JPH0250425A - Method of forming pattern - Google Patents
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Landscapes
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被加工基板表面に微細なパターンを形成する
方法に係り、特にエツチングの際のレジストの剥離や変
形に起因する寸法誤差を小さくするために有効なパター
ン形成方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming a fine pattern on the surface of a substrate to be processed, and in particular to a method for reducing dimensional errors caused by peeling or deformation of a resist during etching. The present invention relates to a pattern forming method effective for the purpose of the present invention.
薄膜デバイスの製造プロセスにおいては、薄膜の微細加
工のために、有機高分子レジストによるリソグラフィー
が用いられている。このリソグラフィー工程は、通常、
以下のようにして行われる。In the manufacturing process of thin film devices, lithography using an organic polymer resist is used for microfabrication of thin films. This lithography process typically
This is done as follows.
すなわち、加工すべき基体の表面にレジスト層を形成し
、該レジスト層に所定のパターンを有するマスクを通し
て紫外光などを照射して露光し、その後に現像して不要
部分のレジストを除去することによってマスクのパター
ンをレジストに転写する。ついで、湿式エツチング、プ
ラズマエツチングあるいはイ、オンミリング等でレジス
トのない部分の基体を除去し、最後にレジストを剥離し
て基体の加工が完了する。That is, a resist layer is formed on the surface of the substrate to be processed, the resist layer is exposed to ultraviolet light through a mask having a predetermined pattern, and then developed to remove unnecessary portions of the resist. Transfer the mask pattern to the resist. Then, the portions of the substrate where no resist is present are removed by wet etching, plasma etching, or on-milling, and finally, the resist is peeled off to complete the processing of the substrate.
前記工程のうち、基体除去の工程において、レジストパ
ターンが変形すると、加工後のパターン精度が悪くなる
ので、レジストのエツチング耐性あるいはイオンミリン
グ耐性が高いことが必要である。このため、種々のレジ
スト材料が開発されおり、例えばフェノールノボラック
系レジストなどでは、比較的価れたプラズマエツチング
耐性を有している。If the resist pattern is deformed in the step of removing the substrate among the above steps, the pattern accuracy after processing will deteriorate, so it is necessary that the resist has high etching resistance or ion milling resistance. For this reason, various resist materials have been developed. For example, phenol novolak resists have relatively high plasma etching resistance.
しかしなから、パターンの微細化の要求が高まるにつれ
、精度よくエツチングするために、イオンの物理的スパ
ッタリング効果を利用した反応性イオンエツチングが多
く用いられるようになってきた。また、パーマロイ（Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金）やＡＵやｐｔなと、反応性エツチングが
できない物質の場合は、物理的エツチングのみでパター
ンを形成するイオンミリング法が用いられるが、この場
合は、さらにレジストへのタメージが大きく、かつ膜ベ
リが著しくなって寸法誤差やパターン変形の原因となっ
ていた。However, as the demand for finer patterns increases, reactive ion etching, which utilizes the physical sputtering effect of ions, has come into widespread use in order to perform etching with high precision. In addition, permalloy (F
For materials that cannot be reactively etched, such as e-Ni alloy), AU, and PT, ion milling is used to form a pattern using only physical etching, but in this case, the damage to the resist is even greater. Moreover, film burrs became significant, causing dimensional errors and pattern deformation.
この点を解決するために、特願昭６１−２１９３１７号
に見られる有機高分子薄膜と炭素質薄膜の二層膜を用い
てパターン形成を行う方法が提案されている。In order to solve this problem, a method of forming a pattern using a two-layer film of an organic polymer thin film and a carbonaceous thin film, as seen in Japanese Patent Application No. 61-219317, has been proposed.
