(57)【要約】【課題】金属微粒子分散体の基板への塗布と加熱処理による焼結とにより基板上に形成される金属膜からなる金属膜パターンの焼結性を向上させ、さらに金属膜パターンと基板との密着性を向上させることができる金属膜パターンの製造方法を提供する。【解決手段】基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、前記金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、前記金属膜前駆体にエネルギー線を照射して金属膜化領域を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により前記金属膜化領域の近傍の前記金属膜前駆体をさらに金属膜化する工程と前記金属膜前駆体を除去する工程とからなる。【選択図】図１
2009252937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、前記金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、前記金属膜前駆体にエネルギー線を照射して金属膜化領域を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により前記金属膜化領域の近傍の前記金属膜前駆体をさらに金属膜化する工程と前記金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法。
【請求項２】
基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、前記金属微粒子分散体を乾燥して第１の金属膜前駆体を形成する工程と、前記金属膜前駆体にエネルギー線を照射して第１の金属膜化領域を形成する工程と、前記第１の金属膜化領域上にさらに前記金属微粒子分散体を塗布する工程と、前記金属微粒子分散体を乾燥して第２の金属膜前駆体を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により前記第１の金属膜化領域の近傍の前記第１の金属膜前駆体と前記第２の金属膜前駆体とをさらに金属膜化して、第２の金属膜化領域を形成する工程と前記第１の金属膜前駆体および前記第２の金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法。
【請求項３】
基板表面上に有機金属化合物を塗布する工程と、前記有機金属化合物を乾燥して第１の有機金属化合物膜を形成する工程と、前記第１の有機金属化合物膜上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、前記金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、前記金属膜前駆体にエネルギー線を照射して、金属膜化領域を形成する工程と、前記金属膜化領域上に前記有機金属化合物を塗布する工程と、前記有機金属化合物を乾燥して第２の有機金属化合物膜を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により前記金属膜化領域の近傍の前記第１の有機金属化合物膜と第２の有機金属化合物膜から第１の金属酸化物膜と第２の金属酸化物膜とを形成する工程と、前記金属膜前駆体および前記第１の有機金属化合物膜と前記第２の有機金属化合物膜とを除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法。
【請求項４】
基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、前記金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、前記基板とは別部材であって金属パターンが形成された原版を前記金属膜前駆体上に配置し、誘導加熱法による加熱により前記金属パターンを加熱することにより前記金属パターン近傍の前記金属膜前駆体を加熱し金属膜化領域を形成する工程と、前記金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法。
【請求項５】
前記金属微粒子分散体の塗布方法は、液滴吐法出法である請求項１〜４何れか１項に記載の金属膜パターンの製造方法。
【請求項６】
前記エネルギー線は、レーザー光線からなる請求項１〜３何れか１項に記載の金属膜パターンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散体から形成される金属膜パターンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属や半導体、あるいは酸化物などの材料を微細化した微粒子を、有機溶媒や水などの溶媒に分散させてなる金属インク、もしくは金属ペーストなどの微粒子分散体を用いて、インクジェット方式や、グラビア印刷、スクリーン印刷などの印刷技術を利用した電子機器製造の試みが検討されている。特に、プラズマディスプレイなどに代表される大型の電子機器を製造する場合、従来の一般的な製造方法である成膜用の真空装置とマスクやレジストおよび露光装置などを利用するフォトリソグラフィー技術を用いた方式では、その製造装置は対象とする電子機器の大きさに応じた巨大化した物となり、それに伴い設備経費の増大が懸念されるようになってきている。このような背景の元、微粒子分散体をインクとして利用した印刷技術による大型の電子機器製造への展開は特に大きな注目を浴びている。
【０００３】
微粒子分散液体を用いた配線パターンの形成方法としては、例えば（特許文献１）に示されるように、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属粒子からなり、金属微粒子間が有機物により隔離された状態である金属微粒子含有層を支持体上に形成し、目的形状様に加熱することにより金属微粒子を加熱融着し、導電路を形成するというものである。
【０００４】
また（特許文献２）によれば、導電性材料を含む導電性層と光エネルギーを熱エネルギーに変換する高熱変換材料を含む光熱変換層とを有する基材に対してレーザー光を照射し、光熱変換材料を使って導電層の少なくとも一部を焼成し、導電層を形成するというものである。
【０００５】
上記の（特許文献１、２）によれば、金属などの導電性材料を塗布、乾燥後にレーザーなどの高エネルギー光線を照射し、光を熱に変換することで、金属微粒子を融着し導電層の形成を行うものである。
【特許文献１】特開２００４−３９８４６号公報
【特許文献２】特開２００５−７９０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、何れの特許文献も、光を熱に変換する光熱変換材料、又は光熱変換材料からなる光熱変換層を形成するなどして、光を熱に効率的に変換して、金属微粒子の融着を行っており、金属微粒子の塗布の際に光熱変換材料を別に塗布、もしくは金属微粒子に対して光熱変換材料を混合しなければならず、工程が煩雑になったり、あるいは、導電層と基板の間に光熱変換層が存在することによる、導電層と基板材料間の付着力の劣化などの問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、金属微粒子分散体の基板への塗布と加熱処理による焼結とにより基板上に形成される金属膜からなる金属膜パターンの焼結性を向上させ、さらに金属膜パターンと基板との密着性を向上させることができる金属膜パターンの製造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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、金属膜前駆体にエネルギー線を照射して金属膜化領域を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により金属膜化領域の近傍の金属膜前駆体をさらに金属膜化する工程と金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属膜前駆体の加熱を、エネルギー線の照射と誘導加熱法とで行うために、金属膜パターン内に残留する金属膜前駆体が無くなる等金属微粒子の焼結性が向上し、基板と金属膜パターンとの付着力が向上するとともに、金属膜パターンを容易に厚膜化できるようになる。これにより、金属微粒子の分散体から形成する金属膜パターンを金属配線基板などへも適用できるようになり、その製造も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、金属膜前駆体にエネルギー線を照射して金属膜化領域を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により金属膜化領域の近傍の金属膜前駆体をさらに金属膜化する工程と金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法であり、エネルギー線の照射により形成された金属膜化領域に残留する金属膜前駆体を金属膜化できるので、金属膜パターンの信頼性を向上できる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、金属微粒子分散体を乾燥して第１の金属膜前駆体を形成する工程と、金属膜前駆体にエネルギー線を照射して第１の金属膜化領域を形成する工程と、第１の金属膜化領域上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、金属微粒子分散体を乾燥して第２の金属膜前駆体を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により第１の金属膜化領域の近傍の第１の金属膜前駆体と第２の金属膜前駆体とをさらに金属膜化して、第２の金属膜化領域を形成する工程と第１の金属膜前駆体および第２の金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法であり、エネルギー線の照射により形成された第１の金属膜化領域に残留する金属膜前駆体を金属膜化できるので、金属膜パターンの信頼性を向上できる。