JP2004079707A - Manufacture method of miniaturized t-shape electrode - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線描画やSOR光露光等の高価なプロセスを用いることなく、微細T型電極を安価で高スループットに製造することができる微細T型電極の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
微細T型電極は、マイクロ波やミリ波帯等の高周波を利用する高度な通信分野における電界効果型トランジスタのゲート電極として用いられる。このような用途の場合、前記微細T型電極における根元部のゲート長が0.1μm以下であることが必要とされる。また、ゲート抵抗値を可能な限り低くしたいという要求から、前記微細T型電極においては、そのオーバーゲート部が前記根元部よりも大きく設計されるのが一般的である。
前記微細T型電極を製造する場合、積層レジストを用い、該積層レジストの下層に前記ゲート長の寸法を決める開口を、前記積層レジストの上層に前記オーバーゲート部の大きさを決める開口をそれぞれ形成することが従来より行われている。この場合、大きさの異なる開口が互いに別の層に形成された積層レジストを得るには、感度の異なる複数のレジスト材料が必要である。また、前記微細T型電極の製造にリフトオフ法を用いる場合には、リフトオフ容易性を確保する中間層用レジストを前記積層レジストに設ける必要がある。従来より、電子線レジストには感度の異なるものが多数あることから、また、前記微細T型電極における根元部のゲート長を0.1μm以下にする必要から、前記電子線レジストを前記積層レジストに用い、高コストな電子線描画を利用して微細T型電極を製造することが一般に行われてきた。しかしながら、この場合、安価かつ高スループットに前記微細T型電極を製造することができないという問題がある。
【0003】
そこで、前記問題を解決するために、前記電子線レジストのみならず、電子線描画よりもスループットに優れるフォトレジストを併用した多層レジストを用い、前記微細T型電極の製造に、光露光を一部用いるプロセスが提案されている。例えば、特開平7−153666号公報においては、図23(a)に示すように、基板20上に塗布形成された下層レジスト11に電子線描画により開口12を形成し、その上に上層レジスト14を塗布形成し、上層レジスト14と下層レジスト11とのミキシング層15を形成する。そして、図23(b)に示すように、紫外線16を上層レジスト14に露光することにより断面T字型のパターンを形成し、その後、図23(c)に示すように、T型ゲート電極を形成し、図23(d)に示すように、下層レジスト11等を除去することにより、微細なT型ゲート電極を製造することが開示されている。ここでは、T型ゲート電極18におけるオーバーゲート部分を光露光で形成し、下層レジスト11に電子線レジストを用い電子線描画により開口を形成することによりT型ゲート電極18における根元部分のゲート長を短くすることが提案されている。
しかし、この場合、0.1μm以下のゲート長を得るためには下層レジスト11に設ける開口12を電子線描画により形成しなければならず、高コストかつ低スループットであるという問題がある。
【0004】
一方、特開平11−307549号公報には、i線ステッパを用いて高スループットでかつEB露光並みに微細なパターニングを行うことにより、微細T型電極を形成することが開示されている。図24(a)に示すように、基板20上に、EB露光用レジスト膜23とバッファ膜24とi線露光用レジスト膜25とを順次、塗布形成し、その後、i線露光用レジスト膜25及びバッファ膜24に対しi線露光を行ってパターンニングを行い、第1の開口部25aを形成する。次に、図24(b)に示すように、i線露光用レジスト膜25をマスクとしてEB露光用レジスト膜23に対してドライエッチングを行なって、EB露光用レジスト膜23にi線露光用レジスト膜25のパターンが転写された第2の開口部23aを形成する。次に、図24(c)に示すように、EB露光用レジスト膜23の全面に、EB露光用レジスト膜23とミキシング層27を形成可能な化学増幅型の第3のレジスト膜26を塗布する。これにより、第2の開口部23aの壁面がミキシング層27に覆われて第2の開口部23aの開口幅が縮小される。その後、図24(d)に示すように、第3のレジスト膜26に対しi線露光を行ってパターンニングを行う。そして、電極を形成しレジスト膜を除去することにより、T型ゲート電極を得ることが開示されている。この場合、i線ステッパによる光露光のみを用い、電子線描画を行わない点で低コストが期待される。
しかしながら、i線露光用レジスト膜25の開口時と第3のレジスト膜26の開口時との2回にわたってi線ステッパを用いた露光を行わなくてはならず、スループット性の観点からは十分ではない。また、i線露光用レジスト膜25の開口は、0.4μm前後であり、第1の開口部23aも同程度の寸法となるが、この寸法から0.1μm以下までミキシング層27により開口を縮めるのは、寸法制御性が悪く困難であるという問題がある。また、T型形状を第3のレジスト膜26とミキシング層27との2層で形成しているため、0.1μm以下の微細T型ゲート電極の製造時におけるレジスト膜のリフトオフが容易でないという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、電子線描画やSOR光露光等の高価なプロセスを用いることなく、微細T型電極を安価で高スループットに製造することができる微細T型電極の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、T型ゲート電極形成面上に、少なくとも最上層に光に感応するフォトレジスト層を含む積層レジストを形成する積層レジスト形成工程と、該積層レジストに光を照射させて前記フォトレジスト層のみをパターニングし最上層開口を形成する最上層開口形成工程と、前記フォトレジスト層にレジストパターン厚肉化材料を塗付することにより該フォトレジスト層に形成された前記最上層開口の径を縮小させる最上層開口縮小工程と、前記フォトレジスト層に形成された前記最上層開口を該フォトレジスト層の下層に転写し、前記積層レジストを貫通させ、前記積層レジストの最下層における最下層開口を形成する最下層開口形成工程と、前記積層レジストの最下層における最下層開口の大きさを縮小させる最下層開口縮小工程と、前記積層レジストを貫通して形成された開口部にT型電極を形成するT型電極形成工程とを含むことを特徴とする微細T型電極の製造方法である。
前記積層レジスト形成工程において、T型ゲート電極形成面上に、少なくとも最上層に光に感応するフォトレジスト層を有する積層レジストが形成される。前記最上層開口形成工程において、前記フォトレジスト層にレジストパターン厚肉化材料が塗付され、該フォトレジスト層に形成された前記最上層開口の径が縮小される。前記最下層開口形成工程において、前記フォトレジスト層に形成された前記最上層開口が該フォトレジスト層の下層に転写され、前記積層レジストが貫通され、前記積層レジストの最下層における最下層開口が形成される。前記最下層開口縮小工程において、前記積層レジストの最下層における最下層開口の大きさが縮小される。前記T型電極形成工程において、前記積層レジストを貫通して形成された開口部にT型電極が形成される。以上により、ゲート長が0.1μm程度以下である微細T型電極が安価かつ高スループットに製造される。
【0007】
【発明の実施の形態】
(微細T型電極の製造方法)
本発明の微細T型電極の製造方法は、積層レジスト形成工程と、最上層開口形成工程と、最上層開口縮小工程と、最下層開口形成工程と、最下層開口縮小工程と、T型電極形成工程とを含み、更に必要に応じて適宜選択した工程を含む。
【0008】
−積層レジスト形成工程−
前記積層レジスト形成工程は、T型ゲート電極形成面上に、少なくとも最上層に光に感応するフォトレジスト層を有する積層レジストを形成する工程である。
【0009】
前記T型ゲート電極形成面としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種半導体装置におけるゲート電極形成面などが挙げられるが、これらの中でも、マイクロ波やミリ波帯等の高周波を利用する高度な通信分野における電界効果型トランジスタのゲート電極形成面が特に好適に挙げられる。
【0010】
前記積層レジストとしては、最上層に光に感応するフォトレジスト層を有すること以外は特に制限はなく、目的に応じてその積層数、レジストの種類、各層の厚み、開口径などを適宜選択することができる。
【0011】
前記フォトレジスト層(以下「最上層」と称することがある)を形成するフォトレジストとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、g線レジスト、i線レジスト、KrFレジスト、ArFレジスト、F2レジストなどが好適に挙げられ、これらの中でも、安価かつ高スループットに微細T型電極を製造する観点からは、i線レジストが好ましい。これらは、市販品を使用してもよい。
【0012】
前記積層レジストの層数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、(1)微細T型電極の根元部分を形成するための開口を形成するための最下層と、微細T型電極のオーバーゲート部を形成するための開口を形成するための上層と、前記最上層との3層構造、(2)前記最下層と、リフトオフ容易性を達成するための中間層と、前記上層と、前記最上層との4層構造(図1参照)、(3)前記最下層と、前記上層と、その直上に設けられたエッチング耐性に優れた絶縁層と、前記最上層との4層構造、(4)前記最下層と、リフトオフ容易性を達成するための中間層と、前記上層と、前記絶縁層と、前記最上層との5層構造(図2参照)、などが好適に挙げられる。
【0013】
前記積層レジストを構成する各層のレジストの材料としては、前記最上層がフォトレジストであること以外には特に制限はないが、該最上層の直下の層、好ましくは該最上層以外の層が、該最上層が感光する光に感応しない材料の中から適宜選択することができる。
【0014】
前記最下層の材料としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、光に感応しない材料が好ましく、前記レジストパターン厚肉化材料により厚肉化可能な材料がより好ましく、例えば、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)系レジストなどが好適に挙げられる。
【0015】
前記中間層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記微細T型電極のオーバーゲート部の効率的な形成の観点からは、サイドエッチング可能な材料であるのがより好ましく、例えば、ポリジメチルグルタルイミド(PMGI)を主成分とするレジストなどが好適に挙げられる。
【0016】
前記上層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光に感応しない材料が好ましく、例えば、ポリスチレン重合体とアクリル樹脂とを含有するポリスチレン重合体含有レジストなどが好適に挙げられる。
これらの材料としては、適宜、市販品を使用することができる。
【0017】
前記絶縁層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、プラズマCVD法により堆積形成可能であるのものが好ましく、具体的にはSiN、SiONなどが好適に挙げられる。前記積層レジスト中に該絶縁層が設けられていると、前記フォトレジスト層(最上層)のエッチング耐性が十分でない場合であっても、前記最上層開口の形状を維持することができる点で有利である。
【0018】
前記積層レジストを構成する各層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、T型電極製造に従来から用いられている厚み条件を採用することができる。
【0019】
−最上層開口形成工程−
前記最上層開口形成工程は、前記積層レジストに光を照射させて前記最上層のみをパターニングし最上層開口を形成する工程である。
【0020】
前記積層レジストに照射する光としては、特に制限はなく、前記積層レジストにおける最上層を形成するレジスト材の種類に応じて適宜選択することができるが、例えば、g線、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザーなどが挙げられ、これらの中でも紫外線が好ましく、安価かつ高スループットに微細T型電極を製造する観点からは、i線が特に好ましい。
光を照射する際の露光機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、i線ステッパなどが好適に挙げられる。また、前記最上層をパターニングする際には、フォトマスクなどを好適に使用することができる。
【0021】
前記積層レジストに形成する開口径としては、前記最上層においては、微細T型電極におけるゲート長を短くすること、i線等の露光を行うこと等を考慮すると、0.35〜0.50μm程度であるのが好ましい。
【0022】
前記最上層開口形成工程において、前記積層レジストに光を照射させることにより、前記フォトレジスト層(最上層)のみをパターニングし最上層開口を形成することができる。
【0023】
−最上層開口縮小工程−
前記最上層開口縮小工程は、前記フォトレジスト層(最上層)にレジストパターン厚肉化材料を塗付することにより該フォトレジスト層(最上層)に形成された前記最上層開口の径を縮小させる工程である。
【0024】
−−レジストパターン厚肉化材料−−
前記レジストパターン厚肉化材料は、樹脂と、架橋剤と、界面活性剤とを含有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、水溶性芳香族化合物、芳香族化合物を一部に有してなる樹脂、有機溶剤、その他の成分などを含有してなる。
【0025】
前記レジストパターン厚肉化材料は、水溶性乃至アルカリ可溶性である。
前記レジストパターン厚肉化材料の態様としては、水溶液状、コロイド液状、エマルジョン液状などの態様であってもよいが、水溶液状であるのが好ましい。
【0026】
前記樹脂としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、水溶性乃至アルカリ可溶性であるのが好ましく、架橋反応を生ずることが可能あるいは架橋反応を生じないが水溶性架橋剤と混合可能であるのがより好ましい。
【0027】
前記樹脂が水溶性樹脂である場合、該水溶性樹脂としては、25℃の水に対し0.1g以上溶解する水溶性を示すものが好ましい。
前記水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂などが挙げられる。
【0028】
前記樹脂がアルカリ可溶性である場合、該アルカリ可溶性樹脂としては、25℃の2.38%TMAH水溶液に対し、0.1g以上溶解するアルカリ可溶性を示すものが好ましい。
前記アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリp−ヒドロキシフェニルアクリラート、ポリp−ヒドロキシフェニルメタクリラート、これらの共重合体などが挙げられる。
【0029】
前記樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテートなどが好ましい。
【0030】
前記樹脂の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記架橋剤等の種類・含有量等により異なり一概に規定することができないが、目的に応じて適宜決定することができる。
【0031】
前記架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱又は酸によって架橋を生じる水溶性のものが好ましく、例えば、アミノ系架橋剤が好適に挙げられる。
前記アミノ系架橋剤としては、例えば、メラミン誘導体、ユリア誘導体、ウリル誘導体などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ユリア誘導体としては、例えば、尿素、アルコキシメチレン尿素、N−アルコキシメチレン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸、これらの誘導体などが挙げられる。
前記メラミン誘導体としては、例えば、アルコキシメチルメラミン、これらの誘導体などが挙げられる。
前記ウリル誘導体としては、例えば、ベンゾグアナミン、グリコールウリル、これらの誘導体などが挙げられる。
【0032】
前記架橋剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂の種類・含有量等により異なり一概に規定することができないが、目的に応じて適宜決定することができる。
【0033】
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属イオンを含有しない点で非イオン性界面活性剤が好ましい。
【0034】
前記非イオン性界面活性剤としては、アルコキシレート系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤、アミド系界面活性剤、アルコール系界面活性剤、及びエチレンジアミン系界面活性剤から選択されるものが好適に挙げられる。なお、これらの具体例としては、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第1級アルコールエトキシレート化合物、フェノールエトキシレート化合物、ノニルフェノールエトキシレート系、オクチルフェノールエトキシレート系、ラウリルアルコールエトキシレート系、オレイルアルコールエトキシレート系、脂肪酸エステル系、アミド系、天然アルコール系、エチレンジアミン系、第2級アルコールエトキシレート系などが挙げられる。
【0035】
