【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0220
利用課題名 / Title
印刷銅配線の断面観察による焼結処理評価
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
銅ペースト,スクリーン印刷,銅配線,低温プラズマ焼結,大気圧プラズマ,過熱水蒸気処理
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
吉田 誠
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
白川 直樹
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
市販の銅ペーストをスクリーン印刷して作成した銅配線を用い、低温プラズマ焼結を施した試料に対して、集束イオンビーム (Focused Ion Beam, FIB) 加工を行なって断面を観察し、焼結深さ、グレーンサイズ・ボイドの有無を見る。
尚、この研究は前年度からの継続である。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】
集束イオンビーム加工観察装置（FIB）【NPF034】
【実験方法】
スクリーン印刷の改良版技術を用いてフィルム基板上に市販の銅ペーストを印刷する。それに対し低温プラズマ焼結 (CPS) を施す。CPSとは、酸素ポンプにより極低酸素雰囲気を実現した処理容器の中で、ホットプレート上の試料に大気圧プラズマを吹き付け、銅ペーストを金属銅として焼結させるという方法である。
得られた試料に対し、FIBによる彫り込みを行なって、試料断面を露出させて観察する。
CPSは試料の表面から大気圧プラズマを吹き付ける手法であるため、焼結は表面から始まり、深さ方向に進行してゆく。この焼結深さを判断するほか、グレーンサイズ・ボイドの有無についても調べる。
結果と考察 / Results and Discussion
前年度までに、市販のスクリーン印刷用銅ペーストを用い、試料厚み14μm全体にわたり焼結が進んだものが得られた。グレーンサイズは最大1.0μmで、グレーンどうしは融着し、緻密度が増していた。しかし、完全に一体化し緻密な膜を形成している状態には至らず、グレーン間には小さいボイドが存在していた。
今年度は、このボイドを無くすために、銅ペーストに含まれる樹脂成分除去工程を強化することが必要と考え、新たに過熱水蒸気処理をプラズマ処理の前段に加えた。その結果、表面から3μm程度の緻密なCu層が得られた。しかし、試料厚み14μm全体には行き渡っていなかった。緻密層をさらに浸透させるには、銅ペースト材料の改良も必要だと考える。
今後もNPFの装置を使わせていただきながら研究を進めていく予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件