JP2009102693A - 導電膜パターンの形成方法、無電解めっき装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開口部を有する基板に導電膜パターンを無電解めっきする際に良好なめっきを形成する方法及び装置を提供する。
【解決手段】めっき液Ｑ１を液建てするめっき槽５０と、めっき槽５０の外側に配置された外槽６０と、外層６０とめっき槽５０との間に所定の温度とした熱媒体を流通させてめっき槽５０の温度を制御する温度制御手段７０とを備え、めっき槽５０のめっき液Ｑ１と接する接液部が、凹凸部を有してなるフィン形状となっている無電解めっき装置１００を用いてめっき処理する。
【選択図】図３

Description

本発明は、導電膜パターンの形成方法、無電解めっき装置に関する。

印刷やデバイス製造等に用いられる液滴吐出ヘッドにおいて封止基板表面には、アクチュエータを駆動する駆動回路と接続するための金属配線が設けられている（特許文献１〜３参照）。金属配線を形成するには、まず基板全面にスパッタリング法を用いてＮｉ−Ｃｒ合金を成膜したのち、この上にスパッタリング法を用いてＡｕを成膜する。次いで、Ｎｉ−Ｃｒ膜及びＡｕ膜をフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いてパターニングし、配線パターン（導電膜パターン）を形成する。

このようにして得られた配線パターンは、成膜時の熱によりＮｉ−ＣｒがＡｕ膜中へ熱拡散して、配線抵抗が高くなってしまうことがあった。また、形成時に加熱されたＮｉ−Ｃｒ膜及びＡｕ膜、あるいは基板が常温になると、熱応力等の残留応力が生じて基板（ウエハ）に反りを生じることもあった。そこで、スパッタリング法によりＡｕ膜を最小限度の厚さに成膜してこれを下地とし、このＡｕ膜を低温プロセスであるめっき法で厚膜化する方法が考えられている。これにより、プロセスの低温化が図られ、配線パターンの高抵抗化やウエハの反り等が防止される。
特開２０００−１２７３７９号公報 特開２０００−１３５７９０号公報 特開２０００−２９６６１６号公報

しかしながら、先述したような従来技術には、以下のような不都合がある。
Ａｕめっき等の析出速度が遅いめっき処理では、通常はめっき液を５０℃程度に加熱することによって析出速度を高めている。ところが、めっき液を加熱すると、めっき液内に温度分布すなわち密度勾配が生じめっき液内に熱対流が生じてしまう。めっき液中に流れ（熱対流）があると、流速が速い部分ではめっき用金属の析出が抑制されてしまい、形成されためっきに膜厚ムラを生じてしまう。

このような膜厚ムラは、例えば液滴吐出ヘッドの封止基板作製用ウエハ等のように、開口部（貫通孔）を有する基板にめっき処理を行った場合に顕著となる。詳しくは、封止基板作製用ウエハは、めっき槽に浸漬されることでめっき液を仕切るように配置される。すると、仕切られた領域間でめっき液が熱対流する際に、封止基板作製用ウエハの開口部がノズルのように機能してしまい、開口部付近に流速が速い流れを生じてしまう。流速が速い流れ部分では、前記のようにめっきが薄く形成され、これを配線パターン等の導電膜パターンに用いると電気抵抗が高くなってしまう。最低膜厚を確保しようとすると他の位置に過剰に厚いめっきが形成され、後工程での不具合の発生や、めっき材料の使用量増加、プロセス時間の増加によるコストアップ等の不都合が生じる。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、均一な膜厚の導電膜パターンを形成する方法を提供することを目的の一つとする。また、めっき液の流れを抑制した無電解めっき装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の導電膜パターンの形成方法は、めっき液を液建するめっき槽と、該めっき槽の外側に配置された外槽と、該外層と前記めっき槽との間に所定の温度とした熱媒体を流通させて前記めっき槽の温度を制御する温度制御手段と、を備え、前記めっき槽のめっき液と接する接液部が、凹凸部を有してなるフィン形状となっている無電解めっき装置を用いて、開口部を有する基板にめっき処理を行ってめっきを形成し、該めっきを含んだ導電膜パターンを形成することを特徴とする。

めっき槽の接液部が凹凸部を有してなるフィン形状となっていれば、平滑面からなっている場合よりも接液部の表面積が大きくなり、接液部側からめっき液へ供給される熱量が大きくなる。このような無電解めっき装置を用いることにより、めっき液の液面等から放熱される熱量を供給される熱量よりも相対的に小さくすることができ、放熱によるめっき液の温度変化を小さくすることができる。よって、めっき液の温度が均一となりめっき液の熱対流が抑制され、熱対流によるめっき用金属の析出ばらつきを低減することができる。このようにして、均一な膜厚にめっきを形成することができ、めっきの最低膜厚を確保する等の目的で過剰にめっき処理を行う必要がなくなる。これにより、めっきの最大膜厚が増加してしまうことを防止できるので、過剰な厚さに形成されためっきが短絡を生じることや、めっき材料の使用量が増加すること、プロセス時間が増加すること等を防止することができ、信頼性が高い導電膜パターンを低コストで形成することができる。

また、前記基板の基板面が前記めっき槽の深さ方向に並行となるように、該基板を前記めっき槽内に配置して前記めっき処理を行うことが好ましい。
前記のように開口部をめっき液が通ると、開口部がノズルとして機能して開口部付近に速い流れを生じて、この部分でめっき用金属の析出が抑制される。熱対流によるめっき液流れには、主として、上昇流及び下降流の鉛直方向の流れと、液面付近における水平方向の流れとがある。
基板面がめっき槽の深さ方向に平行となるようにすれば、鉛直方向の流れが、基板に沿うようになり基板の開口部を直接通らないようになる。また、基板の設置位置を深くすることにより、液面付近における水平方向の流れが、基板の開口部を通らないようにすることができる。このようにして、開口部をめっき液が通らないようにすることができるので、めっき液の流速によるめっき用金属の析出ばらつきが低減され、良好にめっきを形成することが可能となる。

