－新製品紹介－●導電性高分子用フォトエッチング用薬剤、及びパターニングシステム
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鶴見曹達株式会社

１

はじめに研究開発部

井原 孝

グする必要がある。

３

導電性高分子とはその名の通り導電性を有する高分子であ

パターニング方法の開発状況

り、代表的な物としてポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン等がある。現在、導電性高分子の導電性高分子のパターニングについては各種の方法が検討

応用が進んでいるのはコンデンサー用途であり、電解液の代されている。例えば、マイクロコンタクトプリント法、キャわりに用いることで、周波数特性に優れたコンデンサーが得

ピラリー法、転写法、インクジェット法、ラインパターニンられている。コンデンサー用の導電性高分子の導電率はおよグ法、スクリーン印刷法等である6)。しかし、現時点では高そ10～100S/cmであるが 1) 、現在は高導電化が進み、導電率

精細なパターニングを工業的に実施できる方法は確立されて2)は200～600S/cmとなっている 。なかでも、ポリチオフェンいない。特にITOで実施されているフォトエッチングと呼ば系のポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホれる方法は殆ど検討されていなかった。その理由は、導電性ン酸(以下PEDOT/PSSと略記する)が、導電性と安定性の面高分子はエッチングが不可能であると思われているためであから特に優れている。

る7)。

コンデンサー以外の用途として、導電性高分子を透明導電

このような状況の中当社独自のフォトエッチング用薬剤を膜に応用するためには、次項で述べるように導電性高分子を用いてフォトエッチングを行う方法を開発した。

パターニングする必要がある。当社では導電性高分子用の生４産性の高いウエットエッチング剤、並びに一連のパターニンパターニングシステム

グシステムを開発したので、PEDOT/PSSに対する薬剤を中心に紹介する。

本稿のパターニングシステムの工程を図１に示した。一般にはフォトエッチングと呼ばれる方法である。①から⑥の工

２

パターニングの必要性程を経て、フォトマスクに描かれたパターンを導電性高分子膜に転写することができる。以下にそれぞれの工程の概略を示した。なお、ここでは水洗や乾燥等の工程は省略してある

導電性高分子の高導電化により、導電性高分子膜の表面抵ので、詳しくは成書をご覧いただきたい8)。

抗率が1000Ω/□以下、全線透過率が80％以上になると、タッチパネルの透明導電膜として使用することが可能となる。

①基板洗浄

タッチパネルへの応用に当たって、導電性高分子がindium
tin oxide(以下ITOと略記する)よりも優れているのは、折り④現像現像液

導電膜基材曲げに強いことである。ITOは８㎜φ以下の局率に追従できないが、導電性高分子は１㎜φの曲率にも追従できるため3)、②フォトレジスト塗布、製膜耐久性に優れたタッチパネルが可能となる。また、ITOは原⑤エッチングエッチング液

フォトレジスト料のインジウムの供給不安もあり、導電性高分子膜のタッチレジスト膜

パネルへの応用が盛んに検討されている。
タッチパネルを使用したデバイスで重要なものは携帯電話やパーソナル･メディア･プレーヤで、現在は抵抗膜方式が主③露光流であるが、将来的にはマルチタッチの可能な静電容量方式

UV照射

マスク

⑥剥離剥離液に変わっていくと考えられている4)。静電容量方式のタッチパネルを搭載した有名なデバイスとして｢iPhone｣がある。
｢iPhone｣の透明電極にはITOが使われているが、光の透過率

図1 工程図や検出感度の均一性などのため、非常に微細なパターンが形成されている5)。静電容量方式のタッチパネルに導電性高分①

必要に応じて基板に付着した汚れを、適切な方法で除子を使用するには、ITOと同じく高精細な形状をパターニン

東亞合成グループ研究年報

基板洗浄

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去する。
②

表1 パターニングシステムに用いる薬剤の一覧表

フォトレジスト塗布、製膜薬剤

基板に液体のフォトレジストをコーティングし、加熱ッエによりフォトレジスト中の溶剤を蒸発させて、フォトレ露光
所望のパターンを有するフォトマスクをフォトレジス

フ

フォトレジスト膜の一部を感光させる。

トレジス
ト現像
フォトレジストがポジ型の場合は感光した部分を、ネガ型の場合は未感光の部分を、現像液で溶解し除去する。
エッチング対象となる導電膜の部分が露出する。

⑤

主剤
感光剤
添加剤
溶剤
（フォトレジストの粘度は調整が可能）
主剤
添加剤（主剤と添加剤はパターニングする導電膜にあわせて調整が可能）
アルカリ剤
添加剤
水

