(57)【要約】【課題】無駄を省いた状態で、所望とする微細なパターンに電着による膜が形成できるようにする。【解決手段】まず、容器１５１内に電着液１５２を収容し、電着液１５２の中で、白金からなる対向電極１５３に基板１０１の金属パターン１０４形成面を対向させて配置する。この状態で、定電圧源１５４により、対向電極１５３に正電圧を印加し、シード層１０２に負電圧を印加する。ここで、金属パターン１０５に必要な配線を接続することで、シード層１０２に対する負電圧の印加を行う。このようなカチオン電着により、金属パターン１０４および金属パターン１０５の露出している面（上面）に、電着液１５２中の電着成分が付着（析出）し、電着絶縁膜１０６が形成される。【選択図】  図１Ｄ
2010040693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に金属より構成されたシード層を形成する工程と、
前記シード層の上に開口パターンを備えたレジスト膜を形成する工程と、
前記開口パターンに露出する前記シード層の上にめっきにより金属パターンを形成する工程と、
前記シード層に電圧を印加する電着により、前記金属パターンの一部が露出する開口部において露出している前記金属パターンの表面に電着膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、
前記金属パターンをマスクとして前記シード層を選択的にエッチングして分離する工程と
を少なくとも備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１記載のパターン形成方法において、
前記電着膜を形成するときの前記開口部は、前記レジスト膜の前記開口パターンである
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１記載のパターン形成方法において、
前記電着膜を形成するときの前記開口部は、前記レジスト膜を除去して新たに形成したレジスト膜に形成した新たな開口パターンである
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記金属パターンを形成した後、前記開口部の側面と前記金属パターンとの間に隙間を形成して前記金属パターンの上面および側面を露出させ、
前記金属パターンの露出している上面および側面に前記電着膜を形成する
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項４記載のパターン形成方法において、
前記金属パターンを形成した後、前記金属パターンをエッチングすることで、前記開口部の側面と前記金属パターンとの間に隙間を形成して前記金属パターンの上面および側面を露出させる
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
請求項４記載のパターン形成方法において、
前記金属パターンを形成した後、前記開口部を広げることで、前記開口部の側面と前記金属パターンとの間に隙間を形成して前記金属パターンの上面および側面を露出させる
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記シード層を選択的にエッチングして分離した後、前記金属パターンの前記電着膜で被覆されていない側面をエッチングする工程を新たに備える
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
請求項７記載のパターン形成方法において、
前記シード層および金属パターンの一部は、前記基板の上に形成した犠牲パターン上に形成し、
前記金属パターンをマスクとして前記シード層を選択的にエッチングして分離した後、前記犠牲パターンを除去し、前記シード層および金属パターンの一部で、前記基板の上に可動構造体を形成する
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項９】
請求項４〜６のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記電着膜で覆われた前記金属パターンを覆う絶縁膜を形成する工程を新たに備える
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記電着に用いる電着液は、スルフォニウムイオンを電着成分として含んでいる
ことを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着による膜が形成されるパターンの形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）において、パターンの保護などのためにパターンの表面に電着により膜を形成する技術が用いられている。例えば、可動部と固定電極との接触による固着を防ぐために、電着により膜を形成している（特許文献１参照）。電着による膜の形成では、電圧を印加している部分に選択的に膜を形成することができるため、所望とする領域に膜を形成できるという利点を有している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３０４４８号公報
