配線基板の製造方法
【課題】微細穴内での導電膜の断線を防止する配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】導電性材料を含有した第１の液体６を微細穴２に吐出する。第１の液体６に対して難溶性の第２の液体７は、第１の液体６が微細穴から流出する前に、微細穴２の開口縁部２ｂ２に塗布されており、第１の液体６を堰き止めるものである。第１の液体６を第２の液体７で堰き止めた状態で第１の液体６を固化させると、第１の電極３と第２の電極５とを電気的に接続する導電膜８が形成される。
【解決手段】導電性材料を含有した第１の液体６を微細穴２に吐出する。第１の液体６に対して難溶性の第２の液体７は、第１の液体６が微細穴から流出する前に、微細穴２の開口縁部２ｂ２に塗布されており、第１の液体６を堰き止めるものである。第１の液体６を第２の液体７で堰き止めた状態で第１の液体６を固化させると、第１の電極３と第２の電極５とを電気的に接続する導電膜８が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細穴に導電膜を形成する配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に、導体からなる膜パターンが形成された導電膜と、導電膜を覆う絶縁膜などの膜パターンが積層されて形成された配線基板が知られている。近年、電子機器の小形化および軽量化の要求に伴って、配線基板の小形化および高密度化が図られている。そのため、配線基板においては配線を高密度に配置する方法として多層化技術が一般に用いられている。多層化配線方法の１つに、配線基板に形成した微細穴の底部を電極とし、微細穴に導電膜を形成して、配線基板の表裏面の電極同士を電気的に接続する方法が知られている。この方法により、高密度の配線を可能としている。
【０００３】
微細穴の導電膜の形成方法としては、微細穴のアスペクト比が１未満で比較的小さい場合には、スパッタ法や蒸着法等のドライプロセスによって微細穴内に導電膜を形成することが可能であり、基板表裏面の電気的な導通をとることが可能である。しかし、微細穴のアスペクト比が１以上の場合には、上記のドライプロセスでは微細穴の側壁部の下部に導電性を確保するための十分な導電膜を形成することが極めて困難である。そこで、ドライプロセスにより微細穴の内面にシード層を形成した後、メッキにより導電部を成長させるという方法が取られている（特許文献１参照）。特に、スパッタ法など指向性のある成膜法により微細穴の内面にシード層を形成する方法としては、微細穴の形状に応じた入射角度によって成膜粒子を入射させることになる。しかし、メッキにより高アスペクト比の微細穴に対して導電膜を形成するには、微細穴の開口縁部付近の電界集中及びそれに起因する不均一な層析出を抑制させる必要がある。そのためには、析出を抑制する添加剤を加える、又はメッキ処理時の投入電流を低くするなどの対策がとられるが、それらは逆に処理時間の長時間化を引き起こしてしまい、生産性に問題があった。
【０００４】
そこで、高アスペクト比の微細穴を有する配線基板に対しては、インクジェット法により導電性材料を直接微細穴に吐出する手法がとられている（特許文献２参照）。インクジェット法による配線形成は、インクジェット装置を用いて導電性材料を含む液体を基板上の目的箇所に吐出、焼成することにより、配線を形成する方法である。このようにインクジェット装置を用いた配線形成は、フォトマスク等を利用せず直接パターニングできるため、生産効率の面で非常に優位である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６８４５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インクジェット法を用いて微細穴に導電性材料を塗布する方法では、塗布する液体の粘度（粘性係数）が低く、流動性が高い。そのため、微細穴内に着弾した液体が表面張力または乾燥の影響により基板における微細穴の開口する側の表面へ濡れ拡がり、微細穴内から導電性材料を含有する液体が流出してしまうことがあった。このように微細穴内から導電性材料を含有する液体が流出してしまうと、微細穴における導電膜が断線してしまうことがあり、また、基板の表面に液溜まりが生じ、基板の表面上の不必要な箇所に導電膜が形成されることがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、微細穴内での導電膜の断線を防止し、確実に微細穴内に導電膜を形成することができる配線基板の製造方法を提供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】
【０００８】
本発明は、基板に形成された微細穴の底部となる第１の電極と、前記基板の表面に形成された第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において、導電性材料を含有する第１の液体を前記微細穴に吐出する吐出工程と、前記第１の液体に対して難溶性の第２の液体を、前記第１の液体が前記微細穴から流出する前に、前記微細穴の開口縁部に塗布する塗布工程と、前記第１の液体を前記第２の液体で堰き止めた状態で前記第１の液体を固化させて前記導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第２の液体により微細穴から導電性材料を含む第１の液体が濡れ拡がるのを抑制することができるため、微細穴において断線がなく導電性の安定した導電膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略構成を示す説明図である。
【図２】配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は第１の電極及び絶縁膜を形成する工程を示す図、（ｂ）は第２の電極を形成する工程を示す図、（ｃ）は塗布工程を示す図である。
【図３】配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は吐出工程を示す図、（ｂ）は吐出工程により第１の液体が濡れ拡がった状態を示す図、（ｃ）は導電膜形成工程を示す図である。
【図４】基板の平面視図であり、（ａ）は吐出工程直後の状態を示す図、（ｂ）は吐出工程により第１の液体が濡れ拡がった状態を示す図である。
【図５】第１の液体と第２の液体との表面張力及び界面張力を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は吐出工程を示す図、（ｂ）は塗布工程を示す図、（ｃ）は導電膜形成工程を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は塗布工程及び吐出工程を示す図、（ｂ）は吐出工程により第１の液体が濡れ拡がった状態を示す図、（ｃ）は第２の液体が揮発した状態を示す図である。（ｄ）は導電膜形成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略構成を示す説明図である。なお、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に特定な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
図１に示す配線基板１００は平板状の基板１を有する。本第１実施形態では、基板１がシリコン基板の場合について説明するが、基板の種類はこれに限らず、ガラス、ガラスエポキシ、樹脂、テフロン（登録商標）、アルミナ基板等何れを用いてもよい。基板１には、多数の微細穴２（図１では、代表的な１つの微細穴２）が形成されている。
【００１４】
基板１の表面１ａ及び裏面１ｂには電極が形成されており、微細穴２は電極同士を電気的に接続するためのコンタクトホールである。具体的に説明すると、配線基板１００は、基板１を貫通する穴を塞ぐように基板１の裏面１ｂに形成された第１の電極３を有する。したがって、第１の電極３は、微細穴２の底部２ａを形成している。なお、本第１実施形態では、基板１の裏面１ｂに第１の電極３を形成したが、これに限定するものではなく、基板の内部に第１の電極が形成され、この第１の電極を底部とする微細穴が形成されていてもよい。微細穴２は、平面視円柱形状又は平面視楕円形状であることが一般的である。また、微細穴２の加工プロセスによっては底部方向に向かってストレート状又はテーパ状に形成されているのが一般的であるが、微細穴２の形状は、基板１を貫通して第１の電極３と第２の電極５とを連通していればよく、何れの形状であってもよい。微細穴２の内径は、基板１上に設置されるデバイスによって制約されるが、数μｍから百数十μｍ程度が一般的である。
