JPH0558678A - Method for forming colored pattern - Google Patents

Method for forming colored pattern

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JPH0558678A
JPH0558678A JP24260891A JP24260891A JPH0558678A JP H0558678 A JPH0558678 A JP H0558678A JP 24260891 A JP24260891 A JP 24260891A JP 24260891 A JP24260891 A JP 24260891A JP H0558678 A JPH0558678 A JP H0558678A
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glass film
film
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glass
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Hiroyuki Sakai
裕之 坂井
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Abstract

PURPOSE:To improve the exposure efficiency by applying a coating liquid composed of specific components to the surface of a transparent substrate, baking the coating to vitrify the component, contacting Ag ion to effect the ion exchange and irradiating the obtained Ag ion-containing glass film with electron beam. CONSTITUTION:A coating liquid is prepared by adding a salt capable of forming an alkali metal ion and Cl ion to a hydrolyzed solution of an Si alkoxide and mixing the mixture. A transparent substrate 2 having high ultraviolet transmittance (e.g. quartz glass plate) is immersed in the coating liquid to form a film of 0.1-1.5mum thick on the surface. After heating and drying the film, the product is baked at 200-1000 deg.C to vitrify the coating component obtaining a transparent substrate 1 having a glass film 3. The substrate is immersed in a molten salt 4 containing Ag ion such as AgNO3 to effect the ion exchange of the alkali metal ion in the glass film 3 to the Ag ion and introduce Ag ion into the glass film. Carbon is deposited on the surface to form an electrically conductive film 7, selectively irradiated with electron beam 5 to color the irradiated part 6 and etched with O2 plasma to remove the unnecessary part and obtain a colored pattern.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、着色パターンの形成方
法に係り、詳しくは、電子線の照射によってガラス膜内
に銀コロイドを発生させる事によるネガ型パターンの形
成方法に関する。本発明の着色パターン形成方法によっ
て得られる着色パターンは、電子産業において半導体の
製造に用いられるフォトマスク等のマイクロプロセッシ
ングに利用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a colored pattern, and more particularly to a method for forming a negative pattern by generating silver colloid in a glass film by irradiating an electron beam. The colored pattern obtained by the colored pattern forming method of the present invention is used for microprocessing such as a photomask used for manufacturing a semiconductor in the electronic industry.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、着色パターン形成の一方法とし
て、電子線の照射によってガラス基板の表面層内に銀コ
ロイドを発生させることによるネガ型の着色パターンの
形成方法がある。例えば、特表昭60−501950号
公報では、アルカリ金属酸化物、酸化ケイ素、塩素等の
成分を含むガラスを融解し、前記融液を板状に成形して
ガラス基板を形成し、次に前記ガラス基板を銀イオンを
含む溶融塩に浸漬することにより前記ガラス基板中の表
面付近のアルカリ金属イオンと銀イオンとのイオン交換
を行いガラス基板表面に前記表面から数μmの深さまで
銀イオンを導入し、次いで前記表面に銀イオンを導入し
たガラス基板に選択的に電子線を照射してガラス基板表
面付近の銀イオンを還元して銀コロイドとすることによ
りネガ型の着色パターンを形成する方法が開示されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a colored pattern, there is a method of forming a negative colored pattern by generating silver colloid in the surface layer of a glass substrate by irradiation with an electron beam. For example, in Japanese Patent Publication No. 60-501950, glass containing components such as alkali metal oxide, silicon oxide and chlorine is melted and the melt is formed into a plate to form a glass substrate. By immersing a glass substrate in a molten salt containing silver ions, the alkali metal ions near the surface of the glass substrate are exchanged with the silver ions, and the silver ions are introduced into the glass substrate surface to a depth of several μm from the surface. Then, a method of forming a negative type colored pattern by selectively irradiating an electron beam on a glass substrate having silver ions introduced on the surface to reduce silver ions in the vicinity of the glass substrate surface to form a silver colloid. It is disclosed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
は、アルカリ金属を含む多成分ガラスを基板として用い
ているので、得られる着色パターンの基板は熱膨張係数
が大きく、電子線を照射していない部分の紫外光の透過
率、特にi線(波長=365nm)付近の透過率は低
い。したがって、例えば前記着色パターンをフォトマス
クとして使用する場合、パターン転写の際発生する熱に
よってパターンの幅及び相対的位置が変化してしまい、
要求したパターンが得られなかったり、露光光として要
求される例えばi線(波長=365nm)のような短波
長の光の透過率が低いので露光効率が悪いという問題点
があった。本発明は上記問題点を解決するためになされ
たものであり、要求したパターンを作成することがで
き、紫外光の透過率が高く露光効率の良い着色パターン
を形成する方法を提供するものである。
However, in this method, since the multi-component glass containing an alkali metal is used as the substrate, the substrate of the obtained colored pattern has a large thermal expansion coefficient and is not irradiated with the electron beam. The transmittance of the ultraviolet light, especially in the vicinity of i-line (wavelength = 365 nm) is low. Therefore, for example, when the colored pattern is used as a photomask, the width and relative position of the pattern change due to heat generated during pattern transfer,
There is a problem in that the required pattern cannot be obtained and the exposure efficiency is poor because the transmittance of light having a short wavelength such as i-line (wavelength = 365 nm) required as exposure light is low. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a method for forming a desired pattern, and forming a colored pattern having a high transmittance of ultraviolet light and a good exposure efficiency. ..

