专利名称：布线基板的制造方法
技术领域：
本发明涉及布线基板的制造方法。
背景技术：
近年来，随着电子设备的高速化、高密度化的不断推进，叠加法(additive method)作为布线基板的制造方法而备受瞩目。在叠加法中，已为大众所熟知的方法有对设于基板上的光致抗蚀层(photoresist)制作图案并形成电镀抗蚀层，并对电镀抗蚀层的开口部进行电镀处理而使金属层析出的方法、以及在预先形成所需要图案的催化剂层后，不使用电镀抗蚀层就使金属层析出的方法等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于精确形成导电性好且可靠性高的高密度布线的布线基板的制造方法。
本发明涉及的布线基板的制造方法是通过无电解电镀法制造布线基板的方法，包括(a)在基板上形成预定图案的催化剂层的步骤；(b)通过将所述基板浸渍到含有第一金属的第一无电解电镀液中，从而使该第一金属析出到所述催化剂层上，(以)设置第一金属层的步骤；(c)通过将所述基板浸渍到含有第二金属的第二无电解电镀液中，从而使该第二金属析出到所述第一金属层的上表面上，设置第二金属层的步骤，其中，所述第一金属的离子化倾向大于所述第二金属的离子化倾向。
据此，当将基板浸渍到第二无电解电镀液中时，首先根据离子化倾向的差异引起作为第一阶段的电镀反应的置换电镀反应。然后，在用第二金属覆盖第一金属层时，开始无电解电镀反应，从而能够进一步析出第二金属。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，在所述步骤(c)中，能够在露出所述第一金属层的表面的状态下，将所述基板浸渍到所述第二无电解电镀液中。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，所述第一金属可以是镍，所述第二金属可以是铜。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，所述第二无电解电镀液可以包含作为还原剂的甲醛溶液。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，所述催化剂层可以包含钯。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，在所述步骤(a)之前，还可包括在所述基板上形成表面活化剂层的步骤。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，所述表面活化剂层可以包含阳离子表面活化剂。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，可进行了所述步骤(b)之后，在预定的期间内进行所述步骤(c)。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，在所述步骤(b)和所述步骤(c)之间还可包括水洗所述基板的步骤。
在本发明涉及的布线基板的制造方法中，在所述步骤(a)之前，还可包括在所述基板上的所需要的布线图案以外的区域上设置抗蚀层的步骤；以及在所述基板上形成表面活化剂层的步骤，所述步骤(a)可以包括在所述表面活化剂层的上表面设置催化剂层的步骤；通过除去所述抗蚀层而除去所需要的布线图案以外的区域的表面活化剂层和催化剂层的步骤。
图1是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图2是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图3是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图4是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图5是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图6是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图7是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图8是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图9是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图10是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图11是本实施方式涉及的布线基板的制造方法的示意图。
