(57)【要約】【課題】金属微粒子分散液体を基板に塗布して形成される金属前駆体被膜から、金属被膜への変換を容易にし、金属配線基板の生産性を向上させる金属配線基板の製造方法およびそれを用いて形成した金属配線基板を得ることを目的とする。【解決手段】溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成する工程（Ｓ１１）と、金属前駆体被膜に加熱処理を施す工程（Ｓ１２）と、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化する工程（Ｓ１３）と、エネルギ線の未照射領域の前記金属前駆体被膜を除去する工程（Ｓ１４）と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して前記基板表面に金属前駆体被膜を形成し、前記金属前駆体被膜に加熱処理を施し、前記金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、前記エネルギ線の照射領域の前記金属前駆体被膜を金属化し、前記エネルギ線の未照射領域の前記金属前駆体被膜を除去することを特徴とする金属配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記エネルギ線は、レーザ光線であることを特徴とする請求項１に記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項３】
溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して前記基板表面に金属前駆体被膜を形成し、前記金属前駆体被膜の表面に第１のエネルギ線と第２のエネルギ線とを走査照射して、前記第１のエネルギ線の照射領域の前記金属前駆体被膜の加熱処理と、前記第１のエネルギ線の照射領域中の前記第２のエネルギ線の照射領域の前記金属前駆体被膜を金属化し、前記第２のエネルギ線の未照射領域の前記金属前駆体被膜を除去することを特徴とする金属配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１のエネルギ線のエネルギ密度は、前記第２のエネルギ線のエネルギ密度よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１のエネルギ線の照射領域は、前記第２のエネルギ線の照射領域よりも広いことを特徴とする請求項３または４に記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２のエネルギ線の照射領域は、前記第１のエネルギ線の照射領域に包含されてなることを特徴とする請求項３または４に記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１のエネルギ線の照射領域の走査方向に垂直な方向の中心と、前記第２のエネルギ線の照射領域の走査方向に垂直な方向の中心とは、ほぼ同じ位置にあることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記第２のエネルギ線の照射領域の中心は、前記第１のエネルギ線の照射領域の中心より走査方向の後ろ寄りの位置にあることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１のエネルギ線と前記第２のエネルギ線は、レーザ光線であることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項１０】
溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して前記基板表面に金属前駆体被膜を形成し、前記金属前駆体被膜に紫外線照射処理を施し、前記金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、前記エネルギ線の照射領域の前記金属前駆体被膜を金属化し、前記エネルギ線の未照射領域の前記金属前駆体被膜を除去することを特徴とする金属配線基板の製造方法。
【請求項１１】
エネルギ線は、レーザ光線であることを特徴とする請求項１０に記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項１２】
前記金属微粒子は、平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の金属配線基板の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の金属配線基板の製造方法によって製造された金属配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を用いた金属配線基板の製造方法およびそれを用いて形成した金属配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属や半導体、また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、または金属ペーストなどの微粒子分散液体を用いて、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ものとなり、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。このような背景の下、微粒子分散液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、たとえば（特許文献１）に示されるように、平均粒径が５０ｎｍ以下の金属微粒子からなり、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がある。
【０００４】
また、このほかにも、（特許文献２）に示されるように、導電性材料を含む導電性層と、光エネルギを熱エネルギに変換する光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光を照射し、光熱変換材料を用い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がある。
【特許文献１】特開２００４−０３９８４６号公報
【特許文献２】特開２００５−０７９０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の（特許文献１、２）は、金属などの導電性材料を塗布、乾燥後にレーザなどの高エネルギ光線を照射し、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。しかしながら、いずれの特許文献も、光を熱に変換する光熱変換材料、また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いる。そのため、金属微粒子の塗布の際に光熱変換材料を別に塗布したり、または金属微粒子に対して光熱変換材料を混合したりしなければならず、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との間の付着力が劣化したりするなどの問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属微粒子分散液体を基板に塗布して形成される金属前駆体被膜から、金属被膜への変換を容易にし、金属配線基板の生産性を向上させる金属配線基板の製造方法およびそれを用いて形成した金属配線基板を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜に加熱処理を施した後に、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光・熱変換材料を金属微粒子分散液体へ添加することなく、あるいは光・熱変換層を金属前駆体被膜近傍に設けることなく、金属微粒子分散液体を基板に塗布して形成される金属前駆体被膜から、金属被膜への変換を容易にし、金属配線基板の生産性を向上させることのできる金属配線基板の製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明の金属配線基板の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜に加熱処理を施し、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものであり、金属前駆体被膜を構成する金属微粒子の融着が発生する直前の状態となるように加熱処理を施すことで、エネルギ線を走査照射する際に、金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線の入力を小さくすることができ、金属前駆体被膜を容易に金属化できるという作用を有する。
