(57)【要約】【課題】ＣＭＰ法を用いることなく、銅金属等の所望の材料からなる金属素子を形成する金属素子形成方法を提供し、更に、当該金属素子形成方法、半導体装置の製造方法及び電子デバイスの製造方法、半導体装置及び電子デバイス、並びに電子機器を提供すること。【解決手段】基板１０の被処理面にシード層１４を形成するシード層形成工程と、シード層１４に対してメッキ層１５を形成するメッキ層形成工程とを具備し、シード層形成工程においては、被処理面に撥液部１１を形成し、液相法を用いて撥液部１１以外の領域にシード層１４を形成することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の被処理面にシード層を形成するシード層形成工程と、
前記シード層に対してメッキ層を形成するメッキ層形成工程と、
を具備し、
前記シード層形成工程においては、前記被処理面に撥液部を形成し、液相法を用いて前記撥液部以外の領域にシード層を形成することを特徴とする金属素子形成方法。
【請求項２】
基板の被処理面にシード層を形成するシード層形成工程と、
前記シード層に対してメッキ層を形成するメッキ層形成工程と、
を具備し、
前記被処理面は凹部を有しており、
前記シード層形成工程においては、液相法を用いて前記凹部内にシード層を形成することを特徴とする金属素子形成方法。
【請求項３】
前記シード層形成工程においては、層間絶縁膜に形成した前記凹部に前記シード層を形成することを特徴とする請求項２に記載の金属素子形成方法。
【請求項４】
前記シード層形成工程においては、レジスト層に形成した前記凹部に前記シード層を形成することを特徴とする請求項２に記載の金属素子形成方法。
【請求項５】
前記シード層形成工程においては、前記凹部の内面を含む前記被処理面の表面は、撥液性を有していることを特徴とする請求項２から請求項４のうちいずれかに記載の金属素子形成方法。
【請求項６】
前記シード層形成工程及び前記メッキ層形成工程においては、同種材料を用いて前記シード層及び前記メッキ層を形成することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれかに記載の金属素子形成方法。
【請求項７】
前記シード層形成工程及び前記メッキ層形成工程においては、異種材料を用いて前記シード層及び前記メッキ層を形成することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれかに記載の金属素子形成方法。
【請求項８】
前記シード層形成工程においては、金属原子を含んだ液体材料を用いることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれかに記載の金属素子形成方法。
【請求項９】
前記シード層形成工程においては、銅原子を含んだ液体材料を用いることを特徴とする請求項８に記載の金属素子形成方法。
【請求項１０】
前記シード層形成工程においては、銅の有機化合物を含んだ液体材料を用いることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の金属素子形成方法。
【請求項１１】
前記メッキ層形成工程を施した後に、
前記メッキ層が形成された前記被処理面に対して絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜をエッチングして前記メッキ層を露出状態にするエッチング工程と、
を具備することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれかに記載の金属素子形成方法。
【請求項１２】
前記絶縁膜形成工程においては、薄膜フィルムに形成された前記絶縁膜を前記被処理面に転写し、当該絶縁膜を当該被処理面に形成することを特徴とする請求項１１に記載の金属素子形成方法。
【請求項１３】
前記絶縁膜形成工程においては、絶縁性物質を含んだ液体材料と前記被処理面とが接触した状態で、加熱処理を施して前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１１に記載の金属素子形成方法。
【請求項１４】
配線と電極と層間絶縁膜とのうち少なくともいずれかを具備した半導体装置の製造方法において、
請求項１から請求項１３のうちいずれかに記載の金属素子形成方法を用いて製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
複数の配線層と、当該配線層を相互に接続する導通ポストと、前記配線層間に形成された層間絶縁膜とを具備する電子デバイスの製造方法において、
請求項１から請求項１３のうちいずれかに記載の金属素子形成方法を用いて製造することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項１６】
配線と電極と層間絶縁膜とのうち少なくともいずれかを具備した半導体装置において、
請求項１４に記載の製造方法を用いて製造されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
複数の配線層と、当該配線層を相互に接続する導通ポストと、前記配線層間に形成された層間絶縁膜とを具備する電子デバイスにおいて、請求項１５に記載の製造方法を用いて製造されることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１８】
請求項１６に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
請求項１７に記載の電子デバイスを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属素子形成方法、半導体装置の製造方法及び電子デバイスの製造方法、半導体装置及び電子デバイス、並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置や電子デバイスに用いられる金属素子として、Ａｌ（アルミニウム）等の金属が広く用いられてきた。しかしながら、半導体装置の微細化及び高速化、又は電子デバイスの高性能化の要求が高まるにつれて、アルミニウム等の配線では十分な性能の確保が難しくなってきている。この対策として、アルミニウムよりもエレクトロマイグレーション耐性に優れ、かつ低抵抗である銅配線技術が注目され、実用化に向け検討が行われている。
【０００３】
銅による金属素子の形成においては、銅の性質からエッチング法が容易でないために、予め形成した溝に対して銅金属を埋めるように形成する、いわゆるダマシンと呼ばれる工程が用いられている。当該ダマシン工程においては、酸化シリコン等からなる層間絶縁膜の被処理面に対して、予め所定の溝を形成し、その溝に銅金属を埋め込み、その後、余剰の銅金属をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により除去することにより行われている。
【０００４】
このような溝の内部に銅金属を成膜する方法としては、シード層を形成した後に、当該シード層からメッキ層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。シード層の形成においては、スパッタ法等を用いて、溝を含む層間絶縁膜表面に対して形成され、また、メッキ層の形成においては、メッキ液中の金属原子をシード層に堆積させることによって行われる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２３８７０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、シード層を形成する際に、スパッタ法等により一面にシード層を形成してしまうので、所望の位置のみにシード層を形成することができないという問題がある。
また、被処理面全体にシード層を形成することから、これに伴ってメッキ層が全面に形成されるので、余剰の銅金属をＣＭＰ法により除去しなければならず、工程の無駄が生じるという問題がある。
また、ＣＭＰ法においては、余剰の銅金属を除去する際に少なくとも層間絶縁膜表面を研磨してしまうことから、層間絶縁膜として比較的硬い材料、例えば、ＳｉＯ２等を採用する必要があり、材料が限定されてしまい、層間絶縁膜として採用する材料の選択の余地が少ないという問題がある。
また、ダマシン工程を用いて多層の層間絶縁膜を形成する際、いわゆるデュアルダマシン構造を形成する際には、相互の層間絶縁膜の間に、エッチングストッパ層を形成する必要があり、工程が増えてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、ＣＭＰ法を用いることなく、銅金属等の所望の材料からなる金属素子を形成する金属素子形成方法を提供し、更に、当該金属素子形成方法、半導体装置の製造方法及び電子デバイスの製造方法、半導体装置及び電子デバイス、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明の金属素子形成方法は、基板の被処理面にシード層を形成するシード層形成工程と、シード層に対してメッキ層を形成するメッキ層形成工程とを具備し、シード層形成工程においては、被処理面に撥液部を形成し、液相法を用いて撥液部以外の領域にシード層を形成することを特徴とする。
ここで、金属素子とは、金属によって形成された素子であって、例えば、導通性を有する配線、コンデンサ等の容量素子の電極、コイル等の誘導素子、半導体装置のゲート電極等が挙げられる。また、メッキ法による形成が可能な素子であればその形態を限定しない。
また、基板とは、ガラス基板やシリコンウェハ等の所定材料の基板や、配線層や層間絶縁膜が予め形成された回路基板等を意味する。