图12是采用了本实施方式涉及的布线基板的电子装置的一例示意图。
具体实施例方式
下面，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。
1.布线基板的制造方法图1～图11是本实施方式涉及的布线基板100(参照图11)的制造方法的示意图。在本实施方式中，利用无电解电镀制造布线基板。
(1)首先，准备基板10。基板10可以如图1所示为绝缘基板。基板10也可以为有机基板(例如，塑性材料、树脂基板)或无机基板(例如，石英玻璃、硅片、氧化物层)。作为塑性材料，可以列举出聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚等。或者，基板10还可以是透光性基板(例如，透明基板)。基板10不仅限于单层，其也包含在基础基板上形成有至少一层绝缘层的多层的情况。在本实施方式中，在基板10上形成有金属层。
接着，形成抗蚀层22。先将抗蚀剂(未图示)涂敷在基板10的上表面，然后，通过光刻法形成该抗蚀剂的图案，如图1所示，从而能够形成抗蚀层22。在此，抗蚀层22形成于所需要的布线图案以外的区域上。
(2)接下来，洗净基板10。对于基板10的洗净，虽然既可以是干洗也可以是湿洗，但优选是干洗。选用干洗防止对抗蚀层22造成损坏，如剥离等。
如图2所示，干洗是通过使用真空紫外线灯在氮气氛围下照射真空紫外线30～900秒来进行。通过洗净基板10便可以清除附着在基板10表面的油脂等污垢。并且，还能使基板10及抗蚀层22的表面由疏水性变化为亲水性。此外，如果基板10的液中表面电位为负电位时，通过洗净基板10便可以形成均一的负电位面。
湿洗例如可通过在室温状态下将基板10在臭氧水(臭氧浓度10ppm～20ppm)中浸渍5～30分钟左右来进行。此外，干洗可通过使用真空紫外线灯(波长172nm、输出10mW、样品间距离1mm)在氮气氛围下照射真空紫外线30～900秒来进行。
(3)接下来，如图3所示，将基板10浸渍到表面活化剂溶液14当中。作为表面活化剂溶液14中所含有的表面活化剂，可以是阳离子表面活化剂或阴离子表面活化剂。当基板10表面的液中表面电位为负电位时，优选使用阳离子表面活化剂。这是因为阳离子表面活化剂与其它的表面活化剂相比更容易吸附在基板10上。另一方面，当基板10表面的液中表面电位为正电位时，作为表面活化剂溶液14中含有的表面活化剂，优选使用阴离子表面活化剂。
作为阳离子表面活化剂，例如可以使用含有氨基硅烷类成分的水溶性表面活化剂、烷基胺盐类表面活化剂(例如，十六烷基三甲基铵氯化物、十六烷基三甲基铵溴化物、十六烷基二甲基铵溴化物等)等。作为阴离子表面活化剂，例如可以使用聚氧乙烯烷基硫酸酯(十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸锂、N-月桂酰肌氨酸)等。浸渍时间例如可以为1～10分钟左右。
接着，将基板10从表面活化剂溶液中取出，用超纯水洗净。然后，将基板10例如在室温下自然干燥、或者吹入压缩空气除去水滴后，放入90～120℃的炉内烘烤大约10分钟～1小时，从而使其干燥。通过以上步骤，如图4所示，可将表面活化剂层24设于基板10上。这时，若将阳离子表面活化剂用作表面活化剂时，则基板10的液中表面电位与吸附前相比向正电位层偏移。。
(4)接下来，如图5所示，将基板10浸渍到催化剂溶液30中。催化剂溶液30含有作为无电解电镀的催化剂发挥功能的催化剂成分。作为催化剂成分，例如可以使用钯。
例如，可按下述的步骤制作催化剂溶液30。
