JP5021538B2 - Method for forming metal structure - Google Patents
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Description
本発明は、配線や電極,MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)デバイスなどの構造体の形成方法に関し、特に、メッキにより構造体を作製する金属構造体の形成方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming a structure such as a wiring, an electrode, or a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) device, and more particularly to a method for forming a metal structure for producing a structure by plating.
高集積回路の実装プロセスにおいて、各基板に設けられたパッドを介して基板間を電気的に接続するワイヤボンディングと呼ばれる技術がある。このパッドを構成する物質として、化学的安定性や高導電性の観点から、金(Au)が良く用いられる。ワイヤボンディングによる接続の信頼性は、パッド表面の清浄度に依存するため、パッド表面の汚染物除去が重要な技術となる。 In a highly integrated circuit mounting process, there is a technique called wire bonding in which substrates are electrically connected through pads provided on each substrate. As a material constituting the pad, gold (Au) is often used from the viewpoint of chemical stability and high conductivity. Since the reliability of connection by wire bonding depends on the cleanness of the pad surface, removal of contaminants on the pad surface is an important technique.
また、半導体プロセス技術を用いて作成される微小機械であるMEMSデバイスは、微細な可動部や制御電極などの構造体が3次元的に配置されて構成されている。このような構造体の形成法の一つに、メッキ法による多層厚膜化技術がある(特許文献1参照)。メッキ法では、メッキ成長の種となるシード層の上、あるいは、メッキされる金属で形成された構造体の上において、レジストパターンが開口している表面にメッキの膜を成長させることで、構造体を形成している。このメッキにおいては、めっき膜が形成されるシード層の表面でのメッキ液との電気化学的反応により、シード層の表面上に同種の金属を堆積している。このようなメッキにおいて、シード層や金属構造体を構成する物質として、化学的安定性や高導電性の観点から、Auが良く用いられる。 A MEMS device, which is a micromachine created using semiconductor process technology, is configured by three-dimensionally arranging structures such as fine movable parts and control electrodes. One method for forming such a structure is a multilayer thickening technique by plating (see Patent Document 1). In the plating method, a structure is formed by growing a plating film on the surface where a resist pattern is opened on a seed layer that is a seed for plating growth or on a structure formed of a metal to be plated. Forming the body. In this plating, the same kind of metal is deposited on the surface of the seed layer by an electrochemical reaction with the plating solution on the surface of the seed layer on which the plating film is formed. In such plating, Au is often used as a material constituting the seed layer and the metal structure from the viewpoint of chemical stability and high conductivity.
メッキにより形成した構造体の形状の均一性や再現性は、シード層の上、あるいは、金属構造体の上でレジストをパターニングして形成したレジストパターンの開口部に露出しているシード層、あるいは、金属構造体の表面の清浄度に依存する。従って、この場合においても、これらシード層や金属構造体の表面の汚染物除去が重要な技術となる。 The uniformity and reproducibility of the shape of the structure formed by plating depends on the seed layer or the seed layer exposed in the opening of the resist pattern formed by patterning the resist on the metal structure, or Depends on the cleanliness of the surface of the metal structure. Therefore, also in this case, removal of contaminants on the surface of the seed layer and the metal structure is an important technique.
従来、表面の汚染物質を除去する技術として、酸素(O2)プラズマ、あるいは、アルゴン(Ar)や窒素(N2)などの不活性ガスとの混合ガスの酸素プラズマ、あるいは、四フッ化炭素(CF4)などのフッ素含有ガスと酸素との混合ガスのプラズマによる照射処理が一般的に用いられている。 Conventionally, as a technique for removing contaminants on the surface, oxygen (O 2 ) plasma, oxygen plasma of a mixed gas with an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ), or carbon tetrafluoride An irradiation treatment with a plasma of a mixed gas of fluorine-containing gas such as (CF 4 ) and oxygen is generally used.
