JP2008088515A - めっき基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細パターンの金属層が精度良く形成されためっき基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明にかかるめっき基板１００の製造方法は、無電解めっき法により金属層を形成するめっき基板の製造方法であって、無電解めっき用の触媒として機能する触媒金属３１を含有する任意のパターンの樹脂成形体２２を基板上に形成する工程と、無電解めっき液に前記基板を浸漬することにより、前記樹脂成形体上に金属を析出させて金属層を形成する工程と、を含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、めっき基板およびその製造方法に関する。

基板に金属配線等を形成する際、たとえばサブトラクティブ法によって形成される。サブトラクティブ法では、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塗布してパターニングし、その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。このような方法では、フォトレジストを最終的に除去する点や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問題となる場合があった。
特開平１０−６５３１５号公報

本発明の目的は、簡単な工程で微細パターンを精度良く形成することのできるめっき基板およびその製造方法を提供することにある。

本発明にかかるめっき基板は、
基板と、
基板上に形成され、無電解めっき用の触媒として機能する触媒金属を含有する任意のパターンの樹脂成形体と、
前記樹脂層の上面に形成された金属層と、
を含む。

本発明にかかるめっき基板において、
前記金属層は、前記樹脂成形体の上面および側面に形成されており、
前記樹脂成形体の上面に形成された金属層の膜厚は、前記樹脂成形体の側面に形成された金属層の膜厚より大きいことができる。

本発明にかかるめっき基板において、
前記樹脂成形体は、フォトレジストからなることができる。

本発明にかかるめっき基板において、
前記基体は所定の波長の光を透過する透明基板であることができる。

本発明にかかるめっき基板の製造方法は、
無電解めっき法により金属層を形成するめっき基板の製造方法であって、
（ａ）無電解めっき用の触媒として機能する触媒金属を含有する任意のパターンの樹脂成形体を基板上に形成する工程と、
（ｂ）無電解めっき液に前記基板を浸漬することにより、前記樹脂成形体上に金属を析出させて金属層を形成する工程と、
を含む。

本発明にかかるめっき基板の製造方法によれば、樹脂成形体を除去することなく金属層を形成することができるため、資源の消費を抑制することができる。また、樹脂成形体の形状に応じた形状の金属層を形成することができるため、簡単な工程で精度よく微細パターンの金属層を形成することができる。

本発明にかかるめっき基板の製造方法において、
前記工程（ａ）は、
前記触媒金属を含有する流動状態の樹脂材料を基板に塗布する工程と、
所定パターンの凹パターンを有するナノスタンパを前記基板上に押し付けて、前記樹脂材料に前記所定パターンを転写する工程と、
前記樹脂材料を硬化させる工程と、
を含む。

本発明にかかるめっき基板の製造方法において、
前記工程（ａ）と（ｂ）との間に、
アッシングによって、硬化させた樹脂材料の上部および前記所定パターン以外の領域の樹脂材料を除去することができる。

本発明にかかるめっき基板の製造方法において、
前記樹脂成形体は、フォトレジストからなり、
前記工程（ａ）では、干渉露光法を用いて前記樹脂成形体を形成することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

１．めっき基板の製造方法
図１〜図７は、本実施の形態にかかるめっき基板１００（図８参照）の製造方法を示す図である。本実施の形態では、無電解めっきを適用してめっき基板を製造する。

（１）まず、基板１０を用意する。基板１０は、図１に示すように絶縁基板であってもよい。後述する工程により絶縁基板上に金属層を形成することによって、配線基板を製造することができる。あるいは、基板１０は、可視光を透過する光透過性基板（例えば透明基板）であってもよい。後述する工程により光透過性基板上に金属層を形成することによって、たとえば偏光板や位相差フィルムのような光学素子を製造することができる。

また基板１０は、有機系基板（例えばプラスチック材、樹脂基板）であってもよいし、無機系基板（例えば石英ガラス、シリコンウエハ、酸化物層）であってもよい。プラスチック材としては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンナフタレートなどが挙げられる。基板１０は、単層のみならず、ベース基板上に少なくとも１層の絶縁層が形成されている多層のものも含む。本実施の形態では、基板１０上に金属層を形成する。また基板１０の表面には、凹凸がないことが好ましく、たとえば凹凸の高さが１０ｎｍ未満であることが望ましい。

