JP4355965B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板およびその製造方法に関する。

基板に金属配線等を形成する際、たとえばサブトラクティブ法によって形成される。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塗布してパターニングし、その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。この方法では、真空装置が必要であった。また金属層のパターン精度がフォトレジストのパターン精度に依存することから、ナノレベルの微細パターンを精度良く形成することが困難であった。
特開平１０−６５３１５号公報

本発明の目的は、ナノレベルの微細パターンの金属層を局所的に精度良く形成された配線基板およびその製造方法を提供することにある。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法は、
（ａ）基板上に第１のパターンの犠牲層を形成する工程と、
（ｂ）前記基板上に第２のパターンの触媒層を形成する工程と、
（ｃ）無電解めっき液に前記基板を浸漬することによって、前記第２のパターンの触媒層上に金属層を析出させる工程と、
（ｄ）加熱することにより、前記犠牲層を除去して、第３のパターンの金属層を形成する工程と、
を含み、
前記第３のパターンは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとが重なる領域である。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、
前記基板上の全面に、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を含む触媒吸着層を形成する工程と、
前記触媒吸着層上に触媒層を形成する工程と、
前記第２のパターン以外の領域に光を照射して、触媒吸着層の一部を分解して当該第２のパターンの触媒層を形成する工程と、
を含むことができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、
前記基板上の全面に、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を含む触媒吸着層を形成する工程と、
第２のパターン以外の領域に光を照射して、触媒吸着層の一部を分解して当該第２のパターンの触媒吸着層を形成する工程と、
前記触媒吸着層上に触媒層を形成する工程と、
を含むことができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｄ）の後に、金属溶液を液滴吐出法により前記基板上に吐出して、硬化させることにより、第４のパターンの金属層を形成する工程をさらに含み、
前記第４のパターンは、前記第３のパターンの一部と重なる領域を有することができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｄ）の後に、
第４のパターンの触媒層を形成する工程と、
無電解めっき液に前記基板を浸漬することによって、前記第４のパターンの金属層を析出させる工程と、
をさらに含み、
前記第４のパターンは、前記第３のパターンの一部と重なる領域を有することができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記第４のパターンの触媒層を形成する前に、
前記第３のパターンの金属層の表面を、当該金属層と異なる材質の金属層で被覆することができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｄ）では、加熱することにより、前記金属層を移動させて前記第３のパターンの形状にすることができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｄ）では、加熱することにより、前記犠牲層を分解して除去することができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記第１のパターンおよび第３のパターンは、複数の直線を有するストライプパターンを含み、
各直線の線幅は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記犠牲層は、樹脂からなることができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ａ）は、
基板上に流動状態の樹脂材料を塗布する工程と、
前記第１のパターンの凹パターンを有するナノスタンパを前記基板上に押し付けて、前記樹脂材料に前記第１のパターンを転写する工程と、
前記樹脂材料を硬化させる工程と、
を含むことができる。

本発明の第１の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記犠牲層は、フォトレジストからなり、
前記工程（ａ）では、干渉露光法を用いて前記犠牲層を形成することができる。

本発明の第２の形態にかかる配線基板の製造方法は、
（ａ）基板上に第１のパターンの犠牲層を形成する工程と、
（ｂ）前記犠牲層の形成領域および非形成領域の上方に金属層を形成する工程と、
（ｃ）加熱することにより、前記犠牲層を除去して、第３のパターンの金属層を形成する工程と、
（ｄ１）金属溶液を液滴吐出法により前記基板上に吐出して、硬化させることにより、第４のパターンの金属層を形成する工程と、
前記第３のパターンは、前記第１のパターンの領域内にあり、
前記第４のパターンは、前記第３のパターンの一部の領域を含む。

本発明の第３の形態にかかる配線基板の製造方法は、
（ａ）基板上に第１のパターンの犠牲層を形成する工程と、
（ｂ）前記犠牲層の形成領域および非形成領域の上方に金属層を形成する工程と、
（ｃ）加熱することにより、前記犠牲層を除去して、第３のパターンの金属層を形成する工程と、
（ｄ２）第４のパターンの触媒層を形成し、無電解めっき液に前記基板を浸漬することによって、前記第４のパターンの金属層を析出させる工程と、
をさらに含み、
前記第４のパターンは、前記第３のパターンの一部の領域を含む。

本発明の第３の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｄ２）の前に、
前記第３のパターンの金属層の表面を、当該金属層と異なる材質の金属層で被覆することができる。