(4a)将纯度为99.99％的钯颗粒(Palladium pellets)溶解到盐酸、过氧化氢溶液和水的混合溶液中，作成钯浓度为0.1～0.5g/l的氯化钯溶液。
(4b)进一步用水和过氧化氢水溶液稀释上述的氯化钯溶液，使钯浓度为0.01～0.05g/l。
(4c)使用氢氧化钠溶液等将氯化钯溶液的pH调整为4.5～6.8。
浸渍到催化剂溶液30中后，也可以水洗基板10。水洗可用纯水进行。通过该水洗，可防止催化剂的残渣混入到后述的无电解电镀液中。
通过以上步骤形成催化剂层31。如图6所示，催化剂层31形成于基板10和抗蚀层22上的表面活化剂层24的上表面。
接着，如图7所示，除去抗蚀层22形成具有所需要的布线图案的表面活化剂层26和催化剂层32。在此，例如可使用丙酮等除去抗蚀层22。设于抗蚀层22上的表面活化剂层24和催化剂层31也连同抗蚀层22一块被除去。
(5)接下来，使第一金属层34析出(沉积)到催化剂层32上。具体而言，通过将基板10浸渍到含有第一金属的第一无电解电镀液中，由此，能够使金属层34析出到催化剂层32上(参照图8)。
第一金属具有比后述的第二金属的离子化倾向更大的离子化倾向，其例如可以是镍。作为无电解电镀液，其包括在酸性下使用的类型和在碱性下使用的类型，作为第一无电解电镀液的一个例子，采用的是在酸性下使用的类型的无电解电镀液。第一无电解电镀液包含上述的第一金属、还原剂、以及络合剂等。具体而言，可使用以硫酸镍六水合物或氯化镍六水合物为主体、以次磷酸钠为还原剂的无电解电镀液。例如，通过将基板10在含有硫酸镍六水合物的无电解电镀液(温度70～80℃)中浸渍大约10秒～10分钟左右，从而可以形成具有20nm～100nm厚度的镍层。
这样，如图8所示，能够在基板10上的催化剂层32的上表面形成第一金属层34。
浸渍到第一无电解电镀液中后，也可以水洗基板10。水洗既可以用纯水进行，也可以用水蒸气进行，且还可以同时使用纯水和水蒸气进行。通过该水洗，可防止第一无电解电镀液的残渣混入到后述的第二无电解电镀液中。此外，水洗后，也可以对基板10实施热处理进行干燥。由此，能够提高第一金属层34相对于基板10的密着性。
(6)接下来，使第二金属层37析出到第一金属层34上。具体而言，在露出第一金属层34的状态下，将基板10浸渍到含有第二金属的第二无电解电镀液38中，由此，可使第二金属层37析出到第一金属层34上(参照图11)。
第二金属具有比上述的第一金属的离子化倾向更小的离子化倾向，其例如可以是铜。作为第二无电解电镀液的一个例子，采用的是在碱性下使用的类型的无电解电镀液。第二无电解电镀液38包含上述的第二金属、还原剂、以及络合剂等。作为还原剂，例如可采用甲醛溶液。当将甲醛溶液用作还原剂时，由于作为第一金属的镍不会被甲醛溶液还原，因此，能够抑制溶解于无电解电镀液38中的镍被无电解电镀反应析出。第二无电解电镀液38例如也可以在加热到65～85℃后使用。对于将基板10浸渍到含有第二金属的第二无电解电镀液38中的步骤，优选是在形成第一金属层后的预定期间内进行。虽然预定期间随着干燥步骤的有无等条件而改变，但由发明者的实验可知，当在48小时以内时会开始下述的电镀反应。
当使用上述的第二无电解电镀液38时，会出现两个阶段的反应。首先，作为第一阶段的反应，如图9所示，在第一金属层34表面发生如下的置换电镀反应。
M1+M2+→M1++M2(M1为第一金属，M2为第二金属)该置换电镀反应可一直持续到第二金属层36完全覆盖第一金属层34。
然后，作为第二阶段的反应，如图10所示，在第二金属层36的表面发生无电解电镀反应，使第二金属析出到第二金属层36上，形成进一步变厚的第二金属层37。第一金属层34和第二金属层37的整体膜厚例如可以为200nm。
通过以上步骤，可以形成布线基板100。在本实施方式涉及的布线基板100的制造方法中，由于在形成第二金属层36时通过置换电镀反应析出第二金属，因而无需形成用于使第二金属析出的催化剂层。因此，能够省略设置催化剂层的步骤，从而减少步骤数量。并且，通过置换电镀反应，可将第一金属(镍等)置换为导电率特性佳的第二金属(铜等)。
