JP4052295B2 - 多層配線基板の製造方法、電子デバイス及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、多層配線基板の製造方法と、これによって得られた多層配線基板を有してなる電子デバイス及び電子機器に関する。

従来、多層のプリント配線基板を製造する方法として、以下の工程によるものが知られている。
まず、エッチングでパターン形成した単層基板を、位置合わせして各層を積層する。次いで、上下の配線層を電気的に接続するために基板の所定の位置に貫通孔をあける。そして、この貫通孔の周囲をメッキなどで導通を持たせたり、導電性ペーストで埋めることにより、多層のプリント配線基板を形成する。
しかし、このような方法は、貫通穴の部分には部品搭載用のパッドを形成することができず、また、貫通孔の直径も通常０．３ｍｍ程度となるため、高密度実装に用いるのは困難であった。

このような背景のもとに、感光性樹脂を用いて基板を貫通させることなく高密度実装用の多層プリント配線基板を製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかしながら、この製造方法では、フォトリソグラフィーやスクリーン印刷の工程を含んでいることから、プロセスが複雑になってしまい、ライン幅とスペース幅との比（Ｌ／Ｓ）が３０μｍ／３０μｍ程度の微細パターンを達成するのが困難である。
そこで、配線や絶縁層をインクジェット法等の液滴吐出法で形成する方法が提案されている。（例えば、特許文献３、特許文献４参照）
特開平１０−２８４８４１号公報 特開平１０−２００２５８号公報 特開２００３−３０９３６９号公報 特開２００３−３１８５４２号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
ところで、多層プリント配線基板等の多層配線を形成する場合、下層配線と上層配線との間を導通（通電）させるために導体柱が必要になる。この導体柱についても、インクジェット法等の液滴吐出法で形成した場合、濡れ広がりによって得られる導体柱の高さが不安定になり、その制御が困難になる。したがって、同じ平面上に複数の導体柱を形成した場合、導体柱の高さ制御が困難であることから、これら導体柱間で高さのバラツキが生じてしまい、これによって下層配線と上層配線との間で通電不良が生じるおそれがある。
また、この導体柱の形成には、マスクを用いたフォトリソ工程が用いられることが多いため生産性に劣るという問題もある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、導体柱の高さ制御を可能にし生産性の向上にも寄与できる多層配線基板の製造方法と、これによって得られた多層配線基板を有してなる電子デバイス及び電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の多層配線基板の製造方法は、基板上に少なくとも２層の導体層と、該導体層間に設けられた層間絶縁膜と、該導体層間を通電させる導体柱とを有してなる多層配線基板の製造方法であって、前記導体柱は、導電性材料を含む液滴を塗布する工程と、塗布した前記液滴に光エネルギを付与する工程と、前記光エネルギを付与した液滴上に次の液滴を積み重ねて塗布する工程とを繰り返すことにより形成され、前記液滴を塗布してから前記光エネルギを付与するまでの時間は、吐出した前記液滴の表面エネルギに基づき、前記液滴が前記着弾部位で前記表面エネルギに応じて濡れ拡がる前に設定され、且つ塗布した前記液滴に対して一滴毎に前記光エネルギを付与して定着させることを特徴とするものである。

従って、本発明の多層配線基板の製造方法では、塗布した導電性材料を含む液滴に光エネルギを付与することにより、この液滴を濡れ拡がらせずに乾燥または焼成して定着させることができる。そして、定着させた液滴上に次の液滴を塗布し、同様に光エネルギを付与して定着させることで、複数の液滴を積み上げた導体柱を得ることができる。この導体柱は、液滴直径とほぼ同じ太さになるので、微細径の導体柱とすることが可能になるとともに、積み上げる塗布液滴数に応じて所望の高さ精度を確保（制御）することが可能になる。よって、特に複数の導体柱を同一工程で形成して多層配線基板を形成する場合に、導体柱間での高さのバラツキに起因して配線層間で通電不良が生じるのを防止することができる。

前記導電性材料を含む液滴を塗布してから前記光エネルギを付与するまでの時間は、吐出した前記液滴の表面エネルギに基づいて、より詳細には、前記液滴が前記着弾部位で前記表面エネルギに応じて濡れ拡がる前に前記光エネルギを付与できる時間に設定することが好適である。
この場合、直径が小さい間に液滴を定着させることになり、微細径を有する導体柱を容易に得ることが可能になる。
また、着弾部位が親液性を有する場合でも、直径が小さい間に液滴を定着させることになるため、着弾部位の表面エネルギに依存することなく微細径を有する導体柱を形成することが可能になり、特に表面エネルギが大きく親液性の着弾部位に対して液滴を塗布することにより、導体層等と導体柱との密着性を高めることができる。