前記カチオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルカチオン系界面活性剤、アミド型4級カチオン系界面活性剤、エステル型4級カチオン系界面活性剤などが挙げられる。
【0036】
前記両性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミンオキサイド系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤などが挙げられる。
【0037】
以上の界面活性剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて異なり一概に規定することはできないが、目的に応じて適宜選択することができる。
【0038】
前記レジストパターン厚肉化材料が水溶性芳香族化合物を含有していると、前記最上層開口のエッチング耐性を顕著に向上させることができる点で好ましい。
前記水溶性芳香族化合物としては、芳香族化合物であって水溶性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃の水100gに対し1g以上溶解する水溶性を示すものが好ましく、25℃の水100gに対し3g以上溶解する水溶性を示すものがより好ましく、25℃の水100gに対し5g以上溶解する水溶性を示すものが特に好ましい。
【0039】
前記水溶性芳香族化合物としては、例えば、ポリフェノール化合物、芳香族カルボン酸化合物、ナフタレン多価アルコール化合物、ベンゾフェノン化合物、フラボノイド化合物、ポルフィン、水溶性フェノキシ樹脂、芳香族含有水溶性色素、これらの誘導体、これらの配糖体、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0040】
前記ポリフェノール化合物及びその誘導体としては、例えば、カテキン、アントシアニジン(ペラルゴジン型(4’−ヒドロキシ),シアニジン型(3’,4’−ジヒドロキシ),デルフィニジン型(3’,4’,5’−トリヒドロキシ))、フラバン−3,4−ジオール、プロアントシアニジン、レゾルシン、レゾルシン[4]アレーン、ピロガロール、没食子酸、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【0041】
前記芳香族カルボン酸化合物及びその誘導体としては、例えば、サリチル酸、フタル酸、ジヒドロキシ安息香酸、タンニン、これらの誘導体又は配糖体、などが挙げられる。
【0042】
前記ナフタレン多価アルコール化合物及びその誘導体としては、例えば、ナフタレンジオール、ナフタレントリオール、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【0043】
前記ベンゾフェノン化合物及びその誘導体としては、例えば、アリザリンイエローA、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【0044】
前記フラボノイド化合物及びその誘導体としては、例えば、フラボン、イソフラボン、フラバノール、フラボノン、フラボノール、フラバン−3−オール、オーロン、カルコン、ジヒドロカルコン、ケルセチン、これらの誘導体又は配糖体などが挙げられる。
【0045】
前記水溶性芳香族化合物の中でも、水溶性に優れる点で、極性基を2以上有するものが好ましく、3個以上有するものがより好ましく、4個以上有するものが特に好ましい。
前記極性基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基などが挙げられる。
【0046】
前記水溶性芳香族化合物の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【0047】
前記レジストパターン厚肉化材料が芳香族化合物を一部に有してなる樹脂を含有していると、前記最上層開口のエッチング耐性を顕著に向上させることができる点で好ましい。
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、架橋反応を生ずることができるのが好ましく、例えば、ポリビニルアリールアセタール樹脂、ポリビニルアリールエーテル樹脂、ポリビニルアリールエステル樹脂、これらの誘導体などが好適に挙げられ、これらの中から選択される少なくとも1種であるのが好ましく、適度な水溶性乃至アルカリ可溶性を示す点でアセチル基を有するものがより好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0048】
前記ポリビニルアリールアセタール樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、β−レゾルシンアセタール、などが挙げられる。
前記ポリビニルアリールエーテル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、4−ヒドロキシベンジルエーテル、などが挙げられる。
前記ポリビニルアリールエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、安息香酸エステル、などが挙げられる。
【0049】
前記ポリビニルアリールアセタール樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、公知のポリビニルアセタール反応を利用した製造方法などが好適に挙げられる。該製造方法は、例えば、酸触媒下、ポリビニルアルコールと、該ポリビニルアルコールと化学量論的に必要とされる量のアルデヒドとをアセタール化反応させる方法であり、具体的には、USP5,169,897、同5,262,270、特開平5−78414号公報等に開示された方法が好適に挙げられる。
【0050】
前記ポリビニルアリールエーテル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、対応するビニルアリールエーテルモノマーとビニルアセテートとの共重合反応、塩基性触媒の存在下、ポリビニルアルコールとハロゲン化アルキル基を有する芳香族化合物とのエーテル化反応(Williamsonのエーテル合成反応)などが挙げられ、具体的には、特開2001−40086号公報、特開2001−181383号、特開平6−116194号公報等に開示された方法などが好適に挙げられる。
【0051】
前記ポリビニルアリールエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、対応するビニルアリールエステルモノマーとビニルアセテートとの共重合反応、塩基性触媒の存在下、ポリビニルアルコールと芳香族カルボン酸ハライド化合物とのエステル化反応などが挙げられる。
【0052】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単環性芳香族のベンゼン誘導体、ピリジン誘導体等、芳香族環が複数個連結した化合物(ナフタレン、アントラセン等の多環性芳香族)、などが好適に挙げられる。
【0053】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物は、例えば、水酸基、シアノ基、アルコキシル基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシアルキル基、スルホニル基、酸無水物基、ラクトン基、シアネート基、イソシアネート基、ケトン基等の官能基や糖誘導体を少なくとも1つ有するのが適当な水溶性の観点からは好適であり、水酸基、アミノ基、スルホニル基、カルボキシル基、及びこれらの誘導体による基から選択される官能基を少なくとも1つ有するのがより好ましい。
【0054】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物のモル含有率としては、エッチング耐性に影響がない限り特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、高いエッチング耐性を必要とする場合には5mol%以上であるのが好ましく、10mol%以上であるのがより好ましい。
なお、前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物のモル含有率は、例えば、NMR等を用いて測定することができる。
【0055】
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【0056】
前記有機溶剤は、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させることにより、該レジストパターン厚肉化材料における、前記樹脂、前記架橋剤等の溶解性を向上させることができる。
【0057】
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコール系有機溶剤、鎖状エステル系有機溶剤、環状エステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、鎖状エーテル系有機溶剤、環状エーテル系有機溶剤、などが挙げられる。
【0058】
前記アルコール系有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどが挙げられる。
前記鎖状エステル系有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)などが挙げられる。
前記環状エステル系有機溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン系有機溶剤などが挙げられる。
前記ケトン系有機溶剤としては、例えば、アセトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン系有機溶剤、などが挙げられる。
前記鎖状エーテル系有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、などが挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、などが挙げられる。
【0059】
これらの有機溶剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、厚肉化を精細に行うことができる点で、80〜200℃程度の沸点を有するものが好ましい。
【0060】
前記有機溶剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤、前記界面活性剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【0061】
前記その他の成分としては、本発明の効果を害しない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の各種添加剤、例えば、熱酸発生剤、アミン系、アミド系、アンモニウム塩素等に代表されるクエンチャーなどが挙げられる。
前記その他の成分の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
【0062】
前記レジストパターン厚肉化材料を前記最上層開口に塗布し架橋させると、該最上層開口が厚肉化され、該最上層開口上に表層が形成され、該最上層開口の径が縮小される。その結果、電子線描画等を使用することなく、前記最上層開口を形成する際に用いた露光装置の光源の露光限界を超えて、より微細な最上層開口が形成される。
【0063】
なお、このとき、前記最上層開口の厚肉化量、即ち前記最上層開口の径の縮小量は、前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度、塗布厚み、ベーク温度、ベーク時間等を適宜調節することにより、所望の範囲に制御することができる。
前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記レジストパターン厚肉化材料における水以外の成分の総含有量としては、前記最上層開口の厚肉化量、即ち前記最上層開口の径の縮小量の制御の観点からは、通常、1〜80質量%であり、5〜50質量%が好ましく、10〜20質量%がより好ましい。
【0064】
前記塗布後に現像処理を行うことができる。該現像処理を行うと、前記最上層との間でミキシング層を形成しなかった余分な前記レジストパターン厚肉化材料を除去することができる。
前記現像処理は、水現像であってもよいし、弱アルカリ水溶液による現像であってもよいが、低コストで効率的に現像処理を行うことができる点で水現像が好ましい。
【0065】
なお、前記レジストパターン厚肉化材料の塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の塗布方法の中から適宜選択することができ、例えば、スピンコート法などが好適に挙げられる。該スピンコート法の場合、その条件としては例えば、回転数が100〜10000rpm程度であり、800〜5000rpmが好ましく、時間が1秒〜10分程度であり、1秒〜90秒が好ましい。
前記塗布の際の塗布厚みとしては、通常、100〜10000Å程度であり、2000〜5000Å程度が好ましい。
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させずに、該レジストパターン厚肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
【0066】
前記塗布の際乃至その後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料をプリベーク(加温・乾燥)するのが、前記最上層と前記レジストパターン厚肉化材料との界面において該レジストパターン厚肉化材料の前記最上層へのミキシング(含浸)を効率良く生じさせることができる等の点で好ましい。
なお、前記プリベーク(加温・乾燥)の条件、方法等としては、前記最上層を軟化させない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、温度が40〜120℃程度であり、70〜100℃が好ましく、時間が10秒〜5分程度であり、40秒〜100秒が好ましい。
【0067】
また、前記プリベーク(加温・乾燥)の後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料を架橋ベーク(架橋反応)を行うのが、前記最上層とレジストパターン厚肉化材料との界面において前記ミキシング(含浸)した部分の架橋反応を効率的に進行させることができる等の点で好ましい。
なお、前記架橋ベーク(架橋反応)の条件、方法等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記プリベーク(加温・乾燥)よりも通常高い温度条件が採用される。前記架橋ベーク(架橋反応)の条件としては、例えば、温度が70〜150℃程度であり、90〜130℃が好ましく、時間が10秒〜5分程度であり、40秒〜100秒が好ましい。
【0068】
更に、前記架橋ベーク(架橋反応)の後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料に対し、現像処理を行うのが好ましい。この場合、塗布したレジストパターン厚肉化材料の内、前記最上層と架橋していない部分乃至架橋が弱い部分(水溶性の高い部分)を溶解除去し、厚肉化レジストパターンを現像する(得る)ことができる点で好ましい。
【0069】
−最下層開口形成工程−
前記最下層開口形成工程は、前記フォトレジスト層に形成された前記最上層開口を該フォトレジスト層の下層に転写し、前記積層レジストを貫通させ、前記積層レジストの最下層における最下層開口を形成する工程である。
【0070】
前記最上層開口を前記フォトレジスト層(最上層)の下層(前記上層、前記中間層、前記最下層等)に転写する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、エッチングなどが好適に挙げられる。
前記エッチングの方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ドライエッチング、プラズマアッシングなどが好適に挙げられるが、これらの中でもドライエッチングが好ましい。
前記エッチングの条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記エッチングに用いるガスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、酸素原子、フッ素原子及び塩素原子の少なくとも1種を分子内に含むエッチングガス、酸素プラズマなどが好適に挙げられる。
【0071】
なお、前記プラズマアッシングとしては、酸素プラズマアッシングが好適に挙げられ、前記上層がポリスチレン重合体含有レジストである場合に特に好適である。この場合、前記中間層は、露光・現像し、前記最下層も酸素プラズマアッシングするのが好ましい。
【0072】
前記最下層開口形成工程においては、前記最上層開口が形成された前記最上層がマスクとして機能し、該最上層における前記最上層開口から露出する、最上層以外の層(前記上層、前記中間層、前記最下層)がエッチングされて削除される。その結果、該最上層開口が、前記最上層以外の層に転写され、前記積層レジストが貫通され、最終的に、前記積層レジストの最下層において、最下層開口が形成される。なお、このとき、前記上層及び前記中間層はサイドエッチングされ、前記最上層開口よりも開口径が大きい。この上層及び中間層に形成された開口部がオーバーゲート部形成のための空間となる。
【0073】
なお、本発明においては、前記最下層開口形成工程の後、前記最下層開口縮小工程の前において、前記中間層の開口を該中間層可溶液を用いてサイドエッチングするサイドエッチング工程、前記最下層を熱処理することにより前記最下層開口にテーパ構造を形成する熱処理工程、などが含まれていてもよい。
なお、前記サイドエッチング工程を行うと、前期中間層がサイドエッチングされ、オーバーゲート部を形成するための空間を、前記積層レジストに形成された開口に確保することができる点で好ましい。
【0074】
−最下層開口縮小工程−
