ポジ型感光性高分子の界面吸着膜による環境低負荷型金属配線基板の開発

• Project/Area Number: 14703028
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 高分子合成
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中川 勝 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教授 (10293052)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000); Fiscal Year 2004: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2003: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2002: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
• Keywords: 高分子 / 界面・表面 / 光加工 / 表面電位 / 化学メッキ / 金属配線 / 環境低負荷 / ナノ薄膜 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / 材料加工・処理 / 高分子合成 / 界面科学 / 金属化 / 化学めっき

Research Abstract

一般家電製品に含まれる金属配線基板の光リソグラフィ法による製造では、膜厚数10μmの有機画像形成材料が用いられている。製造過程で最終的に有機フォトレジスト材料は産業廃棄物となるため、環境面とコスト面でその低減化が望ましい。そこで、膜厚数nmの有機ナノ薄膜を用いて配線基板を作製できれば、廃棄物量を約10000分の1に低減できる。ここでは、基板表面に形成される単層状の高分子吸着膜の光パターンを利用したAdditive法による配線基板の新規作製法の開発を目的とした。
ポリ(1-アルキル-4-ビニルピリジニウム ブロミド)からなる正の吸着膜にNi無電解めっきを行った。その結果、吸着膜の側鎖アルキル基が長いほど、選択的金属化が良好に起こる現象を見出した。この現象は、酸化すず系触媒先駆体の吸着量の増加に由来することがICP-AESによるSnの定量からわかった。しかし、カチオン性吸着膜の正のゼータ電位は、アルキル基が長くなるほど、より小さくなることがわかった。この事実を考慮すると、静電相互作用による触媒粒子の吸着だけでなく、吸着膜と界面活性剤の長鎖アルキル基間で働くvan der Waals相互作用が吸着に大きく寄与していると結論できた。
Sn化合物を用いないで工程数を減らし、マイクロサイズの水平解像度で銅配線基板を作製するために、新規高分子吸着剤を開発した。この高分子吸着膜は、PdCl_2水溶液への浸漬により、配位結合を介して[PdCl_x]^<2-x>を吸着した。吸着されたPd^<2+>イオンは、ジ亜リン酸イオンにより還元され、数nmのPdナノ粒子を形成することがわかった。シリカ基板上の膜厚2nmのパターン化吸着膜に無電解Cuめっきを行うと、膜厚0.5μm、水平解像度10μmの銅配線を吸着膜上に形成できることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Single-Layer Adsorption Films of a Cationic Polymer Determined by UV-Visible Spectroscopy and Atomic Force Microscopy (2005)
  • Author(s): Y.Suzuki, M.Nakagawa, T.Iyoda
  • Journal Title: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. (in press)
• [Journal Article] Aggregation Control and Photochemical Behaviors in UV-Sensitive Organosilane Monolayers Bearing Naphthylmethylsulfonyl Groups (2005)
  • Author(s): M.Tagaya, M.Nakagawa, T.Iyoda
  • Journal Title: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. (in press)
• [Journal Article] Tubular and Twisted Ni-P Fibers Molded from Morphology-Tunable and Recyclable Organic Templates of Hydrogen-Bonded Supramolecular Assemblages (2005)
  • Author(s): M.Nakagawa, D.Ishii, K.Aoki, T.Seki, T.Iyoda
  • Journal Title: Adv.Mater. 17(2) Pages: 200-205
• [Journal Article] Photopattern Shapes of a Photodegradable Polyelectrolyte Monolayer Affected by an Ionic Strength of Aqueous Developer Solutions (2004)
  • Author(s): N.Nawa, M.Nakagawa, T.Seki, T.Iyoda
  • Journal Title: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. 29(3) Pages: 881-884
• [Journal Article] Selective Ni-P Electroless Plating on Photopatterned Cationic Adsorption Films Influenced by Alkyl Chain Lengths of Polyelectrolyte Adsorbates and Additive Surfactants (2004)
  • Author(s): M.Nakagawa, N.Nawa, T.Iyoda
  • Journal Title: Langmuir 20(22) Pages: 9844-9851
• [Patent(Industrial Property Rights)] 金属被覆物、金属配線基板及びそれらの製造方法 (2005)
  • Inventor(s): 中川 勝, 鈴木 悠二, 名輪 希, 彌田 智一
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人 東京工業大学
  • Industrial Property Number: 2005-062184
  • Filing Date: 2005-03-07
• [Publications] N.Nawa, M.Nakagawa, et al.: "Relationship of Zeta potential to molecular structure of multivalent cationic substrates on silica and PET substrates"Trans.Mater.Res.Soc.. 28(3). 573 (2003)
• [Publications] D.Ishii, M.Nakagawa, et al.: "Preparation of copper tubes with a submicron pore"Trans.Mater.Res.Soc.. 28(3). 577 (2003)
• [Publications] M.Nakagawa, et al.: "Photoinduced polar transition of substrate surface by photodegradable cationic absorbate monolayers"Langmuir. 19(21). 8769 (2003)
• [Publications] 中川勝, 名輪希: "多価カチオン性分子から形成される静電吸着単分子膜のネガ型とポジ型光パターン形成法"高分子論文集. 60(10). 531 (2003)
• [Publications] N.Nawa, M.Nakagawa, et al.: "Photopatterned shape of photodegradable polyelectrolyte monolayer affected by an ionic strength of aqueous developer solutions"Trans.Mater.Res.Soc.. (In press). (2004)
• [Publications] N.Nawa, et al.: "Relationship of Zeta potential to molecular structure of multivalent cationic adsorbates on silica and PET substrates"Trans. Mater. Res. Soc.. (印刷中). (2003)
• [Publications] D.Ishii, et al.: "Preparation of copper tubes with a submicron pore"Trans. Mater. Res. Soc.. (印刷中). (2003)
• [Publications] M.Nakagawa, et al.: "Photopatterning of self-assembled monolayers to generate aniline moieties"Colloids and Surfaces A. 204(1-3). 1 (2002)
• [Publications] K.Onda, et al.: "Controlling packing structure of hydrophobic alkyl tails of monolayed films of ion-paired macrocyclic amphiphiles as studied by sum-frequency generation spectroscopy"J. Phys. Chem. B. 106(15). 3855 (2002)
• [Publications] 中川 勝: "光反応性分子層を用いた微粒子の選択吸着"高分子加工. 52(2). 1 (2003)
• [Publications] 中川 勝: "光機能性自己組織化単分子膜"光機能性有機・高分子材料の新局面(CMC). 45 (2002)