(57)【要約】【課題】配線パターンとなる金属材料中にＣＮＴを均一に分散させると共に、配線パターンの電気導電率を向上させる。また、スパッタリングによって金属薄膜中にＣＮＴを均一に分散混入するためのターゲット材を提供する。【解決手段】絶縁性材料からなる基材８の表面にＣＮＴ入り金属層１３を形成し、金属層１３をパターンエッチングして配線パターンを形成する配線材の製造方法において、ＣＮＴ入り金属層１３をスパッタリング法により形成する。ＣＮＴとＣｕを同時にスパッタリングしてＣＮＴ入り金属層１３を形成しているため、ＣＮＴをＣｕ中に均一に混入できると共に、ＣＮＴとＣｕ間の界面抵抗を低減でき配線の電気導電率が向上する。スパッタリング用ターゲット材１０としては、ＣｕにＣＮＴが含まれたターゲット材を用いる。【選択図】      図１
2006080170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に、ＣＮＴと金属材料を同時にスパッタリングして、ＣＮＴが混入された金属層を形成し、当該金属層をパターンエッチングして配線パターンを形成することを特徴とするＣＮＴ入り配線材の製造方法。
【請求項２】
金属材料にＣＮＴが含まれたターゲット材を用いてスパッタリングすることを特徴とする請求項１記載のＣＮＴ入り配線材の製造方法。
【請求項３】
金属材料のターゲット材とＣＮＴのターゲット材を用いてスパッタリングすることを特徴とする請求項１記載のＣＮＴ入り配線材の製造方法。
【請求項４】
前記金属材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒおよびＴｉの少なくとも１以上を含む材料であることを特徴とする請求項１記載のＣＮＴ入り配線材の製造方法。
【請求項５】
金属材料にＣＮＴが含まれていることを特徴とするスパッタリング用ターゲット材。
【請求項６】
前記金属材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒおよびＴｉの少なくとも１以上を含む材料であることを特徴とする請求項５記載のスパッタリング用ターゲット材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性の基材表面に配線パターンが形成された配線材の製造方法に関するものであり、特に、配線パターンとなる金属材料中にＣＮＴを混入した配線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
また、本発明は、スパッタリング用ターゲット材に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
カーボンナノチューブ（本出願では、ＣＮＴと称する）は、電気導電性、熱伝導性、機械特性等の特性に極めて優れており、様々な用途に用いられようとしている。その一つの用途として、絶縁性の基材上に金属材料からなる配線パターンを形成した配線材がある。この配線材の金属材料中に、ＣＮＴを混入させることにより、エレクトロマイグレーション耐性および電気導電率を向上させ、配線パターンの線幅を縮小させることが試みられている。そのためには、配線パターンの金属材料中にＣＮＴが均一に分散されている必要がある。なお、エレクトロマイグレーションとは、配線中を流れる電子が配線金属原子に衝突して金属原子が移動し、配線が断線故障にいたる現象である。
【０００４】
従来は、金属材料中にＣＮＴを均一に混入する製造方法として、金属めっき液中に分散剤とＣＮＴを添加して、該分散剤により金属めっき液中にＣＮＴを分散させ、金属めっきを施すことにより、基材表面にＣＮＴが均一に混入された金属めっき皮膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、上記分散剤としては、カチオン系および／またはノニオン系の界面活性剤が挙げられている。
【特許文献１】特開２００４−１６２１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の製造方法であると、製造された金属めっき皮膜は、ＣＮＴと金属材料の界面に分散剤が介在しているため、ＣＮＴと金属材料間の界面抵抗が増大し、電気導電率が期待以上に高くならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決し、配線パターンとなる金属材料中にＣＮＴを均一に分散させると共に、配線パターンの電気導電率を向上させたＣＮＴ入り配線材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、スパッタリングによって金属薄膜中にＣＮＴを均一に分散混入するためのスパッタリング用ターゲット材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法は、基材表面に、ＣＮＴと金属材料を同時にスパッタリングして、ＣＮＴが混入された金属層を形成し、当該金属層をパターンエッチングして配線パターンを形成することにある。
【０００９】
前記スパッタリングは、金属材料にＣＮＴが含まれたターゲット材を用いてスパッタリングすることが好ましい。
【００１０】
