機能膜形成方法、配線基板の製造方法および配線基板
【課題】液体に対し金属膜の表面の濡れ性を改質し、金属表面と液体との接触角を増加させて液体の濡れ広がりを抑制し、信頼性の高い機能膜を低コストで実現すること。
【解決手段】基材１の平板面１ａに金属膜２を形成する（金属膜形成工程）。次いで、金属膜２の表面２ａに機能材料を含有する液体３を付与し、液体３を固化させて機能膜３Ａを形成する（機能膜形成工程）。金属膜形成工程では、平板面１ａに対する成膜入射角αが５°以上１５°以下となる条件で平板面１ａに金属を真空蒸着し、金属膜２を平板面１ａに対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造に形成する。
【解決手段】基材１の平板面１ａに金属膜２を形成する（金属膜形成工程）。次いで、金属膜２の表面２ａに機能材料を含有する液体３を付与し、液体３を固化させて機能膜３Ａを形成する（機能膜形成工程）。金属膜形成工程では、平板面１ａに対する成膜入射角αが５°以上１５°以下となる条件で平板面１ａに金属を真空蒸着し、金属膜２を平板面１ａに対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属膜の表面と機能膜となる液体との接触角を増加させて機能膜を形成する機能膜形成方法、機能膜として、第１の電極と第２の電極とを導通させる導電膜を形成する配線基板の製造方法、および導電膜を有する配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細パターニングを特殊な構造体に形成することが求められている。微細パターニングを形成する方法にフォトリソグラフィ工程を採用することが非常に多い。フォトリソグラフィ工程はレジスト塗布、乾燥、露光、現像、機能膜形成、レジスト剥離、レジスト残渣除去工程等非常に煩雑な工程が必要である。そこで、フォトリソグラフィ工程をできるだけ簡便化することが望まれている。特に機能膜形成に対し、必要な箇所のみに形成する方法が採用されつつある。必要なところにのみに材料を付与する方法には、スクリーン印刷やディスペンサ法あるいはインクジェット法等がある。スクリーン印刷法は、平板構造体に形成するには良い方法である。しかし、段差を持つものや孔形状の基体に対しては、容易ではない。その点、ディスペンサ法やインクジェット法は段差や孔形状の基体に対しても比較的容易に材料を塗布し、膜を形成することが可能である。
【０００３】
ディスペンサ法やインクジェット法では液状材料を使用する。液状材料は、ドライ工程とは異なり、表面の化学的状態や微細な凹凸の物理的状態で液と表面との濡れ性が大きく異なる。そのため、目的の塗布状態を達成する為に表面状態を制御することが非常に重要である。
【０００４】
そのため、微細パターニング等を行う為に、パターニング面での液状材料に対し、撥液性を持たせることが求められる。一般には、パターニング面にフルオロアルキル基（ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ−）等を含有する撥液材料を形成する方法が取られている。そのためには、撥液膜の形成には真空蒸着法等のドライの方法やスピンコート等のウェットの方法が採用される。さらに、必要な箇所のみ撥液性を持たせるため、不必要なところには撥液剤が形成されないようにするか、形成した後に除去するパターニング工程が必要である。
【０００５】
そこで、撥液剤のパターニング工程を行い、配線を形成する方法が採用されている（特許文献１参照）。また、相対的に親液部の親液性を向上させ塗布する方法も採用されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６０１４号公報
【特許文献２】特開２００８−２９４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に機能材料を含有する液（ペーストあるいはインク）を必要な箇所のみに塗布するために機能膜を塗布しない箇所に撥液剤をパターニング塗布する方法が用いられる。例えば特許文献１に記載されている方法では、撥液剤として自己組織化膜を利用している。また、パターニングには、フォトリソグラフィ工程を利用したマスクを用いた紫外線露光で行っている。このように基板に全面撥インク膜を形成した後、不必要な部分の撥インク膜の機能を除去する工程は、パターニング位置精度や工程が増えることによるコストの観点から問題となってしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載の方法において、貫通孔部の内壁面を機能インクに対して親インク処理にするために表面粗さを大にする方法が採用されている。一般に表面を粗にすると撥インク性のモノはより撥インク性を示し、親インク性のモノはより親インク性を示す。これは、表面積が多くなることによる効果（ｗｅｎｚｅｌ効果）である。このように表面形態が比較的平坦な状態で親インク性を示す場合には、表面を粗にすることでさらに親インク性を示す。つまり、インク対して親インク性を持つ基材に対して撥インク性を付与することは容易ではない。
【０００９】
そこで、本発明は、液体に対し金属膜の表面の濡れ性を改質し、金属表面と液体との接触角を増加させて液体の濡れ広がりを抑制し、信頼性の高い機能膜を低コストで実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の機能膜形成方法は、基材の平板面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記金属膜の表面に機能材料を含有する液体を付与し、前記液体を固化させて機能膜を形成する機能膜形成工程と、を有し、前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の配線基板の製造方法は、底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜を形成する金属膜形成工程と、吐出ヘッドにより導電性材料を含有する液体を前記微細穴に吐出する液体吐出工程と、前記液体を固化させて前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えた配線基板の製造方法において、前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の配線基板は、底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜が形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜が前記微細穴の側壁面に形成された配線基板において、前記金属膜は、前記平板面に対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造に形成され、前記導電膜は、導電性材料を含有する液体が前記側壁面に塗布されて固化することにより形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の機能膜形成方法によれば、金属膜が基材の平板面に対し斜め柱状結晶構造に形成されるので、液体の濡れ広がりのピン止め効果を有するように金属膜における濡れ性が改質される。それによって、液体に対し親液性の度合いが低減され、液体の広がりを抑制することが可能となる。したがって、信頼性の高い機能膜を形成することができる。また、このように形成された金属膜をフォトリソグラフィ工程でパターニングする必要がないので、工程数を削減でき、コストダウンを図ることができる。
【００１４】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、微細穴からの平板面への液体の濡れ広がりを抑制することができるので、微細穴において導電膜の膜厚が均一となり、導電膜の断線が防止される。
