JPH103174A - 導体パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の導体パターンを互いに微細な間隔を介
し隣接して形成する導体パターン形成方法を提供する。 【解決手段】 基板１の面上に導体パターン12を形成す
る位置を規定する貫通孔７の形成位置が互いに異なる複
数種のマスク８ａ〜８ｅを予め用意しておく。まず、マ
スク８ａを用いて１パターン目の導体パターン12を形成
する。次に、マスク８ｂを用いて２パターン目の導体パ
ターン12を上記同様に形成する。このように、マスク８
の種類を順次換えて、複数の導体パターン12を順次基板
１上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロジャイロや
静電センサ等の半導体装置を構成する導体パターンの形
成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５にはＳｉ基板等の半導体基板１を用
いて製造されたマイクロジャイロ２の主要構造の一例が
示されている。このマイクロジャイロ２は、同図に示す
ように、櫛歯形状の第１の電極４と、この第１の電極４
に間隔を介し噛み合うように形成される櫛歯形状の第２
の電極５とを有している。これら第１の電極４と第２の
電極５の製造工程を図６に基づき簡単に説明する。な
お、図６は図５のＡ−Ａ断面部を模式的に図示してい
る。

【０００３】例えば、図６の（ａ）に示す基板１上に第
１の電極４と第２の電極５となる導体パターンを形成す
る位置を規定する貫通孔７が複数（形成する導体パター
ンの数）形成された一種類のマスク８を予め形成してお
き、まず、酸化膜（例えばＳｉＯ₂ 膜）14およびその上
側に下地電極膜（例えば、Ｃｕ／Ｎｉの２層構造膜）15
が形成された基板１の面上にネガ型の感光性樹脂（例え
ば、ネガ型のポリイミドやネガ型のレジスト（紫外線が
照射された部分が硬化するもの））10を塗布形成する。
そして、その感光性樹脂10を前記マスク８で覆い、マス
ク８の貫通孔７を介して感光性樹脂10に紫外線（ＵＶ）
を照射し、導体パターンを形成する部分の感光性樹脂10
を露光させて硬化させる。次に、図６の（ｂ）に示すよ
うに、露光されなかった部分の感光性樹脂10を薬液等を
用いて基板面上から取り除く。

【０００４】その後、感光性樹脂10を取り除いた部分の
基板１の面上にアルミニウム（Ａｌ）11をめっき手法に
より析出させ、然る後、前記露光した部分の感光性樹脂
10を剥離液等を用いて基板１から剥離させて取り除く
（図６の（ｃ））。そして、図６の（ｄ）に示すよう
に、その感光性樹脂10を取り除いた部分の基板１の面上
に、導体パターン（第１の電極４あるいは第２の電極
５）となる金属（例えば、Ｃｕ）12をめっき手法により
析出させる。

【０００５】最後に、図６の（ｅ）に示すように、ウェ
ットエッチングによりアルミニウム11を基板面上から除
去し、複数の導体パターン12から成る櫛歯形状の第１の
電極４と第２の電極５が完成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５と、図
６の（ｅ）に示すように、第１の電極４や第２の電極５
となる各導体パターン12の幅ｄは非常に狭く、このた
め、必然的に、図７の（ａ）に示すマスク８の各貫通孔
７の幅Ｌ_d も非常に狭いものとなる。このように、マス
ク８の貫通孔７の幅Ｌ_d が非常に狭いと、同図に示すよ
うに、紫外線（ＵＶ）をマスク８の貫通孔７を通して感
光性樹脂10に照射したときに、紫外線に回折現象が発生
し＋１次光や−１次光等の回折光が生じる。

【０００７】これら＋１次光や−１次光等の回折光単独
の光りの強さは感光性樹脂10を硬化させる程強くない
が、各貫通孔７間の間隔Ｌ_D が狭いと（図６の（ｅ）に
示す各導体パターン12間の間隔Ｄが狭いと）、感光性樹
脂10には、例えば、貫通孔７ａを通った紫外線の回折光
（例えば＋１次光）と貫通孔７ｂを通った紫外線の回折
光（例えば−１次光）が重なり合って照射される部分
や、例えば、貫通孔７ａ側の回折光が基板面で乱反射し
て生じた反射光と貫通孔７ｂ側の回折光が重なり合う部
分が生じ、このように隣接する貫通孔を通った紫外線の
回折光や反射光が相互に重なり合う部分の光りの強さは
感光性樹脂10を露光させるまでに大きくなってしまい、
その部分の感光性樹脂10は、露光し硬化してしまう（以
下、この現象を回折露光現象と呼ぶ）。