前記スパッタリングは、金属材料のターゲット材とＣＮＴのターゲット材を用いてスパッタリングしても良い。
【００１１】
前記金属材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒおよびＴｉの少なくとも１以上を含む材料であるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明のスパッタリング用ターゲット材は、金属材料にＣＮＴが含まれていることにある。
【００１３】
前記金属材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒおよびＴｉの少なくとも１以上を含む材料であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法によれば、従来のように分散液（界面活性剤）を用いなくてもＣＮＴを金属材料中に均一に混入できるので、ＣＮＴと金属材料間の界面抵抗を低減でき電気導電率が向上する。
【００１５】
これにより、配線パターンとなる金属材料中にＣＮＴを均一に分散させると共に、配線パターンの電気導電率を向上させることが可能となる。また、ＣＮＴの混入による、エレクトロマイグレーション耐性および熱伝導性の向上という効果も合わさり、配線パターンの線幅の縮小化を実現できる。
【００１６】
本発明のスパッタリング用ターゲット材によれば、既存のスパッタリング装置に本発明のターゲット材を用いるだけで新たな製造設備を必要とせず電気導電性およびＣＮＴの均一分散性に優れたＣＮＴ混入金属薄膜を成膜することができるので、大幅なコストアップなしに特性の優れたＣＮＴ混入金属薄膜を提供できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法の一実施形態を説明する。
【００１８】
本発明は、絶縁性材料からなる基材の表面にＣＮＴ入り金属層を形成し、当該金属層をパターンエッチングして配線パターンを形成する配線材の製造方法において、前記ＣＮＴ入り金属層をスパッタリング法により形成したことに特徴がある。ＣＮＴと金属材料を同時にスパッタリングしてＣＮＴ入り金属層を形成しているため、分散液（界面活性剤）を用いなくてもＣＮＴを金属材料中に均一に混入でき、ＣＮＴと金属材料間の界面抵抗を低減でき配線の電気導電率が向上する。
【００１９】
スパッタリング用ターゲット材としては、金属材料にＣＮＴが含まれたターゲット材を用いることが好ましいが、金属材料のターゲット材とＣＮＴのターゲット材を用いてスパッタリングするようにしても良い。
【００２０】
前記金属材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒおよびＴｉの少なくとも１以上を含む材料であるのが好ましい。なお、本明細書で言うところの金属材料とは、本発明の趣旨からして、ＣＮＴ以外の金属材料という意味である。
【００２１】
ここで、スパッタリング法とは、被膜する基材と負極となるターゲット材とを対向させ、負に帯電したターゲット材を含む容器内に不活性ガスを流し、この時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット材表面に衝突してターゲット構成原子または分子を叩きだし、この飛び出した原子または分子が対向する基材表面に付着して膜が形成されるというものである。
【００２２】
ＣＮＴは、その構造の違いによって電子状態が変化し、金属から種々の大きさのバンドギャップを持つ半導体まで、その性質が変化することから、本発明で用いるＣＮＴは、半導体ではなく金属の性質を持つＣＮＴであることが好ましく、ＣＮＴ全体の中に金属の性質を持つＣＮＴが多く含まれている方が望ましい。
【実施例１】
【００２３】
本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法に係る、基材表面にＣＮＴ入り金属層を成膜するためのスパッタリング装置の一実施例を説明する。
【００２４】
図１は、スパッタリング装置の一実施例を示す模式図である。このスパッタリング装置１は、真空槽２を有している。真空槽２には、真空槽２外部に配置された真空ポンプ３からなる排気系が接続されており、真空ポンプ３を起動することにより、真空槽２の内部を減圧し、真空排気することができるように構成されている。
【００２５】
真空槽２外部には、ガス導入系４が配置されている。ガス導入系４は、ガスボンベ５を有し、ガスボンベ５は配管により真空槽２に接続されている。ガスボンベ５中にはスパッタガスとして、不活性ガスが注入されており、例えばアルゴンガスが入れられている。ガスボンベ５から真空槽２までの配管の途中にはマスフロコントローラ６が設けられており、アルゴンガスはマスフロコントローラ６で流量が調整された後に、真空槽２内部に導入されるように構成されている。
【００２６】
真空槽２の内部下側には試料台７が設けられている。試料台７の表面は、プラスチックからなる基材８を載置できるように平坦になっている。
【００２７】