【００１０】
第２の発明の金属配線基板の製造方法は、第１の発明において、エネルギ線は、レーザ光線としたものであり、金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線のエネルギ量の制御が容易になるという作用を有する。
【００１１】
第３の金属配線基板の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜の表面に第１のエネルギ線と第２のエネルギ線とを走査照射して、第１のエネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜の加熱処理と、第１のエネルギ線の照射領域中の第２のエネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、第２のエネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものであり、金属前駆体被膜の加熱処理と金属前駆体被膜の金属化をほぼ同時にできるという作用を有する。
【００１２】
第４の金属配線基板の製造方法は、第３の発明において、第１のエネルギ線のエネルギ密度は、第２のエネルギ線のエネルギ密度よりも小さくしたものであり、第１のエネルギ線で金属前駆体被膜の加熱処理を行えると共に、第２のエネルギ線で金属前駆体被膜の金属化が容易に行えるという作用を有する。
【００１３】
第５の金属配線基板の製造方法は、第３または第４の発明において、第１のエネルギ線の照射領域は、第２のエネルギ線の照射領域よりも広くしたものであり、第１のエネルギ線の照射領域と第２のエネルギ線の照射領域の調整が容易になるという作用を有する。
【００１４】
第６の金属配線基板の製造方法は、第３または第４の発明において、第２のエネルギ線の照射領域は、第１のエネルギ線の照射領域に包含されてなることとしたものであり、第１のエネルギ線の照射領域と第２のエネルギ線の照射領域の調整が容易になるという作用を有する。
【００１５】
第７の金属配線基板の製造方法は、第３〜第６の発明のいずれか１つに記載の発明において、第１のエネルギ線の照射領域の走査方向に垂直な方向の中心と、第２のエネルギ線の照射領域の走査方向に垂直な方向の中心とは、ほぼ同じ位置にあることとしたものであり、第１のエネルギ線の照射領域と第２のエネルギ線の照射領域の調整が容易になるという作用を有する。
【００１６】
第８の金属配線基板の製造方法は、第３〜第７の発明のいずれか１つに記載の発明において、第２のエネルギ線の照射領域の中心は、第１のエネルギ線の照射領域の中心より走査方向の後ろ寄りの位置にあることとしたものであり、第１のエネルギ線の照射領域と第２のエネルギ線の照射領域の調整範囲を広くすることができるという作用を有する。
【００１７】
第９の金属配線基板の製造方法は、第３〜第８の発明のいずれか１つに記載の発明において、第１のエネルギ線と第２のエネルギ線は、レーザ光線であることとしたものであり、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化するための第２の工程で要する第１と第２のエネルギ線の走査照射するエネルギ量の制御が容易にできるという作用を有する。
【００１８】
第１０の金属配線基板の製造方法は、溶媒に金属微粒子を分散させてなる金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して基板表面に金属前駆体被膜を形成し、金属前駆体被膜に紫外線照射処理を施し、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化し、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を除去したものであり、金属前駆体被膜を加熱処理することなく、金属前駆体被膜の金属化を容易に行えるようになり、加熱処理に適さないプラスチック基板などでの金属配線基板の生産性が向上するという作用を有する。
【００１９】
第１１の金属配線基板の製造方法は、第１０の発明において、エネルギ線は、レーザ光線としたものであり、金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線のエネルギ量の制御を容易にできるという作用を有する。
【００２０】
第１２の金属配線基板の製造方法は、第１〜第１１の発明のいずれか１つに記載の発明において、金属微粒子は、平均粒径が２０ｎｍ以下としたものであり、金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線の照射領域の金属前駆体被膜を金属化するためのエネルギ線の入力を小さくでき、金属前駆体被膜の金属化を容易にできるという作用を有する。
【００２１】
第１３の金属配線基板は、第１〜第１２の発明のいずれか１つに記載の金属配線基板の製造方法によって製造されたものであり、微細配線パターンを有した高密度実装が安価にできるという作用を有する。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の金属配線基板の製造工程を示す工程図である。本発明の金属配線基板の製造方法は、金属微粒子分散液体の塗布工程（Ｓ１１）と、金属前駆体被膜の加熱処理工程（Ｓ１２）と、金属前駆体被膜へのエネルギ線の走査照射工程（Ｓ１３）と、金属前駆体被膜のエネルギ線の未照射領域の洗浄除去工程（Ｓ１４）と、を含んでなる。
【００２４】
Ｓ１１の金属微粒子分散液体の塗布工程は、金属微粒子分散液体を基板表面に塗布して、基板の表面に金属前駆体被膜を形成する工程であり、Ｓ１２の加熱処理工程は、基板表面に形成した金属前駆体被膜に加熱処理を施す工程である。また、Ｓ１３のエネルギ線の走査照射工程は、基板表面に形成した金属前駆体被膜の表面にエネルギ線を走査照射して、エネルギ線照射領域の金属前駆体被膜を金属化する工程であり、Ｓ１４のエネルギ線の未照射領域の洗浄除去工程は、エネルギ線の未照射領域の金属前駆体被膜を洗浄除去する工程である。これらの工程を経ることで、基板表面上に、エネルギ線の走査照射で金属化した領域のみが残る金属配線基板が形成される。
【００２５】
ここで、金属微粒子分散液体とは、直径が５０ｎｍ以下程度の、望ましくは２０ｎｍ以下の金属微粒子の表面を有機化合物など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液体は、銀、金、銅などの金属について市販さている。これらの金属微粒子分散液体は、金属本来の融点よりも相当に低い温度の加熱で、金属微粒子が相互に融着して金属体を形成できるという特徴を有している。
【００２６】
また、金属前駆体被膜は、基板に金属微粒子分散液体を塗布形成によりなる被膜である。この金属前駆体被膜は、金属微粒子分散液体の塗布方法、条件などにも依るが、金属微粒子分散液体を構成する溶媒の一部は蒸発し、主として、表面が有機化合物などからなる分散材で被覆された金属微粒子からなる。このような被膜を所定の温度以上に加熱すると、有機化合物などからなる分散材は、金属微粒子の表面から除去され、活性な金属微粒子は互いに融着し金属体を構成するようになる。特に、金属微粒子の直径が小さくなると、金属微粒子は互いに融着する温度は、金属固有の融点よりも大幅に低下することが知られている。
【００２７】
ここで、本発明の実施の形態１による金属配線基板の形成方法の詳細について以下に説明する。図２〜図７は、本発明の実施の形態１による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図である。
【００２８】
ここでは、基板１としてガラス基板を用いる。まず、洗浄したガラス基板１に、スピンコーティングによる金属微粒子分散液体２の塗布を行う。具体的には、図２に示されるように、図示しないスピンコータにセットしたガラス基板１の表面に、ピペット３を用いて金属微粒子分散液体２をガラス基板１全面に滴下した後、ガラス基板１を所定の回転速度で所定時間、たとえば１０００回転／分の回転速度で３０秒間、保持することで、ガラス基板１の表面に金属微粒子分散液体２からなる被膜を形成した。金属微粒子分散液体２をガラス基板１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液体２は飛散すると共に、ガラス基板１の表面に残留した金属微粒子分散液体２の溶媒の一部は蒸発し、ガラス基板１の表面には赤褐色の膜が形成される。図３に示されるように、ガラス基板１に滴下した金属微粒子分散液体２をスピンコーティングし、ガラス基板１の表面に残留した被膜を金属前駆体被膜４という。
