JPH11243273A - Method of forming metal wiring - Google Patents

Method of forming metal wiring

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JPH11243273A
JPH11243273A JP4485998A JP4485998A JPH11243273A JP H11243273 A JPH11243273 A JP H11243273A JP 4485998 A JP4485998 A JP 4485998A JP 4485998 A JP4485998 A JP 4485998A JP H11243273 A JPH11243273 A JP H11243273A
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JP
Japan
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metal
thin film
colloid
outer skin
copper
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JP4485998A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Murao
健二 村尾
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of realizing a deposited film separated out thick enough at a enough separating speed through a simple process, when a metal thin film is separated out by irradiation with light rays at arbitrary positions on the surface of a non-conductive and/or conductive board to serve as a copper electric wiring. SOLUTION: A metal pattern is provided as a conductive path through a method, where metal colloids whose skins serve as films are deposited on a base as a thin film which serves as a precursor, the surface of the thin film is spatially and selectively irradiated with light rays to decompose or break the skins of the colloids to turn the thin film into a metal thin film, and then the unexposed metal colloids are removed off.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光線の光化学的およ
び/あるいは熱化学的な作用により、金属コロイドを用
いて基体上に金属のパターンを形成する手段に関し、特
にプリント配線板や半導体装置の配線の製造方法に係わ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal pattern on a substrate using a metal colloid by photochemical and / or thermochemical action of a light beam, and more particularly to a wiring of a printed wiring board or a semiconductor device. The present invention relates to a method for manufacturing

【0002】[0002]

【従来の技術】樹脂基体や半導体装置のパッシベーショ
ン膜上など、電気的に非導電性の物質の表面に銅等の金
属の配線パターンを設ける技術は、半導体素子や種々の
電子部品を高密度で実装する手段の基礎をなすものとし
て、極めて重要である。樹脂基体等の表面に銅配線パタ
ーンを形成する手段としては、従来より大別して2つの
主要な方法が知られている。
2. Description of the Related Art A technique of providing a wiring pattern of a metal such as copper on a surface of an electrically non-conductive material such as a resin substrate or a passivation film of a semiconductor device is a technique for forming a semiconductor element or various electronic components at a high density. It is extremely important as the basis for the means of implementation. As means for forming a copper wiring pattern on the surface of a resin base or the like, two main methods are conventionally roughly classified.

【0003】その1つは、該基体の全面に予め設けた銅
箔を所望の部分を残して銅溶解性を有する液に浸してエ
ッチングすることにより取り去るもので、サブトラクテ
ィブ法と呼ばれている。このような位置選択的なエッチ
ングを行うには、事前に該銅箔の表面の配線パターンに
なるべき部分をレジストと呼ばれる樹脂で覆っておく必
要がある。
One of the methods is to remove a copper foil provided in advance on the entire surface of the substrate by immersing the copper foil in a liquid having a copper solubility except for a desired portion and etching the solution, which is called a subtractive method. . In order to perform such position-selective etching, it is necessary to cover a portion of the surface of the copper foil to be a wiring pattern in advance with a resin called a resist.

【0004】このような目的に使用されるレジストは通
常感光性を有しており、所望の光線像で露光することに
より任意のレジストパターンを得ることができるわけで
ある。
A resist used for such a purpose usually has photosensitivity, and an arbitrary resist pattern can be obtained by exposing the resist to a desired light image.

【0005】樹脂基体等の表面に銅配線パターンを形成
するもう1つの手段は、アディティブ法と呼ばれるもの
で、樹脂等基体上の所望の部分に無電解メッキ法により
配線パターンを形成するものである。
Another means for forming a copper wiring pattern on the surface of a resin substrate or the like is called an additive method, which is to form a wiring pattern on a desired portion of a substrate such as a resin by electroless plating. .

【0006】この方法では、まず該樹脂基体上に接着剤
層を設けてその表面を粗化し、この表面に後の工程で行
われる無電解銅メッキを行う際の触媒となる核を付着さ
せる。次いで該基体の全面に感光性メッキレジスト膜を
設け、この表面に所望の配線パターンに対応する光線像
を露光し、現像することによって所望のパターンで該基
体表面をメッキレジストで被覆することができる。引き
続いて該基体を無電解銅メッキ液に浸し、該レジストに
覆われていない部分に銅を析出させた後、該メッキレジ
ストを剥離する。このようにしてアディティブ法により
銅配線パターンを樹脂基体等の表面に形成できる。
In this method, first, an adhesive layer is provided on the resin substrate to roughen the surface thereof, and a nucleus serving as a catalyst when performing electroless copper plating performed in a later step is attached to the surface. Next, a photosensitive plating resist film is provided on the entire surface of the substrate, and a light image corresponding to a desired wiring pattern is exposed on the surface and developed, whereby the substrate surface can be coated with the plating resist in a desired pattern. . Subsequently, the substrate is immersed in an electroless copper plating solution to deposit copper on a portion not covered with the resist, and then the plating resist is removed. In this way, a copper wiring pattern can be formed on the surface of a resin substrate or the like by the additive method.

【0007】上記した2つの方法は、プリント配線板を
得る手段としていずれも当業界において従来より最も広
く用いられているところである。しかしながらいずれの
場合においても、所望の配線パターンを得るのにレジス
トによる被覆−剥離という煩瑣な工程が必須であり、こ
れがプリント配線板の生産性の向上に限界をもたらして
いる。
The above two methods have been most widely used in the art as means for obtaining a printed wiring board. However, in any case, a complicated process of coating and stripping with a resist is essential to obtain a desired wiring pattern, and this limits the improvement in productivity of a printed wiring board.

