(57)【要約】【課題】  環境に優しい材料を用いて、近年の配線の微細化、電気信号の高周波数化、さらに、液晶ディスプレイの大型化、高精細化、製造工程の簡略化等の要求に適応しうる、銅配線技術を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、基板上に金属による配線を形成する方法であって、絶縁基板の表面を改質する工程と、改質された絶縁基板表面にＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させる工程と、ＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着した絶縁基板表面に金属イオン溶液を付着させる工程と、金属イオン溶液を付着させた絶縁基板表面に光照射し、金属を析出させ金属層を形成する工程とを含む金属配線形成方法と、この方法を用いた金属配線回路を提供する。【選択図】    図１
2005243991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板を準備する工程と、
前記絶縁基板の表面を改質する改質工程と、
前記改質された絶縁基板表面にＴｉＯ２コロイド粒子を吸着させる工程と、
前記ＴｉＯ２コロイド粒子を吸着させた絶縁基板表面に金属イオン溶液を付着させる工程と、
前記金属イオン溶液を付着させた絶縁基板表面に紫外光照射し、金属を析出させ金属層を形成する、金属層形成工程と
を含む、金属配線形成方法。
【請求項２】
絶縁基板を準備する工程と、
前記絶縁基板の表面を改質する改質工程と、
前記改質された絶縁基板表面にＴｉＯ２コロイド粒子と金属イオン溶液を付着させる工程と、
前記金属イオン溶液を付着させた絶縁基板表面に紫外光照射し、金属を析出させ金属層を形成する、金属層形成工程と
を含む、金属配線形成方法。
【請求項３】
前記改質工程が、アルカリ処理、シランカップリング処理、紫外光処理、電子線照射処理、プラズマ処理からなる群から選択される１または２以上の組み合わせによる工程である、請求項１又は請求項２記載の、金属配線形成方法。
【請求項４】
前記改質工程が、前記絶縁基板表面にシランカップリング剤を固着させる工程と、前記シランカップリング剤が固着された絶縁基板表面に、マスクを被覆して紫外光照射し、シランカップリング剤をパターニングする工程とを含む、請求項３に記載の金属配線形成方法。
【請求項５】
前記改質工程が、
前記絶縁基板の表面を、アルカリ溶液を付着させ紫外光照射して改質する工程であり、
前記金属層形成工程が、
前記金属イオン溶液を付着させた絶縁基板表面に、マスクを被覆し紫外光照射し、パターニングを伴って金属を析出させ金属層を形成する工程である、請求項３に記載の金属配線形成方法。
【請求項６】
前記絶縁基板が、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板、シリコン基板からなる群から選択される、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の金属配線形成方法。
【請求項７】
前記樹脂基板を構成する樹脂が、メタクリル樹脂、液晶ポリマー、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂からなる群から選択される、請求項６に記載の金属配線形成方法。
【請求項８】
さらに、無電解メッキまたは電解メッキにより金属層厚を調整する工程を含む、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の金属配線形成方法。
【請求項９】
前記金属が、金、パラジウム、プラチナ、銀、銅、ニッケル、コバルト、からなる群から選択される、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の金属配線形成方法。
【請求項１０】
前記金属が、銅である、請求項９記載の金属配線形成方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の金属配線形成方法により形成された、金属配線回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス、樹脂、セラミックス、シリコン等の基板に直接金属配線を形成する方法およびこの方法を用いた金属配線回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ＰＣ、ＴＶをはじめ、液晶ディスプレイは種々の製品に使用されている。このような液晶ディスプレイを応用した商品の拡大に伴い、液晶ディスプレイの高性能化、システム化が求められている。これらに対応する実装技術の分野においても高度な多様化した技術が求められている。
【０００３】
ところで、従来、基板上への配線形成法として無電解めっきが採用されている。現在の無電解めっきでは、還元剤および錯化剤としてホルムアルデヒドおよびエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）が使用されてきている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、非導電体表面に無電解めっきする場合、非導電体表面は、Ｐｄ触媒処理を必要としていた（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
さらに、液晶ディスプレイのアレイ基板において、従来、ドライバーＩＣを動作させるための配線は液晶ディスプレイのアレイ基板に外付けされるプリント配線板に設けられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７５９１３
