(57)【要約】【課題】  本発明は選択的にめっきすることによって配線を形成しながら、基板と配線の間で高い密着性を得ることができるめっき配線形成方法を提供する。【解決手段】  本発明の方法は、樹脂基板の上に選択的に導体をめっきすることによって配線を形成する方法であって、基板の表面にオゾン水を接触させるオゾン水処理工程と、基板の表面に選択的に光を照射する露光工程と、基板の表面にアルカリ処理液を接触させるアルカリ処理工程と、基板の表面にめっき触媒を付与する触媒付与工程と、基板の表面に導体を無電解めっきする無電解めっき工程とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板の上に選択的に導体をめっきすることによって配線を形成する方法であって、
基板の表面にオゾン水を接触させるオゾン水処理工程と、
基板の表面に選択的に光を照射する露光工程と、
基板の表面にアルカリ処理液を接触させるアルカリ処理工程と、
基板の表面にめっき触媒を付与する触媒付与工程と、
基板の表面に導体を無電解めっきする無電解めっき工程と
を備えることを特徴とする配線形成方法。
【請求項２】
前記オゾン水処理工程で用いるオゾン水の濃度が１２０ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
無電解めっき工程を実施した後に、基板の表面に導体を電気めっきする電気めっき工程
をさらに備えることを特徴とする請求項２に配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき配線形成方法に関する。
【０００２】
一般的に、基板の上に配線を形成するためには、基板の上に一様に金属薄膜を形成してから選択的にエッチングして金属薄膜の不要部を除去することによって、所望のパターンの配線を形成する。金属薄膜のエッチング工程では、金属薄膜の上にホトレジストを塗布し、選択的に露光して現像することによってホトレジストをパターニングし、ホトレジストで被覆されていない部位の金属をエッチングすることによって金属薄膜をパターニングし、最後にホトレジストを剥離する。
上記の配線形成方法では、１μｍより微細な配線を形成することが非常に困難である。金属エッチング液は、微小な凹部に入り込まないために、配線間の間隔を微細化することが困難であるからである。配線間の間隔を形成するために、エッチング処理に時間をかけると、配線を構成する金属薄膜が細ってしまう。それゆえ、金属薄膜をエッチング処理する技術では、微細な配線を形成することができなかった。
【０００３】
そこで、微細な配線を形成するために、基板の表面に選択的にめっきすることによって配線を形成する技術が提案されている。特許文献１には、基板の表面にＰｄ２＋（パラジウムイオン）などの触媒金属錯イオンを含有するめっき触媒を一様に付着し、次いでパターンマスクを用いて光照射することによって光照射部分の触媒活性を失活させ、その後に基板を無電解めっき浴に入れて光未照射部分にＮｉ（ニッケル）等の導体をめっきし、それによって所望パターンの導体配線を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−７７６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術によれば、基板表面に付着しているめっき触媒の活性を選択的に失活させることによって、導体を選択的にめっきすることができる。金属エッチング液を使用しないことから、金属薄膜をエッチングする場合にくらべ微細な配線パターンを基板上に形成することができる。
しかしながら、特許文献１の技術はさらなる改善の余地を残している。特許文献１の技術では、無電解めっきの核となるＰｄ２＋を単に平滑な基板の表面に付着させている。基板に対するめっきの付着強度はＰｄ２＋と基板の表面との結合の強さに依存するが、特許文献１の技術をそのまま実施した場合、Ｐｄ２＋と基板との結合はあまり強くないため、所望の付着強度を得られない場合がある。
より高い付着強度を備える配線を形成することが可能な技術が望まれている。
【０００５】
本発明は上記課題を解決する。本発明は選択的にめっきすることによって配線を形成しながら、基板と配線の間で高い密着性を得ることができるめっき配線形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の方法は、樹脂基板の上に選択的に導体をめっきすることによって配線を形成する方法であって、基板の表面にオゾン水を接触させるオゾン水処理工程と、基板の表面に選択的に光を照射する露光工程と、基板の表面にアルカリ処理液を接触させるアルカリ処理工程と、基板の表面にめっき触媒を付与する触媒付与工程と、基板の表面に導体を無電解めっきする無電解めっき工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