また、本発明では、前記液滴の着弾部位の材質に応じて前記光エネルギの付与量を設定することが好適である。
この場合、例えば液滴の着弾部位が導体層である場合と、液滴である場合とでは光に対する反射率が異なり、同じエネルギ量で光を照射しても液滴に付与される光エネルギの量が異なるため、着弾部位の材質に応じて光エネルギの付与量を設定することで、実際に液滴に付与されるエネルギ量を一定にすることが可能になる。

また、本発明では、積み重ねた前記液滴の頂部位置を検出する工程と、検出した前記頂部位置に基づいて、前記光エネルギの付与位置を調整する工程とを有する手順を好適に採用可能である。
これにより、液滴が積み上げられて頂部位置が変化した場合でも、適切な位置で光エネルギを付与することが可能になり、十分な乾燥または焼成を行うことができる。
頂部位置を検出する方法としては、光検出器を設置する方法、反射光の拡がりを検出する方法、回折光の分布を検出する方法等を用いることができる。
さらに、液滴の吐出数と導体柱の高さとの相関関係を予め求めておき、吐出した液滴数に応じて光エネルギの付与位置を調整することも可能である。

また、本発明では、前記液滴をそれぞれ吐出する複数のノズルと前記基板とを相対移動させながら前記液滴を塗布する工程を有し、前記ノズルの配列ピッチに応じて、前記基板の相対移動速度と、前記液滴の吐出周波数とを同期させる構成を好適に採用可能である。
これにより、本発明では、吐出した液滴がノズルの配列ピッチに応じて基板（導体層）に積み重なることになり、導体柱を形成するために、基板（またはノズル）を停止させる必要がなくなり、基板（またはノズル）の加速・減速に係る時間ロスをなくして生産性を向上させることが可能になる。

また、前記液滴をそれぞれ吐出する複数のノズルと前記基板とを相対移動させながら前記液滴を塗布する場合には、前記光エネルギの照射分布を前記相対移動方向を長手方向とする長円形状とすることが好適である。
この構成では、次の着弾位置に基板（またはノズル）が相対移動する間に液滴を乾燥または焼成することが可能になる。

液滴としては、光熱変換材料を含有することが望ましい。
この構成では、付与された光エネルギを効果的に熱エネルギに変換することが可能になり、効率的に液滴の乾燥または焼成を行うことができる。光熱変換材料としては公知のものを使用することができ、光を効率よく熱に変換できる材料であれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム、その酸化物及び／又はその硫化物よりなる金属層や、カーボンブラック、黒鉛又は赤外線吸収色素等が添加された高分子よりなる有機層等が挙げられる。赤外線吸収色素としては、アントラキノン系、ジチオールニッケル錯体系、シアニン系、アゾコバルト錯体系、ジインモニウム系、スクワリリウム系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系等が挙げられる。また、エポキシ樹脂等の合成樹脂をバインダとし、そのバインダ樹脂に前記光熱変換材料を溶解又は分散してもよい。

また、本発明では、前記少なくとも２層の導体層と前記層間絶縁膜とが液滴吐出法により形成されることが好ましい。
これにより、基板上の構造体を液滴吐出工程で形成できることになり、マスクを使用したフォトリソ工程を経る必要がなくなり生産性の向上に寄与できる。

一方、本発明の電子デバイスは、基板上に少なくとも２層の配線層と、該配線層間に設けられた層間絶縁膜と、該配線層間を通電させる導体柱とを有してなる多層配線基板を備える電子デバイスであって、前記導体柱が上記の製造方法によって製造されたものであることを特徴としている。
また、本発明の電子機器は、基板上に少なくとも２層の配線層と、該配線層間に設けられた層間絶縁膜と、該配線層間を通電させる導体柱とを有してなる多層配線基板を備える電子機器であって、前記導体柱が上記の製造方法によって製造されたものであることを特徴としている。
これにより、本発明では、得られる導体柱の高さ制御が可能になっているので、小型化及び精密化を実現した電子デバイス及び電子機器を得ることができる。

