JPH06310420A - パターン形成方法 - Google Patents

パターン形成方法

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Publication number
JPH06310420A
JPH06310420A JP9936593A JP9936593A JPH06310420A JP H06310420 A JPH06310420 A JP H06310420A JP 9936593 A JP9936593 A JP 9936593A JP 9936593 A JP9936593 A JP 9936593A JP H06310420 A JPH06310420 A JP H06310420A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
mask material
processed
photoresist
intermediate layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP9936593A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Inoue
考 井上
Kazumi Nishimura
一巳 西村
Masami Tokumitsu
雅美 徳光
Yasuaki Yamane
康朗 山根
Kazuyoshi Asai
和義 浅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH06310420A publication Critical patent/JPH06310420A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子の製造工程において、フォトリソ
グラフィーによって微細パターンを得るパターン形成方
法に関し、露光工程によって定まる限界線幅以下のパタ
ーンを得ることを目的とする。 【構成】 被加工材(13)の上面に第一のマスク材
(14)を形成する第一工程と、第一のマスク材(1
4)の上面に第二のマスク材(15)を形成する第二工
程と、第二のマスク材(15)を所定の形状に加工する
第三工程と、加工された第二のマスク材(15)をマス
クとして、第一のマスク材(14)を第二のマスク材
(15)の下に一部回り込む形状に加工する第四工程
と、加工された第二のマスク材(15)を除去する第五
工程と、加工された第一のマスク材(14)をマスクと
して、被加工材(13)を加工する第六工程とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の製造工程
において、フォトリソグラフィーによって微細パターン
を得るパターン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】複数のレジスト層を用いるパターン形成
方法である多層レジスト法は、下地となる段差基板上で
精度のよいパターンを形成することを主眼とした技術で
ある(J.Vac.Sci.Technol.,16,1620,(1979))。
【0003】図2は、多層レジスト法によるパターン製
作工程の概要を示す図である。図において、下地となる
段差基板21を下層レジスト22によって平坦化した後
に、その上面に中間層レジスト23を形成し、さらにそ
の上面に上層フォトレジスト24を形成する。続いて、
上層フォトレジスト24を露光工程によって所定の形状
に加工する(図2(1))。
【0004】次に、加工された上層フォトレジスト24
をマスクとして、反応性イオンエッチング等により中間
層レジスト23および下層レジスト22を垂直加工し、
上層フォトレジスト24を除去する(図2(2))。
【0005】このパターン製作工程では段差基板21の
膜厚や反射の影響を受けないので、良好な寸法精度が得
られる特徴を有している。しかし、下層レジスト22の
線幅は上層フォトレジスト24の線幅と同じになるの
で、上層フォトレジスト24の加工に用いる露光工程で
得られる線幅以下の寸法を得ることはできない。
【0006】一方、微細パターンを得るパターン形成法
として、MESFETの製作技術で用いられるSAIN
T (Self-Aligned Implantation for n+-layer Technol
ogy,Electron.Lett.,18,119,(1982)) と呼ばれるT形多
層レジスト法がある。
【0007】図3は、従来のT形多層レジスト法による
パターン製作工程の一部を示す図である。図において、
基板31の上面に下層レジスト32を形成し、その上面
に中間層レジスト33を形成し、さらにその上面に上層
フォトレジスト34を形成する。続いて、上層フォトレ
ジスト34を露光工程によって所定の形状に加工し、そ
れをマスクとして中間層レジスト33をエッチングする
(図3(1))。
【0008】次に、中間層レジスト33をマスクとして
