JP4780602B2 - 超微細配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超微細な配線パターンが形成された超微細配線基板の製造方法に関し、特に大面積エレクトロニクス分野で利用される超微細配線基板の製造方法に関する。

従来、プリント基板等に超微細な配線パターンを形成する方法として、写真製版技術を使って酸化膜やアルミニウム膜を加工するフォトリソグラフィ技術が、一般に利用されている。例えば、フォトリソグラフィ技術による酸化膜エッチングを行う場合には、基板上に酸化膜を形成した後、フォトレジストを塗布して乾燥（ベーク）させる。そして、フォトマスクと基板の位置を正確に合わせて（アライメント）、露光及び現像を施し、不要なレジストを除去する。その後、レジストの着いていない部分の酸化膜を溶解して（エッチング）、最後に残りのレジストを除去する。これにより形成された凹凸のパターンに沿ってナノ粒子金属溶液を流し込むことで、基板上に超微細配線パターンを形成することができる。

そして、微細な配線パターンを描画する工程において、加圧及び加熱下で超臨界流体中に金属ナノ粒子を分散させた分散液を調製し、その分散液をノズルより噴出させて基板上に塗布層を形成する。超臨界流体である分散媒体は、大気圧中では速やかに気圧状態に変じるため、蒸散除去が可能となる微細配線パターンの形成方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、ＮａＣｌ単結晶を用いて製造したナノスケールの山谷構造を有する基板をテンプレートとして使用して、金属ナノ粒子を含有する溶液により金属ナノ粒子を基板上に担持させることからなる当該基板の谷部分に金属ナノ粒子を一列に配列した、ナノ粒子の一次元鎖列の製造方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００４−１１９７９０号公報 特開２００４−９８２４６号公報

しかしながら、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて超微細配線パターンをプリント基板等に形成する手法では、大規模エレクトロニクス分野などで利用される大面積デバイスに対してナノオーダーの超微細配線を形成しようとすると、フォトマスクを利用してマッチングやエッチングを行う必要がある。そのため、超微細配線基板の製造工程が複雑となり、製造コストが増大する問題があった。さらに、基板上に超微細配線を形成できる範囲が、フォトマスクの大きさに制限されてしまう問題があった。

また、特許文献１に記載の発明のように、インクジェット方式でノズルから金属ナノ粒子を含有する分散液を噴出させて基板上に配線を形成する方法では、基板上に形成される配線の大きさが、インクジェットのノズル径の大きさに制限されてしまうため、基板上に超微細な配線を形成するには限界があった。

また、特許文献２に記載の発明のように、金属ナノ粒子の一次元鎖列を製造する方法では、単結晶のレプリカを作製する必要があるため、大面積デバイスに対してナノオーダーの超微細配線を形成するのは困難であった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、大面積デバイスに対してナノオーダーの超微細配線を形成することができ、かつ簡易な製造工程で製造コストを低減することができる超微細配線基板の製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の超微細配線基板の製造方法は、基板上に超微細配線が形成された超微細配線基板の製造方法であって、前記基板上に、四フッ化エチレン樹脂又は疎水性ポリイミドで疎水性薄膜を形成する疎水性薄膜形成工程と、前記疎水性薄膜上にフォトレジストを形成するフォトレジスト形成工程と、前記フォトレジストに対してレーザ光を照射して該フォトレジストに干渉縞を露光する干渉露光工程と、前記露光したフォトレジストを現像して、該フォトレジストに前記干渉縞に基づく凹凸を形成する現像工程と、前記凹凸が形成されたフォトレジストをマスクとして前記疎水性薄膜を露光した後に該フォトレジストを除去することで、該疎水性薄膜に該フォトレジストに基づく凹凸を形成するエッチング工程と、前記疎水性薄膜の凹部に導電性材料を含む溶液を流し込んで焼結することで、前記基板に超微細配線を形成する配線形成工程とを備えている。

また、請求項２に係る発明の超微細配線基板の製造方法は、前記疎水性薄膜及び前記超微細配線の上に、親水性薄膜を形成する親水性薄膜形成工程と、前記親水性薄膜上に第２のフォトレジストを形成する第２のフォトレジスト形成工程と、前記第２のフォトレジストを露光及び現像して、該第２のフォトレジストを貫通する孔部を前記超微細配線の上方に形成したのち、前記孔部が形成された第２のフォトレジストをマスクとして前記親水性薄膜をパターニングした後に該第２のフォトレジストを除去することで、該親水性薄膜に該孔部に基づくビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ビアホールに導電性材料を充填して、前記超微細配線に接続される層間配線を形成する層間配線形成工程と、前記親水性薄膜及び前記層間配線の上に、四フッ化エチレン樹脂又は疎水性ポリイミドで第２の疎水性薄膜を形成する第２の疎水性薄膜形成工程と、前記第２の疎水性薄膜が形成された基板上に、第３のフォトレジストを形成する第３のフォトレジスト形成工程と、前記第３のフォトレジストに対してレーザ光を照射して、該第３のフォトレジストに第２の干渉縞が前記層間配線の少なくとも一部の上方に形成されるように露光する第２の干渉露光工程と、前記露光した第３のフォトレジストを現像して、該第３のフォトレジストに前記第２の干渉縞に基づく凹凸を形成する第２の現像工程と、前記凹凸が形成された第３のフォトレジストをマスクとして前記第２の疎水性薄膜をパターニングした後に該第３のフォトレジストを除去することで、該第２の疎水性薄膜に該第３のフォトレジストに基づく凹凸を形成する第２のエッチング工程と、前記第２の疎水性薄膜の凹部に前記導電性材料を含む溶液を流し込んで焼結することで、前記層間配線と接続される第２の超微細配線を形成する第２の配線形成工程とを備えている。

