JPH0681153A - レーザによる金属の析出方法 - Google Patents
レーザによる金属の析出方法Info
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- JPH0681153A JPH0681153A JP5005668A JP566893A JPH0681153A JP H0681153 A JPH0681153 A JP H0681153A JP 5005668 A JP5005668 A JP 5005668A JP 566893 A JP566893 A JP 566893A JP H0681153 A JPH0681153 A JP H0681153A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/14—Decomposition by irradiation, e.g. photolysis, particle radiation or by mixed irradiation sources
- C23C18/143—Radiation by light, e.g. photolysis or pyrolysis
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 不活性基盤を金属溶液に接触させ、その後に
該表面を基盤によって吸収可能な波長のレーザ照射光
に、溶液を透して曝すことによって、パラジウム等の精
確で接着性の良い金属析出が得られる。該レーザ照射光
は、該基盤あるいは該溶液を熱的に活性化することなく
該基盤上に金属の析出を促進するために、電子を放出す
るのに有効なパワー密度とフルエンスを有す。 【効果】 基盤あるいは溶液を熱的に活性化することな
く、基盤上に精確で、接着性の良い金属析出が得られ
る。
該表面を基盤によって吸収可能な波長のレーザ照射光
に、溶液を透して曝すことによって、パラジウム等の精
確で接着性の良い金属析出が得られる。該レーザ照射光
は、該基盤あるいは該溶液を熱的に活性化することなく
該基盤上に金属の析出を促進するために、電子を放出す
るのに有効なパワー密度とフルエンスを有す。 【効果】 基盤あるいは溶液を熱的に活性化することな
く、基盤上に精確で、接着性の良い金属析出が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本出願は、ポリイミド等の絶縁材
料上における金属薄膜の形成に関する。その形成物は、
例えば、マイクロ回路やチップの製造において利用でき
る。本発明はまた、綿密に制御されたパワーとフルエン
スの条件下におけるレーザ光線を用いることによる、金
属基盤上への金属の無電解メッキの改良に関する。
料上における金属薄膜の形成に関する。その形成物は、
例えば、マイクロ回路やチップの製造において利用でき
る。本発明はまた、綿密に制御されたパワーとフルエン
スの条件下におけるレーザ光線を用いることによる、金
属基盤上への金属の無電解メッキの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】基盤上に金属をメッキするための工程に
レーザを組み込もうとする従来の試みは、扱いにくい数
段階の工程によるものかあるいは、基盤表面の温度を上
昇させるような条件で行われることを特徴としてきた。
そのため、基盤と金属の界面において温度勾配や歪みを
生じる可能性があった。
レーザを組み込もうとする従来の試みは、扱いにくい数
段階の工程によるものかあるいは、基盤表面の温度を上
昇させるような条件で行われることを特徴としてきた。
そのため、基盤と金属の界面において温度勾配や歪みを
生じる可能性があった。
【０００３】例えば、特開昭６３−８３２７９号（要
約）は、塩化パラジウム溶液から非金属基盤上に金属膜
をメッキする方法を述べている。この方法でメッキされ
た表面は、その後でその基盤上に銅メッキ膜を形成する
ために銅メッキ溶液中に浸される。この工程において、
レーザ光線と交差する平面内に基盤を移動することによ
って事前に決められたパターンが形成される。この開示
においては、レーザのパワーとフルエンスの重要性に対
する認識が示されていない。レーザ光線は、明らかに焦
点光線の形で基盤にあてられる。そのため、溶液が熱分
解しやすくなる。
約）は、塩化パラジウム溶液から非金属基盤上に金属膜
をメッキする方法を述べている。この方法でメッキされ
た表面は、その後でその基盤上に銅メッキ膜を形成する
ために銅メッキ溶液中に浸される。この工程において、
レーザ光線と交差する平面内に基盤を移動することによ
って事前に決められたパターンが形成される。この開示
においては、レーザのパワーとフルエンスの重要性に対
する認識が示されていない。レーザ光線は、明らかに焦
点光線の形で基盤にあてられる。そのため、溶液が熱分
解しやすくなる。
【０００４】それに替るものとして、特公開昭６０ー１
４９７８２号（要約）では、レーザ光線が基盤表面を照
射している間に、塩化パラジウムを含む溶液を基盤表面
上に吹き付けている。レーザ光線は基盤を熱し、パラジ
ウムは基盤の熱せられた領域との相互作用によって析出
される。
４９７８２号（要約）では、レーザ光線が基盤表面を照
射している間に、塩化パラジウムを含む溶液を基盤表面
上に吹き付けている。レーザ光線は基盤を熱し、パラジ
ウムは基盤の熱せられた領域との相互作用によって析出