また、シード層とは、メッキ法を行う際にメッキ層を形成するための下地膜であり、シード層とメッキ液とが接触した状態において、所定の電圧が印加される層膜である。
また、メッキ層とは、上記メッキ法によってシード層に金属原子が堆積することにより厚膜化された層膜を意味する。
また、撥液部以外の領域とは、撥液部に比べて相対的に親液性が高い部位のことを意味し、当該領域は所望のパターンで形成されている。
また、液相法とは、基板と液体材料とを接触状態にする方法であって、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、スプレー成膜法、印刷法、液体吐出法等を意味しており、当該液相法で用いられる液体材料はシード層の構成材料と溶媒とが含まれている。
従って、本発明によれば、所望のパターンで上記撥液部以外の領域が形成され、液相法を用いて当該領域に液体材料が接触配置され、液体材料の溶媒が蒸発することによりシード層が形成され、メッキ法によってメッキ層を形成される。即ち、撥液部以外の領域に応じてメッキ層を形成することができる。
また、液相法としてスリットコート法を採用した場合には、当該スリットコート法は毛細管現象を利用した方法であり、液体材料の使用効率を容易に９５％以上にすることができるため、製造コストの低減が可能になる。
また、液相法として液体吐出法を採用した場合には、液体材料の使用効率を向上することができると共に、所望のパターンに液体材料を基板上に配置することができる。
【０００９】
また、本発明の金属素子形成方法は、基板の被処理面にシード層を形成するシード層形成工程と、シード層に対してメッキ層を形成するメッキ層形成工程とを具備し、被処理面は凹部を有しており、シード層形成工程においては、液相法を用いて凹部内にシード層を形成することを特徴とする。
ここで、凹部とは、基板の被処理面に対して所望に形成された部位を意味するものである。また、当該凹部の形成方法は限定しておらず、例えば、基板を削って形成した凹部でもよく、基板上に所望の材料の凸部を設け、当該凸部に対して相対的に形成された凹部でもよい。
従って、本発明によれば、液相法を用いて液体材料を被処理面に接触配置することにより、液体材料は凹部内に入り込むと共に凹部内の気体を溶かし込み、凹部は液体材料で充填され、凹部内の気体は外へ排出される。更に、凹部内の液体材料の溶媒が蒸発することによりシード層が形成され、メッキ法によってメッキ層を形成される。即ち、凹部を埋めるようにメッキ層を形成することができる。また、凹部の内面に沿ってメッキ層が形成されるので、メッキ層の成長の方向性を規制することができる。
【００１０】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程においては、層間絶縁膜に形成した凹部にシード層を形成することを特徴とする。
ここで、層間絶縁膜に形成した凹部においては、その形成方法を限定しておらず、例えば、層間絶縁膜を削って形成した凹部でもよく、基板上に層間絶縁膜の凸部を設け、当該凸部に対して相対的に形成された凹部でもよい。
従って、本発明によれば、先に記載の金属素子形成方法と同様の効果を奏すると共に、層間絶縁膜に包囲されたメッキ層を形成することができる。
また、メッキ層は、層間絶縁膜の表面に露出した状態になるので、ＣＭＰ工程を省略することができ、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。
【００１１】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程においては、レジスト層に形成した凹部にシード層を形成することを特徴とする。
ここで、レジスト層に形成した凹部においては、その形成方法を限定しておらず、例えば、レジストの現像によって形成した凹部でもよく、基板上にレジストからなる凸部を設け、当該凸部に対して相対的に形成された凹部でもよい。また、以下の説明では、レジスト層に凹部を形成する工程をレジスト層形成工程とする。
従って、本発明によれば、先に記載の金属素子形成方法と同様の効果を奏する。
また、基板に対してレジスト層を一様に形成し、当該レジスト層を露光によってパターニングした場合には、露光マスクと同様のパターンでシード層及びメッキ層を形成することができる。
また、液体吐出法等を用いて所望のパターンでレジストを基板に吐出し、凸部状のレジスト層を形成した場合には、当該凸部に対して相対的に形成された凹部内にシード層及びメッキ層を形成することができる。また、この場合、露光マスクが不要になり、多様なパターンのシード層及びメッキ層を形成することができる。
また、レジスト層は、メッキ層を形成した後に、除去が可能であることから、レジスト層形成工程、シード層形成工程、メッキ層形成工程を繰り返して多層の金属素子を形成し、最後にレジスト層を除去することによってメッキ層が残留し、いわゆる空中配線構造を形成することができる。
【００１２】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程においては、凹部の内面を含む被処理面の表面は、撥液性を有していることを特徴とする。
従って、本発明によれば、凹部内の液体材料の充填を促進することができると共に、凹部を除く被処理面に付着した液体材料は凹部内に流れ込むので、凹部を限定して液体材料を充填することができる。
【００１３】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程及びメッキ層形成工程においては、同種材料を用いてシード層及びメッキ層を形成することを特徴とする。
ここで、同種材料とは、シード層とメッキ層の構成材料が同種であることを意味する。また、具体的には、シード層形成工程で用いる液体材料に含まれる材料と、メッキ層形成工程で用いるメッキ液に含まれる材料とが同種であることを意味する。
従って、本発明によれば、基板上に一材料からなる金属素子が形成されるので、所望の材料を選択することができる。例えば、基板と金属素子とにおいて、電気伝導性が求められる場合には、一材料の低抵抗金属を選択し、当該材料でシード層及びメッキ層を形成し、低抵抗の金属素子を形成することができる。
【００１４】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程及びメッキ層形成工程においては、異種材料を用いてシード層及びメッキ層を形成することを特徴とする。
従って、本発明によれば、基板上に形成される金属素子は、異種材料のシード層及びメッキ層で形成されるので、所望の目的に合わせてシード層及びメッキ層の材料を選択することができる。例えば、シード層には比較的酸化し難い材料を選択し、かつメッキ層には低抵抗材料を選択することが望ましい場合には、シード層としてＡｇ（銀）を採用し、メッキ層にはＣｕ（銅）を選択することによって、シード層形成工程における材料の酸化を抑制し、低抵抗なメッキ層を形成することができる。また、メッキ層から基板への金属の拡散を防止することが望ましい場合には、シード層はいわゆるバリア層としての機能を有する材料を選択することができる。当該バリア層としては、Ｔｉ（チタン）やＷ（タングステン）を採用することができる。
【００１５】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程においては、金属原子を含んだ液体材料を用いることを特徴とする。
従って、本発明によれば、液相法を容易に用いることが可能になる。また、当該液体材料としては、例えば、金属微粒子と揮発性溶媒とが混合した分散液が好適に採用される。
【００１６】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程においては、銅原子を含んだ液体材料を用いることを特徴とする。
ここで、銅は、低抵抗金属として知られている。
従って、本発明によれば、低抵抗金属のシード層を形成することができる。
【００１７】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、シード層形成工程においては、銅の有機化合物を含んだ液体材料を用いることを特徴とする。
ここで、銅の有機化合物は、それ自体が導電性を有した材料ではないが、熱処理で焼成することで導電性が得られ、銅と同様の特性を有する材料になる。
従って、本発明によれば、低抵抗金属のシード層を形成することができる。また、金属微粒子と当該有機化合物とを比較すると、金属微粒子においては粒子が点接触してその粒子間に空隙が存在した状態であるのに対して、当該有機化合物においては粒子間に有機物の一部が残留した状態になっている。即ち、当該有機化合物を用いてシード層を形成した場合には、金属微粒子を用いた場合よりも緻密な層膜を形成することができる。
【００１８】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、メッキ層形成工程を施した後に、メッキ層が形成された被処理面に対して絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜をエッチングしてメッキ層を露出状態にするエッチング工程と、を具備することを特徴とする。
また、エッチング工程においては、基板を薬液に浸漬するウェットエッチング法、真空雰囲気の基板を反応性ガスに曝すドライエッチング法が採用され、その形態を限定しない。
従って、本発明によれば、絶縁膜のエッチングによりメッキ層が露出状態になるので、従来技術として用いられたＣＭＰ工程と同様の効果が得られると共に、ＣＭＰ工程が省略されるので、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。
