JP2000181077A

JP2000181077A - リフトオフ法による配線パターン形成方法

Info

Publication number: JP2000181077A
Application number: JP36097598A
Authority: JP
Inventors: Yuji Toyoda; 祐二豊田; Yoshihiro Koshido; 義弘越戸; Tadayuki Okawa; 忠行大川; Katsura Fujibayashi; 桂藤林; Ryoichiro Takahashi; 亮一郎高橋
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】通常のリフトオフ法による配線パターン形成方
法に比べて工程が複雑にならず、ポジ型やネガ型いずれ
のレジストにも適用できる、断面がマッシュルーム形状
のレジストパターンを用いた配線パターン形成方法を提
供する。【解決手段】基板３１上にレジスト３２を塗布した後、
レジスト３２に所望のパターンを露光する。次に、レジ
ストパターン３４を現像し、続いて、レジストの断面が
マッシュルーム形状となるようにレジストが変形する温
度で熱処理を行うことによって、断面がマッシュルーム
形状のレジストパターン３５が得られる。このレジスト
パターン３５をマスクとして用いることによって、微細
な配線パターンを形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リフトオフ法によ
る配線パターン形成方法に関するもので、特に、レジス
トの断面がマッシュルーム形状を有するレジストパター
ンを用いたリフトオフ法による配線パターン形成方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路や高周波デバイス
等の電子部品に対する、高性能化、高集積化への期待が
一層高まっている。これらのデバイスの形成には、微細
な加工が可能なリフトオフ法がしばしば用いられる。た
とえば、リフトオフ法によって電極パターンを形成する
場合の一般的な工程を、ポジ型レジストを用いる場合を
例にとって図１を用いて説明する。まず、図１（ａ）に
示すように、基板１上にレジスト２を塗布する。次い
で、熱処理（プリベーク）を行い、レジストから溶媒を
除去する。次に、図１（ｂ）に示すように、フォトマス
ク３を用いてレジスト２に所望のパターンを露光した
後、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン４を現
像する。次いで、再び熱処理（ポストベーク）を行い、
レジスト中の水分を蒸発させる等して、基板１とレジス
トパターン４との密着強度を上昇させる。つづいて、図
１（ｄ）に示すように、基板１上に電極膜５を形成した
後、レジストパターン４をその上に載っている電極膜５
と同時に除去し、図１（ｅ）に示すような所望の電極パ
ターン５が得られる。

【０００３】このようなリフトオフプロセスにおいて用
いられるレジストパターンは、断面が逆テーパー形状で
あることが望まれる。すなわち、図２（ａ）に示すよう
に、レジストパターン７の断面が垂直もしくは順テーパ
ー形状である場合、レジストパターン７の側面にも電極
膜８が付着するため（図２（ｂ））、レジストパターン
の除去が困難となるためである。また、レジストパター
ンを除去した場合、電極膜８に不要なバリができる（図
２ｃ）等の問題も生じる。以上のような観点から、レジ
ストパターンの断面は逆テーパー形状であることが望ま
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような断面が逆テ
ーパー形状のレジストパターンを形成する方法として、
一般に次のような方法が用いられている。

【０００５】たとえば、ネガ型の化学増幅型レジストを
用いる方法がある。図３（ａ）に示すように、基板１４
上に形成されたこのようなネガ型の化学増幅型レジスト
１１にフォトマスク１２を用いて露光を行った場合、基
板表面に近づくにつれてレジストの露光量は低下し、こ
れにしたがってレジストの不溶化速度も低下する。よっ
て、レジストを現像することにより、図３（ｂ）に示す
ような逆台形形状の断面を有するレジストパターン１３
を得ることができる。

【０００６】しかし、このようなネガ型の化学増幅型レ
ジストは、通常酸発生剤を含んでおり、露光によって酸
が発生する。このようにして発生した酸は熱による拡散
でレジストを解像するため、現像後の熱処理工程におけ
る雰囲気や時間などの管理が難しいという問題がある。