図２は本発明の方法によって基板上に選択的に導体をめっきする過程を模式的に示す図である。図２の（ａ）は配線を形成しようとする基板１０を示す。基板１０の材料としては、樹脂系の基板材料であれば、どのような材料であってもよい。例えば、基板１０の材料は、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂であってもよい。
【０００８】
オゾン水処理工程では、基板１０をオゾン水に浸漬し、図２の（ｂ）に示すように上記の基板１０の表面を活性化する。
樹脂製の基板をオゾン水に接触させると、表面の樹脂が活性化される。これは、オゾン水との接触によって基板１０の表面の分子が酸化され、基板１０の表面に親水基であるカルボキシル基が表出することによるものと考えられる。
基板１０を浸漬するオゾン水としては、通常は水を溶媒とするオゾン水を用いるが、有機又は無機の極性溶媒を溶媒とすることが好ましい。有機極性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド、蟻酸、酢酸などの有機酸類、あるいはこれらを水やアルコール系溶媒と混合したものが例示される。また無機極性溶媒としては、硝酸、塩酸、フッ化水素などの無機酸が例示される。
上記のオゾン水処理工程を実施することによって、基板１０の表面に一様な活性部１４が形成される。
【０００９】
露光工程では図２の（ｃ）に示すように、表面が一様に活性化された基板１０に選択的に光を照射して、表面１０の活性部１４を選択的に失活させる。
本発明者らは、オゾン水処理によって表面が活性化された樹脂基板に光を照射すると、照射を受けた部位の活性が失われることを見出した。この原因としては、次のようなことが考えられる。一般に、樹脂の表面に紫外線などの光を照射すると、樹脂の表面に吸着している有機分子が分解されて、樹脂の表面に親水基が表出して、樹脂は親水化される。しかし、その後さらに光の照射を継続すると、樹脂の分子そのものが分解されて、表面に露出していた親水基が失われ、樹脂が疎水化されるものと考えられる。上記の知見に基づいて、オゾン水によって一様に活性化された基板１０の表面のうち、疎水化させたい領域に光を照射して、基板１０の表面に活性部と失活部（活性を失った部位）のパターンを形成する。
選択的な光の照射は、例えば光源からの光をマスクを用いて選択的に透過してもよい。上記の光源としては、例えばエキシマランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、バリア放電ランプ、マイクロ波無電極放電ランプなどが挙げられる。また、マスクを用いる代わりに、レーザーを用いて部分的に光を照射してもよい。
基板１０の表面に存在する活性部のうち、光を照射された部分（露光部）は表面の分子が分解されて失活し、光を照射されていない部分（遮光部）は活性化された状態を保つ。露光工程を実施することによって、基板１０の表面には活性部１４と失活部１６のパターンが形成される。
【００１０】
アルカリ処理工程では、基板１０の表面にアルカリ処理を施して、活性部１４の活性を向上するとともに、濡れ性を向上させる。
アルカリ処理工程は、好適にはアルカリ成分と界面活性剤を含むアルカリ処理液に基板１０を浸漬させることによって行う。基板を浸漬させるアルカリ処理液としては、例えば水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液を用いることができる。アルカリ処理液に含有させる界面活性剤としては、陰イオン性界面活性剤あるいは非イオン性界面活性剤が用いられる。陰イオン性界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸カリウム、ステアリル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸カリウムなどが例示される。また非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリエチレングリコールドデシルエーテルなどが例示される。
基板１０を上記のアルカリ処理液に浸漬すると、基板１０の表面の活性部１４ではアルカリ成分によって表面の脆化層が除去され、官能基（カルボキシル基）がより多く表出される。さらにアルカリ処理液中の陰イオン性界面活性剤が表出した官能基に吸着して、めっき触媒との親和性が向上するとともに、濡れ性が向上する。基板１０の表面の失活部では同じようにアルカリ成分によって脆化層が除去されるものの、官能基を表出させるまでにはいたらず、界面活性剤は吸着しない。従って、後のめっき触媒付与工程でめっき触媒は吸着しない。
上記のアルカリ処理工程を実施することによって、基板１０の活性部１４のめっき触媒との親和性を向上し、後の触媒付与工程で好適にめっき触媒を付着させることができる。
