JPS6034015A - パタ−ン形成方法 - 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】 本発明は、微細加工に利用されるフォトリソグラフィー
技術に関し、より詳しくは回路基板、ガラス板、固体撮
像素子等の基板上にフォトレジストパターンを形成する
方法に関する。

従来、大規模集積回路や微細色フィルター等の微細パタ
ーンの製造法に於いて、リフトオフ法（又はリバースエ
ツチング法）と称されるパターン形成法が知られている
。この方法は、種々の基板上に、予めフォトレジストか
らなるパターンマスク（以下、アンダーマスクと称する
）を形成し、その上部に金属や色素等の蒸着層を積層し
、蒸着層には直接作用を及ぼすことなく下部のアンダー
マスクを基板上から除去することにより、その上部の不
要な蒸着層を物理的に除去し、所望とする蒸着層等のパ
ターンを基板上に形成する方法である。

以下、このリフトオフ法の工程について、第１図〜第７
図を用いてより具体的に説明する。

先ず第１図に示されるように、基板ｌ上にポジ型レジス
ト２（ネガ型レジストが使用される場合もあるが、ポジ
型の方が、後での溶解除去が容易なため、多くの場合ポ
ジ型レジストが使用される）を塗布等の手段により積層
し、パターンマスク３を介して露光する６次いで、第２
図に示されるように、ポジ型レジスト現像液で現像を行
ない、基板上にアンダーマスク４を形成する。この場合
、アンダーマスク４の断面形状は、フォトレジストの光
分解反応の性質上、多くの場合、台形か方形をしている
。次いで、第３図に示されるように、基板及びアンダー
マスク」二に真空蒸着法等によりパターンを得たい物質
の茄着層５を全面に設ける。しかる後に第４１Δに示さ
れるように、アンターマスクを溶解除去すると、アンダ
ーマスク上の唐着層５も同時に除去され、基板上に所望
形状のパターンを有する法着層５を得ることができる。

しかしながら、この方法によれば前述したようにアンタ
ーマスク４の断面は台形か方形の形状を呈するのに加え
、第３図のＡ部分を拡大した第５図に示されるように、
基板及びアンダーマスク上に形成される法着層５のステ
ップカバレンジ性（段差を連続的に被覆する性質）がよ
いため、アンターマスク４を溶解しても、第６図のＢで
示されるような除去すべき部分の蒸着層５が基板上に残
存するような欠陥、あるいは第７図のＣで示される部分
のような除去すべき部分の蒸着層５がひげ状に残存する
ような欠陥が生じやすい。すなわち、このような微細パ
ターンの欠陥は、回路パターンの場合にはショートの原
因となり、また、多色微細色フィルターの場合には混色
の原因となる。このように、リフトオフ法に於いては、
完璧な蒸着パターンを形成するのが困難であるという欠
点があるため、実際の生産工程に導入し難いという問題
があった。

本発明者等は上記の欠点を解決するリフトオフ法に於け
るレジストパターンを形成する方法につき鋭意検討した
結果、ポジ型レジスト層を積層しパターン露光を実施す
る工程を複数回繰り返し実施し、しかる後にレジストを
現像処理することにより、レジストパターンの断面形状
をＴ字型若しくは逆台形型に形成することができること
を見い出し、これによってステップカバレンジ性のよさ
に基づく蒸着パターン欠陥の発生を抑制することが可能
なことを見い出した。

本発明の目的は、ポジ型フォトレジストを用いリフトオ
フ法により基板上に蒸着膜のパターンをｎｔ成する場合
の欠点、すなわち、アンダーマスクの断面形状が台形か
方形をしていたことによる前述の欠点を解決し、高品質
のへ着膜パターンを形成することのできるレジストパタ
ーンの新規な形成方法を提供することにある。

すなわち、本発明のパターン形成方法は、基板上にポジ
型レジスト層を積層し、パターン露光を実施し、現像処
理することによって基板上にレジストパターンを形成す
る方法に於いて、基板上にポジ型レジスト層を積層しパ
ターン露光を実施した後に、該露光されたレジスト層上
にポジ型レジスト層を更に積層し、パターン露光部分が
前記レジスト層のパターン露光部分と重なり、かつパタ
ーン露光部分が次第に小さくなるようなパターン露光を
実施する工程を少なくとも一回以上実施し、しかる後に
これらレジスト層の現像処理を実施することを特徴とす
る。

