JP3529671B2 - パターン形成方法およびこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に用いられるパターン形成方法およびこれを用いた半
導体装置に係り、特に、紫外光もしくは電子ビーム（Ｅ
Ｂ）露光によって、ポジ型の化学増幅型レジストに断面
が上部が狭いオーバーハング形状をした微細パターンを
形成するパターン形成方法およびこれを用いた半導体装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＡｓを始めとする化合物半導体デバ
イスでは、ショットキー逆方向耐圧を大きくするために
リセス幅を大きくとるワイドリセス構造、および雑音指
数（ＮＦ）を小さくするために短ゲート長化が要求され
ている。

【０００３】これらの要求を満足する方法として、従来
は、リセスエッチング用のエッチングマスクとなるレジ
ストのパターニングおよびゲート電極形成用のエッチン
グマスクとなるレジストのパターニングに際して、それ
ぞれ電子ビーム露光を行っている。

【０００４】このストレート型ゲート電極の形成方法を
以下に説明する。

【０００５】まず、表層部にバッファ・エピタキシャル
層、二次電子供給用エピタキシャル層、キャップ・エピ
ビタキシャル層が順次形成された化合物半導体基板上
に、ポジ型の第１の電子ビームレジストを塗布し、べー
キングを行う。次に、レジストに対してリセスエッチン
グ工程用のエッチングマスクとなるパターンを形成する
ための第１回目の電子ビーム露光を行う。現像、水洗、
乾操を行い、レジストに断面が逆テーパ形状をした開口
部を形成する。

【０００６】続いて、リセスエッチングを行うことによ
り、基板表面の一部に溝を形成する。

【０００７】第１の電子ビームレジストを除去した後、
リフトオフ用の第２の電子ビームレジストを塗布し、ベ
ーキングを行う。次に、このレジストに対してゲー卜電
極形成用のエッチングマスクとなるパターンを形成する
ための第２回目の電子ビーム露光を行う。現像、水洗、
乾燥を行い、レジストに断面が逆テーパ形状をした開口
部を形成する。

【０００８】次に、基板上全面にゲート電極用の金属配
線層を堆積する。この金属配線層のうちで前記開口部の
底面に堆積されている部分を残し、第２の電子ビームレ
ジストおよびその上の不要な金属配線層をリフトオフ法
により除去する。開口部の底面に堆積されている部分の
金属配線層がゲート電極となる。

【０００９】このように、電子ビーム露光によるレジス
トのバターニングをリセスエッチング工程とゲート電極
形成工程との２回に分けて行っているので、スループッ
トが非常に悪くなってしまう。また、２回の電子ビーム
露光による合わせずれにより、リセス溝とゲート電極と
の位置合わせを正確に制御することが難しい。

【００１０】一方、Ｔ型ゲート電極を形成する際のエッ
チングマスクとなるようなレジストパターンを形成する
従来の方法を以下に説明する。

【００１１】化合物半導体基板上にポジ型の第１の電子
ビームレジストを塗布し、ベーキングを行う。このレジ
ストに対して、電子ビームによる露光を行う。電子ビー
ム露光後のレジストを現像し、その一部に超微細な開口
部を形成する。

【００１２】この開口部を通して、リン酸系の液を用い
てリセスエッチングを行い、基板表面に溝を形成する。

【００１３】次に、基板上全面にＴ型ゲート電極下部形
成用の比較的高融点を持つ第１の金属配線層を推積す
る。

【００１４】さらに、その上にノボラック系のポジ型の
第２の電子ビームレジストを塗布し、べ−キングを行っ
た後、電子ビームによる露光を行う。電子ビーム露光後
の第２の電子ビームレジストを現像し、その一部に逆テ
ーパ形状を有する比較的大きな開口部を形成する。

【００１５】次に、基板上全面にＴ型ゲート電極上部形
成用の第２の金属配線層を堆積する。第２の金属配線層
のうちで開口部の底面に堆積されている部分を残し、第
２の電子ビームレジストおよびその上の不要な金属配線
層をリフトオフ法により除去する。底面に堆積されてい
る部分の金属配線層がＴ型ゲート電極の上部となる。

【００１６】続いて、第１の金属配線層の露出部に対し
てリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法等のドラ
イエッチング法によりエッチオフし、さらに、前記第１
のレジストをリフトオフする。第１の金属配線層の残っ
た部分がＴ型ゲート電極の下部となる。

【００１７】このように、Ｔ型ゲート電極形成用のエッ
チングマスクとなるレジストパターンを形成する時に、
Ｔ型ゲート電極下部形成用の電子ビームレジストに超微
細な開口部を形成する工程およびＴ型ゲート電極上部形
成用の電子ビームレジストに比較的大きな開口部を形成
する工程の２回に分けてそれぞれ電子ビームによる露光
を行っているので、スループットが悪くなる。また、Ｔ
型ゲート電極上部形成用の電子ビームレジストのパター
ン、すなわち上部レジストパターンを形成する際に、Ｔ
型ゲート電極下部形成用の電子ビームレジストのパター
ン、すなわち下部パターンに合わせる必要があり、この
パターン合わせの精度に応じて、Ｔ型ゲート電極の上部
と下部とのずれが生じてしまう。また、下部レジストパ
ターンの形成後、上部レジストパターン形成のための電
子ビームから下部レジストパターンを保護するために、
２層のレジスト間にストッパー層を挟む必要がある。こ
れに伴い、下部レジストのアウトガス対策が必要とな
り、プロセスが複雑になるおそれがある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
ストレート型ゲート電極の形成方法は、ワイドリセス構
造および短ゲート長パターンを形成するために、断面が
逆テーパ形状をした微細なレジストパターンを形成しよ
うとすると、２回の電子ビーム露光を必要とするので、
スループットが非常に悪くなり２回の電子ビーム露光に
よる合わせずれにより、リセス溝とゲート電極との位置
合わせを正確に制御することができないなどの問題があ
った。

【００１９】また、従来のＴ型ゲート電極の形成方法
は、Ｔ型ゲート電極形成用のエッチングマスクとなるレ
ジストパターンを形成する時に、２回の電子ビーム露光
を必要とするのでスループットが非常に悪くなり、２回
の電子ビーム露光による合わせずれによりＴ型ゲート電
極の上部と下部とのずれが生じてしまうなどの問題があ
った。

【００２０】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、断面が逆テーパ形状をした微細なレジストパ
ターンを１回のＵＶ光による露光もしくは電子ビームに
よる描画で形成し得るパターン形成方法およびこれを用
いた半導体装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明は請求項１の発明として、 （ａ）化合物半導体基板の一主面上にポジ型の化学増幅
形レジスト膜を形成する工程と、 （ｂ）前記レジスト膜に１５０ｎｍ〜５００ｎｍのＵＶ
光で露光、および／もしくは電子線で描画によってパタ
ーン露光を行う工程と、 （ｃ）前記レジスト膜を現像することにより開口部が底
部に比較して大きな逆テーパー形状のパターンを形成す
る工程と、（ｄ）前記パターンを形成することにより露出した部分
の前記基板を、下記組成を有するエッチング液を用いて
ウェットエッチングする工程と、 過酸化水素水の濃度（重量％）＝（リセスエッチングの
深さ（ｎｍ））／（エッチング時間（秒）×ρ）…
（１） （但式（１）において、ρは１０００〜４０００の範囲
である。） 燐酸の濃度（重量％）＝χ×過酸化水素水の濃度（重量
％）…（２） （但し式（２）において、χは３以下である。） （ｅ）前記レジスト膜を形成した側の前記基板の上面に
金属を堆積する工程と、 （ｆ）前記レジスト膜上部に堆積した金属を前記レジス
トごと剥離する工程とを備えたことを特徴とするパター
ン形成方法を提供する。上記（ｄ）工程において、過酸
化水素水は過酸化水素が３５重量％含有される水溶液の
ことであり、一般に工業用に市販されている濃度のもの
である。本発明では、過酸化水素水はこの定義である
が、例えば過酸化水素が３０％の水溶液を用いるとき
は、３５／３０で換算してなんら差し障りはない。ま
た、過酸化水素とあるものは、水を含まない過酸化水素
の分子や過酸化水素の作用そのものを示している。

【００２２】また、請求項２の発明として、前記化合物
半導体基板がＧａＡｓ基板である請求項１記載のパター
ン形成方法を提供し、請求項３の発明として、前記
（ｅ）工程によって前記基板上に堆積された金属がゲー
ト電極として用いられる請求項１、２記載のパターン形
成方法を提供する。

【００２３】

【００２４】これに加えて本発明は請求項４の発明とし
て、前記（ｂ）工程の後、（ｇ）前記基板を塩基性雰囲
気にさらす工程を備えた請求項１〜３記載のパターン形
成方法を提供する。

