(57)【要約】【課題】残渣等へのめっきの析出を防止することが可能なパターン形成方法を提供する。【解決手段】基板６０の表面に二酸化ケイ素からなる第１下地膜６２を形成する工程と、第１下地膜６２の表面に金属からなる所定パターンの第２下地膜６５を形成する工程と、基板６０をカップリング処理液７１に浸漬して、残渣７０ａが付着した第１下地膜６２の表面にカップリング膜７２を形成する工程と、基板６０をめっき処理液に浸漬して、第２下地膜６５の表面に選択的にめっき皮膜を形成する工程と、を有する構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に、酸化物または樹脂からなる第１下地膜を形成する工程と、
前記第１下地膜の表面に、金属からなる所定パターンの第２下地膜を形成する工程と、
前記基材の表面にカップリング処理を行う工程と、
前記基材の表面に無電解めっき処理を行う工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記カップリング処理工程は、シランカップリング剤を含有する処理液に前記基材を浸漬する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記カップリング処理工程は、シランカップリング剤を含有する処理液に前記基材を浸漬する工程と、前記基材を熱処理する工程とを有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記熱処理工程では、前記基材を８０℃以上２００℃以下に加熱することを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記シランカップリング剤は、少なくとも一つのアルキル基を有することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記シランカップリング剤は、少なくとも一つのアルコキシ基を有することを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記シランカップリング剤は、アルキルトリアルコキシシランであることを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記シランカップリング剤は、アルキルトリメトキシシランであることを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記シランカップリング剤が含有するアルキル基の炭素数が５以上であることを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記処理液は、前記シランカップリング剤のオリゴマーを含有することを特徴とする請求項２ないし請求項９のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記処理液は、少なくとも前記シランカップリング剤、酢酸およびエタノールを含有する水溶液であることを特徴とする請求項２ないし請求項１０のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記第２下地膜の少なくとも表面は、貴金属で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記貴金属が、ＡｕまたはＰｔであることを特徴とする請求項１２に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無電解めっき処理により配線パターンを形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、無電解めっきを所定パターンの下地金属膜の表面に析出させる。この下地金属膜は、めっき析出の核となる触媒層と、触媒層と基板とを密着させる密着層とで構成される。例えばＡｕめっきを析出させるため、Ａｕの触媒層およびＮｉＣｒの密着層が形成される。下地金属膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて行われる。
【特許文献１】特公昭６１−３１１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、下地金属膜をエッチングによりパターニングする際に、基板上に下地金属膜（特に下層となる密着層）の残渣が発生する場合がある。またパターニング用のレジストを除去するための洗浄中に、基板上に新たな異物（例えば、洗浄装置を構成する金属粒子）が付着する場合がある。この状態で無電解めっき処理を行うと、残渣や異物等（以下「残渣等」という。）を核としてめっきが析出することになる。これにより、配線間に短絡が発生するという問題がある。