本発明の第３または第４の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、
界面活性剤またはシラン系カップリング剤を含む触媒吸着溶液に前記基板を浸漬することによって、触媒吸着層を形成する工程と、
触媒溶液に前記基板を浸漬することによって、前記触媒吸着層上に触媒層を形成する工程と、
を有することができる。

本発明の第３または第４の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｃ）では、加熱することにより、前記金属層を移動させて前記第３のパターンの形状にすることができる。

本発明の第３または第４の形態にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ｃ）では、加熱することにより、前記犠牲層を分解して除去することができる。

本発明の第５の形態にかかる配線基板は、
無電解めっき法により形成された金属層を有する配線基板であって、
基板と、
前記基板上に形成された複数の直線状の第１の金属層を有するストライプパターン部と、
を含み、
前記ストライプパターン部は、前記基板上の一部の領域にのみ設けられ、
前記第１の金属層は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の線幅を有する。

本発明にかかる配線基板において、
本発明の第５の形態にかかる配線基板において、
前記第１の金属層の少なくとも一部と隣接し、１０μｍ以上１００μｍ以下の線幅の直線上に形成された第２の金属層をさらに含むことができる。

本発明の第６の形態にかかる配線基板は、
無電解めっき法により形成された金属層を有する配線基板であって、
基板と、
前記基板上に形成された複数の線状の第１の金属層を有するストライプパターン部と、
前記基板上に形成され、前記第１の金属層の少なくとも一部と接する第２の金属層と、
を含み、
前記第２の金属層は、１０μｍ以上１００μｍ以下の線幅の線状に形成され、
前記第１の金属層は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の線幅を有する。

本発明の第５または第６の形態にかかる配線基板において、
前記第１の金属層の前記線幅方向と同一方向における間隔は、７０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることができる。

本発明の第５または第６の形態にかかる配線基板において、
前記金属層は、白金からなることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

１．配線基板
図１および図２は、本実施の形態にかかる配線基板１００を模式的に示す図であり、図１は、本実施の形態にかかる配線基板１００を模式的に示す平面図であり、図２は、本実施の形態にかかる配線基板１００を模式的に示す断面図である。図２は、図１の円で囲まれた領域のII−II断面を示し、円で囲まれた領域の間は省略した図である。

配線基板１００は、基板１０と、当該基板１０上に設けられた第１の金属層３４および第２の金属層５０を含む。

第１の金属層３４は、第３のパターンを有する。第３のパターンは、たとえば１次元または２次元の周期的なパターン、たとえば複数の直線が平行に配列されたストライプパターンであることができる。また第３のパターンの第１の金属層３４は、複数の領域１０３に形成されており、基板１０上の全面ではなく、図１に示すように、一部の領域１０２にのみ局所的に形成されている。

第１の金属層３４の線幅ａは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることができ、より好ましくは、１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることができる。また金属層３４の高さｃは、たとえば６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることができる。また、領域１０２の内部におけるストライプ形状と垂直方向における第１の金属層３４の間隔ｂは、７０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることが好ましい。また第１の金属層３４の線幅ａは、間隔ｂより小さいことが好ましい。こうすることにより、互いに隣り合う金属層３４を確実に断線させることができる。

このような微細パターンの第１の金属層３４を形成することにより、かかる配線基板１００を適用した電子デバイスを高集積化させ、また素子の小型化を実現することができる。

第２の金属層５０は、第４のパターンを有し、少なくとも一部の領域で第１の金属層３４と重なる領域に形成されている。第２の金属層５０は、たとえば直線状に第１の金属層３４と交叉する方向に形成されており、その線幅ｄは、たとえば１０μｍ以上１００μｍ以下であることができる。即ち第２の金属層５０の線幅ｄは、第１の金属層の線幅ａの１０００倍程度であることができる。このように、配線基板１００は、ナノレベルの配線である第１の金属層３４と、マイクロレベルの配線である第２の金属層５０とを備えることにより、電子デバイスの配線基板として、好適に機能することができるとともに、当該電子デバイスの小型化を実現することができる。

なお、配線基板１００は、光透過性基板上に第３のパターンの第１の金属層３４を有することにより、偏光板等の光学配線基板としても機能することができる。たとえば配線基板１００は、周期方向における幅が可視光の波長以下であり、かつ樹脂基板１１４が光透過性基板からなる場合には、配線基板１００は、偏光板として機能することができる。

２．配線基板の製造方法
次に配線基板の製造方法について説明する。図３〜図２０は、本実施の形態にかかる配線基板１００の製造方法を示す図であり、図２に示す断面に対応している。

（１）まず、基板１０を用意する。基板１０は、絶縁基板であることができる。後述する工程により絶縁基板上に金属層を形成することによって、配線基板を製造することができる。

