JP5145687B2 - デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヴィアの形成方法に関し、さらに詳しくは、印刷法を用いたヴィアの形成方法に関する。

近年、プラスチック基板上に低コストプロセスで有機トランジスタアレイを形成し、Ｅペーパー、液晶ディスプレイなどのバックプレーンとして応用することが検討されている。この有機トランジスタの製造方法では、従来のシリコンＴＦＴと差別化するために、真空プロセスや、フォトリソグラフィー技術を行うことなく、印刷プロセスのみで各構成要素をパターン形成し、低コスト化することが強く望まれている。

そして、このような背景から、有機トランジスタと接続するヴィアの形成方法も印刷法を用いて行うことが検討されている。例えば、基板上に設けられた配線パターン上に、パッド印刷によりカーボン／グラファイトインクからなる導電性インクを塗布することで、ヴィアを形成し、このヴィアの周囲を覆う状態で、絶縁膜を塗布形成する方法が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。

また、基板上に設けられた配線パターンを覆う状態で、基板上に絶縁膜を形成した後、インクジェット法により絶縁膜を溶かす溶媒を配線パターン上の絶縁膜に向けて飛ばす工程と、乾燥工程とを繰り返すことで、上記配線パターンに達するヴィアホールを形成し、このヴィアホールを導電材料で埋め込む方法が報告されている（例えば、非特許文献２参照）。

Journal of Applied Physics,（米）2004年,Vol.96,p.2286 Advance Materials，（米）2001年，Vol.13,No.21,p.1601-1605

しかし、非特許文献１に記載された方法では、パッドからなる印刷版を被印刷体に押圧して、導電性インクを転写するため、被印刷体に設けられた配線に圧力がかかり断線などを起こす可能性がある。また、印刷版を必要とするため、設計変更に時間を要する、という問題がある。

また、非特許文献２に記載された方法では、確実にヴィアホールを形成するために、絶縁膜の同一箇所に何度も溶媒を飛ばす工程を行うとともに、上記工程と乾燥工程を繰り返すため、時間を要する。また、この方法により形成されるヴィアの径は、上記溶媒の体積および吐出回数である程度の制御は可能であるものの、ヴィア径を精度よく制御することは難しい、という問題がある。

そこで、本発明は、被印刷体に印刷版の接触による圧力がかかることを防ぐとともに、ヴィア径の制御が容易な印刷法によるヴィアの形成方法を提供することを目的とする。

上述したような目的を達成するために、本発明のヴィアの第１の形成方法は、基板上に設けられた導電層パターンの表面の所望の箇所に、非接触方式の印刷法により、導電性インクを塗布することで、ヴィアを形成することを特徴としている。

このようなヴィアの第１の形成方法によれば、基板上に設けられた導電層パターンの表面の所望の箇所に、非接触方式の印刷法により、導電性インクを塗布することでヴィアが形成されるため、被処理体に印刷版の接触による圧力がかかることを防止することができる。また、印刷した導電性インクの塗布パターンの径がヴィアの径となるため、ヴィア径の制御も容易に行うことが可能となる。さらに、印刷版を必要とすることなく、塗布するだけでヴィアを形成することができるため、ヴィアの形成工程が簡略化される。

また、本発明のヴィアの第２の形成方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、基板上に設けられた導電層パターンの表面の所望の箇所に、非接触方式の印刷方法により、絶縁性インクを塗布することで、絶縁層パターンを形成する工程を行う。次に、絶縁層パターンの上部を突出させる状態で、基板上および導電層パターン上に、上記絶縁層パターンとは異なる絶縁材料からなる絶縁膜を形成する工程を行う。次いで、絶縁層パターンを除去することで、絶縁膜に導電層パターンに達するヴィアホールを形成する工程を行う。その後、ヴィアホールを導電材料で埋め込むことで、ヴィアを形成する工程を行う。