【００１５】
また、本発明の配線基板によれば、導電膜の断線が防止されるので、配線基板に実装される装置の動作が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）は金属膜形成工程を説明するための図、（ｂ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図２】金属膜のＳＥＭ観察結果を示す図であり、（ａ）は金属膜の断面観測結果を示す図、（ｂ）は金属膜の表面観測結果を示す図である。
【図３】比較例の機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）は金属膜形成工程を説明するための図、（ｂ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る機能膜形成方法により形成される金属膜及び機能膜の実測結果を示すグラフである。（ａ）は成膜入射角に対する金属膜の柱状角を示す図、（ｂ）は金属膜の柱状角に対する機能膜となるインクの接触角と液ドット径を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）は金属膜形成工程を説明するための図、（ｂ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、機能膜形成工程を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法を説明するための模式図であり、（ａ）は微細穴形成工程を説明するための図、（ｂ）は金属膜形成工程を説明するための図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法を説明するための模式図であり、（ａ）及び（ｂ）は液体吐出工程を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法を説明するための模式図であり、導電膜形成工程を説明するための図である。
【図１１】比較例の配線基板を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図である。まず、図１（ａ）に示すように、基材１の平板面１ａに金属膜２を形成する（金属膜形成工程）。本第１実施形態では、基材１は、Ｓｉ基板である。この基材１に真空蒸着法にて金属としてのＡｕを基材１の平板面１ａに対して斜めに傾けて成膜したものである。金属膜２は、真空蒸着法のＥＢ加熱法により、Ａｕを平板面１ａに膜厚１００ｎｍで真空蒸着により形成される。成膜時の雰囲気の圧力は２〜５×１０−３Ｐａで行う。Ｓｉ基板である基材１と金属膜２との密着力を上げる為に、図１には図示していないが、基材１と金属膜２との間に平板面１ａに対しほぼ垂直に入射するように５０ｎｍＴｉ膜を成膜するのがよい。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、この金属膜２の表面２ａに機能材料を含有する液体３を付与する。液体３としては、金属微粒子インクである銀ナノ粒子インクを用いている。銀ナノ粒子インクは、主溶媒にはウンデカンやテトラデカン等を用いた油性インクであり、表面張力は３０〜３５ｍＮ／ｍであり比較的小さい材料である。銀ナノ粒子の銀の濃度は４０ｗｔ％である。塗布にはディスペンサを用いる。塗布量は１μｌである。金属膜２の表面状態により、図１（ｂ）のような濡れ広がり状態となる。その後、液体３を乾燥させた後、焼成して導電性粒子インクの焼結体である固化した機能膜３Ａを形成する（機能膜形成工程）。
【００２０】
ここで、本第１実施形態では、金属膜形成工程において、金属膜２を平板面１ａに対して傾斜した柱状結晶構造に形成するものである。なお、このときの不図示のＡｕ蒸発源と基材１の平板面１ａの角度を成膜入射角αとする。また、平板面１ａに対する柱状結晶構造の金属膜２の傾斜角である柱状角をΘとする。図２に、成膜入射角αが１５°の条件でのＳＥＭ観察結果を示す。装置は、ＪＥＯＬ−５６００ＬＶを使用した。図２（ａ）は金属膜の断面観察結果であり、加速電圧は１０ｋＶである。柱状結晶構造の金属膜２の柱状角は４５°であった。図２（ｂ）は金属膜の表面観察結果であり、加速電圧は２０ｋＶである。
【００２１】
比較例として、Ｓｉ基板である基材１の表面に成膜入射角αが９０°の条件でのＡｕを成膜した結果を図３（ａ）に示す。このときは、金属膜は、連続膜４となり柱状結晶構造とはならない。また、この連続金属膜４上に液体５を塗布したものが図３（ｂ）である。塗布にはディスペンサを用いた。塗布量は本第１実施形態と同一の１μｌである。本実施形態における図１（ｂ）の状態での液の接触角は９．４°であった。これに対し、比較例における図３（ｂ）での状態での液の接触角は３．０°であった。このように、金属膜２を斜め柱状結晶構造に形成することで液の濡れ広がり性を抑制することが可能となる。
【００２２】
また、成膜入射角αと斜め柱状結晶の柱状角Θの関係を図４（ａ）に示す。成膜入射角αが５°未満では、斜め柱状結晶が形成されなかった為、図４（ａ）に記載していない。また、液体３として、銀ナノ粒子インクを用いてディスペンサを用いて同様に斜め柱状結晶構造の金属膜２上に１μｌ塗布し、接触角を計測した結果を図４（ｂ）に示した。さらに、この銀ナノ粒子インクをインクジェットにより、１０ｐｌ塗布した場合の液ドット径も図４（ｂ）に示した。図４（ｂ）に記載していないが、連続金属膜に同様にインクジェットにより液滴を１０ｐｌ塗布した結果のドット径は８０μｍであった。これによると、液体の接触角は柱状角が４５°以下になると高くなることがわかる。また、前述したように柱状角Θは２０°未満の斜め柱状結晶膜は形成することが困難である。同様に、インクジェットによる液滴のドット径の変化を見ると斜め柱状結晶の柱状角Θが４５°以下になると従来例のドット径８０μｍに比べて、−１０μｍドット径の広がりを低減できる。
【００２３】
つまり、柱状角Θが４５°を超えると濡れのピン止め効果が少なくなり、液体の濡れ広がりを抑制する効果が薄くなる。また、斜め柱状結晶の平板面に対する結晶方向が２０°未満の柱状結晶構造を形成することが非常に困難である。
【００２４】
したがって、金属膜形成工程では、平板面１ａに対する成膜入射角αが５°以上１５°以下となる条件で平板面１ａに金属Ａｕを真空蒸着することで、柱状角Θが２０°以上４５°以下となる斜め柱状結晶構造の金属膜２を形成することができる。このように、斜め柱状結晶膜の柱状角Θを２０°以上４５°以下とすることで、液体３の濡れ広がりのピン止め効果を有するように金属膜２が改質される。それによって、液体に対し親液性の度合いが低減され、金属膜２の表面２ａにおける液体３の濡れ広がりを抑制することが可能となる。したがって、信頼性の高い機能膜３Ａを形成することができる。また、このように形成された金属膜２をフォトリソグラフィ工程でパターニングする必要がないので、工程数を削減でき、コストダウンを図ることができる。
【００２５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。本第２実施形態では、基材６は、図５（ａ）に示すように、平板面６ａと、平板面６ａに略直角（本実施形態では直角）な壁面６ｂとを有している直角構造体である。基材６は、例えばＳｉ基板である。
【００２６】
Ｓｉ基板である基材６の平板面６ａに対しては、成膜入射角α１が５°以上１５°以下の範囲内である５°で真空蒸着法にてＡｕである金属を成膜したものである。この斜め成膜により、平板面６ａ上には斜め柱状結晶構造である金属膜７が形成される（金属膜形成工程）。同時に、平板面６ａに対して直角な壁面６ｂに対しては、成膜入射角α２が７５°以上８５°以下の範囲内である８５°で真空蒸着法にてＡｕである金属を成膜したものである。この真空蒸着により金属膜７に接続された連続金属膜８が形成される。Ａｕは抵抗加熱法で蒸着させた。成膜時の圧力は５〜８×１０−４Ｐａで行った。柱状結晶構造の金属膜７の膜厚は１５０ｎｍであった。
