JP2020136567A - Formation method of penetration hole and manufacturing method of electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属触媒エッチングを利用して半導体基板に貫通孔を形成する方法及び電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of forming through holes in a semiconductor substrate by utilizing metal catalyst etching and a method of manufacturing an electronic device.
特許文献1には、金属アシスト化学エッチング(Metal-Assisted Chemical Etching)の手法が記載されている。また、特許文献2には、金属アシスト化学エッチング(MACE)における基本的な課題が記載されている。
しかしながら、特許文献2には、触媒金属膜とシリコンの界面にまでエッチング液の浸透による交換が困難になり、触媒金属の縁端しかエッチングできなくなるため、金属パターン内に微細な穴パターンを形成する事でこの問題を解決しようとする試みが記載されている。しかし、非常に微細なフォトリソ加工が必要になるため、i線ステッパーや電子線描画装置が必要となり、投資が非常に大きくなり実用的でない等の課題がある。
However, in
上記課題を解決するための本発明に係る貫通孔の形成方法は、貫通孔を形成する基板において、前記基板の一面のエッチング対象領域に触媒膜を形成する工程と、前記触媒膜が形成された状態の前記基板をエッチング液と接触させて前記基板の前記触媒膜と接する領域をエッチングする工程と、を有し、前記エッチング対象領域の平面視における外形形状は、前記貫通孔の平面視における外形形状に対応し、前記エッチング対象領域の平面視における全体形状は、前記貫通孔の平面視における全体形状と異なる形状である、ことを特徴とする。 The method for forming a through hole according to the present invention for solving the above problems includes a step of forming a catalyst film in an etching target region on one surface of the substrate and the catalyst film being formed on the substrate for forming the through hole. A step of contacting the substrate in a state with an etching solution to etch a region of the substrate in contact with the catalyst film is provided, and the outer shape of the etching target region in a plan view is the outer shape of the through hole in a plan view. Corresponding to the shape, the overall shape of the etching target region in a plan view is different from the overall shape of the through hole in a plan view.
最初に、本発明について概略的に説明する。
上記課題を解決するための本発明の第1の態様の貫通孔の形成方法は、貫通孔を形成する基板において、前記基板の一面のエッチング対象領域に触媒膜を形成する工程と、前記触媒膜が形成された状態の前記基板をエッチング液と接触させて前記基板の前記触媒膜と接する領域をエッチングする工程と、を有し、前記エッチング対象領域の平面視における外形形状は、前記貫通孔の平面視における外形形状に対応し、前記エッチング対象領域の平面視における全体形状は、前記貫通孔の平面視における全体形状と異なる形状である、ことを特徴とする。
First, the present invention will be described schematically.
The method for forming a through hole according to the first aspect of the present invention for solving the above problems is a step of forming a catalyst film in an etching target region on one surface of the substrate in a substrate for forming the through hole, and the catalyst film. The substrate is brought into contact with the etching solution to etch the region of the substrate in contact with the catalyst film, and the outer shape of the etching target region in a plan view is the through hole. Corresponding to the outer shape in the plan view, the overall shape of the etching target region in the plan view is different from the overall shape of the through hole in the plan view.
ここで、「前記基板の前記触媒膜と接する領域」における「接する領域」とは、厳密に両者が接触している部分に限らず、その周囲の非接触の部分も触媒によるエッチングが行われるので、その非接触でエッチングが行われる領域まで含む意味で本願明細書では使われている。
また、「前記エッチング対象領域の平面視における外形形状は、前記貫通孔の平面視における外形形状に対応し」における「貫通孔の平面視における外形形状に対応」とは、前記エッチング対象領域の平面視における外形形状が、貫通孔の全体形状ではなく、貫通孔の外周部分が作る形状、言い換えると「外周形状」と、形状及びサイズにおいて対応することを意味する。
Here, the "contact region" in the "region in contact with the catalyst film of the substrate" is not limited to the portion in which the two are strictly in contact, and the non-contact portion around the region is also etched by the catalyst. , It is used in the present specification in the sense that it includes a region where etching is performed in a non-contact manner.
Further, "corresponding to the outer shape of the through hole in the plan view" in "the outer shape of the etching target region in the plan view corresponds to the outer shape of the through hole in the plan view" means the plane of the etching target region. It means that the outer shape in view corresponds not to the overall shape of the through hole but to the shape formed by the outer peripheral portion of the through hole, in other words, the "outer circumference shape" in shape and size.
本態様によれば、前記エッチング対象領域に形成される触媒膜の外形形状は、前記貫通孔の平面視における外形形状、或いは外周形状に対応し、前記エッチング対象領域に形成される触媒膜の全体形状は、前記貫通孔の平面視における全体形状と異なる形状になる。このように、触媒膜の全体形状を、前記貫通孔の全体形状とは異なる形状にすることで、前記貫通孔の外周部の形状に対応する縁取り形状にすることが可能である。前記触媒膜の全体形状を縁取り形状にすることで、触媒膜自体の形成が容易になる。
また、当該縁取り形状の触媒膜の方が、縁取り形状ではなく前記貫通孔に対応する部分の全体を覆うように触媒膜を形成する構造よりも、エッチング液を行き渡らせるべき範囲、則ち面積が少なくて足り、更にエッチング対象領域へのエッチング液の浸透による液交換が容易になる。
更に、当該縁取り形状の触媒膜によって周囲が囲われている部分は、エッチングはしないので残存することになるが、その周囲の前記縁取り形状の部分のエッチングが終了すれば、前記基板と分離状態になる。この分離状態になることで、基板から容易に除くことができ、以って貫通孔を容易に形成することができる。
According to this aspect, the outer shape of the catalyst film formed in the etching target region corresponds to the outer shape or the outer peripheral shape of the through hole in a plan view, and the entire catalyst film formed in the etching target region is formed. The shape is different from the overall shape of the through hole in a plan view. In this way, by making the overall shape of the catalyst membrane different from the overall shape of the through hole, it is possible to make the edging shape corresponding to the shape of the outer peripheral portion of the through hole. By making the entire shape of the catalyst membrane a border shape, the formation of the catalyst membrane itself becomes easy.