また、従来ＣＭＰ工程においては、絶縁膜の性質として比較的硬い材料、例えばＳｉＯ２等が求められていたが、ＣＭＰ工程が省略されるので、このような材料を限定して用いる必要がなく、絶縁膜材料の選択の自由度を増やすことが可能になる。例えば、低誘電率材料、いわゆるＬｏｗ−ｋ材を選択する際には、必ずしも硬い材料を採用する必要がなく、即ち、当該材料を好適に選択することができる。
また、更に、露出状態のメッキ層上に他のパターンや素子を容易に形成することができる。例えば、当該メッキ層上に上記金属素子形成方法を用いて別の金属素子を形成することができ、金属素子の積層が容易になる。
【００１９】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、絶縁膜形成工程においては、薄膜フィルムに形成された絶縁膜を被処理面に転写し、当該絶縁膜を当該被処理面に形成することを特徴とする。
ここで、薄膜フィルムとは、被処理面に絶縁膜を転写する前に絶縁膜が形成されるものである。
従って、本発明によれば、予め絶縁膜を薄膜フィルムに形成し、当該絶縁膜を被処理面に転写し、被処理面に絶縁膜が形成される。即ち、容易に絶縁膜を形成することができる。
【００２０】
また、本発明の金属素子形成方法は、先に記載の金属素子形成方法であり、絶縁膜形成工程においては、絶縁性物質を含んだ液体材料と被処理面とが接触した状態で、加熱処理を施して絶縁膜を形成することを特徴とする。
ここで、絶縁性物質を含んだ液体材料とは、液相法で用いるための液体材料であり、絶縁膜の構成材料と溶媒とを含んでいる。
従って、本発明によれば、加熱処理により液体材料に含まれる溶媒が揮発し、絶縁性物質が被処理面に残留して焼成され、所望の絶縁膜を形成することができる。
また、層間絶縁膜の多層構造を形成する際に、各層膜毎に絶縁膜を形成する必要がなく、また、絶縁膜のエッチングを止めるエッチングストッパ層を形成する必要がなく、一括して層間絶縁膜が形成されるので、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。
また、上述の金属素子形成方法により金属素子のみを形成した後に、当該金属素子を埋めるように絶縁膜を形成することが可能になるので、液相法以外の方法と比べて、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。更には、レジスト層形成工程、シード層形成工程、メッキ層形成工程を繰り返し、最後にレジスト層を除去することにより形成された金属素子、いわゆる空中配線構造を予め形成しておき、当該空中配線構造を埋めるように絶縁膜を形成することも可能になる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、配線と電極と層間絶縁膜とのうち少なくともいずれかを具備した半導体装置の製造方法において、先に記載の金属素子形成方法を用いて製造することを特徴とする。
従って、本発明によれば、先の記載の金属素子形成方法と同様の効果を奏する。また、層間絶縁膜の形成においては、例えばＳｉＯ２等の比較的硬い材料を限定して用いる必要がなく、絶縁膜材料の選択の自由度を増やすことが可能になる。例えば、層間絶縁膜として、いわゆるＬｏｗ−ｋ材を採用する場合には、当該材料の選択の自由度が増え、好適な材料を好適に選択することができるので、Ｌｏｗ−ｋ化に伴って、半導体装置の動作周波数を上げることができる。
【００２２】
また、本発明の電子デバイスの製造方法は、複数の配線層と、配線層を相互に接続する導通ポストと、配線層間に形成された層間絶縁膜とを具備する電子デバイスの製造方法において、先に記載の金属素子形成方法を用いて製造することを特徴とする。
従って、本発明によれば、先の記載の金属素子形成方法と同様の効果を奏する。
【００２３】
また、本発明の半導体装置は、配線と電極と層間絶縁膜とのうち少なくともいずれかを具備した半導体装置において、先に記載の製造方法を用いて製造されることを特徴とする。
従って、本発明によれば、先の記載の半導体装置の製造方法と同様の効果を奏する。
【００２４】
また、本発明の電子デバイスは、複数の配線層と、配線層を相互に接続する導通ポストと、配線層間に形成された層間絶縁膜とを具備する電子デバイスにおいて、先に記載の製造方法を用いて製造されることを特徴とする。
従って、本発明によれば、先の記載の電子デバイスの製造方法と同様の効果を奏する。
【００２５】
次に、本発明の電子機器は、本発明の半導体装置又は電子デバイスを備えたことを特徴とする。
このような電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置などを例示することができる。このように電子機器に、本発明の半導体装置や電子デバイスを採用することによって、低コストの電子機器を提供することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る金属素子形成方法、半導体装置の製造方法及び電子デバイスの製造方法、半導体装置及び電子デバイス、並びに電子機器について、図面を参照して説明する。
なお、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材の縮尺は実際のものとは異なるように表している。
【００２７】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る金属素子形成方法について説明する。
図１及び図２は、本実施形態の金属素子形成方法の主要工程における基板の模式断面図である。
図１（ａ）に示すように、基板１０は本実施形態の金属素子が形成される対象物であり、その材料は種種の目的に応じて選択される。例えば、光透過性が求められる場合にはガラス等の透明性材料が選択され、可撓性が求められる場合には樹脂材料等が選択され、半導体素子を形成する場合にはシリコンウェハが選択される。なお、基板１０は、複数の導電膜と絶縁膜が予め積層された多層配線基板や、配線層や層間絶縁膜が予め形成された回路基板等であってもよい。
【００２８】
次に、本実施形態の金属素子形成方法は、シード層形成工程と、メッキ層形成工程と、層間絶縁膜形成工程（絶縁膜形成工程）と、エッチング工程とを具備している。次に各工程毎に説明すると共に、各工程で用いられる方法及び装置について説明する。
【００２９】
（シード層形成工程）
シード層形成工程は、図１（ｂ）から図１（ｆ）に示すように、撥液部形成工程と、親液部形成工程と、膜形成工程とを具備している。
まず、図１（ｂ）に示すように撥液部形成工程が行われ、ここでは、液相法としてスリットコート法が用いられ、また、乾燥処理により撥液部が形成される。
図３はスリットコート法を示す模式断面図である。スリットコート法には、大きく分けて、図３（ａ）に示す方式と、図３（ｂ）に示す方式との２種類の方式がある。
図３（ａ）に示す方式は、液体材料２２を下向きに吐出する方式である。このスリットコート方式においては、スリット状の開口部を持つスリット部２３が基板１０の上方に配置されており、基板１０の被処理面１０ａが上方を向いている。ここで、スリット部２３から液体材料２２を吐出しながら、基板１０とスリット部２３とを相対移動することにより、被処理面１０ａ全体に一定量の液体材料２２を高速に充填することができる。
図３（ｂ）に示す方式は、毛細管現象を利用したスリットコート方式である。このスリットコート方式において、毛細管を備えるスリット部２４が基板１０の下方に配置されており、被処理面１０ａが下方を向いている。ここで、スリット部２４の開口と被処理面１０ａとを所望の間隔に保ちながら、基板１０とスリット部２４とを相対移動することにより、毛細管現象によって液体材料２２が被処理面１０ａに吸引され、被処理面１０ａ全体に一定量の液体材料２２を高速に充填することができる。
また、毛細管現象を利用したスリットコート方式では、被吐出材料である液体材料の使用効率を容易に９５％以上にすることができるため、製造コストの低減が可能になる。
【００３０】
なお、撥液部形成工程における液相法としては、スリットコート法に限ることなく、種種の液相法が採用され、スピンコート法、ディップコート法、スプレー成膜法、印刷法、液体吐出法等が挙げられる。液相法は、高価な真空装置によらないので、設備コストの低減が可能になる。
また、撥液部１１を形成するための液体材料２２としては、撥液原料を溶剤に溶かしたものが用いられ、本実施形態においては、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業社製）をフッ素系溶剤に希釈した液体材料が好適に採用される。
【００３１】
このようにスリットコート法を用いて基板１０の被処理面１０ａに対して、液体材料２２を被処理面１０ａに充填した後に、飽和蒸気圧雰囲気に基板１０を曝すなどして、親液部１２に充填した液体材料２２が乾燥しないように所定時間維持し、液体材料２２の濃度分布が十分に均一化される。更に、基板１０をベーク炉等に配置し、乾燥処理を施して液体材料２２に含まれた溶剤が除去され、撥液部１１が形成される。
【００３２】
次に、図１（ｃ）に示すように親液部形成工程が行われ、ここでは、撥液部１１の一部が除去されることで、親液部が形成される。
親液部形成工程においては、基板１０に対向してマスク１３が配置され、当該マスク１３を介してＵＶ光が照射され、撥液部１１のうち照射された部分の撥液材料が分解し、気化することによって、当該撥液材料が除去される。即ち、マスク１３のパターンに応じて、図１（ｄ）に示す親液部（撥液部以外の領域）１２が形成される。
【００３３】
続いて、図１（ｅ）に示すように膜形成工程が行われ、ここでは、液相法として液体吐出法が用いられ、また、乾燥処理と熱処理によりシード層が形成される。また、本工程で用いられる液体材料２２は、シード層となる銅の金属微粒子と、溶剤となるトルエンとが混合された分散液である。
