配線基板の製造方法
【課題】損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜が形成される配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０１上の導電膜形成予定位置Ｐに、有機材料がコーティングされた導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる金属微粒子分散インク１０２を塗布する。
基板１０１に塗布された金属微粒子分散インク１０２の分散溶媒を揮発させて導電性材料の堆積膜１０２Ａを形成する。加熱により発泡する発泡カプセルを混合した保護膜１０３で堆積膜１０２Ａを覆い、除去対象物Ｅをエッチングする際に堆積膜１０２Ａを保護する。除去対象物Ｅをエッチング後、基板１０１を焼成して保護膜１０３の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔１０５を形成すると共に、堆積膜１０２Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスを通気孔１０５を介して放出させる。このように堆積膜１０２Ａからガスを放出させて導電膜１０２Ｂを形成する。
【解決手段】基板１０１上の導電膜形成予定位置Ｐに、有機材料がコーティングされた導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる金属微粒子分散インク１０２を塗布する。
基板１０１に塗布された金属微粒子分散インク１０２の分散溶媒を揮発させて導電性材料の堆積膜１０２Ａを形成する。加熱により発泡する発泡カプセルを混合した保護膜１０３で堆積膜１０２Ａを覆い、除去対象物Ｅをエッチングする際に堆積膜１０２Ａを保護する。除去対象物Ｅをエッチング後、基板１０１を焼成して保護膜１０３の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔１０５を形成すると共に、堆積膜１０２Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスを通気孔１０５を介して放出させる。このように堆積膜１０２Ａからガスを放出させて導電膜１０２Ｂを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性材料を含む溶液を用いて配線や電極等の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】
通常、配線基板は、導電膜をパターニングすることにより、配線あるいは電極等が形成されることによって作製される。近年、多くのデバイス、特に、液体吐出ヘッドにおいて高精細化への開発が盛んになってきている。それに伴い配線基板の小型化、高密度化が求められている。そのため、高精細なパターニング法としては高精度の開口部を有するフォトマスクを利用したフォトリソグラフィが一般に適用されている。しかし、この方法は、パターン毎に個別のマスクが必要である。さらに、成膜工程、レジストパターニング工程、エッチング工程、剥離工程など様々な工程が必要であり生産性に問題がある。また、それに伴い材料等の使用効率も低い等の製造コストの面でも課題がある。
【０００３】
また、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。多層化配線技術の一つに基板上下面の層間を電気的に接続する手法がある。基板の上下面を電気的に接続する方法として、一般に基板に微細穴を形成し、この微細穴に導電層を形成することにより基板上下面を電気的に接続する方法がある。微細穴に導電層を形成する方法としては、微細穴のアスペクト比が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細孔内に導電層を形成することが可能であり、基板上下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高い場合には、微細穴の下面側の側面には上記のドライプロセスでは導電性を確保するための十分な導電層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内面にシード層を形成した後、メッキにより導電層を成長させるという方法が取られている。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層を形成するには、微細穴の開口縁部付近の電解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、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、インクジェット法等により導電性材料を直接微細穴に塗布して配線を形成する手法がとられている。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分散溶媒中に分散させた導電性材料を含む溶液を基板上の目的箇所に塗布する。この導電性材料は、分散溶媒中に分散するように金属に有機材料がコーティングされて形成されている。分散溶媒を揮発させて形成される導電性材料からなる堆積膜には、有機材料が残った状態である。この有機材料が残留していると膜の電気抵抗が高くなるため、基板を焼成して有機材料を揮発させる必要がある。したがって、基板を焼成することにより、電気抵抗の低い導電膜が形成される。この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。
【０００５】
ところで、インクジェット法による配線の形成に用いられる導電性材料を含む溶液では、形成される堆積膜が酸化されやすく、工程途中でエッチングに用いられる薬品に晒されると劣化して高抵抗化してしまうことがある。このような工程途中で金属配線を変質から守るために、工程途中で保護膜を形成して金属配線を保護する技術が提案されている（特許文献１参照）。この際に特殊なガスを用いて、金属配線の露出した部分を変質させて保護膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−８６２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、堆積膜を構成している導電性材料は、有機材料でコーティングされているため、導電膜を形成するためには、堆積膜中の有機材料を焼成により揮発さなければならない。ところが、堆積膜が保護膜で覆われていると、ガス化した有機材料が保護膜によって導電膜の形成位置に閉じ込められ、放出できなくなってしまう。このようにガスが導電膜の形成位置に閉じ込められると、形成される導電膜が発生したガスで損傷し、導電膜の導電率が低下する要因となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜が形成され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】
【０００９】
本発明は、エッチングする除去対象物が形成された基板に導電膜を形成する配線基板の製造方法において、前記基板の導電膜形成予定位置に、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる溶液を塗布する塗布工程と、前記基板に塗布された前記溶液の前記分散溶媒を揮発させて前記導電性材料の堆積膜を形成する揮発工程と、加熱により発泡する発泡カプセルを混合した保護膜で前記堆積膜を覆い、前記除去対象物をエッチングする際に前記堆積膜を保護する保護工程と、前記除去対象物をエッチング後、前記基板を焼成して前記保護膜の発泡カプセルを発泡させると共に、前記堆積膜より生じるガスを放出させて前記導電膜を形成する焼成工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、保護膜には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔が形成され、発生したガスが通気孔を介して放出される。したがって、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は塗布工程、（ｂ）は保護工程、（ｃ）はエッチング工程、（ｄ）は焼成工程を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は基板に微細穴が形成されている状態を示す図、（ｂ）は電極形成工程、（ｃ）は塗布工程を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は揮発工程、（ｂ）は保護工程、（ｃ）は焼成工程を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）はヒータボード基板を示す図、（ｂ）は微細穴形成工程、（ｃ）は流路形成工程、（ｄ）は、枠体形成工程を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は塗布工程及び揮発工程、（ｂ）は保護工程、（ｃ）はエッチング工程、（ｄ）は焼成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［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製造工程の概略を示す説明図である。