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JP2000009955A - Metal oxide thin film pattern forming method and metal oxide thin film pattern forming composition - Google Patents

Metal oxide thin film pattern forming method and metal oxide thin film pattern forming composition

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JP2000009955A
JP2000009955A JP10175960A JP17596098A JP2000009955A JP 2000009955 A JP2000009955 A JP 2000009955A JP 10175960 A JP10175960 A JP 10175960A JP 17596098 A JP17596098 A JP 17596098A JP 2000009955 A JP2000009955 A JP 2000009955A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
photosensitive layer
pattern
organometallic complex
film pattern
Prior art date
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Application number
JP10175960A
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Japanese (ja)
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Inventor
Toshiro Hiraoka
俊郎 平岡
Kazunori Matsumoto
一紀 松本
Shuji Hayase
修二 早瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JP2000009955A publication Critical patent/JP2000009955A/en
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Publication of JP3905980B2 publication Critical patent/JP3905980B2/en
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝搬損失が小さく、耐熱性に優れた無機系の
光導波路やフォトニックバンド、干渉鏡などの屈折率分
布を形成でき、かつ半導体微細加工における表面イメー
ジング工程や、微細金属配線パターンの形成に有用な、
金属酸化物薄膜パターンの形成方法を提供する。 【解決手段】 基材上に、昇華性有機金属錯体とケイ素
系高分子化合物とを含む感光層を形成する工程、前記感
光層の所定の領域を選択的に露光して、薄膜パターンの
潜像を形成する工程、および前記薄膜パターンの潜像が
形成された感光層を加熱乾燥して、未露光部の昇華性有
機金属錯体を除去する工程を具備する金属酸化物薄膜パ
ターンの形成方法である。
PROBLEM TO BE SOLVED: To form a refractive index distribution of an inorganic optical waveguide, a photonic band, an interference mirror, etc. having a small propagation loss and excellent heat resistance, and a surface imaging step in semiconductor fine processing, Useful for forming fine metal wiring patterns,
Provided is a method for forming a metal oxide thin film pattern. SOLUTION: A step of forming a photosensitive layer containing a sublimable organometallic complex and a silicon-based polymer compound on a substrate, selectively exposing a predetermined region of the photosensitive layer to a latent image of a thin film pattern And a step of heating and drying the photosensitive layer on which the latent image of the thin film pattern is formed to remove an unexposed sublimable organometallic complex. .

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物薄膜パ
ターンの形成方法に係り、特に、光ファイバー、光導波
路、半導体レーザー(LD)、フォトダイオード(P
D)またはレンズ等の光学素子に光結合される光導波
路、あるいはフォトニックバンド、干渉鏡など微細かつ
周期的屈折率分布パターンや、微細金属パターン形成や
半導体微細加工に用いられる表面イメージング法に適用
できる金属酸化物薄膜パターンの形成方法、およびこれ
に用いられる組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal oxide thin film pattern, and more particularly to an optical fiber, an optical waveguide, a semiconductor laser (LD), and a photodiode (P).
D) Optical waveguides that are optically coupled to optical elements such as lenses or the like, or fine and periodic refractive index distribution patterns such as photonic bands and interference mirrors, and surface imaging methods used for forming fine metal patterns and semiconductor fine processing. The present invention relates to a method for forming a metal oxide thin film pattern and a composition used for the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の高速広帯域通信システムに向けた
光・電気混載マルチチップモジュールなどや光インター
コネクション技術への応用を目的とした表面実装型の光
導波路の開発が精力的に行なわれている。こうした光導
波路は、配線長が数ミリ以下のチップ内配線から数セン
チ程度のモジュール内配線、さらには数10センチ程度
のボード内光配線まで、幅広い応用が期待されている。
このような光配線は、電磁ノイズの影響を受け難く、ま
た電磁ノイズの発生量が非常に小さい。しかも、信号遅
延などによる処理速度の低下を大幅に抑制することがで
きるなど、今後重要性がさらに高まっていくことが予想
される。
2. Description of the Related Art Surface-mount type optical waveguides have been energetically developed for the purpose of applying optical / electrical hybrid multi-chip modules for conventional high-speed broadband communication systems and optical interconnection technology. . Such optical waveguides are expected to be applied to a wide range of applications, from in-chip wiring having a wiring length of several millimeters or less, to module wiring having a length of about several centimeters, and further to optical wiring in a board having a length of about several tens of centimeters.
Such an optical wiring is hardly affected by electromagnetic noise and generates a very small amount of electromagnetic noise. Moreover, it is expected that the importance will be further increased in the future, for example, a decrease in processing speed due to signal delay or the like can be significantly suppressed.

【0003】上述したような表面実装型の光導波路とし
ては、有機材料から無機材料にいたるまで様々なものが
検討されている。例えば、アクリル樹脂などの有機高分
子を用いたものは比較的容易に成形加工が可能であり、
非線形光学色素などを劣化させないような低温での加工
プロセスが行なうことが可能であるといった利点を有し
ている。しかしながら、アクリル樹脂などの有機高分子
は耐熱性に劣っており、ポリイミドなどを用いたところ
で耐熱性は十分に改善されていないのが現状である。ま
た、一般に多くの有機化合物中に存在する炭素−水素結
合に起因する赤外線吸収のために、赤外領域での伝搬損
失が大きい。炭素−水素結合を炭素−フッ素結合に置換
することによって伝搬損失を低減することができるもの
の、この場合にはコストの点で問題がある。
Various types of surface-mounted optical waveguides from organic materials to inorganic materials have been studied as described above. For example, those using organic polymers such as acrylic resin can be molded relatively easily,
There is an advantage that a processing process can be performed at a low temperature without deteriorating a nonlinear optical dye or the like. However, organic polymers such as acrylic resins are inferior in heat resistance, and at present, heat resistance is not sufficiently improved by using polyimide or the like. In addition, propagation loss in the infrared region is large due to infrared absorption generally caused by carbon-hydrogen bonds present in many organic compounds. Although the propagation loss can be reduced by replacing the carbon-hydrogen bond with the carbon-fluorine bond, there is a problem in terms of cost in this case.

【0004】一方、二酸化ケイ素を主体とした無機系の
光導波路は、耐熱性に優れ、赤外領域の伝搬損失も低い
など優れた特性を有している。しかしながら、一般的な
二酸化ケイ素系の光導波路の製造方法には、CVD工程
やRIE工程などを含む多段階の複雑なリソグラフィー
工程が必要とされる。
On the other hand, an inorganic optical waveguide mainly composed of silicon dioxide has excellent properties such as excellent heat resistance and low propagation loss in the infrared region. However, a general method of manufacturing a silicon dioxide-based optical waveguide requires a complex multi-step lithography process including a CVD process and an RIE process.

【0005】以上のような点から、光学的特性が優れた
無機系光導波路を簡便に低コストでかつ比較的低温で製
造する加工プロセスが求められている。こうした加工プ
ロセスとしては、例えば、アセチルアセトンなどの有機
配位子で修飾することにより反応性を抑制した金属酸化
物ゾルを基板に塗布して感光層を形成し、パターン露光
により有機配位子を光分解して露光部のゲルの架橋を進
行させ、未露光部を洗浄剥離することによって金属酸化
物のネガパターンを得る方法が提案されている(新毛
ら、Jpn.Appl.Phys.,33,L1181
(1994))。さらに、ポリシラン膜をパターン露光
して、光酸化した露光部に選択的に金属酸化物ゾルを浸
透させた後、全面露光してポリシランを酸化し、最後に
洗浄により除去して金属酸化物薄膜パターンを形成する
方法が開示されている(特開平7−92695号公
報)。これらの方法は、比較的簡便な工程で金属酸化物
パターンを形成することができるものの、空気層をクラ
ッドとする以外は、クラッド層を別途作製しなければな
らない。また後者の手法においては、ポリシランの側鎖
に結合した炭化水素基が残留して伝搬損失が大きくなる
おそれがあり、さらにゾル中に水酸基などの反応性基が
必要なため、ゾル液の保存安定性が問題となっていた。
[0005] In view of the above, there is a need for a processing process for easily producing an inorganic optical waveguide having excellent optical characteristics at a low cost and at a relatively low temperature. Examples of such a processing process include forming a photosensitive layer by applying a metal oxide sol whose reactivity has been suppressed by modifying it with an organic ligand such as acetylacetone to form a photosensitive layer, and exposing the organic ligand to light by pattern exposure. A method of obtaining a negative pattern of a metal oxide by decomposing to promote crosslinking of the gel in the exposed portion and washing and removing the unexposed portion has been proposed (Shinge et al., Jpn. Appl. Phys., 33, L1181
(1994)). Furthermore, after pattern exposure of the polysilane film and selective infiltration of the metal oxide sol into the photooxidized exposed portions, the entire surface is exposed to oxidize the polysilane and finally removed by washing to remove the metal oxide thin film pattern. Is disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-92695). In these methods, a metal oxide pattern can be formed by a relatively simple process, but a clad layer must be separately formed except for using an air layer as a clad. In the latter method, the hydrocarbon group bonded to the side chain of the polysilane may remain and the propagation loss may increase. Further, since a reactive group such as a hydroxyl group is required in the sol, the storage stability of the sol liquid is reduced. Sex was a problem.

【0006】また上述したような溶剤現像を用いる方法
では、フォトニックバンド構造や干渉鏡など、膜厚方向
に周期的な屈折率変化が必要とされる素子を製造するこ
とは極めて困難である。例えば、多層型の光・電気混載
チップなどの場合には、基板に対して垂直方向に光を取
り出すために、基板に対して45°の角度に形成された
反射鏡が必須である。こうした反射鏡としては、反射効
率を高めるために周期的な屈折率分布を有する干渉鏡が
好ましい。しかしながら、干渉鏡を基板に対して45°
に設置するには、導波路膜の所望の部位に膜厚方向から
45°傾いた方向に微細な屈折率分布を形成する必要が
ある。しかしながら、従来のCVD工程やRIE工程等
を用いる方法や溶剤現像方式では、そのような立体的な
屈折率分布を形成することが非常に困難であった。
[0006] In the above-mentioned method using solvent development, it is extremely difficult to manufacture an element such as a photonic band structure or an interference mirror, which requires a periodic change in the refractive index in the film thickness direction. For example, in the case of a multilayer optical / electrical hybrid chip, a reflecting mirror formed at an angle of 45 ° with respect to the substrate is indispensable to extract light in a direction perpendicular to the substrate. As such a reflecting mirror, an interfering mirror having a periodic refractive index distribution in order to increase the reflection efficiency is preferable. However, the interfering mirror must be
In this case, it is necessary to form a fine refractive index distribution at a desired position of the waveguide film in a direction inclined by 45 ° from the film thickness direction. However, it is very difficult to form such a three-dimensional refractive index distribution by a conventional method using a CVD process, an RIE process, or the like, or a solvent developing method.

