WO2011118238A1 - プラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法および電極部材 - Google Patents

プラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法および電極部材 Download PDF

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智史 永縄
近藤 健
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Definitions

  • the present invention relates to a surface unevenness forming method using plasma etching treatment and an electrode member, and in particular, a surface unevenness forming method using plasma etching treatment, which is most suitable as a method for forming electrodes for electronic devices, and electrode members obtained therefrom About.
  • a transparent electrode in which a thin film made of a metal oxide (hereinafter sometimes referred to as a metal oxide film) is formed on a glass substrate by a technique such as vapor deposition.
  • a plastic film is substituted for the glass substrate.
  • a method for forming a metal film or a metal oxide film on such a plastic film the following forming methods are known.
  • a vapor deposition method such as vacuum vapor deposition or sputtering of a metal or metal oxide material.
  • the vapor deposition method has a problem in that a high vacuum is required, resulting in an increase in manufacturing cost and a difficulty in mass production and economy.
  • the coating method has a problem that the conductivity of the obtained metal film or the like is inferior to that of the metal film or the like obtained by the vapor deposition method.
  • a method of forming a metal oxide film a method of forming a metal oxide gel on a substrate by a sol-gel method using a metal alkoxide and a hydrolyzate thereof and then performing a plasma treatment has been proposed.
  • a metal oxide sol obtained using a metal alkoxide or a metal salt as a main raw material on a base material is changed into a metal oxide gel in advance, a predetermined amount is applied to the metal oxide gel.
  • a metal oxide film is formed by performing plasma treatment.
  • a transparent electrode substrate for solar cells provided with a texture layer having irregularities is disclosed in order to improve light conversion efficiency and the like (see, for example, Patent Document 2). More specifically, it is a transparent electrode substrate for a solar cell having a resin film, a texture layer having irregularities, and a layer made of a metal oxide, and the texture layer having irregularities cures the photocurable composition. It is the transparent electrode substrate for solar cells formed.
  • FIGS. 12 (a) to 12 (f) this is a production method for obtaining a porous material. That is, as shown in FIG. 12A, anodized aluminum (an anodized film barrier layer 202, an anodized film porous layer 203) is formed on the surface by anodizing aluminum that becomes a matrix 201. Next, as shown in FIG. 12A, anodized aluminum (an anodized film barrier layer 202, an anodized film porous layer 203) is formed on the surface by anodizing aluminum that becomes a matrix 201. Next, as shown in FIG.
  • this is used as a mother mold 201 having an anodized film, and a metal 205 ′ that is a negative type of a porous film is filled in the pores of the mother mold 201.
  • the matrix 201 is selectively dissolved, and further, as shown in FIG. 12 (d), the anodic oxide films 202 and 203 are removed, thereby forming the porous film.
  • a negative mold 205 is obtained.
  • the negative mold 205 is selectively dissolved as shown in FIG. In this method, a porous material 206 having the same shape as the oxide film is obtained.
  • an object of the present invention is to provide a surface unevenness forming method using a plasma etching process in which a substrate having predetermined surface unevenness can be obtained stably and accurately, and an electrode member obtained by such a forming method. That is.
  • the surface unevenness has a surface unevenness
  • a partially oxidized metal salt film is used as a resist (etching rate adjusting member) to form a surface unevenness pattern on the substrate.
  • a method for forming surface irregularities using a plasma etching process characterized in that it includes the following first to third steps, and can solve the above-mentioned problems.
  • (1) A first step of applying a metal salt-containing liquid to a base material to form a metal salt film (2) Forming surface irregularities on the metal salt film and partially oxidizing the resist
  • Second step (3) The third step of forming a surface irregularity on the substrate by plasma etching the substrate together with the resist.
  • etching rate adjusting effect the plasma etching rate of the portion where the partially oxidized metal salt film is relatively thick is relatively slow. And it is estimated that such an etching rate adjustment effect changes greatly depending on the degree of partial oxidation of the metal salt film.
  • the metal salt film is formed by applying a predetermined metal salt-containing liquid material on a substrate, and the metal salt-containing liquid material is formed of a metal salt and / or a metal complex. And a predetermined amount of solvent (hereinafter, the same applies).
  • partial oxidation of the metal salt film is performed by plasma treatment using oxygen as a plasma generation gas, or at 120 to 300 ° C.
  • the thermal oxidation treatment is preferably performed.
  • the plasma etching process using at least one of rare gas, nitrogen, and tetrafluoromethane as the plasma generation gas in the third step. It is preferable to carry out. By performing the plasma etching process in this way, it is possible to perform the plasma etching process on the resist and the substrate at the same time stably and accurately.
  • a resin layer made of an organic material that can be plasma etched is formed on the surface of the base material.
  • the base material is preferably made of a conductive material that can be plasma-etched.
  • Another aspect of the present invention is an electrode member provided with a base material obtained by a surface unevenness forming method using a plasma etching process including the following first to third steps, wherein the surface resistivity is 1 ⁇
  • a first step of applying a metal salt-containing liquid to a base material to form a metal salt film (2) Forming surface irregularities on the metal salt film and partially oxidizing the resist 2nd process (3)
  • the 3rd process which forms a surface unevenness on a base material by plasma-etching a base material with a resist If it is an electrode member which passes through such a process, with respect to the base material surface Even if the conductive treatment such as plating is omitted, an electrode member having a simple structure and economical can be provided.
  • it since it has surface irregularities of a predetermined size with respect to the substrate surface, it can be suitably used as an electrode member having low connection resistance and light scattering, for example, in applications such as electronic device electrodes. Can do.
  • FIGS. 1A to 1E are views for explaining a method for forming surface irregularities using the plasma etching process of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram provided for explaining the influence of the plasma pressure in the second step on the centerline average roughness (Ra) in the metal salt film.
  • FIGS. 3A to 3D are diagrams for explaining the imprint method.
  • FIG. 4 is a diagram provided to explain the relationship between the rate of change (%) representing the degree of partial oxidation in the metal salt film and the centerline average roughness (Ra) in the base material after the plasma etching process.
  • FIGS. 5A to 5C are views for explaining the influence of the plasma etching processing time in the third step on the center line average roughness (Ra) of the substrate.
  • FIGS. 6A to 6C are views for explaining the influence of the plasma etching processing time in the third step on the ten-point average roughness (Rz) of the substrate.
  • FIGS. 7A to 7D are views for explaining a substrate (electrode member) obtained by the method for forming a surface unevenness according to the present invention.
  • 8A and 8B are photomicrographs (atomic force micrographs) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate before the plasma etching process of Example 1.
  • FIG. 9A and 9B are photomicrographs (atomic force micrographs) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 7.
  • FIGS. 10A and 10B are photographs (atomic force micrographs) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 8.
  • FIGS. 11A to 11B are photographs (atomic force microscope photographs) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 9.
  • FIG. 12 (a) to 12 (f) are diagrams for explaining a conventional method for producing a porous material.
  • the first embodiment is a surface unevenness forming method for forming a surface unevenness pattern on a base material using a partially oxidized metal salt film as a resist while performing surface etching when performing a plasma etching process.
  • a surface unevenness forming method using a plasma etching process characterized by including the following first to third steps. (1) A first step of applying a metal salt-containing liquid to a substrate to form a metal salt film (2) Forming surface irregularities on the metal salt film and partially oxidizing the resist Second step (3) The third step of forming a surface irregularity on the substrate by plasma etching the substrate together with the resist.
  • Embodiments relating to the method for forming the surface irregularity using the plasma etching process of the present invention Will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1D as appropriate.
  • the constituent material of the base material is not particularly limited as long as it is a material that can be plasma-etched.
  • an organic resin material a ceramic material, a metal material, or the like can be used. it can.
  • an organic resin film made of an organic resin material because plasma etching is easy.
  • Specific examples of such organic resin films include polyimide, polyamide, polyamideimide, polyphenylene ether, polyether ketone, polyether ether ketone, polyolefin, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, and polyarylate.
  • a resin film composed of an organic resin material such as polyvinyl alcohol, acrylic, alicyclic structure-containing polymer, and aromatic polymer.
  • a resin film made of polyester and polyamide is particularly preferable.
  • polyesters include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polyarylate.
  • More specific polyamides include wholly aromatic polyamides, nylon 6, nylon 66, nylon copolymers, and the like.
  • a base material is mentioned above so that a plasma etching process can be performed on the base 10 where a plasma etching process itself is normally difficult, for example, base 10, such as a glass substrate.
  • the base material provided with the resin layer 11 containing the organic resin film and the material which can be plasma-etched may be sufficient.
  • the base material which equips the organic resin film mentioned above with the resin layer containing the organic resin film mentioned above and the material which can be plasma-etched may be sufficient.
  • the material for forming such a resin layer 11 is not limited as long as it is a material that can be plasma-etched.
  • organic resin materials such as polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyvinyl alcohol, acrylic, alicyclic structure-containing polymer, and aromatic polymer.
  • the thickness of the resin layer is preferably set to a value within the range of 0.1 to 1500 ⁇ m. The reason for this is that if the thickness of the resin layer or the like exceeds 1500 ⁇ m, the plasma etching time becomes excessively long, the handleability is excessively decreased, the use application is excessively limited, and further, it is economical. This is because it may be disadvantageous. On the other hand, when the thickness of the resin layer or the like is less than 0.1 ⁇ m, the mechanical strength may be lowered, or it may be difficult to stably form the uniform thickness.
  • the thickness of the resin layer or the like formed on the base portion 10 such as a glass substrate is more preferably set to a value within the range of 0.5 to 1000 ⁇ m, and further preferably set to a value within the range of 1 to 500 ⁇ m. preferable.
  • an organic resin layer made of a conductive polymer material is also preferable to provide an organic resin layer made of a conductive polymer material as the base material or a part thereof.
  • the reason for this is that by using a conductive polymer material, it can be used stably and accurately in a predetermined application requiring conductivity without performing a predetermined conductive treatment.
  • the conductive polymer material is preferably a conductive polymer having conductivity by ⁇ electron conjugation. More specifically, polyanilines, polythiophenes, polypyrroles, polyquinoxalines and the like can be mentioned. Of these, polyanilines, polythiophenes, and polypyrroles are preferable from the viewpoint of conductivity.
  • polythiophenes for example, poly-3-methylthiophene, poly-3-ethylthiophene, poly-3-methoxythiophene, poly-3-ethoxythiophene, poly3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT), poly (3, 4-ethylene oxide thiophene) and a mixture of polystyrene sulfonate ions (hereinafter referred to as “PEDOT: PSS”) and the like.
  • PEDOT polystyrene sulfonate ions
  • the thickness of such a substrate is not particularly limited, but it is usually preferable to set a value in the range of 0.5 to 2,000 ⁇ m.
  • the reason for this is that when the thickness of the base material is less than 0.5 ⁇ m, the mechanical strength and handleability are excessively lowered, and it is difficult to stably form a metal oxide film having a uniform thickness. It is because there is a case where it is.
  • the thickness of the base material exceeds 2,000 ⁇ m, the plasma etching time becomes excessively long, the handleability is excessively decreased, the use application is excessively limited, and furthermore, economically. This is because it may be disadvantageous.
  • the thickness of the base material is more preferably set to a value within the range of 1 to 1000 ⁇ m, further preferably set to a value within the range of 5 to 500 ⁇ m, and set to a value within the range of 10 to 200 ⁇ m. Most preferred.
  • the metal salt film may be formed directly on the base material, or after a predetermined surface treatment is performed on the base material, the metal salt film is indirectly formed on the treated surface. It may be formed. Examples of such surface treatment include primer treatment, corona treatment, flame treatment and the like, and primer treatment is particularly preferable. This is because the adhesion of the resist made of a metal salt film to the substrate can be further improved by using the substrate on which such a primer layer is formed.
  • cellulose ester for example, cellulose acetate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose nitrate, and combinations thereof
  • polyacryl polyurethane
  • polyvinyl alcohol Polyvinyl ester
  • polyvinyl acetal polyvinyl ether
  • polyvinyl ketone polyvinyl carbazole
  • polyvinyl butyral and combinations thereof.
  • the thickness of the primer layer is not particularly limited, but it is usually preferable to set a value in the range of 0.05 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the metal salt film 12 as a resist is formed by applying a predetermined metal salt-containing liquid material on a substrate.
  • the metal salt-containing liquid material includes a metal salt and / or a metal complex, and a predetermined amount of a solvent.
  • a surface resistivity can be controlled to the value within a predetermined range, it is also preferable to mix
  • a metal salt, a metal complex, a dopant precursor, etc. are demonstrated concretely.
  • the type of metal salt is not particularly limited, but examples thereof include inorganic salts such as halides, nitrates and sulfates, organic phosphates, carboxylates and organic acids.
  • Organic salts such as salts can be mentioned.
  • examples of the halide include chloride and bromide, and chloride is preferred.
  • carboxylate acrylate, methacrylate, acetate, salicylate, formate, oxalate, propionate, lactate, trifluoroacetate, fumarate, itaconate, Examples include maleate.
  • the metal species constituting the metal salt include platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), zinc (Zn), indium (In), tin (Sn). ), Antimony (Sb), gallium (Ga), titanium (Ti), mercury (Hg), manganese (Mn), nickel (Ni), molybdenum (Mo), germanium (Ge), lead (Pb), cadmium (Cd) ), Bismuth (Bi), thallium (Tl) and the like, or a combination of two or more.
  • copper acetate, cadmium acetate, zinc acetate, mercury acetate, lead acetate, gallium acetate, indium acetate, thallium acetate, titanium acetate, manganese acetate, nickel acetate, molybdenum acetate, palladium acetate, silver acetate and the like can be mentioned.
  • a metal salt containing at least one of zinc (Zn), indium (In), and tin (Sn) is a preferable metal because a resist composed of a transparent metal salt film can be obtained.
  • a metal salt containing Zn or In is used as the metal species, a metal salt film having a lower surface resistivity can be obtained even when a part of the resist of the present invention remains.
  • a preferred metal when a metal salt containing Zn or In is used as the metal species, a metal salt film having a lower surface resistivity can be obtained even when a part of the resist of the present invention remains.
  • a metal complex is preferably a compound composed of what is called a ligand having a metal or metal ion at the center of the molecule and surrounding it with a lone pair of electrons.
  • a metal complex is preferably a compound composed of what is called a ligand having a metal or metal ion at the center of the molecule and surrounding it with a lone pair of electrons.
  • monodentate ligands such as pyridine, triphenylphosphine, nitrate ion, halide ion, ammonia
  • bidentate ligands such as ethylenediamine, biviridine, acetylacetonate, phenanthroline, terpyridine, ethylenediaminetetraacetic acid
  • a compound containing a tridentate ligand is a compound composed of what is called a ligand having a metal or metal ion at the center of the molecule and surrounding it with a lone pair of electrons
  • species which comprises a metal complex 1 type independent, such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti) Or the combination of 2 or more types is mentioned.
  • Preferred metal complexes include those having these metals, such as zinc acetylacetonate, indium (III) acetylacetonate, titanium acetylacetonate, cadmium acetylacetonate, mercury acetylacetonate, lead acetylacetonate.
  • Examples thereof include one kind or a combination of two or more kinds such as narate, gallium acetylacetonate, thallium acetylacetonate, manganese acetylacetonate, nickel acetylacetonate, molybdenum acetylacetonate, palladium acetylacetonate, and silver acetylacetonate.
  • a dopant precursor it is preferable to add a predetermined amount of a dopant precursor to the metal salt-containing liquid. This is because the surface resistivity can be easily controlled to a value within a predetermined range even when a part of the resist of the present invention remains by blending such a dopant precursor.
  • the dopant include compounds containing a metal such as gallium (Ga), aluminum (Al), silicon (Si), tin (Sn), scandium (Sc), and preferably gallium (III) acetylacetate.
  • a metal such as gallium (Ga), aluminum (Al), silicon (Si), tin (Sn), scandium (Sc), and preferably gallium (III) acetylacetate.
  • a metal such as gallium (Ga), aluminum (Al), silicon (Si), tin (Sn), scandium (Sc), and preferably gallium (III) acetylacetate.