基板１０は、たとえば無機系基板（例えば石英ガラス、シリコンウエハ、酸化物層）または樹脂基板等の有機系基板であってもよい。基板１０は、単層のみならず、ベース基板上に少なくとも１層の絶縁層が形成されている多層のものも含む。また基板１０の表面には、凹凸がないことが好ましく、たとえば凹凸の高さが１０ｎｍ未満であることが望ましい。

（２）ついで、基板１０上に第１のパターンの犠牲層２２を形成する。第１のパターンとは、たとえば一定間隔をおいて配置された複数の線の周期パターンであり、具体的にはストライプパターンであることができる。このストライプパターンの線幅は、たとえば７０ｎｍであり、その間隔は１４０ｎｍであることができる。また、第１のパターンの犠牲層２２は、基板１０上の全面に設けられており、図７に示すように、領域１０１に形成されている。

犠牲層２２の材質としては、容易に成形可能であって、かつ熱処理を施すことにより除去できる材質であれば特に限定されないが、条件を満たす材質としてはフォトレジスト、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂等の樹脂であることができ、３００℃〜４００℃でガス化するものが好ましい。具体的には、犠牲層２２の材質として、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリスチレンを用いることができる。犠牲層２２を形成する方法としては、公知の方法を用いることができるが、たとえば干渉露光法やナノインプリント技術を用いることができる。本実施の形態では、ナノインプリント技術を用いて犠牲層２２を形成する場合について説明する。

まず、図３に示すように、流動状態の樹脂材料２２ａを基板１０上の全面に塗布する。樹脂材料２２ａとしては、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等を用いることができる。塗布方法としては、スピンコート法、ディップコート等の公知の方法を用いることができる。

次いで、ナノスタンパ１２を基板１０方向（図４の矢印方向）に押圧することにより、樹脂材料に第１のパターンを転写する。樹脂材料２２ａが光硬化性樹脂の場合には、ナノスタンパ１２は、光透過性のものを用いてもよい。

次いで、樹脂材料２２ａを硬化させて、犠牲層２２ｂを形成する。その後、ナノスタンパ１２を犠牲層２２ｂから剥離する（図５参照）。このようにして、図６に示すように、第１のパターンを有する犠牲層２２ｂを形成することができる。

犠牲層２２ｂを用いて、後述する工程（３）に進んでも良いが、図７に示すように第１のパターンの隙間の犠牲層２２ｂの一部をエッチバック等により除去してもよい。犠牲層２２ｂがフォトレジストからなる場合には、アッシングにより一部を除去してもよい。ここでは、第１のパターンの隙間の犠牲層２２ｂの一部とともに、第１のパターンの領域１０１に形成された犠牲層２２ｂの上部も除去される。この除去工程を経ることによって、犠牲層２２を形成することができる。

ナノインプリント技術を用いて犠牲層２２を形成する方法は以上であるが、上述したように干渉露光法を用いても犠牲層２２を形成することができる。干渉露光法を用いる場合には、樹脂材料２２ａとしてフォトレジストを適用し、予め反射防止膜を基板１０上に設けておくことが好ましい。

（３）次に、基板１０および犠牲層２２の表面を洗浄する。基板１０および犠牲層２２の表面の洗浄は、ドライ洗浄でもよいし、ウエット洗浄でもよいが、ドライ洗浄がより好ましい。ドライ洗浄にすることによって、剥離等の犠牲層２２に与えるダメージを防止することができる。

ドライ洗浄は、図８に示すように、真空紫外線ランプ（波長１７２ｎｍ、出力１０ｍＷ、試料間距離１ｍｍ）１８を用いて、窒素雰囲気下において、３０秒〜９００秒間、真空紫外線２０を照射して行うことができる。基板１０を洗浄することによって、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。

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。

（４）次に、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を含む触媒吸着層２４を基板１０上に形成する。

まず、図９に示すように、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を溶解した触媒吸着溶液１４に基板１０を浸漬する。基板１０の表面の液中表面電位が負電位の場合には、カチオン系界面活性剤を適用することが好ましい。カチオン系界面活性剤は、他の界面活性剤に比べて基板１０に吸着しやすいからである
カチオン系界面活性剤としては、例えば、アミノシラン系成分を含む水溶性界面活性剤や、アルキルアンモニウム系の界面活性剤（例えば、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルジメチルアンモニウムブロマイド等）などを用いることができる。

触媒吸着溶液１４に含まれるシラン系カップリング剤としては、たとえばヘキサメチルジシラザンを用いることができる。浸漬時間は、例えば、１分〜１０分程度とすることができる。

