JPH02143253A - 精密パターンの形成方法 - Google Patents

精密パターンの形成方法

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JPH02143253A
JPH02143253A JP63297096A JP29709688A JPH02143253A JP H02143253 A JPH02143253 A JP H02143253A JP 63297096 A JP63297096 A JP 63297096A JP 29709688 A JP29709688 A JP 29709688A JP H02143253 A JPH02143253 A JP H02143253A
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JP
Japan
Prior art keywords
resist
pattern
etching
organic
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP63297096A
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English (en)
Inventor
Yoichiro Miyaguchi
耀一郎 宮口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02143253A publication Critical patent/JPH02143253A/ja
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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〕 本発明は有機レジストを使用した電子部品等の微細パタ
ーンの形成方法に関する。
〔従来技術〕
従来のホトリソグラフィー技術では光学系でのフレネル
回折(入射光の波長λとマスク面から試料面までの距離
をgとするとき、マスク端からのパターンボケの量ds
は近似的にds=v’2λgで表わされる)による端の
ボケ。
階段状の段差パターンが発生する。
またレジスト膜厚と試料表面(特にA、 Qなど反射率
の大きい場合)の間で光の干渉効果(定在波効果)が発
生して、マスクパターン内部への拡散光が入り、マスク
パターンの精度を悪くしている。
パターン精度はネガレジストの場合は太くなり、ポジレ
ジストの場合は細くなる。さらにレジストの膜厚が不均
一の場合や試料表面の反射率が部分的に異なる場合や露
光ムラがある場合は定在波効果が部分的に変わり、レジ
ストの暎厚方向に感度ムラが生じるため、現像後レジス
トにシワが発生し、パターン端がギザギザになったり、
パターン間にレジストのブリッジが発生してパターン欠
陥を生じる。
これらの諸欠陥はパターン精度が5〜10μ程度のとき
は前述の現゛象が発生しても、条件を最適化することに
より、誤差を±2μ以下に抑えて加工することが可能で
ある。しかしながら、5μ以下のパターンでその加工精
度を±0.2〜1μ以下にする場合、これまでの方法で
はマスクパターンの再現性を期待することは不可能であ
った。
〔目  的〕
本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し。
マスクパターン髪正確に再現する精密パターン形成方法
に関する。
〔構  成〕
本発明は、前記目的を達成するため有機レジスト層の上
に特定の有機化合物のa幻を設けることにより、−挙に
目的を達成できることを発見した。すなわち1本発明は
、 (1)被エツチング膜上に有機レジストを塗布し、 (2) (a)有機金属化合物および有機金属錯体より
なる群から選らばれた有機化合 物の薄層を形成後、マスクをあてて 露光するか、あるいは、 (b)マスクをあてて露光後、前記有機化合物の薄層を
形成し。
(3)ついで、現像、エツチングを行うことを特徴とす
る精密パターンの形成方法に関するものである。
前記有機金属化合物の具体的化合物としては、 一般式 %式%) (式中、Rはアルキル、アリール、アルキルアリール、
MはSi、Ti、Zn。
Ba、B、W、Mo、Cr、Sn、Ni。
Pb、AQ、Ta、In、Ce、 Mgl  Feより
なる群から選らばれた元素、nは1〜4、好ましくは1
〜3である。) 又はケイ酸アルコラールあるいは2M■Et2゜M■E
 t、 、 M(:DB ut、 、 M■BLIt+
BuM■(OB u)z 。
M■Et4.M■Ph、などを挙げることができる。
ここで、M■=Mg、 Zn、 MO=B、AQ+In
Fe、Ta、Ce、Sn、Ni、M■=Si、 Ti、
Et=C,H,、BuL=(イソブタン) C4Hs 
OR=たとえばブトキシ基のようなアルコキシ基(アル
コラードを形成する1種)、Bu=ブタンC,H,であ
る。
