WO2012161051A1 - パターン構造体の製造方法 - Google Patents

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隆 宮川
村上　哲也
公康 岡本
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a pattern structure.
  • a method in which a thin film is formed on a resist pattern using an atomic layer deposition method (ALD method) and the pattern is formed by removing the resist pattern using a lift-off method (see, for example, Patent Documents 1 to 4). ).
  • ALD method atomic layer deposition method
  • a resist pattern is formed by applying a resist on a substrate and then exposing and developing the resist.
  • JP 2011-40656 A JP 2009-157777 A JP 2007-335727 A JP 2008-547150 A
  • atomic layer deposition is an excellent method for producing a gate insulating film of a semiconductor device, its use is increasing in recent years.
  • it is difficult to apply the lift-off method it is usual to form a pattern by etching after forming a thin film by an atomic layer deposition method. This is because the material deposited by the atomic layer deposition method also adheres to the side wall of the resist pattern, and the deposited film on the substrate and the deposit on the resist pattern are combined to make it difficult to remove the resist pattern.
  • Another reason is that the surface of the resist pattern is covered with a deposited film, and the solvent for stripping the resist pattern does not penetrate so much into the resist pattern.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for manufacturing a pattern structure that can form a pattern on a substrate at low temperature and low cost and can easily lift off. Objective.
  • a method for manufacturing a pattern structure includes a step of forming a lift-off material on a base material by an ink-jet method, and an atom on the base material and the lift-off material. Forming a functional film by a layer deposition method; and forming a pattern from the functional film on the substrate by removing the lift-off material by a lift-off method.
  • low-temperature and low-cost processes such as an inkjet method, an atomic layer deposition method, and a lift-off method are possible, and a pattern can be formed on a substrate at a low temperature and low cost by using a method that facilitates lift-off.
  • the lift-off material can be formed at a low temperature and at a low cost as compared with a normal photolithography method, and the lift-off is easy.
  • the atomic layer deposition method a functional film can be formed at a lower temperature than in a normal film formation method.
  • a pattern can be formed at a lower temperature and at a lower cost than in a normal photolithography method.
  • the ink jet method is often used for pattern formation with a lower dimensional accuracy than a normal photolithography method.
  • the thickness of the material formed on the substrate is large, and unevenness on the order of microns is easily formed on the material surface. For this reason, it is difficult to combine the atomic layer deposition method requiring high dimensional accuracy and the ink jet method.
  • the material formed on the substrate is usually used for some purpose, and the material is not purposely removed using the lift-off method.
  • Using a lift-off material formed by the inkjet method facilitates lift-off.
  • the reason for this is that, for example, an ink with a large amount of solvent or an ink with a non-uniform solvent can be used as compared with other forming methods, so that the surface shape after film formation can be controlled.
  • irregularities can be formed on the surface of the lift-off material.
  • lift-off is facilitated even when a deposited film having good film formability covers the surface of the lift-off material by the atomic layer deposition method.
  • the lift-off material may be formed by applying an ink containing a resin and a solvent on the substrate and then removing the solvent.
  • a heterogeneous solvent or a dispersion solvent can be used.
  • the surface shape of the lift-off material can be controlled by adjusting the ink composition according to the type of the lift-off material.
  • the solvent may include a first solvent having a first solubility in the resin and a second solvent having a second solubility lower than the first solubility.
  • the first solvent may be compatible with the second solvent.
  • the solvent may further include a third solvent that is compatible with both the first solvent and the second solvent.
  • the solvent contained in the ink includes a first solvent having a first solubility in a resin (for example, an aqueous solvent or an alcohol solvent) and a second solvent having a second solubility lower than the first solubility (for example, an alkylene). Glycols or alkyl ethers).
  • the first solvent is compatible with the second solvent.
  • the first solvent may dissolve the resin, and the second solvent may not dissolve the resin.
  • the first solvent volatilizes first.
  • the mixing ratio of the first solvent and the second solvent can be determined according to the type of resin.
  • the solvent contained in the ink is a first solvent (for example, water) having a first solubility in a resin and a second solvent (for example, an organic solvent such as toluene) having a second solubility lower than the first solubility.
  • Solvent and a third solvent (for example, acetone) that is compatible with both the first solvent and the second solvent.
  • the second solvent may not be compatible with the first solvent.
  • the first solvent may dissolve the resin and the second solvent may not dissolve the resin.
  • the boiling point of the third solvent is lower than the boiling points of the first solvent and the second solvent, the third solvent volatilizes first.
