JPH03119720A

JPH03119720A - リフトオフ加工用ホトレジスト、リフトオフ加工用ホトレジストのパターン形成方法及びリフトオフ方法

Info

Publication number: JPH03119720A
Application number: JP25704789A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Ishii; 康信石井; Toshiaki Tamamura; 敏昭玉村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-05-22

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】（１）発明の属する技術分野本発明は、半導体素子を提供するためのりソグラフィ技
術およびリフトオフ技術に関するものである。

（２）従来の技術従来、半導体等の基板上に金属・絶縁体・半導体からな
る薄膜のパターンを形成して半導体素子を作成する場合
、特に金（Ａｕ）などの如くエツチングの困難な材料か
らなる薄膜を使用する場合、薄膜のパターン形成を行う
方法として薄膜をエツチングすることなくパターン形成
ができるリフトオフ法が用いられてきた。第２図にポジ
形ホトレジストを用いた薄膜のリフトオフ方法の簡単な
工程図を示す。

従来のリフトオフ法は、基板２１上にポジ形のホトレジ
スト層２２を塗布しく第２図Ａ）、露光（第２図Ｂ）・
現像（第２図Ｃ）の工程を経てホトレジストパターン形
成を行い、引き続きホトレジストパターンが形成されて
いる基板の全面に金属等の薄膜２５を蒸着法の方法で堆
積しく第２図Ｄ）、ホトレジストパターン上の薄膜２５
をホトレジスト層２２の溶解とともに除去し、ホトレジ
ストの開口部と同一パターンの薄膜２５を基板２１上に
形成する（第２図Ｅ）方法である。

このリフトオフ法においては、精細で「ぼり」のない薄
膜のパターンを得るために、ホトレジスト開口部の基板
２１上の薄膜とホトレジスト層２２上の薄膜とはホトレ
ジスト層２２を溶解する前にホトレジストのパターン端
部で分断されていることが望ましい、すなわち、ホトレ
ジストパターン開口部の断面形状をオーバーハング状と
することが薄膜パターンの精細で再現性のよい薄膜パタ
ーン形成に重要である。

ホトレジストパターン開口部の断面形状がオーバーハン
グ状になっていない場合（第２図Ｄ）には、しばしばホ
トレジストのパターン端部すなわち形成される薄膜パタ
ーン周囲に、当該薄膜の「ばり」２６が発生したり　（
第２図Ｅ）、またはリフトオフができないこととなり、
素子製作歩留まりを悪化させる原因となっていた。

リフトオフのために断面がオーバーハング形状のホトレ
ジスト層を得る方法としては、従来、スペーサーを用い
たリフトオフ法（第３図）や有機溶剤であるクロロベン
ゼン処理法を用いてオーバーハングを形成するリフトオ
フ法が提案されてきた。

従来のスペーサーを用いたリフトオフ法の概略の工程を
第３図に示す、これは基板３１とポジ形ホトレジスト層
３２の間にスペーサー層３３を形成し、露光（第３図Ｃ
）・現像（第３図Ｄ）によりパターン形成されたポジ形
レジストをマスクとしてスペーサー層をオーバエツチン
グし、パターン開口部にスペーサー層３３とポジ形ホト
レジスト層３２に２７１１の膜でオーバーハング部３６
を形成しく第３図Ｅ）、引き続き薄膜３７を堆積して（
第３図Ｆ）、ポジ形ホトレジスト層３２を溶解すること
により（第３図Ｇ）、基板３１上に所望の薄膜３７のパ
ターンを形成する方法である。

第３図の工程図で明らかなように、スペーサーを用いた
リフトオフ法では通常のりソゲラフイエ程であるレジス
ト塗布工程（第３図Ｂ）、露光工程（第３図Ｃ）および
現像工程（第３図Ｄ）の他にスペーサーとなる薄膜３３
とその堆積（第３図Ａ）およびそのエツチング（第３図
Ｅ）の工程が必要であり、堆積装置・エツチング装置等
の製造装置が不可欠であり、工程数の増大を伴い工数増
大に伴う歩留まりの悪化や素子製造費用の増大などの問
題点があった。

他方、クロロベンゼン処理法を用いた従来のリフトオフ
法では、少ない工程で簡便にオーバーハング形状のレジ
ストパターンを形成することができるとされているが、
実際はクロロベンゼンとレジスト材料との反応機構が不
明であり、従って制御性が悪くしばしば所望のオーバー
ハング形状が形成されず、処理に用いるクロロベンゼン
試薬の品質を厳重に管理し再現性を確保する必要があっ
た。また、形成されるオーバーハング状の庇部分の厚さ
はクロロベンゼン処理の条件に強く依存し制御性が不安
定であり、素子の製造歩留まりを大きく劣化させるとい
う問題点があった。