【００２７】
なお、Ｓｉ基板である基材６と金属膜７との密着力を上げる為に、図５には図示していないが、基材６と金属膜７との間にＴｉ膜を基材６の平板面６ａに対して、ほぼ入射角４５°になるように５０ｎｍ成膜した。同時に、平板面６ａに対して略直角な壁面６ｂに対しては、入射角４５°で密着層であるＴｉ膜を成膜した。
【００２８】
基材６の平板面６ａには、成膜入射角α１が５°であったので、柱状角Θが２０°の斜め柱状結晶構造の金属膜７が形成される。基材６の壁面６ｂには、成膜入射角α２が８５°であったので、柱状結晶構造とはならない連続金属膜８が形成される。
【００２９】
次に、基材６に対して液体を塗布する工程を、図５（ｂ）を用いて説明する。液体１０としては、金属微粒子インクとしての銀ナノ粒子インクを用いる。銀ナノ粒子インクは、主溶媒にはウンデカンやテトラデカン等を用いた油性インクであり、表面張力は３０〜３５ｍＮ／ｍであり比較的小さい材料である。銀ナノ粒子の銀の濃度は５０ｗｔ％である。塗布にはディスペンサ９を用いる。塗布量は０．２μｌである。ディスペンサ９にて液体１０を連続金属膜８における金属膜７との境界となる側の端部８ｂに塗布する。液体１０は、連続金属膜８に対して、非常に濡れ性が良い為、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図６（ｃ）の過程で金属膜７側にも広がっていくが、最終的には図６（ｃ）のように、平板面６ａ上の金属膜７上に一部広がり安定する。
【００３０】
最終的には、図７に示すように、液体１０の揮発成分が蒸発し、機能膜１０Ａが形成される。なお、本実施形態では、機能膜１０Ａの機能を持たせるために、２００℃、３０分の焼成工程を加える。
【００３１】
以上より、同一種の金属材料Ａｕであっても膜の状態を斜め柱状結晶構造の金属膜７と連続金属膜８とでは液体１０の濡れ性が異なり、連続金属膜８に対して金属膜７を改質することが可能となる。このように、平板面６ａ上に斜め柱状結晶構造の金属膜７を成膜することで、平板面６ａ上への液体３の濡れ広がりを抑制することができる。
【００３２】
そして、平板面６ａ上には斜め柱状結晶構造の金属膜７が形成されるのに対し、壁面６ｂ上には、略直角の成膜入射角となるため、柱状結晶膜は形成されにくく、連続金属膜８が形成される。
【００３３】
そのため、壁面６ｂ上の連続金属膜８では液体１０に対しては濡れ易い表面となる。よって、液体１０は、壁面方向に広がって壁面６ｂに機能膜１０Ａが形成され、斜め柱状結晶の金属膜７が形成された平板面６ａには広がり難くなる。したがって、均一な膜厚の機能膜１０Ａを形成することが可能となる。
【００３４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法について、図８〜図１０を参照しながら説明する。本第３実施形態は微細穴２４を持つ基材２３に適用したものである。まず、微細穴２４の形成方法を、図８（ａ）を参照しながら説明する。図８（ａ）は配線基板の微細穴２４の断面図である。Ｓｉ基板２１には、微細穴２４が形成されており、下部電極２５まで連通されている。
【００３５】
まず、Ｓｉ基板２１の片面に下部電極２５や半導体素子（不図示）などをパターニングした後、その裏面をバックグラインド加工及びポリッシュ加工により研磨し、２００μｍの厚さとした。次にＳｉ基板２１の研磨された面に対し、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を成膜し、マスク層（不図示）とした。
【００３６】
その後マスク層を、ポジレジストをマスクとしてＲＩＥ法によりパターニングを実施し、微細穴２４を形成する際の位置を規定する開口を形成した（不図示）。なおこの開口はΦ５０μｍとした。次に、マスク層及びポジレジストをマスクとし、ボッシュ法を用いて微細穴２４を形成した。ボッシュ法とは、プラズマエッチング工程とプラズマデポジション工程とを交互に行うことによりマスクの垂直方向をエッチング加工し、孔を形成する方法である。具体的にはプラズマエッチング工程の条件は基板温度２３℃、圧力８Ｐａ、ＳＦ６流量７５０ｓｃｃ／ｍｉｎ、１３．５６ＭＨｚのプラズマソース用高周波出力２．５ｋＷであり時間は３ｓｅｃとした。またプラズマデポジション工程の条件は基板温度２３℃、圧力３Ｐａ、Ｃ４Ｆ８流量２００ｓｃｃ／ｍｉｎ、１３．５６ＭＨｚのプラズマソース用高周波出力２．５ｋＷであり時間は３ｓｅｃとした。この工程を繰り返すことでΦ５０μｍ、深さ２００μｍの微細穴２４を形成した。
【００３７】
微細穴２４の側壁部からＳｉ基板２１の上面部を覆うように絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２はポジレジストを剥離除去し、続いてＣＶＤ法にて１．５μｍ厚のパラキシリレンを成膜し形成した。この後、ＲＩＥにより下部電極２５上のポリパラキシリレンを選択的に除去した。
【００３８】
次に図８（ｂ）により、下地導電層の形成方法について説明する。図８（ｂ）では下地電極層は下部電極２５上に形成される下地導電膜２６と、平板面２３ａ上に形成される下地導電膜２７とからなる。下部電極２５の材質にアルミニウムを用いたため、上記一連の工程後にはその表面に自然酸化膜が生成していた。したがって逆スパッタ処理により下部電極２５上の自然酸化膜を除去した。直ちに平板面２３ａに対して、ほぼ金属ターゲット面が垂直になるように、まずＴｉ層を成膜した後、Ａｕ層のスパッタ成膜を行った。これにより、下部電極２５上に、Ｔｉ膜、その上にＡｕ膜が積層された下地導電膜２６、平板面２３ａ上に、Ｔｉ膜、その上にＡｕ膜が積層された下地導電膜２７を同時に形成した。Ｔｉ層は５０ｎｍ、Ａｕ層は２００ｎｍ成膜した。
【００３９】
以上、下地導電膜を形成したことにより、基材２３の裏面には、下部電極２５及び下地導電膜２７からなる第１の電極２８が形成されたことになる。また、第１の電極２８が微細穴２４の底面２４ａとなり、絶縁膜２２が微細穴２４の側壁面２４ｂとなる。この側壁面２４ｂは、平板面２３ａに対して略直角（本第３実施形態では直角）な壁面である。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、基材２３の平板面２３ａ上に更に金属膜２９が形成される（金属膜形成工程）。具体的には、下地導電膜２７上に金属膜２９が形成される。このとき、平板面２３ａに対する成膜入射角が５°以上１５°以下の条件でＳｉ基板２１を保持し、平板面２３ａに金属であるＡｕをＥＢ蒸発加熱により真空蒸着することで、平板面２３ａに対して傾斜する柱状結晶構造の金属膜２９が形成される。具体的には、平板面２３ａに対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造の金属膜２９が形成される。本実施形態では、成膜入射角を１５°とし、柱状角を４５°に形成した。圧力は１〜３×１０−３Ｐａで行った。斜め柱状結晶の金属膜２９の膜厚は２００ｎｍである。このとき、微細穴２４の側壁面２４ｂの開口端部側には、この真空蒸着により金属膜２９に連続して接続された連続金属膜３０が同時に形成される。これら下地導電膜２７、金属膜２９及び連続金属膜３０により、第１の電極３１が構成される。金属の柱状結晶は抵抗値が高くなってしまう傾向があるが、斜め柱状結晶の金属膜２９を、斜め柱状結晶の金属膜２９と同一材料の下地導電膜２７の上に形成することで、導電性を向上させることができる。
【００４１】
