JP3027633B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、個別半導体、
ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の高密度集積回路の製造の際のレジ
ストパターンの形成方法に関する。
ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の高密度集積回路の製造の際のレジ
ストパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路等の高性能化、高
集積度化への要求は一層増大している。そのため、従来
の紫外線を用いたフォトリソグラフィーに代わって、電
子線、軟Ｘ線、イオンビーム等を用いるリソグラフィー
により、超微細なパターン加工技術を確立する努力が払
われている。特にフォトマスクの製造においては、すで
に電子線リソグラフィーが工業的に実用化されており、
ウェーハ基板への電子線の直接描画も試みられている。
しかしながら、半導体集積回路等の製造コストの問題か
ら、フォトリソグラフィーによる微細パターン形成に努
力が払われ、その中で、現在、フォトマスクの改良とし
て位相シフトフォトマスクの開発が進められている。
集積度化への要求は一層増大している。そのため、従来
の紫外線を用いたフォトリソグラフィーに代わって、電
子線、軟Ｘ線、イオンビーム等を用いるリソグラフィー
により、超微細なパターン加工技術を確立する努力が払
われている。特にフォトマスクの製造においては、すで
に電子線リソグラフィーが工業的に実用化されており、
ウェーハ基板への電子線の直接描画も試みられている。
しかしながら、半導体集積回路等の製造コストの問題か
ら、フォトリソグラフィーによる微細パターン形成に努
力が払われ、その中で、現在、フォトマスクの改良とし
て位相シフトフォトマスクの開発が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相シ
フトフォトマスクには開発しなければならない課題が多
く、実用化には至っていない。
フトフォトマスクには開発しなければならない課題が多
く、実用化には至っていない。
【０００４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、位相シフトフォトマスク上の
位相シフターに相当するパターンを、半導体基板等に塗
布したレジストの上に形成することにより、通常のフォ
トリソグラフィーでは転写できない超微細なレジストパ
ターンを形成する方法を提供することである。
ものであり、その目的は、位相シフトフォトマスク上の
位相シフターに相当するパターンを、半導体基板等に塗
布したレジストの上に形成することにより、通常のフォ
トリソグラフィーでは転写できない超微細なレジストパ
ターンを形成する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するべ
く種々研究の結果、基板上へ２層のレジストを塗布し、
上層レジストをパターンニングした後に、可視光、紫外
線又はＸ線を用いて下層レジストを加工する際に、該上
層レジストパターンを可視光、紫外線又はＸ線の位相シ
フト層として利用することによって上記問題点を解決し
得ることを見い出して、本発明を完成したものである。
く種々研究の結果、基板上へ２層のレジストを塗布し、
上層レジストをパターンニングした後に、可視光、紫外
線又はＸ線を用いて下層レジストを加工する際に、該上
層レジストパターンを可視光、紫外線又はＸ線の位相シ
フト層として利用することによって上記問題点を解決し
得ることを見い出して、本発明を完成したものである。
【０００６】すなわち、本発明のレジストパターンの形
成方法は、基板上へ感光波長特性又は感光電離放射線特
性の異なる２種以上のレジストを順次塗布し、順次異な
る波長の光又は電離放射線を用いて各レジスト層を露光
し、パターニングして行くことを特徴とする方法であ
る。
成方法は、基板上へ感光波長特性又は感光電離放射線特
性の異なる２種以上のレジストを順次塗布し、順次異な
る波長の光又は電離放射線を用いて各レジスト層を露光
し、パターニングして行くことを特徴とする方法であ
る。
【０００７】この場合、基板上へ２層のレジストを塗布
し、上層レジストのパターニング後に、可視光、紫外線
又はＸ線を用いて該上層レジストパターンを介して下層
レジストを露光するようにし、その露光の際に、該上層
レジストパターンを該可視光、紫外線又はＸ線に対する
