JP2690378B2 - Method of forming fine pattern - Google Patents

Method of forming fine pattern

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子の製造工程における微細なスリ
ット状のパターンの形成方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a fine slit-shaped pattern in a semiconductor element manufacturing process.

(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、例えば本願の
出願人の出願にかかる特願昭63−232699号とし、既に提
案されたものがある。
(Prior Art) Conventionally, as a technology in such a field, there has been already proposed, for example, Japanese Patent Application No. 63-232699 filed by the applicant of the present application.

第2図はかかる従来の微細パターンの形成工程断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view of the conventional process of forming a fine pattern.

まず、第2図(a)に示すように、基体1上に物質層
2及びレジスト3を連続的に塗布した後、レジスト3に
幅0.5μm程度の逆テーパ形状のスリット4を光露光法
等によりパターニングする。
First, as shown in FIG. 2A, a material layer 2 and a resist 3 are continuously applied on a substrate 1, and then a reverse taper-shaped slit 4 having a width of about 0.5 μm is formed on the resist 3 by a light exposure method or the like. Patterning by.

このパターンを形成後、第2図(b)に示すように、
蒸着マスク材としてのAl膜5を基体1の垂直方向と、あ
る角度θをなす方向から真空蒸着する。すると、前記ス
ッリト4内にはスリット形成が予定される蒸着マスク材
の影部分6が現れる。
After forming this pattern, as shown in FIG.
The Al film 5 as a vapor deposition mask material is vacuum vapor-deposited from a direction forming an angle θ with the vertical direction of the substrate 1. Then, a shadow portion 6 of the vapor deposition mask material in which slits are to be formed appears in the slit 4.

そこで、第2図(c)に示すように、該蒸着マスク材
としてのAl膜5をマスクにして、異方性のエッチングを
行うことにより前記影部分6の前記物質層2にスリット
8を形成し、微細なパターンを形成する。
Therefore, as shown in FIG. 2C, a slit 8 is formed in the material layer 2 in the shadow portion 6 by performing anisotropic etching using the Al film 5 as the vapor deposition mask material as a mask. Then, a fine pattern is formed.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記した従来の微細パターンの形成方
法によれば、レジスト3のパターンの逆テーパ形状のス
リット4を制御することは難しく、テーパ角度が大きく
なってしまうと、Al膜5の予定された影部分6以外に、
スリットパターンの逆サイドにAl膜5で覆われない予定
されない他の影部分7が生じる。次に、物質層2を異方
性エッチングするが、完全に異方的にエッチングするこ
とは難しく、従って、影部分6以外の他の影部分7も同
時にエッチングされてしまうという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, according to the above-described conventional method of forming a fine pattern, it is difficult to control the slit 4 having the inverse taper shape of the pattern of the resist 3, and if the taper angle becomes large. , Other than the planned shadow portion 6 of the Al film 5,
On the opposite side of the slit pattern, another shadow portion 7 which is not planned to be covered with the Al film 5 is formed. Next, the material layer 2 is anisotropically etched, but it is difficult to completely anisotropically etch it. Therefore, there is a problem that the shadow portion 7 other than the shadow portion 6 is simultaneously etched.

また、より微細なパターンを形成するために、マスク
材としてのAl膜の蒸着角度θを小さくすると、やはりマ
スク材としてのAl膜で覆われない他の影部分が生じてし
まい、問題であった。
Further, if the vapor deposition angle θ of the Al film as the mask material is reduced in order to form a finer pattern, another shaded portion that is not covered with the Al film as the mask material also occurs, which is a problem. .

本発明は、上記問題点を除去し、マスク材を蒸着する
工程で、上記の他の影部分をなくするように異なる角度
で複数回蒸着することにより、再現性良く、微細パター
ンを形成することができる微細パターンの形成方法を提
供することを目的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned problems and forms a fine pattern with good reproducibility by depositing a mask material a plurality of times at different angles so as to eliminate the other shadowed portions in the step of depositing the mask material. It is an object of the present invention to provide a method for forming a fine pattern capable of achieving the above.

