KR20180041655A - 배선 패턴의 제조 방법, 도전막의 제조 방법, 및 트랜지스터의 제조 방법 - Google Patents

배선 패턴의 제조 방법, 도전막의 제조 방법, 및 트랜지스터의 제조 방법 Download PDF

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KR20180041655A
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resin
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쇼헤이 고이즈미
유스케 가와카미
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

리프트 오프 프로세스를 이용하지 않고 무전해 도금에 의해 배선 패턴을 얻는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.
배선 패턴의 제조 방법으로서, 무전해 도금용 촉매와 수지를 포함하는 하지층을 형성하는 하지층 형성 공정과, 상기 하지층의 표층의 적어도 일부를 제거하는 표층 제거 공정과, 무전해 도금을 실시하여, 상기 표층 제거 공정이 실시된 하지층에 도금층을 형성하는 도금층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

배선 패턴의 제조 방법, 도전막의 제조 방법, 및 트랜지스터의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING WIRING PATTERN, METHOD FOR MANUFACTURING ELECTROCONDUCTIVE FILM, METHOD FOR MANUFACTURING TRANSISTOR}
본 발명은 배선 패턴의 제조 방법, 도전막의 제조 방법, 및 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 2015년 8월 19일에 출원된 일본 특허의 출원 번호 제 2015-161699호의 우선권을 주장하고, 문헌의 참조에 의해 포함하는 것이 인정되는 지정국에 대해서는, 그 출원에 기재된 내용은 참조에 의해 본 출원에 포함된다.
배선 패턴을 제조할 때, 무전해 도금을 사용하는 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).
일본 공개특허공보 2009-224705호
그러나, 종래의 방법에서는 레지스트 재료를 사용하여, 리프트 오프 프로세스에 의해 배선 패턴을 형성하고 있기 때문에, 제거되는 레지스트 상에 형성된 배선 재료는 레지스트와 함께 폐기되고 있었다.
본 발명은, 리프트 오프 프로세스를 이용하지 않고 무전해 도금에 의해 배선 패턴을 얻는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 양태는, 배선 패턴의 제조 방법으로서, 무전해 도금용 촉매와 수지를 포함하는 하지층 (下地層) 을 형성하는 하지층 형성 공정과, 상기 하지층의 표층의 적어도 일부를 제거하는 표층 제거 공정과, 무전해 도금을 실시하여, 상기 표층 제거 공정이 실시된 하지층에 도금층을 형성하는 도금층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 양태는, 도전막의 제조 방법으로서, 상기 서술한 배선 패턴의 제조 방법에 의해 제조하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 양태는, 게이트 전극과, 소스 전극과, 드레인 전극과, 반도체층과, 게이트 절연층을 포함하는 트랜지스터의 제조 방법으로서, 상기 게이트 전극과, 상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극 중 적어도 하나는, 상기 서술한 배선 패턴의 제조 방법에 의해 제조하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 배선 패턴의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 는 제 2 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 1) 이다.
도 3 은 제 2 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 2) 이다.
도 4 는 제 3 실시형태에 관련된 트랜지스터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는 제 4 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 1) 이다.
도 6 은 제 4 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 2) 이다.
도 7 은 제 4 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 3) 이다.
도 8 은 실시예 1 에 있어서의 도금 하지층의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 9 는 실시예 1 에 있어서의 도금 배선부의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 10 은 비교예 1 에 있어서의 도금 배선부의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 11 은 실시예 2 에 있어서의 도금 배선부의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 12 는 실시예 3 에 있어서의 기판과 게이트 전극의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 13 은 실시예 3 에 있어서의 절연체층 형성 후의 기판과 그 기판의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 14 는 실시예 3 에 있어서의 소스ㆍ드레인 전극 형성 후의 기판과 전극의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 15 는 실시예 3 에 있어서의 유기 반도체층 형성 후의 기판과 그 기판의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 16 은 실시예 3 에 있어서의 트랜지스터의 특성 평가를 나타내는 도면이다.
＜제 1 실시형태＞
이하, 본 발명의 실시형태의 일례에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 배선 패턴의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도이다.
(제 1 공정)
먼저, 기판 (1) 을 준비한다. 기판 (1) 은, 일반적으로 사용되는 기판 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리에테르술폰 (PES), 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌술파이드, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트 (PC), 셀룰로오스트리아세테이트 (TAC), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 (CAP) 등을 사용할 수 있다.