另外，虽然铜的无电解电镀液一般为碱性，但表面活化剂层可溶解在碱溶液中，从而有时会发生催化剂层从基板剥离。因此，根据本实施方式，能够先使用没有溶解表面活化剂层的溶液、例如中性或酸性的第一无电解电镀液析出第一金属层并覆盖表面活化剂层，然后，使用例如碱性的第二无电解电镀液析出第二金属层。这样，通过预先形成第一金属层，从而即使第二无电解电镀液是溶解表面活化剂层的溶液也能够防止催化剂层和金属层从基板剥离，因此，能够形成可靠性高的布线基板。
在本实施方式涉及的布线基板100的制造方法中，第一金属的离子化倾向大于第二金属的离子化倾向。由此，能够使第二金属析出到第一金属层上。并且，一般而言，由于离子化倾向越大的金属越容易被氧化，因此，通过用第二金属层覆盖第一金属层便可以抑制形成的布线氧化。
根据本实施方式涉及的布线基板100的制造方法，经确认，可通过叠加法精确地形成高密度布线，并且，例如可在基板上以1μm的间隔形成宽度为900nm的布线。
2.电子装置图12中示出了电子装置的一个例子，其中，该电子装置采用了根据本实施方式涉及的布线基板制造方法制造出的布线基板。电子装置1000包括布线基板100、集成电路芯片90、其它基板92。
形成于布线基板100上的布线图案也可以用于电连接电子零部件。布线基板100根据上述的制造方法制造。在图12所示的例子中，集成电路芯片90电连接于布线基板100，布线基板100的一端部电连接于其它基板92(例如显示面板)。电子装置1000也可以是液晶显示装置、等离子显示装置、EL(Electro Luminescence，电致发光)显示装置等显示装置。
3.实验例根据本实施方式涉及的布线基板制造方法形成了布线基板。
(1)在玻璃基板上形成光致抗蚀膜(photoresist film，光刻膜)，然后，采用直写方式隔开大约1μm左右的间距以200nm宽度的直线状曝光、显影，从而形成具有大约800nm宽的直线状的线和大约200nm间隔的条纹状的开口部的光致抗蚀剂。
(2)接着，将该玻璃基板切成1cm的四方形，浸渍到阳离子表面活化剂溶液(テクニツクヅヤパン(株)製FPDコンデイシヨナ一，Technic Japan Incorporated(公司)制造的FPD调节剂)中。接着，将该玻璃基板浸渍到钯催化剂溶液中。然后，使用丙酮等有机溶剂除去玻璃基板上的光致抗蚀剂。由此，形成具有800nm宽的直线状的线和200nm间隔的条纹状的催化剂层。
(3)接着，将形成有催化剂层的玻璃基板在80℃的镍无电解电镀液(テクニツクヅヤパン(株)製FPDコンデイシヨナ一，Technic Japan Incorporated(公司)制造的FPD镍)中浸渍30秒，形成厚度大约为20nm左右、宽度大约为800nm左右的镍金属层。
接下来，将玻璃基板用水充分地清洗，并在100～150℃下烧结10分钟，使镍金属层中的水分蒸发，提高了相对于基板的密着性。
(4)接着，在形成了镍金属层(第一金属层)后的30分钟以内，将玻璃基板在液温为80℃、pH为12～13的铜无电解电镀液(日矿金属株式会社制造的KC500)中浸渍3～5分钟，形成厚度大约为150nm左右、宽度大约为900nm左右的铜金属层(第二金属层)。
在通过上述步骤形成的布线基板中，确认了有铜析出。由此，无需使钯等催化剂附着在镍金属层上即可使铜析出。并且，确认从玻璃基板的背面有铜色的线。由此可知，发生了镍置换为铜的置换电镀反应。
本发明并不限于上述实施方式，其可具有各种变形。例如，在上述实施方式中，预先在基板上的所需要图案区域以外的区域设置抗蚀层并在整个面上形成表面活化剂层和催化剂层后除去抗蚀层，从而将催化剂层形成在预定区域，但代替这个，也可以不使用抗蚀层就形成催化剂层。具体而言，例如在基板的整个面上形成表面活化剂层，并对该表面活化剂层的局部进行光分解，从而只在所需要的图案区域留下表面活化剂层。由此，催化剂层能够只在所需要的图案区域内形成。表面活化剂层的光分解可使用真空紫外线(VUV；vacuum ultraviolet)来进行。由于使光的波长为例如170～260nm，所以能够切断原子间键(例如，C-C、C＝C、C-H、C-F、C-Cl、C-O、C-N、C＝O、O＝O、O-H、H-F、H-Cl、N-H等)。通过使用该波带，不需要黄色室，因此，例如在白光灯下即可进行与本实施方式相关的一系列步骤。