【００１５】
また、配線基板１００は、基板１の表面１ａに形成された第２の電極５を有している。本第１実施形態では、基板１がシリコン基板であるので、基板１の表面１ａ及び微細穴２の側壁部となる部分に絶縁膜４が形成されている。絶縁膜４は基板１が導電性を有している場合などに他の端子との絶縁性を保つために必要なものである。第２の電極５は、絶縁膜４を介して基板１の表面１ａに形成されている。なお、基板１が絶縁体である場合は絶縁膜を省略してもよい。本第１実施形態では、配線基板１００は、微細穴２に形成され、第１の電極３と第２の電極５とを導通させる導電膜８を備えている。
【００１６】
次に、配線基板１００を製造する各工程について説明する。図２及び図３は、配線基板１００を製造する各工程を示す図である。図２（ａ）に示すように、基板１の裏面１ｂには第１の電極３が形成され、また、基板１には微細穴２が形成される。ここで、第１の電極３は、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ等を用いればよく、シリコン基板である基板１との密着性を上げるために金属材料を２種以上用いてもよい。Ａｌ、Ｃｕ等の比較的イオン化傾向の大きな物質を使用する場合には、接合面のコンタクト抵抗低減の観点から、工程内で生成されてしまう表面酸化層の除去を行う必要がある。
【００１７】
基板１には絶縁膜４が形成される。絶縁膜４の形成にはＣＶＤ法等を利用する。これによると比較的容易に微細穴２の内部まで、均一に絶縁膜４を形成することが可能である。その際、第１の電極３上にも絶縁膜が形成されるが、この第１の電極３上の絶縁膜のみをドライエッチング等により選択的に除去する。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１の表面１ａに絶縁膜４を介して第２の電極５を形成する。具体的には、第２の電極５は、基板１の表面１ａであって、微細穴２を除く部分に形成されると共に、微細穴２の部分においては、微細穴２の開口縁部２ｂ１から側壁部２ｃの一部を覆うように形成される。この第２の電極５で微細穴２の新たな開口縁部２ｂ２が形成される。ここで、本第１実施形態では、微細穴２の開口縁部２ｂ２は、図２（ｂ）に示すように、微細穴２の開口縁及び開口縁の近傍を含む破線の円で示した領域である。第２の電極５も第１の電極３と同様に、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ等を用いればよく、シリコン基板である基板１又は絶縁膜４との密着性を上げるために金属材料を２種以上用いてもよい。第１の電極３および第２の電極５の形成方法として、蒸着、スパッタ等が挙げられるが、何れの方法を用いてもよい。
【００１９】
ここで、図１に示す導電膜８は、導電性材料を含有する第１の液体６を基板１に吐出する液体吐出法（いわゆるインクジェット法）によって吐出し、焼成して形成される。インクジェット法は必要な箇所に必要な量の第１の液体６を正確に塗布することが可能である。第１の液体６の導電性材料としては、主に金属ナノ粒子を利用する。金属ナノ粒子の材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ等を用い、金属材料が溶液中に溶解した材料も利用可能である。この導電性材料としての金属ナノ粒子は、分散溶媒中に分散するように高分子の有機材料（高分子材料）でコーティングされている。また、金属ナノ粒子はインクジェット法を用いて吐出させるため、平均粒径３ｎｍ〜５００ｎｍの粒子またはこれらの凝集体を用いることが好ましい。分散溶媒は、金属ナノ粒子を分散できる溶媒であり、金属ナノ粒子を分散できれば、水系、油系どちらを用いてもよい。水系ではＨ２Ｏ、油系ではテトラデカン、ウンデカン、ヘキサン等を用いると良い。
【００２０】
また、第１の液体６の着弾位置を制御して第１の液体６を第１の電極３に接するように着弾させることで、着弾した第１の液体６が微細穴２内を濡れ拡がり、微細穴２の上下方向にライン上の配線を形成することが可能である。また、必要に応じ、微細穴２の上下方向で第１の液体６の着弾位置をずらして第１の液体６を複数滴吐出し、微細穴２の上下方向にライン状の配線を形成することも可能である。インクジェット法を用いた塗布方法では微細のノズル穴から第１の液体６を吐出させるため、第１の液体６は低粘度の液体である必要があり、１〜２０ｍＰａ・ｓの粘度に調整された液体が使用される。このため微細穴２に着弾した液体は粘性係数が低く、流動性が高いため、微細穴２内に着弾した液体は微細穴２内で濡れ拡がり、特に第１の液体６の表面張力が低いと濡れ拡がりが顕著である。
【００２１】
そこで、本第１実施形態では、図２（ｃ）に示すように、第１の液体６に対して難溶性の第２の液体７を、第１の液体６が微細穴２から流出する前に、少なくとも微細穴２の開口縁部２ｂ２に塗布する（塗布工程）。次に、図３（ａ）に示すように、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる第１の液体６を微細穴２に吐出する（吐出工程）。この吐出工程では、第１の液体６を上述したインクジェット法により吐出する。ここで、第１の液体６と第２の液体７の塗布順序は、第２の液体７よりも第１の液体６の濡れ拡がる速度が速いため、第２の液体７を先に塗布するのが好ましい。つまり、本第１実施形態では、塗布工程は、第１の液体６を微細穴２に吐出する前（吐出工程の前）に行われる。
【００２２】
第２の液体７は、粘性係数が第１の液体６よりも高くすることが好ましい。そこで、第２の液体には、溶媒に粘度調整用の溶質が溶解されている。このように第２の液体７に粘度調整用の溶質が含有されているので、微細穴２の開口縁部２ｂ２に第２の液体７を塗布した際には、第２の液体７の粘度が上昇する。この粘度調整用の溶質は、濡れ拡がりを抑制する材料、例えば、ポリビニルアルコール及び樹脂成分であり、これらを溶媒に分散しておくことで、第２の液体７の塗布領域を小さくすることが可能である。
【００２３】
ところで、塗布工程では、第２の液体７をインクジェット法やディスペンス法により塗布する。インクジェット法を用いる場合には、液体の粘性係数が高いと不図示のインクジェットヘッドのノズルから液体を吐出できないため、液体をノズルから吐出する際には、粘性係数を低くし、基板１に吐出後は粘性係数を高くすることが好ましい。そこで、第２の液体７の溶媒として、ノズルから液体を吐出する際に粘性係数を低くするために揮発性の高い溶媒を混合させている。この溶媒としてはアルコール、炭化水素類等を用いることが好ましく、低沸点の溶媒である炭素数１〜４の低級アルコール、炭素数６〜９の飽和炭化水素類を用いることが好ましい。これにより、第２の液体７を吐出する際には、第２の液体７に粘性係数を低くする溶媒が含まれているので、不図示のインクジェットヘッドのノズルから吐出することができる。そして、第２の液体７を基板１に吐出した後は、第１の液体６が第２の液体７に接触するまでに、揮発性の高い溶媒が揮発して、第２の液体７の粘性係数が高くなる。
【００２４】
第２の液体７の塗布位置は開口縁部２ｂ２を含んでいればよく、微細穴２に延びた第２の電極５の部分全体を覆わなければ、微細穴２に第２の液体７の一部が入り込んでも構わない。本第１実施形態では、図３（ａ）に示すように、吐出工程において、微細穴２の側壁部２ｃ（及び底部２ａ）に第１の液体６を吐出している。図４には、基板の平面視図が図示されているが、この図４（ａ）に示すように、側壁部２ｃの周方向の一部に第１の液体６は吐出される。微細穴２の側壁部２ｃに着弾した第１の液体６は、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、微細穴２の側壁部２ｃに沿って開口縁部２ｂ２に向かって濡れ拡がる。このとき、第１の液体６が開口縁部２ｂ２における最短距離となる位置に到達する時間が最も短い。
【００２５】
従って、図２（ｃ）に示すように、塗布工程では、第２の液体７を、吐出工程で第１の液体６の吐出位置に対して開口縁部２ｂ２において最短距離となる位置に塗布している。このように第２の液体７を塗布することで、開口縁部２ｂ２全周に第２の液体７を塗布する場合よりも塗布量が少なくて済む。図３（ｂ）のように濡れ拡がった第１の液体６は、第２の電極５に覆い被さり、第２の液体７に接触する。第２の液体７は、第１の液体６に対して難溶性であるため、第１の液体６は、第２の液体７に接触して堰き止められる。したがって、第１の液体６は、微細穴２からの流出が抑制される。
