JPS6066432A - 微細パタ−ン形成法 - Google Patents

微細パタ−ン形成法

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JPS6066432A
JPS6066432A JP17419783A JP17419783A JPS6066432A JP S6066432 A JPS6066432 A JP S6066432A JP 17419783 A JP17419783 A JP 17419783A JP 17419783 A JP17419783 A JP 17419783A JP S6066432 A JPS6066432 A JP S6066432A
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JP
Japan
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pattern
resist
film
negative resist
material film
Prior art date
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Pending
Application number
JP17419783A
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English (en)
Inventor
Akio Sugita
彰夫 杉田
Makoto Hikita
疋田 真
Toshiaki Tamamura
敏昭 玉村
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0272Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers for lift-off processes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はネガ型レジストを用いてリフトオフ法によシ微
細パターンを形成する方法に関する。
〔従来技術〕
まず、従来のリフトオフ法による微細パターン形成法を
第1図に示す。すなわち、第1図は、従来のりフトオフ
法の工程図である。第1図において符号1は基板、21
はレジスト、3は金属、半導体又は誘電体の薄膜、(a
)は基板上にレジストを塗布した試料、(b)は露光、
現像後のオーバーハング構造をもつレジストパターン、
(C)ハ薄膜コーティング後のパターンそして(田はリ
フトオフ後のパターンを示す。
リフトオフ法では、金属、半導体又は誘電体薄膜をレジ
ストパターン上に堆積させて、溶剤でレジスト上の薄膜
をレジストと共に除去する ゛ため、使用するレジスト
は溶剤に可溶である必要がある。このためほとんどポジ
型のレジストが使用されている。しかし、パターンの形
状ではネガ形式の露光が望まれる場合があるが、通常の
ネガ型レジストは高エネルギー線によってレジストポリ
マーが架橋し、溶剤に不溶になるためリフトオフ加工に
L使えなかった。またポジ型のレジストを用いる場合も
、す7トオ7加工の収率を向上させるために第1図(1
)Jに示すようにレジスト断面を垂直あるいは逆テーパ
ー状(オーバーハング構造)にする必要があり、レジス
ト断面形状を露光、現像条件によって正確に制御しなけ
ればならず、また、必要露光量も多くせざるを得ない。
他方、リフトオフ加工はドライエツチングと組合せて近
年被加工基板の完全平坦化に利用されている。それを第
2図で説明する。すなわち、第2図は従来の平坦化の工
程図である。第2図における符号1〜5は第1図と同義
であシ、(aJは基板上にレジストを塗布した試料、(
1)Jは露光現像後のレジストパターン、(C)は基板
をエツチング後のパターン、(d)は薄膜コーテイング
後のパターンそして(θ)はり7トオ7後のパターンを
示す。第2図に示したように従来の平坦化工程では基板
を一定の深さだけドライエツチングした後、その深さ分
だけ別種の材料をリフトオンし、基板を平坦化しようと
するもので、LSIの素子寸法の微細化に伴い、段差基
板上でのりソグラフィの困難性を一挙に解決することが
できる。
しかしながら、ドライエツチングにも十分耐性を持ち、
しかも、その後リフトオフ加工のマスクとなる適当なレ
ジストは開発されていない。
この場合、レジスト断面形状の制御が単純なリフトオフ
加工に比較して一段と困難になっている。
〔発明の目的〕
本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、ネガ型レジストによるり7ト
オ7加工、更にはり7トオ7加工を利用して、基板の平
坦化を行う微細パター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、本発明の第1の発明は微細パター
ン形成法の発明であって、被加工基板上に有機高分子材
料フィルム層を設ける工程、その上部に有機金属含有ネ
ガ型レジストを設ける工程、該ネガ型レジストを光、電
子線又はX線を用いてパターン状に露光した後、現像す
る工程、現像された該ネガ型レジストパターンをマスク
として酸素ガスプラズマエツチングにより前記有機高分
子材料フィルム層をパターン化する工程、゛この表面に
金属、半導体又は誘電体の薄膜を蒸着あるいはスパッタ
