JPH04102309A - ホトマスクを用いたレーザアブレーション微細加工法 - 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） 本発明はいわゆるレーザアブレーションによる微細加工
法において、ホトマスクの利用を可能としたレーザアブ
レーション微細加工法に関する。

（Ｗ１要） 本発明は、いわゆるレーザアブレーションによる微細加
工法においてホトクロミンク分子を側鎖に持つ高分子あ
るいは感光性分子をドープした高分子をレジスト材とす
ることによってホトマスクの使用を可能としたものであ
る。さらに詳しくは通常よく用いられている定常光源で
あるキセノンランプや水銀ランプを光源とし、ホトマス
クを通して露光することにより照射部位の感光性分子の
みを光化学反応によって変化させ、ついでホトマスクを
除去して、その変化した感光性分子のみが吸収するレー
ザ光を集光照射してアブレーンジンを位宜選沢的に生ぜ
しめることによるホトマスク使用を可能としたレーザア
ブレーション微細加工法である。

（背景技術） レーザアブレーションを利用した微細加工はドライプロ
セスとして注目され盛んに研究が行われている。特に集
積回路形成においては、その集積度が向上するにつれ、
ますます微細化に対する要求が高まっている。レーザア
ブレージジンはレーザを用いることによりその工矛ルギ
ーを非常に小さな領域に絞り込めることやドライプロセ
スであることなどから、これらの要求を満たした微細加
工法として大いに注目されている。レーザアブレーショ
ンの基本原理はレーザ光誘起分解反応である。すなわち
レジスト材料に高強度レーザ光を照射すると１光子ある
いは多光子吸収過程によってそのエネルギーが吸収され
レジスト材料がそれを構成するフラグメントまで分解さ
れ気体分子となって飛散する。つまりアブレーションに
は高強度のレーザ光を必要とする。しかして、この条件
は次のような問題点を生ぜしめていた。光学系によって
レーザ光を掃引しレジスト材料にアブレーション効果で
微細回路を直接描画する場合に、スバタリング等エネル
ギーの密度の高いレーザ光による光学系のダメージであ
り、これは非常に重大な問題となっていた。なぜなら、
そのような高強度のレーザ光照射に耐えうる光学材料を
えることは非常に困難であるからである。また直接描画
ではマスクを用いた方法に比べ処理時間が長いという問
題もあった。従来、直接描画に換わる、処理時間の短い
回路パターン形成にはホトマスクが利用されている。現
在法（もちいられている微細パターン形成用のマスクと
してはガラス基板に薄く１着したＣｒ等の高融点金属薄
膜にパターンを形成したものが用いられている。このよ
うなマスクに高強度レーザ光を照射すると、高融点金ｒ
ＩＡ薄膜のレーザスパッタリングによって回路パターン
が破壊されて仕舞う。従って高強度レーザを用いるレー
ザアブレーション加工にマスクを用いる場合、回路パタ
ーンが破壊され、マスクを用いた加工は困難であるとい
う問題点もあった。

この問題の解決法としてホトリソグラフィで作製した、
高強度レーザ光に耐えう得る銅製ホトマスクを用いるこ
とが考えられるが、例えば線幅が１０μｍ以下の細線は
不可能であるとか複雑なパターンが得られないなど微細
加工には適していなかった。

（基本的着想） レーザアブレーションを実際に回路パターン形成プロセ
スに導入する場合には上述のごとき困難な解決さるべき
課題が存在していた。本発明者らはホトクロミック分子
など光によって容易に状態を変える感光性分子を側鎖に
持った高分子、あるいは感光性分子をドープした高分子
をレジスト材料として用いれば、現在レーザアブレーシ
ョンを利用した微細加工法がかかえている上記課題が解
決されホスマスクを用いた従来プロセスにレーザアブレ
ーションを組み込んだ微細加工法が確立できるのではな
いかとの発想のもとに本発明を完成するに至った。

