
Next, in the pattern duplication step S20, the precursor polymer remaining in the recess 31 is removed by etching to form an initial pattern corresponding to the conductive pattern (see “Etching Step S32”, FIG. 5D). ).
Etching is preferably performed by oxygen plasma etching from the viewpoint of selectively removing the polymer.
The etching time may be a time sufficient for removing the precursor polymer remaining in the recess 31.
パターン複製工程S20においては、その後、酸素欠乏雰囲気下に、耐熱性基材21を加熱して、初期パターンを構成するパイロポリマーの前駆体ポリマーを熱分解して、パイロポリマーからなる導電性パターン30を形成する(「熱分解工程S33」、図5(e)参照)。 In the pattern duplication step S20, the heat-resistant substrate 21 is then heated in an oxygen-deficient atmosphere to pyrolyze the pyropolymer precursor polymer constituting the initial pattern, and the conductive pattern 30 made of pyropolymer. ("Thermal decomposition step S33", see FIG. 5E).
酸素欠乏雰囲気としては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気、真空雰囲気等が挙げられる。 Examples of the oxygen-deficient atmosphere include an inert gas atmosphere such as nitrogen gas and argon gas, and a vacuum atmosphere.
加熱温度は、用いられたパイロポリマーの前駆体ポリマーの種類等により異なるので一概には決定することができないが、通常、高い純度で、かつ高い導電性を有する導電性パターンを得る観点から、好ましくは600℃以上、より好ましくは800℃以上、さらに好ましくは1000℃以上である。なお、加熱温度の上限値は、パイロポリマーの前駆体ポリマーが熱分解して、パイロポリマーを生成するのに十分な温度(例えば、3000℃以下)であればよい。なお、パイロポリマーの前駆体ポリマーとして、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(例えば、クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620等)を用いた場合には、加熱温度を、好ましくは800℃以上とすることにより、後述の低耐熱性基板への密着性を確保することができる。このように、加熱温度を800℃以上とすることにより、耐熱性基板からの剥離性を十分に確保することができる。
加熱時間は、初期パターンの厚さ(ポリマー層31の厚さ)に応じて適宜設定することができ、通常、10℃/分で昇温し、2℃/分で降温させる場合、最高温度での保持時間として、0〜240分間(例えば、最高温度で120分間)であればよい。
The heating temperature differs depending on the type of pyropolymer precursor polymer used and so cannot be determined unconditionally, but is usually preferable from the viewpoint of obtaining a conductive pattern having high purity and high conductivity. Is 600 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher, and still more preferably 1000 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature may be a temperature sufficient for the pyropolymer precursor polymer to thermally decompose to produce a pyropolymer (for example, 3000 ° C. or less). When 1-methoxy-2-propanol acetate (for example, product name: AZ P4620 manufactured by Clariant Corporation) is used as the precursor polymer of the pyropolymer, the heating temperature is preferably 800 ° C. or higher. By doing so, the adhesiveness to the below-mentioned low heat-resistant board | substrate is securable. As described above, by setting the heating temperature to 800 ° C. or higher, it is possible to sufficiently ensure the peelability from the heat-resistant substrate.
The heating time can be appropriately set according to the thickness of the initial pattern (the thickness of the polymer layer 31). Usually, when the temperature is raised at 10 ° C./min and lowered at 2 ° C./min, the maximum temperature is reached. The holding time may be 0 to 240 minutes (for example, 120 minutes at the maximum temperature).
その後、本第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、図2に示されるように、加熱しながら、耐熱性基材21上の導電性パターン30と、低耐熱性基板41とを互いに圧接させて、導電性パターン30を低耐熱性基板41の表面に転写する(「パターン転写工程S30」)。 Thereafter, in the method for forming a conductive pattern according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, while heating, the conductive pattern 30 on the heat-resistant base material 21 and the low heat-resistant substrate 41 are mutually connected. The conductive pattern 30 is transferred to the surface of the low heat resistant substrate 41 by pressure contact (“pattern transfer step S30”).
パターン転写工程S30では、耐熱性基材20における導電性パターン30と、低耐熱性基板41における導電性パターン30を転写させる側の表面とが向かい合い、互いに接触するように、耐熱性基材20と低耐熱性基板41とをセットする(「セット工程S41」、図6(a)および(b)参照)。 In the pattern transfer step S30, the heat-resistant substrate 20 and the heat-resistant substrate 20 are arranged such that the conductive pattern 30 on the heat-resistant substrate 20 faces the surface of the low heat-resistant substrate 41 on which the conductive pattern 30 is transferred. The low heat resistant substrate 41 is set (see “setting step S41”, FIGS. 6A and 6B).
低耐熱性基板41は、フィルム状、シート状およびプレート状のいずれであってもよい。
低耐熱性基板41は、導電性パターン30との接着性が耐熱性基材20と導電性パターン30との間の接着性よりも大きく、かつ低耐熱性の材料からなる。
The low heat resistant substrate 41 may be any of a film shape, a sheet shape, and a plate shape.
The low heat-resistant substrate 41 is made of a low heat-resistant material having a higher adhesiveness to the conductive pattern 30 than an adhesive property between the heat-resistant substrate 20 and the conductive pattern 30.
ここで、低耐熱性基板とは、熱分解工程S33におけるパイロポリマーの前駆体ポリマーの熱分解の際の加熱温度の下限値以上、例えば、600℃以上の温度条件下において、基材の形状を維持することができないか、または前記温度条件において、基板として用いるのに十分な機械特性を得ることができない材料からなる基板をいう。
具体的には、低耐熱性基板41として、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等の熱可塑性樹脂からなるポリマーフィルムや、熱分解工程S33におけるパイロポリマーの前駆体ポリマーの熱分解の際の加熱温度の下限値以下の温度の熱や、光(例えば、紫外線)等により硬化する硬化性樹脂組成物から得られるポリジメチルシロキサン等からなるポリマーフィルム等を用いることができる。
Here, the low heat-resistant substrate refers to the shape of the base material under a temperature condition equal to or higher than the lower limit value of the heating temperature at the time of thermal decomposition of the pyropolymer precursor polymer in the thermal decomposition step S33, for example, 600 ° C. or higher. A substrate made of a material that cannot be maintained or cannot obtain sufficient mechanical properties to be used as a substrate under the above temperature conditions.
Specifically, as the low heat-resistant substrate 41, for example, a polymer film made of a thermoplastic resin such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, or polylactic acid, or heating during pyrolysis of a precursor polymer of a pyropolymer in the thermal decomposition step S33. A polymer film made of polydimethylsiloxane or the like obtained from a curable resin composition that is cured by heat at a temperature lower than the lower limit of temperature, light (for example, ultraviolet rays), or the like can be used.
つぎに、加熱しながら、耐熱性基材20における導電性パターン30と、低耐熱性基板41における導電性パターン30を転写させる側の表面とを互いに圧接させる(「加熱加圧工程S42」、図6(c)参照)。
例えば、低耐熱性基板41が熱可塑性樹脂からなるポリマーフィルムである場合には、低耐熱性基板41を加熱して軟化させながら、耐熱性基材20に圧接させることにより、導電性パターン30を低耐熱性基板41の表面に転写することができる。
このとき、加熱温度は、低耐熱性基板41の少なくとも表面が軟化する温度であればよい。
また、圧接の際に負荷する圧力は、導電性パターン30と低耐熱性基板41の表面とを十分に密着させることができる程度であればよい。
このように、加熱加圧工程S42では、加熱することにより、耐熱性基材20と導電性パターン30との間のように、それぞれを構成する原子同士の相互拡散が少ないものの組み合わせである場合には、互いに剥離しやすい状態となっており、一方、低耐熱性基板41と導電性パターン30との間のように、それぞれを構成する原子同士の相互拡散が多いものの組み合わせである場合には、互いに接着しやすい状態となっていると考えられる。しかも、加圧することにより、導電性パターン30と低耐熱性基板41の表面とを十分に密着させているため、導電性パターン30を低耐熱性基板41に良好に転写することができる。
Next, while heating, the conductive pattern 30 in the heat-resistant substrate 20 and the surface of the low heat-resistant substrate 41 on the side to which the conductive pattern 30 is transferred are pressed against each other (“heating and pressurizing step S42”, FIG. 6 (c)).
For example, when the low heat resistant substrate 41 is a polymer film made of a thermoplastic resin, the conductive pattern 30 is formed by pressing the low heat resistant substrate 41 to the heat resistant substrate 20 while being softened by heating. It can be transferred onto the surface of the low heat resistant substrate 41.
