KR100770286B1 - 배선 기판의 제조 방법 - Google Patents

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노보루 우에하라
츠요시 신타테
가즈아키 사쿠라다
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

배선 기판의 제조 방법으로서, 기체(基體) 위의 성막(成膜) 영역에 표면 처리를 실시하는 제 1 표면 처리 공정과, 상기 성막 영역에 제 1 액체 재료를 배치하여 배선 패턴을 형성하는 배선 형성 공정과, 상기 성막 영역에 재차 표면 처리를 실시하는 제 2 표면 처리 공정과, 상기 배선 패턴의 간극에 제 2 액체 재료를 배치하여 절연막을 형성하는 절연막 형성 공정을 포함하는 배선층 형성 공정을 구비하며, 상기 절연막 형성 공정에서의 상기 제 2 액체 재료와 상기 성막 영역의 친화성은 상기 배선 형성 공정에서의 제 1 액체 재료와 상기 성막 영역의 친화성보다 크다.
성막, 표면 처리, 액체 재료, 배선 패턴, 절연막, 친화성

Description

배선 기판의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A WIRING SUBSTRATE}
도 1은 액적 토출 장치의 사시 구성도.
도 2의 (a)는 토출 헤드의 분해 사시도, 도 2의 (b)는 측단면 구성도.
도 3은 토출 헤드의 평면 구성도.
도 4는 실시예에 따른 배선 기판의 제조 방법의 단면 공정도.
도 5는 실시예에 따른 배선 기판의 제조 방법의 단면 공정도.
도 6은 실시예에 따른 배선 기판을 구비한 전기 광학 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 전자 기기의 일례를 나타내는 사시 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 기판 (필름 기판, 기체(基體))
110 : 하지 절연막
111 : 액상체 패턴
112 : 가(假)건조체
113 : 액상 포스트
114 : 층내 절연막
115 : 층간 절연막
116 : 배선 패턴
117 : 도체 포스트
110 : 하지 절연막
118 : 배선 패턴
119 : 층내 절연막
본 발명은 배선 기판의 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
전자 기기를 구성하는 배선 패턴의 형성으로는 예를 들어 포토리소그래피법이 사용되고 있다. 그런데 포토리소그래피법은 진공 장치 등의 대규모의 설비와 복잡한 공정을 필요로 할 뿐만 아니라, 재료 사용 효율이 몇 % 정도로 재료의 대부분을 폐기하지 않을 수 없어 제조 비용이 높다. 또한 배선 패턴의 미세화에 한계가 있다.
따라서 포토리소그래피법에 대체되는 프로세스로서 기능성 재료를 포함하는 액체를 기재에 토출하여 배선 패턴을 직접적으로 묘화 형성하는 방법(액적 토출 방식)이 검토되고 있다. 이 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제5132248호 명세서에 나타낸 바와 같이, 먼저 도전성 미립자를 분산시킨 액체를 액적 토출 헤드로부터 기판에 토출하여 액상 라인을 형성한다. 다음에, 열처리나 레이저 조사에 의해 액상 라인을 소성하여 배선 패턴을 형성하는 것이다. 이 액적 토출 방식에 의하면, 제조 공정이 간략화되고, 재료 사용 효율도 높으므로 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 배선 패턴을 미세화할 수 있다.
그런데, 최근에는 전자 기기를 구성하는 회로의 고밀도화가 점차 진척되어 회로를 구성하는 배선 패턴에 대해서도 한층 더한 미세화, 세선화가 요구되고 있다. 그러나, 이러한 미세한 배선 패턴을 상기한 액적 토출 방식에 의한 방법에 의해 형성하는 경우, 토출한 액적이 기판에 착탄된 후 확장 습윤되어 버리므로, 미세한 배선 패턴을 정확하고 안정되게 형성하기 위해서는 적절한 표면 제어가 필요하다.
본 발명의 목적은 이러한 과제를 해결하고, 미세한 배선 패턴을 정확하고 안정되게 형성하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 기체(基體) 위의 성막 영역에 표면 처리를 실시하는 제 1 표면 처리 공정과, 상기 성막 영역에 제 1 액체 재료를 배치하여 배선 패턴을 형성하는 배선 형성 공정과, 상기 성막 영역에 재차 표면 처리를 실시하는 제 2 표면 처리 공정과, 상기 배선 패턴의 간극에 제 2 액체 재료를 배치하여 절연막을 형성하는 절연막 형성 공정을 포함하는 배선층 형성 공정을 갖고, 상기 절연막 형성 공정에서의 상기 제 2 액체 재료와 상기 성막 영역의 친화성이 상기 배선 형성 공정에서의 제 1 액체 재료와 상기 성막 영역의 친화성보다 큰 것 을 특징으로 하는 배선 기판의 제조 방법을 제공한다.
이 제조 방법에 의하면, 미세한 패턴 형성을 행하는 배선 형성 공정에서는 성막면에의 액체 재료의 부착성을 확보하면서 과도한 확장 습윤을 억제함으로써 미세한 배선 패턴을 정확하게 형성할 수 있고, 한편 대략 베타 형상의 막을 형성하는 절연막 형성 공정에서는 성막면으로 액체 재료가 튀기는 것을 방지하여 균일한 막 두께의 절연막을 형성할 수 있다. 따라서, 본 제조 방법에 의하면, 집적도의 향상에 기여하는 미세한 배선 패턴과, 전기적 신뢰성에 우수한 절연막이 기체 위에 형성된 배선 기판을 얻을 수 있다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 제 1 표면 처리 공정과, 상기 제 2 표면 처리 공정에서 공통의 표면 처리 수단을 이용하고, 상기 제 2 표면 처리 공정에서의 처리 시간을 상기 제 1 표면 처리 공정에서의 처리 시간보다 길게 함으로써, 상기 성막 영역의 액체 재료에 대한 친화성을 조정할 수도 있다.
또는, 본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 제 1 표면 처리 공정과, 상기 제 2 표면 처리 공정에서 공통의 표면 처리 수단을 이용하고, 상기 제 2 표면 처리 공정에서의 처리 속도를 상기 제 1 표면 처리 공정에서의 처리 속도보다 빠르게 함으로써, 상기 성막 영역의 액체 재료에 대한 친화성을 조정할 수도 있다.
또한, 상기 표면 처리 수단에 의한 표면 상태의 제어는, 예를 들어 소정의 액체 재료에 대한 접촉각을 측정하고, 조정함으로써 행할 수 있다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 표면 처리 수단이 상기 기체에 대하여 자외선을 조사하는 자외선 조사 수단인 것이 바람직하다. 광조사에 의한 표면 처리에 의하면, 피처리면을 균일하게 친액화할 수 있고, 또한 피처리면의 오염도 방지할 수 있으므로 처리 수단으로서 바람직하다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 제 1 표면 처리 공정에 앞서 상기 기체 위의 성막 영역에 하지 절연막을 형성하는 하지 형성 공정을 갖는 것이 바람직하다. 이 제조 방법에 의하면, 기체의 종류나 그 표면의 상태에 의하지 않고 균일한 성막면에 대하여 배선 패턴이나 절연막의 형성을 행할 수 있게 되고, 표면 처리에 의한 표면 상태의 제어 등도 용이하고 정확하게 행할 수 있게 된다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 하지 형성 공정이 상기 기체 위에 상기 하지 절연막의 형성 재료를 포함하는 액체 재료를 도포하는 공정과, 상기 기체 위에 배치된 액체 재료를 경화시켜 하지 절연막을 형성하는 공정을 포함하는 공정인 것이 바람직하다. 이 제조 방법에 의하면, 기체 위에 형성되는 배선 패턴이나 절연막과 함께 하지 절연막을 액상법을 이용하여 형성할 수 있고, 공정의 효율화가 도모되어 저렴하게 배선 기판을 제조할 수 있다. 특히, 액적 토출 방식을 이용하면 기체 위의 소정 위치에 필요량의 액체 재료를 이용하여 하지 절연막을 형성할 수 있으므로, 재료의 이용 효율을 향상시켜 저비용화에 기여할 수 있는 제조 방법으로 된다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 하지 형성 공정에서 기체 위에 배치하는 액체 재료와, 상기 절연막 형성 공정에서 기체 위에 배치하는 액체 재료가 공통의 액체 재료인 것이 바람직하다. 이 제조 방법에 의하면, 재료의 공통화에 의한 저비용화를 도모할 수 있고, 또한 하지 절연막과 그 상층 측의 절연막의 양호한 밀착성을 얻을 수 있다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 배선 패턴이 은(銀) 배선인 것이 바람직하다. 배선 패턴의 형성 재료로서 은을 사용함으로써 미세한 패턴을 정확하게 형성할 수 있고, 또한 저저항의 배선 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 배선 패턴과 상기 절연막을 덮는 층간 절연막을 형성하는 층간 절연막 형성 공정을 포함하고, 상기 배선층 형성 공정과, 상기 층간 절연막 형성 공정을 반복하여 행함으로써, 상기 기체 위에 다층 배선 구조를 형성할 수도 있다. 이 제조 방법에 의하면, 전기적 신뢰성에 우수한 배선 패턴을 다층화하여 고밀도로 집적한 배선 기판을 제조할 수 있고, 배선 기판을 사용한 전자 기기의 소형화나 박형화에 크게 기여한다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 층간 절연막 형성 공정이 상기 배선 패턴 및 상기 절연막을 포함하는 기체 위의 표면 영역에 제 3 액체 재료를 배치하여 층간 절연막을 형성하는 공정이며, 상기 배선층 형성 공정과 상기 층간 절연막 형성 공정 사이에 상기 배선 패턴 및 절연막을 포함하는 기체 위의 표면 영역을 친액화하는 제 3 친액화 공정을 갖고 있고, 상기 층간 절연막 형성 공정에서의 상기 표면 영역과 상기 제 3 액체 재료의 친화성이 상기 절연막 형성 공정에서의 제 2 액체 재료와 상기 성막 영역의 친화성과 동등한 것이 바람직하다.
