JPH07268637A - Composition for formation of metal oxide thin film pattern and its formation - Google Patents

Composition for formation of metal oxide thin film pattern and its formation

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JPH07268637A
JPH07268637A JP6060898A JP6089894A JPH07268637A JP H07268637 A JPH07268637 A JP H07268637A JP 6060898 A JP6060898 A JP 6060898A JP 6089894 A JP6089894 A JP 6089894A JP H07268637 A JPH07268637 A JP H07268637A
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JP
Japan
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thin film
metal oxide
composition
film pattern
irradiation
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Withdrawn
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JP6060898A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Soyama
信幸 曽山
Takeshi Sasaki
剛 佐々木
Tsutomu Atsugi
勉 厚木
Masa Yonezawa
政 米澤
Katsumi Ogi
勝実 小木
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To efficiently form a negative type sharp metal oxide thin film pattern at a low cost by a small number of stages requiring no resists, to reduce the amt. of applied energy of an active line compared to the case in which fine particles are not dispersed and moreover to reduce the amt. of hydrolyzable metallic compounds. CONSTITUTION:Fine particles are dispersed into a soln. contg. one or >= two kinds of hydrolyzable metallic compounds selected from hydrolyzable organic metallic compounds (such as metal alkoxide) and metal halides, a water generating agent releasing water by the irradiation of an actinic ray (such as 2- nitroethanol) and, if required, an acid generating agent releasing acid by the irradiation of an actinic ray (such as an onium salt). The surface of a substrate is coated with the same dispersion. The obtd. photosensitive film is irradiated with an actinic ray for forming a picture. After that, it is developed by water or an alcohol solvent to remove a nonexposed part, and the substrate is subjected to heat treatment to convert the remaining film into metal oxide, by which a negative type metal oxide thin film pattern is formed.

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、紫外線、電子線、イオ
ンビームまたはX線などの活性線に感応する金属酸化物
薄膜パターン形成用組成物と、それを用いて金属酸化物
薄膜パターンを形成する方法とに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a metal oxide thin film pattern forming composition which is sensitive to actinic rays such as ultraviolet rays, electron beams, ion beams or X-rays, and a metal oxide thin film pattern forming composition using the same. And how to do.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属酸化物薄膜は、その電気的、光学的
性質により、キャパシター膜、光導波路、光学素子等と
して、各種デバイスに使われている。金属酸化物薄膜を
デバイスに使用する場合、一般に所定の回路を形成する
ように薄膜のパターン形成が必要となる。
2. Description of the Related Art A metal oxide thin film is used in various devices as a capacitor film, an optical waveguide, an optical element, etc. due to its electrical and optical properties. When a metal oxide thin film is used in a device, it is generally necessary to pattern the thin film so as to form a predetermined circuit.

【0003】従来、金属酸化物薄膜のパターン形成は、
CVD法、スパッタリング法、ゾル−ゲル法等の方法に
より基板上に金属酸化物の薄膜を形成した後、レジス
トの塗布、必要によりレジスト膜の加熱による乾燥、
放射線による画像形成露光、レジストの現像、露
出部の金属酸化物のエッチング、レジストの除去、と
いう工程からなる通常のレジストのパターニング工程を
経て実施していた。
Conventionally, pattern formation of a metal oxide thin film has been
After forming a thin film of a metal oxide on a substrate by a method such as a CVD method, a sputtering method, or a sol-gel method, a resist is applied, and if necessary, the resist film is dried by heating,
It has been carried out through a normal resist patterning process including image forming exposure by radiation, development of a resist, etching of a metal oxide on an exposed portion, and removal of the resist.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のレジストを使用
した薄膜パターン形成方法には、 (a) プロセスが煩雑でコスト高になる。
In the conventional thin film pattern forming method using a resist, (a) the process is complicated and the cost is high.

【0005】(b) 薄膜が複合金属酸化物の場合に
は、特定元素が選択的にエッチングされ、得られた薄膜
の組成のズレが起こる。
(B) When the thin film is a complex metal oxide, a specific element is selectively etched, resulting in a deviation of the composition of the obtained thin film.

【0006】(c) 金属酸化物のエッチングに強酸等
の、廃液処理が面倒な薬剤を使用しなければならない。
(C) For etching metal oxides, it is necessary to use a chemical such as a strong acid, which is troublesome in waste liquid treatment.

【0007】などの問題があった。There are problems such as the above.

【0008】本発明の目的は、レジストを使用せずに、
基板上に金属酸化物薄膜パターンを形成することができ
る組成物と薄膜パターン形成方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to use a resist without using
It is to provide a composition capable of forming a metal oxide thin film pattern on a substrate and a thin film pattern forming method.

【0009】本発明の別の目的は、少ないエネルギー量
の活性線照射により薄膜パターンを形成できる金属酸化
物薄膜パターンの形成用組成物および形成方法を提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide a composition for forming a metal oxide thin film pattern and a method for forming the thin film pattern, which is capable of forming a thin film pattern by irradiation with a small amount of energy of actinic rays.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の金属酸化物薄膜
パターン形成用組成物は、加水分解性金属化合物と、活
性線の照射により水を遊離する感光剤と、を含有する溶
液中に、酸化物又は焼成により酸化物となる物質の微粒
子を分散させてなるものである。
The composition for forming a metal oxide thin film pattern of the present invention comprises a solution containing a hydrolyzable metal compound and a photosensitizer which releases water upon irradiation with actinic rays. It is formed by dispersing fine particles of an oxide or a substance that becomes an oxide by firing.

【0011】本発明の金属酸化物薄膜パターンの形成方
法は、請求項1または2記載の組成物を基板上に塗布
し、得られた塗膜を活性線で画像形成露光し、溶媒で現
像して未露光部を除去した後、熱処理して露光部の膜を
金属酸化物に変換させることからなるものである。
The method of forming a metal oxide thin film pattern of the present invention comprises applying the composition according to claim 1 or 2 onto a substrate, exposing the resulting coating film to image formation with actinic rays, and developing with a solvent. After removing the unexposed portion by heat treatment, the film in the exposed portion is converted into a metal oxide by heat treatment.

【0012】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。
The present invention will be described in more detail below.

【0013】本発明で用いる加水分解性金属化合物とし
ては、加水分解性有機金属化合物又は金属ハロゲン化物
が好適である。
The hydrolyzable metal compound used in the present invention is preferably a hydrolyzable organometallic compound or a metal halide.

【0014】加水分解性有機金属化合物は、加水分解に
より金属水酸化物を形成することができるものであれば
特に制限されないが、その代表例としては、金属アルコ
キシド、金属アセチルアセトナート錯体、および金属カ
ルボン酸塩を挙げることができる。金属アルコキシド
は、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブ
トキシド、イソブトキシドなどの低級アルコキシドが好
ましい。同様に、金属カルボン酸塩も、酢酸塩、プロピ
オン酸塩などの低級脂肪酸塩が好ましい。
The hydrolyzable organometallic compound is not particularly limited as long as it can form a metal hydroxide by hydrolysis, and typical examples thereof include metal alkoxides, metal acetylacetonate complexes, and metals. Mention may be made of carboxylates. The metal alkoxide is preferably a lower alkoxide such as ethoxide, propoxide, isopropoxide, butoxide and isobutoxide. Similarly, the metal carboxylate is also preferably a lower fatty acid salt such as acetate or propionate.