  • a metal such as gallium (Ga), aluminum (A
  • the compounding amount of the dopant precursor is such that the total amount of the metal contained in the metal salt or metal complex and the metal contained in the dopant precursor is within the range of 1 to 10 mol% of the metal of the dopant precursor. It is preferable to do. This is because when the compounding amount of the dopant precursor is less than 1 mol%, the effect of addition may not be exhibited, or the surface resistivity value of the obtained base material may vary. On the other hand, even if the compounding amount of the dopant precursor exceeds 10 mol%, the effect of adding the dopant precursor is not improved and may be decreased. Therefore, the blending amount of the dopant precursor is more preferably in the range of 2 to 8 mol%, and further preferably 3 to 7 mol%.
  • solvent constituting the metal salt-containing liquid examples include nitrile compounds such as acetonitrile and propionitrile, alcohols such as methanol and ethanol, acetone, N, N-dimethylformamide, Examples include dimethyl sulfoxide and water.
  • the concentration of the metal salt or metal complex is preferably set to a value within the range of 0.01 to 15 mol / l. This is because when the concentration of the metal salt or metal complex is less than 0.01 mol / l, pinholes are likely to be generated in the resulting metal salt film, and as a result, the resist function may be lowered. On the other hand, if the concentration of the metal salt or metal complex exceeds 15 mol / l, the metal salt or metal complex may precipitate in the liquid, and the metal salt film as a resist may not be homogeneous. . Accordingly, the concentration of the metal salt or metal complex is more preferably set to a value within the range of 0.02 to 10 mol / l, and further preferably set to a value within the range of 0.03 to 5 mol / l.
  • the viscosity (measurement temperature: 25 ° C.) in the metal salt-containing liquid material is preferably set to a value in the range of 0.1 to 5,000 mPa ⁇ sec, and preferably 1 to 1,000 mPa ⁇ sec. It is more preferable to set the value within the range. This is because when the viscosity of the metal salt-containing liquid is within this range, it is easy to form a metal salt film having a uniform thickness.
  • a well-known coating method can be employ
  • spin coating, gravure roll coating, or the like in order to apply the metal salt-containing liquid material to a more uniform thickness.
  • the metal salt-containing liquid is usually an aqueous material, it is more preferable to use an ink jet when forming a predetermined pattern accurately and quickly while coating.
  • the thickness of the metal salt film after drying which will be described later, that is, the thickness of the resist is preferably set to a value in the range of 10 to 200 nm. This is because a predetermined resist effect is easily obtained when the resist thickness is within such a range. More specifically, when the resist thickness is less than 10 nm, the disappearance time of the resist during plasma etching is shortened in the third step, and as a result, it becomes difficult to obtain a substrate having desired irregularities. This is because there are cases. On the other hand, if the thickness of the resist exceeds 200 nm, the plasma etching time of the resist itself becomes excessively long. As a result, the base material is thermally damaged or a base material having desired unevenness can be obtained economically. This may be difficult. Therefore, the resist thickness is more preferably set to a value within the range of 20 to 150 nm, and further preferably set to a value within the range of 30 to 100 nm.
  • Second step-1 surface unevenness forming step
  • a fine surface unevenness 12a is provided on the metal salt film 12, and the resist (etching processing speed) having the surface unevenness 12a is partially oxidized.
  • Adjustment material 12 ′ it is preferable to perform at least one of plasma treatment, metal salt-containing liquid material drying treatment, or mechanical pressure treatment so as to provide predetermined fine surface irregularities stably and accurately.
  • plasma treatment, the drying treatment of the metal salt-containing liquid material, and the mechanical pressure treatment used in the second surface unevenness forming step will be specifically described.
  • Plasma treatment When plasma treatment is performed to form a metal salt film having predetermined fine surface irregularities, a rare gas and / or nitrogen is used as a plasma generation gas of the plasma treatment. Is preferred. The reason for this is that by using such a plasma generating gas, it is possible to form surface irregularities with a predetermined shape and a predetermined height on the metal salt film, and consequently, surface irregularities with a predetermined shape and a predetermined height. This is because the metal salt film can be obtained with higher accuracy.
  • the metal salt film is pre-oxidized and is relatively easy to perform plasma etching. This is because it is possible to form brush-type surface irregularities having many depressions. Further, by changing the kind of plasma generation gas as the plasma treatment condition, for example, using an argon gas or a helium gas, a mountain-shaped surface irregularity can be formed.
  • the plasma treatment temperature is preferably set to a value within the range of 20 to 100 ° C. This is because when the plasma processing temperature is less than 20 ° C., it takes an excessively long time for the plasma processing, and it may be difficult to efficiently form surface irregularities on the metal salt film. is there. On the other hand, when the plasma treatment temperature exceeds 100 ° C., it is difficult to stably form the surface irregularities in the metal salt film, the economy is lowered, and further, the base material is thermally deformed. It is because there is a case to do. Accordingly, the plasma processing temperature in the second step is more preferably set to a value within the range of 25 to 90 ° C., and further preferably set to a value within the range of 30 to 80 ° C. Note that the plasma processing temperature can be defined as the temperature in the plasma chamber.
  • the plasma pressure is preferably set to a value within the range of 1 to 500 Pa. This is because when the plasma pressure is less than 1 Pa, it may take excessive time to form surface irregularities in the metal salt film. On the other hand, if the plasma pressure exceeds 500 Pa, it may be difficult to stably form surface irregularities of a predetermined shape on the metal salt film, or the economy may be reduced. . Therefore, the plasma pressure in the second step is more preferably set to a value within the range of 10 to 300 Pa, and further preferably set to a value within the range of 30 to 100 Pa. The plasma pressure can be defined as the pressure in the plasma chamber.
  • the horizontal axis represents the plasma pressure (Pa)
  • the vertical axis represents the centerline surface roughness (Ra) value (nm) in the metal salt film.
  • the characteristic curve when the plasma pressure is about 30 Pa, the center line surface roughness (Ra) in the metal salt film is a relatively low value of 50 nm or less, but when the plasma pressure is about 45 Pa, the metal The centerline surface roughness (Ra) of the salt film is about 90 nm, which is a relatively high value.
  • the centerline surface roughness (Ra) in the metal salt film slightly decreases to about 80 nm, and when the plasma pressure is about 90 Pa, the centerline surface roughness (in the metal salt film ( Ra) is reduced to about 60 nm. That is, it is understood that the center line surface roughness (Ra) in the metal salt film can be adjusted to a value within a desired range with high accuracy by adjusting the plasma pressure.
  • the flow rate of the plasma generation gas is appropriately set according to the type of metal salt film, the type of plasma generation gas, the unevenness to be formed, etc., but is about 5 ml / min to 500 ml / min.
  • the plasma treatment time is preferably set to a value within the range of 10 to 600 seconds. This is because when the plasma time is less than 10 seconds, it may be difficult to stably form surface irregularities of a predetermined shape. On the other hand, when the plasma time exceeds 600 seconds, the obtained surface irregularities having a predetermined shape may be damaged by the plasma and it may be difficult to obtain the desired surface irregularities. Therefore, the plasma time in the second step is more preferably set to a value within the range of 20 to 500 seconds, and further preferably set to a value within the range of 30 to 300 seconds.
  • the metal salt-containing liquid substance undergoes a non-uniform state, that is, uneven concentration of the metal salt from a predetermined uniform state during the drying process. It is also possible to form a metal salt film having surface irregularities (textures). Therefore, regarding the drying treatment of the metal salt-containing liquid material, the treatment temperature is preferably set to a value within the range of 80 to 200 ° C. The reason for this is that when the treatment temperature is less than 80 ° C., depending on the type of metal salt or metal complex, it is dried without forming a non-uniform state, and it is difficult to form predetermined surface irregularities. This is because there is a case of becoming.
  • the drying temperature of the metal salt-containing liquid material is more preferably set to a value within the range of 90 to 150 ° C., and further preferably set to a value within the range of 100 to 120 ° C.
  • the drying time of the metal salt-containing liquid material is more preferably set to a value within the range of 1 to 60 minutes, and further preferably set to a value within the range of 5 to 30 minutes.
  • a mechanical pressure treatment such as a so-called imprint method (including a nanoimprint method).
  • the imprint method has developed an embossing technique, and a mold (sometimes referred to as a stamper or a template) having an uneven surface pattern is pressed into a metal salt film to be mechanically deformed, and nanometer
  • a mold sometimes referred to as a stamper or a template
  • a metal salt-containing liquid material is applied to the substrate 100 to form a metal salt film 102.
  • the mold 104 having the predetermined surface irregularity pattern 104 a is pressurized with a predetermined pressure in a state of facing the metal salt film 102.
  • heated air (or cooling air) 106 is blown onto the metal salt film 102, solidification processing (heating processing or cooling processing) is performed, and shape transfer from the mold 104 is performed. Do.
  • the mold 104 is released to obtain the metal salt film 102 imprinted with the nanometer-order fine pattern 102a. Therefore, once the predetermined mold 104 is prepared, the nanometer-order fine pattern 102a can be easily and repeatedly molded. Therefore, imprinting is economical and environmentally safe with less harmful waste and emissions. It can be said that this is a processing technology that takes into account.
  • the center line average roughness (Ra) is preferably set to a value of 1 nm or more.
  • the reason for this is that when the center line average roughness (Ra) is less than 1 nm, it is difficult to stably and accurately form surface irregularities of an appropriate size on the substrate. Because there is.
  • the center line average roughness (Ra) becomes excessively large, when the obtained base material is used for an electrode member or the like, the performance as an electrode member may deteriorate. Therefore, the center line average roughness (Ra) on the surface of the metal salt film is more preferably set to a value within the range of 1.5 to 50 nm, and further preferably set to a value within the range of 2 to 5 nm.
  • the value of the center line average roughness (Ra) of the substrate surface and the like can be obtained by measurement using an atomic force microscope (manufactured by SII Nano Technology, model number SPA300HV).
  • the centerline average roughness (Ra) used in the present invention is defined by the following formula (1).
  • Ra Centerline average roughness (nm)
  • S 0 Area when assumed to be ideally flat from the specified surface (nm 2 )
  • Z 0 Average value of Z data in the specified plane (nm)
  • the ten-point average roughness (Rz) having a correlation with the above-described centerline average roughness (Ra). That is, it is preferable that the 10-point average roughness (Rz) on the surface of the metal salt film measured according to JIS B0601-1994 is a value of 5 nm or more. The reason for this is that when the ten-point average roughness (Rz) is less than 5 nm, it is difficult to stably and accurately form surface irregularities of an appropriate size on the substrate. Because there is.
  • the ten-point average roughness (Rz) on the surface of the metal salt film is more preferably set to a value within the range of 10 to 100 nm, and further preferably set to a value within the range of 12 to 50 nm.
  • Second step-2 (partial oxidation treatment)
  • the second step includes a step of partially oxidizing the metal salt film.
  • plasma treatment using oxygen as a plasma generation gas or a predetermined temperature (120 to 300 ° C.) It is preferable to perform the thermal oxidation treatment. This is because the metal salt film is partially oxidized as described above, so that a certain degree of plasma etching resistance is generated and can be used as a resist (etching rate adjusting member). That is, as described above, in the plasma etching treatment of the substrate having a partially oxidized metal salt film, the plasma etching rate of the portion where the thickness of the metal salt film is relatively thin becomes relatively high.
  • the plasma etching rate at a relatively thick part of the film is relatively slow, and that the effect of adjusting the plasma etching rate varies greatly depending on the degree of partial oxidation of the metal salt film. Therefore, it is possible to stably and accurately obtain a substrate having predetermined surface irregularities by utilizing such a plasma etching rate adjustment effect. Further, by subjecting the metal salt film to partial oxidation in this manner, predetermined conductivity can be exhibited, and a conductive resist can be formed on the substrate, which is used as a part of the electrode member. be able to.
  • the partial oxidation referred to here means a state in which the metal salt film is not completely oxidized.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the value of the change rate is preferably set to a value within the range of 10 to 80%, more preferably set to a value within the range of 15 to 70%. More preferably, the value is within the range of 20 to 60%.
  • the rate of change (%) representing the degree of partial oxidation of the metal salt film with respect to the centerline average roughness (Ra) after the plasma etching process on the partially oxidized metal salt film and the substrate.
  • the horizontal axis represents the rate of change (%) representing the degree of partial oxidation of the metal salt film
  • the vertical axis represents the centerline average roughness (Ra) value after the plasma etching process. It is taken.
  • the measurement data corresponding to Examples 1 to 9 are plotted.
  • the characteristic curve A corresponds to the case where the plasma etching processing time is 1 minute
  • the characteristic curve B corresponds to the case where the plasma etching processing time is 3 minutes.
  • the characteristic curve C corresponds to the case where the plasma etching processing time is 5 minutes.
  • the rate of change that is, the degree of partial oxidation of the metal salt film. It is understood that the larger the value is, the larger the value of the center line average roughness (Ra) after the plasma etching process tends to be in proportion.
  • the change rate is about 20 to 35%.
  • the value of the centerline average roughness (Ra) after the etching process tends to increase, when the rate of change is in the range of more than 35% to 45%, the center after the plasma etching process is used regardless of the value of the rate of change. It is understood that the value of the line average roughness (Ra) tends to be almost constant at about 20 nm. Further, from the characteristic curve C, when the plasma etching treatment time for the partially oxidized metal salt film and the substrate is relatively long (5 minutes), it is the same as the characteristic curve B, but the rate of change is about 20 to 35%.
  • the elemental amount of carbon in the metal salt film after partial oxidation measured by XPS is When it is increased as compared with that before partial oxidation, for example, when it is increased by 20% or more, it can be determined that the metal salt film is in a predetermined partially oxidized state.
  • Plasma treatment using oxygen it is preferable to use a predetermined plasma apparatus and use oxygen, argon, helium, fluorocarbon, or the like alone or in combination as the plasma source. .
  • oxygen source if it is a compound containing oxygen, such as air, oxygen, and water, it can use suitably.
  • a plasma apparatus it is preferable to include at least an ion source, a high-frequency power source, an upper electrode, a lower electrode, and a ground.
  • the plasma pressure during the plasma oxidation treatment is set to a value within the range of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1.0 ⁇ 10 2 Pa. This is because, when the plasma pressure is less than 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa, the plasma concentration is too low and it takes time to convert the metal oxide. On the other hand, even if the plasma pressure exceeds 1.0 ⁇ 10 2 Pa, collision between the generated plasmas is likely to occur, so that almost no improvement in film forming speed is observed. Therefore, it is more preferable to set the plasma pressure during the plasma treatment to a value within the range of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 to 5.0 ⁇ 10 1 Pa.
  • the time for performing the plasma oxidation treatment is not particularly limited as long as a desired partial oxidation state can be obtained. A value within the range is more preferable, and a value within the range of 60 to 100 seconds is more preferable.
  • multistage plasma oxidation treatment may be performed.
  • plasma oxidation treatment conditions can be changed at each stage, and plasma oxidation treatment can be performed a plurality of times under the same conditions.
  • a metal salt film is formed as a resist having predetermined surface irregularities.
  • the center line average roughness (Ra) on the surface of the metal salt film after partial oxidation by plasma oxidation is preferably set to a value of 1 nm or more, and the ten-point average roughness (Rz). Is preferably 10 nm or more.
  • the thermal oxidation treatment temperature is preferably set to a value within the range of 120 to 300 ° C.
  • the reason for this is that when the thermal oxidation treatment temperature is less than 120 ° C., it depends on the type of metal salt or metal complex, but it is difficult to oxidize the metal salt or metal complex to form a conductive metal oxide. This is because there is a case of becoming.
  • the thermal oxidation treatment temperature exceeds 300 ° C., the surface irregularities may be thermally deformed or the substrate itself may be thermally deformed. Therefore, the thermal oxidation treatment temperature is more preferably set to a value within the range of 130 to 220 ° C., and further preferably set to a value within the range of 150 to 180 ° C.
  • the thermal oxidation treatment time is preferably set to a value within the range of 0.1 to 120 minutes.
  • the reason for this is that when the thermal oxidation treatment time is less than 0.1 minutes, depending on the type of metal salt or metal complex, the metal salt or metal complex is oxidized, and a metal oxide having predetermined conductivity is obtained. This is because it may be difficult to do.
