(57)【要約】【課題】ウエットエッチングを用いた際のサイドエッチを低減することにより精度の高い微細なパターンを形成できる、パターンの形成方法を提供する。【解決手段】基板１８上に機能性材料からなる機能膜２８，２９を成膜し、機能膜２８，２９上にマスクパターン３８を設ける。そして、マスクパターン３８の少なくとも側面を覆う保護膜３１を形成し、マスクパターン３８を用いて、機能膜２８，２９をウエットエッチングによりパターニングする。また、保護膜３１の形成工程では、ウエットエッチングによるパターニング工程において、パターニングによって形成された機能膜２８，２９のパターンの側面２７が、形成した保護膜３１によって覆われるように、保護膜３１を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に機能性材料からなる機能膜を成膜する工程と、
該機能膜上にマスクパターンを設ける工程と、
該マスクパターンの少なくとも側面を覆う保護膜を形成する工程と、
前記マスクパターンを用いて、前記機能膜をウエットエッチングによりパターニングする工程と、を備え、
前記保護膜形成工程では、前記ウエットエッチングによるパターニング工程において、パターニングによって形成された機能膜のパターンの側面が、形成した保護膜によって覆われるように、該保護膜を形成することを特徴とするパターンの形成方法。
【請求項２】
前記保護膜形成工程では、該保護膜を、前記マスクパターンの側面から前記機能膜の上面に延出させた状態に形成することを特徴とする請求項１に記載のパターンの形成方法。
【請求項３】
基板上に異なる金属材料が複数積層され、下層金属膜が上層金属膜に比べてイオン化傾向が大きい機能膜を形成する工程と、
前記上層金属膜をパターニングし、上層金属膜パターンを形成する工程と、
該上層金属膜パターンの少なくとも側面を覆う保護膜を形成する工程と、
該上層金属膜パターンをマスクにして、前記下層金属膜をウエットエッチングによりパターニングする工程と、を備え、
前記保護膜形成工程では、前記ウエットエッチングによるパターニング工程において、パターニングによって形成された下層金属膜のパターンの側面が、形成した保護膜によって覆われるように、該保護膜を形成することを特徴とするパターンの形成方法。
【請求項４】
前記保護膜形成工程として、前記基板を窒素含有複素環化合物を含有する溶液に浸漬することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターンの形成方法。
【請求項５】
前記窒素含有複素環化合物として、アデニン、ヒポキサンチン、グアニン、プテリン、ベンジルアミノプリン、トリアゾール、ベンゾトリアゾールの少なくとも一種類を含有することを特徴とする請求項４に記載のパターンの形成方法。
【請求項６】
前記保護膜形成工程として、前記基板を界面活性剤とアルコールを含有する溶液に浸漬することを特徴とする請求項1〜３のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記界面活性剤として、ノニオン系界面活性剤を用いることを特徴とする請求項６に記載のパターンの形成方法。
【請求項８】
前記基板として、開口部が設けられた基板を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のパターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属等から構成された機能膜パターンを基板上に形成する方法としては、基板表面にスパッタ、蒸着等によって機能膜を成膜した後、該機能膜上にレジストを塗布・露光・現像し、所望のパターンに対応したレジスト形状にパターニングする。そして、このレジストをマスクにしてエッチング工程を行うことにより、配線パターン（パターン）を形成する。
【０００３】
上記のエッチング工程の一例としては、例えば真空中でプラズマを用いることでドライエッチングを行う方法がある。このようなドライエッチング工程は、微細なパターン形成が可能となるものの、真空中でプラズマを発生させるために、消費電力量が大きく、かつ非常に高価な真空装置及びプラズマ装置を使用しなければならない。
【０００４】
一方、上記レジストをマスクとするウエットエッチングを用いることで、真空装置等の高価な装置を用いることなく、基板上に所定の配線パターンを低コストにて形成できる技術も知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１３２６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、等方性エッチングであるウエットエッチングは、エッチング後の配線パターン（パターン）にサイドエッチが生じるため、寸法の精度が低く、配線パターンの信頼性を低下させてしまう。
