圖案構(gòu)造體的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種圖案構(gòu)造體的制造方法，該圖案構(gòu)造體的制造方法包括：在基材（10）上利用噴墨法形成剝離材料（12）的工序；在基材及剝離材料上利用原子層沉積法形成功能膜（14）的工序；以及利用剝離法除去剝離材料而在基材上由功能膜形成圖案的工序。
【專利說明】圖案構(gòu)造體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖案構(gòu)造體的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過在抗蝕圖案上利用原子層沉積法(ALD法；Atomic Layer Deposition)形成薄膜，并利用剝離法除去抗蝕圖案而形成圖案的方法已廣為人知(例如參照專利文獻(xiàn)I?4)。該方法通過在基板上涂布抗蝕劑之后，將抗蝕劑曝光及顯像而形成抗蝕圖案。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2011-40656號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2009-157977號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2007-335727號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)4:日本專利特開2008-547150號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0010]但是，如上述專利文獻(xiàn)I?4所示，如果利用通常的光刻法形成抗蝕圖案，則基板暴露在高溫工藝中。因此，難以使用例如聚合物膜等不耐熱的基材。此外，由于通常的光刻法需要昂貴的步進(jìn)機(jī)等裝置，且工序也變長(zhǎng)，因此導(dǎo)致形成圖案時(shí)的成本增高。
[0011]而且，由于作為制造半導(dǎo)體裝置的柵極絕緣膜的方法，原子層沉積法是優(yōu)良的方法，因此近年來其利用正在增加。但是，因?yàn)橛捎陔y以應(yīng)用剝離法，因此利用原子層沉積法形成薄膜之后，通常通過蝕刻形成圖案。這是因?yàn)槔迷訉映练e法沉積的材料也附著在抗蝕圖案?jìng)?cè)壁，導(dǎo)致基板上的沉積膜與抗蝕圖案上的沉積物結(jié)合，致使抗蝕圖案難以剝離。此外，也可舉出因抗蝕圖案的表面被沉積膜覆蓋，致使用以剝離抗蝕圖案的溶劑不太能滲透至抗蝕圖案中的原因。
[0012]本發(fā)明是鑒于上述情況而進(jìn)行的，其目的在于提供一種能夠在基材上以低溫且低成本形成圖案，并且容易剝離的圖案構(gòu)造體的制造方法。
[0013]解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0014]為了解決上述問題，本發(fā)明的一部分所涉及的圖案構(gòu)造體的制造方法，包括:在基材上利用噴墨法形成剝離材料的工序；在上述基材及上述剝離材料上利用原子層沉積法形成功能膜的工序；以及通過利用剝離法除去上述剝離材料，在上述基材上由上述功能膜形成圖案的工序。
[0015]該方法可以使用噴墨法、原子層沉積法及剝離法這種低溫且低成本的工藝并容易進(jìn)行剝離的方法，在基材上以低溫且低成本形成圖案。例如，與通常的光刻法相比，噴墨法能夠以低溫且低成本形成剝離材料，且容易剝離。與通常的成膜方法相比，原子層沉積法能夠以低溫形成功能膜。與通常的光刻法相比，剝離法能夠以低溫且低成本形成圖案。[0016]一般而言，與通常的光刻法相比，噴墨法多用于形成尺寸精度低的圖案。噴墨法中基材上形成的材料的厚度較厚，且容易在材料表面形成微米等級(jí)的凹凸。因此，難以將要求高尺寸精度的原子層沉積法與噴墨法進(jìn)行組合。此外，噴墨法中基材上形成的材料通常用于某種用途，而不特意利用剝離法將材料除去。