次に、微細穴２４の内部に配線となる導電膜を付与し、微細穴２４の底面２４ａとなる第１の電極２８と、平板面２３ａ上の第２の電極３１とを電気的に接続する工程について図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００４２】
まず、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド４０を利用して、導電性材料を含有する液体（Ａｇナノ粒子含有インク）４１Ａ〜４１Ｄを微細穴２４に吐出する（液体吐出工程）。インクジェットヘッド４０には、Ａｇナノ粒子含有インクが充填されている。インクジェットヘッド４０は、基材２３に対して相対的に移動しており、吐出された液体（液滴）４１Ａ〜４１Ｄも吐出方向とは別にこの相対的な速度成分を含んでいる。この吐出方向の速度成分と、相対的な速度成分、インクジェットヘッド４０と基材２３とのギャップ等を調整することにより、微細穴２４内の任意の位置に液滴４１Ａ〜４１Ｄを着弾させることができる。
【００４３】
飛翔する液滴４１Ａは、図９（ｂ）に示すように、微細穴２４の底面２４ａである第１の電極２８上に着弾させている。続けて、同様に液滴４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを、インクジェットヘッド４０を基材２３に対して相対的に移動させることにより付与している。最後の液滴４１Ｄは微細穴上部のＡｕ連続金属膜３０上に着弾させている。なお、本実施形態では、液滴は４ドットであったが、これに限定されるものではなく、これよりも少なくても多くても良い。
【００４４】
付与された液滴４１Ａ〜４１Ｄは微細穴２４の中で濡れ広がって繋がる。そして、微細穴２４に付与した液滴４１Ａ〜４１Ｄを乾燥固化させることで、図１０に示す第１の電極２８と第２の電極３１とを導通させる導電膜４２が形成される（導電膜形成工程）。この導電膜４２は斜め柱状結晶構造の金属膜２９上に一部接触し、濡れ広がりを抑制された状態で留まり乾燥している。この導電膜４２を配線として利用する為に、２００℃、３０分の熱処理工程を実施し、焼成して導電性粒子インクの焼結体を形成する。本工程実施後のこの微細穴２４内の配線抵抗を測定すると１．５Ωであった。以上の工程により、配線基板１００が製造される。
【００４５】
また、比較例の配線基板２００を、図１１を参照しながら簡単に説明する。Ｓｉ基板２１及び微細穴２４の形成方法及び下部電極２５及び下地導電膜２６，２７は第３実施形態と同一方法で形成する。
【００４６】
斜め柱状結晶構造の金属膜２９の代わりに、連続膜５１を真空蒸着法で２００ｎｍ成膜した。この状態の基材２３に、同様にインクジェットヘッドを用いて同一方法で、Ａｇナノ粒子インクの液体を同一ドット塗布した。インクを乾燥させた結果、図１１に示す導電膜５２となった。この膜５２は、図１１に示すように、不連続箇所５２ａが存在した。このため、２００℃、３０分熱処理工程後の微細穴内の配線抵抗を測定すると抵抗値は１ｋΩ以上になっている。平板面上の金属膜が通常の連続膜になっている場合は、Ａｇナノ粒子インクのように非常に濡れ易い液では微細穴内部に液は保持されにくく、平板面上に移動し易くなる。さらに、微細穴内部では乾燥が遅い為、ますます平板面上に液が移動し易くなる。
【００４７】
以上のように、微細穴２４のように特殊な構造体に対しても、平板面上を斜め柱状結晶の金属膜２９を形成することにより、液の広がりを抑制する金属膜２９を容易に低コストで形成することが確認された。
【００４８】
以上、本第３実施形態によれば、直角構造体が微細穴２４である場合には、微細穴２４の底面２４ａである第１の電極２８と平板面２３ａ上の第２の電極３１との電気的コンタクトを形成するのに非常に有利である。微細穴２４の中部は、液体が乾燥しにくい状態であるのに対して、平板面２３ａ上は乾燥しやすい雰囲気である。そのため液体の乾燥過程で、液体の移動が発生し、液体が平板面２３ａ上に移動する。その結果、比較例では、微細穴２４の上部の膜厚が薄くなり、平板上面と連続膜が形成できなくなってしまう。しかし、本第３実施形態によれば、液体の濡れ広がりが抑制できる為、微細穴２４における導電膜４２の膜厚を均一にすることができ、導電膜４２の断線が防止される。そして、導電膜４２の断線が防止されるので、配線基板１００に実装される半導体装置等の装置の動作が安定する。
【００４９】
なお、上記実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第１、第２実施形態では、基材がＳｉ基板である場合について説明したがこれに限定するものではなく、絶縁基板等についても適用可能である。また、上記第３実施形態では、Ｓｉ基板に絶縁膜と形成した基材について説明したが、Ｓｉ基板の代わりに絶縁基板を用いた場合には、絶縁膜は省略可能である。また、液体に含有する機能材料がＡｕの金属材料について説明したが、これに限定するものではなく、他の金属材料や絶縁材料等であっても適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１…基材、１ａ…平板面、２…金属膜、２ａ…表面、３…液体、３Ａ…機能膜、６…基材、６ａ…平板面、６ｂ…壁面、７…金属膜、８…連続金属膜、１０…液体、１０Ａ…機能膜、２３…基材、２３ａ…平板面、２４…微細穴、２４ａ…底面、２４ｂ…側壁面、２８…第１の電極、２９…金属膜、３０…連続金属膜、３１…第２の電極、４０…インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）、４２…導電膜、１００…配線基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属膜の表面と機能膜となる液体との接触角を増加させて機能膜を形成する機能膜形成方法、機能膜として、第１の電極と第２の電極とを導通させる導電膜を形成する配線基板の製造方法、および導電膜を有する配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細パターニングを特殊な構造体に形成することが求められている。微細パターニングを形成する方法にフォトリソグラフィ工程を採用することが非常に多い。フォトリソグラフィ工程はレジスト塗布、乾燥、露光、現像、機能膜形成、レジスト剥離、レジスト残渣除去工程等非常に煩雑な工程が必要である。そこで、フォトリソグラフィ工程をできるだけ簡便化することが望まれている。特に機能膜形成に対し、必要な箇所のみに形成する方法が採用されつつある。必要なところにのみに材料を付与する方法には、スクリーン印刷やディスペンサ法あるいはインクジェット法等がある。スクリーン印刷法は、平板構造体に形成するには良い方法である。しかし、段差を持つものや孔形状の基体に対しては、容易ではない。その点、ディスペンサ法やインクジェット法は段差や孔形状の基体に対しても比較的容易に材料を塗布し、膜を形成することが可能である。
【０００３】
ディスペンサ法やインクジェット法では液状材料を使用する。液状材料は、ドライ工程とは異なり、表面の化学的状態や微細な凹凸の物理的状態で液と表面との濡れ性が大きく異なる。そのため、目的の塗布状態を達成する為に表面状態を制御することが非常に重要である。
【０００４】
そのため、微細パターニング等を行う為に、パターニング面での液状材料に対し、撥液性を持たせることが求められる。一般には、パターニング面にフルオロアルキル基（ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ−）等を含有する撥液材料を形成する方法が取られている。そのためには、撥液膜の形成には真空蒸着法等のドライの方法やスピンコート等のウェットの方法が採用される。さらに、必要な箇所のみ撥液性を持たせるため、不必要なところには撥液剤が形成されないようにするか、形成した後に除去するパターニング工程が必要である。
