(57)【要約】【課題】簡易かつ低コストな方法で、貫通孔を有する厚膜を作製する。【解決手段】貫通孔１０ｈを有する厚膜を、貫通孔を形成する部分を１か所以上含む仮の開口部１１ｈを有する厚膜１１を形成する開口部形成工程と、仮の開口部１１ｈの内部に、貫通孔１２ｈを残して厚膜１２を形成する貫通孔形成工程とにより作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する厚膜であって、
前記貫通孔を形成する領域を少なくとも一箇所以上有する仮の開口部を具備している厚膜を有し、
前記仮の開口部の内部に、前記貫通孔を具備する厚膜が形成されていることを特徴とする貫通孔を有する厚膜。
【請求項２】
厚膜形成工程において、スクリーン印刷法を適用したことを特徴とする請求項１に記載の貫通孔を有する厚膜。
【請求項３】
前記仮の開口部の面積の合計が、形成される貫通孔の面積の合計の４倍以上であり、
厚膜全体の面積の１／２以下であることを特徴とする、請求項２に記載の貫通孔を有する厚膜。
【請求項４】
前記貫通孔形成工程で適用するスクリーン版として、前記開口部形成工程で適用するスクリーン版よりも開口率の小さいものを用いたことを特徴とする請求項２又は３に記載の貫通孔を有する厚膜。
【請求項５】
前記貫通孔形成工程で適用するスクリーン版として、前記開口部形成工程で適用するスクリーン版よりもメッシュ径の細いものを用いたことを特徴とする請求項４に記載の貫通孔を有する厚膜。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の厚膜の材料が絶縁性材料であることを特徴とする、貫通孔を有する絶縁膜。
【請求項７】
請求項６に記載の絶縁膜において、貫通孔の内部に導電層を設けたビアホールを備えたことを特徴とする絶縁膜。
【請求項８】
請求項７に記載の絶縁膜を介して、電極が積層されることを特徴とする多層配線構造体。
【請求項９】
請求項８に記載の多層配線構造を備えたプリント基板、並びにプリント基板を備えたことを特徴とするフラットパネルディスプレイ。
【請求項１０】
貫通孔を有する厚膜の製造方法であって、
貫通孔を形成する部分を１か所以上含む仮の開口部を有する厚膜を形成する開口部形成工程と、
仮の開口部の内部に、貫通孔を残して厚膜を形成する貫通孔形成工程とからなることを特徴とする貫通孔を有する厚膜の製造方法。
【請求項１１】
スクリーン印刷法を適用することを特徴とする、請求項１０に記載の貫通孔を有する厚膜の製造方法。
【請求項１２】
貫通孔形成工程で形成される厚膜の少なくとも一部が、開口部形成工程で形成される厚膜と重なり合うことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の貫通孔を有する厚膜の製造方法。
【請求項１３】
前記貫通孔形成工程を行った後に、前記開口部形成工程を行うことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の貫通孔を有する厚膜の製造方法。
【請求項１４】
前記仮の開口部の面積の合計が、形成される貫通孔の面積の合計の４倍以上であり、
厚膜全体の面積の１／２以下であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の貫通孔を有する厚膜の製造方法。
【請求項１５】
前記貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、前記開口部形成工程に用いるスクリーン版よりも開口率の小さいものを用いることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の貫通孔を有する厚膜の製造方法。
【請求項１６】
前記貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、前記開口部形成工程に用いるスクリーン版よりもメッシュ径の細いものを用いることを特徴とする請求項１５に記載の貫通孔を有する厚膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を有する厚膜、及びその製造方法に関するものであり、特に、半導体装置等の層間絶縁膜として使用が可能なビアホールを備えた絶縁膜、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板あるいは半導体ウエハにトラジスタやダイオードが形成された半導体装置においては、集積度を高めるために多層配線構造が多用されている。
この多層配線構造においては、配線を電気的に接続するためのビアホールを有する層間絶縁膜が用いられている。
【０００３】
従来の層間絶縁膜としては、シリコン酸化膜が多く用いられている。
しかし、シリコン酸化膜は、比誘電率が約４．２と比較的高い材料であり、層間絶縁膜としては、より誘電率の低い材料を用いることが望ましいとされていた。
そこで近年においては、配線間の電荷容量を小さくできるように、誘電率の低い膜材料、例えばポーラスシリカ膜、フッ素化シリコン酸化膜、またはシリコン及び酸素にメチル基を付した有機絶縁膜等が注目されてきた。
特に、低誘電率（約２．２〜４．０）を示す絶縁膜材料として、有機絶縁膜が広く用いられている。
【０００４】
上記のような層間絶縁膜の、従来における一般的な製造方法を以下に説明する。
先ず、絶縁膜を、下地（電極）を覆うように絶縁膜を形成した後、絶縁膜の上にフォトレジストを塗布し、露光、現像を行ってパターンを形成する。
