TWI536448B - 利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法及電極組件 - Google Patents
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Description
本發明關於利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法及電極組件,尤其關於最適合作為電子設備用電極等之形成方法、利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法、以及由此而得的電極組件。
以往,已知有於玻璃基板上通過蒸鍍等方法形成有由金屬氧化物形成的薄膜(以下,有時稱為金屬氧化物膜)之透明電極。
但是,自輕量化、薄型化之觀點考慮,已使用塑膠膜代替玻璃基板。
並且,作為於此種塑膠膜上形成金屬膜或金屬氧化物膜之方法,已知有以下的形成方法。
(1)金屬或金屬氧化物材料之真空蒸鍍或濺射等蒸鍍法。
(2)塗佈使金屬或金屬氧化物粒子分散於有機黏結劑中而形成的溶液之塗佈方法。
但是,在(1)蒸鍍法中,由於需要高真空,所以製造成本增加,在量產性及經濟性上被發現有困難的問題。
另外,在(2)塗佈方法中,所得的金屬膜等之導電性較通過蒸鍍法而得的金屬膜等被發現有較差的問題。
因此,作為金屬氧化物膜之形成方法,正予提出著通過使用金屬醇鹽及其水解物之溶膠-凝膠法,於基材上形成金屬氧化物凝膠後,實施電漿處理之方法(例如,參照專利文獻1)。
較具體而言,係於基材上,將以金屬醇鹽或金屬鹽作為主原料而得的金屬氧化物溶膠預先變為金屬氧化物凝膠後,對該金屬氧化物凝膠實施規定的電漿處理而形成金屬氧化物膜之方法。
然而,在有機薄膜太陽能電池等的技術領域中,為提高光轉換效率等,正予公開著設有具有凹凸的紋理層之太陽能電池用透明電極基板(例如,參照專利文獻2)。
較具體而言,係含有樹脂膜、具有凹凸的紋理層及由金屬氧化物形成的層之太陽能電池用透明電極基板,係具有凹凸的紋理層由光固化性組合物固化而得的太陽能電池用透明電極基板。
進而,亦予提出著作為陽極氧化被膜,於金屬膜或金屬氧化物膜上直接形成奈米結構圖案之方法,並予提出著以電化學方法獲得自行規則性的具有細孔之多孔性材料的製作方法(例如,參照專利文獻3)。
較具體而言,如第12(a)~(f)圖所示,其係獲得多孔性材料之製作方法。
亦即,該製作方法包括以下步驟:如第12(a)圖所示,將成為母模201之鋁進行陽極氧化,由此於表面生成陽極氧化被膜(陽極氧化被膜阻擋層202、陽極氧化被膜多孔層203)。
接著,如第12(b)圖所示,將其作為具有陽極氧化被膜之母模201,於母模201之細孔內填充成為多孔質被膜之負模的金屬205’。
接著,如第12(c)圖所示,選擇性的溶解母模201,進而,如第12(d)圖所示,通過除去陽極氧化被膜202、203,而得多孔質被膜之負模205。
並且,如第12(e)圖所示,在該負模205填充其他物質206’後,如第12(f)圖所示,通過選擇性的溶解負模205,而得與陽極氧化被膜同一形狀之多孔性材料206。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2000-327310號公報(申請專利範圍)
專利文獻2:日本特開2008-177549號公報(申請專利範圍)
專利文獻3:日本特開平2-254192號公報(申請專利範圍)
但是,於專利文獻1所公開的形成方法中被發現有以下問題,亦即於凹凸結構上形成金屬膜或金屬氧化物膜時,在實施電漿處理而得金屬氧化膜之前,必需將金屬氧化物溶膠預先變為金屬氧化物凝膠,不僅製造步驟數多,而且難以穩定且精度良好的在凹凸結構上形成金屬氧化物膜。
另外,於專利文獻2所公開的形成方法中被發現有以下問題,亦即必需於具有凹凸結構之紋理層上進一步形成由金屬或金屬氧化物膜形成的導電層,而且,金屬膜或金屬氧化物膜容易自紋理層剝離。
另外,於專利文獻3所公開的多孔性材料之製作方法中被發現有以下問題,亦即不僅製造步驟數多,而且難以精度良好且穩定的製作由金屬氧化物膜形成的多孔性材料。
另一方面,長久以來認為,無法介由形成於基材上的金屬氧化物,對作為基底之基材進行電漿蝕刻處理。
因此,本發明之發明人鑒於以上的情況,經精心研究,結果發現對適合於電極組件等的基材進行電漿蝕刻處理時,通過將具有微細的表面凹凸並且進行部分氧化的金屬鹽膜作為光阻膜(resist,蝕刻速度調整組件)使用,於基材上,可以穩定且精度良好的形成比較大的表面凹凸,從而完成本發明。
亦即,本發明之目的係提供一種能夠穩定且精度良好的獲得具有規定表面凹凸的基材之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法,及通過此種形成方法而得的電極組件。
若依本發明時,則提供一種利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法,其特徵在於,在進行電漿蝕刻處理時,利用具有表面凹凸並且進行部分氧化的金屬鹽膜作為光阻膜(蝕刻速度調整組件),於基材上形成表面凹凸圖案之表面凹凸形成方法,包括下述第1步驟~第3步驟,從而可以解決上述問題。
(1)對基材塗佈含金屬鹽液態物,形成金屬鹽膜之第1步驟,
(2)於金屬鹽膜上形成表面凹凸,並且進行部分氧化,形成光阻膜之第2步驟,
(3)將基材與光阻膜同時進行電漿蝕刻處理,於基材上形成表面凹凸的第3步驟。
如此,在將具有微細的表面凹凸(例如、Ra為5nm以下)且進行部分氧化的金屬鹽膜作為光阻膜(蝕刻速度調整組件)而形成於基材上的狀態下,通過將該光阻膜及基材同時進行電漿蝕刻處理,從而可以於基材上穩定且精度良好的形成奈米級之的比較大的表面凹凸(例如、Ra為10nm以上)。
亦即,可予推測於設有具有微細的表面凹凸並且進行部分氧化的金屬鹽膜之基材的蝕刻處理中,部分氧化的金屬鹽膜之厚度較薄處的電漿蝕刻速度相對變快,部分氧化的金屬鹽膜之厚度較厚處的電漿蝕刻速度相對變慢(以下,有時稱為蝕刻速度調整效果)。
並且,可予推測此種蝕刻速度調整效果係根據金屬鹽膜之部分氧化的程度而發生很大的變化。
應予說明,於將含金屬鹽液態物塗佈乾燥時,邊調整加熱乾燥條件形成金屬鹽膜,邊可予同時實施表面凹凸的形成及部分氧化,亦即,亦可以同時實施第1步驟及第2步驟。
此外,於本發明中,金屬鹽膜係於基材上塗佈規定的含金屬鹽液態物而形成,該含金屬鹽液態物係予定義為含有金屬鹽及金屬錯合物、或任一者,及規定量的溶劑而構成(以下相同)。
另外,於實施本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法時,宜為於第2步驟中通過金屬鹽膜之電漿處理、金屬鹽膜之熱乾燥處理、或金屬鹽膜之機械性壓力處理中的至少一種處理以設置金屬鹽膜之表面凹凸。
通過如此形成表面凹凸,可以進一步穩定且精度良好的獲得具有表面凹凸之光阻膜。
另外,於實施本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法時,宜為於第2步驟中通過使用作為電漿生成氣體之氧的電漿處理、或120~300℃之熱氧化處理以進行金屬鹽膜之部分氧化。
通過如此進行金屬鹽膜之部分氧化,可以進一步穩定且精度良好的於基材上獲得具有規定的電漿蝕刻耐性之光阻膜。
另外,通過如此進行金屬鹽膜之部分氧化,亦可以使金屬鹽膜呈現導電性,形成導電性光阻膜。
另外,於實施本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法時,於第3步驟中進行,宜為使用稀有氣體、氮、及四氟甲烷中的至少一種作為電漿生成氣體,以進行電漿蝕刻處理。
通過如此進行電漿蝕刻處理,可以穩定且精度良好的對光阻膜及基材同時進行電漿蝕刻處理。
另外,於實施本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法時,宜為於基材之表面形成有由能夠進行電漿蝕刻處理之有機材料形成的樹脂層。
通過如此進行電漿蝕刻處理,可以於樹脂層形成表面凹凸,因此,即使為玻璃或FRP等機械強度優異的基材亦可以使用。
另外,於實施本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法時,基材以由能夠進行電漿蝕刻處理的導電性材料組成為宜。
通過如此進行電漿蝕刻處理,可以進一步穩定且精度良好的獲得具有表面凹凸的同時具有規定的導電性之基材。
另外,於實施本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法時,宜為於第3步驟之後,設置第4步驟,除去基材上殘留的光阻膜。
通過如此除去光阻膜,可以排除該光阻膜之影響,結果,可以進一步穩定且精度良好的使用能夠用於廣泛用途之基材。
另外,本發明之另一實施方式係一種電極組件,設有基材的電極組件,其特徵在於,表面電阻率為1×100~1×1010Ω/□範圍內的值,所述基材係通過包括下述第1步驟~第3步驟之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法而得者:
(1)對基材塗佈含金屬鹽液態物,形成金屬鹽膜之第1步驟;
(2)在金屬鹽膜上形成表面凹凸,並且進行部分氧化,形成光阻膜之第2步驟;
(3)將基材與光阻膜同時進行電漿蝕刻處理,於基材上形成表面凹凸之第3步驟。
若為經過此種步驟而得到的電極組件時,即使省略對基材表面進行鍍覆等導電化處理,亦可以提供結構簡單且經齊的電極組件。
另外,對於基材表面,由於具有規定大小的表面凹凸,因此於電子設備電極等用途中,可以適合用作例如低連接電阻及光散射性之電極組件。
第一實施方式係一種利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法,其特徵在於,係於進行電漿蝕刻處理時,利用具有表面凹凸並且進行部分氧化的金屬鹽膜作為光阻膜,於基材上形成表面凹凸圖案之表面凹凸形成方法,包括下述第1步驟~第3步驟。
(1)對基材塗佈含金屬鹽液態物,形成金屬鹽膜之第1步驟,
(2)於金屬鹽膜上形成表面凹凸,並且進行部分氧化,形成光阻膜之第2步驟,
(3)將基材與光阻膜同時進行電漿蝕刻處理,於基材上形成表面凹凸之第3步驟。
以下,適當參照第1(a)~(d)圖等,對關於本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法之實施方式進行具體的說明。
至於基材之構成材料,若為能夠進行電漿蝕刻處理的材料即未予特別的限制,可以使用例如有機樹脂材料、陶瓷材料、金屬材料等。
在此,由於容易進行電漿蝕刻處理,因此宜為使用由有機樹脂材料形成的有機樹脂膜。
至於此種有機樹脂膜,具體可以舉出由聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚苯硫醚、聚芳酯、聚乙烯醇、丙烯酸類、含有脂環式結構之聚合物、芳香族系聚合物等有機樹脂材料構成的樹脂膜。
其中,由於通用性高,因此尤宜為由聚酯及聚醯胺形成的樹脂膜。
因此,至於較具體的聚酯,可以舉出聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚芳酯等。
另外,至於更具體的聚醯胺,可以舉出全芳香族聚醯胺、尼龍6、尼龍66、尼龍共聚物等。
應予說明,如第1(a)圖所示,基材可為於電漿蝕刻處理本身通常困難的基部上、例如玻璃基板等基部10上設有樹脂層11之基材,所述樹脂層11含有上述有機樹脂膜或可進行電漿蝕刻處理的材料至使進能行電漿蝕刻處理。另外,亦可為於上述有機樹脂膜上設有樹脂層之基材,所述樹脂層含有上述有機樹脂膜或可進行電漿蝕刻處理的材料。
至於供形成此種樹脂層11而用的材料,若為可進行電漿蝕刻處理之材料時即未予限定,可以舉出例如聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚苯硫醚、聚芳酯、聚乙烯醇、丙烯酸類、含有脂環式結構的聚合物、芳香族系聚合物等有機樹脂材料。
並且,於玻璃基板等基部10上設置此種有機樹脂膜或樹脂層時,可以利用公知的層積方法或塗佈方法等予以形成,此時,宜為該有機樹脂膜或樹脂層之厚度設成0.1~1500μm範圍內的值。
此乃因,若該樹脂層等的厚度超過1500μm時,則有時電漿蝕刻時間變得過長、操作性過度降低、使用用途過度的受限,進而在經濟方面不利所致。
另一方面,若樹脂層等之厚度不足0.1μm時,則有時機械強度降低、難以穩定的形成均勻的厚度所致。
因此,較宜為於玻璃基板等基部10上形成的樹脂層等之厚度設成0.5~1000μm範圍內的值,尤宜為1~500μm範圍內的值。
另一方面,亦宜為具備由導電性高分子材料構成的有機樹脂層作為基材或其一部分。
此乃因,通過由導電性高分子材料構成,無需實施規定的導電處理,亦即可於需要導電性之規定用途中穩定且精度良好的使用。
並且,至於導電性高分子材料,宜為通過π電子共軛而具有導電性的導電性高分子。較具體而言,可以舉出聚苯胺類、聚噻吩類、聚吡咯類、聚喹喔啉類等。其中,自導電性之角度考慮,宜為聚苯胺類、聚噻吩類、聚吡咯類。
進一步,至於聚噻吩類,可以舉出例如聚3-甲基噻吩、聚3-乙基噻吩、聚3-甲氧基噻吩、聚3-乙氧基噻吩、聚3,4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)、聚(3,4-氧化乙烯噻吩)及作為摻雜劑之聚苯乙烯磺酸根離子的混合物(以下,稱為“PEDOT:PSS”)等。
另外,對此種基材之厚度並未予特別的限制,通常宜為0.5~2000μm範圍內的值。
此乃因,若該基材之厚度不足0.5μm時,則有時機械強度或操作性過度降低,或者難以穩定的形成均勻厚度之金屬氧化膜所致。
另一方面,若該基材之厚度超過2000μm時,則有時電漿蝕刻時間變得過長、操作性過度降低、使用用途過度的受限,進而於經濟方面不利所致。
因此,較宜為基材之厚度設成1~1000μm範圍內的值,尤宜為5~500μm範圍內的值,更宜為10~200μm範圍內的值。
另外,金屬鹽膜可以對基材直接形成,或者,亦可以對基材實施規定的表面處理後,於其處理面上,間接形成金屬鹽膜。
至於此種表面處理,可以舉出例如底塗處理、電暈處理、火焰處理等,特別以底塗處理為宜。
此乃因,通過使用此種形成有底塗層之基材,可以進一步提高由金屬鹽膜形成的光阻膜對基材之密合性所致。
另外,至於構成此種底塗層之材料,可以舉出纖維素酯(例如,乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、硝酸纖維素、以及該等的組合)、聚丙烯酸類、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯酯、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙烯醚、聚乙烯酮、聚乙烯哢唑、聚乙烯醇縮丁醛、以及該等的組合。
應予說明,對底塗層之厚度雖未予特別的限定,通常宜為0.05μm~10μm範圍內的值。
另外,如第1(b)圖所示,作為光阻膜之金屬鹽膜12雖係於基材上塗佈規定的含金屬鹽液態物而形成者,但於本發明中,該含金屬鹽液態物係含有金屬鹽及金屬錯合物、或任一者,及規定量的溶劑而構成者。
並且,由於可以將表面電阻率控制為規定範圍內的值,因此亦宜為對含金屬鹽液態物配合規定量的摻雜劑前體。
以下,對金屬鹽、金屬錯合物、摻雜劑前體等予以具體的說明。
另外,至於金屬鹽之種類雖未予特別的限制,可以舉出例如鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽等無機鹽,有機磷酸鹽、羧酸鹽、有機酸鹽等有機鹽。
其中,作為該鹵化物,可以舉出氯化物或溴化物,以氯化物為宜。
另外,至於羧酸鹽,可以舉出丙烯酸鹽、甲基丙烯酸鹽、乙酸鹽、水楊酸鹽、甲酸鹽、草酸鹽、丙酸鹽、乳酸鹽、三氟乙酸鹽、富馬酸鹽、衣康酸鹽、馬來酸鹽等。
並且,至於構成金屬鹽之金屬種類,可以舉出鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鋅(Zn)、銦(In)、錫(Sn)、銻(Sb)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、汞(Hg)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鍺(Ge)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉍(Bi)、鉈(Tl)等中的單獨一種或二種以上的組合。
因此,可以舉出乙酸銅、乙酸鎘、乙酸鋅、乙酸汞、乙酸鉛、乙酸鎵、乙酸銦、乙酸鉈、乙酸鈦、乙酸錳、乙酸鎳、乙酸鉬、乙酸鈀、乙酸銀等。
尤其,含有鋅(Zn)、銦(In)、錫(Sn)中之至少一種的金屬鹽可得由具有透明性之金屬鹽膜形成的光阻膜,因此係較宜的金屬。
因此,尤其,若使用含有Zn或In作為金屬種類之金屬鹽時,則即使在殘留一部分本發明之光阻膜的情況下,亦可得表面電阻率更低的金屬鹽膜,因此係較宜的金屬。
另外,至於金屬錯合物,若為於分子中心存在金屬、金屬離子,並且由具有非共用電子對以將其包圍的被稱為配位子之物質的化合物時,即可適合的使用。
較具體而言,可以舉出含有吡啶、三苯基膦、硝酸根離子、鹵離子、氨等單芽配位子,1,2-乙二胺、聯吡啶、乙醯丙酮、菲咯啉等二芽配位子,三聯吡啶、乙二胺四乙酸等三芽配位子的化合物。
並且,至於構成金屬錯合物之金屬種類,可以舉出鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)、鈦(Ti)等中的單獨一種或二種以上的組合。
另外,作為較宜的金屬錯合物,可以舉出具有此等金屬的金屬錯合物,可以舉出乙醯丙酮鋅、乙醯丙酮銦(Ⅲ)、乙醯丙酮鈦、乙醯丙酮鎘、乙醯丙酮汞、乙醯丙酮鉛、乙醯丙酮鎵、乙醯丙酮鉈、乙醯丙酮錳、乙醯丙酮鎳、乙醯丙酮鉬、乙醯丙酮鈀、乙醯丙酮銀等中的單獨一種或二種以上的組合。
另外,宜為對含金屬鹽液態物配合規定量的摻雜劑前體。
此乃因,通過配合該摻雜劑前體,即使在殘留有一部分本發明之光阻膜的情況下,亦可以容易的將其表面電阻率控制為規定範圍內的值。