또, 도금 하지층 용액 (11A) 을 준비한다. 도금 하지층 용액 (11A) 은, 감광성 수지의 전구체와, 무전해 도금용 촉매인 금속 입자를 용매에 분산시킨 용액이다. 무전해 도금용 촉매는, 예를 들어 팔라듐, 구리, 니켈, 철, 플라티나, 은, 루테늄 또는 로듐 등의 적어도 1 개를 포함한다. 무전해 도금용 촉매의 평균 입경은, 예를 들어 10 ㎚ 이하로 할 수 있다. 또한, 평균 입경이란, 동적 광산란법 등 공지된 방법을 측정 원리로 하여, 체적 평균 입경, 면적 평균 입경, 누적 중위경 (메디안경) 등을 채용하여 구할 수 있는 값이다.
또한, 도금 하지층 용액 (11A) 에 사용하는 수지는, 소정 조건하에서 경화되는 것이면 되고, 감광성 수지에 한정되지 않는다. 예를 들어 열경화성 수지여도 된다. 이하, 감광성 수지를 사용한 경우에 대하여 설명한다.
기판 (1) 에 대해, 도금 하지층 용액 (11A) 을 도포한다. 도포의 방법으로는, 스핀 코트, 딥 코트, 스프레이 코트, 롤 코트, 다이 코트, 브러시 도장, 플렉소 인쇄나 스크린 인쇄와 같은 인쇄법 등의 통상적으로 알려진 방법을 사용할 수 있다. 또한, 도금 하지층 용액 (11A) 을 도포하기 전에, 반응 가스에 산소를 사용한 플라즈마를, 대기압하에서 기판 (1) 에 조사해도 된다.
그 후, 필요에 따라 열처리를 실시하여, 도금 하지층 용액 (11A) 중의 용매를 휘발시킨다.
(제 2 공정)
다음으로, 원하는 배선 패턴의 형상으로 도금 하지층 용액 (11A) 이 경화되도록 형성한 마스크 (21) 를 통해, 도금 하지층 용액 (11A) 에 자외선 (22) 을 조사한다. 도금 하지층 용액 (11A) 은 감광성 수지를 포함하기 때문에, 자외선 (22) 이 조사된 부분이 노광에 의해 경화된다. 또한, 도금 하지층 용액 (11A) 에 사용하는 감광성 수지는 네거티브형 및 포지티브형을 불문하며, 포지티브형을 사용한 경우에는, 노광부의 현상액에 대한 용해성이 증대된다.
(제 3 공정)
다음으로, 일부가 경화된 도금 하지층 용액 (11A) 을 현상액에 접촉시킴으로써, 미경화부를 제거하고, 도금 하지층 (11B) 을 얻는다. 현상액으로는, 물이나 유기 용매 등을 사용할 수 있다. 또한, 제거된 하지층 용액은, 이배퍼레이터 등을 사용하여 용액의 농도를 적절히 조정함으로써, 다시 하지층 용액으로서 이용하는 것이 가능하다.
(제 4 공정)
다음으로, 도금 하지층 (11B) 중의 표층의 적어도 일부를 제거한다. 표층이란, 도금 하지층 (11B) 의 표면을 포함하는 영역이다. 표층 제거의 수단으로서, 예를 들어 반응 가스에 산소를 사용한 플라즈마 (23) 를 도금 하지층 (11B) 의 표면에 조사한다. 또 예를 들어, 알칼리 용액을 도금 하지층 (11B) 표면에 접촉시킴으로써, 도금 하지층 (11B) 의 표층의 일부를 제거해도 된다. 본 공정에 의해, 도금 하지층 (11B) 의 표면 부근의 일부의 수지가 제거된다. 그 후, 필요에 따라 도금 하지층 (11B) 의 표면을 수세 등의 수단에 의해 세정한다.
(제 5 공정)
다음으로, 도금 하지층 (11B) 에 대해 무전해 도금층 (12) 을 형성함으로써, 배선을 형성한다. 무전해 도금층 (12) 의 형성 방법으로서, 예를 들어 기판 (1) 을 니켈인, 구리, 주석 등의 무전해 도금액에 침지시킴으로써, 도금 하지층 (11B) 중의 무전해 도금용 촉매의 표면에 도금 금속을 석출시킨다.