配線基板は、基板１０１に形成された配線や電極等の導電膜及び不図示の機能素子等を有して構成される。本第１実施形態では、基板１０１に導電膜を形成する工程について詳細に説明する。基板１０１は、例えばガラス基板、シリコン基板、ガラスエポキシ基板、樹脂基板等である。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１０１上の平坦面１０１ａの導電膜形成予定位置Ｐに、有機材料がコーティングされた導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる溶液（以下、「金属微粒子分散インク」という）１０２を塗布する（塗布工程）。導電性材料は、銀、金、銅、パラジウムなどの金属微粒子である。この金属微粒子が分散溶媒中で分散するように金属微粒子に高分子の有機材料がコーティングされている。本第１実施形態では、金属微粒子分散インク１０２は、スクリーン印刷法又はインクジェット法により基板１０１に塗布される。
【００１５】
次に、基板１０１上の金属微粒子分散インク１０２に含まれる分散溶媒を揮発させる（揮発工程）。これにより、基板１０１には、有機材料でコーティングされた導電性材料からなる堆積膜１０２Ａが形成される。この揮発工程では、堆積膜１０２Ａが容易に崩れないように、基板１０１を例えば１００℃で低温焼成して分散溶媒を揮発させてもよい。
【００１６】
ところで、基板１０１には、導電膜とは他に、半導体素子や中空部材等の不図示の他の部材が形成されることがある。その他の部材を形成する際にレジスト等が基板１０１に形成され、最終的にこのレジスト等の除去対象物Ｅをエッチングするエッチング工程が実施される。
【００１７】
そこで、本第１実施形態では、図１（ｂ）に示すように、堆積膜１０２Ａがエッチングに使用する薬品に晒されないように、堆積膜１０２Ａを保護膜１０３で覆い、除去対象物Ｅをエッチングする際に堆積膜１０２Ａを保護する（保護工程）。保護膜１０３は、エッチングに使用する薬品ではエッチングされない材料で構成されている。また、保護膜１０３は、硬化性樹脂と加熱により発泡する発泡カプセルとを混合し、この混合物を堆積膜１０２Ａ上に塗布し、硬化性樹脂を硬化させて形成される。この保護膜１０３となる液状の混合物は、印刷法やインクジェット法で堆積膜１０２Ａ上に塗布される。硬化性樹脂は、光の照射により光硬化する光硬化性樹脂であり、例えばＵＶ硬化性アクリルやエポキシなどが適用できる。発泡カプセルが混合された混合物が堆積膜１０２Ａ上に塗布された後、光（例えばＵＶ光）が照射される。これにより、堆積膜１０２Ａが保護膜１０３によりエッチングに使用する薬品から保護される。なお、保護膜１０３は、堆積膜１０２Ａの部分だけを覆うように形成される。したがって、除去対象物Ｅは保護膜１０３では覆われていない。次に、図１（ｃ）に示すように、基板上の除去対象物Ｅが薬品Ｃによりエッチングされる（エッチング工程）。
【００１８】
ところで、この堆積膜１０２Ａは、有機材料がコーティングされた導電性材料が堆積して形成されているので、有機材料を含んでおり、電気抵抗が高く、電気伝導度が低い。従って、焼成により有機材料を揮発させる必要がある。本第１実施形態では、除去対象物Ｅをエッチング後、基板１０１を焼成して保護膜１０３の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔１０５を形成すると共に、堆積膜１０２Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスＧを通気孔１０５を介して放出させる（焼成工程）。この焼成工程では、上述した揮発工程における低温焼成時の温度よりも高い温度（例えば２２０℃）で高温焼成される。この焼成工程により、保護膜１０３中の発泡カプセルが膨張して膜が破られ、堆積膜１０２Ａ中に含まれる有機材料がガスＧとなり、通気孔１０５を介して外気に放出され、導電性を有する導電膜１０２Ｂが形成される。なお、この後に、さらに別の膜を堆積して導電膜１０２Ｂを保護し直してもよい。なお、ここでは有機材料がコーティングされた導電性材料を例に説明したが、錯体など有機材料以外の物質からなる導電性材料であっても良い。
【００１９】
以上、本第１実施形態によれば、保護膜１０３には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板１０１を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔１０５が形成され、発生したガスＧが通気孔１０５を介して放出される。したがって、発生したガスＧが保護膜１０３によって導電膜の形成位置に閉じ込められるのを防止することができ、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜１０２Ｂが形成される。
【００２０】
［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の製造工程について説明する。上記第１実施形態では、導電膜を基板の平坦面に形成する場合について説明したが、本第２実施形態では、導電膜をコンタクトホールである微細穴に形成する場合について説明する。図２及び図３は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図である。配線基板は、基板２０１に形成された配線や電極等の導電膜及び不図示の機能素子等を有して構成される。本第２実施形態では、基板２０１に導電膜を形成する工程について詳細に説明する。基板２０１は、例えばシリコン基板等である。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示すように、基板２０１には、コンタクトホールである微細穴２０２が形成され、微細穴２０２の底部が第１の電極２０３で形成されている。なお、基板２０１の表面には、絶縁膜である熱酸化膜２０４が形成されている。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、微細穴２０２の縁部近傍及び縁部に、第２の電極２０５，２０６が形成される（電極形成工程）。次に、図２（ｃ）に示すように、基板２０１上の導電膜形成予定位置である微細穴２０２の側壁部２０２ａに、有機材料がコーティングされた導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる金属微粒子分散インク２０８を塗布する（塗布工程）。本第２実施形態では、金属微粒子分散インク２０８は液体吐出ヘッド２０７を用いてインクジェット法により微細穴２０２の側壁部２０２ａに吐出される。
【００２３】
この側壁部２０２ａに吐出された金属微粒子分散インク２０８は、微細穴２０２内で濡れ広がり、第１の電極２０３と第２の電極２０６とに跨って接触する。次に、基板２０１に塗布された金属微粒子分散インク２０８に含まれる分散溶媒を揮発させる（揮発工程）。これにより、基板２０１の微細穴２０２には、図３（ａ）に示すように、有機材料でコーティングされた導電性材料からなる堆積膜２０９Ａが形成される。この揮発工程では、堆積膜２０９Ａが容易に崩れないように、基板２０１を例えば１００℃で低温焼成して分散溶媒を揮発させてもよい。
【００２４】
次いで、本第２実施形態では、図３（ｂ）に示すように、堆積膜２０９Ａがエッチングに使用する薬品に晒されないように、堆積膜２０９Ａを保護膜２１０で覆い、除去対象物をエッチングする際に堆積膜２０９Ａを保護する（保護工程）。保護膜２１０は、エッチングに使用する薬品ではエッチングされない材料で構成されている。また、保護膜２１０は、硬化性樹脂と加熱により発泡する発泡カプセルとを混合し、この混合物を堆積膜２０９Ａ上に塗布し、硬化性樹脂を硬化させて形成される。この保護膜２１０となる液状の混合物は、インクジェット法で堆積膜２０９Ａ上に塗布される。硬化性樹脂は、光の照射により光硬化する光硬化性樹脂であり、例えばＵＶ硬化性アクリルやエポキシなどが適用できる。発泡カプセルが混合された混合物が堆積膜２０９Ａ上に塗布された後、光（例えばＵＶ光）が照射される。これにより、堆積膜２０９Ａが保護膜２１０によりエッチングに使用する薬品から保護される。なお、保護膜２１０は、堆積膜２０９Ａの部分だけを覆うように形成される。したがって、不図示の除去対象物は保護膜２１０では覆われていない。この状態で、基板上の除去対象物が薬品によりエッチングされる。
【００２５】
