(57)【要約】【課題】パターン膜の端部の盛り上がりが抑制されたパターン構造体を提供する。【解決手段】パターン構造体１００は、基材１０と、基材１０の表面１０Ｓ上に、原子層堆積法により形成されたパターン膜１４とを備える。パターン膜１４は、基材１０の表面１０Ｓに対して傾斜すると共に基材１０の表面１０Ｓの法線方向に交差する方向Ａに突出する端部１４Ａを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の表面上に、原子層堆積法により形成されたパターン膜と、
を備え、
前記パターン膜は、前記基材の前記表面に対して傾斜すると共に前記基材の前記表面の法線方向に交差する方向に突出する端部を備える、パターン構造体。
【請求項２】
前記端部は、前記端部が突出する方向に延在する上面を有しており、
前記基材の前記表面と前記端部の前記上面とのなす角度の最大値が０°超６０°以下である、請求項１に記載のパターン構造体。
【請求項３】
前記基材の前記表面の前記法線方向から見て、前記パターン膜のエッジの少なくとも一部が不規則形状を有する、請求項１又は２に記載のパターン構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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膜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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４０６５６号公報
【特許文献２】特開２００９−１５７９７７号公報
【特許文献３】特開２００７−３３５７２７号公報
【特許文献４】特開２００８−５４７１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８は、上述のようにパターン膜を形成する方法の各工程を模式的に示す図である。まず、図８（Ａ）に示されるように、フォトリソグラフィー法を用いて基板５１０上に形成されたレジストパターン５１２上に、原子層堆積法により薄膜６１４が形成される。フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターン５１２を基板５１０上に形成すると、レジストパターン５１２の側面は基板５１０の表面５１０Ｓに垂直に立つ。一方、原子層堆積法により形成される薄膜６１４はカバレッジ特性に優れている。そのため、原子層堆積法により形成される薄膜６１４も、レジストパターン５１２の側面に沿って基板５１０の表面５１０Ｓに垂直に延在する。
【０００５】
次に、図８（Ｂ）に示されるように、リフトオフ法を用いてレジストパターン５１２が除去される。その結果、レジストパターン５１２上に形成された薄膜６１４の一部も除去される。この場合、薄膜６１４から形成されるパターン膜５１４の端部５１４Ａが基板５１０の表面５１０Ｓに垂直に立つことになる。そのため、例えばパターン膜５１４上に異方性導電膜（ＡＣＦ）等の機能膜が設けられる場合、パターン膜５１４の端部５１４Ａ付近において、異方性導電膜の導通性といった機能膜の特性が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、パターン膜の端部の盛り上がりが抑制されたパターン構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係るパターン構造体は、基材と、前記基材の表面上に、原子層堆積法により形成されたパターン膜と、を備え、前記パターン膜は、前記基材の前記表面に対して傾斜すると共に前記基材の前記表面の法線方向に交差する方向に突出する端部を備える。
【０００８】
このパターン構造体では、パターン膜の端部が、基材の表面の法線方向に突出していない。そのため、パターン膜の端部の盛り上がりが抑制される。
【０００９】
前記端部は、前記端部が突出する方向に延在する上面を有しており、前記基材の前記表面と前記端部の前記上面とのなす角度の最大値が０°超６０°以下であってもよい。
【００１０】
この場合、パターン膜の端部の盛り上がりが更に抑制される。
【００１１】
前記基材の前記表面の前記法線方向から見て、前記パターン膜のエッジの少なくとも一部が不規則形状を有してもよい。
【００１２】
この場合、例えばパターン膜上に他の部材が設けられると、当該部材とパターン膜のエッジの少なくとも一部との間の接触面積が増大する。よって、当該部材とパターン膜との密着性が向上する。
【００１３】
本発明の他の一側面に係るパターン構造体は、基材と、前記基材の表面上に、原子層堆積法により形成されたパターン膜と、を備え、前記基材の前記表面の法線方向から見て、前記パターン膜のエッジの少なくとも一部が不規則形状を有する。
【００１４】
