マイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法およびその方法により所定箇所の導電性を向上させた物体
【課題】 ターゲットとなる基材の所望の箇所の導電性を向上させる。
【解決手段】 ターゲット物体１００のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００を接触させる溶液接触工程(Ｓ１)と、マイクロ波を照射して金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素をターゲット物体１００の所望箇所に金属微粒子として担持させる金属微粒子担持工程(Ｓ２)とを備え、マイクロ波照射を用いて金属微粒子を基材の表面に担持させて基材表面の導電率を向上させる。溶液接触工程(Ｓ１)に先立ち、所望箇所に金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えたり、所望箇所へのマスク工程を備えたりすることも好ましい。金属イオン溶液または金属元素含有溶液の種類や濃度、マイクロ波照射出力や照射時間、バインダー塗布条件を変えることで導電率を制御する。
【解決手段】 ターゲット物体１００のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００を接触させる溶液接触工程(Ｓ１)と、マイクロ波を照射して金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素をターゲット物体１００の所望箇所に金属微粒子として担持させる金属微粒子担持工程(Ｓ２)とを備え、マイクロ波照射を用いて金属微粒子を基材の表面に担持させて基材表面の導電率を向上させる。溶液接触工程(Ｓ１)に先立ち、所望箇所に金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えたり、所望箇所へのマスク工程を備えたりすることも好ましい。金属イオン溶液または金属元素含有溶液の種類や濃度、マイクロ波照射出力や照射時間、バインダー塗布条件を変えることで導電率を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット物体の所望の箇所に金属微粒子を担持させ、所定箇所の導電性を向上させた物体を製作する技術に関する。
ターゲット物体としては多様なものが含まれる。例えば、表面の導電性を向上させたい物体であれば良い。例えば、半導体素子、電子回路、スイッチ、その他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品、陽極酸化膜など金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、タッチパネル用のフィルムなどがある。
【背景技術】
【０００２】
電子回路の製造工程など、半導体や絶縁性基材の表面に導電性のある金属被膜の形成は様々な場面で求められている。この半導体や絶縁性基材の表面に金属被膜を形成する方法として様々なものがある。
【０００３】
金属被膜の形成法には、大別して湿式法と乾式法がある。
湿式法は、被膜したい金属イオンを含有する電解液に浸漬して電気化学反応処理を行う方法であり、めっき法やアルマイト法などがある。湿式法を用いてポリイミド樹脂上への配線形成する場合、まず、ポリイミド樹脂上に無電解めっきにより銅薄膜を形成しておき、それを導電層として電解めっきによる銅の厚付けを行なう。しかし、ポリイミド樹脂上の無電解銅めっき膜ははがれやすく、そのままでは銅を成膜することができず、ポリイミド樹脂表面をあらかじめ粗化しアンカー効果により密着性を高める必要がある。また、大量の電解液を用いるため環境の負荷が大きいという問題がある。
【０００４】
次に、乾式法には、物理的方法と化学的方法がある。
物理的方法として、物理蒸着法（ＰＶＤ）がある。物理蒸着法は真空めっきとも呼ばれ、真空チャンバー中で、被膜したい金属を被処理物（回路基板）表面に飛ばすことによって行なう方法である。真空蒸着法やスパッタリング法などがある。スパッタリング法は真空チャンバー内に薄膜としてつけたい金属をターゲットとして設置し、高電圧をかけてイオン化させたアルゴンガスや窒素ガスを衝突させ、ターゲット表面の原子がはじき飛ばされ、基板に到達して製膜する方法である。
【０００５】
物理蒸着法は、密着信頼性に優れた微細な回路パターンを良好に形成することが可能であり、回路パターンを形成する方法としては優れた方法と評価されている。しかし、金属の直進性向上のために不必要な気体分子の残留を防ぐため高価な真空装置を必要とし、また、量産性が低く、高コストであるという問題を有する。
【０００６】
一方、化学的方法は、化学蒸着法（ＣＶＤ）と呼ばれ、化学反応により金属および化合物皮膜の析出を行うもので，この化学反応は基板と気相の界面における触媒的接触反応を通じておこさせる方法である。例えば、石英などで出来た反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する。例えば、プラズマＣＶＤ法は、原料ガスを直流または高周波、マイクロ波グロー放電等によって分解し、円筒状基体上に堆積膜を形成する方法である。
【０００７】
しかし、プラズマＣＶＤ法では、膜厚方向における結晶性の不均一性が避けられず、非晶質基材上への５００℃低温成長では膜の堆積初期に基材上に非晶質相の生成を伴う場合が多く、結晶性の高い膜の作製には、膜を厚く堆積する必要があるなどの問題がある。
【０００８】
なお、上記のように、ターゲット物体の表面に導電性のある金属被膜を平面上に形成した後、微細な電子回路を形成する方法の一つとしてエッチングを施す方法がある。エッチング法は、現在、最も一般的な回路パターン形成方法として用いられている方法である。あらかじめ半導体や絶縁基材の表面全体を金属薄膜で被覆して金属被覆材を作製し、フォトリソグラフにより不必要な部位の金属薄膜をエッチング処理して除去する。エッチング法は生産性に優れ、比較的簡便に回路パターンを形成するのに有用な方法であるが、密着信頼性が高くない。また、基材の表面全体を金属薄膜で被覆した上で多量の金属薄膜を除去する必要があるため、金属材料の無駄が多く発生するという問題がある。また、回路の微細化が進むとオーバーエッチングが発生するおそれがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１００１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、ターゲット物体の表面全体を金属薄膜で被覆する方法は様々知られているが、それぞれにデメリットがあり、目的に応じて使い分けている。いずれの方法であっても、手順が複雑であったり、高度な真空装置が必要となったり、装置が大型化したり、環境負荷が大きかったりなど、いずれの方法にもデメリットがある。また、回路パターンの微細化が進んでいくと金属被膜が途切れたり割れたりするなど所望の導電率が得られなくなったりすることもある。そのため、基材の表面全体を金属薄膜で被覆する方法は日々研究が進んでいる。
【００１１】
発明者受川悟は、基材の表面状態を改質する方法を研究する中、従来とは全く異なる方法により、金属イオン水溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素を基材の表面に打ち込んで基材表面に金属微粒子を担持させて導電率を向上させる手法を発見するに至った。
【００１２】
上記課題に鑑み、本発明は、ターゲットとなる基材の所望の箇所の導電性を向上させる方法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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の金属微粒子担持処理加工方法は、ターゲット物体のうち導電率を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオンまたは前記金属元素を前記ターゲット物体の前記所望箇所内部に打ち込んで担持する金属微粒子担持工程とを備えた方法である。
【００１４】
従来技術において、ターゲット物体の所望の箇所の導電性を高めるという効果を得る加工処理方法として、金属被膜を表面に設けることは知られていたが、本発明のように当該所望の箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液に触れさせ、マイクロ波照射を施してターゲット物体に金属微粒子を担持するという考えは知られておらず、まったく新しい手法を適用したものである。
【００１５】
従来の半導体回路の製作工程では、例えば、その表面に物理的蒸着法や化学的蒸着法により金属被膜を形成し、その後、エッチングなどで所望箇所以外の金属被膜を削り取ることにより形成していた。本発明は、ターゲット物体表面上に金属被膜という膜を形成するものではなく、ターゲット物体の表面に金属イオンまたは金属元素を打ち込むものである。従来技術の金属被膜ではターゲット物体表面に金属被膜を設けるために物体表面と金属被膜間の密着性などが問題となり金属被膜が剥離するなどの不具合が起こり得るが、本発明の金属微粒子担持処理加工方法によれば、ターゲット物体の表面のみならずわずかに表面下の内部に金属イオンまたは金属元素が打ち込まれているため、金属イオンがより安定した状態で担持する。
【００１６】
例えば、ターゲット物体はマイクロ波照射ができる物体であれば良く、半導体素子、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用の各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品などがある。
ここで、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体とは、例えば、陽極酸化膜などがある。陽極酸化膜はアルミニウムなどの導電性のある金属の表面に酸化膜を形成して絶縁性をもたせることにより形成されるが、この絶縁体である陽極酸化膜表面の所望箇所に対して導電性を持たせたいというニーズがある場合、当該箇所に対して本発明の加工を施すことにより当該箇所に導電性を持たせるといった加工を施すことが可能となる。
【００１７】
また、金属イオンは導電率の高い金属のイオンであり、例えば、銀イオン、銅イオン、金イオン、プラチナイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、チタンイオン、クロムイオン、鉄イオン、ニッケルイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、その他金属イオン等が挙げられる。
また、金属元素含有溶液中の金属元素は導電率の高い金属であり、例えば、銀、銅、金、プラチナ、亜鉛、アルミニウム、リチウム、チタン、クロム、鉄、ニッケル、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムその他金属等が挙げられる。
【００１８】
ここで、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーやプライマーを塗布する下地塗布工程を備えることも好ましい。下地塗布工程を設けることにより、前記金属微粒子の担持を支援することができる。
【００１９】
バインダーとしては、金属微粒子のバインダーであれば良く、無機系のシリコーン系バインダー、有機系のアクリルシリコーン系バインダーなど多様なものを適用することができる。また、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）やエチレングリコール（ＥＧ）や酢酸を添加しても良い。これらを表面改質剤として添加しておくことによりターゲット物体の表面に担持する金属微粒子を小さく均質なものとしやすくなる。
プライマーはいわゆる地塗り剤であり、ターゲット物体の素材に適合した地塗り剤であれば良い。プライマーはターゲット表面を改質する効果があり、例えば、ターゲット物体表面の撥水性を抑えることにより次工程の溶液接触工程において金属イオン溶液または金属元素含有溶液とターゲット物体のコンタクトの状態を改善するなどの効果がある。
【００２０】
次に、所望の箇所のみに金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させるためには、所望の箇所以外の箇所をマスクすることにより制御することができる。つまり、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けるマスク工程を備えたものとすることも好ましい。
【００２１】
ここで、上記のマスク工程として例えば、下記の２つの方法がある。
第１には、前記マスク工程が、前記所望箇所に開口が設けられたシール材を貼り付ける工程である。マスクは、スプレー塗布状態において金属イオン溶液または金属元素含有溶液が浸透しない程度のシール状のフィルムなどを貼り付けるという簡単なものでも可能である。
第２には、前記マスク工程が、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷により前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを印刷する工程である。
このようにマスクを設けることにより、ターゲット物体の導電率を向上する箇所が微細なパターンである場合などであっても細かく制御することができる。インクジェット印刷によりマスクを設ける場合、インクジェットの解像度に応じて細かくマスクの形状を制御することができることとなる。
【００２２】
ここで、前記マスク工程と前記溶液接触工程との間に、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えることも好ましい。下地塗布工程を設けることにより、前記金属微粒子の担持を支援することができる。
【００２３】
次に、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、溶液接触工程として、前記ターゲット物体を金属イオン溶液中または金属元素含有溶液中に浸漬する工程とすることができる。所望の箇所のみに金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させるためには、所望の箇所以外の箇所をマスクすることにより制御することができる。なお、マスクは、浸漬状態において金属イオン溶液または金属元素含有溶液が浸透しない程度のシール状のフィルムなどを貼り付けるという簡単なものでも可能である。
なお、溶液接触工程の浸漬処理について、十分な量の金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量に対してターゲット物体を浸漬する処理のほか、ターゲット物体が浸る程度に金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量を調整してターゲット物体を浸漬する処理がある。なお、後者において、金属微粒子担持工程のマイクロ波照射処理により金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量が蒸発などにより減少する場合、金属微粒子担持工程におけるマイクロ波照射を所定時間行った後、再度溶液接触工程において蒸発した金属イオン溶液または金属元素含有溶液を補って金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量をターゲット物体が浸る程度の量とし、再度金属微粒子担持工程におけるマイクロ波照射を所定時間行うというように、溶液接触工程と金属微粒子担持工程を繰り返す処理が可能である。
本発明は、上記のように、ターゲット物体に対して金属イオン溶液または金属元素含有溶液に浸漬した状態においてマイクロ波照射する手法により高い持続性を持たせて担持することに成功した。
【００２４】
次に、上記構成において、溶液接触工程として、前記ターゲット物体に対して金属イオン溶液または金属元素含有溶液をスプレー塗布する工程とすることができる。
本発明は、ターゲット物体に対して金属イオン溶液または金属元素含有溶液をスプレー塗布した状態においてマイクロ波照射する手法により高い持続性を持たせて担持することに成功した。
【００２５】
ここで、前記溶液接触工程における前記金属イオン溶液内または金属元素含有溶液内に前記金属微粒子の前記ターゲット物体への担持を支援するバインダーを混合せしめることも好ましい。バインダーを金属イオン溶液または金属元素含有溶液に混合しておくことにより、前記金属微粒子の担持を支援することができる。
【００２６】
次に、上記のようにマスク工程ではなく、パターン印刷工程を設けても良い。つまり、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所のみに前記金属イオン溶液または金属元素含有溶液をインクとしてパターンを印刷するパターン印刷工程を備えたものとすることも好ましい。例えば、金属イオン溶液または金属元素含有溶液を含む素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷により前記所望箇所のみにパターンを印刷することが可能である。インクジェット印刷により前記所望箇所にパターンを印刷し、その後に金属微粒子担持工程により金属微粒子を担持する。
【００２７】
なお、この溶液接触工程をインクジェット印刷によりパターン印刷とする場合において、そのパターン印刷である溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えることも可能である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の金属微粒子担持処理加工方法によれば、物体表面に単純に金属膜を被覆する方法ではなく、金属イオンまたは金属元素を物体表面および表面下わずかに内部まで打ち込んで金属微粒子を担持させるものであり単純な被膜ではなく物体の表面そのものが導電性を持つように改質されたものとなっているので安定した高い導電性を持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例により具体的に説明する。なお本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法の原理を示す図である。図１左側には本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法の手順を簡単に示す図が示されており、図１右側には、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持工程を示す工程図が示されている。
【００３１】
図１右側に示すように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持工程は、溶液接触工程（ステップＳ１）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２）の２つの工程がある。
溶液接触工程（ステップＳ１）は、ターゲット物体１００のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる工程である。
【００３２】
ターゲット物体１００は、表面を改質して導電性を持たせる目的物である。ここでは、ポリメタクリル酸メチル樹脂（以下、ＰＭＭＡと略記する）を用いた例で説明する。なお、ＰＭＭＡに限らず、表面の導電性を向上させたい物体であれば良く、例えば、半導体素子、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用の各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品などがある。
