JP2004281657A

JP2004281657A - 導電層の形成方法

Info

Publication number: JP2004281657A
Application number: JP2003070090A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Kurosawa; 弘文黒沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】簡易な方法で形成が可能であり、かつ微細で電気抵抗値の低い導電層を形成する方法を提供する。
【解決手段】基板１０上に、導電性微粒子を含む分散体を塗布し、塗布層２０を形成する。塗布層２０の所定領域に熱を供給し、導電層３０を形成する。塗布層２０のうち、熱の供給を受けない領域を分散液により除去する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極、アンテナ、電子回路、集積回路などに用いられる、導電層の形成方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
インクジェット法により、導電性微粒子分散体を基板上に吐出して、各種の電気光学装置に含まれる配線を、所定のパターンに形成する方法が開発されてきている。たとえば、米国特許５１３２２４８号では、導電性微粒子を分散させた液状物をインクジェット法にて基板に直接パターン塗布し、その後、熱処理やレーザー照射を行って導電膜パターンに変換する方法が提案されている。この方法によれば、配線形成のプロセスが大幅に簡単になるというメリットがある。
【０００３】
ところで、近年、素子の微細化や低消費電力化に伴い、各種の電気光学装置に用いられる導電層の微細化や、電気抵抗値の低い導電層を形成することが求められてきている。インクジェット法により、この要求を満足させようとして、導電性微粒子分散体に含まれる導電性微粒子の配合割合を増やすとともに、塗膜を細密に重ねて形成することにより、微細で、電気抵抗値の低い導電層を形成しようとする試みがなされてきている。
【０００４】
しかしながら、この方法では、重ね精度の問題により配線幅が増大したり、製造時間が増加するといった問題を有している。（特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５１３２２４８号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡易な方法で形成が可能であり、かつ微細で電気抵抗値の低い導電層を形成する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電層の形成方法は、
基板上に、導電性微粒子を含む分散体を塗布し、塗布層を形成すること、
前記塗布層の所定領域に熱を供給し、導電層を形成すること、
前記塗布層のうち、熱の供給を受けない領域を分散液により除去すること、
を含む。
【０００８】
本発明の導電層の形成方法によれば、微細で電気抵抗値の低い導電層を、簡易な方法により形成することができる。
【０００９】
本発明においては、前記基板上の全面に塗布層を形成することができる。また、本発明においては、前記基板上の一部に塗布層を形成することができる。この方法によれば、前記導電性微粒子を含む分散体をムダなく使用できる。
【００１０】
本発明によれば、前記塗布層の所定領域に供給する熱は、レーザー光照射により供給することができる。この方法によれば、レーザースポット径に対応した、微細な導電層を基板上に形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
１．第１の実施の形態
図１〜図４は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る導電層の形成方法の工程を模式的に示す平面図または断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。図３は、図２に示す導電層を形成する様子を模式的に示す図である。
【００１３】
本実施の形態に係る導電層の形成方法は、主に、再溶解性を有する導電性微粒子分散体を基板１０上の全面に塗布して、塗布層２０を形成する塗布工程と、所望の導電層となるように塗布層２０の所定領域を加熱し、塗布層２０に含まれる導電性微粒子を相互に結合させ固化する固化工程と、固化されない塗布層２０の領域を除去する除去工程とを含む。以下、各工程について説明する。
【００１４】
ａ．塗布工程
本実施の形態における塗布工程では、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、再溶解性を有する導電性微粒子分散体を基板１０上の全面に塗布して、塗布層２０を形成する。塗布の方法としては、たとえば、スピンコート法、ディッピング法などをあげることができる。ここで「再溶解性」とは、前記導電性微粒子分散体に含まれる導電性微粒子が、後述する除去工程において、分散液に再分散される性質のことである。
【００１５】
塗布層２０を形成するために用いられる、再溶解性を有する導電性微粒子分散体は主に、導電性微粒子と、分散媒となる分散液とからなる。ここで用いられる導電性微粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルのいずれかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超伝導体の微粒子などが用いられる。
【００１６】
これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために、表面に有機物などをコーティングして使用することもできる。導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材料としては、たとえば、ゼラチンやポリビニルアルコールなどの高分子材料やクエン酸などをあげることができる。
【００１７】
ここで用いられる分散液は、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集をおこさないものであること、さらに、蒸発および／または分解させることにより、除去できる成分からなることができる。分散液としては、たとえば、トルエン、キシレン、テトラデカンなどをあげることができる。
【００１８】
塗布層を形成すべき基板１０としては、シリコンウエハ、石英ガラス、プラスチックなどの絶縁性を有する材料をあげることができる。また、金属板などの導電性を有する素材材料の表面に絶縁材料が下地層として形成されたものを、基板１０として用いることもできる。
【００１９】
ｂ．固化工程
次に、塗布層２０に含まれる導電層形成成分の固化をおこなう。この固化工程は、塗布層２０に含まれる成分のうち、分散液を除去する第１の固化工程と、塗布層２０に含まれる導電性微粒子の表面にコートされているコーティング材料を加熱して導電性微粒子を相互に結合させ、基板１０上に固着させる第２の固化工程とからなる。
【００２０】
図示されていないが、第１の固化工程は、たとえば、基板１０を加熱して分散液を除去することにより行われる。このような加熱は、通常のホットプレートや電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなどを用いることができる。