【００２６】
なお、微細穴２に塗布された第１の液体６は、微細穴２内の空間が小さいため、微細穴２内は第１の液体６の溶媒雰囲気で満たされ、微細穴２内での乾燥が抑制される。その結果、図３（ｂ）に示すように、開口縁部２ｂ２へ第１の液体６が濡れ拡がるが、第２の液体７で堰き止められた開口縁部２ｂ２付近から第１の液体６の乾燥が起こる。さらに開口縁部２ｂ２付近からの第１の液体６の乾燥により、微細穴２内に残存する第１の液体６が開口縁部２ｂ２付近に流動し、開口縁部２ｂ２において第２の液体７に堰き止められる。
【００２７】
ここで、第１の液体６の濡れ拡がりを抑制するためには、第１の液体６と第２の液体７の表面張力および界面張力のバランスが重要である。図５は、第１の液体６と第２の液体７との表面張力及び界面張力を説明するための模式図である。
【００２８】
図５において、第１の液体６の表面張力をＦ１、第２の液体７の表面張力をＦ２、第１の液体６と第２の液体７との界面張力をＦ１２とする。本第１実施形態では、表面張力Ｆ２が、表面張力Ｆ１と界面張力Ｆ１２との和よりも小さくなるように、第２の液体７の溶媒及び溶質が選定されている。このように第２の液体７を選定することで、第１の液体６は、第２の液体７を乗り越えることができず、第２の液体７で効果的に堰き止められることとなる。特に、第２の液体７の表面張力Ｆ２が、第１の液体６の表面張力Ｆ１よりも小さく設定すると、より効果的に第１の液体６を堰き止めることができる。
【００２９】
本第１実施形態の第２の液体７は、揮発性の溶媒を含むので、２種類以上の溶媒を含有し、少なくとも１種類の溶媒の沸点、つまり、揮発性の溶媒の沸点が、第１の液体６の分散溶媒の沸点よりも低い。これにより、第２の液体７の乾燥が早まり、第２の液体７の粘度上昇を促進させ、第１の液体６の濡れ拡がりを効果的に抑制している。
【００３０】
なお、少なくとも第１の液体６と第２の液体７に含有される溶媒が複数種類で構成される場合、第１の液体６と第２の液体７の各溶媒が少なくとも１種類は混ざり合わない液体であることが好ましい。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の液体６を第２の液体７で堰き止めた状態で第１の液体６を固化させて導電膜８を形成する（導電膜形成工程）。本第１実施形態では、まず、第１の液体６を乾燥させ、その後、例えば１２０℃〜３５０℃で焼成し、第１の液体６に含まれる導電性材料をコーティングしている高分子材料を除去して、低電気抵抗値の導電膜８を形成している。なお、焼成する代わりに、化学反応により高分子材料を除去してもよい。このようにして、図１に示す配線基板１００が製造される。
【００３２】
以上、本第１実施形態によれば、塗布工程で塗布した第２の液体７により、吐出工程で吐出した第１の液体６が堰き止められて、微細穴２から濡れ拡がるのを抑制することができる。そのため、微細穴２内で導電膜８の膜厚が薄くなるのを抑制でき、微細穴２において断線がなく導電性の安定した導電膜８を形成することができる。
【００３３】
ここで、本第１実施形態では、第２の液体７に含まれる粘度調整用の溶質は、絶縁性を有する物質で構成されており、乾燥後には、堆積物９が第２の電極５上に形成される。しかし、第１の液体６は第２の電極５に覆い被さって固化して導電膜８となるので、第１の電極３と第２の電極５との導電性を妨げるものではない。なお、粘度調整用の溶質が、導電性を有する物質で構成される場合は、第２の電極５及び第１の液体６（導電膜８）に接触していればよく、微細穴２に延びた第２の電極５の部分全体を覆っていても構わない。
【００３４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る配線基板を製造する各工程について詳細に説明する。図６は、配線基板を製造する各工程を示す図である。本第２実施形態では、上記第１実施形態における塗布工程と吐出工程との順序を入れ換えたものである。その他は、上記第１実施形態と同様である。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる第１の液体６を微細穴２に吐出する（吐出工程）。これにより、第１の液体６は、図６（ａ）の矢印方向に、開口縁部２ｂ２に向かって濡れ拡がる。そして、第１の液体６が開口縁部２ｂ２に到達する前に、図６（ｂ）に示すように、第２の液体７を開口縁部２ｂ２に塗布する（塗布工程）。次いで、第１の液体６を乾燥、焼成等により固化させて導電膜８を形成する（導電膜形成工程）。この方法では、第１の液体６が開口縁部２ｂ２に達するまでに第２の液体７を塗布することが可能である場合に適用可能である。
【００３６】
以上、本第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の効果を奏するものである。つまり、塗布工程で塗布した第２の液体７により、吐出工程で吐出した第１の液体６が堰き止められて、微細穴２から濡れ拡がるのを抑制することができる。そのため、微細穴２内で導電膜８の膜厚が薄くなるのを抑制でき、微細穴２において断線がなく導電性の安定した導電膜８を形成することができる。
【００３７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る配線基板を製造する各工程について詳細に説明する。図７は、配線基板を製造する各工程を示す図である。上記第１及び第２実施形態では、第２の液体７に溶質が含まれる場合について説明したが、本第３実施形態では、第２の液体７Ａに溶質が含まれない場合について説明する。
【００３８】
まず、上記第１及び第２実施形態と同様に、図７（ａ）に示すように、第１の液体６及び第２の液体７Ａを基板１に供給する（塗布工程、吐出工程）。ここで、第２の液体７は、開口縁部２ｂ２だけではなく、基板１の表面上の第２の電極５にも塗布される。
【００３９】
第１の液体６は、上記第１及び第２実施形態と同様の成分であるが、第２の液体７Ａは、上記第１実施形態とは異なり、溶質を含んでいない。第２の液体７Ａは、第１の液体６よりも高い粘度でかつ第１の液体６に対して難溶性のものである。微細穴２の側壁部２ｃに着弾した第１の液体６は、図７（ｂ）に示すように、微細穴２の側壁部２ｃに沿って開口縁部２ｂ２に向かって濡れ拡がる。第２の液体７Ａは、第１の液体６よりも高い粘度でかつ第１の液体６に対して難溶性のものであるので、第１の液体６を堰き止めることができる。
【００４０】
ここで、第２の液体７Ａの表面張力は、第１の液体６の表面張力と、第１の液体と第２の液体との界面張力との和よりも小さくなるように、第２の液体７Ａの溶媒が選定されている。このように第２の液体７Ａを選定することで、第１の液体６は、第２の液体７Ａを乗り越えることができず、第２の液体７Ａで効果的に堰き止められることとなる。特に、第２の液体７Ａの表面張力が、第１の液体６の表面張力よりも小さく設定すると、より効果的に第１の液体６を堰き止めることができる。
【００４１】
このように、第２の液体７Ａで第１の液体６を堰き止めることで、微細穴２から第１の液体６が流出するのを抑制できるが、図７（ｃ）に示すように、第２の液体７Ａは、揮発すると溶質を含んでいないので、残留物が基板上に残ることがない。なお、第２の液体７Ａは、外気に接する面積が大きく、揮発した溶媒も発散しやすいが、微細穴２内の第２の液体６は、第２の液体７Ａよりも揮発する速度は遅い。しかし、第２の液体７Ａ中の金属ナノ粒子の濃度は高くなっているので、粘度も高く、第２の液体７Ａが揮発してなくなったとしても、第１の液体６が微細穴２から流出することはない。つまり、第２の液体７Ａの塗布量が第１の液体６が流出しないように調整されている。次いで、上記第１及び第２実施形態と同様、図７（ｄ）に示すように、第１の液体６を乾燥、焼成等により固化させて導電膜８を形成する（導電膜形成工程）。
【００４２】
以上、本第３実施形態では、上記第１、第２実施形態と同様の効果を奏するものである。つまり、塗布工程で塗布した第２の液体７Ａにより、吐出工程で吐出した第１の液体６が堰き止められて、微細穴２から濡れ拡がるのを抑制することができる。そのため、微細穴２内で導電膜８の膜厚が薄くなるのを抑制でき、微細穴２において断線がなく導電性の安定した導電膜８を形成することができる。
【００４３】
なお、上記第１〜第３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３実施形態では、第１の液体６を微細穴２の側壁部２ｃに吐出し、微細穴２に充填するものではなかったが、第１の液体６を微細穴２に充填する場合であっても本発明は適用可能である。この場合、開口縁部２ｂ２の周方向全体に第２の液体を塗布すればよい。
