JP2011111636A - Substrate for wet etching and its application - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate which suppresses the peeling of a thermoplastic polymer and the permeation of a wet etching liquid and a plating liquid into a resist or into a boundary between a metal layer and the resist in a thermal nanoimprint process. <P>SOLUTION: The substrate includes: a substrate layer 1: a metal layer 2 having a metal oxide surface; a sensitive ultraviolet compound layer 3 exhibiting adhesive properties by ultraviolet irradiation which is shown by the following formula; and a thermoplastic polymer layer 4 in this order: R1 to R3: H, a 1-6C hydrocarbon group or the like; X: O, OCO, COO, NH or NHCO; m:1 to 20; R4: a 1C-3C hydrocarbon group; Y: a 1C-3C alkoxy group or a halogen atom; and n: 1 to 3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

ウェットエッチング用基板とそれを用いた金属パターンを有する基板の製造方法、およびその金属パターンを有する基板に関する。   The present invention relates to a substrate for wet etching, a method for manufacturing a substrate having a metal pattern using the substrate, and a substrate having the metal pattern.

ウェットエッチング技術は、金属配線やフォトマスクなどの金属パターンの作製に使われている。具体的には、銅や金の金属パターンは液晶ディスプレイをはじめとする家電製品のプリント配線板に、銀の金属パターンは太陽電池の集電電極などに、クロムの金属パターンはフォトマスクに用いられている。これら金属パターンは、近年の情報量の増大に伴う情報機器の小型化、多機能化に対する期待から、さらなる微細化が要求されている。
主な金属パターンは、例えば、金属表面にポジ型レジストやネガ型レジストなどを塗布し、密着露光式または投影露光式のフォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、ウェットエッチングや電解めっきを用いて作製される。ここで用いられるフォトリソグラフィー用レジストは、光酸発生剤や光活性物質、レジスト樹脂自体などに親水性の高い官能基を有しているため、レジスト自体の吸水性が高い。このような高い吸水性は、水系の薬液を用いるウェットエッチングや電解めっきにおいて、薬液のレジスト内への浸透やレジスト−金属界面への浸入の要因となり、金属パターンの微細化に障害となる可能性がある。
The wet etching technique is used for the production of metal patterns such as metal wirings and photomasks. Specifically, copper and gold metal patterns are used for printed circuit boards of household electrical appliances such as liquid crystal displays, silver metal patterns are used for collecting electrodes of solar cells, and chromium metal patterns are used for photomasks. ing. These metal patterns are required to be further miniaturized from the expectation for downsizing and multi-functioning of information equipment accompanying an increase in the amount of information in recent years.
The main metal pattern is produced by, for example, applying a positive resist or negative resist on the metal surface, forming a resist pattern by contact exposure or projection exposure photolithography, and using wet etching or electrolytic plating. The Since the resist for photolithography used here has a highly hydrophilic functional group in a photoacid generator, a photoactive substance, the resist resin itself, etc., the resist itself has high water absorption. Such high water absorption may cause the penetration of the chemical into the resist and the penetration into the resist-metal interface in wet etching and electroplating using aqueous chemicals, which may hinder the miniaturization of metal patterns. There is.

そこで、特許文献1では、吸水性を高める光酸発生剤や光活性物質などを必要としない熱ナノインプリント法により、疎水性レジストのパターンを形成し、ウェットエッチングにより微細な金属パターンを作製する方法が提案されている。この疎水性レジストは、レジスト−金属間の密着性を低下させ、熱ナノインプリント時に欠陥が生じる。そのため特許文献1ではベンゾフェノン骨格とチオール骨格を有する化合物をレジスト−金属間に配設し、ベンゾフェノンの光架橋反応により密着性を改善している。
しかし、特許文献1により作製できる金属パターンの金属種は、チオール基が吸着可能な金、銀、銅などに限られる。このため、その他の工業的に用いられる金属の微細加工を行う手法の開発が望まれている。
Therefore, Patent Document 1 discloses a method in which a hydrophobic resist pattern is formed by a thermal nanoimprint method that does not require a photoacid generator or a photoactive substance that increases water absorption, and a fine metal pattern is formed by wet etching. Proposed. This hydrophobic resist lowers the adhesion between the resist and the metal, and causes defects during thermal nanoimprinting. For this reason, in Patent Document 1, a compound having a benzophenone skeleton and a thiol skeleton is disposed between a resist and a metal, and adhesion is improved by a photocrosslinking reaction of benzophenone.
However, the metal species of the metal pattern that can be produced according to Patent Document 1 are limited to gold, silver, copper, and the like that can adsorb thiol groups. For this reason, the development of a technique for performing microfabrication of other industrially used metals is desired.

一般的にレジスト−金属間の密着性を得るためには、レジスト組成物に密着性向上成分を加える、または金属表面を粗化することでアンカー効果を付与することがある。レジスト組成物の変更では、添加物を加えたり、レジスト自体の親水化などの方法があるが、先述したようにこのような手法は、金属パターンの微細化の妨げになる可能性がある。また、表面粗化は熱ナノインプリント法によりレジストパターンを形成する場合に、欠陥の原因となることから不向きである。
その他の高分子−金属間の密着性を得る方法として、特許文献1に記載されるベンゾフェノン骨格とチオール骨格を有する化合物の類似化合物を用いる手法が提案されている。その方法は、金属酸化物表面に結合可能なシランカップリング基と、特許文献1と同用にベンゾフェノン骨格を有する化合物を用いて、ベンゾフェノン基の光架橋反応により密着性を得る方法である。
In general, in order to obtain adhesion between a resist and a metal, an anchor effect may be imparted by adding an adhesion improving component to the resist composition or roughening the metal surface. In changing the resist composition, there are methods such as adding an additive and making the resist itself hydrophilic. However, as described above, such a method may hinder miniaturization of the metal pattern. Further, surface roughening is not suitable because it causes defects when a resist pattern is formed by a thermal nanoimprint method.
As another method for obtaining adhesion between a polymer and a metal, a method using an analogous compound of a compound having a benzophenone skeleton and a thiol skeleton described in Patent Document 1 has been proposed. The method is a method in which adhesion is obtained by photocrosslinking reaction of a benzophenone group using a silane coupling group capable of binding to the surface of the metal oxide and a compound having a benzophenone skeleton as in Patent Document 1.

具体的には、例えば、特許文献2において、シランカップリング基にトリメトキシシラン基を有する化合物が提案され、金属酸化物微粒子表面へ該化合物を結合させることで、微粒子表面の機能化、安定化などを行う方法が提案されている。特許文献3および非特許文献1には、トリエトキシシラン基を有する化合物が提案され、該化合物を基板上に結合させ、さらに機能性高分子を塗布後、光架橋反応により固定化することで、DNAアレイなど機能性高分子に由来する機能を基板上に付与する方法が提案されている。
さらに、非特許文献2〜4にはジメチルクロロシラン基を有する化合物が、非特許文献5にはトリクロロシラン基を有する化合物が報告されている。非特許文献2,3では非特許文献1と同用に機能性高分子を基板上に固定化しており、非特許文献4では該化合物を用いて機能性分子をシリコン基板上に固定化し、それを薄膜分子レジストとして用いてドライエッチングする手法が報告されている。非特許文献5では非特許文献1と同用に、フッ素基を有するポリマーを基板上に固定化する方法が報告されている。
以上のような報告はあるものの、ベンゾフェノン骨格とシランカップリング基を有する化合物をウェットエッチング用基板に応用した例はなく、また熱ナノインプリント法と併用して微細な金属パターンを作製することは知られていない。
Specifically, for example, in Patent Document 2, a compound having a trimethoxysilane group as a silane coupling group is proposed, and the function and stabilization of the surface of the fine particle are achieved by bonding the compound to the surface of the metal oxide fine particle. The method of doing etc. is proposed. In Patent Document 3 and Non-Patent Document 1, a compound having a triethoxysilane group is proposed, and the compound is bonded onto a substrate, and further, a functional polymer is applied and then immobilized by a photocrosslinking reaction. A method for imparting a function derived from a functional polymer such as a DNA array on a substrate has been proposed.
Furthermore, Non-Patent Documents 2 to 4 report a compound having a dimethylchlorosilane group, and Non-Patent Document 5 reports a compound having a trichlorosilane group. In Non-Patent Documents 2 and 3, a functional polymer is immobilized on a substrate in the same manner as Non-Patent Document 1, and in Non-Patent Document 4, a functional molecule is immobilized on a silicon substrate using the compound. There has been reported a technique of dry-etching using as a thin film molecular resist. Non-Patent Document 5 reports a method for immobilizing a polymer having a fluorine group on a substrate in the same manner as Non-Patent Document 1.
Although there are reports as described above, there is no example of applying a compound having a benzophenone skeleton and a silane coupling group to a substrate for wet etching, and it is known to produce a fine metal pattern in combination with a thermal nanoimprint method. Not.

特開2009−73809号公報JP 2009-73809 A 国際公開第2009/101016号International Publication No. 2009/101016 米国特許第7176297号明細書US Pat. No. 7,176,297

Gianneli, Maria, et al., Soft Matter (2008), 4 (7), 1443-1447.Gianneli, Maria, et al., Soft Matter (2008), 4 (7), 1443-1447. Prucker, Oswald, et al., J. Am. Chem. Soc. (1999), 121 (38), 8766-8770.Prucker, Oswald, et al., J. Am. Chem. Soc. (1999), 121 (38), 8766-8770. Loschonsky, S., et al. Biomacromolecules (2008), 9 (2), 543-552.Loschonsky, S., et al. Biomacromolecules (2008), 9 (2), 543-552. Jarvholm, Jonas, et al., J. Am. Chem. Soc. (2009), 131 (2), 398 -399.Jarvholm, Jonas, et al., J. Am. Chem. Soc. (2009), 131 (2), 398 -399. Mock, Ulrike, et al,. Journal of Physics: Condensed Matter (2005), 17 (9), S595-S605.Mock, Ulrike, et al ,. Journal of Physics: Condensed Matter (2005), 17 (9), S595-S605.

本発明の課題は、紫外線照射により接着性を発現する感紫外線化合物を用いて、基板表面の金属と熱可塑性高分子とを強固に接着させた、ウェットエッチング用基板を提供することにある。
本発明の別の課題は、本発明のウェットエッチング用基板に対して、熱ナノインプリント法により凹凸形状を作製し、サブトラクティブ法、またはアディティブ法により微細な金属パターンを有する基板を製造する方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、0.01μm〜10μmの線幅の微細な金属パターンを有する基板を提供することにある。
The subject of this invention is providing the board | substrate for wet etching which adhere | attached the metal and thermoplastic polymer of the board | substrate surface firmly using the ultraviolet sensitive compound which expresses adhesiveness by ultraviolet irradiation.
Another object of the present invention is to provide a method for producing a substrate having a fine metal pattern by a subtractive method or an additive method by producing a concavo-convex shape by a thermal nanoimprint method for the wet etching substrate of the present invention. There is to do.
Another object of the present invention is to provide a substrate having a fine metal pattern having a line width of 0.01 μm to 10 μm.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、特定の感紫外線化合物を、金属酸化物表面を有する金属層と熱可塑性高分子層との間に配設したウェットエッチング用基板を利用することで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of diligent research to solve the above problems, the inventors of the present invention have developed a wet etching substrate in which a specific ultraviolet-sensitive compound is disposed between a metal layer having a metal oxide surface and a thermoplastic polymer layer. By using it, it discovered that the said subject could be solved and came to complete this invention.