液体吐出法においては、吐出ノズル２５と基板１０とを相対移動させながら、吐出ノズル２５が１滴当たりの液量が制御された液体材料２２を親液部１２に吐出し、液体材料２２は親液部１２内に充填される。ここで、吐出位置の誤差により親液部１２周辺の撥液部１１に液体材料２２が吐出された場合でも、撥液部１１の上面に液体材料２２が留まることがなく、親液部１２に流れる。
上記の液体吐出法を用いることにより、液体材料の使用効率を向上することができると共に、所望のパターンに形成された親液部１１に液体材料２２を配置することができる。
【００３４】
このように親液部１２に対して液体材料２２を充填した後に、飽和蒸気圧雰囲気に基板１０を曝すなどして、親液部１２に充填した液体材料２２が乾燥しないように所定時間維持し、液体材料２２の濃度分布が十分に均一化される。更に、基板１０をベーク炉等に配置し、乾燥処理を施すことにより液体材料２２に含まれた溶剤が除去され、更に加熱処理を施すことにより、金属微粒子は焼成され、図１（ｆ）に示す銅金属からなるシード層１４が形成される。
【００３５】
なお、膜形成工程における液相法としては、液体吐出法に限ることなく、種種の液相法が採用され、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、スプレー成膜法、印刷法、液体吐出法等が挙げられる。液相法は、高価な真空装置によらないので、設備コストの低減が可能になる。
また、液体材料２２としては、銅の金属微粒子の分散液を用いたが、銅の金属微粒子に代わって、銀微粒子（真空冶金社製、商品名「パーフェクトシルバー」）や金微粒子分散液（真空冶金社製、商品名「パーフェクトゴールド」）をトルエンで希釈した液体材料を用いてもよい。
【００３６】
（メッキ層形成工程）
メッキ層形成工程においては、図４に示すメッキ装置を用いて、図１（ｇ）に示すメッキ層１５が形成される。
メッキ装置４０は、いわゆる電解メッキ装置であって、メッキ液槽４１と、下部電極４２と、上部電極４３と、電源４４とによって構成されている。また、メッキ層４１にはメッキ液４５が充填されており、メッキ液４５としては、メッキ層を形成するための好適な液体が採用され、本実施形態においては硫酸銅系銅電解メッキ液が採用されている。また、下部電極４２と電源４４の陽極側（＋側）とが接続されていると共に、上部電極４３はホルダ４６を備え、ホルダ４６が基板１０を保持することにより、上部電極４３と基板１０とは高い導通性が得られている。更に、電源４４の陰極側（−側）と上部電極４３は、共にＧＮＤと接続されている。
【００３７】
次に、このように構成されたメッキ装置４０を用いたメッキ層形成工程について説明する。まず、シード層１４が形成された基板１０と上部電極４３とは、ホルダ４６を用いて接触状態に固定され、メッキ液４５内に配置される。ここで、不図示の制御装置がメッキ装置４０を作動することにより、上部電極４３と下部電極４２対して電源４４の電圧が印加される。これに伴って、メッキ液４５内の銅イオン（＋）が基板１０のシード層１４近傍に引き寄せられ、当該銅イオンが電子（−）を受け取ることにより、銅金属としてシード層１４に付着する。更に、このような反応が連続的に行われ、銅金属が堆積すると共に、図１（ｇ）に示すようにシード層１４の上方に対して略放射状に銅金属は成長し、銅金属からなるメッキ層１５が形成される。
【００３８】
上記のメッキ層形成工程を行うことにより、親液部１２に形成されたシード層１４に応じてメッキ層１５を形成することができる。
また、シード層１４及びメッキ層１５は、銅による同一の金属材料によって形成されているので、低抵抗の金属素子を形成することができると共に、同一材料からなる金属素子を形成することができる。
【００３９】
なお、本実施形態のメッキ層形成工程においては、図４に示す装置を用いた電解メッキ法について説明したが、本発明では電解メッキ法に限定することなく、無電解メッキ法等を用いてもよい。
また、メッキ液４５としては、硫酸銅系銅電解メッキ液を用いたが、当該メッキ液に限定することなく、所望のメッキ層１５を形成するための種種のメッキ液が採用される。
【００４０】
（層間絶縁膜形成工程）
層間絶縁膜形成工程においては、図５（ａ）に示す圧着装置を用いて、図２（ｈ）に示す層間絶縁膜（絶縁膜）１６が形成される。
圧着装置５０は、薄膜フィルムに形成された層膜を基板１０に転写するための装置であって、固定ステージ５１と、転写板５２と、フィルム支持機構５３と、フィルム５４とによって構成されている。ここで、転写板５２は不図示の駆動機構により上下に駆動するようになっている。また、固定ステージ５１及び転写板５２は、基板１０及びフィルム５４を所望に加熱する加熱手段を備えている。また、フィルム支持機構５３は、張力機構５５と回転軸５６とを備え、フィルム５４を支持するようになっている。
【００４１】
また、フィルム５４は熱可塑性樹脂フィルムであって、フィルム５４の基板１０と対向する側の面には層間絶縁膜１６が設けられており、当該層間絶縁膜１６は、フィルム５４に液体材料を一様に塗布した後に、乾燥処理によって形成されたものである。
なお、本実施形態においては、下記「化１」で表されるＳＯＧ材料のポリシラザンの１種又は複数種を含むシリカ系絶縁膜形成用塗布液を用いて層間絶縁膜１６が形成されている。ここで、「化１」においては、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ独立した水素原子、又は炭素原子１から８のアルキル基、アリール基及びアルコキシル基である。
【００４２】
【化１】
2004221334.tif 000003
【００４３】
次に、このように構成された圧着装置５０を用いた層間絶縁膜形成工程について説明する。固定ステージ５１に基板１０が載置された状態において、基板１０と層間絶縁膜１６とが対向するようにフィルム５４を配置しつつ、フィルム支持機構５３はフィルム５４を所定の張力により緊張し、加熱手段は固定ステージ５１及び転写板５２を所定の温度に加熱する。ここで、図５（ｂ）に示すように、駆動機構が転写板５２を矢印Ａの方向に駆動し、転写板５２の駆動に伴って層間絶縁膜１６と基板１０とが接触し、圧着される。更に、フィルム支持機構５３がフィルム５４を引き伸ばし、転写板５２を矢印Ｂの方向に駆動することで、フィルム５４から層間絶縁膜１６が剥離され、図２（ｈ）に示す層間絶縁膜１６が基板１０に転写される。
上記の層間絶縁膜形成工程を行うことにより、メッキ層１５が形成された基板１０に層間絶縁膜１６を容易に形成することができる。
【００４４】
なお、上記の圧着装置５０の駆動の際には、真空雰囲気内で行われることが好ましい。真空雰囲気で行われることにより、層間絶縁膜１６と基板１０との間への気泡の混入を防止することができる。
また、本実施形態においては、絶縁膜として層間絶縁膜について説明したが、電気的絶縁性を得るための層膜であればその形態を限定しない。
また、絶縁膜材料として、いわゆるＬｏｗ−ｋ材料を用いてもよい。
【００４５】
（エッチング工程）
エッチング工程においては、ドライエッチング法又はウェットエッチング法が好適に用いられる。この工程においては、層間絶縁膜１６の一部が除去されることにより、図２（ｉ）に示すように、メッキ層１５が層間絶縁膜１６の上面１６ａから露出した状態になる。
このようなエッチング工程を用いることにより、ＣＭＰ工程が不要になり、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。
また、従来ＣＭＰ工程においては、絶縁膜の性質として比較的硬い材料、例えばＳｉＯ２等が求められていたが、ＣＭＰ工程が不要になるので、このような材料を限定して用いる必要がなく、絶縁膜材料の選択の自由度を増やすことが可能になる。例えば、低誘電率材料、いわゆるＬｏｗ−ｋ材を選択する際には、必ずしも硬い材料を採用する必要がなく、即ち、当該材料を好適に選択することができる。
【００４６】
更に、メッキ層１５が露出した状態で、上述のシード層形成工程、メッキ層形成工程、層間絶縁膜形成工程を繰り返すことにより、金属素子の積層構造体を形成することができる。また、積層構造体を形成するにあたり、親液部１２を形成する際に好適なパターンが描かれたマスク１３を用いることは言うまでもない。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る金属素子形成方法の第２の実施形態について説明する。
本実施形態と第１実施形態においては、シード層形成工程とメッキ層形成工程とが異なっている。第１実施形態においては、基板１０上の親液部１２にシード層１４が形成されたが、本実施形態においては、基板１０上に凹部を設けて当該凹部内にシード層が形成され、更に当該凹部内にメッキ層が形成される。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図６（ａ）に示すように、基板１０被処理面１０ａには、層間絶縁膜１６が形成されると共に、層間絶縁膜１６を所望にパターニングされた凹部１７が形成されている。凹部１７は種種の方法によって形成されており、例えば、フォトエッチングにより層間絶縁膜１６の一部を除去する方法や、液相法により親液性を有する部位に応じて層間絶縁膜１６の凸部を形成し、当該凸部に対して相対的に凹部を形成する方法等が挙げられる。
【００４９】
（シード層形成工程）
本実施形態のシード層形成工程は、図６（ｂ）から図６（ｆ）に示すように、撥液部形成工程と、膜形成工程とを具備している。
まず、図６（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に撥液部形成工程が行われ、層間絶縁膜１６表面に撥液部１１が形成される。
