(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも金属薄膜と絶縁性薄膜を積層してなる電子部品の製造方法において、前記金属薄膜の形成に先立ってオイルからなるパターニング材料を付与する工程と、前記金属薄膜を形成する工程と、残留した前記パターニング材料を、加熱量可変の加熱手段による加熱で除去する工程と、前記絶縁性薄膜を形成する工程とを有し、前記パターニング材料を付与する工程と、前記金属薄膜を形成する工程と、前記パターニング材料を、加熱量が可変可能な加熱手段による加熱で除去する工程と、前記絶縁性薄膜を形成する工程とを真空中で、順次連続的に繰り返し行うことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記金属薄膜を真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法のいずれかによって形成することを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記金属薄膜が少なくとも２層以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記金属薄膜及び前記絶縁性薄膜が真空中で形成されることを特徴とする請求項１又は３記載の電子部品の製造方法。
【請求項５】
少なくとも真空槽、及び前記真空槽中に設置された支持体と、前記支持体の移動方向に沿って設置された、オイルからなるパターニング材料を付与するパターニング材料付与装置、金属薄膜形成装置、加熱量可変の加熱手段によりパターニング材料を除去するパターニング材料除去装置、絶縁性薄膜形成装置を有することを特徴とする薄膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品の製造方法及び薄膜の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代社会に於て薄膜の果たす役割は非常に広範囲であり、包装紙、磁気テープ、コンデンサ、半導体等日常生活の様々な部分において薄膜が利用されている。これらの薄膜無しには、近年に於ける高性能化や小型化といった技術の基本トレンドを語ることは出来ない。
【０００３】
同時に、工業的需要を満足する形で薄膜を形成する方法についても種々の開発がなされており、例えば包装紙、磁気テープ、コンデンサ等の用途においては、高速大量生産に有利な連続巻取り真空蒸着が行われている。その際、蒸発材料と基板材料を形成する薄膜の目的に合わせて選ぶと同時に、必要に応じて真空槽内に反応ガスを導入することや、基板に電位を設けた状態で薄膜を形成することによって所望の特性を持った薄膜を形成することが出来る。
【０００４】
例えば、磁気記録媒体の製造においてはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等の磁性元素を含む蒸発材料を用い、真空槽中に酸素ガスを導入しながら反応蒸着を行うことによって長尺の磁気記録媒体を得ることが出来る。また、半導体においては主にスパッタ法によって薄膜が形成されている。スパッタ法はセラミック系の材料を用いた薄膜形成にも特に有効であり、セラミック薄膜は膜厚数μｍ以上では塗布焼成法で形成され、１μｍ以下ではスパッタ法で形成される場合が多い。
【０００５】
一方、樹脂材料を用いた薄膜の形成は塗装による方法が用いられ、リバースコートや、ダイコートが工業的に用いられており、溶剤で希釈した材料を塗工後乾燥硬化させることが一般的である。また、これらの工法で形成される樹脂薄膜の膜厚の下限は使用する材料によるが、１μｍ前後であることが多く、それ以下の膜厚は得られにくい場合が多い。一般的な塗工手段では塗工直後の塗布厚が数μｍ以上となるために、極薄樹脂膜の形成には溶剤希釈が必要であり、しかも１μｍ以下の樹脂薄膜が得られない場合も多い。更に、溶剤希釈を行うと乾燥後の塗膜に欠陥が生じ易い他、環境保護の観点からも好ましくない。
【０００６】
そこで溶剤希釈を行わなくとも樹脂薄膜が形成できる方法及び、極薄の樹脂薄膜が安定に得られる方法が望まれている。これを解決する方法として、真空中で樹脂薄膜を形成する方法が提案されている。これは、真空中で樹脂材料を気化した後に支持体に付着させる方法であり、この方法によれば空隙欠陥のない樹脂薄膜を形成する事が出来ると共に、溶剤希釈の必要もない。