また、金属化膜化領域に隣接する第２の金属膜前駆体も加熱するため、第２の金属膜前駆体を金属膜化することができ、第１の金属膜化領域に残留する第１の金属膜前駆体を金属膜化しつつ、第２の金属膜化領域を形成できるため、金属微粒子分散体からなる金属膜パターンの厚膜化を容易できる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、基板表面上に有機金属化合物を塗布する工程と、有機金属化合物を乾燥して第１の有機金属化合物膜を形成する工程と、第１の有機金属化合物膜上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、金属膜前駆体にエネルギー線を照射して、金属膜化領域を形成する工程と、金属膜化領域上に有機金属化合物を塗布する工程と、有機金属化合物を乾燥して第２の有機金属化合物膜を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により金属膜化領域の近傍の前記第１の有機金属化合物膜と第２の有機金属化合物膜から第１の金属酸化物膜と第２の金属酸化物膜とを形成する工程と、金属膜前駆体および前記第１の有機金属化合物膜と第２の有機金属化合物膜とを除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法であり、エネルギー線の照射により形成された第１の金属膜化領域に残留する金属膜前駆体を金属膜化できるので、金属膜パターンの信頼性を向上できる。また、金属化膜化領域に隣接する有機金属化合物膜を加熱するため、有機金属化合物から金属酸化物膜を形成することができ、第１の金属膜化領域に残留する第１の金属膜前駆体を金属膜化しつつ、金属酸化物膜を形成できるため、積層型の金属膜パターンを容易に得ることができ、金属配線基板等に応用できる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、基板とは別部材であって金属パターンが形成された原版を前記金属膜前駆体上に配置し、誘導加熱法による加熱により金属パターンを加熱することにより金属パターン近傍の金属膜前駆体を加熱し金属膜化領域を形成する工程と、金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法であり、金属膜前駆体を原版のパターン形状で容易に金属膜化でき、金属膜パターン製造の生産性が向上でき、また、金属膜パターンの形成において同じ原版使用するのでパターン形状のばらつきが小さい金属膜パターンを生産できる。
【００１４】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４何れか１項に記載の金属膜パターンの製造方法であって、金属微粒子分散体の塗布方法は、液滴吐法出法であることにより、必要箇所だけに金属微粒子分散体の塗布ができるようになり、材料の無駄を少なくできる。
【００１５】
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜３何れか１項に記載の金属膜パターンの製造方法であって、エネルギー線は、レーザー光線からなることにより、エネルギーの収束やエネルギー線の走査照射に容易に対応できるので、線幅や形状の異なる金属膜パターンなどを簡単に製造できる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の具体的な内容について実施例を用いて説明する。
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例１について図１、２を用いて、説明する。図１は、本発明の実施例１の金属膜パターン形成の工程図、図２は、本発明の実施例１の金属膜パターン形成の概略説明図である。
【００１８】
本発明の金属膜パターン１の製造方法は、基板表面上に金属微粒子分散体３を塗布乾燥して金属膜前駆体４を形成し、金属膜前駆体４にエネルギー線を照射して、エネルギー線の照射領域の金属膜前駆体４を金属膜化して金属膜化された領域５を形成する第１の工程と、誘導加熱法により金属膜化された領域５の近傍の金属膜前駆体４をさらに金属膜化する第２の工程と、金属膜前駆体４で金属膜化されていない領域を除去することにより金属膜パターン１を形成する第３の工程とから金属膜パターン１を形成するものである。
【００１９】
以下、各工程について、さらに詳細な説明を付け加える。なお、工程は、図２の（ａ）から（ｇ）の順に進行してなる。
【００２０】
第１の工程は、基板表面への金属微粒子分散体３を塗布、乾燥して、金属膜前駆体４を形成し、金属膜前駆体４にエネルギー線を照射してエネルギー線の照射領域を金属膜化する工程である。
【００２１】
金属膜は、金属微粒子が溶媒に均一に分散されてなる金属微粒子分散体３を基板に塗布乾燥して金属膜前駆体４としたものに、任意の位置へのエネルギー線の照射による部分的な加熱を行うことで、金属膜前駆体４を構成する金属微粒子を反応焼結させて金属膜化することで、パターン形状の金属膜化された領域５を形成した。
【００２２】
金属微粒子分散体３は、粒径が、５０ｎｍ程度よりも小さな粒径からなるのが好ましいが、これは、金属微粒子の粒径が小さくなると、金属微粒子表面の反応性が高くなり、金属本来の融点よりも大幅に低い温度で活性な金属微粒子が互いに融着する焼結反応が進行し金属微粒子から金属膜を得ることができるからである。なお、粒径が、５０ｎｍよりも大きくなってくると、基板表面に形成する金属膜の被覆性が小さくなったり、即ち微粒子間に生じる空孔が大きくなるなどの問題が発生するとともに、粒径が大きくなると金属微粒子分散体内で微粒子の沈殿が発生するなどで、取り扱い上の問題も発生し好ましくない。
【００２３】
金属微粒子分散体３の塗布は、基板の表面にスピンコーティング法やディッピング法、ディスペンサ法、スプレー法など、液体を基板に均一に塗布する塗布方法を用いて、塗布を行う。金属微粒子分散体３の塗布は、スピンコーティング法により行った。この際、金属微粒子分散体３は、適当な溶媒で希釈されるなどして、塗布方法に最適な濃度、もしくは粘度を有するように調整されていなければならない。塗布方法の中で、例えばスピンコーティング法では、粘度を調整された金属微粒子分散体３を基板上に滴下した後に、基板を適当な回転数で適当な時間回転させることで基板表面に金属微粒子分散体３の膜を形成するものである。ここで、金属微粒子分散体３の粘度や、スピンコーティング時の基板の回転数や回転時間を適当に決めることで、基板表面に残留する、即ち塗布される膜の厚さを制御することができる。スピンコーティング法により塗布された膜は、金属膜前駆体４と呼び、基板の表面上に金属微粒子分散体３が塗布された状態である。スピンコーティング法により塗布されたままの状態では、金属微粒子分散体３の溶媒によっては、塗布後に溶媒が残留していたり、ほぼ溶媒は蒸発してしまっていたりする。塗布後に溶媒が多く残留している場合は、溶媒の乾燥のために、溶媒が蒸発する程度の温度で適当な時間加熱処理することが、基板に金属膜前駆体４を定着させるためには有効である。基板表面に形成された金属膜前駆体４は、金属微粒子の集合体として存在するので、これに熱を加えるなどの処理を施すことで、金属膜を得る。このときの加熱方法には、レーザー光線などのエネルギー線を照射して、エネルギー線の照射で発生する熱により、金属膜前駆体４を選択的に加熱する方法や、ホットプレートや、オーブンを用いて金属膜前駆体４の全面を加熱する方法がある。ここでは、金属膜パターンを形成するということから、エネルギー線の照射による選択的加熱方法により金属膜前駆体４の加熱を行った。この加熱処理により、基板表面に形成された金属膜前駆体４は、反応して金属膜となる。なお、加熱温度と時間は、金属微粒子の粒径や金属微粒子に被覆されている分散体の分解温度などにより決定されるものであるが、最終的に金属微粒子の焼結が進行して金属膜となるような温度と加熱時間を選択すれば良い。
【００２４】
また、乾燥と金属膜前駆体４を反応させて金属膜を得る加熱とを分けて説明したが、乾燥と加熱とを分ける必要がない場合もある。乾燥に要する温度と時間は、反応に要する温度と時間と異なるために、基板の種類や、金属微粒子分散体３の溶媒などを考慮して適当に選択すれば、乾燥と反応とを同時にやっても構わない。ただ、溶媒が残留した状態で急速に加熱すると、溶媒が突沸するなどして、金属膜に空孔ができることなどがあるので注意を要する。このようにして、第１の工程では、基板の表面に形成された金属膜前駆体４をエネルギー線を用いて選択的に加熱することにより、金属膜化された領域５が形成されることになる。
【００２５】
次に、第２の工程では、第１の工程で形成した金属膜前駆体４を選択的に金属膜化した金属膜化された領域５を誘導加熱により、選択的な加熱を行う工程である。
【００２６】
誘導加熱は、金属に高周波の電磁波を作用させることで、金属内に電磁誘導による渦電流を誘起して、そこで発生した渦電流によるジュール熱で金属を加熱する加熱方法である。被加熱体の金属そのものを発熱させるので、効率の良い加熱を容易に行うことができて、調理器の加熱や、プリンタの定着機の加熱など広い範囲で応用されている。
【００２７】
誘導加熱は、被加熱体とのインピーダンスの整合が取れた高周波を発生させる加熱装置に被加熱体を作用させればよい。具体的には、コイルからなる高周波誘導発生部の上に基板を載せて加熱した。誘導加熱装置９は、加熱周波数が２０ｋＨｚの装置を使用した。誘導加熱装置に、基板を載せて、任意の時間の加熱処理を行うことで基板上に形成された金属膜化された領域５の加熱を行う。即ち、金属膜化された領域５は、誘導加熱装置から発生する電磁波により、渦電流が誘導され、その渦電流により金属膜化された領域５が加熱されるというものである。誘導加熱装置から発生する電磁波は、基板上の金属膜前駆体４にも作用するが、金属膜前駆体４に含まれる金属微粒子は、５０ｎｍ以下と極めて小さな微粒子であるために、金属膜化された領域５と比べて、その発熱量は極めて小さいものである。これより、金属膜化された領域５を有する金属膜前駆体４は、金属膜化された領域５のみが選択的に加熱されることになる。電磁誘導による誘導加熱で金属膜化された領域５を選択的に加熱することで、金属膜前駆体４にエネルギー線を照射して金属膜化された領域５は、電磁誘導により再度選択的に加熱されることになり、金属膜化された領域５の内部に残留していた金属膜前駆体４は、金属膜化されることになり、金属膜化された領域５内に残留する金属膜前駆体４を無くすことができる。金属膜前駆体４は、金属微粒子の表面を有機物で被覆した金属微粒子からなるもので、金属膜に金属膜前駆体４が残留していると、金属膜内に不安定な要因が存在することになり、金属膜の基板との付着力や信頼線等の面で問題となる。
【００２８】
このように、金属膜前駆体４にエネルギー線を照射して、部分的に金属膜化された領域５を有する基板を誘導加熱装置９で誘導加熱することにより、金属膜化された領域９のみが選択的に再度加熱され、エネルギー線の選択的照射で形成された金属膜化された領域９に残留していた金属膜前駆体４を金属膜化できて、金属膜化された領域５に残留していた金属膜前駆体４を無くすることができるという処理が第２の工程である。
【００２９】
第２の工程では、基板上にエネルギー線の照射がされていない金属膜前駆体４と、エネルギー線の照射と誘導加熱とで金属膜化された金属膜化された領域５とが混在した状態である。第３の工程では、不要な金属膜前駆体４、即ち金属膜化されていない金属膜前駆体４を除去する工程である。これは、基板を金属微粒子分散体３で使用しているものと同じ溶媒もしくは、同系の溶媒への浸漬により行った。即ち、金属膜化されていない金属膜前駆体４は、金属微粒子分散体３で使用している溶媒に浸漬することで、容易に溶解され基板から離脱されることになり、金属膜化された領域５、即ち金属膜パターン１だけが基板上に残ることになる。
