JPH03270227A - 微細パターンの形成方法 - 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］ この発明は、一般に、微細パターンの形成方法に関する
ものであり、より特定的には、露光装置の解像力によっ
て達成できる最小パターンよりも、より微細なパターン
が得られるように改良された、微細パターンの形成方法
に関する。

［従来の技術］ ＬＳＩの製造プロセスにおいては、光りソグラフィによ
って、微細パターンが形成されている。

第４Ａ図〜第４Ｅ図は、従来の、微細パターンの形成方
法の工程図であり、断面図て表わされている。

第４Ａ図を参照して、シリコン基板１の上にアルミニウ
ム膜２を形成し、続いて、アルミニウム膜２の上にレジ
スト膜３を形成する。

第４Ｂ図を参照して、放射線４をレジスト膜３の上に選
択的に照射し、露光部３ａを形成する。

その後、第４Ｂ図および第４Ｃ図を参照して、現像を行
なうと、露光部３ａが除去されて、複数個のパターンユ
ニット５ａからなるレジストパターン５が形成される。

その後、第４Ｄ図を参照して、レジストパターン５をマ
スクにして、アルミニウム膜２のエツチングを行なう。

その後、第４Ｄ図および第４Ｅ図を参照して、レジスト
パターン５を除去すると、シリコン基板１の上にアルミ
ニウム膜２のパターンが形成される。

従来のパターン形成方法は以上のように構成されていた
ので、レジストパターン５の間隔の最小値は露光装置の
解像力によって決まってしまい、この最小値以下の間隔
を有する微細パターンは形成できなかった。すなわち、
露光装置によって実現できる最小パターンは一般に約０
．５μｍであり、それ以下のたとえば０．２５μｍの微
細パターンを形成することはできなかった。

このような問題点を解決するために、特開昭６４−３６
６３号公報は、第５Ａ図〜第５Ｅ図に示す工程を経由す
ることによって、露光装置の解像力によって達成できる
最小パターンよりも、より微細なパターンが得られる方
法を開示している。

第５Ａ図を参照して、シリコン基板１の上に、多結晶シ
リコン６を形成し、さらにこの上にレジストパターン５
を形成する。

第５Ｂ図を参照して、レジストパターン５をマスクにし
て、多結晶シリコン６を等方性エツチングする。このと
き、レジストパターン５下に存在する多結晶シリコン６
までオーバエツチングされたような、多結晶シリコンの
パターン６ａが形成される。

次に、第５Ｃ図を参照して、シリコン基板１の表面に、
ＬＰＤ　（Ｌｔｑｕｉｄ　　Ｐｈａｓｅ　　Ｄｅｐｏｓ
　ｉ　ｔ　ｉ　ｏｎ）法により、５ｉ０２膜７を堆積す
る。次に、第５Ｃ図および第５Ｄ図を参照して、レジス
トパターン５をマスクにして、シリコン基板１の表面か
露出するまで、ＲＩＥにより５ｉ０２膜７を選択的に除
去し、５ｊ０２膜７を多結晶シリコンパターン６ａの側
壁に残留させる。

多結晶シリコンパターン６ａの側壁に残留した５ｉ０２
膜を、以下、残留５ｉ０２膜７ａという。

第５Ｄ図および第５Ｅ図を参照して、レジストパターン
５を酸素プラズマを用いてアッシングすることによって
除去すると、複数個の残留ＳｉＯ２膜７ａからなる微細
パターン８が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ 先行技術は以上のプロセスを開示しているが、この方法
は、実際に行なうと、上述のようには進行しない。すな
わち、第６Ａ図および第６Ｂ図を参照して、レジストパ
ターン５をマスクにして、多結晶シリコン６を等方性エ
ツチングすると、多結晶シリコン６がテーパ形状にエツ
チングされ、テーパ形状の窪みを有する多結晶シリコン
バタ−ン６ａが得られる。引き続き、第６Ｃ図を参照し
て、シリコン基板１の表面全面にＬＰＤ法により５ｉ０
２膜７を堆積する。次に、第６Ｄ図を参照して、レジス
トパターン５をマスクにしてシリコン基板１の表面が露
出するまでＲＩＥによりＳｉＯ２膜７をエツチングし、
５ｉ０２膜７を多結晶シリコンパターン６ａの窪みの側
壁に残留させる。