前記最下層開口縮小工程は、前記積層レジストの最下層における最下層開口の大きさを縮小させる工程である。
【0075】
前記最下層開口の大きさを縮小させる方法としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記レジストパターン厚肉化材料を前記最下層開口に塗付することによりその開口径を縮小させる方法、前記最下層開口を加熱させることによりその開口径を縮小させる方法などが挙げられ、これらの中でも、前記レジストパターン厚肉化材料を前記最下層開口に塗付することによりその開口径を縮小させる方法が好ましい。前記最下層開口を加熱させることによりその開口径を縮小させる方法は、前記最下層がポリメチルメタクリレート(PMMA)系レジストで形成されている場合に好適に採用することができる。
【0076】
前記最下層開口縮小工程においては、前記積層レジストの最下層における最下層開口が厚肉化され、その開口の大きさが縮小される。前記最下層開口縮小工程では、上述のレジストパターン厚肉化材料を好適に用いることができ、この場合には、前記最下層開口に該レジストパターン厚肉化材料が塗布され架橋されると、該最下層開口が厚肉化され、該最下層開口上に表層が形成され、該最下層開口の径(大きさ)が縮小される。その結果、電子線描画等を使用することなく、上述の最上層開口を形成する際に用いた露光装置の光源の露光限界を超えて、より微細な最下層開口が形成される。
【0077】
なお、このとき、前記最下層開口の厚肉化量、即ち前記最下層開口の径の縮小量は、前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度、塗布厚み、ベーク温度、ベーク時間等を適宜調節することにより、所望の範囲に制御することができる。
前記レジストパターン厚肉化材料の組成、組成比、配合量、濃度、粘度等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記レジストパターン厚肉化材料における水以外の成分の総含有量としては、前記最上層開口の厚肉化量、即ち前記最上層開口の径の縮小量の制御の観点からは、通常、1〜80質量%であり、5〜50質量%が好ましく、10〜20質量%がより好ましい。
【0078】
−T型電極形成工程−
前記T型電極形成工程は、前記積層レジストを貫通して形成された開口部にT型電極を形成する工程である。
前記T型電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、蒸着法などが好適に挙げられる。
前記蒸着法により蒸着させる金属材料としては、電極材料として公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、Ti、Pt、Auなどが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、これらの金属は、積層されて前記T型電極を形成してもよく、この場合、例えば、Ti、Pt、Auの積層膜により前記T型電極を形成する態様などが好適に挙げられる。
【0079】
また、前記T型電極形成後においては、前記積層レジストを除去することが必要であるが、該積層レジストの除去方法としては、例えば、リフトオフ法、エッチング法などが挙げられ、これらの中でもリフトオフ法が好適に挙げられる。これらの方法の条件等については、特に制限はなく、公知の条件等の中から適宜選択することができる。
【0080】
前記T型電極形成工程においては、前記積層レジストを貫通して形成された開口部に、T型電極が形成される。具体的には、前記最下層開口の部分で前記微細T型電極の根元部分が形成され、サイドエッチングされた前記中間層における開口部に、オーバーゲート部が形成されるための空間となる。そして、前記積層レジストが除去されて、微細T型電極が得られる。
【0081】
次に、本発明の微細T型電極の製造方法の具体的実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0082】
(第一の実施形態)
図1に示すように、微細T型電極の形成面1(ここでは半導体面)上に、PMMA系レジスト2(ポリメチルメタクリレート系レジスト)とPMGIレジスト3(ポリジメチルグルタルイミドを主成分とするレジスト)とポリスチレン重合体含有レジスト4(ポリスチレン重合体とアクリル樹脂とを含有する電子線レジスト)とi線レジスト5とを順次塗布することにより、積層レジストを形成した。以上が、前記積層レジスト形成工程である。なお、図2に示すように、ポリスチレン重合体含有レジスト4(ポリスチレン重合体とアクリル樹脂とを含有する電子線レジスト)とi線レジスト5との間に絶縁層30を設けてもよい。
【0083】
次に、図3に示すように、i線レジスト5上にi線6を選択的に照射し、フォトリソグラフィー法により微細T型電極を形成するための開口をパターニングした。すると、図4に示すように、i線レジスト5上に開口5aが形成された。開口5aの開口寸法(開口径)は、露光条件によっても変わるが、ここでは約0.35μm〜0.50μm程度であった。この開口5aが前記最上層開口である。以上が、前記最上層開口形成工程である。
【0084】
次に、レジストパターン厚肉化材料をi線レジスト5上に塗布し、前記プリベークを行うと、開口5aの界面でi線レジスト5と該レジストパターン厚肉化材料がミキシングし、ミキシング層7が形成される。その後、前記プリベークよりも温度の高い前記架橋ベークを行うと、ミキシング層7が架橋する。この状態で、水若しくはIPA、又は弱アルカリ水溶液を用いて現像すると、架橋したミキシング層7以外のレジストパターン厚肉化材料が溶解し除去された。その結果、図5に示すように、開口5aの開口寸法(開口径)が縮小された。以上が、前記最上層開口縮小工程である。
【0085】
前記前記最上層開口縮小工程において、前記レジストパターン厚肉化材料に含まれる前記樹脂、前記架橋剤等の種類、組成、組成比、配合量、濃度等を調整することにより、あるいは前記レジストパターン厚肉化材料の塗付条件を適宜変更することにより、あるいは塗付後に行うベークの温度や時間を調整することにより、前記ミキシング層の厚みや該ミキシング層における架橋度を変化させることができ、現像処理により溶解除去される前記レジストパターン厚肉化材料の量を変化させることができ、開口5aの開口寸法(開口径)の縮小を所望の程度に制御することができた。
具体的には、前記レジストパターン厚肉化材料として、ポリビニルアセタール(前記樹脂に相当)と、ウリル誘導体(前記架橋剤に相当)とを総含有量で5〜40重量%含有するものを用いたところ、初期の開口寸法(開口径)が0.5μmであった開口5aの開口寸法(開口径)が、0.07〜0.23μmの範囲で縮小された。
【0086】
次に、開口5aよりフッ素原子を含むエッチングガスを用いてドライエッチングを行ったところ、図6に示すように、開口5aから露出するポリスチレン重合体含有レジスト4及びその近傍がエッチングされ除去され、開口4aが形成された。このとき、ポリスチレン重合体含有レジスト4の層に形成された開口はテーパー構造をしていた。引き続きドライエッチングを行うと、図7に示すように、開口5aから露出するPMGIレジスト3の層がエッチングされ除去され、開口3aが形成された。更に引き続きドライエッチングを行うと、図8に示すように、開口5aから露出するPMMA系レジスト2の層がエッチングされ除去された。その結果、開口5aは、PMMA系レジスト2とPMGI3とポリスチレン重合体含有レジスト4とからなる多層レジストに順次転写され、開口2aが形成された。開口2aからは、微細T型電極の形成面1が一部露出している。そして、PMMA系レジスト2の層がエッチングされる間、ポリスチレン重合体含有レジスト4がサイドエッチングされるが、PMGI3及びその下方に位置するPMMA系レジスト2は、ほぼ垂直にエッチングされ除去された。PMMA系レジスト2の層の開口寸法(開口径)は、0.21〜0.37μmであった。以上が、前記最下層開口形成工程である。なお、図5から図8までに示す処理は、実際には連続的に行われる。
【0087】
続いて、微細T型電極におけるオーバーゲート部を形成するために、前記積層レジストにおける前記中間層であるPMGI3の層を、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等のPMGI可溶液を用いてサイドエッチング処理を行った。PMGI3の層のサイドエッチング量は、前記PMGI可溶液の処理時間を調整することにより容易に制御できる。このサイドエッチング処理の際、i線レジスト5も溶解するため、図9に示すように、PMGI3の層の開口寸法(開口径)が、PMMA系レジスト2及びポリスチレン重合体含有レジスト4の各層の開口寸法(開口径)よりも大きな形状となった。以上が、前記サイドエッチング工程である。
更に続けて、熱処理を行い、図10に示すように、PMMA系レジスト2の開口をテーパ構造にした。以上が、前記熱処理工程である。
【0088】
その後、PMMA系レジスト2の開口上にレジストパターン厚肉化材料8を塗布し、プリベークをした後、プリベークよりも温度の高い架橋ベークを行い、i線レジスト5の開口を縮小させた場合と同様にしたところ、図11に示すように、PMMA系レジスト2の開口2aの開口寸法(開口径)を縮小させることができた。以上が、前記最下層開口縮小工程である。
【0089】
次に、開口2aから露出する微細T型電極の形成面1に向けて電極材料の金属の蒸着を行うことにより、図12に示すように、微細T型電極10を形成した。このとき、ポリスチレン重合体含有レジスト4上にも前記電極材料の金属が蒸着された。そして、リフトオフ法により前記積層レジストを溶解剥離除去すると、図13に示すように、微細T型電極の形成面1上に微細T型電極10が形成された。以上が、前記T型電極形成工程である。
【0090】
前記最下層開口縮小工程において、前記レジストパターン厚肉化材料に含まれる前記樹脂、前記架橋剤等の種類、組成、組成比、配合量、濃度等を調整することにより、あるいは前記レジストパターン厚肉化材料の塗付条件を適宜変更することにより、あるいは塗付後に行うベークの温度や時間を調整することにより、前記ミキシング層の厚みや該ミキシング層における架橋度を変化させることができ、現像処理により溶解除去される前記レジストパターン厚肉化材料の量を変化させることができ、開口2aの開口寸法(開口径)の縮小を所望の程度に制御することができた。
具体的には、前記レジストパターン厚肉化材料として、ポリビニルアセタール(前記樹脂に相当)と、ウリル誘導体(前記架橋剤に相当)とを総含有量で10〜20重量%含有するものを用いたところ、初期の開口寸法(開口径)が0.10〜0.40μmであった開口2aの開口寸法(開口径)が、0.02〜0.20μmの範囲で縮小された。これにより、ゲート長を決定するPMMA系レジスト2の開口寸法(開口径)を0.1μm程度以下に形成することができた。
【0091】
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、前記最上層開口縮小工程までは前記第1の実施形態と同様にした。
次に、図5においてi線レジスト5の開口5aより酸素プラズマによるアッシングを行うと、図6に示すように、ポリスチレン重合体含有レジスト4に開口4aが形成された。次に、開口4aにエキシマキセノンランプによる紫外光を照射した。PMGI3は、紫外光が照射されると現像液への溶解度が大きくなるため、紫外光を照射した後、PMGI現像液を用いて処理すると、図7に示すように、PMGI3において開口3aが形成された。次に、PMGI3の開口3aより酸素プラズマによるアッシングを行うと、図8に示すように、PMMA系レジスト2において開口2aが形成された。以上が、前記最下層開口形成工程である。
第2の実施形態においては、前記最下層開口形成工程において、エッチングに酸素アッシャーを用いるので、前記第1の実施形態におけるドライエッチングよりも簡便かつ安価に最下層開口を形成することができる。
【0092】
続いて、前記積層レジストにおける前記中間層であるPMGI3を、水酸化テトラメチルアンモニウム(NMD−W)等のPMGI可溶液を用いてサイドエッチング処理を行ったところ、図9に示すように、PMGI3の層の開口寸法(開口径)が、PMMA系レジスト2及びポリスチレン重合体含有レジスト4の各層の開口寸法(開口径)よりも大きな形状となった。以上が、前記サイドエッチング工程である。
【0093】
前記最下層開口縮小工程、前記電極形成工程は、前記第1の実施形態と同様にして行い、図13に示すように、微細T型電極が形成された。
【0094】
(第3の形態)
第3の形態では、前記熱処理工程までは前記第1の実施形態と同様にして行った。そして、前記熱処理工程により、図14に示すように、PMMA系レジスト2の開口2aをテーパ構造とした。
PMMA系レジスト2の開口2aをテーパ構造とした後、更に熱処理を行うことにより、図15に示すように、PMMA系レジスト2の開口2aを縮小して、開口寸法(開口径)を縮小させた。以上が、前記最下層開口縮小工程である。この最下層開口縮小工程における熱処理条件は、前記熱処理工程において開口2aをテーパ構造とする時とは異なるが、処理温度、処理時間等を適宜調整することにより、PMMA系レジスト2の開口2aの縮小量を所望の値に制御することができる。
前記最下層開口縮小工程における熱処理で、熱処理時間を5〜7分間とし、熱処理温度を136〜141℃としたところ、開口2aの開口寸法(開口径)の縮小量が0超0.2μmの範囲で縮小された。これにより、ゲート長を決定するPMMA系レジスト2の開口寸法(開口径)を0.1μm程度以下に形成することができた。
【0095】
前記電極形成工程は、前記第1の実施形態と同様にして行い、図16及び図17に示すように、微細T型電極が形成された。
【0096】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0097】
(実施例1)
以下に示すように、前記積層レジスト形成工程を行った。即ち、図1に示すように、微細T型電極の形成面1であるGaAs基板上に、PMMA系レジスト2(日本ゼオン社製:ZEP−2000)を厚みが2600Åとなるように、PMGI3(MCC社製:PMGI−SF8)を厚みが5500Åとなるように、ポリスチレン重合体含有レジスト4(日本ゼオン社製:ZEP−520)を厚みが2700Åとなるように、i線レジスト5(住友化学社製:PFI−32)を厚みが8500Åとなるように、この順に塗布して積層レジストを形成した。
【0098】
次に、前記最上層開口形成工程を行った。即ち、図3に示すように、i線を用いたフォトリソグラフィー法により、i線6をi線レジスト5に選択的に露光(露光時間450msec.)し、図4に示すように、微細T型電極を形成するための開口5aを形成した。開口5aの寸法は、0.43μmであった。
【0099】
次に、前記最上層開口縮小工程を行った。まず、レジストパターン厚肉化材料を調製した。即ち、前記樹脂としてのポリビニルアセタール樹脂(積水化学社製、KW−3)16質量部と、前記架橋剤としてのテトラメトキシメチルグリコールウリル(積水化学社製)1〜1.5質量部と、前記界面活性剤としてのポリオキシエチレンモノアルキルエーテル系界面活性剤(旭電化社製、TN−80、非イオン性界面活性剤)0.06〜0.3質量部とを含有する。また、前記樹脂、前記架橋剤及び前記界面活性剤を除いた主溶剤成分として、純水(脱イオン水)とイソプロピルアルコールとの混合液(質量比が純水(脱イオン水):イソプロピルアルコール=98.6:0.4)を使用した。次に、図4に示すように、このレジストパターン厚肉化材料をスピンコート法により、3000rpm、60秒間塗布した後、プリベークを85℃、70秒間行い、図5に示すように、開口5aの表面でi線レジスト5と前記レジストパターン厚肉化材料とのミキシング層7を形成させた。その後、95℃、70秒間の架橋ベークを行い、ミキシング層7を架橋させた。そして、水を用いて60秒間現像処理することにより、架橋した部分以外のレジストパターン厚肉化材料を溶解除去させた。その結果、開口5aの開口寸法は、0.21μmであり、開口5aの開口寸法は0.22μm縮小された。
【0100】
次に、前記最下層開口工程を行った。開口5aよりSF6とCHF3との混合ガスによるドライエッチングを行った。ドライエッチングの条件は、圧力0.5Pa、エッチング膜厚狙いを1.3μmとした。そして、まず、図6に示すように、ポリスチレン重合体含有レジスト4に開口4aを形成した。開口4aはテーパー構造となった。ドライエッチングを続け、図7に示すように、PMGI3に開口3aを形成し、図8に示すように、PMMA系レジスト2に開口2aを形成した。開口2aの開口寸法は0.27μmであった。
【0101】
次に、前記サイドエッチング工程を行った。即ち、前記積層レジストにおける中間層としてのPMGI3の開口3aに、PMGI可溶液である水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(NMD−W)を40秒間処理させて、図9に示すように、開口3aのサイドエッチングを行った。開口3aのサイドエッチング量は、0.20μmであり、リフトオフを容易にするには十分な量であった。
【0102】
次に、前記熱処理工程を行った。前記積層レジストに、138℃、5分間の熱処理を行うことにより、図10に示すように、PMMA系レジスト2の開口2aをテーパ構造とした。
【0103】
次に、前記最下層開口縮小工程を行った。即ち、前記最上層開口縮小工程で用いた前記レジストパターン厚肉化材料を3000rpm、60秒間塗布し、ミキシング層8を形成し、プリベークを85℃、70秒間行った後、95℃、70秒間架橋ベークを行い前記最上層開口縮小工程における場合と同様にしてミキシング層8を架橋させた。そして、水を用いて60秒間の現像処理を行うことにより、架橋した部分以外のレジストパターン厚肉化材料を溶解除去させた。その結果、図11に示すように、開口2aが縮小され、開口2aの開口寸法は、0.11μmであった。開口2aの開口寸法の縮小量は、0.16μmであった。
【0104】
