JP4100385B2

JP4100385B2 - 多層構造形成方法、配線基板の製造方法、および電子機器の製造方法

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Inventors: 剛新舘; 和昭桜田; 山田　　純
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Description

本発明は、液滴吐出装置を用いた多層構造形成方法に関し、特に、配線基板の製造や電子機器の製造に好適な多層構造形成方法に関する。

印刷法によるアディティブプロセス（ＡｄｄｉｔｉｖｅＰｒｏｃｅｓｓ）を用いて配線基板や回路基板を製造する方法が注目されている。薄膜の塗布プロセスとフォトリソグラフィープロセスとを繰り返して、配線基板や回路基板を製造する方法に比べて、アディティブプロセスのコストは低いからである。

このようなアディティブプロセスに利用される技術の一つとして、インクジェット法による導電性パターンの形成技術が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００４−６５７８号公報

インクジェット法を用いて樹脂材料や導電性材料の液滴を配置して、絶縁層と、その絶縁層上の配線パターンと、を設ける場合には、配線パターンに断線を生じることがある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、インクジェット法を用いて安定な多層構造を形成することである。

本発明の多層構造形成方法は液滴吐出装置を用いる。この多層構造形成方法は、物体表面へ第１感光性樹脂を含む第１絶縁材料の液滴を吐出して、前記物体表面を覆う第１絶縁材料層を形成するステップ（Ａ）と、前記第１絶縁材料層を硬化して、第１絶縁層を得るステップ（Ｂ）と、前記第１絶縁層へ導電性材料の液滴を吐出して、前記第１絶縁層上に導電性材料層のパターンを形成するステップ（Ｃ）と、前記導電性材料層のパターンを活性化して、前記第１絶縁層上に配線パターンを形成するステップ（Ｄ）と、を含んでいる。

上記構成によって得られる効果の一つは、第１絶縁材料層を硬化した後に配線パターンを形成するので、配線パターンの断線が生じないことである。

本発明のある態様によれば、上記多層構造形成方法は、前記第１絶縁層の表面を親液化するステップ（Ｅ）と、前記第１絶縁層と前記導電層とへ第２感光性樹脂を含む第２絶縁材料の液滴を吐出して、前記第１絶縁層と前記導電層とを覆う第２絶縁材料層を形成するステップ（Ｆ）と、前記第２絶縁材料層を硬化するステップ（Ｇ）と、をさらに含んでいる。

上記構成によれば、第１絶縁層の表面を親液化するので、第１絶縁層上に亘って、表面が平坦な第２絶縁層を形成できる。

好ましくは、前記ステップ（Ｂ）は、前記第１絶縁材料層に第１波長の光を照射して、前記第１絶縁材料層を硬化するステップを含んでいる。そして、前記ステップ（Ｅ）は、前記第１絶縁層の表面に、前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射して、前記第１絶縁層の表面を親液化するステップを含んでいる。

上記構成によって得られる効果の一つは、光照射を包含するステップだけで、第１絶縁材料層の硬化と、第１絶縁層の親液化と、を達成できることである。

本発明の多層構造形成方法は液滴吐出装置を用いる。この多層構造形成方法は、物体表面へ第１感光性樹脂を含む第１絶縁材料の液滴を吐出して、前記物体表面を覆う第１絶縁材料層を形成するステップ（Ａ）と、前記第１絶縁材料層を硬化して、第１絶縁層を得るステップ（Ｂ）と、前記第１絶縁層の表面を親液化するステップ（Ｃ）と、前記第１絶縁層へ第２感光性樹脂を含む第２絶縁材料の液滴を吐出して、前記第１絶縁層を覆う第２絶縁材料層を形成するステップ（Ｄ）と、前記第２絶縁材料層を硬化するステップ（Ｅ）と、を含んでいる。

上記構成によれば、第１絶縁層の表面を親液化するので、厚さが均一な第２絶縁層を第１絶縁層上に形成できる。

好ましくは、前記ステップ（Ｂ）は、前記第１絶縁材料層に第１波長の光を照射して、前記第１絶縁材料層を硬化するステップを含んでいる。そして、前記ステップ（Ｃ）は、前記第１絶縁層の表面に、前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射して、前記第１絶縁層の表面を親液化するステップを含んでいる。

さらに本発明は、種々の形態で実現することができる。例えば、配線基板の製造方法や電子機器の製造方法の形態で本発明は実現される。

（Ａ．液滴吐出装置の全体構成）
本実施形態の製造装置は、３つの液滴吐出装置を有している。３つの液滴吐出装置は、絶縁材料７Ａ（図１）、導電性材料８Ａ、絶縁材料９Ａをそれぞれ吐出する装置である。なお、後述するように、これら絶縁材料７Ａ、導電性材料８Ａ、絶縁材料９Ａは、いずれも液状の材料の一種である。

