(57)【要約】      （修正有）【課題】配線板を製造するにあたって、配線用金属の液滴の合体を妨げられる配線形成装置および形成方法を提供する。【解決手段】基板２０１の表面に金属配線パターンを形成する配線形成装置は、基板上に接着用金属２０２を成膜する成膜装置と、配線用金属を溶融し、接着用金属が成膜された基板上に、該溶融した配線用金属２０３を吹き付けて配線パターンを形成するパターニング装置と、パターニング装置の吹き付け口付近に備えられ、配線用金属を帯電させる電極板と、接着用金属をエッチングして除去するエッチング装置とを備える。【選択図】図２
2018098267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に金属配線パターンを形成する配線形成装置であって、
前記基板上に接着用金属を成膜する成膜装置と、
配線用金属を溶融し、前記接着用金属が成膜された基板上に、該溶融した配線用金属を吹き付けて配線パターンを形成するパターニング装置と、
前記パターニング装置の吹き付け口付近に備えられ、前記配線用金属を帯電させる電極板と、
前記接着用金属をエッチングして除去するエッチング装置と、
を備える配線形成装置。
【請求項２】
前記パターニング装置は、
前記基板を載置し、スキャン方向に移動させる移動装置を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の配線形成装置。
【請求項３】
前記パターニング装置は、前記配線用金属を液滴にし
前記電極板は、該液滴を放電により帯電させること、
を特徴とする請求項１または２に記載の配線形成装置。
【請求項４】
前記接着用金属は、ニッケルまたは銅であること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線形成装置。
【請求項５】
前記配線用金属は、前記パターニング装置を形成する金属の融点より低い融点の金属であること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線形成装置。
【請求項６】
前記配線用金属は、共晶はんだまたは無鉛はんだであること、
を特徴とする請求項５に記載の配線形成装置。
【請求項７】
前記パターニング装置は、前記配線用金属の膜厚を１μｍ以上で成膜すること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配線形成装置。
【請求項８】
基板の表面に金属配線パターンを形成する配線形成方法であって、
前記基板の上に接着用金属を成膜する成膜ステップと、
配線用金属を融解する融解ステップと、
前記融解した配線用金属を、パターニング装置の吹き付け口付近に備えられた電極板で帯電する帯電ステップと、
前記接着用金属が成膜された基板上に、前記帯電した配線用金属を吹き付けて配線パターンを形成するパターニングステップと、
前記接着用金属をエッチングして除去するエッチングステップと、
を含む配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線形成装置および配線形成方法に関し、特に金属膜の配線をパターニングする配線形成装置および配線形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子、光ディスク、液晶ディスプレイ装置の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））の製造等において、回路基板となる金属膜の配線をパターニングして製造するための装置が存在する。
【０００３】
たとえば、半導体やプリント基板のような回路基板のパターンを形成する方法として、フォトリソグラフィ法が主に用いられる。半導体の場合は、金属膜をスパッタ法やＣＶＤ法により堆積した後、フォトレジストの塗布、回路パターンの露光、フォトレジストの現像除去、エッチング、レジストの除去を繰り返すことにより回路基板が形成される。また、プリント基板の場合はフォトリソグラフィ法とメッキ法の組合せで回路基板のパターンが形成される。
【０００４】
特許文献１には、フォトリグラフィ法による回路基板の製造方法として、ミリングにより切削して配線パターン形成を行うプリント基板のパターン形成方法、及びミリング装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、インクジェット法による回路基板の製造方法として、被印刷物の上方に設けられる印刷部と、被印刷物の上方であって、印刷部の下流側に隣接して