【非特許文献１】上村  貴之  他、「電着塗装法によるポリイミド膜の形成」、エレクトロニクス実装学会誌、Vol.5、No.3、pp.233-240、２００２年．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような電着による膜の形成では、電着をするパターンに電圧を印加するための配線構造が必要となる。しかしながら、この配線構造は、電着のために用いるものであり、作製されるＬＳＩやＭＥＭＳなどの微細装置においては不要なものとなり、微細装置の上においては無駄な部分となる。これに対し、例えば、特許文献１では、複数の微細装置を同時に形成する基板の断裁領域に、電着のための配線構造を設け、この配線構造による無駄を抑制している。しかしながら、微細装置上の電着用の配線は依然として残存することになり、また、電着のための配線構造を別途に設けることには何ら変わりはない。このように、従来では、ＬＳＩやＭＥＭＳなどの技術において、所望とするパターンに電着膜を形成する場合、装置上では無駄となる電着のための配線を形成することになるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、無駄を省いた状態で、所望とする微細なパターンに電着による膜が形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るパターン形成方法は、基板の上に金属より構成されたシード層を形成する工程と、シード層の上に開口パターンを備えたレジスト膜を形成する工程と、開口パターンに露出するシード層の上にめっきにより金属パターンを形成する工程と、シード層に電圧を印加する電着により、金属パターンの一部が露出する開口部において露出している金属パターンの表面に電着膜を形成する工程と、レジスト膜を除去する工程と、金属パターンをマスクとしてシード層を選択的にエッチングして分離する工程とを少なくとも備える。
【０００７】
上記パターン形成方法において、電着膜を形成するときの開口部は、レジスト膜の開口パターンであればよい。また、電着膜を形成するときの開口部は、レジスト膜を除去して新たに形成したレジスト膜に形成した新たな開口パターンであってもよい。
【０００８】
上記パターン形成方法において、金属パターンを形成した後、開口部の側面と金属パターンとの間に隙間を形成して金属パターンの上面および側面を露出させ、金属パターンの露出している上面および側面に電着膜を形成するようにしてもよい。この場合、金属パターンを形成した後、金属パターンをエッチングすることで、開口部を側面と金属パターンとの間に隙間を形成して金属パターンの上面および側面を露出させればよい。また、金属パターンを形成した後、開口部を広げることで、開口部を側面と金属パターンとの間に隙間を形成して金属パターンの上面および側面を露出させるようにしてもよい。
【０００９】
上記パターン形成方法において、シード層を選択的にエッチングして分離した後、金属パターンの電着膜で被覆されていない側面をエッチングする工程を新たに備えるようにしてもよい。また、シード層および金属パターンの一部は、基板の上に形成した犠牲パターン上に形成し、金属パターンをマスクとしてシード層を選択的にエッチングして分離した後、犠牲パターンを除去し、シード層および金属パターンの一部で、基板の上に可動構造体を形成するようにしてもよい。
【００１０】
上記パターン形成方法において、電着膜で覆われた金属パターンを覆う絶縁膜を形成する工程を新たに備えるようにしてもよい。また、電着に用いる電着液は、スルフォニウムイオンを電着成分として含んでいるもであればよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、シード層に電圧を印加する電着により、シード層にめっきされた金属パターンの一部が露出する開口部において露出している金属パターンの表面に電着膜を形成するようにしたので、無駄を省いた状態で、所望とする微細なパターンに電着による膜が形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１Ａ〜図１Ｉを用いて説明する。図１Ａ〜図１Ｉは、本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図であり、図１Ａ，図１Ｃ〜図１Ｉは、模式的な断面図であり、図１Ｂは平面図である。
【００１４】
まず、図１Ａに示すように、例えば単結晶シリコンなどの半導体材料からなる基板１０１の上に、シード層１０２を形成する。シード層１０２は、例えばＴｉからなる膜厚０．１μｍ程度の下層と、例えばＡｕからなる膜厚０．１μｍ程度の上層とを備えている。これらは、よく知られた蒸着法により形成することができる。このようにＡｕからなるシード層１０２を用いることで、後述するように、めっき法によりＡｕからなる金属パターンが形成可能である。また、チタンからなる下層は、金からなる上層と基板１０１との密着性を向上させるために備える。なお、基板１０１の表面に、例えば、酸化シリコン層（図示せず）を形成し、この上にシード層１０２を形成すればよい。
【００１５】
次に、シード層１０２の上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、例えば、よく知られたポジ型のフォトレジスト材料からなる膜厚１２μｍのレジスト膜１０３を形成する。レジスト膜１０３は、所望の箇所に、シード層１０２に達する開口パターン１０３ａを備える。また、図１Ｂの平面図に示すように、基板１０１の周端部１０１ａの領域においては、レジスト膜１０３が無く、基板１０１が露出した状態とする。この基板１０１の端部の露出部は、基板１０１の全周に渡って形成する必要はなく、一部に露出する箇所が設けられていればよい。なお、図１Ｂにおいて、一点鎖線は、チップ領域を仮想的に示しているものである。
【００１６】
次に、図１Ｃに示すように、シード層１０２の露出している箇所に、Ａｕより構成された金属パターン１０４，金属パターン１０５を形成する。これらの金属パターンは、シード層１０２を一方の電極とする電解めっき法により、膜厚１０μｍ程度にＡｕを堆積することで形成すればよい。例えば、Ａｕめっき液に基板１０１を浸漬し、この中で、対向電極とシード層１０２との間に必要な電圧を印加することで、例えば、開口パターン１０３ａに露出しているシード層１０２の上にＡｕを堆積することができる。このとき、基板１０１の外周部で露出しているシード層１０２に必要な配線を接続することで、シード層１０２に必要な電圧を印加すればよい。
