JP4539869B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、配線基板の製造方法に関する。
近年の電子機器の高速化・高密度化に伴い、配線基板の製造方法としてアディティブ法が注目を集めている。アディティブ法では、基板上に設けたフォトレジストをパターニングしてめっきレジストを形成し、めっきレジストの開口部にめっき処理を行うことにより金属層を析出させる方法が知られている。特許文献１は、このようにめっきレジストを用いてめっき処理を行うための無電解めっき液を開示している。
この方法によれば、めっきレジストを最終的に除去する工程が必要となるので、製造工程数が多いことが課題となっていた。そこで、めっきレジストを使用しないで金属層を析出させる方法が注目されている。
一般に、無電解めっき法により金属層を析出させるためには、無電解めっき液に基板を浸漬する。この無電解めっき液に含まれる金属コロイド粒子が基板上に析出して金属微粒子となり、これらが集合して金属層を形成する。そのため金属コロイド粒子に起因する金属微粒子の粒径が金属層の最小単位となる。したがって、めっきレジストを使用しないで金属層を析出させる方法を用いた場合に、高密度配線を精度良く形成するためには、無電解めっき液中の金属コロイド粒子の粒径を、配線の幅に適した大きさに調整することが重要である。
特開平１０−１４０３６４号公報
本発明の目的は、めっきレジストを使用しないで高密度配線を精度良く形成する配線基板の製造方法を提供することにある。
本発明にかかる配線基板の製造方法は、
めっきレジストを使用しないで金属を析出させる無電解めっき法により配線基板を製造する方法であって、
（ａ）パラジウム、過酸化水素および塩酸を含む触媒溶液に基板を浸漬することにより、当該基板上に触媒層を設ける工程と、
（ｂ）無電解めっき液に前記基板を浸漬することにより、前記触媒層上に金属を析出させて金属層を設ける工程と、
を含む。
本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記触媒溶液は、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．９に調整されたものであることができる。
本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記触媒溶液は、ｐＨ４．０〜ｐＨ５．０に調整されたものであることができる。
本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記無電解めっき液は、ｐＨ４．１〜ｐＨ４．４に調整されたものであることができる。
本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記無電解めっき液は、ニッケルを含むことができる。
本発明にかかる配線基板の製造方法は、
めっきレジストを使用しないで金属を析出させる無電解めっき法により配線基板を製造する方法であって、
（ａ）触媒溶液に基板を浸漬することにより、当該基板上に触媒層を設ける工程と、
（ｂ）ｐＨ４．１〜ｐＨ４．４に調整された無電解めっき液に前記基板を浸漬することにより、前記触媒層上に金属を析出させて金属層を設ける工程と、
を含むことができる。
本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記無電解めっき液は、ニッケルを含むことができる。
本発明にかかる配線基板の製造方法において、
前記工程（ａ）の前に、
前記基板上の所望の配線パターン以外の領域にレジスト層を設ける工程と、
界面活性剤を含む界面活性剤層を前記基板上に設ける工程と、
をさらに含み、
前記工程（ａ）の後に、
前記レジスト層を除去することにより、所望の配線パターン以外の領域の界面活性剤層および触媒層を除去する工程と、
を含むことができる。
本発明にかかる触媒溶液は、無電解めっき法のための触媒溶液であって、
パラジウム、過酸化水素および塩酸を含む混合水溶液からなる。
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．配線基板の製造方法
図１〜図８は、本実施の形態にかかる配線基板１００（図８参照）の製造方法を示す図である。本実施の形態では、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は、図１に示すように絶縁基板であってもよい。基板１０は、有機系基板（例えばプラスチック材、樹脂基板）であってもよいし、無機系基板（例えば石英ガラス、シリコンウエハ、酸化物層）であってもよい。プラスチック材としては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。あるいは、基板１０は、光透過性基板（例えば透明基板）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。本実施の形態では、基板１０上に金属層を形成する。
ついで、レジスト層２２を形成する。レジスト（図示せず）を基板１０の上面に塗布した後、リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、図１に示すように、レジスト層２２を形成することができる。ここでレジスト層２２は、所望の配線パターン以外の領域に形成される。
（２）次に、基板１０を洗浄する。基板１０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、剥離等のレジスト層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２に示すように、真空紫外線ランプを用いて、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。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。また、基板１０およびレジスト層２２の表面を撥水性から親水性に変化させることができる。また、基板１０の液中表面電位が負電位であれば、基板１０の洗浄により均一な負電位面を形成することができる。
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。またドライ洗浄は、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、３０秒〜９００秒間、真空紫外線を照射して行うことができる。
