JP2001144128A - 導電体の印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より微細で、空洞や気泡等の欠陥のない健全
な導電体からなるパターンを比較的低い温度履歴で形成
できるようにした導電体の印刷方法を提供する。 【解決手段】 基板１０の表面にレジスト１２をパター
ン状に設ける工程と、金属超微粒子を所定の溶媒に分散
した超微粒子溶液２０を基板１０及びレジスト１２の全
表面に接触後、乾燥し焼成して基板１０及びレジスト１
２の全表面を金属皮膜２２で被覆する工程と、レジスト
１２で区画形成した凹み１４内に導電体２４をめっきに
より埋込む工程と、不要な導電体２４及びレジスト１２
を除去して凹み１４内に埋込んだ導電体２４からなるパ
ターンを得る工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予めパターン状に
エッチングしたレジストの凹み内に導電体を埋込んで配
線や電極等を形成する導電体の印刷方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体装置、プリント基板や表
示パネルに高密度で配線する微細導電路や電極を形成す
るには、基板上に絶縁膜を成膜した後、種々の手順に従
って、所望の金属パターンを該基板上に印刷する。金属
パターン形成の手順には、主に以下〜の種類があ
る。すなわち、フォトリソグラフィ・エッチングとそ
れに続くレジストのリフトオフ及び金属埋込み、レー
ザパターニング及び金属埋込み、マスクを用いた金属
成膜、又は金属ペーストのスクリーン印刷等を目的と
具体的仕様によって使い分けることが広く行われてい
る。

【０００３】更に、最近フォト埋込み法として、予めパ
ターン状にエッチングしたフォトレジストの凹み内に所
望の物質からなる含金属ペーストを直接埋込み、これを
熱処理することによって、含金属ペーストを基板に接合
し、固定・硬化（基板表面のメタライズ）して、前記フ
ォトレジストのパターンに沿った形状の金属パターンを
得るようにした導電体の印刷方法が開発されている。

【０００４】これは、図３に示すように、先ずガラス基
板等の基板１０を用意し（図３（ａ））、この基板１０
の上面にフォトレジスト１２を塗布し（図３（ｂ））、
このフォトレジスト１２のパターン化エッチングを行っ
て、所定の位置にフォトレジスト１２で区画された凹み
１４を形成する（図３（ｃ））。そして、この凹み１４
の内部に含金属ペースト１６を埋込み、このペースト１
６が乾燥硬化して（図３（ｄ））から、フォトレジスト
１２の上面が露出するまで含金属ペースト１６の表面を
平坦に研摩して不要なペースト１６を除去する（図３
（ｅ））。

【０００５】しかる後、例えばアルカリ液等によってフ
ォトレジスト１２を除去（リフトオフ）し（図３
（ｆ））、含金属ペースト１６を、例えば〜５５０℃で
焼成して（図３（ｇ））、該ペースト１６を焼成して得
られる導電体１８からなる所望のパターンを有する印刷
電極基板を製造する（図３（ｈ））ようにしたものであ
る。この導電体の印刷法は、プラズマディスプレイパネ
ル背面板のリブへの応用が考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、パターン
化したフォトレジストの凹み内に直接導電体を埋込む手
法は、半導体製造プロセスでは常套手段になっている絶
縁層のエッチング工程が不要なため、従来から必要に応
じて行われてきたが、フォトレジスト自体の特性と埋込
み材として用いるペーストとの相関性によって、形成可
能な寸法が決定される。例えば、配線パターンを製造す
る場合、通常、最大線幅として８０μｍ、最小溝幅とし
て５０μｍ程度が形成可能な寸法である。

【０００７】更に、図３に示す従来例にあっては、凹み
１４の内部にゲル状態（高粘度）の含金属ペースト１６
を埋込むため、この凹み１４の間隔や幅が狭く、しかも
深さの深い高アスペスト比の凹み１４に含金属ペースト
１６を埋込むと、この埋込みが不十分となって、この埋
込みが不十分な箇所に空洞や気泡等の欠陥が発生するこ
とがある。また、含金属ペースト１６の焼成温度が〜５
５０℃と高いので、周囲の素子が高温雰囲気に晒されて
素子自体が劣化したり損傷してしまうことがあるといっ
た問題があった。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みて為されたもの
で、より微細で、空洞や気泡等の欠陥のない健全な導電
体からなるパターンを比較的低い温度履歴で形成できる
ようにした導電体の印刷方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板の表面にレジストをパターン状に設ける工程
と、金属超微粒子を所定の溶媒に分散した超微粒子溶液
を前記基板及びレジストの全表面に接触後、乾燥し焼成
して基板及びレジストの全表面を金属皮膜で被覆する工
程と、前記レジストで区画形成した凹み内に導電体をめ
っきにより埋込む工程と、不要な導電体及び前記レジス
トを除去して前記凹み内に埋込んだ導電体からなるパタ
ーンを得る工程とを有することを特徴とする導電体の印
刷方法である。