よって、ウエットエッチングを用いたパターンの形成工程は、上述したサイドエッチが生じるために、特に微細な配線パターンを精度良く形成するのが難しかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ウエットエッチングを用いた際のサイドエッチを低減することにより精度の高い微細なパターンを形成できる、パターンの形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパターンの形成方法は、基板上に機能性材料からなる機能膜を成膜する工程と、該機能膜上にレジストパターンを設ける工程と、該レジストパターンの少なくとも側面を覆う保護膜を形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして、前記機能膜をウエットエッチングによりパターニングする工程と、を備え、前記保護膜形成工程では、前記ウエットエッチングによるパターニング工程において、パターニングによって形成された機能膜のパターンの側面が、形成した保護膜によって覆われるように、該保護膜を形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明のパターンの形成方法によれば、ウエットエッチングによるパターニング工程時において、パターニングによって形成された機能膜のパターンの側面が保護膜に覆われているので、前記パターンの側面がエッチングされるのが抑制された状態で前記機能膜がパターニングされる。よって、機能膜に対してエッチングが等方的に進行することが防止され、主に機能膜の膜厚方向にエッチングが進行することにより、ウエットエッチング時に機能膜に生じるサイドエッチ量が低減される。
したがって、ウエットエッチング時のサイドエッチ量を抑えることで、微細なパターンを精度良く形成することができる。
【０００９】
前記パターンの形成方法においては、前記保護膜形成工程にて、該保護膜を、前記レジストパターンの側面から前記機能膜の上面に延出させた状態に形成するのが好ましい。
ここで、ウエットエッチングは、保護膜に覆われていない機能膜部分から進行し、これにより機能膜のパターンの側面が形成されるようになる。また、ウエットエッチングは等方的に進行することから、保護膜の下側に隙間が生じるようになる。そこで、上記構成を採用すれば、エッチングが進行するに伴って、前記機能膜の上面に延出する保護膜が前記隙間に降下することで、パターニングによって形成された機能膜のパターンの側面を保護膜により確実に覆うことができる。
【００１０】
また、本発明のパターンの形成方法は、基板上に異なる金属材料が複数積層され、下層金属膜が上層金属膜に比べてイオン化傾向が大きい機能膜を形成する工程と、前記上層金属膜をパターニングし、上層金属膜パターンを形成する工程と、該上層金属膜パターンの少なくとも側面を覆う保護膜を形成する工程と、該上層金属膜パターンをマスクにして、前記下層金属膜をウエットエッチングによりパターニングする工程と、を備え、前記保護膜形成工程では、前記ウエットエッチングによるパターニング工程において、パターニングによって形成された下層金属膜のパターンの側面が、形成した保護膜によって覆われるように、該保護膜を形成することを特徴とする。
【００１１】
ここで、下層金属膜が上層金属膜に比べてイオン化傾向が大きい場合、ウエットエッチングを行った際に、いわゆる電池効果が生じて前記下層金属膜のサイドエッチ量が大きくなるおそれがある。そこで、本発明を採用すれば、ウエットエッチング時に、パターニングによって形成された下層金属膜のパターンの側面が、形成した保護膜によって覆われるので、下層金属膜におけるサイドエッチ量を低減し、積層構造からなる機能膜から微細なパターンを精度良く形成することができる。
【００１２】
前記パターンの形成方法においては、前記保護膜形成工程として、前記基板を窒素含有複素環化合物を含有する液に浸漬するのが好ましい。
このような工程を用いることで、窒素含有複素環化合物からなる保護膜を良好に形成することができ、上述したようにサイドエッチを低減することで微細なパターンを精度良く形成することができる。
【００１３】
前記パターンの形成方法においては、前記窒素含有複素環化合物として、アデニン、ヒポキサンチン、グアニン、プテリン、ベンジルアミノプリン、トリアゾール、ベンゾトリアゾールの少なくとも一種類を含有するのが好ましい。
このような材料から構成される保護膜は、ウエットエッチング工程時におけるサイドエッチ量を良好に低減することができる。
【００１４】
