JPH0414212A - Resist pattern formation - Google Patents

Resist pattern formation

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JPH0414212A
JPH0414212A JP11666690A JP11666690A JPH0414212A JP H0414212 A JPH0414212 A JP H0414212A JP 11666690 A JP11666690 A JP 11666690A JP 11666690 A JP11666690 A JP 11666690A JP H0414212 A JPH0414212 A JP H0414212A
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JP
Japan
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resist
pattern
layer
film
width
Prior art date
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JP11666690A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Morimoto
健一 森本
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the throughput and the productivity in forming a mushroom type gate by a method wherein a substrate is coated with a first layer resist and, after finishing the baking process, the first layer is coated with the same resist to be baked at a lower temperature and then subjecting the substrate to electron lithography. CONSTITUTION:A lower layer resist film 7 in thickness of 0.2mum is formed by spinner-coating a resist mainly comprising polymethylmethacrylate to be prebaked at 170 deg.C for 30 minutes and then an upper layer resist film 8 in thickness of 0.6mum is formed by spinner-coating with the same resist at the lower temperature of 110 deg.C for 30 minutes. Next, specific pattern is drawn in the lower layer by irradiating with electron beams 9 for thin parting pattern in width of 0.25mum while checking the alignment marks 22 on all chips 21. Finally, a thick pattern in width of 0.5mum is drawn on the film 8 while a thin pattern in width of 0.25mum is drawn on the film 7 by immersing the whole body in a rinsing solution after finishing the development.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、LSI、超LSI等の高密度集積回路の製造
の際のレジストパターン形成方法に係り、特にマツシュ
ルーム型ゲートの形成に好適なレジストパターン形成方
法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming a resist pattern during the manufacture of high-density integrated circuits such as LSIs and VLSIs, and particularly relates to a resist pattern formation method suitable for forming a pine mushroom type gate. The present invention relates to a pattern forming method.

[従来の技術] 近年、半導体集積回路等の高性能化、画集積度化への要
求は一層増大している。そのため従来の紫外線を用いた
フォトリソグラフィーに代わって、電子線、軟X線、イ
オンビーム等を用いるリングラフイーにより超微細なパ
ターン加工技術を確立する努力が払われている。特にフ
ォトマスクの製造では、既に電子線リソグラフィーが工
業的に実用化されており、ウェーハ基板への電子線の直
接描画も試みられている。
[Prior Art] In recent years, demands for higher performance and higher image integration of semiconductor integrated circuits and the like have further increased. Therefore, efforts are being made to establish ultra-fine pattern processing technology by phosphorography using electron beams, soft X-rays, ion beams, etc. in place of conventional photolithography using ultraviolet rays. Particularly in the production of photomasks, electron beam lithography has already been put into practical use industrially, and attempts have also been made to directly write electron beams onto wafer substrates.

一方このような超微細リソグラフィー技術を可能とする
ために、露光装置に要求される描画精度も厳しくなり、
使用されるレジスト材料もそれに応える特性を宵するも
のでなければならないし、レジストプロセスも非常に重
要となってくる。
On the other hand, in order to make such ultra-fine lithography technology possible, the drawing precision required of exposure equipment has also become stricter.
The resist material used must also have properties that meet these requirements, and the resist process is also extremely important.

レジストとしては数多くの種類の材料が開発されている
が、これらは電子線等の照射によって朋壊反応を起こし
て照射部が可溶化するポジ型と、電子線等の照射によっ
て架橋反応を起こして照射部が不溶化するネガ型とに分
類される。両者のうち、ポジ型レジストは超微細な高解
像画像を形成し得る点でネガ型レジストよりも優れてい
る。
Many types of materials have been developed as resists, but these are positive type, which causes a breakage reaction when irradiated with an electron beam, etc., and the irradiated area becomes solubilized, and positive type, which causes a crosslinking reaction when irradiated with an electron beam, etc. It is classified as a negative type in which the irradiated part becomes insolubilized. Of the two, positive resists are superior to negative resists in that they can form ultra-fine, high-resolution images.

さて、化合物電界効果型トランジスタを高周波、高性能
化するためには、ゲート長の短縮とゲート抵抗の低減化
は必須であり、マツシュルーム型ゲ−ト形成が各方面で
取り組まれている。
Now, in order to improve the frequency and performance of compound field effect transistors, it is essential to shorten the gate length and reduce the gate resistance, and efforts are being made in various fields to form a pine mushroom type gate.