【００１０】これにより、超微粒子溶液及びめっき液
は、ペーストに比べて遙かに低粘度の特性を持っている
ので、たとえ、微細なパターンであっても、基板及びレ
ジストの全表面を金属皮膜で均一に被覆し、この金属皮
膜の上にめっきにより導電体を堆積・成長させて、健全
な導電体からなるパターンを形成し、しかも、このパタ
ーンの形成を、例えば２００℃程度の比較的低い温度履
歴で行うことができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記金属超微粒
子は、銀を含む有機錯体または金属塩を熱分解して製造
した銀超微粒子であることを特徴とする請求項１記載の
導電体の印刷方法である。この銀超微粒子は、例えばス
テアリン酸銀を２５０℃程度の窒素雰囲気で４ｈ加熱し
たり、非水系溶媒中でかつイオン性有機物の存在の下
で、硝酸銀を２４０℃程度で３ｈ加熱することによって
製造される。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記導電体パタ
ーンは、半導体装置のバンプ、プリント基板上の電極ま
たはプラズマディスプレイ背面板の微細な導電部材に充
当するためのものであることを特徴とする請求項１また
は２記載の導電体の印刷方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
及び図２を参照して説明する。図１は、平均粒径が、例
えば１〜２０ｎｍ、好ましくは１〜１０ｎｍ程度の銀超
微粒子（金属超微粒子）の一製造例を示すもので、例え
ばミリスチン酸またはステアリン酸を水酸化ナトリウム
によって鹸化し、しかる後、硝酸銀と反応させることに
より、直鎖型脂肪酸銀塩（アルキル基の炭素数＝１４，
１８，１８ω）を作製する。そして、この直鎖型脂肪酸
塩を２５０℃程度の窒素雰囲気で４ｈ加熱して変性さ
せ、精製することによって、周囲をアルキル鎖殻で被覆
した銀超微粒子を製造する。

【００１４】なお、図示していないが、例えばナフテン
系高沸点溶媒（非水系溶媒）中で且つオレイン酸（イオ
ン性有機物）の存在下で硝酸銀（金属塩）をその分解還
元温度以上で且つイオン性有機物の分解温度以下の２４
０℃程度で３ｈ加熱することによって、イオン性有機物
で周囲を被覆した銀超微粒子を製造するようにしても良
い。

【００１５】このようにして製造した銀超微粒子は、そ
の周囲をアルキル鎖殻またはイオン性有機物で被覆して
いるため、例えばシクロヘキサン等の有機溶媒に溶解さ
せると、互いに凝集することなく、安定した状態で溶媒
中に均一に混ざり合い、透明な状態、即ち可溶化状態と
なる。

【００１６】ここで、金属粒子の融点は、粒径が小さく
なると低下することが知られているが、その効果が現れ
はじめる粒径は２０ｎｍ以下であり、１０ｎｍ以下にな
るとその効果が顕著となる。したがって、銀超微粒子の
平均粒径は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、１〜１
０ｎｍであるのが特に好ましい。例えば、平均粒径が５
ｎｍ程度のクラスターレベルの極小の銀超微粒子を使用
することにより、２００℃程度の加熱で銀超微粒子同士
を互いに溶融結合することができる。

【００１７】図２は、本発明の導電体の印刷方法の一例
を工程順に示すもので、先ずガラス基板等の基板１０を
用意し（図２（ａ））、この基板１０の上面にフォトレ
ジスト１２を塗布し（図２（ｂ））、このフォトレジス
ト１２のパターン化エッチングを行って、所定の位置に
フォトレジスト１２で区画された凹み１４を形成する
（図２（ｃ））。

【００１８】そして、前記基板１０及びフォトレジスト
１２の全表面に、粒径が５ｎｍ程度の前記銀超微粒子を
例えばシクロヘキサン等の有機溶媒に分散させた溶液２
０を、浸漬、塗布、噴霧或いは注液等により接触して付
着させる（図２（ｄ））。この時、銀超微粒子溶液２０
の濃度を調整して十分低粘度の液体とすることによっ
て、基板１０及びフォトレジスト１２の全表面に液浸透
を行うことができる。