位相シフト層として利用し、該上層レジストパターンの
エッジ部の遮光効果により該下層レジストにパターンを
形成するようにするのが、最も典型的なレジストパター
ンの形成方法である。
し、上層レジストのパターニング後に、可視光、紫外線
又はＸ線を用いて該上層レジストパターンを介して下層
レジストを露光するようにし、その露光の際に、該上層
レジストパターンを該可視光、紫外線又はＸ線に対する
位相シフト層として利用し、該上層レジストパターンの
エッジ部の遮光効果により該下層レジストにパターンを
形成するようにするのが、最も典型的なレジストパター
ンの形成方法である。
【０００８】なお、この特定の可視光、紫外線又はＸ線
に対して、下層レジストは高感度のレジストを、上層レ
ジストは低感度のレジストをそれぞれ用いるのが望まし
く、場合によっては、上層レジストと下層レジストの間
に、金属、無機物もしくは有機物の中間層を介するよう
にするのが望ましい。
に対して、下層レジストは高感度のレジストを、上層レ
ジストは低感度のレジストをそれぞれ用いるのが望まし
く、場合によっては、上層レジストと下層レジストの間
に、金属、無機物もしくは有機物の中間層を介するよう
にするのが望ましい。
【０００９】
【作用】本発明においては、基板上のレジストパターン
形成において、基板上の下層レジストの上に、直接光転
写用位相シフターパターンを形成し、その位相シフター
パターンのエッジ部の遮光効果により下層レジストにパ
ターンを形成するようにすることにより、位相シフトフ
ォトマスクを用いずに、超微細なレジストパターンを形
成することができる。
形成において、基板上の下層レジストの上に、直接光転
写用位相シフターパターンを形成し、その位相シフター
パターンのエッジ部の遮光効果により下層レジストにパ
ターンを形成するようにすることにより、位相シフトフ
ォトマスクを用いずに、超微細なレジストパターンを形
成することができる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を説明する前に、本発明の方
法の基本となる位相シフト法の原理を簡単に説明する
と、空間的に直線（曲線の場合も同様）を境にして照射
光の位相が相互に１８０°又はその奇数倍異なるように
透明媒質に段差を設けて、その光を照射すると、その直
線に近接して後側に配置した感光層には、その直線に対
応する照射波長オーダより微細な未感光領域ができるの
で、超微細なレジストパターン等を形成することができ
るという方法である。本発明はこのような位相シフト法
を利用してレジストパターンを形成しようとするもので
ある。
法の基本となる位相シフト法の原理を簡単に説明する
と、空間的に直線（曲線の場合も同様）を境にして照射
光の位相が相互に１８０°又はその奇数倍異なるように
透明媒質に段差を設けて、その光を照射すると、その直
線に近接して後側に配置した感光層には、その直線に対
応する照射波長オーダより微細な未感光領域ができるの
で、超微細なレジストパターン等を形成することができ
るという方法である。本発明はこのような位相シフト法
を利用してレジストパターンを形成しようとするもので
ある。
【００１１】以下、本発明の実施例について、図面を参
照にして説明する。本発明のレジストパターンの形成方
法を利用して、ＧａＡｓウェーハ基板を用いたＨＥＭＴ
（高電子移動度トランジスタ、High Electoron Mobili
ty Transistor ）デバイスのゲートを以下の手順で作成
することにする。
照にして説明する。本発明のレジストパターンの形成方
法を利用して、ＧａＡｓウェーハ基板を用いたＨＥＭＴ
（高電子移動度トランジスタ、High Electoron Mobili
ty Transistor ）デバイスのゲートを以下の手順で作成
することにする。
【００１２】まず、図１（ａ）に示すように、半絶縁性
ＧａＡｓ基板１、高純度ＧａＡｓエピタキシャル層２、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３を順次成膜後、ソース、ドレイン
両電極金属（ＡｕＧｅ−Ａｕ）４、５を真空蒸着、形成
し、層２と層３の間に形成される２次元電子チャンネル
６とオーミック接触を得るために、合金化を行う。
ＧａＡｓ基板１、高純度ＧａＡｓエピタキシャル層２、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３を順次成膜後、ソース、ドレイン
両電極金属（ＡｕＧｅ−Ａｕ）４、５を真空蒸着、形成