이상의 방법에 의해, 도전막이나 트랜지스터에 바람직한 배선 패턴을 얻을 수 있다. 제 4 공정에서 도금 하지층 (11B) 중의 표면 부근의 수지를 제거함으로써, 도금의 석출성이 향상된다. 또 그 공정은, 도금 하지층 용액 (11A) 또는 도금 하지층 (11B) 의 현상 후의 잔류물을 제거하는 효과도 있기 때문에, 도금의 선택성이 향상되어, 보다 확실하게 배선 패터닝을 실시할 수 있다. 또한, 제 1 공정에 있어서, 기판 (1) 의 표면의 젖음성을 변화시키는 층을 미리 기판 (1) 상에 형성하고 나서 도금 하지층 용액 (11A) 을 도포해도 된다. 예를 들어, 도금 하지층 용액으로서 수용성 수지를 포함하는 재료를 사용한 경우, 소정의 패턴에 수지를 경화시킨 후, 미경화 부분을 제거하기 위한 현상액으로서 물을 사용한다. 이 때, 젖음성을 변화시키는 층으로서 친수막을 미리 형성해 두면, 잔류물과 기판 사이 부분의 현상액에 대한 침투성이 높아져 잔류물이 기판으로부터 떼어지기 쉬워지기 때문에, 잔류물 제거가 보다 효율적으로 실시된다. 젖음성을 변화시키는 층의 재료는, 사용하는 기판, 도금 하지층 용액, 현상액 등에 따라 적절히 결정하면 된다.
이상의 공정에서는, 리프트 오프 프로세스를 이용하지 않고 무전해 도금으로 배선 패턴을 형성하는 것이 가능하여, 폐기되는 배선 재료를 저감시킬 수 있다. 또, 습식 프로세스에 의해 배선 패턴을 형성하는 것이 가능하기 때문에, 진공 증착이나 스퍼터 등의 건식 프로세스에서 사용되는 대형의 진공 설비를 필요로 하지 않는다. 또, 고온의 프로세스를 필요로 하지 않기 때문에, 연화점이 낮은 수지 등의 기판 상이라 하더라도 바람직하게 배선 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 형성한 배선을 트랜지스터의 게이트 전극으로서 사용할 수 있다. 이하, 본 실시형태에서 게이트 전극을 형성한 후의 트랜지스터의 제조 방법에 대하여 도 2 및 도 3 을 사용하여 설명한다.
＜제 2 실시형태＞
도 2 는, 제 2 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 1) 이다. 도 3 은, 제 2 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 2) 이다. 본 도면은, 도 1 에 나타내는 제 1 실시형태의 배선 패턴의 제조 방법에 있어서 게이트 전극을 얻은 후의 트랜지스터의 제조 공정을 설명하는 것이다.
(제 6 공정)
다음으로, 기판 (1) 상에 절연체층 용액 (13A) 을 도포한다. 절연체층 용액 (13A) 에는, 예를 들어 자외선 경화형 아크릴 수지, 자외선 경화형 에폭시 수지, 자외선 경화형 엔ㆍ티올 수지, 및 자외선 경화형 실리콘 수지 등의 용액을 사용할 수 있다. 또한, 절연체층에 사용하는 재료는, 일정한 조건하에서 경화되고, 절연성을 갖는 재료이면 되어, 자외선 경화형 수지 재료에 한정되지 않는다. 예를 들어, 자외선 경화형 수지 재료 대신에 열 경화형 수지 재료를 사용해도 되지만, 본 실시형태에서는 자외선 경화형 수지 재료를 사용한 경우에 대하여 설명한다.
(제 7 공정)
다음으로, 마스크 (21) 를 통해 절연체층 용액 (13A) 에 자외선 (22) 을 조사하고, 절연체층 용액 (13A) 을 원하는 형상으로 경화시킨다. 그 때, 필요에 따라, 자외선 (22) 의 조사부의 화학 반응을 촉진시키기 위한 열처리를 실시해도 된다.
(제 8 공정)
다음으로, 미경화 부분의 절연체층을 제거한다. 예를 들어, 기판 (1) 을 용해액에 침지시킴으로써, 경화되어 있지 않은 절연체층 용액 (13A) 을 제거하고, 원하는 패턴으로 형성된 절연체층 (13B) 을 얻는다. 또한, 절연체층 용액 (13A) 으로서, 열 경화형 수지 등의 재료를 사용한 경우에 있어서도, 소정 지점에 열을 가함으로써, 원하는 패턴으로 형성된 절연체층 (13B) 을 얻을 수 있다.
(제 9 공정) ∼ (제 12 공정)
다음으로, 절연체층 (13B) 에 겹쳐서 도금 하지층 용액 (14A) 을 도포한다. (제 9 공정) ∼ (제 12 공정) 에서는, (제 1 공정) ∼ (제 4 공정) 과 동일하게 하여 패터닝된 도금 하지층 (14B) 을 형성한다.