（３）発明の目的本発明の目的は、オーバーハング状の断面形状を有する
リフトオフに適したホトレジストパターンを少ない工数
で安定に且つ安全に形成し、リフトオフによる薄膜のパ
ターンを精細に且つ歩留まりよく形成するためのりフト
オフ用ホトレジスト、これを用いたオフパターン形成方
法及びリフトオフ方法を提供することにある。

（４）発明の構成（４−１）発明の特徴と従来技術との差異本発明による
リフトオフ工程の概略を第１図に示す。本発明では単一
のポジ形ホトレジストを基板１上に塗布し形成した（第
１図Ａ）ポジ形ホトレジスト層２をアルカリ性の溶液に
浸してホトレジスト上層部に低溶解度部３を形成しく第
１図Ｂ）、引き続き露光（第１図Ｃ）・現像（第１図Ｄ
）を行うことにより、開口部のホトレジスト層２の断面
がオーバーハング部６を有するホトレジストパターンを
得る（第１図Ｄ）、さらに所望の薄膜７を堆積しく第１
図Ｅ）、ホトレジスト層２を溶剤で溶解するとともにホ
トレジスト層２上の薄膜７を除去し、リフトオフするこ
とによって、素子作製に必要な薄膜７のパターンを基板
上１に形成する（第１図Ｆ）ものである。

本発明では第２図に示した従来のリフトオフ法と比較し
て、ホトレジストパターン開口部の断面形状がオーバー
ハング状となっているため、リフトオフ後の薄膜に第２
図Ｅに示すような「ばり」２６が発生せず、歩留まりの
高い素子が可能となる。

また、第３図に示す従来のスペーサーを用いたリフトオ
フ法と比較し、スペーサーとホトレジスト層の２層構造
とする必要はなく、単一のホトレジストＭ２でリフトオ
フに適したオーバーハング状の形状を有するホトレジス
トパターンを得ることができる。従って、スペーサーの
堆積装置、スペーサーのエツチング装置など余分な製造
設備を必要とせずまた工数も少なく安価で歩留まりの高
い薄膜パターンの形成が可能となる。

さらに、従来のクロロベンゼン処理を用いたリフトオフ
用ホトレジスト層の形成法では、有害で可燃性の有機溶
剤であるクロロベンゼンを使用していたため、専用の排
気処理設備を必要とした。

本発明では、適切なアルカリ溶液を用いることにより、
特別の処理設備を要することなく、安全かつ安定にオー
バーハング形状のレジスト層を形成することが出来る。

また、ポジ形ホトレジストに低溶解度部を形成するため
に使用するアルカリ溶液として上記ホトレジストの現像
液を使用することも可能であり、この場合は現像装置を
アルカリ溶液処理装置として兼用することができるため
、より一層の製造装置の簡素化および薬液管理の簡素化
が可能な利点を有する。

（４−２）実施例第１図に本発明のリフトオフ工程を示す、以下に第１図
を用いて実施例を詳しく説明する。半導体の基板１上に
タレゾールノボラック樹脂及びホトセンシタイザ−から
なる通常のポジ型ホトレジスト層２を膜厚約１−の厚さ
で均一に塗布し、塗布後ホトレジスト層２に含まれる有
機溶剤を蒸発させ乾燥させるため、露光前ベータとして
乾燥窒素ガス雰囲気で７０〜１００“Ｃで５〜２０分間
の熱処理を施し、基板上にポジ形レジスト層を形成した
（第１図Ａ）、次に、テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシドを２．３８重量％含む２５°Ｃのアルカリ水溶液
に１ないし１０分浸し、１８ＭΩ・０の純水で洗浄し、
乾燥してホトレジスト層２の上層部に低溶解度部３を形
成した（第１図Ｂ）。次に超高圧水銀ランプのｇ線（波
長４３６ｎａ＋）　５をホトマスク４を通して照射し、
所望のパターンをホトレジスト層に露光した（第１図Ｃ
）０次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを２
．３８重量％含むアルカリ水溶液を現像液として現像し
、ｇ線によって露光された領域のレジスタ層を溶解しリ
フトオフ用のポジ形のホトレジストパターンを形成した
。現像後のホトレジスト層２の断面にはオーバーハング
部６が形成された（第１図Ｄ）。引き続き基板上の全面
に真空蒸着法を用い、Ｔ　ｉ　（３０ｒ＋ｓ＋）および
Ａ　ｕ　（３００ｎｍ）を蒸着し、薄膜７を形成した（
第１図Ｅ）、最後にアセトンを用いホトレジスト層２を
溶解し、同時にホトレジスト層２上のＴｉ／Ａｕ薄膜を
除去しく第１図Ｆ）、素子作製に必要な所望の（Ｔｉ／
Ａｕ）薄膜のパターンを「ばり」の発生が無く安定に得
ることができた。