しかしながら、この場合、イオンミリング耐性に優れた
硬質な炭素質薄膜を用いると、パーマロイ、Ａｕ、Ｐｔ
などの被エツチング材と炭素質薄膜との間で剥離を生じ
、パターンのぬけ、かけや変形が生じるという問題があ
った。これは、炭素質薄膜と被エツチング材との密着性
が十分でないところに炭素質薄膜の残留歪みが加わった
ためと考えられる。However, in this case, if a hard carbon thin film with excellent ion milling resistance is used, permalloy, Au, Pt
There is a problem in that peeling occurs between the material to be etched and the carbonaceous thin film, resulting in pattern omission, chipping, or deformation. This is thought to be due to the residual strain of the carbonaceous thin film being applied where the adhesion between the carbonaceous thin film and the material to be etched was insufficient.
本発明の目的は、被エツチング材と炭素質薄膜との間の
剥離を防止し、パターンのぬけ、かけや変形をなくした
パターン形成方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pattern forming method that prevents peeling between a material to be etched and a carbonaceous thin film, and eliminates pattern omission, chipping, and deformation.
上記目的は、被加工基板表面にアルミニウム含有炭素質
薄膜を形成する工程と、該アルミニウム含有炭素質薄膜
表面にケイ素を含有する有機高分子薄膜を形成する工程
と、該有機高分子薄膜の所定の部分に光または電子線、
Ｘ線、イオンビーム等の高エネルギー線を照射する工程
と、該有機高分子薄膜を現像して必要部分以外の有機高
分子薄膜を除去する工程と、前記工程により表面に露出
したアルミニウム含有炭素質薄膜を酸素−塩素混合プラ
ズマにより除去する工程と、前記工程により形成したア
ルミニウム含有炭素質薄膜のパターンをマスク材として
プラズマエツチングまたはイオンミリングにより被加工
基板を加工する工程とを備えることにより達成される。The above objectives include a step of forming an aluminum-containing carbonaceous thin film on the surface of a processed substrate, a step of forming a silicon-containing organic polymer thin film on the surface of the aluminum-containing carbonaceous thin film, and a predetermined process of forming the organic polymer thin film on the surface of the aluminum-containing carbonaceous thin film. light or electron beam on the part,
A process of irradiating high-energy rays such as X-rays and ion beams, a process of developing the organic polymer thin film and removing the organic polymer thin film other than necessary parts, and a process of removing the aluminum-containing carbon material exposed to the surface by the above process. This is achieved by comprising the steps of removing the thin film with an oxygen-chlorine mixed plasma, and processing the substrate to be processed by plasma etching or ion milling using the pattern of the aluminum-containing carbonaceous thin film formed in the above step as a mask material. .
アルミニウム含有炭素質薄膜が耐剥離性に優れているの
は以下の理由による。すなわち。The reason why the aluminum-containing carbonaceous thin film has excellent peeling resistance is as follows. Namely.
ｉ）アルミニウムは炭素より原子半径が大きいため、残
留歪みの発生を抑制できる。i) Since aluminum has a larger atomic radius than carbon, the generation of residual strain can be suppressed.
ｉｉ）アルミニウムは炭素に比べてパーマロイ、Ａｕ、
Ｐｔなどとの密着性に優れる。ii) Compared to carbon, aluminum is more susceptible to permalloy, Au,
Excellent adhesion with Pt etc.
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 Examples of the present invention will be described in detail below.
本発明は、イオンミリング速度の遅いアルミニウム含有
炭素質薄膜を用い、該アルミニウム含有炭素質薄膜をレ
ジストとして被加工基板のパターニングを行うようにし
ている。ただし、アルミニウム含有炭素質薄膜には感光
性がないため、アルミニウム含有炭素質薄膜上にケイ素
含有レジストの皮膜を設け、該皮膜を通常のリソグラフ
ィー工程によってパターニングした後、酸素と塩素を含
むプラズマを作用させることにより、アルミニウム含有
炭素質薄膜のパターンを形成する。In the present invention, an aluminum-containing carbonaceous thin film having a slow ion milling rate is used, and a substrate to be processed is patterned using the aluminum-containing carbonaceous thin film as a resist. However, since the aluminum-containing carbonaceous thin film has no photosensitivity, a silicon-containing resist film is formed on the aluminum-containing carbonaceous thin film, and after patterning the film using a normal lithography process, plasma containing oxygen and chlorine is applied. By doing so, a pattern of an aluminum-containing carbonaceous thin film is formed.