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の着色パターンの
形成方法は、シリコンアルコキシドの加水分解溶液とア
ルカリ金属イオンと塩素イオンとを含有するコート液を
紫外光の透過率の高い透明基板上に塗布し、前記コート
液を乾燥、焼成してガラス化し、ガラス膜付透明基板を
作製する工程と、前記ガラス膜を銀イオンと接触させて
前記ガラス膜中のアルカリ金属イオンと銀イオンとをイ
オン交換し、前記ガラス膜を銀イオンを含有するガラス
膜とする工程と、前記銀イオンを含有するガラス膜に選
択的に電子線を照射する工程とを含むことを特徴とする
ものである。尚、前記シリコンアルコキシドとはシリコ
ンに少なくとも1つアルコキシル基が結合したものと
し、シリコンに4つのアルコキシル基が結合したものの
他に、シリコンにアルコキシル基と、アルキル基及びハ
ロゲン基等のようなアルコキシル基以外の基が結合した
ものも含む。
A method for forming a colored pattern according to the present invention comprises a coating solution containing a hydrolyzing solution of silicon alkoxide, alkali metal ions and chlorine ions on a transparent substrate having a high ultraviolet light transmittance. Coating, drying and baking the coating solution to vitrify it to produce a transparent substrate with a glass film, and bringing the glass film into contact with silver ions to ionize alkali metal ions and silver ions in the glass film. The method is characterized by including the steps of replacing the glass film with a silver ion-containing glass film and selectively irradiating the glass film containing a silver ion with an electron beam. Incidentally, the silicon alkoxide means that at least one alkoxyl group is bonded to silicon, and in addition to the one having four alkoxyl groups bonded to silicon, the alkoxyl group and the alkoxyl group such as an alkyl group and a halogen group are bonded to silicon. It also includes groups to which groups other than are bonded.

【0005】以下本発明を図1(a)〜(c)に基づい
て説明する。まず、コート液について説明する。コート
液には、シリコンアルコキシドの加水分解溶液を含む
が、前記シリコンアルコキシドとしては、Si(OCH
3 4 、Si(OC2 5 4 、Si(OC
3 7 4 、Si(OC4 9 4 、CH3 Si(OC
3 3 、C2 5 Si(OC2 5 3 、CH3 Si
(OC2 5 3 、ClSi(OCH3 3 、ClSi
(OC2 5 3 等を用いることができる。シリコンア
ルコキシドの加水分解は、シリコンアルコキシドをアル
コール−水溶媒中に混合した後、塩酸水溶液を加えるこ
とにより行うことができる。前記シリコンアルコキシド
は、加水分解して焼成するとSiO2 となり、ガラス膜
のマトリックスとなる。
The present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c). First, the coating liquid will be described. The coating solution contains a hydrolyzed solution of silicon alkoxide, and the silicon alkoxide includes Si (OCH
3 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Si (OC
3 H 7 ) 4 , Si (OC 4 H 9 ) 4 , CH 3 Si (OC
H 3) 3, C 2 H 5 Si (OC 2 H 5) 3, CH 3 Si
(OC 2 H 5 ) 3 , ClSi (OCH 3 ) 3 , ClSi
(OC 2 H 5 ) 3 or the like can be used. The hydrolysis of the silicon alkoxide can be performed by mixing the silicon alkoxide in an alcohol-water solvent and then adding a hydrochloric acid aqueous solution. When the silicon alkoxide is hydrolyzed and baked, it becomes SiO 2 and becomes a matrix of the glass film.

【0006】アルカリ金属イオンとしては、アルカリ金
属の硝酸塩、硫酸塩、塩化物、アルコキシドまたはアル
コキシドの加水分解物等をコート液に加えることができ
る。アルカリ金属イオンとして、例えばNaClのよう
な塩を用いる場合は、塩の溶解度を考慮にいれてアルコ
ール−水溶媒の組成を選択しなければならない。前記ア
ルカリ金属イオンは、後で述べるガラス膜付透明基板を
銀イオンと接触させる工程において、銀イオンとイオン
交換される。
As alkali metal ions, alkali metal nitrates, sulfates, chlorides, alkoxides or hydrolysates of alkoxides can be added to the coating solution. When a salt such as NaCl is used as the alkali metal ion, the alcohol-water solvent composition must be selected in consideration of the solubility of the salt. The alkali metal ions are ion-exchanged with silver ions in the step of bringing a transparent substrate with a glass film into contact with silver ions, which will be described later.

