JP5846594B1 - 配線形成方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る配線形成方法は、下層配線（２）上に形成された絶縁樹脂層（３）の上面のコンタクトホール形成箇所に、光吸収により導電性を発現するインク（６）を塗布する工程と、インク（６）に光照射し、該インク（６）を導体化させるとともに、該インク（６）の発熱により該インク（６）の塗布面の下の絶縁樹脂層（３）を除去することにより、コンタクトホール（５）を形成する工程と、を含む。コンタクトホール（５）において下層配線（２）と導通する上層配線（４）を絶縁樹脂層（３）の上面に形成する工程をさらに行ってもよい。

Description

本発明は、配線形成方法に関する。

導電インクは、塗布成膜によって配線を形成することができるため、従来の真空プロセスに比べて、大幅な低コスト化や環境負荷の低減を可能とするものである。このため、導電インクは、産業的に非常に重要な技術として位置付けられ、活発な材料開発が進められている。

例えば、近年、１５０℃以下の温度での焼成により抵抗率１０^-5Ωｃｍ以下の高い導電性を発現する金属ナノ粒子インクが開発されている。このようなインクによれば、耐熱温度が低いプラスチックフィルム上にも、種々の電子回路を形成することが可能である。

ところで、電子回路の配線を形成する際、基板上に形成された下層配線と、その上の樹脂等で作られた絶縁層により絶縁された上層配線との電気的な接触を取るためのコンタクトホールが必要となる場合がある。

従来のシリコン半導体デバイスにおいては、コンタクトホールの形成は、リソグラフィ技術とエッチング技術とを利用して行われている。例えば、フォトリソグラフィによるレジストパターンの形成後、反応性プラズマガスを用いたドライエッチング等によりコンタクトホールを形成する方法が用いられている。しかしながら、ドライエッチングが真空プロセスであるため、このようなドライエッチング等を用いた方法を印刷装置と組み合わせることはコスト面から難しい。

真空プロセスを用いずに印刷装置にも適用できるコンタクトホールの形成方法としては、例えば、特許文献１に、レーザーアブレーションを用いたスルーホール（コンタクトホール）の形成方法が開示されている。

また、特許文献２には、下層配線パターン上に、予め、絶縁層から突出して島状に形成されるように導電性インクを塗布して、絶縁層と上層配線を積層する方法が記載されている。

一方で、印刷による配線形成方法として、特許文献３に、金属ナノ粒子インクを用いてフラッシュランプにより光焼成する方法が提案されている。

特許第３８８０２４２号公報 特許第５１４５６８７号公報 特許第５４０８８７８号公報

上記の従来のコンタクトホールの形成方法のうち、リソグラフィ技術とエッチング技術を利用した方法は、工程数が多く、また、最終的には剥離除去されるレジストを用いるため、無駄が多く、効率的な方法であるとは言えない。しかも、上述したように、ドライエッチング等を用いた方法は、印刷プロセスには適用することが難しい。

また、レーザーアブレーションを用いた方法は、アブレーションにより分解物がコンタクトホール周辺に飛散し、不良が発生しやすいという課題を有している。さらに、透明な樹脂膜は、吸光係数が低いため、アブレーション加工することが難しく、吸収されなかった光エネルギーにより下層配線がダメージを受けやすい。加工性を高めるために短波長の紫外線レーザーを用いる場合には、光学系装置が高価となり、加工コストが大幅に増大するという問題も生じる。

また、上記特許文献２に記載されたような方法は、導電性インクによる島状の突起の形状制御が難しく、コンタクトホールの微細化や絶縁層の厚膜化に対応することは困難である。

したがって、微細な集積回路にも適用することができる、コンタクトホールを簡便に形成する方法が求められている。

本発明は、コンタクトホールの形成又は配線同士の直接的な接続を簡便に行うことができ、印刷プロセスによる半導体集積回路等の形成にも好適に適用することができる配線形成方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、
絶縁樹脂層を介して配置された配線同士がコンタクトホールにより接続されている構造を有する配線を形成する方法であって、
下層配線上に形成された前記絶縁樹脂層の上面のコンタクトホール形成箇所に、光吸収により導電性を発現するインクを塗布する工程と、
前記インクに光照射し、該インクを導体化させるとともに、該インクの発熱により該インクの塗布面の下の前記絶縁樹脂層を除去することにより、前記コンタクトホールを形成する工程と、
を含む、配線形成方法を提供する。

