WO2010029635A1

WO2010029635A1 - 金属配線の形成方法、及び金属配線を備えた電子部品

Info

Publication number: WO2010029635A1
Application number: PCT/JP2008/066472
Authority: WO
Inventors: 拓也秦
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2011-03-11
Also published as: US20110168430A1; JPWO2010029635A1

Abstract

【課題】極薄膜の金属配線を形成することが可能な金属配線の形成方法、及び極薄膜の金属配線を備えた電子部品を提供する。【解決手段】エトキシシラン基又はメトキシシラン基と、チオール基とを有する化合物を利用し、前記化合物のチオール基が化学的に結合することにより、表面が予め前記化合物で被覆された金属微粒子の多数を準備し、前記エトキシシラン基又はメトキシシラン基を加水分解させることで生成させたシラノール基を、金属配線を形成しようとする下地面に化学的に結合させることによって前記金属微粒子を下地面に固着させる。さらに、前記金属微粒子のみで金属配線を形成してもよく、前記金属微粒子を触媒として無電解メッキにより同種又は異種の金属を厚付けしてもよい。

Description

金属配線の形成方法、及び金属配線を備えた電子部品

　本発明は、エトキシシラン基又はメトキシシラン基と、チオール基とを有する化合物を利用した金属配線の形成方法、及び金属配線を備えた電子部品に関する。

　ディスプレイパネルなどの電子機器に実装されるプリント基板等には、配線，接点，電極等の導電性要素が金属材料で形成されている。これら配線等の導電性要素は、従来は真空装置を用いて蒸着やスパッタリングによって金属薄膜を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によってパターニングされていた。しかしながら、前述の方法では大規模な真空装置を必要とするため、近年においてはメッキによって金属薄膜を形成することが行われている。その中でも、微細化及び複雑化された金属配線を作成するための手法として、精密加工に対応可能な無電解メッキが注目されている。

　液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等に代表されるように、近年においてはディスプレイパネルの薄型化が進んでおり、これに伴い、パネルに実装される電子部品（例えば、回路基板、トランジスタやコンデンサ等の電子素子など）の薄型化が要求されている。コンピュータや携帯機器など、ディスプレイパネル以外にも、薄型化が進む電子機器は多数ある。そのため、電子部品に形成される配線，接点，電極，及びその他の導電性要素に対しても、微細化及び複雑化に加えて薄膜化への要求が高まっている。

　金属配線の材料の一つに、導電性及び耐久性に優れた金（Ａｕ）がある。Ａｕを基板に直接メッキすることは困難であった為、従来においては、先ずメッキによってＮｉやＣｕなどの下地金属層を基板上に形成し、下地金属の表面をＡｕで置換し、その後、Ａｕの触媒作用を用いてメッキによりＡｕを厚付けする２段階メッキが行われるのが一般的であった。この場合、下地金属は完全に置換されないためＡｕとの２層構造となってしまい、薄膜化には限界があり、また工程が複雑であった。従って、薄膜化の要求に応えるためには、極薄膜の単層配線を形成可能な、新規な技術を開発する必要があった。

　ここで、ＮｉやＣｕ等の下地金属を省略してＡｕ配線を形成する手法として、有機化合物を用いて基板上に触媒となるＰｄ，Ｓｎを化学的に結合させ、Ｐｄ，Ｓｎの触媒作用を用いてメッキによりＡｕ薄膜を成長させる手法が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

　特許文献１には、有機薄膜トランジスタのゲート電極を形成する方法が開示されている。この方法では、アルコキシシリルアルキレントリアジンジチオール（ＴＡＳＴＤ）溶液に樹脂基板を浸漬後、加熱乾燥させることによって基板上のＯＨ基とＴＡＳＴＤのアルコキシシリル基とが反応して、基板上にジチオールトリアジニル基（第１図）が結合する。さらにマスク法または縮小投影法により特定の場所に光照射することによって、触媒担持の選択性を有する表面が基板上に形成される。そしてＰｄとＳｎ塩水溶液に基板を浸漬させてＰｄとＳｎを担持させた後、無電解メッキを行うことにより、触媒担持面にＡｕが成長してゲート電極が形成される。