（発明の目的） 本発明の目的はレーザアブレーション現象を利用した微
細加工法においてホスマスクの利用を可能とする方法を
提供しようとするものである。

（発明の開示） すなわち、本発明は、感光性分子を側鎖に持つ高分子、
あるいは感光性分子をドープした高分子をレジスト材と
し、これをホトマスクを用いて露光を行って回路パター
ンを焼付けし、ついでマスクをはずして集光したレーザ
光を照射することにより露光部分のみをアブレーション
除去することを特徴とする微細加工法、である。

本発明に従えば光によって容易に、もとの分子と異なる
波長領域に電子吸収帯を持つ分子乙こ変換する感光性分
子、例えばホトクロミック分子等を側鎖に持つ高分子あ
るいは感光性分子をドープした高分子をレジスト材とし
、キセノンランプや水銀ランプ等の定常光源を光源とし
、これにホスマスクを用いて露光し感光性分子の光によ
る変化によってパターンを焼付け、次いで焼き付けられ
た部分に吸収されるレーザ光を集光照射することでレー
ザアブレーションを生ぜしめパターンを形成する、マス
ク利用を可能としたレーザアブレーション微細加工法が
提供される。

以下、本発明について、具体的な例をあげてさらに詳細
に説明する。

光によ−って、容易にもとに分子とは異なる波長領域に
光吸収帯を持った分子に変換する感光性分子は数多く知
られている０例えば、アントラセンダイマーはアントラ
センの９，１０位で結合を形成した二量体であり３００
ｎ−より短波長域に吸収帯を有する、この分子に３００
ｒｖより短波長の光、例えば低圧水銀灯の２５４０−光
を照射すると分子は光を吸収し量子収量０．５で選択的
に解離反応を行いアントラセン単量体を生ずる。アント
ラセン単量体はダイマーが全く吸収しない３００−４０
０ｎｍの領域に強い吸収帯を有している。そこでこの分
子を側鎖に導入した高分子レジストをスピンコード法、
バーコード法、ロールコート法、およびデイツプコート
法等のそれ自体公知の成膜法により成膜し、これにパタ
ーンを刻印したマスクを通して低圧水銀灯の２５４ｎｍ
光を照射すると、照射部位のみ解離反応によってアント
ラセンが生じ、未照射部分とは分光学的に区別される。

つまりレジストフィルム上にパターンが転写される。次
いでマスクを除去して、斯くして生成したアントラセン
のみが吸収するレーザ光、例えば、ＸｅＦエキシマレー
ザ光（３５１ｎｍ　）を照射すると、アントラセンが光
エネルギーの取入れ口となってレーザエふルギーが吸収
され、アブレーションが生しパターン部位のみが除去さ
れるのである。

本発明における感光性分子とは、それ自身およびホトレ
ジスト高分子が光吸収する波長領域以外に吸収帯を持っ
た化合物を効率良く生成するものなら、どのようなもの
であってもよく、上記したごときアントラセンダイマー
以外にも置換基を有したアントラセンダイマー類、アン
トラセンとテトラセンから成るダイマーおよびその置換
帯、フルギド、スピロピラン、アゾベンゼン、ジアリー
ルエテン、チオインジゴ、ジヒドロピレン、スピロチオ
ピラン、ビオロゲン、トリフェニルメタン等芳香族多環
化合物等のホトクロミンク分子、マラカイトグリーンな
どがあげられる。

パターン形成に用いられる光源としては、従来−船釣に
用いられている定常光源であれば、どの様なものであっ
てもよく、例えば、キセノンランプ、水銀添加キセノン
ランプ、低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ラ
ンプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、タングステ
ンランプなどが好ましいものとして挙げられる。

本発明においてレーザアブレーションを誘起するレーザ
としては特に限定するものではな〈従来公知のもので、
例えばＸｅＣＩ　エキシマレーザＸｅＦエキシマレーザ
、ルビーレーザあるいはＮｄ−ＹＡＧ　レーザなど、ホ
トマスクを通した感光性樹脂の露光で生した化合物が吸
収するものであればいずれであってもかまわない。