  • the thermal oxidation treatment time exceeds 120 minutes, the surface irregularities may be deformed. Therefore, the thermal oxidation treatment time is more preferably set to a value within the range of 1 to 60 minutes, and further preferably set to a value within the range of 5 to 30 minutes.
  • the oxygen source air, oxygen gas or the like can be used.
  • the aspect of the thermal oxidation treatment apparatus is not particularly limited, and for example, a baking oven having an electric heating apparatus or an infrared heating apparatus can be used.
  • the center line average roughness (Ra) on the surface of the metal salt film after partial oxidation by thermal oxidation is also preferably set to a value of 1 nm or more, and the ten-point average roughness (Rz) Also, it is preferable to set a value of 10 nm or more.
  • the partially oxidized metal salt film can be obtained also by the above-described drying treatment of the metal salt-containing liquid material.
  • the substrate 10 '(resin layer 11) is simultaneously plasma etched together with a resist made of a predetermined metal salt film to form fine surface irregularities 14a. It is a process of forming. At this time, the resist may be completely removed by plasma etching sufficiently, or a part of the resist 13a is left above the fine surface irregularities 14a as shown in FIG. May be. And since a precise and rapid plasma etching process is possible, it is preferable to perform the plasma etching process using predetermined plasma generation gas. Details of the plasma etching process conditions in the third step will be described below.
  • Plasma generating gas As the plasma generating gas for the plasma etching process, it is preferable to use a rare gas such as argon, helium, krypton, neon, or radon, or at least one of nitrogen and tetrafluoromethane. The reason for this is that by using such a plasma generation gas, the substrate can be plasma-etched with the resist stably and accurately.
  • the plasma pressure at the time of performing the plasma etching treatment is usually within a range of 1 to 1000 Pa. This is because when the plasma pressure is less than 1 Pa, the plasma concentration is too low, and it may take excessive time for plasma etching of the substrate including the resist. On the other hand, even when the plasma pressure exceeds 1000 Pa, collision between the generated plasmas is likely to occur, so that the plasma etching processing rate is saturated and hardly improved. Accordingly, the plasma pressure during the plasma treatment is more preferably set to a value within the range of 10 to 500 Pa, and further preferably set to a value within the range of 30 to 100 Pa.
  • the plasma etching treatment time for performing the plasma etching treatment can be determined in consideration of the size of the surface irregularities to be formed (Ra, Rz), the use of the substrate, and the like. Usually, a value within the range of 0.1 to 120 minutes is preferable. This is because when the plasma etching treatment time is less than 0.1 minutes, the size of the surface irregularities to be formed may become excessively small. On the other hand, when the plasma etching processing time exceeds 120 minutes, the generated plasmas easily collide with each other, so that the plasma etching processing rate is saturated and hardly improved, and the size of the surface irregularities to be formed (Ra, This is because Rz) may also be saturated. Therefore, the plasma etching treatment time is more preferably set to a value within the range of 1 to 60 minutes, and further preferably set to a value within the range of 3 to 30 minutes.
  • FIGS. 5A to 5C show the relationship between the plasma etching time for the partially oxidized metal salt film and the substrate and the size of the surface irregularities (Ra) on the substrate.
  • FIGS. 6A to 6C show the relationship between the plasma etching time for the partially oxidized metal salt film and the substrate and the size of the surface irregularities (Rz) on the substrate.
  • the characteristic curve A indicates the size of the surface irregularities (Ra or Rz) after the plasma etching process
  • the characteristic curve B is after the partial oxidation of the metal salt film
  • the plasma The size of the surface irregularities (Ra or Rz) before the etching process is shown.
  • the plasma etching processing time has a great influence on the size of the surface irregularities (Ra or Rz) and is approximately proportional.
  • the size of the surface irregularities (Ra or Rz) can be controlled stably and accurately by accurately controlling the plasma etching processing time within a predetermined range.
  • the surface irregularities before the plasma etching treatment are each about 2 nm fine, but such fine surface irregularities are shown in the characteristic curve A by the plasma etching treatment.
  • the surface irregularities are considerably large on the substrate. That is, the etching rate adjusting effect is exhibited by using a partially oxidized metal salt film as a resist (etching rate adjusting material) and having a predetermined fine surface unevenness. It is presumed that the material is obtained stably and accurately.
  • the 4th process is provided and the base material 14 which has the surface unevenness
  • the remaining resist 13a is removed. It can be determined that it has been substantially removed. Then, regarding the removal of the remaining resist 13a, more preferably, the detected metal amount is set to a value of 0.5 mol% or less, and more preferably, the detected metal amount is set to a value of 0.1 mol% or less. That is.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • a fifth step is provided after the third step or the fourth step described above, and a layer of metal or metal oxide is provided on the obtained base material or the base material on which the resist remains. It is also preferable to laminate.
  • the metal to be laminated include platinum, gold, silver, and copper.
  • the metal oxide to be stacked include tin-doped indium oxide (ITO), indium oxide, tin oxide, and zinc oxide.
  • ITO tin-doped indium oxide
  • ITO indium oxide
  • tin oxide zinc oxide.
  • the metal or metal oxide layer can be formed by a known method such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating.
  • hydrogen halide may be generated by the plasma treatment in the second step.
  • the neutralization step is performed, for example, by immersing the base material on which the metal salt film is formed as a resist in an alkaline aqueous solution such as KOH or NaOH.
  • the neutralization time is set to 1 second to 10 minutes.
  • the neutralization temperature may be 10 to 40 ° C.
  • the cleaning time is 1 to 10 minutes
  • the cleaning temperature is 10 to 100 ° C.
  • a substrate on which a metal salt film is formed as a resist. Can be washed.
  • a substrate having surface unevenness obtained by the surface unevenness forming method using the plasma etching process of the first embodiment may have a surface resistivity in the range of 1 ⁇ 10 0 to 1 ⁇ 10 10 ⁇ / ⁇ .
  • corrugation is comprised from an electroconductive material, it can abbreviate
  • the electrode members 30, 30a, 30b, and 30c are characterized by having predetermined surface irregularities 14a on the surface of the substrate 14 having surface irregularities.
  • the pros and cons of such surface irregularities can be determined, for example, from the values of center line average roughness (Ra) and ten-point average roughness (Rz), which are a kind of surface roughness. That is, the center line average roughness (Ra) on the surface of the substrate is preferably a value of 5 nm or more, more preferably a value within the range of 10 to 500 nm, and a value within the range of 20 to 300 nm. More preferably.
  • the ten-point average roughness (Rz) on the surface of the substrate is preferably 10 nm or more, more preferably in the range of 20 to 500 nm, and in the range of 50 to 300 nm. More preferably, it is a value.
  • a primer layer 18 may be provided from the viewpoint of improving the adhesion between the base 10 such as a glass substrate and the substrate 14 having surface irregularities. preferable.
  • the material constituting the primer layer is not particularly limited, and examples thereof include acrylic resins, epoxy resins, polyester resins, polyamide resins, urethane resins, phenol resins, fluorine resins, Examples thereof include at least one resin selected from silicone resins, ethylene-vinyl alcohol polymers, acrylonitrile-butadiene resins (for example, ABS resins) and vinyl chloride-vinyl acetate resin polymers.
  • the thickness of the primer layer is not particularly limited, but it is usually preferable to set the value within the range of 0.1 to 1000 ⁇ m.
  • Conductive layer Moreover, as shown in FIG.7 (c), it is preferable to provide the predetermined
  • a metal oxide which comprises a conductive layer 1 type independent or 2 types or more combinations, such as tin dope indium oxide (ITO), zinc dope indium oxide (IZO), an indium oxide, a tin oxide, a zinc oxide, are mentioned.
  • the thickness of the conductive layer is usually preferably set to a value in the range of 50 to 1000 nm. The reason for this is that when the thickness of the conductive layer is less than 50 nm, the mechanical strength is lowered, the durability and adhesion are remarkably lowered, or the surface resistivity of the electrode member is excessively increased. It is because there is a case to do.
  • the thickness of the conductive layer provided on the substrate is preferably set to a value in the range of 50 to 800 nm, and more preferably set to a value in the range of 100 to 600 nm.
  • the base material 14 having the surface irregularities 14a (when the base material is made of a conductive material)
  • the surface resistivity of the conductive layer is set to a value within the range of 1 ⁇ 10 0 to 1 ⁇ 10 10 ⁇ / ⁇ . The reason for this is that when the surface resistivity of the base material exceeds 1 ⁇ 10 10 ⁇ / ⁇ , the conductivity is remarkably lowered, and usable applications may be excessively limited. .
  • the surface resistivity of the substrate is preferably set to a value in the range of 3 ⁇ 10 0 to 1 ⁇ 10 9 ⁇ / ⁇ , and is set to a value in the range of 5 ⁇ 10 0 to 1 ⁇ 10 8 ⁇ / ⁇ . More preferably.
  • the measuring method of the surface resistivity of the base material in an electrode member is explained in full detail in the Example mentioned later.
  • Protective layer Moreover, as shown in FIG.7 (d), it is also preferable to form the protective layer 22 on the base material 14 which has the surface unevenness
  • a material which comprises a protective layer a thermosetting resin, a photocurable resin, or a thermoplastic resin is mentioned, for example.
  • a patterned substrate can be suitably used as an electrode of a liquid crystal display device, a plasma display device, an organic electroluminescence device, or an inorganic electroluminescence device.
  • an electrode for an electronic device is preferable. This is because the electrode member of the present invention has a low surface resistivity and has predetermined surface irregularities, so that when configured as an electrode for an electronic device, the electronic device can be driven efficiently. It is. In particular, when used as an electrode for a solar cell as an electronic device, the contact area with an adjacent semiconductor layer increases, so that the conversion efficiency can be increased.
  • the electronic device include a liquid crystal display device, an organic electroluminescence device, an organic thin film solar cell, a dye-sensitized solar cell, an organic transistor, and a plasma display.
  • Example 1 Formation of Metal Salt Film (1) First Step First, as a base in the base material, polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Gohsenol EG) is formed on the surface of a 700 ⁇ m thick glass substrate (Corning Corp., Eagle 2000). -05T) aqueous solution (concentration 5 g / water 19 g) was applied by spin coating (rotation speed 1500 rpm) and dried at 100 ° C. for 5 minutes to form a polyvinyl alcohol layer having a film thickness of 1000 nm. A substrate was used.
  • polyvinyl alcohol manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Gohsenol EG
  • aqueous solution concentration 5 g / water 19 g
  • Centerline average roughness (Ra) The center line average roughness (Ra) of the substrate surface was measured using an atomic force microscope (manufactured by SII Nano Technology, model number SPA300HV). That is, based on the result of observing the surface (measurement range: 5 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m) at a scanning frequency of 0.3 Hz in the DFM mode (dynamic force mode) of the atomic force microscope, the centerline average roughness is obtained from the above-described formula (1). The thickness (Ra) was calculated.
  • Oxygen content X-ray photoelectron spectroscopic analysis (XPS analysis, ULVAC-PHI Co., Ltd., using model number Quantera SXM) is used to perform elemental analysis of the substrate surface under the following conditions, the amount of metal elements, the amount of oxygen, and The amount of carbon (mol%) was measured.
  • Photoelectron escape angle 45 °
  • the predetermined plasma etching process is performed in the third process.
  • the surface unevenness on the substrate is precisely within a predetermined range (2.3 to 10.2 nm for Ra and 10.1 to 56.7 nm for Rz). Can be formed.
  • Example 4 Formation of metal salt film (1) First step First, an aqueous solution of polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Gohsenol EG-05T) is formed on the surface of a 700 ⁇ m thick glass substrate (Corning, Eagle 2000). A concentration of 5 g / water 19 g) was applied by spin coating (rotation speed 1500 rpm), and dried at 100 ° C. for 5 minutes to form a polyvinyl alcohol layer having a film thickness of 1000 nm.
  • polyvinyl alcohol manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Gohsenol EG-05T
  • a concentration of 5 g / water 19 g was applied by spin coating (rotation speed 1500 rpm), and dried at 100 ° C. for 5 minutes to form a polyvinyl alcohol layer having a film thickness of 1000 nm.
  • Example 4 to 6 As can be understood from the evaluation results of Examples 4 to 6 shown in Table 2, after performing drying treatment and thermal oxidation treatment in each second step to form predetermined surface irregularities, in the third step By performing the plasma etching treatment, it was possible to form larger surface irregularities on the substrate than in Example 1 or the like. Also in Examples 4 to 6, the surface irregularities on the base material were varied within a predetermined range (6.5 to 28.3 nm for Ra and 27.9 to Rz for Rz) due to the difference in plasma etching time in the third step. 154.1 nm) can be formed with high accuracy.
  • Example 7 a partially oxidized zinc oxide film was obtained in the same manner as in Example 4 except that in the second step-2, instead of thermal oxidation treatment, the following plasma treatment was performed to obtain partially oxidized zinc oxide.
  • a plasma etching process such as a polyvinyl alcohol layer
  • evaluations such as surface unevenness and surface elemental analysis were performed.
  • FIGS. 9A and 9B show micrographs (photographing area of about 3 mm ⁇ 3 mm) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 7.
  • FIG. RF power (frequency 13.56 MHz): 300 W
  • Plasma generated gas O 2 Gas flow rate: 50 ml / min
  • Plasma pressure 45 Pa Processing time: 1 minute
  • Plasma processing temperature 45 ° C
  • the obtained results are shown in Table 3.
  • FIGS. 10A to 10B show micrographs (photographing area of about 3 mm ⁇ 3 mm) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 8.
  • FIG. 10A to 10B show micrographs (photographing area of about 3 mm ⁇ 3 mm) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 8.
  • the obtained results are shown in Table 3.
  • FIGS. 11A and 11B show micrographs (photographing area of about 3 mm ⁇ 3 mm) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 9.
  • FIG. 11A and 11B show micrographs (photographing area of about 3 mm ⁇ 3 mm) showing the surface state and cross-sectional state of the substrate after the plasma etching process of Example 9.
  • a predetermined step in the third step is performed.
  • the surface unevenness on the base material was changed within a predetermined range (5.2 to 27.3 nm for Ra, 27.9 to Rz for Rz) due to the difference in plasma etching time in the third step. 161.2 nm) and can be formed with high accuracy.
  • Example 12 In Example 12, cadmium acetylacetonate (manufactured by Aldrich, purity 99.99%) was used as a metal salt, and 1.68 g (5.4 mmol) of the cadmium acetylacetonate in a vessel equipped with a stirrer, After containing 10 ml of ethanol, the mixture was stirred until it was uniform to obtain a cadmium acetylacetonate-containing liquid (concentration: 0.54 mol / l), and partially oxidized cadmium under the same conditions as in Example 9.
  • a resist consisting of an acetylacetonate film (CdAcAc, rate of change 25.8%) was formed, and after plasma etching treatment of a polyvinyl alcohol layer or the like, surface unevenness and surface elemental analysis were evaluated. Table 4 shows the obtained results.
  • Example 14 gallium acetylacetonate (manufactured by Aldrich, purity 99.99%) was used as the metal salt, and 1.98 g (5.4 mmol) of the gallium acetylacetonate in a vessel equipped with a stirrer, After containing 10 ml of ethanol, the solution was stirred until it became uniform, and gallium acetylacetonate-containing liquid material (concentration: 0.54 mol / l) was used, and partially oxidized gallium under the same conditions as in Example 9.
  • InAcAc, rate of change 30.2%
  • NiAcAc partially oxidized nickel acetylacetonate film
  • Example 21 In Example 21, palladium acetylacetonate (manufactured by Aldrich, purity 99.99%) was used as a metal salt (metal complex), and 1.65 g (5. 4 mmol) and 10 ml of ethanol, the mixture was stirred until it was uniform, and the same conditions as in Example 9 were obtained except that palladium acetylacetonate-containing liquid material (concentration: 0.54 mol / l) was used.
  • metal salt metal complex
  • PET polyethylene terephthalate film
  • Example 23 In Example 23, ITO glass (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., surface resistivity 7 ⁇ / ⁇ ) is used as the base portion of the base material instead of the glass substrate having a predetermined thickness, and a polyvinyl alcohol film having a predetermined thickness is used. Instead, PEDOT: PSS (Bayer, Baytron P), which is a conductive polymer, was applied onto the base by spin coating, dried at 150 ° C. for 60 minutes, and PEDOT having a thickness of 1000 nm.