【０００４】
近時では、電子機器の小型化に伴って、配線パターンが狭ピッチ化されている。狭ピッチの配線パターンを形成するには、狭ピッチの下地金属膜を形成する必要がある。この下地金属膜をエッチングによりパターニングする際に、下地金属膜にはサイドエッチングが入る。このサイドエッチングにより、狭ピッチの下地金属膜は断線する可能性が高くなる。そのため、オーバーエッチングを用いて下地金属膜の残渣を基板上から除去することが困難になる。すなわち、配線パターンが微細化するほど、残渣の付着が顕著になる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、残渣等へのめっきの析出を防止することが可能なパターン形成方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係るパターン形成方法は、基材の表面に、酸化物または樹脂からなる第１下地膜を形成する工程と、前記第１下地膜の表面に、金属からなる所定パターンの第２下地膜を形成する工程と、前記基材の表面にカップリング処理を行う工程と、前記基材の表面に無電解めっき処理を行う工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、第１下地膜の表面に残渣等が付着しても、基材の表面にカップリング処理を行うことにより、残渣等をカップリング膜で覆うことが可能になる。カップリング膜は、酸化物または樹脂からなる第１下地膜の表面のみに形成され、金属からなる第２下地膜の表面には形成されない。また無電解めっきは、金属からなる第２下地膜の表面のみに析出し、カップリング膜の表面には析出しない。したがって、所定パターンのめっきを析出させつつ、残渣等へのめっきの析出を防止することができる。
【０００７】
前記カップリング処理工程は、シランカップリング剤を含有する処理液に前記基材を浸漬する工程を有することが望ましい。
この構成によれば、基材を処理液に浸漬することにより、カップリング処理を簡単に行うことができる。またシランカップリング剤を採用することにより、無電解めっきの析出につき第２下地膜との選択性を有するカップリング膜を形成することができる。
【０００８】
前記カップリング処理工程は、シランカップリング剤を含有する処理液に前記基材を浸漬する工程と、前記基材を熱処理する工程とを有することが望ましい。
前記熱処理工程では、前記基材を８０℃以上２００℃以下に加熱することが望ましい。
これらの構成によれば、第１下地膜の表面に存在するヒドロキシル基と、カップリング剤のヒドロキシル基とを反応させて、第１下地膜の表面にカップリング膜を形成することができる。
【０００９】
前記シランカップリング剤は、少なくとも一つのアルキル基を有することが望ましい。
前記シランカップリング剤は、少なくとも一つのアルコキシ基を有することが望ましい。
前記シランカップリング剤は、アルキルトリアルコキシシランであることが望ましい。
前記シランカップリング剤は、アルキルトリメトキシシランであることが望ましい。
前記シランカップリング剤が含有するアルキル基の炭素数が５以上であることが望ましい。
これらの構成によれば、第１下地膜との密着性および均質なカップリング膜の形成性を備え、無電解めっきの析出につき第２下地膜との選択性を有するカップリング膜を形成することができる。
【００１０】
前記処理液は、前記シランカップリング剤のオリゴマーを含有することが望ましい。
この構成によれば、第１下地膜の表面に付着した残渣等を、カップリング膜の重合体で確実に覆うことができる。
【００１１】
前記処理液は、少なくとも前記シランカップリング剤、酢酸およびエタノールを含有する水溶液であることが望ましい。
この構成によれば、処理液中でシランカップリング剤のオリゴマーを簡単に形成することができる。
【００１２】
前記第２下地膜の少なくとも表面は、貴金属で構成されていることが望ましい。
前記貴金属が、ＡｕまたはＰｔであることが望ましい。
これらの構成によれば、第２下地膜の表面が酸化されにくくなるので、無電解めっきの析出につきカップリング膜との選択性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（パターン形成方法）