次に、フォトレジストのパターンをマスクにして絶縁膜表面から内部へ向けてエッチングを施して貫通孔を形成する。
その後に、貫通孔の内部を導電材料で穴埋めをすることによってビアホールを形成し、絶縁膜の上下の層の接続が完了する。
しかし、フォトリソグラフィー技術を用いる層間絶縁膜の製造方法は、工程数が多く、コスト的に不利であるという課題がある。
【０００５】
かかる問題点に鑑み、印刷技術、中でも特にコスト的に有利であるスクリーン印刷法を用いることによって、貫通孔を有する絶縁膜を形成する方法を提供された（例えば、下記特許文献１、２参照。）。
このスクリーン印刷は、印刷の不要な個所に乳剤を形成したスクリーンメッシュにインクを載せて、スキージで擦ることによってインクを転写する印刷方法であり、工程数を低減でき、材料の使用効率が高いという利点が期待されている。
【０００６】
スクリーン印刷法は、平易な手法でファインパターンの形成が可能な印刷方法であり、最近では、トランジスタ等の配線工程にも用いられている技術である。
しかし、前記のように、非吐出領域（印刷しない部分）に乳剤を形成したメッシュを介しての印刷方法であるため、微小な非吐出領域を残す印刷には適さないという欠点がある。
特にドット状の非吐出領域の場合、従来の手法では１００μｍ径の非吐出領域が印刷の限界とされている。
その第一の理由は、非吐出領域が小さいと、メッシュで乳剤を支持することが困難であるためである。
小さなネガパターンの印刷時には乳剤が脱落する可能性が大きいという問題がある。
さらに第二の理由は、メッシュを通って転写された直後のインクは流動性を有し、重力によってインク表面が平坦ならされると同時に微量の滲みが発生する（レベリング）ためである。
小さな非吐出領域を形成した場合には、四方からレベリングしてくるインクがその部分を埋めてしまう可能性があるという問題がある。
【０００７】
また、スクリーン印刷法は、方向に制約があることに加え、スクリーン版の歪みによる印刷にじみを回避できないというも問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１４７７８１号公報
【特許文献２】特許第３５８２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明においては、上述した従来の問題点の解決を図ることを目的とし、簡易かつ低コストな方法を用いて、貫通孔を有する厚膜を精度良く作製することとした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明においては、貫通孔を有する厚膜であって、前記貫通孔を形成する領域を少なくとも一箇所以上有する仮の開口部を具備している厚膜を有し、前記仮の開口部の内部に、前記貫通孔を具備する厚膜が形成されている貫通孔を有する厚膜を提供する。
請求項２に係る発明においては、厚膜形成工程において、スクリーン印刷法を適用する。
請求項３に係る発明においては、前記仮の開口部の面積の合計が、形成される貫通孔の面積の合計の４倍以上であり、厚膜全体の面積の１／２以下であることとした貫通孔を有する厚膜を提供する。
請求項４に係る発明においては、前記貫通孔形成工程で適用するスクリーン版として、前記開口部形成工程で適用するスクリーン版よりも開口率の小さいものを用いることとする。
請求項５に係る発明においては、前記貫通孔形成工程で適用するスクリーン版として、前記開口部形成工程で適用するスクリーン版よりもメッシュ径の細いものを用いることとする。
請求項６に係る発明においては、前記厚膜の材料として絶縁性材料を適用する。
請求項７に係る発明においては、貫通孔の内部に導電層を設けたビアホールを備えた絶縁膜を提供する。
請求項８に係る発明においては、請求項７の絶縁膜を介して、電極が積層されている構成の多層配線構造体を提供する。
請求項９に係る発明においては、前記多層配線構造体を備えたプリント基板、並びにプリント基板を備えたフラットパネルディスプレイを提供する。
請求項１０に係る発明は、貫通孔を有する厚膜を形成する方法についてのものであり、貫通孔を形成する部分を１か所以上含む仮の開口部を有する厚膜を形成する開口部形成工程と、仮の開口部の内部に、貫通孔を残して厚膜を形成する貫通孔形成工程とからなる貫通孔を有する厚膜の製造方法を提供する。
請求項１１に係る発明においては、前記厚膜の製造方法において、スクリーン印刷法を適用する。
請求項１２に係る発明においては、貫通孔形成工程で形成される厚膜の少なくとも一部が、開口部形成工程で形成される厚膜と重なり合うこととした貫通孔を有する厚膜の製造方法を提供する。
請求項１３に係る発明においては、前記貫通孔形成工程を行った後に、前記開口部形成工程を行うこととした貫通孔を有する厚膜の製造方法を提供する。
請求項１４に係る発明においては、前記仮の開口部の面積の合計が、形成される貫通孔の面積の合計の４倍以上であり、厚膜全体の面積の１／２以下であることとした、貫通孔を有する厚膜の製造方法を提供する。
請求項１５に係る発明においては、前記貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、前記開口部形成工程に用いるスクリーン版よりも開口率の小さいものを用いることとした貫通孔を有する厚膜の製造方法を提供する。