【0007】塩素イオンとしては、先に記したClSi
(OCH3 3 、ClSi(OC2 5 3 等のアルコ
キシド及びこれらの加水分解物、またはNaCl、KC
l等の化合物をコート液に加えることができる。前記塩
化物イオンは、後で述べるガラス膜に電子線を照射する
際、電子線に対する感度を高めて電子線の照射による銀
イオン還元の効率を高め、また電子線照射部分の光学濃
度(O.D.)も高める。
As the chlorine ion, ClSi described above is used.
Alkoxides such as (OCH 3 ) 3 and ClSi (OC 2 H 5 ) 3 and their hydrolysates, or NaCl and KC.
A compound such as 1 can be added to the coating solution. When the glass film described below is irradiated with an electron beam, the chloride ion enhances the sensitivity to the electron beam and enhances the efficiency of silver ion reduction due to the electron beam irradiation, and the optical density (O. D.) is also increased.

【0008】また、ガラス膜の成膜性を良くする等の目
的で、例えばTiO2 、ZrO2 、Al2 3 等の金属
酸化物をガラス膜の成分として加える場合は、コート液
にTi、Zr、Al等のアルコキシド、前記アルコキシ
ドの加水分解物、硝酸塩、硫酸塩、塩化物等を加えるこ
とができる。上記成分を充分に攪拌混合することにより
コート液を得る。
When a metal oxide such as TiO 2 , ZrO 2 or Al 2 O 3 is added as a component of the glass film for the purpose of improving the film forming property of the glass film, Ti, An alkoxide such as Zr or Al, a hydrolyzate of the alkoxide, a nitrate, a sulfate or a chloride can be added. A coating liquid is obtained by thoroughly mixing the above components with stirring.

【0009】次に、得られたコート液を透明基板2上に
スピンコート法またはディップコート法等によって塗布
する。1回の塗布で形成するガラス膜の厚さは0.1〜
1.5μmが好ましい。なぜなら0.1μm以下では電
子線を照射しても銀コロイドによる着色が薄く、1.5
μm以上では膜にクラックが生じ易く均一な膜の形成が
困難となるからである。膜厚の制御法としてはコート液
の濃度、粘性の制御、またスピンコートの場合はコート
時の回転数、ディップコートの場合は引き上げ速度等で
制御することができる。また、コート液の塗布を数回行
って、多層膜にすることもできる。
Next, the obtained coating liquid is applied onto the transparent substrate 2 by spin coating or dip coating. The thickness of the glass film formed by one coating is 0.1
1.5 μm is preferable. Because, when the thickness is 0.1 μm or less, the coloring due to the silver colloid is small even if the electron beam is irradiated,
This is because if the thickness is more than μm, the film is likely to be cracked and it is difficult to form a uniform film. As a method for controlling the film thickness, it is possible to control the concentration and viscosity of the coating solution, the number of revolutions at the time of coating in the case of spin coating, and the pulling rate in the case of dip coating. It is also possible to apply the coating liquid several times to form a multilayer film.

【0010】前記紫外光の透過率が高い透明基板として
は、熱膨張係数が50×10-7/℃以下であり、厚さ3
mmの透過基板において透過率がi線(波長=365n
m)で80%以上であることが好ましい。例えば、i線
(波長=365nm)の透過率が約90%で、熱膨張係
数が5×10-7である石英ガラスや、または低膨張ガラ
ス等を用いることが好ましい。
The transparent substrate having a high ultraviolet light transmittance has a coefficient of thermal expansion of 50 × 10 −7 / ° C. or less and a thickness of 3
In a transparent substrate of mm, the transmittance is i-line (wavelength = 365n
It is preferably 80% or more in m). For example, it is preferable to use quartz glass having a transmittance of about 90% for i-line (wavelength = 365 nm) and a thermal expansion coefficient of 5 × 10 −7 , or low expansion glass.

【0011】次に透明基板2に塗布したコート液3を乾
燥した後、焼成を行ってガラス化し、図1(a)に示す
ようにガラス膜付透明基板1を作製する。焼成の温度は
200〜1000℃が好ましく、より好ましくは400
〜800℃である。200℃未満では膜中に有機残留物
が存在し易く、後で述べるイオン交換の際にガラス膜中
に導入された銀イオンの還元が生じ易く、また1000
℃を越えると膜中のCl量が分解により大きく減少し、
電子線の感度及び電子線照射部分の光学濃度(O.
D.)が低減するためである。焼成過程で膜中の有機残
留物の量をさらに低減するためには、焼成雰囲気を酸素
雰囲気中で行い、有機物の酸化分解を促進させるとよ
い。
Next, the coating liquid 3 applied to the transparent substrate 2 is dried and then fired to be vitrified to prepare a glass film-coated transparent substrate 1 as shown in FIG. 1 (a). The firing temperature is preferably 200 to 1000 ° C., more preferably 400.
~ 800 ° C. If the temperature is lower than 200 ° C., organic residues are likely to exist in the film, and reduction of silver ions introduced into the glass film during ion exchange described later easily occurs.
If the temperature exceeds ℃, the amount of Cl in the film will decrease greatly due to decomposition,
Electron beam sensitivity and optical density (O.
D. ) Is reduced. In order to further reduce the amount of organic residues in the film during the firing process, it is advisable to carry out the firing atmosphere in an oxygen atmosphere to promote the oxidative decomposition of the organic matter.