し、層２と層３の間に形成される２次元電子チャンネル
６とオーミック接触を得るために、合金化を行う。
【００１３】次に、図１（ｂ）に示すように、その上に
スパッタリング法によりＡｌからなる０．３μｍ厚のゲ
ート金属層７を成膜する。
スパッタリング法によりＡｌからなる０．３μｍ厚のゲ
ート金属層７を成膜する。
【００１４】次に、図１（ｃ）に示すように、ノボラッ
ク樹脂を主成分とするｉ線レジスト（商品名：東京応化
（株）製ＴＳＭＲ−３６５ｉＢ）をスピン塗布し、それ
をホットプレートにて１１０℃で９０秒間プリベーキン
グし、膜厚０．７μｍの下層レジスト膜８を得た。次い
で、ノボラック樹脂を主成分とするｇ線レジスト（商品
名：東京応化（株）製ＯＦＰＲ−５０００）をスピン塗
布し、それをホットプレートにて１１０℃で９０秒間プ
リベークし、膜厚約０．４５μｍの上層レジスト膜９を
得た。この膜による位相遅れは、膜がない部分に比較し
て、ｉ線波長の２分の１（１８０°）に相当するもので
ある。
ク樹脂を主成分とするｉ線レジスト（商品名：東京応化
（株）製ＴＳＭＲ−３６５ｉＢ）をスピン塗布し、それ
をホットプレートにて１１０℃で９０秒間プリベーキン
グし、膜厚０．７μｍの下層レジスト膜８を得た。次い
で、ノボラック樹脂を主成分とするｇ線レジスト（商品
名：東京応化（株）製ＯＦＰＲ−５０００）をスピン塗
布し、それをホットプレートにて１１０℃で９０秒間プ
リベークし、膜厚約０．４５μｍの上層レジスト膜９を
得た。この膜による位相遅れは、膜がない部分に比較し
て、ｉ線波長の２分の１（１８０°）に相当するもので
ある。
【００１５】次に、図１（ｄ）に示すように、ゲート位
置を境にしてソース側（又は、ドレイン側）の上層レジ
スト膜９のみをｇ線ステッパにて露光し、アルカリ系現
像液（商品名：東京応化（株）製ＮＭＤ−Ｗ）にて現像
し、上層レジストパターン１０を得る。
置を境にしてソース側（又は、ドレイン側）の上層レジ
スト膜９のみをｇ線ステッパにて露光し、アルカリ系現
像液（商品名：東京応化（株）製ＮＭＤ−Ｗ）にて現像
し、上層レジストパターン１０を得る。
【００１６】次に、図１（ｅ）に示すように、フォトマ
スク１１を用いて、ｉ線ステッパによりソース電極４と
ドレイン電極５の間の下層レジスト膜８をｉ線１２で露
光すると、上層レジストパターン１０がｉ線１２に対す
る位相シフト層（位相シフター）として作用し、上層レ
ジストパターン１０のエッジ部は微細な遮光部となり、
また、フォトマスク１１のクロムパターンも遮光部とな
り、下層レジスト膜８のそれ以外の部分が感光され、ｉ
線１２による感光部分１３になる。
スク１１を用いて、ｉ線ステッパによりソース電極４と
ドレイン電極５の間の下層レジスト膜８をｉ線１２で露
光すると、上層レジストパターン１０がｉ線１２に対す
る位相シフト層（位相シフター）として作用し、上層レ
ジストパターン１０のエッジ部は微細な遮光部となり、
また、フォトマスク１１のクロムパターンも遮光部とな
り、下層レジスト膜８のそれ以外の部分が感光され、ｉ
線１２による感光部分１３になる。
【００１７】次いで、図１（ｆ）に示すように、全面に
ｇ線１４を照射し、アルカリ系現像液（商品名：東京応
化（株）製ＮＭＤ−Ｗ）にてｇ線で感光した上層レジス
トパターン部１５を現像除去し、同時に、下層レジスト
膜８のｉ線１２による感光部分１３を現像除去すること
により、図１（ｇ）に示すように、０．２μｍ幅のゲー
ト用レジストパターン１６が形成される。
ｇ線１４を照射し、アルカリ系現像液（商品名：東京応
化（株）製ＮＭＤ−Ｗ）にてｇ線で感光した上層レジス
トパターン部１５を現像除去し、同時に、下層レジスト
膜８のｉ線１２による感光部分１３を現像除去すること
により、図１（ｇ）に示すように、０．２μｍ幅のゲー
ト用レジストパターン１６が形成される。
【００１８】次に、図１（ｈ）に示すように、ゲート用
レジストパターン１６をマスクとして、反応性イオンエ
ッチング（Reactive Ion Etching）装置を用いてＳｉＣ
ｌ4 プラズマによりゲート金属層７をエッチング後、有
機溶剤にてレジストパターン１６を除去し、図１（ｉ）
に示すような０．２μｍ幅のゲート電極１７を形成する
ことができる。
レジストパターン１６をマスクとして、反応性イオンエ
ッチング（Reactive Ion Etching）装置を用いてＳｉＣ
ｌ4 プラズマによりゲート金属層７をエッチング後、有
機溶剤にてレジストパターン１６を除去し、図１（ｉ）
に示すような０．２μｍ幅のゲート電極１７を形成する
ことができる。
【００１９】以上、ｉ線レジストとｇ線レジストの２層