また、請求項３に係る発明の超微細配線基板の製造方法は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記導電性材料を含む溶液は、金属ナノ粒子分散液又は導電性高分子溶液であることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明の超微細配線基板の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記干渉露光工程において、干渉露光に用いられる前記レーザ光は、単色光のレーザであることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明の超微細配線基板の製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記干渉露光工程において、干渉露光に用いられる前記レーザ光は、一つの光源から射出されたレーザ光を二つの光束に分離させた後、該二つの光束を前記基板上で再び合成して、前記干渉縞を前記フォトレジストに露光する二光束干渉露光であることを特徴とする。

請求項１に係る発明の超微細配線基板の製造方法では、基板上に疎水性薄膜とフォトレジストを形成して干渉露光及び現像を行い、凹凸が形成されたフォトレジストをマスクとして疎水性薄膜を加工した後にそのフォトレジストを除去して疎水性薄膜に凹凸を形成し、その疎水性薄膜の凹部に導電性材料を含む溶液を流し込んで焼結することで超微細配線を形成するようにした。よって、基板上に配線を形成できる範囲が制限されることなく、大面積デバイスに対して数百ナノメートルオーダーの超微細配線を形成することができる。また、より簡易な製造工程で超微細配線基板を製造することができ、かつ超微細配線基板の製造コストを低減することができる。
さらに、疎水性薄膜は四フッ化エチレン樹脂又は疎水性ポリイミドとした。よって、その製造過程において疎水性薄膜が有効に撥水性を発揮するため、配線の各ワイヤの分離（絶縁）が十分に実現された良質な超微細配線基板を製造することができる。

請求項２に係る発明の超微細配線基板の製造方法では、請求項１に記載の発明の効果に加え、超微細配線及び疎水性薄膜の上に親水性薄膜及び第２のフォトレジストを形成し、干渉露光及び現像によってフォトレジストに孔部を形成した。このフォトレジストをマスクとして親水性薄膜にビアホールを形成した後にフォトレジストを除去し、ビアホール内に導電性材料を充填して層間配線を形成した。さらに、層間配線及び親水性薄膜の上に、第２の疎水性薄膜と第２のフォトレジストを形成して干渉露光及び現像を行い、凹凸が形成された第２のフォトレジストをマスクとして第２の疎水性薄膜を加工した後に第２のフォトレジストを除去して第２の疎水性薄膜に凹凸を形成し、第２の疎水性薄膜の凹部に導電性材料を含む溶液を流し込んで焼結することで第２の超微細配線を形成するようにした。よって、基板上で隔壁や配線などを層状に重ねるようにして立体的な配線パターンを形成したので、基板上において任意の数百ナノメートルオーダーの超微細配線をより自由に形成することができる。

請求項３に係る発明の超微細配線基板の製造方法では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、導電性材料を含む溶液は金属ナノ粒子分散液又は導電性高分子溶液とした。よって、基板上により高品質な超微細配線を形成することができる。

請求項４に係る発明の超微細配線基板の製造方法では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、干渉露光に用いられるレーザ光は単色光のレーザとした。よって、より正確な干渉露光が可能となるため、任意のパターンの超微細配線を基板上に正確に形成することができる。

請求項５に係る発明の超微細配線基板の製造方法では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、干渉露光に用いられるレーザ光は二光束干渉露光とした。よって、より正確な干渉露光が可能となるため、任意のパターンの超微細配線を基板上に正確に形成することができる。

以下、本発明を具体化した超微細配線基板の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、配線基板１の平面図である。図２は、Ａ−Ａ´線方向における、配線基板１の矢視方向断面図である。図３は、マッハツェンダー干渉装置３０の構成をあらわすブロック図である。図４は、配線基板１の性能評価手法を説明するための図である。図５は、配線基板１における、ワイヤの電流−電圧特性を示すグラフ図である。なお、図１に示すＡ−Ａ´線は、配線基板１の平面中心を通る横方向（左右方向）の平行線である。

まず、本発明に係る超微細配線基板の製造方法によって作製される、配線基板１の物理的構成について説明する。図１及び図２に示すように、配線基板１は、基板１１，隔壁１２，配線１３により構成されている。

基板１１は、超微細配線が形成される媒体であり、後述の導電性ペーストなどに対して非溶解性であり、かつ非導電性であることが望ましく、ガラスやポリマーフィルムなどの材料により構成される。

