JPH021106A - パターン形成方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフォトレジストにビームを照射してアライメン
トマークを基準に描画を行うパターン形成方法に関し、
特に−括露光によるパターニングとビームの直接描画の
双方を用いるパターン形成方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、フォトレジストにビームを照射してアライメ
ントマークを基準にしながら直接描画を行うパターン形
成方法において、アライメントマークを第１のパターン
と共に露光して形成し、そのアライメントマークを基準
に第１のパターンより微細な第２のパターンを直接描画
して形成することにより、効率良く所要のパターンを形
成するものである。

〔従来の技術〕

半導体基板上に形成したレジスト層に微細なパターンを
形成するための技術として、電子ビーム或いは集束イオ
ンビーム（Ｆ　Ｉ　Ｂ）を利用した直接描画の技術が知
られている。そして、一般に、直接描画を行う場合には
、各チップ毎又は成る領域毎にアライメントマークが設
けられ、電子ビーム等によるパターニングはそのアライ
メントマークを基準として非常に良い精度で行われる。

第５図ａ〜第５図Ｃは従来のパターン形成方法を説明す
るための図であり、電界効果型トランジスタを形成する
例である。まず、第５図ａに示すように、各チップ３１
の一部にステッパー等の露光装置によって略十字状のア
ライメントマーク３２が形成される０次に、第５図すに
示すように、電子ビームによる直接描画によってオーミ
ック電極であるソース電極３３とドレイン電極３４とが
形成される。ソース電極３３とドレイン電極３４は、そ
の平面上で微小な幅２ｏを以て対向して形成され、その
直接描画の位置の指定は上記アライメントマーク３２を
基準としている。そして、さらに異なる材料層が再び電
子ビームを用いた直接描画によってパターニングされ、
第５図Ｃに示すように、上記ソース電極３３と上記ドレ
イン電極３４の開の微細な１ｐＭ　ｔ；　ｏの中はどに
ゲート電極３５が形成される。

また、他の先行技術としては、高精度のパターンを電子
ビームにより露光し、高精度でないパターンを一括露光
によって、パターンを形成する方法があり、このような
技術は特公昭６２−１２４６号公報にその記載がある。

さらに、第６図ａ〜第６図Ｃに示すように、リセス部を
形成する高電子移動度トランジスタの製造工程において
は、ゲート電極の形成に際して２度の電子ビームの描画
が行われている。まず、第６図ａに示すように、リセス
部の寸法に対応したパターンが基板６１及び絶縁膜６２
上のレジスト膜６３に電子ビームの直接描画により形成
される。

次に、第６図すに示すように、そのレジスト膜６３をマ
スクとしたリセスエッチングによりリセス部６４が形成
される。そして、第６図Ｃに示すように、再びレジスト
膜６５が全面に塗布され、そのレジスト膜６５に対し、
上記リセス部６４上で開口部６６が２度目の電子ビーム
の直接描画によって形成される。以下、その開口部６６
内に、リフトオフによりゲートメタルが形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の第５図ａ〜第５図Ｃのように、アライメントマー
ク３２を形成した後に、ソース電極３３゜ドレイン電極
３４．ゲート電極３５をそれぞれ電子ビームで描画した
場合には、全体を高精度なパターンにできるものの、そ
のスルーブツトが低下し、生産性を向上させることがで
きない。

また、第６図ａ〜第６図Ｃに示した技術でも同様に、ゲ
ート電極の形成工程だけで、スループントの低い電子ビ
ームの直接描画を２度行う必要がある。

さらに、上述の公報記載の技術では、電子ビームと一括
露光を使い分けることで、その生産性を高めることが可
能となる。しかし、単にパターンの大小のみに注目して
使い分けを行うのみでは、十分な生産性の向上を図るこ
とができない。

