JP3179524B2 - 微細パターンの形成方法 - Google Patents

微細パターンの形成方法

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  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微細パターンの形成方法
に係り、特に半導体プロセス等の微細加工工程において
被加工物に高い精度で効率よく微細パターンを形成する
ことのできる微細パターンの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオー
ド、太陽電池、薄膜センサ、各種半導体素子等の加工工
程においては、被加工物に微細パターンを形成し、その
後、被加工物をエッチング処理して加工することが行わ
れていた。
【0003】例えば、カラー液晶ディスプレー(LC
D)に用いられる薄膜トランジスタ(TFT)は、通
常、薄膜成膜、レジスト塗布、露光、現像、エッチング
の各処理からなるフォトリソグラフィー工程を4〜6回
程度繰り返すことにより製造されている。
【0004】また、プリント配線、回路パターンの形
成、あるいは金属板のエッチング用レジストパターンの
形成に際しては、上述のフォトリソグラフィー法とは異
なり、被加工物にレジストパターンを印刷により形成
し、エッチング処理を繰り返す印刷法も広く採用されて
いる。この印刷法によるパターン形成は、スクリーン印
刷法やオフセット印刷法等が用いられている。
【0005】また、基板上に形成した有機レジスト膜を
所定の微細パターンを有するフォトマスクを介して露光
・現像してマスキング層とし、このマスキング層が形成
されていない部分(凹部)にメッキ層を形成し、次に、
このメッキ層を被加工物に転写してレジストパターンを
形成し、その後、エッチング処理を行う方法がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
40インチあるいは80インチといった大型のLCDを
フォトリソグラフィー法により製造する場合、フォトリ
ソグラフィー工程で使用する大型露光装置を含む専用装
置が必要となり、装置に要する費用が莫大なものとな
る。
【0007】一方、上述の印刷法は、印刷によるレジス
トパターン形成とエッチング処理を繰り返すことによ
り、上記のような大型のLCD製造にも比較的容易に対
応することができる。しかし、印刷法はインキの流動
性、版の圧力等の影響やインキの一部が被加工物に転移
しないで版上に残留してしまうこと等に起因して、印刷
パターンが変形し易く、寸法精度および再現性に劣り、
画線が100μm未満の微細パターンの形成には適して
いないという問題があった。
【0008】さらに、凹部内のメッキ層を被加工物に転
写してレジストパターンを形成する方法では、通常、基
板としてステンレス基板が使用されるが、基板の表面粗
さが大きいために形成されたマスキング層のエッヂ形状
がシャープなものとはならず、微細パターンの形成には
適していないという問題があった。
【0009】本発明は、上述のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、線幅が微細である微細パターンを高い
精度で効率よく形成することのできる微細パターンの形
成方法を提供することを目的とする。
【0010】このような目的を達成するために、本発明
表面粗度の最大高さ(Rmax)が0.1μm以下と
なるようにステンレス基板表面を研磨し、次いで研磨さ
れたステンレス基板表面に有機レジスト膜を成膜し、所
望の微細パターンを有するフォトマスクを介して該有機
レジスト膜を露光・現像して前記ステンレス基板に有機
レジストパターンを形成し、その後、前記ステンレス基
板の有機レジストパターン非形成部にメッキ層を形成
し、該メッキ層を被加工物に転写させるような構成とし
た。
【0011】
【作用】ステンレス基板上には有機レジスト膜が形成さ
れ、この有機レジスト膜は所望の微細パターンを有する
フォトマスクを介して露光・現像されて有機レジストパ
ターンとされ、その後、基板の有機レジストパターン非
形成部に形成されたメッキ層は被加工物に転写される。