(課題を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために、半導体素子の
製造における微細なスリット状のパターンの形成方法に
おいて、基体上にスリット状の微細パターンを形成すべ
き物質層を形成する工程と、該物質層上にレジスト層を
形成する工程と、該レジスト層に逆テーパ形状のスリッ
トを形成し、前記物質層を選択露出する工程と、前記基
体に対して垂直より傾いた複数の角度に設定して予定さ
れる影部分を除いて前記物質層の全面を覆うようにそれ
ぞれ複数のマスク材を真空蒸着する工程と、前記複数の
マスク材をマスクにして前記物質層をドライエッチング
によって微細パターンを形成する工程とを施すようにし
たものである。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a material for forming a slit-shaped fine pattern on a substrate in a method for forming a fine slit-shaped pattern in the production of a semiconductor device. A step of forming a layer, a step of forming a resist layer on the substance layer, a step of forming an inverse taper-shaped slit in the resist layer and selectively exposing the substance layer, and a step of vertically exposing the substrate. A step of vacuum-depositing a plurality of mask materials so as to cover the entire surface of the material layer except for a shadow portion which is set at a plurality of inclined angles; and the material layer using the plurality of mask materials as a mask. And a step of forming a fine pattern by dry etching.

(作用) 本発明によれば、上記のように、微細パターンを形成
すべく所定の箇所以外の部分に影部分が現れても、異な
る角度で複数のマスク材を真空蒸着するようにしたの
で、その部分をマスク材で完全に塞ぐことができ、所望
の精度の高い微細パターンを形成することができる。
(Operation) According to the present invention, as described above, even if a shadow portion appears in a portion other than a predetermined portion in order to form a fine pattern, a plurality of mask materials are vacuum-deposited at different angles. That portion can be completely covered with a mask material, and a desired highly precise fine pattern can be formed.

(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例を示す微細パターンの形成工
程断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a fine pattern forming process showing an embodiment of the present invention.

まず、第1図(a)に示すように、基体11としての半
絶縁性ガリウム砒素基板上にODURレジスト(東京応化
製)12を4000Åの厚さに塗布した後、LMRレジスト(冨
士薬品製)13を、4000Åの厚さに塗布する。そして、遠
紫外線(Deep UV)コンタクト露光により、上端の開口
部の幅寸法が0.5μmの逆テーパ形状のスリット14をパ
ターニングする。該逆テーパとなったLMRレジストの角
の角度(ω)は約60゜である。
First, as shown in FIG. 1 (a), an ODUR resist (made by Tokyo Ohka) 12 is applied on a semi-insulating gallium arsenide substrate as a substrate 11 to a thickness of 4000 Å, and then an LMR resist (made by Fuji Chemical). Apply 13 to a thickness of 4000Å. Then, by deep UV contact exposure, the reverse taper-shaped slit 14 having a width dimension of the opening of the upper end of 0.5 μm is patterned. The angle (ω) of the angle of the inversely tapered LMR resist is about 60 °.

次に、第1図(b)に示すように、マスク材としての
Al膜15を電子ビーム蒸着法により、垂直方向に対して角
度θ(20゜)の斜め方向から3000Åの厚さに蒸着す
る。その結果、Al膜15の影部分16が現れると共に、その
影部分16の反対のすみに他の影部分17が現れる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), as a mask material,
The Al film 15 is vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method from an oblique direction at an angle θ 1 (20 °) with respect to the vertical direction to a thickness of 3000 Å. As a result, the shadow portion 16 of the Al film 15 appears, and another shadow portion 17 appears at the corner opposite to the shadow portion 16.

次に、第1図(c)に示すように、マスク材としての
Al膜18をやはり電子ビーム蒸着法により、垂直方向に対
して角度θ(70゜)の斜め方向から300Åの厚さに蒸
着する。その結果、Al膜15の影部分17上にもAl膜18が蒸
着される。
Next, as shown in FIG. 1 (c), as a mask material,
The Al film 18 is also vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method to a thickness of 300 Å from an oblique direction at an angle θ 2 (70 °) with respect to the vertical direction. As a result, the Al film 18 is also vapor-deposited on the shadow portion 17 of the Al film 15.

次いで、第1図(d)に示すように、LMRレジスト13
のパターンのエッジ部分のODURレジスト12を斜め蒸着し
たマスク材としてのAl膜15,18をマスクにして、RIE(Re
active Ion Etching)によるO2ドライエッチングによ
り、異方性の高い条件で垂直にエッチングを行う。
Then, as shown in FIG. 1 (d), the LMR resist 13
Using the Al films 15 and 18 as a mask material obtained by obliquely depositing the ODUR resist 12 at the edge of the pattern of RIE (Re
O 2 dry etching by active ion etching is performed vertically under conditions of high anisotropy.

以上の工程により、幅寸法約0.15μmのスリット19を
形成することができる。
Through the above steps, the slit 19 having a width dimension of about 0.15 μm can be formed.