다층 배선 구조를 형성하기 위한 층간 절연막은 상기 배선 패턴과 상기 절연막을 덮는 개략 베타 형상으로 형성되므로, 층간 절연막을 형성하기 위한 액체 재료가 상기 배선 패턴 및 절연막 위에서 양호하게 유동하도록 표면 상태를 제어하는 것이 바람직하다. 그래서, 상기한 제 2 표면 처리 공정에서 성막 영역에 부여한 액체 재료에 대한 친화성(친액성)과 동등한 친화성을 층간 절연막이 형성되는 피처리면에도 부여해 두는 것이 좋다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 절연막 형성 공정에서, 상기 배선 패턴을 덮도록 상기 절연막을 형성하고, 상기 절연막의 표면을 상기 성막 영역으로서 상기 배선층 형성 공정을 반복하여 행함으로써, 상기 기체 위에 다층 배선 구조를 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 절연막 형성 공정으로 형성되는 절연막이 층간 절연막을 겸하고 있는 구성의 배선 기판을 얻을 수 있다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 배선층 형성 공정이 상기 배선 패턴의 표면에 액체 재료를 토출 배치하여 도체 포스트를 형성하는 도체 포스트 형성 공정을 포함하는 공정일 수도 있다. 즉, 층간 절연막 등을 통하여 적층된 배선 패턴을 상기 도체 포스트에 의해 전기적으로 접속한 구성에 대해서도 본 발명의 제조 방법을 적용할 수 있다. 이러한 제조 방법으로 하면, 층간의 도전 접속 구조에 대해서도 액상법을 이용하여 형성할 수 있고, 저렴하게 고집적의 배선 기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 배선 기판의 제조 방법에서는 상기 도체 포스트 형성 공정을 포함하는 배선층 형성 공정에 있어서, 상기 배선 형성 공정에서 상기 성막 영역에 배치된 상기 제 1 액체 재료를 가건조시켜 가건조체를 형성하고, 상기 도체 포스트 형성 공정에서는 상기 가건조체 위에 상기 제 3 액체 재료를 배치하여 액상 포스트를 형성한 후, 상기 가건조체와 상기 액상 포스트를 가열하여 상기 배선 패턴과 도체 포스트를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법으로 한다면, 배선 패턴과 도체 포스트를 일체적으로 형성할 수 있고, 그들의 계면(界面)에서의 크랙의 발생도 효과적으로 방지할 수 있으므로, 전기적 신뢰성에 우수한 다층 배선 구조의 배선 기판을 높은 제조 수율로 제조할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 앞서 기재된 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어진 배선 기판을 구비한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 전기적 신뢰성에 우수한 배선 기판에 의해 전기적 접속이 이루어지고, 우수한 신뢰성을 구비한 전자 기기가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위하여, 각 부재의 축척을 적절하게 변경하고 있다.
(액적 토출 장치)
먼저, 배선 기판의 제조 방법의 실시예에서 사용하는 액적 토출 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 액적 토출 장치의 일례를 나타내는 사시 구성도이다. 도 1에 나타내는 액적 토출 장치(20)는 기판(기체)(11)에 대하여 기능 재료를 포함하는 액체 재료를 액적 형상으로 하여 토출하여 배치하는 것으로서, 1 개 또는 복수의 토출 헤드를 구비한 캐리지(1)와, 캐리지(1)를 X방향으로 이동 가능하게 지지하는 X방향 가이드 축(2)과, X방향 가이드 축(2)을 회전 구동하는 X방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. 기판(11)을 탑재 배치하기 위한 탑재대(4)와, 탑재대(4)를 Y방향으로 이동 가능하게 지지하는 Y방향 가이드 축(5)과, Y방향 가이드 축(5)을 회전 구동하는 Y방향 구동 모터(6)를 구비하고 있다. 상기 X방향 가이드 축(2) 및 Y방향 가이드 축(5)은 기대(基臺)(7)의 소정 위치에 각각 고정되고, 기대(7)의 하부에는 제어 장치(8)가 배열 설치되어 있다. 또한, 클리닝 기구부(14) 및 히터(15)를 구비한 것으로 되어 있다.
캐리지(1)는 도전성 미립자를 함유하는 분산액 등의 액체 재료를 노즐(토출구)로부터 토출하여 소정 간격으로 기판에 부여할 수 있는 복수의 토출 헤드(토출 헤드)를 구비하고 있다. 이들 복수의 토출 헤드의 각각으로부터, 제어 장치(8)로부터 공급되는 토출 전압에 따라 개별로 상기 액체 재료를 토출할 수 있도록 되어 있다.
캐리지(1)는 X방향 가이드 축(2)에 고정되고, X방향 가이드 축(2)에는 X방향구동 모터(3)가 접속되어 있다. X방향 구동 모터(3)는 스테핑 모터 등으로서, 제어 장치(8)로부터 X축 방향의 구동 펄스 신호가 공급되면 X방향 가이드 축(2)을 회전 구동한다. 그리고, X방향 가이드 축(2)의 회전 동작에 따라 캐리지(1)가 기대(7)에 대하여 X축 방향으로 이동하도록 되어 있다.
여기서, 캐리지(1)에 장착되는 토출 헤드의 상세에 대해서 설명한다. 도 2는 토출 헤드(30)를 나타내는 도면으로서, (a)는 토출 헤드(30)의 요부를 분해적으로 나타내는 사시 구성도, (b)는 토출 헤드(30)의 부분 단면 구성도이다.
토출 헤드(30)는, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 스테인리스제의 노즐 플레이트(32)와 진동판(33)을 구비하고, 양쪽을 구획 부재(리저버 플레이트)(34)를 통하여 접합한 것이다. 노즐 플레이트(32)와 진동판(33) 사이에는 구획 부재(34)에 의해 복수의 캐비티(35)와 리저버(36)가 형성되어 있다. 각 캐비티(35)와 리저버(36)의 내부는 액체 재료로 충족되고, 각 캐비티(35)는 공급구(37) 를 통하여 리저버(36)와 연통(連通)되어 있다. 또한, 노즐 플레이트(32)에는 캐비티(35)로부터 외부로 액체 재료를 분사하기 위한 노즐 구멍(38)이 종횡으로 배열되어 있다. 한편, 진동판(33)에는 리저버(36)에 액체 재료를 공급하기 위한 도입구(39)가 형성되어 있다.