される。
【０００５】同様に、米国特許第４，８２２，６３３号
は、基盤表面が熱せられあるいは熱的に活性化されるよ
うな条件の高エネルギーのレーザ光線を、基盤に照射し
ている。
は、基盤表面が熱せられあるいは熱的に活性化されるよ
うな条件の高エネルギーのレーザ光線を、基盤に照射し
ている。
【０００６】米国特許第４，５４４，６２６号では基盤
上で、光重合を促進する高エネルギーの紫外線照射を行
っている。この工程では、熱の発生を押さえることがで
きないが、熱せられる基盤に冷媒を循環させることによ
って熱の影響を受けないようにすることを図っている。
上で、光重合を促進する高エネルギーの紫外線照射を行
っている。この工程では、熱の発生を押さえることがで
きないが、熱せられる基盤に冷媒を循環させることによ
って熱の影響を受けないようにすることを図っている。
【０００７】特公開昭６２ー１４１６７８号（要約）
は、高エネルギーの光線に部品を曝す前に、感光性樹脂
を基盤に施している。このような工程は、樹脂を施し又
照射の後はその樹脂を除去するという余分の段階を必要
とする。
は、高エネルギーの光線に部品を曝す前に、感光性樹脂
を基盤に施している。このような工程は、樹脂を施し又
照射の後はその樹脂を除去するという余分の段階を必要
とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べた手順で
は、基盤内部および基盤表面おいて、高エネルギーの放
射線あるいはレーザ光線により無視できない量の熱が発
生することを容認しあるいは促進しさえするのが一般的
である。基盤表面が、基盤上に析出させようとする金属
イオンを含むような溶液に曝される例では、高エネルギ
ーの光源の使用によって、溶液までも熱せられ、特に基
盤表面付近において著しい。確かに、いくつかの析出機
構においては、その溶液−基盤界面及びその近傍におい
て溶液が熱せられることが、金属の析出を促進するため
に非常に望ましい場合がある。
は、基盤内部および基盤表面おいて、高エネルギーの放
射線あるいはレーザ光線により無視できない量の熱が発
生することを容認しあるいは促進しさえするのが一般的
である。基盤表面が、基盤上に析出させようとする金属
イオンを含むような溶液に曝される例では、高エネルギ
ーの光源の使用によって、溶液までも熱せられ、特に基
盤表面付近において著しい。確かに、いくつかの析出機
構においては、その溶液−基盤界面及びその近傍におい
て溶液が熱せられることが、金属の析出を促進するため
に非常に望ましい場合がある。
【０００９】しかしながら、熱の発生は、これまでは、
我慢しなければならないものと考えられてきた欠点であ
る。熱の発生は、例外なく温度勾配を生じ、それによっ
て析出条件、つまりは析出した膜、の精度や均一性を欠
いたりすることになる。その温度勾配によって、例え
ば、目的とするパターン中の特定の点における析出の制
御が困難になったりする。さらに熱の発生によって、特
に基盤内部に局在応力が発生し、それによっても基盤上
での目的とするパターン形成における精度および均一性
を欠くことになる。そのような応力に対処する必要性か
ら、比較的許容度が甘い膜も不完全なものとなる。しか
し、マイクロエレクトロニクスにおけるような用途で
は、析出した膜は、わずかの変動さえも許容できない、
非常に精確で微細な寸法の厚さと幅を有すことが要求さ
れる。
我慢しなければならないものと考えられてきた欠点であ
る。熱の発生は、例外なく温度勾配を生じ、それによっ
て析出条件、つまりは析出した膜、の精度や均一性を欠
いたりすることになる。その温度勾配によって、例え
ば、目的とするパターン中の特定の点における析出の制
御が困難になったりする。さらに熱の発生によって、特
に基盤内部に局在応力が発生し、それによっても基盤上
での目的とするパターン形成における精度および均一性
を欠くことになる。そのような応力に対処する必要性か
ら、比較的許容度が甘い膜も不完全なものとなる。しか
し、マイクロエレクトロニクスにおけるような用途で
は、析出した膜は、わずかの変動さえも許容できない、
非常に精確で微細な寸法の厚さと幅を有すことが要求さ
れる。
【００１０】従って、レーザを有効に利用することによ
って不活性基盤上に金属薄膜を析出させる工程に対する
要望があるが、それを行なう際に、利用する熱及びまた
は発生する熱による不精確さをうまく避けられるような
操作及び手順による方法が望まれている。
って不活性基盤上に金属薄膜を析出させる工程に対する
要望があるが、それを行なう際に、利用する熱及びまた
は発生する熱による不精確さをうまく避けられるような
操作及び手順による方法が望まれている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】これらおよび他の顕在す
る目的は、不活性基盤上に金属を析出させる本発明の工
程によって実現される。その工程は、析出させる金属の
イオンを含む溶液に基盤表面を接触させる段階と、前記
基盤によって吸収可能な波長のレーザ光源を供給する段
階と、前記基盤によって吸収可能な波長において前記溶
液を透して前記レーザ光に前記表面を曝す段階とよりな
り、最後の段階においては同時に、前記表面における前
記金属のイオンを還元するために、電子を放出するのに
有効なレーザ光のフルエンスと密度のレベルを維持す
る。それによって溶液あるいは基盤が熱によって活性化
することがなくなる。本発明の別の実施例では、前記基