窪みの側壁に残留した５ｉ０２膜を、以下、残留５ｉ０
２膜７ａという。その後、第６Ｄ図および第６Ｅ図を参
照して、レジストパターン５を酸素プラズマによりアッ
シングすることによって除去する。引き続き、多結晶シ
リコンパターン６ａを除去すると、窪みの側壁に形成さ
れていた残留５ｉ０２膜７ａまで除去される。したがっ
て、第６Ｅ図を参照して、第５Ｅ図に示すような、残留
５ｉ０２膜７ａからなるパターン８は得られない。

それゆえに、この発明の目的は、露光装置の解像力によ
って達成できる最小パターンよりも、より大きい空間周
波数を有する微細なパターンが得られるように改良され
た、微細パターンの形成方法を提供することにある。

この発明の他の目的は、表面に凹凸を有する被処理基板
の上に、レジストパターンの少なくとも２倍の空間周波
数を有する微細パターンを形成する方法を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明に従う微細パター
ンを形成・する方法は、レジストパターンの少なくとも
２倍の空間周波数を有する微細パターンを形成する方法
にかかるものである。まず、被処理基板の上に間を隔て
て設けられた複数個のパターンユニットからなるレジス
トパターンが形成される。上記レジストパターンを覆う
ように、上記被処理基板の表面全面に、所定の膜厚を有
する膜が形成される。上記膜を異方性エツチングして、
上記パターンユニットの両側壁上にのみ上記膜を残留さ
せる。レジストパターンのみを選択的に除去して、複数
の上記残留膜のパターンユニットからなる微細パターン
を形成する。

この発明の他の局面に従う方法は、表面に凹凸を有する
被処理基板の上に、レジストパターンの少なくとも２倍
の空間周波数を有する微細パターンを形成する方法にか
かるものである。被処理基板の上に、該基板の表面を円
滑にするためのボトムレジスト層が形成される。上記ボ
トムレジスト層の上に中間層が形成される。中間層の上
に、上層レジスト層が形成される。上層レジストをパタ
ニングし、上記中間層の上に、間を隔てて設けられた複
数個のパターンユニットからなる上層レジストパターン
が形成される。上記上層レジストパターンを覆うように
、上記被処理基板の表面全面に所定の膜厚を有する膜が
形成される。上記膜を異方性エツチングして、上記パタ
ーンユニットの両側壁上にのみ上記膜を残留させる。上
記上層レジストパターンのみを選択的に除去して、複数
個の上記残留膜のパターンユニットからなる残留膜パタ
ーンを形成する。上記残留膜パターンをマスクにして、
上記中間層および上記ボトムレジスト層を選択的にエツ
チング除去して、残留膜のパターンユニット、中間層の
パターンユニットおよびボトムレジスト層のパターンユ
ニットが積層されてなる微細パターンを形成する。

［作用コ この発明によれば、レジストパターンを構成するパター
ンユニットの両側壁上にのみ、膜を残留させる。そして
、この状態で、レジストパターンのみを選択的に除去し
て、複数の上記残留膜のパターンユニットからなる微細
パターンを被処理基板の上に形成する。それゆえに、こ
の微細パターンの空間周波数は；レジストパターンの少
なくとも２倍になっている。すなわち、レジストパター
ンの空間周波数が、露光装置の解像力の限界値に近いも
のであったとしても、この方法によると、さらにその２
倍の空間周波数を有する微細パターンが容易に得られる
。

この発明の他の局面によれば、上述のレジストパターン
を被処理基板の上に形成するに先立ち、該被処理基板の
表面を円滑にするためのボトムレジスト層が形成される
。したがって、被処理基板の表面に凹凸が形成されてい
たとしても、該基板の表面は滑らかになり、該基板の表
面に微細パターンをうまく形成できるようになる。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１Ａ図〜第１Ｄ図は、この発明の一実施例にかかる、
パターン形成方法の工程図であり、断面図で表わされて
いる。