【００３３】
金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００は、金属イオンまたは金属元素を包含する溶液であれば良いが、金属イオンは導電率の高い金属のイオンであり、例えば、銀イオン、銅イオン、金イオン、プラチナイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、チタンイオン、クロムイオン、鉄イオン、ニッケルイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、その他金属イオン等が挙げられる。また、金属元素含有溶液中の金属元素は導電率の高い金属元素であり、例えば、銀、銅、金、プラチナ、亜鉛、アルミニウム、リチウム、チタン、クロム、鉄、ニッケル、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムその他金属等が挙げられる。
ここでは、例えば、銀イオン溶液とする。
【００３４】
なお、図１左の例ではターゲット物体１００の上面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００がコンタクトしている状態を示しているが、ターゲット物体上の導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる方法としては後述するようにマスク処理を施した状態での浸漬方法や、マスク処理を施した状態でのスプレー塗布方法や、金属イオン溶液または金属元素含有溶液をインクとして吹き付けるインクジェット印刷方法など多様な方法があるが、それらは後述する。
【００３５】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２）は、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素を前記ターゲット物体の前記所望箇所に担持する工程である。
【００３６】
金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００がターゲット物体１００の表面にコンタクトした状態でマイクロ波を照射することにより、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００中の金属イオンまたは金属元素がターゲット物体１００の表面および表面下わずか内部にまで打ち込まれ、ナノレベル粒子の状態で表面に緻密に金属微粒子として担持して表面が改質され、ターゲット物体１００Ａが得られる。
【００３７】
なお、マイクロ波の照射条件として、マイクロ波の照射出力、マイクロ波の照射時間があるが、この点については後述する。
これらの２つの工程を経て、ターゲット物体１００は、表面の改質処理が施されたターゲット物体１００Ａとして得られる。
【００３８】
以下、実際の試験片を加工して得たターゲット物体１００Ａの表面改質の状態を調べた。
まず、金属イオン溶液を以下の手順で作製した。
硝酸銀（和光1級193-00841、純度99.5％）850mgに対し純水50mlに入れ、アンモニア水（和光1級017-03176、濃度25％）を滴下することにより、硝酸銀水溶液（溶液Ａ）とした。アンモニア水を滴下すると初めは茶色の沈殿物が生じるが、滴下を続けると、沈殿物は消え透明の液体となる。透明の液体となったところでアンモニア水の滴下を止めた。純水30ml、エタノール（和光1級052-00467、純度99.5％）10ml、エチレングリコール（和光1級055-00996、純度99.0％）10mlを混合し、超音波洗浄機を用いて約1分攪拌し(溶液Ｂ)とした。溶液Ａと溶液Ｂを混ぜ合わせて、加工のための溶液とした。
ターゲット物体をＰＭＭＡ基板（市販のアクリル樹脂：1cm四方で厚さ5mm）とし、マイクロ波の照射条件は、出力５００Ｗで照射時間１分のものと、出力５００Ｗで照射時間２分のものと、比較対象のための未加工のものの３つの試験区分を作成した。
実験は、導電率計測、走査電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）と、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）と、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の４つの実験観察を行った。それらの結果を以下に示す。
【００３９】
まず、本発明によるマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による導電率の変化を説明する。
【００４０】
図２は、本発明によるマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による導電率の変化を示す図である。
図２において、左から、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理前（未加工）の表面の導電率（Ａ）、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理（照射時間１分）の表面の導電率（Ｂ）、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理（照射時間２分）の表面の導電率（Ｃ）、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理後の内部の改質を受けていない部分の導電率（Ｄ）を示す図である。
【００４１】
図２に示すように、金属微粒子担持処理前の未加工のターゲット物体１００は導電率が低く、絶縁体と評価される程度であったが、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理を行うことによりターゲット物体１００Ａはマイクロ波５００Ｗで１分照射の導電率に比べ、マイクロ波５００Ｗで２分照射の導電率の方が向上していることが分かる。このように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理を施せば導電率が明らかに向上している。また（Ｄ）に示すように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理後ものであってもターゲット物体１００Ａの内部の導電率は変化しておらず、依然、図２（ａ）に示した改質前のターゲット物体１００の元々の素材の導電率とほぼ同じである。つまり、金属微粒子の担持はターゲット物体１００Ａの表面および表面直下の浅い領域であり、金属イオンまたは金属元素が内部奥深くには浸透しないため内部は改質が進んでいないことが分かる。
【００４２】
次に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察結果を説明する。ここではＳＥＭ画像を示すとともに観測された銀粒子の粒度分布も示す。
図３は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による表面改質の様子を示す写真である。写真は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像であり、(株)日立ハイテクノロジー製Ｓ-４８００を用いて観察した状態を写真撮影した。各ＳＥＭ画像の観測条件は、加速電圧１０.０ｋＶ、作動距離ＷＤ１５．０ｍｍ、２０ｋ倍である。
【００４３】
図３（ａ）は金属微粒子担持処理前の未加工のターゲット物体１００の表面のＳＥＭ画像写真である。ＳＥＭ画像写真に示すように、未加工のＰＭＭＡ基板の表面は滑らかであり、粒子状のものは観測されず、銀粒子などは担持されていないことが分かる。
図３（ｂ）は金属微粒子担持処理後（マイクロ波５００Ｗ１分照射）のターゲット物体１００Ａの表面のＳＥＭ画像写真である。ＳＥＭ画像写真に示すように、ＰＭＭＡの表面に数１０ナノレベルの銀粒子がところどころに観測される。
図３（ｃ）は金属微粒子担持処理後（マイクロ波５００Ｗ２分照射）のターゲット物体１００Ａの表面のＳＥＭ画像写真である。ＳＥＭ画像写真に示すように、ＰＭＭＡの表面に数１０ナノレベルの銀粒子がさらに多く観測される。
【００４４】
このように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理によれば、金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素がターゲット物体の表面および表面下わずか内部にまで担持し、表面改質が進むことが分かる。図２の導電率の変化と併せると、ターゲット物体の表面に銀粒子が担持し、絶縁体である基材のＰＭＭＡの表面において銀由来の高い導電率の物性を示すように表面が改質されたことが分かる。
なお、図３（ｂ）と図３（ｃ）の比較から分かるように、マイクロ波の照射時間を長くすると、銀粒子の担持量が増加していることが分かり、図２の導電率も増加している結果と合致している。
【００４５】
次に、ＳＥＭで観測された銀粒子の粒度分布を示す。
図４はＳＥＭで観測されたそれぞれの条件で作製した試料の銀粒子の粒度分布を示す図である。
図４の粒度分布図に示すように、出力５００Ｗ、照射時間１分で作製した試料においては、担持されている銀粒子の粒子径は約３５ｎｍがピークとなっている。また、照射時間を２分で作製した試料においては、担持されている銀粒子の粒子径は約４５ｎｍがピークとなっている。このように、照射時間に応じて銀粒子の粒子成長が起こっており、マイクロ波の照射時間が担持した銀微粒子の粒子径や担持量に影響を与えていることがわかる。
【００４６】
次に、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果を説明する。ＸＰＳはＸ線照射により放出される光電子のエネルギー分布を測定するものであり、ターゲット物体１００Ａの試料表面（数ｎｍ程度の深さ）の元素の種類、存在量、化学結合状態に関する知見を得ることができる。
【００４７】
図５は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果を示す図である。なお、ＸＰＳ測定はアルバックファイ社製ＥＳＣＡ５６００ＣＩを用いて行った。Ｘ線はＭｇＫα線（４００Ｗ）を用いた。また、エネルギー補正はＡｕ線を同時に測定し、Ａｕ４ｆのバインディングエネルギーを８４ｅＶとして補正した。
【００４８】
図５は、マイクロ波を５００Ｗで１分照射して作製したものと、５００Ｗで２分照射して作製したものと、参照試料としてＡｇ板の３者のＣ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ａｇ３ｄ、Ａｕ４ｆのＸＰＳスペクトルを示した図である。図５に示すように、参照試料のＡｇ板のＡｇ３ｄ(5/2)ピークのエネルギーは３６８.３ｅＶであり金属Ａｇのエネルギー値と一致している。それに対し、マイクロ波を５００Ｗで１分照射して作製した試料のＡｇ３ｄ(5/2)ピークのエネルギーは３６７.２ｅＶであり、マイクロ波を５００Ｗで２分照射して作製した試料のＡｇ３ｄ(5/2)ピークのエネルギーは３６６.９ｅＶであり、それぞれ１.１〜１.４ｅＶ低エネルギー側にシフトしていることが分かる。このことから、マイクロ波照射によりＰＭＭＡ基板に担持した微粒子は銀由来のものであることが分かる。なお、図５中、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓピークに関して、参照試料のＡｇ板と異なる位置にピークが観測されるが、これは基板のＰＭＭＡに基づくものと思われる。
この結果から、銀イオン溶液中の銀イオンまたは銀元素含有溶液中の銀元素に対するマイクロ波照射により、銀微粒子がターゲット物体の表面に担持されていることが分かる。
【００４９】
次に、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の結果を説明する。Ｘ線の回折の結果を解析して結晶内部で原子がどのように配列しているかを決定する。なお、ＸＲＤ測定はＲｉｇａｋｕ製ＲＩＮＴ２０００を用いて測定した。測定条件として、Ｘ線源はＣｕＫα線（４０ｋＶ，１５０ｍＡ）、発散スリット１ｄｅｇ、散乱スリット１ｄｅｇ、受光スリット１ｄｅｇ、スキャンスピードは４°／ｍｉｎで行った。
【００５０】
図６は、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の結果を示す図であり、マイクロ波を５００Ｗで１分照射して作製したものと、５００Ｗで２分照射して作製したものと、参照試料としてＡｇ板の３者のＸＲＤパターンを示している。この結果から、銀イオン溶液中の銀イオンまたは銀元素含有溶液中の銀元素に対するマイクロ波照射により、銀粒子がターゲット物体の表面に担持されていることが分かる。
【００５１】
以上の実験を通して得られた導電率変化、粒子の粒度分布、ＳＥＭ画像、ＸＰＳ光電子分光分析結果、ＸＲＤ回折測定結果を考察すれば、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理により、銀イオン溶液中の銀イオンまたは銀元素含有溶液中の銀元素がＰＭＭＡの表面に打ち込まれ、銀微粒子がターゲット物体の表面および表面下わずか内部にまで担持されていることが分かる。
【００５２】
図７は、金属微粒子担持処理後のターゲット物体１００Ａの断面図を示している。ターゲット物体１００Ａの内部は素材物質が一様となっている構造をしている。一方、ターゲット物体１００Ａの内部は、ターゲット物体１００Ａの表面付近が改質されており、ナノレベルの粒状の銀微粒子として表面に担持された状態に変化している。なお、金属被膜のように元々表面で合った部分と新たに積層した部分の境界はなく、ターゲット物体１００Ａの表面が変化するものである。
なお、金属表面への酸化膜形成と、当該表面への本発明の加工を組み合わせると言った多層的な加工処理も可能である。
例えば、アルミニウムなどの導電性のある金属の表面に酸化膜を形成した陽極酸化膜は絶縁性を示す。このように絶縁性を持つ陽極酸化膜の表面の所望箇所に対して、さらに本発明の加工を施すことにより当該箇所に金属微粒子を形成して導電性を持たせるといった加工を施すことも可能である。このようにターゲット物体に対して本発明の加工処理と、他の加工処理とを組み合わせた多層的な加工処理も可能である。
【００５３】
次に、マイクロ波の照射条件と導電率の向上の関係について説明する。
図８は、横軸にマイクロ波照射時間を取り、縦軸に導電率を取ったグラフである。実験条件としては、ターゲット物体１００を金属イオン溶液または金属元素含有溶液内に浸漬して周囲に十分な量の金属イオン溶液または金属元素含有溶液に接触するようにした。例えば、ターゲット物体１００に対するマイクロ波の照射時間を３０秒、１分、１分３０秒、２分、２分３０秒、３分とした各試験区分を容易して導電率を調べたところ、図８に示すような曲線が見られた。
【００５４】
図８に示すように、マイクロ波照射時間が多くなれば導電率が向上していることが分かる。つまり、マイクロ波照射時間が多くなればターゲット物体に打ち込まれる金属イオンまたは金属元素の量が増えていくものと考えられる。なお、ターゲット物体の表面全体に一定量以上の金属微粒子が覆われて改質が十分に進んでくると導電率は徐々に飽和してゆくものと考えられる。
【００５５】
次に、溶液接触工程と金属微粒子担持処理工程を繰り返し、マイクロ波照射時間を長く確保してより多くの金属微粒子を担持させる処理例について述べる。
まず、金属イオン溶液または金属元素含有溶液を以下の手順で作製した。
硝酸銀（和光1級193-00841、純度99.5％）850mgに対し純水50mlに入れ、アンモニア水（和光1級017-03176、濃度25％）を滴下することにより、硝酸銀水溶液（溶液Ａ）とした。アンモニア水を滴下すると初めは茶色の沈殿物が生じるが、滴下を続けると、沈殿物は消え透明の液体となる。透明の液体となったところでアンモニア水の滴下を止めた。純水30ml、エタノール（和光1級052-00467、純度99.5％）10ml、エチレングリコール（和光1級055-00996、純度99.0％）10mlを混合し、超音波洗浄機を用いて約１分攪拌し(溶液Ｂ)とした。溶液Ａと溶液Ｂを混ぜ合わせて、加工のための溶液とした。
【００５６】
ターゲット物体をＰＭＭＡ基板（市販のアクリル樹脂：1cm四方で厚さ5mm）と、これをるつぼ（45mmΦ、高さ37mm、蓋付き）に入れ、溶液を入れながら(1回あたり5ml)マイクロ波(公称値で５００Ｗ)を照射した。以下に３種類のマイクロ波照射加工の条件を示す。容積は加えた溶液量、時間はマイクロ波照射時間を示す。溶液の追加とマイクロ波照射を繰り返したのは、過剰に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を入れず、常にターゲット物体が浸る程度の状態となるようにするためである。
【００５７】
試験区分として以下のサンプル１〜３を作製した。
【表１】
【００５８】
作製したサンプルの写真を図９に示す。左がマイクロ波照射加工前のＰＭＭＡ基材、右が金属微粒子担持処理におけるマイクロ波照射加工後のサンプルである。表面が銀微粒子で覆われて灰色を呈しているのがわかる。
【００５９】
このように作製したサンプルについて様々な測定を行った。
Ｘ線回折測定にはリガク製UltimaIVを使用した。Ｘ線源はＣｕのＫα線で加速電圧は４０ｋＶ、Ｘ線管電流は２０ｍＡとした。
広域測定（１０°〜９０°）：発散スリット２/３°、発散縦制限スリット２ｍｍ、散乱スリット２/３°、受光スリット０.３ｍｍ、スキャンスピード０.１°/ｍｉｎ、サンプリング幅０.０２°、積算回数は１回である。
精密測定（３７°〜３９°）：発散スリット１/６°、発散縦制限スリット１０ｍｍ、散乱スリット２/３°、受光スリットなし、スキャンスピード０.２°/ｍｉｎ、サンプリング幅０.０１°、積算回数は１回である。
【００６０】
走査電子顕微鏡観察及び元素分析（EDX）は日本電子製のJSM-6510LAを使用し、前処理は行わなかった。電子線の加速電圧は15kVとした。また抵抗の測定には三和電気計器製のアナログマルチテスタCX-506を使用した。抵抗率の測定では試料の側面に付着したものをやすりで削り落とした後、上部１cm四方の四隅に銀ペーストを用いて配線を施してファンデアポー法で行った。膜厚は全ての測定の後に、表面の膜の一部を剥がして、東京精密製の表面粗さ測定器surfcom 590Aを用いて、段差を測定して行った。
【００６１】
まず、電子顕微鏡による観察結果を示す。
サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３５倍）を順に図１０（Ａ）から図１０（Ｃ）に示す。サンプル１に比べサンプル２、３は表面が均一な膜で覆われていることが分かる。サンプル１は右の部分がチャージアップの影響が現われているのに対し、サンプル２、３ではこの影響が見られないことから、サンプル２、３は導電性があることが伺える。
【００６２】
次に、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３０００倍）を順に図１１（Ａ）から図１１（Ｃ）に示す。サンプル１ではサブミクロンの粒子が敷き詰められた構造となっている。サンプル２、３では数μmの比較的大きな粒子が存在すると共にその表面にサブミクロンの小さな粒子が数多く付着している構造となっている。
【００６３】
次に、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（１万倍）を順に図１２（Ａ）から図１２（Ｃ）に示す。サンプル２、３では、サブミクロンの細かい粒子が鈴なりに付着している様子が良く分かる。サンプル１はチャージアップの影響を受けているため、焦点のぼやけた写真となってしまっている。