【0015】金属ハロゲン化物としては、塩化物などの
使用が可能である。
As the metal halide, chloride or the like can be used.

【0016】各金属元素について、1種もしくは2種以
上の加水分解性金属化合物を原料として使用できる。
For each metal element, one or more hydrolyzable metal compounds can be used as raw materials.

【0017】加水分解性金属化合物の金属としては、特
に制限はなく、目的とする金属酸化物の薄膜に対応した
加水分解性金属化合物を選択すれば良い。
The metal of the hydrolyzable metal compound is not particularly limited, and a hydrolyzable metal compound corresponding to the intended thin film of metal oxide may be selected.

【0018】本発明の組成物と方法は、チタンジルコン
酸鉛(PZT)、ランタン含有チタン酸ジルコン酸鉛
(PLZT)、チタン酸ストロンチウム(STO)、チ
タン酸バリウム(BTO)、チタン酸バリウムストロン
チウム(BSTO)、チタン酸ビスマス(Bi4 Ti3
12)、酸化タンタル(Ta25 )、二酸化チタン
(TiO2 )、酸化鉛(PbO)、二酸化ジルコニウム
(ZrO2 )、アルミナ(Al23 )、二酸化スズ
(SnO2 )、二酸化ルテニウム(RuO2 )などの金
属酸化物(複合金属酸化物と単金属酸化物の両者を含
む)の薄膜パターンの形成に好適に利用することができ
る。当然ながら、これらの金属酸化物の薄膜を形成する
には、これら金属酸化物の金属の加水分解性有機金属化
合物及び/又は金属ハロゲン化物を用いる。
The compositions and methods of the present invention include lead zirconate titanate (PZT), lanthanum-containing lead zirconate titanate (PLZT), strontium titanate (STO), barium titanate (BTO), and barium strontium titanate (PZT). BSTO), bismuth titanate (Bi 4 Ti 3
O 12), tantalum oxide (Ta 2 O 5), titanium dioxide (TiO 2), lead oxide (PbO), zirconium dioxide (ZrO 2), alumina (Al 2 O 3), tin dioxide (SnO 2), ruthenium dioxide It can be suitably used for forming a thin film pattern of a metal oxide (including both a composite metal oxide and a single metal oxide) such as (RuO 2 ). Of course, to form a thin film of these metal oxides, a hydrolyzable organometallic compound and / or metal halide of the metal of these metal oxides is used.

【0019】本発明の組成物は、加水分解性金属化合物
として、加水分解性有機金属化合物と金属ハロゲン化物
の一方のみを含んでいても良く、双方を含んでいても良
い。
The composition of the present invention may contain, as the hydrolyzable metal compound, only one of the hydrolyzable organometallic compound and the metal halide, or may contain both of them.

【0020】この加水分解性金属化合物を加水分解反応
させる水を発生する水発生剤としては、o−ニトロベン
ジルアルコール、2−ニトロエタノール、ホルムアルデ
ヒド、酒石酸、2−ヒドロキシベンジルアルコール、2
−カルボキシベンジルアルコール、2−カルボキシベン
ズアルデヒド、2−ニトロベンズアルデヒド、フタル酸
などが好適である。
As the water generating agent for generating water for hydrolyzing the hydrolyzable metal compound, o-nitrobenzyl alcohol, 2-nitroethanol, formaldehyde, tartaric acid, 2-hydroxybenzyl alcohol, 2
-Carboxybenzyl alcohol, 2-carboxybenzaldehyde, 2-nitrobenzaldehyde, phthalic acid and the like are preferable.

【0021】本発明で用いる水発生剤は、活性線の照射
を受けて脱水反応して水を発生する。
The water-generating agent used in the present invention is irradiated with actinic rays and undergoes a dehydration reaction to generate water.

【0022】本発明の組成物では、この水発生剤による
加水分解性金属化合物の加水分解反応をさらに促進させ
るため、水発生剤に加えて、活性線の照射により酸を遊
離する感光剤(以下、酸発生剤という)を併用してもよ
い。酸発生剤が共存すると、露光部で活性線の照射を受
けて発生した酸が、加水分解性金属化合物の硬化反応の
触媒として作用し、硬化がさらに一層促進され、従っ
て、露光部と未露光部との溶解度差の一層の増大および
照射量の一層の低減が可能となる。
In the composition of the present invention, in order to further accelerate the hydrolysis reaction of the hydrolyzable metal compound by the water-generating agent, in addition to the water-generating agent, a photosensitizing agent (hereinafter , Acid generator). When an acid generator coexists, the acid generated by the irradiation of actinic rays in the exposed area acts as a catalyst for the curing reaction of the hydrolyzable metal compound, and the curing is further promoted. It is possible to further increase the difference in solubility with the parts and further reduce the irradiation dose.

【0023】本発明で水発生剤と併用可能な酸発生剤と
しては、従来よりフォトレジストの分野で知られている
ものを使用することができる。例としては、ヨードニウ
ム塩、スルホニウム塩などのオニウム塩;ハロゲン含有
ベンゼン誘導体、ハロゲン置換アルカンおよびシクロア
ルカン、ハロゲン含有s−トリアジンもしくはイソシア
ヌレート誘導体などの有機ハロゲン化物;さらにはo−
もしくはp−ニトロベンジルエステル、ベンゼンポリス
ルホン酸エステル、ビスアリールスルホニルジアゾメタ
ン、2−フェニルスルホニルアセトフェノンなどの芳香
族スルホン酸エステルまたはスルホニル化合物等が挙げ
られる。
As the acid generator usable in the present invention in combination with the water generator, those conventionally known in the field of photoresists can be used. Examples include onium salts such as iodonium salts and sulfonium salts; organic halides such as halogen-containing benzene derivatives, halogen-substituted alkanes and cycloalkanes, halogen-containing s-triazine or isocyanurate derivatives;
Alternatively, aromatic sulfonic acid esters such as p-nitrobenzyl ester, benzene polysulfonic acid ester, bisarylsulfonyldiazomethane, 2-phenylsulfonylacetophenone, and sulfonyl compounds can be used.

【0024】水発生剤と酸発生剤はいずれも1種もしく
は2種以上使用できる。
The water-generating agent and the acid-generating agent may be used either individually or in combination of two or more.

【0025】本発明の組成物は、これらの加水分解性金
属化合物及び水発生剤(さらに、必要に応じ酸発生剤)
の溶液に微粒子を分散させたものである。
The composition of the present invention comprises these hydrolyzable metal compound and water-generating agent (and optionally an acid-generating agent).
The fine particles are dispersed in the solution.

【0026】この微粒子は金属酸化物であっても良く、
焼成により酸化物となる物質(例えば水酸化物や、後述
の溶媒に対し不溶性の塩など)であっても良い。
The fine particles may be a metal oxide,
It may be a substance that becomes an oxide by firing (for example, a hydroxide or a salt insoluble in a solvent described later).

