JPH0745931A - 微細配線の形成方法及び該方法に用いられる導体ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルミナ基板１１上にフォトレジスト層１２
を形成するフォトレジスト層形成工程と、フォトレジス
ト層１２に露光、現像処理を施すことにより、フォトレ
ジスト層１２に配線パターン状の溝部１４を形成する溝
部形成工程と、溝部１４に銅粉末、ガラスフリットおよ
びビヒクルを含む導体ペースト１５を充填する導体ペー
スト充填工程と、大気中、フォトレジスト層１２及び導
体ペースト１５中の樹脂が分解、消失する温度以上に加
熱する熱処理工程と、熱処理工程で酸化された酸化銅粉
末を銅に還元し、かつ焼結させる還元焼成工程とを含ん
でいる銅微細配線１８の形成方法。 【効果】 アルミナ基板１１上にアルミナ基板１１との
接着性及び導電性等の特性に優れた高精度の銅微細配線
１８を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細配線の形成方法及
び該方法に用いられる導体ペーストに関し、より詳細に
は、半導体ＬＳＩ、チップ部品などを実装し、かつそれ
らを相互配線するためにセラミックス基板に形成される
微細配線の形成方法及び該方法に用いられる導体ペース
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器はますます小型化、高密
度化が進んできており、これらに実装される電子部品の
狭ピッチ多ピン化、マルチチップ化も急速に進められつ
つある。従って、ＬＳＩ、ＩＣチップのボンディング法
も従来のワイヤボンディング法から、マルチチップや高
密度実装に適したＴＡＢ（Tape Automated Bonding）方
式又はフリップチップ方式が採用されるようになってき
ている。このような電子機器の高密度化に伴い、セラミ
ックス配線基板上に、線幅が１００μｍ以下の微細配線
を形成する技術が要求されるようになってきている。ま
た、配線材料としては導通抵抗が低く、低価格である銅
がよく用いられている。

【０００３】従来からのセラミックス基板上への微細配
線の形成方法は、厚膜法、薄膜法、メッキ法などに大別
される。

【０００４】前記厚膜法は、導体粒子を有機ビヒクル中
に分散させた導体ペーストをメッシュスクリーンを通し
てセラミックス基板に印刷し、焼成することにより導体
をセラミックス基板上に焼き付ける方法である。この方
法ではセラミックス基板との充分な密着強度を有する導
体層を低コストで形成することはできるものの、メッシ
ュワイヤ径に限界があるために１００μｍ未満の微細配
線を形成することは難しく、さらに印刷時にスクリーン
がたわむため、配線パターンの位置精度が低いという問
題点がある。

【０００５】一方薄膜法は、セラミックス基板に蒸着、
スパッタリング又はイオンプレーティング等により厚さ
数μｍオーダーの導体金属層を形成する方法であり、こ
の方法ではフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ
ーの手法を利用できることから、精度の高い微細配線を
形成することができるものの、基板との密着性が低い、
工程が多い、薄膜形成装置が高価である等の問題点があ
る。

【０００６】またメッキ法も上記した薄膜法と同様の問
題点がある。

【０００７】そこで近年、フォトリソグラフィーと厚膜
法の手法とを組み合わせて、セラミックス基板上に微細
配線を形成する方法として、ガラス基板やセラミックス
基板の上にフォトレジスト層を形成した後、フォトリソ
グラフィーによりフォトレジスト膜に配線パターン状の
溝部（開口部）を形成し、該溝部に導体ペーストを充填
して焼成する方法が注目されるようになってきている
（例えば特開平４−２２３３９１号公報、特開平４−２
２３３９２号公報、特開平４−２２３３９３号公報
等）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記方法により配線パ
ターンを形成しようとする場合には、フォトレジストの
配線パターン状溝部に導体ペーストを充填した後、この
導体ペーストの間に存在するフォトレジスト層を分解、
消失させるだけでなく、導体ペースト中の有機物も分
解、消失させ、かつ導体配線をセラミックス基板上に結
合させなければならない。そのため、前記フォトレジス
ト及び前記導体ペーストパターンが形成されたセラミッ
クス基板をかなり過酷な条件で加熱、焼成する必要があ
る。

【０００９】従って、前記導体ペースト中に含まれる導
体配線の材料としては前記した過酷な加熱、焼成条件に
耐え得ることができる金、銀、又は銀パラジウムのよう
な酸化しにくい金属が使用され、銅は使用されていなか
った。

【００１０】本発明者らは、安価な銅粉末を微細配線の
材料として使用し、前記したフォトレジスト膜に配線パ
ターン状の溝部を形成し、該溝部に導体ペーストを充填
して焼成する方法により、セラミックス基板上に微細配
線を形成する方法について検討したところ、フォトレジ
スト膜や導体ペースト中の有機物を分解できるように高
温の酸化性雰囲気で焼成し、これにより酸化される銅粉
末を後の工程で還元する方法をとること、及び前記方法
において、通常の銅配線形成用に用いられている軟化点
の低いガラスフリットを含有する導体ペーストに代わっ
て、軟化点が比較的高いガラスフリットを含有する導体
ペーストを使用することにより、低コストにてセラミッ
クス基板との接着性に優れた銅の微細配線を高い精度で
形成することができることを見出し、本発明を完成する
に至った。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明に係る微
細配線の形成方法は、セラミックス基板上にフォトレジ
スト層を形成するフォトレジスト層形成工程と、前記フ
ォトレジスト層に露光、現像処理を施すことにより、前
記フォトレジスト層に配線パターン状の溝部を形成する
溝部形成工程と、前記溝部に銅粉末、ガラスフリットお
よびビヒクルを含む導体ペーストを充填する導体ペース
ト充填工程と、大気中、前記フォトレジスト層及び前記
導体ペースト中の樹脂が分解、消失する温度以上に加熱
する熱処理工程と、該熱処理工程で酸化された酸化銅粉
末を銅に還元し、かつ焼結させる還元焼成工程とを含ん
でいることを特徴としている（以下、第１の微細配線の
形成方法と記す）。

【００１２】また。本発明に係る微細配線の形成方法
は、セラミックス基板上にフォトレジスト層を形成する
フォトレジスト層形成工程と、前記フォトレジスト層に
露光、現像処理を施すことにより、前記フォトレジスト
層に配線パターン状の溝部を形成する溝部形成工程と、
前記溝部に銅粉末、ガラスフリットおよびビヒクルを含
む導体ペーストを充填する導体ペースト充填工程と、大
気中、前記フォトレジスト層及び前記導体ペースト中の
樹脂が分解、消失する温度以上に加熱する熱処理工程
と、該熱処理工程で酸化された酸化銅粉末を銅に還元す
る還元処理工程と、中性雰囲気中で銅を焼結させる焼成
工程とを含んでいることを特徴としている（以下、第２
の微細配線の形成方法と記す）。

【００１３】さらに本発明に係る導体ペーストは、前記
第１又は第２の微細配線の形成方法に用いられる導体ペ
ーストにおいて、銅粉末、軟化点が５５０℃以上のガラ
スフリットおよびビヒクルを含んでいることを特徴とし
ている。

【００１４】まず、本発明に係る第１の微細配線の形成
方法について説明する。該第１の微細配線の形成方法に
おいては、最初にフォトレジスト層形成工程として、セ
ラミックス基板上にフォトレジスト層を形成する。

【００１５】前記方法において使用する前記セラミック
ス基板としては、例えばアルミナ、ムライト、ガラスセ
ラミックス等の酸化物セラミックス基板で、通常微細配
線を形成するために使用される公知のものが挙げられ
る。

【００１６】前記セラミックス基板上に形成する前記フ
ォトレジスト層の厚さは２０〜５０μｍが好ましい。前
記フォトレジスト層の厚さが２５μｍ未満では後の工程
で形成する溝部の深さが不十分なために導体ペーストの
充填も不十分となり、他方前記フォトレジスト層の厚さ
が５０μｍを超えるとフォトレジスト層が厚くなって形
成される溝部の深さが深くなりすぎるため、導体ペース
トを完全に充填するのが難しくなる。

【００１７】前記セラミックス基板上にフォトレジスト
層を形成する方法としては、例えばドライフィルムレジ
スト膜を前記セラミックス基板に熱圧着する方法や液状
フォトレジストを用いて、スピンコータ法、ロールコー
タ法、ディップ法又はホイラー法（スピンナー法）等に
よりセラミックス基板表面にフォトレジスト膜を形成す
る方法等が挙げられる。

【００１８】前記方法のなかでは、厚さが２０〜５０μ
ｍのドライフィルムレジスト膜を加熱ラミネート法等に
て熱圧着させる方法が簡単な方法であり好ましい。前記
液状フォトレジストを使用する方法では、一回の塗布で
形成できる膜厚は１０μｍ以下であるため、２０〜５０
μｍの厚さのフォトフォトレジスト層を形成するには工
数がかかり、余り好ましい方法とは言えない。

【００１９】ドライフィルムレジスト膜としては、例え
ばデュポン社製のリストン４７１３、サンノプコ社製の
ノプコピュアＦシリーズ、三菱レイヨン（株）製のダイ
ヤロンＦＲＡ３０５等のような、一般に市販されている
ドライフィルムレジスト膜が挙げられる。

【００２０】次に溝部形成工程として、前記フォトレジ
スト層に露光、現像処理を施すことにより、前記フォト
レジスト層に配線パターン状の溝部を形成する。

【００２１】前記露光処理は、例えば通常行われれてい
る回路パターンを有するフォトマスクを介して紫外線露
光処理を施す方法により行うことができ、また前記現像
処理も、例えば通常行われているスプレー法もしくは浸
漬揺動法にて行うことができる。

【００２２】前記露光、現像処理により形成する溝部の
幅は、フォトレジストの現像性等の点から、３０〜５０
μｍ程度が好ましい。前記露光、現像処理により、前記
フォトレジスト層に形成された前記溝部の底に現像不良
のフォトレジストが存在する場合は、プラズマアッシン
グ等のドライエッチング法を用いることにより前記溝部
の底に存在するフォトレジストを除去することができ
る。なお、現像後のフォトレジスト層の後露光、ポスト
ベークを行うと、フォトレジスト層がさらに強固にな
り、次工程の導体ペースト充填工程において溝部のパタ
ーンが変形しにくくなる。

【００２３】次に、導体ペースト充填工程として、前記
溝部に銅粉末を主成分とし、ガラスフリット及びビヒク
ルを含む導体ペーストを充填する。

【００２４】前記導体ペーストとしては、粒径が０．３
〜１０μｍの銅粉末が７５〜８７ｗｔ％、軟化点が５５
０℃以上、好ましくは５５０〜８００℃で、その粒径が
０．１〜１０μｍのガラスフリットが１〜７ｗｔ％、樹
脂を溶剤や可塑剤等に溶解したビヒクルが６〜２４ｗｔ
％の組成からなるものが好ましい。

【００２５】前記銅粉末の粒径が０．３μｍ未満では粉
末自体がかさ高くなるためにペースト化に多量のビヒク
ルを要し、その結果ぺースト中の銅粉末含有量が低下
し、また前記銅粉末の粒径が１０μｍを超えると前記溝
部への充填性が低下する。

【００２６】また前記ガラスフリットの軟化点が５５０
℃未満では軟化点が低くなるため、熱処理時や焼成時に
流動し過ぎてセラミックス基板上に形成される銅配線以
外の部分まで流れていってしまうため、銅配線とセラミ
ックス基板との接着力が弱まる。しかし、ガラスフリッ
トの軟化点が５５０℃以上、好ましくは５５０〜８００
℃の範囲では、後述する熱処理工程で酸化された酸化銅
がガラスフリット中に溶解しても粘性は低下しすぎず、
セラミックス基板上を流動したりすることはなく、前記
焼成工程で前記ガラスフリットが前記セラミックス基板
にスパイク状（突起状）に固着して前記セラミックス基
板と強固な結合を形成し、一方還元され、焼結した銅微
細配線ともしっかりと結合して前記銅微細配線をセラミ
ックス基板に接着させる。

【００２７】前記ガラスフリットの含有量が１ｗｔ％未
満では配線の接着性が低く、また前記ガラスフリットの
含有量が７ｗｔ％を超えると配線のハンダに対する濡れ
性が低下する。前記ガラスフリットとしては、ホウケイ
酸系ガラスに鉛、ナトリウム、カルシウム、バリウム、
亜鉛等を溶解させたものが好ましい。

【００２８】さらに前記ビヒクルの含有量が６ｗｔ％未
満ではペーストの粘度が高すぎて配線部への充填が困難
になり、また前記ビヒクルの含有量が２４ｗｔ％を超え
るとペースト中の銅粉末の含有量が低下して緻密な配線
を形成することが難しくなり、導電性及びセラミックス
基板との接着性が低下する。

【００２９】前記ビヒクルに用いる樹脂としては、例え
ばエチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロー
ス樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、
溶剤としては、例えばテルピネオール、ジブチルカルビ
トール、トリメチルペンタンジオールジイソブチレー
ト、エステルアルコールなどの高沸点溶剤が挙げられ
る。これらの高沸点溶剤は、ペースト粘度の安定性の点
から、後述のフォトレジスト上での印刷に適している。
また前記可塑剤としては、例えばジブチルフタレート等
が挙げられる。

【００３０】前記銅粉末、ガラスフリット及びビヒクル
を用いてペーストを調製するには、前記原料を３本ロー
ルミルもしくはボールミルにて３０分〜１時間程度混練
すればよい。

【００３１】前記導体ペーストを用いて前記フォトレジ
スト膜の前記溝部へ前記導体ペーストを充填する方法と
しては、前記導体ペーストを前記溝部に擦り込むように
して充填すればよく、例えば平板ゴムに適量の前記導体
ペーストをつけ、前記平板ゴムを前記フォトレジスト膜
に接触させながら移動させればよい。なお、このとき形
成された前記溝部以外の前記フォトレジスト膜上に前記
導体ペーストが残留しないように、適当な強さで前記平
板ゴムを前記フォトレジスト膜に接触させながら移動さ
せる必要がある。

【００３２】前記工程により前記フォトレジスト膜の前
記溝部に前記導体ペーストを充填した後は、前記溝部に
充填された前記導体ペースト中の液体成分が揮発する温
度で乾燥させ、前記導体ペースト中の銅粉末等の固体成
分を前記溝部に固定させる。

【００３３】前記溝部の長手方向が前記平板ゴムの移動
方向と平行である場合には、一回で前記導体ペーストの
充填を完全に行うことが難しい。このときはまず一度前
記平板ゴムにて前記導体ペーストを充填して乾燥させた
後、最初の平板ゴムの移動方向とは垂直な方向に前記と
同様の方法で前記導体ペーストを充填する作業を行え
ば、前記溝部に完全に前記導体ペーストを充填すること
ができる。

【００３４】次に熱処理工程として、前記接着工程で前
記フォトレジスト膜が接着された前記基板を、大気中に
て、前記フォトレジスト膜及び前記導体ペースト中の樹
脂が分解、消失する温度以上に加熱する。

【００３５】通常、前記銅導体ペーストの焼成は銅が酸
化せず、かつ樹脂が分解、消失するように、極微量の酸
化性ガスを含む窒素雰囲気にて焼成を行う。しかし、こ
の場合は銅を含有する充填層の間にフォトレジストが存
在するため、前記銅を含有する充填層の間のフォトレジ
ストを分解、消失させ、かつ銅の酸化を抑えるのは非常
に難しい。

【００３６】そこで、本発明においては、前記導体含有
フォトレジスト膜が接着された前記基板を酸素が存在す
る大気中にて加熱する。この工程により、前記基板上に
存在する有機成分を短時間で完全に分解、消失させるこ
とができる。前記熱処理は、大気中にて６００〜９００
℃で行うのが好ましい。加熱温度が６００℃未満では有
機成分の分解、消失が完了しない場合があり、一方前記
加熱温度が９００℃を超えると厚膜中のガラスフリット
が流動しすぎてしまい、セラミックス基板上にガラスフ
リットがスパイク状に固着せず、セラミックス基板と銅
配線との接着性が低下する。

【００３７】ここで大気中にて有機成分の分解、消失を
行うと、銅が酸化して酸化銅となるために体積膨張を伴
うが、前記ガラスフリットが前記加熱処理により流動す
るので、前記銅の酸化膨張による配線パターンの変化は
ほとんど起きない。むしろ、銅の酸化膨張により酸化銅
の充填度は一旦高くなって、お互いが接合され、次工程
の還元処理によっても接合はなくならないので、焼成工
程により緻密に焼結した銅配線が得られる。

【００３８】次に還元焼成工程として、前記熱処理工程
で酸化された酸化銅粉末を銅に還元し、かつ焼結させ
る。

【００３９】酸化銅の銅への還元自体は４００℃程度の
低温で比較的容易に行うことができるが、この工程では
銅粉末の焼結も同時に行って、形成された銅微細配線を
基板上に接着させるため、水素を１〜１０ｖｏｌ％含む
窒素雰囲気下で、６００〜１０００℃で還元焼成を行
う。なおこの場合、銅微細配線部以外の部分、例えばセ
ラミックス基板、誘電体部、抵抗部などの構成材料が耐
還元性を有し、上記還元雰囲気下でも容易に還元されな
いことが必要である。

【００４０】前記水素の含有量が１ｖｏｌ％未満では還
元が充分に進行せず、また前記水素の含有量が１０ｖｏ
ｌ％を超えると基板、誘電体部、抵抗部等の基板の構成
材料も還元され易くなる。また還元焼成温度に関して
は、前記還元焼成温度が６００℃未満では銅が緻密に焼
結せず、また前記還元焼成温度が１０００℃を超えると
銅の溶融温度に近くなり、配線のパターンに誤差を生じ
易くなる。なお、酸化銅の銅への還元時に体積収縮が生
じるが、前記したように大気中における熱処理工程にお
いて、配線中のガラスフリットが溶融流動し、基板に接
着しているため、配線がセラミックス基板から剥離する
ことはない。

【００４１】なお、前記銅微細配線の平坦性を向上さ
せ、ハンダ付け後の高温エージングによる接着性の低下
を防ぐ目的で、上記方法により形成した銅微細配線上
に、さらに銅、金又はニッケルなどの金属メッキ層を２
〜５μｍ程度の厚さに形成してもよい。

【００４２】上記した本発明の第１の微細配線の形成方
法により、容易な操作及び低コストで、基板上に基板と
の接着性及び導電性等の特性に優れた高精度の銅微細配
線を形成することができる。

【００４３】次に、本発明の第２の微細配線の形成方法
について説明する。

【００４４】該第２の微細配線の形成方法においては、
セラミックス基板上にフォトレジスト層を形成するフォ
トレジスト層形成工程、前記フォトレジスト層に露光、
現像処理を施すことにより、前記フォトレジスト層に配
線パターン状の溝部を形成する溝部形成工程、前記溝部
に銅粉末、ガラスフリットおよびビヒクルを含む導体ペ
ーストを充填する導体ペースト充填工程、及び大気中、
前記フォトレジスト層及び前記導体ペースト中の樹脂が
分解、消失する温度以上に加熱する熱処理工程は、前記
第１の配線パターンの形成方法と全く同様に行う。

【００４５】従って、形成するフォトレジスト層や、使
用する導体ペースト、セラミックス基板等も、第１の微
細配線の形成方法の場合と同様のものでよい。

【００４６】第２の微細配線の形成方法においては、前
記熱処理工程で酸化された酸化銅粉末を銅に還元する還
元処理工程と、中性雰囲気中で銅を焼結させる焼成工程
とを順次行う点が、前記熱処理工程で酸化された酸化銅
粉末を一つの工程で銅に還元し、かつ焼結させる前記第
１の微細配線の形成方法と異なる。

【００４７】この第２の微細配線の形成方法は、基板、
誘電体部、抵抗部等の基板の構成材料自体が比較的還元
され易く、高温の還元性雰囲気下で熱処理を行うことが
難しい場合に有用である。

【００４８】第２の微細配線の形成方法では、上記した
第１の微細配線の形成方法と同様の方法で前記熱処理工
程までの工程を行った後、還元処理工程として、前記熱
処理工程で酸化された酸化銅粉末を銅に還元する。

【００４９】この工程では、水素を１〜１０ｖｏｌ％含
む窒素雰囲気下で、４００〜６００℃の温度で銅の還元
処理を行うのが好ましい。前記還元処理温度が４００℃
未満では還元が進行しにくくなり、一方前記還元処理温
度が６００℃を超えると基板の構成材料が還元され易く
なる。

【００５０】次に焼成工程として、前記工程により還元
された銅粉末を中性雰囲気中で焼結させる。

【００５１】前記中性雰囲気とは、酸素や水素を含まな
い窒素等の不活性ガス雰囲気をいい、本発明では、還元
された銅を緻密化させ、前記ガラスフリットを基板にス
パイク状に固着させ、形成される銅配線をセラミックス
基板に接着させるため、前記中性雰囲気下で焼成する。
焼成温度は６００〜１０００℃が好ましい。前記焼成温
度が６００℃未満では銅が緻密に焼結せず、また前記焼
成温度が１０００℃を超えると銅の溶融温度に近くな
り、配線のパターンに誤差を生じ易くなる。

【００５２】なお、この第２の微細配線の形成方法にお
いても、微細配線の平坦性を向上させ、ハンダ付け後の
高温エージングによる接着性の低下を防ぐ目的で、上記
方法により形成した銅微細配線上に、さらに銅、金又は
ニッケルなどの金属メッキ層を２〜５μｍ程度の厚さに
形成してもよい。

【００５３】上記した本発明の第２の微細配線の形成方
法により、容易な操作及び低コストで、基板上に基板と
の接着性及び導電性等の特性に優れた高精度の銅微細配
線を形成することができる。

【００５４】

【作用】上記構成の第１の微細配線の形成方法よれば、
前記溝部形成工程と導体ペースト充填工程でセラミック
ス基板上に銅粉末を含んだ微細な配線パターンの層が形
成され、前記熱処理工程により、前記フォトレジスト層
や導体ペースト中の有機成分が完全に分解、消失し、前
記還元焼成工程により、一旦酸化された酸化銅が還元さ
れると同時に焼結し、前記ガラスフリットを介して基板
に接着され、セラミックス基板上に該基板との接着性及
び導電性等の特性に優れた高精度の銅微細配線が形成さ
れる。

【００５５】また、上記構成の第２の微細配線の形成方
法によれば、前記溝部形成工程と導体ペースト充填工程
でセラミックス基板上に銅粉末を含んだ微細な配線パタ
ーンの層が形成され、前記熱処理工程により、前記フォ
トレジスト層や導体ペースト中の有機成分が完全に分
解、消失し、前記還元処理工程により、一旦酸化された
酸化銅が還元され、前記焼成工程により銅粉末が焼結
し、前記ガラスフリットを介して基板に接着され、セラ
ミックス基板上に該基板との接着性及び導電性等の特性
に優れた高精度の銅微細配線が形成される。

【００５６】さらに、本発明に係る導体ペーストは、前
記第１又は第２の微細配線の形成方法に用いられる導体
ペーストにおいて、銅粉末、軟化点が５５０℃以上のガ
ラスフリットおよびビヒクルを含んでいるので、前記熱
処理工程で酸化された酸化銅がガラスフリット中に溶解
しても粘性は低下しすぎず、セラミックス基板上を流動
したりすることはない。また前記焼成工程で前記ガラス
フリットが前記セラミックス基板にスパイク状に固着し
て前記セラミックス基板と強固な結合を形成する一方、
還元され、焼結した銅微細配線ともしっかりと結合して
前記銅微細配線をセラミックス基板に接着させる。従っ
て前記導体ペーストを使用して前記第１又は第２の微細
配線の形成方法を実施した場合、セラミックス基板上に
該基板との接着性に特に優れ、また他の導電性等の特性
にも優れた高精度の銅微細配線が形成される。

【００５７】

【実施例及び比較例】以下本発明に係る微細配線の形成
方法の実施例及び比較例を図面に基づいて説明する。

【００５８】［実施例１］図１（ａ）〜（ｆ）は実施例
に係る微細配線の形成方法における各工程を模式的に示
した断面図である。

【００５９】まず、アルミナ基板１１上に膜厚２５μｍ
のドライフィルムレジスト膜（サンノプコ社製 ノプコ
キュアＦ−１５２５）を加熱ラミネート法で圧着させる
ことにより、アルミナ基板上にフォトレジスト層１２を
形成した（図１（ａ））。

【００６０】次に、線幅及び線間がそれぞれ２０μｍの
所要の配線パターンが形成されたフォトマスク１３を用
い、フォトレジスト層１２に露光量１５０ｍＪ／ｃｍ²
の条件で紫外線のパターン露光を施した（図１
（ｂ））。

【００６１】次に、現像液としてサンノプコ（株）製の
ＳＮ−０Ｘ ２８９２を用い、液温２５℃の条件で現像
することにより、配線パターン状に溝部１４を形成した
（図１（ｃ））。

【００６２】次に、平均粒径１．５μｍの銅粉末が８２
ｗｔ％、軟化点が５５０℃のＰｂＯ−ＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ
₃ 系ガラスフリットが３ｗｔ％、及びビヒクル（エチル
セルロース５ｗｔ％、テルピネオール９５ｗｔ％）が１
５ｗｔ％から構成された銅導体ペースト１５を、平板ゴ
ム１６を用いて前記工程で形成された溝部１４に擦り込
むように充填し、１００℃にて１０分間加熱して銅導体
ペースト１５を乾燥させた（図１（ｄ））。

【００６３】次に、前記工程を経たアルミナ基板１１を
電気炉に入れ、大気中、ピーク温度６００℃、ピーク保
持時間２０分の加熱プロフィールにて銅導体ペースト１
５中の樹脂及びフォトレジスト層１２を分解、消失させ
た。この工程で銅粉末は酸化され、アルミナ基板１１上
には回路配線と同様のパターンのガラスフリットを含む
酸化銅１７が残留した（図１（ｅ））。

【００６４】次に、前記工程で生成したガラスフリット
を含む酸化銅１７を、水素１０ｖｏｌ％、窒素９０ｖｏ
ｌ％の混合ガス雰囲気中、ピーク温度９００℃、ピーク
保持時間２０分の加熱プロフィールにて熱処理を行い、
前記酸化銅を金属銅に還元すると共に焼結させて、銅微
細配線１８を形成した。この工程によりガラスフリット
は、アルミナ基板１１にスパイク状に固着し、これによ
り銅微細配線１８はアルミナ基板１１に強固に接着され
る（図１（ｆ））。

【００６５】上記のようにして形成された銅の微細配線
１８の導電性、接着強度及びハンダ濡れ性を以下の手順
で評価した。

【００６６】導電性について 導体特性値の測定により評価する。具体的には、４端子
抵抗測定及び銅の微細配線１８の線幅と膜の厚さより、
膜厚２０μｍ換算のシート抵抗値を求める。

【００６７】接着強度について アルミナ基板１１上にタテヨコ２mm×２mm□の形状に銅
導体層を上記プロセスにより形成し、２３０±３℃の温
度に維持した６３％Ｓｎ−３７％Ｐｂハンダ槽に３±
０．５秒間浸漬した後、その上に０．６mmφスズメッキ
銅線をハンダゴテにてハンダ付けする。次に、スズメッ
キ銅線を被膜端部より１mmの位置で９０°曲げて基板と
垂直な状態にし、アルミナ基板１７を固定した状態で引
っ張り試験機により１０cm／分の速度でスズメッキ銅線
を引っ張り、スズメッキ銅線がアルミナ基板１１から剥
れたときの接着強度を測定し、接着強度の値とする。前
記接着強度の測定は、ハンダ付け直後（初期接着強
度）、および１５０℃で１０００時間エージングした後
（エージング後の接着強度）の二種類の条件を設定して
行う。

【００６８】ハンダ濡れ性について アルミナ基板１１上にタテヨコ４mm×４mm□の形状に銅
導体層を上記プロセスにより形成し、２３０±３℃の温
度に維持した６３％Ｓｎ−３７％Ｐｂハンダ槽に３±
０．５秒間浸漬し、被着したハンダの被覆率を目視で測
定する。

【００６９】以上の評価方法により、上記実施例１記載
のプロセスで形成した銅微細配線１８のシート抵抗値は
１．５ｍΩ／□、初期接着強度は３．０ｋｇ／４ｍｍ
² 、エージング後の接着強度は２．６ｋｇ／４ｍｍ² 、
ハンダ濡れ性は１００％と優れた特性を示した。

