JP2011038086A - 紫外線架橋性材料の基板に対する接着を改善するための方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】紫外線の暴露により架橋し得る材料で作製された層の基板に対する接着を改善するための方法、およびそれを利用しトランジスタを製造する方法を提供する。
【解決手段】紫外線への暴露により架橋し得る材料Ｍで作製された層の基板Ｓの表面に対する接着を改善する際に、ａ）材料Ｍの表面の反応基Ｍ１と反応し得る第１の反応基Ｆ１と、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と結合を形成し得る第２の反応基Ｆ２とを備える少なくとも１種の分子Ｆを含む未重合の重合性組成物Ｐの堆積ステップ、ｂ）ステップａ）において得られた未重合の組成物Ｐの層上への、未架橋の材料Ｍで作製された層の堆積ステップ、およびｃ）ステップｂ）において得られた３層構造に紫外線を暴露するステップ。
【選択図】なし
【解決手段】紫外線への暴露により架橋し得る材料Ｍで作製された層の基板Ｓの表面に対する接着を改善する際に、ａ）材料Ｍの表面の反応基Ｍ１と反応し得る第１の反応基Ｆ１と、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と結合を形成し得る第２の反応基Ｆ２とを備える少なくとも１種の分子Ｆを含む未重合の重合性組成物Ｐの堆積ステップ、ｂ）ステップａ）において得られた未重合の組成物Ｐの層上への、未架橋の材料Ｍで作製された層の堆積ステップ、およびｃ）ステップｂ）において得られた３層構造に紫外線を暴露するステップ。
【選択図】なし
Description
本発明は、紫外線への暴露により架橋し得る材料で作製された層の基板に対する接着を改善するための方法に関し、またそのような方法を実行する少なくとも１つのステップを含む、トランジスタを製造するための方法に関する。
多くの分野において、ポリマー材料で作製された層を、別のポリマー材料もしくは金属材料で作製された基板、または金属もしくはさらに半導体領域を備える基板に結合させることが必要となる。
ポリマー材料は、重合することができ、同じ単位であるモノマーの反復的な連続から形成される材料であり、モノマーは、共有結合により互いに結合している。
機械的ストレス、または化学的ストレス、またはその両方に耐性を有するポリマー材料で作製されたフィルムを得るには、そのようなポリマー材料を架橋させるプロセスが使用される。ある特定の材料に対しては、紫外線への暴露により架橋を行うことができる。
すべての場合において、架橋の間、ポリマー材料は、粘弾性状態から固体、硬質、弾性および溶融不可能な状態に移行する。
さらに、ある材料の別の材料の表面に対する接着は、２つの表面が接触状態に置かれた場合に生じる物理的および／または化学的現象のセットとして定義することができる。
接着は、接着性、すなわち、互いに接着される２つの表面の表面状態、つまり比表面積、空隙率、活性部位および汚染の状態において、２つの表面間の相互作用の力を生成する能力、ならびに、これらの２つの表面の濡れ性、つまり互いの接触を形成する能力に関連している。
より具体的には、これは例えば原子間結合の形成による接着力、すなわち材料の凝集力の問題である。
これらの原子間結合は、共有化学結合の場合のように分子内であってもよく、または弱い物理的結合の場合のように分子間であってもよい。
ポリマー材料で作製された層の、異なる材料で作製された基板の表面に対する接着の改善の問題は、中でもとりわけトランジスタの製造中に生じる。
具体的には、トランジスタは、一般に有機半導体材料、例えば改質ペンタセン、例えば「Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ＴＩＰＳ−Ｐｅｎｔａｃｅｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」、ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第２８巻、第１０号、２００７年１０月においてＰａｒｋらにより説明されているような、トリイソプロピルシリルペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）、もしくはペリレンで作製された基板、またはシリコン、ゲルマニウムもしくはガリウムヒ素等の無機半導体材料で作製された基板で構成される。
次いでこの基板上に、一般に金属で作製された、より具体的にはアルミニウム、金、銅または銀で作製されたソースおよびドレイン電極およびまた格子が堆積され、基板の表面上に金属領域を形成する。
これらの金属領域は、一般にフォトリソグラフィープロセスにより所望のパターンに従い基板の表面上に堆積される。
そのようなプロセスにおいて、紫外線への暴露により架橋され得るが重合されない材料の層が、基板の所望の表面上に堆積される。
所望のパターンを有する開口部を備えるマスクがこの表面上に堆積され、全体が紫外線に暴露される。
紫外線への暴露により架橋され得るポリマー材料の暴露された領域が架橋される。他の領域では、材料は未重合および未架橋の形態を維持する。
次いで、未重合および未架橋領域は溶媒を用いて除去され、基板の表面の露出した領域に金属が堆積される。
