(57)【要約】【課題】  必要な部分のみに金属層を析出させることができる金属層の製造方法に好適に用いられるフォトマスクを提供する。【解決手段】  フォトマスク１００は、所定波長の紫外光に対して透過性を有する基板１０２と、前記基板の上方に所定のパターンで形成され、かつ、前記所定波長の紫外光を透過しない、有機系物質からなる遮光層１０４と、を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長の紫外光に対して透過性を有する基板と、
前記基板の上方に所定のパターンで形成され、かつ、前記所定波長の紫外光を透過しない、有機系物質からなる遮光層と、
を含む、フォトマスク。
【請求項２】
請求項１において、
前記遮光層は、フォトレジストからなる、フォトマスク。
【請求項３】
請求項１および２のいずれかにおいて、
前記所定波長の紫外光は、１５０ｎｍないし２３０ｎｍの波長を有する、フォトマスク。
【請求項４】
基体の表面に界面活性剤層を形成する工程と、
前記基体と光源との間に、請求項１ないし３のいずれかに記載のフォトマスクを配置する工程と、
前記光源から前記フォトマスクを介して前記基体の前記界面活性剤層に所定波長の紫外光を照射することによって、前記界面活性剤層をパターニングする工程と、
前記基体に残された界面活性剤層に、触媒を吸着させて触媒層を形成する工程と、
前記触媒層に無電解めっきによって金属を析出させることによって、金属層を形成する工程と、
を含む金属層の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記界面活性剤層は、カチオン性界面活性剤層からなる、金属層の製造方法。
【請求項６】
請求項４および５のいずれかにおいて、
前記所定波長の紫外光は、１５０ｎｍないし２３０ｎｍの波長を有する、金属層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクおよびこれを用いた金属層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフレキシブル基板に配線を形成する方法として、サブトラクティブ法やアディティブ法が知られている。サブトラクティブ法では、フレキシブル基板の全面に金属層を形成し、金属層上にフォトレジストをパターニングして形成し、フォトレジストをマスクとして金属層をエッチングする。アディティブ法では、フレキシブル基板上にフォトレジストをパターニングして形成し、フォトレジストからの開口部にめっき処理によって金属層を析出させる。
【０００３】
これらの方法によれば、フォトレジストを最終的に除去する点、さらにサブトラクティブ法では金属層の一部を除去する点において、資源および材料の消費が課題となっていた。また、フォトレジストの形成及び除去工程が必要となるので、製造工程数が多いことが課題となっていた。
【特許文献１】特開平１０−６５３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、必要な部分のみに金属層を析出させることができる金属層の製造方法、およびかかる製造方法に好適に用いられるフォトマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるフォトマスクは、
所定波長の紫外光に対して透過性を有する基板と、
前記基板の上方に所定のパターンで形成され、かつ、前記所定波長の紫外光を透過しない、有機系物質からなる遮光層と、
を含む。
【０００６】
本発明のフォトマスクによれば、所定波長の紫外光に対して精度の高い露光を行うことができる。
【０００７】
本発明のフォトマスクにおいて、
前記遮光層は、フォトレジストからなることができる。
【０００８】
本発明のフォトマスクにおいて、
前記所定波長の紫外光は、１５０ｎｍないし２３０ｎｍの波長を有することができる。
【０００９】
本発明にかかる金属層の製造方法は、
基体の表面に界面活性剤層を形成する工程と、
前記基体と光源との間に、本発明にかかるフォトマスクを配置する工程と、
前記光源から前記フォトマスクを介して前記基体の前記界面活性剤層に所定波長の紫外光を照射することによって、前記界面活性剤層をパターニングする工程と、
前記基体に残された界面活性剤層に、触媒を吸着させて触媒層を形成する工程と、
前記触媒層に無電解めっきによって金属を析出させることによって、金属層を形成する工程と、
を含む。
【００１０】
本発明の製造方法によれば、パターン精度の高い本発明のフォトマスクを用いて界面活性剤層をパターニングすることができ、縮小投影露光装置などの高価な装置を用いなくとも簡単なプロセスで、低コストかつ高精度に金属層を形成することができる。
【００１１】
本発明の製造方法において、
前記界面活性剤層は、カチオン性界面活性剤層からなることができる。
【００１２】
本発明の製造方法において、
前記所定波長の紫外光は、１５０ｎｍないし２３０ｎｍの波長を有することができる。
