JP2008311463A - 金属薄膜の形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄膜の抵抗値を必要以上に高くすることなく、従来よりも微細化および高歩留り化を実現することが可能な金属薄膜の形成方法を提供する。
【解決手段】触媒材料を含むインク２Ａが転写された基板４０に対し、無電解めっき処理を施す。基板４０上のうちのインク２Ａの転写領域に対し、金属薄膜が選択的に形成される。また、平板ブランケット１を用いてインク２を転写させると共に、転写工程において加圧圧縮により接触を行う。位置合わせが容易となると共に接触の際の圧力が全体として均一化され、金属薄膜を形成する際の歩留りが向上する。また、インク２中に、金属薄膜の材料自体ではなく、無電解めっき処理の触媒材料が含まれるようにする。従来と比べ、金属薄膜の抵抗値が低くなると共に、パターンの微細化が容易となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、反転オフセット印刷法を用いた金属薄膜の形成方法に関する。
従来、反転オフセット印刷法を利用した薄膜パターンの形成方法がいくつか提案されている（例えば、特許文献１，２）。
特許文献１には、円柱状のロール上にシリコーン樹脂が形成された円柱状のブランケットと、所望のパターンが形成された凸版とを用いた反転オフセット印刷法によって、基板上に所望の樹脂薄膜パターンを形成するようにものが提案されている。
また、特許文献２には、水溶性樹脂（ポリエチレンオキサイド）中に導電性微粒子（平均粒径が５０ｎｍ以下のもの）を混合したインクを用いて反転オフセット印刷法を行うことにより、基板上に所望の導電性薄膜パターンを形成するようにしたものが提案されている。
特開平１１―５８９２１号公報 特開２００６−２７８８４５号公報
ところが、上記特許文献１では、円柱形状のブランケットを用いて反転オフセット印刷を行っているため、平板である基板への転写の際に基板全体で接触圧力を均一に保つのが困難となり、パターンつぶれが生じてしまうことになる。また、円柱形状のブランケットと平板である基板とを接触させるため、これらの間の位置合わせが容易ではない。よって、薄膜を形成する際の歩留りが低下してしまうという問題があった。
また、この特許文献１では、主にエッチングレジストを用途として基板上に樹脂薄膜を形成していることから、仮に基板上に導電性薄膜（金属薄膜）を形成しようとすると、基板全面に金属薄膜を成膜した後に樹脂インクを印刷すると共に、この樹脂インクを所定のパターンでエッチングして剥離する工程が必要になり、工程数が増えてしまうことになる。
一方、上記特許文献２では、インク中に導電性微粒子が混合されているため、そのような導電性微粒子を用いて、基板上に直接的に導電性薄膜を形成することが可能である。また、この特許文献２では、ブランケットの形状についても円柱状には限定されていないことから、平板のブランケットに対しても適用可能であると考えられる。
しかしながら、引用文献２では、上記のようにインク中に樹脂（水溶性樹脂）も含まれていることから、形成された導電性薄膜の抵抗値が、導電性微粒子のみからなる薄膜の抵抗値よりも増加してしまうことになる。また、インクが導電性微粒子と樹脂との混合物であるため、ブランケット上に塗布されたインクの厚みが大きくなってしまい、パターンの微細化が容易ではない。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、薄膜の抵抗値を必要以上に高くすることなく、従来よりも微細化および高歩留り化を実現することが可能な金属薄膜の形成方法を提供することにある。
本発明の金属薄膜の形成方法は、以下の要件（Ａ）〜（Ｅ）を含むものである。
（Ａ）平板ブランケット上にインクを塗布する塗布工程
（Ｂ）平板ブランケットと、所定のパターンからなる凸部を有する凸版とを互いに向かい合わせると共にこれらを加圧圧縮によって接触させることにより、平板ブランケット上のインクのうちの凸部に対応する部分を選択的に凸版上に転写させる第１転写工程
（Ｃ）第１転写工程後の平板ブランケットと基板とを互いに向かい合わせると共にこれらを加圧圧縮によって接触させることにより、平板ブランケット上に残留するインクを基板上に転写させる第２転写工程
（Ｄ）第２転写工程後の基板に対して無電解めっき処理を施すことにより、基板上に金属薄膜を析出させるめっき工程
（Ｅ）上記インクとして、無電解めっき処理の触媒材料を含むものを用いる