次に、前記電極形成工程を行った。即ち、図12に示すように、蒸着法(2×10−7Torr以下の真空チャンバ内での電子銃加熱方式又は抵抗加熱方式)により、Tiの厚みが10Å、Ptの厚みが300Å、Auの厚みが5000Åである電極を蒸着形成した。その後、リフトオフ法(N−メチル−2−ピロリジノン(東京応化社製)の75℃の湯せん液中に2時間浸漬する方法)により、前記積層レジストを除去し、図13に示すように、ゲート長が0.1μm程度の微細T型電極を形成した。
以上により、微細T型電極を製造した。
【0105】
(実施例2)
前記最上層開口縮小工程までは、実施例1と同様にした。
次に、前記最下層開口形成工程を行った。即ち、図5においてi線レジスト5の開口5aより酸素プラズマによるアッシングを300W、5分間行うと、図6に示すように、ポリスチレン重合体含有レジスト4に開口4aが形成された。次に、開口4aにエキシマキセノンランプによる紫外光を10秒間照射した。PMGI3は、紫外光が照射されると現像液への溶解度が大きくなるため、紫外光を照射した後、PMGI現像液としての水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(NMD−W)を用いて40秒間処理すると、図7に示すように、PMGI3において開口3aが形成された。次に、PMGI3の開口3aより酸素プラズマによるアッシングを300W、5分間行うと、図8に示すように、PMMA系レジスト2において開口2aが形成された。開口2aの開口寸法は、0.30μmであった。
【0106】
前記最下層開口縮小工程、前記電極形成工程は、前記第1の実施形態と同様にして行い、図13に示すように、ゲート長0.1μm程度の微細T型電極を形成した。
【0107】
(実施例3)
前記熱処理工程までは、実施例1と同様にした。
次に、前記最下層開口縮小工程を行った。即ち、図14に示すように、開口2aに141℃、7分間熱処理することにより、図15に示すように、開口寸法を縮小した。
前記電極形成工程は、前記第1の実施形態と同様にして行い、図13に示すように、ゲート長0.1μm程度の微細T型電極を形成した。
【0108】
(実施例4)
実施例4は、FETやHEMT等で汎用されているゲートリセス構造を有する素子に、本発明の微細T型電極の製造方法を用いて微細T型電極を形成したものである。
実施例1において、微細T型電極の形成面1であるGaAs基板の代わりに、図18に示すように、ショットキー層1aとしてのInAlAs、リセスを形成するキャップ層1bとして厚みが300ÅであるInGaAsをこの順に積層してなるものを微細T型電極の形成面1とした。そして、実施例1と同様にして前記最下層開口形成工程までを行った。
次に、前記熱処理工程を138℃、5分間行い、図18に示すように、PMMA系レジスト2の開口2aをテーパ構造とした。
【0109】
次に、PMMA系レジスト2の開口2aからリン酸系のエッチャントによりキャップ層1bであるInGaAsをエッチングすると、図19に示すように、ゲートリセス部開口1cを形成した。この時、PMMA系レジスト2の開口2aを0.25μm程度とすると、ゲートリセス部の開口の開口寸法は、0.30μm程度であった。
【0110】
次に、図20に示すように、実施例1で用いた上述のレジストパターン厚肉化材料を、開口2a及び前記ゲートリセス部の開口に、3000rpm、60秒間塗布してミキシング層8を形成し、プリベークを85℃、70秒間行い、その後、95℃、70秒の架橋ベークを行い、実施例1の前記最下層開口縮小工程におけるのと同様にしてミキシング層8を架橋させた。そして、実施例1における現像処理と同様に処理することにより、図20に示すように、PMMA系レジスト2の開口2aを縮小させた。開口2aの開口寸法は0.12μm程度であり、開口2aの縮小量は、0.19μmであった。
【0111】
次に、実施例1における前記電極形成工程と同様にして、図21に示すように、ゲートリセス内にゲート長0.1μm程度の微細T型電極10を形成した。実施例1におけるリフトオフと同様の処理により、図22に示す微細T型電極10を形成した。
【0112】
ここで、本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
(付記1) T型ゲート電極形成面上に、少なくとも最上層に光に感応するフォトレジスト層を含む積層レジストを形成する積層レジスト形成工程と、該積層レジストに光を照射させて前記フォトレジスト層のみをパターニングし最上層開口を形成する最上層開口形成工程と、前記フォトレジスト層にレジストパターン厚肉化材料を塗付することにより該フォトレジスト層に形成された前記最上層開口の径を縮小させる最上層開口縮小工程と、前記フォトレジスト層に形成された前記最上層開口を該フォトレジスト層の下層に転写し、前記積層レジストを貫通させ、前記積層レジストの最下層における最下層開口を形成する最下層開口形成工程と、前記積層レジストの最下層における最下層開口の大きさを縮小させる最下層開口縮小工程と、前記積層レジストを貫通して形成された開口部にT型電極を形成するT型電極形成工程とを含むことを特徴とする微細T型電極の製造方法。
(付記2) 最下層開口縮小工程が、露出する最下層の表面にレジストパターン厚肉化材料を塗付して該最下層に形成された最下層開口の径を縮小させることにより行われる付記1に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記3) 最下層開口縮小工程が、最下層を136〜141℃で加熱することにより行われ、該最下層がポリメチルメタクリレート系レジストで形成された付記1に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記4) 最下層開口形成工程が、エッチング処理により行われる付記1から3のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記5) エッチング処理がドライエッチングである付記4に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記6) エッチング処理が酸素プラズマによるアッシングを行うことを含む付記4に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記7) 最下層開口形成工程が、加熱処理を含み、該加熱処理により最下層開口をテーパー構造にする付記1から6のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記8) 積層レジストが、フォトレジスト層の直下に絶縁層を含む付記1から7のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記9) 絶縁層が、プラズマCVD法により堆積形成された付記8に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記10) 最下層が、レジストパターン厚肉化材料により厚肉化可能な材料で形成された付記1から9のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記11) 最下層が電子線レジストで形成された付記1から10のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記12) 最下層がポリメチルメタクリレート系レジストで形成された付記1から11のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記13) 最下層の直上の層がサイドエッチング可能である付記1から12のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記14) 最下層の直上の層がフォトレジストで形成された付記1から13のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記15) 最下層の直上の層がポリジメチルグルタルイミドを主成分とするレジストで形成された付記1から14のいずれかで形成された微細T型電極の製造方法。
(付記16) 最上層の直下の層が電子線レジストで形成された付記1から15のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記17) 最上層の直下の層がポリスチレン重合体含有レジストで形成された付記1から16のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記18) 積層レジストが4層からなり、最下層がポリメチルメタクリレート系レジストで形成され、該最下層の直上の層がポリジメチルグルタルイミドを主成分とするレジストで形成され、その上の層がポリスチレン重合体含有レジストで形成され、最上層が紫外線感光レジストで形成された付記1から17に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記19) T型電極形成工程が、蒸着法によりT型電極を形成した後、積層レジストの除去が行われる付記1から18のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記20) 積層レジストの除去がリフトオフ法により行われる付記19に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記21) レジストパターン厚肉化材料が、樹脂と、架橋剤と、界面活性剤とを含有する付記1から20のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記22) レジストパターン厚肉化材料が、水溶性乃至アルカリ可溶性である付記21に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記23) 界面活性剤が非イオン性界面活性剤である付記21又は22に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記24) 樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール及びポリビニルアセテートから選択される少なくとも1種である付記21から23のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記25) 架橋剤が、メラミン誘導体、ユリア誘導体及びウリル誘導体から選択される少なくとも1種である付記21から24のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記26) 水溶性芳香族化合物及び芳香族化合物を一部に有してなる樹脂から選択される少なくとも1種を含有する付記21から25のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記27) 水溶性芳香族化合物が、ポリフェノール化合物、芳香族カルボン酸化合物、ナフタレン多価アルコール化合物、ベンゾフェノン化合物、フラボノイド化合物、これらの誘導体及びこれらの配糖体から選択され、芳香族化合物を一部に有してなる樹脂が、ポリビニルアリールアセタール樹脂、ポリビニルアリールエーテル樹脂、及びポリビニルアリールエステル樹脂から選択される付記26に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記28) 有機溶剤を含む付記21から27のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
(付記29) 有機溶剤が、アルコール系溶剤、鎖状エステル系溶剤、環状エステル系溶剤、ケトン系溶剤、鎖状エーテル系溶剤、及び環状エーテル系溶剤から選択される少なくとも1種である付記28に記載の微細T型電極の製造方法。
(付記30) レジストパターン厚肉化材料における水以外の成分の総含有量が、1〜80質量%である付記21から29のいずれかに記載の微細T型電極の製造方法。
【0113】
【発明の効果】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、電子線描画やSOR光露光等の高価なプロセスを用いることなく、微細T型電極を安価で高スループットに製造することができる微細T型電極の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の微細T型電極の製造方法における積層レジスト形成工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図2】図2は、本発明の微細T型電極の製造方法における積層レジスト形成工程の他の一例を説明するための概略説明図である。
【図3】図3は、本発明の微細T型電極の製造方法における最上層開口形成工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図4】図4は、本発明の微細T型電極の製造方法における最上層開口形成工程により最上層開口が形成された状態の一例を説明するための概略説明図である。
【図5】図5は、本発明の微細T型電極の製造方法における最上層開口縮小工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図6】図6は、本発明の微細T型電極の製造方法における最下層開口形成工程の一例(その1)を説明するための概略説明図である。
【図7】図7は、本発明の微細T型電極の製造方法における最下層開口形成工程の一例(その2)を説明するための概略説明図である。
【図8】図8は、本発明の微細T型電極の製造方法における最下層開口形成工程の一例(その3)を説明するための概略説明図である。
【図9】図9は、本発明の微細T型電極の製造方法におけるサイドエッチング工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図10】図10は、本発明の微細T型電極の製造方法における熱処理工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図11】図11は、本発明の微細T型電極の製造方法における最下層開口縮小工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図12】図12は、本発明の微細T型電極の製造方法における電極形成工程の一例(その1)を説明するための概略説明図である。
【図13】図13は、本発明の微細T型電極の製造方法における電極形成工程の一例(その2)を説明するための概略説明図である。
【図14】図14は、本発明の微細T型電極の製造方法における熱処理工程の他の一例を説明するための概略説明図である。
【図15】図15は、本発明の微細T型電極の製造方法における最下層開口縮小工程の他の一例を説明するための概略説明図である。
【図16】図16は、本発明の微細T型電極の製造方法における電極形成工程の他の一例(その1)を説明するための概略説明図である。
【図17】図17は、本発明の微細T型電極の製造方法における電極形成工程の他の一例(その2)を説明するための概略説明図である。
【図18】図18は、ゲートリセス構造を有する素子にT型電極を形成する例であって、本発明の微細T型電極の製造方法における熱処理工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図19】図19は、ゲートリセス構造を有する素子にT型電極を形成する例であって、本発明の微細T型電極の製造方法におけるゲートリセス部を形成する工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図20】図20は、ゲートリセス構造を有する素子にT型電極を形成する例であって、本発明の微細T型電極の製造方法における最下層開口縮小工程の一例を説明するための概略説明図である。
【図21】図21は、ゲートリセス構造を有する素子にT型電極を形成する例であって、本発明の微細T型電極の製造方法における電極形成工程の一例(その1)を説明するための概略説明図である。
【図22】図22は、ゲートリセス構造を有する素子にT型電極を形成する例であって、本発明の微細T型電極の製造方法における電極形成工程の一例(その2)を説明するための概略説明図である。
【図23】図23は、従来におけるT型電極の製造方法の一例を説明するための概略説明図である。
【図24】図24は、従来におけるT型電極の製造方法の他の一例を説明するための概略説明図である。
【符号の説明】
1 微細T型電極の形成面
1a ショットキー層
1b キャップ層
1c 開口(ゲートリセス部開口)
2 PMMA系レジスト
2a 開口(最下層開口)
3 PMGI
3a 開口
4 ポリスチレン重合体含有レジスト
4a 開口
5 i線レジスト
5a 開口(最上層開口)
6 i線
7 ミキシング層
8 ミキシング層
9 電極材料層
10 微細T型電極
11 下層レジスト
12 開口
14 上層レジスト
15 ミキシング層
16 紫外線
18 T型ゲート電極
20 基板
23 EB露光用レジスト膜
23a 第2の開口部
24 バッファ膜
25 i線露光用レジスト膜
25a 第1の開口部
26 第3のレジスト膜
27 ミキシング層
30 絶縁層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a fine T-type electrode capable of manufacturing a fine T-type electrode at low cost and high throughput without using an expensive process such as electron beam drawing or SOR light exposure.
[0002]
[Prior art]