제 12 공정의 결과, 원하는 형상으로 패터닝된 도금 하지층 (14B) 의 표층의 적어도 일부가 제거된다.
(제 13 공정)
다음으로, 도금 하지층 (14B) 에 겹쳐서 배선을 형성한다. 제 5 공정과 마찬가지로, 도금 하지층 (11B) 중의 무전해 도금용 촉매의 표면에 도금 금속을 석출시켜, 금속 배선을 얻는다. 다음으로, 금속 배선을 치환 금 도금욕에 침지시켜, 금속 배선의 표면에 금을 치환 석출시킨다. 다음으로, 금속 배선을 환원 금 도금욕에 침지시킴으로써, 금속 배선의 표면을 원하는 두께의 금으로 피복한다. 본 공정에서 얻은 금속 배선은, 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 으로서 사용할 수 있다.
또한, 금속 배선을 덮는 재료는 금에 한정되지 않고, 반도체로서 사용하는 재료인 HOMO/LUMO 준위에 적합한 일함수를 갖는 금속 재료를 사용한다. 펜타센 등, HOMO 준위가 높은 반도체 재료를 사용하는 경우에는, 금속 배선을 금으로 피복하는 것이 바람직하다. 금속을 적층시켜 금속 배선을 얻는 기술로는, 본 출원인에 의한 출원인 국제 공개공보 WO2013/024734호에 기재되어 있기 때문에, 설명을 생략한다.
(제 14 공정)
다음으로, 소스 전극 (16) 과 드레인 전극 (17) 사이에 반도체 재료를 포함하는 용액 (15A) 을 도포한다. 반도체 재료로는, 예를 들어 TIPS 펜타센 (6,13-Bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene) 으로 대표되는 가용성 펜타센이나, P3HT (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)) 등의 유기 반도체, 산화아연 (ZnO), IGZO 나 카본 나노튜브 등의 무기 반도체 등을 사용할 수 있지만, 여기에서는, 유기 반도체를 사용하는 것으로 하여 설명한다. 유기 반도체가 가용인 유기 용매에 유기 반도체를 용해시켜 얻은 반도체 재료를 포함하는 용액 (15A) 을 소스 전극 (16) 과 드레인 전극 (17) 사이에 도포한다.
(제 15 공정)
다음으로, 반도체 재료를 포함하는 용액 (15A) 중의 용매를 증발시켜, 유기 반도체층 (15B) 을 얻는다. 본 공정에서는, 상온하에 소정 시간 기판을 설치하고, 자연 건조에 의해 유기 반도체층 (15B) 을 얻어도 되고, 가열에 의해 유기 용매를 증발시켜, 유기 반도체층 (15B) 을 얻어도 된다.
또한, 본 공정에서는, 습식법에 의해 유기 반도체층 (15B) 을 형성하였지만, 유기 반도체층 (15B) 의 형성 방법은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 승화법이나 전사법을 사용해도 된다.
또, 기판 (1) 을 가열하는 경우, 기판 (1) 은 연화점 이하의 온도로 가열된다. 바람직하게는, 120 ℃ 이하의 온도하에서 가열이 실시된다. 여기에서, 연화점이란, 기판 (1) 을 가열한 경우에, 기판 (1) 이 연화되어, 변형을 일으키기 시작하는 온도를 말하고, 예를 들어, JIS K 7207 (A 법) 에 준한 시험 방법에 의해 구할 수 있다.
또한, 상기 서술한 어느 공정에서 가열을 실시하는 경우라 하더라도, 가열 온도의 상한은 기판 (1) 의 연화점인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 의해, 리프트 오프 프로세스를 이용하지 않고 무전해 도금으로 트랜지스터의 전극을 형성할 수 있게 되어, 폐기되는 배선 재료를 저감시킬 수 있다. 또, 롤상으로 형성된 기판 (1) 상에 연속해서 배선 패턴을 제조하는, 이른바 Roll to Roll 방식으로 배선 패턴의 제조를 실시할 수 있어, 제조 공정의 간략화를 기대할 수 있다.
＜제 3 실시형태＞
도 4 는, 제 3 실시형태에 관련된 트랜지스터의 일례를 나타내는 도면이다. 제 2 실시형태에서는, 유기 반도체층 (15B) 의 하부에 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 이 형성된, 이른바 보텀 콘택트형의 트랜지스터가 제조된다. 제 3 실시형태에서는, 유기 반도체층 (15B) 의 상부에 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 을 형성함으로써, 이른바 톱 콘택트형의 트랜지스터가 제조된다.