【００２５】最後に本発明は請求項５の発明として、請
求項１〜４記載のパターン形成方法を用いたことを特徴
とする半導体装置を提供する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２７】本発明のパターン形成方法は、化合物半導
体基板上にポジ型の化学増幅型レジストを塗布してべ−
キングを行う工程と、このレジストに紫外線露光もしく
は電子ビームによる描画を行う工程と、レジストの露光
部に化学反応を起こすために露光後ベーキング（ＰＥ
Ｂ）を施す工程と、ＰＥＢを施したレジストをアルカリ
水溶液によって現像した後に水洗および乾燥を行う工程
と、レジスト表面に難溶化層を形成しつつ前記レジスト
の一部に逆テーパ形状を有する開口部を形成する工程と
を具備している。

【００２８】本発明におけるポジ型の化学増幅型レジス
トは、ベース樹脂、光酸発生剤、酸脱離する溶解抑止基
および／または溶解抑止剤からなり、必要に応じて塩基
などの添加剤を含有する組成物である。

【００２９】例えば、ポジ型の化学増幅型レジストで
は、光、紫外光、電子線、Ｘ線などの照射により光酸発
生剤が光反応をおこし酸が発生する。この発生した酸
は、露光後ベーキングにより酸触媒としてレジスト中を
動きまわり、多数の溶解抑止剤および溶解抑止基を分解
する。１つの酸触媒が多数の溶解抑止剤および溶解抑止
基を分解するため、高感度化が可能となる。この後、現
像液によりレジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去
されてポジ型のパターンが形成される。

【００３０】レジストのベース樹脂としては、フェノー
ルノボラック、ナフトールノボラックなどのノボラック
樹脂、ポリイソボルネン、ポリノルボルネン、ポリシク
ロヘキセン、ポリシクロペンテン、ポリシクロヘプテ
ン、ポリシクロオクテンなどの主鎖脂環ポリマーおよび
これらが水酸基、カルボキシル基、カルボニル基で置換
されたもの、α−メチルスチレン、ポリスチレン、ポリ
ヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）、ポリビニルナフタレ
ン、ポリヒドロキシビニルナフタレンなどのフェノール
樹脂、メチルメタクリレート、α−クロロメタクリレー
ト、シアノメタクリレート、トリフルオロメチルメタク
リレート、トリメチルシリルメタクリレート、トリメチ
ルシリルα−クロロメタクリレート、トリメチルメチル
シリルα−クロロメタクリレート、グリシジルメクリレ
ート、イソボルニルメタクリレート、メンチルメタクリ
レート、ノルボルニルメタクリレート、アダマンチルメ
タクリレート、アリルメタクリレート、ナフトールメタ
クリレートなどのポリメタクリル酸エステル類、メチル
アクリレート、α−クロロアクリレート、シアノアクリ
レート、トリフルオロメチルアクリレート、トリメチル
シリルアクリレート、トリメチルシリルα−クロロアク
リレート、トリメチルメチルシリルα−クロロアクリレ
ート、グリシジルアリレート、イソボルニルアクリレー
ト、メンチルアクリレート、ノルボルニルアクリレー
ト、アダマンチルアクリレート、アリルアクリレート、
ナフトールアクリレートなどのポリアクリル酸エステ
ル、無水マレイン酸、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
イミドなどが挙げられる。

【００３１】これらの樹脂は単独で用いてもよく、また
数種を共重合させても良い。

【００３２】ベース樹脂のポリスチレン換算重量平均分
子量（Ｍｗ）は、レジスト組成物の所望の特性に応じて
変わるが、好ましくは２，０００〜１００，０００、さ
らに好ましくは５，０００〜６０，０００である。Ｍｗ
が２，０００未満では製膜性が悪化する傾向があり、Ｍ
ｗが１００，０００を超えると現像性、解像度等が悪化
する傾向がある。また、樹脂の分子量の分散度Ｍｗ／Ｍ
ｎ は好ましくは１．０〜５．０、より好ましくは１．
０〜３．０、さらに好ましくは１．０〜１．４である。
また、これらの樹脂は通常ラジカル重合法で重合される
が、リビングアニオン重合、リビングカチオン重合を用
いて重合させると分散度が小さくなるため、より好まし
い。

【００３３】以下、分子量の分散度で表される分子量分
布について詳細に説明する。

【００３４】分子量分布が大きい樹脂を用いると、レジ
ストの基板に接する部分が裾を引いた様な構造を呈する
ことがある。また、レジストとして用いている樹脂の分
子量を低分子量化させると解像性が向上することが分か
っているが、分子量を小さくし過ぎるとレジストとして
の強度などに問題がでてくると予想される。また、分子
量の分布も大きな要因になっていることも分かってい
る。ここで分子量の分布があったときに、どのような溶
解挙動をとるか理論的に検討してみる。

【００３５】まず、樹脂の溶解を予想するには、混合の
自由エネルギーを考えなければならない。高分子系と溶
液の混合の自由エネルギーΔＧ_１／ＲＴは下記式（３）
のように予想される。 ΔＧ_１／ＲＴ＝（１／Ｎ）φｌｎφ＋（１−φ）ｌｎ（１−φ）＋χφ（１−φ ） …（３） （但し式（３）において、Ｎは重合度、φは樹脂の分
率、χは樹脂と現像液に相互作用パラメーターであ
る。）式（３）中、Ｎ∝分子量であり、φは現像液中で
あるためかなり小さいφ＜０．０１である。

【００３６】式（３）より、χの大きさが大きいほど樹
脂の現像液に対する溶解性がなくなることが分かる。レ
ジストでは熱力学的には、このχが露光、ＰＥＢのプロ
セス間によって引き起こされた化学変化によって小さく
なるため、現像液にとけやすくなる。

【００３７】このとき、分子量が違うとＮが変わるた
め、式（３）の第１項が変化する。具体的には分子量が
大きくなると、第１項が小さくなり、第１項は常に負で
あるため、系の混合の自由エネルギーΔＧ_１は大きくな
る。ΔＧ_１は０より大きいと溶解しなくなるため、高分
子成分は溶解せず、低分子成分のみ溶解することが予想
される。

【００３８】式（３）においては、ポリマーを単一系と
して考えたが、ポリマーを２種類以上のコポリマーと考
えると、式（３）と同様の考え方ができ、ポリマー内で
の自由エネルギーを下記式（４）のように考えることが
できる。 ΔＧ_１／ＲＴ＝（１／Ｎ_１）φ_１ｌｎφ_１＋（１／Ｎ_２）φ_２ｌｎφ_２＋χ_１２ φ_１φ_２ …（４） （但し式（４）において、φ_１は、成分１の体積分率で
ある。）またモノマー１，２の各成分間の相互作用パラ
メーターχ_１２と溶解度パラメーターの関係は下記式
（５）のようにあらわせる。 χ_１２＝（ｖ^＊／ＲＴ）｜δ_１−δ_２｜^２ …（５） （但し式（５）において、ｖ^＊はモル体積、δ_１はコポ
リマー中のモノマー成分１の溶解度パラメーターであ
る。） 一般に化学増幅型レジストは、２種類以上のモノマー成
分をコポリマーにして用いている。溶解度パラメーター
は、一般に非極性のものは小さく、極性の高いものは大
きい。例えば、化学増幅型レジストでよく用いられるＰ
ＨＳは１０ｃａｌ^０．５／ｃｍ^１．５程度であり、これ
をｔ−ブチル基で保護したものは８．５ｃａｌ^０．５／
ｃｍ^１．５くらいの値を示す。

【００３９】式（４）にこの溶解度パラメーターを当て
はめてみると、分子量が異なると保護されている部分と
保護されてない部分の組成比が全く同じあっても（式
（４）において、Ｎ_１：Ｎ_２の比は同じであるが、Ｎ_１
＋Ｎ_２が異なる場合）、系の自由エネルギーが異なるこ
とがわかる。これはすなわち、現像液に対する溶解性が
異なることを示している。分子量分布が広いということ
は、違う自由エネルギーのものを沢山包括しているとい
うことであり、分子量分布を小さくした方が系が安定す
ることがわかる。

【００４０】このような結果、分子量分布が広い樹脂で
は、レジストの不均一な溶解が起こる可能性が高い。不
均一な溶解のため基板に近い部分は基板からの影響を受
けやすく、特に高分子成分が解けにくくなる。これは、
溶解抑止基の分解率が同じでもこのため、分子量分布が
広いと相対的に分子量の大きいものを多く含んでいるこ
とになり、溶解しにくい部分が出てくる。このため、基
板に近い部分が取り残され、裾のような形状を呈する。
これを防止するには分子量分布の狭い狭分散の樹脂が望
まれる。具体的にはＭｗ／Ｍｎが１．４以下であること
が望ましい。１．４より大きいと、ポリマー中で溶解し
にくい部分が出てきてしない好ましくない。このよう分
子量分布の狭い狭分散の樹脂は、例えばリビングアニオ
ン重合、リビングカチオン重合によって作ることができ
る。