次に、図６（ｃ）に示すように、基板１０は、不図示の搬送装置によって上下反転され、凹部１７が下方を向くように配置される。
【００５０】
続いて、図６（ｄ）に示すように、膜形成工程が行われ、ここでは図３（ｂ）に示した毛細管現象を利用したスリットコート法が用いられる。また、液体材料２２として用いる材料は第１実施形態と同様である。
従って、スリットコート法により、スリット部２４の開口と層間絶縁膜１６の表面１６ａとが所望の間隔に維持されつつ、基板１０とスリット部２４とが相対移動する。スリット部２４が凹部１７の近傍に達すると、スリット部２４の先端の液体材料２２が凹部１７内に流れ込むと共に凹部１７内の気体を溶かし込み、凹部１７は液体材料２２で充填され、凹部１７内の気体は凹部１７の外へ排出される。即ち、スリットコート法を用いることにより、凹部１７内の気体と液体材料２２とを置換することができる。
更に、基板１０とスリット部２４との相対移動を継続的に行うことにより、図６（ｅ）に示すように、全ての凹部１７内に液体材料２２を高速に充填することができる。
また、層間絶縁膜１６のうち凹部１７を除く表面１６ａに撥液部１１が形成されているので、表面１６ａに付着した液体材料２２は、残留することなく凹部１７に流れ込み、凹部１７を限定して液体材料２２を充填することができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、上記置換作用により、撥液部１１が形成された凹部１７に液体材料２２を充填しているが、凹部１７のアスペクト比が所定比より大きい場合には、撥液部１１がなくても凹部１７に液体材料２２を充填することができる。この場合、凹部１７以外の領域に液体材料２２が残留するのを防ぐため、図６（ｂ）に示すように凹部１７を上方に向かせた状態で、液体吐出法等を用いて、液体吐出位置を制御し、凹部１７を限定して液体材料２２を充填することが好ましい。
【００５２】
更に、続いて、基板１０を反転した後に、第１実施形態と同様に、液体材料２２の濃度分布の均一化が行われた後に、乾燥処理が行われ、更に加熱処理を行うことで金属微粒子が焼成され、図６（ｆ）に示す銅金属からなるシード層１４が形成される。即ち、凹部１７のみにシード層１４を形成することができる。
【００５３】
（メッキ層形成工程）
本実施形態のメッキ層形成工程においては、第１実施形態と同様に図４に示すメッキ装置が用いられ、凹部１７内のシード層１４に対してメッキ層１５が形成される。
即ち、図７（ｇ）に示すように、凹部１７の内面に沿って銅金属が連続的に堆積することにより、凹部１７を埋めるようにメッキ層１５を形成することができると共に、銅金属の堆積に伴うメッキ層１５の成長の方向性を規制することができる。また、メッキ層１５は、層間絶縁膜１６の表面１６ａから露出した状態になるので、ＣＭＰ工程が不要になり、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る金属素子形成方法の第３の実施形態について説明する。
本実施形態と先に記載の実施形態とにおいては、シード層形成工程のみが異なっている。第２実施形態のシード層形成工程においては層間絶縁膜の凹部にシード層を形成したが、本実施形態においてはレジスト層の凹部にシード層を形成している。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
図８（ａ）に示すように、基板１０の被処理面１０ａには、レジスト層１８が形成されると共に、レジスト層１８を所望にパターニングされた凹部１７が形成されている。凹部１７は種種の方法によって形成されており、例えば、露光及び現像によりレジスト層１８の一部を除去する方法や、液相法により親液性を有する部位に応じてレジスト層１８の凸部を形成し、当該凸部に対して相対的に凹部を形成する方法等が挙げられる。また、レジスト層１８は撥液レジストにより形成されている。
【００５６】
（シード層形成工程）
まず、図８（ｂ）に示すように、第２実施形態と同様に膜形成工程が行われ、凹部１７に液体材料２２を充填し、当該液体材料２２の濃度均一化が行われた後に、乾燥処理及び加熱処理が施され、シード層１４が形成される。ここで、レジスト層１８は撥液レジストで形成されているので、凹部１７以外の領域に付着した液体材料２２は、残留することなく凹部１７に流れ込み、凹部１７を限定して液体材料２２を充填することができる。また、本実施形態においては、撥液部形成工程が省略されるので、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。
【００５７】
（レジスト除去工程）
次に、図８（ｃ）に示すように、レジスト除去工程が行われ、全てのレジスト層１８が除去され、基板１０の被処理面１０ａにはシード層１４のみが残留する。レジスト除去工程は、ドライアッシング法又はウェットアッシング法が好適に用いられ、ドライアッシング法においては真空雰囲気内でＯ２プラズマが用いられ、ウェットエッチング法においてはレジスト除去液が用いられる。
【００５８】
（メッキ層形成工程、層間絶縁膜形成工程、エッチング工程）
次に、図８（ｄ）に示すように、第１実施形態と同様にメッキ層形成工程と、層間絶縁膜形成工程と、エッチング工程とが順に行われる。従って、メッキ法によりシード層１４に対してメッキ層１５が形成され、圧着装置５０を用いてメッキ層１５を覆うように層間絶縁膜１６が転写され、エッチング法により層間絶縁膜１６の一部が除去される。即ち、先に記載の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
なお、上述したレジスト層１８の形成方法として、基板１０に対してレジスト層１８を一様に形成し、当該レジスト層１８を露光によってパターニングした場合には、露光マスクと同様のパターンでシード層１４及びメッキ層１５を形成することができる。
また、液体吐出法等を用いて所望のパターンでレジストを基板１０に吐出し、凸部状のレジスト層１８を形成した場合には、当該凸部に対して相対的に形成された凹部１７内にシード層１４及びメッキ層１５を形成することができる。また、この場合には、電子データのパターンに基づいて液体吐出法が行われるので、露光マスクが不要になり、多様なパターンのシード層及びメッキ層を形成することができる。
【００６０】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る金属素子形成方法の第４の実施形態について説明する。
本実施形態と先に記載の実施形態とにおいては、シード層形成工程と、メッキ層形成工程と、層間絶縁膜形成工程とが異なっている。第３実施形態においては１つのレジスト層の凹部にシード層を形成し、当該シード層にメッキ層を形成したが、本実施形態においては複数のレジスト層を用いて空中配線構造を形成している。また、先に記載の実施形態の層間絶縁膜形成工程においては、圧着装置を用いているが、本実施形態においては液相法を用いている。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６１】
図９（ａ）に示すように、第３実施形態と同様に、基板１０の被処理面１０ａに第１レジスト層（レジスト層）１８ａが形成されると共に、第１レジスト層１８ａを所望にパターニングされた凹部１７が形成されている。
【００６２】
（第１シード層形成工程、第１メッキ層形成工程）
まず、図９（ｂ）に示すように、先に記載の実施形態と同様にして、第１シード層形成工程（シード層形成工程）及び第１メッキ層形成工程（メッキ層形成工程）が行われ、第１シード層（シード層）１４ａに応じて第１メッキ層（メッキ層）１５ａが凹部１７内に形成される。
【００６３】
（レジスト層形成工程）
次に、図９（ｃ）に示すように、レジスト層形成工程が行われ、液相法を用いて、所定のパターンの第２レジスト層（レジスト層）１８ｂが形成される。ここで、第１レジスト層１８ａ及び第１メッキ層１５ａの表面に対して、所望に親液処理及び撥液処理を施すことが好ましく、この場合、液相法を容易に行うことができる。
このように第２レジスト層１８ｂがパターニングされることにより、第１及び第２レジスト層１８ａ、１８ｂと、第１メッキ層１５ａとに囲まれた凹部１９が形成される。更に、後の工程で液相法を用いることから凹部１９を含む第２レジスト層１８ｂ及び第１メッキ層１５ａの表面は、所望に親液処理及び撥液処理が施される。
【００６４】
（第２シード層形成工程、第２メッキ層形成工程）
続いて、図９（ｄ）に示すように、図９（ａ）と同様にして、第２シード層形成工程（シード層形成工程）及び第２メッキ層形成工程（メッキ層形成工程）が行われ、第２シード層（シード層）１４ｂに応じて第２メッキ層（メッキ層）１５ｂが凹部１９内に形成される。
なお、第１メッキ層１５ａの相互の距離が短い場合には、第２メッキ層形成工程の第２メッキ層１５ｂの成長に伴って、相互の第１メッキ層１５ａが接触するため、第２シード層形成工程を省くことが可能になる。即ち、第２シード層形成工程は、パターン形状に応じて省略が可能である。
【００６５】
（レジスト層形成工程、第３シード層形成工程、第３メッキ層形成工程）
続いて、更に図９（ｅ）に示すように、第３レジスト層（レジスト層）１８ｃと、第３シード層（シード層）１４ｃと、第３メッキ層（メッキ層）１５ｃとが形成される。
ここでは、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に記載したレジスト層形成工程と、第２シード層形成工程と、第２メッキ層形成工程と同様に行われるので、説明を省略する。
【００６６】
（レジスト除去工程）
