JP2011238896A - 導電性パターンの形成方法および基板装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板装置の電極を構成するパイロポリマーからなる導電性パターン30に対応する初期パターンを、耐熱性基材21上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって形成し、この初期パターンを酸素欠乏雰囲気下に加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターン30を形成し、耐熱性基材21と低耐熱性基板41とを、加熱して軟化させた状態で、圧接させて、当該耐熱性基材21上に形成された導電性パターン30を低耐熱性基板41の表面に転写する。
【選択図】図6
Description
したがって、このパイロポリマーからなる導電性薄膜は、優れた導電性能を発現する。
(A) 耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する工程、
(B) 前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成する工程、および
(C) 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写する工程
を含むことを特徴とする。
したがって、本発明の導電性パターンの形成方法では、前記低耐熱性基板として、例えば、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリ乳酸フィルム、ポリイミドフィルム等の耐熱性が比較的低いポリマーフィルムを用いることができる。これにより、導電性パターンを低い製造コストで形成することができ、センサ等の基板装置の製造コストを低減させることができる。
しかも、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、電子の授受に寄与しない不純物をなくすのに十分な温度でこのパイロポリマーの前駆体ポリマーを加熱することができる。これにより、スクリーン印刷により導電性パターンを形成する場合に比べて、より高い純度で、優れた導電性能を有するカーボン電極を得ることができる。
したがって、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、センサ等の高感度化が可能である。
この場合、加熱により、低耐熱性基板の表面が軟化した状態となっているため、この低耐熱性基板の表面に導電性パターンが転写されやすくなる。これにより、前記導電性パターンを良好な状態で前記低耐熱性基板上に転写することができる。
また、この場合には、前記低耐熱性基板は、前記工程(B)における加熱温度よりも低い耐熱温度を有する熱可塑性樹脂材料からなるポリマーフィルムであることが好ましい。
さらに、この場合には、前記低耐熱性基板が、熱可塑性樹脂からなる基板であり、前記工程(C)において、当該低耐熱性基板を加熱しながら前記耐熱性基材に圧接させた後、これら圧接した低耐熱性基板および耐熱性基材を冷却することにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写することが好ましい。
この場合、導電性パターンおよび前記低耐熱性基板それぞれの表面が活性化されることで、それぞれの表面に、反応性の高い官能基が生じ、これらの官能基によって、導電性パターンの表面および前記低耐熱性基板の表面双方が互いに接着しやすくなる。これにより、前記導電性パターンを良好な状態で前記低耐熱性基板上に転写することができる。
また、この場合には、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンおよび前記低耐熱性基板それぞれの表面に対して紫外線を照射することにより、前記表面を活性化させることが好ましい。また、表面の活性化手段として、酸素等のプラズマを用いても同様の効果が期待できる。
この場合、未硬化状態の硬化性樹脂を硬化させる際に、未硬化状態の硬化性樹脂と導電性パターンとの間で高い密着性および接着性が保たれた状態で低耐熱性基板が形成される。そのため、形成された低耐熱性基板と導電性パターンとの間で高い密着性および接着性が確保される。これにより、前記導電性パターンを良好な状態で前記低耐熱性基板上に転写することができる。
この場合、個々の低耐熱性基板上に形成された前記ポリマー層に、フォトリソグラフィーにより当該初期パターンを形成させるのに比べて、少ない工程で、簡単に、当該初期パターンを形成することができる。しかも、このスタンパは、繰り返し利用することができるため、導電性パターンの形成に際して、省資源化および低コスト化を図ることができる。
また、この場合には、前記工程(A)に先立って、
(a)スタンパの素形材の表面にフォトレジスト層を形成する工程、
(b)導電性パターンを反転した反転パターンが施されたマスクを、前記素形材に対して位置合わせし、前記フォトレジスト層を露光する工程、