しかしながら、そのようなプロセスにおいて、紫外線への暴露後、および未架橋のままとなったポリマー材料の所望の領域の除去の間、不十分な接着に起因して架橋したポリマー材料の領域が基板の表面から分離し、これにより溶媒がこの材料を剥離することにより攻撃することになる。
具体的には、溶媒は基板と紫外線架橋性ポリマー材料との間に入り込み、これにより所望のパターンに従わない材料の堆積がもたらされる。
また、トランジスタの製造中、任意選択ですでに金属領域を備える半導体材料の表面上に、絶縁材料を堆積させる必要がある。
前記と同じフォトリソグラフィープロセスが繰り返され、紫外線への暴露により架橋され得るポリマー材料の、金属および半導体材料の表面に対する不十分な接着という同じ問題がここでも生じる。
「Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ＴＩＰＳ−Ｐｅｎｔａｃｅｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」、ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第２８巻、第１０号、２００７年１０月、Ｐａｒｋら
「Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄ ａｌｉｐｈａｔｉｃ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｅｄ ｆｉｌｍｓ」、Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．（２００５）第２８３巻：７２１〜７３０頁、Ａｎｉｌａ Ａｓｉｆら
「Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ ｉｎｉｔｉａｔｅｄ ｂｙ ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ ｂｉｓｍｕｔｈｏｎｉｕｍ ｙｌｉｄｅ」、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ．第２１巻、２９１〜２９５頁（２０００）、Ｋａｕｒら
本発明は、紫外線架橋性ポリマー材料で作製されたフィルムの基板に対する不十分な接着の問題を解決することに向けられる。
この目的のために、本発明は、材料Ｍで作製された層の基板Ｓの表面に対する接着を改善するための方法であって、材料Ｍが紫外線への暴露により架橋され得る材料であること、ならびに、以下のステップ：
ａ）基板Ｓの少なくとも１つの表面上への、紫外線への暴露により材料Ｍの表面の反応基Ｍ１と反応し得る第１の反応基Ｆ１と、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と結合を形成し得る第２の反応基Ｆ２とを備える少なくとも１種の分子Ｆを含む、未重合の重合性組成物Ｐの堆積ステップ、
ｂ）ステップａ）において得られた未重合の組成物Ｐの層上への、未架橋の材料Ｍで作製された層の堆積ステップ、および
ｃ）ステップｂ）において得られた３層構造の、紫外線への暴露ステップ
を含むことを特徴とする方法を提案する。
ａ）基板Ｓの少なくとも１つの表面上への、紫外線への暴露により材料Ｍの表面の反応基Ｍ１と反応し得る第１の反応基Ｆ１と、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と結合を形成し得る第２の反応基Ｆ２とを備える少なくとも１種の分子Ｆを含む、未重合の重合性組成物Ｐの堆積ステップ、
ｂ）ステップａ）において得られた未重合の組成物Ｐの層上への、未架橋の材料Ｍで作製された層の堆積ステップ、および
ｃ）ステップｂ）において得られた３層構造の、紫外線への暴露ステップ
を含むことを特徴とする方法を提案する。
好ましくは、基板Ｓの表面は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、金属、無機または有機半導体材料、およびこれらの混合物から選択される１種（または複数種）の材料（複数可）で作製された少なくとも１つの領域を備える。
本発明の方法の第１の実施形態において、基板Ｓの表面は、Ａｌ、Ａｕ、ＣｕおよびＡｇ、ならびにこれらの混合物から選択される金属で作製された領域を備える。
本発明の方法の第２の実施形態において、基板Ｓの表面はアルミニウムで作製された領域を備え、分子Ｆの反応基Ｆ２はホスホン酸基である。
本発明の第３の実施形態において、基板Ｓの表面は金で作製された領域を備え、分子Ｆの反応基Ｆ２はチオール基である。
