JP2023507177A - 電鋳方法 - Google Patents
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Abstract
金属構造体、特に隣接する外層から先端が突出している構造体を電鋳する方法。この方法は、第１の層を基板上に堆積し、続いて、前記基板に面する基板表面を有する中間構造体を形成するために、１つ又は複数の次の層を前記第１の層と部分的に重ねる段階と、次の段階として、前記中間構造体を前記基板から除去し、１つ又は複数のさらなる層を前記中間構造体の前記基板表面上に堆積する段階と、を含む。
Description
本発明は、金属構造体を形成するための電鋳方法に関する。
電鋳は、取り外し可能な基板上に１つ又は複数の金属層の生成物を形成するための電鋳方法である。基板は、カソードと電気的に接触している電解槽に配置される。アノードでは、堆積される金属のイオンが電解質に溶解する。これらのイオンは基板に流れ、そこで電子が補充され、中性金属分子の層として基板表面に堆積する。金属生成物が所望の厚さになると、それは基板から除去される。
典型的には、非導電性コーティングのパターンが、電鋳される構造体の幾何学的輪郭を画定する基板の部分に付けられる。このような非導電性コーティングは、通常、ＵＶ感受性フォトレジストコーティング材料を使用するフォトリソグラフィープロセスによって基板上に付けられる。フォトレジストは、例えば、スピンコーティングによって付けられ、均一な厚さの非常に滑らかな層を得ることができる。フォトレジストの部分は、例えば、レーザー直接イメージング（ＬＤＩ）を使用することによって、又は、フォトマスクを使用することによって、ＵＶ光に選択的に露光される。フォトレジストがポジ型フォトレジストの場合、露光された部分が除去される。フォトレジストがネガ型フォトレジストの場合、露光されていない部分が除去される。フォトレジストのパターン化されたコーティングは、基板上に残る。フォトレジストパターンを備えた導電性基板は、マンドレルを形成する。電鋳は、フォトレジストパターンでシールドされていない基板のセクションでのみ行われる。
米国特許出願公開第２００５／０２５３６０６号明細書には、千鳥状の層及び凹部を有する複雑な多層構造体を形成するための電着方法が開示されている。次の層を付ける前に、各層を平坦化する必要がある。
蘭国特許発明第１０３１２５９号明細書には、基板上に金属層を形成すること、及び、基板の除去後に構造体を支持する犠牲層を形成することを含む電鋳方法が開示されている。
本発明の目的は、より広い範囲の金属製品、特に１つ又は複数の内層が外層から突出している製品に使用できる電鋳方法を提供することである。
本発明の目的は、
－第１の層を基板上に堆積し、続いて、基板に面する基板表面を有する中間構造体を形成するために、１つ又は複数の次の層を第１の層と部分的に重ねる段階と、
－次の段階として、中間構造体を基板から除去し、１つ又は複数のさらなる層を中間構造体の基板表面上に堆積する段階と、
を含む、金属構造体を電鋳する方法によって達成される。
－第１の層を基板上に堆積し、続いて、基板に面する基板表面を有する中間構造体を形成するために、１つ又は複数の次の層を第１の層と部分的に重ねる段階と、
－次の段階として、中間構造体を基板から除去し、１つ又は複数のさらなる層を中間構造体の基板表面上に堆積する段階と、
を含む、金属構造体を電鋳する方法によって達成される。
基板を除去した後、中間構造体の覆われていない表面は、それが作られた基板と同じくらい平らになる。したがって、最初に平坦化する必要なしに、中間構造体のこちら側にさらなる層を付けることができる。
第１の層自体は、１つ又は複数の層を含むことができる。また、部分的に重なり合う層は、１つ又は複数の層を含むことができる。層は電着によって形成することができる。
次の層が部分的に重なっているため、第１の層は、この次の層に対して突出する。特定の実施形態では、第１の層はまた、中間構造体の基板表面上の１つ又は複数の層に対して突出する。このようにして、第１の層は、両側の外層から突出し、例えば先端を形成する。第１の層の両側の層は、対称又は非対称であり得る。
任意に、犠牲材料の層は、中間構造体が基板から除去される前に、中間構造体上に形成される。最終ステップにおいて、犠牲材料の層は、例えば選択的エッチングによって除去することができる。適切な犠牲材料には、例えば、銅、銀、又はポリマー材料が含まれる。犠牲材料の本体は、補助基板を形成し、中間構造体の基板側にさらなる層が付けられるときに、基板の除去後に中間構造体を支持する。基板側は、基板を除去の前に基板と直接接触する中間構造体の側である。
特定の実施形態において、基板は、フォトレジストパターンなどの非導電性コーティングパターンを備えたマンドレルであり、少なくとも第１の層の輪郭を画定する。電着を使用すると、それぞれのフォトレジストを大きくし過ぎることなく、第１の層を非常に正確に堆積させることができる。
重なり合う層を形成する前に、フォトレジストを少なくとも部分的に除去することができるので、新しいフォトレジストパターンを付けて、重なり合う層を閉じ込めることができる。任意に、完全なフォトレジストコーティングは、完全に除去して、所望のパターンの新しいフォトレジストコーティングと交換することができる。