また、前記めっき処理を行う前に前記基板上に、第１金属薄膜と第２金属薄膜とが積層された下地パターンを形成し、次いで該下地パターン上に前記めっき処理によりめっきを形成し、下地パターンとめっきとからなる導電膜パターンを形成することが好ましい。この場合には、前記第１金属薄膜をＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ含有合金、Ｃｒ含有合金、ＴｉＷ合金の少なくとも一つを用いて形成することが好ましく、前記第２金属薄膜をＮｉ、Ｃｕ、Ａｕのうちの少なくとも一つを用いて形成することが好ましい。
このようにすれば、第１金属薄膜により第２金属薄膜と基板側との密着性を高めることができるとともに、第１金属薄膜と第２金属薄膜との密着性を高めることができる。また、例えば置換めっき法を用いることにより、めっき用金属を良好に析出させることができ、第２金属薄膜とめっきとの密着性を高めることもできる。また、この場合には、前記の材料を適宜選択して第１金属薄膜や第２金属薄膜を形成することにより、前記の密着性を高める効果を確実に得ることができる。

また、前記導電膜パターンは、液滴吐出ヘッドの配線パターンであってもよい。
一般に、液滴吐出ヘッドを構成する封止基板等には、ワイヤ配線を通すための開口部や、吐出する液体の流路となる開口部が設けられている。本発明の方法によれば、前記のように信頼性が高い導電膜パターンを低コストで形成することができるので、液滴吐出ヘッドの配線パターンを良好に形成することができ、安定に吐出動作を行うことができる良好な液滴吐出ヘッドとすることができる。

本発明の無電解めっき装置は、開口部を有する基板にめっき処理を行う無電解めっき装置であって、めっき液を液建するめっき槽と、該めっき槽の外側に配置された外槽と、該外層と前記めっき槽との間に所定の温度とした熱媒体を流通させて前記めっき槽の温度を制御する温度制御手段と、を備え、前記めっき槽のめっき液と接する接液部が、凹凸部を有してなるフィン形状となっていることを特徴とする。

このように、めっき槽の接液部が凹凸部を有してなるフィン形状となっていれば、接液部が平滑面からなっている場合よりも接液部からめっき液へ供給される熱量が大きくなり、めっき液の液面等から放熱される熱量が相対的に小さくなる。したがって、放熱によるめっき液の温度変化が小さくなり、めっき液の熱対流が抑制される。よって、熱対流によるめっき用金属の析出ばらつきが低減され、均一な膜厚のめっきを形成可能な無電解めっき装置となる。

また、前記接液部におけるフィン形状の凹凸部が、前記めっき液の液面側に向うにつれて密に配置されている構成とすることもできる。
めっき液は、その液面において熱を奪われるため、液面側の温度がめっき槽の底面側よりも低くなる。フィン形状の凹凸部が、液面側に向うにつれて密に配置されていれば、凹凸部が密な部分ほど表面積が大きくなりめっき液に供給される熱量が大きくなるので、底面側と液面側との温度差を小さくすることができる。よって、熱対流をより抑制することができ、良好なめっきを形成可能な無電解めっき装置となる。

また、前記めっき槽の内面形状が、該めっき槽の深さ方向に直交する断面において略長方形となっていることが好ましい。
開口部を有する基板にめっき処理を行う場合には、前記のように基板面がめっき槽の深さ方向に平行となるようにすることが好ましい。この場合に、前記めっき槽の内面形状が、該めっき槽の深さ方向に直交する断面において略長方形となっていれば、めっき槽内にめっき処理を行う基板を多数配置することができ、効率良くめっき処理を行うことが可能な無電解めっき装置となる。

また、前記めっき槽に液建てされためっき液の成分を調整するガスを前記めっき液に供給する複数の配管を有し、該配管は前記めっき槽の中央側を挟んで対称的に設けられていることが好ましい。
めっき液の成分を調整するガス、例えば酸素ガス等をめっき液に供給することにより、めっき処理中においてめっき液の品質を管理することができる。ここで、ガスを供給する配管がめっき槽の中央側を挟んで対称的に設けられていれば、気泡（ガス）の上昇に誘起されるめっき液の上昇流は、めっき槽の中央側を挟んで対称的になり互いに打ち消しあうようになる。したがって、めっき液の流れを抑制することができ、良好にめっき処理を行うことが可能な無電解めっき装置となる。

また、前記めっき液が非シアン系めっき液であることが好ましい。
非シアン系Ａｕめっき液はシアン系めっき液よりも毒性が極めて低いので、めっき液の取り扱いが容易化される。また、機能性が低下しためっき液や、めっき後の基板を洗浄した洗浄液、めっき槽を洗浄した洗浄液等の廃液等を処理するコストを低減することもできる。また、非シアン系めっき液は、不安定すなわちめっき用金属を析出しやすいめっき液であるので、めっき処理時間を短縮することもできる。

次に本発明の一実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。以下、本発明に係る導電膜パターンの形成方法によって得られた導電膜パターンの構成を説明した後、無電解めっき装置の構成を説明する。次いで、この無電解めっき装置を用いた導電膜パターンの形成方法を説明する。