【０００５】
そこで、撥液剤のパターニング工程を行い、配線を形成する方法が採用されている（特許文献１参照）。また、相対的に親液部の親液性を向上させ塗布する方法も採用されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６０１４号公報
【特許文献２】特開２００８−２９４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に機能材料を含有する液（ペーストあるいはインク）を必要な箇所のみに塗布するために機能膜を塗布しない箇所に撥液剤をパターニング塗布する方法が用いられる。例えば特許文献１に記載されている方法では、撥液剤として自己組織化膜を利用している。また、パターニングには、フォトリソグラフィ工程を利用したマスクを用いた紫外線露光で行っている。このように基板に全面撥インク膜を形成した後、不必要な部分の撥インク膜の機能を除去する工程は、パターニング位置精度や工程が増えることによるコストの観点から問題となってしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載の方法において、貫通孔部の内壁面を機能インクに対して親インク処理にするために表面粗さを大にする方法が採用されている。一般に表面を粗にすると撥インク性のモノはより撥インク性を示し、親インク性のモノはより親インク性を示す。これは、表面積が多くなることによる効果（ｗｅｎｚｅｌ効果）である。このように表面形態が比較的平坦な状態で親インク性を示す場合には、表面を粗にすることでさらに親インク性を示す。つまり、インク対して親インク性を持つ基材に対して撥インク性を付与することは容易ではない。
【０００９】
そこで、本発明は、液体に対し金属膜の表面の濡れ性を改質し、金属表面と液体との接触角を増加させて液体の濡れ広がりを抑制し、信頼性の高い機能膜を低コストで実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の機能膜形成方法は、基材の平板面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記金属膜の表面に機能材料を含有する液体を付与し、前記液体を固化させて機能膜を形成する機能膜形成工程と、を有し、前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の配線基板の製造方法は、底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜を形成する金属膜形成工程と、吐出ヘッドにより導電性材料を含有する液体を前記微細穴に吐出する液体吐出工程と、前記液体を固化させて前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えた配線基板の製造方法において、前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の配線基板は、底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜が形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜が前記微細穴の側壁面に形成された配線基板において、前記金属膜は、前記平板面に対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造に形成され、前記導電膜は、導電性材料を含有する液体が前記側壁面に塗布されて固化することにより形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の機能膜形成方法によれば、金属膜が基材の平板面に対し斜め柱状結晶構造に形成されるので、液体の濡れ広がりのピン止め効果を有するように金属膜における濡れ性が改質される。それによって、液体に対し親液性の度合いが低減され、液体の広がりを抑制することが可能となる。したがって、信頼性の高い機能膜を形成することができる。また、このように形成された金属膜をフォトリソグラフィ工程でパターニングする必要がないので、工程数を削減でき、コストダウンを図ることができる。
【００１４】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、微細穴からの平板面への液体の濡れ広がりを抑制することができるので、微細穴において導電膜の膜厚が均一となり、導電膜の断線が防止される。
【００１５】
また、本発明の配線基板によれば、導電膜の断線が防止されるので、配線基板に実装される装置の動作が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）は金属膜形成工程を説明するための図、（ｂ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図２】金属膜のＳＥＭ観察結果を示す図であり、（ａ）は金属膜の断面観測結果を示す図、（ｂ）は金属膜の表面観測結果を示す図である。
【図３】比較例の機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）は金属膜形成工程を説明するための図、（ｂ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る機能膜形成方法により形成される金属膜及び機能膜の実測結果を示すグラフである。（ａ）は成膜入射角に対する金属膜の柱状角を示す図、（ｂ）は金属膜の柱状角に対する機能膜となるインクの接触角と液ドット径を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）は金属膜形成工程を説明するための図、（ｂ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は機能膜形成工程を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図であり、機能膜形成工程を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法を説明するための模式図であり、（ａ）は微細穴形成工程を説明するための図、（ｂ）は金属膜形成工程を説明するための図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法を説明するための模式図であり、（ａ）及び（ｂ）は液体吐出工程を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法を説明するための模式図であり、導電膜形成工程を説明するための図である。
【図１１】比較例の配線基板を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る機能膜形成方法を説明するための模式図である。まず、図１（ａ）に示すように、基材１の平板面１ａに金属膜２を形成する（金属膜形成工程）。本第１実施形態では、基材１は、Ｓｉ基板である。この基材１に真空蒸着法にて金属としてのＡｕを基材１の平板面１ａに対して斜めに傾けて成膜したものである。金属膜２は、真空蒸着法のＥＢ加熱法により、Ａｕを平板面１ａに膜厚１００ｎｍで真空蒸着により形成される。成膜時の雰囲気の圧力は２〜５×１０−３Ｐａで行う。Ｓｉ基板である基材１と金属膜２との密着力を上げる為に、図１には図示していないが、基材１と金属膜２との間に平板面１ａに対しほぼ垂直に入射するように５０ｎｍＴｉ膜を成膜するのがよい。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、この金属膜２の表面２ａに機能材料を含有する液体３を付与する。液体３としては、金属微粒子インクである銀ナノ粒子インクを用いている。銀ナノ粒子インクは、主溶媒にはウンデカンやテトラデカン等を用いた油性インクであり、表面張力は３０〜３５ｍＮ／ｍであり比較的小さい材料である。銀ナノ粒子の銀の濃度は４０ｗｔ％である。塗布にはディスペンサを用いる。塗布量は１μｌである。金属膜２の表面状態により、図１（ｂ）のような濡れ広がり状態となる。その後、液体３を乾燥させた後、焼成して導電性粒子インクの焼結体である固化した機能膜３Ａを形成する（機能膜形成工程）。