  • the mixing ratio of the first solvent, the second solvent, and the third solvent can be determined according to the type of resin.
  • Examples of the resin used include polyvinyl acetal, polyvinyl pyrrolidone, vinyl acetate-vinyl pyrrolidone copolymer, and polyacrylamide. Among these, polyvinyl acetal and vinyl acetate-vinyl pyrrolidone copolymer are particularly preferable.
  • Examples of the solvent used include water, a water-soluble organic solvent, and an organic solvent that is compatible with the water-soluble organic solvent. Examples thereof include water, alcohol, glycol, polyhydric alcohol, ketones, pyrrolidones, glycol ethers, glycol diethers, alkylene glycols, alkyl ethers, and mixed solvents thereof.
  • the lift-off material may be made of non-curing resin.
  • the lift-off material can be formed at a low temperature simply by volatilizing the solvent without curing.
  • the glass transition temperature (Tg) of the resin is, for example, 100 ° C. or less. In this case, by heating the lift-off material to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the resin, the stress on the surface of the lift-off material is relaxed and the surface shape changes. As a result, lift-off is further facilitated.
  • the base material may have a convex portion, and the lift-off material may be formed on the convex portion.
  • the lift-off material In order to form a lift-off material on the convex portion by a normal photolithography method, it is necessary to flatten the surface of the resist film formed on the substrate.
  • the lift-off material when the lift-off material is formed by the ink jet method, the lift-off material can be selectively formed at a desired location, so that a flattening process like a normal photolithography method is unnecessary, and the cost is low. It is.
  • the convex portion extends in a first direction along the surface of the base material, and the lift-off material extends in a second direction that intersects the first direction along the surface of the base material. It may be formed as follows. When the lift-off material is formed by a normal photolithography method, a gap is formed along the first direction between the base material and the lift-off material at the bottom of the convex portion. On the other hand, when the lift-off material is formed by the ink jet method, the formation of such a gap is suppressed.
  • the base material may be a polymer film.
  • a polymer film can be used.
  • various devices and flexible printed wiring boards (FPC) can be manufactured at low cost.
  • the lift-off material may be soluble in a solvent. In this case, the lift-off material can be easily removed by the solvent.
  • the solvent may be water or an organic solvent.
  • the lift-off material may be made of a material that does not require a curing process.
  • the lift-off material may include a resin and a solvent.
  • the lift-off material may be removed using at least one of a solvent, an ultrasonic wave, a water jet, dry ice blasting, and a difference in thermal expansion coefficient between the lift-off material and the base material.
  • a solvent an ultrasonic wave
  • a water jet dry ice blasting
  • a difference in thermal expansion coefficient between the lift-off material and the base material can be used.
  • the lift-off material can be removed by solubilizing the lift-off material with heat or light (for example, ultraviolet rays).
  • the process may return to the step of forming the lift-off material.
  • a several pattern can be laminated
  • a method for manufacturing a pattern structure that can form a pattern on a substrate at a low temperature and at a low cost and can easily lift off.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing each step of the method for manufacturing a pattern structure according to the embodiment.
  • the manufacturing method of the pattern structure according to the present embodiment is performed as follows, for example.
  • a lift-off material 12 is formed on a base material 10 by an ink jet method.
  • the base material 10 may have the convex part 10a.
  • the lift-off material 12 may be formed on the convex portion 10a.
  • the convex portion 10 a extends in the first direction Y along the surface 10 b of the base material 10.
  • the lift-off material 12 may be formed to extend in the second direction X that intersects the first direction Y along the surface 10 b of the substrate 10.
  • the first direction Y may be orthogonal to the second direction X.
  • the cross section of the lift-off material 12 in the plane perpendicular to the second direction X is, for example, a semicircular shape, but the cross sectional shape is not limited to this.
  • the cross section of the convex portion 10a in the plane perpendicular to the first direction Y is, for example, a rectangle, but the cross sectional shape is not limited to this.
  • the convex portion 10a may be integrated with the base material 10, or may be a separate body.
  • h / L may be 100 or less, or 10 or less.
  • W / h When the distance between adjacent convex portions 10a is W, W / h may be 100 or less, or 10 or less.
  • the base material 10 may be, for example, a glass substrate, a silicon substrate, a polymer film, a flexible base material, or a combination thereof.
  • a polymer film can be used as the substrate 10.
  • a flexible printed circuit board (FPC) can be manufactured at low cost.