【００４１】続いて溶解抑止基に関して説明する。ベー
ス樹脂に導入することが可能な酸で脱離する溶解抑止基
（保護基）としては、ｔ−ブチル基、ｔ−ブトキシカル
ボニル基、アセチル基、１−メトキシエチル基、１−エ
トキシエチル基、１−ブトキシエチル基、１−ペントキ
シエチル基、テトラヒドロピラニル基、メチルテトラヒ
ドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、メチルテト
ラヒドロフラニル基、カルボブトキシメチル基、カルボ
ブトキシエチル基、カルボブトキシプロピル基、トリア
ルキルシリル基等を挙げることができる。これらのう
ち、ｔ−ブチル基、ｔ−ブトキシカルボニル基、１−エ
トキシエチル基、１−ブトキシエチル基、テトラヒドロ
ピラニル基、メチルテトラヒドロピラニル基、テトラヒ
ドロフラニル基およびメチルテトラヒドロフラニル基が
好ましい。

【００４２】樹脂中への酸の作用により容易に脱離する
保護基の導入率（酸の作用により保護基を脱離してアル
カリ可溶性となる樹脂中の酸性官能基と保護された酸性
官能基との合計数に対する保護された酸性官能基の数の
割合）は、保護基やアルカリ可溶性樹脂の種類により一
概には規定できないが、通常１５〜１００モル％、さら
に好ましくは２０〜１００モル％である。

【００４３】また本発明に用いられる光酸発生剤として
は、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェ
ニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリ
フェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、ジフェ
ニルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウ
ムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシ
ルベンゼンスルホネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチル
フェニル）ヨードニウムトリフレート、ビス（４−ｔｅ
ｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムドデシルベンゼン
スルホネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）
ヨードニウムナフタレンスルホネート、ビス（４−ｔｅ
ｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムへキサフルオロア
ンチモネート、（ヒドロキシフェニル）ベンゼンメチル
スルホニウムトルエンスルホネート、１−（ナフチルア
セトメチル）チオラニウムトリフレート、シクロへキシ
ルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウムト
リフレート、ジシクロへキシル（２−オキソシクロヘキ
シル）スルホニウムトリフレート、ジメチル（２−オキ
ソシクロへキシル）スルホニウムトリフレート、Ｓ−
（トリフルオロメチル）ジベンゾチオフェニウムトリフ
ルオロメタンスルホン酸、Ｓｅ−（トリフルオロメチル
ジベンゾチオフェニウムトリフルオロメタンスルホン
酸、Ｉ−ジベンゾチオフェニウムトリフルオロメタンス
ルホン酸等のヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホ
ニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等のオニウ
ム塩、１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホニル
クロリド、２，３，４，４−テトラヒドロベンゾフェノ
ンの１、２一ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸エ
ステル、１，１，１−トリス（４一ヒドロキシフェニ
ル）エタンの１，２−ナフトキノンジアジド−４−スル
ホン酸エステル等の１，３−ジケト−２−ジアゾ化合
物、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化
合物等のジアゾケトン化合物、１，１−ビス（４−クロ
ロフェニル）−２，２，２−トリクロロエタン、フェニ
ル−ビス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン、ナフ
チル−ビス−（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン等
のハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基
含有へテロ環状化合物等のハロゲン含有化合物、４−ト
リスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホ
ン、ビス（フェニルスルホニル）メタン等のβ一ケトス
ルホン、βスルホニルスルホン等のスルホン化合物を挙
げることが出来る。

【００４４】本発明で用いる感光性組成物は、単独でも
酸分解を生じてレジストを形成し得るが、さらに高感度
化のためにアルカリ現像液に対する溶解抑止能を有する
酸分解性基が導入された化合物を、溶解抑止剤として配
合してもかまわない。本発明で用いられる溶解抑止剤と
しては、アルカリ溶液に対する充分な溶解抑止能を有す
るとともに、酸による分解後の生成物がアルカリ溶液中
で−（Ｃ＝Ｏ）ＯＨ、−Ｓ（＝Ｏ）−ＯＨ、−Ｓ（＝
Ｏ）_２−ＯＨまたは−ＯＨを生じ得る酸分解性基を有す
る化合物が例示される。

【００４５】こうした化合物は、例えばビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ，トリ（ヒドロキシフェニル）メ
タン、フェノールフタレイン、クレゾールフタレイン、
チモールフタレイン、カテコール、ピロガロール、ナフ
トール、ビスナフトールＡ、ビスナフトールＦ、安息香
酸誘導体などの低分子芳香族系化合物やコレート、ステ
ロイド頻、テルペノイド斎導体、糖類などの低分子脂肪
族アルコール類に酸分解性基を導入することで得ること
ができる。

【００４６】具体的には、フェノール性化合物をｔ−ブ
トキシカルボニルエーテル、テトラヒドロピラニルエー
テル、３−ブロモテトラヒドロピラニルエーテル、１−
メトキシシクロヘキシルエーテル、４−メトキシテトラ
ヒドロピラニルエーテル、１，４−ジオキサン−２−イ
ルエーテル、テトラヒドロフラニルエーテル、２，３，
３ａ，４，５，６，７，７ａ−オクタヒドロ−７，８，
８−トリメチル−４，７−メタノベンゾフラン−２−イ
ルエーテル、ｔ−ブチルエーテル、トリメチルシリルエ
ーテル、トリエチルシリルエーテル、トリイソプロピル
シリルエーテル、ジメチルイソプロピルシリルエーテ
ル、ジエチルイソプロピルシリルエーテル、ジメチルセ
キシルシリルエーテル、ｔ−ブチルジメチルシリルエー
テルなどに変性した化合物、メルドラム酸誘導体などが
挙げられる。これらのうちでは、フェノール性化合物の
水酸基をｔ−プトキシカルポニル基、ｔ−プトキシカル
ポニルメチル基、トリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメ
チルシリル基、あるいはテトラヒドロピラニル基などで
保護した化合物；ナフタルデヒドにメルドラム酸を付加
してなる化合物；脂環式構造を有するカルボニル化合物
にメルドラム環を付加してなる化合物などが好ましい。

【００４７】さらに本発明に用いられる溶解抑止剤は、
多価カルポン酸のイソプロピルエステル、テトラヒドロ
ピラニルエステル、テトラヒドロフラニルエステル、メ
トキシエトキシメチルエステル、２−トリメチルシリル
エトキシメチルエステル、ｔ−ブチルエステル、トリメ
チルシリルエステル、トリエチルシリルエステル、ｔ−
ブチルジメチルシリルエステル、イソプロピルジメチル
シリルエステル、ジ−ｔ−ブチルメチルシリルエステ
ル、オキサゾール、２−アルキル−１，３−オキサゾリ
ン、４−アルキル−５−オキソ−１，３−オキサゾリ
ン、５−アルキル−４−オキソ−１，３−ジオキソラン
などであってもよい。

【００４８】また以下の化１〜化７に示す化合物を用い
ることもできる。

【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【化５】

【化６】

【化７】 また、塩基としては次に示すような含窒素化合物を用い
ることができる。具体的には、メチルアミン、ジメチル
アミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルア
ミン、トリエチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジ−ｎ
−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、イソプ
ロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミ
ン、トリ−ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｎ−
ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチ
ルアミン、シクロヘキシルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミ
ン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ベンジルアミン、α−フ
ェニルエチルアミン、β−フェニルエチルアミン、エチ
レンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレ
ンジアミン、アニリン、メチルアニリン、ジメチルアニ
リン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリ
ン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、ｏ−トル
イジン、ｍ−トルイジン、ｏ−アニシジン、ｍ−アニシ
ジン、ｐ−アニシジン、ｏ−クロルアニリン、ｍ−クロ
ルアニリン、ｐ−クロルアニリン、ｏ−ブロムアニリ
ン、ｍ−ブロムアニリン、ｐ−ブロムアニリン、ｏ−ニ
トロアニリン、ｍ−ニトロアニリン、ｐ−ニトロアニリ
ン、２，４−ジニトロアニリン、２，４，６−トリニト
ロアニリン、ｏ−フェニレンジアミン、ベンジジン、ｐ
−アミノ安息香酸、スルファニル酸、スファニルアミ
ド、ピリジン、ベンジルピリジン、トリメチルピリジ
ン、４−ジメチルアミノピリジン、４―フェニルピリジ
ン、３−フェニルピリジン、２−フェニルピリジン、ピ
ペリジン、ピペラジン、尿素、キノリン、メチルキノリ
ン、メトキシキノリン、イソキノリン、ピラゾール、ピ
ラゾロン、イミダゾール、メチルイミダゾール、トリフ
ェニルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、ニコチンア
ミド、２−ベンゾイミダゾリノン、ピリダジン、ピリミ
ジン、トリアゾール、ニトロン、ベンゾトリアゾール、
プリン、オキサゾール、インドール、インダゾール、ジ
アミノジフェニルスルホン、１，３−ビス（γ−アミノ
プロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサ
ン、ピリジニウム塩等が挙げられる。