請求項１６に係る発明においては、前記貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、前記開口部形成工程に用いるスクリーン版よりもメッシュ径の細いものを用いることとした貫通孔を有する厚膜の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少ない工程数で平易に、微細な貫通孔を有する厚膜が得られた（請求項１）。
スクリーン印刷法を適用したことにより、材料の使用効率が高く、かつ低コストなプロセスで製造可能な貫通孔を有する厚膜が得られた（請求項２）。
前記仮の開口部の面積の合計が、形成される貫通孔の面積の合計の４倍以上であるとともに、厚膜全体の面積の１／２以下であるものとしたので、より高精度に形成された貫通孔を有する厚膜が得られた（請求項３）。
貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、開口部形成工程に用いるスクリーン版よりも開口率の小さい物を適用したことにより、繰り返し耐久性に優れ高精度な方法で製造可能な、貫通孔を有する厚膜が得られた（請求項４）。
貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、開口部形成工程に用いるスクリーン版よりもメッシュ径の細いものを用いたことにより、一層耐久性と精度に優れた貫通孔を有する厚膜を作製できた（請求項５）。
また、厚膜を絶縁性材料によって形成することにより、工程数が少なく平易かつ低コストな方法で精度良く製造が可能な、貫通孔を有する絶縁膜が得られた（請求項６）。
前記絶縁膜の貫通孔の内部に導電層をもうけることにより、工程数が少なく平易かつ低コストな方法で精度良く製造が可能なビアホールを備えた絶縁膜が得られた（請求項７）。
前記絶縁膜を介して電極を積層する構成としたことにより、平易かつ低コストな方法で、微細化が可能な多層配線構造体が得られた（請求項８）。
また、平易かつ低コストな方法で、微細な多層配線構造を備えたプリント基板、並びにフラットパネルディスプレイが得られた（請求項９）。
【００１２】
貫通孔を形成する部分を１か所以上含む仮の開口部を有する厚膜を形成する開口部形成工程と、仮の開口部の内部に、貫通孔を残して厚膜を形成する貫通孔形成工程とにより作製する方法を適用することにより、工程数が少なく簡易に、貫通孔を有する厚膜が得られた（請求項１０）。
また、前記製造方法において、スクリーン印刷法を適用することによって、材料の使用効率が高められ、コストの低減化を図ることができた（請求項１１）。
前記製造方法において、貫通孔形成工程で形成される厚膜の少なくとも一部が、開口部形成工程で形成される厚膜と重なり合うようにしたことにより、貫通孔以外の部分に厚膜を確実に配置することができ、より信頼性の高い厚膜を製造できた（請求項１２）。
前記製造方法において、貫通孔形成工程を行った後に、開口部形成工程を行うこととすることにより、精度良く貫通孔を形成でき、埋め込みに適した形状の貫通孔が得られるようになった（請求項１３）。
前記仮の開口部の面積の合計が、形成される貫通孔の面積の合計の４倍以上であるとともに、厚膜全体の面積の１／２以下であるものとしたことにより、貫通孔を有する厚膜を精度良く印刷形成できた（請求項１４）。
前記製造方法において、貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、開口部形成工程に用いるスクリーン版よりも開口率の小さいものを用いることとしたことにより、繰り返し耐久性に優れ高精度な方法で、貫通孔を有する厚膜が得られた（請求項１５）。
貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、開口部形成工程に用いるスクリーン版よりもメッシュ径の細いものを用いることとしたことにより、一層耐久性と精度に優れた印刷が可能となった（請求項１６）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。
【００１４】
（請求項１の説明）
図１に厚膜の一例の概略平面図を示す。
厚膜１０には、複数の貫通孔１０ｈが配列されている。
厚膜１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記貫通孔１０ｈを形成する領域を少なくとも一箇所以上有する仮の開口部１１ｈを具備している厚膜１１を有し、前記仮の開口部１１ｈの内部に、貫通孔１０ｈ（図２（ｂ）の１２ｈに相当）を具備する厚膜が形成されている。
この厚膜１０は、貫通孔１０ｈを形成する部位を１か所以上含む仮の開口部を有する厚膜を形成する開口部形成工程と、仮の開口部の内部に、貫通孔を残して厚膜を形成する貫通孔形成工程とに工程を分割することによって好適に製造される。
この製造工程の一例を図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図２（ａ）は、開口部形成工程で形成される、仮の開口部１１ｈを有する厚膜１１を示す。
形成された厚膜１１の仮の開口部１１ｈの内部に、例えば図２（ｂ）に示すような形状の厚膜１２を形成することにより、目的とする貫通孔１０ｈが完成する。
なお、図２（ａ）、（ｂ）においては、仮の開口部１１ｈ、１か所に対して貫通孔１つを形成する場合を図示しているが、仮の開口部の中に複数の貫通孔を形成してもよい。
また、仮の開口部１１ｈ及び貫通孔１２ｈの形状については特に限定するものではなく、所望の形状を選定できる。
【００１５】
（請求項２の説明）
厚膜１０の製造時においては、スクリーン印刷法を用いることが望ましい。
スクリーン印刷法は、比較的低コストの装置を用いて大面積の印刷をすることが可能であることに加え、材料の使用効率が高いという利点がある。