図１（ａ）は、配線パターン（導電膜パターン）２１及び開口部２５が形成されたウエハ（基板）１０を概略して示す平面模式図である。図１（ａ）に示すように、ウエハ１０は、複数のチップ形成部２０を有しており、チップ形成部２０の外周１５は、ミシン目状になっている。

図１（ｂ）は、外周１５のミシン目を拡大して示す平面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＩｃ―Ｉｃ線矢視断面図、図１（ｄ）は、図１（ｂ）のＩｄ―Ｉｄ線矢視断面図である。本例では、このミシン目は、ウエハ１０の両面から溝状の切欠を形成して線状の薄肉部１６を形成した後に、この薄肉部に多数の開口部１８を形成したものであり、このミシン目に沿ってウエハ１０を割ることによって、チップ形成部２０を容易に個片化してチップを形成することができるようになっている。このように、チップ形成部２０の外周１５には、ミシン目の開口部１８が多数形成されている。

図２（ａ）は、配線パターン２１が形成されたチップ形成部２０を示す平面模式図である。図２（ａ）に示すように、チップ形成部２０には、先述したチップ形成部外周１５の開口部（図示せず）とは別の開口部２５、及び配線パターン２１が形成されている。開口部２５は、形成後のチップやこれを用いたデバイス等を機能させるための構造である。例えば、液滴吐出ヘッドの封止基板となるチップである場合、開口部２５は、ワイヤ配線を通す構造や吐出する液の流路となる構造等である。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線矢視断面図である。図２（ｂ）に示すように、配線パターン２１は、ウエハ１０上に形成された下地パターン２１ａと、下地パターン２１ａを覆って形成されためっき２１ｂと、から構成されており、下地パターン２１ａは、ウエハ１０上に順に形成された第１金属薄膜２１１及び第２金属薄膜２１２からなっている。

図３（ａ）は、本実施形態の無電解めっき装置の構成を示す斜視図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態の無電解めっき装置１００は、めっき液を液建するめっき槽５０と、めっき槽５０の外側に配置されてめっき槽５０を内包する外槽６０と、外槽６０の外側に配置された温度制御手段７０と、めっき槽５０内にガスを供給する配管８１、８２と、を備えて構成されている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線矢視断面図である。なお、図３（ｂ）では、めっき槽５０にめっき液Ｑ１を液建てするとともに、めっき槽５０と外槽６０との間に熱媒体Ｑ２を貯留し、めっき液Ｑ１中に複数のウエハ１０を浸漬した状態を模式的に示している。

本実施形態のめっき槽５０は、外槽６０の内側に断熱部材（図示略）で固定されたもので、例えば強化ガラス等からなる板部材を組み立ててその接続部を接着した箱状のものである。めっき槽５０は、その深さ方向に直交する断面形状が長方形となっており、その短辺の中央付近には、それぞれの短辺と対応して配管８１、８２が設けられている。配管８１、８２は、それぞれがめっき槽５０の外側においてガス供給手段（図示略）に接続されるとともに、めっき槽５０の深さ方向に延びている。配管８１，８２は、めっき槽５０の底面付近が開口されており、ここから酸素ガスや空気等のガスＧをめっき液Ｑ１に供給して、めっき処理中にめっき液Ｑ１の品質を管理することができるようになっている。

めっき槽５０の内側には、図示略の支持部材によりウエハ１０を配置することができるようになっている。本実施形態では、前記のようにめっき槽５０の断面形状が長方形となっており、例えばその短辺を含んだめっき槽５０内側の側壁と平行に配置して多数のウエハ１０をめっき液Ｑ１に浸漬することができるようになっている。めっき槽５０の上面側は、図示略の蓋により開閉可能となっており、めっき処理中にはめっき槽５０上面を閉塞することでめっき槽５０内の温度変化を小さくすることができるようになっている。

また、めっき槽５０内側においてめっき液Ｑ１と接する接液部は、凹凸部を有してなるフィン形状となっている。フィン形状の接液部としては、板部材に凸部（突起）を設けて凸部の間を凹部としたもの、板部材に例えば切削加工を選択的に行って凹部を形成し凹部の間を凸部としたもの、あるいはこれらの組み合わせ等を採用することができる。また、平面からなる階段状のもの、湾曲面からなる波面状のもの、あるいは階段状と波面状との組み合わせたもの、のいずれを採用してもよい。

具体的には、凸部としては、円柱、角柱、錐体等の島状の突起や、ライン状のもの、これを縦横に組み合わせた格子状のもの等が挙げられる。また、凹部としては、円柱、角柱、錐体等の窪みや、溝（ライン）状のもの、これを縦横に組み合わせた格子状のもの等が挙げられる。また、凸部や凹部は、均一に配置されていてもよいし、疎密を有して配置されていてもよい。

さらに、めっき槽の外側において熱媒体と接する部分もフィン形状となっているめっき槽を採用することもできる。この場合には、めっき槽の内側が凸部である部分では、外側が外側に向かって凹となる凹部となっており、内側が凹部である部分では外側が凸部となっていることが好ましい。例えば、波板状の板部材を組み立ててめっき槽とすればよい。

本実施形態では、箱状のめっき槽５０の内側おける４つの側面それぞれ全面に、めっき槽５０の深さ方向に直交し互いに平行な複数の溝部（凹部）が等間隔で形成されており、溝部の間が凸部となっている。また、箱状のめっき槽５０の底面においても、全面に溝部が等間隔で形成されており、溝部の間が凸部となっている。

