JPH04330727A - パターン形成方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスにおいて用いられるパターン形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のパターン形成方法として
は、図１７〜図１９に示すようなリフトオフ法が知られ
ている。この方法は、例えば、図１７に示すように、基
板１上にアンダーカットのあるレジスト２をパターニン
グし、次に、レジスト２よりも膜厚の薄い金属膜３を、
例えばスパッタリング等の技術を用いて全面に被着させ
る（図１８）。なお、被着させる膜は、目的に応じて金
属以外の導電性材料や絶縁材料等の各種材料が適用可能
である。

【０００３】次に、レジスト２を溶媒で溶解させて除去
することにより、これに伴ってレジスト２上に堆積され
た金属膜３も同時に除去し、基板１上に所定パターンの
金属膜３を形成しようというものである（図１９）。

【０００４】しかしながら、上記したように、レジスト
２にアンダーカットを形成して、基板１上の金属膜３と
レジスト２上の金属膜３との分離を図ったにも拘らず、
実際には、レジスト２の側壁にも金属膜３の付着が起り
（図１８）、これが残渣してしまうことにより、リフト
オフを困難ならしめる要因となっている（図１９）。

【０００５】これに対する改善策として、特公平１−１
９２５６号公報に記載された技術が知られている。即ち
、この技術は、８０ＫＨＺ〜２００ＫＨＺの高周波の超
音波振動を印加して残渣物破壊を行なうものである。た
だし、その前処理工程として、２０〜５０ＫＨＺの超音
波をかけるか、あるいは、レジストの良溶媒と貧溶媒の
混液を用いてレジストを膨潤させるかの方法をとる必要
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た前処理工程は、補助的効果を有するものの、実質的に
は高周波の超音波印加によりリフトオフの効果が認めら
れるものであり、この高周波の超音波印加は、不要膜破
壊に効果をもったとしても、所望パターンとして残すべ
き膜や下地膜，基板等へ損傷を及ぼす問題がある。また
、この従来技術では、アンダーカットを有さないレジス
ト上の膜のリフトオフには、十分な効果を得られない問
題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、残渣物の除去を確実なも
のとなし、しかもプロセスの簡単なパターン形成方法を
得んとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、基体
上にレジストパターンを形成した後、全面に所定の膜を
形成し、前記レジストパターンを加熱処理により膨張さ
せ、その後前記レジストパターンを除去して前記所定の
膜をパターニングすることを、その解決方法としている
。

【０００９】

【作用】レジストパターンに加熱処理を施して膨張させ
ることにより、レジストパターン側壁に付着した残渣物
等の不要膜のみを破壊し、これら不要膜の除去を容易且
つ確実なものとする。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係るパターン形成方法の詳細
を図面に示す実施例に基づいて説明する。

【００１１】（第１実施例）図１〜図３は、本発明の第
１実施例の各工程を示している。

【００１２】本実施例は、先ず、基体としての層間絶縁
膜１０上にレジストを塗布し、露光・現像を施してパタ
ーニングを行ないレジストパターン１１を層間絶縁膜１
０上に残す。このレジストパターン１１の膜厚は、後記
する所定の膜が成膜される際に膜切れを起すように厚く
形成しておく。次に、このようなレジストパターン１１
の形成された層間絶縁膜１０全面に、所定の膜としての
例えばアルミニウム膜１２をスパッタリング等の技術を
用いて成膜する（図１）。このように、アルミニウム膜
１２を成膜させた場合、レジストパターン側壁にアルミ
ニウムでなる残渣膜１２ａが付着する。

【００１３】次に、レジストパターン１１に、貧溶媒と
しての水を浸み込ませ、その後１００℃程度の加熱処理
を行なう。この加熱処理に伴ない、レジストパターン１
１中に含浸された水は気化して体積膨張を起し、レジス
トパターン１１を図２に示すように膨張させる。なお、
このような加熱処理は、レジストパターン１１側壁の残
渣１２ａからの溶媒の浸み込みを促進させると共に、レ
ジストからの排出ガス（Ｎ２等）の圧力を高める作用が
ある。このようなレジストパターン１１の膨張によって
、残渣膜１２ａは細かく破壊されると共に、レジストパ
ターン１１上に成膜された、不要となるアルミニウム膜
１２も、破壊を受け除去し易い状態となる。

【００１４】次に、レジストパターン１１を、除去用溶
液を用いて溶解・除去することにより、アルミニウム膜
１２のパターンが完成する。

【００１５】本実施例において用いられるレジストは、
ポジ型，ネガ型のどちらでも用いることが可能である。

【００１６】また、本実施例においては、特に、レジス
トパターン１１に浸み込ませた溶媒（水）を沸点（１０
０℃）近くまで加熱したため、気化した溶媒の圧力でレ
ジストパターン１１上の不要膜（アルミニウム膜１２）
を破壊させることができ、リフトオフの効果が高い。ま
た、レジストパターン１１を除去するには超音波洗浄は
有効であるが、特に８０ＫＨＺ以上の超音波を印加する
必要はない。

【００１７】（第２実施例）図４〜図７は、本発明を液
晶ディスクプレイ素子（ＬＣＤ）における透明電極（Ｉ
ＴＯ）のパターン形成に適用した第２実施例を示してい
る。

【００１８】本実施例は、ガラス基板２０上に透明絶縁
膜であるシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）膜２１を形
成し、その上にポジ型レジストを塗布し、露光・現像を
施して、図４に示すようなレジストパターン２２を形成
する。

【００１９】次に、図５に示すように、レジストパター
ン２２をマスクとして、シリコンナイトライド膜２１を
エッチングする。その後、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）膜２３を、例えばスパッタ法により成膜す
る（図６）。斯るＩＴＯ膜２３の成膜時においても、レ
ジストパターン２２の側壁に残渣膜２３ａが形成される
。

【００２０】次に、上記実施例と同様に、貧溶媒として
の水をレジストパターン２２に浸み込ませ、その後１０
０℃程度の加熱処理を施し、レジストを膨張させる。こ
れにより、不要膜である残渣膜２３ａ及びレジストパタ
ーン２２上のＩＴＯ膜２３を破壊する。

【００２１】次に、図７に示すように、レジストパター
ンの除去を行ない、同時に不要膜も除去することにより
、平坦性を有するパターン構造を形成することができる
。このため、液晶ディスプレイ素子の液晶配向を良好に
し、高性能化することができる。

【００２２】なお、この種の液晶ディスプレイ素子にお
ける透明電極（ＩＴＯ）の従来のパターン形成方法は、
ガラス基板上にＩＴＯ膜を成膜した後、エッチングによ
りパターニングを行なっており、ＩＴＯ膜の厚みによる
段差が後工程にも反映し、平坦性を得られるものではな
かった。このため、液晶の厚さの均一性が厳しく要求さ
れる液晶ディスプレイ素子においては、上記した平坦性
が望まれていた。

【００２３】（第３実施例）図８〜図１０は、本発明を
液晶ディスプレイ素子におけるボトムゲート型ＴＦＴの
形成に適用した第３実施例を示している。

【００２４】本実施例においては、ガラス基板３０の上
に、シリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）膜３１を形成し
、次に、上記第２実施例と同様の手続きでクロム（Ｃｒ
）でなるゲート電極３２を形成する。この状態でシリコ
ンナイトライド膜３１とゲート電極３２とは平坦に形成
される（図８）。

【００２５】次に、図９に示すように、シリコンナイト
ライド膜３１とゲート電極３２の上に絶縁膜３３を形成
した後、ポジ型のフォトレジスト３４を塗布し、ガラス
基板３０の裏面側からゲート電極３２をマスクとして露
光・現像を行ない、図１０に示すようなレジストパター
ン３４Ａを形成する。

【００２６】次に、図１１に示すように、ｎ型（又はｐ
型）のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜３５を堆積
させる。この際、レジストパターン３４Ａの側壁には、
上記堆積に伴ない、残渣膜３５ａが付着する。

【００２７】次いで、レジストパターン３４Ａに貧溶媒
としての水を浸み込ませ、その後、１００℃近くまで加
熱を行ない、レジストパターン３４Ａを図１２に示すよ
うに膨張させ、残渣膜３５ａを細かく破壊させる。そし
て、レジストパターン３４Ａを除去した後、第２実施例
のＩＴＯ膜２３の形成と同様の手法を用いて、図１３に
示すようにシリコン膜３６を形成することにより、チャ
ネル領域が形成される。

【００２８】なお、前記シリコン膜３６は、例えば、ア
モルファスシリコン膜を形成した後、レーザ等を用いて
活性化又は結晶化すればよい。

【００２９】以上、各実施例について説明したが、本発
明は、これらに限定されるものではなく、構成の要旨に
付随する各種の設計変更が可能である。

【００３０】例えば、上記各実施例においては、レジス
トに貧溶媒として水を用いたが、１種類又は２種類以上
のアルコール（例えばエタノール及びイソプロピルアル
コールの混液）を用いても良好な効果を得ることが可能
であり、また、液体窒素を用いることも可能である。ま
た、レジストパターンへ貧溶媒を浸み込ませるためには
、貧溶媒の高温蒸気に晒すことも加熱として有効である
。さらに、加熱した貧溶媒にレジストパターンを浸す加
熱方法と用いてもよく、この場合、レジストパターンを
急に加熱することになり、不要膜に加わる圧力が瞬時に
大きく変化するため、不要膜を破壊する効果が高くなる
。