盤が、前記レーザ光を吸収して前記金属イオンを還元す
るための電子を放出するのに有効な条件下で、前記溶液
を透して前記レーザ光に表面を曝している。それによっ
て溶液あるいは基盤が熱によって活性化することが避け
られる。
る目的は、不活性基盤上に金属を析出させる本発明の工
程によって実現される。その工程は、析出させる金属の
イオンを含む溶液に基盤表面を接触させる段階と、前記
基盤によって吸収可能な波長のレーザ光源を供給する段
階と、前記基盤によって吸収可能な波長において前記溶
液を透して前記レーザ光に前記表面を曝す段階とよりな
り、最後の段階においては同時に、前記表面における前
記金属のイオンを還元するために、電子を放出するのに
有効なレーザ光のフルエンスと密度のレベルを維持す
る。それによって溶液あるいは基盤が熱によって活性化
することがなくなる。本発明の別の実施例では、前記基
盤が、前記レーザ光を吸収して前記金属イオンを還元す
るための電子を放出するのに有効な条件下で、前記溶液
を透して前記レーザ光に表面を曝している。それによっ
て溶液あるいは基盤が熱によって活性化することが避け
られる。
【００１２】
【実施例】以上に示したように、本発明は、電気伝導性
が無く、かつ与えられるレーザ照射のエネルギーレベル
より小さいバンド・ギャップ（本質的にも、欠陥準位と
しても）を持つ不活性な基盤上に、正確な寸法の金属析
出を形成するために有用である。望ましい典型的な基盤
材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
及びポリイミド等の、ここで記述するような紫外線レー
ザ照射を良く吸収するポリマーが含まれる。他の例とし
ては、二酸化珪素と酸化タンタルがある。好ましい基盤
は、以下に例として記述するポリイミドである。
が無く、かつ与えられるレーザ照射のエネルギーレベル
より小さいバンド・ギャップ（本質的にも、欠陥準位と
しても）を持つ不活性な基盤上に、正確な寸法の金属析
出を形成するために有用である。望ましい典型的な基盤
材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
及びポリイミド等の、ここで記述するような紫外線レー
ザ照射を良く吸収するポリマーが含まれる。他の例とし
ては、二酸化珪素と酸化タンタルがある。好ましい基盤
は、以下に例として記述するポリイミドである。
【００１３】本発明を適用するポリマーとして利用され
る種々のポリイミドは、そのポリマー主鎖中にフタルイ
ミド構造があり、酸無水物とジアミンからポリアミク酸
を形成することによって汎用的に合成される。ポリアミ
ク酸は、熱的にあるいは化学的にポリイミドへと環化す
る。この前駆体であるポリアミク酸あるいはエステル
は、一般的に可溶性であるにもかかわらずそれが環化し
たポリイミドは、汎用的に用いられる溶液に対して不溶
である。この目的のために通常用いられる酸無水物は、
ピロメリック酸無水物（ＰＭＤＡ）、ビフェニルテトラ
カルボキシル酸無水物（ＢＰＤＡ）、あるいはベンゾフ
ェノンテトラカルボキシル酸無水物（ＢＴＤＡ）があ
り、典型的なジアミンとしては、メタあるいはパラジア
ニリン、４，４−ジアミノジフェニルプロパン、４，４
−ジアミノジフェニルメタン、４，４−ジアミノジフェ
ニルエーテル（オキシジフェニレンジアミン、またはオ
キシジアニリン、またはＯＤＡ）などがある。
る種々のポリイミドは、そのポリマー主鎖中にフタルイ
ミド構造があり、酸無水物とジアミンからポリアミク酸
を形成することによって汎用的に合成される。ポリアミ
ク酸は、熱的にあるいは化学的にポリイミドへと環化す
る。この前駆体であるポリアミク酸あるいはエステル
は、一般的に可溶性であるにもかかわらずそれが環化し
たポリイミドは、汎用的に用いられる溶液に対して不溶
である。この目的のために通常用いられる酸無水物は、
ピロメリック酸無水物（ＰＭＤＡ）、ビフェニルテトラ
カルボキシル酸無水物（ＢＰＤＡ）、あるいはベンゾフ
ェノンテトラカルボキシル酸無水物（ＢＴＤＡ）があ
り、典型的なジアミンとしては、メタあるいはパラジア
ニリン、４，４−ジアミノジフェニルプロパン、４，４
−ジアミノジフェニルメタン、４，４−ジアミノジフェ
ニルエーテル（オキシジフェニレンジアミン、またはオ
キシジアニリン、またはＯＤＡ）などがある。
【００１４】本発明に用いられる種々のポリイミドは、
以下の文献に詳細に開示され記述されている。米国特許
第３，１７９，６１４号、米国特許第３，３６１，５８
９号、米国特許第３，７７０，５７３号、およびそれら
のなかで引用されているいくつかの米国特許、およびＫ
ｉｒｋ−ＯｔｈｍｅｒによるＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ
ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（第
三版、Ｖｏｌ．１８、ｐｐ７０４−７１９）およびその
中で引用されるいくつかの参照文献はすべてここで参照
するものとする。
以下の文献に詳細に開示され記述されている。米国特許
第３，１７９，６１４号、米国特許第３，３６１，５８
９号、米国特許第３，７７０，５７３号、およびそれら
のなかで引用されているいくつかの米国特許、およびＫ
ｉｒｋ−ＯｔｈｍｅｒによるＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ
ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（第
三版、Ｖｏｌ．１８、ｐｐ７０４−７１９）およびその
中で引用されるいくつかの参照文献はすべてここで参照
するものとする。
【００１５】一般に、基盤表面は平面であるが、他の形
状についても本発明によって処理することは可能であ
る。表面は滑らかでも、形状を有していても良い。例え
ばエッチングされていても良く、その場合、専門技術者
は、目的とする金属析出を形成する場所に、以下に記述
するパワーとフルエンスを持つレーザを照射することが
できるよう、その能力の範囲内で十分に適当な調整を行
なえるであろう。
状についても本発明によって処理することは可能であ
る。表面は滑らかでも、形状を有していても良い。例え
ばエッチングされていても良く、その場合、専門技術者
は、目的とする金属析出を形成する場所に、以下に記述
するパワーとフルエンスを持つレーザを照射することが
できるよう、その能力の範囲内で十分に適当な調整を行
なえるであろう。
【００１６】本発明の工程は、溶液中でイオンを形成す
ることが可能な、どのような金属についても有効であ
る。その溶液のイオン−金属平衡ポテンシャルは、適用
されるレーザによって活性化される基盤材料のフェルミ
準位より小さくなければならない。基盤表面上に析出し
た金属は、それに続く工程である、目的とする第二の金
属をその表面上に析出させる無電解メッキ工程に適用で
きるものであることが望ましい。目的とする第二の金属
は、銅、コバルト、あるいはニッケル等の普通に無電解
メッキすることが可能な、どのような金属でも良い。本
発明の工程に従った析出に対するこれらの基準に合う最
も好ましい金属は、パラジウムである。パラジウムは、
溶液中に塩として存在する。好ましくは、塩化物、硫化
物、酢酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩である。これらの基準に
合う他の金属には、白金、金、イリジウム、ロジウムが
ある。最も好ましい溶液は、水溶液である。なぜならそ
れが金属のイオン形態に適合しておりかつレーザ照射に
対して相対的に透明だからである。
ることが可能な、どのような金属についても有効であ
る。その溶液のイオン−金属平衡ポテンシャルは、適用
されるレーザによって活性化される基盤材料のフェルミ
準位より小さくなければならない。基盤表面上に析出し
た金属は、それに続く工程である、目的とする第二の金
属をその表面上に析出させる無電解メッキ工程に適用で
きるものであることが望ましい。目的とする第二の金属
は、銅、コバルト、あるいはニッケル等の普通に無電解
メッキすることが可能な、どのような金属でも良い。本
発明の工程に従った析出に対するこれらの基準に合う最
も好ましい金属は、パラジウムである。パラジウムは、
溶液中に塩として存在する。好ましくは、塩化物、硫化
物、酢酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩である。これらの基準に
合う他の金属には、白金、金、イリジウム、ロジウムが
ある。最も好ましい溶液は、水溶液である。なぜならそ
れが金属のイオン形態に適合しておりかつレーザ照射に
対して相対的に透明だからである。
【００１７】溶液中の金属の濃度は、重要ではないが、
相応な時間内に有効な析出を生じるのに十分なだけ高く
なければならず、また溶液成分によってレーザ照射が遮
られたり、吸収されるほど高くてはいけない。金属濃度
は、１０-4から１０-2ｍｏｌ／ｌであれば十分である。
溶液のｐＨは、約０から６が良く、望ましくは約０から
３である。上記の範囲内で、一般にｐＨ値が高くなるほ
ど、溶液からより厚い金属の析出を得やすくなる。ｐＨ
の範囲の上限は、金属イオンの溶解度の限界によって、
また金属イオンの加水分解を避ける必要性から示されて
いる。ｐＨは、例えば、硫酸のような鉱酸または水酸化
ナトリウムのような強塩基によって容易に調整できる。
可溶性アルコール（イソプロパノール、１から５％溶
液、好ましくは４％）等の他の機能的な成分を溶液中に
加えて、金属種を還元させる働きをさせることもでき
る。この工程は室温、即ち約２５℃で実行される。
相応な時間内に有効な析出を生じるのに十分なだけ高く
なければならず、また溶液成分によってレーザ照射が遮
られたり、吸収されるほど高くてはいけない。金属濃度
は、１０-4から１０-2ｍｏｌ／ｌであれば十分である。
溶液のｐＨは、約０から６が良く、望ましくは約０から
３である。上記の範囲内で、一般にｐＨ値が高くなるほ
ど、溶液からより厚い金属の析出を得やすくなる。ｐＨ
の範囲の上限は、金属イオンの溶解度の限界によって、
また金属イオンの加水分解を避ける必要性から示されて
いる。ｐＨは、例えば、硫酸のような鉱酸または水酸化
ナトリウムのような強塩基によって容易に調整できる。
可溶性アルコール（イソプロパノール、１から５％溶
液、好ましくは４％）等の他の機能的な成分を溶液中に
加えて、金属種を還元させる働きをさせることもでき
る。この工程は室温、即ち約２５℃で実行される。
【００１８】図１に、本発明による方法を描写した概略
的な側面図を示す。本発明の工程を実行するために、表
面１２を有す基盤１０は、上記の特性を備えた溶液１４
中に浸される。浸漬については、いくつかの手法が可能
である。例えば、基盤１０の目的とする表面１２をレー