第１Ａ図を参照して、被処理基板１０の上に、間を隔て
て設けられた複数個のパターンユニット１１ｇからなる
レジストパターン１１を形成する。

第１Ｂ図を参照して、レジストパターン１１を覆うよう
に、被処理基板１０の表面全面に所定の膜厚を有するシ
リコン酸化膜１２を形成する。シリコン酸化膜１２の堆
積は、等方性デポジションによって行なわれる。第１Ｂ
図および第１Ｃ図を参照して、ＨＦガスを用いた異方性
プラズマエツチングによって、シリコン酸化膜１２をエ
ツチングすると、パターンユニットｌｌＨの両側壁上に
のみシリコン酸化膜が残留する。以下、この残留した膜
をシリコン残留膜１３という。

第１Ｃ図および第１Ｄ図を参照して、レジストパターン
のパターンユニットｌｌａを現像またはアッシングによ
って除去すると、複数のシリコン残留膜１３のパターン
ユニットからなる微細パターン１４が形成される。

この方法によると、レジストパターン１１の２倍の空間
周波数を有する微細パターン１４が得られる。レジスト
パターン１１のパターンユニット１１ａの間隔が０．５
μｍであったとすると、微細パターン１４を構成するシ
リコン残留膜のパターンユニット１３の間隔は０，２５
μｍになる。

なお、上記実施例では、シリコン酸化膜を例示したが、
シリコン酸化膜の代わりにシリコン窒化膜を使用しても
よい。要するに、異方性エツチングが行なえるものなら
ば、いずれの材料も使用できる。

第２Ａ図〜第２Ｆ図は、この発明の他の実施例にかかる
パターン形成方法の工程図であり、断面図で表わされて
いる。

第２Ａ図を参照して、被処理基板１０は段差１Ｄａを有
している。被処理基板１０の上にボトムレジスト層１５
を形成する。ボトムレジスト層１５は、被処理基板１０
の表面を円滑にするためのものである。ボトムレジスト
層１５には、ＭＣＰＲ２０００Ｈ（三菱化成株式会社製
ポジ型レジスト）が好ましく用いられる。ボトムレジス
ト層１５の上に中間層１６（ＳＯＧ膜）を形成する。中
間層１６の上に、間を隔てて設けられた複数個のパター
ンユニット１７ａからなる上層レジストパターン１７を
形成する。上層レジストパターン１７には、ＭＣＰＲ２
０００（三菱化戊株式会社製ポジ型レジスト）が好まし
く用いられる。上層レジストのパターン１７は、中間層
の上に上層レジスト層を形成し、この上層レジスト層を
パターニングすることによって、形成される。

第２Ｂ図を参照して、上層レジストパターン１７を覆う
ように、被処理基板１０の表面全面に所定の膜厚を有す
るシリコン窒化膜１８を形成する。

第２Ｂ図および第２Ｃ図を参照して、シリコン窒化膜１
８をＨＦを用いる異方性プラズマエツチングすることに
よって、パターンユニット１７ａの両側壁上にのみシリ
コン窒化膜を残留させる。

以下、パターンユニッ）１７ａの両側壁上に残留したシ
リコン窒化膜を、残留シリコン窒化膜１９という。

第２Ｃ図および第２Ｄ図を参照して、上層レジストパタ
ーンのパターンユニット１７ａを現像またはアッシング
によって除去すると、複数の残留シリコン窒化膜１９の
パターンユニットからなる窒化膜パターン２０が形成さ
れる。この窒化膜パターン２０は、上層レジストパター
ン１７の２倍の空間周波数を有する。

次に、第２Ｅ図を参照して、窒化膜パターン２０をマス
クにして、ＨＦのエツチング液によって、中間層１６を
エツチングする。引き続き、第２Ｅ図および第２Ｆ図を
参照して、窒化膜パターン２０をマスクにして、ボトム
レジスト層１５を、０２プラズマを用いる異方性エツチ
ングによって選択的にエツチングする。これによって、
窒化膜パターン２０のパターンユニット１９と中間層の
パターンユニット１６ａおよびボトムレジスト層のパタ
ーンユニット１５ａが積層されてなる、微細パターン２
１が得られる。