【非特許文献１】初級プリント回路技術者実力向上講座５  雀部俊樹著「プリント配線板のめっき技術」１９９５年１１月３０日  第６４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、無電解メッキ法における、還元剤として使用されるホルムアルデヒドは発ガン性が指摘されており、使用において報告が義務付けられている。また、錯化剤として用いられるＥＤＴＡは安定度定数が大きく、完全に除去することが困難であり排水処理を困難にすることから、その使用は制限されつつある。従って、このような物質を使用しないめっき方法が求められていた。
【０００８】
また、現在、樹脂表面の無電解めっきにおいて、アンカー効果を発現させるため、樹脂の表面粗化に用いるエッチング処理は、（１）配線の微細化に対応できない、（２）電気信号の高周波数化に伴い、表皮効果による信号の配線遅延が生じる、という問題があった。
【０００９】
また、アレイ基板において、ドライバＩＣを外付け基板上に設けて、アレイ基板に接続することは、液晶ディスプレイのサイズ、重量、コスト面において、大きな制約事項となっていた。現在、アレイ基板の周辺エリアは極力小さくすることが、要求されている。特に、ノート型ＰＣ等モバイル製品用のアレイ基板に対する狭額縁化の要求が顕著であり、現在２−３ｍｍの額縁巾が実現されている。この狭額縁化に対しては、従来のドライバ実装技術では実装エリアは確保しなければならず、さらに改善に応えるには限度があるとされていた。
【００１０】
一方、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式やＩＰＳ（In Plane Switching）方式のように多様化する仕様に対し、ドライバの電気的特性も変化し、高電流密度の電流を流すことのできるドライバＩＣへの配線回路の形成が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記問題に鑑み、近年の配線の微細化、電気信号の高周波数化、さらに、液晶ディスプレイの大型化、高精細化、製造工程の簡略化等の要求に適応しうる、配線技術、特には、銅等の金属配線形成方法を提供することを目指し、鋭意研究を重ねた結果、本発明に想到した。
【００１２】
すなわち、本発明の金属配線形成方法は、
絶縁基板を準備する工程と、
絶縁基板の表面を改質する改質工程と、
改質された絶縁基板表面にＴｉＯ２コロイド粒子を吸着させる工程と、
ＴｉＯ２コロイド粒子を固着させた絶縁基板表面に金属イオン溶液を付着させる工程と、
金属イオン溶液を付着させた絶縁基板表面に紫外光照射し、金属を析出させ金属層を形成する、金属層形成工程と
を含む。
【００１３】
さらに、本発明の金属配線形成方法の他の態様としては、
絶縁基板を準備する工程と、
絶縁基板の表面を改質する改質工程と、
改質された絶縁基板表面にＴｉＯ２コロイド粒子と金属イオン溶液を付着させる工程と、
金属イオン溶液を塗布した絶縁基板表面に紫外光照射し、金属を析出させ金属層を形成する、金属層形成工程と
を含む。
【００１４】
ここで、基板表面を改質する工程は、アルカリ処理、シランカップリング処理、紫外線処理、電子線照射処理、プラズマ処理からなる群から選択される１または２以上の組み合わせによる工程であり得る。
【００１５】
また、本発明の金属配線形成方法において、
改質工程が、絶縁基板表面にシランカップリング剤を固着させる工程と、シランカップリング剤が固着された絶縁基板表面に、マスクを被覆して紫外光照射し、シランカップリング剤をパターニングする工程を含み得る。
【００１６】
さらには、本発明の金属配線形成方法において、
改質工程が、
絶縁基板の表面を、アルカリ溶液を付着させ紫外光照射して改質する工程であり、
金属層形成工程が、
金属イオン溶液を付着させた絶縁基板表面に、マスクを被覆し紫外光照射し、パターニングを伴って金属を析出させ金属層を形成する工程でありうる。
【００１７】
ここで、絶縁基板は、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板、シリコン基板からなる群から選択されうる。
【００１８】
さらには、樹脂基板を構成する樹脂は、メタクリル樹脂、液晶ポリマー、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂からなる群から選択され得る。
【００１９】
本発明の金属配線形成方法は、無電解メッキまたは電解メッキにより金属層厚を調整する工程を含み得る。
【００２０】
ここで、金属は、金、パラジウム、プラチナ、銀、銅、ニッケル、コバルト、からなる群から選択され得る。
【００２１】
さらには、金属は、銅でありうる。
【００２２】
本発明の金属配線回路は、上記のいずれかに記載の金属配線形成方法により形成され得る。
【発明の効果】
【００２３】
従来、無電解メッキにおいては有害な錯化剤や還元剤が用いられていたが、本発明は、これらの錯化剤、還元剤を不要とし、ＴｉＯ２  を触媒的に用いた画期的な無電解メッキによる金属配線形成方法を提供する。本発明によれば、廃液処理等の煩雑さがなく、環境汚染の欠点がない。
【００２４】
めっきの条件を設定することにより、微細な金属配線を形成することが可能であり、例えば、従来、配線を形成することが困難であった、ガラス基板や、セラミックス基板、樹脂基板、シリコン基板等に直接金属配線を施すことができる。樹脂基板としては、例えば、メタクリル樹脂、液晶ポリマー、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂からなる基板にも、表面に直接金属配線を形成することができる。従来、配線を形成することが困難であった、ガラス基板や、メタクリル樹脂からなる基板にも、微細な銅配線を形成することができる。