요컨대, 절연체층 (13B) 의 형성 후, 유기 반도체 용액 (15A) 을 절연체층 (13B) 에 겹쳐서 도포하여, 유기 반도체층 (15B) 을 얻는다. 다음으로, 유기 반도체층 (15B) 에 겹쳐서 도금 하지층 용액 (14A) 을 도포하고, 마스크 (21) 를 사용하여 도금 하지층 용액 (14A) 을 선택적으로 경화시켜, 도금 하지층 (11B) 을 얻는다. 또한, 여기에서 사용하는 도금 하지층 용액 (14A) 에는, 유기 반도체층 (15B) 에 부하를 주지 않도록, 수용성의 감광성 수지를 사용한 하지층 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 플라즈마 (23) 를 조사하는 등의 방법에 의해, 도금 하지층 (11B) 중의 수지의 적어도 일부를 제거한다. 그 후, 도금 하지층 (11B) 중의 무전해 도금용 촉매의 표면에 도금 금속을 석출시켜, 금속 배선을 얻는다.
이상, 본 실시형태에 의해, 도전막이나 트랜지스터에 사용하는 경우에 있어서 보다 바람직한 배선 패턴을 얻을 수 있다.
＜제 4 실시형태＞
다음으로, 제 4 실시형태에 대하여 설명한다. 제 2 및 제 3 실시형태에서는, 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 의 하부에 게이트 전극을 형성한, 이른바 보텀 게이트형의 트랜지스터의 제조 공정을 설명하였다. 본 실시형태에서는, 제 2 및 제 3 실시형태와 동일한 재료를 사용하여, 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 의 상부에 게이트 전극을 형성한, 이른바 톱 게이트형의 트랜지스터의 제조 공정에 대하여 도 5 ∼ 도 7 을 사용하여 설명한다.
도 5 는, 제 4 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 1), 도 6 은 제 4 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 2), 도 7 은, 제 4 실시형태에 관련된 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 단면도 (그 3) 이다.
(제 1 공정) ∼ (제 5 공정)
(제 1 공정) 내지 (제 5 공정) 에서는, 제 1 실시형태에 있어서의 (제 1 공정) 내지 (제 5 공정) 과 동일하게 하여 배선 패턴이 형성된다. 또한, 도 5 의 (제 5 공정) 에 있어서 나타내는 기판 (1) 상에는, 2 개의 전극이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 도금 하지층 (11B) 이 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 을 형성하기 위한 하지막이 되도록, 도금 하지층 용액 (11A) 이 선택적으로 경화된다. 그 후, 무전해 도금을 실시하여, 도금 하지층 (11B) 상에 배선을 형성함으로써, 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 을 얻는다. 또한, 상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 은, 금속 배선을 금으로 피복한 것이어도 된다.
(제 6 공정)
다음으로, 소스 전극 (16) 과 드레인 전극 (17) 사이에 반도체 재료를 포함하는 용액 (15A) 을 도포한다.
(제 7 공정)
다음으로, 반도체 재료를 포함하는 용액 (15A) 중의 용매를 증발시켜, 유기 반도체층 (15B) 을 얻는다.
(제 8 공정)
다음으로, 기판 (1) 상에 절연체층 용액 (13A) 을 도포한다.
(제 9 공정)
다음으로, 제 8 공정에 있어서 도포한 절연체층 용액 (13A) 에 대해 자외선을 조사하여 경화시켜, 절연체층 (13B) 을 얻는다. 여기에서는, 도포한 절연체층 용액 (13A) 전체면에 자외선을 조사하는 예를 설명하고 있지만, 제 2 실시형태의 (제 7 공정) 및 (제 8 공정) 과 마찬가지로, 마스크를 사용하여 자외선을 조사하여, 원하는 패턴을 갖는 절연체층 (13B) 을 얻도록 해도 된다.
(제 10 공정) ∼ (제 14 공정)
다음으로, 절연체층 (13B) 에 겹쳐서 도금 하지층 용액 (14A) 을 도포한다. (제 10 공정) 내지 (제 14 공정) 에서는, 제 1 실시형태에 있어서의 (제 1 공정) 내지 (제 5 공정) 과 동일하게 하여 배선 패턴이 형성되고, (제 14 공정) 의 결과, 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 의 상부에 게이트 전극을 배치한, 톱 게이트형의 트랜지스터를 얻을 수 있다.