【００４９】これらの含窒素化合物のうちではピリジン
化合物が好ましく、（１）炭素原子と水素原子とで構成
された有機基、またはアルコキシ基が１つ以上置換され
たピリジン化合物、（２）置換または非置換の２つ以上
のピリジン環が、直接あるいは、炭素原子と水素原子と
で構成された２価の有機基を介して間接に結合すること
により形成されたピリジン化合物、および（３）ピリジ
ン環を側さに有する重合体等が挙げられる。

【００５０】含窒素塩基性化合物の配合量は、前記成分
酸発生剤の配合量から計算されるモル数に対して、２モ
ル％以上６０モル％以下の範囲が好ましく、５モル％以
上５０モル％以下の範囲がより好ましい。

【００５１】本発明で用いる感光性組成物は以上のよう
な成分に加えて、必要に応じ各種添加剤等をさらに含有
することができる。使用に際しては、例えば固形分濃度
が５〜５０重量％になるように溶剤に溶解した後、通
常、例えば孔径０．２μｍ程度のフィルターで濾過する
ことによってレジスト溶液として調製される。

【００５２】溶液の調製に使用される溶剤としては、例
えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレン
グリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモ
ノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエ
チレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコ
ールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチ
ルエーテル、２−メトキシエチルアセテート、２ーエト
キシエチルアセテート、プロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロ
ピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、２−へプタノ
ン、３−へプタノン、４−へプタノン、シクロへキサノ
ン、２−ヒドロキシプロピオン酸メチル、２−ヒドロキ
シプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプ
ロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢
酸エチル、２−ヒドロキシ−３−メチル酪酸メチル、３
−メトキシブチルアセテート、３−メチル−３−メトキ
シブチルアセテート、３−メチル−３−メトキシブチル
ブチレート、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチ
ル、アセト酢酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチ
ル、３−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチ
ル、ピルビン酸エチル、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ
−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド等が挙げられる。

【００５３】さらに前記溶剤は、必要に応じて、ペンジ
ルエチルエーテル、ジへキシルエーテル、ジエチレング
リコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモ
ノエチルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、
カプロン酸、カプリル酸、１−オクタノール、１−ノナ
ノール、ベンジルアルコール、酢酸ペンジル、安息香酸
エチル、蓚酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチ
ロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニル
セロソルプアセテート等の高沸点溶剤と併用することも
できる。これらの溶剤は、単独でまたは２種以上を混合
して使用される。

【００５４】次に、図面を参照しつつ本発明の感光性組
成物を用いたレジストパターンの形成方法について説明
する。図１は本発明によるパターン形成方法の製造工程
概略断面図である。

【００５５】まず、図１（ａ）に示すように溶媒に溶解
された感光性組成物を、回転塗布法またはディッピング
法によってＧａＡｓ基板１上に塗布した後、２００℃以
下、より好ましくは７０〜１２０℃で乾燥してレジスト
膜２を形成する。ＧａＡｓ以外では、ＡｌＧａＡｓなど
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェハ、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体ウェハ等を使用してもよい。また、シリコンウ
ェハ、表面に各種の絶縁膜や電極、配線が形成されたシ
リコンウェハ、ブランクマスク、クロムまたは酸化クロ
ム蒸着マスク、アルミ蒸着基板、ＩＢＰＳＧコート基
板、ＰＳＧコート基板、ＳＯＧコート基板、カーボン膜
スパッタ基板等を用いることもできる。

【００５６】次いで、所定のマスクパターンを介して前
記レジスト膜に化学放射線を照射しパターン露光を行
う。このパターン露光に用いられる光源としては、ここ
で化学放射線としては、例えば、低圧水銀ランプのｉ
線、ｈ線、ｇ線、キセノンランプ光、ＫｒＦやＡｒＦや
Ｆ_２等のエキシマレーザー光のような深紫外線などの各
種紫外線、Ｘ線、電子線、ガンマ線、中性子線、イオン
ビーム等が使用され得るが、 ｉ線、 ｇ線の低圧水銀ラ
ンプ光、ＫｒＦ、ＡｒＦのエキシマレーザーを用いた露
光に、本発明の感光性組成物の効果が最も発揮される。
化学放射線の波長は１５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であ
ることが望ましい。

【００５７】続いて、パターン露光後のレジスト膜を、
熱板上やオーブン中での加熱あるいは赤外線照射などに
より、約５０〜１８０℃、好ましくは約６０〜１２０℃
で熱処理（ベーク）を適宜施す。ベークによって、レジ
スト膜の露光部では、露光により発生した酸が触媒とし
て働き、酸により分解する置換基を有する化合物と反応
する。当概温度が５０℃未満であると、光酸発生剤によ
り生じた酸を、酸により分解する置換基を有する化合物
と十分に反応できない恐れがあり、１８０℃を超える
と、レジスト膜の露光部分および未露光部分にわたっ
て、過度の分解や硬化が発生する恐れがある。

【００５８】こうして、酸により分解する置換基を有す
る化合物は、その置換基が分解してアルカリ可溶性の化
合物に変化する。なお、場合によっては、室温において
も十分な長期間放置することにより、前記の露光後ベー
クと同様の効果が得られることがある。

【００５９】次いで、ベーク後のレジスト膜をアルカリ
現像液を用いて浸漬法、スプレー法にしたがって現像処
理することで、レジスト膜の露光部を選択的に溶解除去
し、図１（ｂ）に示すような所望のパターン３を得る。
パターン３は、開口部が底部に比較して大きな逆テーパ
形状となる。

【００６０】ここで、現像液として用いるアルカリ溶液
としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモ
ニア水等の水溶液のような無機アルカリ水溶液、テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、トリメチルヒ
ドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液などの
有機アルカリ水溶液、エチルアミン、ジ−ｎ−プロピル
アミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジ
メチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピロ
ール、ピペリジン、コリンなどの水溶液、これらにアル
コール類、界面活性剤を添加したものを挙げることがで
きる。現像処理後の基板およびレジスト膜（レジストパ
ターン）に対しては、水等を用いてリンス処理を施し、
さらに乾燥させる。

【００６１】なお、上述したような工程以外の他の工程
が付加されていても何等差し支えない。例えば、レジス
ト膜の下地として平坦化形成工程、レジスト膜と基板や
下地との密着性向上のための前処理工程、基板からの反
射光を防ぎ良好なレジストパターンを得るための、反射
防止膜を施す工程、レジスト膜の現像後に現像駅を水で
除去するリンス工程、ドライエッチング前の再照射工程
等を適宜施すことができる。

【００６２】本発明で用いる感光性組成物は、アルカリ
溶解性が極めて良好であるので、これをもちいたレジス
トパターンにはクラックや表面あれが生じることなく、
パターンが倒壊することもない。しかも、高い再現性を
もって逆テーパー形状のパターンを形成することができ
る。得られるパターンは、極めて解像性が良好であり、
例えば、ＫｒＦ露光により解像したレジストパターンを
エッチングマスクとしたドライエッチングで、露出した
基板等に０．２５μｍ程度の微細なパターンを忠実に転
写することができる。

【００６３】化学増幅型レジストは、一般に雰囲気の影
響を受けやすく、表面難溶化層が形成され、レジストに
断面が逆テーパ形状をした微細パターンを形成すること
が可能である。しかしさらに露光後、塩基性雰囲気に積
極的に晒す工程を加えることで、より大きな逆テーパ形
状をした微細パターンを形成することが可能である。

