JP2010132969A - Method of manufacturing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造体の製造方法に関する。詳しくは、基板上に形成した触媒の凸パターンに無電解めっき膜を形成して構造体を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a structure. Specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a structure by forming an electroless plating film on a convex pattern of a catalyst formed on a substrate.
従来、金属表面に構造体を形成する場合の形状制御を行うには、真空蒸着法やスパッタリングなどで金属材料を成膜するプロセスと、それをパターニングするためのフォトリソプロセスを用いている。さらに、ドライあるいはウェット法によるエッチングプロセスを複数回行ったり、金属が成膜される基板表面をあらかじめ成型しておき、そこに真空プロセスによって金属を成膜することで金属表面形状を制御する方法も用いられている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in order to perform shape control when a structure is formed on a metal surface, a process of forming a metal material by vacuum deposition or sputtering and a photolithography process for patterning the metal material are used. Furthermore, there are also methods for controlling the metal surface shape by performing an etching process by a dry or wet method a plurality of times, or by previously forming a substrate surface on which a metal is to be deposited, and then depositing the metal on the substrate by a vacuum process. (For example, refer to Patent Document 1).
例えば、グラデーションマスクの製造方法では、透過率の制御をするために透明基板上に膜厚の異なる領域を形成する方法として、次のような工程が用いられている。すなわち、複数回の金属膜の成膜工程、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングとウェットあるいはドライによるエッチング工程である(例えば、特許文献2参照。)。 For example, in the gradation mask manufacturing method, the following steps are used as a method of forming regions having different film thicknesses on a transparent substrate in order to control transmittance. That is, a plurality of metal film forming steps, resist patterning by photolithography, and wet or dry etching steps (see, for example, Patent Document 2).
また、基板上に金属膜をパターニングする際にフォトリソグラフィによってレジストをパターニングし、金属膜を成膜後、レジストごと金属膜を除去するリフトオフを用いる方法もある(例えば、特許文献3参照。)。 There is also a method of using a lift-off method in which a resist is patterned by photolithography when a metal film is patterned on a substrate, the metal film is formed, and then the metal film is removed together with the resist (see, for example, Patent Document 3).
また、同一の材質での構造体形成ではなく、合金めっき層と銅めっき層との積層構造により、銅めっき層のパターニングの際のエッチングストッパとして合金めっき層を利用する方法も考えられている(例えば、特許文献4参照。)。 In addition, a method of using an alloy plating layer as an etching stopper in patterning a copper plating layer by using a laminated structure of an alloy plating layer and a copper plating layer instead of forming a structure with the same material is also considered ( For example, see Patent Document 4.)
しかしながら、従来の技術では、次のような問題がある。すなわち、複数回のフォトレジスト材料の使用や、真空蒸着法およびスパッタリング法による金属成膜を行うことから、真空度の高い大がかりな真空設備が必要となる。また、フォトレジスト材料を用いる際、スピンコートによって塗布するが、多くの材料が無駄となってしまうという問題がある。 However, the conventional technology has the following problems. That is, a large-scale vacuum facility with a high degree of vacuum is required because the photoresist material is used a plurality of times and the metal film is formed by vacuum deposition and sputtering. Further, when using a photoresist material, it is applied by spin coating, but there is a problem that many materials are wasted.
本発明は、大がかりな真空設備を要することなく、材料の無駄を発生させずに構造体を製造する技術の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a structure without generating a waste of material without requiring a large-scale vacuum facility.
本発明は、基板上に第1の触媒を形成する工程と、第1の触媒上に第2の触媒の凸パターンを印刷によって形成する工程と、第1の触媒および第2の触媒上に無電解めっき膜を形成する工程とを有する構造体の製造方法である。 The present invention includes a step of forming a first catalyst on a substrate, a step of forming a convex pattern of a second catalyst on the first catalyst by printing, and a step of forming the first catalyst on the first catalyst and the second catalyst. And a step of forming an electrolytic plating film.
また、本発明は、基板上に第1の触媒の凸パターンを印刷によって形成する工程と、第1の触媒の凸パターン上に第1の無電解めっき膜を形成する工程と、第1の無電解めっき膜の上面および側面ならびに第1の無電解めっき膜が形成されていない基板上に第2の触媒を形成する工程と、第2の触媒上に第2の無電解めっき膜を形成する工程とを有する構造体の製造方法である。 The present invention also includes a step of forming a convex pattern of a first catalyst on a substrate by printing, a step of forming a first electroless plating film on the convex pattern of the first catalyst, A step of forming a second catalyst on the top and side surfaces of the electrolytic plating film and a substrate on which the first electroless plating film is not formed; and a step of forming a second electroless plating film on the second catalyst The manufacturing method of the structure which has these.
また、本発明は、基板上に第1の触媒を形成する工程と、第1の触媒上に第2の触媒の多段となる凸パターンを印刷によって形成する工程と、第1の触媒および第2の触媒上に無電解めっき膜を形成する工程とを有する構造体の製造方法である。 The present invention also includes a step of forming a first catalyst on a substrate, a step of forming a multi-step convex pattern of the second catalyst on the first catalyst, a first catalyst and a second catalyst. And a step of forming an electroless plating film on the catalyst.