　また、特許文献１と同一の出願人によって報告されている特許文献２には、アルコキシシラン基を有するトリアジンジチオールを用いて、触媒担持の選択性を有する表面を固体表面に形成し、この固体をＰｄ触媒溶液に浸漬してＰｄを担持させた後、プラスチックメッキ用還元性銅水溶液に浸漬させて銅を析出させることが記載されている。

　特許文献１及び２に記載されている手法は、ジチオールトリアジニル基からなる触媒担持面を形成した後に、触媒となるＰｄを溶解させたＰｄ塩溶液に基板を浸漬させることによってＰｄを担持させている。このように触媒溶液としてＰｄの塩溶液を用いる場合には問題にならないが、金属微粒子を分散させた触媒溶液を用いる場合に問題が顕在化する場合がある。すなわち、極薄膜のＡｕ単層配線を実現するために、自己触媒として作用させるＡｕ微粒子を分散させた溶液を触媒溶液とした場合、触媒溶液中で微粒子同士が凝集してしまい、Ａｕ微粒子が基板上に均一に担持されない場合がある。

　但し、触媒となる金属微粒子を基板上に担持させる方法において、微粒子同士が凝集するのを抑制する技術は、従来においても知られている（例えば、特許文献３参照）。

　特許文献３には、触媒となる貴金属微粒子を基板上に担持させ、無電解メッキを行って回路を形成する方法が開示されている。この方法では、シランカップリング剤でパターニングすることによって親水性部分と撥水性部分の両者でパターンが形成された基板を、触媒となる貴金属微粒子を分散させた触媒溶液に浸漬させて、基板上の親水性部分に金属微粒子を担持させる。このとき、チオール化合物と貴金属微粒子を含有する触媒溶液を用いることによって、貴金属微粒子が溶液中で凝集することを抑えている。

　しかしながら、特許文献３に開示されているチオール化合物で貴金属微粒子の表面を被覆してしまうと、微粒子同士の凝集が抑えられる反面、基板への吸着作用も制限されてしまい、触媒が充分に担持されないか、担持されても簡単に脱落してしまう場合がある。さらに、貴金属微粒子を基板に物理吸着させているので、基板に対する金属膜の密着性が低いと考えられる。

特開２００７－１４９７１１号公報特開２００７－１３４５２５号公報特開２００７－８４８５０号公報

　本発明が解決しようとする課題には、上述した問題が一例として挙げられる。そこで、本発明の目的としては、特に極薄膜の単層配線を作成することが可能な金属配線の形成方法、及び極薄膜の単層配線からなる金属配線を備えた電子部品を提供することが一例として挙げられる。

　さらに本発明の他の目的は、触媒として使用される金属微粒子，あるいは配線を形成する金属微粒子同士が凝集することを抑え、且つ、基板への結合を促進させることのできる金属配線の形成方法、及び前記方法によって作製される電子部品を提供することが一例として挙げられる。

　本発明による金属配線の形成方法は、請求項１に記載のように、エトキシシラン基又はメトキシシラン基と、チオール基とを有する化合物を利用して薄膜状の金属配線を形成する方法であって、前記化合物のチオール基が化学的に結合することにより、表面が予め前記化合物で被覆された金属微粒子の多数を準備し、前記エトキシシラン基又はメトキシシラン基を加水分解させることで生成させたシラノール基を、金属配線を形成しようとする下地面に化学的に結合させることによって前記金属微粒子を下地面に固着させる工程、を含むことを特徴とする。

　本発明による電子機器は、請求項１０に記載のように、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法によって形成された金属配線を備えていることを特徴とする。

本発明の実施形態による金属配線の形成方法の概要を示す図である。本発明の実施形態による金属配線の形成方法の工程を示す図である。

符号の説明

　Ｍ　金属微粒子
　Ｒ　被覆する化合物
　１　基板
　２　金属配線

　本発明の金属配線の形成方法に従う好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、本発明の技術的範囲は、以下に説明する実施形態によって何ら限定解釈されることはない。