(c)露光後のフォトレジスト層を現像する工程、
(d)現像後のフォトレジスト層から露出した素形材の露出部をエッチングすることによって当該素形材に前記反転パターンを形成する工程
(e)前記反転パターンを形成した素形材からフォトレジスト層を除去する工程、
を含むスタンパの製造工程をさらに行なってもよい。
この場合、耐熱性基材を繰り返し利用することができるため、導電性スタンパの形成に際して、省資源化および低コスト化を図ることができる。
この場合、安価で、しかも、高感度であるセンサを得ることができる。
この場合、低耐熱性基板上に、導電性パターンおよび配線パターンを同時に転写することができる。
また、この場合には、前記工程(B)の後、前記工程(C)に先立って、導電性パターンと配線パターンとが形成された耐熱性基材を加熱することが好ましい。
これにより、低耐熱性基板上に、導電性パターンおよび配線パターンを同時に、かつ良好に転写することができる。
さらに、本発明の導電性パターンの形成方法では、前記工程(A)に先立ち、耐熱性基材の表面に、当該耐熱性基材と導電性パターンとの剥離性を向上させるバリア層を形成するバリア層を形成することが好ましい。
この場合、前記工程(C)において、耐熱性基材と導電性パターンとの間の元素相互拡散や合金化を抑制することで耐熱性基材からの導電性パターンの剥離性が向上するので、低耐熱性基板上に、導電性パターンを良好に転写することができる。
かかる基板装置は、比較的安価な低耐熱性基板に、パイロポリマーからなる導電性パターンを転写したものであるため、低コストで製造することができ、かつ優れた導電性能を発現することができる。
前記基板装置は、センサであってもよい。
かかる基板装置は、比較的安価な低耐熱性基板に、パイロポリマーからなる導電性パターンと金属からなる配線パターンとを転写したものであるため、低コストで製造することができ、かつ優れた導電性能を発現することができる。
以下、添付図面により、本発明の一実施形態に係る基板装置を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る基板装置であるセンサの構成を示す概略説明図である。
したがって、これらを備えたバイオセンサ100は、電極反応が良好に行なわれるため、微量の検出対象物質の存在によるわずかな電子の授受であっても効率よく行なうことができ、高感度で検出対象物質を検出することができる。
ポリカーボネートは、一般的に、ガラス転移点が140〜150℃であり、パイロポリマーを生成させる際の加熱温度では、フィルムの形状を維持できないか、センサの基板として用いるのに十分な機械特性を得ることができないため、従来、パイロポリマーからなる導電性ポリマーを形成させる基板としては不適であると考えられたものである。
ところが、本実施形態に係る基板装置であるバイオセンサ100では、作用極211,221,231および対極212,222,232がパイロポリマーからなる導電性パターンを転写した転写パターンであるため、パイロポリマーからなる導電性パターンを形成させる対象となる基板として、ポリカーボネートのように従来用いることができなかった安価で、製造コストが低い低耐熱性の熱可塑性樹脂等からなる基板を用いることができる。
本実施形態に係る基板装置であるバイオセンサ100は、このような基板が用いられているため、使い捨てにされる用途に適している。
一方、分離部242で分離された血球成分は、血球排出流路244を搬送され、血球排出口246よりバイオセンサ100の外に排出される。
したがって、バイオセンサ100では、センサ部Aにおいて、作用極211または参照電極213と、対極212との間における電流を測定し、作用極211と対極212との間に流れる電流に基づいて、試料中における検出対象物質aの有無を調べることができる。センサ部B,Cにおいても、センサ部Aの場合と同様に操作を行なうことによって、試料中における検出対象物質b,cの有無を調べることができる。
また、ポリマーフィルム201は、ポリカーボネートフィルムに代えて、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサン、アクリル樹脂等からなるフィルムであってもよい。
さらに、本実施形態では、作用極に酸化還元反応を行なう酸化還元酵素を固定しているが、かかる酸化還元酵素に代えて、電子の移動が生じる反応を触媒する他の酵素を用いてもよい。
また、本実施形態では、作用極211,221,231、対極212,222,232などを電源に接続するための金属からなる配線パターンが、パイロポリマーからなる導電性パターンとともに転写パターンとしてポリマーフィルム201上に転写されていてもよい。かかる導電性パターンおよび配線パターンも、後述する導電性パターンの形成方法により形成することができる。