[0017]如果使用通過噴墨法形成的剝離材料，則剝離變得容易。其理由可舉出與其他形成法相比，因?yàn)槟軌蚴褂美缛軇┝慷嗟挠湍蛉軇┎痪鶆虻挠湍?，因此能夠控制成膜后的表面形狀。能夠通過控制而在剝離材料的表面形成凹凸。如果在剝離材料的表面形成凹凸，則即使在通過原子層沉積法使成膜性良好的沉積膜覆蓋在剝離材料的表面的情況下，剝離也變得容易。
[0018]上述剝離材料可通過將含有樹脂及溶劑的油墨涂布在上述基材上之后，將上述溶劑除去而形成。
[0019]噴墨法能夠使用不均勻溶劑或分散溶劑。能夠通過按照剝離材料的種類調(diào)整油墨組成來控制剝離材料的表面形狀。
[0020]上述溶劑可以含有:具有針對(duì)上述樹脂的第一溶解性的第一溶劑；以及具有比上述第一溶解性低的第二溶解性的第二溶劑。上述第一溶劑也可與上述第二溶劑相溶。或者，上述溶劑也可進(jìn)一步含有與上述第一溶劑及上述第二溶劑兩者都相溶的第三溶劑。
[0021]例如、在油墨中所含有的溶劑可以含有:具有針對(duì)樹脂的第一溶解性的第一溶劑(例如水性溶劑或醇系溶劑)，以及具有比第一溶解性低的第二溶解性的第二溶劑(例如亞烷基二醇類或烷基醚類)。這種情況下，第一溶劑與第二溶劑相溶。例如可以，第一溶劑溶解樹脂，而第二溶劑不溶解樹脂。例如第一溶劑的沸點(diǎn)比第二溶劑的沸點(diǎn)低時(shí)，第一溶劑先揮發(fā)。其結(jié)果，由于樹脂析出，因此能夠增大形成的剝離材料的表面粗糙度。第一溶劑與第二溶劑的混合比率可以根據(jù)樹脂的種類而決定。
[0022]或者，例如油墨中所含有的溶劑也可以含有:具有針對(duì)樹脂的第一溶解性的第一溶劑(例如水)，具有比第一溶解性低的第二溶解性的第二溶劑(例如甲苯等有機(jī)溶劑)，以及與第一溶劑及第二溶劑兩者均相溶的第三溶劑(例如丙酮)。這種情況下，第一溶劑與第二溶劑可以不相溶。例如可以，第一溶劑溶解樹脂而第二溶劑不溶解樹脂。第三溶劑的沸點(diǎn)比第一溶劑及第二溶劑的沸點(diǎn)低時(shí)，則第三溶劑先揮發(fā)。其結(jié)果，由于第一溶劑及第二溶劑互相分離，因此能夠增大所形成的剝離材料的表面粗糙度。第一溶劑、第二溶劑及第三溶劑的混合比率可以根據(jù)樹脂的種類決定。
[0023]作為所使用的樹脂，例如可舉出聚乙烯醇縮乙醛、聚乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物、及聚丙烯酰胺等。其中，特別優(yōu)選聚乙烯醇縮乙醛、乙酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物。作為所使用的溶劑，可舉出水、水溶性有機(jī)溶劑及與水溶性有機(jī)溶劑相溶的有機(jī)溶劑等。例如可舉出水、乙醇、二元醇、多元醇、酮類、吡咯烷酮類、乙二醇醚類、乙二醇二醚類、亞烷基二醇類、烷基醚類及這些的混合溶劑等。
[0024]剝離材料可以由非固化型樹脂所構(gòu)成。此時(shí)，通過不進(jìn)行固化而僅使溶劑揮發(fā)，能夠在低溫形成剝離材料。樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)例如為100°C以下。此時(shí)，通過將剝離材料加熱至樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上的溫度，使剝離材料的表面的應(yīng)力得以緩和且表面形狀產(chǎn)生變化。其結(jié)果，剝離變得更容易。
[0025]也可以是:上述基材具有凸部，且上述剝離材料形成在上述凸部上。如果要通過通常的光刻法在凸部上形成剝離材料時(shí)，則需要使在基材上形成的抗蝕膜的表面平坦。與此相對(duì)，利用噴墨法形成剝離材料時(shí)，因?yàn)槟軌蛟谛枰奈恢眠x擇性地形成剝離材料，因此不需要通常的光刻法那樣的平坦化工藝，成本低。
