JP2004342650A - 配線形成方法及び配線形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的な基板に対して容易に配線材料を転写させることが可能な配線形成装置、配線形成方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る配線形成装置は、配線パターンを形成するように配置された配線材料１１を基板１０に転写する転写版１５と、転写版１５に対して配線材料１１を供給する材料供給手段２と、材料供給手段２により転写版１５に供給された配線材料１１に対してエネルギーを供給するエネルギー供給手段６、７とを備えている。エネルギー供給手段６、７によって供給されるエネルギーによって、材料供給手段２から転写版１５へ供給されるときの配線材料１１の粘度は、転写版１５から基板１０へ転写されるときの粘度と異なる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写版に供給された配線材料を基板に転写させることが可能な配線形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板上に配線やカラーフィルター等のパターンを形成する技術として、フォトリソグラフィーを用いたパターン形成技術が知られている。このパターン形成技術は、微細なパターン形成を行う際に主に使用されている技術であり、特に半導体の回路形成においては不可欠な技術となっている。また、フォトリソグラフィーを用いたパターン形成技術は、半導体よりも大きな基板に対して配線を形成する場合（例えば、プリント基板への配線形成等）においても用いられている。例えば、ＦＲ−４ （銅張ガラスエポキシ）等の樹脂基板上に銅はくが接着された基板に対してパターン形成を行う場合には、フォトリソグラフィーを用いて基板表面をエッチングすることによりパターンの形成を行う。
しかし、フォトリソグラフィーを用いたパターン形成技術を用いた場合、パターン形成の際にエッジング処理等により不要な材料や廃液が生じるため、廃棄物の処理設備及び処理労力が要求されるという問題がある。この廃棄物処理問題を解決するため方法の１つとして、転写版に配線パターンを形成した後に、このパターンを基板上に転写させてパターン形成処理を行う方法が知られている。基板上にパターンを形成する場合、一般的な基板は保水性に乏しいため印刷性及び転写性を両立させた材料を用いるとともに適切なプロセスを経る必要が生じる。例えば、版面上のインキを被印刷体に転写するにあたり、外場（電場、磁場）に感応して粘度が上昇して半固体状あるいは固体状となるインキを版面上の所定箇所に配置し、版面上の所定箇所に配置されたインキの形状を保持した状態でインキを被印刷体に転写しうるように版面上に配置した後にインキに外場を印加して、インキを半固体状あるいは固体状に保持したまま被印刷体に転写する転写方法が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１８７９２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように外場によりインクの粘度を変化させる方法を用いる場合には、外場で粘性が変化する材料を配線材料として適用する必要がある。このような配線材料で配線が形成された場合、配線を流れる電流値によって配線の抵抗値が変動してしまうおそれがあるので、回路設計上問題がある。また、この問題は電気回路における配線処理だけに限定されるわけではなく、基板上に光配線を布線する場合にも配光が変化したり、磁場により変化する素材によっては透光性が低下したりする等の問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、抵抗値が変化しにくい配線材料を用いて、転写版への配線材料の印刷時と転写版から基板への配線材料の転写時とに配線材料の粘度を変化させることによって、一般的な基板に対して容易に配線材料を転写させることが可能な配線形成装置、配線形成方法を提供することを特徴とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、配線パターンを形成するように配置された配線材料を基板に転写する転写版と、該転写版に対して前記配線材料を供給する材料供給手段と、該材料供給手段により前記転写版に供給された前記配線材料に対してエネルギーを供給するエネルギー供給手段とを備え、前記エネルギー供給手段によって供給される前記エネルギーによって、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときの前記配線材料の粘度が、前記転写版から前記基板へ転写されるときの粘度と異なる配線形成装置であることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときよりも前記転写版から前記基板へ転写されるときの方が増粘していることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、前記増粘した時にゲル状態となることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、前記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより加熱されることによって増粘することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、前記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより冷却されることによって増粘することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、可溶性セルロースを含んでいることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載の配線形成装置において、前記エネルギー供給手段が、前記転写版を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の配線形成装置において、前記エネルギー供給手段が、前記配線材料をセ氏５０度〜７０度に加熱することを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項４に記載の配線形成装置において、前記エネルギー供給手段が、前記基板を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、前記エネルギーにより加熱されて固体化することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に係る発明は、請求項３に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、化学反応により架橋結合して前記ゲル状態となることを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の配線形成装置において、前記配線材料が、前記エネルギー供給手段により前記エネルギーとして光を照射されることにより、化学反応を起こして架橋結合することを特徴とする。
【００１８】
請求項１３に係る発明は、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の配線形成装置において、前記転写版が、円柱状ローラーの外面に設置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１４に係る発明は、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の配線形成装置において、前記転写版が、浸水部と疎水部とにより配線パターンが形成されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１５に係る発明は、材料供給手段により配線パターンを形成するように転写版に供給された配線材料に対して、エネルギー供給手段によりエネルギーを供給し、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときの前記配線材料の粘度を、前記転写版から前記基板へ転写されるときと異なる粘度にする配線形成方法であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１６に係る発明は、請求項１５に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときの前記配線材料の粘度よりも、前記転写版から前記基板へ転写されるとき粘度の方を増粘させることを特徴とする。
【００２２】
請求項１７に係る発明は、請求項１６に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記配線材料をゲル状態に変化させて増粘させることを特徴とする。
【００２３】
請求項１８に係る発明は、請求項１６または請求項１７に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記配線材料を加熱して増粘させることを特徴とする。
【００２４】
請求項１９に係る発明は、請求項１６または請求項１７に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記配線材料を冷却して増粘させることを特徴とする。
【００２５】
請求項２０に係る発明は、請求項１８に記載の配線形成方法において、前記配線材料が、可溶性セルロースを含んでいることを特徴とする。
【００２６】
請求項２１に係る発明は、請求項１８に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段で前記転写版を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする。
【００２７】
請求項２２に係る発明は、請求項２１に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段で前記配線材料をセ氏５０度〜７０度に加熱することを特徴とする。
【００２８】
請求項２３に係る発明は、請求項１８に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段で前記基板を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする。
【００２９】
請求項２４に係る発明は、請求項２３に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段で前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記配線材料を固体化させることを特徴とする。
【００３０】
請求項２５に係る発明は、請求項１７に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより前記配線材料を、化学反応により架橋結合させて前記ゲル状態に変化させることを特徴とする。
【００３１】
請求項２６に係る発明は、請求項２５に記載の配線形成方法において、前記エネルギー供給手段により前記エネルギーとして光を前記配線材料に照射することにより、前記配線材料を前記光の作用によって化学反応を起こさせて架橋結合させることを特徴とする。
【００３２】
請求項２７に係る発明は、請求項１５乃至請求項２６のいずれか１項に記載の配線形成方法において、前記転写版を、円柱状ローラーの外面に設置することを特徴とする。