【０００７】ネガ型レジストを用いた場合の、このよう
な問題を避けるため、ポジ型レジストを用いて逆テーパ
ー形状のレジストパターンを形成する方法が試みれらて
いる。このようなポジ型レジストを用いる方法の一つと
して、イメージリバース法がある。イメージリバース法
を図４にしたがって説明する。まず、図４（ａ）に示す
ように、基板１６上にポジ型レジスト１７を塗布する。
次に、フォトマスク１８を用いてレジスト１７に一度目
の露光を行い、図４（ｂ）に示すような、逆台形形状の
露光部１９を形成する。このとき、露光部１９は使用す
る現像液に可溶なレジストとなっている。次いで、基板
を熱処理し、露光部１９を使用する現像液に不溶なレジ
ストとする。つづいて、図４（ｃ）に示すように、レジ
スト１７の全体を露光する（二度目の露光とする）。こ
のとき、前露光部１９は使用する現像液に不溶なレジス
トのままであるが、一度目の露光における未露光部（二
度目の露光における露光部）２０は、使用する現像液に
可溶なレジストとなっている。その後、所定の現像液を
用いてレジストパターンを現像し、図４（ｄ）に示すよ
うな一度目の露光部１９からなる逆台形形状のレジスト
パターンを得る。しかし、このようなイメージリバース
法は、露光を二度も行わなければならず、工程が複雑に
なるという問題がある。また、イメージリバース法に用
いることができるレジストは種類が限られている。

【０００８】また、ポジ型レジストを用いた別の方法と
して、クロロベンゼン法がある。この方法は、レジスト
の露光後に、レジスト表面にクロロベンゼン処理を施
し、現像液に対する難溶化処理をレジスト表面に行った
後、現像を行うものである。クロロベンゼン処理によっ
て、レジスト未露光部の上層部と基板表面付近における
不溶化の程度は著しく異なることとなるため、現像を行
うことによって、Ｔ字状断面を有するレジストパターン
を得ることができる。しかし、このクロロベンゼン法
は、レジストの露光後に、レジスト表面にクロロベンゼ
ン処理を施すという工程が必要となり、工程が複雑でコ
ストが高くなるという問題がある。

【０００９】さらに、ポジ型レジストを用いたまた別の
方法として、Ｓｉ含有レジストを上層レジストとして用
いる二層レジスト法がある。この方法では、まず、基板
上に一層目のレジスト（下層レジスト）を塗布し、次い
で、上層レジストとしてＳｉ含有レジストを塗布する。
つづいて、フォトリソグラフィー技術を用いてＳｉ含有
レジストをパターニングした後、このＳｉ含有レジスト
をマスクとして下層レジストをドライエッチングする方
法である。下層レジストは上層レジストに比べてエッチ
ング速度が速いため、エッチングを行うことによって、
Ｔ字状断面を有するレジストパターンを得ることができ
る。しかし、この二層レジスト法は、レジストを二層形
成しなければならず工程が複雑となり、また、下層レジ
ストをパターニングするためのドライエッチング装置が
必要であるためコストが高くなるという問題がある。

【００１０】以上のように、ネガ型の化学増幅型レジス
トを用いる方法は、管理が難しく、また、対象がネガ型
レジストに限定されるという問題がある。イメージリバ
ース法は、工程が複雑で、また、レジスト種が限定され
るという問題がある。クロロベンゼン法、二層レジスト
法は、工程が複雑でコストが高くなるという問題があ
る。

【００１１】そこで、この発明の目的は、通常のリフト
オフ法による配線パターン形成方法に比べて工程が複雑
にならず、ポジ型やネガ型いずれのレジストにも適用で
きる、断面がマッシュルーム形状のレジストパターンを
用いた配線パターン形成方法を提供することにある。こ
こで、断面がマッシュルーム形状とは、レジスト上部が
膨らんだ形状を指すこととし、例えば断面が円形や楕円
形の一部であるような場合も含むとする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述の技術
的課題を解決するため、次のような構成を備えることを
特徴とする。すなわち、本発明は、基板上にレジストを
塗布する工程と、レジストに所望のパターンを露光する
工程と、レジストパターンを現像する工程と、レジスト
パターンの断面形状がマッシュルーム形状となるように
レジストが変形する温度で熱処理を行う工程と、レジス
トパターンをマスクとして配線パターンを形成する工程
とを有することを特徴とする。ここで、配線パターンと
は、線路パターンだけでなく素子のパターンも含むとす
る。