別の側面において、本発明は、
絶縁樹脂層を介して配置された配線同士がコンタクトホールにより接続されている構造を有する配線を形成する方法であって、
下層配線の上面のコンタクトホール形成箇所に、光吸収により導電性を発現するインクを塗布する工程と、
前記インクを塗布した後、前記下層配線の上に前記絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記絶縁樹脂層の外から前記インクに光照射し、該インクを導体化させるとともに、該インクの発熱により該インクの塗布面の上の前記絶縁樹脂層を除去することにより、前記コンタクトホールを形成する工程と、
を含む、配線形成方法を提供する。

さらに、別の側面において、本発明は、
絶縁樹脂層を介して配置された配線同士を接続して配線を形成する方法であって、
下層配線上に形成された前記絶縁樹脂層の上面に、上層配線として、光吸収により導電性を発現するインクを塗布する工程と、
前記インクに光照射し、該インクを導体化させるとともに、該インクの発熱により該インクの塗布面の下の前記絶縁樹脂層を除去することにより、前記下層配線と前記上層配線とを接続する工程と、
を含む、配線形成方法を提供する。

さらに、別の側面において、本発明は、上記した方法で配線を形成することを含む、電子デバイスの製造方法を提供する。

本発明によれば、導電性インクの光焼成を利用して、コンタクトホールを簡便に形成することができる。また、本発明によれば、導電性インクの光焼成を利用して、絶縁樹脂層を介して配置された配線同士の直接的な接続も簡便に行うことができる。したがって、本発明に係る方法は、微細な配線形成、特に、印刷プロセスによる半導体集積回路等の形成にも好適に適用することができ、電子デバイスの効率的な製造にも寄与するものである。

コンタクトホールを有する配線構造の概略断面図である。 第１実施形態における配線の形成方法を示した概略断面図である。 第２実施形態における配線の形成方法を示した概略断面図である。 比較例１における配線の形成方法を示した概略断面図である。 実施例１，実施例２及び比較例１の配線構造について、上層配線と下層配線との間の電圧−電流特性を示したグラフである。 第３実施形態における配線の形成方法を示した概略断面図（上側）及び上面図（下側）である。 実施例３及び比較例２の配線構造について、２本のライン状の下層配線の間の電圧−電流特性を示したグラフである。 光焼成によってコンタクトホールを形成した後、かつ上層配線を形成する前の実施例４の配線構造の上面の光学顕微鏡写真である。 上層配線を形成した後の実施例４の配線構造の上面の光学顕微鏡写真である。 実施例４及び比較例３の配線構造について、上層配線と下層配線との間の電圧−電流特性を示したグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して、より詳細に説明する。

本発明者らは、コンタクトホールの形成又は上層配線と下層配線との直接的な接続を簡便に行うことを可能にする方法について検討を重ねた。その結果、金属ナノ粒子インクの光焼成の技術を利用できることを見出した。

本実施形態において採用された光焼成法では、フラッシュランプ又はレーザーによる高強度のパルス光が基板上に印刷された金属ナノ粒子インクに照射される。その結果、インクに含まれた金属ナノ粒子が瞬間的に高温に加熱されて焼結する。

（第１実施形態）
図１に示すように、配線構造１０は、基板１、下層配線２、絶縁樹脂層３、上層配線４及びコンタクトホール５を有する。基板１の上に下層配線２、絶縁樹脂層３及び上層配線４がこの順番で配置されている。絶縁樹脂層３によって、下層配線２と上層配線３とが隔てられている。コンタクトホール５は、絶縁樹脂層３を厚さ方向に貫通しており、下層配線２と上層配線４とを電気的に接続している。詳細には、コンタクトホール５の内部に導体７（ビア導体）が充填されており、導体７によって下層配線２と上層配線４とが電気的に接続されている。

図１に示す配線構造１０を形成する方法を詳細に説明する。

図２（ａ）に示すように、基板１の上に下層配線２及び絶縁樹脂層３をこの順番で形成する。下層配線２を積層させる基板１の構造及び材料は、特に限定されるものではない。基板１の材料には、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料や、樹脂、紙等の有機材料を適用することができる。本実施形態に係る方法は、フレキシブルな基板１にも対応し得る。基板１の構造も特に限定されない。基板１は、例えば、平板状の構造を有する。