Further, the catalyst film having the edging shape has a range in which the etching solution should be distributed, that is, an area, rather than a structure in which the catalyst film is formed so as to cover the entire portion corresponding to the through hole instead of the edging shape. The amount is small, and the liquid exchange is facilitated by permeating the etching liquid into the etching target area.
Further, the portion surrounded by the edging-shaped catalyst film is not etched and remains, but when the etching of the edging-shaped portion around the portion is completed, the portion is separated from the substrate. Become. In this separated state, it can be easily removed from the substrate, and thus a through hole can be easily formed.
本発明に係る第2の態様は、第1の態様において、前記エッチング対象領域に形成された前記触媒膜の平面視における全体形状は環形状である、ことを特徴とする。
ここで、「環形状」とは、円形や楕円形に限定されず、四角形等の多角形、十字の枠形等の縁取り形状を含み、内側を周囲から囲う囲い枠としての縁取り形状を意味する。
A second aspect according to the present invention is characterized in that, in the first aspect, the overall shape of the catalyst film formed in the etching target region in a plan view is a ring shape.
Here, the "ring shape" is not limited to a circular shape or an elliptical shape, but includes a edging shape such as a polygon such as a quadrangle or a cross frame shape, and means a edging shape as a surrounding frame that surrounds the inside from the periphery. ..
本態様によれば、前記触媒膜の平面視における全体形状は環形状であるので、構造簡単にして第1の態様の前記作用効果を得ることができる。 According to this aspect, since the overall shape of the catalyst membrane in a plan view is a ring shape, the above-mentioned action effect of the first aspect can be obtained by simplifying the structure.
本発明の第3の態様の貫通孔の形成方法は、貫通孔を形成する基板において、前記貫通孔の平面視における外形形状に対応する環形状の触媒膜を形成し、前記触媒膜を有する状態の前記基板をエッチング液と接触させ、前記基板が前記触媒膜と接するエッチング対象領域でエッチング反応を進行させて、前記環形状の触媒膜を前記基板の前記触媒膜が形成された面から前記触媒膜が形成された面とは反対側の面に向けて移動させてエッチング体積より大きい体積の前記貫通孔を形成する、ことを特徴とする。
ここで「エッチング体積」とは、エッチング液によるエッチングにより除去された部分の体積を意味する。そして、「エッチング体積より大きい体積の前記貫通孔」とは文字通り貫通孔の体積は前記エッチング体積より大きいことを意味する。
The method for forming a through hole according to a third aspect of the present invention is a state in which a ring-shaped catalyst film corresponding to the outer shape of the through hole in a plan view is formed on the substrate on which the through hole is formed, and the catalyst film is provided. The substrate is brought into contact with the etching solution, the etching reaction is allowed to proceed in the etching target region where the substrate is in contact with the catalyst film, and the ring-shaped catalyst film is formed from the surface of the substrate on which the catalyst film is formed. It is characterized in that the through hole having a volume larger than the etching volume is formed by moving the film toward a surface opposite to the surface on which the film is formed.
Here, the "etching volume" means the volume of the portion removed by etching with an etching solution. And, "the through hole having a volume larger than the etching volume" literally means that the volume of the through hole is larger than the etching volume.
本態様によれば、エッチングにより貫通孔を形成する基板の表面に前記貫通孔の平面視における外形形状或いは外周形状に対応する環形状の触媒膜を形成し、前記環形状の触媒膜を前記基板の表面から裏面に向けて移動させてエッチング体積より大きい体積の前記貫通孔を形成するので、構造簡単にして第1の態様と同様の前記作用効果を得ることができる。 According to this aspect, a ring-shaped catalyst film corresponding to the outer shape or outer peripheral shape of the through hole in a plan view is formed on the surface of a substrate on which a through hole is formed by etching, and the ring-shaped catalyst film is formed on the substrate. Since the through hole having a volume larger than the etching volume is formed by moving from the front surface to the back surface of the above, the structure can be simplified and the same effect as in the first aspect can be obtained.
本発明に係る第4の態様は、第2の態様又は第3の態様において、前記環形状を成す前記触媒膜の線幅は、1μm以上10μm以下である、ことを特徴とする。 A fourth aspect according to the present invention is characterized in that, in the second or third aspect, the line width of the catalyst membrane forming the ring shape is 1 μm or more and 10 μm or less.
本態様によれば、前記環形状を成す前記触媒膜の線幅は、1μm以上10μm以下であるので、前記触媒膜の環形状は、その形状を留めた状態でエッチング反応を進行させることができる。また、エッチング対象領域へのエッチング液の浸透による液交換が容易になる。 According to this aspect, since the line width of the catalyst membrane forming the ring shape is 1 μm or more and 10 μm or less, the ring shape of the catalyst membrane can allow the etching reaction to proceed while maintaining the shape. .. In addition, liquid exchange by permeating the etching liquid into the etching target region becomes easy.
本発明に係る第5の態様は、第1の態様から第4の態様のいずれか一つの態様において、前記触媒膜の膜厚は、5nm以上100nm以下である、ことを特徴とする。 A fifth aspect according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourth aspects, the film thickness of the catalyst membrane is 5 nm or more and 100 nm or less.
本態様によれば、前記触媒膜の膜厚は、5nm以上100nm以下である。即ち前記膜厚は薄過ぎず厚過ぎない。触媒膜の膜厚が薄過ぎると島状組織で存在する状態に近い状態になって基板に微細孔を形成するだけで、エッチング対象領域に対するエッチングを行えなくなる虞がある。しかし、本態様によりその虞を低減することができる。また、厚すぎると膜の応力により膜が丸まったり、変形したりして、所望形状を作る事が出来なくなる事があるので、エッチング反応が遅くなる虞があるが、本態様によりその虞を低減することができる。 According to this aspect, the film thickness of the catalyst membrane is 5 nm or more and 100 nm or less. That is, the film thickness is neither too thin nor too thick. If the film thickness of the catalyst film is too thin, it will be in a state close to the state where it exists in an island-like structure, and only micropores are formed on the substrate, and there is a possibility that etching of the etching target region cannot be performed. However, this aspect can reduce the risk. Further, if the thickness is too thick, the film may be curled or deformed due to the stress of the film, and the desired shape may not be formed. Therefore, the etching reaction may be slowed down, but this possibility is reduced by this embodiment. can do.