外槽６０は、例えば断熱性の板部材からなる箱状のものであり、めっき槽５０との間にお湯等の熱媒体Ｑ２を貯留可能になっている。また、外槽６０の側壁にはこれを貫通して外槽６０の内側に通じるパイプ状の液配管７１、７２が設けられており、液配管７１、７２は外槽６０外側の温度制御手段７０に接続されている。温度制御手段７０は、例えばヒーター等により熱媒体Ｑ２を所定の温度に加熱する加熱槽７４と、温度制御手段７０の内部及び外槽６０の内側において熱媒体Ｑ２を循環（流通）させるポンプ７３と、を備えて構成されている。ポンプ７３は、液配管７１、７２のうち一方から熱媒体Ｑ２を吸込んで加熱槽７４に送るとともに、加熱槽７４により所定の温度とされた熱媒体Ｑ２を他方から排出するようになっている。

以上のような構成の無電解めっき装置１００は、温度制御手段７０により所定の温度の熱媒体Ｑ２を外槽６０内に流通させて、熱媒体Ｑ２によりめっき槽５０を所定の温度とし、その内側のめっき液Ｑ１を所定の温度にすることができるようになっている。そして、めっき液Ｑ１に浸漬されたウエハ１０に、所定の温度でめっき処理を行うことが可能な無電解めっき装置１００となっている。

次に、本実施形態の導電膜パターンの形成方法を説明する。本実施形態では、前記無電解めっき装置１００によるめっき処理を用いて、図２に示した導電膜パターン（配線パターン）２１を形成する。

導電膜パターンの形成に先立ち、予めシリコンからなるウエハ（基板）１０の表面を熱酸化処理等で絶縁化させ、安定化させておく。また、ウエハ１０の所定位置にミシン目状の開口部１８（図１参照）を形成して、ミシン目を外周１５とするチップ形成部２０に区画しておく。また、チップ形成部２０の所定位置に開口部２５を形成しておく。この開口部２５は、形成されたチップやこれを用いたデバイス等を機能させるために必要となるものである。

図４（ａ）〜（ｄ）、図５は、本実施形態の導電膜パターンの形成方法を示す側断面工程図である。まず、図４（ａ）に示すように、本実施形態では、ウエハ１０上に第１金属薄膜２１１ａと第２金属薄膜２１２ａとを順次形成する。第１金属薄膜２１１ａの材料としては、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ含有合金、Ｃｒ含有合金、ＴｉＷ合金のうちのいずれか１種、又は２種以上を組み合わせたものを好適に用いることができる。また、これらの形成方法としては、スパッタリング法や真空蒸着法等の気相法を用いることができる。第１金属薄膜２１１ａの膜厚としては０．０３〜０．２μｍ程度が好ましく、第２金属薄膜２１２ａの膜厚としては０．１〜０．３μｍ程度が好ましい。

本実施形態では、スパッタリング法でＣｒ含有率２０％のＮｉ−Ｃｒ合金を０．１μｍ程度の厚さに成膜して第１金属薄膜２１１ａを形成した後、スパッタリング法でＡｕを０．２μｍ程度の厚さに成膜して第２金属薄膜２１２ａを形成する。このようにすれば、第１金属薄膜２１１ａをＡｕで形成した場合よりも材料コストを低減することができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、第２金属薄膜２１２ａ上にレジストを成膜し、この膜をフォトリソグラフィ法等によりパターニングすることでレジストパターンＲを形成する。そして、図３（ｃ）に示すように、レジストパターンＲをマスクとして第１金属薄膜２１１ａ及び第２金属薄膜２１２ａをウェットエッチング法等でエッチングする。ウェットエッチング法による場合には、例えばＩ（ヨウ素）とＫＩ（ヨウ化カリウム）とを基剤としたエッチャントを用いて第２金属薄膜２１２ａをエッチングし、その後にＨＮＯ_３（硝酸）とＣｅ（ＮＨ_４）_２（ＮＯ_３）_６（硝酸第二セリウムアンモニウム）とを基剤としたエッチャントを用いて、第１金属薄膜２１１ａをエッチングする。そして、図３（ｄ）に示すように、例えばＯ_２プラズマアッシング等のプラズマ処理によりレジストパターンＲを除去して第２金属薄膜２１２ａを露出させるとともに、パターニングされた第１金属薄膜２１１ａ及び第２金属薄膜２１２ａからなる下地パターン２１ａを形成する。

次に、後述するめっき処理を行う前処理として、下地パターン２１ａの第２金属薄膜２１２ａ表面に活性化処理を行う。例えば酸素プラズマ等の乾式方式や硫酸過水等の湿式方法を採用することで、第２金属薄膜２１２ａ表面に付着している有機物を除去することができ、また希硫酸等の湿式法を採用することで、第２金属薄膜２１２ａ表面に形成された酸化物等の不活性部分を除去することができる。これにより、後のめっき処理において、めっきと下地パターン２１ａとの間の密着性を高めることができる。なお、前記活性化処理は、基板１０上の全面に行ってもよい。

次に、配線下地パターン２１ａが形成されたウエハ１０にめっき処理を行い、下地パターン２１ａ上にめっきを形成する。
まず、図３（ｂ）に示したように前記無電解めっき装置１００のめっき槽５０にめっき液Ｑ１を液建し、このめっき液Ｑ１中にウエハ１０を浸漬する。一般にめっき処理においては、複数（例えば４〜１６枚）のウエハが同時に処理される。本実施形態でも複数のウエハ１０をめっき槽５０内に配置して一括してめっき処理を行う。本実施形態では、ウエハ１０の面方向がめっき槽５０の深さ方向に沿うように、前記面方向がめっき槽５０の側壁に平行になるように、ウエハ１０を配置する。なお、図５では、複数のウエハのうち２枚のみを示している。