次いで、触媒吸着溶液１４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℃〜１２０℃のオーブン内に１０分〜１時間程度放置して乾燥させる。以上の工程により、図１０に示すように、触媒吸着層２４を基板１０に設けることができる。このとき、界面活性剤としてカチオン系界面活性剤を適用した場合には、基板１０の液中表面電位は吸着前よりも正電位側にシフトしている。

（５）次に、触媒層３１を触媒吸着層２４上に形成する。まず、図１１に示すように、触媒溶液３０に基板１０を浸漬する。触媒溶液３０は、無電解めっきの触媒として機能する触媒成分を含む。触媒成分としては、たとえばパラジウムを用いることができる。

たとえば、以下の手順により触媒溶液３０を作製することができる。
（５ａ）純度９９．９９％のパラジウムペレットを塩酸と過酸化水素水と水との混合溶液に溶解させ、パラジウム濃度が０．１〜０．５ｇ／ｌの塩化パラジウム溶液とする。
（５ｂ）上述した塩化パラジウム溶液をさらに水と過酸化水素水で希釈することによりパラジウム濃度を０．０１〜０．０５ｇ／ｌとする。
（５ｃ）水酸化ナトリウム水溶液等を用いて、塩化パラジウム溶液のｐＨを４．５〜６．８に調整する。

触媒溶液３０に浸漬した後、基板１０を水洗してもよい。水洗は、純水によって行われることができる。この水洗によって、触媒の残渣が後述する無電解めっき液に混入するのを防止することができる。

以上の工程により、触媒層３１が形成される。触媒層３１は、図１２に示すように、基板１０および犠牲層２２上の触媒吸着層２４の上面に形成される。

（６）次に触媒層３１を第２のパターンにパターニングして、領域１１２の触媒層３１を除去する。第２のパターンは、図１３において領域１０２であり、パターニングは、領域１０２以外の領域１１２に光を照射して、触媒吸着層２４を分解することにより行うことができる。

領域１１２に照射する光２０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２０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、触媒吸着層２４を光分解させることができる。また、この波長帯域の光２０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２０の照射は、具体的には、例えば、光源１８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。光源１８は、例えばＸｅガスが封入されたエキシマランプであってもよい。なお、光２０の波長は、触媒吸着層２４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２０は、マスク１６（例えばフォトマスク）を介して基板１０に照射される。詳しくは、光源１８と基板１０の間にマスク１６を配置し、光２０をマスク１６の遮光部１７（例えばクロムなどの金属パターン部）以外の領域に透過させる。本実施の形態において遮光部は、上述した領域１１２以外の領域、即ち領域１０２に形成される。マスク２２は、基板１０上の触媒層３１に接して配置されていてもよい。また、窒素雰囲気中で光照射処理を行えば、光２０が減衰しにくいので好ましい。こうして、図１４に示すように、領域１０２に第２のパターンの触媒層３１および触媒吸着層２４を形成することができる。

（７）次に、基板１０上に金属層３２をめっき析出させる（図１６参照）。金属層３２は、触媒層３１が形成されている領域に形成される。具体的には、図１５に示すように、金属を含む無電解めっき液３６に基板１０を浸漬させることによって、金属層３２を析出させることができる。

ここで無電解めっき液３６は、基板１０上にめっき粒子として析出する際、めっき粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下になるように調整されることが好ましく、４〜６ｎｍ程度になるように調整されることがより好ましい。めっき粒子のサイズを４〜６ｎｍにすることによって、後述する熱処理工程（８）において、金属層３２を構成する金属粒を移動しやすくすることができる。このような無電解めっき液３６は、ｐＨ、温度、調整時間等をかえることにより調整することができる。また無電解めっき液３６への基板１０の浸漬時間が一定時間以上になると、めっき粒子の平均粒径が２０ｎｍより大きくなってしまうため、浸漬時間は、一定時間以内であることが好ましい。

金属は、たとえば白金であることができる。無電解めっき液３６としては、酸性で使用するタイプとアルカリ性で使用するタイプがあるが、無電解めっき液３６の一例としてはアルカリ性で使用するタイプのものを適用する。無電解めっき液３６は、上述した金属と、還元剤および錯化剤等を含む。具体的には、無電解めっき液３６としては、市販の白金めっき液と還元剤液とを混合し、その後硫酸を用いてｐＨ９．５〜ｐＨ１０．５に調整した混合溶液を用いることができる。この混合溶液（温度４０℃〜５０℃）に基板１０を５分〜１５分程度浸漬することによって、１０ｎｍ〜４０ｎｍの厚みを有する白金層を形成することができる。ここで析出する白金層の粒径は、約４〜６ｎｍ程度であることが好ましい。

