DE19518512C2

DE19518512C2 - Palladium-containing precursor material and method for producing metallic microstructures on dielectric substrates with a palladium-containing precursor material

Info

Publication number: DE19518512C2
Application number: DE19518512A
Authority: DE
Inventors: Michael Toepper; Thomas Stolle; Detlef Krabe; Gerhard Chmiel; Gisela Schammler; Herbert Reichl
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2015-05-20
Also published as: DE19518512A1; TW312856B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Precursormaterial, enthaltend eine Palladiumverbindung in einem organischen Lösungsmittel zur Herstellung von metallischen Mikrostrukturen auf dielektrischen Substraten nach einem Volladditivverfahren, wobei in der zur Schichtbildung verwendeten Lösung mindestens ein Zusatzstoff enthalten ist, der in seinem Eigenabsorptionsbereich eine irreversible photochemische Reaktion zeigt.The invention relates to a precursor material containing a palladium compound in an organic solvent for the production of metallic microstructures on dielectric substrates by a full additive process, the solution used for layer formation containing at least one additive which shows an irreversible photochemical reaction in its self-absorption region.

Description

Zur Herstellung von metallischen Mikrostrukturen für Leiterplatten, Mikrochips und Multichipmodule sind seit einigen Jahren Verfahren gemäß der sogenannten Additivtechnik bekannt, bei der im Gegensatz zur her kömmlichen Subtraktivtechnik beim Strukturieren der Metallschicht diese selektiv erzeugt (und nicht ent sprechend der Subtraktivtechnik weggeätzt) wird. Eine Übersicht bekannter Verfahren ist z. B. in A. Gemmler u. a. Galvanotechnik 74 1523 (1983), gegeben.For the production of metallic microstructures for Printed circuit boards, microchips and multichip modules are For some years now, the so-called Additive technology known, in contrast to the ago conventional subtractive technology when structuring the Metal layer creates this selectively (and not ent is etched away according to the subtractive technique). A Overview of known methods is e.g. B. in A. Gemmler u. a. Galvanotechnik 74 1523 (1983).

Neue Verfahren arbeiten mit Pd- oder Pt-Verbindungen enthaltenden Precursormaterialien, wie sie z. B. von K. Kondo u. a.: J. Electrochem. Soc. 139 (10) 2815 (1992) - oder A. M. Mance: Appl. Phys. Lett 60 (19) 2350 (1992) beschrieben sind. New processes work with Pd or Pt connections containing precursor materials such as z. B. from K. Kondo u. a .: J. Electrochem. Soc. 139 (10) 2815 (1992) - or A. M. Mance: Appl. Phys. Lett 60 (19) 2350 (1992).

Bei diesen Verfahren werden die guten katalytischen Eigenschaften von feinverteiltem Palladium als "Keime" für die anschließende außenstromlose chemisch- reduktive Metallabscheidung genutzt, wobei sich diese Verfahren in der Art der Strukturbildung der Keim schicht unterscheiden. Im allgemeinen wird dabei zu nächst auf einem Substrat flächenmäßig gleichmäßig ei ne Precursorschicht aufgebracht (spin-on-Verfahren), diese entweder photochemisch durch eine Maskenbe lichtung oder auch thermochemisch durch eine Laser belichtung selektiv, ggf. zunächst in ein Zwischen bild, umgewandelt, das in einem weiteren Verfahrens schritt (z. B. Oxidationsprozeß zur Beseitigung orga nischer Substanzen oder Austauschreaktion eines un edlen Metalls gegen Pd oder Pt) zu dem eigentlichen Keimbild umgesetzt wird. Zur Vermeidung von Bildver schleierungen wird die nicht umgesetzt Precursorver bindung durch einen nach der Belichtung erfolgenden Entwicklungsschritt von der Substratfläche abgelöst.In these processes, the good ones are catalytic Properties of finely divided palladium as "germs" for the subsequent electroless chemical reductive metal deposition, whereby this Process in the way of structure formation of the germ distinguish layer. In general, this becomes next, evenly on a substrate ne precursor layer applied (spin-on process), this either photochemically through a mask mask light or thermochemically using a laser Selective exposure, if necessary first in an intermediate image, converted into another process step (e.g. oxidation process for elimination orga niche substances or exchange reaction of an un noble metal against Pd or Pt) to the actual Seed pattern is implemented. To avoid image distortion the precursorver is not implemented binding through one after exposure Development step detached from the substrate surface.