図１ないし図３は、本実施形態に係るパターン形成方法の工程図である。本実施形態に係るパターン形成方法は、基板６０の表面全体に第１下地膜６２を形成する工程と、第１下地膜６２の表面に所定パターンの第２下地膜６５を形成する工程と、基板６０にカップリング処理を行って第１下地膜６２の表面のみにカップリング膜７２を形成する工程と、基板６０に無電解めっき処理を行って第２下地膜６５の表面のみにめっき皮膜８２を形成する工程と、を有するものである。
【００１４】
まず図１（ａ）に示すように、シリコン基板６０の表面全体に第１下地膜６２を形成する。第１下地膜６２として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の酸化膜、またはアクリル等の樹脂膜を形成する。二酸化ケイ素膜は、シリコン基板６０の表面全体を熱酸化処理することによって形成すればよいが、ＣＶＤ法やＰＶＤ法、塗布法等によって形成してもよい。樹脂膜は、スピンコート法やディップコート法、スプレーコート法、液滴吐出法、印刷法等の塗布法によって形成することが可能である。形成された樹脂層の表面は、ＵＶ照射等により親液化処理（ＯＨ基を付与）しておく。
【００１５】
次に図１（ｂ）に示すように、第１下地膜６２の表面全体に第２下地膜６５を形成する。第２下地膜６５は、上層の触媒層６６および下層の密着層６４で構成される。触媒層６６は、後述する無電解めっきの核となるものであり、酸化されにくいＡｕやＰｔ等の貴金属材料で構成することが望ましい。密着層６４は、触媒層６６と第１下地膜６２との密着性を確保するものであり、ＮｉＣｒ等の金属材料で構成することが望ましい。密着層６４および触媒層６６は、スパッタ法等によって成膜することが可能である。
【００１６】
次に図１（ｃ）に示すように、所定パターンの形成領域における第２下地膜６５の表面に、レジスト６８を形成する。具体的には、第２下地膜６５の表面全体にレジスト６８を塗布し、露光および現像してポストベークすることにより、所定パターンのレジスト６８を形成する。
【００１７】
次に図１（ｄ）に示すように、レジスト６８をマスクとして第２下地膜６５をウエットエッチングする。Ａｕからなる触媒層６６のエッチングには、ヨウ素およびヨウ化カリウムからなるエッチング液を使用すればよい。ＮｉＣｒからなる密着層６４のエッチングには、硝酸および硝酸第二セリウムアンモニウムからなるエッチング液を使用すればよい。
【００１８】
ところで、密着層６４のエッチング終了後に、第１下地膜６２の表面に密着層６４のエッチング残渣７０ａが発生する場合がある。この残渣７０ａは、密着層６４をオーバーエッチングすることによって除去することが可能である。しかしながら、密着層６４のエッチングに伴って触媒層６６がサイドエッチングされるため、密着層６４のオーバーエッチングには限界がある。特に、微細なパターンを形成する場合には微細な第２下地膜６５を形成する必要があるが、微細な第２下地膜６５がサイドエッチングされると断線する可能性が高くなる。そのため、パターンが微細化するほど残渣７０ａの発生が顕著になる。
【００１９】
次に図１（ｅ）に示すように、第２下地膜６５の表面からレジスト６８を除去する。レジスト６８の除去は、酸素プラズマによるアッシングおよび硫酸過水洗浄によって行う。
ところで、レジスト６８を除去するための洗浄中に、第１下地膜６２の表面に新たな異物７０ｂが付着する場合がある。この異物７０ｂとして、例えば洗浄装置を構成するＦｅ等の金属粒子が挙げられる。
【００２０】
このように、第１下地膜６２の表面に残渣７０ａや異物７０ｂ等（以下「残渣等７０」という。）が付着していると、後述する無電解めっき工程において、残渣等７０を核としてめっきが析出することになる。これにより、配線間に短絡が発生するおそれがある。
そこで本実施形態では、次述するように第１下地膜６２の表面をカップリング処理して、残渣等７０をカップリング膜で覆うようにする。
【００２１】
まず図２（ａ）に示すように、カップリング剤を含有する処理液７１に基板６０を浸漬する。カップリング剤として、第１下地膜６２との密着性および均質なカップリング膜の形成性を備え、めっき析出について第２下地膜６５との選択性を有するシランカップリング剤を採用することが望ましい。シランカップリング剤として、少なくとも一つのアルキル基と、少なくとも一つのアルコキシ基とを有するものを採用する。特にアルキルトリアルコキシシランが好ましく、その中でもアルキルトリメトキシシランまたはアルキルトリエトキシシランがより好ましい。アルキルトリメトキシシランの中でも、ｎ−デシルトリメトキシシラン（アルキル基の炭素数が５）、ｎ−ブチルトリメトキシシラン（アルキル基の炭素数が４）、またはｎ−プロピルトリメトキシシラン（アルキル基の炭素数が３）が好ましい。アルキル基の炭素数が多いほど効果が高く、炭素数が５以上のｎ−デシルトリメトキシシランが特に好ましい。