【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いて図面を参照して説明する。
【００１４】
１．フォトマスク
図１は、本発明の実施形態にかかるフォトマスク１００を模式的に示す断面図である。
【００１５】
フォトマスク１００は、基板１０２と、基板１０２上に形成された遮光層１０４とを有する。基板１０２は、所定波長の紫外光に対して透過性を有する。遮光層１０４は、所定のパターンを有し、かつ、所定波長の紫外光を透過しない。遮光層１０４は、有機系物質から構成される。かかる有機系物質としては、例えばフォトリソグラフィー技術においてマスクとして用いられるレジスト材料からなることができる。レジスト材料としては、公知のレジスト材料、例えばネガ型、ポジ型のレジスト材料を用いることができる。基板１０２としては、高純度石英ガラス（例えば真空紫外放射（ＶＵＶ；vacuum  ultraviolet  radiation）での透過率が８０％以上のもの）を用いることができる。
【００１６】
フォトマスク１００は、後述するように、紫外光の照射による界面活性剤層のパターニングに用いられる。このパターニングでは、１５０ｎｍないし２３０ｎｍの波長を有する紫外光を用いることができる。
【００１７】
フォトマスク１００は、以下のようにして形成することができる。すなわち、基板１０２上にレジスト材料をスピン塗布などの方法によって塗布し、塗膜を乾燥させる。その後、公知のリソグラフィー技術、すなわち、塗膜の露光、現像処理を行って所定パターンの遮光層（レジスト層）１０４を得ることができる。遮光層１０４の膜厚は、上記紫外光の遮光性を考慮すると、５０ｎｍないし２００ｎｍ程度とすることができる。
【００１８】
フォトマスク１００において、基板１０２は、所定波長の紫外光、例えば１５０ｎｍないし２３０ｎｍの波長の紫外光を透過し、遮光層１０４は当該紫外光を透過しない。紫外光の波長がこの範囲にあるできる点で望ましい。
【００１９】
このフォトマスク１００によれば、所定波長の紫外光に対して精度の高い露光を行うことができる。すなわち、遮光層１０４として、レジスト層などの有機系物質を用いることにより、例えばクロムなどの金属からなる遮光層に比べて高精度のパターンを有することができる。クロムなどの金属からなる遮光層を用いた場合には、所定波長の紫外光に対して充分に高い遮光性を確保するためには、その膜厚を例えば３００ｎｍ程度にする必要がある。この金属層をエッチングによってパターニングする際に、金属層の側面がテーパー状になるなど、精度の高いパターニングが難しい。これに対し、本実施形態では、遮光層１０４としてレジスト層を用いるので、金属層に比べて精度の高いパターニングが可能である。
【００２０】
本実施形態のフォトマスク１００は、縮小投影露光を行わず、パターニングされる膜に対して等寸のパターニングを行うことができる。
【００２１】
２．金属層の製造方法
図２〜図９は、本実施形態に係る金属層の製造方法を模式的に示す図である。図２〜図４は無電解めっきの各工程を説明する図であり、図５〜図９は無電解めっきの各工程における基体を模式的に示す図である。
【００２２】
本実施形態にかかる金属層の製造方法は、以下の工程（Ａ）ないし（Ｅ）を含むことができる。
（Ａ）  基体の表面に界面活性剤層を形成する工程と、
（Ｂ）  基体と光源の間に、本実施形態のフォトマスクを配置する工程と、
（Ｃ）  光源からフォトマスクを介して基体上の界面活性剤層に所定波長の紫外光を照射することによって、界面活性剤層をパターニングする工程と、
（Ｄ）  基体に残された界面活性剤層に、触媒を吸着させて触媒層を形成する工程と、
（Ｅ）  触媒層に無電解めっきによって金属を析出させることによって、金属層を形成する工程。
【００２３】
以下、各工程について詳細に説明する。
【００２４】
（Ａ）  図２および図５に示す、金属層が形成される基体（シート）１０は、特に限定されないが、有機系材料（例えば樹脂）で形成されることができる。基体１０として、ポリイミド基体またはポリエステル基体を使用してもよい。基体１０は、フレキシブル基体であってもよい。フレキシブル基体としては、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）用基材やＣＯＦ（Chip On Film）用基材またはＴＡＢ（Tape Automated Bonding）用基材を使用してもよい。
【００２５】
基体１０としては、その表面電位（液中表面電位）が負電位であるものを使用することができる。有機系材料の場合、基体１０の表面電位は負電位であることが多い。
【００２６】
必要に応じて、基体１０をアルカリ洗浄してもよい。こうすることによって、基体１０の表面電位のムラを負電位に均一化することができる。具体的には、基体１０をアルカリ溶液（例えば水酸化ナトリウムの１重量％〜１０重量％溶液）に、室温下において１０分〜６０分程度浸漬し、その後水洗してもよい。また、このアルカリ洗浄によって、基体１０のクリーニングおよび表面粗化処理を同時に行うことができる。これによれば、金属層の基体への密着性の向上を図ることができる。