設けられる加熱部と、印刷部の下方に設けられ、被印刷物の印刷部に対向した第１の面と反対の第２の面側から被印刷物を吸着固定する吸着部を含み、吸着部は冷却機能を有する印刷装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２０３９８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６９４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の発明では、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ技術でマスクを用いてパターン状に露光し、エッチングにて不要な部分を除去して配線パターンを形成するため、当該マスクと露光装置が必要となり、金属膜の製造コストが高くなってしまっていた。さらに、工程数も（１）金属膜形成、（２）絶縁膜形成、（３）レジスト塗布、（４）露光、（５）現象、（６）エッチング、（７）レジスト剥離と多いことからＴＡＴ（Turn Around Time）も長くなってしまっていた。
【０００８】
また、特許文献２記載の発明では、マスクを用いた露光等が不要となることにより生産性の向上を図れるが、インク液滴が基板表面との濡れ性に応じて基板上で流動し互いに合体して形を変えるため、厚さの分布が生じたり、印刷直後の膜パターンと乾燥後の膜パターンとが異なったりと高精細な薄膜パターンの形成において、薄膜の均一化や膜のパターンの固定による微細化が十分に考慮されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、配線板を製造する配線形成装置および形成方法にあたって、配線用金属の液滴の合体を妨げられる配線形成装置および形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る配線形成装置は、基板の表面に金属配線パターンを形成する配線形成装置であって、基板上に接着用金属を成膜する成膜装置と、配線用金属を溶融し、接着用金属が成膜された基板上に当該溶融した配線用金属を吹き付けて配線パターンを形成するパターニング装置と、パターニング装置の吹き付け口付近に備えられ、配線用金属を帯電させる電極板と、前記接着用金属をエッチングして除去するエッチング装置とを含む。
【００１１】
さらに、本発明に係る配線形成装置において、パターニング装置は、基板を載置し、スキャン方向に移動させる移動装置を備えてもよい。
【００１２】
さらに、本発明に係る配線形成装置において、パターニング装置は、配線用金属を液滴にし、電極板は、当該液滴を放電により帯電させてもよい。
【００１３】
さらに、本発明に係る配線形成装置において、接着用金属は、ニッケルまたは銅であってもよい。
【００１４】
さらに、本発明に係る配線形成装置において、配線用金属は、前記パターニング装置を形成する金属の融点より低い融点の金属であってもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る配線形成装置において、配線用金属は、共晶はんだまたは無鉛はんだであってもよい。
【００１６】
さらに、本発明に係る配線形成装置において、パターニング装置は、前記配線用金属の膜厚を１μｍ以上で成膜してもよい。
【００１７】
本発明に係る配線形成方法は、基板の表面に金属配線パターンを形成する配線形成方法であって、基板上に接着用金属を成膜する成膜ステップと、配線用金属を融解する融解ステップと、融解した配線用金属を、パターニング装置の吹き付け口付近に備えられた電極板で帯電する帯電ステップと、接着用金属が成膜された基板上に帯電した配線用金属を吹き付けて配線パターンを形成するパターニングステップと、接着用金属をエッチングして除去するエッチングステップとを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る配線形成装置および配線形成方法は、基板に配線パターンを形成するにあたって、製造コストに配慮しつつ配線パターンの微細化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】配線形成装置１００の実施形態の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】配線形成装置１００の実施形態の工程フローの一例を示す断面図である。
