JP2008060552A - 電子回路装置とその製造方法 - Google Patents

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浩司 中川
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英二 森永
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玲大 臼井
Kenji Tanaka
健治 田中
Satoru Takagi
悟 高木
Kenichi Ehata
研一 江畑
Hiroshi Sakamoto
寛 坂本
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Abstract

【課題】パターン剥がれやレジスト残りがなくパターン精度が良好で、電子回路等の電極として用いたときに断線を生じない回路パターンを有する回路パターン付き透明基板を製造する方法の提供。
【解決手段】前記基板上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層に所望の回路パターンに対応する形状の開口部を形成する工程と、薄膜層を形成する工程と、前記レジスト層と前記レジスト層上に形成された前記薄膜層とを剥離する工程とを具備し、前記レジスト層の開口部における断面形状が、前記レジスト層と前記基板との境界部に隙間を有するひさし型の段面形状を有していて、前記薄膜層形成工程において薄膜層を形成したときに、前記開口部の基板上に形成された薄膜層の端部がレジスト層の裾に乗り上げないように前記隙間の高さおよび奥行きが決められている、回路パターン付き基板の製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明は回路パターン付き基板とその製造方法に関する。
従来から、コンピュータ、通信、情報家電、各種表示デバイス等に用いられているあらゆる電子回路には、基板上に金属や絶縁物の薄膜で形成された回路パターンが使用されている。また、急速に進展する高度情報化社会に対応するために、より高集積(高精細化)が求められている。
この回路パターンの形成には、概ね、フォトリソグラフィ・エッチングプロセスを用いた方法が採用されてきた。この方法の典型的なプロセスを図10〜図11に示す。図10〜図11に示すように、この方法は、基板の表面の少なくとも一部分に回路パターンを形成するための薄膜を成膜した後に、レジストを塗布・乾燥してレジスト層を形成する。そして、マスクを介してレジスト層を露光・現像することによって、回路パターンとは逆のパターン(逆回路パターン)を形成する。その後、エッチング、レジスト層除去を経て所望の回路パターンを形成する方法である。この方法は、パターンの形成精度が良く、同じパターンを何回でも再現できるとともに、同一基板上に複数個の電子回路を形成できるため、量産性を有している点で優れている。
しかしながら、このフォトリソグラフィ・エッチングプロセスを用いた方法は、図10〜図11に示すように、多数の工程を繰り返して電子回路の回路パターンを完成させていくものである。図10〜図11に示す方法では、基板50上に薄膜層51を形成した後に(図10(b))、レジスト層52を形成し(図10(c))、露光・現像処理・エッチング・レジスト層52剥離を行い(図10(d)〜(e)、図11(a))、さらに、絶縁層53を形成した後に(図11(b))、レジスト層54の形成・露光・現像・エッチング・レジスト層54剥離を行っている(図11(c)〜(e))。
すなわち、この方法では、薄膜層と絶縁層とからなる回路パターンを形成する度に、成膜・レジスト塗布・乾燥・露光・現像・エッチング・レジスト層剥離等からなる約22工程の非常に多数の工程数を必要とする。このため、製造コストが非常に高くなるという問題があった。さらに、この方法では、上記多数の工程の度に大量の現像液や、エッチング剤等の薬液および洗浄液を使用することとなる。これは、単に歩留まりが悪く製造コストが非常に高くなるということのみならず、昨今、重大な関心事となってきた廃液の処理などの環境負荷が非常に大きいという問題があった。
そこで、上記フォトリソグラフィ・エッチングプロセスと比較して工程数が少なく、環境負荷も小さいリフトオフ法が提案された(例えば、特許文献1〜7参照)。
このリフトオフ法は、一般に、基板上にレジスト層で逆回路パターンを形成し、基板の表面に薄膜層を形成し、次いでレジスト層を剥離することによって、レジスト層の開口部分に薄膜層による回路パターンを形成する方法である。図12〜図13は、レジスト層を露光・現像等することによってレジスト層の逆回路パターンを形成する工程を示しており、これは、いわゆる湿式条件(ウェット条件)にて行われるウェットリフトオフ法の工程を示している。
図12〜図13に示す方法では、基板61上にレジスト層62を形成し(図12(b))、露光・現像によりレジストパターンを形成する(図12(c)〜(d))。その後、薄膜層63を形成した後に、不要なレジスト層62および薄膜層63を剥離している(図12(e)、図13(a))。さらに、基板61上に再度レジスト層64を形成し、露光・現像によりレジストパターンを形成し、絶縁層65を形成した後に(図13(b)〜(c))、不要なレジスト層64および絶縁層65を剥離している(図13(d))。
そして、このようなリフトオフ法において、所望の微細なパターンを精度よく形成するためには、レジスト層に形成する開口部の断面形状が重要であり、具体的な断面形状として、逆テーパ形状、オーバーハング形状、2層積層型またはT字型としてパターンを形成する方法が提案されている(特許文献8〜12参照)。
特許第2989064号明細書 特許第3028094号明細書 特開平7−168368号公報 特開平8−315981号公報 特開平11−317418号公報 特開2002−134004号公報 特開平11−339574号公報 特開昭56−81954号公報 特開平1−236658号公報 特開平7−29846号公報 特開2003−287905号公報 特開平9−211868号公報
しかしながら、このような断面形状を有する開口部をレジスト層に形成した場合であっても、所望のパターンを精度よく形成することができず、またレジストを剥離するときにパターンを形成する薄膜層と基板との間に隙間を生じたり剥離したりする膜はがれの問題が起きる場合があった。また、例えば、電極とすることを目的に形成した薄膜層の上面に、その保護を目的とした保護層を形成した場合において、薄膜層が保護層により完全に被覆されずに薄膜層の端部(側面)が露出するため、後工程中に劣化したり、これを電極として用いた電子回路等において断線を生じたりする場合があった。
本発明者は、リフトオフ法においてパターン精度が低下し、パターンを形成する薄膜層と基板との間に隙間を生じたり剥離する等の現象が生じるメカニズムを鋭意検討した。そして、レジスト層に形成する開口部の断面形状をひさし型とし、さらにその形状を、形成する薄膜層の厚さ等との関係によって限定することで、上記の課題を解決できることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は以下の(1)〜(15)である。
(1)基板上に薄膜層からなる所望の回路パターンを形成する回路パターン付き基板の製造方法であって、前記基板上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、前記レジスト層に所望の回路パターンに対応する形状の開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部の基板上および前記レジスト層上に薄膜層を形成する薄膜層形成工程と、前記レジスト層と前記レジスト層上に形成された前記薄膜層とを前記基板から剥離する剥離工程とを具備し、前記開口部形成工程により前記レジスト層に形成された開口部は、前記レジスト層と前記基板との境界部に高さ(h)で奥行き(w)の隙間を有するひさし型の段面形状を有していて、前記薄膜層形成工程において薄膜層を形成したときに、前記開口部の基板上に形成された薄膜層の端部がレジスト層の裾に乗り上げないように前記高さ(h)および前記奥行き(w)が決められている、回路パターン付き基板の製造方法。
(2)前記レジスト層に形成された複数の開口部のうち隣り合う2つの開口部の間隔(2c)、前記薄膜層形成工程において前記基板上に形成される前記薄膜層の厚さ(T)が、0.06×T≦h≦0.67×(2c)、かつ、h/4<w≦(2c)/6の関係を満たす、上記(1)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(3)前記レジスト層の前記開口部における断面形状が、さらに逆テーパ形状を有する上記(1)または(2)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(4)前記開口部形成工程が、前記レジスト層における開口部形成部位、開口部非形成部位およびこれらの境界領域である境界部位への露光量をそれぞれP、Q、Rとした場合に、P<R<Qとなるように露光し現像する工程を具備する、上記(1)、(2)または(3)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(5)前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクと、前記開口部形成部位への露光光を遮るマスクとを用いて、P<R<Qとなるように露光する、上記(4)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(6)前記開口部形成部位への露光光を遮り、前記境界部位への露光光を半透過するマスクを用いて、P<R<Qとなるように露光する、上記(4)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(7)前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクを用い、このマスクと前記レジスト層との距離を変化させてP<R<Qとなるように露光する、上記(4)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(8)前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクを用い、このマスクと前記レジスト層との距離を一定として、前記マスクの遮光部の周辺部で生じる回折光および回り込み光により前記境界部位を露光して、P<R<Qとなるように露光する、上記(4)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(9)露光されたレジスト層を、1、2または3価のいずれかの陽イオンを0.0005〜5質量%含む水を用いて水洗する、上記(4)〜(8)のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(10)前記回路パターンの前記薄膜層が、Cu、Al、AgおよびNiからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする電極層、または、SnO、ITOおよびZnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする電極層、を含む、上記(1)〜(9)のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(11)前記回路パターンの前記薄膜層が3層以上からなり、前記電極層がCuを主成分とする層であって、前記Cuを主成分とする電極層の上面および下面にCrおよび/またはTiを主成分とする層を含む、上記(10)に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(12)前記回路パターンの前記薄膜層の上面および側面を覆う保護層を形成する保護層形成工程を具備し、前記保護層が、SiO、TiO、ZrO、Ta、CrおよびSnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする層を含む、上記(1)〜(11)のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法。