基板１の上に下層配線２を形成する方法は特に限定されない。例えば、金属粒子を含むインクを所定パターンで基板１の上に塗布し、塗布したインクを焼成することによって下層配線２を形成することができる。金属粒子を含むインクは、マイクロメートルオーダーの平均粒径の金属粒子を含む金属ペーストであってもよいし、ナノメートルオーダーの平均粒径の金属粒子を含む金属ナノ粒子インクであってもよい。「平均粒径」は、例えば、以下の方法で算出できる。まず、金属粒子を電子顕微鏡（ＳＥＭ又はＴＥＭ）で観察する。得られた像における特定の金属粒子の面積Ｓの平方根を当該金属粒子の粒径ａと定義する（ａ＝Ｓ^1/2）。任意の５０個の金属粒子の粒径ａを算出する。算出された粒径ａの平均値を金属粒子の１次粒子の平均粒径と定義する。

下層配線２を形成するためのインクを基板１に塗布する方法は特に限定されない。公知のコーティング方法又は印刷方法によってインクを基板１に塗布することができる。コーティング方法としては、スピンコート、バーコート、スプレーコート等が挙げられる。印刷方法としては、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、ダイレクトグラビア印刷、凸版反転印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。また、公知のリソグラフィ技術によって所定パターンを有する下層配線２を形成することも可能である。下層配線２のパターンも特に限定されない。

絶縁樹脂層３は、下層配線２の上に積層可能なものであれば、特に限定されるものではない。絶縁樹脂層３は、好ましくは、塗布成膜によって形成されうる。絶縁樹脂層３を構成する樹脂として、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。これらは単体でも、共重合体でも、混合物として用いられてもよい。

絶縁樹脂層３の形成方法は、特に限定されるものではない。絶縁樹脂層３は、例えば、樹脂成分及び溶媒を含む溶液を塗布することによって形成されうる。樹脂成分及び溶媒を含む溶液を使用すれば、平坦な表面を有する絶縁樹脂層３を形成できる。操作性や効率等の観点から、例えば、スピンコート、バーコート、スプレーコート等による塗布、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、凸版反転印刷、インクジェット印刷等の各種印刷機による印刷等により絶縁樹脂層３を形成することが好ましい。ただし、下層配線２を覆うように基板１に樹脂フィルムを貼り合わせることによって絶縁樹脂層３を形成することも可能である。

次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁樹脂層３の上にインク６を配置する。詳細には、絶縁樹脂層３の上面のコンタクトホール５を形成すべき位置（コンタクトホール形成箇所）にインク６を塗布する。インク６を塗布した後、基板１とともにインク６を加熱してインク６に含まれた溶媒を除去してもよい。

インク６は、光吸収により導電性を発現するインクでありうる。光吸収により導電性を発現するインクとしては、金属微粒子を含むインクが好適に適用される。このようなインクを導電性インクとして用いることにより、微細な配線形成を効率的に行うことができる。均質な配線を形成する上では、導電性に優れた金属微粒子、特に、金属ナノ粒子を含むインクを用いることが好ましい。金属ナノ粒子は、光吸収性及び光焼成において、より優れた特性を発揮し得る。

また、金属微粒子を構成する金属は、特に限定されるものではない。金属微粒子を構成する金属として、例えば、銅、銀、アルミニウム、ジルコニウム、ニオブ、金、鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウム、錫、亜鉛、チタン、ハフニウム、タンタル、白金、パラジウム、クロム、バナジウム、これらの合金等を使用可能である。これらのうち、金、銀、銅等が好適であり、特に、銅が好ましい。

金属微粒子を含むインクとしては、該金属微粒子が有機溶媒等に分散された公知の金属微粒子インクを用いることができる。インクの塗布方法としては、例えば、スピンコート、バーコート、スプレーコート等による塗布、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、ダイレクトグラビア印刷、凸版反転印刷、インクジェット印刷等の各種印刷機による印刷等が挙げられる。これらのうち、印刷による塗布がより好ましい。このような印刷プロセスによれば、真空プロセスによらずに効率的に簡便にインクを塗布することができ、しかも、微細な配線の構成にも対応可能である。