を用いて、位相シフト法によりＨＥＭＴの微細なゲート
用のレジストパターンを作成する本発明の実施例につい
て説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されず種
々の変形が可能である。例えば、位相シフト層を形成す
る上層レジストとして、ｇ線以外の可視光、紫外線、Ｘ
線、電子線、イオン線等に感光するレジストを用いるこ
とができる。また、下層レジストとしては、可干渉な可
視光、紫外線、Ｘ線に感光するのもであればよい。な
お、その原理上、上層レジストと下層レジストとは、感
光する波長又は電離放射線が相互に異なるものでなけれ
ばならない。また、上層レジストは、下層レジストが感
光する光又は電離放射線を透過する特性を備えていなけ
ればならない。
を用いて、位相シフト法によりＨＥＭＴの微細なゲート
用のレジストパターンを作成する本発明の実施例につい
て説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されず種
々の変形が可能である。例えば、位相シフト層を形成す
る上層レジストとして、ｇ線以外の可視光、紫外線、Ｘ
線、電子線、イオン線等に感光するレジストを用いるこ
とができる。また、下層レジストとしては、可干渉な可
視光、紫外線、Ｘ線に感光するのもであればよい。な
お、その原理上、上層レジストと下層レジストとは、感
光する波長又は電離放射線が相互に異なるものでなけれ
ばならない。また、上層レジストは、下層レジストが感
光する光又は電離放射線を透過する特性を備えていなけ
ればならない。
【００２０】ところで、レジストを２層重ねて塗布する
と、その層の間でレジストの混ざり合い（intermixing
）が生じ、形成されるレジストパターンの分解能が低
下する等の問題が生じることがある。これを防ぐには、
上層レジストと下層レジストの間に、金属、無機物もし
くは有機物の中間層を介するようにすればよい。
と、その層の間でレジストの混ざり合い（intermixing
）が生じ、形成されるレジストパターンの分解能が低
下する等の問題が生じることがある。これを防ぐには、
上層レジストと下層レジストの間に、金属、無機物もし
くは有機物の中間層を介するようにすればよい。
【００２１】以上の説明から明らかなように、本発明の
レジストパターンの形成方法によれば、基板上のレジス
トパターン形成において、基板上の下層レジストの上
に、直接光転写用位相シフターパターンを形成し、その
位相シフターパターンのエッジ部の遮光効果により下層
レジストにパターンを形成するようにすることにより、
位相シフトフォトマスクを用いずに、超微細なレジスト
パターンを形成することができる。
レジストパターンの形成方法によれば、基板上のレジス
トパターン形成において、基板上の下層レジストの上
に、直接光転写用位相シフターパターンを形成し、その
位相シフターパターンのエッジ部の遮光効果により下層
レジストにパターンを形成するようにすることにより、
位相シフトフォトマスクを用いずに、超微細なレジスト
パターンを形成することができる。
【００２２】なお、段差の大きな基板においても、下層
レジストによって表面を平坦化し、その上に上層レジス
トを塗布し、上層レジストを通常のフォトリソグラフィ
でパターンニングした後、焦点深度の余裕の大きな位相
シフト法で下層レジストパターンを形成することができ
るという利点もある。
レジストによって表面を平坦化し、その上に上層レジス
トを塗布し、上層レジストを通常のフォトリソグラフィ
でパターンニングした後、焦点深度の余裕の大きな位相
シフト法で下層レジストパターンを形成することができ
るという利点もある。
【図１Ａ】本発明によるレジストパターンの形成方法を
ＨＥＭＴデバイスのゲートパターン作成方法に適用した
場合の実施例のプロセスを示す断面図である。
ＨＥＭＴデバイスのゲートパターン作成方法に適用した
場合の実施例のプロセスを示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明によるレジストパターンの形成方法を
ＨＥＭＴデバイスのゲートパターン作成方法に適用した
場合の実施例のプロセスを示す断面図である。
ＨＥＭＴデバイスのゲートパターン作成方法に適用した
場合の実施例のプロセスを示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明によるレジストパターンの形成方法を
ＨＥＭＴデバイスのゲートパターン作成方法に適用した
