(57)【要約】【課題】簡便で、製造効率が高く、解像度や位置精度の高い導電路や電極の形成方法を提供する。【解決手段】支持体上に、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属微粒子を含有し、微粒子間が有機物により隔離された状態である金属微粒子含有層をアブレーションさせることで目的形状様にパターニングした後、加熱することにより金属微粒子を熱融着させることを特徴とする導電路又は電極の形成方法。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属微粒子を含有し、微粒子間が有機物により隔離された状態である金属微粒子含有層をアブレーションさせることで目的形状様にパターニングした後、加熱することにより金属微粒子を熱融着させることを特徴とする導電路又は電極の形成方法。
【請求項２】
高密度エネルギー光の照射によりアブレーションすることを特徴とする請求項１記載の導電路又は電極の形成方法。
【請求項３】
高密度エネルギー光が波長７００ｎｍ以上の赤外光であることを特徴とする請求項１又は２記載の導電路又は電極の形成方法。
【請求項４】
高密度エネルギー光がレーザ光であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法。
【請求項５】
透明支持体を用い、支持体側から高密度エネルギー光を照射することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法。
【請求項６】
熱融着後の導電路又は電極の表面をエッチング処理することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法により形成されたことを特徴とする導電路又は電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電路又は電極の形成方法に関し、特に、金属微粒子分散物を用いて半導体素子に用いられる導電路又は電極の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子は有機薄膜トランジスタに用いられる導電路や電極の新しい作製法が提案されてきている。例えば、ＷＯ　０１／４７０４３、同００／７９６１７、特開平１１−２７４６７１号等にインクジェットによりダイレクトに導電路や電極を形成する技術が開示されているが、製造効率が低く、量産には不向きなものであった。
【０００３】
また、特開２０００−２３９８５３や特開２００１−３５８１４等に金属の微粒子を分散した液を塗布し、熱融着することにより導電性の金属薄膜を形成する技術が開示されている。これらの中には、金属薄膜を形成したのちに通常のエッチング処理によりパターン化する方法が記載されているものの、レジスト形成やエッチング処理といった煩雑な処理が必要であり、製造効率がよいとはいえないものであった。又、特開２０００−２３９８５３には金属微粒子の分散物をスクリーン印刷により形成する方法が記載されているが、スクリーン印刷を含む印刷による方法では、解像度が低く、位置精度の高いパターニングは難しいものであった。
【０００４】
簡便で、解像度が高く、位置精度の高い、製造効率の高い導電路や電極の形成方法の提供が強く望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明の目的は、簡便で、製造効率が高く、解像度や位置精度の高い導電路や電極の形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明の構成により解決された。
【０００７】
（１）支持体上に、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属微粒子を含有し、微粒子間が有機物により隔離された状態である金属微粒子含有層をアブレーションさせることで目的形状様にパターニングした後、加熱することにより金属微粒子を熱融着させることを特徴とする導電路又は電極の形成方法。
【０００８】
（２）高密度エネルギー光の照射によりアブレーションすることを特徴とする（１）記載の導電路又は電極の形成方法。
【０００９】
（３）高密度エネルギー光が波長７００ｎｍ以上の赤外光であることを特徴とする（１）又は（２）記載の導電路又は電極の形成方法。
【００１０】
（４）高密度エネルギー光がレーザ光であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法。
【００１１】
（５）透明支持体を用い、支持体側から高密度エネルギー光を照射することを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法。
【００１２】
（６）熱融着後の導電路又は電極の表面をエッチング処理することを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法。
【００１３】
（７）前記（１）〜（６）の何れか１項記載の導電路又は電極の形成方法により形成されたことを特徴とする導電路又は電極。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図をもって説明する。
【００１５】