次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁樹脂層３の上に配置されたインク６に光照射し、コンタクトホール５を形成する。詳細には、インク６は、照射された光を吸収して焼成され、導体化する。インク６の導体化とともに、インク６の発熱により、インク６の塗布面の下の絶縁樹脂層３を部分的に除去する。言い換えれば、インク６の導体化と同時に、絶縁樹脂層３の一部が除去される。これにより、コンタクトホール５及びその内部に位置する導電性の焼成体７（導体）が形成される。焼成体７は下層配線２に接している。なお、「同時」とは、インク６が焼成されて導体化することと、絶縁樹脂層３の一部が熱で溶融し、分解され、消失することとが並行して進行することを意味する。焼成体７と下層配線２との間には、絶縁樹脂層３を構成する樹脂の分解物（例えば、カーボン）が残存している可能性がある。ただし、そのような分解物が焼成体７と下層配線２との界面に僅かに存在していたとしても、焼成体７と下層配線２との導通に大きな影響は生じないと考えられる。

上記のようにして塗布したインク６への光照射は、キセノンフラッシュランプ又はレーザーを用いて行われることが好ましい。このようなパルス光源を用いることにより、インク６が効果的に光を吸収し、焼成される。光焼成時の発熱により、該インク６の上又は下に位置する絶縁樹脂のみが、短時間で確実に溶けて除去される。これにより、微細なコンタクトホール５や配線の形成が可能となる。また、使用するインクに応じて、照射される光のエネルギーを容易に所望の強さに調整することができる。

また、所望のパターンでインク６が塗布されているので、ピンポイントの光照射は必須とされない。例えば、複数のコンタクトホール形成箇所において同時にインク６の焼成が進行するように、基板１の全面に光が照射されてもよい。このような方法は非常に簡便であり、ロールツーロールプロセス（roll to roll process）などの高速印刷プロセスにも適用可能である。もちろん、インク６にピンポイントで光を照射してもよい。

最後に、図２（ｄ）に示すように、コンタクトホール５において下層配線２と導通する上層配線４を絶縁樹脂層３の上面に形成する。これにより、配線構造１０が得られる。上層配線４は、下層配線２と同じ方法で形成することができる。下層配線２と上層配線４とは、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。

以上に説明したように、本実施形態の方法によれば、光吸収により導電性を発現するインクを用いる。インクの光焼成によって、絶縁樹脂層３を介して配置された配線（下層配線２及び上層配線４）の接続に必要なコンタクトホール５を簡便に形成することができる。

本明細書において、「配線」の用語は、電極、端子などの導体要素を広く含む意味で使用される。

以下、本発明の別の実施形態を説明する。図面において、第１実施形態と以下の実施形態とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。第１実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、以下の実施形態にも適用されうる。

（第２実施形態）
本実施形態に係る方法は、第１実施形態に係る方法とは絶縁樹脂層３の形成とインクの塗布との工程順序が逆である。つまり、本実施形態に係る方法は、絶縁樹脂層３の積層に先立って、コンタクトホール形成箇所にインク６を塗布しておく方法である。このような方法によっても、第１実施形態に係る方法と同様に、インク６の光焼成によって、コンタクトホール５を簡便に形成することができる。

具体的には、図３（ａ）に示すように、下層配線２を有する基板１を準備する。そして、下層配線２の上面のコンタクトホール５を形成すべき位置（コンタクトホール形成箇所）にインク６を塗布する。インク６を塗布した後、基板１とともにインク６を加熱してインク６に含まれた溶媒を除去する。これにより、インク６の流動性が低下するので、絶縁樹脂層３を形成することが容易になる。

次に、図３（ｂ）に示すように、インク６を塗布した後、下層配線２及びインク６を被覆するように、下層配線２の上に絶縁樹脂層３を形成する。絶縁樹脂層３の形成方法は、第１実施形態で説明した通りである。

次に、図３（ｃ）に示すように、絶縁樹脂層３の外からインク６に光照射し、コンタクトホール５を形成する。詳細には、インク６は、照射された光を吸収して焼成され、導体化する。インク６の導体化とともに、インク６の発熱により、該インク６の塗布面の上の絶縁樹脂層３を部分的に除去する。これにより、コンタクトホール５及びその内部に位置する導電性の焼成体７が形成される。インク６への光照射は、第１実施形態で説明した方法によって行うことができる。