このようなヴィアの第２の形成方法によれば、導電層パターンの表面の所望の箇所に、非接触方式の印刷法により、絶縁性インクを塗布することで、絶縁層パターンを形成し、絶縁層パターンの上部を突出させた状態で、基板上に絶縁膜を形成した後、絶縁層パターンの除去により形成されたヴィアホールに、導電材料を埋め込むことでヴィアを形成することから、被印刷体に印刷版の接触による圧力がかかることを防止することができる。また、印刷した絶縁層パターンの径がヴィアの径となるため、ヴィア径の制御も容易に行うことが可能となる。さらに、印刷版を必要とすることなく、塗布するだけでヴィアを形成することができるため、ヴィアの形成工程が簡略化される。

以上、説明したように、本発明のヴィアの第１および第２の形成方法によれば、被印刷体に印刷版の接触による圧力がかかることを防止することができるため、この圧力による被印刷体の損傷を防止することができる。また、ヴィア径の制御も容易であることから、寸法制御性よく微細なヴィアを形成することができる。さらに、ヴィアの形成工程が簡略化されるため、製造するデバイスの生産性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明のヴィアの第１の形成方法にかかる第１の実施の形態を図１の製造工程断面図を用いて説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、例えばプラスチック基板からなる基板１１上に、例えば金属、もしくは導電性ポリマーからなる配線パターン１２（導電層パターン）が設けられており、この配線パターン１２の表面の所望の箇所に、非接触方式の印刷方法により、導電性インクを塗布することで、ヴィア１３を形成する。このヴィア１３は、例えば２０μｍ〜３０μｍの径で形成されることとする。

ここで、上記非接触方式の印刷方法とは、印刷版を被印刷体に接触させない印刷方式を指し、例えばインクジェット法や、ディスペンサー法を例示することができる。上述したように非接触方式の印刷方法を用いて導電性インクを塗布することで、被印刷体となる基板１１に印刷版の接触による圧力がかかることが防止され、配線パターン１２の断線等の損傷が防止される。また、導電性インクの塗布パターンの径がヴィア１３の径となるため、ヴィア１３の径の制御が容易となる。ここでは、非接触方式の印刷方法として、例えばインクジェット法により、導電性インクを塗布することとする。

また、中央部よりも周縁部が突出した断面形状となるように、導電性インクを塗布することが好ましい。これにより、ヴィア１３が周縁部に突出部１３ａを有した形状となるため、後工程で、基板１１上および配線パターン１２上に絶縁膜を形成した際に、突出部１３ａにより、ヴィア１３の上部が絶縁膜の表面から突出し易くなり、絶縁膜上に形成される導電層パターンと導通を取ることが可能となる。また、ヴィア１３を上記断面形状とするには、導電性インクを構成する導電材料に凝集し易いものを用いるとともに、この導電材料を溶解または分散させる溶媒の揮発性を高くする。これにより、導電性インクを塗布した後、乾燥する過程において、塗布された領域の周縁に導電材料が集まるため、上述したような断面形状となる。また、インクジェット法により印刷するため、上記導電性インクは低粘度であることが好ましく、１ｍＰａｓ〜１０ｍＰａｓであることとする。

ここでは、上記特性を示す導電性インクとして、銀ナノ粒子含有インクを用いることとするが、導電性インクとしては、上記銀ナノ粒子含有インク以外にも、金属ナノ粒子含有インク、有機金属化合物含有インク、導電性ポリマー含有インク等を用いることができる。ただし、導電性インクとして銀ナノ粒子インクを用いた場合には、熱処理により導電性を呈するため、塗布後に熱処理を行う必要がある。

次いで、図１（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、ヴィア１３の上部（突出部１３ａ）を突出させる状態で、基板１１上および配線パターン１２上に、例えばポリビニルフェノール（Poly Vinyl Phenol（ＰＶＰ）)からなる絶縁膜１４を形成する。この際、上述したように、ヴィア１３が突出部１３ａを有することで、ヴィア１３の上部が絶縁膜１４の表面から突出し易くなる。