本発明の金属薄膜の形成方法では、触媒材料を含むインクが転写された基板に対して無電解めっき処理が施されることにより、めっき工程において、基板上のうちのインクの転写領域に対し、金属薄膜が選択的に形成される。ここで、平板ブランケットを用いて基板上にインクが転写されると共に、転写工程において加圧圧縮により接触がなされているため、凸版または基板とブランケットとの間の位置合わせが容易となると共に、接触の際の圧力が全体として均一化される。また、インク中には、金属薄膜の材料自体ではなく、無電解めっき処理の触媒材料が含まれているため、インク中に金属薄膜の材料自体と樹脂とが含まれている従来と比べ、形成された金属薄膜の抵抗値が低くなると共に、平板ブランケット上に塗布されたインクの厚みが小さくなってパターンの微細化が容易となる。
本発明の金属薄膜の形成方法によれば、触媒材料を含むインクが転写された基板に対して無電解めっき処理を施すようにしたので、基板上のうちのインクの転写領域に対し、金属薄膜を選択的に形成することができる。また、平板ブランケットを用いてインクを転写させると共に転写工程において加圧圧縮により接触を行うようにしたので、位置合わせを容易とすると共に接触の際の圧力を全体として均一化させ、薄膜を形成する際の歩留りを向上させることができる。また、インク中に、金属薄膜の材料自体ではなく無電解めっき処理の触媒材料を含ませるようにしたので、従来と比べ、金属薄膜の抵抗値が低くなると共にパターンの微細化が容易となる。よって、薄膜の抵抗値を必要以上に高くすることなく、従来よりも微細化および高歩留り化を実現することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係る金属薄膜の形成方法について説明するための断面図である。
まず、図１（Ａ）に示したように、平板ブランケット１上にインク２を塗布する。この平板ブランケット１は、ガラス板や金属板などからなる硬質の基材１１と、この基材１１上のＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）層１２とにより構成し、ＰＤＭＳ層１２上にインクが塗布されるようにする。このように硬質の基材１１上に柔軟なＰＤＭＳ層を設けることにより、平面方向の精度を高め、転写圧力を低減することができるからである。なお、基材１１の厚みは１０〜５００μｍ程度とし、ＰＤＭＳ層１２の厚みは１〜５０００μｍとするのが望ましい。
インク２としては、後述する無電解めっき処理の際の触媒となる触媒材料を含み、かつ印刷方法（反転オフセット印刷方法）に適したものを用いる。具体的には、インク２の溶質としては、触媒材料である金属化合物または金属微粒子（金属ナノ粒子）を含むものを用い、インク２の溶媒としては、詳細は後述するが、その沸点が１００℃以下の非極性溶媒であり、かつＰＤＭＳ層１２上での接触角が１０度以下のものが望ましい。このような溶質と溶媒とを混合することにより、インク２とする。なお、インク２の濃度は、０．０１〜３０重量％であることが望ましいが、これに限るものではない。
金属化合物としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）またはパラジウム（Ｐｄ）などの金属と、分子式ＣｎＨｍＣＯＯＨにより表記される直鎖脂肪酸、分子式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ２により表記される直鎖アルキルアミン、分子式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨにより表記される直鎖アルキルチオールまたは分子式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＣＮにより表記される直鎖アルキルニトリルなどのうちの少なくとも１つ以上の有機化合物とを結合したものを用いることができる。なお、これらの分子式において、ｎは、５以上４０以下の整数であることが望ましく、ｍは、ｍ＝２ｎ＋１であることが望ましい。
金属ナノ粒子としては、Ａｕ、ＡｇまたはＰｄなどの金属の微粒子（平均粒径が、０．１〜２０ｎｍ以下であることが望ましい。）を用いることができ、その表面が有機化合物の保護剤により覆われたものを用いるのが望ましい。金属ナノ粒子を安定的に保存することができるからである。そのような保護剤としては、分子式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ２により表記される直鎖アルキルアミン、分子式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨにより表記される直鎖アルキルチオールまたは分子式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＣＮにより表記される直鎖アルキルニトリルなどのうちの少なくとも１つ以上の有機化合物とを結合したものを用いることができる。なお、これらの分子式において、ｎは、５以上４０以下の整数であることが望ましく、ｍは、ｍ＝２ｎ＋１であることが望ましい。