【実施例】
【００４４】
［実施例１］
本実施例１における配線基板の製造工程は、上記第１実施形態に対応するものであり、以下、図２及び図３を参照して説明する。図２（ａ）に示す基板１は、シリコン基板である。微細穴２の直径は５０μｍ、深さ２００μｍであり、微細穴２の底部は、基板１の反対面上に形成されたＡｌパッド電極としての第１の電極３の裏面となっている。微細穴２の形成には、Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ法を用いた。第１の電極３は、アルミニウムを主成分にとする合金からなっており、その膜厚は約０．４μｍである。また、微細穴の内面には絶縁膜４が形成されており、Ａｌで形成された第１の電極３の裏面上だけドライエッチングにより除去した。絶縁膜４は基板１の上面にも一部形成されている。微細穴２の内壁上にある絶縁膜４の膜厚は約２μｍとなっている。従って、微細穴２の開口径は約４６μｍとなる。
【００４５】
次に図２（ｂ）を参照して第２の電極５を説明する。第２の電極５は、Ｔｉ層とＡｕ層から構成される。まずは、Ｔｉ層を形成する。このＴｉ層は、その上に形成するＡｕ層と絶縁膜４との密着性を確保するための役割を果たしている。Ｔｉ層及びＡｕ層はスパッタ法によって形成される。スパッタ法で形成したＴｉ層は基板１表面上では膜厚０．２μｍであり、Ａｕ層は基板１表面上では０．５μｍである。このスパッタ成膜時、微細穴２内の底部の第１の電極３上へもＴｉ層及びＡｕ層が形成され、第１の電極３上のＴｉ層の膜厚は２０ｎｍ、Ａｕ層の膜厚は５０ｎｍであった（不図示）。
【００４６】
またこの際、微細穴２の基板１の開口縁部２ｂ２には微細穴２の入り口から５０μｍの深さまでＴｉ層及びＡｕ層が成膜されており、これらが微細穴２内の第２の電極５の一部を形成している。形成されたＴｉ層及びＡｕ層はレジストパターニングにより、第２の電極５を形成した。
【００４７】
次に微細穴２内に、電極の導電膜８を形成する。まず、導電性材料を含有する第１の液体６として、平均粒径が３ｎｍの銀ナノ粒子を５０Ｗｔ％含有したものを用いた。この銀ナノ粒子は、粒子の凝集を抑制するため、銀ナノ粒子表面に有機物がコーティングされている。
【００４８】
第１の液体６の溶媒として、ｎ−ウンデカンを約４０ｗｔ％、α―テルピネオールを約１０ｗｔ％を混合させ、第１の液体の粘性係数が約３ｍＰａ・ｓ、表面張力が約２１ｍＮ／ｍであった。また、第１の液体６に対し濡れ拡がりを抑制する第２の液体７は、溶質としてポリビニルアルコールを０．１ｗｔ％、溶媒として水８４．９ｗｔ％、イソプロピルアルコール１５ｗｔ％含有したインクを調合した。第２の液体７の表面張力が３３ｍＮ／ｍであった。
【００４９】
図２（ｃ）に示すように、前述の微細穴２の開口縁部２ｂ２に第２の液体７を塗布し、次に図３（ａ）に示すように、導電膜８を形成するため第１の液体６を微細穴２内に塗布した。塗布量として、第１の液体６は１００ｐｌ、第２の液体７は２０ｐｌであり、塗布する方法として、インクジェット法を用いた。第１の液体６は２０ｐｌの液滴を５滴、微細穴２内の側壁部２ｃ及び底部２ａへ接触する位置に塗布した。なお、第１の液体６、第２の液体７を塗布する間隔は約１秒であった。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、微細穴２内に塗布した第１の液体６は開口縁部２ｂ２に向けて上昇し、第２の液体７に接触し、第１の液体６の濡れ拡がりが抑制された。塗布した第１の液体６及び第２の液体７を乾燥させ、基板１を直ちにホットプレート（不図示）上へと移動させ、１００℃、１５分乾燥処理した後、クリーンオーブン（不図示）に入れ２００℃、１時間熱処理を実施した。以上の工程を経て、図３（ｃ）に示すような導電膜８が形成された微細穴２を有する配線基板を作製した。前述のように処理した基板１の第１の電極３と第２の電極５間の導通確認をしたところ、安定的に導通確認できた基板を得ることができた。
【００５１】
［実施例２］
本実施例２における配線基板の製造工程は、上記第３実施形態に対応するものであり、以下、図７を参照して説明する。なお、本実施例２における第１の電極３の形成、第２の電極５の形成においては実施例１と同様である。基板１は、シリコン基板である。
【００５２】
以下、導電膜８の形成について説明する。まず、導電性材料を含有する第１の液体６として、平均粒径が５ｎｍの銀ナノ粒子を５０Ｗｔ％含有したものを用いた。この銀ナノ粒子は、粒子の凝集を抑制するため、銀ナノ粒子表面に有機物がコーティングされている。第１の液体６の溶媒として、水を用い、第１の液体６の粘性係数が約２．５ｍＰａ・ｓ、表面張力が約６７ｍＮ／ｍであった。また、第１の液体６に対し濡れ拡がりを抑制する第２の液体７Ａは、溶媒としてα−テルピネオールを用い、粘性係数が約４０ｍＰａ・ｓ、表面張力が約４０ｍＮ／ｍであった。
【００５３】
次に図７（ａ）に示すように、微細穴２に対し第２の液体７Ａを開口縁部２ｂ２を含む領域に塗布し、第１の液体６を塗布した。塗布する量として、第１の液体６は１２０ｐｌであり、塗布する方法として、第１の液体６はインクジェット法を用いた。第２の液体７Ａはディスペンサ法を用い、微細穴２の開口縁部２ｂ２を含む領域に塗布した。第１の液体６は３０ｐｌの液滴を４滴、微細穴２の側壁部２ｃ及び底部２ａへ接触する位置に塗布した。なお、第２の液体７Ａ、第１の液体６を塗布する間隔は約５秒であった。微細穴２内に塗布した第１の液体６は開口縁部２ｂ２に向けて上昇し、第２の液体７Ａに接触し、図７（ｂ）に示すように、第１の液体６の濡れ拡がりが抑制された。その後、図７（ｃ）に示すように、第１の液体６が乾燥し、次に第２の液体７Ａが乾燥し、基板を形成した。なお、第２の液体７Ａは溶質成分がないため、第２の液体７Ａが乾燥後、基板上に第２の液体７Ａは全て空間中へ揮発した。
【００５４】
その後、基板１を直ちにホットプレート（不図示）上へと移動させ、１００℃、１５分乾燥処理した後、クリーンオーブン（不図示）に入れ２００℃、１時間熱処理を実施し、図７（ｄ）の配線基板を作製した。前述のように処理した基板１の第１の電極３と第２の電極５間の導通確認をしたところ、安定的に導通確認できた基板を得ることができた。
【符号の説明】
【００５５】
１ 基板
２ 微細穴
２ｂ２ 開口縁部
２ｃ 側壁部
３ 第１の電極
５ 第２の電極
６ 第１の液体
７，７Ａ 第２の液体
８ 導電膜
１００ 配線基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細穴に導電膜を形成する配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に、導体からなる膜パターンが形成された導電膜と、導電膜を覆う絶縁膜などの膜パターンが積層されて形成された配線基板が知られている。近年、電子機器の小形化および軽量化の要求に伴って、配線基板の小形化および高密度化が図られている。そのため、配線基板においては配線を高密度に配置する方法として多層化技術が一般に用いられている。多層化配線方法の１つに、配線基板に形成した微細穴の底部を電極とし、微細穴に導電膜を形成して、配線基板の表裏面の電極同士を電気的に接続する方法が知られている。この方法により、高密度の配線を可能としている。
【０００３】
微細穴の導電膜の形成方法としては、微細穴のアスペクト比が１未満で比較的小さい場合には、スパッタ法や蒸着法等のドライプロセスによって微細穴内に導電膜を形成することが可能であり、基板表裏面の電気的な導通をとることが可能である。しかし、微細穴のアスペクト比が１以上の場合には、上記のドライプロセスでは微細穴の側壁部の下部に導電性を確保するための十分な導電膜を形成することが極めて困難である。そこで、ドライプロセスにより微細穴の内面にシード層を形成した後、メッキにより導電部を成長させるという方法が取られている（特許文献１参照）。特に、スパッタ法など指向性のある成膜法により微細穴の内面にシード層を形成する方法としては、微細穴の形状に応じた入射角度によって成膜粒子を入射させることになる。しかし、メッキにより高アスペクト比の微細穴に対して導電膜を形成するには、微細穴の開口縁部付近の電界集中及びそれに起因する不均一な層析出を抑制させる必要がある。そのためには、析出を抑制する添加剤を加える、又はメッキ処理時の投入電流を低くするなどの対策がとられるが、それらは逆に処理時間の長時間化を引き起こしてしまい、生産性に問題があった。