【0008】上記した2法の他に、レジストを用いない
で金属の配線パターンを形成する方法が提案されてい
る。その代表的なものの1つは金属箔となるべき可溶性
の銅前駆体化合物の薄膜を基板上に設け、この特定の部
位に紫外光を照射することにより銅を析出させるもので
ある。しかしこの方法では導電路とするのに十分な膜厚
を得難いという難点があり、引き続き無電解メッキ等に
よる増幅が必要となる。レジストを用いないで金属の配
線パターンを形成する別の方法は、L. Mini らによりAp
plied Physics Letters 誌の第64巻,3404ページ
〜3406ページ(1994年)に記載されている。そ
れによると、誘電体やガラスの基板に予め200Å程度
の銅などの金属の薄膜を基板全面に析出しておき、次い
で硫酸銅,硫酸、およびグリコールを含む電解液中でA
r+ イオンレーザーを照射するもので、該レーザー光線
の照射された部位に起電力が生じ、電気化学反応が起こ
って銅の析出に到るものである。
In addition to the above two methods, there has been proposed a method of forming a metal wiring pattern without using a resist. One of the typical ones is to provide a thin film of a soluble copper precursor compound to be a metal foil on a substrate, and to irradiate this specific site with ultraviolet light to precipitate copper. However, this method has a disadvantage that it is difficult to obtain a film thickness sufficient to form a conductive path, and amplification by electroless plating or the like is required subsequently. Another method of forming a metal wiring pattern without using a resist is that Ap.
plied Physics Letters, Vol. 64, pp. 3404-3406 (1994). According to this, a thin film of a metal such as copper of about 200 ° is previously deposited on the entire surface of a dielectric or glass substrate, and then a thin film of A is formed in an electrolytic solution containing copper sulfate, sulfuric acid, and glycol.
Irradiation with an r @ + ion laser generates an electromotive force at a site irradiated with the laser beam, causing an electrochemical reaction to lead to copper deposition.

【0009】この方法では、該基板表面に銅以外のもの
が析出され難く、またレーザー光線の掃引速度を変える
ことによって析出される銅の膜厚がある程度の幅のなか
で可変であるという利点を有しているものの析出膜厚が
十分でなく、掃引速度をかなり遅くせねばならないこ
と、また事前に基板全面に銅の薄膜を設けておかねばな
らない等、制約が多い。
This method has the advantage that it is difficult for substances other than copper to deposit on the substrate surface, and that the thickness of the copper deposited by changing the sweep speed of the laser beam can be varied within a certain width. However, there are many restrictions such as that the deposited film thickness is not sufficient, the sweep speed must be considerably reduced, and that a copper thin film must be provided on the entire surface of the substrate in advance.

【0010】また析出された銅薄膜は一様なものでな
く、0.1〜0.3μmの粒径の銅粒子が相互に結合した
構造となっている。溶液中の銅イオンから金属状態の銅
薄膜を析出しようとする場合には、析出する銅の量に相
当する量のイオンを逐一還元する必要があり、これが工
程の速度と膜の性質を左右している。
The deposited copper thin film is not uniform and has a structure in which copper particles having a particle size of 0.1 to 0.3 μm are mutually bonded. When attempting to deposit a copper thin film in a metallic state from copper ions in a solution, it is necessary to sequentially reduce the amount of ions corresponding to the amount of deposited copper, which affects the speed of the process and the properties of the film. ing.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光線
の照射により非導電性および/または導電性の基体表面
の任意の位置に銅等電気配線となしうる金属の薄膜を析
出するに際して、十分な析出膜厚を簡便な工程と十分な
析出速度で実現しうる方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to deposit a thin film of a metal such as copper which can be used as an electric wiring at an arbitrary position on the surface of a non-conductive and / or conductive substrate by irradiation with a light beam. It is an object of the present invention to provide a method capable of realizing a sufficient deposition film thickness by a simple process and a sufficient deposition rate.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は従来技術の上
記欠点に鑑みて種々の検討を行った結果、光線の照射に
より膜質のすぐれた銅等の金属薄膜を基体上に析出する
簡便な方法を見出すに到った。すなわち本発明による1
つの実施形態においては、光線の照射で金属となるべき
前駆体物質として酸化状態が主としてゼロ価の状態の金
属超微粒子からなるコロイド粒子を用いることにより、
前記従来技術の欠点を解消しうることを見出すに到っ
た。
The present inventor has made various studies in view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, and as a result, has found that a simple thin film of metal such as copper can be deposited on a substrate by irradiating a light beam. We came up with a way. That is, 1 according to the present invention
In one embodiment, by using colloidal particles composed of ultrafine metal particles in an oxidized state mainly having a zero-valent state as a precursor substance to be converted into a metal upon irradiation with light,
It has been found that the disadvantages of the prior art can be solved.

【0013】従来コロイドの状態にある金属を極微量基
体上に付着させて銅等の無電解メッキにおける触媒とし
て用いることは前記アディティブ法として当業者の間で
よく知られた事実である。
It is a fact well known among those skilled in the art as the additive method that a metal in a colloidal state is deposited on a trace amount of a substrate and used as a catalyst in electroless plating of copper or the like.