【００３０】
以上示したようにして、第１の工程と第２の工程と第３の工程を順番に行うことで基板上に金属膜パターン１を形成する。形成された金属膜パターン１は、第２の工程の誘導加熱による加熱処理により金属膜前駆体４の残留物を含まない金属膜パターン１とすることができる。金属膜前駆体４の残留物を含まない金属膜パターン１は、基板との付着力に優れたものであり、また、経時変化などのない信頼性のある金属膜パターン１となり、例えば、金属配線基板などへの応用も可能になる。即ち、実施の形態１では、金属微粒子分散体３の塗布とエネルギー線の選択的照射と誘導加熱および、加熱されない金属膜前駆体４の除去という簡単な工程で形成した金属膜パターン１でありながら、信頼性が要求される金属配線基板などへの応用もできる金属膜パターン１を容易に製造できるということである。
【００３１】
なお、金属膜前駆体４を形成し、金属膜前駆体４にエネルギー線の照射により金属膜化された領域５を形成した後で、金属微粒子分散体３で用いられている溶媒に浸漬して金属膜パターン１とした後に誘導加熱処理を行い、金属膜パターン１の内部に残留する金属膜前駆体４を金属膜化しても良いが、この場合は、金属膜パターン１の周囲には既に金属膜前駆体４はないので、ホットプレートや加熱炉などを用いた加熱処理でも構わない。しかしながら、金属膜パターン１の形成後に誘導加熱による加熱処理を施さないで、金属微粒子分散体３の溶媒に浸漬すると、金属膜パターン１の内部に残留している金属膜前駆体４も除去されることになり、金属膜パターン１が不均質になったり、金属膜パターン１と基板との界面近傍に金属膜前駆体４が残留していると、金属膜パターン１が基板から剥離することもあり金属膜パターン１としては好ましくないものとなる。
【００３２】
また、第２の工程の加熱方式をホットプレートなどの全面加熱方式で行うと、エネルギー線を照射されていない非加熱部の金属膜前駆体４も加熱されることになり、全体が金属膜化して金属膜パターン１が消失することになる。また、第２の工程の加熱方式は、エネルギー線の再度の照射による加熱でも構わないが、最初の加熱と２回目の加熱とで、全く同じ領域を照射する必要があり、エネルギー線の照射位置の制御が極端に困難なものとなる。２回目の照射を、選択的な加熱処理を行っていない金属膜前駆体４の除去後に行えば、２回目のエネルギー線の照射は、例えば照射領域を初回の照射領域よりも広くするなどすれば、２回目のエネルギー線の照射の照射位置の制御は容易になるが、前述したように、金属パターン内１に残留する金属膜前駆体４が流出してしまったり、金属膜パターン１の剥離が発生したりすることもあり好ましくない。本発明の実施の形態１で示したような製造方法は、金属膜パターン１を誘導加熱による自己発熱で局所的に加熱するので、上述のような問題とは無関係に、金属膜前駆体４の残留のない金属膜パターン１を容易に形成できる。
【００３３】
さて、本発明の実施例１の金属膜パターン１は、具体的には次のようにして作製した。
【００３４】
基板１には、表面の平滑性に優れたガラス基板２を選択した。洗浄したガラス基板２の表面に金属微粒子分散体３を塗布して金属膜前駆体４を形成する。
【００３５】
ここで、金属微粒子分散体３は、直径が５０ｎｍ以下程度の金属微粒子の表面を有機化合物等からなる分散材で被覆したものを有機溶媒や水などの液体に分散させたものをいう。このような金属微粒子分散体３は、ハリマ化成やアルバックマテリアルなどの企業から、銀、金、銅などの金属について市販さている。
【００３６】
さて、金属膜の形成は、金属微粒子を液体に分散した金属微粒子分散体３にアルバックマテリアル製の銀の微粒子を有機溶媒に分散してなる金属微粒子分散体３（商品名  Ａｇ１Ｔ）を用いて行った。金属微粒子分散体３であるＡｇ１Ｔは、５ｎｍ程度の粒径を有する銀の微粒子を有機溶媒であるトルエンに分散させたものである。洗浄したガラス基板２をスピンコーターにセットした後に、ガラス基板２の表面にピペット６を用いて金属微粒子分散体３をガラス基板２の全面に滴下後、ガラス基板２を所定の回転数で所定の時間、例えば、１０００回転／分の回転数で３０秒間保持することで、ガラス基板２の表面に、銀の微粒子の集合体からなる膜を形成した。銀からなる金属微粒子分散体３をガラス基板２の表面に滴下後にスピンコーティングを行うと、余分な金属微粒子分散体３は飛散するとともに、ガラス基板２の表面に残留した金属微粒子分散体３の溶媒の一部は蒸発し、ガラス基板２の表面には色がついた膜が形成されることになる。図２に示したように、ガラス基板２の表面に滴下した金属微粒子分散体３をスピンコーティングし、ガラス基板２の表面に残留した膜を金属膜前駆体４と呼ぶ。
【００３７】
このようにして形成した金属膜前駆体４の加熱焼結、即ち金属膜化は、レーザー光源７から出射されたレーザー光線８を走査照射することにより行った。金属膜前駆体４を形成したガラス基板２をレーザー光線８の照射装置にセットし、金属膜前駆体４を形成したガラス基板２とレーザー光線８との相対移動により、金属膜前駆体４の表面を走査照射することになる。例えば図２の矢印方向が相対移動方向になる。図２ではレーザー光線８が移動するような図となっているが、これは相対移動を示すための模式図であり、レーザー光線８を移動するよりも基板側を移動させたほうが、レーザー光線８の照射装置の製造と管理が容易であることはいうまでもない。レーザー光線８の走査照射は、波長５３２ｎｍの光線を光学系により絞込み、照射幅が５０μｍとなるようにして行った。金属膜前駆体４はレーザー光線８の照射により、レーザー光線８の一部を吸収し、それによる熱で加熱されることになる。金属膜前駆体４の温度が３００℃程度になると、金属膜前駆体４に存在する金属微粒子、ここでは銀の微粒子となるが、これらの金属微粒子が、相互に融着し焼結されて金属膜へと変化する。このように、レーザー光線８が走査照射されて、加熱されたところだけが、金属膜前駆体４から金属膜へと変化する。ここで、レーザー光線８が照射されていない領域は、即ち加熱されない領域であり、金属膜へと変化することなく金属膜前駆体４の状態を保っている。
【００３８】
このようにして、金属膜前駆体４をレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５を有する基板を形成した。
【００３９】
次にこの基板を誘導加熱装置にセットして、基板上に形成した、部分的に金属膜化された領域５の誘導加熱を行った。誘導加熱装置９は、周波数２０ｋＨｚの電磁誘導を金属化された領域５に誘起して、誘起された渦電流により金属化領域が加熱されるものである。予め、入力パワーと昇温速度等の関係を別基板で決めておいて、その結果を用いて、金属膜化された領域５の温度が３００℃となるような加熱条件で、２分間の加熱処理を行った。この処理により、第１の工程で形成した部分的に金属膜化された領域５を有する基板の金属膜化された領域５の幅の広がりは殆ど認められなかった。また、金属膜化されていない、金属膜前駆体４の領域も大きな変化は認められなかった。ただ、第１の工程で形成した部分的に金属膜化された領域５を有する基板をガラス基板２の側から観察すると、部分的に金属膜化された領域５のガラス基板側は、やや変色しており、金属膜化された領域５の内部に残留していた金属膜前駆体４が金属膜化されたものと考えられる。
【００４０】
金属膜前駆体４をレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５を有する基板の誘導加熱による処理が終了したら、レーザー光線８が照射されていない領域の金属膜前駆体４の除去を行うが、これは、金属微粒子分散体３で使用している溶媒への基板の浸漬およびリンス処理を行うことで容易にできる。ここでは、Ａｇ１Ｔの溶媒であるトルエンを用いた。なお、金属微粒子分散体３を分散させたり、リンス処理を行ったりする際に使用する有機溶媒は、トルエン以外にも、キシレンやヘキサン、テトラデカンなどでも構わない。
【００４１】
このようにして、実施例１の金属膜パターン１を形成した。実施例１の金属膜パターン１の表面観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、レーザー光線８の照射走査により選択的に加熱して得られた金属膜パターン１は、全く欠如することなく、基板上に形成されていることを確認した。
【００４２】
次に、実施例１で示した、金属膜前駆体４をレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜パターン１を有する基板の誘導加熱による処理の有効性をさらに明確にするために、比較例１の金属膜パターン１の形成を試みた。
【００４３】
実施例１と同様にして、ガラス基板２に金属微粒子分散体３を塗布して金属膜前駆体４を形成し、その後で、金属膜前駆体４への選択的なレーザー光線８の照射により、実施例１と同様のパターンで金属膜化された領域５の形成を行った。実施例１では、この次に誘導加熱装置９に基板をセットすることで、金属膜化された領域５の誘導加熱処理を施したが、比較例１では、誘導加熱処理を行うことなく、金属膜化されていない不必要な金属膜前駆体４の除去を、実施例１と同じ溶媒であるトルエンへの浸漬とリンスとをすることで、比較例１の金属膜パターン１を形成した。このようにして、比較例１の金属膜パターン１を形成した。実施例１の金属膜パターン１の表面観察と同様に、比較例１の金属膜パターン１に表面の観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、レーザー光線８の走査照射により選択的に加熱して得られた金属膜パターン１は、ところどころで、金属膜の剥離による金属膜パターン１の欠如が認められた。比較例１について、金属膜の剥離がどこで発生したかを調べてみた結果、金属膜化されていない不必要な金属膜前駆体４の除去の工程であり、トルエンへの浸漬とリンスを行う際に発生したことがわかった。即ち、金属膜前駆体４にレーザー光線８の走査照射により金属膜前駆体４を金属膜化された領域５を形成したのであるが、金属膜化が完全なものではなく、金属膜前駆体４が残留しており、これが、トルエンへの浸漬とリンスの際に溶け出して、金属膜化された領域５を含めて剥離し、金属膜パターン１の欠除に至ったものと予測できる。
【００４４】