そこで、本発明は、ビームによる直接描画から微細なパ
ターンを形成すると共に、十分な生産性の向上を図るこ
とが可能なパターン形成方法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するために、本発明のパターン形成方
法では、フォトレジストにビームを照射して所要のパタ
ーンを形成する方法において、まず、第１のパターンを
アライメントマークと共にフォトマスクを用いて露光し
て形成する。その第１のパターンは、例えば、電界効果
型トランジスタを形成する場合において、オーミック電
極のパターンとすることができ゛、或いはリセス部形成
のだめのパターンとすることができる。露光は、所要の
レチクルを用いて一括に露光するものであり、等倍、縮
小等の種々の光学系からなる露光装置を用いることがで
きる。

そして、そのアライメントマークを基準に上記第１のパ
ターンよりも微細な第２のパターンをビームの照射から
直接描画して形成する。ここで、ビームの照射としては
、電子ビームや集束性イオンビームが挙げられる。電界
効果型トランジスタを形成する場合においては、微細な
第２のパターンをゲート電極のパターンとすることがで
きる。

また、リセス部を形成するものでは、その第２のパター
ンをゲート電極のリフトオフのためのレジスト膜のパタ
ーンにできる。

また、本発明のパターン形成方法では、オーミックコン
タクトを形成するためにオーミックアロイ用熱処理を行
うことができる。そして、例えばビームの直接描画から
電界効果型トランジスタのゲート電極を形成する時、ゲ
ート電極のパターン形成後に、上記熱処理を行うことが
できる。

〔作用〕

電子ビーム等で直接描画するパターンの一部を一括露光
から形成されるパターンに置換することで、それだけス
ループットを高めることができるが、さらに、アライメ
ントマークを基準に直接描画を行う場合においては、そ
のアライメントマークのパターンの形成と同時に第１の
パターンを形成することで、直接描画の工程の工程数が
減少し、その生産性を高めることができる。

また、オーミックアロイ用熱処理を例えばゲート電極形
成後に行うことで、電子ビームの位置の指定のためのア
ライメントマークは、熱処理のないまま用いられること
になり、ノイズ等の抑制することが可能となる。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

第１の実施例 本実施例のパターン形成方法を第１図ａ〜第１図す及び
第２図ａ〜第２図Ｃを参照しながら説明する。本パター
ン形成方法は、電界効果型トランジスタの例であり、特
に、微細なゲート長の電界効果型トランジスタを形成す
るのに好適な例である。

まず、第１図ａに示すように、チップ１上に、所要の露
光装置によってアライメントマーク２、ソース電極３、
ドレイン電極４の各パターンが同時に形成される。アラ
イメントマーク２は、次の電子ビームによる直接描画の
位置の基準として機能するマークである。このアライメ
ントマーク２の形状は、例えば略十字状とされるが、限
定されるものではない。

そのアライメントマーク２と同時に上記露光装置によっ
て形成されるソース電極３及びドレイン電極４は、例え
ばＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉを材料とする材料層によって構成さ
れる。すなわち、ソース電極３及びドレイン電極４は、
上記露光装置の露光によって、該材料層上のレジスト層
が選択露光され、現像され、該レジスト層をマスクとし
たエツチングによって形成される。上記ソース電極３の
形状は、その一部がドレイン電極４に平面上対向するよ
うな形状とされ、後述するゲート電極のコンタクト部が
形成され得るように、一部が切り欠かれた形状とされて
いる。また、上記ドレイン電極４は、略矩形状のパター
ンであって、ソース電極３側に臨む一辺が長（引き延ば
された形状となっている。これらソース電極３とドレイ
ン電極４のパターンは、比較的に広い面積を有するパタ
ーンであり、これらを−括露光することで、スループッ
トの高いパターニングが実現され、その生産性が向上す
る。そして、これらソース電極３とドレイン電極４の間
隔１１は、微細な距離とされるが、次に述べるように電
子ビームの直接描画によってゲート電極が高精度に形成
される。

第２図ａは、第１図ａに対応した図であって、−括露光
によりパターニングさ・れたソース電極３とドレイン電
極４の断面を、示している。チップ１上で、両者は、微
細な距離ｌｌを有する間隔とされる。なお、アライメン
トマーク２はその図示を省略している。