【００１３】このように、レジストパターン現像直後は
断面が垂直もしくは順テーパー状であるレジストに、熱
処理を施すことによって、レジスト上層部を熱ダレによ
って変形させ、断面がマッシュルーム形状のレジストを
得ることができる。したがって、このレジストパターン
をマスクとして配線パターンを形成する場合、断面が逆
テーパー形状のレジストを用いた場合と同様に、レジス
トの除去が容易で配線パターンに不要なバリも形成され
ない。また、この熱処理は通常のレジストパターン形成
プロセスにおけるポストベーク工程において、その温度
を通常よりも高めに設定することにより行うため、通常
のリフトオフプロセスに比べて工程が複雑になることは
ない。

【００１４】また、前記熱処理工程において、熱処理の
温度は１００℃以上２００℃以下とするのが望ましい。
熱処理温度が１００℃よりも低い場合は、長時間熱処理
を行ってもレジストの変形が起こらないためである。一
方、熱処理温度が２００℃よりも高い場合は、レジスト
の変形が急峻であるため、意図する形状のレジストを得
ることが難しく、また、レジストが硬化し基板から剥離
できなくなるためである。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の一実施形
態を用いて、Ａｌマイクロストリップラインを形成する
場合を図５を用いて説明する。まず、図５（ａ）に示す
ように、ガラス基板３１上にネガ型の化学増幅型レジス
ト３２をスピンナーにより回転塗布する。ネガ型レジス
トには、たとえば、ＺＰＮ−１１００を用い、膜厚が
３．５μｍとなるようにする。つづいて、ホットプレー
トを用いて基板３１に熱処理（プリベーク）を行う。熱
処理は、たとえば、９０℃で９０秒間行うとする。

【００１６】次に、図５（ｂ）に示すように、縮小投影
露光装置を用い、フォトマスク３３を介して、レジスト
を露光し、線幅２０μｍのパターンを形成する。露光に
は、たとえばｉ線（３６５ｎｍ）を用い、露光量は５０
ｍＪ／ｃｍ²とする。つづいて、ホットプレートを用い
て基板３１に熱処理（ＰＥＢ（ＰｏｓｔＥｘｐｏｓｕ
ｒｅＢａｋｅ））を行う。この熱処理は、たとえば、
１１０℃で６０秒間行うとする。

【００１７】次いで、アルカリ性の現像液を用いて、レ
ジストパターンの現像を行う。具体的には、現像はパド
ル現像を行い、たとえば、１０秒間現像を行った後、純
水で３０秒間リンスを行い、次いで、２０秒間現像を行
い純水で３０秒間リンスを行うという工程を３回繰り返
し、最後に純水で５分間リンスを行う。なお、現像はア
ルカリ性の現像液に基板を浸漬して行ってもよい。現像
の結果、図５（ｃ）に示すようなレジストパターン３４
が得られる。

【００１８】このようにして、レジストパターン３４の
現像が終了した基板３１に、ホットプレートを用いて熱
処理（ポストベーク）を行う。熱処理は、通常のポスト
ベーク温度よりも高温で、たとえば、１４０℃で５分
間、大気中で行うとする。なお、この熱処理は大気中に
限られず、窒素雰囲気中や酸素雰囲気中等いずれの雰囲
気中で行ってもよい。