Seit jüngster Zeit sind Verfahren bekannt, bei denen als geeigneter Precursorbestandteil Paladiumacetat (PdAc) eingesetzt wird. Dieses bildet aus organischen Lösungen sehr gleichmäßige amorphe Schichten, die sich deshalb gut zur Herstellung von Mikrostrukturen auf dielektrischen Substanzen einsetzen lassen. Die Struk turierung erfolgt dabei entweder in einem thermischen Prozeß durch Laserbestrahlung, wie z. B. beschrieben in M. E. Gross u. a.: J. Appl. Phys. 61 1628 (1987) und H. Esrom u. a.: Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 158 109 (1990) oder durch die Belichtung mit einem speziellen inkohä renten Excimer-Strahler bei 172 nm (H. Esrom u. a.: Appl. Surf. Sci. 46 158 (1990)).Processes in which as a suitable precursor component, palladium acetate (PdAc) is used. This forms from organic Solutions very uniform amorphous layers that are therefore good for making microstructures let dielectric substances be used. The structure Turing takes place either in a thermal Process by laser radiation, such as. B. described in M. E. Gross u. a .: J. Appl. Phys. 61 1628 (1987) and H. Esrom u. a .: Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 158 109 (1990) or by exposure to a special inco pension excimer emitters at 172 nm (H. Esrom et al .: Appl. Surf. Sci. 46 158 (1990)).

Ein wesentlicher Nachteil von Laserprozessen ist je doch im seriellen Ablauf der Strukturierung zu sehen. A major disadvantage of laser processes is ever but to be seen in the serial structuring process.

Ausgedehnte aktivierte Flächen von einigen mm² lassen sich nur durch Abscannen der zu strukturierenden Ober fläche mit dem Laserstrahl herstellen.Extended activated areas of a few mm ² can only be produced by scanning the surface to be structured with the laser beam.

Andere ebenfalls verwendete Lichtquellen (Hg-, Xe- oder Metalldampf-Hoch- bzw. Höchstdruckentladung) er zeugen polychromatisches Licht im Bereich < 260 nm, das von PdAc nur sehr schwach absorbiert wird. Eine allein durch Photolyse des z. B. PdAc gewünschte Struk turierung kann deshalb nur durch extrem lange Bestrah lungszeiten (3 bis 50 h) erreicht werden.Other light sources also used (Hg, Xe or metal vapor high or maximum pressure discharge) er generate polychromatic light in the range <260 nm, which is only very weakly absorbed by PdAc. A solely by photolysis of the z. B. PdAc desired structure Tururing can therefore only be done by extremely long exposure times (3 to 50 h) can be achieved.

Nur im Fall der Hg-Niederdruckentladung wird ein na hezu monochromatisches Licht bei einer vergleichsweise kurzen Wellenlänge von λ_max = 254 nm erreicht. Die Strahlungsintensität ist jedoch nicht hoch genug, so daß sich auch hier sehr große Bestrahlungszeiten er geben. Hinzu kommt, daß diese Lampen in Form von Ent ladungsröhren mit Längen von z. B. 0,5-1,0 m angebo ten werden, so daß der Einsatz in konventioneller Alignertechnik der Photolithographie nicht möglich ist.An almost monochromatic light with a comparatively short wavelength of λ _max = 254 nm is only achieved in the case of Hg low-pressure discharge. However, the radiation intensity is not high enough, so that there are also very long irradiation times. In addition, these lamps in the form of Ent charge tubes with lengths of z. B. 0.5-1.0 m are offered, so that use in conventional aligner technology of photolithography is not possible.

Auch von einer photochemischen Umsetzung mittels auf geweitetem Laserstrahl hinter einer Chrom(/Quarz)- Maske bei 248 nm wird berichtet: "LAD-Verfahren", J. Ganz u. a.: Jahrbuch d. Oberflächentechnik Bd. 47 S. 319, Berlin-Heidelberg (1991) Metall-Verlag GmbH.Also by means of a photochemical conversion widened laser beam behind a chrome (/ quartz) - Mask at 248 nm is reported: "LAD method", J. Ganz u. a .: yearbook d. Surface Technology Vol. 47 p. 319, Berlin-Heidelberg (1991) Metall-Verlag GmbH.

