特許ウォッチ

公開番号2025051639
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2024159460
出願日2024-09-13
発明の名称金属配線の製造方法、金属配線製造装置、レーザ光照射制御装置及びレーザ光照射制御プログラム
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01B 13/00 20060101AFI20250327BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】外観が良好で高信頼性の金属配線を製造することが可能な金属配線の製造方法、金属配線製造装置、レーザ光照射制御装置及びレーザ光照射制御プログラムの提供。
【解決手段】金属及び/又は金属酸化物を含む膜の予め設定された照射領域にレーザ光を照射することで金属配線を形成する配線形成工程を含む、金属配線の製造方法であって、配線形成工程において、レーザ光の照射ターゲット位置を第1の方向に走査しながら第1の方向と異なる第2の方向に移動させることによって、照射ターゲット位置を、照射領域を含む走査領域に亘って走査し、レーザ光が第1の走査線S1上の点Xに照射されてから、第1の走査線S1と異なる第2の走査線S2上にあり且つ点Xからの距離がレーザ光のビーム径の2倍以下である点Yに照射されるまでの時間Tは、1ms以上であり、照射領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度は、1W/mm²以上5000W/mm²以下である、方法。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
金属及び／又は金属酸化物を含む膜の予め設定された照射領域にレーザ光を照射することで金属配線を形成する配線形成工程を含む、金属配線の製造方法であって、
前記配線形成工程において、
レーザ光の照射ターゲット位置を第１の方向に走査しながら前記第１の方向と異なる第２の方向に移動させることによって、前記照射ターゲット位置を、前記照射領域を含む走査領域に亘って走査し、
前記レーザ光が第１の走査線Ｓ１上の点Ｘに照射されてから、前記第１の走査線Ｓ１と異なる第２の走査線Ｓ２上にあり且つ前記点Ｘからの距離が前記レーザ光のビーム径の２倍以下である点Ｙに照射されるまでの時間Ｔは、１ｍｓ以上であり、
前記照射領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度は、１Ｗ／ｍｍ
2
以上５０００Ｗ／ｍｍ
2
以下である、方法。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
前記配線形成工程が、
照射領域パターンを含む走査領域パターンを生成する、走査領域パターン生成ステップ；
前記走査領域パターンに走査パラメータを割り当てる、パラメータ割り当てステップ；並びに
前記走査領域パターン及び前記走査パラメータに従って前記照射ターゲット位置を走査することによって前記照射領域にレーザ光を照射する、照射ステップ；
を含み、
前記走査パラメータが、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力強度、及び照射ターゲット位置の走査速度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記走査領域パターンが、前記照射領域パターンと、非照射領域パターンとで構成されており、
前記非照射領域パターンが、前記第１の方向において前記照射領域パターンを挟むように配置されており、
前記走査パラメータが、レーザ光の照射及び非照射を更に含み、
前記パラメータ割り当てステップにおいて、前記照射領域パターンにレーザ光の照射を割り当てるとともに前記非照射領域パターンにレーザ光の非照射を割り当てる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の方向において、前記照射領域パターンの長さ１００％に対する前記非照射領域パターンの合計長さが０．１％以上である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記膜が、中心波長３５５ｎｍのレーザ光に対する吸光率５０％以上を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
金属及び／又は金属酸化物を含む膜の予め設定された照射領域にレーザ光を照射することで金属配線を形成するための、金属配線製造装置であって、
前記金属配線製造装置が：
膜を保持する膜保持部；
レーザ光を発生させるレーザ発振装置；
前記レーザ発振装置から出射されたレーザ光を走査するレーザ光走査装置；並びに
前記レーザ発振装置及び前記レーザ光走査装置を制御する処理装置；
