JP2006265693A - めっき方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単なプロセスで必要な部分のみに金属層を析出させるめっき方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るめっき方法は，
基板１０の上方に界面活性剤層２８を形成する工程と、
基板１０を透過する光２４を、光源２６と界面活性剤層２８との間に配置されたマスク３２を介して照射し、界面活性剤層２８をパターニングする工程と、
界面活性剤層２８の上方に触媒層を形成する工程と、
触媒層の上方に金属層を析出させる工程と、を含み、
光２４は，基板１０に対して界面活性剤層２８が形成された側とは反対側から照射される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、めっき方法に関する。

基板（ガラス基板等）に配線を形成する方法として、サブトラクティブ法やアディティブ法が知られている。サブトラクティブ法では、基板の全面に金属層を形成し、金属層上にフォトレジストをパターニングして形成し、フォトレジストをマスクとして金属層をエッチングする。アディティブ法では、基板上にフォトレジストをパターニングして形成し、フォトレジストの開口部にめっき処理によって金属層を析出させる（例えば、特開平８−６４９３４号公報参照）。

これらの方法によれば、フォトレジストを最終的に除去する点、さらにサブトラクティブ法では金属層の一部を除去する点において、資源及び材料の消費が問題となる場合がある。また、フォトレジストの形成及び除去工程が必要となるので、製造工程数が多いことが問題となる場合がある。
特開平８−６４９３４号公報

本発明の目的は、簡単なプロセスで必要な部分のみに金属層を析出させるめっき方法を提供することにある。

本発明に係るめっき方法は、
基板の上方に界面活性剤層を形成する工程と、
前記基板を透過する光を、光源と前記界面活性剤層との間に配置されたマスクを介して照射し、該界面活性剤層をパターニングする工程と、
前記界面活性剤層の上方に触媒層を形成する工程と、
前記触媒層の上方に金属層を析出させる工程と、を含み、
前記光は、前記基板に対して前記界面活性剤層が形成された側とは反対側から照射される。

このめっき方法によれば、前記基板の上方の前記界面活性剤層をパターニングする。これによって、前記基板の上方に前記触媒層が吸着する領域と吸着しない領域とを形成することができる。その結果、前記触媒層および前記金属層を、所定のパターニング形状に沿って、必要な部分のみに形成することができる。さらに、フォトレジストの形成および除去工程を省略することができるので、簡単な製造プロセスで配線を形成することができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

本発明に係るめっき方法において、
前記マスクは、前記基板と接していることができる。

本発明に係るめっき方法において、
前記マスクは、フォトマスクであることができる。

本発明に係るめっき方法において、
前記界面活性剤層を形成する工程前に、
前記基板の上方に前記マスクを形成することができる。

本発明に係るめっき方法において、
前記マスクは、導電層からなることができる。

本発明に係るめっき方法において、
前記導電層は、金属配線であることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１．第１の実施形態
１−１． まず、第１の実施形態に係るめっき方法について説明する。

図１〜図４は、本実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図である。本実施形態では、無電解めっきを適用して配線基板を製造する。

（１） まず、基板１０を用意する。基板１０としては、後述する界面活性剤層２８をパターニングする工程に用いる光２４（図２参照）が透過するものを用いる。具体的には、基板１０としては、例えば、石英ガラス基板などを用いることができる。

次に、基板１０をクリーニングする。基板１０のクリーニングは、ドライ洗浄、またはウエット洗浄により行うことができる。ドライ洗浄は、例えば、基板１０に紫外線を照射することで行うことができる。具体的には、例えば、真空紫外線ランプ（波長１７２ｎｍ、出力１０ｍＷ、試料間距離１ｍｍ）を用いて、窒素雰囲気下において、３０秒〜９００秒間、真空紫外線を照射して行うことができる。ウエット洗浄は、例えば、基板１０をオゾン水（オゾン濃度１０ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ）に室温状態で５分〜３０分程度浸漬することで行うことができる。基板１０をクリーニングすることによって、基板１０の表面に付着している油脂などの汚れを除去することができる。また、基板１０の表面を撥水性から親水性に変化させることができる。