めっき液Ｑ１としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕのうちの少なくとも一つを含有するものが好適に用いられ、本実施形態では、亜硫酸金（Ｉ）ナトリウム（Ｎａ_３［Ａｕ（ＳＯ_３）_２］）を金源として、この溶液に錯化剤として亜硫酸塩を添加した非シアン系の無電解Ａｕめっき液を用いる。このように、めっき用金属（Ａｕ）と、第２金属薄膜２１２ａの材料（Ａｕ）とを同じにすれば、第２金属薄膜２１２ａ上に良好にめっき用金属を析出させることができる。また、非シアン系のめっき液を用いることで、シアン系のめっき液より取り扱いが容易化され、洗浄液等の処理コストが低減される。

そして、めっき槽５０と外槽６０との間にお湯等の熱媒体Ｑ２を貯留させ、温度制御手段７０により熱媒体Ｑ２を所定の温度、例えば４５〜６０°程度とする。所定の温度とされた熱媒体Ｑ２は、外槽６０の内側を流通してめっき槽５０を外側から加熱し、めっき槽５０はその内側のめっき液Ｑ１を所定の温度に加熱する。

ここで、めっき液Ｑ１には、めっき槽５０の内壁付近ではめっき液Ｑ１が加熱されることにより上昇流が生じており、めっき液Ｑ１の液面付近ではめっき液Ｑ１が冷却されて下降流が生じる。また、前記のように複数のウエハ１０に一括してめっき処理を行っているので、ウエハ１０はめっき液Ｑ１を仕切るように配置されている。

通常、ウエハによって仕切られた領域間には、領域間の圧力差等に起因してめっき液の流動を生じる。この流動は主として開口部を通して行われるため開口部がノズルのように機能してしまい、開口部付近に速いめっき液の流れを生じる。めっき液の流速が速い部分では、めっき用金属の析出が抑制されるためめっきの膜厚が薄くなり、めっきの膜厚ばらつきを生じる。

ところが、本発明の方法では、めっき槽５０の接液部が凹凸部を有するフィン形状とされた無電解めっき装置１００を用いているので、上昇流４５や下降流４６等の熱対流が抑制され、開口部１８、２５付近に速い流れを生じることが格段に抑制される。
すなわち、伝熱量は、温度勾配及び伝熱面積により定まることが知られており、ここではめっき槽５０とめっき液Ｑ１との間の温度差が前記温度勾配に相当し、めっき槽５０とめっき液Ｑ１とが接する接液部の面積が前記伝熱面積に相当する。接液部が凹凸部を有するフィン形状となっていれば、これが平滑面からなる場合よりも伝熱面積が大きくなるので、伝熱量が大きくなる。したがって、めっき液Ｑ１の液面からの放熱量は、めっき液Ｑ１に供給される伝熱量より相対的に小さくなり、放熱によるめっき液Ｑ１の温度変化は小さくなる。よって、めっき液Ｑ１の温度勾配が小さくなり、熱対流が抑制される。

また、ウエハ１０の面方向がめっき槽５０の深さ方向に沿うようにウエハ１０を配置しているので、上昇流や下降流等の熱対流が開口部１８、２５を直接通ることが無いので、さらに、めっき液Ｑ１の流れの影響を受けることなくめっき用金属を析出させることができる。また、めっき槽５０の中心側を挟んで対称的に配置された配管８１、８２からガスＧを供給しているので、気泡（ガス）Ｇの上昇に伴う上昇流も対称的に生じるようになっている。したがって、配管８１からの気泡に起因する上昇流と、配管８２からの気泡に起因する上昇流とが、液面付近で打ち消しあうことにより、めっき液Ｑ１の流れがより抑制される。

以上のように、下地パターン２１ａ近傍におけるめっき液Ｑ１の流速ばらつきを低減した状態で１〜５時間程度のめっき処理を行って、下地パターン２１ａ上にめっき２１ｂを形成することにより、図２（ｂ）に示したような下地パターン２１ａとめっき２１ｂとからなる配線パターン２１が得られる。

以上のような本発明の配線パターン（導電膜パターン）２１の形成方法によれば、めっき液Ｑ１の流れを抑制しているので、配線パターン２１のめっき（第２の金属薄膜）２１ｂを均一な厚さで形成することができる。これにより、例えばめっき２１ｂが局所的に薄く形成されることを防止するために過剰にめっき処理を行う必要がなくなる。したがって、過剰にめっき処理を行うことによる不都合、すなわちめっきが局所的に厚くなってしまい短絡が起こってしまうことや、めっき材料の使用量が増加すること、形成プロセス時間が増加すること等が防止される。よって、配線パターン２１が形成されたチップの信頼性や歩留まりが低下することや、配線パターン２１を形成するコストが増加すること等を防止することができ、信頼性が高い配線パターン２１を低コストで形成することができる。

また、配線パターンの大部分を低温成膜プロセスであるめっき処理によって形成すれば、形成時の熱による配線パターンの抵抗値上昇やウエハ（基板）の反りを生じることがないので、良質な配線パターンを歩留りよく形成することができる。

なお、前記実施形態では、線状の配線からなる配線パターン２１を形成したが、例えば点状のレジストパターンを形成することにより、パッドとして用いられる導電膜パターンを形成してもよい。

また、下地パターン２１ａを構成する金属薄膜としては、前記実施形態で用いたＮｉ−Ｃｒ合金やＡｕの他、Ｃｕ（銅）やＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、またはこれらにＡｕを含めた少なくとも２種以上で構成された合金など、他の金属材料であってもよい。また、２層の金属薄膜からなる下地パターン２１ａを形成しているが、単層の金属薄膜であってもよい。単層の金属膜で構成する場合には、めっき処理を行う前に、６０〜８０℃に加温した無電解置換Ａｕめっき液中にウエハ（基板）を５〜２０分浸漬し、金属薄膜上に下地用のめっきを形成しておく。ここで、下地用のめっきの層厚は、例えば０．０５〜０．２μｍとする。このとき、下地用のめっきが形成されにくい場合は、事前にＰｄ触媒を付与し、無電解Ｎｉめっき等を用いて無電解置換Ａｕめっきが形成しやすい下地を形成してもよい。