ところが、O2を含むプラズマの照射により、レジストパターンの開口内のシード層、あるいは、金属構造体を構成するAuの表面を処理した後においても、メッキの形状や高さに不均一性が発生する場合があった。また、O2を含むプラズマによる照射処理をした後では、メッキ処理が開始されても、すぐにはメッキの堆積が開始されず、不感時間(インキュベーション)を経てからメッキが堆積され始める現象が確認されている。この現象は、O2、あるいは、CF4/O2といったプラズマ種や照射時間によって、また、ウエハ内の場所によっても変動する。従って、O2を含むプラズマによる照射処理をした後、レジストパターンの開口部におけるシード層、あるいは、金属構造体の表面にメッキを行う場合、制御性よくメッキが堆積できないという問題があった。 However, nonuniformity occurs in the shape and height of the plating even after the seed layer in the resist pattern opening or the surface of Au constituting the metal structure is processed by irradiation with plasma containing O 2. There was a case. In addition, after the irradiation treatment with plasma containing O 2 , even if the plating process is started, the deposition of the plating is not started immediately, and it is confirmed that the plating starts to be deposited after a dead time (incubation). Has been. This phenomenon, O 2 or by CF 4 / O 2, such as plasma species and the irradiation time, and also varies depending on the location in the wafer. Accordingly, when the seed layer in the opening of the resist pattern or the surface of the metal structure is plated after the irradiation treatment with the plasma containing O 2 , there is a problem that the plating cannot be deposited with good controllability.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、活性化された酸素を含む照射処理をした後でも、レジストパターンが開口しているシード層、あるいは、金属構造体の表面に対し、メッキの堆積が均一で、且つ、制御性よく行えるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a seed layer or a metal structure in which a resist pattern is opened even after an irradiation process including activated oxygen is performed. An object of the present invention is to make it possible to deposit the plating uniformly and with good controllability on the surface of the substrate.
本発明に係る金属構造体の形成方法は、基板の上に金から構成された下地層が形成された状態とする第1工程と、下地層の表面に活性化した酸素を作用させる第2工程と、第2工程で下地層の表面に形成された金の酸化物を除去する第3工程と、この第3工程の後で、下地層の表面にメッキにより金属の構造体を形成する第4工程とを少なくとも備えるものである。 The metal structure forming method according to the present invention includes a first step in which a base layer made of gold is formed on a substrate, and a second step in which activated oxygen is applied to the surface of the base layer. And a third step of removing the gold oxide formed on the surface of the underlayer in the second step, and a fourth step of forming a metal structure by plating on the surface of the underlayer after the third step. And at least a process.
上記金属構造体の形成方法において、第3工程では、還元性ガスの雰囲気で下地層を加熱することで、金の酸化物を除去する。なお、この場合、第3工程における加熱の温度は、110℃以下とする。 In the method for forming the metal structure, in the third step, by heating the underlying layer in an atmosphere of - reducing gas to remove oxides of gold. In this case, the temperature of the heating in the third step, the 110 ° C. or less.
以上説明したように、本発明によれば、金から構成された下地層の表面に活性化した酸素を作用させることで下地層の表面に形成された金の酸化物を除去した後、下地層の表面にメッキにより金属の構造体を形成するようにしたので、活性化されたO2を含む照射処理をした後でも、レジストパターンが開口しているシード層、あるいは、金属構造体の表面に対し、メッキが均一で、且つ、制御性よく行えるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, after removing the gold oxide formed on the surface of the underlayer by applying activated oxygen to the surface of the underlayer composed of gold, the underlayer Since the metal structure is formed by plating on the surface of the seed layer, even after the irradiation process including the activated O 2 , the resist pattern has an opening on the seed layer or the surface of the metal structure. On the other hand, an excellent effect that the plating can be performed uniformly and with good controllability can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施の形態1]