第２実施形態に係る方法においては、絶縁樹脂層３の外からインク６に対して光照射する。言い換えれば、絶縁樹脂層３で被覆された未焼成のインク６に対し、絶縁樹脂層３を介して光照射する。そのため、絶縁樹脂層３を構成する樹脂として、先に例示した照射光が透過可能な樹脂を用いる必要がある。言い換えれば、絶縁樹脂層３を構成する樹脂として、照射光に対する透光性を有する樹脂を用いる必要がある。一例において、インク６が塗布された位置において、照射光の透過率は８０％以上である。

最後に、図３（ｄ）に示すように、コンタクトホール５において下層配線２と導通する上層配線４を絶縁樹脂層３の上面に形成する。これにより、配線構造１０が得られる。

第１実施形態及び第２実施形態は、いずれも、絶縁樹脂層３を介して配置された上層配線４と下層配線２とがコンタクトホール５によって電気的に接続されている配線構造１０を形成する方法を提供する。その方法は、絶縁樹脂層３の上面に光吸収により導電性を発現するインク６を配置する、又は、下層配線２と絶縁樹脂層３との間に光吸収により導電性を発現するインク６を配置する工程と、インク６に光照射し、該インク６を導体化させるとともに、該インク６の発熱により絶縁樹脂層３を部分的に除去することにより、コンタクトホール５を形成する工程とを含む。

（第３実施形態）
本実施形態は、コンタクトホールの形成を必須としない点で第１実施形態及び第２実施形態と相違する。本実施形態も、インクの光焼成によって、配線を形成する方法を提供する。本実施形態では、絶縁樹脂層を介して配置された配線同士を直接接続して配線を形成する。

具体的には、図６（ａ）に示すように、基板１の上に下層配線２及び絶縁樹脂層３をこの順番で形成する。図６（ａ）の例では、少なくとも１組の下層配線２，２が基板１の上に形成されている。図６（ａ）の例では、下層配線２，２は互いに導通していないが、図に表わされていない位置で導通している場合もありうる。下層配線２及び絶縁樹脂層３の形成方法は、第１実施形態で説明した通りである。

次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁樹脂層３の上にインク６を配置する。詳細には、下層配線２の上に形成された絶縁樹脂層３の上面に、上層配線として、光吸収により導電性を発現するインク６を塗布する。インク６を塗布した後、基板１とともにインク６を加熱してインク６に含まれた溶媒を除去してもよい。基板１を平面視したとき、インク６のパターンは、互いに導通させるべき下層配線２，２の両方に重なっている。

次に、図６（ｃ）に示すように、インク６に光照射する。インク６は、照射された光を吸収して焼成され、導体化する。インク６の導体化とともに、インク６の発熱により、該インク６の塗布面の下の絶縁樹脂層３を部分的に除去する。これにより、配線構造１２が得られる。焼成体７は、下層配線２，２の両者に接しており、下層配線２，２を電気的に接続している。配線構造１２において、焼成体７の表面は、絶縁樹脂層３の表面よりも引き下がった位置にある。

本実施形態では、同一面内に存在する複数の下層配線２，２の上に形成された絶縁樹脂層３の上面に、平面視で複数の下層配線２，２に重なるパターンにて、光吸収により導電性を発現するインク６を塗布する。そして、インク６に光照射し、該インク６を導体化させるとともに、該インク６の発熱により該インク６の塗布面の下の絶縁樹脂層３を除去することにより、インク６の焼成体７によって複数の下層配線２，２を互いに電気的に接続する。すなわち、本実施形態によれば、同一面内に存在する下層配線２，２を被覆するように絶縁樹脂層３を形成した後において、下層配線２，２を接続する配線としての焼成体７を形成することができる。

以上に説明したように、上記の実施形態に係るいずれの方法でも、光吸収により導電性を発現するインクの光焼成を利用することにより、絶縁樹脂層を介して配置された配線を、短時間で簡便に接続することができる。また、このような光焼成を利用するコンタクトホールや配線の形成は、絶縁樹脂層を介した配線間の導通不良の原因となる絶縁樹脂層由来の分解物等のダストを生じにくいという利点も有している。

第１〜第３実施形態に係る配線形成方法は、いずれも、下記の点で共通している。すなわち、下層配線２と絶縁樹脂層３との間又は絶縁樹脂層３の上面に光吸収により導電性を発現するインク６を配置する。インク６に光照射することによって該インク６を焼成して導電性の焼成体７を形成するとともに、該インク６の発熱により絶縁樹脂層３を部分的に除去し、下層配線２に電気的に接続された焼成体７を露出させる。

第１〜第３実施形態で説明した配線形成方法は、例えば、電子デバイスの製造に適用されうる。

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図２を参照して説明した方法によって配線を形成した。まず、ガラス基板上に、銀ナノ粒子インク（ハリマ化成社製 ＮＰＳ−ＪＬ）を、インクジェットプリンター（富士フイルム社製 ダイマティックス・マテリアルプリンター ＤＭＰ−２８３１）で、配線幅１５０μｍとなるようにパターン印刷し、１２０℃でアニール処理を行い、下層配線を形成した。この下層配線上に、ポリビニルフェノールとメラミンを混合した熱硬化性の絶縁樹脂層を膜厚５００ｎｍとなるよう成膜し、１５０℃で乾燥、硬化させた。次に、下層配線の直上の絶縁樹脂層上に、銅ナノ粒子インク（石原ケミカル社製）を直径約１００μｍのドット形状にインクジェット印刷し、６０℃で１０分間乾燥させた。そして、フラッシュランプアニール装置（菅原研究所社製）で光照射し、銅ナノ粒子インクを焼成した。光照射条件は、放電エネルギー６０００Ｊ、光閃光時間０．８ｍｓとした。光焼成による銅ナノ粒子インクの発熱によって、銅ナノ粒子インクの下の絶縁樹脂層が除去され、印刷されたドット形状でコンタクトホールが形成された。コンタクトホール内の銅ナノ粒子焼成体の上及び絶縁樹脂層の上に、銀ナノ粒子インクを下層配線と同様にインクジェット印刷することにより、上層配線を形成した。これにより、実施例１の配線構造を得た。

［実施例２］
図３を参照して説明した方法によって配線を形成した。実施例１と同様にして、ガラス基板上に下層配線を形成した。この下層配線上に、銅ナノ粒子インク（石原ケミカル社製）を直径約１００μｍのドット形状にインクジェット印刷し、６０℃で１０分間乾燥させた。次に、銅ナノ粒子インクが積層された下層配線上に、ポリビニルフェノールとメラミンを混合した熱硬化性の絶縁樹脂層を膜厚５００ｎｍとなるよう成膜し、１５０℃で乾燥、硬化させた。そして、実施例１と同様にして、銅ナノ粒子インクを光焼成した。銅ナノ粒子インクの発熱によって、銅ナノ粒子インクの上の絶縁樹脂層が除去され、印刷されたドット形状でコンタクトホールが形成された。その後、実施例１と同様にして、上層配線を形成した。これにより、実施例２の配線構造を得た。

［比較例１］
図４に示す方法によって配線を形成した。実施例１と同様にして、ガラス基板１０１上に下層配線１０２及び絶縁樹脂層１０３を積層させた（図４（ａ）参照）。そして、コンタクトホールを形成せずに、絶縁樹脂層１０３上に、実施例１と同様にして、上層配線１０４を形成した（図４（ｂ）参照）。これにより、比較例１の配線構造を得た。

実施例１，実施例２及び比較例１の配線構造について、上層配線と下層配線の間の電圧−電流特性を微小電流計により測定した。図５に、これらの測定結果のグラフを示す。図５に示したグラフから分かるように、コンタクトホールが形成されていない比較例１（１点鎖線）では、電流が流れず、上層配線と下層配線とは絶縁状態であった。これに対して、実施例１（実線）及び実施例２（破線）では、電圧が大きくなるほど電流も増加していることから、コンタクトホールを介して上層配線と下層配線とが良好に接続され、導通していることが確認された。

［実施例３］
図６を参照して説明した方法によって配線を形成した。まず、ガラス基板１上に、銀ナノ粒子インク（ハリマ化成社製 ＮＰＳ−ＪＬ）を、インクジェットプリンター（富士フイルム社製 ダイマティックス・マテリアルプリンター ＤＭＰ−２８３１）で、間隔約１００μｍの平行な２本のライン状にパターン印刷し、１２０℃でアニール処理を行い、２本のライン状の下層配線を形成した。この下層配線上に、ポリビニルフェノールとメラミンを混合した熱硬化性の絶縁樹脂層を膜厚５００ｎｍとなるよう成膜し、１５０℃で乾燥、硬化させた。次に、２本のライン状の下層配線に直交して橋渡しするような形状で、銅ナノ粒子インク（石原ケミカル社製）をインクジェット印刷し、６０℃で１０分間乾燥させた。そして、実施例１と同様にして、銅ナノ粒子インクを光焼成した。銅ナノ粒子インクの発熱によって、銅ナノ粒子インクの下の絶縁樹脂層が除去され、２本のライン状の下層配線がブリッジ接続された。このようにして、実施例３の配線構造を得た。

［比較例２］
実施例３と同様にして、ガラス基板上に下層配線及び絶縁樹脂層を積層させた配線構造を比較例２とした。

実施例３及び比較例２の配線構造について、２本のライン状の下層配線の間の電圧−電流特性を微小電流計により測定した。図７に、これらの測定結果のグラフを示す。図７に示したグラフから分かるように、ブリッジ配線接続されていない比較例２（１点鎖線）では、電流が流れず、下層配線間は絶縁状態であった。これに対して、実施例３（実線）では、電圧が大きくなるほど電流も増加していることから、銅ナノ粒子インクによる配線によって２本のライン状の下層配線が良好にブリッジ接続され、導通していることが確認された。

［実施例４］
以下の手順で銀ナノ粒子インクＡ及び銀ナノ粒子インクＢを調製した。

ｎ−オクチルアミン１１．５ｍｍｏｌと、Ｎ，Ｎ−ジブチルエチレンジアミン７．５ｍｍｏｌと、オレイルアミン１ｍｍｏｌと、オレイン酸６２．７μＬとを１５分間かけて混合し、アミン混合液を調製した。一方、シュウ酸水溶液と硝酸銀水溶液とを混合して、シュウ酸銀を合成した。

アミン混合液にシュウ酸銀２ｇを加え、得られた反応液を３０℃で約１５分間撹拌したところ、白色の銀錯化合物が生成した。さらに、反応液を１１０℃で約１０分間撹拌したところ、数分間の二酸化炭素の発泡の後、青褐色の銀ナノ粒子が分散した懸濁液が得られた。懸濁液にメタノールを１０ｍＬ程度加えて遠心分離し、上澄み液を除去した。再度、懸濁液にメタノールを１０ｍＬ程度加えて遠心分離し、上澄み液を除去し、銀ナノ粒子の沈殿物を回収した。この銀ナノ粒子に、ｎ−ドデカン３．３１ｍＬとｎ−ノナノール１．０１ｍＬとを加えて、銀濃度が３０ｗｔ％となるように、銀ナノ粒子インクを調製した。最後に、銀ナノ粒子インクを目開き０．２２μｍのフィルターに通した。このようにして、銀ナノ粒子インクＡを得た。

インクの溶媒として、テトラリン（東京化成工業社製）２．５６ｍＬとｎ−ノナノール１．０１ｍＬとの混合溶媒を用いたことを除き、銀ナノ粒子インクＡと同じ方法で銀ナノ粒子インクＢを調製した。

次に、銀ナノ粒子インクＡ及び銀ナノ粒子インクＢを用い、図２を参照して説明した方法によって配線を形成した。まず、ガラス基板上に、ポリビニルフェノールとメラミンを混合した熱硬化性の絶縁樹脂層を下地層として形成した。下地層の上に、銀ナノ粒子インクＢを、インクジェットプリンター（富士フイルム社製 ダイマティックス・マテリアルプリンター ＤＭＰ−２８３１）で、配線幅４０μｍとなるようにパターン印刷し、１５０℃でアニール処理を行い、下層配線を形成した。この下層配線上に、ポリビニルフェノールとメラミンを混合した熱硬化性の絶縁樹脂層を膜厚３３０ｎｍとなるよう成膜し、１５０℃で乾燥、硬化させた。次に、下層配線の直上の絶縁樹脂層上に、銀ナノ粒子インクＡを直径約１００μｍのドット形状にインクジェット印刷し、４０℃で３０分間乾燥させた。そして、フラッシュランプアニール装置（菅原研究所社製）で光照射し、銀ナノ粒子インクＡを焼成した。光照射条件は、放電エネルギー６０００Ｊ、光閃光時間０．８ｍｓとした。光焼成による銀ナノ粒子インクＡの発熱によって、銀ナノ粒子インクＡの下の絶縁樹脂層が除去され、印刷されたドット形状でコンタクトホールが形成された。コンタクトホール内の銀ナノ粒子インク焼成体の上及び絶縁樹脂層の上に、銀ナノ粒子インクＢを下層配線と同様にインクジェット印刷することにより、上層配線を形成した。これにより、実施例４の配線構造を得た。