【0027】この微粒子は、加水分解性金属化合物から
生成される金属酸化物と同組成のものであっても良く、
異なっていても良い。
The fine particles may have the same composition as the metal oxide produced from the hydrolyzable metal compound,
It can be different.

【0028】この微粒子の粒径は、活性線の散乱を防ぐ
ために、なるべく小さくするのが好ましい。紫外線を活
性線として用いる場合、微粒子の粒径は、1500Å以
下とくに750Å以下が好ましい。
The particle size of the fine particles is preferably as small as possible in order to prevent scattering of actinic rays. When ultraviolet rays are used as actinic rays, the particle size of the fine particles is preferably 1500 Å or less, particularly 750 Å or less.

【0029】この微粒子の含有割合は、本発明の組成物
から生成される酸化物中において、該微粒子に由来する
酸化物が50重量%以下、とくに30〜1重量%となる
ようにするのが好適である。
The content ratio of the fine particles is such that the oxide derived from the fine particles in the oxide produced from the composition of the present invention is 50% by weight or less, particularly 30 to 1% by weight. It is suitable.

【0030】本発明の金属酸化物薄膜パターン形成用組
成物は、原料の加水分解性金属化合物を適当な有機溶媒
(例、エタノール、イソプロパノール、2−メトキシエ
タノールなどのアルコール類;酢酸、プロピオン酸など
の低級脂肪族カルボン酸類など)に溶解した後、得られ
た溶液に水発生剤(または水発生剤と酸発生剤)を添加
して溶解させ、次いで微粒子を分散させることにより調
製できる。なお、溶解と分散とを一緒に行なっても良
い。目的物が複合酸化物薄膜パターンである場合には、
原料となる2種以上の加水分解性金属化合物を、目的物
中における各金属の存在比に一致した割合で使用する。
In the composition for forming a metal oxide thin film pattern of the present invention, a hydrolyzable metal compound as a raw material is used as a suitable organic solvent (eg, alcohols such as ethanol, isopropanol, 2-methoxyethanol; acetic acid, propionic acid, etc.). It can be prepared by dissolving it in a lower aliphatic carboxylic acid, etc.), adding a water-generating agent (or a water-generating agent and an acid-generating agent) to the resulting solution, and then dispersing the fine particles. In addition, you may perform dissolution and dispersion together. When the target is a complex oxide thin film pattern,
Two or more kinds of hydrolyzable metal compounds that are raw materials are used in a proportion that matches the abundance ratio of each metal in the target product.

【0031】組成物中の加水分解性金属化合物の濃度は
1〜20重量%の範囲内が好ましい。水発生剤の添加量
は、組成物合計重量に対して、0.001〜20重量
%、好ましくは0.1〜10重量%の範囲内である。
The concentration of the hydrolyzable metal compound in the composition is preferably within the range of 1 to 20% by weight. The amount of the water generating agent added is 0.001 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, based on the total weight of the composition.

【0032】水発生剤の添加量が少なすぎると、露光部
と未露光部との溶解度差が大きくならず、鮮明なパター
ンが形成できない。水発生剤の添加量が多すぎると、照
射により周囲の未露光部の塗膜まで変性してしまい、や
はり鮮明なパターンが得られなくなる。酸発生剤も併用
添加する場合、酸発生剤の添加量も、組成物合計重量に
対して0.001〜20重量%、好ましくは0.1〜1
0重量%の範囲内である。この場合、水発生剤と酸発生
剤の合計量が組成物全重量の20重量%以下であること
が好ましい。
If the amount of the water-generating agent added is too small, the difference in solubility between the exposed and unexposed areas does not increase and a clear pattern cannot be formed. If the amount of the water-generating agent added is too large, the coating film on the surrounding unexposed area will be modified by irradiation, and a sharp pattern cannot be obtained. When an acid generator is also used in combination, the addition amount of the acid generator is 0.001 to 20% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight based on the total weight of the composition.
It is within the range of 0% by weight. In this case, the total amount of the water generating agent and the acid generating agent is preferably 20% by weight or less based on the total weight of the composition.

【0033】得られた溶液には、貯蔵時のゲル化を防止
する安定化剤として、アセチルアセトン、エタノールア
ミン、オキソブタン酸エチルなどのキレート形成化合物
を、加水分解性金属化合物1モルに対して0.05〜1
0モルの割合で添加してもよい。
The resulting solution contained a chelate-forming compound such as acetylacetone, ethanolamine, or ethyl oxobutanoate as a stabilizer for preventing gelation during storage in an amount of 0.1% with respect to 1 mol of the hydrolyzable metal compound. 05-1
You may add in the ratio of 0 mol.

【0034】また、微粒子の分散の安定性を高めるため
に分散剤を添加しても良い。この分散剤としては、アニ
オン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活
性剤、非イオン系界面活性剤の中から適宜選ばれる。分
散剤の添加量は、微粒子の10〜0.001重量%とり
わけ3〜0.05重量%が好適である。
Further, a dispersant may be added in order to enhance the stability of fine particle dispersion. This dispersant is appropriately selected from anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants. The amount of the dispersant added is preferably 10 to 0.001% by weight of the fine particles, and more preferably 3 to 0.05% by weight.

【0035】この溶液に微粒子を分散させるには、微粒
子を添加してボールミル中で混合するのが好適である
が、その他の方法でも良い。
In order to disperse the fine particles in this solution, it is preferable to add the fine particles and mix them in a ball mill, but other methods may be used.

【0036】この組成物の基板への塗布は、均一な膜厚
の塗膜が形成される塗布法であれば特に制限されない
が、工業的にはスピンコート法が採用されることが多
い。必要であれば、塗膜がゲル化した後、塗布操作を繰
り返して所望の塗膜厚みを得ることもできる。本発明で
は、水発生剤の添加により少ないエネルギーで照射する
ことができるため、塗膜を厚くすることも可能である。
本発明の組成物を用いて形成する金属酸化物薄膜の膜厚
は、一般的に0.01〜0.2μmの範囲内が好まし
い。
The coating of this composition on a substrate is not particularly limited as long as it is a coating method capable of forming a coating film having a uniform film thickness, but a spin coating method is often employed industrially. If necessary, the coating operation can be repeated after the coating film has gelated to obtain a desired coating film thickness. In the present invention, since it is possible to irradiate with a small amount of energy by adding a water-generating agent, it is possible to thicken the coating film.
Generally, the film thickness of the metal oxide thin film formed using the composition of the present invention is preferably in the range of 0.01 to 0.2 μm.

【0037】得られた塗膜は、短時間の放置で流動性を
失い、露光が可能となる。放置時間は、画像形成のため
の活性線照射が可能な程度に塗膜が乾く(流動性を喪失
する)ように決めればよく、通常は数秒〜数分の範囲内
でよい。
The coating film obtained loses its fluidity after being left for a short time and can be exposed. The standing time may be determined so that the coating film is dried (loss of fluidity) to the extent that actinic radiation for image formation is possible, and is usually in the range of several seconds to several minutes.

