JP5880094B2 - Metal pattern forming method and metal pattern - Google Patents
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- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Description
本発明は、金属パターン形成方法および金属パターンに関する。 The present invention relates to a metallic pattern forming method and a metal pattern.
回路基板における配線パターンや電極パターン等の金属パターンを形成する方法としては、フォトリソグラフィ技術を利用する方法が知られている。この方法では、まず均質な金属膜を基板上に形成する。金属膜の形成方法としては、メッキ法の他、蒸着法やスパッタ法等の利用が可能である。そして、形成された金属膜の上にレジスト液を塗布してレジスト層を形成する。次に、このレジスト層を、フォトマスクを用いて紫外線照射し、その後、現像することによりレジスト層のパターニングを行う。次いで、レジスト層で被覆されていない金属膜をエッチングして除去し、さらに残存するレジスト部分を剥離することで金属パターンを得る。フォトリソグラフィ技術を利用する方法は、形成される配線パターンの線幅をサブミクロンオーダーにすることも可能とされ、有効な金属膜の形成方法となる。 As a method for forming a metal pattern such as a wiring pattern or an electrode pattern on a circuit board, a method using a photolithography technique is known. In this method, a homogeneous metal film is first formed on a substrate. As a method for forming the metal film, it is possible to use a vapor deposition method or a sputtering method in addition to the plating method. Then, a resist solution is applied on the formed metal film to form a resist layer. Next, the resist layer is patterned by irradiating the resist layer with ultraviolet rays using a photomask and then developing the resist layer. Next, the metal film not covered with the resist layer is removed by etching, and the remaining resist portion is peeled off to obtain a metal pattern. The method using the photolithography technique makes it possible to make the line width of the wiring pattern to be formed on the order of submicrons, which is an effective method for forming a metal film.
しかしながら、金属膜の形成に用いられるメッキ法においては、通常、スパッタ法によるシード層の形成とメッキ処理が必要となる。スパッタ法は、真空中で行う必要があるので、装置や操作上の制約が大きい。また、処理に長時間を要して製造効率が低い。そして、メッキ処理は、メッキ液の廃液処理が環境上大きな問題となる。
同様に、金属膜の形成に蒸着法やスパッタ法等を用いる場合でも、真空中で金属膜形成を行う必要があるので、装置や操作上の制約が大きく、処理に長時間を要して効率良く金属膜を形成することができない。そして何れの方法においても、不要な金属膜を除去する必要がある等、原料の使用効率の観点からの無駄が多く、回路基板の製造コストが上昇するという問題点があった。
However, in a plating method used for forming a metal film, formation of a seed layer by a sputtering method and a plating process are usually required. Since sputtering needs to be performed in a vacuum, there are significant restrictions on the apparatus and operation. Also, the process takes a long time and the production efficiency is low. In the plating process, the waste liquid treatment of the plating solution is a big environmental problem.
Similarly, even when vapor deposition or sputtering is used to form a metal film, it is necessary to form the metal film in a vacuum, so there are significant restrictions on the equipment and operation, and the processing takes a long time and efficiency. A metal film cannot be formed well. In any of the methods, there is a problem that unnecessary metal films need to be removed, and therefore, there is a lot of waste from the viewpoint of the use efficiency of raw materials, and the manufacturing cost of the circuit board increases.
そこで、近年、インクジェット法やスクリーン印刷法等の塗布法を利用し、金属パターンを直接描画する金属パターンの形成方法が注目されている。
特許文献1には、酸化銀とグリセリン等の還元剤とを含む組成物を用いた銀膜あるいは銀画像の形成方法が提案されている。特許文献2には、金、銀、銅等の金属塩とグリセリン等の還元剤とを含むインク状の組成物を用い、金属パターンを形成する方法が提案されている。
Therefore, in recent years, a metal pattern forming method in which a metal pattern is directly drawn using an application method such as an ink jet method or a screen printing method has attracted attention.
しかしながら、上記のような組成物を用いた塗布法の場合、塗布の後のインク状の組成物の流動性が高すぎて、所謂滲みや流れ出し現象が生じ、所望とする形状のパターンを正確に形成することができないという問題があった。さらに、薄膜の金属パターンしか形成することができないという問題もあった。 However, in the case of the coating method using the composition as described above, the fluidity of the ink-like composition after coating is too high, so-called bleeding or flow-out phenomenon occurs, and a pattern having a desired shape is accurately formed. There was a problem that it could not be formed. Further, there is a problem that only a thin metal pattern can be formed.
金属塩等に代えて金属粒子等を含んだ組成物を用いれば、ある程度の厚膜の金属パターンの形成は可能である。しかし、より膜厚の大きい金属パターンを形成するために粒子径の大きい金属粒子等を使用すると、金属粒子間の接着が不十分になるなどの理由により、自立した金属膜による金属パターンの形成が困難となることがあった。特にイオン化傾向の大きい銅などの金属の粒子を使用した場合には、通常その粒子表面に形成されている金属酸化物が還元されにくいために、自立した金属膜を形成することがさらに困難であった。 If a composition containing metal particles or the like is used instead of a metal salt or the like, it is possible to form a metal pattern having a certain thickness. However, if metal particles having a large particle diameter are used to form a metal pattern having a larger film thickness, the metal pattern can be formed by a self-supporting metal film due to insufficient adhesion between the metal particles. It could be difficult. In particular, when metal particles such as copper having a high ionization tendency are used, it is more difficult to form a self-supporting metal film because the metal oxide usually formed on the particle surface is difficult to be reduced. It was.
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、容易にパターンを形成できるパターン形成方法を提供することにある。そして、そのパターン形成方法を利用し、イオン化傾向の大きい金属からなる金属パターンであっても、所望とする膜厚と形状で効率良く形成できる金属パターン形成方法を提供することにある。 The present invention has been made based on the above findings. That is, an object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of easily forming a pattern. And it is providing the metal pattern formation method which can be efficiently formed with the desired film thickness and shape even if it is a metal pattern which consists of a metal with a large ionization tendency using the pattern formation method.
また、本発明の目的は、上述の金属パターン形成方法により所望の膜厚と形状で形成でき、イオン化傾向の大きい金属による構成が可能な金属パターンを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a metal pattern which can be formed with a desired film thickness and shape by the above-described metal pattern forming method and can be constituted by a metal having a high ionization tendency.
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
本発明の第1の態様は、
[1]基板上に、ポリアセタール構造を有するポリマーを含有する第1の組成物の塗膜を形成し、基板上に樹脂層を形成する工程と、
[2]局所的に加熱してその樹脂層を任意の形状に除去する工程と
を有することを特徴とするパターン形成方法に関する。
The first aspect of the present invention is:
[1] A step of forming a coating film of a first composition containing a polymer having a polyacetal structure on a substrate, and forming a resin layer on the substrate;
[2] It relates to a pattern forming method comprising a step of locally heating to remove the resin layer into an arbitrary shape.
本発明の第1の態様において、工程[2]の局所的な加熱は、放射線を照射して行うことが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the local heating in the step [2] is preferably performed by irradiation with radiation.
本発明の第1の態様において、第1の組成物の含有するポリマーは、下記式(α)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。 In the first embodiment of the present invention, the polymer contained in the first composition preferably has a repeating unit represented by the following formula (α).
本発明の第1の態様において、第1の組成物の含有するポリマーは、下記式(β)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the polymer contained in the first composition preferably has a repeating unit represented by the following formula (β).
本発明の第1の態様において、第1の組成物の含有するポリマーは、下記式(γ)で表される末端構造を有することが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the polymer contained in the first composition preferably has a terminal structure represented by the following formula (γ).
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様のパターン形成方法を用いる金属パターン形成方法であって、
[3]本発明の第1の態様のパターン形成方法の工程[2]で樹脂層を任意の形状に除去して得られた樹脂層の除去部に、表面部を含む一部分が金属の酸化物からなり、その表面部を含む一部分以外の部分がその金属からなる金属−金属酸化物複合粒子(A1)、および金属酸化物粒子(A2)から選択される少なくとも1種の金属酸化物含有粒子(A)を含有する第2の組成物を充填する工程と、
[4]加熱を行い、除去部に充填された第2の組成物を加熱するとともに、樹脂層を除去する工程と
を有することを特徴とする金属パターン形成方法に関する。
A second aspect of the present invention is a metal pattern forming method using the pattern forming method of the first aspect of the present invention,
[3] Oxide whose portion including the surface portion is a metal oxide in the removed portion of the resin layer obtained by removing the resin layer in an arbitrary shape in the step [2] of the pattern forming method of the first aspect of the present invention And at least one metal oxide-containing particle selected from metal-metal oxide composite particles (A1) and metal oxide particles (A2) other than a part including the surface portion thereof. Filling a second composition containing A);
[4] A method of forming a metal pattern, comprising: heating, heating the second composition filled in the removal portion, and removing the resin layer.
本発明の第2の態様において、第2の組成物は、アルジトール(B)およびアルジトールの酸化物(C)をさらに含有することが好ましい。 In the second aspect of the present invention, the second composition preferably further contains alditol (B) and an alditol oxide (C).
本発明の第2の態様において、アルジトールの酸化物(C)は、アルジトール(B)の酸化物であることが好ましい。 In the second embodiment of the present invention, the alditol oxide (C) is preferably an alditol (B) oxide.
本発明の第2の態様において、アルジトール(B)はグリセリンであることが好ましい。 In the second aspect of the present invention, the alditol (B) is preferably glycerin.
本発明の第2の態様において、第2の組成物は、アルジトールの酸化物(C)の含有量が、アルジトール(B)100質量部に対して、1質量部〜50質量部であることが好ましい。 2nd aspect of this invention WHEREIN: As for 2nd composition, content of the oxide (C) of alditol is 1 mass part-50 mass parts with respect to 100 mass parts of alditol (B). preferable.
本発明の第2の態様において、工程[3]の除去部への第2の組成物の充填は、インクジェット法を用いることが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable to use an ink jet method for filling the removed portion in the step [3] with the second composition.
本発明の第2の態様において、工程[4]の加熱の温度は100℃〜300℃であることが好ましい。 2nd aspect of this invention WHEREIN: It is preferable that the temperature of the heating of process [4] is 100 to 300 degreeC.
本発明の第3の態様は、本発明の第2の態様の金属パターン形成方法を用いて形成されることを特徴とする金属パターンに関する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a metal pattern formed using the metal pattern forming method according to the second aspect of the present invention.
本発明の第1の態様によれば、容易にパターンを形成できるパターン形成方法が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a pattern forming method capable of easily forming a pattern is provided.
本発明の第2の態様によれば、イオン化傾向の大きい金属からなる金属パターンであっても、効率良く所望の膜厚と形状で形成することができる金属パターン形成方法が提供される。 According to the 2nd aspect of this invention, even if it is a metal pattern which consists of a metal with a big ionization tendency, the metal pattern formation method which can be efficiently formed with a desired film thickness and shape is provided.
本発明の第3の態様によれば、所望の膜厚と形状で形成でき、イオン化傾向の大きい金属による構成が可能な金属パターンが提供される。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a metal pattern that can be formed with a desired film thickness and shape and can be configured with a metal having a high ionization tendency.