図１により、本発明の金属微粒子含有層をアブレーションによりパターニングする方法を示す。図１（ａ）は基本的構成である、支持体１上に均一に形成された金属微粒子含有層２を示し、図１（ｂ）は支持体側からのレーザ露光によりアブレーションを行い、露光部分の分解物を吸引装置４により吸引し、パターニングされた金属微粒子含有層３を得るものである。その後全体を加熱することにより金属微粒子を熱融着して、導電路や電極を得ることができる。図１（ｃ）は金属微粒子含有層２側からの露光によるアブレーションを示し、以下（ｂ）と同様にして、導電路や電極を得ることができる。
【００１６】
図１（ｄ）は剥離シートを用いてアブレーションを行う例を示す。支持体１上に金属微粒子含有層２を形成し、その上にマット剤（粒子状固形物）１５を含有するオーバーコート層１４を塗布し、その上を剥離シート１２でカバーしたものである。オーバーコート層１４と剥離シート１２との間にマット剤１５による空隙が形成されており、支持体側からのレーザ露光によるアブレーションを行い、金属微粒子含有層をオーバーコート層と共に剥離シート１２へ転写し、剥離シートを剥離することにより、パターニングされた金属微粒子含有層３を得るものである。その後加熱により金属微粒子を熱融着して、導電路や電極を得ることができる。また、転写された剥離シートの方を加熱することにより、転写された金属微粒子を熱融着して、導電路や電極とすることも可能である。剥離シート１２の表面には接着層を設け、被転写物の剥離シートへの接着性を向上させることができる。
【００１７】
図１（ｅ）はクッション層１１を有する剥離シート１２でカバーし、支持体側から、レーザ光によるアブレーションを行い、アブレーションされた部分はクッション層１１に吸着され、剥離シート１２を剥離することにより、パターニングされた金属微粒子含有層３を得るものである。以下同様に後加熱して、導電路や電極とすることも可能であり、又、転写された剥離シート側を加熱することにより導電路や電極とすることも可能である。
【００１８】
アブレーションに用いる高密度エネルギー光としては、支持体と金属微粒子含有層との界面でアブレートするような光源であれば特に制限はなく用いることができる。露光方法としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどによるフラッシュ露光を、フォトマスクを介して行ってもよいし、走査露光を行っても良い。その中でも、高解像度を得るためには、エネルギー印加面積が絞り込める電磁波、特に波長が１ｎｍ〜１ｍｍの紫外線、可視光線、赤外線が好ましく、このようなレーザ光源としては、一般によく知られている、ルビーレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ等の固体レーザ；Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ、Ｋｒイオンレーザ、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｎ２レーザ、エキシマーレーザ等の気体レーザ；ＩｎＧａＰレーザ、ＡｌＧａＡｓレーザ、ＧａＡｓＰレーザ、ＩｎＧａＡｓレーザ、ＩｎＡｓＰレーザ、ＣｄＳｎＰ２レーザ、ＧａＳｂレーザ等の半導体レーザ；化学レーザ、色素レーザ等を挙げることができ、これらの中でも効率的にアブレーションを起こさせるためには、波長が７００〜１２００ｎｍの赤外レーザを用いるのが、光エネルギーを熱エネルギーに変換できることから、感度の面で好ましい。
【００１９】
レーザ１ビーム当たりの出力は２０〜２００ｍＷである赤外線レーザが最も好ましく用いられる。エネルギー密度としては、好ましくは５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２、更に好ましくは１００〜２００ｍＪ／ｃｍ２である。
【００２０】
レーザ光をパターン照射する方向としては、アブレーション防止層側からでも、支持体側からでもよい。
【００２１】
なお、ここで言うアブレートとは、物理的或いは化学的変化により金属微粒子含有層が完全に飛散する、一部が破壊される或いは飛散する、支持体の界面近傍のみに物理的或いは化学的変化が起こるという現象も含む。
【００２２】
さらに前述のように剥離シートを引き剥がす方法としては、剥離板、剥離ロールによる剥離角度固定方法、手で支持体と剥離シートとを固定せずに引き剥がす手剥離方法等、パターニングに影響を与えなければ種々の剥離方法を用いることができる。
【００２３】
以下、本発明の構成に用いられる材料について説明する。
本発明に用いられる支持体としては、ガラス、ベークライトやフレキシブルなプラスチックフィルムなど、任意の材料を用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、等からなるフィルムが挙げられる。このようなプラスチックフィルムを用いることにより、軽量化を図ることができ、可撓性を高め、可搬性を高めることができる。軟化点は１５０℃以上が好ましく、更には２００℃以上の樹脂が好ましい。
【００２４】
本発明に係る金属微粒子含有層とは、粒子径が１〜５０ｎｍ、好ましくは１〜１０ｎｍの金属微粒子を含有する分散物を用いて層形成されたものであり、該金属微粒子間は実質的に有機物により隔離された状態で、導電性を示さないが、加熱することにより金属微粒子が熱融着して導電路又は電極を形成することを特徴とする。金属材料としては白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができる。