【００３３】
請求項２８に係る発明は、請求項１５乃至請求項２７のいずれか１項に記載の配線形成方法において、前記転写版上に浸水部と疎水部とを形成することによって配線パターンを形成することを特徴とする。
【００３４】
本発明に係る配線形成装置及び配線形成方法を用いることによって、エネルギー供給手段により供給されるエネルギーを用いて、配線材料の粘度を、配線材料が転写版から基板へ転写させるときと材料供給手段から転写版に供給されるときとで変化させることによって、基板に容易に配線材料を転写させることが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る配線形成装置を、図面を用いて説明する。
【００３６】
［実施例１］
以下、図面を用いて本発明に係る配線形成装置について説明する。
【００３７】
図１に示すように、本発明に係る配線形成装置１は、インク供給タンク２と、練りローラー３と、供給ローラー４と、版胴ローラー５と、ヒートブロック６、７と、搬送ステージ８と、オーブン９とを備えている。
【００３８】
インク供給タンク２は、基板１０に配線パターンを転写させるための配線材料１１が収納される収納タンクであり、タンクの底部に形成される供給開口２ａより、適量の配線材料１１が練りローラー３へ供給される。
【００３９】
練りローラー３は、配線材料１１が供給ローラー４により版胴ローラー５に供給される際に、配線材料１１が均一な膜厚で塗布されるように配線材料１１を十分に練り込む役割を有している。練りローラー３により練り込まれた配線材料１１は、供給ローラー４により配線形成に適した均一の厚さに延伸された後に、版胴ローラー５に供給される。
【００４０】
版胴ローラー５は、熱伝導性を抑えるためにステンレスを母材として構成されており、ローラーの外面には、親水部１３と疎水部１４とによって配線パターンが形成された転写版１５が取り付けられている。
【００４１】
転写版１５において配線パターンを形成するために、まず、ＰＥＴフィルム上に親水性を有する感熱材料（含フッ素アクリレートＴＧ−７０２ ダイキン工業株式会社製）を塗布し、セ氏９０度のエチレングリコール中に３０秒浸漬させて全面親水処理を行った。その後、半導体レーザ（松下電子工業株式会社製 ＬＮ９８３０）を用いてフィルム上に配線パターンを描画して疎水部を形成した。この処理を行うことによってＰＥＴフィルム上に親疎水性のパターンを形成することができ、親水部１３の線幅を約２０μｍの線状のパターンとすることが可能となる。処理の行われたフィルムは、転写版１５として版胴ローラー５に貼り付けられる。
【００４２】
配線材料１１は、銀コロイド水溶液（ファインスフィアＳＶＷ１０２日本ペイント株式会社製）を４００μｌに対して、５ｗｔ％セルロース水溶液（信越化学工業株式会社製メトローズを使用）１０μｌを増粘剤として混入したものを用いた。この配線材料１１は、常温では液状であるが、加熱されるとゲル状態に変化する。ここでいうゲル状態とは、配線材料１１が転写版１５に供給される時には液状で存在し、基板１０に転写されるときには粘弾性が大きくなり、良好なパターンが得られる状態を示しており、従来の印刷処理等において添加されるゲル化剤とは用途が異なる。転写版１５上へ配線材料１１を供給する前には、転写版１５の親疎水性を利用して、または転写版１５表面の凹凸に応じて形成される配線パターンに対して液状となった配線材料１１を塗布することが可能であり、その後に配線材料１１の粘弾性を上げることによって、基板１０に配線材料１１を転写するときに粘着性を利用して配線材料１１を基板１０に付着させて配線パターンを保持することが可能な状態となる。
【００４３】
液状の配線材料１１を版胴ローラー５に供給することによって、版胴ローラー５上の疎水部１４には配線材料１１が付着させずに親水部１３のみに配線材料１１を付着させることができ、転写処理において良好な配線パターンを基板１０上に形成することが出来る。
【００４４】
ヒーターブロック６は、版胴ローラー５内側の基板との当接部近傍に設置されており、版胴ローラー５から顕微鏡用プレパラートガラスよりなる基板１０に対して配線材料１１ａを転写する際（図１において、ゲル状態に変化した配線材料は符号１１ａで示されている。）に配線材料１１を加熱することによって材料の粘性を変化させる役割を有している。版胴ローラー５のヒーターブロック６設置箇所近傍は、セ氏７０度程度に加熱されている。
【００４５】
搬送ステージ８は、配線パターンを転写させるための基板１０を版胴ローラー５へと搬送し、版胴ローラー５により配線パターンが転写された後に、基板１０をオーブン９へと導く役割を有している。搬送ステージ８の版胴ローラー５近傍には基板１０を底面側から加熱するためのヒーターブロック７が設けられており、配線材料１１ａが転写されるときに基板１０が十分な温度（本発明の場合にはセ氏８０度）となるように、ヒーターブロック７は搬送ステージ８を加熱する。
【００４６】
オーブン９は、基板１０に転写された配線パターンを基板１０に定着させるために、パターン転写済の基板１０を加熱する役割を有している。
【００４７】
次に、基板１０に配線パターンが形成されるまでの配線形成処理を説明する。
【００４８】
まず、インク供給タンク２に蓄えられた配線材料１１が供給開口２ａより練りローラー３に供給されると、練りローラー３では、供給ローラー４とともに配線材料１１を挟み込んで配線材料１１を一定の厚みまで引き延ばして供給ローラー４に送る。供給ローラー４は、受け取った配線材料１１をより薄く引き伸ばして版胴ローラー５に供給する。
【００４９】
版胴ローラー５に供給された配線材料１１は、ヒーターブロック６で加熱されてゲル状態に変化し、材料の粘度を上昇させる。具体的には、配線材料１１が加熱されてメトローズ中のセルロース置換部が分子間で疎水和して架橋点を形成して流動性がなくなることによりゲル状態に変化する。
【００５０】