本発明によれば、基板層、金属酸化物表面を有する金属層、式(1)に示す感紫外線化合物層、および熱可塑性高分子層とをこの順で有するウェットエッチング用基板が提供される。

Figure 2011111636
(式中、R1〜R3は水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、酸素原子または窒素原子で連結された炭素数1〜6の炭化水素基を示す。XはO、OCO、COO、NH、NHCO
を示し、mは1〜20の整数を示す。R4は炭素数1〜3の炭化水素基を示し、Yは炭素数1〜3のアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、nは1〜3の整数を表す。)
また本発明によれば、上記ウェットエッチング用基板に対して、少なくとも1部に紫外線照射を施したウェットエッチング用基板が提供される。 According to the present invention, there is provided a wet etching substrate having a substrate layer, a metal layer having a metal oxide surface, an ultraviolet-sensitive compound layer represented by formula (1), and a thermoplastic polymer layer in this order.
Figure 2011111636
(In the formula, R1 to R3 represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms linked by an oxygen atom or a nitrogen atom. X represents O, OCO, COO, NH, NHCO
M represents an integer of 1-20. R4 represents a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, Y represents an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a halogen atom, and n represents an integer of 1 to 3. )
According to the present invention, there is also provided a wet etching substrate in which at least a part of the wet etching substrate is irradiated with ultraviolet rays.

更に本発明によれば、上記紫外線照射を施したウェットエッチング用基板に対して、少なくとも以下の工程を施すことを特徴とする、金属パターンを有する基板の製造方法が提供される。
(1a)熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成する工程、
(1b)前記凹凸形状の凹部に残存する熱可塑性高分子層を除去する工程、
(1c)凹部下の金属層をウェットエッチングにより除去する工程、
(1d)金属層上の感紫外線化合物層及び熱可塑性高分子層を剥離する工程。
更にまた本発明によれば、上記紫外線照射を施したウェットエッチング用基板に対して、少なくとも1部に紫外線照射を施したウェットエッチング用基板が提供される。
(2a)熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成する工程、
(2b)前記凹凸形状の凹部に残存する熱可塑性高分子層を除去する工程、
(2c)凹部に電解めっきにより金属パターンを形成する工程、
(2d)金属層上の感紫外線化合物層及び熱可塑性高分子層を剥離する工程、
(2e)凹部の金属膜をウェットエッチングにより除去する工程。
また本発明によれば、上記いずれかの製造方法により製造した、0.01〜10μmの線幅の金属パターンを有する基板が提供される。
Furthermore, according to this invention, the manufacturing method of the board | substrate which has a metal pattern characterized by performing at least the following processes with respect to the board | substrate for wet etching which performed said ultraviolet irradiation.
(1a) a step of forming a concavo-convex shape by a thermal nanoimprint method,
(1b) removing the thermoplastic polymer layer remaining in the concave-convex shaped recess,
(1c) removing the metal layer under the recess by wet etching;
(1d) A step of peeling off the ultraviolet-sensitive compound layer and the thermoplastic polymer layer on the metal layer.
Furthermore, according to the present invention, there is provided a wet etching substrate in which at least a part of the wet etching substrate subjected to ultraviolet irradiation is irradiated with ultraviolet light.
(2a) a step of forming an uneven shape by a thermal nanoimprint method,
(2b) removing the thermoplastic polymer layer remaining in the concave-convex recess,
(2c) forming a metal pattern by electrolytic plating in the recesses,
(2d) a step of peeling off the UV-sensitive compound layer and the thermoplastic polymer layer on the metal layer,
(2e) A step of removing the metal film in the recess by wet etching.
Moreover, according to this invention, the board | substrate which has a metal pattern with a line width of 0.01-10 micrometers manufactured by one of the said manufacturing methods is provided.

本発明のウェットエッチング用基板では、金属酸化物表面を有する金属層と熱可塑性高分子層間を紫外線照射により接着性を発現する感紫外線化合物により強固に接着するので、熱ナノインプリント法における熱可塑性高分子の剥がれや、ウェットエッチングおよび電気めっきにおけるウェットエッチング液やめっき液のレジスト内への浸入、および金属酸化物表面を有する金属層とレジストとの間の界面への浸入を抑制することができ、設計どおりの微細な金属パターンを有する基板を得ることができる。
また、本発明の金属パターンの製造方法は、量産性に優れており、こうして得られた金属パターンは、半導体、配線基板、電子デバイス、光学デバイス等に有用である。
In the substrate for wet etching according to the present invention, the metal layer having a metal oxide surface and the thermoplastic polymer layer are firmly bonded with an ultraviolet-sensitive compound that exhibits adhesiveness by ultraviolet irradiation, so that the thermoplastic polymer in the thermal nanoimprint method is used. Designed to suppress the peeling of the metal, the wet etching solution and the plating solution in wet etching and electroplating into the resist, and the penetration between the metal layer having the metal oxide surface and the resist. A substrate having the same fine metal pattern can be obtained.
The metal pattern production method of the present invention is excellent in mass productivity, and the metal pattern thus obtained is useful for semiconductors, wiring boards, electronic devices, optical devices, and the like.

本発明のウェットエッチング基板を用いて、本発明の金属パターンを有する基板の製造方法を説明するための概略工程図である。It is a general | schematic process drawing for demonstrating the manufacturing method of the board | substrate which has a metal pattern of this invention using the wet etching board | substrate of this invention. 実施例3−1で作製した、ライン&スペースが2μm(左)、1μm(右)のポリスチレンパターンの光学顕微鏡像の写しである。It is a copy of the optical microscope image of the polystyrene pattern with which the line & space produced in Example 3-1 is 2 micrometers (left) and 1 micrometer (right). 実施例3−1で作製した、ライン&スペースが2μm(左)、1μm(右)の銅パターンの光学顕微鏡像の写しである。It is a copy of the optical microscope image of the copper pattern produced in Example 3-1 and having a line and space of 2 μm (left) and 1 μm (right). 比較例3−1で作製した、ライン&スペースが2μm(左)、1μm(右)のポリスチレンパターンの光学顕微鏡像の写しである。It is a copy of the optical microscope image of the polystyrene pattern produced in Comparative Example 3-1, with a line and space of 2 μm (left) and 1 μm (right). 比較例3−1で作製したライン&スペースが2μm(左)、1μm(右)の銅パターンの光学顕微鏡像の写しである。It is a copy of the optical microscope image of the copper pattern whose line & space produced in Comparative Example 3-1 is 2 micrometers (left) and 1 micrometer (right).

以下、本発明を実施するための形態について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。以下は本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。そして、本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. The following are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. And this invention can be deform | transformed suitably and implemented within the range of the summary. In addition, the dimensional ratio of drawing is not restricted to the ratio of illustration.

図1において(イ)は、本発明のウェットエッチング用基板の一例であって、基板層1、金属酸化物表面を有する金属層2(以下、金属層2と略すことがある)、式(1)に示す感紫外線化合物層3、および熱可塑性高分子層4とをこの順で有する。   In FIG. 1, (a) is an example of a substrate for wet etching according to the present invention, and includes a substrate layer 1, a metal layer 2 having a metal oxide surface (hereinafter sometimes abbreviated as metal layer 2), formula (1) ) And the thermoplastic polymer layer 4 in this order.

基板層1を形成する材料は、後述する熱ナノインプリント法により成型する熱可塑性高分子のガラス転移温度より高いガラス転移温度を有する材料であれば良く、例えば、シリコン、ガラス、石英、アルミナ、チタン酸バリウム等の無機あるいは無機酸化物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、これら2種以上の積層体、およびこれら2種以上の複合材からなる群より選択される材料が挙げられる。
複合材としては、公知のものを用いることができ、例えば、ガラス繊維をエポキシ樹脂で固めたものや、ベークライトを積層した複合材が挙げられる。
The material for forming the substrate layer 1 may be any material that has a glass transition temperature higher than the glass transition temperature of a thermoplastic polymer that is molded by a thermal nanoimprint method to be described later. For example, silicon, glass, quartz, alumina, titanic acid A material selected from the group consisting of inorganic or inorganic oxides such as barium, epoxy resin, phenol resin, polyimide resin, polyester resin, polyphenylene oxide resin, a laminate of two or more of these, and a composite of two or more of these Can be mentioned.
As the composite material, known materials can be used, and examples thereof include a material in which glass fibers are hardened with an epoxy resin and a composite material in which bakelite is laminated.

基板層1は、例えば、金属層2が銅のとき、最終的に得られる基板をエレクトロニクス用の配線基板として用いる場合、平滑性、低膨張係数、絶縁性の点から、シリコン、ガラス、石英等の無機あるいは無機酸化物材料や、ポリイミドなどの耐熱性有機材料からなる基板が好ましく、フレキシブル配線基板に用いる場合は、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、或いはガラス繊維とエポキシ樹脂の複合材が好ましい。
金属層2がクロムのとき、最終的に得られる基板をフォトマスクに用いる場合、紫外線の透過率の点から、石英が好ましい。
For example, when the metal layer 2 is made of copper and the finally obtained substrate is used as a wiring board for electronics, the substrate layer 1 is made of silicon, glass, quartz, etc. in terms of smoothness, low expansion coefficient, and insulation. A substrate made of a heat-resistant organic material such as an inorganic or inorganic oxide material or polyimide is preferable. When used for a flexible wiring substrate, a polyester resin, a polyphenylene oxide resin, or a composite material of glass fiber and an epoxy resin is preferable.
When the metal layer 2 is chromium, when the finally obtained substrate is used as a photomask, quartz is preferable from the viewpoint of ultraviolet transmittance.

金属層2は、表面に金属酸化物を有する。該金属酸化物は、式(1)で示される感紫外線化合物が結合可能なものであれば良く、例えば、酸化銀、酸化銅、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化白金、酸化チタン、酸化パラジウムおよびこれらの複合物が挙げられる。
金属層2の金属は表面の金属酸化物と同一、又は異なる金属であっても良く、例えば、銀、銅、クロム、アルミニウム、亜鉛、スズ、白金、チタン、パラジウム、これら金属の酸化物、およびこれらの複合物が挙げられる。
The metal layer 2 has a metal oxide on the surface. The metal oxide only needs to be capable of binding the ultraviolet-sensitive compound represented by the formula (1). For example, silver oxide, copper oxide, chromium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tin oxide, platinum oxide, oxidation Examples include titanium, palladium oxide, and composites thereof.
The metal of the metal layer 2 may be the same or different from the metal oxide on the surface, for example, silver, copper, chromium, aluminum, zinc, tin, platinum, titanium, palladium, oxides of these metals, and These composites can be mentioned.

金属層2は、最終的に得られる金属パターンの工業的な用途から、タッチパネルや太陽電池等の電極に用いる場合、酸化銀表面を有する銀、配線に用いる場合は酸化銅表面を有する銅、または酸化アルミニウム表面を有するアルミニウム、フォトマスクに用いる場合は酸化クロム表面を有するクロムが好ましい。
金属層2の厚さは、最終的に得られる金属パターンの用途により異なるが、5nm〜20μmが好ましい。5nm未満であると基板表面の平滑性が不足し、20μmより大きいと後工程におけるエッチング時間が長時間になる。
From the industrial use of the finally obtained metal pattern, the metal layer 2 is silver having a silver oxide surface when used for an electrode such as a touch panel or a solar cell, copper having a copper oxide surface when used for wiring, or Aluminum having an aluminum oxide surface and chromium having a chromium oxide surface are preferred when used for a photomask.
Although the thickness of the metal layer 2 changes with uses of the metal pattern finally obtained, 5 nm-20 micrometers are preferable. When the thickness is less than 5 nm, the smoothness of the substrate surface is insufficient, and when it is larger than 20 μm, the etching time in the subsequent process becomes long.