【００１９】この状態で、前記銀超微粒子溶液２０を乾
燥して溶媒を蒸発させた後、前記銀超微粒子の周囲を被
覆するアルキル鎖殻やイオン性有機物の分解温度以上
の、例えば２００℃程度の温度のまま例えば０．５ｈ保
持して焼成することにより、基板１０及びフォトレジス
ト１２の全表面に銀超微粒子だけからなる銀皮膜（金属
皮膜）２２を形成する（図２（ｅ））。つまり、銀超微
粒子を均一に分散させた状態で、銀超微粒子の周囲を被
覆するアルキル鎖殻やイオン性有機物を分解して消滅さ
せ、同時に銀超微粒子同士を互いに溶融結合させること
によって、均一な膜厚の銀皮膜２２を形成する。

【００２０】この銀皮膜２２の膜厚は、例えば１回の乾
燥当り〜０．１μｍ程度で、銀超微粒子溶液２０の濃度
を調節することによって調整できる。また、基板１０上
の銀皮膜２２の剥離強度として、少なくとも１５０ｇｆ
／ｃｍ（１４７Ｎ／ｍ）程度が得られることを実験的に
確認している。

【００２１】次に、前記銀皮膜２２を下地層とした電解
めっきを施すか、または前記銀皮膜２２を触媒層とした
無電解めっきを施すことによって、銀皮膜２２上に導電
層を成長させて、凹み１４内に導電体２４を埋込む（図
２（ｆ））。ここで、電解めっきと無電解めっきは、状
況によって使い分ける。また、導電体２４の材料として
は、銀、銅、金、ニッケル等良導体の金属が挙げられ、
これらの金属を適宜選択して使用出来る。

【００２２】この時、めっきに使用されるめっき液は低
粘度の液体で、凹み１４の内部に容易に流入し、しか
も、基板１０及びフォトレジスト１２の全表面は、銀皮
膜２２で均一に被覆されているので健全なめっき反応が
生じ、導電体２４の内部に欠陥が生じることを防止でき
る。

【００２３】その後、フォトレジスト１２の上面が露出
するまで導電体２４の表面を平坦に研摩して不要な導電
体２４を除去する（図２（ｇ））。しかる後、例えばア
ルカリ液等によってフォトレジスト１２を除去（リフト
オフ）し（図２（ｈ））、これによって、導電体２４か
らなる所望のパターンを有する印刷基板を製造する（図
３（ｉ））。

【００２４】以上により、たとえ微細なパターンであっ
ても、基板１０との間に、例えば１５０ｇｆ／ｃｍ（１
４７Ｎ／ｍ）以上の十分な接着力を持った健全な導電体
２４からなる電極や導電路を、２００℃程度以下の低温
プロセスで形成することができる。

【００２５】なお、この導電体の印刷法は、プラズマデ
ィスプレイパネル背面板のリブのような微細な導電部材
へも応用できる。

【００２６】

【発明の効果】ここまで説明したように、本発明によれ
ば、従来法のペースト直接埋込に対し、金属皮膜形成、
及び、それに続くめっき埋込みと工程数が増えるもの
の、ペーストに比べて遙かに低粘度の特性を持った超微
粒子溶液及びめっき液を用いて凹み内に導電体を埋込む
ことができる。これによって、より微細なパターンへの
対応が可能で、かつ健全な導電体からなるパターンを形
成でき、しかも、この導電体パターンの形成を、例えば
常温から２００℃程度と比較的低い温度履歴で行うこと
ができるので、レジストに与える機械的及び熱的負荷を
低減した電極等の印刷が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の銀超微粒子を製造する手順例を示す図
である。

【図２】本発明の実施形態たる導電体の印刷方法を工程
順に示す図である。

【図３】従来の導電体の印刷方法を工程順に示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 基板 １２ フォトレジスト １４ 凹み ２０ 銀超微粒子溶液 ２２ 銀皮膜 ２４ 導電体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面にレジストをパターン状に設
   ける工程と、 金属超微粒子を所定の溶媒に分散した超微粒子溶液を前
   記基板及びレジストの全表面に接触後、乾燥し焼成して
   基板及びレジストの全表面を金属皮膜で被覆する工程
   と、 前記レジストで区画形成した凹み内に導電体をめっきに
   より埋込む工程と、 不要な導電体及び前記レジストを除去して前記凹み内に
   埋込んだ導電体からなるパターンを得る工程とを有する
   ことを特徴とする導電体の印刷方法。
2. 【請求項２】 前記金属超微粒子は、銀を含む有機錯体
   または金属塩を熱分解して製造した銀超微粒子であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の導電体の印刷方法。
3. 【請求項３】 前記導電体パターンは、半導体装置のバ
   ンプ、プリント基板上の電極またはプラズマディスプレ
   イ背面板の微細な導電部材に充当するためのものである
   ことを特徴とする請求項１または２記載の導電体の印刷
   方法。