このパターン構造体では、例えばパターン膜上に他の部材が設けられると、当該部材とパターン膜のエッジの少なくとも一部との間の接触面積が増大する。よって、当該部材とパターン膜との密着性が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パターン膜の端部の盛り上がりが抑制されたパターン構造体が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るパターン構造体を模式的に示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったパターン構造体の断面図である。
【図３】一実施例に係るパターン構造体のＴＥＭ断面を示す図である。
【図４】一実施例に係るパターン構造体のＴＥＭ断面を示す図である。
【図５】一実施例に係るパターン構造体の平面形状を示す図である。
【図６】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。
【図７】他の実施形態に係るパターン構造体を模式的に示す図である。
【図８】レジストパターンを用いてパターン膜を形成する方法の各工程を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【００１８】
図１は、実施形態に係るパターン構造体を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったパターン構造体の断面図である。図１及び図２には、ＸＹＺ直交座標系が示される。図１及び図２に示されるパターン構造体１００は、基材１０と、基材１０の表面１０Ｓ上に、原子層堆積法により形成されたパターン膜１４とを備える。基材１０の表面１０Ｓは例えばＸＹ平面に平行な平面である。パターン膜１４は、後述のように、原子層堆積法及びリフトオフ法により形成され得る。
【００１９】
パターン膜１４は、基材１０の表面１０Ｓに対して角度θで傾斜する方向Ａに突出する端部１４Ａを備え得る。方向Ａは、基材１０の表面１０Ｓの法線方向（Ｚ方向）に交差する。端部１４Ａは、例えばひさし又はオーバーハングを形成する。端部１４Ａは、Ｚ方向から見て、パターン膜１４のエッジ１４Ｅの少なくとも一部に設けられ得る。端部１４Ａは、方向Ａに延在する上面１４Ｓを有する。上面１４Ｓは、パターン膜１４のエッジ１４Ｅに向かうに連れて、徐々に基材１０の表面１０Ｓから離れるように延在する。上面１４Ｓは例えば平面である。上面１４Ｓは、凸面等の曲面であってもよい。端部１４Ａと表面１０Ｓとの間には隙間が形成される。すなわち、端部１４Ａ及び表面１０Ｓによってポケットが形成される。端部１４Ａの形状は、例えばリフトオフ材の形状を調整することによって制御可能である。
【００２０】
基材１０の表面１０Ｓと端部１４Ａの上面１４Ｓとのなす角度θ（鋭角のなす角度）の最大値は、０°超６０°以下であってもよく、４５°以下であってもよく、１０°以下であってもよい。角度θは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるパターン構造体１００の断面画像から測定され得る。上面１４Ｓが曲面の場合、角度θは、上面１４Ｓ上の点における接線と基材１０の表面１０Ｓとのなす角度になる。そのため、上面１４Ｓが曲面の場合、上面１４Ｓ上の位置によって角度θの値は異なる。角度θは、例えばリフトオフ材の形状を調整することによって制御可能である。
【００２１】
図３及び図４は、一実施例に係るパターン構造体のＴＥＭ断面を示す図である。図３では、パターン膜の端部の上面が平面である。図４では、パターン膜の端部の上面が凸面である。図３及び図４は、同一のパターン構造体について、異なる位置におけるＴＥＭ断面を示す。本実施例において、パターン膜は、交互に積層された複数のアルミニウム酸化物層と複数のジルコニア酸化物層とからなる。各アルミニウム酸化物層の厚さは４ｎｍである。各ジルコニア酸化物層の厚さは４ｎｍである。パターン膜の厚さは２０ｎｍである。基材はガラス基板である。角度θは例えば以下のように算出される。まず、集束イオンビーム加工（ＦＩＢ加工）を用いて、パターン構造体の試料を作製する。次に、株式会社日立ハイテクノロジーズ製透過型電子顕微鏡ＨＦ−３３００を用いて試料のＴＥＭ断面画像を取得する。次に、取得したＴＥＭ断面画像において、基材の表面とパターン膜の端部の上面とのなす角度θを算出する。本実施例では、角度θの最大値は４５°以下である。
【００２２】
パターン膜１４は、端部１４Ａに連結する本体部１４Ｂを備え得る。本体部１４Ｂは、基材１０の表面１０Ｓに沿って延在する。パターン膜１４の厚さは、１０ｎｍ以上であってもよく、２００ｎｍ以下が好ましいが、１００ｎｍ以下であってもよい。パターン膜１４の厚さが２００ｎｍ以下であると、パターン膜１４の生産性が向上する。パターン膜１４の厚さは、本体部１４Ｂから端部１４Ａにわたって一定であってもよい。パターン膜１４が厚いと、パターン膜１４の剛性が高くなるので、角度θが小さくなる傾向にある。