つぎに、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る導電性パターンの形成方法を説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法の手順を示す工程図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるスタンパ形成工程の詳細な手順を示す工程図である。図4および5は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン複製工程の詳細な手順を示す工程図である。図6は、本発明の第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
ポジ型フォトレジストとしては、例えば、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート、o−ナフトキノンジアジド等が挙げられる。
なかでも、ポジ型フォトレジストは、微細形状の導電性パターンを形成させる場合に好適である。また、ポジ型フォトレジストは、一般的に、プラズマエッチングに対する耐久性に優れている。
素形材11の表面にフォトレジストを塗布した後、当該素形材11をプリベークして、フォトレジストと素形材11とを密着させ、フォトレジスト層12を形成する。
フォトレジスト層12の厚さは、後述のエッチング工程において、素形材11を適切に保護するに十分な厚さであればよい。
露光は、マスクを素形材11に密着させて露光する密着露光により行なってもよく、マスクを素形材11から離した状態で、このマスクにおける反転パターンを素形材11の表面に投影する投影露光により行なってもよい。
なお、光源として、レーザ光源を用いた場合には、マスクを用いずに、フォトレジスト層12に反転パターンを直接描くことができる。
現像後の素形材11は、純水等により洗浄し、乾燥させる。
エッチング工程S13において、現像後のフォトレジスト層13から露出した素形材11の露出部Aではエッチングが進行するのに対して、現像後のフォトレジスト層13が重層されている素形材11の非露出部(凸部14)ではエッチングの進行が阻害される。これにより、素形材11に、前記導電性パターンに対応する反転パターンが形成される。
反応性ガスとしては、例えば、六フッ化硫黄(SF6)ガス等のフッ素系ガス等が挙げられる。
レジスト除去工程S14では、素形材11の非露出部(凸部14)の表面に存在するフォトレジスト層13を、有機溶剤等を用いて除去することにより、スタンパ10を得ることができる。
なお、前記接着性は、例えば、耐熱性基材上または低耐熱性基板上に形成し、かつ碁盤目状の切れ目を付けたパイロポリマーからなるパイロポリマー層に、粘着テープを貼付し、この粘着テープを剥離させたときのパイロポリマー層の剥離の度合いを目視により観察することにより評価することができる。
ポリマー層31の厚さは、形成対象となる導電性パターンに応じて、適宜設定することができる。
このように、型押し工程S31を行なうことにより、導電性パターンに対応する初期パターンを容易に形成することができるため、パターン形成に要するコストを低減することができる。
型押し工程S31では、まず、加熱しながら、耐熱性基材21上のポリマー層31に、スタンパ10を圧接させる(S31−1〜S31−2)。
そして、スタンパ10を耐熱性基材21上のポリマー層31より剥離する(S31−3)。
このとき、加熱温度は、導電性パターンに対応する凹凸形状をポリマー層31に良好な仕上がりとなるように加工する観点から、好ましくは140〜180℃、より好ましくは155〜165℃である。
また、圧接の際に負荷する圧力は、導電性パターンに対応する凹凸形状をポリマー層31に良好な仕上がりとなるように加工する観点から、好ましくは0.5〜3MPa、より好ましくは1〜2MPaである。
このパターン複製工程S20により、凸部32と凹部33とからなる凹凸形状をポリマー層31に加工する(図5(c)参照)。
エッチングは、ポリマーを選択的に除去する観点から、酸素プラズマエッチングにより行なうことが好ましい。
エッチング時間は、凹部31内に残留した前駆体ポリマーを除去するのに十分な時間であればよい。
加熱時間は、初期パターンの厚さ(ポリマー層31の厚さ)に応じて適宜設定することができ、通常、10℃/分で昇温し、2℃/分で降温させる場合、最高温度での保持時間として、0〜240分間(例えば、最高温度で120分間)であればよい。
低耐熱性基板41は、導電性パターン30との接着性が耐熱性基材20と導電性パターン30との間の接着性よりも大きく、かつ低耐熱性の材料からなる。
具体的には、低耐熱性基板41として、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等の熱可塑性樹脂からなるポリマーフィルムや、熱分解工程S33におけるパイロポリマーの前駆体ポリマーの熱分解の際の加熱温度の下限値以下の温度の熱や、光(例えば、紫外線)等により硬化する硬化性樹脂組成物から得られるポリジメチルシロキサン等からなるポリマーフィルム等を用いることができる。
例えば、低耐熱性基板41が熱可塑性樹脂からなるポリマーフィルムである場合には、低耐熱性基板41を加熱して軟化させながら、耐熱性基材20に圧接させることにより、導電性パターン30を低耐熱性基板41の表面に転写することができる。
