JP2001513847A - 金の直接被着 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 サブストレート上に金層を形成するプロセスであって、次の工程より成る。金前駆物質の溶液を用意する。ここで、金前駆物質は、Au(OH)_p(OOCR¹)_q(OOCR²)_rよりなり、R¹は、水素、アルキル、アルケニル及びアルキニルのグループより選択され、R²は、水素、２〜１０炭素原子のアルキル、アルケニル又はアルキニルのグループから選択され且つｐ＋ｑ＋ｒ＝３である。金前駆物質をサブストレート表面に付着する。この金前駆物質を加熱して金前駆物質を分解する。

Description

【発明の詳細な説明】 金の直接被着 本発明はサブストレート上に金の層を直接被着（デポジット）するプロセスに 関する。 金化合物（コンパウンド）はマイクロ（超小型）エレクトロニクス回路に導電 性金線を被着したりプリンティング（印刷）する為に使用されている。例えば、 米国特許第4,933,204号には、サブストレート上に金を被着する方法を示す。金( III)水酸化物を酢酸中で溶解して酢酸金(III)を形成する。次に、シリコン等の 適当なサブストレート上に酢酸金(III)フィルムをキャストすることに金加工物 （フィーチャ）を形成し、その後上述したフィルム上に導電線（ライン）を形成 したい位置にレーザービームを照射する。このレーザーは、選択された位置を約 １７５℃以上に加熱するのに十分な電力及び速度で操作する。酢酸金(III)はレ ーザーの熱により分解されて、サブストレートの表面に金層を残し且つ酢酸を残 す。 この方法の限界は、サブストレートを175℃に加熱する必要があるということ である。更に、このシステムのフレキシビリティは、サブストレートへの応用の 為に異なる溶媒で酢酸金(III)が溶解することにより制限される。 米国特許第5,021,398号には、ストロンチウム２−アリルヘキサノエート及び バリウム２−アリルヘキサノエートの如きいくつかの金属カルボキシレートの合 成を示す。これらジメチクリレート合成物は極性（ポーラー）有機溶剤に環境状 態下で溶解する。更に、２以上の酢酸が異なる鎖長である金属カルボキシレート 、即ち非対称金属カルボキシレートは、対称金属カルボキシレートよりも有機溶 媒に遥かに溶け易い。 従って、ここで必要なのは遥かに低温で分解して金フィルムを形成する金錯体 （コンプレックス）である。更に、必要なのは、金層の被着に好適な溶媒中の溶 解性が増加する前駆物質（プレカーサ）である。 本発明の１つは、次の工程から成り、サブストレート上に金属を形成するプロ セス（製法）に関する。 金前駆物質の溶液を用意する。この金前駆動体はAu(OH)(OOCR¹)(OOCR²)よ り成り、R¹は、水素、アルキル、アルケニル及びアルキニルの群より選択され、 R²は、水素、炭素原子２乃至１０のアルキル、アルケニル及びアルキニルの群よ り選択される。 金前駆物質をサブストレートの表面に付着させる。 金前駆物質を加熱して金前駆物質を分解する。 本発明の１つの目的は、非真空技法による金フィルムの被着を行うことである 。 本発明の他の目的はサブストレート上に金フィルムを被着する穏やかな（マイ ルド）方法を提供することである。 本発明の更に他の目的は、前駆物質を分解する主生成物として水及び二酸化炭 素等の環境に優しい派生物のみを開放する環境に優しい製法を提供することであ る。 ここで使用される用語の定義は、次のとおりである。 「アルキル」とは、特に規定しない限り１乃至１０の炭素原子を有するアルキ ル基である。 「アルケニル」とは、１乃至１０の炭素原子及び少なくとも１個のダブルボン ド不飽和が可能である有機基である。 「アルキニル」とは、１乃至１０の炭素原子と少なくとも１個のトリプルボン ドを有する有機基である。 金(III)カルボキシレート、特に混合された金(III)カルボキシレートは、極め てマイルドな条件下での金フィルムの形成に使用可能であることが判明した。溶 液のフィルムをキャストすることにより、金(III)カルボキシレートのフィルム が得られる。フィルムが形成される金フィルム前駆物質は次の式で表される。 Au(OH)_p(OOCR¹)_q(OOCR²)_r ここで、p,q及びｒは実数又は小数であって、ｐ＋ｑ＋ｒ＝３である。 金前駆物質は、典型的には当業者が周知の方法で金(III)水酸化物から形成さ れる。金属カルボキシレートを形成する例は、米国特許第5,021,398号に開示さ れている。金前駆物質は酢酸エチル、DMSO等の有極溶媒に容易に溶ける。金前駆 物質は斯る溶媒内でサブストレート表面に直接金フィルムを形成するのに適用で きる。 金前駆物質は溶液内で形成されサブストレートに付着される。