従来、マツシュルーム型ゲートの形成は、種類の異なる
レジストを重ねて塗布した後、電子線を用いて太いパタ
ーンと細いパターンを重ね描きするという方法が採用さ
れている(昭和63年秋期応用物理学会報告6a−に−
8参照)。
Conventionally, the method used to form a pine mushroom-type gate is to apply different types of resist in layers and then draw thick and thin patterns overlappingly using an electron beam (Report of the Japan Society of Applied Physics, Autumn 1988). 6a-ni-
8).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような電子線描画により太いパター
ンと細いパターンの2つのノでターンを重ね描きするこ
とは、スループットが低下し、生産性が悪化するという
問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, overlapping turns with two patterns, a thick pattern and a thin pattern, using electron beam lithography has the problem of reducing throughput and deteriorating productivity. Ta.

また、種類の異なるレジストを重ねるため、それぞれの
レジストについて現像液や現像条件が異なり、プロセス
が複雑になるという問題もあった。
Furthermore, since different types of resists are stacked, the developer and development conditions for each resist are different, complicating the process.

本発明は、上記の課題を解決するものであって、マツシ
ュルーム型ゲートの形成に際して、スループットを向上
させ、以て生産性を向上させることができるレジストパ
ターン形成方法を提供することを目的とするものである
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a resist pattern forming method that can improve throughput and thereby improve productivity when forming a mushroom-type gate. It is.

[課題を解決するための手段] ところで、一般に、ウェーハ基板上にレノスト層を形成
する場合、スピンナー等でレジストを塗布した後に、ウ
ェーハ基板とレジストとの密着性を向上させるため、お
よびレジスト中の不要な溶剤を除去する等の目的でベー
クを行うが、ポジ型レジストの場合、ベーク温度によっ
て感度が変化すること、具体的には、高温でベークした
ものは、低温でベークしたものより低感度となることが
知られている。
[Means for solving the problem] By the way, in general, when forming a renost layer on a wafer substrate, after applying a resist with a spinner etc., in order to improve the adhesion between the wafer substrate and the resist, and to improve the adhesion between the wafer substrate and the resist, Baking is performed for purposes such as removing unnecessary solvents, but in the case of positive resists, the sensitivity changes depending on the baking temperature. Specifically, those baked at high temperatures have lower sensitivity than those baked at lower temperatures. It is known that

本発明は上記のポジ型レジストの特性を活用したもので
あって、レジストパターン形成工程において、基板上に
1層目のレジストを塗布した後にベークを行い、次ぎに
1層目のレジストの上に同一レジストを用いて2層目の
レジストを塗布し、1層目のレジストよりも低い温度で
ベークを行えば、1層目と2層目とではレジストの感度
が異なって、2層目のレジストは1層目のレジストより
高感度となり、−度の電子線描画、同一の現像条件で電
界効果トランジスタ用のマソンユルーム型ゲートをリフ
トオフ法によって形成することが可能になることを見い
出して完成したものである。
The present invention utilizes the characteristics of the positive resist described above, and in the resist pattern forming process, baking is performed after applying the first layer of resist on the substrate, and then baking is performed on the first layer of resist. If you apply a second layer of resist using the same resist and bake it at a lower temperature than the first layer, the sensitivity of the resist will be different between the first and second layers, and the second layer will It was completed after discovering that it has higher sensitivity than the first layer of resist, and that it is possible to form Masson-Hulum type gates for field effect transistors using the lift-off method under -degree electron beam lithography and the same development conditions. be.

[作用] 本発明においては下層の1層目と上層の2層目に同じレ
ジストを使用するため、各層の密着性も良好となり、ま
た同一レジストのため現像液も同じものでよいのでプロ
セスが容易である。
[Function] In the present invention, since the same resist is used for the first lower layer and the second upper layer, the adhesion of each layer is good, and since the resist is the same, the same developer is required, making the process easy. It is.

また、電子線描画においても一度の描画で上層と下層に
所望のパターンを形成することができるので、2回の描
画を行う従来の方法に比べてスループットは向上し、更
に上層と下層でパターンの位置ずれを生じることもない
ものである。
In addition, in electron beam lithography, it is possible to form a desired pattern on the upper and lower layers with one lithography, which improves throughput compared to the conventional method that requires lithography twice. This does not cause positional deviation.

[実施例コ 以下、図面を参照しつつ、本発明のレジストパターン形
成工程により、GaAsウエーノh基板を用いたHEM
T (高電子移動度トランジスタ、Hlgh Elec
tron Moblllty Transistor)
デバイスのマソンユルーム型ゲートを作製する場合の実
施例について説明する。
[Example 1] Hereinafter, with reference to the drawings, HEM using a GaAs wafer substrate was fabricated by the resist pattern forming process of the present invention.
T (high electron mobility transistor, Hlgh Elec
tron Mobllty Transistor)
An example of manufacturing a Masson Yuroom type gate of a device will be described.