At this time, the heating temperature may be a temperature at which at least the surface of the low heat resistant substrate 41 is softened.
In addition, the pressure applied during the press contact may be such that the conductive pattern 30 and the surface of the low heat resistant substrate 41 can be sufficiently adhered to each other.
As described above, in the heating and pressurizing step S42, by heating, a combination of the elements having less mutual diffusion between the respective atoms as in the heat resistant substrate 20 and the conductive pattern 30 is obtained. Are in a state where they are easily peeled from each other, and on the other hand, in the case of a combination of those having a large amount of interdiffusion between the respective atoms, such as between the low heat resistant substrate 41 and the conductive pattern 30, It is considered that they are in a state of being easily bonded to each other. Moreover, since the conductive pattern 30 and the surface of the low heat resistant substrate 41 are sufficiently adhered by pressurization, the conductive pattern 30 can be transferred to the low heat resistant substrate 41 satisfactorily.
その後、低耐熱性基板41から耐熱性基材21を剥離し、耐熱性基材21から導電性パターン30を剥離するとともに、低耐熱性基板41と導電性パターン30とを接着させる(「剥離工程S43」、図6(d)参照)。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
Thereafter, the heat-resistant substrate 21 is peeled from the low heat-resistant substrate 41, the conductive pattern 30 is peeled from the heat-resistant substrate 21, and the low-heat resistant substrate 41 and the conductive pattern 30 are adhered ("peeling step" S43 ", see FIG. 6 (d)).
Thereby, the conductive pattern 30 on the heat resistant substrate 21 can be transferred to the low heat resistant substrate 41.
以上のように、本第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法によれば、低耐熱性基板上に導電性パターンを形成させることができる。したがって、本実施形態に係る導電性パターンの形成方法により形成された導電性パターンは、低耐熱性基板を用いた基板装置の電極として好適である。 As described above, according to the method for forming a conductive pattern according to the first embodiment, a conductive pattern can be formed on a low heat resistant substrate. Therefore, the conductive pattern formed by the conductive pattern forming method according to the present embodiment is suitable as an electrode of a substrate device using a low heat resistant substrate.
[第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法の変形例]
第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法は、パターン転写工程において、加熱加圧工程後に冷却工程を行なう点で、第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法のものと異なっている。以下、第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程のみについて、添付図面を用いて説明する。図7は、本発明の第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
[Modification of Method for Forming Conductive Pattern According to First Embodiment]
The conductive pattern forming method according to the modification of the first embodiment is different from the conductive pattern forming method according to the first embodiment in that a cooling step is performed after the heating and pressurizing step in the pattern transfer step. ing. Hereinafter, only the pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the modification of the first embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 7 is a process diagram showing a detailed procedure of a pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the modification of the first embodiment of the present invention.
本第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程では、図7に示されるように、耐熱性基材21上の導電性パターン30と、低耐熱性基板41における導電性パターン30を転写させる側の表面とが向かい合い、互いに接触するように、耐熱性基材21と低耐熱性基板41とをセットする(「セット工程S51」、図7(a)参照)。
本第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法では、導電性パターン30を良好に転写することができることから、低耐熱性基板41を構成する材料としては、ポリカーボネート等が好適である。
In the pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the modification of the first embodiment, the conductive pattern 30 on the heat-resistant base material 21 and the conductive property on the low heat-resistant substrate 41 are shown in FIG. The heat-resistant base material 21 and the low heat-resistant substrate 41 are set so that the surface on the side to which the conductive pattern 30 is transferred faces and contacts with each other (see “setting step S51”, FIG. 7A).
In the method for forming a conductive pattern according to the modification of the first embodiment, the conductive pattern 30 can be satisfactorily transferred, and therefore, the material constituting the low heat resistant substrate 41 is preferably polycarbonate or the like. .
つぎに、セットした耐熱性基材20および低耐熱性基板41を、予め加熱した2つの板状の加熱手段51で挟むことにより、当該耐熱性基材20および低耐熱性基板41の双方を加熱しつつ、当該耐熱性基材20および低耐熱性基板41を圧縮方向に加圧する(「加熱加圧工程S52」、図7(b)参照)。
加熱温度および圧力は、耐熱性基材20および低耐熱性基板41それぞれの種類等に応じて異なるので一概には決定することができない。耐熱性基材20として、シリコンからなる第1の耐熱性基材上にシリコン窒化物からなる第2の耐熱性基材の層が形成された層状体を用いた場合、例えば、加熱温度を160℃、圧力を2.5MPaとすることができる。
Next, both the heat resistant base material 20 and the low heat resistant substrate 41 are heated by sandwiching the set heat resistant base material 20 and the low heat resistant substrate 41 with two plate-shaped heating means 51 preheated. However, the heat resistant substrate 20 and the low heat resistant substrate 41 are pressurized in the compression direction (see “heating and pressing step S52”, FIG. 7B).
Since the heating temperature and pressure differ depending on the types of the heat-resistant substrate 20 and the low heat-resistant substrate 41, they cannot be determined unconditionally. When the layered body in which the layer of the second heat resistant substrate made of silicon nitride is formed on the first heat resistant substrate made of silicon is used as the heat resistant substrate 20, for example, the heating temperature is set to 160. C. and the pressure can be 2.5 MPa.
つぎに、加熱加圧工程後の耐熱性基材21および低耐熱性基板41を冷却する(「冷却工程S53」、図7(c)参照)。
冷却温度は、低耐熱性基板のガラス転移点に応じて適宜設定することができるが、通常、低耐熱性基板として、ポリカーボネート、アクリル樹脂、シクロオレフィンコポリマー又はシクロオレフィンポリマーを用いた場合、20℃〜120℃であるのが好ましい。
Next, the heat-resistant base material 21 and the low heat-resistant substrate 41 after the heating and pressing step are cooled (see “Cooling step S53”, FIG. 7C).
The cooling temperature can be appropriately set according to the glass transition point of the low heat resistant substrate, but usually 20 ° C. when polycarbonate, acrylic resin, cycloolefin copolymer or cycloolefin polymer is used as the low heat resistant substrate. It is preferably ~ 120 ° C.
その後、低耐熱性基板41から耐熱性基材21を剥離し、耐熱性基材21から導電性パターン30を剥離するとともに、低耐熱性基板41と導電性パターン30とを接着させる(「剥離工程S54」、図7(d)参照)。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
Thereafter, the heat-resistant substrate 21 is peeled from the low heat-resistant substrate 41, the conductive pattern 30 is peeled from the heat-resistant substrate 21, and the low-heat resistant substrate 41 and the conductive pattern 30 are adhered ("peeling step" S54 ", see FIG. 7 (d)).
Thereby, the conductive pattern 30 on the heat resistant substrate 21 can be transferred to the low heat resistant substrate 41.
[第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法]
第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、パターン転写工程の手順が第1実施形態および第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法のものと異なっている。以下、第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程のみについて、添付図面を用いて説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
[Method for Forming Conductive Pattern According to Second Embodiment]
In the conductive pattern forming method according to the second embodiment, the procedure of the pattern transfer process is different from that of the conductive pattern forming method according to the first embodiment and the modification of the first embodiment. Hereinafter, only the pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the second embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 8 is a process diagram showing a detailed procedure of a pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the second embodiment of the present invention.
本第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、まず、図8に示されるように、耐熱性基材21上の導電性パターン30の表面と、低耐熱性基板41における導電性パターン30を転写させる側の表面41aとに対して、有酸素条件下に紫外線を照射して、これらの表面を活性化させる(「表面活性化工程S61」、図8(a)参照)。
本表面活性化工程S61では、導電性パターン30の表面を活性化することで、それぞれの表面に、反応性の高い官能基が生じ、これらの官能基によって、導電性パターン30の表面および低耐熱性基板41の表面41a双方が互いに接着しやすくなる。本表面活性化工程S61によって、導電性パターン30の表面と低耐熱性基板41の表面41aとの間の接着性が向上するので、導電性パターン30を良好な状態で低耐熱性基板41上に転写することができる。
In the method for forming a conductive pattern according to the second embodiment, first, as shown in FIG. 8, the surface of the conductive pattern 30 on the heat resistant substrate 21 and the conductive pattern 30 on the low heat resistant substrate 41. The surface 41a on the side to be transferred is irradiated with ultraviolet rays under aerobic conditions to activate these surfaces (see “surface activation step S61”, FIG. 8A).