を備え、
前記処理装置が：
照射領域パターンを含む走査領域パターン；及び
前記走査領域パターンに割り当てられた走査パラメータ；
に従った走査制御信号を前記レーザ発振装置及び前記レーザ光走査装置に出力することによって、前記走査制御信号に従って、レーザ光の照射ターゲット位置を第１の方向に走査しながら前記第１の方向と異なる第２の方向に移動させて前記照射領域を含む走査領域に亘って前記照射ターゲット位置を走査するように、前記レーザ発振装置及び前記レーザ光走査装置を動作させ、
前記レーザ光が第１の走査線Ｓ１上の点Ｘに照射されてから、前記第１の走査線Ｓ１と異なる第２の走査線Ｓ２上にあり且つ前記点Ｘからの距離が前記レーザ光のビーム径の２倍以下である点Ｙに照射されるまでの時間Ｔが、１ｍｓ以上であり、前記照射領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度が、１Ｗ／ｍｍ
2
以上５０００Ｗ／ｍｍ
2
以下であり、
前記走査パラメータが、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力強度、及び照射ターゲット位置の走査速度を含む、金属配線製造装置。
【請求項７】
前記走査領域パターンが、前記照射領域パターンと、非照射領域パターンとで構成されており、
前記非照射領域パターンが、前記第１の方向において前記照射領域パターンを挟むように配置されており、
前記走査パラメータが、レーザ光の照射及び非照射を更に含み、
前記照射領域パターンにレーザ光の照射が割り当てられているとともに前記非照射領域パターンにレーザ光の非照射が割り当てられている、請求項６に記載の金属配線製造装置。
【請求項８】
金属及び／又は金属酸化物を含む膜の予め設定した照射領域にレーザ光を照射するために金属配線製造装置のレーザ発振装置及びレーザ光走査装置を制御するレーザ光照射制御装置であって、
照射領域パターンを含む走査領域パターンの座標データを生成する座標データ生成部と、
前記座標データに対して、予め設定した走査パラメータを割り当てて、前記座標データ及び前記走査パラメータに従った走査制御信号を生成する走査制御信号生成部と、
前記走査制御信号をレーザ発振装置及びレーザ光走査装置に出力する出力部とを有し、
前記走査パラメータが、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力強度、及び照射ターゲット位置の走査速度を含み、
前記走査制御信号に従って、レーザ光の照射ターゲット位置が第１の方向に走査しながら前記第１の方向と異なる第２の方向に移動されることによって、前記照射ターゲット位置が、前記照射領域を含む走査領域に亘って走査され、前記レーザ光が第１の走査線Ｓ１上の点Ｘに照射されてから、前記第１の走査線Ｓ１と異なる第２の走査線Ｓ２上にあり且つ前記点Ｘからの距離が前記レーザ光のビーム径の２倍以下である点Ｙに照射されるまでの時間Ｔが、１ｍｓ以上であり、前記照射領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度が、１Ｗ／ｍｍ
2
以上５０００Ｗ／ｍｍ
2
以下である、
レーザ光照射制御装置。
【請求項９】
前記走査領域パターンが、前記照射領域パターンと、非照射領域パターンとで構成されており、
前記非照射領域パターンが、前記第１の方向において前記照射領域パターンを挟むように配置されており、
前記走査パラメータが、レーザ光の照射及び非照射を更に含み、
前記照射領域パターンにレーザ光の照射が割り当てられているとともに前記非照射領域パターンにレーザ光の非照射が割り当てられている、請求項８に記載のレーザ光照射制御装置。
【請求項１０】
金属及び／又は金属酸化物を含む膜の予め設定した照射領域にレーザ光を照射するために金属配線製造装置のレーザ発振装置及びレーザ光走査装置を制御するレーザ光照射制御プログラムであって、
入力された、照射領域パターンを含む走査領域パターンの座標データを生成し、
前記座標データに対して、予め設定した走査パラメータを割り当て、
前記座標データ及び前記走査パラメータに従った走査制御信号を生成し、
前記走査制御信号を出力する、
ことをレーザ光照射制御装置に実行させ、
前記走査パラメータが、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力強度、及び照射ターゲット位置の走査速度を含み、
前記走査制御信号に従って、レーザ光の照射ターゲット位置が第１の方向に走査しながら前記第１の方向と異なる第２の方向に移動されることによって、前記照射ターゲット位置が、前記照射領域を含む走査領域に亘って走査され、前記レーザ光が第１の走査線Ｓ１上の点Ｘに照射されてから、前記第１の走査線Ｓ１と異なる第２の走査線Ｓ２上にあり且つ前記点Ｘからの距離が前記レーザ光のビーム径の２倍以下である点Ｙに照射されるまでの時間Ｔが、１ｍｓ以上であり、前記照射領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度が、１Ｗ／ｍｍ