【０００４】
そこで、高アスペクト比の微細穴を有する配線基板に対しては、インクジェット法により導電性材料を直接微細穴に吐出する手法がとられている（特許文献２参照）。インクジェット法による配線形成は、インクジェット装置を用いて導電性材料を含む液体を基板上の目的箇所に吐出、焼成することにより、配線を形成する方法である。このようにインクジェット装置を用いた配線形成は、フォトマスク等を利用せず直接パターニングできるため、生産効率の面で非常に優位である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６８４５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インクジェット法を用いて微細穴に導電性材料を塗布する方法では、塗布する液体の粘度（粘性係数）が低く、流動性が高い。そのため、微細穴内に着弾した液体が表面張力または乾燥の影響により基板における微細穴の開口する側の表面へ濡れ拡がり、微細穴内から導電性材料を含有する液体が流出してしまうことがあった。このように微細穴内から導電性材料を含有する液体が流出してしまうと、微細穴における導電膜が断線してしまうことがあり、また、基板の表面に液溜まりが生じ、基板の表面上の不必要な箇所に導電膜が形成されることがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、微細穴内での導電膜の断線を防止し、確実に微細穴内に導電膜を形成することができる配線基板の製造方法を提供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】
【０００８】
本発明は、基板に形成された微細穴の底部となる第１の電極と、前記基板の表面に形成された第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において、導電性材料を含有する第１の液体を前記微細穴に吐出する吐出工程と、前記第１の液体に対して難溶性の第２の液体を、前記第１の液体が前記微細穴から流出する前に、前記微細穴の開口縁部に塗布する塗布工程と、前記第１の液体を前記第２の液体で堰き止めた状態で前記第１の液体を固化させて前記導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第２の液体により微細穴から導電性材料を含む第１の液体が濡れ拡がるのを抑制することができるため、微細穴において断線がなく導電性の安定した導電膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略構成を示す説明図である。
【図２】配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は第１の電極及び絶縁膜を形成する工程を示す図、（ｂ）は第２の電極を形成する工程を示す図、（ｃ）は塗布工程を示す図である。
【図３】配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は吐出工程を示す図、（ｂ）は吐出工程により第１の液体が濡れ拡がった状態を示す図、（ｃ）は導電膜形成工程を示す図である。
【図４】基板の平面視図であり、（ａ）は吐出工程直後の状態を示す図、（ｂ）は吐出工程により第１の液体が濡れ拡がった状態を示す図である。
【図５】第１の液体と第２の液体との表面張力及び界面張力を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は吐出工程を示す図、（ｂ）は塗布工程を示す図、（ｃ）は導電膜形成工程を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る配線基板を製造する各工程を示す図であり、（ａ）は塗布工程及び吐出工程を示す図、（ｂ）は吐出工程により第１の液体が濡れ拡がった状態を示す図、（ｃ）は第２の液体が揮発した状態を示す図である。（ｄ）は導電膜形成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略構成を示す説明図である。なお、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に特定な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
図１に示す配線基板１００は平板状の基板１を有する。本第１実施形態では、基板１がシリコン基板の場合について説明するが、基板の種類はこれに限らず、ガラス、ガラスエポキシ、樹脂、テフロン（登録商標）、アルミナ基板等何れを用いてもよい。基板１には、多数の微細穴２（図１では、代表的な１つの微細穴２）が形成されている。
【００１４】
基板１の表面１ａ及び裏面１ｂには電極が形成されており、微細穴２は電極同士を電気的に接続するためのコンタクトホールである。具体的に説明すると、配線基板１００は、基板１を貫通する穴を塞ぐように基板１の裏面１ｂに形成された第１の電極３を有する。したがって、第１の電極３は、微細穴２の底部２ａを形成している。なお、本第１実施形態では、基板１の裏面１ｂに第１の電極３を形成したが、これに限定するものではなく、基板の内部に第１の電極が形成され、この第１の電極を底部とする微細穴が形成されていてもよい。微細穴２は、平面視円柱形状又は平面視楕円形状であることが一般的である。また、微細穴２の加工プロセスによっては底部方向に向かってストレート状又はテーパ状に形成されているのが一般的であるが、微細穴２の形状は、基板１を貫通して第１の電極３と第２の電極５とを連通していればよく、何れの形状であってもよい。微細穴２の内径は、基板１上に設置されるデバイスによって制約されるが、数μｍから百数十μｍ程度が一般的である。
【００１５】
また、配線基板１００は、基板１の表面１ａに形成された第２の電極５を有している。本第１実施形態では、基板１がシリコン基板であるので、基板１の表面１ａ及び微細穴２の側壁部となる部分に絶縁膜４が形成されている。絶縁膜４は基板１が導電性を有している場合などに他の端子との絶縁性を保つために必要なものである。第２の電極５は、絶縁膜４を介して基板１の表面１ａに形成されている。なお、基板１が絶縁体である場合は絶縁膜を省略してもよい。本第１実施形態では、配線基板１００は、微細穴２に形成され、第１の電極３と第２の電極５とを導通させる導電膜８を備えている。
【００１６】
次に、配線基板１００を製造する各工程について説明する。図２及び図３は、配線基板１００を製造する各工程を示す図である。図２（ａ）に示すように、基板１の裏面１ｂには第１の電極３が形成され、また、基板１には微細穴２が形成される。ここで、第１の電極３は、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ等を用いればよく、シリコン基板である基板１との密着性を上げるために金属材料を２種以上用いてもよい。Ａｌ、Ｃｕ等の比較的イオン化傾向の大きな物質を使用する場合には、接合面のコンタクト抵抗低減の観点から、工程内で生成されてしまう表面酸化層の除去を行う必要がある。
【００１７】
基板１には絶縁膜４が形成される。絶縁膜４の形成にはＣＶＤ法等を利用する。これによると比較的容易に微細穴２の内部まで、均一に絶縁膜４を形成することが可能である。その際、第１の電極３上にも絶縁膜が形成されるが、この第１の電極３上の絶縁膜のみをドライエッチング等により選択的に除去する。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板１の表面１ａに絶縁膜４を介して第２の電極５を形成する。具体的には、第２の電極５は、基板１の表面１ａであって、微細穴２を除く部分に形成されると共に、微細穴２の部分においては、微細穴２の開口縁部２ｂ１から側壁部２ｃの一部を覆うように形成される。この第２の電極５で微細穴２の新たな開口縁部２ｂ２が形成される。ここで、本第１実施形態では、微細穴２の開口縁部２ｂ２は、図２（ｂ）に示すように、微細穴２の開口縁及び開口縁の近傍を含む破線の円で示した領域である。第２の電極５も第１の電極３と同様に、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ等を用いればよく、シリコン基板である基板１又は絶縁膜４との密着性を上げるために金属材料を２種以上用いてもよい。第１の電極３および第２の電極５の形成方法として、蒸着、スパッタ等が挙げられるが、何れの方法を用いてもよい。
