特許 7546431 レジストパターンの形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(54)【発明の名称】レジストパターンの形成方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/40 20060101AFI20240830BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240830BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20240830BHJP

   G03F 7/38 20060101ALI20240830BHJP

   B81C 1/00 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

G03F7/40

G03F7/20 501

G01N37/00 101

G03F7/38

B81C1/00

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020164142

(22)【出願日】2020-09-29

(65)【公開番号】P2022056234

(43)【公開日】2022-04-08

【審査請求日】2023-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】中村 剛志

(72)【発明者】

【氏名】鳥海 和宏

【審査官】塚田 剛士

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０３０９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５１３８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／４０

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｇ０３Ｆ ７／３８

Ｂ８１Ｃ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に線幅の大きな第一領域と、線幅の小さな第二領域とを有する所定のレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
基板表面にポジ型レジスト膜を塗布するレジスト塗布工程と、
前記レジストパターンに対応したマスクを用い、前記レジスト膜の前記第一領域をジャスト露光し、前記第二領域をアンダー露光する露光工程と、
露光された前記レジスト膜を現像する現像工程と、を備え、
前記露光工程および前記現像工程は、前記レジストパターンを形成するとともに、前記第二領域の前記レジスト膜に残渣部を形成する工程であり、
前記現像工程の後に前記残渣部をエッチングマスクとして利用せず、前記残渣部を除去する残渣除去工程を備えたことを特徴とするレジストパターンの形成方法。

【請求項2】

基板上に線幅の小さな第一領域と、線幅の大きな第二領域とを有する所定のレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、
基板表面にネガ型レジスト膜を塗布するレジスト塗布工程と、
前記レジストパターンに対応したマスクを用い、前記レジスト膜の前記第一領域をジャスト露光し、前記第二領域をオーバー露光する露光工程と、
露光された前記レジスト膜を現像する現像工程と、を備え、
前記露光工程および前記現像工程は、前記レジストパターンを形成するとともに、前記第二領域の前記レジスト膜に残渣部を形成する工程であり、
前記現像工程の後に前記残渣部をエッチングマスクとして利用せず、前記残渣部を除去する残渣除去工程を備えたことを特徴とするレジストパターンの形成方法。

【請求項3】

前記残渣除去工程は、前記残渣部をアッシングにより除去する工程であることを特徴とする請求項１または２に記載のレジスト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、レジストパターンの形成方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、生化学分析用のデバイスの研究が盛んに行われており、試料の送液や検体の検出などにマイクロ流路とよばれる微小な流路系を備えたマイクロ流路チップが主に用いられている。例えば特許文献１には、血液流動性計測システムにおいて血液の流動性を計測するためのフィルタ（マイクロ流路チップ）を利用することが記載されている。フィルタは、シリコン単結晶基板とガラス平板との間に血液が流れる微細な流路群の孔部を備え、この孔部には２つの六角形の土手（テラス）に挟まれる部分として形成された多数のゲートを備えている。ゲートは、その両端が幅の広い血液の導入、排出口であり、中央部が導入、排出口より幅の狭いチャネル部である。このようなマイクロ流路の製造方法としては、極微細な加工が要求されるために半導体製造用の超微細加工技術が不可欠であり、フォトリソグラフィ技術により基板表面にフォトレジストからなる所定形状のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして基板をエッチングする方法が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】ＷＯ２００９／０６９４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されるマイクロ流路チップの製造においては、ゲートにおける幅の広い導入、排出口の部分と、導入、排出口より幅の狭いチャネル部とを一括露光した場合、フォトレジストの露光線幅の相違に起因して次のような課題が発生する。つまり、露光線幅の小さな部分の露光を確実に実施するに必要十分な適正な露光量で露光を行う（ジャスト露光する）と、露光線幅の大きな部分の露光量が過剰（オーバー露光）となり、露光線幅の大きな部分におけるレジストパターンの輪郭部または輪郭部の一部において所望の寸法、形状を達成できないという問題が生じる。なお、特許文献１に記載されるマイクロ流路チップでは、フォトレジストにポジ型レジストを用いた場合、露光線幅の小さい部分はゲート部、露光線幅の大きい部分は導入、排出口であり、ネガ型レジストを用いた場合、露光線幅の小さい部分はテラスの導入、排出口に対応する部分、露光線幅の大きい部分はテラスのゲート部に対応する部分である。