図１に示す液滴吐出装置１は、基本的にはインクジェット装置である。より具体的には、液滴吐出装置１は、液状の材料１１１を保持するタンク１０１と、チューブ１１０と、グランドステージＧＳと、吐出ヘッド部１０３と、ステージ１０６と、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、制御部１１２と、光照射装置１４０と、支持部１０４ａと、を備えている。なお、他の２つの液滴吐出装置２、３の構造および機能は、液滴吐出装置１の構造および機能と基本的に同じであり、このため、これら２つの液滴吐出装置２、３の構造および機能の説明は省略する。

吐出ヘッド部１０３は、ヘッド１１４（図２）を保持している。このヘッド１１４は、制御部１１２からの信号に応じて、液状の材料１１１の液滴を吐出する。なお、吐出ヘッド部１０３におけるヘッド１１４は、チューブ１１０によってタンク１０１に連結されており、このため、タンク１０１からヘッド１１４に液状の材料１１１が供給される。

ステージ１０６は基板１０Ａを固定するための平面を提供している。さらにステージ１０６は、吸引力を用いて基板１０Ａの位置を固定する機能も有する。ここで、基板１０Ａはポリイミドからなるフレキシブル基板であり、その形状はテープ状である。そして、基板１０Ａの両端は、図示しない一対のリールに固定されている。

第１位置制御装置１０４は、支持部１０４ａによって、グランドステージＧＳから所定の高さの位置に固定されている。この第１位置制御装置１０４は、制御部１１２からの信号に応じて、吐出ヘッド部１０３をＸ軸方向と、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向と、に沿って移動させる機能を有する。さらに、第１位置制御装置１０４は、Ｚ軸に平行な軸の回りで吐出ヘッド部１０３を回転させる機能も有する。ここで、本実施形態では、Ｚ軸方向は、鉛直方向（つまり重力加速度の方向）に平行な方向である。

第２位置制御装置１０８は、制御部１１２からの信号に応じて、ステージ１０６をグランドステージＧＳ上でＹ軸方向に移動させる。ここで、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双方と直交する方向である。

上記のような機能を有する第１位置制御装置１０４の構成と第２位置制御装置１０８の構成とは、リニアモータやサーボモータを利用した公知のＸＹロボットを用いて実現できる。このため、ここでは、それらの詳細な構成の説明を省略する。なお、本明細書では、第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８を、「ロボット」または「走査部」とも表記する。

さて上述のように、第１位置制御装置１０４によって、吐出ヘッド部１０３はＸ軸方向に移動する。そして、第２位置制御装置１０８によって、基板１０Ａはステージ１０６と共にＹ軸方向に移動する。これらの結果、基板１０Ａに対するヘッド１１４の相対位置が変わる。より具体的には、これらの動作によって、吐出ヘッド部１０３、ヘッド１１４、またはノズル１１８（図２）は、基板１０Ａに対して、Ｚ軸方向に所定の距離を保ちながら、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動、すなわち相対的に走査する。「相対移動」または「相対走査」とは、液状の材料１１１を吐出する側と、そこからの吐出物が着弾する側（被吐出部）の少なくとも一方を他方に対して相対移動することを意味する。

制御部１１２は、液状の材料１１１の液滴を吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。制御部１１２は、受け取った吐出データを内部の記憶装置に格納するとともに、格納された吐出データに応じて、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、ヘッド１１４と、を制御する。なお、吐出データとは、基板１０Ａ上に、液状の材料１１１を所定パターンで付与するためのデータである。本実施形態では、吐出データはビットマップデータの形態を有している。

上記構成を有する液滴吐出装置１は、吐出データに応じて、ヘッド１１４のノズル１１８（図２）を基板１０Ａに対して相対移動させるとともに、被吐出部に向けてノズル１１８から液状の材料１１１を吐出する。なお、液滴吐出装置１によるヘッド１１４の相対移動と、ヘッド１１４からの液状の材料１１１の吐出と、をまとめて「塗布走査」または「吐出走査」と表記することもある。

本明細書では、液状の材料１１１の液滴が着弾する部分を「被吐出部」とも表記する。そして、着弾した液滴が濡れ広がる部分を「被塗布部」とも表記する。「被吐出部」および「被塗布部」のどちらも、液状の材料が所望の接触角を呈するように、下地の物体に表面改質処理が施されることによって形成された部分でもある。ただし、表面改質処理を行わなくても下地の物体の表面が、液状の材料に対して所望の撥液性または親液性を呈する（つまり着弾した液状の材料が下地の物体の表面上で望ましい接触角を呈する）場合には、下地の物体の表面そのものが「被吐出部」または「被塗布部」であってもよい。なお、本明細書では、「被吐出部」を「ターゲット」または「受容部」とも表記する。