次に、焼成工程について、図３（ｃ）を参照して説明する。本第２実施形態では、除去対象物をエッチング後、基板２０１を焼成して保護膜２１０の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔２１１を形成すると共に、堆積膜２０９Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスＧを通気孔２１１を介して放出させる。この焼成工程では、上述した揮発工程における低温焼成時の温度よりも高い温度（例えば２２０℃）で高温焼成される。この焼成工程により、保護膜２１０中の発泡カプセルが膨張して膜が破られ、堆積膜２０９Ａ中に含まれる有機材料がガスＧとなり、通気孔２１１を介して外気に放出され、導電性を有する導電膜２０９Ｂが形成される。この導電膜２０９Ｂは、第１の電極２０３と第２の電極２０５，２０６とを電気的に接続する配線となる。なお、この後に、さらに別の膜を堆積して導電膜２０９Ｂを保護し直してもよい。
【００２６】
以上、本第２実施形態によれば、保護膜２１０には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板２０１を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔２１１が形成され、発生したガスＧが通気孔２１１を介して放出される。したがって、発生したガスＧが保護膜２１０によって導電膜の形成位置に閉じ込められるのを防止することができ、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜２０９Ｂが形成される。
【００２７】
［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の製造工程について説明する。図４及び図５は、本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図である。本第３実施形態では、基板３０１は、液体を吐出させる液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出ヘッド用基板である。基板３０１は、例えばシリコン基板である。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、基板３０１には、一方の面に第１の電極３０３が形成され、他方の面に第２の電極３０５が形成される。第１の電極３０３上には層間絶縁膜３０７が形成され、層間絶縁膜３０７上には、液体の吐出に必要な熱エネルギーを液体に付与する電気熱変換体（ヒータ）３０９が形成されている。電気熱変換体３０９と第１の電極３０３とは、層間絶縁膜３０７に形成したコンタクトホール３０７ａを介して配線３１１で電気的に接続されている。電気熱変換体３０９及び配線３１１上には、ＳｉＮ膜３１３が形成されており、ＳｉＮ膜３１３上には、電気熱変換体３０９に相対する位置に、耐キャビテーション層３１５が形成されている。これにより、ヒータボード基板が形成されている。
【００２９】
次に、図４（ｂ）に示すように、電気熱変換体３０９に電気的に接続された第１の電極３０３と、基板３０１の表面に形成された第２の電極３０５とを電気的に接続するために、基板３０１に、第１の電極３０３を底部とする微細穴３１７を形成する。この微細穴形成工程で形成される微細穴３１７は、コンタクトホールとして機能する。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示すように、電気熱変換体３０９に対応する位置に液体（インク）の吐出口に連通する液体の流路を形成するために、基板３０１上の流路形成予定位置Ｐに流路の型材３１９を形成する（流路形成工程）。この型材３１９は、ポジ型のレジストからなり、不図示の端面が外部に露出されている。次に、図４（ｄ）に示すように、型材３１９を覆うように吐出口３２１ａが形成された硬化性樹脂の枠体３２１を基板３０１に形成する（枠体形成工程）。
【００３１】
次に、図５（ａ）に示すように、微細穴３１７の側壁部３１７ａに、有機材料がコーティングされた導電性材料を含む溶液をインクジェット法により塗布し（塗布工程）、溶液に含まれる分散溶媒を揮発させる（揮発工程）。これにより、基板３０１の微細穴３１７には、有機材料でコーティングされた導電性材料からなる堆積膜３２３Ａが形成される。この揮発工程では、堆積膜３２３Ａが容易に崩れないように、基板３０１を例えば１００℃で低温焼成して分散溶媒を揮発させてもよい。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、堆積膜３２３Ａがエッチングに使用する薬品に晒されないように、堆積膜３２３Ａを保護膜３２５で覆い、除去対象物である型材３１９をエッチングする際に堆積膜３２３Ａを保護する（保護工程）。保護膜３２５は、エッチングに使用する薬品ではエッチングされない材料で構成されている。また、保護膜３２５は、硬化性樹脂と加熱により発泡する発泡カプセルとを混合し、この混合物を堆積膜３２３Ａ上に塗布し、硬化性樹脂を硬化させて形成される。この保護膜３２５となる液状の混合物は、インクジェット法で堆積膜３２３Ａ上に塗布される。硬化性樹脂は、光の照射により光硬化する光硬化性樹脂であり、例えばＵＶ硬化性アクリルやエポキシなどが適用できる。発泡カプセルが混合された混合物が堆積膜３２３Ａ上に塗布された後、光（例えばＵＶ光）が照射される。これにより、堆積膜３２３Ａが保護膜３２５によりエッチングに使用する薬品から保護される。なお、保護膜３２５は、堆積膜３２３Ａの部分だけを覆うように形成される。したがって、除去対象物である型材３１９は保護膜３２５では覆われていない。次に、図５（ｃ）に示すように、基板３０１上の型材３１９が薬品によりエッチングされ、インクの流路３２７が形成される（エッチング工程）。
【００３３】
次に焼成工程について図５（ｄ）を参照して説明する。本第３実施形態では、型材３１９をエッチング後、基板３０１を焼成して保護膜３２５の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔３２９を形成すると共に、堆積膜３２３Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスを通気孔３２９を介して放出させる。この焼成工程では、上述した揮発工程における低温焼成時の温度よりも高い温度（例えば２２０℃）で高温焼成される。この焼成工程により、保護膜３２５中の発泡カプセルが膨張して膜が破られ、堆積膜３２３Ａ中に含まれる有機材料がガスとなり、通気孔３２９を介して外気に放出され、導電性を有する導電膜３２３Ｂが形成される。この導電膜３２３Ｂは、第１の電極３０３と第２の電極３０５とを電気的に接続する配線となる。
【００３４】
以上、本第３実施形態によれば、保護膜３２５には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板３０１を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔３２９が形成され、発生したガスが通気孔３２９を介して放出される。したがって、発生したガスが保護膜３２５によって導電膜の形成位置に閉じ込められるのを防止することができ、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜３２３Ｂが形成される。
【実施例】
【００３５】
［実施例１］
第１実施形態に相当する実施例１について図１を参照しながら説明する。基板１０１は、厚さ１．１ｍｍのガラス基板である。図１（ａ）のように、スクリーン印刷法で銀粒子分散インク（藤倉化成ドータイト）を配線パターンとなるように塗布した。パターン形状は、幅８０μｍ、長さ１０ｍｍ、厚さは１０μｍとした。さらに、パターンが崩れないように、１００℃で１０分間焼成し、堆積膜１０２Ａを形成した。
【００３６】
次に、発泡カプセルを有する混合物の液体を、スクリーン印刷法で堆積膜１０２Ａ上に塗布した。発泡カプセルは、平均粒径１５μｍの松本油脂製薬製マイクロカプセルＦ−１０３ＫＤ（加熱発泡時、平均粒径６０μｍ）とした。また、光硬化性樹脂は、ＵＶ硬化性エポキシ樹ＤＩＣ製ＤＡＩＣＵＲＥ ＳＳＤ ＧＬＯＳＳ ＶＡＲＮＩＳＨとした。そして、発泡カプセルを光硬化性樹脂に７重量％添加した。なお、パターン形状は、幅１ｍｍ、長さ１２ｍｍ、厚さは１０μｍとした。次に、ＵＶ光を２０ｍＪ照射して光硬化させ、保護膜１０３を形成した。次に、エッチングの薬品である乳酸メチルに、基板１０１を１時間浸漬した。最後に基板１０１を２２０℃で１時間焼成した。この際、保護膜１０３中の発泡剤が膨張して膜を破り、銀粒子分散配線から発生する有機ガスを放出した。この導電膜１０２Ｂである配線に四端針状のプローバーを当てて測定したところ、この配線の抵抗率は５×１０−６Ωｃｍであった。
【００３７】
［比較例］