In this surface activation step S61, by activating the surface of the conductive pattern 30, highly reactive functional groups are generated on the respective surfaces, and the surface of the conductive pattern 30 and the low heat resistance are generated by these functional groups. Both surfaces 41a of the conductive substrate 41 are easily bonded to each other. Since the surface activation step S61 improves the adhesion between the surface of the conductive pattern 30 and the surface 41a of the low heat resistant substrate 41, the conductive pattern 30 is placed on the low heat resistant substrate 41 in a good state. Can be transferred.
本第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、表面の活性化が容易であることから、低耐熱性基板41を構成する材料としては、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサン等が好適である。
また、耐熱性基材21を構成する材料は、第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法に用いるものと同様である。
In the method for forming a conductive pattern according to the second embodiment, since the activation of the surface is easy, a cycloolefin polymer, polydimethylsiloxane, or the like is suitable as a material constituting the low heat resistant substrate 41. .
Moreover, the material which comprises the heat resistant base material 21 is the same as that used for the formation method of the electroconductive pattern which concerns on 1st Embodiment.
導電性パターン30の表面および低耐熱性基板41の表面41aそれぞれに対する紫外線の照射条件は、導電性パターン30の形成に用いたパイロポリマーの前駆体ポリマーや低耐熱性基板41を構成する材料の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば、パイロポリマーの前駆体ポリマーとして、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(例えば、クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620等)を用い、低耐熱性基板41として、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン(株)製、商品名:ZF−140、ZF−160)またはポリジメチルシロキサンからなる基板を用いた場合、前記照射条件として、波長172nmの紫外線を出力20Wで100秒間照射する条件等を採用することができる。 The irradiation conditions of the ultraviolet rays on the surface of the conductive pattern 30 and the surface 41 a of the low heat resistant substrate 41 are the precursor polymer of the pyropolymer used for forming the conductive pattern 30 and the type of material constituting the low heat resistant substrate 41. It can set suitably according to etc. For example, 1-methoxy-2-propanol acetate (for example, manufactured by Clariant Corporation, trade name: AZ P4620) is used as a precursor polymer of a pyropolymer, and a cycloolefin polymer (Nippon Zeon ( When using a substrate made of Co., Ltd., trade name: ZF-140, ZF-160) or polydimethylsiloxane, the conditions for irradiating ultraviolet rays with a wavelength of 172 nm at an output of 20 W for 100 seconds are adopted as the irradiation conditions. Can do.
なお、本第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、導電性パターン30の表面および低耐熱性基板41の表面41aの活性化は、紫外線照射に代えて、チオール化処理〔例えば、メルカプトウンデカン酸のエタノール溶液(濃度15mM前後)中、1〜1.5時間浸漬させ、乾燥させること〕、酸素プラズマ処理、コロナ放電などにより行なうこともできる。 In the method for forming a conductive pattern according to the second embodiment, activation of the surface of the conductive pattern 30 and the surface 41a of the low heat resistant substrate 41 is performed by thiolation [for example, mercapto It can also be carried out by immersion in an ethanolic solution of undecanoic acid (concentration around 15 mM) for 1 to 1.5 hours and drying], oxygen plasma treatment, corona discharge or the like.
つぎに、耐熱性基材21上の導電性パターン30と、低耐熱性基板41における導電性パターン30を転写させる側の表面41aとが向かい合うようにセットし(「セット工程S62」、図8(b)参照)、耐熱性基材21と低耐熱性基板41とを接触させる(「接触工程S63」、図8(c)参照)。
本第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、導電性パターン30の表面および低耐熱性基板41の表面41aを活性化させているので、耐熱性基材21から低耐熱性基板41への導電性パターン30の転写を常温常圧下で行なうことができる。
Next, the conductive pattern 30 on the heat-resistant substrate 21 is set so that the surface 41a on the side where the conductive pattern 30 on the low heat-resistant substrate 41 is transferred faces each other (“setting step S62”, FIG. 8 ( b)), the heat-resistant substrate 21 and the low heat-resistant substrate 41 are brought into contact ("contact process S63", see FIG. 8C).
In the method for forming a conductive pattern according to the second embodiment, since the surface of the conductive pattern 30 and the surface 41a of the low heat resistant substrate 41 are activated, the heat resistant base 21 is changed to the low heat resistant substrate 41. The conductive pattern 30 can be transferred at room temperature and normal pressure.
その後、低耐熱性基板41から耐熱性基材21を剥離し、耐熱性基材21から導電性パターン30を剥離するとともに、低耐熱性基板41と導電性パターン30とを接着させる(「剥離工程S64」、図8(d)参照)。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
Thereafter, the heat-resistant substrate 21 is peeled from the low heat-resistant substrate 41, the conductive pattern 30 is peeled from the heat-resistant substrate 21, and the low-heat resistant substrate 41 and the conductive pattern 30 are adhered ("peeling step" S64 ", see FIG. 8 (d)).
Thereby, the conductive pattern 30 on the heat resistant substrate 21 can be transferred to the low heat resistant substrate 41.
[第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法]
第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、パターン転写工程の手順が第1実施形態、第1実施形態の変形例および第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法のものと異なっている。そこで、以下、第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程のみについて、添付図面を用いて説明する。図9は、本発明の第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
本第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、低耐熱性基板41を構成する材料として、耐熱性基材21よりも低い耐熱温度を有し、かつ熱、紫外線照射などによって硬化する硬化性樹脂が用いられる。以下、硬化性樹脂として、ポリジメチルシロキサンを用いた場合を例に挙げて説明する。
[Method for Forming Conductive Pattern According to Third Embodiment]
In the conductive pattern forming method according to the third embodiment, the procedure of the pattern transfer process is different from that of the first embodiment, the modified example of the first embodiment, and the conductive pattern forming method according to the second embodiment. Yes. Therefore, only the pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the third embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 9 is a process diagram showing a detailed procedure of a pattern transfer process in the conductive pattern forming method according to the third embodiment of the present invention.
In the method for forming a conductive pattern according to the third embodiment, the material constituting the low heat resistant substrate 41 has a heat resistant temperature lower than that of the heat resistant base material 21 and is cured by heat, ultraviolet irradiation, or the like. Resin is used. Hereinafter, the case where polydimethylsiloxane is used as the curable resin will be described as an example.
本第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、まず、ポリジメチルシロキサンの未硬化原料40によって、耐熱性基材21の導電性パターン側表面をコーティングする(「コーティング工程S71」、図9(a)参照)。 In the method for forming a conductive pattern according to the third embodiment, first, the conductive pattern side surface of the heat-resistant substrate 21 is coated with the uncured raw material 40 of polydimethylsiloxane (“Coating Step S71”, FIG. 9). (See (a)).
耐熱性基材21を構成する材料は、第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法に用いるものと同様である。
未硬化原料40として、例えば、主剤と硬化剤との体積比(主剤/硬化剤)が4/1である混合物等が用いられる。
The material constituting the heat-resistant substrate 21 is the same as that used in the conductive pattern forming method according to the first embodiment.
As the uncured raw material 40, for example, a mixture having a volume ratio of the main agent to the curing agent (main agent / curing agent) of 4/1 is used.
つぎに、加熱により、未硬化原料40を硬化させることで、低耐熱性基板41を形成させる(「硬化工程S72」、図9(b)参照)。
本硬化工程S72は、例えば、70℃に予め加熱しておいたホットプレート上に、コーティング後の基材を載置することにより行なうことができる。
Next, the uncured raw material 40 is cured by heating to form the low heat resistant substrate 41 (see “Curing Step S72”, FIG. 9B).
The main curing step S72 can be performed, for example, by placing the coated base material on a hot plate that has been heated to 70 ° C. in advance.
その後、低耐熱性基板41から耐熱性基材21を剥離し、耐熱性基材21から導電性パターン30を剥離するとともに、低耐熱性基板41と導電性パターン30とを接着させる(「剥離工程S73」、図9(c)参照)。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
Thereafter, the heat-resistant substrate 21 is peeled from the low heat-resistant substrate 41, the conductive pattern 30 is peeled from the heat-resistant substrate 21, and the low-heat resistant substrate 41 and the conductive pattern 30 are adhered ("peeling step" S73 ", see FIG. 9 (c)).
Thereby, the conductive pattern 30 on the heat resistant substrate 21 can be transferred to the low heat resistant substrate 41.