【0005】

本発明の目的は、上記課題を鑑み、フォトリソグラフィ技術を利用したレジストパターンの形成において、レジストの露光線幅の大きい部分と小さい部分とを一括露光する場合であっても、所望の寸法、形状のレジストパターンを形成することが可能なレジストパターンの形成方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

基板上に所定のレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法であって、 基板表面にレジスト膜を塗布するレジスト塗布工程と、前記レジストパターンに対応したマスクを用い、前記レジスト膜の第一領域をジャスト露光し、第二領域をアンダー露光またはオーバー露光する露光工程と、露光された前記レジスト膜を現像する現像工程と、を備え、前記露光工程および前記現像工程は、前記レジストパターンを形成するとともに、前記第二領域の前記レジスト膜に残渣部を形成する工程であり、前記現像工程の後に前記残渣部を除去する残渣除去工程を備えたレジストパターンの形成方法とする。
また、前記レジスト膜はポジ型レジスト膜であり、前記第一領域は前記レジストパターンの線幅の大きな部分、前記第二領域は前記レジストパターンの線幅の小さな部分であり、前記露光工程は前記第二領域をアンダー露光する工程であるレジストパターンの形成方法としてもよい。
また、前記レジスト膜はネガ型レジスト膜であり、前記第一領域は前記レジストパターンの線幅の小さな部分、前記第二領域は前記レジストパターンの線幅の大きな部分であり、前記露光工程は前記第二領域をオーバー露光する工程であるレジストパターンの形成方法としてもよい。
さらにまた、前記残渣除去工程は、前記残渣部をアッシングにより除去する工程であるレジストパターンの形成方法としてもよい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、レジストの露光線幅の大きい部分と小さい部分とを一括露光する場合であっても、所望の寸法、形状のレジストパターンを形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施例を説明するための図であり、流路チップを示す図である。

【図2】本発明の一実施例を説明するための図であり、流路チップの製造方法を示す図である。

【図3】本発明の別の実施例を説明するための図であり、流路チップの製造方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。本実施例では、基板上に六角形状のテラスを備えた流路チップの製造方法を例として本発明のレジストパターンの形成方法を説明する。図１は、本発明の一実施例を説明するための図であり、六角形状のテラスを備えた流路チップを示す図である。流路チップ１０は、基板１１と、基板１１上に複数配列された六角形状の凸部であるテラス１２を備えている。テラス１２は、その一辺が隣り合うテラス１２の一辺と平行となるよう等間隔に基板１１上に配置されており、流路チップ１０には、テラス１２の隣り合う一辺の間に位置した凹部である流路部１３と、隣り合うテラス１２の間であり流路部１３に接続されるとともに流路部１３から離間するにしたがい拡幅した凹部である導入排出部１４とを備えている。また、テラス１２は、隣り合うテラス１２との間で流路部１３を形成する部位である流路部テラス１２ｂと、流路部テラス１２ｂと接続され、隣り合うテラス１２との間で導入排出部１４を形成し、流路部１３から離間するにしたがい幅が狭くなる三角形状の導入排出部テラス１２ａとを備える。本実施例では、流路部１３の長さＬ１を３０μｍ、幅Ｗ１を６．８μｍとし、流路部から離間した側の導入排出部１４の端部における幅Ｗ２を１６μｍ、三角形状である導入排出部テラス１２ａの先端角θを１００°とした。またテラス１２の高さ（流路部１３、導入排出部１４の深さ）を５μｍである。

【0010】

図２は、本発明の一実施例を説明するための図であり、流路チップ１０の製造方法を示す図である。なお、図２は図１のＡ－Ａ断面における製造方法を示している。

【0011】

（レジスト膜塗布工程）
流路チップ１０の製造は、先ず平板状のＳｉ基板１１を用意し、基板１１の表面にポジ型のレジスト膜１５を４μｍの厚さで塗布する（図２（ａ））。

【0012】

（露光工程）
次いで、流路チップ１０におけるテラス部１２を除く箇所が開口した露光マスク１６を基板１１の上部に配置し、開口を通してレジスト膜１５を露光する（図２（ｂ））。この露光工程では、露光線幅の大きい導入排出部１４がオーバー露光または露光が不十分なアンダー露光とならない適正な露光量、露光時間にて、露光マスク１６の開口から露出するレジスト膜１５の全域を一括して露光する。このように露光することで、露光線幅の小さい流路部１３の露光が不十分となる。つまりこの露光は、流路部１３に対して相対的に露光線幅の大きい導入排出部１４に対応する部分がジャスト露光であり、導入排出部１４に対して相対的に露光線幅の小さい流路部１３に対応する部分がアンダー露光となる条件にて露光される。

