ナノインプリント法を用いた超微細配線の創製

使用纳米压印方法创建超细布线

• 批准号: 21K04713
• 负责人: 見山 克己
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hokkaido University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04713/
• 关键词: ナノインプリント; プリント配線板; 半導体; 微細配線; 銅めっき; 熱可塑性樹脂

2022年度は基材としてPPS（ポリフェニレンサルファイド）を主体にナノインプリントおよび銅めっきによる導体形成に取り組み，下記の成果を得た。(1)　ナノインプリント条件の適正化：粘弾性解析の実測結果からインプリント条件の詳細な検討を行った。動的粘弾性解析（DMA）の結果，材料の粘性を表す指標である損失弾性率がもっとも低下する温度は108℃であることがわかった。インプリント時の金型温度を108℃に設定することで良好なインプリント形状が得られた。また108℃で粘性が低下する現象は結晶化前の樹脂に特有の現象であるが，この状態でははんだリフローなど部品実装のための耐熱性を有しない。このため108℃でインプリント後連続して結晶化温度まで昇温させることにより，低温成形と耐熱性付与を1プロセスで完結させる工法を見いだした。（２）　銅めっきによる導体形成：インプリントで成形したトレンチ（溝）を銅めっきで充填し，その後表層のめっき層を除去することでトレンチ内のみに銅が充填された状態を形成する。このための前処理・めっき・表層エッチングの条件を検討した。得られた成果の概要は下記の通りである。めっき液の表面濡れ性を確保するためプラズマ処理が必要であった。この際サブミクロンレベルであるがわずかに樹脂がエッチングされる。トレンチ幅は1μm程度なので，サブミクロンレベルであってもエッチング量がトレンチ幅仕上がりに与える影響が大きい。このためエッチング量とめっき液濡れ性を両立させるプラズマ処理条件を検討し決定した。　また無電解の化学銅めっきをシード層として付与し，電解銅めっきでトレンチを充填した。薬液組成と電流密度等の条件を適切に設定することにより良好な充填性が得られた。最後に表層を化学エッチングにより除去し，線幅/間隙(Line&space)1μm/1μmを達成した。

2022年度，我们主要以PPS（聚苯硫醚）为基材，致力于利用纳米压印和镀铜形成导体，并获得了以下成果。 (1)纳米压印条件的优化：我们根据粘弹性分析的实际测量结果对压印条件进行了详细的研究。动态机械分析（DMA）显示，材料粘度指标损耗模量下降最大的温度是108°C。通过将压印过程中的模具温度设置为108℃，获得了良好的压印形状。另外，在108℃时粘度降低的现象是结晶前的树脂所特有的现象，但在该状态下，不具备回流焊等元件安装用的耐热性。为此，我们发现了一种方法，通过在108℃压印后连续升温至结晶温度，在一个过程中完成低温成型和赋予耐热性。 (2)利用镀铜形成导体：用镀铜填充通过压印形成的沟槽，然后去除表面镀层以形成仅沟槽被铜填充的状态。为此目的，研究了预处理、电镀和表面层蚀刻的条件。所得结果总结如下。为了确保镀液的表面润湿性，必须进行等离子处理。此时，树脂被轻微蚀刻，尽管是亚微米水平。由于沟槽宽度约为1μm，因此即使在亚微米级别，蚀刻量对最终沟槽宽度也有很大影响。因此，我们研究并确定了同时实现蚀刻量和镀液润湿性的等离子体处理条件。另外，采用化学镀铜作为种子层，并用电解镀铜填充沟槽。通过适当设定化学成分和电流密度等条件，获得了良好的填充性能。最后通过化学刻蚀去除表层，实现线宽/间距为1μm/1μm。