2
以上５０００Ｗ／ｍｍ
2
以下である、
レーザ光照射制御プログラム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属配線の製造方法、金属配線製造装置、レーザ光照射制御装置及びレーザ光照射制御プログラムに関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
回路基板は、基板上に導電性の配線を施した構造を有する。回路基板の製造方法は、一般的に、次の通りである。まず、金属箔を貼り合せた基板上にフォトレジストを塗布する。次に、フォトレジストを露光及び現像して所望の回路パターンのネガ状の形状を得る。次に、フォトレジストに被覆されていない部分の金属箔をケミカルエッチングにより除去してパターンを形成する。これにより、高性能の導電性基板を製造することができる。しかしながら、従来の方法は、工程数が多く、煩雑であると共に、フォトレジスト材料を要する等の欠点がある。これに対し、金属粒子及び金属酸化物粒子からなる群から選択された粒子を分散させた分散体で基板上に所望の金属配線を直接印刷する直接配線印刷技術が注目されている。この技術は、工程数が少なく、フォトレジスト材料を用いる必要がない等、極めて生産性が高い。
【０００３】
直接印刷配線技術の一例としては、分散体をスクリーン印刷、インクジェット印刷等によって基材上に印刷して塗膜を形成し、その後当該塗膜を、レーザ光の走査照射等によって熱焼成することで低抵抗な金属配線を得ることが知られている。熱焼成を要する部位にのみレーザ光を照射する方法によれば、基材の耐熱性が比較的低い場合であっても、所望の金属配線を容易に形成できる。例えば、従来、金属又は金属酸化物の微粒子を含む分散体を基材上に塗布して形成した塗膜上にレーザ光を走査する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１は、金属粒子を含む表面に光線を繰り返し走査して前記金属粒子を焼結させ、金属配線を形成する工程を具備し、前記金属配線を構成する走査線の長さに応じて光線を走査する速度を異ならせることを特徴とする金属配線の製造方法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１４０２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回路基板においては、金属配線の抵抗が低いことに加え、当該抵抗の部位によるばらつきが小さい（すなわち高信頼性である）ことが求められる。塗膜上にレーザ光を繰り返し走査
することは、塗膜に含まれる金属粒子の焼結性を向上させる観点から有利である。しかし、この方法では、配線を形成する際にレーザ光により発生する熱が原因となって、パターン（特にパターン端部）に焦げ付き、アブレーション等の欠陥部が生じるという問題があった。このような欠陥部は、金属配線の外観及び信頼性において不利である。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決し、外観が良好で高信頼性の金属配線を製造することが可能な金属配線の製造方法、金属配線製造装置、レーザ光照射制御装置及びレーザ光照射制御プログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、以下の項目を包含する。
［項目１］
金属及び／又は金属酸化物を含む膜の予め設定された照射領域にレーザ光を照射することで金属配線を形成する配線形成工程を含む、金属配線の製造方法であって、
前記配線形成工程において、
レーザ光の照射ターゲット位置を第１の方向に走査しながら前記第１の方向と異なる第２の方向に移動させることによって、前記照射ターゲット位置を、前記照射領域を含む走査領域に亘って走査し、
前記レーザ光が第１の走査線Ｓ１上の点Ｘに照射されてから、前記第１の走査線Ｓ１と異なる第２の走査線Ｓ２上にあり且つ前記点Ｘからの距離が前記レーザ光のビーム径の２倍以下である点Ｙに照射されるまでの時間Ｔは、１ｍｓ以上であり、
前記照射領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度は、１Ｗ／ｍｍ
2
以上５０００Ｗ／ｍｍ
2
以下である、方法。
［項目２］
前記配線形成工程が、
照射領域パターンを含む走査領域パターンを生成する、走査領域パターン生成ステップ；
前記走査領域パターンに走査パラメータを割り当てる、パラメータ割り当てステップ；並びに
前記走査領域パターン及び前記走査パラメータに従って前記照射ターゲット位置を走査することによって前記照射領域にレーザ光を照射する、照射ステップ；
を含み、