  • the base material 10 may be a thermosetting film such as a polyimide film, a thermoplastic resin film such as a polypropylene film, or a transparent polyester base material.
  • the lift-off material 12 may be soluble in a solvent. In this case, the lift-off material 12 can be easily removed with a solvent. Examples of the solvent include water and organic solvents.
  • the lift-off material 12 may be made of, for example, a cellulose resin (carboxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose), a synthetic polymer resin (sodium polyacrylate, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polyethyleneimine, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone) or the like.
  • the lift-off material 12 may be made of a material that does not require a curing process.
  • the height of the lift-off material 12 from the surface 10b of the substrate 10 is, for example, 10 nm to 10 ⁇ m.
  • the lift-off material 12 is formed, for example, by applying an ink containing a resin and a solvent on the substrate 10 and then removing the solvent by drying. As a result, irregularities are formed on the surface of the lift-off material 12.
  • the height of the unevenness can be controlled by the type of solvent and the mixing ratio of resin and solvent.
  • a functional film 14 is formed on the base material 10 and the lift-off material 12 by an atomic layer deposition method.
  • the first raw material of the functional film 14 is supplied onto the base material 10 and the lift-off material 12, and then the purge gas is supplied.
  • a second raw material such as an oxidant is supplied onto the base material 10 and the lift-off material 12, and then a purge gas is supplied.
  • the atomic layer deposition method When the atomic layer deposition method is used, it is possible to improve the film thickness uniformity of the functional film 14 over a wide area, and to form the functional film 14 having a stoichiometric composition having a three-dimensional conformality. In addition, the film thickness of the functional film 14 can be controlled with high accuracy. Furthermore, even when dust particles are present, the functional film 14 is formed in a place that is in the shadow of the dust particles, so that it is relatively difficult to be affected by the dust particles.
  • the functional film 14 may be, for example, a conductor film, a semiconductor film, an insulating film, an inorganic film, an organic film, a nanolaminate film, a composite oxide film, a metal oxide film, or a combination thereof.
  • a metal examples include aluminum, copper, hafnium, ruthenium, tantalum, titanium, tungsten, zinc, and zirconium.
  • the functional film 14 may be an ITO film.
  • the functional film 14 may be a passivation film made of, for example, SiO 2 or Al 2 O 3 .
  • the functional film 14 may be a conductor film made of, for example, a ZnO semiconductor or an IGZO semiconductor.
  • a pattern 14 a is formed from the functional film 14 on the substrate 10 by removing the lift-off material 12 by a lift-off method.
  • the lift-off material 12 may be removed using at least one of a solvent, an ultrasonic wave, a water jet, dry ice blasting, and a difference in coefficient of thermal expansion between the lift-off material 12 and the substrate 10.
  • the lift-off material 12 can be removed by solubilizing the lift-off material 12 with heat or light (for example, ultraviolet rays). You may return to the said lift-off material formation process after forming the pattern 14a.
  • the several pattern 14a can be laminated
  • the plurality of patterns 14a may be different from each other.
  • the pattern 14a may be a wiring pattern.
  • the pattern structure 100 includes, for example, an integrated circuit, a display, a solar cell, an imaging device, a sensor, a semiconductor device, an electronic device, an optical device, an organic EL element, an inorganic EL element, a thin film transistor (TFT), a shift register, a printed wiring board, A flexible printed circuit board (FPC) or a combination thereof may be used.
  • FPC a transparent polyester base material is used as the base material 10
  • a bit line circuit wiring is used as the pattern 14a.
  • a word line circuit wiring formed by an inkjet method, a screen printing method, or the like can be used.
  • the pattern structure 100 may further include a shift register, and the base material 10 may have a large area with a width of 300 mm or more and a length of 2000 mm or more.
  • an organic EL layer can be used as the pattern 14a.
  • a pattern can be formed on the substrate 10 by using a method that allows low-temperature and low-cost processes such as an inkjet method, an atomic layer deposition method, and a lift-off method and that facilitates lift-off.
  • 14a can be formed at low temperature and low cost.
  • the lift-off material 12 can be formed at a low temperature and at a low cost compared to a normal photolithography method, and the lift-off is easy.
  • the functional film 14 can be formed at a lower temperature (for example, room temperature to 400 ° C.) than a normal film formation method.
  • the pattern 14a can be formed at a lower temperature and at a lower cost than in a normal photolithography method. Therefore, the base material 10 (for example, polymer film) that is easily damaged by heat can be used. Further, the pattern structure 100 can be manufactured by a lift-off method that is difficult to apply by a normal atomic layer deposition method.