【００２９】
ついで、ガラス基板１の表面に形成された金属前駆体被膜４の加熱処理を行う。本実施の形態１では、図４に示されるように、金属前駆体被膜４を形成したガラス基板１を、加熱したホットプレート５上に載せることで加熱処理を行う。ここでは、ガラス基板１の表面の温度が、２５０℃となるように温度設定したホットプレート５に５０秒間載せる加熱処理を行う。図５に示されるように、金属前駆体被膜４に加熱処理を施すと、金属前駆体被膜４の色は、加熱前と比べて濃い色を呈するようになる。
【００３０】
ついで、加熱処理を施した金属前駆体被膜４の表面にエネルギ線の走査照射を行う。図６は、エネルギ線の照射走査装置の概略構成図を示す図である。なお、本実施の形態１では、エネルギ線として、半導体レーザを用いたレーザ光線を利用している。
【００３１】
この図６において、６はエネルギ線の走査照射を行う照射走査装置、７は金属前駆体被膜４を形成した基板１を搭載する基板ホルダ部、８はレーザ光源となる半導体レーザ、９はレーザ光出射部、１０は基板ホルダ部７とレーザ光出射部９の動作を制御する制御部、１１は金属前駆体被膜４を形成した基板１を保持固定する基板ホルダ、１２は制御部１０からの信号に従って、基板ホルダ１１をレーザ光出射部９から出射されたレーザ光に対してｘｙｚの３軸方向に駆動する駆動系、１３はレーザ光源８から出射された光線を成形するための光学系、１４は金属被膜、１５はレーザ光線の未照射領域である。ここで、基板ホルダ１１と駆動系１２とは基板ホルダ部７を構成し、レーザ光源８と光学系１３とはレーザ光出射部９を構成する。また、この図６において、基板ホルダ１１（基板１）の上面内の互いに直交する方向をｘ方向、ｙ方向とし、このｘ方向とｙ方向の両方に直交する方向（レーザ光出射部９から出射されるレーザ光線の方向）をｚ方向としている。
【００３２】
本実施の形態１では、光源に波長６７０ｎｍ、出力８００ｍＷの半導体レーザを用いている。また、光学系１３は、コリメータレンズ、プリズム、集光レンズなどから構成されており、レーザ光源８から出射した光線が、基板ホルダ１１上に固定されたガラス基板１の表面に焦点を結ぶように構成されている。レーザ光源８は、制御部１０からの信号に従い動作する。
【００３３】
ここで、エネルギ線の照射走査装置６の動作について説明をする。まず、金属前駆体被膜４を形成したガラス基板１を基板ホルダ１１にセットする。ガラス基板１の基板ホルダ１１へのセットは、たとえばガラス基板１の裏面を真空チャックで固定することによって行うことができる。基板ホルダ１１は、レーザ光線の出射方向に対してｘｙｚの方向に、制御部１０からの信号により移動する。
【００３４】
ついで、制御部１０からの信号によりレーザ光源８は駆動し、レーザ光線を出射する。出射されたレーザ光線は光学系１３を通過することで成形され、基板ホルダ１１に固定されたガラス基板１面に照射されることになる。ガラス基板１面に照射されたレーザ光線がガラス基板１面上で焦点を結ぶように、基板ホルダ１１のｚ軸方向の位置が制御部１０の信号に基づいて制御される。このようにして、レーザ光線は、ガラス基板１の表面に形成された金属前駆体被膜４の表面に照射される。照射されたレーザ光線は、一部は反射し、一部は透過し、そして一部は金属前駆体被膜４に吸収される。このようなレーザ光線の金属前駆体被膜４への作用によって、光の一部は熱エネルギとなり、金属前駆体被膜４のレーザ光線の照射部は加熱される。
【００３５】
金属前駆体被膜４は、金属微粒子の分散体からなる被膜であり、金属前駆体被膜は加熱され、所定の温度を超えると、金属前駆体被膜４の構成体である金属微粒子は互いに融着が進み、実質的に金属微粒子は連続的な金属被膜１４へと変換される。このように、金属前駆体被膜４の表面にレーザ光線を照射し、レーザ光線の照射部が加熱されることで、微小な金属被膜１４が形成されることになる。
【００３６】
一方で基板ホルダ１１は制御部１０からの信号に基づいてｘｙ方向に動作するので、金属前駆体被膜４の任意の位置にレーザ光線を照射可能となる。つまり、ガラス基板１を移動しながらレーザ光線を照射するレーザ光線の照射走査ができる。
【００３７】
このように、金属前駆体被膜４にレーザ光線を照射して金属前駆体被膜４を加熱すると、金属前駆体被膜４は金属被膜１４に変換される。これは、金属前駆体被膜４の表面上のレーザ光線が通過した領域を金属被膜１４に変換できるということであり、このようにすることによって、線状の金属被膜１４がガラス基板１上に形成される。なお、線状の金属被膜１４として連続的な線（配線）を形成する場合には、連続的にレーザ光線を照射走査すればよいが、レーザ光源８の入力パワーを絞るもしくは入力を切る、またはレーザ光線と金属前駆体被膜４との間に遮光装置を設けるなどの処理をすることによって、連続線以外の断続線も容易に形成することができる。
【００３８】
このようにして、金属前駆体被膜４にレーザ光線を走査照射することで金属前駆体被膜４は金属被膜１４となり、金属のパターンが形成される。しかしながら、レーザ光線の未照射領域１５は、金属前駆体被膜４である。この金属前駆体被膜４は、金属微粒子の集合体であるため、不安定な物質であり、金属配線基板１６として用いるためには除去した方が望ましい。レーザ光線の未照射領域１５の金属前駆体被膜４の除去は、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒にガラス基板１を浸漬することで行うことができる。これは、ガラス基板１に残留する金属前駆体被膜４は、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒に浸漬することで、膨潤し、容易に除去可能だからである。なお、除去しにくい場合には、超音波洗浄器を用いるなどしてもよい。最後に、図７に示されるように、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒と同一の溶媒でリンスすることで、ガラス基板１上に金属配線基板１６が形成される。
【００３９】
つぎに、本実施の形態１の金属前駆体被膜４の形成後の加熱処理の効果を調べるために以下のような試験試料を作製し、その配線の電気抵抗について調べた結果を示す。
【００４０】
図８は、本発明の実施の形態１による試験試料の配線パターンを示す図である。ここで、１７は配線パターン、１８は配線パターンの直線部、１９は直線部１８の電気抵抗を計測するために４つの端子部である。この図８に示されるような配線パターン１７は、上記のような製造方法で形成されるが、端子部１９は、レーザ光線が重なるように照射走査することで形成できる。ここで、このような配線パターン１７の直線部１８について照射走査速度を変えながら形成した。以下に、図８の配線パターンを有する金属配線基板の製造方法の詳細について説明し、その後に、その配線の電気抵抗についての測定結果を示す。
【００４１】
基板１にはガラス基板を用い、金属微粒子分散液体２はアルバックマテリアル社製のＡｇ１Ｔ（商品名）を用いた。金属微粒子分散液体２をガラス基板１上にスピンコーティングで塗布して、金属前駆体被膜４を形成した後、金属前駆体被膜４の熱処理をガラス基板の表面の温度が２５０℃となるように設定したホットプレートに５０秒間載せることで加熱処理を行ったものを実施の形態１の試験体とする。このような加熱処理をした実施の形態１の試験体を複数枚形成した。
【００４２】
また、実験の対照試料として、実施の形態１の試験体と同様に、ガラス基板に金属前駆体被膜４を形成した後、金属前駆体被膜４に加熱処理を施さないガラス基板を比較例１の試験体として複数枚形成した。
【００４３】
ついで、実施の形態１のガラス基板１と比較例１のガラス基板１に上述したレーザ光線の照射走査装置６を用いて、金属前駆体被膜４にレーザ光線を照射して図８に示される配線パターン１７を形成した。このとき、試験体ごとに、レーザ光線照射の走査速度（基板ホルダ１１のＸ方向の移動速度）を変えて行った。最後に金属前駆体被膜４のレーザ光線の未照射領域１５を金属微粒子分散液体２の溶媒であるトルエンに浸漬除去後、リンスして実施の形態１の試験体と比較例１の試験体を作製した。そして、各端子部１９間の電気抵抗を計測した。（表１）は、実施の形態１と比較例１の試験体についての電気抵抗の計測結果を示す表である。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