【0012】次に、上記のようにして得られたガラス膜
付透明基板1を図1(b)のように銀イオンを含有する
溶融塩4中に浸漬することにより銀イオンと接触させ、
ガラス膜中のアルカリ金属イオンと溶融塩中の銀イオン
とのイオン交換を行い、ガラス膜中に銀イオンを導入す
る。銀イオンを含有する溶融塩としてはAgNO3 、A
gCl、Ag2 SO4 等の化合物が利用でき、またイオ
ン交換の際に上記した銀化合物が熱分解するのを防ぐた
めに、上記した銀化合物とK、Na、Cs、Zn等の元
素の硝酸塩、塩化物、硫酸塩等との混合物を用いても良
い。その際、溶融塩の組成は透明基板及びガラス膜の化
学的耐久性を考慮して選択することが望ましい。イオン
交換温度は高い程、イオン交換速度が速くイオン交換の
プロセスを短い時間で行うことができ、またイオン交換
後のガラス膜中の銀イオン濃度を高くすることができ
る。しかし、イオン交換温度はガラス膜のガラス転移点
や溶融塩中の銀イオンの熱的還元が起こる温度を考慮し
て、前記温度よりも低い温度を設定することが望まし
い。
Next, the glass substrate-coated transparent substrate 1 obtained as described above is immersed in a molten salt 4 containing silver ions as shown in FIG.
Ion exchange is performed between the alkali metal ion in the glass film and the silver ion in the molten salt to introduce the silver ion into the glass film. Molten salts containing silver ions are AgNO 3 , A
Compounds such as gCl and Ag 2 SO 4 can be used, and in order to prevent thermal decomposition of the above silver compounds during ion exchange, the above silver compounds and nitrates of elements such as K, Na, Cs and Zn, A mixture with chloride, sulfate or the like may be used. At that time, it is desirable to select the composition of the molten salt in consideration of the chemical durability of the transparent substrate and the glass film. The higher the ion exchange temperature, the faster the ion exchange rate and the shorter the ion exchange process, and the higher the concentration of silver ions in the glass membrane after the ion exchange. However, it is desirable to set the ion exchange temperature to a temperature lower than the above temperature in consideration of the glass transition point of the glass film and the temperature at which the silver ions in the molten salt are thermally reduced.

【0013】次に、図1(c)のようにガラス膜に選択
的に電子線5を照射して、電子線照射部分6の銀イオン
を還元して銀コロイドを発生させることにより着色化さ
せる。電子線を照射するとき、加速電圧は5〜40kV
が好ましい。加速電圧が前記値よりも小さいと電子が充
分な深さまで進入せず着色化が充分行われず、また電子
が拡がり鮮明なパターンが得られないことがあり、加速
電圧が前記値よりも大きいと電子が銀イオンを含有する
ガラス膜を通過してしまい、電子線照射の効率が低下し
てしまうことがある。また、電子線照射によるチャージ
アップを防止しパターンずれを防ぐためにガラス膜の上
もしくは下に導電性膜7を設ける。図1(c)において
はガラス膜の上に導電性膜を設けてある。前記導電性膜
をガラス膜の下に設ける場合は紫外光の透過率が高い透
明導電膜であることが望ましいが、ガラス膜上に設ける
場合は描画後に除去することができるので特に高い透明
性を有していなくとも良い。
Next, as shown in FIG. 1 (c), the glass film is selectively irradiated with an electron beam 5 to reduce silver ions in the electron beam irradiated portion 6 to generate a silver colloid, which is colored. .. When irradiating with an electron beam, the acceleration voltage is 5-40 kV
Is preferred. If the accelerating voltage is smaller than the above value, the electrons do not penetrate to a sufficient depth and coloring is not sufficiently performed, and the electrons may spread and a clear pattern may not be obtained. May pass through the glass film containing silver ions, and the efficiency of electron beam irradiation may decrease. Further, a conductive film 7 is provided above or below the glass film in order to prevent charge-up due to electron beam irradiation and pattern shift. In FIG. 1C, a conductive film is provided on the glass film. When the conductive film is provided below the glass film, it is preferably a transparent conductive film having a high transmittance of ultraviolet light, but when provided on the glass film, it is possible to remove it after drawing, so that it has particularly high transparency. You don't have to have it.

【0014】[0014]

【作用】本発明の着色パターンの形成方法は、熱膨張係
数が低く、紫外光の透過率が高い透明基板上に銀イオン
を含有するガラス膜を形成し、前記ガラス膜を選択的に
着色化してネガ型パターンが得られるので、得られる着
色パターンの熱膨張係数及び着色化されていない部分の
紫外光の透過率は、透明基板の熱膨張係数及び紫外光の
透過率とほとんど同様であり、透明基板上に形成した銀
イオンを含有するガラス膜による熱膨張係数の増加及び
紫外光の透過率の低下はほとんどない。
The method for forming a colored pattern of the present invention comprises forming a glass film containing silver ions on a transparent substrate having a low coefficient of thermal expansion and a high transmittance of ultraviolet light, and selectively coloring the glass film. Since a negative pattern is obtained, the coefficient of thermal expansion of the obtained colored pattern and the transmittance of ultraviolet light of the uncolored portion are almost the same as the coefficient of thermal expansion and the transmittance of ultraviolet light of the transparent substrate, There is almost no increase in the coefficient of thermal expansion and decrease in the transmittance of ultraviolet light due to the glass film containing silver ions formed on the transparent substrate.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

(実施例1)Si(OC2 5 4 8モルをC2 5
H5モルと均一に混合攪拌した後、1%HCl水溶液を
2 O16モル相当分加え加水分解を行った。その後T
i(OC4 9 4 1モルとC2 5 OH10モルの混
合溶液を加え攪拌を行い、さらにNaCl1モルをH2
O16モルに溶解した液を加え均一に混合することによ
りコート液を得た。このコート液中に厚さ3mmの石英
ガラスである透明基板2を浸漬するという、いわゆるデ
ィップコート法により、透明基板2上に膜厚1.2μm
の均一な膜を形成した。次に、前記膜を200℃で乾燥
した後600℃で焼成を行って前記膜をガラス化し、図
1(a)に示すようなガラス膜付透明基板1を形成し
た。
Example 1 8 mol of Si (OC 2 H 5 ) 4 was added to C 2 H 5 O
After uniformly mixing with 5 mol of H and stirring, 1% HCl aqueous solution was added in an amount corresponding to 16 mol of H 2 O for hydrolysis. Then T
A mixed solution of 1 mol of i (OC 4 H 9 ) 4 and 10 mol of C 2 H 5 OH was added and stirred, and 1 mol of NaCl was added to H 2
A coating solution was obtained by adding a solution dissolved in 16 mol of O and mixing them uniformly. A film thickness of 1.2 μm is formed on the transparent substrate 2 by a so-called dip coating method in which the transparent substrate 2 made of quartz glass having a thickness of 3 mm is immersed in the coating liquid.
To form a uniform film. Next, the film was dried at 200 ° C. and then baked at 600 ° C. to vitrify the film to form a transparent substrate 1 with a glass film as shown in FIG.

【0016】次に、このガラス膜付透明基板1を図1
(b)に示すように240℃のAgNO3 溶融塩4中に
浸漬することにより、ガラス膜3中のNa+ と溶融塩4
中のAg+ とのイオン交換を行った。次に、イオン交換
後のガラス膜付透明基板1を洗浄、乾燥した後、ガラス
膜3の表面上にカーボンを真空蒸着することにより導電
性膜7を形成した。さらに、電子線照射装置を用いて加
速電圧15kVにて図1(c)に示すように選択的に電
子線5の照射を行い、電子線照射部分6を着色化した。
次いで、ガラス膜3の表面上の導電性膜7を酸素プラズ
マによるドライエッチングにより除去した。
Next, the transparent substrate 1 with a glass film is shown in FIG.
As shown in (b), by immersing in AgNO 3 molten salt 4 at 240 ° C., Na + in the glass film 3 and molten salt 4
Ion exchange was carried out with the Ag + inside. Next, after the ion-exchanged transparent substrate 1 with a glass film was washed and dried, carbon was vacuum-deposited on the surface of the glass film 3 to form a conductive film 7. Further, an electron beam irradiation device was used to selectively irradiate the electron beam 5 at an accelerating voltage of 15 kV as shown in FIG. 1C, and the electron beam irradiated portion 6 was colored.
Then, the conductive film 7 on the surface of the glass film 3 was removed by dry etching using oxygen plasma.

【0017】本実施例により得られた着色パターンは、
着色化されていない部分の紫外光の透過率は図2の
(a)に示されるようにi線(波長=365nm)付近
でも約80%と高かった。尚、図2の(a)の曲線が波
長約350nmより長波長で波形をなしているのは、ガ
ラス膜の膜厚により露光光が干渉を起こしているためで
あると考えられる。また熱膨張係数は、石英ガラスの熱
膨張係数とほとんど同様であり、得られた着色パターン
を用いてパターン転写を行ったところ、要求したパター
ンが得られた。また、本実施例により得られた着色パタ
ーンの着色化された部分における光学濃度(O.D.)
は1.8であり、フォトマスクとして使用できるもので
あった。
The colored pattern obtained in this example is
The transmittance of ultraviolet light in the non-colored portion was as high as about 80% near the i-line (wavelength = 365 nm) as shown in FIG. 2 (a). The reason why the curve of FIG. 2A has a waveform at a wavelength longer than about 350 nm is considered to be because the exposure light causes interference due to the thickness of the glass film. The coefficient of thermal expansion is almost the same as the coefficient of thermal expansion of quartz glass. When the obtained colored pattern was used for pattern transfer, the required pattern was obtained. Further, the optical density (OD) in the colored portion of the colored pattern obtained in this example.
Was 1.8 and could be used as a photomask.