はじめに、本発明の実施の形態1における金属構造体の形成方法について説明する。まず、図1(a)に示すように、例えば、熱酸化法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより、シリコンからなる半導体基板101の上に絶縁層102が形成された状態とする。また、チタン(Ti)膜およびAu膜を、順次に蒸着法などにより形成し、絶縁層102の上にシード層103が形成された状態とする。
[Embodiment 1]
First, the formation method of the metal structure in Embodiment 1 of this invention is demonstrated. First, as shown in FIG. 1A, the
次に、図1(b)に示すように、所望の領域に開口領域を備えたレジストパターン104が、シード層103の上に形成された状態とする。レジストパターン104は、例えば、ポジ型の感光性を有するポリイミドの膜を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術により所定のパターンの露光と現像とを行うことで形成できる。このようにしてレジストパターン104を形成した後、例えば、O2プラズマ(RFパワー:100W)による照射処理を6分間行うことで、レジストパターン104の開口領域におけるシード層103の表面に付着している有機物(残渣)が除去された状態とする。
Next, as shown in FIG. 1B, a
なお、本実施の形態では、O2プラズマによる照射処理を用いているが、開口領域におけるシード層103の表面の汚染の度合いに応じて、Ar/O2混合プラズマ、あるいは、CF4/O2混合プラズマによる照射処理を用いてもよい。
In this embodiment, irradiation treatment with O 2 plasma is used. However, Ar / O 2 mixed plasma or CF 4 / O 2 is used depending on the degree of contamination of the surface of the
上述した有機物の残渣の処理において、シード層103の上にシード層103を構成している金の酸化物などからなる表面層103aが形成される。本実施の形態1では、塩酸溶液などの酸の溶液(pH3以下)による浸漬処理(表面処理)を1分間行うことで、O2プラズマによる照射処理により表面に形成された表面層103aが除去された状態とする。なお、pH3より大きい場合、表面層103aの除去に多くの時間を要し、また、pHの変動などが発生して表面層103aを除去しきれない場合が発生する。これに対しpH3以下とすることで、実用的な処理時間(1分程度)で表面層103aの除去が可能となる。
In the above-described organic residue treatment, the
次に、図1(c)に示すように、亜硫酸金ナトリウム液をメッキ液とする電界メッキ法により、レジストパターン104の開口領域に露出するシード層103の上にAuを析出させることで、金属構造体105が、形成された状態とする。本実施の形態では、前述した塩酸などの酸による表面処理により、シード層103の清浄な表面が露出しているので、金属構造体105は、均一な高さで、且つ、制御性よく形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, by depositing Au on the
次に、図1(d)に示すように、例えば、O2プラズマによる灰化(アッシング)処理により、レジストパターン104が除去された状態とする。
Next, as shown in FIG. 1D, the
次に、金属構造体105をマスクとし、ヨウ素/ヨウ化アンモニウム溶液を用いたウエットエッチング法によりシード層103上部のAuが除去され、続いて、フッ酸溶液を用いたウエットエッチング法によりシード層103下部のTiが除去された状態とする。このことにより、絶縁層102上に、固定電極151および制御電極152が形成された状態とする。なお、図1(d)では省略しているが、固定電極151および制御電極152の下部には、シード層が配置されている。
Next, using the
次に、図1(e)に示すように、固定電極151および制御電極152が有機樹脂層106で覆われた状態とし、次いで、固定電極151の一部が露出するよう、有機樹脂層106に開口部106aが形成された状態とする。有機樹脂層106は、例えば、ポジ型の感光性を有するポリイミドの膜を形成し、開口部106aの部分が開口するように、所定のパターンの露光と現像とを行うことで形成できる。有機樹脂層106に形成された開口部106aは、固定電極151にまで貫通し、後述する支持部107が形成される領域に配置される。
Next, as shown in FIG. 1E, the
次いで、例えば、O2プラズマ(RFパワー:100W)による照射処理を6分間行うことで、開口部106aにおける固定電極151の表面に付着している有機物(残渣)が除去された状態とする。なお、上述では、O2プラズマによる照射処理を用いているが、開口領域106aにおける金属構造体105の表面の汚染の度合いに応じて、Ar/O2混合プラズマ、あるいは、CF4/O2混合プラズマによる照射処理を用いてもよい。
Next, for example, an irradiation process using O 2 plasma (RF power: 100 W) is performed for 6 minutes, so that organic substances (residues) attached to the surface of the
上述した有機物の残渣の処理において、開口部106a内の固定電極151の上に固定電極151を構成している金の酸化物などからなる表面層が形成される。本実施の形態1では、塩酸溶液などの酸の溶液(pH3以下)による浸漬処理(表面処理)を1分間行うことで、O2プラズマによる照射処理により表面に形成された表面層が除去された状態とする。
In the treatment of the organic residue described above, a surface layer made of gold oxide or the like constituting the fixed
