リフトオフ法を用いたパターン形成方法

【課題】本発明は、リフトオフ法を用いたパターン形成方法を実施したとしても、導電性パターンのエッジ付近にバリが発生することがない、リフトオフ法を用いたパターン形成方法を提供する。
【解決手段】本発明では、まず、導電性パターン６のエッジ部が位置するウエハ基板１の表面内に、溝２を形成する。次に、溝２が露出する開口部３ａを有するレジスト３を、ウエハ基板１上に形成する。次に、開口部３ａから露出するウエハ基板１上とレジスト３上とに、導電性膜５を形成する。そして、レジスト３を除去することにより、ウエハ基板１上に導電性パターン６を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リフトオフ法を用いたパターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスでは、従来より、リフトオフ法を用いて半導体基板上などに配線パターンを形成する技術が存在する。一般的なリフト法によるパターン形成方法を説明すると、下記の通りである。
【０００３】
まず、ウエハ基板にポジレジストを塗布する。次に、マスク合わせを行い、露光して、現像する。これにより、光が照射された部分のレジストが、溶解する。次に、前記状態で、ウエハ基板表面の全体にスパッタ法や蒸着法を用いて、所望の金属膜を成膜する。最後に、ウエハ基板を除去液に浸漬させるか、あるいは剥離液を高圧でウエハ基板表面に当てることにより、不要な部分の金属膜をレジストと一緒にリフトオフ除去する。
【０００４】
なお、リフトオフ法を用いたパターン形成方法に関する従来技術として、たとえば特許文献１，２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６２９４８号公報
【特許文献２】特開２０００−１８１０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のリフトオフ法によるパターン形成方法では、リフトオフしたいレジスト上の金属膜と、パターン形成したいウエハ基板上の金属膜とが、連続的に成膜される。このため、除去液にウエハ基板を浸漬させる場合においても、剥離液を高圧でウエハ基板表面に当てる場合においても、リフトオフする際に除去液が均一に反応しない。したがって、レジスト側面の金属膜が途中で切断され、パターンのエッジ付近にバリ状の欠陥が発生してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、リフトオフ法を用いたパターン形成方法を実施したとしても、導電性パターンのエッジ付近にバリが発生することがない、リフトオフ法を用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のリフトオフ法を用いたパターン形成方法は、（Ａ）導電性パターンのエッジ部が位置する下地の表面内に、溝を形成する工程と、（Ｂ）前記溝が露出する所定のパターンの開口部を有する除去予定膜を、前記下地上に形成する工程と、（Ｃ）前記開口部から露出する前記下地上と前記除去予定膜上とに、導電性膜を形成する工程と、（Ｄ）前記工程（Ｃ）の後に、前記除去予定膜を除去することにより、前記下地上に前記導電性パターンを形成する工程と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に記載のリフトオフ法を用いたパターン形成方法では、導電性パターンのエッジ部が位置する下地の表面内に溝を形成する。そして、溝が露出する開口部を有する除去予定膜を、下地上に形成する。そして、開口部から露出する下地上と除去予定膜上とに、導電性膜を形成する。最後に、除去予定膜を除去することにより、下地上に導電性パターンを形成する。
【００１０】
以上により、溝において導電性パターンの厚みが、局所的に薄くなる。したがって、導電性パターンのエッジにおいてバリを発生させることなく、容易にリフトオフ処理により導電性パターンを形成できる。
【００１１】
また、導電性パターンのエッジ部分にバリが発生しないため、下地に形成される導電性パターンの寸法精度を向上させることができる。さらに、各導電性パターンの寸法バラツキを抑制することができる。
【００１２】