そして、上記ステンレス基板は表面粗度の最大高さ(R
max)が0.1μm以下であるため、形成された有機
レジストパターンはエッヂ形状がシャープであり、これ
により、被加工物に転写されたメッキ層の解像度は大幅
に向上する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の微細パターンの形成方法を
説明するための図である。。図1において、ステンレス
基板1上にネガレジストである有機レジスト層2を形成
する(図1(a))。次に、有機レジスト層2に所定の
黒部パターン3aを備えたフォトマスク3を重ね、この
フォトマスク3を介して有機レジスト層2に紫外線を照
射する(図1(b))。その後、現像して有機レジスト
層2のうち黒部パターン3aにより紫外線が照射されな
かった部分の有機レジスト層2を除去して溝部2aを有
する有機レジストパターン2′を形成する(図1
(c))。次に、有機レジストパターン2′非形成部
(溝部2a)にメッキ層4を形成する(図1(d))。
このメッキ層4は、図示のように有機レジストパターン
2′よりも若干突出するように、すなわち、メッキ層4
の層厚が有機レジストパターン2′の厚さよりも大とな
るように形成される。通常、メッキ層4の有機レジスト
パターン2′からの突出量は0.1〜0.5μm程度が
好ましい。その後、メッキ層4と被加工物6とを密着さ
せ(図1(e))、メッキ層4を被加工物6に転写させ
て微細パターンを形成する(図1(f))。
【0013】本発明においてはステンレス基板として表
面粗度の最大高さ(Rmax)が0.1μm以下である
ステンレス基板を使用する。このように表面平滑性の優
れたステンレス基板を使用することにより、有機レジス
トパターン2′のエッヂ形状は極めてシャープなものと
なる。表面粗度の最大高さ(Rmax)が0.1μm以
下であるようなステンレス基板としては、SUS304
−BAステンレス鋼からなるもの、SUS304−TA
ステンレス鋼を研磨したもの等を使用することができ
る。
【0014】ここで、表面粗度のRmaxは触針式表面
あらさ測定機を用いて測定される。また、SUS304
−TAステンレス鋼の研磨方法としては、例えば、研磨
機の定磐上にSUS304−TAステンレス板を押し付
け、油性の研磨液、ダイアモンド研磨剤を用いて徐々に
番手を高めて研磨する方法と採ることができる。
【0015】尚、SUS304−BAステンレス鋼は、
薄板状態では折れ等により凹凸が生じ易いが、SUS3
04−TAステンレス鋼はこのようなことはなく、取扱
いが容易である。
【0016】そして、図2に示されるようにメッキ層4
からなる微細パターンが形成された被加工物6(図2
(a))は、メッキ層4をレジストとしてエッチング処
理がなされ(図2(b))、その後、メッキ層4が被加
工物6から剥離される(図2(c))。
【0017】また、図3に示されるように、被加工物6
として表面にフォトレジスト7を塗布したものを用いる
ことができる。この場合、例えばポジ型フォトレジスト
では図2のようにして被加工物6のフォトレジスト7上
にメッキ層4からなる微細パターンを形成し(図3
(a))、メッキ層4をフォトマスクとしてフォトレジ
スト7の露光・現像を行う(図3(b))。その後、メ
ッキ層4がフォトレジスト7から剥離され(図3
(c))、フォトレジスト7を介して被加工物6のエッ
チング処理がなされ(図3(d))、その後、フォトレ
ジスト7が被加工物6から剥離される(図3(e))。
また、ネガ型フォトレジストを用いる場合は、露光した
後にフォトレジスト7を現像して剥離が行われる。
【0018】また、図4に示されるように、基板として
表面粗度のRmaxが0.1μm以下であるステンレス
鋼からなるブランケット11を使用することができる。
この場合、ブランケット11の周面に、図1に示される
のと同様にして所定パターンで有機レジストパターン1
2′を形成し、有機レジストパターン非形成部(溝部)
12aにメッキ層14を形成する。そして、ブランケッ
ト11を被加工物16上で回転動させてメッキ層14を
被加工物16に転写して微細パターンを形成することが
できる。
【0019】さらに、本発明では被加工物のメッキ層が