ゲル状態に変化した配線材料１１ａは、版胴ローラー５によって搬送ステージ８上を走行する８０度の基板１０に転写される。搬送ステージ８には、ヒートブロック７が設けられているので、ヒートブロック６により加熱された配線材料１１ａは、基板１０上に転写された後も増粘性を保つ。このため、転写時に配線パターンの形状が安定するとともに、転写版１５上に残った配線材料１１ａの変化を少なくすることが可能となり、転写処理の連続性を高めることが可能となる。
【００５１】
配線材料１１ａが転写された基板１０は、その後搬送ステージ８によってオーブン９に搬送されて、２００度で３０分加熱されて硬化し、基板１０に配線パターンが形成される。
【００５２】
以上説明したように、本発明に係る配線形成装置１を用いることによって、転写時に配線材料１１の粘度を上げて配線パターンの形状保持性を向上させることができる。特に、配線材料１１に硬化剤が含まれている場合には、配線材料１１を加熱させることによって架橋点を増大させることができるので、配線パターンの形状を容易に保持させることが可能となる。例えば、配線材料１１が低粘度のペーストの場合、転写版１５上で形成された配線パターンを基板１０に転写させるときに配線材料１１が濡れ広がることによってパターン形状が崩れてしまうことを防止することができる。
【００５３】
また、配線材料１１には可溶性のセルロース水溶液が混入されているため、配線材料１１に特別な添加剤を混入したり特殊な処理手順を追加したりすることなく、加熱によって配線材料１１を増粘させることができる。また、配線材料１１として、メチルセルロースやたんぱく質類を用いた場合も同様に熱変性によって増粘させることが可能である。さらに、セルロースは、材料として環境にもやさしいものであるため、配線形成装置１への負荷を小さくすることができる。
【００５４】
特に、本発明のように配線材料１１に可溶性セルロースを混入させた場合には、セ氏５０度以上に加熱すると配線材料１１がゲル状態に変化する。転写版１５上に配線材料１１を供給した後に配線材料１１をゲル状態に変化させることによって、微細な配線パターンに対して追従性の良い配線パターン形成を行うことができ、その後基板１０に転写する際にゲル化にてパターン形状を保持することが容易となる。
【００５５】
一方で、配線材料１１の温度が高くなりすぎると配線材料１１における溶媒の揮発が進行してしまい、溶媒として水を用いている場合には、温度がセ氏７０度を超えたあたりから揮発性が高くなって気化時にパターン形状が崩れてしまうおそれがある。さらに、温度が高すぎる場合には、ゲル状態の配線材料１１ａ中に含まれている水分が揮発してしまうため、配線材料１１ａが乾燥してしまい、転写ができなくなる場合もある、このため、配線材料１１ａの加熱温度はセ氏５０度〜７０度の温度で有ることが望ましい。
【００５６】
また、加熱することによってゲル状態に変化した配線材料１１ａは、冷却によって材料の粘度が低下し、配線パターンの形状が崩れてしまうおそれがある。このため、基板１０に転写された配線材料１１ａは、ゲル状態に変化したままの状態で乾燥もしくは硬化させることが望ましく、本発明のように基板１０を加熱するヒーターブロック７を設置することによって、配線パターンを崩すことなく配線材料１１ａを乾燥または硬化させることが可能となる。
【００５７】
また、ゲル状態に変化した配線材料１１ａは、化学反応によって架橋点が形成されているため、物理的に形成されるゲル状態に比べ材料選択性に優れるという利点を有している。このようなゲル化反応を行うものとして、アクリルアミドとＮ，Ｎ‘−メチレンビスアクリルアミドのように架橋と重合とが同時に行われるものやポリビニルアルコールのように高分子鎖を架橋するものが知られている。重合や反応を行う手法として、ラジカルを形成することで行うものや紫外線のような光を利用するもの、放射線による反応を利用するもの、その他プラズマやイオンによる反応を利用するもの等を用いることも可能である。
【００５８】
また、転写版１５が版胴ローラー５に設置されているので、転写時の接触面積を低く抑えることができ、転写ギャップの制御が容易になる。
【００５９】
さらに、転写版１５上に親疎水のパターンが構成されている場合には吸水性の差を利用して、疎水部１４には配線材料を付着させず親水部１３のみに付着させることができるので、転写版１５の表面の凹凸を最小限に抑えつつ、微細な配線パターンを容易に形成することが可能となる。
【００６０】
また、配線材料１１ａの粘度が高い状態で基板１０の表面に配線材料１１ａが転写されるので、基板１０表面に転写された配線材料１１ａの断面は、中央部に対して周辺部の厚みが大きくなった凹凸断面形状となる。凹凸断面形状の場合、高周波領域において電流密度が周辺に集中し易くなるので、抵抗値の上昇を低減させることが可能となる。
【００６１】
なお、配線材料１１は上述のものに限定されず、ナノ粒子を含んだ材料であるハリマ化成株式会社製ナノペーストＮＰＳ−Ｊを用いた場合であっても同様に配線パターンを形成することができ、この材料を用いた場合にはセ氏２５０度で１時間加熱することによって硬化処理を行うことができる。また、配線パターンを形成する転写版１５に関しても、上述したものに限定されることはなく、同様なものとしてはＰｒｅｓｔｅｋ社製の水無し転写版や酸化チタンを用いた親疎水性を有する転写版を用いることも有効である。さらに、転写版１５は、版胴ローラー５に設置可能なもので有れば、平板、凸版、凹版を用いることが可能である。
【００６２】
ヒーターブロック６、７の使用に関しても、上述した方式は一つの実施例に過ぎずこれに限定されるものではなく、配線材料を直接・間接に関わらず加熱すること可能であれば特定のヒートブロック以外の機器を用いて同様の効果を奏することが可能である。例えば、配線材料１１に樹脂を含む場合には、マイクロ波による加熱方式を用いることができ、電磁誘導加熱を用いて版胴ローラー５を加熱する場合等には、セラミックヒーター等を用いることができる。さらに、赤外線や光ビーム、レーザ光源を用いて加熱することも可能である。
