JPS60120526A - 微細パタン形成法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カーボン膜をレジストとして用いて、ドライ
エツチング法により微細バタンを形成する方法に関する
。

〔従来技術〕

従来のドライエツチング法（よる微細バタン形成法を第
１図に基づいて説明する。すなわち第１図は、従来の単
層レジストを用いたエッチフグ法による微細バタン形成
法の工程図であり、符号１はレジスト、２は被加工基板
を意味する。

そして（ａ）は被加工基板上にレジストを塗布した試料
、（ｂ）は露光、現像後のレジストバタン、（Ｃ）は被
加工基板をエツチングした後のバタンを示す。

ドライエツチング法では、被加工基板と共にレジスト自
体もエツチングされるので、エツチング前のレジストバ
タン寸法と被加工基板のバタン寸法とでは差が生じる。

このため、生じる寸法差の詳細な検討と、これを考慮し
た設計が必要であるのみならず、レジストがエツチング
される寸法以下のバタン形成はできない。このため、よ
りドライエツチング耐性の高いレジスト材料が要求され
ている。

また、光（紫外線）による露光に比べ、微細化可能な電
子線あるいはイオンビームによる露光はいずれも荷電ビ
ームであるため、ＬＳＩを始めとする素子の高性能化が
期待されるＧａ　Ａｓ、光回路に用いられる石英、ガラ
スなどの絶縁物では、チャージアップが生じるため、露
光が困難であった。このため基板表面を金属膜等でコー
ティングして露光を行うのが通常であるが、プロセス工
程が煩雑になるという問題点があった。レジスト膜を導
電性にできれば、この問題点を解決できるが、ドライエ
ツチング耐性と導電性とを合せ持つレジストを得ること
は困難なことであった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ドライエツチング法によシ高精度な微
細バタンを形成することができる微細バタン形成法を提
供することにある。

〔発明の構成〕

本発明を概説すれば、木兄り」は微細バタン形成法に関
する発明であって、その第１の発明は、被加工基板上に
、酸素ガスプラズマエツチングによシエッチングできる
薄膜を下層に設け、その上層に酸素ガスプラズマエツチ
ングに耐性を有するレジスト層を設け、高エネルギー線
によりレジスト層を露光した後レジスト層を現像し、こ
のレジスト層をマスクとして用いて下層の該薄膜を酸素
ガスプラズマエツチングによシエッチンクし、この下層
薄膜をマスクとして被加工基板をドライエツチングする
ことにより構成される微細バタン形成法において、該下
層薄膜としてカーボン薄膜を用いることを特徴とする。

また第２の発明は、被加工基板上に、酸素ガスプラズマ
エツチングによりエツチングできる薄膜を下層に設け、
その上に中間ノ４として酸素ガスプラズマエツチングに
耐性を有する薄膜を設け、更にその上にレジスト層を設
け、高エネルギー線によりレジスト層を露光した後レジ
スト層を現像し、このレジスト層をマスクとして用いて
中間層の薄膜をプラズマエツチングし、更にこの中間層
薄膜をマスクとして用いて下層薄膜を酸素ガスプラズマ
エツチングし、更にこの下層薄膜をマスクとして用いて
被加工基板をドライエツチングすることによシ構成され
る微細バタン形成法において、該下層薄膜としてカーボ
ン薄膜を用いることを特徴とする。

カーボンは、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、イオンビーム
スパッタリング法等でダイヤモンド状に近い著しく硬く
てち密な薄膜にすることが可能になっている。このカー
ボン薄膜はスノくツタリング耐性が高いため、各種のド
ライエツチング、特に物理的なドライエツチングを行う
際のレジストマスクとして用いると非常に有効であるこ
とが予想される。しかしながらカーボン薄膜自体にレジ
ストとしての機能を付与することは困難である。このた
め、一旦しシストを用いてバタンを描画し、これをマス
クにカーボン薄膜をバタン化することが必要であるが、
カーボン薄膜がドライエツチング耐性に優れているため
、カーボン薄膜に高＃＆度のパクノを形成するには厚い
レジスト膜を必要とする。他方厚いレジスト膜を使用す
るとノ（タニングの際に解像度の低下が生じるため、高
い解像度の）くタンを形成できない。

しかしながら、本発明者等は、このような硬質でち密な
カーボン７薄膜も、酸素ガスの反応性イオンエツチング
によシ比較的容易にエツチングすることができ、酸素ガ
ス反応性イオンエツチングに著しく耐性の高いレジスト
糸と組合せることにより、薄膜のレジストを用いて高解
像度のカーボン薄膜バタンか形成できることを見出した
。