この実施例においては、特にLMRレジスト13に逆テー
パ形状のスリット14を形成し、第1のマスク材15、第2
のマスク材18共に、Al膜としたのもので、LMRレジスト1
3の逆テーパ形状のシャープなエッジによる精度の高い
微細パターンを形成することができる。
In this embodiment, in particular, the LMR resist 13 is formed with an inversely tapered slit 14, and the first mask material 15 and the second mask material 15 are formed.
The mask material 18 of is made of Al film, and the LMR resist 1
It is possible to form a highly precise fine pattern by the sharp edge of the inverse taper shape of 3.

なお、上記実施例におけるODURレジスト12に代えて、
絶縁膜、例えばSiO2膜を用い、また、第1のマスク材15
と、第2のマスク材18としてのAl膜に代えて、ニッケル
やチタン或いはこれらの組合せをそれぞれ用いるように
してもよい。
Incidentally, instead of the ODUR resist 12 in the above embodiment,
An insulating film such as a SiO 2 film is used, and the first mask material 15
Instead of the Al film as the second mask material 18, nickel, titanium, or a combination thereof may be used.

第3図は本発明の他の実施例を示す微細パターンの形
成工程断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a fine pattern forming process showing another embodiment of the present invention.

まず、第3図(a)に示すように、基体11としての半
絶縁性ガリウム砒素基板上にODURレジスト12を塗布した
後、LMRレジスト13を塗布する。そして、遠紫外線コン
タクト露光により、上端の開口部が逆テーパ形状のスリ
ット14をパターニングする。この工程は第1図(a)の
工程と同様である。
First, as shown in FIG. 3A, an ODUR resist 12 is applied on a semi-insulating gallium arsenide substrate as a substrate 11, and then an LMR resist 13 is applied. Then, by deep UV contact exposure, the slit 14 having an inversely tapered opening at the upper end is patterned. This step is similar to the step shown in FIG.

次に、第3図(b)に示すように、マスク材としての
Al膜20を電子ビーム蒸着法により、垂直方向に対して角
度θの斜め方向から蒸着する。その結果、微細パター
ンの形成が予定される側とは反対側には影部分が生じな
いようにODURレジスト12の表面をAl膜20で覆い、微細パ
ターンの形成が予定される側にはかなり広い影部分21を
形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (b), as a mask material,
The Al film 20 is vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method from an oblique direction at an angle θ 3 with respect to the vertical direction. As a result, the surface of the ODUR resist 12 is covered with the Al film 20 so that no shadow portion is formed on the side opposite to the side where the fine pattern is to be formed, and the side where the fine pattern is to be formed is considerably wide. Form a shaded portion 21.

次に、第3図(c)に示すように、マスク材としての
Al膜22をやはり電子ビーム蒸着法により、垂直方向に対
して角度θの斜め方向から蒸着する。その結果、微細
パターンの形成が予定される側には所定の幅の影部分23
をつくり、その他の部分はAl膜20及び22で覆う。
Next, as shown in FIG. 3 (c), as a mask material,
The Al film 22 is also vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method from an oblique direction at an angle θ 4 with respect to the vertical direction. As a result, a shadow portion 23 of a predetermined width is formed on the side where the fine pattern is to be formed.
And the other portions are covered with Al films 20 and 22.

次いで、第3図(d)に示すように、LMRレジスト13
のパターンのエッジ部分のODURレジスト12を斜め蒸着し
たマスク材としてのAl膜20,22をマスクにして、RIEによ
るO2ドライエッチングにより、異方性の高い条件で垂直
にエッチングを行う。
Then, as shown in FIG. 3D, the LMR resist 13
Using the Al films 20 and 22 as a mask material in which the ODUR resist 12 at the edge portion of the pattern is obliquely vapor-deposited as a mask, O 2 dry etching by RIE is performed to perform vertical etching under conditions of high anisotropy.

以上の工程により、微細なスリット24を形成すること
ができる。
The fine slits 24 can be formed by the above steps.

第4図は本発明の更なる他の実施例を示す微細パター
ンの形成要部工程断面図である。
FIG. 4 is a process sectional view of a main part of a fine pattern showing still another embodiment of the present invention.