リングにより全面にコーティングする工程及び前記有機
高分子材料フィルムを溶解できる溶剤中でレジストパタ
ーン上の薄膜をリフトオフ法により除去する工程の各工
程を包含することを特徴とする。
そして、本発明の第2の発明は、第1の発明の有機高分
子材料フィルム層をパターン化する工程と、この表面に
金属、半導体又は誘導体の薄膜を蒸着あるいはスパッタ
リングによシ全面にコーティングする工程との間にパタ
ーン化工程で得られたパターンをマスクとして被加工基
板をプラズマエツチングする工程を挿入することを特徴
とする。
本発明の基本的な加工プロセスを第5図に示す。すなわ
ち、第3図は本発明による微細ノ(ターン形成の工程図
である。第5図において、符号1は基板、22は有機高
分子材料フィルム、23は有機金属ネガ型レジスト、5
は金属、半導体又は誘電体の薄膜を示す。まず基板上に
下層として有機高分子材料フィルムを、上層に有機金属
ネガ型レジストを塗布する(第3図a)。
次に、光、電子線あるいはX線をパターン状に照射した
後現像し、レジストパターンを形成する(第6図b)。
このレジストパターンをマスクとして、酸素ガスプラズ
マエツチングを用いて有様高分子材料フィルムをパター
ン化する(第5図C)。このパターン上に、蒸着あるい
はスパッタリングによって、金属、半導体あるいは誘電
体の薄膜をコーテイング後(第5図d)、有機高分子材
料フィルムの溶剤を用いてり7トオ7法によって薄膜の
パターンを得る(第3図θ)。平坦化を行う場合は、有
機高分子材料フィルムをパターン化した(第3図c’)
後、更に基板をプラズマエツチングすることによシバタ
ーン化しく第3図f)、エツチングした深さ分を前記薄
膜でコーティングを行い(第3図gへリフトオフ法で薄
膜パターンを形成する(第6図h)。
前記のような有機金属含有のネガ型レジストとしては、
有機シリコン系、有機アルミニウム系、有機ゲルマニウ
ム系若しくは有機スズ系の高分子材料が使用できる。特
に有機シリコン系高分子材料の中でも汎用めシリコーン
樹脂はネガ型レジストとして作用することが知られてお
り、容易に本発明のプロセスに適用できる。また、下層
に溶剤に可溶な高分子材料を用いるため、上記有機金属
レジストを下層高分子材料上に塗布し、更に現像する際
塗布溶剤や現像溶媒を下層高分子材料が溶解しないよう
に選択して使用する必要があり、このような2層系の材
料を選択しなければならない。この点でもシリコーン樹
脂系ネガ型レジストは溶解性に非常に優れているので特
に本発明のプロセスに有効である。
本発明におけるオーバーハング構造について、第4図及
び第5図により説明する。第4図はジャストエツチング
直後のパターンの断面概略図、第5図はオーバーエツチ
ングによって、オーバーハング構造が顕著になったパタ
ーンの断面概瞥図である。各図中の符号1.22.25
は第5図と同義である。リフトオフ法に有効なオーバー
ハング構造は、上層レジストの露光、現像条件によらず
、酸素ガスプラズマエツチングのエツチング条件を変え
ることで第4図及び第5図に示すように制御できる。
以上説明したように、本発明は次のような利点を持って
いる。
(1) 有機金属ネガ型レジストは、酸素ガスプラズマ
エツチングに対して高耐性であ゛るので、レジスト膜厚
は薄くて良く解像性が高い。
(2) リフトオフ法に有効なオーバーハング構造を酸
素ガスプラズマエツチングのエツチング条件を変えるこ
とで制御できる。
(3)上層のネガ型レジストは、光、電子線あるいはX
線の照射によってレジストポリマーが架橋して溶剤に不
溶になるが、下層有機高分子材料フィルムは可溶なので
、ネガ型パターンのす7トオフ加工が可能である。
〔実施例〕
以下実施例によシ本発明を更に具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されない。
実施例1 シリコン基板(表面を熱酸化)土にフェニルメタクリレ
ートとメタクリル酸共重合体を0.6μm厚に塗布しプ
リベークした。更にこの上にシリコーン系ネガ型レジス
ト(感度約80μC/at?)を0.15μm厚に塗布
した。このレジストに20 KV の電子線を0.4μ
m ピッチで長さ0.5調にわたって照射した。照射稜
ジインブチルケトンーシクロヘキサン(*:1)の混合
溶媒に20秒浸して現像後シクロヘキサン中で20秒リ
ンスすると線幅約a2μm1長い0.5.0レジストハ
ターンが得られた。レジストパターンをマスクに酸素の
反応性イオンエツチング(酸素流量50 acay 、
圧力10ミリトル、パワーα1W/cm” )を8分3
0秒行うと線幅的0.2 μm のレジストパターンと
その下に線幅的01μmの下ffiフィルムのパターン
がでキ、オーパーツ1ング構造が得られた。このときレ
ジスト膜厚は約0.14μm であった。このパターン
に金を約0.3μm蒸着後、メチルエチルケトン中で超
音波を5分照射し、リフトオンすると線幅的0.2μF
++%高さ約03μm1長さ0.5■の金の微細パター
ンが得られた。
実施例2 実施例1と同様に有機高分子材料膜、レジストを塗布後
20 KV の電子線を0.5μm角に照射し、実施例
1と同様に現像、リンスすると約15μm角の孤立した
レジスト膜(ター゛ンが得られた。実施例1と同じ条件
で酸素でエツチングを8分30秒行うとO,Sμm角の
レジスト膜くターンの下にα4μm角の下層フィルムの
)(ターンが得られた。次に酸化シリコン(810)を