第３Ａ図〜第３Ｇ図は、この発明のさらに他の実施例の
工程図である。この実施例によると、レジストパターン
の４倍の空間周波数を有する微細パターンが形成される
。

第３Ａ図を参照して、被処理基板１０の上に、間を隔て
て設けられた複数個のパターンユニット３０からなるレ
ジストパターン３１が形成される。

第３Ｂ図を参照して、レジストパターン３１を覆うよう
に、被処理基板１０の表面全面に、所定の膜厚を有する
第１の膜（たとえばシリコン酸化膜）３２が形成される
。

第３Ｂ図および第３Ｃ図を参照して、第１の膜３２を異
方性エツチングして、パターンユニット３０の両側壁上
にのみ、第１の膜３２を残留させる。パターンユニット
３０の両側壁上に残留した第１の膜を、以下、第１の残
留膜３３という。

第３Ｃ図および第３Ｄ図を参照して、レジストパターン
のパターンユニット３０のみを選択的に除去して、複数
個の第１の残留膜３３のパターンユニットからなる第１
の残留膜パターン３４を形成する。第１の残留膜パター
ン３４の空間周波数は、レジストパターン３１の２倍の
空間周波数を有している。

第３Ｅ図を参照して、第１の残留膜パターン３４を覆う
ように、被処理基板１０の表面全面に所定の膜厚を有す
る第２の膜（たとえばシリコン窒化膜）３５を形成する
。

第３Ｅ図および第３Ｆ図を参照して、第２の膜３５を異
方性エツチングして、第１の残留膜３３のパターンユニ
ットの両側壁上にのみ、第２の膜を残留させる。第１の
残留膜３３のパターンユニットの両側壁上に残留した膜
を、以下、第２の残留膜３６という。

第３Ｆ図および第３Ｇ図を参照して、第１の残留膜パタ
ーン３３のパターンユニットのみを選択的に除去して、
複数の第２の残留膜３６のパターンユニットからなる微
細パターン３７を形成する。

このようにして形成された微細パターン３７は、最初の
レジストパターン３１の４倍の空間周波数を有する。

以上、本発明を要約すると次のとおりである。

（１）　特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、
前記膜は、シリコン酸化膜で形成される。

（２、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、前
記膜はシリコン窒化膜で形成される。

（３）　特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、
レジストパターンの、隣接する前記パターンユニットの
間隔は０．５μｍである。

（４）　レジストパターンの４倍の空間周波数を有する
微細パターンを形成する方法であって、被処理基板の上
に間を隔てて設けられた複数個のパターンユニットから
なるレジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンを覆うように、前記被処理基板の
表面全面に所定の膜厚を有する第１の膜を形成する工程
と、 前記第１の膜を異方性エツチングして、前記パターンユ
ニットの両側壁上にのみ前記第１の膜を残留させる工程
と、 前記レジストパターンのみを選択的に除去して、複数個
の前記第１の残留膜のバタニンユニットからなる第１の
残留膜パターンを形成する工程と、前記第１の残留膜パ
ターンを覆うように、前記被処理基板の表面全面に所定
の膜厚を有する第２の膜を形成する工程と、 前記第２の膜を異方性エツチングして、前記第１の残留
膜のパターンユニットの両側壁上にのみ前記第２の膜を
残留させる工程と、 前記第１の残留膜パターンのみを選択的に除去して、複
数の前記第２の残留膜のパターンユニットからなる微細
パターンを形成する工程と、を備える。