実施例１と同様の金属粒子インクのパターンを形成した上に、実施例１と同じエポキシ樹脂にマイクロカプセルを添加せずに塗って、後は実施例１と同様の工程で硬化焼成した。この配線に四端針状のプローバーを当てて測定したところ、この配線の抵抗率は測定装置の測定レンジ外の大きさであった。
【００３８】
［実施例２］
次に、第１実施形態に相当する、上記実施例１とは別の実施例２について図１を参照しながら説明する。基板１０１は、旭硝子製サイトップで表面撥水処理をした、厚さ１．１ｍｍのガラス基板である。図１（ａ）のように、Ａｇ含有量が４０重量％、溶媒がウンデカンのＡｇ粒子分散インクを圧電式インクジェットで、幅３００μｍ、長さ１０ｍｍ、厚さは０．５μｍの配線パターンとなるように塗布した。
【００３９】
次に、発泡カプセルを有する混合物の液体を、インクジェット法で堆積膜１０２Ａ上に塗布した。発泡カプセルは、平均粒径５μｍの松本油脂製薬製マイクロカプセルＦ−１００ＳＳＤ（加熱発泡すると平均粒径４０μｍになる）を７μｍのフィルターで粒径を選別した。光硬化性樹脂は、ＤＩＣ製ＵＶ硬化樹脂ダイキュアクリアとした。そして、発泡カプセルを光硬化性樹脂に５重量％添加した。この樹脂を前述したのと同様のインクジェット法で、Ａｇ粒子分散インクパターンの上に描画した。膜厚は１μｍであった。更にＵＶ光を２０ｍＪ照射して硬化させ、保護膜１０３を形成した。ここで、乳酸メチルに１時間浸漬した。最後に２２０℃で１時間焼成した。この際、保護膜１０３中の発泡カプセルが膨張して膜を破り銀粒子分散配線から発生する有機ガスを放出した。この導電膜１０２Ｂである配線に四端針状のプローバーを当てて測定したところ、この配線の抵抗率は２×１０−６Ωｃｍであった。
【００４０】
［実施例３］
第２実施形態に相当する実施例３について図２及び図３を参照しながら説明する。基板２０１は、シリコン基板である。図２（ａ）のように微細穴２０２を基板２０１に形成した。微細穴２０２の直径は６０μｍ、深さ２００μｍであり、微細穴２０２の底部はシリコン基板の反対面上に形成された第１の電極２０３であるＡｌパッド電極の裏面となっている。微細穴２０２の形成には、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）Ｅｔｃｈｉｎｇ法を用いた。第１の電極２０３は、アルミニウムを主成分にとするシリコンとの合金からなっており、スパッタ法で４００ｎｍ堆積しパターニングした。また、微細穴２０２の内面には熱酸化膜２０４を１μｍ形成した。この微細穴２０２の数は１００個とした。次に、図２（ｂ）を用いて、上面電極である第２の電極２０５を説明する。第２の電極２０５はＴｉ層とＡｕ層から構成される。このＴｉ層は、その上に形成するＡｕ層と酸化膜との密着性を確保するために付けた。Ｔｉ層２００ｎｍとＡｕ層１００ｎｍはイオンプレーティング法によって形成した。堆積時に基板２０１を３０度傾けて、微細穴２０２の側壁部に電極２０６が回り込むようにした。
【００４１】
次にインクについて説明する。Ａｇ含有量が４０重量％、溶媒がウンデカンのＡｇ粒子分散インクである金属微粒子分散インク２０８を、図２（ｃ）のように圧電式インクジェット充填し、微細穴２０２に１５０ｐｌ打ち込んだ。このインクは、図３（ａ）のように、濡れ広がり、この後、１００℃で１０分間焼成し、堆積膜２０９Ａが形成された。次に、図３（ｂ）のように、発泡カプセルを有する混合物の液体を、インクジェット法で堆積膜２０９Ａ上に塗布した。発泡カプセルは、平均粒径５μｍの松本油脂製薬製マイクロカプセルＦ−１００ＳＳＤを７ｍのフィルターで粒径を選別した。光硬化性樹脂は、ＤＩＣ製ＵＶ硬化樹脂ダイキュアクリアとした。そして、発泡カプセルを光硬化性樹脂に５重量％添加した。この樹脂を前述したのと同様のインクジェット法で微細穴２０２に３００ｐｌ打ち込んだ。そして、堆積膜２０９Ａを覆うように濡れ広がった。更にＮ２雰囲気下でＵＶ光を１０ｍＪ照射して硬化させた保護膜２１０を形成した。ここで、乳酸メチルに１時間浸漬した。最後に１５０℃で１時間焼成した。この際、図３（ｃ）のように保護膜２１０中の発泡カプセルが膨張して膜を破り銀粒子分散配線から発生する有機ガスを放出した。このコンタクトホールである微細穴２０２の基板表裏にプローバーを当てて測定したところ、測定点１００カ所全てで抵抗は３Ω以下であった。
【００４２】
［実施例４］
第３実施形態に相当する実施例４について図４及び図５を参照しながら説明する。
図４（ａ）の基板３０１は、厚さ３００μｍのシリコン基板である。基板３０１上には、液体吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換体（材質ＨｆＢ２）３０９と配線３１１と不図示の駆動回路を形成した。配線３１１は、第一の電極３０３と絶縁膜３０７に形成されたコンタクトホールで導通している。さらに、図４（ｂ）のように、第１の電極３０３から微細穴３１７を介して基板裏面のＡｕのパッド電極である第２の電極３０５を配置した。微細穴３１７は、スルーホールで、ＩＰＣ方式で、１００μｍΦに加工されており、内部には有機絶縁膜を形成した。
【００４３】
この基板３０１上に、ポジ型レジストＯＺＡＴＥＣＰＬ−２６８（商品名：ヘキストジャパン（株）製）から成る乾燥後厚さ２５μｍ相当の感光層をスピンナーで２７００ｒｐｍの回転数で４０秒間回転塗布した。この感光層に図４（ｃ）の流路形成予定位置Ｐに相当するパターンのマスクを重ね、液流路形成予定位置Ｐを除く部分に１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射を行った。この場合、液流路の長さは１ｍｍであり、ノズル密度は１６本／ｍｍでノズル数は１２８本であった。次に１％の苛性ソーダ水溶液にてスプレー現像を行い、電気熱変換体３０９を含む基板上の液流路形成予定位置Ｐに厚さ約２５μｍのレリーフの固体層である型材３１９を形成した。次に、型材３１９の除去性を高めるため、５０００ｍＪ／ｃｍ２の量の紫外線を照射した。
【００４４】
次に、以下に示す組成から成る硬化性材料の枠体３２１を図４（ｄ）のように積層した。
アデカオプトマーＫＲＭ−４２１０（エポキシ樹脂）［商品名：旭電化工業（株）製］
エポライト３００２（エポキシ樹脂）［商品名：共栄社油脂化学工業（株）製］
アデカオプトマーＳＰ−１７０（光重合開始剤）［商品名：旭電化工業（株）製］
【００４５】
積層の方法としては、アプリケーターを用いて５０μｍの厚さに塗布した。これに２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し硬化した後、オリフィスを形成する位置にて切断しポジ型レジストから成る型材３１９の端面を露出させた。
【００４６】
ここで、実施例２で述べたのと同様の方法で微細穴３１７に、Ａｇ粒子分散インクをインクジェットで打ち込み、乾燥させて、図５（ａ）のように堆積膜３２３Ａを形成した。更に図５（ｂ）のように発泡剤入り保護膜３２５を打ち込んで形成した。該端面を露出させた基板３０１を乳酸メチルに浸漬し、超音波洗浄槽中にて１０分間洗浄し、１４０℃で乾燥させた。図５（ｃ）のように型材３１９が除去されて流路３２７とインクの吐出口３２１ａが形成された。最後に裏面のＡｕ電極である第２の電極３０５を不図示の外部回路を接続した。このようにして作成した２０個の吐出口を持った液体吐出ヘッドは、裏面に取り出し配線を設けたので通常より幅が狭くでき、印字テストの結果、全て正常に動作した。
【符号の説明】
【００４７】
１０１ 基板
１０２ 金属微粒子分散インク（溶液）
１０２Ａ 堆積膜
１０２Ｂ 導電膜
１０３ 保護膜
１０５ 通気孔
２０１ 基板
２０２ 微細穴
２０２ａ 側壁部
２０３ 第１の電極
２０５，２０６ 第２の電極
２０８ 金属微粒子分散インク（溶液）
２０９Ａ 堆積膜
２０９Ｂ 導電膜
２１０ 保護膜
２１１ 通気孔
２１９ 型材（除去対象物）
３０１ 基板
３０３ 第１の電極
３０５ 第２の電極
３０９ 電気熱変換体
３１７ 微細穴
３１７ａ 側壁部
３１９ 型材（除去対象物）
３２３Ａ 堆積膜
３２３Ｂ 導電膜
３２５ 保護膜
３２９ 通気孔
Ｅ 除去対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性材料を含む溶液を用いて配線や電極等の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】
通常、配線基板は、導電膜をパターニングすることにより、配線あるいは電極等が形成されることによって作製される。近年、多くのデバイス、特に、液体吐出ヘッドにおいて高精細化への開発が盛んになってきている。それに伴い配線基板の小型化、高密度化が求められている。そのため、高精細なパターニング法としては高精度の開口部を有するフォトマスクを利用したフォトリソグラフィが一般に適用されている。しかし、この方法は、パターン毎に個別のマスクが必要である。さらに、成膜工程、レジストパターニング工程、エッチング工程、剥離工程など様々な工程が必要であり生産性に問題がある。また、それに伴い材料等の使用効率も低い等の製造コストの面でも課題がある。
【０００３】