材料Ｍは、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート（ＰＥＧＤＡ）等のアクリレート、「Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄ ａｌｉｐｈａｔｉｃ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｅｄ ｆｉｌｍｓ」、Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．（２００５）第２８３巻：７２１〜７３０頁においてＡｎｉｌａ Ａｓｉｆらにより説明されている、Ｂｏｌｔｏｒｎ（登録商標）Ｈ２０の商標で販売されている一連のヒドロキシ官能性超分岐ポリウレタンアクリレート（ＷＨＰＵＤ）等のウレタンアクリレート、「Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ ｉｎｉｔｉａｔｅｄ ｂｙ ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ ｂｉｓｍｕｔｈｏｎｉｕｍ ｙｌｉｄｅ」、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ．第２１巻、２９１〜２９５頁（２０００）においてＫａｕｒらにより説明されている、テトラフェニルシクロペンタジエントリフェニルビスムトニウムにより開始された重合のポリスチレン等のスチレン、および／またはポリ（ケイ皮酸ビニル）等のジビニルエーテルをベースとした材料の群から選択される。
分子Ｆの反応基Ｆ１は、シリル基およびｐ−共役基から選択される。
分子Ｆは、トリメチルシリルプロパンチオールおよびトリメトキシシリルプロパンチオールから選択される。
本発明はまた、紫外線への暴露により架橋され得る材料Ｍで作製された層の基板に対する接着を改善するための方法を実行する少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする、トランジスタを製造するための方法を提案する。
本発明は、以下の説明的な記述を読めばより良く理解され、その他の利点および特徴がより明確に現れる。
一般に、本発明は、紫外線への暴露により架橋され得る材料で作製された層の、任意の材料で作製され得るが材料Ｍとは異なる材料で作製された基板Ｓの表面に対する接着を改善するための方法に関する。
この目的のため、本発明は、材料Ｍの層と基板Ｓの表面との間に、紫外線への暴露により材料Ｍの反応基Ｍ１と反応し得る第１の反応基Ｆ１と、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と結合を形成し得る第２の反応基Ｆ２とを備える少なくとも１種の分子を含む、未重合の重合性組成物を堆積させること、ならびに、次いで全体の重合において、材料Ｍの架橋、および分子Ｆの反応基Ｆ１と材料Ｍの反応基Ｍ１との反応をもたらすことを提案する。
このように、架橋性組成物Ｐの層は、紫外線への暴露中に材料Ｍの層に完全に結合される。
分子Ｆはまた、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と結合を形成し得る反応基Ｆ２を備える。
具体的には、見てきたように、特にトランジスタの場合において、基板Ｓの表面は、完全に同じ材料から形成された表面であってもよく、または金属および／もしくはＳｉＯ２等の絶縁材料で作製された領域を備えていてもよい。
これらの結合は、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と基Ｆ２との間の分子内結合であってもよい。
好ましい一実施形態において、基板Ｓの表面は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、金属、より具体的には金、アルミニウム、銅もしくは銀、ケイ素、ゲルマニウムもしくはガリウムヒ素等の無機半導体材料、改質ペンタセン、例えばＴＩＰＳ−ペンタセン、ペリレンもしくはこれらの誘導体をベースとした材料等の有機半導体材料、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド等のジイミド系材料から選択される材料で作製されるか、またはシリカ等の絶縁材料で作製される。
具体的には、これらの材料は、トランジスタの製造に使用される。
基板Ｓの表面はまた、これらの材料の１種または複数種で作製された領域、例えば金属で作製された領域を備えるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または代替として、金属領域を備える半導体、無機もしくは有機材料で作製された領域を備えていてもよい。
最も特に好ましい一実施形態において、金属はアルミニウムまたは金である。
金属がアルミニウムである場合、反応基Ｆ２は、好ましくはホスホン酸基である。
しかしながら、本発明の方法のさらに別の好ましい実施形態において、金属は金である。
この場合、分子Ｆの反応基Ｆ２は、好ましくはチオール基である。
材料Ｍに関して、これは、ジアクリレート、ジウレタンアクリレート、ジスチレンまたはジビニルエーテル、例えばポリ（ケイ皮酸ビニル）をベースとした基を備える材料であってもよい。
この材料は、好ましくは誘電材料であるが、これは一般にトランジスタに使用されるような材料であるためである。
分子Ｆの反応基Ｆ２は、その紫外線への暴露中に架橋性材料Ｍと反応する機能を有する。
この第２の反応基Ｆ２は、シリル基、またはアルケンもしくはケトン基等のｐ−共役基であってもよい。
分子Ｆの特に好ましい一例は、チオール基およびシリル基を備える分子、例えばトリメチルシリルプロパンチオールおよびトリメトキシシリルプロパンチオールである。
したがって、材料Ｍで作製された層の基板Ｓに対する接着を改善するための方法は、トランジスタを製造するための方法において特に有利に使用される。