Nachteilig bei den vorstehend beschriebenen Prozessen ist einerseits die geringe Schreibgeschwindigkeit der Laserbelichtung, die zwar zur Ausbildung von Linien geeignet ist, Flächen aber nur mit Schwierigkeiten ab bilden kann. Die beschriebene Maskenbelichtung in Kom bination mit dem Excimerstrahler bzw. dem Excimer- Laser weist demgegenüber zwar Vorzüge auf, jedoch sind derartige Belichtungsvorrichtungen sehr teuer. Außer dem treten beim Aufbau von metallischen Mikro strukturen nach den beschriebenen Verfahren insbeson dere bei Verwendung von anorganischen Substraten, wie Quarzglas, SiO₂ auf Si, aber auch bei glatten organi schen Dielektrika leicht Haftprobleme auf, die zur teilweisen oder vollständigen Ablösung ganzer Struk turelemente bei fortschreitender Dicke der Metalli sierung führen. Die genannten Nachteile stehen einem breiten Einsatz dieser Verfahren bei der Herstellung von Leiterplatten, Mikrochips und Multichipmodulen entgegen.A disadvantage of the processes described above is on the one hand the low writing speed of the laser exposure, which is suitable for forming lines, but can only form surfaces with difficulty. The described mask exposure in combination with the excimer emitter or the excimer laser has advantages over it, however, such exposure devices are very expensive. In addition, the build-up of metallic microstructures using the processes described, in particular when using inorganic substrates, such as quartz glass, SiO ₂ on Si, but also with smooth organic dielectrics, easily causes adhesion problems which contribute to the partial or complete detachment of entire structural elements lead to increasing thickness of the metallization. The disadvantages mentioned stand in the way of the widespread use of these processes in the production of printed circuit boards, microchips and multichip modules.

Es wurde bereits versucht, den Einsatz teurer Belich tungstechnik (Laser, Excimerstrahler) dadurch zu um gehen, daß einer entsprechenden metallorganischen Ver bindung (Au- und Cr-Resinate) photochemisch vernetzend wirkende Azide oder Bisazide hinzugefügt wurden und damit der Wellenlängenbereich des aktinischen Lichtes bis zur g-Linie des Hg-Emissionsspektrums (436 nm) er weitert wurde. Ansonsten wird ein üblicher photolitho graphischer Prozeß durchgeführt, wobei allerdings nach erfolgter Reliefbildung organische Bestandteile durch Anwendung hoher Temperatur oxidativ zerstört werden müssen: S. Takechi, Polymer Engin. Sci. 32 (21) 1605 (1992). Der Einsatz organischer Dielektrika als Sub stratschichten (Polyimid, Poly-benzocyclobuten) ist damit wegen der auftretenden Wärmebelastung nicht mög lich.Attempts have been made to use expensive Belich tion technology (laser, excimer emitter) go that a corresponding organometallic Ver Binding (Au and Cr resinates) photochemically cross-linking acting azides or bisazides have been added and hence the wavelength range of actinic light up to the g-line of the mercury emission spectrum (436 nm) was continued. Otherwise, a common photolitho graphic process carried out, however after Relief formation organic components Use of high temperature can be destroyed oxidatively must: S. Takechi, Polymer Engin. Sci. 32 (21) 1605 (1992). The use of organic dielectrics as a sub stratschichten (polyimide, poly-benzocyclobutene) not possible because of the heat load Lich.

Aus der DE 33 37 790 A1 ist ein Verfahren zur chemi schen Metallisierung unter Anwendung der Volladdi tivtechnik bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, Chrom(III)-Komplexverbindungen zuzusetzen. Dieser Zu satzstoff geht dabei Redoxreaktion mit dem Edelmetall salz ein. DE 33 37 790 A1 describes a method for chemi metallization using the full addi tivtechnik known. It is proposed Add chromium (III) complex compounds. This too The substitute is a redox reaction with the precious metal salt.

Weitere Verfahren sind aus der DE 39 38 669 A1, DE 38 26 046 A1 sowie der JP 02-133579 bekannt. Bei diesen Verfahren wird aber kein Zusatzstoff verwendet.Further methods are known from DE 39 38 669 A1, DE 38 26 046 A1 and JP 02-133579 are known. At however, no additive is used in this process.

