JPH01239938A

JPH01239938A - パターン形成方法

Info

Publication number: JPH01239938A
Application number: JP63068653A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Yoshikawa; 吉川　光憲
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-09-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は半導体素子におけるパターン形成において、サ
ブミクロンパターンのみ及びサブミクロンパターンとサ
ブミクロン以上のパターンが共存するパターンの形成方
法に関するものである。

（ロ）従来の技術近年、半導体素子の集積回路の高密度化及び高周波化等
に伴ない、線幅０．５漕以下の、いわゆるサブミクロン
パターンの加工技術が必要とされている。

この加工技術として、ＥＢ露光法及びＸ線露光法等が新
規技術として開発され、前者は実用されつつある。

しかし、両者共、装置のコストが高く、スルーブツトも
低く、かつ安価で良好なレジストがない等の問題があり
、未だ量産には適していない。そこで従来装置及び従来
技術を駆使して量産に適したサブミクロンパターン加工
技術が多種提案されている。

従来のこの種の方法の１つにパターン反転法がある。

この方法は、フォトレジストを用いて過剰露光又は過料
現像を施せば、０．５虐以下のラインバタ−ンが形成出
来ることに着目して、この（ノブミクロンラインパター
ンをサブミクロンスペースパターンに反転してパターン
を形成する方法で特に高周波デバイスの電界効果１〜ラ
ンジスタのゲートパターンの形成等に有効な方法である
。

次に、この従来の方法について第２図（ａ）〜＋＋１＋
を参照して説明する。

まず、第２図（ａｌに示すように基板２１上に適当な有
機物質で第１の層２２が形成され、その上にレジス１〜
を塗布、熱処理した後これを露光・現像することにより
レジストパターン２４が形成される。次に第２図＋ｂ）
に示すように５ＯＧ（Ｓｐｉｎｏｎ　　ｇｌａｓｓ　）
が塗布及びベークされてレジストパータン２４を平坦化
する平坦化層２５が形成される。このとぎパターン平坦
化率の関係で２２上のＳＯＧの膜厚の方がレジストパタ
ーン２４上の膜厚より大となる。次にＳＯＧ膜２膜厚５
　Ｆ　４ガスを用いた反応性イオンエツチング（ＲＩＥ
）により、上記のレジストパターン２４が露出する迄、
エツチングが施され（エッチバックされ）レジストパタ
ーン２４の頭出しが１１なわれる。このときレジストー
タン２４のない有機膜２２上には第２図＋ｃ＋に示すよ
うに、有機膜２２上の膜厚とレジストパターン２４上の
それとの差に相当する膜厚を有するＳＯＧ膜２膜厚５存
する。、晟後にこのＳ○Ｇ膜２５をマスクとして第２図
＋ｄ＋に示すように、０２ガスを用いて、レジストパタ
ーン２４と有機物膜２２にＲＩＥが施されて、上記のレ
ジストパターン２４を反転したパターンが得られる。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記した従来のパターン反転法を用いて、サブミクロン
ポジパターンを形成することが出来るが、このような方
法を用いた場合、ＳＯＧ膜を均一に、かつ再現性良く制
御することは困難であり、またＳＯＧ！４の平坦化率の
関係で、レジストパターン幅が大ぎくなればなる程残存
しうるＳＯＧ膜２膜厚５厚の値が零に近づくため、サブ
ミクロン幅のパターンとサブミクロン以上の幅のパター
ンが共存するようなパターンを形成するには、マージン
が小さくなり、エッチバックをおこなっても第３図（ａ
）に示すような不良状態が発生したりして、第３図＋１
）ｌに示すように、所望のパターンが得られずにＭ１産
等が困難になるおそれがある。

また、ＲＩＥの工程で、特に有機物質２２にＲＩＥを施
すことにより、結果的に素子に損４Ｎを与え、特性の劣
化を来すおそれがあるという問題があった。

この発明は、反転パターンを素子特性を損なわずに再現
性良く制御できるパターン形成方法を提供することを目
的の一つとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段この発明は、基板上に第１の層を形成し、その第１の層
上に所望のフォトレジストを塗布してこれを熱処理した
後、露光・現像を施して第２の層としてのレジス１〜パ
ターンを形成する工程と、上記第１の層及び第２の層上
に実質的に非ＳＯＧ膜の第３の居を形成する工程と、上
記第２の居のみを溶解して、上記第２の否及び上記第２
の階上の第３の層を除去する工程と、上記第１の層上の
第３の層をマスク材として、上記第１の層をエツチング
又は溶解して、上記第２の層のレジストパターンを反転
したパターンを形成する工程とからなることを特徴とす
るパターン形成方法である。