以下、適宜図面を用い、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
図1(a)〜図1(d)は、本発明の実施形態のパターン形成方法および金属パターン形成方法を説明する工程図である。 FIG. 1A to FIG. 1D are process diagrams illustrating a pattern forming method and a metal pattern forming method according to an embodiment of the present invention.
本発明の実施形態の金属パターン形成方法は、本発明の実施形態のパターン形成方法を実施する工程を含んで構成されることが好ましい。そして、本発明の実施形態の金属パターン形成方法は、少なくとも、図1(a)〜図1(d)に示される工程[1]〜工程[4]の各工程をこの順で有することが好ましい。 It is preferable that the metal pattern formation method of embodiment of this invention is comprised including the process of implementing the pattern formation method of embodiment of this invention. And the metal pattern formation method of embodiment of this invention has at least each process of process [1]-process [4] shown by Fig.1 (a)-FIG.1 (d) in this order. .
このとき、図1(a)および図1(b)に示される工程[1]および工程[2]は、基板1上に樹脂層2を設け、その樹脂層2の一部を局所加熱して除去し、樹脂からなるパターンを形成するパターン形成工程である。すなわち、本実施形態のパターン形成方法を実施する工程である。その後の図1(c)および図1(d)に示される工程[3]および工程[4]は、工程[1]および工程[2]で形成されたパターンの樹脂層2の除去部3に、金属からなるパターンの形成のための組成物(第2の組成物4)を充填し、加熱して、金属パターン5を形成する金属パターン形成工程である。
At this time, in the steps [1] and [2] shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the
したがって、本発明の実施形態の金属パターン形成方法は、樹脂からなるパターンを形成する本実施形態のパターン形成方法を実施し、そこで形成されたパターンと金属パターン形成のための組成物とを用いて、金属パターンを形成する。 Therefore, the metal pattern forming method of the embodiment of the present invention implements the pattern forming method of the present embodiment for forming a resin pattern, and uses the pattern formed there and the composition for forming the metal pattern. , Forming a metal pattern.
具体的には、本実施形態のパターン形成方法は、図1(a)に示される、[1]基板1にポリアセタール構造を有するポリマーを含有する第1の組成物の塗膜を形成し、基板1上に樹脂層2を形成する工程(以下、樹脂層形成工程とも言う。)を有する。
Specifically, in the pattern forming method of the present embodiment, [1] a coating film of a first composition containing a polymer having a polyacetal structure is formed on a
その後に、本実施形態のパターン形成方法は、図1(b)に示される、[2]局所的な加熱をして樹脂層2を任意の形状に除去し、樹脂層2中に除去部3を形成する工程(以下、除去部形成工程とも言う。)を有する。
Thereafter, in the pattern forming method of the present embodiment, [2] local heating is performed to remove the
すなわち、本実施形態のパターン形成方法は、図1(a)および図1(b)に示される工程[1]および工程[2]を含んで構成され、樹脂層2に除去部3を形成して、樹脂からなる所望形状のパターンを簡便に形成することができる。そして、本実施形態のパターン形成方法は、後述する工程と組み合わされることにより、本実施形態の金属パターン形成方法を構成することができる。
That is, the pattern forming method according to the present embodiment includes the step [1] and the step [2] shown in FIGS. 1A and 1B, and forms the removal portion 3 in the
そして、本実施形態の金属パターン形成方法は、本実施形態のパターン形成方法を用い、本実施形態のパターン形成方法を実施する工程[1]および工程[2]の後に、図1(c)に示される[3]工程と図1(d)に示される[4]工程を有して構成される。 Then, the metal pattern forming method of the present embodiment uses the pattern forming method of the present embodiment, and after step [1] and step [2] of performing the pattern forming method of this embodiment, FIG. [3] process shown and [4] process shown by FIG.1 (d) are comprised.
すなわち、本実施形態の金属パターン形成方法は、[3]工程[2]で形成された除去部3に、表面部を含む一部分が金属の酸化物からなり、その表面部を含む一部分以外の部分がその金属からなる金属−金属酸化物複合粒子(A1)および金属酸化物粒子(A2)から選択される少なくとも1種の金属酸化物含有粒子(A)を含有する第2の組成物4を充填する工程(以下、組成物充填工程とも言う。)を有する。 That is, in the metal pattern forming method of this embodiment, the part including the surface part is made of a metal oxide in the removed part 3 formed in [3] step [2], and the part other than the part including the surface part is included. Filled with the second composition 4 containing at least one metal oxide-containing particle (A) selected from metal-metal oxide composite particles (A1) and metal oxide particles (A2) comprising the metal Step (hereinafter also referred to as a composition filling step).
その後に、本実施形態の金属パターン形成方法は、図1(d)に示される、[4]加熱を行い、除去部3に充填された第2の組成物4を加熱するとともに樹脂層2を除去し、金属からなる金属パターン5を形成する工程(以下、加熱工程とも言う。)を有する。
Thereafter, in the metal pattern forming method of the present embodiment, [4] heating shown in FIG. 1 (d) is performed to heat the second composition 4 filled in the removing unit 3 and to form the
以上のように、本実施形態の金属パターン形成方法は、[1]〜[4]の各工程を有し、工程[1]および工程[2]で本実施形態のパターン形成方法を実施し、樹脂からなるパターンを形成した後、それを用いて金属からなる金属パターンの形成を実現する。 As described above, the metal pattern forming method of the present embodiment includes the steps [1] to [4], and the pattern forming method of the present embodiment is performed in the steps [1] and [2]. After forming a pattern made of resin, formation of a metal pattern made of metal is realized using the pattern.
以下、本実施形態のパターン形成方法および本実施形態の金属パターン形成方法について、[1]工程(樹脂層形成工程)、[2]工程(除去部形成工程)、[3]工程(組成物充填工程)および[4]工程(加熱工程)の各工程をより詳細に説明する。 Hereinafter, with respect to the pattern forming method of the present embodiment and the metal pattern forming method of the present embodiment, [1] step (resin layer forming step), [2] step (removal part forming step), [3] step (composition filling) Steps) and [4] Steps (heating step) will be described in more detail.
<樹脂層形成工程>
樹脂層形成工程では、基板上にポリアセタール構造を有するポリマーを含有する第1の組成物の塗膜を形成し、その基板上に樹脂層を形成する。この樹脂層の厚さは、1μm〜1000μmとすることが好ましい。
<Resin layer forming step>
In the resin layer forming step, a coating film of the first composition containing a polymer having a polyacetal structure is formed on a substrate, and a resin layer is formed on the substrate. The thickness of the resin layer is preferably 1 μm to 1000 μm.
本実施形態の第1の組成物は、常温、例えば、25℃付近で塗布することにより、基板等の対象物表面に容易に樹脂層を形成することができる。そして、得られた樹脂層は、低温加熱処理によって基板から分解除去することができる。 The first composition of the present embodiment can easily form a resin layer on the surface of an object such as a substrate by coating at a normal temperature, for example, around 25 ° C. The obtained resin layer can be decomposed and removed from the substrate by low-temperature heat treatment.
基板としては、樹脂からなるパターンおよび金属パターンの形成に耐えられる、耐熱性と耐薬品性を備えた基板が求められる。そのような基板として、例えば、銅板、鉄板、アルミ板等の金属基板を挙げることができる。また、シリコン基板や、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、シリカガラス、石英ガラス等のガラス基板や、アルミナ等のセラミクス基板等の無機基板を挙げることができる。また、ポリイミド基板、ポリアミド基板、ポリキノオキサリン基板等の有機基板を挙げることができる。
次に、上記した、ポリアセタール構造を有するポリマーを含有する本実施形態の第1の組成物について説明する。
As the substrate, a substrate having heat resistance and chemical resistance that can withstand the formation of a resin pattern and a metal pattern is required. Examples of such a substrate include metal substrates such as a copper plate, an iron plate, and an aluminum plate. In addition, an inorganic substrate such as a silicon substrate, a glass substrate such as soda glass, borosilicate glass, silica glass, or quartz glass, or a ceramic substrate such as alumina can be given. Moreover, organic substrates, such as a polyimide substrate, a polyamide substrate, a polyquinoxaline substrate, can be mentioned.
Next, the 1st composition of this embodiment containing the polymer which has the above-mentioned polyacetal structure is demonstrated.
〔ポリアセタール構造を有するポリマーを含有する第1の組成物〕
本実施形態の第1の組成物中に含有されるポリアセタール構造を有するポリマーは、下記の式(α)で表すことができる。
尚、本実施形態の第1の組成物では、ポリアセタール構造を有するポリマーに代えて、α−メチルスチレン重合体および(メタ)アクリレート/α−メチルスチレン共重合体等を含有することが可能であるが、本実施形態においては、ポリアセタール構造を有するポリマーの使用が特に好ましい。
[First composition containing a polymer having a polyacetal structure]
The polymer having a polyacetal structure contained in the first composition of the present embodiment can be represented by the following formula (α).
The first composition of the present embodiment can contain an α-methylstyrene polymer, a (meth) acrylate / α-methylstyrene copolymer, etc., instead of the polymer having a polyacetal structure. However, in this embodiment, the use of a polymer having a polyacetal structure is particularly preferable.
上記式(α)で表されるポリアセタール構造を有するポリマーにおいて、X1およびX2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であることが特に好ましい(尚、本明細書において炭化水素基とは特に断りのない限り、直鎖若しくは分岐のアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を含む概念である。)。 In the polymer having a polyacetal structure represented by the above formula (α), X 1 and X 2 are particularly preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms (in the present specification, a hydrocarbon group) Is a concept including a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group unless otherwise specified.)
また、上記式(α)で表されるポリアセタール構造を有するポリマーにおいて、X3およびX4から構成される合計炭素数が1〜15の原子団としては、メチレン基の他、エチレン基(この場合、ポリマー鎖上の1つの酸素原子およびこれに隣接する2つの炭素原子と該エチレン基とは五員環を構成する。)、プロピレン基、ブチレン基等のアルキレン基や、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、シクロアルカジエニル基、アリーレン基等が挙げられる。ポリマーの得やすさや安定性、分解温度等の観点から、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、シクロアルカジエニル基、アリーレン基等が好ましく、アリーレン基がより好ましい。特に好ましくは、下記式(β)で表されるポリフタルアルデヒドが選択される。 In the polymer having a polyacetal structure represented by the above formula (α), the atomic group having 1 to 15 carbon atoms composed of X 3 and X 4 includes an ethylene group (in this case) in addition to a methylene group. , One oxygen atom on the polymer chain and two adjacent carbon atoms and the ethylene group constitute a five-membered ring.), An alkylene group such as a propylene group or a butylene group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene Group, cycloalkadienyl group, arylene group and the like. From the viewpoints of polymer availability, stability, decomposition temperature, and the like, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, a cycloalkadienyl group, an arylene group, and the like are preferable, and an arylene group is more preferable. Particularly preferably, polyphthalaldehyde represented by the following formula (β) is selected.