場合の実施例のプロセスを示す断面図である。
ＨＥＭＴデバイスのゲートパターン作成方法に適用した
場合の実施例のプロセスを示す断面図である。
１…半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２…高純度ＧａＡｓエピタキシャル層 ３…ｎ型ＡｌＧａＡｓ層 ４…ソース電極 ５…ドレイン電極 ６…２次元電子チャンネル ７…ゲート金属層 ８…下層レジスト膜 ９…上層レジスト膜 １０…上層レジストパターン １１…フォトマスク １２…ｉ線 １３…ｉ線による感光部 １４…ｇ線 １５…ｇ線による感光部 １６…ゲート用レジストパターン １７…ゲート電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−21681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−47085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−198855（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−4262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−165651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/42
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上へ感光波長特性又は感光電離放射
線特性の異なる２種以上のレジストを順次塗布し、順次
異なる波長の光又は電離放射線を用いて各レジスト層を
露光し、パターニングして行くことを特徴とするレジス
トパターンの形成方法において、前記基板上へ２層のレ
ジストを塗布し、上層レジストのパターニング後に、可
視光、紫外線又はＸ線を用いて該上層レジストパターン
を介して下層レジストを露光するようにし、その露光の
際に、該上層レジストパターンを該可視光、紫外線又は
Ｘ線に対する位相シフト層として利用し、該上層レジス
トパターンのエッジ部の遮光効果により該下層レジスト
にパターンを形成するようにしたことを特徴とするレジ
ストパターンの形成方法。 - 【請求項２】 該可視光、紫外線又はＸ線に対して、下
層レジストは高感度のレジストを、上層レジストは低感
度のレジストをそれぞれ用いることを特徴とする請求項
１記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項３】 上層レジストをポジ型のレジストとした
ことを特徴とする請求項１又は２記載のレジストパター
ンの形成方法。 - 【請求項４】 上層レジストと下層レジストの間に、金
属、無機物もしくは有機物の中間層を介することを特徴
とする請求項１から３の何れか１項記載のレジストパタ
ーンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262277A JP3027633B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262277A JP3027633B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05119480A JPH05119480A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3027633B2 true JP3027633B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17373559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3262277A Expired - Fee Related JP3027633B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3027633B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP3262277A patent/JP3027633B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05119480A (ja) | 1993-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |