CN101159181A - 镀覆基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可形成精度良好的微细图形金属层的镀覆基板以及其制造方法。本发明的镀覆基板(100)的制造方法是通过化学镀法来形成金属层(33)的镀覆基板的制造方法，其包括：在基板(10)上形成一定图形的树脂成形体(22)的工序；在树脂成形体上形成催化剂层(31)的工序；通过将基板浸渍在化学镀液中，在催化剂层上析出金属从而形成金属层(33)的工序。

Description

镀覆基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种镀覆基板(plated substrate)及其制造方法。
背景技术
在基板上形成金属配线等时，例如，可通过减除法(subtractivemethod)来形成。在减除法中，在基板的整个面上形成金属层，在金属层上涂布光致抗蚀剂并形成图形，将该光致抗蚀剂作为掩模来蚀刻金属层。在这种方法中，在最后去除光致抗蚀剂的方面或去除金属层的一部分的方面上，存在有资源以及材料的消耗的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种形成有精度良好的微细图形的镀覆基板及其制造方法。
本发明的镀覆基板是具有通过化学镀法形成的金属层的镀覆基板，包括：在基体上形成有一定图形的树脂成形体、形成在所述树脂成形体上方的催化剂层、以及形成在所述催化剂层上的金属层。
此外，本发明中，所谓“形成在A上的B”，包括以下两种情况，即：以与A接触的状态形成B的情况；和由于在A与B之间夹有其它层而以不与A接触的状态形成B的情况。
本发明的镀覆基板中，所述金属层形成在所述树脂成形体的形成区域以及非形成区域中，形成在所述树脂成形体的形成区域中的金属层的膜厚可以大于形成在所述树脂成形体的非形成区域中的金属层的膜厚。
本发明的镀覆基板，可以还包括形成在所述树脂成形体和所述催化剂层之间的催化剂吸附层。
本发明的镀覆基板中，所述树脂成形体可包括光致抗蚀剂。
本发明的镀覆基板中，所述基板可以是透过一定波长的光的透明基板。
本发明的镀覆基板的制造方法是通过化学镀法形成金属层的镀覆基板的制造方法，包括：(a)在基板上形成一定图形的树脂成形体的工序；(b)在所述树脂成形体上形成催化剂层的工序；以及(c)通过将所述基板浸渍在化学镀液中，在所述催化剂层上析出金属从而形成金属层的工序。
根据本实施方式的镀覆基板的制造方法，由于可以在不去除树脂成形体的情况下形成金属层，因此可以减少资源的消耗。另外，因为可以形成与树脂成形体的形状相对应的形状的金属层，所以可以形成精度良好的微细图形金属层。
本发明的镀覆基板的制造方法中，所述工序(a)可包括：在基板上涂布流动状态的树脂材料的工序；将具有一定图形的凹陷图形的纳米压模(nanostamper)按压在所述基板上，从而将所述一定图形转印在所述树脂材料上的工序；以及固化所述树脂材料的工序。
本发明的镀覆基板的制造方法中，可以在所述工序(a)与(b)之间通过灰化处理(ashing)来去除固化后的树脂材料的上部以及所述一定图形以外的区域的树脂材料。
本发明的镀覆基板的制造方法中，所述树脂成形体可以包括光致抗蚀剂，在所述工序(a)中可以使用干涉曝光法形成所述树脂成形体。
本发明的镀覆基板的制造方法中，还可以在所述工序(a)与(b)之间包括工序(d)，即，通过将所述基板浸渍在碱溶液中来去除所述树脂成形体的一部分。
本发明的镀覆基板的制造方法中，还可以在所述工序(d)与(b)之间包括在所述基板上的树脂成形体上形成催化剂吸附层的工序。
本发明的镀覆基板的制造方法中，在所述工序(a)与(b)之间，可以通过将所述基板浸渍在碱性表面活性剂溶液中，去除所述树脂成形体的一部分，并且在基板上的树脂成形体上形成表面活性剂层。
附图说明