【0007】溶剤現像を用いずに無機物質中に屈折率分
布を形成する方法として、感光性有機金属化合物を含浸
させた金属多孔質膜を用いる方法が開示されている(S
PIE予稿集、2288,580〜588(199
4))。この方法では、ゾルゲル法によって形成した金
属酸化物の多孔質膜に光反応性の有機金属化合物を含浸
させることによって感光性の膜を形成し、この膜をパタ
ーン露光して露光部の感光性有機金属化合物を光分解す
る。光分解された露光部の金属化合物は、多孔質膜と化
学結合し、一方未露光部の有機金属化合物は加熱などの
手法により揮発する。このため露光後加熱すると、露光
部は有機金属化合物に由来する金属種が金属酸化物マト
リックス中にドープされた状態となり、屈折率パターン
を形成することができる。
As a method for forming a refractive index distribution in an inorganic substance without using solvent development, a method using a metal porous film impregnated with a photosensitive organic metal compound is disclosed (S).
PIE Proceedings, 2288, 580-588 (199
4)). In this method, a photosensitive film is formed by impregnating a porous metal oxide film formed by a sol-gel method with a photoreactive organometallic compound, and this film is subjected to pattern exposure to expose a photosensitive organic film in an exposed portion. Photodecomposes metal compounds. The photodecomposed metal compound in the exposed portion is chemically bonded to the porous film, while the unexposed portion is volatilized by a method such as heating. For this reason, when heated after exposure, the exposed portion is in a state where the metal species derived from the organometallic compound is doped in the metal oxide matrix, and a refractive index pattern can be formed.

【0008】この方法を用いることによって溶剤現像す
ることなく、無機物質中に屈折率分布を形成することが
可能である。しかしながら、ゾルゲル膜を形成するため
のゾルゲル溶液は保存安定性が十分でなく、金属多孔質
膜を緻密化するには700℃以上という高温での熱処理
が必要であるので、プラスチック基板を用いることがで
きなかった。
By using this method, it is possible to form a refractive index distribution in an inorganic substance without developing with a solvent. However, the sol-gel solution for forming the sol-gel film has insufficient storage stability, and requires a heat treatment at a high temperature of 700 ° C. or more to densify the metal porous film. could not.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の無機系光導波路の製造方法では、CVD工程やRIE
工程を含む複雑かつ比較的高温のプロセスが必要とされ
ている。塗布工程を含んだ製造方法の場合にはクラッド
層を別途作製する必要があり、伝搬損失もポリシラン側
鎖の残留に起因して大きい。また、ゾル液は十分な保存
安定性を有していないので、工程管理や品質管理が煩雑
であり、加えて、フォトニックバンドや干渉鏡など膜厚
方向の立体的な微細屈折率分布を形成することは極めて
困難であった。
As described above, in the conventional method of manufacturing an inorganic optical waveguide, a CVD process or an RIE
There is a need for a complex and relatively high temperature process including steps. In the case of the manufacturing method including the coating step, it is necessary to separately form a cladding layer, and the propagation loss is large due to the residual polysilane side chains. In addition, since the sol liquid does not have sufficient storage stability, process control and quality control are complicated, and in addition, a three-dimensional fine refractive index distribution in the film thickness direction such as a photonic band or an interference mirror is formed. It was extremely difficult to do.

【0010】そこで本発明は、伝搬損失が小さく、耐熱
性に優れた無機系の光導波路やフォトニックバンド、干
渉鏡などの屈折率分布を形成でき、かつ半導体微細加工
における表面イメージング工程や微細金属配線パターン
の形成に有用な、金属酸化物薄膜パターンを簡便に形成
し得る方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides an inorganic optical waveguide, a photonic band, a refractive index distribution of an interference mirror, etc., having a small propagation loss and excellent heat resistance. It is an object of the present invention to provide a method useful for forming a wiring pattern and capable of easily forming a metal oxide thin film pattern.

【0011】また本発明は、上述したような金属酸化物
薄膜パターンを形成するための組成物を提供することを
目的とする。さらに本発明は、半導体微細加工における
微細金属配線パターンを簡便に形成し得る方法を提供す
ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a composition for forming a metal oxide thin film pattern as described above. Still another object of the present invention is to provide a method for easily forming a fine metal wiring pattern in semiconductor fine processing.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基材上に、昇華性有機金属錯体とケイ素
系高分子化合物とを含む感光層を形成する工程、前記感
光層の所定の領域を選択的に露光して、薄膜パターンの
潜像を形成する工程、および前記薄膜パターンの潜像が
形成された感光層を加熱乾燥して、未露光部の昇華性有
機金属錯体を除去する工程を具備する金属酸化物薄膜の
パターン形成方法を提供する。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, the present invention provides a process for forming a photosensitive layer containing a sublimable organometallic complex and a silicon-based polymer compound on a substrate, Selectively exposing a predetermined area to form a latent image of a thin film pattern, and heating and drying the photosensitive layer on which the latent image of the thin film pattern has been formed, to obtain a sublimable organometallic complex in an unexposed portion. A method for forming a pattern of a metal oxide thin film, comprising:

【0013】また本発明は、昇華性有機金属錯体とケイ
素系高分子化合物とを含有する金属酸化物薄膜パターン
形成用組成物を提供する。さらに本発明は、基材上に、
昇華性有機金属錯体を含む感光層を形成する工程、前記
感光層の所定の領域を選択的に露光して、薄膜パターン
の潜像を形成する工程、前記薄膜パターンの潜像が形成
された感光層を加熱乾燥して、未露光部の昇華性有機金
属錯体を除去する工程、および前記加熱乾燥後の感光層
の露光部に金属を析出させる工程を具備する金属微細パ
ターンの形成方法を提供する。
The present invention also provides a composition for forming a metal oxide thin film pattern, comprising a sublimable organometallic complex and a silicon-based polymer compound. Further, the present invention, on the substrate,
Forming a photosensitive layer containing a sublimable organometallic complex, selectively exposing a predetermined region of the photosensitive layer to form a latent image of a thin film pattern, and forming a latent image of the thin film pattern on the photosensitive layer. A method for forming a metal fine pattern comprising a step of heating and drying a layer to remove a sublimable organometallic complex in an unexposed portion and a step of depositing a metal in an exposed portion of the photosensitive layer after the heating and drying. .

【0014】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
パターン形成方法において、基材上に形成された感光層
の所定の領域を選択的に露光すると、露光部の感光層中
に含有される昇華性有機金属錯体は光分解などにより昇
華性を損失する。同時に加水分解などの反応を経て、昇
華性有機金属錯体はマトリックスのケイ素系高分子化合
物と結合し、感光層に潜像が形成される。しかる後に感
光層を加熱乾燥、好ましくは真空加熱乾燥すると、感光
層の未露光部においては昇華性有機金属錯体が昇華して
ケイ素系高分子化合物からなるマトリックスから除去さ
れる。一方、感光層の露光部では昇華性有機金属錯体は
分解しているため加熱しても昇華せず、その中心金属が
酸化物などの形態で残留する。この結果、感光層の露光
部は、昇華性有機金属錯体の中心金属元素でケイ素系高
分子化合物がドーピングされた状態となり、未露光部で
はこのような状態は生じない。こうして、感光層の露光
部と未露光部とで、屈折率分布型の光導波路パターン等
への応用が可能な金属酸化物薄膜のパターンを形成する
ことができる。この際、昇華性有機金属錯体が分散する
マトリックスは多孔質でない微密な樹脂層であるため
に、加工精度がよく、微細なパターンも形成可能とな
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the pattern forming method of the present invention, when a predetermined region of the photosensitive layer formed on the substrate is selectively exposed, the sublimable organometallic complex contained in the exposed portion of the photosensitive layer is sublimable by photolysis or the like. To lose. At the same time, through a reaction such as hydrolysis, the sublimable organometallic complex bonds with the silicon-based polymer compound of the matrix, and a latent image is formed on the photosensitive layer. Thereafter, when the photosensitive layer is dried by heating, preferably by vacuum heating, the sublimable organometallic complex is sublimated and removed from the matrix composed of the silicon-based polymer compound in the unexposed portion of the photosensitive layer. On the other hand, in the exposed portion of the photosensitive layer, the sublimable organometallic complex is decomposed and does not sublime even when heated, and the central metal remains in the form of an oxide or the like. As a result, the exposed portion of the photosensitive layer is in a state where the silicon-based polymer compound is doped with the central metal element of the sublimable organometallic complex, and such a state does not occur in the unexposed portion. Thus, a pattern of a metal oxide thin film applicable to a refractive index distribution type optical waveguide pattern or the like can be formed at the exposed portion and the unexposed portion of the photosensitive layer. At this time, since the matrix in which the sublimable organometallic complex is dispersed is a fine resin layer that is not porous, the processing accuracy is good and a fine pattern can be formed.

【0015】本発明の金属酸化物薄膜パターンの形成方
法においては、まず、昇華性有機金属錯体とケイ素系高
分子化合物とを含有する感光層を基材上に形成する。基
材は平面状でも曲面状でもよく、その材質も何等限定さ
れない。例えば、シリコン基板や石英基板等、金属酸化
物薄膜パターンがその上に形成され得る任意の基材を用
いることができる。
In the method for forming a metal oxide thin film pattern according to the present invention, first, a photosensitive layer containing a sublimable organometallic complex and a silicon-based polymer compound is formed on a substrate. The base material may be flat or curved, and its material is not limited at all. For example, any substrate on which a metal oxide thin film pattern can be formed, such as a silicon substrate or a quartz substrate, can be used.