以下５本発明によるパターン形成方法につき、図面に基
づいて説明する。

先ず第８図に示されるように、基板１上にポジ型レジス
ト２を積層し、パターンマスク３を介して、紫外光、遠
紫外光、Ｘ線あるいは電子線等により露光する。本発明
の方法に使用される基板としては、その使用目的により
種々のものが使用でき、特に限定されないが、具体的に
は以下のようなものか使用できる。例えば集積回路を製
造する場合には、紙−フェノール樹脂積層板、ガラス−
エポキシ樹脂積層板等の従来回路用基板として使用され
ている種々の絶縁性材料からなるフィルム若しくは板が
、微細色フィルターを製造する場合には、カラス板；光
学用樹脂板；ゼラチン、ポリビニルアルコール、ヒドロ
キシルエチルセルロース、メチルメタクリレート、ポリ
エステル、ポリブチラール、ポリアミド等の樹脂フィル
ムが挙げられる。また、基板をカラーフィルターを適用
されるものと一体として形成することちり能であり、そ
の場合の基板の一例としては、ＣＣＤ、ＢＢＤ、ＣＩＤ
等の固体撮像素子、ブラウン管表示面、撮像管の受光面
、液晶ディスプレー面、カラー電子写真感光体等が挙げ
られる。一方、ポジ型レジスト２は、液状のものであっ
てもドライフィルムタイプのものでもよい。

次いで、第９図に示されるように、好ましくは前記ポジ
型レジストと同一のポジ型レジストを、該露光されたレ
ジスト層２上に積層し、先に使用したパターンマスク３
と同一のパターンを有し、パターンマスク３で露光した
場合より露光部分が小さくなるようなパターンマスク３
′によって下層のレジストの露光部分と上層のレジスト
の露光部分とか重なるように露光する。必要に応じ、こ
の第９図の工程を複数回繰り返して実施してもよい。

次いで、第１Ｏ図に示されるように、これら露光の実施
されたポジ型レジストを該レジストの現像府を用いて露
光部分選択的に溶解し、アンダーマスク４′を得る。こ
のようにして得られるアンターマスク４′の断面形状は
、Ｔ字型若しくは逆台形型のようなオーバーハング構造
を呈する。

本発明の方法によりレジストパターンを形成する場合に
は、第１層目のポジ型レジスト２の膜厚は、特に限定さ
れるものではないが、一般に基板上にパターニングを得
る物質の膜厚の　１．２〜１．５倍程度とすることが好
ましい。また、第２層目以後のレジスト層２′の膜厚は
、第１層目のレジスト層２の膜厚と同じかそれ以下であ
ることが好ましい。表面層のレジストのオーバーハング
部の長さく一般的には、表面層のレジストパターン部の
線幅と、第１層目のレジストパターンの基板と接してい
る部分の線幅との差の１７２の値で表わされる）は、基
板上に形成しようとする最終パタニンの線幅の１７２０
〜１１５、好ましくは１／１０〜１１５　とすることか
望ましい。

また、本発明の方法によりレジストパターンを形成する
場合、先の例では、第２層目以後のポジ型レジストの露
光に際しては、第１層目のパターンマスク３で露光した
場合より露光部分が小さくなるようなパターンマスク３
′を使用して露光を実施したが、これは好まし、い方法
の一例であり、必ずしもこのようなパターンマスク３′
を使用する必然性はない。すなわち、本発明にいうパタ
ーン露光部分か次第に小さくなるようなパターン露光と
は、例えば第１層目の露光で使用したのと同一のパター
ンマスク３を使用し、第２層目以後の露光時間を短く調
整して実施する方法をも包含するものであり、このよう
な方法によっても、オーバーハノヴ断面構造を有するレ
ジストパターンを形成することか可能である。

