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公开了能容易且简单地制造导电性部件图案例如纳米尺寸精细配线或电极的方法。具体地说，该公开的导电性部件图案的制造方法包括以下步骤：通过使用光敏树脂从而在基板上形成离子交换性树脂图案；使该树脂图案吸收含有金属组分的溶液；和烘烤已经吸收了该含有金属组分的溶液的该树脂图案，其中烘烤步骤之前该树脂图案的宽度和“宽度/高度”比分别是小于或等于1μm和小于或等于5。

1.  导电性部件图案的制造方法，包括：
通过使用光敏树脂从而在基板上形成离子交换性树脂图案；
使该树脂图案吸收含有金属组分的溶液；和
烘烤已经吸收了该含有金属组分的溶液的该树脂图案，
其中烘烤步骤之前该树脂图案的宽度和“宽度/高度”比分别为小于或等于1μm和小于或等于5。

2.  根据权利要求1所述的导电性部件图案的制造方法，其中该离子交换性树脂包含羧酸基和磺酸基中的至少一种。

导电性部件图案的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于电极或配线的由金属或金属化合物形成的导电性部件图案的制造方法。
背景技术
[0002]作为形成用作电极或配线的金属或金属化合物的导电性图案的方法，至今已知有以下方法和其它方法。
[0003](1)通过使用丝网印刷以预期的图案印刷导电性糊剂、干燥和烘烤以形成图案的方法。
[0004](2)基于转印的方法。
[0005](3)将导电性糊剂施涂到整个表面、进行干燥和烘烤以形成金属膜，用掩模例如光致抗蚀剂覆盖该金属膜的必要部分并对该金属膜的其它部分进行蚀刻处理以形成必要图案的方法。
[0006](4)将金属糊剂赋予光敏性，并将必要部分曝光和此后进行显影以形成图案的方法。
[0007]除了上述方法外，日本专利申请公开No.2003-031922公开了通过使用光敏树脂在基板上形成树脂图案，使该树脂图案吸收含有金属组分的溶液，之后烘烤该树脂图案以在基板上形成导电性薄膜图案的方法。
[0008]但是，方法(1)几乎无法应用于精细的电极图案，并且方法(2)在膜厚度的均匀性和再现性方面不足。方法(3)要求蚀刻时使用强酸，特别是在用贵金属例如铂形成电极图案的情形中；因此，由于蚀刻抗蚀剂和腐蚀绝缘基板的原因以及由于其它原因，方法(3)几乎无法应用于精细电路的形成。另外，方法(4)具有这样的问题以致尤其是当导电性图案由贵金属例如铂形成时，在蚀刻或显影时除去大量的贵金属组分，因此用于回收和循环利用除去的贵金属组分的劳动和时间以及设备负担是巨大的。
发明内容
[0009]本发明以提供能容易且简单地制造导电性部件图案例如纳米尺寸的精细配线或电极的方法作为其目的。
[0010]本发明公开了导电性部件图案的制造方法，其包括以下步骤：通过使用光敏树脂从而在基板上形成离子交换性树脂图案；使该树脂图案吸收含有金属组分的溶液；以及烘烤已经吸收了该含有金属组分的溶液的该树脂图案，其中烘烤步骤之前该树脂图案的宽度和“宽度/高度”比分别为小于或等于1μm和小于或等于5。
[0011]由以下参照附图对示例性实施方案的说明，本发明的进一步的特征将变得明了。
附图说明
[0012]图1为示出本发明的实施例1中树脂图案的“宽度/高度”比与和烘烤相关的“宽度的收缩率”之间关系的图。
具体实施方式
[0013]本发明公开了导电性部件图案的制造方法，其包括以下步骤：通过使用光敏树脂从而在基板上形成离子交换性树脂图案；使该树脂图案吸收含有金属组分的溶液；以及烘烤已经吸收了该含有金属组分的溶液的该树脂图案，其中烘烤步骤之前该树脂图案的宽度和“宽度/高度”比分别为小于或等于1μm和小于或等于5。
[0014]在本发明中，优选地离子交换性树脂包括羧酸基和磺酸基中的至少一种。
[0015]在本发明中，将烘烤前树脂图案的“宽度/高度”比设定在小于或等于5能够在烘烤后以令人满意精确度制造出小于或等于1μm的纳米尺寸的薄配线。
[0016]本发明包括形成树脂图案的步骤、吸收步骤和烘烤步骤。对于形成树脂图案的步骤，使用光刻技术或纳米压印技术。
[0017]首先说明基于光刻技术形成树脂图案的步骤。涉及的步骤包括对光敏树脂进行施涂、干燥、曝光和显影的步骤。