さて、図１に戻って、光照射装置１４０は、基板１０Ａに付与された液状の材料１１１に紫外光を照射する装置である。光照射装置１４０の紫外光の照射のＯＮ・ＯＦＦも制御部１１２によって制御される。

なお、インクジェット法で層、膜、またはパターンを形成するとは、上述のような液滴吐出装置１を用いて、所定の物体上に、層、膜、またはパターンを形成することである。

（Ｂ．ヘッド）
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、液滴吐出装置１におけるヘッド１１４は、複数のノズル１１８を有するインクジェットヘッドである。具体的には、ヘッド１１４は、振動板１２６と、ノズル１１８の開口を規定するノズルプレート１２８と、を備えている。そして、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間には、液たまり１２９が位置しており、この液たまり１２９には、図示しない外部タンクから孔１３１を介して供給される液状の材料１１１が常に充填される。

また、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間には、複数の隔壁１２２が位置している。そして、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、一対の隔壁１２２と、によって囲まれた部分がキャビティ１２０である。キャビティ１２０はノズル１１８に対応して設けられているため、キャビティ１２０の数とノズル１１８の数とは同じである。キャビティ１２０には、一対の隔壁１２２間に位置する供給口１３０を介して、液たまり１２９から液状の材料１１１が供給される。なお、本実施形態では、ノズル１１８の直径は、約２７μｍである。

さて、振動板１２６上には、それぞれのキャビティ１２０に対応して、それぞれの振動子１２４が位置する。振動子１２４のそれぞれは、ピエゾ素子１２４Ｃと、ピエゾ素子１２４Ｃを挟む一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂと、を含む。制御部１１２が、この一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル１１８から液状の材料１１１の液滴Ｄが吐出される。ここで、ノズル１１８から吐出される材料の体積は、０ｐｌ以上４２ｐｌ（ピコリットル）以下の間で可変である。なお、ノズル１１８からＺ軸方向に液状の材料１１１の液滴Ｄが吐出されるように、ノズル１１８の形状が調整されている。

本明細書では、１つのノズル１１８と、ノズル１１８に対応するキャビティ１２０と、キャビティ１２０に対応する振動子１２４と、を含んだ部分を「吐出部１２７」と表記することもある。この表記によれば、１つのヘッド１１４は、ノズル１１８の数と同じ数の吐出部１２７を有する。吐出部１２７は、ピエゾ素子の代わりに電気熱変換素子を有してもよい。つまり、吐出部１２７は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して材料を吐出する構成を有していてもよい。

（Ｃ．制御部）
次に、制御部１１２の構成を説明する。図３に示すように、制御部１１２は、入力バッファメモリ２００と、記憶装置２０２と、処理部２０４と、光源駆動部２０５と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８と、を備えている。入力バッファメモリ２００と処理部２０４とは相互に通信可能に接続されている。処理部２０４と、記憶装置２０２と、光源駆動部２０５と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８とは、図示しないバスによって相互に通信可能に接続されている。

光源駆動部２０５は、光照射装置１４０と通信可能に接続されている。さらに、走査駆動部２０６は、第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８と相互に通信可能に接続されている。同様にヘッド駆動部２０８は、ヘッド１１４と相互に通信可能に接続されている。

入力バッファメモリ２００は、液滴吐出装置１の外部に位置する外部情報処理装置（不図示）から、液状の材料１１１の液滴を吐出するための吐出データを受け取る。入力バッファメモリ２００は、吐出データを処理部２０４に供給し、処理部２０４は吐出データを記憶装置２０２に格納する。図３では、記憶装置２０２はＲＡＭである。

処理部２０４は、記憶装置２０２内の吐出データに基づいて、被吐出部に対するノズル１１８の相対位置を示すデータを走査駆動部２０６に与える。走査駆動部２０６はこのデータと、吐出周期と、に応じたステージ駆動信号を第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８に与える。この結果、被吐出部に対する吐出ヘッド部１０３の相対位置が変わる。一方、処理部２０４は、記憶装置２０２に記憶された吐出データに基づいて、液状の材料１１１の吐出に必要な吐出信号をヘッド１１４に与える。この結果、ヘッド１１４における対応するノズル１１８から、液状の材料１１１の液滴Ｄが吐出される。

また、処理部２０４は、記憶装置２０２内の吐出データに基づいて、光照射装置１４０をＯＮ状態およびＯＦＦ状態のどちらかの状態にする。具体的には、光源駆動部２０５が光照射装置１４０の状態を設定できるように、処理部２０４は、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態を示すそれぞれの信号を光源駆動部２０５へ供給する。

制御部１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バスを含んだコンピュータである。したがって、制御部１１２の上記機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムによって実現される。もちろん、制御部１１２は、専用の回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。