【００２７】
ついで、図６に示すように、基体１０の表面（図６では上面のみ図示する）に、界面活性剤層１８を設ける。本実施形態では、界面活性剤層１８は陽イオン化する性質を有する。すなわち、界面活性剤層１８としては、カチオン性界面活性剤（カチオン界面活性剤およびそれと同等の性質を有するもの）を使用することができる。本実施形態では、基体１０の表面電位は負電位であるので、界面活性剤層１８としてカチオン性界面活性剤を使用すると、基体１０の負電位を中和または正電位に反転させることができる。また、界面活性剤を使用することによって、基体１０の性質に依存することなく自由に表面電位の調整を行うことができ、また、表面電位を均一にして安定した電位面を形成することができる。
【００２８】
本実施形態では、界面活性剤層１８は、例えば基体１０を界面活性剤溶液に浸漬させることで形成できる。具体的には、基体１０を、アルキルアンモニウム系のカチオン性界面活性剤溶液（例えば、セチルトリメチルアンモニウムクロリド等）に室温下で１分〜１０分ほど浸漬させた後、純水で水洗する。その後、基体１０を窒素雰囲気下において乾燥させる。カチオン性界面活性剤としては、上記以外のアミノシラン系成分を含む水溶性界面活性剤（テクニックジャパン（株）製ＦＰＤコンディショナー）を例示できる。
【００２９】
（Ｂ）  図２に示すように、基体１０と光源２４との間に、本実施形態にかかるフォトマスク１００を配置する。フォトマスク１００は、図２では基体１０の上方に間隔をあけて配置されているが、実際にはフォトマスク１００は基体１０に接触させて配置する。光源２４、フォトマスク１００および基体１０は、窒素雰囲気中に配置することができる。窒素雰囲気中であれば、紫外光２２は減衰することなく、１０ｍｍ程度の距離まで照射される。基体１０自体が持つ弾性力および反りによって、基体１０とフォトマスク１００が均一に接触しない場合には、フォトマスク１００の外周をホルダによって押さえ、かつ、基体１０の裏面をフォトマスク１００と同じサイズ分の面積でフォトマスク１００側に押し付けてもよい。光源２４は、可能な限り基体１０に接近させる（例えば１０ｍｍ以下）。
【００３０】
（Ｃ）  図２に示すように、光源２４からフォトマスク１００を介して基体１０上の界面活性剤層１８に所定波長の紫外光２２を照射することによって、界面活性剤層１８をパターニングする。詳しくは、フォトマスク１００を介して紫外光２２を基体１０に照射すると、紫外光２２は、フォトマスク１００の遮光層１０４によって遮蔽され、それ以外の領域を透過する。紫外光２２が照射されると、基体１０上の界面活性剤層が紫外光によって化学的に分解される。その結果、図７に示すように、フォトマスク１００の遮光層１０４に対応する第１の領域１２に界面活性剤層１８が残され、遮光層１０４以外の領域に対応する第２の領域１４の界面活性剤層１８は除去され、界面活性剤層１８のパターニングが行われる。
【００３１】
紫外光２２の波長は、界面活性剤層１８の界面活性剤を分解することを考慮すると、１５０ｎｍないし２３０ｎｍであることができる。光源２４としては、Ｘｅガスが封入されたエキシマランプを使用することができる。ランプを使用すれば、レーザ生成のための集光レンズおよびレーザによるスキャン時間が不要となるので、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
【００３２】
光源２４としては、例えば、エキシマＶＵＶ／０３洗浄装置（メーカー名；ウシオ電機株式会社、型番；ＵＥＲ２０−１７２Ａ／Ｂ、ランプ仕様；Ｘｅガスを封入した誘電体バリア放電エキシマランプ）を使用することができる。基体１０の材料がポリイミドからなる場合、出力を１０ｍＷ程度として１０分間程度の照射を行う。本実施形態では、基体１０の一方の面に紫外光２２を照射するが、基体１０の両面に所定パターンの金属層を形成する場合には、基体１０の各面に順次または同時に紫外光２２を照射すればよい。
【００３３】
紫外光２２の照射後、基体１０に対して洗浄（例えば湿式洗浄）を行う。すなわち、洗浄によって、第２の領域１４上に残された分解後の界面活性剤層１８を除去する。洗浄の方式としては、基体１０を洗浄液に浸漬させてもよいし、基体１０にシャワーを噴射してもよい。洗浄液として、アルカリ溶液（強アルカリ溶液または弱アルカリ溶液）や純水を使用してもよい。シャワー方式としては、純水シャワー洗浄や高圧ジェット純水洗浄を適用してもよい。洗浄時に超音波振動を加えてもよい。洗浄を行うことによって、第１の領域１２では界面活性剤層１８が残り、第２の領域１４では界面活性剤層１８が除去されて基体１０の表面が露出する。
【００３４】