【0018】(実施例2)Si(OC2 5 4 4モル
をC2 5 OH5モルと均一に混合攪拌した後、1%H
Cl水溶液をH2 O8モル相当分を加え加水分解を行っ
た。その後Ti(OC4 9 4 1モルとC2 5 OH
5モルの混合溶液を加え攪拌を行い、Clの揮発を防止
するために液を一旦3℃に冷却した後ClSi(OC2
53 4モルを加えて混合し、さらにNaCl0.5
モル、NaNO3 0.5モルをH2 O87モルに溶解し
た液を加え均一に混合することによりコート液を得た。
このコート液中に厚さ3mmの石英ガラスである透明基
板2を浸漬するという、いわゆるディップコート法によ
り、透明基板2上に膜厚1.2μmの均一な膜を形成し
た。次に、前記膜を200℃で乾燥した後600℃で焼
成を行って前記膜をガラス化し、図1(a)に示すよう
なガラス膜付透明基板1を形成した。
Example 2 4 mol of Si (OC 2 H 5 ) 4 and 5 mol of C 2 H 5 OH were uniformly mixed and stirred, and then 1% H
The Cl aqueous solution was added with 8 mol of H 2 O and hydrolyzed. Then 1 mol of Ti (OC 4 H 9 ) 4 and C 2 H 5 OH
A 5 mol mixed solution was added and stirred, and the liquid was once cooled to 3 ° C. in order to prevent volatilization of Cl, and then ClSi (OC 2
H 5 ) 3 4 mol were added and mixed, and further NaCl 0.5
Mol and NaNO 3 0.5 mol dissolved in 87 mol of H 2 O were added and mixed uniformly to obtain a coating liquid.
A uniform film having a thickness of 1.2 μm was formed on the transparent substrate 2 by a so-called dip coating method in which the transparent substrate 2 made of quartz glass having a thickness of 3 mm was dipped in the coating liquid. Next, the film was dried at 200 ° C. and then baked at 600 ° C. to vitrify the film to form a transparent substrate 1 with a glass film as shown in FIG.

【0019】次に、このガラス膜付透明基板1を図1
(b)に示すように240℃のAgNO3 溶融塩4中に
浸漬することにより、ガラス膜3中のNa+ と溶融塩4
中のAg+ とのイオン交換を行った。次に、イオン交換
後のガラス膜付透明基板1を洗浄、乾燥した後、ガラス
膜3の表面上にカーボンを真空蒸着することにより導電
性膜7を形成した。さらに、電子線照射装置を用いて加
速電圧15kVにて図1(c)に示すように選択的に電
子線5の照射を行い、電子線照射部分6を着色化した。
次いで、ガラス膜3の表面上の導電性膜7を酸素プラズ
マによるドライエッチングにより除去した。
Next, the transparent substrate 1 with a glass film is shown in FIG.
As shown in (b), by immersing in AgNO 3 molten salt 4 at 240 ° C., Na + in the glass film 3 and molten salt 4
Ion exchange was carried out with the Ag + inside. Next, after the ion-exchanged transparent substrate 1 with a glass film was washed and dried, carbon was vacuum-deposited on the surface of the glass film 3 to form a conductive film 7. Further, an electron beam irradiation device was used to selectively irradiate the electron beam 5 at an accelerating voltage of 15 kV as shown in FIG. 1C, and the electron beam irradiated portion 6 was colored.
Then, the conductive film 7 on the surface of the glass film 3 was removed by dry etching using oxygen plasma.

【0020】本実施例により得られた着色パターンにお
いて、着色化されていない部分の紫外光の透過率はi線
(波長=365nm)付近でも約80%と高かった。ま
た熱膨張係数は、石英ガラスの熱膨張係数とほとんど同
様であり、得られた着色パターンを用いてパターン転写
を行ったところ、要求したパターンが得られた。また、
本実施例により得られた着色パターンの着色化された部
分における光学濃度(O.D.)は2.0であり、フォ
トマスクとして使用できるものであった。
In the colored pattern obtained in this example, the ultraviolet light transmittance of the non-colored portion was as high as about 80% near the i-line (wavelength = 365 nm). The coefficient of thermal expansion is almost the same as the coefficient of thermal expansion of quartz glass. When the obtained colored pattern was used for pattern transfer, the required pattern was obtained. Also,
The optical density (OD) in the colored portion of the colored pattern obtained in this example was 2.0, and it could be used as a photomask.