隔壁１２は、基板１１上に形成されて、超微細配線を構成する複数のワイヤ間を隔てるとともに、隣り合うワイヤを絶縁保持する。例えば、後述するように、干渉縞を露光したフォトレジストを現像して作製された凹凸のうち、フォトレジストの凸状部分（ライン部）が隔壁１２となる。

また、フォトレジストの凹状部分（スペース部）などに導電性ペーストを流し込んで固化させることで、この凹状部分（スペース部）に沿って形成された複数のワイヤが超微細な配線１３である。配線１３を形成するための導電性ペーストは、銀ナノ粒子などの金属ナノ粒子の分散液や、ポリアニリンやポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネートなどの導電性高分子溶液などを使用することができる。

本実施形態の配線基板１は、図１及び図２に示すように、平面視正方形の薄板状部材をなす基板１１の表面に、隔壁１２と配線１３とが交互に配列されている。すなわち、基板１１上に超微細配線を構成する複数のワイヤが、配線基板１の縦方向（図１の上下方向）に平行に形成されている。

なお、フォトレジストの凹状部分（スペース部）に沿って配線１３を形成することから、配線１３の各ワイヤを隔てる役割を担う隔壁１２は、導電性ペーストに対して非溶解であり、導電性ペーストをはじく性質を有することが好適である。隔壁１２が導電性ペーストに溶解してしまうと、配線１３の各ワイヤの分離（絶縁）が不十分となって、隣り合うワイヤ間で導電してしまい、配線基板１の性能が劣化してしまうためである。かかる点を考慮して、フォトレジストや導電性ペーストの最適な材料選択を行ったり、後述するような撥水加工処理を施すことができる。

次に、配線基板１の基本的な製造方法について説明する。まず、「フォトレジスト形成工程」では、基板１１の表面にフォトレジストを塗布する。次に、「干渉露光工程」では、レーザ光源による干渉露光を行い、フォトレジストに干渉縞を露光する。次に、「現像工程」では、露光したフォトレジストを現像して、フォトレジストに干渉縞に基づく凹凸を形成する。その結果、基板１１上に、干渉縞に応じた凹凸が形成され、その凸部が隔壁１２となる。次に、「配線形成工程」では、フォトレジストに形成された凹部に導電性ペーストを流し込んで固化させることで、基板１１に配線１３を形成する。以上の工程により、基板１１上に隔壁１２及び配線１３が形成された超微細配線基板である配線基板１が製造される。

ここで、「干渉露光工程」について詳細に説明する。図３に示すように、「干渉露光工程」で用いられるマッハツェンダー干渉装置３０は、レーザ光源３１，スペシャルフィルター３２，第１コリメータレンズ３３，第１ビームスプリッタ３４，干渉セクション３５，第１全反射鏡３６，第２全反射鏡３７，第２ビームスプリッタ３８，第２コリメータレンズ３９とで構成される。なお、マッハツェンダー干渉装置３０で用いられるレーザ光は、直線性の良い単色光が好ましく、窒素レーザ等のレーザ光源が好適である。

レーザ光源３１はレーザ光が発せられる光源であり、レーザ光源３１から発せられたレーザ光は、レーザ光を調整するスペシャルフィルター３２を経由して、第１コリメータレンズ３３に照射される。第１コリメータレンズ３３は、必要照射面積や干渉縞に応じてレーザ光のビーム径を調節するためのレンズであり、あらかじめ設定された条件に基づいてビーム径を変化させる。第１コリメータレンズ３３を経由したレーザ光は、半透明鏡である第１ビームスプリッタ３４に照射されて、光路Ｌ１と光路Ｌ２の２光路に分離される。すなわち、第１ビームスプリッタ３４を透過したレーザ光は光路Ｌ１に導かれ、第１ビームスプリッタ３４で反射したレーザ光は光路Ｌ２に導かれる。

光路Ｌ１上には透明体で構成された干渉セクション３５が設けられている。光路Ｌ１に導かれたレーザ光は干渉セクション３５を透過するが、その際に干渉セクション３５がレーザ光の屈折率を変化させて乱れを生じさせる。そして、屈折率に乱れを生じた光路Ｌ１のレーザ光は、第１全反射鏡３６にて反射し、第２ビームスプリッタ３８に導かれる。一方、光路Ｌ２に導かれたレーザ光は、その屈折率が変化することなく、第２全反射鏡３７にて反射し、第２ビームスプリッタ３８に導かれる。

第２ビームスプリッタ３８は半透明鏡で構成されており、光路Ｌ１及び光路Ｌ２の各々から導かれたレーザ光が照射される。すると、第２ビームスプリッタ３８では、屈折率が変化した光路Ｌ１のレーザ光と、屈折率に変化がない光路Ｌ２のレーザ光とが重なり合って干渉縞が生じる。すなわち、１つの光源からでた光を２つの光路に分けた後に、位相が異なる別々の光路を通して重ね合わせると、２つのレーザ光が相互に干渉しあって、その位相差が明暗の縞（干渉縞）となって表れる。