【0013】

（現像工程）
次に、露光工程にて露光したレジスト膜１５を現像する（図２（ｃ））。導入排出部１４に位置するレジスト膜１５は、露光工程にてジャスト露光されているため現像することによって基板１１上からすべて剥離、除去され、対応する部分のレジストパターンに細りや太り、輪郭のガタツキは生じない。対して流路部１３に位置するレジスト膜１５は、露光工程にてアンダー露光されているため、現像によって露光の光源側である表面側のレジスト膜１５は剥離、除去されるが、基板１１と密着している基板側のレジスト膜１５は基板１１上に残渣部１５ａとして残存する。つまり、流路部１３に位置するレジスト膜１５は、現像前と比較し厚みが薄くなり基板１１上に残存する。これは、この部位のレジスト膜１５がアンダー露光されているためであり、露光深度の浅い表面側は十分露光され、露光深度の深い基板側の露光が十分でないためである。なお、この部位における表面側のレジスト膜１５（残存部１５ａの表面側に位置し剥離除去されたレジスト膜１５）の露光は十分に行われているため、この部位のレジスト膜１５の除去、剥離がされた表面側においてはレジストパターンの細りや輪郭のガタツキは生じない。

【0014】

（残渣除去工程）
次に、現像工程にて基板１１上に残存したレジスト膜１５の残渣部１５ａを除去する（図２（ｄ））。残渣部１５ａの除去は、基板１１の表面側の全面をアッシングすることにより行う。アッシングは、Ｏ_２プラズマアッシングであり、レジスト膜１５の残渣部１５ａが基板１１上から完全に除去されるまで、残渣部１５ａを除くレジスト膜１５が完全に除去されない条件によって行う。このアッシングにより、基板１１上のレジスト膜１５はすべて表面側より全体的に除去されていき、レジスト膜１５の残渣部１５ａの厚みが残渣部１５ａを除く部分より薄いことから、残渣部１５ａが除去された後はテラス１２の形成部位にテラス１２に対応したレジスト膜１５からなるレジストパターンが形成される。ここで、基板１１上のレジスト膜１５はすべて表面側より全体的に除去されていくため、残渣部１５ａの除去は残渣部１５ａの上部のレジスタ膜１５に沿って進行し、残渣部１５ａが存在していた位置のレジストパターンにも細りや輪郭のガタツキが生じない。以上の工程より、形成されたレジストパターンは、全体において細りや太り、輪郭にガタツキがない、または少ない所望寸法、形状のレジストパターンとなる。

【0015】

（エッチング工程）
次に、テラス１２の形状に対応するレジストパターン（レジスト膜１５）をエッチングマスクとして、基板１１表面からの深さが５μｍとなるまでエッチングする（図２（ｅ））。本実施例では、このエッチングを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により行ったが、エッチングについては、例えばイオンビームエッチング等のその他のドライエッチングやウェットエッチングでもよく、基板１１やレジスト膜１５の材質により適宜その方法は選択可能である。

【0016】

（レジスト膜剥離工程）
最後に基板１１上に残存したレジスト膜１５を剥離、除去して流路チップ１０が完成する。

【0017】

次に、本発明の別の実施例について図面を参照して説明する。なお、本実施例では先の実施例と同様に流路チップ１０の製造方法を例として本発明のレジストパターンの形成方法を説明する。先の実施例と同様の工程、具体的にはエッチング工程及びレジスト膜剥離工程についてはここでの説明を省略する。

【0018】

図３は、本発明の別の実施例を説明するための図であり、流路チップ１０の製造方法を示す図である。なお、図３は図１における流路チップ１０のＡ－Ａ断面における製造方法を示している。先の実施例ではレジスト膜としてポジ型レジスト膜を利用した例を説明したが、本実施例ではネガ型レジスト膜を利用した例を説明する。