剥離液

エッチング
エッチング液と露出した導電膜を接触させて、露出し現像液た導電膜を溶解し除去する。
⑥

ォ

ト膜に密着させて、フォトマスク越しに紫外線を照射し、
④

主剤添加剤
水
（主剤と添加剤はパターニングする導電膜にあわせて調整が可能）

チン
グ液

ジスト膜を製膜する。
③

成分

剥離剥離液とフォトレジスト膜を接触させて、フォトレジ５.１

スト膜を除去する。

エッチング液当社の開発したエッチング液は、導電性高分子をエッチン５

フォトエッチング用薬剤グ(溶解)することができる最も重要な薬剤である。
今回開発したエッチング液は多種多様であり、ユーザーの今回開発したパターニングシステムの一連の工程において、要望により各種のカスタマイズが可能である。そのうちの代

エッチング液、フォトレジスト、現像液、及び剥離液の４つ

表的な組成としてエッチング液A～Cのエッチング能力を確の薬剤が必須であるが、表１に当社が開発した薬剤をまとめ認した。
ＲCLEVIOS 〇FE(PEDOT/PSS含有て示した。

エイチ･シー･スタルク

各薬剤の中には危険物や劇物に該当するものもあるが、危株式会社製)を塗布した基板をエッチングする時間を確認し険性は一般のフォトエッチングに使用する薬剤とほぼ同等でた結果を表２に示した。エッチング液に30分浸漬したにもかあり、安全に使用することができる。

かわらず、導電膜が完全に除去できない場合はエッチング不図１の各工程の諸条件は一般のフォトエッチングとほぼ同可とした。

等であり、既存のフォトエッチング用装置が使用できる。更比較用にITOとアルミニウムのエッチング液でも同様の試に、現像液、エッチング液、及び剥離液の洗浄は環境負荷の験を行った。ITOには塩酸と塩化第二鉄液を混合したエッチ少ない水洗が可能である。

ング液を用いるが、導電性高分子はエッチングできなかった。

以下に各薬剤について紹介する。

アルミニウムには燐酸、硝酸、酢酸を混合したPAN系と呼ばれるエッチング液を用いるが、導電性高分子はエッチングできなかった。このように導電性高分子には専用のエッチング液が必要である。

表2 各種エッチング液のエッチング時間(秒)

エッチング液エッチング液 A
エッチング液 B
エッチング液 C
ITOエッチング液
Alエッチング液

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エッチング時間2010020
不可不可エッチング液A～Cは、主剤の濃度を選定することで、ユに好適なフォトレジストである。汎用のフォトレジストは、ーザーの希望するエッチング時間に合わせることができる。

導電性高分子との密着性が弱く、微細なパターニングを行お

エッチング液Aの主剤濃度とエッチング時間の関係を図２にうとすると、現像段階でフォトレジストが脱落してしまう。

示した。エッチング液Aは主剤濃度の広い範囲にわたってエ

そこで、密着性を改良することにより、高解像度を実現する

ッチング時間が30秒以下で、特に高速のエッチングが可能でＲことができた。透明導電膜としてCLEVIOS〇FEを塗布した生産性が高い。

基板で試験した結果を図３に示した(図中の数値がL/Sで単time [seconds]

位はμm)。

35302520151050

図3-1 当社製フォトレジストの現像後

0→5濃度大10component A [wt%]図2 主剤濃度とエッチング時間

図3-2 他社製フォトレジストの現像後５.２ 剥離液
当社の開発した剥離液は、有機溶剤からなり、当社製フォトレジストと併用することで導電性高分子のパターニングが５.４可能である。

現像液

今回開発した剥離液は主剤と添加剤の組み合わせにより、当社の開発した現像液は、アルカリ型の現像液で、当社製ユーザーの要望により各種のカスタマイズが可能である。そフォトレジストと併用することで導電性高分子のパターニンのうちの代表的な組成として剥離液A～Cの剥離能力を確認グが可能である。

した。

６Ｒ
CLEVIOS〇
FEを塗布した基板にエッチング処理まで行っパターニングシステムの特徴た。この当社製のフォトレジスト付の基板を用いてフォトレジストを剥離する時間を確認した結果を表３に示した。

今回開発したフォトエッチング用薬剤は導電性高分子用に各剥離液とも10秒以下でフォトレジストが剥離可能で、顕選定した薬剤であり、４種類の薬剤をセットで使用すること微鏡で観察したところ、フォトレジストの剥離残りや、導電で、エッチングが不可能であった導電性高分子のパターニン膜の異常も無く良好な状態であった。