転写される面に予め粘着層を形成しておいてもよい。ま
た、本発明においては、使用するステンレス基板の表面
平滑性が高いため、上述のようにメッキ層を被加工物に
転写するに際して、メッキ層が基板から容易に剥離され
る。
【0020】本発明において使用する有機レジストは公
知の有機フォトレジストを使用することができ、例えば
ゼラチン、カゼイン、ポリビニルアルコール等に重クロ
ム酸塩等の感光剤を添加したものを挙げることができ
る。
【0021】メッキ層の形成材料としては、電気メッキ
材料に一般に用いられる金属、あるいは有機材料(高分
子材料)等の導電性材料を使用することができる。金属
材料としては、特にメッキ層の成膜性に優れることより
Ni,Cr,Fi,Au,Ag,Cu,Zn,Snまた
はこれらの化合物、合金類等を好適に使用することがで
きる。
【0022】また、有機材料(高分子材料)としては、
例えばピロールやチオフェンを用いて電極上に形成され
るポリピロール、ポリチエニレンの導電性高分子被膜を
用いることができる。
【0023】このようなメッキ層は、上述のように有機
レジストパターンよりも若干突出するように形成され
る。これにより、メッキ層が被加工物と確実に接触して
転写が確実に行われることになる。
【0024】次に、実験例を示して本発明を更に詳細に
説明する。 (実験例1)ステンレス製の基板(SUS304−B
A、厚さ0.1mm、大きさ150mm×150mm、
表面粗度の最大高さRmax=0.05μm)の表面
に、スピンコート法(回転数2000r.p.m.)により有
機ネガレジストOMR85(東京応化工業(株)製、粘
度35cp)を塗布し、80〜90℃にて25分間の熱
処理(プリベーク)を行って有機ネガレジスト膜(厚さ
1.0μm)を形成した。
【0025】次に、この有機ネガレジスト膜に最小線幅
2μmのラインアンドスペースを有するフォトマスクを
介して紫外線を照射して露光を行い、その後、常温で現
像した。そして、乾燥した後、さらに150℃にて30
分間の熱処理(ポストベーク)を行って有機レジストパ
ターンを形成した。この有機レジストパターンは、2μ
mのラインアンドスペースを再現していた。
【0026】次に、Ni板を陽極、ステンレス基板を陰
極とし、下記の条件で基板の有機レジストパターン非形
成部にNiメッキ層(厚さ1μm)を形成し、水洗後、
乾燥した。 ・メッキ浴組成 … 硫酸ニッケル:240〜340g
/l 塩化ニッケル:45g/l 硼 酸 :30〜38g/l ・メッキ浴pH … 3〜4 ・メッキ浴温度 … 40〜60℃ ・電流密度 … 2.5〜5A/cm2 一方、ガラス基板上に厚さ0.15μmのポリシリコン
層(P−Si層)をプラズマCVD法により形成し、こ
のP−Si層上に有機ネガレジストOMR85を上述の
有機ネガレジスト膜形成条件と同じ条件で塗布して有機
ネガレジスト膜(厚さ1.0μm)を形成し、さらに、
この有機ネガレジスト膜上にアクリル系の粘着剤溶液ニ
ッセツPE−118(日本カーバイト社製)を約1μm
厚に塗布して接着層を形成して被加工物とした。
【0027】次に、被加工物の接着層と、ステンレス基
板に形成されたNiメッキ層とを圧着させ、その後、被
加工物とステンレス基板とを引き離したところ、Niメ
ッキ層は完全に被加工物の接着層に転写付着してNiメ
ッキ画像が形成された。
【0028】次に、このNiメッキ画像をマスクとして
有機ネガレジスト膜を紫外線で露光し、その後、イソプ
ロピルアルコール(IPA)を用いて接着層を剥離除去
した。次いで、この有機ネガレジスト膜を常温で現像し
て有機レジストの画像を形成した。そして、この有機レ
ジストの画像をマスクとしてP−Si層をCF4 とO 2
との混合ガスによりドライエッチングし、その後、有機
レジストを剥離してP−Si薄膜の画像を形成した。こ
のP−Si薄膜画像の画線の解像度は、ラインアンドス
ペースで2μmであった。 (実験例2)ステンレス板(SUS304−TA、厚さ
0.1mm、大きさ150mm×150mm、表面粗度
の最大高さRmax=0.15μm)を研磨機の定盤上
に載置して所定の圧力で押圧しながら回転させて表面研
磨を行った。表面研磨の条件は下記の通りであった。
