JPH11236679A

JPH11236679A - 金属薄膜パターン形成装置

Info

Publication number: JPH11236679A
Application number: JP10039398A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takagi; 良博高木
Original assignee: Fujifilm Electronic Materials Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Electronic Materials Co Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】金属薄膜の膜厚の均一性が高く、線幅の変動も
少ない高度に微細な金属薄膜のパターン画像を安価で簡
易に作製できる金属薄膜パターン形成装置を提供する。【解決手段】少なくとも水溶性金属化合物を含有する
水溶液Ａと還元性化合物を含有する水溶液Ｂと別々に収
容する収容領域１１ならびに該両水溶液を混合する混合
領域１２とを備える水溶液混合系１０と、フォトレジス
ト材料を用いて形成させた微細なレジストパターンを表
面に有する基板を加熱する加熱手段３２と、前記水溶液
混合系から供給される混合水溶液を収容し、前記基板を
前記混合水溶液に浸漬することができる処理部３０と、
前記基板を常時鉛直方向に立てて保持・移動する移動手
段３１とを備える金属薄膜パターン形成装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子工業分野にお
けるプリント配線基板、半導体の回路、液晶やプラズマ
デスプレーなどのフラット画像表示装置の金属配線で代
表される微細な金属薄膜パターンの作成を行うことがで
きる装置に関するものである。さらに詳しくは高感度で
高解像力のレジストパターンを忠実に再現できる高精度
の金属薄膜パターン形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子工業分野においては、プリン
ト配線基板、半導体の電気回路、各種電子画像表示の画
像素子への電気配線などに微細な金属パターンの回路が
用いられる。ディスプレー装置は、大型化の傾向が進ん
でおり、例えばプラズマディスプレーのような大型ディ
スプレー用の電気回路用に適する大型ではあるが、微細
で高密度な金属電気回路のパターン作製方法の早急な開
発と改良が要望されている。

【０００３】微細な金属パターンの回路の形成方法に関
しては、印刷手法の応用や蒸着、スパッタリングなどの
手段が使用されている。印刷法は、パターン状にＡｇペ
ーストを印刷する例に代表されるように簡易な方法では
あるが、そのパターンの微細化には限界があり、線が細
くなると断線し易いなど寸法精度の不足という弱点があ
る。また蒸着法やスパッタリング法は、フォトレジスト
やドライフィルムなどで微細パターンを形成した後、基
板表面に金属を気相で沈着させて金属回路のパターンを
形成させる方法であるが、装置が高価であることや、大
面積な基板になると金属の沈着膜厚が均一になるように
制御するのが難しいことが弱点である。

【０００４】このように既存の方法では、安価ではある
が、パターニングの精度が悪く欠陥の多いパターンしか
得られない方法か、または精度がよくても小型のパター
ンに限られでしまい、かつ高価な方法かのいずれかで、
パターン回路の精度が高く、大型化が可能で、安価であ
るという３つの要望に応えられる金属パターン生成可能
な装置がなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の印刷
法や蒸着、スパッタリング法による金属配線パターン作
製方法の問題点を解決し、金属薄膜の膜厚の均一性が高
く、線幅の変動も少ない高度に微細な金属薄膜のパター
ン画像を安価で簡易に作製できる金属薄膜パターン形成
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、金属配線を
構成する金属薄線を液・液反応による溶液系からの自発
的還元析出あるいは固・液反応系からの自発的沈析すな
わち無電解メッキによって作製することが安価で高精度
のパターン製作につながると考えて鋭意検討を重ねて本
発明に至った。すなわち、本発明は、次の構成からな
る。

【０００７】１．少なくとも水溶性金属化合物を含有す
る水溶液と還元性化合物を含有する水溶液と別々に収容
する収容領域ならびに該両水溶液を混合する混合領域と
を備える水溶液混合系と、フォトレジスト材料を用いて
形成させた微細なレジストパターンを表面に有する基板
を加熱する加熱手段と、前記水溶液混合系から供給され
る混合水溶液を収容し、前記基板を前記混合水溶液に浸
漬することができる処理部と、前記基板を常時鉛直方向
に立てて保持・移動する移動手段とを備えることを特徴
とする金属薄膜パターン形成装置。