【００６４】
次に、サンプル１からサンプル３について、上記の３０００倍の写真の領域において元素分析（ＥＤＸ）を行った結果を順に図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１４に示す。
どのスペクトル（ＺＡＦ補正）にも２.９９、３.１５、３.３４ｋｅＶに銀原子に対応するピークが観測され、表面に銀原子が析出していることが明らかである。０.２８ｋｅＶのピークは不純物の炭素からの信号と思われる。２.９９ｋｅＶにおけるＡｇのピーク強度のサンプル依存性を次に示す。
図１５にサンプル１からサンプル３における２.９９ｋｅＶのピーク強度の違いを示した。マイクロ波照射時間が２５０秒（サンプル１）に比べ、他の２つは著しく強度が強く、析出した銀原子の量が多いことが分かる。また、この強度は、照射時間に比例せず、飽和していることがわかる。
【００６５】
次に、Ｘ線回折測定結果について述べる。
図１６（Ａ）（Ｂ）はそれぞれマイクロ波照射加工前後のＸ線回折パターンである。横軸と縦軸の単位はそれぞれdegとcpsである。図１６（Ｂ）には銀の結晶に対応するピークが５つ観測されており、表面に単体の銀結晶が析出していると考えられる。また、ピークの積分強度をJCPDSデータとの比較から結晶面(111)面が表面に平行になるように配向する傾向が見られた（表２）。
【００６６】
【表２】
【００６７】
次に、回折角度が３８.１degの最も強度の強い回折ピークについて精密測定した結果をバックグラウンド除去して図１７に示す。積分強度に違いが見られるほかは特に違いが見られない。積分強度の違いを図１８に示す。このグラフにおいてもマイクロ波照射時間に比例せず、飽和傾向を見せている。
【００６８】
次に、膜厚について述べる。図１９は、膜厚の測定結果を示す図である。
段差測定による膜厚の測定であるため、大きな誤差を含むことも考えられることに留意する必要がある。この結果よりサンプル１、２、３の膜厚は１００ｎｍ、１４００ｎｍ、１８００ｎｍと見積もることができる。
【００６９】
次に電気的特性について述べる。マイクロ波照射加工の直後に吸湿紙で水分を取り除いた状態でアナログマルチテスタを用いて抵抗（側面、表、裏）を測定した。側面は向かい合う側面同士の間の抵抗を測定し、表と裏は１ｃｍ四方の対角線方向に測定し、抵抗の低いほうを表とした。また、２日後の表の測定結果は側面をやすりで膜を削ぎ落として測定した結果である。これらの結果をまとめて表３に示す。マイクロ波照射加工時間が２５０秒では導電性が得られていないが、５００秒を超えると導電性が得られていることが分かる。７５０秒まで照射時間を長くしても導電性に大きな変化は見られなかった。
【００７０】
【表３】
【００７１】
サンプル２(照射時間５００秒)とサンプル３(照射時間７５０秒)について、抵抗率(導電率の逆数)をファンデアポー法で算出すると、各々０.９６４×１０-6、４.３３×１０-6Ω・ｍが得られた。これは銀の抵抗率０.０１６２×１０-6Ω・ｍと比べて約１００倍の抵抗率を持つことが分かる。これは表面に析出した銀がかたまりではなくミクロンオーダーの微粒子の集合体であることから導電性が通常の銀線に比べて１/１００程度に下がり、電流が流れにくくなっているものと考えられる。
【００７２】
以上の実験により、硝酸銀をベースとした溶液にＰＭＭＡ基材を浸して５００Ｗのマイクロ波照射加工を行い、表面の物理的状態と電気的特性を調べた結果、次のことが明らかとなった。
（１）照射時間２５０秒では銀が析出しているものの、析出量が十分でないため導電性が見られなかった。
（２）照射時間が５００秒を超えると数ミクロンの粒子にサブミクロンの粒子が覆うような形で銀が析出し、導電性が見られた。
（３）照射時間を７５０秒にしても、析出量と電気抵抗に大きな変化は見られず飽和傾向を示した。
（４）表面に析出した銀の抵抗率は通常の銀線と比べ約１００倍の値を持ち、これは析出した銀が微粒子の集合体であるため電流が流れにくくなっているものと考えられる。
【００７３】
以上の実験結果から、（１）と（２）より、照射時間が５００秒を超えるとサブミクロンの金属の微粒子が表面に析出するようにコーティングされ、導電性が得られることが実証できた。また（２）と（３）より、ターゲット物体の表面に金属の微粒子による表面改質ができれば、マイクロ波照射時間をさらに長くするとターゲット物体の表面のコーティングの上にさらに析出する形で成長すると考えられ、導電率自体は、その金属の微粒子のコーティング状態で得られる導電率を示すものと考えられる。なお、図１０から図１２を観察して分かるように、マイクロ波照射時間が長くなると金属微粒子が徐々に成長して大きくなっていることがわかる。
【００７４】
次に、ターゲット物体の表面の所定箇所のみを選択的に導電率を向上させる方法について述べる。ここではターゲット物体１００と金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００とのコンタクト方法として浸漬法とスプレー法とインクジェット印刷法がある。
次に、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００をターゲット物体１００の所望箇所にのみコンタクトさせる工夫としてターゲット物体１００にマスクするという工程を伴ったものを説明する。なお、図１の工程に示したように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理工程においてマスク工程は必須ではない。
【００７５】
まず、浸漬法を用いた場合の工程について説明する。この例では、マスク工程（Ｓ０１）と、溶液接触工程（ステップＳ１１）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）と、マスク除去工程（ステップＳ３１）の４つの工程がある。
【００７６】
図２０は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてターゲット物体１００を金属イオン溶液内または金属元素含有溶液内に浸漬するという工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
【００７７】
マスク工程（Ｓ０１）は、図２０に示すように、ターゲット物体１００に対して所望箇所にのみ金属イオン溶液または金属元素含有溶液がコンタクトするように当該個所のみが開口しているマスク１１０を貼り付け、所望箇所以外をマスクしている。このようにマスク１１０を設けることによりターゲット物体１００全体を金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００内に浸漬しても所望の箇所のみに金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００をコンタクトさせることができる。
【００７８】
なお、マスク１１０の厚さや材質であるが、マイクロ波を照射する工程においてマスク１１０も金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００にコンタクトしたままマイクロ波が照射されるため、金属イオンまたは金属元素を確実にターゲット物体１００の表面から遮断する程度に制御できるものとする必要がある。そのため、金属イオンまたは金属元素の種類、マイクロ波の照射出力の大きさ、照射時間、シール素材の浸透度合いなどの関係から厚さを決める必要がある。つまり、金属イオンまたは金属元素がマイクロ波照射によりマスク１１０内に浸透する深さよりもマスク１１０の厚さを厚くしておく必要がある。
【００７９】
次に、溶液接触工程（ステップＳ１１）は、浸漬法においては、図２０に示すように、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００が充填された適度な大きさを持つ容器２１０を用意し、その中にターゲット物体１００全体を浸漬することでターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトする。なお、ターゲット物体１００はマスクを施しているので、マスクの開口部分の領域のみ金属イオン溶液または金属元素含有溶液がコンタクトされる。
【００８０】
なお、容器２１０の材質であるが、金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）においてマイクロ波が照射されるため放電を招くような金属類は不適当である。例えばガラスやセラミック類などの材質であれば良い。
【００８１】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）は、浸漬法においては、図２０に示すように、ターゲット物体１００を浸漬した状態の容器２１０全体に対してマイクロ波を照射する。金属イオン溶液または金属元素含有溶液に浸漬したままマイクロ波を照射するため、マイクロ波の照射条件は容器２１０の深さなどにも依存する。
【００８２】
マスク除去工程（ステップＳ３１）において、マイクロ波を所定出力で所定時間照射した後、浸漬していたターゲット物体１００を引き揚げ、乾燥させた後にマスク１１０を剥がす。
【００８３】
次に、スプレー法を用いた場合の工程について説明する。この例では、マスク工程（Ｓ０２）と、溶液接触工程（ステップＳ１２）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）と、マスク除去工程（ステップＳ３２）の４つの工程がある。
【００８４】
図２１は、金属イオン溶液のコンタクト方法としてスプレー噴霧するという工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
マスク工程（Ｓ０２）は、図２０に示したマスク工程（Ｓ０１）と同様で良い。
【００８５】
次に、溶液接触工程（ステップＳ１２）は、スプレー法においては、図２１に示すように、金属イオン溶液または金属元素含有溶液を充填したスプレー容器から金属イオン溶液または金属元素含有溶液をターゲット物体１００に対してスプレー噴霧して吹き付けることによりターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトする。なお、ターゲット物体１００はマスクを施しているので、マスクの開口部分の領域のみ金属イオン溶液または金属元素含有溶液がコンタクトされる。
【００８６】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）は、スプレー法においては、図２１に示すように、表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液が噴霧されたターゲット物体１００に対してマイクロ波を照射する。
【００８７】
マスク除去工程（ステップＳ３２）は、図２０に示したマスク除去工程（ステップＳ３１）と同様、マイクロ波を所定出力で所定時間照射した後、ターゲット物体１００を乾燥させた後にマスク１１０を剥がす。
【００８８】
次に、インクジェット法を用いた場合の工程について説明する。この例では、溶液接触工程（ステップＳ１３）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）の２つの工程がある。
【００８９】
図２２は、金属イオン溶液のコンタクト方法としてインクジェット印刷するという工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
【００９０】
まず、溶液接触工程（ステップＳ１３）は、インクジェット印刷法においては、図２２に示すように、インクジェットプリンタ３００により金属イオン溶液または金属元素含有溶液をインクとして飛ばしてターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を直接印刷する。
ここでは、インクジェット印刷のインクは、金属イオン溶液または金属元素含有溶液に加えてバインダーを含むものとする。適量のシリコーンを含むものも好ましい。
【００９１】
金属イオン溶液または金属元素含有溶液を充填したインクジェットプリンタ３００から金属イオン溶液または金属元素含有溶液をターゲット物体１００に対して直接飛ばして印刷することによりターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトする。なお、インクジェットプリンタ３００の印刷解像度に応じてコンタクト領域をコントロールできる。
【００９２】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）は、インクジェット印刷法においては、図２２に示すように、表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液が印刷されたターゲット物体１００に対してマイクロ波を照射する。マイクロ波照射後はターゲット物体１００を乾燥させればよい。
【００９３】
以上、浸漬法、スプレー法、インクジェット印刷法の３つの工程を示したが、これら工程によりターゲット物体の所望の箇所の導電性を高めるという制御を行なうことができる。
【００９４】
なお、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理により回路パターンを形成することができるが、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理技術は、従来の半導体回路加工技術に組み合わせることが可能である。
【００９５】
従来の半導体回路加工では、シリコンウェハー上にトランジスタ素子が形成された後、それらトランジスタ素子間を配線することで回路が完成するが、従来では配線の形成には、まず、ウェハーを厚い層間絶縁膜（酸化膜）で覆って表面を平坦にした後、接続したい素子上の層間絶縁膜にリソグラフィーとエッチング技術によりコンタクトホールを設け、層間絶縁膜の上にスパッタリング法により金属膜を堆積させることにより形成している。スパッタリング法とは、成膜法の一つで、シリコンウェハーと対向しておかれた金属にイオンを加速して衝突させ、飛び出してくる金属原子をウェハー側に付着させる方法である。
【００９６】
しかし、このスパッタリング法は所定の箇所のみに金属原子を飛ばすために低圧状態にするために装置が大型となるが、例えばこの工程を本発明の本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理に代替することが可能である。
【００９７】
以上、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法によれば、少ない工程で簡単に所望の箇所の導電率を向上させることができる。
【実施例２】
【００９８】
実施例２として、マスク工程において、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷を利用して所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けるものを説明する。
【００９９】
図２３は、実施例２のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理の工程の概念を示す図である。図２３に示すように、実施例２では、マスク工程（Ｓ０４）と、溶液接触工程（ステップＳ１４）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２４）と、マスク除去工程（ステップＳ３４）の４つの工程がある。
【０１００】
マスク工程（Ｓ０４）では、インクジェット印刷技術が用いられる。インクジェット印刷のインクとして撥水性インクを用いる。撥水性インクは、撥水性成分と、有機溶媒、バインダーを含む。適量のシリコーンを含むものも好ましい。
【０１０１】
例えば、撥水性成分としては、混合するバインダーに溶解可能なものであり、例えば油溶性染料、直接染料、酸性染料、塩基性染料、媒染染料、硫化染料、硫化建染染料、建染染料、アゾイック染料、分散染料、反応染料、酸化染料などが挙げられる。
【０１０２】
また、例えば、バインダーとしては、ロジンまたはロジン誘導体、石油樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、クマロン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ケトン樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合物、エチレン−酢酸ビニル共重合物、ポリアミド、ポリウレタンなどが挙げられる。
これらは単独で用いられてもよく、組み合わされて用いられてもよい。シリコーンは数パーセントの割合で添加されているとよい。このように適量のシリコーンを添加すると、インクに撥水性が向上する場合がある。
【０１０３】
図２３に示すように、この例ではインクジェットプリンタ３００に撥水性インクを搭載し、インクジェット印刷により、加工前のターゲット物体１００のうち導電率を向上させたい箇所を開口してその他の部分に撥水インクを塗布したマスクを印刷により施す。なお、インクジェット印刷であれば、ターゲット物体１００の表面が或る程度の凹凸を持つ立体的な場合であってもマスクを印刷することができる。
【０１０４】
マスクの精細度はインクジェット印刷精細度に依存する。つまり、インクジェットで印刷できる解像度によってターゲット物体１００の表面にマスク１１０を設定することができる。
【０１０５】
溶液接触工程（Ｓ１４）は、実施例１に示した浸漬法での溶液接触工程（Ｓ１１）やスプレー法での溶液接触工程（Ｓ１２）と同様で良い。図２３の例では図２１に示したスプレー噴霧により金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトさせる例となっている。
【０１０６】
金属微粒子担持工程（ステップＳ２４）は、実施例１で示した浸漬法での金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）やスプレー法での金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）と同様で良い。
【０１０７】
以上、マスク工程において、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷を利用して所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けることにより微細な領域に対して導電率を向上させるという制御が可能となる。
【実施例３】
【０１０８】
実施例３として、実施例１や実施例２で説明した本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、溶液接触工程に先立ち、所望箇所に金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備える工夫を説明する。
【０１０９】
図２４は、下地塗布工程を備えた本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
この例では、マスク工程を伴う例として説明する。つまりこの例では、マスク工程（Ｓ０５）と、下地塗布工程（Ｓ４５）と、溶液接触工程（ステップＳ１５）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）と、マスク除去工程（ステップＳ３５）の５つの工程がある。
【０１１０】
まず、マスク工程（Ｓ０５）がある。マスク工程（Ｓ０５）は実施例１において、浸漬法で説明したマスク工程（Ｓ０１）、スプレー法で説明したマスク工程（Ｓ０２）、マスクをインクジェット印刷で作成する場合のマスク工程（Ｓ０４）などを採用することはできる。