【図３】配線形成装置１００の実施形態の概観の一例を模式的に示す側面図である。
【図４】パターニング装置１３０の実施形態の概観の一例を模式的に示す斜視図である。
【図５】配線形成装置１００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施態様について、図面を参照しながら説明する。
（配線形成装置１００の構成）
図１は、配線形成装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、配線形成装置１００は、成膜装置１２０と、パターニング装置１３０と、エッチング装置１４０と、記憶部１５０と、制御部１６０、バス１７０とを含んで構成される。また、配線形成装置は、入力部１１０と、移動装置１３１とをさらに含んで構成してもよい。
【００２１】
入力部１１０は、配線形成装置に対して当該装置の使用者からの配線の形成指示を入力する装置等である。具体的には、一例として、入力部１１０は、タッチパネル、キーボード、スキャナ、他の装置からの配線指示を受け付けるコネクタ等の入出力インタフェース等であってもよい。
【００２２】
成膜装置１２０は、基板上に接着用金属を成膜する。ここでいう「接着用金属」とは、基板と配線用金属を接着させるために、基板上に全面またはその一部に成膜する金属をいう。当該金属の種類は、配線用金属との濡れ性がよく、密着性がよい金属であればよい。また、当該金属の種類は、配線用金属からの耐食性に優れた金属が好ましく、一例として、ニッケル（Ｎｉ）等を用いればよい。また、電気抵抗が低い金属も好ましく、銅（Ｃｕ）等を用いればよい。成膜装置１２０が成膜した接着用金属によれば、基板と配線用金属を密着することができるため、配線用金属の基板表面上の流動を防止し、配線用金属の膜厚の均一化を図ることができる。
【００２３】
成膜装置１２０の接着用金属の成膜方法は、メッキ処理法、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（chemical Vapor Deposition）法等、膜厚が０．１μｍ以下の薄膜が形成できる方法を用いればよい。（１）大面積の均一な成膜が図れる、（２）高融点金属の成膜が可能、（３）装置が簡単で取扱いが容易、等の点からスパッタ法を用いることが好ましい。
【００２４】
成膜装置１２０の接着用金属の膜厚は０．１μｍ以下で成膜することが好ましい。
【００２５】
パターニング装置１３０は、配線用金属を融解し、接着用金属が成膜された基板上に当該融解した配線用金属を吹き付けて配線パターンを形成する。さらに、パターニング装置１３０は、配線用金属を液滴にして基板上に吹き付けてもよい。これにより、パターニング装置１３０によれば、微細なパターニングを実現することができる。具体的には、一例として、パターニング装置１３０は、高圧圧送装置３０２と、ヒータ３０１を含んで構成される。
【００２６】
ここでいう「配線用金属」は、金属配線を形成する金属であり、当該金属の種類は、導電性を備え、薄膜を形成しやすく、融点が高圧圧送装置３２０の容器を形成する金属より融点が低く、成膜時に基板にダメージを与えない金属を用いればよい。具体的には、一例として、配線用金属は、共晶はんだ（Ｓｎ−Ｐｂ）等の合金が好ましい。また、配線用金属は、さらに、超塑性を有する合金、例えば、無鉛はんだ（Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系合金）も好ましい。
【００２７】
パターニング装置１３０の配線用金属の膜厚は１μｍ以上で成膜することが好ましい。
【００２８】
高圧圧送装置３０２は、配線用金属を蓄える容器を備える。当該容器において、配線用金属は、後述するヒータ３０１によって融解されている状態で蓄えられている。当該容器は、高融点の金属が好ましく、例えば、モリブデン（Ｍｏ）等を用いればよい。
【００２９】
高圧圧送装置３０２は、その先端に、吹き付け口を備え、当該吹き付け口は、ターゲット物質である溶融した金属（配線用金属）供給する容器から当該ターゲット物質が供給されて、当該ターゲット物質を基板の所定の位置に吹き付ける。
【００３０】
ヒータ３０１は、高圧圧送装置３０２の両側に備えられ、高圧圧送装置３０２の容器に蓄えられたターゲット物質（配線用金属）を熱で溶融させてもよいし、予め溶融させたターゲット物質を熱で溶融状態を維持してもよい。
【００３１】