（Ｄ．液状の材料）
上述の「液状の材料１１１」とは、ヘッド１１４のノズル１１８から液滴Ｄとして吐出されうる粘度を有する材料をいう。ここで、液状の材料１１１が水性であると油性であるとを問わない。ノズル１１８から吐出可能な流動性（粘度）を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。ここで、液状の材料１１１の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下であるのが好ましい。粘度が１ｍＰａ・ｓ以上である場合には、液状の材料１１１の液滴Ｄを吐出する際にノズル１１８の周辺部が液状の材料１１１で汚染されにくい。一方、粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である場合は、ノズル１１８における目詰まり頻度が小さく、このため円滑な液滴Ｄの吐出を実現できる。

後述する導電性材料８Ａ（図４（ｄ））は、上述の液状の材料１１１の一種である。本実施形態の導電性材料８Ａは、平均粒径が１０ｎｍ程度の銀粒子と、分散媒と、を含む。そして導電性材料８Ａにおいて、銀粒子は分散媒中に安定して分散されている。なお、銀粒子はコーティング剤によって被覆されていてもよい。ここで、コーティング剤とは、銀原子に配位可能な化合物である。

このようなコーティング剤として、アミン、アルコール、チオールなどが知られている。より具体的には、コーティング剤として、２−メチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、ジエチルメチルアミン、２−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミンなどのアミン化合物、アルキルアミン類、エチレンジアミン、アルキルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、アルキルチオール類、エタンジチオールを用いることができる。

分散媒（または溶媒）としては、銀のナノ粒子などの導電性微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、導電性微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。

なお、平均粒径が１ｎｍ程度から数１００ｎｍまでの粒子は、「ナノ粒子」とも表記される。この表記によれば、導電性材料８Ａは銀のナノ粒子を含んでいる。

さらに、後述する絶縁材料７Ａ（図４）および絶縁材料９Ａ（図６）も、液状の材料１１１である。絶縁材料７Ａおよび絶縁材料９Ａは、感光性樹脂を含んでいる。そして、本実施形態の感光性樹脂は、光重合開始剤と、アクリル酸のモノマーおよび／またはオリゴマ−と、を含んでいる。本実施形態のアクリル系の感光性樹脂が、本発明の「第１感光性樹脂」および「第２感光性樹脂」に対応する。このように、本実施形態では「第１感光性樹脂」と「第２感光性樹脂」とは互いに同じである。

以下では、本実施形態の多層構造形成方法を利用した配線基板の製造方法を説明する。

（Ｅ．製造方法）
まず、基板１０Ａの１つの表面ＳをＵＶ洗浄する。ＵＶ洗浄によって、表面Ｓが洗浄されるだけでなく、後述する液状の絶縁材料７Ａに対して表面Ｓが適切な親液性を呈するようになる。このため、本実施形態では、ＵＶ洗浄後の表面Ｓが、上述の被吐出部および被塗布部になる。また本実施形態では、表面Ｓが本発明の「物体表面」の一例である。

次に、図４（ａ）に示すように、液滴吐出装置１を用いて、表面Ｓの全面に絶縁材料層７Ｂを形成する。具体的には、まず、基板１０Ａを液滴吐出装置１のステージ１０６上に位置決めする。そうすると、液滴吐出装置１は、表面Ｓに対するノズル１１８の相対位置を２次元的（つまりＸ軸方向およびＹ軸方向）に変化させる。そして、液滴吐出装置１は、第１吐出データに応じて、表面Ｓに向けて液状の絶縁材料７Ａの液滴Ｄを所定の周期でノズル１１８から吐出する。そうすると、表面Ｓの全域に亘って所定ピッチで複数の液滴Ｄが着弾して濡れ広がる。そして、着弾した複数の液滴Ｄが濡れ広がると、表面Ｓを覆う絶縁材料層７Ｂが得られる。なお、吐出される絶縁材料７Ａの液滴Ｄの体積と数とは、後述する硬化工程後に得られる絶縁層７（図４（ｃ））の厚さが約１０μｍになるように、設定されている。

ここで、液滴吐出装置１のヘッド１１４におけるノズル１１８は「第１ノズル」とも表記される。

なお、本実施形態では、基板１０Ａと、基板１０Ａ上に設けられた一つ以上の層と、をまとめて「基体１０Ｂ」とも表記する。

絶縁材料層７Ｂを形成した後で、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、得られた絶縁材料層７Ｂを硬化して、絶縁層７を形成する。具体的には、光照射装置１４０から紫外域に属する第１波長を有する光を約６０秒間、絶縁材料層７Ｂに照射して、絶縁層７を得る。本実施形態では、絶縁材料層７Ｂに照射する光の波長は３６５ｎｍである。