The fine T-type electrode is used as a gate electrode of a field-effect transistor in an advanced communication field using a high frequency such as a microwave or a millimeter wave band. In the case of such an application, it is necessary that the gate length at the root of the fine T-type electrode is 0.1 μm or less. In addition, in order to reduce the gate resistance as much as possible, the over-gate portion of the fine T-type electrode is generally designed to be larger than the root portion.
In the case of manufacturing the fine T-type electrode, using a laminated resist, an opening for determining the size of the gate length is formed below the laminated resist, and an opening for determining the size of the over gate portion is formed above the laminated resist. Has been done conventionally. In this case, a plurality of resist materials having different sensitivities are required to obtain a laminated resist in which openings having different sizes are formed in different layers. Further, when a lift-off method is used for manufacturing the fine T-type electrode, it is necessary to provide an intermediate layer resist for ensuring the ease of lift-off on the laminated resist. Conventionally, since there are many electron beam resists having different sensitivities, and since the gate length at the root of the fine T-type electrode needs to be 0.1 μm or less, the electron beam resist is used as the laminated resist. It has been generally practiced to manufacture a fine T-type electrode using high cost electron beam lithography. However, in this case, there is a problem that the fine T-shaped electrode cannot be manufactured at low cost and high throughput.
[0003]
Therefore, in order to solve the above problem, not only the electron beam resist but also a multi-layer resist combined with a photoresist having a higher throughput than electron beam drawing, and a part of light exposure is used for manufacturing the fine T-type electrode. The process used has been proposed. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-153666, as shown in FIG. 23A, an
However, in this case, in order to obtain a gate length of 0.1 μm or less, the
[0004]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-307549 discloses that a fine T-type electrode is formed by performing fine patterning using an i-line stepper at high throughput and at the same level as EB exposure. As shown in FIG. 24A, an EB exposure resist
However, it is necessary to perform the exposure using the i-line stepper twice, when the i-ray exposure resist
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. That is, the present invention provides a method of manufacturing a fine T-type electrode that can manufacture a fine T-type electrode at low cost and with high throughput without using an expensive process such as electron beam drawing or SOR light exposure. Aim.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a laminated resist forming step of forming a laminated resist including a light-sensitive photoresist layer on at least the uppermost layer on a T-type gate electrode forming surface, and irradiating the laminated resist with light to form the photoresist layer. Forming an uppermost opening by patterning only the uppermost opening, and reducing the diameter of the uppermost opening formed in the photoresist layer by applying a resist pattern thickening material to the photoresist layer. An uppermost layer opening reducing step of transferring the uppermost layer opening formed in the photoresist layer to a lower layer of the photoresist layer, penetrating the laminated resist, and forming a lowermost layer opening in the lowermost layer of the laminated resist. Forming a lowermost layer opening, and a lowermost layer opening reducing step of reducing the size of the lowermost layer opening in the lowermost layer of the laminated resist; A method for producing a fine T-shaped electrode, characterized in that the opening formed through the multi-layer resist comprises a T-type electrode forming step of forming a T-shaped electrode.
In the laminated resist forming step, a laminated resist having a light-sensitive photoresist layer on at least the uppermost layer is formed on the T-type gate electrode formation surface. In the uppermost layer opening forming step, a resist pattern thickening material is applied to the photoresist layer, and the diameter of the uppermost layer opening formed in the photoresist layer is reduced. In the lowermost layer opening forming step, the uppermost layer opening formed in the photoresist layer is transferred to a lower layer of the photoresist layer, the laminated resist is penetrated, and a lowermost layer opening in the lowermost layer of the laminated resist is formed. Is done. In the lowermost layer opening reducing step, the size of the lowermost layer opening in the lowermost layer of the laminated resist is reduced. In the T-type electrode forming step, a T-type electrode is formed in an opening formed through the laminated resist. As described above, a fine T-type electrode having a gate length of about 0.1 μm or less can be manufactured at low cost and high throughput.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Method of manufacturing fine T-shaped electrode)
The method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention includes a laminated resist forming step, an uppermost layer opening forming step, an uppermost layer opening reducing step, a lowermost layer opening forming step, a lowermost layer opening reducing step, a T-type electrode forming step. And a step appropriately selected as necessary.
[0008]
-Laminated resist formation process-
The step of forming a laminated resist is a step of forming a laminated resist having a light-sensitive photoresist layer on at least the uppermost layer on the surface on which the T-type gate electrode is formed.
[0009]
The T-type gate electrode formation surface is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a gate electrode formation surface in various semiconductor devices and the like. A gate electrode formation surface of a field-effect transistor in an advanced communication field using a high frequency such as a waveband is particularly preferably used.
[0010]
The laminated resist is not particularly limited except that it has a light-sensitive photoresist layer on the uppermost layer, and the number of layers, the type of resist, the thickness of each layer, the opening diameter, and the like are appropriately selected depending on the purpose. Can be.
[0011]
The photoresist for forming the photoresist layer (hereinafter sometimes referred to as the “top layer”) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a g-line resist and an i-line resist. , KrF resist, ArF resist, F2 resist, and the like. Among them, i-line resist is preferable from the viewpoint of manufacturing a fine T-type electrode at low cost and high throughput. These may use a commercial item.
[0012]
The number of layers of the laminated resist is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. (1) The number of layers for forming the opening for forming the root portion of the fine T-type electrode is the same as that of the lowermost layer. A three-layer structure including an upper layer for forming an overgate portion of the fine T-type electrode and the uppermost layer; (2) the lowermost layer and an intermediate layer for achieving lift-off easiness A four-layer structure of the upper layer and the uppermost layer (see FIG. 1); (3) the lowermost layer, the upper layer, an insulating layer having excellent etching resistance provided immediately above the uppermost layer, and the uppermost layer (4) a five-layer structure of the lowermost layer, an intermediate layer for achieving lift-off easiness, the upper layer, the insulating layer, and the uppermost layer (see FIG. 2), and the like. Are preferred.
[0013]
The material of the resist of each layer constituting the laminated resist is not particularly limited except that the uppermost layer is a photoresist, but a layer immediately below the uppermost layer, preferably a layer other than the uppermost layer, The material can be appropriately selected from materials which are insensitive to light to which the uppermost layer is exposed.
