JPH0629261A - パタ―ン形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 所望のパターンを有するパターン化された層
を形成する。 【構成】 被加工基板１上にパタ―ン化されるべき層２
とネガ型レジスト層とをそれらの順に形成し、次に、ネ
ガ型レジスト層に対する光、Ｘ線、電子線などの所望の
パタ―ンでの照射処理、続く現像処理によって、ネガ型
レジスト層から、第１のマスク層６を形成し、次に、パ
タ―ン化されるべき層上に第１のマスク層を覆って延長
しているマスク材層１１を形成し、次に、第１のマスク
層及びマスク材層に対するエッチング処理によって、第
１のマスク層をパターン化されるべき層上から除去する
とともに、マスク材層から、第１のマスク層によって規
制されている第２のマスク層を形成し、次に、パターン
化されるべき層に対する第２のマスク層をマスクとして
用いたエッチング処理によって、パターン化されるべき
層から、パターン化された層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板本体でなる
または半導体基板本体とその主面上に形成されている半
導体層、絶縁層、導電性層などとでなる半導体基板など
の被加工基板上に、それをエッチング処理によって所望
のパタ―ンに加工するためにマスク層として用いる、所
望のパタ―ンを有するパタ―ン化された層を形成する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４〜図６を伴って次に述べるパ
タ―ン形成法が提案されている。

【０００３】すなわち、被加工基板１の上面上に、爾後
パタ―ン化された層となるパタ―ン化されるべき層２
を、被加工基板１の上面に段差があっても、平らな上面
になるのに充分な厚さに形成する（図４Ａ）。このパタ
―ン化されるべき層２は、被加工基板１の上面上に、例
えばポジ型フォトレジストでなる層を塗布形成し、続い
て、その層を熱処理によって固化して得られたものとし
得る。

【０００４】次に、パタ―ン化されるべき層２上に、例
えば酸化シリコンでなるマスク材層３を、例えば蒸着法
によって、例えば０．１μｍの厚さに形成する（図４
Ｂ）。次に、マスク材層３上に、光、Ｘ線、電子線など
に感応性のあるネガ型レジスト層４を、例えば１．０μ
ｍの厚さに形成する（図４Ｃ）。

【０００５】次に、ネガ型レジスト層４に対する光、Ｘ
線、電子線など（以下、簡単のため、レジスト層照射用
線５と称す）の所望のパタ―ンでの照射処理、続く現像
処理によって、ネガ型レジスト層４から、レジスト層照
射用線５によって照射された領域でなるパタ―ン化され
たマスク層６を形成する（図５Ｄ〜Ｅ）。

【０００６】次に、マスク材層３に対するマスク層６を
マスクとするエッチング処理、例えばＣＨＦ3 ガスを用
いた反応性イオンエッチング処理によって、マスク材層
３から、マスク層６下の領域でなるマスク層７を形成す
る（図５Ｆ）。

【０００７】次に、マスク層６を、マスク層７上から除
去する（図６Ｇ）。

【０００８】次に、パタ―ン化されるべき層２に対する
マスク層７をマスクとするエッチング処理、例えばＯ2
ガスを用いた反応性イオンエッチング処理によって、パ
タ―ン化されるべき層２から、マスク層７下の領域でな
るパタ―ン化された層８を形成する（図６Ｈ）。

【０００９】なお、パタ―ン化された層８を形成して
後、必要に応じて、マスク層７をパタ―ン化された層８
上から除去する。

【００１０】以上が、従来提案されているパタ―ン形成
法である。

【００１１】このような従来のパタ―ン形成法の場合、
被加工基板１上に、パタ―ン化されるべき層２を平らな
上面になるように形成し、そして、その上面上に、レジ
スト層照射用線５に感応性を有するネガ型レジスト層４
をマスク材層３を介して形成するので、ネガ型レジスト
層４を、被加工基板１が段差を有する上面を有していて
も、平らな上面を有し且つ薄い厚さに容易に形成するこ
とができる。このため、被加工基板１が段差を有する上
面を有していても、マスク層６を、ネガ型レジスト層４
から、レジスト層照射用線５の微細なパタ―ンに応じた
微細なパタ―ンに、高精度に容易に形成することができ
る。従って、これに応じて、マスク層７をマスク材層３
から、比較的微細なパタ―ンに、比較的高精度に形成す
ることができ、よって、パタ―ン化された層８を、パタ
―ン化されるべき層２から比較的微細なパタ―ンに、高
精度に形成することができる。

【００１２】従って、被加工基板１を、上述した本発明
によるパタ―ン形成法によって形成されたパタ―ン化さ
れた層８を用いて、比較的微細なパタ―ンに、比較的高
精度に形成することができる。