このように、後述する導電性材料層８Ｂのパターン（図４（ｄ））を形成する前に、その下地となる絶縁材料層７Ｂを硬化するので、導電性材料層８Ｂのパターンにおいて断線が生じない。

次に、図４（ｄ）に示すように、液滴吐出装置２を用いて、絶縁層７上に導電性材料層８Ｂのパターンを形成する。具体的には、まず、基板１０Ａを液滴吐出装置２のステージ１０６上に位置決めする。そうすると、液滴吐出装置２は、絶縁層７の表面に対するノズル１１８の相対位置を２次元的に変化させる。そして、液滴吐出装置２は、第２吐出データに応じて、導電性材料層８Ｂのパターンに対応する位置にノズル１１８が達する毎に、絶縁層７の表面に向けて液状の導電性材料８Ａの液滴Ｄをノズル１１８から吐出する。そうすると、絶縁層７上に複数の液滴Ｄが着弾して濡れ広がる。そして、着弾した複数の液滴Ｄが濡れ広がると、絶縁層７上に導電性材料層８Ｂのパターンが形成される。なお、吐出される導電性材料８Ａの液滴Ｄの体積と数とは、後述する加熱工程後に得られる導電層８（図５（ｂ））の厚さが約４μｍになるように、設定されている。

ここで、液滴吐出装置２のヘッド１１４におけるノズル１１８は「第２ノズル」とも表記される。

なお、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、導電性材料層８Ｂのパターンは、互いに平行な２つのストライプ部を含む。２つのストライプ部のそれぞれは、絶縁層７の一部分上に位置している。また、２つのストライプ部のそれぞれの幅は約５０μｍであり、その長手方法は図５（ａ）の紙面に垂直な方向に延びている。

次に、図５（ａ）に示すように導電性材料層８Ｂのパターンを活性化して、図５（ｂ）に示す導電層８のパターンを形成する。具体的には、クリーンヒータを用いて、１５０℃の温度で３０分間、導電性材料層８Ｂのパターンを焼成（加熱）する。そうすると、導電性材料層８Ｂにおける銀粒子が燒結または融着して、導電層８のパターンが得られる。ここで、導電層８のパターンは、本発明の「配線パターン」に対応する。なお、本明細書では、導電層８のパターンを「導電パターン」とも表記する。

このように、本実施形態では、絶縁層７と配線パターンとを覆う絶縁材料層９Ｂ（後述）を設ける前に、予め導電性材料層８Ｂを焼成して導電層８を形成しておく。そうすると、得られる導電層８が、絶縁材料層９Ｂの硬化による応力によって変形する可能性がより低くなる。絶縁層７と導電層８との間の密着力が、絶縁層７と導電性材料層８Ｂ（活性化される前の導電層８）との間の密着力よりも強いからである。

配線パターン（導電層８のパターン）を形成した後で、図５（ｃ）に示すように、絶縁層７の表面と、配線パターンの表面とを親液化する。具体的には、上述の第１波長とは異なる第２波長の光を約６０秒、絶縁層７の表面と導電層８の表面とに均一に照射する。本実施形態では、第２波長は１７２ｎｍである。そうすると、絶縁層７の表面と、配線パターンの表面とは、後述する液状の絶縁材料９Ａ（図６（ａ））に対して親液性を呈するようになる。ここで、親液性の程度を表す指標の一つは、「接触角」である。本実施形態では、親液化された絶縁層７の表面または配線パターンの表面に絶縁材料９Ａの液滴Ｄが接触した場合、それらの表面と液滴Ｄとがなす接触角は、２０度以下である。

絶縁層７の表面と配線パターンの表面とを親液化する理由は次の通りである。絶縁層７を得るための硬化工程、または配線パターンを得るための焼成（加熱）工程を経ると、これらの表面は、液状の絶縁材料９Ａに対して撥液性を呈するようになる。ここで、物体表面が撥液性を呈する場合には、広い面積に亘って均一な層を形成することが困難になる。これに対して、本実施形態では、焼成工程の後で絶縁層７の表面および配線パターンの表面が親液化されるので、絶縁材料９Ａの液滴が濡れ広がる程度（親液性の程度）が、絶縁層７の表面および配線パターン２５の表面に亘って再び大きくなる。このため、これら表面上に亘って、平坦な表面を有する絶縁層９を形成できる。しかも、絶縁層７上および配線パターン上のそれぞれで、絶縁層９の厚さは均一になる。