또한, 진동판(33)의 캐비티(35)에 대향하는 면과 반대 측의 면 위에는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 압전 소자(피에조 소자)(40)가 접합되어 있다. 이 압전 소자(40)는 한 쌍의 전극(41)에 삽입된 상태로 배열 설치되어 있고, 이들의 전극(41, 41)에 통전함으로써 외측(도면의 상측)으로 돌출하도록 탄성 변형하도록 되어 있다. 이러한 구성의 기초하에, 압전 소자(40)가 접합된 진동판(33)은 압전 소자(40)의 변형에 의해 압전 소자(40)와 일체로 외측으로 휘도록 되어 있고, 이 변형에 따라 캐비티(35)의 용적이 증대된다. 따라서, 캐비티(35) 내의 용적의 증대분에 상당하는 액체 재료가 리저버(36)로부터 공급구(37)를 통하여 캐비티(35)에 유입된다. 그리고, 압전 소자(40)로의 통전을 해제하면 압전 소자(40) 및 진동판(33)이 원래의 형상으로 돌아올 때의 압력에 의해 캐비티(35) 내부의 액체 재료가 노즐 구멍(38) 측으로 억압되고, 노즐 구멍(38)으로부터 기판을 향하여 액체 재료의 액적(42)이 토출된다.
또한, 상기 구성을 구비한 토출 헤드(30)는 그 저면 형상이 대략 직사각형 형상의 것으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 노즐(N)(노즐 구멍(38))이 세로로 등간 격으로 정렬한 상태에서 직사각형 형상으로 배치된 것이다. 그리고, 본 예에서는 이들 각 노즐(N)(N1, N2, …)에는 각각에 대응하여 독립의 압전 소자(40)가 설치되고, 각 압전 소자(40)로의 제어 신호에 의해 각 노즐에 따른 토출 동작을 각각 독립으로 제어할 수 있도록 되어 있다. 즉, 이러한 압전 소자(40)에 보내는 전기 신호로서의 토출 파형을 제어함으로써, 각 노즐(N)로부터의 액적의 토출량을 조정하고, 변화시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서, 상기 토출 파형의 제어는 제어 장치(8)에 의한 것으로 할 수 있고, 제어 장치(8)는 각 노즐(N)로부터의 액적 토출량을 변화시키는 토출량 조정 수단으로서도 기능하도록 되어 있다.
또한, 토출 헤드(30)의 방식으로서는 상기한 압전 소자(40)를 사용한 피에조 제트 방식에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 서멀(thermal) 방식을 채용할 수 있고, 그 경우에는 가열 시간의 장단을 변화시키는 등의 수단에 의해 액체 재료의 토출량을 변화시킬 수 있다.
도 1로 되돌아와서, 탑재대(4)는 이 액적 토출 장치(20)를 이용한 액적 토출법에 제공되는 기판(11)을 탑재 배치 고정하는 것으로, 탑재 배치된 기판(11)을 소정 위치에 고정하는 기구를 구비하고 있다.
탑재대(4)는 Y방향 가이드 축(5)에 지지되고, Y방향 가이드 축(5)에는 Y방향 구동 모터(6, 16)가 접속되어 있다. Y방향 구동 모터(6, 16)는 스테핑 모터 등으로서, 제어 장치(8)로부터 Y축 방향의 구동 펄스 신호가 공급되면 Y방향 가이드 축(5)을 회전 구동한다. 그리고, Y방향 가이드 축(5)의 회전에 따라 탑재대(4)가 기대(7)에 대하여 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다.
클리닝 기구부(14)는 캐리지(1)의 토출 헤드(30) 클리닝하는 기구를 구비하고 있다. 클리닝 기구부(14)는 Y방향의 구동 모터(16)에 의해 Y방향 가이드 축(5)을 따라 이동하도록 되어 있다. 클리닝 기구부(14)의 이동도 제어 장치(8)에 의해 제어되어 있다.
히터(15)는 여기서는 램프 어닐링에 의해 기판(11)을 열처리하는 수단으로서, 기판 위에 토출된 액체의 증발·건조를 행하는 동시에 도전막으로 변환하기 위한 열처리를 행하도록 되어 있다. 이 히터(15)의 전원 투입 및 차단도 제어 장치(8)에 의해 제어되도록 되어 있다.
본 실시예의 액적 토출 장치(20)에서, 소정의 배선 형성 영역에 분산액을 토출하기 위해서는 제어 장치(8)로부터 소정의 구동 펄스 신호를 X방향 구동 모터(3) 및/또는 Y방향 구동 모터(6)에 공급하고, 캐리지(1) 및/또는 탑재대(4)를 이동시킴으로써, 캐리지(1)와 기판(11)(탑재대(4))을 상대 이동시킨다. 그리고, 이 상대 이동하는 사이에 캐리지(1)에서의 소정의 토출 헤드(30)에 제어 장치(8)로부터 토출 전압을 공급하여 상기 토출 헤드(30)로부터 분산액을 토출시킨다.
본 실시예의 액적 토출 장치(20)에서, 캐리지(1)의 각 토출 헤드(30)로부터의 액적의 토출량은 제어 장치(8)로부터 공급되는 토출 전압의 크기에 의해 조정할 수 있다. 또한, 기판(11)에 토출되는 액적의 피치는 캐리지(1)와 기판(11)(탑재대(4))의 상대 이동 속도 및 토출 헤드(30)에서의 토출 주파수(토출 전압 공급의 주파수)에 의해 결정된다.
(배선 기판의 제조 방법)
다음에, 본 발명에 따른 배선 기판의 제조 방법에 대해서, 도 4 및 도 5, 및 표 1을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 4 및 도 5는 실시예에 따른 배선 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 공정도로서, 도 5에는 도 4에 이어지는 제조 공정이 나타나 있다. 또한, 표 1은 상기 배선 기판의 제조 방법의 공정표이다. 이하에는 표 1의 좌단 부분 스텝 번호의 순으로 각 공정을 설명한다.
본 실시예는, 도 5의 (e)에 나타낸 바와 같이, 필름 기판(11) 위에 하지 절연막(110)을 통하여 복수층의 배선 패턴(116, 118)이 적층된 다층 배선 구조를 구비하는 배선 기판을 제조하는 방법이다. 또한, 본 실시예의 배선 기판의 제조 방법은, 후술하는 바와 같이, 하지 형성 공정, 제 1 표면 처리 공정, 배선 형성 공정, 도체 포스트 형성 공정, 제 2 표면 처리 공정, 절연막 형성 공정 및 층간 절연막 형성 공정을 갖는 것이다.
(표 1)
(S) (공정) (장치) (조건)
1 기판 세정 엑시머 UV(파장 172 ㎚) 300 초
2 프레임 형상 절연막 묘화 액적 토출 장치 -
3 프레임 형상 절연막 UV 경화 UV(파장 365 ㎚) 4 초
4 하지 절연막 묘화 액적 토출 장치 -
5 UV 경화 UV(파장 365 ㎚) 60 초
6 1 층째 Ag 접촉각 제어 엑시머 UV(파장 172 ㎚) 15 초
7 1 층째 Ag 배선 묘화 액적 토출 장치 -
8 Ag 가건조 드라이에어 -
9 1 층째 Ag 포스트 묘화 액적 토출 장치 -
10 Ag 가건조 드라이에어 -
11 S9, S10 반복 -
12 Ag 본소성 핫 플레이트 150 ℃ × 30 분
13 1 층째 절연막 접촉각 제어 엑시머 UV(파장 172 ㎚) 60 초
14 1 층째 절연막 Ag 주변 묘화 액적 토출 장치 -
15 친액 처리 엑시머 UV(파장 172 ㎚) 10 초
15 UV 경화 UV(파장 365 ㎚) 4 초
17 1 층째 절연막 액적 토출 장치 -
18 UV 경화 UV(파장 365 ㎚) 60 초
↓
2 층째 이후는 S6 내지 S18 반복
<하지 형성 공정>
먼저, 도 4의 (a)에 나타내는 필름 기판(11)의 표면(성막면)을 세정한다(스텝 1). 구체적으로는, 파장 172 ㎚의 엑시머 UV를 필름 기판(11)의 표면에 300 초 정도 조사한다. 또한, 물 등의 세정액을 사용하여 필름 기판(11)을 세정할 수도 있고, 그때 초음파를 병용할 수도 있다.