(13)上記(1)〜(12)のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法により製造される回路パターン付き基板。
(14)上記(1)〜(12)のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法により製造されるPDP前面基板。
(15)上記(14)に記載のPDP前面基板を用いてなるプラズマディスプレイパネル。
本発明によれば、所望の微細な回路パターンをより精度よく形成することができる回路パターン付き基板の製造方法を提供することができる。
また、例えば電極とすることを目的に形成した薄膜層の上面に、その薄膜の保護を目的とした保護層を形成した場合において、薄膜層の端部(側面)が露出せず、保護層が薄膜層を覆うことができ、例えばそのパターニングされた薄膜層を電極として用いた場合に、これを用いた電子回路等において断線が生じ難い。
以下に、本発明について説明する。
本発明の製造方法は、基板上に薄膜層からなる所望の回路パターンを形成する回路パターン付き基板の製造方法であって、前記基板上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、前記レジスト層に所望の回路パターンに対応する形状の開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部の基板上および前記レジスト層上に薄膜層を形成する薄膜層形成工程と、前記レジスト層と前記レジスト層上に形成された前記薄膜層とを前記基板から剥離する剥離工程とを具備する。
<レジスト層形成工程>
初めに、本発明の製造方法におけるレジスト層形成工程について説明する。
本発明の製造方法においてレジスト層形成工程は、基板上にレジスト層を形成する工程である。ここで基板は特に限定されず、ガラスのような透明な基板であることが好ましく、ガラス基板であることがより好ましい。また、その厚さや大きさも特に限定されない。例えば、板厚1〜3mm程度のガラス基板であれば、本発明の製造方法により製造した回路パターン付き基板をプラズマディスプレイパネル(以下、「PDP」ともいう)前面または背面基板として好ましく用いることができる。
また、レジスト層を形成するために用いるレジスト材料は、ネガ型レジスト材料であれば特に限定されず、通常のリフトオフ法において用いるものと同様のものを用いることができる。
例えばフェノール性水酸基をもつポリマーまたはこのポリマーに芳香族アシド化合物を添加したものが用いられる。上記のフェノール性水酸基をもつポリマーの例としては、ポリヒドロキシスチレン類、フェノール類またはクレゾール類とアルデヒド類との付加縮合物、ポリヒドロキシベンザール、ポリイソプロペニルフェノールなどを挙げることができる。上記の芳香族アジド化合物の例としては、4,4′−ジアジドジフェニルスルフィド、4,4′−ジアジドジフェニルスルホン、3,3′-ジアジドフェニルスルホン、4,4′−ジアジドジフェニルメタン、3,3′−ジクロロ−4,4′−ジアジドジフェニルメタン、4,4′−ジアジドジフェニルエーテル、4,4′−ジアジドジベンジルなどを挙げることができる。さらには、ポリ(α−メチルスチレン)をクロロメチル化したものを主成分とするもの、アルカリ可溶性ポリビニルフェノールおよびアジドカルコンの組合せ、アルカリ可溶性ポリビニルフェノールおよびアジドシンナムアルデヒドとイソホロンとの縮合物の組合せ、アルカリ可溶性ポリビニルフェノールとアジドジフェニルスルホンとの組合せ、アルカリ可溶性ノボラック樹脂とキノンジアジドとの組合せ、アルカリ可溶性ノボラック樹脂と光により酸を発生する化合物と酸により架橋を形成する化合物の組合せ、クレゾールノボラック樹脂とトリアジン化合物とアルコキシメチル化尿素との組み合せを含むもの、ヒドロキシスチレンの重合体または共重合体あるいはこれらの部分変性体とトリアジン化合物とアルコキシメチル化アミノ樹脂との組合せ等に例示されるフォトレジストを挙げることができる。
また、前記レジスト材料は、通常用いられる添加剤、例えば熱硬化性樹脂、増感剤、可塑剤、安定剤、界面活性剤、染料を含有することができる。その含有率は特に限定されず、通常に用いられる程度とすることができる。
このようなレジスト材料を用いて前記基板の一方主面上にレジスト層を形成する方法は特に限定されず、通常の方法、例えば、適当な溶剤に溶かし、前記基板上に塗布した後、溶剤を除去することで形成することができる。また、例えば、シート状のレジストを前記基板上に貼り付けて形成することもできる。レジスト層への開口部の好ましい形成方法は、次の開口部形成工程の説明において述べる。
また、このようにして形成される前記レジスト層の厚さHは特に限定されず、形成する薄膜層や保護層の厚さ等により適宜調整することができる。厚さHは、2〜40μmであることが好ましく、10〜30μmであることがより好ましい。薄膜層等に比較してレジスト層が薄すぎると、剥離工程時にレジスト層とその上面に形成された薄膜層との剥離が困難となり、所望のパターンが得られないおそれがある。レジスト層が厚すぎると所望のパターニング精度が得られないおそれがある。以下、レジスト層の厚さHという場合、開口部形成前のレジスト層の平均厚さを意味するものとする。
レジスト層の材料および露光と現像の条件は、露光に対する感光閾値、現像液に対する溶解速度、および前記基板との付着力を考慮して選択することが好ましい。レジスト層は1層からなるレジスト層であってもよく、あるいは2層以上からなるレジスト層であってもよい。
<開口部形成工程>
次に、本発明の製造方法における開口部形成工程について説明する。
本発明の製造方法において開口部形成工程は、前記レジスト層に所望の回路パターンに対応する形状の開口部を形成する工程である。本工程により形成される、前記レジスト層の前記開口部は、断面形状が、前記レジスト層と前記基板との境界部に高さhで奥行きwの隙間を有するひさし型の形状である。
このような前記レジスト層の前記開口部における断面形状について、図1を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の製造方法におけるレジスト層形成工程、開口部形成工程および薄膜層形成工程を経た後に得られる、断面形状がひさし型の開口部が形成されたレジスト層1および薄膜層3(レジスト層1の上面に形成されたものを薄膜層32、開口部8において基板5の上面に形成されたものを薄膜層31とする。)を有する基板5の断面を例示する図である。
図1に示すように、レジスト層1の開口部8における断面において、レジスト層1の開口部8に接する面(開口部8を形成するレジスト層1の側面)における基板5と向い合う面をひさし下面13とする。また、ひさし下面13と基板5とを繋ぐ面を壁15とする。また、ひさし下面13とレジスト層1の上面(レジスト層1の薄膜層32と接している面)とを繋ぐ面(レジスト層1における開口部8に接する側面であって、ひさし下面13および壁15以外の面)をレジスト端面11とする。
レジスト層1と基板5との境界部の隙間の高さhは、ひさし下面13と基板5との距離の平均値とする。また、レジスト層1と基板5との境界部の隙間の奥行きwは、レジスト端面11とひさし下面13との境界線と、ひさし下面13と壁15との境界線との水平距離(基板5と平行な方向を水平とする)とする。したがって、図1に示したように、ひさし下面13が基板5と平行である場合は、奥行きwはひさし下面13の水平距離と同じとなる。
また、図1に示すように、レジスト端面11とひさし下面13との境界線と、これにレジスト層1を挟んで隣り合う、別の同様の境界線との水平距離を開口部の間隔2cとし、開口部8におけるレジスト最上面の水平方向の開口寸法を開口寸法2aとする。
また、図1のような断面における開口部8の水平方向の中心とは、開口部8を挟む2つのレジスト層1の開口部最上面端部からの水平距離が共にaである点を意味するものとする。また、このような開口部8の水平方向の中心から薄膜層31へ垂直に下ろした点を薄膜層31の中心とする。
薄膜層31の厚さTは、薄膜層31の中心での厚さを意味する。また、薄膜層31の端部であって、ひさし下面13と基板5との間の隙間に回り込んで形成された薄膜層の端部の水平方向の長さ(ひさし下面13とレジスト端面11との境界線からこの薄膜層の最も壁15に近い先端までの水平距離)を、薄膜層が隙間へ回り込む距離dとする。ここで距離dは、図1に示したような、本発明の製造方法におけるレジスト層形成工程、開口部形成工程および薄膜層形成工程を経た後に得られるものの断面を、走査型電子顕微鏡などを用いて観察して測定することができる。その他、h、w、T、τ、2a、2b、2cについても同様に測定することができる。
開口部の断面形状が上述の隙間を有するひさし型の断面形状を有するので、薄膜層形成工程において基板上に形成された薄膜層の端部がレジスト層の裾に乗り上げるのを抑制することができる。それにより所望の微細な回路パターンを精度よく形成することができるとともに、信頼性の高い回路パターンが得られる。
前記レジスト層に形成された複数の開口部において隣り合う2つの開口部との間隔を2c、前記基板上の前記薄膜層の厚さをTとしたときに、隙間の奥行きwおよび高さhは、0.06×T≦h≦0.67×(2c)、かつ、h/4<w≦(2c)/6の関係を満たすことが好ましい。高さhが0.06×T以上であると、形成された薄膜層により隙間がふさがるのが抑制される。開口部における隙間の高さhおよび奥行きwが、h≦0.67×(2c)、かつh/4<w≦(2c)/6なる関係を満たすと、薄膜層が隙間へ回り込む距離dを隙間の奥行きwより小さくすることができる。それにより、薄膜層の端部がレジスト層の裾へ乗り上げるのを効果的に抑制されて、図14でいう裾721に乗り上げた回り込み部分733のような部分は形成されないので、所望の微細な回路パターンを膜剥がれなく、精度よく形成することができる。この理由には、回り込み現象が影響していると本発明者は考えている。これについて従来の例である図14を用いて具体的に説明する。
図14(a)は、基板71上のレジスト層72に逆テーパ状の開口部を形成し、その上面に薄膜層73(レジスト層72上に形成された薄膜層を薄膜層732、基板71上に形成された薄膜層を薄膜層731とする)を形成したものの断面図である。また、図14(b)は、図14(a)に薄膜層73の上面にさらに保護層75を形成した後に、レジスト層72を剥離したものを示す断面図である。
図14(a)において、レジスト層72に形成された逆テーパ状の開口部の基板71上に、薄膜層731が形成されている。薄膜層731はレジスト層72と接しないように形成することは難く、通常、図14(a)に示すように、レジスト層72における基板71と接触している部分の付近で、薄膜層731の端部はレジスト層72に接し、その端部がレジスト層72に乗り上げるように形成される。
このように、薄膜層731が所望の幅よりも大きくなるように、その両端部分が形成される現象が回りこみ現象である。この回り込み現象は、気相蒸着法、特にイオンプレーティング法やスパッタ法などのプラズマを使った気相蒸着法により薄膜層を成膜して形成する場合には、必然的に発生する現象である。成膜物質がターゲット等から基板等に向かって直線的に飛散せず、散乱された成膜物質がある確率分布をもって他の方向からも基板に飛来するからである。
なお、上記のように、基板71とレジスト層72とが接触している部分の付近で、レジスト層72に乗り上げるように形成された薄膜層731の一部分(乗り上げた部分)を、以下では「回り込み部分」という(図14(a)においては「回り込み部分733」とする)。また、回り込み部分733と基板71との間に挟まれるように存在するレジスト層72の一部分をレジスト層の裾という(「図14(a)においては「レジスト層の裾721」とする)。
このような回り込み現象により、レジスト層72と接する回り込み部分733が形成されると、薄膜層731からなるパターンの精度が低下する。例えば、図14(a)に示すように回り込み部分733がレジスト層の裾721に乗り上げた状態となると、レジスト層72を剥離した際に、図14(b)で735と示す部分のようにレジスト層の裾721が残存する場合がある。すると形成した薄膜層731の剥離や接触不良等、電子回路として致命的な不良の原因となりうる。
また、例えば図14(b)に示すように、薄膜層731の上面に他の層、例えば保護層75を形成した場合、薄膜層731を完全に覆うことができない(736と示す部分のように回り込み部分733の側面734が覆われず露出する。)。この露出した部分から薄膜層731の劣化が進行しやすい。そして、このように側面が露出したパターンを電極として用いた電子回路等は断線が生じ易い。