【００２３】
基材１０の表面１０Ｓの法線方向（Ｚ方向）から見て、パターン膜１４のエッジ１４Ｅの少なくとも一部は不規則形状を有してもよい。パターン膜１４のエッジ１４Ｅは、全長の８０％以上の部分において、不規則形状を有してもよい。不規則形状は、原子層堆積法により形成される薄膜の一部を剥離することによって形成され、例えば、波形状、ジグザグ形状等を含む。パターン膜１４のエッジ１４Ｅは、基準線Ｐからランダムにずれている。パターン膜１４のエッジ１４Ｅ上において、第１の点と第２の点との間の最短距離をＤ１、第１の点と第２の点との間のエッジ１４Ｅに沿った経路をＤ２とした場合に、Ｄ２／Ｄ１は１．１以上であってもよく、２以下であってもよい。パターン膜１４の端部１４ＡのＸ方向における幅は、薄膜を剥離する条件によって決定される。剥離力が大きいと、パターン膜１４の端部１４ＡのＸ方向における幅が小さくなる。
【００２４】
図５は、一実施例に係るパターン構造体の平面形状を示す図である。本実施例のパターン構造体は、図３及び図４に示されるパターン構造体と同一である。図５は、３００００倍の倍率で測定されたＳＥＭ画像である。図５に示されるように、パターン膜のエッジ上において、第１の点Ｐ１と第２の点Ｐ２との間の最短距離（線分の長さ）Ｄ１は１０μｍであり、第１の点Ｐ１と第２の点Ｐ２との間のエッジ１４Ｅに沿った経路Ｄ２は１４．５３μｍである。よって、Ｄ２／Ｄ１は１．４５である。
【００２５】
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。
【００２６】
パターン膜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。パターン膜１４は、単層膜であってもよいし、複数の第１金属酸化膜と複数の第２金属酸化膜とが交互に積層された積層体であってもよい。第２金属酸化膜の構成材料は、第１金属酸化膜の構成材料とは異なる。パターン膜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。パターン膜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。パターン膜１４は、ＩＴＯ膜であってもよい。パターン膜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。パターン膜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。
【００２７】
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、パターン膜１４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、パターン膜１４として有機ＥＬ層を用いることができる。
【００２８】
本実施形態に係るパターン構造体１００では、パターン膜１４の端部１４Ａが、基材１０の表面１０Ｓの法線方向（Ｚ方向）に突出していない。そのため、パターン膜１４の端部１４Ａの盛り上がりが抑制される。その結果、例えばパターン膜１４上に他の膜が設けられる場合であっても、当該他の膜の受ける影響が少ない。例えば、パターン膜１４の端部１４Ａ上に異方性導電膜（ＡＣＦ）等の機能膜が設けられる場合であっても、当該異方性導電膜の導通性といった機能膜の特性が低下し難い。また、端部１４Ａと表面１０Ｓとの間の隙間に当該他の膜が入り込むことによって、当該他の膜とパターン膜１４との密着性が向上する。
【００２９】
表面１０Ｓと上面１４Ｓとのなす角度θの最大値が６０°以下であると、パターン膜１４の端部１４Ａの盛り上がりが更に抑制される。
【００３０】
基材１０の表面１０Ｓの法線方向（Ｚ方向）から見て、パターン膜１４のエッジ１４Ｅの少なくとも一部が不規則形状を有すると、例えばパターン膜１４上に他の膜が設けられる場合、当該他の膜とパターン膜１４のエッジ１４Ｅの少なくとも一部との間の接触面積が増大する。よって、当該他の膜とパターン膜１４との密着性が向上する。
【００３１】
図６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。パターン構造体１００は、例えば以下のように製造される。
【００３２】
（リフトオフ材形成工程）
まず、図６（Ａ）に示されるように、基材１０の表面１０Ｓ上に液体１１２を塗布する。液体１１２は、後述するリフトオフ材１２の構成材料と溶媒とを含む。塗布は、例えばインクジェット法、ディスペンサー装置、マーカー、筆、ペン、スクリーン印刷法、平版印刷機、凹版印刷機（例えばグラビア印刷機）、凸版印刷機等を用いて行われる。基材１０の表面１０Ｓと液体１１２との接触角αは、例えば１０〜６０°である。接触角αは、例えば液体１１２の固形分率、液体１１２の表面張力、基材１０及び液体１１２の構成材料の種類等を調整することによって制御可能である。液体１１２の固形分率は、液体１１２の全体を基準として、例えば５〜５０ｗｔ％である。液体１１２の表面張力は、例えば１５〜５０ｍＮ／ｍである。