この（表１）に示されるように、実施の形態１の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くしていっても、直線部１８の電気抵抗はほぼ７．８Ωで一定である。一方、比較例１の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くすると、直線部１８の電気抵抗は増化の傾向を示し、ついには、電気抵抗は急速に増大する結果となった。
【００４６】
これは、試験体の照射走査速度を速くしても実施の形態１の試験体では、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜４から金属被膜１４への変換、つまり金属前駆体被膜４を形成する金属微粒子相互の融着が、試験体の照射走査速度に依らずに発生しているために、その電気抵抗は安定しているものと考えられる。
【００４７】
一方の比較例１の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くすると、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜４から金属被膜１４への変換、つまり金属前駆体被膜４を形成する金属微粒子相互の融着が不完全なものになり、それが、直線部１８の電気抵抗の増大の傾向として現れるものと考えられる。
【００４８】
実際に、試験体の表面を観察すると、実施の形態１の試験体では、照射走査速度に関わらず滑らかな金属被膜１４が形成されているが、比較例１の試験体では、照射走査速度が速くなるにつれて、滑らかさが失われていることが確認された。このように、金属前駆体被膜４にレーザ光線を照射する前に加熱処理を施す実施の形態１では、金属前駆体被膜４にレーザ光線を照射する前に何等の処理を施さない比較例１と比べて、レーザ光線の照射走査速度を速くしても滑らかな金属被膜１４を形成できることが示される。これは、加熱によって金属前駆体被膜４から金属被膜１４へと変換する際に、金属被膜前駆体を予め加熱処理することで、変換、すなわち金属前駆体被膜４を構成する金属微粒子間の熱に依る融着が起こりやすい状態となっているからであると考えられる。
【００４９】
なお、本実施の形態１では、金属前駆体被膜４を２５０℃で５０秒間加熱する条件で加熱処理を行ったが、この条件は、金属前駆体被膜４の膜厚、金属前駆体被膜４を構成する金属微粒子の金属の種類や直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤などによって変化するものであり、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。その際に注意すべき点は、金属微粒子の融着が発生する直前で金属前駆体被膜４の加熱処理を止める必要があることである。金属前駆体被膜４にレーザ光線の照射走査によって配線パターンを形成した後の金属前駆体被膜４のレーザ光線の未照射領域１５の洗浄除去は、金属微粒子分散液体の溶媒で行うが、金属微粒子の融着が発生するような条件で加熱処理を施した場合には、既に金属化して被膜となってしまっており、洗浄除去ができなくなる。その結果、意図しないパターンが形成されることになり、意図する配線パターン間でのショートなどの問題の原因となる。これより、金属微粒子の融着が発生するような条件での加熱処理は望ましくない。
【００５０】
また、本実施の形態１では、金属前駆体被膜４の加熱処理工程後に別工程で、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜４の金属化を行ったが、金属前駆体被膜４の加熱処理を行いながらレーザ光線の照射による金属前駆体被膜４の金属化を行っても構わない。ただし、金属前駆体被膜４の加熱による金属化は、加熱温度と加熱時間とによって定まるものである。そのため、加熱処理条件によっては、たとえば複雑な配線パターンを形成するなどのレーザ光線の照射による金属被膜化の処理時間が長くなってしまうような場合には、レーザ光線の照射走査中に、金属前駆体被膜４から金属被膜への変換が進行してしまう可能性もあるので注意が必要である。
【００５１】
さらに、本実施の形態１では、金属前駆体被膜４の加熱処理をホットプレート５を用いて行ったが、これは金属前駆体被膜４から金属被膜１４へ変化する際の表面変化の観察が容易であることから用いたものである。そのため、金属前駆体被膜４の加熱処理は、ホットプレート５以外にも、電気炉、オーブン、赤外線加熱炉などの加熱手段を用いてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態１では、基板１にガラス基板を用いたが、これに限られるものではなく、配線基板に一般的に用いられているセラミックス基板やガラスエポキシ基板、フレキシブルなポリイミド基板などを用いてもよい。
【００５３】
さらに、本実施の形態１で示したように、走査速度を速くすることによるレーザ光の照射時間の短縮、すなわち加熱時間を短縮するのではなく、走査速度すなわち加熱時間を調整しながら、レーザ出力を弱くしてもよい。このようにすることで、耐熱性に劣る基板での金属配線基板の形成に有効である。
【００５４】
また、本実施の形態１では、配線の厚さを０．５μｍ程度と薄くしたが、さらに配線にメッキ被膜などを施すことで、配線部分の膜厚を厚くすることも可能である。
【００５５】
以上のように本実施の形態１では、基板１上に金属微粒子分散液体２から金属前駆体被膜４を形成し、金属前駆体被膜４を金属微粒子間の融着が発生しない条件で加熱処理した後に、レーザ光線などのエネルギ線を走査照射して金属被膜１４を形成することにより、フォトリソグラフィなどの高価な装置を使用することなく、金属配線を形成することができる。また、微細な配線幅を有する金属配線を、フォトマスクなどの型を用いることなく、制御装置からのレーザ光線の出力に基づいて、任意の配線パターン１７を形成することができる。
【００５６】
また、金属微粒子分散液体２に光熱変換材料を混合したり、基板１と金属前駆体被膜４との間に光熱変換層を設けたりすることなく、基板１に対して密着性の高い配線パターン１７を形成することができるので、従来の金属配線の製造方法に比べて、処理工程を簡略化することができる。さらに、エネルギ線の走査照射の際に、金属前駆体被膜を金属化するのに要するエネルギ線を小さくでき、エネルギ線の出力装置（走査照射装置）を小型化することができる。また、エネルギ線の出力を小さくすることなく、従来どおりとすることによって、エネルギ線の照射走査速度を速くできることになり、金属配線基板の製造時間が短縮され、生産性が向上する。
【００５７】
さらに、工程を通して金属前駆体被膜は金属には変化せず、金属前駆体被膜のままであるために、金属前駆体被膜へのエネルギ線の未照射部の除去は、従来の方法を使用することができるので、従来の金属配線基板の製造工程に、本発明の製造方法を容易に導入することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
実施の形態１の加熱処理工程では、ホットプレートを用いて処理を行う場合を示した。実施の形態１のように金属前駆体被膜に対して加熱処理工程を施すことで、次工程のエネルギ線走査照射工程では、照射走査速度を速くすることができ、金属配線基板の製造に有効ではあるが、加熱処理工程を入れる必要があった。そこで、本実施の形態２では、加熱処理工程をエネルギ線の照射で行い、実施の形態１に比してさらなる工程の簡略化を行う場合について説明する。
【００５９】
本実施の形態２の金属配線基板の製造方法は、図１に示される工程図に示されるものと同様である。ただし、Ｓ１２の加熱処理工程が、第１のエネルギ線の照射によって金属前駆体被膜に加熱処理を施すものである点が、実施の形態１の場合と異なる。このとき、Ｓ１３のエネルギ線の走査照射工程では、基板表面に形成した金属前駆体被膜の表面に第２のエネルギ線を走査照射して、第２のエネルギ線を照射した領域の金属前駆体被膜を金属化する。なお、その他の工程は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００６０】