【0016】昇華性有機金属錯体とケイ素系高分子化合
物とを含有する感光層は、例えば本発明の金属酸化物薄
膜パターン形成用組成物を用いて形成することができ
る。ここで、本発明のパターン形成用組成物について説
明する。
The photosensitive layer containing the sublimable organometallic complex and the silicon-based polymer compound can be formed, for example, by using the metal oxide thin film pattern forming composition of the present invention. Here, the composition for pattern formation of the present invention will be described.

【0017】本発明の組成物に配合され得る昇華性有機
金属錯体としては、配位子の構造や中心金属の種類につ
いて特に限定されないが、常温あるいは減圧下、50℃
から200℃程度の加熱温度で昇華するものが望まし
い。さらに空気中において安定でり、昇華温度において
分解反応が同時進行しないものがよい。
The sublimable organometallic complex that can be incorporated in the composition of the present invention is not particularly limited with respect to the structure of the ligand and the type of the central metal.
It is desirable that the sublimation be performed at a heating temperature of about 200 ° C. to about 200 ° C. Further, it is preferable that the material be stable in the air and the decomposition reaction does not proceed simultaneously at the sublimation temperature.

【0018】具体的には、昇華性有機金属錯体として
は、例えばアセチルアセトン錯体などのβ−ジケトン錯
体類が挙げられ、以下に示すような錯体は適切な昇華性
を有しているので良好に用いられる。Al(AA)3
Be(AA)2 、Ca(AA)2 、Cd(AA)2 、C
o(AA)3 、Cr(AA)3 、Cu(AA)2 、Eu
(AA)3 、Fe(AA)3 、Ga(AA)3 、In
(AA)3 、La(AA)3 、Mg(AA)2 、Mn
(AA)2 、Pb(AA)2 、Pt(AA)2 、Rh
(AA)3 、Ru(AA)3 、Sc(AA)3 、Th
(AA)4 UO2 (AA)2 、Zn(AA)2 、およ
びZr(AA)4 等である。なお、AAはアセチルアセ
トナト配位子を示している。
Specifically, examples of the sublimable organometallic complex include β-diketone complexes such as an acetylacetone complex. The following complexes are suitably used since they have appropriate sublimability. Can be Al (AA) 3 ,
Be (AA) 2 , Ca (AA) 2 , Cd (AA) 2 , C
o (AA) 3 , Cr (AA) 3 , Cu (AA) 2 , Eu
(AA) 3 , Fe (AA) 3 , Ga (AA) 3 , In
(AA) 3 , La (AA) 3 , Mg (AA) 2 , Mn
(AA) 2 , Pb (AA) 2 , Pt (AA) 2 , Rh
(AA) 3 , Ru (AA) 3 , Sc (AA) 3 , Th
(AA) 4 , UO 2 (AA) 2 , Zn (AA) 2 , and Zr (AA) 4 . AA represents an acetylacetonate ligand.

【0019】これらのアセチルアセトナト錯体は、末端
メチル基の代わりにトリフルオロプロピル基が導入され
ていてもよい。上述した錯体のなかでも、Al(AA)
3 、In(AA)3 、La(AA)3、Mg(AA)
2 、Th(AA)4 、およびZr(AA)4 は、昇華性
に優れている点から特に好ましい。
In these acetylacetonato complexes, a trifluoropropyl group may be introduced instead of a terminal methyl group. Among the above-mentioned complexes, Al (AA)
3 , In (AA) 3 , La (AA) 3 , Mg (AA)
2 , Th (AA) 4 and Zr (AA) 4 are particularly preferred because of their excellent sublimability.

【0020】昇華性有機金属錯体は、ケイ素系高分子化
合物との組合せや用途などに応じて適宜選択して用いる
ことができる。本発明を高コントラストのパターン、例
えば光導波路に適用する場合、露光部と未露光部とでの
屈折率差を大きくすることが望まれる。そのためには、
昇華性有機金属錯体の金属種としては、その金属種が単
独で金属酸化物を形成した際の屈折率とケイ素酸化物の
屈折率との差が、できるだけ大きいものであることが好
ましい。
The sublimable organometallic complex can be appropriately selected and used depending on the combination with the silicon-based polymer compound and the application. When the present invention is applied to a high-contrast pattern, for example, an optical waveguide, it is desired to increase the difference in refractive index between an exposed portion and an unexposed portion. for that purpose,
As the metal species of the sublimable organometallic complex, the difference between the refractive index when the metal species forms a metal oxide alone and the refractive index of silicon oxide is preferably as large as possible.

【0021】本発明のパターン形成用組成物中における
昇華性有機金属錯体の含有量は特に限定されないが、含
有率が低すぎる場合には、露光後の感光層における露光
部と未露光部とで十分な屈折率差が得られない。一方、
含有量が多すぎる場合には昇華性有機金属錯体とケイ素
系高分子化合物とが相分離して、不均一になるおそれが
ある。このように不均一となると、例えば光導波路に用
いる場合には、光学特性が著しく悪化してしまう。ま
た、本発明を表面イメージング法に適用する場合も、リ
ソグラフィーパターンの解像度が極端に低下してしま
う。一般には、昇華性有機金属錯体の含有量は、ケイ素
系高分子化合物に対して1〜50%であることが好まし
く、さらには5〜15%であることがより好ましい。た
だし、本発明を微細金属配線パターンの形成に適用する
場合には、その限りではない。金属配線下地となる金属
酸化物薄膜と金属配線パターンとの密着性を高めること
ができるので、昇華性有機金属錯体とケイ素系高分子化
合物などのマトリックスとは、ある程度相分離している
ことが望まれる。相分離のためには、昇華性有機金属錯
体の含有量をケイ素系高分子化合物などのマトリックス
成分に対して1〜1000%程度とすることが好まし
く、さらに好ましくは50〜200%である。
The content of the sublimable organometallic complex in the composition for pattern formation of the present invention is not particularly limited. However, if the content is too low, the exposed and unexposed portions of the photosensitive layer after exposure will be different. A sufficient refractive index difference cannot be obtained. on the other hand,
If the content is too large, the sublimable organometallic complex and the silicon-based polymer compound may undergo phase separation and become non-uniform. Such non-uniformity, for example, when used in an optical waveguide, significantly degrades the optical characteristics. Also, when the present invention is applied to a surface imaging method, the resolution of a lithographic pattern is extremely reduced. Generally, the content of the sublimable organometallic complex is preferably 1 to 50%, more preferably 5 to 15%, based on the silicon-based polymer compound. However, the present invention is not limited to the case where the present invention is applied to the formation of a fine metal wiring pattern. Since the adhesion between the metal oxide thin film serving as the metal wiring base and the metal wiring pattern can be improved, it is desirable that the sublimable organometallic complex and the matrix such as a silicon-based polymer compound have a certain degree of phase separation. It is. For phase separation, the content of the sublimable organometallic complex is preferably about 1 to 1000%, more preferably 50 to 200%, based on a matrix component such as a silicon-based polymer compound.

【0022】本発明のパターン形成用組成物に含有され
得るケイ素系高分子としては、例えば、無機または有機
ケイ素系高分子化合物、ケイ素系クラスターなどが挙げ
られる。
Examples of the silicon-based polymer that can be contained in the composition for pattern formation of the present invention include an inorganic or organic silicon-based polymer compound and a silicon-based cluster.

【0023】無機または有機ケイ素系高分子化合物とし
ては、例えばポリシラン類、ポリシロキサン類、および
ポリシラザン類などが挙げられ、その分子量は特に限定
されないが、500〜5,000,000であることが
好ましく、10,000〜1,000,000であるこ
とがより好ましい。500未満の場合には、成膜性が充
分でなく、また分解、揮発してしまうおそれがある。一
方、5,000,000を越えると、塗布する際に溶媒
への溶解性が悪化するおそれがある。ポリシラン類やポ
リシロキサン類の主鎖は直鎖状でも分岐状、ラダー状、
デンドリマー状でもよい。ただし、昇華性有機金属錯体
の昇華を円滑に行なうためには、ポリシラン類の主鎖は
直鎖状あるいはデンドリマー状であることが好ましく、
ネットワーク状のものよりも高コントラストで良好なパ
ターンを形成することができる。また、ポリシラン類
は、露光時あるいは加熱時に酸化されて体積が膨張す
る。これが同時に起こる架橋三次元化による体積収縮を
相殺することになるため、体積変化に起因したパターン
の歪みやクラックなどの発生は抑制されて、良好なパタ
ーンを形成することができる。
Examples of the inorganic or organosilicon polymer compound include polysilanes, polysiloxanes, and polysilazanes. The molecular weight is not particularly limited, but is preferably from 500 to 5,000,000. And more preferably 10,000 to 1,000,000. If it is less than 500, the film-forming properties are not sufficient, and there is a possibility that it will be decomposed and volatilized. On the other hand, if it exceeds 5,000,000, the solubility in a solvent may be deteriorated during coating. The main chain of polysilanes and polysiloxanes is linear, branched, ladder-like,
It may be a dendrimer. However, in order to smoothly perform the sublimation of the sublimable organometallic complex, the main chain of the polysilane is preferably linear or dendrimer,
A good pattern can be formed with a higher contrast than that of a network. Further, polysilanes are oxidized at the time of exposure or heating and expand in volume. Since the volume shrinkage caused by the three-dimensional cross-linking occurring at the same time is offset, the occurrence of pattern distortion and cracks due to the volume change is suppressed, and a good pattern can be formed.

【0024】特に、側鎖にアルコキシ基を有するポリシ
ラン類やポリシロキサン類は、膜中に残留する有機基を
少なくすることができるので、膜の耐熱性を向上させる
のに有効である。また本発明を光導波路に適用する場合
には、伝搬損失を低減することが可能となる。側鎖にア
ルコキシ基を有するポリシラン類やポリシロキサン類と
しては、下記一般式(I),(II)で表わされる繰り返
し単位を有するポリシラン類、および下記一般式(III
),(IV)で表わされる繰り返し単位を有するポリシ
ロキサン類が挙げられる。
In particular, polysilanes and polysiloxanes having an alkoxy group in the side chain can reduce the amount of organic groups remaining in the film, and are effective in improving the heat resistance of the film. Further, when the present invention is applied to an optical waveguide, it is possible to reduce the propagation loss. Examples of the polysilanes and polysiloxanes having an alkoxy group in the side chain include polysilanes having repeating units represented by the following general formulas (I) and (II), and polysilanes having the following general formula (III)
And polysiloxanes having repeating units represented by (IV).