このとき、加熱温度は、低耐熱性基板41の少なくとも表面が軟化する温度であればよい。
また、圧接の際に負荷する圧力は、導電性パターン30と低耐熱性基板41の表面とを十分に密着させることができる程度であればよい。
このように、加熱加圧工程S42では、加熱することにより、耐熱性基材20と導電性パターン30との間のように、それぞれを構成する原子同士の相互拡散が少ないものの組み合わせである場合には、互いに剥離しやすい状態となっており、一方、低耐熱性基板41と導電性パターン30との間のように、それぞれを構成する原子同士の相互拡散が多いものの組み合わせである場合には、互いに接着しやすい状態となっていると考えられる。しかも、加圧することにより、導電性パターン30と低耐熱性基板41の表面とを十分に密着させているため、導電性パターン30を低耐熱性基板41に良好に転写することができる。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法は、パターン転写工程において、加熱加圧工程後に冷却工程を行なう点で、第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法のものと異なっている。以下、第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程のみについて、添付図面を用いて説明する。図7は、本発明の第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
本第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法では、導電性パターン30を良好に転写することができることから、低耐熱性基板41を構成する材料としては、ポリカーボネート等が好適である。
加熱温度および加圧温度は、耐熱性基材20および低耐熱性基板41それぞれの種類等に応じて異なるので一概には決定することができない。耐熱性基材20として、シリコンからなる第1の耐熱性基材上にシリコン窒化物からなる第2の耐熱性基材の層が形成された層状体を用いた場合、例えば、加熱温度を160℃、圧力を2.5MPaとすることができる。
冷却温度は、低耐熱性基板のガラス転移点に応じて適宜設定することができるが、通常、低耐熱性基板として、ポリカーボネート、アクリル樹脂、シクロオレフィンコポリマー又はシクロオレフィンポリマーを用いた場合、20℃〜120℃であるのが好ましい。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、パターン転写工程の手順が第1実施形態および第1実施形態の変形例に係る導電性パターンの形成方法のものと異なっている。以下、第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程のみについて、添付図面を用いて説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
本表面活性化工程S61では、導電性パターン30の表面を活性化することで、それぞれの表面に、反応性の高い官能基が生じ、これらの官能基によって、導電性パターン30の表面および低耐熱性基板41の表面41a双方が互いに接着しやすくなる。本表面活性化工程S61によって、導電性パターン30の表面と低耐熱性基板41の表面41aとの間の接着性が向上するので、導電性パターン30を良好な状態で低耐熱性基板41上に転写することができる。
また、耐熱性基材21を構成する材料は、第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法に用いるものと同様である。
本第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、導電性パターン30の表面および低耐熱性基板41の表面41aを活性化させているので、耐熱性基材21から低耐熱性基板41への導電性パターン30の転写を常温常圧下で行なうことができる。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、パターン転写工程の手順が第1実施形態、第1実施形態の変形例および第2実施形態に係る導電性パターンの形成方法のものと異なっている。そこで、以下、第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程のみについて、添付図面を用いて説明する。図9は、本発明の第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるパターン転写工程の詳細な手順を示す工程図である。
本第3実施形態に係る導電性パターンの形成方法では、低耐熱性基板41を構成する材料として、耐熱性基材21よりも低い耐熱温度を有し、かつ熱、紫外線照射などによって硬化する硬化性樹脂が用いられる。以下、硬化性樹脂として、ポリジメチルシロキサンを用いた場合を例に挙げて説明する。
未硬化原料40として、例えば、主剤と硬化剤との体積比(主剤/硬化剤)が4/1である混合物等が用いられる。
