(57)【要約】【課題】一層の膜厚が２０μｍ以上であり、パターニング樹脂として熱硬化性樹脂を用いる金属多層配線体の形成方法においては、熱硬化性樹脂の硬化後に生じる樹脂の体積収縮により、金属部と樹脂部の界面、特に塗布層に垂直な方向に微細な亀裂が発生し、次層樹脂塗布時に、空気が気泡として塗布層に残留し、歩留りが低下するという点が課題となっていた。【解決手段】熱硬化性樹脂溶液の塗布温度における粘度を１００ｍＰａ・ｓ以下とし、基板２０を吸着し回転する回転部２１と、塗布液を吐出し移動可能な吐出ノズル部２２を備えた塗布装置を用いることにより、熱硬化性樹脂溶液を線状に供給し、金属部１６と樹脂部１２、１４の界面（特に塗布層１２に対して垂直な方向に発生する微細な亀裂１８）に空気を残留させないように塗布膜を形成する。【選択図】図２
2007294645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布、乾燥により熱硬化性樹脂溶液を固体膜に形成する工程と、前記固体膜の一部を除去し溝を形成する工程と、前記溝が形成された前記固体膜を加熱し熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記溝に金属を配置する工程と、硬化させた前記熱硬化性樹脂と前記金属の上にさらに熱硬化性樹脂溶液の固体膜を形成する工程と、基板上への金属多層配線体の形成方法において、前記熱硬化性樹脂と前記金属の上に前記固体膜を形成するときに、前記熱硬化性樹脂溶液の塗布温度における粘度を１００ｍＰａ・ｓ以下として形成することを特徴とする金属多層配線体の形成方法。
【請求項２】
熱硬化性樹脂と金属の上にさらに熱硬化性樹脂溶液を形成する塗布が、基板を吸着し回転するテーブル部と前記熱硬化性樹脂溶液を吐出孔から供給し移動可能なノズル部を備えた塗布装置を用い、前記熱硬化性樹脂溶液を線状に供給し円板形の塗布膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の金属多層配線体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属多層配線体の形成方法に関し、特に、絶縁体として熱硬化性樹脂を用い、その溶液の塗布により、厚さ０．０２０ｍｍ以上の層を金属配線層の上に順次形成し、多層化する形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属多層配線体の形成方法に関し、特に、絶縁体として熱硬化性樹脂の永久レジストを用い、その溶液の塗布により、厚さ０．０２０ｍｍ以上の層を形成し、金属配線層を多層化する場合、通常、高粘度（１０００ｍＰａ・ｓ）以上の粘度を有する熱硬化性樹脂レジスト溶液を用い、その塗布は、スピンコート法により実施されていた。
【０００３】
金属配線部については、得られた熱硬化性樹脂レジスト層にフォトリソグラフィー工法により溝を作製し、その溝の部分にシード層を形成した後、電気めっき法等により、銅等の金属を形成していた。この場合、余分に積層される金属部は化学研磨工法等により除去されていた。
【０００４】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開平１０−１２４８２６号公報
【特許文献２】特開平５−１６７２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記、従来の高粘度の熱硬化性樹脂溶液を用いた金属多層配線体の形成方法については、以下のような課題が存在した。
【０００６】
上記従来例で、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程前後での前記熱硬化性樹脂および前記基板の体積収縮率が、それぞれ１％以上、０．１％以下のとき、熱硬化性樹脂の硬化工程後に生じる樹脂の比較的大きい体積収縮により、金属配線体およびその基板は、金属多層配線体側を内側にして、反りが発生することとなる。
【０００７】
この状態で、金属部を形成した場合、以降の基板を平面上に吸着固定させて実施する工程では、反りを戻す方向での応力が基板および金属多層配線体に加わるため、この影響で金属部と樹脂部の界面、特に塗布層に垂直な面に微細な亀裂が発生することとなる。
【０００８】