【００２０】
ここで、本第１実施形態では、金属膜形成工程において、金属膜２を平板面１ａに対して傾斜した柱状結晶構造に形成するものである。なお、このときの不図示のＡｕ蒸発源と基材１の平板面１ａの角度を成膜入射角αとする。また、平板面１ａに対する柱状結晶構造の金属膜２の傾斜角である柱状角をΘとする。図２に、成膜入射角αが１５°の条件でのＳＥＭ観察結果を示す。装置は、ＪＥＯＬ−５６００ＬＶを使用した。図２（ａ）は金属膜の断面観察結果であり、加速電圧は１０ｋＶである。柱状結晶構造の金属膜２の柱状角は４５°であった。図２（ｂ）は金属膜の表面観察結果であり、加速電圧は２０ｋＶである。
【００２１】
比較例として、Ｓｉ基板である基材１の表面に成膜入射角αが９０°の条件でのＡｕを成膜した結果を図３（ａ）に示す。このときは、金属膜は、連続膜４となり柱状結晶構造とはならない。また、この連続金属膜４上に液体５を塗布したものが図３（ｂ）である。塗布にはディスペンサを用いた。塗布量は本第１実施形態と同一の１μｌである。本実施形態における図１（ｂ）の状態での液の接触角は９．４°であった。これに対し、比較例における図３（ｂ）での状態での液の接触角は３．０°であった。このように、金属膜２を斜め柱状結晶構造に形成することで液の濡れ広がり性を抑制することが可能となる。
【００２２】
また、成膜入射角αと斜め柱状結晶の柱状角Θの関係を図４（ａ）に示す。成膜入射角αが５°未満では、斜め柱状結晶が形成されなかった為、図４（ａ）に記載していない。また、液体３として、銀ナノ粒子インクを用いてディスペンサを用いて同様に斜め柱状結晶構造の金属膜２上に１μｌ塗布し、接触角を計測した結果を図４（ｂ）に示した。さらに、この銀ナノ粒子インクをインクジェットにより、１０ｐｌ塗布した場合の液ドット径も図４（ｂ）に示した。図４（ｂ）に記載していないが、連続金属膜に同様にインクジェットにより液滴を１０ｐｌ塗布した結果のドット径は８０μｍであった。これによると、液体の接触角は柱状角が４５°以下になると高くなることがわかる。また、前述したように柱状角Θは２０°未満の斜め柱状結晶膜は形成することが困難である。同様に、インクジェットによる液滴のドット径の変化を見ると斜め柱状結晶の柱状角Θが４５°以下になると従来例のドット径８０μｍに比べて、−１０μｍドット径の広がりを低減できる。
【００２３】
つまり、柱状角Θが４５°を超えると濡れのピン止め効果が少なくなり、液体の濡れ広がりを抑制する効果が薄くなる。また、斜め柱状結晶の平板面に対する結晶方向が２０°未満の柱状結晶構造を形成することが非常に困難である。
【００２４】
したがって、金属膜形成工程では、平板面１ａに対する成膜入射角αが５°以上１５°以下となる条件で平板面１ａに金属Ａｕを真空蒸着することで、柱状角Θが２０°以上４５°以下となる斜め柱状結晶構造の金属膜２を形成することができる。このように、斜め柱状結晶膜の柱状角Θを２０°以上４５°以下とすることで、液体３の濡れ広がりのピン止め効果を有するように金属膜２が改質される。それによって、液体に対し親液性の度合いが低減され、金属膜２の表面２ａにおける液体３の濡れ広がりを抑制することが可能となる。したがって、信頼性の高い機能膜３Ａを形成することができる。また、このように形成された金属膜２をフォトリソグラフィ工程でパターニングする必要がないので、工程数を削減でき、コストダウンを図ることができる。
【００２５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る機能膜形成方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。本第２実施形態では、基材６は、図５（ａ）に示すように、平板面６ａと、平板面６ａに略直角（本実施形態では直角）な壁面６ｂとを有している直角構造体である。基材６は、例えばＳｉ基板である。
【００２６】
Ｓｉ基板である基材６の平板面６ａに対しては、成膜入射角α１が５°以上１５°以下の範囲内である５°で真空蒸着法にてＡｕである金属を成膜したものである。この斜め成膜により、平板面６ａ上には斜め柱状結晶構造である金属膜７が形成される（金属膜形成工程）。同時に、平板面６ａに対して直角な壁面６ｂに対しては、成膜入射角α２が７５°以上８５°以下の範囲内である８５°で真空蒸着法にてＡｕである金属を成膜したものである。この真空蒸着により金属膜７に接続された連続金属膜８が形成される。Ａｕは抵抗加熱法で蒸着させた。成膜時の圧力は５〜８×１０−４Ｐａで行った。柱状結晶構造の金属膜７の膜厚は１５０ｎｍであった。
【００２７】
なお、Ｓｉ基板である基材６と金属膜７との密着力を上げる為に、図５には図示していないが、基材６と金属膜７との間にＴｉ膜を基材６の平板面６ａに対して、ほぼ入射角４５°になるように５０ｎｍ成膜した。同時に、平板面６ａに対して略直角な壁面６ｂに対しては、入射角４５°で密着層であるＴｉ膜を成膜した。
【００２８】
基材６の平板面６ａには、成膜入射角α１が５°であったので、柱状角Θが２０°の斜め柱状結晶構造の金属膜７が形成される。基材６の壁面６ｂには、成膜入射角α２が８５°であったので、柱状結晶構造とはならない連続金属膜８が形成される。
【００２９】
次に、基材６に対して液体を塗布する工程を、図５（ｂ）を用いて説明する。液体１０としては、金属微粒子インクとしての銀ナノ粒子インクを用いる。銀ナノ粒子インクは、主溶媒にはウンデカンやテトラデカン等を用いた油性インクであり、表面張力は３０〜３５ｍＮ／ｍであり比較的小さい材料である。銀ナノ粒子の銀の濃度は５０ｗｔ％である。塗布にはディスペンサ９を用いる。塗布量は０．２μｌである。ディスペンサ９にて液体１０を連続金属膜８における金属膜７との境界となる側の端部８ｂに塗布する。液体１０は、連続金属膜８に対して、非常に濡れ性が良い為、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図６（ｃ）の過程で金属膜７側にも広がっていくが、最終的には図６（ｃ）のように、平板面６ａ上の金属膜７上に一部広がり安定する。
【００３０】
最終的には、図７に示すように、液体１０の揮発成分が蒸発し、機能膜１０Ａが形成される。なお、本実施形態では、機能膜１０Ａの機能を持たせるために、２００℃、３０分の焼成工程を加える。
【００３１】
以上より、同一種の金属材料Ａｕであっても膜の状態を斜め柱状結晶構造の金属膜７と連続金属膜８とでは液体１０の濡れ性が異なり、連続金属膜８に対して金属膜７を改質することが可能となる。このように、平板面６ａ上に斜め柱状結晶構造の金属膜７を成膜することで、平板面６ａ上への液体３の濡れ広がりを抑制することができる。
【００３２】
そして、平板面６ａ上には斜め柱状結晶構造の金属膜７が形成されるのに対し、壁面６ｂ上には、略直角の成膜入射角となるため、柱状結晶膜は形成されにくく、連続金属膜８が形成される。
【００３３】
そのため、壁面６ｂ上の連続金属膜８では液体１０に対しては濡れ易い表面となる。よって、液体１０は、壁面方向に広がって壁面６ｂに機能膜１０Ａが形成され、斜め柱状結晶の金属膜７が形成された平板面６ａには広がり難くなる。したがって、均一な膜厚の機能膜１０Ａを形成することが可能となる。