次に、図９（ｆ）に示すように、第３実施形態と同様にレジスト除去工程が行われ、第１レジスト層１８ａ、第２レジスト層１８ｂ、第３レジスト層１８ｃが全て除去され、基板１０上には、第１メッキ層１５ａ、第２メッキ層１５ｂ、第３メッキ層１５ｃのみが残留し、空中配線２０が形成される。なお、図９（ｆ）においては、第１シード層１４ａ、第２シード層１４ｂ、第３シード層１４ｃを省略している。
【００６７】
上述したように、レジスト層はメッキ層を形成した後に、除去が可能であることから、多層の金属素子を形成した後にレジスト層を除去することで、当該多層の金属素子が残留し、いわゆる空中配線構造を形成することができる。
なお、本実施形態によれば、空中配線構造に限らず、３次元パターンを容易に形成することができる。
【００６８】
（層間絶縁膜形成工程）
本実施形態の層間絶縁膜形成工程においては、液相法を用いて空中配線２０を埋めるように層間絶縁膜１６が形成され、また、液相法としてはディップコート法を採用する。液体材料としては、第１実施形態に示したシリカ系絶縁膜形成用塗布液が用いられる。
また、層間絶縁膜形成工程においては、ディップコート法により液体材料を形成した後に、飽和蒸気圧雰囲気に基板１０を曝すなどして、液体材料が乾燥しないように所定時間維持し、液体材料の濃度分布が十分に均一化される。更に、基板１０をベーク炉等に配置し、乾燥処理を施して液体材料に含まれた溶剤が除去され、図９（ｇ）に示すように層間絶縁膜１６が形成される。
【００６９】
上述したように、液相法を用いることから空中配線２０等の３次元パターンに対して、液体が隅々に流れ込むので、当該３次元パターンを埋めるように層間絶縁膜を形成することができる。
また、上記液相法による層間絶縁膜の形成方法と、多層構造の層間絶縁膜の形成方法とを比較すると、液相法においては、エッチングを止めるエッチングストッパ層を形成する必要がなく、一括して層間絶縁膜を形成することができる。即ち、液相法以外の方法と比べて、工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減が可能になる。
なお、液相法としては、ディップコート法に限定することなく、先に実施形態に記載した種種の方法が好適に採用されることは言うまでもない。
【００７０】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る金属素子形成方法の第５の実施形態について説明する。
本実施形態においては、先に記載の実施形態のシード層とメッキ層とが同種金属を用いて形成されているのに対し、本実施形態では所望の異種金属を用いて形成されている。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００７１】
本実施形態においては、シード層形成工程を行う際には銀微粒子が用いられ、メッキ層形成工程を行う際には先の実施形態と同様に硫酸銅系銅電解メッキ液が用いられる。従って、シード層形成工程及びメッキ層形成工程を施すことによって、シード層１４とメッキ層１５とが異種材料で形成される。
ここで、銀は銅よりも酸化しにくい性質を有していることから、先に記載の実施形態と比較すると、シード層１４の酸化を抑制することができる。
なお、銀の他に、金を用いてもよく、同様の効果が得られる。
【００７２】
次に、第５実施形態の変形例を説明する。
ここでは、基板１０として、表面に電極を有した回路基板を採用し、当該電極に対して、シード層１４及びメッキ層１５を形成する。シード層形成工程を行う際にチタン微粒子が用いられ、メッキ層形成工程を行う際に、先の実施形態と同様に硫酸銅系銅電解メッキ液が用いられる。ここで、チタンは電子デバイス等のアルミニウム配線のボイド発生を抑制する、いわゆる保護機能を有する材料として広く用いられている。
従って、基板１０とメッキ層１５との間にチタンのシード層１４を形成することにより、シード層１４はメッキ層から基板への金属の拡散を防止するバリア層としての機能を有することになる。即ち、メッキ層の金属の拡散に起因する基板１０の異常を抑制することができる。
なお、チタンの他に、バリア層の機能を有する材料としてタングステンを用いてもよく、同様の効果が得られる。
【００７３】
（第６実施形態）
次に本発明に係る金属素子形成方法の第６の実施形態について説明する。
本実施形態と先に記載の実施形態とにおいては、シード層形成工程とメッキ層形成工程とが異なると共に、シード層とメッキ層とが異種金属を用いて形成されている。更に、メッキ層形成工程においては、無電解メッキ法が用いられる。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
（シード層形成工程）
本実施形態のシード層形成工程は、第１膜形成工程（膜形成工程）と第２膜形成工程（膜形成工程）とを具備している。
ここで、第１膜形成工程とは、先に記載した実施形態と同様に、液体材料２２を用いた液相法と、乾燥処理又は加熱処理とを施すものであり、本工程を施すことにより液体材料２２に含まれる金属を析出させて、無電解メッキ液に対する感受性化を図るものである。液体材料２２としては塩化錫溶液が用いられる。なお、当該塩化錫溶液に限定することなく、基板１０に対して良好な密着性が得られる種種の溶液が採用され、例えば、塩化亜鉛溶液等を用いてもよい。
また、第２膜形成工程とは、塩化パラジウム溶液を用いた液相法と、乾燥処理又は加熱処理とを施すことにより、第１膜形成工程において析出した金属に触媒を付与する工程である。ここで言う触媒とは、後工程の無電解メッキ法による還元反応を促進するための材料を意味する。なお、塩化パラジウム溶液に限定することなく、触媒となる種種の金属溶液が好適に用いられる。
また、このような第１及び第２膜形成工程を施すにあたり、先に記載した実施形態と同様に、予め撥液部形成工程や親液部形成工程を施し、もしくは基板１０上に凹部１７が形成されていることは言うまでもない。
【００７５】
上記メッキ層形成工程を施すことにより、無電解メッキ液に対する感受性化が施された錫金属と、当該錫に対して触媒となるパラジウム金属とを有したシード層１４が形成される。
【００７６】
（メッキ層形成工程）
本実施形態のメッキ層形成工程は、無電解メッキ法が用いられる。メッキ層１５として低抵抗材料が求められるので、銅金属を有した種種の無電解メッキ液が用いられ、塩化銅溶液が好適に採用される。
上述のシード層１４が形成された基板１０を無電解メッキ液に浸漬することにより、無電解メッキ液中において、還元反応により無電解メッキ液に含まれる銅金属がシード層１４に付着し、更に、当該還元反応が連続して生じることにより、銅金属が堆積し、メッキ層１５が形成される。
【００７７】
本実施形態によれば、無電解メッキ法によりメッキ層１５を形成することができる。また、シード層１４とメッキ層１５とが異種金属を用いて形成されるので、第５実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
（第７実施形態）
次に、本発明に係る金属素子形成方法の第７の実施形態について説明する。
本実施形態においては、シード層形成工程で銅の有機化合物を用いた場合の材料について説明する。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００７９】
下記の「化２」から「化２８」に示す化学式は、本実施形態で用いられる銅の有機化合物であって、それぞれの各化学式の名称は以下のとおりである。
従って、「化２」は銅アセテート、「化３」は銅アリロキシエトキシフロロアセトアセターテ、「化４」はベンゾアセトナーテ銅フェニルブタネジオナーテ、「化５」は、ベンゾイルトリフロロアセトナーテ銅ＢＴＡ、「化６」はジメチルアミノ銅エトキサイド、「化７」はジメチルジチオカルバメート銅、「化８」は１，３ジフェニル１，３プロパンジネートビス−ジベンソイルメタナート銅、「化９」は銅エトキサイド、「化１０」は銅エチルアセトアセターテ、「化１１」は銅２−エチルヘキサノナーテ、「化１２」は銅フォルメートテトラハイドレート、「化１３」は６，６，７，７，８，８，８へプタフロロ２，２ジメチル３，５オクタヂオン銅、「化１４」はヘキサフロロペンタネジオン２ジブチン銅、「化１５」はヘキサフロロペンタンジオンシクロオクタジエン銅、「化１６」はヘキサフロロペンタンジオンビニルトリメチルシラン銅、「化１７」はヘキサフロロペンタンジオン銅、「化１８」は銅８−ヒドロキシクイノリナーテ、「化１９」は銅メタクリレート、「２０」は銅メタクリロキシエチルアセターテ、「化２１」は銅メトキシド、「化２２」は銅メトキシエトキシエトキシド、「化２３」は銅２，４ペンタネジオナーテ、「化２４」は銅フタロシアニン、「化２５」は銅２，２，６，６テトラメチル３，５ヘプタネジオン、「化２６」は銅トリフロロアセターテ、「化２７」は銅トリフロロペンタンジオン、「化２８」はトリフロロメタンサルフォン銅トリフラーレである。
【００８０】
【化２】
2004221334.tif 000004
【００８１】
【化３】
2004221334.tif 000005
【００８２】
【化４】
2004221334.tif 000006
【００８３】
【化５】
2004221334.tif 000007
【００８４】
【化６】
2004221334.tif 000008
【００８５】
【化７】
2004221334.tif 000009
【００８６】
【化８】
2004221334.tif 000010
【００８７】
【化９】
2004221334.tif 000011
【００８８】
【化１０】
2004221334.tif 000012
【００８９】
【化１１】
2004221334.tif 000013
【００９０】
【化１２】
2004221334.tif 000014
【００９１】
【化１３】
2004221334.tif 000015
