【手続補正書】
【提出日】平成21年11月13日(2009.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電気めっきを施すことにより多層構造を形成する方法であって、
ａ）基板もしくは基板層の少なくとも一部に導電性のシード層を配置する工程と、
ｂ）導電電極層と、該導電電極層に電気的に接続された陽極材と、絶縁パターン層とを、電解質を含む少なくとも１つの電気化学セルを前記陽極材と前記絶縁パターン層と前記シード層とによって囲まれた領域に形成するために有する主電極を前記シード層上に設ける工程と、
ｃ）前記シード層が、前記少なくとも１つのセルの少なくとも一部の前記陽極材を前記シード層に移動させるための陰極を形成し且つ前記主電極上の前記絶縁パターン層の空洞に対応するめっき構造を形成するように、前記導電電極層と前記シード層の間に電圧を印加する工程と、
ｄ）前記主電極を前記基板から分離する工程と、
ｅ）めっきされていない領域の前記シード層を除去する工程と、
ｆ）前記めっき構造を少なくとも部分的に被覆する材料層を形成するために、めっき構造間の領域に材料を堆積する工程と、
ｇ）前記構造の少なくとも一部が露出するまで材料層を平坦化する工程と、
ｈ）前記工程の少なくとも一部を繰り返し、多層構造を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造の形成方法。
【請求項２】
基板を電気化学エッチングすることにより多層構造を形成する方法であって、
ａ）基板もしくは基板層の少なくとも一部に導電性のシード層を配置する工程と、
ｂ）導電電極層と絶縁パターン層とを、少なくとも１つの電解質を含む電気化学セルを前記導電電極層と前記絶縁パターン層と前記シード層とによって囲まれた領域に形成するために有する主電極を前記シード層上に設ける工程と、
ｃ）前記シード層が該シード層をエッチングするための陽極を形成し且つ前記導電電極層が、前記主電極上の前記絶縁パターン層に対応するエッチングされた構造を形成するために前記少なくとも１つのセル内でエッチングされた材料を堆積するための陰極を形成するように、前記導電電極層と前記シード層の間に電圧を印加する工程と、
ｄ）前記主電極を前記基板から分離する工程と、
ｅ）前記エッチングされた構造間に残留している可能性のある前記シード層を除去する工程と、
ｆ）前記エッチングされた構造を少なくとも部分的に被覆する材料層を形成するために、前記エッチングされた構造間の領域に材料を配置する工程と、
ｇ）前記構造の少なくとも一部が露出するまで前記材料層を平坦化する工程と、
ｈ）前記工程の少なくとも一部を繰り返し、多層構造を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造の形成方法。
【請求項３】
前記構造の少なくとも一部がほぼ露出するまで前記材料層を平坦化する工程と、
前記構造の少なくとも一部が露出するまで、全面にわたって略均一の除去速度を持つ除去方法を用いてさらに材料を除去する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記工程ｄ）と前記工程ｅ）の間に、
先に形成された構造の電気化学セルを形成するためにさらに主電極を形成する工程と、
先に形成された構造の層の上面にさらにめっき構造の層を形成するために電圧を印加する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記平坦化の工程は、機械研磨、化学研磨、化学機械研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）、接触平坦化（contact planarization：ＣＰ）、ドクターブレードによる平坦化、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１の研磨工程および／または、ドライエッチング、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング(reactive ion etching：ＲＩＥ)、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されたエッチング工程によって行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
基板に電気めっきを施すことにより多層構造を形成する方法であって、
ａ）基板もしくは基板層の少なくとも一部に導電性のシード層を配置する工程と、
ｂ）導電電極層と、導電電極層に電気的に接続された陽極材と、絶縁パターン層とを、少なくとも１つの電解質を含む電気化学セルを前記陽極材と前記絶縁パターン層と前記シード層とによって囲まれた領域に形成するために有する主電極を前記シード層上に設ける工程と、
ｃ）前記シード層が前記少なくとも１つのセルの少なくとも一部の前記陽極材を前記シード層に移動させるための陰極を形成し、前記主電極上の前記絶縁パターン層の空洞に対応するめっき構造を形成するように、前記導電電極層と前記シード層の間に電圧を印加する工程と、
ｄ）前記主電極を前記基板から分離する工程と、
ｅ）めっきされていない領域の前記シード層を除去する工程と、
f）前記めっき構造を被覆する材料層を形成するために、めっき構造間の領域に材料を配置する工程と、
ｉ）下層のめっき構造の少なくとも一部を露出するよう前記材料層に凹部を設ける工程と、
ｈ）前記工程の少なくとも一部を繰り返し、多層構造を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造の形成方法。
【請求項７】
基板を電気化学エッチングすることにより多層構造を形成する方法であって、
ａ）基板もしくは基板層の少なくとも一部に導電性のシード層を配置する工程と、
ｂ）導電電極層と絶縁パターン層とを、電解質を含む少なくとも１つの電気化学セルを前記導電電極層と前記絶縁パターン層と前記シード層とによって囲まれた領域に形成するために有する主電極を前記シード層上に形成する工程と、
ｃ）前記シード層が該シード層をエッチングするための陽極を形成し且つ前記導電電極層が、前記主電極上の前記絶縁パターン層に対応するエッチングされた構造を形成するために前記少なくとも１つのセルにエッチングされた材料を堆積するための陰極を形成するように、ように、前記導電電極層と前記シード層の間に電圧を印加する工程と、
ｄ）前記主電極を前記基板から分離する工程と、
ｅ）エッチングされた構造間に残留している可能性のある前記シード層を除去する工程と、
ｆ）前記エッチングされた構造を被覆する材料層を形成するために、前記エッチングされた構造間の領域に材料を配置する工程と、
ｉ）下層の前記エッチングされた構造の少なくとも一部を露出するよう前記材料層に凹部を設ける工程と、
ｈ）前記工程の少なくとも一部を繰り返し、多層構造を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造の形成方法。
【請求項８】