【０００７】
セラミック薄膜や樹脂薄膜の上に更に異種の薄膜を積層することによって従来得られなかった様々な複合薄膜が得られる様になり、その工業的利用分野は非常に多岐にわたる。その中でもチップ形状の電子部品は非常に有望であり、コンデンサ、コイル、抵抗、容量性電池あるいはこれらの複合部品等が、薄膜積層によって極めて小型かつ高性能に形成できつつあり、既に商品化・市場拡大が始まっている。
【０００８】
電子部品を得るには電極が不可欠であることは言うまでもないが、金属薄膜を用いた電子部品においては、金属薄膜にパターニングを行うことで電位の異なる金属薄膜を電子部品の中に形成することが出来る。即ち、パターニング部分を絶縁領域として金属薄膜を複数に分割したものを用い、これを絶縁性薄膜と積層することで電子部品を形成することが出来る。
【０００９】
パターニングされた金属薄膜を得る手段として、オイルマージンと呼ばれる手法がある。これは、予めパターニング材料を薄く形成した後に、金属薄膜を蒸着などによって形成すると、パターニング材料上には金属薄膜が形成されない事を利用したものである。このようにして形成された金属薄膜はパターニング部分が抜けた状態で形成されており、所望のパターンを持つ金属薄膜を形成することが出来る。例えば図２の様な装置で金属薄膜と樹脂薄膜の交互積層を繰り返す際に図３の様なパターニングと切断位置を設定することで図４の様な断面構造を有するコンデンサを得ることが出来る。
【００１０】
パターニング材料としては炭化水素系のオイルや鉱物オイル、フッ素系オイルを初めとする各種オイルや、形成する金属薄膜に適したその他の材料を用いることが出来る。また、パターニング材料を付与する方法としては塗布あるいはこれに準ずる方法の他、パターンに対応する微小開口部を有する密閉ノズル内にパターニング材料を閉じこめて加熱し、材料蒸気を開口部から噴出させて金属薄膜形成面で凝集させる方法などを用いることが出来る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、オイルマージンによるパターニングを行う際には残存材料の問題がある。即ち、パターニング材料の大部分は金属薄膜の形成時に再蒸発するものの、一部は金属薄膜形成後にも残り、残存したパターン材料は設計外の構成要素となり、製品の歩留まりあるいは性能ばらつきという形で作製した電子部品に影響を与える。ここで残存材料を少なくするにはパターニング材料を予め必要最小限にする事が有効であるが、不足すれば絶縁不良となるので制御が難しい。そこで、残存材料の影響を小さくしたオイルマージンの安定化が望まれていた。
【００１２】
本発明は上記課題を解決し、残存材料の影響が小さく、表面性，パターニング特性に優れた積層薄膜を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの課題を解決するために、少なくとも金属薄膜と絶縁性薄膜を積層してなる電子部品の製造方法において、前記金属薄膜の形成に先立ってオイルからなるパターニング材料を付与する工程と、前記金属薄膜を形成する工程と、残留した前記パターニング材料を、加熱量可変の加熱手段による加熱で除去する工程と、前記絶縁性薄膜を形成する工程とを有し、前記パターニング材料を付与する工程と、前記金属薄膜を形成する工程と、前記パターニング材料を、加熱量可変の加熱手段による加熱で除去する工程と、前記絶縁性薄膜を形成する工程とを真空中で、順次連続的に繰り返し行うことを特徴とするもの、及び少なくとも真空槽、及び前記真空槽中に設置された支持体と、前記支持体の移動方向に沿って設置された、オイルからなるパターニング材料を付与するパターニング材料付与装置、金属薄膜形成装置、加熱量可変の加熱手段によりパターニング材料を除去するパターニング材料除去装置、絶縁性薄膜形成装置を有することを特徴とする薄膜の製造装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも金属薄膜と絶縁性薄膜を積層してなる電子部品の製造方法において、前記金属薄膜の形成に先立ってオイルからなるパターニング材料を付与する工程と、前記金属薄膜を形成する工程と、残留した前記パターニング材料を、加熱量可変の加熱手段による加熱で除去する工程と、前記絶縁性薄膜を形成する工程とを有し、前記パターニング材料を付与する工程と、前記金属薄膜を形成する工程と、前記パターニング材料を、加熱量可変の加熱手段による加熱で除去する工程と、前記絶縁性薄膜を形成する工程とを真空中で、順次連続的に繰り返し行うことを特徴とする電子部品の製造方法、としたものであり、これにより、表面性，パターニング特性に優れた積層薄膜が得られる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。