つぎに、本発明の実施の形態２による金属配線基板の製造方法について具体例を挙げて説明する。まず、金属微粒子分散液体は、金属が銀であるハリマ化成社製のＮＰＳ−Ｊ（商品名）を用いた。洗浄したガラス基板をスピンコータにセットし、スピンコーティングにより金属微粒子分散液体の塗布を行った。すなわち、ガラス基板の表面に、ピペットを用いて金属微粒子分散液体を基板全面に滴下後、ガラス基板を所定の回転速度で所定時間、たとえば１０００回転／分の回転速度で３０秒間保持して、ガラス基板の表面の金属微粒子分散液体からなる被膜、すなわち金属前駆体被膜４を形成した。
【００６１】
ついで、本実施の形態２では、金属前駆体被膜の加熱処理を第１のエネルギ線の照射によって行うが、ほぼ同時に第２のエネルギ線の照射によって、加熱処理を行った金属被膜前駆体の金属被膜化を行うものである。
【００６２】
図９は、本発明の実施の形態２によるレーザ光線の照射走査装置の概略構成を示す図である。この図９において、２０は第１のレーザ光出射部、２１は第２のレーザ光出射部、２２は第１のレーザ光源、２３は第２のレーザ光源、２４は第１と第２のレーザ光源２２，２３から出射された光線を成形し、それぞれ第１と第２のレーザ光出射部２０，２１へと導く光学系である。なお、実施の形態１のレーザ光線の照射走査装置と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。また、この図９において、基板ホルダ１１（基板１）の上面内の互いに直交する方向をｘ方向、ｙ方向とし、このｘ方向とｙ方向の両方に直交する方向（第２のレーザ光出射部２１から出射されるレーザ光線の方向）をｚ方向としている。
【００６３】
本実施の形態２では、第１のレーザ光源２２として、波長８３０ｎｍ、出力５００ｍＷの半導体レーザを用い、第２のレーザ光源２３として、波長６７０ｎｍ、出力８００ｍＷの第２の半導体レーザを用いた。また、光学系２４は、コリメータレンズ、プリズム、集光レンズなどから構成されており、第１と第２のレーザ光源２２，２３から出射したレーザ光線が、基板ホルダ１１上に固定された基板１の表面に焦点を結ぶように構成されている。また、第１と第２のレーザ光源２２，２３は、制御部１０からの信号に従って動作する。
【００６４】
つぎに、このような構成を有するレーザ光線の照射走査装置６の動作について説明する。まず、Ｓ１１で金属前駆体被膜４を形成した基板１を基板ホルダ１１にセットする。基板１のセットは、基板の裏面を真空チャックなどの手法で固定する。基板ホルダ１１は、第２のレーザ光出射部２１から出射される第２のレーザ光線の出射方向に対してｘｙｚ方向に、制御部１０からの信号によって移動する。
【００６５】
制御部１０からの信号によって第１のレーザ光源２２は駆動され、第１のレーザ光線が出射される。出射された第１のレーザ光線は光学系２４を通過することで、光線は成形され、基板ホルダ１１に固定された基板１の表面に照射されることになる。基板１の表面に照射された第１のレーザ光線が基板面上で焦点を結ぶように、基板ホルダ１１はｚ軸方向に制御系の信号に基づいて移動する。このようにして、第１のレーザ光線は、基板１の表面に形成された金属前駆体被膜４の表面に照射され、照射された第１のレーザ光線は、一部は反射し、一部は透過し、そして一部は金属前駆体被膜４に吸収される。このように、第１のレーザ光線の金属前駆体被膜４への作用により、光の一部は熱エネルギとなり、金属前駆体被膜４の第１のレーザ光線の照射部は、加熱されることになる。
【００６６】
なお、金属前駆体被膜４への加熱処理は第１のレーザ光線の照射により行うものであるが、第１のレーザ光線の照射領域や照射エネルギなどの加熱処理条件は、実施の形態１でも説明したように、金属前駆体被膜４の膜厚、金属前駆体被膜４を構成する金属微粒子の金属の種類や直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤などにより変化するものであるので、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。その際に注意すべき点は、金属前駆体被膜４の加熱処理によって、金属微粒子の融着が発生する直前で処理を止める必要があることである。第２のレーザ光線の照射走査による金属前駆体被膜４の金属被膜１４化後に、金属前駆体被膜４への第２のレーザ光線の未照射領域１５の洗浄除去を、金属微粒子分散液体の溶媒で行うが、金属微粒子の融着が発生するような条件で加熱処理を施した場合に、第２のレーザ光線の未照射領域１５が既に金属化した被膜となってしまった状態では、洗浄除去ができなくなるからである。その結果、意図しないパターンが基板１上に形成されることになり、意図する配線パターン間でのショートなどの問題の原因となってしまうために、金属微粒子の融着が発生する直前で兼ねる処理を止める必要がある。
【００６７】
金属前駆体被膜４への第１のレーザ光線を照射するのとほぼ同時に、制御部１０からの信号によって第２のレーザ光源２３が駆動され、第２のレーザ光線を出射する。出射された第２のレーザ光線は光学系２４を通過することで、光線は成形され、基板ホルダ１１に固定された基板１の表面に照射されることになる。基板１の表面に照射された第２のレーザ光線が基板面上で焦点を結ぶように、基板ホルダ１１はｚ軸方向に制御部１０からの信号に基づいて動作する。このようにして、第２のレーザ光線は、基板１の表面に形成された金属前駆体被膜４の表面に照射され、照射された第２のレーザ光線は、一部は反射し、一部は透過し、そして一部は金属前駆体被膜４に吸収される。このように、第２のレーザ光線の金属前駆体被膜４への作用により、光の一部は熱エネルギとなり、金属前駆体被膜４への第２のレーザ光線の照射部は、加熱されることになる。
【００６８】
ここで、金属前駆体被膜４は金属微粒子の分散体からなる被膜であり、金属前駆体被膜４は加熱され、所定の温度を超えると、金属前駆体被膜４の構成体である金属微粒子は互いに融着が進み、実質的に金属微粒子は連続的な金属被膜１４へと変換される。このように、金属前駆体被膜４の表面に第２のレーザ光線を照射し、第２のレーザ光線の照射部が加熱されることで、微小な金属被膜１４の領域が形成される。
【００６９】
一方で、基板ホルダ１１は、駆動系１２によって制御部１０からの信号に基づいて、ｘｙ方向に動作するので、金属前駆体被膜４の任意の位置に第１と第２のレーザ光線を照射可能となる。つまり、基板１を移動しながら第１と第２のレーザ光線を照射する第１と第２のレーザ光線による照射走査ができる。
【００７０】
このように、金属前駆体被膜４に第１のレーザ光線を照射することによって、金属前駆体被膜４に加熱処理を施して、金属前駆体被膜４が金属被膜１４に変換し易くする状態、つまり、金属微粒子同士の融着が生じる直前の状態とする。これは、金属前駆体被膜４の表面上で、第１のレーザ光線を照射走査すると、第１のレーザ光線が通過した領域の金属前駆体被膜４は、金属被膜１４に変換され易い金属前駆体被膜４へ変換できるということであり、このようにすることによって、線状の金属前駆体被膜４の加熱処理領域が形成されることになる。なお、線状の金属被膜１４として連続的な線（配線）を形成する場合には、連続的にレーザ光線を照射走査すればよいが、第１と第２のレーザ光源２２，２３の入力パワーを絞るもしくは入力を切る、またはレーザ光線と金属前駆体被膜４との間に遮光装置を設けるなどの処理をすることによって、連続線以外の断続線も容易に形成することができる。
【００７１】
また、金属前駆体被膜４に第２のレーザ光線を照射することによって、金属前駆体被膜４を加熱すると金属前駆体被膜４は金属被膜１４へと変換されるが、金属前駆体被膜４の表面上で、第２のレーザ光線を照射走査すると、第２のレーザ光線が通過した領域を金属被膜１４に変換できるということであり、このようにすることにより、線状の金属被膜１４が基板１上に形成されることになる。なお、線状の金属被膜１４は連続の場合は、連続的に第２のレーザ光線を照射走査すればよいが、第２のレーザ光源２３の入力パワーを絞るもしくは入力を切る、または第２のレーザ光線と金属前駆体被膜４との間に遮光装置を設けるなどの処理をすることによって、連続線以外の断続線も容易に形成することができる。
【００７２】