なお、本発明で規定するアルミニウム含有炭素質薄膜と
は、原子数比でアルミニウムを炭素の０．５〜２０％含
む薄膜を意味し、アルミニウム含有率がこれにより少な
い場合は耐剥離性の向上の効果がなく、これより多い場
合はイオンミリング速度が速くなるため不適当である。Note that the aluminum-containing carbonaceous thin film defined in the present invention means a thin film containing aluminum in an atomic ratio of 0.5 to 20% of carbon, and if the aluminum content is lower than this, the peeling resistance may be improved. There is no effect, and if the amount is more than this, the ion milling speed increases, which is inappropriate.
特に、５〜ｌＯ％アルミニウムを含有させた場合に本発
明の効果は大である。In particular, the effect of the present invention is great when aluminum is contained in an amount of 5 to 10%.
アルミニウム含有炭素質薄膜の形成方法とじては０例え
ば次のようなものがある。Examples of methods for forming an aluminum-containing carbonaceous thin film include the following.
■）テトラメチルアルミニウムなどの有機金属化合物を
単独またはメタンなどの炭化水素と混合したガス中にお
いて、プラズマを発生させるプラズマＣＶＤ法。(2) A plasma CVD method in which plasma is generated in a gas containing an organometallic compound such as tetramethylaluminum alone or mixed with a hydrocarbon such as methane.
■）前記の有機金属化合物または有機金属化合物と炭化
水素の混合ガスをイオン化し、生じたイオンを電界で加
速して基板にぶつつけ、膜を生成させるイオンビームデ
ポジション法。(2) Ion beam deposition method in which the above-mentioned organometallic compound or a mixed gas of an organometallic compound and a hydrocarbon is ionized, and the generated ions are accelerated by an electric field and hit a substrate to form a film.
本発明で規定する酸素と塩素を含むプラズマとは、０２
ガスとＣ１２またはＣＣＩ、、ＢＣｌ３などの塩素を含
むガスとの混合ガスを用いたプラズマで塩素の酸素に対
する原子数比が５０％以下のプラズマである。The plasma containing oxygen and chlorine defined in the present invention is 02
This plasma uses a mixed gas of gas and a gas containing chlorine such as C12, CCI, or BCl3, and the atomic ratio of chlorine to oxygen is 50% or less.
ついで、本発明の具体的な実施例について説明する。Next, specific examples of the present invention will be described.
第１図、第２図は、ガラス基板１上のパーマロイ薄膜２
を加工する場合の工程のフローチャートと、それぞれの
段階における断面図を示したものである。1 and 2 show a permalloy thin film 2 on a glass substrate 1.
2 is a flowchart of the process for processing the material and cross-sectional views at each stage.
まず（ａ）工程では、パーマロイ薄膜２（膜厚１μｍ）
が形成されているガラス基板１を高周波プラズマＣＶＤ
装置の高周波電極上に固定し、メタン６０、テトラメチ
ルアルミニウム１０の割合で混合したガスを０．５Ｔｏ
ｒｒの圧力で満たした後、プラズマを発生させ、アルミ
ニウム含有炭素質薄膜３（膜厚１μｍ）を形成した。First, in step (a), permalloy thin film 2 (film thickness 1 μm)
The glass substrate 1 on which is formed is subjected to high frequency plasma CVD.
It was fixed on the high frequency electrode of the device, and 0.5 To
After filling the chamber with a pressure of rr, plasma was generated to form an aluminum-containing carbonaceous thin film 3 (film thickness: 1 μm).
次に（ｂ）工程では、アルミニウム含有炭素質薄膜３の
表面に、スピンコードにより部分的にトリメチルシリル
化したポリスチレンの感光層４を形成する。Next, in step (b), a photosensitive layer 4 of partially trimethylsilylated polystyrene is formed on the surface of the aluminum-containing carbonaceous thin film 3 using a spin code.