图1是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图2是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图3是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图4是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图5是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图6是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图7是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图8是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图9是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图10是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图11是示出本实施方式的镀覆基板的制造方法的图。
图12是示出本实施方式的镀覆基板的剖面图。
图13是示出本实施方式的镀覆基板的立体图。
图14是示出应用本实施方式的镀覆基板的电子装置的一实施例的图。
图15是示出实验例的镀覆基板的SEM照片的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
1.镀覆基板的制造方法
图1～图11是示出第一实施方式的镀覆基板100(参照图12)的制造方法的图。本实施方式中，应用化学镀来制造镀覆基板。
(1)首先，准备基板10。如图1所示，基板10也可以是绝缘基板。可以通过利用下述工序在绝缘基板上形成金属层，从而制造配线基板。或者，基板10也可以是透过可见光的透光性基板(例如透明基板)。可以通过利用下述工序在透光性基板上形成金属层，制造例如偏光板或相位差薄膜等的光学元件。
另外，基板10可以是有机类基板(例如塑料材、树脂基板)，也可以是无机类基板(例如石英玻璃、硅晶片、氧化物层)。作为塑料材可列举：聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二酯等。基板10不仅包括单层基板，而且包括在基体基板(base substrate)上形成至少一层绝缘层的多层基板。本实施方式中，在基板10上形成有金属层。另外，在基板10的表面上优选没有凹凸，例如优选凹凸的高度小于10nm。
其次，在基板10上形成一定图形的树脂成形体22c。作为形成树脂成形体22c的方法，可以使用众所周知的方法，例如可使用干涉曝光法或纳米压模(nano-imprint)技术。本实施方式中，对使用纳米压印技术来形成树脂成形体22c的情况加以说明。
首先，如图1所示，在基板10上涂布流动状态的树脂材料22a。作为树脂材料22a，可使用：热固化性树脂、热塑性树脂、光固化性树脂等。作为涂布方法，可使用旋涂法等众所周知的方法。
其次，通过将纳米压模12沿基板10方向(图2的箭头方向)按压，而将一定图形转印在树脂材料上。在此，所谓一定图形，也可以是以一定间隔配置的多条线的周期图形。在树脂材料22a为光固化性树脂时，纳米压模12也可以使用具有透光性的。
其次，固化树脂成形体22b，然后将纳米压模12从树脂成形体22b剥离(参照图3)。这样可形成具有一定图形的树脂成形体22b，如图4所示。
也可以使用树脂成形体22b进入到下述工序(2)，也可以如图5所示地通过回蚀(etch back)等去除一定图形间隙的树脂成形体22b的一部分。在树脂成形体22b包括光致抗蚀剂时，也可以通过灰化处理来去除一部分。此处，可以去除一定图形间隙的树脂成形体22b的一部分，并且也可以去除一定图形区域的树脂成形体22b的上部。通过进行该去除工序，可以形成树脂成形体22c。
使用纳米压印技术形成树脂成形体22c的方法如上所述，但是即使如上所述地使用干涉曝光法，也可以形成树脂成形体22c。在使用干涉曝光法的情况下，优选应用光致抗蚀剂作为树脂材料22a，并且预先将防反射膜设置在基板10上。
(2)其次，清洗基板10。基板10的清洗可以用干式清洗，也可以用湿式清洗，但更优选干式清洗。可以通过干式清洗防止剥离等对树脂成形体22c造成的破坏。