다음에, 필름 기판(11)의 표면에 하지 절연막(110)을 형성하는 전제로서, 하지 절연막(110)의 위치 제어를 행하기 위한 프레임 형상 절연막(110a)을 묘화 형성한다(스텝 2). 이 묘화는 액적 토출 방식(잉크젯 방식)에 의해 행한다. 즉, 상기 액적 토출 장치(20)를 이용하여 하지 절연막(110)의 형성 재료인 경화 전의 수지 재료(제 1 액체 재료)를 토출 헤드(30)의 노즐(N)로부터 토출하고, 하지 절연막(110)의 형성 영역의 둘레부를 따르는 프레임 형상으로 도포한다. 이어서, 필름 기판(11) 위에 도포된 상기 수지 재료를 경화시킨다(스텝 3). 구체적으로는, 파장 365 ㎚의 UV를 4 초 정도 조사하여 프레임 형상 절연막의 형성 재료인 UV 경화성 수지를 경화시킨다. 이것에 의해, 하지 절연막(110)이 형성되는 필름 기판(11) 위의 영역을 둘러싸는 프레임 형상 절연막(110a)이 형성된다.
다음에, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 필름 기판(11) 위에 형성된 프레임 형상 절연막(110a)의 내측에 하지 절연막(110)을 묘화 형성한다(스텝 4). 이 묘화도 액적 토출 방식에 의해 행한다. 구체적으로는, 액적 토출 장치(20)의 토출 헤드(30)를 프레임 형상 절연막(110a)에 둘러싸인 영역의 내측 전체에 주사시키면서 토출 헤드(30)의 노즐(N)로부터 하지 절연막(110)의 형성 재료인 경화 전의 수지 재료(제 1 액체 재료)를 토출한다. 여기서, 토출된 수지 재료가 필름 기판(11) 위에서 유동해도 둘레부에 설치된 프레임 형상 절연막(110a)에 의해 막을 수 있으므로, 하지 절연막(110)의 형성 영역을 넘어 확장 습윤되지 않도록 되어 있다.
다음에, 토출된 수지 재료를 경화시킨다(스텝 5). 구체적으로는, 파장 365 ㎚의 UV를 60 초 정도 조사하여 하지 절연막(110)의 형성 재료인 UV 경화성 수지를 경화시킨다. 이것에 의해, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 필름 기판(11)의 표면에 하지 절연막(110)이 형성된다.
<제 1 표면 처리 공정>
다음에, 하지 절연막(110)의 표면에 배선 패턴을 형성하기 전에, 하지 절연막(110) 표면의 접촉각을 조정한다(스텝 6). 즉, 배선 패턴의 성막 영역인 하지 절연막(110)의 표면을 배선 패턴의 형성에 적합한 상태로 되도록 표면 처리를 실시한다.
배선 패턴의 형성 재료를 포함하는 액적을 토출한 경우에 하지 절연막(110) 표면의 접촉각이 너무 크면 토출된 액적이 구슬 형상으로 되어 튀어 소정 위치에 소정 형상의 전기 배선을 형성하는 것이 곤란해진다. 한편, 하지 절연막(110) 표면의 접촉각이 너무 작으면 토출된 액적이 확장 습윤되어 배선 패턴의 미세화가 곤란해진다.
구체적인 표면 처리 방법으로서는 경화한 하지 절연막(110)의 표면이 발액성을 나타내므로, 그 표면에 파장 172 ㎚의 엑시머 UV를 15 초 정도 조사함으로써 하지 절연막(110) 표면의 발액성을 완화하고, 후단의 공정에서 하지 절연막(110) 위 에 토출되는 배선 패턴 형성용의 액체 재료와의 친화성의 정도를 조정한다. 이 표면 처리는 자외광의 조사 시간으로 조정할 수 있지만, 자외광의 강도, 파장, 열처리(가열) 등과의 조합에 의해서도 조정하는 것이 가능하다. 또한, 표면 처리 다른 방법으로서는 산소를 반응 가스로 하는 플라즈마 처리나, 기판을 오존 분위기에 노출하는 처리를 들 수 있다.
<배선 형성 공정>
다음에, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 하지 절연막(110)의 표면에 배선 패턴을 형성하기 위한 액상체 패턴(111)을 묘화 형성한다(스텝 7). 또한, 도 4의 (c) 이후의 단면 공정도에서는 하지 절연막(110)을 둘러싸는 프레임 형상 절연막(110a)은 도시를 생략하고 있다.
상기 액상체 패턴(111)의 묘화는 액적 토출 장치(20)를 이용한 액적 토출 방식에 의해 행한다. 여기서 토출하는 것은 배선의 형성 재료인 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 분산액(제 2 액체 재료)이다. 그 도전성 미립자로서 은이 적합하게 사용된다. 그 밖에도 금, 동, 팔라듐, 니켈 중 어느 하나를 함유하는 금속 미립자 이외에, 도전성 폴리머나 초전도체의 미립자 등을 사용할 수 있다.
도전성 미립자는 분산성을 향상시키기 위하여 표면에 유기물 등을 코팅하여 사용할 수도 있다. 도전성 미립자의 표면에 코팅하는 코팅재로서는, 예를 들어 입체 장해나 정전 반발을 유발하는 듯한 폴리머를 들 수 있다. 또한, 도전성 미립자의 입경은 5 ㎚ 이상, 0.1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 0.1 ㎛보다 크면 노즐의 막힘이 일어나기 쉬워 토출 헤드(30)에 의한 토출이 곤란해지기 때문이다. 또한, 5 ㎚보다 작으면 도전성 미립자에 대한 코팅제의 체적비가 커져 얻어지는 막 중의 유기물의 비율이 과다해지기 때문이다.
사용하는 분산매로서는 상기한 도전성 미립자를 분산할 수 있는 것으로, 응집을 일으키지 않는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 물 이외에 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류, n-헵탄, n-옥탄, 데칸, 톨루엔, 크실렌, 시멘(cymene), 듈렌, 인덴, 디펜텐, 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 사이클로헥실벤젠 등의 탄화수소계 화합물 또는 에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 메틸에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸 에테르, 1, 2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸) 에테르, p-디옥산 등의 에테르(ether)계 화합물, 또한 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸―2-피로딘, 디메틸 포름아미드, 디메틸 술폭시드, 사이클로 헥사논 등의 극성 화합물을 들 수 있다. 이들 중, 미립자의 분산성과 분산액의 안정성, 또한 액적 토출 방식으로의 적용이 용이하다는 점에서, 물, 알코올류, 탄화수소계 화합물, 에테르계 화합물이 바람직하고, 특히 바람직한 분산매로서는 물, 탄화수소계 화합물을 들 수 있다. 이들의 분산매는 단독으로도, 또는 2 종 이상의 혼합물로서도 사용할 수 있다.
도전성 미립자를 함유하는 액체의 분산매로서는 실온에서의 증기압이 O.001 mmHg 이상, 200 mmHg 이하(약 0.133 Pa 이상, 26600 Pa 이하)인 것이 바람직하다. 증기압이 200 mmHg보다 높은 경우에는 토출 후에 분산매가 급격하게 증발해 버 려 양호한 막을 형성하는 것이 곤란해지기 때문이다.
또한, 분산매의 증기압은 0.001 mmHg 이상, 50 mmHg 이하(약 0.133 Pa 이상, 6650 Pa 이하)인 것이 더욱 바람직하다. 증기압이 50 mmHg보다 높은 경우에는 액적 토출 방식으로 액적을 토출할 때에 건조에 의한 노즐 막힘이 일어나기 쉬워 안정된 토출이 곤란해지기 때문이다. 한편, 실온에서의 증기압이 0.001 mmHg보다 낮은 분산매의 경우, 건조가 늦어져 막 중에 분산매가 잔류하기 쉽고, 후공정의 열 및/또는 광처리 후에 양질의 도전막을 얻기 어렵다.
상기 도전성 미립자를 분산매에 분산하는 경우의 분산질의 농도는 1 질량 % 이상, 80 질량 % 이하로서, 도전막의 원하는 막 두께에 따라 조정할 수 있다. 80 질량 %를 넘으면 응집을 일으키기 쉬워져 균일한 막을 얻기 어렵다.