【００１３】また、レジスト層照射用線５に感応性を有
するネガ型レジスト層４が、字句通りネガ型であり、そ
して、ネガ型レジスト層が、一般に、ポジ型レジスト層
に比し、レジスト層照射用線５に対して高い感応性を有
していることから、ネガ型レジスト層４に対するレジス
ト層照射用線５の照射時間が、ネガ型レジスト層４がポ
ジ型レジスト層である場合に比し、短くてすみ、従っ
て、ネガ型レジスト層４から、マスク層６を、ネガ型レ
ジスト層４がポジ型レジスト層である場合に比し短い時
間で形成することができ、よって、パタ―ン化された層
８を、ネガ型レジスト層４がポジ型レジスト層である場
合に比し短い時間で形成することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図４〜図６に示す従来
のパタ―ン形成法の場合、パタ―ン化された層８が、パ
タ―ン化されるべき層２のマスク層７下の領域でなり、
一方、マスク層７が、マスク材層３のマスク層６下の領
域でなり、そして、マスク層６が、ネガ型レジスト層４
のレジスト層照射用線５によって照射された領域下の領
域でなる。このため、被加工基板１をパタ―ン化された
層８をマスクとするエッチング処理によって加工する場
合のその加工領域は、レジスト層照射用線５がネガ型レ
ジスト層４を照射しない領域に対応している。従って、
パタ―ン化された層８を、被加工基板１の加工領域が微
細な領域であるように形成する場合、レジスト層照射用
線５がネガ型レジスト層４を照射する領域が照射しない
領域に比し広く、よって、ネガ型レジスト層４に、レジ
スト層照射用線が照射していない領域を、高精度に残す
のが困難である。

【００１５】以上のことから、図４〜図６に示す従来の
パタ―ン形成法の場合、パタ―ン化された層８を、被加
工基板１の加工領域が微細な領域であるように形成する
場合、そのパタ―ン化された層８を、微細なパタ―ン
に、高精度に形成するのに一定の限度を有する、という
欠点を有していた。

【００１６】また、パタ―ン化されるべき層２からパタ
―ン化された層８を形成するためにマスクとして用いて
いるマスク層は、マスク材層３から、マスク層６をマス
クとして、エッチング処理によって形成されている。こ
のため、マスク層７が、マスク層６のパタ―ンよりも一
周り小さなパタ―ンに形成されたりするため、マスク層
７を、マスク層６と同程度に高い精度に形成することが
できないため、パタ―ン化された層８を、高精度に形成
するのに一定の限度を有する、という欠点も有してい
た。

【００１７】よって、本発明は、上述した欠点のない新
規なパタ―ン形成法を提案せんとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によるパタ―ン形
成法は、（ｉ）被加工基板上にパタ―ン化されるべき層
を形成する工程と、（ｉｉ）そのパタ―ン化されるべき
層上に、光、Ｘ線、電子線などに感応性のあるネガ型レ
ジスト層を形成する工程と、（ｉｉｉ）そのネガ型レジ
スト層に対する光、Ｘ線、電子線などの所望のパタ―ン
での照射処理、続く現像処理によって、上記ネガ型レジ
スト層から、上記光、Ｘ線、電子線などによって照射さ
れた領域でなるパタ―ン化された第１のマスク層を形成
する工程と、（ｉｖ）上記パタ―ン化されるべき層上
に、上記第１のマスク層を覆って延長しているマスク材
層を形成する工程と、（ｖ）上記マスク材層及び上記第
１のマスク層に対するエッチング処理によって、上記第
１のマスク層と上記マスク材層の上記第１のマスク層上
の領域とを除去し、よって、上記マスク材層から、上記
パタ―ン化されるべき層上の、上記第１のマスク層下以
外の上記第１のマスク層によって規制されている領域で
なる第２のマスク層を形成する工程と、（ｖｉ）上記パ
タ―ン化されるべき層に対する上記第２のマスク層をマ
スクとするエッチング処理によって、上記パタ―ン化さ
れるべき層から、上記第２のマスク層下の領域でなるパ
タ―ン化された層を形成する工程とを有する。

