JPH04272182A - 部分金属層製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源での照射によって
金属含有化合物、特に有機金属化合物から基板上に部分
金属層を製造する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および課題】Ｍａｔ．ＲＥＳ．Ｓｏｃ．Ｓ
ｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．７５，１９８７は、基板上
に選択的な金属層を製造する方法を開示している。電気
めっき金属被覆浴から前記基板上に金属層を形成するに
は、当該基板は高出力光源（ＵＶ放射体）で照射される
。前記金属層を製造するには、高価な装置（レーザ）が
必要である。低書込み速度の結果低製造速度なる。

【０００３】本発明の目的は、環境的に受容される手法
でかつ経済的に部分金属層を製造するための構造化され
た金属被覆がどのような望ましい基板表面にも簡単に適
用することを可能とする方法および装置が提供される。

【０００４】

【課題を解決するための手段および作用】前記方法に関
しては、本目的は金属含有化合物、特に有機金属化合物
は書込みデバイスの助けにより基板表面に前記金属含有
化合物、特に有機金属化合物を含む溶液膜の形態で塗布
され、前記金属含有化合物、特に有機金属化合物はそれ
から所定波長のＵＶ光の作用で露光されることにより達
成される。

【０００５】前記装置に関しては、その目的は入口で金
属含有化合物、特に有機金属化合物を含む溶液が供給さ
れることが可能で、出口で前記溶液をノズルを通して基
板に塗布する書込みデバイス、所望の手段でＸＹＺ方向
に互いに関連して移動される書込みデバイスと基板によ
って達成される。

【０００６】本発明で達成される有益さは、特に多数の
金属の構造物化された金属被覆が例えばセラミック基板
（Ａｌ２　Ｏ３　、ＡｌＮ）、石英、ガラスおよびシリ
コン、軽柔軟性プラスチック（テフロン、ポリイミド、
その他）、ゴム、プラスチックまたはガラス不織布、セ
ラミック充填またはガラス繊維強化フッ素化プラスチッ
ク、積層ボード、または耐低温性を有する炭素ボードの
ようなどのような望ましい基板表面上にも微細構造物手
法（１００μｍより小さい構造物）（高価な真空装置お
よびマスクを用いず）を用いて製造されることができる
ことである。全ての基板材料は、均等に良好な性状で被
覆されることができる。前記層は、良好な接着強度と電
気的導電性を有し、かつ容易に結合されることができる
。ついでながら、“微細構造物手法”の用語は非常に微
細な導体トラックの準備からなり、非常に狭い間隔を構
成し、その結果高集積密度の構造物が達成される。構成
要素、例えばコイル、ソーラセル、表示セル、その他は
必然的に小形化されることができる。空間密度が向上さ
れたそのような構成要素は、一般的にマイクロエレクト
ロニクス、導体ボード技術、ハイブリッド、センサ技術
および装飾的な用途に対して有益である。同時に、提案
された方法は比較的短時間でなされ、非常に経済的であ
る。提案された装置は、操作性が良好、低価格、どのよ
うな望ましい基板表面上でも微細構造物手法からの製造
を早める。

【０００７】全ての方法段階は１００℃以下の範囲でな
されるので、温度に感じ易い基板材料でも被覆されるこ
とができる。同時に、一様な被覆は外面形態的に複雑な
表面でも達成される。前記方法技術は、方法工程数の減
少、ベース材料の選択的な金属被覆による原料の減少、
エッチングおよびストリッピング工程を排除することに
よる浪費水問題の軽減、構造物の性質の改善のような有
益性があり、最後に価格効果は部分金属層の製造に提案
された方法および提案された装置にとって主眼点である
。

【０００８】マスキング技術に比べて、目に見えるほど
の抑制は有機金属化合物を使用することにより提案され
た方法で達成されることができ、出口から金属被覆され
る領域のみに溶媒で濡らされることが幾分不経済となる
。