前記材料層に凹部を設ける前記工程は、フォトリソグラフィ、レーザーリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、ナノインプリンティング、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されたリソグラフィ法によって行われることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記リソグラフィ法は、エッチングマスクをパターニングして、イオンスパッタリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、レーザー研磨、イオンミリング、またはそれらの組み合わせのいずれか等のドライエッチング法によって前記材料層をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記エッチングマスクは、マスクとして、フォトレジスト等のレジストを用いてドライエッチングされ、前記レジストは前記リソグラフィ法によりパターニングされていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記エッチングマスクは、前記構造層により前記工程ｃ）において形成されることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記材料層は、凹部を設ける前に平坦化されることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項１３】
前記工程ａ）または前記工程ｆ）の前に、バリア／キャッピング層を設ける工程をさらに有することを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項１４】
基板に電気めっきを施すことにより多層構造を形成する方法であって、前記基板または基板層はビアを有し、
ａ）前記基板もしくは基板層と前記ビアとの少なくとも一部に導電性のシード層を形成する工程と、
ｂ）少なくとも前記ビアに対向し、前記ビアの幅よりわずかに小さい、同幅、もしくはわずかに大きな幅を持ち、内部に陽極材が事前に堆積された空洞が形成された前記絶縁パターン層を持つ主電極を形成する工程と、
ｃ）前記ビア内にめっき構造を形成するために少なくとも一部の前記陽極材を移動させるために、前記導電電極層と前記シード層の間に電圧を印加する工程と、
をく含むことを特徴とする多層構造の形成方法。
【請求項１５】
導電材構造を有する基板に電気めっきを施すことにより多層構造を形成する方法であって、
ａ）基板の少なくとも一部に導電性のシード層を配置する工程と、
ｂ）導電電極層と、該導電電極層に電気的に接続された陽極材と、絶縁パターン層とを、電解質を含む少なくとも１つの電気化学セルを前記陽極材と前記絶縁パターン層と前記シード層とよってに囲まれた領域に形成するために有する主電極を前記シード層上に設ける工程であって、少なくとも前記導電材構造の一部が前記空洞によって囲まれている工程と、ｃ）前記シード層が前記少なくとも１つのセルの少なくとも一部の前記陽極材を前記シード層に移動させるための陰極を形成し且つ前記シード層上と、前記主電極上の前記絶縁パターン層の前記空洞に対応する前記導電材構造上とにめっき構造を形成するように、前記導電電極層と前記シード層との間に電圧を印加する工程と、
ｄ）前記主電極を前記基板から分離する工程と、
を含むことを特徴とする多層構造の形成方法。
【請求項１６】
ｂ１）導電電極層と、該導電電極層に電気的に接続された陽極材と、絶縁パターン層とを、電解質を含む少なくとも１つの電気化学セルを前記陽極材と前記絶縁パターン層と前記シード層とによって囲まれた領域に形成するために有する主電極を前記シード層上にさらに設ける工程であって、前記導電材構造とめっき構造との少なくとも一部が前記空洞によって囲まれている工程と、
ｃ１）前記シード層が、前記少なくとも１つのセルの少なくとも一部の前記陽極材を前記シード層に移動させるための陰極を形成し且つ前記シード層および前記主電極上の前記絶縁パターン層の前記空洞に対応する記導電材構造およびめっき構造上にめっき構造を形成するように、前記導電電極層と前記シード層との間に電圧を印加する工程と、
ｄ１）前記主電極を前記基板から分離する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ｅ）めっきされていない領域の前記シード層を除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記平坦化工程は、材料表面を略平面になるまで研磨する工程と、続いて前記構造の少なくとも一部が露出するまで前記材料表面をエッチングする工程とを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
平坦化材料を、前記材料層の平坦化工程に先立って、前記材料層に設けることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記平坦化材料は、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、パウダーコーティング法、ディップコーティング法、ローラーコーティング法、スパッタリング法、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、電着法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により設けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
終点検出方法を用いて前記平坦化工程がいつ完了するのかを決定することを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記接触平坦化工程は、前記材料層上にプレートを設け、前記プレートで流動状態にある前記材料層を押圧して材料を均等化する工程を含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記流動状態を得るために前記材料層を熱し、平坦化処理の後に材料を冷却することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記プレートを設ける工程を、前記材料を硬化する前に実施し、平坦化処理後、材料を赤外線照射または紫外線照射等によって硬化することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記シード層は、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、ＮｉＢ、ＮｉＰ、ＮｉＣｏ、ＮｉＢＷ、ＮｉＭ−Ｐ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｒｈ、Ｗｏ、Ｃｏ、ＣｏＲｅＰ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ、これら材料からなる合金、Ｓｉ、導電性ポリマー（ポリアニリン等）、はんだ材料（ＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＣｕ等）、合金（モネル、パーマロイ等）、それらの合金、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１、２、６、７、１４、または１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記シード層は、化学気相成長法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）、有機金属化学気相成長法（metal-organic chemical vapor deposition：ＭＯＣＶＤ）、物理気相成長法（physical