【0014】しかしながら、本発明の場合、これとは原
理的に異なり、コロイド状態にある金属そのものを実質
的に金属薄膜に変化させて直接導電パターンとすること
を特徴としており、該金属コロイドの触媒作用による化
学反応に依拠するものではない。勿論、本発明の方法に
より製作した金属薄膜を触媒作用を起こさしめる目的に
供したとしても、本発明の趣旨を逸脱するものでないこ
とは言うまでもない。金属コロイドの典型的な例では、
数nmから数十nmの径を有する原子の集合体すなわち
クラスタやコロイドが、相互に凝集や融合するのを防止
する目的で、ある種の有機化合物等の外皮を纏った構造
をとらせるのが普通である。このような構造は通常保護
コロイドと称されている。
However, the principle of the present invention is different from that in principle, and is characterized in that the metal itself in a colloidal state is substantially changed into a metal thin film to form a direct conductive pattern, and the catalyst of the metal colloid is used. It does not rely on chemical reactions by action. Of course, it goes without saying that even if the metal thin film produced by the method of the present invention is used for the purpose of causing a catalytic action, it does not depart from the gist of the present invention. A typical example of a metal colloid is
In order to prevent aggregates of atoms having a diameter of several nm to several tens of nm, that is, clusters and colloids, from agglomerating and coalescing with each other, it is necessary to form a structure in which the outer skin of a certain organic compound is covered. Normal. Such a structure is usually called a protective colloid.

【0015】本発明では、このような形態を有するコロ
イドを薄膜として基体上に堆積した後、その安定構造を
光の化学的および/または熱的作用により意図的に破壊
して融合し金属薄膜とするものである。したがって該薄
膜中に夾雑物として含まれる恐れのある物質は、上記外
皮の最小限の分解残留物のみとなるわけである。約3n
m程度の径を有する金属コロイドでは、通常その中に約
100個の原子が含まれており、これに対して該外皮は
有機化合物からなる界面活性剤の比較的疎な単分子膜と
なっているのが普通である。低分子量の界面活性剤に替
えて高分子化合物を外皮に用いる場合も金属コロイドを
安定化するのに有効であるが、その場合でも有機物質の
成分はその中の金属原子に比べてことさら多量とはなら
ない。
In the present invention, after a colloid having such a form is deposited on a substrate as a thin film, the stable structure is intentionally destroyed by the chemical and / or thermal action of light to fuse with the metal thin film. Is what you do. Therefore, the substance that may be included as a foreign substance in the thin film is only a minimum decomposition residue of the outer skin. About 3n
In a metal colloid having a diameter of about m, usually about 100 atoms are contained in the metal colloid, whereas the outer skin is a relatively sparse monomolecular film of a surfactant made of an organic compound. It is normal that there is. The use of a high molecular weight compound in the outer skin instead of a low molecular weight surfactant is also effective in stabilizing the metal colloid, but even in such a case, the components of the organic substance are much larger than the metal atoms contained therein. Not be.

【0016】本発明による場合、前駆体薄膜中で金属薄
膜となるべき原子の数の比率が従来例よりも大幅に大き
いという利点は、先に述べた銅前駆体化合物の場合と比
較すれば明白である。該引例の前駆体では、銅原子の数
に比べて圧倒的に多数の銅以外の原子が含まれており、
本発明の場合とは著しく相違している。このため、前駆
体の薄膜の膜厚と金属薄膜となした後の膜厚との差が上
記従来技術による場合に比較して小さくなる訳である。
According to the present invention, the advantage that the ratio of the number of atoms to be a metal thin film in the precursor thin film is much larger than that of the conventional example is apparent when compared with the case of the copper precursor compound described above. It is. In the precursor of the reference, an overwhelmingly large number of non-copper atoms are contained compared to the number of copper atoms,
This is significantly different from the case of the present invention. For this reason, the difference between the film thickness of the precursor thin film and the film thickness after forming the metal thin film is smaller than in the case of the above-described conventional technology.

【0017】このように本発明では金属薄膜となるべき
前駆体において、金属元素以外の元素を従来技術に比較
して圧倒的に少ない比率でしか含んでおらず、該前駆体
が先に述べた酸化状態がゼロ価の金属元素から成ってい
ることと併せて、本発明の著しい特徴を構成している。
As described above, in the present invention, the precursor to be a metal thin film contains an element other than the metal element at an overwhelmingly small ratio as compared with the prior art. Together with the fact that the oxidation state consists of a zero-valent metal element, it constitutes a remarkable feature of the present invention.

【0018】ゼロ価のコロイド粒子を用いて金属薄膜形
成を行うことによる利点は、対象金属イオンを逐一還元
する必要がないため光照射による金属薄膜形成がすばや
く効率的に行われる点にあり、その結果析出の工程が速
やかに進行することである。仮にもし酸化を受けやすい
金属元素を用いた場合には、光照射によって得られる金
属薄膜の1部もしくは全部が酸化物の形態をとっている
ことが避け難い場合が存在する。
The advantage of forming a metal thin film using zero-valent colloidal particles is that the metal thin film can be formed quickly and efficiently by light irradiation because it is not necessary to reduce the target metal ions one by one. The result is that the step of precipitation proceeds promptly. If a metal element susceptible to oxidation is used, it may be unavoidable that part or all of the metal thin film obtained by light irradiation is in the form of an oxide.