【００３４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る機能膜形成方法としての配線基板の製造方法について、図８〜図１０を参照しながら説明する。本第３実施形態は微細穴２４を持つ基材２３に適用したものである。まず、微細穴２４の形成方法を、図８（ａ）を参照しながら説明する。図８（ａ）は配線基板の微細穴２４の断面図である。Ｓｉ基板２１には、微細穴２４が形成されており、下部電極２５まで連通されている。
【００３５】
まず、Ｓｉ基板２１の片面に下部電極２５や半導体素子（不図示）などをパターニングした後、その裏面をバックグラインド加工及びポリッシュ加工により研磨し、２００μｍの厚さとした。次にＳｉ基板２１の研磨された面に対し、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を成膜し、マスク層（不図示）とした。
【００３６】
その後マスク層を、ポジレジストをマスクとしてＲＩＥ法によりパターニングを実施し、微細穴２４を形成する際の位置を規定する開口を形成した（不図示）。なおこの開口はΦ５０μｍとした。次に、マスク層及びポジレジストをマスクとし、ボッシュ法を用いて微細穴２４を形成した。ボッシュ法とは、プラズマエッチング工程とプラズマデポジション工程とを交互に行うことによりマスクの垂直方向をエッチング加工し、孔を形成する方法である。具体的にはプラズマエッチング工程の条件は基板温度２３℃、圧力８Ｐａ、ＳＦ６流量７５０ｓｃｃ／ｍｉｎ、１３．５６ＭＨｚのプラズマソース用高周波出力２．５ｋＷであり時間は３ｓｅｃとした。またプラズマデポジション工程の条件は基板温度２３℃、圧力３Ｐａ、Ｃ４Ｆ８流量２００ｓｃｃ／ｍｉｎ、１３．５６ＭＨｚのプラズマソース用高周波出力２．５ｋＷであり時間は３ｓｅｃとした。この工程を繰り返すことでΦ５０μｍ、深さ２００μｍの微細穴２４を形成した。
【００３７】
微細穴２４の側壁部からＳｉ基板２１の上面部を覆うように絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２はポジレジストを剥離除去し、続いてＣＶＤ法にて１．５μｍ厚のパラキシリレンを成膜し形成した。この後、ＲＩＥにより下部電極２５上のポリパラキシリレンを選択的に除去した。
【００３８】
次に図８（ｂ）により、下地導電層の形成方法について説明する。図８（ｂ）では下地電極層は下部電極２５上に形成される下地導電膜２６と、平板面２３ａ上に形成される下地導電膜２７とからなる。下部電極２５の材質にアルミニウムを用いたため、上記一連の工程後にはその表面に自然酸化膜が生成していた。したがって逆スパッタ処理により下部電極２５上の自然酸化膜を除去した。直ちに平板面２３ａに対して、ほぼ金属ターゲット面が垂直になるように、まずＴｉ層を成膜した後、Ａｕ層のスパッタ成膜を行った。これにより、下部電極２５上に、Ｔｉ膜、その上にＡｕ膜が積層された下地導電膜２６、平板面２３ａ上に、Ｔｉ膜、その上にＡｕ膜が積層された下地導電膜２７を同時に形成した。Ｔｉ層は５０ｎｍ、Ａｕ層は２００ｎｍ成膜した。
【００３９】
以上、下地導電膜を形成したことにより、基材２３の裏面には、下部電極２５及び下地導電膜２７からなる第１の電極２８が形成されたことになる。また、第１の電極２８が微細穴２４の底面２４ａとなり、絶縁膜２２が微細穴２４の側壁面２４ｂとなる。この側壁面２４ｂは、平板面２３ａに対して略直角（本第３実施形態では直角）な壁面である。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、基材２３の平板面２３ａ上に更に金属膜２９が形成される（金属膜形成工程）。具体的には、下地導電膜２７上に金属膜２９が形成される。このとき、平板面２３ａに対する成膜入射角が５°以上１５°以下の条件でＳｉ基板２１を保持し、平板面２３ａに金属であるＡｕをＥＢ蒸発加熱により真空蒸着することで、平板面２３ａに対して傾斜する柱状結晶構造の金属膜２９が形成される。具体的には、平板面２３ａに対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造の金属膜２９が形成される。本実施形態では、成膜入射角を１５°とし、柱状角を４５°に形成した。圧力は１〜３×１０−３Ｐａで行った。斜め柱状結晶の金属膜２９の膜厚は２００ｎｍである。このとき、微細穴２４の側壁面２４ｂの開口端部側には、この真空蒸着により金属膜２９に連続して接続された連続金属膜３０が同時に形成される。これら下地導電膜２７、金属膜２９及び連続金属膜３０により、第１の電極３１が構成される。金属の柱状結晶は抵抗値が高くなってしまう傾向があるが、斜め柱状結晶の金属膜２９を、斜め柱状結晶の金属膜２９と同一材料の下地導電膜２７の上に形成することで、導電性を向上させることができる。
【００４１】
次に、微細穴２４の内部に配線となる導電膜を付与し、微細穴２４の底面２４ａとなる第１の電極２８と、平板面２３ａ上の第２の電極３１とを電気的に接続する工程について図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００４２】
まず、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド４０を利用して、導電性材料を含有する液体（Ａｇナノ粒子含有インク）４１Ａ〜４１Ｄを微細穴２４に吐出する（液体吐出工程）。インクジェットヘッド４０には、Ａｇナノ粒子含有インクが充填されている。インクジェットヘッド４０は、基材２３に対して相対的に移動しており、吐出された液体（液滴）４１Ａ〜４１Ｄも吐出方向とは別にこの相対的な速度成分を含んでいる。この吐出方向の速度成分と、相対的な速度成分、インクジェットヘッド４０と基材２３とのギャップ等を調整することにより、微細穴２４内の任意の位置に液滴４１Ａ〜４１Ｄを着弾させることができる。
【００４３】
飛翔する液滴４１Ａは、図９（ｂ）に示すように、微細穴２４の底面２４ａである第１の電極２８上に着弾させている。続けて、同様に液滴４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを、インクジェットヘッド４０を基材２３に対して相対的に移動させることにより付与している。最後の液滴４１Ｄは微細穴上部のＡｕ連続金属膜３０上に着弾させている。なお、本実施形態では、液滴は４ドットであったが、これに限定されるものではなく、これよりも少なくても多くても良い。
【００４４】
付与された液滴４１Ａ〜４１Ｄは微細穴２４の中で濡れ広がって繋がる。そして、微細穴２４に付与した液滴４１Ａ〜４１Ｄを乾燥固化させることで、図１０に示す第１の電極２８と第２の電極３１とを導通させる導電膜４２が形成される（導電膜形成工程）。この導電膜４２は斜め柱状結晶構造の金属膜２９上に一部接触し、濡れ広がりを抑制された状態で留まり乾燥している。この導電膜４２を配線として利用する為に、２００℃、３０分の熱処理工程を実施し、焼成して導電性粒子インクの焼結体を形成する。本工程実施後のこの微細穴２４内の配線抵抗を測定すると１．５Ωであった。以上の工程により、配線基板１００が製造される。
【００４５】
また、比較例の配線基板２００を、図１１を参照しながら簡単に説明する。Ｓｉ基板２１及び微細穴２４の形成方法及び下部電極２５及び下地導電膜２６，２７は第３実施形態と同一方法で形成する。
【００４６】
斜め柱状結晶構造の金属膜２９の代わりに、連続膜５１を真空蒸着法で２００ｎｍ成膜した。この状態の基材２３に、同様にインクジェットヘッドを用いて同一方法で、Ａｇナノ粒子インクの液体を同一ドット塗布した。インクを乾燥させた結果、図１１に示す導電膜５２となった。この膜５２は、図１１に示すように、不連続箇所５２ａが存在した。このため、２００℃、３０分熱処理工程後の微細穴内の配線抵抗を測定すると抵抗値は１ｋΩ以上になっている。平板面上の金属膜が通常の連続膜になっている場合は、Ａｇナノ粒子インクのように非常に濡れ易い液では微細穴内部に液は保持されにくく、平板面上に移動し易くなる。さらに、微細穴内部では乾燥が遅い為、ますます平板面上に液が移動し易くなる。