なお、金属としては、白金に限定されず、ニッケルや銅等を適用してもよい。このようにして、粒状の金属層３２を形成することができる。また、金属層３２の形成後、基板１０を水洗してもよい。水洗は、純水によって行われてもよいし、水蒸気によって行われてもよいし、純水及び水蒸気の双方を用いて行われてもよい。

（８）次に、基板１０を加熱することにより、犠牲層２２を除去して、第３のパターンの第１の金属層３４を形成する（図１９および図２０参照）。熱処理は、たとえば高速昇温加熱（ＲＴＡ）により、大気雰囲気中、３００℃〜７００℃で５分〜３０分間程度行われることが好ましい。まず、この熱処理工程では、図１７に示すように、犠牲層２２が除去される。この犠牲層２２の除去とともに、金属層３２を構成するそれぞれの金属粒が犠牲層２２の形成領域を埋めるように集合し、図１８に示すような形状の金属層３３が形成される。さらに加熱を続けると、さらに金属粒は、隙間を埋めるように凝集して、図１９に示すように、金属密度の高い第１の金属層３４が形成される。このとき、触媒吸着層２４は、加熱温度によっては分解されてもよいし、基板１０上に残っていてもよい。

図１９は、図２０の円で囲まれた領域のII−II断面を示し、円で囲まれた領域以外の領域は省略した図である。図１９および図２０に示すように、基板１０上の局所的な領域１０２にストライプ形状の第１の金属層３４を形成することができる。

第１の金属層３４の線幅は、金属層３２の膜厚の２倍程度であることができる。従って、金属層３２の膜厚を調整することによって、金属層３４の線幅を制御することができる。金属層３２の膜厚は、無電解めっき液３６への基板１０の浸漬時間等をかえることにより制御できる。また、金属層３４の高さは、犠牲層２２の高さを高くすることによって、高くすることができる。このようにして、犠牲層２２の高さと、金属層３２の膜厚によって、アスペクト比を容易に制御することができる。

また、第１の金属層３４のストライプ形状は、上述したように、金属粒が犠牲層２２の形成領域を埋めるように集合したものであるから、犠牲層２２のストライプ形状に沿った形状であることができる。即ち、第３のパターンは、第１のパターンの領域１０１と第２のパターンの領域１０２とが重なる領域であるといえる。

なお、上述したように、第１のパターン状に形成された犠牲層２２の領域に金属層３２を構成する金属粒が凝集する。したがって、第２のパターンの領域１０２内においては、金属層３２の膜厚が一定値以上である場合には、第３のパターンの領域１０３が第１のパターンの領域１０１内に設けられ、金属層３２の膜厚が一定値未満である場合には、第１のパターンの領域１０１が第３のパターンの領域１０３内に設けられることになり、金属層３２の膜厚が一定値の場合には、第１のパターンの領域１０１は第３のパターンの領域１０３と同一になる。即ち、第３のパターンの領域１０３は、第２のパターンの領域１０４と第１のパターンの領域１０１とが重複した領域であるといえる。金属層３２の膜厚がどのような値であっても、第１のパターンと第３のパターンは、重複する領域を有する。したがって、所望のパターンに犠牲層２２を形成することにより、当該所望のパターンの金属層３４を形成することができる。

（９）次に、金属溶液の液滴５４を液滴吐出法により基板１０上に吐出して、硬化させることにより、第４のパターンの第２の金属層５０を形成する（図１および図２参照）。液滴５４を吐出する方法としては、たとえば、ディスペンサ法またはインクジェット法があげられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴５４を吐出する場合に有効である。

またインクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置について、μｍオーダーの単位で制御可能である。また吐出する液滴の量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができる。これにより、本工程において、インクジェット法を用いて液滴を吐出することにより、微細な構造の第２の金属層５０を作製することができる。図１９には、インクジェットヘッドのノズル５２から基板１０に対して液滴５４を吐出する工程が示されている。

ここで金属溶液は、導電性金属の微粒子を含む溶液である。導電性金属としては、特に限定されないが、たとえば金、銀、銅、ニッケル、白金などを挙げることができる。また、金属溶液は、さらに分散剤（例えば、アルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸塩など）及び溶剤（例えば、トルエン、キシレン、デカリン、ドデカン等の有機溶剤、アルコール類、水など）を含んでもよい。