従来の技術で、ライン／スペースの印刷であれば材料等の条件の最適化によって約２０μｍ幅が可能であるが、貫通孔のようなドット状の非吐出領域を残す印刷は、概ね１００μｍ径が限界とされている。しかし、本発明の厚膜１０においては、製造工程を工夫することによって、５０μｍ径以下の貫通孔１０ｈを形成することが可能である。
【００１６】
従来スクリーン印刷法で、微小な非吐出領域を残すのが困難だった最大の理由は、非吐出領域が小さいと、その部分の乳剤をメッシュで支持することが困難であることであった。
非吐出領域が微小であれば、その部分の乳剤とメッシュとの接触面積が小さくなるために、印刷時に乳剤が脱落する可能性が大きくなる。これを防止するために、例えば線径の細いメッシュを使用してメッシュの密度を高くするという対策が考えられるが、メッシュが細くなるとスクリーンの強度が低下するという問題が生じることになる。
特に、非吐出領域よりも吐出領域が大きい場合には、メッシュに乳剤を支持している部分が少ないため、繰り返し印刷に耐えられる強度を確保するのは困難になり、印刷に適したテンションが得られないことによる解像不良や、スクリーンの伸びによる印刷ズレ等が生じる。
これに対し、本発明を適用すると、仮の開口部１１ｈを形成する開口部形成工程においては、非吐出領域を大きくしておけるのでスクリーン印刷の工程上の問題は生じない。
また、仮の開口部１１ｈの内部に貫通孔１２ｈを残して厚膜を形成する貫通孔形成工程においては、微小な非吐出部（貫通孔となる部分）を残すために細いメッシュを使用したとしても、この工程での印刷においては非吐出領域が大きく、スクリーンの大部分が乳剤で覆われている。
すなわち、メッシュの大部分が乳剤によって補強されるため、印刷時の伸び、歪みが軽減されることになり、スクリーンの強度に問題は生じにくいと考えられる。
【００１７】
スクリーン印刷に用いるスクリーンマスクは、従来公知のものを適用できる。
微細なパターンを安定に印刷するために、メッシュが高密度であることが好ましい。
そのためには、メッシュの線径は１０μｍ以上３０μｍ以下が適し、２０μｍ以下が好ましい。
線径が１０μｍよりも細いメッシュは、強度が確保できず、マスクの伸び、歪みの原因となるために不適である。
また、メッシュの開口率は、２０％以上５０％未満であることが好ましい。２０％より小さいと厚膜材料を効率良く吐出することができないので不都合が生じ、５０％よりも大きいとメッシュと乳剤の接触面積を確保できないため、好ましくないためである。
【００１８】
スクリーン印刷法で印刷することが可能な厚膜の材料としては、従来公知のものを適用できる。
絶縁膜用途とする場合には、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース系ポリマー、シリコンポリマー、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、高分子量ポリエーテル、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合体、ブチルメタクリレート樹脂等のポリマー材料を、一般的な溶媒、必要であれば可塑剤、フィラー、粘度調整剤と混合することにより、スクリーン印刷が可能な絶縁ペーストを作製できる。
導体用途とする場合には、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、カーボン等の導体成分を、溶媒、バインダー、必要に応じて可塑剤、フィラー、粘度調製剤と混合することで、導電ペーストを作製することができる。
誘電体用途とする場合には、高誘電率の無機粉体を、溶媒、バインダー、必要に応じて可塑剤、フィラー、粘度調製剤と混合することで、誘電体ペーストを作製することができる。
【００１９】
（請求項３の説明）
開口部形成工程で形成される仮の開口部１１ｈの面積の合計は、形成される貫通孔１０ｈの面積の合計の４倍以上であるとともに、厚膜全体の面積の１／２以下であることが好ましい。
仮の開口部１１ｈ、すなわち開口部形成工程におけるペーストの非吐出領域は、従来の技術で好適に印刷できる大きさを持つことが好ましい。
図３の平面図に、貫通孔１０ｈと仮の開口部１１ｈの相対位置を示す。
図３中、ａが形成したい貫通孔の径、ｂが仮の開口部の径を表す。
本発明においては、従来のスクリーン印刷技術で形成が不可能であった微小な貫通孔（概ね１００μｍ径以下）の形成を想定しているので、仮の開口部の径としてはその２倍程度以上、面積にして４倍程度以上であることが好ましい。
貫通孔形成工程で形成する部分は、仮の開口部内の貫通孔以外のドーナツ状の部分であるので、その幅ｃ＝（ｂ−ａ）／２  がスクリーン印刷可能な範囲であることが必要である。
もしもｂ＜２ａであると、ｃ＜ａ／２  となり、想定している貫通孔の径の半分よりも狭い幅の領域を印刷することは困難となる。
従って、ｂ≧２ａ、すなわち仮の開口部の面積の合計は貫通孔の面積の合計の４倍以上であることが好ましい。
一方で、仮の開口部が大きくなるに従い、貫通孔形成工程で形成される部分が大きくなる。貫通孔形成工程で形成する領域が大きすぎると、貫通孔形成工程で用いるスクリーン版の乳剤に覆われている部分が少なくなるため、スクリーンの強度を確保できない。
そのため、仮の開口部の面積の合計は、厚膜全体の面積の概ね１／２以下であることが好ましい。
【００２０】
（請求項４、５の説明）