また、本実施形態では、めっき処理においてＡｕからなるめっき２１ｂを形成しているが、ＮｉやＣｕ、Ａｇ（銀）、Ｃｏ（コバルト）、Ｐｄ（パラジウム）など、他の金属材料からなるめっきとしてもよい。このとき、めっきの金属材料に合わせて、下地パターン２１ａの金属材料を適宜変更してもよい。

また、本実施形態では、めっき槽５０の内側のみがフィン形状となっているが、外側において熱媒体と接する部分もフィン形状となっているめっき槽を採用することもできる。このようにすれば、熱媒体とめっき槽との接面積が大きくなり、熱媒体からめっき槽への伝熱が良好に行われるようになるので、めっき液の温度管理を高精度に行うことが可能となる。また、この場合には、めっき槽の内側が凸部である部分では、めっき槽の外側が凹部となり、内側が凹部である部分では外側が凸部となっていることが好ましい。例えば、めっき槽の側壁や底壁が波板状となっていればこのような構成となり、前記のように温度管理の高精度化が図られるとともに、波板状の部分は板厚が均一であるので、これを介した熱媒体からめっき液への伝熱を均一化することができる。

（液滴吐出ヘッド）
次に、本発明の導電膜パターンの形成方法を適用して配線パターンを形成したデバイスの例を説明する。本例のデバイスは、インク（機能液）を液滴状にしてノズルから吐出する液滴吐出ヘッドであり、封止基板の配線パターンに本発明の方法を適用した例である。

図６は、液滴吐出ヘッドＨの断面構成図である。図６に示すように、液滴吐出ヘッドＨは、液滴が吐出されるノズル開口５５０を備えたノズル基板５００と、ノズル基板５００の上面（＋Ｚ側）に接続されてインク流路を形成する流路形成基板６００と、流路形成基板６００の上面に接続されて圧電素子（駆動素子）７００の駆動によって変位する振動板７５０と、振動板７５０の上面に接続されてリザーバ８５０を形成する封止基板８００と、封止基板８００上に設けられて圧電素子７００を駆動するための駆動回路部（ドライバＩＣ）９００と、を備えて構成されている。

液滴吐出ヘッドＨの動作は、各駆動回路部９００に接続された図示しない外部コントローラによって制御される。流路形成基板６００には、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されており、これらの開口領域は、ノズル基板５００と振動板７５０とにより囲まれて圧力発生室６５０を形成する。また、上記平面視略櫛歯状の開口領域のうち、封止基板８００と流路形成基板６００とにより囲まれた部分がリザーバ８５０を形成している。

流路形成基板６００の図示下面側（−Ｚ側）は開口しており、その開口を覆うようにノズル基板５００が流路形成基板６００の下面に接続されている。流路形成基板６００の下面とノズル基板５００とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。ノズル基板５００には、液滴を吐出する複数のノズル開口５５０が設けられている。具体的には、ノズル基板５００に設けられた複数（例えば７２０個程度）のノズル開口５５０はＹ軸方向（紙面と直交する方向）に配列されている。

圧力発生室６５０とノズル開口５５０とは、各々対応して設けられている。すなわち、圧力発生室６５０は、複数のノズル開口５５０に対応するように、Ｙ軸方向に複数並んで設けられている。圧力発生室６５０は、Ｘ軸方向に関して互いに対向するように配置されており、それらの間には隔壁６７０が形成されている。

複数の圧力発生室６５０の基板中央部側の端部は上述した隔壁６７０によって閉塞されているが、基板外縁部側の端部は互いに接続するように集合され、リザーバ８５０と接続されている。リザーバ８５０は、図示しない機能液導入口と圧力発生室６５０との間で機能液を一時的に保持するものであって、封止基板８００にＹ軸方向に延びる平面視矩形状に形成されたリザーバ部８５５と、流路形成基板６００に形成された連通部６３０とから構成されている。そして、連通部６３０において各圧力発生室６５０と接続され、複数の圧力発生室６５０の共通の機能液保持室（インク室）を形成している。図６に示す機能液の経路をみると、ヘッド外端上面に開口する機能液導入口より導入された機能液が、リザーバ８５０に流れ込み、供給路６４０を経て、複数の圧力発生室６５０のそれぞれに供給されるようになっている。なお、封止基板８００のリザーバ部８５５は、前記実施形態において基板１０の開口部２５として形成されたものである（図２（ａ）参照）。

流路形成基板６００と封止基板８００との間に配置された振動板７５０は、流路形成基板６００側から順に弾性膜７５５と下電極膜７３０とを積層した構造を備えている。流路形成基板６００側に配される弾性膜７５５は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、弾性膜７５５上に形成される下電極膜７３０は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。本例において、下電極膜７３０は、流路形成基板６００と封止基板８００との間に配される複数の圧電素子７００の共通電極としても機能するようになっている。