其中,至於摻雜劑,可以舉出含有鎵(Ga)、鋁(Al)、矽(Si)、錫(Sn)、鈧(Sc)等金屬之化合物,宜為乙醯丙酮鎵(III)、乙醯丙酮鋁、乙醯丙酮錫(II)等中的單獨一種或二種以上的組合。
另外,對於摻雜劑前體之配合量,於金屬鹽或金屬錯合物中含有的金屬及摻雜劑前體中含有的金屬之合計量中,宜為將摻雜劑前體之金屬設成1~10莫耳%範圍內的值。
此乃因,若摻雜劑前體之配合量不足1莫耳%時,則有時不能體現添加效果,所得的基材之表面電阻率的值會散亂所致。
另一方面,若摻雜劑前體之配合量即使超過10莫耳%時,則並未見摻雜劑前體之添加效果的提高,反而有時降低所致。
因此,較宜為摻雜劑前體之配合量設成2~8莫耳%的範圍,尤宜為3~7莫耳%。
另外,至於構成含金屬鹽液態物之溶劑,可以舉出例如乙腈或丙腈等腈系化合物、甲醇或乙醇等醇類、丙酮、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、水等。
另外,在含金屬鹽液態物中,宜為將金屬鹽或金屬錯合物之濃度設成0.01~15mol/l之範圍內的值。
此乃因,若金屬鹽或金屬錯合物之濃度未滿0.01mol/l時,則所得的金屬鹽膜容易生成針孔,結果,有時光阻膜功能會降低所致。
另一方面,若金屬鹽或金屬錯合物之濃度超過15mol/l時,則有時金屬鹽或金屬錯合物會於液態物中析出,作為光阻膜之金屬鹽膜有變成不均質的顧慮。
因此,較宜為將金屬鹽或金屬錯合物之濃度設成0.02~10mol/l之範圍內的值,尤宜為0.03~5mol/l的範圍內的值。
另外,宜為將含金屬鹽液態物之黏度(測定溫度:25℃)設成0.1~5000mPa‧sec之範圍內的值,較宜為1~1000mPa‧sec之範圍內的值。
此乃因,若該含金屬鹽液態物之黏度於該範圍內時,則容易形成均勻厚度之金屬鹽膜所致。
另外,於基材上塗佈含金屬鹽液態物時,可以採用公知的塗佈方法。
較具體而言,可以舉出浸漬法、旋塗法、刮板塗佈法、棒式塗佈法、刮刀塗佈法、擠壓塗佈法、逆轉輥塗佈法、凹版輥塗佈法、簾式塗佈法、噴塗法、模塗法、噴墨法等。
尤其,為以更均勻的厚度塗佈含金屬鹽液態物,宜為使用旋塗法或凹版輥塗佈法等。
進而,由於含金屬鹽液態物通常為水性材料,因此,於邊塗佈且精度良好迅速的形成規定圖案之際,較宜為使用噴墨法。
因此,宜為將後述之乾燥後的金屬鹽膜之厚度,亦即,光阻膜之厚度設成10~200nm之範圍內的值。
此乃因,若光阻膜之厚度於所述範圍內時,則容易獲得規定的光阻膜效果所致。
較具體而言,若光阻膜之厚度未滿10nm時,則於第3步驟中電漿蝕刻時的光阻膜之消失時間會變短,結果,有時難以獲得有所需要的凹凸之基材所致。
另一方面,若光阻膜之厚度超過200nm時,則光阻膜本身的電漿蝕刻時間會變得過長,結果,有時使基材遭受熱損傷,或者難以經濟的獲得具有所需要的凹凸之基材所致。
因此,較宜為將光阻膜之厚度設成20~150nm之範圍內的值,尤宜為30~100nm之範圍內的值。
另外,如第1(c)圖所例示,第2步驟係對金屬鹽膜12設置微細的表面凹凸12a,並且進行部分氧化,形成具有表面凹凸12a的光阻膜(蝕刻處理速度調整件)12’之步驟。
亦即,為穩定且精度良好的設置規定的微細的表面凹凸,宜為進行電漿處理、含金屬鹽液態物之乾燥處理、或機械性壓力處理中的至少一種處理。
以下,對第2步驟之表面凹凸形成步驟中使用的電漿處理、含金屬鹽液態物之乾燥處理、及機械性壓力處理予以具體說明。
為形成具有規定的微細的表面凹凸的金屬鹽膜,於實施電漿處理時,至於該電漿處理之電漿生成氣體,宜為使用稀有氣體及氮、或者該等中的任意一方。
此乃因,通過使用此種電漿生成氣體,可以對金屬鹽膜形成規定形狀且規定高度的表面凹凸,進而,可以更加精度良好的獲得具有規定形狀且規定高度的表面凹凸之金屬鹽膜。
亦即,此乃因,金屬鹽膜於氧化前比較容易進行電漿蝕刻,但是,通過利用特定的電漿生成氣體、例如氪氣或氮氣,可以對金屬鹽膜形成整體上為平面且存在多數凹陷處的板刷型之表面凹凸。
另外,通過改變作為電漿處理條件之電漿生成氣體的種類,例如使用氬氣或氦氣,可以形成山型的表面凹凸。
另外,宜為將電漿處理溫度設成20~100℃之範圍內的值。
此乃因,若該電漿處理溫度未滿20℃時,則電漿處理需要過長的時間,有時難以對金屬鹽膜有效地形成表面凹凸所致。
另一方面,若該電漿處理溫度超過100℃時,則有時難以穩定的形成金屬鹽膜之表面凹凸,經濟性降低,進而基材發生熱變形所致。
因此,較宜為將第2步驟中的電漿處理溫度設成25~90℃之範圍內的值,尤宜為30~80℃之範圍內的值。
應予說明,電漿處理溫度可以定義為電漿腔室內的溫度。
另外,宜為將電漿壓力設成1~500Pa之範圍內的值。
此乃因,若該電漿壓力未滿1Pa時,則形成金屬鹽膜之表面凹凸有時需要過長時間所致。
另一方面,若該電漿壓力超過500Pa時,則有時難以對金屬鹽膜穩定的形成規定形狀之表面凹凸,或者經濟性降低所致。
因此,較宜為第2步驟中的電漿壓力設成10~300Pa之範圍內的值,尤宜為30~100Pa之範圍內的值。
應予說明,電漿壓力可以定義為電漿腔室內的壓力。
於此,參照第2圖分別說明第2步驟中的電漿壓力對作為光阻膜之金屬鹽膜的中心線表面粗糙度(Ra)之影響。
在第2圖中,橫座標表示電漿壓力(Pa),縱座標表示金屬鹽膜的中心線表面粗糙度(Ra)之值(nm)。
並且,如特性曲線所示,在電漿壓力為30Pa左右的情況下,金屬鹽膜之中心線表面粗糙度(Ra)為50nm以下的比較低的值,但若電漿壓力為45Pa左右時,則金屬鹽膜之中心線表面粗糙度(Ra)可得90nm左右的比較高的值。
可是,若電漿壓力為70Pa左右時,金屬鹽膜之中心線表面粗糙度(Ra)會減少若干至80nm左右,進而若電漿壓力為90Pa左右時,金屬鹽膜之中心線表面粗糙度(Ra)會減少至60nm左右。
亦即,可予理解作通過調整電漿壓力,可以將金屬鹽膜之中心線表面粗糙度(Ra)精度良好的調整至所需要的範圍內之值。
另外,電漿生成氣體之流量可以根據金屬鹽膜之種類、電漿生成氣體之種類、形成的凹凸等適當設定,為5ml/分鐘~500ml/分鐘左右。
另外,宜為將電漿處理時間設成10~600秒之範圍內的值。
此乃因,若該電漿時間未滿10秒時,則有時難以穩定的形成規定形狀之表面凹凸所致。
另一方面,若該電漿時間超過600秒時,則有時所得的規定形狀之表面凹凸因電漿而受損傷從而難以獲得所需要的表面凹凸所致。
因此,較宜為第2步驟中的電漿時間設成20~500秒之範圍內的值,尤宜為30~300秒之範圍內的值。
另外,含金屬鹽液態物在乾燥處理的過程中,由規定的均勻狀態產生不均勻狀態,亦即,金屬鹽之濃度不均,其結果,可以形成具有規定的表面凹凸(紋理)之金屬鹽膜。為此,就含金屬鹽液態物之乾燥處理而言,宜為將其處理溫度設成80~200℃之範圍內的值。
此乃因,若該處理溫度未滿80℃時,則雖然與金屬鹽或金屬錯合物之種類亦相關,但有時未形成不均勻狀態即遭受乾燥,難以形成規定的表面凹凸所致。
另一方面,若該處理溫度超過200℃時,則有時下方的基材發生熱變形,容易發泡,進而所形成的表面凹凸發生熱變形所致。
因此,較宜為將含金屬鹽液態物之乾燥處理溫度設成90~150℃之範圍內的值,尤宜為100~120℃之範圍內的值。
另外,就含金屬鹽液態物之乾燥處理而言,雖然與處理溫度亦相關,但是,通常宜為將處理時間設成0.1~120分鐘之範圍內的值。
此乃因,若該處理時間未滿0.1分鐘時,則雖然與金屬鹽或金屬錯合物之種類亦相關,但是有時難以形成規定的表面凹凸所致。
另一方面,若該處理時間超過120分鐘時,則有時表面凹凸會發生變形所致。
因此,較宜為含金屬鹽液態物之乾燥處理時間設成1~60分鐘的範圍內的值,尤宜為5~30分鐘之範圍內的值。
另外,為形成具有規定的表面凹凸之金屬鹽膜,宜為進行所謂的壓印法(包括奈米壓印法)等機械性壓力處理。
亦即,壓印法係發展壓花技術,將具有表面凹凸圖案之模具(有時亦稱為壓模或範本)壓至金屬鹽膜上使其發生力學變形,精密的轉印奈米級之微細圖案的技術。
較具體而言,如第3(a)圖所示,於基板100上塗佈含金屬鹽液態物,形成金屬鹽膜102。
接著,如第3(b)圖所示,將具有規定的表面凹凸圖案104a之模具104以與金屬鹽膜102對置的狀態以規定壓力進行加壓。
接著,如第3(c)圖所示,對金屬鹽膜102噴吹加熱空氣(或者冷卻空氣)106,實施固化處理(加熱處理、或者冷卻處理),進行來自模具104之形狀轉印。
最後,如第3(d)圖所示,將模具104脫模,可得壓印有奈米級的微細圖案102a之金屬鹽膜102。
因此,若先予製作規定模具104時,即能簡單的重複成型奈米級的微細圖案102a,因此,可以說壓印係經濟,且已考慮環境安全上有害廢棄物、排出物較少的加工技術。
另外,在第2步驟中,於形成金屬鹽膜表面之規定的微細的表面凹凸時,宜為將中心線平均粗糙度(Ra)設成1nm以上之值。
此乃因,若該中心線平均粗糙度(Ra)為未滿1nm之值時,結果,有時難以於基材上穩定且精度良好的形成適度大小之表面凹凸所致。
但是,若該中心線平均粗糙度(Ra)過大時,則在將所得的基材用於電極組件等之情況下,有時作為電極組件之性能會降低。
因此,較宜為金屬鹽膜表面之中心線平均粗糙度(Ra)設成1.5~50nm之範圍內的值,尤宜為2~5nm之範圍內的值。
