KR20010072185A - 무전해 도금을 위해 기판에 촉매를 프린트하는 방법 - Google Patents

무전해 도금을 위해 기판에 촉매를 프린트하는 방법 Download PDF

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Abstract

두 가지의 경우에 있어서, 기판을 프린트하기 위하여 기판의 표면 위로 프레스되는 패턴 처리된 표면이 있는 스탬프를 이용하고, 프린트된 기판을 도금욕에 담금으로써 무전해 도금 중에 금속 도금이 일어나는 기판 상에 촉매 패턴을 제공하여 기판 상에 전도성 재료를 무전해 도금하는 방법이 제안된다.
한 가지 경우에 있어서, 상기 스탬프는 기판의 표면으로 변형되는 촉매 잉크에 의해 그 패턴이 습윤될 수 있도록 예비 처리된다. 다른 경우에 있어서, 레지스트 재료를 운반하는 스탬프에 의해 패턴 처리되는 기판의 표면 상에 촉매층이 제공되어, 후속되는 엣칭 과정에서 무전해 도금을 위한 원하는 촉매층 패턴이 얻어진다.

Description

무전해 도금을 위해 기판에 촉매를 프린트하는 방법{METHOD FOR PRINTING A CATALYST ON SUBSTRATES FOR ELECTROLESS DEPOSITION}
금속과 같은 전도성 재료를 무전해 도금하는 것은 프린트 기판에 미세한 금속 패턴을 형성하는 데 이용되는 공지의 방법이다. 무전해 도금은 자가 촉매 작용형 산화 환원 과정(autocatalystic redox process)에 의해 일어나는데, 상기 과정에서, 도금되는 금속의 양이온은 도금욕에 용해된 환원제에 의해 도금욕으로부터, 도금을 개시하는 데 사용되는 촉매의 표면 위로 환원된다. 따라서, 비촉매성 표면은 먼저, 금속화 과정이 일어나기 전에 팔라듐과 같은 촉매에 의해 활성화되어야 한다.
촉매성 기판의 선택적인 비활성화에 의해 또는 비반응성 표면의 촉매에 의한 선택적 활성화에 의해 선택적인 무전해 도금을 달성할 수 있다. 현재의 무전해 도금 과정은 촉매 패턴을 기판 상에 형성하는 포토 패턴 처리(photopatterning)에 의존한다. 그러나, 이러한 접근법은 고가의 리쏘그래픽 도구 및 설비를 필요로 한다. 더욱이, 패턴 처리되는 촉매층을 도금하여 큰 기판을 코팅하는 것은 사소한 일이 아니며 비용이 많이 소요된다.
패턴 처리된 촉매를 생성하는 다른 접근법은, Langmuir 1996, 제1275면 내지 제1380면에 게재된 피.씨. 하이드버(P.C.Hidber)의 "팔라듐 콜로이드의 마이크로컨택트 프린트: 구리의 무전해 도금에 의한 마이크론 크기의 패턴 처리"라는 논문에 개시되어 있다. 상기 논문에 있어서, 촉매를 표면 상에 마이크로컨택트 프린트하기 위하여, 마이크론 크기의 패턴이 있는 스탬프가 사용된다. 먼저, 마이크로 크기의 패턴이 있는 스탬프를 콜로이드 용액으로 잉크 처리하는데, 상기 용액은 후속하여, 예컨대 구리를 선택적으로 무전해 도금하기 위한 촉매 역할을 한다. 이 예에서, 상기 스탬프는 엘라스토머 재료로 제조되고, 팔라듐 콜로이드가 용해되어 있는 톨루엔 용액으로 잉크 처리된다. 팔라듐 콜로이드로 피복된 스탬프의 잉크 처리되고 미소 패턴 처리된 표면과 기판의 표면을 접촉시키기 전에, 기판의 표면을 예비 처리하여 촉매와 타겟 기판 사이의 상호 작용을 증대시킨다. 상기 기판의 예비 처리는 표면을 세정하는 것, 표면 하이드록실군(hydroxyl groups)을 형성하기 위해 표면을 산화 시키는 것, 기판을 유기실레인(organosilanes) 용액, 에탄올 또는 헵탄에 담금으로써 표면을 실레인처리(silanization)하는 것을 포함한다. 기판의 표면을 예비 처리한 후에, 스탬프를 예비 처리된 기판 위에 가하여 기판 표면과의 접촉 영역에 팔라듐 이온을 전달함으로써 팔라듐 촉매 패턴을 형성한다. 스탬프를 기판 표면으로부터 제거한 후에, 그 기판을 큐프레이트(cuprate)와 같은 금속 이온이 용해되어 있는 도금욕에 담근다. 기판이 팔라듐 콜로이드로 활성화되어, 촉매가 프린트된 금속 구리 구조가 형성되는 금속화 과정이 일어난다.