＜실시예 1＞
도 1 에 나타내는 배선 패턴의 제조 방법으로 도금 배선을 제조하였다. 먼저, 기판 (1) 으로서 PET 필름 (코스모샤인 A-4100 (코트 없음) : 토요 방적 주식회사) 을 준비하였다. 또, 도금 하지층 (11B) 에 사용하는 감광성 수지로서, 수용성의 감광성 수지 (BIOSURFINE-AWP-MRH (토요 방적 주식회사)) 를, 무전해 도금용 촉매인 팔라듐 (Pd) 의 미립자를 분산시킨 나노 Pd 분산액 (Pd 농도 10 mM : 주식회사 르네상스ㆍ에너지ㆍ리서치사 제조) 을 각각 준비하였다. 도금 하지층 용액 (11A) 은, BIOSURFINE-AWP-MRH 와 나노 Pd 분산액과 물을 1 : 1 : 1 의 중량비로 혼합하여 조제하였다.
다음으로, 기판 (1) 과, 기판 (1) 상에 형성되는 도금 하지층의 밀착성을 향상시키기 위해, 기판 (1) 에 대해 대기압하에서 산소 가스를 사용하여 플라즈마 (23) 를 조사하였다. 그 후 기판 (1) 에 대해 도금 하지층 용액 (11A) 을 스핀 코트에 의해 도포하였다. 스핀 코트의 조건은, 2000 rpm 으로 30 초로 하였다.
다음으로, 기판 (1) 을 60 ℃ 에서 3 분간 가열하였다. 그 후, 마스크 (21) 를 통해 자외선 (22) 을 24 mJ/㎠ 조사시켰다. 다음으로, 기판 (1) 을 순수에 침지시키고, 28 ㎑ 의 초음파 처리를 1 분간 실시함으로써, 미노광부의 제거를 실시하였다.
도 8 은, 실시예 1 에 있어서의 도금 하지층 (11B) 의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 8(A) 가, L/S ＝ 30 ㎛/30 ㎛ 인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 8(B) 가 L/S ＝ 8 ㎛/8 ㎛ 인 패턴을 나타내는 도면이다. 색이 진한 부분이 도금 하지막이고, 색이 옅은 부분이 배선 부분이다. L/S ＝ 8 ㎛/8 ㎛ 인 미세한 패턴까지 그리고 있는 것을 확인하였다.
다음으로, 기판 (1) 에 대해 산소 가스를 사용하여 대기압하에서 플라즈마 처리를 실시함으로써, 도금 하지층 (11B) 의 표층의 수지를 제거하였다. 그 후, 순수에 기판 (1) 을 침지시키고, 28 ㎑ 의 초음파 처리를 1 분간 실시하였다. 다음으로, 기판 (1) 을 무전해 NiP 도금욕 (멜플레이트 NI-867 : 멜텍스사 제조) 에 40 초간 침지시켰다.
도 9 는, 실시예 1 에 있어서의 도금 배선부의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 9(A) 는, L/S ＝ 30 ㎛/30 ㎛ 인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 9(B) 가 L/S ＝ 8 ㎛/8 ㎛ 인 패턴을 나타내는 도면이다. 도 9(A) 및 도 9(B) 모두 색이 옅은 부분이 배선 부분이다. 배선 부분과 배선 이외의 부분의 콘트라스트가 명확하게 되어 있어, 적절히 패터닝되어 있는 것을 알 수 있었다.
＜비교예 1＞
본 비교예에서는, 실시예 1 과 마찬가지로 도금 하지층 (11B) 을 패터닝하였지만, 그 후 실시예 1 과 달리, 기판 (1) 에 대해 산소 가스에 의한 플라즈마 처리를 실시하지 않았다. 그 밖의 공정에 대해서는, 실시예 1 과 마찬가지이다.
도 10 은, 비교예 1 에 있어서의 도금 배선부의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 10(A) 는, L/S ＝ 30 ㎛/30 ㎛ 인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 10(B) 가 L/S ＝ 8 ㎛/8 ㎛ 인 패턴을 나타내는 도면으로, 도 10(A) 및 도 10(B) 모두 색이 옅은 부분이 배선 부분이다. 도 10(B) 에 있어서 특히 현저하지만, 배선 이외의 부분이 일부 하얗게 되어 있었다. 이것은, 배선 이외의 부분에도 도금 금속이 석출되어 있는 것을 나타내고 있다. 결과적으로, 적절히 패터닝되지 않는 것을 알 수 있었다.
＜실시예 2＞
본 실시예에서는, 실시예 1 과 마찬가지로 도금 하지층 (11B) 을 패터닝한 후, 실시예 1 과 달리, 산소 가스에 의한 플라즈마 처리를 실시하지 않고, 0.2 ㏖/ℓ, 70 ℃ 의 수산화칼륨 수용액에 기판 (1) 을 침지시켰다. 그 밖의 공정에 대해서는, 실시예 1 과 마찬가지이다.