【００６４】このとき、暴露する塩基性雰囲気として
は、アンモニア、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチル
ジシラザン、テトラメチルヒドロキシアンモニウム、メ
チルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチ
ルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ｎ−プ
ロピルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プ
ロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミ
ン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、
イソブチルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチル
アミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、シクロヘキシルアミ
ン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、
ベンジルアミン、α−フェニルエチルアミン、β−フェ
ニルエチルアミン、エチレンジアミン、テトラメチレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、アニリン、メチル
アニリン、ジメチルアニリン、Ｎ−メチルアニリン、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、トリフ
ェニルアミン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、ｏ−
アニシジン、ｍ−アニシジン、ｐ−アニシジン、ｏ−ク
ロルアニリン、ｍ−クロルアニリン、ｐ−クロルアニリ
ン、ｏ−ブロムアニリン、ｍ−ブロムアニリン、ｐ−ブ
ロムアニリン、ｏ−ニトロアニリン、ｍ−ニトロアニリ
ン、ｐ−ニトロアニリン、２，４−ジニトロアニリン、
２，４，６−トリニトロアニリン、ｏ−フェニレンジア
ミン、ベンジジン、ｐ−アミノ安息香酸、スルファニル
酸、スファニルアミド、ピリジン、ベンジルピリジン、
トリメチルピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、４
―フェニルピリジン、３−フェニルピリジン、２−フェ
ニルピリジン、ピペリジン、ピペラジン、尿素、キノリ
ン、メチルキノリン、メトキシキノリン、イソキノリ
ン、ピラゾール、ピラゾロン、イミダゾール、メチルイ
ミダゾール、トリフェニルイミダゾール、ベンゾイミダ
ゾール、ニコチンアミド、２−ベンゾイミダゾリノン、
ピリダジン、ピリミジン、トリアゾール、ニトロン、ベ
ンゾトリアゾール、プリン、オキサゾール、インドー
ル、インダゾール、ジアミノジフェニルスルホン、１，
３−ビス（γ−アミノプロピル）−１，１，３，３−テ
トラメチルジシロキサン、ピリジニウム塩等の蒸気など
が挙げられる。

【００６５】また、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモ
ニア水等の水溶液のような無機アルカリ水溶液、テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、トリメチルヒ
ドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液などの
有機アルカリ水溶液、エチルアミン、ジ−ｎ−プロピル
アミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジ
メチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピロ
ール、ピペリジン、コリンなどの水溶液などのアルカリ
現像液の蒸気でも良い。

【００６６】このようにして、ゲー卜電極形成用のエッ
チングマスクとなるレジストの断面が逆テーパ形状をし
たパターン３を形成する。

【００６７】次に、上記開口部を通して、リン酸系の液
を用いてリセスエッチングを行い、図１（ｃ）に示すよ
うに基板表面に溝４を形成する。このときのリセスエッ
チングでも、以下に述べるようにエッチング液の組成と
エッチング時間により、エッチング後の側壁角を制御で
きる。

【００６８】本発明者等はエッチング液の異方性エッチ
ングの観点から、エッチング液のしみ込みについて，エ
ッチング液の組成との関係を調べた。

【００６９】まず、レジストで一部を覆ったＧａＡｓ基
板を燐酸と過酸化水素水の組成を振ったエッチング液に
対し、一定時間浸漬しベタ膜の垂直方向のエッチングレ
ートを調べた。この結果、基板表面に対し垂直方向への
エッチング速度は過酸化水素水の濃度に比例し，燐酸の
濃度には依存しないことがわかった。特に燐酸に対して
は、２０ｗｔ％〜０．１ｗｔ％までの広い範囲でエッチ
ング速度が変化しなかった。エッチング速度は過酸化水
素、燐酸の濃度の両方に比例すると一般的にはいわれて
いるが、結晶面が違うためであろう。しかし、燐酸を全
く加えないとエッチングは進まないため、エッチングに
何らかの関与はしていると考えられる。

【００７０】ＧａＡｓ基板上にノボラック系レジストと
ポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）系レジストを塗布
し、ｉ線により露光パターニングした後、燐酸過酸化水
素エッチング液でリセスエッチングをおこなった。Ｇａ
Ａｓ基板の表面は（１００）面で、基板の１番目のオリ
フラと平行方向ニ劈開し、６μｍのライン＆スペースの
パターンエッジを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し
た。

【００７１】先の結果より、エッチング速度は過酸化水
素水の濃度に比例することが分かっているため、エッチ
ング時間は過酸化水素水の濃度に反比例する条件で行
い、エッチング深さが等しくなる条件でリセスエッチン
グをおこなった。

【００７２】ＳＥＭ像から測定したしみ込みの深さをプ
ロットしたものが図３、４である。図３は燐酸の濃度に
対するリセスエッチング時のしみ込み量を示しており、
また図４は過酸化水素水の濃度に対するリセスエッチン
グ時のしみ込み量を示している。白丸は、一般のデバイ
スに用いるリセスの深さ約１００ｎｍの時のしみ込み量
であり、黒丸は加速条件での実験であるリセスの深さ約
５００ｎｍの時のしみ込み量である。

【００７３】図３、４より分かるように、ノボッラク系
レジスト、ＰＨＳ系レジスト共、エッチングの深さに係
らず、燐酸の濃度が大きくなるほどしみ込みが大きくな
り、過酸化水素水の濃度が少ないほど大きくなる傾向が
みられた。

【００７４】過酸化水素水の濃度に対しては、エッチン
グ時間を反比例させて深さ方向のエッチングを等しくし
ている。これを考慮し、深さ方向としみ込み方向の比が
エッチング液の組成が等しいと仮定して、エッチング時
間が等しい条件に換算すると、しみ込み方向のエッチン
グは過酸化水素水の濃度にほとんど影響してないことが
わかる。また、燐酸に対しては、燐酸が増えるとしみ込
みが大きくなるが、深さ方向はほとんど変わらない。

【００７５】ＧａＡｓは、結晶面に対し異方性がある。
一般的なＧａＡｓウエハーの表面である（１００）の表
面はＡｓで覆われ、Ａｓがダイマーを形成している。こ
れに対し、劈開面である（１１０）表面は、ＧａとＡｓ
の表面原子列が交互に緩和している構造を形成してい
る。燐酸と過酸化水素水のエッチング液に対しても、安
定なＡｓダイマーを形成している（１００）面に対し
て、不安定な軌道エネルギーを持つ（１１０）面の方
が、エッチング液に対して侵食されやすいと考えられ
る。実際にエッチング速度は、１１０＞１１１Ｂ＞１０
０＞１１１Ａの順になっている。

【００７６】しかし、（１００）と（１１０）とのエッ
チング速度の比はエッチング液の組成によって大きく変
わる。いわゆる基板表面である（１００）面は、表面に
Ａｓがダイマーを形成して、エネルギー的に安定になっ
ている。Ａｓのダイマーを酸化させることで、エッチン
グを進行させていると考えることができる。この過酸化
水素の酸化作用が深さ方向へのエッチング反応を律速と
考えられ、過酸化水素の濃度にほぼ比例してエッチング
が進むものと考えられる。

【００７７】基板表面に垂直な面である（１１０）面に
対しては、（１００）面のようなダイマーは形成されな
い。このため、過酸化水素の酸化作用なしに燐酸がエッ
チングされると考えると説明が付く。燐酸のみで（１１
０）面を侵していくと考えられるため、しみ込み方向へ
の異方性エッチングが起こると考えられる。さらに、過
酸化水素は（１００）面と同様（１１０）も侵食すると
考えられる。

【００７８】ここで、エッチングについては等方性エッ
チングと異方性エッチングのモードがあると仮定する。
等方性エッチングの時は深さ方向のエッチングＤ_⊥と、
しみ込み方向のエッチングＤ_//を仮定すると、等方性モ
ードの時は下記式（６）に示す Ｄ_//＝ Ｄ_⊥ …（６） であり、異方性モードの時は下記式（７）に示す Ｄ_//≫ Ｄ_⊥ …（７） である。

【００７９】図２にリセスエッチング後のスキームを示
す。図２においてθはテーパー角である。

【００８０】深さ方向のエッチングは燐酸の濃度に余り
影響されないことを実験的に確認している。よって燐酸
はしみ込み方向のエッチングＤ_//しか作用しないと考え
られる。