상기 도전성 미립자의 분산액의 표면 장력은 0.02 N/m 이상, 0.07 N/m 이하의 범위에 들어가는 것이 바람직하다. 액적 토출 방식으로 액체를 토출할 때, 표면 장력이 0.02 N/m 미만이면 토출에 제공되는 액체 재료의 노즐면에 대한 흡습성이 증대되므로 비행 굴곡이 생기기 쉬워지고, 0.07 N/m을 넘으면 노즐 선단에서의 메니스커스의 형상이 안정되지 않으므로 토출량, 토출 타이밍의 제어가 곤란해지기 때문이다.
표면 장력을 조정하기 위하여 상기 분산액에는 하지 절연막(110)과의 접촉각을 과도하게 저하시키지 않는 범위에서, 불소(fluorine)계, 실리콘(silicon)계, 논이온(nonion)계 등의 표면 장력 조절제를 미량 첨가할 수 있다. 논이온계 표면 장력 조절제는 하지 절연막(110)으로의 흡습성을 양호화하고, 막의 레벨링성을 개량하여 도막 표면에서의 돌기물의 발생, 기포 발생 등의 방지에 도움이 되는 것이다. 상기 분산액은 필요에 따라 알코올, 에테르, 에스테르, 케톤 등의 유기 화합물을 포함하고 있어도 상관없다.
상기 분산액의 점도는 1 mPa·s 이상, 50 mPa·s 이하인 것이 바람직하다.
액적 토출 방식으로 토출할 때, 점도가 1 mPa·s보다 작은 경우에는 노즐 주변부가 잉크의 유출에 의해 오염되기 쉽고, 또한 점도가 50 mPa·s보다 큰 경우는 노즐 구멍에서의 막힘 빈도가 높아져 원활한 액적의 토출이 곤란해지기 때문이다.
본 실시예에서는, 상기 분산액의 액적을 토출 헤드(30)로부터 토출하여 배선 패턴을 형성해야 할 위치에 적하(滴下)한다. 이때, 액체의 튀어나옴(벌지; bulge)이 생기지 않도록 계속하여 토출하는 액적의 중첩 정도를 조정하는 것이 바람직하다.
이상에 의해, 하지 절연막(110)의 표면에 액상체 패턴(111)이 형성된다.
다음에, 액상체 패턴(111)을 가건조시켜 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같은 액상체 패턴의 가건조체(112)를 얻는다(스텝 8). 이 가건조는 적어도 액상체 패턴(111)의 표면을 건조시킬 정도로 행한다. 구체적으로는, 습도가 낮은 공기나 불활성 가스 등의 드라이에어를 액상체 패턴(111)을 향하여 분무한다. 드라이에어의 온도는 상온(약 25 ℃)일 수도 고온일 수도 있다. 또한, 드라이에어를 분무하는 대신에 상기 액적 토출 장치(20)에 설치된 적외선 램프 등으로 이루어지는 히터(15)를 이용하여 적외선을 액상체 패턴(111)에 대하여 조사할 수도 있다. 이와 같이, 가건조의 구체적인 방법으로서 드라이에어의 분무나 적외선 조사를 채용함으로써, 간단한 제조 설비 및 제조 공정에 의해 가건조를 행할 수 있으므로, 설비 비용 및 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 가건조로 인하여 일시적으로 온도가 상승해도 즉시 상온으로 되돌릴 수 있으므로, 제조 시간을 단축할 수 있다.
<도체 포스트 형성 공정>
다음에, 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이, 상기 가건조체(112) 위의 일부에 도체 포스트로 되는 액상 서브 포스트(113)를 묘화 형성한다(스텝 9). 이 묘화도 스텝 7의 액상체 패턴(111)의 묘화와 마찬가지로, 액적 토출 장치(20)를 이용한 액적 토출 방식에 의해 행한다. 여기서 토출하는 것은 도체 포스트의 형성 재료인 도전성 미립자를 분산매에 분산시킨 분산액으로서, 구체적으로는 액상체 패턴(111)의 묘화에 사용하는 액체 재료와 동일한 것이다. 즉, 액상체 패턴(111)을 묘화한 후에 동일한 액적 토출 헤드를 사용하여 도체 포스트의 형성 위치에 액체 재료를 토출하면 된다.
도체 포스트는 층간 절연막을 통한 배선층 간의 전기적 접속에 사용되므로, 상응한 높이에 형성할 필요가 있다. 그것을 위해서는 액적 토출 방식에 의해 다수의 액적을 동일한 위치에 토출 배치하여 상당 높이의 액상 포스트를 형성할 필요가 있다. 그런데, 한번에 다수의 액적을 토출 배치해도 액상 포스트의 높이를 확보하는 것은 곤란하고, 반대로 필름 기판(11) 위에서 액상 포스트가 확장 습윤되어 인접하는 배선이나 도체 포스트와 단락(短絡)할 우려가 있다. 그래서, 액적의 토출을 복수 회로 나누어 행한다. 그리고, 그 1 회의 액적 토출에서는 필요한 액상 포스트의 높이보다 낮은 액상 서브 포스트를 형성한다. 예를 들면, 1 회에 10 방울 정도의 액적을 토출하여 먼저 제 1 층 액상 서브 포스트(113s)를 묘화 형성한다.
다음에, 액상 서브 포스트(113s)를 가건조시킨다(스텝 10). 이 가건조는 적어도 액상 서브 포스트(113s)의 표면이 건조되도록 행한다. 그 구체적인 방법으로서, 스텝 8에서 액상체 패턴(111)을 가건조시키는 데에 사용한 방법과 마찬가지로 드라이에어의 분무나 적외선의 조사를 채용하는 것이 바람직하다.
그 후, 스텝 9 및 스텝 10을 반복하여 행한다(스텝 11). 상기한 바와 같이, 제 1 층 액상 서브 포스트(113s)는 가건조되어 있으므로, 그 표면에 새로운 액적을 토출해도 하지 절연막(110)의 표면에 확대되는 일은 없다. 그래서, 새롭게 10방울 정도의 액적을 토출하면, 도 4의 (f)에 나타낸 바와 같이, 제 1 층 액상 서브 포스트(113s) 위에 제 2 층 액상 서브 포스트(113s)를 적층할 수 있다. 이와 같이, 스텝 9 및 스텝 10을 반복하여 행함으로써, 복수층(도면에서는 2 층)의 액상 서브 포스트(113s)가 필름 기판(11) 위에 적층되어 상당 높이의 액상 포스트(113)를 얻을 수 있다.
다음에, 액상체 패턴의 가건조체(112)와 액상 포스트(113)의 본소성을 행한다(스텝 12). 상기한 각 공정에 의해, 가건조체(112) 및 액상 포스트(113)가 모두 가건조된 상태로 형성되어 있으므로, 이들의 전체를 일괄하여 본소성한다. 구체적으로는, 가건조체(112) 및 액상 포스트(113)가 형성된 필름 기판(11)을 150 ℃의 핫 플레이트에서 30분 정도 가열한다.
본소성은 통상 대기 중에서 행해지지만, 필요에 따라 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수도 있다. 또한, 본소성의 처리 온도를 150 ℃로 했지만, 가건조체(112) 및 액상 포스트(113)에 포함되는 분산매의 비점(증기 압), 분위기 가스의 종류나 압력, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적 거동, 코팅재의 유무나 양, 기재의 내열 온도 등을 고려하여 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 소성 처리는 통상의 핫 플레이트, 전기로 등에 의한 처리 이외에, 램프 어닐링에 의해 행할 수도 있다. 램프 어닐링에 사용하는 광의 광원으로서는 특별히 한정되지 않지만, 적외선 램프, 키세논 램프, YAG 레이저, 아르곤 레이저, 탄산가스 레이저, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl 등의 엑시머 레이저 등을 광원으로서 사용할 수 있다. 이들의 광원은 일반적으로는 출력 10 W 이상, 5000 W 이하의 범위의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 10O W 이상, 100O W 이하의 범위로 충분하다.
이러한 본소성에 의해, 가건조체(112) 및 액상 포스트(113)에 포함되는 분산매가 휘발하고, 금속 미립자 간의 전기적 접촉이 확보된다. 이것에 의해, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 배선 패턴(116) 및 도체 포스트(117)가 하지 절연막(110) 위에 형성된다.