[0018]施涂步骤是将光敏树脂施涂到将要在其上形成导电性部件图案的绝缘基板的步骤。能通过使用各种印刷方法(例如丝网印刷、胶版印刷和柔性版印刷)，和其它方法例如旋涂机(spinner)法、浸渍法、喷雾法、压印法、辊压法、狭缝式涂布机法及喷墨法进行施涂。
[0019]作为在本发明中使用的光敏树脂，使用形成能吸收下述含有金属组分的溶液并且还能与该溶液中的该金属组分反应并且是离子交换性的树脂图案的树脂溶液，或者使用这样的树脂的前体。该离子交换性树脂图案的形成可使下述吸收步骤成为离子交换吸收步骤，并因此可改善金属组分的吸收，可增加材料的使用效率，而且可形成形状良好的图案。作为离子交换性树脂，因为从控制图案形状的观点考虑而特别优选，优选具有羧酸基和磺酸基中的至少一种的离子交换性树脂。光敏树脂可以是通过光辐射使其不溶解于显影剂中的类型(负型)或者是通过光辐射使其可溶于显影剂中的类型(正型)。另外，光敏树脂可以是在其树脂结构中具有光敏基团的类型或者是具有混合于其中的光敏剂的类型。在这些类型的光敏树脂的任一种中，可以适当混合光反应引发剂或光反应抑制剂。
[0020]光敏树脂可以是水溶性或者溶剂可溶性的；但由于容易保持令人满意的作业环境以及废弃物给自然施加的负荷小，优选水溶性光敏树脂。水溶性光敏树脂意指在下述显影步骤中能用水或者含有大于或等于50质量％水的显影剂进行其显影的光敏树脂。另外，溶剂可溶性光敏树脂意指在显影步骤中能用有机溶剂或者含有大于或等于50质量％有机溶剂的显影剂进行其显影的光敏树脂。
[0021]进一步对水溶性光敏树脂进行说明。作为水溶性光敏树脂，可使用与显影剂的使用相适应的光敏树脂，该显影剂含有大于或等于50质量％的水并且含有例如为了增加干燥速度而在小于50质量％的范围内向其中加入的低级醇，或者是向其中添加有促进溶解、改善稳定性，或者得到光敏树脂组分的类似性质的组分的显影剂。低级醇的例子包括甲醇和乙醇。从减轻环境负荷的观点考虑，优选用水含量大于或等于70质量％的显影剂可显影的水溶性光敏树脂，更优选用水含量大于或等于90质量％的显影剂可显影的水溶性光敏树脂，以及最优选只用水作为显影剂可显影的水溶性光敏树脂。这样的水溶性光敏树脂的例子可以包括其中使用水溶性树脂例如聚乙烯醇树脂或聚乙烯基吡咯烷酮树脂的树脂。
[0022]干燥步骤是通过蒸发在施涂步骤中施涂在基板上的光敏树脂形成的涂膜中的溶剂从而干燥该涂膜的步骤。涂膜的干燥能在室温下进行，但为了减少干燥时间优选在加热下进行。通过使用例如无风烘箱、干燥机或热板进行加热干燥；一般地，通过将涂膜在50℃-100℃的温度下静置1分钟-30分钟进行干燥。
[0023]曝光步骤是根据预定图案将在干燥步骤中已经干燥的基板上的涂膜曝光的步骤。根据使用的光敏树脂是负型或正型改变在曝光步骤中用光辐射施加曝光的范围。在通过光辐射使其不溶于显影剂的负型的情形中，通过对其施加的光辐射对预定图案区域进行曝光；但是，在通过光辐射使其溶于显影剂的正型的情形中，与负型的情形相反，利用对其施加的光辐射对在预定图案区域以外的区域进行曝光。能用与通常利用光致抗蚀剂形成掩模的技术相同的方式在光辐射区域和非光辐射区域之间进行选择。
[0024]显影步骤为将已在曝光步骤中曝光的涂膜中预定图案区域以外的区域中的涂膜除去的步骤。当光敏树脂是负型时，未受光辐射的涂膜部分可溶于显影剂中并使曝光的、即用光辐射的涂膜部分不溶于显影剂中，因此能够通过用显影剂溶解除去为了不使其不溶于显影剂中而未受光辐射的涂膜部分进行显影。另外，当光敏树脂是正型时，未受光辐射的涂膜部分不溶于显影剂中并使曝光的、即用光辐射的涂膜部分溶于显影剂中，因此能够通过用显影剂溶解除去为使其可溶于显影剂中而用光辐射的涂膜部分进行显影。作为显影剂，能使用与用于通常的光致抗蚀剂相同的显影剂。
[0025]如上所述，通过使用纳米压印技术形成树脂图案的步骤也是可行的。具体地，通过将具有形成于其上的纳米级凹凸图案的模具压在涂敷有树脂薄膜的基板上以将该凹凸图案转印至该树脂薄膜，能够形成预定图案。
[0026]用其宽度和“宽度/高度”比分别是小于或等于1μm和小于或等于5的方式，制备在形成树脂图案的步骤中形成的树脂图案，即在烘烤步骤之前的树脂图案。