【００８１】ここでエッチング速度は解離した燐酸の濃
度に比例すると仮定する。燐酸の解離は下記数１の様に
進行する。

【数１】 （但し数１において、pK₁，pK₂，pK₃は2.15，7.20，12.
35である。エッチングは解離した燐酸の濃度に比例する
と仮定し、解離した燐酸の濃度はプロトンとほぼ同等と
考える。） しみ込み方向のエッチングは主に燐酸によって進行し、
しみ込みの深さＤ_//が解離した燐酸の濃度に比例すると
仮定する。しかし、燐酸のpK₁は２．１５と弱酸であり
解離度が低く、酸の発生量は燐酸の濃度に比例しない。
そのため燐酸の濃度が変化したときに、どのように酸濃
度が変わるか考える。燐酸のモル濃度をＣ_{Ｈ３ＰＯ４}と
するとモル濃度は下記式（８）に示すように表される。 Ｃ_{Ｈ３ＰＯ４}＝［Ｈ^＋］＋［Ｈ_２ＰＯ_４ ⁻］ ＝（［Ｈ^＋］＋［Ｈ_２ＰＯ_４ ⁻］）／Kａ＋［Ｈ_２ＰＯ_４ ⁻］ …（８） ここで、pK₂とpK₃はpK₁に比べ十分大きいため、第２と
第３の解離は第１の解離に比べはるかに少なく無視でき
るとし、pK_a≒pK₁となると仮定する。よって、下記式
（９）が成立する。 Kａ＝１０^−ｐＫ１ …（９） pHが小さいとき、［ＯＨ⁻］≒０であるから、下記式
（１０）、式（１１）が成立する。 ［Ｈ_２ＰＯ_４ ⁻］＝［Ｈ^＋］−［ＯＨ⁻］≒［Ｈ^＋］ …（１０） Ｃ_{Ｈ３ＰＯ４}＝［Ｈ^＋］^２／Ｋａ＋［Ｈ^＋］ …（１１） よって下記式（１２）が成り立つ。 ［Ｈ^＋］＝｛−Ｋａ＋（Ｋａ^２＋４KａＣ_{Ｈ３ＰＯ４}）^１／２｝／２ ＝−０．００３５４＋（０．００００１２５＋０．００７０８Ｃ_{Ｈ３Ｐ Ｏ４} ）^１／２ …（１２） pK₁ = 2.15を代入した。燐酸の分子量98から得られたモ
ル濃度Ｃ_{Ｈ３ＰＯ４}を代入し、H⁺の濃度を求めることが
できる。図５に燐酸の濃度の平方根（Ｃ_{Ｈ３ＰＯ ４}）
^１／２と、エッチング時のしみ込みの深さＤ_//のプロッ
トを示す。燐酸の濃度が濃くなると、ややしみ込みが頭
打ちになる傾向があるが、ほぼ直線に乗っているといえ
る。式（１２）で導かれているように、このプロットで
直線関係が得られことにより、染み込みの深さは、H⁺の
濃度に比例すると実験的に証明された。

【００８２】さらに、（Ｃ_{Ｈ３ＰＯ４}）^１／２を0に慨
挿した切片の大きさは、深さ方向のエッチング深さとほ
ぼ同等であることがわかった。つまり、染み込み方向へ
のエッチングは燐酸による異方性エッチングと過酸化水
素による当方性エッチングの単純な和であることを示し
ていて、下記式（１３）に示すような Ｄ_//＝Ｄ_⊥＋ Ｄ_//（Ｃ_Ｈ２Ｏ２≒０） …（１３） の関係があると予想される。

【００８３】これより、過酸化水素の濃度が一定のとき
のＧａＡｓのしみ込みは、燐酸の濃度Ｃ_{Ｈ３ＰＯ４}に対
し下記式（１４）のような Ｄ_//＝Ｄ_⊥＋α｛−Kａ＋（ Kａ^２＋ ４KａＣ_{Ｈ３ＰＯ４} ）^１／２｝／２ ＝Ｄ_⊥＋α｛−０．００００３５４＋（０．００００１２５＋０．００７０ ８Ｃ_{Ｈ３ＰＯ４} ）^１／２｝ …（１４） という関係があることがわかった。ここでαは温度で変
わる定数であり、exp(-E _a/RT)の形で絶対温度Tに従う。

【００８４】よって、しみ込みの深さは解離している燐
酸の濃度に比例し、しみ込み方向へのエッチング、つま
りＧａＡｓの異方性エッチングは、主に燐酸によってな
されていることがわかった。

【００８５】過酸化水素が全く存在しないとエッチング
は起こらないが、過酸化水素がわずかに存在するとエッ
チングが始まると考える。このとき、異方性エッチング
方向であるしみ込み方向にエッチングが進む。

【００８６】まず、過酸化水素がほんのわずかに存在す
る状態を考える。燐酸がある濃度Ｃ _{Ｈ３ＰＯ４} のとき
エッチング時間ｔ_１後には、しみ込み方向にエッチング
がＤ_{/ /}＝（ｔ_１，Ｃ_Ｈ２Ｏ２ ≒０）だけ進むと考えら
れる。しかしながら、過酸化水素が非常少ないと仮定し
たため深さ方向のエッチングはほとんど進まず、Ｄ
_⊥（ｔ_１，Ｃ_Ｈ２Ｏ２ ≒０）≒０と予想される。

【００８７】過酸化水素の濃度Ｃ_Ｈ２Ｏ２が増していく
とエッチングが促進されていく。このとき、深さ方向の
エッチングは、過酸化水素の濃度に比例し、下記式（１
５）に示すような Ｄ_⊥＝μＣ_Ｈ２Ｏ２ …（１５） という関係になっていることが実験的に確認されてい
る。μは実験より求められる定数である。しみ込み方向
のエッチングは、下記式（１６）で示される異方性エッ
チングによるエッチングと等方性エッチングによるエッ
チングの和 Ｄ_//（ｔ）＝ Ｄ_⊥（ｔ）＋ Ｄ_//（ｔ，Ｃ_Ｈ２Ｏ２ ≒０） …（１６） であるため、あるエッチング時間ｔの後のエッチングは
下記式（１７）に示す Ｄ_//（ｔ）＝［βＣ_Ｈ２Ｏ２＋Ｄ_//（Ｃ_Ｈ２Ｏ２≒０）］ｔ …（１７） となると考えられる。

【００８８】さてここで、D_⊥∝ Ｃ_Ｈ２Ｏ２という関係
があるから、エッチング時間ｔと過酸化水素濃度Ｃ
_Ｈ２Ｏ２の間には、下記式（１８）に示すような Ｃ_Ｈ２Ｏ２ｔ＝γ …（１８） という関係があるため、交換できることがわかる。深さ
方向のエッチングD_⊥を一定にするという条件で式を変
形すると、下記式（１９）のようになる。 Ｄ_//（D_⊥＝Ｃｏｎｓｔ）＝γ｛［Ｄ_//（Ｈ_２Ｏ_２＝０）／Ｃ_Ｈ２Ｏ２］＋β｝ …（１９） よって、深さ方向のエッチングが等しいときのしみ込み
が過酸化水素の濃度の逆数に対し、１次関数であると理
論的に予想される。図６に式（１９）の関係をプロット
したものを示す。白丸は、リセスの深さ約１００ｎｍの
時のしみ込み量であり、黒丸はリセスの深さ約５００ｎ
ｍの時のしみ込み量である。図６より分かるようにプロ
ットはほぼ直線にのり、過酸化水素によるエッチングの
メカニズムの裏付けをすることができた。

【００８９】以上述べたように、エッチング溶液の組成
により、エッチング後のＧａＡｓ基板に得られる溝の側
面の角度が調整できることがわかった。次にこの角度を
得るために必要な組成を前もって予測することができ
る。

【００９０】図２に示したようにテーパー角をθとす
る。エッチング時にエッチングは真下だけに進むわけで
はなく横方向にも侵食していく。このため、エッチング
された後の角の部分はレジストの端をＧａＡｓ基板の真
下に行くのではなく、図２のように多少内側に侵食して
いく。このときの角度をθ´とする。ＧａＡｓ基板への
エッチング速度は、 Ｄ_// とD_⊥により規定される。

【００９１】ここで、幾何学的に侵食によってできる角
度は、θを考える。染み込み部分の下の部分の侵食分
は、 D_⊥（ D_⊥／ Ｄ_//）と仮定する。この仮定は幾何
学的に正確ではないが、大きく外れてはいない。すると
θは、下記式（２０）に示す ｔａｎθ＝ D_⊥／ ｛Ｄ_//− D_⊥（ D_⊥／ Ｄ_//）｝ ＝ D_⊥ Ｄ_//／ （Ｄ_// ^２− D_⊥ ^２） …（２０） となる。ここで、下記式（２１）、式（２２）に示す D_⊥＝μＣ_Ｈ２Ｏ２ …（２１） Ｄ_//＝ D_⊥＋α｛−０．００３５４＋（０．００００１２５＋０．００７０８Ｃ _{Ｈ３ＰＯ４} ）^１／２｝ …（２２） という関係があるため、実験的にαとμを求めるとθが
求められる。

【００９２】μは、ある濃度の過酸化水素水溶液中で、
パターンのないＧａＡｓ基板をエッチングしたときのエ
ッチング速度より求めることができる。このとき、少量
の燐酸（０．５％）程度を加える。

【００９３】αは一定量の過酸化水素を加えた水溶液に
燐酸を加え、この時のＧａＡｓの染み込み量を燐酸の濃
度の平方根Ｃ_{Ｈ３ＰＯ４} ^１／２でプロットし、その傾き
より求めることができる。