以上、示したように、金属膜パターン１形成での、実施例１と比較例１とでの差異は、金属膜前駆体４へのレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５を有する基板に対しての誘導加熱処理の有無の違いのみであるにもかかわらず、実施例１では、金属膜パターン１の欠如は認められなかったのに対して、比較例１では、金属膜パターン１の欠除が発生したということである。このように、金属膜前駆体４へのレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５を有する基板に対しての誘導加熱処理を行うことは、金属膜化された領域５に残留している金属膜前駆体４を再度加熱することで、金属膜化して、残留する金属膜前駆体４を無くすことができるので、金属膜前駆体４へのレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５は、金属膜の剥離などが発生しない金属膜パターン１とすることができる。
【００４５】
実施例１の場合、金属膜パターン１の厚みは２００ｎｍ程度であり、用途によっては、このまま金属配線基板等として使用することも可能である。
【００４６】
なお、金属粒子径は、５ｎｍ程度の粒径からなる金属微粒子分散体３を用いたが、金属微粒子分散体３に分散された金属微粒子の粒子系は５０ｎｍ程度であれば、金属微粒子の加熱焼結温度も比較的に低温に保つことができるので、問題はない。但し、粒径が、大きくなれば、たとえ微粒子の溶媒内での分散状態を良好に保っていたとしても、重力による沈殿の問題などが出てくるので、金属微粒子の粒子径が大きな分散体では、基板への塗布などの際に分散体の濃度ムラが発生するなどの問題が出てきて工程の管理に注意を要するようになる。
【００４７】
なお、基板には、ガラス基板２を用いたが、基板は金属膜パターンの用途により変えれば良く、ガラス基板２にこだわるものではない。
【００４８】
また、用途によっては、金属膜の厚みをさらに厚くする必要もある。そこで、銅のメッキ膜の形成を試みた。実施例１の試料をアルカリによる脱脂、酸による活性化の前処理を行った後に、酸性の銅メッキ液に浸漬して銅の電解メッキ膜を形成した。この試料についても、金属膜パターン１の表面観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、金属膜パターン１は、全く欠如することなく、基板上に形成されていることを確認した。
【００４９】
また、金属膜パターン１は銀に限るものではなく、パラジウム、銅、金あるいはこれらを主成分とする合金からなる金属膜でも何等構わない。金属微粒子分散体３を塗布乾燥後に金属膜前駆体４とし、それにエネルギー線を走査照射することで、金属膜前駆体４は金属膜化され、これを誘導加熱することで金属膜前駆体４の金属膜化された領域５を発熱させて、金属膜化された領域５に残留する金属膜前駆体４を金属膜化しようとするものである。従って、金属膜は、銀膜に限るものではなく、パラジウム膜や銅膜、金膜などでも金属微粒子分散体３から、金属膜前駆体４を形成できて、さらにエネルギー線の照射により金属膜化できるので、金属膜化された領域５を誘導加熱装置９により誘導加熱の処理を行えば、金属膜化された領域５は発熱し、実施例１に示した銀膜と同様に金属膜化された領域５に残留する金属膜前駆体４を金属膜化できる。
【００５０】
また、実施例１では、基板の上に直接、金属微粒子分散体３の塗布を行ったが、例えば金属膜化された領域５と基板との付着力をさらに向上安定化させるためには、加熱することで金属酸化物膜となる有機金属化合物などを塗布しても構わない。例えば、ガラス基板上にチタンテトラアセチルアセトネートの有機金属化合物をスピンコーティングにより塗布した後で、実施例１で示したような、金属微粒子分散体３を塗布乾燥して金属膜前駆体４を形成する。この後で、レーザー光線８を選択的に照射して、部分的な金属膜化された領域５の形成後に誘導加熱の処理を行い、不要な金属膜前駆体４を除去して金属膜パターン１を形成しても何等構わない。こうすることで、基板と金属膜化された領域５の付着強度は増すとともに安定したものとなり、金属膜パターン１の信頼性はさらに向上したものとなる。なお、金属微粒子分散体３から得られる金属膜と基板との付着強度を増すには、チタンや、ジルコニウムからなる有機金属化合物の塗布物を加熱分解処理して得られる金属酸化物膜を金属膜と基板との間に形成するのが有効である。レーザー光線８を選択的に照射して、部分的な金属膜化された領域５の形成後に誘導加熱の処理を行い金属膜化された領域５を加熱することは、金属膜化された領域５の下部に形成された有機金属化合物も加熱することなり、基板と金属膜化された領域５との付着強度を増す上でも有効に作用する。
【００５１】
また、レーザー光線８の照射は、選択的に行う必要があるが、誘導加熱は基板全体の一括処理が可能である。即ち、レーザー光線８の照射により金属膜化された領域５は、誘導加熱装置９から放射される電磁波に全体的に作用させることができるので、基板内に形成された金属膜化された領域５の全体を発熱させることができる。
【００５２】
なお、本実施例では、誘導加熱方式を用いて金属膜化された領域５に電流を流すことで加熱しているが、金属膜化された領域５に電源端子を接続して電流を流すことで、加熱してもよい。
【００５３】
（実施例２）
実施例１では、金属膜前駆体４へのレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５を有する基板に対して誘導加熱処理を行うことで、部分的に金属膜化された領域５の内部に残存する金属膜前駆体４を金属膜化するというものである。この場合、金属膜の膜厚は、２００ｎｍ程度であり、さらに金属膜の膜厚を厚くする必要があるという要求も用途によっては出てくる。実施例１では、金属膜化された領域５の内部に残存する金属膜前駆体４を誘導加熱により金属膜化された領域５を加熱することで金属膜化したが、実施例２では、金属膜前駆体４へのレーザー光線の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５を形成した後に、さらに金属微粒子分散体３を塗布することにより、金属膜化された領域５を有する基板の上に金属膜前駆体４を形成して、この基板を誘導加熱装置９により、金属膜化された領域５の発熱で金属膜化し、金属膜パターン１の膜厚を厚くしようというものであり、図３、図４を用いて説明する。図３は、本発明の実施例２の金属膜パターン形成の工程図、図４は、本発明の実施例２の金属膜パターン形成の概略説明図である。
【００５４】
本発明の金属膜パターンの製造方法は、基板表面上に金属微粒子分散体を塗布、乾燥して第１の金属膜前駆体を形成し、第１の金属膜前駆体にエネルギー線を照射して、エネルギー線の照射領域の第１の金属膜前駆体を金属膜化して第１の金属膜化領域を形成する第１の工程と、第１の工程の終了後に、さらに金属微粒子分散体を塗布乾燥して第２の金属膜前駆体を形成した後に、誘導加熱法により第１の金属膜化領域の近傍の第１の金属膜前駆体と第２の金属膜前駆体とをさらに金属膜化して、第２の金属膜化領域を形成する第２の工程と、第１の金属膜前駆体と第２の金属膜前駆体とで金属膜化されていない領域を除去することにより金属膜パターンを形成する第３の工程とから金属膜パターンを形成するものである。
【００５５】
以下、各工程について、さらに詳細な説明を付け加える。なお、工程は、図４の（ａ）から（ｈ）の順に進行してなる。
【００５６】
実施例２の第１の工程は、実施例１の第１の工程と同様にして、基板の表面に金属微粒子分散体３を塗布、乾燥して第１の金属膜前駆体４を形成し、この第１の金属膜前駆体４にレーザー光線８などのエネルギー線を選択的に照射して、エネルギー線の照射領域の金属膜前駆体４を金属膜化して第１の金属膜化された領域５を形成するものである。
【００５７】
実施例２では、第１の工程終了後の基板表面に金属微粒子分散体３をさらに塗布乾燥して第２の金属膜前駆体４を形成するものである。ここで、第２の金属膜前駆体４の形成は、第１の工程で第１の金属膜前駆体４を形成するのと同様にして、第１の工程で使用した金属微粒子分散体３の塗布と乾燥とにより行った。金属微粒子分散体３の塗布は、基板全面への塗布を行うが、塗布面が第１の金属膜前駆体３の領域と金属膜化された領域５の二つの領域が混在しても塗布に対して問題はない。
【００５８】
次に、第２の金属膜前駆体４を形成した基板を誘導加熱装置９にセットして、加熱処理を行う。誘導加熱法により、第１の金属膜前駆体４のエネルギー線の選択的な照射により形成された第１の金属膜化された領域５が、発熱することになる。この熱により、第１の金属膜化された領域５の内部に残存する金属膜前駆体４も金属膜化されるとともに、第１の金属膜化された領域５の上の第２の金属膜前駆体４も加熱されることになる。この加熱により、第２の金属膜前駆体４が３００℃程度に加熱されると、第２の金属膜前駆体４は、金属膜化されることになる。この処理により、第１の金属膜化された領域５の上の第２の金属膜前駆体４は、第１の金属膜化された領域５が転写されたような形状で金属膜化されることになる。一方、誘導加熱装置９から発生する電磁波は、基板上の金属膜化されていない第１の金属膜前駆体４にも作用するが、金属膜前駆体４に含まれる金属微粒子は、５０ｎｍ以下と極めて小さな微粒子であるために、金属膜化された領域５と比べて、その発熱量は極めて小さいものであり、誘導加熱の電磁波を受けたとしても、第１の金属膜前駆体４は、金属膜化されないし、また第２の金属膜前駆体４も金属膜化されない。第２の金属膜前駆体４が部分的に金属膜化するのは、第１の金属膜化された領域５が電磁誘導により加熱され、その熱により第２の金属膜前駆体４が加熱されるためである。５０ｎｍ以下と極めて小さな微粒子からなる金属膜前駆体４に電磁波を作用させても、金属膜前駆体４が金属膜化するような温度である３００℃程度までの温度上昇を得るのは困難である。こうして、基板上には、第１の金属膜化された領域５とその上に、第１の金属膜化された領域５が転写されたような形状の第２の金属膜化された領域５、それとエネルギー線の照射と誘導加熱による加熱がなされていない第１と第２の金属膜前駆体が存在することになる。
【００５９】
基板上の金属膜化されていない領域は、金属膜パターン１としては不要な領域であるために除去しなければならないが、これは、実施例１と同様に基板を金属微粒子分散体３で使用しているものと同じ溶媒もしくは、同系の溶媒への浸漬により行った。即ち、金属化されていない金属膜前駆体４は、金属微粒子分散体３で使用している溶媒に浸漬することで、容易に溶解され基板から離脱されることになり、金属膜化された領域５からなる金属膜パターン１だけが基板上に残ることになる。このようにして、実施例２では金属膜化された領域５を厚膜化した金属膜パターン１を形成できる。
【００６０】
さて、本発明の実施例２の金属膜パターン１は、具体的には次のようにして作製した。
【００６１】
基板１には、表面の平滑性に優れたガラス基板２を選択した。洗浄したガラス基板２の表面に金属微粒子分散体３を塗布して金属膜前駆体４を形成する。
【００６２】
ここで、金属微粒子分散体３は、直径が５０ｎｍ以下程度の金属微粒子の表面を有機化合物等からなる分散材で被覆したものを有機溶媒や水などの液体に分散させたものをいう。このような金属微粒子分散体３は、ハリマ化成やアルバックマテリアルなどの企業から、銀、金、銅などの金属について市販さている。