本発明に係る第6の態様は、第1の態様から第5の態様のいずれか一つの態様において、前記触媒膜の形成に先行して、前記基板の前記一面に前記エッチング対象領域を開口させてマスクを形成する工程を有し、前記マスクの形成に用いられるレジストはネガ型である、ことを特徴とする。 In a sixth aspect according to the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the etching target region is opened on the one surface of the substrate prior to the formation of the catalyst film. It has a step of forming a mask, and the resist used for forming the mask is a negative type.
本態様によれば、前記マスクの形成に用いられるレジストはネガ型であるので、前記開口を有するマスクをフォトリソグラフィによって基板表面に形成する際に、露光機の露光量を調整することで、光の回り込みを利用して狙いとする線幅に対応する開口を容易に形成することができる。 According to this aspect, since the resist used for forming the mask is a negative type, when the mask having the aperture is formed on the substrate surface by photolithography, the exposure amount of the exposure machine is adjusted to obtain light. It is possible to easily form an opening corresponding to the target line width by utilizing the wraparound of.
本発明に係る第7の態様は、第1の態様から第6の態様のいずれか一つの態様において、前記触媒膜の形成に先行して、前記基板の前記一面に前記エッチング対象領域を開口させてマスクを形成する工程を有し、前記マスクは2層以上形成し、前記開口は、前記エッチング対象領域側から前記マスクの開口側に向かって側面視でオーバーハング形状にする、ことを特徴とする。 In a seventh aspect according to the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the etching target region is opened on the one surface of the substrate prior to the formation of the catalyst film. The mask is formed in two or more layers, and the opening is formed into an overhang shape in a side view from the etching target region side toward the opening side of the mask. To do.
本態様によれば、前記開口は、前記エッチング対象領域側から前記マスクの開口側に向かって側面視でオーバーハング形状にするので、前記触媒膜を形成する際に、基板表面とマスクとの間における該触媒膜の連続性を切ることができる。これにより、触媒膜をエッチング対象領域に精度よく設けることができる。 According to this aspect, since the opening has an overhang shape in a side view from the etching target region side toward the opening side of the mask, when the catalyst film is formed, the space between the substrate surface and the mask is formed. The continuity of the catalyst membrane in the above can be cut. As a result, the catalyst film can be accurately provided in the etching target region.
本発明の第8の態様は、貫通孔を有する前記基板の前記一面に設けられた第一の配線と、前記基板の前記一面とは反対側の面に設けられた第二の配線と、を有する電子デバイスの製造方法であって、第1の態様から第7の態様のいずれか一つの態様の貫通孔の形成方法で形成される、ことを特徴とする。 An eighth aspect of the present invention is to provide a first wiring provided on the one surface of the substrate having a through hole and a second wiring provided on a surface opposite to the one surface of the substrate. It is a method for manufacturing an electronic device to have, characterized in that it is formed by the method for forming a through hole in any one of the first to seventh aspects.
本態様によれば、貫通孔を有し、一面と他面に配線が設けられている電子デバイスを容易に製造することができる。 According to this aspect, it is possible to easily manufacture an electronic device having a through hole and having wiring on one side and the other side.
続いて、実施形態1と実施形態2と実施形態3の三つの実施形態を例にとって、本発明の実施例に係る貫通孔の形成方法及び電子デバイスの製造方法について参照図面を参照しながら詳細に説明する。
尚、以下の説明では、最初に図6に基づいて本発明の実施例に係る貫通孔の形成方法の基本的内容について説明する。次に、図1〜図4に表す本発明の実施例に係るエッチング対象領域と貫通孔の全体形状の関係を、図5に表す従来列によるエッチング対象領域と貫通孔の全体形状の関係と比較して具体的に説明する。
Subsequently, taking the three embodiments of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment as examples, the method of forming the through hole and the method of manufacturing the electronic device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the reference drawings. explain.
In the following description, first, the basic contents of the method for forming a through hole according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Next, the relationship between the etching target region and the overall shape of the through hole according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 is compared with the relationship between the etching target region and the overall shape of the through hole according to the conventional row shown in FIG. I will explain in detail.
次に、図6に基づいて本発明の実施形態1に係る貫通孔の形成方法の具体的内容を貫通孔の形成の過程に従って具体的に説明する。続いて、図7に基づいて本発明の実施形態1に従って形成した貫通孔の試験内容と試験結果について説明し、本発明の実施形態1に係る貫通孔の形成方法の作用、効果に言及する。
次に、図8に基づいて本発明の実施形態2に係る貫通孔の形成方法の具体的内容を、貫通孔の形成の過程に従って実施形態1との相違点を中心に具体的に説明し、その作用、効果に言及する。更に、図9に基づいて本発明の実施形態3に係る電子デバイスの製造方法の具体的内容について説明する。最後に、これら三つの実施形態とは部分的構成を異にする本発明の貫通孔の形成方法及び電子デバイスの製造方法の他の実施形態について簡単に説明する。
Next, the specific contents of the method for forming a through hole according to the first embodiment of the present invention will be specifically described according to the process of forming the through hole based on FIG. Subsequently, the test contents and test results of the through hole formed according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7, and the action and effect of the through hole forming method according to the first embodiment of the present invention will be referred to.
Next, the specific contents of the method for forming a through hole according to the second embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. 8, focusing on the differences from the first embodiment according to the process of forming the through hole. The action and effect are mentioned. Further, a specific content of the method for manufacturing an electronic device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Finally, another embodiment of the method for forming a through hole and the method for manufacturing an electronic device of the present invention, which are partially different from these three embodiments, will be briefly described.