インク２の溶媒としては、前述したように、その沸点が１００℃以下の非極性溶媒であり、かつＰＤＭＳ層１２上での接触角が１０度以下のものが望ましい。沸点が１００℃以下の溶媒とすることにより、インク２の塗布中または塗布後に溶媒のほとんどを蒸発させ、平板ブランケット１上に、無電解めっき処理の触媒となる溶質のみを残すことができるからである。このような溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサンもしくはヘプタンなどの直鎖アルカン類の炭化水素、シクロペンタンもしくはシクロヘキサンなどのシクロアルカン類、またはエチルメチルエーテル、ジエチルエーテルもしくはテトラヒドロフランなどエーテル類などが挙げられる。
なお、平板ブランケット１上にインク２を塗布する方法は、例えば、スピンコート法、スプレー法、ＣＡＰコーティング法、スリットコーティング法、ＬＢ成膜法またはインクジェット法などが好適である。
続いて、図１（Ｂ）に示したように、平板ブランケット１と、所定のパターンからなる凸部３１を有する凸版３とを互いに向かい合わせて接触させることにより、平板ブランケット１上のインク２のうち、凸部３１に対応する部分を選択的に凸版３上に転写させる。
凸版３は、石英、ガラス、樹脂または金属などからなり、フォトリソグラフィー法およびエッチング法などを用いることにより、０．１〜１０μｍ程度の深さの凹部３２が形成されたものを用いることが望ましい。なお、後述するように、凸版３に形成するパターンとしては、金属薄膜（金属配線）として形成する領域が凹部３２となるようにする。
平板ブランケット１と凸版３とを接触させる際には、加圧圧縮によって接触させる（圧縮気体加圧法を用いる）ようにする。圧縮気体加圧法とは、接触させる対象である平板ブランケット１と凸版３とをそれぞれ向かい合わせて近接しつつ所定のステージ上に固定すると共に、平板ブランケット１および凸版３のうちの一方の背面側から圧縮気体を噴射させて押し出すことにより、平板ブランケット１と凸版３とを接触させる方法である。なお、このとき、押し出される対象物と圧縮気体の供給源であるステージとの間で形成される空間は、密封されるようになっている（下記図４（Ａ），（Ｂ）中の矢印Ｐ１で示した空間や、下記図５中の矢印Ｐ４で示した空間）。
具体的には、例えば図４（Ａ）に示したように、平板ブランケット１の外周部を、下部ステージ５１、Ｏリング５３Ａ，５３Ｂおよび固定フレーム５４Ａ，５４Ｂにより機械的に固定すると共に、凸版３を上部ステージ５２により固定し、下部ステージ５１の中心付近に設けられた開口部５１０（真空排気口および圧縮気体導入口として機能する）から圧縮気体を噴射させて平板ブランケット１を押し出すようにする。なお、例えば図４（Ｂ）に示したように、平板ブランケット１の外周部を、下部ステージ５１Ａに設けられた開口部５１１Ａ，５１１Ｂにより、図中の符号Ｐ２，Ｐ３で示したように真空吸着させて固定するようにしてもよい。また、例えば図５に示したように、凸版３を下部ステージ５１上に固定すると共に平板ブランケット１の外周部を固定フレーム５４Ｃ，５４Ｄにより固定し、さらに膨張可能であり柔軟性を有する伸縮性フィルム５５を、Ｏリング５３Ａ，５３Ｂ、固定フレーム５４Ａ，５４Ｂおよび上部ステージ５２Ａにより固定し、上部ステージ５２Ａの中心付近に設けられた開口部５２０（真空排気口および圧縮気体導入口として機能する）から圧縮気体を噴射させて伸縮性フィルム５５および平板ブランケット１を押し出すようにしてもよい。この場合、平板ブランケット１の外周部を機械的に固定するだけでよい。なお、これらの場合において、平板ブランケット１と凸版３とを近接させる距離は１μｍ〜１ｍｍの距離とし、転写圧力は０．１ｋＰａ〜１００ｋＰａ程度として精密に制御する。これにより、平板ブランケット１上で、均一かつ低圧力で制御できるため、押しつぶれのないインク２の転写が可能となる。なお、これら図４および図５を含めた図４〜図１１においては、インク２，２Ａ，２Ｂの図示は省略している。
続いて、図１（Ｃ）に示したように、互いに接触された平板ブランケット１と凸版３とを分離させる。これにより、平板ブランケット１上には、凸版３によって転写されなかった領域にインクが残留し（図中のインク２Ａの部分）、後述する金属薄膜（金属配線）のパターンとなる一方、凸版３の凸部３１上には、インクが転写される（図中のインク２Ｂの部分）。なお、平板ブランケット１と凸版３とを分離させる方法としては、例えば図６に示したように、空間Ｐ１内を、開口部５１０を介して真空排気させる（図中の矢印Ｐ５参照）ことにより真空化し、平板ブランケット１を下部ステージ５１上に吸着させて分離させる方法や、例えば図７に示したように、平板ブランケット１の外周部を持ち上げる（図中の矢印Ｐ６１，Ｐ６２参照）ことにより、機械的に分離させる方法などが挙げられる。