（２） 次に、図１に示すように、液槽３１内の界面活性剤溶液３０に基板１０を浸漬させて、基板１０の上に界面活性剤層２８を形成する。界面活性剤層２８は、基板１０の全面に形成することができる。基板１０の液中表面電位は、例えば負電位であり、界面活性剤層２８としては、例えば、カチオン系界面活性剤（カチオン界面活性剤およびそれと同等の性質を有するもの）を用いることができる。界面活性剤溶液３０としては、例えば、アミノシラン系成分を含む水溶性界面活性剤（テクニックジャパン（株）製ＦＰＤコンディショナー）の溶液や、アルキルアンモニウム系の溶液（例えば、セチルトリメチルアンンモニウムクロリド等）などを用いることができる。浸漬時間は、例えば、１分〜３分程度とすることができる。

次に、界面活性剤溶液３０から基板１０を取り出し、超純水で洗浄する。その後、基板１０を、例えば、室温下で自然乾燥、または、圧縮空気を吹き付けて水滴を除去した後、９０度〜１２０度のオーブン内に３時間程度放置して乾燥させる。

（３） 次に、図２に示すように、光２４を、基板１０に対して、界面活性剤層２８が形成された側とは反対側から照射して、界面活性剤層２８をパターニングする。界面活性剤層２８のパターニングは、基板１０の配線形成領域上に界面活性剤層２８が残るように行われる。言い換えれば、界面活性剤層２８のパターニングは、基板１０の配線形成領域以外の領域上の界面活性剤層２８を光分解させて除去することにより行われる。

光２４としては、例えば真空紫外線（ＶＵＶ；vacuum ultraviolet）を用いることができる。光２４の波長を、例えば１７０ｎｍ〜２６０ｎｍとすることにより、原子間結合（例えば、Ｃ−Ｃ、Ｃ＝Ｃ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｆ、Ｃ−Ｃｌ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｎ、Ｃ＝Ｏ、Ｏ＝Ｏ、Ｏ−Ｈ、Ｈ−Ｆ、Ｈ−Ｃｌ、Ｎ−Ｈなど）を切断することができる。これにより、界面活性剤層２８を光分解させることができる。また、この波長帯域の光２４を用いることにより、イエロールームなどの設備が不要となり、例えば白色灯下で本実施形態に係る一連の工程を行うことができる。

光２４の照射は、具体的には、例えば、光源２６として真空紫外線ランプ（波長１７２ｎｍ、出力１０ｍＷ、試料間距離１ｍｍ）を用いて、窒素雰囲気下において、５分〜３０分間行うことができる。なお、光２４の波長は、界面活性剤層２８を光分解することができるものであれば、特に限定されない。

光源２６と基板１０との間には、マスク３２が配置されている。即ち、光２４は、マスク３２と基板１０を介して界面活性剤層２８に照射される。マスク３２としては、例えば、真空紫外線用高純度石英ガラス（真空紫外線の透過率８０％以上）上に、クロム（Ｃｒ）からなるパターン層３４が形成されたフォトマスクを使用することができる。フォトマスクを使用することにより、孤立したパターンを有するマスクパターンを形成することができる。

マスク３２（パターン層３４）は、基板１０に密着させることができる。光２４は、マスク３２のパターン層３４によって遮蔽され、それ以外の領域を透過する。パターン層３４は、基板１０の配線形成領域にオーバーラップしている。言い換えれば、パターン層３４は、基板１０の配線形成領域以外の領域にオーバーラップする開口部３５を有する。界面活性剤層２８のパターニング工程は、窒素雰囲気下で行なうことができる。窒素雰囲気下では、光２４は、例えば１０ｍｍ程度の距離まで減衰することなく照射される。つまり、光源２６を可能な限り基板１０に接近させることにより（例えば１０ｍｍ以下）、窒素雰囲気下で光２４が減衰するのを防ぐことができる。