【0025】[0025]

【化1】 (上記一般式(I),(II)中、R1 およびR2 は、水
素原子、または炭素数1〜15の置換もしくは非置換の
アルキル基、アリール基、アラルキル基から選択され、
同一でも異なっていてもよい。)
Embedded image (In the above general formulas (I) and (II), R 1 and R 2 are selected from a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group,
They may be the same or different. )

【0026】[0026]

【化2】 (上記一般式(III )、(IV)中、R3 およびR4 は、
水素原子、または炭素数1〜15の置換もしくは非置換
のアルキル基、アリール基、アラルキル基から選択さ
れ、同一でも異なっていてもよい。) 前記一般式(I)〜(IV)中にR1 〜R4 として導入さ
れ得る非置換のアルキル基としては、例えば、メチル
基、エチル基、イソプロピル基、ターシャリブチル基、
イソブチル基、ノルマルブチル基、およびヘキシル基等
が挙げられる。
Embedded image (In the above general formulas (III) and (IV), R 3 and R 4 are
It is selected from a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an aryl group, and an aralkyl group, and may be the same or different. Examples of the unsubstituted alkyl group that can be introduced as R 1 to R 4 in the general formulas (I) to (IV) include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a tertiary butyl group,
Examples include an isobutyl group, a normal butyl group, and a hexyl group.

【0027】これらのアルキル基に導入されて置換アル
キル基を形成し得る置換基としては、例えば、トリフル
オロメチル基、水酸基、アルコキシ基、カルボニル基、
シアノ基、およびニトロ基等が挙げられる。
Examples of the substituent which can be introduced into these alkyl groups to form a substituted alkyl group include, for example, a trifluoromethyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carbonyl group,
Examples include a cyano group and a nitro group.

【0028】また、非置換のアリール基としては、例え
ばフェニル基およびナフチル基等が挙げられ、非置換の
アラルキル基としては、例えば、フェニルエチル基およ
びフェニルプロピル基等が挙げられる。
Further, examples of the unsubstituted aryl group include a phenyl group and a naphthyl group, and examples of the unsubstituted aralkyl group include a phenylethyl group and a phenylpropyl group.

【0029】こうした非置換のアリール基およびアラル
キル基には、上述したような置換基が導入され得る。ま
た、側鎖として水素原子を有するポリシラン類またはポ
リシロキサン類は、加熱によりSi−H結合が酸化され
て架橋するので、有機基の残留量を少なくすることがで
きる。
The above-mentioned substituents can be introduced into such unsubstituted aryl groups and aralkyl groups. Further, since polysilanes or polysiloxanes having a hydrogen atom as a side chain are oxidized and cross-linked by heating, the amount of organic groups remaining can be reduced.

【0030】ケイ素系クラスターとしては、例えばシル
セスキオキサン類などのかご状ポリシロキサンなどが用
いられる。クラスターの分子量は特に限定されないが、
300〜3,000であることが好ましく、400〜
1,000であることがより好ましい。300未満の場
合には成膜性が充分でなく、昇華性有機金属錯体を昇華
させるときに揮発してしまうおそれがある。一方、3,
000を越えると、塗布性、溶媒可溶性が悪化するおそ
れがある。
As the silicon-based cluster, for example, a cage-like polysiloxane such as silsesquioxane is used. Although the molecular weight of the cluster is not particularly limited,
It is preferably from 300 to 3,000, and from 400 to
More preferably, it is 1,000. If it is less than 300, the film formability is not sufficient, and the sublimable organometallic complex may volatilize when sublimated. On the other hand, 3,
If it exceeds 000, applicability and solvent solubility may be deteriorated.

【0031】なお、本発明の組成物には、上述した成分
に加えてさらに光酸発生剤や光塩基発生剤が含有されて
いてもよい。光酸発生剤とは、光の照射により酸を発生
する化合物であり、例えばトリフェニルスルホニウムト
リフレートのようなトリフェニルスルホニウム塩、ナフ
タルイミジルカンファースルフォネートのようなナフタ
ルイミジル塩等が挙げられる。光酸発生剤を配合する場
合は、その配合量は、ケイ素系高分子化合物に対して
0.1〜5%程度とすることが好ましい。
Incidentally, the composition of the present invention may further contain a photoacid generator or a photobase generator in addition to the above-mentioned components. The photoacid generator is a compound that generates an acid upon irradiation with light, and examples thereof include a triphenylsulfonium salt such as triphenylsulfonium triflate and a naphthalimidyl salt such as naphthalimidyl camphorsulfonate. When the photoacid generator is blended, the blending amount is preferably about 0.1 to 5% based on the silicon-based polymer compound.

【0032】また、光塩基発生剤は、光の照射により塩
基を発生する化合物であり、例えばオルトニトロフェニ
ルメチル基を有するみどり化学社製(商品名NBC−
1)のような光塩基発生剤等が挙げられる。光塩基発生
剤を配合する場合は、その配合量は、ケイ素系高分子化
合物に対して0.1〜5%程度とすることが好ましい。
The photobase generator is a compound capable of generating a base upon irradiation with light, and is, for example, manufactured by Midori Kagaku Co., Ltd. having an orthonitrophenylmethyl group (trade name: NBC-
Photobase generators such as 1) are mentioned. When a photobase generator is blended, the blending amount is preferably about 0.1 to 5% based on the silicon-based polymer compound.

【0033】本発明のパターン形成用組成物は、ケイ素
系高分子化合物に所定の割合で昇華性有機金属錯体を配
合し、必要に応じて光酸発生剤等を加えて、乳酸エチ
ル、酢酸エチル、PGMEA等のエステル類、キシレ
ン、トルエン、アニソール、テトラヒドロフラン、およ
び塩化メチレン等の溶媒に溶解して溶液として用いられ
る。この溶液をディッピング法、スピンコート法、ドク
ターブレード法、またはソルベントキャスト法などによ
って基材上に塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を6
0〜150℃程度で0.5〜5分程度加熱することによ
って溶媒を除去して感光層が形成される。感光層の膜厚
は、塗布溶液濃度、塗布条件や用途等に応じて適宜決定
することができ、例えば、0.1〜10μm程度とする
ことができる。
The composition for pattern formation of the present invention is prepared by mixing a silicon-based polymer compound with a sublimable organometallic complex at a predetermined ratio, and adding a photoacid generator, if necessary, to ethyl lactate, ethyl acetate. , PGMEA and the like, and dissolved in a solvent such as xylene, toluene, anisole, tetrahydrofuran, and methylene chloride, and used as a solution. This solution is applied on a substrate by a dipping method, a spin coating method, a doctor blade method, a solvent casting method, or the like to form a coating film.
The solvent is removed by heating at about 0 to 150 ° C. for about 0.5 to 5 minutes to form a photosensitive layer. The thickness of the photosensitive layer can be appropriately determined according to the concentration of the coating solution, the coating conditions, the application, and the like, and can be, for example, about 0.1 to 10 μm.

【0034】あるいは感光層は、上述したような昇華性
有機金属錯体とケイ素系高分子化合物とを共蒸着するこ
とによって基材上に形成してもよい。本発明の金属酸化
物薄膜パターン形成方法においては、上述したように基
材上に形成された感光層の所定の領域に光を照射するパ
ターン露光、次いで加熱乾燥という処理が施される。
Alternatively, the photosensitive layer may be formed on a substrate by co-evaporating the above-described sublimable organometallic complex and a silicon-based polymer compound. In the method for forming a metal oxide thin film pattern according to the present invention, as described above, a process of irradiating a predetermined region of the photosensitive layer formed on the base material with light, followed by heating and drying is performed.

【0035】ここで図面を参照して、本発明のパターン
形成方法を説明する。図1は、本発明の金属酸化物薄膜
パターン形成方法の一例の概略を表わす工程断面図であ
る。
Now, the pattern forming method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process sectional view schematically illustrating an example of a method for forming a metal oxide thin film pattern according to the present invention.

【0036】まず、図1(a)に示すように、基板1上
に形成された感光層2に対し、例えば所定のパターンを
有するマスク3を介して露光光4を照射してパターン露
光を行なう。なお、マスクを用いずに、レーザー光源等
で感光層2を直接走査してパターン露光を行なってもよ
い。
First, as shown in FIG. 1A, a photosensitive layer 2 formed on a substrate 1 is irradiated with exposure light 4 through a mask 3 having a predetermined pattern, for example, to perform pattern exposure. . The pattern exposure may be performed by directly scanning the photosensitive layer 2 with a laser light source or the like without using a mask.

【0037】露光光4を照射する光源は、感光層2を感
光させるものであれば任意の光源を用いることができ
る。換言すれば、露光に用いる光4は、感光層2中に含
有される昇華性有機金属錯体を分解または変性して昇華
性を消失または抑制するもの、あるいはケイ素系高分子
化合物または別途添加した感光剤に光反応を生じさせ
て、この光反応が引き金となって昇華性有機金属錯体を
分解または変性して昇華性を消失または抑制するもので
あればよい。具体的には、電子線などを露光光4として
用いることができる。また、露光光4の露光量を制御し
て感光層の面内あるいは膜厚方向に露光量の傾斜を設け
ることによって、GI型の光導波路を形成することもで
きる。さらに複数の露光ビームの干渉などを利用するこ
とによって、感光層2内に干渉縞を形成して、フォトニ
ックバンドや干渉鏡を形成してもよい。
As the light source for irradiating the exposure light 4, any light source can be used as long as it can sensitize the photosensitive layer 2. In other words, the light 4 used for exposure is one that decomposes or modifies the sublimable organometallic complex contained in the photosensitive layer 2 to eliminate or suppress sublimability, or a silicon-based polymer compound or a photosensitive material added separately. Any agent may be used as long as it causes a photoreaction in the agent and the photoreaction triggers to decompose or modify the sublimable organometallic complex to eliminate or suppress the sublimability. Specifically, an electron beam or the like can be used as the exposure light 4. Further, by controlling the amount of exposure of the exposure light 4 and providing a slope of the amount of exposure in the surface of the photosensitive layer or in the film thickness direction, a GI optical waveguide can be formed. Furthermore, a photonic band or an interference mirror may be formed by forming interference fringes in the photosensitive layer 2 by utilizing interference of a plurality of exposure beams.