これに対して本発明の製造方法では、図1に示したような断面形状を有する開口部を形成して回路パターンを形成するので、図14に示した回り込み部分733が形成されない。それにより、レジスト層の剥離が容易となり、精度よく所望のパターンを形成できるとともに、薄膜層(図1における薄膜層31)の端部において、図14(b)に示したような、レジスト層の裾721の残存や側面734の露出が生じることがない。そのため信頼性の高い電子回路を製造することができる。
薄膜層のパターン幅が狭過ぎたり、薄膜層の厚さが薄過ぎたりすると、薄膜層を電極として用いた場合に電極の抵抗が高くなる。また、パターン幅が広すぎると、一定の幅に配置できる電極の本数が限られる。そのため、特にPDP等の電極として用いる場合に、パターンの抵抗を低く抑えるとともに、高精細表示を可能とするためには、レジスト層の開口寸法2aは20〜200μmで、かつ薄膜層の厚さTは0.1〜5μmとすることが好ましく、さらに2aは25〜150μmで、かつ薄膜層の厚さTが2〜4μmであることがより好ましい。
さらに、レジスト層の厚さHは、2〜40μmであることが好ましく、10〜30μmであることがより好ましい。レジスト層の厚さHが2μm未満であると剥離工程でレジスト層を剥離することが比較的難しく、パターニングが困難となる場合がある。40μm超であると回り込む距離dが大きくなったり、レジスト層の寸法精度が低下し、十分なパターニング精度得られないおそれがある。
隙間の奥行きwが(2c)/6より大であると、ひさし型を形成するレジスト層が垂れて隙間がふさがるおそれがある。また、隙間の奥行きwが20μm超では開口部を設けたレジスト層が剥離工程前に基板から剥がれるおそれがあるので、20μm以下とすることが好ましい。
本発明の製造方法においては、さらに、高さhを0.1μmとし、奥行きwを20μm以下とすると、薄膜層の厚さが15μm以下のときに、回り込む距離dを2μm以下にすることができる。このような回路パターンは、PDPの前面板として好ましく用いることができる。
例えば、レジスト層の厚さHを33μm、レジスト開口部距離2aを25μmとした場合、隙間高さhを3μm以下、隙間の奥行き深さwを5μm超とすると、12μm以下の薄膜層の厚さTに対して薄膜層が回り込む距離dを5μm以下とすることができるので、薄膜層がレジスト下端部へ乗り上げることがなく好ましい。
また、薄膜層の厚さTを8μm以下としたとき、隙間高さhを2μm以下とすることで、薄膜層の回り込む距離dを3μm以下とすることができ、隙間の奥行き深さwを3μm超とすることで薄膜層のレジスト下端部への乗り上げもなく好ましい。
また、薄膜層の厚さTを4μm以下としたとき、隙間高さhを1μm以下とすることで、薄膜層の回り込む距離dを1.5μm以下とすることができ、隙間の奥行き深さwを1.5μm超とすることで薄膜層のレジスト下端部への乗り上げもなく好ましい。
また、薄膜層の厚さTを2.8μm以下としたとき、隙間高さhを0.7μm以下とすることで、薄膜層の回り込む距離dを1.0μm以下とすることができ、隙間の奥行き深さwを1.0μm超とすることで薄膜層のレジスト下端部への乗り上げもなく好ましい。
また、薄膜層の厚さTを1.4μm以下としたとき、隙間高さhを0.4μm以下とすることで、薄膜層の回り込む距離dを0.5μm以下とすることができ、隙間の奥行き深さwを0.5μm超とすることで薄膜層のレジスト下端部への乗り上げもなく好ましい。
本発明の製造方法を、PDP用の電極の形成に用いる場合は、隙間への薄膜層の回り込む距離dを1μm以下とすることが好ましい。それにより、特にPDP用の電極として用いる場合に、高精細表示に対応することが可能になる。
また、前記ひさし型の開口部が、さらに逆テーパ形状を有する形状であることが好ましい。逆テーパ形状とは、図1に示したように、1つの開口部に接する2つのレジスト層におけるレジスト端面11とひさし下面13との境界線の各々の水平距離である2b、および開口寸法2aが、2a<2bを満足する形状をいう。このような逆テーパ形状を有すると、回り込む距離dが小さくなるので図14でいう回り込み部分733が形成されず好ましい。また、レジスト端面11への薄膜層の付着が抑制され、レジスト層の剥離が容易となるので好ましい。
次に、本発明の製造方法における開口部形成工程において、上記のような開口部を前記レジスト層に形成する方法について説明する。
本発明の製造方法における開口部形成工程において、上記のような形状の開口部は、前述のような方法で前記基板上にネガ型レジストを用いて前記レジスト層を形成した後に、前記レジスト層における開口部形成部位、開口部非形成部位およびこれらの境界領域である境界部位への露光量をそれぞれP、Q、Rとした場合にP<R<Qとなるように露光して、部位ごとにレジストの硬化度(すなわち現像液に対する溶解度)、およびレジスト層と基板との密着性を変化させ、その後現像することにより形成することができる。
前記の開口部形成部位、開口部非形成部位およびこれらの境界領域である境界部位へのそれぞれの露光量P、Q、Rを、P<R<Qとなるように露光する方法は特に限定されないが、次に示す第1〜第4の露光方法で好ましく形成することができる。
まず、第1の露光方法について、図2および図3を用いて説明する。図2(a)は、基板20の上面にレジスト層22が形成された状態の断面図であり、図2(b)は、図2(a)のレジスト層を露光、現像して、開口部を形成した状態の断面図である。
図2(a)に示すレジスト層22において、図2(b)に示す開口部となるJの領域が開口部形成部位である(「開口部形成部位J」とする)。同様に、ひさし部分となるKの領域が境界部位(「境界部位K」とする)であり、開口部を形成せず、ひさし部分ともならないLの領域が開口部非形成部位(「開口部非形成部位L」とする)である。
このような形状の開口部は、これらの部位に対する露光量を変えた後、現像することで形成することができる。具体的には、開口部形成部位Jへの露光量をP、境界部位Kへの露光量をR、開口部非形成部位への露光量をQとした場合に、P<R<Qとなるように露光する。
レジスト層への露光量と現像後のレジスト層の厚さとの間には、露光量を増すと現像後のレジスト層厚さは増加していくが、ある露光量以上ではレジスト層厚さが実質的に一定値となる関係がある。本明細書では、現像後のレジスト層厚さが実質的に一定値となる最小の露光量を飽和露光量というものとする。飽和露光量は、レジスト層の材料や厚さ、現像液の濃度や液温などによって異なるが、概ね10mJ/cm〜500mJ/cmである。
本発明の製造方法では、露光量P、Q、Rは、上記の飽和露光量に対してそれぞれ以下の範囲であることが好ましい。すなわち、露光量Pは、飽和露光量に対して0%〜20%であることが好ましく、0%〜10%であることがより好ましい。露光量Rは飽和露光量に対して5%〜150%であることが好ましく、10%〜100%であることがより好ましい。露光量Qは飽和露光量に対して25%〜500%であることが好ましく、50%〜200%であることがより好ましい。
露光量P、Q、RがP<R<Qとなるように露光する方法は限定されないが、開口部形成部位Jおよび境界部位Kへの露光光を遮るマスクと、開口部形成部位Jへの露光光を遮るマスクとを用いて、P<R<Qとなるように露光することが好ましい。
これについて図3を用いて具体的に説明する。図3(a)は、レジスト層22が基板面に形成された基板20の断面形状を示す図であり、前述の図2(a)と同様に、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lを有する。
まず、図3(a)のレジスト層22に対して、開口部形成部位Jおよび境界部位Kへの露光光26の透過を遮る完全遮光部40aと、開口部非形成部位Lへ露光光26を透過させる完全透過部40bとを具備するマスク40を用いて露光する(図3(b))。この場合、レジスト層22における開口部非形成部位Lが露光され、開口部形成部位Jおよび境界部位Kが露光されない。次に、開口部形成部位Jへの露光光27の透過を遮る完全遮光部42aと開口部非形成部位Lおよび境界部位Kへ露光光27を透過させる完全透過部42bとを具備するマスク42を用いて露光する。この場合、レジスト層22における開口部非形成部位Lおよび境界部位Kが露光され、開口部形成部位Jは露光されない。
上記の露光工程を施すことにより、開口部非形成部位Lは2回露光され、境界部位Kは1回露光されることとなる。このようにして、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lの露光量P、R、QをP<R<Qである所望の露光量とすることができる。そして、これを現像し、水洗することで、レジスト層22に図3(d)に示すような所望のひさし型の断面形状を有する開口部を形成することができる。
露光光26および27の強度または露光時間を調整することで、境界部位Kへの露光量Rを調整してレジストの硬化度(現像液に対する溶解度)、およびレジスト層と基板との密着性を場所によって変化させ、前述した開口部における隙間の奥行きwと高さhを調整することができる。なお、図3(b)に示す工程と図3(c)に示す工程とは順番が逆であっても良い。
次に、ひさし型の開口部を形成するための第2の露光方法について図4を用いて具体的に説明する。第2の露光方法では、開口部形成部位Jへの露光光を遮り、境界部位Kへの露光光を半透過するマスクを用いる。図4(a)は、レジスト層22が基板面に形成された基板20の断面形状を示す図であり、前述の図2(a)と同様に、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lを有する。そして、図4(b)は、開口部形成部位Jへの透過を遮り境界部位Kへ半透過させるマスク44を用いて、露光光28により露光している様子を示す断面図であり、図4(c)は、図4(b)に示した露光の後に、現像して得られるひさし型の断面形状を有する開口部の断面図である。
まず、図4(a)のレジスト層22に対して、図4(b)に示すように、開口部形成部位Jへの露光光28の透過を遮る完全遮光部44aと、境界部位Kへ露光光28を半透過させる半透過部44bと、開口部非形成部位Lへ露光光28を透過させる完全透過部44cとを具備するマスク44を用いて露光する。このような露光工程を施すことにより、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lへの露光量P、R、QをP<R<Qとすることができる。そして、これを現像し、水洗することで、レジスト層に図4(c)に示すような所望のひさし型の断面形状を有する開口部を形成することができる。
ここで、所望の透過率を有する半透過部44bは、例えば、露光光28を一部吸収しつつ透過させる材料からなる薄膜を、膜厚を調整して形成したり、開口率を調整した微小パターンを有する遮光性の薄膜を形成したりすることにより形成できる。このような半透過するマスクを用いることにより、境界部位Kにおける露光量Rを調整してレジストの硬化度(現像液に対する溶解度)、およびレジスト層と基板との密着性を場所によって変化させ、前述した開口部における隙間の奥行きwと高さhを調整することができる。
次に、ひさし型の開口部を形成するための第3の露光方法について、図5を用いて説明する。第3の露光方法では、前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクを用い、このマスクと前記レジスト層との距離を変化させて露光する。図5(a)は、レジスト層22が基板面に形成された基板20の断面形状を示す図であり、前述の図2(a)と同様に、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lを有する。本露光方法で用いるマスク46は、図5(b)に示すように、開口部形成部位Jおよび境界部位Kへの露光光29の透過を遮る完全遮光部46aと、開口部非形成部位Lへ露光光29を透過させる完全透過部46bとを具備する。
本露光方法では、まず、図5(a)のレジスト層22に、マスク46をレジスト層22に近づけた状態で露光する(図5(b))。ここで「近づけた状態」とは、後述する「離れた状態」よりも近い状態を意味するが、レジスト層22とマスク46との距離は、概ね0〜200μm程度である。このとき、レジスト層22における開口部非形成部位Lが露光光29により露光され、開口部形成部位Jおよび境界部位Kは露光されない。