【００６３】
さて、金属膜化された領域５の形成は、金属微粒子を液体に分散した金属微粒子分散体３に、ハリマ化成製の銀の微粒子を有機溶媒に分散してなる金属微粒子分散体３（商品名  ＮＰＳ−Ｊ−ＨＴＢ）を用いて行った。金属微粒子分散体３であるＮＰＳ−Ｊ−ＨＴＢは、５ｎｍ程度の粒径を有する銀の微粒子を有機溶媒であるテトラデカンに分散させたものである。洗浄したガラス基板２をスピンコーターにセットした後に、ガラス基板２の表面にピペット６を用いて金属微粒子分散体３をガラス基板２の全面に滴下後、ガラス基板２を所定の回転数で所定の時間、例えば、１０００回転／分の回転数で３０秒間保持することで、ガラス基板２の表面に、銀の微粒子の集合体からなる膜を形成した。銀からなる金属微粒子分散体３をガラス基板２の表面に滴下後にスピンコーティングを行うと、余分な金属微粒子分散体３は飛散するとともに、ガラス基板２の表面に残留した金属微粒子分散体３の溶媒の一部は蒸発し、ガラス基板２の表面には塗膜が形成されることになる。図４に示したように、ガラス基板２の表面に滴下した金属微粒子分散体３をスピンコーティングし、ガラス基板２の表面に残留した膜を金属膜前駆体４と呼ぶ。
【００６４】
このようにして形成した金属膜前駆体４の加熱焼結、即ち金属膜化は、レーザー光源７から出射されたレーザー光線８を走査照射することで行った。金属膜前駆体４を形成したガラス基板２をレーザー光線８の照射装置にセットし、金属膜前駆体４を形成したガラス基板２とレーザー光線８との相対移動により、金属膜前駆体４の表面を走査照射することになる。例えば図４の矢印方向が相対移動方向になる。図４ではレーザー光線８が移動するような図となっているが、これは相対移動を示すための模式図であり、レーザー光線８を移動するよりも基板側を移動させたほうが、レーザー光線８の照射装置の制御と管理が容易であることはいうまでもない。レーザー光線８の走査照射は、波長５３２ｎｍの光線を光学系により絞込み、照射幅が５０μｍとなるようにして行った。金属膜前駆体４はレーザー光線８の照射により、レーザー光線８の一部を吸収し、それに起因する発熱で加熱されることになる。金属膜前駆体４の温度が３００℃程度になると、金属膜前駆体４に存在する金属微粒子、ここでは銀の微粒子となるが、これらの金属微粒子が、相互に融着し焼結されて金属膜化された領域５へと変化する。このように、レーザー光線８が走査照射されて、加熱されたところだけが、金属膜前駆体４から金属膜化された領域５へと変化する。ここで、レーザー光線８が照射されていない領域は、即ち加熱されない領域であり、金属膜化された領域５へと変化することなく金属膜前駆体４の状態を保っている。
【００６５】
このようにして、金属膜前駆体４をレーザー光線８の選択的な照射により部分的に金属膜化された領域５を有する基板を形成した。
【００６６】
次に、この基板にさらに金属微粒子分散体３をさらに塗布して、第２の金属膜前駆体４を形成することになるが、これは、第１の工程と同様に、スピンコート法により金属微粒子分散体３であるＮＰＳ−Ｊ−ＨＴＢの塗布することで行った。基板は、第１の金属膜化された領域５と、金属膜化されていない第１の金属膜前駆体４の領域の２つの領域とからなるが第２の金属膜前駆体４の形成のための金属微粒子分散体３の塗布とスピンコートでは何等の問題なく金属微粒子分散体３の塗布膜を形成できた。このようにして、第２の金属膜前駆体４を形成する。
【００６７】
次にこの基板を誘導加熱装置９にセットして、基板上に形成した、部分的に金属膜化された領域５の誘導加熱を行った。誘導加熱装置９は、周波数２０ｋＨｚの電磁誘導を金属膜化された領域５に誘起して、誘起された渦電流により金属化された領域５が加熱されるものである。予め、入力パワーと昇温速度等の関係を別基板で決めておいて、その結果を用いて、金属膜化された領域の温度が３００℃となるような加熱条件で、５分間の加熱処理を行った。なお、本実施例では、２層（第１、第２）の金属膜前駆体４を金属膜化させるために、実施例１より加熱時間を長くした。
【００６８】
この処理により、第１の金属膜化された領域５は、発熱し、第１の金属膜化された領域５に残存する第１の金属膜前駆体４と、第１の金属膜化された領域５の上にある第２の金属膜前駆体４とは加熱されることになり、これにより加熱された第１の金属膜化された領域５に残存する第１の金属膜前駆体４と第１の金属膜化された領域５の上の第２の金属膜前駆体４とは、金属膜化されることになる。こうして、第１の金属膜化された領域５の上の第２の金属膜前駆体４は、第１の金属膜化された領域５の形状を転写するように金属膜化されることになる。第１の金属膜された領域５と第２の金属膜化された領域５とは同じ形状でしかも同じ銀膜からなる材料であり、基板上に厚膜の金属膜化された領域５が形成されたことになる。なお、誘導加熱処理により、金属膜化されていない第１の金属膜前駆体４として存在する領域とその上の第２の金属膜前駆体４の領域とは、何等の変化は認められなかった。
【００６９】
次に金属膜パターン１として不要な、金属膜前駆体４の除去を行うが、これは、金属微粒子分散体３で使用している溶媒への基板の浸漬およびリンス処理を行うことで容易にできる。ここでは、金属微粒子分散体３であるＮＰＳ−Ｊ−ＨＴＢの溶媒であるテトラデカンを用いて処理を行った。
【００７０】
このようにして、実施例２の金属膜パターン１を形成した。実施例２の金属膜パターン１は、例えば、実施例１の金属膜パターン１のほぼ２倍の金属膜厚を有することになる。実施例２の金属膜パターン１の表面観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、レーザー光線８の照射走査により選択的に加熱して得られた金属膜パターン１は、全く欠如することなく、基板上に形成されていることを確認した。
【００７１】
実施例２の場合、金属膜パターン１の厚みは４００ｎｍ程度であり、用途によっては、このまま金属配線基板等として使用することも可能である。
【００７２】
なお、金属粒子径は、５ｎｍ程度の粒径からなる金微粒子分散体３を用いたが、金属微粒子分散体３に分散された金属微粒子の粒子系は５０ｎｍ程度であれば、金属微粒子の加熱焼結温度も比較的に低温に保つことができるので、問題はない。但し、粒径が、大きくなれば、たとえ微粒子の溶媒内での分散状態を良好に保っていたとしても、重力による沈殿の問題などが出てくるので、金属微粒子の粒子径が大きな分散体では、基板への塗布などの際に分散体の濃度ムラが発生するなどの問題が出てきて工程の管理に注意を要するようになる。
【００７３】
また、基板には、ガラス基板２を用いたが、基板は金属膜パターン１の用途により変えれば良く、ガラス基板にこだわるものではなく、ポリイミドやポリカーボネイトなどの樹脂製のフィルム基板上でも何等の問題はない。
【００７４】
また、用途によっては、金属膜化された領域５の厚みをさらに厚くする必要もある。そこで、実施例２に実施例１で示したものと同様にして銅のメッキ膜の形成を試みた。実施例２の試料をアルカリに依る脱脂、酸による活性化の前処理を行った後に、酸性の銅メッキ液に浸漬して銅の電解メッキ膜を形成した。この試料についても、金属膜パターン１の表面観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、金属膜パターン１は、全く欠如することなく、基板上に形成されていることを確認した。
【００７５】
また、金属膜パターン１は銀に限るものではなく、パラジウム、銅、金あるいはこれらを主成分とする合金からなる金属膜でも何等構わない。金属微粒子分散体３を塗布乾燥後に金属膜前駆体４とし、それにエネルギー線を走査照射することで、金属膜前駆体４は金属膜化され、これを誘導加熱することで金属膜前駆体４の金属膜化された領域５を発熱させて、金属膜化された領域５に残留する金属膜前駆体４を金属膜化しようとするものである。従って、金属膜は、銀膜に限るものではなく、パラジウム膜や銅膜、金膜などでも金属微粒子分散体３から、金属膜前駆体４を形成できて、さらにエネルギー線の照射により金属膜化された領域５を形成できるので、金属膜化された領域５を誘導加熱装置により誘導加熱の処理を行えば、金属膜化された領域５は加熱されて、実施例１に示した銀膜と同様に金属膜化された領域５に残留する金属膜前駆体４を金属膜化するとともに、金属膜化された領域５の上に形成された金属膜前駆体４も金属膜化されることになる。
【００７６】
また、実施例２では、基板の上に直接金属微粒子分散体３の塗布を行ったが、例えば第１の金属膜化された領域５と基板との付着力をさらに向上安定化させるためには、加熱することで金属酸化物膜となる有機金属化合物などを塗布しても構わない。例えば、ガラス基板２の上にチタンテトラアセチルアセトネートの有機金属化合物をスピンコーティングにより塗布した後で、実施例２で示したような、金属微粒子分散体３を塗布乾燥して金属膜前駆体４を形成する。この後で、レーザー光線８を選択的に照射して、金属膜化された領域５の形成後に誘導加熱の処理を行い、不要な金属膜前駆体４を除去することで金属膜パターン１を形成しても何等構わない。こうすることで、基板と金属膜化領域の付着強度は増すとともに安定したものとなり、金属膜パターン１の信頼性はさらに向上したものとなる。なお、金属微粒子分散体３から得られる金属膜と基板との付着強度を増すには、チタンや、ジルコニウムからなる有機金属化合物の塗布物を加熱分解処理して得られる金属酸化物膜を金属膜と基板との間に形成するのが有効である。レーザー光線８を選択的に照射して金属膜化された領域５の形成後に、誘導加熱の処理を行い金属膜化された領域５を再加熱することは、金属膜化された領域５の下部に形成された有機金属化合物も加熱することなり、基板と金属膜化領域との付着強度を増す上でも有効である。
【００７７】
実施例２では、金属膜化された領域５の上に形成した金属膜前駆体４を誘導加熱による金属膜化された領域５の発熱により加熱して、金属膜化された領域５の上に形成した金属膜前駆体４を金属膜化するという内容であるが、金属膜化された領域５の上に形成するものは金属膜前駆体４に限るものではない。図５を用いて説明を加える。図５は、本発明の実施例２の他の金属膜パターン形成の概略説明図である。なお、工程は、図５の（ａ）から（ｊ）の順に進行してなる。
【００７８】