電極板３０３、３０４は、パターニング装置１３０の吹き付け口付近に備えられ、配線用金属を帯電させる。具体的には、一例として、電極板３０３、３０４は、パターニング装置１３０から配線接続され電気を流されて電荷を蓄えられる。電荷を蓄えられた電極板３０３、３０４は、高圧圧送装置３０２の吹き付け口から噴射する配線用金属の液滴に対し、放電することにより帯電させる。電極板３０３、３０４によれば、液滴を帯電させることで、液滴の合体を防ぐことができ、膜厚の均一化および膜のパターニングの固定化（着弾直後の膜パターンと着弾から時間経過後の膜パターンの変化の防止）を図ることができる。
【００３２】
移動装置１３１は、基板を載置し、スキャン方向に移動させる。具体的には、一例として、移動装置１３１は、基板を載置等することで保持し、パターニング装置１３０に対向して、保持した基板上の入力部１１０等から指定した位置に、パターニング装置１３０から配線用金属を吹き付けられるよう、保持した基板をスキャン方向に移動させる。
【００３３】
エッチング装置１４０は、接着用金属をエッチングして除去する。エッチング装置１４０は、エッチング液でウェットエッチングすることで、接着用金属の不要な部分を除去する。当該エッチング液は、硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、塩酸（ＨＣＬ）、シュウ酸（ＨＯＯＣ）等を用いればよい。
【００３４】
記憶部１５０は、入力部１１０の入力データ、制御部１６０の制御データ等を記憶する。記憶部１５０は、具体的には、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等各種の記録媒体を用いる。
【００３５】
制御部１６０は、入力部１１０と、成膜装置１２０と、パターニング装置１３０と、エッチング装置１４０と、記憶部１５０と、制御部１６０と、移動装置１３１等の各部および各装置を制御する。具体的には、一例として、制御部１６０は、中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マイクロプロセッサ、プロセッサ等）と、記憶部（主記憶装置、補助記憶装置等）とを含んで構成されるの配線形成装置専用コンピュータであってもいい。また、制御部１６０は、汎用コンピュータにインストールされ、使用する専用ソフトウェアまたは専用アプリケーションであってもよい。
【００３６】
バス１７０は、入力部１１０と、成膜装置１２０と、パターニング装置１３０と、エッチング装置１４０と、記憶部１５０と、制御部１６０と、移動装置１３１のそれぞれの間でのデータのやり取りにおいて、当該データの伝送を行う。各部および各装置は、バス１７０を介して、他の部および他の装置とデータのやり取りを行う。バス１７０の伝送方式は、どのような方式でもよく、有線、無線のいずれでもよく、また、相互の伝送が実行できるのであれば、どのような伝送プロトコルを用いてもよい。
【００３７】
図２は、配線形成装置１００の実施形態の工程フローの一例を示す断面説明図である。
本発明に係る配線形成装置１００は、一例として、基板の表面に金属配線パターンを形成するプリント基板に用いられる。本発明に係る配線形成装置１００は、図２に示すように、プリント基板の表面に密着性を向上するための接着用金属を薄く成膜し、次に配線用金属を溶融し、液滴にして当該液滴を帯電させ、分散した状態でプリント基板上に吹き付けることにより成膜する。ここでいう「分散」とは、吹き付ける液滴が他の液滴との結合を防止することをいい、液滴を帯電させることでパターニング済みの配線に余分な液滴が付着することを防止する。配線形成装置１００は、当該成膜において、成膜位置をスキャンすることにより、パターニングする。次に、配線形成装置は、配線用金属をマスクの代わりにして不要な接着用金属をエッチング除去する。
【００３８】
より詳細には、先ず、第１ステップとして、図２（ａ）に示すように、基板２０１をパターニング装置１３０に載置する等して準備する。
【００３９】
次に、第２ステップとして、図２（ｂ）に示すように、基板２０１上に、成膜装置１２０よって接着用金属２０２を全面に成膜する。
【００４０】
次に、第３ステップとして、図２（ｃ）に示すように、溶融した配線用金属をパターニング装置１３０の高圧圧送装置３０２の吹き付け口から電極板３０３、３０４により帯電させ、分担した状態で接着用金属の膜２０２および基板２０１の層に吹き付け、パターニングしながら成膜する。
【００４１】
次に、第４ステップとして、図２（ｄ）に示すように、接着用金属の膜２０２と、配線用金属の膜２０３の上部のみをエッチング液でエッチングして、不要な部分を除去する。
【００４２】
