JP5405677B1 - めっき膜の形成方法及びコーティング溶液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の銅めっき膜の形成方法は、ガラス基板10に銅めっき膜11、12を成膜するめっき工程と、銅めっき膜11、12を覆う保護膜13を塗布する保護膜形成工程と、500℃で大気中熱処理を行う熱処理工程と、保護膜13を剥離する剥離工程と、を具備する。
【選択図】図1A
Description
以下、図1A及び図1Bに示すフローチャートに沿って、実施形態の銅めっき膜の形成方法及びコーティング溶液について説明する。
本実施形態では、無機材料からなる基板として透明なガラス基板10を用いる。ガラス基板10としては、仕様に応じて各種の組成のガラス、例えば、ナトリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、又は石英ガラス等を用いることができる。
基板10を、0.2mg/dm3のPdCl2含有溶液(45℃)に120秒浸漬したのち、0.25mol/dm3のNaH2PO2含有溶液(45℃)に120秒浸漬し、Pdイオンを還元処理し、無電解めっき反応の触媒とした。
酢酸銅(II) 1.82g
1-Hydroxycyclohexyl Phenyl Ketone(HPK) 8.17g
メトキシエトキシ酢酸 1.14mL
乳酸エチル 68.8mL
N,N−ジメチルアセトアミド 17.2mL
還元処理:水素化ホウ素ナトリム(SBH)を、2g/L含有する水溶液(45℃)に2分間、浸漬
以下の(表1)に示す無電解銅めっき浴に浸漬し、基板上に、膜厚0.1μmの無電解銅めっき膜11を成膜した。なお、無電解銅めっき膜11膜厚は、0.05μm〜5μmであることが好ましい。前記下限以上であれば、電気めっきでの下地導電膜としての機能を有し、前記上限以下であれば生産性に問題が生じない。
硫酸銅 0.04mol/dm3
EDTA 0.12mol/dm3
ホルマリン 0.15mol/dm3
添加剤 適量
温度 50℃
pH 12.5
以下の(表2)に示す電気銅めっき浴を用い、無電解銅めっき膜11を陰極として、膜厚20μmの電気銅めっき膜12を成膜した。なお、膜厚は、例えば5μm〜100μmであり、配線板の仕様に応じて決定される。
硫酸銅 0.8mol/dm3
硫酸 0.5mol/dm3
塩酸 1.4×10−3mol/dm3
添加剤 適量
陽極 含リン銅板
温度 25℃
電流密度 1A/dm2
図2(A)に示すように、ガラス基板10/無電解めっき膜11/電気めっき膜12の積層体の最上層の電気めっき膜12を覆うように保護膜13が形成される。
図1Bに示すように、保護膜形成サブルーチンは、ステップS21〜S24を含む。
1モル/Lのテトラエトキシシラン(TEOS)と、1.5モル/Lのカテコールとを含む、トルエンを溶媒とする溶液が100℃で1時間加熱され、カテコールがトルエンに完全に溶解した前駆体溶液が作製される。
前駆体溶液に、反応開始剤であるケトンを加えることで、コーティング溶液が作製される。ケトンとしては、例えば、アセチルアセトン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いる。溶媒でもあるケトンの添加量は、前駆体溶液中の有機溶剤であるトルエンの濃度との関係で決定されるが、1モルのTEOSに対して、2モル以上が好ましく、特に、好ましくは5モル以上である。
例えば、スピンコート法によりコーティング溶液が電気めっき膜12を覆うように塗布される。その後、例えば、ホットプレート等を用いて100℃20分間の、溶媒を蒸発する乾燥処理が行われ、保護膜13が形成される。乾燥処理後の保護膜13の厚さは、100nm〜1000nmが好ましく、400nm〜800nmが特に好ましい。
大気中、500℃、1時間の熱処理が行われる。熱処理により、保護膜13はSi重合膜に変化し、Cuめっき膜の酸化を防止する耐酸化保護膜になる。同時に、Cuめっき膜11とガラス基板10との密着強度が飛躍的に改善する。この原因は、図2(B)に示すように、Cuめっき膜11の一部がガラス基板10に拡散し、一部のガラス成分がめっき膜11に拡散し、拡散層19を形成しているためと考えられる。また、後述するように、熱処理により、保護膜13は、Cuめっき膜11の一部が拡散した保護層13Aに変化する。