第1図は本発明によるレジストパターン形成方法の工程
を示す断面図であり、第2図はウエーノ)を示す図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the steps of a resist pattern forming method according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a method of forming a resist pattern.

ウェーハ20には第2図に示すように、複数(第2図で
は48個)のチップ21が形成されており、電子線によ
るパターン描画は各チップ21の所定の範囲にそれぞれ
行われる。各チップ21の所定の位置、第2図では左上
隅、には描画する際の位置合わせに使用する位置合わせ
マーク22が形成されている。なお、第2図中23で示
すものはウェーハマークである。
As shown in FIG. 2, a plurality of chips 21 (48 chips in FIG. 2) are formed on the wafer 20, and a pattern is drawn in a predetermined range of each chip 21 using an electron beam. An alignment mark 22 is formed at a predetermined position of each chip 21, at the upper left corner in FIG. 2, to be used for alignment during drawing. Note that 23 in FIG. 2 is a wafer mark.

このようなウェーハ20に対するレジストパターン形成
方法を第1図を参照して説明すると次のようである。な
お、第1図中、1は半絶縁性GaAS基板、2は高純度
GaAsエピタキシャル層、3は2次元電子チャンネル
、4はn型AlGaAs層、5はソース電極、6はドレ
イン電極、7は下層レジスト膜、8は上層レジスト膜、
9は電子線、10はマツシュルーム型ゲート形成用パタ
ーン、11はゲート電極金属膜、12はマツシュルーム
型ゲートを示す。
A method of forming a resist pattern on such a wafer 20 will be explained with reference to FIG. 1 as follows. In FIG. 1, 1 is a semi-insulating GaAS substrate, 2 is a high-purity GaAs epitaxial layer, 3 is a two-dimensional electron channel, 4 is an n-type AlGaAs layer, 5 is a source electrode, 6 is a drain electrode, and 7 is a lower layer. resist film, 8 is an upper resist film,
9 is an electron beam, 10 is a pattern for forming a mushroom type gate, 11 is a gate electrode metal film, and 12 is a mushroom type gate.

まず第1図(a)に示すように半絶縁性GaAs基板1
上に、高純度GaAsエピタキンヤル層2を成膜し、当
該高純度Ga A Sエピタキ7fル層2の表面に2次
元電子チャンネル3を形成した後、n型AlGaAs層
4を成膜し、更にその上に、例えば、AUとGeとの混
合物またはAu単体を真空蒸着することにより、ソース
、ドレイン電極5.6を形成し、2次元電子チャンネル
3とオーミック接触を得るための合金化を行った。
First, as shown in FIG. 1(a), a semi-insulating GaAs substrate 1
A high-purity GaAs epitaxial layer 2 is formed thereon, and a two-dimensional electron channel 3 is formed on the surface of the high-purity GaAs epitaxial layer 2, and then an n-type AlGaAs layer 4 is formed. Source and drain electrodes 5.6 are formed by vacuum-depositing, for example, a mixture of AU and Ge or Au alone thereon, and alloying is performed to obtain ohmic contact with the two-dimensional electron channel 3.

次に、第1図(b)に示すように、ポリメチルメタクリ
レートを主成分とするレジスト(商品名:東京応化型0
EH−1000)をスピンナー塗布したものを、170
℃で30分間ブリベーキングし、膜厚0.2μmの下層
レジスト膜7を得、次に、ポリメチルメタクリレートを
主成分とするレジスト(商品名:東京応化型0EBR−
1000)をスピンナー塗布したものを、110℃で3
0分間プリベーキングして、膜厚0.6μmの上層レジ
スト膜8を得た。
Next, as shown in FIG. 1(b), a resist (trade name: Tokyo Ohka Type 0
EH-1000) coated with a spinner, 170
C. for 30 minutes to obtain a lower resist film 7 with a film thickness of 0.2 μm. Next, a resist containing polymethyl methacrylate as a main component (product name: Tokyo Ohka 0EBR-
1000) coated with a spinner at 110°C.
After prebaking for 0 minutes, an upper resist film 8 having a thickness of 0.6 μm was obtained.

次に、全てのチップ21について位置合わせマーク22
を検出しながら、第1図(C)に示すように、下層にて
0.25μm幅になるよう細い抜はパターン用の電子線
9を、加速電圧20kV1 露光量100μC/cd 
で照射し、所定のパターンの描画を行った。
Next, positioning marks 22 for all chips 21 are
As shown in Fig. 1 (C), while detecting the electron beam 9, a thin patterning electron beam 9 is applied to the lower layer so as to have a width of 0.25 μm at an acceleration voltage of 20 kV1 and an exposure amount of 100 μC/cd.
A predetermined pattern was drawn.