本硬化工程S72は、例えば、70℃に予め加熱しておいたホットプレート上に、コーティング後の基材を載置することにより行なうことができる。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30を、低耐熱性基板41に転写することができる。
第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、耐熱性基上にパイロポリマーの前駆体ポリマーを塗布する前に、耐熱性基材の表面に、当該耐熱性基材と導電性パターンとの剥離性を向上させるバリア層を形成する点および導電性パターンと配線パターンとを同時に低耐熱性基板に転写する点に大きな特徴がある。以下、第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法について、添付図面を用いて説明する。図10は、本発明の第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法の手順を示す工程図である。
本第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法に用いられる耐熱性基材21を構成する材料および低耐熱性基板41を構成する材料は、前記と同様である。
バリア層61を構成する材料としては、たとえば、シリコン酸化物、シリコン窒化物などが用いられる。
なお、シリコン酸化物を用いる場合には、十分な剥離性を確保する観点から、バリア層61の厚さは、好ましくは500nm以上である。この場合、バリア層61の厚さの上限は、特に限定されるものではなく、耐熱性基材の厚さと同程度であってもよい。
また、シリコン窒化物を用いる場合には、十分な剥離性を確保する観点から、バリア層61の厚さは、好ましくは200nm以上である。この場合、バリア層61の厚さの上限は、特に限定されるものではなく、耐熱性基材の厚さと同程度であってもよい。
バリア層61は、例えば、スチーム熱酸化法、プラズマCVD法、スピンコータを用い、バリア層61を構成する材料を耐熱性基材21の表面にコーティングする方法等により形成することができる。
配線パターン71を構成する金属としては、例えば、金、クロム、銅、アルミニウム、銀、白金、ニッケル等が挙げられる。これらのなかでは、導電性パターン30との密着性に優れることから、好ましくは金である。
配線パターン71の形成は、例えば、抵抗加熱式真空蒸着法等により行なうことができる。
金属の表面のチオール化は、金属の表面にメルカプトウンデカン酸のエタノール溶液を接触させること等により行なうことができる。
また、低耐熱性基板41の表面に対する真空紫外線処理は、波長172nmの紫外線を照射すること等により行なうことができる。
なお、本セット工程S85では、低耐熱性基板41への導電性パターン30および配線パターン71両方の転写を良好に行なう観点から、耐熱性基材20を酸素欠乏雰囲気(例えば、窒素雰囲気、真空雰囲気など)下に加熱することが好ましい。加熱温度は、配線パターン71に用いられる金属の種類等に応じて異なるので、一概に決定することができない。前記金属が金である場合、当該金属と導電性パターン30を構成するパイロポリマーとの間の密着性を向上させ、導電性パターン30および配線パターン71両方の転写を良好に行なう観点から、前記加熱温度は、好ましくは300〜800℃、より好ましくは400〜700℃、さらに好ましくは550〜650℃、特に好ましくは600℃前後である。なかでも、耐熱性基材20を真空雰囲気下に600℃前後で2時間前後加熱することが好ましい。
加圧時の圧力は、低耐熱性基板41への導電性パターン30および配線パターン71の転写を良好に行なう観点から、好ましくは0.1〜20MPa、特に好ましくは10MPa前後である。加圧工程S86においては、歩留まりを向上させる観点から、加圧時に耐熱性基材20および低耐熱性基板41を加熱することが好ましい。この場合、加熱温度は、好ましくは50〜140℃である。
これにより、耐熱性基材21上の導電性パターン30および配線パターン71の両方を良好な状態で低耐熱性基板41に転写することができる。
第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法により得られる低耐熱性基板41では、例えば、図11のグラフに示された結果からわかるように、パイロポリマーからなる導電性パターンの下に金からなる配線パターン71が形成されており、導電性パターン30および配線パターン71の両方が良好に転写されている。
第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法は、導電性パターン30に凹凸構造を形成させる点に大きな特徴がある。以下、第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法について、添付図面を用いて説明する。図12および図13は、本発明の第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法の手順を示す工程図である。