また、形成される導電性パターンでは、溝においても導電性膜が形成されている。したがって、当該溝におけるアンカー効果が奏される。よって、当該アンカー効果により、下地上から導電性パターンが剥がれること防止でき、結果として完成品の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図２】本発明に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図３】本発明に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図４】本発明に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図５】本発明に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図６】本発明に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図７】従来のリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図８】従来のリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図９】従来のリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図１０】従来のリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明するための工程断面図である。
【図１１】複数の溝を形成する形態を示す断面図である。
【図１２】導電性パターン６の平面視形状の一例を示す図である。
【図１３】複数の溝を形成する形態を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
＜実施の形態＞
図１から６の工程断面図を用いて、本実施の形態に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法を説明する。
【００１６】
まず、半導体基板（以下、ウエハ基板と称する）１の表面に、写真製版処理とエッチング処理とを施す。これにより、図１に示すように、ウエハ基板１の表面内に、深さａおよび幅ｂである溝２が形成される。
【００１７】
ここで、これから形成しようとする導電性パターン６のエッジ部が位置するウエハ基板１の表面内に、当該溝２は形成される。さらに、平面視における当該溝２の形状は、これから形成される導電性パターン６の輪郭に沿った形状である。
【００１８】
なお、本実施の形態では、導電性パターン６として配線パターンを形成する場合について説明する。この場合には、図１に形成される溝２は、これから配設される配線パターンのエッジ部が位置する上は基板１上の箇所に形成され、当該溝２の平面視形状は、当該配線パターンの輪郭に沿った形状である。
【００１９】
次に、図２に示すように、溝２の内部を充填するように、ウエハ基板１上に、ポジ型のレジスト（除去予定膜と把握できる）３を塗布形成する。ここで、レジスト３が、完全に溝２内部を充填する必要はない。つまり、溝２を完全に塞ぐことなく、当該溝２内の側面および底面においてレジスト３が形成されても良い。
【００２０】
次に、所定のパターン形状の開口部４ａを有するマスク４を、ウエハ基板１の上方において位置合わせして配置させる。ここで、当該所定のパターン形状は、これから形成される導電性パターン６と同じパターン形状である。当該マスク４を配置させた後、図３に示すように、当該マスク４越しに、レジスト３に光Ｌを露光する。これにより、開口部４ａを介して光Ｌが照射されたレジスタ３の領域が、現像される。
【００２１】
つまり、上記露光および現像により、光Ｌが照射された部分のレジスト３が溶解し、図４に示すように、レジスト３には開口部３ａが形成される。また、平面視において、開口部３ａの底面からは、当該底面の端部において、溝２が露出される。なお、当該開口部３ａの底面部の平面視形状は、後に形成される導電性パターン６のパターン形状と同一である。
【００２２】
ここで、露光・現像が理想的に施されると、溝２内のレジスト３は、図４に示すように除去される。しかしながら、溝２内の底面および側面において、レジスト３が部分的に残存していても良い。これは、後のリフトオフ処理により、当該部分的に残存するレジスト３が除去されるからである。
【００２３】
なお、上記では、レジスト３としてポジ型について言及した。しかしながら、当該レジスト３はネガ型であっても当然良い。ただし、ネガレジストを採用した場合には、光Ｌの照射領域を図３の場合とは反転される必要がある。つまり、ネガレジストを採用した場合には、光Ｌが照射された部分のレジスト３が硬化し、現像において光Ｌの非照射領域のレジスト３が除去される。
【００２４】
次に、開口部３ａを有するレジスト３が形成されたウエハ基板１上全面に対して、スパッタ法や蒸着法を施す。これにより、図５に示すように、開口部３ａから露出したウエハ基板１上、開口部３ａの側面上、溝２の底面上・側面上、およびレジスト３上に、導電性膜５が形成される。
【００２５】