ザ光線１８の方に向けて、溶液１４を入れたタンクまた
は容器１６中に設置することができる。他にも、多数の
基盤をベルト（図示せず）上に設置し、そのベルトが、
溶液１４の水面２０下で基盤１０を運び、レーザ光１８
に曝し、その後基盤１０を溶液１４から外へ出すように
もできる。レーザ２２は、レーザ光線１８を発生し、そ
の光線は反射材２４によって屈折されて基盤１０の目的
とする表面１２上に当てられる。溶液１４中の金属は、
基盤１０の表面１２のレーザ光１８に照射される領域の
みに析出する。
的な側面図を示す。本発明の工程を実行するために、表
面１２を有す基盤１０は、上記の特性を備えた溶液１４
中に浸される。浸漬については、いくつかの手法が可能
である。例えば、基盤１０の目的とする表面１２をレー
ザ光線１８の方に向けて、溶液１４を入れたタンクまた
は容器１６中に設置することができる。他にも、多数の
基盤をベルト（図示せず）上に設置し、そのベルトが、
溶液１４の水面２０下で基盤１０を運び、レーザ光１８
に曝し、その後基盤１０を溶液１４から外へ出すように
もできる。レーザ２２は、レーザ光線１８を発生し、そ
の光線は反射材２４によって屈折されて基盤１０の目的
とする表面１２上に当てられる。溶液１４中の金属は、
基盤１０の表面１２のレーザ光１８に照射される領域の
みに析出する。
【００１９】通常、基盤上への金属の析出膜は、事前に
決められたパターンで形成することを目的とするため、
レーザ光１８と基盤表面１２の間に、マスク（図示せ
ず）を介在させることが好ましくまた簡便である。これ
によってレーザ光を、基盤上の金属を析出させたい部分
のみに当てることができる。そのようなマスクを作成す
る材料、および目的とする部分のみに照射するためにマ
スクを介在させるための技術は、普通に良く知られてい
るものである。
決められたパターンで形成することを目的とするため、
レーザ光１８と基盤表面１２の間に、マスク（図示せ
ず）を介在させることが好ましくまた簡便である。これ
によってレーザ光を、基盤上の金属を析出させたい部分
のみに当てることができる。そのようなマスクを作成す
る材料、および目的とする部分のみに照射するためにマ
スクを介在させるための技術は、普通に良く知られてい
るものである。
【００２０】レーザのエネルギーが基盤によって吸収さ
れるように効果的な波長を持ったレーザ光を用い、その
レーザ光をある単位時間当たりのパワーレベルとフルエ
ンス（つまり、レーザに曝される基盤領域の単位当たり
のパワー）で適用することによって、基盤上に目的とす
る金属が容易に析出されることが、明らかにされた。こ
のレーザ光は、基盤内の電子を刺激して、その電子と溶
液中の金属イオンが基盤の表面において相互作用するこ
とによって、溶液中の金属イオンを還元させる。しか
も、溶液あるいは基盤が熱的に活性化されることは全く
ない。’熱的に活性化’の意味は、基盤あるいは溶液の
温度が上昇することによって、基盤内に電子が刺激され
たり放出されたり、または溶液中の金属イオンが反応し
たり分解したりすることである。基盤および溶液は、
２、３度のわずかな温度のゆらぎであれば許容できる
が、本質的には温度変化がないことが望ましい。本発明
の工程は、特に、本質的に温度変化することなく、最終
的な目的である精巧で精確な膜を析出することができ
る。この観点は、従来の技術の視点では全く予想されて
いないことである。
れるように効果的な波長を持ったレーザ光を用い、その
レーザ光をある単位時間当たりのパワーレベルとフルエ
ンス（つまり、レーザに曝される基盤領域の単位当たり
のパワー）で適用することによって、基盤上に目的とす
る金属が容易に析出されることが、明らかにされた。こ
のレーザ光は、基盤内の電子を刺激して、その電子と溶
液中の金属イオンが基盤の表面において相互作用するこ
とによって、溶液中の金属イオンを還元させる。しか
も、溶液あるいは基盤が熱的に活性化されることは全く
ない。’熱的に活性化’の意味は、基盤あるいは溶液の
温度が上昇することによって、基盤内に電子が刺激され
たり放出されたり、または溶液中の金属イオンが反応し
たり分解したりすることである。基盤および溶液は、
２、３度のわずかな温度のゆらぎであれば許容できる
が、本質的には温度変化がないことが望ましい。本発明
の工程は、特に、本質的に温度変化することなく、最終
的な目的である精巧で精確な膜を析出することができ
る。この観点は、従来の技術の視点では全く予想されて
いないことである。
【００２１】これを実現するため、レーザによって発生
する光のエネルギーは、電子−ホール対を生成するため
に基盤材料のバンド・ギャップ・エネルギー（本質的な
ものまたは欠陥準位によるもの）と等しいかこれより大
きくなっている。伝導帯に励起されかつ再結合しない電
子は、固体−液体界面にある金属イオンを還元させるこ
とができる。基盤表面に到達しかつ再結合しない電子は
それによって、溶液のイオン−金属平衡ポテンシャルよ
り上に基盤表面のフェルミ準位を上げ、それらの電子に
よって、金属イオンは基盤表面において還元する。再結
合の割合は、１から５％の、好ましくは４％のイソプロ
パノール溶液等の還元剤を加えることによって制御する
ことができる。
する光のエネルギーは、電子−ホール対を生成するため
に基盤材料のバンド・ギャップ・エネルギー（本質的な
ものまたは欠陥準位によるもの）と等しいかこれより大
きくなっている。伝導帯に励起されかつ再結合しない電