このとき、次層の樹脂塗布時に、この部分が樹脂で完全には充填されず、亀裂部等に残った空気が気泡として塗布層に残留し、その部分が製品化できず歩留りが低下するという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱硬化性樹脂を用いた金属配線体で、樹脂塗布層への気泡残留を抑制することにより、歩留りを向上できる金属多層配線体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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の金属多層配線体の形成方法は以下の構成を有する。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、塗布、乾燥により熱硬化性樹脂溶液を固体膜に形成する工程と、前記固体膜の一部を除去し溝を形成する工程と、前記溝が形成された前記固体膜を加熱し熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記溝に金属を配置する工程を含み、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程前後での前記熱硬化性樹脂および基板の体積収縮率が、それぞれ１％以上、０．１％以下となる、基板上への金属多層配線体の形成方法において、厚さ０．０２０ｍｍ以上の層の上に、厚さ０．０２０ｍｍ以上の前記固体膜を形成するときに、前記熱硬化性樹脂溶液の塗布温度における粘度を１００ｍＰａ・ｓ以下とすることを特徴とする構成である。
【００１２】
上記構成によれば、熱硬化性樹脂溶液の粘度が低いため、熱硬化性樹脂溶液の塗布時に、金属部と樹脂部の界面、特に塗布層に垂直な面に発生する微細な亀裂に熱硬化性樹脂溶液が充填されることになり、亀裂部に有する空気が気泡としての塗布層へ残留することを抑制し、歩留り向上を実現することができる。なお、上記の微細な亀裂は、熱硬化性樹脂の硬化収縮による基板および多層配線体の反りが、それ以降の基板を平面上に吸着固定して行う工程で戻されることに起因している。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記塗布が、前記基板を吸着し回転するテーブル部と前記熱硬化性樹脂溶液を吐出孔から供給し移動可能なノズル部を備えた塗布装置を用い、前記熱硬化性樹脂溶液を線状に供給し円形の塗布膜を形成することを特徴とし、前記基板が円形の基板であることを特徴とする請求項１に記載の構成である。
【００１４】
上記構成によれば、従来のスピンコーター方式により円形の塗布膜を形成する場合と比較すると、遠心力による振り切りがないため、低粘度の溶液で、より厚さの大きい塗布固体膜を得ることができ、０．０２０ｍｍ以上の膜厚の塗布固体膜を形成する場合、塗布回数を削減することができる。また、スピーンコート方式と比較して、振り切りによる溶液の損失も防ぐことができ、液利用効率を改善することができる。さらに、吐出量を制御することにより、塗布外周部の盛上り（エッジビート）を抑制することができ、スピンコート塗布で一般に実施されるエッジビート除去工程を省略することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、熱硬化性樹脂を用いた金属配線体で、金属、樹脂間の亀裂部分に樹脂溶液を充填することができるため、樹脂塗布層の気泡残留を抑制することができ、歩留り向上を実現できる金属多層配線体の形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について、図面にしたがって説明する。
【００１７】
本発明の一実施の形態における金属多層配線体の形成方法を図１を用いて説明する。
【００１８】
まず、シリコンウエハーなどの基材１０を吸着台１１に吸着固定し、感光性レジストである熱硬化性樹脂溶液を塗布して乾燥し、樹脂固体膜第一層１２を形成する。
【００１９】
次に、フォトリソグラフィー工法により、樹脂固体膜第一層１２の一部を除去し、所定のパターンで樹脂第一層溝１３を形成する。
【００２０】
その後、全体を所定の温度で加熱することにより、樹脂の硬化を行い、硬化後パターン１４を得る。このとき、樹脂の硬化収縮により、基材１５および硬化後パターン１４は、樹脂側を内側にして、反りが発生することとなる。