  • PSS Green, Baytron P
  • a resist consisting of a partially oxidized zinc acetate film (change rate 35.5%) was formed under the same conditions as in Example 9 except that a PSS film was formed, and plasma etching of a PEDOT: PSS film or the like After the treatment, evaluations such as surface irregularities and surface elemental analysis were performed. The results obtained are shown in Table 5. Moreover, it was 8.213 ohms / square when the surface resistivity of the obtained PEDOT: PSS film
  • Example 24 In Example 24, ITO glass (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., surface resistivity 7 ⁇ / ⁇ ) is used as the base portion of the base material instead of the glass substrate having a predetermined thickness, and a polyvinyl alcohol film having a predetermined thickness is used. Instead, polyaniline (Nissan Chemical Co., Ltd., NX-D103X), which is a conductive polymer, was applied onto a substrate by spin coating, dried at 150 ° C.
  • Example 25 a base material provided with a polyvinyl alcohol film having surface irregularities was formed under the same conditions as in Example 9 except that helium was used as the plasma generation gas, and a partially oxidized zinc oxide film was formed.
  • Example 26 a base material provided with a polyvinyl alcohol film having surface irregularities was formed under the same conditions as in Example 9 except that krypton was used as the plasma generation gas, and a partially oxidized zinc oxide film was formed.
  • Example 27 In Example 27, a zinc oxide film that was partially oxidized while forming a base material having a polyvinyl alcohol film having surface irregularities under the same conditions as in Example 9 except that nitrogen was used as the plasma generating gas.
  • Comparative Example 1 plasma etching treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that a zinc oxide film was formed by a magnetron sputtering method instead of a resist composed of partially oxidized zinc acetate, and surface roughness and the like were evaluated. . That is, first, an aqueous solution (concentration 5 g / water 19 g) of polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Gohsenol EG-05T) was spin-coated on the surface of a 700 ⁇ m thick glass substrate (Corning, Eagle 2000). The film was applied by a coating method (rotation speed: 1500 rpm) and dried at 100 ° C.
  • a coating method rotation speed: 1500 rpm
  • a zinc oxide film having a thickness of 100 nm was formed using a magnetron sputtering apparatus (i-sputter manufactured by ULVAC, Inc.) according to the following conditions.
  • Target Zinc oxide (manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.)
  • DC 500W Film formation time: 52 seconds
  • Gas used Ar Gas flow rate: 100cc / min
  • a plasma apparatus was used to perform plasma etching treatment of the polyvinyl alcohol layer together with the zinc oxide film, and then the surface roughness was measured. The results obtained are shown in Table 7.
  • Comparative Example 2 the surface roughness was measured by performing plasma etching of the polyvinyl alcohol layer in the same manner as in Comparative Example 1, except that the formation of the zinc oxide film by the magnetron sputtering method was omitted. The results obtained are shown in Table 7.
  • Comparative Example 1 in which a zinc oxide film was formed by magnetron sputtering instead of a resist composed of partially oxidized zinc acetate, In comparison, it was found that only a concavo-convex pattern with a small surface roughness can be obtained on the substrate, and the surface concavo-convex cannot be obtained with high accuracy. Similarly, in Comparative Example 2 in which the formation of the zinc oxide film by the magnetron sputtering method is omitted, it has been found that the surface unevenness cannot be obtained with high accuracy on the base material.
  • a metal salt film having a predetermined surface unevenness and partially oxidized is used as a resist (etching rate adjusting material).
  • a substrate having predetermined surface irregularities that exhibits an etching rate adjusting effect can be obtained stably and accurately.
  • the surface unevenness forming method of the present invention it is stable and accurate even for an electrode member having a large area and having nanometer-order surface unevenness that is optimal for an electrode for an electronic device. It came to get well. Therefore, according to the present invention, electrode members suitable for solar cells, liquid crystal display devices, plasma display devices, organic electroluminescence devices, inorganic electroluminescence devices, and the like can be supplied efficiently and inexpensively.
  • Base 10 Base 10 ': Base material having resin layer 11: Resin layer 12: Metal salt film 12': Resist (etching rate adjusting material) 12a: Resist surface irregularities 13a: Residual resist 14: Substrate having surface irregularities 14a: Substrate surface irregularities 18: Primer layer 20: Conductive layer 22: Protective layers 30, 30a, 30b, 30c: Electrode members 100: Substrate 102: Metal salt film 102a: Surface uneven pattern 104 in metal salt film 104: Mold 104a: Surface uneven pattern 106 in mold: Heated air (or cooling air)

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Abstract

 所定の表面凹凸を有する基材が、安定的かつ精度良く得られるプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法、およびそのような形成方法によって得られる電極部材を提供する。 プラズマエッチング処理を行う際に、微細な表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜をレジストとして用い、基材上に、所定の表面凹凸パターンを形成する表面凹凸形成方法等であって、基材に対して、金属塩含有液状物を塗布して、金属塩膜を形成する第1工程と、金属塩膜に、微細な表面凹凸を形成するとともに、部分酸化して、レジストとする第2工程と、レジストとともに、基材をプラズマエッチング処理して、基材上に、所定の表面凹凸を形成する第3工程と、を含む。

Description

プラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法および電極部材
 本発明は、プラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法および電極部材に関し、特に、電子デバイス用電極等の形成方法として最適な、プラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法、およびそれから得られる電極部材に関する。
 従来、ガラス基板の上に、金属酸化物からなる薄膜(以下、金属酸化物膜と称する場合がある。)を、蒸着等の手法により形成した透明電極が知られている。
 しかしながら、軽量化や薄型化の観点から、ガラス基板にかわって、プラスチックフィルムが代用されている。
 そして、このようなプラスチックフィルム上に、金属膜や金属酸化物膜を形成する方法としては、以下の形成方法が知られている。
(1)金属または金属酸化物材料の真空蒸着あるいはスパッタリングなどの蒸着法。
(2)金属または金属酸化物粒子を有機バインダー中に分散させた溶液を塗布する塗布方法。
 しかしながら、(1)蒸着法においては、高真空を要するため製造コストが高くなり、量産性や経済性に難点があるという問題が見られた。
 また、(2)塗布方法では、得られる金属膜等における導電性が、蒸着法で得られる金属膜等と比較して、劣っているという問題が見られた。
 そこで、金属酸化物膜の形成方法として、金属アルコキシドおよびその加水分解物を用いるゾル-ゲル法により、基材上に、金属酸化物ゲルを形成した後、プラズマ処理を施す方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 より具体的には、基材上に、金属アルコキシドまたは金属塩を主原料として得られる金属酸化物ゾルを、予め金属酸化物ゲルに変化させた後、当該金属酸化物ゲルに対して、所定のプラズマ処理を施すことによって、金属酸化物膜を形成する方法である。
 ところで、有機薄膜太陽電池等の技術分野においては、光変換効率等を向上させるべく、凹凸を有するテクスチャ層を備えた太陽電池用透明電極基板が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
 より具体的には、樹脂フィルムと、凹凸を有するテクスチャ層と、金属酸化物よりなる層と、を有する太陽電池用透明電極基板であって、凹凸を有するテクスチャ層が光硬化性組成物を硬化してなる太陽電池用透明電極基板である。
 さらに、陽極酸化皮膜として、金属膜または金属酸化物膜に直接的にナノ構造パターンを形成する方法も提案されており、電気化学的手法で自己規則的に細孔を有する多孔性材料を得る作製方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
 より具体的には、図12(a)~(f)に示すように、多孔性材料を得る作製方法である。
 すなわち、図12(a)に示すように、母型201となるアルミニウムを陽極酸化することにより表面に、陽極酸化皮膜(陽極酸化皮膜バリア層202、陽極酸化皮膜ポーラス層203)を生成させる。
 次いで、図12(b)に示すように、それを陽極酸化皮膜を有する母型201とし、母型201の細孔内に多孔質皮膜のネガ型となる金属205´を充填する。
 次いで、図12(c)に示すように、母型201を選択的に溶解し、さらに、図12(d)に示すように、陽極酸化皮膜202、203を除去することによって、多孔質皮膜のネガ型205を得る。
 そして、図12(e)に示すように、このネガ型205に他の物質206´を充填した後、図12(f)に示すように、ネガ型205を選択的に溶解することによって、陽極酸化皮膜と同一形状の多孔性材料206を得る作製方法である。
特開2000-327310号公報(特許請求の範囲) 特開2008-177549号公報(特許請求の範囲) 特開平2-254192号公報(特許請求の範囲)
 しかしながら、特許文献1に開示された形成方法では、凹凸構造上に金属膜や金属酸化物膜を形成するにあたり、プラズマ処理を施して、金属酸化膜とする前に、金属酸化物ゾルを、金属酸化物ゲルに予め変化させなければならず、製造工程数が多いばかりか、安定的かつ精度良く、凹凸構造上に金属酸化物膜を形成することが困難であるという問題が見られた。
 また、特許文献2に開示された形成方法では、凹凸構造を有するテクスチャ層にさらに金属や金属酸化物膜からなる導電層を形成しなければならず、その上、金属膜や金属酸化物膜が、テクスチャ層から剥離しやすいという問題が見られた。
 さらに、特許文献3に開示された多孔性材料の作製方法では、製造工程数が多いばかりか、精度良くかつ安定的に、金属酸化物膜からなる多孔性材料を作製することが困難であるという問題が見られた。
 一方、従来は、基材上に形成された金属酸化物を介して、下地としての基材をプラズマエッチング処理することはできないと考えられていた。
 そこで、本発明の発明者は、以上のような事情に鑑み鋭意努力したところ、電極部材等に適当な基材に対してプラズマエッチング処理をする際に、微細な表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜をレジスト(エッチング速度調整部材)として用いることによって、基材上に、比較的大きな表面凹凸を、安定的かつ精度良く形成できることを見出し、本発明を完成させたものである。
 すなわち、本発明の目的は、所定の表面凹凸を有する基材が、安定的かつ精度良く得られるプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法、およびそのような形成方法によって得られる電極部材を提供することである。
 本発明によれば、プラズマエッチング処理をする際に、表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜をレジスト(エッチング速度調整部材)として用い、基材上に、表面凹凸パターンを形成する表面凹凸形成方法であって、下記第1工程~第3工程を含むことを特徴とするプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法が提供され、上述した問題を解決することができる。
(1)基材に対して、金属塩含有液状物を塗布して、金属塩膜を形成する第1工程
(2)金属塩膜に、表面凹凸を形成するとともに、部分酸化して、レジストとする第2工程
(3)レジストとともに、基材をプラズマエッチング処理して、基材上に、表面凹凸を形成する第3工程
 このように、微細な表面凹凸(例えば、Raが5nm以下)を有し、かつ、部分酸化した金属塩膜を、レジスト(エッチング速度調整部材)として、基材上に形成した状態で、当該レジストおよび基材を、同時にプラズマエッチング処理することによって、基材上に、ナノメーターオーダーの比較的大きな表面凹凸(例えば、Raが10nm以上)を、安定的かつ精度良く形成することができる。
 すなわち、微細な表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜を備えた基材のエッチング処理において、部分酸化した金属塩膜の厚さが比較的薄い箇所のプラズマエッチング速度は相対的に速くなり、部分酸化した金属塩膜の厚さが比較的厚い箇所のプラズマエッチング速度は相対的に遅くなるものと推定される(以下、エッチング速度調整効果と称する場合がある。)。
 そして、このようなエッチング速度調整効果が、金属塩膜の部分酸化の程度によって、大きく変化していることが推定される。
 なお、金属塩含有液状物を塗布乾燥させる際に、加熱乾燥条件を調整して、金属塩膜を形成しながら、表面凹凸の形成および部分酸化を同時実施すること、すなわち、第1工程および第2工程を、同時実施することも可能である。
 その他、本発明において、金属塩膜は、基材上に所定の金属塩含有液状物を塗布して形成されるが、かかる金属塩含有液状物は、金属塩および金属錯体、あるいはいずれか一方と、所定量の溶剤と、を含んで構成されていると定義される(以下、同様である。)。
 また、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法を実施するに際して、第2工程において、金属塩膜における表面凹凸を、金属塩膜のプラズマ処理、金属塩膜の熱乾燥処理、または、金属塩膜の機械的圧力処理の少なくとも一つの処理によって設けることが好ましい。
 このように表面凹凸を形成することによって、さらに安定的かつ精度良く、表面凹凸を有するレジストとすることができる。
 また、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法を実施するに際して、第2工程において、金属塩膜の部分酸化を、プラズマ生成ガスとしての酸素を用いたプラズマ処理、または120~300℃の熱酸化処理によって行うことが好ましい。
 このように金属塩膜の部分酸化を行うことによって、さらに安定的かつ精度良く、基材上に、所定のプラズマエッチング耐性を有するレジストとすることができる。