前記有機金属錯体は、有機キレート剤とその官能基にM
g、Zn、Ba、Ti、Si、AQ。
Ta、In、Ce、Fe、Ti、B、W、Mo、Cr。
Sn、Nil Pb等を錯体させたものであり、これを
有機溶媒に溶解して使用する。有機キレート剤としては
EDTA (エチレンジアミンテトラ酢酸)、プロピル
マロン酸、フタール酸、N、N−ジメチルエチレンジア
ミン、プロピレンジアミン、フェナントロリン、グリシ
ルグリシンメチオニン、フォニルアラニン、アニリンジ
酢酸、サリチルアルデヒド、0−アミノフェノール等を
あげることができる。
この有機化合物は、有機レジスト層上に通常200〜1
000人の薄層状に形成する。
有機化合物層の形成と、露光の時期は、有機化合物層が
着色していたり、紫外線吸収率が高い場合には露光を先
に行う必要がある。
有機レジストは、重合体鎖中に紫外線にあてることによ
り分解して、溶液可溶性に変化するものであれば、何ん
でも使用することができ、例えば昭和58年7月1日印
刷学会出版部発行、角田隆弘著「新感光性捌脂」第78
〜105頁に記載されたものが使用できる。
有機レジストは通常ノボラックレジンオルソキノンジア
ゾ化合物が用いられる。この化合物系はフェノールまた
クレゾールとの縮合化合物を主鎖としている。
露光された部分のジアゾ基はこの紫外線を吸収して分解
し、下記の式のように窒素ガスとして脱離する。そして
分解したところは加水分解を起しカルボン酸基ができ、
アルカリ溶液に可溶となる。即ち露光した部分はアルカ
リに可溶体となって溶離するが、未露光部分はナフトキ
ノンジアゾ化合物がそのままなので、アルカリ不溶であ
って表面に残留する。
有機レジストは通常約0.5〜5μmとくに約0.8〜
1.2μm程度の薄層とするのが好ましい。
アルカリ性現像液は、有機化合物層が薄層であるため、
この層を通過して有機レジスト層の露光部分を溶解して
現像する。この現像は、極力有機レジストの表面層部分
のみにとどめるように露光条件について配慮することが
のぞましい。
つぎに、エツチングについて説明する。
第1段階として湿式エツチングを、第2段階として乾式
エツチングを行うことが好ましい。
湿式エツチングは、上層部の有機金属化合物または錯体
と有機レジスト層の感光部分の一部をエツチング現像す
ることであり、第2段階は残りの有機レジスト層と被エ
ツチング膜はエツチングである。
第1段階の有機レジスト用のエツチング液は公知のエツ
チング液を使用できる。
第2段階エツチングはRIE(反応性イオンエツチング
)又はECR(E子すイクロトロン共鳴を用いたエツチ
ング)による酸素を用いた異方性エツチング(ドライエ
ツチング)を行うことによりレジストパターンを被エツ
チング膜まで垂直にパターン化できる。
これはドライエツチング(RrE、 ECR)で発生し
た酸素イオンが直接有機ケイ素化合物と反応するもので
、有機ケイ素化合物はその場で分解されてその表面にS
in、が形成され、エツチングが進行しないが、湿式現
像により有機ケイ素化合物が無い部分は速かに有機レジ
ストが酸化物(H2O,C02)となってエツチングさ
れ、イオン性エツチングのため異方性となりそのパター
ンは垂直にエツチングされる。
被エツチング膜としては、A(1,Cuなどの金属膜、
Po Q ysi 、 a−3i等の半専体膜など任意
の膜を対象とすることができるが、とくに電子機器、O
A機器に用いる各種デバイスに応用される被エツチング
膜を対象としている。
つぎに、被エツチング膜のエツチングについて説明する
エツチング剤としては、被エツチング膜が八〇やCr等
の金属膜の場合にはCCQ 4と0□の混合ガス等をエ
ツチングガスとして使用するこができるし、Po12y
Siやa−3iの場合にはCF4と02の混合ガス等を
使用することができる。エツチング材料は公知のものな
らいずれも使用することができるのは勿論である。
〔実施例〕
実施例1 ガラス基板上にWill!2を形成し、さらに、その上
部にレジスト膜(ポジ)を0.8μmの厚みで形成する
。(第1図A) レジスト膜上に第1図Bに示ずように有機ケイ素化合物
を300人程度の厚みになるようにスピナー法、スパッ
タ法、真空蒸着法などの任意の方法で製膜し予備硬化す
る。
第1図Cに示すとおり2マスクをあて、これに紫外線露
光を行う、露光は)OOmj/aJ以下で、極力表面の
みのポジレジスト分解を行う。
有機ケイ素化合物の層は極めて薄いためレジストが溶解
した部分のみが脱離する。これはフレネル干渉や定在波
効果の発生を極力小さくするもので、レジスト膜厚の深
さ方向へのレジスト分解を小さくするものである。
これを湿式現像により現像を行い、露光分解部分の極く
表面のみを第1図りのようにパターン化する。このパタ
ーンの寸法精度は良好であった。
ついで、第1図Eに示すように、RIE(反応性イオン
エツチング)またはECR(電子サイクロトロン共鳴を
用いたエツチング)により02(酸素)を用いて異方性