[0014]
The material of the lowermost layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.A material that is not sensitive to light is preferable, and a material that can be thickened by the resist pattern thickening material is more preferable. For example, a polymethyl methacrylate (PMMA) -based resist is preferably used.
[0015]
The material of the intermediate layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. From the viewpoint of efficient formation of the overgate portion of the fine T-type electrode, a material that can be side-etched is used. More preferably, for example, a resist containing polydimethylglutarimide (PMGI) as a main component is preferably used.
[0016]
The material of the upper layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.A material which is not sensitive to light is preferable, such as a polystyrene polymer-containing resist containing a polystyrene polymer and an acrylic resin. Are preferred.
Commercially available products can be appropriately used as these materials.
[0017]
The material of the insulating layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a material that can be deposited and formed by a plasma CVD method is preferable, and specifically, SiN, SiON, and the like are preferable. Preferred examples are given. Providing the insulating layer in the laminated resist is advantageous in that the shape of the uppermost layer opening can be maintained even when the etching resistance of the photoresist layer (uppermost layer) is not sufficient. It is.
[0018]
The thickness of each layer constituting the laminated resist is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Thickness conditions conventionally used for manufacturing a T-type electrode can be employed.
[0019]
-Top layer opening forming process-
The uppermost layer opening forming step is a step of irradiating the laminated resist with light and patterning only the uppermost layer to form an uppermost layer opening.
[0020]
The light applied to the laminated resist is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of the resist material forming the uppermost layer in the laminated resist. Examples thereof include g-line, i-line, and KrF excimer laser. , ArF excimer laser, F2 excimer laser and the like. Among them, ultraviolet rays are preferable, and from the viewpoint of producing a fine T-type electrode at low cost and high throughput, i-line is particularly preferable.
The exposure machine for irradiating light is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, an i-line stepper is preferably used. In patterning the uppermost layer, a photomask or the like can be suitably used.
[0021]
The diameter of the opening formed in the laminated resist is about 0.35 to 0.50 μm in consideration of, for example, shortening the gate length of the fine T-type electrode and performing exposure such as i-line in the uppermost layer. It is preferred that
[0022]
By irradiating the laminated resist with light in the uppermost layer opening forming step, only the photoresist layer (uppermost layer) can be patterned to form an uppermost layer opening.
[0023]
-Top layer opening reduction process-
In the uppermost layer opening reduction step, a diameter of the uppermost layer opening formed in the photoresist layer (uppermost layer) is reduced by applying a resist pattern thickening material to the photoresist layer (uppermost layer). It is a process.
[0024]
−−Resist pattern thickening material−−
The resist pattern thickening material contains a resin, a cross-linking agent, and a surfactant, and further includes a water-soluble aromatic compound and an aromatic compound which are appropriately selected as necessary. Resin, organic solvent, and other components.
[0025]
The resist pattern thickening material is water-soluble or alkali-soluble.
The resist pattern thickening material may be in the form of an aqueous solution, colloid liquid, emulsion liquid, or the like, but is preferably in the form of an aqueous solution.
[0026]
The resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, it is preferably water-soluble or alkali-soluble, and a water-soluble crosslinking agent which can or does not cause a crosslinking reaction More preferably, it can be mixed with.
[0027]
When the resin is a water-soluble resin, the water-soluble resin is preferably a water-soluble resin that dissolves in 0.1 g or more in water at 25 ° C.
As the water-soluble resin, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polyethylene oxide, styrene-maleic acid copolymer, polyvinylamine, polyallylamine, oxazoline group-containing water-soluble Resins, water-soluble melamine resins, water-soluble urea resins, alkyd resins, sulfonamide resins and the like.
[0028]
When the resin is alkali-soluble, the alkali-soluble resin is preferably a resin exhibiting alkali solubility of 0.1 g or more in 2.38% TMAH aqueous solution at 25 ° C.
Examples of the alkali-soluble resin include a novolak resin, a vinylphenol resin, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly p-hydroxyphenyl acrylate, poly p-hydroxyphenyl methacrylate, and a copolymer thereof.
[0029]
The resins may be used alone or in combination of two or more. Among them, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl acetate and the like are preferable.
[0030]
The content of the resin in the resist pattern thickening material varies depending on the type and content of the cross-linking agent and the like and cannot be specified unconditionally, but can be appropriately determined according to the purpose.
[0031]
The cross-linking agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, a water-soluble cross-linking agent that generates cross-linking by heat or acid is preferable, and an amino cross-linking agent is, for example, preferably.
Preferable examples of the amino-based crosslinking agent include melamine derivatives, urea derivatives, and uryl derivatives. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the urea derivative include urea, alkoxymethylene urea, N-alkoxymethylene urea, ethylene urea, ethylene urea carboxylic acid, and derivatives thereof.
Examples of the melamine derivative include alkoxymethylmelamine and derivatives thereof.
Examples of the uryl derivative include benzoguanamine, glycoluril, and derivatives thereof.
[0032]
The content of the cross-linking agent in the resist pattern thickening material varies depending on the type and content of the resin and cannot be unconditionally defined, but can be appropriately determined according to the purpose.
[0033]
The surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant. Can be These may be used alone or in combination of two or more. Among these, nonionic surfactants are preferred because they do not contain metal ions.
[0034]
As the nonionic surfactant, those selected from an alkoxylate surfactant, a fatty acid ester surfactant, an amide surfactant, an alcohol surfactant, and an ethylenediamine surfactant are preferably used. No. In addition, as these specific examples, a polyoxyethylene-polyoxypropylene condensate compound, a polyoxyalkylene alkyl ether compound, a polyoxyethylene alkyl ether compound, a polyoxyethylene derivative compound, a sorbitan fatty acid ester compound, a glycerin fatty acid ester compound, Primary alcohol ethoxylate compound, phenol ethoxylate compound, nonylphenol ethoxylate type, octylphenol ethoxylate type, lauryl alcohol ethoxylate type, oleyl alcohol ethoxylate type, fatty acid ester type, amide type, natural alcohol type, ethylenediamine type, Secondary alcohol ethoxylates and the like can be mentioned.
[0035]
The cationic surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an alkyl cation surfactant, an amide quaternary cation surfactant, and an ester quaternary cation surfactant. Surfactants and the like.
[0036]
The amphoteric surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an amine oxide-based surfactant and a betaine-based surfactant.
[0037]
The content of the above surfactant in the resist pattern thickening material varies depending on the type and content of the resin, the cross-linking agent, and the like, and cannot be specified unconditionally, but is appropriately determined according to the purpose. You can choose.
[0038]
It is preferable that the resist pattern thickening material contains a water-soluble aromatic compound because the etching resistance of the uppermost layer opening can be significantly improved.
The water-soluble aromatic compound is not particularly limited as long as it is an aromatic compound and shows water solubility, and can be appropriately selected according to the purpose. A water-soluble substance which dissolves at least 3 g in 100 g of water at 25 ° C. is more preferable, and a water-soluble substance which dissolves at least 5 g in 100 g of water at 25 ° C. is particularly preferable.
[0039]
Examples of the water-soluble aromatic compound include, for example, polyphenol compounds, aromatic carboxylic acid compounds, naphthalene polyhydric alcohol compounds, benzophenone compounds, flavonoid compounds, porphine, water-soluble phenoxy resins, aromatic-containing water-soluble dyes, derivatives thereof, These glycosides and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
[0040]
Examples of the polyphenol compound and derivatives thereof include catechin, anthocyanidin (pelargodine type (4′-hydroxy), cyanidin type (3 ′, 4′-dihydroxy), and delphinidin type (3 ′, 4 ′, 5′-trihydroxy). )), Flavan-3,4-diol, proanthocyanidin, resorcin, resorcin [4] arene, pyrogallol, gallic acid, derivatives or glycosides thereof.
[0041]
Examples of the aromatic carboxylic acid compound and its derivative include salicylic acid, phthalic acid, dihydroxybenzoic acid, tannin, derivatives and glycosides thereof.
[0042]
Examples of the naphthalene polyhydric alcohol compound and derivatives thereof include naphthalene diol, naphthalene triol, derivatives thereof, and glycosides.
[0043]
Examples of the benzophenone compound and its derivatives include alizarin yellow A, derivatives and glycosides thereof.
[0044]
Examples of the flavonoid compound and its derivative include flavone, isoflavone, flavanol, flavonone, flavonol, flavan-3-ol, auron, chalcone, dihydrochalcone, quercetin, and derivatives or glycosides thereof.
[0045]
Among the water-soluble aromatic compounds, those having two or more polar groups are preferable, those having three or more polar groups are more preferable, and those having four or more polar groups are particularly preferable in terms of excellent water solubility.
The polar group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, and a sulfonyl group.
[0046]
The content of the water-soluble aromatic compound in the resist pattern thickening material can be appropriately determined according to the type and content of the resin, the crosslinking agent, and the like.
[0047]
It is preferable that the resist pattern thickening material contains a resin partially containing an aromatic compound, since the etching resistance of the uppermost layer opening can be significantly improved.
The resin partially containing the aromatic compound is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. However, it is preferable that a crosslinking reaction can be caused, and for example, a polyvinyl aryl acetal resin , A polyvinyl aryl ether resin, a polyvinyl aryl ester resin, a derivative thereof, and the like, preferably at least one selected from these, and an acetyl group in terms of exhibiting appropriate water solubility to alkali solubility. Are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
[0048]
The polyvinyl aryl acetal resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include β-resorcin acetal.
The polyvinyl aryl ether resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include 4-hydroxybenzyl ether.
The polyvinyl aryl ester resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include benzoic acid esters.
[0049]
The method for producing the polyvinyl aryl acetal resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a production method utilizing a known polyvinyl acetal reaction is preferably exemplified. The production method is, for example, a method in which polyvinyl alcohol and an aldehyde in a stoichiometrically required amount are acetalized in the presence of an acid catalyst. Specifically, US Pat. 897, 5,262,270, and JP-A-5-78414.
[0050]
The method for producing the polyvinyl aryl ether resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a copolymerization reaction of a corresponding vinyl aryl ether monomer and vinyl acetate, and the presence of a basic catalyst. Examples thereof include an etherification reaction of polyvinyl alcohol with an aromatic compound having a halogenated alkyl group (a reaction of Williamson's ether synthesis), and specifically, JP-A-2001-40086 and JP-A-2001-181383. And the method disclosed in JP-A-6-116194.
[0051]
The method for producing the polyvinyl aryl ester resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a copolymerization reaction of a corresponding vinyl aryl ester monomer and vinyl acetate, and the presence of a basic catalyst. Examples of the reaction include an esterification reaction between polyvinyl alcohol and an aromatic carboxylic acid halide compound.
[0052]
The aromatic compound in the resin partially having the aromatic compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a monocyclic aromatic benzene derivative and a pyridine derivative. And compounds in which a plurality of aromatic rings are linked (polycyclic aromatics such as naphthalene and anthracene).
[0053]
The aromatic compound in the resin partially having the aromatic compound is, for example, a hydroxyl group, a cyano group, an alkoxyl group, a carboxyl group, an amino group, an amide group, an alkoxycarbonyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfonyl group, an acid It is preferable to have at least one functional group such as an anhydride group, a lactone group, a cyanate group, an isocyanate group, and a ketone group and at least one saccharide derivative from the viewpoint of appropriate water solubility, and a hydroxyl group, an amino group, a sulfonyl group, a carboxyl group More preferably, it has at least one functional group selected from groups and groups derived from these derivatives.
[0054]
The molar content of the aromatic compound in the resin partially having the aromatic compound is not particularly limited as long as it does not affect the etching resistance, and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Is required, it is preferably at least 5 mol%, more preferably at least 10 mol%.
The molar content of the aromatic compound in the resin partially containing the aromatic compound can be measured using, for example, NMR.
[0055]
The content of the resin having a part of the aromatic compound in the resist pattern thickening material can be appropriately determined according to the type and content of the resin, the crosslinking agent, and the like.
[0056]
By including the organic solvent in the resist pattern thickening material, the solubility of the resin, the crosslinking agent, and the like in the resist pattern thickening material can be improved.
[0057]
The organic solvent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include an alcohol-based organic solvent, a chain ester-based organic solvent, a cyclic ester-based organic solvent, a ketone-based organic solvent, and a chain ether. Organic solvents, cyclic ether organic solvents, and the like.
[0058]
Examples of the alcohol-based organic solvent include methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, and butyl alcohol.