【００２２】
処理液７１は、上述したカップリング剤のオリゴマーを含有している。ここでオリゴマーとは、例えば重合度１００以下の重合体をいう。そのため、上述したカップリング剤のモノマーに加えて、アルコールおよび酸を含有する水溶液を作製する。特にアルコールとしてエタノールを採用し、酸として酢酸を採用することが望ましい。この水溶液を室温で十分に撹拌することにより、処理液７１中でカップリング剤のオリゴマーを簡単に形成することができる。
この処理液７１に基板６０を浸漬すると、基板６０の表面全体にカップリング剤のオリゴマーが付着する。
【００２３】
次に図２（ｂ）に示すように、処理液から引き上げた基板６０に対して熱処理を施す。具体的には、基板６０を８０℃以上２００℃以下で０．５〜５時間程度加熱する。
熱処理により、第１下地膜６２の表面に存在するヒドロキシル基（ＯＨ基）と、カップリング剤のオリゴマーのヒドロキシル基とが反応し、第１下地膜６２の表面にカップリング膜７２が形成される。なお、ＮｉＣｒ等からなる残渣７０ａの表面に自然酸化膜が形成されている場合には、残渣７０ａの表面に存在するヒドロキシル基とカップリング剤のオリゴマーのヒドロキシル基とが反応し、残渣７０ａの表面にもカップリング膜７２が形成される。残渣等７０とカップリング剤とが反応しなくても、第１下地膜６２と反応したカップリング剤のオリゴマーにより、残渣等７０を覆うようにカップリング膜７２が形成される。
【００２４】
これに対して、第２下地膜６５の上層の触媒層６６は酸化されにくい貴金属材料からなるため、第２下地膜６５の表面にはヒドロキシル基が存在しない。そのため、第２下地膜６５とカップリング剤とは反応せず、第２下地膜６５の表面に付着したカップリング剤は熱処理によって蒸発する。
以上により、露出している第１下地膜６２の表面のみに選択的にカップリング膜７２が形成される。
【００２５】
次に図３（ａ）に示すように、無電解めっき処理を行う。具体的には、４５〜７０℃に加温した亜硫酸浴からなる自己触媒還元型無電解Ａｕめっき液８１中に、基板６０を１〜８時間浸漬する。
無電解めっきは、めっき液中の還元剤を触媒層６６の表面で酸化し、そのときに放出される電子によりめっき液中の金属イオンを還元して、基板上に析出させるものである。すなわち、触媒層６６を有する第２下地膜６５の表面のみにめっきが析出し、残渣等７０を覆うカップリング膜７２の表面にはめっきが析出しない。
以上により、図３（ｂ）に示すように、第２下地膜６５の表面にめっき皮膜８２が形成される。
【００２６】
以上に詳述したように、本実施形態に係るパターン形成方法は、基板６０の表面に酸化物または樹脂からなる第１下地膜６２を形成する工程と、第１下地膜６２の表面に金属からなる所定パターンの第２下地膜６５を形成する工程と、第１下地膜６２の表面にカップリング処理を行う工程と、第２下地膜６５の表面に無電解めっき処理を行う工程と、を有する構成とした。
【００２７】
この構成によれば、第１下地膜６２の表面に残渣等７０が付着しても、第１下地膜６２の表面にカップリング処理を行うことにより、残渣等７０をカップリング膜７２で覆うことが可能になる。カップリング膜７２は、酸化物または樹脂からなる第１下地膜６２の表面のみに形成され、金属からなる第２下地膜６５の表面には形成されない。また無電解めっきは、金属からなる第２下地膜６５の表面のみに析出し、カップリング膜７２の表面には析出しない。したがって、所定パターンのめっきを析出させつつ、残渣等７０へのめっきの析出を防止することができる。
【００２８】
なお従来技術では、パターン間の残渣等にめっきが析出するため、パターンの微細化が困難であった。これに対して、本実施形態に係るパターン形成方法では、残渣等７０へのめっきの析出を防止することができるため、パターンの微細化が可能になる。例えば、パターンの間隔を１０μｍ以下に微細化することも可能である。
【００２９】
（液滴吐出ヘッドの配線パターンの形成方法）
次に、本実施形態に係るパターン形成方法を使用した、液滴吐出ヘッドの配線パターンの形成方法について説明する。
図４は、液滴吐出ヘッドの側面断面図である。液滴吐出ヘッド１０は、圧電素子１３により圧力発生室２３の圧力を変化させ、圧力発生室２３に充填されたインクを液滴吐出ノズル２１から吐出するものである。