ノズル５２と基板１０との距離を３００μｍ〜５００μｍ程度にし、吐出周波数を１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度にして、基板１０を支持するステージの移動速度を２０ｍｍ／ｓｅｃ程度にして、液滴５４の吐出を行った。ここでは、基板１０を移動させることにより、所望の領域１０４に第２の金属層５０を形成することができる（図２参照）が、これにかえて、ノズル５２を有するインクジェットヘッドを移動させながら液滴５４を吐出してもよい。

第２の金属層５０の大きさは、液滴５４の吐出量を調整することにより制御することができる。なお、液滴５４を吐出する前に、必要に応じて、基板１０および第１の金属層３４の上面および側壁に親液性処理または撥液性処理を行うことにより、液滴５４に対する濡れ性を制御してもよい。

（１０）次に、基板１０を加熱することにより、基板１０上の金属微粒子を硬化して、第２の金属層５０を形成する。加熱は、たとえば高速昇温加熱（ＲＴＡ）により、大気雰囲気中、３００℃〜７００℃で５分〜３０分間程度行われることが好ましい。この加熱により、基板１０上に吐出された金属溶液の溶剤を蒸発させ、金属微粒子を結晶化することができ、第２の金属層５０を形成することができる。

以上の工程により、図１及び図２に示すように、配線基板１００を製造することができる。本実施の形態にかかる配線基板１００の製造方法によれば、金属層３２の膜厚を調整することにより、第１の金属層３４の線幅ａを制御することができるため、犠牲層２２の精度に依存することなく、高精度なパターンの第１の金属層３４を形成することができる。また、本実施の形態によれば、真空装置等が必要なく、ウェットプロセスのみで金属層を形成することができるため、製造装置を簡易化することができ、コスト削減を図ることができる。また、局所的なナノ配線と、局所的なマイクロ配線を自由自在なパターンに混在させることができるため、小型の電子デバイス等の配線として実用可能である。

なお、本実施の形態にかかる配線基板１００の製造方法では、触媒層３１を形成した後に、第２のパターンにパターニングしているが、これにかえて、触媒吸着層２４の形成後に第２のパターンにパターニングし、その後に触媒層３１を形成してもよい。

また、工程（８）の加熱工程は省略してもよい。こうすることにより、工程（１０）において、加熱処理を行うことで、犠牲層２２の除去と、第１の金属層３４と、第２の金属層５０の形成を一括で行うことができる。

３．変形例
次に変形例にかかる配線基板２００の製造方法について説明する。変形例にかかる配線基板２００の製造方法は、第２の金属層５０を無電解めっき法により形成している点で、液滴吐出法を用いて第２の金属層５０を形成している上述した配線基板１００の製造方法と異なる。

図２１は、変形例にかかる配線基板２００を模式的に示す断面図である。図２２〜図２５は、変形例にかかる配線基板２００の製造方法を示す図である。変形例にかかる配線基板２００の製造方法は、以下のとおりである。

（１）まず、上述した本実施の形態にかかる配線基板１００の製造方法の工程（１）〜（８）を行って、第３のパターンの第１の金属層３４を形成する。

（２）次に、図２２に示すように、基板１０の表面全面に触媒吸着層７４を形成する。触媒吸着層７４は、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を含む。

まず、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を溶解した触媒吸着溶液に基板１０を浸漬する。界面活性剤としては、カチオン系界面活性剤またはアニオン系界面活性剤を適用することができる。浸漬時間は、例えば、１分〜１０分程度とすることができる。

次いで、触媒吸着溶液から基板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℃〜１２０℃のオーブン内に１０分〜１時間程度放置して乾燥させる。以上の工程により、図２２に示すように、触媒吸着層２４を基板１０に設けることができる。このとき、界面活性剤としてカチオン系界面活性剤を適用した場合には、基板１０の液中表面電位は吸着前よりも正電位側にシフトしている。

（３）次に、図２３に示すように、触媒吸着層７４上に触媒層８１を形成する。触媒層８１は、触媒溶液に基板１０を浸漬することにより形成される。触媒溶液としては、上述した触媒溶液３０と同様のものを用いることができるので、説明を省略する。

（４）次に、次に触媒層８１を第４のパターンにパターニングして、領域１０４以外の領域の触媒層８１を除去する。パターニングは、領域１０４以外の領域に光を照射して、触媒吸着層７４を分解することにより行うことができる。

領域１０４に照射する光２０としては、上述した真空紫外線を用いることができるため、光２０の詳細については、説明を省略する。

光２０は、マスク１６（例えばフォトマスク）を介して基板１０に照射される。変形例において遮光部１７は、領域１０４に形成される。マスク２２は、基板１０上の触媒層８１に接して配置されていてもよい。こうして、図２５に示すように、領域１０２に第２のパターンの触媒層８１および触媒吸着層７４を形成することができる。