次に、マスク46とレジスト層22を離した状態(マスク46´)として、再度、露光する(図5(c))。ここでマスク46がレジスト層22から離れた状態とは、本発明におけるひさし型の開口部をレジスト層に形成することができる程度に、露光光29がマスクの遮光部46aのエッジにより回折される状態を意味する。レジスト層22とマスク46とを離して露光すると、図5(c)に示したように、露光光29の一部は露光光29´のように回折されて、開口部非形成部位Lだけでなく境界部位Kも露光される。レジスト層22とマスク46´との距離は、概ね50〜400μmとされる。露光はマスク46を移動させながら行ってもよい。
このような方法により、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lの露光量P、R,QをP<R<Qとして、レジストの硬化度(現像液に対する溶解度)、およびレジスト層と基板との密着性を場所によって変化させることができる。そして、これを現像し、水洗することで、レジスト層に図5(d)に示すような所望の断面形状の開口部を形成することができる。前述した開口部における隙間の奥行きwと高さhは、マスク46(マスク46´)のレジスト層22からの距離を調整することで、境界部位Kにおける露光の程度を変化させることにより、調整することができる。
なお、上記の図5を用いた説明では、初めにマスク46をレジスト層22に近づけた状態で露光し、その後、レジスト層22から離して露光する方法を示したが、逆の順序であってもよい。すなわち、図5を用いて説明すれば、図5(a)に示した基板上のレジスト層を、まず図5(c)に示したようにマスク46をレジスト層22から離した状態で露光し、その後図5(b)に示したようにマスク46をレジスト層22に近づけて露光してもよい。この場合でも、図5(d)に示したような開口部を形成することができる。
次に、ひさし型の開口部を形成するための第4の露光方法について説明する。第4の露光方法では、第3の露光方法と同様の前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクを用いるが、マスク46とレジスト層22との距離を変化させずに一定として露光をおこなう。露光の後、現像し、水洗することで、レジスト層に図5(d)に示したような所望のひさし型の断面形状を有する開口部を形成することができる。
本露光方法では、図5(c)に記したように、レジスト層22における開口部非形成部位Lは、マスク46の完全透過部46bにより透過された露光光29により露光され、レジスト層22における開口部形成部位Jは、マスク46の完全遮光部46aにより露光光の透過が遮られて露光が抑制され、レジスト層22における境界部位Kは、マスク46の完全遮光部46aの周辺部で生じる回折光29’により露光される。
境界部位Kへの露光量Rは、開口部非形成部位Lへの露光量Qに応じて、例えば露光時のマスク46とレジスト層22との距離を変えることにより調整できる。露光時のマスク46とレジスト層22との距離は、用いる露光光学系の条件により、マスク46をレジスト層22に密着させて露光するコンタクト露光をおこなうときの実質的にゼロを下限として500μmまでの範囲から適宜選ぶことが好ましい。さらに、露光光がマスク46およびレジスト層に入射する入射角を傾けて入射させたり、マスク46とレジスト層22の間の距離を調整したりすることにより、回り込み光や多重反射光などをさらに利用して、レジスト層22における境界部位Kに対する露光量Rをさらに調整することができる。前記入射角の傾きは、1〜5°の範囲から選ぶことが好ましい。このようにして、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lの露光量P、R,QがP<R<Qとなるように露光することができる。
本露光方法を用いる場合は、開口部非形成部位Lにおける露光量Qを飽和露光量の25〜100%とし、境界部位Kにおける露光量Rを飽和露光量の10〜80%とし、開口部形成部位Jにおける露光量Pを飽和露光量の0〜20%とすることがより好ましい。
上述の条件で露光することにより、開口部形成部位Lのレジスト層は、表面および層内の大部分で充分硬化される一方、境界部位Kのレジスト層は、基板界面近傍で露光量がとくに低い半硬化状態とすることができる。そのため、この露光の後、現像すると、露光部のレジスト層は実質的に溶出されないが、露光部位と非露光部位との境界部位のレジスト層は、露光量がとくに低い基板界面近傍部分が溶出して、レジスト層に所望の断面形状を有する開口部を形成することができる。
開口部非形成部位Lへの露光量Pは、飽和露光量の25%未満では、レジスト層と基板との密着力が不十分となって現像工程や薄膜層形成工程などの後工程でレジスト層が剥離する恐れがあり、飽和露光量の100%超では、境界部位Kへの適切な露光量Rが得られなくて適切な高さhおよび奥行きwを持つ前記隙間を形成できないおそれがある。すなわち、後述の薄膜層形成工程で形成した薄膜層の端部がレジスト層の裾に乗り上げて後述する剥離工程でレジスト層を基板から剥離できなかったり、得られた回路パターン付基板を用いる電子回路装置の信頼性が不十分となる恐れがある。
本発明の製造方法における開口部形成工程において、第1〜第4の露光方法による露光の後おこなう現像は、通常の方法で行なうことができる。すなわち、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのような無機アルカリの水溶液や、炭酸ナトリウム水溶液や、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリンに代表される第四級アンモニウム塩のような有機塩基の水溶液を現像液として用いて浸漬やスプレーなどの手段で処理をおこなわれる。現像液の温度、添加剤、現像処理をおこなう時間等は、所望の開口部の断面形状が得られるように適宜調整または選択することが好ましい。
とくに第4の露光方法を用いた場合は、現像処理をおこなう時間は、現像開始から、非露光部のレジスト層が溶出して基板表面が露出するまでの時間であるブレークポイントの2倍〜10倍の範囲から選ばれることが好ましい。
現像に次いでおこなわれる水洗は、純水やイオン交換水を用いておこなわれ、未硬化状態のレジスト材を除去すればよく、現像時間の0.05〜3倍の範囲の時間おこなうことが好ましい。水洗に用いる水に1〜3価の金属イオンを含有させると、レジスト端部の膨順を抑制することができて好ましい。1〜3価の金属イオンの水に対する含有量は0.0005〜5質量%が好ましい。0.0005質量%未満ではレジストの膨潤の抑制効果を得られないおそれがあり、5質量%超では溶出したレジストが凝集して異物を形成し欠点を生じる恐れがある。水洗に用いる水に含有させる金属イオンは、Ca2+イオン、Mg2+イオン、Ba2+イオンなどの2価の金属イオンが好ましく、Ca2+イオン、Mg2+イオンがより好ましい。2価の金属イオンの含有量は水に対して0.005〜0.5質量%が好ましい。0.005質量%未満ではレジストの膨潤の抑制効果を得られないおそれがあり、0.5質量%超では溶出したレジストの凝集による欠点が生じるおそれがある。
露光処理の前または後あるいはその両方でレジスト層を熱処理すると、基板との密着性を安定化させるので好ましい。この露光前の熱処理は、通常80〜150℃の範囲の温度で0.5〜3分間、露光後の熱処理は、通常80〜200℃の温度において1〜10分間行うことが好ましい。
レジスト層は、前述のように、2層以上からなるレジスト層であっても良い。その場合、前記基板の表面に接するレジスト層は(「レジスト層F」とする)、その他の部分のレジスト層(「レジスト層G」とするより現像時の現像液に対する溶解速度が速い材料で構成することが好ましい。前記基板の表面に接するレジスト層Fは、通常の感光性を有するもの、または後述の層に比較して低感度な感光性を有するものとし、その他のレジスト層G」は、カーボンブラック微粒子などを含有し適当な遮光性を有するもの、またはレジスト層Fと比較して高感度な感光性を有するものとすることが好ましい。レジスト層Fおよびレジスト層Gの厚さはそれぞれ0.1〜5μmおよび2〜40μmとすることが好ましい。
レジスト層Fは複数の層からなってもよい。つまり、2層以上からなるレジスト層において、これらの中の前記基板の表面に接する1層のレジスト層と、この層に接する1以上のレジスト層とであって、さらにその上に積層するレジスト層Gよりも相対的に現像液に対する溶解速度が早い材料からなる複数の層を、レジスト層Fをみなすことができる。
そして、前述のレジスト層形成工程において説明した方法で、レジスト層Fおよびレジスト層Gの各々のレジスト層を形成し露光した後、現像液を用いて開口部を形成する。より具体的には、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのような無機アルカリの水溶液や、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリンに代表される第四級アンモニウム塩のような有機塩基の水溶液を現像液として用い、浸漬やスプレーなどの手段で処理して現像することができる。
所望により露光処理の前または後あるいはその両方でフォトレジスト層を熱処理することができる。露光前の熱処理は、80〜150℃の範囲の温度で30秒〜3分間、露光後の熱処理は、通常80〜200℃の温度において1〜10分間行うことが好ましい。このような場合、レジスト層Fの現像液への溶解速度がレジスト層Gへのそれと比較して早いので、前記ひさし型の断面形状の開口部を形成することができる。各々のレジスト層に用いる材料の種類を変化させることで、開口部の断面形状におけるひさし型の隙間の奥行きwおよび高さhを調整することができる。
図15は、本発明の回路パターン付き基板の製造方法により開口部を形成したレジスト層の開口部周辺の断面のSEM写真であって、2aが27.0μm、2bが30.0μmの開口部に、高さhが2.0μm、奥行きwが4.0μmの隙間が形成されていることがわかる。図16は、図15の開口部とレジスト層上に、膜厚100nmのCr層、膜厚2800nmのCu層、膜厚100nmのCr層がこの順番で積層された、膜厚Tが3.0μmの薄膜層を形成した、レジスト層の開口部周辺の断面のSEM写真であって、薄膜層の端部が隙間に回り込んでいるが、前述の寸法の隙間を有しているのでレジスト層の裾へ乗り上げが生じていないことがわかる。
<薄膜層形成工程>
次に、本発明の製造方法における薄膜層形成工程について説明する。薄膜層形成工程は、前記基板上および前記レジスト層上に薄膜層を形成する工程である。
薄膜層形成工程で形成する薄膜層の材質は特に限定されない。後述する方法により前記基板上および前記レジスト層上に薄膜層を形成することができるものであればよい。またこの薄膜層は1層からなってもよいし、複数の層からなってもよい。また、その厚さも限定されず、例えば、0.1〜10μm程度とすることができる。基板への好ましい付着力を確保するとともに、好ましい導電性を確保するという観点から、回路パターンの薄膜層の厚さは、0.1〜5μmであることが好ましい。
前記薄膜層は、1層または2層以上からなり、それらの中の1層以上が、Cu、Al、Ag、Ni、SnO、ITOおよびZnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする層であることが好ましい。この層は電気を容易に通すので電極層として好ましく用いることができる(以下、単に「電極層」ともいう)。なお、ここでいう「主成分」とは電極層においてこれらの成分が50質量%以上含有されることを意味する。この含有率は80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、99質量%であることがさらに好ましい。以下、「主成分」とは、同様な意味に用いる。
なお、前記電極層を形成する材料は、Cuを主成分とするときは他の含有成分としてCr、TiやMnを、Agを主成分とするときは、他のPdやAuを用いることが好ましい。また、導電性の向上のため、SnOを主成分とするときは他の含有成分としてTa、NbやSbを、ZnOを主成分とするときは他の含有成分としてAl、GaやInを用いることが好ましい。