【0021】(実施例3)Si(OC2 5 4 8モル
をC2 5 OH5モルと均一に混合攪拌した後、1%H
Cl水溶液をH2 O16モル相当分加え加水分解を行っ
た。その後Ti(OC4 9 4 1モルとC2 5 OH
10モルの混合溶液を加え攪拌を行い、さらにKCl1
モルをH2 O18モルに溶解した液を加え均一に混合す
ることによりコート液を得た。このコート液中に厚さ3
mmの石英ガラスである透明基板2を浸漬するという、
いわゆるディップコート法により、透明基板2上に膜厚
1.1μmの均一な膜を形成した。次に、前記膜を20
0℃で乾燥した後600℃で焼成を行って前記膜をガラ
ス化し、図1(a)に示すようなガラス膜付透明基板1
を形成した。
Example 3 8 mol of Si (OC 2 H 5 ) 4 and 5 mol of C 2 H 5 OH were uniformly mixed and stirred, and then 1% H
An aqueous solution of Cl was added for 16 mol of H 2 O to carry out hydrolysis. Then 1 mol of Ti (OC 4 H 9 ) 4 and C 2 H 5 OH
A 10 mol mixed solution was added and stirred, and KCl1 was added.
A coating solution was obtained by adding a solution prepared by dissolving 18 mol of H 2 O in H 2 O and mixing them uniformly. Thickness 3 in this coating solution
It is said that the transparent substrate 2 which is a quartz glass of mm is immersed.
A uniform film having a film thickness of 1.1 μm was formed on the transparent substrate 2 by a so-called dip coating method. Then, the film is replaced with 20
After being dried at 0 ° C., it is baked at 600 ° C. to vitrify the film, and a transparent substrate 1 with a glass film as shown in FIG.
Formed.

【0022】次に、このガラス膜付透明基板1を図1
(b)に示すように240℃のAgNO3 溶融塩4中に
浸漬することにより、ガラス膜3中のK+ と溶融塩4中
のAg + とのイオン交換を行った。次に、イオン交換後
のガラス膜付透明基板1を洗浄、乾燥した後、ガラス膜
3の表面上にカーボンを真空蒸着することにより導電性
膜7を形成した。さらに、電子線照射装置を用いて加速
電圧15kVにて図1(c)に示すように選択的に電子
線5の照射を行い、電子線照射部分6を着色化した。次
いで、ガラス膜3の表面上の導電性膜7を酸素プラズマ
によるドライエッチングにより除去した。
Next, the transparent substrate 1 with a glass film is shown in FIG.
As shown in (b), AgNO at 240 ° C3In molten salt 4
By immersing, K in the glass film 3+And in molten salt 4
Ag +Ion exchange with. Next, after ion exchange
After cleaning and drying the transparent substrate 1 with a glass film, the glass film
Conductivity by vacuum-depositing carbon on the surface of 3
The film 7 was formed. Furthermore, it accelerates using an electron beam irradiation device.
At a voltage of 15 kV, electrons are selectively emitted as shown in FIG.
Irradiation with the beam 5 was performed to color the electron beam irradiated portion 6. Next
Then, the conductive film 7 on the surface of the glass film 3 is treated with oxygen plasma.
It was removed by dry etching.

【0023】本実施例により得られた着色パターンにお
いて、着色化されていない部分の紫外光の透過率はi線
(365nm)付近でも約80%と高かった。また熱膨
張係数は、石英ガラスの熱膨張係数とほとんど同様であ
り、得られた着色パターンを用いてパターン転写を行っ
たところ、要求したパターンが得られた。また、本実施
例により得られた着色パターンの着色化された部分にお
ける光学濃度(O.D.)は1.8であり、フォトマス
クとして使用できるものであった。
In the colored pattern obtained in this example, the ultraviolet light transmittance of the non-colored portion was as high as about 80% near the i-line (365 nm). The coefficient of thermal expansion is almost the same as the coefficient of thermal expansion of quartz glass. When the obtained colored pattern was used for pattern transfer, the required pattern was obtained. Further, the optical density (OD) in the colored portion of the colored pattern obtained in this example was 1.8, and it could be used as a photomask.

【0024】(比較例)SiO2 64wt%、Na2
15wt%、ZnO9wt%、TiO2 7wt%、Cl
0.8wt%を含有する均一なガラスを融解し、その融
液をキャストしてガラスを得た後、厚さ3mmの板状に
加工してガラス基板を形成した。次に、このガラス基板
を240℃のAgNO3 溶融塩中に浸漬することによ
り、ガラス基板表面付近のNa+ と溶融塩中のAg+
のイオン交換を行った。
(Comparative example) SiO 2 64 wt%, Na 2 O
15wt%, ZnO 9wt%, TiO 2 7wt%, Cl
A uniform glass containing 0.8 wt% was melted, the melt was cast to obtain glass, and the glass substrate was formed by processing into a plate having a thickness of 3 mm. Next, this glass substrate was immersed in AgNO 3 molten salt at 240 ° C. to perform ion exchange between Na + near the surface of the glass substrate and Ag + in the molten salt.

【0025】次に、イオン交換後のガラス基板を洗浄、
乾燥した後、ガラス基板の表面上にカーボンを真空蒸着
することにより導電性膜を形成した。さらに、電子線照
射装置を用いて加速電圧15kVにて選択的に電子線の
照射を行い、電子線照射部分を着色化した。次いで、ガ
ラス基板の表面上のカーボンを酸素プラズマによるドラ
イエッチングにより除去した。
Next, the glass substrate after the ion exchange is washed,
After drying, carbon was vacuum-deposited on the surface of the glass substrate to form a conductive film. Further, an electron beam was selectively irradiated with an accelerating voltage of 15 kV using an electron beam irradiation device to color the electron beam irradiated portion. Next, the carbon on the surface of the glass substrate was removed by dry etching using oxygen plasma.