　先ず、本実施形態による金属配線の形成方法について、その概要を述べておく。本実施形態による金属配線の形成方法は、図１（ａ）に模式的に示すように、エトキシシラン基（－ＳｉＯＣ_２Ｈ_５）又はメトキシシラン基（－ＳｉＯＣＨ_３）と、チオール基（－ＳＨ）とを有する化合物Ｒを用い、チオール基を化学的に金属微粒子Ｍの表面に結合させることによって、予め表面が化合物Ｒで被覆された金属微粒子Ｍの分散溶液を調製する。そして、金属配線を形成しようとする基板１を分散溶液に浸漬するか、又は基板１に分散溶液を塗布することによって、化合物Ｒのエトキシシラン基又はメトキシシラン基を化学的に基板１に結合させ、これにより基板１の表面に金属微粒子Ｍを化学的に固着させる第１の工程を含む。より詳しくは、エトキシシラン基又はメトシキシラン基を加水分解させることによって生成されるシラノール基を、基板１に対して化学的に結合させる。なお、本明細書において使用する「金属配線」とは、単に配線を意味するのではなく、配線，接点，電極，及び、金属材料で薄膜状に形成されるすべての導電性要素を包含するものと理解される。

　上述のようにして基板表面に化学的に結合させた金属微粒子Ｍは、図１（ｂ）に模式的に示すように、第２の工程で行われるメッキ処理（好ましくは、無電解メッキ）の触媒として利用することができ、メッキ浴に基板１を浸漬させて金属微粒子Ｍと同種の金属を厚付けすることにより、必要な厚み（すなわち、必要な導電特性）を有する極薄膜の単層金属配線２を形成することが可能となる。

　但し、メッキ処理によって基板上に成長させる金属の種類は、必ずしも金属微粒子と同種でなくともよく、金属微粒子とは異種の金属を成長させることもできる。さらに本実施形態においては、第２工程のメッキ処理を行わず、金属微粒子のサイズ，形状，分散溶液中の濃度の一以上を調節することによって、基板表面に結合させた金属微粒子のみで金属配線を形成することも可能である。この場合、メッキ処理を省略して工程を簡略化することができる利点がある。なお、配線の強度を向上させるために、加熱処理を行って金属微粒子同士を焼結させるようにしてもよい。

　本実施形態において基板の材料は特に制限されることはない。一例として、ガラス基板（好ましくは、無アルカリガラス基板），シリコン基板，セラミックス基板，又は、ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，ポリカーボーネート樹脂，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ），ポリオレフィン（ＰＯ），液晶ポリマーなどの樹脂材料からなる樹脂基板を挙げることができる。このとき、表面に水酸基（ＯＨ基）及び／又はカルボニル基（ＣＯＯＨ基）を有する材料からなる基板を用いるか、或いは、表面処理を行ってＯＨ基及び／又はＣＯＯＨ基を形成（又は増量）させた基板を用いるのが好ましい。基板表面にＯＨ基及び／又はＣＯＯＨ基が存在すると、エトキシシラン基又はメトキシシラン基から生成するシラノール基とＯＨ基及び／又はＣＯＯＨ基との反応が促進され、化学式－Ｓｉ－Ｏ－及び／又は－Ｓｉ－ＯＯＣ－で表すことのできる結合によって金属微粒子を基板に安定的に固着させることができる。ＯＨ基を形成するための表面処理としては、一例としてＵＶオゾン処理，酸素プラズマ処理，アルカリ洗浄，煮沸処理などがある。また、ＣＯＯＨ基を形成するための表面処理としては、一例としてＵＶオゾン処理，酸酸素プラズマ処理，コロナ放電処理などがある。樹脂基板に対しては、ＣＯＯＨ基を形成するように処理することが望ましい。一例として挙げたこれらの表面処理は公知であるため、本明細書では詳しい手順及び条件等の説明を省略する。なお、前述の表面処理は、必ずしも基板表面の全体に行う必要はなく、金属配線を形成しようとする領域に対してのみ行うようにしてもよい。

　なお、本実施形態においては、金属配線を形成しようとする面（下地面）は、プリント基板等の基板表面に限定されることはなく、無機トランジスタ，有機トランジスタ，有機ＥＬ素子，無機ＥＬ素子，コンデンサ，無機太陽電池，有機太陽電池などの電子素子の基板，また、例えば有機／無機ＴＦＴ（Thin Film Transistor）における、層間絶縁層，有機半導体層，ゲート絶縁層，また無機半導体層の表面などの表面であってもよい。