従って、置換基 の正確な比率は決定できない。この合成物は、置換基の比率を決定することなく 且つアイソレートすることなく直接使用可能である。溶液中に存在する金の量が 既知であることのみが重要である。 金が被着されるサブストレートは、典型的には電気めっきされた金属材料であ ってもよい。また、この前駆物質は電気めっきできないいくつかの他のタイプの 材料上にも使用できる。これら他のサブストレートは、プラスチック、セラミッ ク、ガラス、シリコンウエハ、セルローズ,グラファイト及び紙サブストレート を含む。この製法が使用できる特定用途は、電気コンタクト、マルチチップモジ ュールプリント配線板及びPCMCIAカードに金属を被着することである。この製法 は、電気めっきの代換のみならず真空蒸着技法の代用とすることができる。 金フィルム前駆物質は、種々の異なる技法を用いてサブストレートに適用可能 である。特定技法の選定は、最終用途及び製造モードに依存する。この前駆物質 の付着には、次の技法のいずれか１つ又は組み合わせにより行うことができる。 即ち、インクジェット印刷、スクリーン印刷、スプレーコーティング、スピンコ ーティング、パドルコーティング、浸漬コーティング、刷毛コーティング及びそ の他のコーティング技法である。 この前駆物質の付着前にサブストレートの表面処理は特に必要でないが、表面 から最初に粗粒子、ほこり、グリースその他の汚れを前駆物質溶液の付着前に除 去すると一層良好に金フィルムをサブストレートに接着可能である。 溶液のフィルム形成特性を改善する為に、少量の非イオン界面活性剤を金前駆 物質の溶液に加えてもよい。例えば、TRITON X 100（Fluka Chemie AG社から市 販中）を前駆物質の溶液に加えることが可能である。極少量の界面活性剤を溶液 に加える。例えば、重量比0.1％未満の界面活性剤を金前駆物質の溶液に加える 。この製法に使用可能な多くの他の市販中の界面活性剤がある。金前駆物質の熱 分解中に、界面活性剤は分解する。これに代わって、サブストレートの表面を熱 分解の後に有機溶液で洗浄し残留有機物又は界面活性剤を除去してもよい。 更に、金前駆物質でコーティングされるサブストレートの表面を先ず非イオン 界面活性剤で処理して金属のサブストレートへの接着性を改善してもよい。これ に代わって、金前駆物質の溶液でコーティングされるサブストレートの表面を、 ギ酸又はビタミンＣの如き還元剤で前処理してもよい。 この前駆物質の溶液は約80℃以上、場合によっては約100℃以上に加熱して金 フィルムに変えてもよい。これを達成するには、溶液を空気中でホットエアガン 、レーザー又は加熱ランプにさらす。金前駆物質を分解するのに必要な温度は個 々の前駆物質に依存する。例えば、アセテートイソプチラド金(III)水酸化物は 、80℃でゆっくりと分解して金層を形成するが、100℃では分解速度は極めて早 くなる。他の金カルボキシレートは金の置換基に依存して、これより高又は低温 で分解する。例えば、Au(OH)_p(OOCH₃)_q(OOCCH(CH₃)₂)_r(H₂O)_m(CH₃COOH)_n((CH₃)₂ CH(COOＨ)_oの熱解析を行うと、この合成物は約75℃で大部分が分解し、且つ約10 0℃で第２の分解ピークを有することを示す。 特定の金前駆物質の選択は、金層が被着されるサブストレートと特定分解温度 におけるこのサブストレートの状態に依存する。アセテートイソブチレート金(I II)水酸化物は、紙やプラスチックの如き敏感なサブストレートへの金属の被着 に特に好適である。他のサブストレートもより高温に耐えるので、レーザーを金 前駆物質の分解に使用できる。金前駆物質の分解に必要な時間は、金前駆物質及 びレーザーのパワーに依存する。 ここで説明した製造工程は、サブストレートの特定領域に金層を被着する為め にも使用可能である。これを達成する為に、サブストレート表面を金前駆物質で コーティングされる。次に、レーザーをサブストレートの特定部分に照射し、サ ブストレートの上述した特定部分のみにおける金前駆物質を分解する。これら特 定領域の金前駆物質の分解が完了すると、サブストレートの表面を洗浄して未反 応金前駆物質を除去して、レーザーに露出させた上述の領域のみに金層を残す。 金の第１層がサブストレートの表面に形成された後、同じ工程を反復すること により、表面に後続の金層を被着することも可能である。更に、サブストレート に金前駆物質の厚いコーティングを被着させ、サブストレート上に単一工程でよ り厚い金層を被着することも可能である。 金カルボキシレートを生成し且つフィルムから金を被着する為に使用される方 法のいくつかの例を以下に説明する。