界面活性剤層２８が光分解されると、図２に示すように、ガス２０が発生する。ガス２０は、例えば、界面活性剤がガス化したものや、オゾンガス等である。ガス２０は、界面活性剤層２８の周囲の空間２９に拡散されることができる。即ち、ガス２０は、界面活性剤層２８の付近に溜まることがない。これにより、高い精度で界面活性剤層２８のパターニングを行うことができる。詳細については後述する。

また、ガス２０が空間２９に拡散されることにより、例えば、吸引ポンプ（図示せず）などを用いて、ガス２０を容易に吸引することができる。これにより、界面活性剤層２８付近からガス２０を短時間で除去することができる。また、ガス２０が空間２９に拡散されることにより、例えば、ガス２０を窒素等の気流により容易に搬送することができ、空間２９を窒素等で容易にパージすることができる。これにより、界面活性剤層２８付近からガス２０を短時間で除去することができる。

（４） 次に、図３に示すように、界面活性剤層２８の上に触媒層４２を形成する。具体的には、液槽４５内の負電位を有する触媒溶液４４に、界面活性剤層２８の形成された基板１０を浸漬させる。これにより、正電位を有する界面活性剤層２８の上に選択的に触媒層４２を吸着させることができる。触媒層４２は、無電解めっき液４８中で金属層４６（図４参照）の析出を誘発するものであり、例えばパラジウムなどからなることができる。触媒溶液４４としては、例えばパラジウムオリゴマー溶液などを用いることができる。浸漬時間は、例えば、３０秒〜１２０秒程度とすることができる。なお、触媒層４２を形成する前に、界面活性剤層２８の形成された基板１０の洗浄を行ってもよい。洗浄は、水洗等により行うことができる。

（５） 次に、触媒溶液４４から基板１０を取り出し、水洗する。その後、図４に示すように、基板１０を液槽４９内の無電解めっき液４８に浸漬させることによって、触媒層４２の上に金属層（めっき層）４６を析出させることができる。無電解めっき液４８としては、硫酸ニッケル６水和物が主体であり、次亜燐酸ナトリウムが還元剤として含まれたものを用いることができる。例えば、基板１０をこのような無電解めっき液４８（温度８０℃）に１分程度浸漬することによって、０．０５μｍ〜０．０８μｍの厚みを有するニッケル層を形成することができる。あるいは、無電解めっき液４８として、塩化ニッケル６水和物が主体であり、次亜燐酸ナトリウムが還元剤として含まれたものを用いることもできる。例えば、基板１０をこのような無電解めっき液４８（温度６０℃）に１分程度浸漬することによって、０．０５μｍ〜０．０８μｍの厚みを有するニッケル層を形成することができる。

以上の工程により、金属層４６からなる配線が所望の領域に配置された配線基板１を形成することができる。金属層４６は、１層で構成されていることもできるし、複数層で構成されていることもできる。金属層４６の材料は限定されず、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、およびＣｕのうちの少なくとも１種を含むことができる。金属層４６の材料は、触媒層４２の材料に応じて適宜決定することができる。

１−２． 本実施形態によれば、基板１０上の界面活性剤層２８をパターニングする。これによって、基板１０上に触媒層４２が吸着する領域と吸着しない領域とを形成することができる。例えば、負電位の基板１０上における正電位の界面活性剤層２８をパターニングすると、負電位の触媒層４２が吸着する領域と吸着しない領域とを形成することができる。このことは、静電気力に起因している。その結果、触媒層４２および金属層４６を、所定のパターニング形状に沿って、必要な部分のみに形成することができる。さらに、フォトレジストの形成および除去工程を省略することができるので、簡単な製造プロセスで配線を形成することができる。

また、本実施形態では、界面活性剤層２８のパターニング工程において（図２参照）、基板１０に対して界面活性剤層２８が形成された側とは反対側から光２４が照射される。このとき、基板１０に対して界面活性剤層２８が形成された側は開放されており、発生したガス２０は空間２９に拡散される。従って、ガス２０が界面活性剤層２８の付近に溜まることがない。これにより、ガス２０が界面活性剤層２８の過分解などを引き起こし、界面活性剤層２８のパターニングの精度を悪くすることを防ぐことができる。即ち、本実施形態によれば、高い精度で界面活性剤層２８のパターニングを行うことができる。