また、本発明は、基板上に第1の触媒の凸パターンを印刷によって形成する工程と、第1の触媒の凸パターン上に第1の無電解めっき膜を形成する工程と、第1の無電解めっき膜が形成されていない基板上に第2の触媒を形成する工程と、第1の無電解めっき膜および第2の触媒上に第2の無電解めっき膜を形成する工程とを有する構造体の製造方法である。 The present invention also includes a step of forming a convex pattern of a first catalyst on a substrate by printing, a step of forming a first electroless plating film on the convex pattern of the first catalyst, A structure having a step of forming a second catalyst on a substrate on which an electrolytic plating film is not formed, and a step of forming a second electroless plating film on the first electroless plating film and the second catalyst It is a manufacturing method of a body.
また、本発明は、基板上に第1の触媒の凸パターンを印刷によって形成する工程と、第1の触媒の凸パターン上に第1の無電解めっき膜を形成する工程と、第1の無電解めっき膜が形成されていない基板上に第2の触媒を形成する工程と、第2の触媒上に第2の無電解めっき膜を形成する工程とを有する構造体の製造方法である。 The present invention also includes a step of forming a convex pattern of a first catalyst on a substrate by printing, a step of forming a first electroless plating film on the convex pattern of the first catalyst, It is a manufacturing method of a structure including a step of forming a second catalyst on a substrate on which an electrolytic plating film is not formed and a step of forming a second electroless plating film on the second catalyst.
このような本発明では、無電解めっき膜によって構造体を構成するにあたり、無電解めっきの触媒となる凸パターンを印刷によって形成するため、フォトリソグラフィやスパッタや蒸着を適用することなく構造体を製造できるようになる。 According to the present invention, when forming a structure with an electroless plating film, a convex pattern serving as a catalyst for electroless plating is formed by printing, so that the structure is manufactured without applying photolithography, sputtering, or vapor deposition. become able to.
ここで、印刷とは、所定の版(凸版や反転オフセットによる版、スクリーン等)を用いて触媒のパターンを転写することのほか、パターンに合わせた塗布(インク吐出等)を用いて触媒のパターンを形成することを言う。 Here, printing refers to the transfer of a catalyst pattern using a predetermined plate (a relief plate, a plate with a reverse offset, a screen, etc.), and a catalyst pattern using an application (ink discharge, etc.) that matches the pattern. Say to form.
本発明によれば、大がかりな真空設備を用いることなく、しかも材料の無駄を発生させずに構造体を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a structure without using a large-scale vacuum facility and without generating material waste.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態とする。)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.本実施形態に係る構造体の製造方法の概要(製造対象となる構造体および製造方法の特徴、各実施形態で共通な処理)
2.第1実施形態(段差数nm〜100nm程度の構造体を製造する方法)
3.第2実施形態(段差数十数m〜数μm程度の構造体を製造する方法)
4.第3実施形態(複数の段差構造体を製造する方法)
5.第4実施形態(段差数十数m〜数μm程度の構造体を密着性よく製造する方法)
6.第5実施形態(異種材料による段差の構造体を製造する方法)
7.構造体の評価方法
8.適用例
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described. The description will be given in the following order.
1. Outline of manufacturing method of structure according to this embodiment (features of manufacturing object and characteristics of manufacturing method, processing common to each embodiment)
2. First embodiment (method of manufacturing a structure having a number of steps of about 100 nm to 100 nm)
3. Second Embodiment (Method for producing a structure having several tens of meters to several μm)
4). Third embodiment (method for producing a plurality of step structures)
5). Fourth Embodiment (Method for manufacturing a structure having several tens of meters to several μm with good adhesion)
6). Fifth Embodiment (Method for Producing Stepped Structure of Different Materials)
7). Method for evaluating structure 8. Application examples
<1.本実施形態に係る構造体の製造方法の概要>
[製造対象となる構造体および製造方法の特徴]
本実施形態に係る製造方法の対象となる構造体は、基板上に形成される凹凸形状であり、主として金属の凹凸から成る構造体となっている。本実施形態では、このような構造体を製造するにあたり、フォトリソグラフィを用いることなく、また真空蒸着、スパッタ等の高真空環境下で処理する必要なく製造する点に特徴がある。
<1. Overview of Manufacturing Method of Structure according to Embodiment>
[Characteristics of manufacturing structure and manufacturing method]
The structure which is the target of the manufacturing method according to the present embodiment is a concavo-convex shape formed on a substrate, and is a structure mainly composed of metal concavo-convex. This embodiment is characterized in that such a structure is manufactured without using photolithography and without having to be processed in a high vacuum environment such as vacuum deposition or sputtering.
ここで、従来、金属をパターンニングする方法は、真空成膜とフォトレジストを用いたエッチングによって行われている。特に、金属表面に微細構造を形成する際は、レジストのパターニングや成膜回数が増加し、プロセス時間が長くなり、レジストやエッチング液、また純水なども多く使用され、材料の無駄も発生する。 Here, conventionally, a method of patterning a metal is performed by vacuum film formation and etching using a photoresist. In particular, when a fine structure is formed on a metal surface, the number of resist patterning and film formation increases, the process time increases, and a lot of resist, etchant, pure water, etc. are used, resulting in waste of materials. .