ついで、基板１０上に所定のパターンの樹脂成形体２２を形成する。樹脂成形体２２は、無電解めっき用の触媒として機能する触媒金属３１を含有する。触媒金属３１としては、たとえばパラジウムを用いることができる。樹脂成形体２２を形成する方法としては、公知の方法を用いることができるが、たとえば干渉露光法やナノインプリント技術を用いることができる。本実施の形態では、ナノインプリント技術を用いて樹脂成形体２２を形成する場合について説明する。

まず、図１に示すように、流動状態の樹脂材料２２ａを基板１０に塗布する。樹脂材料２２ａに含まれる樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等を用いることができる。また、樹脂として、たとえばフォトレジストを用いてもよい。樹脂材料２２ａは、たとえば触媒金属３１を含む触媒溶液と、上述した樹脂とを接触させることによって得ることができる。樹脂材料２２ａ中において、触媒金属３１は、微細状態で分散していることが好ましい。

たとえば、以下の手順により触媒溶液を作製することができる。

まず、純度９９．９９％のパラジウムペレットを塩酸と過酸化水素水と水との混合溶液に溶解させ、パラジウム濃度が０．１〜０．５ｇ／ｌの塩化パラジウム溶液とする。

次いで上述した塩化パラジウム溶液をさらに水と過酸化水素水で希釈することによりパラジウム濃度を０．０１〜０．０５ｇ／ｌとする。

次いで水酸化ナトリウム水溶液等を用いて、塩化パラジウム溶液のｐＨを４．５〜６．８に調整する。以上の工程により、触媒溶液が形成される。さらに形成された触媒溶液と硬化樹脂（今回は光硬化性）、硬化促進剤を混ぜ合わせる。

塗布方法としては、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法等の公知の方法を用いることができる。

次いで、ナノスタンパ１２を基板１０方向（図２の矢印方向）に押圧することにより、樹脂材料に所定パターンを転写する。ここで所定パターンとは、一定間隔をおいて配置された複数の線の周期パターンであってもよい。樹脂材料２２ａが光硬化性樹脂の場合には、ナノスタンパ１２は、光透過性のものを用いてもよい。

次いで、樹脂成形体２２ｂを硬化させて、ナノスタンパ１２を樹脂成形体２２ｂから剥離する（図３参照）。このようにして、図４に示すように、所定パターンを有する樹脂成形体２２ｂを形成することができる。

樹脂成形体２２ｂを用いて、後述する工程（２）に進んでも良いが、図５に示すように所定パターンの隙間の樹脂成形体２２ｂの一部をエッチバック等により除去してもよい。樹脂成形体２２ｂがフォトレジストからなる場合には、アッシングにより一部を除去してもよい。ここでは、所定パターンの隙間の樹脂成形体２２ｂの一部とともに、所定パターンの領域の樹脂成形体２２ｂの上部も除去される。この除去工程を経ることによって、樹脂成形体２２を形成することができる。また、アッシングの後に、基板１０を洗浄することが好ましい。これにより、基板上に残った触媒金属３１を除去することができる。

ナノインプリント技術を用いて樹脂成形体２２を形成する方法は以上であるが、上述したように干渉露光法を用いても樹脂成形体２２を形成することができる。干渉露光法を用いる場合には、樹脂材料２２ａとしてフォトレジストを適用し、予め反射防止膜を基板１０上に設けておくことが好ましい。

（２）次に、基板１０を洗浄する。基板１０の洗浄は、ドライ洗浄でもよいし、ウエット洗浄でもよいが、ドライ洗浄がより好ましい。ドライ洗浄にすることによって、剥離等の樹脂成形体２２に与えるダメージを防止することができる。

ドライ洗浄は、図６に示すように、真空紫外線ランプ（波長１７２ｎｍ、出力１０ｍＷ、試料間距離１ｍｍ）１８を用いて、窒素雰囲気下において、３０秒〜９００秒間、真空紫外線２０を照射して行うことができる。基板１０を洗浄することによって、基板１０の表面に付着している油脂などの汚れを除去することができる。また、基板１０および樹脂成形体２２の表面を撥水性から親水性に変化させることができる。また、基板１０の液中表面電位が負電位であれば、基板１０の洗浄により均一な負電位面を形成することができる。