貫通孔形成工程に用いるスクリーン版としては、開口部形成工程に用いるスクリーン版よりも開口率の小さいものが好適である。
貫通孔形成工程で形成される厚膜１２は、開口部形成工程においては厚膜が形成されない領域に貫通孔を残して形成するものである。
従って、貫通孔１２ｈ部分の乳剤を安定に保持するために、乳剤とメッシュの接触面積を大きくする、すなわち開口率を小さくすることが望ましい。
望ましい開口率としては、厚膜ペーストの種類や所望の印刷厚さによって異なるが、概ね４０％以下が好ましい。
開口率の小さいスクリーン版の具体的な形態としては、メッシュ径の細いスクリーン版とすることにより実現することができる。
径の細いメッシュを用いることで、スクリーンのメッシュ密度を上げることが可能になり、乳剤をより安定して保持することが出来るようになる。
なお、貫通孔形成工程においては、ペーストの吐出領域が小さく、スクリーン版の大部分が乳剤で覆われているため、メッシュ径が細いことによるスクリーン版の強度低下を抑制することができる。
【００２１】
（請求項６〜９の説明）
本発明の厚膜を形成する材料として、絶縁性材料を用いることにより、貫通孔を有する絶縁膜を少ない工程数、低コストにて製造することができる。
本発明の貫通孔を有する絶縁膜の、貫通孔の内部に導電層を設けることで、ビアホールを備えた絶縁膜とすることができる。
貫通孔の内部に導電層を設ける方法は、従来公知の方法が用いられるが、本発明においては、上部電極とともにスクリーン印刷法によって貫通孔を埋め込むことが、同一の装置を利用できるという点から望ましい。
さらに、前記ビアホールを備えた絶縁膜を所望の位置に配置、積層することにより、多層配線構造に応用することができる。これにより、従来よりも製造工程を大幅に低減するとともに、微細構造化が可能な多層配線構造とすることができる。
この多層配線構造を基板上に作りこむことによって、プリント基板を得ることができる。
本発明に準じる製造方法を用いることにより、従来のプリント基板よりもスループットに優れかつ低温度プロセスで製造が可能であるため、基板としてはガラスはもちろんのこと、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックフィルム基板を適用することも可能になる。
さらに、得られたプリント基板をディスプレイ素子に適用することで、薄型、軽量のフラットパネルディスプレイを製造することができる。
【００２２】
（請求項１０の説明）
本発明に係る貫通孔を有する厚膜の製造方法について、図１、図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
厚膜１０にはそれを貫通する、複数の貫通孔１０ｈが配列されている。
この厚膜１０は、貫通孔１０ｈを形成する部位を１か所以上含む仮の開口部を有する厚膜を形成する開口部形成工程と、仮の開口部の内部に、貫通孔を残して厚膜を形成する貫通孔形成工程とに工程を分割することによって好適に製造される。
工程の一例を図２を用いて説明する。
図２（ａ）は、開口部形成工程で形成される、仮の開口部１１ｈを有する厚膜を示す。
仮の開口部の内部となる部分に、図２（ｂ）に示されるような形状の厚膜を形成することによって、貫通孔１０ｈが完成する。
図２においては、仮の開口部１か所に対して貫通孔１つを形成する場合を図示しているが、仮の開口部の中に複数の貫通孔を形成してもよい。
また、仮の開口部１１ｈおよび貫通孔１０ｈの形状については特に限定されない。
【００２３】
（請求項１１の説明）
上述した本発明方法においては、スクリーン印刷法を用いることが望ましい。
スクリーン印刷法は、比較的低コストの装置を用いて大面積の印刷をすることが可能であることに加え、材料の使用効率が高いという利点がある。
従来の技術で、ライン／スペースの印刷であれば材料等の条件の最適化によって約２０μｍ幅が可能であるが、貫通孔のようなドット状の非吐出領域を残す印刷は、概ね１００μｍ径が限界とされている。しかし、本発明の製造方法を適用することで、５０μｍ径以下の貫通孔を有する厚膜の形成が可能になった。
従来スクリーン印刷法で、微小な非吐出領域を残すのが困難だった最大の理由は、非吐出領域が小さいと、その部分の乳剤をメッシュで支持することが困難であるためであった。非吐出領域が微小であれば、その部分の乳剤とメッシュとの接触面積が小さくなるために、印刷時に乳剤が脱落する可能性が大きくなる。
これを防止するために、例えば線径の細いメッシュを使用してメッシュの密度を高くするという対策が考えられるが、メッシュが細くなるとスクリーンの強度が低下するという問題が生じることになる。
特に、非吐出領域よりも吐出領域が大きい場合には、メッシュに乳剤を支持している部分が少ないため、繰り返し印刷に耐えられる強度を確保するのは困難になり、印刷に適したテンションが得られないことによる解像不良や、スクリーンの伸びによる印刷ズレなどが生じる。
これに対し、本発明方法を適用すると、開口部形成工程においては、非吐出領域を大きくしておけるのでスクリーン印刷の工程上の問題は生じない。
仮の開口部の内部に貫通孔を残して厚膜を形成する貫通孔形成工程においては、微小な非吐出部（貫通孔となる部分）を残すために細いメッシュを使用したとしても、貫通孔形成工程での印刷においては非吐出領域が大きく、スクリーンの大部分が乳剤で覆われている。
すなわち、メッシュの大部分が乳剤によって補強されるため、印刷時の伸び、歪みが軽減されることになり、スクリーンの強度に問題は生じないと考えられる。
スクリーン印刷に用いるスクリーンマスクは、従来公知のものを用いることができる。