Ausgehend hiervon ist es deshalb die Aufgabe der vor liegenden Erfindung, ein neues Precursormaterial an zugeben, mit dessen Hilfe eine strukturierte Additiv metallisierung mittels Standardverfahren der Feinst leitertechnik (Photolithographie, stromlose Metalli sierung) möglich sein soll, wobei die Prozeßzeiten der Belichtung unter denen des Standes der Technik liegen sollen. Das Verfahren soll dabei so durchführbar sein, daß bei keinem Verfahrensschritt eine Temperaturbela stung < 300°C auftritt.Based on this, it is therefore the task of the lying invention, a new precursor material admit using a structured additive metallization using standard fine conductor technology (photolithography, electroless metalli sation) should be possible, the process times of Exposure is below that of the prior art should. The process should be feasible that no temperature step in any process step temperature <300 ° C occurs.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Precursormaterials durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, in bezug auf das Verfahren zur Herstellung von metal lischen Mikrostrukturen durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.The task is regarding the precursor material by the characterizing features of claim 1, with regard to the method of manufacturing metal mical microstructures by the characteristic Features of claim 7 solved. The subclaims show advantageous developments.

Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, ein Precur sormaterial einzusetzen, das neben den bisher schon aus dem Stand der Technik bekannten Palladiumverbin dungen mindestens einen Zusatzstoff enthält, der in seinem Eigenabsorptionsbereich eine irreversible pho tochemische Reaktion zeigt.According to the invention, a Precur is therefore proposed use material that has been used in addition to the previous ones Palladium compound known from the prior art contains at least one additive, which in its self-absorption area an irreversible pho shows chemical reaction.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden unter photo chemischen Reaktionen solche verstanden, die durch ein eingeschaltetes Licht im Wellenlängenbereich von 250 bis 500 nm initiiert werden. Dadurch wird eine Zerset zungsreaktion der Palladiumverbindung aktiviert. Dies führt zu einer Entwickelbarkeit, d. h., zu einer durch ein Lösungsmittel verursachten Differenzierbarkeit zwischen belichteten und unbelichteten Stellen der Precursorschicht, so daß an den belichteten Stellen Pd-Prä-Keime entstehen, die thermisch oder chemisch reduktiv in solche Pd-Keime überführt werden, die in einem an und für sich bekannten Folgeprozeß metalli siert werden können.According to the present invention, under photo chemical reactions understood those that are caused by a switched on light in the wavelength range of 250 up to 500 nm can be initiated. This will result in a decomposition tion reaction of the palladium compound activated. This leads to developability, i. i.e., to a through a solvent caused differentiability between exposed and unexposed areas of the Precursor layer so that at the exposed areas Pd pre-germs arise that are thermal or chemical are reductively converted into those Pd nuclei that are in a follow-up process known per se can be settled.

Bei den erfindungsgemäßen Zusatzstoffen handelt es sich demnach um Verbindungen, die bei der bildmäßigen Belichtung eine eigene (d. h. auch ohne organische Pal ladiumverbindung ablaufende) irreversible photochemi sche Reaktion zeigen. Die Zusatzstoffe sind dabei be vorzugterweise so ausgewählt, daß das Absorptionsmaxi mum von mindestens einem der Zusatzstoffe < 250 nm, bevorzugt < 360 nm, ist. Dadurch wird es möglich, daß mit an und für sich üblichen bekannten Strahlern, z. B. UV-Strahler der Photolithographie, gearbeitet werden kann.The additives according to the invention are are therefore connections that are involved in the pictorial Exposure own (i.e. without organic pal irreversible photochemi show reaction. The additives are be preferably selected so that the absorption maxi mum of at least one of the additives <250 nm, is preferably <360 nm. This makes it possible for with conventional radiators known per se, e.g. B. UV lamps of photolithography can.

Bevorzugterweise werden Zusatzstoffe eingesetzt, die in ihrem Eigenabsorptionsbereich eine Vernetzungsre aktion oder eine Spaltungsreaktion zeigen. Unter Ver netzungsreaktionen werden insbesondere die Bildung von Oligomeren und/oder Polymeren verstanden, unter Spal tungsreaktionen entweder Abspaltungen von Gruppen, z. B. Aromaten oder Spaltungen von Verbindungen. Bei spiele für Zusatzstoffe, die eine photochemische Ver netzung ermöglichen, sind Zusatzstoffe, in denen C=C- Doppelbindungssysteme oder gespannte Ringsysteme wie z. B. in Benzocyclobutenen vorliegen. Spezielle Stoff gemische aus dieser Gruppe werden unter der Bezeich nung Cyclotene® von der Firma DOW Chemicals in den Handel gebracht.Additives are preferably used which a cross-linking re in its self-absorption range action or a cleavage reaction. Under Ver wetting reactions are particularly the formation of Oligomers and / or polymers understood by Spal reaction either by splitting off groups, e.g. B. aromatics or splits of compounds. At games for additives that have a photochemical ver Enable wetting are additives in which C = C- Double bond systems or strained ring systems such as e.g. B. present in benzocyclobutenes. Special fabric Mixtures from this group are listed under the designation Cyclotene® from DOW Chemicals in the Brought to trade.