【0026】本比較例により得られた着色パターンは、
着色化されていない部分の紫外光の透過率は図2の
(b)に示されるようにi線(波長=365nm)付近
でも60%以下と低かった。また熱膨張係数は78×1
-7/℃であり、石英ガラスの10倍以上もあり、得ら
れた着色パターンを用いてパターン転写を行ったとこ
ろ、パターンの幅及び相対的位置が変化した場所が見ら
れ、要求したパターンが得られなかった。
The colored pattern obtained in this comparative example is
The transmittance of ultraviolet light in the non-colored portion was as low as 60% or less near the i-line (wavelength = 365 nm) as shown in FIG. 2 (b). The coefficient of thermal expansion is 78 x 1
It is 0 -7 / ° C, which is more than 10 times that of quartz glass, and when the pattern transfer was performed using the obtained colored pattern, the position where the width and relative position of the pattern changed were observed, and the requested pattern was obtained. Was not obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の着色パターンの形成方法は、紫
外光の透過率が高く、熱膨脹係数の低い透明基板上に銀
イオンを含有するガラス膜を形成し、前記ガラス膜を選
択的に着色化してネガ型パターンが得られるので、着色
化されていない部分の紫外光の透過率が高く露光効率が
良く、パターン転写の際発生する熱によるパターン幅及
び相対的位置の変化も起こらず、要求したパターンを作
製することができる。
According to the method for forming a colored pattern of the present invention, a glass film containing silver ions is formed on a transparent substrate having a high transmittance of ultraviolet light and a low coefficient of thermal expansion, and the glass film is selectively colored. Since a negative pattern can be obtained by converting the pattern into a non-colored part, the ultraviolet light transmittance of the non-colored part is high and the exposure efficiency is good, and the pattern width and relative position do not change due to heat generated during pattern transfer. It is possible to produce a patterned pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の着色パターンの形成方法を示す工程
図。
FIG. 1 is a process drawing showing a method for forming a colored pattern of the present invention.

【図2】本発明の着色パターンの着色化されていない部
分の透過率及び従来の着色パターンの着色化されていな
い部分の透過率。
FIG. 2 shows the transmittance of the non-colored portion of the coloring pattern of the present invention and the transmittance of the non-colored portion of the conventional coloring pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス膜付透明基板 2 透明基板 3 ガラス膜 4 銀イオンを含有する溶融塩 5 電子線 6 電子線照射部分 7 導電性膜 1 Transparent Substrate with Glass Film 2 Transparent Substrate 3 Glass Film 4 Molten Salt Containing Silver Ion 5 Electron Beam 6 Electron Beam Irradiated Part 7 Conductive Film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコンアルコキシドの加水分解溶液と
アルカリ金属イオンと塩素イオンとを含有するコート液
を紫外光の透過率が高い透明基板上に塗布し、前記コー
ト液を乾燥、焼成してガラス化し、ガラス膜付透明基板
を作製する工程と、 前記ガラス膜を銀イオンと接触させて前記ガラス膜中の
アルカリ金属イオンと銀イオンとをイオン交換し、前記
ガラス膜を銀イオンを含有するガラス膜とする工程と、 前記銀イオンを含有するガラス膜に選択的に電子線を照
射する工程とを含むことを特徴とする着色パターンの形
成方法。
1. A coating solution containing a hydrolyzed solution of silicon alkoxide, an alkali metal ion and a chlorine ion is applied on a transparent substrate having a high transmittance of ultraviolet light, and the coating solution is dried and fired to be vitrified. A step of producing a transparent substrate with a glass film, the glass film being brought into contact with silver ions to ion-exchange the alkali metal ions and silver ions in the glass film, and the glass film containing a silver ion And a step of selectively irradiating the glass film containing silver ions with an electron beam.
【請求項2】 アルカリ金属イオンを含有するガラス膜
を銀イオンを含有する溶融塩に浸漬させることにより、
前記ガラス膜中のアルカリ金属イオンと前記溶融塩中の
銀イオンとをイオン交換することを特徴とする請求項1
記載の着色パターンの形成方法。
2. A glass film containing alkali metal ions is dipped in a molten salt containing silver ions,
The alkali metal ion in the glass film and the silver ion in the molten salt are ion-exchanged with each other.
A method for forming a colored pattern as described.
【請求項3】 請求項1または2記載の着色パターンの
形成方法により得られることを特徴とするフォトマス
ク。
3. A photomask obtained by the method for forming a colored pattern according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4334891A1 (en) * 1993-10-13 1995-04-20 Dresden Ev Inst Festkoerper Method and device for the preparation of materials samples for examinations of materials

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