 また、このように金属塩膜の部分酸化を行うことによって、金属塩膜に導電性が発現し、導電性レジストとすることもできる。
 また、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法を実施するに際して、第3工程において、プラズマ生成ガスとして、希ガス、窒素、および四フッ化メタンの少なくとも一つを用いたプラズマエッチング処理を行うことが好ましい。
 このようにプラズマエッチング処理を行うことによって、安定的かつ精度良く、レジストと、基材とを、同時にプラズマエッチング処理することができる。
 また、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法を実施するに際して、基材の表面に、プラズマエッチング処理可能な有機材料からなる樹脂層が形成してあることが好ましい。
 このようにプラズマエッチング処理を行うことによって、樹脂層に表面凹凸を形成することができることから、ガラスやFRP等の機械的強度に優れた基材であっても使用することができる。
 また、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法を実施するに際して、
基材が、プラズマエッチング処理可能な導電性材料からなることが好ましい。
 このようにプラズマエッチング処理を行うことによって、表面凹凸を有するとともに、所定の導電性を有する基材を、さらに、安定的かつ精度良く得ることができる。
 また、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法を実施するに際して、第3工程の後に、第4工程を設けて、基材上に残留しているレジストを除去することが好ましい。
 このようにレジストを除去することによって、かかるレジストの影響を排除することができ、結果として、幅広い用途に使用可能な基材を、さらに安定的かつ精度良く使用することができる。
 また、本発明の別の態様は、下記第1工程~第3工程を含むプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法によって得られる基材を備えた電極部材であって、表面抵抗率を1×100~1×1010Ω/□の範囲内の値とすることを特徴とする電極部材である。
(1)基材に対して、金属塩含有液状物を塗布して、金属塩膜を形成する第1工程
(2)金属塩膜に、表面凹凸を形成するとともに、部分酸化して、レジストとする第2工程
(3)レジストとともに、基材をプラズマエッチング処理して、基材上に、表面凹凸を形成する第3工程
 このような工程を経てなる電極部材であれば、基材表面に対してメッキ等の導電化処理を省略したとしても、簡易構造かつ経済的な電極部材を提供することができる。
 また、基材表面に対して、所定の大きさの表面凹凸を有していることから、電子デバイス電極等の用途において、例えば、低接続抵抗および光散乱性の電極部材として、好適に用いることができる。
図1(a)~(e)は、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法を説明するために供する図である。 図2は、金属塩膜における中心線平均粗さ(Ra)に対する第2工程でのプラズマ圧力の影響を説明するために供する図である。 図3(a)~(d)は、インプリント法を説明するために供する図である。 図4は、金属塩膜における部分酸化の程度を表わす変化率(%)と、プラズマエッチング処理後の基材における中心線平均粗さ(Ra)と、の関係を説明するために供する図である。 図5(a)~(c)は、基材の中心線平均粗さ(Ra)に対する第3工程でのプラズマエッチング処理時間の影響を説明するために供する図である。 図6(a)~(c)は、基材の十点平均粗さ(Rz)に対する第3工程でのプラズマエッチング処理時間の影響を説明するために供する図である。 図7(a)~(d)は、本発明の表面凹凸形成方法により得られた基材(電極部材)を説明するために供する図である。 図8(a)~(b)は、実施例1のプラズマエッチング処理前における基材の表面状態および断面状態を示す顕微鏡写真(原子間力顕微鏡写真)である。 図9(a)~(b)は、実施例7のプラズマエッチング処理後における基材の表面状態および断面状態を示す顕微鏡写真(原子間力顕微鏡写真)である。 図10(a)~(b)は、実施例8のプラズマエッチング処理後における基材の表面状態および断面状態を示す写真(原子間力顕微鏡写真)である。 図11(a)~(b)は、実施例9のプラズマエッチング処理後における基材の表面状態および断面状態を示す写真(原子間力顕微鏡写真)である。 図12(a)~(f)は、従来の多孔性材料の製造方法を説明するために供する図である。
[第1の実施形態]
 第1の実施形態は、プラズマエッチング処理をする際に、表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜をレジストとして用い、基材上に、表面凹凸パターンを形成する表面凹凸形成方法であって、下記第1工程~第3工程を含むことを特徴とするプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法である。
(1)基材に対して、金属塩含有液状物を塗布して、金属塩膜を形成する第1工程
(2)金属塩膜に、表面凹凸を形成するとともに、部分酸化して、レジストとする第2工程
(3)レジストとともに、基材をプラズマエッチング処理して、基材上に、表面凹凸を形成する第3工程
 以下、本発明のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法に関する実施形態を、図1(a)~(d)等を適宜参照して、具体的に説明する。
1.第1工程
(1)基材
 基材の構成材料としては、プラズマエッチング処理可能な材料であれば特に制限されるものではなく、例えば、有機樹脂材料、セラミック材料、金属材料などを使用することができる。
 ここで、プラズマエッチング処理が容易であることから、有機樹脂材料からなる有機樹脂フィルムを用いることが好ましい。
 このような有機樹脂フィルムとしては、具体的に、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリビニルアルコール、アクリル、脂環式構造含有重合体、芳香族系重合体等の有機樹脂材料から構成された樹脂フィルムが挙げられる。
 これらの中でも、汎用性が高いことから、ポリエステルおよびポリアミドからなる樹脂フィルムであることが特に好ましい。
 そして、より具体的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等が挙げられる。
 また、より具体的なポリアミドとしては、全芳香族ポリアミド、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン共重合体等が挙げられる。
 なお、基材は、図1(a)に示すように、プラズマエッチング処理自体が通常困難である基部、例えば、ガラス基板等の基部10の上に、プラズマエッチング処理が可能なように、上述した有機樹脂フィルムやプラズマエッチング処理可能な材料を含む樹脂層11を備えてなる基材であっても良い。また、上述した有機樹脂フィルムの上に、上述した有機樹脂フィルムやプラズマエッチング処理可能な材料を含む樹脂層を備えてなる基材であっても良い。
 このような樹脂層11を形成するための材料としては、プラズマエッチング処理可能な材料であれば限定されず、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリビニルアルコール、アクリル、脂環式構造含有重合体、芳香族系重合体等の有機樹脂材料が挙げられる。
 そして、ガラス基板等の基部10の上に、このような有機樹脂フィルムや樹脂層を備える場合、公知の積層方法や塗布方法等を用いて形成することができるが、その場合、かかる有機樹脂フィルムや樹脂層の厚さを0.1~1500μmの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる樹脂層等の厚さが1500μmを超えると、プラズマエッチング時間が過度に長くなったり、取り扱い性が過度に低下したり、使用用途が過度に制限されたり、さらには、経済的に不利益となったりする場合があるためである。
 一方、樹脂層等の厚さが、0.1μm未満となると、機械的強度が低下したり、均一な厚さに安定的に形成することが困難となる場合があるためである。
 したがって、ガラス基板等の基部10の上に形成する樹脂層等の厚さを0.5~1000μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1~500μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 一方、基材あるいはその一部として、導電性高分子材料から構成された有機樹脂層を備えることも好ましい。
 この理由は、導電性高分子材料から構成することによって、所定の導電処理を施すことなく、導電性を必要とする所定用途において、安定的かつ精度良く使用することができるためである。
 そして、導電性高分子材料としては、π電子共役により導電性を有する導電性高分子であることが好ましい。より具体的には、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類、ポリキノキサリン類等が挙げられる。中でも、導電性の点から、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類が好ましい。
 さらに、ポリチオフェン類としては、例えば、ポリ3-メチルチオフェン、ポリ3-エチルチオフェン、ポリ3-メトキシチオフェン、ポリ3-エトキシチオフェン、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリ(3,4-エチレンオキサイドチオフェン)と、ドーパントとして、ポリスチレンスルホン酸イオンの混合物(以下、「PEDOT:PSS」という)等が挙げられる。
 また、このような基材の厚さについても、特に制約はないが、通常、0.5~2,000μmの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる基材の厚さが0.5μm未満となると、機械的強度や取り扱い性が過度に低下したり、均一な厚さの金属酸化膜を安定的に形成することが困難となったりする場合があるためである。
 一方、かかる基材の厚さが2,000μmを超えると、プラズマエッチング時間が過度に長くなったり、取り扱い性が過度に低下したり、使用用途が過度に制限されたり、さらには、経済的に不利益となったりする場合があるためである。
 したがって、基材の厚さを1~1000μmの範囲内の値とすることがより好ましく、5~500μmの範囲内の値とすることがさらに好ましく、10~200μmの範囲内の値とすることが、最も好ましい。
 また、金属塩膜は、基材に対して直接形成してもよく、あるいは、基材に対して、所定の表面処理を施した後、その処理面の上に、金属塩膜を間接的に形成してもよい。
 このような表面処理としては、例えば、プライマー処理、コロナ処理、火炎処理などが挙げられるが、特に、プライマー処理であることが好ましい。
 この理由は、このようなプライマー層を形成した基材を用いることにより、基材に対する金属塩膜からなるレジストの密着性をさらに向上させることができるためである。
 また、このようなプライマー層を構成する材料としては、セルロースエステル(例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースニトレート、およびそれらの組み合わせ)、ポリアクリル、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリビニルエステル、ポリビニルアセタール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルブチラール、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
 なお、プライマー層の厚さについても、特に限定されないが、通常、0.05μm~10μmの範囲内の値とすることが好ましい。
(2)金属塩含有液状物
 また、図1(b)に示すように、レジストとしての金属塩膜12は、基材上に所定の金属塩含有液状物を塗布して形成されるが、本発明において、かかる金属塩含有液状物は、金属塩および金属錯体、あるいはいずれか一方と、所定量の溶剤と、を含んで構成されている。
 そして、表面抵抗率を所定範囲内の値に制御できることから、金属塩含有液状物に対して、所定量のドーパント前駆体を配合することも好ましい。
 以下、金属塩、金属錯体、ドーパント前駆体等について、具体的に説明する。
(2)-1 金属塩
 また、金属塩の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩等の無機塩、有機リン酸塩、カルボン酸塩、有機酸塩等の有機塩が挙げられる。
 ここで、かかるハロゲン化物としては、塩化物や臭化物が挙げられるが、塩化物が好ましい。
 また、カルボン酸塩としては、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、酢酸塩、サリチル酸塩、ぎ酸塩、シュウ酸塩、プロピオン酸塩、乳酸塩、トリフルオロ酢酸塩、フマル酸塩、イタコン酸塩、マレイン酸塩等が挙げられる。
 そして、金属塩を構成する金属種としては、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、アンチモン(Sb)、ガリウム(Ga)、チタン(Ti)、水銀(Hg)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、ゲルマニウム(Ge)、鉛(Pb)、カドミウム(Cd)、ビスマス(Bi)、タリウム(Tl)等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
 したがって、酢酸銅、酢酸カドミウム、酢酸亜鉛、酢酸水銀、酢酸鉛、酢酸ガリウム、酢酸インジウム、酢酸タリウム、酢酸チタン、酢酸マンガン、酢酸ニッケル、酢酸モリブデン、酢酸パラジウム、酢酸銀等が挙げられる。
 特に、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、の少なくとも一種を含む金属塩は、透明性のある金属塩膜からなるレジストが得られることから、好ましい金属である。
 そして、特に、金属種として、ZnまたはInを含む金属塩を用いると、本願発明のレジストを一部残留させる場合であっても、表面抵抗率がさらに低い金属塩膜を得ることができることから、好ましい金属である。
(2)-2 金属錯体
 また、金属錯体としては、分子の中心に金属、金属イオンが存在し、それを取り囲むように非共有電子対を持つ配位子と呼ばれるものからなる化合物であれば好適に用いることができる。
 より具体的には、ピリジン、トリフェニルフォスフィン、硝酸イオン、ハロゲン化物イオン、アンモニア等の単座配位子、エチレンジアミン、ビビリジン、アセチルアセトナート、フェナントロリン等の二座配位子、ターピリジン、エチレンジアミン四酢酸などの三座配位子を含む化合物が挙げられる。
 そして、金属錯体を構成する金属種としては、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、チタン(Ti)等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
 また、好ましい金属錯体としては、これらの金属を有する金属錯体が挙げられ、亜鉛アセチルアセトナート、インジウム(III)アセチルアセトナート、チタンアセチルアセトナート、カドミウムアセチルアセトナート、水銀アセチルアセトナート、鉛アセチルアセトナート、ガリウムアセチルアセトナート、タリウムアセチルアセトナート、マンガンアセチルアセトナート、ニッケルアセチルアセトナート、モリブデンアセチルアセトナート、パラジウムアセチルアセトナート、銀アセチルアセトナート等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
(2)-3 ドーパント前駆体
 また、金属塩含有液状物に対して、所定量のドーパント前駆体を配合することが好ましい。
 この理由は、かかるドーパント前駆体を配合することによって、本願発明のレジストを一部残留させる場合であっても、その表面抵抗率を所定範囲内の値に容易に制御できるためである。
 ここで、ドーパントとしては、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、スズ(Sn)、スカンジウム(Sc)などの金属を含む化合物が挙げられ、好ましくは、ガリウム(III)アセチルアセトナート、アルミニウムアセチルアセトナート、スズ(II)アセチルアセトナート等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
 また、ドーパント前駆体の配合量は、金属塩または金属錯体に含まれる金属と、ドーパント前駆体に含まれる金属の合計量において、ドーパント前駆体の金属が1~10モル%の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、ドーパント前駆体の配合量が、1モル%未満となると、添加効果が発現しなかったり、得られる基材の表面抵抗率の値がばらつく場合があるためである。
 一方、ドーパント前駆体の配合量が、10モル%を超えても、ドーパント前駆体の添加効果の向上はみられず、逆に低下する場合があるためである。
 したがって、ドーパント前駆体の配合量を、2~8モル%の範囲とすることがより好ましく、3~7モル%とすることがさらに好ましい。
(2)-4 溶剤
 また、金属塩含有液状物を構成する溶剤としては、例えば、アセトニトリルやプロピオニトリルなどのニトリル系化合物、メタノールやエタノールなどのアルコール類、アセトン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、水などが挙げられる。
(2)-5 濃度
 また、金属塩含有液状物において、金属塩または金属錯体の濃度を0.01~15mol/lの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、金属塩または金属錯体の濃度が、0.01mol/l未満となると、得られる金属塩膜にピンホールが生じやすくなり、結果として、レジスト機能が低下する場合があるためである。
 一方、金属塩または金属錯体の濃度が、15mol/lを超えると、金属塩または金属錯体が液状物中で析出することがあり、レジストとしての金属塩膜が均質にならないおそれがあるためである。
 したがって、金属塩または金属錯体の濃度を、0.02~10mol/lの範囲内の値とすることがより好ましく、0.03~5mol/lの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(2)-6 粘度
 また、金属塩含有液状物における粘度(測定温度:25℃)を0.1~5,000mPa・secの範囲内の値とすることが好ましく、1~1,000mPa・secの範囲内の値とすることがより好ましい。
 この理由は、かかる金属塩含有液状物の粘度がこの範囲内にあると、均一な厚さの金属塩膜を形成しやすくなるためである。
(3)塗布方法
 また、基材上に金属塩含有液状物を塗布するに際して、公知の塗布方法を採用することがでる。
 より具体的には、ディッピング、スピンコート、ナイフコート、バーコート、ブレードコート、スクイズコート、リバースロールコート、グラビアロールコート、カーテンコート、スプレイコート、ダイコート、インクジェット等が挙げられる。
 特に、金属塩含有液状物をより均一な厚さに塗布するには、スピンコートやグラビアロールコート等を用いることが好ましい。
 さらに、金属塩含有液状物が通常、水性材料であることから、塗布しながら、所定パターンを精度良くかつ迅速に形成する際には、インクジェットを用いることがより好ましい。
 そして、後述する乾燥後の金属塩膜の厚さ、すなわち、レジストの厚さを10~200nmの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、レジストの厚さがかかる範囲内にあると、所定のレジスト効果が得られやすいためである。
 より具体的には、レジストの厚さが10nm未満となると、第3工程においてプラズマエッチング時におけるレジストの消失時間が短くなって、結果として、所望の凹凸を有する基材を得ることが困難となる場合があるためである。
 一方、レジストの厚さが200nmを超えると、レジスト自体のプラズマエッチング時間が過度に長くなって、結果として、基材に熱損傷を与えたり、所望の凹凸を有する基材を経済的に得ることが困難となったりする場合があるためである。
 したがって、レジストの厚さを20~150nmの範囲内の値とすることがより好ましく、30~100nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
2.第2工程-1(表面凹凸形成工程)
 また、図1(c)に例示するように、第2工程は、金属塩膜12に対して、微細な表面凹凸12aを設けるとともに、部分酸化して、表面凹凸12aを有するレジスト(エッチング処理速度調整材)12´とする工程である。
 すなわち、所定の微細な表面凹凸を安定的かつ精度良く設けるべく、プラズマ処理、金属塩含有液状物の乾燥処理、または、機械的圧力処理の少なくとも一つの処理を行うことが好ましい。
 以下、第2工程の表面凹凸形成工程で用いるプラズマ処理、金属塩含有液状物の乾燥処理、および、機械的圧力処理につき、具体的に説明する。
(1)プラズマ処理