<제 2 표면 처리 공정>
다음에, 배선 패턴(116)의 형성층에 층내 절연막(114)(도 5의 (b) 참조)을 형성하는 전제로서, 하지 절연막(110) 표면의 접촉각을 조정한다(스텝 13). 앞서 기재된 바와 같이, 경화한 하지 절연막(110)의 표면은 발액성을 나타내고 있고, 상기 제 1 표면 처리 공정에서 어느 정도 친액화는 되어 있지만, 배선 패턴을 형성하기 위하여 적합한 표면 특성과, 층내 절연막의 형성에 적합한 표면 특성은 다르고, 구체적으로는 층내 절연막(114)을 형성하기 위한 액체 재료는 하지 절연막(110) 위에서 양호하게 유동하는 것이 바람직하므로, 이러한 액체 재료와 하지 절연막(110) 표면의 친화성을 높이기 위하여 하지 절연막(110)에 한층 더한 친액성을 부여하는 것을 목적으로서, 파장 172 ㎚의 엑시머 UV를 60 초 정도 조사한다.
<절연막 형성 공정>
계속하여, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 배선 패턴(116) 주위에 층내 절연막(114)을 묘화 형성한다(스텝 14). 본 발명에 따른 절연막 형성 공정인 층내 절연막(114)의 형성도 하지 절연막(110)의 묘화와 마찬가지로, 액적 토출 장치를 이용하여 행한다. 여기서, 층내 절연막의 형성 재료인 액체 수지 재료를 도체 포스트(117)와 접촉하도록 토출하면 수지 재료가 도체 포스트(117)의 상단에 확장 습윤되어 상층의 배선 패턴과의 접속부에서 도통 불량이 발생할 우려가 있다. 그래서, 도체 포스트(117) 및 배선 패턴(116) 주위에 간극을 비워 그 외측에 수지 재료를 토출한다.
다음에, 도체 포스트(117) 및 배선 패턴(116) 주위의 간극에 파장 172 ㎚의 엑시머 UV를 조사하여 친액 처리를 실시한다(스텝 15). 이것에 의해, 도체 포스트(117) 및 배선 패턴(116) 주위의 간극에 친액성이 부여되는 결과, 그 간극에 상기 수지 재료가 유동하여 배선 패턴(116)과 접촉한다. 이 경우, 수지 재료가 배선 패턴(116)의 표면에 일부 습윤 상승하는 경우도 있지만, 배선 패턴(116) 위에 돌출 설치된 도체 포스트(117)의 상단에까지 달하는 일은 없다. 따라서, 도체 포스트(117)와, 후단의 공정에서 형성되는 상층의 배선 패턴의 도통을 확보할 수 있다.
그리고, 토출된 수지 재료를 경화시킨다(스텝 16). 구체적으로는, 파장 365 ㎚의 UV를 4 초 정도 조사하여 층내 절연막의 형성 재료인 UV 경화성 수지를 경화시킨다. 이것에 의해, 층내 절연막이 형성된다.
<층간 절연막 형성 공정>
다음에, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 배선 패턴(116)과 층내 절연막(114)을 덮는 층간 절연막(115)을 묘화한다(스텝 17). 이 묘화도 하지 절연막(110)의 묘화와 마찬가지로 액적 토출 장치를 이용하여 행한다. 여기서도, 도체 포스트(117) 주위에 간극을 비워 수지 재료를 토출하는 것이 바람직하다.
다음에, 토출된 수지 재료를 경화시킨다(스텝 18). 구체적으로는, 파장 365 ㎚의 UV를 60 초 정도 조사하여 층간 절연막의 형성 재료인 UV 경화성 수지를 경화시킨다. 이것에 의해, 층간 절연막(115)이 형성된다.
다음에, 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이, 층간 절연막(115)의 표면에 상층의 배선 패턴(118)을 형성한다. 그 구체적인 방법은 하층의 배선 패턴(116)을 형성하기 위한 스텝 6부터 8의 일련의 공정과 동일하다.
다음에, 도 5의 (e)에 나타낸 바와 같이, 상층 측의 배선 패턴(118)의 형성층에 층내 절연막(119)을 형성한다. 그 구체적인 방법은 배선 패턴(116)의 형성층에 층내 절연막을 형성하기 위한 스텝 14부터 16의 일련의 공정과 동일하다. 또한, 스텝 17 및 스텝 18을 행함으로써, 도 5의 (e)에 나타낸 바와 같이, 상층 측의 배선 패턴(118)의 표면에 층간 절연막(120)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 스텝 6부터 18의 일련의 공정을 반복함으로써, 배선 패턴을 필름 기판(11) 위에 적층 배치할 수 있다. 또한, 최상층의 전기 배선의 표면에는 스텝 17 및 스텝 18과 동일한 방법에 의해 보호막을 형성하면 된다.
이상의 공정에 의해, 다층 배선 구조를 구비한 배선 기판을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 배선 기판의 제조 방법에서는 액적 토출 방식에 의해 액상체 패턴(111)을 묘화 형성하는 공정(스텝 7)에 앞서 제 1 표면 처리 공정(스텝 6)을 행하고, 층내 절연막(114)을 형성하는 절연막 형성 공정(스텝 14)에 앞서 제 2 표면 처리 공정(스텝 13)을 행하도록 되어 있다. 이와 같이, 배선 패턴(116)을 액적 토출 방식에 의해 형성할 때의 하지 절연막(110)의 액체 재료에 대한 친화성(친액성; 접촉각)보다도 층내 절연막(114)을 형성할 때의 하지 절연막(110)의 액체 재료에 대한 친화성(친액성; 접촉각)을 크게 함으로써, 배선 패턴(116)의 형성에서는 미세한 패턴을 정확한 폭으로 형성할 수 있고, 층내 절연막(114)의 형성에서는 하지 절연막(110) 표면에서의 액체 재료의 양호한 유동성에 의해 균일한 막 두께의 절연막을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 하지 절연막(110)과 액체 재료의 친화성을 조정하는 데에 있어서, 하지 절연막(110)에 조사하는 자외광(엑시머 UV)의 조사 시간을 다르게 하고 있다. 즉, 제 1 표면 처리 공정에서는 조사 시간은 15 초 정도이지만, 제 2 표면 처리 공정에서는 60 초 정도로 하고 있다. 그러나, 본 발명에 따른 제조 방법에서의 상기 표면 처리의 조건은 자외광의 조사 시간에 한정되지 않고, 자외광의 조사 강도(파워)에 의해 조정할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 액체 재료와 성막면의 친화성에 대해서 표면 처 리 후의 접촉각에 의거하여 제어하고 있고, 매우 간편하게 비교적 정확한 친화성의 정도를 얻을 수 있다.
또한, 필름 기판(11) 위에 형성한 액상체 패턴(111)을 가건조한 후, 계속하여 액적 토출 방식에 의해 가건조체(112) 위의 일부에 액상 포스트를 묘화 형성하는 공정(스텝 9 내지 스텝 11)과, 액상체 패턴의 가건조체(112) 및 액상 포스트(113)를 본소성하는 공정(스텝 12)을 행하도록 되어 있다. 즉, 가건조 상태의 액상체 패턴의 표면에 액상 포스트를 묘화 형성하므로, 양쪽을 계면으로 융합시킬 수 있다. 그리고, 액상체 패턴 및 액상 포스트를 일괄하여 본소성함으로써, 배선 패턴과 도체 포스트를 일체적으로 형성할 수 있다. 이것에 의해, 배선 패턴(116)과 도체 포스트(117)의 계면에서의 크랙의 발생을 방지할 수 있고, 도통 접속의 신뢰성에 우수한 배선 패턴(116)을 구비한 배선 기판을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예의 배선 기판의 제조 방법에서는 배선 패턴이나 도체 포스트, 각종 절연막의 형성에 액적 토출 방식을 채용하고 있으므로, 재료 사용 효율을 향상시키는 것이 가능해지고, 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 배선 패턴의 다층화 및 미세화가 가능해진다. 일례를 들면, 복수의 배선 패턴의 라인 폭을 종래의 50 ㎛으로부터 30 ㎛ 정도로 미세화할 수 있고, 복수의 배선 패턴의 스페이스 폭을 종래의 50 ㎛으로부터 30 ㎛ 정도로 미세화할 수 있다. 이것에 의해, 배선 기판의 소형화, 고집적화를 실현할 수 있고, 그 배선 기판을 채용한 전자 기기의 소형화에 기여한다.