本第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、低耐熱性基板41を構成する材料として、耐熱性基材21よりも低い耐熱温度を有するのであれば、ポリオキシシロキサンに代えて、硬化性樹脂として、他の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等(例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー等)を用いてもよい。具体的には、熱硬化性樹脂としては、例えば、東レダウコーニング(株)製、商品名:シルポット(ポリジメチルシロキサン)、オーエステック製、商品名:mr−l 9000シリーズ等が挙げられる。また、光硬化性樹脂としては、例えば、東洋合成工業(株)製、商品名:PAK−01等が挙げられる。この場合、コーティング工程S71において、未硬化原料40として、未硬化状態の熱硬化性樹脂または未硬化状態の光硬化性樹脂を用いることができる。 In the method of forming a conductive pattern according to the third embodiment, if the material constituting the low heat resistant substrate 41 has a heat resistant temperature lower than that of the heat resistant substrate 21, it is cured instead of polyoxysiloxane. As the curable resin, other thermosetting resins, photocurable resins, and the like (for example, polycarbonate, acrylic resin, cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, and the like) may be used. Specifically, examples of the thermosetting resin include Toray Dow Corning Co., Ltd., trade name: Sylpot (polydimethylsiloxane), OSETECH, trade name: mr-9000 series, and the like. Moreover, as photocurable resin, the Toyo Gosei Co., Ltd. make, brand name: PAK-01 etc. are mentioned, for example. In this case, an uncured thermosetting resin or an uncured photocurable resin can be used as the uncured raw material 40 in the coating step S71.
本第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、未硬化状態の硬化性樹脂を硬化させる際に、未硬化状態の硬化性樹脂と導電性パターンとの間で高い密着性および接着性が保たれた状態で低耐熱性基板が形成される。そのため、形成された低耐熱性基板と導電性パターンとの間で高い密着性および接着性が確保される。これにより、前記導電性パターンを良好な状態で前記低耐熱性基板上に転写することができる。 In the method for forming a conductive pattern according to the third embodiment, when an uncured curable resin is cured, high adhesion and adhesion between the uncured curable resin and the conductive pattern are obtained. A low heat-resistant substrate is formed in a maintained state. Therefore, high adhesion and adhesiveness are ensured between the formed low heat resistant substrate and the conductive pattern. Thereby, the said electroconductive pattern can be transcribe | transferred on the said low heat resistant board | substrate in a favorable state.
[第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法]
第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、耐熱性基上にパイロポリマーの前駆体ポリマーを塗布する前に、耐熱性基材の表面に、当該耐熱性基材と導電性パターンとの剥離性を向上させるバリア層を形成する点および導電性パターンと配線パターンとを同時に低耐熱性基板に転写する点に大きな特徴がある。以下、第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法について、添付図面を用いて説明する。図10は、本発明の第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法の手順を示す工程図である。
本第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法に用いられる耐熱性基材21を構成する材料および低耐熱性基板41を構成する材料は、前記と同様である。
[Method for Forming Conductive Pattern According to Fourth Embodiment]
In the method for forming a conductive pattern according to the fourth embodiment, before applying a pyropolymer precursor polymer on a heat-resistant group, the surface of the heat-resistant substrate is coated with the heat-resistant substrate and the conductive pattern. There are significant features in that a barrier layer for improving the peelability is formed and that the conductive pattern and the wiring pattern are simultaneously transferred to a low heat resistant substrate. Hereinafter, a method for forming a conductive pattern according to the fourth embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 10 is a process diagram showing the procedure of the conductive pattern forming method according to the fourth embodiment of the present invention.
The material constituting the heat resistant substrate 21 and the material constituting the low heat resistant substrate 41 used in the conductive pattern forming method according to the fourth embodiment are the same as described above.
本第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、まず、耐熱性基材21(図10(a)参照)の表面に、バリア層61を形成する〔「バリア層形成工程S81」、図10(b)参照〕。
バリア層61を構成する材料としては、たとえば、シリコン酸化物、シリコン窒化物などが用いられる。
なお、シリコン酸化物を用いる場合には、十分な剥離性を確保する観点から、バリア層61の厚さは、好ましくは500nm以上である。この場合、バリア層61の厚さの上限は、特に限定されるものではなく、耐熱性基材の厚さと同程度であってもよい。
また、シリコン窒化物を用いる場合には、十分な剥離性を確保する観点から、バリア層61の厚さは、好ましくは200nm以上である。この場合、バリア層61の厚さの上限は、特に限定されるものではなく、耐熱性基材の厚さと同程度であってもよい。
バリア層61は、例えば、スチーム熱酸化法、プラズマCVD法、スピンコータを用い、バリア層61を構成する材料を耐熱性基材21の表面にコーティングする方法等により形成することができる。
In the method for forming a conductive pattern according to the fourth embodiment, first, the barrier layer 61 is formed on the surface of the heat-resistant substrate 21 (see FIG. 10A) [“barrier layer forming step S81”, FIG. 10 (b)].
As a material constituting the barrier layer 61, for example, silicon oxide, silicon nitride, or the like is used.
When silicon oxide is used, the thickness of the barrier layer 61 is preferably 500 nm or more from the viewpoint of ensuring sufficient peelability. In this case, the upper limit of the thickness of the barrier layer 61 is not particularly limited, and may be approximately the same as the thickness of the heat resistant substrate.
When silicon nitride is used, the thickness of the barrier layer 61 is preferably 200 nm or more from the viewpoint of ensuring sufficient peelability. In this case, the upper limit of the thickness of the barrier layer 61 is not particularly limited, and may be approximately the same as the thickness of the heat resistant substrate.
The barrier layer 61 can be formed by using, for example, a steam thermal oxidation method, a plasma CVD method, or a spin coater, and a method of coating the surface of the heat resistant substrate 21 with a material constituting the barrier layer 61.
バリア層形成工程S81後、耐熱性基材21のバリア層61を形成した側の表面に、導電性パターン30を形成する〔「導電性パターン形成工程S82」、図10(c)参照〕。導電性パターン形成工程S82は、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法における型押し工程S31、エッチング工程S32および熱分解工程S33と同様の手法により実施することができる。 After the barrier layer forming step S81, the conductive pattern 30 is formed on the surface of the heat resistant substrate 21 on the side where the barrier layer 61 is formed ["Conductive pattern forming step S82", see FIG. 10 (c)]. The conductive pattern forming step S82 can be performed by the same method as the embossing step S31, the etching step S32, and the thermal decomposition step S33 in the conductive pattern forming method according to the first embodiment.
導電性パターン形成工程S82後、耐熱性基材21の導電性パターン30を形成させた側の表面に金属からなる配線パターン71をさらに形成させる〔「配線パターン形成工程S83」、図10(d)参照〕。
配線パターン71を構成する金属としては、例えば、金、クロム、銅、アルミニウム、銀、白金、ニッケル等が挙げられる。これらのなかでは、導電性パターン30との密着性に優れることから、好ましくは金である。
配線パターン71の形成は、例えば、抵抗加熱式真空蒸着法等により行なうことができる。
After the conductive pattern forming step S82, a wiring pattern 71 made of metal is further formed on the surface of the heat resistant substrate 21 on which the conductive pattern 30 is formed ["Wiring pattern forming step S83", FIG. 10 (d). reference〕.
Examples of the metal constituting the wiring pattern 71 include gold, chromium, copper, aluminum, silver, platinum, nickel, and the like. Of these, gold is preferable because of its excellent adhesion to the conductive pattern 30.
The wiring pattern 71 can be formed by, for example, a resistance heating vacuum deposition method.
配線パターン形成工程S83後、耐熱性基材21上の配線パターン71を構成する金属の表面をチオール化することで活性化させ、かつ低耐熱性基板41の表面を真空紫外線処理で活性化させる〔「表面活性化工程S84」、図10(e)〕。
金属の表面のチオール化は、金属の表面にメルカプトウンデカン酸のエタノール溶液を接触させること等により行なうことができる。
また、低耐熱性基板41の表面に対する真空紫外線処理は、波長172nmの紫外線を照射すること等により行なうことができる。
After the wiring pattern forming step S83, the surface of the metal constituting the wiring pattern 71 on the heat resistant substrate 21 is activated by thiolation, and the surface of the low heat resistant substrate 41 is activated by vacuum ultraviolet treatment [ “Surface activation step S84”, FIG. 10 (e)].
Thiolation of the metal surface can be performed by bringing a metal surface into contact with an ethanol solution of mercaptoundecanoic acid.
Further, the vacuum ultraviolet ray treatment on the surface of the low heat resistant substrate 41 can be performed by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm.