このようにして形成されたアンターマスク４′を使用し
て、大規模集積回路や微細色フィルター等を製造するに
は、第１１図に示されるように、パターニングする金属
や色素等の物質を、基板ｌ及びアンターマスクｂ る。本発明の方法により形成されたアンターマスク４′
は、上述したようなオーバーハング構造を呈しているの
で、基板上の蒸着層５とアンダーマスク４゛」−の蒸着
層５′とは断続的（不連続）に形成される。

次いで、第１２図に示されるように、アンターマスクを
溶解等の手段により除去すれば、不要なアンダーマスク
上の蒸着層５′も同時に除去され、基板上に所望形状の
パターンを有する蒸着層５を得ることができる。

このような本発明のパターン形成法によれば、その断面
形状かＴ字型若しくは逆台形型のようなオーバーハング
構造のアンダーマスクが基板上に形成されるので、パタ
ーニング物質の蒸着後にアンダーマスクを除去した際に
、第６図や第７図に図示されたような欠陥を生ずること
なく、所望の基若パターンを基板上に正確に形成するこ
とが可能である。更に、アンダーマスクをレジスト溶解
液にて溶解除去するに際しても、基板のレジスト溶解液
中への浸漬時間を大幅に短縮することができるので、特
に基板上のパターニング物質が色素等の有機物の場合に
は、レジスト溶解液のこれらパターニング物質へ及ぼす
影響を極力小さくすることが可能であり、高品質な蒸着
膜パターンを形成することができる。

以下、本発明のパター、ン形成法を実施例に基づき説明
する。

実施例Ｉ Ｓｉ基基土上５ｉ０２層を形成したウェハー上に、ポジ
型しジス）　ＡＺ１３５０　（商品名、シプレーファー
イースト製）をスピナーにより７０００Ａの膜厚に塗布
した。このレジスト膜を乾燥し、９０±５°Ｃで２０分
間プリベークした後、露光部の線幅が２鱗のマスクを用
い、紫外光にて３秒１１３１の露光を行った。

次いで、この露光レジスト膜」二に、上記と同一のポジ
型レジストをスピナーにより３００〇への膜厚に重ねて
塗布した。このレジスト膜についても、同様な乾燥とプ
リベータを実施した後、先に使用したマスクと同様なパ
ターンを有し、露光部の線幅か１．８鱗のマスクを用い
、紫外光にて３秒間の露光を行った。なお、第１層目の
レジストと第２層目のレジストとの露光に際しての位置
合わせは、ウェハー及びマスク」二のアライメントマー
クを使用して実施した。

吹に、この露光レジストを積層したウェハーをＡＺディ
ベロツバ−（上記レジストの現像液）を水で２倍に希釈
した水溶液中に浸漬し、レジストを現像処理し、更に純
水によりリンス処理した。以」二の工程により、ウェハ
ー上にその断面形状がＴ字型のアンターマスクを形成す
ることができた。

次にこのウェハーを真空蒸着装置内にセットし、１０°
６Ｔｏｏｒ迄排気した後、電子ビームによってＡ１をウ
ェハー上に５００（ＩＡの膜厚に蒸着した６蒸着ウェハ
ーを真空蒸着装置から取り出し、アンダーマスクを除去
（リフトオフ）するために、ジメチルホルムアミド中に
１０秒間超音波をかけながら浸漬し、次いでイソプロピ
ルアルコール中に１０秒間超音波をかけながら浸漬し、
リフトオフを実施した。

このようにして製造されたウェハー上のＡｌ製回路パタ
ーンを顕微鏡で観察したところ、この回路パターンにつ
いては、パターン切れ、ショート等の欠陥は皆無であっ
た。

比較例１ ウェハー上にポジ型レジストを８０００人の膜厚に一層
のみ塗布し、露光１、現像を実施したことを除いては実
施例１と同様な方法によりアンダーマスクを形成し、Ａ
Ｉの蒸着、リフトオフを実施した。