本第5実施形態に係る導電性パターンの形成方法に用いられる耐熱性基材21を構成する材料および低耐熱性基板41を構成する材料は、前記と同様である。
耐熱性基材111に対する凹凸加工は、第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるスタンパ形成工程S10と同様の手法によって行なうことができる。
本工程は、第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるバリア層形成工程S81と同様に行なうことができる。
本ポリマー塗布工程S93は、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法におけるポリマー塗布工程S21と同様に行なうことができる。
熱分解工程S33は、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法における熱分解工程S33と同様に行なうことができる。
前記真空紫外線処理は、前記第4実施形態に係る導電性パターンの形成方法における真空紫外線処理と同様に行なうことができる。
加熱加圧工程S98は、前記第1実施形態に係る導電性パターンの形成方法における加熱加圧工程42と同様に行なうことができる。
図1においては、バイオセンサを例として挙げて説明したが、本発明の基板装置は、これに限定されるものではなく、低耐熱性基板上にパイロポリマーからなる導電性パターンを備えた装置であればよい。
変形例に係る基板装置としては、例えば、カーボン接点スイッチ、フレキシブルディスプレイ、フレキシブルカーボン太陽電池、燃料電池、電気2重層キャパシター等が挙げられる。
シリコン製基材21aの表面(実施例1、図15(a)参照)、石英製基材21bの表面(実施例2、図15(b)参照)、シリコン製基材21a上にシリコン窒化物(Si3N4)製基材21cの層を形成した層状体における基材層の表面(実施例3、図15(c)参照)およびシリコン製基材21a上にシリコン酸化物(SiO2)製基材21dの基材層を形成した層状体における前記基材層の表面(実施例4、図15(d)参照)それぞれに、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが10μmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層30aを形成した。
実施例1〜4の耐熱性基材モデル上のポリマー層30aに粘着テープ(メンディングテープ、住友スリーエム(株)製、商品名:Scotch メンディングテープ)を貼付し、その後、基材モデルから粘着テープを剥離させた。つぎに、剥離後の粘着テープに付着したパイロポリマーからなるポリマー層30aの状態を目視により観察し、各基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いを評価した。評価基準は、以下のとおりである。その結果を表1に示す。
◎:ポリマー層30aが極めて良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が極めて良好である。
○:ポリマー層30aが良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が良好である。
×:ポリマー層30aが粘着テープに付着していないか、不完全な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が不良である。
したがって、これらの結果から、耐熱性基材21として、シリコン、石英、シリコン窒化物またはシリコン酸化物からなる基材を用いるか、少なくとも導電性パターンを形成させる側の表面に配置することにより、耐熱性基材21から低耐熱性基板41への導電性パターンの転写を良好に行なうことができることが示唆される。なかでも、シリコン窒化物からなる基材が特に好適であることが示唆される。
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層に対して、カッターナイフで碁盤目状に切れ目を付けて、実験例1の基材モデルを得た。
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、厚さ200nmのシリコン酸化物(SiO2)からなるバリア層(実験例2)、厚さ500nmのシリコン酸化物(SiO2)からなるバリア層(実験例3)または厚さ200nmのシリコン窒化物(Si3N4)からなるバリア層(実験例4)を形成した。なお、シリコン酸化物(SiO2)からなるバリア層は、スチーム熱酸化法により形成した。また、シリコン窒化物(Si3N4)からなるバリア層は、プラズマCVD法により形成した。その後、バリア層の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層に対して、カッターナイフで碁盤目状に切れ目を付けて、実験例2〜4の基材モデルを得た。