【００１９】

【作用・効果】本発明によるパタ―ン形成法によれば、
被加工基板上に、図４〜図６で前述した従来のパタ―ン
形成法の場合に準じて、パタ―ン化されるべき層を、平
らな上面になるように形成し、その上面上に、光、Ｘ
線、電子線などに感応性を有するネガ型レジスト層を形
成するので、そのネガ型レジスト層を、図４〜図６で前
述した従来のパタ―ン形成法の場合と同様に、被加工基
板が段差を有する上面を有していても、平らな上面を有
し且つ薄い厚さに容易に形成することができる。このた
め、ネガ型レジスト層から、第１のマスク層を、被加工
基板が段差を有する上面を有していても、光、Ｘ線、電
子線などの微細なパタ―ンに応じた微細なパタ―ンに、
高精度に容易に形成することができる。従って、これに
応じて、第２のマスク層を、マスク材層から、微細なパ
タ―ンに、高精度に形成することができ、よって、パタ
―ン化された層を、パタ―ン化されるべき層から、微細
なパタ―ンに、高精度に形成することができる。

【００２０】また、光、Ｘ線、電子線などに感応性を有
するネガ型レジスト層が、図４〜図６で前述した従来の
パタ―ン形成法の場合と同様に、字句通りネガ型である
ため、図４〜図６で前述した従来のパタ―ン形成法で上
述した理由によって、第１のマスク層を、ネガ型レジス
ト層から、ネガ型レジスト層がポジ型レジスト層である
場合に比し短い時間で形成することができ、よって、図
４〜図６で前述した従来のパタ―ン形成法の場合と同様
に、パタ―ン化された層を、ネガ型レジスト層がポジ型
レジスト層である場合に比し短い時間で形成することが
できる。

【００２１】しかしながら、本発明によるパタ―ン形成
法の場合、パタ―ン化された層が、パタ―ン化されるべ
き層の第２のマスク層下の領域でなり、一方、第２のマ
スク層が、パタ―ン化されるべき層上に第１のマスク層
上を覆って延長して形成されているマスク材層の、第１
のマスク層下以外の第１のマスク層によって規制されて
いる領域でなり、そして、第１のマスク層が、ネガ型レ
ジスト層の光、Ｘ線、電子線などによって照射された領
域でなる。このため、被加工基板をパタ―ン化された層
をマスクとするエッチング処理によって加工する場合の
その加工領域は、図４〜図６で前述した従来のパタ―ン
形成法の場合とは逆に、光、Ｘ線、電子線などがネガ型
レジスト層を照射する領域に対応している。従って、パ
タ―ン化された層を、被加工基板の加工領域が微細な領
域であるように形成する場合、光、Ｘ線、電子線などが
ネガ型レジスト層を照射する領域が照射しない領域に比
し狭く、よって、ネガ型レジスト層に、光、Ｘ線、電子
線などが照射している微細な領域を、高精度に得るのが
容易である。

【００２２】以上のことから、本発明によるパタ―ン形
成法の場合、パタ―ン化された層を、被加工基板の加工
領域が微細な領域であるように形成する場合、そのパタ
―ン化された層を、図４〜図６で前述した従来のパタ―
ン形成法の場合に比し、微細なパタ―ンに、高精度に容
易に形成することができる。

【００２３】また、パタ―ン化されるべき層からパタ―
ン化された層を形成するためのマスクを用いている第２
のマスク層は、パタ―ン化されるべき層上に第１のマス
ク層上を覆って延長して形成されているマスク材層の、
第１のマスク層下以外の第１のマスク層によって規制さ
れている領域でなるので、第２のマスク層を、第１のマ
スク層と同程度に、図４〜図６で前述した従来のパタ―
ン形成法の場合に比し高い精度に形成することができ、
よって、パタ―ン化された層を、図４〜図６で前述した
従来のパタ―ン形成法の場合に比し高い精度に形成する
ことができる。

【００２４】

【実施例】次に、図１〜図３を伴って、本発明によるパ
タ―ン形成法の実施例を述べよう。

【００２５】図１〜図３において、図４〜図６との対応
部分には同一符号を付して示す。

【００２６】図１〜図３に示す本発明によるパタ―ン形
成法は、次に述べる順次の工程をとって、被加工基板上
に、所望のパタ―ンを有するパタ―ン化された層を形成
する。

【００２７】すなわち、被加工基板１の上面上に、図４
〜図６で前述した従来のパタ―ン形成法の場合と同様
に、爾後パタ―ン化された層となるパタ―ン化されるべ
き層２を、被加工基板１の上面に段差があっても、平ら
な上面になるのに充分な厚さに形成する（図１Ａ）。こ
のパタ―ン化されるべき層２は、図４〜図６で前述した
従来のパタ―ン形成法の場合に準じて、被加工基板１の
上面上に、例えばポジ型フォトレジストでなる層を回転
塗布形成し、続いて、その層を、例えば２４０℃の温度
での約３０分間の熱処理によって固化して得たものとし
得る。