このカーボン薄膜は、リンやボロン等のドーパ／１・を
使用することにより電気伝導度を制御できることが知ら
れている。したがって、本発明によるカーボン微細バタ
ン形成法は、従来の絶縁基板上での電子ビームやイオン
ビーム無光においても、余分の導電層を設ける必要なく
応用することができる。

以下、本発明の工程の１例を第２図に基づいて説明する
。すなわち第２図は、本発明方法の１例による５層レジ
ストを用いた微細バタン形成法の工程図である。第２図
において、符号１及び２は第１図と同義であシ、６は中
間層膜、４はカーボン膜を意味する。

工程１　被加工基板２上にイオンビームスパッタ、プラ
ズマＣＶＤ、光ＣＶＤ等の方法でカーボン膜４を堆積さ
せる。

工程２　上記カーボン膜４上に蒸着又はスパッタリング
によって、中間層の非有機物膜３ｔ−コーティングする
。

工程３　更に上層のレジスト１を塗布する。０）工程４
　高エネルギー線例えば紫外線、電子線、Ｘ線又はイオ
ンビームを照射しり後、現像し、レジストバタンを形成
する。（ｂ）工程５　レジストバタンをマスクとして、
プラズマエツチングにより中間層にバタンを転写する。

（Ｃ） 工程６　レジストバタンあるいは中間層のバタンをマス
クとして、酸素ガスプラズマエッチンクニより下層のカ
ーボン薄膜バタングする。（ｄ） 工程７　カーボン膜パタンをマスクとして、被加工基板
をドライエツチングによりパタニングする。（ｅ） 但し、上記工程において、上層に酸素カスプラズマエッ
チング耐性を有するレジストを使用する場合には、工程
２及び５を省略することができる。

本発明は、以上のような構成、プロセスになっているの
で、下記のような各利点がある：（１）　カーボン膜は
、有機物の膜としては著しく高いドライエツチング耐性
を持ち、スパッタエツチング特にＡｒ、Ｎｅによるスパ
ッタエツチングでは、金属や半導体薄膜と比べても、最
も耐性が高い。

（２）　カーボン膜は、酸素ガスによればドライエツチ
ングすることができる。

（３）　カーボン薄膜は、ドーピングにより導電性を大
幅に制御することができ、高い導電性を実現することが
できる。したがって、高導電性カーボンを使用すること
により、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板あるいはガラス基板のよう
な絶縁性物に電子線又はイオンビームで露光する際に生
じるチャージアップを防止することができる。

（４）　カーボンは原子番号６と小さいため、電子線露
光時の電子の後方散乱を増加させずに、高解像度の多層
レジストバタンを形成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明方法を実施例によシ更に具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ ガラス基板上に、イオンビームスパッタによシ０２μｍ
厚のリンをドープしたカーホン膜（抵抗２００Ω・ｃｒ
ｎ）を堆積する。この上にシリコーン系ネガ型レジスト
（感度約８０μＣ／ｃｎ？）を０．１μ惰厚に塗布した
。このレジストに２０ＫＶの電子線を０．３μｍピッチ
で長さ０．４閣にわたって格子バタン状に照射した。ジ
イソブチルケトン−シクロヘキサン（１−１）の混合溶
媒に２０秒浸して現像し、シクロヘキサン中で２０秒リ
ンスすると、線幅約０１５μｍのレジストバタンか得ら
れた。このレジストバタンをマスクとして、酸素ガスの
反応性イメンエツチング（酸素流量５０　ＳＣＣ：Ｍ　
、真空室圧力１０ミリトル、ＲＦパワー０．　Ｉ　Ｗ／
ｃｍ２）を５分行うと、線幅約０．１５μｍとサイドエ
ツチングのないカーボンｌｌ１Ｊのバタンか得られた。

このカーボン膜バタンをマスクとして、［、’Ｆ４＋Ｈ
，ガスによりカラス基板をドライエツチング（ガス流量
２０ＳＣＣＭ、真空室圧力６０ミリトル、ＲＦパワー０
、２　Ｗ／ｃｒｎ２）を１０分行って深さ０．２μｍ１
幅約０．１５μｍのバタンを得た。

実施例２ ガラス基板上に、イオンビームスパッタによシロ。２μ
常厚のリンをドーグしたカーボン膜（抵抗２００Ω・６
ｎ）を堆積し、この上に蒸着によシフロム（Ｃｒ）をコ
ーティングする。更に、フェニルメタクリレート−ヌク
クリル酸共重合体ポジ型レジストを０．４μ情厚に塗布
し、プリベークした。このレジストに２０ＫＶ　の電子
線を０４μｍピッチ、長さ０．４　ｒａｎにわたって格
子バタン状に照射した。ジインブチルケトンとジオキサ
ン（８５：１５）の混合溶媒中に６分浸して現像後、ジ
イソブチルケトンで６０秒リンスジ、ｌｊｌ［０，２μ
ｍのレジスト膜くタンを得た。