第４図には第１図で示した工程の（第１図りに相当する
）現像液のレジスト断面の電子顕微鏡写真の模写を示す
。第４図から、残されたポジ形レジスト層の断面はリフ
トオフに適切なオーバーハングの形状を示し、「ばり」
のない安定したリフトオフに利用できることが判る。

本実施例からも明らかなように、本発明によれば再現性
良く簡便に且つ安全に薄膜のリフトオフが可能であった
。

（５）発明の詳細な説明したように、本発明によればクレゾールノボラッ
ク樹脂およびホトセンシタイザ−からなる通常のポジ形
ホトレジストの表層部をアルカリ性溶液によって現像液
に対する溶解度が低い低溶解度部とし、露光・現像後に
断面形状がオーバーハング状のリフトオフに適切なレジ
ストパターンを形成することができる。

ホトレジスト−塗布・露光・現像を含む通常のりソゲラ
フイエ程に加えて、１ないし１０分間アルカリ性溶液に
浸す工程を加えるだけで、容易に且つ安全にオーバーハ
ングを持つホトレジストパターンを形成することができ
る利点がある。さらに、低溶解度部を形成するためのア
ルカリ溶液として当該レジストの現像液を使用すること
も可能であり、この場合には通常のりソゲラフイエ程で
使用する装置・薬品の他に余分な製造設備や薬液を必要
とせず、より一層の簡素化が可能である利点もある。

さらに、本発明で形成されるリフトオフ用ホトレジスト
パターンによって薄膜をリフトオフすれば、オーバーハ
ング部で薄膜が分断されるため、「ばり」のない精細な
薄膜のパターンを確実に基板上に形成することができる
こととなり、よって高性能で歩留まりの良い素子を容易
に製作可能であるという利点がある。

オフ用ホトレジストのパターン形成後（現像後）の断面
を示す電子顕微鏡写真の模写図である。

工・・・基板、　２・・・ポジ形レジスト層、　　３・
・・低溶解度部、　４・・・ホトマスク、　５・・・照
射光、６・・・オーバーハング部、　７・・・薄膜、２
１・・・基板、　２２・・・ポジ形ホトレジスト層、２
３・・・ホトマスク、　２４・・・照射光、　２５・・
・薄膜、２６・・・「ぼり」、　３１・・・基板、　３
２・・・ポジ形ホトレジスト層、　３３・・・スペーサ
ー層、　３４・・・ホトマスク、３５・・・照射光、３
６・・・オーバーハング部、　３７・・・薄膜。

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

（１）露光によって被露光部分が現像液に対し可溶性と
なるポジ型のホトレジスト材料を基板に塗布してなる単
一のホトレジスト層において、当該ホトレジスト層の上
層部の現像液に対する溶解度が当該ホトレジスト層の下
層部の溶解度に比べて遅い低溶解度部を有することを特
徴とするリフトオフ加工用ホトレジスト。
（２）単一のポジ型ホトレジスト材料を基板に塗布しホ
トレジスト層を基板上に形成する工程と、当該ホトレジ
スト層が表面に塗布された基板をアルカリ性溶液に浸し
、当該ホトレジスト層の上層部を現像液に対し溶解度が
低い低溶解度部とする工程と、当該上層を低溶解度部としたホトレジスト層を露光する
工程と、当該上層を低溶解度部としたホトレジスト層を現像し当
該ホトレジスト層の被露光部を溶解し、ホトレジストパ
ターン開口部の断面形状がオーバーハング状のポジ形の
ホトレジストパターンを得る工程とを含むことを特徴とするリフトオフ用ホトレジストのパ
ターン形成方法。
（３）単一のポジ型ホトレジスト材料を基板に塗布しホ
トレジスト層を基板上に形成する工程と、当該ホトレジ
スト層が表面に塗布された基板をアルカリ性溶液に浸し
、当該ホトレジスト層の上層部を現像液に対し溶解度が
低い低溶解度部とする工程と、当該上層を低溶解度部としたホトレジスト層を露光する
工程と、当該上層を低溶解度部としたホトレジスト層を現像し当
該ホトレジスト層の被露光部を溶解し、ホトレジストパ
ターン開口部の断面形状がオーバーハング状のポジ形の
ホトレジストパターンを得る工程と、前記ホトレジストパターン開口部の断面形状がオーバー
ハング材のホトレジストパターンを形成した基板上に金
属・半導体・絶縁体のいずれかの材料よりなり当該ホト
レジスト層の厚さより薄い薄膜を蒸着法あるいはスパッ
タ法等の方法で堆積する工程と、前記ホトレジストを溶解できる溶剤を用いてホトレジス
トパターン上に堆積した当該薄膜をホトレジストを溶解
すると共に除去する工程とを含むリフトオフ方法。