金属薄膜と絶縁性薄膜の多層積層による電子部品を図１に概略を示すような装置で形成した。図１で積層膜支持キャン７の周囲には金属薄膜形成源８と絶縁性薄膜形成源９及び硬化装置１０、パターニング材料付与装置１１、パターニング材料除去装置１２が配置されており、キャン７の回転数に応じた積層数の薄膜積層体が形成できる。
【００１６】
金属薄膜形成源には抵抗加熱蒸発源、誘導加熱蒸発源、電子ビーム蒸発源、スパッタ蒸発源、クラスター蒸発源その他薄膜形成に用いる装置やそれらの組み合わせを、形成する金属薄膜に応じて用いることが出来る。また、絶縁性薄膜形成源には樹脂系材料のヒーター加熱、超音波あるいはスプレーによる気化、霧化や、セラミック系材料のスパッタ、あるいは酸化物のスパッタ、蒸着等、形成する絶縁性薄膜に応じた装置を用いることが出来る。絶縁性薄膜として樹脂誘電体薄膜を形成する場合に用いる硬化装置には紫外線硬化、電子線硬化、熱硬化あるいはそれらの組み合わせを用いることが出来る。一方、金属薄膜のパターニングは、金属薄膜の形成前にオイルなどを薄くパターン塗布しておく、オイルマージン方式とした。
【００１７】
このようにパターニングした金属薄膜と絶縁性薄膜を交互積層した薄膜積層体を切断後、必要に応じて溶射等によって電極を形成すれば電子部品が作製できる。尚、図１は金属薄膜と絶縁性薄膜の多層積層体を形成する際の一方法を示したものであり、図１の方法の他に、フィルム上に金属薄膜や絶縁性薄膜を形成したものを多数枚重ねることによっても多層積層体は形成できるものであって、図１の方法によって本発明の範囲が規制されるものではない。
【００１８】
（実施例１）
金属薄膜としてアルミニウムの蒸着薄膜を、誘電体薄膜としてヒーター加熱気化によるアクリレート樹脂薄膜を形成する際に、紫外線硬化とオイルパターニングを組み合わせて、図４に断面構造の模式概略図を示すコンデンサとした。アルミニウム薄膜の厚さは５０ｎｍ、樹脂薄膜の厚さを１μｍとした。樹脂材料として１．９ノナンジオールジアクリレートに光重合開始剤を５ｗｔ％混ぜたものを用いた。繰り返し積層数をアルミニウム、樹脂ともに約１０００層とし、パターニングで形成される絶縁部分の幅を約０．５ｍｍとした。パターニング材料には含フッ素オイルを用いた。隣接するパターニング絶縁部分の膜面方向の中心間隔は２．５ｍｍである。また、パターニング材料除去には遠赤外線ヒーターを用い、その出力を変えた。パターニング材料除去の効果は、非パターニング部分の積層膜厚に対する、パターニング部分近傍部分に発生する段差の割合で評価した。図５に測定結果を示す。図５から分かるようにパターニング除去のヒーター出力の増加に伴ってパターニング部分と非パターニング部分の厚みの差が小さくなり、積層薄膜の表面性が向上していることが分かる。また、積層数の増加に伴うパターニングの乱れがヒーター出力の増加に伴って小さくなった。ヒーター加熱無しの場合にはパターニング絶縁部分の幅が積層に伴って不安定となった。
【００１９】
（実施例２）
金属薄膜として銅の蒸着薄膜を、誘電体薄膜としてヒーター加熱気化によるアクリレート樹脂薄膜を形成する際に、電子線硬化とオイルパターニングを組み合わせて、図４に断面構造の概略を示すコンデンサとした。銅薄膜の厚さは４０ｎｍ、樹脂薄膜の厚さを０．１μｍとした。樹脂材料としてジメチノールトリシクロデカンジアクリレートを用いた。繰り返し積層数を銅、樹脂ともに約４０００層とし、パターニングで形成される絶縁部分の幅を約０．１ｍｍとした。パターニング材料には鉱物系オイルを用いた。隣接するパターニング絶縁部分の膜面方向の中心間隔は１．４ｍｍである。また、パターニング材料除去には電子線を用い、その出力を変えた。パターニング材料除去の効果は、非パターニング部分の積層膜厚に対するパターニング部分近傍部分に発生する段差の割合で評価した。図６に測定結果を示す。図６から分かるようにパターニング除去の電子線出力の増加に伴ってパターニング部分と非パターニング部分の厚みの差が小さくなり、積層薄膜の表面性が向上していることが分かる。また、パターニング材料除去を行わない場合には積層数の増加に伴ってパターンの乱れが見られた。