【００２８】次に、パタ―ン化されるべき層２上に、図
４〜図６で前述した従来のパタ―ン形成法の場合と同様
の、光、Ｘ線、電子線など（以下、簡単のため、レジス
ト層照射用線と称す）に感応性を有するネガ型レジスト
層４を、０．３μｍの厚さに回転塗布し、次で、８５℃
の温度での約１分間の熱処理によって、例えば０．３μ
ｍの厚さに形成する（図１Ｂ）。この場合、ネガ型レジ
スト層４は、シプレイ社製化学増幅系ネガ型レジスト層
を用い得る。

【００２９】次に、ネガ型レジスト層４に対するレジス
ト層照射用線５の所望のパタ―ンでの照射処理、続く現
像処理によって、ネガ型レジスト層４から、レジスト層
照射用線５によって照射された領域でなるパタ―ン化さ
れたマスク層６を形成する（図１Ｃ〜図２Ｄ）。

【００３０】次に、パタ―ン化されるべき層２上に、マ
スク層６を覆って延長し且つ例えばアモルファスシリコ
ンでなるマスク材層１１を、例えば高周波スパッタリン
グ法によって、比較的薄い例えば０．０３μｍの厚さに
形成する（図２Ｅ）。

【００３１】次に、マスク材層１１及びマスク層６に対
するエッチング処理によって、マスク層６とマスク材層
１１のマスク層６上の領域とを除去し、よって、マスク
材層１１から、パタ―ン化されるべき層２上の、マスク
層６下以外のマスク層６によって規制されている領域で
なるマスク層１２を形成する（図３Ｆ）。この場合、マ
スク材層１１が上述したようにアモルファスシリコンで
なる場合、弗酸と硝酸と水との６０：６０：１の割合の
混液をエッチャントとして用いたマスク材層１１に対す
るエッチング処理を約１分間行うことによって、マスク
材層１１に、マスク層６の上角部上の肉厚の薄い所で窓
を穿ち、次で、マスク層６に対するエッチャント（例え
ば、シプレイ社製レジストリム―バ１１１２Ａ（商品
名））を用いたエッチング処理を約３分間行うことによ
って、マスク層１２を形成し得る。次に、パタ―ン化さ
れるべき層２に対するマスク層１２をマスクとするエッ
チング処理、例えば０2 ガスを用いたドライエッチング
処理によって、パタ―ン化されるべき層２から、マスク
層１２下の領域でなるパタ―ン化された層８を形成する
（図３Ｇ）。

【００３２】なお、パタ―ン化された層８を形成して
後、必要に応じて、マスク層１２をパタ―ン化された層
８上から除去する。

【００３３】以上が、本発明によるパタ―ン形成法の実
施例である。

【００３４】このような本発明によるパタ―ン形成法に
よれば、被加工基板１上に、図４〜図６で前述した従来
のパタ―ン形成法の場合に準じて、パタ―ン化されるべ
き層２、平らな上面になるように形成し、その上面上
に、レジスト層照射用線５に感応性を有するネガ型レジ
スト層４を形成するので、そのネガ型レジスト層４を、
図４〜図６で前述した従来のパタ―ン形成法の場合と同
様に、被加工基板１が段差を有する上面を有していて
も、平らな上面を有し且つ薄い厚さに容易に形成するこ
とができる。このため、ネガ型レジスト層４から、マス
ク層６を、被加工基板１が段差を有する上面を有してい
ても、レジスト層照射用線５などの微細なパタ―ンに応
じた微細なパタ―ンに、高精度に容易に形成することが
できる。従って、これに応じて、マスク層１２を、マス
ク材層１１から、微細なパタ―ンに、高精度に形成する
ことができ、よって、パタ―ン化された層８を、パタ―
ン化されるべき層２から、微細なパタ―ンに、高精度に
形成することができる。

【００３５】また、レジスト層照射用線５などに感応性
を有するネガ型レジスト層４が、図４〜図６で前述した
従来のパタ―ン形成法の場合と同様に、字句通りネガ型
であるため、図４〜図６で前述した従来のパタ―ン形成
法で上述した理由によって、マスク層６を、ネガ型レジ
スト層４から、ネガ型レジスト層４がポジ型レジスト層
である場合に比し短い時間で形成することができ、よっ
て、図４〜図６で前述した従来のパタ―ン形成法の場合
と同様に、パタ―ン化された層８を、ネガ型レジスト層
４がポジ型レジスト層である場合に比し短い時間で形成
することができる。