【００１１】
触媒付与工程では図２の（ｄ）に示すように、活性部１４と失活部１６のパターンを利用して、めっき触媒１８を選択的に付与する。めっき触媒１８としては、好適にはＰｄ２＋を用いる。めっき触媒１８の付与は、好適には基板１０を触媒処理液の中に浸漬することによって行う。
基板１０の表面にめっき触媒１８を付与すると、活性部１４の表面と失活部１６の表面との親和性の相違から、めっき触媒１８は基板１０の上に選択的に吸着する。
触媒付与工程を実施することによって、基板１０の上にめっき触媒１８を選択的に吸着させることができる。
【００１２】
無電解めっき工程では図２の（ｅ）に示すように、めっき触媒１８が選択的に付与された基板１０を無電解めっきして、基板１０の上に選択的に導体２０をめっきする。その結果、めっき触媒１８を核として基板１０の上に導体がめっきされ、基板１０の上に導体２０の配線が形成される。
【００１３】
上記したオゾン水処理工程から無電解めっき工程までを実施することで、基板の表面に導体の配線を形成することができる。
本発明者らが上記の方法に基づいて試作を実施し、めっきのピール強度に関する試験を実施したところ、めっきの付着強度は従来の製造方法の約２倍程度にまで向上することが確認された。この付着強度の向上は、オゾン水処理を実施した後にアルカリ処理を施した樹脂表面がめっき触媒を強固に吸着させるため、めっき触媒を核としてめっきされる導体は基板に対して強固に付着しているものと考えられる。
上記の方法によって、高い付着強度で基板の上にめっき配線を形成することができる。
【００１４】
前記オゾン水処理工程で用いるオゾン水の濃度は、１２０ｐｐｍ以上であることが好ましい。
オゾン水処理工程で用いるオゾン水の濃度は、基板１０の表面の活性化に大きく影響を及ぼす。一般的な樹脂材料では、１０ｐｐｍ程度の濃度以上から基板１０の表面を活性化する効果が見られるが、１２０ｐｐｍ以上とすると短時間での処理が可能となり好ましい。１２０ｐｐｍの濃度では、８分から２０分程度の時間で活性化処理が完了する。
【００１５】
前記の配線形成方法は、前記無電解めっき工程を実施した後に、前記基板の上に電気めっきする電気めっき工程をさらに備えることが好ましい。
無電解めっきによって形成された導体パターンを下地として電気めっきすることによって、形成される配線の導体を被覆したり、所望の厚さまで増厚したりすることを容易に実施することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の配線形成方法によって、基板の表面に選択的にめっき触媒を付与して、高い付着強度で基板にめっき配線を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。最初に実施例の主要な特徴を列記する。
【実施例】
【００１８】
（第１実施例）
本実施例では、エポキシ樹脂製の基板の表面にニッケルの配線を形成する例を、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例に係る配線形成方法を示すフローチャートである。本実施例の配線形成方法は、Ｓ１２で開始した後に、オゾン水処理工程Ｓ１４、露光工程Ｓ１６、アルカリ処理工程Ｓ１８、触媒付与工程Ｓ２０、無電解めっき工程Ｓ２２、電気めっき工程Ｓ２４を順に実施してＳ２６で終了する。
【００１９】
オゾン水処理工程Ｓ１４では、樹脂製の基板をオゾン水に浸漬して、基板表面の樹脂を活性化する。
オゾン水の濃度は、樹脂基板の表面の活性化に大きく影響を及ぼす。１０ｐｐｍ程度の濃度以上から表面の活性化の効果が見られるが、１２０ｐｐｍ以上とすると短時間での活性化処理が可能となり好ましい。１２０ｐｐｍの濃度では、８分から２０分程度の時間で活性化処理が完了する。この場合、オゾン水に浸漬する時間を８分未満とすると、めっきによる配線の形成ができない場合がある。これはオゾン水と基板との反応時間が短いと、オゾン水が基板の表面を活性化する力が著しく低減してしまうためと考えられる。また、オゾン水に浸漬する時間が２０分を超えてしまうと、形成されるめっき配線の基板との密着性が低下する。これはオゾン水との反応によって樹脂が過剰に脆化してしまうためと考えられる。
上記のオゾン水処理工程Ｓ１４を実施することによって、基板の表面に一様に活性化された活性部が形成される。
【００２０】
露光工程Ｓ１６では、活性化された基板の表面にマスクを通じて光を照射し、選択的に失活させる。
図３は光源としてエキシマランプを用いる場合の、露光工程Ｓ１６の概要を模式的に示す図である。
マスク４０は基板１０の上に形成しようとする配線に応じた光透過模様を備えている。マスク４０は図示されない固定治具によって、端部を保持されている。図３では図示の明瞭化のためにマスク４０と基板１０を大きく離して示しているが、基板１０とマスク４０は実際には近接している。