【００７０】［実施例２］銅導体ペースト１５に用いる
ガラスフリットとして、軟化点が６００℃であるＮａ₂
Ｏ−Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系ガラスフリット
を使用した以外は、実施例１の場合と同様にして銅微細
配線１８を形成し、上記した導電性、接着強度及びハン
ダ濡れ性を評価した。

【００７１】その結果、シート抵抗値は１．５ｍΩ／
□、初期接着強度は３．１ｋｇ／４ｍｍ² 、エージング
後の接着強度は２．７ｋｇ／４ｍｍ² 、ハンダ濡れ性は
１００％と優れた特性を示した。

【００７２】［実施例３］銅導体ペースト１５に用いる
ガラスフリットとして、軟化点が６２０℃であるＺｎＯ
−Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系ガラスフリットを
使用した以外は、実施例１の場合と同様にして銅微細配
線１８を形成し、上記した導電性、接着強度及びハンダ
濡れ性を評価した。

【００７３】その結果、シート抵抗値は１．５ｍΩ／
□、初期接着強度は３．０ｋｇ／４ｍｍ² 、エージング
後の接着強度は２．７ｋｇ／４ｍｍ² 、ハンダ濡れ性は
１００％と優れた特性を示した。

【００７４】［実施例４］銅導体ペースト１５に用いる
ガラスフリットとして、軟化点が７００℃であるＢａＯ
−Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系ガラスフリットを
使用した以外は、実施例１の場合と同様にして銅微細配
線１８を形成し、上記した導電性、接着強度及びハンダ
濡れ性を評価した。

【００７５】その結果、シート抵抗値は１．６ｍΩ／
□、初期接着強度は３．２ｋｇ／４ｍｍ² 、エージング
後の接着強度は２．７ｋｇ／４ｍｍ² 、ハンダ濡れ性は
１００％と優れた特性を示した。

【００７６】［実施例５］銅導体ペースト１５に用いる
ガラスフリットとして、軟化点が７５０℃であるＣａＯ
−Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系ガラスフリットを
使用した以外は、実施例１の場合と同様にして銅微細配
線１８を形成し、上記した導電性、接着強度及びハンダ
濡れ性を評価した。

【００７７】その結果、シート抵抗値は１．７ｍΩ／
□、初期接着強度は３．１ｋｇ／４ｍｍ² 、エージング
後の接着強度は２．６ｋｇ／４ｍｍ² 、ハンダ濡れ性は
１００％と優れた特性を示した。

【００７８】［実施例６］実施例１において図１（ａ）
〜（ｅ）に相当する、フォトレジスト層形成工程、溝部
形成工程、導体ペースト充填工程、及び熱処理工程を実
施例１の場合と同様に実施し、アルミナ基板１１上にガ
ラスフリットを含む酸化銅１７の配線パターンを形成し
た。

【００７９】次に、１０ｖｏｌ％の水素を含む窒素雰囲
気で、ピーク温度４００℃にて３０分間保持する還元処
理工程を行った後、純窒素雰囲気中で、ピーク温度９０
０℃、ピーク保持時間１０分の加熱プロフィールにて焼
成を行い、銅微細配線１８を形成し、上記した導電性、
接着強度及びハンダ濡れ性を評価した。

【００８０】その結果、シート抵抗値は１．５ｍΩ／
□、初期接着強度は３．１ｋｇ／４ｍｍ² 、エージング
後の接着強度は２．９ｋｇ／４ｍｍ² 、ハンダ濡れ性は
１００％と優れた特性を示した。

【００８１】［比較例１］銅導体ペースト１５に用いる
ガラスフリットとして、軟化点が５４０℃であるＣａＯ
−Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系ガラスフリットを
使用した以外は、実施例１の場合と同様にして銅微細配
線１８を形成し、上記した導電性、接着強度及びハンダ
濡れ性を評価した。

【００８２】その結果、シート抵抗値は１．５ｍΩ／
□、ハンダ濡れ性は１００％と上記実施例とほぼ同様の
特性を示したが、初期接着強度が２．４ｋｇ／４ｍｍ
² 、エージング後の接着強度が１．６ｋｇ／４ｍｍ² と
なり、実施例に比較して接着強度が不十分であった。

【００８３】［比較例２］銅導体ペースト１５に用いる
ガラスフリットとして、軟化点が４９０℃であるＰｂＯ
−Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系ガラスフリットを使用した以外
は、実施例１の場合と同様にして銅微細配線１８を形成
し、上記した導電性、接着強度及びハンダ濡れ性を評価
した。