【０００８】２．前記処理部の後工程として、基板上に
残留する混合水溶液を除去する洗浄部と、前記レジスト
パターンを剥離する剥離部と、を備えることを特徴とす
る請求項１に記載の金属薄膜パターン形成装置。する混
合水溶液を除去する洗浄部と、前記レジストパターンを
剥離する剥離部と、を備えることを特徴とする上記１に
記載の金属薄膜パターン形成装置。

【０００９】ここで、本発明の作用を説明する。上記水
溶液混合系では、少なくとも水溶性金属化合物を含有す
る水溶液と還元性化合物を含有する水溶液とを別々に収
容する収容領域ならびに該両水溶液をアルカリ性水溶液
（金属沈析用処理液と呼ぶこともある）として混合す
る。そして、予めレジストパターンが形成された上記基
板に対して、上記混合液を混合液接触手段により所定面
側から順次接触させて適用する。この後、処理部に備え
られた加熱部により所定温度にまで加熱し、それによっ
て金属沈析が主に基板上で金属パターンを形成するよう
に開始する。

【００１０】この温度は室温〜９０°Ｃの範囲のそれぞ
れの酸化・還元系の適した温度で行われる。また、処理
時間もそれに応じて適当な時間が選ばれる。通常数秒以
上で１０分以内程度に金属沈析完了となるような反応条
件が選択されるのが好ましい。処理時間が短すぎるの
は、金属沈析液の活性が強すぎることを示しており、こ
のような場合には基板でない部分にも金属が沈析した
り、金属沈析液の中で金属微粒子が析出したりする。金
属沈析液の活性は、以下に記載する水溶性金属化合物、
錯形成化合物、還元剤のそれぞれの濃度や溶液のｐＨを
調節することによって沈析速度を調節できる。金属パタ
ーンの形成の後の洗浄後、レジストのパターンを剥離液
で剥離して、微細な金属薄膜パターンを完成させる。上
記の自然な沈析によって金属パターンが形成される条件
は、水溶性金属化合物と還元剤とを含有する水溶液であ
って、還元剤の酸化電位が水溶性金属化合物の還元電位
よりも卑（低電位）であることである。

【００１１】本発明の対象となる水溶性金属化合物は、
金属パターンとして使用できる金属ならいずれでもよ
い。つまり後に述べるように、希望する金属を沈析させ
る条件は還元剤とｐＨの選定によって調節できるので、
導電性回路として実用性のある金属の化合物ならいずれ
でも本発明の対象となる。

【００１２】次に本発明の水溶性金属化合物に適用でき
る金属酸化物に付いて説明する。多数の還元性化合物の
中から還元剤を選定すること、あるいは選定した上でそ
の酸化電位を整えることは比較的容易であるので、金属
化合物の選定には、上記したような金属パターンの実用
目的に照らして適切な任意の金属の金属化合物を用いる
ことが可能である。実用価値があって本発明の適用対象
として好都合な金属は、電気抵抗が少なく、かつ腐食し
にくい安定な金属であり、したがって本発明に好ましく
適用できる水溶性金属化合物を構成する金属元素は、そ
のイオン化傾向がクロミウム元素よりも低い、つまり貴
であるものである。これらの金属元素にはクロミウム、
コバルト、ニッケル、錫、チタン、鉛、鉄（III)、銅、
モリブデン、タングステン、ロジウム、イリジウム、パ
ラジウム、水銀、銀、白金、金である。

【００１３】その中でも特に好ましい金属化合物を構成
する金属元素は、銀、銅、ニッケル、鉛、パラジュウ
ム、金、白金、タングステン、チタン、コバルト、クロ
ミウムであり、より好ましいのは、電気抵抗の低さ、酸
化に対する安定性、微細な金属回路を形成する際の強靱
性や柔軟性などの実用上の必要特性をすべて満たしてい
る金、銀及び銅である。