振動板７５０を変形させるための圧電素子７００は、下電極膜７３０側から順に圧電体膜７１０と、上電極膜７２０とを積層した構造を備えている。圧電体膜７１０の厚さは例えば１μｍ程度、上電極膜７２０の厚さは例えば０．１μｍ程度である。
なお、圧電素子７００の概念としては、圧電体膜７１０及び上電極膜７２０に加えて、下電極膜７３０を含むものであってもよい。下電極膜７３０は圧電素子７００として機能する一方、振動板７５０としても機能するからである。本例では、弾性膜７５５及び下電極膜７３０が振動板７５０として機能する構成を採用しているが、弾性膜７５５を省略して下電極膜７３０が弾性膜７５５を兼ねる構成とすることもできる。

圧電素子７００（圧電体膜７１０及び上電極膜７２０）は、複数のノズル開口５５０及び圧力発生室６５０のそれぞれに対応するように複数設けられている。
圧電素子７００を含む振動板７５０上の領域を覆って、封止基板８００が設けられており、封止基板８００の上面（流路形成基板６００と反対側面）には、封止膜９５１と固定板９５２とを積層した構造のコンプライアンス基板９５０が接合されている。このコンプライアンス基板９５０において、内側に配される封止膜９５１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さ６μｍ程度のポリフェニレンスルフィドフィルム）からなり、この封止膜９５１によってリザーバ部８５５の上部が封止されている。他方、外側に配される固定板９５２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さ３０μｍ程度のステンレス鋼）からなる板状部材である。
この固定板９５２には、リザーバ８５０に対応する平面領域を切り欠いてなる開口部９５３が形成されており、この構成によりリザーバ８５０の上部は、可撓性を有する封止膜９５１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部８６０となっている。

通常、機能液導入口からリザーバ８５０に機能液が供給されると、例えば、圧電素子７００の駆動時の機能液の流れ、あるいは、周囲の熱などによってリザーバ８５０内に圧力変化が生じる。しかしながら、上述のように、リザーバ８５０の上部が封止膜９５１のみよって封止された可撓部８６０を有しているので、この可撓部８６０が撓み変形してその圧力変化を吸収する。したがって、リザーバ８５０内は常に一定の圧力に保持される。なお、その他の部分は固定板９５２によって十分な強度に保持されている。

封止基板８００は、流路形成基板６００とともに液滴吐出ヘッドＨの基体を成す部材であるから剛体とすることが好ましく、封止基板８００を形成する材料として流路形成基板６００と略同一の熱膨張率を有する材料を用いることがより好ましい。本例の場合、流路形成基板６００がシリコンからなるものであるから、それと同一材料のシリコン単結晶基板が好適である。シリコン単結晶基板を用いた場合、異方性エッチングにより容易に高精度の加工を施すことが可能であるため、圧電素子保持部８７０や溝部８８０を容易に形成できるという利点が得られる。その他、流路形成基板６００と同様、ガラス、セラミック材料等を用いて封止基板８００を作製することもできる。

封止基板８００上には駆動回路部９００が配設されている。駆動回路部９００は、例えば回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）を含んで構成されている。各駆動回路部９００は、複数の接続端子（図示せず）を備えており、一部の接続端子が封止基板８００上の配線基板１００に形成された配線パターン対してワイヤＷ１により接続されている。駆動回路部９００の他の一部の接続端子は、封止基板８００の溝部８８０内に配置された上電極膜７２０に対してワイヤＷ２により接続されている。なお、封止基板８００の溝部８８０は、前記実施形態の基板１０において開口部２５として形成されたものである（図２（ａ）参照）。

封止基板８００のうち、Ｘ軸方向に関して中央部には、Ｙ軸方向に延びる溝部８８０が形成されており、封止基板８００は溝部８８０によってＸ軸方向に区画されている。また、この溝部８８０の底面には上電極膜７２０や下電極膜７３０が露出しており、先述のようにこれら電極膜から駆動回路部９００へ電力の供給ができるようになっている。

回路駆動部９００と接続される複数の圧電素子７００を封止している封止部８９０には、圧電素子７００に対向する領域に、圧電素子７００の運動を阻害しない程度の空間を確保するとともに、その空間を密封する圧電素子保持部８７０が設けられている。圧電素子７００のうち、少なくとも圧電体膜７１０は、この圧電素子保持部８７０内に密封されている。

封止部８９０の圧電素子保持部８７０によって封止されている圧電素子７００のうち、上電極膜７２０の−Ｘ側の端部は、封止部８９０の外側まで延びて、溝部８８０の底面部に露出している。溝部８８０における流路形成基板６００上に下電極膜７３０の一部が配置されている場合においては、上電極膜７２０と下電極膜７３０との短絡を防止するための絶縁膜が、上電極膜７２０と下電極膜７３０との間に介挿されている。

上述した構成を有する液滴吐出ヘッドＨにより機能液の液滴を吐出するには、当該液滴吐出ヘッドＨに接続された外部コントローラ（図示せず）によって機能液導入口に接続された外部機能液供給装置（図示せず）を駆動する。外部機能液供給装置から送出された機能液は、機能液導入口を介してリザーバ８５０に供給された後、ノズル開口５５０に至るまでの液滴吐出ヘッドＨの内部流路を満たす。

また外部コントローラは、封止基板８００上に実装された駆動回路部９００に例えば配線基板１００を介して駆動電力や指令信号を送信する。指令信号等を受信した駆動回路部９００は、外部コントローラからの指令に基づく駆動信号を、各圧電素子７００に送信する。
すると、圧力発生室６５０に対応するそれぞれの下電極膜７３０と上電極膜７２０との間に電圧が印加される結果、弾性膜７５５、下電極膜７３０及び圧電体膜７１０に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室６５０の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル開口５５０より液滴が吐出される。

本例では、本発明の導電膜パターンの形成方法を適用して封止基板８００の配線パターンを形成し、液滴吐出ヘッドＨを構成している。そのため、本例の液滴吐出ヘッドＨは、歩留りよく製造することができ、かつ短絡等が防止された高信頼性の液滴吐出ヘッドＨとなっている。