【００１９】このように、レジストパターン３４現像後
に、通常の熱処理（ポストベーク）よりも高温で熱処理
を行うことによって、レジスト上層部を熱ダレによって
変形させ、図５（ｄ）に示すような断面がマッシュルー
ム形状のレジストパターン３５を得ることができる。こ
の場合、使用するレジストに適した熱処理条件を選ぶこ
とによって、意図する断面形状のレジストパターンを得
ることができ、レジストパターンの断面形状の制御も可
能となる。

【００２０】こうして形成されたレジストパターン３５
をマスクとして、図５（ｅ）に示すように、基板３１上
に電極膜３６を形成する。具体的には、ＤＣスパッタリ
ング法を用いて基板上にＡｌを１μｍの膜厚に形成し、
Ａｌからなる電極膜３６を形成する。最後に、アセトン
を用いてレジスト３５を除去し、図５（ｆ）に示すよう
な、所望のＡｌマイクロストリップラインを得ることが
できる。

【００２１】このように、本発明では、レジストパター
ン形成プロセスにおけるポストベーク工程において、熱
処理温度を高めに設定することによって、断面がマッシ
ュルーム形状のレジストパターンを容易に得ることがで
きる。このようなレジストパターンをマスクとして電極
を形成すると、レジストの除去が容易となり、形成され
た電極膜に不要なバリが生じない。

【００２２】（実施例２）本発明の別の一実施形態を
用いて、ＭＩＭキャパシタを形成する場合を図６を用い
て説明する。

【００２３】まず、図６（ａ）に示すように、アルミナ
基板４１上に電極膜を形成する。具体的には、たとえば
アルミナ基板４１上全面に、まず接着層としてＴｉを１
００ｎｍの膜厚に蒸着し、次いで、Ｐｔを３００ｎｍの
膜厚に蒸着し、Ｔｉ／Ｐｔの積層構造を有する下部電極
４２を形成する。このときの成膜温度は、２００℃とす
る。

【００２４】続いて、図６（ｂ）に示すように、下部電
極４２上にＴａ₂Ｏ₅からなる誘電体薄膜４３を形成す
る。誘電体薄膜４３は、メタルマスクを用いたスパッタ
リング法により、３００ｎｍの膜厚に形成する。このと
きの成膜温度は２００℃とする。

【００２５】次に、図６（ｃ）に示すように、アルミナ
基板４１上にポジ型レジスト４４をスピンナーにより回
転塗布する。ポジ型レジスト４４には、たとえば、ＡＺ
９２６０を用い、膜厚が６μｍとなるようにする。つづ
いて、ホットプレートを用いて基板４１に熱処理（プリ
ベーク）を行う。この熱処理は、たとえば、１１０℃で
３００秒間行うとする。次に、図６（ｄ）に示すよう
に、縮小投影露光装置を用い、フォトマスク４５を介し
て、レジストに一辺が１００μｍの正方形パターンを露
光する。露光には、たとえば、ｉ線（３６５ｎｍ）を用
い、露光量は３５０ｍＪ／ｃｍ²とする。次いで、アル
カリ性の現像液を用いて、レジストパターンの現像を行
う。具体的には、基板４１をアルカリ性の現像液に１０
分間浸漬して現像を行った後、純水で５分間リンスを行
う。なお、現像はパドル現像でもよい。現像の結果、図
６（ｅ）に示すようなレジストパターン４６が得られ
る。

【００２６】このようにして、レジストパターン４６の
現像が終了した基板４１をヒーター付きの真空槽に入
れ、真空中で熱処理（ポストベーク）を行う。熱処理
は、たとえば、１３０℃で５分間行うとする。なお、熱
処理は真空中に限られず、常圧下、加圧下、減圧下、い
ずれの雰囲気中で行ってもよい。このように、実施例１
と同様に、レジストパターン現像後に通常のポストベー
ク温度よりも高温で熱処理を行うことによって、レジス
ト上層部を熱ダレによって変形させ、図６（ｆ）に示す
ような断面がマッシュルーム形状のレジストパターン４
７を得ることができる。