（Ｄ）  図３および図８に示すように、第１の領域１２に残された界面活性剤層１８上に、触媒層（めっき触媒層）３０を設ける。触媒層３０は、無電解めっき液において金属層（めっき層）の析出を誘発するものであり、例えばパラジウムであってもよい。触媒が負の電荷を有する場合には、カチオン性界面活性剤層１８上に触媒が吸着され、触媒層３０が形成される。第２の領域は負に帯電しているか、もしくは第１の領域１２に対して相対的に負側であるので、触媒層３０は第２の領域１４には形成されない。
【００３５】
図３に示す例では、基体１０を、錫−パラジウムを含む触媒液３２に浸漬させる。具体的には、基体１０をｐＨ１付近の錫−パラジウムコロイド触媒液に室温で３０秒〜３分浸漬させ、充分に水洗する。錫−パラジウムコロイド粒子は、負の電荷を持ち、界面活性剤層（カチオン性界面活性剤）１８に吸着される。その後、触媒活性化のために、基体１０をホウフッ化酸を含む溶液に室温で３０秒〜３分浸漬した後、水洗する。こうすることで、図８に示すように、錫コロイド粒子を除去して、パラジウムのみを界面活性剤層１８上に析出させることができる。
【００３６】
（Ｅ）  図４および図９に示すように、触媒層３０に金属層３４を析出させる。触媒層３０は界面活性剤層１８上に設けられ、界面活性剤層１８は第１の領域１２に沿って形成されているので、金属層３４を第１の領域１２に沿ったパターンで形成することができる。金属層３４は１層から形成してもよいし、複数層から形成してもよい。金属層３４の材料は限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｎｉ＋Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ＋Ｃｕ、Ｎｉ＋Ａｕ＋Ｃｕのいずれかであってもよい。析出させる金属層３４の材料に応じて触媒を選択すればよい。
【００３７】
例えば、硫酸ニッケル六水和物が主体のめっき液３６（温度８０℃）に基体１０を１分〜３分程度浸漬し、０．１〜０．２μｍ程度の厚みのニッケル層を形成することができる。あるいは、塩化ニッケル六水和物が主体のめっき液（温度６０℃）に基体１０を３分〜１０分程度浸漬し、０．１〜０．２μｍ程度の厚みのニッケル層を形成してもよい。
【００３８】
本実施形態によれば、触媒層３０が界面活性剤層１８上に形成されるので、金属層３４を基体１０の第１の領域１２に沿って選択的に形成することができる。
【００３９】
本実施形態によれば、パターン精度の高いフォトマスク１００を用いて界面活性剤層１８を紫外光２２の照射によってパターニングし、触媒層３０を界面活性剤層１８上に設ける。これによって、所定のパターン形状に沿って必要な部分のみに、金属層３４を析出させることができる。そのため、縮小投影露光装置などの高価な装置を用いなくとも簡単なプロセスで、低コストかつ高精度に金属層を形成することができる。
【００４０】
上述した例では、界面活性剤層１８上に触媒層３０を形成したが、界面活性剤層１８より基体１０の露出部に対して親和性の高い触媒を用いることにより、第２の領域に触媒層および金属層を形成することもできる。
【００４１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態にかかるフォトマスクを示す図。
【図２】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【図３】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【図４】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【図５】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【図６】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【図７】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【図８】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【図９】実施形態にかかる金属層の製造方法の工程を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０…基体、１２…第１の領域、１４…第２の領域、１８…界面活性剤層、２２…紫外光、２４…光源、３０…触媒層、３４…金属層、１００…フォトマスク、１０２…基板、１０４…遮光層
【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】
2007057749.tif 000009
【図８】
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【図９】
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