【0038】次いで、所望パターンに対応する画像を形
成するために活性線により画像形成露光を行う。活性線
としては、感光剤(水発生剤、酸発生剤)によっても異
なるが、紫外線、電子線、イオンビームまたはX線等が
一般的である。紫外線源は、例えば、低圧水銀灯、エキ
シマレーザー等でよい。画像形成露光は、常法により、
マスクを通して活性線を照射するか、或いは活性線源が
レーザーの場合にはパターン化されたレーザー光を照射
する直描法によって行うことができる。照射エネルギー
量は特に制限されず、膜厚や感光剤の種類によっても変
動するが、通常は100mJ/cm2 以上であればよ
い。
Next, imagewise exposure is performed with active rays to form an image corresponding to the desired pattern. The actinic ray is generally an ultraviolet ray, an electron beam, an ion beam, an X-ray or the like, though it depends on the photosensitizer (water generating agent, acid generating agent). The ultraviolet source may be, for example, a low pressure mercury lamp, an excimer laser, or the like. Image forming exposure is carried out by a conventional method.
It can be carried out by a direct writing method in which an actinic ray is irradiated through a mask, or when the actinic ray source is a laser, a patterned laser beam is irradiated. The amount of irradiation energy is not particularly limited, and is usually 100 mJ / cm 2 or more, though it varies depending on the film thickness and the type of the photosensitizer.

【0039】この活性線の照射により、露光部では前述
した塗膜の硬化反応加水分解反応及び重合反応が進行
し、塗膜が硬く、緻密になって、アルコールなどの溶媒
への溶解度が低下する。本発明では、水発生剤が存在し
ているので、少ない活性線照射エネルギーで、露光部の
硬化反応を選択的に促進することができる。そのため、
電子線などのエネルギー量密度が著しく高いものだけで
なく、それらよりもエネルギー密度が低い紫外線でも十
分に照射の目的を達成できる。塗膜に酸発生剤が共存す
る場合には、露光部で発生した酸によっても塗膜の硬化
反応がさらに促進される。
By the irradiation of this actinic ray, the above-mentioned curing reaction hydrolysis reaction and polymerization reaction of the coating film proceed in the exposed portion, the coating film becomes hard and dense, and the solubility in a solvent such as alcohol decreases. . In the present invention, since the water-generating agent is present, the curing reaction in the exposed area can be selectively promoted with a small amount of actinic ray irradiation energy. for that reason,
Not only those having a very high energy density such as electron beams, but also ultraviolet rays having a lower energy density than those can sufficiently achieve the purpose of irradiation. When an acid generator coexists in the coating film, the acid generated in the exposed area further accelerates the curing reaction of the coating film.

【0040】所望により、この照射後、乾燥不活性ガス
(N2 ,Ar等)雰囲気中で40〜100℃に1〜10
分間程度放置してもよい。こうして空気中の水分を遮断
して温度保持することにより、未露光部の塗膜成分の加
水分解を抑制したまま、露光部の塗膜の硬化反応を選択
的にさらに進めることができるので、露光部と未露光部
との溶解度差が一層大きくなる。
If desired, after this irradiation, the temperature may be 1 to 10 at 40 to 100 ° C. in a dry inert gas (N 2 , Ar, etc.) atmosphere.
You may leave it for about a minute. By thus blocking the water content in the air and maintaining the temperature, the curing reaction of the coating film in the exposed area can be selectively promoted while suppressing the hydrolysis of the coating film components in the unexposed area. The difference in solubility between the exposed area and the unexposed area is further increased.

【0041】照射後、必要に応じて、基板を全面的に加
熱することにより塗膜を乾燥してもよい。これにより、
パターンとして残る露光部に残留している水分や有機溶
媒が除去される。この全面的な加熱は、例えば、100
〜150℃で5〜10分間程度行えばよい。
After irradiation, the coating film may be dried by heating the entire surface of the substrate, if necessary. This allows
Moisture and organic solvent remaining in the exposed area that remains as a pattern are removed. This total heating is, for example, 100
It may be performed at about 150 ° C for about 5 to 10 minutes.

【0042】その後、適当な溶媒を用いて現像すること
により、未露光部にある未硬化の塗膜を除去すると、露
光部からなるネガ型のパターンが基板上に形成される。
現像剤として用いる溶媒は、未露光部の材料を溶解で
き、露光部の硬化膜に対する溶解性の小さい溶媒であれ
ばよい。水またはアルコール類を使用することが好まし
い。適当なアルコールとしては、2−メトキシエタノー
ル、2−エトキシエタノールなどのアルコキシアルコー
ルがある。これでは溶解力が高すぎ、露光部の溶解が起
こりうる場合には、上記アルコールにエチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール(IPA)などのアルキル
アルコールを添加することにより、溶解力を調整するこ
とができる。このように、現像にフッ酸/塩酸の混酸と
いった腐食性に強い酸を使用する必要はなく、腐食性の
ない、安全で安価なアルコール等の溶媒で現像を行うこ
とができることも、本発明の大きな利点の1つである。
After that, by developing with an appropriate solvent to remove the uncured coating film in the unexposed area, a negative pattern composed of the exposed area is formed on the substrate.
The solvent used as the developer may be any solvent that can dissolve the material in the unexposed area and has a low solubility in the cured film in the exposed area. Preference is given to using water or alcohols. Suitable alcohols include alkoxy alcohols such as 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol. In this case, if the dissolving power is too high and dissolution of the exposed portion may occur, the dissolving power can be adjusted by adding an alkyl alcohol such as ethyl alcohol or isopropyl alcohol (IPA) to the above alcohol. As described above, it is not necessary to use a strong corrosive acid such as a mixed acid of hydrofluoric acid / hydrochloric acid for development, and it is possible to perform development with a solvent such as alcohol which is not corrosive and is safe and inexpensive. This is one of the major advantages.

【0043】現像は、例えば、常温の溶媒に10秒〜1
0分間程度浸漬することにより実施できる。現像条件
は、未露光部が完全に除去され、露光部は実質的に除去
されないように設定する。従って、現像条件は、活性線
の照射量、その後の熱処理の有無、現像に用いる溶媒の
種類に応じて変動する。
The development is performed, for example, in a solvent at room temperature for 10 seconds to 1 second.
It can be carried out by soaking for about 0 minutes. The developing conditions are set so that the unexposed portion is completely removed and the exposed portion is not substantially removed. Therefore, the development conditions vary depending on the dose of actinic radiation, the presence or absence of subsequent heat treatment, and the type of solvent used for development.

【0044】現像により未露光部を除去した後、必要以
上の塗膜溶解を阻止するために、露光部の塗膜の溶解能
がないか溶解能が小さい、適当な有機溶媒によってリン
スを行うことが好ましい。このリンス液としては、例え
ば、エステル類(例、酢酸エチル)、ケトン類(例、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン)、炭化水
素類(例、トルエン、n−ヘキサン)などが使用でき
る。また、イソプロピルアルコールのように、極性が比
較的小さいアルコールもリンス液として使用できる。
After removing the unexposed area by development, rinsing with a suitable organic solvent which has no or little solubility in the exposed area to prevent excessive dissolution of the coating film. Is preferred. As the rinse liquid, for example, esters (eg, ethyl acetate), ketones (eg, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone), hydrocarbons (eg, toluene, n-hexane) and the like can be used. Alcohol having a relatively small polarity such as isopropyl alcohol can also be used as the rinse liquid.