続いて、図２（Ａ）に示したように、インク２Ａが転写された平板ブランケット１と、金属薄膜の形成基板（基板４０）とを互いに向かい合わせて接触させることにより、平板ブランケット１上に残留するインク２Ａを、基板４０上に転写させる。
基板４０としては、例えば、シリコン、合成石英、ガラス、金属、樹脂または樹脂フィルムなどの材料からなる基板を用いる。また、この基板４０上には密着層４１を設けておき、この密着層４１上にインク２Ａが転写されるようにするのが望ましい。インク２Ａの固着が容易となるからである。このような密着層４１の材料としては、例えば、アミノ系シラン化合物、メルカプト系シラン化合物、フェニル系シラン化合物、アルキル系シラン化合物などの化合物のうち少なくとも１つ以上を含んだものが挙げられる。なお、密着層４１は、スピンコート法、浸漬法または熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長）法などを用いて、基板４０上に成膜するようにすればよい。
平板ブランケット１と基板４０とを接触させる際には、前述したように、加圧圧縮によって接触させる（圧縮気体加圧法を用いる）ようにする。具体的には、例えば図８（Ａ）に示したように、平板ブランケット１の外周部を、下部ステージ５１、Ｏリング５３Ａ，５３Ｂおよび固定フレーム５４Ａ，５４Ｂにより機械的に固定すると共に、基板４０を上部ステージ５２により固定し、下部ステージ５１の中心付近に設けられた開口部５１０（真空排気口および圧縮気体導入口として機能する）から圧縮気体を噴射させて平板ブランケット１を押し出すようにする。なお、例えば図８（Ｂ）に示したように、平板ブランケット１の外周部を、下部ステージ５１Ａに設けられた開口部５１１Ａ，５１１Ｂにより、図中の符号Ｐ２，Ｐ３で示したように真空吸着させて固定するようにしてもよい。また、例えば図９に示したように、基板４０を下部ステージ５１上に固定すると共に平板ブランケット１の外周部を固定フレーム５４Ｃ，５４Ｄにより固定し、さらに伸縮性フィルム５５を、Ｏリング５３Ａ，５３Ｂ、固定フレーム５４Ａ，５４Ｂおよび上部ステージ５２Ａにより固定し、上部ステージ５２Ａの中心付近に設けられた開口部５２０（真空排気口および圧縮気体導入口として機能する）から圧縮気体を噴射させて伸縮性フィルム５５および平板ブランケット１を押し出すようにしてもよい。この場合、平板ブランケット１の外周部を機械的に固定するだけでよい。なお、これらの場合において、平板ブランケット１と基板４０とを近接させる距離は１μｍ〜１ｍｍの距離とし、転写圧力は０．１ｋＰａ〜１００ｋＰａ程度として精密に制御する。これにより、平板ブランケット１上で、均一かつ低圧力で制御できるため、押しつぶれのないインク２Ａの転写が可能となる。
また、基板４０上に、所定のアライメントマークを設けておき、平板ブランケット１と基板４０とを接触させてインク２Ａを転写させる際には、そのようなアライメントマークを利用して基板４０と平板ブランケット１との間の位置合わせ（アライメント）を行うようにするのが望ましい。位置合わせの精度を容易に向上させることができるからである。
具体的には、例えば図１０（Ａ）に示したように、平板ブランケット１上のインク２Ａによるアライメントマーク（図示せず）と、予め基板４０上に形成されたアライメントマーク（図示せず）とをそれぞれ、アライメント用顕微鏡６（６１，６２）を用いて比較し、Ｘ，Ｙ，θ座標（図１０（Ｂ）参照）を調整することによって位置合わせを行う。よって、例えば図１０（Ｂ）に示したように、転写装置には、上下のステージ５１，５２のいずれか一方に、Ｘ，Ｙ，θ座標の制御機構が具備されているようにする。また、平板ブランケット１と基板４０との距離が大きい（例えば、３０μｍ以上）場合、アライメント用顕微鏡６の焦点深度が不足し、アライメントマーク同士の重ね合せが難しくなるため、そのような場合には、画像記録機能を付帯した多焦点アライメント機構を具備するようにするのが望ましい。
また、インク２Ａの厚みが小さいため、アライメント用顕微鏡６によるインク２Ａのアライメントマークの観察が困難な場合には、例えば図１１（Ａ）や図１１（Ｂ）に示した平板ブランケット１Ａ，１Ｂのように、アライメントマーク１３Ａ，１３ＢをＰＤＭＳ膜１２上に予め設けたり、アライメントマーク１３Ｃ，１３Ｄを基材１１上に予め設けたりするようにするのが望ましい。なお、ＰＤＭＳ膜１２は透明であるため、図１１（Ｂ）の場合においても、アライメントマーク１３Ｃ，１３Ｄを認識することが可能である。これらの場合、第１のアライメントとして、平板ブランケット１と凸版３との間のアライメントを行ってインク転写を行い、平板ブランケット１上のアライメントマークとインクパターンとの位置関係を決定した後、第２のアライメントとして、平板ブランケット１と基板４０との間でアライメントを行ってインク転写を行うようにすればよい。
