(57)【要約】【課題】  触媒付与等の前処理工程や乾燥工程などが不要で、工程が少なく、配線基板を安価で生産性良く製造する方法を提供する。【解決手段】  基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜を所望形状の配線パターンとする配線パターン形成工程とを備え、前記金属膜形成工程において、基板と金属の前駆体と触媒成分と還元剤成分とを、超臨界または亜臨界流体中に共存させて処理することにより、前記基板に金属膜を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜を所望形状の配線パターンとする配線パターン形成工程とを備え、前記金属膜形成工程において、基板と金属の前駆体と触媒成分と還元剤成分とを、超臨界または亜臨界流体中に共存させて処理することにより、前記基板に金属膜を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
金属の前駆体は、有機金属化合物であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
有機金属化合物は、金属錯体であることを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
合金成分は、水素吸蔵特性を有する金属元素の有機金属化合物であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
還元剤成分は、水素のみまたは水素と有機溶媒の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
有機溶媒は、メタノール、エタノールやイソプロパノール等のアルコール系であることを特徴とする請求項５に記載の配線基板の製造方法。
【請求項７】
超臨界または亜臨界流体は、二酸化炭素を媒質とするものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁性基板上に金属による配線パターンを形成した配線基板が、各種の電子機器の電子部品や半導体素子に広く用いられている。配線パターンの形成方法としては、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法などが知られている。
【０００３】
近年の電子機器の高速化・高密度化に伴い、配線基板の配線パターンにおいては、益々薄膜高密度化が進んでおり、プリント配線基板、半導体の電気回路、各種電子画像表示への電気配線などに、微細な金属配線パターンが用いられ、金属配線パターンのさらなる微細化が求められている。そして、より微細な配線パターンの形成に適した方法として、フルアディティブ法が注目されている。
【０００４】
フルアディティブ法は、エッチングレスの手法であるために微細な配線パターンの形成が容易である。フルアディティブ法としては、例えば、絶縁基板上にレジストパターンを形成し、レジストパターン以外の領域に無電解めっきにより金属を析出させ、その後にレジストパターンを除去する方法が知られている。また、他のフルアディティブ法として、例えば、特許文献１や特許文献２には、絶縁基板上に所定パターンの触媒層を形成し、この所定パターンの触媒層の上に無電解めっきにより金属を析出させて、絶縁基板上に金属配線パターンを形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４３０３１号公報
【特許文献２】特開２００９−６１４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１などに開示されているような従来のフルアディティブ法では、配線パターンを構成する金属膜の形成を、無電解めっきにより行うため、触媒付与等の前処理が必要であり、さらに、無電解めっき後に乾燥工程などを必要とし、工程が多く長い処理時間を要しプロセスコストが高い。また、めっき反応が進むごとに副生成物が蓄積されるため、めっき浴の寿命が短く、めっき方法のため排水処理が必要といった環境負荷が大きい課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するもので、触媒付与等の前処理工程や乾燥工程などが不要で、工程が少なく、配線基板を安価で生産性良く製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の配線基板の製造方法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜を所望形状の配線パターンとする配線パターン形成工程とを備え、前記金属膜形成工程において、基板と金属の前駆体と触媒成分と還元剤成分とを、超臨界または亜臨界流体中に共存させて処理することにより、前記基板に金属膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法によれば、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程において、金属膜を基板に直接形成するので、触媒付与の前処理工程が不要であり、反応溶媒として亜臨界または超臨界流体を使用するので乾燥工程が不要で、工程が少ないため、微細配線パターンの配線基板を安価で生産性高く製造することができる。