 所定の微細な表面凹凸を有する金属塩膜を形成するために、プラズマ処理を実施するに際して、当該プラズマ処理のプラズマ生成ガスとして、希ガスおよび窒素、あるいはいずれか一方を用いることが好ましい。
 この理由は、このようなプラズマ生成ガスを用いることによって、金属塩膜に対して、所定形状かつ所定高さの表面凹凸を形成することができ、ひいては、所定形状かつ所定高さの表面凹凸を有する金属塩膜をさらに精度良く得ることができるためである。
 すなわち、金属塩膜は、酸化前であって、比較的プラズマエッチングしやすいものの、特定のプラズマ生成ガス、例えば、クリプトンガスや窒素ガスを用いることによって、金属塩膜に対して、全体としては平面的であって、かつ陥没箇所が多数存在するブラシ型の表面凹凸を形成することができるためである。
 また、プラズマ処理条件としてのプラズマ生成ガスの種類を変えて、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスを用いることによって、山型の表面凹凸を形成することができる。
 また、プラズマ処理温度を20~100℃の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかるプラズマ処理温度が、20℃未満となると、プラズマ処理に過度に時間がかかり、金属塩膜に対して、表面凹凸を効率的に形成することが困難となる場合があるためである。
 一方、かかるプラズマ処理温度が、100℃を超えると、金属塩膜における表面凹凸を安定的に形成することが困難となったり、経済性が低下したり、さらには、基材が熱変形したりする場合があるためである。
 したがって、第2工程におけるプラズマ処理温度を、25~90℃の範囲内の値とすることがより好ましく、30~80℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 なお、プラズマ処理温度は、プラズマチャンバー内の温度と、定義することができる。
 また、プラズマ圧力を1~500Paの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかるプラズマ圧力が1Pa未満となると、金属塩膜における表面凹凸の形成に、過度に時間がかかる場合があるためである。
 一方、かかるプラズマ圧力が、500Paを超えると、金属塩膜に対して、所定形状の表面凹凸を安定的に形成することが困難となったり、経済性が低下したりする場合があるためである。
 したがって、第2工程におけるプラズマ圧力を10~300Paの範囲内の値とすることがより好ましく、30~100Paの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 なお、プラズマ圧力は、プラズマチャンバー内の圧力と、定義することができる。
 ここで、図2を参照しながら、第2工程におけるプラズマ圧力の、レジストとしての金属塩膜における中心線表面粗さ(Ra)に対する影響をそれぞれ説明する。
 図2において、横軸に、プラズマ圧力(Pa)を採って示しており、縦軸に、金属塩膜における中心線表面粗さ(Ra)の値(nm)を採って示してある。
 そして、特性曲線が示すように、プラズマ圧力が30Pa程度の場合、金属塩膜における中心線表面粗さ(Ra)は50nm以下の比較的低い値であるものの、プラズマ圧力が45Pa程度になると、金属塩膜における中心線表面粗さ(Ra)は90nm程度と、比較的高い値が得られている。
 それが、プラズマ圧力が70Pa程度になると、金属塩膜における中心線表面粗さ(Ra)が80nm程度と若干減少し、さらにプラズマ圧力が90Pa程度になると、金属塩膜における中心線表面粗さ(Ra)が60nm程度まで減少している。
 すなわち、プラズマ圧力を調整することによって、金属塩膜における中心線表面粗さ(Ra)を精度良く、所望範囲内の値に調整できることが理解される。
 また、プラズマ生成ガスの流量は、金属塩膜の種類、プラズマ生成ガスの種類、形成される凹凸などによって適宜設定されるが、5ml/分~500ml/分程度である。
 また、プラズマ処理時間を、10~600秒の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかるプラズマ時間が、10秒未満となると、所定形状の表面凹凸を安定的に形成することが困難となる場合があるためである。
 一方、かかるプラズマ時間が、600秒を超えた値となると、得られた所定形状の表面凹凸がプラズマによってダメージを受けてしまい所望の表面凹凸を得るのが困難になる場合があるためである。
 したがって、第2工程におけるプラズマ時間を、20~500秒の範囲内の値とすることがより好ましく、30~300秒の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(2)金属塩含有液状物の乾燥処理
 また、金属塩含有液状物が、乾燥処理の途中で、所定の均一状態から、不均一状態、すなわち、金属塩の濃度むらが生じ、その結果、所定の表面凹凸(テクスチャー)を有する金属塩膜を形成することもできる。そのために、金属塩含有液状物の乾燥処理に関して、その処理温度を80~200℃の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる処理温度が80℃未満になると、金属塩や金属錯体の種類にもよるが、不均一状態を形成することなく、乾燥されてしまい、所定の表面凹凸を形成することが困難となる場合があるためである。
 一方、かかる処理温度が200℃を超えると、下方の基材が熱変形したり、発泡しやすくなったり、さらには、形成された表面凹凸が熱変形したりする場合があるためである。
 したがって、金属塩含有液状物の乾燥処理温度を90~150℃の範囲内の値とすることがより好ましく、100~120℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 また、金属塩含有液状物の乾燥処理に関して、処理温度にもよるが、通常、処理時間を0.1~120分の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる処理時間が0.1分未満になると、金属塩や金属錯体の種類にもよるが、所定の表面凹凸を形成することが困難となる場合があるためである。
 一方、かかる処理時間が120分を超えると、表面凹凸が変形する場合があるためである。
 したがって、金属塩含有液状物の乾燥処理時間を1~60分の範囲内の値とすることがより好ましく、5~30分の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)機械的圧力処理
 また、所定の表面凹凸を有する金属塩膜を形成するために、いわゆるインプリント法(ナノインプリント法を含む)等の機械的圧力処理を行うことが好ましい。
 すなわち、インプリント法は、エンボス技術を発展させ、表面凹凸パターンを有するモールド(スタンパやテンプレートと称される場合もある。)を、金属塩膜にプレスして力学的に変形させて、ナノメーターオーダーの微細パターンを精密に転写する技術である。
 より具体的には、図3(a)に示すように、基板100に、金属塩含有液状物を塗布し、金属塩膜102を形成する。
 次いで、図3(b)に示すように、所定の表面凹凸パターン104aを有するモールド104を、金属塩膜102と対向させた状態で、所定圧力で加圧する。
 次いで、図3(c)に示すように、金属塩膜102に加熱空気(あるいは冷却空気)106を吹き付けて、固化処理(加熱処理、あるいは冷却処理)を実施し、モールド104からの形状転写を行う。
 最後に、図3(d)に示すように、モールド104を、離型して、ナノメーターオーダーの微細パターン102aがインプリントされた金属塩膜102を得ることができる。
 したがって、所定モールド104を一度作製しておけば、ナノメーターオーダーの微細パターン102aが簡単に繰り返して成型できるため、インプリントは、経済的であるとともに、有害な廃棄・排出物が少ない環境安全を考慮した加工技術であると言える。
(4)表面凹凸
 また、第2工程において、金属塩膜の表面における所定の微細な表面凹凸を形成するに際して、中心線平均粗さ(Ra)を1nm以上の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる中心線平均粗さ(Ra)が1nm未満の値になると、結果として、基材上に、適度な大きさの表面凹凸を安定的かつ精度良く形成することが困難となる場合があるためである。
 但し、かかる中心線平均粗さ(Ra)が、過度に大きくなると、得られる基材を電極部材等に用いた場合に、電極部材としての性能が低下する場合がある。
 したがって、金属塩膜表面における中心線平均粗さ(Ra)を、1.5~50nmの範囲内の値とすることがより好ましく、2~5nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 なお、基材表面等の中心線平均粗さ(Ra)の値は、原子間力顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、型番SPA300HV)を用いて測定して得ることができる。そして、本発明において用いられる中心線平均粗さ(Ra)は、下式(1)で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 Ra     :中心線平均粗さ(nm)
 F(X、Y) :全測定データにより示される面((X,Y)座標におけるZの値)
 S     :指定面から理想的にフラットであると仮定したときの面積(nm2
 Z     :指定面内のZデータの平均値(nm)
 一方、金属塩膜表面に表面凹凸を形成するに際して、上述した中心線平均粗さ(Ra)と相関関係がある十点平均粗さ(Rz)を参考とすることも好ましい。
 すなわち、JIS B0601-1994に準じて測定される金属塩膜表面における十点平均粗さ(Rz)を5nm以上の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる十点平均粗さ(Rz)が5nm未満の値になると、結果として、基材上に、適度な大きさの表面凹凸を安定的かつ精度良く形成することが困難となる場合があるためである。
 但し、かかる十点平均粗さ(Rz)が、過度に大きくなると、得られる基材を電極部材等に用いた場合に、電極部材としての性能が低下する場合がある。
 したがって、金属塩膜表面における十点平均粗さ(Rz)を10~100nmの範囲内の値とすることがより好ましく、12~50nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
3.第2工程-2(部分酸化処理)
 また、第2工程は、金属塩膜を、部分酸化させる工程を含んでおり、かかる部分酸化処理を行うに際して、プラズマ生成ガスとして、酸素を用いたプラズマ処理、または所定温度(120~300℃)の熱酸化処理を行うことが好ましい。
 この理由は、このように金属塩膜を部分酸化処理することによって、ある程度のプラズマエッチング耐性が生じ、レジスト(エッチング速度調整部材)として用いることができるためである。
 すなわち、上述したように、部分酸化された金属塩膜を有する基材のプラズマエッチング処理において、当該金属塩膜の厚さが比較的薄い箇所のプラズマエッチング速度が相対的に速くなり、当該金属塩膜の厚さが比較的厚い箇所のプラズマエッチング速度は相対的に遅くなると推定され、かつ、そのプラズマエッチング速度調整効果が、金属塩膜の部分酸化程度によって、大きく変わることが推定される。
 したがって、このようなプラズマエッチング速度調整効果を利用して、所定の表面凹凸を有する基材を安定的かつ精度良く得ることができる。
 また、金属塩膜を、このように部分酸化させることによって、所定の導電性を発揮することができ、基材上に、導電性レジストを形成することができ、電極部材の一部として使用することができる。
 なお、ここでいう部分酸化とは、金属塩膜が完全な酸化をしていない状態を意味するが、金属塩膜が部分酸化されたか否かの目安としては、例えば、X線光電子分光分析(XPS)で検出される元素量の変化(変化率)が挙げられ、それにより部分酸化の程度を判別したり、調整したりすることができる。
 すなわち、金属塩膜中の金属塩等に由来した金属および酸素元素以外の特有の元素量が、第2工程(部分酸化工程)の前後で、どれだけ変化したかをXPSで調べることにより、金属塩膜がどの程度部分酸化されたかを判断することができる。
 例えば、金属塩として、酢酸亜鉛を使用した場合、炭素を特有の元素ととらえて、その変化率の値が大きい場合には、部分酸化が進んだことを示しており、逆に、変化率の値が小さい場合には、部分酸化があまり進んでいないことを示している。
 より具体的には、実施例1等の場合、XPSで測定される部分酸化前の金属塩膜における炭素の元素量(A)と、部分酸化後の金属塩膜における炭素の元素量(B)とを測定し、炭素の変化率(=(A-B)/A×100)を算出して、その変化率の値から、金属塩膜の部分酸化状態を判別し、調整することができる。
 したがって、好適な部分酸化状態とするためには、かかる変化率の値を10~80%の範囲内の値とすることが好ましく、15~70%の範囲内の値とすることがより好ましく、20~60%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 ここで、図4に言及して、部分酸化された金属塩膜および基材に対するプラズマエッチング処理後の中心線平均粗さ(Ra)に対する、金属塩膜の部分酸化の程度を表す変化率(%)との関係を説明する。
 図4において、横軸に、金属塩膜の部分酸化の程度を表す変化率(%)の値が採ってあり、縦軸に、プラズマエッチング処理後の中心線平均粗さ(Ra)の値が採ってある。そして、実施例1~9に対応した測定データがプロットしてあるが、特性曲線Aが、プラズマエッチング処理時間が1分の場合に対応しており、特性曲線Bが、プラズマエッチング処理時間が3分の場合に対応しており、特性曲線Cが、プラズマエッチング処理時間が5分の場合に対応している。
 まず、特性曲線Aから、部分酸化された金属塩膜および基材に対するプラズマエッチング処理時間が比較的短い(1分)場合には、変化率が大きいほど、すなわち、金属塩膜の部分酸化の程度が大きいほど、ほぼ比例して、プラズマエッチング処理後の中心線平均粗さ(Ra)の値が大きくなる傾向があることが理解される。
 また、特性曲線Bから、部分酸化された金属塩膜および基材に対するプラズマエッチング処理時間が中間的(3分)の場合、変化率が20~35%程度までは、変化率が大きいほど、プラズマエッチング処理後の中心線平均粗さ(Ra)の値が大きくなる傾向があるものの、変化率が35%超~45%の範囲においては、変化率の値によらず、プラズマエッチング処理後の中心線平均粗さ(Ra)の値が20nm程度と、ほぼ一定になる傾向があることが理解される。
 さらに、特性曲線Cから、部分酸化された金属塩膜および基材に対するプラズマエッチング処理時間が比較的長い(5分)の場合、特性曲線Bと同様であるが、変化率が20~35%程度までは、変化率が大きいほど、プラズマエッチング処理後の中心線平均粗さ(Ra)の値が大きくなる傾向があるものの、変化率が35%超~45%の範囲においては、変化率の値によらず、プラズマエッチング処理後の中心線平均粗さ(Ra)の値が28nm程度と、ほぼ一定になる傾向があることが理解される。
 なお、図4では、部分酸化された金属塩膜の変化率(%)と、中心線平均粗さ(Ra)との関係に言及したが、部分酸化された金属塩膜の変化率(%)と、十点平均粗さ(Rz)についても、同様の傾向があることが確認されている。
 よって、これらの知見より、金属塩膜の変化率等によって、金属塩膜の酸化程度を制御し、かつ、プラズマエッチング処理時間を制御することにより、基材上の表面凹凸の大きさ(RaまたはRz)を安定的かつ精度良く制御することができる。
 その他、金属塩膜中の金属塩等に由来した酸素が含まれている場合には、概略的な目安となるものの、XPSによって測定される部分酸化後の金属塩膜における炭素の元素量が、部分酸化前と比較して、増加している場合、例えば、20%以上増加している場合には、金属塩膜が所定の部分酸化された状態であると判断することもできる。
(1)酸素を用いたプラズマ処理
 酸素を用いたプラズマ酸化処理に際して、所定のプラズマ装置を用いるとともに、そのプラズマ源としては、酸素、アルゴン、ヘリウム、フルオロカーボンなどを単独または混合して用いることが好ましい。
 また、酸素源としては、空気、酸素、水等、酸素を含む化合物であれば、適宜使用することができる。
 なお、プラズマ装置の一例であるが、少なくともイオン源と、高周波電源と、上部電極と、下部電極と、アースと、を備えていることが好ましい。
 また、プラズマ酸化処理をする際のプラズマ圧力を1.0×10-3~1.0×102Paの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかるプラズマ圧力が、1.0×10-3Pa未満の値になると、プラズマ濃度が低すぎるため金属酸化物の転化に時間がかかるためである。
 一方、かかるプラズマ圧力が、1.0×102Paを超えても、発生したプラズマ同士の衝突が起きやすくなるため製膜速度向上はほとんど見られないためである。
 したがって、プラズマ処理の際のプラズマ圧力を1.0×10-2~5.0×101Paの範囲内の値とすることがより好ましい。
 なお、プラズマ酸化処理をする時間としては、所望の部分酸化状態が得られれば、特に制限されるものではないが、10~600秒の範囲内の値とすることが好ましく、30~300秒の範囲内の値とすることがより好ましく、60~100秒の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 また、多段階プラズマ酸化処理を行っても良い。その場合、それぞれの段階でプラズマ酸化処理条件を変えることもできるし、同一条件で、プラズマ酸化処理を複数回行うこともできる。
 このような工程を経て、所定の表面凹凸を有するレジストとしての金属塩膜が形成される。
 そして、上述したように、プラズマ酸化処理による部分酸化後の金属塩膜の表面における中心線平均粗さ(Ra)について、1nm以上の値とすることが好ましく、十点平均粗さ(Rz)についても10nm以上の値とすることが好ましい。
(2)熱酸化処理
 また、熱酸化処理を行う場合、熱酸化処理温度を120~300℃の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる熱酸化処理温度が120℃未満になると、金属塩や金属錯体の種類にもよるが、当該金属塩や金属錯体を酸化させ、導電性を有する金属酸化物とすることが困難となる場合があるためである。
 一方、かかる熱酸化処理温度が300℃を超えると、表面凹凸が熱変形したり、基材自身が熱変形したりする場合があるためである。
 したがって、熱酸化処理温度を130~220℃の範囲内の値とすることがより好ましく、150~180℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 また、熱酸化処理時間を0.1~120分の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる熱酸化処理時間が0.1分未満になると、金属塩や金属錯体の種類にもよるが、当該金属塩や金属錯体を酸化させ、所定の導電性を有する金属酸化物とすることが困難となる場合があるためである。
 一方、かかる熱酸化処理時間が120分を超えると、表面凹凸が変形する場合があるためである。
 したがって、熱酸化処理時間を1~60分の範囲内の値とすることがより好ましく、5~30分の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 また、酸素源としては、空気、酸素ガス等を用いることができる。そして、熱酸化処理装置の態様についても、特に制限されるものでなく、例えば、電熱装置や赤外加熱装置を有する焼成オーブンを用いることができる。
 そして、上述したように、熱酸化処理による部分酸化後の金属塩膜の表面における中心線平均粗さ(Ra)についても、1nm以上の値とすることが好ましく、十点平均粗さ(Rz)についても、10nm以上の値とすることが好ましい。
 なお、第2工程において、金属塩膜を部分酸化させる場合、上述した金属塩含有液状物の乾燥処理によっても、部分酸化した金属塩膜を得ることができる。
4.第3工程
 図1(d)に示すように、第3工程は、所定の金属塩膜からなるレジストとともに、基材10´(樹脂層11)を同時にプラズマエッチングして、微細な表面凹凸14aを形成する工程である。
 その際、十分にプラズマエッチング処理して、レジストを完全に除去しても良く、あるいは、図1(d)に示すように、一部のレジスト13aを、微細な表面凹凸14aの上方に残留させても良い。
 そして、精密かつ迅速なプラズマエッチング処理が可能なことから、所定のプラズマ生成ガスを用いたプラズマエッチング処理を行うことが好ましい。
 以下、第3工程におけるプラズマエッチング処理条件の詳細について説明する。
(1)プラズマ生成ガス
 プラズマエッチング処理をする際のプラズマ生成ガスとして、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、ネオン、ラドン等の希ガス、あるいは、窒素や四フッ化メタンの少なくとも一つを用いることが好ましい。
 この理由は、このようなプラズマ生成ガスを用いることによって、安定的かつ精度良く、レジストとともに基材をプラズマエッチング処理することができるためである。
(2)プラズマ圧力
 また、プラズマエッチング処理をする際のプラズマ圧力を、通常、1~1000Paの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかるプラズマ圧力が、1Pa未満の値になると、プラズマ濃度が低すぎるためレジストを含む基材のプラズマエッチングに過度の時間がかかる場合があるためである。