本発明のウェットエッチング用基板において、基板層1上に金属層2を形成する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、スパッタリング法や真空蒸着法等の乾式めっき法、及び電解めっき法、無電解めっき法等の湿式めっき法が挙げられる。
本発明のウェットエッチング用基板においては、基板層1と金属層2との密着性を確保するために、クロム、チタンなどの金属を予めスパッタリング等の処理により、基板層1と金属層2との間に形成させても良い。
In the wet etching substrate of the present invention, the method for forming the metal layer 2 on the substrate layer 1 is not particularly limited, and a known method can be used. Examples thereof include dry plating methods such as sputtering and vacuum deposition, and wet plating methods such as electrolytic plating and electroless plating.
In the wet etching substrate of the present invention, in order to ensure adhesion between the substrate layer 1 and the metal layer 2, a metal such as chromium or titanium is previously subjected to a treatment such as sputtering to form the substrate layer 1 and the metal layer 2. It may be formed in between.

感紫外線化合物層3を形成する化合物を示す式(1)において、R1〜R3は水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、酸素原子または窒素原子で連結された炭素数1〜6の炭化水素基を示す。
炭素数1〜6の炭化水素基とは具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基である。
酸素原子あるいは窒素原子で連結されている炭素数1〜6の炭化水素基とは、上記炭素数1〜6の炭化水素基の例示の基が酸素原子あるいは窒素原子で連結されている基が挙げられる。
R1〜R3は、立体障害に起因する光反応性の理由からは、水素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
In Formula (1) which shows the compound which forms the ultraviolet-sensitive compound layer 3, R1-R3 are carbon atoms having 1 to 6 carbon atoms connected by hydrogen atoms, hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, oxygen atoms or nitrogen atoms. Indicates a hydrogen group.
Specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, tert-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, isopentyl group, A cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, and a phenyl group;
Examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms connected by an oxygen atom or a nitrogen atom include groups in which the above exemplified groups of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms are connected by an oxygen atom or a nitrogen atom. It is done.
R1 to R3 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, or an ethoxy group for the reason of photoreactivity due to steric hindrance.

式(1)中、XはO、OCO、COO、NH、NHCOを示し、mは1〜20の整数を示す。製造の容易さの観点からXはOが好ましい。mは20を超えると分子鎖の屈曲性が大きくなり、該化合物の吸着量が減少し、接着機能が低下する恐れがある。
式(1)中、R4はメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜3の炭化水素基を示し、Yは炭素数1〜3のアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、nは1〜3の整数を表す。
式(1)において、−Si(Y)n(R4)3-nとしては、例えば、トリメトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、トリエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリクロロシラン、ジメチルクロロシランが挙げられ、電子材料に使用する理由からは、トリメトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、トリエトキシシラン、ジメチルエトキシシランが好ましい。
また式(1)の感紫外線化合物における2位、6位、2’位、6’位は、光反応性の理由から水素原子が必要である。
In the formula (1), X represents O, OCO, COO, NH, NHCO, and m represents an integer of 1-20. From the viewpoint of ease of production, X is preferably O. When m exceeds 20, the flexibility of the molecular chain increases, the amount of adsorption of the compound decreases, and the adhesion function may be lowered.
In the formula (1), R4 represents a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, Y represents an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a halogen atom, n Represents an integer of 1 to 3.
In formula (1), examples of —Si (Y) n (R4) 3-n include trimethoxysilane, dimethylmethoxysilane, triethoxysilane, dimethylethoxysilane, trichlorosilane, and dimethylchlorosilane. Trimethoxysilane, dimethylmethoxysilane, triethoxysilane, and dimethylethoxysilane are preferable from the reason for using for this.
Moreover, the 2nd-position, 6th-position, 2'-position, and 6'-position in the ultraviolet-sensitive compound of the formula (1) require a hydrogen atom for the reason of photoreactivity.

式(1)に示す感紫外線化合物として、原料入手の容易さ、合成の容易さ、熱可塑性高分子との光反応性、金基板への密着性の理由から、例えば、4−(3−トリメトキシシリル)プロピルオキシベンゾフェノン、4−(3−トリメトキシシリル)プロピルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、8−(3−トリメトキシシリル)オクチルオキシベンゾフェノン、8−(3−トリメトキシシリル)オクチルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、4−(3−トリエトキシシリル)プロピルオキシベンゾフェノン、4−(3−トリエトキシシリル)プロピルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、8−(3−トリエトキシシリル)オクチルオキシベンゾフェノン、8−(3−トリエトキシシリル)オクチルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、4−(3−トリクロロシリル)プロピルオキシベンゾフェノン、4−(3−トリクロロシリル)プロピルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、8−(3−トリクロロシリル)オクチルオキシベンゾフェノン、8−(3−トリクロロシリル)オクチルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、4−(3−ジメチルクロロシリル)プロピルオキシベンゾフェノン、4−(3−ジメチルクロロシリル)プロピルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノン、8−(3−ジメチルクロロシリル)オクチルオキシベンゾフェノン、8−(3−ジメチルクロロシリル)オクチルオキシ−4’−メトキシベンゾフェノンが好ましく挙げられる。これら感紫外線化合物は、公知の手法により製造可能である。   As the UV-sensitive compound represented by the formula (1), for example, 4- (3-trimethyl) is preferable because of the availability of raw materials, ease of synthesis, photoreactivity with a thermoplastic polymer, and adhesion to a gold substrate. Methoxysilyl) propyloxybenzophenone, 4- (3-trimethoxysilyl) propyloxy-4'-methoxybenzophenone, 8- (3-trimethoxysilyl) octyloxybenzophenone, 8- (3-trimethoxysilyl) octyloxy- 4'-methoxybenzophenone, 4- (3-triethoxysilyl) propyloxybenzophenone, 4- (3-triethoxysilyl) propyloxy-4'-methoxybenzophenone, 8- (3-triethoxysilyl) octyloxybenzophenone, 8- (3-Triethoxysilyl) octyloxy-4′-methoxybenzo Enone, 4- (3-trichlorosilyl) propyloxybenzophenone, 4- (3-trichlorosilyl) propyloxy-4′-methoxybenzophenone, 8- (3-trichlorosilyl) octyloxybenzophenone, 8- (3-trichlorosilyl) ) Octyloxy-4′-methoxybenzophenone, 4- (3-dimethylchlorosilyl) propyloxybenzophenone, 4- (3-dimethylchlorosilyl) propyloxy-4′-methoxybenzophenone, 8- (3-dimethylchlorosilyl) Preferred examples include octyloxybenzophenone and 8- (3-dimethylchlorosilyl) octyloxy-4′-methoxybenzophenone. These ultraviolet-sensitive compounds can be produced by a known method.

本発明のウェットエッチング用基板において、金属層2上に感紫外線化合物層3を形成する方法は、浸漬法や気相法などの公知の方法を用いることができる。
浸漬法は、例えば、第1に金属層2に対してUV/オゾン処理などを施し、金属層表面に水酸基を形成させる。次に、感紫外線化合物を溶媒に溶解させた溶液を、スピンコート法、浸漬法、スプレイコート法、フローコート法、ロールコート法、ダイコート法等により、水酸基を有する金属層上に成膜・反応後、更に送風下、加熱下、減圧下で溶剤である成分を蒸散させる方法が挙げられる。
In the wet etching substrate of the present invention, the method for forming the ultraviolet-sensitive compound layer 3 on the metal layer 2 may be a known method such as an immersion method or a vapor phase method.
In the dipping method, for example, first, UV / ozone treatment or the like is performed on the metal layer 2 to form a hydroxyl group on the surface of the metal layer. Next, a solution obtained by dissolving an ultraviolet-sensitive compound in a solvent is formed and reacted on a metal layer having a hydroxyl group by spin coating, dipping, spray coating, flow coating, roll coating, die coating, or the like. Then, the method of evaporating the component which is a solvent under ventilation, heating, and pressure reduction further is mentioned.

前記溶媒は、感紫外線化合物を溶解させ、かつ感紫外線化合物と反応しない溶媒であれば良く、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸メトキシプロピル、乳酸エチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホルム、ブチルクロリド、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、エチレンカーボネート、γ-ブチロラクトンが挙げられ、作業環境の点からトルエンが好ましい。
感紫外線化合物を溶媒に溶解させた溶液において、感紫外線化合物の濃度は、通常0.0001〜1mol/dm3の範囲であり、好ましくは0.0001〜0.1mol/dm3である。該濃度を0.0001mol/dm3以上とすることにより、感紫外線化合物の層を均質に形成できる。また該濃度を1mol/dm3以下とすることにより、十分な効果が得られ経済的である。
The solvent may be any solvent that dissolves the UV-sensitive compound and does not react with the UV-sensitive compound. For example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, lactic acid Examples include ethyl, tetrahydrofuran, dioxane, chloroform, butyl chloride, toluene, xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone, and toluene is preferred from the viewpoint of the working environment.
In solution-sensitive ultraviolet compound is dissolved in a solvent, the concentration of sensitive ultraviolet compound is usually in the range of 0.0001~1mol / dm 3, preferably 0.0001~0.1mol / dm 3. By setting the concentration to 0.0001 mol / dm 3 or more, the ultraviolet-sensitive compound layer can be formed uniformly. Further, when the concentration is 1 mol / dm 3 or less, a sufficient effect is obtained and it is economical.

気相法は、例えば、浸漬法と同様に水酸基を形成した金属層を有する基板と感紫外線化合物とを同一容器に入れ、窒素雰囲気下で密封し、加熱する方法が挙げられる。
加熱温度は、感紫外線化合物が揮発し、かつ分解しなければ問題なく、好ましくは140〜250℃である。
Examples of the vapor phase method include a method in which a substrate having a metal layer in which a hydroxyl group is formed and an ultraviolet-sensitive compound are placed in the same container, sealed in a nitrogen atmosphere, and heated as in the immersion method.
The heating temperature is 140 to 250 ° C., preferably without any problem unless the UV-sensitive compound is volatilized and decomposes.

熱可塑性高分子層4を形成する材料としては、重量平均分子量が2000〜1000000、好ましくは2000〜500000であって、室温以上のガラス転移温度を有し、溶剤に可溶で、かつウェットエッチングや電解めっきにおいて用いる薬液に対して不溶な熱可塑性高分子が好ましく挙げられる。具体的には、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリベンジルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、環状ポリオレフィンが挙げられる。
ウェットエッチングレジストへの利用の観点からは、吸水性の低い炭化水素基からなる熱可塑性高分子の利用が好ましく、具体的にはポリスチレン、ポリビニルトルエン、環状ポリオレフィンが挙げられる。これら炭化水素基からなる熱可塑性高分子を用いた場合、その吸水性の低さからウェットエッチング液がレジスト内へ浸入しにくくなるため、レジスト膜厚を薄くすることが可能であり、これにより熱ナノインプリント成型における成型時間を短縮すること、またウェットエッチング液の攪拌効率が向上することやサイドエッチングの進行が抑制されることにより矩形性の良い金属パターンを作製することが可能となる。
The material for forming the thermoplastic polymer layer 4 has a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000, preferably 2,000 to 500,000, has a glass transition temperature of room temperature or higher, is soluble in a solvent, and is wet-etched. Preferred examples include thermoplastic polymers that are insoluble in the chemical solution used in electrolytic plating. Specific examples include polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl toluene, polybenzyl methacrylate, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, and cyclic polyolefin.
From the viewpoint of use in a wet etching resist, it is preferable to use a thermoplastic polymer composed of a hydrocarbon group having low water absorption, and specifically, polystyrene, polyvinyl toluene, and cyclic polyolefin can be mentioned. When thermoplastic polymers composed of these hydrocarbon groups are used, it is difficult for the wet etching solution to enter the resist due to its low water absorption, so that the resist film thickness can be reduced. By shortening the molding time in nanoimprint molding, improving the stirring efficiency of the wet etching solution, and suppressing the progress of side etching, a metal pattern with good rectangularity can be produced.