【００３６】しかしながら、図１〜図３に示す本発明に
よるパタ―ン形成法の場合、パタ―ン化された層８が、
パタ―ン化されるべき層２のマスク層１２下の領域でな
り、一方、マスク層１２が、パタ―ン化されるべき層２
上にマスク層６上を覆って延長して形成されているマス
ク材層１１の、マスク層６下以外のマスク層６によって
規制されている領域でなり、そして、マスク層６が、ネ
ガ型レジスト層４のレジスト層照射用線５によって照射
された領域でなる。このため、被加工基板１をパタ―ン
化された層８をマスクとするエッチング処理によって加
工する場合のその加工領域は、図４〜図６で前述した従
来のパタ―ン形成法の場合とは逆に、レジスト層照射用
線５がネガ型レジスト層４を照射する領域に対応してい
る。従って、パタ―ン化された層８を、被加工基板１の
加工領域が微細な領域であるように形成する場合、レジ
スト層照射用線５がネガ型レジスト層４を照射する領域
が照射しない領域に比し狭く、よって、ネガ型レジスト
層４に、レジスト層照射用線５が照射している微細な領
域を、高精度に得るのが容易である。

【００３７】以上のことから、図１〜図３に示す本発明
によるパタ―ン形成法の場合、パタ―ン化された層８
を、被加工基板１の加工領域が微細な領域であるように
形成する場合、そのパタ―ン化された層８を、図４〜図
６で前述した従来のパタ―ン形成法の場合に比し、微細
なパタ―ンに、高精度に容易に形成することができる。

【００３８】また、パタ―ン化されるべき層２からパタ
―ン化された層８を形成するためのマスクを用いている
マスク層１２は、パタ―ン化されるべき層２上にマスク
層６上を覆って延長して形成されているマスク材層１１
の、マスク層６下以外のマスク層６によって規制されて
いる領域でなるので、マスク層１２を、マスク層６と同
程度に、図４〜図６で前述した従来のパタ―ン形成法の
場合に比し高い精度に形成することができ、よって、パ
タ―ン化された層８を、図４〜図６で前述した従来のパ
タ―ン形成法の場合に比し高い精度に形成することがで
きる。

【００３９】なお、上述においては、本発明の１つの実
施例を示したに留まり、本発明の精神を脱することなし
に、種々の変型、変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパタ―ン形成法の実施例の説明に
供する順次の工程における略線的断面図である。

【図２】本発明によるパタ―ン形成法の実施例の説明に
供する、図１に示す順次の工程に続く順次の工程におけ
る略線的断面図である。

【図３】本発明によるパタ―ン形成法の実施例の説明に
供する、図２に示す順次の工程に続く順次の工程におけ
る略線的断面図である。

【図４】従来のパタ―ン形成法の説明に供する順次の工
程における略線的断面図である。

【図５】従来のパタ―ン形成法の説明に供する、図４に
示す順次の工程に続く順次の工程における略線的断面図
である。

【図６】従来のパタ―ン形成法の説明に供する、図５に
示す順次の工程に続く順次の工程における略線的断面図
である。

【符号の説明】

１ 被加工基板 ２ パタ―ン化されるべき層 ３ マスク材層 ４ ネガ型レジスト層 ５ 光、Ｘ線、電子線など ６、７ マスク層 ８ パタ―ン化された層 １１ マスク材層 １２ マスク層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工基板上にパタ―ン化されるべき層
   を形成する工程と、 上記パタ―ン化されるべき層上に、光、Ｘ線、電子線な
   どに感応性のあるネガ型レジスト層を形成する工程と、 上記ネガ型レジスト層に対する光、Ｘ線、電子線などの
   所望のパタ―ンでの照射処理、続く現像処理によって、
   上記ネガ型レジスト層から、上記光、Ｘ線、電子線など
   によって照射された領域でなるパタ―ン化された第１の
   マスク層を形成する工程と、 上記パタ―ン化されるべき層上に、上記第１のマスク層
   を覆って延長しているマスク材層を形成する工程と、 上記マスク材層及び上記第１のマスク層に対するエッチ
   ング処理によって、上記第１のマスク層と上記マスク材
   層の上記第１のマスク層上の領域とを除去し、よって、
   上記マスク材層から、上記パタ―ン化されるべき層上
   の、上記第１のマスク層下以外の上記第１のマスク層に
   よって規制されている領域でなる第２のマスク層を形成
   する工程と、 上記パタ―ン化されるべき層に対する上記第２のマスク
   層をマスクとするエッチング処理によって、上記パタ―
   ン化されるべき層から、上記第２のマスク層下の領域で
   なるパタ―ン化された層を形成する工程とを有すること
   を特徴とするパタ―ン形成法。