また、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。多層化配線技術の一つに基板上下面の層間を電気的に接続する手法がある。基板の上下面を電気的に接続する方法として、一般に基板に微細穴を形成し、この微細穴に導電層を形成することにより基板上下面を電気的に接続する方法がある。微細穴に導電層を形成する方法としては、微細穴のアスペクト比が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細孔内に導電層を形成することが可能であり、基板上下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高い場合には、微細穴の下面側の側面には上記のドライプロセスでは導電性を確保するための十分な導電層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内面にシード層を形成した後、メッキにより導電層を成長させるという方法が取られている。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層を形成するには、微細穴の開口縁部付近の電解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、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、インクジェット法等により導電性材料を直接微細穴に塗布して配線を形成する手法がとられている。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分散溶媒中に分散させた導電性材料を含む溶液を基板上の目的箇所に塗布する。この導電性材料は、分散溶媒中に分散するように金属に有機材料がコーティングされて形成されている。分散溶媒を揮発させて形成される導電性材料からなる堆積膜には、有機材料が残った状態である。この有機材料が残留していると膜の電気抵抗が高くなるため、基板を焼成して有機材料を揮発させる必要がある。したがって、基板を焼成することにより、電気抵抗の低い導電膜が形成される。この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。
【０００５】
ところで、インクジェット法による配線の形成に用いられる導電性材料を含む溶液では、形成される堆積膜が酸化されやすく、工程途中でエッチングに用いられる薬品に晒されると劣化して高抵抗化してしまうことがある。このような工程途中で金属配線を変質から守るために、工程途中で保護膜を形成して金属配線を保護する技術が提案されている（特許文献１参照）。この際に特殊なガスを用いて、金属配線の露出した部分を変質させて保護膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−８６２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、堆積膜を構成している導電性材料は、有機材料でコーティングされているため、導電膜を形成するためには、堆積膜中の有機材料を焼成により揮発さなければならない。ところが、堆積膜が保護膜で覆われていると、ガス化した有機材料が保護膜によって導電膜の形成位置に閉じ込められ、放出できなくなってしまう。このようにガスが導電膜の形成位置に閉じ込められると、形成される導電膜が発生したガスで損傷し、導電膜の導電率が低下する要因となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜が形成され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】
【０００９】
本発明は、エッチングする除去対象物が形成された基板に導電膜を形成する配線基板の製造方法において、前記基板の導電膜形成予定位置に、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる溶液を塗布する塗布工程と、前記基板に塗布された前記溶液の前記分散溶媒を揮発させて前記導電性材料の堆積膜を形成する揮発工程と、加熱により発泡する発泡カプセルを混合した保護膜で前記堆積膜を覆い、前記除去対象物をエッチングする際に前記堆積膜を保護する保護工程と、前記除去対象物をエッチング後、前記基板を焼成して前記保護膜の発泡カプセルを発泡させると共に、前記堆積膜より生じるガスを放出させて前記導電膜を形成する焼成工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、保護膜には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔が形成され、発生したガスが通気孔を介して放出される。したがって、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は塗布工程、（ｂ）は保護工程、（ｃ）はエッチング工程、（ｄ）は焼成工程を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は基板に微細穴が形成されている状態を示す図、（ｂ）は電極形成工程、（ｃ）は塗布工程を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は揮発工程、（ｂ）は保護工程、（ｃ）は焼成工程を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）はヒータボード基板を示す図、（ｂ）は微細穴形成工程、（ｃ）は流路形成工程、（ｄ）は、枠体形成工程を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図であり、（ａ）は塗布工程及び揮発工程、（ｂ）は保護工程、（ｃ）はエッチング工程、（ｄ）は焼成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［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製造工程の概略を示す説明図である。配線基板は、基板１０１に形成された配線や電極等の導電膜及び不図示の機能素子等を有して構成される。本第１実施形態では、基板１０１に導電膜を形成する工程について詳細に説明する。基板１０１は、例えばガラス基板、シリコン基板、ガラスエポキシ基板、樹脂基板等である。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１０１上の平坦面１０１ａの導電膜形成予定位置Ｐに、有機材料がコーティングされた導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる溶液（以下、「金属微粒子分散インク」という）１０２を塗布する（塗布工程）。導電性材料は、銀、金、銅、パラジウムなどの金属微粒子である。この金属微粒子が分散溶媒中で分散するように金属微粒子に高分子の有機材料がコーティングされている。本第１実施形態では、金属微粒子分散インク１０２は、スクリーン印刷法又はインクジェット法により基板１０１に塗布される。
【００１５】
次に、基板１０１上の金属微粒子分散インク１０２に含まれる分散溶媒を揮発させる（揮発工程）。これにより、基板１０１には、有機材料でコーティングされた導電性材料からなる堆積膜１０２Ａが形成される。この揮発工程では、堆積膜１０２Ａが容易に崩れないように、基板１０１を例えば１００℃で低温焼成して分散溶媒を揮発させてもよい。
【００１６】
ところで、基板１０１には、導電膜とは他に、半導体素子や中空部材等の不図示の他の部材が形成されることがある。その他の部材を形成する際にレジスト等が基板１０１に形成され、最終的にこのレジスト等の除去対象物Ｅをエッチングするエッチング工程が実施される。
【００１７】
そこで、本第１実施形態では、図１（ｂ）に示すように、堆積膜１０２Ａがエッチングに使用する薬品に晒されないように、堆積膜１０２Ａを保護膜１０３で覆い、除去対象物Ｅをエッチングする際に堆積膜１０２Ａを保護する（保護工程）。保護膜１０３は、エッチングに使用する薬品ではエッチングされない材料で構成されている。また、保護膜１０３は、硬化性樹脂と加熱により発泡する発泡カプセルとを混合し、この混合物を堆積膜１０２Ａ上に塗布し、硬化性樹脂を硬化させて形成される。この保護膜１０３となる液状の混合物は、印刷法やインクジェット法で堆積膜１０２Ａ上に塗布される。硬化性樹脂は、光の照射により光硬化する光硬化性樹脂であり、例えばＵＶ硬化性アクリルやエポキシなどが適用できる。発泡カプセルが混合された混合物が堆積膜１０２Ａ上に塗布された後、光（例えばＵＶ光）が照射される。これにより、堆積膜１０２Ａが保護膜１０３によりエッチングに使用する薬品から保護される。なお、保護膜１０３は、堆積膜１０２Ａの部分だけを覆うように形成される。したがって、除去対象物Ｅは保護膜１０３では覆われていない。次に、図１（ｃ）に示すように、基板上の除去対象物Ｅが薬品Ｃによりエッチングされる（エッチング工程）。