【００２５】
従って、液晶ディスプレイのアレイ基板のドライバＩＣへの配線を基板に直接配設することができ、アレイ基板の狭額縁化の要求に対応しうる。特にソース配線は、高電流密度が要求されるが、この配線を銅で行うと、高電流密度に対応することができ、応答性が高まるので、大型の液晶ディスプレイにも充分対応することができる。この銅配線を用いた液晶ディスプレイのアレイ基板は、高周波信号を用いても、信号の配線遅延を大幅に改善することができ、発熱が抑制され得る。
【００２６】
また、局部的なめっきも可能であり、アレイ工程の配線工程とは別処理にて、樹脂表面に電気的要求（＝高い電流密度の電流）を満たすシート抵抗（比抵抗）の低い回路を別途形成して、狭面積化された配線エリアに要求される回路配線を可能ならしめる。例えば、ゲート配線やソース配線はアレイ工程で形成し、電源供給ラインは本発明の金属配線形成方法により配線する局部的な製造工程により、狭面積化されたエリア上への配線を達成することができる。
【００２７】
これにより、ノート型ＰＣ等モバイル製品用の液晶ディスプレイのアレイ基板を、いわゆる「額縁」を狭くして、液晶ディスプレイの表示エリアと同寸サイズにすることができる。さらには、新たな表示・駆動方式の採用に対応し、高電流密度の電流を流すことができる金属配線を形成することができ、高周波に対応できる、信号の遅れを生じない、大型液晶ディスプレイを可能とする。さらには、本発明の金属配線形成方法は、有機ＥＬディスプレイのアレイ基板にも、応用することができる。
【００２８】
さらに、アレイ基板の表示エリア内の配線、例えばゲート配線、ソース配線も、本発明の金属配線形成方法により、金属、特には銅で形成することができる。これにより、アレイ基板にドライバＩＣチップを実装する場合、アレイ工程で同時に基板周辺部ドライバ実装エリアに信号・グランド・電源供給用の配線を形成することができる。この場合、アレイ基板の表示エリア内の配線回路と、表示エリア外の駆動回路を同時に形成することができ、工程を簡略化することができる。
【００２９】
あるいは、液晶ディスプレイのアレイ基板のゲート配線、ソース配線およびグランド配線、補助容量配線、電源供給配線、さらにはＴＦＴの電極やドライバーＩＣのための配線も、本発明の金属配線形成方法により形成することが可能であり、大幅な製造工程の省略化ができる。
【００３０】
また、本発明の金属配線形成方法は、ＩＣ、ＬＳＩ回路等にも適用することができ、ナノレベルのパターニングに対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、無電解メッキ工程の過程において、金属メッキと同時に配線形成を行うことができる画期的な方法であり、無電解メッキのシーディング工程に特徴を有する。
【００３２】
本発明の金属配線形成方法は、
絶縁基板を準備する工程と、
絶縁基板の表面を改質する改質工程と、
改質された絶縁基板表面にＴｉＯ２コロイド粒子を吸着させる工程と、
ＴｉＯ２コロイド粒子を吸着させた絶縁基板表面に金属イオン溶液を付着させる工程と、
金属イオン溶液を付着させた絶縁基板表面に紫外光照射し、金属を析出させ金属層を形成する、金属層形成工程とを含む。
【００３３】
本発明の金属配線形成方法が適用されうる絶縁基板は、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板、シリコン基板等、特に限定されない。樹脂基板を構成する樹脂としては、メタクリル樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等からなる樹脂基板が挙げられる。従来、銅を基板上に直接形成することが困難であった、ガラス基板上、樹脂基板、特にはメタクリル樹脂、ポリイミド樹脂からなる基板上にも、本発明の方法によれば、微細な金属配線を形成しうるので、好ましい。また、基板の大きさも限定されない。なお、液晶ディスプレイのアレイ基板であれば、ガラス基板、メタクリル基板が好ましい。
【００３４】
本発明の方法の１例を図１により説明する。図１（ａ）に示す絶縁基板１０は、ＴｉＯ２  粒子を吸着させるために、まず表面を改質する処理を施される。表面改質方法は、ＴｉＯ２  粒子がその上に確実に吸着できるように絶縁基板表面を改質できる処理方法であれば良く、例えば、カップリング剤処理、アルカリ処理、紫外光処理、電子線照射処理、プラズマ処理等が挙げられ、これらは、単独または２以上の組み合わせにより適用されうる、好ましくは、カップリング処理、紫外光処理、あるいはアルカリ処理と紫外光処理の組み合わせが挙げられる。また、カップリング剤処理においてシランカップリング剤を用いることが好ましい。シランカップリング剤は、ガラス基板の表面改質処理に好ましく用いられる。
【００３５】
本発明に用いられるシランカップリング剤としては特に制限はなく、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリ（メタクリロキシエトキシ）シラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ビス−（β−ヒドロキシエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−（４，５−ジヒドロイミダゾリル）プロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリグリシドキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、トリメチルシリルイソシアネート、ジメチルシリルイソシアネート、フェニルシリルトリイソシアネート、テトライソシアネートシラン、メチルシリルトリイソシアネート、ビニルシリルトリイソシアネート、エトキシシラントリイソシアネート等、