エキシマランプ（図示されない）から照射される光は、マスク４０によって選択的に透過され、基板１０の表面を選択的に露光する。エキシマランプによる照射は、圧力１０Ｐａの雰囲気化で、波長１７２ｎｍの真空紫外線を照射することが好ましい。
基板１０の活性部に上記の真空紫外線を照射することによって、基板の表面には露光部２６と遮光部２４が形成される。露光部２６は、真空紫外線の照射によって、樹脂表面の分子が破壊されて、活性が失われ、失活部１６が形成される。遮光部２４では樹脂を構成する分子は活性化されたままの状態で保持され、活性部１４となる。
露光工程Ｓ１６を実施することによって、基板１０の表面に、露光されて分子が失活される失活部１６と、露光されずに分子が健全なまま保たれる活性部１４のパターンが形成される。
【００２１】
アルカリ処理工程Ｓ１８では、基板の表面をアルカリ処理して濡れ性を向上させる。
アルカリ処理に用いるアルカリ処理液は、ＮａＯＨを５０ｇ／Ｌ溶解するとともに、ラウリル硫酸ナトリウムを１ｇ／Ｌ溶解した混合水溶液である。
基板をアルカリ処理液に浸漬すると、基板の表面の遮光部ではアルカリ成分によって基板の表面の脆化層が除去され、官能基がより多く表出される。さらにアルカリ処理液中の陰イオン性界面活性剤が表出した官能基に吸着して、遮光部の濡れ性が向上する。濡れ性が向上した遮光部は、後のめっき触媒付与工程で好適にめっき触媒を吸着させることができる。基板の表面の露光部では同じようにアルカリ成分によって脆化層が除去されるものの、官能基が除去されるに至らず、界面活性剤は吸着しない。従って、後のめっき触媒付与工程でめっき触媒は吸着しない。
基板をアルカリ処理液に２分間浸漬した後、基板を引き上げ、水洗・乾燥を実施して、アルカリ処理工程を終了する。界面活性剤は基板の表面の官能基に強固に吸着しているため、水洗をしても表面からは除去されずに吸着した状態が維持される。
アルカリ処理工程Ｓ１８を実施することによって、基板の活性部のめっき触媒との親和性が向上し、後の触媒付与工程で好適にめっき触媒を付着させることができる。
【００２２】
触媒付与工程Ｓ２０では、基板の表面に形成された活性部と失活部のパターンを利用して、めっき触媒を選択的に付与する。本実施例では、基板を触媒槽に浸漬させることによって、めっき触媒を付与する。
触媒付与に用いる触媒槽は、その内部にめっき触媒液を備えている。めっき触媒液は、ＰｄＣｌ２、ＰｄＳＯ４などの化合物と、錯化剤としてフタル酸を備えている。
触媒処理液の中に基板を浸漬させると、めっき触媒液中のＰｄ２＋は活性部の界面活性剤の親水基に吸着していく。所定の時間が経過した後に基板を取り出して乾燥させることで、活性部の表面にのみめっき触媒が吸着させ、失活部の表面にはめっき触媒を吸着させずにおくことができる。
触媒付与工程Ｓ２０を実施することによって、基板の上にめっき触媒が選択的に付与される。
【００２３】
無電解めっき工程Ｓ２２では、選択的にめっき触媒を付与された基板に無電解めっき処理を施して、基板の表面に導体の配線を形成する。本実施例では、めっき触媒を付与された基板をめっき浴に浸漬することで、無電解めっきを実施する。
無電解めっきに用いるめっき浴は、内部にめっき液を蓄えている。めっき液はＮｉ（ニッケル）の金属イオンと、還元剤として次亜リン酸ナトリウムを備えている。
めっき浴の内部に基板を浸漬すると、めっき液中の還元剤が活性部の表面に付着しているＰｄ２＋表面で酸化され、放出される電子によってめっき液中のＮｉイオンが還元される。その結果、活性部の表面上にＮｉが析出する。
無電解めっき工程を実施することによって、基板の上にＮｉの配線パターンが形成される。
【００２４】
電気めっき工程Ｓ２４では、無電解めっき工程Ｓ２２で基板の表面に形成されたＮｉの配線パターンを下地として、電気めっき処理を施す。無電解めっき工程Ｓ２２で表面にめっきされたＮｉを下地として電気めっきによってさらにＮｉをめっきすることによって、形成されたＮｉの配線パターンを所望の厚さまで増厚することができる。
上記の方法によって、基板の表面に微細な配線を形成することができる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明に係る実施例の配線形成方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の配線形成方法を説明する図である。
【図３】図３は露光工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０・・・基板
１４・・・活性部
１６・・・失活部
１８・・・めっき触媒
２０・・・導体
２４・・・遮光部
２６・・・露光部
４０・・・マスク
【図１】
2006057166.tif 000003
【図２】
2006057166.tif 000004
【図３】
2006057166.tif 000005