JPH0297951A - 微細パターン形成方法 - 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、微細パターン形成方法に関し、特に、半導体
装置の製造におけるレジストパターン形成方法に関する
。

［従来の技術］ ゛１′導体装置製造分！Ｐｆにおいて、デバイスの高集
積化に（十い、微細のパターン形成方法が要求されてい
る。

第２図は、従来の微細パターン形成方法の１つとして、
よく知られている３層レジストプロセスを示した断面図
である。同図（ａ）に示すように、基板］に下層レジス
ト２．中間層３．上層レジスト４を順次形成し、上層レ
ジスト４をフォトマスク５を用い光露光する。次に、こ
れを現像することにより、同図（ｂ）に示すような、所
望のパターンが得られる。続いて、上層レジスト４をマ
スクとして、中間層３を反応性イオンエツチングを用い
てエツチングし、同図（Ｃ）に示すように、中間層パタ
ーンを１ＦＰる。上層レジスト４を除去し、中間層３を
マスクとして、下層レジスト２をエツチングし、同図（
ｄ）に示すように、下層レジストパターンを得る。最後
に必要に応じて、中間層３を除去したものが、同図（ｅ
）である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような、従来の３層レジスト形成方法では、光露
光の際に、フォトマスクの開口部での回折、干渉効果に
より、第２図（ｂ）に示した現像後の上層レジスト４の
開口部の幅Ｗ、は、同図（ａ）のフォトマスクの開口部
の幅Ｗｏよりも大きくなる。次に、中間層３をエツチン
グするが、この際反応性イオンエツチングを用いる。こ
の方法は、プラズマ中に試料全体を置き、試料に対する
垂直電界とガス圧によりイオンおよびラジカルを試料に
ぶつけ、材料と反応させることにより試料をエツチング
するものである。そのため、中間層３は、同図（Ｃ）に
示すように、上層レジスト４の開口部の幅Ｗ、に忠実に
エツチングされる。

したがって、以後、下層レジストのエツチングにより得
られる開口部の幅は、先の上層レジスト４の開口部の幅
Ｗ１に依存する。これらのことから、下層レジストの可
能な開口部の最小幅は、上層レジストの露光可能な最小
幅により、限定される。

上層レジストの露光可能な最小幅は、光学系のレンズの
開口数と、露光波長により決まるため、必然的に、レジ
ストの微細パターンの限界は光学的解像限界を越えるこ
とができなかった。

本発明のし１的は、上記のような問題点を解消するため
に光学的解像限界をはるかに越えた、微細なレジスＩ・
パターンを形成する方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記のような課題を解決するために、本発明の微細パタ
ーン形成方法では、上層レジストパターンをマスクとし
て、中間層パターンを形成する際、従来の反応性イオン
エツチングを用いず、スパッタ作用による試料の物理的
除去のみを利用したイオンミリング法を採用した。

［作用］ 上記のように中間層をエツチングする際に用いるイオン
ミリング法は、従来技術で用いた反応性イオンエツチン
グ法のように試料全体をプラズマにさらすのとは違い、
試料にイオンビームを照射し、スパッタ作用によりエツ
チングする方法である。したがって、中間層をエツチン
グする際、上層レジストパターンの開口部にイオンビー
ムか照射されると、エツチングにより飛ばされた中間層
物質が、上層レジストパターン開口部の両側の壁に再デ
ポジションにより、付着し、サイドウオールが形成され
る。したがって、下層レジストをエツチングする際、サ
イドウオールもマスクの役目をすることになり、下層レ
ジストパターンのエツチングによる開口部の幅は、上層
レジストパターンの開口部幅よりも小さくなる。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例であるレジスト微細パター
ン形成方法の工程を示した断面図である。

同図（ａ）に示すように、基板１の上に、下層レジスト
２．中間層３．上層レジスト４を順次形成し、上層レジ
スト４をフォトマスク５を用いて光露光、現象する。こ
れにより、同図（ｂ）に示すように、フォトマスク５の
開口部の幅Ｗｏよりも、わずかに大きい開口部の幅Ｗ、
を待った上層レジストパターンを得る。次に、上層レジ
ストパターンをマスクとして、中間層３をエツチングす
る。

この際、従来技術とは違い、イオンミリング法の１つで
あるアルゴンイオンミリングｌ去を用い、イオンビーム
６をエツチングしたい中間層３に照射すると、同図（Ｃ
）に示すように、サイドウオール７が形成され、同図（
ｄ）に示すように、中間層３がエツチングされる。これ
により、上層レジストパターンの開口部の幅Ｗ、よりも
、サイドウオール７の厚みの分だけ小さい開口部の幅を
ｔｊつ中間層パターンが１りられる。続いて、上層レジ
スト４を除去し、下層レジスト２を０２プラズマで反応
性イオンエツチングし、同図（ｅ）に示すような下層レ
ジストパターンを得る。最後に必要があれば、同図Ｃｆ
＞に示すように、中間層３および、サイドウオール７を
除去する。このようして、上層レジストの開口部の幅Ｗ
、よりもサイドウオールの厚みの分だけ小さい幅Ｗ２の
開口部の幅を持つ下層レジストパターンを形成すること
ができる。