【0045】こうして露光部が残留したネガ型の塗膜パ
ターンが基板上に形成される。その後、基板を熱処理し
て塗膜中の金属化合物を完全に金属酸化物に変換させる
と、所望組成の金属酸化物からなる薄膜パターンが得ら
れる。この熱処理は、通常は大気雰囲気中300〜80
0℃で1秒〜2時間の焼成により行うことが好ましい。
In this way, a negative type coating film pattern in which the exposed portion remains is formed on the substrate. Then, the substrate is heat-treated to completely convert the metal compound in the coating film into a metal oxide, whereby a thin film pattern made of a metal oxide having a desired composition is obtained. This heat treatment is usually 300-80 in the air.
It is preferable to perform firing at 0 ° C. for 1 second to 2 hours.

【0046】必要であれば、こうして形成された金属酸
化物薄膜パターンの上に、同じ方法で異種または同種の
金属酸化物薄膜パターンを重ねて形成してもよい。
If necessary, a different type or the same type of metal oxide thin film pattern may be formed on the metal oxide thin film pattern thus formed by the same method.

【0047】[0047]

【作用】本発明の組成物中の加水分解性金属化合物は、
水と反応して加水分解し、含水金属酸化物のゾルを経て
ゲル化し、さらに反応が進むと金属−酸素の結合により
三次元架橋する重合反応が起こって膜が硬化する。
The hydrolyzable metal compound in the composition of the present invention is
It reacts with water to be hydrolyzed, and gels through a sol of hydrous metal oxide. When the reaction proceeds further, a three-dimensional cross-linking polymerization reaction occurs due to a metal-oxygen bond to cure the film.

【0048】本発明の組成物は、活性線照射により水を
遊離する感光剤を含有しており、活性線の照射によりこ
の水発生剤から水が発生し、加水分解性金属化合物の加
水分解反応が促進される。そのため、露光部では膜の硬
化反応が著しく進み、露光部と未露光部との溶解度差が
非常に大きくなる。
The composition of the present invention contains a photosensitizer which liberates water upon irradiation with actinic rays, and water is generated from the water-generating agent upon irradiation with actinic rays to cause a hydrolysis reaction of the hydrolyzable metal compound. Is promoted. Therefore, the curing reaction of the film significantly progresses in the exposed area, and the difference in solubility between the exposed area and the unexposed area becomes very large.

【0049】なお、本発明の組成物が酸発生剤を含む場
合には、活性線の照射により酸が発生し、酸の触媒作用
により上記の加水分解反応及び重合反応が著しく促進さ
れる。
When the composition of the present invention contains an acid generator, an acid is generated by irradiation with actinic rays, and the above-mentioned hydrolysis reaction and polymerization reaction are remarkably promoted by the catalytic action of the acid.

【0050】本発明の組成物は、酸化物又は焼成により
酸化物となる物質の微粒子を含んでいるため、加水分解
性金属化合物から生成される酸化物と微粒子に由来する
酸化物とを含んだ膜が形成される。この微粒子を含有す
ることにより、膜厚の大きな膜も容易に形成できる。
Since the composition of the present invention contains fine particles of an oxide or a substance which becomes an oxide by firing, it contains an oxide produced from a hydrolyzable metal compound and an oxide derived from the fine particles. A film is formed. A film having a large film thickness can be easily formed by containing the fine particles.

【0051】さらに、本発明方法では、微粒子を添加し
ない組成物を用いた場合に比べ、活性線の照射エネルギ
ーが少なくて済むため、露光時間の短縮も可能である。
Further, in the method of the present invention, the irradiation energy of actinic rays is less than that in the case of using a composition containing no fine particles, and therefore the exposure time can be shortened.

【0052】本発明方法においては、この組成物の塗膜
を形成し、画像形成露光した後、溶媒と接触させるが、
これにより未露光部が除去される。その後、熱処理する
ことにより、露光部の生成物が金属酸化物の薄膜とな
る。
In the method of the present invention, a coating film of this composition is formed, imagewise exposed and then contacted with a solvent.
As a result, the unexposed portion is removed. Then, by heat treatment, the product of the exposed portion becomes a thin film of metal oxide.

【0053】なお、加水分解性有機金属化合物として、
活性線により重合する特性を有する化合物を用いた場合
には、上記の加水分解反応と共に重合反応が進行し、こ
れによっても溶媒に対する溶解度が(未照射のものに比
べ)小さくなる。
As the hydrolyzable organometallic compound,
When a compound having the property of being polymerized by actinic radiation is used, the polymerization reaction proceeds along with the above-mentioned hydrolysis reaction, and this also reduces the solubility in the solvent (compared to the unirradiated one).

【0054】[0054]

【実施例】以下に実施例を示すが、これらは本発明を限
定するものではない。実施例で使用したマスクは、線幅
10μmのラインアンドスペースのフォトマスク(幅1
0μmの線が10μm間隔で並んだマスク)であった。
EXAMPLES Examples will be shown below, but these do not limit the present invention. The mask used in the examples is a line-and-space photomask with a line width of 10 μm (width 1
It was a mask in which 0 μm lines were arranged at 10 μm intervals.

【0055】実施例で形成された金属酸化物薄膜パター
ンの評価は、顕微鏡観察により薄膜パターンの線幅を測
定することにより行った。測定されたこの線幅(10箇
所の平均値)がマスクパターンの線幅の±5%以内であ
る時に、形成された薄膜パターンが良好であるとし、5
%を超える膜欠損がある場合を不可とした。
The metal oxide thin film patterns formed in the examples were evaluated by measuring the line width of the thin film patterns by microscopic observation. When the measured line width (average value at 10 points) is within ± 5% of the line width of the mask pattern, the formed thin film pattern is considered to be good.
The case in which there was a membrane defect of more than% was regarded as impossible.

【0056】(実施例1)本実験は、SiO2 がマトリ
ックスとなっており、その中にITO(インジウム錫酸
化物)の微粒子が分散している薄膜の形成を例示するも
のである。
(Example 1) This experiment exemplifies formation of a thin film in which SiO 2 serves as a matrix and fine particles of ITO (indium tin oxide) are dispersed therein.

【0057】 まず、粒径が0.05μm以下のIT
O微粒子を次の方法により製造した。三塩化インジウム
と四塩化錫を純水中で共沈加水分解させ水酸化物粉末を
得た。この粉末を800℃で1hr焼成し、SnO2
10wt%含有されたIn23 粉末すなわちITO粉
末を得た。この粉末をふるいで分級し、粒径0.05μ
m以下のITO粉末とした。
First, IT having a particle size of 0.05 μm or less
O fine particles were manufactured by the following method. Indium trichloride and tin tetrachloride were coprecipitated and hydrolyzed in pure water to obtain hydroxide powder. This powder was fired at 800 ° C. for 1 hour to obtain an In 2 O 3 powder containing 10 wt% SnO 2, that is, an ITO powder. Classify this powder with a sieve to obtain a particle size of 0.05μ
The ITO powder was m or less.