前記パターンの形成方法においては、前記保護膜形成工程として、前記基板を界面活性剤とアルコールを含有する溶液に浸漬するのが好ましい。
このような構成にすることにより、ウエットエッチング工程時におけるサイドエッチ量を良好に低減することができる。
なお、前記界面活性剤として、ノニオン系界面活性剤を用いるのが好ましい。
【００１５】
前記パターンの形成方法においては、前記基板として、開口部が設けられた基板を用いるのが好ましい。
ここで、基板に形成された開口部にはエッチング液の流れ込みが生じるため、前記開口部の近傍に形成されるパターンは、サイドエッチ量が多くなってしまう。そこで、本発明を採用すれば、開口部近傍にサイドエッチ量を低減したパターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
本発明に係るパターンの形成方法の一実施形態として、配線パターン形成方法について説明する。
まず、図１に示すように、シリコンからなるウエハ状の半導体基板１８（基板）に貫通孔（開口部）４８が形成されたものを用意する。そして、貫通孔４８を形成した半導体基板１８の表面を熱酸化処理し、半導体基板１８の表面に絶縁材料からなるＳｉＯ２膜（図示省略）を形成する。なお、半導体基板１８は、後述するように配線パターンを形成した後、図１中に示される２点差線によって個片化することで、それぞれが液滴吐出ヘッドの封止板として機能する。
【００１８】
具体的に本実施形態では、半導体基板１８上にレジストを塗布し、露光、現像処理によりレジストを所定形状にパターニングする。その後、パターニングしたレジストをマスクとして、フッ酸によりＳｉＯ２膜（熱酸化膜）を除去後、ＫＯＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングすることにより、図２（ａ）に示すように半導体基板１８に貫通孔４８が形成される。続けて、再度、半導体基板１８に熱酸化処理を施し、半導体基板１８の全面にＳｉＯ２膜（図示省略）を形成する。
【００１９】
次に、図２（ｂ）に示すように、形成するパターンと基板表面との密着性を確保するためにスパッタ法により、半導体基板１８上にＮｉ−Ｃｒ合金（Ｃｒ２０％）からなるＮｉ−Ｃｒ膜（下層金属膜）２８を形成する。Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の膜厚は３００ｎｍ以下が望ましい（本実施形態では１００ｎｍとした）。
【００２０】
そして、前記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８上にＡｕ膜（上層金属膜）２９をスパッタ法により積層する。Ａｕ膜２９の膜厚は１μｍ以下が望ましい（本実施形態では２００ｎｍとした）。これにより、半導体基板１８上に配線パターンを構成するための機能膜３０を形成する。本実施形態に係る機能膜３０は、異なる金属材料が２層積層された積層構造となっている。なお、上記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８及び上記Ａｕ膜２９の成膜方法としては、スパッタ法に限定されない。
【００２１】
このとき、半導体基板１８には複数の貫通孔４８が形成されているため、スパッタ時に、貫通孔４８の内壁面及び半導体基板１８の裏面側に回り込んだスパッタ粒子が付着してしまうものの、本実施形態では後述のウエットエッチングにより前記スパッタ粒子が除去されるので問題ない。
【００２２】
なお、半導体基板１８上に成膜する機能膜３０としては、上記以外にもＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｄ、若しくはＷ又はこれらの材料のうち少なくとも２種以上から選択される材料を用いて形成することができる。このような材料を用いて機能膜３０を構成すれば、該機能膜３０をパターニングすることで得られるパターンを金属配線として好適に採用することができる。また、さらに配線抵抗を小さくするため、機能膜３０上に例えば無電解Ａｕめっき等を形成し、これにより厚膜化しても良い。
【００２３】
次に、半導体基板１８上の全面にレジストを塗布し、このレジストをフォトリソグラフィー法により所定形状にパターニングし、図２（ｃ）に示すようにレジストパターン（マスクパターン）３８を形成する。このレジストパターン３８は、配線パターンを形成しない領域に対応した開口を有し、該開口内に機能膜３０を露出させている。
【００２４】