（３）次に、図３に示すように、基板１０を界面活性剤溶液１４に浸漬する。界面活性剤溶液１４に含まれ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であることができる。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。一方、基板１０の表面の液中表面電位が正電位の場合には、界面活性剤溶液１４に含まれる界面活性剤として、アニ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。アニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩（ソディウムドデシルサルフェート、リチウムドデシルサルフェート、Ｎ−ラウロイルサルコシン）など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、界面活性剤溶液から基板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４に示すように、界面活性剤層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。
（４）次に、図５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。
（４ａ）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。ここで塩酸と過酸化水素水と水の混合溶液は、水６００ｍｌに対し、３５％塩酸を５０ｍｌ〜２００ｍｌ、３０％過酸化水素水を５０ｍｌ〜２００ｍｌ添加したものであることが好ましい。
（４ｂ）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。ここで添加する水と過酸化水素水の混合比は、水２５０ｍｌに対し、３０％過酸化水素水５ｍｌ〜３０ｍｌであることが好ましい。
（４ｃ）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４．０〜６．９、好ましくは４．０〜５．０に調整する。このように調整することにより、触媒層を形成するのに適した触媒溶液とすることができる。
なお、触媒溶液３０は、最終的に上述したｐＨを有していればよく、各溶液の添加の順序は特に限定されず、たとえば水酸化ナトリウム水溶液によりｐＨを調整した後に過酸化水素水を添加してもよい。
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６に示すように、基板１０およびレジスト層２２上の界面活性剤層２４の上面に形成される。
次いで、図７に示すように、レジスト層２２を除去して、所望の配線パターンを有する界面活性剤層２６および触媒層３２を形成する。ここでレジスト層２２は、たとえばアセトン等を用いて除去することができる。レジスト層２２とともに、レジスト層２２上に設けられた界面活性剤層２４および触媒層３１も除去される。
（５）次に、触媒層３２上に金属層３４を析出させる。具体的には、基板１０を無電解めっき液に浸漬させることによって、触媒層３２上に金属層３４を析出させることができる（図８参照）。
無電解めっき液としては、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、本実施の形態では酸性で使用するタイプのものを適用する。金属層３４としてニッケル層を析出させる場合には、無電解めっき液は、たとえばニッケルと、還元剤と、錯化剤等を含む。具体的には、無電解めっき液としては、硫酸ニッケル６水和物または塩化ニッケル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ができる。また、本実施の形態では、無電解めっき液をｐＨ４．１〜ｐＨ４．４に調整する。市販されている無電解めっき液は、通常ｐＨ４．５〜５程度であるため、この無電解めっき液に、硫酸または塩酸等の強酸試薬を添加することによりｐＨを調整することができる。また、還元剤の添加量等を変更することによってもｐＨを調整することができる。
例えば、硫酸ニッケル６水和物を含む無電解めっき液（温度７０〜８０℃）に基板１０を１０秒〜１０分程度浸漬することによって、２０ｎｍ〜１００ｎｍ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、金属層３４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）、金（Ａｕ）などからも形成することができる。こうして、基板１０上の触媒層３２の上面に金属層３４を形成することができる。
以上の工程により、配線基板１００を形成することができる。本実施の形態にかかる配線基板１００の製造方法では、パラジウム、過酸化水素および塩酸を用いて作製された触媒溶液を用いて、触媒層を形成している。この触媒溶液には、構成成分としてパラジウムと、水素と、酸素と、ナトリウムと、塩素が含まれているのみであり、他の界面活性剤や錯化剤等は含まれていない。従って、触媒溶液中において、分子量が大きい分子や嵩高な官能基等が、パラジウムコロイド粒子を構成するパラジウム原子の間に入り込むことがなく、当該パラジウムコロイド粒子のサイズを小さくすることができる。従って、このような触媒溶液を用いることにより、微細パターンの触媒層を精度良く形成することができ、ひいては高密度配線を精密に形成することができる。
また、本実施の形態では、無電解めっき液をｐＨ４．１〜ｐＨ４．４に調整している。これは、無電解めっき液中の金属をイオン化する方向にｐＨを変化させているものである。金属をイオン化することにより、無電解めっき液中の金属コロイド粒子のサイズを小さくすることができる。従って、このような無電解めっき液を用いることにより、微細パターンの金属層を精度良く形成することができる。
２．電子デバイス
図９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９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。
３．実験例
３．１．第１の実験例
本実施の形態にかかる配線基板の製造方法により配線基板を形成した。
（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１μｍピッチで約２００ｎｍ幅の直線状に露光、現像することにより、約８００ｎｍ幅の直線状のラインと約２００ｎｍ間隔のストライプ状の開口部を有するフォトレジストを形成した。
（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、その後ガラス基板を十分に水洗した。
