JP2689431B2 - 二酸化珪素膜の選択形成方法 - Google Patents

二酸化珪素膜の選択形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は二酸化珪素膜の選択形成方法に関し、特に目
的とする形状の二酸化珪素膜を精度良く基材の表面に低
温で製造するのに適した二酸化珪素膜の選択形成方法に
関する。 [従来の技術] 二酸化珪素膜を選択的に形成させる方法としては、従
来より(1)真空蒸着、スパッタ、CVDあるいは塗布法
等の方法により一旦基材全面に二酸化珪素膜を形成し、
その二酸化珪素膜の形成したい部分以外を選択的に除去
する方法および(2)あらかじめ二酸化珪素膜を形成さ
せたくない部分の基材表面にパターニングマスク(二酸
化珪素膜と物理的・化学的性質の異なる膜)を形成し、
その上から真空蒸着、スパッタ等の方法により二酸化珪
素膜を形成した後、上記パターニングマスクを除去する
ことにより、同時にその上に形成されている二酸化珪素
膜を取り除く方法が行なわれている。 又、上記真空蒸着、スパッタ、CVDあるいは塗布法等
の二酸化珪素膜の形成方法同様、基板上に均一に二酸化
珪素被膜を形成する方法として、珪弗化水素酸の二酸化
珪素過飽和水溶液と基材とを接触させて基材表面に二酸
化珪素膜を析出させる方法(以後、析出法と呼ぶ)が知
られている。(例えば特開昭60−33233、特開昭57−196
744) [発明が解決しようとする問題点] しかしながら上記の一旦均一な被膜を作成した後不用
部分を除去する方法においては、該不用部分を除去する
方法として、いわゆるウエットエッチングHF(フッ酸)
溶液等を用いると、高い加工精度が得られないという問
題点があった。また、二酸化珪素膜を除去する方法とし
て高い加工精度が得られるガス又は/および加速された
イオンを用いるいわゆるドライエッチングを用いた場
合、その装置あるいは付帯設備が高価であるために二酸
化珪素の選択形成に要するコストが高くなるという問題
点があった。さらに上記(2)の方法では、二酸化珪素
膜の形成法として用いられる真空蒸着、スパッタ等の方
法に基材選択性がないため、上記パターニングマスク上
にも二酸化珪素膜が均一に形成され、特に該パターニン
グマスクの面積が広い場合には二酸化珪素膜下のパター
ニングマスクを完全に除去する事が困難になるという問
題点があった。 本発明は従来法では加工精度が悪い、又は製造コスト
が高い、又は加工が難しいという問題点を解決し、加工
精度が良く、製造コストの低く、かつ加工性が良い二酸
化珪素膜の選択形成方法を提供するものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であって、無機物基材表面に感光性樹脂フォトレジスト
の塗布・乾燥・露光・現像によりパターニングマスクを
形成した後、その表面の全体に二酸化珪素被覆処理を行
った後、剥離液を用いて前記パターニングマスクを除去
して、マスクされなかった前記基材表面部分に二酸化珪
素膜を選択形成する方法において、過飽和状態となった
珪弗化水素酸水溶液を含む処理液の浴にパターニングマ
スクを形成した前記基材を浸漬することにより、マスク
上への二酸化珪素膜の析出を防止しながらマスクされて
いない基材表面部分に二酸化珪素膜を析出させることを
特徴とする二酸化珪素膜の選択形成方法である。 本発明ではパターニングマスクとして有機物である感
光性樹脂を用いているが、もし、無機物のパターニング
マスクを用いると該無機物マスク上に二酸化珪素膜が形
成されてしまい、その後に行なわれる該パターニングマ
スクの除去が容易でない。また、上記感光性樹脂のマス
クのパターニングの方法としてフォトリソグラフィ法で
あることが加工精度の点で好ましい。また、該感光性樹
脂はポジ型(感光した部分が溶解しやすくなる)でもネ
ガ型(感光した部分が溶解しにくくなる)でもかまわな
い。 上記珪弗化水素酸水溶液を二酸化珪素の過飽和状態と
するための方法は特に限定しない。したがってたとえば
H3BO3,AICl3,Al等を処理液に添加する方法や処理液の温