[実施形態1]
(1)貫通孔の形成方法の基本的内容(図1、図6参照)
本実施形態の貫通孔の形成方法は、エッチングにより貫通孔3を形成する基板1の表面1aであってエッチング対象領域5に触媒膜7を形成する工程(以下形成工程という)P2と、触媒膜7が形成された状態の基板1をエッチング液と接触させて基板1の触媒膜7と接する領域8をエッチングする工程(以下、エッチング工程という)P4と、を有することによって構成されている。
そして、本実施形態では、エッチング対象領域5の外形形状11が貫通孔3の平面視における外形形状(外周形状)17に対応して同じ形状及び同じサイズに形成されている。更に、エッチング対象領域5の全体形状9は、貫通孔3の平面視における全体形状15と別の形状、即ち、形状とサイズのいずれか一方または双方が異なる形状に形成されている。
[Embodiment 1]
(1) Basic contents of the method of forming a through hole (see FIGS. 1 and 6)
The method for forming the through hole of the present embodiment is a step (hereinafter referred to as a forming step) P2 of forming the
Then, in the present embodiment, the
具体的には、本実施形態ではエッチング対象領域5に形成された触媒膜7の平面視における全体形状9は環形状に形成されている。これによりエッチング対象領域5の全体形状9は、エッチング対象領域5の外周形状11とエッチング対象領域5の内周形状13とから構成されている。
一方、貫通孔3の全体形状15は、前述したように貫通孔3の外形形状17のみによって構成されている。
Specifically, in the present embodiment, the
On the other hand, the
(2)エッチング対象領域の全体形状と貫通孔の全体形状の関係(図1〜図5参照)
次に、図1〜図4に表す本実施形態のエッチング対象領域5の全体形状9と貫通孔3の全体形状15の関係を、図5に表す従来例によるエッチング対象領域105の全体形状109と貫通孔103の全体形状115の関係と比較して具体的に説明する。
本実施形態では、エッチング対象領域5の全体形状9として環形状の種々の形状が採用可能である。例えば、図1に表すような円環状のもの、図2に表すような矩形枠状のもの、図3に表すような十字枠状のもの、或いは図4に表すような五角形等の多角形枠状のもの等を、エッチング対象領域5の全体形状9として採用することが可能である。
(2) Relationship between the overall shape of the etching target area and the overall shape of the through hole (see FIGS. 1 to 5)
Next, the relationship between the
In the present embodiment, various ring-shaped shapes can be adopted as the
そして、これらのエッチング対象領域5の全体形状9は、外周形状11が、それぞれ円形、矩形、十字形或いは五角形等の多角形になっており、内周形状13が、それぞれ外周形状11より後述する触媒膜7の綿幅W分、一回り小さな円形、矩形、十字形或いは五角形等の多角形に形成されている。
一方、このようなエッチング対象領域5によって形成される貫通孔3の全体形状15は、エッチング対象領域5の外周形状11と同じ形状及び同じサイズの、それぞれ円形、矩形、十字形或いは五角形等の多角形の外形形状17によって構成されている。
In the
On the other hand, the
これに対して、従来例では、エッチング対象領域105の全体形状109が例えば図5に表すような円形の外形形状111のみによって構成されており、このようなエッチング対象領域105によって形成される貫通孔103の全体形状115は、エッチング対象領域105の全体形状109と同じ形状及び同じサイズの例えば円形の外形形状117になる。
即ち、本実施形態と従来例の基本的な違いは、従来例では、貫通孔103を形成するに当たって貫通孔103の全体形状115のすべてをエッチング対象領域105にしているのに対して、本実施形態では、貫通孔3の全体形状115の外周側の一部の範囲をエッチング対象領域5としている点である。しかし、形成した貫通孔3、103の最終形状は、図1及び図5に表すように同じ形状及びサイズの外形形状17、117となる。
On the other hand, in the conventional example, the
That is, the basic difference between the present embodiment and the conventional example is that in the conventional example, when the through
(3)貫通孔の形成方法の具体的内容(図6参照)
次に、図6に基づいて本発明の実施形態1に係る貫通孔の形成方法の具体的内容を貫通孔3の形成の過程に従って具体的に説明する。
本実施形態に係る貫通孔の形成方法は、前述したように環形状の触媒膜7を形成する形成工程P2と、基板1をエッチング液と接触させるエッチング工程P4と、を備えている。そして、前述した説明ではエッチング対象領域5と貫通孔3の違いをそれぞれ全体形状の視点から説明したが、それぞれの体積Vの視点から説明すると以下の通りとなる。
(3) Specific contents of the method of forming a through hole (see FIG. 6)
Next, the specific contents of the method for forming a through hole according to the first embodiment of the present invention will be specifically described according to the process of forming the through
The method for forming the through hole according to the present embodiment includes a forming step P2 for forming the ring-shaped
即ち、本実施形態では、エッチング工程P4において、基板1の触媒膜7と接するエッチング対象領域5でエッチング反応を進行させることによって、環形状の触媒膜7を基板1の表面1aから裏面1bに向けて移動させてエッチング体積V1より大きい体積V2の貫通孔3を形成する。
即ち、貫通孔3の体積V2には、円環状のエッチング体積V1に加えてエッチング体積V1内方の、脱落して取り除かれる脱落部6の体積V3が含まれており、V2=V1+V3の関係になっている。
That is, in the present embodiment, in the etching step P4, the ring-shaped
That is, the volume V2 of the through