應予說明,基材表面等之中心線平均粗糙度(Ra)的值可利用原子力顯微鏡(SII NanoTechnology Inc.製造,型號SPA300HV)予以測得。並且,本發明中使用的中心線平均粗糙度(Ra)由下式(1)予以定義。
[數1]
Ra:中心線平均粗糙度(nm)
F(X、Y):根據全部測定資料顯示的面((X,Y)座標之Z的值)
S0:由指定面假定為理想的平面時之面積(nm2)
Z0:指定面內的Z數據之平均值(nm)
另一方面,於金屬鹽膜表面形成表面凹凸時,亦宜為將與上述的中心線平均粗糙度(Ra)具有相關性之十點平均粗糙度(Rz)作為參考。
亦即,宜為將以JIS B0601-1994為基準測定的金屬鹽膜表面中之十點平均粗糙度(Rz)設成5nm以上的值。
此乃因,若該十點平均粗糙度(Rz)為未滿5nm的值時,結果,有時難以於基材上穩定且精度良好的形成適當大小之表面凹凸。
但是,若該十點平均粗糙度(Rz)過大時,則在將所得的基材用於電極組件等之情況下,有時作為電極組件之性能會降低。
因此,較宜為金屬鹽膜表面之十點平均粗糙度(Rz)設成10~100nm之範圍內的值,尤宜12~50nm之範圍內的值。
另外,第2步驟包括將金屬鹽膜進行部分氧化的步驟,於進行該部分氧化處理時,宜為使用氧作為電漿生成氣體,進行電漿處理、或規定溫度(120~300℃)的熱氧化處理。
此乃因,通過如此將金屬鹽膜進行部分氧化處理,可以產生一定程度的電漿蝕刻耐性,可以作為光阻膜(蝕刻速度調整組件)使用。
亦即,如上所述,在具有部分氧化的金屬鹽膜之基材的電漿蝕刻處理中,可予推定該金屬鹽膜之厚度較薄處的電漿蝕刻速度相對快,該金屬鹽膜之厚度較厚處的電漿蝕刻速度相對慢,並且可予推定該電漿蝕刻速度調整效果,視金屬鹽膜之部分氧化程度的不同,會發生很大變化。
因此,利用此種電漿蝕刻速度調整效果,可以穩定且精度良好的獲得具有規定的表面凹凸之基材。
另外,通過將金屬鹽膜如此進行部分氧化,可以發揮規定的導電性,可以於基材上形成導電性光阻膜,可以作為電極組件之一部分而使用。
應予說明,於此所說的部分氧化係指金屬鹽膜未完全氧化的狀態,作為金屬鹽膜是否予以部分氧化的基準,可以舉出例如用X射線光電分光分析(XPS)予以檢測出的元素量之變化(變化率),由此可以判斷或調整部分氧化的程度。
亦即,通過用XPS調查除源自金屬鹽膜中的金屬鹽等之金屬及氧元素以外的特有的元素量於第2步驟(部分氧化步驟)前後有多少變化,可以判斷金屬鹽膜予以部分氧化至何種程度。
例如,作為金屬鹽使用乙酸鋅時,選取碳作為特有的元素,其變化率之值較大時,表示已進行部分氧化;相反,變化率之值較小時,則表示並未進行部分氧化。
較具體而言,在實施例1等的情況下,測定用XPS所測定的部分氧化前之金屬鹽膜中的碳元素量(A)及部分氧化後之金屬鹽膜中的碳元素量(B),算出碳之變化率(=(A-B)/A×100),由該變化率之值可以判斷、調整金屬鹽膜之部分氧化狀態。
因此,為得適合的部分氧化狀態,宜為將該變化率之值設成10~80%之範圍內的值,較宜為15~70%之範圍內的值,尤宜20~60%之範圍內的值。
於此,就第4圖而言,予以說明表示金屬鹽膜之部分氧化程度的變化率(%)與對部分氧化的金屬鹽膜及基材進行電漿蝕刻處理後的中心線平均粗糙度(Ra)之間的關係。
在第4圖中,於橫座標標記表示金屬鹽膜之部分氧化程度的變化率(%)之值,於縱座標標記電漿蝕刻處理後的中心線平均粗糙度(Ra)之值。並且,就對應於實施例1~9的測定資料予以作圖,特性曲線A係對應於電漿蝕刻處理時間為1分鐘的情況,特性曲線B係對應於電漿蝕刻處理時間為3分鐘的情況,特性曲線C係對應於電漿蝕刻處理時間為5分鐘的情況。
首先,由特性曲線A可知,對經予部分氧化的金屬鹽膜及基材之電漿蝕刻處理時間比較短(1分鐘)的情況下,存在變化率越大,亦即,金屬鹽膜之部分氧化的程度越大,可予電漿蝕刻處理後的中心線平均粗糙度(Ra)之值大致成比例的變得越大的傾向。
另外,從特性曲線B可知,對部分氧化的金屬鹽膜及基材的電漿蝕刻處理時間處於中間(3分鐘)的情況下,變化率為20~35%左右時,存在變化率越大,電漿蝕刻處理後的中心線平均粗糙度(Ra)的值越大的傾向,但是變化率為大於35%~45%的範圍時,存在無論變化率的值是否變化,電漿蝕刻處理後的中心線平均粗糙度(Ra)的值基本穩定在20nm左右的傾向。
另外,從特性曲線C可知,對部分氧化的金屬鹽膜及基材的電漿蝕刻處理時間比較長(5分鐘)的情況下,與特性曲線B相同,變化率為20~35%左右時,存在變化率越大,電漿蝕刻處理後的中心線平均粗糙度(Ra)的值越大的傾向,但是變化率為大於35%~45%的範圍時,存在無論變化率的值是否變化,電漿蝕刻處理後的中心線平均粗糙度(Ra)的值基本穩定在28nm左右的傾向。
應予說明,在第4圖中,對部分氧化的金屬鹽膜之變化率(%)及中心線平均粗糙度(Ra)之關係予以說明,但可以確認對於部分氧化的金屬鹽膜之變化率(%)及十點平均粗糙度(Rz)亦有相同的傾向。
因此,根據此等見解,可以根據金屬鹽膜之變化率等控制金屬鹽膜之氧化程度,並且,通過控制電漿蝕刻處理時間,可以穩定且精度良好的控制基材上之表面凹凸的大小(Ra或Rz)。
此外,在含有源自金屬鹽膜中的金屬鹽等之氧的情況下,雖然是大致的基準,但是用XPS測定的部分氧化後的金屬鹽膜中的碳的元素量與部分氧化前比較有所增加時,例如,增加20%以上時,也可以判斷為金屬鹽膜處於規定的部分氧化的狀態。
於進行利用氧之電漿氧化處理時,使用規定的電漿裝置之同時,至於該電漿源,宜為將氧、氬、氦、氟代烴等單獨使用或混合使用。
另外,至於氧源,若為空氣、氧氣、水等含有氧之化合物時,即可以適合的使用。
應予說明,至於電漿裝置之一個例子,宜為至少具備離子源、高頻電源、上部電極、下部電極及地線。
另外,優選進行電漿氧化處理時的電漿壓力為1.0×10-3~1.0×102Pa的範圍內的值。
此乃因,如果該電漿壓力為未滿1.0×10-3Pa的值,則由於電漿濃度過低而在金屬氧化物的轉化方面需要時間。
另一方面是因為,如果該電漿壓力超過1.0×102Pa,則產生的電漿彼此容易發生衝突,所以幾乎未見製膜速度之提高。
因此,較宜為電漿處理時的電漿壓力為1.0×102~5.0×101Pa的範圍內的值。
應予說明,至於進行電漿氧化處理之時間,若為能夠獲得所需要的部分氧化狀態,即未予特別的限制,但宜為10~600秒之範圍內的值,較宜為30~300秒之範圍內的值,尤宜為60~100秒之範圍內的值。
另外,亦可以進行多步電漿氧化處理。此時,可於各步改變電漿氧化處理條件,亦可於同一條件下進行多次電漿氧化處理。
經過此種步驟,可以形成作為具有規定的表面凹凸之光阻膜的金屬鹽膜。
因此,如上所述,對於採用電漿氧化處理之部分氧化後的金屬鹽膜之表面的中心線平均粗糙度(Ra),宜為1nm以上的值,對於十點平均粗糙度(Rz)亦宜為10nm以上的值。
另外,進行熱氧化處理的情況下,宜為將熱氧化處理溫度設成120~300℃之範圍內的值。
此乃因,若該熱氧化處理溫度未滿120℃時,則雖然與金屬鹽或金屬錯合物之種類亦相關,但是有時難以使該金屬鹽或金屬錯合物氧化形成具有導電性之金屬氧化物所致。
另一方面,若該熱氧化處理溫度超過300℃時,則有時表面凹凸發生會熱變形,或基材自身會發生熱變形所致。
因此,較宜為熱氧化處理溫度設成130~220℃之範圍內的值,尤宜為150~180℃之範圍內的值。
另外,宜為熱氧化處理時間設成0.1~120分鐘之範圍內的值。
此乃因,若該熱氧化處理時間未滿0.1分鐘時,則雖然與金屬鹽或金屬錯合物之種類亦有關係,但是有時難以使該金屬鹽或金屬錯合物氧化形成具有規定的導電性之金屬氧化物所致。
另一方面,若該熱氧化處理時間超過120分鐘時,則有時表面凹凸會發生變形所致。
因此,較宜為熱氧化處理時間為1~60分鐘之範圍內的值,尤宜為5~30分鐘之範圍內的值。
另外,至於氧源,可以使用空氣、氧氣等。並且,對熱氧化處理裝置之方式亦未予特別的限制,例如可以利用具有電熱裝置或紅外加熱裝置之燒烤烘箱。
並且,如上所述,對於採用熱氧化處理之部分氧化後的金屬鹽膜之表面的中心線平均粗糙度(Ra),宜為1nm以上的值,對於十點平均粗糙度(Rz),宜為10nm以上的值。
應予說明,在第2步驟中,於使金屬鹽膜部分氧化時,通過上述含金屬鹽液態物之乾燥處理亦可得部分氧化的金屬鹽膜。
如第1(d)圖所示,第3步驟是將基材10’(樹脂層11)與由規定的金屬鹽膜形成的光阻膜同時進行電漿蝕刻,形成微細的表面凹凸14a之步驟。
此時,亦可進行充分的電漿蝕刻處理以完全除去光阻膜,或者,如第1(d)圖所示,亦可使一部分的光阻膜13a殘留於微細的表面凹凸14a之上方。
因此,由於可以進行精密且迅速的電漿蝕刻處理,於是,宜為採用規定的電漿生成氣體進行電漿蝕刻處理。
以下,對第3步驟中的電漿蝕刻處理條件,予以詳細說明。
至於進行電漿蝕刻處理時的電漿生成氣體,宜為使用氬、氦、氪、氖、氡等稀有氣體,或者氮、四氟甲烷中的至少一種。
此乃因,通過使用此種電漿生成氣體,可以穩定且精度良好的使基材與光阻膜同時進行電漿蝕刻處理。
另外,通常宜為將進行電漿蝕刻處理時的電漿壓力設成1~1000Pa之範圍內的值。