すなわち、この発明は、基板上に適当な有機膜等で第１
の層を形成した後、この第１の層の上に適当なフォトレ
ジストを塗布し、露光、現像を施してレジストパターン
を形成して第２の層とし、その後、上記第１の層及び第
２の層上に所望の金ｇ等を蒸着等で形成して第３の層と
し、その後前記第２の層のみを適当な溶液で溶解して、
上記第２の層及び第２の層上の第３の層を除去する事に
よって、上記第１の層上には、上記第２の層が共存しな
かった部分にだけ第３の層が残存するようにし、その後
この第３の層をマスク材として、上記第１の層を溶解し
たり又はエツチング等を施して、サブミクロンパターン
を形成するようにしたものである。

この発明（こおいて、実質的に非ＳＯＧ膜の第３の府を
形成するとは、レジス１〜パターンとしての第２の苦の
反転パターンをＳＯＧ以外の月１４を用いて形成するこ
とを意味するものであり、第３の層の材料としては、Ａ
Ｕ、ＴｉあるいはＮｉ等の金属ヤ、Ｓｉ　０２　、ｗｏ
ｘあるいはＴａ　Ｑｘ　”Ｊの金属酸化物が好ましいも
のとして挙げられる。そして、へ〇等の金属を用いるは
場合は、抵抗加熱蒸着法ヤスバッター蒸着法あるいはＥ
Ｂ蒸着法等の既知の蒸着法にて蒸着したり、既知のスパ
ッタ法等にて第３の層を形成でき、また、金属酸化物を
用いる場合は、既知の、イオン注入法やＣＶＤ法あるい
はスパッタ法等により第３の層を形成できる。

この発明における第１の層としては、有国膜が挙げられ
る。この有機膜は、例えば、第２の層であるフオトレジ
ス１〜と混合しないようなメタクリレート系等の遠赤外
線用レジストであることが好ましく、その材料としてＰ
ＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）ヤＰＭＧＩ、ある
いは５ＡＬ（ＳＨＩ　ＰＬＥＹ社＋！！ｊ）等のポジ型
のものが好ましいものとして挙けられる。

この発明における第２の層としては、光を照射エツチン
グ処理に際しては、容易に分解され、飛散するようにな
る）されつる、上記第１の層と同じポジ型のフォ１−レ
ジスト材料からなるものが挙げられ、例えば、０ＦＰＲ
−８００（東京応化製）やＭ　ＣＰ　Ｒ−２０００（三
菱化成製）、あるいはＰＦ−９２００（住人化学製）等
が好ましいものとして用いられる。

そして、第１の層上に第２の層と密着性の高いメラニン
系有機樹脂等からなる有機膜を形成しても良い。この有
機膜としては５ＷＫ−４３６（東京応化製）等が挙げら
れる。

（ホ）作用上記構成により、ＳＯＧ膜によるレジス！・パターンの
平坦化をおＣなうことなくレジストパターンの反転パタ
ーンを形成するようにしたことから、ＳＯＧ膜を均一に
かつ再理性良く制御するといったＳ　ＯＧ　ＩＩ！ｉｔ
の特性のために生じる問題点を回避できるとともに、Ｓ
ＯＧ膜の平坦化率の依存によってエッチバックをおこな
っても不良状態が発生したすするおそれはなくなるもの
である。

また、第３の層を必要な部分に一定以上の笛さえ形成で
きれば、原理上問題がないため、第１の層にパターンを
形成するエツチング方法として、ＲＩＥを用いる必要性
は特になくなり、ＲＩＥによる素子損傷を回Ｎすること
ができる。従って、素子特性を損なわず、開度にも適し
ている事になる。

（へ）実施例以下図に示す実施例にもとづいてこの発明を詳述する。

なお、これによってこの発明は限定を受けるものではな
い。

第１図（ω〜＋ｄ＋は本発明の一実施例に係わるパター
ン形成工程を示す図である。

まず、第１図（田に示す如く、Ｑａ　ＡＳからなる基板
１にレジスト（ＰＭＭＡ）をｉ＝の厚さで塗布し、２０
０℃で３０分間ベークして第１の層２を形成する。次に
、その上にレジスト（ＯＦＰＲ−８００（東京応化製）
］を用いて、０．５　ｐｍ幅と６ｐ幅のラインパターン
をそれぞれ形成して、第２の層３１および３２とＪる。