本実施形態は、金属表面に微細構造を形成する方法として、触媒のパターニングと、無電解めっきの組み合わせによるフルアディティブ法を用いるもので、成膜用の真空装置など必要とせず、またレジストやエッチング液を消費しない環境負荷の少ない簡便な方法となる。 This embodiment uses a fully additive method by combining catalyst patterning and electroless plating as a method for forming a fine structure on a metal surface, and does not require a vacuum apparatus for film formation, and resist or etching. This is a simple method with little environmental load that does not consume liquid.
[各実施形態で共通な処理]
本実施形態に係る構造体の製造方法では、支持基材となる基板として、無アルカリガラス(例えば、コーニング社の1737ガラス)を用いている。なお、以下に示す各実施形態のプロセスに関して基板への悪影響がなければ樹脂、フィルム基板などへの適用も可能である。
[Common processing in each embodiment]
In the manufacturing method of the structure according to the present embodiment, alkali-free glass (for example, 1737 glass manufactured by Corning) is used as a substrate serving as a support base material. In addition, as long as there is no adverse effect on the substrate in the process of each embodiment described below, application to a resin, a film substrate, or the like is also possible.
具体的な構造体の製造に先立ち、支持基材となる基板の洗浄を行っておく。基板は、アルカリ洗浄した後、乾燥させておく。 Prior to the production of a specific structure, the substrate serving as the support base is cleaned. The substrate is dried after alkali cleaning.
その後、基板の表面に、必要に応じて密着層を形成しておく。密着層は、後の工程で基板に無電解めっきの触媒材料(例えば、Pd(パラジウム)微粒子やPd錯体を含む溶剤など)を形成する際の密着性を得るためである。基板と触媒材料との密着性が十分確保できる場合には密着層は不要である。本実施形態で、密着層を形成する場合を例とする。 Thereafter, an adhesion layer is formed on the surface of the substrate as necessary. The adhesion layer is for obtaining adhesion when an electroless plating catalyst material (for example, a solvent containing Pd (palladium) fine particles or a Pd complex) is formed on the substrate in a later step. In the case where sufficient adhesion between the substrate and the catalyst material can be ensured, the adhesion layer is unnecessary. In this embodiment, the case where an adhesion layer is formed is taken as an example.
密着層は、アミノ系シランカップリング剤を気相法により基板上へ成膜する。気相法は、フッ素系の容器などに密着層となるアミノ系シランカップリング剤を入れたガラス瓶を入れ、同容器に基板を入れておく。そして、大気圧下で容器全体をオーブン等で加熱することで、基板表面にアミノ系シランカップリング剤の密着層を形成する。 The adhesion layer is formed by depositing an amino silane coupling agent on the substrate by a vapor phase method. In the vapor phase method, a glass bottle containing an amino-based silane coupling agent serving as an adhesion layer is placed in a fluorine-based container or the like, and a substrate is placed in the container. And the adhesion layer of an amino-type silane coupling agent is formed in the board | substrate surface by heating the whole container by oven etc. under atmospheric pressure.
アミノ系シランカップリング剤として、本実施形態では信越化学工業株式会社のKBM-603を用い、気相法の条件として、処理温度120℃、処理時間12時間以内とした。なお、密着層となる材料、処理温度、処理時間はこれに限ったものではない。 In this embodiment, KBM-603 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used as the amino-based silane coupling agent, and the gas phase process conditions were a processing temperature of 120 ° C. and a processing time of within 12 hours. Note that the material for the adhesion layer, the processing temperature, and the processing time are not limited to these.
気相法により密着層を基板上へ形成した後、余分なアミノ系シラン化合物を除去する目的で、アミノ系シラン化合物を溶解することが可能なエタノールなどの溶剤で超音波洗浄を行う。これにより、基板と結合していない状態のアミノ系シラン化合物を剥離することができる。 After the adhesion layer is formed on the substrate by a vapor phase method, ultrasonic cleaning is performed with a solvent such as ethanol capable of dissolving the amino silane compound for the purpose of removing excess amino silane compound. Thereby, the amino silane compound which is not bonded to the substrate can be peeled off.
なお、密着層の形成方法はこれに限られない。例えば、乳酸エチル溶液に前記アミノ系シランカップリング剤を溶解したものをスピンコート法などの塗布法を用いて基板に成膜後、ホットプレートなどを用いて120℃で加熱して形成した後、前記洗浄方法で洗浄する方法も考えられる。 In addition, the formation method of an adhesion layer is not restricted to this. For example, a film obtained by dissolving the amino silane coupling agent in an ethyl lactate solution is formed on a substrate using a coating method such as a spin coating method, and then heated at 120 ° C. using a hot plate or the like, A method of cleaning by the cleaning method is also conceivable.
密着層を形成した後の確認は、例えば、処理前後の水の接触角を評価する、あるいは無電解めっき膜を析出させない領域の基板表面をけがいてAFM(Atomic Force Microscope)を用いて段差を評価することでも可能である。 Confirmation after the adhesion layer is formed, for example, by evaluating the contact angle of water before and after the treatment, or by scoring the substrate surface in the region where the electroless plating film is not deposited and evaluating the step using an AFM (Atomic Force Microscope) It is also possible to do.