微細なパターンを安定に印刷するために、メッシュが高密度であることが好ましい。そのためには、メッシュの線径は１０μｍ以上３０μｍ以下が適し、２０μｍ以下が好ましい。線径が１０μｍよりも細いメッシュは、強度が確保できず、マスクの伸び、歪みの原因となるために不適である。また、メッシュの開口率は、２０％以上５０％未満であることが好ましい。２０％より小さいと厚膜材料を効率良く吐出することができないので不都合が生じ、５０％よりも大きいとメッシュと乳剤の接触面積を確保できないため、好ましくないためである。
スクリーン印刷法で印刷することが可能な厚膜の材料としては、従来公知のものを用いることができる。
絶縁膜として使用する厚膜であれば、ポリビニルアルコール、セルロース系ポリマー、シリコンポリマー、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、高分子量ポリエーテル、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合体、ブチルメタクリレート樹脂などのポリマー材料を、一般的な溶媒、必要であれば可塑剤、フィラー、粘度調整剤と混合することにより、スクリーン印刷が可能な絶縁ペーストを作製することができる。導体厚膜を形成する場合であれば、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、カーボン等の導体成分を、溶媒、バインダー、必要に応じて可塑剤、フィラー、粘度調製剤と混合することで、導電ペーストを作製することができる。同様に、誘電体厚膜を形成する場合であれば、高誘電率の無機粉体を、溶媒、バインダー、必要に応じて可塑剤、フィラー、粘度調製剤と混合することで、誘電体ペーストを作製することができる。
【００２４】
（請求項１２の説明）
本発明の製造方法では、貫通孔形成工程と開口部形成工程との間での位置合わせが不充分であると、貫通孔以外でも厚膜が存在しない欠陥部分が発生するという問題がある。
この問題の解決策として、貫通孔形成工程で形成される厚膜の少なくとも一部と、開口部形成工程で形成される厚膜と重なり合うようにすることによって、印刷位置のずれがあっても欠陥の発生を予防することができる。
従来のスクリーン印刷装置の位置合わせ精度は、下地およびスクリーン版の材質、サイズなどによって異なるが、概ね１０μｍ以下である。
従って、開口部形成工程と貫通孔形成工程で形成する部分の重なりが１０μｍ程度あれば欠陥の発生する可能性は低く、信頼性の高い圧膜の製造が可能である。
この方法を用いて作製された厚膜は、二つの工程で形成された部分の境界、すなわち仮の開口部があった部分に厚膜の重なり合う部分があるため、結果的には厚みの均一でない（段差のある）膜となる。
しかし、重なり合う部分の面積は、厚膜および貫通孔の大きさに対して十分に小さいため、実質的には問題は生じないと考えられる。
【００２５】
（請求項１３の説明）
本発明の製造方法においては貫通孔形成工程を実施したのちに開口部形成工程を実施することが望ましい。
本発明方法においては、小さな非吐出領域を残す貫通孔形成工程において、より高精度かつ高品質の印刷が要求される。
もしも開口部形成工程を実施した後で、その内部に貫通孔を形成する場合について、図４を参照して説明する。
この場合、貫通孔形成工程においては、開口部形成工程の厚膜１１によって凹凸が存在する下地に印刷をするため、スキージ２０を使用してペースト吐出を行う際に、量の制御がしにくく、最終的に形成される貫通孔１２ｈが場所によって不均一になったり、レベリングしたペーストによって埋まったりする可能性が大きい。
これに対し、貫通孔形成工程を先に実施すれば、平坦な下地基板の上にまず貫通孔１２ｈとその周囲部分を形成できるので、より高精度に貫通孔を形成することができる。
【００２６】
また、貫通孔形成工程を先に実施した場合は、図５（ａ）のように、重ね合わせにより膜厚の厚くなる部分が貫通孔から離れているため、貫通孔の深さには影響が少ない。
一方、開口部形成工程を先に実施した場合は、図５（ｂ）のように、貫通孔に近い部分の膜厚が厚くなるために、貫通孔が深くなる恐れがある。貫通孔が深くなると、後の工程において貫通孔の内部を導電材料などで穴埋めする場合に、埋めこみがしにくくなるという問題が発生する。すなわち、貫通孔形成工程を先に実施することで、貫通孔内部への埋めこみに適した形状の貫通孔を形成することができる。
【００２７】
（請求項１４の説明）
仮の開口部１１ｂの面積の合計は、形成される貫通孔１０ｈの面積の合計の４倍以上であるとともに、厚膜全体の面積の１／２以下とすることが好ましい。
仮の開口部１１ｈ、すなわちペーストの非吐出領域は、従来の技術で好適に印刷できる大きさを持つことが必要である。
図３のａが形成したい貫通孔の径、ｂが仮の開口部１１ｈの径を表す。
本発明においては従来のスクリーン印刷技術で形成が不可能であった微小な貫通孔（概ね１００μｍ径以下）の形成を想定しているので、仮の開口部１１ｈの径としてはその２倍程度以上、面積にして４倍程度以上であることが好ましい。
貫通孔形成工程で形成する部分は、仮の開口部１１ｈ内の貫通孔以外のドーナツ状の部分であるので、その幅ｃ＝（ｂ−ａ）／２がスクリーン印刷可能な範囲であることが必要である。
もしもｂ＜２ａであると、ｃ＜ａ／２となり、想定している貫通孔の径の半分よりも狭い幅の領域を印刷することは困難となる。
従って、ｂ≧２ａ、すなわち仮の開口部の面積の合計は貫通孔の面積の合計の４倍以上であることが好ましい。
