(57)【要約】【課題】  耐熱温度が比較的低い樹脂製基板に微細かつ膜厚が均一な薄膜を形成する方法を提供する。【解決手段】  加熱手段２によって密閉容器１の内部を反応温度まで上昇させる。次に、薄膜の原料となる金属錯体または酸化物の錯体と、２００℃以下の沸点を有する溶媒と、を混合した反応液４を加熱雰囲気によって加熱して前記錯体を含む原料ガス発生させて飛散させる。原料ガス中に基板５を供給し、錯体を分解させて金属または酸化物を基板上に析出させ、薄膜を形成する。【選択図】図１
2008038241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱雰囲気中に前記反応液を供給して原料ガスを発生させて、薄膜を形成させる対象の基材に前記原料ガスを接触させることにより薄膜を形成する方法において、
前記反応液は、金属錯体または酸化物の錯体と、２００℃以下の沸点を有する溶媒と、を混合した溶液である
ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記加熱雰囲気は加圧された雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記加熱雰囲気は非酸化雰囲気または還元雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、配線基板等の基材上に金属または磁性体等の薄膜を形成する方法に関するものであり、従来の薄膜形成方法では対応できなかった樹脂製の基材への薄膜形成が可能な方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、電子機器の小型化、高機能化が進んでおり、このような電子機器に用いられる電子部品にも小型化、軽量化の要求が高まっている。またこれらの電子部品を取り付ける配線基板にも軽量化や配線の微細化などの要求が高まっている。これに伴って、電子部品の小型化、軽量化のため、薄膜化が推し進められている。また、配線基板についても、微細かつ膜厚が均一な配線を得るために薄膜化が推し進められている。【０００３】  このような薄膜形成方法としては、特開２００２−２４９８７２号公報にあるような、スパッタリング法による成膜がある。また、特開２００６−１４３６９３号公報にあるような、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）による成膜がある。なお、これらの薄膜形成方法は、減圧下で成膜するため、装置が高価になるという問題があった。そこで近年では、特開２００５−２２３３６３号公報にあるような、スプレー熱分解法（Ｓｐｒａｙ  Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＰＤ法）による成膜が提案されてきている。この方法では、減圧する必要がないので装置が安価であり、成膜速度が速いという利点がある。【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４９８７２号公報
【特許文献２】特開２００６−１４３６９３号公報
【特許文献３】特開２００５−２２３３６３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、これらの薄膜形成方法は、薄膜を形成させる基材を予め２５０℃以上好ましくは３５０℃以上の成膜温度に加熱しておくことが必須となっている。このため、薄膜を形成させる基板には、ガラス基板やセラミック基板等の、耐熱温度が成膜温度より高い素材のものを使用していた。近年、高機能な配線基板として用いられているビルドアップ多層基板のような樹脂製の基板では、耐熱温度が２００℃以下であり、成膜温度より低いため、上記の薄膜形成方法が適用できなかった。【０００６】  また、樹脂製基板では、メッキによる成膜または金属箔エッチング等の比較的低温での成膜及びパターニングが行われているが、これらの方法では微細かつ膜厚が均一な薄膜を得ることが困難であった。【０００７】  本発明は、これらの問題を解決するため、２００℃以下の温度でＣＶＤ法やＳＰＤ法によって形成された薄膜と同等の薄膜を形成する方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】本発明では、第一の解決手段として、加熱雰囲気中に前記反応液を供給して原料ガスを発生させて、薄膜を形成させる対象の基材に前記原料ガスを接触させることにより薄膜を形成する方法において、前記反応液は、金属錯体または酸化物の錯体と、２００℃以下の沸点を有する溶媒と、を混合した溶液であることを特徴とする薄膜形成方法を提案する。【０００９】  上記第一の解決手段によれば、２００℃以下の比較的低温で原料ガスを発生させることができるので、耐熱温度が２００℃以下の樹脂製基板等の基材に薄膜を形成させることができる。