例えば、例えば、ガラス基板２の上にチタンテトラアセチルアセトネート等の有機金属化合物１０をスピンコーティングにより塗布した後で、実施例２で示したような、金属微粒子分散体３を塗布乾燥して金属膜前駆体４を形成する。この後で、レーザー光線８を選択的に照射して、部分的に金属膜化された領域５を形成後に、金属微粒子分散体３を塗布する前に、チタンテトラアセチルアセトネート等の有機金属化合物１０をスピンコーティングにより塗布した後で、実施例２で示したような、金属微粒子分散体３を塗布乾燥して金属膜前駆体４を形成し、その後に、誘導加熱により選択的に金属膜化された領域５を加熱することで、金属膜化された領域５の下部のチタンテトラアセチルアセトネート等の有機金属化合物１０と金属膜化された領域５の上に塗布形成されたチタンテトラアセチルアセトネート等の有機金属化合物１０と金属膜前駆体４とはそれぞれ加熱されることなり、それぞれ、チタン系の金属酸化物膜１１と金属膜化された領域５とが形成されることになる。この後に、不要な金属膜前駆体４の除去を金属微粒子分散体３のテトラデカンなどの有機溶媒に浸漬することで、容易に行える。こうして金属膜パターン１を形成できるが、この金属膜パターン１の断面構造は、基板、チタン系酸化物膜、銀膜、チタン系酸化物膜、銀膜の積層構造の金属膜パターン１となっている。このような積層構造の金属膜パターン１は、耐環境性に優れた金属膜パターン１であり、本実施例２で示したような、誘導加熱を用いて加熱する方式はこのような積層構造の金属膜パターン１を形成するのに有効である。なお、積層構造の金属膜パターン１は耐環境性に優れたものであり、形成した金属膜パターン１にさらにメッキ被膜を付加しても、膜の付着強度の劣化のない金属膜パターン１を形成できる。これは、金属膜パターン１を金属配線基板として利用する場合に、厚膜の金属膜パターン１を形成する等の際に有効である。なお、有機金属化合物１０は、チタン系のほかにジルコニウム系などもあり、これら有機金属化合物１０の加熱分解によって得られる金属酸化物膜１１は、金属微粒子分散体３から形成される金属膜と基板との付着強度を増すのに有効であることは他の実験から得られている。
【００７９】
（実施例３）
実施例１と２とでは、基板表面への金属微粒子分散体３の塗布は、スピンコーティング法により基板全面に塗布して金属膜パターン１を形成したが、金属膜パターン１の形成には、必ずしも基板全面に金属微粒子分散体３の塗布膜を形成する必要はない。例えば、ディスペンサ１２を用いて、金属微粒子分散体３の吐出により金属微粒子分散体３の塗布膜を形成することもできて、特にディスペンサ１２を用いる場合、金属膜のパターン形状１３に塗布することもできる。しかしながら、ディスペンサ１２を用いた塗布の場合、大まかなパターン形状１３を形成することは容易であるが、精細なパターン形状１３を形成する場合にはディスペンサ１２を用いた塗布膜にエネルギー線を照射して精細なパターンを形成する方法が採用されているが、実施例３ではこの方法に、誘導加熱方式による加熱を取り入れることで、金属膜パターン１に残留していた金属膜前駆体４のない金属膜パターン１を形成するものであり、図６、図７を用いて説明する。図６は、本発明の実施例３の金属膜パターン形成の工程図、図７は、本発明の実施例３の金属膜パターン形成の概略説明図である。
【００８０】
本発明の金属膜パターン１の製造方法は、基板表面上に、液滴吐出法により金属微粒子分散体３を塗布、乾燥して金属膜前駆体４を形成し、金属膜前駆体４にエネルギー線を照射して、エネルギー線の照射領域の金属膜前駆体４を金属膜化して金属膜化された領域５を形成する第１の工程と、誘導加熱法により金属膜化された領域５の近傍の金属膜前駆体４をさらに金属膜化する第２の工程と、金属膜前駆体４で金属膜化されていない領域を除去することにより金属パターン１を形成する第３の工程とから金属膜パターン１を形成するものである。
【００８１】
以下、各工程について、さらに詳細な説明を付け加える。なお、工程は、図７の（ａ）から（ｆ）の順に進行してなる。
【００８２】
第１の工程は、基板表面上に、液滴吐出法により金属微粒子分散体３を塗布、乾燥して金属膜前駆体４を形成し、金属膜前駆体４にエネルギー線を照射して、エネルギー線の照射領域の金属膜前駆体４を金属膜化して金属膜化領域を形成する工程である。
【００８３】
金属微粒子分散体３を基板全面に塗布するのではなく、部分的に塗布する方法として液滴吐出法による方法がある。液滴吐出法は、さらに、ディスペンサ１２による方法や、インクジェット方式により塗布する方法などがある。要は、液体物をノズルを通して微小な領域に吐出、もしくは滴下することで基板表面に塗布していくものである。基板等の被塗布対象物と液滴が吐出されるノズルとを相対的に移動すれば、液滴による描画、即ち液滴に依るパターンの形成ができる。但し、基板上に吐出された液滴が濡れ広がったりするために、液滴の粘度や、液滴と基板との濡れ性などの厳密な管理を要するなどの問題がある。それに対して、基板上に液滴を吐出後に、エネルギー線を照射してパターン形状を決めるという方法もあり、この方法だと、液滴と基板との濡れ性の管理が緩和され製造しやすくなるとともに、金属微粒子分散体３を必要な箇所近傍にのみ滴下するので、基板全面に塗布膜を形成する場合よりも金属微粒子分散体３の無駄が少なくなる。
【００８４】
第１の工程の液滴吐出は、ディスペンサ１２による方式やインクジェットによる方式がある。それぞれに一長一短があるが、本実施例３では、吐出方法に依る差の影響は特にないためにディスペンサ１２による方式を採用した。ディスペンサ１２による方式を用いて、基板に液滴を吐出して塗布膜を形成するが、基板とディスペンサ１２とを相対移動することで、液滴によるパターン形成１３ができる。
【００８５】
実施例３では、金属微粒子分散体３をディスペンサ１２を用いて基板に吐出、乾燥して金属膜前駆体４からなるパターン形状１３を形成した。次にこの金属膜前駆体４からなるパターン形状１３にエネルギー線を照射して、エネルギー線の照射領域を加熱することで、金属膜前駆体内４の金属微粒子は反応焼結して金属膜が形成される。なお、加熱温度と時間とは、金属微粒子の粒径や金属微粒子に被覆されている分散体の分解温度などにより決定されるものであるが、最終的に金属微粒子の焼結が進行して金属膜となるような温度と加熱時間を選択すれば良い。
【００８６】
このようにして、ディスペンサ１２によりパターン形状１３に形成された金属膜前駆体４にエネルギー線を照射することで、パターン形状１３の金属膜前駆体４のエネルギー線の照射領域が金属膜化された金属膜化された領域５が形成される。なお、通常は、パターン状の金属膜前駆体４の中央部付近にエネルギー線が照射され金属膜化された領域５が形成される。従って、この状態では、金属膜化された領域５の両側には、金属膜前駆体４が残っていることになる。
【００８７】
次に、第２の工程では、第１の工程で形成したパターン形状１３の金属膜前駆体４に選択的な金属膜化された領域５を形成した基板を誘導加熱装置９により、さらに選択的な加熱を行う工程である。
【００８８】
金属膜化された領域５が形成された金属膜前駆体４を含む基板を誘導加熱装置９にセットして、任意の時間の誘導加熱により、金属膜化された領域５の加熱を行う。即ち、金属膜化された領域５は、誘導加熱装置９から発生する電磁波により、渦電流が誘導され、その渦電流により金属膜化された領域５が加熱されるというものである。誘導加熱装置９から発生する電磁波は、基板上の金属膜前駆体４にも作用するが、金属膜前駆体４に含まれる金属微粒子は、５０ｎｍ以下と極めて小さな微粒子であるために、金属膜化された領域５と比べて、その発熱量は極めて小さいものである。これより、金属膜化された領域５を有する金属膜前駆体４は、金属膜化された領域５のみが選択的に加熱されることになる。誘導加熱で金属膜化された領域５を選択的に加熱することで、金属膜前駆体４にエネルギー線を照射して金属膜化された領域５は、電磁誘導により再度選択的に加熱されることになり、金属膜化された領域５の内部に残留していた金属膜前駆体４は、金属膜化されることになり、金属膜化された領域５の内部に残留する金属膜前駆体４を無くすことができる。金属膜前駆体４は、金属微粒子の表面を有機物で被覆した金属微粒子からなるもので、金属膜に金属膜前駆体４が残留していると、金属膜内に不安定な要因が存在することになり、金属膜の基板との付着力や信頼線等の面で問題となる。
【００８９】
このように、金属膜前駆体４にエネルギー線を選択的に照射して、選択的に金属膜化された領域５を有する基板を誘導加熱装置９で誘導加熱することにより、金属膜化された領域５のみが選択的に再度加熱され、エネルギー線の選択的照射で形成された金属膜化された領域５の内部に残留していた金属膜前駆体４を金属膜化できて、金属膜化された領域５の内部に残留していた金属膜前駆体４を無くすることができるという処理が第２の工程である。
【００９０】
第２の工程では、基板上にエネルギー線の照射がされていない金属膜前駆体４と、エネルギー線の照射と誘導加熱とで金属膜化された金属膜化された領域５が混在した状態である。第３の工程では、不要な金属膜前駆体４、即ち金属膜化されていない金属膜前駆体４を除去する工程である。これは、基板を金属微粒子分散体３で使用しているものと同じ溶媒もしくは、同系の溶媒への浸漬により行った。即ち、金属膜化されていない金属膜前駆体４は、金属微粒子分散体３で使用している溶媒に浸漬することで、容易に溶解され基板から離脱されることになり、金属膜化された領域５だけが金属膜パターン１として基板上に残ることになる。
【００９１】
以上示したようにして、第１の工程と第２の工程と第３の工程を順番に行うことで基板上に金属膜パターン１を形成する。形成された金属膜パターン１は、第２の工程の誘導加熱による加熱処理により金属膜前駆体４の残留物を含まない金属膜パターン１である。金属膜前駆体４の残留物を含まない金属膜パターン１は、基板との付着力に優れたものであり、また、経時変化などのない信頼性のある金属膜パターン１となり、例えば、金属配線基板などへの応用も可能になる。即ち、実施例３では、金属微粒子分散体３のディスペンサ１２による選択的な塗布とエネルギー線の選択的照射と誘導加熱および、現像という簡単な工程で形成した金属膜パターン１でありながら、信頼性が要求される金属配線基板などへの応用もできる金属膜パターン１を製造できるということである。
【００９２】
さて、本発明の実施例１の金属膜パターン１は、具体的には次のようにして作製した。
【００９３】
基板には、表面の平滑性に優れたガラス基板２を選択した。洗浄したガラス基板２の表面に金属微粒子分散体３を塗布して金属膜前駆体４を形成する。
【００９４】
ここで、金属微粒子分散体３は、直径が５０ｎｍ以下程度の金属微粒子の表面を有機化合物等からなる分散材で被覆したものを有機溶媒や水などの液体に分散させたものをいう。このような金属微粒子分散体３は、ハリマ化成やアルバックマテリアルなどの企業から、銀、金、銅などの金属について市販さている。
【００９５】
さて、金属膜の形成は金属微粒子を液体に分散した金属微粒子分散体３はアルバックマテリアル製の銀の微粒子を有機溶媒に分散してなる金属微粒子分散体３（商品名  Ａｇ１Ｔ）を用いて行った。金属微粒子分散体３であるＡｇ１Ｔは、５ｎｍ程度の粒径を有する銀の微粒子を有機溶媒であるトルエンに分散させたものである。
【００９６】