此乃因,若該電漿壓力為未滿1Pa的值時,則有時由於電漿濃度過低而使包括光阻膜在內的基材之電漿蝕刻需要過長的時間所致。
另一方面,即使該電漿壓力超過1000Pa時,也由於產生的電漿彼此容易發生衝突,所以電漿蝕刻處理速度飽和,幾乎不再提高。
因此,較宜為將電漿處理時的電漿壓力設成10~500Pa之範圍內的值,尤宜為30~100Pa之範圍內的值。
另外,進行電漿蝕刻處理時的電漿蝕刻處理時間可依據所形成的表面凹凸之大小(Ra、Rz)、基材之用途等予以決定,通常宜為0.1~120分鐘範圍內的值。
此乃因,若該電漿蝕刻處理時間為未滿0.1分鐘的值時,則有時所形成的表面凹凸之大小過小所致。
另一方面,若該電漿蝕刻處理時間超過120分鐘時,則有時由於產生的電漿彼此容易發生衝突,所以電漿蝕刻處理速度飽和,幾乎不再提高,形成的表面凹凸之大小(Ra、Rz)亦飽和所致。
因此,較宜為將電漿蝕刻處理時間設成1~60分鐘範圍內的值,尤宜為3~30分鐘範圍內的值。
應予說明,第5(a)~(c)圖係表示對部分氧化的金屬鹽膜及基材之電漿蝕刻處理時間及基材之表面凹凸的大小(Ra)之關係。
另外,第6(a)~(c)圖係表示對部分氧化的金屬鹽膜及基材之電漿蝕刻處理時間及基材之表面凹凸的大小(Rz)之關係。
於是,在各圖中,特性曲線A係表示電漿蝕刻處理後的表面凹凸之大小(Ra或Rz),特性曲線B係表示金屬鹽膜之部分氧化後且電漿蝕刻處理前的表面凹凸之大小(Ra或Rz)。
由此等圖中所示的特性曲線A可予理解,電漿蝕刻處理時間分別對表面凹凸之大小(Ra或Rz)有很大影響,大致呈比例。
相反而言,通過將電漿蝕刻處理時間正確的控制於規定範圍,可穩定且精度良好的控制表面凹凸之大小(Ra或Rz)。
另一方面,由此等圖所示的特性曲線B可予理解,電漿蝕刻處理前的表面凹凸分別為2nm左右之微細凹凸,但此種微細的表面凹凸通過電漿蝕刻處理,如特性曲線A所示,於基材上形成相當大的表面凹凸。
亦即,可予推定,通過採用具有規定的微細的表面凹凸並進行部分氧化的金屬鹽膜作為光阻膜(蝕刻速度調整件),可以發揮蝕刻速度調整效果,如此能夠穩定且精度良好的獲得具有規定的表面凹凸之基材。
另外,如第1(e)圖所示,宜為於第3步驟之後,設置第4步驟,在由規定的金屬鹽膜形成的光阻膜12’中,除去正殘留於具有表面凹凸14a之基材14上的光阻膜13a。
亦即,為除去殘留的光阻膜13a,宜為進行水洗(包括溫水清洗、熱水清洗)、醇洗、板刷處理、銼處理、打磨處理、毛刷等除去處理。
尤其,考量環境安全上優異,且可以經濟的廢棄處理,宜為通過水洗除去基材14上殘留的光阻膜13a。
應予說明,例如,通過對基材14之X射線光電分光分析(XPS)的元素分析,若於基材14上檢測出的金屬量為1mol%以下之值時,則可以判斷已實質性的除去殘留的光阻膜13a。
並且,就除去殘留的光阻膜13a而言,較宜為將檢測出的金屬量設成0.5mol%以下的值,尤宜檢測出的金屬量為0.1mol%以下的值。
雖然未予圖示,但亦宜為於第3步驟或者上述第4步驟之後,設置第5步驟,於所得的基材或殘留有光阻膜之基材上,層積金屬或金屬氧化物之層等。
至於層積的金屬可以舉出鉑、金、銀、銅等。另外,至於層積的金屬氧化物可以舉出摻錫氧化銦(ITO)、氧化銦、氧化錫、氧化鋅等。
另外,金屬或者金屬氧化物之層的形成可以通過公知的方法,例如,真空蒸鍍、濺射、離子鍍等予以進行。
至於金屬鹽使用含有鹵化物之液態物時,通過第2步驟之電漿處理,有時會產生鹵化氫。
此時,宜為於實施電漿處理後設置中和步驟及清洗步驟、或者任一者的步驟。
其中,中和步驟,雖然係例如於KOH或NaOH等鹼性水溶液中,使浸漬已予形成有金屬鹽膜作為光阻膜之基材予以進行,但是此時,於中和時間為1秒~10分鐘、中和溫度為10~40℃的條件下進行亦可。
另外,於實施清洗步驟時,例如,使用水作為清洗劑,於清洗時間為1分鐘~10分鐘、清洗溫度為10~100℃之條件下,清洗已予形成有金屬鹽膜作為光阻膜之基材亦可。
如第7(a)~(d)圖所示,第二實施方式係設有由具有表面凹凸的基材(有時包括樹脂層)14之電極組件30、30a、30b、30c,其以表面電阻率為1×100~1×1010Ω/□之範圍內的值為特徵的電極組件30、30a、30b、30c,所述具有表面凹凸的基材14係通過作為第一實施方式之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法而得者。
應予說明,具有表面凹凸的基材14在由導電性材料構成的情況下,可以省略對基材表面進行鍍覆等導電化處理,結果,可以提供結構簡單且經濟的電極組件。
如第7(a)~(d)圖所示,電極組件30、30a、30b、30c之特徵在於,在具有表面凹凸的基材14之表面具有規定的表面凹凸14a。
該表面凹凸之好壞可以通過例如作為一種表面粗糙度之中心線平均粗糙度(Ra)或十點平均粗糙度(Rz)之值予以判斷。
亦即,宜為將基材之表面的中心線平均粗糙度(Ra)設程5nm以上的值,較宜為10~500nm之範圍內的值,尤宜為20~300nm之範圍內的值。
另外,對於基材之表面的十點平均粗糙度(Rz),宜為10nm以上的值,較宜為20~500nm之範圍內的值,尤宜為50~300nm之範圍內的值。
應予說明,如第7(b)~(d)圖所示,例如,自提高玻璃基板等基部10與具有表面凹凸的基材14之密合性的觀點考慮,亦宜為設有底塗層18。
至於構成該底塗層之材料物質,未予特別的限制,可以舉出例如,選自丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、聚酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚氨酯系樹脂、酚系樹脂、氟系樹脂、矽酮系樹脂、乙烯-乙烯醇系聚合物、丙烯腈-丁二烯系樹脂(例如、ABS系樹脂)及氯乙烯-乙酸乙烯酯系樹脂系聚合物中的至少1種樹脂。
另外,對該底塗層之厚度亦未予特別的限制,通常,宜為0.1~1000μm之範圍內的值。
另外,如第7(c)圖所示,宜為於電極組件30b中的具有表面凹凸14a之基材14上設置規定的導電層20。
亦即,基材由導電性材料等構成的情況下,導電層並不是必需的,但是基材由非導電性材料構成的情況下,為有效的發揮作為電極組件之功能,宜為於基材表面設置包含金屬或者金屬氧化物之導電層。
另外,至於構成導電層之金屬,可以舉出鉑、金、銀、銅、鎳、鉬、鋁、鎢、鉻、或者該等之合金等中的單獨一種或二種以上的組合。
另外,至於構成導電層之金屬氧化物,可以舉出摻錫氧化銦(ITO)、摻鋅氧化銦(IZO)、氧化銦、氧化錫、氧化鋅等中的單獨一種或二種以上的組合。
並且,通常宜為將該導電層之厚度設成50~1000nm之範圍內的值。
此乃因,若該導電層之厚度為未滿50nm的值時,則有時機械強度降低,耐久性或密合性顯著降低,或者電極組件之表面電阻率變得過大所致。
另一方面,若該導電層之厚度為超過1000nm之值時,則有時其形成需要過長的時間,或者對基材之密合性降低所致。
因此,宜為將於基材上設置的導電層之厚度設成50~800nm之範圍內的值,尤宜為100~600nm之範圍內的值。
另外,第7(a)~(d)圖所示的電極組件30、30a、30b、30c中,將具有表面凹凸14a之基材14(基材由導電性材料構成的情況下係基材本身,基材包括導電層的情況下則係導電層)的表面電阻率設成1×100~1×1010Ω/□之範圍內的值。
此乃因,若該基材之表面電阻率超過1×1010Ω/□之值時,則有時導電性顯著降低,能夠使用的用途會大受限制所致。
另一方面,有時難以穩定的形成該基材之表面電阻率未滿1×100Ω/□的導電層所致。
因此,宜為將基材之表面電阻率設成3×100~1×109Ω/□之範圍內的值,尤宜為5×100~1×108Ω/□之範圍內的值。
應予說明,電極組件中的基材之表面電阻率的測定方法,於後述的實施例予以詳細敍述。
另外,如第7(d)圖所示,亦宜為於電極組件之具有表面凹凸14a的基材14上形成保護層22。
例如,若為如此設有保護層之電極組件,則可以防止導電層遭受損傷。
應予說明,至於構成保護層之材料,可以舉出例如熱固性樹脂或光固化性樹脂、或者熱塑性樹脂。
另外,雖然未予圖示,但是,亦宜為對具有表面凹凸之基材實施規定的圖案加工。
此乃因,若為已進行圖案加工的基材時,則可以適合的使用作為液晶顯示裝置或電漿顯示裝置、或者有機電致發光裝置或無機電致發光裝置之電極。
另外,構成電極組件時,宜為電子設備用電極。
此乃因,本發明之電極組件,其表面電阻率低且具有規定的表面凹凸,於構成作為電子設備用電極時,可以有效的地驅動電子設備所致。
尤其在作為電子設備而用作太陽能電池用電極的情況下,與鄰接的半導體層之接觸面積增加,所以能夠提高轉換效率。
應予說明,至於電子設備,可以舉出液晶顯示設備、有機電致發光裝置、有機薄膜太陽能電池、色素增感型太陽能電池、有機電晶體、電漿顯示器等。
首先,於作為基材中的基部、亦即厚度為700μm之玻璃基板(康寧公司製造,EAGLE 2000)的表面,通過旋塗法(轉速為1500rpm)塗佈聚乙烯醇(日本合成化學股份有限公司製造,GOHSENOL EG-05T)的水溶液(濃度為5g/水19g),以100℃、5分鐘之條件予以乾燥,形成膜厚為1000nm之聚乙烯醇層,作為基材。