このようにして、金属前駆体被膜４に第１と第２のレーザ光線を走査照射することで金属前駆体被膜４は金属被膜１４となり、金属配線基板１６が形成される。しかしながら、第２のレーザ光線の未照射領域１５は、金属前駆体被膜４である。この金属前駆体被膜４は、金属微粒子の集合体であるため、不安定な物質であり、金属配線基板１６として用いるためには除去した方が望ましい。第２のレーザ光線の未照射領域１５の金属前駆体被膜４の除去は、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒に基板を浸漬することで行うことができる。これは、基板１に残留する金属前駆体被膜４は、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒に浸漬することで膨潤し、容易に除去可能だからである。なお、除去しにくい場合は、超音波洗浄器などを用いてもよい。最後に、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒と同一の溶媒で、リンスすることで、基板１上に金属配線基板１６が形成される。
【００７３】
以上のようにして、金属微粒子分散液体２を基板１に塗布して金属配線基板１６を形成するが、本実施の形態２の金属前駆体被膜４の形成後の加熱処理の効果を調べるために以下のような試験試料を作製し、その配線パターン１７の電気抵抗について調べた結果を示す。なお、試験試料の配線パターン１７は実施の形態１の図８と同じ配線パターン１７を使用し、実施の形態１と同様にして、配線パターン１７の直線部１８についてレーザ光線の照射走査速度を変えながら形成した。
【００７４】
基板１にはガラス基板を用い、金属微粒子分散液体２はハリマ化成社製のＮＰＳ−Ｊ（商品名）を用いた。金属微粒子分散液体２をガラス基板上にスピンコーティングで塗布して、金属前駆体被膜４をガラス基板に複数枚形成した。
【００７５】
ついで、金属前駆体被膜４を形成した基板１を図９のレーザ光線の照射走査装置６を用いて、金属前駆体被膜４にレーザ光線を照射して図８に示される配線パターン１７を形成した。このとき、試験体ごとに、レーザ光線照射の走査速度（基板ホルダのＸ方向の移動速度）を変えて行った。ただし、ここでは、図９に示されるように、第１のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜４の加熱処理を行った後に、第２のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜４を金属被膜１４に変換し配線パターン１７を形成した。最後に、金属前駆体被膜４の第２のレーザ光線の未照射領域１５を金属微粒子分散液体２の溶媒であるテトラデカンに浸漬除去後、リンスして実施の形態２の試験体を作製した。
【００７６】
また、実験の対照試料として、実施の形態２の試験体と同様に、ガラス基板に金属前駆体被膜４を形成し、前述のレーザ光線の照射走査装置６を用いてレーザ光線照射の照射走査速度（基板ホルダのＸ方向の移動速度）を変えてレーザ光線の照射により配線パターン１７を形成した。ただし、この比較例２では、第１のレーザ光線を照射することなく、すなわち金属前駆体被膜４に加熱処理を施すことなく、第２のレーザ光線の照射のみを行うことで、金属前駆体被膜４を金属に変換し配線パターン１７を形成した。最後に実施の形態の２と同様に、金属前駆体被膜４の第２のレーザ光線の未照射領域１５を金属微粒子分散液体２の溶媒であるテトラデカンに浸漬除去後、リンスして比較例２の試験体を作製した。そして、これらの実施の形態２と比較例２の試験体の各端子部１９間の電気抵抗を計測した。（表２）は、実施の形態２と比較例による試験体についての電気抵抗の計測結果を示す表である。
【００７７】
【表２】
2009004669.tif 000004
【００７８】
（表２）に示されるように、実施の形態２の試験体では、第１と第２のレーザ光線の照射走査速度を速くしていっても、直線部分の電気抵抗はほぼ４．２Ωで一定である。これに対して、比較例２の試験体では、第２のレーザ光線の照射走査速度を速くすると、直線部分の電気抵抗は増化の傾向を示し、ついには、電気抵抗は急速に増大する結果となった。
【００７９】
これは、試験体の走査速度を速くしても実施の形態２の試験体では、第２のレーザ光線の照射による金属前駆体被膜４から金属被膜１４への変換、すなわち金属前駆体被膜４を形成する金属微粒子相互の融着が、試験体の走査速度に依らずに発生しているために、その電気抵抗は安定しているものと考えられる。
【００８０】
一方の比較例２の試験体では、第２のレーザ光線の照射走査速度を速くすると、第２のレーザ光線の照射による金属前駆体被膜４から金属被膜１４への変換、すなわち金属前駆体被膜４を形成する金属微粒子相互の融着が不完全なものになり、それが、直線部分の電気抵抗の増大の傾向として現れるものと考えられる。
【００８１】
実際に、試験体の表面を観察すると、実施の形態２の試験体では、走査速度に関わらず滑らかな金属被膜１４が形成されているが、比較例２の試験体では、走査速度が速くなるにつれて、滑らかさが失われていることが確認された。このように、金属前駆体被膜４に第２のレーザ光線を照射する前に第１のレーザ光線を照射して金属前駆体被膜４の加熱処理を施す実施の形態２では、金属前駆体被膜４に第２のレーザ光線を照射する前に何等の処理を施さない比較例２と比べて、第２のレーザ光線の照射走査速度を速くしても滑らかな金属被膜１４を形成できることが示される。これは、加熱によって金属前駆体被膜４から金属被膜１４へと変換する際に、金属前駆体被膜４を予め加熱処理することで、変換、すなわち金属前駆体被膜４を構成する金属微粒子間の熱に依る融着が起こり易くなっているからであると考えられる。
【００８２】
なお、本実施の形態２では、第１のレーザ光線による金属前駆体被膜の加熱処理は、波長８３０ｎｍ、出力５００ｍＷの半導体レーザを用いて行ったが、この条件は、第１と第２のレーザ光線の照射走査速度、金属前駆体被膜４の膜厚、金属前駆体被膜４を構成する金属微粒子の金属の種類、金属微粒子の直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤などにより変化するものであり、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。その際に注意すべき点は、金属前駆体被膜４の加熱処理によって、金属微粒子の融着が発生する直前で処理を止める必要があることである。金属前駆体被膜４に第２のレーザ光線の照射走査によって配線パターン１７を形成した後の金属前駆体被膜４の第２のレーザ光線の未照射領域１５の洗浄除去は、金属微粒子分散液体２の溶媒で行うが、金属微粒子の融着が発生するような条件で加熱処理を施した場合には、既に金属化した被膜となってしまっており、洗浄除去ができなくなる。その結果、意図しない金属被膜１４が形成されることになり、意図する配線パターン１７間でのショートなどの問題の原因となる。これより、金属微粒子の融着が発生するような条件での第１のレーザ光による加熱処理は望ましくない。
【００８３】
また、第１のレーザ光線で、金属前駆体被膜４の加熱処理を行い、第２のレーザ光線で、金属前駆体被膜４を金属被膜１４化するのであるから、第１のレーザ光線のエネルギ密度は、第２のレーザ光線のエネルギ密度より小さくなければならないことはいうまでもない。これは、第１のレーザ光線のエネルギ密度が、第２のエネルギ線の密度よりも高い場合、第２のエネルギ線の照射では、加熱処理された金属前駆体被膜４から金属への変化は起こらないからである。
【００８４】
また、第１のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜４の加熱処理を行い、続けて第２のレーザ光線の照射により金属前駆体被膜４を金属化するのであるから、第１のレーザ光線の照射領域は、第２のレーザ光線の照射領域よりも広い方が、第１のレーザ光線の照射位置と第２のレーザ光線の照射位置との位置決めを行う際に、制御し易いなどの利点がある。少なくとも第１のレーザ光線の照射領域と第２のレーザ光線の照射領域とは、同じであっても構わないのであるが、第１のレーザ光による加熱処理領域を広くして、第２のレーザ光による金属化領域を狭くしておく方が、レーザ光線の照射走査の際の制御が容易になり有効である。つまり、第２のレーザ光線の照射領域は、第１のレーザ光線に包含されるようにすると、制御し易くなる。
【００８５】
さらに、本実施の形態２では、第１のエネルギ線としてレーザ光線を用いたが、第１のエネルギ線は、レーザ光線に限られるものではなく、金属前駆体被膜４を所定の温度に加熱できるエネルギを加えることができるものであればよい。たとえば、電子線、赤外線光源などを用いてもよい。ただし、金属配線を行う用途であるために、第１のエネルギ線の照射領域は狭い方が望ましいことも多く、その見地からは、第１レーザ光源２２から出た光線を光学系２４によって容易に絞ることができるレーザ光源は使い易いという点で優れている。また、レーザ光線は、半導体レーザやガスレーザなど選択の幅が広く、またレーザ光線の波長も種類が多いために選択し易い。なお、レーザ光線の波長の選択は、金属前駆体被膜４の吸収が大きい波長を選択するのが、第１のレーザ光源２２から出た光線を金属前駆体被膜４上で効率的に熱に変換でき、加熱処理に有効に使用することができる。