  • the process for manufacturing a pattern structure since a process such as exposure is not required, the process is simpler than that of a normal photolithography method, a large-area pattern can be formed, and the manufacturing cost is low.
  • a large area pattern can be formed by the inkjet method.
  • the lift-off method can reduce the manufacturing cost.
  • the atomic layer deposition method can perform a process at a low pressure, a continuous process with an ink jet method and a lift-off method is possible.
  • a so-called roll-to-roll process in which the substrate 10 is wound to form a roll becomes possible.
  • the lift-off material 12 When the lift-off material 12 is to be formed on the convex portion 10a by a normal photolithography method, the surface of the resist film formed on the base material 10 needs to be flattened. On the other hand, when the lift-off material 12 is formed by the ink jet method, the lift-off material 12 can be selectively formed at a desired location, so that a flattening process like a normal photolithography method is not necessary.
  • the base material 10 does not have the convex part 10a but may have a flat surface 10b.

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Abstract

　パターン構造体の製造方法は、基材（１０）上に、インクジェット法によりリフトオフ材（１２）を形成する工程と、基材及びリフトオフ材上に、原子層堆積法により機能膜（１４）を形成する工程と、リフトオフ法によりリフトオフ材を除去することによって、基材上に、機能膜からパターンを形成する工程とを含む。

Description

パターン構造体の製造方法
　本発明は、パターン構造体の製造方法に関する。
　レジストパターン上に原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて薄膜を形成し、リフトオフ法を用いてレジストパターンを除去することによってパターンを形成する方法が知られている（例えば特許文献１～４参照）。この方法では、基板上にレジストを塗布した後、レジストを露光及び現像することによってレジストパターンを形成する。
特開２０１１－４０６５６号公報 特開２００９－１５７９７７号公報 特開２００７－３３５７２７号公報 特開２００８－５４７１５０号公報
　しかしながら、上記特許文献１～４のように通常のフォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成すると、基板が高温プロセスに晒されることになる。このため、例えばポリマーフィルム等の熱に弱い基材を用いることは難しい。また、通常のリソグラフィー法では高価なステッパー等の装置が必要になり、工程も長くなるので、パターンを形成する際のコストが高くなってしまう。
　さらに、原子層堆積法は、半導体デバイスのゲート絶縁膜を作製する方法として優れた手法であるため、近年その利用が増えている。しかしながら、リフトオフ法を適用することが難しいため、原子層堆積法により薄膜を形成した後、エッチングによりパターンを形成することが通常である。これは、原子層堆積法により堆積した材料がレジストパターン側壁にも付着し、基板上の堆積膜とレジストパターン上の堆積物が結合してしまい、レジストパターンの剥離が難しくなるためである。また、レジストパターンの表面が堆積膜で覆われてしまい、レジストパターンを剥離する溶媒がレジストパターン中にあまり浸透しないことも原因として挙げられる。