【００６３】
基板１０は、表面が粗い方が、配線材料１１ａが基板１０上に転写されやすくてなって好ましいが、粗すぎるとその分配線パターンの厚みが大きくなるため、配線の厚みを考えると表面粗さが１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。基板１０の表面を粗くすることによって、配線材料１１ａが基板の粗面のくぼみに沿って密着するためアンカー効果が生じて配線パターン−の密着力を向上させることができる。
【００６４】
また、配線材料１１を構成する金属粒子は、１００ｎｍ以下であることが望ましい。金属粒子が小さくなることによって、金属粒子表面積が大きくなるため、見かけ上の金属粒子の活性力が大きくなり、金属粒子同士の融着が低温にて発生することになる。特に粒子径が１００ｎｍ以下の場合、セ氏１５０〜２５０度の加熱条件下において融着が進行する。
【００６５】
配線材料１１が微細な粒子により構成されている場合、粒間に存在する粒界の抵抗値が問題となる。粒子径は、できる限り大きいことが望ましいが、平均粒子径が５０ｎｍ以下の粒子の場合には配線の厚さを確保することが難しくなるとともに、配線抵抗を低くすることも難しくなる。また、平均粒子径が３００ｎｍを超える場合には、粒子の肥大化に伴って空洞部が多くなり、配線密度が低下するため同様に配線の抵抗を低くすることが難しくなる。そのため、配線を構成する金属粒子の算術平均粒径は、５０〜３００ｎｍ位であることが望ましい。
【００６６】
溶液状態で配線材料１１を転写版１５上に供給する場合、粘度が大きいと配線材料１１の粘着力が作用して疎水部１４にも配線パターンが形成されてしまったり、配線パターンが太くなってしまったりするおそれがあり、配線の絶縁性が低下してしまうという問題がある。このため、転写版１５に配線材料１１を転写する場合には、配線材料１１の粘度が２ｍＰａ・ｓ以下であることが望ましい。
【００６７】
一方、基板１０に対して転写された配線材料１１ａの粘度が低いと、配線パターンの形状が崩れて所望のパターンを得ることができなくおそれがある。特に、基板１０表面の親水性がとても強い場合には配線材料１１ａが濡れ広がる可能性があり、また、基板１０表面の疎水性がとても強い場合には配線材料１１ａを弾く箇所が多く発生してしまい、断線もしくは配線の太さが著しく不均一となってしまうおそれがある。このため、基板１０に対して配線材料１１ａを転写する場合には、配線材料１１ａの粘度が１Ｐａ・ｓ以上であることが望ましい。
【００６８】
なお、配線形成装置１において用いられる配線材料１１は、電気配線に適用されるものに限定されるわけではなく、基板１０上に光配線を布線する場合にも適用することが可能である。また電気配線に適用する場合も金属材料には限定されず、半導体材料や絶縁材料も含まれる。半導体材料は抵抗等のインピーダンスを特に必要としない領域や、機能部品の一部として利用することが可能であり、絶縁材料は高周波の導波路や電気的に隔離したい個所へのパターン形成において利用することが可能である。
【００６９】
［実施例２］
図２は、本発明に係る第２の実施例を示した構成図である。
【００７０】
実施例１においてすでに説明した構成と同様の構成または役割を奏する部分については同一符号を付し、その説明を省略する。実施例２に係る配線形成装置１ａは、実施例１において説明した配線形成装置１に対して、版胴ローラー５及び搬送ステージ８に設置されていたヒーターブロック６、７が設置されておらず、練りローラー３と供給ローラー４とにヒーターブロック２０、２１が設置されている点で相違する。練りローラー３及び供給ローラー４はヒーターブロック２０、２１によりともにセ氏８０度に熱せられている。
【００７１】
版胴ローラー５には、実施例１と同様に親疎水パターンが形成されたＰＥＴフィルムが転写版１５として貼り付けられている。配線材料１８は、銀コロイド水溶液（ファインスフィアＳＶＷ１０２ 日本ペイント株式会社製）を４００μｌに対して、１０ｗｔ％のポリビニルアルコール水溶液を増粘剤として１０μｌ混入したものを用いた。
【００７２】
実施例１と同様に、インク供給タンク２に蓄えられた配線材料１８が供給開口２ａより練りローラー３に供給されると、練りローラー３では、供給ローラー４とともに配線材料１８を挟み込んで配線材料１８を一定の厚みになるように引き延ばして供給ローラー４へ送る。供給ローラー４は、受け取った配線材料１８をより薄く引き伸ばして版胴ローラー５に供給する。なお、配線材料１８は練りローラー３及び供給ローラー４に設置されたヒーターブロック２０、２１により加熱されて、液状化状態となって粘度が低くなる。
【００７３】
転写版１５に供給された配線材料１８は、版胴ローラー５にヒーターブロックが設置されていないため冷却される。冷却された配線材料１８は、−ＯＨ基がポリマー間の分子と水素結合することによって架橋点を形成し、ゲル状態に変化する。冷却させることによって物理的なゲル状態に変化する材料として、水酸基を多く有する天然高分子である多糖類やたんぱく質が知られており、実施例２において使用した配線材料１８に含まれるポリビニルアルコールや、寒天、ゼラチン等がこれに該当する。これらの材料は冷却させることで水素結合による架橋点を形成するため冷却によりゲル状態に変化させることが可能となる。このため、供給ローラー４から版胴ローラー５に配線材料１８を供給する場合には、配線材料１８を加熱することによって低粘度化させ、版胴ローラー５から基板１０上に転写を行うときには配線材料１８を急冷させることにより、すばやくゲル化を進行させて配線パターンの崩れを防止することが可能となる。
【００７４】
