(57)【要約】【課題】  ウェットエッチングにより配線を形成する場合に電気抵抗値の低い配線を形成する方法を提供する。【解決手段】  基板３上に導電性膜を成膜する工程、フォトレジストを形成する工程、ウェットエッチングにより配線を形成する工程、溶剤によりレジストを除去する工程を複数回行う。これによって、導電性膜の配線を複数回積層し、配線の断面積を大きくすることで、配線の電気抵抗値を下げるようにする。また、２回目以降に形成するレジストの平面部での厚みは、レジストを塗布する導電性膜上の凹凸の差より厚くする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に導電性膜を成膜し、レジストを形成した後、ウェットエッチングで配線を形成する方法において、基板上に導電性膜を成膜する工程、レジストを形成する工程、ウェットエッチングにより配線を形成する工程、溶剤によりレジストを除去する工程を２回以上行い、導電性膜を２回以上積層することによって配線を形成することを特徴とする配線形成方法。
【請求項２】
２回目以降に形成するレジストの平面部での厚みは、レジストを塗布する導電性膜上の凹凸の差より厚いことを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
【請求項３】
前記導電性膜は３層以上の層が積層され、２つ以上の層間に当該層とは別材質の導電性物質の層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
【請求項４】
前記２つ以上の層の導電性膜は銅であり、当該層とは別材質の導電性物質はＮｉ−Ｍｏ合金であることを特徴とする請求項３に記載の配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に配線を形成する方法、特に、電気抵抗が小さく、磁気センサのコイル或いは半導体集積回路等の配線パターンを形成するのに好適な配線形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に微細な配線を形成する方法としては、基板に金属膜を付着させ、しかる後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィの技法で、露光・現像し、目的の配線パターンに対応するレジストを形成し、その後、ドライエッチング（イオンミーリング等）またはウェットエッチングにより配線を形成する方法が使用されている。
【０００３】
しかしながら、このドライエッチングとウェットエッチングの方法は、それぞれ問題を持っている。即ち、ドライエッチングは高価な装置が必要とされるため、設備費用がかかる。また、真空引きやドライエッチング処理は比較的時間がかかり、仕掛かり時間が長くなる。
【０００４】
一方、ウェットエッチングは比較的安価に短時間で出来るが、サイドエッチと呼ばれる現象が発生するため、レジストのパターン幅よりも配線が細くなる。よって、同様の基板をドライエッチングしたものと比べると、電気抵抗が高くなってしまう。
【０００５】
図３を用いて従来のウェットエッチングの製造工程とサイドエッチについて説明する。図３（ａ）は基板３に導電性膜２１を成膜し、フォトレジスト２２を塗布した状態を示す。図３（ｂ）は目的の配線パターンに対応する露光マスクにて露光した後、現像処理を行い、不要なレジストを除去した様子を示す。図３（ｃ）はウェットエッチングを行い、導電性膜の一部を除去した様子を示す。配線の幅はレジストの幅より狭くなっていることが分かる。
【０００６】
図３（ｄ）は溶剤でレジストを溶かし配線を形成した状態を示す。サイドエッチとは、図３（ｃ）、（ｄ）に示すようにレジストのパターン幅より配線が細くなる現象である。これは、エッチングが等方的に進行することにより形成途中の配線パターンの側面もエッチングしてしまうためである。一般に、サイドエッチの量は膜厚に比例する。
【０００７】
従って、レジストのパターン幅を一定とした時の抵抗値と膜厚の関係は、おおむね図４に示すようになると考えられる。ある膜厚の範囲で抵抗値は低い値をとり、膜厚を厚くしても抵抗値が上昇することが分かる。膜厚、レジストのパターン幅を再検討しても抵抗値が要求される規格の中に入らない場合には、サイドエッチを抑制する等の抵抗値を下げる対策が必要となる。
【０００８】
近年の環境問題に対する意識の高まりの中で、電気機器は消費電力の低いことが要求されており、内部配線の抵抗値を下げることは有効な手段である。とりわけ、携帯機器においてはバッテリーの持続時間の長期化が市場から要求されており、搭載する部品内の配線は抵抗値が低いことが要求されている。
【０００９】