【0058】 テトラエチルオルソシリケート(TE
OS)5gを9gのイソプロパノールに溶かし、希塩酸
(0.1N)を0.87cc加えて部分加水分解をした
後、固形物(SiO2 )重量が7%濃度となるようにイ
ソプロパノールで濃度調整を行なった。
Tetraethyl orthosilicate (TE
5 g of OS) is dissolved in 9 g of isopropanol, 0.87 cc of dilute hydrochloric acid (0.1 N) is added to carry out partial hydrolysis, and the concentration is adjusted with isopropanol so that the weight of the solid (SiO 2 ) is 7%. It was

【0059】 この溶液100gにITO微粉末を1
g加え、ボールミルで100時間攪拌してITO微粉末
を均一分散させ均一溶液とした。この溶液にo−ニトロ
ベンジルアルコール0.5gを加え、さらにエタノール
で固形物重量が5%となるように濃度調整を行ない、I
TO粉末分散膜形成剤を作製した。
1 g of ITO fine powder was added to 100 g of this solution.
g, and stirred with a ball mill for 100 hours to uniformly disperse the ITO fine powder to obtain a uniform solution. 0.5 g of o-nitrobenzyl alcohol was added to this solution, and the concentration was adjusted with ethanol so that the solid content became 5%.
A TO powder dispersion film forming agent was prepared.

【0060】 この分散液をバイコールガラス上に1
000rpm,30秒の条件でスピンコート法により塗
布し、塗膜を作製した。この塗膜を室温で1分間放置し
た後、低圧水銀灯を光源とする遠紫外線(中心波長25
4nm)をマスクパターンを通して塗膜に照射した。照
射量は2J/cm2 であり、使用したマスクは線幅10
μmのラインアンドスペースのフォトマスク(幅10μ
mの線が10μm間隔で並んだマスク)であった。紫外
線照射後、基板を乾燥機中で100℃に1分間加熱して
乾燥した。次いで、現像のために基板を室温のエッチン
グ液(2−メトキシエタノール)に1分間浸漬して、塗
膜の未露光部を完全に溶解除去した。次いで、基板をリ
ンス液のIPA(イソプロピルアルコール)中に室温で
5秒間浸漬した。
1% of this dispersion liquid on Vycor glass
It was applied by spin coating under the conditions of 000 rpm and 30 seconds to prepare a coating film. After leaving this coating film at room temperature for 1 minute, deep ultraviolet rays (center wavelength 25
4 nm) was applied to the coating film through a mask pattern. The irradiation dose was 2 J / cm 2 , and the mask used had a line width of 10
Line-and-space photomask of μm (width 10μ
It was a mask in which m lines were arranged at 10 μm intervals. After the irradiation with ultraviolet rays, the substrate was heated in a dryer at 100 ° C. for 1 minute to be dried. Then, for development, the substrate was immersed in an etching solution (2-methoxyethanol) at room temperature for 1 minute to completely dissolve and remove the unexposed portion of the coating film. Then, the substrate was immersed in IPA (isopropyl alcohol) as a rinse solution at room temperature for 5 seconds.

【0061】その後、大気雰囲気中150℃に10分
間、さらに大気雰囲気中400℃に10分間焼成を行な
い、膜厚約3000ÅのITO分散SiO2 膜パターン
を形成した。この膜の表面抵抗値は3.4×107 Ω/
□であった。
After that, baking was performed at 150 ° C. for 10 minutes in the air atmosphere, and at 400 ° C. for 10 minutes in the air atmosphere to form an ITO dispersed SiO 2 film pattern having a film thickness of about 3000 Å. The surface resistance of this film is 3.4 × 10 7 Ω /
It was □.

【0062】(実施例2)本実験は、PbZr0.52Ti
0.483 なる組成のネガ型PZT薄膜パターンの形成を
例示するものである。
Example 2 In this experiment, PbZr 0.52 Ti was used.
It illustrates the formation of a negative PZT thin film pattern having a composition of 0.48 O 3 .

【0063】 まず、この組成と同組成のPZT微粒
子を次のようにして製造した。
First, PZT fine particles having the same composition as this were manufactured as follows.

【0064】酢酸鉛、ジルコニウムブトキシド、チタン
イソプロポキシドを2−メトキシエタノールに溶解し、
均一になったところで純水を加えた。この溶液を濃縮、
乾固し、得られた粉末を700℃で1hr焼成し、PZ
T粉末を得た。この粉末を粉砕し、ふるいにより分級し
た。
Lead acetate, zirconium butoxide and titanium isopropoxide were dissolved in 2-methoxyethanol,
When it became uniform, pure water was added. Concentrate this solution,
After drying to dryness, the obtained powder is calcined at 700 ° C. for 1 hour to obtain PZ.
T powder was obtained. This powder was crushed and classified by a sieve.

【0065】この微粒子の粒径は700Åである。The particle size of the fine particles is 700Å.

【0066】 酢酸鉛[Pb(CH3 COO)2 ・3
2 O]12.25gを2−メトキシエタノール70g
に溶解し、140℃に加熱して十分に脱水した。この溶
液に、市販のジルコニウムn−ブトキシド[Zr(O
(CH23 CH34 ]6.87gとチタンイソプロ
ポキシド[Ti(OCH(CH324 ]4.09g
とを加えた。その後、水発生剤として2−ニトロエタノ
ール(C25 NO3 )2.9gを加え、全体の質量が
105.2gとなるように2−メトキシエタノールで希
釈した。
[0066] lead acetate [Pb (CH 3 COO) 2 · 3
H 2 O] 12.25 g and 2-methoxyethanol 70 g
, And heated to 140 ° C. for sufficient dehydration. To this solution, commercially available zirconium n-butoxide [Zr (O
(CH 2 ) 3 CH 3 ) 4 ] 6.87 g and titanium isopropoxide [Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 ] 4.09 g
And added. Thereafter, as the water generating agent 2-nitro ethanol (C 2 H 5 NO 3) 2.9g was added, the whole mass was diluted with as 2-methoxyethanol becomes 105.2 g.

【0067】 次に、この溶液100gに、の微粒
子1gを添加し、溶液と同量の2−メトキシエタノール
で希釈し、混合した。微粒子は、すべて均一に分散し
た。
Next, to 100 g of this solution, 1 g of fine particles was added, diluted with the same amount of 2-methoxyethanol as the solution, and mixed. All the fine particles were uniformly dispersed.

【0068】こうして調製した金属酸化物薄膜パターン
形成用組成物(以下、塗布液という)の各金属の原子比
率はPb:Zr:Ti=1:0.52:0.48であっ
た。
The atomic ratio of each metal in the metal oxide thin film pattern forming composition thus prepared (hereinafter referred to as coating liquid) was Pb: Zr: Ti = 1: 0.52: 0.48.