以下、本発明の多層配線基板の製造方法、電子デバイス及び電子機器の実施の形態を、図１ないし図８を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の多層配線基板の製造方法に用いる液滴塗布装置について説明する。
この液滴塗布装置としては、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して基板に塗布する液滴吐出装置（インクジェット装置）が用いられる。

図１は、液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置（液滴塗布装置）ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と、Ｘ軸方向駆動軸４と、Ｙ軸方向ガイド軸５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ７と、クリーニング機構８と、基台９と、ヒータ１５とを備えている。
ステージ７は、この液滴吐出装置ＩＪによりインク（液体材料）を設けられる基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。

液滴吐出ヘッド１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルからは、ステージ７に支持されている基板Ｐに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。

Ｘ軸方向駆動軸４には、Ｘ軸方向駆動モータ２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸４が回転すると、液滴吐出ヘッド１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸５は、基台９に対して動かないように固定されている。ステージ７は、Ｙ軸方向駆動モータ３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７をＹ軸方向に移動する。

制御装置ＣＯＮＴは、液滴吐出ヘッド１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ２に液滴吐出ヘッド１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３にステージ７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構８は、液滴吐出ヘッド１をクリーニングするものである。クリーニング機構８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸５に沿って移動する。クリーニング機構８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
ヒータ１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ１５の電源の投入及び遮断も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１と基板Ｐを支持するステージ７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向を走査方向、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド１の吐出ノズルは、非走査方向であるＸ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図１では、液滴吐出ヘッド１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。

液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３×１０^５Ｐａ程度の高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。

図２は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図２において、液体材料（機能液）を収容する液体室２１に隣接してピエゾ素子２２が設置されている。液体室２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子２２は駆動回路２４に接続されており、この駆動回路２４を介してピエゾ素子２２に電圧を印加し、ピエゾ素子２２を変形させることにより、液体室２１が変形し、ノズル２５から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を所定の駆動波形で変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子２２の歪み速度が制御される。
なお、液滴吐出方式としては、液体材料を加熱し発生した泡（バブル）により液体材料を吐出させるバブル（サーマル）方式でも採用可能であるが、ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。

また、本実施の形態においては、図３に示すように、液滴吐出ヘッド１の走査方向一方側に位置して光検出器１１が設けられ、液滴吐出ヘッド１の走査方向他方側に位置してレーザ光源１２が複数のノズル毎にそれぞれ設けられている。光検出器１１は、液滴吐出ヘッド１の直下の位置に検知光を照射し、その反射光を検出することにより積み上げられた（積み重なった）液滴の頂部位置を検出するものであり、検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。

なお、液滴の頂部位置検出としては、反射光の広がりを調べる方法、回折光の分布を調べる方法等を用いてもよい。さらに、液滴の吐出数と、積み上げられた液滴の頂部位置との関係を予め求めておき、吐出した液滴数に応じて頂部位置を求めることも可能である。この場合、光検出器を省略することができる。

レーザ光源１２は、制御装置ＣＯＮＴの制御の下、液滴吐出ヘッド１の下方に向けて斜入射でレーザ光を照射するものであり、内部にはレーザ光を集光する光学素子（図示せず）が設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、光学素子の位置を調整することにより、レーザ光の焦点位置、すなわちレーザ光による光エネルギ付与位置を調整することが可能な構成となっている。なお、本実施の形態では、微小径の液滴に対して効果的に光エネルギを付与するために、図４に示すように、ビーム中心の光強度が高くなるビームプロファイルとした。

続いて、上記の液滴吐出装置ＩＪを用いた液滴塗布方法により導電性の柱状体を形成する方法について説明する。
まず導電性材料を含む液滴（導電性インク）について説明する。
この導電性インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液からなるものである。
本実施の形態では、導電性微粒子として、例えば、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の粒径は１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、後述する液体吐出ヘッドのノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、１ｎｍより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。

分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法（インクジェット法）への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。