【００１７】
次に、シード層１０２に負電圧を印加する電着により、図１Ｄに示すように、開口部である開口パターン１０３ａにおいて露出している金属パターン１０４および金属パターン１０５の上面に、例えば膜厚１μｍ程度の電着絶縁膜１０６を形成する。電着絶縁膜１０６の形成では、まず、容器１５１内に電着液１５２を収容し、電着液１５２の中で、白金からなる対向電極１５３に基板１０１の金属パターン１０４形成面を対向させて配置する。電着液１５２には、例えば、エポキシ基を有するスルフォニウムイオン（カチオン）を電着成分として含むもの（日本ペイント株式会社；インシュリードＩＮＳＵＬＥＥＤ３０２０）を用いることができる。例えば、液温３０℃として用いればよい。
【００１８】
この状態で、定電圧源１５４により、対向電極１５３に正電圧を印加し、シード層１０２に負電圧を印加する。ここで、金属パターン１０５に必要な配線を接続することで、シード層１０２に対する負電圧の印加を行う。このようなカチオン電着により、金属パターン１０４および金属パターン１０５の露出している面（上面）に、電着液１５２中の電着成分が付着（析出）し、電着絶縁膜１０６が形成される。
【００１９】
以上のようにして電着絶縁膜１０６を形成した後、電着液１５２の中より基板１０１を引き上げ、基板１０１を水洗処理して乾燥させた後、窒素雰囲気において１１０℃２５分の加熱処理を行い、電着絶縁膜１０６を熱硬化する（図１Ｅ）。加熱処理により、電着絶縁膜１０６は硬化し、また、電着絶縁膜１０６と金属パターン１０４（金属パターン１０５）との密着性が向上する。
【００２０】
次に、レジスト膜１０３を除去することで、図１Ｆに示すように、シード層１０２の上に、金属パターン１０４，金属パターン１０５が形成され、金属パターン１０４，金属パターン１０５の上に電着絶縁膜１０６が選択的に形成された状態が得られる。例えば、Ｎメチルピロリドンなどの剥離液を用いることで、レジスト膜１０３を除去すればよい。
【００２１】
次に、金属パターン１０４，金属パターン１０５をマスクとしてシード層１０２をエッチング除去することで、図１Ｇに示すように、基板１０１の上で、金属パターン１０４，金属パターン１０５毎に、シード層１０２を分離（絶縁分離）する。シード層１０２の上層の金層のエッチングには希王水を用い、下層のチタン層のエッチングにはフッ酸溶液を用いればよい。
【００２２】
ここで、上述した希王水を用いたシード層１０２の上層（金層）のエッチングにおいて、処理時間をより長くし、またより高い濃度の王水を用いることなどにより、電着絶縁膜１０６をマスクとし、金属パターン１０４（シード層１０２を含む）の側部をエッチングし、図１Ｈに示すように、平面方向の寸法がより小さい金属パターン１４１を形成することもできる。また、この後、図１Ｉに示すように、例えば酸素プラズマの処理（ドライエッチング）により電着絶縁膜１０６を除去すれば、基板１０１の上に金属パターン１４１が形成された状態が得られる。
【００２３】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、電着のための専用の配線構造を形成することなく、無駄を省いた状態で、所望とする金属パターン（微細なパターン）に電着による膜を形成することができる。また、このように電着による膜（パターン）を形成することができるので、めっきなどにより厚膜に形成する金属パターンのアスペクト比をより高くすることができる。
【００２４】
例えば、膜厚１０μｍ程度の金属パターンを形成する場合、上述したように、形成した金属パターンの箇所に開口部を有するフォトレジストのパターンを形成している。しかしながら、このような厚膜の金属パターンを形成する場合、フォトレジストも厚膜にすることになる。ところが、フォトリソグラフィの限界のために、厚膜化にともない開口可能な最小寸法が大きくなる。このため、形成する金属パターンの幅を小さくすることが困難となり、高アスペクト比の金属パターンを形成することが容易ではない状態となる。
【００２５】
これに対し、上述した本実施の形態によれば、金属パターンを形成した後、金属パターンの上面に選択的に電着絶縁膜が形成できるので、これをマスクとしたエッチングにより、金属パターンの幅をより小さくすることができる。
【００２６】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。本実施の形態では、基板２０１の上に犠牲膜２０１ａを形成し、この上に、前述同様に、シード層２０２および電着絶縁膜２０６を用いて高アスペクト比の金属パターン２４１を形成するようにしたものである。例えば、有機樹脂より犠牲膜２０１ａを形成すればよい。ここで、犠牲膜２０１ａの図示しない一部には、基板２０１に到達する開口部（溝部）が形成され、この部分には、シード層２０２を用いた同様のめっき法により、金属パターン２４１に接続して支持する金属支持構造体２０５が形成されている（図２Ａ）。
【００２７】
以上のように基板２０１の上に、犠牲層２０１ａの上に金属パターン２４１が形成され、また、基板２０１の上に所望とする高アスペクト比に金属支持構造体２０５が形成された状態で、犠牲層２０１ａおよび電着絶縁膜２０６を除去すれば、図２Ｂに示すように、一端が金属支持構造体２０５に支持されて基板２０１の上に離間して可動する金属パターン（可動構造体）２４１が形成できる。犠牲層２０１ａおよび電着絶縁膜２０６は、例えば、酸素プラズマによる処理で除去すればよい。
【００２８】
なお、上述では、金属パターンの形成に用いたレジストパターンをこのまま利用し、選択的に電着による膜を形成するようにしたが、これに限るものではない、上記レジストパターンを一度除去し、引き続いて、所望とする金属パターンが露出するレジストパターンを形成した後、シード層を一方の電極とした電着処理により、所望とする金属パターンに電着膜を形成するようにしてもよい。