【００２７】こうして形成されたレジストパターン４７
をマスクとして、図６（ｇ）に示すように、誘電体薄膜
４３上に電極膜を形成する。具体的には、真空蒸着法を
用いて誘電体薄膜４３上に、まず接着層としてＴｉを１
００ｎｍの膜厚に蒸着し、次いで、Ｐｔを３００ｎｍの
膜厚に蒸着し、Ｔｉ／Ｐｔの積層構造を有する上部電極
４８を形成する。このときの成膜温度は室温とする。最
後に、アセトンを用いてレジスト４７を除去し、図６
（ｈ）に示すような、所望のＭＩＭキャパシタを得るこ
とができる。

【００２８】このように、本発明では、レジストパター
ン形成プロセスにおけるポストベーク工程において、熱
処理温度を高めに設定することによって、マッシュルー
ム状の断面形状を有するレジストパターンを容易に得る
ことができる。このようにして形成されたレジストパタ
ーンをマスクとして電極を形成すると、レジストの除去
が容易となり、形成された電極膜に不要なバリが生じな
い。

【００２９】以上の実施例においては、レジストをマス
クとして用いて電極膜を形成する場合を示したが、本発
明は電極膜に限られず誘電体膜等を形成する場合にも適
用できる。また、以上の実施例においては、電極膜を一
層だけ形成する場合を示したが、電極膜は二層以上であ
ってもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、レジストパターン形成プロ
セスにおける熱処理工程において、熱処理温度を高めに
設定することによって、断面がマッシュルーム形状のレ
ジストパターンを容易に得ることができる。このような
断面がマッシュルーム形状のレジストパターンは、レジ
ストの除去が容易で、また、このようなレジストをマス
クとして基板上に配線パターンを形成すると、形成され
た配線パターンには不要なバリが生じない。

【００３１】このように、本発明では、断面がマッシュ
ルーム形状のレジストパターンを、通常のレジストパタ
ーン形成プロセスにおける熱処理工程において、熱処理
温度を高めに設定することによって容易に得ることがで
き、工程が非常に簡単となる。また、本発明は、ネガ
型、ポジ型いずれのレジストにも適用でき、レジストの
種類の制約を受けることがない。

【００３２】このようにして形成されたレジストパター
ンは、マッシュルーム状の断面形状を有する。すなわ
ち、レジストパターンの開口部は基板表面付近よりも基
板表面から離れた部分の方が狭くなる。したがって、こ
のレジストパターンをマスクとして形成した配線パター
ンは、熱処理によって変形させない通常のレジストを用
いた場合よりも細い線幅となり、配線パターンの微細化
を図ることも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜（ｅ）は、従来のリフトオフ法を
用いて電極を形成する工程を示す断面図である。

【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、順テーパー形状のレジ
ストを用いた電極形成を示す断面図である。

【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、ネガ型化学増幅型レジ
ストを用いたレジスト形成を示す断面図である。

【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、イメージリバース法を
用いたレジスト形成を示す断面図である。

【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施形態を
用いて配線パターンを形成する工程を示す断面図であ
る。

【図６】図６（ａ）〜（ｈ）は、本発明の一実施形態を
用いて配線パターンを形成する工程を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

３１基板３２レジスト３３フォトマスク３５レジストパターン３６電極膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤林桂京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者高橋亮一郎京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 2H096 AA26 BA01 BA09 CA14 DA01 EA02 GA09 HA01 5F046 AA02 AA05 AA26 BA04 CA02 JA04 KA01 LA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にレジストを塗布する工程と、レジストに所望のパターンを露光する工程と、レジストパターンを現像する工程と、レジストパターンの断面形状がマッシュルーム形状とな
るようにレジストが変形する温度で熱処理を行う工程
と、レジストパターンをマスクとして配線パターンを形成す
る工程と、を有することを特徴とするリフトオフ法によ
る配線パターン形成方法。
【請求項２】前記熱処理工程において、熱処理の温度が
１００℃以上２００℃以下であることを特徴とする、請
求項１に記載のリフトオフ法による配線パターン形成方
法。