【０００８】上記回折露光現象が生じた図７の（ｂ）に
示すＡ部分の感光性樹脂10は、露光されなかった部分の
感光性樹脂10を取り除いた後に、同図に示すように、残
ることになる。感光性樹脂10の上にはアルミニウムはめ
っき手法により析出されないので、残った感光性樹脂10
が同図に示すような連続した形状になると、同図の点線
に示す各導体パターンを形成したい部分の間の間隔Ｄに
アルミニウム11を形成することができず、つまり、導体
パターン12となる金属を析出させるときにアルミニウム
11によって各導体パターン12の間を隔てることができな
くて、複数の導体パターン12を間隔を介して独立して形
成することができない。

【０００９】上記回折露光現象の発生を防止して独立し
た複数の導体パターンを隣接して形成するためには、マ
スク８の各貫通孔７間の間隔Ｌ_D を広げる、つまり、各
導体パターン12間の間隔Ｄを広げなければならず、図５
に示すような半導体装置の小型化を妨げているという問
題がある。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、回折露光現象の発生を防止
して複数の導体パターンを微細な間隔を介し隣接形成で
き、半導体装置の小型化を図ることが可能となる導体パ
ターン形成方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、本発明は、基板面上に複
数の導体パターンを互いに間隔を介し隣接して形成する
導体パターン形成方法において、基板面上に導体パター
ンを形成する位置を規定する貫通孔の形成位置が互いに
異なる複数種のマスクを予め用意しておき、基板面上に
ネガ型感光性樹脂を形成し、このネガ型感光性樹脂を前
記複数種のマスクのうちの１種類のマスクにより覆った
後に、そのマスクの貫通孔を介して前記ネガ型感光性樹
脂に紫外線を照射しマスクの貫通孔の形成位置により定
められたネガ型感光性樹脂の露光部分を露光させ、その
後、露光されなかった部分のネガ型感光性樹脂を基板面
上から取り除くパターン転写・現像工程を行い、次に、
ネガ型感光性樹脂を取り除いた部分の基板面上にアルミ
ニウムをめっき手法により析出させ、然る後、前記露光
したネガ型感光性樹脂を基板面から除去し、そのネガ型
感光性樹脂を除去した基板面上に導体パターンとなる金
属をめっき手法により析出させ、この金属めっき終了
後、前記アルミニウムを除去するモールド除去工程を行
うという如く、上記ネガ型感光性樹脂の形成工程からモ
ールド除去工程に至る一連の工程は前記パターン転写・
現像工程で使用するマスクの種類を順次換えて繰り返し
行い、複数の導体パターンを基板面上に順次形成する構
成をもって前記課題を解決する手段としている。

【００１２】上記構成の本発明において、例えば、第１
の導体パターンを形成する基板面上の位置を規定する貫
通孔が形成された第１のマスクと、第２の導体パターン
を形成する基板面上の位置を規定する貫通孔が形成され
た第２のマスクを予め用意するという如く、形成する各
導体パターン毎にマスクを予め用意しておく。まず、ネ
ガ型感光性樹脂の形成工程から第１のマスクを使用した
パターン転写・現象工程を経てモールド除去工程に至る
一連の工程を行い、第１の導体パターンを形成し、次
に、上記第１のマスクの代わりに第２のマスクを用い
て、上記一連の工程を再び行い、第２の導体パターンを
形成するという如く、上記ネガ型感光性樹脂の形成工程
からモールド除去工程に至る一連の工程をマスクの種類
を順次換えて繰り返し行い、複数の導体パターンを基板
面上に順次形成する。

【００１３】上記の如く、複数の導体パターンを１パタ
ーンずつ順次形成していくように形成した場合には、例
えば、第１の導体パターンが形成されたときには、その
第１の導体パターンを形成するのに用いたネガ型感光性
樹脂は基板面上から除去されており、次の導体パターン
を形成しようとするときには、新たにネガ型感光性樹脂
が基板面上に形成されることになるので、導体パターン
となる部分以外のネガ型感光性樹脂に紫外線の回折光や
反射光が照射されても、隣接する貫通孔を通った紫外線
の回折光や反射光の重なり合いがないことから、その部
分の光りの強さがネガ型感光性樹脂を露光させるまで大
きくなることはなく、つまり、回折露光現象の発生を防
止でき、複数の導体パターンを非常に微細な間隔を介し
隣接形成することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明における実施の形態
例を図面に基づき説明する。この実施の形態例の導体パ
ターン形成方法が前記従来例の導体パターン形成方法と
異なる特徴的なことは、基板面上に導体パターンを形成
する位置を規定する貫通孔が唯１個だけ設けられている
マスクを予め複数形成しておき、複数の導体パターンを
１個ずつ順次形成していくことであり、それ以外は前記
従来例と同様である。