ディスペンサ１２とガラス基板とを相対的に移動させながら、この金属微粒子分散体３をガラス基板上に吐出させながら、金属部粒子分散体３からなるパターン形状１３を形成する。即ち、パターン形状１３の金属膜前駆体４が形成されることになる。液滴の吐出量、ディスペンサ１２と基板との相対移動速度などを適当に決めることで、所望の厚さのパターン形状１２の金属膜前駆体４が形成されることになる。
【００９７】
このようにして形成したパターン形状１３の金属膜前駆体４の加熱焼結、即ち金属膜化は、レーザー光源７から出射されたレーザー光線８を走査照射することで行った。パターン形状１３の金属膜前駆体４を形成したガラス基板２をレーザー光線８の照射装置にセットし、金属膜前駆体４を形成したガラス基板２とレーザー光線８との相対移動により、パターン形状１３の金属膜前駆体４の表面を走査照射することになる。例えば図７の矢印方向が相対移動方向になる。図７ではレーザー光線８が移動するような図となっているが、これは相対移動を示すための模式図であり、レーザー光線８を移動するよりも基板側を移動させたほうが、レーザー光線８の照射装置の製造と管理が容易であることはいうまでもない。レーザー光線８の走査照射は、波長５３２ｎｍの光線を光学系により絞込み、照射幅が５０μｍとなるようにして行った。パターン形状１３の金属膜前駆体４はレーザー光線８の照射により、レーザー光線８の一部を吸収し、それによる熱で加熱されることになる。パターン形状１３の金属膜前駆体４の温度が３００℃程度になると、金属膜前駆体４に存在する金属微粒子、ここでは銀の微粒子となるが、これらの金属微粒子が、相互に融着し焼結されて金属膜化された領域５へと変化する。このように、レーザー光線８が走査照射されて、加熱されたところだけが、パターン形状１３の金属膜前駆体４から金属膜へと変化して金属膜化された領域５が形成されることになる。ここで、レーザー光線８が照射されていない領域は、即ち加熱されない領域であり、金属膜化された領域５へと変化することなく金属膜前駆体４の状態を保っている。
【００９８】
このようにして、パターン形状１３の金属膜前駆体４をレーザー光線８の選択的な照射により金属膜化された領域５を有する基板を形成した。
【００９９】
次にこの基板を誘導加熱装置９にセットして、基板上に形成した金属膜化された領域５の誘導加熱を行った。誘導加熱装置９は、周波数２０ｋＨｚの電磁誘導を金属化された領域５に作用して、誘起された渦電流により金属化された領域５が加熱されるものである。予め、入力パワーと昇温速度等の関係を別基板で決めておいて、その結果を用いて、金属化された領域５の温度が３００℃となるような加熱条件で、２分間の加熱処理を行った。この処理により、第１の工程で形成した金属膜化された領域５の幅の広がりは殆ど認められなかった。また、金属膜化されていない金属膜前駆体４の領域も大きな変化は認められなかった。ただ、第１の工程で形成した金属膜化された領域５を有する基板をガラス基板２の裏側から観察すると、金属膜化された領域５のガラス基板２の側は、やや変色しており、金属膜化された領域５の内部に残留していた金属膜前駆体４が金属膜化されたものと考えられる。
【０１００】
パターン形状１３の金属膜前駆体４をレーザー光線８の選択的な照射により金属膜化された領域５を有する基板の誘導加熱による処理が終了したら、レーザー光線８が照射されていない領域の金属膜前駆体４の除去を行うが、これは、金属微粒子分散体３で使用している溶媒への基板の浸漬およびリンス処理を行うことで容易にできる。ここでは、Ａｇ１Ｔの溶媒であるトルエンを用いた。なお、金属微粒子分散体３を分散させたり、リンス処理を行ったりする際に使用する有機溶媒は、トルエン以外にも、キシレンやヘキサン、テトラデカンなどでも構わない。
【０１０１】
このようにして、実施例３の金属膜パターン１を形成した。実施例３の金属膜パターン１の表面観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、レーザー光線８の照射走査により選択的に加熱して得られた金属膜パターン１は、全く欠如することなく、基板上に形成されていることを確認した。
【０１０２】
次に、実施例３で示した、パターン形状１３の金属膜前駆体４をレーザー光線８の選択的な照射により金属膜化された領域５を有する基板の誘導加熱による処理の有効性をさらに明確にするために、比較例２の金属膜パターン１の形成を試みた。
【０１０３】
実施例３と同様にして、ガラス基板２に金属微粒子分散体３をディスペンサ１２を用いて塗布してパターン形状１３の金属膜前駆体４を形成し、その後で、パターン形状１３の金属膜前駆体４への選択的なレーザー光線８の照射により、実施例３と同様のパターンで金属膜化された領域５の形成を行った。実施例３では、この次に誘導加熱装置９に基板をセットすることで、金属膜化された領域５の誘導加熱処理を施したが、比較例２では、誘導加熱処理を行うことなく、金属膜化されていない不必要なパターン形状１３の金属膜前駆体４の除去を、実施例３と同じ溶媒であるトルエンへの浸漬とリンスとをすることで、比較例２の金属膜パターン１を形成した。実施例３の金属膜パターン１の表面観察と同様に、比較例２の金属膜パターン１の表面の観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、レーザー光線８の走査照射のみにより選択的に加熱して得られた金属膜パターン１は、ところどころで、金属膜の剥離による金属膜パターン１の欠如が認められた。金属膜パターン１の剥離発生の工程を調べてみた結果、金属膜化されていない不必要な金属膜前駆体４を除去する工程である、トルエンへの浸漬とリンスを行う際に発生したことがわかった。即ち、パターン形状１３の金属膜前駆体４にレーザー光線８の走査照射により金属膜化された領域５を形成したのであるが、金属膜化が完全なものではなく、金属膜前駆体４が残留しており、これが、トルエンへの浸漬とリンスの際に溶け出して、それにより金属膜化された領域５の剥離が発生し、金属膜パターン１の欠除に至ったものと予測できる。
【０１０４】
またこのように、液滴吐出法を用いて金属微粒子分散体３を形成すると、必要な領域だけに選択に金属微粒子分散体３を塗布できるので、金属微粒子分散体３を基板全面に塗布する場合と比べて、金属微粒子分散体３の塗布の無駄がなくなる。
【０１０５】
また、液滴吐出法で形成するパターン形状１３の金属膜前駆体４は、スピンコーティングなどで形成する金属膜前駆体４よりも厚膜化できる。厚膜化された金属膜前駆体４にエネルギー線を選択的に照射して金属膜化された領域５を形成する際は、エネルギー線の照射時間を長くしなければならない等生産性状の問題が生じる。エネルギー線の照射強度を強くすればよいが、強すぎると、金属膜前駆体４が蒸発飛散してしまうなどの問題もある。この点からしても、厚膜化された金属膜前駆体４にエネルギー線を選択的に照射して金属膜化された領域５を形成する際に、金属膜前駆体４の一部分を金属膜化し、その後誘導加熱により、金属膜化された領域５を発熱させて、金属膜化された領域５の周囲に残存する金属膜前駆体４を金属膜化できるので生産性上も好ましい。
【０１０６】
（実施例４）
実施例１から３では、基板上に形成した金属膜前駆体４にレーザー光線８などのエネルギー線を選択的に照射して、金属膜化された領域５を形成後に、誘導加熱装置９によりエネルギー線の照射により形成した金属膜化された領域５を発熱させて、この熱で金属膜化された領域５の近傍に存在する金属膜前駆体４を金属膜化させるものであった。
【０１０７】
実施例４では、予め形成された金属パターン１４を誘導加熱装置９により発熱させて、その熱で基板上に形成した金属膜前駆体４を金属膜化するというものであり、基板上に形成した金属膜前駆体４を、決まった形状の金属膜パターン１とするのに適している。以下図８、図９を用いて説明する。図８は、本発明の実施例４の金属膜パターン形成の工程図、図９は、本発明の実施例４の金属膜パターン形成の概略説明図である。
【０１０８】
本発明の金属膜パターン１の製造方法は、基板表面上に金属微粒子分散体３を塗布乾燥して金属膜前駆体４を形成する第１の工程と、金属パターン１４が形成された原版１５と第１の工程で形成した金属膜前駆体４を有する基板とを重ね合わせた後に、誘導加熱法による金属パターン１４が形成された原版１５の発熱により第１の工程で形成した金属膜前駆体４を加熱して、金属膜前駆体４の加熱領域を金属膜化された領域５とする第２の工程と、金属膜前駆体４の金属膜化されていない領域を除去することにより金属膜パターン１を形成する第３の工程とで金属膜パターン１を形成するものである。
【０１０９】
以下詳細に述べる。なお、工程は、図９の（ａ）から（ｅ）の順に進行してなる。
【０１１０】
基板表面上への金属微粒子分散体３を塗布乾燥して、基板表面上に金属膜前駆体４を形成する。これが、第１の工程である。金属微粒子分散体３の塗布方法は前述したように色々な方法があり、基板の性状などにより決めれば良い。
【０１１１】
次に、金属パターン１４が形成された原版１５と金属膜前駆体４が形成された基板とを重ね合わせた後に、誘導加熱装置９にセットして、金属パターン１４が形成された原版１５を発熱させ、その熱により重ね合わせて存在する、基板に形成された金属膜前駆体４を選択的に加熱することで、選択的に金属膜化された領域５を形成するものである。これが第２の工程である。
【０１１２】
金属パターン１４が形成された原版１５は、金属膜前駆体４が形成された基板と重ね合わせて誘導加熱装置９にセットした際に発熱し、金属前駆体膜４を選択的に加熱するものであり、所望のパターン形状を有する金属板などからなる。なお、金属パターン１４は、金属板のエッチング等により形成し、金属の有無のパターンとなるので、パターン形状によっては、金属板だけでは成り立たない場合もあるが、その場合は、耐熱性のある非金属部材で金属パターン１４を支持したものを用いれば良い。金属パターン１４では、金属が存在する部分が発熱部となり、そこが加熱されて金属膜前駆体４が金属膜となることを考えて金属パターン１４を形成しなければならない。
【０１１３】
次に金属パターン１４が形成された原版１５と金属膜前駆体４が形成された基板を貼り合わせるが、これは、金属パターン１４で発熱した熱を効率よく金属膜前駆体４へ伝える程度に接し合わせなければならない。このため、金属パターン１４と金属膜前駆体４とが接するように配置するのが望ましいが、金属膜前駆体４は塗布膜であり基板上へ載っているような状態であるために、引っ掻いたりしないような注意が必要である。金属膜前駆体４を形成している基板が、薄いものであったら、基板と金属パターン１４とを接するような配置が考えられる。また、金属パターン１４と金属膜前駆体４を形成した基板が柔軟性のあるものであれば、ロール等を用いて部分的に接触させることで、金属パターン１４と金属膜前駆体４を形成した基板との接触性を高めても良い。
【０１１４】
このようにして、誘導加熱法により金属パターン１４から発生する熱で基板に形成した金属膜前駆体４を選択的に加熱することで、金属膜前駆体４を部分的に金属膜化する。この状態では、基板上には、金属膜化された領域５と加熱されずに金属膜前駆体４の領域があるが、不要な金属膜前駆体４は、除去する必要がある。不要な金属膜前駆体４は、金属微粒子分散体３で使用される有機溶媒への浸漬により行った。基板を有機溶媒へ浸漬すると、金属膜前駆体４は溶出して、金属膜化された領域５のみが残ることになる。