 一方、かかるプラズマ圧力が、1000Paを超えても、発生したプラズマ同士の衝突が起きやすくなるため、プラズマエッチング処理速度は飽和して、ほとんど向上しないためである。
 したがって、プラズマ処理の際のプラズマ圧力を10~500Paの範囲内の値とすることがより好ましく、30~100Paの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)プラズマエッチング処理時間
 また、プラズマエッチング処理をする際のプラズマエッチング処理時間は、形成する表面凹凸の大きさ(Ra、Rz)や、基材の用途等を考慮して定めることができるが、通常、0.1~120分の範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかるプラズマエッチング処理時間が、0.1分未満の値になると、形成する表面凹凸の大きさが過度に小さくなる場合があるためである。
 一方、かかるプラズマエッチング処理時間が120分を超えると、発生したプラズマ同士の衝突が起きやすくなるため、プラズマエッチング処理速度は飽和して、ほとんど向上せず、形成する表面凹凸の大きさ(Ra、Rz)も飽和する場合があるためである。
 したがって、プラズマエッチング処理時間を1~60分の範囲内の値とすることがより好ましく、3~30分の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 なお、図5(a)~(c)に、部分酸化した金属塩膜および基材に対するプラズマエッチング処理時間と、基材における表面凹凸の大きさ(Ra)との関係を示す。
 また、図6(a)~(c)に、部分酸化した金属塩膜および基材に対するプラズマエッチング処理時間と、基材における表面凹凸の大きさ(Rz)との関係を示す。
 そして、各図面中、特性曲線Aが、プラズマエッチング処理後の表面凹凸の大きさ(RaまたはRz)を示しており、特性曲線Bが、金属塩膜の部分酸化後であって、かつ、プラズマエッチング処理前の表面凹凸の大きさ(RaまたはRz)を示している。
 これらの図中に示す特性曲線Aから、それぞれ表面凹凸の大きさ(RaまたはRz)に対して、プラズマエッチング処理時間が大きく影響しており、ほぼ比例していることが理解される。
 逆に言えば、プラズマエッチング処理時間を所定範囲に正確に制御することにより、表面凹凸の大きさ(RaまたはRz)を安定的かつ精度良く制御することができる。
 一方、これらの図中に示す特性曲線Bから、プラズマエッチング処理前の表面凹凸は、それぞれ2nm程度の微細であるものの、そのような微細な表面凹凸が、プラズマエッチング処理によって、特性曲線Aに示すように、基材上において、相当大きな表面凹凸となっていることが理解される。
 すなわち、所定の微細な表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜をレジスト(エッチング速度調整材)に用いることによって、エッチング速度調整効果が発揮されて、このように所定の表面凹凸を有する基材が、安定的かつ精度良く得られているものと推定される。
5.第4工程
 また、図1(e)に示すように、第3工程の後に、第4工程を設けて、所定の金属塩膜からなるレジスト12´のうち、表面凹凸14aを有する基材14の上に残留しているレジスト13aを除去することが好ましい。
 すなわち、残留しているレジスト13aを除去すべく、水洗浄(温水洗浄や熱水洗浄を含む。)、アルコール洗浄、ブラシ処理、ヤスリ処理、サンディング処理、はけ等の除去処理を行うことが好ましい。
 特に、環境安全性に優れ、かつ、経済的な廃棄処理ができることから、水洗浄によって、基材14の上に残留しているレジスト13aを除去することが好ましい。
 なお、例えば、基材14に対するX線光電子分光分析(XPS)の元素分析によって、基材14の上で検出された金属量が、1mol%以下の値であれば、残留しているレジスト13aを実質的に除去したと判断することができる。
 そして、残留しているレジスト13aの除去に関して、より好ましくは、検出金属量を0.5mol%以下の値とすることであり、さらに好ましくは、検出金属量を0.1mol%以下の値とすることである。
6.第5工程
 図示しないものの、第3工程あるいは上述した第4工程の後に、第5工程を設けて、得られた基材またはレジストが残留する基材上に、金属あるいは金属酸化物の層などを積層することも好ましい。
 積層する金属としては、白金、金、銀、銅などが挙げられる。また、積層する金属酸化物としては、スズドープ酸化インジウム(ITO)、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛などが挙げられる。
 また、金属あるいは金属酸化物の層の形成は、公知の方法、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどで行うことができる。
7.その他の工程
 金属塩としてハロゲン化物を含有する液状物を用いた場合、第2工程のプラズマ処理によって、ハロゲン化水素が発生することがある。
 その場合、プラズマ処理を施した後に、中和工程および洗浄工程、あるいはいずれか一方の工程を設けることが好ましい。
 ここで、中和工程は、例えば、KOHやNaOH等のアルカリ水溶液に、レジストとして金属塩膜が形成された基材を浸漬させて行うが、その場合、中和時間を1秒~10分間として、中和温度を10~40℃の条件で行えばよい。
 また、洗浄工程を実施するにあたり、例えば、洗浄剤として水を用い、洗浄時間を1分~10分とし、洗浄温度を10~100℃の条件で、レジストとして金属塩膜が形成された基材を洗浄すればよい。
[第2の実施形態]
 第2の実施形態は、図7(a)~(d)に示すように、第1の実施形態であるプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法によって得られてなる表面凹凸を有する基材(樹脂層を含む場合がある。)14を備えた電極部材30、30a、30b、30cであって、表面抵抗率を1×100~1×1010Ω/□の範囲内の値とすることを特徴とする電極部材30、30a、30b、30cである。
 なお、表面凹凸を有する基材14が、導電性材料から構成されている場合には、基材表面に対してメッキ等の導電化処理を省略することができ、結果として、簡易構造かつ経済的な電極部材を提供することができる。
1.表面凹凸
 図7(a)~(d)に示すように、電極部材30、30a、30b、30cにおいて、表面凹凸を有する基材14の表面に、所定の表面凹凸14aを有することを特徴とする。
 かかる表面凹凸の是非は、例えば、表面粗さの一種である中心線平均粗さ(Ra)や十点平均粗さ(Rz)の値から判断することができる。
 すなわち、基材の表面における中心線平均粗さ(Ra)を5nm以上の値とすることが好ましく、10~500nmの範囲内の値とすることがより好ましく、20~300nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 さらに、基材の表面における十点平均粗さ(Rz)については、10nm以上の値とすることが好ましく、20~500nmの範囲内の値とすることがより好ましく、50~300nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 なお、図7(b)~(d)に示すように、例えば、ガラス基板等の基部10と、表面凹凸を有する基材14との密着性を向上させる観点から、プライマー層18を設けることも好ましい。
 かかるプライマー層を構成する材料物質としては、特に制限されるものではないが、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、エチレン-ビニルアルコール系重合体、アクリロニトリル-ブタジエン系樹脂(例えば、ABS系樹脂)および塩化ビニル-酢酸ビニル系樹脂系重合体から選択される少なくとも1種の樹脂が挙げられる。
 また、かかるプライマー層の厚さについても、特に制限されないが、通常、0.1~1000μmの範囲内の値とすることが好ましい。
2.導電層
 また、図7(c)に示すように、電極部材30bにおける表面凹凸14aを有する基材14の上に、所定の導電層20を設けることが好ましい。
 すなわち、基材が導電性材料等から構成されている場合には、導電層は必ずしも必要ないものの、基材が非導電性材料から構成されている場合には、電極部材としての機能を効率的に発揮するために、基材表面に金属あるいは金属酸化物を含む導電層を設けることが好ましい。
 また、導電層を構成する金属としては、白金、金、銀、銅、ニッケル、モリブデン、アルミニウム、タングステン、クロム、あるいはこれらの合金等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
 また、導電層を構成する金属酸化物としては、スズドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZO)、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
 そして、かかる導電層の厚さを、通常、50~1000nmの範囲内の値とすることが好ましい。
 この理由は、かかる導電層の厚さが50nm未満の値になると、機械的強度が低下し、耐久性や密着性が著しく低下したり、あるいは、電極部材の表面抵抗率が過度に大きくなったりする場合があるためである。
 一方、かかる導電層の厚さが1000nmを超えた値になると、形成するのに過度に時間を要したり、基材に対する密着性が低下したりする場合があるためである。
 したがって、基材上に設ける導電層の厚さを50~800nmの範囲内の値とすることが好ましく、100~600nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
3.表面抵抗率
 また、図7(a)~(d)に示す電極部材30、30a、30b、30cにおいて、表面凹凸14aを有する基材14(基材が導電性材料から構成されている場合には基材自体、基材が導電層を含む場合には、導電層)の表面抵抗率を1×100~1×1010Ω/□の範囲内の値とする。
 この理由は、かかる基材の表面抵抗率が、1×1010Ω/□を超えた値になると、導電性が著しく低下し、使用可能な用途が過度に制限される場合があるためである。
 一方、かかる基材の表面抵抗率が1×100Ω/□未満の導電層を安定的に形成することは困難な場合があるためである。
 したがって、基材の表面抵抗率3×100~1×109Ω/□の範囲内の値とすることが好ましく、5×100~1×108Ω/□の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
 なお、電極部材における基材の表面抵抗率の測定方法は、後述する実施例において、詳述する。
4.保護層
 また、図7(d)に示すように、電極部材の表面凹凸14aを有する基材14の上に、保護層22を形成することも好ましい。
 例えば、このように保護層を備えた電極部材であれば、導電層に傷がつくことを防止することができる。
 なお、保護層を構成する材料としては、例えば、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂が挙げられる。
5.パターニング
 また、図示しないものの、表面凹凸を有する基材に、所定のパターニングを施すことも好ましい。
 この理由は、パターニングした基材であれば、液晶表示装置やプラズマ表示装置、あるいは有機エレクトロルミネッセンス装置や無機エレクトロルミネッセンス装置の電極として、好適に使用することができるためである。
6.用途
 また、電極部材を構成するにあたり、電子デバイス用電極であることが好ましい。
 この理由は、本発明の電極部材は、表面抵抗率が低く、かつ、所定の表面凹凸を有することから、電子デバイス用電極として構成した場合に、電子デバイスを効率的に駆動することができるためである。
 特に電子デバイスとして太陽電池用電極として用いた場合は、隣接する半導体層との接触面積が増えるので、変換効率を高めることができる。
 なお、電子デバイスとしては、液晶表示デバイス、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機薄膜太陽電池、色素増感型太陽電池、有機トランジスタ、プラズマディスプレイ等が挙げられる。
[実施例1]
1.金属塩膜の形成
(1)第1工程
 まず、基材における基部として、厚さ700μmのガラス基板(コーニング社製、イーグル2000)の表面に、ポリビニルアルコール(日本合成化学(株)製、ゴーセノールEG-05T)の水溶液(濃度5g/水19g)を、スピンコート法(回転数1500rpm)によって塗布し、100℃、5分間の条件で乾燥して、膜厚が1000nmのポリビニルアルコール層を形成し、基材とした。
 一方、攪拌装置付きの容器内に、金属塩としての酢酸亜鉛(Aldrich社製、純度99.99%)1.0gと、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、金属塩含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした。
 そして、得られた金属塩含有液状物を、ポリビニルアルコール層の上に、スピンコート法(回転数1500rpm)によって塗布し、金属塩膜を形成した。
(2)第2工程
 次いで、オーブンを用いて、金属塩膜を100℃、5分間の条件で乾燥し、表面凹凸に関して、Raが2.112nm、およびRzが10.22nmであって、膜厚が100nmである部分酸化させた酢酸亜鉛膜(変化率=21.8%)からなるレジストを得た。
 変化率は、上述したように、部分酸化前の金属塩膜における炭素の元素量(A)と、部分酸化後の金属塩膜における炭素の元素量(B)をXPSで測定し、炭素の変化率(=(A-B)/A×100)を求めた。
(3)第3工程
 次いで、プラズマ装置(ヤマトマテリアル株式会社社製、PDC-210)を用いて、以下の条件で、部分酸化させた酢酸亜鉛膜からなるレジストとともに、ポリビニルアルコール層のプラズマエッチング処理を行った。
  RF電力(周波数13.56MHz)300W
  プラズマ生成ガス         Ar
  ガス流量             50ml/分
  プラズマ圧力           45Pa
  処理時間             1分
  プラズマ処理温度         45℃
2.基材表面の評価
 基材においてプラズマエッチング処理が施された側の面(基材表面)について、以下の測定を行った。得られた結果を表1に示す。
 また、図8(a)~(b)に、実施例1のプラズマエッチング処理前における表面状態および断面状態を示す顕微鏡写真(撮影面積:約3mm×3mm)を示す。
(1)中心線平均粗さ(Ra)
 基材表面の中心線平均粗さ(Ra)を、原子間力顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、型番SPA300HV)を用いて、測定した。
 すなわち、原子間力顕微鏡のDFMモード(ダイナミックフォースモード)で、表面(測定範囲:5μm×5μm)を走査周波数0.3Hzで観察した結果を基に、上述した式(1)から中心線平均粗さ(Ra)を算出した。
(2)十点平均粗さ(Rz)
 また、基材表面の十点平均粗さ(Rz)を、JIS B0601-1994に準拠し、上記原子間力顕微鏡を用いて、測定した。
(3)酸素含有量
 X線光電子分光分析(XPS分析、アルバック・ファイ社製、型番Quantera SXMを使用)により、以下の条件で基材表面の元素分析を行い、金属元素量、酸素量、および炭素量(mol%)を測定した。
  励起X線   :Ar
  X線径    :100μm
  X線出力   :15kV、25W
  光電子脱出角度:45°
[実施例2]
 実施例2では、第3工程におけるプラズマ処理時間を3分にするとともに、プラズマ処理温度を55℃にした以外は、実施例1と同様にして、部分酸化させた酢酸亜鉛(変化率=23.4%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表1に示す。
[実施例3]
 実施例3では、第3工程におけるプラズマ処理時間を5分にするとともに、プラズマ処理温度を75℃にした以外は、実施例1と同様にして、部分酸化させた酢酸亜鉛(変化率=21.4%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1に示す実施例1~3の評価結果から理解されるように、それぞれ第2工程において、乾燥処理により、所定の表面凹凸を形成した後、第3工程において、所定のプラズマエッチング処理を行うことによって、さらに大きな表面凹凸を基材上に形成することができるようになった。
 また、第3工程におけるプラズマエッチング処理時間等の差によって、基材上の表面凹凸を、所定範囲(Raでは2.3~10.2nm、Rzでは10.1~56.7nm)で、精度良く形成することができるようになった。
[実施例4]
1.金属塩膜の形成
(1)第1工程
 まず、厚さ700μmのガラス基板(コーニング社製、イーグル2000)の表面に、ポリビニルアルコール(日本合成化学(株)製、ゴーセノールEG-05T)の水溶液(濃度5g/水19g)を、スピンコート法(回転数1500rpm)によって塗布し、100℃、5分間の条件で乾燥して、膜厚が1000nmのポリビニルアルコール層を形成した。
 一方、攪拌装置付きの容器内に、金属塩としての酢酸亜鉛(Aldrich社製、純度99.99%)1.0g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、金属塩含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした。
 そして、得られた金属塩含有液状物を、ポリビニルアルコール層の上に、スピンコート法(回転数1500rpm)によって塗布した。
(2)第2工程-1
 次いで、オーブンを用いて、100℃、5分間の条件で乾燥し、表面凹凸に関して、Raが2.112nm、Rzが10.22nmであって、膜厚が100nmである部分酸化した酢酸亜鉛膜(変化率=21.8%)を得た。
(3)第2工程-2
 次いで、酸素雰囲気中、150℃、60分間の条件で熱酸化処理して、表面凹凸に関して、Raが2.115nm、Rzが10.21nmである、さらに部分酸化した酢酸亜鉛膜(変化率=46.8%)からなるレジストを得た。
(4)第3工程
 次いで、プラズマ装置(ヤマトマテリアル株式会社社製、PDC-210)を用いて、以下の条件で、部分酸化した酢酸亜鉛膜からなるレジストとともに、ポリビニルアルコール層のプラズマエッチング処理を行った。
  RF電力(周波数13.56MHz):300W
  プラズマ生成ガス         :Ar
  ガス流量             :50ml/分
  プラズマ圧力           :45Pa
  処理時間             :1分
  プラズマ処理温度         :45℃
2.基材表面の評価
 得られたポリビニルアルコール層の表面について、実施例1と同様に、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
[実施例5]
 実施例5では、第3工程におけるプラズマ処理時間を3分にするとともに、プラズマ処理温度を55℃にした以外は、実施例4と同様にして、部分酸化した酢酸亜鉛膜(変化率=45.5%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
[実施例6]
 実施例6では、第3工程におけるプラズマ処理時間を5分にするとともに、処理温度を75℃にした以外は、実施例4と同様にして、部分酸化した酢酸亜鉛膜(変化率=42.5%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2に示す実施例4~6の評価結果から理解されるように、それぞれ第2工程において、乾燥処理および熱酸化処理を行い、所定の表面凹凸を形成した後、第3工程において、所定のプラズマエッチング処理を行うことによって、実施例1等よりも、さらに大きな表面凹凸を基材上に形成できるようになった。
 また、実施例4~6においても、第3工程におけるプラズマエッチング処理時間等の差によって、基材上の表面凹凸を、所定範囲(Raでは6.5~28.3nm、Rzでは27.9~154.1nm)で、精度良く形成することができるようになった。
[実施例7]
 実施例7では、第2工程-2において、熱酸化処理のかわりに、下記プラズマ処理を行って、部分酸化した酸化亜鉛とした以外は、実施例4と同様にして、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=35.0%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表3に示す。
 また、参考のため、図9(a)~(b)に、実施例7のプラズマエッチング処理後における基材の表面状態および断面状態を示す顕微鏡写真(撮影面積約3mm×3mm)を示す。
  RF電力(周波数13.56MHz) :300W
  プラズマ生成ガス          :O2
  ガス流量              :50ml/分
  プラズマ圧力            :45Pa
  処理時間              :1分
  プラズマ処理温度          :45℃
[実施例8]
 実施例8では、第3工程におけるプラズマ処理のプラズマ処理時間を3分にするとともに、処理温度を55℃にした以外は、実施例7と同様にして、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=35.7%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表3に示す。