最後に、第２ビームスプリッタ３８で重ね合わされたレーザ光は、必要照射面積や干渉縞に応じてレーザ光のビーム径を調節するためのレンズである第２コリメータレンズ３９に照射され、あらかじめ設定された条件に基づいてビーム径が変化された後、フォトレジストに照射される。その結果、マッハツェンダー干渉装置３０によってレーザ光が照射されるフォトレジストは、２つのレーザ光の位相差に応じた干渉縞に基づいて露光される。

なお、フォトレジストに露光される干渉縞は、重ね合わされる２つの光の位相差や、フォトレジストへの表面形状や、フォトレジストへの照射角度などの条件によって、任意の形状に変化させることができる。よって、これらの条件を任意に設定することで、任意の形状の干渉縞をフォトレジストに表すことができる。本実施の形態では、基板１１の表面と平行に複数の直線状の縞が露光されるように、すなわち、配線基板１の縦方向（図１の上下方向）へ向けて明部と暗部とが交互に平行に伸びるように、干渉縞がフォトレジストに露光される。

このように「干渉露光工程」では、干渉露光法によってフォトレジストに任意の干渉縞を露光することができる。そのため、フォトレジストに干渉縞に基づく任意の凹凸を形成して、基板１１上の任意の位置にワイヤが配設された配線基板１を製造することができる。

次に、配線基板１の性能評価について説明する。図４に示すように、配線基板１を電流電圧測定装置１００に接続して、配線基板１の性能評価を行った。但し、配線基板１に形成された各配線（ワイヤ）１３は、幅３μｍ，長さ１５０μｍとする。

電流電圧測定装置１００に接続された配線基板１では、その１つの配線１３ａの両端部にそれぞれコード線が接続され、各コード線がスイッチング部１０１と電流電圧測定回路１０２に直列に接続される。また、当該配線１３ａと隣り合う配線１３ｂの一端にもコード線が接続され、そのコード線の他端はスイッチング部１０１に接続される。なお、配線１３ａ，１３ｂの両端には、クロム金属による引き出し線が形成されている（図４の黒塗り部分）。かかる構成において、電流電圧測定装置１００では、スイッチング部１０１における配線１３ａ又は配線１３ｂに対する電気的接続を交互に切り替えて、配線１３ａ及び配線１３ｂにおける電圧及び電流の大きさを測定した。

その結果、図５に示すように、配線１３ａにおける抵抗値が２５ｋΩとなる一方、配線１３ａと配線１３ｂとの間の抵抗値は１０３倍（＋２Ｖ時）となった。このような結果から、配線基板１では隣り合う配線１３は確実に分離していると評価できる。すなわち、本実施形態に係る配線基板１は、基板１１上の独立した複数のワイヤが正確に形成されており、実装にたえる電気的特性を有するものであることが明らかとなった。

（実施例１）
配線基板１の製造方法の実施例１について説明する。本実施例では、干渉露光法を用いて基板１１上に隔壁１２と配線１３とを形成するとともに、その製造過程で隔壁１２が導電性材料を含む溶液を弾くように撥水加工を施すことで、より良質な配線基板１を製造する。図６は、実施例１における配線基板１の作製工程を示す図である。なお、図６では、配線基板１の平面中心を通る横方向（左右方向）の平行線における、配線基板１の側面断面の変遷を示している。

以下、図６を用いて、実施例１の配線基板１の作製工程について説明する。まず「フォトレジスト形成工程」では、ガラス製の基板１１上に、導通確認のための引出し配線となるクロム金属（図示外）を成膜及びパターニングした後、フォトレジスト４１をスピンコート法により成膜する。次に、「干渉露光工程」では、クロム金属（図示外）及びフォトレジスト４１が成膜された基板１１を、マッハツェンダー干渉装置３０にセットする。そして、フォトレジスト４１に対して窒素レーザ（３３７ｎｍ）を照射し、所定の干渉縞に基づいて露光する。本実施例では、配線基板１の表面に、明部と暗部とが交互に平行に伸びるような干渉縞を、フォトレジスト４１に露光する。次に、「現像工程」では、露光したフォトレジスト４１を現像して、フォトレジスト４１に干渉縞に基づく凹凸を形成する。その結果、基板１１の表面に、フォトレジスト４１における凸状部分（ライン部）４２と凹状部分（スペース部）４３とが交互に形成される。

次に、「撥水加工工程」では、ライン部４２とスペース部４３が形成された基板１１を、プラズマ照射器（図示外）にセットする。そして、ライン部４２と、スペース部４３から表面に現れる基板１１を、ＣＦｘ（フロロカーボン）プラズマ中に曝して、その表面を撥水性に改質する。これにより、ライン部４２と、スペース部４３から表面に現れる基板１１とは、後述の導電性ペースト４４をはじく性質を有する。特にライン部４２は、隣り合うスペース部４３の間で導電性ペースト４４が移動することがないように、各スペース部４３間を隔離する隔壁１２として機能する。