真空槽２の内部天井側には、ターゲット電極９が、真空槽２と絶縁された状態で試料台７と対向して配置されている。ターゲット電極９の、試料台７と対向する側の一表面には、ターゲット材１０が配置されている。このターゲット材１０は、Ｃｕ材料中にＣＮＴを混入させた構成をなしている。ターゲット材１０の試料台７と対向する側とは反対側には、マグネット１２を配置している。このマグネット１２は、ターゲット材１０の表面に磁界を印加して、ターゲット材１０付近に高密度プラズマを生成させ、成膜速度を高速化させるためである。
【００２８】
真空槽２の外部には、高周波電源１１が配置され、高周波電源１１には、上述したターゲット電極９と試料台７とが接続されている。真空槽２は接地され、また上述したようにターゲット電極９と真空槽２とは絶縁されており、高周波電源１１を起動すると、ターゲット電極９に負の電圧を印加することができるように構成されている。
【００２９】
上記構成のスパッタリング装置１を用いて、基材８の表面にＣＮＴ入り金属層１３を成膜する方法について以下説明する。
【００３０】
まず、真空ポンプ３を起動して、真空槽２内部を真空排気する。ここでは、真空槽２の内部圧力が１×１０-4Ｐａになるようにしている。
【００３１】
次に、真空槽２内部の圧力を維持しながら基材８を真空槽２内部に導入し、試料台７上に載置する。次に、ガス導入系４を起動し、スパッタガスを真空槽２内に導入する。ここではスパッタガスとしてアルゴンガスを導入し、真空槽２内部の圧力が２Ｐａになるようにしている。
【００３２】
この状態で高周波電源１１を起動し、スパッタ電極９に負の電圧を印加する。すると、真空槽２の内部に電気放電が生じ、プラズマ化した陽イオンであるＡｒ＋が存在するようになり、その陽イオンが負電圧により加速されてターゲット材１０に衝突し、衝突により弾き出されたターゲット材１０の原子あるいは分子が、試料台７上の基材８表面に被着して、基材８上に金属層１３を薄膜形成する。ターゲット材１０は、ＣＮＴを混入させたＣｕの金属材料で構成されているため、ＣＮＴとＣｕが同時にスパッタされることになる。これにより、基材８の表面に形成される金属層１３は、薄膜状のＣｕ層中にＣＮＴが均一に分散された構成となる。
【実施例２】
【００３３】
図２は、他のスパッタリング装置の例を示した模式図である。実施例１のスパッタリング装置と異なるところは、ターゲット材を、ＣＮＴの材料からなるターゲット材と、金属材料からなるターゲット材に分けて設置した点にある。実施例１で説明した部材と同等の部材には同じ付番を付けたので、それらの部材については、説明を省略する。
【００３４】
スパッタリング装置２０の真空槽２の内部天井側には、２つのターゲット電極９が配置されている。各ターゲット電極９の試料台７と対向する側の一表面には、ターゲット材２１とターゲット材２２がそれぞれ配置されている。また、各ターゲット電極９には、それぞれ高周波電源１１が個別に接続されており、独立して制御可能となっている。
【００３５】
ターゲット材２１は、ＣＮＴの材料から構成され、ターゲット材２２は、Ｃｕの金属材料から構成されている。
【００３６】
以上の構成のスパッタリング装置２０を用いて、基材８の表面にＣＮＴ入り金属層１３を成膜するには、上記実施例１で述べたように、真空槽２内部を真空排気し、基材８を試料台７上に載置した後、スパッタガスを真空槽２内に導入する。
【００３７】
この状態で２つの高周波電源１１を起動し、２つのスパッタ電極９にそれぞれ負の電圧を印加する。これにより、２つのターゲット材２１、２２から、ＣＮＴの材料およびＣｕの金属材料がそれぞれスパッタされ、試料台７上の基材８の表面にそれらが被着して、基材８上にＣＮＴ入り金属層１３を形成することができる。この金属層１３は、実施例１と同様に、薄膜状のＣｕ層中にＣＮＴが均一に分散された構成を有している。
【００３８】
上記実施例１および実施例２では、スパッタリング法として、マグネトロン方式を用いたが、これに限らず、基本的な方式である２極方式、２極法方式に熱電子を放出する熱陰極を追加した３極方式、高エネルギーのイオンビームをターゲットに照射するイオンビーム方式、２枚のターゲットを平行に対向させてこれらのターゲット材表面に垂直に磁界を印加する対向ターゲット方式、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用するＥＣＲ方式、ターゲット材と基材を同軸の円筒状に配置する同軸型スパッタリング方式、さらに反応性ガスを基板近傍に供給して成膜組成を制御する反応性スパッタリング方式など他の方式を用いてもよい。
【００３９】
また、ターゲット材１０、２２の金属材料としてＣｕを挙げたが、これに限らず、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒおよびＴｉのいずれかでも同様にＣＮＴ入り金属層を形成できる。また、これらの金属元素を少なくとも１以上含んだ合金を上記金属材料に用いてもよい。基材８は、プラスチックを例として挙げたが、絶縁性のものであればよく、ガラス、セラミック等でもよい。
【実施例３】
【００４０】
本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法に係る、ＣＮＴが混入された金属層をパターンエッチングして配線パターンを形成する工程の一実施例について説明する。
【００４１】
実施例１または実施例２のようにして、基材８上にＣＮＴ入り金属層１３を形成した後、図３に示すフォトリソグラフィ法を用いた配線パターンの形成工程により配線材を形成する。