また、デシルトリメトキシシラン、デシルトリクロロシラン、ドデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、エイコシルトリクロロシラン、ドコシルトリクロロシラン、トリデカフルオロオクチルトリクロロシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン等の炭素原子数１０〜２２のアルキル基、フッ素化されてもよいアルキル基を有するトリアルコキシシラン又はトリハロシラン等が挙げられるが、これら例示の化合物に限定されるものではない。
【００３６】
シランカップリング剤は、疎水性基および親水性基を有し、絶縁基板とＴｉＯ２  粒子が形成する層の間にあって絶縁基板とＴｉＯ２  粒子をつなぎ止める役割を果たす。シランカップリング剤の絶縁基板への固定は、塗布・乾燥、または、化学気相成長（ＣＶＤ）法により行い、シランカップリング剤を固着させて、シランカップリング剤層１２を形成する（図１（ｂ））。塗布の場合は、通常メタノール溶液として塗布する。
【００３７】
金属層を絶縁基板全面に形成する場合は、この後、酸化チタン粒子を吸着させる工程へ、移行する。
【００３８】
本発明においては、絶縁基板上に金属層を選択的に形成して、金属による配線パターンを形成することもできる。図１（ｃ）に示すように、シランカップリング剤層１２を形成した後、予定する配線のパターンが形成されたマスク１４を被覆し、予定する配線部分以外の部分に紫外光照射を行う（図１（ｃ）中矢印１６は、光線を模式的に表示したものである）。紫外光照射により、絶縁基板表面に付着している、シランカップリング剤を分解する。図１（ｄ）は、選択的にシランカップリング剤をパターニングした状態を示す。紫外光照射の光源としては、例えば、レーザー、発光ダイオード、紫外光ランプ等が挙げられる。波長３８０ｎｍ以下の光線を照射する。
【００３９】
絶縁基板の表面の改質工程の次に、シランカップリング剤が固着している区域上にＴｉＯ２  コロイド粒子１８を吸着させる工程に移行する。
【００４０】
ＴｉＯ２  粒子は微粒子であるほど好ましいが、具体的には、粒径は、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲が好ましい。さらに微細な配線を作成する場合は、より粒径が小さい、例えば５〜１０ｎｍが好ましい。結晶系型は、ルチル型、アナターゼ型のいずれでも良いが、光触媒反応を良好に行うためには、アナターゼ型が好ましい。ＴｉＯ２  粒子は、光触媒反応が効率よく行われるよう、溶媒に分散させ、ＴｉＯ２  コロイド粒子の形態で絶縁基板表面の改質された部分に作用させる。溶媒は、親水性溶媒、例えば、水がよい。
【００４１】
ＴｉＯ２  コロイド粒子溶液は、例えば、蒸留水にＴｉＯ２  の粒子を混合攪拌して調整する。適宜、分散剤等を添加しても良い。調整されたＴｉＯ２  コロイド溶液は、表面改質処理された絶縁基板の表面一部または全体に、塗布または浸漬により、付着させる。ＴｉＯ２  コロイド粒子１８は、図１（ｅ）に示すように、表面処理された箇所に選択的に吸着され、金属配線の予定の区域に固着する。
【００４２】
次に、ＴｉＯ２  コロイド粒子が吸着して形成する層が形成された絶縁基板上に、金属イオン溶液２０を付着させる（図１（ｆ））。金属イオン溶液２０は、種々の金属を用いることができ、金属種としては、金、パラジウム、プラチナ、銀、銅、ニッケル、コバルト等が挙げられる。金属イオン溶液２０は、これらの金属の酢酸塩、硫酸塩等の金属イオン源を含む。水素イオン濃度低下を抑制する観点から、酢酸塩が好ましい。溶媒は、主として水が好ましい。光触媒反応は、進行と共にｐＨが低下する傾向にあるが、金属イオン溶液は、反応性の観点から略ｐＨ２〜５の範囲内であることが好ましい。従って、緩衝液によりｐＨ調整を行うことが好ましい。
【００４３】
また、メタノール、またはギ酸を溶媒に混合して用いることが好ましい。詳しくは、光触媒反応に伴って、メタノールは、メタノールからギ酸を生じる酸化反応、ギ酸は、ギ酸から二酸化炭素を生じる酸化反応により、光励起による正孔のスキャベンジャーとしての役割を果たすと考えられる。安定した銅析出の観点から、メタノールを１０ｍａｓｓ％以上含む水溶液とすることが好ましい。
【００４４】
本発明の金属イオン溶液は、従来、無電解メッキに必ず使用されていた、エチレンジアミン四酢酸等の錯化剤、過酸化水素等の還元剤を含まない。
【００４５】
金属イオン溶液２０を、ＴｉＯ２  コロイド粒子１８に接触させ、マスク２２を被覆して紫外光照射する（図１（ｇ）、図中矢印２４は、光線を模式的に表示したものである）。紫外光照射の光源としては、例えば、レーザー、発光ダイオード、紫外光ランプ等が挙げられる。波長３８０ｎｍ以下の光線を照射する。
【００４６】
金属イオン溶液２０をＴｉＯ２  コロイド粒子１８に接触させて、紫外光照射すると、ＴｉＯ２  の光触媒反応により電子が発生する。この電子が、金属イオンの還元反応に寄与する。その結果、図１（ｈ）に示すように、ＴｉＯ２  コロイド粒子が吸着されている箇所に金属が析出し、金属層２６が形成される。選択的パターニングを施した場合、金属による配線パターンが完成する。金属層の厚さをより厚くする場合は、その後、所望の厚さになるまで、無電解めっきまたは電解めっきにより層厚を調整してもよい（図１（ｉ））。