【0038】昇華性有機金属錯体の吸収波長の光を露光
光4として用いれば、この錯体を露光により直接分解す
ることができる。例えば、Al(AA)3 は280nm
付近にピークをもつ吸収を示し、Zr(AA)3 は30
0nm付近にピークをもつ吸収を示すため、300nm
付近の紫外光を照射してパターン露光を行なうことによ
って露光部の金属錯体を分解することができる。また、
Ru(AA)3 などの可視光領域に吸収を有する金属錯
体は、例えばケイ素系高分子化合物としてポリシランな
どの紫外光領域に強い吸収を有するものを用いる場合
に、ケイ素系高分子化合物の吸収に阻害されることな
く、金属錯体を効率的に光分解することが可能である。
また光分解を促進するために種々の増感剤を用いてもよ
い。各種増感色素を用いることが可能であり、その配合
量は、ケイ素系高分子化合物に対して0.1〜5%程度
とすることができる。
If light having an absorption wavelength of the sublimable organometallic complex is used as the exposure light 4, this complex can be directly decomposed by exposure. For example, Al (AA) 3 is 280 nm
It shows an absorption with a peak near, and Zr (AA) 3 is 30
To show absorption having a peak near 0 nm, 300 nm
By performing pattern exposure by irradiating nearby ultraviolet light, the metal complex in the exposed portion can be decomposed. Also,
For example, when a metal complex having absorption in the visible light region such as Ru (AA) 3 is used as a silicon-based polymer compound such as polysilane having strong absorption in an ultraviolet light region, the absorption of the silicon-based polymer compound is reduced. Without being hindered, the metal complex can be efficiently photolyzed.
Various sensitizers may be used to promote photodecomposition. Various sensitizing dyes can be used, and the amount thereof can be about 0.1 to 5% based on the silicon-based polymer compound.

【0039】本発明のパターン形成方法において、昇華
性有機金属錯体は、露光に起因して分解すればよく、必
ずしも上述したように露光により直接分解する必要はな
い。光を照射することによって、まずケイ素系高分子化
合物や他の感光性添加剤が光反応して光反応生成物を生
じ、この光反応生成物が前述の昇華性有機金属錯体と反
応して錯体の分解が引き起こされてもよい。例えば、A
l(AA)3 などのアセチルアセトナト錯体は、シラノ
ール基やフェノール性水酸基などの水酸基によって配位
子交換反応を起こす。そこで、ケイ素系高分子化合物や
感光性添加剤として、このような水酸基を露光による光
反応の結果生じるものを用いれば、水酸基が昇華性有機
金属錯体を良好に分解して、その昇華性を消失させるこ
とができる。
In the pattern forming method of the present invention, the sublimable organometallic complex may be decomposed by exposure, and need not necessarily be directly decomposed by exposure as described above. By irradiating light, first, the silicon-based polymer compound and other photosensitive additives undergo a photoreaction to generate a photoreaction product, and the photoreaction product reacts with the above-described sublimable organometallic complex to form a complex. May be caused. For example, A
An acetylacetonato complex such as l (AA) 3 causes a ligand exchange reaction by a hydroxyl group such as a silanol group or a phenolic hydroxyl group. Therefore, if such a hydroxyl group is used as a silicon-based polymer compound or a photosensitive additive as a result of a photoreaction by exposure to light, the hydroxyl group satisfactorily decomposes the sublimable organometallic complex and loses its sublimability. Can be done.

【0040】例えば、ポリシラン類は光酸化によってシ
ラノール基を生成し、ポリシラン類やポリシロキサン類
のヒドロ基は、光反応によって効率的にシラノール基を
生成する。また同じくポリシラン類やポリシロキサン類
の側鎖に導入されたアルコキシ基は、加熱あるいは酸触
媒などの存在下、シラノール基を生成する。この場合、
酸触媒などとしては、上述したような光酸発生剤などが
用いられる。
For example, polysilanes generate silanol groups by photo-oxidation, and hydro groups of polysilanes and polysiloxanes efficiently generate silanol groups by a photoreaction. Similarly, an alkoxy group introduced into a side chain of polysilanes or polysiloxanes generates a silanol group under heating or in the presence of an acid catalyst or the like. in this case,
As the acid catalyst or the like, the above-described photoacid generator or the like is used.

【0041】こうしたメカニズムで昇華性有機金属錯体
の昇華性を消失させ得るポリシラン類としては、例え
ば、ポリジイソプロポキシシラン、ポリジターシャリブ
トキシシラン、ポリイソプロポキシメチルシラン、ポリ
ターシャリブトキシメチルシラン、ポリターシャリブト
キシシラン、ポリメチルシラン、およびポリフェニルシ
ランが挙げられ、ポリシロキサン類としては、ポリジイ
ソプロポキシシロキサン、ポリジターシャリブトキシシ
ロキサン、ポリイソプロポキシメチルシロキサン、ポリ
ターシャリブトキシメチルシロキサン、ポリターシャリ
ブトキシシロキサン、ポリメチルシロキサン、およびポ
リフェニルシロキサンが挙げられる。
The polysilanes capable of eliminating the sublimability of the sublimable organometallic complex by such a mechanism include, for example, polydiisopropoxysilane, polyditertiarybutoxysilane, polyisopropoxymethylsilane, polytertiarybutoxymethylsilane, and polytertiarybutoxymethylsilane. Examples include tertiary butoxy silane, polymethyl silane, and polyphenyl silane, and polysiloxanes include polydiisopropoxy siloxane, polyditertiary butoxy siloxane, polyisopropoxy methyl siloxane, poly tertiary butoxy methyl siloxane, and poly tertiary siloxane. Butoxysiloxane, polymethylsiloxane, and polyphenylsiloxane.

【0042】また、上述したメカニズムで昇華性有機金
属錯体の昇華性を消失させる感光性添加剤としては、例
えば、光酸発生剤とターシャリブトキシベンゼンなどの
フェノール誘導体やイソプロポキシジフェニルシランな
どのシラノール誘導体などとの混合物等が挙げられる。
こうした感光性添加剤を配合する場合には、その配合量
はケイ素系高分子化合物に対して1〜5%程度とするこ
とが望まれる。
Examples of the photosensitive additive for eliminating the sublimability of the sublimable organometallic complex by the mechanism described above include, for example, a photoacid generator and a phenol derivative such as tertiary butoxybenzene or a silanol such as isopropoxydiphenylsilane. And a mixture with a derivative.
When such a photosensitive additive is blended, it is desired that the blending amount is about 1 to 5% based on the silicon-based polymer compound.

【0043】なお、ターシャリブトキシ基を側鎖に有す
るポリシラン類およびポリシロキサン類は、光酸発生剤
などの潜在性触媒と組み合わせて用いることが好まし
い。有機基は残留した場合には伝搬損失を増大させるお
それがあるが、膜収縮やひび割れを防ぐので厚膜を作製
する際などには有機基は有効である。こうした場合、フ
ッ素化した有機基を用いることによって、伝搬損失の増
大をある程度抑制することができる。同様の理由から、
成膜性を向上させる目的でポリイミドなどの有機ポリマ
ーを添加する場合も、フッ素かポリイミドなどのフッ素
化物を用いることが望まれる。
The polysilanes and polysiloxanes having a tertiary butoxy group in the side chain are preferably used in combination with a latent catalyst such as a photoacid generator. When the organic group remains, the propagation loss may increase. However, the organic group is effective in producing a thick film, for example, because it prevents film shrinkage and cracking. In such a case, by using a fluorinated organic group, an increase in propagation loss can be suppressed to some extent. For similar reasons,
When an organic polymer such as polyimide is added for the purpose of improving film forming properties, it is desirable to use fluorine or a fluorinated compound such as polyimide.

【0044】上述したようなパターン露光を施すことに
よって、感光層の露光部においては、昇華性有機金属錯
体が変性して感光層に潜像が形成される。すなわち、感
光層の露光部では昇華性有機金属錯体の昇華性が低減さ
れ、場合によっては露光部における昇華性は消失する。
By performing the pattern exposure as described above, in the exposed portion of the photosensitive layer, the sublimable organometallic complex is denatured to form a latent image on the photosensitive layer. That is, the sublimability of the sublimable organometallic complex is reduced in the exposed portion of the photosensitive layer, and in some cases, the sublimability in the exposed portion disappears.

【0045】こうして潜像が形成された感光層2に対し
加熱乾燥を行なうことによって、図1(b)に示すよう
に未露光部2bの昇華性有機金属錯体5は、昇華して感
光層2から除去される。ここでの加熱乾燥は、昇華性有
機金属錯体の性状に応じて決定されることが好ましい
が、一般に昇華温度より高く、分解温度以下に設定さ
れ、1分〜5時間程度行なうことが好ましく、5分〜1
時間程度行なうことがより好ましい。加熱乾燥に当たっ
ては、昇華性有機金属錯体を熱分解などさせることなく
昇華させることが必要である。したがって、昇華温度が
錯体の熱分解温度以下となるように、1torr以下程
度の真空条件下で加熱乾燥を行なうことが最も好まし
い。
By heating and drying the photosensitive layer 2 on which the latent image has been formed in this manner, the sublimable organometallic complex 5 in the unexposed portion 2b sublimates as shown in FIG. Removed from The heating and drying here is preferably determined in accordance with the properties of the sublimable organometallic complex, but is generally set to be higher than the sublimation temperature and lower than the decomposition temperature, and is preferably performed for about 1 minute to 5 hours, preferably 5 minutes. Min ~ 1
It is more preferable to carry out for about an hour. In the heating and drying, it is necessary to sublimate the sublimable organometallic complex without thermal decomposition or the like. Therefore, it is most preferable to heat and dry under a vacuum condition of about 1 torr or less so that the sublimation temperature is equal to or lower than the thermal decomposition temperature of the complex.