【００４７】
以上のように、微細穴２４のように特殊な構造体に対しても、平板面上を斜め柱状結晶の金属膜２９を形成することにより、液の広がりを抑制する金属膜２９を容易に低コストで形成することが確認された。
【００４８】
以上、本第３実施形態によれば、直角構造体が微細穴２４である場合には、微細穴２４の底面２４ａである第１の電極２８と平板面２３ａ上の第２の電極３１との電気的コンタクトを形成するのに非常に有利である。微細穴２４の中部は、液体が乾燥しにくい状態であるのに対して、平板面２３ａ上は乾燥しやすい雰囲気である。そのため液体の乾燥過程で、液体の移動が発生し、液体が平板面２３ａ上に移動する。その結果、比較例では、微細穴２４の上部の膜厚が薄くなり、平板上面と連続膜が形成できなくなってしまう。しかし、本第３実施形態によれば、液体の濡れ広がりが抑制できる為、微細穴２４における導電膜４２の膜厚を均一にすることができ、導電膜４２の断線が防止される。そして、導電膜４２の断線が防止されるので、配線基板１００に実装される半導体装置等の装置の動作が安定する。
【００４９】
なお、上記実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第１、第２実施形態では、基材がＳｉ基板である場合について説明したがこれに限定するものではなく、絶縁基板等についても適用可能である。また、上記第３実施形態では、Ｓｉ基板に絶縁膜と形成した基材について説明したが、Ｓｉ基板の代わりに絶縁基板を用いた場合には、絶縁膜は省略可能である。また、液体に含有する機能材料がＡｕの金属材料について説明したが、これに限定するものではなく、他の金属材料や絶縁材料等であっても適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１…基材、１ａ…平板面、２…金属膜、２ａ…表面、３…液体、３Ａ…機能膜、６…基材、６ａ…平板面、６ｂ…壁面、７…金属膜、８…連続金属膜、１０…液体、１０Ａ…機能膜、２３…基材、２３ａ…平板面、２４…微細穴、２４ａ…底面、２４ｂ…側壁面、２８…第１の電極、２９…金属膜、３０…連続金属膜、３１…第２の電極、４０…インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）、４２…導電膜、１００…配線基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の平板面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜の表面に機能材料を含有する液体を付与し、前記液体を固化させて機能膜を形成する機能膜形成工程と、を有し、
前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする機能膜形成方法。
【請求項２】
前記基材は、前記平板面に対して略直角な壁面を有し、
前記金属膜形成工程では、前記真空蒸着により連続金属膜を前記壁面に同時に形成し、
前記機能膜形成工程では、前記連続金属膜における前記金属膜との境界となる側の端部に前記液体を塗布することを特徴とする請求項１に記載の機能膜形成方法。
【請求項３】
前記基材には、前記平板面の側に開口する微細穴が形成されており、
前記壁面が、前記微細穴の側壁面であることを特徴とする請求項２に記載の機能膜形成方法。
【請求項４】
底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜を形成する金属膜形成工程と、
吐出ヘッドにより導電性材料を含有する液体を前記微細穴に吐出する液体吐出工程と、
前記液体を固化させて前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えた配線基板の製造方法において、
前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜が形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜が前記微細穴の側壁面に形成された配線基板において、
前記金属膜は、前記平板面に対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造に形成され、
前記導電膜は、導電性材料を含有する液体が前記側壁面に塗布されて固化することにより形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
前記柱状結晶構造の金属膜は、前記基材の平板面に形成された、前記柱状結晶構造の金属膜と同一材料の導電膜の上に形成されていることを特徴とする請求項５記載の配線基板。
【請求項１】
基材の平板面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜の表面に機能材料を含有する液体を付与し、前記液体を固化させて機能膜を形成する機能膜形成工程と、を有し、
前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする機能膜形成方法。
【請求項２】
前記基材は、前記平板面に対して略直角な壁面を有し、
前記金属膜形成工程では、前記真空蒸着により連続金属膜を前記壁面に同時に形成し、
前記機能膜形成工程では、前記連続金属膜における前記金属膜との境界となる側の端部に前記液体を塗布することを特徴とする請求項１に記載の機能膜形成方法。
【請求項３】
前記基材には、前記平板面の側に開口する微細穴が形成されており、
前記壁面が、前記微細穴の側壁面であることを特徴とする請求項２に記載の機能膜形成方法。
【請求項４】
底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜を形成する金属膜形成工程と、
吐出ヘッドにより導電性材料を含有する液体を前記微細穴に吐出する液体吐出工程と、
前記液体を固化させて前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えた配線基板の製造方法において、
前記金属膜形成工程では、前記平板面に対する成膜入射角が５°以上１５°以下となる条件で前記平板面に金属を真空蒸着し、前記金属膜を前記平板面に対して傾斜する柱状結晶構造に形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
底面を第１の電極とする微細穴が形成された基材の平板面に、第２の電極を構成する金属膜が形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とを導通させる導電膜が前記微細穴の側壁面に形成された配線基板において、
前記金属膜は、前記平板面に対して２０°以上４５°以下に傾斜する柱状結晶構造に形成され、
前記導電膜は、導電性材料を含有する液体が前記側壁面に塗布されて固化することにより形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
前記柱状結晶構造の金属膜は、前記基材の平板面に形成された、前記柱状結晶構造の金属膜と同一材料の導電膜の上に形成されていることを特徴とする請求項５記載の配線基板。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２５３２６７（Ｐ２０１２−２５３２６７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６３８４（Ｐ２０１１−１２６３８４）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]