【００１０】  また、本発明では第二の解決手段として、前記加熱雰囲気が加圧された雰囲気であることを特徴とする薄膜形成方法を提案する。前記第二の解決手段によれば、加圧雰囲気で成膜することによって錯体の熱分解を促進して、成膜速度を速くすることができる。【００１１】  また、本発明では第三の解決手段として、前記加熱雰囲気が非酸化雰囲気または還元雰囲気であることを特徴とする薄膜形成方法を提案する。前記第三の解決手段によれば、加熱雰囲気として、窒素や不活性ガスの非酸化雰囲気、または水素ガス等の還元雰囲気を用いることにより、形成した金属薄膜の酸化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、２００℃以下の温度でＣＶＤ法やＳＰＤ法によって形成された薄膜と同等の薄膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明の薄膜形成方法に係る実施形態について説明する。図１は本発明の薄膜形成方法に用いられる装置の概念図である。図１に示すように、加熱手段２を備えた密閉容器１を用意する。この密閉容器１には反応液４を入れる溶液槽３が備えられている。【００１４】  加熱手段２によって密閉容器１の内部を反応温度まで上昇させる。反応温度は２００℃以下で設定可能であるが、後に入れる反応液４の沸点や成膜速度を考慮して設定しても良い。次に、薄膜の原料となる金属錯体または酸化物の錯体と、２００℃以下の沸点を有する溶媒と、を混合した反応液４を前記溶液槽３に投入する。投入された反応液４は、加熱雰囲気によってガスを発生する。この発生したガスは前記錯体を含んでおり、原料ガスとして前記錯体を飛散させる。【００１５】  ここで、金属錯体としては、鉄−カルボニル錯体（鉄ペンタカルボニル、鉄ノナカルボニル及び鉄ドデカカルボニル）、コバルト−カルボニル錯体等のカルボニル錯体、ジエチルマグネシウム、ジメチルマグネシウム、ジエチル亜鉛、ジメチル亜鉛、等のアルキル錯体や、メチル銅、フェニル銅、ヘキシニル銅等がある。また、酸化物合成用の錯体としては、金属アセチルアセトナト等がある。２００℃以下の沸点を有する溶媒としては、デカヒドロナフタレン、ベンゼン、エタノール等がある。【００１６】  反応液は、錯体と溶媒が１：９〜９：１の割合で混合されている。溶媒の割合を多くした場合、原料を飛散させるために必要な温度を下げることができるが、成膜速度は遅くなる。逆に溶媒の割合を少なくした場合、原料を飛散させるために必要な温度は高くなるが、成膜速度は速くなる。【００１７】  次に原料ガス中に基板５を供給する。なお、基板５は保持具（図示せず）で保持してもよい。また、搬送手段（図示せず）を設けてこれによって供給しても良い。原料ガス中に含まれる錯体が基板５に接触したとき、錯体が分解して金属または酸化物が基板析出する。この析出した金属または酸化物によって薄膜が形成される。【００１８】  ここで、本発明の原理について鉄ペンタカルボニルを例にとって説明する。図２（ａ）は鉄ペンタカルボニル分子の模式図である。加熱することによって鉄ペンタカルボニルがガス化する。なお、鉄ペンタカルボニルの沸点は１０３℃であるが、沸点が２００℃以下の溶媒と混合することによって金属の成長速度を制御し，良質な薄膜を合成することができる。次にガス化した鉄ペンタカルボニルに基材６を通すと、図２（ｂ）に示すように基材６に鉄ペンタカルボニル分子が付着する。基材６に付着した鉄ペンタカルボニル分子は、図２（ｃ）に示すように錯体を形成していたカルボニル配位子が次々と外れて分解する。そして基材６上には鉄粒子が残される。これを繰返すことによって鉄の金属薄膜が形成される。【００１９】  なお、ガス化した鉄ペンタカルボニルは空中に漂っているので、基材６に付着する前に空中で鉄ペンタカルボニル分子同士がくっつくことによって分解して鉄粒子が形成される場合もある。この空中で形成された鉄粒子も基材６に付着して金属薄膜を形成する。なお、成膜速度を速くするために反応温度を上げると、空中で形成される粒子の粒成長も促進される。この場合、比���的大きな金属粒子が形成されて基材６に付着することがある。一方、反応温度を下げると成膜速度は下がるが、空中で形成される粒子が微細になるため、平滑な金属薄膜を得ることができる。【００２０】  ここで、本発明の薄膜形成方法のその他の条件について説明する。加熱雰囲気については、大気圧でも薄膜形成は可能であるが、加圧された状態すなわち加熱雰囲気が大気圧より高くなっていることが好ましい。加圧された雰囲気下で反応を行うと、錯体の分解が促進され、成膜速度を速くすることができる。なお、成膜速度を速くする場合、反応温度を上げる方法では粒成長が促進され、粗大な粒子が形成されることがある。しかし、雰囲気を加圧する方法では粒成長を抑えながら成膜速度を速くすることが可能になる。そのため平滑な薄膜を速く成膜することができるようになる。加熱雰囲気の圧力は高くするほど成膜速度が速くなるが、製造コスト等を考慮して、０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度が好ましい。【００２１】  また、加熱雰囲気は成膜する原料がフェライト等の酸化物の場合は大気雰囲気でも良いが、金属の場合は酸素濃度を低くした加熱雰囲気下で成膜することが好ましい。このような加熱雰囲気としては、例えば銅の場合は窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気が好ましい。また、鉄、コバルト等の磁性金属等は、水素ガスなどの還元性雰囲気が好ましい。本発明の薄膜形成方法では、金属粒子が酸化されやすいので、薄膜の酸化を防止するためには酸素濃度をできるだけ低くした雰囲気を用いることが必要である。