この時、第１の層２と第２の層３１．３２との密着性が
低い場合は、第１の層２上にメラニン系有機樹脂からな
る有ＲＢ’）の層を形成して密着性を高めれば良い。ま
た、この時のレジストパターンの断面形状は矩形状、又
は逆テーパ形状が望ましいことから、レジスト上層にＯ
ＥＭ−４２０ＣＧＥ社製）を塗布して露光した。

そして、第２の層のレジストパターン３１および３２に
適当な損の全面露光を施した後、第１図中）に示す如く
、抵抗加熱蒸着法でＡＵ膜を２０００人の膜厚にて第１
の層２及び第２の廠３１，３２上に形成して第３の層４
０．４１．４２とする。

次にアルカリ系坦像液で第２の層３１．３２を溶解し、
同時に第３の層の一部４１．４２を除去する〔第１図（
Ｃ）参照］。

次に、第３の層の残りのＦＭ４０をマスタ月として、第
１の層２に遠紫外線霧光及び現像を施した。

その結果、第１図＋ｄ＋に示すように、パターン幅が０
．５虐と６−のスペースパターンを形成する事ができた
。

なＪ３、本実施例では第３の層４０．４１を形成した後
、第２の層３１．３２に全面露光を施して第２のＪｍ３
１．３２のみをこれに現像液を用いて溶解するようにし
たものを示したが、第２の層３１．３２を第１の層２に
対して選択的に溶解しうる溶液を用いること可能である
。この際、第２の層に全面露光を施す必要はなくなる。

また、本実施例では、第１の層２を遠紫外線露光及び現
像によりサブミクロンサイズのスペースパターンとサブ
ミクロンサイズ以上のスペースパターンを形成するよう
にしたものを示したが、特に素子に損傷をおよぼすおそ
れのない場合には、第１の層２を０２プラズマを用いた
ドライエツチング等にてエツチングしても良い。

ざらに、本、実施例では第２の層３１および３２のそれ
ぞれのパターン幅が、サブミクロンのものとサブミクロ
ン以上のものとが共存するようにしたものを示したが、
これに限らず、サブミクロンタイプのレジストパターン
のみが共存するように構成しても良い。

（ト）発明の効果この発明によれば、金属蒸着法等により実質的に非ＳＯ
Ｇ膜の層をレジストパターン上に形成してレジストパタ
ーンの反転化をおこなうようにしたので、ＳＯＧｇｌを
均一に、かつ再現性良く制御するといったＳＯＧ膜の特
性のために生じる問題点を回避できるとともに、ＳＯＧ
膜の平坦化率の依存によってエッチバックをおこなって
も不良状態が発生したりするおそれはなくなるものであ
り、パターン幅がサブミクロン以下のスペースパターン
およびパターン幅がサブミクロン以下のものとサブミク
ロン以上のものが混在するスペースパターンを、素子特
性に損傷を及ぼす可能性のあるＲＩＥ工程を必要としな
いで歩留り良く、並びに再現性良く得ることができ、固
産を容易にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（小は、それぞれ本発明の一実施例の
工程を示す構成説明図、第２図（ω乃至＋ｃｂ及び第３
図（ａ＞　、＋ｂ）はそれぞれ従来の方法及びその問題
点を説明するための構成説明図である。１・・・・・・基板、２・・・・・・有機膜層、３１．
３２・・・・・・レジストパターン、４０．４１．４２
・・・・・・金腐Ｍ層。　　　　　　１１１　　図　。（ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

１、基板上に第１の層を形成し、その第１の層上に所望
のフォトレジストを塗布してこれを熱処理した後、露光
・現像を施して第２の層としてのレジストパターンを形
成する工程と、上記第１の層及び第２の層上に実質的に
非ＳＯＧ膜の第３の層を形成する工程と、上記第２の層
のみを溶解して、上記第２の層及び上記第２の層上の第
３の層を除去する工程と、上記第１の層上の第３の層を
マスク材として、上記第１の層をエッチング又は溶解し
て、上記第２の層のレジストパターンを反転したパター
ンを形成する工程とからなることを特徴とするパターン
形成方法。