　本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、基材上にパターンを低温かつ低コストで形成することができると共に、リフトオフを容易にできるパターン構造体の製造方法を提供することを目的とする。
　上述の課題を解決するため、本発明の一側面に係るパターン構造体の製造方法は、基材上に、インクジェット法によりリフトオフ材を形成する工程と、前記基材及び前記リフトオフ材上に、原子層堆積法により機能膜を形成する工程と、リフトオフ法により前記リフトオフ材を除去することによって、前記基材上に、前記機能膜からパターンを形成する工程とを含む。
　この方法では、インクジェット法、原子層堆積法及びリフトオフ法という低温かつ低コストのプロセスが可能でありリフトオフが容易な方法を使用して、基材上にパターンを低温かつ低コストで形成することができる。例えば、インクジェット法では、通常のフォトリソグラフィー法に比べて低温かつ低コストでリフトオフ材を形成可能であり、リフトオフが容易である。原子層堆積法では、通常の成膜方法に比べて低温で機能膜を形成可能である。リフトオフ法では、通常のフォトリソグラフィー法に比べて低温かつ低コストでパターンを形成可能である。
　一般に、インクジェット法は、通常のフォトリソグラフィー法に比べて寸法精度の低いパターン形成に用いられることが多い。インクジェット法では、基材上に形成される材料の厚みが厚く、材料表面にミクロンオーダーの凹凸が形成され易い。このため、高い寸法精度の要求される原子層堆積法とインクジェット法を組み合わせることは難しい。また、インクジェット法では、基材上に形成された材料を何らかの用途に用いるのが通常であり、わざわざリフトオフ法を用いて材料を除去することはしない。
　インクジェット法により形成されたリフトオフ材を用いると、リフトオフが容易になる。その理由として、他の形成法に比較して、例えば溶媒の量が多いインクや不均一な溶媒のインクを用いることができるので、成膜後の表面形状を制御可能であることが挙げられる。制御次第でリフトオフ材の表面に凹凸を形成することができる。リフトオフ材の表面に凹凸が形成されると、原子層堆積法により成膜性の良い堆積膜がリフトオフ材の表面を覆った場合でも、リフトオフが容易になる。
　前記リフトオフ材が、樹脂と溶媒とを含むインクを前記基材上に塗布した後、前記溶媒を除去することによって形成されてもよい。
　インクジェット法では、不均一な溶媒や分散溶媒を用いることができる。リフトオフ材の種類に応じて、インクの組成を調整することにより、リフトオフ材の表面形状を制御することができる。
　前記溶媒は、前記樹脂に対する第１溶解性を有する第１溶媒と、前記第１溶解性よりも低い第２溶解性を有する第２溶媒とを含んでもよい。前記第１溶媒は、前記第２溶媒に相溶してもよい。或いは、前記溶媒が、前記第１溶媒及び前記第２溶媒の両方に相溶する第３溶媒を更に含んでもよい。
　例えば、インクに含まれる溶媒が、樹脂に対する第１溶解性を有する第１溶媒（例えば水系溶媒又はアルコール系溶媒）と、第１溶解性よりも低い第２溶解性を有する第２溶媒（例えばアルキレングリコール類又はアルキルエーテル類）とを含んでもよい。この場合、第１溶媒は第２溶媒に相溶する。例えば、第１溶媒が樹脂を溶解し、第２溶媒が樹脂を溶解しなくてもよい。例えば第１溶媒の沸点が第２溶媒の沸点よりも低いと、第１溶媒が先に揮発する。その結果、樹脂が析出するので、形成されるリフトオフ材の表面粗さを大きくすることができる。第１溶媒と第２溶媒との混合比率は、樹脂の種類に応じて決定可能である。
　或いは、例えば、インクに含まれる溶媒が、樹脂に対する第１溶解性を有する第１溶媒（例えば水）と、第１溶解性よりも低い第２溶解性を有する第２溶媒（例えばトルエン等の有機溶剤）と、第１溶媒及び第２溶媒の両方に相溶する第３溶媒（例えばアセトン）とを含んでもよい。この場合、第２溶媒は第１溶媒に相溶しなくてもよい。例えば、第１溶媒が樹脂を溶解し、第２溶媒が樹脂を溶解しなくてもよい。第３溶媒の沸点が第１溶媒及び第２溶媒の沸点よりも低いと、第３溶媒が先に揮発する。その結果、第１溶媒と第２溶媒とが互いに分離するので、形成されるリフトオフ材の表面粗さを大きくすることができる。第１溶媒と第２溶媒と第３溶媒との混合比率は、樹脂の種類に応じて決定可能である。
　使用される樹脂としては、例えば、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、酢酸ビニル－ビニルピロリドン共重合体、及びポリアクリルアミド等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアセタール、酢酸ビニル－ビニルピロリドン共重合体が特に好ましい。使用される溶媒としては、水、水溶性有機溶剤、及び水溶性有機溶剤に相溶する有機溶剤等が挙げられる。例えば、水、アルコール、グリコール、多価アルコール、ケトン類、ピロリドン類、グリコールエーテル類、グリコールジエーテル類、アルキレングリコール類、アルキルエーテル類及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。
