(57)【要約】【課題】  良好な導電特性を持つ微細パターンを得る。【解決手段】  酸化膜４付きのミクロン銅粒子２を溶剤６中に分散させた分散液８を、基板１０上に塗布して、塗布層１２を形成する。塗布層１２中の溶剤１４が揮発させられる。塗布層１４に水素ラジカルを照射して、塗布層１４中の銅粒子２の酸化膜４が除去される。基板１０を昇温させて、銅粒子を凝集させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化膜付きのミクロン銅粒子を溶剤中に分散させた分散液を、基板上に塗布して、塗布層を形成する過程と、
前記塗布層中の前記溶剤を揮発させる過程と、
前記塗布層に水素ラジカルを照射して、前記塗布層中の銅粒子の酸化膜を除去する過程と、
前記基板を昇温させて、前記銅粒子を凝集させる過程とを、
具備する微細パターンの形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細パターンの形成方法において、前記塗布層の形成される基板には、予めレジストによって溝を有するパターンが形成され、この溝に前記塗布層が形成される微細パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコン基板や有機基板のような基板上に、微細配線パターンのような微細パターンを形成する方法に関し、特に、銅によって微細配線パターンを形成するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細配線形成方法の一つが特許文献１に開示されている。特許文献１の技術では、酸化銅被覆を有するナノ粒子を溶剤に分散させた溶液を基板上に塗布して、微細配線パターンを形成する。微細配線パターンを形成した基板を、水素を含有する気体において生起されたプラズマ雰囲気中で処理しながら、加熱して、表面に酸化被膜の存在しない銅の焼結体型配線層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２０５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術では、プラズマ処理により酸化銅を還元しているので、プラズマが微細配線パターンの内部にまで浸透するように、プラズマ処理しながら加熱している。そのため、プラズマ処理と加熱とを並行して行わなければならない。
【０００５】
本発明は、ほぼ常温で銅の酸化膜を除去した上で、わずかに温度を上昇させて、銅を凝集させることができる微細パターンの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の微細パターンの形成方法では、酸化膜付きの銅のミクロン粒子を溶剤中に分散させた分散液を、基板上に塗布して、塗布層を形成する。酸化膜付きの銅のミクロン粒子は、銅のミクロン粒子の表面が自然に酸化して、表面に酸化膜が形成されたものを使用することができる。溶剤は揮発性のものを使用できる。基板上への塗布には種々の方法を使用することができ、例えばスクリーン印刷またはインクジェット印刷などを使用することができる。次に、前記塗布層中の前記溶剤が揮発させられる。揮発は、例えば基板を加熱することによって行うことができる。前記塗布層に水素ラジカルを照射して、前記塗布層中の銅の酸化膜が除去される。水素ラジカルの直径は、ミクロン粒子の銅の直径よりも小さいので、塗布層の内部にまで水素ラジカルが浸透し、内部にある酸化被膜も還元することができる。このように還元が行われた後、前記基板を昇温させて、前記銅を凝集させる。
【０００７】
前記塗布層の形成される基板には、予めレジストによって溝を有するパターンが形成され、この溝に前記塗布層を形成することもできる。このように、パターンの溝内に塗布層を形成することによって、より微細なパターンを形成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、ミクロン粒子の銅表面に形成されている酸化銅を、ほぼ常温状態で水素ラジカルによって除去した後に、わずかに温度を上昇させて銅を凝集させているので、良好な導電特性を持つ微細パターンを、簡単な構成の装置によって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の微細パターン形成方法の工程図である。
【図２】図１の微細パターン形成方法に使用する装置の縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の微細パターン形成方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態の微細パターン形成方法では、図１（ａ）に示すようにミクロン粒子、例えば数μｍの銅粒子２が準備されている。この銅粒子２の表面には、酸化銅膜４が形成されているものである。なお、各図では、酸化銅膜４を、かなり誇張して描いてある。これを適当な揮発性の溶剤６に分散させて、同図（ｂ）に示すように溶液８を製造する。
【００１１】