Bei Polystyrol wird bei 254 nm eine Abspaltung des aromatischen Substituenten erreicht. Ein weiterer Zusatzstoff in dieser Klasse sind die kommerziell er hältlichen Cyclotene® (Firma DOW Chemicals).In the case of polystyrene, the cleavage of the aromatic substituents achieved. Another additive in this class they are commercial available Cyclotene® (DOW Chemicals).

Bei den aromatischen Aziden oder Bis-Aziden tritt ebenfalls im Bereich < 250 nm eine Spaltung ein. Als besonders geeignet haben sich z. B. 2.6-Bis-(4-azido benzyliden) oder 5-Azido-2-nitro-benzoesäure erwiesen.With the aromatic azides or bis-azides occurs also cleavage in the range <250 nm. As z. B. 2.6-bis (4-azido benzylidene) or 5-azido-2-nitro-benzoic acid.

Der Zusatzstoff/die Zusatzstoffe kann/können dabei in einem Masseanteil von mindestens 10 bis höchstens 70% (bezogen auf den Feststoffanteil) in der Mischung ent halten sein. Das erfindungsgemäße Precursormaterial kann dabei einen oder auch mehrere der vorstehend er wähnten Zusatzstoffe oder auch photochemisch inaktive Verbindungen enthalten, wobei jeweils gefordert ist, daß mindestens einer der Zusatzstoffe eine irreversib le photochemische Reaktion zeigt.The additive (s) can be used in a mass fraction of at least 10 to at most 70% (based on the solids content) ent in the mixture to be hold. The precursor material according to the invention can one or more of the above he mentioned additives or also photochemically inactive Contain connections, whereby each is required that at least one of the additives is irreversible shows photochemical reaction.

Bei den Palladiumverbindungen ist es bevorzugt, wenn diese Palladiumacetat ist. Als Lösemittel können alle bisher schon für diese Precursormaterialien bekannten Lösemittel, wie z. B. Aceton oder Homologe, Chloroform oder andere halogenierte Kohlenwasserstoffe, Toluol, Xylole, Essigester und Homologe eingesetzt werden. Der Anteil aller Feststoffe in der gemeinsamen Lösung ist dabei von der Art der gewählten Beschichtungstechnolo gie abhängig und daher nur von der jeweiligen Löslich keitsgrenze eingeschränkt, er beträgt z. B. im spin-on- Verfahren bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%.In the case of the palladium compounds, it is preferred if this is palladium acetate. All can be used as solvents already known for these precursor materials Solvents such as B. acetone or homologs, chloroform or other halogenated hydrocarbons, toluene, Xylenes, ethyl acetate and homologs are used. The Share of all solids in the common solution is the type of coating technology chosen gie dependent and therefore only on the respective Soluble limited limit, it is z. B. in spin-on Process preferably 1 to 10 wt .-%.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Mikrostrukturen auf di elektrischen Substraten nach einem Volladditivverfah ren. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, als Pre cursormaterial eine wie vorstehend beschriebene Lösung einzusetzen. Dadurch wird es nun möglich, daß mit einem inkohoränten Licht gearbeitet werden kann, wobei die Wellenlänge des Lichtes, das für die Belichtung vorgesehen ist, im Bereich < 250 nm, besonders bevor zugt < 360 nm, liegen kann.The invention further relates to a method for Manufacture of metallic microstructures on di electrical substrates after a full additive process ren. According to the invention, it is now proposed as Pre cursor material a solution as described above to use. This makes it possible that with a inco-inconsistent light can be worked with the wavelength of the light used for the exposure is provided in the range <250 nm, especially before pulls <360 nm.