以上の電子線描画が終了したら、次に、現像液(メチル
イソブチルケトン:イソプロピルアルコール=13)に
23℃、60秒浸漬して現像しり後、リンス液(イソプ
ロピルアルコール)に23℃、30秒浸漬してリンスし
た。
After completing the above electron beam drawing, next, immerse it in a developer (methyl isobutyl ketone: isopropyl alcohol = 13) at 23℃ for 60 seconds for development, and then immerse it in a rinse solution (isopropyl alcohol) for 30 seconds at 23℃. and rinsed.

その結果、第1図(d)に示すような、上層レジストパ
ターン10.5μm1  下層レジストパターン幅0.
25μmのマツシュルーム型ゲート形成用のパターン1
0が得られた。このことがら、先の電子線描画により、
上層レジストM8には0.5μm幅の太いパターンが描
画され、下層レジスト膜7には0.25μm幅の細いパ
ターンが描画されたことが確認された。
As a result, as shown in FIG. 1(d), the upper layer resist pattern has a width of 10.5 μm and the lower layer resist pattern has a width of 0.5 μm.
Pattern 1 for forming a 25 μm pine mushroom type gate
0 was obtained. Due to this, the electron beam lithography described earlier,
It was confirmed that a thick pattern with a width of 0.5 μm was drawn on the upper resist film M8, and a thin pattern with a width of 0.25 μm was drawn on the lower resist film 7.

このようにして得られたマツシュルーム型ゲート形成用
パターン1oをマスクにして、スパッタ法によりTI、
Pt、Auを順次堆積させ、第1図(e)に示すような
ゲート電極金属MIIを成膜した後、アセトンを用いて
上層レジスト膜8および下層レジスト膜7を溶解除去し
、第1図(f)に示すような、ゲート長0.25μm1
 上部幅0.5μm長さ200μmのAuマツシュルー
ム型ゲー)12を形成した。
Using the thus obtained pattern 1o for forming a mushroom type gate as a mask, TI
After sequentially depositing Pt and Au to form a gate electrode metal MII as shown in FIG. 1(e), the upper resist film 8 and the lower resist film 7 are dissolved and removed using acetone. Gate length 0.25 μm1 as shown in f)
An Au pine mushroom type game (12) having an upper width of 0.5 μm and a length of 200 μm was formed.

[発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、−度
の電子線描画、同一の現像条件でマツシュルーム型ゲー
ト用のレジストパターンを形成することができるので、
スループットを向上させることができるものである。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, a resist pattern for a pine mushroom type gate can be formed under -degree electron beam lithography and under the same development conditions.
This can improve throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(f)は本発明におけるHEMTデバイ
スの製造工程を示す断面図、第2図はウェーハ上の位置
合わせマークを示す上面図である。 1・・・半絶縁性GaAs基板、2・・・高純度GaA
Sエピタキンヤル層、3・・・2次元電子チャンネル、
4・・・n型AlGaAs層、5・・・ソース電極、6
・・・ドレイン電極、7・・・下層レジスト膜、8・・
・上層レジスト膜、9・・・電子線、10・・・マツシ
ュルーム型ゲート形成用パターン、11・・・ゲート電
極金属膜、12・・・マンシュルーム型ケート。 出  願  人 大日本印刷株式会社 代理人 弁理士 菅 井 英 雄(外7名)第 図
FIGS. 1(a) to 1(f) are cross-sectional views showing the manufacturing process of a HEMT device according to the present invention, and FIG. 2 is a top view showing alignment marks on a wafer. 1... Semi-insulating GaAs substrate, 2... High purity GaA
S epitaxial layer, 3...2-dimensional electron channel,
4... n-type AlGaAs layer, 5... source electrode, 6
...Drain electrode, 7... Lower resist film, 8...
- Upper resist film, 9... Electron beam, 10... Pattern for forming a mushroom type gate, 11... Gate electrode metal film, 12... Munchroom type gate. Applicant Dai Nippon Printing Co., Ltd. Agent Patent Attorney Hideo Sugai (7 others) Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に一層目のレジストを塗布し、ベーク処理
した後、更にその上に一層目と同じレジストを塗布して
1層目よりは低い温度でベーク処理し、その後電子線描
画を行い、次いで現像処理することを特徴とするレジス
トパターン形成方法。
(1) After applying the first resist layer on the substrate and baking it, apply the same resist as the first layer on top of it and baking it at a lower temperature than the first layer, and then perform electron beam lithography. . A method for forming a resist pattern, the method comprising the steps of: and then developing.
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