【００３０】
圧力発生室２３は、シリコン等からなる流路形成基板１２に形成されている。流路形成基板１２の下面には、圧力発生室２３に連通する液滴吐出ノズル２１を備えたノズルプレート１１が装着されている。一方、流路形成基板１２の上面には、圧力発生室２３の隔壁の一部を構成する振動板３１が装着されている。振動板３１の上面には、ＰＺＴ等の圧電体膜３５を下部電極３２および上部電極３６で挟持した圧電素子１３が配置されている。圧電素子１３を覆うように、圧電素子収容部５３を備えた封止基板１５が装着されている。
【００３１】
封止基板１５の上面には、配線パターン１７が形成されるとともに、半導体素子１６Ａ，１６Ｂが実装されている。配線パターン１７と半導体素子１６Ａ，１６Ｂとが、ワイヤ５５により接続されている。一方、封止基板１５の中央には、貫通溝５１が形成されている。貫通溝５１の底面には、上部電極３６に接続されたリード電極３７が引き出されている。そして、配線パターン１７および半導体素子１６Ａ，１６Ｂとリード電極３７とが、ワイヤ５６により接続されている。
半導体素子１６Ａ，１６Ｂは、配線パターン１７等を介して、外部コントローラからの信号を圧電素子１３に送信する。これにより圧電素子１３が駆動されて、液滴吐出ヘッド１０から液滴が吐出されるようになっている。
【００３２】
この液滴吐出ヘッド１０では、シリコンからなる封止基板１５の表面に、めっきにより配線パターン１７が形成されている。この配線パターン１７は、本実施形態に係るパターン形成方法を使用して形成することが可能である。これにより、封止基板１５の表面に残渣等が付着しても、その残渣等へのめっきの析出を防止することが可能になる。したがって、配線間の短絡を防止することが可能になり、液滴吐出ヘッド１０の信頼性を向上させることができる。
【００３３】
（液滴吐出装置）
このようにして製造された液滴吐出ヘッドは、図５に示すような液滴吐出装置１２０に設けられる。この液滴吐出装置１２０は、液滴吐出ヘッドを備えるインクジェット式記録装置である。
液滴吐出ヘッドは、インクカートリッジなどと連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニット１２１，１２２の一部を構成している。記録ヘッドユニット１２１，１２２には、図５に示すように、インク供給手段を構成するカートリッジ１２３，１２４が着脱可能に設けられている。そして、この記録ヘッドユニット１２１，１２２を搭載したキャリッジ１２５が装置本体１２６に取り付けられたキャリッジ軸１２７に軸方向で移動自在に取り付けられている。
【００３４】
記録ヘッドユニット１２１，１２２は、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ１２８の駆動力が複数の歯車（図示略）及びタイミングベルト１２９を介してキャリッジ１２５に伝達されることで、記録ヘッドユニット１２１，１２２を搭載したキャリッジ１２５がキャリッジ軸１２７に沿って移動するようになっている。一方、装置本体１２６には、キャリッジ軸１２７に沿ってプラテン１３０が設けられており、給紙ローラ（図示略）などにより給紙された紙などの記録媒体である記録シート１３１がプラテン１３０上に搬送されるようになっている。
【００３５】
この液滴吐出装置１２０は、本実施形態に係るパターン形成方法を使用して形成した信頼性の高い液滴吐出ヘッドを備えている。したがって、信頼性の高い液滴吐出装置１２０を提供することができる。
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係るパターン形成方法の工程図である。
【図２】実施形態に係るパターン形成方法の工程図である。
【図３】実施形態に係るパターン形成方法の工程図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの側面断面図である。
【図５】液滴吐出装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
６０…基板（基材）  ６２…第１下地膜  ６５…第２下地膜  ７０ａ…残渣  ７１…カップリング処理液  ７２…カップリング膜  ８２…めっき皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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