ウエット洗浄は、例えば、基板１０をオゾン水（オゾン濃度１０ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ）に室温状態で５分〜３０分程度浸漬することで行うことができる。

（３）次に、基板１０上に金属層３３を形成する。具体的には、樹脂成形体２２が形成されている領域に金属層３３を形成する。具体的には、図７に示すように、金属を含む無電解めっき液３６に基板１０を浸漬させることによって、金属層３３を析出させることができる。

金属は、たとえばニッケルであることができる。無電解めっき液３６としては、酸性で使用するタイプとアルカリ性で使用するタイプがあるが、無電解めっき液３６の一例としては酸性で使用するタイプのものを適用する。無電解めっき液３６は、上述した金属と、還元剤および錯化剤等を含む。具体的には、無電解めっき液３６としては、硫酸ニッケル６水和物または塩化ニッケル６水和物が主体であり、次亜燐酸ナトリウムが還元剤として含まれたものを用いることができる。例えば、硫酸ニッケル６水和物を含む無電解めっき液（温度７０〜８０℃）に基板１０を１０秒〜１０分程度浸漬することによって、２０ｎｍ〜１００ｎｍの厚みを有するニッケル層を形成することができる。

こうして、図８に示すように、基板１０上の樹脂成形体２２の上面に金属層３３を形成することができる。

無電解めっき液に浸漬した後、基板１０を水洗してもよい。水洗は、純水によって行われてもよいし、水蒸気によって行われてもよいし、純水及び水蒸気の双方を用いて行われてもよい。また、水洗後、基板１０に熱処理を施すことによって乾燥してもよい。これによって金属層３３の基板１０に対する密着性を向上させることができる。

以上の工程により、図８に示すように、めっき基板１００を形成することができる。めっき基板１００の金属層３３は、樹脂成形体２２の上方および側面に形成されている。樹脂成形体２２は、金属層３３の芯として機能することができる。

本実施の形態にかかるめっき基板１００の製造方法によれば、樹脂成形体２２の上方の金属層３３の膜厚ａを、樹脂成形体２２の側面の金属層３３の膜厚ｂより大きくすることができる。具体的には以下のように想定される。

本実施の形態にかかるめっき基板１００の製造方法では、無電解めっき液３６に基板１０を浸漬することによって、金属層３３を析出させている。金属層３３は、無電解めっき反応によって形成される。無電解めっき反応は、無電解めっき液中の還元剤と金属イオンとの還元反応であり、金属イオンが還元剤から電子を受け取ることによりめっき粒子が析出する反応である。この反応は、樹脂成形体２２に含まれる触媒金属３１によって促進されるため、主に樹脂成形体２２の近傍で進行する。無電解めっき液中では、複数の金属イオンが集合体となって存在しているため、複数の金属原子の集合体であるめっき粒子が還元反応によって析出する。なお、複数の金属イオンの集合体の大きさは、無電解めっき液のｐＨ、温度、時間等によって制御することができる。

本実施の形態では、無電解めっき液３６中のめっき粒子が樹脂成形体２２の間に入り込むことによって、樹脂成形体２２の隙間、即ち樹脂成形体２２の側面にも金属層３３を析出させることができる。樹脂成形体２２の上方に存在する無電解めっき液３６は、樹脂成形体２２の間に入り込んだ無電解めっき液３６にくらべて、流動性に富んでいる。よって、樹脂成形体２２の上方付近における無電解めっき液３６は、金属イオンが析出に使用されたとしても、流動性に富んでいるため、金属イオンの濃度がほぼ一定の状態でいることができる。これに対し、樹脂成形体２２の間における無電解めっき液３６は、金属層３３として金属イオンが析出した後に一時的に金属イオンの濃度が低い状態になるため、金属層３３の析出速度が低くなる。したがって、本実施の形態にかかるめっき基板１００の製造方法によれば、樹脂成形体２２の上方の金属層３３の膜厚ａを、樹脂成形体２２の側面の金属層３３の膜厚ｂより大きくすることができる。