【０１１１】
次に、下地塗布工程（Ｓ４５）に移る。
バインダーやプライマーをターゲット物体１００の表面に塗布しておくことにより、ターゲット物体１００の基材表面に対して金属微粒子が担持しやすいように表面を改質することができる。
【０１１２】
バインダーとしては、金属のバインダーであれば良く、無機系のシリコーン系バインダー、有機系のアクリルシリコーン系バインダーなど多様なものを適用することができる。また、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）やエチレングリコール（ＥＧ）や酢酸を添加しても良い。これらを表面改質剤として添加しておくことによりターゲット物体の表面に担持する金属微粒子を小さく均質なものとしやすくなる。
【０１１３】
プライマーはいわゆる地塗り剤であり、ターゲット物体の素材に適合した地塗り剤であれば良い。プライマーはターゲット表面を改質する効果があり、例えば、ターゲット物体表面の撥水性を抑えることにより次工程の溶液接触工程において金属イオン溶液または金属元素含有溶液とターゲット物体のコンタクトの状態を改善するなどの効果がある。
【０１１４】
マスク工程（Ｓ０５）においてターゲット物体１００の表面にはマスクが施されているので、バインダーまたはプライマーはマスクの開口部分に選択的に塗布されることとなる。バインダーまたはプライマーを塗布する方法自体は、バインダー溶液内またはプライマー溶液内にターゲット物体１００を浸漬する浸漬法、バインダー溶液またはプライマー溶液を充填したスプレー噴霧機から溶液を噴霧するスプレー法、バインダー溶液またはプライマー溶液をインクとして飛ばすインクジェットプリンタによるインクジェット印刷法などを適用することができる。
【０１１５】
下地塗布を行った後、溶液接触工程（ステップＳ１５）に移る。溶液接触工程（ステップＳ１５）は実施例１で説明した浸漬法での溶液接触工程（ステップＳ１１）、スプレー法での溶液接触工程（ステップＳ１２）、インクジェット印刷法での溶液接触工程（ステップＳ１３）などと同様で良い。ただしここでは下地塗布工程でバインダーまたはプライマーが塗布されているので、ターゲット物体１００の表面と金属イオン溶液または金属元素含有溶液の間にバインダーまたはプライマーが挟まれた状態で金属イオン溶液または金属元素含有溶液とコンタクトすることとなる。
【０１１６】
その後、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）と、マスク除去工程（ステップＳ３５）が行われるが、金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）は、実施例１に示した浸漬法、スプレー法、インクジェット印刷法それぞれに応じた金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）が行われる。
【０１１７】
なお、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）において、金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素がターゲット物体１００の表面に打ち込まれる際、バインダーまたはプライマーの表面改質によりターゲット物体１００の表面に担持されやすく支援される。
このように、下地塗布工程を設けることにより、金属微粒子の担持を支援することができる。
【実施例４】
【０１１８】
実施例４として、実施例１や実施例２で説明した本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、溶液接触工程の中でバインダー塗布またはプライマー塗布も併せて行う工夫を説明する。
【０１１９】
図２５は、溶液接触工程の中でバインダー塗布またはプライマー塗布も行う本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
この例では、マスク工程を伴う例として説明する。つまりこの例では、マスク工程（Ｓ０６）と、溶液接触工程（ステップＳ１６）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２６）と、マスク除去工程（ステップＳ３６）の４つの工程がある。
【０１２０】
まず、マスク工程（Ｓ０６）がある。マスク工程（Ｓ０６）は実施例１において、浸漬法で説明したマスク工程（Ｓ０１）、スプレー法で説明したマスク工程（Ｓ０２）、マスクをインクジェット印刷で作成する場合のマスク工程（Ｓ０４）などを採用することはできる。
【０１２１】
次に、溶液接触工程（ステップＳ１５）に移る。
ここで、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａには、実施例１に示した金属イオン溶液または金属元素含有溶液に加え、バインダーまたはプライマーも添加されたものとなっている。
バインダーまたはプライマーは、実施例３と同様、ターゲット物体１００の基材表面に対して金属微粒子が担持しやすいように表面改質を与えるものであれば良い。
【０１２２】
マスク工程（Ｓ０５）においてターゲット物体１００の表面にはマスクが施されているので、金属イオン溶液または金属元素含有溶液とともにバインダーまたはプライマーもターゲット物体１００の所定箇所の表面にコンタクトすることとなる。
【０１２３】
溶液接触工程（ステップＳ１６）が、実施例１で説明した浸漬法での溶液接触工程（ステップＳ１１）と同様の浸漬法である場合、容器２１０内にバインダーまたはプライマーを添加した金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａを充填し、ターゲット物体１００を当該金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａ内に浸漬する。
【０１２４】
溶液接触工程（ステップＳ１６）が、実施例１で説明したスプレー法での溶液接触工程（ステップＳ１２）と同様のスプレー法である場合、スプレー容器にバインダーまたはプライマーを添加した金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａを充填し、ターゲット物体１００を当該金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａをスプレー噴霧する。
【０１２５】
溶液接触工程（ステップＳ１６）が、実施例１で説明したインクジェット印刷法での溶液接触工程（ステップＳ１３）と同様のインクジェット印刷法である場合、インクジェットプリンタのインクとして、バインダーまたはプライマーを添加した金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａを含むインクを用いてインクジェットプリンタにより当該インクを飛ばしてターゲット物体１００の所定箇所に印刷する。
ここでは、金属イオン溶液または金属元素含有溶液とバインダーまたはプライマーが混合された状態でターゲット物体１００の表面にコンタクトすることとなる。
【０１２６】
その後、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）と、マスク除去工程（ステップＳ３５）が行われるが、金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）は、実施例１に示した浸漬法、スプレー法、インクジェット印刷法それぞれに応じた金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）が行われる。
【０１２７】
なお、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）において、金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素がターゲット物体１００の表面に打ち込まれる際、バインダーまたはプライマーの界面活性によりターゲット物体１００の表面に金属微粒子が担持されやすく支援される。
【０１２８】
このように、下地塗布工程を設けることにより、金属微粒子の担持を支援することができる。
【０１２９】
以上、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法について好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法は、ターゲット物体の所望の箇所に金属微粒子を担持させ、所定箇所の導電性を向上させた物体を製作する技術に広く適用することができる。ターゲット物体としては多様なものが含まれ、例えば、半導体素子、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品などがある。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
第１図は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法の原理を示す図である。
第２図は、本発明によるマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による導電率の変化を示す図である。
第３図は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による表面改質の様子を示す図である。
第４図は、ＳＥＭで観測されたそれぞれの条件で作製した試料の銀粒子の粒度分布を示す図である。
第５図は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果を示す図である。
第６図は、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の結果を示す図である。
第７図は、金属微粒子担持処理後のターゲット物体１００Ａの断面図を示す図である。
第８図は、横軸にマイクロ波照射時間を取り、縦軸に導電率を取ったグラフである。
第９図は、作製したサンプルの写真を示す図である。
第１０図は、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３５倍）を示す図である。
第１１図は、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３０００倍）を示す図である。
第１２図は、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（１万倍）を示す図である。
第１３図は、サンプル１とサンプル２について、上記の３０００倍の写真の領域において元素分析（ＥＤＸ）を行った結果を示す図である。
第１４図は、サンプル３について、上記の３０００倍の写真の領域において元素分析（ＥＤＸ）を行った結果を示す図である。
第１５図は、サンプル１からサンプル３における２.９９ｋｅＶのピーク強度の違いを示す図である。
第１６図は、マイクロ波照射処理前後のＸ線回折パターンを示す図である。
第１７図は、サンプル１からサンプル３について、回折角度が３８.１degの最も強度の強い回折ピークについて精密測定した結果をバックグラウンド除去して示した図である。
第１８図は、サンプル１からサンプル３について、回折角度が３８.１degの積分強度の違いを示す図である。
第１９図は、サンプル１からサンプル３の膜厚の測定結果を示す図である。
第２０図は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてターゲット物体１００を金属イオン溶液または金属元素含有溶液内に浸漬する工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２１図は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてスプレー噴霧する工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２２図は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてインクジェット印刷する工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２３図は、実施例２のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理の工程の概念を示す図である。
第２４図は、下地塗布工程を備えた本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２５図は、溶液接触工程の中でバインダー塗布またはプライマー塗布も行う本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１００ ターゲット物体
１１０ マスク
２００ 金属イオン溶液または金属元素含有溶液
２１０ 容器
３００ インクジェットプリンタ
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図３】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット物体の所望の箇所に金属微粒子を担持させ、所定箇所の導電性を向上させた物体を製作する技術に関する。
ターゲット物体としては多様なものが含まれる。例えば、表面の導電性を向上させたい物体であれば良い。例えば、半導体素子、電子回路、スイッチ、その他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品、陽極酸化膜など金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、タッチパネル用のフィルムなどがある。
【背景技術】
【０００２】
電子回路の製造工程など、半導体や絶縁性基材の表面に導電性のある金属被膜の形成は様々な場面で求められている。この半導体や絶縁性基材の表面に金属被膜を形成する方法として様々なものがある。
【０００３】
金属被膜の形成法には、大別して湿式法と乾式法がある。
湿式法は、被膜したい金属イオンを含有する電解液に浸漬して電気化学反応処理を行う方法であり、めっき法やアルマイト法などがある。湿式法を用いてポリイミド樹脂上への配線形成する場合、まず、ポリイミド樹脂上に無電解めっきにより銅薄膜を形成しておき、それを導電層として電解めっきによる銅の厚付けを行なう。しかし、ポリイミド樹脂上の無電解銅めっき膜ははがれやすく、そのままでは銅を成膜することができず、ポリイミド樹脂表面をあらかじめ粗化しアンカー効果により密着性を高める必要がある。また、大量の電解液を用いるため環境の負荷が大きいという問題がある。
【０００４】
次に、乾式法には、物理的方法と化学的方法がある。
物理的方法として、物理蒸着法（ＰＶＤ）がある。物理蒸着法は真空めっきとも呼ばれ、真空チャンバー中で、被膜したい金属を被処理物（回路基板）表面に飛ばすことによって行なう方法である。真空蒸着法やスパッタリング法などがある。スパッタリング法は真空チャンバー内に薄膜としてつけたい金属をターゲットとして設置し、高電圧をかけてイオン化させたアルゴンガスや窒素ガスを衝突させ、ターゲット表面の原子がはじき飛ばされ、基板に到達して製膜する方法である。
【０００５】
物理蒸着法は、密着信頼性に優れた微細な回路パターンを良好に形成することが可能であり、回路パターンを形成する方法としては優れた方法と評価されている。しかし、金属の直進性向上のために不必要な気体分子の残留を防ぐため高価な真空装置を必要とし、また、量産性が低く、高コストであるという問題を有する。
【０００６】
一方、化学的方法は、化学蒸着法（ＣＶＤ）と呼ばれ、化学反応により金属および化合物皮膜の析出を行うもので，この化学反応は基板と気相の界面における触媒的接触反応を通じておこさせる方法である。例えば、石英などで出来た反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する。例えば、プラズマＣＶＤ法は、原料ガスを直流または高周波、マイクロ波グロー放電等によって分解し、円筒状基体上に堆積膜を形成する方法である。
【０００７】
しかし、プラズマＣＶＤ法では、膜厚方向における結晶性の不均一性が避けられず、非晶質基材上への５００℃低温成長では膜の堆積初期に基材上に非晶質相の生成を伴う場合が多く、結晶性の高い膜の作製には、膜を厚く堆積する必要があるなどの問題がある。
【０００８】
なお、上記のように、ターゲット物体の表面に導電性のある金属被膜を平面上に形成した後、微細な電子回路を形成する方法の一つとしてエッチングを施す方法がある。エッチング法は、現在、最も一般的な回路パターン形成方法として用いられている方法である。あらかじめ半導体や絶縁基材の表面全体を金属薄膜で被覆して金属被覆材を作製し、フォトリソグラフにより不必要な部位の金属薄膜をエッチング処理して除去する。エッチング法は生産性に優れ、比較的簡便に回路パターンを形成するのに有用な方法であるが、密着信頼性が高くない。また、基材の表面全体を金属薄膜で被覆した上で多量の金属薄膜を除去する必要があるため、金属材料の無駄が多く発生するという問題がある。また、回路の微細化が進むとオーバーエッチングが発生するおそれがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１００１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、ターゲット物体の表面全体を金属薄膜で被覆する方法は様々知られているが、それぞれにデメリットがあり、目的に応じて使い分けている。いずれの方法であっても、手順が複雑であったり、高度な真空装置が必要となったり、装置が大型化したり、環境負荷が大きかったりなど、いずれの方法にもデメリットがある。また、回路パターンの微細化が進んでいくと金属被膜が途切れたり割れたりするなど所望の導電率が得られなくなったりすることもある。そのため、基材の表面全体を金属薄膜で被覆する方法は日々研究が進んでいる。
【００１１】
発明者受川悟は、基材の表面状態を改質する方法を研究する中、従来とは全く異なる方法により、金属イオン水溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素を基材の表面に打ち込んで基材表面に金属微粒子を担持させて導電率を向上させる手法を発見するに至った。
【００１２】
上記課題に鑑み、本発明は、ターゲットとなる基材の所望の箇所の導電性を向上させる方法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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の金属微粒子担持処理加工方法は、ターゲット物体のうち導電率を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオンまたは前記金属元素を前記ターゲット物体の前記所望箇所内部に打ち込んで担持する金属微粒子担持工程とを備えた方法である。
【００１４】
従来技術において、ターゲット物体の所望の箇所の導電性を高めるという効果を得る加工処理方法として、金属被膜を表面に設けることは知られていたが、本発明のように当該所望の箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液に触れさせ、マイクロ波照射を施してターゲット物体に金属微粒子を担持するという考えは知られておらず、まったく新しい手法を適用したものである。
【００１５】