Dadurch werden gegenüber dem bisherigen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren deutliche Vorteile er zielt, weil nämlich nun mit kommerziell ökonomisch er hältlichen UV-Strahlen gearbeitet werden kann. Erfin dungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß zwischen Ent wicklung und Metallisierung noch ein Temperungsprozeß zur Aktivierung der Palladiumkeime durchgeführt wird. Die Temperung erfolgt in einem Temperaturbereich von 100 bis 300°C über eine Zeitdauer von 10 sec bis 1 h. Anstelle der Temperung ist auch eine chemische Reduk tion der Prä-Keime zu den eigentlichen Keimen möglich. Dieser Prozeß kann dann in wäßriger Lösung mit bekann ten Reduktionsmitteln für Palladiumverbindungen durch geführt werden.As a result, compared to the previous one from the stand the technology known processes he clear advantages aims because he is now using commercial economic UV rays can be worked. Erfin according to the invention it is further provided that between Ent winding and metallization is still an annealing process to activate the palladium seeds. The tempering takes place in a temperature range of 100 to 300 ° C over a period of 10 sec to 1 h. Instead of tempering there is also a chemical reduc tion of the pre-germs to the actual germs possible. This process can then be known in aqueous solution th reducing agents for palladium compounds be performed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert (vgl. auch Fig. 1):The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments (cf. also FIG. 1):

Comparative example

Eine Lösung von 20 mg PdAc in 1 ml Chloroform wird filtriert und mittels Injektionsspritze im spin-on- Verfahren bei 1000 rpm auf eine ausgehärtete Poly imidschicht (Pyralin 2611), die sich auf einem Si-Wa fer befindet, aufgebracht. Die so erhaltene PdAc- Schicht ist nach wenigen Sekunden mechanisch fest und amorph. Sie kann zur vollständigen Trocknung noch ei nige Minuten bei 60°C getempert werden (hot plate).A solution of 20 mg PdAc in 1 ml chloroform is used filtered and using a syringe in a spin-on Process at 1000 rpm on a cured poly imide layer (Pyralin 2611), which is based on a Si-Wa fer is applied. The PdAc- Layer is mechanically strong and after a few seconds amorphous. It can still egg to complete drying anneal at 60 ° C for a few minutes (hot plate).

Das so erhaltene Schichtpaket wird mit Kontaktschich tung hinter einer Quarz/Chromschablone mit dem Licht einer Hg-Niederdrucklampe (λ = 254 nm) belichtet. Die notwendige Belichtungszeit liegt bei einer Entladungs strecke von 80 cm, einer elektrischen Leistung von 30 W, Al-Reflektor und einem Abstand von 10 cm bei ca. 20 h. Nach der Belichtung wird zur Entwicklung der Bildstruktur 3 min mit Aceton gespült und in bekannter Weise mit einem chemisch-reduktiv arbeitenden Metalli sierungsbad (z. B. Printoganth® ML, Firma ATOTECH AG) außenstromlos metallisiert.The layer package obtained in this way is contacted with contact layer behind a quartz / chrome stencil with the light an Hg low-pressure lamp (λ = 254 nm). The necessary exposure time is a discharge distance of 80 cm, an electrical power of 30 W, Al reflector and a distance of 10 cm at approx. 20 h. After exposure, the development of the Image structure rinsed with acetone for 3 min and in known Way with a chemical-reductive metal treatment bath (e.g. Printoganth® ML, ATOTECH AG) metallized without external current.

Bereits nach 3 min Cu-Abscheidung beginnt die Ablösung ganzer Strukturelemente von der Polyimidoberfläche, so daß (abgesehen von der unzumutbar langen Be lichtungszeit) auf diese Weise keine brauchbare Me tallstruktur mit einer Schichtdicke D < 0,5 µm zu er halten ist. Ein vor der Beschichtung mit PdAc erfol gender substratspezifischer Ätzprozeß entsprechend den Vorschriften der Firma ATOTECH AG führt zwar zu einer gewissen Verbesserung des Ergebnisses, beseitigt aber nicht die prinzipiellen Mängel.Detachment begins after just 3 minutes of Cu deposition whole structural elements from the polyimide surface, so that (apart from the unreasonably long Be clearing time) in this way no usable me tall structure with a layer thickness of D <0.5 µm hold is. On before coating with PdAc gender substrate-specific etching process according to the ATOTECH AG regulations lead to a certain improvement in the result, but eliminated not the basic shortcomings.