度を上昇させる方法などがあげられる。 また、該処理液と基材とを接触させる方法としては、
該基材表面に処理液を流下させる等の接触方法であって
もかまわないが、処理液を満した浸漬槽に該基材を浸漬
する方法が簡単でしかも均一な膜が得られるので好まし
い。さらに、該処理液中で発生した二酸化珪素の粒子を
フィルター等で除去し、また該処理液を基材に対して平
行にかつ層流となるように流動させることは均一な二酸
化珪素膜を得るために有効である。 [作用] 本発明は、二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化水
素酸水溶液からなる処理液と基材とを接触させて基材表
面に二酸化珪素膜を析出させる二酸化珪素膜の製造方法
において、該基材表面のマスク材料である感光性樹脂の
上には二酸化珪素膜が形成されないか、もしくは形成さ
れても粒子状となることを見い出し、なされたものであ
る。したがって基材表面のパターニングマスクが大面積
であっても剥離液をマスク材料の感光性樹脂に直接に作
用させることができ、除去が容易である。また二酸化珪
素はマスクされていない基材表面部分(非マスク部分)
の上のみに均一な厚みの膜状に析出するため、マスクを
除去した後も二酸化珪素膜の厚み特に縁部厚みは均一で
あり、膜の端面もきれいである。これに対して真空蒸着
法、スパッタ法等の従来技術により二酸化珪素膜を形成
させた場合には、二酸化珪素は基材の非マスク部分だけ
でなくマスク部分にもまたがって被覆されるため、マス
クを除去した後の二酸化珪素膜の厚みは中央部よりも縁
部で大となる不均一を生じており、また膜の端面もちぎ
れたように不規則な形になる。 なおマスク材料の感光性樹脂上に該二酸化珪素膜が形
成されないか、もしくは形成されても粒子状となる原因
については詳細は不明であるが、該感光性樹脂と処理液
との濡れ性が関係していると推定される。 [実施例] たて100mm、よこ100mm、厚さ11mmのソーダライムガラ
ス板を0.5重量%のHF水溶液中に10分間浸漬した後、十
分に洗浄し乾燥した。次いで当該ガラス板の表面にロー
ルコータを用いてネガ型フォトレジスト(商品名ORM−8
5東京応化工業製)を塗布した。塗布後直ちに温風循環
式乾燥機にて85℃で30分間プリベークを行なった。次に
露光機(Canon PLA−500F)を用いて1.5秒間露光を行な
い、露光部分と非露光部分がそれぞれ1.0μm幅の縞状
のパターンと露光部分と非露光部分とがそれぞれ10μm
幅の縞状パターンをそれぞれ形成した。露光後0MR現像
液に1分間浸漬して現像し、次いでリンス液(0MRリン
ス液)で1分間リンスした。リンスした後純水で十分洗
浄乾燥して、マスク部分および非マスク部分がそれぞれ
1.0μm幅の縞状のパターニングマスクと、マスク部分
および非マスク部分がそれぞれ10μm幅の縞状のパター
ニングマスクとが表面に形成された基材が得られた。な
おマスク部分のレジスト膜の膜厚はいずれも約650nmて
あった。上記基材上に第1図に示す二酸化珪素膜製造装
置を用いて二酸化珪素膜を作成した。 第1図において浸漬槽は外槽(1)と内槽(2)から
成り、内槽と外槽の間には水(3)が満してある。実験
では、この水の温度が35℃となるよう水は温度調節器
(4)で調節され、かつ温度分布均一化のため撹拌器
(5)で撹拌されている。内槽は前部(6)、中部
(7)、後部(8)から成り、各部には工業用シリカゲ
ル粉末を溶解飽和した2.0mol/lの濃度の珪弗化水素酸水
溶液3Iが反応液として満してある。ここでまず循環ポン
プ(10)を作動させ内槽後部(8)の反応液を一定量ず
つ汲出してフイルター(11)で濾過し内槽全部(6)へ
戻す処理液循環を開始した。その後0.5mol/lのホウ酸水
溶液(12)を0.2ml/minの速度で連続的に内槽後部
(8)に滴下し、10時間保持した。この状態で反応液は
適度なSiO2過飽和度を有する処理液となった。ここでフ
ィルター(11)の絶対除去率を1.5μmおよび処理液循
環量を240ml/min(処理液全量が約3Lであるので循環量
は約8%/minである)と調整した。そして前記基材
(9)を内槽中部(7)に垂直に浸漬し、前記条件(0.