Examples of the chain ester organic solvent include ethyl lactate and propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA).
Examples of the cyclic ester organic solvent include lactone organic solvents such as γ-butyrolactone.
Examples of the ketone-based organic solvent include ketone-based organic solvents such as acetone, cyclohexanone, and heptanone.
Examples of the chain ether organic solvent include ethylene glycol dimethyl ether.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran and dioxane.
[0059]
These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Among them, those having a boiling point of about 80 to 200 ° C. are preferable in that the thickness can be finely increased.
[0060]
The content of the organic solvent in the resist pattern thickening material can be appropriately determined according to the type and content of the resin, the crosslinking agent, the surfactant, and the like.
[0061]
The other components are not particularly limited as long as they do not impair the effects of the present invention, and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Various known additives, for example, thermal acid generators, amines, amides, A quencher represented by ammonium chlorine and the like can be mentioned.
The content of the other components in the resist pattern thickening material can be appropriately determined according to the type and content of the resin, the crosslinking agent, and the like.
[0062]
When the resist pattern thickening material is applied to the uppermost layer opening and crosslinked, the uppermost layer opening is thickened, a surface layer is formed on the uppermost layer opening, and the diameter of the uppermost layer opening is reduced. . As a result, a finer uppermost layer opening is formed without using electron beam drawing or the like, exceeding the exposure limit of the light source of the exposure apparatus used for forming the uppermost layer opening.
[0063]
At this time, the amount of thickening of the uppermost layer opening, that is, the amount of reduction of the diameter of the uppermost layer opening is the composition, composition ratio, compounding amount, concentration, viscosity, coating thickness, and coating thickness of the resist pattern thickening material. By appropriately adjusting the baking temperature, the baking time, and the like, the temperature can be controlled to a desired range.
The composition, composition ratio, compounding amount, concentration, viscosity, and the like of the resist pattern thickening material are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose.
As the total content of components other than water in the resist pattern thickening material, the thickness of the uppermost layer opening, that is, from the viewpoint of controlling the amount of reduction in the diameter of the uppermost layer opening, usually 1 to 80 mass%, preferably 5 to 50 mass%, more preferably 10 to 20 mass%.
[0064]
After the coating, a developing treatment can be performed. By performing the developing process, it is possible to remove the excess resist pattern thickening material which did not form a mixing layer with the uppermost layer.
The developing process may be a water developing process or a developing process using a weak alkaline aqueous solution. However, the water developing process is preferable because the developing process can be performed efficiently at low cost.
[0065]
The method for applying the resist pattern thickening material is not particularly limited, and can be appropriately selected from known application methods depending on the purpose. For example, a spin coating method is preferably used. . In the case of the spin coating method, the conditions are, for example, a rotation speed of about 100 to 10000 rpm, preferably 800 to 5000 rpm, a time of about 1 second to 10 minutes, and preferably 1 second to 90 seconds.
The coating thickness at the time of the coating is usually about 100 to 10000, preferably about 2000 to 5000.
At the time of the application, the surfactant may be separately applied before the resist pattern thickening material is applied without being contained in the resist pattern thickening material.
[0066]
Pre-baking (heating / drying) the applied resist pattern thickening material during or after the application is performed at the interface between the uppermost layer and the resist pattern thickening material. Mixing (impregnation) of the material into the uppermost layer is preferable in that it can be efficiently generated.
The conditions and method of the prebaking (heating / drying) are not particularly limited as long as the uppermost layer is not softened, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the temperature is 40 to 120 ° C. About 70 to 100 ° C., and the time is about 10 to 5 minutes, preferably 40 to 100 seconds.
[0067]
Further, after the pre-baking (heating and drying), the applied resist pattern thickening material is subjected to cross-linking baking (cross-linking reaction) at the interface between the uppermost layer and the resist pattern thickening material. This is preferable in that the cross-linking reaction of the mixed (impregnated) portion can proceed efficiently.
The conditions and method of the cross-linking baking (cross-linking reaction) are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. However, temperature conditions which are usually higher than those of the pre-baking (heating and drying) are employed. Is done. As conditions for the crosslinking baking (crosslinking reaction), for example, the temperature is about 70 to 150 ° C., preferably 90 to 130 ° C., and the time is about 10 to 5 minutes, and preferably 40 to 100 seconds.
[0068]
Further, after the crosslinking bake (crosslinking reaction), it is preferable to perform a development process on the applied resist pattern thickening material. In this case, a portion of the applied resist pattern thickening material that is not cross-linked to the uppermost layer or a portion where cross-linking is weak (highly water-soluble portion) is dissolved and removed, and the thickened resist pattern is developed (obtained). ) Is preferable.
[0069]
-Lowermost layer opening forming process-
The lowermost layer opening forming step transfers the uppermost layer opening formed in the photoresist layer to a lower layer of the photoresist layer, penetrates the laminated resist, and forms a lowermost layer opening in the lowermost layer of the laminated resist. This is the step of doing.
[0070]
The method of transferring the uppermost layer opening to the lower layer (the upper layer, the intermediate layer, the lowermost layer, etc.) of the photoresist layer (the uppermost layer) is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose. However, etching and the like are preferable.
The etching method is not particularly limited and may be appropriately selected from known methods according to the purpose. Examples thereof include dry etching and plasma ashing. Among these, dry etching is preferable. Is preferred.
The etching conditions are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
The gas used for the etching is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose; however, an etching gas containing at least one kind of oxygen atom, fluorine atom, and chlorine atom in the molecule, oxygen plasma, and the like are preferable. It is listed.
[0071]
The plasma ashing is preferably oxygen plasma ashing, and is particularly suitable when the upper layer is a polystyrene polymer-containing resist. In this case, the intermediate layer is preferably exposed and developed, and the lowermost layer is also preferably subjected to oxygen plasma ashing.
[0072]
In the lowermost layer opening forming step, the uppermost layer in which the uppermost layer opening is formed functions as a mask, and layers other than the uppermost layer (the upper layer and the intermediate layer) exposed from the uppermost layer opening in the uppermost layer , The lowermost layer) is etched away. As a result, the uppermost layer opening is transferred to a layer other than the uppermost layer, the multilayer resist is penetrated, and finally, a lowermost layer opening is formed in the lowermost layer of the multilayer resist. At this time, the upper layer and the intermediate layer are side-etched, and have a larger opening diameter than the uppermost layer opening. The openings formed in the upper layer and the intermediate layer serve as spaces for forming the overgate portion.
[0073]
In the present invention, after the lowermost layer opening forming step and before the lowermost layer opening reducing step, a side etching step of side-etching the opening of the intermediate layer using the intermediate layer soluble solution, A heat treatment step of forming a tapered structure in the lowermost layer opening by subjecting the heat treatment to a heat treatment.
The side etching step is preferable in that the intermediate layer is side-etched in the first stage, and a space for forming an overgate portion can be secured in an opening formed in the laminated resist.
[0074]
-Lowermost opening reduction process-
The lowermost opening reduction step is a step of reducing the size of the lowermost opening in the lowermost layer of the laminated resist.
[0075]
The method of reducing the size of the lowermost layer opening is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.For example, by applying the resist pattern thickening material to the lowermost layer opening, A method of reducing the opening diameter, a method of reducing the opening diameter by heating the lowermost opening, and the like, among these, by applying the resist pattern thickening material to the lowermost opening, A method of reducing the opening diameter is preferable. The method of reducing the opening diameter by heating the lowermost layer opening can be suitably employed when the lowermost layer is formed of a polymethyl methacrylate (PMMA) -based resist.
[0076]
In the lowermost layer opening reduction step, the lowermost layer opening in the lowermost layer of the multilayer resist is thickened, and the size of the opening is reduced. In the lowermost layer opening reducing step, the above-described resist pattern thickening material can be suitably used.In this case, when the resist pattern thickening material is applied to the lowermost layer opening and crosslinked, the The lowermost opening is made thicker, a surface layer is formed on the lowermost opening, and the diameter (size) of the lowermost opening is reduced. As a result, without using electron beam drawing or the like, a finer lower layer opening is formed that exceeds the exposure limit of the light source of the exposure apparatus used for forming the uppermost layer opening.
[0077]
At this time, the amount of thickening of the lowermost layer opening, that is, the amount of reduction of the diameter of the lowermost layer opening is the composition, composition ratio, blending amount, concentration, viscosity, coating thickness, and coating thickness of the resist pattern thickening material. By appropriately adjusting the baking temperature, the baking time, and the like, the temperature can be controlled to a desired range.
The composition, composition ratio, compounding amount, concentration, viscosity, and the like of the resist pattern thickening material are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose.
As the total content of components other than water in the resist pattern thickening material, the thickness of the uppermost layer opening, that is, from the viewpoint of controlling the amount of reduction in the diameter of the uppermost layer opening, usually 1 to 80 mass%, preferably 5 to 50 mass%, more preferably 10 to 20 mass%.
[0078]
-T-type electrode forming process-
The T-type electrode forming step is a step of forming a T-type electrode in an opening formed through the laminated resist.
The method for forming the T-type electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a vapor deposition method is preferably used.
The metal material to be deposited by the vapor deposition method can be appropriately selected from those known as electrode materials. For example, Ti, Pt, Au and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, these metals may be laminated to form the T-type electrode. In this case, for example, a mode in which the T-type electrode is formed by a laminated film of Ti, Pt, and Au is preferably exemplified.
[0079]
After the formation of the T-type electrode, it is necessary to remove the laminated resist. Examples of the method for removing the laminated resist include a lift-off method and an etching method. Are preferred. The conditions and the like of these methods are not particularly limited, and can be appropriately selected from known conditions and the like.
[0080]
In the T-type electrode forming step, a T-type electrode is formed in an opening formed through the laminated resist. Specifically, a root portion of the fine T-type electrode is formed at the lowermost layer opening, and the opening in the side-etched intermediate layer is a space for forming an overgate portion. Then, the laminated resist is removed to obtain a fine T-shaped electrode.
[0081]
Next, a specific embodiment of the method for manufacturing a fine T-type electrode of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0082]
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, a PMMA-based resist 2 (a polymethyl methacrylate-based resist) and a PMGI resist 3 (a resist mainly composed of polydimethylglutarimide) are formed on a formation surface 1 (here, a semiconductor surface) of a fine T-type electrode. ), A resist 4 containing a polystyrene polymer (an electron beam resist containing a polystyrene polymer and an acrylic resin) and an i-ray resist 5 were sequentially applied to form a laminated resist. The above is the laminated resist forming step. In addition, as shown in FIG. 2, an insulating
[0083]
Next, as shown in FIG. 3, an i-line 6 was selectively irradiated onto the i-line resist 5, and an opening for forming a fine T-type electrode was patterned by photolithography. Then, an
[0084]
Next, a resist pattern thickening material is applied on the i-line resist 5 and the pre-baking is performed. When the i-line resist 5 and the resist pattern thickening material are mixed at the interface of the
[0085]
In the uppermost layer opening reduction step, by adjusting the type, composition, composition ratio, blending amount, concentration, etc. of the resin and the cross-linking agent contained in the resist pattern thickening material, or the resist pattern thickness By appropriately changing the application conditions of the fleshy material, or by adjusting the temperature and time of baking performed after application, the thickness of the mixing layer and the degree of crosslinking in the mixing layer can be changed, The amount of the resist pattern thickening material to be dissolved and removed by the treatment can be changed, and the reduction of the opening size (opening diameter) of the
Specifically, as the resist pattern thickening material, a material containing 5 to 40% by weight in total of a polyvinyl acetal (corresponding to the resin) and a uryl derivative (corresponding to the crosslinking agent) was used. However, the opening size (opening diameter) of the
[0086]
Next, when dry etching was performed using an etching gas containing a fluorine atom through the
[0087]
Subsequently, in order to form an overgate portion in the fine T-type electrode, the PMGI3 layer as the intermediate layer in the laminated resist is subjected to side etching using a PMGI-soluble solution such as an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. Was. The amount of side etching of the PMGI3 layer can be easily controlled by adjusting the processing time of the PMGI soluble solution. In this side etching process, since the i-line resist 5 is also dissolved, as shown in FIG. 9, the opening dimension (opening diameter) of the layer of
Subsequently, heat treatment was performed to form an opening of the PMMA-based resist 2 into a tapered structure as shown in FIG. The above is the heat treatment step.