　リフトオフ材は、非硬化型の樹脂からなってもよい。この場合、硬化することなく溶媒を揮発させるだけで、低温でリフトオフ材を形成することができる。樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は例えば１００℃以下である。この場合、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度にリフトオフ材を加熱することによって、リフトオフ材の表面の応力が緩和され、表面形状が変化する。その結果、リフトオフが更に容易になる。
　前記基材が凸部を有し、前記リフトオフ材が、前記凸部上に形成されてもよい。通常のフォトリソグラフィー法により凸部上にリフトオフ材を形成しようとすると、基材上に形成されるレジスト膜の表面を平坦にする必要がある。これに対して、インクジェット法によりリフトオフ材を形成する場合、所望の場所に選択的にリフトオフ材を形成することができるので、通常のフォトリソグラフィー法のような平坦化プロセスが不要であり、低コストである。
　前記凸部が、前記基材の表面に沿って第１の方向に延びており、前記リフトオフ材が、前記基材の前記表面に沿って前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように形成されてもよい。通常のフォトリソグラフィー法によりリフトオフ材を形成しようとすると、凸部の裾において、基材とリフトオフ材との間に第１の方向に沿って空隙が形成されてしまう。これに対して、インクジェット法によりリフトオフ材を形成する場合、そのような空隙の形成が抑制される。
　前記基材が、ポリマーフィルムであってもよい。低温プロセスでは、ポリマーフィルムを用いることができる。その結果、各種デバイス、フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）を低コストで製造することができる。
　前記リフトオフ材が、溶媒に可溶であってもよい。この場合、溶媒によってリフトオフ材を簡単に除去することができる。溶媒は、水、有機溶剤であってもよい。リフトオフ材は、硬化プロセスが不要な材料からなってもよい。リフトオフ材は、樹脂と溶媒とを含んでもよい。
　前記リフトオフ材が、溶媒、超音波、ウォータージェット、ドライアイスブラスト、及び前記リフトオフ材と前記基材との熱膨張係数の差のうち少なくとも１つを用いて除去されてもよい。リフトオフ材と基材との熱膨張係数の差を用いる場合、熱又は光（例えば紫外線）によりリフトオフ材を可溶化させることにより、リフトオフ材を除去することができる。
　前記パターンを形成した後、前記リフトオフ材を形成する工程に戻ってもよい。これにより、パターン形成を繰り返すことによって、複数のパターンを基材上に積層させることができる。
　本発明によれば、基材上にパターンを低温かつ低コストで形成することができると共に、リフトオフを容易にできるパターン構造体の製造方法が提供される。
実施形態に係るパターン構造体の製造方法の各工程を模式的に示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
　図１は、実施形態に係るパターン構造体の製造方法の各工程を模式的に示す図である。本実施形態に係るパターン構造体の製造方法は、例えば以下のように実施される。
（リフトオフ材形成工程）
　まず、図１（ａ）に示されるように、基材１０上に、インクジェット法によりリフトオフ材１２を形成する。基材１０は凸部１０ａを有してもよい。リフトオフ材１２は、凸部１０ａ上に形成されてもよい。凸部１０ａは、基材１０の表面１０ｂに沿って第１の方向Ｙに延びている。リフトオフ材１２は、基材１０の表面１０ｂに沿って第１の方向Ｙと交差する第２の方向Ｘに延びるように形成されてもよい。第１の方向Ｙは、第２の方向Ｘと直交してもよい。第２の方向Ｘに垂直な面におけるリフトオフ材１２の断面は例えば半円状であるが、断面形状はこれに限定されない。第１の方向Ｙに垂直な面における凸部１０ａの断面は例えば矩形であるが、断面形状はこれに限定されない。凸部１０ａは、基材１０と一体でもよいし、別体でもよい。凸部１０ａの幅をＬ、高さをｈとしたときに、ｈ／Ｌは１００以下であってもよく、１０以下であってもよい。隣接する凸部１０ａ間の距離をＷとしたときに、Ｗ／ｈは１００以下であってもよく、１０以下であってもよい。
　基材１０は、例えばガラス基板、シリコン基板、ポリマーフィルム、フレキシブル基材又はこれらの組み合わせ等であってもよい。低温プロセスでは、基材１０としてポリマーフィルムを用いることができる。その結果、例えばフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）を低コストで製造することができる。基材１０は、例えばポリイミドフィルム等の熱硬化性フィルム、例えばポリプロピレンフィルム等の熱可塑性樹脂フィルム、透明ポリエステル基材であってもよい。