基板１０への転写後に、配線パターンの定着を図るためには、冷却されてゲル化した配線材料１８ａをゲル状態のまま揮発させて配線材料１８ａを乾燥させる必要がある。このため、ゲル状態に変化した配線材料１８ａは、基板１０に転写された後に乾燥をして水分を揮発させる処理を行い、水分の揮発処理の後に基板をセ氏２００度のオーブン９で３０分程度加熱することによって硬化させて配線パターンを基板１０上に定着させた。
【００７５】
以上説明したように、配線材料１８を基板１０に転写する際に配線材料１８をゲル状態に変化させることにより、実施例１に示したのと同様に、転写時に配線材料１８ａの粘度を上げて配線パターンの形状保持性を向上させることができる。
【００７６】
なお、上述のように配線材料１８ａの揮発処理を行う方法を用いるのではなく、オーブン９の温度をステップ状に変化させ、セ氏８０度でプリベークし乾燥させてから２００度の温度で加熱して硬化させてもよい。インラインタイプのオーブンの場合にはオーブン内の複数個のヒーターを個々に最適な温度に設定することで同様に行うことが可能となる。
【００７７】
また、配線材料１８として、低粘度のペースト粘度からなる材料を用いることによって、微細な配線パターンに追従するように配線パターン形状を作製することができる。例えば、転写版１５に親水部１３と疎水部１４とが形成されている場合、配線材料１８ａの粘着力によって疎水部１４に配線材料１８ａが残らないようにするために配線材料１８ａの粘度を低くすることが望ましい。一方、転写時には配線材料１８ａに高い流動性が必要である。本発明に係る配線形成装置１ａは、転写時に配線材料１８ａの粘度を高くすることが可能となるため、材料としてはタック性が必要とされる。
【００７８】
［実施例３］
図３は、本発明に係る第３の実施例を示した構成図である。
【００７９】
実施例１及び実施例２においてすでに説明した構成と同様の構成または役割を奏する部分については同一符号を付し、その説明を省略する。実施例３に係る配線形成装置１ｂは、実施例１において説明した配線形成装置１に対して、版胴ローラー５及び搬送ステージ８に設置されていたヒーターブロック６、７が設置されておらず、版胴ローラー５へ供給された配線材料２３に対して遮光ケース２５と低圧水銀灯２６とドクターブレード２７とが設置されている点において相違する。
【００８０】
版胴ローラー５には、実施例１と同様にして作製した親疎水パターンを付したＰＥＴフィルムを転写版１５として貼り付けた。配線材料２３として、銀コロイド水溶液（ファインスフィアＳＶＷ１０２日本ペイント株式会社製）を４０ｍｌに対して、アクリルアミドを１０ｍｇ、Ｎ，Ｎ‘−メチレンビスアクリルアミド１ｍｇを混入したもの用い、この配線材料２３をインク供給タンク２に入れた。インク供給タンク２に供給された配線材料２３は、実施例１と同様にして版胴ローラー５に送られる。版胴ローラー５は、一部が遮光ケース２５により遮光された状態となっており、遮光ケース２５内に搬送された配線材料２３には、低圧水銀灯２６により発せられる照射波長０．２５４μｍの紫外線が照射される。遮光ケース２５は、低圧水銀灯２６の紫外光が外部に漏れることを防止している。配線材料２３は、紫外線を受けることによってゲル状態に変化する性質を有しており、版胴ローラー５の回転により遮光ケース２５内を移動する配線材料２３は、紫外線を浴びてゲル化した状態で基板１０に転写される。基板１０に転写された配線材料２３ａは、セ氏２００度のオーブンで３０分加熱されて基板１０上に硬化定着させられる。
【００８１】
このように、紫外線等の光照射により粘度が変わる配線材料２３を用いて基板１０への転写処理を行うことによって、実施例１、２と同様に、基板１０に対して容易に配線材料２３を転写させることが可能となる。また、基板１０を加熱することにより転写直後に配線材料２３ａの発揮処理を行うことができるので配線パターンの形状保持性を向上させることができる。
【００８２】
なお、配線形成装置１ｂにおいて、外光により配線材料２３がゲル状態に変化するおそれもあるため、インク供給タンク２、練りローラー３、供給ローラー４を遮光ケース２５内に収納して、十分に遮光した上で上述の処理を行うことも可能であり、このようにすることによって、外光による配線材料２３のゲル化を防ぐことが可能となる。
【００８３】
また、上記の方法による配線材料２３のゲル化反応は、不可逆的に発生するため、使用時間が経つにつれてゲル化した材料量が増加して配線パターンの形状が崩れたり、配線材料の粘度が高くなったりする問題があるが、基板１０に転写後にドクターブレード２７を設けて転写版１５上の余分なインクを除去することで解決することが出来る。
【００８４】
［実施例４］
図４は、本発明に係る第１の実施例を示した構成図である。
【００８５】
なお、実施例１乃至実施例３においてすでに説明した構成と同様の構成または役割を奏する部分については同一符号を付し、その説明を省略する。実施例４に係る配線形成装置１ｃは、実施例１において説明した配線形成装置１に対して、版胴ローラー５に設置されていたヒーターブロック６を取り去ったものに該当する。
【００８６】
版胴ローラー５には、実施例１と同様に親疎水パターンを付したＰＥＴフィルムを貼り付けた。配線材料３０は、銀コロイド水溶液（ファインスフィアＳＶＷ１０２日本ペイント製）４００μｌを用いた。この配線材料３０をインク供給タンク２に入れ、実施例１と同様に版胴ローラー５上に配線材料３０を供給した。
【００８７】
搬送ステージ８において、配線材料３０が版胴ローラー５から基板１０に対して転写される箇所近傍には、ヒートブロック７が設けられており、このヒートブロック７により転写処理前の基板１０はセ氏７０度程度まで加熱されている。基板１０の表面に配線材料３０が接触すると同時に配線材料３０中の溶媒である水が揮発し、基板１０上に銀ナノ粒子のみ付着する。その後、銀ナノ粒子のみが付着された基板１０は、セ氏２００度に加熱されたオーブン９で約３０分加熱されて基板１０上に配線パターンが定着硬化される。
【００８８】