【００１５】上記マスクは、例えば、図３の（ａ）に示
す第１の導体パターン12ａを形成する位置を規定する第
１の導体パターン形成用のマスク８ａ、図３の（ｂ）に
示す第２の導体パターン12ｂを形成する位置を規定する
第２の導体パターン形成用のマスク８ｂという如く、各
導体パターン12毎に、貫通孔７の形成位置を互いにずら
して予め複数種（形成する導体パターン12の数）形成し
ておく。

【００１６】以下に、この実施の形態例の導体パターン
形成方法を図１および図２に基づき説明する。まず、図
１の（ａ）に示すように、酸化膜（例えば、ＳｉＯ₂ 膜
（膜厚6000Å））14とその上側に下地電極膜（例えば、
Ａｕ膜（膜厚2000Å）／Ｃｒ膜（膜厚500 Å）の２層構
造膜やＣｕ膜／Ｎｉ膜の２層構造膜）が形成されたＳｉ
基板等の半導体基板１の面上にネガ型感光性樹脂（例え
ば、ネガ型感光性ポリイミドやネガ型感光性フォトレジ
スト）10を回転塗布法により塗布形成する（例えば、感
光性樹脂10を膜厚約50μｍに形成する）。

【００１７】そして、その基板１を80〜110 ℃に加熱し
て熱処理を施した後、パターン転写・現像工程を行う。
まず、複数種用意したマスク８のうちの１種類のマスク
８、例えば、第１の導体パターン形成用のマスク８で前
記感光性樹脂10を覆い、その後、紫外線（ＵＶ）を上記
マスク８の貫通孔７を通して感光性樹脂10に照射する。
この紫外線照射により、マスク８の貫通孔７によって予
め定められた第１の導体パターンを形成する部分の感光
性樹脂10だけが露光して硬化する。

【００１８】次に、図１の（ｂ）に示すように、露光し
なかった部分の感光性樹脂10をウェットエッチングによ
り基板１の面上から取り除き、パターン転写・現像工程
が終了する。

【００１９】上記パターン転写・現像工程後、図１の
（ｃ）に示すように、上記感光性樹脂10を取り除いた部
分の基板１の面上にアルミニウム11をめっき手法により
析出させ、然る後、露光した部分の感光性樹脂10を剥離
液等を用いて基板１の面上から取り除く。そして、図１
の（ｄ）に示すように、その感光性樹脂10を取り除いた
部分の基板１の面上に導体パターン12となる金属（例え
ば、ＮｉやＣｕ）をめっき手法により析出させる。

【００２０】その後、モールド除去工程を行う。この工
程では、前記アルミニウム11を図１の（ｅ）に示すよう
に、薬液（例えば、硝酸とリン酸と酢酸と水の混合液）
を利用して、基板１の面上から取り除く。上記の如く、
感光性樹脂10の形成工程から第１の導体パターン形成用
のマスク８を用いたパターン転写・現像工程を介しモー
ルド除去工程に至る一連の工程を経て、第１の導体パタ
ーン12ａが形成される。

【００２１】次に、前記第１の導体パターン形成用のマ
スク８の代わりに、例えば、図２の（ｆ）に示す第２の
導体パターン形成用のマスク８を用いて、上記感光性樹
脂10の形成工程からモールド除去工程に至る一連の工程
を、図２の（ｆ）〜（ｊ）に示すように、再び繰り返し
て行い、第２の導体パターン12ｂを形成する。

【００２２】上記のように、この実施の形態例では、導
体パターン形成用のマスク８を各導体パターン毎に予め
用意しておき、前記感光性樹脂10の形成工程からモール
ド除去工程に至る一連の工程を、前記パターン転写・現
像工程で使用するマスク８の種類を順次換えて繰り返し
行い、図３の（ａ）〜（ｅ）に示すように、複数の導体
パターン12を基板１の面上に１個ずつ形成していくこと
にした。

【００２３】なお、上記ネガ型感光性樹脂10は、一般的
に、ｇ線を含む紫外線が照射されると、露光して硬化す
るので、ネガ型感光性樹脂10に照射する紫外線はｇ線を
含む紫外線が使用される。また、導体パターン12を形成
する金属はめっき手法によりアルミニウム11上には析出
しない物質であることが望ましい。それというのは、ア
ルミニウム11上に析出する金属を導体パターン12の金属
として用いると、導体パターン12を基板１の面上に析出
形成する際に当然にその導体パターン12の金属がアルミ
ニウム11上にも析出することになる。このため、モール
ド除去工程で、アルミニウム11上の析出金属を除去しな
ければならず、このアルミニウム11上の析出金属を例え
ばウェットエッチングにより除去しようとすると、導体
パターン12となる部分の金属も取り除いてしまい、導体
パターン12を形成できないという問題が生じるからであ
る。