如图6所示，干式清洗可以使用真空紫外线灯18(波长为172nm，输出功率为10mW，试料间距离为1mm)，在氮气气体环境下，照射真空紫外线20，进行30秒钟～900秒钟。通过清洗第一支持基板10，可以去除附着在第一支持基板10的表面上的油脂等污物。另外，可使第一支持基板10以及树脂成形体22c的表面从憎水性变为亲水性。另外，如果第一支持基板10的液中表面电位为负电位，则可以通过第一支持基板10的清洗可以形成均匀的负电位面。
湿式清洗，例如可通过在室温状态下将第一支持基板10浸渍在臭氧水(臭氧浓度为10ppm～20ppm)中，进行5分钟～30分钟左右。
(3)然后，可在树脂成形体22c上形成含有表面活性剂或硅烷类偶联剂的催化剂吸附层24。
如图7所示，首先，将基板10浸渍在溶解有表面活性剂或硅烷类偶联剂的催化剂吸附溶液14中。在基板10表面的液中表面电位为负电位的情况下，优选应用阳离子类表面活性剂。这是因为阳离子类表面活性剂与其它的表面活性剂相比容易吸附在基板10上。
作为阳离子类表面活性剂，例如，可以使用含有氨基硅烷类成分的水溶性表面活性剂或烷基胺类的表面活性剂(例如，十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵，十六烷基二甲基溴化铵等)等。作为在催化剂吸附溶液14中所含有的硅烷类偶联剂，例如可使用六甲基二硅氮烷。浸渍时间例如可以是1分钟～15分钟左右。
然后，可以从催化剂吸附溶液14中取出基板10，用超纯水进行清洗。然后，例如，将基板10在室温下进行自然干燥；或者吹入压缩空气来去除水滴后，在90℃～120℃的烘箱内放置10分钟～1小时左右，使之干燥。如图8所示，可通过以上工序将催化剂吸附层24设置在基板10上。此时，在应用阳离子类表面活性剂作为表面活性剂的情况下，基板10的液中表面电位向吸附前的电位的正电位侧偏移。
另外，可通过将基板10浸渍在催化剂吸附溶液14中，去除树脂成形体22c的一部分，使其成为如图8所示的形状。具体而言，以削去与催化剂吸附溶液14接触的外侧部分地去除树脂成形体22c的一部分。这是因为，在催化剂吸附溶液14为碱性的情况下，例如在显示为pH11～pH12的情况下，树脂成形体22c的一部分溶解，从而可被部分去除。这样可以改变树脂成形体22c的大小。因此，通过调整基板10在催化剂吸附溶液14中的浸渍时间或pH值，可以控制树脂成形体22c的大小。
(4)然后，在基板10上形成催化剂层31。首先，所图9所示，将基板10浸渍在催化剂溶液30中。催化剂溶液30含有发挥化学镀的催化剂作用的催化剂成分。例如可使用钯作为催化剂成分。
例如，可以通过以下顺序制作催化剂溶液30。
(4a)使纯度99.99％的钯球溶解于盐酸与过氧化氢溶液以及水的混合溶液中，形成钯浓度为0.1g/l～0.5g/l的氯化钯溶液。
(4b)通过用水和过氧化氢溶液进一步将上述氯化钯溶液进行稀释使钯浓度为0.01g/1～0.05g/l。
(4c)使用氢氧化钠水溶液等，将氯化钯溶液的pH值调整为4.5～6.8。
在浸渍在催化剂溶液30中后，也可以水洗基板10。可以用纯水进行水洗。通过该水洗，可以防止催化剂残渣混入下述化学镀液。
可以通过以上工序形成催化剂层31。如图10所示，催化剂层31形成在基板10以及树脂成形体22上的催化剂吸附层24的上表面。
(5)其次，在基板上形成金属层33。具体而言，在形成有催化剂层31的区域中形成金属层33。具体而言，如图11所示，通过将基板10浸渍在含有金属的化学镀液36中，可以析出金属层33。此处，化学镀液36以镀覆粒子析出在基板10上时，优选镀覆粒子的平均粒径被调整为20nm～50nm。这样的化学镀液36可通过改变pH值、温度、调整时间等来调整。另外，因为当基板10在化学镀液36中的浸渍时间达到一定时间以上时，镀覆粒子的平均粒径会变得大于50nm，所以浸渍时间优选为一定时间以内。
金属例如可以是镍。作为化学镀液36，有以酸性使用的类型和以碱性使用的类型，作为化学镀液36的一个实施例应用的是以酸性使用的类型。化学镀液36包含上述金属、还原剂以及配位剂等。具体而言，可以使用主体是硫酸镍六水合物或氯化镍六水合物且含有次亚磷酸钠作为还原剂的混合物作为化学镀液36。例如，可以通过将基板10浸渍在含有硫酸镍六水合物的化学镀液(温度为70℃～80℃)中10秒钟～10分钟左右，从而形成具有厚度为20nm～100nm的镍层。