【０００９】本発明に関する方法および本発明に関する
装置の有益な展開は、従属クレームで特徴付けられる。

【００１０】

【実施例】本発明は、図面に示された典型的な例を参照
して以下に説明される。

【００１１】唯一の図において、書き込みデバイス１は
蓋３およびベース８を持つ容器２、溶液供給のための前
記蓋３への管結合４、前記管結合４から前記ベース８の
ノズル７に延出したキャピラリ５、前記キャピラリ５を
包囲し、かつ前記ノズル７の溶液吐出力を与える圧電コ
ンバータ（トランスジューサ）６を有することを示して
いる。パルス噴射、熱噴射または空気噴射を用いること
ができ、噴射は液相噴射を意味している。フェルトチッ
プペン、ボールペン、万年筆または製図ペンは、書込み
デバイスとして同様に用いることができる。

【００１２】前記ノズル７で吐出された液滴は、前記書
込みデバイスのノズル７下方に配置された基板１０を濡
らし、結果として“書込み”構造物１２が前記基板１０
上に製造される。ノズル７と基板１０の間の距離Ａは、
１ｍｍが好ましい。

【００１３】前記基板１０は、コンピュータ制御ＸＹＺ
座標テーブ９に取付けることが好ましく、それによって
結果として前記テーブル９をＸ、Ｙ、ＺまたはＸ、Ｙお
よびＺ方向に移動させ、溶液で前記基板１０にどのよう
な望ましい構造物をも形成できる。択一的に、前記書込
みデバイテスをＸ、Ｙ、ＺまたはＸ、ＹおよびＺ方向に
移動することが可能であり、この場合前記基板は固定さ
れたテーブルに取付けられなければならない。前記書込
みデバイス１および前記基板１０を取付けた同様な座標
テーブル９の両者の同時駆動は、やはり可能であり、結
果として構造物速度はさらに増加される。

【００１４】微細構造物を製造するための第１工程処置
によれば、液、有機金属または他の金属含有化合物を用
いる書込みプロセスは、どのような望ましい表面上でも
導体トラック、コネクション、コイル、曲りくねりのよ
うなどのような望ましい構造物（ライン幅、例えば５０
μｍ）をも書込めるようにしばしばコンピュータ技術と
連動して用いられる。

【００１５】計算された金属パターンは、コンピュータ
制御された書込みデバイスによって直接製造される。走
査デバイス（ラインスキャナ）との連結において、条件
として指定された描画は同様に金属パターン（例えば導
体ボード）に転換されることができる。既に述べられた
前記技術との連結によるコンピュータ手法の別の有益さ
は、前記書込みデバイスがデータラインを通して自動制
御できることと、複数のそのような書込みデバイスが１
つのコンピュータ（可能な限り遠く）によって制御でき
ることである。中心の書込みデバイスは、異なるコンピ
ュータによって操作されることができる。

【００１６】前記化合物は、酢酸パラジウム、パラジウ
ムアセチネルアセトネート、パラジウムクロライド、酢
酸コバルト、酢酸ニッケル、ギ酸銅、ネオデカン酸銀、
シクロペンタジエニルパラジウムまたはシクロペンタジ
エニルパラジウムクロライド、その他のような有機金属
および他の金属含有化合物であり、それら化合物は６０
ｎｍ〜４００ｎｍの範囲のＵＶに強い吸収バンドを有す
る。使用される溶媒は、例えばクロロホルム、アルコー
ル、水、その他である。

【００１７】噴射パラメータ、特に流量割合Ｑは適用状
態に応じて適合されることができる。前記流量割合は、
で与えられる。

【００１８】ここで、ｆはパルス周波数であり、Ｔはパ
ルス時間であり、μは前記溶液の粘度であり、ｒ０　は
前記ノズル開口の半径であり、Ｒは前記キャピラリの半
径であり、Ｋは定数であり、（ｐ１　−ｐ２　）は圧力
勾配であり、そしてＬは前記キャピラリの長さである。

【００１９】前記溶液が酢酸パラジウムを含むクロロホ
ルムである例としてのみ引用される。さらに、粉末の形
態であるシクロペンタジエニルパラジウムをアルコール
または水に溶解し、その溶液を基板に塗布することも可
能である。同様に溶液を形成するためにアルコールまた
は水に溶解された粉末化されたシクロペンタジエニルパ
ラジウムクロライドの使用も可能である。同時に、前記
溶液は好ましくは金属層が０．５〜５０ｎｍの厚さを持
つような厚さで前記基板に塗布される。