【００９２】
【化１４】
2004221334.tif 000016
【００９３】
【化１５】
2004221334.tif 000017
【００９４】
【化１６】
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【００９５】
【化１７】
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【００９６】
【化１８】
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【００９７】
【化１９】
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【００９８】
【化２０】
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【００９９】
【化２１】
2004221334.tif 000023
【０１００】
【化２２】
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【０１０１】
【化２３】
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【０１０２】
【化２４】
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【０１０３】
【化２５】
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【０１０４】
【化２６】
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【０１０５】
【化２７】
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【０１０６】
【化２８】
2004221334.tif 000030
【０１０７】
上記の銅の有機化合物は、それ自体が導電性を有した材料ではないが、熱処理で焼成することで導電性が得られ、銅と同様の特性を有する材料になる。
当該有機化合物でシード層１４を形成する際には、有機化合物をトルエン等の溶媒に溶かし、先に記載した実施形態と同様に液相法が用いられ、液体材料の濃度均一化と、乾燥処理と、加熱処理とを施すことにより、トルエンが揮発し、有機化合物は焼成され、所望の導電性を備えたシード層が形成される。
また、先の実施形態に示した金属微粒子と当該有機化合物とを比較すると、金属微粒子においては粒子が点接触し、その粒子間に空隙が存在する状態であるのに対し、有機化合物においては粒子間に有機物の一部が残留した状態になっている。
従って、本発明によれば、低抵抗金属のシード層を形成することができると共に、金属微粒子を用いた場合よりも緻密な層膜を形成することができる。
【０１０８】
（第８実施形態）
次に、上記第１から第７実施形態の金属素子形成方法を用いた半導体装置の製造方法及び半導体装置について、図１０から図１２を参照して説明する。図１０は、半導体装置の基本的な構造例として示したコプレナ型の多結晶シリコンを用いたトランジスタ（半導体装置）の断面図を示す。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１０９】
（トランジスタ）
図１０において、ガラス基板（基板）１０には、下地絶縁膜１２が形成され、その上にトランジスタ１００が形成されている。シリコン膜１１４は、シリコン膜１１４に不純物原子が拡散されたソース領域１１４Ｓ及びドレイン領域１１４Ｄと、ソース領域１１４Ｓとドレイン領域１１４Ｄとの間のチャネル領域１１４Ｃとで構成される。
更に、チャネル領域１１４Ｃの上方にはゲート絶縁膜１１６、更に、ゲート絶縁膜１１６上にゲート電極１１８が形成されている。また、層間絶縁膜１６の開口部に形成されたドレイン配線（メッキ層、配線）１２３を介してドレイン電極（メッキ層、電極）１２２がドレイン領域１１４Ｄに接続され、同様に、層間絶縁膜１６の開口部に形成されたソース配線（メッキ層、配線）１２５を介してソース電極（メッキ層、電極）１２４がソース領域１１４Ｓに接続される。また、最上層としては、第２層間絶縁膜（層間絶縁膜）１２６が形成されている。なお、下地絶縁膜１１２はガラス基板１０からの汚染を防ぎ、シリコン膜１１４が形成される表面状態を整えることを目的としているが、省略されることもある。
【０１１０】
図１０は、トランジスタの基本的構造を示すものであり、種種のデバイスに応じて、トランジスタ構造のバリエーションは非常に多岐にわたっている。例えば、表示装置等の駆動回路に適用されるコプレナ型のＴＦＴにおいては、表示装置の開口率を上げるためにドレイン電極１２２とソース電極１２４の間に層間絶縁膜を設けて、ドレイン電極１２２とソース電極１２４の間隔を狭める構造とすることができる。或いは、ゲート電極１１８に接続される図示しないゲート線やソース線１２４の配線抵抗の低減や配線の冗長化を目的として、前記ゲート線とソース線１２４とを多層膜とすることができる。これらの改良構造はいずれも、図１０に示す基本構造に対して、トランジスタを構成する薄膜の積層数が増える場合がほとんどである。
【０１１１】
（トランジスタの製造方法）
次に、図１１及び図１２を参照し、図１０のトランジスタの製造方法について説明する。なお、本実施形態においては層間絶縁膜１６、ドレイン電極１２２、ドレイン配線１２３、ソース電極１２４、ソース配線１２５の形成方法についてのみ説明し、図１１（ａ）に示すようにその他のトランジスタ１００の構成要素は予め形成されているものとする。
【０１１２】
まず、図１１（ｂ）に示すように、ゲート電極１１８、ドレイン領域１１４Ｄ、ソース領域１１４Ｓ、下地絶縁膜１１２に対して、これらを被覆するように層間絶縁膜１６が形成される。層間絶縁膜１６は、例えば、ポリシラザンを溶媒に混合した液体材料をスピンコート法により塗布され、熱処理によりＳｉＯ２に転化されて形成される。ここで、更に熱処理を加え、層間絶縁膜１６の緻密化を図る。
【０１１３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、層間絶縁膜１６上には、コンタクトホール（開口部）を形成するためのレジスト層１８を形成し、レジスト層１８に所定のパターンを形成し、当該パターンに応じてコンタクトホール１３０が形成される。
ここで、レジスト層１８の形成方法としては、スピンコート法を用いてレジスト材料を層間絶縁膜１８の表面に形成し、当該レジスト材料に対してマスク露光を施し、更に、現像することによりマスクに応じたパターンが形成される。なお、ここで言うパターンとは、コンタクトホール１３０の位置を示すパターンであって、ドレイン配線１２３及びソース配線１２５の回路パターンでもある。
また、コンタクトホール１３０の形成方法としては、要求されるコンタクトホール構造に応じて種種のエッチング方法が採用され、例えば、基板１０に対する垂直構造を形成する場合には、ドライエッチングが好適に用いられる。この際に、レジスト層１８を除去しないようにコンタクトホール１３０を形成する必要があり、Ｏ２系ガスを用いないことが好ましい。このような方法によりドレイン領域１１４Ｄ及びソース領域１１４Ｓの表面までエッチングをし、コンタクトホール１３０を開口する。
【０１１４】
続いて、図１１（ｄ）に示すように、レジスト層１８に対して、更に追加のマスク露光を施した後に現像することにより、図１１（ｃ）に示すパターンと異なるパターンが形成される。当該異なるパターンとは、後にドレイン電極１２２及びソース電極１２４が形成される回路パターンであり、また、層間絶縁膜１６と、レジスト層１８とで囲まれた凹部１３１のパターンでもある。
【０１１５】
続いて、更に図１１（ｅ）に示すように、先の実施形態に記載したシード層形成工程が施され、コンタクトホール（凹部）１３０と凹部１３１とに対してシード層１４が形成される。従って、先に記載した実施形態と同様の効果が得られる。
また、図１１（ｅ）においては、凹部１３１は液体材料の充填には十分なアスペクト比を有しており、また、表面張力による液体保持を行う角部を備えていることから、当該凹部１３１に対してもシード層１４が形成される。なお、ここで言う「液体材料の充填には十分なアスペクト比」とは、先の実施形態に記載したように、凹部内の気体と液体材料との置換作用が生ずるには十分なアスペクト比であることを意味する。
【０１１６】
更に、図１２（ｆ）に示すように、先の実施形態に記載したメッキ層形成工程が施され、コンタクトホール１３０のシード層１４に対して、ドレイン配線１２３及びソース配線１２５が形成される。従って、先に記載した実施形態と同様の効果が得られる。
また、凹部１３１に形成されたシード層１４は、層間絶縁膜１６上に形成され、電気導通性を有する部材と接触していないために、メッキ液４５中において銅イオンが電子（−）を受け取ることがない。また、コンタクトホール１３０に形成されたシード層１４は、ソース領域１１４Ｓ及びドレイン領域１１４Ｄと接触状態であるので、メッキ液４５中において銅イオンが電子（−）を受け取り、銅金属が堆積する。即ち、ドレイン配線１２３及びソース配線１２５のみを形成することができる。
【０１１７】
更に、図１２（ｇ）に示すように、先と同様にメッキ層形成工程が施され、凹部１３１のシード層１４に対して、ドレイン電極１２２及びソース電極１２５が形成される。従って、先に記載した実施形態と同様の効果が得られる。
ここで、メッキ液４５においては、ドレイン配線１２３及びソース配線１２５に対して銅金属が連続的に堆積すると共に、当該銅金属は層間絶縁膜１６の上方に対して略放射状に成長する。更に、銅金属の成長に伴い、凹部１３１のシード層１４と接触し、当該シード層１４とドレイン配線１２３及びソース配線１２５は電気的に導通した状態になる。従って、凹部１３１を埋めるように銅金属が堆積し、ドレイン電極１２２及びソース電極１２５が形成される。