　さらに金属配線の所望のパターニングは、金属配線を形成しようとする領域に対してのみ前記金属微粒子が選択的に結合されるように、金属配線を形成しない領域に対して化学的又は物理的なマスキング処理を行うことによって実現することができる。化学的なマスキング処理の一例としては、詳しくは後述するカップリング剤を利用した方法がある。また、物理的なマスキング処理の一例としては、基板上にフォトレジストを塗布し、露光又は描画し、現像してパターニングしたレジストマスクを形成したり、無機物からなるマスクを基板上に形成したりする方法などがある。なお、これらマスキング処理を行わずとも、従来技術と同様に、メッキによって金属薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によってパターニングするようにしてもよい。

　金属微粒子は、導電性及び／又は触媒作用を有する金属で形成されていればよく、本実施形態において金属の種類が特に制限されることはない。触媒作用を有する金属の好ましい一例としては、自己触媒作用を有する金属である、金（Ａｕ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）から選択されるいずれか一種、或いはこれらの中から選択される二種以上の合金を挙げることができる。

　さらに、溶液中に分散可能であれば、金属微粒子のサイズ及び／又は形状についても制限されることはないが、溶液中での分散性を考慮すると、ナノ粒子又はマイクロ粒子を用いるのが好ましい。一例として、例えば金属微粒子をメッキ処理の触媒として利用する場合には、金属配線の細線化が可能であるという理由により、平均粒子径が１ｎｍ～１０ｎｍ程度の極微粒子を用いるのが好ましい。一方、金属微粒子のみで金属配線を形成する場合には、必要な厚みを確保するために、平均粒子径が１００～５００ｎｍ程度の粒子を用いるのが好ましい。

　上述した金属微粒子の表面に被覆される化合物としては、エトキシシラン基（－ＳｉＯＣ_２Ｈ_５）又はメトキシシラン基（－ＳｉＯＣＨ_３）と、チオール基（－ＳＨ）の両方を有する化合物を用いる。好ましくは、トリエトキシシラン基（－Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３）、又はトリメトキシシラン基（－Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３）である。このように、エトキシシラン基又はメトキシシラン基と、チオール基の両方を有していれば、有機物又は無機物のいずれであってもよい。そのような化合物として、エトキシシラン基又はメトキシシラン基をチオール化合物に導入したチオール化合物誘導体を挙げることができ、一例として下記の化学式［化２］で表すことのできるトリアジンチオール誘導体を挙げることができる。化学式（ａ）及び（ｂ）のいずれか一方であってもよく、両方を含んでいてもよい。その中でも、下記の化学式［化３］で表すことのできるトリアジンジチオール誘導体が好ましい。なお、下記の化学式では１，２，３－トリアジンの例を示しているが、異性体である１，２，４－トリアジンや１，３，５－トリアジンであってもよい。但し、本実施形態においてはトリアジンチオール誘導体に限定されることはなく、チオール含有シランカップリング剤であるメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）などを使用してもよい。また、前述のチオール化合物誘導体やメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）などは、市販のものを使用してもよく、公知の技術を利用して製造してもよい。

［式中、Yは、エトキシ基（C₂H₅O-）又はメトキシ基（CH₃O-）であり、Xは、CH₃-, C₂H₅-, n-C₃H₇-, i-C₃H₇-, n-C₄H₉-, i-C₄H₉-又はt-C₄H₉-であり、Mは、Na, Li, K又はCe等のアルカリ金属であり、R¹は、H-, CH₃-, C₂H₅-, n-C₃H₇-, CH₂=CHCH₂-, n-C₄H₉-, C₆H₅-又はC₆H₁₃-であり、R²は、-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH₂SCH₂CH₂-, -CH₂CH₂NHCH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH₂OCONHCH₂CH₂CH₂-又は-CH₂CH₂NHCONHCH₂CH₂CH₂-であり、R³は、-(CH₂CH₂)₂N-CH₂CH₂CH₂-又は-(CH₂CH₂)₂CHOCONHCH₂CH₂CH₂-であり、nは１から３までの整数を意味する］