　リフトオフ材１２は、溶媒に可溶であってもよい。この場合、溶媒によってリフトオフ材１２を簡単に除去することができる。溶媒としては、例えば水、有機溶剤等が挙げられる。リフトオフ材１２は、例えばセルロース系（カルボキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース）、合成ポリマー系（ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン）等の樹脂からなってもよい。リフトオフ材１２は、硬化プロセスが不要な材料からなってもよい。基材１０の表面１０ｂからのリフトオフ材１２の高さは、例えば１０ｎｍ～１０μｍである。リフトオフ材１２は、例えば樹脂と溶媒とを含むインクを基材１０上に塗布した後、溶媒を乾燥除去することによって形成される。その結果、リフトオフ材１２の表面には凹凸が形成される。凹凸の高さは、溶媒の種類や樹脂と溶媒との混合比率によって制御可能である。
（成膜工程）
　次に、図１（ｂ）に示されるように、基材１０及びリフトオフ材１２上に、原子層堆積法により機能膜１４を形成する。例えば、まず、機能膜１４の第１原料を基材１０及びリフトオフ材１２上に供給した後、パージガスを供給する。その後、例えば酸化剤等の第２原料を基材１０及びリフトオフ材１２上に供給した後、パージガスを供給する。このようなサイクルを繰り返すことにより、機能膜１４が形成される。
　原子層堆積法を用いると、広い面積において機能膜１４の膜厚均一性を高めることができると共に、３次元的なコンフォーマリティを有する化学量論組成の機能膜１４を形成することができる。また、機能膜１４の膜厚を高精度に制御することができる。さらに、ダスト粒子が存在する場合であっても、ダスト粒子の陰になる場所において機能膜１４が形成されるので、ダスト粒子の影響を比較的受けにくい。
　機能膜１４は、例えば導体膜、半導体膜、絶縁膜、無機膜、有機膜、ナノ積層膜、複合酸化物膜、金属酸化膜又はこれらの組み合わせ等であってもよい。機能膜１４が金属を含む場合、そのような金属としては、例えばアルミニウム、銅、ハフニウム、ルテニウム、タンタル、チタン、タングステン、亜鉛、ジルコニウム等が挙げられる。機能膜１４の第１原料としては、例えばＴＭＡ（ＡＬ（ＣＨ３）３）、ＴＤＭＡＨ（Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、Ｒｕ（Ｃ５Ｈ４－Ｃ２Ｈ５）２、（ＣＨ３）３ＣＮ＝Ｔａ（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２）３、ＴＤＭＡＴ（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、（（ＣＨ３）３ＣＮ）２Ｗ（Ｎ（ＣＨ３）２）２、Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）２、ＴＤＭＡＺ（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）等をそれぞれ用いることができる。機能膜１４は、ＩＴＯ膜であってもよい。機能膜１４は、例えばＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等からなるパッシベーション膜であってもよい。機能膜１４は、例えばＺｎＯ半導体、ＩＧＺＯ半導体等からなる導体膜であってもよい。
（パターン形成工程）
　次に、図１（ｃ）に示されるように、リフトオフ法によりリフトオフ材１２を除去することによって、基材１０上に、機能膜１４からパターン１４ａを形成する。これにより、パターン構造体１００が製造される。リフトオフ材１２は、溶媒、超音波、ウォータージェット、ドライアイスブラスト、及びリフトオフ材１２と基材１０との熱膨張係数の差のうち少なくとも１つを用いて除去されてもよい。リフトオフ材１２と基材１０との熱膨張係数の差を用いる場合、熱又は光（例えば紫外線）によりリフトオフ材１２を可溶化させることにより、リフトオフ材１２を除去することができる。パターン１４ａを形成した後、上記リフトオフ材形成工程に戻ってもよい。これにより、パターン形成を繰り返すことによって、複数のパターン１４ａを基材１０上に積層させることができる。複数のパターン１４ａは互いに異なってもよい。パターン１４ａは、配線パターンであってもよい。
　パターン構造体１００は、例えば、集積回路、ディスプレイ、太陽電池、撮像装置、センサ、半導体デバイス、電子デバイス、光学デバイス、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、シフトレジスタ、プリント配線基板、フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）又はこれらの組み合わせ等であってもよい。ＦＰＣの場合、基材１０として透明ポリエステル基材を用い、パターン１４ａとしてビット線回路の配線を用い、例えばインクジェット法、スクリーン印刷法等により形成されたワード線回路の配線を用いることができる。ＴＦＴの場合、パターン構造体１００はシフトレジスタを更に備えてもよく、基材１０の幅は３００ｍｍ以上、長さは２０００ｍｍ以上と大面積であってもよい。有機ＥＬ素子の場合、パターン１４ａとして有機ＥＬ層を用いることができる。