従来の半導体回路の製作工程では、例えば、その表面に物理的蒸着法や化学的蒸着法により金属被膜を形成し、その後、エッチングなどで所望箇所以外の金属被膜を削り取ることにより形成していた。本発明は、ターゲット物体表面上に金属被膜という膜を形成するものではなく、ターゲット物体の表面に金属イオンまたは金属元素を打ち込むものである。従来技術の金属被膜ではターゲット物体表面に金属被膜を設けるために物体表面と金属被膜間の密着性などが問題となり金属被膜が剥離するなどの不具合が起こり得るが、本発明の金属微粒子担持処理加工方法によれば、ターゲット物体の表面のみならずわずかに表面下の内部に金属イオンまたは金属元素が打ち込まれているため、金属イオンがより安定した状態で担持する。
【００１６】
例えば、ターゲット物体はマイクロ波照射ができる物体であれば良く、半導体素子、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用の各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品などがある。
ここで、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体とは、例えば、陽極酸化膜などがある。陽極酸化膜はアルミニウムなどの導電性のある金属の表面に酸化膜を形成して絶縁性をもたせることにより形成されるが、この絶縁体である陽極酸化膜表面の所望箇所に対して導電性を持たせたいというニーズがある場合、当該箇所に対して本発明の加工を施すことにより当該箇所に導電性を持たせるといった加工を施すことが可能となる。
【００１７】
また、金属イオンは導電率の高い金属のイオンであり、例えば、銀イオン、銅イオン、金イオン、プラチナイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、チタンイオン、クロムイオン、鉄イオン、ニッケルイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、その他金属イオン等が挙げられる。
また、金属元素含有溶液中の金属元素は導電率の高い金属であり、例えば、銀、銅、金、プラチナ、亜鉛、アルミニウム、リチウム、チタン、クロム、鉄、ニッケル、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムその他金属等が挙げられる。
【００１８】
ここで、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーやプライマーを塗布する下地塗布工程を備えることも好ましい。下地塗布工程を設けることにより、前記金属微粒子の担持を支援することができる。
【００１９】
バインダーとしては、金属微粒子のバインダーであれば良く、無機系のシリコーン系バインダー、有機系のアクリルシリコーン系バインダーなど多様なものを適用することができる。また、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）やエチレングリコール（ＥＧ）や酢酸を添加しても良い。これらを表面改質剤として添加しておくことによりターゲット物体の表面に担持する金属微粒子を小さく均質なものとしやすくなる。
プライマーはいわゆる地塗り剤であり、ターゲット物体の素材に適合した地塗り剤であれば良い。プライマーはターゲット表面を改質する効果があり、例えば、ターゲット物体表面の撥水性を抑えることにより次工程の溶液接触工程において金属イオン溶液または金属元素含有溶液とターゲット物体のコンタクトの状態を改善するなどの効果がある。
【００２０】
次に、所望の箇所のみに金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させるためには、所望の箇所以外の箇所をマスクすることにより制御することができる。つまり、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けるマスク工程を備えたものとすることも好ましい。
【００２１】
ここで、上記のマスク工程として例えば、下記の２つの方法がある。
第１には、前記マスク工程が、前記所望箇所に開口が設けられたシール材を貼り付ける工程である。マスクは、スプレー塗布状態において金属イオン溶液または金属元素含有溶液が浸透しない程度のシール状のフィルムなどを貼り付けるという簡単なものでも可能である。
第２には、前記マスク工程が、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷により前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを印刷する工程である。
このようにマスクを設けることにより、ターゲット物体の導電率を向上する箇所が微細なパターンである場合などであっても細かく制御することができる。インクジェット印刷によりマスクを設ける場合、インクジェットの解像度に応じて細かくマスクの形状を制御することができることとなる。
【００２２】
ここで、前記マスク工程と前記溶液接触工程との間に、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えることも好ましい。下地塗布工程を設けることにより、前記金属微粒子の担持を支援することができる。
【００２３】
次に、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、溶液接触工程として、前記ターゲット物体を金属イオン溶液中または金属元素含有溶液中に浸漬する工程とすることができる。所望の箇所のみに金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させるためには、所望の箇所以外の箇所をマスクすることにより制御することができる。なお、マスクは、浸漬状態において金属イオン溶液または金属元素含有溶液が浸透しない程度のシール状のフィルムなどを貼り付けるという簡単なものでも可能である。
なお、溶液接触工程の浸漬処理について、十分な量の金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量に対してターゲット物体を浸漬する処理のほか、ターゲット物体が浸る程度に金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量を調整してターゲット物体を浸漬する処理がある。なお、後者において、金属微粒子担持工程のマイクロ波照射処理により金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量が蒸発などにより減少する場合、金属微粒子担持工程におけるマイクロ波照射を所定時間行った後、再度溶液接触工程において蒸発した金属イオン溶液または金属元素含有溶液を補って金属イオン溶液量または金属元素含有溶液量をターゲット物体が浸る程度の量とし、再度金属微粒子担持工程におけるマイクロ波照射を所定時間行うというように、溶液接触工程と金属微粒子担持工程を繰り返す処理が可能である。
本発明は、上記のように、ターゲット物体に対して金属イオン溶液または金属元素含有溶液に浸漬した状態においてマイクロ波照射する手法により高い持続性を持たせて担持することに成功した。
【００２４】
次に、上記構成において、溶液接触工程として、前記ターゲット物体に対して金属イオン溶液または金属元素含有溶液をスプレー塗布する工程とすることができる。
本発明は、ターゲット物体に対して金属イオン溶液または金属元素含有溶液をスプレー塗布した状態においてマイクロ波照射する手法により高い持続性を持たせて担持することに成功した。
【００２５】
ここで、前記溶液接触工程における前記金属イオン溶液内または金属元素含有溶液内に前記金属微粒子の前記ターゲット物体への担持を支援するバインダーを混合せしめることも好ましい。バインダーを金属イオン溶液または金属元素含有溶液に混合しておくことにより、前記金属微粒子の担持を支援することができる。
【００２６】
次に、上記のようにマスク工程ではなく、パターン印刷工程を設けても良い。つまり、上記本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所のみに前記金属イオン溶液または金属元素含有溶液をインクとしてパターンを印刷するパターン印刷工程を備えたものとすることも好ましい。例えば、金属イオン溶液または金属元素含有溶液を含む素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷により前記所望箇所のみにパターンを印刷することが可能である。インクジェット印刷により前記所望箇所にパターンを印刷し、その後に金属微粒子担持工程により金属微粒子を担持する。
【００２７】
なお、この溶液接触工程をインクジェット印刷によりパターン印刷とする場合において、そのパターン印刷である溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えることも可能である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の金属微粒子担持処理加工方法によれば、物体表面に単純に金属膜を被覆する方法ではなく、金属イオンまたは金属元素を物体表面および表面下わずかに内部まで打ち込んで金属微粒子を担持させるものであり単純な被膜ではなく物体の表面そのものが導電性を持つように改質されたものとなっているので安定した高い導電性を持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例により具体的に説明する。なお本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法の原理を示す図である。図１左側には本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法の手順を簡単に示す図が示されており、図１右側には、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持工程を示す工程図が示されている。
【００３１】
図１右側に示すように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持工程は、溶液接触工程（ステップＳ１）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２）の２つの工程がある。
溶液接触工程（ステップＳ１）は、ターゲット物体１００のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる工程である。
【００３２】
ターゲット物体１００は、表面を改質して導電性を持たせる目的物である。ここでは、ポリメタクリル酸メチル樹脂（以下、ＰＭＭＡと略記する）を用いた例で説明する。なお、ＰＭＭＡに限らず、表面の導電性を向上させたい物体であれば良く、例えば、半導体素子、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用の各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品などがある。
【００３３】
金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００は、金属イオンまたは金属元素を包含する溶液であれば良いが、金属イオンは導電率の高い金属のイオンであり、例えば、銀イオン、銅イオン、金イオン、プラチナイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、チタンイオン、クロムイオン、鉄イオン、ニッケルイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、その他金属イオン等が挙げられる。また、金属元素含有溶液中の金属元素は導電率の高い金属元素であり、例えば、銀、銅、金、プラチナ、亜鉛、アルミニウム、リチウム、チタン、クロム、鉄、ニッケル、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムその他金属等が挙げられる。
ここでは、例えば、銀イオン溶液とする。
【００３４】
なお、図１左の例ではターゲット物体１００の上面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００がコンタクトしている状態を示しているが、ターゲット物体上の導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる方法としては後述するようにマスク処理を施した状態での浸漬方法や、マスク処理を施した状態でのスプレー塗布方法や、金属イオン溶液または金属元素含有溶液をインクとして吹き付けるインクジェット印刷方法など多様な方法があるが、それらは後述する。
【００３５】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２）は、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素を前記ターゲット物体の前記所望箇所に担持する工程である。
【００３６】
金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００がターゲット物体１００の表面にコンタクトした状態でマイクロ波を照射することにより、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００中の金属イオンまたは金属元素がターゲット物体１００の表面および表面下わずか内部にまで打ち込まれ、ナノレベル粒子の状態で表面に緻密に金属微粒子として担持して表面が改質され、ターゲット物体１００Ａが得られる。
【００３７】
なお、マイクロ波の照射条件として、マイクロ波の照射出力、マイクロ波の照射時間があるが、この点については後述する。
これらの２つの工程を経て、ターゲット物体１００は、表面の改質処理が施されたターゲット物体１００Ａとして得られる。
【００３８】
以下、実際の試験片を加工して得たターゲット物体１００Ａの表面改質の状態を調べた。
まず、金属イオン溶液を以下の手順で作製した。
硝酸銀（和光1級193-00841、純度99.5％）850mgに対し純水50mlに入れ、アンモニア水（和光1級017-03176、濃度25％）を滴下することにより、硝酸銀水溶液（溶液Ａ）とした。アンモニア水を滴下すると初めは茶色の沈殿物が生じるが、滴下を続けると、沈殿物は消え透明の液体となる。透明の液体となったところでアンモニア水の滴下を止めた。純水30ml、エタノール（和光1級052-00467、純度99.5％）10ml、エチレングリコール（和光1級055-00996、純度99.0％）10mlを混合し、超音波洗浄機を用いて約1分攪拌し(溶液Ｂ)とした。溶液Ａと溶液Ｂを混ぜ合わせて、加工のための溶液とした。
ターゲット物体をＰＭＭＡ基板（市販のアクリル樹脂：1cm四方で厚さ5mm）とし、マイクロ波の照射条件は、出力５００Ｗで照射時間１分のものと、出力５００Ｗで照射時間２分のものと、比較対象のための未加工のものの３つの試験区分を作成した。
実験は、導電率計測、走査電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）と、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）と、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の４つの実験観察を行った。それらの結果を以下に示す。
【００３９】
まず、本発明によるマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による導電率の変化を説明する。
【００４０】
図２は、本発明によるマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による導電率の変化を示す図である。
図２において、左から、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理前（未加工）の表面の導電率（Ａ）、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理（照射時間１分）の表面の導電率（Ｂ）、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理（照射時間２分）の表面の導電率（Ｃ）、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理後の内部の改質を受けていない部分の導電率（Ｄ）を示す図である。
【００４１】
図２に示すように、金属微粒子担持処理前の未加工のターゲット物体１００は導電率が低く、絶縁体と評価される程度であったが、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理を行うことによりターゲット物体１００Ａはマイクロ波５００Ｗで１分照射の導電率に比べ、マイクロ波５００Ｗで２分照射の導電率の方が向上していることが分かる。このように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理を施せば導電率が明らかに向上している。また（Ｄ）に示すように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理後ものであってもターゲット物体１００Ａの内部の導電率は変化しておらず、依然、図２（ａ）に示した改質前のターゲット物体１００の元々の素材の導電率とほぼ同じである。つまり、金属微粒子の担持はターゲット物体１００Ａの表面および表面直下の浅い領域であり、金属イオンまたは金属元素が内部奥深くには浸透しないため内部は改質が進んでいないことが分かる。
【００４２】
次に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察結果を説明する。ここではＳＥＭ画像を示すとともに観測された銀粒子の粒度分布も示す。
図３は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による表面改質の様子を示す写真である。写真は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像であり、(株)日立ハイテクノロジー製Ｓ-４８００を用いて観察した状態を写真撮影した。各ＳＥＭ画像の観測条件は、加速電圧１０.０ｋＶ、作動距離ＷＤ１５．０ｍｍ、２０ｋ倍である。
【００４３】
図３（ａ）は金属微粒子担持処理前の未加工のターゲット物体１００の表面のＳＥＭ画像写真である。ＳＥＭ画像写真に示すように、未加工のＰＭＭＡ基板の表面は滑らかであり、粒子状のものは観測されず、銀粒子などは担持されていないことが分かる。
図３（ｂ）は金属微粒子担持処理後（マイクロ波５００Ｗ１分照射）のターゲット物体１００Ａの表面のＳＥＭ画像写真である。ＳＥＭ画像写真に示すように、ＰＭＭＡの表面に数１０ナノレベルの銀粒子がところどころに観測される。
図３（ｃ）は金属微粒子担持処理後（マイクロ波５００Ｗ２分照射）のターゲット物体１００Ａの表面のＳＥＭ画像写真である。ＳＥＭ画像写真に示すように、ＰＭＭＡの表面に数１０ナノレベルの銀粒子がさらに多く観測される。
【００４４】
このように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理によれば、金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素がターゲット物体の表面および表面下わずか内部にまで担持し、表面改質が進むことが分かる。図２の導電率の変化と併せると、ターゲット物体の表面に銀粒子が担持し、絶縁体である基材のＰＭＭＡの表面において銀由来の高い導電率の物性を示すように表面が改質されたことが分かる。