另一方面,於附有攪拌裝置之容器內,裝入作為金屬鹽之乙酸鋅(Aldrich公司製造,純度為99.99%)1.0g及純水10ml後,攪拌均勻,作為含金屬鹽液態物(濃度:0.54mol/l)。
並且,通過旋塗法(轉速為1500rpm)將所得的含金屬鹽液態物塗佈於聚乙烯醇層上,形成金屬鹽膜。
接著,利用烘箱,以100℃、5分鐘之條件乾燥金屬鹽膜,而得由部分氧化的乙酸鋅膜(變化率=21.8%)形成的光阻膜,所述部分氧化的乙酸鋅膜,膜厚為100nm,就表面凹凸而言,Ra為2.112nm、以及Rz為10.22nm。
如上所述,變化率,係用XPS測定部分氧化前的金屬鹽膜中之碳的元素量(A)及部分氧化後的金屬鹽膜中之碳的元素量(B),從而求出碳之變化率(=(A-B)/A×100)。
接著,利用電漿裝置(Yamato Material Co.,Ltd.公司製造,PDC-210),在以下的條件下,與由部分氧化的乙酸鋅膜形成的光阻膜同時進行聚乙烯醇層之電漿蝕刻處理。
RF電力(頻率13.56MHz) 300W
電漿生成氣體 Ar
氣體流量 50ml/分鐘
電漿壓力 45Pa
處理時間 1分鐘
電漿處理溫度 45℃
對已於基材中實施電漿蝕刻處理一側之面(基材表面),進行以下的測定。將所得的結果示於表1。
另外,於第8(a)~(b)圖表示出顯示實施例1之電漿蝕刻處理前的表面狀態及截面狀態之顯微鏡照片(攝影面積:約3mm×3mm)。
利用原子力顯微鏡(SII NanoTechnology Inc.製造,型號SPA300HV)測定基材表面之中心線平均粗糙度(Ra)。
亦即,基於用原子力顯微鏡之DFM模式(動態力模式)以0.3Hz的掃描頻率觀察表面(測定範圍:5μm×5μm)之結果,由上述式(1)算出中心線平均粗糙度(Ra)。
另外,以JIS B0601-1994為基準,利用上述原子力顯微鏡測定基材表面之十點平均粗糙度(Rz)。
通過X射線光電分光分析(XPS分析,ULVAC-PHI,INC.製造,使用型號Quantera SXM),在以下的條件下進行基材表面之元素分析,測定金屬元素量、氧量、以及碳量(mol%)。
激發X射線:Ar
X射線徑:100μm
X射線輸出功率:15kV、25W
光電子逃逸角:45°
在實施例2中,除將第3步驟中的電漿處理時間設為3分鐘,並且將電漿處理溫度設為55℃外,與實施例1同法進行由部分氧化的乙酸鋅(變化率=23.4%)而成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等的電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表1。
在實施例3中,除將第3步驟中的電漿處理時間設為5分鐘,並且將電漿處理溫度設為75℃外,餘與實施例1同法進行由部分氧化的乙酸鋅(變化率=21.4%)而成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等的電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表1。
由表1所示的實施例1~3之評價結果可知,分別在第2步驟中,通過乾燥處理形成規定的表面凹凸後,在第3步驟中,通過進行規定的電漿蝕刻處理,進而,可於基材上形成更大的表面凹凸。
另外,通過在第3步驟中的電漿蝕刻處理時間等之差別,可以將基材上之表面凹凸精度良好的形成於規定範圍(Ra為2.3~10.2nm、Rz為10.1~56.7nm)。
首先,於厚度為700μm之玻璃基板(康寧公司製造,EAGLE 2000)的表面,通過旋塗法(轉速為1500rpm)塗佈聚乙烯醇(日本合成化學股份有限公司製造,GOHSENOL EG-05T)之水溶液(濃度為5g/水19g),以100℃、5分鐘的條件進行乾燥,形成膜厚為1000nm之聚乙烯醇層。
另一方面,於附有攪拌裝置之容器內,裝入作為金屬鹽之乙酸鋅(Aldrich公司製造,純度為99.99%)1.0g(5.4mmol)和純水10ml後,攪拌均勻,作為含金屬鹽液態物(濃度:0.54mol/l)。
並且,通過旋塗法(轉速為1500rpm)將所得的含金屬鹽液態物塗佈於聚乙烯醇層上。
接著,利用烘箱,以100℃、5分鐘之條件進行乾燥,而得部分氧化的乙酸鋅膜(變化率=21.8%),所述部分氧化的乙酸鋅膜,膜厚為100nm,就表面凹凸而言,Ra為2.112nm、Rz為10.22nm。
接著,於氧氣環境中,在150℃、60分鐘的條件下進行熱氧化處理,而得由進一步部分氧化的乙酸鋅膜(變化率=46.8%)形成的光阻膜,所述進一步部分氧化的乙酸鋅膜,就表面凹凸而言,Ra為2.115nm、Rz為10.21nm。
接著,利用電漿裝置(Yamato Material Co.,Ltd.公司製造,PDC-210),在以下的條件下,與由部分氧化的乙酸鋅膜形成的光阻膜同時進行聚乙烯醇層之電漿蝕刻處理。
RF電力(頻率13.56MHz):300W
電漿生成氣體:Ar
氣體流量:50ml/分鐘
電漿壓力:45Pa
處理時間:1分鐘
電漿處理溫度:45℃
對所得的聚乙烯醇層之表面,與實施例1同法進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表2。
在實施例5中,除將第3步驟中的電漿處理時間設為3分鐘,並且將電漿處理溫度設為55℃外,餘與實施例4同法進行由部分氧化的乙酸鋅膜(變化率=45.5%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表2。
在實施例6中,除將第3步驟中的電漿處理時間設為5分鐘,並且將處理溫度設為75℃外,餘與實施例4同法進行由部分氧化的乙酸鋅膜(變化率=42.5%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等的電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表2。
由表2所示的實施例4~6之評價結果可知,分別在第2步驟中,通過進行乾燥處理及熱氧化處理而形成規定的表面凹凸後,在第3步驟中,通過進行規定的電漿蝕刻處理,可於基材上形成比實施例1等更大的表面凹凸。
另外,在實施例4~6中,通過在第3步驟中的電漿蝕刻處理時間等的差別,亦可以將基材上之表面凹凸精度良好的形成在規定範圍(Ra為6.5~28.3nm、Rz為27.9~154.1nm)。
在實施例7中,除在第2步驟-2中代替熱氧化處理而進行下述電漿處理而得部分氧化的氧化鋅外,與實施例4同法進行由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=35.0%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等的電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表3。
另外,為供參考,在第9(a)~(b)圖表示出顯示實施例7之電漿蝕刻處理後的基材之表面狀態及截面狀態的顯微鏡照片(攝影面積:約3mm×3mm)。
RF電力(頻率13.56MHz):300W
電漿生成氣體:O2
氣體流量:50ml/分鐘
電漿壓力:45Pa
處理時間:1分鐘
電漿處理溫度:45℃
在實施例8中,除將第3步驟中的電漿處理的電漿處理時間設為3分鐘,並且將處理溫度設為55℃外,餘與實施例7同法進行由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=35.7%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表3。
另外,為供參考,在第10(a)~(b)圖中表出顯示實施例8之電漿蝕刻處理後的基材之表面狀態及截面狀態之顯微鏡照片(攝影面積:約3mm×3mm)。
在實施例9中,除將第3步驟中的電漿處理之電漿處理時間設為5分鐘,並且將處理溫度設為75℃外,餘與實施例7同法進行由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=34.1%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表3。
另外,為供參考,在第11(a)~(b)圖中表示出顯示實施例9之電漿蝕刻處理後的基材之表面狀態及截面狀態之顯微鏡照片(攝影面積:約3mm×3mm)。
由表3所示的實施例7~9之評價結果可知,分別在第2步驟中,通過進行乾燥處理及電漿氧化處理形成規定的表面凹凸後,在第3步驟中,通過進行規定的電漿蝕刻處理,可於基材上形成比實施例1等更大的表面凹凸。
另外,在實施例7~9中,通過在第3步驟中的電漿蝕刻處理時間等的差別,亦可以將基材上之表面凹凸精度良好的形成在規定範圍(Ra為5.2~27.3nm、Rz為27.9~161.2nm)。