このように実施例４に係る配線形成装置１ｃを用いることによって、実施例１〜３と同様に、基板１０に対して容易に配線材料３０を転写させることが可能となる。また、転写時に配線材料３０中の溶媒を揮発させて配線パターンの形状保持性を向上させることができる。
【００８９】
なお、必ずしも、ヒートブロック７を搬送ステージ８に設ける必要はなく、配線材料３０が基板１０に接触したときに揮発すればよいので、搬送ローラー８で搬送させる前に、基板１０を十分に加熱しておく方法を用いた場合にも、同様の効果を奏することが可能である。
【００９０】
ちなみに、３０度の温度状態にある基板１０に対して、配線材料３０を転写させた場合には、基板１０上にナノ粒子を付着することはできなかった。また基板１０を９０℃に加熱した場合には、水が急速に気化するため、基板１０上に転写されるパターン形状が崩れ、良好な配線パターンは得られなかった。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る配線形成装置及び配線形成方法を用いて、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときの前記配線材料の粘度と、前記転写版より前記基板へ転写されるときの粘度とを変化させることによって、配線材料が低粘度のペーストの場合には、転写時に配線材料を増粘することにより基板上への転写処理を容易に行うことが可能となり、また、配線材料が高粘度のペーストの場合には、配線材料を低粘にすることにより基板への転写処理が容易となる。
【００９２】
特に、増粘時に配線材料がゲル形状に変化することによって配線材料の粘弾性が大きくなり、配線材料が転写された基板における配線パターンの形状保持性能が向上する。配線材料を加熱し、または冷却することによって配線材料を増粘させることによって、特別な添加剤を加えたり特殊な処理を行ったりすることなく増粘させることができるので、簡易な構成からなる配線形成装置を用いて転写処理を容易に行うことが可能となる。
【００９３】
また、エネルギー供給手段を用いて配線材料を冷却させて増粘させる場合には、基板への配線材料の転写時には加熱して低粘度にしてから転写を行い、基板上で急冷させることによってすばやくゲル化を進行させて配線パターンのパターン崩れを防止することができる。
【００９４】
なお、配線材料に可溶性セルロースを混合させることにより、加熱することで配線材料を容易に増粘することができるとともに、材料としても環境にもやさしいため、配線形成装置への負荷も小さくすることができる。
【００９５】
転写版を加熱して転写版の温度を上げておくことによって、転写時に転写版上の配線材料をゲル状態に変化させて粘度を増粘させることによって、基板上に対して配線パターンの形成された配線材料を、配線パターン形状を保ったまま転写することが容易となる。特に、配線材料の温度をセ氏５０度〜７０度に加熱することによって、パターン形状が崩れ難くなる。また、基板を加熱して基板に転写された配線材料の粘度を増粘させることによって、基板において安定した配線パターン形状を保つことが可能となるとともに、転写版上に残る配線材料の量を変化させることができるので、転写処理の連続性を向上させることが可能となる。さらに、基板に転写された配線材料を基板の熱により固体化することにより、配線材料を基板に転写後すぐに硬化させて配線パターン形状を基板に維持することが容易となる。
【００９６】
なお、配線材料として化学反応により架橋結合してゲル状体に変化するものを用いることにより、材料選択性を広げることができ、さらに光反応・重合を利用して配線材料を架橋結合させることによって、転写処理中に配線材料を容易にゲル化させることが可能となる。
【００９７】
また、円柱状ローラーの外面に転写版を設置することにより、転写時に転写版と基板との接触面積を低く抑えることができ、転写ギャップの制御を容易に行うことができる。さらに、転写版の配線パターンを親水部と疎水部とにより形成することによって、材料供給手段により配線材料が転写版に供給された場合に、親水部のみに配線材料を付着させて転写処理を行うことができるので、版表面の凹凸が小さくなり微細な配線パターンを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例１に示した配線形成装置の構成を示した概略図である。
【図２】図２は、実施例２に示した配線形成装置の構成を示した概略図である。
【図３】図３は、実施例３に示した配線形成装置の構成を示した概略図である。
【図４】図４は、実施例４に示した配線形成装置の構成を示した概略図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 配線形成層値
２ インク供給タンク
３ 練りローラー
４ 供給ローラー
５ 版胴ローラー
６、７、２０、２１ ヒーターブロック
８ 搬送ステージ
９ オーブン
１０ 基板
１１、１１ａ、１８、１８ａ、２３、２３ａ、３０ 配線材料
１３ 親水部
１４ 疎水部
１５ 転写版
２５ 遮光ケース
２６ 低圧水銀灯
２７ ドクターブレード

Claims (28)

1. 配線パターンを形成するように配置された配線材料を基板に転写する転写版と、該転写版に対して前記配線材料を供給する材料供給手段と、該材料供給手段により前記転写版に供給された前記配線材料に対してエネルギーを供給するエネルギー供給手段とを備え、前記エネルギー供給手段によって供給される前記エネルギーによって、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときの前記配線材料の粘度が、前記転写版から前記基板へ転写されるときの粘度と異なることを特徴とする配線形成装置。
2. 前記配線材料は、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときよりも前記転写版から前記基板へ転写されるときの方が増粘していることを特徴とする請求項１に記載の配線形成装置。