【００１９】
ここで、図１に示す導電膜８は、導電性材料を含有する第１の液体６を基板１に吐出する液体吐出法（いわゆるインクジェット法）によって吐出し、焼成して形成される。インクジェット法は必要な箇所に必要な量の第１の液体６を正確に塗布することが可能である。第１の液体６の導電性材料としては、主に金属ナノ粒子を利用する。金属ナノ粒子の材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ等を用い、金属材料が溶液中に溶解した材料も利用可能である。この導電性材料としての金属ナノ粒子は、分散溶媒中に分散するように高分子の有機材料（高分子材料）でコーティングされている。また、金属ナノ粒子はインクジェット法を用いて吐出させるため、平均粒径３ｎｍ〜５００ｎｍの粒子またはこれらの凝集体を用いることが好ましい。分散溶媒は、金属ナノ粒子を分散できる溶媒であり、金属ナノ粒子を分散できれば、水系、油系どちらを用いてもよい。水系ではＨ２Ｏ、油系ではテトラデカン、ウンデカン、ヘキサン等を用いると良い。
【００２０】
また、第１の液体６の着弾位置を制御して第１の液体６を第１の電極３に接するように着弾させることで、着弾した第１の液体６が微細穴２内を濡れ拡がり、微細穴２の上下方向にライン上の配線を形成することが可能である。また、必要に応じ、微細穴２の上下方向で第１の液体６の着弾位置をずらして第１の液体６を複数滴吐出し、微細穴２の上下方向にライン状の配線を形成することも可能である。インクジェット法を用いた塗布方法では微細のノズル穴から第１の液体６を吐出させるため、第１の液体６は低粘度の液体である必要があり、１〜２０ｍＰａ・ｓの粘度に調整された液体が使用される。このため微細穴２に着弾した液体は粘性係数が低く、流動性が高いため、微細穴２内に着弾した液体は微細穴２内で濡れ拡がり、特に第１の液体６の表面張力が低いと濡れ拡がりが顕著である。
【００２１】
そこで、本第１実施形態では、図２（ｃ）に示すように、第１の液体６に対して難溶性の第２の液体７を、第１の液体６が微細穴２から流出する前に、少なくとも微細穴２の開口縁部２ｂ２に塗布する（塗布工程）。次に、図３（ａ）に示すように、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる第１の液体６を微細穴２に吐出する（吐出工程）。この吐出工程では、第１の液体６を上述したインクジェット法により吐出する。ここで、第１の液体６と第２の液体７の塗布順序は、第２の液体７よりも第１の液体６の濡れ拡がる速度が速いため、第２の液体７を先に塗布するのが好ましい。つまり、本第１実施形態では、塗布工程は、第１の液体６を微細穴２に吐出する前（吐出工程の前）に行われる。
【００２２】
第２の液体７は、粘性係数が第１の液体６よりも高くすることが好ましい。そこで、第２の液体には、溶媒に粘度調整用の溶質が溶解されている。このように第２の液体７に粘度調整用の溶質が含有されているので、微細穴２の開口縁部２ｂ２に第２の液体７を塗布した際には、第２の液体７の粘度が上昇する。この粘度調整用の溶質は、濡れ拡がりを抑制する材料、例えば、ポリビニルアルコール及び樹脂成分であり、これらを溶媒に分散しておくことで、第２の液体７の塗布領域を小さくすることが可能である。
【００２３】
ところで、塗布工程では、第２の液体７をインクジェット法やディスペンス法により塗布する。インクジェット法を用いる場合には、液体の粘性係数が高いと不図示のインクジェットヘッドのノズルから液体を吐出できないため、液体をノズルから吐出する際には、粘性係数を低くし、基板１に吐出後は粘性係数を高くすることが好ましい。そこで、第２の液体７の溶媒として、ノズルから液体を吐出する際に粘性係数を低くするために揮発性の高い溶媒を混合させている。この溶媒としてはアルコール、炭化水素類等を用いることが好ましく、低沸点の溶媒である炭素数１〜４の低級アルコール、炭素数６〜９の飽和炭化水素類を用いることが好ましい。これにより、第２の液体７を吐出する際には、第２の液体７に粘性係数を低くする溶媒が含まれているので、不図示のインクジェットヘッドのノズルから吐出することができる。そして、第２の液体７を基板１に吐出した後は、第１の液体６が第２の液体７に接触するまでに、揮発性の高い溶媒が揮発して、第２の液体７の粘性係数が高くなる。
【００２４】
第２の液体７の塗布位置は開口縁部２ｂ２を含んでいればよく、微細穴２に延びた第２の電極５の部分全体を覆わなければ、微細穴２に第２の液体７の一部が入り込んでも構わない。本第１実施形態では、図３（ａ）に示すように、吐出工程において、微細穴２の側壁部２ｃ（及び底部２ａ）に第１の液体６を吐出している。図４には、基板の平面視図が図示されているが、この図４（ａ）に示すように、側壁部２ｃの周方向の一部に第１の液体６は吐出される。微細穴２の側壁部２ｃに着弾した第１の液体６は、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、微細穴２の側壁部２ｃに沿って開口縁部２ｂ２に向かって濡れ拡がる。このとき、第１の液体６が開口縁部２ｂ２における最短距離となる位置に到達する時間が最も短い。
【００２５】
従って、図２（ｃ）に示すように、塗布工程では、第２の液体７を、吐出工程で第１の液体６の吐出位置に対して開口縁部２ｂ２において最短距離となる位置に塗布している。このように第２の液体７を塗布することで、開口縁部２ｂ２全周に第２の液体７を塗布する場合よりも塗布量が少なくて済む。図３（ｂ）のように濡れ拡がった第１の液体６は、第２の電極５に覆い被さり、第２の液体７に接触する。第２の液体７は、第１の液体６に対して難溶性であるため、第１の液体６は、第２の液体７に接触して堰き止められる。したがって、第１の液体６は、微細穴２からの流出が抑制される。
【００２６】
なお、微細穴２に塗布された第１の液体６は、微細穴２内の空間が小さいため、微細穴２内は第１の液体６の溶媒雰囲気で満たされ、微細穴２内での乾燥が抑制される。その結果、図３（ｂ）に示すように、開口縁部２ｂ２へ第１の液体６が濡れ拡がるが、第２の液体７で堰き止められた開口縁部２ｂ２付近から第１の液体６の乾燥が起こる。さらに開口縁部２ｂ２付近からの第１の液体６の乾燥により、微細穴２内に残存する第１の液体６が開口縁部２ｂ２付近に流動し、開口縁部２ｂ２において第２の液体７に堰き止められる。
【００２７】
ここで、第１の液体６の濡れ拡がりを抑制するためには、第１の液体６と第２の液体７の表面張力および界面張力のバランスが重要である。図５は、第１の液体６と第２の液体７との表面張力及び界面張力を説明するための模式図である。
【００２８】
図５において、第１の液体６の表面張力をＦ１、第２の液体７の表面張力をＦ２、第１の液体６と第２の液体７との界面張力をＦ１２とする。本第１実施形態では、表面張力Ｆ２が、表面張力Ｆ１と界面張力Ｆ１２との和よりも小さくなるように、第２の液体７の溶媒及び溶質が選定されている。このように第２の液体７を選定することで、第１の液体６は、第２の液体７を乗り越えることができず、第２の液体７で効果的に堰き止められることとなる。特に、第２の液体７の表面張力Ｆ２が、第１の液体６の表面張力Ｆ１よりも小さく設定すると、より効果的に第１の液体６を堰き止めることができる。
【００２９】
本第１実施形態の第２の液体７は、揮発性の溶媒を含むので、２種類以上の溶媒を含有し、少なくとも１種類の溶媒の沸点、つまり、揮発性の溶媒の沸点が、第１の液体６の分散溶媒の沸点よりも低い。これにより、第２の液体７の乾燥が早まり、第２の液体７の粘度上昇を促進させ、第１の液体６の濡れ拡がりを効果的に抑制している。
【００３０】
なお、少なくとも第１の液体６と第２の液体７に含有される溶媒が複数種類で構成される場合、第１の液体６と第２の液体７の各溶媒が少なくとも１種類は混ざり合わない液体であることが好ましい。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の液体６を第２の液体７で堰き止めた状態で第１の液体６を固化させて導電膜８を形成する（導電膜形成工程）。本第１実施形態では、まず、第１の液体６を乾燥させ、その後、例えば１２０℃〜３５０℃で焼成し、第１の液体６に含まれる導電性材料をコーティングしている高分子材料を除去して、低電気抵抗値の導電膜８を形成している。なお、焼成する代わりに、化学反応により高分子材料を除去してもよい。このようにして、図１に示す配線基板１００が製造される。
【００３２】
