JPH02148729A - エッチング方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、エツチング方法に関するもので、特に半導
体素子の製造等に用いて好適なエッチジグ方法に関する
ものである。

（従来の技術） フォトエツチング技術は、像細なパタンの形成には不可
欠な技術であり、特に半導体素子の製造においで多用さ
れている。このようなフォトエツチング技術を用い、下
地としての例えば半導体基板を所定のパタンにエツチン
グする場合、一般ｌこは、以下に説明するような手順が
採られる。先ず半導体基板上に所定のパタンのマスク層
が形成され、次いで、この半導体基板の前記マスク層か
ら露出する部分が所定の深さにエツチングされる。

半導体基板をエツチングする方法としては、その目的に
よって、ドライエツチング法或いはウェットエツチング
法が用いられている。また、マスク層としては、一般に
はフォトレジストが用いられている。

ところで、ウェットエツチングにより下地をエツチング
する場合、マスク層は、その構成材料及び用いるエツチ
ング液のｌｌ類によってはそのエツチング液に対し疎水
性を示す、また、半導体素子の製造工程においては、こ
のような疎水性を示すマスク層を用いかつウェットエツ
チング法により半導体基板をエツチングする場合がある
。しかし、マスク層がエツチング液に対し疎水性を示す
と、このマスク層のエツチング液に対するぬれ性が悪く
なるため、半導体基板のマスク層から露出されている部
分にエツチング液が良く侵入出来なくなるという現象が
起こる。そしてこの現象は、エツチングしようとする箇
所が微細になればなる程起こり易い。

そこで、このような現象を回避するため、従来は以下に
説明するようなエツチング方法が用いられていた。第３
図（Ａ）〜（Ｅ）はこの従来のエツチング方法の説明に
供する図であり、下地をＩｎＰ基板とし、マスク層を環
状ゴム系のネガ型フォトレジストバタンとし、エツチン
グ液を塩酸とリン酸との混合液としこのＩｎＰ基板にス
トライブ状の溝を形成する場合の手Ｐ＠を断面図を以っ
て示した工程図である。

先ず、ＩｎＰ基板１１上に環状ゴム系のネガ型フォトレ
ジスト１３が１ｕｍの膜厚になるように形成される（第
３図（Ａ））。

次に、このネガ型フォトレジストの前記ストライブに対
応する領域以外の領域、この例ではストライブ幅Ｗがｌ
ｕｍとされ図面と垂直な方向に所定の長さとされた領域
以外の領域に、紫外線が照射され、次いで、所定の現像
が行なわれる。この結果、ＩｎＰ基板１１ヲストライプ
状に露出するマスク層１３ａが形成される（第３図（Ｂ
））。

このマスク層１３ａは塩酸とリン酸との混合液から成る
エツチング液に対し疎水性を示すので、次に、このマス
ク層１３ａを有するＩｎＰ基板１１を所定の条件の酸素
プラズマ中に所定時間放置し、マスク層１３ａの表面に
親水性の層１５が形成される。この結果疎水性であった
マスク層１３ａｆＪ＜親水性に改質される（第３図（Ｃ
））。

次に、塩酸とリン酸との混合液を用い、ＩｎＰ基板１１
のマスク層１３ａから露出するストライブ状の部分が所
定の時間エツチングされ、所望の溝１７が形成される（
第３図（Ｄ））。

次に、このマスク層１３ａ（親水性の層１５も含む）が
キシレン系の溶剤で除去され、所定のエツチングが終了
する（第３図（Ｅ））。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来のエツチング方法では、用
いるエツチング液に対し疎水性を示すマスク層を親水性
に変える処理を、マスク層付き基板を酸素プラズマ中に
放置することで行なっているため、基板のマスク層から
露出する部分に酸素プラズマに起因するダメージ層が形
成されてしまうという問題点があった。

このダメージ層は、基板の結晶性を損ねる原因となり、
このため、所定の結晶面を維持しながらエツチングを行
なわなければならない例えば半導体レーザ用のレーザス
トライブを規定する溝を形成する場合等においては、非
常に問題となる。

この発明はこのような点に鑑みなされたもので、従って
この発明の目的は、下地のエツチングを疎水性のマスク
層を用いかつウェットエツチングで行なう場合に、下地
にダメージを与えることなくマスク層に親水性を与え、
下地を良好にエツチング出来る方法を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、用いら
れるエツチング液に対（）疎水性を有するマスク層を用
いこのマスク層から露出する下地を前述のエツチング液
でエツチングするに当たり、 前述のエツチングを、前述のマスク層に前述のエツチン
グ液に対し親水性を示す基が空気側を向くように１８膜
（ラングミュア−プロジェット膜）を付着させた後に行
なうことを特徴とする。