ここでは、Ａｇナノ粒子分散系（６０wt％）有機溶剤（有機溶剤；ｎ−テトラデカン）の液滴を吐出するものとする。
また、本実施の形態では、液滴吐出用の導電性インクに例えば光熱変換材料が含有されている。光熱変換材料としては、例えば、アルミニウム、その酸化物及び／又はその硫化物よりなる金属層や、カーボンブラック、黒鉛又は赤外線吸収色素等が添加された高分子よりなる有機層等が挙げられる。赤外線吸収色素としては、アントラキノン系、ジチオールニッケル錯体系、シアニン系、アゾコバルト錯体系、ジインモニウム系、スクワリリウム系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系等が挙げられる。また、エポキシ樹脂等の合成樹脂をバインダとし、そのバインダ樹脂に前記光熱変換材料を溶解又は分散してもよい。

また、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ（ＹＡＧ基本波；波長１０６４ｎｍ）、ＹＡＧレーザ（ＹＡＧ二倍波；波長５３２ｎｍ）、半導体レーザ（波長８０８ｎｍ）、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長４４２ｎｍ）、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長３２５ｎｍ）、ＹＶＯ_４レーザ（波長２６６ｎｍ）等を用いることができるが、ここではＹＡＧレーザ（ビーム直径が約２０μｍのガウシアンビーム）を用いる。そして、基板Ｐに対しては、インクとの密着性を高めるために、紫外線照射処理やＯ_２プラズマ処理等により、予め親液性（高表面エネルギ）を付与している。
なお、ここでは、形成すべき柱状体の位置に応じてノズル２５が、図３の紙面と垂直な方向に複数配置されているものとする。

まず、液滴吐出ヘッド１に対して柱状体を形成すべき位置に基板Ｐを移動させ、位置決めする。そして、ヘッド１のノズル２５から一滴目の液滴Ｌを吐出して基板Ｐ上に塗布する。塗布した液滴Ｌ（Ｌ１とする）は、表面張力により一旦丸い状態となるが、基板Ｐの表面が親液化されているため、一定の時間、または、液滴の表面エネルギーに応じた時間（例えば約２０マイクロ秒）が経過した後に濡れ拡がり始め、数十ミリ秒程度をかけて基板Ｐの表面エネルギと液滴表面エネルギーに応じた接触角になるまで濡れ拡がる。この時間は既知であるため、制御装置ＣＯＮＴは、液滴Ｌ１が基板Ｐの表面で濡れ拡がる前にレーザ光源１２からレーザ光（例えば１．０Ｗ／ｍｍ^２を１ミリ秒）を照射させる。レーザ光の照射により光エネルギが付与された液滴Ｌ１は、乾燥または焼成する。この液滴Ｌ１に対するレーザ光の照射は、次（二滴目）の液滴が積み重ねられればよいため、必ずしも焼成する必要はなく、表面が乾く程度のエネルギでよい。
特に、液滴Ｌには光熱変換材料が含まれているため、付与されたエネルギが効率的に熱に変換されるため、効果的に液滴Ｌ１に熱を付与して乾燥または焼成させることができる。

一滴目の液滴Ｌ１が定着したら、制御装置ＣＯＮＴはこの液滴Ｌ１上に液滴吐出ヘッド１から二滴目の液滴Ｌ２を吐出させ、液滴Ｌ２が液滴Ｌ１上に塗布された後に、直ちにレーザ光を照射させる。このとき、レーザ光を照射すべき位置（集光位置）は、液滴Ｌ１に対してレーザ照射するときよりも高い位置になっている。そのため、制御装置ＣＯＮＴは、光検出器１１が検出した液滴Ｌ２の頂部位置に基づいてレーザ光源１２の光学素子を移動させ、レーザ光の焦点位置（光エネルギの付与位置）を液滴Ｌ２の頂部に変更する。

また、液滴Ｌ１は基板Ｐ上に塗布されていたが、液滴Ｌ２は液滴Ｌ１上に塗布されているため、レーザ照射点における反射率が異なる。そのため、液滴Ｌ２に対して液滴Ｌ１と同等の光エネルギを付与すると、液滴Ｌ２に加わる熱が大きくて蒸発してしまう可能性がある。そのため、制御装置ＣＯＮＴは、二滴目以降の液滴に対しては、一滴目の液滴Ｌ１よりも小さな光エネルギ（例えば０．５Ｗ／ｍｍ^２を１ミリ秒）を付与するというように、液滴の着弾部位の材質に応じて光エネルギの付与量を設定する。
このように、液滴Ｌ２に光エネルギを付与して乾燥または焼成することで、液滴Ｌ１上に液滴Ｌ２を積み重ねた状態で塗布・定着させることができる。
そして、同様の手順で液滴Ｌ２上に液滴Ｌ３以降を塗布、乾燥または焼成を順次繰り返すことにより、基板Ｐ上に高さ数百ミクロン程度の柱状体Ｔを形成することができる。

続いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法について説明する。
ここでは、図５（ｄ）に示すように、基板Ｐ上に２層の導体層Ｅ１、Ｅ２と、これら導体層Ｅ１、Ｅ２間に設けられた層間絶縁膜１４と、導体層Ｅ１、Ｅ２間を通電させる導体柱Ｔとを有する多層配線基板３０を製造する場合の例について説明する。

まず図５（ａ）に示すように、基板Ｐ上に１層目の導体層Ｅ１として配線Ｗ１及び電子素子Ｄ１を形成する。
上記の導電性インクを配する（塗布する）基板Ｐとしては、例えばポリイミドからなる基板が用いられるが、このような基板のインク塗布面については、導電性インクの塗布に先立ち、予め撥インク処理（撥液処理）を施しておくのが好ましい。このように撥インク処理を施しておくことにより、基板Ｐ上に吐出する（塗布する）導電性インク等の位置をより高精度に制御することができる。

まず、図５（ａ）に示すように、基板ＰをＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で洗浄し、その後、波長２５４ｎｍの紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ^２の強度で１０分間照射してさらに洗浄（紫外線照射洗浄）する。続いて、この基板Ｐに撥インク処理を施すため、ヘキサデカフルオロ１，１，２，２テトラヒドロデシルトリエトキシシラン０．１ｇと基板Ｐとを容積１０リットルの密閉容器に入れ、１２０℃で２時間保持する。これにより、基板Ｐの表面に撥インク性の単分子膜を形成することができる。この単分子膜が形成された基板Ｐの表面は、前記導電性インクとの接触角が例えば約６０°となる。

しかし、このような約６０°の接触角は、液滴吐出法で前記導電性インクを吐出（描画）し、配線を形成するためには大きすぎる。そこで、この基板Ｐに、前記洗浄をしたときと同じ波長（２５４ｎｍ）の紫外線を例えば２分間照射する。その結果、前記基板Ｐ表面の、導電性インクとの接触角を約３５°に調整することができる。
なお、撥インク処理の代わりに受容層を形成してもよい。すなわち、例えば多孔性シリカ粒子、アルミナ、アルミナ水和物等とバインダーとを有した多孔質層や親水性のポリマーによりインクを膨潤させて吸収させるものを受容層とし、この受容層を予め基板Ｐの表面上に形成しておいてもよい。

そして、撥インク処理が行われた基板Ｐ上に、液滴吐出装置ＩＪの液滴吐出ヘッド１から前記導電性インクを液滴として吐出する。この吐出にあたっては、例えば特開２００３−１３３６９１号公報に記載されているような吐出方法を採用することができる。すなわち、前記導電性インクの液滴を複数、基板Ｐ上にそれぞれ間隔をあけて吐出し、その後、この間隔を埋めるようにして液滴を再度吐出し、液滴からなる導電性インクを連続させるようにする吐出方法を、配線形成の手法として好適に採用することができる。このような液滴吐出法による吐出により、焼成前で例えば線幅５０μｍの配線Ｗ１を、複数形成することができる。

また、本実施の形態では、基板Ｐ上に設けられた電子素子Ｄ１も上述した液滴吐出法により形成されている。この電子素子Ｄ１としては、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されるが詳細については後述する。

そして、これら電子素子Ｄ１及び配線Ｗ１が形成された基板Ｐ上に、上述した導電性インクの塗布及びレーザ光の照射を繰り返して、図５（ｂ）に示すように、導体柱Ｔとなる柱状体を例えば５μｍの高さに形成する。このとき、各柱状体は、電子素子Ｄ１または配線Ｗ１にそれぞれ接続した状態で形成される。

続いて、形成した導体柱Ｔ、電子素子Ｄ１及び配線Ｗ１の周囲に層間絶縁膜の一部を形成するべく、前記の液滴吐出ヘッド１を用いた液滴吐出法により、液状の絶縁材料を塗布し、図５（ｃ）に示すように導体柱Ｔより僅かに低い高さ（例えば厚さ４μｍ）の絶縁層（層間絶縁膜）１４を、導体柱Ｔの上面側を露出させた状態に形成する。この絶縁層１４を形成するための絶縁材料、すなわち前記層間絶縁膜を形成するための絶縁材料としては、例えばアサヒ化学社製のＵＶ硬化型絶縁材料である、エポキシアクリレート系樹脂ＵＶＦ−１０Ｇ（商品名）が用いられる。