【００１８】
ところで、この堆積膜１０２Ａは、有機材料がコーティングされた導電性材料が堆積して形成されているので、有機材料を含んでおり、電気抵抗が高く、電気伝導度が低い。従って、焼成により有機材料を揮発させる必要がある。本第１実施形態では、除去対象物Ｅをエッチング後、基板１０１を焼成して保護膜１０３の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔１０５を形成すると共に、堆積膜１０２Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスＧを通気孔１０５を介して放出させる（焼成工程）。この焼成工程では、上述した揮発工程における低温焼成時の温度よりも高い温度（例えば２２０℃）で高温焼成される。この焼成工程により、保護膜１０３中の発泡カプセルが膨張して膜が破られ、堆積膜１０２Ａ中に含まれる有機材料がガスＧとなり、通気孔１０５を介して外気に放出され、導電性を有する導電膜１０２Ｂが形成される。なお、この後に、さらに別の膜を堆積して導電膜１０２Ｂを保護し直してもよい。なお、ここでは有機材料がコーティングされた導電性材料を例に説明したが、錯体など有機材料以外の物質からなる導電性材料であっても良い。
【００１９】
以上、本第１実施形態によれば、保護膜１０３には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板１０１を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔１０５が形成され、発生したガスＧが通気孔１０５を介して放出される。したがって、発生したガスＧが保護膜１０３によって導電膜の形成位置に閉じ込められるのを防止することができ、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜１０２Ｂが形成される。
【００２０】
［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の製造工程について説明する。上記第１実施形態では、導電膜を基板の平坦面に形成する場合について説明したが、本第２実施形態では、導電膜をコンタクトホールである微細穴に形成する場合について説明する。図２及び図３は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図である。配線基板は、基板２０１に形成された配線や電極等の導電膜及び不図示の機能素子等を有して構成される。本第２実施形態では、基板２０１に導電膜を形成する工程について詳細に説明する。基板２０１は、例えばシリコン基板等である。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示すように、基板２０１には、コンタクトホールである微細穴２０２が形成され、微細穴２０２の底部が第１の電極２０３で形成されている。なお、基板２０１の表面には、絶縁膜である熱酸化膜２０４が形成されている。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、微細穴２０２の縁部近傍及び縁部に、第２の電極２０５，２０６が形成される（電極形成工程）。次に、図２（ｃ）に示すように、基板２０１上の導電膜形成予定位置である微細穴２０２の側壁部２０２ａに、有機材料がコーティングされた導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる金属微粒子分散インク２０８を塗布する（塗布工程）。本第２実施形態では、金属微粒子分散インク２０８は液体吐出ヘッド２０７を用いてインクジェット法により微細穴２０２の側壁部２０２ａに吐出される。
【００２３】
この側壁部２０２ａに吐出された金属微粒子分散インク２０８は、微細穴２０２内で濡れ広がり、第１の電極２０３と第２の電極２０６とに跨って接触する。次に、基板２０１に塗布された金属微粒子分散インク２０８に含まれる分散溶媒を揮発させる（揮発工程）。これにより、基板２０１の微細穴２０２には、図３（ａ）に示すように、有機材料でコーティングされた導電性材料からなる堆積膜２０９Ａが形成される。この揮発工程では、堆積膜２０９Ａが容易に崩れないように、基板２０１を例えば１００℃で低温焼成して分散溶媒を揮発させてもよい。
【００２４】
次いで、本第２実施形態では、図３（ｂ）に示すように、堆積膜２０９Ａがエッチングに使用する薬品に晒されないように、堆積膜２０９Ａを保護膜２１０で覆い、除去対象物をエッチングする際に堆積膜２０９Ａを保護する（保護工程）。保護膜２１０は、エッチングに使用する薬品ではエッチングされない材料で構成されている。また、保護膜２１０は、硬化性樹脂と加熱により発泡する発泡カプセルとを混合し、この混合物を堆積膜２０９Ａ上に塗布し、硬化性樹脂を硬化させて形成される。この保護膜２１０となる液状の混合物は、インクジェット法で堆積膜２０９Ａ上に塗布される。硬化性樹脂は、光の照射により光硬化する光硬化性樹脂であり、例えばＵＶ硬化性アクリルやエポキシなどが適用できる。発泡カプセルが混合された混合物が堆積膜２０９Ａ上に塗布された後、光（例えばＵＶ光）が照射される。これにより、堆積膜２０９Ａが保護膜２１０によりエッチングに使用する薬品から保護される。なお、保護膜２１０は、堆積膜２０９Ａの部分だけを覆うように形成される。したがって、不図示の除去対象物は保護膜２１０では覆われていない。この状態で、基板上の除去対象物が薬品によりエッチングされる。
【００２５】
次に、焼成工程について、図３（ｃ）を参照して説明する。本第２実施形態では、除去対象物をエッチング後、基板２０１を焼成して保護膜２１０の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔２１１を形成すると共に、堆積膜２０９Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスＧを通気孔２１１を介して放出させる。この焼成工程では、上述した揮発工程における低温焼成時の温度よりも高い温度（例えば２２０℃）で高温焼成される。この焼成工程により、保護膜２１０中の発泡カプセルが膨張して膜が破られ、堆積膜２０９Ａ中に含まれる有機材料がガスＧとなり、通気孔２１１を介して外気に放出され、導電性を有する導電膜２０９Ｂが形成される。この導電膜２０９Ｂは、第１の電極２０３と第２の電極２０５，２０６とを電気的に接続する配線となる。なお、この後に、さらに別の膜を堆積して導電膜２０９Ｂを保護し直してもよい。
【００２６】
以上、本第２実施形態によれば、保護膜２１０には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板２０１を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔２１１が形成され、発生したガスＧが通気孔２１１を介して放出される。したがって、発生したガスＧが保護膜２１０によって導電膜の形成位置に閉じ込められるのを防止することができ、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜２０９Ｂが形成される。
【００２７】
［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の製造工程について説明する。図４及び図５は、本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造工程の概略を示す説明図である。本第３実施形態では、基板３０１は、液体を吐出させる液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出ヘッド用基板である。基板３０１は、例えばシリコン基板である。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、基板３０１には、一方の面に第１の電極３０３が形成され、他方の面に第２の電極３０５が形成される。第１の電極３０３上には層間絶縁膜３０７が形成され、層間絶縁膜３０７上には、液体の吐出に必要な熱エネルギーを液体に付与する電気熱変換体（ヒータ）３０９が形成されている。電気熱変換体３０９と第１の電極３０３とは、層間絶縁膜３０７に形成したコンタクトホール３０７ａを介して配線３１１で電気的に接続されている。電気熱変換体３０９及び配線３１１上には、ＳｉＮ膜３１３が形成されており、ＳｉＮ膜３１３上には、電気熱変換体３０９に相対する位置に、耐キャビテーション層３１５が形成されている。これにより、ヒータボード基板が形成されている。
【００２９】