 また、参考のため、図10(a)~(b)に、実施例8のプラズマエッチング処理後における基材の表面状態および断面状態を示す顕微鏡写真(撮影面積約3mm×3mm)を示す。
[実施例9]
 実施例9では、第3工程におけるプラズマ処理のプラズマ処理時間を5分にするとともに、処理温度を75℃にした以外は、実施例7と同様にして、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=34.1%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表3に示す。
 また、参考のため、図11(a)~(b)に、実施例9のプラズマエッチング処理後における基材の表面状態および断面状態を示す顕微鏡写真(撮影面積約3mm×3mm)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表3に示す実施例7~9の評価結果から理解されるように、それぞれ第2工程において、乾燥処理およびプラズマ酸化処理を行い、所定の表面凹凸を形成した後、第3工程において、所定のプラズマエッチング処理を行うことによって、実施例1等よりも、さらに大きな表面凹凸を基材上に形成できるようになった。
 また、実施例7~9においても、第3工程におけるプラズマエッチング処理時間等の差によって、基材上の表面凹凸を、所定範囲(Raでは5.2~27.3nm、Rzでは27.9~161.2nm)で、精度良く形成することができるようになった。
[実施例10]
 実施例10では、金属塩として、酢酸銀(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該酢酸銀0.9g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、酢酸銀含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸銀膜(変化率=29.8%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例11]
 実施例11では、金属塩として、酢酸銅(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該酢酸銅0.98g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、酢酸銅含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸銅膜(変化率=41.6%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例12]
 実施例12では、金属塩として、カドミウムアセチルアセトナート(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該カドミウムアセチルアセトナート1.68g(5.4mmol)と、エタノール10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、カドミウムアセチルアセトナート含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化したカドミウムアセチルアセトナート膜(CdAcAc、変化率=25.8%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例13]
 実施例13では、金属塩として、酢酸鉛(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該酢酸鉛2.39g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、酢酸鉛含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸鉛膜(変化率=32.0%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例14]
 実施例14では、金属塩として、ガリウムアセチルアセトナート(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該ガリウムアセチルアセトナート1.98g(5.4mmol)と、エタノール10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、ガリウムアセチルアセトナート含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化したガリウムアセチルアセトナート膜(GaAcAc、変化率=26.0%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例15]
 実施例15では、金属塩(金属錯体)として、インジウムアセチルアセトナート(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該インジウムアセチルアセトナート2.23g(5.4mmol)と、エタノール10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、インジウムアセチルアセトナート含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化したインジウムアセチルアセトナート膜(InAcAc、変化率=30.2%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例16]
 実施例16では、金属塩として、酢酸タリウム(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該酢酸タリウム1.42g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、酢酸タリウム含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸タリウム膜(変化率=33.2%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例17]
 実施例17では、金属塩として、酢酸水銀(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該酢酸水銀1.72g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、酢酸水銀含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸水銀膜(変化率=27.3%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例18]
 実施例18では、金属塩として、酢酸マンガン(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該酢酸マンガン0.93g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、酢酸マンガン含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸マンガン膜(変化率=36.4%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例19]
 実施例19では、金属塩(金属錯体)として、ニッケルアセチルアセトナート(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該ニッケルアセチルアセトナート1.39g(5.4mmol)と、エタノール10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、ニッケルアセチルアセトナート含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化したニッケルアセチルアセトナート膜(NiAcAc、変化率=22.2%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例20]
 実施例20では、金属塩として、酢酸モリブデン(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該酢酸モリブデン2.31g(5.4mmol)と、純水10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、酢酸モリブデン含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸モリブデン膜(変化率=38.6%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
[実施例21]
 実施例21では、金属塩(金属錯体)として、パラジウムアセチルアセトナート(Aldrich社製、純度99.99%)を用い、攪拌装置付きの容器内に、当該パラジウムアセチルアセトナート1.65g(5.4mmol)と、エタノール10mlとを収容した後、均一になるまで攪拌し、パラジウムアセチルアセトナート含有液状物(濃度:0.54mol/l)とした以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化したパラジウムアセチルアセトナート膜(PdAcAc、変化率=27.4%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表4に示す実施例10~21の評価結果から理解されるように、金属塩の種類を変更等することによっても、基材上の表面凹凸を、所定範囲で、精度良く形成できることが判明した。
[実施例22]
 実施例22では、基材における基部として、所定厚さのガラス基板の代わりに、厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)フィルム(東洋紡(株)製、A-4300)を用いた以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=36.8%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリビニルアルコール層等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表5に示す。
 すなわち、基材における基部が、PETフィルムであっても、基材における樹脂層としてのポリビニルアルコール層に対して、所定の表面凹凸形状を安定的かつ精度良く形成できることが判明した。
[実施例23]
 実施例23では、基材における基部として、所定厚さのガラス基板の代わりに、ITOガラス(日本板硝子(株)製、表面抵抗率7Ω/□)を用いるとともに、所定厚さのポリビニルアルコール膜の代わりに、導電性高分子であるPEDOT:PSS(Bayer社製、Baytron P)を用い、スピンコート法で基部上に塗布し、150℃、60分の条件で乾燥して、厚さ1000nmのPEDOT:PSS膜を形成した以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酢酸亜鉛膜(変化率=35.5%)からなるレジスト形成を行うとともに、PEDOT:PSS膜等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表5に示す。
 また、得られたプラズマエッチング処理後のPEDOT:PSS膜の表面抵抗率を、表面抵抗計(三菱化学社製、ロレスターGP)を用いて測定したところ、8.213Ω/□であった。
 すなわち、基材における基部が、ITOガラスであっても、基材における樹脂層としてのPEDOT:PSS膜に対して、所定の表面凹凸形状を安定的かつ精度良く形成できることが判明した。
[実施例24]
 実施例24では、基材における基部として、所定厚さのガラス基板の代わりに、ITOガラス(日本板硝子(株)製、表面抵抗率7Ω/□)を用いるとともに、所定厚さのポリビニルアルコール膜の代わりに、導電性高分子であるポリアニリン(日産化学(株)製、NX-D103X)を用い、スピンコート法で基材上に塗布し、150℃、60分の条件で乾燥して、厚さ1000nmのポリアニリン膜を形成した以外は、実施例9と同様の条件にて、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=32.5%)からなるレジスト形成を行うとともに、ポリアニリン膜等のプラズマエッチング処理を行った後、表面凹凸および表面の元素分析等の評価を行った。得られた結果を表5に示す。
 また、得られたプラズマエッチング処理後のポリアニリン膜の表面抵抗率を、実施例23と同様に、表面抵抗計を用いて測定したところ、7.413Ω/□であった。
 すなわち、基材における基部が、ITOガラスであっても、基材における樹脂層としてのポリアニリン膜に対して、所定の表面凹凸形状を安定的かつ精度良く形成できることが判明した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
[実施例25]
 実施例25では、プラズマ生成ガスとして、ヘリウムを用いた以外は、実施例9と同様の条件にて、表面凹凸を有するポリビニルアルコール膜を備えた基材を形成するとともに、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=36.6%)からなるレジスト形成を行って、評価した。得られた結果を表6に示す。
[実施例26]
 実施例26では、プラズマ生成ガスとして、クリプトンを用いた以外は、実施例9と同様の条件にて、表面凹凸を有するポリビニルアルコール膜を備えた基材を形成するとともに、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=35.5%)からなるレジスト形成を行って、評価した。得られた結果を表6に示す。
[実施例27]
 実施例27では、プラズマ生成ガスとして、窒素を用いた以外は、実施例9と同様の条件にて、表面凹凸を有するポリビニルアルコール膜を備えた基材を形成するとともに、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=33.2%)からなるレジスト形成を行って、評価した。得られた結果を表6に示す。
[実施例28]
 実施例28では、プラズマ生成ガスとして、四フッ化メタンを用いた以外は、実施例9と同様の条件にて、表面凹凸を有するポリビニルアルコール膜を備えた基材を形成するとともに、部分酸化した酸化亜鉛膜(変化率=33.6%)からなるレジスト形成を行って、評価した。得られた結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表6に示す実施例25~28の評価結果から理解されるように、第3工程におけるプラズマガスの種類を変更等することによっても、基材上の表面凹凸を、所定範囲で、精度良く形成できることが判明した。
[比較例1]
 比較例1では、部分酸化した酢酸亜鉛からなるレジストのかわりに、マグネトロンスパッタリング法によって、酸化亜鉛膜を形成したほかは、実施例1と同様に、プラズマエッチング処理行い、表面粗さ等を評価した。
 すなわち、まず、厚さ700μmのガラス基板(コーニング社製、イーグル2000)の表面に、ポリビニルアルコール(日本合成化学(株)製、ゴーセノールEG-05T)の水溶液(濃度5g/水19g)を、スピンコート法(回転数1500rpm)によって塗布し、100℃、5分間の条件で乾燥して、膜厚が1000nmのポリビニルアルコール層を形成した。
 次いで、ポリビニルアルコール層の上に、下記条件に準じて、マグネトロンスパッタリング装置(アルバック社製、i-sputter)を用いて、厚さ100nmの酸化亜鉛膜を形成した。
 ターゲット:酸化亜鉛(住友金属鉱山(株)製)
 DC   :500W
 製膜時間 :52秒
 使用ガス :Ar
 ガス流量 :100cc/min
 次いで、実施例1と同様に、プラズマ装置を用いて、酸化亜鉛膜とともに、ポリビニルアルコール層のプラズマエッチング処理を行った後、表面粗さを測定した。得られた結果を表7に示す。
[比較例2]
 比較例2では、マグネトロンスパッタリング法による酸化亜鉛膜の形成を省略したほかは、比較例1と同様に、ポリビニルアルコール層のプラズマエッチング処理を行って、表面粗さを測定した。得られた結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表7に示す比較例1~2の評価結果から理解されるように、部分酸化した酢酸亜鉛からなるレジストのかわりに、マグネトロンスパッタリング法によって、酸化亜鉛膜を形成した比較例1では、実施例に比べて、基材上に、表面粗さの小さい凹凸パターンしか得ることができず、表面凹凸が精度良く得られないことが判明した。
 また、同様に、マグネトロンスパッタリング法による酸化亜鉛膜の形成を省略した比較例2では、基材上に、表面凹凸が精度良く得られないことが判明した。
 以上、説明したように、本発明の表面凹凸形成方法によれば、プラズマエッチング処理を行う際に、所定の表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜をレジスト(エッチング速度調整材)に用いることによって、エッチング速度調整効果を発揮して、所定の表面凹凸を有する基材が、安定的かつ精度良く得られるようになった。
 また、本発明の表面凹凸形成方法によれば、電子デバイス用電極等に最適な、大面積であって、かつ、ナノメーターオーダーの表面凹凸を有する電極部材等であっても、安定的かつ精度良く得られるようになった。
 したがって、本発明によれば、太陽電池、液晶表示装置、プラズマ表示装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置等に好適な電極部材等を効率的かつ安価に供給することができる。
10:基部
10´:樹脂層を有する基材
11:樹脂層
12:金属塩膜
12´:レジスト(エッチング速度調整材)
12a:レジストの表面凹凸
13a:残留しているレジスト
14:表面凹凸を有する基材
14a:基材の表面凹凸
18:プライマー層
20:導電層
22:保護層
30、30a、30b、30c:電極部材
100:基板
102:金属塩膜
102a:金属塩膜における表面凹凸パターン
104:モールド
104a:モールドにおける表面凹凸パターン
106:加熱空気(あるいは冷却空気)

Claims (8)

  1.  プラズマエッチング処理をする際に、表面凹凸を有するとともに、部分酸化した金属塩膜をレジストとして用い、基材上に、表面凹凸パターンを形成する表面凹凸形成方法であって、下記第1工程~第3工程を含むことを特徴とするプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法。
    (1)前記基材に対して、金属塩含有液状物を塗布して、前記金属塩膜を形成する第1工程
    (2)前記金属塩膜に、表面凹凸を形成するとともに、部分酸化して、前記レジストとする第2工程
    (3)前記レジストとともに、前記基材をプラズマエッチング処理して、前記基材上に、表面凹凸を形成する第3工程
  2.  前記第2工程において、前記金属塩膜における表面凹凸を、金属塩膜のプラズマ処理、金属塩膜の熱乾燥処理、または、金属塩膜の機械的圧力処理の少なくとも一つの処理によって設けることを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法。
  3.  前記第2工程において、前記金属塩膜の部分酸化を、プラズマ生成ガスとしての酸素を用いたプラズマ処理、または120~300℃の熱酸化処理によって行うことを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法。
  4.  前記第3工程において、プラズマ生成ガスとして、希ガス、窒素、および四フッ化メタンの少なくとも一つを用いたプラズマエッチング処理を行うことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法。
  5.  前記基材の表面に、プラズマエッチング処理可能な有機材料からなる樹脂層が形成してあることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法。
  6.  前記基材が、プラズマエッチング処理可能な導電性材料からなることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法。
  7.  前記第3工程の後に、第4工程を設けて、前記基材上に残留しているレジストを除去することを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法。
  8.  下記第1工程~第3工程を含むプラズマエッチング処理を用いた表面凹凸形成方法によって得られる基材を備えた電極部材であって、表面抵抗率を1×100~1×1010Ω/□の範囲内の値とすることを特徴とする電極部材。
    (1)前記基材に対して、金属塩含有液状物を塗布して、金属塩膜を形成する第1工程
    (2)前記金属塩膜に、表面凹凸を形成するとともに、部分酸化して、レジストとする第2工程
    (3)前記レジストとともに、前記基材をプラズマエッチング処理して、前記基材上に、表面凹凸を形成する第3工程
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