【0019】このような場合にも該酸化物を1部に含む
かもしくは全部が酸化物となっている薄膜を一括して還
元することにより、最終的に導電性にすぐれた薄膜とす
ることが可能である。このような方法は、金属イオンを
逐一化学的もしくは電気化学的に還元して金属薄膜とし
て基体上に析出する方法に比較して速度的に圧倒的に有
利である。金属酸化物の超微粒子もゼロ価金属同様コロ
イドを形成することは良く知られた事実であり、したが
って本発明の対象をゼロ価金属よりなるコロイドに限定
すべきではない。
In such a case as well, by reducing the thin film containing the oxide in one part or all of the oxide at once, it is possible to finally obtain a thin film having excellent conductivity. It is possible. Such a method is overwhelmingly advantageous in terms of speed as compared with a method in which metal ions are reduced one by one chemically or electrochemically and deposited on a substrate as a metal thin film. It is a well-known fact that ultrafine particles of metal oxides form colloids like zero-valent metals, and therefore the object of the present invention should not be limited to colloids composed of zero-valent metals.

【0020】さらに、鉄やマンガンなど磁性原子の酸化
物のコロイドは、その磁気的なコヒーレンス長と同等以
下のサイズになると興味ある磁気的な挙動を示すように
なることから、本発明を金属酸化物コロイドの空間選択
的な堆積方法として適用するのも効果的である。その際
には各酸化物のコロイド粒子が融合する必要はなく、単
に外皮が破壊されて‘現像’時に非照射部との間で溶解
度の差が顕著となるだけで十分である。
In addition, colloids of oxides of magnetic atoms such as iron and manganese exhibit an interesting magnetic behavior when they have a size smaller than or equal to the magnetic coherence length. It is also effective to apply the method as a spatially selective method for depositing colloids. In this case, it is not necessary that the colloid particles of the respective oxides are fused, and it is sufficient that the outer skin is destroyed and the difference in solubility between the non-irradiated portion and the non-irradiated portion becomes significant during 'development'.

【0021】また単一のコロイド粒子が、複数の種類の
金属元素を実質的に含んでいる例が多数知られている。
本発明による別の利点は、このような単一のコロイド粒
子が複数の種類の金属元素から成っているような金属コ
ロイド前駆体を用いた場合にも、複数の金属元素が混合
した金属薄膜を容易に得ることができることである。多
種の金属元素がコロイド状態を形成することは以前より
周知の事実であり、上記外皮を纏った状態の比較的安定
なコロイドの製法に関しても、種々報告されている。
There are many known examples in which a single colloid particle substantially contains a plurality of types of metal elements.
Another advantage of the present invention is that a metal thin film in which a plurality of metal elements are mixed can be used even when a metal colloid precursor in which such a single colloid particle is composed of a plurality of metal elements is used. It can be easily obtained. It is a well-known fact that various kinds of metal elements form a colloidal state, and various reports have been made on a method for producing a relatively stable colloid in a state of covering the outer skin.

【0022】例えば白金のポリビニールアルコールで保
護されたコロイドの製法は、JohnKiwi らによりJournal
of the American Chemical Society 誌の第101巻,
7214ページ〜7217ページ(1979年)に記載
されている。この方法によれば、弱アルカリ状態の塩化
白金酸水溶液をポリビニールアルコールの存在下加熱す
ることにより得られている。また別の例が、H. Bonnema
nnらによりAngewandte Chemie, International Edition
Engl.,誌の第30巻,1312ページ〜1314ペー
ジ(1991年)に記載されている。ここではクロム,
マンガン,ルテニウム,オスミウム,コバルト,ロジウ
ム,イリジウム,ニッケル,パラジウム,白金のハロゲ
ン化物を還元剤により還元して、4級アンモニウム塩に
保護されたこれら元素のコロイドとして得られている。
For example, the preparation of platinum-protected colloids with polyvinyl alcohol is described by John Kiwi et al. In Journal.
of the American Chemical Society, Volume 101,
Pages 7214 to 7217 (1979). According to this method, it is obtained by heating a weakly alkaline aqueous solution of chloroplatinic acid in the presence of polyvinyl alcohol. Another example is H. Bonnema
nn et al. by Angewandte Chemie, International Edition
Engl., Vol. 30, pages 1312 to 1314 (1991). Here is chrome,
Manganese, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, and platinum halides are reduced by a reducing agent and obtained as colloids of these elements protected by quaternary ammonium salts.

【0023】また金属のハロゲン化物をアルカリ金属水
素化物やアルカリ土類金属水素化物と反応させてナノメ
ートルサイズの金属粉末を製造する方法が特開平8−325
613号公報に記載されている。あるいは金属イオンを電
極プロセスに基づき電気化学的に還元してコロイドとな
すことも可能である。
A method for producing a metal powder of nanometer size by reacting a metal halide with an alkali metal hydride or an alkaline earth metal hydride is disclosed in JP-A-8-325.
No. 613. Alternatively, it is also possible to electrochemically reduce metal ions into a colloid based on an electrode process.