また、排水処理の必要がないので環境負荷の小さい配線基板の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における基板に金属膜を形成する装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態における配線基板の製造方法について、以下に説明する。本発明の配線基板の製造方法は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜を所望形状の配線パターンとする配線パターン形成工程とを備え、金属膜形成工程において、基板と金属の前駆体と触媒成分と還元剤成分とを、超臨界または亜臨界流体中に共存させて処理することにより、基板に金属膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
まず、本発明の配線基板の製造方法のうち、基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程について、図１を用いて以下に詳細に説明する。図１は、本実施の形態における基板に金属膜を形成する装置の構成図である。
【００１３】
図１の装置は、溶解槽１１、二酸化炭素供給手段１２、水素供給手段２５、真空排気手段３０、窒素供給手段３１を有する。溶解槽１１は恒温槽１３に収容される。
【００１４】
溶解槽１１は、形成される金属膜の被着物である基板を収納するとともに、金属の前駆体と触媒成分と還元剤成分とを、超臨界または亜臨界流体の二酸化炭素中で反応させる反応器である。溶解槽１１に供給する二酸化炭素の圧力は、圧力センサ１８で検出して所定の圧力範囲になるように高圧ポンプ１７を駆動制御する。溶解槽１１の内部温度は、熱電対や抵抗温度計等の温度センサ１９で検出して制御する。
【００１５】
二酸化炭素供給手段１２は、レギュレータ１５を有する二酸化炭素ボンベ１４から供給される二酸化炭素を冷却器１６で冷却し、冷却した二酸化炭素を高圧ポンプ１７およびストップ弁２０を有する加圧手段で加圧し、加圧した亜臨界二酸化炭素もしくは超臨界二酸化炭素を溶解槽１１に供給する。
【００１６】
窒素供給手段３１は窒素ガスによるパージングを行うものである。窒素ガスによるパージングは、ロータリーポンプ２６とストップ弁３２を有する真空排気手段３０で減圧し、減圧した溶解槽１１に、レギュレータ２８を有する窒素ボンベ２７とストップ弁２９を有する窒素供給手段３１により、窒素を供給し、さらに、真空排気手段３０で溶解槽１１を減圧することにより行う。
【００１７】
図１の装置を用いて、以下のようにして、被着物である基板に金属膜を形成する。まず、溶解槽１１に、基板と金属膜を形成するための金属の前駆体および触媒成分を投入する。次に、この溶解槽１１を真空排気手段３０と窒素供給手段３１とにより窒素ガスによるパージングをしたのち、水素供給手段２５により溶解槽１１に水素を供給する。
【００１８】
続いて、溶解槽１１に、二酸化炭素供給手段１２により超臨界または亜臨界の二酸化炭素を供給して、金属の前駆体と触媒成分とを超臨界または亜臨界の二酸化炭素に溶解させる。そして、この溶解槽１１を所定の温度および圧力に保ち、所定の時間処理する。この後、排気弁２１を開け、溶解槽１１の二酸化炭素と水素の混合ガスを排気して、大気圧まで減圧したのち、溶解槽１１内の金属の膜が形成された基板を回収する。以上により、被着物である基板に金属膜が形成される。
【００１９】
次に、本発明の配線基板の製造方法のうち、金属膜を所望形状の配線パターンとする配線パターン形成工程について、以下に説明する。
【００２０】
配線パターン形成工程において、金属膜を所望形状の配線パターンとする方法としては、エッチング法、リフトオフ法などの一般的な方法が適用できる。エッチング法は、基板に形成された金属膜の上に、通常のフォトリソグラフィ法により所望のパターン形状にフォトレジストを形成し、このフォトレジストをマスクとして、化学的または物理的なエッチングにより金属膜の不要部分を除去することにより、金属膜を所望形状の配線パターンとする方法である。
【００２１】
また、リフトオフ法は、まず、通常のフォトリソグラフィ法により、基板に、配線パターンを形成する部分を除いてフォトレジストを形成し、続いて、フォトレジスト上および基板の配線パターン形成部分に、上記の方法により金属膜を形成した後、フォトレジストを剥離することにより、金属膜を所望形状の配線パターンとする方法である。
【００２２】
なお、本発明における超臨界流体または亜臨界流体としては、二酸化炭素が好ましい。二酸化炭素は、温度が３１．１℃以上、圧力が７．３８ＭＰａ以上と比較的低圧低温で超臨界状態となり、水やシクロヘキサン等に比べ扱いが容易である。二酸化炭素の超臨界流体は、液体と気体の両方の性質をもち、特に、密度は液体に近く、粘度と拡散係数が気体に近いため、物を溶解する能力と浸透性がある。また、亜臨界二酸化炭素とは、臨界温度と臨界圧力、もしくはどちらか一方が臨界点を僅かに下回る二酸化炭素を意味する。この亜臨界二酸化炭素もしくは超臨界二酸化炭素は、金属の前駆体の溶解度に応じて選択して用いれば良い。