エツチングすることでレジストパターンを被エツチング
膜まで垂直にパターン化する。つぎに、被エツチング膜
まであるAQmをcc p 4と02の混合ガスでエツ
チングして、第1図Fをうる。最後に、表面(7) 5
in2層と有機レジスト層を除去して、第1図Gの目的
物を得た。
実施例2 実施例1で使用した基板−被エッチング膜−有機レジス
ト(ポジ型)よりなる積層体(第2図A)にホトマスク
をあてて露光する(第2図B)、露光量は100mj/
co?以下になるように制御する。
次すこ、この表面に有機ケイ素化合物を塗布した。この
有機ケイ素化合物は実施例1の有機ケイ素化合物に較べ
て紫外線吸収率が大きいものである。ついで、実施例1
と同様に現像処理して第1図りで示すパターン形成体と
する。この現像処理により、アルカリ現像液に溶解する
レジストの上部に存在する有機ケイ素化合物層のみが剥
離する。
これ以降は実施例1と同様である。
実施例3 実施例1と同様の基板−被エッチング膜−有機レシスト
−有機ケイ素化合物よりなる積層体(第3図A参照)の
大面積表面に紫外線露光した場合に、露光ムラが生じた
場合の例を説明するものである。露光量はオーバー露光
である。そのため、定在波効果およびフレネル回折効果
が発生した部分7が存在している(第3図B参照)。
しかしながら、湿式現像工程を15秒以下に抑えた結果
、定在波効果およびフレネル回折効果が発生していても
潜在異常パターンを現像せず充分な精密パターンの再現
が可能であった。
比較例 37740のガラス基板上に、a−5i約1μの膜を形
成する(第4図A)、ついで、有機ポジレジスト(商品
名0FPR−800−50c、p、)をスピナー法によ
り厚さ1μになるように塗布する(第4図B)。80℃
で30分子備硬化し、室温まで冷却後、マスクをあてて
露光を行う、露光条件は18+llW / cA 、 
’AO秒/405nmである。現像は、商品名NMD−
3を用いて30秒行う(第4図C)。
パターンの端を顕微鏡で観察すると第4図りにみられる
ようにフレネル回折効果(8)のためパターン巾が増大
している。
又、基板上に反射率の大きい金属層たとえばAfllが
あると、第5図に示すようにレジスト層は膜厚方向へ定
在波効果による″細り(9)′が発生する。
この状態でエツチングを行うと、第4図の場合にはマス
クパターンの巾より大きい巾のものができてしまい、第
5図の場合にはマスクパターンより巾の狭いものになっ
てしまう。
〔効  果〕
■ 5μ以下のパターンが0.5〜1μ以下の精度でパ
ターン化できる。
■ i線(365nm)、h線(405nm)等の単ス
ペクトル露光でコヒーレント性が大きい場合でも、フレ
ネル回折効果が無視される9 ■ レジストパターンのドライエツチング後はガス種の
切り換えで被エツチング膜のパターン化およびレジスト
のアッシング(灰化)まで−貫して実施できるので効率
の向上と工程短縮が可能である。
■ 本方法は、IC,LSI、サーマルへソドセンサー
などのパターン加工において極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は、本発明の実施例1〜3の本発明方法
を工程順に説明するためのものであり、第4図は従来法
を説明するものである6第4図りは、フレネル回折効果
を説明するものであり、第5図は、定在波効果を説明す
るものである。 1・・基板 2・・・被エツチング膜 3・・・有機レジスト層 4・・・有機化金物店 5・・・マスクパターン 6・−・露光部分 7・・・定在波効果によりオーバー露光さ九た部恵4以 分 8・・フレネル回折効果が発生している“太り1部分

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(1)被エッチング膜上に有機レジストを塗布し、 (2)(a)有機金属化合物および有機金属錯体よりな
    る群から選らばれた有機化合 物の薄層を形成後、マスクをあてて 露光するか、あるいは、 (b)マスクをあてて露光後、前記有機化 合物の薄層を形成し、 (3)ついで、現像、エッチングを行う ことを特徴とする精密パターンの形成方法。
JP63297096A 1988-11-24 1988-11-24 精密パターンの形成方法 Pending JPH02143253A (ja)

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JP (1) JPH02143253A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012215824A (ja) * 2011-03-28 2012-11-08 Hoya Corp レジストパターン形成方法及びモールド製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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