なお、ここでは、スピンコート法により、絶縁膜１４を形成することとしたが、本発明は、これに限定されず、ヴィア１３の上部を突出させる状態で絶縁膜１４を形成できれば、成膜方法は特に限定されるものではない。ただし、上記スピンコート法等の塗布法により絶縁膜１４を形成することで、製造プロセスを簡略化できるため、好ましい。上記塗布法としては、スリットコーティング法、スプレーコーティング法等が挙げられる。

続いて、絶縁膜１４上に、上記突出部１３ａと連通する状態で、配線パターン１５を形成することで、前記ヴィア１３により、下層の配線パターン１２と上層の配線パターン１５とが連通された状態となる。

このようなヴィア１３の形成方法によれば、基板１１上に設けられた配線パターン１２の表面の所望の箇所に、インクジェット法により導電性インクを塗布することでヴィア１３が形成されるため、基板１１に印刷版の接触による圧力がかかることを防止することができ、この圧力による配線パターン１２の断線等の損傷を防止することができる。また、印刷した導電性インクの塗布パターンの径がヴィア１３の径となるため、ヴィア１３の径の制御も容易に行うことが可能となり、寸法制御性よく微細なヴィア１３を形成することができる。さらに、印刷版を必要とすることなく、塗布するだけでヴィア１３を形成することができることで、ヴィア１３の形成工程が簡略化されるため、製造するデバイスの生産性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明のヴィアの第２の形成方法にかかる第２の実施の形態を図２の製造工程断面図を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、例えばプラスチック基板からなる基板１１上に、例えば金属、もしくは導電性ポリマーからなる配線パターン１２（導電層パターン）が設けられており、この配線パターン１２の表面の所望の箇所に、非接触方式の印刷方法により、絶縁性インクを塗布することで、絶縁層パターン２１を形成する。ここで、絶縁層パターン２１の形成領域には、後工程でヴィアが形成されるため、絶縁層パターン２１は、例えば２０μｍ〜３０μｍの径で形成されることとする。

ここでは、例えばインクジェット法により、上記絶縁性インクを塗布することとする。上述したように非接触方式の印刷方法を用いて絶縁性インクを塗布することで、第１実施形態で説明したように、被印刷体となる基板１１に印刷版の接触による圧力がかかることが防止され、配線パターン１２の断線が防止される。また、上述したように、印刷した絶縁層パターン２１の径が、後述するヴィアの径となるため、ヴィアの径の制御が容易となる。

さらに、中央部よりも周縁部が突出した断面形状となるように、絶縁性インクを塗布することが好ましい。これにより、絶縁層パターン２１が周縁に突出部２１ａを有した形状となるため、後工程で、基板１１上および配線パターン１２上に絶縁膜を形成した際に、突出部２１ａにより、絶縁層パターン２１の上部が絶縁膜の表面から突出し易くなる。また、絶縁層パターン２１を上記断面形状とするには、絶縁性インクを構成する絶縁材料に凝集し易いものを用いるとともに、この導電材料を溶解または分散させる溶媒の揮発性を高くする。これにより、絶縁性インクを塗布した後、乾燥する過程において、塗布された領域の周縁に絶縁材料が集まるため、上述したような断面形状となる。また、インクジェット法により印刷するため、上記絶縁性インクは低粘度であることが好ましく、１ｍＰａｓ〜１０ｍＰａｓであることとする。

ここでは、上記絶縁性インクとして、例えばポリスチレンを１ｗｔ％含有した酢酸エチル溶液を用いることとするが、これ以外にも、ヒドロキシセルロースの水溶液等を用いることで、上述した断面形状を呈する絶縁層パターン２１を形成することが可能となる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、絶縁層パターン２１の上部、すなわち突出部２１ａを露出させる状態で、基板１１上および配線パターン１２上に、絶縁層パターン２１とは異なる材料からなる絶縁膜２２を形成する。この際、絶縁層パターン２１が突出部２１ａを有することで、絶縁膜２２から上記突出部２１ａが突出し易くなる。また、突出部２１ａにより、絶縁層パターン２１の中央部には窪みが設けられた状態となるため、この窪みにも絶縁膜２２が形成された状態となる。なお、絶縁膜２２の成膜方法としては、第１実施形態と同様の方法を用いて行うことができる。