この溶液８を、同図（ｃ）に示すように、基板１０に例えばスクリーン印刷またはインクジェット印刷することによって、溶液８を所定のパターンに基板１０上に塗布し、基板１０上に塗布層１２、１２・・・を形成する。
【００１２】
基板１０をベーキングすることによって、同図（ｄ）に示すように、塗布層１２、１２・・・中の溶剤６を揮発させ、揮発済み塗布層１４、１４・・・を形成する。
【００１３】
このように揮発済み塗布層１４、１４・・・を有する基板１０を、後述する酸化膜除去装置中に置いて、基板１０及び揮発済み塗布層１４、１４・・・を水素ラジカルに晒して、同図（ｅ）に示すように、揮発済み塗布層１４中の各銅粒子２の酸化膜４を除去し、銅粒子層１６とする。
【００１４】
その後に、銅粒子層１６を有する基板１０を加熱し、銅粒子２の活性を高め、銅粒子２の表面の活性を高め銅粒子２同士を凝縮させ、銅配線１８、１８・・・を形成する。
【００１５】
酸化膜除去装置２０は、図２に示したように、真空室２２を有している。真空室２２は、例えばチャンバー２４を有し、チャンバー２４は、下部室２４ａと上部室２４ｂとからなる。下部室２４ａは、上縁に開口を有する箱形のものである。その開口を被うことが可能に上部室２４ｂが、例えば蝶番によって下部室２４ａに結合されている。なお、下部室２４ａを上部室２４ｂが被っている状態では、両者の内部は気密状態となるように構成されている。下部室２４ａの底部には、排気手段、例えば真空ポンプ２６が取り付けられている。下部室２４ａを上部室２４ｂが被っている状態において、真空ポンプ２６を作動させることによって、真空室２２の内部を真空状態とすることができる。
【００１６】
下部室２４ｂ側には、支持台２８が設けられている。この支持台２８の表面側に、上述した揮発済み塗布層１４、１４を有する基板１０が支持されている。この支持台２８は、その内部に加熱手段、例えばヒーター３０が埋設されている。
【００１７】
チャンバー２４の上部室２４ｂには、水素ラジカル発生装置３２が設けられている。この水素ラジカル発生装置３２は、プラズマ発生手段によって、水素ガスをプラズマ化して、水素ラジカルを発生させるものである。この水素ラジカル発生装置３２は、マイクロ波発生器３４を上部室２４ｂの外部に有している。さらに、マイクロ波発生器３４において発振されたマイクロ波を伝送する導波管３６が、上部室２４ｂの上壁上に取り付けられている。この導波管３６は、マイクロ波導入窓３８を有している。このマイクロ波導入窓３８は、支持台２８と対面するように、かつ支持台２８の全面を覆う形状に形成されている。従って、マイクロ波は、図１に矢印で示すように、支持台２８の全面を覆う広い領域にわたって、上部室２４ｂ内に侵入する。
【００１８】
この導入窓３８の近傍において、水素ガス供給手段、例えば水素ガス供給管４０が、上部室２４ｂ内に設けられている。この水素ガス供給管４０は、真空室２４の外部に設けられた水素ガス源４２から水素ガスを上部室２４ｂ内に供給するためのものである。供給された水素ガスが、マイクロ波導入窓３８を介して導入されたマイクロ波によってプラズマ化されて、水素ラジカルを発生する。この水素ラジカルは、上部室２４ｂの内部にイオンのような不要な荷電粒子を捕集するために設けられた金網４４を通って、基板１０の全域に向かう。
【００１９】
この酸化膜除去装置２０が発生した水素ラジカルに、揮発済み塗布層１４、１４・・・を有する基板１０が晒されることによって、揮発済み塗布層１４、１４・・・の酸化膜４が除去され、銅粒子層１６とされる。そして、ヒーター３０を加熱することによって、銅粒子２同士が凝縮され、銅配線１８、１８・・・が形成される。
【００２０】
本発明の第２の実施形態では、図３（ａ）に示すような基板１０に、同図（ｂ）に示すレジスト層５０を形成してある。レジスト層５０は、それらの間に微細配線パターンに対応する溝５２が形成されるように、配置されている。
【００２１】
これら溝５２内に、同図（ｃ）に示すように酸化膜４付きの銅粒子２を溶剤６中に分散させた溶液８が塗布されて、塗布層５４が形成されている。基板１０をベーキングして、塗布層５４の溶剤を揮発させて、同図（ｄ）に示すように揮発済み塗布層５６とする。
【００２２】
この揮発済み塗布層５６を有する基板１０を、図２に示す酸化膜除去装置に配置して、揮発済み塗布層５６内の酸化膜４付き銅粒子２の酸化膜４を除去し、同図（ｅ）に示すように銅粒子層５８を形成する。
【００２３】
銅粒子層５８を有する基板１０を酸化膜除去装置内においてヒーター３０によって加熱することによって銅粒子２同士を凝縮させて、同図（ｆ）に示すように銅配線６０を形成する。そして、同図（ｇ）に示すようにレジスト層５０を除去する。なお、場合によっては、レジスト層５０の除去を行わない場合もある。
【符号の説明】
【００２４】
２  銅粒子
４  酸化膜
６  溶剤
８  溶液
１０  基板
１２  塗布層
１４  揮発済み塗布層
１６  銅粒子層
１８  銅配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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