그러나, 전술한 기법은 중대한 결점이 있다. 첫째, 콜로이드는 액체 내에 응집된 입자이고, 인력(引力)에 의해 함께 유지되어, 개개의 성분보다 훨씬 더 큰 크기의 집단을 형성하고, 그 결과 중력이 작용하여 고체-액체 계면(예컨대, 화학 플라스크의 바닥과 스탬프의 표면)에 제어되지 않은 도금이 일어날 수 있다. 둘째, 이들 인력의 순수 성질로 인해 콜로이드 용액을 오랫 동안 사용할 수 없고, 촉매 콜로이드가 함유된 잉크 용액은 그 준비 후에 새롭게 사용해야만 한다. 이러한 두가지 점은 잉크 처리한 후에 팔라듐 콜로이드를 스탬프 상에 균질하게 분배하는 데 악영향을 주어, 팔라듐 콜로이드가 비균질하게 분배되고, 결국 기판 표면에 프린트된 콜로이드 촉매의 두께 및 밀도는 불규칙해지며, 이로 인해 촉매로 피복된 기판 영역 위로 금속층이 불규칙하게 무전해 도금된다.
또한, 팔라듐 콜로이드의 전형적인 미소 치수(microscopic scale)는 무전해 도금된 구리 패턴의 선명도를 제한하는데, 왜냐하면 콜로이드 종(種)의 평균 치수는 최대 0.5 ㎛에 이를 수 있기 때문이다.
또한, 상기 팔라듐 콜로이드는 물 또는 에탄올과 같이 통상적으로 사용되는 대부분의 용매에서 잘 용해되지 않는다. 그러나, 팔라듐 콜로이드에 대한 용매로서 톨루엔이 사용되는 경우, 그 서스펜션은 상기 용액에서 수개월에 걸쳐 안정적이고 반응성이 있지만, 톨루엔은 많은 종류의 중합체에 대해 강한 용매이고, 예컨대 스탬프를 톨루엔에 담그거나 톨루엔으로 피복할 때 단 한번 사용한 후에, PDMS(Polydimethylsiloxane)제(製) 스탬프를 파괴한다. 실험에 따르면, 상기 엘라스토머 스탬프가 그 스탬프의 잉크 처리 중에 톨루엔 박막(薄膜)으로 피복되면, 톨루엔은 짧은 잉크 처리 시간 동안에도 상기 스탬프를 현저하게 부풀게 하여, 미소 패턴에 국부적인 왜곡 및 넓은 범위의 왜곡을 야기하며, 프린트 중에 스탬프와 기판 사이의 접촉 품질을 저하시킨다.
본 발명은 잉크가 도포되는 표면이 있는 스탬프를 사용하고, 상기 잉크와 예비 조절 처리된 기판 사이의 친밀도를 증대시키는 시드층을 제공함으로써 기판을 예비 조절 처리하며, 상기 스탬프의 표면을 예비 조절 처리된 표면과 접촉하게 함으로써 종래 기술의 전술한 모든 단점을 방지하는, 전도성 재료를 기판에 무전해 도금하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 방법은 스탬프가 잉크 처리되는 용매에 의해 야기되는 스탬프의 변형을 방지한다. 금속을 패턴 형태로 기판 상에 고품질로 무전해 도금하기 위하여, 본 발명은 패턴화된 촉매층을 균질한 두께, 고순도 및 고밀도로 상기 기판에 도금하는 것도 목적으로 한다.