【００２１】
そして、溝の部分にスパッタ工法、無電解めっき工法等により導電性の金属薄膜層を形成した後、この金属薄膜層をシード層として電解めっき等を実施し、金属めっき層１６を形成する。
【００２２】
溝より上部にめっきされた金属部分については、基板部を吸着台に吸着固定し、ＣＭＰ工法等により除去し、金属配線部１７の形成を行うが、この際、基板吸着により、樹脂硬化時に発生した反りを戻す方向に応力がかかるため、金属配線部１７と樹脂部の間に微小亀裂１８が発生することとなる。
【００２３】
その後、二層目として、一層目と同様に感光性レジストの熱硬化性樹脂溶液の塗布により樹脂固体膜第二層１９の形成を行うが、その際、粘度１００ｍＰａ・ｓ以下、例えば８０ｍＰａ・ｓの溶液を用いることにより、上記亀裂部は樹脂溶液により充填されるため、その部分の空気による、塗膜中への気泡残留が抑制され、気泡による樹脂固体膜第二層１９の不良形成（上面の窪み形成など）などによる、形状不良や、金属配線部の異常形成を防止することができ、歩留りは向上することとなる。
【００２４】
以下、１層目と同様のプロセスを繰り返すことにより多層化を行って、最終的に金属多層配線体を得ることができる。
【００２５】
なお、本発明における塗布の方式としては、スピンコート方式、ダイコート方式等を用いることができ、特に基板が円形の場合については、図２に示すような、基板２０を吸着しその円形基板での中心を回転軸として回転する回転部２１と熱硬化性樹脂溶液を吐出孔から供給し基板２０の半径方向に移動可能な吐出ノズル部２２を備えた塗布装置を用い、熱硬化性樹脂溶液を線状に供給し円形（あるいは円板形）の塗布膜を形成する方式を用いることが好ましいが、これらに限定されるわけではない。
【００２６】
本発明の乾燥の方式としては、ホットプレート方式、熱風乾燥方式、赤外線加熱方式等を用いることができるが、これらに限定されるわけではない。
【００２７】
また、本発明の熱硬化性樹脂については、エポキシ系、アクリル系等を用いることができ、特に感光性のレジスト材料であることが好ましいが、これらに限定されるわけではない。
【００２８】
さらに、本発明において、熱硬化性樹脂固体膜の一部を除去する方法については、フォトリソグラフィー法、レーザーカット法等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００２９】
本発明の基板としては、シリコンウエハーや金属板、ガラス板等を用いることができるが、これらに限定されるわけではない。
【００３０】
本発明の金属を配置する工程の方式としては、めっき方式や印刷充填方式等を用いることができるが、これらに限定されるわけではない。
【００３１】
本発明の金属配線体の金属については、銅、銀、金等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００３２】
本発明の熱硬化性樹脂溶液の塗布温度については、通常、２０℃〜２５℃であるが、これに限定されるわけではない。
【００３３】
本発明の金属多層配線体については、２層以上の配線部を有するもので、その形状は直方体で、各辺の寸法は１ｍｍ以下となる場合が一般的であるが、これらに限定されるわけではない。
【００３４】
本発明における円形の基板については、完全な円形のものに限定されず、円形の一部がカットされているものや、円形に楔形の切り込みが入っているものなど、円形の一部（面積比で１０％以下）が欠けているものも含まれる。
【実施例】
【００３５】
以下本発明の具体的実施の形態について、説明する。
【００３６】
直径２００ｍｍのシリコンウエハーを吸着台に吸着固定し、エポキシ系感光性レジスト液を塗布して乾燥し、厚さ０．０３０ｍｍの樹脂固体膜第一層を形成した。塗布は、粘度１２００ｍＰａ・ｓのレジスト液を用いスピンコート方式により行い、ウエハーのエッジより１０ｍｍまでの外周部については、塗布、乾燥後、エッジリンス処理を実施し、塗布部を除去した。なお、乾燥はホットプレートを用い、設定温度９５℃で１０分間加熱することにより実施した。
【００３７】
次に、所定のフォトリソグラフィー（露光、現像）条件により、樹脂固体膜第一層の一部を除去し、所定のパターンの溝を形成した。なお、溝の深さと幅は、ともに０．０３０ｍｍとした。
【００３８】