【００２４】この実施の形態例によれば、導体パターン
形成用のマスク８を各導体パターン毎に予め用意してお
き、感光性樹脂10の形成工程から、上記複数種のマスク
８のうちの１種類のマスク８を使用したパターン転写・
現像工程を経て、モールド除去工程に至る一連の工程
を、上記パターン転写・現像工程で使用するマスク８の
種類を順次換えて繰り返し行い、複数の導体パターン12
を順次形成していくので、例えば、第１の導体パターン
を形成している工程で、感光性樹脂10に紫外線をマスク
８の貫通孔７を通して照射したときに、紫外線は唯１個
の貫通孔７から感光性樹脂10に照射することになり、隣
接した貫通孔を通った紫外線の回折光や反射光が重なり
合うという事態は発生せず、つまり、第１の導体パター
ン12を形成する部分以外の感光性樹脂10に前述したよう
な回折露光現象が発生せず、導体パターンとなる部分の
感光性樹脂10だけが露光し、図３の（ｅ）に示すよう
に、導体パターンの幅ｄが非常に狭い導体パターンを形
成できる。

【００２５】しかも、上記の如く、第１の導体パターン
12が完成されたときには、該第１の導体パターン12を形
成するのに用いた感光性樹脂10は基板面上から除去さ
れ、次に第２の導体パターンを形成しようとする場合に
は、新たに感光性樹脂10が基板面上に形成されるので、
次のような感光性樹脂10の露光現象も防止することがで
きる。例えば、第１の導体パターン12を形成するために
感光性樹脂10に照射された紫外線の回折光や反射光が照
射された部分の感光性樹脂10に、第２の導体パターン12
を形成するための紫外線の回折光や反射光が再び照射さ
れ、その部分の光の強さが感光性樹脂10を露光させるま
で大きくなり、第２の導体パターン12を形成する部分以
外の感光性樹脂10が露光してしまうというような露光現
象の発生がない。

【００２６】以上のことから、複数の各導体パターン12
の幅ｄが非常に狭く、かつ、各導体パターン12間の間隔
Ｄが非常に狭い複数の導体パターン12を確実に間隔を介
して隣接形成することが可能となる。

【００２７】上記のように、導体パターン12の幅ｄが非
常に狭く、かつ、各導体パターン12間の間隔Ｄが非常に
狭い複数の導体パターン12を隣接形成することが可能と
なったことから、図５に示すような櫛歯形状の電極４，
５における櫛歯部分の各電極（導体パターン）の幅や各
電極間の間隔を非常に微細にすることができ、同図に示
すようなマイクロジャイロ２等の半導体装置の小型化を
図ることが可能となる。

【００２８】さらに、従来の導体パターンの形成方法で
は、図３の（ａ）の点線Ｍ，Ｎに示すように、導体パタ
ーン12の立ち上がりや立ち下がりがだれてしまうが、こ
れに対し、この実施の形態例の導体パターン形成方法を
用いると、同図の実線Ｒ，Ｓに示すように、導体パター
ン12の立ち上がりや立ち下がりをシャープに形成するこ
とができる。

【００２９】なお、本発明は上記実施の形態例に限定さ
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記実施の形態例では、図３の（ａ）〜（ｅ）に示
すように、第１の導体パターン12を形成したら、次に、
その隣りの第２の導体パターン12を形成し、次に、その
隣りの第３の導体パターン12を形成するという如く、第
１の導体パターン12から配列順に１個ずつ順序を追って
形成していたが、第１の導体パターン12を形成したら、
次に、第５の導体パターン12を形成し、次に、第３の導
体パターン12を形成するという如く、配列順でない順不
同で１個ずつ形成してもよい。

【００３０】また、上記実施の形態例では、マスク８に
は貫通孔７が唯１個だけ形成されていたが、図４の
（ａ）に示すように、回折光や反射光が重なり合ってそ
の部分の光の強さが感光性樹脂10を露光させるまで大き
くならない間隔を隔てて、つまり、回折露光現象の発生
を回避できる間隔を隔ててマスク８に複数の貫通孔７を
形成してもよい。この場合にも、図４の（ａ）と（ｃ）
に示すように貫通孔７の形成位置が異なる複数種のマス
ク８を予め用意しておき、図４の（ａ）〜（ｄ）に示す
ように、上記実施の形態例同様に、ネガ型の感光性樹脂
10の形成工程からモールド除去工程に至る一連の工程を
マスク８の種類を順々換えて繰り返し行い、複数の導体
パターン12を順次形成することになる。