본 발명은 잉크가 도포되는 표면이 있는 스탬프(stamp)를 사용하고, 상기 잉크와 예비 조절 처리(preconditioning)된 기판 사이의 친화도를 증대시키는 시드층(seed layer)를 제공함으로써 기판을 예비 조절 처리하며, 상기 스탬프의 표면을 예비 조절 처리된 기판과 접촉시켜, 전도성 재료를 기판 상에 무전해 도금하는 방법에 관한 것이다. 상기 스탬프를 기판으로부터 제거한 후에, 상기 프린트된 기판을 도금욕에 담그는데, 상기 도금욕에는 금속 이온이 용해되어 있고 그 이온은 상기 기판의 프리트된 영역에 적층(도금)되어 금속 구조를 형성한다.
도 1은 패턴 처리된 스탬프로 촉매를 예비 조절 처리된 기판 위에 프린트하고, 무전해 도금을 이용하여 금속으로 상기 기판을 장식하기 위하여 상기 프린트된 촉매 패턴을 이용하는 일련의 과정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 무전해 도금을 위해 기판을 코팅하는 촉매층을 패턴 처리하는 일련의 과정을 나타내는 개략도이다.
본 발명은 전도성 재료를 기판 상에 무전해 도금하는 방법에 관한 것이다. 상기 기판은 유리, 실리콘이 도핑되거나 도핑되지 않은 것, SiO2, 또는 중합체로 제조되는 것이 바람직한 비전도성 또는 전도성 재료일 수 있다. 이어서, 상기 기판은 스탬프 상의 잉크로부터 타겟 기판에 금속을 무전해 도금하기 위한 촉매 입자를 제공하기 위하여 잉크 처리된 스탬프를 사용하는 마이크로컨택트 프린트에 의해 패턴 처리된다. 프린트하기 전에, 상기 기판은 먼저 상기 잉크로부터의 촉매 입자와 기판 사이의 친밀도를 증대시키는 시드층으로 예비 조절 처리된다. 두께가 적어도 0.5 nm인 증발된 티타늄 박막이 시드층으로 적합하다. 액상으로부터 타겟 기판에 부착되는 졸(sol) 또는 용액으로부터 형성된 얇은 자기 어셈블리형 단층(thin self-assembled monolayer)도 시드층으로 사용될 수 있다. 별법으로서, H2SO4/H2O2와 같은 산화제를 함유하는 용액에 담그거나 O2계 플라스마 처리에 의해 단순히 산화시킴으로써 기판을 친수성(親水性)으로 하는 것도 가능하다. 프린트되는 촉매와 기판 사이의 상호 작용을 증대시키기 위하여, 기계식 폴리싱, 가스상 엣칭 또는 습식 화학 엣칭(wet chemistry etch)에 의해 기판의 표면을 거칠게 하는 것도 가능하다.
스탬프의 표면이 임의의 극성 잉크에 의해 습윤될 수 있도록 하기 위하여, 그 스탬프의 표면은 예비 처리되기도 한다. 이는 직접적으로 잉크에 극성 촉매 또는 극성의 촉매 전구 물질을 사용할 수 있도록 해주고, 팔라듐 콜로이드와 같은 콜로이드 촉매의 사용과 관련된 문제를 해결해 준다. 스탬프의 표면이 잉크에 의해 습윤될 수 있도록 하기 위하여, 스탬프의 표면을 먼저 O2플라스마에 노출시키거나 습식 화학에 의해 산화시킨다. 이러한 작업은 매우 바람직한데, 왜냐하면 촉매는 보통 극성이 있고, 패턴 처리된 스탬프를 형성하는 데 가장 좋은 재료는 친수성 재료인 PDMS이기 때문이다. 이와 같은 스탬프 표면의 친수성 상태는, 단순히 잉크를 스탬프 위에 도포함으로써 수성 또는 에탄올 잉크 용액으로부터 극성 촉매를 취함에 있어 매우 유리하다.
스탬프의 표면을 예비 처리하고 기판을 예비 조절 처리한 후에, 프린트 단계 중에 기판과 스탬프 사이의 접촉 영역에서 촉매가 스탬프로부터 기판으로 전달된다. 기판으로부터 스탬프를 제거한 후에, 초기에 스탬프 상에 있는 촉매 중 적어도 일부가 상기 기판의 표면에 잔류한다. 프린트된 촉매 패턴은 후속 단계에서 도금욕으로부터 구리와 같은 금속 이온의 무전해 도금을 개시하여 프린트된 촉매 패턴과 일치하는 금속 구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 주요 이점 중 하나는 안정적이고, 프린트 구조에 고선명도를 제공하며, 수성 또는 에탄올 용액에 잘 용해되는 분자 형태의 극성 촉매를 사용한다는 것이다.