任意に、第１の層は、重なり合う層及び／又は反対側に堆積された層とは異なる材料のものであり得る。これは、ニッケル又はニッケル合金などの第１の材料の多層体と、ロジウムなどの第２の材料の突出した先端とを有する構造体を作製するのに特に適している。このような構造体は、例えば、ウェハ上の半導体を試験するためのプローブカードの試験プローブとして使用することができる。
特定の実施形態では、この方法は、例えば、先端を備えた構造体を製造するための以下のステップを含み得る：
－第１の層を電鋳した後、第１の層を新しい非導電性コーティング、例えば、フォトレジストで覆う；
－次のステップでは、非導電性コーティングの一部を除去して、第１の層の片側に隣接する基板の一部を露出させる；
－次のステップでは、第２の層が基板表面の露出部分に電鋳される；
－次のステップでは、第１の層の上部の非導電性コーティングの一部が除去され、第３の層が第２層の露出部分の上部と第１の層の隣接部分の上部に電鋳される；
－次のステップでは、非導電性コーティングの残りの部分が除去され、犠牲材料の本体が第１の層と第３の層の上に付けられる；
－次のステップでは、基板を除去して中間構造体の基板側を露出させる；
－次のステップでは、第３の層から突出する第１の層の部分を覆い、第１の層に隣接する犠牲層の覆われていない部分を覆う、さらなる非導電性コーティングが付けられる；
－次のステップでは、非導電性コーティングが存在しない場所に、さらなる層が電鋳される；
－次のステップでは、非導電性コーティング及び犠牲材料が除去される。
－第１の層を電鋳した後、第１の層を新しい非導電性コーティング、例えば、フォトレジストで覆う；
－次のステップでは、非導電性コーティングの一部を除去して、第１の層の片側に隣接する基板の一部を露出させる；
－次のステップでは、第２の層が基板表面の露出部分に電鋳される；
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－次のステップでは、非導電性コーティングの残りの部分が除去され、犠牲材料の本体が第１の層と第３の層の上に付けられる；
－次のステップでは、基板を除去して中間構造体の基板側を露出させる；
－次のステップでは、第３の層から突出する第１の層の部分を覆い、第１の層に隣接する犠牲層の覆われていない部分を覆う、さらなる非導電性コーティングが付けられる；
－次のステップでは、非導電性コーティングが存在しない場所に、さらなる層が電鋳される；
－次のステップでは、非導電性コーティング及び犠牲材料が除去される。
電鋳用の基板は、完成した電鋳構造体のその後の分離を可能にするために導電性材料、例えば不動態化された金属で作られる。非導電性基板は、例えば、ガラス、シリコン又はプラスチックポリマー材料で作ることができ、電着の前に導電層の堆積を必要とする。
犠牲材料は、最終構造体の材料に影響を与えることなく選択的エッチングを可能にする任意の材料であり得る。適切な犠牲材料には、例えば、銅、銀又はポリマー材料が含まれる。
非導電性コーティングは、典型的には、フォトレジスト材料、例えば、ポジティブまたはネガティブフォトレジストであるが、必要に応じて、他のタイプの非導電性コーティングも使用することができる。本発明によるプロセスは、非常に正確かつ信頼できる方法で、任意のスケールで、また非常に小さいスケール、例えばマイクロメートルスケールで、突出する内層を有する多層金属構造体を製造することを可能にする。
フォトレジスト層の厚さは、例えば、１０から１００マイクロメートルの範囲であり得るが、必要に応じて、この範囲外であってもよい。
電鋳層の厚さは、例えば、層あたり１０から１００マイクロメートルの範囲であり得るが、必要に応じて、この範囲外であってもよい。
適切な金属の例には、とりわけ、ニッケル、ニッケル－パラジウム合金などのニッケル合金、クロム、ロジウム、銅又は銅合金などが含まれる。
ニッケルに適した電気めっき浴の例には、すなわち、ワット浴（ＮｉＳＯ４）、スルファミン酸浴が含まれ、銅に適した電気めっき浴の例には、硫酸銅浴が含まれる。
本発明は、本発明によるプロセスの例示的な実施形態の連続するステップを示す添付の図面、図１Ａ～Ｎを参照してさらに説明される。
図１Ａは、フォトレジスト３の非導電性コーティングで部分的に覆われた基板２を示している。フォトレジスト３は、例えば、スピンコーティングによって塗布されて、均一な厚さのＵＶ感受性コーティングを形成する。フォトレジスト３の一部は、例えば、レーザー直接イメージングによって、ＵＶ光への選択的曝露後に除去される。結果として、基板１の上面２は、図１Ａに示されるように、フォトレジストでコーティングされた導電性の裸のセクション４及び非導電性のセクション３を有する。
次に、マンドレル１を電解浴に入れ、電気伝導的にカソードに接続する。ロジウムカチオンを供給することにより、ロジウム層７がマンドレル１の導電性セクション４に堆積される（図１Ｂ）。ロジウム層７の厚さは、フォトレジスト３の厚さを超えない。