【0024】その際電解液中に外皮となるべき有機物質
を予め共存させておけば、容易に該有機物質により保護
されたコロイドとして得られる。その際該外皮となる有
機基を適当な分子構造のものから選択することにより有
機溶媒や水に対して溶解するように調製することが可能
である。このような外皮に保護され且つ可溶化された金
属コロイドの電気化学的製法については、たとえば特開
平7−310107 号公報に記載がある。また高分子化合物の
共存下銅塩をヒドラジンで還元することにより、該高分
子化合物で保護された銅の超微粒子が得られることも公
知である。
At that time, if an organic substance to be a skin is previously coexisted in the electrolytic solution, it can be easily obtained as a colloid protected by the organic substance. At that time, by selecting the organic group to be the outer skin from one having an appropriate molecular structure, it can be prepared so as to be soluble in an organic solvent or water. An electrochemical production method of a metal colloid protected and solubilized by the outer coat is described in, for example, JP-A-7-310107. It is also known that by reducing a copper salt with hydrazine in the presence of a polymer compound, ultrafine particles of copper protected by the polymer compound can be obtained.

【0025】こうして化学還元法や電気化学還元法によ
り得られる金属コロイドの溶液にスピンコート法などを
適用すれば、容易に薄膜とすることができる。
By applying a spin coating method or the like to a metal colloid solution obtained by the chemical reduction method or the electrochemical reduction method, a thin film can be easily formed.

【0026】本発明の要点は、堆積された金属コロイド
を金属薄膜に実質的に転換することであり、したがって
強調されなければならないのは、本発明がその前駆体と
なるべき金属コロイドの特定の製法に依拠しないという
点であり、これは本発明の趣旨に照らして明白である。
また前記した複数の種類の金属元素からなるコロイドを
用いうる他に、2種以上の異なる元素からなる金属コロ
イドを互いに積層もしくは混合して用いることも本発明
の趣旨に合致している。また金属コロイドの1部または
全部が酸化をうけて酸化物となっている場合にも、最終
的に種々の方法で還元することが可能であり、本発明の
趣旨に反しない。
The gist of the present invention is to substantially convert the deposited metal colloid into a metal thin film, so it must be emphasized that the present invention is not limited to the particular metal colloid to be its precursor. This is not dependent on the manufacturing method, which is obvious in light of the spirit of the present invention.
In addition to the use of the above-described colloids composed of a plurality of types of metal elements, the use of a metal colloid composed of two or more different elements stacked or mixed with each other is also consistent with the gist of the present invention. Also, when a part or all of the metal colloid is oxidized to be an oxide, it can be finally reduced by various methods, which does not depart from the gist of the present invention.

【0027】外皮によって保護された金属コロイドの薄
膜は、一般に小さい電気伝導性しか示さないばかりでな
く、容易に剥落したり溶媒によって溶解されたりするな
ど機械的・物理化学的にも不安定である。このようなコ
ロイドの堆積物を金属薄膜となすには、外皮によって保
護されたコロイド粒子から外皮を実質的に破壊して除去
し、金属コロイドまたはクラスタを相互に接触させ融着
せしめることが重要である。
The metal colloid thin film protected by the outer skin generally exhibits not only low electrical conductivity but also is mechanically and physicochemically unstable such as easily peeling off or being dissolved by a solvent. . In order to form such a colloidal deposit into a thin metal film, it is important that the outer skin is substantially destroyed and removed from the colloid particles protected by the outer skin, and the metal colloids or clusters are brought into contact with each other and fused. is there.

【0028】また金属コロイドを金属薄膜の形成の前駆
体とする際に極力他の物質を介在させないことが本発明
の効果を最大限に発現せしめる点で重要である。これは
前記したように最終的に得られる金属薄膜の夾雑物を極
力少なくする上で極めて重要である。具体的には外皮に
よって保護された該金属コロイド前駆体を他の膜形成性
物質で極力混合・希釈せしめないことである。
When the metal colloid is used as a precursor for forming a metal thin film, it is important to minimize the intervening of other substances in order to maximize the effect of the present invention. This is extremely important for minimizing impurities in the finally obtained metal thin film as described above. Specifically, the metal colloid precursor protected by the outer coat is not mixed and diluted with other film-forming substances as much as possible.

【0029】しかしながら、本発明による前駆体の膜
に、最終的に得られる金属薄膜の電気特性などに実質的
に影響を及ぼさない程度の最小量の介在物を存在せしめ
たとしても、本発明の趣旨から完全に逸脱するものでは
ない。
However, even if the precursor film according to the present invention contains a minimum amount of inclusions that do not substantially affect the electrical properties of the finally obtained metal thin film, It does not depart completely from the gist.

【0030】基体上に設けられた金属コロイドからなる
前駆体薄膜に光を照射すると、コロイドの外皮および該
コロイドを構成する金属原子集合体によって照射光線が
吸収されることとなる。その際主として以下の2つの効
果が介在しうる。1つは該光線のエネルギーが熱に転換
され、その結果外皮を破壊してコロイドを融合させ薄膜
とするものである。金属原子集合体であるコロイドが熱
をうけると、その構成原子の熱的振動が活発となり、同
じく外皮を破壊された他のクラスタあるいはコロイドと
接触して融合するようになる。この光照射によるコロイ
ド外皮の破壊をより効率的に行わしめるようにすること
は、本発明の効果を高める上で重要である。
When light is applied to a precursor thin film made of a metal colloid provided on a substrate, the irradiated light is absorbed by the outer skin of the colloid and the metal atom aggregates constituting the colloid. At that time, the following two effects can be mainly interposed. One is that the energy of the light is converted into heat, which destroys the outer skin and fuses the colloid into a thin film. When a colloid, which is an aggregate of metal atoms, receives heat, the thermal vibration of its constituent atoms is activated, and the colloid comes into contact with another cluster or colloid whose outer skin has been destroyed. It is important to improve the effect of the present invention that the colloid skin is destroyed more efficiently by the light irradiation.

