JP2000056468A - 薄膜パターンの形成方法 - Google Patents

薄膜パターンの形成方法

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JP2000056468A
JP2000056468A JP22645098A JP22645098A JP2000056468A JP 2000056468 A JP2000056468 A JP 2000056468A JP 22645098 A JP22645098 A JP 22645098A JP 22645098 A JP22645098 A JP 22645098A JP 2000056468 A JP2000056468 A JP 2000056468A
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JP
Japan
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thin film
pattern
forming
photoresist
film
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JP22645098A
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Isamu Ito
勇 伊藤
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、難エッチング物質や、
基板との密着性の悪い物質の薄膜パターンを高精度に作
成できる薄膜パターンの作成方法を提案することにあ
る。 【解決手段】 前記課題を解決する本発明は、基板上に
所定のパターンの薄膜パターンを形成する方法におい
て、基板の全面にダイレクトエッチング可能な第1の薄
膜を形成し、該第1の薄膜上の全面に塗布したフォトレ
ジストを露光・現像処理して前記所定のパターンを逆転
させた逆転パターンのフォトレジスト層を前記第1の薄
膜上に形成して前記所定のパターン部分の前記第1の薄
膜を露出させ、前記逆転パターンのフォトレジスト層及
び前記露出した第1の薄膜上に、前記第1の薄膜を除去
するエッチングに耐える第2の薄膜を形成し、前記フォ
トレジスト層を除去して、前記所定のパターンの第2の
薄膜のパターンを形成し、前記第2の薄膜をマスクとし
て前記第1の薄膜をエッチングして前記第1の薄膜及び
第2の薄膜とからなる前記所定の薄膜パターンを形成す
ることを特徴とする薄膜パターンの形成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は基板上に所定パターンの
薄膜パターンを形成する方法に関し、特に光学機械や測
定装置に使用される焦点板や目盛板、及びフォトマスク
等の光学マスクとして用いる薄膜パターンの形成方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光学機械や測定装置は、高分解能
化の傾向が益々強くなり、これら装置に使用される焦点
板や目盛板、光学マスクのパターンも微細化されてい
る。また、光学機械や測定装置の高性能化により、基板
との密着度が弱く、従来、基板上に強固な薄膜を形成す
ることが困難であった物質の薄膜パターンを必要とする
ケースが増えている。
【0003】ところで、従来、基板上に薄膜パターンを
形成する方法として、以下の3種類が知られている。 ダイレクトエッチング法;基板上の全面に形成した薄
膜上に所定のパターンを逆転させた逆転パターンのフォ
トレジストパターンを形成し、そのフォトレジストパタ
ーンを保護マスクとして薄膜をエッチングして薄膜パタ
ーンを形成する方法。
【0004】一般に、金属膜や一部の誘電体膜のパター
ンの形成に用いられる。フォトレジストパターンの逆転
(ネガ)パターンが得られる。 リフトオフ法;ダイレクトエッチング法で所定のパタ
ーンの逆転パターンの金属薄膜をリフトオフ膜として形
成し、その上から基板全面にパターンを形成したい物質
の薄膜を真空蒸着等で成膜する。その結果、ダイレクト
エッチングによってリフトオフ膜が除去された部分で
は、基板上に直接、パターンを形成したい物質の薄膜が
形成される。その後、リフトオフ膜(金属薄膜パター
ン)を剥離薬品で溶かし、リフトオフ膜及び該リフトオ
フ膜上のパターンを形成したい物質を除去して薄膜パタ
ーンを形成する方法。
【0005】この方法は金属膜、合金膜、誘電体膜な
ど、一般に難エッチング物質の薄膜パターンの作成に用
いられる。この方法も、フォトレジストパターンの逆転
(ネガ)パターンが得られる。 レジストリフトオフ法;リフトオフ法の一種である。
基板上に所定のパターンの逆転パターンのフォトレジス
ト膜をリフトオフ膜として形成し、その上から基板全面
にパターンを形成したい物質の薄膜を真空蒸着等で成膜
する。その結果、フォトレジスト膜の無い、所定のパタ
ーンの部分では、基板上に直接、パターンを形成したい
物質の薄膜が形成される。その後、フォトレジストを薬
品や有機溶剤で溶かし、フォトレジスト膜及びフォトレ
ジスト膜上のパターンを形成したい物質を除去して薄膜
パターンを形成する方法。
【0006】フォトレジストの耐熱性が低いため、無加
熱又は低温加熱で成膜できる物質の薄膜パターン形成に
適し、高精度なパターン形成が可能なフォトレジストを
リフトオフ膜として用いるので難エッチング物質の薄膜
パターンを高精度に形成するすることができる。この方