上述の親液化を行った後で、図６（ａ）に示すように、液滴吐出装置３を用いて、絶縁層７と、導電層８のパターンと、を覆う絶縁材料層９Ｂを形成する。具体的には、基板１０Ａを液滴吐出装置３のステージ１０６上に位置決めする。そうすると、液滴吐出装置３は、絶縁層７と、導電層８のパターンと、に対するノズル１１８の相対位置を２次元的に変化させる。そして、液滴吐出装置３は、第３吐出データに応じて、絶縁層７と、導電層８のパターンとに向けて、液状の絶縁材料９Ａの液滴Ｄを所定の周期でノズル１１８から吐出する。そうすると、絶縁層７と、導電層８のパターンと、の全域に亘って所定ピッチで複数の液滴Ｄが着弾して濡れ広がる。そして、着弾した複数の液滴Ｄが濡れ広がると、絶縁層７と、導電層８のパターンと、を覆う絶縁材料層９Ｂが得られる。なお、吐出される絶縁材料９Ａの液滴Ｄの体積と数とは、後述する加熱工程後に得られる絶縁層９（図６（ｄ））の厚さが約１０μｍになるように、設定されている。

ここで、液滴吐出装置３のヘッド１１４におけるノズル１１８は「第３ノズル」とも表記される。

絶縁材料層９Ｂを形成した後で、図６（ｂ）に示すように、得られた絶縁材料層９Ｂを半硬化して、絶縁材料層９Ｂ’を形成する。具体的には、光照射装置１４０から紫外域の波長を有する光を約４秒間、絶縁材料層９Ｂに照射して、半硬化状態にある絶縁材料層９Ｂ’を得る。本実施形態では、絶縁材料層９Ｂに照射する光の波長は３６５ｎｍである。

ここで、絶縁材料層または絶縁材料が半硬化するとは、絶縁材料層を構成する感光性樹脂の状態が、吐出時の状態と、光照射による実質的な硬化状態と、の間の状態になることを意味する。本実施形態では、このような中間の状態が上述の「半硬化状態」である。なお、吐出時の状態とは、感光性樹脂（絶縁材料７Ａ）がノズル１１８から吐出されうる粘性を有している状態である。

なお、絶縁材料層９Ｂを半硬化する代わりに、絶縁材料層９Ｂに光を照射する時間をより長くして（例えば６０秒）、絶縁材料層９Ｂを実質的に硬化してもよい。

半硬化状態にある絶縁材料層９Ｂ’を得た後で、図６（ｃ）に示すように、基体１０Ｂを加熱し、熱量Ｑを与える。本実施形態では、クリーンオーブンを用いて、１５０度の温度で約６０分間、基体１０Ｂを加熱する。この加熱によって、絶縁材料層９Ｂ’における感光性樹脂の重合反応がさらに進み、絶縁材料層９Ｂ’が硬化する。この結果、絶縁材料層９Ｂ’が絶縁層９になる。なお、絶縁材料層９Ｂが光照射によって硬化されている場合でも、このような加熱工程を行うことは好ましい。

ここで、先に形成された絶縁層７において重合反応が未完全なモノマーやオリゴマ−が存在している場合であっても、絶縁材料層９Ｂ’を硬化するための加熱工程によって、絶縁層７における重合反応は確実に終了する。同様に、この加熱工程によって、導電層８における銀のナノ粒子の燒結または融着が完全に進行するので、導電層８における電気的導通がより確実になる。

以上の工程によって、図６（ｄ）に示すように、基板１０Ａを覆う絶縁層７と、絶縁層７上に位置する導電層８のパターンと、絶縁層７と導電層８のパターンとを覆う絶縁層９と、からなる多層構造が得られる。本実施形態では、絶縁層７および絶縁層９はアクリル樹脂であり、導電層８は銀配線である。なお、導電層８が設けられた基板１０Ａを「配線基板１０」とも表記する。

（Ｆ．実装工程）
次に、図７に示すように、配線基板１０に、液晶パネル３２と半導体素子２５とを実装する。具体的には、配線基板１０の一部に、導電層８のパターンが絶縁層９に覆われていない部分を形成する。そして、露出した導電層８のパターンに、液晶パネルのパッド、または半導体素子２５の対応するパッドを接合する。このようにして、液晶表示装置３４が得られる。このように、本実施形態の製造方法は、液晶表示装置３４の製造に適用できる。なお、本実施形態では、半導体素子２５は液晶ドライバ回路である。

さらに、本実施形態の製造方法は、液晶表示装置の製造だけでなく、種々の電気光学装置の製造にも適用される。ここでいう「電気光学装置」とは、複屈折性の変化や、旋光性の変化や、光散乱性の変化などの光学的特性の変化（いわゆる電気光学効果）を利用する装置に限定されず、信号電圧の印加に応じて光を射出、透過、または反射する装置全般を意味する。

具体的には、電気光学装置とは、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ表示装置、表面伝導型電子放出素子を用いたディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎ−ＥｍｉｔｔｅｒＤｉｓｐｌａｙ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）などを含む用語である。