도 11 은, 실시예 2 에 있어서의 도금 배선부의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 11 은, L/S ＝ 30 ㎛/30 ㎛ 인 패턴을 나타내고 있으며, 색이 옅은 부분이 배선 부분이다. 배선 부분과 배선 이외 부분의 콘트라스트가 명확하게 되어 있어, 수산화칼륨 용액에 침지시킨 경우라 하더라도, 플라즈마 처리를 실시한 경우와 마찬가지로, 적절히 패터닝되는 것을 알 수 있었다.
＜실시예 3＞
(게이트 전극의 형성)
실시예 1 과 마찬가지로, 기판 (1) 상에 NiP 도금 배선을 형성하고, 게이트 전극으로 하였다. 그 후, 무전해 NiP 도금욕에 의한 수분을 제거하기 위해, 기판 (1) 을 105 ℃ 에서 20 분간 가열하였다.
도 12 는, 실시예 3 에 있어서의 기판 (1) 과 게이트 전극의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 12(A) 는, 실시예 3 에 있어서 게이트 전극을 형성한 기판 (1) 의 사진이다. 도 12(B) 는, 게이트 전극의 광학 현미경 이미지이다. 기판 (1) 상에 적절히 게이트 전극이 형성되어 있다.
(절연체층 (13B) 의 형성)
다음으로, 기판 (1) 에 대해 대기압하에서 산소 가스를 사용하여 플라즈마 조사하였다. 다음으로, 절연막 수지 용액을 딥 코트로 기판 (1) 상에 도포하였다. 절연막 수지 용액에는, 절연성의 수지 재료 (SU8 3005 : 닛폰 화약사 제조) 를 시클로헥사논으로 2 배로 희석한 것을 사용하였다. 또, 딥 코트의 끌어올림 속도는 1 ㎜/s 로 하였다.
다음으로, 기판 (1) 을 105 ℃ 에서 10 분간 가열하였다. 그 후, 포토마스크 (21) 를 통해 200 mJ/㎠ 의 자외선 (22) 을 조사하고, 105 ℃ 에서 60 분간 가열하였다. 이어서, 기판 (1) 을 PGMEA (프로필렌글리콜1-모노메틸에테르2-아세테이트) 에 함침시키고, 절연체층 (13B) 중 자외선 (22) 의 미노광 부분의 영역을 용해시켰다. 그 후, 기판 (1) 을 105 ℃ 에서 30 분간 가열하여, 두께 1 ㎛ 의 절연체층 (13B) 을 형성시켰다.
도 13 은, 실시예 3 에 있어서의 절연체층 (13B) 형성 후의 기판 (1) 과 그 기판 (1) 의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 13(A) 는, 절연체층 (13B) 을 형성한 후의 기판 (1) 의 사진으로서, 점선으로 둘러싸인 영역이 절연체층 (13B) 을 형성시킨 영역이다. 또한 점선은, 절연체층 (13B) 을 형성시킨 영역과 다른 영역의 경계를 명확하게 하기 위해, 사진에 대해 사후적으로 중첩시킨 것으로, 사진에 찍힌 화상의 일부는 아니다. 도 13(B) 가, 절연체층 (13B) 형성 후의 기판 (1) 의 광학 현미경 이미지이다.
(소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 의 형성)
절연체층 (13B) 상에, 실시예 1 과 마찬가지로 NiP 의 도금 배선을 형성한 후, 치환 Au 도금욕 (수퍼맥스 ＃255 : N.E. 켐캣 제조) 에 1 분간 기판 (1) 을 함침시켰다. 이어서, 환원 Au 도금욕 (수퍼맥스 ＃880 : N.E. 켐캣 제조) 에 1 분간 기판 (1) 을 함침시켰다. 그 후, 수분을 제거하기 위해, 105 ℃ 에서 60 분간 기판 (1) 을 건조시켰다.
도 14 는, 실시예 3 에 있어서의 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 형성 후의 기판 (1) 과 전극의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 14(A) 가 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 형성 후의 기판 (1) 의 사진이고, 도 14(B) 가 전극의 광학 현미경 이미지이다. 채널 길이 20 ㎛, 채널 폭 500 ㎚ 가 되도록, 소스 전극 (16) 및 드레인 전극 (17) 을 형성시켰다.