【0031】その1つの手だては、該外皮を形成する有
機化合物またはコロイド集合体が照射光を効率良く吸収
できるようにすることである。吸収した光のエネルギー
がさらに発光や電気現象、あるいは後で述べる光化学反
応などに用いられない限り、最終的に熱に転換される。
したがって該前駆体は光の吸収性、および熱エネルギー
への転換性の良いものであることが好ましい。
One method is to enable the organic compound or colloid aggregate forming the skin to efficiently absorb the irradiation light. Unless the energy of the absorbed light is further used for light emission, electrical phenomena, or photochemical reactions described later, it is finally converted to heat.
Therefore, it is preferable that the precursor has good light absorption and conversion to heat energy.

【0032】このような目的で光の吸収に適した置換基
を該外皮化合物に含ませるのが得策である。逆に、該前
駆体がこのような光吸収と熱エネルギーへの転換に都合
の良い波長の光を照射に用いることが重要である。例え
ば金や銅では可視光線の照射でd電子レベルからフェル
ミレベルへの励起や自由電子に基づくプラズモン励起な
どに対応した光吸収が起こり、最終的に格子振動のエネ
ルギーに転換されて熱となることが知られている。
It is advisable to include a substituent suitable for light absorption in the hull compound for such a purpose. Conversely, it is important that the precursor use light having a wavelength convenient for such absorption of light and conversion to heat energy. For example, in the case of gold or copper, visible light irradiation causes light absorption corresponding to excitation from the d-electron level to the Fermi level or plasmon excitation based on free electrons, and is ultimately converted into lattice vibration energy to become heat. It has been known.

【0033】その際、該前駆体のコロイドが熱的に破壊
されやすくなるように、コロイドの外皮を構成する物質
の構造やその吸着性が熱的に脆弱なものを用いると都合
が良い。例えば光照射によって外皮の有機化合物の特定
の結合が開裂したりあるいは異性化したりして金属コロ
イドに対する吸着性能を失わしめるような場合である。
At that time, it is convenient to use a substance whose structure and adsorptivity of the material constituting the outer skin of the colloid are thermally weak so that the colloid of the precursor is easily destroyed by heat. For example, there is a case in which a specific bond of the organic compound in the outer skin is cleaved or isomerized by light irradiation, so that the adsorption performance on the metal colloid is lost.

【0034】該前駆体に光を照射した場合に期待される
もう1つの効果は、光化学的な反応を引き起こす場合で
ある。光化学的な反応によれば熱的な場合とは異なった
経路で外皮の有機化合物が破壊され、金属コロイドの融
合が促される。この場合にも熱的な効果の共存が重要で
あり、金属薄膜にいたる反応を助ける。
Another effect expected when the precursor is irradiated with light is a case where a photochemical reaction is caused. According to the photochemical reaction, the organic compound in the outer skin is destroyed by a different route from the thermal case, and fusion of the metal colloid is promoted. In this case as well, the coexistence of thermal effects is important and helps the reaction to the metal thin film.

【0035】またこの光化学的反応を利用する場合に
も、これに適した分子構造の物質を外皮として用いるこ
とが肝要である。たとえばジオルガノポリシランは紫外
光の照射によって主鎖のSi−Si結合が光化学的に開
裂することから、本発明の目的に供しうる。またポリエ
チレングリコール類もコロイドを保護する外皮として有
効である。金属コロイドを保護する目的で設けた外皮を
化学的に修飾することによって、該外皮に保護以外の機
能を併せ持たせた例としては特許出願公告昭62−51138
号が挙げられる。
Also in the case of utilizing this photochemical reaction, it is important to use a substance having a molecular structure suitable for this as the outer coat. For example, diorganopolysilane can be used for the purpose of the present invention because the Si-Si bond of the main chain is photochemically cleaved by irradiation with ultraviolet light. In addition, polyethylene glycols are also effective as an outer skin for protecting the colloid. An example in which the outer skin provided for the purpose of protecting the metal colloid is chemically modified to have a function other than the protection in addition to the outer skin is disclosed in Japanese Patent Application Publication No. Sho 62-51138.
No.

【0036】そこでは電子受容性の外皮を用いて貴金属
コロイドの触媒作用に電子移動の機能を併せもたせてい
る。光化学的作用を起こさせる波長の光を照射した場合
にも、最終的にかなりの割合のエネルギーが熱に転換さ
れる。したがって外皮を光化学的に破壊するような紫外
域の光線を照射した場合にも熱的な効果は大いに介在し
うる。
In this case, the catalytic action of the noble metal colloid is combined with the function of electron transfer by using an electron-accepting outer skin. Even when irradiated with light of a wavelength that causes a photochemical action, a significant proportion of the energy is ultimately converted to heat. Therefore, a thermal effect can be greatly involved even when an ultraviolet ray that irradiates the outer skin photochemically is irradiated.