このようにして形成した開口部106aに露出する固定電極151の表面をシード層として、亜硫酸金ナトリウム液をメッキ液とする電界メッキ法によりAuを析出させることで、図1(f)に示すように、有機樹脂層106の開口部106aを充填する支持部(金属構造体)107が形成された状態とする。本実施の形態では、上述した塩酸などの酸による表面処理により、固定電極151の清浄な表面が露出しているので、支持部107は、表面に高い平坦性を備えた状態で、且つ、制御性よく形成される。
As shown in FIG. 1 (f), Au is deposited by electroplating using the surface of the fixed
次に、有機樹脂層106の上に、開口部108aを備える有機樹脂パターン108が形成された状態とする。開口部108aの一部に、支持部107の上面が露出した状態とする。例えば、ポジ型の感光性を有するポリイミドの膜を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術により所定パターンの露光と現像とを行えばよい。
Next, the
次いで、例えば、O2プラズマ(RFパワー:100W)による照射処理を6分間行うことで、開口部108aにおける支持部107の表面(上面)に付着している有機物(残渣)が除去された状態とする。なお、上述では、O2プラズマによる照射処理を用いているが、開口部108aにおける支持部107の表面の汚染の度合いに応じて、Ar/O2混合プラズマ、あるいは、CF4/O2混合プラズマによる照射処理を用いてもよい。
Next, for example, by performing an irradiation process with O 2 plasma (RF power: 100 W) for 6 minutes, the organic matter (residue) attached to the surface (upper surface) of the
上述した有機物の残渣の処理において、支持部107の上面に支持部107を構成している金の酸化物などからなる表面層が形成される。本実施の形態1では、塩酸溶液などの酸の溶液(pH3以下)による浸漬処理を1分間行うことで、O2プラズマによる照射処理により表面に形成された表面層が除去された状態とする。
In the above-described organic residue treatment, a surface layer made of a gold oxide or the like constituting the
このようにして形成した開口部108aの領域内に露出する支持部107の表面をシード層とし、亜硫酸金ナトリウム液をメッキ液とする電界メッキ法によりAuを析出させることで、図1(g)に示すように、有機樹脂層108の開口部108a内に可動電極(金属構造体)109が、形成された状態とする。本実施の形態では、上述した塩酸など酸による表面処理により、支持部107の清浄な表面が露出しているので、可動電極109は、表面に高い平坦性を備えた状態で、且つ、制御性よく形成される。
By depositing Au by an electroplating method using the surface of the
この後、例えば、O2プラズマによる灰化(アッシング)処理により、有機樹脂層106、及び、有機樹脂層108が除去された状態とすることで、図1(h)に示すように、絶縁層102上に、Auからなる固定電極151の上の支持部107により支持される可動電極109が、Auからなる制御電極152の上に離間してかつ対向して形成された状態が得られる。
Thereafter, the
なお、上述では、MEMSデバイスを作成する製造方法について説明してきたが、本発明を用いた製造方法によって作成される構造体は、MEMSデバイスに限るものではない。例えば、本発明は、電極パッドや微細電気配線など、メッキ法を用いて作成される金属構造体の形成方法に用いることができる。 In addition, although the manufacturing method which produces a MEMS device was demonstrated above, the structure produced by the manufacturing method using this invention is not restricted to a MEMS device. For example, the present invention can be used in a method for forming a metal structure formed by using a plating method such as an electrode pad or a fine electric wiring.
図2は、メッキ前処理として、塩酸などの酸による表面処理が無い場合(a)と表面処理をした場合(b)とでの、メッキ高さのばらつきを計測し、頻度分布として表した結果である。この調査では、まず、シリコンウエハの上に、Ti膜およびAu膜を、順次、蒸着法などにより形成してシード層を形成した後に、ポジ型レジスト膜をより開口領域を備えたレジストパターンを形成し、次いで、O2プラズマ(RFパワー:100W)による照射処理を6分間行うことで、開口領域におけるシード層表面に付着している有機物(残渣)が除去された状態とする。 FIG. 2 shows the result of measuring the variation in plating height when there is no surface treatment with acid such as hydrochloric acid as the pretreatment for plating (a) and when the surface treatment is carried out (b), and the result is expressed as a frequency distribution. It is. In this investigation, first, a Ti film and an Au film are sequentially formed on a silicon wafer by a vapor deposition method or the like to form a seed layer, and then a positive resist film is formed with a resist pattern having a more open region. Then, irradiation with O 2 plasma (RF power: 100 W) is performed for 6 minutes, so that organic substances (residues) adhering to the seed layer surface in the opening region are removed.