次に、図３（ａ）に示すように、上記レジストパターン３８をマスクにして、例えばヨウ素とヨウ化カリウムをベースに用いたウェットエッチング処理を半導体基板１８に施す。これにより、前記レジストパターン３８に被覆されないＡｕ膜２９がエッチングされて、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８上に所定パターン（レジストパターン３８と同じパターン）からなるＡｕパターン（上層膜パターン）２９ａが形成される。その後、半導体基板１８を例えば純水等を用いて５〜１０分間程度洗浄する。このＡｕパターン２９ａは、後述する工程によりＮｉ−Ｃｒ膜２８をウエットエッチングする際にマスクとして用いられるものである。
【００２５】
次に、前記Ａｕパターン２９ａの少なくとも側面を覆う保護膜を形成する。
具体的に本実施形態では、前記半導体基板１８を窒素含有複素環化合物を含有する溶液に浸漬することで、図３（ｂ）に示すように前記レジストパターン３８及びＡｕパターン２９ａを覆う保護膜３１を形成した。このような窒素含有複素環化合物としては、アデニン、ヒポキサンチン、グアニン、プテリン、ベンジルアミノプリン、トリアゾール、ベンゾトリアゾールの少なくとも一種類を含有するものが挙げられ、これらの材料が前記保護膜３１として前記レジストパターン３８及びＡｕパターン２９ａの表面に形成される。
【００２６】
なお、前記半導体基板１８を浸漬する溶液中に、界面活性剤とアルコールとを含有させるようにしてもよい。このような界面活性剤としては、Ｎ，Ｎ−ジエタノールステアリルアミン、ポリエチレングリコール等のノニオン系界面活性剤を用いることができる。また、アルコールとしては、Ｃ１８等の多価アルコールが挙げられる。これらの材料を用いることにより前記窒素含有複素環化合物同様、保護膜３１を形成することができる。
【００２７】
前記保護膜３１は、主にレジストパターン３８及びＡｕパターン２９ａの表面に形成されるものの、上記溶剤に浸漬する時間を調整することにより、前記Ａｕパターン２９ａの側面からＮｉ−Ｃｒ膜２８上に延出した状態に形成される。このようにＮｉ−Ｃｒ膜２８上に延出した保護膜３１は、後述するウエットエッチング工程時にＮｉ−Ｃｒ膜２８の側面を覆うようになる。なお、前記保護膜３１の延出量としては、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の膜厚程度となっていることが好ましい。
【００２８】
続いて、表面が保護膜３１に覆われてなるレジストパターン３８及びＡｕパターン２９ａをマスクとして、４５〜５５％の硝酸と４．５〜５．５％の硝酸第２セリウムアンモニウムを含有したエッチング液を用いたウエットエッチング処理を半導体基板１８に施す。
【００２９】
上記ウエットエッチング処理工程においては、上記保護膜３１が形成されていない領域、すなわち前記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８が露出した部分から除去される。ウエットエッチングは等方的に進行することから、保護膜３１の下側のＮｉ−Ｃｒ膜２８が次第に除去されて、保護膜３１の下側に隙間が生じるようになる。
【００３０】
そして、エッチングが進行するに従って、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８上に延出する保護膜３１の一部分が、エッチング液の流れや表面エネルギー等の作用により、図４（ａ）に示すようにエッチングによって露出されたＮｉ−Ｃｒ膜２８の側面２７の一部を覆うようになる。したがって、ウエットエッチング工程は、前記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の側面が前記保護膜３１で覆われた状態で行われる。
【００３１】
ところで、上述したようにウエットエッチングは等方性エッチングであるため、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８にサイドエッチが発生するおそれがある。
また、本実施形態に係る機能膜３０は、下層を構成するＮｉ−Ｃｒ膜２８が上層を構成するＡｕ膜２９（Ａｕパターン２９ａ）に比べてイオン化傾向が大きくなっている。このような構造からなる機能膜３０にウエットエッチングを行うと、機能膜３０間に電圧が印加された状態、いわゆる電池効果が生じ、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８のサイドエッチ量が特に大きくなってしまう。
【００３２】
そこで、本実施形態では、上述したように前記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８をウエットエッチングを用いてパターニングする際に、その側面２７を保護膜３１で覆った状態としている。この構成によって、前記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の側面２７は、エッチング液に侵食され難くなる。
【００３３】