这样，如图12所示，可以在基板10上的催化剂层31的上表面形成金属层33。
在浸渍到化学镀液中后，也可以水洗基板10。可以用纯水进行水洗，也可以用水蒸汽来进行水洗，也可以使用纯水以及水蒸汽两者进行水洗。另外，也可以在水洗后通过在基板10上施加热处理而进行干燥。通过这种方式可以提高金属层33对基板10的密合性。
如图12所示，通过以上工序，可以形成镀覆基板100。镀覆基板100的金属层33形成在树脂成形体22上方以及侧面。树脂成形体22可以发挥作为金属层33的芯的作用。金属层33也可以形成在树脂成形体22的间隙，即，一定图形以外的区域中。根据本实施方式的镀覆基板100的制造方法，可以使树脂成形体22的上方的金属层33的膜厚大于一定图形以外的区域的金属层33的膜厚。具体而言，如以下所作推断。
本实施方式的镀覆基板100的制造方法中，通过将基板10浸渍在化学镀液36中，析出金属层33。金属层33通过化学镀反应形成。化学镀反应是化学镀液中的还原剂与金属离子的还原反应，是金属离子通过从还原剂获得电子而析出镀覆粒子的反应。由于该反应是通过在催化剂层31中所含有的催化剂来促进的，所以主要在催化剂层31的附近进行。在化学镀液中，由于多个金属离子形成聚集体而存在，所以通过还原反应析出作为多个金属原子的聚集体的镀覆粒子。此外，多个金属离子的聚集体的大小可以通过化学镀液的pH值、温度、时间等来控制。
本实施方式中，通过化学镀液36中的电镀粒子进入树脂成形体22之间，可以在树脂成形体22的间隙，即，一定图形以外的区域上也析出金属层33。在树脂成形体22的上方存在的化学镀液36的流动性比进入树脂成形体22之间的化学镀液36的流动性更好。因而，由于在树脂成形体22上方附近的化学镀液36即使被用于金属离子的析出，流动性也良好，所以金属离子的浓度可以保持在大致一定的状态。相对于此，在树脂成形体22之间的化学镀液36，由于金属离子在作为金属层33析出后形成金属离子浓度暂时降低的状态，所以金属层33的析出速度降低。因此，根据本实施方式的镀覆基板100的制造方法，可以使树脂成形体22的上方的金属层33的膜厚大于一定图形以外的区域的金属层33的膜厚。
2.镀覆基板
使用图13对通过上述方法制造的镀覆基板100进行说明。图13是示出本实施方式的镀覆基板100的示意性立体图。镀覆基板100包括基板10与在该基板10上形成的金属层33。金属层33具有一定的图形。一定的图形可以是例如一维或者二维的周期性图形。镀覆基板100通过在透光性基板上具有一定图形，可以发挥作为偏光板等光学元件基板的作用。如图13所示，例如，镀覆基板100可以是在X轴方向上反复设置一定间隔b和一定宽度a的直线形金属层的一维周期性图形(条纹形状)。周期方向(X轴方向)中的宽度a小于等于可见光波长，而且在基板10包括透光性基板的情况下，镀覆基板100可以发挥作为偏光板的作用。
另外，镀覆基板可以是例如宽度a为30nm～200nm、间隔b为200nm以下的情况。
3.电子装置
图14示出应用了通过本实施方式的镀覆基板的制造方法制造的镀覆基板的电子装置的一个实施例。在基板10为绝缘基板的情况下，镀覆基板100可以发挥作为配线基板的作用。电子装置1000包括作为配线基板的镀覆基板100、集成电路芯片90和其它基板92。
形成在镀覆基板100上的配线图形也可以用于使电子部件彼此电连接。镀覆基板100是通过上述制造方法而制造的。如图14所示，在镀覆基板100中，集成电路芯片90被电连接，镀覆基板100的一个端部，与其它基板92(例如显示面板)进行电连接。电子装置1000也可以是液晶显示装置、等离子体显示装置、EL(Electroluminescence，电发光)显示装置等的显示装置。
另外，作为光学元件基板的镀覆基板100，也可以发挥液晶显示装置、投影机装置等的偏光板的作用。
4.实验例
通过本实施方式的镀覆基板制造方法形成镀覆基板。
(1)首先，通过干涉曝光法在玻璃基板上形成树脂成形体。具体而言，在玻璃基板上形成树脂材料的光阻膜，然后通过直描方式以约140nm的间距且以宽度约70nm的直线形地进行曝光、显影，从而形成具有宽度约70nm的直线形线条和具有间隔约70nm的条纹形的开口部的包含光致抗蚀剂的树脂成形体。