以下、上記基板への処理を前提とした本実施形態の構造体の製造方法を説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the structure of the present embodiment on the premise of the processing on the substrate will be described.
<2.第1実施形態>
[段差数nm〜100nm程度の構造体を製造する方法]
図1は、第1実施形態に係る構造体の製造方法を順に説明する模式断面図である。先ず、先に説明した基板への処理として、無アルカリガラスから成る基板10を用意し、洗浄および乾燥、基板10の表面への密着層20の形成を行う(図1(a)〜(b))。
<2. First Embodiment>
[Method of manufacturing a structure having a number of steps of about 100 nm to 100 nm]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining the structure manufacturing method according to the first embodiment. First, as the processing for the substrate described above, the
次に、密着層20が形成された基板10の上に、印刷によって第1の触媒31を形成する(図1(c))。本実施形態では、反転オフセット法により密着層20の形成された基板10の上面の全面に第1の触媒31を印刷している。
Next, the
ここで、印刷とは、所定の版(凸版や反転オフセットによる版、スクリーン等)を用いて触媒のパターンを転写することのほか、パターンに合わせた塗布(インク吐出等)を用いて触媒のパターンを形成することを言う。つまり、フォトリソグラフィを用いずに触媒を形成できる方法である。以下、各実施形態の説明において用いる印刷の定義は同じである。 Here, printing refers to the transfer of a catalyst pattern using a predetermined plate (a relief plate, a plate with a reverse offset, a screen, etc.), and a catalyst pattern using an application (ink discharge, etc.) that matches the pattern. Say to form. That is, this is a method that can form a catalyst without using photolithography. Hereinafter, the definition of printing used in the description of each embodiment is the same.
本実施形態では、第1の触媒31として、Pdナノ粒子を含む溶剤を用いた。もちろん無電解めっきの触媒となる材料であり、選択するパターニング方法に適した触媒材料であればAu、Ag、Pdなどの金属化合物または金属微粒(ナノ)粒子、あるいは錯体を含むものであれば利用可能である。
In the present embodiment, a solvent containing Pd nanoparticles is used as the
また、本実施形態では、第1の触媒31のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method for the
次に、第1の触媒31の上に、第2の触媒32を形成する(図1(d))。第2の触媒32は、製造する段差形状に対応した凸パターンとなっている。本実施形態では、予めパターニングされた第2の触媒32を第1の触媒31上に印刷することで形成する。これにより、第1の触媒31をベースとした第2の触媒32の凸パターン(段差)が形成される。
Next, the
ここで、第2の触媒32の材料は第1の触媒32と同様である。また、本実施形態では、第2の触媒32のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
Here, the material of the
本実施形態で形成した第2の触媒32のパターンの具体例は、(1)直径5μmのドットパターン、ピッチ10μmと、(2)幅各5μmのライン&スペース(L/S)である。
Specific examples of the pattern of the
本実施形態における第1の触媒31および第2の触媒32の厚さは、数nm〜数十nmのオーダーである。例えば、第2の触媒32の溶液中に含まれるPd濃度を調整することや、反転オフセット法のブランケット、あるいは凸版などに触媒を塗布する条件を変更すること、あるいは同じ触媒材料をパターニング時に位置合わせを行い複数回形成することによって凸パターンの段差の制御が可能となる。
The thicknesses of the
この第1の触媒31と第2の触媒32との段差は、後プロセスで無電解めっき膜を形成した際、その無電解めっき膜の段差の制御に利用される。第2の触媒32を形成したあとは、第1の触媒31に含まれる溶媒や金属ナノ粒子の保護膜を除去することで活性化し、この後のプロセスで行われる無電解めっき処理を促進させる状態とする。
The step between the
本実施形態では、大気圧下でホットプレートを用い、触媒が形成された基板10を約200℃で数分間の加熱する熱処理を行っている。なお、この活性化についてはUV(紫外線)オゾン処理などを用いても良い。また、触媒材料として例えば奥野製薬株式会社製のパラジウム触媒付与剤(製品名:OPC50インデューサー)などを用いる場合は、この活性化処理は特に必要ない。これは2製品の混合溶液であり、推奨の使用方法があるが、液の寿命などを考えなければ、被めっき物のダメージなどを考慮し、PH(酸・アルカリ度)を調整しても良い。
In this embodiment, a hot plate is used under atmospheric pressure, and heat treatment is performed by heating the
次に、第2の触媒32の凸パターンが形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。これにより、第1の触媒31および第2の触媒32の上に無電解めっき膜40が析出する(図1(e))。
Next, the
本実施形態では、無電解めっき液として自己触媒型Ni-B液であるニボロンMF(商品名:株式会社ワールドメタル製)を用い、基板10を60℃、1分の条件で浸漬した。この条件ではめっき膜の膜厚はおよそ150nmとなる。
In this embodiment, Niboron MF (trade name: manufactured by World Metal Co., Ltd.), which is an autocatalytic Ni-B solution, was used as the electroless plating solution, and the