（５）次に、基板１０上に第２の金属層５０をめっき析出させる（図２１参照）。第２の金属層５０は、触媒層８１が形成されている領域１０４に形成される。具体的には、金属を含む無電解めっき液に基板１０を浸漬させることによって、第２の金属層５０を析出させることができる。

第２の金属層５０としてニッケル層を析出させる場合を説明すると、無電解めっき液としては、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（温度７０〜８０℃）に１分〜１０分程度浸漬することによって、０．１μｍ〜１．０μｍ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（温度６０〜７５℃）に０．５分〜１０分程度浸漬することによって、０．１μｍ〜１．０μｍの厚みを有するニッケル層を形成することができる。なお、第２の金属層５０の材料は触媒によってめっき反応が起こる材料であれば特に限定されず、例えば白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などからも形成することができる。こうして、基板１０上に第２の金属層５０を形成することができる。第２の金属層５０は、第１の金属層３４と電気的に接続することが可能である。

なお、第１の金属層３４の材質によっては、第１の金属層３４自体が、第２の金属層５０を形成する際の触媒として機能してしまう場合がある。そのような場合には、第１の金属層３４の表面を、第１の金属層３４の材質と異なる金属によって被覆し、その後に工程（５）を行ってもよい。これにより、第２の金属層５０を形成する際に、第１の金属層３４上に金属が析出するのを防止することができる。

また、上述した変形例にかかる配線基板２００の製造方法では、触媒層８１を形成した後に、第４のパターンにパターニングしているが、これにかえて、触媒吸着層７４の形成後に第４のパターンにパターニングし、その後に触媒層８１を形成してもよい。

４．実験例
次に、本実施の形態にかかる実験例について説明する。実験例では、第１の金属層としての白金層を基板上に形成した。製造工程は以下のとおりである。

（１）ガラス基板上にフォトレジスト膜を形成し、その後直描方式により約１４０ｎｍピッチで約７０ｎｍ幅の直線状に露光、現像することにより、約７０ｎｍ幅の直線状のラインと約７０ｎｍ間隔を有するストライプ状のフォトレジストパターンを形成した。

（２）このガラス基板を１ｃｍ角に切り出し、カチオン系界面活性剤溶液（テクニックジャパン（株）製ＦＰＤコンディショナー）に浸漬した。次いで、このガラス基板をパラジウム触媒溶液に浸漬し、触媒層を形成した。

（３）次に、触媒層３１に光を照射して、第２のパターンにパターニングした。光の照射は、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、１２０〜１８０分行った。

（４）次に、触媒層が形成されたガラス基板を、４０℃の白金無電解めっき液に１５分程度浸漬し、約３０ｎｍ程度の厚みの白金層を触媒層の形成されている領域に形成した。白金無電解めっき液としては、市販の白金めっき液（大研化学工業社製）と還元剤液（大研化学工業社製）とを混合して、硫酸によりｐＨ１０程度に調整したものを用いた。

（５）その後、室温の純水を用いて水洗した。

（６）次に、ＲＴＡにて熱処理を行った。熱処理は、大気雰囲気中で行い、熱処理温度は、５５０℃とし、熱処理時間は、１０分とした。

以上の工程により形成した配線基板のＳＥＭ画像を図２６〜図２８に示す。図２６〜図２８は、配線基板の上面からみた画像であり、図２７は、図２６の領域Ａの拡大図であり、図２８は、図２７の領域Ｂの拡大図である。

図２６によれば、基板上に配線が局所的に形成されていた。そして図２７および図２８によれば、配線は、微細配線が直線の集合体であるストライプパターンを有し、図２８によれば、各微細配線の線幅は、約５０ｎｍであることが確認された。

５．電子デバイス
図２９は、本実施の形態にかかる配線基板の製造方法によって製造される配線基板１００を適用した電子デバイスの一例を示す。電子デバイス１０００は、配線基板１００と、集積回路チップ９０と、他の基板９２とを含む。

配線基板１００に形成された配線パターンは、電子部品同士を電気的に接続するためのものであってもよい。配線基板１００は、上述した製造方法によって製造される。図２９に示す例では、配線基板１００には、集積回路チップ９０が電気的に接続され、配線基板１００の一方の端部は、他の基板９２（例えば表示パネル）に電気的に接続されている。電子デバイス１０００は、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬ（Electro luminescence）ディスプレイ装置などの表示装置であってもよい。

また、光学配線基板としての配線基板１００は、液晶ディスプレイ装置、プロジェクター装置等の偏光板として機能してもよい。

６．本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、さらなる種々の変形が可能である。また本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