【００２３】
また、本発明における金属の前駆体としては、超臨界または亜臨界流体中に安定して溶解する有機金属化合物、金属錯体、ハロゲン化金属、ハロゲン化錯体などの金属化合物が使用できる。特に、亜臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素に溶解する金属錯体は、本発明における触媒金属の前駆体として好ましい。例えば、ニッケルヘキサフルオロアセチルアセトネート、ニッケルトリフルオロアセチルアセトネート、白金テトラメチルペンタジオン、白金アセチルアセトネート、ロジウムヘキサフルオロアセチルアセトネート、ロジウムトリフルオロアセチルアセトネートなどが挙げられる。テトラメチルペンタジオン、アセチルアセトネート、ヘキサフルオロアセチルアセトネート、トリフルオロアセチルアセトネートのほかに、テトラメチルヘプタンジオン、トリメチルオクタンジオネート、トリエチルオクタンジオン、などを配位子とする金属錯体は、金属の前駆体として好ましい。
【００２４】
金属の前駆体は、上記のように金属の前駆体を単独で用いるほかに、複数種を混合して用いることも可能である。例えば、ニッケルとクロム、ニッケルとクロムと銅等の組合せが挙げられる。このような前駆体の例としては、ニッケルヘキサフルオロアセチルアセトネート、クロムトリフルオロアセチルアセトネートとの２種の混合、さらには、ニッケルトリフルオロアセチルアセトネートとクロムアセチルアセトネートとの３種の混合が挙げられる。
【００２５】
また、触媒成分としては、触媒性能を有する金属元素の金属化合物が使用できる。特に、亜臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素に溶解する触媒性能を有する金属元素の有機金属化合物は、本発明における触媒成分として好ましい。そして、触媒性能を有する金属元素としては、パラジウム、バナジウム、チタン、マグネシウムなど水素吸蔵の特性を有する金属元素が挙げられ、特に、これらの金属元素の錯体が合金成分として好ましい。例えば、パラジウムアセチルアセトン、パラジウムヘキサフルオロアセチルアセトネート、バナジウムトリフルオロアセチルアセトネート、チタンアセチルアセトン、チタンテトラメチルペンタジオン、マグネシウムアセチルアセトネートなどが挙げられる。さらに好ましくは、パラジウムヘキサフルオロアセチルアセトネート、パラジウムトリフルオロアセチルアセトネートがよい。これらの触媒成分は、超臨界または亜臨界流体中に安定して溶解し、金属元素は水素吸蔵特性を有するので、還元反応の触媒として安定して作用し、金属の前駆体の金属膜化を促進させることができ、また金属の成膜と同時に触媒付与も出来るため、膜形成後、ニッケルよりもイオン化傾向が高い金属のめっき皮膜を生成することができる。
【００２６】
そして、還元剤成分としては、水素のみ、または水素と有機溶剤の混合物が使用できるが、水素のみの使用に比較して、水素と有機溶剤の混合物の使用が、還元性能が高くより好ましい。有機溶媒としては、還元作用を有するメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系、または、アセトンやメチルエチルケトン等が使用できる。最も好ましい有機溶媒は、イソプロピルアルコールである。還元剤成分として使用する水素は、水素１００％でもアルゴンや窒素等との混合水素を使用してもよい。
【００２７】
また、金属膜を形成した後に水素ラジカル照射や水素プラズマ照射、ＮａＢＨ３などの化学的還元処理を施すことにより、形成された触媒金属膜中の微量の酸化物を還元して金属化をさらに促進させることができる。
【００２８】
以下に、本発明の配線基板の製造方法について、実施例に基づき詳細に説明する。ただし、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
まず、基板として東レ・デュポン株式会社製の厚み３８μｍのポリイミドフィルムを準備した。そして、このポリイミドフィルムに、液状のポジ型フォトレジストを塗布し、乾燥、仮硬化した。その後、フォトマスクを用いて露光し現像液により現像して、配線パターンを形成する部分のフォトレジストを除去した後、フォトレジストを加熱硬化した。以上のようにして、配線パターンを形成する部分を除いてフォトレジストのリフトオフ膜を形成したポリイミドフィルムを得た。
【００３０】
次に、図１に示した装置を用い、容積５０ｍＬの溶解槽１１に、上記のフォトレジストのリフトオフ膜を形成したポリイミドフィルムと、金属の前駆体としてニッケルヘキサフルオロアセチルアセトネートを５０ｍｇ、触媒成分としてパラジウムヘキサフルオロアセチルアセトネートを５０ｍｇ、およびイソプロピルアルコール１ｍｌを仕込んだ。次に、ストップ弁３２以外の全てのバルブを閉じ、ロータリーポンプ２６を用いて０．０１ＭＰａまで溶解槽１１内を減圧した。その後、ストップ弁３２を閉じ、ストップ弁２９を開き窒素ボンベ２７からレギュレータ２８で溶解槽１１内に０．３ＭＰａの分圧で窒素を導入し、その後、排気弁２１を開いた状態で５分間、溶解槽１１内を窒素置換した。