実験例1〜4の基材モデル上のポリマー層に粘着テープ(メンディングテープ、住友スリーエム(株)製、商品名:Scotch メンディングテープ)を貼付し、その後、モデルから粘着テープを剥離させた。つぎに、剥離後の粘着テープに付着したパイロポリマーからなるポリマー層の状態を目視により観察し、各基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いを評価した。評価基準は、以下のとおりである。その結果を表2に示す。
◎:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと比べて、極めて良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が極めて良好である。
○:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと比べて、良好な状態で粘着テープに付着しており、パイロポリマーの剥離性が良好である。
△:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと同程度である。
×:実験例1の基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いと比べて、パイロポリマーの剥離性が不良である。
したがって、これらの結果から、耐熱性基材の表面にバリア層を形成させることにより、耐熱性基材からのパイロポリマーの剥離性を向上させることができることが示唆される。なかでも、シリコン窒化物からなるバリア層が特に好適であることが示唆される。
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層の上に、抵抗加熱式真空蒸着法により、配線パターンのモデルとして、金からなる金属層を形成した。
シリコン製基材(厚さ525nm)の表面に、スピンコータによって、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(クラリアント・コーポレーション製、商品名:AZ P4620)を、その厚さが800nmとなるように塗布した。塗布後の基材を窒素雰囲気(酸素欠乏雰囲気)下に、1000℃で120分間加熱し、基材上にパイロポリマーからなるポリマー層を形成した。つぎに、ポリマー層の上に、抵抗加熱式真空蒸着法により、配線パターンのモデルとして、金からなる金属層を形成した。
実験例5〜9の基材モデル上のポリマー層に粘着テープ(メンディングテープ、住友スリーエム(株)製、商品名:Scotch メンディングテープ)を貼付し、その後、モデルから粘着テープを剥離させた。つぎに、剥離後の粘着テープに付着したパイロポリマーからなるポリマー層の状態を目視により観察し、各基材モデルからのパイロポリマーの剥離性の度合いを評価した。評価基準は、以下のとおりである。その結果を表3に示す。
◎:金およびパイロポリマーの両方が極めて良好な状態で粘着テープに付着しており、金およびパイロポリマーの両方の剥離性が極めて良好である。
○:金およびパイロポリマーの両方が粘着テープに付着している。
×:金およびパイロポリマーのいずれかが粘着テープに全く付着していない。
11 スタンパの素形材
12 フォトレジスト層
21 耐熱性基材
30 導電性パターン
31 ポリマー層
41 低耐熱性基板
61 バリア層
71 配線パターン
111 耐熱性基材
121 バリア層
131 ポリマー層
132 導電性パターン
141 低耐熱性基板
A 露出部
Claims (17)
- 耐熱性基材よりも低い耐熱温度を有する低耐熱性基板の表面上にパイロポリマーからなる導電性パターンを形成させる導電性パターンの形成方法であって、
(A) 耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーによって、導電性パターンに対応する初期パターンを形成する工程、
(B) 前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成する工程、および
(C) 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写する工程
を含むことを特徴とする導電性パターンの形成方法。 - 前記低耐熱性基板が、熱可塑性樹脂からなる基板であり、前記工程(C)において、前記低耐熱性基板を加熱してこの低耐熱性基板の少なくとも表面を軟化させた状態で、前記耐熱性基材に圧接させることにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写する請求項1に記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記低耐熱性基板が、前記工程(B)における加熱温度よりも低い耐熱温度を有する熱可塑性樹脂からなるポリマーフィルムである請求項2に記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記低耐熱性基板が、熱可塑性