또한, 본 실시예에서는 다층 배선 구조의 배선 기판의 제조 방법을 예시하여 설명했지만, 경질의 기판에서의 배선 패턴(회로 배선)의 형성 방법으로서 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 배선 패턴 위에 도체 포스트를 형성하는 경우에 대해서 설명했지만, 배선 패턴의 전극 랜드 위에 도체 포스트를 형성하는 경우도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
또한, 상기 실시예에서는 하지 절연막(110) 위의 동층에 배선 패턴(116)과 층내 절연막(114)을 형성하는 경우에 대해서 설명했지만, 배선 패턴(116)의 두께 등에 따라서는 배선 패턴(116)을 덮도록 층내 절연막(114)을 형성할 수도 있다. 이 경우에는 층내 절연막(114)이 층간 절연막(115)을 겸하는 구성으로 되므로, 층간 절연막(115)의 형성 공정을 생략할 수 있고, 공정수의 삭감에 의한 저비용화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 제조하는 배선 기판을 기판(11) 위에 하층 측 배선 패턴(116)과 상층 측 배선 패턴(118)과, 이들 배선 간을 도통시키는 도체 포스트(117)를 갖는 2 층 구조의 것으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 3 층 구조 또는 4 층 이상의 구조를 갖는 다층 배선 구조의 배선 기판의 제조에도 적용할 수 있다. 또한, 이러한 배선 기판의 제조 방법에 의해 얻어진 배선 기판은, 예를 들어 반도체 소자 등을 구비하여 구성되는 각종 전자 기기에 사용되지만, 이러한 다층 배선 기판을 구비한 각종 전자 기기는 전부 본 발명의 전자 기기로 된다.
(전기 광학 장치)
상기 실시예에서는, 적층된 배선 패턴을 구비한 배선 기판을 예시하여 설명했다. 그래서, 도 6을 참조하여 상기 실시예의 배선 기판이 채용된 전기 광학 장 치의 일례인 액정 모듈에 대해서 설명한다.
도 6은 COF(Chip On Film) 구조의 회로 기판을 구비한 액정 모듈의 분해 사시도이다. 액정 모듈(901)은 크게 구별하면 컬러 표시용의 액정 패널(902)과, 액정 패널(902)에 접속되는 회로 기판(903)과, 회로 기판(903)에 실장되는 액정 구동용 IC(900)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 필요에 따라 백 라이트 등의 조명 장치나 그 밖의 부대 기기가 액정 패널(902)에 부설된다.
액정 패널(902)은 밀봉재(904)에 의해 접착된 한 쌍의 기판(905a) 및 기판(905b)을 갖고, 이들의 기판(905b)과 기판(905b) 사이에 형성되는 간극, 소위 셀 갭에 액정이 봉입된다. 즉, 액정은 기판(905a)과 기판(905b)에 의해 삽입되어 있다. 이들의 기판(905a) 및 기판(905b)은 일반적으로는, 예를 들어 유리, 합성 수지 등의 투광성 재료에 의해 형성된다. 기판(905a) 및 기판(905b)의 외측 표면에는 편광판(906a)이 부착되어 있다.
또한, 기판(905a)의 내측 표면에는 전극(907a)이 형성되고, 기판(905b)의 내측 표면에는 전극(907b)이 형성되어 있다. 이들의 전극(907a, 907b)은, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide: 인듐주석 산화물) 등의 투광성 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 기판(905a)은 기판(905b)에 대하여 면 방향으로 일부 돌출되어 배치되어 있고, 이 돌출부에 형성된 복수의 단자(908)를 갖고 있다. 이들의 단자(908)는 기판(905a) 위에 전극(907a)을 형성할 때에 전극(907a)과 함께 형성되는 것이다. 따라서, 이들의 단자(908)는, 예를 들어 ITO에 의해 형성된 것으로 되어 있다.
이들의 단자(908)에는 전극(907a)을 기판 단부까지 연장 돌출하여 형성된 것 이나, 다른 도전재(도시 생략)를 통하여 전극(907b)에 접속된 것이 포함된다.
한편, 회로 기판(903)에는 상기 실시예의 제조 방법에 의해 얻어진 배선 기판(25)이 사용되고 있고, 배선 기판(909) 위의 소정 위치에 액정 구동용 IC(900)가 실장되어 있다. 또한, 도시는 생략했지만, 액정 구동용 IC(900)가 실장된 영역 이외의 부위에는 저항, 콘덴서, 그 밖의 칩 부품을 실장할 수도 있다. 배선 기판(909)은 폴리이미드 등의 가요성(可撓性)을 갖는 필름 기판(911) 위에 은 등을 사용하여 형성된 배선 패턴(912)을 형성한 것으로 되어 있다.
또한, 기판의 양쪽 단변의 단부로부터 연장되는 배선 패턴(912, 912)의 선단부가 배치된 액정 구동용 IC(900)의 실장 영역에서, 각 배선 패턴(912)의 단부에는 전극 패드(도시 생략)가 형성되어 있다. 그리고, 복수의 전극 패드에 대하여 액정 구동용 IC(900)의 능동면에 형성된 복수의 범프 전극이 ACF(Anisotropic Conductive Film: 이방성 도전막)(도시 생략)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 상기 ACF는 열가소성 또는 열경화성의 접착용 수지 중에 다수의 도전성 입자를 분산시킨 것으로서, 실장된 액정 구동용 IC(900)의 범프 전극과 배선 패턴(912)의 전극 패드 사이에 끼운 상기 도전성 입자에 의해 양쪽을 전기적으로 접속하도록 되어 있다.
그리고, 액정 구동용 IC(900)가 실장된 회로 기판(903)이 액정 패널(902)의 기판(905a)에 접속되어 있다. 구체적으로는, 회로 기판(903)의 배선 패턴(912)이 ACF(도시 생략)를 통하여 기판(905a)의 단자(908)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 회로 기판(903)은 가요성을 가지므로, 자유롭게 접어 공간 절약화를 실현할 수 있도록 되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 액정 모듈(901)에서는 회로 기판(903)의 외측으로 연장되는 배선 패턴(912)을 통하여 액정 구동용 IC(900)에 신호가 입력되고, 액정 구동용 IC(900)로부터 출력된 구동 신호가 액정 패널 측으로 연장되는 배선 패턴(912)을 통하여 액정 패널(902)에 입력되어 액정 패널(902)의 표시 구동이 행해지도록 되어 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치에는 전계(電界)에 의해 물질의 굴절률이 변화되어 광의 투과율을 변화시키는 전기 광학 효과를 갖는 장치 이외에, 전기 에너지를 광학 에너지로 변환하는 장치 등도 포함되어 있다. 즉, 본 발명은 상기한 액정 표시 장치뿐만 아니라, 유기 EL(Electro-Luminescence) 장치나 무기 EL 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전기 영동 디스플레이 장치, 전자 방출 소자를 사용한 표시 장치(Field Emission Display 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Display 등) 등의 발광 장치 등에 대하여도 널리 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시예의 배선 기판을 사용한 회로 기판을 유기 EL 패널에 접속하여 유기 EL 모듈을 구성하는 것도 가능하다.
(전자 기기)
다음에, 본 실시예의 막 형성 방법을 사용하여 제조한 전자 기기에 대해서, 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은 휴대 전화의 사시도이다. 도 7에서, 부호 1000은 휴대 전화를 나타내고, 부호 1001은 표시부를 나타내고 있다. 이 휴대 전화(1000)의 표시부(1001)에는 상기 실시예의 배선 기판을 구비한 전기 광학 장치가 채용되어 있다. 따라서, 전기적 접속의 신뢰성에 우수한 소형의 휴대 전화(1000)를 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 휴대 전화에 한정되지 않고, 전자 북, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 액정 텔레비전, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 페이저(pager), 전자 수첩, 전자 계산기, 워드프로세서, 워크스테이션, 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널 등의 전자 기기의 화상 표시 수단으로서 적합하게 사용할 수 있고, 어떤 경우에도 전기적 접속의 신뢰성에 우수한 소형의 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상술한 각 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상술한 각 실시예에 각종 변경을 부가한 것을 포함한다. 즉, 각 실시예에서 예시한 구체적인 재료나 구성 등은 하나의 일례에 지나지 않고, 적절한 변경이 가능하다.