また、本実施形態に係る貫通孔の形成方法は、形成工程P2に先行して、基板1の表面1aにエッチング対象領域5を開口させてマスク19を形成するマスク形成工程P1が設けられており、形成工程P2の後工程として形成したマスク19を取り除くマスク除去工程P3が設けられている。
そして、マスク形成工程P1では、露光により感光した部分が配線パターン31になるネガ型によって一例として構成されるレジスト膜21が形成される。以下これら4つの工程の内容を具体的に説明する。
Further, in the method for forming a through hole according to the present embodiment, a mask forming step P1 for forming a
Then, in the mask forming step P1, a resist
(A)マスク形成工程
マスク形成工程P1は、基板1の表面1aにレジスト膜21によって構成される一層のマスク19を形成する工程である。
具体的には、シリコンウェハ基材等によって構成される基板1の表面1aに感光材料であるレジストを塗布し、形成する貫通孔3の外形形状17を縁取るようにその外周部に所定線幅Wのパターン孔33が形成されたネガ型のレジスト膜21を形成する。
(A) Mask forming step The mask forming step P1 is a step of forming a layer of
Specifically, a resist, which is a photosensitive material, is applied to the
レジスト膜21に形成されるパターン孔33の線幅Wは、できる限り細い方が望ましく、その寸法は基板1に貫通孔3を穿ける穿孔装置、特に露光機の解像度によるところが大きい。また、本実施形態ではネガ型のレジスト膜21を使用しているので、露光量をオーバー露光にすることで光の回り込みによる効果が期待でき、これにより露光機の解像度以上の細い線幅Wの環形状の貫通孔3が形成できるようになる。
レジスト膜21のパターン孔33の線幅Wとしては、1μm以上の10μm以下、望ましくは1μm以上4μm以下に設定する。これにより、次工程の形成工程P2で形成される環形状の触媒膜7の線幅W(レジスト膜21のパターン孔33の線幅Wと同一の符号を使用する)も、1μm以上10μm以下、望ましくは1μm以上4μm以下になる。
The line width W of the
The line width W of the
(B)形成工程
形成工程P2は、基板1の表面1aのエッチング対象領域5に触媒膜7を形成する工程である。
具体的には、触媒活性な極薄金属、例えば金(Au)等をマスク19として機能するレジスト膜21の上から形成することでエッチング対象領域5に金(Au)等を材料とする触媒膜7を形成する。尚、触媒膜7の形成に当たっては、スパッタ、蒸着等の乾式形成でもよいし、置換めっきや無電解めっき等の湿式形成であってもよい。
(B) Forming Step The forming step P2 is a step of forming the
Specifically, by forming a catalytically active ultrathin metal such as gold (Au) on the resist
触媒膜7の膜厚Tは、形成方式や膜質にもよるが5nm以上の100nm以下が適当であり、望ましくは10nm以上50nmに設定する。因みに、触媒膜7の膜厚Tが100nmより厚膜になると、後述するエッチング工程P4でのエッチング速度が非常に遅くなって実用性が低くなる。一方、触媒膜7の膜厚Tが5nm未満の薄膜になると、触媒膜7は、島状組織で存在し、基板1に微細孔を穿けるだけに留まり、所望の形状の貫通孔3を形成できなくなってしまう。そこで、本実施形態では触媒膜7の膜厚Tを一例として約18nmに設定しており、これにより触媒膜7は島状組織から発展して網目状組織になり、数多くの空隙が存在して良好なエッチング反応が期待できるようになる。
The film thickness T of the
(C)マスク除去工程
マスク除去工程P3は、触媒膜7の形成後、基板1の表面1aからマスク19を取り除く工程である。
具体的には、レジスト膜21を剥離することによって本工程P3は実行されるが、レジスト膜21の剥離はできる限り低温の環境で行うことが望ましいため、本実施形態ではN―メチル―2−ピロリドン溶液を50℃に加熱して使用後、イソプロパノールに浸漬し、置換した後に純水により水洗いし、乾燥することでレジスト膜21の剥離を行った。
(C) Mask Removal Step The mask removing step P3 is a step of removing the
Specifically, although the present step P3 is executed by peeling the resist
(D)エッチング工程
エッチング工程P4は、触媒膜7が形成されマスク19が除去された状態の基板1をエッチング液と接触させて基板1の触媒膜7と接する領域8をエッチングする工程である。
具体的には、貴金属を触媒として使用する金属アシスト化学エッチング(MACE)による手法が採用でき、一例として金(Au)膜によって形成される触媒膜7が形成された基板1をフッ酸水溶液であるHF水溶液に過酸化水素水等の酸化剤を混合したエッチング液に浸漬することでエッチングを実行する。
(D) Etching Step The etching step P4 is a step of bringing the
Specifically, a method by metal-assisted chemical etching (MACE) using a noble metal as a catalyst can be adopted. As an example, the
尚、エッチングはHFや過酸化水素水等の揮発を防ぐために、室温(20℃)から50℃までの範囲の温度で行うことが望ましい。また、エッチング深さDが90μmのエッチングを行う場合のエッチング時間は約2時間であり、更に、エッチング時間を長くすることでエッチング深さDが90μmより大きなエッチングも可能になる。
MACEによるエッチングにより、エッチングの進行に伴って触媒膜7は垂直に移動する。これにより、基板1には表面1aから裏面1bに貫通する環形状のエッチング孔35が形成されろ、更にメガソニック等の衝撃を与える、或いはエッチング後の水洗時に水流を当てること等により、エッチング孔35の内方に留まっている基板1の脱落部6が脱落し、前記所定形状の貫通孔3が形成される。
It is desirable that the etching is performed at a temperature in the range of room temperature (20 ° C.) to 50 ° C. in order to prevent volatilization of HF, hydrogen peroxide solution, and the like. Further, when etching with an etching depth D of 90 μm is performed, the etching time is about 2 hours, and further, by lengthening the etching time, etching with an etching depth D of more than 90 μm becomes possible.