ポリアセタール構造を有するポリマーを選択する場合、解重合を防ぐため、末端に所謂エンドキャップ処理を施すことが好ましい。末端構造は−OH基をキャップ可能なものであれば特に限定されないが、例えば、下記式(γ)で表される構造を選択することができる。 When a polymer having a polyacetal structure is selected, it is preferable to apply a so-called end cap treatment to the end in order to prevent depolymerization. The terminal structure is not particularly limited as long as it can cap the —OH group. For example, a structure represented by the following formula (γ) can be selected.
上記式(γ)で表される構造においては、Zが炭化水素基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、複素環式基であるものが好ましく、特に炭化水素基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基が好ましい。 In the structure represented by the above formula (γ), it is preferable that Z is a hydrocarbon group, an alkylamino group, an arylamino group, or a heterocyclic group, and particularly a hydrocarbon group, an alkylamino group, or an arylamino group. preferable.
第1の組成物中に含有されるポリアセタール構造を有するポリマーの分子量については、上述した樹脂層の形成と除去層の形成に好適である限り特に限定されないが、製膜性および取り扱い性の観点から、重量平均分子量が1000〜100000の範囲のものが好ましい。重量平均分子量が100000超の場合、粘度の増大に伴い取り扱いの負荷が増加する場合がある。尚、ポリマーの重量平均分子量は、分子量既知の標準ポリスチレンを標準試料として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により求めることができる。 The molecular weight of the polymer having a polyacetal structure contained in the first composition is not particularly limited as long as it is suitable for the formation of the resin layer and the removal layer described above, but from the viewpoint of film forming properties and handling properties. The weight average molecular weight is preferably in the range of 1000 to 100,000. When the weight average molecular weight exceeds 100,000, the handling load may increase as the viscosity increases. The weight average molecular weight of the polymer can be determined by a gel permeation chromatography (GPC) method using standard polystyrene having a known molecular weight as a standard sample.
第1の組成物には、ポリアセタール構造を有するポリマーの分解開始温度において固体である低分子量化合物(以下、単に「固体化合物」と略記する場合がある。)を配合することができる。このような固体化合物を配合することで、高分子量のポリマーのネットワークに伴い発生する膜中の空隙に対し、低分子量の固体化合物が入り込む形状を取ることができ、緻密な膜を形成することが可能となる。 The first composition may contain a low molecular weight compound that is solid at the decomposition start temperature of the polymer having a polyacetal structure (hereinafter sometimes simply referred to as “solid compound”). By blending such a solid compound, it is possible to take a shape in which the low molecular weight solid compound enters into the voids in the film generated with the network of high molecular weight polymers, thereby forming a dense film. It becomes possible.
このような固体化合物としては、例として、安息香酸、安息香酸メチル、ベンゾイン、没食子酸、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル等の安息香酸およびその誘導体;フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フタルイミド、N−ヒドロキシフタルイミド等のフタルおよびその誘導体;ニコチン酸、ニコチン酸アミド、イソニコチン酸等のニコチン酸およびその誘導体;アダマンタン、1,3−アダマンタンジオ−ル、1,3,5−アダマンタントリオール、1,3−アダマンタン二酢酸、2−アダマンタノール、1−アダマンタノール、2−アダマンタノン、2−メチル−2−アダマンタノール、1−アダマンタンカルボン酸等のアダマンタンおよびその誘導体;カンファー、ボルネオール等のカンファーおよびその誘導体;アントラセン、アントラキノン、ヒドロキシアントラキノン、アミノアントラキノン等のアントラセンおよびその誘導体;が挙げられる。 Examples of such solid compounds include benzoic acid and its derivatives such as benzoic acid, methyl benzoate, benzoin, gallic acid, methyl gallate, ethyl gallate, and propyl gallate; phthalic acid, phthalic anhydride, isophthalate Phthalates such as acid, terephthalic acid, phthalimide, N-hydroxyphthalimide and derivatives thereof; nicotinic acid and derivatives thereof such as nicotinic acid, nicotinamide, and isonicotinic acid; adamantane, 1,3-adamantanediol, 1,3 , 5-adamantanetriol, 1,3-adamantanediacetic acid, 2-adamantanol, 1-adamantanol, 2-adamantanone, 2-methyl-2-adamantanol, 1-adamantanecarboxylic acid and the like, and derivatives thereof; Camper such as camphor, borneol And derivatives thereof; include; anthracene, anthraquinone, hydroxy anthraquinone, anthracene and its derivatives such as amino anthraquinone.
第1の組成物は、さらに有機溶媒を含有してもよい。有機溶媒は特に限定されないが、例えば、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、炭化水素溶媒、エーテル溶媒、その他の極性溶媒またはハロゲン系溶媒等を用いることができる。 The first composition may further contain an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited, and for example, alcohol solvents, ketone solvents, hydrocarbon solvents, ether solvents, other polar solvents, halogen solvents, and the like can be used.
上記アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール等の1個の水酸基を有するアルコール系溶媒;エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の2個以上の水酸基を有する多価アルコール系溶媒;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等の、2個以上の水酸基を有するアルコールを部分的にエーテル化してなる多価アルコール部分エーテル系溶媒が例示される。 Examples of the alcohol solvent include alcohol solvents having one hydroxyl group such as methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, and t-butanol; ethylene glycol, 1 , 2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2-ethyl-1 Polyhydric alcohol solvents having two or more hydroxyl groups such as 1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol Monopropyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether, polyhydric alcohol partial ether-based solvent an alcohol having two or more hydroxyl groups formed by partially etherified are exemplified.
上記ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、2−ヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール等のケトン系溶媒が例示される。 Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, and methyl-n-. Such as hexyl ketone, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, 2-hexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, diacetone alcohol, etc. Ketone solvents are exemplified.
上記炭化水素溶媒としては、n−ペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘプタン、n−オクタン、シクロオクタン、デカン、シクロデカン、ジシクロペンタジエンの水素化物、ベンゼン、トルエン、キシレン、ブチルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−ブチルキシレン、ドデシルベンゼン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワラン等が例示される。 As the hydrocarbon solvent, n-pentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, cycloheptane, n-octane, cyclooctane, decane, cyclodecane, dicyclopentadiene hydride, benzene, toluene, xylene , Butylbenzene, t-butylbenzene, t-butylxylene, dodecylbenzene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, squalane and the like.
上記エーテル溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサン、アニソール、2−メチルアニソール、3−メチルアニソール、4−メチルアニソール、フェントール、2−メチルフェントール、3−メチルフェントール、4−メチルフェントール、ベラトロール、2−エトキシアニソール、1,4−ジメトキシベンゼン等が例示される。 Examples of the ether solvent include diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, bis ( 2-methoxyethyl) ether, p-dioxane, anisole, 2-methylanisole, 3-methylanisole, 4-methylanisole, fentol, 2-methylfentol, 3-methylfentol, 4-methylfentol, veratrol , 2-ethoxyanisole, 1,4-dimethoxybenzene and the like.
上記ハロゲン系溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム等が例示される。
これらの有機溶媒は1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
Examples of the halogen solvent include methylene chloride and chloroform.
These organic solvents can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
第1の組成物におけるポリアセタール構造を有するポリマー濃度は特に限定されないが、好ましくは0.1質量%〜50質量%であり、より好ましくは1質量%〜20質量%である。 Although the polymer density | concentration which has a polyacetal structure in a 1st composition is not specifically limited, Preferably it is 0.1 mass%-50 mass%, More preferably, it is 1 mass%-20 mass%.
ポリアセタール構造を有するポリマーを含有する第1の組成物の調製方法は、特に限定されない。例えば、カチオン重合、アニオン重合、ラジカル重合、開環重合、配位重合、縮重合により得られた所望とするポリマーから溶媒を除去し、別途所望の溶媒に溶解してもよく、また所望の溶媒中で重合を行い、これをそのまま、または濾過して用いてもよい。 The preparation method of the 1st composition containing the polymer which has a polyacetal structure is not specifically limited. For example, the solvent may be removed from the desired polymer obtained by cationic polymerization, anionic polymerization, radical polymerization, ring-opening polymerization, coordination polymerization, or condensation polymerization, and dissolved in a desired solvent separately. Polymerization may be performed in this, and this may be used as it is or after filtration.
第1の組成物は、その他に、添加剤を含むことができる。例えば、界面活性剤(レベリング剤)、濡れ性改良剤、消泡剤等を含んでもよい。さらに、ポリマーの分解を促進するための分解促進剤を含んでもよい。 In addition, the first composition can contain an additive. For example, a surfactant (leveling agent), a wettability improver, an antifoaming agent, and the like may be included. Furthermore, a decomposition accelerator for accelerating the decomposition of the polymer may be included.
界面活性剤としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステリアルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレインエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルのノニオン系レベリング剤・界面活性剤、エフトップ(登録商標)EF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ社)、メガファック(登録商標)F171、F172、F173(DIC社)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム社)、アサヒガード(登録商標)AG710、サーフロン(登録商標)S−381、S−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106、サーフィノールE1004、KH−10、KH−20、KH−30、KH−40(旭硝子社)、フタージェント(登録商標)250、251、222F、FTX−218(ネオス社)等のフッ素系レベリング剤・界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341、X−70−092、X−70−093(信越化学工業社)、SH8400(東レ・ダウコーニング社)、アクリル酸系またはメタクリル酸系ポリフローNo.75、No.77、No.90、No.95(共栄社油脂化学工業社)を挙げることができる。
これら界面活性剤を単独あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
The surfactant is not particularly limited, but examples thereof include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene olein ether, and polyoxyethylene octylphenol. Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, polyoxy Ethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate Nonionic leveling agents / surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as rate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, Ftop (registered trademark) EF301, EF303, EF352 (Tochem Products) ), Megafuck (registered trademark) F171, F172, F173 (DIC), Florard FC430, FC431 (Sumitomo 3M), Asahi Guard (registered trademark) AG710, Surflon (registered trademark) S-381, S-382, SC101 SC102, SC103, SC104, SC105, SC106, Surfinol E1004, KH-10, KH-20, KH-30, KH-40 (Asahi Glass Co., Ltd.), Footent (registered trademark) 250, 251, Fluorine leveling agents and surfactants such as 22F and FTX-218 (Neos), organosiloxane polymers KP341, X-70-092, X-70-093 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SH8400 (Toray Dow Corning) ), Acrylic acid-based or methacrylic acid-based polyflow No. 75, no. 77, no. 90, no. 95 (Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.).
These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
界面活性剤として、これらの中では、フッ素系レベリング剤・界面活性剤が特に好ましい。界面活性剤(レベリング剤)の配合量は、第1の組成物中、通常50ppm〜1000ppmが好ましく、より好ましくは70ppm〜800ppmである。50ppm未満の場合は基板上への均一塗布性が悪化し、1000ppmを超える場合は塗膜の密着性が低下する。 Of these, fluorine leveling agents and surfactants are particularly preferable as the surfactant. The compounding amount of the surfactant (leveling agent) is usually preferably 50 ppm to 1000 ppm, more preferably 70 ppm to 800 ppm in the first composition. When it is less than 50 ppm, the uniform coating property on the substrate is deteriorated, and when it exceeds 1000 ppm, the adhesion of the coating film is lowered.