【００８４】その結果、シート抵抗値は１．５ｍΩ／
□、ハンダ濡れ性が１００％とと上記実施例とほぼ同様
の特性を示したが、初期接着強度が２．４ｋｇ／４ｍｍ
² 、エージング後の接着強度が１．６ｋｇ／４ｍｍ² と
なり、実施例に比較して接着強度が不十分であった。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る第１の
微細配線の形成方法にあっては、セラミックス基板上に
フォトレジスト層を形成するフォトレジスト層形成工程
と、前記フォトレジスト層に露光、現像処理を施すこと
により、前記フォトレジスト層に配線パターン状の溝部
を形成する溝部形成工程と、前記溝部に銅粉末、ガラス
フリットおよびビヒクルを含む導体ペーストを充填する
導体ペースト充填工程と、大気中、前記フォトレジスト
層及び前記導体ペースト中の樹脂が分解、消失する温度
以上に加熱する熱処理工程と、該熱処理工程で酸化され
た酸化銅粉末を銅に還元し、かつ焼結させる還元焼成工
程とを含んでいるので、セラミックス基板上に該基板と
の接着性及び導電性等の特性に優れた高精度の銅微細配
線を形成することができる。

【００８６】また本発明に係る第２の微細配線の形成方
法にあっては、セラミックス基板上にフォトレジスト層
を形成するフォトレジスト層形成工程と、前記フォトレ
ジスト層に露光、現像処理を施すことにより、前記フォ
トレジスト層に配線パターン状の溝部を形成する溝部形
成工程と、前記溝部に銅粉末、ガラスフリットおよびビ
ヒクルを含む導体ペーストを充填する導体ペースト充填
工程と、大気中、前記フォトレジスト層及び前記導体ペ
ースト中の樹脂が分解、消失する温度以上に加熱する熱
処理工程と、該熱処理工程で酸化された酸化銅粉末を銅
に還元する還元処理工程と、中性雰囲気中で銅を焼結さ
せる焼成工程とを含んでいるので、前記第１の微細配線
の形成方法と同様に、セラミックス基板上に該基板との
接着性及び導電性等の特性に優れた高精度の銅微細配線
を形成することができる。

【００８７】さらに本発明に係る導体ペーストは、前記
第１又は第２の微細配線の形成方法に用いられる導体ペ
ーストにおいて、銅粉末、軟化点が５５０℃以上のガラ
スフリットおよびビヒクルを含んでいるので、前記熱処
理工程で酸化された酸化銅がガラスフリット中に溶解し
ても粘性は低下しすぎず、前記焼成工程で前記ガラスフ
リットが前記セラミックス基板にスパイク状に固着して
前記セラミックス基板と強固な結合を形成し、銅微細配
線ともしっかりと結合して前記銅微細配線をセラミック
ス基板に接着させる。従って前記導体ペーストを使用し
て前記第１又は第２の微細配線の形成方法を実施した場
合、セラミックス基板上に該基板との接着性に特に優
れ、また他の導電性等の特性にも優れた高精度の銅微細
配線を形成することができる。

【００８８】上記した第１又は第２の微細配線の形成方
法によりセラミックス基板上に形成された微細配線はフ
ォトレジスト技術を応用した微細な回路配線であるの
で、セラミックス回路基板のマルチチップ化、高密度実
装化にも充分対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る微細配線の形成方法の各
製造工程を模式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１１ アルミナ基板 １２ フォトレジスト層 １４ 溝部 １５ 銅導体ペースト １８ 銅微細配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 3/02 Ａ 9443−4Ｅ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス基板上にフォトレジスト層
   を形成するフォトレジスト層形成工程と、 前記フォトレジスト層に露光、現像処理を施すことによ
   り、前記フォトレジスト層に配線パターン状の溝部を形
   成する溝部形成工程と、 前記溝部に銅粉末、ガラスフリットおよびビヒクルを含
   む導体ペーストを充填する導体ペースト充填工程と、 大気中、前記フォトレジスト層及び前記導体ペースト中
   の樹脂が分解、消失する温度以上に加熱する熱処理工程
   と、 該熱処理工程で酸化された酸化銅粉末を銅に還元し、か
   つ焼結させる還元焼成工程とを含んでいることを特徴と
   する微細配線の形成方法。
2. 【請求項２】 セラミックス基板上にフォトレジスト層
   を形成するフォトレジスト層形成工程と、 前記フォトレジスト層に露光、現像処理を施すことによ
   り、前記フォトレジスト層に配線パターン状の溝部を形
   成する溝部形成工程と、 前記溝部に銅粉末、ガラスフリットおよびビヒクルを含
   む導体ペーストを充填する導体ペースト充填工程と、 大気中、前記フォトレジスト層及び前記導体ペースト中
   の樹脂が分解、消失する温度以上に加熱する熱処理工程
   と、 該熱処理工程で酸化された酸化銅粉末を銅に還元する還
   元処理工程と、 中性雰囲気中で銅を焼結させる焼成工程とを含んでいる
   ことを特徴とする微細配線の形成方法。
3. 【請求項３】 銅粉末、軟化点が５５０℃以上のガラス
   フリットおよびビヒクルを含んでいることを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の微細配線の形成方法に用い
   られる導体ペースト。