なお、図３（ｂ）と図３（ｃ）の比較から分かるように、マイクロ波の照射時間を長くすると、銀粒子の担持量が増加していることが分かり、図２の導電率も増加している結果と合致している。
【００４５】
次に、ＳＥＭで観測された銀粒子の粒度分布を示す。
図４はＳＥＭで観測されたそれぞれの条件で作製した試料の銀粒子の粒度分布を示す図である。
図４の粒度分布図に示すように、出力５００Ｗ、照射時間１分で作製した試料においては、担持されている銀粒子の粒子径は約３５ｎｍがピークとなっている。また、照射時間を２分で作製した試料においては、担持されている銀粒子の粒子径は約４５ｎｍがピークとなっている。このように、照射時間に応じて銀粒子の粒子成長が起こっており、マイクロ波の照射時間が担持した銀微粒子の粒子径や担持量に影響を与えていることがわかる。
【００４６】
次に、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果を説明する。ＸＰＳはＸ線照射により放出される光電子のエネルギー分布を測定するものであり、ターゲット物体１００Ａの試料表面（数ｎｍ程度の深さ）の元素の種類、存在量、化学結合状態に関する知見を得ることができる。
【００４７】
図５は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果を示す図である。なお、ＸＰＳ測定はアルバックファイ社製ＥＳＣＡ５６００ＣＩを用いて行った。Ｘ線はＭｇＫα線（４００Ｗ）を用いた。また、エネルギー補正はＡｕ線を同時に測定し、Ａｕ４ｆのバインディングエネルギーを８４ｅＶとして補正した。
【００４８】
図５は、マイクロ波を５００Ｗで１分照射して作製したものと、５００Ｗで２分照射して作製したものと、参照試料としてＡｇ板の３者のＣ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ａｇ３ｄ、Ａｕ４ｆのＸＰＳスペクトルを示した図である。図５に示すように、参照試料のＡｇ板のＡｇ３ｄ(5/2)ピークのエネルギーは３６８.３ｅＶであり金属Ａｇのエネルギー値と一致している。それに対し、マイクロ波を５００Ｗで１分照射して作製した試料のＡｇ３ｄ(5/2)ピークのエネルギーは３６７.２ｅＶであり、マイクロ波を５００Ｗで２分照射して作製した試料のＡｇ３ｄ(5/2)ピークのエネルギーは３６６.９ｅＶであり、それぞれ１.１〜１.４ｅＶ低エネルギー側にシフトしていることが分かる。このことから、マイクロ波照射によりＰＭＭＡ基板に担持した微粒子は銀由来のものであることが分かる。なお、図５中、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓピークに関して、参照試料のＡｇ板と異なる位置にピークが観測されるが、これは基板のＰＭＭＡに基づくものと思われる。
この結果から、銀イオン溶液中の銀イオンまたは銀元素含有溶液中の銀元素に対するマイクロ波照射により、銀微粒子がターゲット物体の表面に担持されていることが分かる。
【００４９】
次に、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の結果を説明する。Ｘ線の回折の結果を解析して結晶内部で原子がどのように配列しているかを決定する。なお、ＸＲＤ測定はＲｉｇａｋｕ製ＲＩＮＴ２０００を用いて測定した。測定条件として、Ｘ線源はＣｕＫα線（４０ｋＶ，１５０ｍＡ）、発散スリット１ｄｅｇ、散乱スリット１ｄｅｇ、受光スリット１ｄｅｇ、スキャンスピードは４°／ｍｉｎで行った。
【００５０】
図６は、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の結果を示す図であり、マイクロ波を５００Ｗで１分照射して作製したものと、５００Ｗで２分照射して作製したものと、参照試料としてＡｇ板の３者のＸＲＤパターンを示している。この結果から、銀イオン溶液中の銀イオンまたは銀元素含有溶液中の銀元素に対するマイクロ波照射により、銀粒子がターゲット物体の表面に担持されていることが分かる。
【００５１】
以上の実験を通して得られた導電率変化、粒子の粒度分布、ＳＥＭ画像、ＸＰＳ光電子分光分析結果、ＸＲＤ回折測定結果を考察すれば、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理により、銀イオン溶液中の銀イオンまたは銀元素含有溶液中の銀元素がＰＭＭＡの表面に打ち込まれ、銀微粒子がターゲット物体の表面および表面下わずか内部にまで担持されていることが分かる。
【００５２】
図７は、金属微粒子担持処理後のターゲット物体１００Ａの断面図を示している。ターゲット物体１００Ａの内部は素材物質が一様となっている構造をしている。一方、ターゲット物体１００Ａの内部は、ターゲット物体１００Ａの表面付近が改質されており、ナノレベルの粒状の銀微粒子として表面に担持された状態に変化している。なお、金属被膜のように元々表面で合った部分と新たに積層した部分の境界はなく、ターゲット物体１００Ａの表面が変化するものである。
なお、金属表面への酸化膜形成と、当該表面への本発明の加工を組み合わせると言った多層的な加工処理も可能である。
例えば、アルミニウムなどの導電性のある金属の表面に酸化膜を形成した陽極酸化膜は絶縁性を示す。このように絶縁性を持つ陽極酸化膜の表面の所望箇所に対して、さらに本発明の加工を施すことにより当該箇所に金属微粒子を形成して導電性を持たせるといった加工を施すことも可能である。このようにターゲット物体に対して本発明の加工処理と、他の加工処理とを組み合わせた多層的な加工処理も可能である。
【００５３】
次に、マイクロ波の照射条件と導電率の向上の関係について説明する。
図８は、横軸にマイクロ波照射時間を取り、縦軸に導電率を取ったグラフである。実験条件としては、ターゲット物体１００を金属イオン溶液または金属元素含有溶液内に浸漬して周囲に十分な量の金属イオン溶液または金属元素含有溶液に接触するようにした。例えば、ターゲット物体１００に対するマイクロ波の照射時間を３０秒、１分、１分３０秒、２分、２分３０秒、３分とした各試験区分を容易して導電率を調べたところ、図８に示すような曲線が見られた。
【００５４】
図８に示すように、マイクロ波照射時間が多くなれば導電率が向上していることが分かる。つまり、マイクロ波照射時間が多くなればターゲット物体に打ち込まれる金属イオンまたは金属元素の量が増えていくものと考えられる。なお、ターゲット物体の表面全体に一定量以上の金属微粒子が覆われて改質が十分に進んでくると導電率は徐々に飽和してゆくものと考えられる。
【００５５】
次に、溶液接触工程と金属微粒子担持処理工程を繰り返し、マイクロ波照射時間を長く確保してより多くの金属微粒子を担持させる処理例について述べる。
まず、金属イオン溶液または金属元素含有溶液を以下の手順で作製した。
硝酸銀（和光1級193-00841、純度99.5％）850mgに対し純水50mlに入れ、アンモニア水（和光1級017-03176、濃度25％）を滴下することにより、硝酸銀水溶液（溶液Ａ）とした。アンモニア水を滴下すると初めは茶色の沈殿物が生じるが、滴下を続けると、沈殿物は消え透明の液体となる。透明の液体となったところでアンモニア水の滴下を止めた。純水30ml、エタノール（和光1級052-00467、純度99.5％）10ml、エチレングリコール（和光1級055-00996、純度99.0％）10mlを混合し、超音波洗浄機を用いて約１分攪拌し(溶液Ｂ)とした。溶液Ａと溶液Ｂを混ぜ合わせて、加工のための溶液とした。
【００５６】
ターゲット物体をＰＭＭＡ基板（市販のアクリル樹脂：1cm四方で厚さ5mm）と、これをるつぼ（45mmΦ、高さ37mm、蓋付き）に入れ、溶液を入れながら(1回あたり5ml)マイクロ波(公称値で５００Ｗ)を照射した。以下に３種類のマイクロ波照射加工の条件を示す。容積は加えた溶液量、時間はマイクロ波照射時間を示す。溶液の追加とマイクロ波照射を繰り返したのは、過剰に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を入れず、常にターゲット物体が浸る程度の状態となるようにするためである。
【００５７】
試験区分として以下のサンプル１〜３を作製した。
【表１】
【００５８】
作製したサンプルの写真を図９に示す。左がマイクロ波照射加工前のＰＭＭＡ基材、右が金属微粒子担持処理におけるマイクロ波照射加工後のサンプルである。表面が銀微粒子で覆われて灰色を呈しているのがわかる。
【００５９】
このように作製したサンプルについて様々な測定を行った。
Ｘ線回折測定にはリガク製UltimaIVを使用した。Ｘ線源はＣｕのＫα線で加速電圧は４０ｋＶ、Ｘ線管電流は２０ｍＡとした。
広域測定（１０°〜９０°）：発散スリット２/３°、発散縦制限スリット２ｍｍ、散乱スリット２/３°、受光スリット０.３ｍｍ、スキャンスピード０.１°/ｍｉｎ、サンプリング幅０.０２°、積算回数は１回である。
精密測定（３７°〜３９°）：発散スリット１/６°、発散縦制限スリット１０ｍｍ、散乱スリット２/３°、受光スリットなし、スキャンスピード０.２°/ｍｉｎ、サンプリング幅０.０１°、積算回数は１回である。
【００６０】
走査電子顕微鏡観察及び元素分析（EDX）は日本電子製のJSM-6510LAを使用し、前処理は行わなかった。電子線の加速電圧は15kVとした。また抵抗の測定には三和電気計器製のアナログマルチテスタCX-506を使用した。抵抗率の測定では試料の側面に付着したものをやすりで削り落とした後、上部１cm四方の四隅に銀ペーストを用いて配線を施してファンデアポー法で行った。膜厚は全ての測定の後に、表面の膜の一部を剥がして、東京精密製の表面粗さ測定器surfcom 590Aを用いて、段差を測定して行った。
【００６１】
まず、電子顕微鏡による観察結果を示す。
サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３５倍）を順に図１０（Ａ）から図１０（Ｃ）に示す。サンプル１に比べサンプル２、３は表面が均一な膜で覆われていることが分かる。サンプル１は右の部分がチャージアップの影響が現われているのに対し、サンプル２、３ではこの影響が見られないことから、サンプル２、３は導電性があることが伺える。
【００６２】
次に、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３０００倍）を順に図１１（Ａ）から図１１（Ｃ）に示す。サンプル１ではサブミクロンの粒子が敷き詰められた構造となっている。サンプル２、３では数μmの比較的大きな粒子が存在すると共にその表面にサブミクロンの小さな粒子が数多く付着している構造となっている。
【００６３】
次に、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（１万倍）を順に図１２（Ａ）から図１２（Ｃ）に示す。サンプル２、３では、サブミクロンの細かい粒子が鈴なりに付着している様子が良く分かる。サンプル１はチャージアップの影響を受けているため、焦点のぼやけた写真となってしまっている。
【００６４】
次に、サンプル１からサンプル３について、上記の３０００倍の写真の領域において元素分析（ＥＤＸ）を行った結果を順に図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１４に示す。
どのスペクトル（ＺＡＦ補正）にも２.９９、３.１５、３.３４ｋｅＶに銀原子に対応するピークが観測され、表面に銀原子が析出していることが明らかである。０.２８ｋｅＶのピークは不純物の炭素からの信号と思われる。２.９９ｋｅＶにおけるＡｇのピーク強度のサンプル依存性を次に示す。
図１５にサンプル１からサンプル３における２.９９ｋｅＶのピーク強度の違いを示した。マイクロ波照射時間が２５０秒（サンプル１）に比べ、他の２つは著しく強度が強く、析出した銀原子の量が多いことが分かる。また、この強度は、照射時間に比例せず、飽和していることがわかる。
【００６５】
次に、Ｘ線回折測定結果について述べる。
図１６（Ａ）（Ｂ）はそれぞれマイクロ波照射加工前後のＸ線回折パターンである。横軸と縦軸の単位はそれぞれdegとcpsである。図１６（Ｂ）には銀の結晶に対応するピークが５つ観測されており、表面に単体の銀結晶が析出していると考えられる。また、ピークの積分強度をJCPDSデータとの比較から結晶面(111)面が表面に平行になるように配向する傾向が見られた（表２）。
【００６６】
【表２】
【００６７】
次に、回折角度が３８.１degの最も強度の強い回折ピークについて精密測定した結果をバックグラウンド除去して図１７に示す。積分強度に違いが見られるほかは特に違いが見られない。積分強度の違いを図１８に示す。このグラフにおいてもマイクロ波照射時間に比例せず、飽和傾向を見せている。
【００６８】
次に、膜厚について述べる。図１９は、膜厚の測定結果を示す図である。
段差測定による膜厚の測定であるため、大きな誤差を含むことも考えられることに留意する必要がある。この結果よりサンプル１、２、３の膜厚は１００ｎｍ、１４００ｎｍ、１８００ｎｍと見積もることができる。
【００６９】
次に電気的特性について述べる。マイクロ波照射加工の直後に吸湿紙で水分を取り除いた状態でアナログマルチテスタを用いて抵抗（側面、表、裏）を測定した。側面は向かい合う側面同士の間の抵抗を測定し、表と裏は１ｃｍ四方の対角線方向に測定し、抵抗の低いほうを表とした。また、２日後の表の測定結果は側面をやすりで膜を削ぎ落として測定した結果である。これらの結果をまとめて表３に示す。マイクロ波照射加工時間が２５０秒では導電性が得られていないが、５００秒を超えると導電性が得られていることが分かる。７５０秒まで照射時間を長くしても導電性に大きな変化は見られなかった。
【００７０】
【表３】
【００７１】
サンプル２(照射時間５００秒)とサンプル３(照射時間７５０秒)について、抵抗率(導電率の逆数)をファンデアポー法で算出すると、各々０.９６４×１０-6、４.３３×１０-6Ω・ｍが得られた。これは銀の抵抗率０.０１６２×１０-6Ω・ｍと比べて約１００倍の抵抗率を持つことが分かる。これは表面に析出した銀がかたまりではなくミクロンオーダーの微粒子の集合体であることから導電性が通常の銀線に比べて１/１００程度に下がり、電流が流れにくくなっているものと考えられる。
【００７２】
以上の実験により、硝酸銀をベースとした溶液にＰＭＭＡ基材を浸して５００Ｗのマイクロ波照射加工を行い、表面の物理的状態と電気的特性を調べた結果、次のことが明らかとなった。
（１）照射時間２５０秒では銀が析出しているものの、析出量が十分でないため導電性が見られなかった。
（２）照射時間が５００秒を超えると数ミクロンの粒子にサブミクロンの粒子が覆うような形で銀が析出し、導電性が見られた。
（３）照射時間を７５０秒にしても、析出量と電気抵抗に大きな変化は見られず飽和傾向を示した。
（４）表面に析出した銀の抵抗率は通常の銀線と比べ約１００倍の値を持ち、これは析出した銀が微粒子の集合体であるため電流が流れにくくなっているものと考えられる。
【００７３】
以上の実験結果から、（１）と（２）より、照射時間が５００秒を超えるとサブミクロンの金属の微粒子が表面に析出するようにコーティングされ、導電性が得られることが実証できた。また（２）と（３）より、ターゲット物体の表面に金属の微粒子による表面改質ができれば、マイクロ波照射時間をさらに長くするとターゲット物体の表面のコーティングの上にさらに析出する形で成長すると考えられ、導電率自体は、その金属の微粒子のコーティング状態で得られる導電率を示すものと考えられる。なお、図１０から図１２を観察して分かるように、マイクロ波照射時間が長くなると金属微粒子が徐々に成長して大きくなっていることがわかる。
【００７４】
次に、ターゲット物体の表面の所定箇所のみを選択的に導電率を向上させる方法について述べる。ここではターゲット物体１００と金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００とのコンタクト方法として浸漬法とスプレー法とインクジェット印刷法がある。
次に、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００をターゲット物体１００の所望箇所にのみコンタクトさせる工夫としてターゲット物体１００にマスクするという工程を伴ったものを説明する。なお、図１の工程に示したように、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理工程においてマスク工程は必須ではない。
【００７５】
まず、浸漬法を用いた場合の工程について説明する。この例では、マスク工程（Ｓ０１）と、溶液接触工程（ステップＳ１１）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）と、マスク除去工程（ステップＳ３１）の４つの工程がある。
【００７６】
図２０は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてターゲット物体１００を金属イオン溶液内または金属元素含有溶液内に浸漬するという工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
【００７７】
マスク工程（Ｓ０１）は、図２０に示すように、ターゲット物体１００に対して所望箇所にのみ金属イオン溶液または金属元素含有溶液がコンタクトするように当該個所のみが開口しているマスク１１０を貼り付け、所望箇所以外をマスクしている。このようにマスク１１０を設けることによりターゲット物体１００全体を金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００内に浸漬しても所望の箇所のみに金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００をコンタクトさせることができる。
【００７８】
なお、マスク１１０の厚さや材質であるが、マイクロ波を照射する工程においてマスク１１０も金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００にコンタクトしたままマイクロ波が照射されるため、金属イオンまたは金属元素を確実にターゲット物体１００の表面から遮断する程度に制御できるものとする必要がある。そのため、金属イオンまたは金属元素の種類、マイクロ波の照射出力の大きさ、照射時間、シール素材の浸透度合いなどの関係から厚さを決める必要がある。つまり、金属イオンまたは金属元素がマイクロ波照射によりマスク１１０内に浸透する深さよりもマスク１１０の厚さを厚くしておく必要がある。
【００７９】
次に、溶液接触工程（ステップＳ１１）は、浸漬法においては、図２０に示すように、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００が充填された適度な大きさを持つ容器２１０を用意し、その中にターゲット物体１００全体を浸漬することでターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトする。なお、ターゲット物体１００はマスクを施しているので、マスクの開口部分の領域のみ金属イオン溶液または金属元素含有溶液がコンタクトされる。
【００８０】
なお、容器２１０の材質であるが、金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）においてマイクロ波が照射されるため放電を招くような金属類は不適当である。例えばガラスやセラミック類などの材質であれば良い。
【００８１】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）は、浸漬法においては、図２０に示すように、ターゲット物体１００を浸漬した状態の容器２１０全体に対してマイクロ波を照射する。金属イオン溶液または金属元素含有溶液に浸漬したままマイクロ波を照射するため、マイクロ波の照射条件は容器２１０の深さなどにも依存する。