example 1

Eine Lösung von 20 mg PdAc in 1 ml Chloroform wird mit einer solchen Menge an Cyclotene® 3022 (BCB, DOW Che mical Company) vermischt, daß der Feststoffgehalt des Cyclotene® in der gemeinsamen Lösung 30 Gew.-% der Feststoffe beträgt. Die so erhaltene Lösung wird wie im Vergleichsbeispiel auf eine Polyimidschicht aufge tragen, bei ca. 60°C getrocknet und wie im Vergleichs beispiel belichtet, wobei die notwendige Belichtungs zeit nur 3 bis 5 h beträgt. Nach der Belichtung wird 3 min in Aceton entwickelt und anschließend 30 min auf 260°C getempert. Danach wird wie im Vergleichsbei spiel selektiv metallisiert. A solution of 20 mg PdAc in 1 ml chloroform is mixed with such an amount of Cyclotene® 3022 (BCB, DOW Che mical Company) that the solids content of the Cyclotene® in the common solution 30% by weight of Solids. The solution thus obtained becomes like applied to a polyimide layer in the comparative example wear, dried at approx. 60 ° C and as in the comparison example exposed, taking the necessary exposure time is only 3 to 5 hours. After exposure Developed in acetone for 3 min and then for 30 min Annealed at 260 ° C. After that, as in the comparison game selectively metallized.

Trotz der geringeren Belichtungszeit erfolgt die Strukturbildung bis zu einer Metallisierungszeit von mindestens 10 min mit großer Zuverlässigkeit ohne Ab lösung von Strukturelementen.Despite the shorter exposure time, the Structure formation up to a metallization time of at least 10 minutes with great reliability without ab solution of structural elements.

Der Feststoffanteil des BCB im Gemisch mit PdAc kann in dieser Ausführungsform bis auf ca. 70 Gew.-% ge steigert werden. Mit zunehmendem BCB-Anteil tritt je doch ein Randeffekt auf, bei dem die Metallabscheidung an den Rändern von Flächen schneller erfolgt als in der Flächenmitte. Dieser Effekt kann jedoch bei der Erzeugung von feinen Linien vorteilhaft sein.The solids content of the BCB mixed with PdAc can in this embodiment up to about 70 wt .-% ge be increased. With increasing BCB share occurs but an edge effect in which the metal deposition at the edges of surfaces is faster than in the center of the area. However, this effect can Generating fine lines may be beneficial.

Example 2

PdAc, 2.6-Bis-(4-azidobenzyliden)-4-methylcyclohexanon und Polystyrol werden im Gewichtsverhältnis von 5 : 4 : 8 in Chloroform gelöst, filtriert, wie im Beispiel 1 auf eine Quarzscheibe aufgesponnen und getrocknet. Die Schicht wird in einem für photolithographische Zwecke üblichen Aligner hinter einer Chrommaske mit dem Licht einer Hg-Hochdrucklampe (Hauptemission bei 365 nm) 5 min belichtet und wie im Beispiel 1 weiterbehandelt.PdAc, 2,6-bis (4-azidobenzylidene) -4-methylcyclohexanone and polystyrene in a weight ratio of 5: 4: 8 dissolved in chloroform, filtered, as in Example 1 a quartz disc spun and dried. The Layer is made in one for photolithographic purposes usual aligner behind a chrome mask with the light a high pressure mercury lamp (main emission at 365 nm) 5 min exposed and treated as in Example 1.

Bei der abschließenden Metallisierung im chemisch-re duktiven Cu-Bad entsteht eine gut haftende schleier freie Cu-Struktur.In the final metallization in the chemical-re ductile copper bath creates a well-adhering veil free Cu structure.