電極層が、Cu、Al、AgおよびNiからなる群から選ばれる少なくと1つを主成分とする層からなる場合には、前記薄膜層が、Cr、Ti、MoおよびWからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする層をさらに含むことが好ましい。この層は前記電極層や、後述する保護層や基板等との密着性が高く、接着層として好ましく用いることができる(以下、「接着層」ともいう)。また、前記薄膜層が3層を有し、その中の1層が前記電極層であり、その電極層を挟むように2層の前記接着層を有する構造であることが好ましい。つまり、電極層の一方主面および他方主面の各々に、前記接着層を有する構造(接着層/電極層/接着層)であることが好ましい。また、前記接着層が電極層側面をも同時に被覆していることが耐久性向上の点から特に好ましい。以下では、このような構造の3層を積層電極層ともいう。
前記薄膜層としては、特に、Crを主成分とする接着層とCuを主成分とする電極層とが積層された積層電極層、およびTiを主成分とする接着層とCuを主成分とする電極層とが積層された積層電極層が好ましい。また、これらの薄膜層は、さらに低反射層や他の接着層などの他の層を有する構造であっても、同様に好ましい。このような積層電極層を含む薄膜層は、PDP前面基板におけるバス電極として好ましく用いることができる。
また、電極層が、SnO、ITOおよびZnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする導電性透明導電材料からなる層(以下、透明電極層という)であってもよい。このような透明電極層を含む薄膜は、PDP前面基板における放電維持電極として好ましく用いることができる。
本発明の製造方法における薄膜層形成工程において、前記基板上および前記レジスト層上に薄膜層を形成する方法として通常の気相蒸着法、例えば、物理的蒸着法(電子ビームや抵抗加熱等による真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法)、化学的蒸着法(熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法)等を適用することができる。
例えば、スパッタリングにより、Cuを主成分とする層を形成するためには、Cuターゲットを用い、アルゴン等の不活性雰囲気下で、スパッタリングを行なえばよい。Cr、Ti等を主成分とする層を形成する場合も同様である。ここでアルゴン等にNやCHなどを混合させてスパッタリングを行ってもよい。また、薄膜層として酸化物の層を形成する場合は、酸素を含む雰囲気下でスパッタリングを行なってもよい。
薄膜層を所望の厚さ、例えば、上記のような好ましい厚さとするためには、従来公知の方法、例えばスパッタリングや蒸着法等の気相蒸着法における成膜時間等を制御することで調整することができる。また、この薄膜層上に引き続いて後述する保護層を成膜してもよい。
<剥離工程>
次に、本発明の製造方法における剥離工程について説明する。本発明の製造方法において剥離工程は、前記レジスト層と前記レジスト層上に形成された前記薄膜層とを前記基板から剥離する工程である。ここで、前記レジスト層と前記基板とを剥離する方法は特に限定されず、例えば、従来公知の方法である湿式剥離法や機械的剥離法を適用することができる。
湿式剥離法としては、従来公知の剥離用の溶剤に浸漬させる方法が挙げられる。この溶剤としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸ナトリウムなどの水溶性剥離液が挙げられる。このような水溶性剥離液であって数パーセント質量濃度のものを30〜80℃に加温制御し、バット状の容器等中で揺動しながら浸漬、またはフルコーンノズル等を用い、吹き付け圧力を0.1〜0.5MPaで制御しスプレー処理することで、前記レジスト層と前記基板とを好ましく剥離することができる。
また、機械的剥離法としては、例えば、前記レジスト層の端部から引き剥がす方法、前記レジスト層上に成膜された前記薄膜層に接着する部材を用いて剥離させる方法、減圧状態で吸引して剥離させる方法、高圧の気体や液体を吹き付けて前記レジスト層を吹き飛ばして剥離させる方法、ブラシ等でこすることにより剥離させる方法等を挙げることができる。
前記レジスト層の端部から引き剥がす方法としては、具体的には、前記レジスト層の端部を摘み、端部から徐々に剥がしていく方法や、ローラ等を用いて前記レジスト層上に成膜された前記薄膜層をローラに吸着させた後に、ローラを回転させて前記レジスト層を前記薄膜層ごと剥離させる方法を挙げることができる。また、前記レジスト層上に成膜された前記薄膜層に接着する部材を用いて剥離させる方法としては、具体的には、接着テープ等の接着部材を用いて前記薄膜層を接着テープに接着させて剥離させる方法や、接着テープをローラに取り付け、接着テープに前記薄膜層を接着させながらローラを回転することによって剥離させる方法を挙げることができる。
また、減圧状態で吸引して剥離させる方法は、前記レジスト層上に前記薄膜層を成膜した後に減圧することにより、前記レジスト層を前記薄膜層ごと剥離させる方法である。この場合、前記レジスト層および前記薄膜層を剥離させることができる程度に減圧すればよい。また、高圧の気体や液体を吹き付けて前記レジスト層を吹き飛ばす方法とは、前記レジスト層上に前記薄膜層を成膜した後に、気体や液体を吹き付けることにより、前記レジスト層を前記薄膜層ごと剥離させる方法である。この場合、前記レジスト層および前記薄膜層を剥離させることができる程度の圧力で気体や液体を吹き付ければよい。
本発明の製造方法は、以上に説明したレジスト層形成工程と、開口部形成工程と、薄膜層形成工程と、剥離工程とを具備する回路パターン付き基板の製造方法である。
なお、本発明の製造方法は、以上に説明したレジスト層形成工程と、開口部形成工程と、薄膜層形成工程と、剥離工程と、を複数具備してもよい。例えば、前記基板を前記レジスト層形成工程、前記開口部形成工程、前記薄膜層形成工程および前記剥離工程に供し、前記基板上に薄膜層からなる回路パターンを形成した後、さらに前記レジスト層形成工程、開口部形成工程に供した後、後述する保護層や、前記薄膜層形成工程とは異なるパターンの薄膜層を形成し、その後、剥離工程に供したりして、回路パターンを形成してもよい。
<保護層形成工程>
このような本発明の製造方法において、さらに、前記薄膜層の表面および側面を覆う保護層を形成する保護層形成工程を具備することが好ましい。保護層形成工程は、前記薄膜層形成工程の後に具備される。そして、前記剥離工程の後に具備されても、前に具備されてもよい。例えば、前記基板に前記レジスト層形成工程、前記開口部形成工程、および前記薄膜層形成工程を施し、引き続き保護層形成工程を施し、その後、前記レジスト層とその上に形成された薄膜層および保護層を剥離することができる。
本発明の製造方法が保護層形成工程を具備すると、本発明の製造方法により製造された回路パターン付き基板の回路パターンを保護する保護層を形成することができて、後工程での特性の劣化を抑えたり、信頼性に優れた回路パターン付き基板が得られるので好ましい。
薄膜層と保護層のパターンが異なる場合には、前記レジスト層形成工程、前記開口部形成工程、前記薄膜層形成工程に引き続いて、前記剥離工程を施し、薄膜層からなる回路パターンを形成し、その後再び、前記レジスト層形成工程、前記開口部形成工程を施し、引き続いて保護層形成工程を施して保護層を形成し、前記剥離工程を施して、前記レジスト層とその上に形成された保護層を剥離することで、所望のパターンの薄膜層と所望のパターンの保護層とを積層して形成することができる。
この保護層の材質は特に限定されないが、SiO、TiO、ZrO、Ta、CrおよびSnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とすることが好ましい。前記保護層がこのような材質からなると、本発明の製造方法によって製造される回路パターン付き基板を、表面にさらに誘電体層等を形成して例えばPDP前面基板として用いる場合に、前記薄膜層がその誘電体層等を形成する高温過程で酸化したり、あるいは誘電体層そのものから侵食されることを、前記保護層で保護することができるので好ましい。なかでもSnOが、保護性能がより優れているので好ましい。
さらに、前記保護層が2層以上からなり、その中の少なくとも2層として、SnOを主成分とする層と、その上面のSiOを主成分とする層とを含むことが好ましい。保護性能がより優れるからである。前記保護層は、Ta、NbおよびSbからなる群から選ばれる少なくとも1つを含有したSnOとすることがさらに好ましい。Ta、NbおよびSbの前記SnO保護層における含有率は特に限定されないものの、0.5〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。このような含有率であると前記保護層にも高い電気伝導特性を付与できるからである。
前記保護層の厚さは特に限定されず所望の厚さとすることができるが、0.05〜1μmが好ましく、0.1〜0.5μmがより好ましい。前記保護層の厚さの定義、測定方法およびその調整方法は、前記薄膜層の場合と同様である。また、前記保護層の形成方法も、前記薄膜層の形成方法と同様に気相蒸着法を適用することができる。
本発明の製造方法において、前記薄膜層形成工程が、前記基板上および前記レジスト層上にCrおよび/またはTiを主成分とする接着層を形成し、その接着層の上面にCuを主成分とする電極層を形成し、さらにその電極層の上面にさらにCrおよび/またはTiを主成分とする接着層を形成する工程であり、前記保護層形成工程が、前記薄膜層の表面にSnOを主成分とする保護層を形成する工程であることが好ましい。
このような本発明の製造方法によって製造される回路パターン付き基板は、PDP前面基板として好ましく用いることができる。
<低反射層形成工程>
また、本発明の製造方法において、前記回路パターンの前記薄膜層と前記基板との間に、さらに、低反射層を形成する低反射層形成工程を具備することが好ましい。この低反射層形成工程は、前記開口部形成工程の後であって前記薄膜層形成工程の前であることが好ましい。例えば、前記レジスト層形成工程および前記開口部形成工程を経た後に、この低反射層形成し、さらに、前記薄膜層形成の後に、前記剥離工程に供することで、後述する好ましい本発明の回路パターン付き基板を製造することができる。
このような材質からなる前記低反射層が前記基板に形成されると、本発明の製造方法によって製造された回路パターン付き基板を形成して例えばPDP前面基板として用いる場合に、薄膜層を基板側より観察したとき、前記低反射層が反射防止層として機能し、コントラストが向上するので好ましい。
また、前記低反射層はクロム酸化物および/またはチタン酸化物を主成分することが好ましい。ここで言う主成分とは、前記低反射層における含有率が50質量%以上であるものを意味し、70〜100質量%が好ましく、80〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%がさらに好ましい。前記低反射層を形成するこの主成分以外の材料としては、例えば、窒素や炭素を含有させることが好ましい。前記反射防止性能を向上できるからである。
前記低反射層の厚さは特に限定されない。所望の厚さとすることができるが、0.03〜0.1μmが好ましく、0.04〜0.07μmがより好ましい。前記低反射層の厚さの定義、測定方法およびその調整方法は、前記薄膜層の場合と同様である。前記低反射層の形成方法も、前記薄膜層の形成方法と同様に気相蒸着法を適用することができる。
本発明の製造方法において、前記薄膜層形成工程が、前記基板上および前記レジスト層上にCrおよび/またはTiを主成分とする接着層を形成し、その接着層の上面にCuを主成分とする電極層を形成し、さらにその電極層の上面にさらにCrおよび/またはTiを主成分とする接着層を形成する工程であり、前記保護層形成工程が、前記薄膜層の表面にSnOを主成分とする保護層を形成する工程であり、前記低反射層形成工程が、さらに、クロム酸化物および/またはチタン酸化物を主成分とする低反射層を形成する工程であることが好ましい。
このような本発明の製造方法によって製造される回路パターン付き基板は、PDP前面基板として好ましく用いることができる。
<第2薄膜層形成工程>
本発明の製造方法は、さらに、前記薄膜層と前記基板との間に、第2薄膜層を形成する第2薄膜層形成工程を具備することができる。この第2薄膜層形成工程は、前記薄膜層形成工程の前に具備される。そして、前記レジスト層形成工程の前であってもよいし、前記開口部形成工程の後であって前記薄膜層形成工程の前であってもよい。