【００２０】水溶解性化合物の場合、塗布溶液（書込み
構造物１２）を放射前にオーブンで乾燥することがより
好都合であるかもしれない。

【００２１】第２工程処置において、ＵＶ放射は前記薄
い有機金属層構造物を露光することによって非導体有機
金属化合物の分解を達成し、相当する金属の堆積物（基
板表面に有機金属吸収剤を作る触媒のＵＶ促進堆積物）
をもたらすために用いられる。紫外光は、実質的に前記
基板表面上で活性物と影響し合うのみであるので、基板
材料は影響を受けない。基板材料の性質は、堆積工程で
意味のない役割を果たすのみである。使用される前記Ｕ
Ｖ源は、好ましくは望ましいは波長を有する一貫しない
エキサイマ光源である。そのような高出力放射体の詳述
は、ヨーロッパ公開明細書０，２５４，１１１に見出だ
される。高出力放射体は、一端が冷却された金属電極と
１つまたは２つの絶縁体によって結合され、かつ通常の
ガスまたは混合ガスが満たされる放電空間からなる。前
記絶縁体および前記絶縁体の前記放電空間から隔てられ
た表面に位置される第２の電極は、暗電気的放電によっ
て作られる放射に対して透明である。この構成とガス充
填の適切な選択は、高効率を有する大領域ＵＶ高出力放
射体を生じる。キセンノンのガス充填によって、前記高
出力放射体は１６０〜１９０ｎｍ、この場合最大１７２
ｎｍの波長を有するＵＶ放射を生じさせることができる
。クリプトンおよび塩素のガス充填によって、２１０〜
２３０ｎｍの波長を有するＵＶ放射が生じされることが
できる。キセノンと塩素のガス混合物によって、前記高
出力放射体は３００〜３２０ｎｍの波長を生じさせるこ
とができる。前記高出力放射体は、準パルスモードで操
作する。被覆されるべき基板がその全面に亘って金属構
造物で供される場合、高出力放射体は放射が前記基板表
面の寸法に相当して守備されるものが用いられる。条件
、適用厚さおよび基板表面とＵＶ高出力放射体間の距離
によって、放射は数秒から数分間で許容されることがで
きる。

【００２２】既に述べられたＵＶ高出力放射体の代りに
、高出力水銀ランプは金属層を形成するのに同様に用い
ることができる。同時に、使用されるＵＶ高出力放射体
または高出力水銀ランプの外面的形態は被覆される前記
基板の外面的形態に一致されることができる。例えば、
コンベアベルト上で２回繰り返して方形の基板の被覆を
遂行することが完全に可能である。この目的のために、
前記ランプの外面的形態は被覆される前記基板の方形断
面に対して一致される。さらに、前記ランプ長と前記基
板が置かれる前記ベルト速度は、個々の基板がそれらの
表面に金属層を形成するのに必要であるのと同様な長さ
のランプ下を通過するのような手法により互いに一致さ
れる。望ましい製造速度は、前述したパラメータの選択
によって達成されることができる。

【００２３】第３工程処置において、無電解化学プロセ
スまたは直接電気めっきプロセスは実質的な層構造物を
もたらすために適用される。この関連において、Ｃｕ、
Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｓｎその他のよ
うな多様の金属は構造物化された様式で堆積されること
ができ、少なくとも１００μｍ以上の厚さの層を達成す
ることが可能である。

【００２４】前記活性化された領域は、市販の浴で無電
解的に金属化される。典型的な浴温度は、室温から１０
０℃の範囲である。汎用技術である真空およびスパッタ
リングでの気相成長に比べて、化学金属被覆プロセスは
高い層厚さを達成できることに加えて、複雑形状試料の
金属被覆が均一層厚さ配分を可能にするという重要な有
益さを有する。この技術の利点によって、曲がった表面
に金属被覆することも可能となる。しばしば用いられる
化学金属被覆プロセスにおいて、前記技術と比較すれば
約１２の湿式化学浴は実質的な金属被覆浴が使用される
前に予備処理および表面のみの活性化にとって必要であ
る（例えばシップレープロセス）。金属層を構造化する
には、さらなる工程処置（レジスト被覆、光露光、レジ
ストのエッチングおよび金属層の形成、レジスト残留物
の除去）がそれから必要であり、それゆえ合計約２０工
程処置は構造物化された金属層を製造するために不利益
に必要である。