【００２９】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について図３Ａ〜図３Ｄを用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｄは、本実施の形態３におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【００３０】
まず、図３Ａに示すように、例えば単結晶シリコンなどの半導体材料からなる基板３０１の上に、シード層３０２を形成する。シード層３０２は、例えばＴｉからなる膜厚０．１μｍ程度の下層と、例えばＡｕからなる膜厚０．１μｍ程度の上層とを備えている。これらは、よく知られた蒸着法により形成することができる。このようにＡｕからなるシード層３０２を用いることで、後述するように、めっき法によりＡｕからなる金属パターンが形成可能である。また、チタンからなる下層は、金からなる上層と基板３０１との密着性を向上させるために備える。なお、基板３０１の表面に、例えば、酸化シリコン層（図示せず）を形成し、この上にシード層３０２を形成すればよい。
【００３１】
次に、シード層３０２の上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、例えば、よく知られたポジ型のフォトレジスト材料からなる膜厚１２μｍのレジスト膜３０３を形成する。レジスト膜３０３は、所望の箇所に、シード層３０２に達する開口パターン３０３ａを備える。また、図示しないが、基板３０１の周端部の領域に、レジスト膜３０３が無く、基板３０１が露出した露出部を形成する。
【００３２】
次に、シード層３０２の露出している箇所に、Ａｕより構成された金属パターン３０４を形成する。金属パターン３０４は、シード層３０２を一方の電極とする電解めっき法により、膜厚１０μｍ程度にＡｕを堆積することで形成すればよい。例えば、Ａｕめっき液に基板３０１を浸漬し、この中で、対向電極とシード層３０２との間に必要な電圧を印加することで、例えば、開口パターン３０３ａに露出しているシード層３０２の上にＡｕを堆積することができる。このとき、基板３０１の外周部で露出しているシード層３０２に必要な配線を接続することで、シード層３０２に必要な電圧を印加すればよい。また、このめっきにより、前述した基板３０１の周端部の領域にも金属パターンが形成される。
【００３３】
次に、レジスト膜３０３をマスクとして金属パターン３０４の上部および側部をエッチングし、図３Ｂに示すように、幅をより狭くした金属パターン３４１を形成し、金属パターン３４１とレジスト膜３０３の開口パターン３０３ａ内側壁との間に隙間が形成された状態とする。これにより、金属パターン３４１は、上部（上面）に加え、側面も露出した状態となる。
【００３４】
次に、図３Ｃに示すように、開口部である開口パターン３０３ａにおいて露出している金属パターン３４１の上面および側面に、例えば膜厚１μｍ程度の電着絶縁膜３０６を形成する。電着絶縁膜３０６の形成では、まず、電着を行うための電着液の中で、白金からなる対向電極に基板３０１の金属パターン３４１形成面を対向させて配置する。電着液には、例えば、エポキシ基を有するスルフォニウムイオン（カチオン）を電着成分として含むもの（日本ペイント株式会社；インシュリードＩＮＳＵＬＥＥＤ３０２０）を用いることができる。例えば、液温３０℃として用いればよい。
【００３５】
この状態で、定電圧源により、対向電極に正電圧を印加し、シード層３０２に負電圧を印加する。ここで、基板３０１の周端部のシード層に形成した金属パターンに必要な配線を接続することで、シード層３０２に対する負電圧の印加を行う。このようなカチオン電着により、金属パターン３４１の露出している面（上面および側面）に、電着液中の電着成分が付着（析出）し、電着絶縁膜３０６が形成される。
【００３６】
以上のようにして電着絶縁膜３０６を形成した後、電着液の中より基板３０１を引き上げ、基板３０１を水洗処理して乾燥させた後、窒素雰囲気において１１０℃２５分の加熱処理を行い、電着絶縁膜３０６を熱硬化する。加熱処理により、電着絶縁膜３０６は硬化し、また、電着絶縁膜３０６と金属パターン３４１との密着性が向上する。
【００３７】
次に、レジスト膜３０３を除去することで、シード層３０２の上に、金属パターン３４１が形成され、金属パターン３４１の上面および側面に電着絶縁膜３０６が選択的に形成された状態が得られる。例えば、Ｎメチルピロリドンなどの剥離液を用いることで、レジスト膜３０３を除去すればよい。
【００３８】
この後、金属パターン３４１および電着絶縁膜３０６をマスクとしてシード層３０２をエッチング除去することで、図３Ｄに示すように、基板３０１の上で、金属パターン３４１毎に、シード層３０２を分離（絶縁分離）する。シード層３０２の上層の金層のエッチングには希王水を用い、下層のチタン層のエッチングにはフッ酸溶液を用いればよい。このエッチング処理において、金属パターン３４１は、電着絶縁膜３０６に覆われているため、エッチングされることがない。
【００３９】
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について図４Ａ〜図４Ｄを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、本実施の形態４におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【００４０】