例１ 金(III)水酸化物の用意 無水塩化金(III)を130〜140℃の塩素ガスのゆるやかな流れの中でHAuCl₄を塩 素処理して用意する。また、このHAuCl₄は金と王水とにより用意することもでき る。2.0グラムのAuCl₃と50mlの非イオン水で溶解し、黄金色の溶液を得る。攪拌 されたこの溶液に、少量の塩基性マグネシウムカーボネートを最早泡立ちが生じ なくなるまで加える。これで約4.25グラムの塩基性マグネシウムカーボネートを 消費する。この溶液を室温で10時間攪拌する。この溶液をろ過し、残留物を0.1N のH₂SO₄で未反応のカーボネートが残らないようになるまで反復して洗浄する。 次に残留物を水洗いし、残留する酸を除去する。次に、残留物をフリーザ内に保 管する。 例２ アセテートイソブチレート金(III)水酸化物の用意 上述により得た5.0グラムの水和金(III)水酸化物に15mlの酢酸と3mlのイソブ チル酸の混合物を滴下する。反応性混合体を50〜55℃で３〜４時間加熱して金(I II)水酸化物の分解を略完了させる。この溶液はまだ茶色く濁っているかもしれ ない。それをマイクロフィルタ(0.2μm)でろ過して、明るい黄金色の前駆物質の 溶液を得る。この溶液を約5mlに濃縮し且つ暗い茶色乃至黄金色の溶液を得て、 これは金属金フィルムの製造に使用準備ができている。溶液を光から遮断し且つ フリーザ内に保管する。 例３ パドルコーティングにより、この溶液をサブストレートに付着させる。即ち、 溶液をサブストレートに注ぎ、次にサブストレートの表面に拡散させる。サブス トレートは2,3秒乃至１分間乾燥させる。次に、サブストレートを２分間以内ホ ットエアーガンの前におき、金前駆物質を分解させ且つ金前駆物質の分解により 生じた有機物質を吹き飛ばす。 この金層は良導電性と耐摩耗性を有する。 本発明の好適実施形態例は上述の例で示した。しかし、変形変更や他の実施形 態例は当業者に自明であろう。更に、ここに示し且つ説明したものと等価な要素 で置換が可能であり且つ本発明のある特徴は、他の特徴とは別に使用可能である 。その結果、例示した実施形態例は単なる例示に過ぎず、これに限定されるべき でなく別紙に添付の請求の範囲が本発明の範囲をよりよく示すものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 バーシン、クルディップ ケー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94043 マウンテン ビュー ティレラ アベニュー 2778 アパートメント ナン バー８ (72)発明者 ナラング、サブハッシュ シー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94303 パロアルト ガーランド ドライ ブ 728

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．サブストレート上に金層を形成するプロセスにおいて、 Au(OH)_p(OOCR¹)_q(OOCR²)_rの金前駆物質の溶液を用意すること、ここで、R¹は 、水素、アルキル、アルケニル及びアルキニルのグループから選択され、R²は、 水素、２乃至１０炭素原子のアルキル、アルケニル又はアルキニルのグループよ り選択され、ｐ＋ｑ＋ｒ＝３であり、 前記サブストレート表面に金前駆物質の溶液を付着させること、及び 前記金前駆物質を加熱して前記金前駆物質を分解することより成ることを特徴 とするプロセス。 ２．前記R¹はメチルであり、前記R²は−CH(CH₃)CH₂CH₃であることを特徴とする 請求の範囲第１項記載のプロセス。 ３．前記金前駆物質は約80℃に加熱されることを特徴とする請求の範囲第２項記 載のプロセス。 ４．前記金前駆物質はホットエアガンにより加熱されることを特徴とする請求の 範囲第３項記載のプロセス。 ５．前記金前駆物質はホットエアガンにより加熱されることを特徴とする請求の 範囲第１項記載のプロセス。 ６．前記金前駆物質はレーザーにより加熱されることを特徴とする請求の範囲第 １項記載のプロセス。 ７．前記R¹は前記R²と等しくないことを特徴とする請求の範囲第１項記載のプロ セス。 ８．前記サブストレートの組成物は金属、プラスチック、ガラス、紙、シリコン ウエハ、グラファイト及びセルローズ材料のグループから選択されることを特徴 とする請求の範囲第１項記載のプロセス。 ９．前記サブストレートに付着される前に前記金前駆物質の溶液に界面活性剤が 加えられることを特徴とする請求の範囲第１項記載のプロセス。 １０．前記R¹は少なくとも２個の炭素原子を有し且つ前記R¹は前記R²と等しいこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載のプロセス。