続いて、図２（Ｂ）に示したように、互いに接触された平板ブランケット１と基板４０とを分離させる。これにより、平板ブランケット１上のインク２Ａは全て基板４０（密着層４１）上に転写され、後述する金属薄膜（金属配線）のパターンとなる一方、平板ブランケット１上には、インクが残留しない。なお、平板ブランケット１と凸版３とを分離させる方法としては、前述したように、空間Ｐ１内を、開口部５１０を介して真空排気させることにより真空化し、平板ブランケット１を下部ステージ５１上に吸着させて分離させる方法や、平板ブランケット１の外周部を持ち上げることにより、機械的に分離させる方法などが挙げられる。
続いて、図２（Ｃ）に示したように、インク２Ａの溶媒や金属ナノ粒子の保護膜に含まれる有機物を除去することにより、無電解めっきの触媒材料（具体的には、インク２Ａの溶質）を活性化させ、これにより後述する無電解めっき処理を促進させるようにする。これは、インク２Ａが有機物を多く含む場合、そのままでは無電解めっき処理に対して不活性な場合が多いため、そのような有機物を除去して、触媒活性とするものである。このような活性化処理としては、例えば、図中に示したようにインク２Ａに対して紫外線Ｌ０を照射するＵＶ（紫外線）オゾン処理や、オゾン水洗浄処理、または焼成処理などにより行う。ＵＶオゾン処理やオゾン水洗浄処理の場合、比較的低温下（例えば、０℃〜２００℃程度）で行うことが可能である。また、焼成処理の場合、例えば２００℃〜４００℃程度の比較的高温下で行うようにする。なお、このような焼成処理の場合において、インク２Ａの溶質（触媒材料）としてＰｄを含むときには、Ｐｄ自体の酸化を避けるため、窒素（Ｎ）やアルゴン（Ａｒ）などの脱酸素雰囲気中で行うことが望ましい。
続いて、インク２Ａが転写された基板４０に対して無電解めっき処理を施すことにより、図３に示したように、基板４０上に金属薄膜４２を析出させる。具体的には、基板４０上のうちのインク２Ａの転写領域に対し、金属薄膜４２を選択的に形成させる。無電解めっき処理の際には、基板４０を所望の無電解めっき液に浸漬させることにより、インク２Ａのある領域にのみ、金属を選択析出させるようにする。このような無電解めっき処理では、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ＡｕまたはＡｇなど、様々な金属の析出が可能である。
最後に、基板４０上に析出された金属薄膜４２に対し、１００〜１０００℃程度のアニール処理を行う。これにより、金属薄膜４２の低抵抗化、成膜時の応力緩和、密着性の改善、金属の酸化防止などが可能となる。この際、金属薄膜４２の酸化を避けるため、真空、ＮまたはＡｒなどの脱酸素雰囲気中で行うことが望ましい。
以上により、本実施の形態の金属薄膜（金属薄膜４２）が製造される。
このようにして本実施の形態の金属薄膜（金属薄膜４２）の形成方法では、触媒材料を含むインク２Ａが転写された基板４０に対して無電解めっき処理が施されることにより、基板４０上のうちのインク２Ａの転写領域に対し、金属薄膜４２が選択的に形成される。
ここで、平板ブランケット１を用いて基板４０上にインク２Ａが転写されると共に、転写工程（図１（Ｂ）および図２（Ａ）で示した工程）において加圧圧縮により接触がなされている（圧縮気体加圧法が用いられている）ため、凸版３または基板４０と平板ブランケット１との間の位置合わせが容易となると共に、接触の際の圧力が全体として均一化される。
また、インク２中には、金属薄膜４２の材料自体ではなく、無電解めっき処理の触媒材料が含まれているため、インク中に金属薄膜の材料自体と樹脂とが含まれている従来と比べ、形成された金属薄膜４２の抵抗値が低くなると共に、平板ブランケット１上に塗布されたインク２の厚みが小さくなってパターンの微細化が容易となる。
以上のように、本実施の形態では、触媒材料を含むインク２Ａが転写された基板４０に対して無電解めっき処理を施すようにしたので、基板４０上のうちのインク２Ａの転写領域に対し、金属薄膜４２を選択的に形成することができる。また、平板ブランケット１を用いてインク２を転写させると共に転写工程において加圧圧縮により接触を行うようにしたので、位置合わせを容易とすると共に接触の際の圧力を全体として均一化させ、金属薄膜４２を形成する際の歩留りを向上させることができる。また、インク２中に、金属薄膜４２の材料自体ではなく無電解めっき処理の触媒材料を含ませるようにしたので、従来と比べ、金属薄膜４２の抵抗値が低くなると共にパターンの微細化が容易となる。よって、薄膜の抵抗値を必要以上に高くすることなく、従来よりも微細化および高歩留り化を実現することが可能となる。