まず、図４Ａに示すように、例えば単結晶シリコンなどの半導体材料からなる基板４０１の上に、シード層４０２を形成する。シード層４０２は、例えばＴｉからなる膜厚０．１μｍ程度の下層と、例えばＡｕからなる膜厚０．１μｍ程度の上層とを備えている。これらは、よく知られた蒸着法により形成することができる。このようにＡｕからなるシード層４０２を用いることで、後述するように、めっき法によりＡｕからなる金属パターンが形成可能である。また、チタンからなる下層は、金からなる上層と基板４０１との密着性を向上させるために備える。なお、基板４０１の表面に、例えば、酸化シリコン層（図示せず）を形成し、この上にシード層４０２を形成すればよい。
【００４１】
次に、シード層４０２の上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、例えば、よく知られたポジ型のフォトレジスト材料からなる膜厚１２μｍのレジスト膜４０３を形成する。レジスト膜４０３は、所望の箇所に、シード層４０２に達する開口パターン４０３ａを備える。また、図示しないが、基板４０１の周端部の領域に、レジスト膜４０３が無く、基板４０１が露出した露出部を形成する。
【００４２】
次に、シード層４０２の露出している箇所に、Ａｕより構成された金属パターン４０４を形成する。金属パターン４０４は、シード層４０２を一方の電極とする電解めっき法により、膜厚１０μｍ程度にＡｕを堆積することで形成すればよい。例えば、Ａｕめっき液に基板４０１を浸漬し、この中で、対向電極とシード層４０２との間に必要な電圧を印加することで、例えば、開口パターン４０３ａに露出しているシード層４０２の上にＡｕを堆積することができる。このとき、基板４０１の外周部で露出しているシード層４０２に必要な配線を接続することで、シード層４０２に必要な電圧を印加すればよい。また、このめっきにより、前述した基板４０１の周端部の領域にも金属パターンが形成される。
【００４３】
次に、レジスト膜４０３に対するエッチング処理を行い、図４Ｂに示すように、幅をより広くした開口パターン４３１ａを備えるレジスト膜４３１形成し、金属パターン４０４とレジスト膜４３１の開口パターン４３１ａ内側壁との間に隙間が形成された状態とする。例えば、Ｎメチルピロリドンなどの剥離液を希釈した溶液を用いたウエットエッチングにより、上述したレジスト膜４０３の処理をすればよい。このとき、エッチング液に基板を浸漬して処理をするときに、超音波を印加し、開口パターン４３１ａと金属パターン４０４との間に対する処理液の浸透性を向上させるようにしてもよい。また、酸素プラズマを用いた処理により、上述したレジスト膜４０３の処理をしてもよい。
【００４４】
このように、本実施の形態では、金属パターン４０４が形成されている開口部を広げることで、金属パターン４０４側面も露出した状態としている。また、本実施の形態の場合、金属パターン４０４は、寸法が変化することがない。
【００４５】
次に、図４Ｃに示すように、開口部である開口パターン４３１ａにおいて露出している金属パターン４０４の上面および側面に、例えば膜厚１μｍ程度の電着絶縁膜４０６を形成する。電着絶縁膜４０６の形成では、まず、電着を行うための電着液の中で、白金からなる対向電極に基板４０１の金属パターン４０４形成面を対向させて配置する。電着液には、例えば、エポキシ基を有するスルフォニウムイオン（カチオン）を電着成分として含むもの（日本ペイント株式会社；インシュリードＩＮＳＵＬＥＥＤ３０２０）を用いることができる。例えば、液温３０℃として用いればよい。
【００４６】
この状態で、定電圧源により、対向電極に正電圧を印加し、シード層４０２に負電圧を印加する。ここで、基板４０１の周端部のシード層に形成した金属パターンに必要な配線を接続することで、シード層４０２に対する負電圧の印加を行う。このようなカチオン電着により、金属パターン４０４の露出している面（上面および側面）に、電着液中の電着成分が付着（析出）し、電着絶縁膜４０６が形成される。
【００４７】
以上のようにして電着絶縁膜４０６を形成した後、電着液の中より基板４０１を引き上げ、基板４０１を水洗処理して乾燥させた後、窒素雰囲気において１１０℃２５分の加熱処理を行い、電着絶縁膜４０６を熱硬化する。加熱処理により、電着絶縁膜４０６は硬化し、また、電着絶縁膜４０６と金属パターン４０４との密着性が向上する。
【００４８】
次に、レジスト膜４３１を除去することで、シード層４０２の上に、金属パターン４０４が形成され、金属パターン４０４の上面および側面に電着絶縁膜４０６が選択的に形成された状態が得られる。例えば、Ｎメチルピロリドンなどの剥離液を用いることで、レジスト膜４３１を除去すればよい。
【００４９】
この後、金属パターン４０４および電着絶縁膜４０６をマスクとしてシード層４０２をエッチング除去することで、図４Ｄに示すように、基板４０１の上で、金属パターン４０４毎に、シード層４０２を分離（絶縁分離）する。シード層４０２の上層の金層のエッチングには希王水を用い、下層のチタン層のエッチングにはフッ酸溶液を用いればよい。このエッチング処理において、金属パターン４０４は、電着絶縁膜４０６に覆われているため、エッチングされることがない。
【００５０】
なお、本実施の形態４では、レジスト膜４０３をエッチングして幅をより広くした開口パターン４３１ａを備えるレジスト膜４３１形成し、これにより、金属パターン４０４との間に間隙を形成したが、これに限るものではない。前述した実施の形態３を組み合わせ、レジストパターンのエッチングに加え、金属パターンのエッチングも行うことでこれらの間に間隙を形成するようにしてもよい。
【００５１】
また、基板を加熱（１２０℃）および冷却（−２０℃）する工程を繰り返すことで、金属パターンとレジスト膜（開口パターン）との熱膨張率の違いにより、例えば、開口パターンをより広げることで、金属パターンの側面と開口パターンとの間に間隙を形成することもできる。また、レジスト膜を軟化点に近い温度にまで加熱することにより収縮させることで開口パターンをより広げ、金属パターンの側面と開口パターンとの間に間隙を形成してもよい。