表面活性化工程S84後、耐熱性基材20における導電性パターン30および配線パターン71と、低耐熱性基板41における導電性パターン30および配線パターン71を転写させる側の表面とが向かい合い、互いに接触するように、耐熱性基材20と低耐熱性基板41とをセットする〔「セット工程S85」、図10(f)参照〕。
なお、本セット工程S85では、低耐熱性基板41への導電性パターン30および配線パターン71両方の転写を良好に行なう観点から、耐熱性基材20を酸素欠乏雰囲気(例えば、窒素雰囲気、真空雰囲気など)下に加熱することが好ましい。加熱温度は、配線パターン71に用いられる金属の種類等に応じて異なるので、一概に決定することができない。前記金属が金である場合、当該金属と導電性パターン30を構成するパイロポリマーとの間の密着性を向上させ、導電性パターン30および配線パターン71両方の転写を良好に行なう観点から、前記加熱温度は、好ましくは300〜800℃、より好ましくは400〜700℃、さらに好ましくは550〜650℃、特に好ましくは600℃前後である。なかでも、耐熱性基材20を真空雰囲気下に600℃前後で2時間前後加熱することが好ましい。
After the surface activation step S84, the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71 in the heat resistant substrate 20 and the surface of the low heat resistant substrate 41 on which the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71 are transferred face each other and come into contact with each other. As described above, the heat-resistant substrate 20 and the low heat-resistant substrate 41 are set ["setting step S85", see FIG. 10 (f)].
In this setting step S85, the heat-resistant substrate 20 is placed in an oxygen-deficient atmosphere (for example, a nitrogen atmosphere, a vacuum atmosphere) from the viewpoint of satisfactorily transferring both the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71 to the low heat-resistant substrate 41. Etc.) It is preferable to heat down. Since the heating temperature varies depending on the type of metal used for the wiring pattern 71, it cannot be determined unconditionally. In the case where the metal is gold, the heating is performed from the viewpoint of improving the adhesion between the metal and the pyropolymer constituting the conductive pattern 30 and favorably transferring both the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71. The temperature is preferably 300 to 800 ° C, more preferably 400 to 700 ° C, still more preferably 550 to 650 ° C, and particularly preferably around 600 ° C. Especially, it is preferable to heat the heat-resistant substrate 20 in a vacuum atmosphere at around 600 ° C. for about 2 hours.
セット工程S85後、耐熱性基材20と低耐熱性基板41とを加圧条件下に接触させる〔「加圧工程S86」、図10(g)参照〕。
加圧時の圧力は、低耐熱性基板41への導電性パターン30および配線パターン71の転写を良好に行なう観点から、好ましくは0.1〜20MPa、特に好ましくは10MPa前後である。加圧工程S86においては、歩留まりを向上させる観点から、加圧時に耐熱性基材20および低耐熱性基板41を加熱することが好ましい。この場合、加熱温度は、好ましくは50〜140℃である。
After the setting step S85, the heat-resistant substrate 20 and the low heat-resistant substrate 41 are brought into contact under pressure ("Pressurization step S86", see FIG. 10 (g)).
The pressure at the time of pressurization is preferably about 0.1 to 20 MPa, particularly preferably about 10 MPa from the viewpoint of satisfactorily transferring the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71 to the low heat resistant substrate 41. In the pressurizing step S86, it is preferable to heat the heat-resistant substrate 20 and the low heat-resistant substrate 41 during pressurization from the viewpoint of improving the yield. In this case, the heating temperature is preferably 50 to 140 ° C.
加圧工程S86後、低耐熱性基板41から耐熱性基材21を剥離し、耐熱性基材21から導電性パターン30および配線パターン71の両方を剥離するとともに、低耐熱性基板41と導電性パターン30および配線パターン71の両方とを接着させる(「剥離工程S43」、図10(h)参照)。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30および配線パターン71の両方を良好な状態で低耐熱性基板41に転写することができる。
第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法により得られる低耐熱性基板41では、例えば、図11のグラフに示された結果からわかるように、パイロポリマーからなる導電性パターンの下に金からなる配線パターン71が形成されており、導電性パターン30および配線パターン71の両方が良好に転写されている。
After the pressurizing step S86, the heat resistant substrate 21 is peeled from the low heat resistant substrate 41, both the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71 are peeled from the heat resistant substrate 21, and the low heat resistant substrate 41 and the conductive material are removed. Both the pattern 30 and the wiring pattern 71 are bonded (see “Peeling Step S43”, FIG. 10H).
Thereby, both the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71 on the heat resistant substrate 21 can be transferred to the low heat resistant substrate 41 in a good state.
In the low heat resistant substrate 41 obtained by the method for forming a conductive pattern according to the fourth embodiment, for example, as can be seen from the result shown in the graph of FIG. 11, gold is formed under the conductive pattern made of a pyropolymer. A wiring pattern 71 is formed, and both the conductive pattern 30 and the wiring pattern 71 are transferred well.
[第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法]
第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、導電性パターン30に凹凸構造を形成させる点に大きな特徴がある。以下、第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法について、添付図面を用いて説明する。図12および図13は、本発明の第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法の手順を示す工程図である。
本第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法に用いられる耐熱性基材21を構成する材料および低耐熱性基板41を構成する材料は、前記と同様である。
[Method for Forming Conductive Pattern According to Fifth Embodiment]
The conductive pattern forming method according to the fifth embodiment is greatly characterized in that the conductive pattern 30 is formed with a concavo-convex structure. Hereinafter, a method for forming a conductive pattern according to the fifth embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. 12 and 13 are process diagrams showing the procedure of the conductive pattern forming method according to the fifth embodiment of the present invention.
The material constituting the heat resistant substrate 21 and the material constituting the low heat resistant substrate 41 used in the conductive pattern forming method according to the fifth embodiment are the same as described above.
本第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、まず、耐熱性基材111(図12(a)参照)に凹凸加工を施して、凹部111aおよび凸部111bを形成させる〔「凹凸加工工程S91」、図12(b)参照〕。
耐熱性基材111に対する凹凸加工は、第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるスタンパ形成工程S10と同様の手法によって行なうことができる。
In the method for forming a conductive pattern according to the fifth embodiment, first, the heat-resistant substrate 111 (see FIG. 12A) is subjected to uneven processing to form the concave portions 111a and the convex portions 111b. Step S91 ", see FIG. 12B].
Concavity and convexity processing on the heat-resistant substrate 111 can be performed by the same method as the stamper forming step S10 in the conductive pattern forming method according to the first embodiment.
凹凸加工工程S91後、凹凸加工を施した耐熱性基材111の凹部111aおよび凸部111bを形成した側の表面にバリア層121を形成する〔「バリア層形成工程S92」、図12(c)〕。
本工程は、第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるバリア層形成工程S81と同様に行なうことができる。
After the concavo-convex processing step S91, the barrier layer 121 is formed on the surface of the heat-resistant base material 111 subjected to the concavo-convex processing on the side where the concave portions 111a and the convex portions 111b are formed ["barrier layer forming step S92", FIG. 12 (c). ].
This step can be performed in the same manner as the barrier layer forming step S81 in the conductive pattern forming method according to the fourth embodiment.
バリア層形成工程S92後、耐熱性基材111のバリア層121上にパイロポリマーの前駆体ポリマーを塗布して、ポリマー層131を形成する(「ポリマー塗布工程S93」、図12(d)参照)。
本ポリマー塗布工程S93は、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるポリマー塗布工程S21と同様に行なうことができる。
After the barrier layer forming step S92, a pyropolymer precursor polymer is applied on the barrier layer 121 of the heat-resistant substrate 111 to form the polymer layer 131 (see “polymer applying step S93”, FIG. 12D). .
This polymer coating step S93 can be performed in the same manner as the polymer coating step S21 in the conductive pattern forming method according to the first embodiment.
ポリマー塗布工程S93後、フォトリソグラフィーにより、ポリマー層131に凹凸形状を加工して、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する〔「フォトリソグラフィー工程S94」、図12(e)参照〕。なお、本工程の代わりに、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法における型押し工程S31およびエッチング工程と同様の工程を行なってもよい。 After the polymer coating step S93, the concavo-convex shape is processed in the polymer layer 131 by photolithography to form an initial pattern corresponding to the conductive pattern ["photolithography step S94", see FIG. 12 (e)]. Instead of this step, a step similar to the embossing step S31 and the etching step in the conductive pattern forming method according to the first embodiment may be performed.