この条件で形成された無電解めっき膜40の表面を、株式会社キーエンス製のAFM、VN-8000(製品名)で評価を行ったところ、図2および図3に示す結果となった。図2は、上記第2の触媒32のパターンの具体例(1)直径5μmのドットパターン、ピッチ10μmを用いた場合の無電解めっき膜の形状評価例、図3は、上記第2の触媒32のパターンの具体例(2)幅各5μmのライン&スペース(L/S)を用いた場合の無電解めっき膜の形状評価例である。いずれも、(a)は3次元イメージ、(b)は一部断面図、(c)は凸パターンのピッチおよび高さの測定値を示している。
When the surface of the
これら図2、3に示すように、Niめっき膜の表面に厚さ約20nmの凸パターンが形成されていることを確認した。なお、この無電解めっき膜の形成済み基板10を真空炉を用いて150℃〜350℃で30分以上焼成を行った結果、無電解めっき膜40の抵抗率は約10〜30μΩ・cmの範囲となった。
As shown in FIGS. 2 and 3, it was confirmed that a convex pattern having a thickness of about 20 nm was formed on the surface of the Ni plating film. In addition, as a result of baking the
<3.第2実施形態>
[段差数十数m〜数μm程度の構造体を製造する方法]
図4は、第2実施形態に係る構造体の製造方法を順に説明する模式断面図である。先ず、先に説明した基板への処理として、無アルカリガラスから成る基板10を用意し、洗浄および乾燥、基板10の表面への密着層20の形成を行う(図4(a)〜(b))。
<3. Second Embodiment>
[Method for producing a structure having a level difference of several tens of meters to several μm]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining the method for manufacturing the structure according to the second embodiment. First, as the processing for the substrate described above, the
次に、密着層20が形成された基板10の上に、印刷によって第1の触媒31の凸パターンを形成する(図4(c))。第1の触媒31は、製造する段差形状に対応した凸パターンとなっている。本実施形態では、予めパターニングされた第1の触媒31を密着層20が形成された基板10上に反転オフセット印刷法によって形成する。
Next, the convex pattern of the
本実施形態では、第1の触媒31として、Pdナノ粒子を含む溶剤を用いた。もちろん無電解めっきの触媒となる材料であり、選択するパターニング方法に適した触媒材料であればAu、Ag、Pdなどの金属化合物または金属微粒(ナノ)粒子、あるいは錯体を含むものであれば利用可能である。
In the present embodiment, a solvent containing Pd nanoparticles is used as the
また、本実施形態では、第1の触媒31のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method for the
本実施形態で形成した第1の触媒32のパターンの具体例は、幅10μmのライン&スペース(L/S)である。
A specific example of the pattern of the
次に、第1の触媒31の凸パターンが形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。これにより、第1の触媒31の凸パターン上に第1の無電解めっき膜41が析出する(図4(d))。この際、第1の触媒31の凸パターンの側面にも第1の無電解めっき膜41が若干析出する。
Next, the
本実施形態では、無電解めっき液として自己触媒型Ni-B液であるニボロンMF(商品名:株式会社ワールドメタル製)を用い、基板10を60℃、3分の条件で浸漬した。この条件ではめっき膜の膜厚はおよそ450nmとなる。
In the present embodiment, Niboron MF (trade name: manufactured by World Metal Co., Ltd.), which is an autocatalytic Ni—B solution, was used as the electroless plating solution, and the
次いで、第1の無電解めっき膜41が析出した基板10の全面に第2の触媒32を反転オフセット印刷法によって形成する(図4(e))。すなわち、第2の触媒32は、第1の無電解めっき膜41の表面のほか、第1の無電解めっき膜41が析出していない部分にも形成される。このように第1の無電解めっき膜41による凸形状があっても、反転オフセット印刷法では、シリコーン樹脂等の軟らかい基材を用いて押圧することから、表面の凹凸に馴染むように第2の触媒32を印刷できることになる。
Next, the
なお、本実施形態では、第2の触媒32のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method of the
次に、第2の触媒32が形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。これにより、第2の触媒32の上に第2の無電解めっき膜42が析出する(図4(f))。本実施形態では、無電解めっき液ニボロンMFに、基板10を60℃、1分の条件で浸漬することで、パターニング印刷された第2の触媒32の上に約150nm程度の膜厚で第2の無電解めっき膜42が析出する。
Next, the
この条件で第2の無電解めっき膜42が形成された基板10に対して真空炉を用いて150℃〜350℃で30分以上焼成を行った後、第2の無電解めっき膜42の表面を株式会社キーエンス製のAFM、VN-8000(製品名)で評価した。図5は、この評価結果を示す図で、(a)は3次元イメージ、(b)は一部断面図、(c)は凸パターンのピッチおよび高さの測定値を示している。
The
図5に示すように、第2の無電解めっき膜42であるNiめっき膜の表面に段差約450nmの凸パターンが形成されていることを確認した。 As shown in FIG. 5, it was confirmed that a convex pattern having a step of about 450 nm was formed on the surface of the Ni plating film as the second electroless plating film.