このレジストバタンをマスクとして、ＣＣ１，＋０、カ
スの反応性イオンエツチング（ガス流量２　０　ＳＣＣ
Ｍ、　圧力　１　０　ミ　リ　ト　ル、ＲＦ　〕く　ワ
　−０．２Ｗ／ｃｒ＋＋”）’ｔ：５分行って、Ｏｒ　
のノくタンを得た。このＣｒ　のバタンをマスクとして
、実施例１と同様にカラス基板をエツチングすると、深
さ０．２μ常、幅約０．２μｍのノくタンを得た。

実施例６ Ｓｉ基板上に、蒸着によシ２０ＯＡ厚のＣｒ、史に（１
，５μｍ厚のＡｕ　を堆積し、この上にイオンビームス
パッタによシ０１μｍ厚のカーボン膜を堆積する。更に
、シリコーン糸ネガ型レジスト（感反約８０μＣ／ｃｍ
”　）をｏ、　ｉμｍ　ｌ’Ｊ−に塗布し、２０　ＫＶ
の電子線を０．４μｍピッチで長さ０、４　ｍｓにわた
って格子バタン状に照射した。ジインブチルケトン−シ
クロヘキサン（１＋１）の混合溶媒に２０秒浸し現像し
、シクロヘキサンで２０秒リンスすると、線幅約０．２
μｍのレジストパタンが得られた。このレジストパタン
をマスクとして、酸素ガスの反応性イオンエツチング（
ガス流量５０　ＳＣＣＭ、真空室圧力１０ミリトル、Ｒ
Ｆパワー０．ＩＷ／α２）を２分３０秒、　Ａｒ　によ
るスパッタエツチング（ガス流量５０　ＳＣＩＣＭ　、
圧力１０ミリトル、ＲＦパワー０、２５　Ｗ／ｃｍ”　
）を１０分、更に残ったカーボン膜を酵素ガスでアッシ
ングして、　線幅０．．２μ常、厚ち０５μ常の金のバ
タンを得た。

〔発明の効果〕

以上説明したように、カーボン薄膜はレジスト膜として
の耐ドライエツチング性が高いが、ｒａ累カス反応性イ
オンエツチングによシエッチングが可能であるため、本
発明方法に従つで、耐酸素カス反応性イオンエツチング
性の高いレジスト系と組合せた多層し７スト系を用いる
ことにより高精度な微細バタン形成が可能となった。ま
たカーボン薄膜は、ドーピングに１９容易に高導電性に
することができるため、本発明方法によれは、絶縁基板
上での電子ビームやイオンビーム露光を容易に行うこと
ができる利点があり、ＶＬＳＩや光回路部品の作製に有
用であるという顕著な効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単層レジストを用いたエツチング法によ
る微細バタン形成法の工程図、第２図は本発明方法の１
例による３層レジストを用いた微細バタン形成法の工程
図である。 １ニレジスト、２：被加工基板、３：中間層膜、４：カ
ーボン膜 特許出願人　日本電信電話公社 代理人　中　本　宏 同　井　上　昭 〜／ 第１図 似）（ｅ） 〜２ 〜２ （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　被加工基板上に、酸素ガスプラズマエツチングに
   よシエッチングできる薄膜を下層に設け、その上層に酸
   素ガスプラズマエツチングに耐性を有するレジスト層を
   設け、高エネルギー線によりレジスト層を露光した後レ
   ジスト層を現像し、このレジスト層をマスクトシて用−
   いて下層の該薄膜を酸素ガスプラズマエツチングにより
   エツチングし、この下層薄膜をマスクとして被加工基板
   をドライエツチングすることにより構成される微細バタ
   ン形成法において、該下層薄膜としてカーボン薄膜を用
   いることを特徴とする微細バタン形成法。 ２　被加工基板上に、酸素ガスプラズマエツチングによ
   りエツチングできる薄膜を下層に設け、その上に中間層
   として酸素ガスグ２ズマエッチングに耐性を有する薄膜
   を設け、更にその上にレジスト層を設け、高エネルギー
   線によりレジスト層を露光した後レジスト層を現像し、
   このレジスト層をマスクとして用いて中間層の薄膜をプ
   ラズマエツチングし、更にこの中間層薄膜をマスクとし
   て用いて下層薄膜を酸素ガスプラズマエツチングし、更
   にこの下層薄膜をマスクとして用いて被加工基板をドラ
   イエツチングすることにより構成される微細バタン形成
   法において、該下層薄膜としてカーボン薄Ｍを用いるこ
   とを特徴とする微細バタン形成法。