（３）触媒溶液を以下のように作製した。まず、水６００ｍｌに対し、３５％塩酸（特級試薬）を１００ｍｌ、３０％過酸化水素水（特級試薬）を１００ｍｌ添加することにより塩酸と過酸化水素水と水の混合溶液を作製した。純度９９．９９％のパラジウムペレット０．２ｇを上記混合溶液に入れて４８時間程度保持して溶解させ、パラジウム濃度が約０．２５ｇ／ｌの塩化パラジウム溶液とした。
次いで、この塩化パラジウム溶液５０ｍｌに水２５０ｍｌを加えさらに過酸化水素水を２０ｍｌ添加した。さらに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をｐＨ６程度に調整した。
（４）次いで、ガラス基板を前述の触媒溶液に浸漬した。その後、アセトン等の有機溶剤を用いてガラス基板上のフォトレジストを除去した。その後ガラス基板を十分に水洗した。これにより、約８００ｎｍ幅の直線状のラインと約２００ｎｍ間隔を有するストライプ状の触媒層が形成された。
（５）次に、触媒層が形成されたガラス基板を、ｐＨ４．１〜４．４程度に調整した８０℃のニッケル無電解めっき液（テクニックジャパン（株）製ＦＰＤニッケル）に浸漬した。これにより、ガラス基板上に、約３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚みで、約８５０ｎｍ幅で間隔１５０ｎｍの金属層が得られた。
３．２．第２の実験例（比較例）
本実施の形態にかかる配線基板の製造方法により配線基板を形成した。
（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１μｍピッチで約２００ｎｍ幅の直線状に露光、現像することにより、約８００ｎｍ幅の直線状のラインと約２００ｎｍ間隔のストライプ状の開口部を有するフォトレジストを形成した。
（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、その後ガラス基板を十分に水洗した。
（３）パラジウムを含む市販の触媒溶液に浸漬した。この触媒溶液は、パラジウム、界面活性剤等を含み、ｐＨは６であった。その後、アセトン等の有機溶剤を用いてガラス基板上のフォトレジストを除去した。その後ガラス基板を十分に水洗した。これにより、約８００ｎｍ幅の直線状のラインと約２００ｎｍ間隔を有するストライプ状の触媒層が形成された。
（４）次に、触媒層が形成されたガラス基板を、ｐＨを調整していない８０℃のニッケル無電解めっき液（テクニックジャパン（株）製ＦＰＤニッケル）に浸漬した。このニッケル無電解めっき液はｐＨ４．６程度であった。
これにより、ガラス基板上に、約３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚みで、約９５０ｎｍ幅で線の端が直線ではなく，ゆらいでいて一部隣接部と接触した形状の金属層が得られた。
４．実験結果
第１の実験例では、パラジウム、過酸化水素および塩酸を含む触媒溶液を用いて触媒層とＰＨ４．１〜４．４に調整した無電解めっき液を用いてニッケル層を形成した。これに対し、第２の実験例では、市販の触媒溶液を用いて触媒層を形成し、通常のＰＨのニッケル無電解めっき液を用いてニッケル層を形成した。第２の実験例で作製されたニッケル層の幅は約９５０ｎｍであるため、線の端の部分が直線ではなく不規則でゆらいだ形状となり、また一部隣接部と接触している部分も確認された。
第１の実験例において作製したニッケル層は、幅が約８５０ｎｍであり、第２の実験例において市販の触媒溶液を用いて作製したニッケル層と比べて、幅が細く形成されていることが確認された。したがって、第１の実験例と第６の実験例によれば、パラジウム、過酸化水素および塩酸を含む触媒溶液を用いることにより、高密度配線を精度よく形成することができ、配線基板の信頼性を向上させることができることがわかった。
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、種々の変形が可能である。たとえば、上述した実施の形態では、予め基板上に所望のパターン領域以外の領域にレジスト層を設けて全面に界面活性剤層および触媒層を形成した後にレジスト層を除去することにより、触媒層を所定の領域に形成しているが、これにかえて、レジスト層を用いないで触媒層を形成してもよい。具体的には、たとえば界面活性剤層を基板全面に形成し、この界面活性剤層の一部を光分解して所望のパターン領域にのみ界面活性剤層を残す。これにより、触媒層は所望のパターン領域にのみ形成されることができる。界面活性剤層の光分解は、真空紫外線（ＶＵＶ；vacuum ultraviolet）を用いて行うことができる。光の波長を、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。この波長帯域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。
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の製造方法の概略を示すフローチャート。 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、１４ 界面活性剤溶液、１８ 光源、２０ 光、２２ レジスト層、２４ 界面活性剤層、２６ 界面活性剤層、３０ 触媒溶液、３１ 触媒層、３２ 触媒層、３３ 金属層、３４ 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 (5)

  1. めっきレジストを使用しないで金属を析出させる無電解めっき法により配線基板を製造する方法であって、
    （ａ）パラジウム、過酸化水素および塩酸を含む触媒溶液に基板を浸漬することにより、当該基板上に触媒層を設ける工程と、
    （ｂ）無電解めっき液に前記基板を浸漬することにより、前記触媒層上に金属を析出させて金属層を設ける工程と、
    を含む、配線基板の製造方法。
  2. 請求項１において、
    前記触媒溶液は、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．９に調整されたものである、配線基板の製造方法。
  3. 請求項１において、
    前記触媒溶液は、ｐＨ４．０〜ｐＨ５．０に調整されたものである、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、
    前記無電解めっき液は、ｐＨ４．１〜ＰＨ４．４に調整されたものである、配線基板の製造方法。
  5. 請求項３において、
    前記無電解めっき液は、ニッケルを含む、配線基板の製造方法。
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