次に、上述の如き一括露光によるアライメントマーク２
及びソース電極３．ドレイン電極４の形成後、第１図す
に示すように、上記アライメントマーク２を基準に微細
なゲート電極５を電子ビームで直接描画して形成する。

すなわち、このゲート電極５は、上記ソース電極３と上
記ドレイン電極４の間の微細な間隔２．の間に形成され
るために、高精度なパターンで形成する必要があるが、
アライメントマーク２を基準とした電子ビームを用いる
ことで微細な形状を以て正確な位置にパターニングされ
る。このゲート電極５は、例えばＡｌを材料とすること
ができる。また、このゲート電極５の形状は、上記ソー
ス電極３と上記ドレイン電極４の間の線条部分に加えて
コンタクト部を存している。

なお、アライメントマーク２を基準にする場合、アライ
メントマーク２のセンターに対して位置が固定されたソ
ース／ドレインの任意の位置を決めておき、その任意の
位置からの変位量を以て電子ビームを直接描画するよう
にしても良い。

第２図すは、電子ビームにより形成したゲート電極５を
図示しており、−括露光により効率良く形成されたソー
ス電極３．ドレイン電極４の間の微細な間隔に、電子ビ
ームの直接描画によって形成された寸法（ゲート長）１
２のゲート電極５が設けられることになる。

そして、本実施例のパターン形成方法では、ゲート電極
５の形成後に、第２図Ｃに示すように、オーミックアロ
イ用熱処理を行う、これは、ゲート電極５の形成前に、
オーミックアロイ用熱処理を行った場合には、アライメ
ントマーク２の表面が荒れてしまい、位置検出のための
反射電子強度の微分スペクトルにノイズが入ることにな
る。そこで、本実施例の如く、ゲート電極５の形成後に
、オーミックアロイ用熱処理を行うことで、このような
弊害を避けて、電子ビームによる高精度のパターニング
が実現されることになる。このオーミックアロイ用熱処
理は、例えば４５０℃程度の温度によって行われ、チッ
プ１の基板部分と所要のオーミックコンタクト６が形成
されることになる。

上述のように、本実施例のパターン形成方法では、アラ
イメントマーク２と同時に比較的大まかな第１のパター
ンであるソース電極３及びドレイン電極４が形成され、
工程が簡略化されると共にそのスループットが高くなる
。また、微細な第２のパターンとしてのゲート電極５は
、上記アライメントマーク２を基準とした電子ビームに
よって直接描画されるため、正確な位置に、微細なパタ
ーンとして容易に形成することができる。そして、オー
ミックアロイ用熱処理をゲート電極形成後としているた
めに、アライメントマークからの信号にノイズが入るよ
うな問題も抑制される。

第２の実施例 本実施例は、リセスエッチングによりチャンネル領域の
部分にリセス部（溝部）が形成される高電子移動度トラ
ンジスタの製造方法である。

まず、本実施例に用いられる一括露光のマスクについて
説明すると、例えば第３図に示すように、１つのチップ
のパターンのマスク２１中に、リセス部のパターン２２
と、略し字状のアライメントマークのパターン２３とが
形成される。このマスク２１を用いることで、高いスル
ープットでアライメントマークのパターン２３とリセス
部のパターン２２をレジスト膜上に転写させることがで
きる。

次に、そのパターンのマスク２１を用いて、第４図ａに
示すように、基板２４上に積層した絶縁膜２５上のレジ
スト膜２６を選択露光する。この選択露光した領域を現
像し、第３図のアライメントマークのパターン２３を反
映したアライメントマーク開口部２７を形成し、同時に
リセス部のパターン２２を反映した開口部２日を形成す
る。このパターニングは一括露光によるため、そのスル
ープットは高い、このパターニング時に、オーミックメ
タルのパターニング等を組み合わせても良い。そして、
その選択露光したレジスト膜２６をマスクとしてリセス
エッチングを行い、リセス部４１及びアライメントマー
ク４０を形成する。