vapor deposition：ＰＶＤ）、原子層成長法（atomic layer deposition：ＡＬＤ）、スパッタリング法、無電解めっき法、電気めっき法、電子グラフト法、浸漬堆積法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記工程ａ）または前記工程ｆ）の前にバリア／キャッピング層を設ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記バリア／キャッピング材は、前記バリア／キャッピング材と界面で接している層の腐食、拡散、またはエレクトロマイグレーションを防ぐ材料からなる層を、少なくとも１層含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記バリア／キャッピング材は、電着法、ＭＯＣＶＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、スパッタリング法、無電解めっき法、浸漬堆積法、電子グラフト法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により成膜されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記バリア／キャッピング材は、無電解めっき法等のマスクレス選択的成膜法により成膜され、前記構造層等の前記成膜処理に対して活性な表面上にのみ成膜され、前記材料層上には成膜されないことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記バリア／キャッピング材を、前記工程ａ）においてシード層として用いることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記シード層を設ける前、および／または、前記バリア／キャッピング材を成膜する前に、粘着層を設ける工程をさらに有し、前記粘着層は前記シード層または前記バリア／キャッピング材の前記材料層または構造への粘着性を高めることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの電気化学セルを形成する前記工程を、前記絶縁パターン層を前記基板上のパターン層に位置合わせする方法により実施し、前記位置合わせ方法においては、前記基板上の位置合わせマークに対応するよう、前記主電極の前側および／または後側に、位置合わせマークを用いることを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記形成された電気化学セルは、銅またはニッケルイオン等の陽イオン溶液および硫酸イオン等の陰イオン溶液を、電気化学エッチングおよび／または電気化学めっきのために含んでいることを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記電解質は、例えば、ポリエチレングリコール（polyethylene glycol：ＰＥＧ）と塩化物イオンおよび／またはＳＰＳ（BiS(3-sulfopropyl)disulfide）との混液、ＭＰＳＡ、および／または、ラウリル硫酸ナトリウムといった、抑制剤および／またはレベラ（leveler）および／または促進剤を含んでいることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記陽極材を、電気めっき法、無電解めっき法、浸漬めっき法、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、パウダーコーティング、化学グラフト法、電子グラフト法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法を用いて、前記絶縁パターン層の空洞内の前記導電電極層上に配置することを特徴とする請求項１〜３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記分離工程ｄ）を、前記基板を所定の位置に保持し、前記主電極を前記基板表面に直交する方向に移動させることによって、または前記主電極を所定の位置に保持し、前記基板を前記主電極表面に直交する方向に移動させることによって、または分離が容易となるように平行度の低い方法で、またはそれらの組み合わせによって行うことを特徴とする請求項１〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記シード層を除去する工程ｅ）を、ウェットエッチング、ドライエッチング、電気化学エッチング、またはそれらの組み合わせによって行うことを特徴とする請求項１〜３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記シード層、バリア／キャッピング層および／または構造層の全面またはほぼ全面を覆う保護コーティングを設ける工程と、
前記保護コーティングに異方性エッチングを施して、前記構造の側壁に保護層を残しつつ前記構造間の前記シード層、バリア／キャッピング層および／または構造層の上端部を露出させる工程と、
前記構造間の前記シード層および／またはバリア／キャッピング層を除去する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記材料層は、誘電体からなる少なくとも１つの層であり、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、パウダーコーティング法、ディップコーティング法、ローラーコーティング法、スパッタリング法、ＰＶＤ、ＣＶＤ、プラズマ化学気相成長法（plasma-enhanced chemical vapor deposition：ＰＥＣＶＤ）、電着法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により設けられることを特徴とする請求項１、２、６、または７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記材料層は、金属からなる少なくとも１つの層であり、電着法、ＭＯＣＶＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、スパッタリング法、無電解めっき法、浸漬堆積法、電子グラフト法、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された方法により形成されることを特徴とする請求項１〜４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記材料を堆積する工程ｆ）の前にエッチングストップ層を前記構造上に配置する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記材料層は、多孔性ｌｏｗ−ｋ誘電体であり、前記材料層上にさらに材料層を設ける前に、孔の密閉処理を行うことを特徴とする請求項１〜４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記工程ｈ）の前に、構造層を形成する工程をさらに含み、該工程は、リソグラフィ法、電着等の堆積法、無電解めっき法、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより形成されることを特徴とする請求項１〜４３のいずれか１項に記載の方法。