　本実施形態に係るパターン構造体の製造方法では、インクジェット法、原子層堆積法及びリフトオフ法という低温かつ低コストのプロセスが可能でありリフトオフが容易な方法を使用して、基材１０上にパターン１４ａを低温かつ低コストで形成することができる。例えば、インクジェット法では、通常のフォトリソグラフィー法に比べて低温かつ低コストでリフトオフ材１２を形成可能であり、リフトオフが容易である。原子層堆積法では、通常の成膜方法に比べて低温（例えば室温～４００℃）で機能膜１４を形成可能である。リフトオフ法では、通常のフォトリソグラフィー法に比べて低温かつ低コストでパターン１４ａを形成可能である。したがって、熱により損傷を受け易い基材１０（例えばポリマーフィルム）を用いることができる。また、通常の原子層堆積法では適用が難しいリフトオフ法によって、パターン構造体１００を製造することができる。
　本実施形態に係るパターン構造体の製造方法では、露光などのプロセスが不要なので、通常のフォトリソグラフィー法に比べてプロセスが単純であり、大面積のパターン形成が可能であり、製造コストも低い。例えばインクジェット法では大面積のパターン形成が可能である。例えばリフトオフ法では製造コストの低減が可能である。さらに、原子層堆積法では、低い圧力でプロセスを行うことができるので、インクジェット法及びリフトオフ法との連続プロセスが可能になる。また、基材１０を巻いてロールを形成する、いわゆるロールトゥーロール（Ｒｏｌｌ－ｔｏ－Ｒｏｌｌ）プロセスが可能になる。
　通常のフォトリソグラフィー法により凸部１０ａ上にリフトオフ材１２を形成しようとすると、基材１０上に形成されるレジスト膜の表面を平坦にする必要がある。これに対して、インクジェット法によりリフトオフ材１２を形成する場合、所望の場所に選択的にリフトオフ材１２を形成することができるので、通常のフォトリソグラフィー法のような平坦化プロセスが不要である。
　通常のフォトリソグラフィー法によりリフトオフ材１２を形成しようとすると、凸部１０ａの裾において、基材１０とリフトオフ材１２との間に第１の方向Ｙに沿って空隙が形成されてしまう。これに対して、インクジェット法によりリフトオフ材１２を形成する場合、そのような空隙の形成が抑制される。
　以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、基材１０は、凸部１０ａを有しておらず、平坦な表面１０ｂを有してもよい。
　１０…基材、１０ａ…凸部、１０ｂ…基材の表面、１２…リフトオフ材、１４…機能膜、１４ａ…パターン、１００…パターン構造体、Ｘ…第２の方向、Ｙ…第１の方向。

Claims (11)

  1. 　基材上に、インクジェット法によりリフトオフ材を形成する工程と、
    　前記基材及び前記リフトオフ材上に、原子層堆積法により機能膜を形成する工程と、
    　リフトオフ法により前記リフトオフ材を除去することによって、前記基材上に、前記機能膜からパターンを形成する工程と、
    を含む、パターン構造体の製造方法。
  2. 　前記リフトオフ材が、樹脂と溶媒とを含むインクを前記基材上に塗布した後、前記溶媒を除去することによって形成される、請求項１に記載のパターン構造体の製造方法。
  3. 　前記溶媒が、前記樹脂に対する第１溶解性を有する第１溶媒と、前記第１溶解性よりも低い第２溶解性を有する第２溶媒とを含む、請求項２に記載のパターン構造体の製造方法。
  4. 　前記第１溶媒が前記第２溶媒に相溶する、請求項３に記載のパターン構造体の製造方法。
  5. 　前記溶媒が、前記第１溶媒及び前記第２溶媒の両方に相溶する第３溶媒を更に含む、請求項３に記載のパターン構造体の製造方法。
  6. 　前記基材が凸部を有し、
    　前記リフトオフ材が、前記凸部上に形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のパターン構造体の製造方法。
  7. 　前記凸部が、前記基材の表面に沿って第１の方向に延びており、
    　前記リフトオフ材が、前記基材の前記表面に沿って前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように形成される、請求項６に記載のパターン構造体の製造方法。
  8. 　前記基材が、ポリマーフィルムである、請求項１～７のいずれか一項に記載のパターン構造体の製造方法。
  9. 　前記リフトオフ材が、溶媒に可溶である、請求項１～８のいずれか一項に記載のパターン構造体の製造方法。
  10. 　前記リフトオフ材が、溶媒、超音波、ウォータージェット、ドライアイスブラスト、及び前記リフトオフ材と前記基材との熱膨張係数の差のうち少なくとも１つを用いて除去される、請求項１～９のいずれか一項に記載のパターン構造体の製造方法。
  11. 　前記パターンを形成した後、前記リフトオフ材を形成する工程に戻る、請求項１～１０のいずれか一項に記載のパターン構造体の製造方法。
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