さらに、本実施形態の多層構造形成方法は、種々の電子機器の製造方法に適用され得る。例えば、図８に示すような、電気光学装置５２０を備えた携帯電話機５００の製造方法や、図９に示すような、電気光学装置６２０を備えたパーソナルコンピュータ６００の製造方法にも、本実施形態の製造方法が適用される。

（変形例１）
上記実施形態によれば、３つの異なる液滴吐出装置１、２、３が、それぞれ絶縁材料７Ａ、導電性材料８Ａ、絶縁材料９Ａを吐出する。このような構成に代えて、１つの液滴吐出装置（例えば液滴吐出装置１）が、上述の絶縁材料７Ａ、導電性材料８Ａ、および絶縁材料９Ａをすべて吐出してもよい。この場合、これら絶縁材料７Ａ、導電性材料８Ａ、絶縁材料９Ａは、液滴吐出装置１における別々のノズル１１８から吐出されてもよいし、液滴吐出装置１における１つのノズル１１８から吐出されてもよい。１つのノズル１１８からこれら３つの液状の材料が吐出される場合には、液状の材料を切り換える際に、タンク１０１からノズル１１８までの経路を洗浄する工程を追加すればよい。

ここで、１つのノズルからこれら３つの液状の材料が吐出される場合には、上述の「第１ノズル」と、「第２ノズル」と、「第３ノズル」とは、１つの同じノズル１１８に対応する。

（変形例２）
上記実施形態では、ポリイミドからなる基板１０Ａ上に多層構造が設けられる。しかしながら、このような基板１０Ａに代えて、セラミック基板やガラス基板やエポキシ基板やガラスエポキシ基板やシリコン基板などが利用されても、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

（変形例３）
上記実施形態の導電性材料８Ａには、銀のナノ粒子が含まれている。しかしながら、銀のナノ粒子に代えて、他の金属のナノ粒子が用いられてもよい。ここで、他の金属として、例えば、金、白金、銅、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウムのいずれか１つが利用されてもよいし、または、いずれか２つ以上が組合せられた合金が利用されてもよい。ただし、銀であれば比較的低温で還元できるため、扱いが容易であり、この点で、液滴吐出装置を利用する場合には、銀のナノ粒子を含む導電性材料８Ａを利用することは好ましい。

また、導電性材料８Ａが、金属のナノ粒子に代えて、有機金属化合物を含んでいてもよい。ここでいう有機金属化合物は、加熱による分解によって金属が析出するような化合物である。このような有機金属化合物には、クロロトリエチルホスフィン金（Ｉ）、クロロトリメチルホスフィン金（Ｉ）、クロロトリフェニルフォスフィン金（Ｉ）、銀（Ｉ）２，４−ペンタンヂオナト錯体、トリメチルホスフィン（ヘキサフルオロアセチルアセトナート）銀（Ｉ）錯体、銅（Ｉ）ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロオクタジエン錯体、などがある。

このように、液状の導電性材料８Ａに含まれる金属の形態は、ナノ粒子に代表される粒子の形態でもよいし、有機金属化合物のような化合物の形態でもよい。

さらに、導電性材料８Ａは、金属に代えて、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレンなどの高分子系の可溶性材料を含んでいてもよい。

（変形例４）
上記実施形態では、絶縁層７と絶縁層９とは互い同じ材料からなる。ただし、絶縁層７と絶縁層９とが互いに異なる材料からなってもよい。たとえば、絶縁層７がアクリル樹脂であり、絶縁層９がポリイミド樹脂であってもよい。この場合には、絶縁材料７Ａが、感光性アクリル樹脂のモノマーまたはオリゴマーを含んだ液状の材料であり、絶縁材料９Ａが、感光性のポリイミド前駆体を含んだ液状の材料であればよい。つまり、この場合には、本発明の「第１感光性樹脂」および「第２感光性樹脂」が互いに異なる。

（変形例５）
上記実施形態によれば、絶縁層７上に導電層８のパターンが形成される。しかしながら、上記実施形態の多層構造形成方法はこのような構造の形成に限定されない。具体的には、絶縁層７上の導電層８のパターンが省略されてもよい。そして、積層された複数の絶縁層の厚さの合計が所望の値になるように、液滴吐出装置を用いて絶縁材料層を形成することと、形成された絶縁材料層を硬化して絶縁層を得ることと、絶縁層の表面を親液化することと、親液化された絶縁層上に液滴吐出装置を用いて再び絶縁材料層を形成することと、を繰り返してもよい。

吐出によって形成された絶縁材料層から１回の硬化工程によって所望の厚さの絶縁層を得るよりも、絶縁材料層の形成と親液化と硬化工程とを繰り返すことで、所望の厚さの絶縁層を形成する方が、合計の乾燥時間が短く、かつ、最終的な絶縁層の厚さを均一にすることが容易である。