(2)将该玻璃基板切成边长1cm的方形，浸渍在阳离子类表面活性剂溶液(Technic Japan公司制造的FPD调整溶液，FPDconditioner)中。然后，将该玻璃基板浸渍在钯催化剂溶液中。通过这种方式，在玻璃基板以及树脂成形体上表面形成催化剂层。
(3)然后，将形成有催化剂层的玻璃基板在80℃的化学镀镍液中浸渍5分钟，形成在树脂成形体的上表面上的厚度为约80nm左右且树脂成形体的间隙处的厚度为约20nm左右的镍金属层。
这样而形成的镍金属层的SEM照片在图15中示出。如图15所示，该镍金属层形成在树脂成形体上以及其间隙中，可以确认在树脂成形体上的镍金属层的膜厚大于形成在树脂成形体的间隙中的镍金属层的膜厚。
另外，本发明包括与在实施方式中说明的结构基本上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构，或者目的以及结果相同的结构)。另外，本发明包括置换了在实施方式中说明的非实质性部分的结构。另外，本发明包括可以发挥与在实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构，或者可以达到相同目的的结构。另外，本发明包括在实施方式中说明的结构上附加公知技术的结构。
符号说明
10基板              12内米压模
14催化剂吸附溶液    18光源
20光                22、22b、22c树脂成形体
22a树脂材料         24催化剂吸附层
30催化剂溶液      31催化剂层
32催化剂层        33金属层
90集成电路芯片    92其它基板
100镀覆基板       1000电子装置

Claims (12)

1.一种具有通过化学镀法形成的金属层的镀覆基板，包括：在基体上形成有一定图形的树脂成形体；
形成在所述树脂成形体上方的催化剂层；以及
形成在所述催化剂层上的金属层。
2.根据权利要求1所述的镀覆基板，其中，
所述金属层形成在所述树脂成形体的形成区域以及非形成区域中，
形成在所述树脂成形体的形成区域中的金属层的膜厚大于形成在所述树脂成形体的非形成区域中的金属层的膜厚。
3.根据权利要求1所述的镀覆基板，其中，还包括形成在所述树脂成形体和所述催化剂层之间的催化剂吸附层。
4.根据权利要求1所述的镀覆基板，其中，
所述树脂成形体包括光致抗蚀剂。
5.根据权利要求1所述的镀覆基板，其中，
所述基板是透过一定波长的光的透明基板。
6.一种利用化学镀法形成金属层的镀覆基板的制造，所述方法包括：
(a)在基板上形成一定图形的树脂成形体的工序；
(b)在所述树脂成形体上形成催化剂层的工序；以及
(c)通过将所述基板浸渍在化学镀液中，在所述催化剂层上析出金属从而形成金属层的工序。
7.根据权利要求6所述的镀覆基板的制造方法，其中，所述工序
(a)包括：
在基板上涂布流动状态的树脂材料的工序；
将具有一定图形的凹陷图形的纳米压模按压在所述基板上从而将所述一定图形转印在所述树脂材料上的工序；以及
固化所述树脂材料的工序。
8.根据权利要求7所述的镀覆基板的制造方法，其中，
在所述工序(a)与(b)之间，通过灰化处理将固化后的树脂材料的上部以及所述一定图形以外的区域的树脂材料去除。
9.根据权利要求6所述的镀覆基板的制造方法，其中，
所述树脂成形体包括光致抗蚀剂，
所述工序(a)中使用干涉曝光法来形成所述树脂成形体。
10.根据权利要求6所述的镀覆基板的制造方法，其中，
在所述工序(a)与(b)之间还包括：工序(d)，通过将所述基板浸渍在碱溶液中来去除所述树脂成形体的一部分。
11.根据权利要求10所述的镀覆基板的制造方法，其中，
在所述工序(d)与(b)之间还包括在所述基板上的树脂成形体上形成催化剂吸附层的工序。
12.根据权利要求6所述的镀覆基板的制造方法，其中，
在所述工序(a)与(b)之间，通过将所述基板浸渍在碱性表面活性剂溶液中，去除所述树脂成形体的一部分，并且在基板上的树脂成形体上形成表面活性剂层。
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