在實施例10中,除作為金屬鹽使用乙酸銀(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙酸銀0.9g(5.4mmol)及純水10ml後,攪拌均勻,作為含乙酸銀液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙酸銀膜(變化率=29.8%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例11中,除作為金屬鹽使用乙酸銅(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附帶有攪拌裝置之容器內,裝入該乙酸銅0.98g(5.4mmol)及純水10ml後,攪拌均勻,作為含乙酸銅液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙酸銅膜(變化率=41.6%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例12中,除作為金屬鹽使用乙醯丙酮鎘(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙醯丙酮鎘1.68g(5.4mmol)及乙醇10ml後,攪拌均勻,作為含乙醯丙酮鎘液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙醯丙酮鎘膜(CdAcAc,變化率=25.8%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例13中,除作為金屬鹽使用乙酸鉛(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙酸鉛2.39g(5.4mmol)及純水10ml後,攪拌均勻,作為含乙酸鉛液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙酸鉛膜(變化率=32.0%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例14中,除作為金屬鹽使用乙醯丙酮鎵(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙醯丙酮鎵1.98g(5.4mmol)及乙醇10ml後,攪拌均勻,作為含乙醯丙酮鎵液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙醯丙酮鎵膜(GaAcAc、變化率=26.0%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例15中,除作為金屬鹽(金屬錯合物)使用乙醯丙酮銦(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙醯丙酮銦2.23g(5.4mmol)及乙醇10ml後,攪拌均勻,作為含乙醯丙酮銦液態物(濃度:0.54mol/l),除此以外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙醯丙酮銦膜(InAcAc、變化率=30.2%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例16中,除作為金屬鹽使用乙酸鉈(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙酸鉈1.42g(5.4mmol)及純水10ml後,攪拌均勻,作為含乙酸鉈液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙酸鉈膜(變化率=33.2%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例17中,除作為金屬鹽使用乙酸汞(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙酸汞1.72g(5.4mmol)和純水10ml後,攪拌均勻,作為含乙酸汞液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙酸汞膜(變化率=27.3%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例18中,除作為金屬鹽使用乙酸錳(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙酸錳0.93g(5.4mmol)及純水10ml後,攪拌均勻,作為含乙酸錳液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙酸錳膜(變化率=36.4%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例19中,除作為金屬鹽(金屬錯合物)使用乙醯丙酮鎳(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙醯丙酮鎳1.39g(5.4mmol)及乙醇10ml後,攪拌均勻,作為含乙醯丙酮鎳液態物(濃度:0.54mol/l),除此以外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙醯丙酮鎳膜(NiAcAc、變化率=22.2%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例20中,除作為金屬鹽使用乙酸鉬(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙酸鉬2.31g(5.4mmol)及純水10ml後,攪拌均勻,作為含乙酸鉬液態物(濃度:0.54mol/l),除此以外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙酸鉬膜(變化率=38.6%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
在實施例21中,除作為金屬鹽(金屬錯合物)使用乙醯丙酮鈀(Aldrich公司製造,純度為99.99%),於附有攪拌裝置之容器內,裝入該乙醯丙酮鈀1.65g(5.4mmol)及乙醇10ml後,攪拌均勻,作為含乙醯丙酮鈀液態物(濃度:0.54mol/l)外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的乙醯丙酮鈀膜(PdAcAc、變化率=27.4%)形成的光阻膜形成,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表4。
由表4所示的實施例10~21之評價結果,顯而可知即使改變金屬鹽種類等,亦可以在規定範圍精度良好的形成基材上之表面凹凸。
在實施例22中,除使用厚度為188μm之聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)膜(東洋紡股份有限公司製造,A-4300)代替規定厚度之玻璃基板作為基材中的基部外,在與實施例9相同的條件下,形成由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=36.8%)形成的光阻膜,並且進行聚乙烯醇層等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表5。
亦即,即使基材中的基部為PET膜,已證實亦可以對作為基材中的樹脂層之聚乙烯醇層穩定且精度良好的形成規定的表面凹凸形狀。
在實施例23中,除使用ITO玻璃(日本板硝子股份有限公司製造,表面電阻率為7Ω/□)代替規定厚度之玻璃基板使用ITO玻璃(日本板硝子股份有限公司製造,表面電阻率為7Ω/□)作為基材中的基部,並且使用導電性高分子PEDOT:PSS(Bayer公司製造,Baytron P)代替規定厚度之聚乙烯醇膜,以旋塗法在基部上進行塗佈,以150℃、60分鐘之條件進行乾燥,形成厚度1000nm之PEDOT:PSS膜外,在與實施例9相同的條件下,形成由部分氧化的乙酸鋅膜(變化率=35.5%)形成的光阻膜,並且進行PEDOT:PSS膜等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表5。
另外,利用表面電阻計(三菱化學公司製造,LORESTA-GP)測定所得的電漿蝕刻處理後的PEDOT:PSS膜之表面電阻率,結果為8.213Ω/□。
亦即,即使基材中的基部為ITO玻璃,已證實亦可以對作為基材中的樹脂層之PEDOT:PSS膜穩定且精度良好的形成規定的表面凹凸形狀。
在實施例24中,除使用ITO玻璃(日本板硝子股份有限公司製造,表面電阻率為7Ω/□)代替規定厚度之玻璃基板作為基材中的基部,並且使用導電性高分子聚苯胺(日產化學股份有限公司製造,NX-D103X)代替規定厚度之聚乙烯醇膜,以旋塗法在基部上進行塗佈,以150℃、60分鐘之條件進行乾燥,形成厚度為1000nm之聚苯胺膜外,在與實施例9相同的條件下,進行由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=32.5%)形成的光阻膜形成,並且進行聚苯胺膜等之電漿蝕刻處理後,進行表面凹凸及表面之元素分析等評價。將所得的結果示於表5。
