JPH04263490A - 薄膜回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型，軽量化が要求さ
れる民生機器，高精度，高品質の要求される産業機器分
野における高周波薄膜回路，薄膜センサなどに用いる薄
膜回路の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜技術を応用した薄膜回路は、
小型，軽量化の要求される民生機器，高精度，高品質の
要求される産業機器において注目されている。

【０００３】以下に図面を参照しながら、上記の薄膜回
路の配線導体（マイクロストリップ線路）を形成する方
法について説明する。

【０００４】図４Ａ〜Ｆに従来の薄膜回路の製造工程を
示す。図に示すように、薄膜回路は図４Ａに示す第１工
程から図４Ｆに示す第６工程を経て形成される。

【０００５】図４Ａの第１工程は、膜形成工程で薄膜回
路を形成するためのアルミナ製の基板２１上にスパッタ
リングあるいは蒸着により銅，金，クロム，ニッケルな
どの金属膜からなる導体膜２２を形成する。図４Ｂの第
２工程はレジスト塗布工程で、第１工程により基板２１
の全面に形成した導体膜２２条の全面にポジ型ホトレジ
スト２３をスピンコータで約１μｍ厚に形成する。図４
Ｃの第３工程は露光工程で、ホトレジスト２３の塗布層
にホトマスク２４を通して紫外光２５を照射する。図４
Ｄの第４工程は現像工程で、現像液で紫外光２５の照射
領域だけホトレジスト２３を除去する。図４Ｅの第５工
程はエッチング工程で、第４工程で所望のパターンに形
成されたホトレジスト２３をマスクとして、導体膜２２
をエッチング液でエッチングして導体膜パターン２４を
得る。図４Ｆの第６工程は、レジスト除去工程で、レジ
スト２３をレジスト除去剤で除去し導体膜パターン２４
のみが残る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
薄膜回路製造方法では、１種類の導体膜パターン２４を
形成するだけで６工程を必要とし、工程が多く、製造コ
ストが高いという問題を有していた。また導体膜２２を
直接エッチングする方法としてレーザによる直接エッチ
ングする方法が考えられる。しかし、薄膜回路では高周
波薄膜回路を例に考えると、アルミナ基板（ε＝９．５
）の厚さを０．５ｍｍ、導体膜の線幅を５００μｍとす
ると約６μｍの厚さが必要となる。このように、導体膜
厚としては少なくとも５μｍ程度が必要であるため、数
ｃｍ２の領域について、５μｍの膜厚をレーザーにより
直接エッチングするためにはエネルギー密度が足りない
とか、あるいはエッチングしても除去物が飛散して導体
材料が再付着したり、完全に除去しきれないという問題
を有していた。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するもので
、厚い膜厚の膜パターンを少ない工程で、精度よく直接
エッチングにより形成する薄膜回路の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の薄膜回路製造方法は、絶縁材で構成した基板
上に物理的膜形成方法により導体膜を形成する第１工程
と、前記導体膜にパターンを形成したホトマスクを通し
てレーザ光を照射して前記導体膜を除去する第２工程と
、前記第２工程により形成された導体パターンに無電解
メッキまたは電解メッキにより導体を堆積してメッキ導
体パターンを形成する第３工程とから薄膜回路を形成す
るようにしたものである。

【０００９】

【作用】この製造方法により、レーザ光で導体膜を除去
する際、導体膜は数千Å程度の膜厚であるため、除去さ
れた導体膜材料が再付着する、あるいは、除去が不完全
で残存することがない。また、レーザ光の除去可能な領
域はレーザのエネルギー密度を一定とすると、エッチン
グする膜の膜厚が薄ければ薄い程、除去面積を拡大する
ことができる。例えば、エネルギー密度２０Ｊ／ｃｍ２
９ＫｒＦエキシマレーザを用いると１のｃｍ２領域でも
一括して除去することも可能となる。このようにマスク
を通してレーザを一括照射して形成した薄い薄膜導体パ
ターンに対して、無電解メッキあるいは電解メッキによ
りさらに導体膜を厚く形成することにより、所望の厚さ
の薄膜導体を得ることができる。この製造方法によれば
従来の薄膜回路製造方法よりも比べて、時間とコストを
大幅に短縮することができることとなる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例の薄膜回路製造方法
について図面を参照しながら説明する。図１Ａ〜Ｃに本
発明の一実施例の薄膜回路製造工程を導体膜の場合につ
いて示す。