フォトリソグラフィー工程S94後、酸素欠乏雰囲気下に、耐熱性基材111を加熱して、初期パターンを構成するパイロポリマーの前駆体ポリマーを熱分解して、パイロポリマーからなる導電性パターン132を形成する(「熱分解工程S95」、図13(f)参照)。
熱分解工程S33は、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法における熱分解工程S33と同様に行なうことができる。
After the photolithography step S94, the heat resistant substrate 111 is heated in an oxygen-deficient atmosphere to thermally decompose the pyropolymer precursor polymer constituting the initial pattern, thereby forming the conductive pattern 132 made of the pyropolymer. (Refer to “pyrolysis step S95”, FIG. 13 (f)).
The thermal decomposition step S33 can be performed in the same manner as the thermal decomposition step S33 in the conductive pattern forming method according to the first embodiment.
その後、耐熱性基材111における導電性パターン132と、低耐熱性基板141における導電性パターン132を転写させる側の表面とが向かい合い、互いに接触するように、耐熱性基材111と低耐熱性基板141とをセットする〔セット工程S96、図13(g)参照〕。 Thereafter, the heat-resistant substrate 111 and the low heat-resistant substrate are so arranged that the conductive pattern 132 in the heat-resistant substrate 111 and the surface of the low-heat-resistant substrate 141 on the side to which the conductive pattern 132 is transferred face each other and contact each other. 141 is set [see the setting step S96, FIG. 13 (g)].
セット工程S96後、低耐熱性基板141の導電性パターンが転写される側の面を真空紫外線処理で活性化させる〔「表面活性化工程S97」、図1(h)参照〕。
前記真空紫外線処理は、前記第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法における真空紫外線処理と同様に行なうことができる。
After the setting step S96, the surface of the low heat resistant substrate 141 on which the conductive pattern is transferred is activated by vacuum ultraviolet treatment ["surface activation step S97", see FIG. 1 (h)].
The vacuum ultraviolet treatment can be performed in the same manner as the vacuum ultraviolet treatment in the conductive pattern forming method according to the fourth embodiment.
表面活性化工程S97後、加熱しながら、耐熱性基材111における導電性パターン132と、低耐熱性基板141における導電性パターン132を転写させる側の表面とを互いに圧接させる〔「加熱加圧工程S98」、図13(i)参照〕。
加熱加圧工程S98は、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法における加熱加圧工程42と同様に行なうことができる。
After the surface activation step S97, while heating, the conductive pattern 132 in the heat-resistant substrate 111 and the surface of the low heat-resistant substrate 141 on the side to which the conductive pattern 132 is transferred are brought into pressure contact with each other [“heating and pressing step S98 ", see FIG. 13 (i)].
The heating and pressing step S98 can be performed in the same manner as the heating and pressing step 42 in the conductive pattern forming method according to the first embodiment.
その後、低耐熱性基板141から耐熱性基材111を剥離し、耐熱性基材111から導電性パターン132を剥離するとともに、低耐熱性基板141と導電性パターン132toを接着させる(「剥離工程S99」、図13(j)参照)。 Thereafter, the heat resistant substrate 111 is peeled off from the low heat resistant substrate 141, the conductive pattern 132 is peeled off from the heat resistant substrate 111, and the low heat resistant substrate 141 and the conductive pattern 132to are adhered ("peeling step S99"). "See FIG. 13 (j)).
かかる第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法によれば、耐熱性基材111上の凹部132aと凸部132bとからなる凹凸構造を有する導電性パターン132を良好な状態で低耐熱性基板141に転写することができる。しかも、例えば、図14(A)および図14(B)に示されるような微細な凹凸構造を有する導電性パターンを形成させることができる。 According to the method for forming a conductive pattern according to the fifth embodiment, the conductive pattern 132 having a concavo-convex structure composed of the concave portion 132a and the convex portion 132b on the heat-resistant substrate 111 in a good state with a low heat resistance substrate. 141 can be transferred. In addition, for example, a conductive pattern having a fine uneven structure as shown in FIGS. 14A and 14B can be formed.
[その他の変形例]
図1においては、バイオセンサを例として挙げて説明したが、本発明の基板装置は、これに限定されるものではなく、低耐熱性基板上にパイロポリマーからなる導電性パターンを備えた装置であればよい。
変形例に係る基板装置としては、例えば、カーボン接点スイッチ、フレキシブルディスプレイ、フレキシブルカーボン太陽電池、燃料電池、電気2重層キャパシター等が挙げられる。
[Other variations]
In FIG. 1, the biosensor has been described as an example. However, the substrate device of the present invention is not limited to this, and is a device provided with a conductive pattern made of a pyropolymer on a low heat resistant substrate. I just need it.
Examples of the substrate device according to the modification include a carbon contact switch, a flexible display, a flexible carbon solar cell, a fuel cell, and an electric double layer capacitor.
つぎに、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例により限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
(実施例1〜4)
シリコン製基材21aの表面(実施例1、図15(a)参照)、石英製基材21bの表面(実施例2、図15(b)参照)、シリコン製基材21a上にシリコン窒化物(Si3N4)製基材21cの層を形成した層状体における基材層の表面(実施例3、図15(c)参照)およびシリコン製基材21a上にシリコン酸化物(SiO2)製基材21dの基材層を形成した層状体における前記基材層の表面(実施例4、図15(d)参照)それぞれに、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが10μmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層30aを形成した。
(Examples 1-4)
The surface of the silicon substrate 21a (see Example 1, FIG. 15 (a)), the surface of the quartz substrate 21b (see Example 2, FIG. 15 (b)), silicon nitride on the silicon substrate 21a Silicon oxide (SiO 2 ) on the surface of the base material layer in the layered body in which the layer of the base material 21c made of (Si 3 N 4 ) is formed (see Example 3, FIG. 15C) and the silicon base material 21a. Each surface of the base material layer (see Example 4, FIG. 15 (d)) in the layered body in which the base material layer of the base material 21d was formed was subjected to 1-methoxy-2-propanol acetate (Clariant Corporation) by a spin coater. Manufactured and trade name: AZ P4620) was applied so that the thickness was 10 μm. The coated substrate was heated at 1000 ° C. for 120 minutes in a nitrogen atmosphere (oxygen-deficient atmosphere) to form a polymer layer 30a made of a pyropolymer on the substrate.
その後、パイロポリマーからなるポリマー層30aに対して、カッターナイフで碁盤目状に切れ目を付けて、実施例1〜4の耐熱性基材モデル(それぞれ、図10(a)〜(d)参照)を得た。 Thereafter, the polymer layer 30a made of pyropolymer was cut into a grid pattern with a cutter knife, and the heat-resistant substrate models of Examples 1 to 4 (see FIGS. 10A to 10D, respectively). Got.
(試験例1)
実施例1〜4の耐熱性基材モデル上のポリマー層30aに粘着テープ(メンディングテープ、住友スリーエム(株)製、商品名:Scotch メンディングテープ)を貼付し、その後、基材モデルから粘着テープを剥離させた。つぎに、剥離後の粘着テープに付着したパイロポリマーからなるポリマー層30aの状態を目視により観察し、各基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いを評価した。評価基準は、以下のとおりである。その結果を表1に示す。
(Test Example 1)
An adhesive tape (mending tape, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., trade name: Scotch Mending Tape) is applied to the polymer layer 30a on the heat-resistant substrate model of Examples 1 to 4, and then the adhesive is applied from the substrate model. The tape was peeled off. Next, the state of the polymer layer 30a made of a pyropolymer attached to the adhesive tape after peeling was visually observed, and the degree of peelability of the pyropolymer from each base material model was evaluated. The evaluation criteria are as follows. The results are shown in Table 1.
〔評価基準〕
◎:ポリマー層30aが極めて良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が極めて良好である。
○:ポリマー層30aが良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が良好である。
×:ポリマー層30aが粘着テープに付着していないか、不完全な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が不良である。
〔Evaluation criteria〕
(Double-circle): The polymer layer 30a has adhered to the adhesive tape in the very favorable state, and the peelability of a pyropolymer is very favorable.
○: The polymer layer 30a is adhered to the adhesive tape in a good state, and the peelability of the pyropolymer is good.
X: The polymer layer 30a is not attached to the adhesive tape or is attached to the adhesive tape in an incomplete state, and the peelability of the pyropolymer is poor.