なお、本実施形態では、第1の無電解めっき膜41の材質と第2の無電解めっき膜42の材質とを同じにしたが、異なる材質のものを用いてもよい。例えば、第1の無電解めっき膜41、第2の無電解めっき膜42のいずれか一方を磁性体、他方を非磁性体として、コイルを形成することも考えられる。また、第1の無電解めっき膜41と第2の無電解めっき膜42との間に図示しない絶縁膜を介在させ、電気的な絶縁を図るようにしてもよい。
In the present embodiment, the material of the first
<4.第3実施形態>
[複数の段差構造体を製造する方法]
図6は、第3実施形態に係る構造体の製造方法を順に説明する模式断面図である。先ず、先に説明した基板への処理として、無アルカリガラスから成る基板10を用意し、洗浄および乾燥、基板10の表面への密着層20の形成を行う(図6(a)〜(b))。
<4. Third Embodiment>
[Method for producing a plurality of step structures]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining the method for manufacturing the structure according to the third embodiment. First, as the processing for the substrate described above, the
次に、密着層20が形成された基板10の上に、印刷によって第1の触媒31を形成する(図6(c))。本実施形態では、反転オフセット法により密着層20の形成された基板10の上面の全面に第1の触媒31を印刷している。
Next, the
本実施形態では、第1の触媒31として、Pdナノ粒子を含む溶剤を用いた。もちろん無電解めっきの触媒となる材料であり、選択するパターニング方法に適した触媒材料であればAu、Ag、Pdなどの金属化合物または金属微粒(ナノ)粒子、あるいは錯体を含むものであれば利用可能である。
In the present embodiment, a solvent containing Pd nanoparticles is used as the
また、本実施形態では、第1の触媒31のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method for the
次に、第1の触媒31の上に、多段となる第2の触媒32を反転オフセット印刷法によって形成する(図6(d))。第2の触媒32の材料は、第1の触媒31と同様である。第2の触媒32は、製造する段差形状に対応した多段の凸パターンとなっている。本実施形態では第2の触媒32が2段となっている。
Next, the multistage
したがって、予めパターニングされた下段となる第2の触媒32aを第1の触媒31上に印刷し、この第2の触媒32aのパターン上に予めパターニングされた上段となる第2の触媒32bを印刷するといった2回の印刷によって形成する。これにより、第1の触媒31をベースとした多段の凸パターンとなる第2の触媒32が形成される。
Therefore, the
なお、本実施形態では第2の触媒32が2段となっているが、3段以上であってもよく、段数に応じた回数の印刷によって形成することができる。また、多段となる第2の触媒32の積み上がる形状は、図示するものに限定されず、さらに複雑な表面形状に対応させることも可能である。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、第2の触媒32のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method of the
次に、第2の触媒32の多段の凸パターンが形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。これにより、第1の触媒31および多段となる第2の触媒32の上に無電解めっき膜40が析出する(図6(e))。なお、本実施形態における無電解めっき膜40の析出条件は第1実施形態と同様である。
Next, the
このような本実施形態では、第2の触媒32の凸パターン形状によって種々の形状から成る構造体を製造することができる。
In the present embodiment as described above, it is possible to manufacture structures having various shapes depending on the convex pattern shape of the
<5.第4実施形態>
[段差数十数m〜数μm程度の構造体を密着性よく製造する方法]
図7は、第4実施形態に係る構造体の製造方法を順に説明する模式断面図である。第4実施形態に係る構造体の製造方法は、第2実施形態と類似するが、第2の触媒のパターニング時に第1の無電解めっき膜が形成されていない部分のみに形成する点、第2実施形態と相違する。
<5. Fourth Embodiment>
[Method of manufacturing a structure having a step of several tens of meters to several μm with good adhesion]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining the manufacturing method of the structure according to the fourth embodiment. The structure manufacturing method according to the fourth embodiment is similar to that of the second embodiment, but is formed only at a portion where the first electroless plating film is not formed at the time of patterning the second catalyst. It is different from the embodiment.
先ず、先に説明した基板への処理として、無アルカリガラスから成る基板10を用意し、洗浄および乾燥、基板10の表面への密着層20の形成を行う(図7(a)〜(b))。
First, as the processing for the substrate described above, the
次に、密着層20が形成された基板10の上に、印刷によって第1の触媒31の凸パターンを形成する(図7(c))。第1の触媒31は、製造する段差形状に対応した凸パターンとなっている。本実施形態では、予めパターニングされた第1の触媒31を密着層20が形成された基板10上に反転オフセット印刷法によって形成する。
Next, a convex pattern of the
本実施形態では、第1の触媒31として、Pdナノ粒子を含む溶剤を用いた。もちろん無電解めっきの触媒となる材料であり、選択するパターニング方法に適した触媒材料であればAu、Ag、Pdなどの金属化合物または金属微粒(ナノ)粒子、あるいは錯体を含むものであれば利用可能である。
In the present embodiment, a solvent containing Pd nanoparticles is used as the
また、本実施形態では、第1の触媒31のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method for the