【００５２】
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５について図５Ａ〜図５Ｉを用いて説明する。図５Ａ〜図５Ｉは、本実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。実施の形態５では、本発明を多層配線構造の形成に適用した場合について説明する。
【００５３】
まず、図５Ａに示すように、例えば単結晶シリコンなどの半導体材料からなる基板５０１の上に、シード層５０２を形成する。シード層５０２は、例えばＴｉからなる膜厚０．１μｍ程度の下層と、例えばＡｕからなる膜厚０．１μｍ程度の上層とを備えている。これらは、よく知られた蒸着法により形成することができる。このようにＡｕからなるシード層５０２を用いることで、後述するように、めっき法によりＡｕからなる金属パターンが形成可能である。また、チタンからなる下層は、金からなる上層と基板５０１との密着性を向上させるために備える。なお、基板５０１の表面に、例えば、酸化シリコン層（図示せず）を形成し、この上にシード層５０２を形成すればよい。
【００５４】
次に、シード層５０２の上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、例えば、よく知られたポジ型のフォトレジスト材料からなる膜厚１２μｍのレジスト膜５０３を形成する。レジスト膜５０３は、所望の箇所に、シード層５０２に達する開口パターン５０３ａを備える。また、図示しないが、基板５０１の周端部の領域に、レジスト膜５０３が無く、基板５０１が露出した露出部を形成する。
【００５５】
次に、シード層５０２の露出している箇所に、Ａｕより構成された金属パターン５０４を形成する。金属パターン５０４は、シード層５０２を一方の電極とする電解めっき法により、膜厚１０μｍ程度にＡｕを堆積することで形成すればよい。例えば、Ａｕめっき液に基板５０１を浸漬し、この中で、対向電極とシード層５０２との間に必要な電圧を印加することで、例えば、開口パターン５０３ａに露出しているシード層５０２の上にＡｕを堆積することができる。このとき、基板５０１の外周部で露出しているシード層５０２に必要な配線を接続することで、シード層５０２に必要な電圧を印加すればよい。また、このめっきにより、前述した基板５０１の周端部の領域にも金属パターンが形成される。
【００５６】
次にレジスト膜５０３をマスクとして金属パターン５０４の上部および側部をエッチングし、図５Ｂに示すように、幅をより狭くした金属配線５４１を形成し、金属配線５４１とレジスト膜５０３の開口パターン５０３ａ内側壁との間に隙間が形成された状態とする。これにより、金属配線５４１は、上部（上面）に加え、側面も露出した状態となる。
【００５７】
加えて、金属配線５４１の上面および側面に、例えば膜厚１μｍ程度の電着絶縁膜５０６を形成する。電着絶縁膜５０６の形成では、まず、電着を行うための電着液の中で、白金からなる対向電極に基板５０１の金属配線５４１形成面を対向させて配置する。電着液には、例えば、エポキシ基を有するスルフォニウムイオン（カチオン）を電着成分として含むもの（日本ペイント株式会社；インシュリードＩＮＳＵＬＥＥＤ３０２０）を用いることができる。例えば、液温３０℃として用いればよい。
【００５８】
この状態で、定電圧源により、対向電極に正電圧を印加し、シード層５０２に負電圧を印加する。ここで、基板５０１の周端部のシード層に形成した金属パターンに必要な配線を接続することで、シード層５０２に対する負電圧の印加を行う。このようなカチオン電着により、金属配線５４１の露出している面（上面および側面）に、電着液中の電着成分が付着（析出）し、電着絶縁膜５０６が形成される。
【００５９】
以上のようにして電着絶縁膜５０６を形成した後、電着液の中より基板５０１を引き上げ、基板５０１を水洗処理して乾燥させた後、窒素雰囲気において１１０℃２５分の加熱処理を行い、電着絶縁膜５０６を熱硬化する。加熱処理により、電着絶縁膜５０６は硬化し、また、電着絶縁膜５０６と金属配線５４１との密着性が向上する。
【００６０】
レジスト膜ターン５０３を除去することで、シード層５０２の上に、金属配線５４１が形成され、金属配線５４１の上面および側面に電着絶縁膜５０６が選択的に形成された状態が得られる。例えば、Ｎメチルピロリドンなどの剥離液を用いることで、レジスト膜５０３を除去すればよい。
【００６１】
この後、電着絶縁膜５０６に対して１９０℃２５分の加熱処理をさらに加え、硬化状態を促進させる。次に、金属配線５４１および電着絶縁膜５０６をマスクとしてシード層５０２をエッチング除去することで、図５Ｃに示すように、基板５０１の上で、金属配線５４１の下部にシード層５０２を分離（絶縁分離）する。シード層５０２の上層の金層のエッチングには希王水を用い、下層のチタン層のエッチングにはフッ酸溶液を用いればよい。このエッチング処理において、金属配線５４１は、電着絶縁膜５０６に覆われているため、エッチングされることがない。
【００６２】
加えて、電着絶縁膜５０６に覆われた金属配線５４１の上に、層間絶縁膜５０７を形成し、また、層間絶縁膜５０７に、金属配線５４１の上面の電着絶縁膜５０６に到達する開口部５０７ａを形成する。例えば、新日鐵化学株式会社製のＶＰＡシリーズアクリルポリマなど、感光性を有して２００℃程度の加熱処理で硬化可能で、厚膜形成が可能な樹脂材料用いることで、層間絶縁膜５０７が形成可能である。
【００６３】
例えば、上記樹脂材料を金属配線５４１が形成された基板５０１の上に塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜を公知のフォトリソグラフィ技術でパターニングして開口部５０７ａを形成した後、当該パターンを熱硬化することで、層間絶縁膜５０７が形成できる。また、公知のＳＴＰ（Spin-coating film Transfer and hot Pressing）法により、上記樹脂材料の膜を形成してもよい。