この後、表面処理の有無をパラメータとし、亜硫酸金ナトリウム液をメッキ液(田中貴金属社製)とする電界メッキ法によりAuを析出させ、最後に、ポジ型レジスト膜を除去して試料作製とする。ただし、塩酸溶液には、pH3の塩酸水溶液を用い、浸漬する時間は1分とする。また、この調査における試料作製のメッキでは、ウエハを正極とし、また、白金(Pt)からなる対向電極を負極として定電流印加を行い、ウエハ上の開口領域にAuメッキを実施し、高さ40μmの四角柱構造体を形成する。このとき、四角柱構造体の高さが40μmからずれた量をメッキ高さのばらつきとする。 Thereafter, using the presence or absence of surface treatment as a parameter, Au is deposited by an electroplating method using a sodium gold sulfite solution as a plating solution (Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.), and finally, the positive resist film is removed to prepare a sample. . However, a hydrochloric acid solution having a pH of 3 is used as the hydrochloric acid solution, and the immersion time is 1 minute. Further, in the plating for sample preparation in this investigation, constant current application was performed with the wafer as the positive electrode and the counter electrode made of platinum (Pt) as the negative electrode, and Au plating was performed on the opening area on the wafer, and the height was 40 μm. The quadrangular prism structure is formed. At this time, the amount of deviation of the height of the quadrangular prism structure from 40 μm is defined as the variation in plating height.
図2に示すように、メッキ前処理としての表面浸漬の実施に伴い、四角柱構造体の高さばらつきが抑制されていることが分かる。この結果は、塩酸溶液に浸漬することにより、O2プラズマ照射によって変性された金表面(酸化金膜)が除去されたため、メッキ高さのばらつきが減少したことを証明している。従って、本発明を用いて構造体を製造することにより、メッキの形成が制御性よく行えるようになる。 As shown in FIG. 2, it can be seen that the variation in the height of the quadrangular columnar structure is suppressed as the surface immersion is performed as the plating pretreatment. This result proves that the variation in the plating height was reduced because the gold surface (gold oxide film) modified by the O 2 plasma irradiation was removed by immersion in a hydrochloric acid solution. Therefore, by manufacturing the structure using the present invention, plating can be formed with good controllability.
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2における金属構造体の形成方法について説明する。実施の形態2では、上述した実施の形態1における構造体の形成方法のうち、図1(b)、図1(e)、図1(f)を用いて説明した塩酸による表面処理を、いわゆる真空中や不活性ガス雰囲気中の加熱による表面処理に置き換えたものである。
[Embodiment 2]
Next, the formation method of the metal structure in
実施の形態2について説明すると、シード層にO2プラズマ(RFパワー:100W)などによる照射処理を行うことで、開口領域におけるシード層103の表面に付着している有機物(残渣)が除去された状態とした後、真空、あるいは、ArやN2等の不活性ガスの雰囲気においてシード層103の表面を加熱する処理(表面処理)を行う。
The second embodiment will be described. By performing irradiation treatment with O 2 plasma (RF power: 100 W) or the like on the seed layer, organic substances (residues) attached to the surface of the
表面処理のための加熱の条件としては、加熱温度として260℃以上の温度が望ましい。これは、O2を含むプラズマによる照射処理により形成される酸化金の完全分解温度が260℃であるためである。また、加熱時間は1分間程度行えばよい。なお、この加熱時間は、O2を含むプラズマの照射条件(例えば、RFパワーや照射時間)などによって変動することは言うまでもない。 As heating conditions for the surface treatment, a heating temperature of 260 ° C. or higher is desirable. This is because the complete decomposition temperature of gold oxide formed by irradiation treatment with plasma containing O 2 is 260 ° C. The heating time may be about 1 minute. Needless to say, this heating time varies depending on the irradiation conditions (for example, RF power and irradiation time) of plasma containing O 2 .
本実施形態2によって作成された構造体の高さばらつきを測定した結果、実施の形態1で示した実証実験と同様、四角柱構造体の高さばらつきが抑制されることが実証された。 As a result of measuring the height variation of the structure created according to the second embodiment, it was proved that the height variation of the quadrangular prism structure was suppressed as in the demonstration experiment shown in the first embodiment.