本発明のウェットエッチング用基板において、熱可塑性高分子層4の形成方法は、例えば、熱可塑性高分子を溶媒に溶解させた溶液を、スピンコート法、浸漬法、スプレイコート法、フローコート法、ロールコート法、ダイコート法等により成膜し、更に送風下、加熱下、減圧下で溶媒を蒸散させることによって行うことができる。
溶媒は、用いる熱可塑性高分子が溶解すれば良く、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸メトキシプロピル、乳酸エチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホルム、ブチルクロリド、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、エチレンカーボネート、γ-ブチロラクトンが挙げられる。
また、基板への塗布特性改善のために界面活性剤、レベリング剤等を添加することや、形状検査のための蛍光物質を添加することもできる。これらの界面活性剤、レべリング材の例としては、イオン系、またはノニオン系界面活性剤、あるいはシリコーン誘導体、フッ素誘導体が挙げられる。蛍光物質の例としては、アクリジン系蛍光物質、アントラセン系蛍光物質、ローダミン系蛍光物質、ピロメテン系蛍光物質、ペリレン系蛍光物質が挙げられる。
In the wet etching substrate of the present invention, the method for forming the thermoplastic polymer layer 4 is, for example, a solution obtained by dissolving a thermoplastic polymer in a solvent, spin coating method, dipping method, spray coating method, flow coating method, Film formation can be performed by a roll coating method, a die coating method, or the like, and further by evaporating the solvent under blowing, heating, or reduced pressure.
The solvent only needs to dissolve the thermoplastic polymer used. For example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, ethyl lactate, tetrahydrofuran, dioxane, chloroform, butyl chloride. , Toluene, xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone.
In addition, a surfactant, a leveling agent or the like can be added to improve the coating properties on the substrate, or a fluorescent material for shape inspection can be added. Examples of these surfactants and leveling materials include ionic or nonionic surfactants, silicone derivatives, and fluorine derivatives. Examples of fluorescent materials include acridine fluorescent materials, anthracene fluorescent materials, rhodamine fluorescent materials, pyromethene fluorescent materials, and perylene fluorescent materials.

熱可塑性高分子を溶媒に溶解させた溶液において、熱可塑性高分子の濃度は、通常0.1〜20質量%の範囲である。0.1質量%より低濃度の場合、熱可塑性高分子の膜厚が薄くなり過ぎ、レジストとしての機能を成さない可能性がある。20質量%より高濃度の場合、膜厚の均一性が保てなく恐れがある。
熱可塑性高分子層4の厚さは、後述するウェットエッチングや電解めっきの際に利用可能であればよく、その厚さは限定されないが、金属層2の保護能力及び熱可塑性高分子層4を除去する際の除去容易さの観点から、0.2〜10μmが好ましく、0.2〜5.0μmがより好ましく、0.2〜2.0μmがさらに好ましい。
熱可塑性高分子層4は、2層以上であっても良く、例えば、後述するウェットエッチング用基板に紫外線を照射した後に、再度熱可塑性高分子層を形成しても良い。
In a solution in which a thermoplastic polymer is dissolved in a solvent, the concentration of the thermoplastic polymer is usually in the range of 0.1 to 20% by mass. When the concentration is lower than 0.1% by mass, the film thickness of the thermoplastic polymer becomes too thin, and there is a possibility that it does not function as a resist. When the concentration is higher than 20% by mass, the film thickness may not be uniform.
The thickness of the thermoplastic polymer layer 4 is not particularly limited as long as it can be used in wet etching and electrolytic plating described later, and the protective ability of the metal layer 2 and the thermoplastic polymer layer 4 are not limited. From the viewpoint of ease of removal when removing, 0.2 to 10 μm is preferable, 0.2 to 5.0 μm is more preferable, and 0.2 to 2.0 μm is further preferable.
The thermoplastic polymer layer 4 may be two or more layers. For example, the thermoplastic polymer layer may be formed again after irradiating the wet etching substrate described later with ultraviolet rays.

本発明のウェットエッチング用基板は、上述の基板に対して、少なくとも1部に紫外線を施したものも挙げられ、図1の(ロ)は、ウェットエッチング用基板に紫外線を照射する紫外線照射工程を示す概略図である。
紫外線照射は、通常、波長200〜400nmの紫外線を照射することにより行うことができる。この紫外線照射によって、感紫外線化合物におけるベンゾフェノンのカルボニル基が励起しビラジカルが発生する。ベンゾフェノンの酸素原子上に発生するラジカルは速やかに熱可塑性高分子の炭化水素から水素原子を引き抜きアルコールに変化する。一方のベンゾフェノンの炭素上に発生したラジカルは、熱可塑性高分子の炭化水素上に発生したラジカルとの再結合によって共有結合を生成する。この原理により、シランカップリング剤の金属層に対する共有結合と、ベンゾフェノンの熱可塑性高分子に対する共有結合によって、金属層2と熱可塑性高分子層4が感紫外線化合物層3を介して強固に接着される。
Examples of the wet etching substrate of the present invention include those obtained by irradiating at least a part of the above-mentioned substrate with ultraviolet rays. FIG. 1B shows an ultraviolet irradiation step of irradiating the wet etching substrate with ultraviolet rays. FIG.
Ultraviolet irradiation can be usually performed by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 400 nm. By this ultraviolet irradiation, the carbonyl group of benzophenone in the ultraviolet sensitive compound is excited to generate a biradical. The radicals generated on the oxygen atoms of benzophenone quickly convert hydrogen into hydrocarbons by extracting hydrogen atoms from the hydrocarbons of the thermoplastic polymer. The radical generated on the carbon of one benzophenone forms a covalent bond by recombination with the radical generated on the hydrocarbon of the thermoplastic polymer. Based on this principle, the metal layer 2 and the thermoplastic polymer layer 4 are firmly bonded via the UV-sensitive compound layer 3 by the covalent bond of the silane coupling agent to the metal layer and the covalent bond of benzophenone to the thermoplastic polymer. The

紫外線照射の光源としては、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、Hg−Xe灯、ハロゲンランプを用いることができ、熱可塑性高分子層4に用いる樹脂の吸収帯を考慮して、適宜、カットオフフィルター等を使用することができる。200nm以上の波長は、熱可塑性高分子層4に対する透過率が高く、使用する光源が安価であることから好ましい。400nm以下の波長とすることで、ベンゾフェノン構造由来の光誘起ラジカルを効率よく形成することができることから好ましい。
紫外線の照射エネルギーは、検出波長365nmにおいて通常10〜250J/cm2であり、または、検出波長254nmにおいて通常0.1〜5J/cm2である。検出波長365nmにおいて10J/cm2以上、または、検出波長254nmにおいて0.1J/cm2以上とすることで、感紫外線化合物の光架橋反応を十分に進行させることができ、十分な接着機能を発揮できる。照射エネルギーが検出波長254nmにおいて250J/cm2以下、または、検出波長254nmにおいて10J/cm2以下とすることで、膜劣化や表面のひび割れを効果的に防止できる。
As a light source for ultraviolet irradiation, for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, an Hg-Xe lamp, or a halogen lamp can be used, and in consideration of the absorption band of the resin used for the thermoplastic polymer layer 4 A cut-off filter or the like can be used. A wavelength of 200 nm or more is preferable because the transmittance to the thermoplastic polymer layer 4 is high and the light source used is inexpensive. A wavelength of 400 nm or less is preferable because a photo-induced radical derived from a benzophenone structure can be efficiently formed.
The irradiation energy of ultraviolet rays is usually 10 to 250 J / cm 2 at a detection wavelength of 365 nm, or usually 0.1 to 5 J / cm 2 at a detection wavelength of 254 nm. In detection wavelength 365 nm 10J / cm 2 or more, or, by a 0.1 J / cm 2 or more at a detection wavelength 254 nm, it is possible to sufficiently proceed the photo-crosslinking reaction of the sensitive UV compounds, exhibit sufficient adhesive function it can. When the irradiation energy is 250 J / cm 2 or less at a detection wavelength of 254 nm or 10 J / cm 2 or less at a detection wavelength of 254 nm, film deterioration and surface cracks can be effectively prevented.

本発明の製造方法は、上述の紫外線を照射した本発明のウェットエッチング用基板に対して、熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成する工程(1a)又は工程(2a)を施す(図1中、(ハ)熱ナノインプリント処理前、(ニ)熱ナノインプリント処理後参照)。
凹凸形状を形成する熱ナノインプリント法としては、公知の方法が利用可能であり、1対1の転写、ステップアンドリピート、ロール・トゥー・ロール、シート・トゥー・シートなどの方法が挙げられる。
In the manufacturing method of the present invention, the step (1a) or the step (2a) of forming a concavo-convex shape by a thermal nanoimprint method is performed on the wet etching substrate of the present invention irradiated with the above-described ultraviolet rays (in FIG. C) Before thermal nanoimprint process, (d) After thermal nanoimprint process).
As the thermal nanoimprint method for forming the uneven shape, a known method can be used, and examples thereof include one-to-one transfer, step-and-repeat, roll-to-roll, and sheet-to-sheet.

熱ナノインプリント法による凹凸形状の形成例としては、図1の(ハ)に示される熱ナノインプリント用モールド5を用いて、熱可塑性高分子層4に凹凸形状を転写する方法が挙げられる。
熱ナノインプリント用モールド5は、表面に、酸化シリコン、合成シリカ、溶融シリカ、石英、ニッケル等の材料を有する平板の表面を、公知の半導体微細加工技術により加工することで、熱ナノインプリント用の凹凸形状パターンを形成することで調製することができる。例えば、表面が平滑な酸化シリコン、合成シリカ、溶融シリカ、石英の場合は、ネガ型電子線レジストを塗布し、電子線描画装置により電子線レジストに電子線描画する。その後、現像を行うと、電子線未照射部のレジストが除去され、平板上の電子線照射部のレジストが残存する。CHF3/O2プラズマ等のドライエッチングにより、レジストのネガ像を、ドライエッチングのエッチングマスクに用いてSiO2をエッチングする。その後、剥離液に浸漬して電子線レジストのネガ像を除き、洗浄することにより、平板の表面に凹部を形成できる。レジストの離型性を促進する観点から、フルオロカーボン含有シランカップリング剤等の離型剤による処理をしてもよい。
As an example of forming the uneven shape by the thermal nanoimprint method, there is a method of transferring the uneven shape to the thermoplastic polymer layer 4 using the thermal nanoimprint mold 5 shown in FIG.
The mold 5 for thermal nanoimprinting has a concavo-convex shape for thermal nanoimprinting by processing the surface of a flat plate having a material such as silicon oxide, synthetic silica, fused silica, quartz, or nickel by a known semiconductor micromachining technique. It can be prepared by forming a pattern. For example, in the case of silicon oxide having a smooth surface, synthetic silica, fused silica, or quartz, a negative electron beam resist is applied, and electron beam drawing is performed on the electron beam resist by an electron beam drawing apparatus. Thereafter, when development is performed, the resist in the electron beam non-irradiated portion is removed, and the resist in the electron beam irradiated portion on the flat plate remains. By dry etching such as CHF 3 / O 2 plasma, SiO 2 is etched using the negative image of the resist as an etching mask for dry etching. Then, a concave portion can be formed on the surface of the flat plate by immersing in a stripping solution to remove the negative image of the electron beam resist and washing. From the viewpoint of promoting the release property of the resist, a treatment with a release agent such as a fluorocarbon-containing silane coupling agent may be performed.