樹脂からなる基板であり、前記工程(C)において、当該低耐熱性基板を加熱しながら前記耐熱性基材に圧接させた後、これら圧接した低耐熱性基板および耐熱性基材を冷却することにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写する請求項1〜3のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンおよび前記低耐熱性基板それぞれの表面を活性化させ、当該導電性パターンおよび前記低耐熱性基板の活性化された表面を互いに向かい合わせて接触させることにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写する請求項1に記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンおよび前記低耐熱性基板それぞれの表面に対して紫外線を照射することにより、前記表面を活性化させる請求項5に記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記工程(C)において、未硬化状態の硬化性樹脂によって、前記導電性パターンおよび前記耐熱性基材の導電性パターン側表面をコーティングして塗膜を形成し、当該塗膜を構成する前記硬化性樹脂を硬化させて前記低耐熱性基板を形成させた後、当該低耐熱性基板を耐熱性基材から剥離させることにより、前記導電性パターンを前記低耐熱性基板上に転写する請求項1に記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記工程(A)において、耐熱性基材上にパイロポリマーの前駆体ポリマーからなるポリマー層を形成し、導電性パターンの凹凸形状を反転させた凹凸形状が形成された押印面を有するスタンパの前記押印面を、当該ポリマー層に押し付け、さらに、前記ポリマー層に形成された凹部をエッチングすることにより、初期パターンを形成する請求項1〜7のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記工程(A)に先立って、
(a)スタンパの素形材の表面にフォトレジスト層を形成する工程、
(b)導電性パターンを反転した反転パターンが施されたマスクを、前記素形材に対して位置合わせし、前記フォトレジスト層を露光する工程、
(c)露光後のフォトレジスト層を現像する工程、
(d)現像後のフォトレジスト層から露出した素形材の露出部をエッチングすることによって当該素形材に前記反転パターンを形成する工程
(e)前記反転パターンを形成した素形材からフォトレジスト層を除去する工程、
を含むスタンパの製造工程をさらに行なう請求項1〜8のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。 - 前記工程(D)で導電性パターンを低耐熱性基板上に転写させた後の耐熱性基材を、前記工程(A)における耐熱性基材として、さらに用いる請求項1〜9のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記低耐熱性基板が、センサの基板であり、前記導電性パターンが、前記センサの電極である請求項1〜10のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記工程(B)において、前記耐熱性基材上の前記初期パターンを構成する前駆体ポリマーを酸素欠乏雰囲気下で加熱して、パイロポリマーからなる導電性パターンを前記耐熱性基材上に形成するとともに、前記耐熱性基材の導電性パターンを形成させた側の表面に金属からなる配線パターンをさらに形成させ、かつ
前記工程(C)において、前記耐熱性基材上に形成した導電性パターンとともに、前記耐熱性基材上に形成した配線パターンを前記低耐熱性基板上に転写する請求項1に記載の導電性パターンの形成方法。 - 前記工程(B)の後、前記工程(C)に先立って、導電性パターンと配線パターンとが形成された耐熱性基材を加熱する請求項12に記載の導電性パターンの形成方法。
- 前記工程(A)に先立ち、耐熱性基材の表面に、当該耐熱性基材と導電性パターンとの剥離性を向上させるバリア層を形成する請求項1〜13のいずれかに記載の導電性パターンの形成方法。
- 低耐熱性基板と、
前記低耐熱性基板上に形成されたパイロポリマーからなる導電性パターンと
を有する基板装置であって、
前記導電性パターンが、前記低耐熱性基板上に転写にされた転写パターンであることを特徴とする基板装置。 - 前記基板装置がセンサである請求項15に記載の基板装置。
- 低耐熱性基板と、
前記低耐熱性基板上に形成されたパイロポリマーからなる導電性パターンと
前記低耐熱性基板の導電性パターンを形成させた側の表面に形成された金属からなる配線パターンと
を有する基板装置であって、
前記導電性パターンおよび配線パターンが、前記低耐熱性基板上に転写にされた転写パターンであることを特徴とする基板装置。
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