次に、マンドレル１が電解槽から取り出され、第１のフォトレジスト３及びロジウム層７を覆う第２のフォトレジスト層８でスピンコーティングされる。あるいは、第１のフォトレジストを除去して、新しい第２のフォトレジストで完全に置き換えることができる。第２のフォトレジスト８の一部は、硬化のためにＵＶに選択的に曝され、未硬化の部分は洗い流される。図１Ｄでは、ロジウム層７に直接隣接する第１及び第２のフォトレジスト層が除去され、基板２の一部は覆われていない（図１Ｄ）。
次に、マンドレル１は、第２の電解浴に配置され、カソードに接続され、アノードは、ニッケルカチオンを放出するように構成される。ニッケル層９は、マンドレルの上面２の覆われていない導電性セクションに堆積される。ニッケル層９は、ロジウム層７と同じ厚さである（図１Ｅ）。
次のステップでは、マンドレル１を電解槽から取り外し、ニッケル層９に隣接するロジウム層７の上にあるフォトレジスト８の一部を除去できるようにする（図１Ｆ）。次に、マンドレル１を同じ電解浴に戻し、ロジウム層７の覆われていない部分及び第１のニッケル層９の上にさらにニッケル層１０を電鋳する（図１Ｇ）。得られた中間構造体は、ニッケル体から突出したロジウム先端を持っている。その後、残りのフォトレジストが除去される（図１Ｈ）。
次に、犠牲材料の層１１（この場合は銅）を付けて、マンドレル１全体と、ニッケル及びロジウムの層７、１０を覆う（図１Ｉ）。銅は、電鋳又は他の適切な堆積プロセスによって付けることができる。銅層の厚さは、マンドレル１の厚さとほぼ同じであるが、必要に応じてさらに厚くすることもできる。
銅、ニッケル及びロジウムの層７、１０、１１は、マンドレル１から共同で除去される（図１Ｊ）。ロジウム層のマンドレル側１２、すなわち、マンドレルが除去される前にマンドレルに面している側が、ここでは覆われていない。この側面１２は、マンドレル表面２と同じくらい平坦であり、従って、平坦化ステップを必要とすることなく、さらなる層を電鋳するのに非常に適した基板である。
新しいフォトレジスト層１３が、ロジウム層７の突出部分の上に付けられ、硬化される（図１Ｋ）。ニッケル層１０と同様に、ロジウム層７の残りの部分は覆われていないままである。
次に、この構造体は第２の電解槽に戻され、再びカソードに接続される。ニッケルのさらなる層１４が、ロジウム層７の覆われていない部分及びニッケル部分１０の隣接する表面上に堆積される（図１Ｌ）。
最後のフォトレジスト１３及び銅１１は、ここで、例えば選択的エッチングによって除去することができる。残りの最終構造体１５は、一端が突出したロジウム先端を挟むニッケル本体１６を含む。代替の実施形態では、ロジウム先端に沿った層は、異なる材料、例えば、ニッケル又はニッケル合金の層によって挟まれた銅であり得る。
１ 基板
２ 上面
３ フォトレジスト
４ 導電性セクション
７ ロジウム層
８ フォトレジスト層
９ ニッケル層
１０ ニッケル層
１１ 犠牲材料層
１２ マンドレル側
１３ フォトレジスト層
１４ ニッケル層
１５ 最終構造体
１６ ニッケル本体
２ 上面
３ フォトレジスト
４ 導電性セクション
７ ロジウム層
８ フォトレジスト層
９ ニッケル層
１０ ニッケル層
１１ 犠牲材料層
１２ マンドレル側
１３ フォトレジスト層
１４ ニッケル層
１５ 最終構造体
１６ ニッケル本体
Claims (10)
- 第１の層を基板上に堆積し、続いて、前記基板に面する基板表面を有する中間構造体を形成するために、１つ又は複数の次の層を前記第１の層と部分的に重ねる段階と、
次の段階として、前記中間構造体を前記基板から除去し、１つ又は複数のさらなる層を前記中間構造体の前記基板表面上に堆積する段階と、
を含む、金属構造体を電鋳する方法。 - 前記中間構造体が前記基板から除去される前に、犠牲材料の層が前記中間構造上に形成され、最終段階において、前記犠牲材料の層が除去される、請求項１に記載の方法。
- 前記犠牲材料の層が選択的エッチングによって除去される、請求項２に記載の方法。
- 前記犠牲材料が銅である、請求項３に記載の方法。
- 前記基板が、少なくとも前記第１の層の輪郭を画定する、フォトレジストなどの非導電性コーティングのパターンを有するマンドレルである、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
- 前記第１の層が、それぞれの前記非導電性コーティングパターンを超えて成長しない、請求項５に記載の方法。
- 前記重なり合う層を形成する前に、前記非導電性コーティングが少なくとも部分的に除去され、新しい非導電性コーティングパターンが前記重なり合う層を閉じ込めるために付けられる、請求項５又は６に記載の方法。
- 前記第１の層が、前記重なり合う層とは異なる材料である、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
- 前記第１の層が、ロジウム又はロジウム合金である、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
- 前記層の少なくとも一部が、ニッケル、又は、ニッケルコバルト合金などのニッケル合金である、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
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