【００４２】
配線パターンの形成工程は、以下のようにして行う。
（工程Ａ）：上述した実施例１または実施例２のようにして基材８の表面にＣＮＴ入り金属層１３を形成する。
（工程Ｂ）：ＣＮＴ入り金属層１３上に感光性樹脂であるフォトレジストを塗布し、厚さ１μｍ程度のレジスト膜３０を形成する。
（工程Ｃ）：レジスト膜３０を所定の回路パターンに対応させて露光し、現像液と反応させることによりレジスト膜３０の露光部分を除去してエッチングレジストパターン３１を形成する。なお、ここでは、所定の回路パターンの部分では光を透過し、且つそれ以外の部分では光を透過しないようなポジフィルム、あるいは、所定の回路パターンの部分では光を透過せず、且つそれ以外の部分では光を透過するようなネガフィルムなどから形成された回路パターンマスク（図示せず）が用いられる。この回路パターンマスクを、レジスト膜３０に密着またはレジスト膜３０上に所定間隔離して配置させ、その上から紫外光などの露光媒体を照射することによって、レジスト膜３０が所定の回路パターンに対応して露光される。
（工程Ｄ）：エッチングレジストパターン３１をマスクにして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いてＣＮＴ入り金属層１３をエッチングし、配線パターン３２を形成する。
（工程Ｅ）：配線パターン３２上の不要になったエッチングレジストパターン３１を除去する。
【００４３】
以上により、基材８上にＣＮＴ入り金属材料からなる配線パターン３２が形成された配線材が形成される。
【実施例４】
【００４４】
本発明の金属材料にＣＮＴが含まれたスパッタリング用ターゲット材について、その製造方法の一実施例として、焼成法による製造法を説明する。
【００４５】
本発明のターゲット材の製造工程を図４を用いて以下説明する。
【００４６】
ターゲット材の原料となるＣＮＴとＣｕのそれぞれの粉体を準備し、それぞれ所定量秤量する。ここでは、ＣＮＴを３０重量％、Ｃｕを７０重量％の割合で配合した。なお、ＣＮＴの配合量としては、１０重量％〜８０重量％の範囲で金属材料中に配合するのが好ましい。これらの各原料を混合機により混合する。混合した粉体を成形金型に充填し、冷間静水圧プレスにより加圧・成形する。得られた成形物を金属缶に封入し熱間静水圧プレスにより焼成する。なお、ホットプレス（ＨＰ）を用いれば、上記の加圧・成形工程と燒結工程を一つの工程で行うことができる。得られた燒結体を所定の形状に機械加工してターゲット材が得られる。
【００４７】
ここでは、ターゲット材の金属材料としてＣｕを挙げたが、これに限らず、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒおよびＴｉのいずれかの粉体でも同様にしてＣＮＴが含まれたスパッタリング用ターゲット材を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法に係る、基材表面にＣＮＴ入り金属層を成膜するためのＣＮＴ入りターゲット材を用いたスパッタリング装置の一実施例を示す模式図である。
【図２】本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法に係る、基材表面にＣＮＴ入り金属層を成膜するためのＣＮＴ材料と金属材料の２つのターゲット材を用いたスパッタリング装置の一実施例を示す模式図である。
【図３】本発明のＣＮＴ入り配線材の製造方法に係る、ＣＮＴが混入された金属層をパターンエッチングして配線パターンを形成する工程の説明図である。
【図４】本発明の金属材料にＣＮＴが含まれたスパッタリング用ターゲット材について、その製造方法の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、２０  スパッタリング装置
２  真空槽
３  真空ポンプ
４  ガス導入系
５  ガスボンベ
６  マスフロコントローラ
７  試料台
８  基材
９  ターゲット電極
１０、２１、２２  ターゲット材
１１  高周波電源
１２  マグネット
１３  金属層
３０  レジスト膜
３１  エッチングレジストパターン
３２  配線パターン
【図１】
2006080170.tif 000003
【図２】
2006080170.tif 000004
【図３】
2006080170.tif 000005
【図４】
2006080170.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月14日(2005.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
従来は、金属材料中にＣＮＴを均一に混入する製造方法として、金属めっき液中に分散剤とＣＮＴを添加して、該分散剤により金属めっき液中にＣＮＴを分散させ、金属めっきを施すことにより、基材表面にＣＮＴが均一に混入された金属めっき皮膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、上記分散剤としては、カチオン系および／またはノニオン系の界面活性剤が挙げられている。
【特許文献１】特開２００４−１５６０７４号公報