　上述した金属微粒子を分散させる溶媒としては、金属微粒子の表面に被覆させる化合物が溶解することができ、且つ、金属微粒子が溶解することなく分散される溶媒であればよい。トリアジンチオール誘導体を用いる場合の溶媒としては、エタノールを一例として挙げることができる。金属微粒子及び被覆させる化合物の濃度は、選択した金属及び化合物の種類に応じて適宜調節することができるが、好ましくは金属微粒子の濃度が１ｗｔ％～５ｗｔ％であり、化合物の濃度が０．１ｗｔ％～２ｗｔ％である。

　本実施形態においては、金属微粒子と被覆させる化合物を溶媒に添加・撹拌することによって両者を反応させ、チオール基を金属微粒子の表面に結合させる。このとき、溶媒中でエトキシシラン基又はメトキシシラン基の加水分解反応が進行し、シラノール基（－ＳｉＯＨ）が生成させる。そのため、溶媒は、加水分解のための水分を含んでいることが好ましい。例えばトリエトキシシラン基（－Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３）の場合、－Ｓｉ（ＯＨ）_３が生成する。本実施形態では、このような簡単な工程を通じて、表面が化合物で被覆された金属微粒子を得ることができる。なお、反応を促進させるために加熱，攪拌などの処理を適宜行ってもよい。また、金属微粒子を添加する方法に代えて、金属微粒子の原料となる金属塩を溶媒に溶かし、還元処理を行って金属を析出させることで金属微粒子を生成するようにしてもよい。

　前述のようにして表面が化合物で被覆された金属微粒子の分散溶液が調製されると、この分散溶液を用いて金属配線を形成する工程を行う。図２は、金属配線を形成する工程の好ましい一例を模式的に示した工程図である。なお、図２には、説明の便宜上、化学式［化３］に示したトリアジンジチオール誘導体を準備して、無アルカリガラス基板にＡｕ単層配線を形成する例を図示してある。但し、これに限定されないことは既述した通りである。さらに、作図の便宜上、基板の上面のみに金属配線を形成した例を図示しているが、以下の方法に従えば基板の上面と下面の両方に金属配線を形成することも可能である。

　先ず、例えば汚れや油脂などを除去するためにガラス基板１を洗浄した後、ＵＶオゾン処理等の表面処理を行ってＯＨ基を形成（又は増量）させる（図２（ａ））。

　続いて、公知の有機シラン化合物を用いて、基板１の表面に対してシランカップリング処理を行う。シランカップリング剤として用いられる有機シラン化合物の一例としては、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などの有機ジシラザン、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ））などの有機クロロシラン、その他にアルコキシシラン等が挙げられる。図２（ｂ）には、ＨＭＤＳを用いてシランカップリング処理を行い、基板１の表面に形成したＯＨ基と反応させてトリメチルシラノールの自己組織化単分子膜（ＳＡＭ膜）を形成した例を図示している。このようなシランカップリング処理は、一例として、シランカップリング剤を含有した溶液を塗布・乾燥する液相処理、或いは、シランカップリング剤の蒸気雰囲気中に基板を曝して所定の温度でベークする気相処理によって行われる。

　前述のようにしてシランカップリング処理を行った後、フォトマスク３を介在させて、金属配線を形成しようとする領域に紫外線（ＵＶ）を照射する（図２（ｃ））。光源としては、エキシマＵＶランプ，水銀ランプ，キセノン・ランプ，紫外ＬＥＤ等を用いることができる。このように紫外線を照射することにより、紫外線が照射された領域のＳＡＭ膜が分解・除去される。その結果、金属配線を形成しようとする領域が露出し、金属配線を形成しない領域にＳＡＭ膜が残存した状態が形成される。なお、金属配線を形成しようとする領域に紫外線を照射できればよく、フォトマスクを介した露光に代えて、公知の描画技術によって紫外線を照射するようにしてもよい。

　続いて、トリアジンジチオール誘導体で被覆されたＡｕ微粒子の分散溶液に基板１を浸漬するか、或いは分散溶液を基板に塗布することにより、トリアジンジチオール誘導体で被覆されたＡｕ微粒子を、ＳＡＭ膜を分解・除去して露出させた領域に選択的に結合させる（図２（ｄ））。このとき、トリアジンジチオール誘導体のエトキシシラン基が加水分解することによって生成したシラノール基が基板１に結合する反応を促進させるために、基板１を浸漬した分散溶液の温度を５０～７０℃に加熱し、浸漬時間を１ｈ～３ｈとするのが好ましい。