（発明の効果） 本発明は、感光性分子を側鎖に持つホトレジスト材料を
利用し、それを光照射することで生ずる構造変化に基づ
く電子吸収スペクトル変化を回路パターン認識に用いる
ことにより、従来用いられているホトマスクを用いたレ
ーザアブレーンヨン微細加工を可能とするものである。

（発明を実施するための好ましい形態）以下、実施例に
より本発明をさらに詳細に説明する。

〔実施例１〕 メタクリル酸メチル（９５部）とメタクリル酸ヒドロキ
シエチル（５部）の共重合によって合成したポリマーを
トルエンに溶解しこれに別途合成した９位にカルホキノ
ル基を存するアントラセンダイマーを加えてエステル化
反応によってメタクリル酸ヒドロキシエチル部位にアン
トラセンダイマークロモホアを結合させた。ついで、こ
のポリマーの２ｗｔ％メチルセロソルブ溶液をガラス基
板上に滴下し、回転速度＋００ｏ　ｒｐｍで基板を回転
させてスピンコード法により１μ−前後の厚さに塗布し
た。塗布直後、レジスト膜中の溶媒を蒸発除去するため
に５０°Ｃのオーブンで約３０分間ブリヘークした。こ
れにホトマスクを通して低圧水ＩＷ＠（５０ｗ）の２５
４ｎｍ光を３０秒間照射した。

その結果、光が照射された部位ではペンダントダイマー
の光解離反応（１） が生じて、ペンダントアントラセンモノマーに由来する
３００〜４００ｎｍの紫外線領域に強い吸収帯が観測さ
れるようになった。次いで、ホトマスクを取除きエネル
ギー密度３００ｍＪ／ｃ−のＸｅＦエキシマレーザ光を
照射した。レーザ照射後のフィルムのＳＥＭ観察の結果
、回路パターン通りに線幅約３μｍで極めて鋭く除去さ
れていることが判明し、レーザアブレーションによって
高分子レジストが蒸発除去されていることが明らかとな
った。ちなみに同一条件でレーザ光をＧｒ蒸着したホト
マスクに照射すると照射部がレーザスパッタリングによ
ると思わせるＣｒの剥離のためにマスク回路パターンの
破壊が見られた。

〔実施例２〕 実施例１と同様にしてメタクリル酸メチル（９５部）と
メタクリル酸ヒドロキンエチル（５部）の共重合になる
ポリマーにフリギド分子を導入したポリマーをメチルセ
ロソルブに溶解し、２ｗｔ％メチルセロソルフ露容液と
し、これをシリコン基板上に滴下し、回転速度１０００
　ｒｐｍで基板を回転させてスピンコード法により１μ
−前後の厚さに塗布した。塗布直後、溶媒を蒸発除去す
るために窒素雰囲気下、５０°Ｃに保ったオーブンで約
３０分間プリベクを行った。これにホトマスクを用いて
、高圧水銀燈（５００ｗ）の３６５ｎｍ光を３０秒間照
射した。

その結果、光が照射された部位ではペンダントフルギド
分子の光異性化反応（２） （透明体） （着色体） が生じて、ペンダントフルギドの着色体に帰因する５５
０ｎｍに極大を有する強い吸収帯が観測されるようにな
った。次いで、ホトマスクを取除き工フルギー密度５０
０＋ｎＪ／ｃ＋ｉｌのＮｄ−ＹＡＧ　レーザ２倍波（５
３２ｎｍ　）を照射した。レーザ照射後のフィルムのＳ
ＥＭ観察の結果回路パターン通り線幅５μｍで極めて鋭
く除去されていることが判明した。

（産業上の利用可能性） 本発明によれば、従来のホトマスクを用いたレジスト加
工プロセスをそのまま用い、レーザアブレーション現象
を利用したドライな微細加工法が可能であるため、その
産業上の利用可能性は極めて大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光性分子を側鎖に持つ高分子、あるいは感光性
   分子をドープした高分子をレジスト材とし、これをホト
   マスクを用いて露光を行って回路パターンを焼付けし、
   ついでマスクをはずして集光したレーザ光を照射するこ
   とにより露光部分のみをアブレーション除去することを
   特徴とする微細加工法。