【００４７】
図２は、表面改質方法の１例としてシランカップリング剤を用い、ＴｉＯ２  コロイド粒子１８と金属イオンの混合されている溶液２１を、改質された絶縁基板の表面に付着させる金属配線形成方法を説明している。すなわち、図２において、（ａ）、（ｂ）は、図１に示した方法と同様である。その後、シランカップリング剤をＣＶＤ法で固着し（図２（ｃ’））、シランカップリング剤が固着した絶縁基板表面（図２（ｄ’））に、ＴｉＯ２  コロイド粒子１８と金属イオンが混合されている水溶液を付着させる（図２（ｆ’））。
【００４８】
用いるＴｉＯ２  コロイド粒子１８と金属イオンの混合されている溶液２１は、金属の酢酸塩、または硫酸塩の水溶液であり、スキャベンジャーとしてのメタノールまたはギ酸を含み、ｐＨ２〜５の範囲にｐＨ調整されていることが好ましい。ｐＨ調整は緩衝液による。
【００４９】
ＴｉＯ２  コロイド粒子１８と金属イオンが混合されている溶液２１を付着させた絶縁基板に、パターニングされているマスク２２を被覆して紫外光照射する（図２（ｇ’））。図中矢印２４は、光線を模式的に表示したものである。
【００５０】
金属イオンとＴｉＯ２  コロイド粒子１８の混在した溶液に、紫外光照射すると、ＴｉＯ２  の光触媒反応により電子が発生する。この電子が、金属イオンの還元反応に寄与する。その結果、図２（ｈ）に示すように、光が照射された部分のシランカップリング剤が固着された箇所の表面に金属が析出し、金属層２６が形成される。シランカップリング剤がパターニングされていると、金属による配線パターンが完成する。金属層厚を、より厚くする場合は、その後、所望の厚さになるまで、無電解めっきまたは電解めっきにより層厚を調整してもよい（図２（ｉ））。
【００５１】
上述した表面改質方法は、シランカップリング剤処理によるが、その他、例えば、紫外線処理、あるいはアルカリ処理と紫外光処理の組み合わせとしても良く、種々選択しうる。表面改質方法の、他の方法として図３において説明する。
【００５２】
図３（ａ）に示す絶縁基板１０は、図３（ｂ’’）に示すように、アルカリ処理と紫外光照射が施される。アルカリ処理は、水酸化ナトリウム、または水酸化カリウム水溶液に浸漬する方法が例示される。図３（ｂ’’）中、２８はアルカリ溶液の塗布された層であり、マスク３０を被覆して、紫外光照射を行う（図３（ｂ’’）中矢印３２は、光線を模式的に表示したものである）。
【００５３】
この後、表面改質した絶縁基板の表面にＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させる工程へ、移行する。図３（ｃ’’）に示すように、アルカリ処理と紫外光照射処理により改質された層３４を有する絶縁基板表面上にＴｉＯ２  コロイド粒子１８を吸着させる。ＴｉＯ２  コロイド粒子１８を吸着させる方法は、上述したと同様である。
【００５４】
次に、ＴｉＯ２  コロイド粒子１８を吸着させた絶縁基板上に、金属イオン溶液２０を塗布する（図３（ｇ’’））。金属イオン溶液２０は、上述したように調整される。金属イオン溶液２０を、上述したと同様に、ＴｉＯ２  コロイド粒子に接触させ、マスク３６を被覆して紫外光照射する（図３（ｇ’’）。図中矢印３８は、光線を模式的に表示したものである）。
【００５５】
この場合のマスク３６は、予定する配線のパターンが形成されており、ＴｉＯ２  コロイド粒子が吸着され金属イオンと接触している絶縁基板表面を被覆し、予定する配線部分のみに紫外光照射を行って光触媒反応を生じさせ、配線予定箇所に金属層を形成するパターニングを行う。
【００５６】
上述した紫外光照射において、紫外光照射の光源としては、例えば、レーザー、発光ダイオード、紫外線ランプ等が挙げられる。通常波長３８０ｎｍ以下の光線を照射する。照射時間、照射強度の条件の選択により、金属層の厚さを所望の厚さに調整しうる。紫外光照射の際のマスクの性能によりナノレベルの微細構造を形成することが可能である。例えば、アレイ基板におけるドライバ配線に応用する場合、金属層の厚さを、０．５μｍ〜２μｍとすることができる。
【００５７】
金属イオン溶液をＴｉＯ２  コロイド粒子に接触させ、紫外光照射することにより、ＴｉＯ２  の光触媒反応が生じ、発生した電子が、金属イオンの還元反応に寄与する。その結果、図３（ｈ’’）に示すように、紫外光照射された箇所に金属が析出し、金属層４０が形成される。パターニングを施した場合、金属による配線パターンが完成する。その後、所望の厚さになるまで、無電解めっきを行い、金属層が完成する。所望の厚さにする場合、本願発明の金属層形成方法によってのみでも、所望の厚さとすることができる。また、上記形成された金属層を核とし、無電解金属めっき、あるいは電解めっきによって、層厚を調整しうる（図３（ｉ’’））。なお、図３では、ＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させ、金属イオンを付着させる工程を別としたが、図２に示すように、ＴｉＯ２  コロイド粒子と金属イオンを含む溶液を表面改質した基板表面に付着させる工程としてもよい。
【００５８】
本発明の金属配線形成方法により、絶縁基板に直接金属層が形成されるメカニズムを、図４により、模式的に表し、以下考察する。
【００５９】
ＴｉＯ２  は、光触媒として知られており、酸化分解力が高く、化学的安定性を含め、総合的な観点からその利用が大きく注目されている。ＴｉＯ２  は、伝導帯５０と価電子帯５２とのエネルギーギャップ５４が約３．２ｅＶである光半導体であり、紫外光照射５６により価電子帯５２にある電子が光励起し、伝導帯５０に電子（ｅ−）５８が、価電子帯５２に正孔（ｈ＋）６０が生じる。