また、界面活性剤層２８のパターニング工程において、微細なパターン（例えば、１０μｍ幅以下のパターン等）と、粗いパターン（例えば、１００μｍ幅以上のパターン等）とが混在するような場合では、粗いパターン領域では、微細なパターン領域に比べ、発生するガス２０の量が多い。つまり、例えば、ガス２０が界面活性剤層２８の付近に溜まるような場合、粗いパターン領域の方が微細なパターン領域に比べ、界面活性剤層２８の過分解が起こりやすい。これに対し、本実施形態では、粗いパターン領域においても、微細なパターン領域においても、ガス２０が界面活性剤層２８の付近に溜まることがない。これにより、粗いパターン領域でも微細なパターン領域でも、同程度の精度（例えば、１μｍ以内の精度誤差）で界面活性剤層２８のパターニングを行うことができる。

また、本実施形態によれば、基板１０に対して界面活性剤層２８が形成された側は開放されているため、マスク３２を基板１０に接近させても、ガス２０は例えばパターン層３４の開口部３５などに充満することがない。従って、マスク３２を基板１０に近づけることができ、好ましくは、接触させることができる。マスク３２を基板１０に接触させることにより、マスク３２を固定するのが容易となり、延いては、パターニングの精度が向上する。また、マスク３２を基板１０に近づけることができることにより、光源２６も基板１０に近づけることができる。従って、光２４が減衰するのを抑制でき、光２８を良好に界面活性剤層２８に照射することができる。

２．第２の実施形態
２−１． 次に、第２の実施形態に係るめっき方法について説明する。なお、上述した図１〜図４に示すめっき方法と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。図５〜図９は、本実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図である。なお、上述した図１〜図４に示すめっき方法と同一の部材については、同一の符合を付している。

（１） まず、図５に示すように、基板１０上に、パターニングされた導電層５０を形成する。導電層５０は、開口部５０ａを有する。導電層５０は、後述する界面活性剤層２８をパターニングする工程（図７参照）におけるマスクである。従って、導電層５０としては、界面活性剤層２８のパターニング工程に用いる光２４が透過しないものを用いる。導電層５０は、例えば、公知の真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせ等により形成することができる。導電層５０としては、例えば、銀（Ａｇ）等を用いることができる。導電層５０は、例えば、金属配線であることができる。金属配線とは、例えば、電界効果トランジスタにおけるソース電極やドレイン電極などである。また、導電層５０は、半導体チップ等の実装に用いられるバンプなどであってもよい。

（２） 次に、導電層５０の形成された基板１０をクリーニングする。導電層５０の形成された基板１０のクリーニングは、上述した第１の実施形態における基板１０のクリーニングと同様にして行うことができる。

（３） 次に、図６に示すように、液槽３１内の界面活性剤溶液３０に、導電層５０の形成された基板１０を浸漬させて、導電層５０の開口部５０ａにより露出している基板１０の上、および、導電層５０の上に界面活性剤層２８を形成する。導電層５０の液中表面電位は、例えば負電位であることができる。

次に、界面活性剤溶液３０から基板１０を取り出し、超純水で洗浄する。その後、基板１０を乾燥させる。

（４） 次に、図７に示すように、光２４を、基板１０に対して、導電層５０および界面活性剤層２８が形成された側とは反対側から照射して、界面活性剤層２８をパターニングする。この際、導電層５０が光２４を遮るため、界面活性剤層２８のパターニングは、導電層５０の上に界面活性剤層２８が残るように行うことができる。言い換えれば、界面活性剤層２８のパターニングは、導電層５０の開口部５０ａ（図５参照）内の界面活性剤層２８を光分解させて除去することにより行われる。