次に、「配線形成工程」では、撥水加工された基板１１に形成されているスペース部４３に、銀ナノ粒子（６ｗｔ％、エタノール溶媒、粒子径５ｎｍ）の導電性ペースト４４を流し込む。本実施例では、スピンコート法によってスペース部４３に導電性ペースト４４を注入している。そして、スペース部４３における導電性ペースト４４の層の厚みがライン部４２と同じ高さとなるように、スペース部４３からあふれた余分な導電性ペースト４４を除去することで、スペース部４３に配線１３が形成される。なお、本実施例では、１つのスペース部４３につき一本のワイヤが形成され、配線１３を構成する各ワイヤは、幅３μｍ,長さ１５０μｍである。

最後に、配線１３が形成された基板１１を、恒温槽（図示外）にて１５０℃で４０分間ベークして、配線１３を完全に固化させる。これらの工程により、撥水加工された隔壁１２と、超微細な配線１３とが基板１１上に形成された配線基板１が作製される（図１参照）。

以上、本実施例の配線基板１の製造方法によれば、干渉露光法を用いて基板１１上に超微細な配線１３が形成するようにしたので、従来のようにフォトマスクを用いる必要がないため、基板１１上に配線１３を形成できる範囲がフォトマスクの大きさに制限されることなく、大面積デバイスに対してナノオーダーの超微細配線１３を形成することができる。また、従来のようにフォトマスクを用いたマッチングやエッチング等の工程を行う必要がないため、より簡易な製造工程で配線基板１を製造することができ、かつ配線基板１の製造コストを低減することができる。さらに、その製造工程において、基板１１上に形成される隔壁１２は、導電性ペースト４４をはじくように撥水加工されるので、配線１３の各ワイヤの分離（絶縁）が十分に実現された良質な配線基板１を製造することができる。

（実施例２）
配線基板１の製造方法の実施例２について説明する。本実施例では、基板１１上に配線１３のみを形成するとともに、その製造過程で隔壁１２が導電性材料を含む溶液をはじくようにする撥水加工を施すことで、より良質な配線基板１を製造する。図７は、実施例２における配線基板１の作製工程を示す図である。図８は、実施例２における配線基板１の平面図である。なお、図７では、配線基板１の平面中心を通る横方向（左右方向）の平行線における、配線基板１の側面断面の変遷を示している。

以下、図７を用いて、実施例２の配線基板１の作製工程について説明する。まず「疎水性薄膜形成工程」では、ガラス製の基板１１上に、導通確認のための引出し配線となるクロム金属（図示外）を成膜及びパターニングした後、疎水性薄膜４６をスピンコート法により成膜する。疎水性薄膜４６は、四フッ化エチレン樹脂や疎水性ポリイミド類などを用いる。さらに、「フォトレジスト形成工程」では、疎水性薄膜４６の上にフォトレジスト４１をスピンコート法により成膜する。

次に、「干渉露光工程」では、クロム金属（図示外），疎水性薄膜４６，フォトレジスト４１が成膜された基板１１を、マッハツェンダー干渉装置３０にセットする。そして、フォトレジスト４１に対して窒素レーザ（３３７ｎｍ）を照射し、所定の干渉縞に基づいて露光する。本実施例では、配線基板１の表面に、明部と暗部とが交互に平行に伸びるような干渉縞を、フォトレジスト４１に露光する。次に、「現像工程」では、露光したフォトレジスト４１を現像して、フォトレジスト４１に干渉縞に基づく凹凸を形成する。その結果、基板１１の表面に、フォトレジスト４１における凸状部分（ライン部）４２と凹状部分（スペース部）４３とが交互に形成され、スペース部４３では疎水性薄膜４６が表面側に表れた状態となる。

次に、「エッチング工程」では、凹凸が形成されたフォトレジスト４１をマスクとして、疎水性薄膜４６をパターニングする。この疎水性薄膜４６のパターニングには、ウェットエッチングや反応イオンエッチングなどを利用する。例えば、基板１１をプラズマ照射器（図示外）にセットし、スペース部４３において表面に表れている疎水性薄膜４６に酸素プラズマを照射して微細加工する。すなわち、フォトレジスト４１をマスクとすることで、凸部（ライン部４２）の背後にある疎水性薄膜４６を残存させつつ、凹部（スペース部４３）に表れる疎水性薄膜４６のみが基板１１が表れるまで除去して、微細溝４７を形成する。

次に、「レジスト除去工程」において、残り（ライン部４２）のフォトレジスト４１も除去する。なお、フォトレジスト４１の除去後に、ライン部４２の背後に残存する疎水性薄膜４６が、隣り合う各微細溝４７の間を隔てる隔壁１２となる。本実施例の隔壁１２は、疎水性ポリイミドなどによって構成されているため、後述の導電性ペースト４４をはじく性質を有する。

次に、「配線形成工程」では、基板１１に形成された微細溝４７に、銀ナノ粒子（６ｗｔ％、エタノール溶媒、粒子径５ｎｍ）の導電性ペースト４４を流し込む。そして、微細溝４７における導電性ペースト４４の層の厚みが隔壁１２と同じ高さとなるように、微細溝４７からあふれた余分な導電性ペースト４４を除去することで、微細溝４７に配線１３が形成される。