【0046】なお、感光層の露光部2aに昇華性を維持
した金属錯体が残留している場合には、これも同様にし
て除去される。その後、必要に応じて用いた露光源や紫
外光源等を感光層2全面に照射する全面露光、あるいは
200〜500℃程度の加熱などの処理を施して、図1
(c)に示すように感光層を無機化してもよい。これに
よって、錯体の分解物をケイ素系高分子化合物からなる
マトリックスへ良好に定着させたり、ケイ素系高分子化
合物マトリックスを無機化して光学特性を向上させるこ
とができる。例えば、ケイ素系高分子化合物マトリック
スとしてポリシラン類を用いた場合には、全面露光と加
熱乾燥とを行なうことによって、SiO2 類似構造への
無機化が進行する。
If a metal complex maintaining sublimability remains in the exposed portion 2a of the photosensitive layer, it is removed in the same manner. After that, if necessary, the entire surface of the photosensitive layer 2 is exposed to an exposure light source or an ultraviolet light source or the like, or a process such as heating at about 200 to 500 ° C. is performed.
The photosensitive layer may be mineralized as shown in (c). As a result, the decomposition product of the complex can be satisfactorily fixed to the matrix composed of the silicon-based polymer compound, or the silicon-based polymer compound matrix can be mineralized to improve the optical characteristics. For example, when polysilanes are used as the silicon-based polymer compound matrix, the entire surface is exposed and heated and dried, whereby the mineralization into a structure similar to SiO 2 progresses.

【0047】この工程を行なうことによって、昇華性有
機金属錯体が分散するマトリックスが、多孔質ではない
緻密な樹脂膜となるために、加工精度がよく微細なパタ
ーンも形成可能となる。
By performing this step, the matrix in which the sublimable organometallic complex is dispersed becomes a nonporous dense resin film, so that a fine pattern with good processing accuracy can be formed.

【0048】以上のように、本発明のパターン形成方法
を用いることによって、ケイ素酸化物薄膜に他の金属元
素がドープされてなるパターンを簡便に形成することが
できる。パターン状に形成された金属酸化物薄膜に対し
RIE工程によりプラズマエッチングを行なった場合に
は、含有される金属種によってエッチング耐性が異なる
ため、このパターンをエッチングマスクとして用いるこ
とができる。こうして、パターンの下層に設けられた被
加工薄膜を、形成したパターン通りのポジあるいはネガ
像にエッチングすることができ、半導体微細加工に用い
られる表面イメージング法への応用が可能である。
As described above, by using the pattern forming method of the present invention, a pattern in which a silicon oxide thin film is doped with another metal element can be easily formed. When a metal oxide thin film formed in a pattern is subjected to plasma etching by an RIE process, the pattern can be used as an etching mask because the etching resistance varies depending on the type of metal contained. In this manner, the thin film to be processed provided under the pattern can be etched into a positive or negative image according to the formed pattern, and can be applied to a surface imaging method used for semiconductor fine processing.

【0049】図2には、こうした方法の一例を模式的に
表わす工程断面図を示す。まず、図2(a)に示すよう
に、基材1上に微細加工の対照となる薄膜(被加工薄
膜)6、および上述したような感光層2を順次形成し、
所定のパターンを有するマスク3を介して露光光4を照
射してパターン露光を行なう。被加工薄膜6の材質は特
に限定されず、例えばスピンコーティング法、ディップ
コーティング法、CVD法、およびスパッタリング法等
を用いて0.1〜10μm程度の膜厚で形成することが
できる。次いで、加熱乾燥、必要に応じて後処理を行な
って被加工薄膜6上の感光層2にパターンの潜像を形成
する。しかる後、この潜像が形成された感光層2をエッ
チングマスクとして用いて、図2(b)に示すように適
切なエッチング方法によりプラズマ7でエッチングする
ことによって、図2(c)に示すように微細加工された
被加工薄膜6aが得られる。エッチング方法としては加
工精度が優れている点からドライエッチング法が好まし
く、さらには異方性ドライエッチング法が好ましい。
FIG. 2 is a process sectional view schematically showing an example of such a method. First, as shown in FIG. 2A, a thin film (a thin film to be processed) 6 to be subjected to fine processing and the above-described photosensitive layer 2 are sequentially formed on a substrate 1.
Pattern exposure is performed by irradiating exposure light 4 via a mask 3 having a predetermined pattern. The material of the thin film 6 to be processed is not particularly limited, and can be formed to a thickness of about 0.1 to 10 μm by using, for example, a spin coating method, a dip coating method, a CVD method, and a sputtering method. Next, a latent image of a pattern is formed on the photosensitive layer 2 on the thin film 6 to be processed by performing heat drying and post-processing as necessary. Thereafter, the photosensitive layer 2 on which the latent image is formed is used as an etching mask to perform etching with an appropriate etching method as shown in FIG. Thus, a processed thin film 6a is obtained. As an etching method, a dry etching method is preferable in terms of excellent processing accuracy, and an anisotropic dry etching method is more preferable.

【0050】あるいは、本発明のパターン形成方法によ
って形成された金属酸化物薄膜パターンを用いて、微細
な金属配線パターンを形成することも可能である。感光
層中に含有される金属種がPd、Pt、Rh、またはR
uの場合には、無電解めっきの触媒作用を有するので、
次のようにして金属配線パターンを形成することができ
る。すなわち、前述の図1(c)に示したようなケイ素
酸化物薄膜中にこれらの金属種が含有された部分と含有
されない部分とからなるパターンを、めっき浴に浸漬さ
せることによって、金属種が含有されている部位では、
この金属種が触媒となってケイ素酸化物薄膜の表面が無
電解めっきされる。この場合、めっき浴は前述の金属種
によって無電解めっきが進行するものであれば、任意の
ものが用いられる。一方、上記金属種が含有されない、
あるいは非常に少ない部位は無電解めっきされず、これ
によって図3に示すような金属配線パターン9を形成す
ることができる。このように金属配線パターンを形成す
る場合には、ケイ素酸化物薄膜は必ずしも無機化させる
必要はない。
Alternatively, a fine metal wiring pattern can be formed using the metal oxide thin film pattern formed by the pattern forming method of the present invention. The metal species contained in the photosensitive layer is Pd, Pt, Rh, or R.
In the case of u, since it has a catalytic action of electroless plating,
A metal wiring pattern can be formed as follows. That is, by immersing a pattern composed of a portion containing these metal species and a portion not containing these metal species in the silicon oxide thin film as shown in FIG. In the site where it is contained,
The surface of the silicon oxide thin film is electrolessly plated using the metal species as a catalyst. In this case, any plating bath may be used as long as electroless plating proceeds according to the above-described metal species. On the other hand, the metal species is not contained,
Alternatively, very few portions are not subjected to electroless plating, so that a metal wiring pattern 9 as shown in FIG. 3 can be formed. When forming a metal wiring pattern in this way, the silicon oxide thin film does not necessarily need to be mineralized.

【0051】また、配線パターンがあまり微細でない場
合には、ケイ素系高分子化合物と昇華性有機金属錯体と
の混合溶液を塗布して感光層を形成する代わりに、ケイ
素系高分子化合物の微粒子からなる多孔質膜を形成し、
この多孔質膜に昇華性有機金属錯体の溶液を含浸させる
などして吸着させたものを用いてもよい。また、こうし
た微粒子として、金属酸化物微粒子を用いることもでき
る。
When the wiring pattern is not very fine, instead of applying a mixed solution of a silicon-based polymer compound and a sublimable organometallic complex to form a photosensitive layer, fine particles of the silicon-based polymer compound are used. To form a porous membrane,
The porous membrane may be used by impregnating it with a solution of a sublimable organometallic complex and adsorbing it. In addition, metal oxide fine particles can be used as such fine particles.

【0052】本発明を用いると、以上述べたように伝搬
損失が小さく、耐熱性に優れた微細屈折率パターンなど
の金属酸化物薄膜パターンを、簡便に形成することが可
能となる。
According to the present invention, as described above, it is possible to easily form a metal oxide thin film pattern such as a fine refractive index pattern having a small propagation loss and excellent heat resistance.

【0053】[0053]

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施例に基づいて
具体的に説明する。なお、以下の例は具体的に説明する
ためのものであって、本発明の実施態様や発明範囲を限
定するものではない。 (実施例1)本実施例では、光導波路幅20μm、分岐
導波路のピッチ250μmの2分岐導波路パターンを有
するフォトマスクを用いて、本発明の方法により20×
1μmの矩形断面を有する2分岐光導波路素子を製造し
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments. The following examples are for the purpose of specifically explaining, and do not limit the embodiments and the scope of the present invention. (Embodiment 1) In this embodiment, a photomask having a two-branch waveguide pattern with an optical waveguide width of 20 μm and a pitch of 250 μm of branch waveguides is used, and the method of the present invention is applied to 20 ×.
A two-branch optical waveguide device having a rectangular cross section of 1 μm was manufactured.

【0054】まず、昇華性有機金属錯体としてのZr
(AA)4 を、ケイ素系高分子化合物としてのポリジイ
ソプロポキシシロキサンに対して10wt%の割合で混
合し、この混合物をトルエンに溶解してトルエン溶液を
調製した。得られたトルエン溶液をガラス基板上にスピ
ンコーティング法によって塗布し、100℃で1分加熱
することにより溶媒を除去して、膜厚約1μmの感光層
を作製した。
First, Zr as a sublimable organometallic complex
(AA) 4 was mixed with polydiisopropoxysiloxane as a silicon-based polymer compound at a ratio of 10 wt%, and this mixture was dissolved in toluene to prepare a toluene solution. The obtained toluene solution was applied on a glass substrate by a spin coating method, and the solvent was removed by heating at 100 ° C. for 1 minute to form a photosensitive layer having a thickness of about 1 μm.