【００８２】
マスク除去工程（ステップＳ３１）において、マイクロ波を所定出力で所定時間照射した後、浸漬していたターゲット物体１００を引き揚げ、乾燥させた後にマスク１１０を剥がす。
【００８３】
次に、スプレー法を用いた場合の工程について説明する。この例では、マスク工程（Ｓ０２）と、溶液接触工程（ステップＳ１２）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）と、マスク除去工程（ステップＳ３２）の４つの工程がある。
【００８４】
図２１は、金属イオン溶液のコンタクト方法としてスプレー噴霧するという工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
マスク工程（Ｓ０２）は、図２０に示したマスク工程（Ｓ０１）と同様で良い。
【００８５】
次に、溶液接触工程（ステップＳ１２）は、スプレー法においては、図２１に示すように、金属イオン溶液または金属元素含有溶液を充填したスプレー容器から金属イオン溶液または金属元素含有溶液をターゲット物体１００に対してスプレー噴霧して吹き付けることによりターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトする。なお、ターゲット物体１００はマスクを施しているので、マスクの開口部分の領域のみ金属イオン溶液または金属元素含有溶液がコンタクトされる。
【００８６】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）は、スプレー法においては、図２１に示すように、表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液が噴霧されたターゲット物体１００に対してマイクロ波を照射する。
【００８７】
マスク除去工程（ステップＳ３２）は、図２０に示したマスク除去工程（ステップＳ３１）と同様、マイクロ波を所定出力で所定時間照射した後、ターゲット物体１００を乾燥させた後にマスク１１０を剥がす。
【００８８】
次に、インクジェット法を用いた場合の工程について説明する。この例では、溶液接触工程（ステップＳ１３）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）の２つの工程がある。
【００８９】
図２２は、金属イオン溶液のコンタクト方法としてインクジェット印刷するという工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
【００９０】
まず、溶液接触工程（ステップＳ１３）は、インクジェット印刷法においては、図２２に示すように、インクジェットプリンタ３００により金属イオン溶液または金属元素含有溶液をインクとして飛ばしてターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を直接印刷する。
ここでは、インクジェット印刷のインクは、金属イオン溶液または金属元素含有溶液に加えてバインダーを含むものとする。適量のシリコーンを含むものも好ましい。
【００９１】
金属イオン溶液または金属元素含有溶液を充填したインクジェットプリンタ３００から金属イオン溶液または金属元素含有溶液をターゲット物体１００に対して直接飛ばして印刷することによりターゲット物体１００の表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトする。なお、インクジェットプリンタ３００の印刷解像度に応じてコンタクト領域をコントロールできる。
【００９２】
次に、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）は、インクジェット印刷法においては、図２２に示すように、表面に金属イオン溶液または金属元素含有溶液が印刷されたターゲット物体１００に対してマイクロ波を照射する。マイクロ波照射後はターゲット物体１００を乾燥させればよい。
【００９３】
以上、浸漬法、スプレー法、インクジェット印刷法の３つの工程を示したが、これら工程によりターゲット物体の所望の箇所の導電性を高めるという制御を行なうことができる。
【００９４】
なお、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理により回路パターンを形成することができるが、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理技術は、従来の半導体回路加工技術に組み合わせることが可能である。
【００９５】
従来の半導体回路加工では、シリコンウェハー上にトランジスタ素子が形成された後、それらトランジスタ素子間を配線することで回路が完成するが、従来では配線の形成には、まず、ウェハーを厚い層間絶縁膜（酸化膜）で覆って表面を平坦にした後、接続したい素子上の層間絶縁膜にリソグラフィーとエッチング技術によりコンタクトホールを設け、層間絶縁膜の上にスパッタリング法により金属膜を堆積させることにより形成している。スパッタリング法とは、成膜法の一つで、シリコンウェハーと対向しておかれた金属にイオンを加速して衝突させ、飛び出してくる金属原子をウェハー側に付着させる方法である。
【００９６】
しかし、このスパッタリング法は所定の箇所のみに金属原子を飛ばすために低圧状態にするために装置が大型となるが、例えばこの工程を本発明の本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理に代替することが可能である。
【００９７】
以上、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法によれば、少ない工程で簡単に所望の箇所の導電率を向上させることができる。
【実施例２】
【００９８】
実施例２として、マスク工程において、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷を利用して所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けるものを説明する。
【００９９】
図２３は、実施例２のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理の工程の概念を示す図である。図２３に示すように、実施例２では、マスク工程（Ｓ０４）と、溶液接触工程（ステップＳ１４）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２４）と、マスク除去工程（ステップＳ３４）の４つの工程がある。
【０１００】
マスク工程（Ｓ０４）では、インクジェット印刷技術が用いられる。インクジェット印刷のインクとして撥水性インクを用いる。撥水性インクは、撥水性成分と、有機溶媒、バインダーを含む。適量のシリコーンを含むものも好ましい。
【０１０１】
例えば、撥水性成分としては、混合するバインダーに溶解可能なものであり、例えば油溶性染料、直接染料、酸性染料、塩基性染料、媒染染料、硫化染料、硫化建染染料、建染染料、アゾイック染料、分散染料、反応染料、酸化染料などが挙げられる。
【０１０２】
また、例えば、バインダーとしては、ロジンまたはロジン誘導体、石油樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、クマロン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ケトン樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合物、エチレン−酢酸ビニル共重合物、ポリアミド、ポリウレタンなどが挙げられる。
これらは単独で用いられてもよく、組み合わされて用いられてもよい。シリコーンは数パーセントの割合で添加されているとよい。このように適量のシリコーンを添加すると、インクに撥水性が向上する場合がある。
【０１０３】
図２３に示すように、この例ではインクジェットプリンタ３００に撥水性インクを搭載し、インクジェット印刷により、加工前のターゲット物体１００のうち導電率を向上させたい箇所を開口してその他の部分に撥水インクを塗布したマスクを印刷により施す。なお、インクジェット印刷であれば、ターゲット物体１００の表面が或る程度の凹凸を持つ立体的な場合であってもマスクを印刷することができる。
【０１０４】
マスクの精細度はインクジェット印刷精細度に依存する。つまり、インクジェットで印刷できる解像度によってターゲット物体１００の表面にマスク１１０を設定することができる。
【０１０５】
溶液接触工程（Ｓ１４）は、実施例１に示した浸漬法での溶液接触工程（Ｓ１１）やスプレー法での溶液接触工程（Ｓ１２）と同様で良い。図２３の例では図２１に示したスプレー噴霧により金属イオン溶液または金属元素含有溶液をコンタクトさせる例となっている。
【０１０６】
金属微粒子担持工程（ステップＳ２４）は、実施例１で示した浸漬法での金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）やスプレー法での金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）と同様で良い。
【０１０７】
以上、マスク工程において、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷を利用して所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けることにより微細な領域に対して導電率を向上させるという制御が可能となる。
【実施例３】
【０１０８】
実施例３として、実施例１や実施例２で説明した本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、溶液接触工程に先立ち、所望箇所に金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備える工夫を説明する。
【０１０９】
図２４は、下地塗布工程を備えた本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
この例では、マスク工程を伴う例として説明する。つまりこの例では、マスク工程（Ｓ０５）と、下地塗布工程（Ｓ４５）と、溶液接触工程（ステップＳ１５）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）と、マスク除去工程（ステップＳ３５）の５つの工程がある。
【０１１０】
まず、マスク工程（Ｓ０５）がある。マスク工程（Ｓ０５）は実施例１において、浸漬法で説明したマスク工程（Ｓ０１）、スプレー法で説明したマスク工程（Ｓ０２）、マスクをインクジェット印刷で作成する場合のマスク工程（Ｓ０４）などを採用することはできる。
【０１１１】
次に、下地塗布工程（Ｓ４５）に移る。
バインダーやプライマーをターゲット物体１００の表面に塗布しておくことにより、ターゲット物体１００の基材表面に対して金属微粒子が担持しやすいように表面を改質することができる。
【０１１２】
バインダーとしては、金属のバインダーであれば良く、無機系のシリコーン系バインダー、有機系のアクリルシリコーン系バインダーなど多様なものを適用することができる。また、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）やエチレングリコール（ＥＧ）や酢酸を添加しても良い。これらを表面改質剤として添加しておくことによりターゲット物体の表面に担持する金属微粒子を小さく均質なものとしやすくなる。
【０１１３】
プライマーはいわゆる地塗り剤であり、ターゲット物体の素材に適合した地塗り剤であれば良い。プライマーはターゲット表面を改質する効果があり、例えば、ターゲット物体表面の撥水性を抑えることにより次工程の溶液接触工程において金属イオン溶液または金属元素含有溶液とターゲット物体のコンタクトの状態を改善するなどの効果がある。
【０１１４】
マスク工程（Ｓ０５）においてターゲット物体１００の表面にはマスクが施されているので、バインダーまたはプライマーはマスクの開口部分に選択的に塗布されることとなる。バインダーまたはプライマーを塗布する方法自体は、バインダー溶液内またはプライマー溶液内にターゲット物体１００を浸漬する浸漬法、バインダー溶液またはプライマー溶液を充填したスプレー噴霧機から溶液を噴霧するスプレー法、バインダー溶液またはプライマー溶液をインクとして飛ばすインクジェットプリンタによるインクジェット印刷法などを適用することができる。
【０１１５】
下地塗布を行った後、溶液接触工程（ステップＳ１５）に移る。溶液接触工程（ステップＳ１５）は実施例１で説明した浸漬法での溶液接触工程（ステップＳ１１）、スプレー法での溶液接触工程（ステップＳ１２）、インクジェット印刷法での溶液接触工程（ステップＳ１３）などと同様で良い。ただしここでは下地塗布工程でバインダーまたはプライマーが塗布されているので、ターゲット物体１００の表面と金属イオン溶液または金属元素含有溶液の間にバインダーまたはプライマーが挟まれた状態で金属イオン溶液または金属元素含有溶液とコンタクトすることとなる。
【０１１６】
その後、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）と、マスク除去工程（ステップＳ３５）が行われるが、金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）は、実施例１に示した浸漬法、スプレー法、インクジェット印刷法それぞれに応じた金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）が行われる。
【０１１７】
なお、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）において、金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素がターゲット物体１００の表面に打ち込まれる際、バインダーまたはプライマーの表面改質によりターゲット物体１００の表面に担持されやすく支援される。
このように、下地塗布工程を設けることにより、金属微粒子の担持を支援することができる。
【実施例４】
【０１１８】
実施例４として、実施例１や実施例２で説明した本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程において、溶液接触工程の中でバインダー塗布またはプライマー塗布も併せて行う工夫を説明する。
【０１１９】
図２５は、溶液接触工程の中でバインダー塗布またはプライマー塗布も行う本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
この例では、マスク工程を伴う例として説明する。つまりこの例では、マスク工程（Ｓ０６）と、溶液接触工程（ステップＳ１６）と、金属微粒子担持工程（ステップＳ２６）と、マスク除去工程（ステップＳ３６）の４つの工程がある。
【０１２０】
まず、マスク工程（Ｓ０６）がある。マスク工程（Ｓ０６）は実施例１において、浸漬法で説明したマスク工程（Ｓ０１）、スプレー法で説明したマスク工程（Ｓ０２）、マスクをインクジェット印刷で作成する場合のマスク工程（Ｓ０４）などを採用することはできる。
【０１２１】
次に、溶液接触工程（ステップＳ１５）に移る。
ここで、金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａには、実施例１に示した金属イオン溶液または金属元素含有溶液に加え、バインダーまたはプライマーも添加されたものとなっている。
バインダーまたはプライマーは、実施例３と同様、ターゲット物体１００の基材表面に対して金属微粒子が担持しやすいように表面改質を与えるものであれば良い。
【０１２２】
マスク工程（Ｓ０５）においてターゲット物体１００の表面にはマスクが施されているので、金属イオン溶液または金属元素含有溶液とともにバインダーまたはプライマーもターゲット物体１００の所定箇所の表面にコンタクトすることとなる。
【０１２３】
溶液接触工程（ステップＳ１６）が、実施例１で説明した浸漬法での溶液接触工程（ステップＳ１１）と同様の浸漬法である場合、容器２１０内にバインダーまたはプライマーを添加した金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａを充填し、ターゲット物体１００を当該金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａ内に浸漬する。
【０１２４】
溶液接触工程（ステップＳ１６）が、実施例１で説明したスプレー法での溶液接触工程（ステップＳ１２）と同様のスプレー法である場合、スプレー容器にバインダーまたはプライマーを添加した金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａを充填し、ターゲット物体１００を当該金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａをスプレー噴霧する。
【０１２５】
溶液接触工程（ステップＳ１６）が、実施例１で説明したインクジェット印刷法での溶液接触工程（ステップＳ１３）と同様のインクジェット印刷法である場合、インクジェットプリンタのインクとして、バインダーまたはプライマーを添加した金属イオン溶液または金属元素含有溶液２００Ａを含むインクを用いてインクジェットプリンタにより当該インクを飛ばしてターゲット物体１００の所定箇所に印刷する。
ここでは、金属イオン溶液または金属元素含有溶液とバインダーまたはプライマーが混合された状態でターゲット物体１００の表面にコンタクトすることとなる。
【０１２６】
その後、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）と、マスク除去工程（ステップＳ３５）が行われるが、金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）は、実施例１に示した浸漬法、スプレー法、インクジェット印刷法それぞれに応じた金属微粒子担持工程（ステップＳ２１）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２２）、金属微粒子担持工程（ステップＳ２３）が行われる。
【０１２７】
なお、マイクロ波照射による金属微粒子担持工程（ステップＳ２５）において、金属イオン溶液中の金属イオンまたは金属元素含有溶液中の金属元素がターゲット物体１００の表面に打ち込まれる際、バインダーまたはプライマーの界面活性によりターゲット物体１００の表面に金属微粒子が担持されやすく支援される。
【０１２８】
このように、下地塗布工程を設けることにより、金属微粒子の担持を支援することができる。
【０１２９】
以上、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法について好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法は、ターゲット物体の所望の箇所に金属微粒子を担持させ、所定箇所の導電性を向上させた物体を製作する技術に広く適用することができる。ターゲット物体としては多様なものが含まれ、例えば、半導体素子、金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体、導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品などがある。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