次に、第1の触媒31の凸パターンが形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。これにより、第1の触媒31の凸パターン上に第1の無電解めっき膜41が析出する(図7(d))。この際、第1の触媒31の凸パターンの側面にも第1の無電解めっき膜41が若干析出する。
Next, the
次いで、第1の無電解めっき膜41が析出した部分以外の基板10上、すなわち密着層20が露出している部分に第2の触媒32を反転オフセット印刷法によって形成する(図7(e))。これにより、第2の触媒32は、第1の無電解めっき膜41が形成されていない部分の基板10の表面にのみ形成される。ここで、第1の無電解めっき膜41による凸形状があっても、反転オフセット印刷法では、シリコーン樹脂等の軟らかい基材を用いて押圧することから、無電解めっき膜41の間となる凹部であっても第2の触媒32を印刷できることになる。
Next, the
なお、本実施形態では、第2の触媒32のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method of the
次に、第2の触媒32が形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。これにより、第2の触媒32の上に第2の無電解めっき膜42が析出するとともに、第1の無電解めっき膜41の上にも第2の無電解めっき膜42が形成される(図7(f))。つまり、第2の触媒32とともに第1の無電解めっき膜41も触媒として機能し、基板10の全面に第2の無電解めっき膜42が析出する状態となる。
Next, the
このような本実施形態では、第1の無電解めっき膜41と第2の無電解めっき膜42とが直接接触した状態で形成されるため、間に別の材質の膜が介在する場合に比べて構造体の密着力を高めることが可能となる。なお、本実施形態で得られた第2の無電解めっき膜42に前記熱処理を施した後、テープ剥離テストを行った結果、良好な密着性を示した。
In the present embodiment, since the first
<6.第5実施形態>
[異種材料による段差の構造体を製造する方法]
図8は、第5実施形態に係る構造体の製造方法を順に説明する模式断面図である。先ず、先に説明した基板への処理として、無アルカリガラスから成る基板10を用意し、洗浄および乾燥、基板10の表面への密着層20の形成を行う(図8(a)〜(b))。
<6. Fifth Embodiment>
[Method of manufacturing a step structure made of different materials]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for sequentially explaining the method for manufacturing the structure according to the fifth embodiment. First, as the processing for the substrate described above, the
次に、密着層20が形成された基板10の上に、印刷によって第1の触媒31の凸パターンを形成する(図8(c))。第1の触媒31は、製造する段差形状に対応した凸パターンとなっている。本実施形態では、予めパターニングされた第1の触媒31を密着層20が形成された基板10上に反転オフセット印刷法によって形成する。
Next, a convex pattern of the
本実施形態では、第1の触媒31として、Pdナノ粒子を含む溶剤を用いた。もちろん無電解めっきの触媒となる材料であり、選択するパターニング方法に適した触媒材料であればAu、Ag、Pdなどの金属化合物または金属微粒(ナノ)粒子、あるいは錯体を含むものであれば利用可能である。
In the present embodiment, a solvent containing Pd nanoparticles is used as the
また、本実施形態では、第1の触媒31のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method for the
次に、第1の触媒31の凸パターンが形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。これにより、第1の触媒31の凸パターン上に第1の無電解めっき膜41が析出する(図8(d))。この際、第1の触媒31の凸パターンの側面にも第1の無電解めっき膜41が若干析出する。
Next, the
次いで、第1の無電解めっき膜41が析出した部分以外の基板10上、すなわち密着層20が露出している部分に第2の触媒32を反転オフセット印刷法によって形成する(図8(e))。これにより、第2の触媒32は、第1の無電解めっき膜41が形成されていない部分の基板10の表面にのみ形成される。ここで、第1の無電解めっき膜41による凸形状があっても、反転オフセット印刷法では、シリコーン樹脂等の軟らかい基材を用いて押圧することから、無電解めっき膜41の間となる凹部であっても第2の触媒32を印刷できることになる。
Next, the
なお、本実施形態では、第2の触媒32のパターニング方法として、反転オフセット印刷法を選択したが、凸版印刷法、インクジェット法など種々の塗布、あるいは印刷方法の中から選択すれば良い。
In the present embodiment, the reverse offset printing method is selected as the patterning method of the
次に、第2の触媒32が形成された基板10を無電解めっき液に浸漬する。この際、第1の無電解めっき膜41を析出させた際とは異なる無電解めっき液を用いる。例えば、第1の無電解めっき膜41を析出させる無電解めっきをA液で行い、第1の触媒31の上に第1の無電解めっき膜41を形成する。次に、第1の無電解めっき膜41は触媒とならず、第2の触媒32が触媒となる無電解めっきをB液で用い、第2の触媒32の上に第2の無電解めっき膜42を形成する。これにより、同一基板10上に、異なる材料から成る無電解めっき膜41、42をパターニングした構造体を得ることが可能となる。
Next, the
本実施形態では、例えば、第1の無電解めっき膜41、第2の無電解めっき膜42のいずれか一方を磁性体、他方を非磁性体として、パターンドメディアなどの磁気記録媒体やコイルを形成することも考えられる。また、第1の無電解めっき膜41と第2の無電解めっき膜42との間に図示しない絶縁膜を介在させ、電気的な絶縁を図るようにしてもよい。
In the present embodiment, for example, one of the first
<7.構造体の評価方法>
本実施形態に係る製造方法で得られた金属構造体については下記方法により分析が可能である。
1.透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)で基板表面付近を観察することによって触媒材料を検出することができる。
2.成膜した無電解めっき膜に有機化合物が含まれているか、あるいは共析金属が存在するかを二次イオン質量分析法(SIMS)、X線光電子分光法(XPS)、電子線マイクロアナライザ(EPMA)などにより検出することができる。
<7. Structure Evaluation Method>
The metal structure obtained by the manufacturing method according to the present embodiment can be analyzed by the following method.