サイドエッチを抑制する方法としては、例えば、特開平５−３２７１８０号公報で提案された方法がある（特許文献１参照）。同公報の方法は、銅とクロムの膜を使い、ウェットエッチングを一度行い、次にドライエッチングを行い、再びウェットエッチングを行うものである。即ち、エッチング液が銅だけをエッチングし、更にドライエッチングを行い、飛散したクロムが銅の側面に付着し、次のウェットエッチングでのサイドエッチを防止するというものである。
【００１０】
また、特開平６−１２０６３１号公報には、エッチング速度の異なる複数導体膜を積層するという方法が提案されている（特許文献２参照）。同公報の方法は微細回路を形成することである。即ち、所定のエッチング液に対し、基板側にエッチング速度の大きい材料を、表面側にエッチング速度の小さな材料を用いてサイドエッチを減らすというものである。
【特許文献１】特開平５−３２７１８０号公報
【特許文献２】特開平６−１２０６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の方法では、ドライエッチング工程を含むため、上記ドライエッチングの欠点を含み、また、ウェットエッチングも２度行うため、工数が多くなってしまうという問題があった。
【００１２】
また、特許文献２の方法では、部品費用が高くなるという問題があった。即ち、特許文献２のものは微細回路の形成を目的とし、プリント基板等の回路基板を想定しており、抵抗値の低下を目的としていないため、特に、抵抗値には言及されていないが、銅に異種の物質を添加すると一般に抵抗値は高くなる。抵抗値を下げるような合金は一般に高価である。
【００１３】
また、例えば、同公報で配線の膜厚は１５〜５０μｍであり、導体層の製法には言及されていないが、半導体集積回路等で実現しようとする膜厚３μｍ程度の場合に使われるスパッタリングではターゲットが増えてしまい、特殊な合金ではターゲットの製作費も高くなる。装置によっては工程の度にターゲットの交換が必要になり、交換及び条件確認の時間が必要になる。また、導体膜の組成の検討及び複数の層の膜厚の比率の検討が必要となり時間を要する問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、少ない設備で、断面積が大きく電気抵抗値の小さい配線を形成することが可能な配線形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、基板上に導電性膜を成膜し、レジストを形成した後、ウェットエッチングで配線を形成する方法において、基板上に導電性膜を成膜する工程、レジストを形成する工程、ウェットエッチングにより配線を形成する工程、溶剤によりレジストを除去する工程を２回以上行い、導電性膜を２回以上積層することによって配線を形成することを特徴とする。本発明は、サイドエッチの量を抑制するものではなく、導電性膜を複数回積層することにより配線の断面積を大きし、抵抗値を下げるというものである。
【００１６】
また、本発明は２回目以降に形成するレジストの厚みが、レジストを塗布する導電性膜上の凹凸の差より厚いことを特徴とする。これは、２回目の成膜で得られた導電性膜の側面が、２回目のウェットエッチングでエッチングされないように覆うために必要なことである。レジストは粘性があるため側面にも残ることが期待できるし、凹部に残る膜厚は凸部よりも厚いことが考えられるが、より確実にするため凹凸の差より膜厚を厚くする。
【００１７】
本発明の配線形成方法は、例えば、磁気センサのように一枚の基板に複数の素子を形成し、後工程で切断することにより多数の素子を作製する場合に好適である。従って、膜厚の管理はパターン幅や現像条件等によって変化しやすい配線パターン部ではなく、配線パターン部に比べ大きな面積があり、安定した膜厚が得られる平面部で膜厚を管理するのが望ましい。また、導体部の側面が覆える限り２層以上の積層が可能である。
【００１８】
更に、本発明はウェットエッチングの際の導電性膜とレジストとの付着強度を考慮している。導電性膜とレジストとの付着強度が小さいと、ウェットエッチングの最中にレジストが剥がれ、配線が形成できない場合がある。このような場合には、導電性膜の上にレジストと相性の良い異種の膜を付け、レジストとの付着強度を保つことはよく行われる。本発明は、この手法を用いて、導電性膜は３層以上の層が積層され、２つ以上の層間に、当該層とは別材質の導電性物質の層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、導電性膜を成膜する工程、レジストを形成する工程、ウェットエッチングにより配線を形成する工程、溶剤によりレジストを除去する工程を複数回行うことにより、新たな設備を導入することなく、断面積が大きく電気抵抗値の小さい配線を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明による配線形成方法の一実施形態の形成工程を示す図である。まず、図１（ａ）に示すように基板３上に１回目の導電性膜２を成膜し、その後、１回目のフォトレジスト１を塗布した。導電性膜は複数の層から構成されているが、その構成については後述する。フォトレジスト１、５としては東京応化工業製ＯＦＰＲ−５０００を使用した。