このようにして製造された熱ナノインプリント用モールド5は、そのままモールドとして用いることができるが、モールドの表面にニッケル等の金属膜を成膜した後、電鋳プロセス技術を用いてニッケル等の金属膜をさらに厚く被覆したモールドとすることもできる。また、上記平板の表面に、スパッタリング法によってニッケル等の金属膜を成膜した後、フォトレジストや電子線レジストを用いて画像形成を行ってもよい。そして、電鋳プロセス技術により金属膜をさらに厚くして、表面研磨及びレジスト除去を行うことにより、より安価なニッケル製のモールドとすることもできる。   The thermal nanoimprint mold 5 thus manufactured can be used as a mold as it is, but after a metal film such as nickel is formed on the surface of the mold, a metal film such as nickel is formed using an electroforming process technique. It is also possible to make a mold coated with a thicker layer. Further, after a metal film such as nickel is formed on the surface of the flat plate by a sputtering method, image formation may be performed using a photoresist or an electron beam resist. Further, by making the metal film thicker by electroforming process technology, and performing surface polishing and resist removal, a more inexpensive nickel mold can be obtained.

熱ナノインプリント装置としては、公知の装置を用いることができる。例えば、加熱冷却部、加圧部、及び減圧部を備えるものを用いることができる。加熱冷却部は、ヒーターと水冷構造を内蔵するステージからなり、熱可塑性高分子層を有する基板をステージに設置し、加熱することにより、熱可塑性高分子層を軟化及び冷却させる。加圧部では、樹脂層を有する基板に凹凸形状のモールドを押し付ける。熱可塑性高分子が軟化した基板に、モールドの微細な凹凸構造を加圧することにより、凹凸形状を転写する。減圧部では、基板に対してモールドを押し付ける際に、減圧状態とする。これにより、モールドの凹凸形状に熱可塑性高分子を効率よく追従させることができる。   As the thermal nanoimprint apparatus, a known apparatus can be used. For example, what is provided with a heating-cooling part, a pressurization part, and a pressure reduction part can be used. The heating / cooling unit includes a stage including a heater and a water cooling structure, and a substrate having a thermoplastic polymer layer is placed on the stage and heated to soften and cool the thermoplastic polymer layer. In the pressurizing unit, an uneven mold is pressed against the substrate having the resin layer. The uneven shape is transferred by pressurizing the fine uneven structure of the mold onto the softened substrate of the thermoplastic polymer. In the decompression unit, when the mold is pressed against the substrate, the decompression state is set. Thereby, a thermoplastic polymer can be made to follow the uneven | corrugated shape of a mold efficiently.

熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成する方法の一例としては、紫外線を照射したウェットエッチング用基板(図1中、(ロ)参照)を、熱ナノインプリント装置の加熱冷却ステージに設置する。該ウェットエッチング用基板を、熱可塑性高分子層4を形成する熱可塑性高分子のガラス転移温度よりも10〜50℃高い温度で加熱する(加熱工程)。熱可塑性高分子のガラス転移温度から10℃以上高い温度で加熱することで、熱可塑性高分子がゴム状態となり十分に軟化するため、転写されたパターンのエッジ部分が丸くなることを防止できる。熱可塑性高分子のガラス転移温度より50℃以下の温度で加熱することで、パターン転写後の冷却時に樹脂が大幅に収縮することを防止できるため、形成されたパターンの線幅が痩せることを防止できる。   As an example of a method for forming a concavo-convex shape by a thermal nanoimprint method, a wet etching substrate (see (b) in FIG. 1) irradiated with ultraviolet rays is placed on a heating and cooling stage of a thermal nanoimprint apparatus. The substrate for wet etching is heated at a temperature 10 to 50 ° C. higher than the glass transition temperature of the thermoplastic polymer forming the thermoplastic polymer layer 4 (heating step). By heating at a temperature higher than the glass transition temperature of the thermoplastic polymer by 10 ° C. or more, the thermoplastic polymer becomes a rubber state and is sufficiently softened, so that the edge portion of the transferred pattern can be prevented from being rounded. Heating at a temperature of 50 ° C. or less from the glass transition temperature of the thermoplastic polymer can prevent the resin from shrinking significantly during cooling after pattern transfer, thus preventing the line width of the formed pattern from thinning. it can.

次いで、凹凸形状を有する熱ナノインプリント用モールド5を押し付け(加圧工程)、一定時間保持することで(保持工程)、モールドの凹凸形状を熱可塑性高分子層4に転写する。これにより、凹凸形状を有する熱可塑性高分子層4となる(図1の(ハ)、(ニ)参照)。
モールドの押し付け圧力は特に限定されないが、一般に1〜100MPaであり、好ましくは5〜20MPaである。モールドの押し付け時間は、一般に6秒〜10分間であり、好ましくは15〜120秒間である。押し付けの際にモールドと該ウェットエッチング用基板の間を減圧状態に保つことが好ましい。これにより、モールドの微細な凹凸形状に、熱可塑性高分子層4を効率良く追従させることができるため、より高精度のパターニングが可能となる。
その後、熱可塑性高分子層4を形成する熱可塑性高分子のガラス転移温度以下に温度を下げ(冷却工程)、該ウェットエッチング用基板からモールドを離型する(離型工程)。これにより、モールドの凹凸形状が転写された熱可塑性高分子層4を得ることができる。
Next, the mold 5 for thermal nanoimprint having a concavo-convex shape is pressed (pressurization step) and held for a certain time (holding step), whereby the concavo-convex shape of the mold is transferred to the thermoplastic polymer layer 4. Thereby, it becomes the thermoplastic polymer layer 4 which has an uneven | corrugated shape (refer (c) of FIG. 1, (d)).
The pressing pressure of the mold is not particularly limited, but is generally 1 to 100 MPa, preferably 5 to 20 MPa. The pressing time of the mold is generally 6 seconds to 10 minutes, preferably 15 to 120 seconds. It is preferable to maintain a reduced pressure between the mold and the wet etching substrate during pressing. Thereby, since the thermoplastic polymer layer 4 can be efficiently tracked to the fine concavo-convex shape of the mold, patterning with higher accuracy is possible.
Thereafter, the temperature is lowered below the glass transition temperature of the thermoplastic polymer forming the thermoplastic polymer layer 4 (cooling step), and the mold is released from the wet etching substrate (release step). Thereby, the thermoplastic polymer layer 4 to which the uneven shape of the mold is transferred can be obtained.

本発明の製造方法では、前記凹凸形状の凹部に残存する熱可塑性高分子層を除去する工程(1b)又は工程(2b)を施す(図1の(ニ)、(ホ)参照)。
熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成した凹凸形状の凹部に残存する熱可塑性高分子層4を除去する方法は特に限定されず、公知の方法によって行うことができる。例えば、UV/オゾンによるエッチングや酸素リアクティブエッチングを用いることができる。このような方法によって、熱可塑性高分子層4の凹部に金属層2が露出するため、ウェットエッチングおよび電解めっきを精度よく行うことができる。また、この凹部の熱可塑性高分子層4を除去する際に、同時に凹部の感紫外線化合物層3を除去してもよい。
In the manufacturing method of this invention, the process (1b) or the process (2b) which removes the thermoplastic polymer layer which remains in the said uneven | corrugated shaped recessed part is performed (refer (d) of FIG. 1, (e)).
The method for removing the thermoplastic polymer layer 4 remaining in the concave and convex portions having the concave and convex shape formed by the thermal nanoimprint method is not particularly limited, and can be performed by a known method. For example, UV / ozone etching or oxygen reactive etching can be used. By such a method, since the metal layer 2 is exposed in the concave portion of the thermoplastic polymer layer 4, wet etching and electrolytic plating can be performed with high accuracy. Moreover, when removing the thermoplastic polymer layer 4 of this recessed part, you may remove the ultraviolet-sensitive compound layer 3 of a recessed part simultaneously.

本発明の製造方法では、前記工程(1b)又は工程(2b)の後、サブトラクティブ法(図1の(ヘ)、(ト)参照)、またはセミアディティブ法(図1の(チ)、(リ)、(ヌ)参照)により金属パターンを有する基板を製造することができる。
本発明の製造方法において、サブトラクティブ法を採用する場合、凹部下の金属層をウェットエッチングにより除去する工程(1c)を施す(図1の(ヘ)参照)。
工程(1c)においては、工程(1b)において露出した金属層2の部分をウェットエッチングにより除去することで、金属パターンを形成する。
ウェットエッチング方法は特に限定されず、従来のサブトラクティブ法で使用されるウェットエッチング液を用いて行うことができる。ウェットエッチング液の種類は、金属の種類に応じて選択でき、例えば、金属が銅の場合、塩化第二鉄(FeCl3)、塩化第二銅(CuCl2)、Cu(NH34Cl2を含む水溶液が好ましく用いられ、金属がクロムの場合は、硝酸を主に含むエッチング液が好ましく用いられる。
ウェットエッチング方法は、具体的には、室温〜50℃の温度下、金属層2が露出した基板にウェットエッチング液をスプレー噴霧する、または基板をウェットエッチング液に浸漬して金属をエッチングする。
In the production method of the present invention, after the step (1b) or the step (2b), a subtractive method (see (f) and (g) in FIG. 1) or a semi-additive method ((h) in FIG. A substrate having a metal pattern can be manufactured by (ii) and (nu)).
When the subtractive method is employed in the manufacturing method of the present invention, a step (1c) of removing the metal layer under the recess by wet etching is performed (see (f) of FIG. 1).
In the step (1c), the metal pattern 2 is formed by removing the portion of the metal layer 2 exposed in the step (1b) by wet etching.
The wet etching method is not particularly limited, and can be performed using a wet etching solution used in a conventional subtractive method. The type of wet etching solution can be selected according to the type of metal. For example, when the metal is copper, ferric chloride (FeCl 3 ), cupric chloride (CuCl 2 ), Cu (NH 3 ) 4 Cl 2 In the case where the metal is chromium, an etching solution mainly containing nitric acid is preferably used.
Specifically, in the wet etching method, a wet etching solution is sprayed and sprayed on the substrate on which the metal layer 2 is exposed at a temperature of room temperature to 50 ° C., or the substrate is immersed in the wet etching solution to etch the metal.

本発明の製造方法において、サブトラクティブ法を採用する場合、金属層上の感紫外線化合物層及び熱可塑性高分子層を剥離する工程(1d)を施す(図1の(ト)参照)。該工程(1d)により、金属パターンを作製することができる。
工程(1d)において剥離は、例えば、溶媒洗浄またはドライエッチング処理により行うことができる。
溶媒洗浄において溶媒は特に限定されず、感紫外線化合物層及び熱可塑性高分子層を溶解させることが可能な溶媒であればよい。具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エトキシプロピルアセテート、乳酸エチル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ブチルクロリド、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンが挙げられる。また剥離効率を向上させるために、超音波洗浄を行うことが好ましい。
ドライエッチング処理の具体例としては、UV/オゾンや酸素リアクティブエッチングが挙げられる。
In the production method of the present invention, when the subtractive method is adopted, a step (1d) of peeling the ultraviolet-sensitive compound layer and the thermoplastic polymer layer on the metal layer is performed (see (g) of FIG. 1). A metal pattern can be produced by the step (1d).
In the step (1d), peeling can be performed by, for example, solvent washing or dry etching treatment.
In the solvent washing, the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the ultraviolet-sensitive compound layer and the thermoplastic polymer layer. Specific examples include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate, ethoxypropyl acetate, ethyl lactate, tetrahydrofuran, chloroform, butyl chloride, benzene, toluene, xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide. , Dimethyl sulfoxide, and N-methylpyrrolidone. In order to improve the peeling efficiency, it is preferable to perform ultrasonic cleaning.
Specific examples of the dry etching process include UV / ozone and oxygen reactive etching.