【００８６】
さらに、第１のレーザ光線の照射領域の中心と第２のレーザ光線の照射領域の中心とはほぼ同じ位置にある方が、第１と第２のレーザ光線の照射エネルギの調整や制御を行ない易い。これは、レーザ光線のエネルギの分布は、中心部が強いガウス分布のエネルギ分布をしており、第１のレーザ光線で金属前駆体被膜４の加熱処理を行い第２のレーザ光線で金属前駆体被膜４を金属化するのであるから、レーザ光線の照射領域の中で最も照射エネルギ密度が強いレーザ光線の照射領域の中心をほぼ同じ位置とすることで、レーザ光線の照射エネルギの調整や制御が容易になる。
【００８７】
また、第２のレーザ光線の照射領域の中心は、第１のレーザ光線の照射領域の中心より走査方向の後ろ寄りの位置とすることで、金属前駆体被膜４の加熱処理の時間を長くすることができ、第１のレーザ光線の照射エネルギの調整をし易くすることができる。
【００８８】
さらに、本実施の形態２では、基板１にガラス基板を用いたが、これに限られるものではなく、配線基板に一般的に用いられているセラミックス基板やガラスエポキシ基板、フレキシブルなポリイミド基板などを用いてもよい。
【００８９】
また、本実施の形態２で示したように、加熱時間を短縮するのではなく、加熱時間はそのままにしてレーザ出力を弱くすることもできるが、これは、耐熱性に劣る基板での金属配線基板の形成に有効である。
【００９０】
以上のように本実施の形態２では、基板上に金属微粒子分散液体２から金属前駆体被膜４を形成し、金属前駆体被膜４を金属微粒子間の融着が発生しない条件でレーザ光線などの第１のエネルギ線を走査照射して加熱処理した後に、レーザ光線などの第２のエネルギ線を走査照射して金属被膜１４を形成することにより、フォトリソグラフィなどの高価な装置を使用することなく、金属配線を形成することができる。また、微細な配線幅を有する金属配線を、フォトマスクなどの型を用いることなく、制御装置からのレーザ光線の出力に基づいて、任意の配線パターンを形成することができる。さらに、配線パターンの形成時間を短くすることができ、金属配線基板１６の生産性を向上させることができる。
【００９１】
また、金属微粒子分散液体２に光熱変換材料を混合したり、基板１と金属前駆体被膜４との間に光熱変換層を設けたりすることなく、基板に対して密着性の高い配線パターンを形成することができるので、従来の金属配線の製造方法に比べて、処理工程を簡略化することができる。さらに、実施の形態１の場合に比して、配線を形成する部分のみを加熱することができるので、配線が形成されない金属前駆体被膜４を容易に除去することができる。また、金属前駆体被膜４の加熱処理と、エネルギ線の走査照射処理とをほぼ同時に行うことができるので、実施の形態１に比して、金属配線基板の製造工程を簡略化することができる。
【００９２】
（実施の形態３）
実施の形態１，２では、基板に形成した金属前駆体被膜の処理を熱またはレーザ光による加熱処理により行ったが、本実施の形態３では、金属前駆体被膜の処理を紫外線の照射によって行う場合について説明する。
【００９３】
本実施の形態３による金属配線基板の製造方法は、実施の形態１の図１のＳ１２の加熱処理工程が、紫外線照射処理工程に変わる点が異なり、その他の工程は同じである。この紫外線照射処理工程は、基板表面に形成した金属前駆体被膜に紫外線照射処理を施す工程である。この紫外線照射で、金属前駆体被膜４内の金属微粒子を、融着する直前の状態にさせる。
【００９４】
つぎに、本実施の形態３による金属配線基板の製造方法の詳細について説明する。まず、金属が銀である金属微粒子分散液体２を用いた。実施の形態１と同様に、洗浄したガラス基板１に、スピンコーティングによる金属微粒子分散液体２の塗布を行う。具体的には、実施の形態１の図２に示されるように、スピンコータにセットしたガラス基板１の表面に、ピペット３を用いて金属微粒子分散液体２をガラス基板１全面に滴下した後、ガラス基板１を所定の回転速度で所定時間、たとえば１０００回転／分の回転速度で３０秒間、保持することで、ガラス基板１の表面に金属微粒子分散液体２からなる被膜を形成した。金属微粒子分散液体２をガラス基板１に塗布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液体２は飛散すると共に、ガラス基板１の表面に残留した金属微粒子分散液体２の溶媒の一部は蒸発し、ガラス基板１の表面には赤褐色の膜からなる金属前駆体被膜４が形成される。
【００９５】
ついで、ガラス基板１の表面に形成した金属前駆体被膜４の紫外線照射処理を行う。図１０は、本発明の実施の形態３による紫外線照射装置の概略構成を示す図である。この図５において、２５は紫外線ランプである。この紫外線ランプ２５から出る紫外線を、金属前駆体被膜４を形成したガラス基板１の全面に照射して、紫外線照射処理を行う。
【００９６】
ついで、紫外線照射処理を施した金属前駆体被膜４の表面にエネルギ線の走査照射を行う。ここでは、エネルギ線の照射走査装置として、実施の形態１の図６で用いたレーザ光線の照射走査装置６を使用した。
【００９７】
実施の形態１と同様に、金属前駆体被膜４にレーザ光線を走査照射することで金属前駆体被膜４は金属被膜１４となり、金属のパターンが形成される。しかしながら、レーザ光線の未照射領域１５は、金属前駆体被膜４であり、金属微粒子の集合体であるために、不安定な物質であり、金属配線基板１６として用いるためには除去した方が望ましい。レーザ光線の未照射領域１５の金属前駆体被膜４の除去は、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒にガラス基板１を浸漬することで行うことができる。これは、ガラス基板１に残留する金属前駆体被膜４は、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒に浸漬することで、膨潤し、容易に除去可能だからである。なお、除去しにくい場合は、超音波洗浄器などを用いてもよい。最後に、金属微粒子分散液体２に使用されていた溶媒と同一の溶媒で、リンスすることで、ガラス基板上に金属配線基板１６が形成される。
【００９８】
以上のようにして、金属微粒子分散液体２を基板１に塗布して金属配線基板１６を形成するが、本実施の形態３の金属前駆体被膜４の形成後の紫外線照射処理の効果を調べるために以下のような試験試料を作製し、その配線パターン１７の電気抵抗について調べた結果を示す。なお、試験試料の配線パターン１７は実施の形態１の図８と同じ配線パターン１７を使用し、実施の形態１と同様にして、配線パターン１７の直線部１８についてレーザ光線の照射走査速度を変えながら形成した。
【００９９】
基板１にはポリイミド樹脂基板を用い、銀からなる金属微粒子分散液体２を用いた。金属微粒子分散液体２をポリイミド樹脂基板上にスピンコーティングで塗布して、金属前駆体被膜４をポリイミド樹脂基板に形成後、紫外線照射処理を行う。紫外線照射処理は、金属前駆体被膜４に波長４０５ｎｍ、出力５０ｍＷ／ｃｍ2の紫外線の１０分間の照射により行い、実施の形態３の試験体とした。このような加熱処理をした実施の形態３の試験体を複数枚形成した。
【０１００】
また、実験の対照試料として、実施の形態３と同様に、ポリイミド樹脂基板に金属前駆体被膜４を形成した。その後、金属前駆体被膜４に紫外線照射処理を施さない基板を比較例３の試験体として複数枚形成した。
【０１０１】
つぎに、実施の形態３の試験体の基板と比較例３の試験体の基板に、上述したレーザ光線の照射走査装置６を用いてレーザ光線照射の走査速度（基板ホルダのｘ方向の移動速度）を変えてレーザ光線の照射により金属前駆体被膜４の金属被膜１４への変換処理を行った。最後に金属前駆体被膜４のレーザ光線の未照射領域１５を金属微粒子分散液体２の溶媒であるトルエンに浸漬除去後、リンスして実施の形態３の試験体と比較例の３の試験体を作製した。そして、これらの実施の形態３と比較例３の試験体の各端子部１９間の電気抵抗を計測した。（表３）は、実施の形態３と比較例による試験体についての電気抵抗の計測結果を示す表である。
【０１０２】
【表３】
2009004669.tif 000005
【０１０３】