また、インク２Ａの転写工程（図２（Ａ）で示した工程）とめっき工程（図３で示した工程）との間に、触媒材料を活性化させる工程を含むようにしたので、無電解めっき処理を促進させ、金属薄膜４２の形成も促進させることが可能となる。
また、基板４０および平板ブランケット１の上にそれぞれ、所定のアライメントマークを予め設けておき、インク２Ａの転写工程において、これらのアライメントマークを利用して基板４０と平板ブランケット１との間の位置合わせを行うようにした場合には、位置合わせ精度を容易に向上させることができ、さらに歩留まりを向上させることが可能となる。
さらに、本発明の具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
図３に示した構造の金属薄膜を、以下のようにして作製した。概要としては、無電解めっき処理の触媒材料となる金属化合物であるパラジウム（Ｐｄ）微粒子コロイドをインク２に含むようにすると共に、このインク２を反転オフセット印刷法により基板４０上に印刷した後、無電解Ｃｕめっき処理によってインク上にＣｕ薄膜を選択的に析出させ、Ｃｕ配線を形成した。
インク２は、無電解めっき処理の触媒材料となる金属化合物として、Ｐｄ微粒子コロイド（田中貴金属工業社製：疎水性ＰｄＤＡ（デシルアミン）コロイドトルエン溶液）を含むようにし、このＰｄ微粒子コロイドを以下の手順で処理したのちに利用した。まず、疎水性ＰｄＤＡコロイドトルエン溶液を１．０重量％濃度に調整し、これにｎ−ヘキサデカンチオールを２．０重量％濃度となるように加え、８０℃で１２時間、過熱攪拌する。そののち、これを常温に冷却し、ＰｄＤＡコロイドトルエン溶液に対して２０倍程度の量のメタノールを加え、Ｐｄ微粒子を沈殿させる。その後、この沈殿物と溶液とを１μｍのフィルターにて濾過すると共に、このフィルター上に堆積した沈殿物を回収する。この沈殿物は、上記処理により、Ｐｄ微粒子の保護剤の一部が、デシルアミンからヘキサデカンチオールに置換される。置換率は、デシルアミンを１００とすると、１０〜３０％である。この処理により、Ｐｄ微粒子を、処理前には溶解度の低かったヘキサンやペンタンに溶解できるようになり、１．０重量％濃度になるように、ｎ−ペンタン溶液中に分散させて利用した。
平板ブランケット１としては、基材１１であるガラス（厚み０．２ｍｍ:ＡＦ４５、ショット社製）上にＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）層１２を成膜（スピンコート法）したものを用いるようにし、これを６５℃で１２時間焼成して利用した。ＰＤＭＳ層１２の膜厚は、６０μｍであった。ＰＤＭＳとしては、ＳＹＬＧＡＲＤ１８４（東レ・ダウコーニング社製）をトルエンで希釈し、８０重量％の濃度にしたものを利用した。
まず、インク２の塗布工程（図１（Ａ））において、インク２を平板ブランケット２上にスピンコート法により成膜した。３０００ｒｐｍおよび２０ｓの成膜条件とし、インク２の層の膜厚は２０ｎｍであった。
次に、第１転写工程（図１（Ｂ））において、平板ブランケット１と凸版３とを圧縮気体加圧法を用いて互いに接触させることにより、インク２のうちの凸部３１の部分に対応するインク２Ｂを、選択的に凸版３上へ転写させた。凸版３としては、石英ガラスにより構成されたものを用いた。具体的には、石英ガラス上に、真空蒸着法によってＣｒ（クロム）膜を２００ｎｍ程度成膜し、これに対してフォトリソグラフィー法およびウェットエッチング法により所定のパターニングを行うと共に、ドライエッチング法により石英ガラスを１．０μｍ程度エッチングし、最後にＣｒをエッチングにより除去することにより、凸部３１および凹部３２を有する凸版３を作製した。また、平板ブランケット１と凸版３とを互いに接触させる際には、図５に示したように、平板ブランケット１を下部ステージ５１および固定フレーム５４Ｃ，５４Ｄにより固定し、この平板ブランケット１と凸版３との間の距離が１ｍｍとなるように互いに平行になるように向かい合わせて配置したのち、平板ブランケット１の背面（開口部５２０）から圧縮空気を噴射させて膨張したフッ素樹脂製のフィルム（伸縮性フィルム５５）を押し出すことにより、接触させるようにした。なお、転写圧力は１０ｋＰａとし、転写時間は１０秒間とした。
次に、図１（Ｃ）および図７に示したように、固定フレーム５４Ｃ，５４Ｄを持ち上げることにより、平板ブランケット１と凸版３とを互いに分離させた。