【０１１５】
このようにして、基板上に実施例４の金属膜パターン１を形成した。
【０１１６】
実施例４で示したように、基板全体に金属膜前駆体４を形成した後に、誘導加熱により金属パターン１４を加熱して、その熱で金属膜前駆体４を選択的に加熱して金属膜化された領域５の形成により金属膜パターン１を形成できるので、パターン形状が決まっている金属膜パターン１を生産性よく製造するのに有効であり、このようにして形成した金属膜パターン１は、例えば金属配線基板として使用することもできる。
【０１１７】
さて、本発明の実施例４の金属膜パターン１は、具体的には次のようにして作製した。
【０１１８】
ガラス基板２には、表面の平滑性に優れたポリイミドフィルム基板１６を選択した。洗浄したポリイミドフィルム基板１６の表面に金属微粒子分散体３を塗布して金属膜前駆体４を形成する。
【０１１９】
ここで、金属微粒子分散体３は、直径が５０ｎｍ以下程度の金属微粒子の表面を有機化合物等からなる分散材で被覆したものを有機溶媒や水などの液体に分散させたものをいう。このような金属微粒子分散体３は、ハリマ化成やアルバックマテリアルなどの企業から、銀、金、銅などの金属について市販さている。
【０１２０】
さて、金属膜化された領域５の形成は金属微粒子を液体に分散した金属微粒子分散体３はアルバックマテリアル製の銀の微粒子を有機溶媒に分散してなる金属微粒子分散体３（商品名  Ａｇ１Ｔ）を用いて行った。金属微粒子分散体３であるＡｇ１Ｔは、５ｎｍ程度の粒径を有する銀の微粒子を有機溶媒であるトルエンに分散させたものである。洗浄したポリイミドフィルム基板１６をスピンコーターにセットした後に、ポリイミドフィルム基板１６の表面にピペット６を用いて金属微粒子分散体３をポリイミドフィルム基板１６の全面に滴下後、ポリイミドフィルム基板１６を所定の回転数で所定の時間、例えば、１０００回転／分の回転数で３０秒間保持することで、ポリイミドフィルム基板１６の表面に、銀の微粒子の集合体からなる膜を形成した。銀からなる金属微粒子分散体３をポリイミドフィルム基板１６の表面に滴下後にスピンコーティングを行うと、余分な金属微粒子分散体３は飛散するとともに、ポリイミドフィルム基板１６の表面に残留した金属微粒子分散体３の溶媒の一部は蒸発し、基板表面には色がついた膜が形成されることになる。ポリイミドフィルム基板１６の表面に滴下した金属微粒子分散体３をスピンコーティングし、ポリイミドフィルム基板１６の表面に残留した膜を金属膜前駆体４と呼ぶ。
【０１２１】
金属パターン１４は、ガラス基板上に形成したニッケル箔をパターン状に形成したものを使用した。金属膜前駆体４を形成したポリイミドフィルム基板１６と金属パターン１４とが接触するように配置して誘導加熱装置９にセットする。誘導加熱装置から発生する電磁波が金属パターン１４に作用して、金属パターン１４に誘起された渦電流により金属パターン１４が発熱しこの熱が金属パターン１４と接触して配置した金属膜前駆体４を選択的に加熱することになる。金属膜前駆体４の温度が３００℃程度になると、金属膜前駆体４に存在する金属微粒子、ここでは銀の微粒子となるが、これらの金属微粒子が、相互に融着し焼結されて金属膜化された領域５へと変化する。このように、金属パターン１４と接触して加熱されたところだけが、金属膜前駆体４から金属膜化された領域５へと変化する。ここで、金属パターン１４と接触していない領域は、即ち加熱されない領域であり、金属膜化された領域５へと変化することなく金属膜前駆体４の状態を保っている。
【０１２２】
誘導加熱処理は金属パターン１４の温度が３００℃となるような加熱条件で３分間行った。
【０１２３】
このように、金属膜前駆体４を金属パターン１４と接触させた状態で誘導加熱処理を行うことで、金属パターン１４と接触する領域が選択的に加熱され、金属膜化された領域５を有する基板を形成する。
【０１２４】
金属膜前駆体４と金属膜化された領域５とを有する基板の誘導加熱による処理が終了したら、加熱されていない領域の金属膜前駆体４の除去を行うが、これは、金属微粒子分散体３で使用している溶媒への基板の浸漬およびリンス処理を行うことで容易にできる。ここでは、Ａｇ１Ｔの溶媒であるトルエンを用いた。なお、金属微粒子分散体３を分散させたり、リンス処理を行ったりする際に使用する有機溶媒は、トルエン以外にも、キシレンやヘキサン、テトラデカンなどでも構わない。
【０１２５】
このようにして、実施例４の金属膜パターン１を形成した。実施例４の金属膜パターン１の表面観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、金属パターン１４の誘導加熱処理により発生する熱により選択的に加熱して得られた金属膜パターン１は、全く欠如することなく、基板上に形成されていることを確認した。
【０１２６】
なお、本実施例４では、金属膜前駆体４と金属パターン１４とを接触させて誘導加熱処理により３分間程度の加熱を行ったが、金属膜前駆体４と金属パターン１４とを接触させて誘導加熱の処理を行うのは、より短くても構わない。例えば、金属膜前駆体４と金属パターン１４とを接触させての誘導加熱処理時間を１分間程度とした場合、金属膜前駆体４は金属パターン１４と接触した領域は加熱され、金属膜された領域５が形成される。しかしながら、加熱時間が短くこの場合の金属膜化された領域５は未反応状態の金属膜前駆体４を含んでいる。この状態で基板を再度誘導加熱装置９で誘導加熱の処理を行うと、金属化された領域５が誘導加熱により発熱することになり、それにより、金属膜化された領域５の近傍に残留していた金属膜前駆体４を金属膜化できることになる。金属膜前駆体４と金属パターン１４とを接触させて一度の誘導加熱により、金属膜パターン１を形成するか、金属膜前駆体４と金属パターン１４とを接触させて最初の誘導加熱により金属膜前駆体４の一部を金属膜化して、その後で、金属パターン１４を外した上体で２度目の誘導加熱を行うことで金属膜パターン１を形成するかは、工程の能力などにより最適な方法を取ればよい。
【０１２７】
なお、金属粒子径は、５ｎｍ程度の粒径からなる金微粒子分散体３を用いたが、金属微粒子分散体３に分散された金属微粒子の粒子系は５０ｎｍ程度であれば、金属微粒子の加熱焼結温度も比較的に低温に保つことができるので、問題はない。但し、粒径が、大きくなれば、たとえ微粒子の溶媒内での分散状態を良好に保っていたとしても、重力による沈殿の問題などが出てくるので、金属微粒子の粒子径が大きな分散体では、基板への塗布などの際に分散体の濃度ムラが発生するなどの問題が出てきて工程の管理に注意を要するようになる。
【０１２８】
また、用途によっては、金属膜化された領域５の厚みをさらに厚くする必要もある。そこで、実施例４に実施例１で示したものと同様にして銅のメッキ膜の形成を試みた。実施例４の試料をアルカリに依る脱脂、酸による活性化の前処理を行った後に、酸性の銅メッキ液に浸漬して銅の電解メッキ膜を形成した。この試料についても、金属膜パターン１の表面観察を光学顕微鏡を用いて行った結果、金属膜パターン１は、全く欠如することなく、基板上に形成されていることを確認した。
【０１２９】
また、金属膜パターン１は銀に限るものではなく、パラジウム、銅、金あるいはこれらを主成分とする合金からなる金属膜でも何等構わない。金属微粒子分散体３を塗布乾燥後に金属膜前駆体４とし、それにエネルギー線を走査照射することで、金属膜前駆体４は金属膜化され、これを誘導加熱することで金属膜前駆体４の金属膜化された領域５を発熱させて、金属膜化された領域５に残留する金属膜前駆体４を金属膜化しようとするものである。従って、金属膜は、銀膜に限るものではなく、パラジウム膜や銅膜、金膜などでも金属微粒子分散体３から、金属膜前駆体４を形成できて、さらにエネルギー線の照射により金属膜化された領域５を形成できるので、金属膜化された領域５を誘導加熱装置により誘導加熱の処理を行えば、金属膜化された領域５は加熱されて、実施例１に示した銀膜と同様に金属膜化された領域５に残留する金属膜前駆体４を金属膜化するとともに、金属膜化された領域５の上に形成された金属膜前駆体４も金属膜化されることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明の金属膜パターンの製造方法によれば基板表面上に金属微粒子分散体を塗布する工程と、前記金属微粒子分散体を乾燥して金属膜前駆体を形成する工程と、前記金属膜前駆体にエネルギー線を照射して金属膜化領域を形成する工程と、誘導加熱法による加熱により前記金属膜化領域の近傍の前記金属膜前駆体をさらに金属膜化する工程と前記金属膜前駆体を除去する工程とからなる金属膜パターンの製造方法である。このようにして形成した金属膜パターンは、スパッタリング法や蒸着法などのように大掛かりな真空装置を用いなくても、金属微粒子分散体の塗布と選択的な加熱焼結処理とにより形成した金属膜パターンを、金属膜前駆体の残留のない金属膜パターンとできるので、信頼性が要求される金属膜パターンを簡単な設備で製造でき、金属膜配線基板などへ応用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施例１の金属膜パターン形成の工程図
【図２】本発明の実施例１の金属膜パターン形成の概略説明図
【図３】本発明の実施例２の金属膜パターン形成の工程図
【図４】本発明の実施例２の金属膜パターン形成の概略説明図
【図５】本発明の実施例２の他の金属膜パターン形成の概略説明図
【図６】本発明の実施例３の金属膜パターン形成の工程図
【図７】本発明の実施例３の金属膜パターン形成の概略説明図
【図８】本発明の実施例４の金属膜パターン形成の工程図
【図９】本発明の実施例４の金属膜パターン形成の概略説明図
【符号の説明】
【０１３２】
１    金属膜パターン
２    ガラス基板
３    金属微粒子分散体
４    金属膜前駆体
５    金属膜化された領域
６    ピペット
７    レーザー光源
８    レーザー光線
９    誘導加熱装置
１０    有機金属化合物
１１    金属酸化物膜
１２    ディスペンサ
１３    パターン形状
１４    金属パターン
１５    原版
１６    ポリイミドフィルム基板
【図１】
2009252937.tif 000003
【図２】
2009252937.tif 000004
【図３】
2009252937.tif 000005
【図４】
2009252937.tif 000006
【図５】
2009252937.tif 000007
【図６】
2009252937.tif 000008
【図７】
2009252937.tif 000009
【図８】
2009252937.tif 000010
【図９】
2009252937.tif 000011