예를 들면, [Cl2Pd(NC(CH2)16-CH3)2]는 구리의 무전해 도금에 적당한 촉매이며, 에탄올에서 안정적이다. Pd(Ⅱ) 복합체(complexes)는 이러한 방법에 사용될 수 있는 다른 촉매인데, 왜냐하면 그 복합체는 구리를 무전해 도금하기 위한 촉매이고 에탄올 및/또는 물에 용해될 수 있기 때문이다. 이러한 복합체로는, 예컨대 Pd(Ⅱ)Cl4 2-, Pd(Ⅱ)Cl3(H20)-, Pd(Ⅱ)Cl2(H20)2, [Cl2Pd(Ⅱ)(NC-CH3)2], [Cl2Pd(Ⅱ)(NC-(CH2)n-CH3)2](n>0) 등이 있다(그러나, 이에 한정되는 것은 아니다).
촉매 복합체를 특정한 산화 상태로 할 필요가 없다. 촉매 복합체는 음(-)또는 양(+)으로 하전되거나 중성일 수 있고, 특히 촉매 금속은 산화되고, 부분적으로 산화되거나 중성일 수 있다. 촉매의 전하와는 독립적으로, 촉매는 물 또는 에탄올에 용해 가능하게 극성을 띤다. 산화된 촉매를 사용하여 그 촉매를 프린트할 수도 있지만, 상기 촉매는 프린트 중에 또는 도금욕에 도출되기 전에 또는 도금욕에 노출될 때 환원된다. Pd(Ⅱ)를 사용하는 경우, 상기 기판을 조절 처리하는 티타늄층 및/또는 도금욕의 포름알데히드와 같은 화학종에 의해 프린트 중에 Pd(0)(금속 팔라듐)으로 환원된다. 양자의 경우에 있어서, 티타늄 또는 도금욕의 화학종은 산화되고, Pd는 기판의 표면 상에 환원된다. 프린트를 위해 산화된 팔라듐 복합체가 사용되는 경우, 프린트 중에 또는 도금욕에 있을 때 그 복합체의 Pd(0)로의 환원에 의해 구리와 같은 금속의 무전해 도금에 대해 촉매적으로 반응성이 된다.
전술한 바와 같이, 상기 기판의 표면은 촉매와 기판 사이의 친밀도를 증대시키는 시드층을 제공함으로써 예비 조절 처리된다. 티타늄층을 기판의 표면에 도금하는 것의 별법으로서, 자기 어셈블리에 의해 예컨대 유리와 같은 산화물 상의 트리클로로실레인으로 단층들이 형성될 수 있다. 트리클로로실레인은 분자의 트리클로로실레인 화학흡수부(chemisorbing part)와 간섭하지 않는 작용기(function)로 작용기화될 수 있다. 예를 들면, 트리클로로실레인-알킬클로라이드, 트리클로로실레인-알킬브로마이드, 트리클로로실레인-알킬이오딘, 트리클로로실레인-알켄이 있다. 단층들은 클로로디메틸실레인, 디클로로메틸실레인, 트리메톡시실레인으로부터 어셈블리될 수도 있는데, 이들은 모두 그 알킬 체인 상에 작용기화되어 있거나 그렇지 않다. 단층들은 디메틸메톡시실레인, 메틸디메톡시실레인, 트리메톡시실레인, 디메틸에톡시실레인, 메틸디에톡시실레인 또는 트리에톡시실레인으로부터 어셈블리될 수도 있다. 이들 모든 화합물에 대하여, 알킬 체인은 실레인 화학흡수군과 양립 가능한 작용기로 작용기화될 수 있는데, -NH2, -NHR, -NRR', -Cl, -Br, -vinyl, -SH, -CN, -(폴리에틸렌 글리콜)이 가능한 작용기이다.
시드층을 형성하는 다른 방법은 액상으로부터의 졸을 기판의 표면에 부착하는 것이다. 졸에는 실리케이트 졸, 알루미네이트 졸, 티타네이트 졸 등이 있을 수 있다.