次に、図４（ｂ）に示すように、電気熱変換体３０９に電気的に接続された第１の電極３０３と、基板３０１の表面に形成された第２の電極３０５とを電気的に接続するために、基板３０１に、第１の電極３０３を底部とする微細穴３１７を形成する。この微細穴形成工程で形成される微細穴３１７は、コンタクトホールとして機能する。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示すように、電気熱変換体３０９に対応する位置に液体（インク）の吐出口に連通する液体の流路を形成するために、基板３０１上の流路形成予定位置Ｐに流路の型材３１９を形成する（流路形成工程）。この型材３１９は、ポジ型のレジストからなり、不図示の端面が外部に露出されている。次に、図４（ｄ）に示すように、型材３１９を覆うように吐出口３２１ａが形成された硬化性樹脂の枠体３２１を基板３０１に形成する（枠体形成工程）。
【００３１】
次に、図５（ａ）に示すように、微細穴３１７の側壁部３１７ａに、有機材料がコーティングされた導電性材料を含む溶液をインクジェット法により塗布し（塗布工程）、溶液に含まれる分散溶媒を揮発させる（揮発工程）。これにより、基板３０１の微細穴３１７には、有機材料でコーティングされた導電性材料からなる堆積膜３２３Ａが形成される。この揮発工程では、堆積膜３２３Ａが容易に崩れないように、基板３０１を例えば１００℃で低温焼成して分散溶媒を揮発させてもよい。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、堆積膜３２３Ａがエッチングに使用する薬品に晒されないように、堆積膜３２３Ａを保護膜３２５で覆い、除去対象物である型材３１９をエッチングする際に堆積膜３２３Ａを保護する（保護工程）。保護膜３２５は、エッチングに使用する薬品ではエッチングされない材料で構成されている。また、保護膜３２５は、硬化性樹脂と加熱により発泡する発泡カプセルとを混合し、この混合物を堆積膜３２３Ａ上に塗布し、硬化性樹脂を硬化させて形成される。この保護膜３２５となる液状の混合物は、インクジェット法で堆積膜３２３Ａ上に塗布される。硬化性樹脂は、光の照射により光硬化する光硬化性樹脂であり、例えばＵＶ硬化性アクリルやエポキシなどが適用できる。発泡カプセルが混合された混合物が堆積膜３２３Ａ上に塗布された後、光（例えばＵＶ光）が照射される。これにより、堆積膜３２３Ａが保護膜３２５によりエッチングに使用する薬品から保護される。なお、保護膜３２５は、堆積膜３２３Ａの部分だけを覆うように形成される。したがって、除去対象物である型材３１９は保護膜３２５では覆われていない。次に、図５（ｃ）に示すように、基板３０１上の型材３１９が薬品によりエッチングされ、インクの流路３２７が形成される（エッチング工程）。
【００３３】
次に焼成工程について図５（ｄ）を参照して説明する。本第３実施形態では、型材３１９をエッチング後、基板３０１を焼成して保護膜３２５の発泡カプセルを発泡させて多数の通気孔３２９を形成すると共に、堆積膜３２３Ａの導電性材料に含まれる有機材料のガスを通気孔３２９を介して放出させる。この焼成工程では、上述した揮発工程における低温焼成時の温度よりも高い温度（例えば２２０℃）で高温焼成される。この焼成工程により、保護膜３２５中の発泡カプセルが膨張して膜が破られ、堆積膜３２３Ａ中に含まれる有機材料がガスとなり、通気孔３２９を介して外気に放出され、導電性を有する導電膜３２３Ｂが形成される。この導電膜３２３Ｂは、第１の電極３０３と第２の電極３０５とを電気的に接続する配線となる。
【００３４】
以上、本第３実施形態によれば、保護膜３２５には加熱により発泡する発泡カプセルが混合されているので、基板３０１を焼成した際に、発泡カプセルが発泡して多数の通気孔３２９が形成され、発生したガスが通気孔３２９を介して放出される。したがって、発生したガスが保護膜３２５によって導電膜の形成位置に閉じ込められるのを防止することができ、損傷の少ない、良好な導電率となる導電膜３２３Ｂが形成される。
【実施例】
【００３５】
［実施例１］
第１実施形態に相当する実施例１について図１を参照しながら説明する。基板１０１は、厚さ１．１ｍｍのガラス基板である。図１（ａ）のように、スクリーン印刷法で銀粒子分散インク（藤倉化成ドータイト）を配線パターンとなるように塗布した。パターン形状は、幅８０μｍ、長さ１０ｍｍ、厚さは１０μｍとした。さらに、パターンが崩れないように、１００℃で１０分間焼成し、堆積膜１０２Ａを形成した。
【００３６】
次に、発泡カプセルを有する混合物の液体を、スクリーン印刷法で堆積膜１０２Ａ上に塗布した。発泡カプセルは、平均粒径１５μｍの松本油脂製薬製マイクロカプセルＦ−１０３ＫＤ（加熱発泡時、平均粒径６０μｍ）とした。また、光硬化性樹脂は、ＵＶ硬化性エポキシ樹ＤＩＣ製ＤＡＩＣＵＲＥ ＳＳＤ ＧＬＯＳＳ ＶＡＲＮＩＳＨとした。そして、発泡カプセルを光硬化性樹脂に７重量％添加した。なお、パターン形状は、幅１ｍｍ、長さ１２ｍｍ、厚さは１０μｍとした。次に、ＵＶ光を２０ｍＪ照射して光硬化させ、保護膜１０３を形成した。次に、エッチングの薬品である乳酸メチルに、基板１０１を１時間浸漬した。最後に基板１０１を２２０℃で１時間焼成した。この際、保護膜１０３中の発泡剤が膨張して膜を破り、銀粒子分散配線から発生する有機ガスを放出した。この導電膜１０２Ｂである配線に四端針状のプローバーを当てて測定したところ、この配線の抵抗率は５×１０−６Ωｃｍであった。
【００３７】
［比較例］
実施例１と同様の金属粒子インクのパターンを形成した上に、実施例１と同じエポキシ樹脂にマイクロカプセルを添加せずに塗って、後は実施例１と同様の工程で硬化焼成した。この配線に四端針状のプローバーを当てて測定したところ、この配線の抵抗率は測定装置の測定レンジ外の大きさであった。
【００３８】
［実施例２］
次に、第１実施形態に相当する、上記実施例１とは別の実施例２について図１を参照しながら説明する。基板１０１は、旭硝子製サイトップで表面撥水処理をした、厚さ１．１ｍｍのガラス基板である。図１（ａ）のように、Ａｇ含有量が４０重量％、溶媒がウンデカンのＡｇ粒子分散インクを圧電式インクジェットで、幅３００μｍ、長さ１０ｍｍ、厚さは０．５μｍの配線パターンとなるように塗布した。
【００３９】
次に、発泡カプセルを有する混合物の液体を、インクジェット法で堆積膜１０２Ａ上に塗布した。発泡カプセルは、平均粒径５μｍの松本油脂製薬製マイクロカプセルＦ−１００ＳＳＤ（加熱発泡すると平均粒径４０μｍになる）を７μｍのフィルターで粒径を選別した。光硬化性樹脂は、ＤＩＣ製ＵＶ硬化樹脂ダイキュアクリアとした。そして、発泡カプセルを光硬化性樹脂に５重量％添加した。この樹脂を前述したのと同様のインクジェット法で、Ａｇ粒子分散インクパターンの上に描画した。膜厚は１μｍであった。更にＵＶ光を２０ｍＪ照射して硬化させ、保護膜１０３を形成した。ここで、乳酸メチルに１時間浸漬した。最後に２２０℃で１時間焼成した。この際、保護膜１０３中の発泡カプセルが膨張して膜を破り銀粒子分散配線から発生する有機ガスを放出した。この導電膜１０２Ｂである配線に四端針状のプローバーを当てて測定したところ、この配線の抵抗率は２×１０−６Ωｃｍであった。
【００４０】
［実施例３］
第２実施形態に相当する実施例３について図２及び図３を参照しながら説明する。基板２０１は、シリコン基板である。図２（ａ）のように微細穴２０２を基板２０１に形成した。微細穴２０２の直径は６０μｍ、深さ２００μｍであり、微細穴２０２の底部はシリコン基板の反対面上に形成された第１の電極２０３であるＡｌパッド電極の裏面となっている。微細穴２０２の形成には、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）Ｅｔｃｈｉｎｇ法を用いた。第１の電極２０３は、アルミニウムを主成分にとするシリコンとの合金からなっており、スパッタ法で４００ｎｍ堆積しパターニングした。また、微細穴２０２の内面には熱酸化膜２０４を１μｍ形成した。この微細穴２０２の数は１００個とした。次に、図２（ｂ）を用いて、上面電極である第２の電極２０５を説明する。第２の電極２０５はＴｉ層とＡｕ層から構成される。このＴｉ層は、その上に形成するＡｕ層と酸化膜との密着性を確保するために付けた。Ｔｉ層２００ｎｍとＡｕ層１００ｎｍはイオンプレーティング法によって形成した。堆積時に基板２０１を３０度傾けて、微細穴２０２の側壁部に電極２０６が回り込むようにした。
【００４１】
次にインクについて説明する。Ａｇ含有量が４０重量％、溶媒がウンデカンのＡｇ粒子分散インクである金属微粒子分散インク２０８を、図２（ｃ）のように圧電式インクジェット充填し、微細穴２０２に１５０ｐｌ打ち込んだ。このインクは、図３（ａ）のように、濡れ広がり、この後、１００℃で１０分間焼成し、堆積膜２０９Ａが形成された。次に、図３（ｂ）のように、発泡カプセルを有する混合物の液体を、インクジェット法で堆積膜２０９Ａ上に塗布した。発泡カプセルは、平均粒径５μｍの松本油脂製薬製マイクロカプセルＦ−１００ＳＳＤを７ｍのフィルターで粒径を選別した。光硬化性樹脂は、ＤＩＣ製ＵＶ硬化樹脂ダイキュアクリアとした。そして、発泡カプセルを光硬化性樹脂に５重量％添加した。この樹脂を前述したのと同様のインクジェット法で微細穴２０２に３００ｐｌ打ち込んだ。そして、堆積膜２０９Ａを覆うように濡れ広がった。更にＮ２雰囲気下でＵＶ光を１０ｍＪ照射して硬化させた保護膜２１０を形成した。ここで、乳酸メチルに１時間浸漬した。最後に１５０℃で１時間焼成した。この際、図３（ｃ）のように保護膜２１０中の発泡カプセルが膨張して膜を破り銀粒子分散配線から発生する有機ガスを放出した。このコンタクトホールである微細穴２０２の基板表裏にプローバーを当てて測定したところ、測定点１００カ所全てで抵抗は３Ω以下であった。