【００６４】
本実施の形態によれば、金属配線５４１は、Ａｕから構成されているが、層間絶縁膜５０７との間に電着絶縁膜５０６が介在しているので、これらの間で、良好な密着性が得られている。
【００６５】
次に、上述したように形成した層間絶縁膜５０７をマスクとして、開口部５０７ａ内に露出している電着絶縁膜５０６をエッチング除去して開口パターン５０６ａを形成し、図５Ｄに示すように、開口パターン５０６ａ，開口部５０７ａの部分で金属配線５４１の表面（上面）を露出させる。
【００６６】
次に、図５Ｅに示すように、シード層５０８を形成する。シード層５０８は、例えばＴｉからなる膜厚０．１μｍ程度の下層と、例えばＡｕからなる膜厚０．１μｍ程度の上層とを備えている。これらは、シード層５０２と同様であり、よく知られた蒸着法により形成することができる。
【００６７】
次に、シード層５０８の上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、例えば、よく知られたポジ型のフォトレジスト材料からなる膜厚７μｍのレジスト膜５０９を形成する。レジスト膜５０９は、所望の箇所に、シード層５０８に達する開口パターン５０９ａを備える。また、図示しないが、基板５０１の周端部の領域の層間絶縁膜５０７の上に、レジスト膜５０９が無く、層間絶縁膜５０７が露出した露出部を形成する。
【００６８】
次に、シード層５０８の露出している箇所に、Ａｕより構成された金属パターン５１０を形成する。金属パターン５１０は、シード層５０８を一方の電極とする電解めっき法により、膜厚４μｍ程度にＡｕを堆積することで形成すればよい。例えば、Ａｕめっき液に基板５０１を浸漬し、この中で、対向電極とシード層５０８との間に必要な電圧を印加することで、例えば、開口パターン５０９ａに露出しているシード層５０８の上にＡｕを堆積することができる。このとき、基板５０１の外周部で露出しているシード層５０８に必要な配線を接続することで、シード層５０８に必要な電圧を印加すればよい。また、このめっきにより、前述した基板５０１の周端部の領域にも金属パターンが形成される。
【００６９】
次に、レジスト膜５０９に対するエッチング処理を行い、図５Ｆに示すように、幅をより広くした開口パターン５９１ａを備えるレジスト膜５９１形成し、金属パターン５１０とレジスト膜５９１の開口パターン５９１ａ内側壁との間に隙間が形成された状態とする。これにより、金属パターン５１０は、上部（上面）に加え、側面も露出した状態となる。また、本実施の形態の場合、金属パターン５１０は、寸法が変化することがない。
【００７０】
次に、金属パターン５１０の上面および側面に、例えば膜厚１μｍ程度の電着絶縁膜５１１を形成する。電着絶縁膜５１１の形成は、前述した電着膜５０６の形成と同様である。
【００７１】
次に、レジスト膜５９１を除去することで、図５Ｇに示すように、シード層５０８の上に、金属パターン５１０が形成され、金属パターン５１０の上面および側面に電着絶縁膜５１１が選択的に形成された状態が得られる。例えば、Ｎメチルピロリドンなどの剥離液を用いることで、レジスト膜５９１を除去すればよい。
【００７２】
この後、金属パターン５１０および電着絶縁膜５１１をマスクとしてシード層５０８をエッチング除去することで、層間絶縁膜５０７の上で、金属パターン５１０毎に、シード層５０８を分離（絶縁分離）する。シード層５０８の上層の金層のエッチングには希王水を用い、下層のチタン層のエッチングにはフッ酸溶液を用いればよい。このエッチング処理において、金属パターン５１０は、電着絶縁膜５１１に覆われているため、エッチングされることがない。
【００７３】
次に、図５Ｈに示すように、電着絶縁膜５１１に覆われた金属パターン５１０の上に、層間絶縁膜５１２を形成し、また、層間絶縁膜５１２に、金属パターン５１０の上面の電着絶縁膜５１１に到達する開口部５１２ａを形成する。層間絶縁膜５１２は、層間絶縁膜５０７と同様に形成すればよい。ここで、本実施の形態によれば、金属パターン５１０は、Ａｕから構成されているが、層間絶縁膜５１２との間に電着絶縁膜５１１が介在しているので、これらの間で、良好な密着性が得られている。
【００７４】
次に、層間絶縁膜５１２をマスクとして、開口部５１２ａ内に露出している電着絶縁膜５１１をエッチング除去し、開口部５１２ａの部分で金属パターン５１０の表面（上面）を露出させる。
【００７５】
次に、図５Ｉに示すように、シード層５１３を形成し、金属配線５１４を形成し、金属配線５１４を被覆する電着絶縁膜５１５を形成し、これらの上に保護絶縁膜５１６を形成する。シード層５１３は、シード層５０８と同様に形成すればよい。また、金属配線５１４は、金属配線５４１と同様に形成すればよい。また、電着絶縁膜５１５は、電着絶縁膜５０６と同様に形成すればよい。
【００７６】
上述した本実施の形態によれば、金属配線５４１を備える配線層の上に、金属パターン５１０をビアとして金属配線５４１に接続する金属配線５１４を備える配線層が積層された多層配線構造が構成できる。また、金属配線５４１，５１４および金属パターン５１０をＡｕから構成しているが、これらは、良好な密着性を備える電着絶縁膜で被覆されているので、層間絶縁膜の剥がれなどを抑制することができる。
【００７７】
ところで、上述では、カチオンを電着成分としたカチオン電着を例に説明したが、これに限るものではない。例えば、ポリイミド系の有機成分およびカルボキシルイオン（アニオン）を電着成分として含むものを用いたアニオン電着により、電着膜を形成するようにしてもよい（非特許文献１参照）。この場合、例えばめっきにより形成したＣｕよりなる金属パターンに、選択的に電着膜を形成することができる。
【００７８】