したがって、本発明はまた、紫外線暴露により架橋し得るポリマー材料の基板に対する接着を改善するための方法を実行する少なくとも１つのステップを含む、トランジスタを製造するための方法を提案する。
ここで、本発明をより明確に理解するために、純粋に制限されない例示を目的として実施例を記載する。
ここで使用された基板は、プラスチック基板、より具体的にはポリエチレンナフタレートで作製された基板であり、この上にマスクを介して蒸着により金格子を堆積させる。
得られた格子の厚さは９０ｎｍである。
したがって、ここで使用された基板は、ポリエチレンナフタレートで作製された領域および金で作製された領域を備える表面である。
この基板の表面上に、本発明による未重合の重合性組成物、この場合ではトリメトキシシリルプロパンチオールを、格子上に堆積させる。
この組成物は、格子の金と重合性組成物との間のＳ−Ａｕ共有結合の形成により、即座に格子に接着する。
次に、紫外線架橋性ポリマーをスピンコーティングにより基板の表面全体に堆積させる。
堆積させたポリマー層の厚さは８５０ｎｍである。
この実施例では、紫外線架橋性ポリマーはポリ（ケイ皮酸ビニル）である。
次に、アクリレートポリマーで被覆された基板の表面から１０ｃｍ離して設置された紫外線ランプに、マスクを介して基板の表面を暴露する。
暴露時間は４５分間である。波長３６５ｎｍ、出力１４ｍＷ／ｃｍ２で暴露を行う。
この暴露中、ポリマーおよびトリメトキシシリルプロパンチオール重合性組成物が架橋し、ポリマーの基板の表面に対する接着をもたらす。
次いでアニールを１００℃で２０分間行い、乾燥させる。
ポリマーおよびトリメトキシシリルプロパンチオールの暴露されていない領域を、リビーラーであるテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で除去し、パターンを露出させる。
このようにして得られた基板を、ソースおよびドレイン電極の製造に使用する。
これは、マスクを介した蒸着により堆積される、厚さ６０ｎｍの金の層を堆積させることにより行う。
次に、半導体材料、この場合ではペンタセンを、スピンコーティングにより堆積させ、トランジスタを得る。
得られたトランジスタは、特に接着の点で優れた特性を有する。
Claims (9)
- 材料Ｍで作製された層の基板Ｓの表面に対する接着を改善するための方法であって、
材料Ｍが紫外線への暴露により架橋され得る材料であること、および、
以下のステップ：
ａ）基板Ｓの少なくとも１つの表面上への、紫外線への暴露により材料Ｍの表面の反応基Ｍ１と反応し得る第１の反応基Ｆ１と、基板Ｓの表面を構成する材料（複数可）と結合を形成し得る第２の反応基Ｆ２とを備える少なくとも１種の分子Ｆを含む、未重合の重合性組成物Ｐの堆積ステップ、
ｂ）ステップａ）において得られた未重合の組成物Ｐの層上への、未架橋の材料Ｍで作製された層の堆積ステップ、および
ｃ）ステップｂ）において得られた３層構造の、紫外線への暴露ステップ
を含むことを特徴とする方法。 - 基板Ｓの表面が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、金属、無機または有機半導体材料、およびこれらの混合物から選択される１種（または複数種）の材料で作製された少なくとも１つの領域を備えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 基板Ｓの表面が、Ａｌ、Ａｕ、ＣｕおよびＡｇ、ならびにこれらの混合物から選択される金属で作製された領域を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 基板Ｓの表面がアルミニウムで作製された領域を備えること、および分子Ｆの反応基Ｆ２がホスホン酸基であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 基板Ｓの表面が金で作製された領域を備えること、および分子Ｆの反応基Ｆ２がチオール基であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 材料Ｍが、アクリレート、ウレタンアクリレート、スチレンおよび／またはジビニルエーテルをベースとした材料の群から選択されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
- 分子Ｆの反応基Ｆ１が、シリル基およびｐ−共役基から選択されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
- 分子Ｆが、トリメチルシリルプロパンチオールおよびトリメトキシシリルプロパンチオールから選択されることを特徴とする、請求項５および７に記載の方法。
- 請求項１から８のいずれか一項に記載の、紫外線への暴露により架橋し得る材料Ｍで作製された層の基板に対する接着を改善するための方法を実行する少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする、トランジスタを製造するための方法。
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