次に、全面に再びレジスト膜２９を形成する。

このレジスト膜２９の形成後、第４図すに示すように、
リセス部４１の上部のレジスト膜２９に開口部４２を形
成するする。この開口部４２の形成は上記アライメント
マーク４０より位置決めされた電子ビームの直接描画に
よって行われ、非常に微細なパターンで形成される。

次に、上記開口部４２を用いて、リフトオフによりゲー
ト電極を形成する。すなわち、全面に所要のゲートメタ
ルを積層するが、開口部４２ではその段差でゲートメタ
ルが切断され、第４図Ｃに示すように、ゲートメタル４
３がリセス部４１上に形成される。そして、レジスト８
２９を除去し、微細なパターンに形成されたゲートメタ
ル４３がゲート電極として用いられる。

このような本実施例のパターン形成方法では、スループ
ットの低い電子ビームの２度の直接描画が１度になり、
従って、その生産性を向上させることができる。また、
本実施例のパターン形成方法においても、オーミックア
ロイの熱処理をゲート電極の形成後に行わせるようにで
きる。

なお、上述の実施例のソース電極３．ドレイン電極４．
ゲート電極５．ゲートメタル４３の形状や材料は、−例
であって、種々の形状や材料に変更することが可能であ
る。また、直接描画に用いられるビームは電子ビームに
限定されず、集束性のイオンビームでも良い、また、本
発明は上記実施例に限定されず、その要旨を逸脱しない
範囲での種々の変更が可能である。

〔発明の効果〕

本発明のパターン形成方法は、アライメントマークを基
準としたビームの直接描画によって、高精度のパターン
を形成できる。そして、さらに−括した露光によって、
アライメントマークと微細でないパターンを同時に形成
していることから、その生産性を太き（向上させること
ができる。また、オーミックアロイ用熱処理を第２のパ
ターンの形成後とすることによって、アライメントマー
クからの信号にノイズが入るような問題も抑制される。

さらにリセス部を形成してからゲートメタルを形成する
ようなプロセスに適用して、その生産性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図すは本発明のパターン形成方法の一例
をその工程に従って説明するためのそれぞれ工程平面図
、第２図ａ〜第２図Ｃは上記−例における各工程の要部
を拡大して示すそれぞれ工程断面図、第３図は本発明の
パターン形成方法の他の一例に用いるマスクの例を示す
平面図、第４図ａ〜第４図Ｃは本発明のパターン形成方
法の他の一例をその工程に従って説明するためのそれぞ
れ工程断面図、第５図ａ〜第５図Ｃは従来のパターン形
成方法の一例をその工程に従って説明するためのそれぞ
れ工程断面図、第６図ａ〜第６図Ｃは従来のパターン形
成方法の他の一例をその工程に従って説明するためのそ
れぞれ工程断面図であ１・・・チップ ２．４０・・・アライメントマーク ３・・・ソース電極 ４・・・ドレイン電極 ５・・・ゲート電極 ４１・・・リセス部 ４３・・・ゲートメタル 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人弁理士　小泡　晃（他２名） 第１図す 第２図ａ 第２ 図す 第２図Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォトレジストにビームを照射して所要のパター
   ンを形成するパターン形成方法において、第１のパター
   ンをアライメントマークと共にフォトマスクを用いて露
   光して形成する工程と、そのアライメントマークを基準
   に上記第１のパターンよりも微細な第２のパターンをビ
   ームの照射により直接描画して形成する工程とからなる
   パターン形成方法。
2. （２）リセス構造の電界効果トランジスタのパターン形
   成方法であって、第１のパターンがリセス部のパターン
   であり、第２のパターンがゲート電極のパターンとされ
   る請求項第（１）項記載のパターン形成方法。
3. （３）第１のパターンがオーミック電極のパターンとさ
   れ、第２のパターンがゲート電極のパターンとされ、オ
   ーミックアロイ用熱処理がそのゲート電極のパターン形
   成後に行われる請求項（１）記載のパターン形成方法。