[0026]也可以，上述凸部沿著上述基材的表面在第一方向上延伸，上述剝離材料以沿著上述基材的上述表面在與上述第一方向交叉的第二方向上延伸的方式形成。如果要使用通常的光刻法形成剝離材料，則導(dǎo)致在凸部的下端、在基材與剝離材料之間沿著第一方向形成空隙。與此相對(duì)，利用噴墨法形成剝離材料時(shí)，這種空隙的形成受到抑制。
[0027]上述基材可以是聚合物膜。低溫工藝能夠使用聚合物膜。其結(jié)果，能夠以低成本制造各種器件、柔性印刷配線板(FPC )。
[0028]上述剝離材料可以可溶解于溶劑。此時(shí)，能夠使用溶劑簡(jiǎn)單地除去剝離材料。溶劑可以是水、有機(jī)溶劑。剝離材料可以由不需要固化工藝的材料構(gòu)成。剝離材料可以含有樹脂及溶劑。
[0029]上述剝離材料可以使用溶劑、超聲波、水射流、干冰噴射、以及上述剝離材料與上述基材的熱膨脹系數(shù)的差中的至少一種而除去。使用剝離材料與基材熱膨脹系數(shù)的差的情況下，能夠通過利用熱或光(例如紫外線)使剝離材料可溶化來除去剝離材料。
[0030]可以在形成上述圖案之后，返回形成上述剝離材料的工序。由此，能夠通過重復(fù)形成圖案而使多個(gè)圖案層壓在基材上。
[0031]發(fā)明效果
[0032]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在基材上以低溫且低成本形成圖案，并且能夠容易地剝離的圖案構(gòu)造體的制造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是實(shí)施方式的圖案構(gòu)造體的制造方法的各工序的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，在附圖的說明中，相同或同等的要素使用相同符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
[0035]圖1是實(shí)施方式的圖案構(gòu)造體的制造方法的各工序的示意圖。本實(shí)施方式的圖案構(gòu)造體的制造方法例如以如下方式實(shí)施。
[0036](剝離材料形成工序)
[0037]首先，如圖1 (a)所示，在基材10上通過噴墨法形成剝離材料12?；?0可以具有凸部10a。剝離材料12可以在凸部IOa上形成。凸部IOa沿著基材10的表面IOb在第一方向Y上延伸。剝離材料12可以以沿著基材10的表面IOb在與第一方向Y交叉的第二方向X上延伸的方式形成。第一方向Y可以與第二方向X正交。在與第二方向X垂直的面上的剝離材料12的剖面例如為半圓狀，但是剖面形狀并不限定于此。在與第一方向Y垂直的面上的凸部IOa的剖面例如為矩形，但是剖面形狀并不限定于此。凸部IOa可以與基材10成為一體，也可以分開。將凸部IOa的寬度設(shè)為L(zhǎng)，將高度設(shè)為h時(shí)，h/L可以是100以下，也可以是10以下。將鄰接凸部IOa之間的距離設(shè)為W時(shí)，W/h可以是100以下，也可以是10以下。[0038]基材10可以是例如玻璃基板、硅基板、聚合物膜、柔性基材或這些的組合等。在低溫工藝中，能夠使用聚合物膜作為基材10。其結(jié)果，例如能夠以低成本制造柔性印刷配線板(FPC)?；?0也可以使用例如聚酰亞胺薄膜等熱固化性樹脂薄膜、例如聚丙烯薄膜等熱可塑性樹脂薄膜以及透明聚酯基材。
[0039]剝離材料12可以可溶解于溶劑。此時(shí)，能夠使用溶劑簡(jiǎn)單地除去剝離材料12。作為溶劑，可舉出例如水、有機(jī)溶劑等。剝離材料12也可以由例如纖維素類(羧甲基纖維素、羥乙基纖維素)、合成聚合物類(聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮)等樹脂構(gòu)成。剝離材料12也可以由不需要固化工藝的材料構(gòu)成。從基材10的表面IOb測(cè)量的剝離材料12的高度例如為IOnm?10 μ m。剝離材料12例如通過將含有樹脂及溶劑的油墨涂布在基材10上之后，將溶劑干燥除去而形成。其結(jié)果，剝離材料12的表面形成凹凸。凹凸的高度可以通過溶劑的種類、樹脂與溶劑的混合比率而控制。
[0040](成膜工序)