　さらに続いて、基板１に結合させたＡｕ微粒子の触媒作用を利用して、無電解メッキによりＡｕを厚付けし、基板上にＡｕ単層配線２を形成する（図１（ｂ）参照）。配線２の厚みは、例えばメッキする時間，温度，メッキ液の組成などを調整することによって制御することができる。必要な導電特性を確保し、且つ、薄膜化の要求に応えるために、３０～２００ｎｍの厚みとするのが好ましい。

　Ａｕを厚付けするための無電解メッキ液は、Ａｕを含む金属塩、還元剤及び、必要に応じて添加される反応補助剤を含む。具体的には、亜硫酸の金錯塩としてＮａ_３Ａｕ（ＳＯ_３）_２などの亜硫酸金ナトリウムおよび亜硫酸金カリウム、チオ硫酸の金錯体としてＮａ_３Ａｕ（Ｓ_２Ｏ_３）_２などのチオ硫酸ナトリウムおよびチオ硫酸カリウム、塩化金酸の塩として塩化金酸ナトリウムおよび塩化金酸カリウム、チオ尿素金錯塩としてチオ尿素金塩酸塩およびチオ尿素金過塩素酸塩、チオリンゴ酸金錯塩としてチオリンゴ酸金ナトリウムおよびチオリンゴ酸金カリウムなどが挙げられる。これらの金源は、単独に用いても２種以上を同時に用いてもよい。例えば亜硫酸金カリウムおよびチオ硫酸金ナトリウムを挙げることができる。また、還元剤としては金に対して触媒活性のある還元剤としては一般的な還元剤を用いることができる。例えば、アスコルビン酸ナトリウムなどのアスコルビン酸塩もしくはヒドロキシルアミン及びヒドロキシルアミン塩酸塩、ヒドロキシルアミン硫酸塩のようなヒドロキシルアミンの塩類又はヒドロキシルアミン－Ｏ－スルホン酸のようなヒドロキシルアミン誘導体もしくはヒドラジン、ジメチルアミンボラン等のアミンボラン化合物、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化ホウ素化合物、ブドウ糖等の糖類ならびに次亜リン酸塩類を挙げることができる。さらに、反応補助剤としては、ｐＨ調整剤として、例えば硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物塩、また結晶粒形調整剤として、ポリエチレングリコールなどが用いられ、光沢剤としては、タリウム、銅、アンチモン、鉛などを挙げることができる。このとき、Ａｕの析出を促進させるために、基板を浸漬した分散溶液の温度を４０℃～７０℃に加熱し、浸漬時間を１０ｍｉｎ～１ｈとするのが好ましい。

　上述の実施形態によれば、エトキシシラン基又はメトキシシラン基を有するチオール化合物で表面が被覆された金属微粒子を調製して予め準備し、さらにエトキシシラン基又はメトキシシラン基を加水分解させることで生成させたシラノール基を基板表面に化学的に結合させることにより、基板表面に対して金属微粒子を化学的に固着させることができる。通常、金属微粒子は表面活性が高いので分散溶液中で凝集し易いが、予めチオール化合物で被覆することによって表面活性を低めて凝集を抑制する。しかしながら、チオール化合物で被覆することは、同時に基板表面への吸着力の低下につながるため、本実施形態ではエトキシシラン基又はメトキシシラン基を有するチオール化合物を用い、加水分解によってシラノール基を生成させることで基板表面への化学的な結合を促進させている。その結果、基板表面に対して、金属微粒子の多数を十分かつ均一に固着させることができる。さらに、チオール化合物を介して化学的に基板表面に結合させた金属微粒子は、単に物理吸着させた場合に比べて基板への密着性が高い。

　従って、前記金属微粒子を触媒として利用し、無電解メッキによって同種の金属を厚付けすれば、極薄膜の単層金属配線を形成することが可能であり、しかも基板への密着性が高い金属配線を形成することが可能である。本発明者らは、例えばＡｕ単層配線の場合、従来技術では実現することが困難であった３０ｎｍ程度にまで薄膜化可能であることを確認している。この効果は、無電解メッキによって異種金属を厚付けした場合も同様に得ることができる。