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3における金属構造体の形成方法について説明する。実施の形態3では、実施の形態1における構造体の形成方法のうち、図1(b)、(e)、(f)で用いられていた金の酸化物の除去方法(表面処理方法)を、下記の方法に変更したものである。
[Embodiment 3]
Next, the formation method of the metal structure in Embodiment 3 of this invention is demonstrated. In the third embodiment, the gold oxide removal method (surface treatment method) used in FIGS. 1B, 1E, and 1F in the structure forming method in the first embodiment is used. The following method has been changed.
本実施の形態3では、シード層にO2プラズマ(RFパワー:100W)などによる照射処理を行うことで、開口領域におけるシード層103の表面に付着している有機物(残渣)が除去された状態とした後、分子状水素(H2)、いわゆる水素ガスなどの還元性ガスの雰囲気においてシード層103の表面を110℃で1分間加熱する処理を行い、O2プラズマによる照射処理によりシード層103の表面に形成されたAuの酸化物が除去された状態とする。
In the third embodiment, the organic layer (residue) attached to the surface of the
なお、本実施の形態3では、Auの酸化物の除去方法として、分子状水素(H2)雰囲気での加熱処理を行ったが、少なくとも活性化した分子状または原子状水素を含む還元性ガスの雰囲気であればよいことは言うまでもない。原子状水素を生成する還元性ガス種としては、例えば、メタン(CH4)、エタン(C2H6)、プロパン(C3H8)などの飽和炭化水素、あるいは、エチレン(C2H4)などの不飽和炭化水素、あるいは、水素(H2)、アンモニア(NH3)、硫化水素(H2S)など、分子式中に水素(H)を含む分子であることは同業者であれば容易に類推できる。 In the third embodiment, as a method for removing Au oxide, heat treatment is performed in a molecular hydrogen (H 2 ) atmosphere, but a reducing gas containing at least activated molecular or atomic hydrogen is used. Needless to say, the atmosphere is good. Examples of reducing gas species that generate atomic hydrogen include saturated hydrocarbons such as methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), and propane (C 3 H 8 ), or ethylene (C 2 H 4). If it is a person skilled in the art, it is an unsaturated hydrocarbon such as hydrogen) (H 2 ), ammonia (NH 3 ), hydrogen sulfide (H 2 S), etc. Easy to analogize.
なお、本実施形態3では、Auの酸化物の除去方法において、110℃で1分間の加熱処理を行ったが、この加熱条件は、O2を含むプラズマの照射条件(例えば、RFパワーや照射時間)などによって変動することは言うまでもない。 In the third embodiment, in the method for removing Au oxide, a heat treatment is performed at 110 ° C. for 1 minute. This heating condition is a condition for irradiating plasma containing O 2 (for example, RF power or irradiation). Needless to say, it varies depending on the time).
図3は、蒸着法により形成したAu表面に対して、O2プラズマ(RFパワー:100W)による照射処理を6分間行った場合(図3の上段)、および、引き続きH2雰囲気下で110℃の加熱を1分間処理した場合(図3の下段)の、Auの4f領域でのXPS(X線光電子分光)スペクトルである。 FIG. 3 shows the case where the Au surface formed by the vapor deposition method is irradiated with O 2 plasma (RF power: 100 W) for 6 minutes (the upper part of FIG. 3), and subsequently at 110 ° C. in an H 2 atmosphere. It is an XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) spectrum in the 4f region of Au when the above heating is processed for 1 minute (the lower part of FIG. 3).
水素分子(H2)雰囲気下における110℃の加熱処理の実施に伴い、図3の下段に示すように、86eVおよび90eV付近に見られた酸化金のスペクトルが消失している状態が分かる。同様に、水素プラズマ(H2 *,H*)雰囲気下で110℃(110℃以下)の加熱処理においても、図3の下段と同様の結果が得られる。これは、O2プラズマ照射によって変性された金表面(酸化金膜)が、水素分子、あるいは、水素プラズマ(H2 *、H*)という還元性ガスの雰囲気下にすることで、110℃という低温化での加熱処理でも還元消失されることができるようになったということを示している。なお、図3の下段において見られる84eVおよび88eV付近に存在するスペクトルは、構造体である金のスペクトルである。 As shown in the lower part of FIG. 3, it can be seen that the spectrum of gold oxide seen in the vicinity of 86 eV and 90 eV disappears with the heat treatment at 110 ° C. in the hydrogen molecule (H 2 ) atmosphere. Similarly, in the heat treatment at 110 ° C. (110 ° C. or lower) in a hydrogen plasma (H 2 * , H * ) atmosphere, the same result as in the lower part of FIG. 3 is obtained. This is 110 ° C. when the gold surface (gold oxide film) modified by O 2 plasma irradiation is placed in an atmosphere of a reducing gas such as hydrogen molecules or hydrogen plasma (H 2 * , H * ). It shows that reduction and disappearance can be achieved even by heat treatment at low temperatures. In addition, the spectrum which exists in 84 eV and 88 eV vicinity seen in the lower stage of FIG. 3 is a spectrum of gold | metal | money which is a structure.