次に、第２転写工程（図２（Ａ））において、平板ブランケット１と基板４０とを圧縮気体加圧法を用いて互いに接触させることにより、平板ブランケット１上のインク２Ａを基板４０上へ転写させた。これにより、基板４０上に、Ｐｄ微粒子コロイドを含むインクのパターンを形成した。基板４０上には、インク２Ａを固着するため、予め密着層４１を形成した。この密着層４１の材料としては、メルカプト系シラン化合物である、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランフェニル：〔ＨＳＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕を、乳酸エチル中に５０ｍＭｏｌ／Ｌの濃度で希釈したものを用いた。また、これをスピンコート法によりガラスの基板４０上に成膜すると共に、１２０℃で３０分間アニールを行い、エタノールで超音波洗浄によって１０分間リンスを行ったのちに利用した。なお、この第２転写工程の詳細な条件は、基本的に第１転写工程（図１（Ｂ））と同様である。また、本実施例においては、基板４０上に予め形成されたパターンが存在しないようにしたため、平板ブランケット１と基板４０との間の位置合わせとしては、目測によって、互いの中心同士をおおまかに重ね合わせるようにした。
次に、図２（Ｂ）等に示したように、固定フレーム５４Ｃ，５４Ｄを持ち上げることにより、平板ブランケット１と基板４０とを互いに分離させた。
次に、基板４０を窒素雰囲気中において２００℃で５分間焼成することにより、インク２Ａ中の有機物を分解し、無電解めっき処理の触媒として活性な状態とした。
最後に、このようにして作製した基板４０に対して、Ｃｕの無電解めっき処理を行った。無電解めっき液としては、奥野製薬工業（株）社製のＯＰＣカッパーＴを用いた。これにより、５００ｎｍの膜厚のＣｕ薄膜よりなるＣｕ配線を形成した。配線の精細度は、ライン／スペースで５μｍ／５μｍであった。
（実施例２）
以下に示した事項を除き、実施例１と同様にして金属薄膜を作製した。概要としては、無電解めっき処理の触媒材料となる金属ナノ粒子であるＰｄナノ粒子（保護剤：Ｃ１６Ｈ３３ＳＨ）をインク２に含むようにすると共に、このインク２を反転オフセット印刷法により基板４０上に印刷した後、無電解Ｎｉめっき処理によってインク上にＮｉ薄膜を選択的に析出させ、Ｎｉ配線を形成した。
インク２は、無電解めっき処理の触媒材料となる金属ナノ粒子として、平均粒径８ｎｍのＰｄナノ粒子（保護剤：Ｃ１６Ｈ３３ＳＨ）を、テトラヒドロフラン中に１．０重量％の濃度で分散させたものを利用した。
また、本実施例では、基板４０上に予め形成されたアライメントマークを形成することにより、印刷の際の重ね合わせ精度を評価した。この印刷工程においては、図１０に示したように、平板ブランケット１を固定・加圧するステージに、Ｘ，Ｙ，θ座標の調整機構および平行調整機構が具備された装置を用いた。平板ブランケット１と基板４０との間はスペーサーによって平行に設定され、このような平行を保ちつつ５０μｍの間隙が維持された状態で、平板ブランケット１と基板４０との間の位置合わせを行った。具体的なアライメントとしては、基板４０上に予め形成されたアライメントマークと、平板ブランケット１上に第１転写工程（図１（Ｂ））において形成されたアライメントマークとを互いに重ね合わせることにより、実施した。第２転写工程（図２（Ａ））の後における重ね合せ精度の測定では、±０．５μｍ以下の結果が得られた。
また、本実施例では、図２（Ｃ）に示したように、基板４０に対してＵＶオゾン処理を行うことにより、インク２Ａ中の有機物を分解し、無電解めっき処理の触媒として活性な状態とした。
また、本実施例では、このようにして作製した基板４０に対して、Ｎｉの無電解めっき処理を行った。無電解めっき液としては、奥野製薬工業（株）社製のトップニコロンＲＤを用いた。これにより、３００ｎｍの膜厚のＮｉ薄膜よりなるＮｉ配線を形成した。配線の精細度は、ライン／スペースで３μｍ／３μｍであった。
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態等では、無電解めっき処理を行うことにより単層の金属薄膜４２を形成した場合について説明したが、無電解めっき処理を複数回行うことにより、金属薄膜を多層膜としてもよい。そのように構成した場合、金属薄膜の腐食性や電気的特性、塗れ性などを改善し、所望の特性をもった金属薄膜を形成することが可能となる。
また、本発明により形成された金属薄膜は、金属電極を応用した電子デバイス（例えば、薄膜トランジスタやキャパシタ）に適用することが可能である。
さらに、上記実施の形態等において説明した各構成要素の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、また他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