[0041]其次，如第I圖(b)所示，在基材10及剝離材料12上通過原子層沉積法形成功能膜14。例如，首先在基材10及剝離材料12上供給功能膜14的第一原料之后，供給吹掃氣體。之后，在基材10及剝離材料12上供給例如氧化劑等第二原料之后，供給吹掃氣體。通過重復(fù)這種循環(huán)而形成功能膜14。
[0042]使用原子層沉積法時(shí)，能夠大面積提高功能膜14的膜厚均勻性，并且能夠形成具有三維正形性(conformality)的化學(xué)計(jì)量組成的功能膜14。此外，能夠高精度地控制功能膜14的膜厚。而且，即使是存在塵埃粒子的情況，因?yàn)樵趬m埃粒子的背后位置形成功能膜14，因此比較不容易受到塵埃粒子的影響。
[0043]功能膜14例如可以是導(dǎo)體膜、半導(dǎo)體膜、絕緣膜、無機(jī)膜、有機(jī)膜、納米層壓膜、復(fù)合氧化物膜、金屬氧化膜或者這些的組合等。功能膜14含有金屬時(shí)，作為這種金屬，可舉出例如鋁、銅、鉿、釕、鉭、鈦、鎢、鋅、鋯等。作為功能膜14的第一原料，例如可以分另Ij 使用 TMA (AL (CH3) 3)、TDMAH (Hf [N (CH3) 2] 4)、Ru (C5H4-C2H5) 2、(CH3) 3CN=Ta (N (C2H5) 2) 3、TDMAT (Ti [N(CH3)2]4)、( (CH3) 3CN)2W(N(CH3)2)2、Zn (C2H5)2、TDMAZ (Zr [N(CH3)2]4)等。功能膜14也可以是ITO膜。功能膜14例如可以是由Si02、Al203等構(gòu)成的鈍化膜。功能膜14例如也可以是由ZnO半導(dǎo)體、IGZO半導(dǎo)體等構(gòu)成的導(dǎo)體膜。
[0044](圖案形成工序)
[0045]其次，如圖1 (C)所示，通過使用剝離法除去剝離材料12，在基材10上由功能膜14形成圖案14a。由此，制造成圖案構(gòu)造體100。剝離材料12可以是使用溶劑、超聲波、水射流、干冰噴射、以及剝離材料12與基材10的熱膨脹系數(shù)的差中的至少一種而除去。使用剝離材料12與基材10熱膨脹系數(shù)的差的情況下，能夠通過利用熱或光(例如紫外線)使剝離材料12可溶化來除去剝離材料12。形成圖案14a之后，也可以返回上述剝離材料形成工序。由此，通過重復(fù)形成圖案而能夠使多個(gè)圖案14a層壓在基材10上。多個(gè)圖案14a可以彼此不同。圖案14a也可以是配線圖案。
[0046]圖案構(gòu)造體100例如可以是集成電路、顯示器、太陽電池、攝影裝置、傳感器、半導(dǎo)體器件、電子器件、光學(xué)器件、有機(jī)EL元件、無機(jī)EL元件、薄膜晶體管(TFT)、移位緩存器、印刷配線板、柔性印刷配線板(FPC)或這些的組合等。FPC的情況中，能夠使用透明聚酯基材作為基材10，使用位線電路的配線、使用通過例如噴墨法、絲網(wǎng)印刷法等形成的字符線電路的配線作為圖案14a。TFT的情況中，圖案構(gòu)造體100也可以進(jìn)一步具備移位緩存器，也可以是基材10的寬度為300mm以上、長(zhǎng)度為2000mm以上這種大面積。有機(jī)EL元件的情況中，能夠使用有機(jī)EL層作為圖案14a。
[0047]本實(shí)施方式的圖案構(gòu)造體的制造方法可以使用噴墨法、原子層沉積法及剝離法這種可低溫且低成本的工藝并容易進(jìn)行剝離的方法，而在基材10上以低溫且低成本形成圖案14a。例如與通常的光刻法相比，噴墨法能夠以低溫且低成本形成剝離材料12且容易剝離。與通常的成膜方法相比，原子層沉積法能夠以低溫(例如室溫~400°C)形成功能膜14。與通常的光刻法相比，剝離法能夠以低溫且低成本形成圖案14a。因此，能夠使用容易受熱損傷的基材10 (例如聚合物膜)。此外，通過使用通常的原子層沉積法難以應(yīng)用的剝離法，能夠制造圖案構(gòu)造體100。[0048]本實(shí)施方式的圖案構(gòu)造體的制造方法不需要曝光等工藝，因此與通常的光刻法相t匕，工藝簡(jiǎn)單且能夠形成大面積的圖案，而且制造成本也低。例如使用噴墨法能夠形成大面積的圖案。例如使用剝離法能夠降低制造成本。而且，由于原子層沉積法能夠以低壓進(jìn)行工藝，因此與噴墨法及剝離法的連續(xù)工藝成為可能。此外，能夠?qū)⒒?0卷取而形成卷狀物，使所謂卷對(duì)卷式(Roll-to-Roll)工藝成為可能。