【００１４】次に水溶性金属化合物と組み合わせられる
還元剤について説明する。還元剤の条件としては、当該
水溶液の系における組み合わせられる金属化合物の還元
電位よりも還元剤の酸化電位が卑であることであるが、
その実際的な意味は、金属化合物の還元波の極大電位よ
りも還元性化合物の酸化波の極大電位が負側（卑側）で
あることである。より好ましくは、金属化合物の還元電
位は還元性化合物の酸化電位より少なくとも２０ｍｖ以
上貴であることがよい。この還元剤の具体例としては、（１）糖類及び炭水化物糖類やそれが重合した形の澱粉を始めとする炭水化物
は、本発明には好適な還元剤である。本来その還元性は
齢と考えられているが、アルカリ性の環境ではその還元
性は貴金属塩や重金属塩を十分に還元する。しかも高濃
度に存在させることができて還元反応が均一に進行する
ので微細なパターンでも精度よく形成指せることが可能
である。好ましい化合物としてはデキストリン類が挙げ
られるが、その他の単糖類、多糖類を使用することもで
きる。（２）アルデヒド類フェーリング溶液の例から考えられるように本発明に用
いる還元剤としては、アルデヒドも使用できる。（３）現像主薬写真用現像主薬として知られている、ハイドロキノン
類、カテコール類、カテコール類等が使用される。この
現像主薬と付随して、錯形成化合物が使用される。この
銀イオンに対する錯形成性化合物に関しては、T.H.Jame
s 著「The theoryof photographic processes 4th ed.
(McMillan 社) 」の8 〜11頁に記載されている。

【００１５】ここで、水溶性金属化合物の水溶液、還元
剤のアルカリ水溶液、あるいは両者が混合した組成の金
属沈析用処理液とも呼ぶアルカリ水溶液には、適当なｐ
Ｈとするためのアルカリ剤及び必要に応じてそのｐＨを
安定に維持するためのｐＨ緩衝剤が添加される。アルカ
リ剤あるいは緩衝剤としては、アルカリ金属水酸化物、
アルカリ土類金属水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸
塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩、グリシル塩、
Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン塩、ロイシン塩、ノルロイシ
ン塩、グアニン塩、３，４−ジヒドロキシフェニルアラ
ニン塩、アラニン塩、アミノ酪酸塩、２−アミノ−２−
メチル−１, ３−プロパンジオール塩、バリン塩、プロ
リン塩、トリスヒドロキシアミノメタン塩、リシン塩な
どを用いることができる。特に炭酸塩、リン酸塩、四ホ
ウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩は、pH 9.0以上の高pH領
域での緩衝能に優れている。

【００１６】水溶性金属化合物と還元剤を含み、さらに
好ましくは金属に対する錯形成剤をも含んでいるアルカ
リ性水溶液には、さらに金属の沈析を均一かつ円滑に進
め、形成される金属パターンの精度を向上させるために
界面活性剤を添加することができる。界面活性剤類は、
水溶液と基板材料との接触角を低下させるものであれ
ば、ノニオン系及びアニオン系（いずれも両性を含
む）、あるいはカチオン系のいずれの界面活性剤でもよ
い。また、水溶性高分子を添加してもよい。

【００１７】基板としては、ガラス基板、シリコンウエ
ファ−、プラスチック基板が用いられる。ガラス基板
は、通常のソーダガラスのほか、目的に応じて各種の光
学ガラス、耐熱ガラスなど既知のガラスを用いることが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金属薄膜パタ
ーン形成装置の実施の形態について説明する。なお、図
１は本発明に係る金属薄膜パターン形成装置の一実施の
形態にを示す概略図である。図２は本発明に係る金属薄
膜パターン形成装置における変形例を示す要部部分斜視
図である。