전술한 것 이외에, 기판의 표면은 O2계 플라스마 처리에 의해 또는 H2SO4/H2O2와 같은 산화제를 함유하는 용액에 담구어 단순히 산화시킴으로써 친수성이 되도록 할 수 있다. 표면상으로 표면의 성질을 변형하는 다른 방법으로서 기판의 표면을 엣칭하는 것이 있다. 기판을 SnCl2용액에 담그는 것도 적당한 방법인데, 왜냐하면 그와 같이 함으로써 SnCl2가 있는 유리 및 산화 규소와 같은 산화물 표면이 유도되고, 이는 후속하여 PdCl2와 같은 촉매를 프린트 중에 상기 표면에 고정한다.
그러나, 기판의 이러한 이전의 변형 중 하나는 촉매와 표면 사이의 친밀도를 증대시키고, 표면에서의 확산을 감소시키며, 촉매와 금속의 기판에의 고착성(adhesion)을 증대시키는 데 이점이 있다.
전술한 방법의 경우와 마찬가지로, 마이크로컨택트 프린트 기술을 이용하여기판에 전도성 재료를 무전해 도금하는 본 발명의 제2 방법을 설명한다. 예컨대, 스탬프의 표면을 O2플라스마에 노출시켜 스탬프를 예비 처리함으로써 스탬프의 표면을 친수성으로 하는 전술한 방법과는 대조적으로, 본 발명의 제2 방법에서는 상기 스탬프는 예비 처리되지 않지만 폴리디메틸실록세인과 같은 엘라스토머 재료로 이루어진다. 이 방법에 있어서, 상기 촉매 재료는 시드층 형태로 기판의 표면 상에 제공된다. 상기 시드층은 후속되는 도금 단계에서 용액으로부터 금속 이온을 무전해 도금하기 위한 촉매로서 작용하는 금층(gold layer)인 것이 바람직하다.
상기 촉매층은 프린트 단계 전에 기판을 균질하게 코팅하고, 이어서 이전에 레지스트 형성 재료로 잉크 처리된 스탬프를 사용하여 그 위에 레지스트를 프린트함으로써 패턴 처리될 수 있다.
상기 레지스트를 촉매층 위에 형성하는 데 적당한 재료로는 씨올(thiols)이 있다. 첫째, 상기 스탬프는 에탄올 내의 씨올 용액으로 잉크 처리되어야 한다. N2와 같은 가스를 유동시켜 에탄올을 활성적으로 증발시킨 후에 또는 에탄올이 스탬프의 표면으로부터 그 자체로 증발되게 한 후에, 씨올이 스탬프의 표면 상에 그리고 그 표면 아래 부근에 남아 있게 된다. 두 번째 단계에서, 상기 기판을 코팅하는 촉매층 위로 상기 잉크 처리된 스탬프를 프린트하면, 씨올 분자자 스탬프로부터 촉매 위로 이동되어 레지스트가 촉매 상에 국부적으로 형성된다. 이어서, 상기 촉매는 기판 상에 촉매가 없이 남아 있는 영역을 얻기 위하여, 예컨대 레지스트 재료로 피복되지 않은 영역에서의 엣칭 과정에 의해 기판으로부터 제거된다. 상기 엣칭 과정에 의해 기판에는 금으로 이루어진 촉매 패턴이 형성되는데, 이는 어떤 용액으로부터 금으로 덮인 기판의 일부 위로 금속 이온을 무전해 도금하는 것을 선택적으로 촉매 작용시킬 수 있다. 상기 금 상의 레지스트는 무전해 도금 단계에서 금의 촉매 활동을 차단하는지 여부에 따라 무전해 도금 전에 벗겨지거나 적소에 남아 있을 수 있다.
상기 스탬프의 표면 위로 도포되는 레지스트 재료는 금 상의 씨올-유도형 분자의 자기 어셈블리형 단층(self-assembling monolayers of thio-derivatized molecules), 금 상의 이황화물, 금 상의 폴리씨올(polythiols) 또는 폴리이황화물(polydisulfides)을 기본으로 할 수 있다. 이들 분자는 금 기판에의 접합을 방해하지 않는 유기 작용기 및 무기 작용기로 유도될 수 있다. 이러한 작용기의 예로는 모든 형태의 알킬 체인 및 퍼플루로체인(perflurochains)을 포함하고, 체인에서의 이중 결합 또는 삼중 결합, -OH, NH2, -SH, -CN, -SR, -COOH, -폴리에틸렌-글리콜 작용기, Br, Cl 또는 I와 같은 할라이드(halides), 실록세인 체인을 포함할 수 있다.