【００２５】
これらの金属からなる微粒子を、主に有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した分散液を用いて金属微粒子含有層が形成される。
【００２６】
このような金属微粒子分散液の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは、特開平１１−７６８００号、同１１−８０６４７号、同１１−３１９５３８号、特開２０００−２３９８５３等に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５、同２００１−５３０２８、同２００１−３５２５５、同２０００−１２４１５７、同２０００−１２３６３４などに記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子分散物である。これらの金属微粒子分散物を用いて層を成形し、溶媒を乾燥させた後、本発明のアブレーションによりパターニングし、その後１００〜３００℃、好ましくは１５０から２００℃の範囲で全体を加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する導電路或いは電極を形成するものである。
【００２７】
光照射後にアブレートされた金属微粒子含有層を引き抜くために設ける剥離シートは、ヒートシール性の有る樹脂シートを剥離シートとしたり、上記の支持体として用いられる樹脂フィルム上にクッション層を設けて形成したものでもよい。クッション層は、それ自身常温で接着性を有するもの、熱や圧力を掛けることにより接着性を発現するもののいずれでもよく、例えば、低軟化点の樹脂、接着性付与剤、熱溶剤、ワックス、微粒子等を適宜選択することにより形成することができる。
【００２８】
低軟化点の樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、アクリル系樹脂、アイオノマー樹脂、セルロース系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられ、接着性付与剤としては、ロジン、水添ロジン、ロジンマレイン酸、重合ロジン及びロジンフェノール等の未変性若しくは変性物、テルペン並びに石油樹脂及びそれらの変性物等が挙げられる。又、熱溶剤としては、公知の常温で固体であり、加熱時に可逆的に液化又は軟化する化合物を適時選択して用いることができる。
【００２９】
剥離シートの厚みは６〜１００μｍ程度、好ましくは１０〜５０μｍであり、クッション層の厚みは０．０５〜３０μｍ程度、好ましくは０．１〜２０μｍである。
【００３０】
支持体上に形成された金属微粒子分散物層の上にはオーバーコート層を形成しても良く、オーバーコート層の膜厚は通常０．０１μｍ以上、０．３μｍ以下であり、バインダー樹脂としては、ポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体等の塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール系樹脂、ニトロセルロース等のセルロース系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルホルマール等のアセタール系樹脂、及びポリビニルアルコール、ゼラチン等の水溶性樹脂等が挙げられる。
【００３１】
これらの樹脂を硬化剤を用いて硬化してもよく、このような硬化剤としては、例えば、ポリウレタン樹脂を合成する際に用いられるポリイソシアネートなどを挙げることができる。
【００３２】
オーバーコート層中には必要に応じてマット剤を添加しても良い。マット剤としては、カーボンブラック、グラファイト、ＴｉＯ２、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＷＳ２、ＭｏＳ２、ＭｇＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、α−Ｆｅ２Ｏ３、α−ＦｅＯＯＨ、ＳｉＣ、ＣｅＯ２、ＢＮ、ＳｉＮ、ＭｏＣ、ＢＣ、ＷＣ、チタンカーバイド、コランダム、人造ダイアモンド、ザクロ石、ガーネット、ケイ石、トリボリ、ケイソウ土、ドロマイト等の無機フィラーやポリエチレン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、グアナミン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、シリコン樹脂粒子、メラミン樹脂粒子等の有機フィラーを挙げることができる。
【００３３】
オーバーコート層には必要に応じて、ワックス、シリコン系化合物及びフッ素系化合物の中から少なくとも１種類の添加剤（滑剤）を含有しても良い。
【００３４】
また、形成された導電路或いは電極と支持体との接着性を向上させるためには、任意のプライマー層を設けても良い。
【００３５】