5mol/Lのホウ酸水溶液を0.2ml/minで添加し、8%/min
の循環をし、1.5μmのフィルターで濾過する)で16時
間保持した。 上記の処理で行なった基材を2分割し、それぞれサン
プルA,Bとした。サンプルAについて基板であるソーダ
ライムガラスが処理液と直接接触していた部分(非マス
ク部分)とネガ型フォトレジストを塗布した部分(マス
ク部分)についてAr+イオンでスパッタしながらX線光
電子分光法により表面から深さ方向の組成分析を行なっ
た。その結果、非マスク部分では、表面から一定距離ま
では珪素(Si),および酸素(O)のみが検出され、そ
の強度比はSi/O=約1/2であり、またその距離は約600nm
であった。一方、マスク部分では、表面から一定距離ま
で炭素(C)が主として検出され、珪素(Si)は検出さ
れず、またその距離は約650nmであった。以上のことか
ら、基板の非マスク部分の上には厚みが600nmのシリカ
(SiO2)膜が析出しており、マスク部分である650nm厚
みのフォトレジストの層の上にはシリカ膜は形成されて
いないことがわかる。 さらに、サンプルBを剥離液(OMR用剥離液−502)中
に浸漬し、フォトレジスト(マスク)を剥離した。フォ
トレジストを剥離した基材を切断し、その破断面をSEM
(走査型電子顕微鏡)にて観察した。その結果、1μm
幅のマスク部分は勿論、10μm幅のマスク部分でもフォ
トレジストはきれいに除去され、また10μm幅の非マス
ク部分と1.0μm幅の非マスク部分にはともにそれぞれ
約10μm幅、約1.0μm幅の二酸化珪素膜が形成されて
おり、その両者の二酸化珪素膜の厚みは中央部から縁部
にわたって均一であり、膜端面の形状はきれいであっ
た。 [比較例1] 実施例で用いたものと同様の、パターニングを形成し
た基材を用意し、該基材表面にスパッタ法で厚みが約60
0nmの二酸化珪素膜を形成した。 上記処理を行なった基材を2分割し、それぞれサンプ
ルC,Dとした。サンプルCについて非マスク部分とマス
ク部分についてAr+イオンでスパッタしながらX線光電
子分光法により表面から深さ方向の組成分析を行なっ
た。その結果、非マスク部分およびマスク部分はともに
表面から一定距離まで珪素(Si),および酸素(O)の
みが検出された。その距離は約600nmであった。さらに
マスク部分では表面からの距離が約600nm〜約1250nmに
かけて炭素(C)が主として検出された。このことか
ら、厚み約600nmの二酸化珪素膜が非マスク部分および
マスク部分の両方の上に形成されていることがわかる。 さらに、サンプルDを剥離液に浸漬し、マスク部分の
フォトレジストの剥離を行なった。フォトレジストを剥
離した基材を切断し、その破断面をSEMにて観察した。
その結果1.0μm幅のマスク部分ではフォトレジストは
きれいに除去されていたが、10μm幅のマスク部分で
は、パターン中央部分にフォトレジストと二酸化珪素膜
が残存していた。そして残存したフォトレジストと二酸
化珪素膜を完全に除去するためにはさらに約2倍の剥離
液浸漬時間を必要とした。しかも形成された二酸化珪素
膜の縁部での厚みは不均一であり、その端面形状はきれ
いでなかった。 [比較例2] たて100mm、よこ100mm、厚さ1mmのソーダライムガラ
ス板を0.5重量%のHF水溶液中に10分間浸漬した後、十
分に洗浄し乾燥した。次いで該ガラス板上に実施例で用
いたものと同様の手順で析出法により約600nmの二酸化
珪素膜を形成した。 上記二酸化珪素膜を形成したソーダライムガラス表面
に実施例で用いたものと同様の手段でネガ型フォトレジ
ストを塗布、パターニングを行なった。 次いで上記基材を25℃の1mol/LのHF水溶液中に浸漬
し、非マスク部分の二酸化珪素膜のエッチングを行なっ
た。エッチング終了後基材を十分洗浄乾燥し、次いで剥
離液にてフォトレジストの剥離を行なった。フォトレジ
ストの剥離した基材を切断し、その破断面をSEMにて観
察した。その結果、10μm幅のマスク部分、および1.0
μm幅のマスク部分はともに狭くなっており、残存して
いる二酸化珪素膜の幅はそれぞれ約9.5μm、約0.5μm
となっていた。 [発明の効果] 本発明によれば、実施例でも明らかなように、簡便な
装置で加工精度、加工性ともに良く二酸化珪素膜を選択
的に形成することができる。本発明は無機物表面をもつ
あらゆる基材に適用が可能であり、半導体における平担
化技術や選択ドーピング、光ディスク基板の溝形成など
に適用可能である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例に使用した二酸化珪素膜製造装
置の系統説明図である。 (1)外槽、(2)内槽、(3)水 (4)ヒーター、(5)撹拌器 (6)内槽前部、(7)内槽中部 (8)内槽後部、(9)ガラス板 (10)循環ポンプ、(11)フィルター (12)ホウ酸水溶液

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.無機物基材表面に感光性樹脂フォトレジストの塗布
    ・乾燥・露光・現像によりパターニングマスクを形成し
    た後、その表面の全体に二酸化珪素被覆処理を行った
    後、剥離液を用いて前記パターニングマスクを除去し
    て、マスクされなかった前記基材表面部分に二酸化珪素
    膜を選択形成する方法において、過飽和状態となった珪
    弗化水素酸水溶液を含む処理液の浴にパターニングマス
    クを形成した前記基材を浸漬することにより、マスク上
    への二酸化珪素膜の析出を防止しながらマスクされてい
    ない基材表面部分に二酸化珪素膜を析出させることを特
    徴とする二酸化珪素膜の選択形成方法。
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