ここで、マスク層とは、所定の形状にパターングされた
ネガ型フォトレジストバタン、ポジ型フォトレジストバ
タン、さらには、所定の形状にパターニングされた無機
物質や有機物質から成るマスク層、さらには、所定の形
状にバターニングされた金属や金属酸化物から成るマス
ク層等であることが出来る。

また、下地とは、半導体基板、表面がエピタキシャル成
長層である半導体基板、一部に素子が作り込まれている
ような半導体基板、ざらには、半導体基板に限らず微細
なバタンを必要とするその他の基板、さらには、基板上
に形成された半導体薄膜や金属薄膜等であることが出来
る。なお、下地は用いられるエッチャントに対し親水性
を示すもののほうが好適である。

また、親水性を示す基が空気側を向いたＬＢ膜とは、例
えば第２図（Ａ）に示すように疎水基２１がマスク層２
３側を向き親水基２５がマスク層２１とは反対側（外部
側）を向いた単層のＬＢ膜２７若しくは、第２図（Ｂ）
に示すように第２図（Ａ）に示した単層膜２７の累積さ
れたＬＢ膜２７ａ、または、第２図（Ｃ）に示すように
マスク層側から（疎水基−親木基）−（親木基−疎水基
）−・・・・・・−（疎水基−親木基）というように累
積された構造の１８膜２７ｂであることが出来る。なお
累積膜を用いる場合の膜数は設計に応して決定するのが
良い。

（作用） この発明のエツチング方法によれば、用いられるエツチ
ング液に対し疎水性を示すマスク層を用い下地をウェッ
トエツチングするに当たり、エッチング前に、このマス
ク層の表面にこのエッチングで用いるエツチング液に対
し親水性を示す基が空気側を向くようにＬＢ膜を付着さ
せることでマスク層の改質を図る。従って、マスク層の
工・ンチンダ液に対するぬれ性の向上を、酸素プラズマ
を用いることなく行なえるので、マスク層から露出する
下地部分が酸素プラズマによって損傷されるようなこと
がない。

（実施例） 以下、下地をＩｎＰ基板とし、マスク層を環状ゴム系の
ネガ型レジストバタンとし、ＩｎＰ基板のエツチングに
用いるエツチング液を塩酸対リン酸の混合比が体積比で
３：１の混合液として、このＩｎＰ基板にストライブ状
の溝を形成する例により、この発明の詳細な説明を行な
う。

第１図（Ａ）〜（Ｅ）はその実施例の説明に供する工程
図であり、工程中の主な工程における試料の様子を断面
図を以って示した図である。なあ、これら図はこの発明
が理解出来る程度に概略的に示しであるにすぎず図中の
構成成分の形状や寸法比等も概略的であり、従って、こ
の発明がこの図に限定されるものでないことは理解され
たい。

先ず、ＩｎＰ基板２０上にマスク層形成用材料である環
状ゴム系のネガ型フォトレジスト２２ヲ、例えばｌｕｍ
の膜厚になるように例えばスピンコーティング法等の好
適な方法で形成する（第１図（Ａ））。

次に、このネガ型フォトレジスト２２の溝形成予定領域
に対応する領域以外の領域、この例ではストライブ幅Ｗ
が１ｕｍとされ図面と垂直な方向に所定の長さとされた
領域以外の領域に、紫外線を照射し、次いで、所定の現
像を行なう、この結果、ＩｎＰ基板２０ヲストライブ状
に露出するマスク層である環状ゴム系のネガ型レジスト
バタン２３を得る（第１図（Ｂ））。