最後に、配線１３が形成された基板１１を、恒温槽（図示外）にてベークすることで配線１３を完全に固化させる。そして、本実施例では隔壁１２をもたない配線基板１を作製するため、さらに「隔壁除去工程」において隔壁１２を除去する。なお、配線１３は先の工程で固化されているから、隔壁１２を除去してもその形状が崩れることはない。これらの工程により、図８に示すように、超微細な配線１３が基板１１上に形成された配線基板１が作製される。

以上、本実施例の配線基板１の製造方法によれば、干渉露光法を用いて基板１１上に超微細な配線１３が形成するようにしたので、従来のようにフォトマスクを用いることがないため、基板１１上に配線１３を形成できる範囲がフォトマスクの大きさに制限されることなく、大面積デバイスに対して数百ナノメートルオーダーの超微細配線１３を形成することができる。また、従来のようにフォトマスクを用いたマッチングやエッチング等の工程を行う必要がないため、より簡易な製造工程で配線基板１を製造することができ、かつ配線基板１の製造コストを低減することができる。さらに、その製造工程において、基板１１上に形成される隔壁１２が有効に撥水性を発揮するため、配線１３の各ワイヤの分離（絶縁）が十分に実現された良質な配線基板１を製造することができる。

（実施例３）
配線基板１の製造方法の実施例３について説明する。本実施例は、基本的には実施例２と同じであるが、基板１１上の一部の領域に隔壁１２及び配線１３を形成することで、部分的に超微細配線パターンが形成された配線基板１を製造する点で異なる。図９は、実施例３における配線基板１の作製工程を示す図である。図１０は、フォトマスク５０の平面図である。図１１は、実施例３における配線基板１の平面図である。なお、図９では、配線基板１の平面中心を通る横方向（左右方向）の平行線における、配線基板１の側面断面の変遷を示している。

以下、図９を用いて、実施例３の配線基板１の作製工程について説明する。まず、実施例２と同様に、「疎水性薄膜形成工程」及び「フォトレジスト形成工程」において、基板１１上に疎水性薄膜４６及びフォトレジスト４１を成膜する。次に、「干渉露光工程」では、この基板１１をマッハツェンダー干渉装置３０にセットし、さらにフォトレジスト４１とレーザ光源との間にフォトマスク５０を設置する。

図１０に示すように、本実施例で用いるフォトマスク５０は、薄板状の基板であって、その中央部に略正方形状の貫通孔が形成されたロの字型形状をなす。フォトマスク５０は、レーザ光源を遮断する性質を有しており、フォトマスク５０の平面に対して照射するレーザ光は、貫通孔のみから通過することができる。この貫通孔は、基板１１上で配線１３を形成する領域と大きさ及び形状が一致するように形成されている。

そして、「干渉露光工程」では、レーザ光源から射出される窒素レーザを、図１０に示すフォトマスク５０を介してフォトレジスト４１に照射する。フォトマスク５０では貫通孔以外は窒素レーザが遮断されるから、フォトレジスト４１は貫通孔と同一範囲で干渉縞により露光されることになる。

次に、実施例２と同様に、「現像工程」では、露光したフォトレジスト４１を現像するが、干渉縞により露光された範囲内でのみフォトレジスト４１に凹凸が形成される。「エッチング工程」では、そのフォトレジスト４１の凹凸に応じて疎水性薄膜４６を酸素プラズマで微細加工する。「レジスト除去工程」では、残り（ライン部４２）のフォトレジスト４１を除去する。最後に、「配線形成工程」では、微細溝４７に導電性ペースト４４を流し込んで配線１３を形成する。

これらの工程により、図１１に示すように、撥水性を有する隔壁１２と超微細な配線１３とが、フォトマスク５０により仕切られた範囲内で基板１１上に形成された配線基板１が作製される。

以上、本実施例の配線基板１の製造方法によれば、フォトマスク５０を用いて基板１１上に部分的に超微細配線パターンが形成されるようにしたので、基板１１上における任意の位置及び範囲で、数百ナノメートルオーダーの超微細配線１３を形成することができる。

（実施例４）
配線基板１の製造方法の実施例４について説明する。本実施例は、基板１１上で隔壁１２や配線１３を層状に重ねることで、任意の超微細配線パターンが形成された配線基板１を製造する。図１２は、配線パターンが積層される前の配線基板１の平面図である。図１３は、実施例４における配線基板１の作製工程を示す図である。図１４は、フォトマスク５１の平面図である。図１５は、実施例４における配線基板１の平面図である。なお、図１２に示すＢ−Ｂ´線は、配線基板１の横方向（左右方向）の平行線であって、配線１３の断面中心を通る線である。また、図１３では、Ｂ−Ｂ´線における配線基板１の側面断面の変遷を示している。

本実施例では、実施例３で作製された配線基板１（図１１）について、さらにその上に配線パターンを積層する場合を例示して説明する。そして、理解の容易のため、図１２に示すように、図１１に示す配線基板１が水平面上で９０°回転されて、配線１３が横方向（図１２の左右方向）に形成されているものとする。そして、この配線基板１の横方向の配線１３の上に、さらに縦方向（図１２の上下方法）の配線パターンを積層し、かつ上下の配線の一部を接続する場合を説明する。