本発明の製造方法において、セミアディティブ法を採用する場合、工程(2b)の後、凹部に電解めっきにより金属パターンを形成する工程(2c)を施す(図1の(チ)参照)。
工程(2c)において金属パターンの形成は、金属層2を電極として電解めっきを行い、めっき金属6を堆積させることにより行うことができる。
めっき金属6としては、各種のめっき金属が使用できる。例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、亜鉛、スズ、白金、チタン、パラジウムが挙げられ、特に好ましくは銀、銅、ニッケル、アルミニウムが挙げられる。該めっき金属6と金属層2は同一又は異なる金属であっても良い。
めっき金属6を堆積させる際、基板の凹部をはみ出して堆積させてもよい。基板の凹部をはみ出すまで堆積させためっき金属6は、所望の厚さになるまで研磨やエッチングで除去することによって、めっき金属6の厚さを均一化することができる。
In the manufacturing method of the present invention, when the semi-additive method is employed, a step (2c) of forming a metal pattern by electrolytic plating in the concave portion is performed after the step (2b) (see (h) in FIG. 1).
In the step (2c), the metal pattern can be formed by performing electrolytic plating using the metal layer 2 as an electrode and depositing the plated metal 6.
As the plating metal 6, various plating metals can be used. For example, gold, silver, copper, nickel, aluminum, chromium, zinc, tin, platinum, titanium, and palladium can be mentioned, and silver, copper, nickel, and aluminum are particularly preferable. The plated metal 6 and the metal layer 2 may be the same or different metals.
When depositing the plating metal 6, the recess of the substrate may be protruded and deposited. The plating metal 6 deposited until the concave portion of the substrate protrudes is removed by polishing or etching until the thickness reaches a desired thickness, whereby the thickness of the plating metal 6 can be made uniform.

本発明の製造方法において、セミアディティブ法を採用する場合、工程(2c)の後、金属層上の感紫外線化合物層及び熱可塑性高分子層を剥離する工程(2d)を施す(図1の(リ)参照)。
工程(2d)における剥離は、溶媒洗浄またはドライエッチング処理により行うことができ、これらの具体的な条件などは、図1の(ト)を参照して説明した、上述の工程(1d)と同様に条件などが挙げられる。
In the production method of the present invention, when the semi-additive method is employed, after the step (2c), a step (2d) for peeling the ultraviolet-sensitive compound layer and the thermoplastic polymer layer on the metal layer is performed ((( Refer to (i)).
The peeling in the step (2d) can be performed by solvent washing or dry etching treatment, and specific conditions thereof are the same as those in the above-described step (1d) described with reference to FIG. Include conditions.

本発明の製造方法において、セミアディティブ法を採用する場合、工程(2d)の後、凹部の金属膜をウェットエッチングにより除去する工程(2e)を施す(図1の(ヌ)参照)。該工程(2e)により、金属パターンを作製することができる。
工程(2e)における金属膜の除去は、図1の(へ)を参照して説明した、上述の工程(1c)と同様に行うことができる。
In the manufacturing method of the present invention, when the semi-additive method is adopted, a step (2e) of removing the metal film in the concave portion by wet etching is performed after the step (2d) (see (N) in FIG. 1). A metal pattern can be produced by the step (2e).
The removal of the metal film in the step (2e) can be performed in the same manner as the above-described step (1c) described with reference to FIG.

本発明の製造方法により製造した金属パターンを有する基板は、金属配線が微細な形状であっても高い精度で基板層上に形成できるため、所定面積の基板層内において、0.01μm〜10μmの線幅の微細な金属パターンを多数配列させることが可能であり、その結果、金属配線の表面積を増大させることができる。これら金属パターンを有する基板は、デバイス等の回路構成等に用いることでデバイスのコンパクト化にも寄与できる。さらに、ライン・アンド・スペース(L/S)の間隔や形状に応じて、配線、フォトマスク、および偏光板等の部品として応用できる。   Since a substrate having a metal pattern manufactured by the manufacturing method of the present invention can be formed on a substrate layer with high accuracy even if the metal wiring has a fine shape, the substrate pattern has a predetermined area of 0.01 μm to 10 μm. A large number of metal patterns having fine line widths can be arranged, and as a result, the surface area of the metal wiring can be increased. A substrate having these metal patterns can contribute to the compactness of the device when used in a circuit configuration of the device or the like. Furthermore, it can be applied as a part such as a wiring, a photomask, and a polarizing plate according to the line and space (L / S) interval and shape.

以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれら例に限定されるものではない。
基板層と金属層の作製方法
<金属基板aの作製>
厚さ0.35mmのシリコンウェハに、膜厚20nmのクロム、膜厚200nmの銅の順で直流スパッタ成膜を行い、空気条件下にさらすことで酸化銅表面を有する金属基板aを作製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these examples.
Preparation method of substrate layer and metal layer <Preparation of metal substrate a>
A metal substrate a having a copper oxide surface was prepared by subjecting a silicon wafer having a thickness of 0.35 mm to direct-current sputter deposition in the order of 20 nm-thick chromium and 200 nm-thick copper, and exposing to air conditions.

<金属基板bの作製>
厚さ0.1mmのポリエチレンナフタレート上に、膜厚3μmの銅を無電解めっきし、空気条件下にさらすことで酸化銅表面を有する金属基板bを作製した。
<Preparation of metal substrate b>
A metal substrate b having a copper oxide surface was prepared by electrolessly plating copper having a thickness of 3 μm on polyethylene naphthalate having a thickness of 0.1 mm and exposing it to air conditions.

<金属基板cの作製>
厚さ1mmのガラス基板上に、膜厚80nmの酸化クロム、膜厚62nmのクロム、膜厚30nmの酸化クロムの順でスパッタ成膜し、酸化クロム表面を有する金属基板cを得た。
<Production of metal substrate c>
A metal substrate c having a chromium oxide surface was obtained by sputtering a chromium substrate having a thickness of 80 nm, chromium having a thickness of 62 nm, and chromium oxide having a thickness of 30 nm on the glass substrate having a thickness of 1 mm.

感紫外線化合物層の作製方法
<浸漬法>
10.0mgの4-(3-トリメトキシシリルプロピルオキシ)-ベンゾフェノンを100mLのトルエンに溶解させ、感紫外線化合物のトルエン溶液を作製した。基板層と金属層を有する各金属基板に15分間のUV/オゾン処理(セン特殊光源社製、PL16−116)を施し、表面に水酸基を形成した基板を作製した。続いて該基板を感紫外線化合物の溶液に入れ、100℃で1時間加熱した。基板を取りだし、清浄なトルエンで洗浄し、感紫外線化合物層を有する基板を得た。感紫外線化合物層の形成は、XPS測定による表面分析を行い、シランカップリング基に由来するSiのピークにより確認した。
Preparation method of UV-sensitive compound layer <Dipping method>
10.0 mg of 4- (3-trimethoxysilylpropyloxy) -benzophenone was dissolved in 100 mL of toluene to prepare a toluene solution of an ultraviolet-sensitive compound. Each metal substrate having a substrate layer and a metal layer was subjected to UV / ozone treatment for 15 minutes (PL16-116, manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.) to produce a substrate having a hydroxyl group formed on the surface. Subsequently, the substrate was placed in a solution of an ultraviolet sensitive compound and heated at 100 ° C. for 1 hour. The substrate was taken out and washed with clean toluene to obtain a substrate having an ultraviolet-sensitive compound layer. The formation of the UV-sensitive compound layer was confirmed by a surface analysis by XPS measurement and a Si peak derived from a silane coupling group.

<気相法>
基板層と金属層を有する各基板に15分間のUV/オゾン処理し、表面に水酸基を形成した。水酸基を形成した各金属基板と、10.0mgの4-(3-トリメトキシシリルプロピルオキシ)-ベンゾフェノンを入れたサンプル管をテフロン(登録商標)製容器内に設置し、窒素置換を行った。窒素置換後、容器を150℃で2時間加熱し、表面修飾を行い、感紫外線化合物層を有する基板を得た。感紫外線化合物層の形成は、XPS測定による表面分析を行い、シランカップリング基に由来するSiのピークにより確認した。
<Gas phase method>
Each substrate having a substrate layer and a metal layer was treated with UV / ozone for 15 minutes to form hydroxyl groups on the surface. Each metal substrate on which a hydroxyl group was formed and a sample tube containing 10.0 mg of 4- (3-trimethoxysilylpropyloxy) -benzophenone were placed in a Teflon (registered trademark) container and purged with nitrogen. After nitrogen substitution, the container was heated at 150 ° C. for 2 hours to modify the surface, and a substrate having an ultraviolet-sensitive compound layer was obtained. The formation of the UV-sensitive compound layer was confirmed by a surface analysis by XPS measurement and a Si peak derived from a silane coupling group.

熱可塑性高分子層の作製方法
5質量%のポリスチレン(Sigma-Aldrich製、重量平均分子量=45000、ガラス転位温度=93℃)、またはポリビニルトルエン(重量平均分子量=25000)のトルエン溶液を作製し、基板上に3000回転で30秒間の条件でスピンコートし、膜厚250nmの熱可塑性高分子層を形成し、ウェットエッチング用基板を作製した。
Preparation method of thermoplastic polymer layer A toluene solution of 5% by mass of polystyrene (manufactured by Sigma-Aldrich, weight average molecular weight = 45000, glass transition temperature = 93 ° C.) or polyvinyl toluene (weight average molecular weight = 25000) is prepared. Spin coating was performed on the substrate at 3000 rpm for 30 seconds to form a 250 nm-thick thermoplastic polymer layer, and a wet etching substrate was produced.

実施例1−1〜1−4
ウェットエッチング用基板(銅基板1〜3、およびクロム基板1)の作製
表1に示す条件で、基板層、金属層、感紫外線化合物層、および熱可塑性高分子層を形成し、ウェットエッチング用銅基板(銅基板1〜3)およびウェットエッチング用クロム基板(クロム基板1)を作製した。
Examples 1-1 to 1-4
Preparation of wet etching substrate (copper substrates 1 to 3 and chromium substrate 1) Under the conditions shown in Table 1, a substrate layer, a metal layer, an ultraviolet-sensitive compound layer, and a thermoplastic polymer layer were formed, and wet etching copper was formed. A substrate (copper substrates 1 to 3) and a chrome substrate for wet etching (chrome substrate 1) were produced.

実施例1−5
ウェットエッチング用基板(銅基板4)の作製
4-(3-トリメトキシシリルプロピルオキシ)-ベンゾフェノンの代わりに、4-(10-トリメトキシシリルデシルオキシ)-ベンゾフェノンを用いて浸漬法による感紫外線化合物層の作製操作を行った以外は実施例1−1と同用の条件により、ウェットエッチング用銅基板(銅基板4)を得た。
Example 1-5
Preparation of wet etching substrate (copper substrate 4) UV-sensitive compound by immersion method using 4- (10-trimethoxysilyldecyloxy) -benzophenone instead of 4- (3-trimethoxysilylpropyloxy) -benzophenone A copper substrate for wet etching (copper substrate 4) was obtained under the same conditions as in Example 1-1 except that the layer preparation operation was performed.