２．めっき基板
上述した方法により製造されためっき基板１００について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態にかかるめっき基板１００を模式的に示す斜視図である。めっき基板１００は、基板１０と当該基板１０上に形成された金属層３３とを含む。金属層３３は、所定のパターンを有する。所定のパターンは、たとえば１次元または２次元の周期的なパターンであることができる。金属層３３の内部には、樹脂成形体２２が金属層３３と同様のパターンに設けられている。めっき基板１００は、光透過性基板上に所定のパターンを有することにより、偏光板等の光学素子基板として機能することができる。たとえば図９に示すように、めっき基板１００は、一定の間隔ｄと一定の幅ｃの直線状の金属層がＸ軸方向に繰り返し設けられている１次元の周期的なパターン（ストライプ形状）であることができる。周期方向（Ｘ軸方向）における幅ｃが可視光の波長以下であり、かつ基板１０が光透過性基板からなる場合には、めっき基板１００は、偏光板として機能することができる。

３．電子デバイス
図１０は、本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法によって製造されるめっき基板を適用した電子デバイスの一例を示す。基板１０が絶縁基板である場合には、めっき基板１００は、配線基板として機能することができる。電子デバイス１０００は、配線基板としてのめっき基板１００と、集積回路チップ９０と、他の基板９２とを含む。

めっき基板１００に形成された配線パターンは、電子部品同士を電気的に接続するためのものであってもよい。めっき基板１００は、上述した製造方法によって製造される。図１０に示す例では、めっき基板１００には、集積回路チップ９０が電気的に接続され、めっき基板１００の一方の端部は、他の基板９２（例えば表示パネル）に電気的に接続されている。電子デバイス１０００は、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬ（Electro luminescence）ディスプレイ装置などの表示装置であってもよい。

また、光学素子基板としてのめっき基板１００は、液晶ディスプレイ装置、プロジェクター装置等の偏光板として機能してもよい。

また本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の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、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又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、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかるめっき基板の製造方法を示す図。 本実施の形態にかかるめっき基板を示す断面図。 本実施の形態にかかるめっき基板を示す斜視図。 本実施の形態にかかるめっき基板を適用した電子デバイスの一例を示す図。

符号の説明

１０ 基板、１２ ナノスタンパ、２２、２２ｂ 樹脂成形体、２２ａ 樹脂材料、３１ 触媒金属、３３ 金属層、９０ 集積回路チップ、９２ 他の基板、１００ めっき基板、１０００ 電子デバイス

Claims (8)

1. 基板と、
   基板上に形成され、無電解めっき用の触媒として機能する触媒金属を含有する任意のパターンの樹脂成形体と、
   前記樹脂層の上面に形成された金属層と、
   を含む、めっき基板。
2. 請求項１において、
   前記金属層は、前記樹脂成形体の上面および側面に形成されており、
   前記樹脂成形体の上面に形成された金属層の膜厚は、前記樹脂成形体の側面に形成された金属層の膜厚より大きい、めっき基板。
3. 請求項１または２において、
   前記樹脂成形体は、フォトレジストからなる、めっき基板。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記基体は所定の波長の光を透過する透明基板である、めっき基板。
5. 無電解めっき法により金属層を形成するめっき基板の製造方法であって、
   （ａ）無電解めっき用の触媒として機能する触媒金属を含有する任意のパターンの樹脂成形体を基板上に形成する工程と、
   （ｂ）無電解めっき液に前記基板を浸漬することにより、前記樹脂成形体上に金属を析出させて金属層を形成する工程と、
   を含む、めっき基板の製造方法。
6. 請求項５において、
   前記工程（ａ）は、
   前記触媒金属を含有する流動状態の樹脂材料を基板に塗布する工程と、
   所定パターンの凹パターンを有するナノスタンパを前記基板上に押し付けて、前記樹脂材料に前記所定パターンを転写する工程と、
   前記樹脂材料を硬化させる工程と、
   を含む、めっき基板の製造方法。
7. 請求項６において、
   前記工程（ａ）と（ｂ）との間に、
   アッシングによって、硬化させた樹脂材料の上部および前記所定パターン以外の領域の樹脂材料を除去する、めっき基板の製造方法。
8. 請求項５において、
   前記樹脂成形体は、フォトレジストからなり、
   前記工程（ａ）では、干渉露光法を用いて前記樹脂成形体を形成する、めっき基板の製造方法。