【００２１】
また、第１の固化工程は、分散液を除去して、乾燥された塗布層２０を形成することを目的としているので、上述するように、積極的に加熱を行う方法ではなく、自然乾燥による方法であってもよい。
【００２２】
次に、第２の固化工程を、図２および図３に示すようにしておこなう。たとえば、レーザー光照射装置から出力されるレーザー光４０を、導電層３０を形成する領域に一致するように、塗布層２０に照射する。この場合、レーザー光４０のスポット径を小さく絞れば絞るほど、微細な導電層３０が基板１０の上に形成される。
【００２３】
レーザー光４０により導電層３０に供給する熱エネルギーは、導電性微粒子の表面にコーティングされているコーティング材料が融解して、導電性微粒子が相互に結合して、基板１０に固着されるように供給することができる。
【００２４】
上述したように、塗布層２０の所定領域に、レーザー光４０を照射して熱を供給すると、熱の供給を受けた領域の導電性微粒子のコーティング材料が融解して、導電性微粒子が相互に結合し、導電性を有する導電層３０に変化する。
【００２５】
ｃ．除去工程
次に、導電層３０が形成された領域以外の塗布層２０を除去する。
【００２６】
除去工程は、前述した分散液を用いて基板１０を洗浄し、基板１０の上に固着されていない導電性微粒子を、再度、分散液に分散させることによりおこなう。すなわち、上述したとおり、導電層３０が形成された領域の導電性微粒子は、レーザー光４０による熱エネルギーの供給を受け、基板１０上に固着されているが、導電層３０が形成されていない領域の塗布層２０に存在する導電性微粒子は、コーティング材に覆われたままの状態なので、分散液に容易に分散して基板１０から除去される。
【００２７】
以上の工程により、図４に示すように、所望のパターンを有する導電層３０を基板１０の上に形成することができる。
【００２８】
本実施の形態の導電層の形成方法によれば、塗布工程において、用いられる導電性微粒子の配合割合に制約を受けることがなく、インクジェット法により導電層を形成する場合に比べて、膜厚が厚く、導電性微粒子をたくさん含んだ塗布層２０を形成できるため、電気抵抗値の低い導電層３０を容易に形成することができる。
【００２９】
また、第２の固化工程において、レーザー光４０の照射により、導電性微粒子を加熱し、固化させるので、レーザー光４０のスポット径に対応した微細な導電層３０を形成することが可能となる。
【００３０】
さらに、上述の除去工程において、分散液によって除去された導電性微粒子を含む分散体は、導電性微粒子と分散液との配合割合を、適切に調合することによって、別の導電層の形成に再度利用することが可能である。
【００３１】
２．第２の実施の形態
本実施の形態は、第１の実施の形態で説明した、塗布工程と、固化工程と、除去工程のうち、塗布工程のみが第１の実施の形態と異なる。したがって、塗布工程における、第１の実施の形態との違いに着目して、本実施の形態について説明する。
【００３２】
図５、図６は本発明を適用した第２の実施の形態に係る導電層の形成方法の工程を模式的に示す平面図または断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａに沿った切断面を示す図である。
【００３３】
本実施の形態における塗布工程では、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、再溶解性を有する導電性微粒子分散体を基板１０の一部の領域に塗布して、塗布層５０を形成する点において、第１の実施の形態とは異なる。
【００３４】
図６に示すように、本実施例において、再溶解性を有する導電性微粒子分散体を塗布する領域は、導電層３０を形成する領域に対応するように形成される。すなわち塗布層５０は、形成すべき導電層３０のパターンと同一か、もしくは導電層３０より、やや幅を広くすることができる。
【００３５】
塗布の方法としては、たとえば、Ｘ−Ｙステージを有する定量吐出器のテーブルに基板１０を固定したのち、前述したように、形成すべき導電層３０のパターンと同一か、もしくは、このパターンよりやや広い領域に導電性微粒子分散体が塗布されるように、Ｘ−Ｙステージを移動させ、導電性微粒子分散体を基板１０の上に吐出する。
【００３６】
その後、第１の実施の形態と同様に、固化工程と除去工程を実施すると、基板１０の上に、所望のパターンの導電層３０が形成される。
【００３７】
本実施の形態の導電層３０の形成方法によれば、塗布工程における、再溶解性を有する導電微粒子分散体の使用量を減少することができる。また、これに連動して、除去工程において、導電性微粒子を分散液に再分散させるための洗浄負荷も低減することが可能となる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施の形態について述べたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の態様を取り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る導電層の形成方法の１工程を模式的に示す平面図。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａにおける断面を模式的に示す図。
【図２】本発明を適用した第１の実施の形態に係る導電層の形成方法の１工程を模式的に示す平面図。
【図３】本発明を適用した第１の実施の形態に係る導電層の形成方法の１工程を模式的に示す断面図。
【図４】本発明を適用した第１の実施の形態に係る導電層の形成方法の１工程を模式的に示す平面図。
【図５】図５（ａ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る導電層の形成方法の１工程を模式的に示す平面図。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａにおける断面を模式的に示す図。
【図６】本発明を適用した第２の実施の形態に係る導電層の形成方法の１工程を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
１０基板、２０、５０塗布層、３０導電層、４０レーザー光

Claims

基板上に、導電性微粒子を含む分散体を塗布し、塗布層を形成すること、
前記塗布層の所定領域に熱を供給し、導電層を形成すること、
前記塗布層のうち、熱の供給を受けない領域を分散液により除去すること、
を含む導電層の形成方法。
請求項１記載の導電層の形成方法において、
前記基板上の全面に塗布層を形成すること、を含む導電層の形成方法。
請求項１記載の導電層の形成方法において、
前記基板上の一部に塗布層を形成すること、を含む導電層の形成方法。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の導電層の形成方法において、
前記塗布層の所定領域に供給する熱は、レーザー光照射により供給される、導電層の形成方法。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の導電層の形成方法において、
前記分散液は、前記導電性微粒子を再分散させるための分散媒となる液である、導電層の形成方法。