04μm蒸着後メチルエチルケトン中で超音波を5分照
射しリフトオフすると約0.5μm角、深さ0.4μm
のウィンドができた。
実施例3 熱酸化膜(厚さ0.2μm)がコートされたシリコン基
板にフェニルメタクリレートとメタクリル酸共重合体を
[L5μm厚に塗布し、プリベークした。この上にシリ
コーン系ネガ型レジスト(感度40μO/l:w’)を
0.2μm厚に塗布した。
このレジストに20 KV の電子線を0.5μm ピ
ッチで長さ0.5 mにわたって照射した。実施例1と
同様に現像、リンス、更に酸素プラズマエツチングを6
分30秒行うと線幅的0.25μmのレジストパターン
と線幅的0.2μmの下層のパターンが得られた。これ
をマスクにOF4 + H2(20%)のガスで反応性
イオンエツチング(流量20 aaay、圧力60ミリ
トル、パワーa 2 W / cm” )を8分行い、
深さ0.2 tlm−、線幅[125μmのシリコン酸
化膜のパターンが得られた。この上に金を0.2μm蒸
着し、実施例1と同様にリフトオフすると線幅的[1L
25μm、厚さ0.2μmの平坦化された金のパターン
が得られた。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明方法によれば、有機
金属ネガ型レジストと有機高分子材料フィルムで構成さ
れる系は、サブミクロンオーダの微細パターン形成、パ
ターンの平坦化、更に従来困難であった孤立パターンの
ようなネガ型パターンのリフトオフが可能であるから、
微細化が要求されているVLSIの素子加工に供するこ
とができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のりフトオフ法の工程図、第2図は従来の
平坦化の工程図、第5図は本発明による微細パターン形
成の工程図、第4゛図はジャストエツチング直後のパタ
ーンの断面概略図、そして第5図はオーバーエツチング
によって、オーバーハング構造が顕著なパターンの断面
概略図である。 1:基板、21ニレジスト、22:有機高分子材料フィ
ルム、23:有機金属ネガ型レジスト、5:金属、半導
体又は誘導体の薄膜特許出願人 日本電信′m話公社 代理人 中 本 宏 同 井 上 昭 〜2/ D8 第1図 第2図 〜23 22 へ22

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 被加工基板上に有機高分子材料フィルム層を設け
    る工程、その上部に有機金属含有ネガ型レジストを設け
    る工程、該ネガ型レジストを光、電子線又はX線を用い
    てパターン状に露光した後、現像する工程、現像された
    該ネガ型レジストバター/をマスクとして酸素ガスプラ
    ズマエツチングにより前記有機高分子材料フーイルム層
    をパターン化する工程、この表面に金属、半導体又は誘
    電体の薄膜を蒸着あるいはスパッタリングによシ全面に
    コーティングする工程、及び前記有機高分子材料フィル
    ムを溶解できる溶剤中でレジストパターン上の薄膜をす
    7トオフ法により除去する工程の各工程を包含すること
    を韓徴とする微細パターン形成法。 2、 該有機金属含有ネガ型レジストが、シリコーン系
    ネガ型レジストである特許請求の範囲第1項記載の微細
    パターン形成法。 五 被加工基板上に有機高分子材料フィルム層を設ける
    工程、その上部に有機金属含有ネガ型レジストを設ける
    工程、該ネガ型レジストを光、電子線又はX線を用いて
    パターン状に露光した後、現像する工程、現像された該
    ネガ型レジストパターンをマスクとして酸素ガスプラズ
    マエツチングによシ前記有機高分子材料フィルム層をパ
    ターン化する工程、こうして得られたパターンをマスク
    として被加工基板をプラズマエツチングする工程、この
    表面に金属、半導体又は誘電体の薄膜を蒸着あるいはス
    パッタリングにより全面にコーティングする工程、及び
    前記有機高分子材料フィルムを溶解できる溶剤中でレジ
    ストパターン上の薄膜をす7トオ7法により除去する工
    程の各工程を包含することを特徴とする微細パターン形
    成法。 4、 該有機金属含有ネガ型レジストが、シリコ−ン系
    ネガ型レジストである特許請求の範囲第3項記載の微細
    パターン形成法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02137224A (ja) * 1988-11-17 1990-05-25 Dainippon Printing Co Ltd 微細パターン形成方法
US6605414B2 (en) * 1995-06-30 2003-08-12 Fujitsu Limtied Method for manufacturing magnetoresistance head
EP1696472A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-30 Seiko Epson Corporation A patterning method for fabricating high resolution structures

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