【0037】一部の貴金属元素を除けばほとんどの金属
元素は多かれ少なかれ空気中の酸素ガスにより酸化を受
ける。したがって析出された金属薄膜の1部もしくは全
部が酸化されるため、引き続き還元処理等の操作が必要
になる場合がある。このような不都合を避けるため、本
発明の実施に当たっては可能な限り真空下ないしは不活
性ガスの雰囲気下で行うのが好ましい。
Most metal elements, except for some noble metal elements, are more or less oxidized by oxygen gas in the air. Therefore, a part or all of the deposited metal thin film is oxidized, so that an operation such as a reduction treatment may be required subsequently. In order to avoid such inconveniences, it is preferable to carry out the present invention under a vacuum or an inert gas atmosphere as much as possible.

【0038】しかしながら、金属コロイド調製の途上や
それに引き続く前駆体薄膜の調製過程、あるいは光照射
反応の過程で金属コロイド成分が酸化を受けて酸化物と
なったとしても、最終的に水素等還元雰囲気中で加熱処
理することにより金属状態に戻すことが可能である。
However, even if the metal colloid component is oxidized to an oxide during the preparation of the metal colloid, during the subsequent process of preparing the precursor thin film, or during the light irradiation reaction, the reaction is finally completed in a reducing atmosphere such as hydrogen. It is possible to return to a metal state by performing a heat treatment in the inside.

【0039】基体上で光照射によって金属薄膜とした部
分以外の、前駆体のままで残った部分を取り去るのは比
較的容易である。すなわち、光線を照射した部位では金
属となるためもはや溶媒によって溶かされることがない
一方、光照射を受けなかった領域は化学的変化を受けて
いないため、溶媒により溶出し去ることができる。こう
して光照射により簡便に金属薄膜パターンを描くことが
可能になる。
It is relatively easy to remove a portion remaining as a precursor on the substrate, except for a portion formed into a metal thin film by light irradiation. That is, the portion irradiated with the light beam becomes a metal and is no longer dissolved by the solvent, whereas the region not irradiated with the light beam is not chemically changed and can be eluted away by the solvent. Thus, it becomes possible to easily draw a metal thin film pattern by light irradiation.

【0040】本発明による場合、金属コロイドから金属
薄膜に変化する際には外皮が除かれるのみであるので、
該前駆体薄膜から金属薄膜への変化に際しては膜厚の変
化は前記引例の公知例に比較して極めて小さくてすむ。
本発明の光照射に供しうる光源としては、紫外域から赤
外域まで可能であり、また通常光源のほかレーザー光源
も用いうる。特に微細な金属パターンが必要となる場合
には、紫外光のようなより波長の短い光源を用いるのが
好ましい。
According to the present invention, when changing from a metal colloid to a metal thin film, only the outer skin is removed.
When changing from the precursor thin film to the metal thin film, the change in the film thickness can be extremely small as compared with the known example of the aforementioned reference.
The light source that can be used for the light irradiation of the present invention can be from the ultraviolet region to the infrared region, and a laser light source can be used in addition to a normal light source. In particular, when a fine metal pattern is required, it is preferable to use a light source having a shorter wavelength such as ultraviolet light.

【0041】照射波長は、先に述べた外皮を構成する分
子の吸収波長に依るほか、コロイド粒子自身のプラズマ
バンドも照射の対象としうる。前駆体である金属コロイ
ド薄膜に光照射をして金属薄膜とする際、多くの場合外
皮の破壊から金属コロイドの融合にいたる過程は光化学
過程と熱的な過程が混合したものである。したがって照
射光が光化学的作用と熱化学的作用を発現できるように
外皮の構造や照射波長を設定するのがより好ましい。
The irradiation wavelength depends not only on the absorption wavelength of the molecules constituting the outer skin described above, but also on the plasma band of the colloid particles themselves. When irradiating a metal colloid thin film as a precursor with light to form a metal thin film, in many cases, a process from destruction of the outer skin to fusion of the metal colloid is a mixture of a photochemical process and a thermal process. Therefore, it is more preferable to set the structure of the outer skin and the irradiation wavelength so that the irradiation light can exert a photochemical action and a thermochemical action.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下本発明を実施例に従い説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.

【0043】例1 窒素ガスでパージし置換したテトラ
ヒドロフラン1500mlのエタノールに塩化銅(II)
0.01mmolを懸濁し攪拌しつつ、0.02mmolのテト
ラデシルアンモニウムテトラハイドロボーレートを加え
攪拌した。この溶液を窒素雰囲気のもとでろ過し、溶媒
を留去した後テトラヒドロフランを加えて溶解した。次
いでこの溶液にn−ヘキサンを加えて粉末を得た。この
粉末0.5g にテトラヒドロフラン1000mlとポリ
オキシエチレン5mgを加えて窒素雰囲気下に溶解し、
次いで減圧下溶媒を留去して濃縮した。
EXAMPLE 1 Copper (II) chloride in 1500 ml of ethanol purged with tetrahydrofuran purged and purged with nitrogen gas
While 0.01 mmol was suspended and stirred, 0.02 mmol of tetradecyl ammonium tetrahydroborate was added and stirred. This solution was filtered under a nitrogen atmosphere, the solvent was distilled off, and tetrahydrofuran was added to dissolve the solution. Next, n-hexane was added to this solution to obtain a powder. To 0.5 g of this powder, 1000 ml of tetrahydrofuran and 5 mg of polyoxyethylene were added and dissolved under a nitrogen atmosphere.
Then, the solvent was distilled off under reduced pressure and concentrated.