また、上述では、金属材料としてＡｕを用いたが、これに限るものではなく、Ｃｕや他の金属材料を用いるようにしてもよい。用いる金属材料に対応させて、電着に用いる電着液などの材料を適宜に選択すればよい。また、シード層としてＡｕ／Ｔｉの積層膜を用いたが、これに限るものではなく、金属材料としてＡｕを用いる場合、Ａｕ／Ｃｒのシード層を用いてもよい。また、Ｃｕ／Ｃｒ，Ｃｕ／Ｔｉ，あるいはＳＵＳやＦｅなどの金属を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｃ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｄ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｅ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｆ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｇ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｈ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図１Ｉ】本発明の実施の形態１におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態２におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態２におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態３におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態３におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図３Ｃ】本発明の実施の形態３におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図３Ｄ】本発明の実施の形態３におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図４Ａ】本発明の実施の形態４におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態４におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図４Ｃ】本発明の実施の形態４におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図４Ｄ】本発明の実施の形態４におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｃ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｄ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｅ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｆ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｇ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｈ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【図５Ｉ】本発明の実施の形態５におけるパターン形成方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１…基板、１０１ａ…周端部、１０２…シード層、１０３…レジスト膜、１０３ａ…開口パターン、１０４…金属パターン、１０５…金属パターン、１０６…電着絶縁膜、１４１…金属パターン、１５１…容器、１５２…電着液、１５３…対向電極、１５４…定電圧源。
【図１Ａ】
2010040693.tif 000003
【図１Ｂ】
2010040693.tif 000004
【図１Ｃ】
2010040693.tif 000005
【図１Ｄ】
2010040693.tif 000006
【図１Ｅ】
2010040693.tif 000007
【図１Ｆ】
2010040693.tif 000008
【図１Ｇ】
2010040693.tif 000009
【図１Ｈ】
2010040693.tif 000010
【図１Ｉ】
2010040693.tif 000011
【図２Ａ】
2010040693.tif 000012
【図２Ｂ】
2010040693.tif 000013
【図３Ａ】
2010040693.tif 000014
【図３Ｂ】
2010040693.tif 000015
【図３Ｃ】
2010040693.tif 000016
【図３Ｄ】
2010040693.tif 000017
【図４Ａ】
2010040693.tif 000018
【図４Ｂ】
2010040693.tif 000019
【図４Ｃ】
2010040693.tif 000020
【図４Ｄ】
2010040693.tif 000021
【図５Ａ】
2010040693.tif 000022
【図５Ｂ】
2010040693.tif 000023
【図５Ｃ】
2010040693.tif 000024
【図５Ｄ】
2010040693.tif 000025
【図５Ｅ】
2010040693.tif 000026
【図５Ｆ】
2010040693.tif 000027
【図５Ｇ】
2010040693.tif 000028
【図５Ｈ】
2010040693.tif 000029
【図５Ｉ】
2010040693.tif 000030