1. The catalyst material can be detected by observing the vicinity of the substrate surface with a transmission electron microscope (TEM).
2. Whether the formed electroless plating film contains an organic compound or a eutectoid metal is present, secondary ion mass spectrometry (SIMS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electron beam microanalyzer (EPMA) ) And the like.
<8.適用例>
本実施形態は主として金属表面構造を形成することであるが、本発明の応用可能な分野は、金属表面に凹凸構造を形成するものであり、無電解めっきで得られる材質であれば種々のものに適用可能である。例えば、Ni、Co、Cu、Sn、Ag、Au、Pt、Pd、In、Sn、Rhやこれら金属材料と共析可能な金属、例えば、B、P、Fe、Zn、Cd、W、Cr、Mn、Re、Ti、S、Vなどを用いることができる。また、これらの無電解めっき膜を適用可能な分野であれば、例えば、光学素子を作製するための微細金型や、キャパシタ、太陽電池、ディスプレイなどの電極、電子デバイス、あるいは金属表面構造を要する技術分野などの多岐にわたり適用することが可能である。
<8. Application example>
Although this embodiment is mainly to form a metal surface structure, the applicable field of the present invention is to form a concavo-convex structure on the metal surface, and various materials can be used as long as they are obtained by electroless plating. It is applicable to. For example, Ni, Co, Cu, Sn, Ag, Au, Pt, Pd, In, Sn, Rh and metals that can be co-deposited with these metal materials, such as B, P, Fe, Zn, Cd, W, Cr, Mn, Re, Ti, S, V, etc. can be used. In addition, in a field where these electroless plating films can be applied, for example, a fine mold for producing an optical element, electrodes such as capacitors, solar cells, displays, electronic devices, or metal surface structures are required. It can be applied in a wide variety of technical fields.
10…基板、20…密着層、31…第1の触媒、32…第2の触媒、40…無電解めっき膜、41…第1の無電解めっき膜、42…第2の無電解めっき膜
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1の触媒上に第2の触媒の凸パターンを印刷によって形成する工程と、
前記第1の触媒および前記第2の触媒上に無電解めっき膜を形成する工程と
を有する構造体の製造方法。 Forming a first catalyst on a substrate;
Forming a convex pattern of a second catalyst on the first catalyst by printing;
Forming the electroless plating film on the first catalyst and the second catalyst.
前記第1の触媒の凸パターン上に第1の無電解めっき膜を形成する工程と、
前記第1の無電解めっき膜の上面および側面ならびに前記第1の無電解めっき膜が形成されていない前記基板上に第2の触媒を形成する工程と、
前記第2の触媒上に第2の無電解めっき膜を形成する工程と
を有する構造体の製造方法。 Forming a convex pattern of a first catalyst on a substrate by printing;
Forming a first electroless plating film on the convex pattern of the first catalyst;
Forming a second catalyst on the upper surface and side surfaces of the first electroless plating film and the substrate on which the first electroless plating film is not formed;
Forming a second electroless plating film on the second catalyst.
前記第1の触媒上に第2の触媒の多段となる凸パターンを印刷によって形成する工程と、
前記第1の触媒および前記第2の触媒上に無電解めっき膜を形成する工程と
を有する構造体の製造方法。 Forming a first catalyst on a substrate;
Forming a multi-stage convex pattern of the second catalyst on the first catalyst by printing;
Forming the electroless plating film on the first catalyst and the second catalyst.
前記第1の触媒の凸パターン上に第1の無電解めっき膜を形成する工程と、
前記第1の無電解めっき膜が形成されていない前記基板上に第2の触媒を形成する工程と、
前記第1の無電解めっき膜および前記第2の触媒上に第2の無電解めっき膜を形成する工程と
を有する構造体の製造方法。 Forming a convex pattern of a first catalyst on a substrate by printing;
Forming a first electroless plating film on the convex pattern of the first catalyst;
Forming a second catalyst on the substrate on which the first electroless plating film is not formed;
And a step of forming a second electroless plating film on the first electroless plating film and the second catalyst.
前記第1の触媒の凸パターン上に第1の無電解めっき膜を形成する工程と、
前記第1の無電解めっき膜が形成されていない前記基板上に第2の触媒を形成する工程と、
前記第2の触媒上に第2の無電解めっき膜を形成する工程と
を有する構造体の製造方法。 Forming a convex pattern of a first catalyst on a substrate by printing;
Forming a first electroless plating film on the convex pattern of the first catalyst;
Forming a second catalyst on the substrate on which the first electroless plating film is not formed;
Forming a second electroless plating film on the second catalyst.
請求項1または3記載の構造体の製造方法。 The method for manufacturing a structure according to claim 1, wherein the first catalyst is formed on the entire surface of the substrate.
請求項1から5のうちいずれか1項に記載の構造体の製造方法。 The method for manufacturing a structure according to any one of claims 1 to 5, wherein an adhesion layer is formed on a surface of the substrate, and the first catalyst is formed on the adhesion layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015021167A (en) * | 2013-07-19 | 2015-02-02 | 日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社 | Electroless plating method |
-
2008
- 2008-12-04 JP JP2008309659A patent/JP2010132969A/en active Pending
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