前記走査パラメータが、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力強度、及び照射ターゲット位置の走査速度を含む、項目１に記載の方法。
［項目３］
前記走査領域パターンが、前記照射領域パターンと、非照射領域パターンとで構成されており、
前記非照射領域パターンが、前記第１の方向において前記照射領域パターンを挟むように配置されており、
前記走査パラメータが、レーザ光の照射及び非照射を更に含み、
前記パラメータ割り当てステップにおいて、前記照射領域パターンにレーザ光の照射を割り当てるとともに前記非照射領域パターンにレーザ光の非照射を割り当てる、項目２に記載の方法。
［項目４］
前記第１の方向において、前記照射領域パターンの長さ１００％に対する前記非照射領域パターンの合計長さが０．１％以上である、項目３に記載の方法。
［項目５］
前記膜が、中心波長３５５ｎｍのレーザ光に対する吸光率５０％以上を有する、項目１～４のいずれかに記載の方法。
［項目６］
金属及び／又は金属酸化物を含む膜の予め設定された照射領域にレーザ光を照射することで金属配線を形成するための、金属配線製造装置であって、
前記金属配線製造装置が：
膜を保持する膜保持部；
レーザ光を発生させるレーザ発振装置；
前記レーザ発振装置から出射されたレーザ光を走査するレーザ光走査装置；並びに
前記レーザ発振装置及び前記レーザ光走査装置を制御する処理装置；
を備え、
前記処理装置が：
照射領域パターンを含む走査領域パターン；及び
前記走査領域パターンに割り当てられた走査パラメータ；
に従った走査制御信号を前記レーザ発振装置及び前記レーザ光走査装置に出力することによって、前記走査制御信号に従って、レーザ光の照射ターゲット位置を第１の方向に走査しながら前記第１の方向と異なる第２の方向に移動させて前記照射領域を含む走査領域に亘って前記照射ターゲット位置を走査するように、前記レーザ発振装置及び前記レーザ光走査装置を動作させ、
前記レーザ光が第１の走査線Ｓ１上の点Ｘに照射されてから、前記第１の走査線Ｓ１と異なる第２の走査線Ｓ２上にあり且つ前記点Ｘからの距離が前記レーザ光のビーム径の２倍以下である点Ｙに照射されるまでの時間Ｔが、１ｍｓ以上であり、前記照射領域に照射されるレーザ光のエネルギー密度が、１Ｗ／ｍｍ
2
以上５０００Ｗ／ｍｍ
2
以下であり、
前記走査パラメータが、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力強度、及び照射ターゲット位置の走査速度を含む、金属配線製造装置。
［項目７］
前記走査領域パターンが、前記照射領域パターンと、非照射領域パターンとで構成されており、
前記非照射領域パターンが、前記第１の方向において前記照射領域パターンを挟むように配置されており、
前記走査パラメータが、レーザ光の照射及び非照射を更に含み、
前記照射領域パターンにレーザ光の照射が割り当てられているとともに前記非照射領域パターンにレーザ光の非照射が割り当てられている、項目６に記載の金属配線製造装置。
［項目８］
金属及び／又は金属酸化物を含む膜の予め設定した照射領域にレーザ光を照射するために金属配線製造装置のレーザ発振装置及びレーザ光走査装置を制御するレーザ光照射制御装置であって、
照射領域パターンを含む走査領域パターンの座標データを生成する座標データ生成部と、
前記座標データに対して、予め設定した走査パラメータを割り当てて、前記座標データ及び前記走査パラメータに従った走査制御信号を生成する走査制御信号生成部と、
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、外観が良好で高信頼性の金属配線を製造することが可能な、金属配線の製造方法、金属配線製造装置、レーザ光照射制御装置及びレーザ光照射制御プログラムが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態における走査領域パターンの例について説明する図である。
本実施形態における走査領域パターンの例について説明する図である。
本実施形態における走査領域パターンの例について説明する図である。
本実施形態における走査領域パターンの例について説明する図である。
本実施形態における走査領域パターンの例について説明する図である。
本実施形態における走査領域パターンの例について説明する図である。
本実施形態における走査領域パターンの例について説明する図である。
本実施形態の金属配線製造装置の構成例を示す模式図である。
本実施形態の金属配線製造装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態のレーザ光照射制御プログラムによって実行される処理について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許