（液滴吐出装置）
次に、前記液滴吐出ヘッドＨを備えたインクジェット式記録装置の一例について図７を参照しながら説明する。

図７は、インクジェット式記録装置の一例を示す斜視構成図である。本例では、インクカートリッジ等と連通するインク流路を備えた記録ヘッドユニットが、その一部を前記液滴吐出ヘッドＨ（図６参照）で構成され、インクジェット式記録装置に搭載されている。図７に示すように、液滴吐出ヘッドを有する記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ６２Ａ及び６２Ｂが着脱可能に設けられており、この記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３が、装置本体６４に取り付けられたキャリッジ軸６５に軸方向移動自在に取り付けられている。

記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ６６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト６７を介してキャリッジ６３に伝達されることで、記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３がキャリッジ軸６５に沿って移動するようになっている。一方、装置本体６４にはキャリッジ軸６５に沿ってプラテン６８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン６８上に搬送されるようになっている。このような構成を備えた液滴吐出装置（インクジェット式記録装置）は、前述の液滴吐出ヘッドＨを備えているので、高信頼性のものとなっている。

なお、図７では、プリンタ単体としてのインクジェット式記録装置を示したが、本発明に係る液滴吐出ヘッドを組み込むことによって実現されるプリンタユニットに適用することも可能である。このようなプリンタユニットは、例えば、テレビ等の表示デバイスやホワイトボード等の入力デバイスに装着され、該表示デバイス又は入力デバイスによって表示若しくは入力された画像を印刷するために使用される。

また上記液滴吐出ヘッドは、液相法により各種デバイスを形成するための液滴吐出装置にも適用することができる。この形態においては、液滴吐出ヘッドより吐出される機能液として、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機ＥＬ表示デバイスを形成するための有機ＥＬ形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものが用いられる。これらの機能液を液滴吐出装置により基体上に選択配置する製造プロセスによれば、フォトリソグラフィ工程を経ることなく機能材料のパターン配置が可能であるため、液晶表示装置や有機ＥＬ装置、回路基板等を低コストで製造することができる。

（ａ）〜（ｄ）は、開口部が形成された基板を示す平面模式図である。 （ａ）は導電膜パターンが形成された基板の平面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は無電解めっき装置の斜視図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、導電膜パターンの形成方法を示す断面工程図である。 めっき処理の方法を示す断面図である。 本発明を適用した液滴吐出ヘッドの例である。 本発明を適用した液滴吐出装置の例である。

符号の説明

１０・・・基板、１８、２５・・・開口部、２１・・・配線パターン（導電膜パターン）、２１ａ・・・下地パターン、２２ｂ・・・めっき、２１１、２１１ａ・・・第１金属薄膜、２１２、２１２ａ・・・第２金属薄膜、５０・・・めっき槽、６０・・・外槽、７０・・・温度制御手段、８１、８２・・・配管、１００・・・無電解めっき装置、Ｑ１・・・めっき液、Ｑ２・・・熱媒体、

Claims (11)

1. めっき液を液建するめっき槽と、該めっき槽の外側に配置された外槽と、該外層と前記めっき槽との間に所定の温度とした熱媒体を流通させて前記めっき槽の温度を制御する温度制御手段と、を備え、前記めっき槽のめっき液と接する接液部が、凹凸部を有してなるフィン形状となっている無電解めっき装置を用いて、開口部を有する基板にめっき処理を行ってめっきを形成し、該めっきを含んだ導電膜パターンを形成することを特徴とする導電膜パターンの形成方法。
2. 前記基板の基板面が前記めっき槽の深さ方向に平行となるように、該基板を前記めっき槽内に配置して前記めっき処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の導電膜パターンの形成方法。
3. 前記めっき処理を行う前に前記基板上に、第１金属薄膜と第２金属薄膜とが積層された下地パターンを形成し、次いで該下地パターン上に前記めっき処理によりめっきを形成し、下地パターンとめっきとからなる導電膜パターンを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の導電膜パターンの形成方法。
4. 前記第１金属薄膜をＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ含有合金、Ｃｒ含有合金、ＴｉＷ合金の少なくとも一つを用いて形成することを特徴とする請求項３に記載の導電膜パターンの形成方法。
5. 前記第２金属薄膜をＮｉ、Ｃｕ、Ａｕのうちの少なくとも一つを用いて形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の導電膜パターンの形成方法。
6. 前記導電膜パターンは、液滴吐出ヘッドの配線パターンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の導電膜パターンの形成方法。
7. 開口部を有する基板にめっき処理を行う無電解めっき装置であって、
   めっき液を液建するめっき槽と、該めっき槽の外側に配置された外槽と、該外層と前記めっき槽との間に所定の温度とした熱媒体を流通させて前記めっき槽の温度を制御する温度制御手段と、を備え、前記めっき槽のめっき液と接する接液部が、凹凸部を有してなるフィン形状となっていることを特徴とする無電解めっき装置。
8. 前記接液部におけるフィン形状の凹凸部が、前記めっき液の液面側に向うにつれて密に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の無電解めっき装置。
9. 前記めっき槽の内面形状が、該めっき槽の深さ方向に直交する断面において略長方形となっていることを特徴とする請求項７又は８に記載の無電解めっき装置。
10. 前記めっき槽に液建てされためっき液の成分を調整するガスを前記めっき液に供給する複数の配管を有し、該配管は前記めっき槽の中央側を挟んで対称的に設けられていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の無電解めっき装置。
11. 前記めっき液が非シアン系めっき液であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の無電解めっき装置。

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