一方で、仮の開口部１１ｈが大きくなるに従い、貫通孔形成工程で形成される部分が大きくなる。
貫通孔形成工程で形成する領域が大きすぎると、貫通孔形成工程で用いるスクリーン版の乳剤に覆われている部分が少なくなるため、スクリーンの強度を確保できない。
そのため、仮の開口部１１ｈの面積の合計は、厚膜全体の面積の概ね１／２以下であることが好ましい。
【００２８】
（請求項１５、１６の説明）
貫通孔形成工程に用いるスクリーン版として、開口部形成工程に用いるスクリーン版よりも開口率の小さいものを用いることが好ましい。
貫通孔形成工程で形成される厚膜は、仮の開口部１１ｈの内側となる部分に貫通孔を残して形成するものである。
従って、貫通孔部分の乳剤を安定に保持するために、乳剤とメッシュの接触面積を大きくする、すなわち開口率を小さくすることが望ましい。
望ましい開口率としては、厚膜ペーストの種類や所望の印刷厚みによって異なるが、概ね４０％以下が好ましい。
開口率の小さいスクリーン版の具体的な形態としては、メッシュ径の細いスクリーン版であることにより実現することができる。
径の細いメッシュを用いることで、スクリーンのメッシュ密度を上げることが可能になり、乳剤をより安定して保持することが出来るようになる。
なお、貫通孔形成工程においてはペーストの吐出領域が小さく、スクリーン版の大部分が乳剤で覆われているため、メッシュ径が細いことによるスクリーン版の強度低下を抑制することができる。
【実施例】
【００２９】
〔実施例１〕請求項１、２、３の例
スクリーン印刷用のスクリーン版として、線径２５μｍ、開口率約４０％のメッシュを用いて、図６の（ａ）、（ｂ）に示すようなパターンの二枚の版を準備した。
図中のａ＝８０、ｂ＝２００、ｄ＝２００（μｍ）とした。
印刷する厚膜ペーストとしては、ポリビニルアルコール樹脂を溶媒に溶かし、フィラー及び粘度調整剤を加えて粘度を約１００Ｐａ・ｓに調製したものを準備した。
充分に洗浄したガラス基板上に開口部形成工程の印刷を施した後、１０分放置してから８０℃で６０分ベークして溶媒を乾燥させ、仮の開口部を有する厚膜を得た。
続いて、貫通孔形成工程の印刷を、仮の開口部の内部に位置合わせをして実施し、同様の条件で乾燥させた。
得られた厚膜を、実体顕微鏡および触針式膜厚計にて評価した結果、正方形にやや近い形の貫通孔が形成されている厚膜が得られたことが確認された。
形成された貫通孔の一辺は約７０μｍであった。
【００３０】
〔実施例１に対する比較例〕
実施例１と同様のメッシュを用いて、図６（ｃ）に示すパターンの版を準備した。
実施例１と同様の基板及びペーストを用いて印刷を行い、乾燥させた。
得られた絶縁膜には、一部に貫通孔が観察されたが、存在すべき貫通孔の多くがペーストで埋まっている状態であった。
また、印刷工程を３０回繰り返すと、スクリーン版の乳剤が脱落するようになり、連続印刷が不可能であった。
【００３１】
〔実施例２〕請求項４、５の例
スクリーン版として、線径２０μｍ、開口率約４０％のメッシュを用いて、図７（ａ）に示されるパターンの版を、線径１８μｍ、開口率約３７％のメッシュを用いて図７の（ｂ）に示されるパターン版の合計２枚のスクリーン版を準備した。
仮の開口部１１ｈと貫通孔１２ｈ（１０ｈ）のサイズを図中に示した。
印刷するペーストとしては、ポリビニルアセタール樹脂を溶媒に溶かし、フィラーおよび粘度調整剤を加えて粘度を調製したものを準備した。
洗浄したガラス基板上に、開口部形成工程を印刷、乾燥後、仮の開口部の内部に位置を合わせるように貫通孔形成工程を印刷、乾燥させることにより、貫通孔を有する絶縁膜を作製した。
得られた厚膜には、正方形にやや近い形状の貫通孔が形成されていることが確認された。貫通孔の径は、４０〜５５μｍであった。
【００３２】
〔実施例３〕請求項４、５の例
スクリーン版として、線径２０μｍ、開口率約４０％のメッシュを用いて、図６（ａ）に示されるパターンの版を準備した。
さらに、線径１６μｍ、開口率約３６％のメッシュを用いて図６（ｂ）に示されるパターンの版を準備した。
なお図中のａ＝５０、ｂ＝１５０、ｄ＝１５０（μｍ）とした。
印刷するペーストとしては、ポリビニルブチラール樹脂を溶媒に溶かし、フィラーおよび粘度調整剤を加えて粘度を調整したものを準備した。
洗浄したガラス基板上に、開口部形成工程を印刷、乾燥させた後、仮の開口部の中央部に貫通孔が配置されるように位置合わせをして貫通孔形成工程を印刷、乾燥させることにより、貫通孔を有する絶縁膜を作製した。
得られた絶縁膜には、貫通孔が形成されていることが確認された。
貫通孔の外周は、メッシュの影響で不定形状になっているが、貫通孔の形成には影響を与えていなかった。
貫通孔の径は、場所によるバラツキが見られたが、約４０μｍであった。
【００３３】
〔実施例３に対する比較例〕
開口部形成工程、貫通孔形成工程の双方を印刷するスクリーン版を、線径２０μｍ、開口率約４０％のメッシュで作製した。その他の条件は実施例３と同様にして、貫通孔を有する絶縁膜を作製した。
得られた絶縁膜は、実施例３のものと大きな差は無かったものの、貫通孔の形状および大きさのバラツキがより大きかった。貫通孔の径は、概ね２０〜４０μｍであった。
【００３４】
〔実施例４〕請求項６〜８の例
基板上に、厚膜導体、厚膜抵抗体等から構成される回路パターンを備えた厚膜回路基板を準備した。
回路基板の導体部と、後工程で形成する上部電極がビアホールを介して電気的に接続が可能となるように位置を調整した上で、実施例３と同様の方法によって、貫通孔を有する絶縁膜を形成した。