Due to etching by MACE, the
(4)貫通孔の試験内容と試験結果(図7参照)
図7は、室温が23℃の条件で基板1を平置きし、直径Aが20μmの平面視円形の貫通孔3を穿けるために線幅Wが4μmの触媒膜7を使用して2時間エッチングした時の顕微鏡による基板1の断面画像を表している。
この断面画像では、エッチング深さD=90.5μmに達しており、容易に垂直方向にエッチング深さD=90μmのエッチングが可能であることが推測される。尚、エッチングを行う向きは、基板1を平置きして垂直方向にエッチングを進行させる形態に限らず、基板1を縦置きして水平方向にエッチングを進行させる形態を採用することも可能である。
(4) Through-hole test content and test results (see Fig. 7)
In FIG. 7, the
In this cross-sectional image, the etching depth D = 90.5 μm is reached, and it is presumed that etching with an etching depth D = 90 μm is easily possible in the vertical direction. The direction of etching is not limited to the form in which the
そして、このようにして構成される本実施形態による貫通孔の形成方法によれば、形成する貫通孔3の開口面積S1よりも小さな面積S2の環形状のエッチング対象領域5に対してエッチングを行うことで、触媒金属である金(Au)等と基板1との界面に対するエッチング液の交換が容易になって、エッチング速度の高速化が図られるようになる。
また、ネガ型のレジスト膜21の採用と、前述した線幅Wと膜厚Tの触媒膜7の採用とによって、基板1に微細な貫通孔3を精度良く形成して所望の形状の配線パターン31を容易に形成することが可能になる。更に、本実施形態に係る貫通孔の形成方法によれば、低価格の露光機を使用して貫通孔3が形成できるから、設備コストを低く抑えて高精度の貫通孔3を形成することが可能になる。
Then, according to the method for forming a through hole according to the present embodiment configured in this way, etching is performed on the ring-shaped
Further, by adopting the negative type resist
[実施形態2]
(1)貫通孔の形成方法の具体的内容(図8参照)
実施形態2に係る貫通孔の形成方法では、2層以上の層から成るマスク19を使用し、各層に形成する開口37、38の大きさを変えることによって、エッチング対象領域5側(マスク19のパターン孔33の開口終了側)からマスク19の開口側(マスク19のパターン孔33の開口開始側)に向って側面視でオーバーハング形状になるパターン孔33を有するマスク19が使用されている。
これに伴って、マスク形成工程P1が複数の工程に細分化されており、マスク除去工程P3の内容も実施形態1の貫通孔の形成方法の内容と一部相違した構成になっている。尚、その他の工程の内容については、基本的に実施形態1と同様であるので、ここでは実施形態1と相違する実施形態2特有の内容を中心にして説明する。
[Embodiment 2]
(1) Specific contents of the method of forming a through hole (see FIG. 8)
In the method for forming through holes according to the second embodiment, a
Along with this, the mask forming step P1 is subdivided into a plurality of steps, and the content of the mask removing step P3 is also partially different from the content of the through hole forming method of the first embodiment. Since the contents of the other steps are basically the same as those of the first embodiment, the contents specific to the second embodiment, which are different from the first embodiment, will be mainly described here.
レジスト膜21を使用したレジストパターニングでは、金(Au)等を使用して蒸着後、レジスト膜21を剥離する場合、レジスト膜21に形成するパターン孔33は、逆台形や逆円錐台形等のオーバーハング形状にすることが望ましい。しかし、前述したように線幅Wの小さなパターン孔33を形成するレジスト膜21では、そのようなレジスト膜21を形成することが困難なため、例えばウェットエッチングによりパターニングが可能な別の膜を用意し、この膜とレジスト膜21とを組み合わせた多層構造のマスク19を形成して使用する。
具体的には、マスク形成工程P1を補助膜形成工程P11とレジスト膜形成工程P12とパターン孔形成工程P13の三つの工程に分けて多層構造のマスク19を形成する。
In resist patterning using the resist
Specifically, the mask forming step P1 is divided into three steps of an auxiliary film forming step P11, a resist film forming step P12, and a pattern hole forming step P13 to form a
(A)補助膜形成工程
補助膜形成工程P11は、レジスト膜21に組み合わせてマスク19として使用する補助膜22を形成する工程である。
具体的には、一例としてSiO2を材料とした補助膜22を基板1の表面1aに一例として0.5μmの厚さで形成することで基板1上に補助膜22を形成する。尚、補助膜22の形成に当たっては、一例として熱酸化や化学蒸着(CVD)或いは高エネルギーのイオン粒子を照射し、衝突させて薄膜を形成するスパッタリング等の手法が採用可能である。
(A) Auxiliary film forming step The auxiliary film forming step P11 is a step of forming an
Specifically, as an example, the
(B)レジスト膜形成工程
レジスト膜形成工程P12は、補助膜形成工程P11によって基板1aの表面に形成された補助膜22の上にレジスト膜21を形成する工程である。
尚、レジスト膜21には、パターン孔33の一部となる線幅W1の小さな開口37が形成されており、実施形態1で使用したネガ型のレジスト膜21と同様に形成される。
(B) Resist film forming step The resist film forming step P12 is a step of forming the resist
The resist
(C)パターン孔形成工程
パターン孔形成工程P13は、補助膜形成工程P11で形成した補助膜22にレジスト膜21の開口37の線幅W1よりも大きな線幅W2の開口38を形成することで、レジスト膜21の開口37と補助膜22の開口38とが組み合わさったオーバーハング形状のパターン孔33を形成する工程である。
具体的には、SiO2膜によって一例として構成される補助膜22に対して緩衝フッ酸溶液を作用させてウェットエッチングする。このときのエッチング時間を適正エッチング時間よりも長く設定することで、補助膜22の開口38の線幅W2が大きくなって、オーバーハング形状のパターン孔33が形成される。
(C) Pattern hole forming step In the pattern hole forming step P13, an
Specifically, a buffered hydrofluoric acid solution is allowed to act on the
因みに、マスク19のパターン孔33をオーバーハング形状にすることにより、基板1とレジスト膜21との間の金(Au)等の金属膜によって形成される触媒膜7の連続性を断ち切ることが可能になり、触媒膜7におけるエッチング対象領域5の全体形状を高精度に保つことが可能になる。
Incidentally, by forming the
(D)マスク除去工程
マスク除去工程P3は、実施形態1と同様、触媒膜7の形成後、基板1の表面1aからマスク19を取り除く工程である。ただし、本実施形態ではレジスト膜21と補助膜22によって構成される多層構造のマスク19が使用されていることから、除去する対象がレジスト膜21と補助膜22の2種類存在している。従って、レジスト膜21と補助膜22に対応した2種類の除去を実施する。
この場合、最初に補助膜22の表面に形成したレジスト膜21の除去を実施する。レジスト膜21の除去については実施形態1で述べたのと同様の手順で実施することが可能である。
(D) Mask Removal Step The mask removing step P3 is a step of removing the
In this case, first, the resist
一方、補助膜22の除去には、エッチング工程P4の中で実施する。即ち、エッチング工程P4では実施形態1の説明の中で説明したようにHF水溶液に過酸化水素水等の酸化剤を混合した溶液が使用されるため、基板1の表面1aに形成された補助膜22は、HFを含んだ前記エッチング液に反応して溶解消失する。
尚、本実施形態では、実施形態1で述べたエッチング時間より長い一例として約6時間、エッチングを実施する。
On the other hand, the removal of the
In this embodiment, the etching is performed for about 6 hours as an example, which is longer than the etching time described in the first embodiment.