　さらに本実施形態によれば、基板上にパターニングしたＳＡＭ膜などのマスキングを施し、金属配線を形成しようとする部位にのみ金属微粒子を選択的に付着させることにより、所望のパターンを有する金属配線を形成することができる。このように、予めマスキングすることによって必要な部位にのみ金属微粒子を付着させるので、不要な部位に金属微粒子が付着することに起因する漏電等の障害を防止することができ、また製造コストの軽減化を図ることも可能である。

　以上、本発明の一実施形態について例示をしたが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で多くの修正および変形が可能であることは当業者にとって明らかであり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

Claims

　エトキシシラン基又はメトキシシラン基と、チオール基とを有する化合物を利用して薄膜状の金属配線を形成する方法であって、
　前記化合物のチオール基が化学的に結合することにより、表面が予め前記化合物で被覆された金属微粒子の多数を準備し、前記エトキシシラン基又はメトキシシラン基を加水分解させることで生成させたシラノール基を、金属配線を形成しようとする下地面に化学的に結合させることによって前記金属微粒子を下地面に固着させる工程、を含むことを特徴とする金属配線の形成方法。
　前記下地面に固着させた金属微粒子を触媒にしてさらに無電解メッキを行い、前記金属微粒子と同種の金属を厚付けして単層金属配線を形成することを特徴とする請求項１に記載の金属配線の形成方法。
　前記下地面に固着させた金属微粒子を触媒にしてさらに無電解メッキを行い、前記金属微粒子とは異種の金属を厚付けして金属配線を形成することを特徴とする請求項１に記載の金属配線の形成方法。
　粒子径が１００ｎｍ～５００ｎｍの金属微粒子を用いることで、前記下地面に固着させた金属微粒子のみで単層金属配線を形成することを特徴とする請求項１に記載の金属配線の形成方法。
　前記化合物は、下記の化学式（ａ）及び／又は（ｂ）で表すことのできるトリアジンチオール誘導体を含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の金属配線の形成方法。

［式中、Yは、エトキシ基（C₂H₅O-）又はメトキシ基（CH₃O-）であり、Xは、CH₃-, C₂H₅-, n-C₃H₇-, i-C₃H₇-, n-C₄H₉-, i-C₄H₉-又はt-C₄H₉-であり、Mは、Na, Li, K又はCe等のアルカリ金属であり、R¹は、H-, CH₃-, C₂H₅-, n-C₃H₇-, CH₂=CHCH₂-, n-C₄H₉-, C₆H₅-又はC₆H₁₃-であり、R²は、-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH₂SCH₂CH₂-, -CH₂CH₂NHCH₂CH₂CH₂-, -CH₂CH₂OCONHCH₂CH₂CH₂-又は-CH₂CH₂NHCONHCH₂CH₂CH₂-であり、R³は、-(CH₂CH₂)₂N-CH₂CH₂CH₂-又は-(CH₂CH₂)₂CHOCONHCH₂CH₂CH₂-であり、nは１から３までの整数を意味する］
　前記下地面に自己組織化単分子膜（ＳＡＭ膜）を形成し、パターン開口部を有するマスクを介在させて露光するか又は描画して、前記パターンに対応する領域のＳＡＭ膜を選択的に分解・除去する工程をさらに含み、
　前記ＳＡＭ膜が除去された領域に対して前記金属微粒子を固着させてパターニングされた金属配線を形成することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の金属配線の形成方法。
　前記エトキシシラン基又はメトキシシラン基が加水分解して生成されるシラノール基が、前記下地面の水酸基及び／又はカルボキシル基と反応して結合することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の金属配線の形成方法。
　前記下地面は、ガラス基板，樹脂基板，シリコン基板，又はセラミックス基板の表面、或いは層間絶縁層，有機半導体層，無機半導体層，又はゲート絶縁膜の表面であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の金属配線の形成方法。
　前記金属微粒子は、金（Ａｕ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）から選択されるいずれか一種、又は二種以上の合金からなることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の金属配線の形成方法。
　前記請求項１～９のいずれか１項に記載の方法によって形成された金属配線を備えていることを特徴とする電子部品。
　前記電子部品は、電子機器に実装される回路基板，無機トランジスタ，有機トランジスタ，有機ＥＬ素子，無機ＥＬ素子，コンデンサ，無機太陽電池，有機太陽電池のいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品。