【００４２】
［実施例４］
第３実施形態に相当する実施例４について図４及び図５を参照しながら説明する。
図４（ａ）の基板３０１は、厚さ３００μｍのシリコン基板である。基板３０１上には、液体吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換体（材質ＨｆＢ２）３０９と配線３１１と不図示の駆動回路を形成した。配線３１１は、第一の電極３０３と絶縁膜３０７に形成されたコンタクトホールで導通している。さらに、図４（ｂ）のように、第１の電極３０３から微細穴３１７を介して基板裏面のＡｕのパッド電極である第２の電極３０５を配置した。微細穴３１７は、スルーホールで、ＩＰＣ方式で、１００μｍΦに加工されており、内部には有機絶縁膜を形成した。
【００４３】
この基板３０１上に、ポジ型レジストＯＺＡＴＥＣＰＬ−２６８（商品名：ヘキストジャパン（株）製）から成る乾燥後厚さ２５μｍ相当の感光層をスピンナーで２７００ｒｐｍの回転数で４０秒間回転塗布した。この感光層に図４（ｃ）の流路形成予定位置Ｐに相当するパターンのマスクを重ね、液流路形成予定位置Ｐを除く部分に１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射を行った。この場合、液流路の長さは１ｍｍであり、ノズル密度は１６本／ｍｍでノズル数は１２８本であった。次に１％の苛性ソーダ水溶液にてスプレー現像を行い、電気熱変換体３０９を含む基板上の液流路形成予定位置Ｐに厚さ約２５μｍのレリーフの固体層である型材３１９を形成した。次に、型材３１９の除去性を高めるため、５０００ｍＪ／ｃｍ２の量の紫外線を照射した。
【００４４】
次に、以下に示す組成から成る硬化性材料の枠体３２１を図４（ｄ）のように積層した。
アデカオプトマーＫＲＭ−４２１０（エポキシ樹脂）［商品名：旭電化工業（株）製］
エポライト３００２（エポキシ樹脂）［商品名：共栄社油脂化学工業（株）製］
アデカオプトマーＳＰ−１７０（光重合開始剤）［商品名：旭電化工業（株）製］
【００４５】
積層の方法としては、アプリケーターを用いて５０μｍの厚さに塗布した。これに２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し硬化した後、オリフィスを形成する位置にて切断しポジ型レジストから成る型材３１９の端面を露出させた。
【００４６】
ここで、実施例２で述べたのと同様の方法で微細穴３１７に、Ａｇ粒子分散インクをインクジェットで打ち込み、乾燥させて、図５（ａ）のように堆積膜３２３Ａを形成した。更に図５（ｂ）のように発泡剤入り保護膜３２５を打ち込んで形成した。該端面を露出させた基板３０１を乳酸メチルに浸漬し、超音波洗浄槽中にて１０分間洗浄し、１４０℃で乾燥させた。図５（ｃ）のように型材３１９が除去されて流路３２７とインクの吐出口３２１ａが形成された。最後に裏面のＡｕ電極である第２の電極３０５を不図示の外部回路を接続した。このようにして作成した２０個の吐出口を持った液体吐出ヘッドは、裏面に取り出し配線を設けたので通常より幅が狭くでき、印字テストの結果、全て正常に動作した。
【符号の説明】
【００４７】
１０１ 基板
１０２ 金属微粒子分散インク（溶液）
１０２Ａ 堆積膜
１０２Ｂ 導電膜
１０３ 保護膜
１０５ 通気孔
２０１ 基板
２０２ 微細穴
２０２ａ 側壁部
２０３ 第１の電極
２０５，２０６ 第２の電極
２０８ 金属微粒子分散インク（溶液）
２０９Ａ 堆積膜
２０９Ｂ 導電膜
２１０ 保護膜
２１１ 通気孔
２１９ 型材（除去対象物）
３０１ 基板
３０３ 第１の電極
３０５ 第２の電極
３０９ 電気熱変換体
３１７ 微細穴
３１７ａ 側壁部
３１９ 型材（除去対象物）
３２３Ａ 堆積膜
３２３Ｂ 導電膜
３２５ 保護膜
３２９ 通気孔
Ｅ 除去対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングする除去対象物が形成された基板に導電膜を形成する配線基板の製造方法において、
前記基板の導電膜形成予定位置に、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる溶液を塗布する塗布工程と、
前記基板に塗布された前記溶液の前記分散溶媒を揮発させて前記導電性材料の堆積膜を形成する揮発工程と、
加熱により発泡する発泡カプセルを混合した保護膜で前記堆積膜を覆い、前記除去対象物をエッチングする際に前記堆積膜を保護する保護工程と、
前記除去対象物をエッチング後、前記基板を焼成して前記保護膜の発泡カプセルを発泡させると共に、前記堆積膜より生じるガスを放出させて前記導電膜を形成する焼成工程と、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】
前記基板には、底部を第１の電極とする微細穴と、前記微細穴の近傍に配置された第２の電極とが形成され、
前記塗布工程では、前記溶液を前記微細穴の側壁部に吐出し、
前記焼成工程では、前記導電膜として、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続する配線を形成する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】
前記保護工程では、前記発泡カプセルを混合した光硬化性樹脂を光硬化させて前記保護膜が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記基板は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出ヘッド用基板であり、
前記液体吐出ヘッド用基板には、液体の吐出に必要な熱エネルギーを液体に付与する電気熱変換体が形成されており、
前記除去対象物は、前記電気熱変換体に相対する位置に液体の流路を形成するための型材であ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１】
エッチングする除去対象物が形成された基板に導電膜を形成する配線基板の製造方法において、
前記基板の導電膜形成予定位置に、導電性材料を分散溶媒中に分散させてなる溶液を塗布する塗布工程と、
前記基板に塗布された前記溶液の前記分散溶媒を揮発させて前記導電性材料の堆積膜を形成する揮発工程と、
加熱により発泡する発泡カプセルを混合した保護膜で前記堆積膜を覆い、前記除去対象物をエッチングする際に前記堆積膜を保護する保護工程と、
前記除去対象物をエッチング後、前記基板を焼成して前記保護膜の発泡カプセルを発泡させると共に、前記堆積膜より生じるガスを放出させて前記導電膜を形成する焼成工程と、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】
前記基板には、底部を第１の電極とする微細穴と、前記微細穴の近傍に配置された第２の電極とが形成され、
前記塗布工程では、前記溶液を前記微細穴の側壁部に吐出し、
前記焼成工程では、前記導電膜として、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続する配線を形成する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】
前記保護工程では、前記発泡カプセルを混合した光硬化性樹脂を光硬化させて前記保護膜が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記基板は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに用いられる液体吐出ヘッド用基板であり、
前記液体吐出ヘッド用基板には、液体の吐出に必要な熱エネルギーを液体に付与する電気熱変換体が形成されており、
前記除去対象物は、前記電気熱変換体に相対する位置に液体の流路を形成するための型材であ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２２７５５（Ｐ２０１１−２２２７５５Ａ）
【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２０１０−９０４２８（Ｐ２０１０−９０４２８）
【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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