(2)貫通孔の形成方法の作用、効果
そして、このようにして構成される本実施形態による貫通孔の形成方法によっても、実施形態1と同様の作用、効果が発揮されて、エッチング液の交換が容易になって、エッチング速度の高速化が図られるようになり、基板1に微細な貫通孔3を精度良く形成して所望の形状の配線パターン31を自由に形成することが可能になる。
更に、本実施形態によれば、マスク19のパターン孔33をオーバーハング形状にすることにより、基板1とレジスト膜21との間の触媒膜7の連続性を断ち切って、より一層、高精度な貫通孔3の形成が可能になる。
(2) Actions and effects of the through-hole forming method The same actions and effects as those of the first embodiment are also exhibited by the through-hole forming method according to the present embodiment configured in this manner, and the etching solution Replacement becomes easy, the etching rate can be increased, and fine through
Further, according to the present embodiment, by forming the
[実施形態3]
次に、実施形態3として、本実施形態の電子デバイスの製造方法について図9に基づいて説明する。この電子デバイスの製造方法は、貫通孔3を有する基板1の一面(例えば表面1a)に設けられた第一の配線23(配線パターン31A)と、基板1の他面(例えば裏面1b)に設けられた第2の配線25(配線パターン31B)と、を有する電子デバイス27の製造方法であって、貫通孔3は実施形態1または実施形態2に係る貫通孔の形成方法によって形成されていることを特徴としている。
[Embodiment 3]
Next, as the third embodiment, the method of manufacturing the electronic device of the present embodiment will be described with reference to FIG. The method for manufacturing this electronic device is to provide the first wiring 23 (
電子デバイス27としては、ICチップ、則ち半導体集積回路の微細な配線や素子などの配線パターン31が、その表面1aと裏面1bに格子状に規則正しく並べて配置されるシリコンウェハや、シリコンウェハから切り出されるICチップ、ICチップから作り出されるLSI、則ち大規模集積回路等の電子部品単体、或いはこれらの電子部品単体を組み合わせて作られるプリンター、スキャナー、液晶プロジェクター、或いはパーソナルコンピューター(PC)等に搭載される電子基板等、貫通穴構造が必要な各種電子回路部品全般が対象になる。
このような電子デバイス27には、図9に模式的に示すように、第1の配線23(配線パターン31A)と、第2の配線25(配線パターン31B)が基板1の表面1aと裏面1bに設けられており、これらの第1の配線23(配線パターン31A)と第2の配線25(配線パターン31B)を連絡するための貫通電極となる配線パターン31Cを形成する等の目的で貫通孔3が形成される。
As the
In such an
そして、このようにして、構成された電子デバイス27の基板1に貫通孔3を形成する手段として実施形態1または実施形態2に係る貫通孔の形成方法が用いられている。
従って、本実施形態の電子デバイスの製造方法においても、実施形態1または実施形態2の係る貫通孔の形成方法の作用、効果が発揮されて、高精度の電子デバイス27が効率良く製造できるようになる
Then, as a means for forming the through
Therefore, also in the method for manufacturing the electronic device of the present embodiment, the action and effect of the method for forming the through hole according to the first or second embodiment can be exhibited so that the high-precision
[他の実施形態]
本発明に係る貫通孔の形成方法及び電子デバイスの製造方法は、以上述べたような構成を有することを基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。
[Other Embodiments]
The method for forming a through hole and the method for manufacturing an electronic device according to the present invention are based on having the above-described configuration, but the partial configuration does not deviate from the gist of the present invention. Of course, it is possible to make changes or omissions.