【００１９】本実施の形態の金属薄膜パターン形成装置
１は、図１に示すように、水溶液混合系１０と、加熱手
段３２と、移動手段３１と、処理部２０と、さらに必要
に応じて洗浄部４０と、剥離部５０とを有している。水
溶液混合系１０は、水溶性金属化合物を含有する水溶液
Ａと還元性化合物を含有する水溶液Ｂと別々に収容する
収容領域１１を有し、この両水溶液Ａ，Ｂは、適宜配管
１４，１５を介して混合領域１２に供給され、この供給
領域１２にて、両水溶液Ａ，Ｂが混合される。

【００２０】処理部２０は、フォトレジスト材料を用い
て形成させた微細なレジストパターンを表面に有する一
枚の基板２０を、鉛直に立てた状態で混合水溶液に浸漬
することができるように構成されている。ここで、処理
部２０が収納する混合水溶液は、一枚の基板２０が入る
だけの極めて小さい容積に構成されている。したがっ
て、混合水溶液の使用量を極力少なくすることができ
る。また、混合水溶液を加熱するような構成を採用した
場合には、加熱が迅速に行え、効率的である。

【００２１】また、加熱手段３２は、例えば、処理部３
０の直前に配置された熱風や温水を吹くつけるものや、
あるいは処理部３０の槽の裏側に接近して設けられた電
熱部材でもよい。要するに、基板２０を、金属薄膜の形
成に適した温度に、正確かつ迅速にするための加熱手段
である。

【００２２】さらにまた、基板２０を常時鉛直方向に立
てて保持・移動する移動手段３１を備えている。この移
動手段３１は、図示のように、保持プレート３５を用い
て基板２０の上方側のほぼ全域を保持する構成であって
も、一部を保持する構成であってもよい。要は、基板２
０を鉛直方向に支持（本実施の形態では吊り下げ形態）
することで、該基板２０に対して不要な外力を与えて曲
がり等が発生しないようにする構成であればよい。この
保持プレート３５を介して加熱の熱を、基板２０へ伝達
することもできる。

【００２３】なお、移動手段３１は、基板２０の全処理
工程が完了するまで、常に鉛直方向の保持を維持するも
のである。また、この移動手段３１は、基板２０を保持
したままで、ほぼ水平な移動並びに鉛直方向の動作がで
きる構成であれば、その構造については特に限定するも
のではない。したがって、このように不要な外力を与え
ないように保持することにより、基板２０の歪み、なら
びに基板上に形成された金属薄膜の歪みの発生を防止す
ることができ、極めて良質の金属薄膜を提供することが
可能となる。

【００２４】洗浄部４０は、処理トレー３０での処理後
に基板２０上に残留する混合水溶液を除去するための洗
浄構造を有していれば、例えば、水洗層に水が溜められ
た構成や、洗浄水をシャワーのように供給する構成など
適宜構成を採用することができる。なお、図１において
は、洗浄部４０が処理部２０とは別の構成になっている
が、処理部２０を洗浄部として使用するすることができ
る。この場合は、混合水溶液により処理が完了した後
に、該混合水溶液を、処理部の槽から排出し、該槽にて
水により水洗処理する。

【００２５】また、剥離部５０は、レジストパターンを
剥離する領域であり、例えば剥離液を収容した適宜大き
さの槽などから構成され、剥離液に、洗浄後の基板２０
を漬けるようにしてもよいが、洗浄液を適宜圧力により
吹き付けるようにすることにより、効果的な剥離がで
き、処理時間ならびに剥離液の無駄を無くすことができ
る。例えば剥離液を収容した適宜大きさの剥離液槽５２
を備えており、上記洗浄部４０によって洗浄された基板
２０のパターン形成面に対して剥離液槽５２から伸びる
ノズル５４により剥離液を吹き付ける。この剥離液の化
学反応作用と吹き付け圧力との相乗作用によりレジスト
の剥離を実施する。