【００６０】
本発明はＴｉＯ２  の光励起反応に着目し、光励起反応により励起された電子５８が、金属イオンの還元反応に寄与し、金属イオンの溶媒であるメタノールが、正孔（ｈ＋）６０のスキャベンジャーとして寄与し、酸化反応を生じるため、金属析出が円滑に進行すると考えられる。なお、メタノールの他、ギ酸も同様にスキャベンジャーの役割をしうる。本発明は、上述したようなＴｉＯ２  による光励起反応を利用し、画期的な金属配線技術を提供するものである。
【００６１】
上記説明した、金属配線形成方法は、液晶ディスプレイのアレイ基板における配線形成に好適に用いられる。特には、絶縁基板上にゲート配線とソース配線がマトリクスを形成しているアレイ基板、アレイ基板と一定間隔を有して対向するカラーフィルタ基板、ゲート配線およびソース配線と接続される液晶駆動用ドライバＩＣ等で構成される液晶ディスプレイにおいて、ドライバＩＣに接続する電源供給配線、およびグランド配線を、アレイ基板の周縁部に、本発明の金属配線形成方法により直接配設することができる。ここで、アレイ基板の周縁部とは、アレイ基板を構成している絶縁基板において、いわゆる額縁を含む、非表示部分をいう。
【００６２】
上述した工程は、アレイ基板において電源供給配線、ドライバ配線、さらにグランド配線等を形成する部分的な配線を可能とする。このため、従来、周辺機器として外付けであったプリント基板を不要とすることが可能である。金属を銅とし、銅配線を形成すると、シート抵抗を低く、電流密度の高い配線を実現することができる。
【００６３】
さらには、アレイ基板において、液晶ディスプレイの表示エリアにおける、ゲート配線、ソース配線、補助容量配線等も、本発明の方法により形成しうる。さらにはＴＦＴの構成要素、ドライバＩＣ等も上述した本発明の金属配線形成方法により形成することが可能である。
【００６４】
電源供給配線、ドライバ配線、グランド配線等を本発明の金属配線形成方法により配設する場合、（１）アレイ工程中に、本願の方法による電源供給配線、グランド配線を形成する工程を組み込む。あるいは、（２）アレイ工程、パネル工程を経た後、本願の方法により、基板上に直接電源供給配線、ドライバ配線や、グランド配線等を形成する工程を行う方法が例示される。
【００６５】
また、電源供給配線、ドライバ配線、グランド配線等の他、ゲート配線、ソース配線、補助容量配線等、さらにはＴＦＴの構成要素、ドライバＩＣの回路を本発明の金属配線形成方法により配設する場合、これらの形成工程は、アレイ工程中に組み込むことができる。ここで、ドライバＩＣのすべての機能を本発明の方法により形成する場合は、ドライバＩＣの組み込みが液晶ディスプレイの組み立て工程において不要となり、さらに工程が簡略化される。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されることはない。その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【００６７】
以下、本発明の配向膜の製造工程、およびその特性について、実施例、参考実験により詳しく説明する。なお、接触角測定は、共和界面科学製  自動接触角計ＣＡ−Ｚ型により測定した。
【実施例１】
【００６８】
（１）ガラス基板のシランカップリング処理およびＴｉＯ２  コロイド粒子の選択的吸着
無アルカリガラス（旭硝子株式会社製  無アルカリガラスＡＮ１００）を、洗浄・乾燥後、高温高湿器中で、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（以下、ＯＴＳ）と共に、湿度１０％、１７０℃、１．５ｈｒの条件下で化学気相成長法（ＣＶＤ）により、ＯＴＳ分子のカップリングガラスを作製した。ＣＶＤ後、トルエン、メタノールおよび水で各１０分間超音波洗浄を行った。
【００６９】
このＯＴＳカップリングガラス基板上にフォトマスクを介して１４０Ｗ低圧水銀ランプ電源より１ｈｒの紫外光照射を行い、紫外光照射部分のＯＴＳ分子を選択的に分解除去した。ＯＴＳ分子の分解除去は、接触角測定および原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（日本電子製：ＪＳＰＭ−４２１０）により、確認した。
【００７０】
このガラス基板を種々のｐＨに調整した３．０ｍａｓｓ％ＴｉＯ２  コロイド水溶液（石原産業株式会社製  ＳＴＳ−０１）に１ｍｉｎ浸漬し、ＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させた。吸着したＴｉＯ２  コロイド粒子量は、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）による定性分析により、無アルカリガラス表面中のＴｉ原子数％／（Ｓｉ原子数％＋Ｔｉ原子数％）を比較定量した。
【００７１】
（２）ＴｉＯ２  光触媒反応による銅配線形成
ＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させたガラス基板に、０．１Ｍ酢酸銅／１０ｍａｓｓ％メタノール／ｐＨ緩衝剤（酢酸／酢酸ナトリウム）水溶液を塗布し、石英ガラスを介して２５０Ｗ低圧水銀ランプ電源（ウシオ電機製  ＳＰ−７）より紫外光照射（強度：７７５ｍＷ／ｃｍ）を行うことにより、ライン／スペース  ５０／５０の銅配線を形成した。
増膜を目的として１μｍの中性無電解銅めっきを行った。めっき条件を、以下に表す。
Ｃｕ（ＮＯ３）２              ０．０５ｍｏｌ／Ｌ
Ｃｏ（ＮＯ３）２              ０．１５ｍｏｌ／Ｌ
エチレンジアミン            ０．６０ｍｏｌ／Ｌ
2,2’-ビピリジル              ２０ｍｇ／Ｌ
アスコルビン酸              ０．０１ｍｏｌ／Ｌ
ＨＣｌ                      ０．００５ｍｏｌ／Ｌ
めっき浴ｐＨ                      ６．６
（ｐＨ調整は、硝酸（ＨＮＯ３）により、行った。）
めっき浴温度                      ５０℃
【００７２】
この銅配線の表面形態は、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）による元素マッピングにより観察し、銅を希硝酸に溶解後、誘導結合高周波プラズマ分光分析装置（ＩＣＰ）の定量値より銅の析出速度を算出した。
【００７３】
図５は、銅配線の表面形態を、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）により、ＦＥ−ＳＥＭ像と銅の元素マッピングで示した。ＴｉＯ２  コロイド粒子が吸着したＯＴＳパターン表面にのみ、選択的な銅析出（（ａ）および（ｂ））が認められ、形成した銅配線を触媒核とした選択的な無電解めっき（ｃ）が析出している。
【００７４】
（参考実験１）
実施例１と同様にして、ＯＴＳカップリング剤処理後、ガラス表面の接触角に及ぼす紫外光照射時間の影響を調べた。
【００７５】
図６は、接触角の測定結果である。ＯＴＳカップリング処理前のガラス表面の接触角は２３．１５°であった。ＯＴＳカップリング剤処理後の接触角は、９５．３６°に増大した。また、ＯＴＳカップリング処理後、１ｈｒの紫外光照射により接触角は、３３．０°と、ＯＴＳカップリング処理前の値にほぼ戻ることを確認した。
【００７６】
（参考実験２）
実施例１と同様にして、ＯＴＳカップリング処理したガラス基板表面に各種ｐＨのＴｉＯ２  コロイド水溶液を塗布し紫外光照射した。シランカップリング処理の表面状態、ＴｉＯ２  コロイド水溶液のｐＨの影響、および紫外光照射によるＯＴＳ膜の分解除去を観察した。
【００７７】
図７に、ＯＴＳカップリング前後、および紫外光照射前後のガラス表面のＡＦＭ像と接触角の変化を示した。
（ａ）ＯＴＳカップリング処理前のガラス表面のラフネスＲＭＳは４．２９ｎｍであり、
（ｂ）ＯＴＳカップリング後２１．４ｎｍに増大した。
（ｃ）紫外光照射（１ｈ）後は５．０４ｎｍとＯＴＳ分子のカップリング処理前のガラス表面とほぼ同等のラフネスを示した。
また、接触角測定値も、（ａ）２３．２°、（ｂ）９５．４°、（ｃ）３３．０°と変化したことから、ガラス表面のＯＴＳ分子が分解除去されたことが明らかになった。
【００７８】
図８は、ＯＴＳカップリング後のガラス表面に吸着したＴｉＯ２  コロイド粒子量に及ぼすｐＨの影響である。ＴｉＯ２  コロイド水溶液は、ｐＨの上昇に伴いコロイド粘性が増大したが、ＴｉＯ２  吸着量はＴｉＯ２  コロイド水溶液のｐＨに依存せず、ほぼ一定の値を示した。また、ＴｉＯ２  コロイド粒子は、ガラス部分には殆ど吸着せず、ＯＴＳ分子のカップリング部にのみ選択的に吸着していることを確認した。これは、図７のＡＦＭ観察結果から、ＯＴＳ分子のラフネスに起因する物理的な吸着に起因するものと考えられる。
【００７９】
（参考実験３）
実施例１と同様に作製した、ＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させたＯＴＳガラス基板に硫酸銅水溶液のみ、および硫酸銅／１０ｍａｓｓ％メタノール水溶液を塗布後、紫外光照射した。硫酸銅液のみの場合は、銅イオンの還元析出は、認められなかった。しかし、硫酸銅／１０ｍａｓｓ％メタノール水溶液を塗布後、紫外光照射を行うことにより、銅イオンの還元析出を確認した。
【００８０】
上記の実験により、メタノールがＴｉＯ２  光励起によって生じる正孔（ｈ＋）のスキャベンジャーとして寄与しているためと考えられる。
また、ホールスキャベンジャーとして作用すると考えられるメタノールは次の式の酸化反応によりギ酸および炭酸が形成され、発生した電子が銅イオンの還元に寄与しているものと考えられる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＨＣＯＯＨ＋４Ｈ＋＋４ｅ−        （１）
ＣＨ３ＯＨ＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＣＯ３＋６Ｈ＋＋６ｅ−        （２）
【００８１】
（参考実験４）
実施例１と同様に作製したＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させたＯＴＳガラス基板に、金属塩として酢酸銅、ｐＨ緩衝剤に酢酸／酢酸ナトリウムを用いた（ａ）酢酸銅／メタノール／ｐＨ緩衝剤水溶液、および（ｂ）硫酸銅／メタノール水溶液を塗布し、銅の還元析出量に及ぼす紫外光照射時間の影響を観察した。銅を希硝酸に溶解後、高周波発光分光分析装置（ＩＣＰ）の定量値より、銅の還元析出速度を算出した。図９に示す。
【００８２】
３０ｍｉｎまでの紫外光照射において、（ａ）酢酸銅／メタノール／ｐＨ緩衝剤水溶液を塗布した場合の金属銅の還元析出量は、（ｂ）硫酸銅／メタノールの約１．８倍の値を示した。また、６０ｍｉｎ以降の紫外光照射時間においては、銅の膜厚は１μｍに達した。
【００８３】
（参考実験５）