よって、前記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８に対してエッチングが等方的に進行することが防止され、主にＮｉ−Ｃｒ膜２８の膜厚方向にエッチングが進行することにより、前記Ｎｉ−Ｃｒ膜２８に生じるサイドエッチ量が低減される。よって、図４（ｂ）に示すように、サイドエッチ量を低減した状態で、Ｎｉ−Ｃｒ膜パターン２８ａをパターニングすることができる。
【００３４】
続いて、例えばバレルアッシャーを用いたＯ２プラズマアッシングと硫酸過水洗浄により、レジストパターン３８及び保護膜３１を剥離する。
以上説明した工程により、半導体基板１８上に、図４（ｃ）に示すＮｉ−Ｃｒ膜パターン２８ａ、及びＡｕパターン２９ａが積層されてなる配線パターン４６を形成できる。
【００３５】
本実施形態に係る配線パターンの形成方法によれば、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の側面２７が保護膜３１によって覆われた状態でウエットエッチングが行われるので、ウエットエッチング時のサイドエッチを効果的に抑えることで、Ｎｉ−Ｃｒ膜２８の寸法のバラツキを小さくして、精度の良い微細な配線パターン４６を形成することができる。
【００３６】
また、前記半導体基板１８には貫通孔４８が形成されているため、貫通孔４８周辺部に局所的なエッチング液の流れが生じ、前記貫通孔４８の周辺部に形成するＮｉ−Ｃｒ膜２８にサイドエッチが発生しやすくなるものの、本実施形態では、保護膜３１によりサイドエッチ量が抑制されるので、半導体基板１８内における寸法ばらつきを抑えた、微細な配線パターン４６を精度良く形成できる。
【００３７】
また、本実施形態に係る方法では、ドライエッチング工程と比べて、真空中でプラズマを用いるための真空装置やプラズマ装置等の高価な装置を用いる必要がないので、低コストにて配線パターンを提供できる。
【００３８】
上述したウエットエッチング工程によれば、上記のような装置を用いることが無く消費電力が抑えられて、結果として製造コストの低減、及び環境保全を考慮したものとなる。また、ウエットエッチングを用いることで、複数枚のウエハに対して同時にエッチング処理を行うことができ、いわゆるバッチ処理が可能となってスループットが向上し、ひいては製造コストの低減が図られたものとなる。
【００３９】
本発明に係るパターンの形成方法は、上記実施形態に限定されることはない。上記実施形態では、特にサイドエッチの発生しやすいＮｉ−Ｃｒ膜２８をウエットエッチングする場合に保護膜３１を形成したが、例えばＡｕ膜２８をウエットエッチングによりパターニングする場合に、レジストパターン３８に保護膜３１を形成するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、機能膜３０としてＡｕ膜とＮｉ−Ｃｒ膜との積層構造のものについて説明したが、例えば単一の材料からなる機能膜をウエットエッチングして配線パターンを形成したり、異なる材料が３層以上積層されてなる機能膜をウエットエッチングして配線パターンを形成する場合に適用してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、配線パターンの製造方法について説明したが、前記半導体基板１８上に成膜する機能膜としては、Ｓｉ、ＧａＡｓを用いてもよい。このような材料を用いて機能膜を構成すれば、該機能膜を半導体層として好適に採用することができる。
【００４２】
また、前記半導体基板１８上に成膜する機能膜としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＰＺＴ、Ｓｉ３Ｎ４を用いてもよい。このような材料を用いて機能膜を構成すれば、該機能膜を絶縁膜や圧電膜として好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】半導体基板を示す図である。
【図２】配線パターンを形成する工程を説明する図である。
【図３】図２に続く、配線パターンを形成する工程を説明する図である。
【図４】図３に続く、配線パターンを形成する工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１８…基板、２７…側面、２８…Ｎｉ−Ｃｒ膜（下層金属膜）、２９…Ａｕ膜（上層金属膜）、３０…機能膜、３１…保護膜、３８…レジストパターン（マスクパターン）、４６…配線パターン、４８…貫通孔（開口部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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