【0069】 この塗布液をスピンコート法で白金基
板上に1000rpm、30秒の条件で塗布し、塗膜を
作製した。この塗膜を室温で1分間放置した後、低圧水
銀灯を光源とする遠紫外線(中心波長254nm)をマ
スクパターンを通して塗膜に照射した。照射量は2J/
cm2 であり、使用したマスクは線幅10μmのライン
アンドスペースのフォトマスク(幅10μmの線が10
μm間隔で並んだマスク)であった。紫外線照射後、基
板を乾燥機中で100℃に1分間加熱して乾燥した。次
いで、現像のために基板を室温のエッチング液(2−メ
トキシエタノール)に1分間浸漬して、塗膜の未露光部
を完全に溶解除去した。次いで、基板をリンス液のIP
A(イソプロピルアルコール)中に室温で5秒間浸漬し
た。その後、大気雰囲気中400℃に10分間、更に大
気雰囲気中500℃に60分間の焼成を行って、膜厚約
1000ÅのPZTのネガ型薄膜パターンを形成した。
This coating solution was applied on a platinum substrate by a spin coating method at 1000 rpm for 30 seconds to form a coating film. After leaving this coating film at room temperature for 1 minute, the coating film was irradiated with deep ultraviolet rays (center wavelength 254 nm) using a low pressure mercury lamp as a light source through a mask pattern. Irradiation amount is 2J /
cm 2 and the mask used was a line-and-space photomask with a line width of 10 μm (a line with a width of 10 μm is 10
The masks were arranged at intervals of μm). After the irradiation with ultraviolet rays, the substrate was heated in a dryer at 100 ° C. for 1 minute to be dried. Then, for development, the substrate was immersed in an etching solution (2-methoxyethanol) at room temperature for 1 minute to completely dissolve and remove the unexposed portion of the coating film. Next, the substrate is rinsed with IP of rinse solution.
It was immersed in A (isopropyl alcohol) at room temperature for 5 seconds. Then, baking was performed at 400 ° C. for 10 minutes in the air atmosphere and further at 500 ° C. for 60 minutes in the air atmosphere to form a PZT negative thin film pattern having a film thickness of about 1000 Å.

【0070】得られたPZT薄膜はX線回折により、ペ
ロブスカイト型構造であることが、また、EPMAおよ
びXPS分析により、PbZr0.52Ti0.483 の組成
を有することが確認された。また、得られた薄膜パター
ンは良好であった。
It was confirmed by X-ray diffraction that the obtained PZT thin film had a perovskite structure, and by EPMA and XPS analysis that it had a composition of PbZr 0.52 Ti 0.48 O 3 . The thin film pattern obtained was good.

【0071】なお、紫外線源として249nmの単一波
長を発生するKrFエキシマレーザーを同じ線量で照射
した場合にも、同様の結果が得られた。また、本例で
は、紫外線照射エネルギーが500mJ/cm2 以上
(より好ましくは1000mJ/cm2 以上)で、良好
なネガ型のPZT薄膜パターンを形成することができ
た。
Similar results were obtained when the KrF excimer laser generating a single wavelength of 249 nm was used as the ultraviolet ray source at the same dose. Further, in this example, the ultraviolet irradiation energy was 500 mJ / cm 2 or more (more preferably 1000 mJ / cm 2 or more), and a good negative PZT thin film pattern could be formed.

【0072】さらに、現像に用いた溶媒を2−メトキシ
エタノールとIPAとの混合溶液(混合割合は体積比で
1:1)に変えた場合でも、同様の良好なネガ型パター
ンが得られた。
Furthermore, even when the solvent used for development was changed to a mixed solution of 2-methoxyethanol and IPA (mixing ratio was 1: 1 by volume ratio), the same good negative pattern was obtained.

【0073】(実施例3〜9)水発生剤として表1のも
のを用い、紫外線照射量、エッチング液及びエッチング
時間を表1の通りとしたほかは実施例2と同様にしてP
ZT薄膜を形成した。この結果、いずれも良好な薄膜パ
ターンが得られた。この薄膜もペロブスカイト型構造で
あり、PbZr0.52Ti0.483 の組成を有することが
認められた。
(Examples 3 to 9) P was carried out in the same manner as in Example 2 except that the water generating agent shown in Table 1 was used and the irradiation amount of ultraviolet rays, the etching solution and the etching time were as shown in Table 1.
A ZT thin film was formed. As a result, good thin film patterns were obtained in all cases. It was confirmed that this thin film also had a perovskite structure and had a composition of PbZr 0.52 Ti 0.48 O 3 .

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】(比較例1)組成物に水発生剤の2−ニト
ロエタノールを添加しなかったこと以外は、実施例2と
同様にPZT薄膜パターンの形成を試みたところ、紫外
線照射後の露光部と未露光部とで溶解度の差がほとんど
なく、加熱乾燥後に水、2−メトキシエタノール、また
は2−メトキシエタノールとIPAとの混合溶媒を用い
て現像しても、未露光部の選択的な除去はできなかっ
た。
Comparative Example 1 A PZT thin film pattern was formed in the same manner as in Example 2 except that the water-generating agent 2-nitroethanol was not added to the composition. There is almost no difference in solubility between the unexposed area and the unexposed area, and even after development with water, 2-methoxyethanol or a mixed solvent of 2-methoxyethanol and IPA after heating and drying, the unexposed area is selectively removed. I couldn't.

【0076】 (比較例2)(微粒子無添加の場合の比較例) 組成物に微粒子を添加しなかったこと以外は実施例2と
同様にして組成物(溶液)を調製し、この溶液を実施例
2と同様に塗付した。次いで、紫外線の露光量を120
0mJ/cm2 とした以外は実施例1と同様にして薄膜
を形成した。得られた薄膜の厚さは600Åであった。
(Comparative Example 2) (Comparative example in the case of not adding fine particles) A composition (solution) was prepared in the same manner as in Example 2 except that fine particles were not added to the composition. It was applied in the same manner as in Example 2. Then, the exposure amount of ultraviolet rays is set to 120.
A thin film was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 0 mJ / cm 2 . The thickness of the obtained thin film was 600Å.

【0077】(実施例10〜23)表2に示した加水分
解性金属化合物と溶媒からなる溶液を実施例2と同様に
調製した。(なお、2種以上の加水分解性有機金属化合
物を用いる場合、それらの混合割合は目的とする金属酸
化物の金属の化学量論比に合致させた。)この溶液に水
発生剤として2−ニトロエタノールを溶液の2重量%添
加した。
(Examples 10 to 23) A solution containing the hydrolyzable metal compound shown in Table 2 and a solvent was prepared in the same manner as in Example 2. (When two or more kinds of hydrolyzable organometallic compounds are used, their mixing ratio was made to match the metal stoichiometric ratio of the target metal oxide.) In this solution, 2- Nitroethanol was added at 2% by weight of the solution.

【0078】次に、目的組成と同組成の酸化物微粒子
を、加水分解性有機金属化合物に由来する酸化物との合
量に占める割合が5%となるように分散させ、目的組成
の酸化物薄膜を形成するための塗布液を調製した。な
お、用いた微粒子の平均粒径はいずれも約500Å以下
とした。
Next, the oxide fine particles having the same composition as the target composition are dispersed so that the proportion of the total amount of the oxides derived from the hydrolyzable organometallic compound is 5%, and the oxide having the target composition is obtained. A coating solution for forming a thin film was prepared. The average particle diameter of the fine particles used was about 500 Å or less.