図８Ａは、光焼成によってコンタクトホールを形成した後、かつ上層配線を形成する前の実施例４の配線構造の上面の光学顕微鏡写真である。図８Ｂは、上層配線を形成した後の実施例４の配線構造の上面の光学顕微鏡写真である。

［比較例３］
実施例４と同様にして、ガラス基板上に下地層、下層配線及び絶縁樹脂層を積層させた。そして、コンタクトホールを形成せずに、絶縁樹脂層上に、実施例１と同様にして、上層配線を形成した。これにより、比較例３の配線構造を得た。

実施例４及び比較例３の配線構造について、上層配線と下層配線の間の電圧−電流特性を微小電流計により測定した。図９に、これらの測定結果のグラフを示す。

図９に示したグラフから分かるように、コンタクトホールが形成されていない比較例３（１点鎖線）では、電流が流れず、上層配線と下層配線とは絶縁状態であった。これに対して、実施例４（実線）では、電圧が大きくなるほど電流も増加していることから、コンタクトホールを介して上層配線と下層配線とが良好に接続され、導通していることが確認された。このことから、銀ナノ粒子インクを用いても本明細書に開示された方法により、コンタクトホールを形成可能であることが示された。

Claims (9)

1. 絶縁樹脂層を介して配置された配線同士がコンタクトホールにより接続されている構造を有する配線を形成する方法であって、
   下層配線上に形成された前記絶縁樹脂層の上面のコンタクトホール形成箇所に、光吸収により導電性を発現するインクを塗布する工程と、
   前記インクに光照射し、該インクを導体化させるとともに、該インクの発熱により該インクの塗布面の下の前記絶縁樹脂層を除去することにより、前記コンタクトホールを形成する工程と、
   を含む、配線形成方法。
2. 絶縁樹脂層を介して配置された配線同士がコンタクトホールにより接続されている構造を有する配線を形成する方法であって、
   下層配線の上面のコンタクトホール形成箇所に、光吸収により導電性を発現するインクを塗布する工程と、
   前記インクを塗布した後、前記下層配線の上に前記絶縁樹脂層を形成する工程と、
   前記絶縁樹脂層の外から前記インクに光照射し、該インクを導体化させるとともに、該インクの発熱により該インクの塗布面の上の前記絶縁樹脂層を除去することにより、前記コンタクトホールを形成する工程と、
   を含む、配線形成方法。
3. 絶縁樹脂層を介して配置された配線同士を接続して配線を形成する方法であって、
   下層配線上に形成された前記絶縁樹脂層の上面に、上層配線として、光吸収により導電性を発現するインクを塗布する工程と、
   前記インクに光照射し、該インクを導体化させるとともに、該インクの発熱により該インクの塗布面の下の前記絶縁樹脂層を除去することにより、前記下層配線と前記上層配線とを接続する工程と、
   を含む、配線形成方法。
4. 前記コンタクトホールにおいて前記下層配線と導通する上層配線を前記絶縁樹脂層の上面に形成する工程をさらに含む、請求項１又は２に記載の配線形成方法。
5. 前記インクが金属微粒子を含むインクである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の配線形成方法。
6. 前記光照射が、パルス光源を用いて行われる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の配線形成方法。
7. 前記光照射が、フラッシュランプ又はレーザーを用いて行われる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線形成方法。
8. 前記インクの塗布は、インクジェット印刷、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、ダイレクトグラビア印刷、及び凸版反転印刷から選ばれるいずれかにより行われる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の配線形成方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法で配線を形成することを含む、電子デバイスの製造方法。
   
   

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