촉매 재료로서 금 이외에, 구리 및 은도 기판 표면에 코팅되는 촉매 시드층으로서 적합하다. 팔라듐 및 플라틴도 잉크로부터의 분자가 이들 금속에 대하여 이소니트라일(isonitriles) 및 포스핀(phosphines)과 같이 화학흡수군을 갖고 있는 경우에는 적당한 촉매 시드층이다.
상기 촉매층을 패턴 처리된 스탬프로 기판 위에 프린트하고, 촉매 재료를 엣칭에 의해 기판으로부터 선택적으로 제거한 후에, 상기 패턴 처리된 기판을 구리,니켈, 코발트, 은 또는 금과 같은 금속의 이온이 용해된 도금욕에 담근다.
이하에서, 개략적인 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 특징들은 그 크기로 축소하여 나타낸 것은 아니라는 것에 유의하여야 한다.
도 1의 (a) 단계에서, 엘라스토머 재료, 바람직하게는 폴리디메틸실록세인으로 만들어진 스탬프(1)가 도시되어 있다. 스탬프(1)의 하부면에는 임의의 크기로부터 나노미터 크기에 이르는 치수의 미소 구조 패턴(2)이 있다. 이러한 형태의 스탬프를 제조하는 방법은 당업계에 공지되어 있고, 따라서 그 방법은 본 발명의 주제가 아니다.
제2의 (b) 단계에서, 스탬프(1)는 친수성 표면(3)을 얻기 위하여 그 하부면을 O2-플라스마에 노출시킴으로써 적어도 그 하부면이 예비 처리된다. 이와 같은 예비 처리는 촉매가 보통 극성을 띠고, 스탬프(1)는 친수성 재료인 폴리디메틸실록세인으로 제조되기 때문에 바람직하다. 적절한 기계적 특성을 갖는 스탬프를 제조하는 데 사용할 수 있는 다른 중합체는 또한 소수성(疏水性) 재료이다. 따라서,스탬프(1) 표면의 친수성 상태는, 단계 (c)의 도면에 도시한 바와 같이 스탬프(1)의 패턴 처리된 구조(2)를 촉매 잉크로 단순히 피복하거나 촉매 잉크에 담금으로써, 수성 또는 에탄올 잉크 용액으로부터 극성 촉매를 취함에 있어 매우 본질적인 것이다. 분자 형태의 촉매가 제공되어 있는 잉크층(4)에 의해 습윤되어 있는 스탬프가 도시되어 있다.
잉크의 용매는 물 또는 에탄올을 기본으로 하는데, 이는 스탬프의 형태나 구조를 파괴하지 않으면서 스탬프와 양립 가능한 용매이다. 사용된 분자성 촉매는 에탄올 및/또는 물에 용해될 수 있고, 특별한 리간드가 부착된 산화 상태의 Pd(Ⅱ), 예컨대 [Cl2Pd(NC(CH2)16-CH3)2]를 기본으로 한다.
기본적으로, 상기 스탬프는 그 친수성 처리 후에 주변 조건하에서 영구적으로 친수성 상태로 남아 있지는 않지만, 친수성 스탬프는 그 친수성 성질을 보존하고 오염되지 않도록 순수한 물에 담금으로써 저장될 수 있다.
스탬프를 촉매 잉크에 최대 30초 동안 담그거나 그 잉크로 스탬프를 피복함으로써 촉매액으로 이루어진 얇은 층(4)을 스탬프 위에 도포한 후에, 그 스탬프의 하면은 프린트 처리 단계 준비를 위해 송풍 건조된다.
도 1의 (a) 단계 내지 (c) 단계 이외에, (d) 단계에 도시된 것과 같은 기판(5)은 그 기판(5)의 표면을 시드층(6), 예를 들면 티타늄층으로 코팅하여 예비 조절 처리된다. 티타늄층을 기판(5)의 표면에 도금하는 것은 공지의 증발 기법을 이용하여 수행될 수 있다.