分解促進剤としては、例えば、過蟻酸等の過酸またはその誘導体、ハイドロキノン等のキノン系化合物等が挙げられる。これらの中ではキノン系化合物が好ましい。 Examples of the decomposition accelerator include peracids such as performic acid or derivatives thereof, and quinone compounds such as hydroquinone. Of these, quinone compounds are preferred.
以上の成分を含んで構成される第1の組成物は、主成分として、窒素雰囲気下において熱重量分析を行った場合に(a)100℃で30分経過した際の重量減少率が10%以下であり、(b)25℃から10℃/分で昇温させる場合において、測定開始から20分後の重量減少率が80%以上である、ポリアセタール構造を有するポリマーを含む。第1の組成物は、このようなポリマーを、例えば、上述したように有機溶媒に溶かして溶液状とし、保護対象物である基板の表面に塗布されて塗膜の形成に用いられる。その後、塗膜から有機溶媒を除去することで、基板の表面に樹脂層を形成する。この際、例えば、100℃程度まで加熱したり、液膜が形成された対象物を減圧下に置いたりすることによって、有機溶媒の除去を促進してもよい。加熱には、ホットプレートやオーブン等の適当な加熱装置を用いることができる。第1の組成物に含有されるポリアセタール構造を有するポリマーは、100℃で30分経過した際の重量減少率が10%以下であるため、基板上に形成された塗膜は溶媒の除去等のプロセスにおいて100℃程度まで加熱しても安定である。 The first composition comprising the above components has, as a main component, a weight reduction rate of 10% after 30 minutes at 100 ° C. when thermogravimetric analysis is performed in a nitrogen atmosphere. And (b) a polymer having a polyacetal structure in which the weight loss rate after 20 minutes from the start of measurement is 80% or more when the temperature is raised from 25 ° C. at 10 ° C./min. In the first composition, such a polymer is dissolved in an organic solvent as described above to form a solution, which is applied to the surface of the substrate that is the object to be protected and used to form a coating film. Then, a resin layer is formed on the surface of the substrate by removing the organic solvent from the coating film. At this time, for example, the removal of the organic solvent may be promoted by heating to about 100 ° C. or placing the object on which the liquid film is formed under reduced pressure. For heating, an appropriate heating device such as a hot plate or an oven can be used. Since the polymer having a polyacetal structure contained in the first composition has a weight reduction rate of 10% or less after 30 minutes at 100 ° C., the coating film formed on the substrate is free of solvent, etc. It is stable even when heated to about 100 ° C. in the process.
尚、基板上に第1の組成物の塗膜を形成する方法としては、公知の塗布法を用いることができる。塗布法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法またはスピンナ法と称されることもある。)、スリット塗布法(スリットダイ塗布法)、バー塗布法、インクジェット塗布法等の公知の方法を採用することができる。これらのうち、均一な厚みの塗膜を形成できる点から、スピンコート法またはスリット塗布法が好ましい。 In addition, as a method of forming the coating film of the first composition on the substrate, a known coating method can be used. Examples of the coating method include a spray method, a roll coating method, a spin coating method (sometimes referred to as a spin coating method or a spinner method), a slit coating method (slit die coating method), a bar coating method, and an inkjet coating method. A known method such as a method can be employed. Among these, the spin coating method or the slit coating method is preferable from the viewpoint that a coating film having a uniform thickness can be formed.
第1の組成物から形成された樹脂層は、100℃〜300℃の加熱により、基板上から完全に除去することが可能である。すなわち、第1の組成物から形成された樹脂層は、200℃以下の加熱であっても、基板上から完全に除去することが可能である。第1の組成物から形成された樹脂層は、本実施形態のパターン形成方法、ひいては本実施形態の金属パターン形成方法に好適な樹脂層となる。 The resin layer formed from the first composition can be completely removed from the substrate by heating at 100 ° C. to 300 ° C. That is, the resin layer formed from the first composition can be completely removed from the substrate even by heating at 200 ° C. or lower. The resin layer formed from the first composition becomes a resin layer suitable for the pattern forming method of the present embodiment, and by extension, the metal pattern forming method of the present embodiment.
<除去部形成工程>
除去部形成工程では、上述の樹脂層形成工程で基板上に形成された樹脂層に対し、局所的に加熱を行い、その樹脂層を任意の形状に除去する。そして、樹脂層中にその樹脂層を貫通する除去部を形成する。
<Removal part formation process>
In the removal portion forming step, the resin layer formed on the substrate in the resin layer forming step is locally heated to remove the resin layer into an arbitrary shape. And the removal part which penetrates the resin layer in the resin layer is formed.
上述の樹脂層の局所的な加熱は、放射線を照射して行われることが好ましい。すなわち、基板上に形成された樹脂層に対し、放射線を照射して局所的な加熱を実現し、樹脂層を除去することが好ましい。尚、放射線とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等を含む概念である。 It is preferable that the above-mentioned local heating of the resin layer is performed by irradiation with radiation. That is, it is preferable that the resin layer formed on the substrate is irradiated with radiation to achieve local heating and the resin layer is removed. Radiation is a concept including visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, charged particle beams, and the like.
そして、特に、放射線としてはレーザ光の使用が好ましい。したがって、上述の樹脂層形成工程で基板上に形成された樹脂層に対し、レーザ光を照射して樹脂層を除去することが好ましい。 In particular, it is preferable to use laser light as radiation. Therefore, it is preferable to remove the resin layer by irradiating the resin layer formed on the substrate in the above-described resin layer forming step with laser light.
レーザ光としては、YAGレーザ光を用いることが好ましい。
すなわち、YAGレーザ光を、所望とする金属パターンに対応する照射パターンで樹脂層に照射する。その結果、照射部分で局所的な加熱がなされ、照射部分の樹脂層が除去される。そして、所望とする金属パターンと相補的な形状の開孔パターンとして、樹脂層中に除去部を形成し、樹脂からなるパターンを形成する。この除去部形成工程では、除去部の形成に、例えば、YAGレーザ光等のレーザ光を用いており、細い線幅の繊細な形状を備えた除去部を形成することができる。
It is preferable to use YAG laser light as the laser light.
That is, the resin layer is irradiated with YAG laser light in an irradiation pattern corresponding to a desired metal pattern. As a result, local heating is performed in the irradiated portion, and the resin layer in the irradiated portion is removed. Then, as an opening pattern having a shape complementary to a desired metal pattern, a removal portion is formed in the resin layer to form a pattern made of resin. In this removal portion forming step, for example, laser light such as YAG laser light is used to form the removal portion, and the removal portion having a delicate shape with a narrow line width can be formed.
以上の樹脂層形成工程および除去部形成工程は、上述したように、本実施形態のパターン形成方法を構成し、所望形状の樹脂からなるパターンを簡便に形成することができる。そして、樹脂層形成工程と除去部形成工程とにより形成される、樹脂からなるパターンの樹脂層中の除去部は、後述する各工程において、金属パターンを形成するために用いることができる。樹脂層形成工程および除去部形成工程は、本実施形態の金属パターン形成方法の一部を構成することができる。 As described above, the resin layer forming step and the removal portion forming step constitute the pattern forming method of the present embodiment, and can easily form a pattern made of a resin having a desired shape. And the removal part in the resin layer of the pattern which consists of resin formed by the resin layer formation process and the removal part formation process can be used in order to form a metal pattern in each process mentioned later. The resin layer forming step and the removal portion forming step can constitute a part of the metal pattern forming method of the present embodiment.
<組成物充填工程>
本実施形態の金属パターン形成方法の組成物充填工程では、上述した除去部形成工程で形成されたパターンにおける樹脂層の除去部に、本実施形態の第2の組成物を充填する。
充填方法としては、インクジェット法を用いることが好ましい。すなわち、樹脂層中に形成された樹脂層を貫通する除去部に向けて、インクジェット法により第2の組成物を打滴し、第2の組成物を除去部に充填する。
<Composition filling process>
In the composition filling step of the metal pattern forming method of the present embodiment, the second composition of the present embodiment is filled into the removed portion of the resin layer in the pattern formed in the removal portion forming step described above.
As a filling method, an inkjet method is preferably used. That is, the second composition is ejected by an ink jet method toward the removal portion penetrating the resin layer formed in the resin layer, and the second composition is filled in the removal portion.
樹脂層に形成された除去部に第2の組成物を充填するため、第2の組成物の流動性が高い場合でも、滲みや流れ出し現象が生じる懸念はなく、また、充填された第2の組成物の厚みを、樹脂層の厚さまでの範囲内で、厚くすることができる。
次に、第2の組成物について説明する。
Since the second composition is filled in the removed portion formed in the resin layer, there is no fear of bleeding or flowing out even when the fluidity of the second composition is high. The thickness of the composition can be increased within the range up to the thickness of the resin layer.
Next, the second composition will be described.
〔第2の組成物〕
本実施形態の金属パターン形成方法に用いる本実施形態の第2の組成物は、表面部を含む一部分が金属の酸化物からなり、その表面部を含む一部分以外の部分がその金属からなる金属−金属酸化物複合粒子(A1)、および金属酸化物粒子(A2)から選択される少なくとも1種の金属酸化物含有粒子(A)を含有することを特徴とする。そして、第2の組成物は、さらに、アルジトール(B)およびアルジトールの酸化物(C)を含有することが好ましい。
[Second composition]
The second composition of the present embodiment used in the metal pattern forming method of the present embodiment is a metal in which a part including the surface part is made of a metal oxide and a part other than the part including the surface part is made of the metal. It contains at least one metal oxide-containing particle (A) selected from metal oxide composite particles (A1) and metal oxide particles (A2). The second composition preferably further contains alditol (B) and an alditol oxide (C).
[金属酸化物含有粒子(A)]
金属酸化物含有粒子(A)は、第2の組成物を用いて形成される本実施形態の金属パターンを構成する金属を供給する物質である。つまり、第2の組成物を用いると、金属酸化物含有粒子(A)に含有される金属からなる金属パターンが形成される。例えば、銅からなるパターンを形成する場合には、金属酸化物含有粒子(A)として銅酸化物含有粒子が使用される。
[Metal oxide-containing particles (A)]
A metal oxide containing particle (A) is a substance which supplies the metal which comprises the metal pattern of this embodiment formed using a 2nd composition. That is, when the second composition is used, a metal pattern made of a metal contained in the metal oxide-containing particles (A) is formed. For example, when a pattern made of copper is formed, copper oxide-containing particles are used as the metal oxide-containing particles (A).
金属酸化物含有粒子(A)は、金属−金属酸化物複合粒子(A1)(以下、複合粒子(A1)とも言う。)および金属酸化物粒子(A2)から選択される少なくとも1種である。つまり、金属酸化物含有粒子(A)は、複合粒子(A1)のみであってもよく、金属酸化物粒子(A2)のみであってもよく、複合粒子(A1)と金属酸化物粒子(A2)との両方を含んでいてもよい。金属酸化物含有粒子(A)が、複合粒子(A1)および金属酸化物粒子(A2)の両方を含む場合、複合粒子(A1)および金属酸化物粒子(A2)に含有されるそれぞれの金属は通常同一種類の金属である。 The metal oxide-containing particles (A) are at least one selected from metal-metal oxide composite particles (A1) (hereinafter also referred to as composite particles (A1)) and metal oxide particles (A2). That is, the metal oxide-containing particles (A) may be only the composite particles (A1) or only the metal oxide particles (A2), and the composite particles (A1) and the metal oxide particles (A2). ) And both. When the metal oxide-containing particles (A) include both the composite particles (A1) and the metal oxide particles (A2), the respective metals contained in the composite particles (A1) and the metal oxide particles (A2) are Usually the same type of metal.