以上、本第１実施形態によれば、塗布工程で塗布した第２の液体７により、吐出工程で吐出した第１の液体６が堰き止められて、微細穴２から濡れ拡がるのを抑制することができる。そのため、微細穴２内で導電膜８の膜厚が薄くなるのを抑制でき、微細穴２において断線がなく導電性の安定した導電膜８を形成することができる。
【００３３】
ここで、本第１実施形態では、第２の液体７に含まれる粘度調整用の溶質は、絶縁性を有する物質で構成されており、乾燥後には、堆積物９が第２の電極５上に形成される。しかし、第１の液体６は第２の電極５に覆い被さって固化して導電膜８となるので、第１の電極３と第２の電極５との導電性を妨げるものではない。なお、粘度調整用の溶質が、導電性を有する物質で構成される場合は、第２の電極５及び第１の液体６（導電膜８）に接触していればよく、微細穴２に延びた第２の電極５の部分全体を覆っていても構わない。
【００３４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る配線基板を製造する各工程について詳細に説明する。図６は、配線基板を製造する各工程を示す図である。本第２実施形態では、上記第１実施形態における塗布工程と吐出工程との順序を入れ換えたものである。その他は、上記第１実施形態と同様である。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる第１の液体６を微細穴２に吐出する（吐出工程）。これにより、第１の液体６は、図６（ａ）の矢印方向に、開口縁部２ｂ２に向かって濡れ拡がる。そして、第１の液体６が開口縁部２ｂ２に到達する前に、図６（ｂ）に示すように、第２の液体７を開口縁部２ｂ２に塗布する（塗布工程）。次いで、第１の液体６を乾燥、焼成等により固化させて導電膜８を形成する（導電膜形成工程）。この方法では、第１の液体６が開口縁部２ｂ２に達するまでに第２の液体７を塗布することが可能である場合に適用可能である。
【００３６】
以上、本第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の効果を奏するものである。つまり、塗布工程で塗布した第２の液体７により、吐出工程で吐出した第１の液体６が堰き止められて、微細穴２から濡れ拡がるのを抑制することができる。そのため、微細穴２内で導電膜８の膜厚が薄くなるのを抑制でき、微細穴２において断線がなく導電性の安定した導電膜８を形成することができる。
【００３７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る配線基板を製造する各工程について詳細に説明する。図７は、配線基板を製造する各工程を示す図である。上記第１及び第２実施形態では、第２の液体７に溶質が含まれる場合について説明したが、本第３実施形態では、第２の液体７Ａに溶質が含まれない場合について説明する。
【００３８】
まず、上記第１及び第２実施形態と同様に、図７（ａ）に示すように、第１の液体６及び第２の液体７Ａを基板１に供給する（塗布工程、吐出工程）。ここで、第２の液体７は、開口縁部２ｂ２だけではなく、基板１の表面上の第２の電極５にも塗布される。
【００３９】
第１の液体６は、上記第１及び第２実施形態と同様の成分であるが、第２の液体７Ａは、上記第１実施形態とは異なり、溶質を含んでいない。第２の液体７Ａは、第１の液体６よりも高い粘度でかつ第１の液体６に対して難溶性のものである。微細穴２の側壁部２ｃに着弾した第１の液体６は、図７（ｂ）に示すように、微細穴２の側壁部２ｃに沿って開口縁部２ｂ２に向かって濡れ拡がる。第２の液体７Ａは、第１の液体６よりも高い粘度でかつ第１の液体６に対して難溶性のものであるので、第１の液体６を堰き止めることができる。
【００４０】
ここで、第２の液体７Ａの表面張力は、第１の液体６の表面張力と、第１の液体と第２の液体との界面張力との和よりも小さくなるように、第２の液体７Ａの溶媒が選定されている。このように第２の液体７Ａを選定することで、第１の液体６は、第２の液体７Ａを乗り越えることができず、第２の液体７Ａで効果的に堰き止められることとなる。特に、第２の液体７Ａの表面張力が、第１の液体６の表面張力よりも小さく設定すると、より効果的に第１の液体６を堰き止めることができる。
【００４１】
このように、第２の液体７Ａで第１の液体６を堰き止めることで、微細穴２から第１の液体６が流出するのを抑制できるが、図７（ｃ）に示すように、第２の液体７Ａは、揮発すると溶質を含んでいないので、残留物が基板上に残ることがない。なお、第２の液体７Ａは、外気に接する面積が大きく、揮発した溶媒も発散しやすいが、微細穴２内の第２の液体６は、第２の液体７Ａよりも揮発する速度は遅い。しかし、第２の液体７Ａ中の金属ナノ粒子の濃度は高くなっているので、粘度も高く、第２の液体７Ａが揮発してなくなったとしても、第１の液体６が微細穴２から流出することはない。つまり、第２の液体７Ａの塗布量が第１の液体６が流出しないように調整されている。次いで、上記第１及び第２実施形態と同様、図７（ｄ）に示すように、第１の液体６を乾燥、焼成等により固化させて導電膜８を形成する（導電膜形成工程）。
【００４２】
以上、本第３実施形態では、上記第１、第２実施形態と同様の効果を奏するものである。つまり、塗布工程で塗布した第２の液体７Ａにより、吐出工程で吐出した第１の液体６が堰き止められて、微細穴２から濡れ拡がるのを抑制することができる。そのため、微細穴２内で導電膜８の膜厚が薄くなるのを抑制でき、微細穴２において断線がなく導電性の安定した導電膜８を形成することができる。
【００４３】
なお、上記第１〜第３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３実施形態では、第１の液体６を微細穴２の側壁部２ｃに吐出し、微細穴２に充填するものではなかったが、第１の液体６を微細穴２に充填する場合であっても本発明は適用可能である。この場合、開口縁部２ｂ２の周方向全体に第２の液体を塗布すればよい。
【実施例】
【００４４】
［実施例１］
本実施例１における配線基板の製造工程は、上記第１実施形態に対応するものであり、以下、図２及び図３を参照して説明する。図２（ａ）に示す基板１は、シリコン基板である。微細穴２の直径は５０μｍ、深さ２００μｍであり、微細穴２の底部は、基板１の反対面上に形成されたＡｌパッド電極としての第１の電極３の裏面となっている。微細穴２の形成には、Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ法を用いた。第１の電極３は、アルミニウムを主成分にとする合金からなっており、その膜厚は約０．４μｍである。また、微細穴の内面には絶縁膜４が形成されており、Ａｌで形成された第１の電極３の裏面上だけドライエッチングにより除去した。絶縁膜４は基板１の上面にも一部形成されている。微細穴２の内壁上にある絶縁膜４の膜厚は約２μｍとなっている。従って、微細穴２の開口径は約４６μｍとなる。
【００４５】
次に図２（ｂ）を参照して第２の電極５を説明する。第２の電極５は、Ｔｉ層とＡｕ層から構成される。まずは、Ｔｉ層を形成する。このＴｉ層は、その上に形成するＡｕ層と絶縁膜４との密着性を確保するための役割を果たしている。Ｔｉ層及びＡｕ層はスパッタ法によって形成される。スパッタ法で形成したＴｉ層は基板１表面上では膜厚０．２μｍであり、Ａｕ層は基板１表面上では０．５μｍである。このスパッタ成膜時、微細穴２内の底部の第１の電極３上へもＴｉ層及びＡｕ層が形成され、第１の電極３上のＴｉ層の膜厚は２０ｎｍ、Ａｕ層の膜厚は５０ｎｍであった（不図示）。
【００４６】
またこの際、微細穴２の基板１の開口縁部２ｂ２には微細穴２の入り口から５０μｍの深さまでＴｉ層及びＡｕ層が成膜されており、これらが微細穴２内の第２の電極５の一部を形成している。形成されたＴｉ層及びＡｕ層はレジストパターニングにより、第２の電極５を形成した。
【００４７】
次に微細穴２内に、電極の導電膜８を形成する。まず、導電性材料を含有する第１の液体６として、平均粒径が３ｎｍの銀ナノ粒子を５０Ｗｔ％含有したものを用いた。この銀ナノ粒子は、粒子の凝集を抑制するため、銀ナノ粒子表面に有機物がコーティングされている。
【００４８】
第１の液体６の溶媒として、ｎ−ウンデカンを約４０ｗｔ％、α―テルピネオールを約１０ｗｔ％を混合させ、第１の液体の粘性係数が約３ｍＰａ・ｓ、表面張力が約２１ｍＮ／ｍであった。また、第１の液体６に対し濡れ拡がりを抑制する第２の液体７は、溶質としてポリビニルアルコールを０．１ｗｔ％、溶媒として水８４．９ｗｔ％、イソプロピルアルコール１５ｗｔ％含有したインクを調合した。第２の液体７の表面張力が３３ｍＮ／ｍであった。
【００４９】