グが可能になるだけでなく、優れた特徴を有する。
一つ目の特徴は、パターニング後の前後で透明導電膜の導表3 各種剥離液の剥離時間(秒)

剥離液
剥離液 A
剥離液 B
剥離液 C

電性と全線透過率透の変化が少ないことである。二つ目の特剥離時間
10秒以下
10秒以下
10秒以下

徴は、ミクロンオーダーの高精細なパターニングが可能ということである。これらの特徴を、実際の試験結果を元に紹介する。なお、導電性高分子はPEDOT/PSSの中でも特に高導電性のグレードを使用した。

５.３ フォトレジスト

６.１ パターニング後の導電性と透過率

当社の開発したフォトレジストは、g線用ポジ型フォトレＲ
透明導電膜としてCLEVIOS〇FEを塗布した基板を用意しジストで、柔軟性が高く、屈曲性に優れ、フレキシブル基板た。パターニング前の100㎜角のテスト基板の表面抵抗率を東亞合成グループ研究年報

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抵抗率計(ロレスタＧＰ

MCP-T61型

三菱化学株式会社製)を用いて測定した。また、全線透過率とヘイズ値を濁度計(曇り度計)(NDH2000 日本電色工業株式会社製)を用いて測定した。テスト基板の中央に50㎜角のパターンを本システムにより作製し、同様の測定を行いその結果を表４に示した。
表面抵抗率、全線透過率、及びヘイズ値はパターニング前後で殆ど変化しなかった。

表4 パターニング前後の導電膜の評価
表面抵抗率 全線透過率
[Ω/□]
[%]
33787.85
36587.83

前
後

ヘイズ値
[%]
0.130.31

Ｒ
透明導電膜としてDenatron 〇(PEDOT/PSS含有

図5 パターニング写真

ナガセケ

７ムテックス株式会社製)を塗布した基板を用意した。テスト

各種グレードへの対応

基板の中央に50㎜角のパターンを本システムにより作製した。
比較用に本システム以外の他社製剥離液を使用した以外は同

PEDOT/PSSは、今回紹介したエイチ･シー･スタルク株式じ処理を行ったテスト基板を作成した。この二つの基板の表会社製やナガセケムテックス株式会社製から複数のグレード

面抵抗率を測定した結果を図４に示した。本システム以外のが販売されている。更に、この２社以外にも、多くのメーカ他社製剥離液を使用するとパターニング後の表面抵抗率が大ーから多種多様のグレードが販売されている。その理由は、きく上昇した。

PEDOT/PSSだけでは良好な膜が得られず、膜と基板の密着性の強化等の目的でバインダー樹脂等の添加剤が加えられて表面抵抗率[Ω/□]

3000
2500
2000

おり、この添加剤がグレードによって異なるからである。よって、フォトエッチング用薬剤も各種グレードに対する薬剤

パターニング前パターニング後のチューニングが必要となる。

1500

当社では紹介した以外のグレードや、PEDOT/PSS以外の

1000

導電性高分子について各種薬剤のチューニングを行っている。

500

引用文献

0
当社剥離液

他社製剥離液１) 小林征男監修，“導電性高分子の最新応用技術”，シーエ

図4 剥離液の影響

ムシー出版 (2004) p.61.
２) 技術情報協会編，“最新６.２高精細のパターニング

導電性高分子全集”，第１版,

技術情報協会 (2007) p.47.

Ｒ〇３) 技術情報協会編，“最新タッチパネル技術”，第１版, 技

透明導電膜としてDenatron を塗布した基板を用意した。

術情報協会 (2009) p.15.

最小のラインアンドスペースが２μm(L/S＝2/2)のフォトマ

４) 技術情報協会編，“最新タッチパネル技術”，第１版, 技

スクを用いて本システムでパターニングを行った結果を図５

術情報協会 (2009) pp.45～50.に示した。

５) 技術情報協会編，“最新タッチパネル技術”，第１版, 技

L/S＝2/2までパターニングが可能であった。

術情報協会 (2009) p.27.
６) 小林征男監修，“導電性高分子の最新応用技術”，シーエ
ムシー出版 (2004) pp.32～39.
７) 技術情報協会編，“最新タッチパネル技術”，第１版, 技術情報協会 (2009) pp.14～15.
８) 楢岡清威, 二瓶公志，“フォトエッチングと微細加工”，第２版, 総合電子出版社 (1978) pp.1～12.

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