例えば、金属パターンとして、銅からなるパターンを形成する場合には、金属−金属酸化物複合粒子(A1)は銅−酸化銅複合粒子であり、金属酸化物粒子(A2)は酸化銅粒子である。 For example, when a pattern made of copper is formed as the metal pattern, the metal-metal oxide composite particles (A1) are copper-copper oxide composite particles, and the metal oxide particles (A2) are copper oxide particles. .
金属酸化物含有粒子(A)は、その中に含有される金属酸化物が、第2の組成物中に含有される後述のアルジトール(B)により還元されて金属に変換され、相互に接着することにより金属膜として金属パターンを形成する。 In the metal oxide-containing particles (A), the metal oxide contained therein is reduced to alditol (B), which will be described later, contained in the second composition, converted into a metal, and bonded to each other. Thereby, a metal pattern is formed as a metal film.
[金属−金属酸化物複合粒子(A1)]
金属−金属酸化物複合粒子(A1)(上述したように、単に、複合粒子(A1)とも言う。)は、表面部を含む一部分が金属の酸化物からなり、その表面部を含む一部分以外の部分がその金属からなる粒子である。例えば、銅−酸化銅複合粒子の場合には、表面部を含む一部分が酸化銅からなり、それ以外の部分が銅からなる。表面部を含む一部分とは、その表面が複合粒子(A1)の表面の少なくとも一部を形成している部分を意味する。その表面部を含む一部分以外の部分はその金属からなっている。したがって、複合粒子(A1)においては、金属酸化物からなる部分が、複合粒子(A1)の表面に現れない状態で含まれることはない。
[Metal-metal oxide composite particles (A1)]
The metal-metal oxide composite particles (A1) (also simply referred to as composite particles (A1) as described above) are composed of a metal oxide in a part including the surface part, and other than the part including the surface part. Part is a particle made of the metal. For example, in the case of copper-copper oxide composite particles, a part including the surface part is made of copper oxide, and the other part is made of copper. The part including the surface part means a part where the surface forms at least a part of the surface of the composite particle (A1). The portions other than the portion including the surface portion are made of the metal. Therefore, in the composite particle (A1), a portion made of a metal oxide is not included in a state where it does not appear on the surface of the composite particle (A1).
複合粒子(A1)は、その表面部の全部が金属酸化物からなる粒子(複合粒子(A1−1))であってもよく、その表面部の一部のみが金属酸化物からなる粒子(複合粒子(A1−2))であってもよい。 The composite particles (A1) may be particles (composite particles (A1-1)) in which the entire surface portion is made of a metal oxide, or particles (composite particles) in which only a part of the surface portion is made of a metal oxide. Particle (A1-2)).
複合粒子(A1−1)は、金属からなる中核部と、その中核部全体を被覆する、その金属の酸化物を含有する外殻部とを有してなる粒子である。市販されている金属粒子は、通常その表面が酸化されて金属酸化膜となっている。この金属酸化膜は前述した外殻部に該当する。したがって、市販されている金属粒子は、通常、金属−金属酸化物複合粒子(A1−1)に該当する。 The composite particle (A1-1) is a particle having a core part made of metal and an outer shell part containing the metal oxide that covers the entire core part. The surface of commercially available metal particles is usually oxidized to form a metal oxide film. This metal oxide film corresponds to the aforementioned outer shell. Therefore, commercially available metal particles usually correspond to metal-metal oxide composite particles (A1-1).
複合粒子(A1)の50質量%平均粒子径(D50)は0.1μm〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.1μm〜5μmであり、さらに好ましくは0.1μm〜3μmである。複合粒子(A1)の50質量%平均粒子径(D50)が上述した範囲内であると、外殻部を構成する金属酸化物の還元が効率的に進行するとともに、厚膜の金属膜として金属パターンを形成するのに有効である。0.1μmより小さいと、厚膜の金属膜として金属パターンを形成する上で不都合になる場合がある。10μmより大きいと、金属酸化物の効率的な還元が困難になる場合がある。 The 50% by mass average particle diameter (D50) of the composite particles (A1) is preferably 0.1 μm to 10 μm, more preferably 0.1 μm to 5 μm, and still more preferably 0.1 μm to 3 μm. When the 50% by mass average particle diameter (D50) of the composite particles (A1) is within the above-described range, the reduction of the metal oxide constituting the outer shell proceeds efficiently, and a metal is used as a thick metal film. It is effective for forming a pattern. If the thickness is smaller than 0.1 μm, it may be inconvenient in forming a metal pattern as a thick metal film. If it is larger than 10 μm, efficient reduction of the metal oxide may be difficult.
複合粒子(A1)の金属からなる部分を構成する金属の種類としては、例えば、銅、銀、パラジウム、ニッケル、タングステン、ルテニウム、クロム、マンガン、鉄、スズ、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ロジウム、亜鉛、鉛およびアンチモン等が挙げられる。金属からなる部分は1種または2種以上の金属で形成していてもよい。 As a kind of metal which comprises the part which consists of a metal of a composite particle (A1), copper, silver, palladium, nickel, tungsten, ruthenium, chromium, manganese, iron, tin, zirconium, niobium, molybdenum, rhodium, zinc, for example , Lead and antimony. The portion made of metal may be formed of one kind or two or more kinds of metals.
複合粒子(A1)の金属酸化物からなる部分を構成する金属酸化物は、前述の金属からなる部分を構成する金属の酸化物である。例えば、金属からなる部分を構成する金属が銅である場合には、金属酸化物からなる部分を構成する金属酸化物は酸化銅であり、金属からなる部分を構成する金属が銀である場合には、金属酸化物からなる部分を構成する金属酸化物は酸化銀である。 The metal oxide constituting the portion made of the metal oxide of the composite particle (A1) is a metal oxide constituting the portion made of the metal. For example, when the metal constituting the metal portion is copper, the metal oxide constituting the metal oxide portion is copper oxide, and the metal constituting the metal portion is silver. The metal oxide constituting the metal oxide portion is silver oxide.
複合粒子(A1)に占める、金属酸化物からなる部分の比率は、複合粒子(A1)の全体積を100体積%とするとき、通常、50体積%以下である。複合粒子(A1)に占める、金属酸化物からなる部分の比率が50体積%以下であると、金属酸化物を完全に還元することが容易であり、純粋な金属膜として金属パターンを形成しやすい。
前述のとおり、市販されている金属粒子は、通常、本発明の金属−金属酸化物複合粒子(A1)である。
The ratio of the portion made of the metal oxide in the composite particles (A1) is usually 50% by volume or less when the total volume of the composite particles (A1) is 100% by volume. When the proportion of the metal oxide portion in the composite particles (A1) is 50% by volume or less, it is easy to completely reduce the metal oxide, and it is easy to form a metal pattern as a pure metal film. .
As described above, the commercially available metal particles are usually the metal-metal oxide composite particles (A1) of the present invention.
金属酸化物含有粒子(A)としては、厚膜の金属パターンを形成するという観点からは、金属酸化物粒子(A2)よりも複合粒子(A1)のほうが好ましい。複合粒子(A1)は、還元を必要としない中核部を有するため外殻部のみを還元すればよいので、金属酸化物粒子(A2)よりも粒子径を大きくすることができ、その分だけ厚い金属膜として金属パターンを得ることができる。 As the metal oxide-containing particles (A), the composite particles (A1) are preferable to the metal oxide particles (A2) from the viewpoint of forming a thick metal pattern. Since the composite particle (A1) has a core part that does not need to be reduced, it is only necessary to reduce the outer shell part. Therefore, the particle diameter can be made larger than that of the metal oxide particle (A2), which is thicker by that amount. A metal pattern can be obtained as a metal film.
金属粒子は大気中で放置されると、通常その表面が酸化されて、金属−金属酸化物複合粒子(A1−1)となるが、金属粒子を焼成することによりその表面を酸化して、金属−金属酸化物複合粒子(A1−1)を作製することもできる。焼成条件は、通常、100℃〜600℃、10分間〜1000分間である。焼成条件を調整することにより、複合粒子(A1)に占める、金属酸化物からなる部分の比率等を適宜決定することができる。
また、このような焼成により作製した複合粒子(A1−1)を適当な条件で粉砕して得られた粒子を、複合粒子(A1−2)および金属酸化物粒子(A2)を含む粒子として使用することができる。
When the metal particles are left in the atmosphere, the surface is usually oxidized to form metal-metal oxide composite particles (A1-1). By firing the metal particles, the surface is oxidized to form a metal. -A metal oxide composite particle (A1-1) can also be produced. The firing conditions are usually 100 ° C. to 600 ° C. and 10 minutes to 1000 minutes. By adjusting the firing conditions, the ratio of the portion made of the metal oxide in the composite particles (A1) can be appropriately determined.
Further, the particles obtained by pulverizing the composite particles (A1-1) prepared by such firing under appropriate conditions are used as particles containing the composite particles (A1-2) and the metal oxide particles (A2). can do.
[金属酸化物粒子(A2)]
金属酸化物粒子(A2)は、金属酸化物から形成される粒子である。
金属酸化物粒子(A2)の50質量%平均粒子径(D50)は0.1μm〜5μmであることが好ましく、より好ましくは0.1μm〜3μmである。金属酸化物粒子(A2)の50質量%平均粒子径(D50)が上述した範囲内であると、金属酸化物の還元が効率的に進行するとともに、厚膜の金属膜として金属パターンを形成するのに有効である。0.1μmより小さいと、厚膜の金属膜として金属パターンを形成する上で不都合になる場合がある。5μmより大きいと、金属酸化物の完全な還元が困難になる場合がある。
[Metal oxide particles (A2)]
The metal oxide particles (A2) are particles formed from a metal oxide.
The 50% by mass average particle diameter (D50) of the metal oxide particles (A2) is preferably 0.1 μm to 5 μm, more preferably 0.1 μm to 3 μm. When the 50 mass% average particle diameter (D50) of the metal oxide particles (A2) is within the above-described range, the reduction of the metal oxide proceeds efficiently and a metal pattern is formed as a thick metal film. It is effective. If the thickness is smaller than 0.1 μm, it may be inconvenient in forming a metal pattern as a thick metal film. If it is larger than 5 μm, it may be difficult to completely reduce the metal oxide.
金属酸化物粒子(A2)を構成する金属酸化物としては、例えば、銅、銀、金、パラジウム、ニッケル、タングステン、ルテニウム、クロム、マンガン、鉄、スズ、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ロジウム、亜鉛、鉛およびアンチモン等の酸化物が挙げられる。前述の金属酸化物は1種または2種以上の金属酸化物で形成していてもよい。 Examples of the metal oxide constituting the metal oxide particles (A2) include copper, silver, gold, palladium, nickel, tungsten, ruthenium, chromium, manganese, iron, tin, zirconium, niobium, molybdenum, rhodium, zinc, Examples include oxides such as lead and antimony. The aforementioned metal oxide may be formed of one or more metal oxides.