さらに、上部電極のパターンが施されたスクリーン版を用いて、形成された絶縁膜の貫通孔を埋め込むように、スクリーン印刷によって導体ペーストを印刷、焼成を行い、上部電極を形成した。
その結果、各上部電極と回路基板が良好に接続され、上記のように平易な方法を用いて多層配線構造を製造することが可能であることが確認された。
【００３５】
〔実施例５〕請求項１０〜１３の例
スクリーン印刷用のスクリーン版として、線径２５μｍ、開口率約４０％のメッシュを用いて、図６の（ａ）、（ｂ）に示すようなパターンの二枚の版を準備した。
図中のａ＝８０、ｂ＝２００、ｄ＝１８０μｍとした。
印刷する厚膜ペーストとしては、ポリビニルアセタール樹脂をブチルカルビトールを主成分とする溶媒に溶かし、フィラー及び粘度調整剤を加えて粘度を１００〜１２０Ｐａ・ｓに調製したものを準備した。
充分に洗浄したガラス基板上に、先ず貫通孔形成工程の印刷を施した後、１０分放置してから１００℃のオーブンで６０分ベークして溶媒を乾燥させた。
続いて、形成された貫通孔周囲の厚膜部分が仮の開口部の内部に収まるように位置合わせをして、開口部形成工程の印刷を実施し、同様の条件で乾燥させた。
得られた厚膜を、実体顕微鏡および触針式膜厚計にて評価した結果、正方形にやや近い形の貫通孔が形成されている厚膜が得られたことが確認された。
形成された貫通孔の一辺は約７０μｍであり、貫通孔の深さは７〜９μｍであった。
【００３６】
〔実施例５に対する比較例〕
実施例５と同様のペースト、及びスクリーン版を準備した。
ガラス基板上に、先ず開口部形成工程の印刷を行ってペーストを乾燥させてから、貫通孔形成工程の印刷を、開口部の内部に位置合わせをして実施した。
形成された貫通孔の一辺は約６０μｍ、深さは１１〜１３μｍであった。
【００３７】
〔実施例６〕請求項１２〜１６
スクリーン版として、線径２０μｍ、開口率約４０％のメッシュを用いて、図６（ａ）に示されるパターンの版を、線径１８μｍ、開口率約３７％のメッシュを用いて図６（ｂ）に示されるパターン版の合計２枚のスクリーン版を準備した。
図中のａ＝５０μｍ、ｂ＝１５０μｍ、ｄ＝１３５μｍとした。
印刷するペーストとしては、分子量が３万〜５万のポリビニルアセタール樹脂をブチルカルビトールを主成分とする溶媒に溶かし、フィラーおよび粘度調整剤を加えて粘度１２０〜１５０Ｐａ・ｓに調製したものを準備した。
洗浄したガラス基板上に先ず貫通孔形成工程を印刷、乾燥後、貫通孔周囲の厚膜部分が仮の開口部の内部に収まるように位置を合わせて開口部形成工程の印刷を実施し、乾燥させることにより、貫通孔を有する厚膜を作製した。
得られた厚膜には、不定形状の貫通孔が形成されていることが確認された。
貫通孔の径は、約４５μｍ、深さは約１１μｍであった。
【００３８】
〔実施例６に対する比較例〕
貫通孔形成工程と開口部形成工程のいずれも、線径２０μｍ、開口率約４０％のメッシュを用いたスクリーン版にて印刷することを除いては、実施例６と同様の方法で、貫通孔を有する厚膜を製造した。
得られた厚膜には不定形状の貫通孔が形成されており、その大きさのバラツキは実施例６の厚膜よりも大きかった。
貫通孔の径は２５〜４５μｍ、深さは約１１μｍであった。
【００３９】
〔実施例７〕請求項１３、１８の例
洗浄したガラス基板上に、導電性Ａｇペーストをスクリーン印刷法によって形成し、第１の金属配線を形成した。
上述した本発明実施例で示した方法にて厚膜を印刷し、貫通孔を有する絶縁膜を形成した。
さらに、上部電極のパターンが施されたスクリーン版と、第１の配線に用いたのと同じ導電ペーストを用いて、第２の金属配線をスクリーン印刷法で形成し、乾燥させた。
これにより、絶縁膜の貫通孔内部が導電ペーストによって埋め込まれてビアホールが形成され、第１と第２の金属配線が電気的に接続された二層配線構造を得ることができた。
この二層配線構造において、貫通孔で接続された第１の金属配線と第２の金属配線のコンタクトチェーンを評価した結果、ビアホール１個当たりのコンタクト抵抗は１０Ω以下であり、良好なコンタクト抵抗が得られていた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の貫通孔を有する厚膜の概略平面図を示す。
【図２】（ａ）開口部形成工程で形成される厚膜の概略平面図を示す。（ｂ）貫通孔形成工程で形成される厚膜の概略平面図を示す。
【図３】仮の開口部と貫通孔の位置関係を示す。
【図４】請求項１３に係る発明の説明図を示す。
【図５】（ａ）、（ｂ）請求項１３に係る発明の説明図を示す。
【図６】（ａ）、（ｂ）実施例１、３で用いたスクリーン版の概略図を示す。（ｃ）比較例で用いたスクリーン版の概略図を示す。
【図７】（ａ）、（ｂ）実施例２で用いたスクリーン版の概略図を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１０  厚膜
１０ｈ  貫通孔
１１  開口部形成工程で形成される厚膜
１１ｈ  仮の開口部
１２  貫通孔
１２ｈ  貫通孔形成工程で形成される厚膜
２０  スキージ
２１  ペースト
【図１】
2007109852.tif 000003
【図２】
2007109852.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007109852.tif 000007
【図６】
2007109852.tif 000008
【図７】
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