以下、図１３を用いて、実施例４の配線基板１の作製工程について説明する。まず、「親水性薄膜形成工程」では、図１２に示す配線基板１の上面に、親水性の層間絶縁膜６１を形成して、隔壁１２及び配線１３を被膜する。さらに、「フォトレジスト形成工程」では、層間絶縁膜６１上にフォトレジスト６２をスピンコート法により成膜する。

次に、「ビアホール形成工程」では、配線１３をその上方に配置される他配線と接続させる位置に、両配線を接続させるための孔（ビアホール）を形成する。すなわち、フォトレジスト６２における両配線を接続させる位置を、ビア用マスク露光又はレーザスポット光による露光を施し、これを現像してフォトレジスト６２に凹凸を形成する。さらに、この凹凸が形成されたフォトレジスト６２をマスクとして、層間絶縁膜６１をエッチングする。これにより、層間絶縁膜６１及びフォトレジスト６２にビアホール６３が形成され、平面視、ビアホールから配線１３が表面に現れる。

そして、「レジスト除去工程」では、残りのフォトレジスト６２を除去し、層間絶縁膜６１の全体が表面に現れる。その後、「銀充填工程」では、層間絶縁膜６１に形成されたビアホール６３に、無電解銀メッキなどにより金属銀を析出及び充填する。この金属銀が、上下層の配線を連結するための金属配線６４となる。

次に、実施例２と同様にして、「疎水性薄膜形成工程」及び「フォトレジスト形成工程」において、層間絶縁膜６１及び金属配線６４の上に、疎水性薄膜６５及びフォトレジスト６６を成膜する。さらに、「干渉露光工程」，「現像工程」，「エッチング工程」によって、疎水性薄膜６５及びフォトレジスト６６に微細溝６７が形成される。

ここで、本実施例では、配線基板１の上部層に、縦方向（図１２の上下方向）に平行な複数の配線を形成するため、「干渉露光工程」においては、明部と暗部とが交互に縦方向に伸びるような干渉縞が露光され、さらに図１４に示すようなフォトマスク５１を用いるものとする。すなわち、図１４に示す薄板状のフォトマスク５１には、縦方向を長手方向とし、かつ階段状の矩形をなす貫通孔が形成されている。これにより、「干渉露光工程」では、フォトマスク５１の貫通孔に対応する範囲で、縦方向に４本の配線が形成されるようにフォトレジスト６６に干渉縞が露光される。さらに、両端側の２本の配線が下部層の配線１３と各々接続されるように、フォトレジスト６６におけるビアホール６３の上方に相当する位置も露光される。

そして、「レジスト除去工程」では、残りのフォトレジスト６６を除去し、「配線形成工程」では、基板１１の微細溝６７に導電性ペースト６８を流し込んで、配線１５を形成する。なお、疎水性薄膜６５が、撥水性を有する隔壁１４として機能する。その結果、配線基板１では、上部層の配線１５のうちの両端の２本が、下部層の配線１３のうちの１本と金属配線６４を介して接続されている。

これらの工程により、図１５に示すように、下部層において隔壁１２及び配線１３が基板１１上に形成され、上部層に隔壁１４及び配線１５が積層して形成された配線基板１が作製される。平面視、配線１３及び配線１５は直交した方向に形成されており、かつ配線１５の両端の２本は、配線１３のうちの１本と電気的に導通している。

以上、本実施例の配線基板１の製造方法によれば、基板１１上で隔壁や配線などを層状に重ねるようにして立体的な配線パターンを形成したので、基板１１上において任意の数百ナノメートルオーダーの超微細配線１３をより自由に形成することができる。

なお、本発明は、以上詳述した実施の形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、実施例１乃至４を様々に組み合わせて、本発明を実現するようにしてもよい。すなわち、実施例１に示す配線基板１の製造方法を用いて、実施例３のように基板１１上に部分的に超微細配線パターンを形成してもよいし、実施例４のように基板１１上で隔壁や配線などを層状に重ねるようにしてもよい。

また、本発明に係る配線基板１の製造方法によれば、各種設定を任意に変化させることで、任意のナノオーダーの超微細配線１３をより自由に形成することができる。例えば、「干渉露光工程」で露光する干渉縞を任意の方向，形状，幅長で設定すれば、それに応じたパターンの配線１３を形成することができる。また、フォトマスク５０，５１（とその貫通孔）は、その大きさや形状は任意であるから、配線基板１に任意の範囲で配線１３を形成することができる。

また、配線基板１の作製に使用する各材料は、上記実施例で示したもの限定されず、配線基板１の実装や用途に応じて、最適なものを選択すればよいことはいうまでもない。

本発明の超微細配線基板の製造方法は、プリント基板等に超微細な配線パターンを形成する方法として利用できる。

配線基板１の平面図である。 Ａ−Ａ´線方向における、配線基板１の矢視方向断面図である。 マッハツェンダー干渉装置３０の構成をあらわすブロック図である。 配線基板１の性能評価手法を説明するための図である。 配線基板１における、ワイヤの電流−電圧特性を示すグラフ図である。 実施例１における配線基板１の作製工程を示す図である。 実施例２における配線基板１の作製工程を示す図である。 実施例２における配線基板１の平面図である。 実施例３における配線基板１の作製工程を示す図である。 フォトマスク５０の平面図である。 実施例３における配線基板１の平面図である。 配線パターンが積層される前の配線基板１の平面図である。 実施例４における配線基板１の作製工程を示す図である。 フォトマスク５１の平面図である。 実施例４における配線基板１の平面図である。