例えば、前記レジスト層形成工程および前記開口部形成工程を経た後に、この第2薄膜層形成工程に供し、前記基板上に第2薄膜層からなる回路パターンを形成した後、さらにレジスト層形成工程に供し、その第2薄膜層からなる回路パターンの上面にレジスト層を形成して、さらに開口部形成工程を経た後に、前記薄膜層形成工程に供し、その後前記剥離工程に供することで、後述する好ましい態様の本発明の回路パターン付き基板を製造することができる。
この第2薄膜層の材質は特に限定されないが、Cu、Al、Ag、Ni、SnO、ITOおよびZnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とすることが好ましい。本発明の製造方法によって製造された回路パターン付き基板を形成して例えばPDP前面基板として用いる場合に、第2薄膜層を前記薄膜層とは別の電極として用いることができるからである。特にPDPの用途では、第2薄膜層としてのSnO、ITOおよびZnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする透明導電材料を用いると、透明なサステイン電極として用いることができるので好ましい。この場合に、さらに前記保護層がSiOを主成分とすることが、さらに好ましい。前記第2薄膜層の厚さの定義、測定方法およびその調整方法は、前記薄膜層と場合と同様である。前記第2薄膜層の形成方法も、前記薄膜層の形成方法と同様に気相蒸着法を適用することができる。
前記薄膜層は、図6と図7に示すように、前記接着層および/または前記保護層によって、基板と接する面と反対面と側面が被覆されていることが好ましい。
図6は、本発明の製造方法により得られる回路パターン付き基板に、さらに誘電体層を形成したものの概略断面図である。図6に示した回路パターン付き基板は、ガラス基板80の上面にCr層81、Cr層82、Cu層83、Cr層84、SnO層85を積層した薄膜層からなるパターンを有し、さらにその上面に誘電体層86を有している。ここで、Cr層とはCrを主成分とする層を意味する。Cr層、Cu層、Cr層、SnO層も同義である。
図7は、図6に示した誘電体層を形成した回路パターン付き基板を用いて製造した、プラズマディスプレイパネル(PDP)の概略断面図である。図7に示したPDPは、図6と同様に、ガラス基板87の上面にCr層88、Cr層89、Cu層90、Cr層91、SnO層92を積層した薄膜層からなるパターンを有し、さらにその上面に誘電体層93を有し、ガラス対向基板95と密着シール材94を介して対向している。
本発明の製造方法によれば、前記薄膜層が前記接着層および/または前記保護層によって被覆されるので、酸化や腐食から薄膜層が保護される。例えば、PDP前面板や背面板は、積層電極層(例えばCr/Cu/Cr)の上面に保護層としてSnO膜が形成され、さらにその上に誘電体層が形成された構成を有するが、従来における製造方法は、ガラス基板上に積層電極層を形成した後に、その上にレジスト層を形成し、露光、現像、電極層のウエットエッチング工程を経て、所望の電極パターニングを行う方法である。したがって、図10(e)に示したように、積層電極層の側面部分にCu層が露出し、その後の高温プロセスでCu層が酸化したり、腐食したりする。これに対して本発明の製造方法では、前記接着層および/または前記保護層により、積層電極層の側面も被覆することができるので、積層電極層の酸化や誘電体層との反応による劣化を抑制できるので非常に好ましい。
このような積層電極層に保護層を有する構成は、本発明の製造方法によって容易に実現できる。具体的には、例えば、基板上にレジストを塗布し、上記のように露光、現像した後、接着層としてCr、電極層としてCu、保護層としてSnOを成膜する。そして、レジスト層ごとCr/Cu/Cr/SnOからなる薄膜層をリフトオフすることでCu層側面がCrからなる接着層とSnOからなる保護層によって被覆された所望の電極パターンが得られる。
また、別の製造方法として、次に図8および図9を用いて説明する方法でも、上記のような積層電極層に保護層を有する構成を得ることができる。この方法では、SnOからなる保護層のパターンが、積層電極層のパターンと異なる。
図8(a)は、本発明の製造方法によって基板100の上面に積層電極層を形成したものを示す概略断面図である。基板100の上面にパターンが形成されている。パターンは、Crを主成分とする低反射層101、Cr/Cu/Crからなる積層電極層(Crを主成分とする接着層102/Cuを主成分とする電極層103/Crを主成分とする接着層104)からなっている。図8(b)は、図8(a)により得られたものを前記レジスト工程および前記開口部形成工程に供した後、さらに前記保護層形成工程に供した後に得られるものの概略断面図である。開口部が形成されたレジスト層105、および保護層106、107が形成されている。図8(c)は、図8(b)で得られるものを、さらに剥離工程に供して得られるものの概略断面図である。積層電極層の上面および側面が保護層106で覆われている。このような図8(a)〜(c)に示した方法により、SnOからなる保護層のパターンが積層電極層のパターンと異なるものを製造することができる。
図9(a)は、本発明の製造方法によって基板110の上面に積層電極層を形成したものを示す概略断面図である。基板110の上面にパターンが形成されている。パターンは、Crを主成分とする低反射層111、Cr/Cu/Crからなる積層電極層(Crを主成分とする接着層112/Cuを主成分とする電極層113/Crを主成分とする接着層114)からなっている。図9(b)は、図9(a)により得られたものの上面の全面に、さらに保護層115を形成したものの概略断面図である。図9(c)は、図9(b)で得られるものを、YAGレーザ等を用いたレーザパターニングにより保護層の所望のパターンを形成することを示す図(概略断面図)である。レーザパターニングを用いた方法は、リフトオフ工程が一度で済むという点で好ましい。このようにして得られるものは、積層電極層の上面および側面が保護層115で覆われている。このような図9(a)〜(c)に示した方法により、SnOからなる保護層のパターンが積層電極層のパターンと異なるものを製造することができる。
図6、図7で示した誘電体層は、例えばこのような図8、図9のような方法で保護層を形成した後に、具体的には次のような方法で形成する。前述のようなスクリーン印刷法を用いて所望のパターンで(例えば、図7のようにプラズマ放電部分は誘電体に被覆され(B−a)、電極外部取り出し部分は被覆されない(B−b))、ガラス誘電体フリットペーストを印刷、塗布し、高温焼成する。この時、図6、図7に示すように酸化や腐食の激しいCu層は、Cr接着層やSnO保護層によって完全に被覆されているので、誘電体下部や誘電体に被覆されていない電極外部取り出し部分のいずれも安定した状態を確保することが可能である。
このように本発明の製造方法は、前記レジスト層形成工程と、前記開口部形成工程と、前記薄膜層形成工程と、前記剥離工程とを具備する。そして、好ましくは前記保護層形成工程、前記低反射層形成工程および前記第2薄膜層形成工程からなる群から選ばれる少なくとも1つの工程を具備する回路パターン付き基板の製造方法である。
本発明の製造方法は、前述のように、前記レジスト層形成工程、前記開口部形成工程および前記剥離工程を、各々複数具備してもよい。同様に、前記薄膜層形成工程、前記保護層形成工程、前記低反射層形成工程および前記第2薄膜層形成工程を、各々複数具備してもよい。さらに、他の工程、例えば、他の薄膜層を形成する工程や、前記レジスト層形成工程の前に、前記レジスト層を剥離し易くする接着力低下工程等を具備してもよい。
このような本発明の製造方法により、回路パターン付き基板を製造することができる。
そして、この回路パターン付き基板を用いてPDP前面基板およびPDP背面基板を製造することができる。さらに、このような本発明の製造方法により、PDP前面基板およびPDP背面基板を製造することができる。また、これらのPDP前面基板および/またはPDP背面基板を用いてPDPが得られる。
本発明の製造方法による回路パターン付き基板は、プラズマディスプレイパネルの製造に好ましく用いることができるが、プラズマディスプレイパネルの他の同様なディスプレイや電子回路に対しても好ましく適用できることは言うまでも無い。また、パターンの形状についても、相対的に小さく薄いパターンあるいはより大きく厚いパターンに対しても同様に適用できる。
以下、例1〜10の実施例を用いて本発明について説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
<例1>
基板として100mm角で厚さ2.8mmのガラス基板(商品名:PD200、旭硝子社製)を用意する。そして、この基板の表面にレジストフィルム(東京応化工業社製)を貼り付けてレジスト層を形成した。このレジスト層は厚さが25μmであって、飽和露光量が80mJ/cmであった。
次に、このレジスト層付き基板のレジスト層を、上記図3を用いて説明した方法と同様な方法で加工して開口部を形成した。すなわち、露光光源として超高圧水銀灯を用いてレジスト層に対して、まず完全遮光部と完全透過部とを具備し、開口部形成部位Jおよび境界部位Kへの露光光を遮るライン/スペース=30/270μmのマスクパターンを有するマスク40を通して露光をおこない、次に、完全遮光部と完全透過部とを具備し、開口部形成部位Jへの露光光のみを遮るライン/スペース=25/275μmのマスクパターンを有するマスク42を用いて露光を行った。このとき、開口部形成部位Jへの積算露光量は0、境界部位Kへの積算露光量は100mJ/cm、開口部非形成部位Lへの積算露光量は200mJ/cm、すなわち飽和露光量のそれぞれ0%、125%、250%とした。
露光の後、1%炭酸ナトリウムアルカリ水溶液を用いて現像する。現像温度は30℃とし、現像時間は、非露光部のレジスト層が溶出して基板表面が露出するまでの時間であるブレークポイントの2倍とした。
以上により厚さ25μmレジスト層に図1に示したような、隙間を有するひさし型の断面形状を有する開口部を形成することができた。この開口部は、開口寸法2aが21.8μm、幅2bが30.0μmで、隙間は高さhが1.1μm、奥行きwが2.0μmであった。形成された断面形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察して測定をおこなった。
次に、基板上および開口部を有するレジスト層上に薄膜層を形成する。まず、Crペレット(純度:99.99質量%)を用い、アルゴンの不活性雰囲気下でイオンプレーティング法により膜厚100nmのCr層を形成する。次いで、このCr層の上に、Cuペレット(純度:99.99質量%)を用いた以外は同様の方法で、膜厚1000nmのCu層を積層し、さらにCu層の上に、膜厚100nmのCr層を同様にして形成する。以上により、Cr層からなる接着層、Cu層からなる電極層、Cr層からなる接着層が積層された薄膜層(積層電極層)が形成される。
薄膜層を形成した後、レジスト層の開口部の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察すると、薄膜層の厚さT=1.2μmに対して、レジスト層のひさし型の隙間入り口(レジスト端面とひさし下面との境界線から薄膜層へ垂直に下ろした点)での薄膜層の厚さτは、0.13μmで、隙間に回り込んだ距離dは0.33μmであった(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)。
次に、レジスト層と、レジスト層上に形成された薄膜層とを基板から剥離した。具体的には50℃に加熱した3%水酸化ナトリウム水溶液を圧力0.2MPaで60秒間、フルコーンノズルよりスプレー噴射して、剥離工程を行なった。
以上の方法により得られた回路パターン付き基板は、薄膜層がレジスト層のひさしの隙間に入り込んだ距離dが0.33μmと非常に小さいため、良好な精度を有していた。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、薄膜層は層状に積層されており、さらに、Cuからなる電極層の側面がCrからなる接着層で覆われて露出していない。また、回路パターン端部において、基板との間に隙間やレジスト残りが生じたり、剥離が生じなかった。