另外,與實施例23同法,利用表面電阻計測定所得的電漿蝕刻處理後的聚苯胺膜之表面電阻率,結果為7.413Ω/□。
亦即,即使基材中的基部為ITO玻璃,已證實亦可以對作為基材中的樹脂層之聚苯胺膜穩定且精度良好的形成規定的表面凹凸形狀。
在實施例25中,除使用氦作為電漿生成氣體使用氦外,在與實施例9相同的條件下,形成設有具有表面凹凸的聚乙烯醇膜之基材,並且形成由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=36.6%)形成的光阻膜,並進行評價。將所得的結果示於表6。
在實施例26中,除使用氪作為電漿生成氣體使用氪外,在與實施例9相同的條件下,形成設有具有表面凹凸的聚乙烯醇膜之基材,並且形成由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=35.5%)形成的光阻膜,並進行評價。將所到的結果示於表6。
在實施例27中,除使用氮作為電漿生成氣體使用氮外,在與實施例9相同的條件下,形成設有具有表面凹凸的聚乙烯醇膜之基材,並且形成由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=33.2%)形成的光阻膜,並進行評價。將所得的結果示於表6。
在實施例28中,除使用四氟甲烷作為電漿生成氣體外,在與實施例9相同的條件下,形成設有具有表面凹凸的聚乙烯醇膜之基材,並且形成由部分氧化的氧化鋅膜(變化率=33.6%)形成的光阻膜,並進行評價。將所得的結果示於表6。
由表6所示的實施例25~28之評價結果,顯而可知即使變更第3步驟中的電漿氣體之種類等,亦可以在規定範圍精度良好的形成基材上的表面凹凸。
在比較例1中,除通過磁控濺射法形成氧化鋅膜代替由部分氧化的乙酸鋅形成的光阻膜外,餘與實施例1同法進行電漿蝕刻處理,並評價表面粗糙度等。
亦即,首先,於厚度為700μm之玻璃基板(康寧公司製造,EAGLE 2000)的表面,通過旋塗法(轉速1500rpm)塗佈聚乙烯醇(日本合成化學股份有限公司製造,GOHSENOL EG-05T)之水溶液(濃度為5g/水19g),以100℃、5分鐘之條件進行乾燥,形成膜厚為1000nm之聚乙烯醇層。
接著,在聚乙烯醇層上,以下述條件為基準,利用磁控濺射裝置(ULVAC公司製造,i-sputter),形成厚度為100nm之氧化鋅膜。
靶:氧化鋅(住友金屬礦山股份有限公司製造)
DC:500W
製膜時間:52秒
使用氣體:Ar
氣體流量:100cc/min
接著,與實施例1同法,利用電漿裝置,與氧化鋅膜同時進行聚乙烯醇層的電漿蝕刻處理後,測定表面粗糙度。將所得的結果示於表7。
在比較例2中,除省略使用磁控濺射法形成氧化鋅膜外,餘與比較例1同法進行聚乙烯醇層之電漿蝕刻處理,並測定表面粗糙度。將所得的結果示於表7。
由表7所示的比較例1~2之評價結果,顯而可知在通過磁控濺射法形成氧化鋅膜代替由部分氧化的乙酸鋅形成的光阻膜之比較例1中,與實施例相比,在基材上僅能得到表面粗糙度較小的凹凸圖案,而不能精度良好的得到表面凹凸。
另外,同樣地,顯而可知在省略使用磁控濺射法形成的氧化鋅膜之比較例2中,在基材上,無法精度良好的得到表面凹凸。
如上所述,若依本發明之表面凹凸形成方法時,於進行電漿蝕刻處理之際,通過將具有規定的表面凹凸且已進行部分氧化的金屬鹽膜用作光阻膜(蝕刻速度調整件),從而發揮蝕刻速度調整效果,穩定且精度良好的得到具有規定的表面凹凸之基材。
另外,若依本發明之表面凹凸形成方法時,即使是最適於電子設備用電極等之大面積且具有奈米級的表面凹凸之電極組件等,亦可予穩定且精度良好的得到。
因此,若依本發明時,能夠有效且廉價的供給適合太陽能電池、液晶顯示裝置、電漿顯示裝置、有機電致發光裝置、無機電致發光裝置等之電極組件等。
10...基部
10’...具有樹脂層之基材
11...樹脂層
12...金屬鹽膜
12’...光阻膜(蝕刻速度調整件)
12a...光阻膜的表面凹凸
13a...殘留的光阻膜
14...具有表面凹凸之基材
14a...基材之表面凹凸
18...底塗層
20...導電層
22...保護層
30、30a、30b、30c...電極組件
100...基板
102...金屬鹽膜
102a...金屬鹽膜的表面凹凸圖案
104...模具
104a...模具的表面凹凸圖案
106...加熱空氣(或冷卻空氣)
第1(a)~(e)圖係供說明本發明之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法而用的圖。
第2圖係供說明第2步驟中的電漿壓力對金屬鹽膜之中心線平均粗糙度(Ra)的影響而用的圖。
第3(a)~(d)圖係供說明壓印法而用的圖。
第4圖係供說明表示金屬鹽膜之部分氧化程度的變化率(%)與電漿蝕刻處理後的基材之中心線平均粗糙度(Ra)之間的關係而用的圖。
第5(a)~(c)圖係供說明於第3步驟中的電漿蝕刻處理時間對基材之中心線平均粗糙度(Ra)的影響而用的圖。
第6(a)~(c)圖係供說明第3步驟中的電漿蝕刻處理時間對基材之十點平均粗糙度(Rz)的影響而用的圖。
第7(a)~(d)圖係供說明通過本發明之表面凹凸形成方法而得的基材(電極組件)而用的圖。
第8(a)~(b)圖係表示實施例1之電漿蝕刻處理前的基材的表面狀態及截面狀態的顯微鏡照片(原子力顯微鏡照片)。
第9(a)~(b)圖係表示實施例7之電漿蝕刻處理後的基材之表面狀態及截面狀態的顯微鏡照片(原子力顯微鏡照片)。
第10(a)~(b)圖係表示實施例8之電漿蝕刻處理後的基材之表面狀態及截面狀態的照片(原子力顯微鏡照片)。
第11(a)~(b)圖係表示實施例9之電漿蝕刻處理後的基材的表面狀態及截面狀態之照片(原子力顯微鏡照片)。
第12(a)~(f)圖係供說明以往的多孔性材料之製造方法而用的圖。
10...基部
10’...具有樹脂層之基材
11...樹脂層
12...金屬鹽膜
12’...光阻膜(蝕刻速度調整件)
12a...光阻膜的表面凹凸
13a...殘留的光阻膜
14...具有表面凹凸之基材
14a...基材之表面凹凸
Claims (7)
- 一種利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法,其特徵在於,係於進行電漿蝕刻處理時,於使用具有表面凹凸並且已進行部分氧化的金屬鹽膜作為光阻膜之於由有機樹脂薄膜而成的基材、於有機樹脂薄膜上具有樹脂層而成的基材、及由基部上具有樹脂層而成的基材選出之基材上形成表面凹凸圖案之表面凹凸形成方法,包括下述第1步驟~第3步驟:(1)對該基材塗佈含金屬鹽液態物,形成該金屬鹽膜之第1步驟;(2)於該金屬鹽膜上形成中心線平均粗糙度2~5nm之表面凹凸,並且進行部分氧化,形成該光阻膜之第2步驟;(3)將該基材與所述光阻膜同時進行電漿蝕刻處理,於該基材上形成表面凹凸之第3步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述的利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法,其中前述第2步驟,係通過金屬鹽膜之電漿處理、金屬鹽膜之熱乾燥處理、或金屬鹽膜之機械性壓力處理中的至少一種處理以設置該金屬鹽膜之表面凹凸。
- 如申請專利範圍第1項所述的利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法,其中前述第2步驟,係通過使用氧作為電漿生成氣體之電漿處理、或130~220℃之熱氧化處理以進行該金屬鹽膜的部分氧化。
- 如申請專利範圍第1項所述的利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法,其中前述第3步驟,係使用稀有氣體、氮、及四氟甲烷中的至少一種作為電漿生成氣體以進行電漿蝕刻處理。
- 如申請專利範圍第1項所述的利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法,其中該基材,係由能夠進行電漿蝕刻處理的導電性高分子材料形成。
- 如申請專利範圍第1項所述的利用電漿蝕刻處理之表面凹凸形成方法,其中前述第3步驟之後,係設置第4步驟,以除去該基材上殘留的光阻膜。
- 一種電極組件,係具備有於由有機樹脂薄膜而成的基材、於有機樹脂薄膜上具有樹脂層而成的基材、及由基部上具有樹脂層而成的基材選出之 基材上電極組件,其特徵在於該基材之表面電阻率為1×100~1×1010Ω/□之範圍內的值,且通過包括下述第1步驟~第3步驟之利用電漿蝕刻處理的表面凹凸形成方法而得者:(1)對該基材塗佈含金屬鹽液態物,形成金屬鹽膜之第1步驟;(2)於該金屬鹽膜上形成中心線平均粗糙度2~5nm之表面凹凸,並且進行部分氧化,形成光阻膜之第2步驟;(3)將該基材與所述光阻膜同時進行電漿蝕刻處理,於該基材上形成表面凹凸之第3步驟。
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