表1に示された結果から、シリコン製基材21a、石英製基材21b、シリコン窒化物(Si3N4)製基材21cおよびシリコン酸化物(SiO2)製基材21dのいずれも、パイロポリマーの剥離性に優れており、なかでも、シリコン窒化物(Si3N4)製基材21cは、極めて良好にパイロポリマーを剥離させることができることがわかる。
したがって、これらの結果から、耐熱性基材21として、シリコン、石英、シリコン窒化物またはシリコン酸化物からなる基材を用いるか、少なくとも導電性パターンを形成させる側の表面に配置することにより、耐熱性基材21から低耐熱性基板41への導電性パターンの転写を良好に行なうことができることが示唆される。なかでも、シリコン窒化物からなる基材が特に好適であることが示唆される。
From the results shown in Table 1, all of the silicon substrate 21a, the quartz substrate 21b, the silicon nitride (Si 3 N 4 ) substrate 21c, and the silicon oxide (SiO 2 ) substrate 21d, It is found that the pyropolymer is excellent in peelability, and in particular, the silicon nitride (Si 3 N 4 ) base material 21c can peel the pyropolymer very well.
Therefore, from these results, it is possible to use a base material made of silicon, quartz, silicon nitride or silicon oxide as the heat-resistant base material 21 or to dispose at least the surface on the side on which the conductive pattern is formed. It is suggested that the transfer of the conductive pattern from the conductive base material 21 to the low heat resistant substrate 41 can be performed satisfactorily. Among these, it is suggested that a substrate made of silicon nitride is particularly suitable.
(実験例1)
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層に対して、カッターナイフで碁盤目状に切れ目を付けて、実験例1の基材モデルを得た。
(Experimental example 1)
1-methoxy-2-propanol acetate (manufactured by Clariant Corporation, trade name: AZ P4620) was applied to the surface of a silicon substrate (thickness: 525 nm) by a spin coater so that the thickness thereof was 800 nm. The coated substrate was heated at 1000 ° C. for 120 minutes under a nitrogen atmosphere (oxygen-deficient atmosphere) to form a polymer layer made of a pyropolymer on the substrate. Next, the polymer layer was cut into a grid pattern with a cutter knife to obtain a base material model of Experimental Example 1.
(実験例2〜4)
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、厚さ200nmのシリコン酸化物(SiO2)からなるバリア層(実験例2)、厚さ500nmのシリコン酸化物(SiO2)からなるバリア層(実験例3)または厚さ200nmのシリコン窒化物(Si3N4)からなるバリア層(実験例4)を形成した。なお、シリコン酸化物(SiO2)からなるバリア層は、スチーム熱酸化法により形成した。また、シリコン窒化物(Si3N4)からなるバリア層は、プラズマCVD法により形成した。その後、バリア層の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層に対して、カッターナイフで碁盤目状に切れ目を付けて、実験例2〜4の基材モデルを得た。
(Experimental Examples 2 to 4)
A barrier layer (Experimental Example 2) made of silicon oxide (SiO 2 ) having a thickness of 200 nm and a barrier layer made of silicon oxide (SiO 2 ) having a thickness of 500 nm are formed on the surface of a silicon substrate (thickness: 525 nm). Experimental Example 3) or a barrier layer (Experimental Example 4) made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) having a thickness of 200 nm was formed. The barrier layer made of silicon oxide (SiO 2 ) was formed by a steam thermal oxidation method. A barrier layer made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) was formed by a plasma CVD method. Thereafter, 1-methoxy-2-propanol acetate (manufactured by Clariant Corporation, trade name: AZ P4620) was applied to the surface of the barrier layer by a spin coater so as to have a thickness of 800 nm. The coated substrate was heated at 1000 ° C. for 120 minutes under a nitrogen atmosphere (oxygen-deficient atmosphere) to form a polymer layer made of a pyropolymer on the substrate. Next, the polymer layer was cut into a grid pattern with a cutter knife to obtain base material models of Experimental Examples 2 to 4.
(試験例2)
実験例1〜4の基材モデル上のポリマー層に粘着テープ(メンディングテープ、住友スリーエム(株)製、商品名:Scotch メンディングテープ)を貼付し、その後、モデルから粘着テープを剥離させた。つぎに、剥離後の粘着テープに付着したパイロポリマーからなるポリマー層の状態を目視により観察し、各基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いを評価した。評価基準は、以下のとおりである。その結果を表2に示す。
(Test Example 2)
An adhesive tape (mending tape, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., trade name: Scotch Mending Tape) was applied to the polymer layer on the base material model of Experimental Examples 1 to 4, and then the adhesive tape was peeled off from the model. . Next, the state of the polymer layer composed of the pyropolymer attached to the adhesive tape after peeling was observed with the naked eye, and the degree of peelability of the pyropolymer from each substrate model was evaluated. The evaluation criteria are as follows. The results are shown in Table 2.
〔評価基準〕
◎:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと比べて、極めて良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が極めて良好である。
○:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと比べて、良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が良好である。
△:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと同程度である。
×:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと比べて、パイロポリマーの剥離性が不良である。
〔Evaluation criteria〕
A: Compared with the degree of peelability of the pyropolymer from the base material model of Experimental Example 1, it is adhered to the adhesive tape in a very good state, and the peelability of the pyropolymer is very good.
◯: Compared with the degree of peelability of the pyropolymer from the base material model of Experimental Example 1, it is adhered to the adhesive tape in a good state, and the peelability of the pyropolymer is good.
(Triangle | delta): It is comparable as the degree of peelability of the pyropolymer from the base material model of Experimental Example 1.
X: Compared with the degree of peelability of the pyropolymer from the base material model of Experimental Example 1, the peelability of the pyropolymer is poor.
表2に示された結果から、耐熱性基材であるシリコン製基材の表面にバリア層を形成させた場合、バリア層を有しない実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性と同等以上の剥離性が得られることがわかる。なかでも、シリコン窒化物(Si3N4)からなるバリア層を有する実験例4の基材は、極めて良好にパイロポリマーを剥離させることができることがわかる。また、シリコン酸化物(SiO2)からなるバリア層を設ける場合、バリア層の厚さを500nm以上とすることにより、良好にパイロポリマーを剥離させることができることがわかる。
したがって、これらの結果から、耐熱性基材の表面にバリア層を形成させることにより、耐熱性基材からのパイロポリマーの剥離性を向上させることができることが示唆される。なかでも、シリコン窒化物からなるバリア層が特に好適であることが示唆される。
From the results shown in Table 2, when a barrier layer is formed on the surface of a silicon substrate that is a heat resistant substrate, the peelability of the pyropolymer from the substrate model of Experimental Example 1 having no barrier layer It can be seen that the same or better peelability can be obtained. Especially, it turns out that the base material of Experimental Example 4 having a barrier layer made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) can peel the pyropolymer very well. Further, when a barrier layer of silicon oxide (SiO 2), by the thickness of the barrier layer and above 500 nm, it is understood that it is possible to separate the good pyropolymer.
Therefore, these results suggest that the peelability of the pyropolymer from the heat resistant substrate can be improved by forming a barrier layer on the surface of the heat resistant substrate. Among these, it is suggested that a barrier layer made of silicon nitride is particularly suitable.
(実験例5)
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層の上に、抵抗加熱式真空蒸着法により、配線パターンのモデルとして、金からなる金属層を形成した。
(Experimental example 5)
1-methoxy-2-propanol acetate (manufactured by Clariant Corporation, trade name: AZ P4620) was applied to the surface of a silicon substrate (thickness: 525 nm) by a spin coater so that the thickness thereof was 800 nm. The coated substrate was heated at 1000 ° C. for 120 minutes under a nitrogen atmosphere (oxygen-deficient atmosphere) to form a polymer layer made of a pyropolymer on the substrate. Next, a metal layer made of gold was formed as a wiring pattern model on the polymer layer by resistance heating vacuum deposition.
その後、金属層およびポリマー層に対して、カッターナイフで碁盤目状に切れ目を付け、基材モデルを得た。 Thereafter, the metal layer and the polymer layer were cut into a grid pattern with a cutter knife to obtain a base material model.
(実験例6〜9)
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層の上に、抵抗加熱式真空蒸着法により、配線パターンのモデルとして、金からなる金属層を形成した。
(Experimental Examples 6-9)
1-methoxy-2-propanol acetate (manufactured by Clariant Corporation, trade name: AZ P4620) was applied to the surface of a silicon substrate (thickness: 525 nm) by a spin coater so that the thickness thereof was 800 nm. The coated substrate was heated at 1000 ° C. for 120 minutes under a nitrogen atmosphere (oxygen-deficient atmosphere) to form a polymer layer made of a pyropolymer on the substrate. Next, a metal layer made of gold was formed as a wiring pattern model on the polymer layer by resistance heating vacuum deposition.