実施例１と同様にして、ＯＴＳガラス基板表面に吸着させたＴｉＯ２  コロイド粒子に紫外光照射を行い、紫外光照射による銅析出に伴う存在部位の変化を、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）により、観察した。図１０は、（ａ）照射前、（ｂ）１５ｍｉｎ照射、（ｃ）３０ｍｉｎ照射、（ｄ）６０ｍｉｎ照射、（ｅ）１２０ｍｉｎ照射時における銅析出に伴う存在部位の変化を示す。
【００８４】
ＴｉＯ２  に帰属するＴｉの２ｐ軌道のピーク（４６１．５ｅＶ）は、３０ｍｉｎ以降の紫外光照射時間において、ほぼ消失し、ＴｉＯ２  が析出銅中に埋没することが示唆され、これに伴いＴｉＯ２  光触媒反応は抑制されたものと考えられる。
【実施例２】
【００８５】
（１）メタクリル樹脂のシランカップリング処理およびＴｉＯ２  コロイド粒子の選択的吸着
メタクリル樹脂製基板（ＪＳＲ株式会社製）を、洗浄・乾燥後、水酸化カリウム１２モル／ｌ水溶液を塗布し、基板上に石英ガラスを介して２５０Ｗ低圧水銀ランプ電源より、４５秒の紫外光照射を行い、基板表面に極性基を導入した。
トルエン、メタノールおよび水で各１０分間超音波洗浄をおこなった。
【００８６】
紫外光照射の前後のメタクリル樹脂表面をＸ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）により、観察した。図１１に表す。
【００８７】
このメタクリル樹脂基板を、ｐＨ５に調製した３．０ｍａｓｓ％ＴｉＯ２  コロイド水溶液（石原産業株式会社製ＳＴＳ−０１）に１０ｍｉｎ浸漬し、ＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させた。
【００８８】
（２）ＴｉＯ２  光触媒反応による銅配線形成
ＴｉＯ２  コロイド粒子を吸着させたメタクリル樹脂基板に、０．１Ｍ硫酸銅／１０ｍａｓｓ％メタノール／ｐＨ緩衝剤（酢酸／酢酸ナトリウム）水溶液を塗布し、石英ガラスマスクを介して２５０Ｗ低圧水銀ランプ電源より紫外光照射（２ｈｒ）を行うことにより、ライン／スペース  ５０／５０の銅配線を形成した。また、増膜を目的として１μｍの中性無電解銅めっきを、実施例１と同様の条件で、おこなった。
【００８９】
この銅配線の表面形態を、実施例１と同様に、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）により、ＦＥ−ＳＥＭ像と銅の元素マッピングで示した。図１２に示す。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明にかかる銅配線形成方法は、液晶ディスプレイの狭額縁化を実現し、製造工程を短縮することができ、また製造に要する材料は環境基準に適合しうる。また、ＩＣ、プリント配線基板、液晶ディスプレイに、さらには、有機ＥＬディスプレイのアレイ基板等に新たな金属配線技術を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の金属配線形成方法の１態様の工程図である。
【図２】本発明の金属配線形成方法の他の態様の工程図である。
【図３】本発明の金属配線形成方法のさらに他の態様の工程図である。
【図４】本発明の金属配線形成方法により、基板に直接銅層が形成されるメカニズムの、模式図である。
【図５】資料のＦＥ−ＳＥＭ像と銅の元素マッピングで示す。
【図６】ＯＴＳカップリング処理後、ガラス表面の接触角に及ぼす紫外光照射時間の影響を示す。
【図７】ＯＴＳをカップリングしたガラス表面の紫外光照射前後のＡＦＭ像と接触角の変化を示す。
【図８】ＯＴＳカップリング後のガラス表面に吸着したＴｉＯ２  コロイド粒子量に及ぼすｐＨの影響を示す。
【図９】金属塩として酢酸銅、ｐＨ緩衝剤に酢酸／酢酸ナトリウムを用いた酢酸銅／メタノール／ｐＨ緩衝剤水溶液を塗布し、銅の還元析出量に及ぼす紫外光照射時間の影響を示す。
【図１０】図１０は、（ａ）紫外光照射前、（ｂ）１５ｍｉｎ照射、（ｃ）３０ｍｉｎ照射、（ｄ）６０ｍｉｎ照射、（ｅ）１２０ｍｉｎ照射時における銅析出に伴う存在部位の変化を示す。
【図１１】紫外光照射の前後のＸＲＤの結果を表す。
【図１２】メタクリル樹脂基板表面の銅パターンの表面形態と、元素マッピングを示す
【符号の説明】
【００９２】
１０；  基板
１２；  シランカップリング剤層
１４；  マスク
１６；  光線
１８；  ＴｉＯ２コロイド粒子
２０；  金属イオン溶液
２１；ＴｉＯ２  コロイド粒子１８と金属イオンの混合されている溶液
２２；  マスク
２４；  光線
２６；  金属層
２８；  アルカリ溶液塗布層
３０；  マスク
３２；  光線
３４；  アルカリ処理と紫外光処理により改質された層
３６；  マスク
３８；  光線
４０；  金属層
５０；  伝導帯
５２；  価電子帯
５４；  エネルギーギャップ
５６；  紫外光照射
５８；  電子（ｅ−）
６０；  正孔（ｈ＋）
【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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【図６】
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【図７】
2005243991.tif 000009
【図８】
2005243991.tif 000010
【図９】
2005243991.tif 000011
【図１０】
2005243991.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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