これにより、配線形成装置１００によれば、フォトリソグラフィ技術を使用しなくともマスクレスで配線パターンを形成できるので、製造コストを低減でき、工程数も減らせるため、ＴＡＴも短縮できる。
【００４３】
図３は、配線形成装置１００の実施形態の概観の一例を模式的に示す側面図である。
本発明に係る配線形成装置１００は、図３に示すように、パターニング装置１３０を構成する、高圧圧送装置３０２、ヒータ３０１ａ、ヒータ３０１ｂ、電極板３０３、電極板３０４を含んで構成し、基板の表面に金属配線パターンを形成する。高圧圧送装置３０２は、溶融した配線用金属３０５を容器に封入し、当該容器の周辺にヒータ３０１ａ、３０１ｂを備えて、配線用金属３０５を溶融した状態を熱で維持させる。高圧圧送装置３０２は、容器に封入した溶融した配線用金属３０５に高圧をかけることで圧送し、吹き付け口から基板２０１上に成膜された接着用金属２０２に吹き付けて配線用金属の膜２０３を成膜する。また、配線形成装置１００は、電極板３０４をパターニング装置１３０の吹き付け口付近に備え、当該吹き付け口から噴射される配線用金属の液滴に放電により帯電させ、分散させる。ここでいう「分散」とは、吹き付ける液滴が他の液滴との結合を防止することをいい、液滴を帯電させることでパターニング済みの配線に余分な液滴が付着することを防止する。また、パターニング装置１３０は、当該成膜の際に、矢印の方向に基板を走査（スキャン）させることで、パターニングを行う。
【００４４】
図４は、パターニング装置１３０の実施形態の概観の一例を模式的に示す側面図である。パターニング装置１３０は、一例として、図４に示すように、高圧圧送装置３０２、ヒータ３０１ａ、ヒータ３０１ｂ、レール４０１ａ、レール４０１ｂ、移動体４０２ａ、移動体４０２ｂ、基板保持部材４０３ａ、基板保持部材４０３ｂを含んで構成される。  
【００４５】
パターニング装置１３０は、配線用金属のパターニングにおいて、レール４０１ａ、レール４０１ｂ上を、移動体４０２ａ、移動体４０２ｂがローラ等で移動させ、移動体４０２ａ、移動体４０２ｂから伸びる基板保持部材４０３ａ、基板保持部材４０３ｂが基板２０１を伸縮自在なアームで保持し、基板２０１をスキャン（走査）させ、接着用金属２０２上に配線用金属２０３を成膜し、パターニングする。また、レール４０１ａ、レール４０１ｂが配置されている方向と直交する方向に基板保持部材４０３ａ、基板保持部材４０３ｂが配置され、基板保持部材４０３ａ、基板保持部材４０３ｂは伸縮することができるように備えられる。図４では、一例として、基板保持部材４０３ａ、基板保持部材４０３ｂのアームにより基板を保持しているが、基板をステージに載置することにより保持してもよい。これにより、パターニング装置１３０は、レール４０１ａ、レール４０１ｂが伸びる方向と、当該方向と直交する方向する方向のいずれの方向にも基板２０１をスキャンさせることができる。
【００４６】
（配線形成装置１００が実行する処理）
図５は、配線形成装置１００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【００４７】
成膜装置１２０は、基板上に接着用金属を成膜する（ステップＳ５０１）。
【００４８】
パターニング装置１３０は、配線用金属を溶融する（ステップＳ５０２）。パターニング装置１３０は、液滴化した配線用金属を帯電させる（ステップＳ５０３）。パターニング装置１３０は、帯電した液滴状の配線用金属を、接着用金属が成膜された基板上にパターニングする（ステップＳ５０４）。
【００４９】
エッチング装置１４０は、接着用金属をエッチングして除去する（ステップＳ５０５）。
【００５０】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。上記実施の形態および各種変形例に示す構成を適宜組み合わせることとしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１００  配線形成装置
１１０  入力部
１２０  成膜装置
１３０  パターニング装置
１３１  移動装置
１４０  エッチング装置
１５０  記憶部１５０
１６０  制御部１６０
１７０  バス
【図１】
2018098267.tif 000003
【図２】
2018098267.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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