ついで（Ｃ）工程では、前記感光層４に電子線を照射し
、露光する。Next, in step (C), the photosensitive layer 4 is exposed to an electron beam.
さらに（ｄ）工程では、前記露光された感光層４にメチ
ルエチルケトンの現像処理を施すことによって、必要部
分以外の感光層４を除去し、感光ＷＩ４のパターンを得
る。Further, in step (d), the exposed photosensitive layer 4 is subjected to a development process using methyl ethyl ketone to remove the photosensitive layer 4 other than the necessary portions, thereby obtaining a pattern of photosensitive WI4.
続いて（・ｅ）工程では、前記（ｄ）工程までに得られ
た基板を対向電極型高周波プラズマ発生装置に入れ、０
□８０、Ｃ１□２０の割合で混合したガスを導入してガ
ス圧を０．０５τｏｒｒに保った後、プラズマを発生さ
せた。そして（ｄ）工程により露出した部分のアルミニ
ウムの含有炭素質薄膜３が完全に除去されるまでプラズ
マを保持した後、プラズマを停止した。この時、感光層
４に含まれているケイ素（Ｓｉ）がＳｉ−〇結合を作り
、プラズマに対する保護層５を形成するため、感光Ｍ４
のない部分のみが除去される。Subsequently, in step (e), the substrate obtained up to step (d) is placed in a counter electrode type high frequency plasma generator, and
After introducing a gas mixture at a ratio of □80 and C1□20 and maintaining the gas pressure at 0.05τorr, plasma was generated. After the plasma was maintained until the aluminum-containing carbonaceous thin film 3 exposed in the step (d) was completely removed, the plasma was stopped. At this time, silicon (Si) contained in the photosensitive layer 4 forms a Si-〇 bond and forms a protective layer 5 against plasma.
Only the parts without are removed.
次に（ｆ）工程では、アルミニウム含有炭素質薄膜３の
パターンをマスク材として、イオンミリングによりアル
ミニウム含有炭素質薄膜３のない部分のパーマロイ薄膜
２を除去する。Next, in step (f), using the pattern of the aluminum-containing carbonaceous thin film 3 as a mask material, the portions of the permalloy thin film 2 where the aluminum-containing carbonaceous thin film 3 is not present are removed by ion milling.
最後に（ｇ）工程では、（ｅ）工程と同じ方法でアルミ
ニウム含有炭素質薄膜３を除去し、最小線巾０．８μ慾
のパーマロイのパターンを得た。Finally, in step (g), the aluminum-containing carbonaceous thin film 3 was removed in the same manner as in step (e) to obtain a permalloy pattern with a minimum line width of 0.8 μm.
以上の工程において、アルミニウム含有炭素質薄膜３と
パーマロイ薄膜２との間で剥離は生ぜず。In the above steps, no separation occurred between the aluminum-containing carbonaceous thin film 3 and the permalloy thin film 2.
充分な精度のパターンが形成できた。A pattern with sufficient precision could be formed.
比較のため、アルミニウムを含有しない炭素質薄膜を用
いて前記と同じようにパーマロイ薄膜のバターニングを
行ったところ、炭素質薄膜とパーマロイ薄膜との間で剥
離が生じる箇所があり、充分なパターン精度が得られな
かった。For comparison, when we patterned a permalloy thin film in the same manner as above using a carbonaceous thin film that does not contain aluminum, there were some areas where peeling occurred between the carbonaceous thin film and the permalloy thin film, and sufficient pattern accuracy was not achieved. was not obtained.