ここで、絶縁膜２２としては、後工程で絶縁層パターン２１を選択的に除去可能な材料を用いることとし、ここでは、例えばＰＶＰからなる架橋性高分子材料を用いることとする。この場合には、ＰＶＰを塗布形成した後に、熱処理を行うことで、ＰＶＰを架橋する。これにより、後工程で、絶縁膜２２に対して選択的に絶縁層パターン２１が除去される。

なお、ここでは、絶縁膜２２をＰＶＰで形成することとしたが、絶縁膜２２の構成材料としては、上記ＰＶＰの他に、エポキシ樹脂等を用いることができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、上記絶縁層パターン２１（前記図２（ｂ）参照）を除去することで、絶縁膜２２に配線パターン１２に達するヴィアホール２２ａを形成する。この際、絶縁層パターン２１が突出部２１ａ（前記図２（ｂ）参照）を有することで、絶縁層パターン２１の中央部の窪みに絶縁膜２２が形成されたとしても、絶縁層パターン２１を除去することで、絶縁層パターン２１上の絶縁膜２２はリフトオフされる。

次いで、図２（ｄ）に示すように、例えばスクリーン印刷法により、このヴィアホール２２ａを例えば銀ペーストからなる導電材料で埋め込むことで、ヴィアホール２２ａにヴィア２３を形成する。

このようなヴィアの形成方法によれば、基板１１上に設けられた配線パターン１２の表面の所望の箇所に、インクジェット法により絶縁性インクを塗布するため、基板１１に印刷版の接触による圧力がかかることを防止することができ、印刷版の接触による配線パターン１２の断線等の損傷を防止することができる。また、印刷した絶縁層パターン２１の径がヴィア２３の径となるため、ヴィア２３の径の制御も容易に行うことが可能となり、寸法制御性よく微細なヴィア２３を形成することができる。さらに、印刷版を必要とすることなく、塗布するだけでヴィア２３を形成することができるため、ヴィア２３の形成工程が簡略化されることから、製造するデバイスの生産性を向上させることができる。

本発明のヴィアの形成方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図である。 本発明のヴィアの形成方法に係る第２実施形態を説明するための製造工程断面図である。

符号の説明

１１…基板、１２…配線パターン（導電層パターン）、１３，２３…ヴィア、１３ａ，２１ａ…突出部、２１…絶縁層パターン、１４，２２…絶縁膜、２２ａ…ヴィアホール

Claims (6)

1. 基板上に設けられた導電層パターンの表面の所望の箇所に、非接触方式の印刷方法により導電性インクを塗布する第１の工程、
   塗布された導電性インクを乾燥させて、その断面形状を、中央部よりも周縁部が突出した形状とする第２の工程、
   乾燥後の導電性インクの上部が絶縁膜から突出するように、乾燥後の導電性インクを含む導電性パターンの表面に該絶縁膜を形成する第３の工程、及び、
   突出した導電性インクの上部と接続する状態で、絶縁膜の上に配線パターンを形成する第４の工程、
   を備えたデバイスの製造方法。
2. 第２の工程と第３の工程との間に、乾燥後の導電性インクに熱処理を施す工程を更に備えている請求項１に記載のデバイスの製造方法。
3. 導電性インクは銀ナノ粒子含有インクから成る請求項２に記載のデバイスの製造方法。
4. スピンコート法によって絶縁膜を形成する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のデバイスの製造方法。
5. 絶縁膜はポリビニルフェノールから成る請求項４に記載のデバイスの製造方法。
6. インクジェット法またはディスペンサー法によって導電性インクを塗布する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のデバイスの製造方法。

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