（表３）に示されるように、実施の形態３の試験体では、レーザ光の照射走査速度を速くしていっても、直線部分の電気抵抗はほぼ８．７Ωで一定である。一方、比較例３の試験体では、レーザ光の照射走査速度を速くすると、直線部分の電気抵抗は増化の傾向を示しついには、電気抵抗は急速に増大する結果となった。
【０１０４】
これは、試験体の走査速度を速くしても実施の形態３の試験体ではその電気抵抗は安定しおり、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜４から金属被膜１４への変換、つまり金属前駆体被膜４を形成する金属微粒子相互の融着が、試験体の走査速度に依らずに発生していることを示すものである。一方、比較例３の試験体では、レーザ光線の照射走査速度を速くすると、レーザ光線の照射による金属前駆体被膜４から金属被膜１４への変換、すなわち金属前駆体被膜４を形成する金属微粒子相互の融着が不完全なものになり、それが、直線部１８の電気抵抗の増大の傾向として現れるものと考えられる。
【０１０５】
実際に、試験体の表面を観察すると、実施の形態３の試験体では、走査速度に関わらず滑らかな金属被膜１４が形成されているが、比較例３の試験体では、走査速度が速くなるにつれて、滑らかさが失われていることが確認された。このように、金属前駆体被膜４にレーザ光線を照射する前に紫外線照射処理を施す実施の形態３では、金属前駆体被膜４にレーザ光線を照射する前に何等の処理を施さない比較例３と比べて、レーザ光線の照射走査速度を速くしても滑らかな金属被膜１４を形成できることが示される。これは、金属前駆体被膜４から、加熱により金属被膜１４へと変換する際に、金属前駆体被膜４を予め紫外線照射処理することで、変換、すなわち金属前駆体被膜４を構成する金属微粒子間の熱に依る融着が起こりやすくなっているものと考えられる。
【０１０６】
なお、本実施の形態３では、金属前駆体被膜４の紫外線照射処理は波長４０５ｎｍ、５０ｍＷ／ｃｍ2を１０分間照射する条件で行ったが、この条件は、金属前駆体被膜４の膜厚、金属前駆体被膜４を構成する金属微粒子の金属の種類、金属微粒子の直径、個々の金属微粒子の周囲を覆う分散剤等により変化するものであり、これらを考慮しながら最適な条件を決めればよい。
【０１０７】
なお、本実施の形態３では、基板１にポリイミド樹脂基板を用いたが、これに限られるものではなく、配線基板に一般的に用いられているセラミックス基板やガラスエポキシ基板などを用いてもよい。
【０１０８】
さらに、本実施の形態３では、配線の厚さを０．５μｍ程度と薄くしたが、さらに配線にメッキ被膜などを施すことで、配線部分の膜厚を厚くすることも可能である。
【０１０９】
以上のように本実施の形態３では、基板上に金属微粒子分散液体２から金属前駆体被膜４を形成し、金属前駆体被膜４に紫外線を照射した後に、レーザ光線などのエネルギ線を走査照射して金属被膜１４を形成することにより、フォトリソグラフィなどの高価な装置を使用することなく、金属配線を形成することができる。また、微細な配線幅を有する金属配線を、フォトマスクなどの型を用いることなく、制御装置からのレーザ光線の出力に基づいて、任意の配線パターンを形成することができる。さらに、配線パターンの形成時間を短くすることができ、金属配線基板１６の生産性を向上させることができる。
【０１１０】
また、金属微粒子分散液体２に光熱変換材料を混合したり、基板１と金属前駆体被膜４との間に光熱変換層を設けたりすることなく、基板に対して密着性の高い配線パターンを形成することができるので、従来の金属配線の製造方法に比べて、処理工程を簡略化することができる。さらに、実施の形態１，２の場合に比して、金属前駆体被膜４を形成した基板を高温環境化に置く必要がないので、耐熱性の低い基板に対しても、基板１に対して密着性の高い、均一な電気抵抗を有する配線を容易に作成することができるという効果も有する。
【０１１１】
なお、実施の形態１，３ではエネルギ線として、実施の形態２では第２のエネルギ線としてレーザ光線を用いたが、エネルギ線はレーザ光線に限られるものではなく、金属前駆体被膜４を加熱して金属被膜１４に変換できるエネルギを、金属前駆体被膜４に加えることができるものであればよい。たとえば、エネルギ線として電子線、赤外線光源などを用いてもよい。ただし、細線からなる配線パターンが要求される場合には、エネルギ線の照射領域は狭い方が望ましいことも多く、その見地からは、光線を光学系１３によって容易に絞ることができるレーザ光源は使い易いという点で優れている。また、レーザ光線は、半導体レーザやガスレーザなど選択の幅が広く、またレーザ光線の波長も種類が多いために選択し易い。なお、レーザ光線の波長の選択は、金属前駆体被膜４の吸収が大きい波長を選択すると、レーザ光源から出た光線を金属前駆体被膜４上で効率的に熱に変換でき、金属前駆体被膜４を金属被膜１４へ変換するのに有効である。
【０１１２】
また、実施の形態１〜３では、金属微粒子の平均粒径が５ｎｍの銀からなる金属微粒子分散液体２を用いたが、金属微粒子の平均粒径は、平均粒径が５ｎｍに限るものではなく、５ｎｍより大きくても、また逆に５ｎｍより小さくても構わない。
【０１１３】
ただし、金属微粒子の平均粒径が、たとえば２０ｎｍ以上と大きくなると、金属微粒子の分散状態が悪くなり、金属微粒子分の金属微粒子分散液体２下部への沈降などが発生する。これによって、金属前駆体被膜４から金属被膜１４への変換に要するエネルギ、すなわち金属微粒子間の熱による融着の温度が高くなり、金属被膜化のために、高い温度が必要になってくるなどの問題が発生する。また逆に、金属微粒子の平均粒径が小さくなると、金属微粒子の活性度が上昇し、金属微粒子分散液体２の保管中に金属微粒子同士の融着凝集が進行するなどして、金属微粒子分散液体２の均一性が劣化する。その結果、金属前駆体被膜４が不均一となり、ひいては金属被膜１４にも不均一性が生じるなどして、金属配線基板１６の配線の不均一性にも影響が出てくるなどの問題発生の原因となる。以上により、金属微粒子の平均粒径は、選択した金属の反応性や金属微粒子同士が融着を始める温度などを基にして決めればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
以上のように、本発明にかかる金属配線基板の製造方法は、金属微粒子を有機溶媒に分散させて基板上に塗布し、所望の形状にパターニングする場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態１の金属配線基板の製造工程を示す工程図
【図２】本発明の実施の形態１による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態１による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態１による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態１による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態１による金属配線基板形成方法の処理手順の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１による試験試料の配線パターンを示す図
【図９】本発明の実施の形態２によるレーザ光線の照射走査装置の概略構成を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３による紫外線照射装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
【０１１６】
１    基板（ガラス基板）
２    金属微粒子分散液体
３    ピペット
４    金属前駆体被膜
５    ホットプレート
６    照射走査装置
７    基板ホルダ部
８    レーザ光源
９    レーザ光出射部
１０    制御部
１１    基板ホルダ
１２    駆動系
１３，２４    光学系
１４    金属被膜
１５    未照射領域
１６    金属配線基板
１７    配線パターン
１８    直線部
１９    端子部
２０    第１のレーザ光出射部
２１    第２のレーザ光出射部
２２    第１のレーザ光源
２３    第２のレーザ光源
２５    紫外線ランプ
【図１】
2009004669.tif 000006
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009004669.tif 000014
【図１０】
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