本発明の一実施の形態に係る金属薄膜の形成方法の主要な工程の一部を表す断面図である。 図１に続く工程を表す断面図である。 図２に続く工程を表す断面図である。 平板ブランケットと凸版との接触方法の一例を表す断面図である。 平板ブランケットと凸版との接触方法の他の例を表す断面図である。 平板ブランケットと凸版との分離方法の一例を表す断面図である。 平板ブランケットと凸版との分離方法の他の例を表す断面図である。 平板ブランケットと基板との接触方法の一例を表す断面図である。 平板ブランケットと基板との接触方法の他の例を表す断面図である。 平板ブランケットと基板とを接触させる際のアライメント方法の一例を表す断面図および平面図である。 アライメントマークを施した平板ブランケットの一例を表す断面図である。
符号の説明
１，１Ａ，１Ｂ…平板ブランケット、１１…基材、１２…ＰＤＭＳ層、１３Ａ〜１３Ｄ…アライメントマーク、２，２Ａ，２Ｂ…インク、３…凸版、３１…凸部、３２…凹部、４０…基板、４１…密着層、４２…金属薄膜、５１，５１Ａ…下部ステージ、５１０，５１１Ａ，５１１Ｂ，５２０…開口部、５２，５２Ａ…上部ステージ、５３Ａ，５３Ｂ…Ｏリング、５４Ａ〜５４Ｄ…固定フレーム、５５…伸縮性フィルム、６，６１，６２…アライメント用顕微鏡、Ｌ０…紫外光、

Claims (11)

  1. 基板上に金属薄膜を形成する方法であって、
    平板ブランケット上にインクを塗布する塗布工程と、
    前記平板ブランケットと、所定のパターンからなる凸部を有する凸版とを互いに向かい合わせると共にこれらを加圧圧縮によって接触させることにより、前記平板ブランケット上のインクのうちの前記凸部に対応する部分を選択的に前記凸版上に転写させる第１転写工程と、
    前記第１転写工程後の平板ブランケットと前記基板とを互いに向かい合わせると共にこれらを加圧圧縮によって接触させることにより、前記平板ブランケット上に残留するインクを前記基板上に転写させる第２転写工程と、
    前記第２転写工程後の基板に対して無電解めっき処理を施すことにより、基板上に金属薄膜を析出させるめっき工程と
    を含み、
    前記インクとして、前記無電解めっき処理の触媒材料を含むものを用いる
    ことを特徴とする金属薄膜の形成方法。
  2. 前記インクの溶質として、前記触媒材料である金属化合物または金属微粒子を含むものを用いる
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
  3. 前記金属微粒子として、その表面が有機化合物の保護剤により覆われたものを用いる
    ことを特徴とする請求項２に記載の金属薄膜の形成方法。
  4. 前記インクの溶媒として、その沸点が１００℃以下のものを用いる
    ことを特徴とする請求項２に記載の金属薄膜の形成方法。
  5. 前記めっき工程において前記無電解めっき処理を複数回行うことにより、前記金属薄膜を多層膜とする
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
  6. 前記めっき工程の後に、前記基板上に析出された金属薄膜に対し、脱酸素雰囲気中でアニール処理を行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
  7. 前記第２転写工程と前記めっき工程との間に、前記触媒材料を活性化させる工程を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
  8. 前記触媒材料の活性化を、ＵＶ（紫外線）オゾン処理またはオゾン水洗浄処理により行う
    ことを特徴とする請求項７に記載の金属薄膜の形成方法。
  9. 前記基板および前記平板ブランケットの上にそれぞれ、所定のアライメントマークを設けておき、
    前記第２転写工程において、前記アライメントマークを利用して前記基板と前記平板ブランケットとの間の位置合わせを行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
  10. 前記基板上に密着層を設けておき、
    前記第２転写工程において、前記密着層上に前記インクを転写させる
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
  11. 前記平板ブランケットを、硬質基材と、この硬質基材上のＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）層とにより構成し、
    前記塗布工程において、前記ＰＤＭＳ層上に前記インクを塗布する
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
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