[アルジトール(B)]
アルジトール(B)は、本実施形態の金属パターン形成方法に用いる本実施形態の第2の組成物に含有される場合、還元剤として作用し、金属酸化物含有粒子(A)が有する金属酸化物を還元して金属に変換する。
[Alditol (B)]
When alditol (B) is contained in the second composition of this embodiment used in the metal pattern forming method of this embodiment, it acts as a reducing agent and the metal oxide contained in the metal oxide-containing particles (A). Is converted to metal.
アルジトール(B)としては、第2の組成物に含まれる金属酸化物含有粒子(A)が有する金属酸化物を還元する機能を有するものならば特に制限はなく、例えば、グリセリン、エリトリトール、トレイトール、リビトール、アラビニトール、キシリトール、アリトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、ガラクチトールおよびタリトール等の糖アルコールを挙げることができる。
これらのうち、還元力が強く、金属酸化物含有粒子(A)から金属膜として金属パターンを効率的に形成できる点で、グリセリンが特に好ましい。
The alditol (B) is not particularly limited as long as it has a function of reducing the metal oxide contained in the metal oxide-containing particles (A) contained in the second composition. For example, glycerin, erythritol, threitol And sugar alcohols such as ribitol, arabinitol, xylitol, allitol, sorbitol, mannitol, iditol, galactitol and taritol.
Among these, glycerin is particularly preferable because it has a strong reducing power and can efficiently form a metal pattern as a metal film from the metal oxide-containing particles (A).
アルジトール(B)の含有量は、金属酸化物含有粒子(A)100質量部に対して好ましくは100質量部〜1000質量部、より好ましくは200質量部〜800質量部である。アルジトール(B)の含有量が上述した範囲内であると、金属酸化物の還元を効率的に行うことができる。 The content of alditol (B) is preferably 100 parts by mass to 1000 parts by mass, and more preferably 200 parts by mass to 800 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal oxide-containing particles (A). When the content of alditol (B) is within the above-described range, the metal oxide can be efficiently reduced.
[アルジトールの酸化物(C)]
アルジトールの酸化物(C)は、アルジトール(B)として例示した糖アルコールの酸化物である。アルジトールの酸化物(C)は、一般に、アルジトールが有する水酸基が酸化され、カルボニル基に変換されて形成される構造を有する。アルジトールの酸化物(C)において、対応するアルジトールが複数の水酸基を有する場合、酸化されている水酸基の数には特に制限はない。
[Alditol oxide (C)]
The alditol oxide (C) is the sugar alcohol oxide exemplified as alditol (B). The alditol oxide (C) generally has a structure formed by oxidizing a hydroxyl group of alditol and converting it to a carbonyl group. In the alditol oxide (C), when the corresponding alditol has a plurality of hydroxyl groups, the number of oxidized hydroxyl groups is not particularly limited.
アルジトールの酸化物(C)としては、例えば、グリセリンの酸化物であるジヒドロキシアセトンおよびグルセルアルデヒド、エリトリトールの酸化物であるエリトロースおよびエリトルロース等を挙げることができる。 Examples of the alditol oxide (C) include dihydroxyacetone and glyceraldehyde, which are glycerin oxides, and erythrose and erythrulose, which are erythritol oxides.
本実施形態の金属パターン形成方法に用いる第2の組成物は、アルジトール(B)とともにアルジトールの酸化物(C)を含有することにより、効率的に金属膜として金属パターンを形成することが可能になる。特に、膜厚の大きい金属パターンであっても、またイオン化傾向の大きい金属からなる金属パターンであっても、金属パターンを効率的に形成することができるようになる。 The second composition used in the metal pattern forming method of the present embodiment can efficiently form a metal pattern as a metal film by containing an alditol oxide (C) together with alditol (B). Become. In particular, even a metal pattern having a large film thickness or a metal pattern made of a metal having a large ionization tendency can efficiently form a metal pattern.
アルジトールの酸化物(C)の作用機構は必ずしも明らかではないが、以下のように推測される。
金属酸化物含有粒子(A)に含有される金属酸化物が銅酸化物であり、アルジトールの酸化物(C)がグリセリンの酸化物であるジヒドロキシアセトンである場合を例にする。この例では、第2の組成物を用いて金属膜として金属パターンを形成する過程で、下記式(1)に示すように、ジヒドロキシアセトンのカルボニル酸素と銅酸化物中の銅原子との間でキレート結合が形成されると考えられる。このキレート結合の形成により、アルジトール(B)による還元が効率的に行われるものと考えられる。このため、イオン化傾向の大きい金属の酸化物であっても効率的に還元することができる。
The mechanism of action of the alditol oxide (C) is not necessarily clear, but is presumed as follows.
The case where the metal oxide contained in the metal oxide-containing particles (A) is a copper oxide and the alditol oxide (C) is dihydroxyacetone, which is an glycerin oxide, is taken as an example. In this example, in the process of forming a metal pattern as a metal film using the second composition, as shown in the following formula (1), between the carbonyl oxygen of dihydroxyacetone and the copper atom in the copper oxide. It is thought that a chelate bond is formed. It is considered that the reduction by alditol (B) is efficiently performed by the formation of this chelate bond. For this reason, even a metal oxide having a high ionization tendency can be efficiently reduced.
また、銅酸化物が還元されて生成された銅金属の銅原子とジヒドロキシアセトンのカルボニル酸素との間でも式(1)に示されるキレート結合が形成されると考えられる。このキレート結合の形成により、金属酸化物含有粒子(A)の金属酸化物が還元されることにより形成された金属粒子相互間の接着力が強化され、その結果、金属酸化物含有粒子(A)の粒子径が大きい場合であっても、自立した膜が形成され、厚膜の金属膜として金属パターンの形成が可能になると考えられる。 Moreover, it is thought that the chelate bond shown by Formula (1) is formed also between the copper atom of the copper metal produced | generated by reducing copper oxide, and the carbonyl oxygen of dihydroxyacetone. By the formation of the chelate bond, the adhesion between the metal particles formed by reducing the metal oxide of the metal oxide-containing particles (A) is strengthened, and as a result, the metal oxide-containing particles (A) Even when the particle diameter of the film is large, a self-supporting film is formed, and it is considered that a metal pattern can be formed as a thick metal film.
尚、アルジトールの酸化物(C)は、その種類により還元剤として機能することもありうる。例えば、ジヒドロキシアセトンは還元剤として機能する。
アルジトール(B)がグリセリンである場合には、下記式(2)に示すように、グリセリン(I)は金属酸化物含有粒子(A)中の酸化銅を還元する。
The alditol oxide (C) may function as a reducing agent depending on the type thereof. For example, dihydroxyacetone functions as a reducing agent.
When the alditol (B) is glycerin, the glycerin (I) reduces the copper oxide in the metal oxide-containing particles (A) as shown in the following formula (2).
このとき、グリセリン(I)は、例えば、1つの水酸基が酸化されて、分子内に1つのカルボニル基を有するジヒドロキシアセトン(II)になる。すなわち、第2の組成物にもともと含有されていたアルジトールの酸化物(C)とともに、このジヒドロキシアセトン(II)がアルジトールの酸化物(C)として機能する。したがって、(III)に示すように、このジヒドロキシアセトン(II)は銅酸化物の銅原子および金属銅の銅原子とキレート結合を形成して、上述のように効率的な金属パターンの形成に寄与すると考えられる。 At this time, in glycerin (I), for example, one hydroxyl group is oxidized to dihydroxyacetone (II) having one carbonyl group in the molecule. That is, the dihydroxyacetone (II) functions as the alditol oxide (C) together with the alditol oxide (C) originally contained in the second composition. Therefore, as shown in (III), this dihydroxyacetone (II) forms a chelate bond with the copper atom of copper oxide and the copper atom of copper metal, contributing to the formation of an efficient metal pattern as described above. I think that.
また、このジヒドロキシアセトン(II)は上述のとおり還元剤として機能するので、金属酸化物含有粒子(A)中の酸化銅を還元する。このとき、ジヒドロキシアセトン(II)は、例えば、1つの水酸基が酸化されて、分子内に2つのカルボニル基を有する化合物(IV)になる。この化合物(IV)はアルジトールの酸化物(C)として機能する。したがって、例えば、(V)に示すように、この化合物(IV)は銅酸化物の銅原子および金属銅の銅原子とキレート結合を形成して、上述のように効率的な金属パターンの形成に寄与すると考えられる。 Moreover, since this dihydroxyacetone (II) functions as a reducing agent as described above, it reduces the copper oxide in the metal oxide-containing particles (A). At this time, in dihydroxyacetone (II), for example, one hydroxyl group is oxidized to form compound (IV) having two carbonyl groups in the molecule. This compound (IV) functions as an oxide (C) of alditol. Therefore, for example, as shown in (V), this compound (IV) forms a chelate bond with the copper atom of the copper oxide and the copper atom of the metal copper to form an efficient metal pattern as described above. It is thought to contribute.
さらに、化合物(IV)も還元剤として機能するので、金属酸化物含有粒子(A)中の酸化銅を還元する。このとき、化合物(IV)は、水酸基がさらに酸化されて、分子中に3つのカルボニル基を有する化合物になる。この化合物もアルジトールの酸化物(C)として機能し、銅酸化物の銅原子および金属銅の銅原子とキレート結合を形成して、上述のように効率的な金属パターンの形成に寄与すると考えられる。 Furthermore, since the compound (IV) also functions as a reducing agent, the copper oxide in the metal oxide-containing particles (A) is reduced. At this time, in the compound (IV), the hydroxyl group is further oxidized to become a compound having three carbonyl groups in the molecule. This compound also functions as an alditol oxide (C) and is considered to contribute to the formation of an efficient metal pattern as described above by forming a chelate bond with the copper atom of copper oxide and the copper atom of copper metal. .
このように、アルジトール(B)は、金属パターンの形成時に、金属酸化物の還元反応によりアルジトールの酸化物(C)になるので、金属パターン形成中にアルジトールの酸化物(C)濃度が増加し、上述した効率的に金属パターンを形成する効果がより大きくなる。アルジトール(B)の種類によっては、前述のグリセリンのように、次々に生成されるその酸化物がそれぞれアルジトールの酸化物(C)になるので、上述した効果がいっそう大きくなる。 Thus, since alditol (B) becomes alditol oxide (C) by the reduction reaction of the metal oxide during the formation of the metal pattern, the concentration of alditol oxide (C) increases during the formation of the metal pattern. As described above, the effect of efficiently forming the metal pattern is further increased. Depending on the type of alditol (B), as the above-mentioned glycerin, the oxides produced one after another become the oxide (C) of alditol, so that the above-described effects are further increased.