【００９４】以上求めたα、μより、 Ｄ_//とD_⊥を求
め、さらに式（２０）よりθを求めることができる。

【００９５】以上の考察より、リセスエッチング時の組
成を次のように規定できる。

【００９６】所望のリセスエッチングの深さとプロセス
上でコントロールできるエッチング時間が決まれば、過
酸化水素水の濃度は下記式（１）に示すように、 過酸化水素水の濃度（重量％）＝リセスエッチングの深さ（ｎｍ）／（エッチン グ時間（秒）×ρ） …（１） と定義できる。エッチング液の温度などの要因を考慮す
ると、ρは１０００から４０００の値であり、好ましく
は１５００から３０００くらいであり、１９００から２
４００までの値が最も好ましい過酸化水素水濃度であ
る。

【００９７】さらに、燐酸の濃度は下記式（２）に示す
ように、 燐酸の濃度（重量％）＝χ×過酸化水素水の濃度（重量％） …（２） で規定される。χは３以下の値であり、好ましくは２以
下がよく、デバイス性能まで考慮した値はより好ましく
は、１．５以下である。例えば、側壁の角度を４５°程
度にしたいときは１．４であり、６０°程度にしたいと
きは１．０である。また、χの下限値は０．１であり、
エッチング速度の安定性を考慮すると０．３以上であ
る。０．１よりも小さいとエッチングが行われない。

【００９８】図１に戻る。溝４を形成した基板上の全面
にゲート電極用の金属配線層を堆積する。

【００９９】次に、図１（ｄ）に示すように、上記金属
配線層のうちで前記開口部の底面に堆積されている部分
を残し、図１（ｅ）に示すように、レジストおよびその
上の不要な金属配線層をリフトオフ法により除去する。
開口部の底面に堆積されている部分がゲート電極５とな
る。

【０１００】以上のようなパターン形成方法を用いて、
本発明ではＨＥＭＴ等の半導体装置を製造することが可
能となる。

【０１０１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （実施例１）ベース樹脂（ポリヒドロキシスチレン（重
量平均分子量：５１００、分散度Ｍｗ／Ｍｎ：１．
９））を溶解抑止基（ｔ−ブトキシカルボニル）で２３
ｍｏｌ％保護した樹脂を１２．５ｇに、光酸発生剤とし
てＴＰＳ・ＯＴｆを０．１２５ｇ加え、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）３
７．５ｇに溶解させたのち、孔径０．２μｍのフィルタ
ーでろ過して、レジスト溶液を得た（これをレジスト１
とする）。

【０１０２】得られたレジスト溶液を、スピンコート法
により２５００回転／分で３０秒間でＧａＡｓ基板上に
回転塗布した。その後、ホットプレート上で９０℃で９
０秒間露光前ベークを行った。レジストの厚みは、１．
０μｍであった。これに、ＫｒＦエキシマレーザー光
（波長２４８ｎｍ）で露光を行い、ゲートパターンをパ
ターニングした。露光装置はニコン社製ＫｒＦ露光装置
（ＮＡ＝０．５５，σ＝０．７）を用いた。

【０１０３】これを９０℃で９０秒間露光後ベークを行
った後、２．３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液中で２５℃で６０秒間現像した。これによ
り、レジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去されて
ポジ型の逆テーパーパターンが形成された。

【０１０４】次に、上記開口部を通して、８５％リン
酸：３５％系過酸化水素水：純水＝１：２：９７（重量
％）の液を用いて１分間リセスエッチングを行い、基板
表面に溝を形成した。

【０１０５】図２に示した方法で、エッチング後のテー
パー角を測定した結果、４８°であった。なお、テーパ
ー角は大きいほどよい。

【０１０６】次に、金を蒸着させ基板上全面にゲート電
極用の金属配線層を堆積した。次に、上記金属配線層の
うちで前記開口部の底面に堆積されている部分（ゲート
電極となる部分）を残し、レジストおよびその上の不要
な金属配線層をリフトオフ法により除去しゲートパター
ンを形成した。 （実施例２）レジスト１を、スピンコート法により２５
００回転／分で３０秒間でＧａＡｓ基板上に回転塗布し
た。その後、ホットプレート上で９０℃で９０秒間露光
前ベークを行った。レジストの厚みは、１．０μｍであ
った。これに、電子ビームで描画を行い、ゲートパター
ンをパターニングした。

【０１０７】これを９０℃で９０秒間露光後ベークを行
った後、２．３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液中で２５℃で６０秒間現像した。これによ
り、レジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去されて
ポジ型の逆テーパーパターンが形成された。

【０１０８】次に、実施例１と同様の方法でリセスエッ
チングを行い、基板表面に溝を形成した。エッチング後
のテーパー角を測定した結果、４６°であった。次に、
金を蒸着させ基板上全面にゲート電極用の金属配線層を
堆積した。

【０１０９】次に、上記金属配線層のうちで前記開口部
の底面に堆積されている部分（ゲート電極となる部分）
を残し、レジストおよびその上の不要な金属配線層をリ
フトオフ法により除去しゲートパターンを形成した。 （実施例３）レジスト１を、スピンコート法により２５
００回転／分で３０秒間でＧａＡｓ基板上に回転塗布し
た。その後、ホットプレート上で９０℃で９０秒間露光
前ベークを行った。レジストの厚みは、１．０μｍであ
った。これに、ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８
ｎｍ）で露光を行い、ゲートパターンをパターニングし
た。露光装置はニコン社製ＫｒＦ露光装置（ＮＡ＝０．
５５，σ＝０．７）を用いた。

【０１１０】この後、１０ｐｐｍに調整されたＮＭＰ雰
囲気中で１０分間塩基雰囲気を暴露した。

【０１１１】これを９０℃で９０秒間露光後ベークを行
った後、２．３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液中で２５℃で６０秒間現像した。これによ
り、レジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去されて
ポジ型の逆テーパーパターンが形成された。

【０１１２】次に、実施例１と同様の方法でリセスエッ
チングを行い、基板表面に溝を形成した。エッチング後
のテーパー角を測定した結果、４６°であった。次に、
金を蒸着させ基板上全面にゲート電極用の金属配線層を
堆積した。

【０１１３】次に、上記金属配線層のうちで前記開口部
の底面に堆積されている部分（ゲート電極Ｇとなる部
分）を残し、レジストおよびその上の不要な金属配線層
をリフトオフ法により除去しゲートパターンを形成し
た。 （実施例４）リビングアニオン重合により重合したベー
ス樹脂（ポリヒドロキシスチレン（重量平均分子量：６
０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎ：１．１））を溶解抑止基
（ｔ−ブトキシカルボニル）で２３ｍｏｌ％保護した樹
脂を１２．５ｇに、光酸発生剤としてＴＰＳ・ＯＴｆを
０．１２５ｇ加え、プロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）３７．５ｇに溶解させ
たのち、孔径０．２μｍのフィルターでろ過して、レジ
スト溶液を得た（これをレジスト２とする）。

【０１１４】得られたレジスト溶液を、スピンコート法
により２５００回転／分で３０秒間でＧａＡｓ基板上に
回転塗布した。その後、ホットプレート上で９０℃で９
０秒間露光前ベークを行った。レジストの厚みは、１．
０μｍであった。これに、ＫｒＦエキシマレーザー光
（波長２４８ｎｍ）で露光を行い、ゲートパターンをパ
ターニングした。露光装置はニコン社製ＫｒＦ露光装置
（ＮＡ＝０．５５，σ＝０．７）を用いた。

【０１１５】この後、１０ｐｐｍに調整されたＮＭＰ雰
囲気中で１０分間塩基雰囲気を暴露した。

【０１１６】これを９０℃で９０秒間露光後ベークを行
った後、２．３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液中で２５℃で６０秒間現像した。これによ
り、レジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去されて
ポジ型の逆テーパーパターンが形成された。

【０１１７】次に、実施例１と同様の方法でリセスエッ
チングを行い、基板表面に溝を形成した。エッチング後
のテーパー角を測定した結果、４８°であった。次に、
金を蒸着させ基板上全面にゲート電極用の金属配線層を
堆積した。

【０１１８】次に、上記金属配線層のうちで前記開口部
の底面に堆積されている部分（ゲート電極となる部分）
を残し、レジストおよびその上の不要な金属配線層をリ
フトオフ法により除去しゲートパターンを形成した。 （実施例４）リビングアニオン重合により重合したベー
ス樹脂（ポリヒドロキシスチレン（重量平均分子量：６
０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎ：１．１））を溶解抑止基
（ｔ−ブトキシカルボニル）で２３ｍｏｌ％保護した樹
脂を１２．５ｇに、光酸発生剤としてナフトキノンジア
ジド（東洋合成製：ＮＡＱ４００）を０．２５ｇ加え、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）３７．５ｇに溶解させたのち、孔径０．
２μｍのフィルターでろ過して、レジスト溶液を得た
（これをレジスト３とする）。