この絶縁材料は、紫外線照射硬化型（光硬化型）であるとともに、無溶剤型（無溶媒型）であるので、硬化前後での膜厚の変化（減少）がほとんど起こらず、したがって前記の導体柱Ｔに応じた高さに形成するのが容易になっている。そこで、このような絶縁材料を導体柱Ｔ（及び電子素子Ｄ１、配線Ｗ１）の周囲に配したら、その後、この絶縁材料に例えば波長３５７ｎｍの紫外線を、照度５０ｍＷ／ｃｍ^２で約１分間照射することにより、この絶縁材料を全硬化させる。
ここで、絶縁材料の表面は、セルフレベリング効果によって平坦となり、したがって得られる絶縁層１４の表面も平坦になる。

次いで、１層目の導体層Ｅ１の形成と同様にして前記導電性インクを吐出し、その後焼成することにより、図５（ｄ）に示すように層間絶縁膜１４上に、第２層目の導体層Ｅ２として、所定の導体柱Ｔ間に接続状態の配線Ｗ２を形成する。これにより、本発明の多層配線基板３０が得られる。

次に、電子素子Ｄ１としての薄膜トランジスタについて図６を参照して説明する。
なお、この図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
基板Ｐ上には、ＴＦＴの能動層を形成するための半導体膜が成膜される。本例では、この半導体膜をアモルファスシリコン膜とするが、半導体膜はこれ以外の半導体材料、例えばゲルマニウム等であってもよい。

次に、堆積した半導体膜の結晶化を行なう。半導体膜の結晶化工程は、いわゆるレーザ照射による方法、急速加熱法（ランプアニール法や熱アニール法など）、固相成長による方法等によって実現することができる。
次に、ＴＦＴの領域を画定するための素子分離を行うことにより、基板Ｐ上には所定形状の多結晶半導体膜６１が形成される。

そして、上述の導体柱Ｔと同様に導電性材料を含む液滴の塗布及びレーザ照射を繰り返し、液滴を積み重ねることにより、半導体膜６１の表面に柱状の導体柱Ｍｓ，Ｍｄを形成する。この導体柱Ｍｓ，Ｍｄは、それぞれ半導体膜６１のソース領域，ドレイン領域と後述のソース用中間電極６３ｓ，ドレイン用中間電極６３ｄとを電気的に接続するためのコンタクトプラグとして機能するものである。
続いて、上述の層間絶縁膜１４と同様に、液滴吐出法を用いて導体柱Ｍｓ，Ｍｄの周囲、即ち、導体柱Ｍｓ，Ｍｄを除いた基板の全面に酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜６２を形成する。ここでは、例えばポリシラザンをキシレンに混合した塗布液（ポリシラザンを含む液体材料）の液滴を上述した液滴吐出ヘッド１から基板上に吐出・塗布することによりゲート絶縁膜６２を形成する。

次に、ゲート絶縁膜６２上の所定位置に、上述した配線Ｗ１、Ｗ２と同様に、液滴吐出法によりゲート配線６３をパターニングする。そして、ゲート絶縁膜６２、ゲート配線６３及び導体柱Ｍｓ，Ｍｄを覆うように、且つ導体柱Ｍｓ，Ｍｄの天端面が露出するように層間絶縁膜６４を形成する。この層間絶縁膜６４の形成方法は、ゲート絶縁膜６２の形成方法と同様に液滴吐出法である。
この後、ゲート配線６３と同様に、液滴吐出法を用いてソース電極を含むソース配線６５ｓ、及びドレイン電極を含むドレイン配線６５ｄをそれぞれ導体柱Ｍｓ，Ｍｄに接続するように形成する。
このようにして、薄膜トランジスタＤ１が製造される。