[0027]吸收步骤是使经过上述步骤而形成的树脂图案吸收含有金属组分的溶液的步骤。本发明中的吸收步骤为离子交换吸收步骤，因为树脂图案具有离子交换性。只要涉及的技术能使图案吸收含有金属组分的溶液，吸收方法可以采取任何技术例如浸渍法或旋涂法。
[0028]只要涉及的溶液能通过烘烤形成金属膜或金属化合物膜，用于本发明的含有金属组分的溶液可以是使用含有大于或等于50质量％有机溶剂的有机溶剂类溶剂的有机溶剂溶液，或者是使用含有大于或等于50质量％水的含水溶剂的水溶液。可用作含有金属组分的溶液的是，例如，将可溶于有机溶剂或可溶于水的铂、银、钯或铜的有机金属化合物作为金属组分溶解于有机溶剂类溶剂或含水溶剂中的溶液。
[0029]作为用于本发明的含有金属组分的溶液，由于容易保持令人满意的作业环境以及废弃物给自然施加的负荷小，优选水溶液。用于水溶液的含水溶剂可以是含有大于或等于50质量％水并且含有例如为了增大干燥速度而在小于50质量％的范围内向其中添加的低级醇的溶剂，或者是向其中添加了促进溶解、改善稳定性或者得到上述有机金属化合物的类似性质的组分的含水溶剂。低级醇的例子包括甲醇和乙醇。从减轻环境负荷的观点考虑，优选水的含量为大于或等于70质量％，更优选大于或等于90质量％，最优选水占了全部的含水溶剂。
[0030]特别地，能通过烘烤形成导电性部件图案的水溶性有机金属化合物的例子可以包括金、铂、银、钯和铜的络合物。
[0031]这样的络合物优选其配体(一个或多个)具有至少一个或多个羟基的含氮化合物。特别优选在每个络合物中配体(一个或多个)由例如具有小于或等于8个碳原子化合物的含氮化合物，例如醇胺如乙醇胺、丙醇胺、异丙醇胺和丁醇胺；丝氨醇和TRIS中的任一种；或者多种类型的这些化合物形成的络合物。
[0032]优选使用上述络合物的原因包括这些化合物具有高水溶性和低结晶性的事实。例如，一些通常市售的胺络合物等引起干燥期间的结晶沉积，从而干扰了本应是均匀膜的形成。另一方面，采用“柔性”配体例如脂族烷基胺可使结晶性降低，但烷基的疏水性可降低水溶性。与这些可能性相反，采用上述配体可使得高水溶性和低结晶性彼此相容。
[0033]另外，为了改善得到的导电性部件图案的膜质量和提高得到的导电性部件图案对基板的粘附，优选含有例如铑、铋、钌、钒、铬、锡、铅或硅的单质或化合物作为上述金属化合物的组分。
[0034]烘烤步骤是对经过上述步骤后保持在基板上的涂膜进行烘烤、分解和除去涂膜中的有机组分并形成作为金属化合物组分而含有的金属的膜的步骤。可以在空气中进行烘烤；但是，在铜、钯等易氧化金属膜的情形中，可在真空下或者在脱氧气氛中(例如，在惰性气体例如氮的气氛中)进行烘烤。根据涂膜中含有的有机组分的类型来改变烘烤；通常，能通过将涂膜在400℃-600℃的温度下放置几分钟到几十分钟来进行烘烤。烘烤能用例如热空气循环炉等进行。烘烤可使基板上形成导电性部件图案，其具有小于或等于烘烤前树脂膜图案宽度的0.54倍(大于或等于0.46的收缩率)的图案宽度。
[0035]实施例
[0036](实施例1)
[0037]在本实施例中，给出通过使用纳米压印技术形成的金属图案的例子。
[0038]通过使用分配器将通过向光敏树脂(“PAK-01”，由ToyoGosei Kogyo Co.，Ltd.制造)中添加50质量％丙烯酸β-羧基乙酯(β-CEA)而制备的溶液施涂到玻璃基板(75mm长×75mm宽×2.8mm厚)的整个表面。
[0039]然后，将其上形成有200nm的凹部深度和120nm-3μm的凹部宽度的预定的线形凹凸图案的模具压在经涂敷的基板上，用由高压汞灯发出的照明光对涂敷基板进行辐射以将光敏树脂固化。固化完成后，将模具抬起从而产生预定树脂图案。
[0040]将其上形成有树脂图案的基板浸在净化水中30秒钟，然后浸在Pd络合物水溶液(醋酸钯-单乙醇胺络合物；钯含量：0.15质量％)中60秒钟。此后，将基板取出，用流动的水清洗5秒钟以将存在树脂图案的组成单元之间的Pd络合物水溶液洗去，用空气进行排水，并在设定于80℃的热板上干燥3分钟。然后，利用热空气循环炉在500℃下烘烤树脂图案30分钟以产生金属图案。
[0041]分别测定树脂图案的宽度(L1)和烘烤树脂图案后得到的金属图案的宽度(L2)，并导出收缩率[(L1-L2)/L1]。基于下式计算出收缩率。在表1中示出这样得到的结果。
[0042](表1)