次に、このレジストバタン２３は塩酸とリン酸との混合
液から成るエツチング液に対し疎水性を示すので、この
発明ではこのエツチング液を用いてエツチングを行なう
前に、このレジストバタン２３に、このエツチング液に
対し親水性を示す基がレジストバタン２３とは反対側を
向くように、ＬＢ膜（ラングミュア−ブロジェット膜）
２７ヲ付着させた（第１図（Ｃ））、なお、ＬＢ膜２７
のレジストバタン２３への付着は、［Ｂ膜形成用水槽の
水面に有機分子材料を展開し、この有機分子材料膜を一
定表面圧に圧縮しでおき、この水槽中にレジストバタン
２３を有したＩｎＰ基板２０を潰けその後このＩｎＰ基
板２０を引き上げることによりこの基板表面にＬＢ膜を
移し取るという、従来公知のＬＢ膜形成方法を用いて行
なった。用いる有機分子材料としてはＬＢ膜形成に通常
用いられるもので良く、例えばアラキン酸やステアリン
酸等である。ここで、Ｌ８膜は疎水基と親木基とを持っ
ているが、Ｌ８膜を付！させたい対象物のほとんどの領
域が疎水性であると、Ｌ８膜は疎水基が対象物側を向い
た状態で付着する。従ってこの実施例の場合も疎水性の
レジストバタン２３がほとんどの面積を占めているので
、ＬＢ膜２７は疎水基がレジストバタン２３側を向いて
付着する。この結果、このＬＢ膜２７はエツチング液に
対し親水性を示すようになる。また、ＩｎＰ基板２０の
レジストバタン２３から露出している領域は、非常に細
いストライブ状の領域であるため、この部分にはＬ８膜
は付着しない、このようにしで得たこの実施例のＬＢｌ
ｉｉ２７は第２図（Ａ）に示した状態にある。またその
膜厚は約２５人であった。

次に、塩酸とリン酸との混合液から成るエツチング液を
用い、ＩｎＰ基板２０のＬ８膜２７から露出する部分を
所定の時間エツチングし所望の溝２９ヲ得るる（第１図
（Ｄ））、このエツチングにおいては、上述のＬＢ膜２
７の効果と、ＩｎＰ基板２０がそもそもこのエツチング
液に対し親水性を有することの効果とにより、このエツ
チング液はレジストパタン２３の隙間に良く侵入するよ
うになり、溝２９を形成するためのエツチングが良好に
行なえた。

次に、レジストバタン２３ヲキシレン系の溶剤で除去し
これによってＬＢ膜２７も同時にリフトオフして、所定
のエッチングが終了する（第１図（Ｅ））。

なおこの発明は上述の実施例にのみ限定されるものでは
ない。

実施例ではマスク層２３に付着させるＬＢ膜の膜厚を２
５人としている。しかしこの膜厚は、ＬＢ膜形成に用い
る有機分子材料の種類によって決まるものであり、他の
値でも良い、また、ＬＢ膜の膜厚を厚くする場合には第
２図（Ｂ）及び（Ｃ）に示したような累積膜とすれば良
い。

また、この発明は、基板に溝を形成する場合にのみ適用
出来るというものではなく、例えば薄膜のパターニング
のために薄膜をエツチングする場合等、広く適用出来る
。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のエツチ
ング方法によれば、用いられるエツチング液に対し疎水
性を有するマスク層を用いこのマスク層から露出する下
地をこのエツチング液でエツチングする（こ当たり、マ
スク層の表面にこのエツチング液に対し親水性を示す基
が空気側即ちエツチング液側を向くようにＬＢ膜を付＠
させた後に当該エツチングを行なう、従って、酸素プラ
ズマを用いマスク層を親水性に変えでいた従来の方法に
比し、下地を損ｉさせることが非常に少なく然も従来と
同様に良好にエツチングを行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｅ）は、実施例のエツチング方法を示
す工程図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の説明に図供する図
であり、Ｌ８膜の説明に供する図、第３図（Ａ）〜（Ｅ
）は、従来のエツチング方法を示す工程図である。 ２２、マスク層形成用材料（環状ゴム系ネガ型フォトレ
ジスト）２０・・・下地（ＩｎＰ基板） ２１・・・疎水基 ２２−・・マスク層形成用材料（環状ゴム系ネガ型フォ
トレジスト） ２３−・・マスク層（１！ｊ状ゴム系ネガ型フオトレジ
ストバタン） ２５−１！水基、　　　　　２７．２７ａ、　２７ｂ−
ＬＢｆ１２９−・・溝。 実施例のエッチング方法を示す工程図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）用いられるエッチング液に対し疎水性を有するマ
   スク層を用い該マスク層から露出する下地を前記エッチ
   ング液でエッチングするに当たり、前記エッチングを、
   前記マスク層に前記エッチング液に対し親水性を示す基
   が空気側を向くようにＬＢ膜（ラングミュア−プロジェ
   ット膜）を付着させた後に行なうこと を特徴とするエッチング方法。