１ 配線基板
１１ 基板
１２ 隔壁
１３ 配線
１４ 隔壁
１５ 配線
３０ マッハツェンダー干渉装置
３１ レーザ光源
３２ スペシャルフィルター
３３ 第１コリメータレンズ
３４ 第１ビームスプリッタ
３５ 干渉セクション
３６ 第１全反射鏡
３７ 第２全反射鏡
３８ 第２ビームスプリッタ
３９ 第２コリメータレンズ
４１ フォトレジスト
４２ ライン部
４３ スペース部
４４ 導電性ペースト
４６ 疎水性薄膜
４７ 微細溝
５０ フォトマスク
５１ フォトマスク
６１ 層間絶縁膜
６２ フォトレジスト
６３ ビアホール
６４ 金属配線
６５ 疎水性薄膜
６６ フォトレジスト
６７ 微細溝
６８ 導電性ペースト
１００ 電流電圧測定装置
１０１ スイッチング部
１０２ 電流電圧測定回路

Claims (5)

1. 基板上に超微細配線が形成された超微細配線基板の製造方法であって、
   前記基板上に、四フッ化エチレン樹脂又は疎水性ポリイミドで疎水性薄膜を形成する疎水性薄膜形成工程と、
   前記疎水性薄膜上にフォトレジストを形成するフォトレジスト形成工程と、
   前記フォトレジストに対してレーザ光を照射して該フォトレジストに干渉縞を露光する干渉露光工程と、
   前記露光したフォトレジストを現像して、該フォトレジストに前記干渉縞に基づく凹凸を形成する現像工程と、
   前記凹凸が形成されたフォトレジストをマスクとして前記疎水性薄膜をパターニングした後に該フォトレジストを除去することで、該疎水性薄膜に該フォトレジストに基づく凹凸を形成するエッチング工程と、
   前記疎水性薄膜の凹部に導電性材料を含む溶液を流し込んで焼結することで、前記基板に超微細配線を形成する配線形成工程と
   を備えたことを特徴とする超微細配線基板の製造方法。
2. 前記疎水性薄膜及び前記超微細配線の上に、親水性薄膜を形成する親水性薄膜形成工程と、
   前記親水性薄膜上に第２のフォトレジストを形成する第２のフォトレジスト形成工程と、
   前記第２のフォトレジストを露光及び現像して、該第２のフォトレジストを貫通する孔部を前記超微細配線の上方に形成したのち、前記孔部が形成された第２のフォトレジストをマスクとして前記親水性薄膜をパターニングした後に該第２のフォトレジストを除去することで、該親水性薄膜に該孔部に基づくビアホールを形成するビアホール形成工程と、
   前記ビアホールに導電性材料を充填して、前記超微細配線に接続される層間配線を形成する層間配線形成工程と、
   前記親水性薄膜及び前記層間配線の上に、四フッ化エチレン樹脂又は疎水性ポリイミドで第２の疎水性薄膜を形成する第２の疎水性薄膜形成工程と、
   前記第２の疎水性薄膜が形成された基板上に、第３のフォトレジストを形成する第３のフォトレジスト形成工程と、
   前記第３のフォトレジストに対してレーザ光を照射して、該第３のフォトレジストに第２の干渉縞が前記層間配線の少なくとも一部の上方に形成されるように露光する第２の干渉露光工程と、
   前記露光した第３のフォトレジストを現像して、該第３のフォトレジストに前記第２の干渉縞に基づく凹凸を形成する第２の現像工程と、
   前記凹凸が形成された第３のフォトレジストをマスクとして前記第２の疎水性薄膜をパターニングした後に該第３のフォトレジストを除去することで、該第２の疎水性薄膜に該第３のフォトレジストに基づく凹凸を形成する第２のエッチング工程と、
   前記第２の疎水性薄膜の凹部に前記導電性材料を含む溶液を流し込んで焼結することで、前記層間配線と接続される第２の超微細配線を形成する第２の配線形成工程と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超微細配線基板の製造方法。
3. 前記導電性材料を含む溶液は、金属ナノ粒子分散液又は導電性高分子溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超微細配線基板の製造方法。
4. 前記干渉露光工程において、干渉露光に用いられる前記レーザ光は、単色光のレーザであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超微細配線基板の製造方法。
5. 前記干渉露光工程において、干渉露光に用いられる前記レーザ光は、一つの光源から射出されたレーザ光を二つの光束に分離させた後、該二つの光束を前記基板上で再び合成して、前記干渉縞を前記フォトレジストに露光する二光束干渉露光であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超微細配線基板の製造方法。

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