以上のように、本実施の形態では、塗布した導電性材料を含む液滴に光エネルギを付与して定着させる工程と、定着した液滴上に次の液滴を積み重ねて塗布する工程とを繰り返すことにより、高さ精度が確保された導体柱Ｔを得ることができる。また、導体柱Ｔの太さ（径）は、吐出する液滴量を高精度に管理できる液滴吐出方式の液滴径となるので、微細径の導体柱Ｔを容易に形成することが可能である。加えて、本実施の形態では、導体柱Ｔのみならず、導体層Ｅ１、Ｅ２を構成する電子素子Ｄ１、配線Ｗ１、Ｗ２や層間絶縁膜１４も含めた多層配線基板３０の構成層を液滴吐出法で形成しているので、マスクを使用したフォトリソ工程を経る必要がなくなり生産性の大幅な向上に寄与できる。

また、本実施の形態では、液滴Ｌを塗布してから光エネルギを付与するまでの時間は、液滴Ｌの表面エネルギに基づき、液滴Ｌが濡れ拡がる前に設定されているので、着弾部位が親液性であっても、微細径の導体柱Ｔを形成すことができる。そのため、基板Ｐや電子素子Ｄ１、配線Ｗ１に対して密着性が高い導体柱Ｔを形成することが可能になる。しかも、本実施の形態では、液滴Ｌの着弾部位の材質に応じて光エネルギの付与量を調整するので、塗布した液滴Ｌが蒸発してしまう等の不都合を生じさせず、所望の導体柱Ｔを安定して形成することができる。加えて、本実施の形態では、光検出器１１の検出結果に応じてレーザ光の焦点位置を調整するので、液滴の高さが変動しても塗布した液滴毎に効果的に光エネルギを付与することができ、迅速、且つ確実に導体柱Ｔを形成することができる。さらに、本実施の形態では、液滴Ｌに光熱変換材料を含有させているので、光エネルギを効果的に熱エネルギに変換することが可能になり、塗布した液滴を効率的に定着させることができる。

（第２実施形態）
続いて、本発明に係る多層配線基板の製造方法の第２実施形態について図７を参照して説明する。
上記第１実施形態では、液滴吐出ヘッド１（ノズル２５）と基板Ｐとの相対移動を停止させた状態で液滴Ｌを塗布する構成としたが、本実施の形態では、液滴吐出ヘッド１（ノズル２５）と基板Ｐとを相対移動（図７では基板Ｐを右方向に移動）させながら液滴を吐出する場合について説明する。

本実施の形態では、ノズル２５は上記相対移動方向にライン状に配列されており、ノズルの配列ピッチに応じて、基板Ｐの相対移動速度と、液滴の吐出周波数とを同期させる。より詳細には、配列ピッチをＨ、基板Ｐの相対移動速度をＶＰ、液滴Ｌの吐出周波数をｆとすると、以下の式（１）を満足する相対移動速度及び吐出周波数を採用する。
Ｈ＝ＶＰ／ｆ …（１）
式（１）を満足する条件で液滴を吐出することにより、基板Ｐ上にはノズル数の液滴が積み重ねられた柱状体Ｔが形成されることになる。

また、本実施の形態では、既に積み上げられた液滴数がノズル毎に既知であるため、その液滴数に応じた高さにシフトした位置にレーザ光源１２が配置されている。なお、レーザ光源１２の高さを変えずに光学素子の焦点位置のみを変えてもよい。

また、このレーザ光源１２は、液滴の着弾位置（基板Ｐ上または先に塗布された液滴上）がビーム端にかかるように、上記相対移動方向を長手方向とする長円形状の照射分布を有している。従って、基板Ｐが移動して、塗布された液滴Ｌが次の着弾位置に到達する間に液滴Ｌを乾燥または焼成して定着させることができる。
本実施の形態では、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、導体柱Ｔを形成する毎に基板Ｐを停止させる必要がないので、基板Ｐの加速・減速の時間ロスを排除することができ、より効率的な生産を実現することができる。
なお、本実施の形態において、複数列に導体柱Ｔを形成する場合には、ノズル及びレーザ光源を紙面と直交する方向に複数並べればよい。

また、上記第１、第２実施形態では、各ノズル毎にレーザ光源を配置したが、回折格子を使ってビームスポットのアレイを形成してもよいし、光ファイバを用いてレーザ光を分配する構成としてもよい。

このような多層配線基板の製造方法によって得られた多層配線基板は、例えば半導体素子等を備えて構成される各種の電子デバイスに用いられるが、このような多層配線基板を備えた各種の電子デバイスは、全て本発明の電子デバイスとなる。
また、電子デバイス以外にも、前記多層配線基板は各種の表示デバイスや駆動デバイスに適用可能であり、これらデバイスは、例えばワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置や、携帯電話、腕時計型電子機器など、各種の電子機器における表示部等として好適に用いることができる。