子は、固体−液体界面にある金属イオンを還元させるこ
とができる。基盤表面に到達しかつ再結合しない電子は
それによって、溶液のイオン−金属平衡ポテンシャルよ
り上に基盤表面のフェルミ準位を上げ、それらの電子に
よって、金属イオンは基盤表面において還元する。再結
合の割合は、１から５％の、好ましくは４％のイソプロ
パノール溶液等の還元剤を加えることによって制御する
ことができる。
【００２２】上記の例によれば、好ましい基盤材料であ
るポリイミドについては、約３．５ｅＶのバンド・ギャ
ップ・エネルギーを有しており、そのレベルより高いエ
ネルギーのレーザ照射（波長３０８ｎｍ以下）が用いら
れる。従って、波長２４８ｎｍ、あるいは約５ｅＶは目
的とするポリイミドによる吸収を生じるのに有効であ
り、励起された電子を生じる。他の基盤についての、相
当するエネルギーレベルは、容易に決定される。例えば
ここに記載した条件下でレーザを基盤に照射しながら、
目的とする析出の発生が観察されるまで波長を徐々に短
くしていけば良い。
るポリイミドについては、約３．５ｅＶのバンド・ギャ
ップ・エネルギーを有しており、そのレベルより高いエ
ネルギーのレーザ照射（波長３０８ｎｍ以下）が用いら
れる。従って、波長２４８ｎｍ、あるいは約５ｅＶは目
的とするポリイミドによる吸収を生じるのに有効であ
り、励起された電子を生じる。他の基盤についての、相
当するエネルギーレベルは、容易に決定される。例えば
ここに記載した条件下でレーザを基盤に照射しながら、
目的とする析出の発生が観察されるまで波長を徐々に短
くしていけば良い。
【００２３】必要とする波長のレーザ光のパワーレベル
は、ある一定の時間単位内に多数の励起された電子を生
じるために十分高くなければならない。これは、電子−
ホール対の再結合の確率が高いために、必要となる。通
常、約１０-8秒のパルスあたり１００から５００ｍＪの
強さのパワーレベルが有効である。レーザ照射の露光時
間は、基盤や溶液を加熱することなく析出を形成するた
めに効果的でなければならない。パルス状のレーザ照射
は、非常に適している。約５×１０-8までの長さのパル
スが効果的である
は、ある一定の時間単位内に多数の励起された電子を生
じるために十分高くなければならない。これは、電子−
ホール対の再結合の確率が高いために、必要となる。通
常、約１０-8秒のパルスあたり１００から５００ｍＪの
強さのパワーレベルが有効である。レーザ照射の露光時
間は、基盤や溶液を加熱することなく析出を形成するた
めに効果的でなければならない。パルス状のレーザ照射
は、非常に適している。約５×１０-8までの長さのパル
スが効果的である
【００２４】特に、これらのパワーレベルと波長におい
て、少なくとも約２０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度
（フルエンス）が、目的とする電子の励起の発生に有効
であり、熱的な活性化とそれに付随する影響なしに金属
析出膜が得られる。従って、それに相当する望ましいパ
ワー密度は、少なくとも約４×１０5ワット／ｃｍ2であ
り、より望ましくは少なくとも約１０6ワット／ｃｍ2で
ある。これらの条件下でのこのレベルのフルエンスは、
レーザ光線を拡げることができ、従って、熱的活性化お
よびその結果起きる歪みや温度勾配の危険性をさらに減
じることができる。
て、少なくとも約２０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度
（フルエンス）が、目的とする電子の励起の発生に有効
であり、熱的な活性化とそれに付随する影響なしに金属
析出膜が得られる。従って、それに相当する望ましいパ
ワー密度は、少なくとも約４×１０5ワット／ｃｍ2であ
り、より望ましくは少なくとも約１０6ワット／ｃｍ2で
ある。これらの条件下でのこのレベルのフルエンスは、
レーザ光線を拡げることができ、従って、熱的活性化お
よびその結果起きる歪みや温度勾配の危険性をさらに減
じることができる。
【００２５】レーザ照射におけるこれらの相関する条件
は、紫外領域の波長の短パルスを発光することのできる
レーザを用いることで維持できる。好ましい光源は、エ
キシマ・レーザであり、普通に知られているものであ
る。
は、紫外領域の波長の短パルスを発光することのできる
レーザを用いることで維持できる。好ましい光源は、エ
キシマ・レーザであり、普通に知られているものであ
る。
【００２６】本発明を以下の例で記述する。
【００２７】（例）二つの異なるポリイミド表面に対し
て、三種の水溶性メッキ溶液によって本発明の工程を実
施した。すべての実施において、照射は、３０ｍＪ／ｃ
ｍ2 、１０-8秒あたり３，６００パルスのエキシマレー
ザで行なわれた。実施例Ａでは、２４８ｎｍの波長が用
いられ、基盤はピロメリック酸無水物−オキシジアニリ
ン（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）である。実施例Ｂでは、ＰＭＤ
Ａ−ＯＤＡ上で波長は３０８ｎｍである。実施例Ｃで
は、波長は３０８ｎｍで、基盤はビフェニルテトラカル
ボキシル酸無水物−フェニレンジアミン（ＢＰＤＡ−Ｐ
ＤＡ）である。溶液Ａは、０．１ｇ／ｌのＰｄＳＯ4 と
１．０ＭのＨ2ＳＯ4をｐＨ＝０において含む。溶液Ｂ
は、０．１ｇ／ｌのＰｄＳＯ4 と１．０ＭのＨ2ＳＯ4を
ｐＨ＝１において含む。溶液Ｃは、０．２ｇ／ｌのＰｄ