【００３１】また、レジストに光分解性がある場合には
、適当な波長の光を選んで、この光に透明である下地若
しくは不要膜の上から照射することにより、その後の加
熱処理によるリフトオフの効果を高めることも可能であ
る。

【００３２】さらに、加熱処理方法としては、レジスト
のリンス用液体を高温に加熱して用いることにより、レ
ジストの加熱とリンスを同時に行なってもよい。

【００３３】なお、上記第１実施例では、貧溶媒として
水を用いたが、アルミニウム膜と加熱水との化学反応を
確実に回避するために、アルコール系溶媒を用いること
が好ましい。

【００３４】この他、本発明は、図１４に示すように、
ガラス基板４０上にＬＣＤパネルのブラックマトリクス
部分４１を形成する場合にも適用することができ、この
ような埋込み構造にすることにより、平坦性が良好で高
コントラスト化され、表示能力を高めることが可能とな
る。同図中、４２，４３は絶縁膜を示している。

【００３５】また、図１５は、本発明を液晶用ＲＧＢカ
ラーフィルタの形成に適用した例を示しており、上記し
たブラックマトリクス部分の形成方法と同様の手法であ
る。なお、同図中４４は、レジストを示している。

【００３６】さらに、図１６は、２枚マスクＴＥＴ（薄
膜トランジスタ）の断面図であり、ガラス基板５０上に
ＩＴＯ５１，ドーピング層５２，絶縁膜５３を本発明を
適用して形成した後、次に、アモルファスシリコン層５
４，絶縁膜５５，ゲート配線（Ａｌ）５６を順次積層し
たものである。本例は、ＩＴＯ５１，ドーピング層５２
の埋込みによって、段差のないゲート配線５６を形成で
きる。このような平坦化構造を有するＴＦＴは、特に、
分子配列オーダーが厳しく要求される配向処理の難しい
強誘電性液晶に適している。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るパターン形成方法にあっては、ポジ型レジストを
用いることも可能となり、しかも逆テーパ状にレジスト
を形成する必要がなく、プロセスを簡単化できる効果が
ある。

【００３８】また、本発明によれば、従来エッチングで
しか行なわれていない大面積パターニングを、サブミク
ロンの精度で行なうことを可能にする効果がある。

【００３９】さらに、レジストパターンの加熱処理に、
加熱水を用いることができるため、疎水性ポリマーのパ
ターニングを可能にする効果がある。

【００４０】また、本発明に用いれば、埋め込み構造を
極めて容易につくることができるため、平坦性の要求さ
れるＬＣＤデバイスへの適用により高性能化が期待され
る。

【００４１】特に、本発明においては、上記したように
レジストパターンを逆テーパ状に形成しなくともパター
ニングができるため、１回のレジストプロセスで、エッ
チングとリフトオフを連続して行なうことが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の工程を示す断面図。

【図２】第１実施例の工程を示す断面図。

【図３】第１実施例の工程を示す断面図。

【図４】第２実施例の工程を示す断面図。

【図５】第２実施例の工程を示す断面図。

【図６】第２実施例の工程を示す断面図。

【図７】第２実施例の工程を示す断面図。

【図８】第３実施例の工程を示す断面図。

【図９】第３実施例の工程を示す断面図。

【図１０】第３実施例の工程を示す断面図。

【図１１】第３実施例の工程を示す断面図。

【図１２】第３実施例の工程を示す断面図。

【図１３】第３実施例の工程を示す断面図。

【図１４】本発明の適用例の断面図。

【図１５】本発明の適用例の断面図。

【図１６】本発明の適用例の断面図。

【図１７】従来例の工程を示す断面図。

【図１８】従来例の工程を示す断面図。

【図１９】従来例の工程を示す断面図。

【符号の説明】

１１…レジストパターン、１２…アルミニウム膜、１２
ａ…残渣膜、２０…ガラス基板、２１…ＳｉＮｘ膜、２
２…レジストパターン、２３…ＩＴＯ膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基体上にレジストパターンを形成した
   後、全面に所定の膜を形成し、前記レジストパターンを
   加熱処理により膨張させ、その後前記レジストパターン
   を除去して前記所定の膜をパターニングすることを特徴
   とするパターン形成方法。