図２（ｃ）に示すように、前述の微細穴２の開口縁部２ｂ２に第２の液体７を塗布し、次に図３（ａ）に示すように、導電膜８を形成するため第１の液体６を微細穴２内に塗布した。塗布量として、第１の液体６は１００ｐｌ、第２の液体７は２０ｐｌであり、塗布する方法として、インクジェット法を用いた。第１の液体６は２０ｐｌの液滴を５滴、微細穴２内の側壁部２ｃ及び底部２ａへ接触する位置に塗布した。なお、第１の液体６、第２の液体７を塗布する間隔は約１秒であった。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、微細穴２内に塗布した第１の液体６は開口縁部２ｂ２に向けて上昇し、第２の液体７に接触し、第１の液体６の濡れ拡がりが抑制された。塗布した第１の液体６及び第２の液体７を乾燥させ、基板１を直ちにホットプレート（不図示）上へと移動させ、１００℃、１５分乾燥処理した後、クリーンオーブン（不図示）に入れ２００℃、１時間熱処理を実施した。以上の工程を経て、図３（ｃ）に示すような導電膜８が形成された微細穴２を有する配線基板を作製した。前述のように処理した基板１の第１の電極３と第２の電極５間の導通確認をしたところ、安定的に導通確認できた基板を得ることができた。
【００５１】
［実施例２］
本実施例２における配線基板の製造工程は、上記第３実施形態に対応するものであり、以下、図７を参照して説明する。なお、本実施例２における第１の電極３の形成、第２の電極５の形成においては実施例１と同様である。基板１は、シリコン基板である。
【００５２】
以下、導電膜８の形成について説明する。まず、導電性材料を含有する第１の液体６として、平均粒径が５ｎｍの銀ナノ粒子を５０Ｗｔ％含有したものを用いた。この銀ナノ粒子は、粒子の凝集を抑制するため、銀ナノ粒子表面に有機物がコーティングされている。第１の液体６の溶媒として、水を用い、第１の液体６の粘性係数が約２．５ｍＰａ・ｓ、表面張力が約６７ｍＮ／ｍであった。また、第１の液体６に対し濡れ拡がりを抑制する第２の液体７Ａは、溶媒としてα−テルピネオールを用い、粘性係数が約４０ｍＰａ・ｓ、表面張力が約４０ｍＮ／ｍであった。
【００５３】
次に図７（ａ）に示すように、微細穴２に対し第２の液体７Ａを開口縁部２ｂ２を含む領域に塗布し、第１の液体６を塗布した。塗布する量として、第１の液体６は１２０ｐｌであり、塗布する方法として、第１の液体６はインクジェット法を用いた。第２の液体７Ａはディスペンサ法を用い、微細穴２の開口縁部２ｂ２を含む領域に塗布した。第１の液体６は３０ｐｌの液滴を４滴、微細穴２の側壁部２ｃ及び底部２ａへ接触する位置に塗布した。なお、第２の液体７Ａ、第１の液体６を塗布する間隔は約５秒であった。微細穴２内に塗布した第１の液体６は開口縁部２ｂ２に向けて上昇し、第２の液体７Ａに接触し、図７（ｂ）に示すように、第１の液体６の濡れ拡がりが抑制された。その後、図７（ｃ）に示すように、第１の液体６が乾燥し、次に第２の液体７Ａが乾燥し、基板を形成した。なお、第２の液体７Ａは溶質成分がないため、第２の液体７Ａが乾燥後、基板上に第２の液体７Ａは全て空間中へ揮発した。
【００５４】
その後、基板１を直ちにホットプレート（不図示）上へと移動させ、１００℃、１５分乾燥処理した後、クリーンオーブン（不図示）に入れ２００℃、１時間熱処理を実施し、図７（ｄ）の配線基板を作製した。前述のように処理した基板１の第１の電極３と第２の電極５間の導通確認をしたところ、安定的に導通確認できた基板を得ることができた。
【符号の説明】
【００５５】
１ 基板
２ 微細穴
２ｂ２ 開口縁部
２ｃ 側壁部
３ 第１の電極
５ 第２の電極
６ 第１の液体
７，７Ａ 第２の液体
８ 導電膜
１００ 配線基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された微細穴の底部となる第１の電極と、前記基板の表面に形成された第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において、
導電性材料を含有する第１の液体を前記微細穴に吐出する吐出工程と、
前記第１の液体に対して難溶性の第２の液体を、前記第１の液体が前記微細穴から流出する前に、前記微細穴の開口縁部に塗布する塗布工程と、
前記第１の液体を前記第２の液体で堰き止めた状態で前記第１の液体を固化させて前記導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えたことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の液体の表面張力が、前記第１の液体の表面張力と、前記第１の液体と前記第２の液体との界面張力との和より小さいことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記第２の液体の表面張力が、前記第１の液体の表面張力よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記吐出工程では、前記微細穴の側壁部に前記第１の液体を吐出し、
前記塗布工程では、前記第２の液体を、前記吐出工程での前記第１の液体の吐出位置に対して前記開口縁部において最短距離となる位置に塗布することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記塗布工程で前記基板に塗布される前記第２の液体は、溶媒に粘度調整用の溶質を溶解させて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記塗布工程で前記基板に塗布される前記第２の液体は、複数の溶媒を含み、前記複数の溶媒のうち、少なくとも１種類の溶媒の沸点が、前記第１の液体に含まれる溶媒の沸点よりも低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１】
基板に形成された微細穴の底部となる第１の電極と、前記基板の表面に形成された第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において、
導電性材料を含有する第１の液体を前記微細穴に吐出する吐出工程と、
前記第１の液体に対して難溶性の第２の液体を、前記第１の液体が前記微細穴から流出する前に、前記微細穴の開口縁部に塗布する塗布工程と、
前記第１の液体を前記第２の液体で堰き止めた状態で前記第１の液体を固化させて前記導電膜を形成する導電膜形成工程と、を備えたことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の液体の表面張力が、前記第１の液体の表面張力と、前記第１の液体と前記第２の液体との界面張力との和より小さいことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記第２の液体の表面張力が、前記第１の液体の表面張力よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記吐出工程では、前記微細穴の側壁部に前記第１の液体を吐出し、
前記塗布工程では、前記第２の液体を、前記吐出工程での前記第１の液体の吐出位置に対して前記開口縁部において最短距離となる位置に塗布することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記塗布工程で前記基板に塗布される前記第２の液体は、溶媒に粘度調整用の溶質を溶解させて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記塗布工程で前記基板に塗布される前記第２の液体は、複数の溶媒を含み、前記複数の溶媒のうち、少なくとも１種類の溶媒の沸点が、前記第１の液体に含まれる溶媒の沸点よりも低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２２７５４（Ｐ２０１１−２２２７５４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０４２７（Ｐ２０１０−９０４２７）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【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２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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