【０１１９】得られたレジスト溶液を、スピンコート法
により２５００回転／分で３０秒間でＧａＡｓ基板上に
回転塗布した。その後、ホットプレート上で９０℃で９
０秒間露光前ベークを行った。レジストの厚みは、１．
０μｍであった。これに、ｉ線（波長３６５ｎｍ）で２
００ｍＪ／ｃｍ^２で露光を行い、ゲートパターンをパタ
ーニングした。露光装置はニコン社製ｉ線露光装置（Ｎ
Ａ＝０．６０，σ＝０．７）を用いた。

【０１２０】これを１０５℃で１２０秒間露光後ベーク
を行った後、２．３８％テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液中で２５℃で６０秒間現像した。これに
より、レジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去され
てポジ型の逆テーパーパターンが形成された。

【０１２１】次に、上記開口部を通して、リン酸系の液
を用いてリセスエッチングを行い、基板表面に溝を形成
した。次に、基板上全面にゲート電極用の金属配線層を
堆積した。

【０１２２】次に、上記金属配線層のうちで前記開口部
の底面に堆積されている部分（ゲート電極となる部分）
を残し、レジストおよびその上の不要な金属配線層をリ
フトオフ法により除去しゲートパターンを形成した。

【０１２３】次に、実施例１と同様の方法でリセスエッ
チングを行い、基板表面に溝を形成した。エッチング後
のテーパー角を測定した結果、４６°であった。次に、
金を蒸着させ基板上全面にゲート電極用の金属配線層を
堆積した。

【０１２４】次に、上記金属配線層のうちで前記開口部
の底面に堆積されている部分（ゲート電極となる部分）
を残し、レジストおよびその上の不要な金属配線層をリ
フトオフ法により除去しゲートパターンを形成した。 （従来型レジストとの比較）東京応化製ネガレジスト
（ＬＯＲ−ＮＯ１３）を、スピンコート法により２５０
０回転／分で３０秒間でＧａＡｓ基板上に回転塗布し
た。その後、ホットプレート上で９０℃で９０秒間露光
前ベークを行った。レジストの厚みは、１．０μｍであ
った。これに、ｉ線（波長３６５ｎｍ）で露光を行い、
ゲートパターンをパターニングした。露光装置はニコン
社製ｉ線露光装置（ＮＡ＝０．６０，σ＝０．７）を用
いた。

【０１２５】２．３８％テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液中で２５℃で６０秒間現像した。これに
より、レジスト膜の露光部分が選択的に溶解・除去され
てポジ型の逆テーパーパターンが形成された。

【０１２６】次に、上記開口部を通して、８５％リン
酸：３５％系過酸化水素水：純水＝１：２：１００の液
を用いて１０分間リセスエッチングを行い、基板表面に
溝を形成した。エッチング後のテーパー角を測定した結
果、２３°であった。次に、金を蒸着させ基板上全面に
ゲート電極用の金属配線層を堆積した。

【０１２７】次に、上記金属配線層のうちで前記開口部
の底面に堆積されている部分（ゲート電極となる部分）
を残し、レジストおよびその上の不要な金属配線層をリ
フトオフ法により除去しゲートパターンを形成した。 （エッチング液の組成による参考例）実施例３と同様の
方法でパターンをレジスト形成した。これをリセスエッ
チング液の組成を変更し、エッチングをおこなった。結
果を図７に示す。本発明で用いているエッチング液組成
で、 燐酸の濃度（重量％）＝χ×過酸化水素水の濃度（重量
％） で規定されるχは２では、リセスエッチングをした溝の
テーパー角は従来のものに比べ非常に大きいことがわか
る。 （本発明の化学増幅型レジストを用い、エッチング液の
組成による参考例）本発明のリセスエッチング用の化学
増幅型レジストを用い本発明で定めたリセスエッチング
液の組成でエッチングしたものと、従来のレジストとの
比較を図８に示す。

【０１２８】従来のレジストと本発明の化学増幅型レジ
スト（レジスト２）の比較では、本発明のレジストはレ
ジストパターンの逆テーパー形状が大きいことが分か
る。すなわち、リセスのテーパー角が本発明の方が大き
いことがわかる。

【０１２９】また、本発明のリセスエッチング条件で
は、従来のエッチング条件に比べ、リセスのテーパー角
が非常に大きくなっていることがわかる。また、本発明
のレジストと本発明のエッチング条件を組み合わせる
と、逆テーパーの大きいレジストのパターンで、しかも
テーパー角の大きいリセスが効果的に出来ることがわか
る。 （実施例５）ポリヒドロキシスチレン（重量平均分子量
２００００）の水酸基の３０％をエトキシエチル基で保
護した樹脂（Ａ）１００重量部、酸発生剤としてナフチ
ルイミジルトリフルオロメタンスルホネート（Ｐ）を３
重量部、添加剤としてトリブチルアミンを酸発生剤Ｐに
対してモル比で１０％添加しメトキシメチルプロピオン
酸に溶解してレジスト溶液を調整した。

【０１３０】このレジスト溶液を回転塗布法によりＧａ
Ａｓウェハーに塗布し、１１０℃で９０秒間ベークして
膜厚０．８ミクロンのレジスト膜を形成した。このレジ
スト膜をＩ線ステッパーで露光した後１００℃で３分間
ベークし０．２１Ｎのテトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液で１０秒間現像して逆
テーパー形状のレジストパターンを形成した。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、断面が
逆テーパ形状をした微細なレジストパターンを１回のＵ
Ｖ光による露光もしくは電子ビームによる描画で形成し
得るパターン形成方法およびこれを用いた半導体装置を
提供することが可能となる。本発明のパターン形成方法
では露光の所要時間が短縮され、スループットが大幅に
向上する。

【０１３２】この方法をストレート型ゲート電極の形成
に際して用いることにより、ワイドリセスとゲート電極
とをセルフアライメントで形成できるので、リセスエッ
チング幅とゲート電極との位置合わせを正確に制御する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のパターン形成方法の製造工程概略
図。

【図２】 エッチング後の断面を示す模式図。

【図３】 燐酸の濃度に対するリセスエッチング時のし
み込み量をプロットした図。

【図４】 過酸化水素水の濃度に対するリセスエッチン
グ時のしみ込み量をプロットした図。

【図５】 燐酸の濃度の平方根に対するリセスエッチン
グ時のしみ込み量をプロットした図。

【図６】 過酸化水素水の濃度の逆数に対するリセスエ
ッチング時のしみ込み量をプロットした図。

【図７】 エッチング液の組成を変えてパターンを形成
した図。

【図８】 レジストおよびエッチング液組成を変えてパ
ターンを形成した図。

【符号の説明】

１…ＧａＡｓ基板 ２…レジスト膜 ３…パターン ４…溝 ５…ゲート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｂ (72)発明者 三沢 寛人 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 多摩川工場内 (72)発明者 後河内 透 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平８−31844（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231720（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−5565（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−95397（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267150（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−311464（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−273934（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−198048（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−84783（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/28 301 G03F 7/20 504 G03F 7/20 521 H01L 21/027 H01L 21/3205

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）化合物半導体基板の一主面上にポジ
   型の化学増幅形レジスト膜を形成する工程と、 （ｂ）前記レジスト膜に１５０ｎｍ〜５００ｎｍのＵＶ
   光で露光、および／もしくは電子線で描画によってパタ
   ーン露光を行う工程と、 （ｃ）前記レジスト膜を現像することにより逆テーパー
   形状のパターンを形成する工程と、（ｄ）前記パターンを形成することにより露出した部分
   の前記基板を、下記組成を有するエッチング液を用いて
   ウェットエッチングする工程と、 過酸化水素水の濃度（重量％）＝（リセスエッチングの
   深さ（ｎｍ））／（エッチング時間（秒）×ρ）…
   （１） （但式（１）において、ρは１０００〜４０００の範囲
   である。） 燐酸の濃度（重量％）＝χ×過酸化水素水の濃度（重量
   ％）…（２） （但し式（２）において、χは３以下である。） （ｅ）前記レジスト膜を形成した側の前記基板の上面に
   金属を堆積する工程と、 （ｆ）前記レジスト膜上部に堆積した金属を前記レジス
   トごと剥離する工程とを備えたことを特徴とするパター
   ン形成方法。
2. 【請求項２】前記化合物半導体基板がＧａＡｓ基板であ
   る請求項１記載のパターン形成方法。
3. 【請求項３】前記（ｅ）工程によって前記基板上に堆積
   された金属がゲート電極として用いられる請求項１記載
   のパターン形成方法。
4. 【請求項４】前記（ｂ）工程の後、（ｇ）前記基板を塩
   基性雰囲気にさらす工程を備えた請求項１〜３記載のパ
   ターン形成方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４記載のパターン形成方法を用
   いたことを特徴とする半導体装置。