(유기 반도체층 (15B) 의 형성)
다음으로, 채널 영역에, 2 wt％ TIPS 펜타센톨루엔 용액을 드롭 성막하여, 유기 트랜지스터를 제작하였다.
도 15 는, 실시예 3 에 있어서의 유기 반도체층 (15B) 형성 후의 기판 (1) 과 그 기판 (1) 의 광학 현미경 이미지를 나타내는 도면이다. 도 15(A) 는, 유기 반도체층 (15B) 형성 후의 기판 (1) 의 사진이고, 도 15(B) 는, 유기 반도체층 (15B) 의 광학 현미경 이미지이다. 채널 영역 상에 유기 반도체층 (15B) 이 형성되어 있는 것을 알 수 있었다.
도 16 은, 실시예 3 에 있어서의 트랜지스터의 특성 평가를 나타내는 도면이다. 트랜지스터 특성 평가는, 반도체 파라미터 애널라이저 (4200-SCS : TFF 케이슬리 인스트루먼트사 제조) 를 사용하여 실시하였다. 도 16(A) 는, 실시예 3 에 있어서 제작한 보텀 게이트ㆍ보텀 콘택트형 유기 트랜지스터의 전달 특성을 나타내는 도면이고, 도 16(B) 는 그 트랜지스터의 출력 특성을 나타내는 도면이다. 또, 본 트랜지스터는, 이동도 1.2×10-3 ㎠/Vs, On/Off 비 1.9×105 의 비교적 양호한 특성을 나타냈다.
(평가)
이상 리프트 오프 프로세스를 이용하지 않고 무전해 도금에 의해 배선 패턴 및 트랜지스터의 제작에 성공하였다. 본 실시형태에 의하면, 대기압하에서 모든 공정을 실시할 수 있다. 또, 어느 프로세스나 100 ℃ 전후의 온도하에서 실시하는 것이 가능하기 때문에, 기판 (1) 에 PET 를 사용한 경우라 하더라도, 기판 (1) 의 연화점 이하의 온도에서 바람직한 트랜지스터를 제작할 수 있다. 또, 광을 사용하여 패터닝을 실시하기 때문에, 고정밀도의 배선 패턴을 얻을 수 있다.
1 : 기판,
11A : 도금 하지층 용액,
11B : 도금 하지층,
12 : 무전해 도금층,
13A : 절연체층 용액,
13B : 절연체층,
14A : 도금 하지층 용액,
14B : 도금 하지층,
15A : 유기 반도체 용액,
15B : 유기 반도체층,
16 : 소스 전극,
17 : 드레인 전극,
21 : 마스크,
22 : 자외선,
23 : 플라즈마

Claims (12)

  1. 무전해 도금용 촉매와 수지를 포함하는 하지층을 형성하는 하지층 형성 공정과,
    상기 하지층의 표층의 적어도 일부를 제거하는 표층 제거 공정과,
    무전해 도금을 실시하여, 상기 표층 제거 공정이 실시된 하지층에 도금층을 형성하는 도금층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하지층 형성 공정에서는, 상기 무전해 도금용 촉매와 상기 수지의 전구체를 포함하는 용액을 도포하고, 상기 수지의 전구체를 소정의 패턴으로 경화시킴으로써 상기 하지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수지의 전구체는 소정의 파장의 광을 포함하는 광을 조사함으로써 경화되는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 패턴에 대응하는 개구부를 갖는 마스크를 통해 상기 소정의 파장의 광을 포함하는 광을 조사함으로써, 상기 수지의 전구체를 경화시키는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지의 전구체는 수용성인 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표층 제거 공정에서는, 상기 하지층의 표면에 대해 플라즈마를 조사하는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표층 제거 공정에서는, 알칼리 용액을 상기 하지층에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무전해 도금용 촉매는, 팔라듐, 구리, 니켈, 철, 플라티나, 은의 적어도 1 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하지층 형성 공정은, 수지 재료를 포함하는 기판 상에 상기 하지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하지층 형성 공정과, 상기 표층 제거 공정과, 상기 도금층 형성 공정은, 상기 기판의 연화점보다 낮은 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 배선 패턴의 제조 방법.
  11. 도전막의 제조 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 배선 패턴의 제조 방법을 사용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 도전막의 제조 방법.
  12. 게이트 전극과, 소스 전극과, 드레인 전극과, 반도체층과, 게이트 절연층을 포함하는 트랜지스터의 제조 방법으로서,
    상기 게이트 전극과, 상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극 중 적어도 1 개를, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 배선 패턴의 제조 방법에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 트랜지스터의 제조 방법.
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