アルジトールの酸化物(C)がアルジトール(B)の酸化物であると、金属パターンの形成時に金属酸化物の還元反応により、アルジトール(B)からそのアルジトールの酸化物(C)と同種のアルジトールの酸化物(C)が生成され、上述したのと同一の作用機構が得られるので好適である。したがって、例えば、アルジトール(B)がグリセリンである場合には、アルジトールの酸化物(C)はグリセリンの酸化物であるジヒドロキシアセトン等が好ましい。 When the alditol oxide (C) is an alditol (B) oxide, the alditol of the same kind as the alditol oxide (C) is formed from the alditol (B) by a reduction reaction of the metal oxide during the formation of the metal pattern. An oxide (C) is produced, and the same mechanism of action as described above is obtained, which is preferable. Therefore, for example, when alditol (B) is glycerin, alditol oxide (C) is preferably dihydroxyacetone, which is an glycerin oxide.
第2の組成物におけるアルジトールの酸化物(C)の含有量は、アルジトール(B)100質量部に対して1質量部〜50質量部であることが好ましく、より好ましくは5質量部〜30質量部であり、さらに好ましくは5質量部〜20質量部である。アルジトールの酸化物(C)の含有量がこのような範囲内であると、上述したような効率的な金属パターンの形成が行いやすくなる。 The content of the alditol oxide (C) in the second composition is preferably 1 part by mass to 50 parts by mass, more preferably 5 parts by mass to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alditol (B). Part, more preferably 5 parts by mass to 20 parts by mass. When the content of the alditol oxide (C) is within such a range, it becomes easy to form an efficient metal pattern as described above.
[その他の成分]
本実施形態の金属パターン形成方法に用いる本実施形態の第2の組成物は、必要に応じて、金属酸化物含有粒子(A)、アルジトール(B)およびアルジトールの酸化物(C)以外の成分を含有していてもよい。
例えば、第2の組成物は、金属酸化物含有粒子(A)以外に、金属のみからなる金属粒子を含有することができる。
[Other ingredients]
The 2nd composition of this embodiment used for the metal pattern formation method of this embodiment is components other than metal oxide containing particle | grains (A), alditol (B), and the oxide (C) of alditol as needed. May be contained.
For example, a 2nd composition can contain the metal particle which consists only of metals other than a metal oxide containing particle (A).
その他、第2の組成物は、界面活性剤、粘度調整剤、密着助剤等を含有することができる。 In addition, the second composition can contain a surfactant, a viscosity modifier, an adhesion aid and the like.
〔第2の組成物の調製方法〕
本実施形態の金属パターン形成方法に用いられる本実施形態の第2の組成物は、上述した成分を混合することにより調製することができる。混合方法には特に制限はなく、例えば、ビーズミルなどを用いて混合することができる。
[Method for Preparing Second Composition]
The 2nd composition of this embodiment used for the metal pattern formation method of this embodiment can be prepared by mixing the component mentioned above. There is no restriction | limiting in particular in a mixing method, For example, it can mix using a bead mill etc.
<加熱工程>
本実施形態の金属パターン形成方法の加熱工程では、加熱を行い、樹脂層の除去部に充填された本実施形態の第2の組成物を加熱するとともに、樹脂層を除去する。加熱によって、樹脂層の除去部に充填された第2の組成物は、除去部の形状に対応する金属パターンを形成する。除去部は、上述したように、所望とする金属パターンと相補的な形状の開孔パターンとして形成されたものであり、形成された金属パターンは、所望とする形状を備えている。すなわち、細い線幅の繊細な形状を有する除去部に対応して、金属パターンは所望とする細い線幅の繊細な形状を有することができる。
<Heating process>
In the heating process of the metal pattern forming method of the present embodiment, heating is performed to heat the second composition of the present embodiment filled in the removed portion of the resin layer and to remove the resin layer. By heating, the second composition filled in the removed portion of the resin layer forms a metal pattern corresponding to the shape of the removed portion. As described above, the removal portion is formed as an aperture pattern having a shape complementary to a desired metal pattern, and the formed metal pattern has a desired shape. That is, the metal pattern can have a delicate shape with a desired thin line width corresponding to the removal portion having a delicate shape with a thin line width.
そして、第2の組成物の加熱に際し、樹脂層も加熱され除去される。樹脂層は上述した第1の組成物から形成されたものであり、100℃〜300℃の範囲の温度の加熱により、完全に基板上から除去することが可能である。すなわち、樹脂層は200℃以下の加熱であっても、完全に基板上から除去することが可能である。したがって、加熱工程の加熱により、基板上には、所望とする金属パターンのみが形成されることになる。 Then, when the second composition is heated, the resin layer is also heated and removed. The resin layer is formed from the first composition described above, and can be completely removed from the substrate by heating at a temperature in the range of 100 ° C to 300 ° C. That is, the resin layer can be completely removed from the substrate even by heating at 200 ° C. or lower. Therefore, only a desired metal pattern is formed on the substrate by heating in the heating step.
加熱工程での加熱温度は、第2の組成物から金属パターンを形成するためには50℃〜300℃とすることが可能である。そして、樹脂層も同時に除去可能な温度とするため、比較的高めに設定することが好ましく、100℃〜300℃とすることが好ましい。省エネルギーの観点や基板に有機基板を使用すること等を考慮した場合、加熱工程の加熱温度を100℃〜250℃とすることがより好ましく、100℃〜200℃とすることがさらに好ましい。こうした範囲の温度条件とすることにより、樹脂層を除去するとともに、基板に対する密着性に優れた金属パターンを短時間に効率良く形成することができる。加熱時間は、5分間〜5000分間、好ましくは10分間〜120分間である。 The heating temperature in the heating step can be set to 50 ° C. to 300 ° C. in order to form a metal pattern from the second composition. And since it sets it as the temperature which can also remove a resin layer simultaneously, it is preferable to set to comparatively high, and it is preferable to set it as 100 to 300 degreeC. In consideration of energy saving and the use of an organic substrate for the substrate, the heating temperature in the heating step is more preferably 100 ° C. to 250 ° C., and further preferably 100 ° C. to 200 ° C. By setting the temperature condition in such a range, the resin layer can be removed and a metal pattern having excellent adhesion to the substrate can be efficiently formed in a short time. The heating time is 5 minutes to 5000 minutes, preferably 10 minutes to 120 minutes.
加熱は数段階に分けて行うこともできる。例えば、初めに低温で一定時間加熱を行い第2の組成物から金属パターンを形成し、次いで高温で一定時間加熱して樹脂層を完全に除去するように行ってもよい。 Heating can be performed in several stages. For example, first, a metal pattern may be formed from the second composition by heating at a low temperature for a certain time, and then heated at a high temperature for a certain time to completely remove the resin layer.
加熱装置としては、ホットプレート、循環式乾燥炉等が挙げられる。
加熱の際の雰囲気は、樹脂層を除去するとともに形成された金属パターンの酸化を抑制する等の観点から、不活性ガス雰囲気等の、酸素ガスを含まない雰囲気であることが好ましい。生産性等の観点から、好ましい雰囲気は、窒素ガスを主とする雰囲気である。
Examples of the heating device include a hot plate and a circulation type drying furnace.
The atmosphere during heating is preferably an atmosphere that does not contain oxygen gas, such as an inert gas atmosphere, from the viewpoint of removing the resin layer and suppressing oxidation of the formed metal pattern. From the viewpoint of productivity and the like, a preferable atmosphere is an atmosphere mainly containing nitrogen gas.
このようにして得られる金属パターンは、その膜厚を1μm〜100μmとすることができる。上述したように、第2の組成物がアルジトールの酸化物(C)を含有することにより、粒子径の大きい金属酸化物含有粒子(A)を用いることが可能であるので、このような厚膜の金属膜として金属パターンの形成が可能になる。 The metal pattern thus obtained can have a film thickness of 1 μm to 100 μm. As described above, since the second composition contains the alditol oxide (C), the metal oxide-containing particles (A) having a large particle diameter can be used. A metal pattern can be formed as the metal film.
また一般に、銅などのイオン化傾向の大きい金属の場合には、その金属粒子表面に形成されている金属酸化物は還元されにくいため、その金属の膜を形成することは困難である。本実施形態の金属パターン形成方法に用いられる第2の組成物の場合には、アルジトールの酸化物(C)を含有することにより、上述したとおり、イオン化傾向の大きい金属の酸化物であっても還元を十分に行うことができるので、銅、アルミニウム、鉄、ニッケルなどのイオン化傾向の大きい金属の膜として金属パターンを効率的に形成することができる。 In general, in the case of a metal having a high ionization tendency such as copper, it is difficult to form a metal film because a metal oxide formed on the surface of the metal particle is difficult to be reduced. In the case of the second composition used in the metal pattern forming method of the present embodiment, even if it contains a alditol oxide (C), as described above, even a metal oxide having a high ionization tendency. Since the reduction can be sufficiently performed, a metal pattern can be efficiently formed as a metal film having a large ionization tendency, such as copper, aluminum, iron, and nickel.
以上の本実施形態の金属パターン形成方法は、樹脂層形成工程および除去部形成工程によって本実施形態のパターン形成方法を実施し、所望とする形状の樹脂からなるパターンを形成する。そして、その後に、組成物充填工程および加熱工程により、その樹脂からなるパターンと第2の組成物とを用いて金属パターンを効率良く形成することができる。 In the metal pattern forming method of the present embodiment described above, the pattern forming method of the present embodiment is performed by the resin layer forming step and the removal portion forming step to form a pattern made of a resin having a desired shape. After that, the metal pattern can be efficiently formed using the resin pattern and the second composition by the composition filling step and the heating step.
尚、本実施形態の金属パターン形成方法において、本実施形態の第2の組成物を用いて金属膜を形成すると、多数の金属酸化物含有粒子(A)が相互に密着して膜となるので、空隙を有する金属膜つまりポーラスな金属膜が得られることがある。したがって、第2の組成物の調製に粒子径の大きい金属酸化物含有粒子(A)を用いると、内部に占める空隙の割合の大きい、よりポーラスな金属膜として金属パターンが形成されることがある。 In addition, in the metal pattern formation method of this embodiment, when a metal film is formed using the second composition of this embodiment, a large number of metal oxide-containing particles (A) adhere to each other to form a film. A metal film having voids, that is, a porous metal film may be obtained. Therefore, when the metal oxide-containing particles (A) having a large particle diameter are used for the preparation of the second composition, a metal pattern may be formed as a more porous metal film with a large proportion of voids in the interior. .
したがって、本実施形態の第2の組成物から得られる金属パターンが、空隙を有する膜となった場合に、その空隙に金属を充填することにより、空隙のない、または空隙の含有割合の小さい金属パターンを形成することができる。
金属パターン内部の空隙に金属を充填する方法としては、たとえば、金属元素を含有する溶液をその空隙に充填して、この液から金属を生成させて空隙を埋める方法が挙げられる。
Therefore, when the metal pattern obtained from the second composition of the present embodiment becomes a film having voids, by filling the voids with metal, the metal having no voids or a small content ratio of voids A pattern can be formed.
Examples of the method of filling the voids inside the metal pattern with a metal include a method of filling the voids with a solution containing a metal element and filling the voids by generating metal from this solution.