法も、フォトレジストパターンの逆転(ネガ)パターン
が得られる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記各薄膜パターン形
成方法には、次のような問題点があった。ダイレクトエ
ッチング法では、一般に高精度のパターンが形成できる
が、パターンを形成すべき物質のみを選択的にエッチン
グする手段がないとパターン形成することができない。
パターンを形成すべき幾つかの物質については特定の薬
品やガスを用いることができるが、パターンを形成すべ
き物質の種類が限定され、所望の特性(例えば、反射
率、耐食性等)を有する薄膜パターンを得ることが困難
であった。多くの物質の除去に適用できる、イオンエネ
ルギーによって物理的に薄膜を削るイオンビームエッチ
ング法で難エッチング物質の薄膜パターンを形成する方
法が試みられているが、難エッチング物質の薄膜のみを
選択的に除去することは困難で、基板までエッチングし
てしまう問題があった。
【0008】リフトオフ法では、リフトオフ膜の剥離を
容易にするため、リフトオフ膜として用いる物質は剥離
薬品に対して等方的に溶ける物質であって、且つパター
ンを形成したい物質の膜厚より厚い膜厚で成膜可能であ
ることが必要である。この条件に合う物質として銅や銀
があるが、これら物質はエッチング薬品に対しても等方
的に溶ける性質があるため、フォトレジストを保護膜と
してパターンを形成する工程においてサイドエッチング
が大きく、結果として高精度なパターンが作成できない
問題があった。
【0009】レジストリフトオフ法は、リフトオフ膜と
して用いるフォトレジストの耐熱性が低い(加熱すると
フォトレジストが剥離困難になったり、パターンが崩れ
ることがある)ので、無加熱か低温加熱で成膜できる物
質のパターン形成に限られる。特に、下地膜が加熱しな
ければ作れない場合や、多層膜のようにトータルで厚く
なる膜のパターン形成には用いることができなかった。
【0010】更に、上記いずれの方法を使っても、基板
との密着性が悪い物質のパターンは形成することができ
なかった。また、形成したいパターンを逆転させたパタ
ーンのフォトレジストパターンを形成する必要があるの
で、明視野のパターンを形成するためには広い範囲でフ
ォトレジストを露光させる必要があり、電子ビーム描画
で露光する場合には露光工程の時間が長くなっていた。
【0011】本発明の目的は、難エッチング物質や、基
板との密着性の悪い物質の薄膜パターンを高精度に作成
できる薄膜パターンの作成方法を提案することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は、基板上に所定のパターンの薄膜パターンを形成す
る方法において、基板の全面にダイレクトエッチング可
能な第1の薄膜を形成し、該第1の薄膜上の全面に塗布
したフォトレジストを露光・現像処理して前記所定のパ
ターンを逆転させた逆転パターンのフォトレジスト層を
前記第1の薄膜上に形成して前記所定のパターン部分の
前記第1の薄膜を露出させ、前記逆転パターンのフォト
レジスト層及び前記露出した第1の薄膜上に、前記第1
の薄膜を除去するエッチングに耐える第2の薄膜を形成
し、前記フォトレジスト層を除去して、前記所定のパタ
ーンの第2の薄膜のパターンを形成し、前記第2の薄膜
をマスクとして前記第1の薄膜をダイレクトエッチング
して前記第1の薄膜及び第2の薄膜とからなる前記所定
の薄膜パターンを形成することを特徴とする薄膜パター
ンの形成方法である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
詳説するが、本発明の技術範囲はかかる実施の形態の例
に限定されるものではない。第1の実施の形態例とし
て、石英ガラス基板上に難エッチング物質であるクロム
とSiOとの混合物質の膜の所定のパターンの薄膜パタ
ーンを形成する方法を図1によって説明する。
【0014】石英ガラス基板2上にクロムの薄膜3をス
パッタリングにより膜厚800Å(80nm)で成膜
し、その上に露光領域以外の部分にレジストパターンが
形成されるポジタイプの電子ビーム描画用フォトレジス
ト1を膜厚5000Å(500nm)で全面に塗布す
る。そして、電子ビーム描画装置によって、所定のパタ
ーン部分5を露光し、更に所定の手順で現像処理して露
光領域のレジストを除去し、所定のパターンを逆転させ
た逆転パターンのレジストパターンを形成する。図1の
(a)はこの状態を示したものであり、石英ガラス基板
2の全面に形成されたクロムの薄膜3は、露光領域5を
除きレジスト1によって覆われている。露光領域5では
クロムの薄膜3が露出している。
【0015】次に、真空蒸着装置でクロムとSiOとの
混合物質を無加熱で300Å(30nm)の膜厚に蒸着
する。その結果、図1(b)に示すように、基板の全面
にクロムとSiOとの混合膜が形成される。即ち、レジ
ストパターンの部分はレジスト1上に混合膜4が形成さ
れ、露光領域5の部分ではクロムの薄膜3上に直接、混
合膜4Aが形成される。
【0016】次いで、水酸化ナトリューム水溶液により
レジスト1を溶解して取り除き、図1(c)のように石
英ガラス基板の全面に形成されたクロムの薄膜3上の、
露光領域5の部分にのみ混合膜4Aが残された状態とす
る。そして更に、クロムとSiOとの混合膜は溶解しな
いがクロムを溶解する、酸素と塩素との混合ガスによる
反応性ドライエッチングを行い、クロムをエッチングし
除去する。この時、露光領域5の部分のクロム3Aはク