図2(C)に示すように、保護膜13が、溶液により剥離され、めっきガラス基板1が作製される。すなわち、熱処理後の保護膜13は、例えば、10%硫酸等の酸溶液、又は10%水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液により剥離可能である。剥離工程の条件は、例えば、室温〜60℃で、10秒〜10分程度である。なお、表面研磨等により剥離してもよい。また、保護膜剥離が不要な場合には、剥離工程は行われない。
めっき膜の密着性評価は、2mm角の碁盤目状にカッターで切れ目を入れ、粘着テープによる剥離を確認するクロスカットテストで行った。また、外観目視により、フクレ等の有無及び変色を確認した。
Si 5.3 at.% 14.1 at.%
O 25.7 at.% 55.8 at.%
C 69.0 at.% 25.1 at.%
Cu 0.0 at.% 5.0 at.%
次に第2実施形態の銅めっき膜の形成方法について説明する。本実施形態の方法は、第1実施形態の方法と類似しているため、同じ工程等の説明は省略する。
次に第3実施形態の銅めっき膜の形成方法について説明する。本実施形態の方法は、第1実施形態の方法等と類似しているため、同じ工程等の説明は省略する。
10…ガラス基板
11…無電解めっき膜
12…電気めっき膜
13…保護膜
19…拡散層
Claims (15)
- 無機材料からなる基板にめっき膜を成膜するめっき工程と、
前記めっき膜を覆う保護膜を塗布する保護膜形成工程と、
350℃〜550℃以下の温度で大気中熱処理を行う熱処理工程と、
前記保護膜を剥離する剥離工程と、を具備することを特徴とするめっき膜の形成方法。 - 前記基板が、ガラス基板又はガラスグレーズセラミック基板であることを特徴とする請求項1に記載のめっき膜の形成方法。
- 前記保護膜形成工程において、アルコキシシランとカテコールと有機溶剤と反応開始剤であるケトンとを含むコーティング溶液が塗布されることを特徴とする請求項2に記載のめっき膜の形成方法。
- 前記剥離工程において、溶液を用いて前記保護膜が溶解されることを特徴とする請求項3に記載のめっき膜の形成方法。
- 前記アルコキシシランがテトラエトキシシランであり、
テトラエトキシシラン1モルに対してカテコールを1モル〜2モル含む溶液を加熱し、カテコールが溶解した前駆体溶液を作製する前駆体溶液作製工程と、
前記保護膜形成工程の前に前駆体溶液にケトンを加えるコーティング溶液作製工程と、を含むことを特徴とする請求項4に記載のめっき膜の形成方法。 - 前記めっき膜をパターニングするパターニング工程を、前記保護膜形成工程の前に具備することを特徴とする請求項5に記載のめっき膜の形成方法。
- 前記めっき工程が、無電解銅めっき膜を成膜する無電解めっき工程と、前記無電解銅めっき膜を導電膜として電気銅めっき膜を成膜する電気めっき工程と、を含むことを特徴とする請求項6に記載のめっき膜の形成方法。
- 前記めっき工程が、無電解銅めっき膜を成膜する無電解めっき工程、又は、電気銅めっき膜を成膜する電気めっき工程のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載のめっき膜の形成方法。
- アルコキシシラン及びカテコールが溶解した有機溶剤と、反応開始剤であるケトンと、を含み、塗布された金属に耐酸化保護膜を形成することを特徴とするコーティング溶液。
- 前記アルコキシシランがテトラエトキシシランであり、
テトラエトキシシラン1モルに対して、カテコールが1モル〜2モルであることを特徴とする請求項9に記載のコーティング溶液。 - テトラエトキシシランとカテコールと有機溶剤とを含む溶液が加熱されて、カテコールが溶解した前駆体溶液に、前記ケトンが加えられることで作製されることを特徴とする請求項10に記載のコーティング溶液。
- 前記金属が、銅又は銅合金又はニッケル合金であることを特徴とする請求項11に記載のコーティング溶液。
- 前記保護膜が、350℃〜550℃の大気中熱処理から、前記金属の酸化を防止することを特徴とする請求項12に記載のコーティング溶液。
- 前記熱処理後の前記保護膜が溶液により溶解することを特徴とする請求項13に記載のコーティング溶液。
- 前記金属が、ガラス基板又はガラスグレーズセラミック基板に成膜されためっき膜であることを特徴とする請求項14に記載のコーティング溶液。
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