【0079】この塗布液を用いて実施例1と同様に金属
酸化物薄膜パターンの形成を行った。塗布厚みはいずれ
も約1000Åであり、現像は2−メトキシエタノール
を用い、リンスはn−ヘキサンにより行った。いずれの
場合も、焼成後に表2に示す組成の金属酸化物からなる
良好なネガ型薄膜パターンを得ることができた。
Using this coating solution, a metal oxide thin film pattern was formed in the same manner as in Example 1. The coating thickness was about 1000Å in each case, the development was performed with 2-methoxyethanol, and the rinse was performed with n-hexane. In each case, a good negative type thin film pattern made of the metal oxide having the composition shown in Table 2 could be obtained after firing.

【0080】[0080]

【表2】 [Table 2]

【0081】 (実施例24)(酸発生剤を併用した実施例) 実施例2の溶液の調製に際し、さらに、酸発生剤の2−
フェニルスルホニルアセトフェノン[C65 SO2
2 COC65 ]0.5gとを加えて溶かしたこと以
外は実施例1と同様に塗布および紫外線照射を行った。
紫外線照射量は1J/cm2 であった。紫外線照射およ
び乾燥後、2−メトキシエタノールに1分間浸漬して現
像した。その後、リンス液としてIPAに浸漬し、実施
例2と同様に焼成して、膜厚約1000Åの酸化物薄膜
(PZT薄膜)からなるネガ型の良好なパターンを得
た。X線回折分析によりペロブスカイト型PZTを確認
した。
(Example 24) (Example in which an acid generator was used in combination) In preparing the solution of Example 2, the acid generator
Phenylsulfonylacetophenone [C 6 H 5 SO 2 C
H 2 COC 6 H 5 ] 0.5 g was added and dissolved, and coating and ultraviolet irradiation were performed in the same manner as in Example 1.
The ultraviolet irradiation dose was 1 J / cm 2 . After UV irradiation and drying, it was immersed in 2-methoxyethanol for 1 minute for development. Then, it was immersed in IPA as a rinse liquid and baked in the same manner as in Example 2 to obtain a good negative type pattern made of an oxide thin film (PZT thin film) having a film thickness of about 1000 Å. The perovskite type PZT was confirmed by X-ray diffraction analysis.

【0082】尚、紫外線源をKrFレーザーに代えた場
合、或いは現像に用いた溶媒を2−メトキシエタノール
とIPAとの混合溶媒に代えた場合にも、同様の良好な
ネガ型パターンが得られた。
The same good negative pattern was obtained when the KrF laser was used as the ultraviolet ray source or when the solvent used for development was a mixed solvent of 2-methoxyethanol and IPA. .

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、ゾル−ゲル法を利用し
て、レジストを使用せずにネガ型の金属酸化物薄膜パタ
ーンを形成することができるので、デバイス製造工程の
短縮化と高能率化が図れる。また、ゾル−ゲル法を利用
することから、CVDやスパッタリングなどの気相法に
比べて、膜形成が低コストで効率よく実施でき、大面積
化も容易であり、組成のずれもほとんどない。
According to the present invention, a negative type metal oxide thin film pattern can be formed by using the sol-gel method without using a resist. Efficiency can be achieved. In addition, since the sol-gel method is used, film formation can be performed efficiently at low cost, the area can be easily increased, and there is almost no difference in composition, as compared with vapor phase methods such as CVD and sputtering.

【0084】さらに、本発明では、塗膜中に水発生剤を
存在させておくので、少ない照射エネルギーでパターン
形成が可能となり、産業用の紫外線照射装置を用いて鮮
明なパターンを得ることができる。また、現像はアルコ
ールなどの腐食性のない比較的安全かつ安価な液体で行
うことができるので、廃液処理も簡単である。
Further, in the present invention, since the water-generating agent is allowed to exist in the coating film, it becomes possible to form a pattern with a small irradiation energy, and a clear pattern can be obtained by using an industrial ultraviolet irradiation device. . Further, since the development can be performed with a relatively safe and inexpensive liquid such as alcohol which is not corrosive, the waste liquid treatment is easy.

【0085】水発生剤のほかに、さらに酸発生剤を存在
させておくことにより、さらに少ない照射エネルギーで
パターン形成することが可能となる。
If an acid generator is present in addition to the water generator, it becomes possible to form a pattern with a smaller irradiation energy.

【0086】本発明では、組成物中に微粒子を分散させ
ているので、微粒子を添加しない場合に比べ、活性線の
照射エネルギー量を少なくできる。また、加水分解性金
属化合物の使用量の低減も可能である。
In the present invention, since the fine particles are dispersed in the composition, the irradiation energy amount of the actinic rays can be reduced as compared with the case where the fine particles are not added. It is also possible to reduce the amount of hydrolyzable metal compound used.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米澤 政 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者 小木 勝実 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Masa Yonezawa 1-297 Kitabukuro-cho, Omiya-shi, Saitama Mitsubishi Materials Corporation Central Research Laboratory (72) Katsumi Ogi 1-297 Kitabukuro-cho, Omiya-shi, Saitama Mitsubishi Materials Central Research Institute Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加水分解性金属化合物と、 活性線の照射により水を遊離する感光剤と、を含有する
溶液中に、酸化物又は焼成により酸化物となる物質の微
粒子を分散させてなる金属酸化物薄膜パターン形成用組
成物。
1. A metal obtained by dispersing fine particles of an oxide or a substance that becomes an oxide by firing in a solution containing a hydrolyzable metal compound and a photosensitizer that releases water upon irradiation with actinic rays. A composition for forming an oxide thin film pattern.
【請求項2】 前記溶液が、活性線の照射により酸を遊
離する感光剤をさらに含有する、請求項1記載の金属酸
化物薄膜パターン形成用組成物。
2. The composition for forming a metal oxide thin film pattern according to claim 1, wherein the solution further contains a photosensitizer that liberates an acid upon irradiation with actinic radiation.
【請求項3】 請求項1または2記載の組成物を基板上
に塗布し、得られた塗膜を活性線で画像形成露光し、溶
媒で現像して未露光部を除去した後、熱処理して露光部
の膜を金属酸化物に変換させることからなる、金属酸化
物薄膜パターンの形成方法。
3. The composition according to claim 1 or 2 is applied onto a substrate, the resulting coating film is imagewise exposed with actinic radiation, and developed with a solvent to remove the unexposed portion, followed by heat treatment. A method of forming a metal oxide thin film pattern, which comprises converting a film in an exposed portion into a metal oxide.
JP6060898A 1994-03-30 1994-03-30 Composition for formation of metal oxide thin film pattern and its formation Withdrawn JPH07268637A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08260159A (en) * 1994-12-09 1996-10-08 Mitsubishi Materials Corp Metal oxide thin film pattern forming composition, its production, metal oxide thin film pattern forming method and production of electronic parts and optical parts
WO2004019130A1 (en) * 2002-08-24 2004-03-04 Cranfield University Process for producing a patterned oxide film on a substrate

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