その後、全体を所定の温度で加熱することにより、樹脂の硬化を行い、硬化後パターンを得た。このとき、樹脂の硬化収縮により、基材および硬化後パターンは、樹脂側を内側にして、反りが発生した。反り量（サンプルを平面上に静置した場合に、外周部が平面から浮いている量）を３次元形状測定装置で評価したところ、０．０４０μｍであった。
【００３９】
次に、溝の部分にスパッタ工法により厚さ０．５μｍの導電性の銅薄膜層を形成した後、この銅薄膜層をシード層として電解銅めっきを実施し、銅めっき層を形成した。
【００４０】
さらに、溝より上部にめっきされた部分については、基板部を吸着台に吸着固定し、ＣＭＰ工法により除去し、金属配線部の形成を行った。この際、銅配線部と樹脂部の間に微小な亀裂が発生する。走査電子顕微鏡を用い断面観察したところ、亀裂の幅は最大１μｍ程度であった。この原因としては、基板吸着により、樹脂硬化時に発生した反りを戻す方向に応力がかかることによると推定される。
【００４１】
次に、二層目として、エポキシ系感光性レジスト液を塗布、乾燥し、厚さ０．０３０ｍｍの樹脂固体膜第二層を形成した。
【００４２】
このとき、粘度１２００ｍＰａ・ｓのレジスト液を用いる場合と、粘度１２００ｍＰａ・ｓ未満となる粘度１００ｍＰａ・ｓのレジスト液を用いる場合の２通りのサンプル（全工程までは共通）を作製し、比較することとした。
【００４３】
塗布方式については、粘度１２００ｍＰａ・ｓのレジスト液（不揮発分率：６５％）を用いる場合は、スピンコート方式により行い、ウエハーのエッジより１０ｍｍまでについては、塗布、乾燥後、エッジリンス処理を実施し、塗布部を除去した。粘度１００ｍＰａ・ｓのレジスト液（不揮発分率：５０％）を用いる場合については、基板を吸着し回転する回転部と熱硬化性樹脂溶液を吐出孔から供給し移動可能なノズル部を備えた塗布装置により線状に供給し、円形（あるいは円板形）の塗布膜を形成する方式により、外周より１０ｍｍまでの部分の塗布を行った。
【００４４】
これらのサンプルをホットプレートを用い、設定温度９５℃で１０分間加熱することにより乾燥させた後の塗膜中に残留する気泡数について評価を実施した。
【００４５】
評価は顕微鏡観察により行い、中心部２０ｍｍ四方の四角形の領域における気泡数を比較したところ、粘度１２００ｍＰａ・ｓのレジスト液を用いた場合、粘度１００ｍＰａ・ｓ（不揮発分率：５０％）のレジスト液を用いた場合で、それぞれ、４０ヶ、０ヶとなった。
【００４６】
以上のように、低粘度の熱硬化性樹脂溶液（レジスト液）を用いることにより、金属多層配線体の樹脂塗布層への気泡残留を抑制できることがわかる。
【００４７】
また、二層目の樹脂層塗布において、スピンコート方式と、基板を吸着し回転するテーブル部と熱硬化性樹脂溶液を吐出孔から供給し移動可能なノズル部を備えた塗布装置により、熱硬化性樹脂溶液を線状に供給し、円形（あるいは円板形）の塗布膜を形成する方式、それぞれの液利用効率（塗布有効領域部分のレジスト不揮発成分量／供給液中のレジスト不揮発成分量）は、２０％、１００％となり、基板を吸着し回転する回転部と熱硬化性樹脂溶液を吐出孔から供給し移動可能なノズル部を備えた塗布装置により、熱硬化性樹脂溶を線状に供給し、円形（円板形）の塗布膜を形成する方式の方が、液利用効率の面で優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の金属多層配線体の形成方法は、熱硬化性樹脂を用いた金属配線体において、金属、樹脂間の亀裂部分に樹脂溶液を充填することができ、樹脂塗布層の気泡残留を抑制し、歩留り向上を実現できることから、ウエハ等の基材上で熱硬化性樹脂のレジスト材料により金属配線体のパターニングを行うコイル等の電子部品の製造方法に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態における金属多層配線体の形成方法を示す模式図
【図２】本発明の一実施の形態における熱硬化性樹脂溶液塗布装置の模式図
【符号の説明】
【００５０】
１０  基材
１１  吸着台
１２  樹脂固体膜第一層
１３  樹脂第一層溝
１４  硬化後パターン
１５  基材
１６  金属めっき層
１７  金属配線部
１８  微小亀裂
１９  樹脂固体膜第二層
２０  基板
２１  回転部
２２  吐出ノズル部
【図１】
2007294645.tif 000003
【図２】
2007294645.tif 000004