【0055】得られた感光層に上述したフォトマスクを
用いて波長300nmの紫外光を照射(照射量:1W/
cm2 )して、潜像を形成した。照射後、感光層の露光
部においては、Zr(AA)4 に起因する300nm付
近の吸収が消失したのを確認した。
The obtained photosensitive layer was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 300 nm using the above-described photomask (irradiation amount: 1 W /
cm 2 ) to form a latent image. After the irradiation, it was confirmed that absorption near 300 nm caused by Zr (AA) 4 disappeared in the exposed portion of the photosensitive layer.

【0056】潜像が形成された感光層は、150℃、1
-2torrで1時間、真空加熱乾燥を行なった。次い
で、波長300nmの紫外光で全面露光(照射量:1W
/cm2 )し、さらに450℃で30分間加熱すること
により、コア層を形成した。得られたコア層の上面にポ
リシラザン溶液をスピンコートし、450℃で30分間
加熱することにより上部クラッド層を形成して光導波路
素子を得た。
The photosensitive layer on which the latent image was formed was heated at 150.degree.
Vacuum heating and drying were performed at 0 -2 torr for 1 hour. Next, the entire surface is exposed to ultraviolet light having a wavelength of 300 nm (irradiation amount: 1 W
/ Cm 2 ), and further heated at 450 ° C. for 30 minutes to form a core layer. The upper surface of the obtained core layer was spin-coated with a polysilazane solution, and heated at 450 ° C. for 30 minutes to form an upper clad layer to obtain an optical waveguide device.

【0057】作製した光導波路素子においては、露光部
と未露光部との屈折率差が3.2%であった。波長67
0nmでの伝送損失は、0.06dB/cmと比較的良
好な値を示し、空気中で450℃、5時間加熱後も特性
にほとんど変化がなかったことから、十分な耐熱性を有
していることがわかった。さらに、導波路パターンと基
板との熱膨張率の差も小さいことが確認された。 (実施例2)ケイ素系高分子化合物としてポリジイソプ
ロポキシシランを用いた以外は、前述の実施例1と同様
にして光導波路を作製した。
In the manufactured optical waveguide device, the difference in refractive index between the exposed portion and the unexposed portion was 3.2%. Wavelength 67
The transmission loss at 0 nm shows a relatively good value of 0.06 dB / cm, and since the characteristics hardly change even after heating at 450 ° C. for 5 hours in air, it has sufficient heat resistance. I knew it was there. Furthermore, it was confirmed that the difference in the coefficient of thermal expansion between the waveguide pattern and the substrate was also small. Example 2 An optical waveguide was manufactured in the same manner as in Example 1 except that polydiisopropoxysilane was used as the silicon-based polymer compound.

【0058】作製した光導波路素子においては、露光部
と未露光部との屈折率差が3.4%であった。波長67
0nmでの伝送損失は、0.07dB/cmと比較的良
好な値を示し、空気中で450℃、5時間加熱後も特性
にほとんど変化がなかったことから、十分な耐熱性を有
していることがわかった。さらに、導波路パターンと基
板との熱膨張率の差も小さいことが確認された。 (実施例3)昇華性有機金属錯体として、Zr(AA)
4 の代わりにそれぞれ、Al(AA)3 、In(AA)
3 、La(AA)3 、Mg(AA)2 、およびTh(A
A)4 を用いたほかは、前述の実施例1と同様にして光
導波路素子を作製した。
In the manufactured optical waveguide device, the difference in refractive index between the exposed portion and the unexposed portion was 3.4%. Wavelength 67
The transmission loss at 0 nm shows a relatively good value of 0.07 dB / cm, and there is almost no change in the characteristics even after heating at 450 ° C. for 5 hours in air. I knew it was there. Furthermore, it was confirmed that the difference in the coefficient of thermal expansion between the waveguide pattern and the substrate was also small. Example 3 As a sublimable organometallic complex, Zr (AA) was used.
Al (AA) 3 , In (AA) instead of 4
3 , La (AA) 3 , Mg (AA) 2 , and Th (A
A) An optical waveguide device was produced in the same manner as in Example 1 except that 4 was used.

【0059】作製した光導波路素子は、露光部と未露光
部とでの屈折率差が3%以上あり、伝送損失は波長67
0nmおよび1.3μmにおいて、いずれも0.1dB
/cm以下の良好な光伝送特性を示した。また、空気中
で450℃、5時間加熱後も特性にほとんど変化がなか
ったことから、十分な耐熱性を有していることがわかっ
た。さらに、導波路パターンと基板との熱膨張率の差も
小さいことが確認された。 (実施例4)昇華性有機金属錯体として、Zr(AA)
4 の代わりにそれぞれ、In(AA)3 、La(AA)
3 、Mg(AA)2 、およびTh(AA)4 を用いたほ
かは、前述の実施例2と同様にして光導波路素子を作製
した。
The produced optical waveguide device has a difference in refractive index between the exposed portion and the unexposed portion of 3% or more, and the transmission loss is 67 nm.
0.1 dB at 0 nm and 1.3 μm
/ Cm or less. In addition, since there was almost no change in the characteristics even after heating at 450 ° C. for 5 hours in air, it was found that the composition had sufficient heat resistance. Furthermore, it was confirmed that the difference in the coefficient of thermal expansion between the waveguide pattern and the substrate was also small. Example 4 As a sublimable organometallic complex, Zr (AA) was used.
4 instead of In (AA) 3 and La (AA) respectively
3 , an optical waveguide device was manufactured in the same manner as in Example 2 except that Mg (AA) 2 and Th (AA) 4 were used.

【0060】作製した光導波路素子は、露光部と未露光
部とでの屈折率差が3%以上あり、伝送損失は波長67
0nmおよび1.3μmにおいて、いずれも0.1dB
/cm以下の良好な光伝送特性を示した。また、空気中
で450℃、5時間加熱後も特性にほとんど変化がなか
ったことから、十分な耐熱性を有していることがわかっ
た。さらに、導波路パターンと基板との熱膨張率の差も
小さいことが確認された。 (実施例5)昇華性有機金属錯体としてZr(AA)4
の代わりにAl(AA)3 を用いた以外は、前述の実施
例1と同様にして光導波路素子を作製した。
The produced optical waveguide device had a difference in refractive index between the exposed portion and the unexposed portion of 3% or more, and the transmission loss was 67 nm.
0.1 dB at 0 nm and 1.3 μm
/ Cm or less. In addition, since there was almost no change in the characteristics even after heating at 450 ° C. for 5 hours in air, it was found that the composition had sufficient heat resistance. Furthermore, it was confirmed that the difference in the coefficient of thermal expansion between the waveguide pattern and the substrate was also small. Example 5 Zr (AA) 4 as a sublimable organometallic complex
An optical waveguide device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that Al (AA) 3 was used instead of.

【0061】作製した光導波路素子は、露光部と未露光
部とでの屈折率差が1%以上あり、伝送損失は波長67
0nmおよび1.3μmにおいて、いずれも0.1dB
/cm以下の良好な光伝送特性を示した。また、空気中
で450℃、5時間加熱後も特性にほとんど変化がなか
ったことから、十分な耐熱性を有していることがわかっ
た。さらに、導波路パターンと基板との熱膨張率の差も
小さいことが確認された。 (実施例6)本実施例においては、膜厚方向の微細屈折
率分布パターンを形成した。
The manufactured optical waveguide device has a difference in refractive index between the exposed portion and the unexposed portion of 1% or more, and has a transmission loss of 67 nm.
0.1 dB at 0 nm and 1.3 μm
/ Cm or less. In addition, since there was almost no change in the characteristics even after heating at 450 ° C. for 5 hours in air, it was found that the composition had sufficient heat resistance. Furthermore, it was confirmed that the difference in the coefficient of thermal expansion between the waveguide pattern and the substrate was also small. (Embodiment 6) In this embodiment, a fine refractive index distribution pattern in the film thickness direction was formed.

【0062】昇華性有機金属錯体としてのAl(AA)
3 を、ケイ素系高分子化合物としてのポリジイソプロポ
キシシロキサンに対して10wt%の割合で混合し、こ
の混合物をトルエンに溶解してトルエン溶液を調製し
た。得られたトルエン溶液をガラス基板上にスピンコー
ティング法によって塗布し、100℃で1分程度加熱す
ることにより溶媒を除去して膜厚約5μmの感光層を作
製した。
Al (AA) as sublimable organometallic complex
3 was mixed with polydiisopropoxysiloxane as a silicon-based polymer compound at a ratio of 10 wt%, and this mixture was dissolved in toluene to prepare a toluene solution. The obtained toluene solution was applied on a glass substrate by a spin coating method, and the solvent was removed by heating at 100 ° C. for about 1 minute to form a photosensitive layer having a thickness of about 5 μm.

【0063】光源として波長266nmのレーザー光を
用い、2軸のビーム光をそれぞれ感光層の両面から基板
に対して入射角60°、ビーム光軸の交差角120°で
入射させて露光した。なお、照射スポット径は約100
μmとした。
A laser beam having a wavelength of 266 nm was used as a light source, and biaxial light beams were exposed to the substrate from both sides of the photosensitive layer at an incident angle of 60 ° and a crossing angle of the beam optical axis of 120 °. The irradiation spot diameter is about 100
μm.

【0064】露光後の感光層は、150°、10-2to
rrで1時間真空加熱乾燥した。真空加熱乾燥後、波長
300nmの紫外光で全面露光(照射量:1W/cm
2 )し、さらに450℃で30分間加熱した。
After the exposure, the photosensitive layer is exposed at 150 °, 10 −2 to
Vacuum heating and drying were performed at rr for 1 hour. After drying by heating under vacuum, the entire surface is exposed to ultraviolet light having a wavelength of 300 nm (irradiation amount: 1 W / cm
2 ) and further heated at 450 ° C. for 30 minutes.

【0065】得られた膜の照射部位におけるアルミニウ
ム元素のDepth ProfileをXPS測定によ
り測定した。その結果、照射部位の膜厚方向に周期的な
アルミニウム元素含有率の変化が観測され、感光層の膜
厚方向にも屈折率分布を形成できることがわかった。 (実施例7)本実施例においては、表面イメージング法
により微細パターンを形成した。
The depth profile of the aluminum element at the irradiation site of the obtained film was measured by XPS measurement. As a result, a periodic change in the aluminum element content was observed in the thickness direction of the irradiated portion, and it was found that a refractive index distribution could be formed also in the thickness direction of the photosensitive layer. (Embodiment 7) In this embodiment, a fine pattern was formed by a surface imaging method.