実施例1−6
ウェットエッチング基板(銅基板5)の作製
5質量%のポリスチレンのトルエン溶液の代わりに、15質量%のポリメチルメタクリレート(Sigma-Aldrich製、重量平均分子量=20000)のメチルエチルケトン溶液を用いて実施例1−1と同様の操作を行い、熱可塑性高分子層に膜厚1μmのポリメチルメタクリレート層を有するウェットエッチング基板(銅基板5)を得た。
Example 1-6
Preparation of Wet Etching Substrate (Copper Substrate 5) Example 1 using a methyl ethyl ketone solution of 15% by mass of polymethyl methacrylate (manufactured by Sigma-Aldrich, weight average molecular weight = 20000) instead of 5% by mass of polystyrene in toluene -1 was performed to obtain a wet etching substrate (copper substrate 5) having a polymethyl methacrylate layer having a thickness of 1 μm on the thermoplastic polymer layer.

比較例1−1
感紫外線化合物層のないウェットエッチング用基板(銅基板6)の作製
感紫外線化合物の浸漬法による修飾を行わない以外は、実施例1−1と同様の条件により、感紫外線化合物層のないウェットエッチング用銅基板(銅基板6)を作製した。
Comparative Example 1-1
Preparation of wet etching substrate without copper-sensitive compound layer (copper substrate 6) Wet etching without UV-sensitive compound layer under the same conditions as in Example 1-1, except that the UV-sensitive compound was not modified by the immersion method. A copper substrate for copper (copper substrate 6) was produced.

比較例1−2
チオール基含有ベンゾフェノン化合物を用いたウェットエッチング用基板(クロム基板2)の作製
4-(3-トリメトキシシリルプロピルオキシ)-ベンゾフェノンの代わりに、4-(10-メルカプトデシルオキシ)-ベンゾフェノンを用いて気相法による感紫外線化合物層の作製操作を行った以外は実施例1−4と同様の条件により、ウェットエッチング用クロム基板(クロム基板2)を得た。また、チオール基含有ベンゾフェノン化合物の表面修飾操作後に、XPS測定による表面分析を行い、チオール基のピークが現れないことから、チオール基含有ベンゾフェノン化合物層が形成されていないことを確認した。
Comparative Example 1-2
Preparation of wet etching substrate (chrome substrate 2) using thiol group-containing benzophenone compound Using 4- (10-mercaptodecyloxy) -benzophenone instead of 4- (3-trimethoxysilylpropyloxy) -benzophenone A wet etching chrome substrate (chromium substrate 2) was obtained under the same conditions as in Example 1-4, except that the operation of producing the ultraviolet-sensitive compound layer by a vapor phase method was performed. Further, after the surface modification operation of the thiol group-containing benzophenone compound, surface analysis was performed by XPS measurement, and it was confirmed that the thiol group-containing benzophenone compound layer was not formed because the peak of the thiol group did not appear.

比較例1−3
感紫外線化合物層のないウェットエッチング用基板(金基板1)の作製
シリコンウェハ上に、銅の代わりに金をスパッタして作製した金基板を用いた以外は、実施例1−1と同様の条件により、ウェットエッチング用金基板(金基板1)を作製した。また、感紫外線化合物の表面修飾操作後にXPS測定による表面分析を行い、Siのピークがないことことから、感紫外線化合物層が形成されていないことを確認した。
Comparative Example 1-3
Production of wet etching substrate without gold-sensitive compound layer (gold substrate 1) The same conditions as in Example 1-1 except that a gold substrate produced by sputtering gold instead of copper on a silicon wafer was used. Thus, a gold substrate for wet etching (gold substrate 1) was produced. Further, after the surface modification operation of the UV-sensitive compound, surface analysis was performed by XPS measurement, and it was confirmed that the UV-sensitive compound layer was not formed because there was no Si peak.

表1および表2の感紫外線化合物層中、シランカップリング剤型1は4-(3-トリメトキシシリルプロピルオキシ)-ベンゾフェノンを、シランカップリング剤型2は4-(10-トリメトキシシリルデシルオキシ)-ベンゾフェノンを、チオール基型は4-(10-メルカプトデシルオキシ)-ベンゾフェノンを使用したことを示す。また、熱可塑性高分子層中、PSはポリスチレンを、PVTはポリビニルトルエンを、PMMAはポリメチルメタクリレートを使用したことを示す。   Among the UV-sensitive compound layers in Tables 1 and 2, silane coupling agent type 1 is 4- (3-trimethoxysilylpropyloxy) -benzophenone, and silane coupling agent type 2 is 4- (10-trimethoxysilyldecyl). This shows that oxy) -benzophenone and thiol group type 4- (10-mercaptodecyloxy) -benzophenone were used. In the thermoplastic polymer layer, PS indicates that polystyrene is used, PVT indicates that polyvinyl toluene is used, and PMMA indicates that polymethyl methacrylate is used.

Figure 2011111636
Figure 2011111636

Figure 2011111636
Figure 2011111636

実施例2−1〜2−6
紫外線照射を施した各基板(銅基板1A〜5A、クロム基板1A)の作製
各ウェットエッチング用基板(銅基板1〜5、クロム基板1)に対して、紫外線照射を施した。紫外線照射には三永電機製作所社製、Supercure 202Sを用い、観測波長254nmでの照射強度13W/cm2の条件で行った。露光量は銅基板2のみ254nmでの紫外線の露光量が1J/cm2、その他の基板は2J/cm2とした。
紫外線照射を施した各基板に対して180℃で1分間アニール処理を行い、銅基板1A(実施例2−1)、銅基板2A(実施例2−2)、銅基板3A(実施例2−3)、クロム基板1A(実施例2−4)、銅基板4A(実施例2−5)、銅基板5A(実施例2−6)を得た。
Examples 2-1 to 2-6
Production of each substrate (copper substrates 1A to 5A, chrome substrate 1A) subjected to ultraviolet irradiation Each substrate for wet etching (copper substrates 1 to 5, chrome substrate 1) was irradiated with ultraviolet rays. For the ultraviolet irradiation, Supercure 202S manufactured by Mitsunaga Electric Manufacturing Co., Ltd. was used, and the irradiation intensity was 13 W / cm 2 at an observation wavelength of 254 nm. Exposure exposure amount 1 J / cm 2 UV at 254nm only copper substrate 2, other substrates was 2J / cm 2.
Each substrate subjected to ultraviolet irradiation is annealed at 180 ° C. for 1 minute to obtain a copper substrate 1A (Example 2-1), a copper substrate 2A (Example 2-2), and a copper substrate 3A (Example 2- 3) A chrome substrate 1A (Example 2-4), a copper substrate 4A (Example 2-5), and a copper substrate 5A (Example 2-6) were obtained.

実施例3−1
サブトラクティブ法による金属パターンの作製
銅基板1Aに対して熱ナノインプリント法を施し、凹凸形状を作製した。
熱ナノインプリント用モールドには、深さ250nmの1μmのライン&スペース(1:1)と2μmのライン&スペース(1:1)のパターンを有する、反応性離型剤(ダイキン化成品販売社製、商品名「オプツールDSX」)で表面処理されたシリコン製モールドを用いた。
熱ナノインプリント装置には、明昌機工製、NM−400を使用した。
熱ナノインプリントは、加熱工程(押付け力0N(0MPa)、モールドの温度160℃、時間60秒)、モールドの加圧工程(押付け力3000N(7.5MPa)、モールドの温度160℃、時間60秒)、モールドの保持工程(押付け力3000N(7.5MPa)、モールドの温度160℃、時間180秒)、冷却工程(押付け力3000N(7.5MPa)、モールドの温度35℃、時間60秒)、モールドの離型工程(押付け力0N(0MPa)、モールドの温度35℃、時間60秒)の5段階からなる条件で行った。
得られた凹凸形状を光学顕微鏡により観察し、評価した。この光学顕微鏡像の写しを図2に示す。
図2よりライン&スペース1:1で2μm、1μmのポリスチレンの凹凸が形成されていることがわかる。
Example 3-1
Production of Metal Pattern by Subtractive Method A thermal nanoimprint method was applied to the copper substrate 1A to produce an uneven shape.
The mold for thermal nanoimprinting has a pattern of 1 μm line & space (1: 1) and 2 μm line & space (1: 1) with a depth of 250 nm. A silicon mold surface-treated with a trade name “OPTOOL DSX”) was used.
As the thermal nanoimprint apparatus, NM-400 manufactured by Myeongchang Kiko was used.
Thermal nanoimprint is a heating process (pressing force 0N (0 MPa), mold temperature 160 ° C., time 60 seconds), mold pressing process (pressing force 3000 N (7.5 MPa), mold temperature 160 ° C., time 60 seconds). , Mold holding step (pressing force 3000 N (7.5 MPa), mold temperature 160 ° C., time 180 seconds), cooling step (pressing force 3000 N (7.5 MPa), mold temperature 35 ° C., time 60 seconds), mold The mold release step (pressing force 0 N (0 MPa), mold temperature 35 ° C., time 60 seconds) was performed under the conditions consisting of five stages.
The obtained uneven shape was observed and evaluated with an optical microscope. A copy of this optical microscope image is shown in FIG.
As can be seen from FIG. 2, 2 μm and 1 μm polystyrene irregularities are formed in the line & space 1: 1.

続いて、熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成した基板に対し、15分間のUV/オゾン処理を施し、凹部の熱可塑性高分子層を除去した。その後、ウェットエッチング液(ADEKA社製、商品名「アデカスーパーケルミカWAD−5001E」)を用いて、熱可塑性高分子層で被覆されていない金属層を除去して、金属パターンを形成させた。さらに、クロロホルム(和光純薬社製)を用いて、金属パターンを被覆している熱可塑性高分子層を除去し、金属パターンを得た。
基板上に形成された金属のパターンを光学顕微鏡で観察して、パターン形状を評価した。この光学顕微鏡像の写しを図3に示す。
図3より、ライン&スペース1:1で2μm、1μmの銅の凹凸が形成されていることがわかる。
Subsequently, the substrate on which the concavo-convex shape was formed by the thermal nanoimprint method was subjected to UV / ozone treatment for 15 minutes, and the thermoplastic polymer layer in the concave portion was removed. Then, the metal layer which is not coat | covered with the thermoplastic polymer layer was removed using the wet etching liquid (ADEKA company make, brand name "Adeka super Kermica WAD-5001E"), and the metal pattern was formed. Furthermore, the thermoplastic polymer layer which coat | covered the metal pattern was removed using chloroform (made by Wako Pure Chemical Industries), and the metal pattern was obtained.
The metal pattern formed on the substrate was observed with an optical microscope to evaluate the pattern shape. A copy of this optical microscope image is shown in FIG.
From FIG. 3, it can be seen that 2 μm and 1 μm copper irregularities are formed in the line and space 1: 1.

実施例3−2〜3−5
サブトラクティブ法による金属パターンの作製
表3に示す条件で金属パターンを作製した以外、実施例3−1と同様にして金属パターンを作製した。結果を表3に示す。
表3中、使用基板略称は前述したウェットエッチング用基板の略称を表し、紫外線照射を行ったものを○、行っていないものを×で示し、熱ナノインプリント後のパターンおよび金属パターンは、光学顕微鏡観察により得られた画像から、実施例3−1と同様にそれぞれ熱ナノインプリント用モールドに応じた熱可塑性高分子層の凹凸パターンおよび金属の凹凸パターンが得られたものを○、後述する比較例3−1と同様に欠陥のあるパターンであったものを×とした。
Examples 3-2 to 3-5
Production of Metal Pattern by Subtractive Method A metal pattern was produced in the same manner as in Example 3-1, except that a metal pattern was produced under the conditions shown in Table 3. The results are shown in Table 3.
In Table 3, used substrate abbreviations represent the abbreviations of the above-mentioned wet etching substrates. The ones that were irradiated with ultraviolet rays were indicated by ◯, the ones that were not irradiated were indicated by ×. As in Example 3-1, from the image obtained by the above, a thermoplastic polymer layer concavo-convex pattern and a metal concavo-convex pattern corresponding to the mold for thermal nanoimprinting were obtained. A pattern having a defect as in the case of No. 1 was evaluated as x.