このように製造されたＡｌ製回路パターンを顕微鏡で観
察したところ、ショートしている箇所が数カ所みつかっ
た。

実施例２ 洗浄したガラス基板上にポジ型しジス）　ＦＰＭ−２１
０（商品名、タイ午ン工業■製）をスピナーにより５０
０ＯＡの膜厚に塗布した。このレジスト膜を乾燥し、　
１８０℃で３０分間プリベークした後、露光部の線幅が
５−のマスクを用い、遠紫外先にて２１Ｏ秒間の露光を
行った。次いで、この露光レジスト膜上に、上記と同一
のポジ型レジストをスピナーにより２０００への膜厚に
重ねて塗布した。このレジスト膜についても、同様な乾
燥とブリベータを実施した後、先に使用したマスクと同
様なノぐターンを有し、露光部の線幅が４１ｉＩｆｉの
マスクを用い、遠紫外光にて２１０秒間の露光を行った
。なお、第１層目のレジストと第２層目のレジストとの
露光に際しての位置合わせは、カラス基板及びマスク上
のアライメントマークを使用して実施した。　次に、こ
の露光レジストを積層したガラス基板を現像液（ＦＰＭ
−２１００、商品名、ダイキン工業四製）中に浸漬し、
レジストの現像処理し、その断面形状がＴ字型のアンダ
ーマスクを形成した。

この後、カラス基板全面を遠紫外光にて６分間の露光を
行い、このアンダーマスクスがリフトオフ工程に於いて
上記レジスト現像液により溶解することができるように
処理した。

次にこのガラス基板を真空蒸着装置内にセットし、　１
０’　Ｔｏｏｒ迄排気した後、予め真空蒸着装置内にセ
ントしておいた銅フタロシアニンを入れたＨａホードを
　５００〜６００℃に加熱し、銅フタロシアニンをカラ
ス基板上に３００ＯＡの膜厚に蒸着した。蒸着ガラス基
板を真空蒸着装置から取り出し、撹拌されている上記レ
ジスト現像液中に　２分間浸漬し、アンダーマスクを除
去した。次いで、このカラス基板をリンス液（ＦＰＭ−
２１ＯＲ１商品名、ダイキン工業■製）にてリンスし、
窒素ガスで乾燥させた。

このようにしてガラス基板上に線幅５騨、ピッ＋＋５−
の単色のカラーストライプフィルターを形成することが
できた。これを顕微鏡で観察したところ、パターンの欠
陥は皆無であった。

比較例２ 第２層目のポジ型レジストの塗布及び露光を実施しなか
ったことを除いては、実施例１と同様にしてカラス基板
上にアンダーマスクを形成し、銅フタロシアニンの蒸着
、リフトオフを実施した。

イ［１し、アンダーマスクの除去に際しては、現像液中
への浸漬に５分間以上の時間を要した。このように製造
された色素パターンを顕微鏡で観察したところ、除去さ
れるべき部分に蒸着色素が残っている部分や、残存すべ
き部分に蒸着色素が欠けているといった欠陥箇所が数カ
所みつかった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、従来のリフトオフ法によるパターン
形成法を示す工程図である。第５図は、第３図の部分拡
大図であり、第６図及び第７図は、従来のリフトオフ法
による場合に生ずるパターン欠陥を示す図である。第８
図〜第１２図は、本発明に従うパターン形成法を示す工
程図である。 １　基板 ２．２′ニレジスト層 ３．３′：パターンマスク ４．４′ニアツタ−マスク ５．５′：へ着層 Ａ・アンダーマスクの段差発生部 Ｂ　ステンプカバレンジ性がよいために生ずる欠陥 Ｃ蒸着層のひげ状欠陥 第　４　図 第　１２　ｒｉ！Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上にポジ型レジスト層を積層し、パターン露光を実
   施し、現像処理することによって基板上にレジストパタ
   ーンを形成する方法に於いて、基板上にポジ型レジスト
   層を積層しパターン露光を実施した後に、該露光された
   レジスト層上にポジ型レジスト層を更に積層し、パター
   ン露光部分が前記レジスト層のパターン露光部分と重な
   り、かつパターン露光部分が次第に小さくなるようなパ
   ターン露光を実施する工程を少なくとも一回以上実施し
   、しかる後にこれらレジスト層の現像処理を実施するこ
   とを特徴とするパターン形成方法。