（ＣＨ3ＣＯ2）2 と１０％のＣＨ3ＣＯ2ＨをｐＨ＝２に
おいて含む。それぞれの溶液についてのそれぞれの実施
例におけるパラジウム被膜の相対的量は、以下の表１に
示す。（この値は、全面積に対するＰｄに覆われた面積
の比を表している。） ［表１］ 溶液Ａ Ｂ Ｃ 実施例Ａ ０．０４ ０．０６ ０．２ Ｂ ０．０５ ０．０９ ０．１ Ｃ ０．０ ０．０３ ０．０６
て、三種の水溶性メッキ溶液によって本発明の工程を実
施した。すべての実施において、照射は、３０ｍＪ／ｃ
ｍ2 、１０-8秒あたり３，６００パルスのエキシマレー
ザで行なわれた。実施例Ａでは、２４８ｎｍの波長が用
いられ、基盤はピロメリック酸無水物−オキシジアニリ
ン（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）である。実施例Ｂでは、ＰＭＤ
Ａ−ＯＤＡ上で波長は３０８ｎｍである。実施例Ｃで
は、波長は３０８ｎｍで、基盤はビフェニルテトラカル
ボキシル酸無水物−フェニレンジアミン（ＢＰＤＡ−Ｐ
ＤＡ）である。溶液Ａは、０．１ｇ／ｌのＰｄＳＯ4 と
１．０ＭのＨ2ＳＯ4をｐＨ＝０において含む。溶液Ｂ
は、０．１ｇ／ｌのＰｄＳＯ4 と１．０ＭのＨ2ＳＯ4を
ｐＨ＝１において含む。溶液Ｃは、０．２ｇ／ｌのＰｄ
（ＣＨ3ＣＯ2）2 と１０％のＣＨ3ＣＯ2ＨをｐＨ＝２に
おいて含む。それぞれの溶液についてのそれぞれの実施
例におけるパラジウム被膜の相対的量は、以下の表１に
示す。（この値は、全面積に対するＰｄに覆われた面積
の比を表している。） ［表１］ 溶液Ａ Ｂ Ｃ 実施例Ａ ０．０４ ０．０６ ０．２ Ｂ ０．０５ ０．０９ ０．１ Ｃ ０．０ ０．０３ ０．０６
【００２８】表でわかるように、ｐＨが増すにつれてパ
ラジウムの析出量も増加している
ラジウムの析出量も増加している
【００２９】本発明によって得られる金属析出は、析出
量の点で非常に精確であり、析出の幅および厚みの制御
に優れており、また例えば上記のマスクを利用してパタ
ーンを形成しようとする場合、目的のパターンに非常に
忠実である。
量の点で非常に精確であり、析出の幅および厚みの制御
に優れており、また例えば上記のマスクを利用してパタ
ーンを形成しようとする場合、目的のパターンに非常に
忠実である。
【００３０】本発明によって金属を析出した基盤は、普
通の技術者に知られる適当な技術によって、その上に銅
などの第二の金属を無電解メッキするために適用され
る。そのような技術の中には、目的とする第二の金属の
イオンを含む水溶液でメッキされた基盤を洗うか、ある
いはメッキされた基盤を、第二の金属を含む溶液中に浸
したりするものがある。第二の金属は、公知の現象に従
い、メッキされた第一の金属に置き換わる。従って、第
二の金属のイオン化ポテンシャルは、第一の金属のそれ
に対し、目的の置換が行なわれる関係でなければならな
い。この手法によって、例えば、ここに記述した本発明
によりまず最初にパラジウムの析出膜を形成し、その後
そのパラジウム膜を付けた基盤を銅塩の溶液中に浸すこ
とによって、精確で均一で規則的な銅の層が析出され
る。この手法でメッキすることのできる他の金属は、ニ
ッケルやコバルトのように無電解メッキが可能であれば
どのような金属でも良い。
通の技術者に知られる適当な技術によって、その上に銅
などの第二の金属を無電解メッキするために適用され
る。そのような技術の中には、目的とする第二の金属の
イオンを含む水溶液でメッキされた基盤を洗うか、ある
いはメッキされた基盤を、第二の金属を含む溶液中に浸
したりするものがある。第二の金属は、公知の現象に従
い、メッキされた第一の金属に置き換わる。従って、第
二の金属のイオン化ポテンシャルは、第一の金属のそれ
に対し、目的の置換が行なわれる関係でなければならな
い。この手法によって、例えば、ここに記述した本発明
によりまず最初にパラジウムの析出膜を形成し、その後
そのパラジウム膜を付けた基盤を銅塩の溶液中に浸すこ
とによって、精確で均一で規則的な銅の層が析出され
る。この手法でメッキすることのできる他の金属は、ニ
ッケルやコバルトのように無電解メッキが可能であれば
どのような金属でも良い。
【００３１】本発明を特に好ましい実施例に関して、説
明してきたが、本発明の要旨と観点から離れることな
く、形態上のおよび細部における上記のおよび他の変形
がなされ得ることは、通常の技術者によって理解される
だろう。本発明の要旨と観点は、特許請求の範囲の観点
のみによって限定されるべきである。
明してきたが、本発明の要旨と観点から離れることな
く、形態上のおよび細部における上記のおよび他の変形
がなされ得ることは、通常の技術者によって理解される
だろう。本発明の要旨と観点は、特許請求の範囲の観点
のみによって限定されるべきである。
【発明の効果】本発明の工程によって、本質的に温度変
化することなく、目的とする精巧で精確な膜を析出する
ことができる。
化することなく、目的とする精巧で精確な膜を析出する
ことができる。
【図１】本発明による方法を示した概略側面図である。
１０ 基盤 １４ 溶液 １８ レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユージェーヌ・ジョン・メリー・オーサリ バン アメリカ合衆国10960 ニューヨーク州ア ッパー・ニャック、ナンバー・ツー、ノー ス・ブロードウェイ 539 (72)発明者 アレジャンドロ・ジー・シュロット アメリカ合衆国10011 ニューヨーク州ニ ューヨーク、アパートメント・ナイン・ビ ー、ウエスト・ツエルブス・ストリート 175