【0029】 ・回転数 : 200〜1000r.p.m. ・研磨液、研磨剤の使用順序と研磨時間 : カーボランダム(SiC)1200番 … 1〜2時間 ↓ カーボランダム(SiC)1500番 … 0.5〜1時間 ↓ ダイヤモンド3000番 … 0.5〜1時間 ↓ ダイヤモンド8000番 … 0.5〜1時間 ↓ ダイヤモンド14000番 … 1〜2時間 上記のような表面研磨によりステンレス板SUS304
−TAの表面粗度のRmaxは0.08μmとなった。
そして、この表面研磨により表面平滑性の向上したステ
ンレス板を基板として実験例1と同様にして有機レジス
トパターンを形成したところ、線幅3μmのラインアン
ドスペースの有機レジストパターンが得られた。 (比較例)基板としてステンレス製基板(SUS304
−TA、厚さ0.1mm、大きさ150mm×150m
m、表面粗度の最大高さRmax=0.15μm)を使
用した他は実験例1と同様にして有機レジストパターン
を形成したところ、ステンレス製基板の表面粗度の影響
を受けて有機レジストパターンのラインエッヂ形状が悪
く、線幅5μmのラインアンドスペースまでしか解像で
きなかった。また、この有機レジストパターンが形成さ
れた基板を用いて実験例1と同様にしてNiメッキ、被
加工物への転写、P−Si層のドライエッチングの各工
程を行い、P−Si薄膜の画像を形成した。このP−S
i薄膜画像の画線の解像度は、ラインアンドスペースで
5μmが限度であった。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればス
テンレス基板は表面粗度の最大高さ(Rmax)が0.
1μm以下であるため、形成された有機レジストパター
ンはエッヂ形状がシャープであり、これにより、被加工
物に転写されたメッキ層の解像度は大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の微細パターンの形成方法を説明
するための図である。
【図2】図2は微細パターンが形成された被加工物のエ
ッチング処理を説明するための図である。
【図3】図3は微細パターンが形成された被加工物のエ
ッチング処理を説明するための図である。
【図4】図4は本発明の微細パターン形成方法の他の例
を説明するための図である。
【符号の説明】
1…基板 2…有機レジスト膜 2′…有機レジストパターン 2a…溝部(有機レジストパターン非形成部) 3…フォトマスク 4…メッキ層 6…被加工物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/3205 H01L 21/302 J 29/40 31/04 H 31/04 21/88 B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 C25D 5/26 G02F 1/1343 G03F 7/26 H01L 21/3065 H01L 21/3205 H01L 29/40 H01L 31/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面粗度の最大高さ(Rmax)が0.
    1μm以下となるようにステンレス基板表面を研磨し、
    次いで研磨されたステンレス基板表面に有機レジスト膜
    を成膜し、所望の微細パターンを有するフォトマスクを
    介して該有機レジスト膜を露光・現像して前記ステンレ
    ス基板に有機レジストパターンを形成し、その後、前記
    ステンレス基板の有機レジストパターン非形成部にメッ
    キ層を形成し、該メッキ層を被加工物に転写させること
    を特徴とする微細パターンの形成方法。
  2. 【請求項2】 前記ステンレス基板はSUS304−B
    Aステンレス鋼からなることを特徴とする請求項1記載
    の微細パターンの形成方法。
  3. 【請求項3】 前記ステンレス基板はSUS304−T
    Aステンレス鋼からなることを特徴とする請求項1記載
    の微細パターンの形成方法。
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