ここで、当該導電性膜５は、溝２を完全に充填しない程度の厚さで成膜されることが望まれる。たとえば、導電性膜５の膜厚Ｔｍは、溝２の幅ｂの半分より小さいことが望ましい。つまり、「ｂ／２＜Ｔｍ」の関係を満たすことが望ましい。
【００２６】
当該導電性膜５の形成において、上記のように、当該導電性膜５は、ウエハ基板１上だけでなく、先に形成しておいた溝２内においても形成される。しかしながら、当該溝２では、導電性膜５のカバレッジが悪くなる。したがって、当該溝２内部において、導電性膜５の膜厚が局所的に薄くなる。
【００２７】
なお、導電性パターン６が半導体素子の配線である場合には、導電性膜５としては、一般的に、銅やアルミニウムや酸化アルミニウムなどが用いられることが主であるが、他の金属膜でも構わない。
【００２８】
当該導電性膜５の形成後、図５に示す構造体を、レジスト剥離液に浸漬させる。あるいは、当該図５に示す構造体に対して、レジスト剥離液を高圧で吹き付ける。これにより、図６に示すように、レジスト３が当該レジスト３上に形成された導電性膜５と共に除去され、ウエハ基板１上に配線となる導電性パターン６が形成される。つまり、リフトオフ処理により、ウエハ基板１上に導電性パターン６が形成される。
【００２９】
ここで、当該リフトオフ処理において、導電性膜５は、溝２内部において、破断分離される。これは、上記の通り、溝２内部において、導電性膜５の膜厚が局所的に薄くなっているからである。
【００３０】
次に、従来の一般的なリフトオフ法を用いたパターン形成方法の場合に生じる問題点、および本実施の形態に係るリフトオフ法を用いたパターン形成方法の効果について説明する。
【００３１】
従来の方法では、図７に示すように、ウエハ基板１の表面内に本発明に係る溝２を形成すること無く、当該ウエハ基板１上にレジスト３を形成する。そして、露光・現像処理をレジスト３に施す。これにより、図８に示すように、レジスト３に開口部３ａを形成する。次に、レジスト３の上面上および側面上と、開口部３ａの底面から露出するウエハ基板１上とに対して、導電性膜５を形成する（図９参照）。その後、リフトオフ処理により、レジスト３と共に、当該レジスト３上に形成された導電性膜５を除去する。当該工程により、図１０に示すように、所定の形状の導電性パターン６が、ウエハ基板１上に形成される。
【００３２】
ここで、当該従来の方法では、レジスト剥離液がレジスト３に均一に反応しない等の理由により、図１０に示すように、導電性パターン５の端部においてバリ６ｐが発生していた。当該バリ６ｐの形成は、導電性パターン５の剥離の原因、パターン寸法のバラツキ、およびパターン欠陥等、完成品において様々な問題を引き起こす。
【００３３】
そこで、本発明の方法では、導電性パターン６のエッジ部が位置するウエハ基板１の表面内に、導電性パターンの輪郭に沿った溝２を予め形成しておく（図１）。その後、ウエハ基板１上にレジスト３を形成し、当該レジスト３に、溝２が露出する所定のパターンの開口部３ａを形成する（図２，３，４）。さらに、レジスト３上を含むウエハ基板１上に導電性膜５を形成し（図５）、その後リフトオフ処理により、ウエハ基板１上に導電性パターン６を形成する（図６）。
【００３４】
したがって、導電性パターン６のエッジ位置に形成された溝２において、導電性パターン６の厚みが、局所的に薄くなる。したがって、リフトオフ処理により、溝２内部において導電性パターン２が分断剥離される。よって、導電性パターン６のエッジにおいてバリを発生させることなく、容易にリフトオフ処理により導電性パターン６を形成することができる。
【００３５】
また、導電性パターン６のエッジ部分にバリが発生しないため、形成される導電性パターン６の寸法精度を向上させることができ、かつ各導電性パターン６の寸法バラツキを抑制できる。
【００３６】
また、導電性膜５は、溝２内部において分離剥離される。したがって、導電性パターン６の端部は、溝２内に形成されている。したがって、当該溝２におけるアンカー効果が奏される。よって、当該アンカー効果により、ウエハ基板１上から導電性パターン６が剥がれることを防止でき、結果として完成品の信頼性が向上する。
【００３７】
上記では、溝２は、導電性パターン６の各エッジ部に対応して、一つ形成されていた。たとえば、図６の構成例では、導電性パターン６のエッジ部は左右合計二つ開示されている。この場合には、各エッジ部に対応して一つの溝２（図６に示すように、合計２つの溝２）が形成されている。
【００３８】
しかしながら、溝２の数は各エッジ毎に一つに限るものではなく、導電性パターン６の各エッジ部に対応して、少なくとも２以上形成されていても良い（各エッジ部に対応して、複数の溝２から構成される溝群が形成される）。図１１は、図１の変形例であり、形成される導電性パターン６の平面視形状は、図１〜６を用いて説明した形状と同じである。当該図１１では、後に形成される導電性パターン６の各エッジ部に対応して、各々２つの溝２（図１１に示すように、合計４つの溝２）が形成されている。