Example 3

Analog zu Beispiel 2 werden PdAc und das dort ge nannte Bisazid im Gewichtsverhältnis 5 : 4 in Aceton un ter kurzer Erwärmung auf ca. 45°C gelöst und auf getragen. Die Belichtung erfolgt wie im Beispiel 2. Anschließend wird die belichtete Struktur 3 min in Aceton entwickelt, wobei an den unbelichteten Stellen das nicht umgesetzte PdAc aus der Schicht entfernt wird. Ein nachfolgender Reduktionsschritt von 2 min erfolgt bei Raumtemperatur in einer Lösung von 8 g KOH und 8 g KBH₄ in 1 l Wasser. Hierbei wird die belichte te Struktur in die endgültige Keimstruktur umgewan delt, auf der durch ein handelsübliches reduktives Au- Bad zunächst ein Au-Bild abgeschieden wird. Dieses wird schließlich durch ein chemisch-reduktives Cu-Bad analog zum nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel verstärkt. Es entsteht eine gut haftende schleierfreie Cu-Struktur. Der Verfahrensablauf hierzu ist in Fig. 1 dargestellt.Analogously to Example 2, PdAc and the bisazide mentioned there are dissolved in a weight ratio of 5: 4 in acetone and briefly heated to about 45 ° C. and applied. The exposure is carried out as in Example 2. The exposed structure is then developed in acetone for 3 minutes, the unreacted PdAc being removed from the layer at the unexposed areas. A subsequent reduction step of 2 min takes place at room temperature in a solution of 8 g KOH and 8 g KBH ₄ in 1 l water. The exposed structure is converted into the final seed structure, on which an Au image is first deposited using a commercially available reductive Au bath. This is finally reinforced by a chemical-reductive Cu bath analogous to the comparative example not according to the invention. A good adherent, haze-free Cu structure is created. The process sequence for this is shown in FIG. 1.

Example 4

Eine Lösung von 20 mg PDAc und 14,3 mg 5-Azido-2-ni tro-benzoesäure in 1 ml Aceton wird wie im Vergleichs beispiel auf eine Quarzscheibe aufgetragen, einige Mi nuten bei 60°C getrocknet und hinter einer Chrom- Maske 10 min in einem für photolithographische Zwecke üblichen Aligner, der mit einer 200-Watt-Hg-Höchst drucklampe ausgerüstet ist, belichtet. Anschließend wird wie im Beispiel 1 weiterbehandelt. Es entsteht eine schleierfreie gut haftende Cu-Struktur.A solution of 20 mg PDAc and 14.3 mg 5-azido-2-ni tro-benzoic acid in 1 ml acetone is as in the comparison example applied to a quartz disc, some Mi grooves dried at 60 ° C and behind a chrome Mask 10 min in one for photolithographic purposes usual aligner, with a 200 watt Hg peak pressure lamp is equipped, exposed. Subsequently is treated as in Example 1. It arises a haze-free, well-adhering Cu structure.

Claims

1. Precursor material containing as the main component an organic palladium compound in an organic solvent for the production of me metallic microstructures on dielectric substrates by a full additive process, characterized in that in the precursor material at least one additive with a mass fraction of at least 10% to at most 70% (based on the solids parts) is contained in the mixture, and that the additive is selected so that its absorption maximum lies in a wavelength range of <250-500 nm, the additive showing an irreversible photochemical cleavage or crosslinking reaction.

2. Precursor material according to claim 1, characterized ge indicates that the absorption maximum at ei ner wavelength of <360 nm.

3. Precursor material according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the additive (s) consists of is selected from the group of polybene zocyclobutenes, organic azides or aliphati polymers with aromatic substituents in the side chain or mixtures thereof.

4. Precursor material according to claim 3, characterized ge indicates that the additive is polystyrene.

5. Precursor material according to claim 3, characterized ge indicates that the additive is a 2.6-bis- (4- azidobenzylidene) -4-alkyl-cyclohexanone.

6. Precursor material according to at least one of the types sayings 1 to 5, characterized in that the Palladium compound is palladium acetate.

7. Process for the production of metallic microstructures on dielectric layers in the

a) a thin layer of a palladium-containing precursor material dissolved in an organic solvent is applied to a dielectric substrate,
b) exposure is carried out using a light-transmissive template,
c) unexposed palladium-containing precursor material is dissolved (development), and
d) metallization takes place,

characterized in that a precursor material according to at least one of claims 1 to 6 is used in process step a).

8. The method according to claim 7, characterized in net that for exposure (process step b) in coherent light is used.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized records that the exposure with a wavelength ge <250 nm is carried out.

10. The method according to claim 9, characterized in net that work with a wavelength <360 nm is tested.

11. The method according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that after Ver step c) (development) a tempering in Temperature range between 100 and 300 ° C through to be led.

12. The method according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that after Ver step c) a chemical reduction of photochemically converted Pd compound to Pd (0) is carried out.

13. The method according to claim 11, characterized in net that the tempering over a period of 10 sec to 10 h.