<例2>
例1と同様にして、基板上に同様の開口部を有するレジストパターンを形成し、次いで、基板上および開口部を有するレジスト層上に、酸化クロムからなる膜厚50nmの低反射層を形成する。酸化クロム層は、Crペレット(純度:99.99%)を用い、酸素を含む雰囲気下でイオンプレーティング法により形成することができる。
次に、Cr層からなる接着層、Cu層からなる電極層、Cr層からなる接着層が積層された、3層構成の薄膜層(積層電極層)を形成する。薄膜層の形成方法、構成条件は、Cu層からなる電極層の厚さを2800nmとした以外は、例1と同様である。
次に、例1と同様に剥離工程を施して、例2の回路パターン付き基板を得る。得られた回路パターンは、薄膜層の水平方向の中心における低反射層の厚さが50nm、薄膜層の厚さTが3.0μmであって、厚さτは0.32μmである。また、回り込む距離dが0.4μmと非常に小さく(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)、良好な精度を有している。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、各薄膜層が層状に積層されているとともに、Cuからなる電極層の側面がCrからなる接着層で覆われて露出していなかった。また、回路パターン端部において、基板との間に隙間やレジスト残りが生じたり、剥離が生じなかった。
<例3>
例1と同様に、基板に対してレジストフィルムを貼り付けてレジスト層を形成する。
このレジスト層に対して、図4に示した方法により開口部を形成する。すなわち、幅25μmの完全遮光部(露光光透過率0%)とその両側に幅2.5μmの半透過部(露光光透過率45%)と幅270μmの完全透過部(露光光透過率90%)のライン/スペースパターンを具備するマスク44を用いて、例1と同様の超高圧水銀灯を用いて露光し、例1と同様の現像処理を行って開口部を形成する。なお、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lへの露光量はそれぞれ、0mJ/cm、100mJ/cm、200mJ/cmとする。現像条件および水洗条件は、例1と同様とする。
以上により厚さ25μmレジスト層に図1に示したような、隙間を有するひさし型の断面形状を有する開口部を形成することができる。この開口部は、開口寸法2aが22.0μm、幅2bが30.0μmで、隙間は高さhが1.2μm、奥行きwが2.2μmである。形成された断面形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察することができる。
次に、基板上および開口部を有するレジスト層上に、例2と同様にして膜厚50nmの低反射層を形成する。
次いで、低反射層上に、例2と同様にして、Cr層からなる接着層、Cu層からなる電極層、Cr層からなる接着層が積層された3層構成の薄膜層(積層電極層)を形成する。
各層の組成、厚さも例2と同様である。
さらに、薄膜層(積層電極層)の最上面である接着層の上面にSnOを主成分とする保護層を積層する。SnOを主成分とする保護層は、SnOを97質量%、Taを3質量%含有するターゲットを用いて、アルゴンに酸素を1%添加した雰囲気下で、スパッタリング法により形成し、厚さ200nmとする。
次に、レジスト層と、レジスト層上に形成された低反射層、薄膜層(電極層)および前記保護層からなる薄膜層とを例2と同様にして前記基板から剥離する。
上記の方法で得られた例3の回路パターン付き基板は、薄膜層の水平方向の中心での低反射層の厚さが50nm、薄膜層の厚さTが3.0μm、保護層の厚さが200nmであって、τは0.4μmである。また、回り込む距離dが0.4μmと非常に小さく(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)、良好な精度を有している。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、各薄膜層が層状に積層されているとともに、Cuからなる電極層の側面がCrからなる接着層で覆われて露出していない。積層電極層の上面および側面が、SnOを主成分とする保護層により覆われて露出していない。また、回路パターン端部において、基板との間に隙間やレジスト残りが生じたり、剥離が生じない。
<例4>
さらに、例2で得られた回路パターン付き基板の上面に低融点ガラスとセルロースを含む有機溶剤からなる誘電体ペーストをスクリーン印刷法により所望の厚み、パターンに印刷し、600℃で大気中で加熱、焼結する。この時の焼結後の誘電体膜厚は20μmである。
例4の誘電体層を積層した回路パターン付き基板では、従来法の課題であった誘電体被膜により電極層が侵食されたり導電性が低下する劣化や、誘電体中での泡の発生が生じない。また、図7に示したような誘電体層塗布界面においても良好な特性が得られる。
<例5>
例3の回路パターン付き基板の回路パターン上に、さらに18μmの厚さの誘電体層を、例4と同様にして形成し積層する。本例の誘電体層を積層した回路パターン付き基板では、従来法の課題であった誘電体被膜により電極層が侵食されたり導電性が低下する劣化や、誘電体中での泡の発生が生じない。また、図7に示したような誘電体層塗布界面においても良好な特性が得られる。
<例6>
例1と同様にして作製した、レジスト層付きガラス基板のレジスト層に、開口部形成部位Jへの積算露光量を0mJ/cm、境界部位Kへの積算露光量を25mJ/cm、開口部非形成部位Lへの積算露光量を50mJ/cm、すなわち飽和露光量をぞれぞれ0%、32%、63%とする以外は、例1と同様にして露光をおこなった。その後、1%炭酸ナトリウムアルカリ水溶液を用いて、現像温度30℃で、現像時間をブレークポイントの2.5倍として現像をおこなった。
以上により厚さ25μmレジスト層に図1に示したような開口部を形成することができた。この開口部は、開口寸法2aが32.0μm、幅2bが37.0μmであって、ひさし型の隙間は高さhが7.0μmで奥行きwが8.0μmである断面形状を有していた。
次に、例1と同様にして、基板上および開口部を有するレジスト層上に、膜厚100nmのCr層からなる接着層、膜厚1000nmのCu層からなる電極層、膜厚100nmのCr層からなる接着層が積層された3層構成で、厚さT=1.2μmの薄膜層(積層電極層)を形成した。
形成した薄膜層は、レジスト層のひさし型の隙間入り口(レジスト端面とひさし下面との境界線から薄膜層へ垂直に下ろした点)での薄膜層の厚さτは、0.13μmであって、隙間に回り込んだ距離dは0.33μmであった(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)。
次に、例1と同様にして、剥離工程をおこなって、本例の回路パターン付き基板を得た。本例の回路パターン付き基板は、薄膜層がレジスト層のひさしの隙間に入り込んだ距離dが0.33μmと非常に小さいため、良好な精度を有していた。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、薄膜層は層状に積層されており、さらに、Cuからなる電極層の側面がCrからなる接着層で覆われて露出していなかった。また、回路パターン端部において、基板との間に隙間やレジスト残りが生じたり、剥離が生じなかった。
<例7>
例1と同様にして形成したレジスト層付き基板のレジスト層に対して、開口部形成部位J、境界部位Kおよび開口部非形成部位Lへの露光量を、それぞれ0mJ/cm、20mJ/cm、25mJ/cmとした以外は例3と同様にして開口部を形成した。
以上により厚さ25μmレジスト層に図1に示したような開口部を形成することができた。この開口部は、開口寸法2aが32.0μm、幅2bが37.0μmであって、ひさし型の隙間は高さhが10.0μmで奥行きwが11.0μmである断面形状を有していた。
次に、基板上および開口部を有するレジスト層上に、膜厚0.1μmのSnOを主成分とする透明電極層である薄膜層を形成した。SnOを主成分とする透明電極層は、SnOを97質量%、Taを3質量%含有するターゲットを用いて、アルゴンに酸素を1%添加した雰囲気下で、スパッタリング法により形成した。
次に、レジスト層と、レジスト層上に形成された薄膜層とを例1と同様にして前記基板から剥離した。
上記の方法で得られた本例の回路パターン付き基板は、薄膜層の厚さTが0.1μmであって、τは0.05μm以下であった。また、回り込む距離dが4.0μmと非常に小さく(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)、良好な精度を有していた。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、回路パターン端部において、基板との間に隙間やレジスト残りが生じたり、剥離が生じなかった。
<例8>
例1と同様にして形成したレジスト層付き基板のレジスト層に対して、遮光部と透過部とがライン/スペース=30/270μmのマスクパターンを有するマスクを通して、例1と同様の超高圧水銀灯を用いて露光をおこなった。このとき、開口部非形成部位への露光量は150mJ/cmすなわち飽和露光量の188%とし、境界部位への露光量は40mJ/cmすなわち飽和露光量の50%とし、開口部形成部位への露光量は0mJ/cmすなわち飽和露光量の0%とした。また、露光時のレジスト層とマスクとの距離は75μmとし、基板面の法線方向に対する、露光光の入射角の傾きを2.5°とした。
次いで、1%炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像した。現像液温度は30℃とし、現像時間はブレークポイントの3倍とした。次いで、純水に塩化カルシウム0.01質量%を添加した水洗水を用いて水洗をおこなった。
得られた開口部は、開口寸法2aが27.0μm、幅2bが30.0μmであって、高さhが2.0μmで奥行きwが4.0μmの隙間を有するひさし型の断面形状を有していた。
次いで、開口部のガラス基板上およびレジスト層上に、Cu層の膜厚を膜厚2800nm、3層構成の厚さTを3μmとした以外は同様にしてCr層/Cu層/Cr層なる薄膜層を形成した。レジスト層のひさし型の隙間入り口(レジスト端面とひさし下面との境界線から薄膜層へ垂直に下ろした点)での薄膜層の厚さτは、0.7μmであって、隙間に回り込んだ距離dは2.0μmであった(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)。
次に、例1と同様にして、レジスト層と、レジスト層上に形成された薄膜層とを基板から剥離する剥離工程を行った。
以上の方法により得られた回路パターン付き基板は、薄膜層がレジスト層のひさしの隙間に入り込んだ距離dが2.0μmと非常に小さく、良好な精度を有していた。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、薄膜層は層状に積層されており、さらに、Cuからなる電極層の側面がCrからなる接着層で覆われて露出していなかった。また、回路パターン端部と基板との間に、隙間やレジスト残り、剥離が見られなかった。
<例9>
例1と同様にして形成したレジスト層付き基板のレジスト層に対して、開口部非形成部位への露光量を30mJ/cmすなわち飽和露光量の38%とし、境界部位への露光量は16mJ/cmすなわち飽和露光量の20%とし、開口部形成部位への露光量は0mJ/cmすなわち飽和露光量の0%とした。また、露光時のレジスト層とマスクとの距離は75μmとし、基板面の法線方向に対する、露光光の入射角の傾きを2.5°とした以外は例8と同様にして露光をおこなった。次いで、現像液温度を15℃とし、現像時間はブレークポイントの6倍とした以外は例8と同様に現像および水洗をおこなった。得られた開口部は、開口寸法2aが31.0μm、幅2bが38.0μmであって、高さhが1.5μmで奥行きwが3.0μmの隙間を有するひさし型の断面形状を有していた。
次いで、開口部のガラス基板上およびレジスト層上に、膜厚100nmのCr層、膜厚2800nmのCu層、膜厚100nmのCr層薄膜層をこの順で、例1と同様にして形成して、Cr層/Cu層/Cr層なる3層構成の厚さT=3.0μmの薄膜層を形成した。レジスト層のひさし型の隙間入り口(レジスト端面とひさし下面との境界線から薄膜層へ垂直に下ろした点)での薄膜層の厚さτは、0.05μmであって、隙間に回り込んだ距離dは1.5μmであった(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)。
次に、50℃に加熱した3%水酸化ナトリウム水溶液を用いてブラシ洗浄をおこなって、レジスト層と、レジスト層上に形成された薄膜層とを基板から剥離して(剥離工程)、回路パターン付き基板が得られた。
得られた回路パターン付き基板は、薄膜層がレジスト層のひさしの隙間に入り込んだ距離dが1.5μmと小さく、良好な精度を有していた。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、薄膜層は層状に積層されており、さらにCr、Cuからなる電極層の側面がCrからなる接着層で覆われて露出していなかった。また、回路パターン端部において、基板との間に隙間やレジスト残りが生じたり、剥離が生じなかった。
<例10>
例1と同様にして形成したレジスト層付き基板のレジスト層に対して、開口部非形成部位への露光量を50mJ/cmすなわち飽和露光量の63%とし、境界部位への露光量は20mJ/cmすなわち飽和露光量の25%とし、開口部形成部位への露光量は0mJ/cmすなわち飽和露光量の0%とした。また、露光時のレジスト層とマスクとの距離は75μmとし、基板面の法線方向に対する、露光光の入射角の傾きを2.5°とした以外は例8と同様にして露光をおこなった。次いで、現像液として0.1%炭酸ナトリウム水溶液を用いて、現像時間をブレークポイントの6倍とした以外は例8と同様にして、現像および水洗をおこなって、レジスト層に開口部を形成した。
得られた開口部は、開口寸法2aが27.0μm、幅2bが35.0μmであって、高さhが2.0μmで奥行きwが4.0μmの隙間を有するひさし型の断面形状を有していた。
次いで、開口部のガラス基板上およびレジスト層上に、膜厚T=0.2μmのSnO層を形成した。レジスト層のひさし型の隙間入り口(レジスト端面とひさし下面との境界線から薄膜層へ垂直に下ろした点)での薄膜層の厚さτは、0.06μmであって、隙間に回り込んだ距離dは1.8μmであった(この位置での回り込み膜厚は数nmである。)。
次に、レジスト層と、レジスト層上に形成された薄膜層とを、例7と同様の方法で基板から剥離して(剥離工程)、回路パターン付き基板が得られた。
得られた回路パターン付き基板は、薄膜層がレジスト層のひさしの隙間に入り込んだ距離dが1.8μmと小さく、良好な精度を有していた。また、形成された回路パターンは、断面形状が台形で、回路パターン端部において、基板との間に隙間やレジスト残りが生じたり、剥離が生じない。
本発明の回路パターン付き基板の製造方法におけるレジスト開口部を説明するための概略断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の製造方法におけるレジスト開口部形成工程を説明するための概略断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の製造方法のレジスト開口部形成工程における開口部形成方法を説明するための概略断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の製造方法のレジスト開口部形成工程における別の開口部形成方法を説明するための概略断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の製造方法のレジスト開口部形成工程における別の開口部形成方法を説明するための概略断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の好ましい態様を示す概略断面図である。 本発明のPDPの好ましい態様を示す概略断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の好ましい態様を示す概略断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の好ましい態様を示す概略断面図である。 従来の薄膜回路パターンを形成する工程の一部を示すものであり、(a)〜(e)は、電子回路の概略構成を示す断面図である。 図10の工程の続きを示すものであり、(a)〜(e)は、電子回路の概略構成を示す断面図である。 従来の薄膜回路パターンを形成する工程の一部を示すものであり、(a)〜(e)は、電子回路の概略構成を示す断面図である。 図12の工程の続きを示すものであり、(a)〜(d)は、電子回路の概略構成を示す断面図である。 従来の回路パターン付き基板の製造方法の薄膜層形成工程において形成される薄膜層を説明するための薄膜層断面図である。 本発明の回路パターン付き基板の製造方法により開口部を形成したレジスト層の開口部周辺の断面のSEM写真である。 本発明の回路パターン付き基板の製造方法により開口部を形成して、次いで開口部とレジスト層上に薄膜層を形成した、レジスト層の開口部周辺の断面のSEM写真である。
符号の説明
1 レジスト層
11 レジスト端面
13 ひさし下面
15 壁
3、31、32 薄膜層
5 基板
8 開口部
w ひさし型の隙間の奥行き
h ひさし型の隙間の高さ
d レジスト隙間への薄膜の回り込む距離
2a 開口寸法
2b 幅(水平距離)
2c 幅(水平距離)
T 薄膜層の中心部での厚さ
H レジスト厚さ
τ レジスト隙間入口での薄膜の厚さ
20 基板
22、22´ レジスト層
26、27、28、29 露光光
29´ 回折した露光光
40 マスク
40a 完全遮光部
40b 完全透過部
42 マスク
42a 完全遮光部
42b 完全透過部
44 マスク
44a 完全遮光部
44b 半透過部
44c 完全透過部
46、46´ マスク
46a、46´a 完全遮光部
46b、46´b 完全透過部
J 開口部形成部位
K 境界部位
L 開口部非形成部位
50 基板
51 薄膜層
52、54 レジスト層
53 絶縁層
61 基板
62、64 レジスト層
63 薄膜層
65 絶縁層
71 基板
72 レジスト層
721 レジスト層の裾
73、731、732 薄膜層
733 回り込み部分
734 側面
735、736 薄膜層の端部付近の部分
75 保護層
80 ガラス基板
81 Cr
82、84 Cr層
83 Cu層
85 SnO
86 誘電体層
87 ガラス基板
88 Cr
89、91 Cr層
90 Cu層
92 SnO
93 誘電体層
94 密着シール材
95 ガラス対向基板
B−a 誘電体被覆部分
B−b 誘電体非被覆部分
100 基板
101 低反射層
102、104 Crを主成分とする接着層
103 Cuを主成分とする接着層
105 レジスト層
106、107 保護層
110 基板
111 低反射層
112、114 Crを主成分とする接着層
113 Cuを主成分とする接着層
115 保護層
116 レーザパターニング用遮光マスク
117 レーザ光

Claims (15)

  1. 基板上に薄膜層からなる所望の回路パターンを形成する回路パターン付き基板の製造方法であって、
    前記基板上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
    前記レジスト層に所望の回路パターンに対応する形状の開口部を形成する開口部形成工程と、
    前記開口部の基板上および前記レジスト層上に薄膜層を形成する薄膜層形成工程と、
    前記レジスト層と前記レジスト層上に形成された前記薄膜層とを前記基板から剥離する剥離工程とを具備し、
    前記開口部形成工程により前記レジスト層に形成された開口部は、前記レジスト層と前記基板との境界部に高さ(h)で奥行き(w)の隙間を有するひさし型の段面形状を有していて、前記薄膜層形成工程において薄膜層を形成したときに、前記開口部の基板上に形成された薄膜層の端部がレジスト層の裾に乗り上げないように前記高さ(h)および前記奥行き(w)が決められている、回路パターン付き基板の製造方法。
  2. 前記レジスト層に形成された複数の開口部のうち隣り合う2つの開口部の間隔(2c)、前記薄膜層形成工程において前記基板上に形成される前記薄膜層の厚さ(T)が、
    0.06×T≦h≦0.67×(2c)、かつ、h/4<w≦(2c)/6
    の関係を満たす、請求項1記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  3. 前記レジスト層の前記開口部における断面形状が、さらに逆テーパ形状を有する請求項1または2に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  4. 前記開口部形成工程が、前記レジスト層における開口部形成部位、開口部非形成部位およびこれらの境界領域である境界部位への露光量をそれぞれP、Q、Rとした場合に、P<R<Qとなるように露光し現像する工程を具備する、請求項1、2または3に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  5. 前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクと、前記開口部形成部位への露光光を遮るマスクとを用いて、P<R<Qとなるように露光する、請求項4に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  6. 前記開口部形成部位への露光光を遮り、前記境界部位への露光光を半透過するマスクを用いて、P<R<Qとなるように露光する、請求項4に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  7. 前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクを用い、このマスクと前記レジスト層との距離を変化させてP<R<Qとなるように露光する、請求項4に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  8. 前記開口部形成部位および前記境界部位への露光光を遮るマスクを用い、このマスクと前記レジスト層との距離を一定として、前記マスクの遮光部の周辺部で生じる回折光および回り込み光により前記境界部位を露光して、P<R<Qとなるように露光する、請求項4に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  9. 露光されたレジスト層を、1、2または3価のいずれかの陽イオンを0.0005〜5質量%含む水を用いて水洗する、請求項4〜8のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  10. 前記回路パターンの前記薄膜層が、Cu、Al、AgおよびNiからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする電極層、または、SnO、ITOおよびZnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする電極層、を含む、請求項1〜9のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  11. 前記回路パターンの前記薄膜層が3層以上からなり、前記電極層がCuを主成分とする層であって、前記Cuを主成分とする電極層の上面および下面にCrおよび/またはTiを主成分とする層を含む、請求項10に記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  12. 前記回路パターンの前記薄膜層の上面および側面を覆う保護層を形成する保護層形成工程を具備し、前記保護層が、SiO、TiO、ZrO、Ta、CrおよびSnOからなる群から選ばれる少なくとも1つを主成分とする層を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法。
  13. 請求項1〜12のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法により製造される回路パターン付き基板。
  14. 請求項1〜12のいずれかに記載の回路パターン付き基板の製造方法により製造されるPDP前面基板。
  15. 請求項14に記載のPDP前面基板を用いてなるプラズマディスプレイパネル。
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