（変形例６）
上記実施形態によれば、紫外域の波長の光を照射して、絶縁層７の表面および配線パターンの表面を親液化した。しかしながら、このような親液化に代えて、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするＯ₂プラズマ処理を施しても、絶縁層７の表面および配線パターンの表面を親液化できる。Ｏ₂プラズマ処理は、基板１０Ａ（基体１０Ｂ）に対して、図示しないプラズマ放電電極からプラズマ状態の酸素を照射する処理である。Ｏ₂プラズマ処理の条件は、プラズマパワーが５０〜１０００Ｗ、酸素ガス流量が５０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基体１０の相対移動速度が０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基体温度が７０〜９０℃であればよい。

本実施形態の液滴吐出装置を示す模式図。（ａ）および（ｂ）は液滴吐出装置におけるヘッドを示す模式図。液滴吐出装置における制御部の機能ブロック図。（ａ）から（ｄ）は本実施形態の配線基板の製造方法を説明する図。（ａ）から（ｃ）は本実施形態の配線基板の製造方法を説明する図。（ａ）から（ｄ）は本実施形態の配線基板の製造方法を説明する図。本実施形態の液晶表示装置の模式図。本実施形態の携帯電話機を示す模式図。本実施形態のパーソナルコンピュータを示す模式図。

符号の説明

７…絶縁層７Ａ…第１絶縁材料、７Ｂ…第１絶縁材料層、８…導電層、８Ａ…導電性材料、８Ｂ…導電性材料層、９…第１絶縁層、９Ａ…第２絶縁材料、９Ｂ…第２絶縁材料層、１０…配線基板、１０Ａ…基板、１０Ｂ…基体、２５…半導体素子、３２…液晶パネル、３４…液晶表示装置、１、２、３…液滴吐出装置、１０４…第１位置制御装置、１０６…ステージ、１０８…第２位置制御装置、１１２…制御部、１１４…ヘッド、１１８…ノズル、１４０…光照射装置、５００…携帯電話機、５２０…電気光学装置、６００…パーソナルコンピュータ、６２０…電気光学装置。

Claims

液滴吐出装置を用いた多層構造形成方法であって、
物体表面へ第１感光性樹脂を含む第１絶縁材料の液滴を吐出して、前記物体表面を覆う第１絶縁材料層を形成するステップ（Ａ）と、
前記第１絶縁材料層を硬化して、第１絶縁層を得るステップ（Ｂ）と、
前記第１絶縁層へ導電性材料の液滴を吐出して、前記第１絶縁層上に導電性材料層のパターンを形成するステップ（Ｃ）と、
前記導電性材料層のパターンを活性化して、前記第１絶縁層上に配線パターンを形成するステップ（Ｄ）と、
前記第１絶縁層の表面を親液化するステップ（Ｅ）と、
前記第１絶縁層と前記導電層とへ第２感光性樹脂を含む第２絶縁材料の液滴を吐出して、前記第１絶縁層と前記導電層とを覆う第２絶縁材料層を形成するステップ（Ｆ）と、
前記第２絶縁材料層を硬化するステップ（Ｇ）と、
を含んだ多層構造形成方法。
請求項１記載の多層構造形成方法であって、
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１絶縁材料層に第１波長の光を照射して、前記第１絶縁材料層を硬化するステップを含んでおり、
前記ステップ（Ｅ）は、前記第１絶縁層の表面に、前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射して、前記第１絶縁層の表面を親液化するステップを含んでいる、
多層構造形成方法。
液滴吐出装置を用いた多層構造形成方法であって、
物体表面へ第１感光性樹脂を含む第１絶縁材料の液滴を吐出して、前記物体表面を覆う第１絶縁材料層を形成するステップ（Ａ）と、
前記第１絶縁材料層を硬化して、第１絶縁層を得るステップ（Ｂ）と、
前記第１絶縁層の表面を親液化するステップ（Ｃ）と、
前記第１絶縁層へ第２感光性樹脂を含む第２絶縁材料の液滴を吐出して、前記第１絶縁層を覆う第２絶縁材料層を形成するステップ（Ｄ）と、
前記第２絶縁材料層を硬化するステップ（Ｅ）と、
を含んだ多層構造形成方法。
請求項３記載の多層構造形成方法であって、
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１絶縁材料層に第１波長の光を照射して、前記第１絶縁材料層を硬化するステップを含んでおり、
前記ステップ（Ｃ）は、前記第１絶縁層の表面に、前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射して、前記第１絶縁層の表面を親液化するステップを含んでいる、
多層構造形成方法。
請求項１から４のいずれか一つに記載の多層構造形成方法を包含した配線基板の製造方法。
請求項１から４のいずれか一つに記載の多層構造形成方法を包含した電子機器の製造方法。