【００３３】
次に、図６（Ｂ）に示されるように、液体１１２を乾燥させることによって、基材１０の表面１０Ｓ上にリフトオフ材１２を形成する。基材１０の表面１０Ｓとリフトオフ材１２の表面１２Ｓとが接する場所において、表面１０Ｓと表面１２Ｓとのなす角度βは、上記角度θと同じである。角度βは、例えば液体１１２の固形分率が５０ｗｔ％の場合、接触角αの約半分である。角度βは、液体１１２の固形分率を調整することによって制御可能である。
【００３４】
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１０Ｓからのリフトオフ材１２の高さは、例えば１０ｎｍ〜１０μｍである。
【００３５】
（成膜工程）
次に、図６（Ｃ）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１１４を形成する。例えば、まず、機能膜１１４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１１４が形成される。
【００３６】
原子層堆積法を用いると、広い面積において機能膜１１４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１１４を形成することができる。また、機能膜１１４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１１４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。
【００３７】
（パターン形成工程）
次に、図６（Ｄ）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１１４からパターン膜１４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、例えば水等の溶媒、超音波、ウォータージェット、ドライアイスブラスト、物理的な力（例えば摩擦等）、リフトオフ材１２と基材１０との熱膨張係数の差、レーザー光照射のうち少なくとも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。パターン膜１４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、複数のパターン膜１４を基材１０上に積層させることができる。複数のパターン膜１４は互いに異なってもよい。パターン膜１４は、配線パターンであってもよい。
【００３８】
図７は、他の実施形態に係るパターン構造体を模式的に示す図である。図７に示されるパターン構造体２００は、基材１０及びパターン膜１４に加えて、異方性導電膜２０及びフレキシブルプリント配線基板３０を備え得る。異方性導電膜２０は、樹脂部２４と、樹脂部２４内に分散された導電粒子２２とを備える。フレキシブルプリント配線基板３０は、基材３２と、基材３２上に設けられた配線３４とを備える。本実施形態において、基材１０は、基材本体１６と、基材本体１６上に設けられた配線１８とを備える。異方性導電膜２０は、配線３４と配線１８との間に配置される。パターン膜１４の端部１４Ａは、配線１８上に配置され、異方性導電膜２０内に埋め込まれている。
【００３９】
配線１８及び３４は、例えば金（又は金／ニッケル）めっきされた銅配線である。配線１８及び３４は、異方性導電膜２０の導電粒子２２によって互いに電気的に接続される。基材本体１６及び基材３２は、例えばガラス基板又は高分子フィルムである。
【００４０】
パターン構造体２００においても、パターン構造体１００と同様の作用効果が得られる。パターン構造体２００では、パターン膜１４の端部１４Ａ付近において、異方性導電膜２０の導通性が低下し難い。また、端部１４Ａと配線１８との間の隙間に異方性導電膜２０が入り込むことによって、異方性導電膜２０とパターン膜１４との密着性が向上する。基材１０の表面１０Ｓの法線方向から見て、パターン膜１４のエッジ１４Ｅの少なくとも一部が不規則形状を有すると、異方性導電膜２０とパターン膜１４のエッジ１４Ｅの少なくとも一部との間の接触面積が増大する。よって、異方性導電膜２０とパターン膜１４との密着性が更に向上する。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【００４２】
１０…基材、１０Ｓ…表面、１４…パターン膜、１４Ａ…端部、１４Ｅ…エッジ、１４Ｓ…上面、１００，２００…パターン構造体。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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