ロムとSiOとの混合膜4Aに保護されて溶解せず残留
し、図1(d)の状態となる。
【0017】この様にして作成された薄膜パターンは、
ダイレクト法で作成したクロムの薄膜パターンの精度と
変わりがない。さらに、露光領域の部分に薄膜パターン
が形成されるので、明視野パターンを少ない露光作業で
形成することができ、短い露光工程時間で明視野の薄膜
パターンを形成することができる。
【0018】なお、フォトレジストとして、ネガタイプ
の電子描画用フォトレジストを使用すれば所定のパター
ン部分を露光することによって、逆転パターンのレジス
トパターンを形成することができるので、短い露光工程
時間で明視野の薄膜パターンを形成することができる。
しかしながら、ネガタイプのフォトレジストの除去に用
いられる有機溶剤は、使用後の廃液処理が、ポジタイプ
のフォトレジストの除去に用いる水酸化ナトリューム水
溶液に比べ困難である。この為、ポジタイプのフォトレ
ジストを用いることが好ましい。
【0019】次に、第2の実施の形態例として、石英ガ
ラスと密着性の悪い物質である金の薄膜パターンを高精
度に形成する方法を前記第1の実施の形態例と同じく図
1を参照して説明する。金は近赤外の波長領域で高い反
射特性を持ち、近赤外の波長を光源とする光学系の焦点
板に用いられる。
【0020】石英ガラス基板2上にクロムの薄膜3をス
パッタリングにより膜厚800Å(80nm)成膜し、
その上にi線用ポジレジストを膜厚10000Å(10
00nm)で塗布し、i線ステッパーで所定の範囲を露
光し現像処理して所定のパターンの逆転パターンのレジ
ストパターン1を作成する。そして、真空蒸着装置で金
を無加熱で膜厚500Å(50nm)蒸着し、金の薄膜
4を形成する。露光領域5の部分では、レジストが除去
され露出したクロム3A上に金の薄膜4Aが直接形成さ
れる。
【0021】次に、水酸化ナトリューム水溶液によりレ
ジストを取り除き(図1(c))、酸素と塩素との混合
ガスを用いた反応性ドライエッチングによりクロム3を
エッチングする。この時、金は酸素と塩素の混合ガスに
浸食されないので、その下部のクロム薄膜3Aは保護さ
れ残留する。かくして、石英ガラス基板上に作成された
金のパターンは、高精度にパターンを形成することがで
きるフォトレジストをリフトオフ膜として使用している
ので高精度なパターンである。そして、石英ガラス基板
と金との間に両者に対して密着性の高いクロムを介在さ
せたので、石英ガラス基板上に強固な金のパターンが形
成された。
【0022】以上実施の形態例では基板として石英ガラ
スを用いたが、他の物質、例えば金属や炭素であっても
良い。また、本発明の方法によって形成される薄膜パタ
ーンの利用分野は光学機械に限られず、バイオテクノロ
ジーの分野で用いられる深さ数十Å(数nm)のウェル
(well)を形成する仕切として使用することができる。
特に金の薄膜パターンは該薄膜パターンと接触する物
体、例えば細胞などに影響を与えることが少ないので好
ましい。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来作成困難で
あった難エッチング物質や基板との密着性の悪い物質の
薄膜パターンを高精度に形成できる。そして、さらにポ
ジタイプのフォトレジストを用いて短い露光工程時間で
明視野の薄膜パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態例の方法を説明する
図。
【符号の説明】
1………レジストパターン 2………石英ガラス基板(第1の薄膜) 3………クロムの薄膜(第2の薄膜) 4………クロムとSiO2との混合薄膜、又は金の薄膜 5………露光領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に所定のパターンの薄膜パターンを
    形成する方法において、 基板の全面にダイレクトエッチング可能な第1の薄膜を
    形成し、 該第1の薄膜上の全面に塗布したフォトレジストを露光
    ・現像処理して前記所定のパターンを逆転させた逆転パ
    ターンのフォトレジスト層を前記第1の薄膜上に形成し
    て前記所定のパターン部分の前記第1の薄膜を露出さ
    せ、 前記逆転パターンのフォトレジスト層及び前記露出した
    第1の薄膜上に、前記第1の薄膜を除去するエッチング
    に耐える第2の薄膜を形成し、 前記フォトレジスト層を除去して、前記所定のパターン
    の第2の薄膜のパターンを形成し、 前記第2の薄膜をマスクとして前記第1の薄膜をダイレ
    クトエッチングして前記第1の薄膜及び第2の薄膜とか
    らなる前記所定の薄膜パターンを形成することを特徴と
    する薄膜パターンの形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150088100A (ko) * 2014-01-23 2015-07-31 엘지이노텍 주식회사 광학마스크

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150088100A (ko) * 2014-01-23 2015-07-31 엘지이노텍 주식회사 광학마스크
KR102187641B1 (ko) 2014-01-23 2020-12-07 엘지이노텍 주식회사 광학마스크

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