此外，本发明并不限定于上述的实施例，可以有各种变形。例如，本发明包括与在实施例中说明的构成实质相同的构成(例如，功能、方法以及结果相同的构成，或者目的以及效果相同的构成)。并且，本发明还包括置换实施例中说明的构成中的非本质部分的构成。并且，本发明还包括取得与实施例中说明的构成相同作用效果的构成或者达到相同目的的构成。此外，本发明还包括在实施例中说明的构成上附加公知技术的构成。
附图标记说明10 基板14 表面活化剂溶液18 光源20 光22 抗蚀层 24 表面活化剂层26 表面活化剂层30 催化剂溶液31 催化剂层32 催化剂层34 第一金属层 36、37 第二金属层38 第二无电解电镀液90 集成电路芯片92 其它基板100 布线基板1000 电子装置
权利要求
1.一种布线基板的制造方法，通过无电解电镀法制造布线基板，包括以下步骤(a)在基板上形成预定图案的催化剂层；(b)通过将所述基板浸渍到含有第一金属的第一无电解电镀液中，从而使该第一金属析出到所述催化剂层上设置第一金属层；以及(c)通过将所述基板浸渍到含有第二金属的第二无电解电镀液中，从而使该第二金属析出到所述第一金属层的上表面上设置第二金属层，其中，所述第一金属的离子化倾向大于所述第二金属的离子化倾向。
2.根据权利要求1所述的布线基板的制造方法，其中，在所述步骤(c)中，通过置换所述第一金属和所述第二金属的置换电镀法析出第二金属后，再通过无电解电镀法析出第二金属。
3.根据权利要求1或2所述的布线基板的制造方法，其中，在所述步骤(c)中，在露出所述第一金属层的表面的状态下，将所述基板浸渍到所述第二无电解电镀液中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，所述第一金属是镍，所述第二金属是铜。
5.根据权利要求4所述的布线基板的制造方法，其中，所述第二无电解电镀液包含作为还原剂的甲醛溶液。
6.根据权利要求4或5所述的布线基板的制造方法，其中，所述催化剂层包含钯。
7.根据权利要求6所述的布线基板的制造方法，其中，在所述步骤(a)之前，还包括在所述基板上形成表面活化剂层的步骤。
8.根据权利要求7所述的布线基板的制造方法，其中，所述表面活化剂层包含阳离子表面活化剂。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，在进行了所述步骤(b)之后，在预定的期间内进行所述步骤(c)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，在所述步骤(b)和所述步骤(c)之间还包括水洗所述基板的步骤。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的布线基板的制造方法，其中，在所述步骤(a)之前，还包括在所述基板上的所需要的布线图案以外的区域上设置抗蚀层的步骤；以及在所述基板上形成表面活化剂层的步骤，所述步骤(a)包括在所述表面活化剂层的上表面设置催化剂层的步骤；以及通过除去所述抗蚀层，从而除去所需要的布线图案以外的区域的表面活化剂层和催化剂层的步骤。
全文摘要
本发明提供一种用于精确形成导电性好且可靠性高的高密度布线的布线基板的制造方法。本发明涉及的布线基板(100)的制造方法是通过无电解电镀法制造布线基板的方法，包括(a)在基板(10)上形成预定图案的催化剂层(32)的步骤；(b)通过将所述基板浸渍到含有第一金属的第一无电解电镀液中，从而使该第一金属析出到所述催化剂层上，设置第一金属层(34)的步骤；(c)通过将所述基板浸渍到含有第二金属的第二无电解电镀液中，从而使该第二金属析出到所述第一金属层的上表面，设置第二金属层(37)的步骤，其中，所述第一金属的离子化倾向大于所述第二金属的离子化倾向。
文档编号H05K3/18GK101035416SQ20071008731
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月9日 优先权日2006年3月10日
发明者木村里至, 降旗荣道, 金田敏彦 申请人:精工爱普生株式会社