本実施の形態にかかる配線基板を模式的に示す平面図。 本実施の形態にかかる配線基板を模式的に示す断面図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板の製造方法を示す図。 変形例にかかる配線基板を模式的に示す断面図。 変形例にかかる配線基板の製造方法を示す図。 変形例にかかる配線基板の製造方法を示す図。 変形例にかかる配線基板の製造方法を示す図。 変形例にかかる配線基板の製造方法を示す図。 実験例にかかる配線基板を示すＳＥＭ画像を示す図。 実験例にかかる配線基板を示すＳＥＭ画像を示す図。 実験例にかかる配線基板を示すＳＥＭ画像を示す図。 本実施の形態にかかる配線基板を適用した電子デバイスの一例を示す図。

符号の説明

１０ 基板、１２ ナノスタンパ、１４ 触媒吸着溶液、１８ 光源、２０ 光、２２、２２ｂ 犠牲層、２２ａ 樹脂材料、２４、７４ 触媒吸着層、３０ 触媒溶液、３１、８１ 触媒層、３２、３３ 金属層、３４ 第１の金属層、３６ 無電解めっき液、５０ 第２の金属層、９０ 集積回路チップ、９２ 他の基板、１００ 配線基板、１０００ 電子デバイス

Claims (12)

1. （ａ）基板上に第１のパターンの犠牲層を形成する工程と、
   （ｂ）前記基板上に第２のパターンの触媒層を形成する工程と、
   （ｃ）無電解めっき液に前記基板を浸漬することによって、前記第２のパターンの触媒層上に金属層を析出させる工程と、
   （ｄ）加熱することにより、前記犠牲層を除去するとともに、前記金属層を構成する金属粒が前記犠牲層の形成領域を埋めるように集合し、さらに加熱を続けることにより、前記金属粒が凝集して第３のパターンの金属層を形成する工程と、
   を含む、配線基板の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記工程（ｂ）は、
   前記基板上の全面に、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を含む触媒吸着層を形成する工程と、
   前記触媒吸着層上に触媒層を形成する工程と、
   前記第２のパターン以外の領域に光を照射して、触媒吸着層の一部を分解して当該第２のパターンの触媒層を形成する工程と、
   を含む、配線基板の製造方法。
3. 請求項１において、
   前記工程（ｂ）は、
   前記基板上の全面に、界面活性剤またはシラン系カップリング剤を含む触媒吸着層を形成する工程と、
   第２のパターン以外の領域に光を照射して、触媒吸着層の一部を分解して当該第２のパターンの触媒吸着層を形成する工程と、
   前記触媒吸着層上に触媒層を形成する工程と、
   を含む、配線基板の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記工程（ｄ）の後に、金属溶液を液滴吐出法により前記基板上に吐出して、硬化させることにより、第４のパターンの金属層を形成する工程をさらに含み、
   前記第４のパターンは、前記第３のパターンの一部と重なる領域を有する、配線基板の製造方法。
5. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記工程（ｄ）の後に、
   第４のパターンの触媒層を形成する工程と、
   無電解めっき液に前記基板を浸漬することによって、前記第４のパターンの金属層を析出させる工程と、
   をさらに含み、
   前記第４のパターンは、前記第３のパターンの一部と重なる領域を有する、配線基板の製造方法。
6. 請求項５において、
   前記第４のパターンの触媒層を形成する前に、
   前記第３のパターンの金属層の表面を、当該金属層と異なる材質の金属層で被覆する、配線基板の製造方法。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   前記工程（ｄ）では、加熱することにより、前記金属層を移動させて前記第３のパターンの形状にする、配線基板の製造方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
   前記工程（ｄ）では、加熱することにより、前記犠牲層を分解して除去する、配線基板の製造方法。
9. 請求項１ないし８のいずれかにおいて、
   前記第１のパターンおよび第３のパターンは、複数の直線を有するストライプパターンを含み、
   各直線の線幅は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、配線基板の製造方法。
10. 請求項１ないし９のいずれかにおいて、
    前記犠牲層は、樹脂からなる、配線基板の製造方法。
11. 請求項１０において、
    前記工程（ａ）は、
    基板上に流動状態の樹脂材料を塗布する工程と、
    前記第１のパターンの凹パターンを有するナノスタンパを前記基板上に押し付けて、前記樹脂材料に前記第１のパターンを転写する工程と、
    前記樹脂材料を硬化させる工程と、
    を含む、配線基板の製造方法。
12. 請求項１０において、
    前記犠牲層は、フォトレジストからなり、
    前記工程（ａ）では、干渉露光法を用いて前記犠牲層を形成する、配線基板の製造方法。