(e) 단계에서, 스탬프(1)를 기판(5)의 표면에 프린트하고 그 스탬프를기판(5)으로부터 분리한 후의 결과가 도시되어 있는데, 상기 프린트 단계에 의해 촉매 패턴(7)이 기판(5)의 시드층(6) 상에 잔류하게 된다.
최종 (f) 단계에서, 상기 패턴 처리된 기판은 금속 이온을 함유하는 도금욕에 담궈지는데, 상기 금속 이온은 더욱 선택적으로 도금된 금속층(8)으로서 패턴 처리된 촉매층(7) 상에 도금된다.
도 2는 프린트 기법에 의해 촉매층을 패턴 처리하는 본 발명의 다른 방법을 나타낸다.
(a) 단계에서, 하부면에 패턴(2)이 마련된 패턴 스탬프(1)가 도시되어 있다. 다음에, 스탬프(1)의 패턴 처리된 표면(2)은 (b) 단계에서 스탬프를 레지스트 재료 용액에서 잉크 처리함으로써 레지스트 형성 재료(9)로 피복된다.
스탬프(1)의 준비 이외에, (c) 단계에서 도시된 기판(5)은 금으로 이루어진 고밀도, 균질한 두께, 양호한 순도의 촉매층(10)으로 코팅된다. 예컨대, 증발에 의해 얻는 상기 촉매층의 품질은 매우 좋지만, 예컨대, 유리로 이루어진 기판(5)을 콜로이드 금, 팔라듐 또는 Pd/SnCl2콜로이드 용액에 담금으로써 졸 또는 콜로이드가 있는 촉매층을 서스펜션 내에 놓는 것도 가능하다. 증발된 촉매층(10)의 기판(5)에의 고착성은 특히, 고착 촉진제(adhesion promoter)가 기판(5)과 촉매층(10) 사이에 사용되는 경우 매우 양호할 수 있다. 예컨대, 티타늄이 기판(5)의 표면 위로 직접 증발될 수 있고, 그 후에, 예컨대 금으로 이루어진 촉매층이 상기 티타늄층 위로 코팅된다.
중요한 다음의 (d) 단계는 촉매성이 바람직하지 않은 기판(5) 표면으로부터촉매를 주의 깊게 제거하는 것이다.
(e) 단계에서, 씨올 레지스트 재료(9)를 촉매층(10)의 표면 상에 프린트 한 후의 결과가 도시되어 있다. 엣칭 과정에 의해 제거될 수 있는 금 영역은 촉매층(10) 상의 프린트된 레지스트 패턴 사이에서 보호되지 않는다. 상기 엣칭 과정에 의해 (f) 단계에 도시된 기판(5)이 얻어지는데, 촉매 금 패턴(10)은 레지스트 재료(9)에 의해 피복되어 있다. 금 패턴(10) 상의 레지스트(9)는, 상기 레지스트 재료가 무전해 도금에 대한 금의 촉매 활동을 차단하는지 여부에 따라 무전해 도금 전에 (g) 단계에서 도시한 바와 같이 벗겨지거나 적소에 남겨질 수 있다. 프린트 방법의 최종 결과가 (h) 단계에서 도시되어 있는데, 상기 기판을 금속 이온이 용해되어 있는 도금욕에 담금으로써 금 패턴(10) 상에 금속층(8)이 선택적으로 무전해 도금되어 있다.