【0066】昇華性有機金属錯体としてのPt(AA)
2 を、ケイ素系高分子化合物としてのポリジイソプロポ
キシシロキサンに対して10wt%の割合で混合し、こ
の混合物をトルエンに溶解してトルエン溶液を調製し
た。
Pt (AA) as Sublimable Organometallic Complex
2 was mixed with polydiisopropoxysiloxane as a silicon-based polymer compound at a ratio of 10 wt%, and this mixture was dissolved in toluene to prepare a toluene solution.

【0067】一方、シリコン基板上に膜厚0.7μmの
架橋ノボラック樹脂膜を形成し、この樹脂膜上に前述の
トルエン溶液をスピンコーティング法によって塗布し、
100℃で1分程度加熱することにより溶媒を除去して
膜厚約0.1μmの感光層を作製した。
On the other hand, a crosslinked novolak resin film having a thickness of 0.7 μm is formed on a silicon substrate, and the above-mentioned toluene solution is applied on the resin film by spin coating.
The solvent was removed by heating at 100 ° C. for about 1 minute to produce a photosensitive layer having a thickness of about 0.1 μm.

【0068】作製した感光層に0.5μmのラインアン
ドスペースパターンのフォトマスクを用いて波長300
nmの紫外光を照射(照射量:1W/cm2 )して、潜
像を形成した。
Using a photomask having a line and space pattern of 0.5 μm, a wavelength of 300
The latent image was formed by irradiating ultraviolet light of nm (irradiation amount: 1 W / cm 2 ).

【0069】潜像が形成された感光層は、150℃、1
-2torrで1時間真空加熱乾燥してパターンを形成
した。このパターン形成した薄膜を塩素ガスを用いた反
応性イオンエッチングによりドライエッチング処理し
て、ノボラック樹脂膜を微細加工を行なった。その結
果、約0.5μmのラインアンドスペースでノボラック
樹脂膜をパターニングすることができた。 (実施例8)本実施例においては、微細金属配線パター
ンを形成した。
The photosensitive layer on which the latent image was formed was heated at 150.degree.
The pattern was formed by drying by heating under vacuum at 0 -2 torr for 1 hour. The patterned thin film was dry-etched by reactive ion etching using chlorine gas to finely process the novolak resin film. As a result, the novolak resin film could be patterned with a line and space of about 0.5 μm. (Embodiment 8) In this embodiment, a fine metal wiring pattern was formed.

【0070】昇華性有機金属錯体としてのPt(AA)
2 を、ケイ素系高分子化合物としてのポリジイソプロポ
キシシロキサンに対して10wt%の割合で混合し、こ
の混合物をトルエンに溶解してトルエン溶液を調製し
た。得られたトルエン溶液をガラス基板上にスピンコー
ティング法によって塗布し、100℃で1分程度加熱す
ることにより溶媒を除去して膜厚約1μmの感光層を作
製した。
Pt (AA) as Sublimable Organometallic Complex
2 was mixed with polydiisopropoxysiloxane as a silicon-based polymer compound at a ratio of 10 wt%, and this mixture was dissolved in toluene to prepare a toluene solution. The obtained toluene solution was applied on a glass substrate by a spin coating method, and the solvent was removed by heating at 100 ° C. for about 1 minute to produce a photosensitive layer having a thickness of about 1 μm.

【0071】作製した感光層に5μmのラインアンドス
ペースパターンのフォトマスクを用いて波長300nm
の紫外光を照射(照射量:1W/cm2 )して、潜像を
形成した。
Using a photomask having a line and space pattern of 5 μm, a wavelength of 300 nm was applied to the prepared photosensitive layer.
(Irradiation amount: 1 W / cm 2 ) to form a latent image.

【0072】潜像が形成された感光層は、150℃、1
-2torrで1時間真空加熱乾燥してパターンを形成
した。このパターン形成した薄膜を、ニッケル無電界メ
ッキ浴に浸漬して、Ptを含有したパターン部位に膜厚
1μmのニッケル薄膜を析出させたところ、良好なニッ
ケル電極パターンが形成された。 (実施例9)まず、ガラス基板上にシリカ微粒子(平均
粒子径約20nm)をスキージ印刷法によって厚さ1μ
mに塗布して多孔質膜を形成し、この多孔質膜にPt
(AA)2 を吸着させて感光層を形成した。こうして得
られた感光層を用いた以外は、前述の実施例8と同様に
してパターン形成を行ったところ、良好なニッケル電極
パターンが形成された。
The photosensitive layer having the latent image formed thereon was heated at 150.degree.
The pattern was formed by drying by heating under vacuum at 0 -2 torr for 1 hour. The pattern-formed thin film was immersed in a nickel electroless plating bath to deposit a 1 μm-thick nickel thin film on the pattern portion containing Pt. As a result, a good nickel electrode pattern was formed. Example 9 First, silica fine particles (average particle diameter of about 20 nm) were coated on a glass substrate to a thickness of 1 μm by a squeegee printing method.
m to form a porous film, and this porous film is coated with Pt
(AA) 2 was adsorbed to form a photosensitive layer. When a pattern was formed in the same manner as in Example 8 except that the thus obtained photosensitive layer was used, a good nickel electrode pattern was formed.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、伝
搬損失が小さく、耐熱性に優れた無機系の光導波路やフ
ォトニックバンド、干渉鏡などの屈折率分布を形成し得
る、金属酸化物薄膜パターンを簡便に形成する方法およ
びこれに用いられるパターン形成用組成物が提供され
る。
As described above, according to the present invention, a metal oxide which can form a refractive index distribution of an inorganic optical waveguide, a photonic band, an interference mirror, etc., having a small propagation loss and excellent heat resistance. Provided are a method for easily forming an object thin film pattern and a pattern forming composition used for the method.

【0074】本発明は、半導体微細加工プロセスに用い
られる表面イメージング法や金属配線パターン形成など
にも極めて好適に用いることができ、その工業的価値は
絶大である。
The present invention can be very suitably used for a surface imaging method used for a semiconductor fine processing process and for forming a metal wiring pattern, and the industrial value thereof is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のパターン形成方法の一例を模式的に表
わす工程断面図。
FIG. 1 is a process sectional view schematically showing an example of a pattern forming method of the present invention.

【図2】本発明のパターン形成方法の他の例を模式的に
表わす工程断面図。
FIG. 2 is a process sectional view schematically showing another example of the pattern forming method of the present invention.

【図3】本発明の方法により形成された金属配線パター
ンの一例を模式的に表わす断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a metal wiring pattern formed by the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基材 2…感光層 2a…露光部 2b…未露光部 3…マスク 4…露光光 5…昇華性有機金属錯体 6…被加工薄膜 7…プラズマ 9…金属配線パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2 ... Photosensitive layer 2a ... Exposed part 2b ... Unexposed part 3 ... Mask 4 ... Exposure light 5 ... Sublimable organometallic complex 6 ... Thin film to be processed 7 ... Plasma 9 ... Metal wiring pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早瀬 修二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2H025 AA10 AB14 AB16 AB17 AB20 AC01 AD01 CB32 CB33 CC20 FA12 FA14 FA28 2H047 AA03 EE02 EE04 EE05 EE21 EE22 EE24 GG05 2H096 AA25 AA26 BA01 BA20 EA02 FA01 HA27 HA30  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Shuji Hayase 1st address, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Toshiba R & D Center (reference) 2H025 AA10 AB14 AB16 AB17 AB20 AC01 AD01 CB32 CB33 CC20 FA12 FA14 FA28 2H047 AA03 EE02 EE04 EE05 EE21 EE22 EE24 GG05 2H096 AA25 AA26 BA01 BA20 EA02 FA01 HA27 HA30

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材上に、昇華性有機金属錯体とケイ素
系高分子化合物とを含む感光層を形成する工程、 前記感光層の所定の領域を選択的に露光して、薄膜パタ
ーンの潜像を形成する工程、および前記薄膜パターンの
潜像が形成された感光層を加熱乾燥して、未露光部の昇
華性有機金属錯体を除去する工程を具備する金属酸化物
薄膜のパターン形成方法。
A step of forming a photosensitive layer containing a sublimable organometallic complex and a silicon-based polymer compound on a substrate, selectively exposing a predetermined region of the photosensitive layer to a latent image of a thin film pattern; A method for forming a metal oxide thin film pattern, comprising: a step of forming an image; and a step of heating and drying the photosensitive layer on which the latent image of the thin film pattern is formed to remove an unexposed sublimable organometallic complex.
【請求項2】 前記昇華性有機金属錯体はアセチルアセ
トン錯体誘導体である請求項1に記載の金属酸化物薄膜
パターンの形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the sublimable organometallic complex is an acetylacetone complex derivative.
【請求項3】 昇華性有機金属錯体とケイ素系高分子化
合物とを含有する金属酸化物薄膜パターン形成用組成
物。
3. A composition for forming a metal oxide thin film pattern, comprising a sublimable organometallic complex and a silicon-based polymer compound.
【請求項4】 基材上に、昇華性有機金属錯体を含む感
光層を形成する工程、 前記感光層の所定の領域を選択的に露光して、薄膜パタ
ーンの潜像を形成する工程、 前記薄膜パターンの潜像が形成された感光層を加熱乾燥
して、未露光部の昇華性有機金属錯体を除去する工程、
および前記加熱乾燥後の感光層の露光部に金属を析出さ
せる工程を具備する金属微細パターンの形成方法。
4. A step of forming a photosensitive layer containing a sublimable organometallic complex on a substrate, a step of selectively exposing a predetermined region of the photosensitive layer to form a latent image of a thin film pattern, Heating and drying the photosensitive layer on which the latent image of the thin film pattern is formed, removing the sublimable organometallic complex in the unexposed portion,
And forming a metal fine pattern on the exposed portion of the photosensitive layer after the heating and drying.
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