[0049]如果要通過通常的光刻法在凸部IOa上形成剝離材料12，則需要使在基材10上所形成之抗蝕劑膜的表面平坦化。與此相對(duì)，利用噴墨法形成剝離材料12時(shí)，能夠在需要的位置選擇性地形成剝離材料12，因此不需要通常的光刻法的平坦化工藝。
[0050]如果要通過通常的光刻法形成剝離材料12，則導(dǎo)致在凸部IOa的下端、在基材10與剝離材料12之間沿著第一方向Y形成空隙。與此相對(duì)，利用噴墨法形成剝離材料12時(shí)，這種空隙的形成受到抑制。
[0051]以上，已詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的限定。例如，基材10也可以不具有凸部IOa而具有平坦的表面10b。
[0052]符號(hào)說明
[0053]10:基材IOa:凸部
[0054]IOb:基材的表面12:剝離材料
[0055]14:功能膜14a:圖案
[0056]100:圖案構(gòu)造體X:第二方向
[0057]Y:第一方向
【權(quán)利要求】
1.一種圖案構(gòu)造體的制造方法，包含: 在基材上利用噴墨法形成剝離材料的工序； 在所述基材及所述剝離材料上利用原子層沉積法形成功能膜的工序；以及 通過利用剝離法除去所述剝離材料，在所述基材上由所述功能膜形成圖案的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述剝離材料通過將含有樹脂及溶劑的油墨涂布在所述基材上之后，將所述溶劑除去而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述溶劑含有具有針對(duì)所述樹脂的第一溶解性的第一溶劑、以及具有比所述第一溶解性低的第二溶解性的第二溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述第一溶劑與所述第二溶劑相溶。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述溶劑進(jìn)一步含有與所述第一溶劑及所述第二溶劑兩者相溶的第三溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述基材具有凸部， 所述剝離材料在所述凸部上形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述凸部沿著所述基材的表面在第一方向上延伸， 所述剝離材料以沿著所述基材的所述表面在與所述第一方向交叉的第二方向上延伸的方式形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述基材是聚合物膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述剝離材料能夠溶解于溶劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 所述剝離材料使用溶劑、超聲波、水射流、干冰噴射、以及所述剝離材料與所述基材的熱膨脹系數(shù)的差中的至少一種而除去。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的圖案構(gòu)造體的制造方法，其中， 在形成所述圖案之后，返回形成所述剝離材料的工序。
【文檔編號(hào)】H01L21/027GK103548115SQ201280023990
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月20日
【發(fā)明者】宮川隆, 村上哲也, 岡本公康 申請(qǐng)人:住友商事株式會(huì)社