以上述べたように本発明によれば、イオンミリング耐性
および耐剥、離性に優れたアルミニウム含有炭素質薄膜
をレジストとして用いたことにより、レジストの剥離に
起因するパターンのぬけ、かけや変形をなくしてパター
ン精度を向上し得る効果があり、特にイオンミリング法
によりパーマロイ薄膜などの微細加工を行う場合に有効
である。As described above, according to the present invention, by using an aluminum-containing carbonaceous thin film with excellent ion milling resistance, peeling resistance, and peeling properties as a resist, pattern omission, chipping, and deformation caused by resist peeling can be prevented. This has the effect of improving pattern accuracy without eliminating the ion milling method, and is particularly effective when performing microfabrication of permalloy thin films or the like by ion milling.
第１図（ａ）〜（ｇ）、第２図（ａ）〜（ｇ）は本発明
によるパターン形成法の一実施例の工程図である。
１・・・ガラス基板、２・・・パーマロイ薄膜、３・・
・アルミニウム含有炭素質薄膜、４・・・感光層、５・
・・保護層。
書（方式）
昭和６３ 年特許願第 １９９８０５号発明。名称
パターン形成方法
補正をする者
餠と帽係 特許出願人
（Ｓ＋Ｏ＋株式会社
補正命令の日付
補正の対象
昭和６３年１１月２９日（発送日）
明細書の図面の簡単な説明の欄。
７＜；ン、
１、本願明細書第１０頁第１３行目から同第１５行目ま
での記載「第１図・・・・・・である、」を下記の如く
に補正する。
記
「第１図（ａ）〜Ｃｐ）は１本発明によるパターン形成
法の一実施例の工程図を示し、第２図は、第１図の各工
程を説明するための図である。FIGS. 1(a) to (g) and FIGS. 2(a) to (g) are process diagrams of an embodiment of the pattern forming method according to the present invention. 1... Glass substrate, 2... Permalloy thin film, 3...
- Aluminum-containing carbonaceous thin film, 4... Photosensitive layer, 5.
...Protective layer. (Method) Invention of patent application No. 199805 in 1988. name
Patent applicant (S+O+Co., Ltd.) Date correction target of amendment order November 29, 1985 (shipment date) Brief description of drawings in the specification. 7<; 1. The statement "Fig. 1..." from page 10, line 13 to line 15 of the present specification is amended as follows. (a) to Cp) show process diagrams of an embodiment of the pattern forming method according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining each step of FIG. 1.
Claims (1)
成する工程と、該アルミニウム含有炭素質薄膜表面にケ
イ素を含有する有機高分子薄膜を形成する工程と、該有
機高分子薄膜の所定の部分に光または電子線、Ｘ線、イ
オンビーム等の高エネルギー線を照射する工程と、該有
機高分子薄膜を現像して必要部分以外の有機高分子薄膜
を除去する工程と、前記工程により表面に露出したアル
ミニム含有炭素質薄膜を酸素−塩素混合プラズマにより
除去する工程と、前記工程により形成したアルミニウム
含有炭素質薄膜のパターンをマスク材としてプラズマエ
ッチングまたはイオンミリングにより被加工基板を加工
する工程とから成ることを特徴とするパターン形成方法
。 ２、被エッチング材がパーマロイであることを特徴とす
る請求項１記載のパターン形成方法。[Claims] 1. A step of forming an aluminum-containing carbonaceous thin film on the surface of a substrate to be processed, a step of forming a silicon-containing organic polymer thin film on the surface of the aluminum-containing carbonaceous thin film, and a step of forming the organic polymer thin film containing silicon. A step of irradiating a predetermined portion of the thin film with high-energy rays such as light or electron beams, A step of removing the aluminum-containing carbonaceous thin film exposed on the surface in the above step using an oxygen-chlorine mixed plasma, and a step of removing the substrate to be processed by plasma etching or ion milling using the pattern of the aluminum-containing carbonaceous thin film formed in the above step as a mask material. A pattern forming method characterized by comprising a processing step. 2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the material to be etched is permalloy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250425A true JPH0250425A (en) | 1990-02-20 |
Family
ID=16413890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19980388A Pending JPH0250425A (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Method of forming pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0250425A (en) |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP19980388A patent/JPH0250425A/en active Pending
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