【００２６】上記の装置１を用いた処理方法について、
図１を参照して概略説明をする。まず、フォトレジスト
材料を用いて形成させた微細なレジストパターンを表面
に有する基板２０を加熱手段３２にて加熱した状態で、
処理部３０内に降下するように入れる。なお、この時、
水溶性金属化合物を含有する水溶液Ａと還元性化合物を
含有する水溶液Ｂとを混合した混合水溶液は、処理部３
０内に供給されている。

【００２７】この降下により、基板２０の全面に混合液
が接触することができる。その後、処理部３０で処理し
た基板２０を、該処理３０から垂直に持ち上げて取り出
し、また水平に移動して再び降下させて洗浄部４０に移
動し、基板２０上に残留する混合水溶液を適宜除去す
る。その後、洗浄処理された基板２０を、垂直に移動し
てから、吊るした状態で、レジストパターンを剥離する
剥離部５０へと移動し、剥離処理を行う。このような、
操作を順次繰り返すことにより、極めて精度の高い正確
な金属薄膜の形成処理ができる。

【００２８】本発明に係る金属薄膜パターン形成装置
は、図２に示すように、複数の基板２０を同時に保持す
る保持プレート６２を備えた移動手段６１を用いる構成
であってもよい。このような構成の場合においては、加
熱手段３２としては、処理部３０の直前において複数の
基板２０の間を熱風が通過できるような構成が効果的で
望ましい。また、保持プレート６２を介して加熱をする
ような構成であってもよい。なお、このように、複数の
基板２０を同時に処理・移動する場合、当然のことなが
ら、処理部、洗浄部並びに剥離部の構成も大きくなる。

【００２９】

【発明の効果】以上のべたように、本発明に係る金属薄
膜パターン形成装置によれば、基板を常時鉛直方向に立
てて保持・移動する移動手段を備えているので、該基板
を常に鉛直方向に支持できることから、該基板に対して
不要な外力を与えて曲がり等が発生しないようにするこ
とができる。したがって、基板の歪み、ならびに基板上
に形成された金属薄膜の歪みの発生を防止することがで
き、極めて良質の金属薄膜を提供することが可能とな
る。また、基板を、混合水溶液に対して鉛直方向に移動
して漬けるので、混合水溶液は、薄膜形成処理に必要な
領域に十分供給され、効果的な処理を実施することがで
きる。また、両水溶液Ａ，Ｂが、混合されてから直ぐに
基板上に供給されるので、液の不測の変質や淀みがな
く、また濃度変化もなく安定した質の水溶液を供給する
ことができる。

【００３０】したがって、本発明によれば、従来の印刷
法や蒸着、スパッタリング法による金属配線パターン作
製方法の問題点を解決し、金属薄膜の膜厚の均一性が高
く、線幅の変動も少ない高度に微細な金属薄膜のパター
ン画像を安価で簡易に作製できる金属薄膜パターン形成
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属薄膜パターン形成装置の一実
施の形態にを示す概略図である。

【図２】図１に示す実施の形態の変形例における要部拡
大斜視図である。

【符号の説明】

１金属薄膜パターン形成装置１０混合系１１液収容領域１２混合領域２０基板３０加熱手段３１、６１移動手段４０洗浄部５０剥離部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも水溶性金属化合物を含有する
水溶液と還元性化合物を含有する水溶液と別々に収容す
る収容領域ならびに該両水溶液を混合する混合領域とを
備える水溶液混合系と、フォトレジスト材料を用いて形成させた微細なレジスト
パターンを表面に有する基板を加熱する加熱手段と、前記水溶液混合系から供給される混合水溶液を収容し、
前記基板を前記混合水溶液に浸漬することができる処理
部と、前記基板を常時鉛直方向に立てて保持・移動する移動手
段と、を備えることを特徴とする金属薄膜パターン形成
装置。
【請求項２】前記処理部の後工程として、基板上に残留
する混合水溶液を除去する洗浄部と、前記レジストパタ
ーンを剥離する剥離部と、を備えることを特徴とする請
求項１に記載の金属薄膜パターン形成装置。