（５） 次に、図８に示すように、界面活性剤層２８の上に触媒層４２を形成する。

（６） 次に、触媒溶液４４から基板１０を取り出し、水洗する。その後、図９に示すように、触媒層４２の上に金属層（めっき層）４６を析出させる。

以上の工程により、導電層５０の上方にのみ金属層４６を形成することができる。即ち、導電層５０の上にのみ、めっきを施すことができる。

２−２．本実施形態によれば、界面活性剤層２８をパターニングする工程（図７参照）において、基板１０上に形成された導電層５０をマスクとして利用することができる。即ち、導電層５０上のみに界面活性剤層２８を残すことができる。これによって、導電層５０の上方のみに触媒層４２および金属層４６を形成することができる。従って、フォトレジストの形成および除去工程を行わずに、簡単なプロセスで導電層５０の上にのみ、めっきを施すことができる。例えば、導電層５０や導電層５０の上方に形成される層を保護するために、本実施形態に係るめっき方法を用いて、導電層５０上にバリア膜（めっき層）を簡単なプロセスで形成することができる。

また、本実施形態では、界面活性剤層２８のパターニング工程において（図７参照）、基板１０に対して界面活性剤層２８が形成された側とは反対側から光２４が照射される。これにより、第１の実施形態で述べたように、高い精度で界面活性剤層２８のパターニングを行うことができる。

また、本実施形態では、第１の実施形態で述べたように、粗いパターン領域でも微細なパターン領域でも、同程度の精度で界面活性剤層２８のパターニングを行うことができる。

また、本実施形態によれば、界面活性剤層２８をパターニングする工程において、例えば、第１の実施形態で用いたマスク（フォトマスク）３２（図２参照）などを配置する必要がない。これにより、マスク３２の合わせずれ等の問題が発生することがなく、延いては、パターニングの精度が向上する。なお、本実施形態では、導電層５０自体に高低差がある場合などにおいても、マスク３２の合わせずれ等の問題が発生することがない。

また、本実施形態によれば、界面活性剤層２８をパターニングする工程において、基板１０に対して光源２６が配置される側に、例えば、第１の実施形態で用いたマスク（フォトマスク）３２（図２参照）などを配置する必要がない。これにより、光源２６を基板１０に近づけることができる。従って、光２４が減衰するのを抑制でき、光２８を良好に界面活性剤層２８に照射することができる。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、上述した実施形態では、基板１０の一方の面に配線を形成しているが、変形例として、基板１０の両方の面に配線を形成することもできる。

第１の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第１の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第１の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第１の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第２の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第２の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第２の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第２の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。 第２の実施形態に係るめっき方法を模式的に示す図。

符号の説明

１０ 基板、２０ ガス、２４ 光、２６ 光源、２８ 界面活性剤層、２９ 空間、３０ 界面活性剤溶液、３１ 液槽、３２ マスク、３４ パターン層、３５ 開口部、４２ 触媒層、４４ 触媒溶液、４５ 液槽、４６ 金属層、４８ 無電解めっき液、４９ 液槽，５０ 導電層

Claims (6)

1. 基板の上方に界面活性剤層を形成する工程と、
   前記基板を透過する光を、光源と前記界面活性剤層との間に配置されたマスクを介して照射し、該界面活性剤層をパターニングする工程と、
   前記界面活性剤層の上方に触媒層を形成する工程と、
   前記触媒層の上方に金属層を析出させる工程と、を含み、
   前記光は、前記基板に対して前記界面活性剤層が形成された側とは反対側から照射される、めっき方法。
2. 請求項１において、
   前記マスクは、前記基板と接している、めっき方法。
3. 請求項１または２において、
   前記マスクは、フォトマスクである、めっき方法。
4. 請求項１または２において、
   前記界面活性剤層を形成する工程前に、
   前記基板の上方に前記マスクを形成する、めっき方法。
5. 請求項４において、
   前記マスクは、導電層からなる、めっき方法。
6. 請求項５において、
   前記導電層は、金属配線である、めっき方法。

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