その後、基材を、300℃で2時間(実験例6)、600℃で2時間(実験例7)、800℃で2時間(実験例8)または1064℃で2時間(実験例9)加熱した。つぎに、金属層およびポリマー層に対して、カッターナイフで碁盤目状に切れ目を付け、基材モデルを得た。 Thereafter, the substrate was heated at 300 ° C. for 2 hours (Experimental Example 6), at 600 ° C. for 2 hours (Experimental Example 7), at 800 ° C. for 2 hours (Experimental Example 8), or at 1064 ° C. for 2 hours (Experimental Example 9). did. Next, the metal layer and the polymer layer were cut in a grid pattern with a cutter knife to obtain a base material model.
(試験例3)
実験例5〜9の基材モデル上のポリマー層に粘着テープ(メンディングテープ、住友スリーエム(株)製、商品名:Scotch メンディングテープ)を貼付し、その後、モデルから粘着テープを剥離させた。つぎに、剥離後の粘着テープに付着したパイロポリマーからなるポリマー層の状態を目視により観察し、各基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いを評価した。評価基準は、以下のとおりである。その結果を表3に示す。
(Test Example 3)
An adhesive tape (mending tape, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., trade name: Scotch Mending Tape) was applied to the polymer layer on the base material models of Experimental Examples 5 to 9, and then the adhesive tape was peeled off from the model. . Next, the state of the polymer layer composed of the pyropolymer attached to the adhesive tape after peeling was observed with the naked eye, and the degree of peelability of the pyropolymer from each substrate model was evaluated. The evaluation criteria are as follows. The results are shown in Table 3.
〔評価基準〕
◎:金およびパイロポリマーの両方が極めて良好な状態で粘着テープに付着しており、金およびパイロポリマーの両方の剥離性が極めて良好である。
○:金およびパイロポリマーの両方が粘着テープに付着している。
×:金およびパイロポリマーのいずれかが粘着テープに全く付着していない。
〔Evaluation criteria〕
(Double-circle): Both gold | metal | money and a pyropolymer have adhered to the adhesive tape in the very favorable state, and the peelability of both gold | metal | money and a pyropolymer is very favorable.
○: Both gold and pyropolymer are attached to the adhesive tape.
X: Either gold | metal | money and a pyropolymer have not adhered to the adhesive tape at all.
表3に示された結果から、パイロポリマーからなる導電性パターンおよび金属からなる配線パターンの両方を同時に低耐熱性基材に転写する場合には、転写に先立って、パイロポリマーからなる導電性パターンおよび金属からなる配線パターンを形成した耐熱性基材を加熱することが望ましいことが示唆される。 From the results shown in Table 3, when both the conductive pattern made of pyropolymer and the wiring pattern made of metal are simultaneously transferred to a low heat resistant substrate, the conductive pattern made of pyropolymer is transferred prior to transfer. Further, it is suggested that it is desirable to heat the heat-resistant substrate on which the wiring pattern made of metal is formed.
10 スタンパ
11 スタンパの素形材
12 フォトレジスト層
21 耐熱性基材
30 導電性パターン
31 ポリマー層
41 低耐熱性基板
61 バリア層
71 配線パターン
111 耐熱性基材
121 バリア層
131 ポリマー層
132 導電性パターン
141 低耐熱性基板
A 露出部
10 Stamper 11 Stamper Shape 12 Photoresist Layer 21 Heat Resistant Base Material 30 Conductive Pattern 31 Polymer Layer 41 Low Heat Resistant Substrate 61 Barrier Layer 71 Wiring Pattern 111 Heat Resistant Substrate 121 Barrier Layer 131 Polymer Layer 132 Conductive Pattern 141 Low heat resistant substrate A Exposed part
Claims (8)
(A)パイロポリマーからなる導電性パターンが形成される前記低耐熱性基板とは別の耐熱性基材であって、前記低耐熱性基板よりも高い耐熱温度を有する耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する工程、
(B) 前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成する工程、および
(C) 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンを、前記耐熱性基材よりも低い耐熱温度を有し、かつ前記パイロポリマーを形成させる際の加熱温度よりも低い耐熱温度を有する前記低耐熱性基板上に転写する工程
を含み、
前記工程(B)において、前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成するとともに、前記耐熱性基材の導電性パターンを形成させた側の表面に金属からなる配線パターンをさらに形成させ、
前記工程(B)の後、前記導電性パターンと前記配線パターンとが形成された前記耐熱性基材を加熱することにより、前記配線パターンを構成する前記金属と前記導電性パターンを構成する前記パイロポリマーとの間の密着性を向上させ、かつ
前記工程(C)において、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンとともに、前記耐熱性基材上に形成した配線パターンを前記低耐熱性基板上に転写することを特徴とする導電性パターンの形成方法。 A method for forming a conductive pattern that forms a conductive pattern made of a pyropolymer on the surface of a low heat resistant substrate,
(A) A heat-resistant substrate different from the low-heat-resistant substrate on which a conductive pattern made of a pyropolymer is formed, and having a pyrol on a heat-resistant substrate having a heat-resistant temperature higher than that of the low-heat-resistant substrate. Forming an initial pattern corresponding to the conductive pattern with a polymer precursor polymer;
(B) heating the precursor polymer constituting the initial pattern on the heat resistant substrate in an oxygen-deficient atmosphere to form a conductive pattern made of a pyropolymer on the heat resistant substrate; C) The conductive pattern formed on the heat-resistant substrate has a heat-resistant temperature lower than that of the heat-resistant substrate and the heat-resistant temperature lower than the heating temperature when forming the pyropolymer. Including a step of transferring onto a heat-resistant substrate,
In the step (B), the precursor polymer constituting the initial pattern on the heat-resistant substrate is heated in an oxygen-deficient atmosphere to form a conductive pattern made of a pyropolymer on the heat-resistant substrate. And further forming a wiring pattern made of metal on the surface of the heat-resistant substrate on which the conductive pattern is formed,
After the step (B), by heating the heat-resistant substrate on which the conductive pattern and the wiring pattern are formed, the metal constituting the wiring pattern and the pyrol constituting the conductive pattern are formed. In addition to improving the adhesion between the polymer and the conductive pattern formed on the heat resistant substrate in the step (C), the wiring pattern formed on the heat resistant substrate is formed on the low heat resistant substrate. A method for forming a conductive pattern, which is transferred onto the conductive pattern.
(a)スタンパの素形材の表面にフォトレジスト層を形成する工程、
(b)導電性パターンを反転した反転パターンが施されたマスクを、前記素形材に対して位置合わせし、前記フォトレジスト層を露光する工程、
(c)露光後のフォトレジスト層を現像する工程、
(d)現像後のフォトレジスト層から露出した素形材の露出部をエッチングすることによって当該素形材に前記反転パターンを形成する工程
(e)前記反転パターンを形成した素形材からフォトレジスト層を除去する工程、
を含むスタンパの製造工程をさらに行なう請求項1または2に記載の導電性パターンの形成方法。 Prior to the step (A),
(A) a step of forming a photoresist layer on the surface of the stamper profile;
(B) a step of aligning a mask provided with a reversal pattern obtained by reversing the conductive pattern with respect to the shaped material, and exposing the photoresist layer;
(C) developing the exposed photoresist layer;
(D) A step of forming the reversal pattern on the shaped material by etching the exposed portion of the shaped material exposed from the developed photoresist layer. (E) A photoresist from the shaped material on which the reversal pattern is formed. Removing the layer;
The method for forming a conductive pattern according to claim 1, further comprising a step of manufacturing a stamper including
前記低耐熱性基板上に形成された転写パターンと
を有する基板装置であって、
前記転写パターンは、パイロポリマーからなる導電性パターンと金属からなる配線パターンとを有し、
前記低耐熱性基板が、前記パイロポリマーを形成させる際の加熱温度よりも低い耐熱温度を有し、
前記転写パターンは、前記配線パターンを構成する前記金属と前記導電性パターンを構成する前記パイロポリマーとが加熱によって密着された状態で、前記低耐熱性基板に転写されたものである
ことを特徴とする基板装置。 A low heat resistant substrate,
A transfer pattern formed on the low heat-resistant substrate;
A board device having,
The transfer pattern has a conductive pattern made of pyropolymer and a wiring pattern made of metal,
The low heat resistant substrate, have a heat resistant temperature lower than the heating temperature for forming the pyropolymer,
The transfer pattern in a state where said pyropolymer constituting the metal and the conductive pattern constituting the wiring pattern is adhered by heating, characterized in der Rukoto what the transferred to the low heat resistant substrate A substrate device.
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