【００１１】図１Ａの第１工程は膜形成工程である。表
面研磨したアルミナ基板１は大きさは１０ｍｍ×１０ｍ
ｍであり、その上に膜厚が３００Åのクロム膜２がさら
に膜厚が２，０００Åの銅膜３がその上に形成されてい
る。 このクロム膜２は、銅膜３とアルミナ基板１との密着性
を上げるために形成されたものである。

【００１２】図２は図１Ａの第１工程の膜を形成するた
めの一般的なスパッタリング装置の構成を示し、第１工
程のクロム膜２と銅膜３を形成するために用いたもので
ある。真空室４は、ガス導入口５とガス排気口６を有す
る。真空室４内にはアルミナ基板１を載置するための陽
極７があり、陽極７に対向してターゲット８が、陰極９
上に設置されている。陰極９は絶縁物１０により絶縁し
て配置されており、Ｏリングを介して真空室に取り付け
られている。真空室９の下部にはターゲット８を冷却す
るための冷却用配管１１がターゲット８近傍にはプラズ
マを集中させるための磁石１２が配設されている。

【００１３】以上のように構成されたスパッタリング装
置で、クロム膜２を形成するときにはクロムのターゲッ
ト８を、銅膜３を形成するときには銅のターゲット８を
用いる。真空室４内を、ガス導入口５から導入されたア
ルゴンガスを流した状態で約５×１０−３Ｔｏｒｒの真
空に維持し、ターゲット８に−６００Ｗの直流電力をか
け、アルミナ基板１を載置した陽極７と陰極９間で放電
させる。この放電で生じたアルゴンイオンは、陽極９方
向に加速されターゲット８に衝突し、ターゲット原子を
はじき飛ばし、アルミナ基板１上に膜を形成する。

【００１４】図１Ｂの第２工程は膜除去工程である。図
３に第２工程における膜除去を行うためのレーザーエッ
チング装置の加工原理を示す。第１工程で薄膜を形成し
たアルミナ基板１上にマスク１４を通してエキシマレー
ザ光１３を照射し不要な領域の膜を除去し、銅膜パター
ン３ａを形成する。エキシマレーザ光１３はレンズ１５
を通して１／１０に縮小される。また、マスク１４は石
英ガラスで構成され、アルミナ基板１上の導体膜にパタ
ーンを形成するため、ニッケルを主成分とする厚さ１０
０μｍのパターンがマスク１４上に形成されている。

【００１５】本実施例ではエキシマレーザ光１３の媒質
スとして、ＫｒＦ（波長２４９ｎｍ）を用い、加工条件
として、繰り返し周波数２００Ｈｚ、照射パルス数２０
０パルスでエッチングを行った。

【００１６】図１Ｃの第３工程は導体膜パターン３ｄの
製造工程である。すなわち第２工程でアルミナ基板１上
のクロム膜２，銅膜３を所望のパターンにエッチングし
た後、さらに銅膜パターン３ａ上に膜を堆積する工程で
ある。本実施例では、銅の無電解メッキ法で銅膜を堆積
した。第２工程で銅膜パターン３ａを形成したアルミナ
基板１に対して、通常の無電解メッキの方法を用いて導
体を堆積した。まず最初、アルミナ基板１を希硫酸（Ｈ
２ＳＯ２：Ｈ２Ｏ＝１：１０）に浸漬し銅膜３ａの表面
酸化物を取り除く。つぎに活性化剤を用いてアルミナ基
板１上の銅膜３ａの表面を活性化する。その後簡単に再
度希塩酸（Ｈｃｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１０で酸洗いし、無電
解メッキを行う。無電解メッキ液は市販の銅イオン補給
剤，還元剤，錯化剤，ＰＨ調整剤を用いて７０℃で行っ
た。 銅の堆積速度は約３μｍ／時であり、膜厚が６μｍにな
るよう形成した。上記の第１工程から第３工程を経て線
幅４８０μｍ，膜厚６μｍのマイクロストリップ線路を
作成した。（アルミナ基板の誘電率ε＝９．５，厚さｔ
＝０．５１ｍｍ）なお膜形成は、最後にメッキで形成す
るため、側面への広がりも考慮して、第２工程の膜のパ
ターン幅を設定しなければならない。