【実施例１】
【００２２】  ここで、本発明の薄膜形成方法の実施例を示す。まず、薄膜原料として鉄ペンタカルボニルを用意し、溶媒としてデカヒドロナフタレンを用意した。用意した鉄ペンタカルボニルとデカヒドロナフタレンを３：７の割合で混合して反応液を作成した。【００２３】  次に内径４．０ｃｍ、深さ１９ｃｍの圧力容器を用意し、この圧力容器の中に溶液槽として内径３．５ｃｍ、高さ８．０ｃｍのガラス製の容器を入れた。この溶液槽に反応液を入れた。次に薄膜を形成する基材として３ｃｍ×３ｃｍの基板を用意した。ここでは樹脂製基板としてカプトン（株式会社ニラコ製）、その他の基材として石英ガラス基板を用意した。この基板を溶液槽の液面上にくるように保持治具で保持して圧力容器内に入れた。次いで圧力容器の蓋を閉じて密閉した。【００２４】  次に圧力容器内に水素ガスを封入し、内圧を０．７ＭＰａとした。次に圧力容器の周囲に巻きつけたヒータによって加熱し、圧力容器内の温度が１５０℃もしくは２００℃になるようにした。１５０℃もしくは２００℃で３時間成膜し、その後室温まで温度が下がってから基板を取り出した。こうして、（Ａ）石英ガラス基板−２００℃成膜、（Ｂ）石英ガラス基板−１５０℃成膜及び（Ｃ）カプトン基板−１５０℃成膜のＦｅ薄膜のサンプルを得た。形成されたＦｅ薄膜の厚みをＳＥＭ観察により測定したところ、（Ａ）のサンプルは７４０ｎｍ、（Ｂ）のサンプルは２１０ｎｍ、（Ｃ）のサンプルは１７０ｎｍであった。【００２５】  次に各サンプルについてＦｅ薄膜表面をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）にて観察した。図３（ａ）は（Ａ）石英ガラス基板−２００℃成膜のサンプルの表面である。これを見るとＦｅ薄膜は形成されているが、粗大粒子が見られる。これは成膜過程で空中で粒成長したＦｅ粒子が降り注いだことによるものと考えられる。図３（ｂ）はＢ）石英ガラス基板−１５０℃成膜のサンプルの表面である。これを見ると、平滑なＦｅ薄膜が形成されていることがわかる。図３（ｃ）は（Ｃ）カプトン基板−１５０℃成膜のサンプルの表面である。カプトン基板は、石英ガラス基板よりも表面が粗いので、その凹凸によってＦｅ薄膜表面の表面が粗くなっているが、樹脂であるカプトン上にＦｅ薄膜を形成することができることが確認された。
【実施例２】
【００２６】  薄膜原料としてＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕのオレフィン−アルキル複合錯体を用意し、溶媒としてデカヒドロナフタレンを用い、圧力容器内に空気を封入して、実施例１と同様にして、カプトン基板上に１５０℃、５時間で成膜を行った。得られたサンプルには厚み３００ｎｍのＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトの薄膜が形成されていることが確認された。
【実施例３】
【００２７】  薄膜原料としてメチル銅を用意し、溶媒としてデカヒドロナフタレンを用い、圧力容器内に窒素ガスを封入して、実施例１と同様にして、カプトン基板上に１５０℃、３時間で成膜を行った。得られたサンプルには厚み２００ｎｍのＣｕ薄膜が形成されていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２８】  本発明の薄膜形成方法は、電子機器に用いられる配線基板の配線パターンを形成するときに用いられる。あるいは、薄膜インダクタ、薄膜コイルなどの薄膜電子デバイスの形成に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の薄膜形成方法を示す概念図である
【図２】本発明の原理を示す模式図である。
【図３】本発明の方法で形成したＦｅ薄膜のＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００３０】      １  密閉容器
２  加熱手段
３  溶液槽
４  反応液
５  基板
６  基材
【図１】
2008038241.tif 000003
【図２】
2008038241.tif 000004
【図３】
2008038241.tif 000005