JPH02143254A - 精密パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は有機レジストを使用した電子部品等の微細パタ
ーンの形成方法に関する。

〔従来技術〕

従来のホトリソグラフィー技術では光学系でのフレネル
回折（入射光の波長λとマスク面から試料面までの距離
をｇとするとき、マスク端からのパターンボケの量ｄｓ
は近似的にｄｓ＝ｖ’２λｇで表わされる）による端の
ボケ、階段状の段差パターン８が発生する。（第１図参
照） またレジスト膜厚と試料表面（特にＡＱなど反射率の大
きい場合）の間で光の干渉効果（定在波効果）９が発生
して、（第２図参照）マスクパターン内部への拡散光が
入り、マスクパターンの精度を悪くしている。

パターン精度はネガレジストの場合は太くなり、ポジレ
ジストの場合は細くなる。さらにレジストの膜厚が不均
一の場合や試料表面の反射率が部分的に異なる場合や露
光ムラがある場合は定在波効果が部分的に変わり、レジ
ストの膜厚方向に感度ムラが生じるため、現像後レジス
トにシワが発生し、パターン端がギザギザになったり、
パターン間にレジストのブリッジが発生してパターン欠
陥を生じる。

これらの諸欠陥はパターン精度が５〜１０μ程度のとき
は前述の現象が発生しても１条件を最適化することによ
り、誤差を±２μ以下に抑えて加工することが可能であ
る。しかしながら、５μ以下のパターンでその加工精度
を±０．５〜１μ以下にする場合、これまでの方法では
マスクパターンの再現性を期待することは不可能であっ
た。

〔目　　的〕

本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、マスクパタ
ーンを正確に再現する精密パターン形成方法に関する。

〔構　　成〕

有機レジストは通常ノボラックレジンオルソキノンジア
ゾ化合物が主体である。この化合物系はフェノールまた
クレゾールとの縮合化合物を主鎖としていることから一
部に水酸基（−Ｏ１＋）またはカルボン酸基（−ＣＯＯ
Ｈ）を持っている。それ故、金属塩または金属イオンと
錯体（キレート化合物）を作ることが１．Ｈ，Ｋａｐｌ
ａｎ＆　Ｂ、に、Ｂｅｒｇｉｎ、ＩＢＭ　ＤＡＴＡ　Ｓ
ｙｓｔｅｍｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ。

ＶＯＬ、１２７．ＮＱ　２　ｐ３８６−３９５ニ報告さ
れている。

本発明者等は、この錯体化技術を有機レジストを用いた
精密パターンの形成方法に適用してみたところ、フレネ
ル回折効果や定在波効果を含む潜像を現像せずにエツチ
ングパターン化することを発見し本発明に至ったもので
ある。

すなわち、本発明の精密パターン形成方法は、被エツチ
ング膜」二に有機レジストを塗布し、ついで、金属錯体
形成用溶液と接触させた後、マスクをあてて露光し、ひ
きつづき現像およびエツチングを行うことを特徴とする
ものである。

本発明においては、ガラス等任意の基板１上に被エツチ
ング膜２を形成し、その上にスピンコーターやレジスト
コーターなどの方法で有機レジスト３を好ましくは０８
〜１．２μの厚みになるように塗布、乾燥する。この表
面に金属錯体形成用溶液をスピンコーター、シャワー、
スプレーあるいは浸漬など任意の手段で適用し、金属と
有機レジストの官能基との間で錯化反応をおこさせ錯体
層４を形成させる。

錯体化された有機レジスト層４の厚みは金ｍ錯体形成用
溶液との接触時間、酸性度など、各種条件により変化す
るが、好ましくは５０〜２００人の範囲である。

処理後５表面を乾燥する。

ついで、マスクパターン５をあてて紫外線露光を行う。

露光量は４０５ｎ　ｍの波長の場合で１００ｍｊ／−以
下に抑えることが好ましい。

有機レジストは（イ）重合体鎖に金属と鉛体を形成しう
る官能基をもつことと、（ロ）紫外線に露光すると分解
して溶液可溶性となるものであれば、何んでも使用でき
る。代表的な有機レジストは通常ノボラックレジンオル
ソキノンジアゾ化合物であり、この化合物系はフェノー
ルまたクレゾールとの縮合化合物を主鎖としている。

このレジストの露光された部分のジアゾ基はこの紫外線
を吸収して分解し、下記の式に示すように窒素ガスとし
て脱離する。そして分解したところは加水分解を起しカ
ルボン酸基ができ、アルカリ溶液に可溶となる。即ち金
属錯体を形成していても露光した部分はアルカリに可溶
体となって溶離するが、未露光部分 はナフトキノンジアゾ化合物がそのままなので、アルカ
リ不溶であってノボラック中の０１１と錯体を形成して
いる金属も溶解せずに残る。

鉛体形成のための有機レジスト中の官能基は、前記ノボ
ラックレジンオルソキノンジアゾ化合物の場合はＯＨ基
であったが、これに限るものではなく、金属と錯体を形
成しろる基であれば何んでもよく、例えばＣ００Ｉ＋基
であってもよい。