真空や不活性ガスの雰囲気下で酸化金を除去する場合は、熱による自己分解反応を利用するため、260℃以上という高温での加熱処理を必要としたが、水素分子、あるいは、水素プラズマ(H2 *、H*)という還元性ガスの雰囲気で酸化金を除去する場合は、還元反応を利用しており、この際の活性化エネルギーが小さくすむため、110℃以下という低温での加熱処理でよくなったものと考えられる。 When removing gold oxide in a vacuum or an inert gas atmosphere, heat treatment at a high temperature of 260 ° C. or higher is required because of the use of heat self-decomposition reaction, but hydrogen molecules or hydrogen plasma ( When removing gold oxide in a reducing gas atmosphere of H 2 * , H * ), a reduction reaction is used, and the activation energy at this time can be reduced, so that heat treatment is performed at a low temperature of 110 ° C. or lower. It seems to have improved.
この結果、本実施形態3に係る発明を用いることにより、レジストパターンなどの形成に用いられる有機樹脂として、より耐熱性の低いものも利用することができる、という効果がある。また、110℃と低温の処理で行えるので、例えば、各シード層における下層のTiと上層のAuとの相互拡散が、ほとんど発生しない程度にまで抑制できるようになる。下層にTiを配置することで、密着性を得るようにしているが、相互拡散によりこの密着性が低下するようになる。この相互拡散は、各工程の処理により加わる温度が高いほどより発生しやすいものとなる。これに対し、上述したように、110℃と低温で処理ができれば、TiとAuとの相互拡散を抑制でき、密着性の低下が防止できるようになる。加えて、低温で処理ができるので、工程のコストをより低減させることが見込める。 As a result, by using the invention according to the third embodiment, an organic resin having lower heat resistance can be used as an organic resin used for forming a resist pattern or the like. Further, since the treatment can be performed at a low temperature of 110 ° C., for example, the mutual diffusion between the lower layer Ti and the upper layer Au in each seed layer can be suppressed to a level that hardly occurs. The adhesion is obtained by disposing Ti in the lower layer, but this adhesion is lowered by mutual diffusion. This interdiffusion is more likely to occur as the temperature applied by each process increases. On the other hand, as described above, if treatment can be performed at a low temperature of 110 ° C., interdiffusion between Ti and Au can be suppressed, and deterioration of adhesion can be prevented. In addition, since the process can be performed at a low temperature, the cost of the process can be further reduced.
101…半導体基板、102…絶縁層、103…シード層、103a…表面層、104…レジストパターン、105…金属構造体、106…有機樹脂層、106a…開口部、107…支持部、108…有機樹脂パターン、108a…開口部、109…可動電極、151…固定電極、152…制御電極。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記下地層の表面に活性化した酸素を作用させる第2工程と、
前記第2工程で前記下地層の表面に形成された金の酸化物を除去する第3工程と、
この第3工程の後で、前記下地層の表面にメッキにより金属の構造体を形成する第4工程と
を少なくとも備え、
前記第3工程では、還元性ガスの雰囲気で前記下地層を110℃以下の温度に加熱することで前記金の酸化物を除去する
ることを特徴とする金属構造体の形成方法。 A first step in which a base layer made of gold is formed on a substrate;
A second step of allowing activated oxygen to act on the surface of the underlayer;
A third step of removing gold oxide formed on the surface of the underlayer in the second step;
After the third step, at least a fourth step of forming a metal structure on the surface of the base layer by plating ,
Wherein in the third step, the method of forming the metal structure characterized Rukoto for removing oxides of the gold by heating the underlying layer in an atmosphere of reducing gas at a temperature of 110 ° C. or less.
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