【００１７】上記のように、本実施例によれば、アルミ
ナ基板１上に形成した薄膜導体であるクロム膜２，銅膜
３をエキシマレーザ光１３でマスク１４を通してパター
ン形成し、その後無電解メッキで銅膜パターン３を堆積
することにより、従来の薄膜形成方法と比べて製造時間
の短縮及び設備コストの削減を図ることができる。

【００１８】なお本実施例において、堆積する基板１は
アルミナ基板を用いたが、窒化アルミニウム，ガラスな
どを主体とする絶縁物からなる基板であれば何でもかま
わない。

【００１９】また本実施例において、クロム膜２，銅膜
３はスパッタリング法により膜を形成したが、他の膜形
成方法を用いてもよい。

【００２０】また本実施例において、銅膜３は２，００
０Åの膜厚としたが、たとえば、１，０００Å〜８，０
００Å程度の膜厚でも同様に形成することができる。た
だし、膜厚が１μｍを超える場合は一括して除去できる
面積が小さくなるため、数千Åの膜厚が適当である。

【００２１】また本実施例では、付着強度を強くするた
めクロム膜２をアルミナ基板１と銅膜３の間に形成した
が、特にクロム膜に限定する必要はない。

【００２２】また本実施例では、第３工程において無電
解メッキ法により銅膜３を堆積して厚くしたが電解メッ
キ法を用いてもかまわない。

【００２３】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば薄膜、回路を形成するための基板にス
パッタリングなどの膜形成方法により導体膜の膜厚を数
千Åに形成する第１工程と、第１工程を経て導体膜にパ
ターンを形成するため、マスクを通してレーザ光を照射
して導体膜を除去する第２工程と、第２工程により導体
膜のパターンを形成された基板に対して、無電解メッキ
あるいは電解メッキにより所望の膜厚まで導体膜を堆積
する第３工程からなり、レーザ光でマスクを通して一括
して第１工程で形成した導体膜を除去することにより導
体パターンを形成し、メッキ法により所望の膜厚の導体
膜を得るという方法であるため、従来の膜形成方法より
も製造時間の短縮とコストの低減を図ることができる。 また、本発明によれば、第１工程で形成する導体膜の膜
厚は数千Åの薄膜でよいので、レーザ光で導体膜を除去
するときに飛散した導体膜材料が再付着したり、あるい
は除去が不完全で残存することなくなる。さらに、レー
ザ光を一括露光してパターンを形成することが可能とな
り、設備の簡素化と工程の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の薄膜回路の製造工程図

【図
２】同膜形成に用いるスパッタリング装置の断面図

【図
３】同レーザエッチング装置の加工原理を示す図

【図４
】従来の薄膜回路の製造工程図

【符号の説明】

１　　　　アルミナ基板 ２　　　　クロム膜 ２ａ　　クロム膜パターン ３　　　　銅膜 ３ａ　　銅膜パターン ３ｂ　　メッキ銅膜パターン １３　　エキシマレーザ １４　　マスク １５　　レンズ １６　　パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁材で構成した基板上に、物理的膜
   形成方法により導体膜を形成する第１工程と、前記導体
   膜にパターンを形成したホトマスクを通してレーザ光を
   照射して前記導体膜を除去する第２工程と、前記第２工
   程により形成された導体膜パターンに無電解メッキまた
   は電解メッキにより導体を堆積してメッキ導体パターン
   を形成する第３工程とを主体とする薄膜回路の製造方法
   。