Claims (11)
- 【請求項１】基盤の表面を、析出させるべき金属のイオ
ンを含む溶液に接触させ、 前記基盤によって吸収可能な波長を有したレーザ光の光
源を準備し、 前記基盤によって吸収可能な前記レーザ光の波長におい
て、前記溶液を透して前記表面を前記レーザ光に当て、 前記レーザ光は、前記溶液あるいは前記基盤を熱的に活
性化させることなく前記表面上に前記金属を析出するた
めに電子を放出して前記金属の前記イオンを還元するの
に有効なフルエンスとパワーを同時に維持することを特
徴とする、 前記基盤上に前記金属を析出する方法。 - 【請求項２】前記該基盤が、ポリイミド、二酸化珪素、
酸化タンタル、およびポリエチレンテレフタレートから
なるグループから選択される請求項１の方法。 - 【請求項３】前記該析出される金属が、パラジウム、白
金、金、イリジウム、およびロジウムからなるグループ
から選択される請求項１の方法。 - 【請求項４】前記レーザ光の光源が、エキシマ・レーザ
である請求項１の方法。 - 【請求項５】請求項１の方法において、前記基盤上に前
記金属を析出した後に、前記基盤上の前記金属を、第二
の金属のイオンに曝し、 前記基盤上の前記金属を前記第二の金属に置き換える方
法。 - 【請求項６】前記第二の金属が、銅、コバルト、および
ニッケルからなるグループから選択される請求項５の方
法。 - 【請求項７】基盤の表面を、金属のイオンを含む水溶液
に接触させ、 前記基盤によって吸収可能なレーザ照射光を発光するこ
とができるレーザを準備し、 前記照射光を前記基盤によって吸収可能な波長におい
て、前記表面を前記溶液を透して前記照射光に当て、 前記照射光は、前記溶液あるいは前記基盤を熱的に活性
化させることなく、前記金属の前記イオンが前記表面に
おいて還元するために電子を放出するのに有効なフルエ
ンスとパワーを維持することを特徴とする、 パラジウム、白金、金、イリジウム、およびロジウムか
らなるグループから選択された前記金属の膜を、ポリイ
ミド、二酸化珪素、酸化タンタル、およびポリエチレン
テレフタレートからなるグループから選択された前記基
盤上に析出するための方法。 - 【請求項８】前記表面が、フルエンス・レベルが少なく
とも約２０ｍＪ／ｃｍ2 、かつパワー密度が少なくとも
約４×１０5ワット／ｃｍ2であって波長が約３０８ｎｍ
より大きくない前記照射光に当てられる、 ポリイミド上にパラジウムの膜を析出するための請求項
７の方法。 - 【請求項９】請求項７の方法において、前記金属を前記
基盤上に析出した後に、前記基盤上の前記金属を、第二
の金属のイオンに曝し、 前記基盤上の前記金属を前記第二の金属に置き換える方
法。 - 【請求項１０】誘電性基盤の表面を、析出されるべき金
属のイオンを含む溶液に接触させ、 前記基盤によって吸収可能な波長を有すレーザ光の光源
を準備し、 前記基盤に前記溶液を通して前記光を当てて吸収させ、
前記溶液あるいは前記基盤を熱的に活性化することなく
前記基盤の前記表面に電子を放出し、前記電子は前記イ
オンを金属に還元しそれによって前記金属を前記基盤上
に析出させる、 基盤上に金属の析出を形成する方法。 - 【請求項１１】基盤の表面を金属のイオンを含む水溶液
に接触させ、 前記基盤によって吸収可能なレーザ照射光を発生できる
レーザを準備し、 前記基盤に前記溶液を透して前記照射光を当てて吸収さ
せ、前記溶液あるいは前記基盤を熱的に活性化すること
なく前記基盤の前記表面に電子を放出し、前記電子は前
記イオンを金属に還元しそれによって前記金属を前記基
盤上に析出させ、 パラジウム、白金、金、イリジウム、およびロジウムか
らなるグループから選択された前記金属の膜を、ポリイ
ミド、二酸化珪素、酸化タンタル、およびポリエチレン
テレフタレートからなるグループから選択された前記基
盤上に析出するための方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US849273 | 1992-03-10 | ||
| US07/849,273 US5260108A (en) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | Selective seeding of Pd by excimer laser radiation through the liquid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681153A true JPH0681153A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=25305455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5005668A Pending JPH0681153A (ja) | 1992-03-10 | 1993-01-18 | レーザによる金属の析出方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5260108A (ja) |
| JP (1) | JPH0681153A (ja) |
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