【００３１】上記の如く、マスク８に回折露光現象の発
生を回避できる間隔を隔てて複数の貫通孔７を形成した
場合には、前述したような回折露光現象の発生を防止す
ることができ、複数の導体パターン12を互いに間隔を介
して隣接形成できる上に、前記ネガ型感光性樹脂の形成
工程からモールド除去工程に至る一連の工程を行う度に
複数の導体パターンを同時に形成できるので、上記一連
の工程の繰り返し回数を唯１個の貫通孔７が形成されて
いるマスク８を用いる場合に比べて減少させることがで
きる。

【００３２】さらに、上記実施の形態例は、図６に示す
ような櫛歯形状の電極となる導体パターンの形成方法を
例にして説明したが、本発明は、複数の導体パターンを
互いに間隔を介し隣接する場合に適用できるものであ
り、上記櫛歯形状の電極に限定されるものではない。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、貫通孔の形成位置が
互いに異なる複数種のマスクを予め用意しておき、ネガ
型感光性樹脂の形成工程からパターン転写・現像工程を
介しモールド除去工程に至る一連の工程はパターン転写
・現像工程で使用するマスクの種類を順次換えて繰り返
し行われ、複数の導体パターンを基板面上に順次形成す
るようにしたので、隣接する貫通孔からネガ型感光性樹
脂に照射された紫外線の回折光や反射光が重なり合わな
いようにすることが可能となり、導体パターンを形成す
る部分以外のネガ型感光性樹脂に、隣接する貫通孔の紫
外線の回折光や反射光が重なり合って、その部分の光の
強さがネガ型感光性樹脂を露光するまで大きくなり、導
体パターンを形成しない部分のネガ型感光性樹脂を露光
させてしまうという回折露光現象の発生を確実に回避す
ることができる。このことから、マスクの貫通孔の形成
位置により定められた導体パターンとなる部分のネガ型
感光性樹脂だけを露光することができる。この結果、非
常に微細な導体パターンを精度良く形成することが可能
となり、複数の導体パターンを非常に微細な間隔を介し
隣接形成することができる。

【００３４】このように、隣接形成される各導体パター
ン間の間隔を非常に狭く形成することが可能となったの
で、各導体パターン間の間隔を狭く形成することによ
り、それら導体パターンを有する半導体装置の小型化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態例の導体パターン形成方法を示す
説明図である。

【図２】図１に引き続き本実施の形態例の導体パターン
形成方法を示す説明図である。

【図３】複数の導体パターンが順次形成されていく様子
を模式的に示す説明図である。

【図４】その他の実施の形態例を示す説明図である。

【図５】マイクロジャイロの主要構造例を示す説明図で
ある。

【図６】従来例を示す説明図である。

【図７】従来の課題を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ７ 貫通孔 ８ マスク 10 感光性樹脂 11 アルミニウム 12 導体パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板面上に複数の導体パターンを互いに
   間隔を介し隣接して形成する導体パターン形成方法にお
   いて、基板面上に導体パターンを形成する位置を規定す
   る貫通孔の形成位置が互いに異なる複数種のマスクを予
   め用意しておき、基板面上にネガ型感光性樹脂を形成
   し、このネガ型感光性樹脂を前記複数種のマスクのうち
   の１種類のマスクにより覆った後に、そのマスクの貫通
   孔を介して前記ネガ型感光性樹脂に紫外線を照射しマス
   クの貫通孔の形成位置により定められたネガ型感光性樹
   脂の露光部分を露光させ、その後、露光されなかった部
   分のネガ型感光性樹脂を基板面上から取り除くパターン
   転写・現像工程を行い、次に、ネガ型感光性樹脂を取り
   除いた部分の基板面上にアルミニウムをめっき手法によ
   り析出させ、然る後、前記露光したネガ型感光性樹脂を
   基板面から除去し、そのネガ型感光性樹脂を除去した基
   板面上に導体パターンとなる金属をめっき手法により析
   出させ、この金属めっき終了後、前記アルミニウムを除
   去するモールド除去工程を行うという如く、上記ネガ型
   感光性樹脂の形成工程からモールド除去工程に至る一連
   の工程は前記パターン転写・現像工程で使用するマスク
   の種類を順次換えて繰り返し行い、複数の導体パターン
   を基板面上に順次形成することを特徴とする導体パター
   ン形成方法。