（５）　上記（４）に記載の方法であって、前記レジス
トパターンの、隣接する前記パターンユニットの間隔は
０．５μｍである。

（６）　上記（４）に記載の方法であって、前記第１の
膜はシリコン酸化膜で形成され、前記第２の膜はシリコ
ン窒化膜で形成きれる。

［発明の効果コ 以上説明したとおり、この発明によれば、レジストパタ
ーンを構成するパターンユニットの両側壁上にのみ、膜
を残存させる。そして、この状態で、レジストパターン
のみを選択的に除去して、複数の上記残留膜のパターン
ユニットからなる微細パターンを形成する。それゆえに
、この微細パターンの空間周波数はレジストパターンの
空間周波数の少なくとも２倍になっている。すなわち、
レジストパターンの空間周波数が露光装置の解像力の限
界値に近いものであったとしても、この方法によると、
さらにその２倍の空間周波数を有する微細パターンが容
易に得られる。

この発明の他の局面によれば、上述のレジストパターン
を被処理基板の上に形成するに先立ち、該被処理基板の
表面を円滑にするためのボトムレジスト層が形成される
。したがって、被処理基板の表面に凹凸が形成されてい
たとしても、該基板の表面は滑らかになり、該基板の表
面に微細パターンをうまく形成できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｄ図は、この発明の一実施例にかかる、
微細パターンの形成方法の工程図であり、断面図で表わ
されている。 第２Ａ図〜第２Ｆ図は、この発明の他の実施例にかかる
、微細パターンの形成方法の工程図であり、断面図で表
わされている。 第３Ａ図〜第３Ｇ図は、この発明のさらに他の実施例に
かかる、微細パターンの形成方法の工程図であり、断面
図で表わされている。 第４Ａ図〜第４Ｅ図は、微細パターンの形成方法の従来
の工程図であり、断面図で表わされている。 第５Ａ図〜第５Ｅ図は、より微細なパターンが得られる
ように改良された、従来の方法の工程図であり、断面図
で表わされている。 第６Ａ図〜第６Ｅ図は、第５Ａ図〜第５Ｅ図に示す方法
の問題点を説明するための概念図であり、断面図で表わ
されている。 図において、１０は被処理基板、１１はレジストパター
ン、１２はシリコン酸化膜、１３はシリコン残留膜、１
４は微細パターンである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第２Ｅ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レジストパターンの少なくとも２倍の空間周波数
   を有する微細パターンを形成する方法であって、 被処理基板の上に間を隔てて設けられた複数個のパター
   ンユニットからなるレジストパターンを形成する工程と
   、 前記レジストパターンを覆うように、前記被処理基板の
   表面全面に所定の膜厚を有する膜を形成する工程と、 前記膜を異方性エッチングして、前記パターンユニット
   の両側壁上にのみ前記膜を残留させる工程と、 前記レジストパターンのみを選択的に除去して、複数の
   前記残留膜のパターンユニットからなる微細パターンを
   形成する工程と、 を備えた、微細パターンの形成方法。
2. （２）表面に凹凸を有する被処理基板の上に、レジスト
   パターンの少なくとも２倍の空間周波数を有する微細パ
   ターンを形成する方法であって、被処理基板の上に、該
   基板の表面を円滑にするためのボトムレジスト層を形成
   する工程と、前記ボトムレジスト層の上に中間層を形成
   する工程と、 前記中間層の上に上層レジスト層を形成する工程と、 前記上層レジスト層をパターニングし、前記中間層の上
   に、間を隔てて設けられた複数個のパターンユニットか
   らなる上層レジストパターンを形成する工程と、 前記上層レジストパターンを覆うように、前記被処理基
   板の表面全面に所定の膜厚を有する膜を形成する工程と
   、 前記膜を異方性エッチングして、前記パターンユニット
   の両側壁上にのみ前記膜を残留させる工程と、 前記上層レジストパターンのみを選択的に除去して、複
   数個の前記残留膜のパターンユニットからなる残留膜パ
   ターンを形成する工程と、 前記残留膜パターンをマスクにして、前記中間層および
   前記ボトムレジスト層を選択的にエッチング除去して、
   前記残留膜のパターンユニット、前記中間層のパターン
   ユニットおよび前記ボトムレジスト層のパターンユニッ
   トが積層されてなる微細パターンを形成する工程と、 を備えた微細パターンの形成方法。