【０１１８】
更に、図１２（ｈ）に示すように、先の実施形態に記載したレジスト除去工程と層間絶縁膜形成工程とが施され、レジスト層１８が除去された後に図５（ａ）に示す圧着装置を用いて第２層間絶縁膜１２６が形成される。従って、先に記載した実施形態と同様の効果が得られる。
ここで、第２層間絶縁膜１２６の材料としてはＬｏｗ−ｋ材が用いられる。また、本工程はＣＭＰ工程を用いないことから、当該Ｌｏｗ−ｋ材は好適に選択することができる。
更に、先の実施形態に記載したエッチング工程が施されることにより、第２層間絶縁膜の一部が除去され、ドレイン電極１２２とソース電極１２４とが露出し、図１０に示すトランジスタ１００が形成される。
【０１１９】
上述したように、先の実施形態に記載した金属素子形成方法を用いることにより、トランジスタ１００を形成することができると共に、好適にＬｏｗ−ｋ材を選択したことに伴って、トランジスタ１００の動作周波数を上げることが可能になる。
【０１２０】
（第９実施形態）
次に、上記第１から第７実施形態の金属素子形成方法を用いた電子デバイスの製造方法及び電子デバイスについて、図１３を参照して説明する。図１３は、コイルアンテナを備える無線ＩＣカード（電子デバイス）であり、図１３（ａ’）、図１３（ｂ’）、図１３（ｃ’）は、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）における２つのパッド部６５、６５間の断面図をそれぞれ示している。
なお、本実施形態においては、異なる部分のみを説明し、同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１２１】
（無線ＩＣカード）
図１３（ｃ）において、無線ＩＣカード６０は、ポリイミドフィルム（基板）６１に実装されたＩＣチップ６３と、コイル状のアンテナ（メッキ層、配線層）６２と、パッド部（メッキ層、配線層）６４と導通ポスト（メッキ層）６５とによって構成されている。ＩＣチップ６３は、不揮発性メモリ、ロジック回路及び高周波回路などからなり、外部の発信機から出された電波をアンテナ６２で捉えて電力供給を受けることにより動作する。また、ＩＣチップ６３は、アンテナ６２が受信した信号を解析し、その解析結果に対応した必要な所定の信号をアンテナ６２から発信させるようになっている。
【０１２２】
（無線ＩＣカードの製造方法）
次に、図１３（ａ）から図１３（ｃ）を参照し、無線ＩＣカードの製造方法について説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように、ポリイミドフィルム６１上にアンテナ６２が形成されると共に、パッド部６４やＩＣチップ６３を実装する端子部６３ａも同時形成される。更に、アンテナ６２を形成した後にパッド部６４の上に導通ポスト６５を形成する。これらの形成工程としては、先の実施形態に記載したシード層形成工程とメッキ層形成工程と用いられているので、先に記載した実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２３】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、導通ポスト６５の上面が露出するようにポリイミドをパターンに塗布して層間絶縁膜６６を形成する。
続いて、更に層間絶縁膜６６に露出した導通ポスト６５、６５との間に対して配線（メッキ層、配線層）６７を形成する。最後にＩＣチップ６３を異方性導電フィルムを使って図１３（ｃ）の位置に実装し、更に図示しない保護フィルムで全体をラミネートして無線ＩＣカード６０となる。上記配線６７の形成工程としては、先の実施形態に記載したシード層形成工程とメッキ層形成工程と用いられているので、先に記載した実施形態と同様の効果が得られる。
この無線ＩＣカード６０は、例えば、近距離（約１０ｃｍ以下）にある外部のリーダー／ライターと通信することができる。
【０１２４】
なお、パッド部６４が数ｍｍ角と比較的大きい場合は、層間導通ポスト６５を形成しておかなくても、層間の導通に必要な領域を残して層間絶縁膜６５を形成することで、多層プリント配線を設けることができる。この場合、層間絶縁層６６のパッド部６４上の端の部分はテーパーを持った形状になるため、その層間絶縁層６６の上に断線することなく、先に記載したシード層形成工程とメッキ層形成工程を行うことにより配線６７を形成することができる。
【０１２５】
なお、パッド部６４が数ｍｍ角と比較的大きい場合は、層間導通ポスト６５を形成しておかなくても、層間の導通に必要な領域を残して層間絶縁膜６５を形成することで、多層プリント配線を設けることができる。この場合、層間絶縁層６６のパッド部６４上の端の部分はテーパーを持った形状になるため、その層間絶縁層６６の上に断線することなく、先に記載したシード層形成工程とメッキ層形成工程を行うことにより配線６７を形成することができる。
【０１２６】
（第１０実施形態）
上記実施形態の半導体装置及び電子デバイスを備えた電子機器の例について説明する。
図１４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は薄膜トランジスタ（半導体装置）を具備した表示部を示している。
【０１２７】
図１５は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１５において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は薄膜トランジスタ（半導体装置）を具備した表示部を示している。
【０１２８】
図１６は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１６において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は薄膜トランジスタ（半導体装置）を具備した表示部を示している。
【０１２９】
図１４から図１６に示す電子機器は、上記実施形態のトランジスタを備えているので、低コストの電子機器を提供することが可能となる。
【０１３０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属素子形成方法を説明するための基板の模式断面図。
【図２】本発明の金属素子形成方法を説明するための基板の模式断面図。
【図３】スリットコート方式の塗布方法を示す模式断面図。
【図４】メッキ層形成工程で用いられるメッキ装置の模式断面図。
【図５】層間絶縁膜形成工程で用いられる圧着装置の模式断面図。
【図６】本発明の第２実施形態を説明するための基板の模式断面図。
【図７】本発明の第２実施形態を説明するための基板の模式断面図。
【図８】本発明の第３実施形態を説明するための基板の模式断面図。
【図９】本発明の第４実施形態を説明するための基板の模式断面図。
【図１０】本発明の半導体装置の模式断面図。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための模式断面図。
【図１２】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための模式断面図。
【図１３】本発明の電子デバイスの製造方法を説明するための模式断面図。
【図１４】本発明の半導体装置を備えた電子機器の一例を示す図。
【図１５】本発明の半導体装置を備えた電子機器の一例を示す図。
【図１６】本発明の半導体装置を備えた電子機器の一例を示す図。
【符号の説明】
１０、６１  基板、１０ａ  被処理面、１１  撥液部、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  シード層、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  メッキ層、１７、１３０、１３１  凹部、１６、１２６  層間絶縁膜、１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  レジスト層、２２  液体材料、６０  電子デバイス、６２  アンテナ（配線層、メッキ層）、６４  パッド部（配線層、メッキ層）、６５  導通ポスト（メッキ層）、６７  配線（配線層、メッキ層）、１２２  ドレイン電極（電極、メッキ層）、１２３  ドレイン配線（配線、メッキ層）、１２４  ソース電極（電極、メッキ層）、１２５  ソース配線（配線、メッキ層）、１００  半導体装置、１０００、１１００、１２００  電子機器
【図１】
2004221334.tif 000031
【図２】
2004221334.tif 000032
【図３】
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【図４】
2004221334.tif 000034
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004221334.tif 000037
【図８】
2004221334.tif 000038
【図９】
2004221334.tif 000039
【図１０】
2004221334.tif 000040
【図１１】
2004221334.tif 000041
【図１２】
2004221334.tif 000042
【図１３】
2004221334.tif 000043
【図１４】
2004221334.tif 000044
【図１５】
2004221334.tif 000045
【図１６】
2004221334.tif 000046