金属錯体形成用金属としてはＡＱ　、　Ｃｒ、　Ｍｏ。

ＴＬ、　Ｗ、　Ｆｅ、　ＩＶｉ、　Ｐｂ、　Ｚｎ等、錯
体を形成できる金属イオンを供給できるものであればい
ずれでもよく、必要に応じて複数の金属を併用してもよ
い。

有機レジスト層２の第１段階エツチングに相当するアル
カリ現像はレジスト膜の厚さの約２０〜５０％を浸食す
る程度にとどめる。

この理由は、フレネル回折効果８（第１図）あるいは高
反射率による定在波効果９（第２図）により、マスクパ
ターンの寸法が被エツチング膜のパターンに正確に反映
できないようになる欠陥を最小限にくいとめるためであ
る。ひきつづいて行う第２段階エツチングはＲＩＥ　（
反応性イオンエツチング）又はＥＣＲ（ｆｆｉ子サイク
ロトロン共鳴を用いたエツチング）による酸素を用いた
異方性エツチングである。

これによりレジストパターンを被エツチング膜まで垂直
にパターン化できる。

有機レジスト中の金属錯体は前記酸素ガスと反応して金
属の酸化物となり、この部分を異方性エツチングから保
護する。

異方性エツチングは高周波およびマイクロ波（ＥＣＲ）
のプラズマ放電で発生したプラズマ、イオン、ラジカル
、電子が電極間で極の正負に応じた粒子が加速されて入
射し反応してエツチングが進行するため、化学的、物理
的にも両極に垂直方向のエツチングが支配的となる。こ
のとき、金属錯体は酸化分解し、ＣｒはＣｒＯとなりＡ
　Ｑ　ｌｉＡ　Ｑ、０３となる。ＣｒＯは揮発性がある
が、レジストのエツチングレイ１−が太きくＣｒの無い
部分が速く異方エツチングさ」シ。

レジストパターンは完結する。またＡｆ１２０．は連発
することがなく、レジストパターンはエツチング完結す
る。

このように金属錯体は、異方性エツチングのさい、酸化
金属層を形成してレジストとしての役目をはたす。

被エツチング膜としては、ＡＱ、Ｃｕなとの金属膜、Ｐ
ｏＱｙｓｉ、　ａ−３ｉ等の半導体膜など任意の膜を対
象とすることができるが、とくに電子機器、ＯＡ機器に
用いる各種デバイスに応用される被エツチング膜を対象
としている。

つぎに、被エツチング膜のエツチングについて説明する
。エツチング剤としては、被エツチング膜がＡＱやＣｒ
等の金属膜の場合にはＣＣＱ４と０２の混合ガス等をエ
ツチングガスどしで使用することができるし、ｐｏｌｙ
　Ｓｉやａ−５Ｌの場合にはＣＦ、と０２の混合ガス等
を使用することができる。エツチング材料は公知のもの
ならいずれも使用することができるのは勿論である。

〔実施例〕

ａ−５Ｌよりなる被エツチング膜２をもつガラス基板（
Ｗａｆｅｒ）　１上にノボラックレジンオルソキノンジ
アゾ化合物３をスピンコーターにより厚さ１．２μ扉に
なるように塗布し、８０℃で３０分乾燥する（第３図Ａ
）。

ついで、金属錯体形成用溶液を製造する。

この金属錯体形成用溶液を１ｄ当り１　ｍＱの量でスピ
ンコードする。これにより有機レジスト層の表面の５０
〜２００人の厚み部分４が２１１体化される。

ついで、この表面を８０℃で１０分間乾燥する（第３図
Ｂ）。

紫外線露光はパターンマスクを当てて行う（第３図Ｃ）
。

４０５ｎｍの波長で１００ｍｊ／＋ｃｎｆ以下の露光量
で行う。

ついで、Ｎａ０ｔｌ水溶液により約１０００人（０，＋
＋１１μ）の深さになるようアルカリＪＪＩ象を行う（
第３図Ｄ）。

第２段階エツチングは反応性イオンエツチングにより行
った。反応ガスとして０２を用い、５０５ＣＣＭ、高周
波（Ｒｆ）３００Ｗ、０．０５Ｔｏｒｒの条件下で実施
した（第３図Ｅ）。

被エツチング膜であるａ−５ｉ層のエツチングは第２段
階エツチングで使用したドライエッチング装置の反応ガ
スをＣＦ４又はＣＩＩＦ、と０□の混合ガスに変えるこ
とにより実施することができる（第３図Ｆ）。

〔効　　果〕

■　普通のホトリソグラフィーによればマスクパターン
の形成における精度がせいぜい１０μ±２〜３μである
が、本発明方法では１０μ±０．５〜１μの精度である
。

（の　ｉ線（３６５ｎｍ）、１１線（４０５ｎｍ）等の
単スペクトル露光でコヒーレント性が大きい光を使用し
た場合でも、フレネル回折効果が無視できるほど抑制で
きる。

■　潜像（レジスト下部の感光部）部分のアルカリ現像
を行わないため定在波効果を無視できる程度に抑制でき
る。

（℃　レジストパターンのドライエツチング後は、ガス
種の切換を行うのみで、被エツチング膜のパターン化お
よびレジストのアッシング（灰化）まで−貫して実施で
きるので、効率の向丘と工程短縮が可能である。

■　本方法は、ＩＣ，［、ＳＩ、サーマルヘッド。

センサーなどのパターン加工において極めて有用である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フレネル回折効果を示すものであり、第２図
は、定在波効果を示すものである。 第３図は、本発明実施例を工程順に説明するためのもの
である。 １・・・基板 ２・・被エツチング膜 ３・・・有機レジス１〜 ４・・・錯体化された有機レジスト層 ５・・・マスクパターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被エッチング膜上に有機レジストを塗布し、ついで
   、金属錯体形成用溶液と接触させた後、マスクをあてて
   露光し、ひきつづき現像およびエッチングを行うことを
   特徴とする精密パターンの形成方法。