【００３１】
窒素置換後、溶解槽１１内の圧力を０．０１ＭＰａまで減圧してから排気弁２１を閉じた。そして、ストップ弁２２を開き、水素―アルゴンボンベ２４からレギュレータ２３で溶解槽１１内に０．５ＭＰａの分圧で水素−アルゴン混合ガス（水素２０％、アルゴン８０％）を導入した。
【００３２】
そして、二酸化炭素ボンベ１４からレギュレータ１５を用いて、系内に二酸化炭素をボンベ圧まで導入した。次に、全てのバルブを閉じ、恒温槽１３を用いて溶解槽１１の温度を８０℃に昇温した後、ストップ弁２０を開き、高圧ポンプ１７を用いて溶解槽１１の系内を１０ＭＰａまで昇圧した。次に、ストップ弁２０を閉じ、溶解槽１１の温度を８０℃、系内の圧力を１０ＭＰａに保持した状態で、１０分間処理した。処理終了後に、排気弁２１を開け、大気圧まで減圧させ、溶解槽１１内のポリイミドフィルムを回収した。そして、回収したポリイミドフィルムには、フォトレジストのリフトオフ膜も含めて全面に、金属膜が形成されたことを確認した。
【００３３】
次に、上記の全面に金属膜が形成されたポリイミドフィルムを、有機溶剤に浸漬して、フォトレジストのリフトオフ膜を有機溶剤に溶解除去するとともに、リフトオフ膜の上に形成された金属膜を除去して、金属膜を所望形状の配線パターンとした。以上により、ポリイミドフィルム上に、所望形状の配線パターンの金属膜が形成された本実施例１における配線基板が得られた。
【００３４】
上記で得られた本実施例１における配線基板について評価した。金属膜の成分について、蛍光Ｘ線分析により確認した結果、ニッケルとパラジウムの合金であった。さらに、形成された金属膜の状態について、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）により確認した結果、還元され十分に金属化した金属膜であることが確認できた。さらに、ニッケルとパラジウムの合金の形成状態について、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察した結果、ポリイミドフィルム上に、ほぼ均一な厚みにニッケルとパラジウムの合金の膜が所望のパターンに配列して形成されていることを確認した。
【実施例２】
【００３５】
本実施例２が上記の実施例１と異なる点は、溶解槽１１に入れる金属の前駆体として、ニッケル錯体のみではなく、銅錯体も追加したことである。具体的には、本実施例２においては、溶解槽１１に、被着物であるリフトオフ膜を形成したポリイミドフィルム、金属の前駆体としてニッケルヘキサフルオロアセチルアセトネート４０ｍｇおよび銅トリフルオロアセチルアセトネート４０ｍｇ、触媒成分としてパラジウムヘキサフルオロアセチルアセトネートを２０ｍｇ、メタノール１ｍｌを仕込んだ。それ以外は、実施例１と同様の方法にて処理し、溶解槽１１内のポリイミドフィルムを回収した。そして、回収したポリイミドフィルムには、フォトレジストのリフトオフ膜も含めて全面に、金属膜が形成されたことを確認した。
【００３６】
次に、上記の全面に金属膜が形成されたポリイミドフィルムを、実施例１と同様に、有機溶剤に浸漬して、リフトオフ膜を溶解除去するとともに、リフトオフ膜の上に形成された金属膜を除去して、金属膜を所望形状の配線パターンとした。以上により、ポリイミドフィルム上に所望形状の配線パターンの金属膜が形成された本実施例２における配線基板が得られた。
【００３７】
上記で得られた本実施例２における配線基板について評価した。金属膜の成分について、蛍光Ｘ線分析により確認した結果、ニッケルと銅とパラジウムの合金であった。さらに、形成された金属膜の状態について、Ｘ線光電子分光分析により確認した結果、還元され十分に金属化した金属膜が形成されていることが確認できた。さらに、ニッケルと銅とパラジウムの合金の形成状態について、ＦＥ−ＳＥＭにより観察した結果、ポリイミドフィルム上に、ほぼ均一な厚さでニッケル、銅とパラジウムの合金の膜が所望のパターンに配列して形成されていることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る配線基板の製造方法は、触媒付与工程や乾燥工程などが不要で工程が少ないため、配線基板を安価で生産性良く製造することができるので、プリント配線基板、半導体の電気回路、各種電子画像表示への電気配線などの配線基板の製造方法として、特に有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１１  溶解槽
１２  二酸化炭素供給手段
１３  恒温槽
１４  二酸化炭素ボンベ
１５  レギュレータ
１６  冷却器
１７  高圧ポンプ
１８  圧力センサ
１９  温度センサ
２０  ストップ弁
２１  排気弁
２２  ストップ弁
２３  レギュレータ
２４  水素−アルゴンボンベ
２５  水素供給手段
２６  ロータリーポンプ
２７  窒素ボンベ
２８  レギュレータ
２９  ストップ弁
３０  真空排気手段
３１  窒素供給手段
３２  ストップ弁
【図１】
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