実施例3−6
サブトラクティブ法による金属パターンの作製
銅基板1Aの代わりに銅基板5Aを用い、深さ250nmの熱ナノインプリント用モールドの代わりに深さ1μmの同ライン&スペースを有する熱ナノインプリント用モールドを用い、モールドの保持工程を180秒から300秒とした以外は、実施例3−1と同様の操作を行い、金属パターンを作製し、評価した。
結果を表3に示す。得られた熱可塑性高分子の凹凸パターンおよび金属パターンを光学顕微鏡により観察して評価した結果、実施例3−1と同様に熱ナノインプリント用モールドに応じた凹凸形状が形成されていた。
Example 3-6
Fabrication of metal pattern by subtractive method A copper substrate 5A is used instead of the copper substrate 1A, and a thermal nanoimprint mold having the same line and space of 1 μm depth is used instead of a thermal nanoimprint mold having a depth of 250 nm. Except that the holding step was changed from 180 seconds to 300 seconds, the same operation as in Example 3-1 was performed, and a metal pattern was produced and evaluated.
The results are shown in Table 3. As a result of observing and evaluating the concavo-convex pattern and metal pattern of the obtained thermoplastic polymer with an optical microscope, the concavo-convex shape corresponding to the mold for thermal nanoimprinting was formed as in Example 3-1.

比較例3−1
サブトラクティブ法による金属パターンの作製
表4に示す条件で金属パターンを作製した以外、実施例3−1と同様にして金属パターンを作製し、同様に評価した。結果を表4に示す。また、熱ナノインプリント後のポリスチレンパターン、およびウェットエッチングと熱可塑性高分子層除去後の金属パターンの光学顕微鏡像の写しを図4および図5に示す。
図4および図5より、金属層と熱可塑性高分子層の密着性が不十分なため、熱ナノインプリント成型後のポリスチレンパターンおよび銅パターンに欠陥が見られた。また、それに伴い金属パターンにも欠陥が生じていることがわかった。
Comparative Example 3-1
Production of Metal Pattern by Subtractive Method A metal pattern was produced in the same manner as in Example 3-1, except that a metal pattern was produced under the conditions shown in Table 4, and was similarly evaluated. The results are shown in Table 4. 4 and 5 show a copy of an optical microscope image of the polystyrene pattern after thermal nanoimprinting and the metal pattern after wet etching and removal of the thermoplastic polymer layer.
4 and 5, since the adhesion between the metal layer and the thermoplastic polymer layer was insufficient, defects were observed in the polystyrene pattern and the copper pattern after the thermal nanoimprint molding. Further, it was found that the metal pattern was also defective.

比較例3−2、3−3
サブトラクティブ法による金属パターンの作製
表4に示す条件で金属パターンを作製した以外、実施例3−1と同様にして金属パターンを作製し、同様に評価した。結果を表4に示す。
Comparative Examples 3-2 and 3-3
Production of Metal Pattern by Subtractive Method A metal pattern was produced in the same manner as in Example 3-1, except that a metal pattern was produced under the conditions shown in Table 4, and was similarly evaluated. The results are shown in Table 4.

Figure 2011111636
Figure 2011111636

Figure 2011111636
Figure 2011111636

実施例4−1
セミアディティブ法による金属パターンの作製
実施例3−1と同様の方法で、銅基板1Aに対して熱ナノインプリント法による凹凸形状の形成と、UV/オゾン処理による凹部の熱可塑性高分子層の除去を行った。
次に、硫酸銅めっき浴中で銅基板をカソード電極として電解めっきを行い、銅めっき厚200nmのパターンメッキを行った。続いて、クロロホルムで洗浄してポリスチレンパターンを除去した。さらに、ウェットエッチング液(ADEKA社製、商品名「アデカスーパーケルミカWAD−5001E」)を用いて、凹部の金属層をエッチングし、金属パターンを形成させた。
得られた金属パターンを光学顕微鏡により観察した結果、高さ200nm、ライン&スペースが1:1で2μmおよび1μmの金属パターンが得られていることがわかった。
Example 4-1
Preparation of metal pattern by semi-additive method In the same manner as in Example 3-1, formation of uneven shape by thermal nanoimprint method on copper substrate 1A and removal of the thermoplastic polymer layer of the recess by UV / ozone treatment went.
Next, electrolytic plating was performed using a copper substrate as a cathode electrode in a copper sulfate plating bath, and pattern plating with a copper plating thickness of 200 nm was performed. Subsequently, the polystyrene pattern was removed by washing with chloroform. Furthermore, the metal layer of the recessed part was etched using a wet etching solution (trade name “ADEKA SUPER KEMIKA WAD-5001E” manufactured by ADEKA) to form a metal pattern.
As a result of observing the obtained metal pattern with an optical microscope, it was found that metal patterns having a height of 200 nm, a line and space of 1: 1, and 2 μm and 1 μm were obtained.

比較例4−1
セミアディティブ法による金属パターンの作製
銅基板1Aの代わりに紫外線照射を施していない銅基板1を用いた以外は、実施例4−1と同様にして金属パターンを作製した。
得られた金属パターンを光学顕微鏡により観察した結果、熱ナノインプリント成型後のポリスチレンパターンに欠陥があるため、本来金属パターンが無い箇所に金属が析出した欠陥パターンが得られた。
Comparative Example 4-1
Production of metal pattern by semi-additive method A metal pattern was produced in the same manner as in Example 4-1, except that copper substrate 1 that was not irradiated with ultraviolet rays was used instead of copper substrate 1A.
As a result of observing the obtained metal pattern with an optical microscope, there was a defect in the polystyrene pattern after the thermal nanoimprint molding, so that a defect pattern in which metal was originally deposited in a portion without the metal pattern was obtained.

1:基板層
2:金属酸化物表面を有する金属層
3:式(1)に示す感紫外線化合物層
4:熱可塑性高分子層
5:熱ナノインプリント用モールド
6:めっき金属
1: substrate layer 2: metal layer having a metal oxide surface 3: UV-sensitive compound layer 4 represented by formula (1) 4: thermoplastic polymer layer 5: mold for thermal nanoimprint 6: plated metal

Claims (8)

基板層、金属酸化物表面を有する金属層、式(1)に示す感紫外線化合物層、および熱可塑性高分子層とをこの順で有するウェットエッチング用基板。
Figure 2011111636
(式中、R1〜R3は水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基、酸素原子または窒素原子で連結された炭素数1〜6の炭化水素基を示す。XはO、OCO、COO、NH、NHCOを示し、mは1〜20の整数を示す。R4は炭素数1〜3の炭化水素基を示し、Yは炭素数1〜3のアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、nは1〜3の整数を表す。)
A substrate for wet etching having a substrate layer, a metal layer having a metal oxide surface, an ultraviolet-sensitive compound layer represented by formula (1), and a thermoplastic polymer layer in this order.
Figure 2011111636
(In the formula, R1 to R3 represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms linked by an oxygen atom or a nitrogen atom. X represents O, OCO, COO, NH represents NHCO, m represents an integer of 1 to 20. R4 represents a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, Y represents an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a halogen atom; Represents an integer of 3.)
前記金属酸化物表面を有する金属層が、酸化銀表面を有する銀、酸化銅表面を有する銅、酸化アルミニウム表面を有するアルミニウム、および酸化クロム表面を有するクロムからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の金属酸化物を有する金属層からなる請求項1に記載のウェットエッチング用基板。   The metal layer having the metal oxide surface is at least one selected from the group consisting of silver having a silver oxide surface, copper having a copper oxide surface, aluminum having an aluminum oxide surface, and chromium having a chromium oxide surface. The substrate for wet etching according to claim 1, comprising a metal layer having a metal oxide. 前記熱可塑性高分子層の熱可塑性高分子が、ポリスチレン、ポリビニルトルエン、および環状ポリオレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の熱可塑性高分子からなる請求項1または2に記載のウェットエッチング用基板。   The substrate for wet etching according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic polymer of the thermoplastic polymer layer comprises at least one thermoplastic polymer selected from the group consisting of polystyrene, polyvinyl toluene, and cyclic polyolefin. . 前記基板層が、シリコン、ガラス、石英、アルミナ、チタン酸バリウム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、これら2種以上の積層体、およびこれら2種以上の複合材からなる群より選ばれる材料からなる、請求項1〜3のいずれかに記載のウェットエッチング用基板。   The substrate layer is made of silicon, glass, quartz, alumina, barium titanate, epoxy resin, phenol resin, polyimide resin, polyester resin, polyphenylene oxide resin, a laminate of two or more of these, and a composite of two or more of these. The substrate for wet etching according to any one of claims 1 to 3, comprising a material selected from the group consisting of: 請求項1〜4のいずれかに記載のウェットエッチング用基板に対して、少なくとも1部に紫外線照射を施したウェットエッチング用基板。   5. A substrate for wet etching, wherein at least a portion of the substrate for wet etching according to claim 1 is irradiated with ultraviolet rays. 請求項5に記載のウェットエッチング用基板に対して、少なくとも以下の工程を施すことを特徴とする、金属パターンを有する基板の製造方法。
(1a)熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成する工程、
(1b)前記凹凸形状の凹部に残存する熱可塑性高分子層を除去する工程、
(1c)凹部下の金属層をウェットエッチングにより除去する工程、
(1d)金属層上の感紫外線化合物層及び熱可塑性高分子層を剥離する工程。
A method for producing a substrate having a metal pattern, wherein at least the following steps are performed on the substrate for wet etching according to claim 5.
(1a) a step of forming a concavo-convex shape by a thermal nanoimprint method,
(1b) removing the thermoplastic polymer layer remaining in the concave-convex shaped recess,
(1c) removing the metal layer under the recess by wet etching;
(1d) A step of peeling off the ultraviolet-sensitive compound layer and the thermoplastic polymer layer on the metal layer.
請求項5に記載のウェットエッチング用基板に対して、少なくとも以下の工程を施すことを特徴とする、金属パターンを有する基板の製造方法。
(2a)熱ナノインプリント法により凹凸形状を形成する工程、
(2b)前記凹凸形状の凹部に残存する熱可塑性高分子層を除去する工程、
(2c)凹部に電解めっきにより金属パターンを形成する工程、
(2d)金属層上の感紫外線化合物層及び熱可塑性高分子層を剥離する工程、
(2e)凹部の金属膜をウェットエッチングにより除去する工程。
A method for producing a substrate having a metal pattern, wherein at least the following steps are performed on the substrate for wet etching according to claim 5.
(2a) a step of forming an uneven shape by a thermal nanoimprint method,
(2b) removing the thermoplastic polymer layer remaining in the concave-convex recess,
(2c) forming a metal pattern by electrolytic plating in the recesses,
(2d) a step of peeling off the UV-sensitive compound layer and the thermoplastic polymer layer on the metal layer,
(2e) A step of removing the metal film in the recess by wet etching.
請求項6または7のいずれかに記載の製造方法により製造した、0.01〜10μmの線幅の金属パターンを有する基板。   A substrate having a metal pattern having a line width of 0.01 to 10 μm, manufactured by the manufacturing method according to claim 6.
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