【0019】

（レジスト膜塗布工程）
流路チップ１０の製造は、先ず平板状のＳｉ基板１１を用意し、基板１１の表面にネガ型のレジスト膜２５を４μｍの厚さで塗布する（図３（ａ））。

【0020】

（露光工程）
次いで、流路チップ１０におけるテラス部１２に対応する箇所が開口した露光マスク２６を基板１１の上部に配置し、開口を通してレジスト膜２５を露光する（図３（ｂ））。この露光工程では、導入排出部１４に対応するテラス１２の部位であり露光線幅の小さい導入排出部テラス１２ａがオーバー露光または露光が不十分なアンダー露光とならない適正な露光量、露光時間にて、露光マスク２６の開口から露出するレジスト膜２５の全域を一括して露光する。このように露光することで、流路部１３に対応するテラス１２の部位であり露光線幅の大きい流路部テラス１２ｂの露光が過剰となる。つまりこの露光は、流路部テラス１２ｂに対して相対的に露光線幅の小さい導入排出部テラス１２ａに対応する部分の露光がジャスト露光であり、導入排出部テラス１２ａに対して相対的に露光線幅の大きい流路部テラス１２ｂに対応する部分の露光がオーバー露光となる条件にて行う。

【0021】

（現像工程）
次に、露光工程にて露光したレジスト膜２５を現像する（図３（ｃ））。導入排出部テラス１２ａに位置するレジスト膜２５は、露光工程にてジャスト露光されているため現像することによって基板１１上からすべて剥離、除去され、対応する部分のレジストパターンに細りや太り、輪郭のガタツキは生じない。対して流路部テラス１２ｂに位置するレジスト膜２５は、露光工程にてオーバー露光されているため、レジスト膜２５を透過した露光光源の光が基板１１の表面にて反射し、露光部の周囲であり、基板１１と密着している側のレジスト膜２５にも光が吸収され、その部位のレジスト膜２５が残渣部２５ａとして残存する。つまり、流路部テラス１２ｂに位置するレジスト膜２５は、残渣部２５ａを含み略台形状として基板１１上に残存する。

【0022】

（残渣除去工程）
次に、現像工程にて基板１１上に残存したレジスト膜２５の残渣部２５ａを除去する（図３（ｄ））。残渣部２５ａの除去は、基板１１の表面側の全面をアッシングすることにより行う。アッシングは、Ｏ_２プラズマアッシングであり、レジスト膜２５の残渣部２５ａが基板１１上から完全に除去されるまで、残渣部２５ａを除くレジスト膜２５が完全に除去されない条件によって行う。ここで、テラス１２に対応する位置のレジスト膜２５は、略台形状のレジスト膜２５の裾部にあたる残渣部２５ａより厚いため、基板１１上のレジスト膜２５を表面側より全体的に除去していくことで、残渣部２５ａが完全に除去された後もテラス１２に対応する位置のレジスト膜２５は基板１１上に残存する。以上の工程より、テラス１２の形状に対応したレジスト膜２５からなるレジストパターンを得ることができ、形成されたレジストパターンは全体において細りや太り、輪郭のガタツキがない、または少ない、所望寸法、形状のレジストパターンとなる。

【0023】

流路チップ１０は、残渣部除去工程の後、先の実施例と同様にエッチング工程、レジスト膜剥離工程を順次行い完成となる。

【0024】

以上、本発明のレジストパターンの形成方法を実施例に基づいて説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。例えば実施例では、残渣部除去工程において基板面の全体をアッシングすることで残渣部の除去を行ったが、残渣部のみが露出したステンシルマスクやマスク材をレジスト膜に配置、形成して、残渣部のみを除去するようにしてもよい。また、残渣部の除去をＯ_２プラズマアッシングにより行ったが、光励起アッシングで行ってもよく、ウェットエッチングやドライエッチング等で行ってもよい。また、流路チップを例に本発明のレジストパターンの形成方法を説明したが、形成したいレジストパターンに露光線幅の大きさが異なる部分が存在すれば、本発明のレジストパターンの形成方法は種々の対象物に適応することが可能である。

【符号の説明】

【0025】

１０ 流路チップ
１１ 基板
１２ テラス
１２ａ 導入排出部テラス
１２ｂ 流路部テラス
１３ 流路部
１４ 導入排出部
１５ レジスト膜
１５ａ 残渣部
１６ 露光マスク
２５ レジスト膜
２５ａ 残渣部
２６ 露光マスク

【図1】

【図2】

【図3】