【００３９】
ここで、各溝群を構成する隣接する溝２同士は、平面視において、微小な距離だけ離れて形成されている。さらに、各溝群を構成する各溝２の平面視形状は共に、対応するエッジ部の輪郭形状と同じ形状である。
【００４０】
たとえば、図１２の平面図に示すように、導電性パターン６の形状が線状であるとする。当該導電性パターン６は、二つのエッジ部６ａ，６ｂを有し、各エッジ部６ａ，６ｂの輪郭は直線状である。この場合には、平面図である図１３に示すように、エッジ部６ａに対応して複数（図１３では２つ）の溝２ａが形成され、エッジ部６ｂに対応して複数（図１３では２つ）の溝２ｂが形成される。
【００４１】
ここで、平面視において、各溝２ａ同士は所定の距離だけ隔てて形成され、各溝２ｂ同士も所定の距離だけ隔てて形成される。また、エッジ部６ａに対応して形成された各溝２ａは夫々、当該エッジ部６ａの平面視輪郭と同じパターン（図１２の構成例の場合には、線状）であり、エッジ部６ｂに対応して形成された各溝２ｂは夫々、当該エッジ部６ｂの平面視輪郭と同じパターン（図１２の構成例の場合には、線状）である。
【００４２】
なお、各エッジ部に対応して複数の溝２が形成される場合には、レジスト３の開口部３ａの底面からは、全ての溝２を露出させる。なお、各エッジ部における最も外側の溝２は、当該開口部３ａの底面の隅部において露出される。このように、レジスト３の開口部３ａからは全ての溝２が露出するので、導電性パターン６の構成材料である導電性膜５の成膜処理において、導電性膜５は全ての溝２内部に形成される。
【００４３】
このように、導電性パターン６の各エッジ部に対応して、少なくとも２以上の溝２を形成することにより、局所的に膜厚が薄くなる箇所が各エッジ毎に複数存在する。したがって、リフトオフ処理を施したとしても、導電性パターン６のバリが発生することを確実に防止できる。また、各エッジ毎に複数点でアンカー効果が奏されるので、ウエハ基板１からの導電性パターン６の剥離も確実に防止できる。
【００４４】
なお、図６の導電性パターン６の平面視形状が図１２である場合には、図１で形成される溝２の形状は、図１３の溝２ａが一つであり、図１３の溝２ｂが一つである構成である。
【００４５】
上記実施の形態では、リフトオフ法を利用して、ウエハ基板１上に配線などの導電性パターン６を形成する場合について言及した。しかしながら、リフトオフ法を利用して、層間絶縁膜などの絶縁膜上に導電性パターン６を形成する場合について、本発明や適用できる。この場合には、絶縁膜の表面内に溝２が形成されることは言うまでも無い。導電性パターン６が形成される基板や層が、「下地」であると把握できる。
【００４６】
また、導電性パターン６としては、配線に限らず、電極、パッドなど導電性を有するすべての部品を指している。
【符号の説明】
【００４７】
１ウエハ基板、２，２ａ，２ｂ溝、３レジスト、３ａ（レジストの）開口部、４マスク、４ａ（マスクの）開口部、５導電性膜、６導電性パターン、６ａ，６ｂエッジ部、６ｐバリ、Ｌ光。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）導電性パターンのエッジ部が位置する下地の表面内に、溝を形成する工程と、
（Ｂ）前記溝が露出する所定のパターンの開口部を有する除去予定膜を、前記下地上に形成する工程と、
（Ｃ）前記開口部から露出する前記下地上と前記除去予定膜上とに、導電性膜を形成する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）の後に、前記除去予定膜を除去することにより、前記下地上に前記導電性パターンを形成する工程と、を備えている、
ことを特徴とするリフトオフ法を用いたパターン形成方法。
【請求項２】
前記工程（Ａ）は、
前記導電性パターンの輪郭に沿った前記溝を形成する工程である、
ことを特徴とする請求項１に記載のリフトオフ法を用いたパターン形成方法。
【請求項３】
前記工程（Ｃ）は、
前記溝を充填しない厚さの前記導電性膜を形成する工程である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリフトオフ法を用いたパターン形成方法。
【請求項４】
前記溝は、
前記導電性パターンの各前記エッジ部に対応して、少なくとも２以上形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のリフトオフ法を用いたパターン形成方法。

【図１】