[0088]
After that, the resist
[0089]
Next, as shown in FIG. 12, the fine T-
[0090]
In the lowermost layer opening reduction step, by adjusting the type, composition, composition ratio, blending amount, concentration, etc. of the resin and the cross-linking agent contained in the resist pattern thickening material, or the resist pattern thickening The thickness of the mixing layer and the degree of crosslinking in the mixing layer can be changed by appropriately changing the application conditions of the coating material or by adjusting the temperature and time of baking performed after application, and As a result, the amount of the resist pattern thickening material to be dissolved and removed can be changed, and the reduction of the opening size (opening diameter) of the
Specifically, as the resist pattern thickening material, a material containing 10 to 20% by weight in total of a polyvinyl acetal (corresponding to the resin) and a uryl derivative (corresponding to the cross-linking agent) was used. However, the opening size (opening diameter) of the
[0091]
(Second embodiment)
In the second embodiment, the steps up to the uppermost layer opening reduction step are the same as those in the first embodiment.
Next, in FIG. 5, when ashing was performed by oxygen plasma from the
In the second embodiment, since the oxygen asher is used for the etching in the lowermost layer opening forming step, the lowermost layer opening can be formed more easily and at lower cost than the dry etching in the first embodiment.
[0092]
Subsequently, when the PMGI3 as the intermediate layer in the laminated resist was subjected to a side etching treatment using a PMGI-soluble solution such as tetramethylammonium hydroxide (NMD-W), as shown in FIG. The opening size (opening diameter) of each layer became larger than the opening size (opening diameter) of each layer of the PMMA-based resist 2 and the polystyrene polymer-containing resist 4. The above is the side etching process.
[0093]
The lowermost layer opening reducing step and the electrode forming step were performed in the same manner as in the first embodiment, and a fine T-type electrode was formed as shown in FIG.
[0094]
(Third form)
In the third embodiment, the heat treatment step was performed in the same manner as in the first embodiment. Then, the
After the
In the heat treatment in the lowermost layer opening reduction step, when the heat treatment time is 5 to 7 minutes and the heat treatment temperature is 136 to 141 ° C., the amount of reduction of the opening dimension (opening diameter) of the
[0095]
The electrode forming step was performed in the same manner as in the first embodiment, and a fine T-type electrode was formed as shown in FIGS.
[0096]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these examples.
[0097]
(Example 1)
As described below, the laminated resist forming step was performed. That is, as shown in FIG. 1, a PMMA-based resist 2 (ZEP-2000, manufactured by Zeon Corporation) is coated on a GaAs substrate, which is a forming
[0098]
Next, the uppermost layer opening forming step was performed. That is, as shown in FIG. 3, the i-line 6 is selectively exposed to the i-line resist 5 (exposure time 450 msec.) By the photolithography method using the i-line, and as shown in FIG. An
[0099]
Next, the uppermost layer opening reduction step was performed. First, a resist pattern thickening material was prepared. That is, 16 parts by mass of a polyvinyl acetal resin (KW-3, manufactured by Sekisui Chemical) as the resin, 1 to 1.5 parts by mass of tetramethoxymethyl glycoluril (manufactured by Sekisui Chemical) as the crosslinking agent, 0.06 to 0.3 parts by mass of a polyoxyethylene monoalkyl ether-based surfactant (TN-80, non-ionic surfactant, manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.) as a surfactant. As a main solvent component excluding the resin, the cross-linking agent, and the surfactant, a mixed solution of pure water (deionized water) and isopropyl alcohol (mass ratio of pure water (deionized water): isopropyl alcohol = 98.6: 0.4). Next, as shown in FIG. 4, this resist pattern thickening material is applied by a spin coating method at 3000 rpm for 60 seconds, and then pre-baked at 85 ° C. for 70 seconds, and as shown in FIG. On the surface, a
[0100]
Next, the lowermost layer opening step was performed. SF from opening 5a 6 And CHF 3 Dry etching was performed using a mixed gas of The dry etching conditions were a pressure of 0.5 Pa and an etching film thickness of 1.3 μm. Then, first, as shown in FIG. 6, an
[0101]
Next, the side etching step was performed. That is, the
[0102]
Next, the heat treatment step was performed. By subjecting the laminated resist to heat treatment at 138 ° C. for 5 minutes, the
[0103]
Next, the lowermost layer opening reduction step was performed. That is, the resist pattern thickening material used in the uppermost layer opening reduction step is applied at 3000 rpm for 60 seconds to form a
[0104]
Next, the electrode forming step was performed. That is, as shown in FIG. -7 Electrodes having a thickness of 10 °, a thickness of Pt of 300 °, and a thickness of Au of 5000 ° were formed by vapor deposition using an electron gun heating method or a resistance heating method in a vacuum chamber of Torr or less. Thereafter, the laminated resist was removed by a lift-off method (a method of immersing in a bath solution of N-methyl-2-pyrrolidinone (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) at 75 ° C. for 2 hours), and as shown in FIG. Formed a fine T-type electrode of about 0.1 μm.
Thus, a fine T-type electrode was manufactured.
[0105]
(Example 2)
The steps up to the step of reducing the uppermost layer opening were the same as those in Example 1.
Next, the lowermost layer opening forming step was performed. That is, in FIG. 5, when ashing with oxygen plasma was performed at 300 W for 5 minutes from the
[0106]
The lowermost opening reduction step and the electrode forming step were performed in the same manner as in the first embodiment, and a fine T-type electrode having a gate length of about 0.1 μm was formed as shown in FIG.
[0107]
(Example 3)
Up to the heat treatment step, the procedure was the same as in Example 1.
Next, the lowermost layer opening reduction step was performed. That is, as shown in FIG. 14, the
The electrode forming step was performed in the same manner as in the first embodiment, and a fine T-type electrode having a gate length of about 0.1 μm was formed as shown in FIG.
[0108]
(Example 4)
In the fourth embodiment, a fine T-type electrode is formed on a device having a gate recess structure commonly used in FETs, HEMTs and the like by using the method for manufacturing a fine T-type electrode of the present invention.
In Example 1, instead of the GaAs substrate that is the
Next, the heat treatment step was performed at 138 ° C. for 5 minutes, and the
[0109]
Next, when the InGaAs serving as the
[0110]
Next, as shown in FIG. 20, the above-mentioned resist pattern thickening material used in Example 1 was applied to the
[0111]
Next, as shown in FIG. 21, a fine T-
[0112]
Here, the preferred embodiments of the present invention are as follows.
(Supplementary Note 1) A laminated resist forming step of forming a laminated resist including a light-sensitive photoresist layer on at least the uppermost layer on a T-type gate electrode forming surface, and irradiating the laminated resist with light to form the photoresist layer Forming an uppermost opening by patterning only the uppermost opening, and reducing the diameter of the uppermost opening formed in the photoresist layer by applying a resist pattern thickening material to the photoresist layer. An uppermost layer opening reducing step of transferring the uppermost layer opening formed in the photoresist layer to a lower layer of the photoresist layer, penetrating the laminated resist, and forming a lowermost layer opening in the lowermost layer of the laminated resist. Forming a lowermost layer opening, and a lowermost layer opening reducing step of reducing the size of the lowermost layer opening in the lowermost layer of the laminated resist; Forming a T-type electrode in an opening formed through the laminated resist.
(Supplementary Note 2) The lowermost layer opening reduction step is performed by applying a resist pattern thickening material to the surface of the exposed lowermost layer to reduce the diameter of the lowermost layer opening formed in the lowermost layer. 3. The method for producing a fine T-type electrode according to
(Supplementary Note 3) The production of the fine T-type electrode according to
(Supplementary Note 4) The method for manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary note 5) The method for producing a fine T-type electrode according to
(Supplementary Note 6) The method for manufacturing a fine T-type electrode according to
(Supplementary note 7) The method for manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 8) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary note 9) The method for producing a fine T-type electrode according to
(Supplementary Note 10) The method for manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 11) The method of manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 12) The method of manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 13) The method for manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 14) The method for manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 15) The method of manufacturing a fine T-type electrode according to any of
(Supplementary Note 16) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 17) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 18) The laminated resist is composed of four layers, the lowermost layer is formed of a polymethyl methacrylate-based resist, the layer immediately above the lowermost layer is formed of a resist mainly composed of polydimethylglutarimide, and the
(Supplementary note 19) The method of manufacturing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 20) The method for producing a fine T-type electrode according to supplementary note 19, wherein the removal of the laminated resist is performed by a lift-off method.
(Supplementary Note 21) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary note 22) The method for producing a fine T-type electrode according to
(Supplementary Note 23) The method for producing a fine T-type electrode according to
(Supplementary note 24) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary note 25) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 26) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 27) The water-soluble aromatic compound is selected from a polyphenol compound, an aromatic carboxylic acid compound, a naphthalene polyhydric alcohol compound, a benzophenone compound, a flavonoid compound, a derivative thereof, and a glycoside thereof. 27. The method for producing a fine T-type electrode according to
(Supplementary Note 28) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
(Supplementary Note 29) The supplementary note 28, wherein the organic solvent is at least one selected from alcohol solvents, chain ester solvents, cyclic ester solvents, ketone solvents, chain ether solvents, and cyclic ether solvents. A method for producing a fine T-shaped electrode according to the above.
(Supplementary Note 30) The method for producing a fine T-type electrode according to any one of
[0113]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the conventional problem can be solved and the fine T-type electrode which can manufacture a fine T-type electrode at low cost and high throughput without using expensive processes, such as electron beam drawing and SOR light exposure. An electrode manufacturing method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view for explaining an example of a laminated resist forming step in the method for producing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view for explaining another example of a laminated resist forming step in the method for producing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic explanatory view for explaining an example of an uppermost layer opening forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic explanatory view for explaining an example of a state in which an uppermost layer opening is formed by an uppermost layer opening forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory view for explaining an example of an uppermost layer opening reduction step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic explanatory view for explaining an example (part 1) of a lowermost layer opening forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic explanatory view for explaining an example (part 2) of a lowermost layer opening forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic explanatory view for explaining an example (part 3) of the lowermost layer opening forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic explanatory view for explaining an example of a side etching step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic explanatory view for explaining an example of a heat treatment step in the method for producing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic explanatory view for explaining an example of a lowermost layer opening reduction step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic explanatory view for explaining an example (part 1) of an electrode forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 13 is a schematic explanatory view for explaining an example (part 2) of an electrode forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 14 is a schematic explanatory view for explaining another example of the heat treatment step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 15 is a schematic explanatory view for explaining another example of the lowermost layer opening reduction step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 16 is a schematic explanatory view for explaining another example (part 1) of an electrode forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 17 is a schematic explanatory view for explaining another example (part 2) of the electrode forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention.
FIG. 18 is an example in which a T-type electrode is formed on an element having a gate recess structure, and is a schematic explanatory view for explaining an example of a heat treatment step in the method for manufacturing a fine T-type electrode of the present invention. .
FIG. 19 is an example in which a T-type electrode is formed on an element having a gate recess structure, schematically illustrating a step of forming a gate recess in a method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention. FIG.
FIG. 20 is an example in which a T-type electrode is formed on an element having a gate recess structure, and is a schematic description for explaining an example of a lowermost layer opening reduction step in the method for manufacturing a fine T-type electrode according to the present invention. FIG.
FIG. 21 is an example in which a T-type electrode is formed on an element having a gate recess structure, for explaining an example (part 1) of an electrode forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode of the present invention. FIG.
FIG. 22 is an example in which a T-type electrode is formed on an element having a gate recess structure, for explaining an example (part 2) of an electrode forming step in the method for manufacturing a fine T-type electrode of the present invention. FIG.
FIG. 23 is a schematic explanatory view for explaining an example of a conventional method for manufacturing a T-type electrode.
FIG. 24 is a schematic explanatory view for explaining another example of a conventional method for manufacturing a T-type electrode.
[Explanation of symbols]
1. Forming surface of fine T-shaped electrode
1a Schottky layer
1b Cap layer
1c Opening (gate recess opening)
2 PMMA resist
2a Opening (lowest layer opening)
3 PMGI
3a opening
4 Resist containing polystyrene polymer
4a opening
5 i-line resist
5a Opening (top layer opening)
6 i-line
7 Mixing layer
8 Mixing layer
9 Electrode material layer
10 Fine T-shaped electrode
11 Lower layer resist
12 opening
14 Upper layer resist
15 Mixing layer
16 UV
18 T-type gate electrode
20 substrates
23 EB exposure resist film
23a second opening
24 Buffer film
25 i-line exposure resist film
25a first opening
26 Third resist film
27 Mixing layer
30 insulating layer
Claims (10)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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