第１図は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法の原理を示す図である。
第２図は、本発明によるマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による導電率の変化を示す図である。
第３図は、本発明のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理による表面改質の様子を示す図である。
第４図は、ＳＥＭで観測されたそれぞれの条件で作製した試料の銀粒子の粒度分布を示す図である。
第５図は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）の結果を示す図である。
第６図は、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）の結果を示す図である。
第７図は、金属微粒子担持処理後のターゲット物体１００Ａの断面図を示す図である。
第８図は、横軸にマイクロ波照射時間を取り、縦軸に導電率を取ったグラフである。
第９図は、作製したサンプルの写真を示す図である。
第１０図は、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３５倍）を示す図である。
第１１図は、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（３０００倍）を示す図である。
第１２図は、サンプル１からサンプル３の電子顕微鏡写真（１万倍）を示す図である。
第１３図は、サンプル１とサンプル２について、上記の３０００倍の写真の領域において元素分析（ＥＤＸ）を行った結果を示す図である。
第１４図は、サンプル３について、上記の３０００倍の写真の領域において元素分析（ＥＤＸ）を行った結果を示す図である。
第１５図は、サンプル１からサンプル３における２.９９ｋｅＶのピーク強度の違いを示す図である。
第１６図は、マイクロ波照射処理前後のＸ線回折パターンを示す図である。
第１７図は、サンプル１からサンプル３について、回折角度が３８.１degの最も強度の強い回折ピークについて精密測定した結果をバックグラウンド除去して示した図である。
第１８図は、サンプル１からサンプル３について、回折角度が３８.１degの積分強度の違いを示す図である。
第１９図は、サンプル１からサンプル３の膜厚の測定結果を示す図である。
第２０図は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてターゲット物体１００を金属イオン溶液または金属元素含有溶液内に浸漬する工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２１図は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてスプレー噴霧する工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２２図は、金属イオン溶液または金属元素含有溶液のコンタクト方法としてインクジェット印刷する工程を伴った金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２３図は、実施例２のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理の工程の概念を示す図である。
第２４図は、下地塗布工程を備えた本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
第２５図は、溶液接触工程の中でバインダー塗布またはプライマー塗布も行う本発明の金属微粒子担持処理加工方法の工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１００ ターゲット物体
１１０ マスク
２００ 金属イオン溶液または金属元素含有溶液
２１０ 容器
３００ インクジェットプリンタ
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図３】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット物体のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは前記金属元素含有溶液中の金属元素を前記ターゲット物体の前記所望箇所に金属微粒子として担持させる金属微粒子担持工程とを備えた、マイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項２】
前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えた請求項１に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項３】
前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けるマスク工程を備えた請求項１に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項４】
前記マスク工程が、前記所望箇所に開口が設けられたシール材を貼り付ける工程である請求項３に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項５】
前記マスク工程が、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷により前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを印刷する工程である請求項３に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項６】
前記マスク工程と前記溶液接触工程との間に、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えた請求項３から５のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項７】
前記溶液接触工程が、前記ターゲット物体を前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液中に浸漬する工程である請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項８】
前記溶液接触工程において使用する前記金属イオン溶液量または前記金属元素含有溶液量を前記ターゲット物体が浸る程度の量とし、前記金属微粒子担持工程における前記マイクロ波照射を所定時間行った後、再度前記溶液接触工程において蒸発した前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液を補って前記金属イオン溶液量または前記金属元素含有溶液量を前記ターゲット物体が浸る程度の量とし、再度前記金属微粒子担持工程における前記マイクロ波照射を所定時間行うことにより、前記溶液接触工程と前記金属微粒子担持工程を繰り返すことを特徴とする、請求項７に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項９】
前記溶液接触工程が、前記ターゲット物体に対して前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をスプレー塗布する工程である請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１０】
前記溶液接触工程において前記ターゲット物体に対して前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をスプレー塗布し、前記金属微粒子担持工程において前記マイクロ波照射を所定時間行った後、再度前記溶液接触工程において前記ターゲット物体に対して前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をスプレー塗布し、再度前記金属微粒子担持工程において前記マイクロ波照射を所定時間行うことにより、前記溶液接触工程と前記金属微粒子担持工程を繰り返すことを特徴とする、請求項９に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１１】
前記溶液接触工程における前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液内に前記金属微粒子の前記ターゲット物体への担持を支援するバインダーまたはプライマーを混合せしめた請求項７乃至９に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１２】
前記溶液接触工程が、前記所望箇所のみに前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をインクとしてジェット印刷によりパターンを印刷する工程である請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１３】
前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えた請求項１２に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１４】
前記金属イオンは導電率の高い金属のイオンであり、銀イオン、銅イオン、金イオン、プラチナイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、チタンイオン、クロムイオン、鉄イオン、ニッケルイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオンのいずれか、
前記金属元素含有溶液の前記金属元素は、導電率の高い金属元素であり、銀、銅、金、プラチナ、亜鉛、アルミニウム、リチウム、チタン、クロム、鉄、ニッケル、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムのいずれかである、請求項１から１３のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１５】
前記ターゲット物体が、半導体素子、金属酸化物など導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用の各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品のいずれかである請求項１から１３のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１６】
ターゲット物体のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは前記金属元素含有溶液中の金属を前記ターゲット物体の前記所望箇所に担持させる金属微粒子担持工程とを備えた、マイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法により導電性を付与した半導体素子または金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体。
【請求項１７】
ターゲット物体のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは前記金属元素含有溶液中の金属を前記ターゲット物体の前記所望箇所に担持させる金属微粒子担持工程とを備えた、マイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法により導電性を付与したタッチパネル用の各種フィルム。
【請求項１】
ターゲット物体のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは前記金属元素含有溶液中の金属元素を前記ターゲット物体の前記所望箇所に金属微粒子として担持させる金属微粒子担持工程とを備えた、マイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項２】
前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えた請求項１に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項３】
前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを設けるマスク工程を備えた請求項１に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項４】
前記マスク工程が、前記所望箇所に開口が設けられたシール材を貼り付ける工程である請求項３に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項５】
前記マスク工程が、撥水性素材をインクとして飛ばすインクジェット印刷により前記所望箇所のみに開口を設けたマスクを印刷する工程である請求項３に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項６】
前記マスク工程と前記溶液接触工程との間に、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えた請求項３から５のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項７】
前記溶液接触工程が、前記ターゲット物体を前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液中に浸漬する工程である請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項８】
前記溶液接触工程において使用する前記金属イオン溶液量または前記金属元素含有溶液量を前記ターゲット物体が浸る程度の量とし、前記金属微粒子担持工程における前記マイクロ波照射を所定時間行った後、再度前記溶液接触工程において蒸発した前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液を補って前記金属イオン溶液量または前記金属元素含有溶液量を前記ターゲット物体が浸る程度の量とし、再度前記金属微粒子担持工程における前記マイクロ波照射を所定時間行うことにより、前記溶液接触工程と前記金属微粒子担持工程を繰り返すことを特徴とする、請求項７に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項９】
前記溶液接触工程が、前記ターゲット物体に対して前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をスプレー塗布する工程である請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１０】
前記溶液接触工程において前記ターゲット物体に対して前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をスプレー塗布し、前記金属微粒子担持工程において前記マイクロ波照射を所定時間行った後、再度前記溶液接触工程において前記ターゲット物体に対して前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をスプレー塗布し、再度前記金属微粒子担持工程において前記マイクロ波照射を所定時間行うことにより、前記溶液接触工程と前記金属微粒子担持工程を繰り返すことを特徴とする、請求項９に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１１】
前記溶液接触工程における前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液内に前記金属微粒子の前記ターゲット物体への担持を支援するバインダーまたはプライマーを混合せしめた請求項７乃至９に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１２】
前記溶液接触工程が、前記所望箇所のみに前記金属イオン溶液または前記金属元素含有溶液をインクとしてジェット印刷によりパターンを印刷する工程である請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１３】
前記溶液接触工程に先立ち、前記所望箇所に前記金属微粒子の担持を支援するバインダーまたはプライマーを塗布する下地塗布工程を備えた請求項１２に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１４】
前記金属イオンは導電率の高い金属のイオンであり、銀イオン、銅イオン、金イオン、プラチナイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、チタンイオン、クロムイオン、鉄イオン、ニッケルイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオンのいずれか、
前記金属元素含有溶液の前記金属元素は、導電率の高い金属元素であり、銀、銅、金、プラチナ、亜鉛、アルミニウム、リチウム、チタン、クロム、鉄、ニッケル、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムのいずれかである、請求項１から１３のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１５】
前記ターゲット物体が、半導体素子、金属酸化物など導電性の小さい金属化合物、電子回路、スイッチ、タッチパネル用の各種フィルムその他の電子機器類の部品、精密機械類の部品、医療機器類の部品のいずれかである請求項１から１３のいずれか１項に記載のマイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法。
【請求項１６】
ターゲット物体のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは前記金属元素含有溶液中の金属を前記ターゲット物体の前記所望箇所に担持させる金属微粒子担持工程とを備えた、マイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法により導電性を付与した半導体素子または金属表面を絶縁膜で被膜した絶縁体。
【請求項１７】
ターゲット物体のうち導電性を向上させたい所望箇所に金属イオン溶液または金属元素含有溶液を接触させる溶液接触工程と、マイクロ波を照射して前記金属イオン溶液中の金属イオンまたは前記金属元素含有溶液中の金属を前記ターゲット物体の前記所望箇所に担持させる金属微粒子担持工程とを備えた、マイクロ波照射を用いた金属微粒子担持処理加工方法により導電性を付与したタッチパネル用の各種フィルム。
【公開番号】特開２０１１−１７９１１７（Ｐ２０１１−１７９１１７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５７５（Ｐ２０１１−２１５７５）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（５０８２７８９４１）株式会社ピカパワー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（５０８２７８９４１）株式会社ピカパワー (1)
【Ｆターム（参考）】
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