例えば、エッチング対象領域5に形成される触媒膜7の外周形状11及び内周形状13は、図1〜図4に表す形状に限らず、楕円形、長円形でもよいし、コーナー部が面取りされた四角形や角丸四角形であってもよい。この他、星形やハート形、歯車形等の特殊形状やこれらの形状を複数組合わせた複合形状であってもよい。
また、基板1に形成する貫通孔3は、環形状のみによって構成される他、環形状に線形状やブロック形状等を組み合わせた複雑な形状の貫通孔3とすることも可能である。
For example, the outer
Further, the through
1…基板、1a…表面、1b…裏面、3…貫通孔、5…エッチング対象領域、
6…脱落部、7…触媒膜、8…(触媒膜と)接する領域、
9…(エッチング対象領域の)全体形状、
11…(エッチング対象領域の)外形形状(外周形状)、
13…(エッチング対象領域の)内周形状、15…(貫通孔の)全体形状、
17…(貫通孔の)外形形状、19…マスク、21…レジスト膜、22…補助膜、
23…第一の配線、25…第二の配線、27…電子デバイス、
31…配線パターン(配線)、33…パターン孔、35…エッチング孔、37…開口、
38…開口、P1…マスク形成工程、P2…形成工程、P3…マスク除去工程、
P4…エッチング工程、P11…補助膜形成工程、P12…レジスト膜形成工程、
P13…パターン孔形成工程、W…(触媒膜の)線幅、T…(触媒膜の)膜厚、
V…体積、D…エッチング深さ、A…直径、S…面積
1 ... Substrate, 1a ... Front surface, 1b ... Back surface, 3 ... Through hole, 5 ... Etching target area,
6 ... Dropped out part, 7 ... Catalyst membrane, 8 ... Region in contact (with catalyst membrane),
9 ... Overall shape (of the etching target area),
11 ... External shape (outer peripheral shape) (of the etching target area),
13 ... Inner circumference shape (of the etching target area), 15 ... Overall shape (of the through hole),
17 ... External shape (through hole), 19 ... Mask, 21 ... Resist film, 22 ... Auxiliary film,
23 ... 1st wiring, 25 ... 2nd wiring, 27 ... Electronic device,
31 ... Wiring pattern (wiring), 33 ... Pattern hole, 35 ... Etching hole, 37 ... Opening,
38 ... opening, P1 ... mask forming step, P2 ... forming step, P3 ... mask removing step,
P4 ... Etching step, P11 ... Auxiliary film forming step, P12 ... Resist film forming step,
P13 ... Pattern pore forming step, W ... Line width (of catalyst film), T ... Film thickness (of catalyst film),
V ... Volume, D ... Etching depth, A ... Diameter, S ... Area
Claims (8)
前記触媒膜が形成された状態の前記基板をエッチング液と接触させて前記基板の前記触媒膜と接する領域をエッチングする工程と、を有し、
前記エッチング対象領域の平面視における外形形状は、前記貫通孔の平面視における外形形状に対応し、
前記エッチング対象領域の平面視における全体形状は、前記貫通孔の平面視における全体形状と異なる形状である、ことを特徴とする貫通孔の形成方法。 In a substrate for forming a through hole, a step of forming a catalyst film in an etching target region on one surface of the substrate, and
It has a step of bringing the substrate in a state where the catalyst film is formed into contact with an etching solution and etching a region of the substrate in contact with the catalyst film.
The outer shape of the etching target region in a plan view corresponds to the outer shape of the through hole in a plan view.
A method for forming a through hole, characterized in that the overall shape of the etching target region in a plan view is different from the overall shape of the through hole in a plan view.
前記エッチング対象領域に形成された前記触媒膜の平面視における全体形状は環形状である、ことを特徴とする貫通孔の形成方法。 In the method for forming a through hole according to claim 1,
A method for forming a through hole, characterized in that the overall shape of the catalyst film formed in the etching target region in a plan view is a ring shape.
前記触媒膜を有する状態の前記基板をエッチング液と接触させ、
前記基板が前記触媒膜と接するエッチング対象領域でエッチング反応を進行させて、前記環形状の触媒膜を前記基板の前記触媒膜が形成された面から前記触媒膜が形成された面とは反対側の面に向けて移動させてエッチング体積より大きい体積の前記貫通孔を形成する、ことを特徴とする貫通孔の形成方法。 In the substrate on which the through hole is formed, a ring-shaped catalyst film corresponding to the outer shape of the through hole in a plan view is formed.
The substrate having the catalyst film is brought into contact with the etching solution to bring it into contact with the etching solution.
The etching reaction is allowed to proceed in the etching target region where the substrate is in contact with the catalyst film, and the ring-shaped catalyst film is formed from the surface of the substrate on which the catalyst film is formed to the side opposite to the surface on which the catalyst film is formed. A method for forming a through hole, which comprises moving the through hole toward the surface of the surface to form the through hole having a volume larger than the etching volume.
前記環形状を成す前記触媒膜の線幅は、1μm以上10μm以下である、ことを特徴とする貫通孔の形成方法。 In the method for forming a through hole according to claim 2 or 3.
A method for forming a through hole, wherein the line width of the catalyst membrane having a ring shape is 1 μm or more and 10 μm or less.
前記触媒膜の膜厚は、5nm以上100nm以下である、ことを特徴とする貫通孔の形成方法。 In the method for forming a through hole according to any one of claims 1 to 4.
A method for forming through holes, wherein the catalyst film has a film thickness of 5 nm or more and 100 nm or less.
前記触媒膜の形成に先行して、前記基板の前記一面に前記エッチング対象領域を開口させてマスクを形成する工程を有し、
前記マスクの形成に用いられるレジストはネガ型である、ことを特徴とする貫通孔の形成方法。 In the method for forming a through hole according to any one of claims 1 to 5,
Prior to the formation of the catalyst film, there is a step of opening the etching target region on the one surface of the substrate to form a mask.
A method for forming a through hole, characterized in that the resist used for forming the mask is a negative type.
前記触媒膜の形成に先行して、前記基板の前記一面に前記エッチング対象領域を開口させてマスクを形成する工程を有し、
前記マスクは2層以上形成し、
前記開口は、前記エッチング対象領域側から前記マスクの開口側に向かって側面視でオーバーハング形状にする、ことを特徴とする貫通孔の形成方法。 In the method for forming a through hole according to any one of claims 1 to 6,
Prior to the formation of the catalyst film, there is a step of opening the etching target region on the one surface of the substrate to form a mask.
The mask forms two or more layers and
A method for forming a through hole, wherein the opening has an overhang shape in a side view from the etching target region side toward the opening side of the mask.
前記基板の前記一面とは反対側の面に設けられた第二の配線と、を有する電子デバイスの製造方法であって、
前記貫通孔は請求項1から7のいずれか一項に記載された形成方法で形成される、ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。 A first wiring provided on the one surface of the substrate having a through hole, and
A method for manufacturing an electronic device having a second wiring provided on a surface opposite to the one surface of the substrate.
A method for manufacturing an electronic device, characterized in that the through hole is formed by the forming method according to any one of claims 1 to 7.
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