【００２０】
ここで、実施例１，２でパターニング材料除去によって積層薄膜の表面性が向上する理由は次のように考えられる。即ち、金属薄膜形成後にパターニング材料が残るとその上に絶縁性薄膜が形成されるので積層薄膜がパターニング材料を内部に含んだ形で成長する。従って、積層後の表面の凹凸が激しい。それに対して余剰のパターニング材料を除去しながら積層を行った場合には、積層薄膜が金属薄膜と絶縁性薄膜のみで形成されるため、パターニング部分に金属薄膜の膜厚分の凹みがわずかに見られるだけで、大きな凹凸無しに積層薄膜を形成できるのである。
【００２１】
尚、実施例では、絶縁性薄膜材料としてアクリレート系の樹脂材料を用いた場合について述べたが、エポキシ系等の他の樹脂材料や樹脂材料以外の、セラミック系、金属酸化物系の材料も用いることが出来ることは既に述べたとおりである。例えば、金属酸化物として、酸素雰囲気の電子ビーム蒸着で厚さ５０ｎｍ〜３００ｎｍのチタン酸化物を誘電体とした場合にも本発明の効果が確認できた。
【００２２】
また、実施例では金属薄膜層をアルミニウムあるいは銅とした場合についてのみ述べたが、銀、ニッケル、亜鉛等の他の金属やそれらを含む合金を用いたり、金属薄膜層を一種とせず、例えばＡｌ層とＣｕ層の混在とすることによって特性の補完がなされ、使用条件によっては高性能化が図れる場合もあり得る。
【００２３】
尚、パターニング材料除去の手段として実施例では遠赤外線ヒーターと電子線を用いた場合についてのみ述べたが、紫外線ランプ照射やプラズマ照射を用いた場合など他の除去手段を用いても同様の効果が得られた。
【００２４】
既に述べたように、パターニング材料としては炭化水素系のオイルや鉱物オイル、フッ素系オイルを初めとする各種オイルや、形成する金属薄膜に適したその他の材料を用いることが出来る。また、パターニング材料を付与する方法としては塗布あるいはこれに準ずる方法の他、パターンに対応する微小開口部を有する密閉ノズル内にパターニング材料を閉じこめて加熱し、材料蒸気を開口部から噴出させて金属薄膜形成面で凝集させる方法などを用いることが出来る。
【００２５】
また、実施例１、２において支持体としてキャンを用いた場合についてのみ述べたが、本発明はこれらの支持体によって制限されるものではなく、円筒形状以外の、平板状や曲面形状の支持体も用いることが出来る他、金属、絶縁体、ガラス、半導体上に本発明によって電子部品を形成することもできる。
【００２６】
また、実施例では電子部品としてコンデンサを例にとって説明したが、チップコイル、ノイズフィルター等の他の電子部品においても本発明に述べたパターニング材料除去を用いることで積層薄膜の表面性やパターニング特性を向上することが出来るものと容易に類推出来、本発明は広く電子部品の製造方法および薄膜の製造装置に適用できるものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上の様に本発明の電子部品の製造方法及び薄膜の製造装置によれば、表面性やパターニング特性に優れた積層薄膜が得られ、高性能コンデンサを初めとする高性能電子部品等が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜の製造装置の一例を示す図
【図２】積層成膜装置の従来例の一例を示す図
【図３】金属薄膜のパターニングの一例を示す図
【図４】電子部品の断面図の一例を示す図
【図５】除去ヒーターのパワーと積層膜の表面性の関係の一例を示す図
【図６】除去電子線のパワーと積層膜の表面性の関係の一例を示す図
【符号の説明】
１  金属薄膜
２  絶縁性薄膜
３  電極
４  パターン位置
５  真空槽
６  排気系
７  キャン
８  導電体薄膜形成源
９  誘電体薄膜形成源
１０  硬化装置
１１  パターニング材料付与装置
１２  パターニング材料除去装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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