上記実施例においては、上層レジストを露光する際、光
露光を用いたが、光源としてＸ１ｉｌ、電子線、イオン
ビーム等を用いてもよい。この場合も、上層レジストパ
ターン形成以降の工程は同様であるので、それぞれを光
源とした場合の従来の技術の限界よりも小さい開口部の
幅を持った下層レジストパターンを得ることかできる。

なお、上記実施例では、上層レジスｊ・にポジタイプの
レジストを用いたか、ネガタイプのレジストを用いても
よい。この場合、レジストの開口部とそうでない部分と
が逆になるが効果は同じである。

次に、前記のような本発明の一実施例であるレジスト形
成Ｊｉｉ、ｌ：を用いたＪルｉ合の、コンタクトホル形
成方法の具体例を示す。

厚さＴｏ、　　ＯＯ（’）への八を化股上に、厚さ１．
６−２，５μｒ＋＋のボジレジスｌ−ＯＦ　Ｐ　Ｒ−８
０（Ｉ　Ｙ２　（商品名）、厚さ０．２〜０．５μｎ＋
のＳＯＧ膜、厚さ０．　４〜０．７１ｔｎ＋のポジレジ
スｌ−Ｍ　ＣＰＲ−２０００Ｈ（商品名）をスピンコー
ドにより、順次形成する。まず、上層レジストＭ　ＣＰ
　Ｒ−２０００Ｈを開口１１１．０．４２レンズのｇ線
ステッパを用い露光、現像し、０．５１ｔｒｎの上層レ
ジストＭＣＰＩ’ｌ−２０００Ｈの抜きレジストパター
ンを形成する。次に、上層レジストＭ　ＣＰ　Ｒ−２ｏ
　ｏ　ＯＨのパターンをマスクに中間層であるＳＯＧ膜
をアルゴンイオンミリング法を用いエツチングする。こ
の際、再デポジションによる、サイドウオールが形成さ
れる。続いて、下層レジストＯＦ　Ｐ　Ｒ−８００Ｙ２
を、中間層５ＯＧＩＩ！−のパターンをマスクに０２プ
ラズマによる反応性イオンエツチングを用い、エツチン
グすると、上層レジスト、ＭＣＰＲ−２０００Ｈのパタ
ーンの開口部の幅０．５μｆ口よりもサイドウオールの
厚さの５）だけ小さい開口部の幅０．４μｍの下層レジ
ストＯＦ’ＰＲ−８００Ｙ２のレジスト抜きパターンが
形成される。

最後に、下層レジスト０ＦＰＲ−８００Ｙ、のパターン
をマスクに、酸化膜をＣＦ４ガスを用いて反応性イオン
エツチングする。このとき、サイドエツチングにより酸
化膜が下層レジスト０ＦＰＲ−８００Ｙ２の開口部の幅
０．４μｍよりも大きくけずられるため、０．４ｐｍよ
りもやや太きい０．５Ｉ１ｍのコンタクトホールがＩＵ
られる。

上記のように、本発明に係るレジスト形成方法を用いる
と、従来、開口数０．４２レンズｇ線ストッパを用いて
上層レジストを露先、現１象１−だ場合、不■Ｊ能であ
った０、　　５μ口１のコンタクトホールの形成が可能
となる。

Ｊ−記コンタクトホールを形成する方法において、中間
層にはＳＯＧ膜を用いたが、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどの金属
、および、その酸化物を用いてもよい。

この場合、中間層にＳＯＧ膜を用いた場合とは、１］５
成されるサイドウオールの厚さに差が生しるが、従来の
技術の限界を越えた微細な下層レジストパターンの；１
ニ成により、従来不可能であった大きさのコンタクトホ
ールの形成が可能となる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によると、中間層をエツチングす
る際、サイドウオールを形成した後下層レジストをエツ
チングする。このため、従来不１−１能であった光学的
解像限界よりもはるかに小さいレジストのスペースパタ
ーンの形成が可能になり、パターンのピッチを話めるこ
とかでき、従来より集積疫の高いデバイスを製造できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の微細パターン形成方法の
工程を示す１折面図、第２図は従来の３層しジストパタ
ーン形成ノｊ法の工程を示す断面図である。図において
、１は基板、２は下層レジスト、３は中間層、４は上層
レジスト、５はフォトマスク、６はイオンビーム、７は
サイドウオールである。 なお、図において同一記号は、同一部分または、相当部
分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下層レジスト膜、中間層膜、および上層レジスト膜を順
   次形成する工程と、 前記上層レジスト膜を露光し、パターン形成する工程と
   、 前記上層レジスト膜パターンをマスクとして、前記中間
   層膜を、サイドウォールを形成しながら加工する工程と
   、 前記中間層膜およびサイドウォール膜をマスクとして、
   前記上層レジスト膜を微細加工する工程とからなる、微
   細パターン形成方法。