【００２１】
次いで、図１（ｂ）に示すように露光、現像を行い、マスクに対応するレジストパターンを形成した。露光装置はミカサ株式会社のＭＡ−１０を使用した。また、図１（ｃ）に示すように塩化第二鉄の０．２ｍｏｌ／ｌ水溶液によりウェットエッチングを施した。図１には示していないが、銅と同時に後述するＮｉ−Ｍｏ膜もエッチングされている。残った導電性膜２の幅はサイドエッチによりレジスト１の幅より狭くなっている。
【００２２】
次に、図１（ｄ）に示すようにレジスト１をアセトンで除去した。その後、図１（ｅ）に示すように２回目の導電性膜４を成膜した。この時、導電性膜４はスパッタで成膜するため、図１（ｄ）に示す1回目の導電性膜２の形状を反映した形状となっている。
【００２３】
ここで、図２を用いて導電性膜の構造について説明する。図２は出来上がった配線の構造を示す断面図である。１回目の導電性膜２として第１のＮｉ−Ｍｏ（重量比９１．７：８．３）膜１１を０．０１μｍ、銅１２を３μｍ、再び第２のＮｉ−Ｍｏ膜１３を０．０１μｍ、スパッタで成膜した。通常、導電性膜として銅がよく使われるが、これは基板との付着強度が小さいため、本実施形態では第１のＮｉ−Ｍｏ膜１１を下引き膜として用いた。
【００２４】
また、銅とレジストの付着強度も小さいため、銅の上引き膜として第２のＮｉ−Ｍｏ膜１３を用いた。結果として出来上がった配線には、異種の導電膜が含まれている。次に、２回目の導電性膜４として１回目と同一の層構成で導電性膜を形成した。即ち、第３のＮｉ−Ｍｏ膜１４、銅１５、第４のＮｉ−Ｍｏ膜１６を順次成膜した。第３のＮｉ−Ｍｏ膜１４は不要と考えられるが、１回目の成膜工程と２回目の成膜工程を同一にすることで、工程管理が複雑になることを防いでいる。なお、１回目の導電性膜の膜厚と２回目の導電性膜の膜厚は同じ狙いとした。本実施形態では１０％のズレがあった。
【００２５】
図１（ｆ）は２回目のフォトレジスト５を塗布した様子を示す。塗布条件は一回目と同じにした。２回目の導電性膜４はフォトレジスト５で完全に覆われている。ここで、図１（ｆ）に示すように２回目に塗布するフォトレジスト５の平面部における厚みｔ１は、レジスト５を塗布する導電性膜４の凹凸の差ｔ２よりも厚くしている。これは、２回目の成膜で得られた導電性膜の側面が、２回目のウェットエッチングでエッチングされないように覆うためである。次いで、図１（ｇ）に示すように露光、現像を行った。露光マスクは１回目の露光に使用したものを用いた。
【００２６】
次に、２回目のウェットエッチングを行った。図１（ｈ）は２回目のウェットエッチングの進行中の状態を示す。また、図１（ｉ）はエッチング終了後の状態を示す。図１（ｉ）に示すようにサイドエッチにより１回目の導電性膜２の側面にあった２回目の導電性膜４はほぼ消失していることが分かる。最後に、図１（ｊ）に示すようにフォトレジスト５を除去した。出来上がった導電性膜４は図１（ｄ）に示す１回目の導電性膜２とほぼ同じ幅であるが、高さがほぼ２倍となるため断面積は２倍となり、電気抵抗値は半分となった。
【００２７】
なお、以上の実施形態では、導電性膜を成膜する工程、レジストを形成する工程、ウェットエッチングにより配線を形成する工程、溶剤によりレジストを除去する工程を２回行っているが、それ以上の回数行っても良い。また、フォトレジストを３回目以降塗布する場合には、上述のようにフォトレジスト５の平面部における厚みｔ１はレジスト５を塗布する導電性膜４の凹凸の差ｔ２よりも厚くする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による配線形成方法の一実施形態を示す工程図である。
【図２】導電性膜の構造を示す断面図である。
【図３】従来例の配線形成方法を示す工程図である。
【図４】サイドエッチを考慮した時の抵抗値と膜厚の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  １回目のフォトレジスト
２  １回目の導電性膜
３  基板
４  ２回目の導電性膜
５  ２回目のフォトレジスト
１１  第１のＮｉ−Ｍｏ膜
１２  １回目に成膜した銅
１３  第２のＮｉ−Ｍｏ膜
１４  第３のＮｉ−Ｍｏ膜
１５  ２回目に成膜した銅
１６  第４のＮｉ−Ｍｏ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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