3. 前記配線材料は、前記増粘した時にゲル状態となることを特徴とする請求項２に記載の配線形成装置。
4. 前記配線材料は、前記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより加熱されることによって増粘することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の配線形成装置。
5. 前記配線材料は、前記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより冷却されることによって増粘することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の配線形成装置。
6. 前記配線材料は、可溶性セルロースを含んでいることを特徴とする請求項４に記載の配線形成装置。
7. 前記エネルギー供給手段は、前記転写版を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする請求項４に記載の配線形成装置。
8. 前記エネルギー供給手段は、前記配線材料をセ氏５０度〜７０度に加熱することを特徴とする請求項７に記載の配線形成装置。
9. 前記エネルギー供給手段は、前記基板を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする請求項４に記載の配線形成装置。
10. 前記配線材料は、前記エネルギーにより加熱されて固体化することを特徴とする請求項９に記載の配線形成装置。
11. 前記配線材料は、化学反応により架橋結合して前記ゲル状態となることを特徴とする請求項３に記載の配線形成装置。
12. 前記配線材料は、前記エネルギー供給手段により前記エネルギーとして光を照射されることにより、化学反応を起こして架橋結合することを特徴とする請求項１１に記載の配線形成装置。
13. 前記転写版は、円柱状ローラーの外面に設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の配線形成装置。
14. 前記転写版は、浸水部と疎水部とにより配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の配線形成装置。
15. 材料供給手段により配線パターンを形成するように転写版に供給された配線材料に対して、エネルギー供給手段によりエネルギーを供給し、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときの前記配線材料の粘度を、前記転写版から前記基板へ転写されるときと異なる粘度にすることを特徴とする配線形成方法。
16. 前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記材料供給手段から前記転写版へ供給されるときの前記配線材料の粘度よりも、前記転写版から前記基板へ転写されるとき粘度の方を増粘させることを特徴とする請求項１５に記載の配線形成方法。
17. 前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、
    前記配線材料をゲル状態に変化させて増粘させることを特徴とする請求項１６に記載の配線形成方法。
18. 前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記配線材料を加熱して増粘させることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の配線形成方法。
19. 前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記配線材料を冷却して増粘させることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の配線形成方法。
20. 前記配線材料は、可溶性セルロースを含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の配線形成方法。
21. 前記エネルギー供給手段で前記転写版を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする請求項１８に記載の配線形成方法。
22. 前記エネルギー供給手段で前記配線材料をセ氏５０度〜７０度に加熱することを特徴とする請求項２１に記載の配線形成方法。
23. 前記エネルギー供給手段で前記基板を加熱することにより前記配線材料に前記エネルギーを供給することを特徴とする請求項１８に記載の配線形成方法。
24. 前記エネルギー供給手段で前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより、前記配線材料を固体化させることを特徴とする請求項２３に記載の配線形成方法。
25. 前記エネルギー供給手段により前記配線材料に前記エネルギーを供給することにより前記配線材料を、化学反応により架橋結合させて前記ゲル状態に変化させることを特徴とする請求項１７に記載の配線形成方法。
26. 前記エネルギー供給手段により前記エネルギーとして光を前記配線材料に照射することにより、前記配線材料を前記光の作用によって化学反応を起こさせて架橋結合させることを特徴とする請求項２５に記載の配線形成方法。
27. 前記転写版を、円柱状ローラーの外面に設置することを特徴とする請求項１５乃至請求項２６のいずれか１項に記載の配線形成方法。
28. 前記転写版上に浸水部と疎水部とを形成することによって配線パターンを形成することを特徴とする請求項１５乃至請求項２７のいずれか１項に記載の配線形成方法。

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