이상 본 발명에 따르면, 집적도의 향상에 기여하는 미세한 배선 패턴과, 전기적 신뢰성에 우수한 절연막이 기체 위에 형성된 배선 기판을 얻을 수 있다. 또한 기체의 종류나 그 표면의 상태에 의하지 않고 균일한 성막면에 대하여 배선 패턴이나 절연막의 형성을 행할 수 있게 되고, 표면 처리에 의한 표면 상태의 제어 등도 용이하고 정확하게 행할 수 있다.

Claims (20)

  1. 배선 기판의 제조 방법으로서,
    기체 위에 하지 절연막을 형성하는 하지 형성 공정과,
    상기 하지 절연막 위의 제 1 성막(成膜) 영역을 친액화하는 제 1 표면 처리 공정과,
    상기 제 1 성막 영역에 제 1 액체 재료를 배치하여 배선 패턴을 형성하는 배선 형성 공정과,
    상기 하지 절연막 위의 제 2 성막 영역을 재차 친액화하는 제 2 표면 처리 공정과,
    상기 배선 패턴의 간극에 제 2 액체 재료를 배치하여 절연막을 형성하는 절연막 형성 공정을 포함하는 배선 층 형성 공정을 가지며,
    상기 절연막 형성 공정에서의 상기 제 2 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역의 친화성이 상기 배선 형성 공정에서의 제 1 액체 재료와 상기 제 1 성막 영역의 친화성보다 큰 배선 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 처리 공정과 상기 제 2 표면 처리 공정에서 공통의 표면 처리 수단을 이용하고,
    상기 제 2 표면 처리 공정에서의 처리 시간을 상기 제 1 표면 처리 공정에서의 처리 시간보다 길게 함으로써 상기 제 2 성막 영역의 상기 제 2 액체 재료에 대한 친화성을 조정하는 배선 기판의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 표면 처리 수단이 상기 기체에 대하여 자외선을 조사하는 자외선 조사 수단인 배선 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 처리 공정과 상기 제 2 표면 처리 공정에서 공통의 표면 처리 수단을 이용하고,
    상기 제 2 표면 처리 공정에서의 처리 속도를 상기 제 1 표면 처리 공정에서의 처리 속도보다 빠르게 함으로써, 상기 제 2 성막 영역의 상기 제 2 액체 재료에 대한 친화성을 조정하는 배선 기판의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 표면 처리 수단이 상기 기체에 대하여 자외선을 조사하는 자외선 조사 수단인 배선 기판의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하지 형성 공정이,
    상기 기체 위에 상기 하지 절연막의 형성 재료를 포함하는 액체 재료를 도포하는 공정과,
    상기 기체 위에 배치된 상기 액체 재료를 경화시켜 하지 절연막을 형성하는 공정을 포함하는 공정인 배선 기판의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하지 형성 공정에서 기체 위에 배치하는 상기 액체 재료와 상기 절연막 형성 공정에서 기체 위에 배치하는 상기 제 2 액체 재료가 공통의 액체 재료인 배선 기판의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선 패턴이 은(silver) 배선인 배선 기판의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선 패턴과 상기 절연막을 덮는 층간 절연막을 형성하는 층간 절연막 형성 공정을 포함하고,
    상기 배선 층 형성 공정과 상기 층간 절연막 형성 공정을 반복하여 행함으로써, 상기 기체 위에 다층 배선 구조를 형성하는 배선 기판의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 층간 절연막 형성 공정이 상기 배선 패턴 및 상기 절연막을 포함하는 기체 위의 표면 영역에 제 3 액체 재료를 배치하여 층간 절연막을 형성하는 공정이며,
    상기 배선 층 형성 공정과 상기 층간 절연막 형성 공정 사이에 상기 배선 패턴 및 절연막을 포함하는 기체 위의 표면 영역을 친액화하는 친액화 공정을 포함하고,
    상기 층간 절연막 형성 공정에서의 상기 표면 영역과 상기 제 3 액체 재료의 친화성이 상기 절연막 형성 공정에서의 상기 제 2 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역의 친화성과 동등한 배선 기판의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 배선 층 형성 공정이 상기 배선 패턴의 표면에 액체 재료를 토출 배치하여 도체 포스트를 형성하는 도체 포스트 형성 공정을 포함하는 공정인 배선 기판의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 도체 포스트 형성 공정을 포함하는 배선 층 형성 공정에서,
    상기 배선 형성 공정에서 상기 제 1 성막 영역에 배치된 상기 제 1 액체 재료를 가(假)건조시켜 가건조체를 형성하고,
    상기 도체 포스트 형성 공정에서는 상기 가건조체 위에 제 3 액체 재료를 배치하여 액상 포스트를 형성한 후, 상기 가건조체와 상기 액상 포스트를 가열하여 상기 배선 패턴과 상기 도체 포스트를 형성하는 배선 기판의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막 형성 공정에서 상기 배선 패턴을 덮도록 상기 절연막을 형성하고,
    상기 절연막의 표면을 상기 제 1 성막 영역 및 상기 제 2 성막 영역으로서 하여 상기 배선 층 형성 공정을 반복하여 행함으로써, 상기 기체 위에 다층 배선 구조를 형성하는 배선 기판의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 배선 층 형성 공정이 상기 배선 패턴의 표면에 액체 재료를 토출 배치하여 도체 포스트를 형성하는 도체 포스트 형성 공정을 포함하는 공정인 배선 기판의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 도체 포스트 형성 공정을 포함하는 배선 층 형성 공정에서,
    상기 배선 형성 공정에서 상기 제 1 성막 영역에 배치된 상기 제 1 액체 재료를 가건조시켜 가건조체를 형성하고,
    상기 도체 포스트 형성 공정에서는 상기 가건조체 위에 제 3 액체 재료를 배치하여 액상 포스트를 형성한 후, 상기 가건조체와 상기 액상 포스트를 가열하여 상기 배선 패턴과 상기 도체 포스트를 형성하는 배선 기판의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막 형성 공정은,
    상기 배선 배턴 간에서 상기 배선 배턴의 주위에서의 주위 간극(gap)이 형성되게 상기 주위 간극을 제외한 영역에 상기 제 2 액체 재료를 배치하는 공정과,
    상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극에 대응하는 영역을 친액화하는 제 3 표면 처리 공정과,
    상기 주위 간극에 상기 제 2 액체 재료를 배치하는 공정을 포함하며,
    상기 제 2 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극에 대응하는 영역의 친화성이 상기 제 2 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극을 제외한 영역의 친화성보다 큰 배선 기판의 제조 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 층간 절연막 형성 공정은,
    상기 도체 포스트 간에서 상기 도체 포스트의 주위에서의 주위 간극이 형성되게 상기 주위 간극을 제외한 영역에 상기 층간 절연막의 액체 재료를 배치하는 공정과,
    상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극에 대응하는 영역을 친액화하는 제 3 표면 처리 공정과,
    상기 주위 간극에 상기 층간 절연막의 액체 재료를 배치하는 공정을 포함하며,
    상기 층간 절연막의 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극에 대응하는 영역의 친화성이 상기 층간 절연막의 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극을 제외한 영역의 친화성보다 큰 배선 기판의 제조 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 절연막 형성 공정은,
    상기 배선 배턴 간에서 상기 배선 배턴의 주위에서의 주위 간극이 형성되게 상기 주위 간극을 제외한 영역에 상기 제 2 액체 재료를 배치하는 공정과,
    상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극에 대응하는 영역을 친액화하는 제 3 표면 처리 공정과,
    상기 주위 간극에 상기 제 2 액체 재료를 배치하는 공정을 포함하며,
    상기 제 2 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극에 대응하는 영역의 친화성이 상기 제 2 액체 재료와 상기 제 2 성막 영역에서의 상기 주위 간극을 제외한 영역의 친화성보다 큰 배선 기판의 제조 방법.
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