第4図(a)に示すように、LMRレジスト13の角の角
度(ω)がかなり小さくなるような場合には、まず、
所定の微細パターンを形成するために必要とされる影部
分30を設定するために、マスク材としてのAl膜31を電子
ビーム蒸着法により、垂直方向に対して角度θの斜め
方向から蒸着する。
As shown in FIG. 4A, when the angle (ω 0 ) of the LMR resist 13 is considerably small, first,
In order to set a shaded portion 30 required to form a predetermined fine pattern, an Al film 31 as a mask material is vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method from an oblique direction at an angle θ 5 with respect to the vertical direction. .

次に、第4図(b)に示すように、微細パターンを形
成する側とは反対側の隅部分を覆うために、マスク材と
してのAl膜32をやはり電子ビーム蒸着法により、垂直方
向に対して角度θの斜め方向から蒸着する。この蒸着
によってもなお影部分(隙間)33を生じる。
Next, as shown in FIG. 4 (b), in order to cover the corner portion on the side opposite to the side on which the fine pattern is formed, the Al film 32 as a mask material is also vertically formed by the electron beam evaporation method. On the other hand, vapor deposition is performed from an oblique direction with an angle θ 6 . A shadow portion (gap) 33 is still formed by this vapor deposition.

次いで、第4図(c)に示すように、この影部分(隙
間)33を覆うために、Al膜34を電子ビーム蒸着法によ
り、垂直方向に対して角度θの斜め方向から蒸着す
る。
Next, as shown in FIG. 4C, in order to cover this shadow portion (gap) 33, an Al film 34 is vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method from an oblique direction at an angle θ 7 with respect to the vertical direction.

このように構成することにより、所定の微細パターン
を形成するために必要とされる影部分を除いて完全に覆
うことができる。
With such a configuration, it is possible to completely cover except a shadow portion necessary for forming a predetermined fine pattern.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible based on the gist of the present invention.
They are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次の
ような効果を奏する。
(Effects of the Invention) As described in detail above, the present invention has the following effects.

微細パターンを形成すべき所定の箇所以外の部分に影
部分が現れても、その部分をマスク材で完全に塞ぐこと
ができるので、所望の精度の高い微細パターンを形成す
ることができる。
Even if a shadow portion appears in a portion other than the predetermined portion where the fine pattern is to be formed, that portion can be completely covered with the mask material, so that the desired fine pattern with high accuracy can be formed.

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

第1図は本発明の実施例を示す微細パターンの形成工程
断面図、第2図は従来の微細パターンの形成工程断面
図、第3図は本発明の他の実施例を示す微細パターンの
形成工程断面図、第4図は本発明の更なる他の実施例を
示す微細パターンの形成工程断面図である。 11……基体、12……ODURレジスト、13……LMRレジス
ト、14,19,24……スリット、15,18,20,22,31,32,34……
Al膜(マスク材)、16,21,23,30……影部分、17……他
の影部分、33……影部分(隙間)。
1 is a sectional view of a fine pattern forming process showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a conventional fine pattern forming process, and FIG. 3 is a fine pattern forming process of another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a process sectional view showing a fine pattern forming process showing still another embodiment of the present invention. 11 …… Substrate, 12 …… ODUR resist, 13 …… LMR resist, 14,19,24 …… Slit, 15,18,20,22,31,32,34 ……
Al film (mask material), 16,21,23,30 …… Shadow area, 17 …… Other shadow area, 33 …… Shadow area (gap).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体素子の製造における微細なスリット
状のパターンの形成方法において、 (a)基体上にスリット状の微細パターンを形成すべき
物質層を形成する工程と、 (b)該物質層上にレジスト層を形成する工程と、 (c)該レジスト層に逆テーパ形状のスリットを形成
し、前記物質層を選択露出する工程と、 (d)前記基体に対して垂直より傾いた複数の角度に設
定して予定される影部分を除いて前記物質層の全面を覆
うようにそれぞれ複数のマスク材を真空蒸着する工程
と、 (e)前記複数のマスク材をマスクにして前記物質層を
ドライエッチングによって微細パターンを形成する工程
とを有する微細パターンの形成方法。
1. A method of forming a fine slit-shaped pattern in the manufacture of a semiconductor device, comprising: (a) forming a material layer on which a slit-shaped fine pattern is to be formed, and (b) the material layer. A step of forming a resist layer thereon, (c) a step of forming an inverse taper-shaped slit in the resist layer to selectively expose the material layer, and (d) a plurality of tilts with respect to a vertical direction with respect to the substrate. A step of vacuum-depositing a plurality of mask materials so as to cover the entire surface of the material layer except for a shadow portion which is set at an angle, and (e) the material layer is formed by using the plurality of mask materials as a mask. Forming a fine pattern by dry etching.
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