図８（ａ）〜（ｃ）は、前記の多層配線基板を用いた電子機器の実施の形態例を示す図である。
図８（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体（電子機器）を示し、符号１００１は表示部を示している。
図８（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８（ｂ）において、符号１１００は時計本体（電子機器）を示し、符号１１０１は表示部を示している。
図８（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図８（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置（電子機器）、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は表示部を示している。
図８（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、本発明の多層配線基板を備えているので、小型化及び精密化が向上した高品質の電子機器となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、製造する多層配線基板３０を、基板Ｐ上に導体層Ｅ１、Ｅ２と、これら導体層Ｅ１、Ｅ２間を通電させる導体柱Ｔとを有した２層構造のものとしたが、本発明はこれに限定されることなく、３層構造、あるいは４層以上の構造を有する多層配線基板の製造にも適用することができる。

本発明に係る液滴吐出装置の概略斜視図である。 ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための図である。 液滴吐出ヘッドの近傍に光検出器及びレーザ光源が配置された図である。 レーザ光における位置と光強度との関係を示す図である。 本発明の多層配線基板の製造方法を示す工程図である。 薄膜トランジスタの概略構成を示す図である。 本発明に係る多層配線基板の製造方法の第２実施形態を示す図である。 本発明の電子機器の例を示す図である。

符号の説明

Ｅ１、Ｅ２…導体層 Ｄ１…電子素子、 Ｗ１、Ｗ２…配線、 ＩＪ…液滴吐出装置（液滴塗布装置）、 Ｌ、Ｌ１〜Ｌ３…液滴、 Ｐ…基板、 Ｔ、Ｍｓ、Ｍｄ…導体柱（柱状体）、 １４…絶縁層（層間絶縁膜）、 ２５…ノズル、 ３０…多層配線基板、 １０００…携帯電話本体（電子機器）、 １１００…時計本体（電子機器）、 １２００…情報処理装置（電子機器）

Claims (9)

1. 基板上に少なくとも２層の導体層と、該導体層間に設けられた層間絶縁膜と、該導体層間を通電させる導体柱とを有してなる多層配線基板の製造方法であって、
   前記導体柱は、導電性材料を含む液滴を塗布する工程と、
   塗布した前記液滴に光エネルギを付与する工程と、
   前記光エネルギを付与した液滴上に次の液滴を積み重ねて塗布する工程とを繰り返すことにより形成され、
   前記液滴を塗布してから前記光エネルギを付与するまでの時間は、吐出した前記液滴の表面エネルギに基づき、前記液滴が前記着弾部位で前記表面エネルギに応じて濡れ拡がる前に設定され、
   且つ塗布した前記液滴に対して一滴毎に前記光エネルギを付与して定着させることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 請求項１記載の多層配線基板の製造方法において、
   前記液滴の着弾部位の材質に応じて前記光エネルギの付与量を設定することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
3. 請求項１または２記載の多層配線基板の製造方法において、
   積み重ねた前記液滴の頂部位置を検出する工程と、
   検出した前記頂部位置に基づいて、前記光エネルギの付与位置を調整する工程とを有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法において、
   前記液滴をそれぞれ吐出する複数のノズルと前記基板とを相対移動させながら前記液滴を塗布する工程を有し、
   前記ノズルの配列ピッチに応じて、前記基板の相対移動速度と、前記液滴の吐出周波数とを同期させることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
5. 請求項４記載の多層配線基板の製造方法において、
   前記光エネルギの照射分布を前記相対移動方向を長手方向とする長円形状とすることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法において、
   前記液滴は、光熱変換材料を含有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法において、
   前記少なくとも２層の導体層と前記層間絶縁膜とが液滴吐出法により形成されることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
8. 基板上に少なくとも２層の配線層と、該配線層間に設けられた層間絶縁膜と、該配線層間を通電させる導体柱とを有してなる多層配線基板を備える電子デバイスであって、
   前記導体柱が、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたものであることを特徴とする電子デバイス。
9. 基板上に少なくとも２層の配線層と、該配線層間に設けられた層間絶縁膜と、該配線層間を通電させる導体柱とを有してなる多層配線基板を備える電子機器であって、
   前記導体柱が、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたものであることを特徴とする電子機器。

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