各層の組成物の塗布方法としては、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、ダイコート等の公知の塗布方法を用いることができ、連続塗布又は薄膜塗布が可能な塗布方法が好ましく用いられる。
【００３６】
熱融着した後も、支持体表面や熱融着した導電路の表面には粒子の分散剤などの有機成分が残存し、はんだ付けなどによる他の素子への接合が不十分となる可能性があり、また、ＴＦＴなどの電極として用いる場合には、有機半導体チャネルと障壁を生じ、電荷注入が阻害されるという問題が生じる恐れがある。このため電極形成後に、有機成分を除去するための洗浄を行うことが好ましい。有機成分の溶解性又は分散性の高い洗浄剤で処理する方法を用いてもよいが、本発明においては、プラズマ処理などのドライエッチングによる処理が好ましい。更には酸素プラズマ処理が有効であり、特に大気圧プラズマ放電による酸素プラズマ処理が好ましい。
【００３７】
大気圧プラズマ放電とは、減圧下で行う真空プラズマ放電に対し、大気圧又は大気圧近傍でプラズマ放電を発生させ生じた励起活性種により表面処理を行うものである。励起活性種の濃度を高くできるため処理の効率がいいのが特徴であるが、本発明において、大気圧近傍とは、１．０１３×１０２±０．５０７×１０２ｋＰａ、好ましくは１．０１３×１０２±０．３０４×１０２ｋＰａの範囲であり、さらに好ましくは１．０１３×１０２±０．２０３×１０２ｋＰａの範囲である。
【００３８】
【実施例】
実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３９】
実施例１
厚さ１００μｍのＰＥＳフィルム支持体上に、特開２０００−２３９８５３に記載された製造方法により作製した平均粒径約１０ｎｍの金微粒子のエタノール分散液を塗布し、５０℃にて乾燥した。厚さ０．２μｍの金属微粒子含有層を形成した。出力波長８３０ｎｍ、出力５０ｍＷの半導体レーザから２００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー密度で、書き込み解像度が４０００ｄｐｉ（以下、ｄｐｉは２．５４ｃｍ当たりのドット数を表す。）で支持体側から露光を行い、アブレーションされた金属微粒子含有層を吸引装置を用いて吸引除去した。目的形状様に形成された金属微粒子含有層を有する支持体全体を、２００℃のオーブン中で１０分間加熱し、金属微粒子を熱融着した。幅約７μｍの導電路が形成され、導電性は良好であった。
【００４０】
実施例２
厚さ２００μｍのＰＥＳフィルム支持体上に、実施例１と同様の製造方法により作製した平均粒径約１０ｎｍの金微粒子の水分散液を塗布し、５０℃にて乾燥して厚さ０．２μｍの金微粒子含有層を形成した。一方、ＰＥＳフィルム上に、厚さ２μｍのポリウレタンのクッション層を有する剥離シートを形成した。クッション層と金属微粒子含有層を密着し、出力波長８３０ｎｍ、出力５０ｍＷの半導体レーザから２００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー密度で、書き込み解像度が４０００ｄｐｉの露光を行った。剥離シートを剥離すると、目的形状様に形成された金属微粒子含有層を有する支持体が得られた。支持体全体を、２００℃のオーブン中で１０分間加熱し、金微粒子を熱融着した。幅約７μｍの導電路が形成され、導電性は良好であった。
【００４１】
実施例３
特開平２００１−０３５２５５に示された方法により、平均粒径約２０ｎｍの銅微粒子のエタノール分散物を調製し、厚さ１００μｍのＰＥＳフィルム支持体上に塗設、乾燥させることで、厚さ０．３μｍの銀微粒子含有層を形成した。
【００４２】
ついで下記組成の保護層形成塗工液を調製した後、上記銀微粒子含有層上に塗布、乾燥し、厚さ０．２μｍのオーバーコート層を形成した。
【００４３】
2004039791.tif 000002
別途、厚さ３８μｍの片面易接処理した透明ポリエチレンテレフタレートフィルムの易接面に、下記の組成のクッション層組成物をバーコータで塗布、乾燥し、膜厚１．３０μｍの接着層を設け、剥離シートを作製した。
2004039791.tif 000003
次いで、上述のオーバーコート面と、剥離シートのクッション層面を対面させ、加熱加圧処理［ロール温度；６０℃、搬送速度；８０ｍｍ／秒、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ］し、剥離シートを貼合した。
【００４４】
実施例２と同じ半導体レーザを用いて、ＰＥＳフィルム側から、エネルギー密度３００ｍＪ／ｃｍ２、解像度４０００ｄｐｉの露光を行った。剥離シートを剥離したのち、ＰＥＳフィルムごと２００℃、３０分の加熱処理を行い、銀微粒子を熱融着した。幅約７μｍの導電路が形成され、導電性は良好であった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の方法により、解像度や位置精度の高い導電路や電極を、簡便な作製方法で提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属微粒子含有層をアブレーションによりパターニングする方法を示す。
【符号の説明】
１　支持体
２　金属微粒子含有層
３　パターニングされた金属微粒子含有層
１１　クッション層
１２　剥離シート
１４　オーバーコート層
１５　マット剤
【図１】
2004039791.tif 000004