【００２５】部分金属層の製造および連続製造に適する
完全な装置は、例えばコンピュータ制御溶液噴射ペン、
一貫しないエクサイマ放射源および化学金属被覆浴から
なり、そしてモニタに用いられる付加的なマイクロスコ
ープも可能である。構造物化された基板は、これらの環
境下で連続操作により高いスループットで製造される。 重要な用途は、回路変更；回路の修理および列整列にお
いてさらに見られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部分金属層製造装置を示す概略図。

【符号の説明】

１…書込みデバイス、２…容器、６…圧電コンバータ、
７…ノズル、９…コンピュータ制御ＸＹＺ座標テーブル
、１０…基板、１２…書込み構造物。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属含有化合物、特に有機金属化合物
   は書込みデバイスの助けにより基板に前記金属含有化合
   物、特に有機金属化合物を含む溶液膜の形態で塗布され
   、前記金属含有化合物、特に有機金属化合物はそれから
   所定波長のＵＶ光の作用で露光されることを特徴とする
   金属含有化合物、特に有機金属化合物より光源からの放
   射によって基板上に部分的な金属層を製造する方法。
2. 【請求項２】　　金属層を製造するために、塗布された
   前記溶液はＵＶ放射体またはＵＶ高出力放射体の照射で
   露光されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　金属層を製造するために、塗布された
   前記溶液は６０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有するＵＶ放
   射を生成する高出力放射体を用いて照射されることを特
   徴とする請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　金属層を製造するために、溶液はその
   金属成分がパラジウム、銅、白金、コバルト、ニッケル
   、銀または金で形成されるものを用いることを特徴とす
   る請求項１乃至３いずれか記載の方法。
5. 【請求項５】　　金属層を製造するために、溶液は酢酸
   パラジウム、パラジウムアセチネルアセトネート、パラ
   ジウムクロライド、酢酸コバルト、酢酸ニッケル、ギ酸
   銅、ネオデカン酸銀、シクロペンタジエニルパラジウム
   またはシクロペンタジエニルパラジウムクロライドの形
   態で前記基板に塗布されることを特徴とする請求項１乃
   至４いずれか記載の方法。
6. 【請求項６】　　クロロホルム、アルコールまたは水は
   溶媒として用いられることを特徴とする請求項１乃至５
   いずれか記載の方法。
7. 【請求項７】　　前記金属層は、無電解化学または電気
   めっき金属被覆によって強化されることを特徴とする請
   求項１乃至６いずれか記載の方法。
8. 【請求項８】　　Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ
   、Ｃｒ、Ｓｎのような前記金属は、構造物化された様式
   で堆積されることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】　　部分的な層は、有機または無機物質か
   らなる基板の表面に塗布されることを特徴とする請求項
   １乃至８いずれか記載の方法。
10. 【請求項１０】　　入口において金属含有化合物、特に
    有機金属化合物を含む溶液が供給されることが可能で、
    出口において前記溶液をノズル（７）を通して基板に塗
    布する書込みデバイス（１）、所望の手段でＸＹＺ方向
    に互いに関連して移動される書込みデバイス（１）と基
    板（１０）によって特徴付けられる金属含有化合物、特
    に有機金属化合物より光源からの放射によって基板上に
    部分的な金属層を製造する装置。
11. 【請求項１１】　　前記溶液は、圧電コンバータ（６）
    の助けによりノズル（７）から押し出されることを特徴
    とする請求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】　　書込みデバイスがフェルトチップペ
    ンであることを特徴とする請求項１０記載の装置。
13. 【請求項１３】　　書込みデバイスがボールペンである
    ことを特徴とする請求項１０記載の装置。
14. 【請求項１４】　　書込みデバイスが万年筆であること
    を特徴とする請求項１０記載の装置。
15. 【請求項１５】　　書込みデバイスが製図ペンであるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の装置。
16. 【請求項１６】　　前記基板は、コンピュータ制御され
    た座標テーブル上に取り付けられることを特徴とする請
    求項１０ないし１５いずれか記載の装置。
17. 【請求項１７】　　前記書込みデバイス（１）は、コン
    ピュータ制御によりＸＹＺ方向に移動可能であることを
    特徴とする請求項１０ないし１６いずれか記載の装置。