金属元素を含有する溶液は、50℃〜300℃程度の加熱処理等により金属を生成できる溶液である限り特に制限はない。金属元素を含有する溶液に含有される金属元素は、通常、目的とする金属パターンを構成する金属と同種の金属元素であり、金属−金属酸化物複合粒子(A1)および金属酸化物粒子(A2)に含まれる金属元素と同じ金属元素である。例えば、目的とする金属パターンが銅からなるパターンである場合には、金属元素を含有する溶液は、銅元素を含有する溶液である。銅元素を含有する溶液としては、金属銅を生成しやすい点で、蟻酸銅溶液が好ましい。 The solution containing a metal element is not particularly limited as long as it is a solution capable of generating a metal by heat treatment at about 50 ° C. to 300 ° C. The metal element contained in the solution containing the metal element is usually the same metal element as the metal constituting the target metal pattern, and the metal-metal oxide composite particles (A1) and metal oxide particles (A2). ) Is the same metal element as the metal element contained in. For example, when the target metal pattern is a pattern made of copper, the solution containing a metal element is a solution containing a copper element. As the solution containing copper element, a copper formate solution is preferable because metal copper is easily generated.
以下、実施例に基づいて本発明の実施形態をより具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to these examples.
〔第1の組成物の調製〕
[実施例1]
窒素雰囲気下において、100mLの三口フラスコにo−フタルアルデヒド5gを市販の脱水グレードの塩化メチレン30mLに溶解させ、ドライアイス/アセトン浴にて−78℃冷却した所に三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.35mLを添加し重合を開始させた。そのまま−78℃で3時間撹拌した後、重合末端の封止剤としてイソシアン酸フェニル0.36mLを添加し、引き続き−78℃で1.5時間撹拌した。合成後のポリマーは大量の冷メタノール(0℃)中に再沈殿させ、メタノールで洗浄した後、白色の固体としてポリマーを回収した。回収したポリマーについてGPC(東ソー社製 HLC−8320)を用いて溶離液(テトラヒドロフラン)流量0.35mL/分、測定温度40℃の条件で分子量測定を行った結果、ポリスチレン標準試料(アジレント・テクノロジー社製 Easical PS−1)を基準とした重量平均分子量Mwは、12000であった。
[Preparation of the first composition]
[Example 1]
Under a nitrogen atmosphere, 5 g of o-phthalaldehyde was dissolved in 30 mL of commercially available dehydrated grade methylene chloride in a 100 mL three-necked flask and cooled to −78 ° C. in a dry ice / acetone bath to obtain boron trifluoride diethyl ether complex 0. .35 mL was added to initiate the polymerization. After stirring at −78 ° C. for 3 hours as it was, 0.36 mL of phenyl isocyanate was added as a polymerization end capping agent, followed by stirring at −78 ° C. for 1.5 hours. The synthesized polymer was reprecipitated in a large amount of cold methanol (0 ° C.), washed with methanol, and then recovered as a white solid. The recovered polymer was subjected to molecular weight measurement using GPC (HLC-8320 manufactured by Tosoh Corporation) under the conditions of an eluent (tetrahydrofuran) flow rate of 0.35 mL / min and a measurement temperature of 40 ° C. As a result, a polystyrene standard sample (Agilent Technology) The weight average molecular weight Mw based on the product manufactured by Easy PS-1) was 12000.
得られたポリマーの熱重量変化をTG−DTA(リガク社製 THERMO PLUS2 TG8120型)により測定した。ポリマー粉末をアルミパン中に秤量し、大気圧下、0.2L/分の窒素ガス環境下で25℃から10℃/分の等速昇温により測定した結果、5%重量減少温度は155℃であり、測定開始20分後の225℃では95%重量減少し、良好な熱分解性を示した。得られたポリマーについて、同様の方法により、100℃における重量減少率を測定し、熱安定性を評価した。大気圧下、0.2L/分の窒素ガス環境下で100℃、30分加熱した後の重量減少率は2%であり、熱安定性が確認された。
The thermogravimetric change of the obtained polymer was measured by TG-DTA (
次に、シクロヘキサノンを溶媒として、得られたポリマーを希釈して、溶液状の第1の組成物を調製した。 Next, the obtained polymer was diluted with cyclohexanone as a solvent to prepare a solution-like first composition.
〔第2の組成物の調製〕
[実施例2]
微粒電解銅粉(三井金属社製、品名「T−220」)を大気下で、オーブンにて200℃で1時間焼成し、その表面部に酸化銅被膜を形成した。焼成後の微粒電解銅粉20部、ジヒドロキシアセトン2部およびグリセリン78部をジルコニアビーズとともにビーズミルに入れて、焼成後の微粒電解銅粉を粉砕し、銅−酸化銅複合粒子、酸化銅粒子および銅粒子の混合粒子(粒子径(D50):0.2μm)20部、ジヒドロキシアセトン2部ならびにグリセリン78部を含有する第2の組成物を調製した。
[Preparation of Second Composition]
[Example 2]
Fine electrolytic copper powder (product name “T-220”, manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd.) was baked in an oven at 200 ° C. for 1 hour in the atmosphere to form a copper oxide coating on the surface. 20 parts of finely divided electrolytic copper powder after firing, 2 parts of dihydroxyacetone and 78 parts of glycerin are placed in a bead mill together with zirconia beads, and the finely divided electrolytic copper powder after firing is pulverized to produce copper-copper oxide composite particles, copper oxide particles and copper A second composition containing 20 parts of mixed particles (particle diameter (D50): 0.2 μm), 2 parts of dihydroxyacetone and 78 parts of glycerin was prepared.
〔樹脂からなるパターンの形成と金属パターンの形成〕
[実施例3]
実施例1の第1の組成物を用い、シリコン基板であるシリコンウェハ上に、スピンコート法により、大気下で、第1の組成物の塗膜を形成した。塗膜形成後、80℃で1分間加熱し、シリコンウェハ上に膜厚500μmの樹脂層を形成した。
[Formation of resin pattern and metal pattern]
[Example 3]
Using the first composition of Example 1, a coating film of the first composition was formed on a silicon wafer, which is a silicon substrate, in the air by spin coating. After forming the coating film, it was heated at 80 ° C. for 1 minute to form a resin layer having a thickness of 500 μm on the silicon wafer.
次に、YAGレーザ(AOV社製、型式:LP―ES1、品名:エキシマレーザー加工機)を用い、出力30AでYAGレーザ光の照射を行って、線幅100μm、線間100μmのストライプ状に処理することにより、100μmの幅で、シリコン基板上から樹脂層を除去した。そして、樹脂層中に100μm幅のストライプ状の除去部を形成し、樹脂からなるパターンを形成した。 Next, using a YAG laser (model: LP-ES1, manufactured by AOV, product name: excimer laser processing machine), YAG laser light is irradiated at an output of 30 A, and processed into stripes having a line width of 100 μm and a line spacing of 100 μm. As a result, the resin layer was removed from the silicon substrate with a width of 100 μm. And the striped removal part of 100 micrometers width was formed in the resin layer, and the pattern which consists of resin was formed.
実施例2の第2の組成物を用い、インクジェット法により、上述のようにして形成された樹脂からなるパターンの除去部中に打滴し、除去部の中に第2の組成物を充填した。
次に、フラッシュアニール炉(ULVAC SINKU RIKO社製 RHL−P610CP)で20torrの減圧度に制御された窒素ガス環境下にて、30分間180℃で減圧加熱処理をした。その結果、樹脂層が除去されるとともに、ストライプ状の銅からなるパターンが形成された。
Using the second composition of Example 2, droplets were ejected into the removed portion of the pattern made of the resin formed as described above by the inkjet method, and the second composition was filled into the removed portion. .
Next, the heat treatment was performed under reduced pressure at 180 ° C. for 30 minutes in a flash annealing furnace (RHL-P610CP manufactured by ULVAC SINKU RIKO) in a nitrogen gas environment controlled at a reduced pressure of 20 torr. As a result, the resin layer was removed and a pattern made of striped copper was formed.
形成された銅からなるパターンは、膜厚が25μmで、線幅100μm、線間100μmのストライプ状であり、所謂パターンのつぶれ等の不具合は見られなかった。得られた銅からなるパターンが導通するかについて、テスタを用いて確認したところ、導通を確認することができた。 The formed copper pattern had a film thickness of 25 μm, a stripe shape with a line width of 100 μm, and a space between lines of 100 μm, and no defects such as so-called pattern collapse were observed. Whether or not the obtained copper pattern was conducted was confirmed by using a tester, and the conduction was confirmed.
尚、銅からなるパターンの膜厚等の測定は、日立ハイテック(株)製走査型電子顕微鏡を用いて行った。
以上の実施例での結果から、本実施形態のパターン形成方法および金属パターン形成方法により、メッキ処理や真空プロセス等を用いることなく、金属パターンとして、銅からなるパターンを形成できることが確認できた。
In addition, the measurement of the film thickness etc. of the pattern which consists of copper was performed using the Hitachi High-Tech Co., Ltd. scanning electron microscope.
From the results in the above examples, it was confirmed that a pattern made of copper could be formed as a metal pattern by using the pattern forming method and the metal pattern forming method of the present embodiment without using a plating process or a vacuum process.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation can be implemented in the range which does not deviate from the summary.
本発明のパターン形成方法および金属パターン形成方法は、特にエレクトロニクス分野における配線基板の回路パターン形成に好適に利用することができる。そして、本発明の金属パターンは、エレクトロニクス分野における配線基板の回路パターンに好適に利用することができる。 The pattern forming method and metal pattern forming method of the present invention can be suitably used particularly for circuit pattern formation of wiring boards in the electronics field. And the metal pattern of this invention can be utilized suitably for the circuit pattern of the wiring board in the electronics field | area.
1 基板
2 樹脂層
3 除去部
4 第2の組成物
5 金属パターン
DESCRIPTION OF
Claims (11)
[2]局所的に加熱して前記樹脂層を任意の形状に除去する工程と、
[3]前記工程[2]で前記樹脂層を任意の形状に除去して得られた前記樹脂層の除去部に、表面部を含む一部分が金属の酸化物からなり、前記表面部を含む一部分以外の部分が前記金属からなる金属−金属酸化物複合粒子(A1)、アルジトール(B)およびアルジトールの酸化物(C)を含有する第2の組成物を充填する工程と、
[4]加熱を行い、前記除去部に充填された前記第2の組成物を加熱するとともに、前記樹脂層を除去する工程と
を有することを特徴とする金属パターン形成方法。 [1] On the substrate, (a) the weight loss rate after 30 minutes at 100 ° C. is 10% or less, and (b) when the temperature is increased from 25 ° C. at 10 ° C./minute, Forming a coating film of the first composition containing a polymer having a polyacetal structure having a weight reduction rate of 80% or more, and forming a resin layer on the substrate;
[2] A step of locally heating to remove the resin layer into an arbitrary shape ;
[3] A part including the surface part of the removed part of the resin layer obtained by removing the resin layer in an arbitrary shape in the step [2], the part including the surface part. Filling a second composition containing metal-metal oxide composite particles (A1), alditol (B), and alditol oxide (C) other than the above-mentioned metal,
[4] A method of forming a metal pattern , comprising: heating and heating the second composition filled in the removal portion and removing the resin layer .
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