Claims (19)

  1. 잉크가 도포되는 표면이 있는 스탬프(1)를 사용하고, 상기 잉크와 예비 조절 처리된 기판 사이의 친밀도를 증대시키는 시드층(6)을 제공하여 기판(5)을 예비 조절 처리하며, 상기 스탬프(1)의 표면을 상기 예비 조절 처리된 기판(5)과 접촉하게 하여, 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법으로서,
    상기 스탬프(1)의 표면을 처리하여 그 표면이 상기 잉크에 의해 습윤될 수 있도록 하는 단계와,
    분자 형태의 촉매(4)이고 극성이 있는 상기 잉크로 피복된 스탬프(1)의 표면을 상기 기판(5) 위로 프레스하는 단계와,
    상기 촉매의 층(7)의 적어도 일부를 상기 기판(5) 위에 남겨 둠으로써 상기 스탬프(1)를 상기 기판(5)으로부터 분리하는 단계와,
    상기 촉매층(7)으로 피복된 상기 표면 영역에서 상기 기판(5)을 상기 전도성 재료(8)로 무전해 도금하는 단계
    를 포함하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스탬프(1)의 표면을 O2-플라스마에 노출시키거나 습윤 화학에 의해 상기 표면을 산화시켜 상기 스탬프(1)의 표면을 친수성 있게 하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 적어도 상기 스탬프(1)의 표면은 폴리디메틸실록세인(PDMS)으로 제조되는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스탬프(1)의 표면을 상기 촉매(4)를 함유하는 수성 또는 에탄올 잉크 용액에 담그는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매(4)는 에탄올에 용해된 [Cl2Pd(NC(CH2)16-CH3)2]와 같은 PdCl2를 함유하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판(5)을 적어도 티타늄을 포함하는 층으로 코팅하고, 용액으로부터 상기 기판(5) 위에 단층을 자기 어셈블리하며, 촉매용 리간드를 상기 기판(5) 위로 결합시키고, 액상으로부터의 졸을 상기 기판(5) 위에 부착하며, 상기 기판을 O2계 플라스마에 노출시키며, H2SO4/H2O2와 같은 산화제를 함유하는 용액에 상기 기판(5)을 담그며, 및/또는 상기 기판(5)을 SnCl2용액에 담금으로써, 상기 기판(5)을 친수성 있게 상기 기판(5)을 예비 조절 처리하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스탬프의 표면이 친수성 있게 상기 스탬프의 표면을 처리하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크는 액체 용매 또는 기체 용매에 용해되는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  9. 접촉 재료가 도포되는 표면이 있는 스탬프(1)를 이용하고, 시드층을 제공하여 상기 기판(5)을 예비 조절 처리하며, 상기 스탬프(1)의 표면을 기판(5)과 접촉하게 하여, 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법으로서,
    상기 시드층으로서 촉매층(10)을 상기 기판(5) 상에 제공하는 단계와,
    상기 접촉 재료로서 레지스트 재료(9)를 상기 스탬프(1)의 표면 위로 도포하고, 상기 레지스트 재료(9)의 층을 상기 스탬프(1)와 상기 기판(5) 사이에 형성함으로써 상기 스탬프(1)의 표면을 상기 기판(5) 위로 프레스하며, 상기 레지스트 재료(9)의 적어도 일부를 상기 기판(5) 위에 남겨둠으로써 상기 스탬프(1)를 상기 기판(5)으로부터 분리하는 단계와,
    상기 레지스트 재료(9)가 피복되어 있지 않은 영역에서 상기 기판(5)으로부터 상기 촉매층(10)을 제거하여 그 기판(5)에서 상기 촉매층(10)이 잔류하는 영역을 얻는 단계와,
    상기 잔류하는 촉매층(10)의 표면을 상기 전도성 재료(8)로 무전해 도금하는 단계
    를 포함하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 레지스트 재료(9)를 상기 기판(5) 상에 잔류하는 상기 촉매층(10)의 표면으로부터 제거하고 상기 촉매층(10)이 없는 표면을 얻는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 레지스트 재료(9)는 엣칭에 의해 상기 기판(5)으로부터 상기 코팅되지 않은 촉매층을 제거하도록 상기 촉매층(10)보다 덜 엣칭될 수 있는 재료로 이루어지는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  12. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레지스트 재료(9)는 씨올을 포함하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  13. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매층(10)은 금으로 이루어지는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판(5)을 도금욕에담금으로써 도금이 일어나는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 구리 이온과 같은 금속 이온이 상기 도금욕에 해리되어 있고, 그 이온은 상기 레지스트 재료(9)로 피복된 상기 표면 영역에 도금되거나 상기 잔류하는 촉매층(10)의 자유 표면 위로 도금되는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판(5)은 전도성 또는 비전도성 재료, 바람직하게는 Si/SiO2또는 유리로 이루어지는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스탬프(1)의 표면은 패턴 처리되는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 스탬프의 패턴 처리된 표면은 ㎛ 범위 미만의 구조를 제공하는 기판(5) 상에 전도성 재료(8)를 무전해 도금하는 방법.
  19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 따른 방법을 적용하여 얻을 수 있는 장치.
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