【0044】この溶液をシリコンウェハ上に滴下してス
ピン塗布し乾燥させた。このシリコン基板の表面をマス
クを介してキセノンランプを1.5 時間照射した。次い
でこの基板をテトラヒドロフラン500ml中に浸し、
溶媒を緩やかに攪拌して非照射部を溶解し銅の配線パタ
ーンを得た。
This solution was dropped on a silicon wafer, spin-coated and dried. The surface of the silicon substrate was irradiated with a xenon lamp through a mask for 1.5 hours. Then, the substrate was immersed in 500 ml of tetrahydrofuran,
The solvent was gently stirred to dissolve the non-irradiated portion, thereby obtaining a copper wiring pattern.

【0045】例2 塩化銅に替えて塩化ニッケル(II)
を用いた他は例1と同様の操作を行い、ニッケルの配線
パターンを得た。
Example 2 Nickel (II) chloride in place of copper chloride
The same operation as in Example 1 was performed except for using, to obtain a nickel wiring pattern.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上述べたように本発明により有機物質
で保護された金属コロイドの膜に光照射を行うことによ
り、実質的に導電路となしうる膜質と膜厚を有する配線
パターンを簡便に得ることができる。
As described above, by irradiating a metal colloid film protected with an organic substance according to the present invention with light, a wiring pattern having a film quality and a film thickness which can substantially form a conductive path can be easily prepared. Obtainable.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体上に実質的に導電線路としうる金属パ
ターンを設ける方法において、外皮を保護コロイドとす
る該金属コロイドを前駆体として該基体上に薄膜として
堆積し、次いでこの表面に空間選択的な光照射を行って
該外皮を分解もしくは破壊して金属薄膜とし、次いで非
露光部の金属コロイドを除去することを特徴とする金属
配線の形成方法。
1. A method of providing a metal pattern on a substrate, which may be substantially a conductive line, comprising: depositing the metal colloid having a protective shell as a precursor on the substrate as a thin film; Forming a metal thin film by decomposing or destroying the outer skin by performing a typical light irradiation, and then removing a metal colloid in an unexposed portion.
【請求項2】前記外皮がテトラアルキルアンモニウム塩
であることを特徴とする請求項1記載の金属配線の形成
方法。
2. The method according to claim 1, wherein the outer skin is a tetraalkylammonium salt.
【請求項3】前記外皮がエチレンオキシドの骨格を有す
る高分子化合物であることを特徴とする請求項1記載の
金属配線の形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the outer shell is a polymer compound having an ethylene oxide skeleton.
【請求項4】前記外皮がジオルガノポリシランであるこ
とを特徴とする請求項1記載の金属配線の形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the outer skin is a diorganopolysilane.
【請求項5】前記金属コロイドが銅,パラジウム,ニッ
ケル,クロム,亜鉛,コバルト,モリブデン,タングス
テン,ルテニウム,オスミウム,イリジウム,鉄,マン
ガン,白金,銀,金,ゲルマニウム,錫,ガリウム,イ
ンジウム、から選ばれる1種または2種以上の元素から
なることを特徴とする請求項1記載の金属配線の形成方
法。
5. The metal colloid comprises copper, palladium, nickel, chromium, zinc, cobalt, molybdenum, tungsten, ruthenium, osmium, iridium, iron, manganese, platinum, silver, gold, germanium, tin, gallium, indium. 2. The method for forming a metal wiring according to claim 1, comprising one or more selected elements.
【請求項6】前記金属コロイド薄膜の前駆体の膜厚が5
乃至600nmであることを特徴とする請求項1記載の
金属配線の形成方法。
6. The film thickness of the precursor of the metal colloid thin film is 5
2. The method for forming a metal wiring according to claim 1, wherein the thickness of the metal wiring is in the range of from 600 to 600 nm.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005135982A (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Matsushita Electric Works Ltd Circuit board and manufacturing method therefor
JP2006038999A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for forming conductive circuit using laser irradiation and conductive circuit
CN100339914C (en) * 2003-07-23 2007-09-26 夏普株式会社 Silver alloy material, circuit substrate, electronic device, and manufacturing method of circuit substrate
JP2008095182A (en) * 2006-09-11 2008-04-24 Mitsubishi Materials Corp Metal film forming method and metal film obtained by the method
WO2010064386A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 国立大学法人大阪大学 Pattern-forming method
US7897675B2 (en) 2000-08-11 2011-03-01 Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. Colloidal metal solution, process for producing the same and paint using the same
JP2011047021A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Method for producing coating film

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7897675B2 (en) 2000-08-11 2011-03-01 Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. Colloidal metal solution, process for producing the same and paint using the same
CN100339914C (en) * 2003-07-23 2007-09-26 夏普株式会社 Silver alloy material, circuit substrate, electronic device, and manufacturing method of circuit substrate
JP2005135982A (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Matsushita Electric Works Ltd Circuit board and manufacturing method therefor
JP2006038999A (en) * 2004-07-23 2006-02-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for forming conductive circuit using laser irradiation and conductive circuit
JP2008095182A (en) * 2006-09-11 2008-04-24 Mitsubishi Materials Corp Metal film forming method and metal film obtained by the method
WO2010064386A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 国立大学法人大阪大学 Pattern-forming method
JP2011047021A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Method for producing coating film

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