下層レジスト32をエッチングする。このとき、マスク
となる中間層レジスト33の下に一部回り込む形状に下
層レジスト32にアンダーカットを入れる。これによ
り、下層レジスト32は微細化され、マスクとなった中
間層レジスト33とともにT形多層レジストが形成され
る(図3(2))。
【0009】次に、基板31およびT形多層レジストの
上面にSiO235を堆積する(図3(3))。次に、T形多
層レジストをリフトオフする。これにより、SiO235
の微細な抜きパターンが形成される(図3(4))。
【0010】T形多層レジスト法(SAINT)では、
その後ゲート金属等を堆積することにより微細ゲートが
実現され、露光工程で得られる上層フォトレジスト34
の線幅より微細なパターンが容易に得られるようになっ
ている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、T形多層レ
ジスト法(SAINT)ではT形多層レジストが形成さ
れるので、それをリフトオフして抜きパターンを形成す
るにはよい。しかし、反応性イオンエッチング等により
下地を加工してレジストパターンを形成する際には、T
形多層レジストの頭部が下地に転写されるので、そのま
まマスク材として用いても微細パターンを得ることはで
きなかった。
【0012】本発明は、T形多層レジスト法(SAIN
T)を改善し、露光工程によって定まる限界線幅以下の
パターンを得ることができるパターン形成方法を提供す
ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、被加工材の上面に第一のマスク材を形成する第一工
程と、第一のマスク材の上面に第二のマスク材を形成す
る第二工程と、第二のマスク材を所定の形状に加工する
第三工程と、加工された第二のマスク材をマスクとし
て、第一のマスク材を第二のマスク材の下に一部回り込
む形状に加工する第四工程と、加工された第二のマスク
材を除去する第五工程と、加工された第一のマスク材を
マスクとして、被加工材を加工する第六工程とを有す
る。
【0014】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明に用いる第二のマスク材にWSiN を用いるもの
である。
【0015】
【作用】本発明のパターン形成方法は、第一工程から第
四工程により、従来のT形多層レジスト法(SAIN
T)と同様にしてT形多層レジストを形成する。次に、
本発明の特徴とする第五工程により、T形多層レジスト
の頭部を形成する第二のマスク材を単独で除去する。こ
れにより、T形多層レジストのうち、第四工程で微細化
された第一のマスク材のみが残る。したがって、微細化
された第一のマスク材をマスクとして下地の被加工材を
加工する第六工程では、反応性イオンエッチング等を用
いることが可能となる。
【0016】なお、第二のマスク材にWSiN を用いる
ことにより、第五工程で第二のマスク材を単独で除去す
ることができる。
【0017】
【実施例】図1は、本発明のパターン形成方法によるパ
ターン製作工程の一例を示す図である。なお、本実施例
は、MESFETの微細ゲート電極製作工程に適用した
ものである。
【0018】図において、まずGaAs基板11の上面に
ゲート電極材WSiN 12を堆積し、その上面にゲート
加工用マスク材SiO213を堆積し、さらにその上面に
多層レジストである3層レジスト14〜16を形成す
る。下層フォトレジスト14は焼き固め、その上面に中
間層WSiN 15を形成し、さらにその上面に通常のポ
ジ型の上層フォトレジスト16を形成する。
【0019】なお、以上の工程は、特許請求の範囲にお
ける第一工程および第二工程に対応し、ゲート加工用マ
スク材SiO213は被加工材に対応し、下層フォトレジ
スト14は第一のマスク材に対応し、中間層WSiN 1
5は第二のマスク材に対応する。また、上層フォトレジ
スト16は、第三工程で利用される。
【0020】続いて、上層フォトレジスト16を露光工
程によって所定の形状に加工し、それをマスクとして中
間層WSiN 15をSF6 ガスを用いた反応性イオンエ
ッチングで加工する。ここで、WSiN はアモルファス
であるので、中間層WSiN15には上層フォトレジス
ト16のパターンが忠実に転写される。なお、この工程
は特許請求の範囲における第三工程に対応し、図1(1)
はその終了状態を示す。
【0021】次に、中間層WSiN 15をマスクとし
て、下層フォトレジスト14をO2 ガスを用いた反応性
イオンエッチングで加工する。このとき、マスクとなる
中間層WSiN 15の下に一部回り込む形状に下層フォ
トレジスト14にアンダーカットを入れる。これによ
り、下層フォトレジスト14は微細化され、マスクとな
った中間層WSiN 15とともにT形多層レジストが形
成される。なお、この工程は特許請求の範囲における第
四工程に対応し、図1(2) はその終了状態を示す。
【0022】次に、CF4 ガスとO2 ガスの混合ガスを
用いたドライエッチングにより、中間層WSiN 15を
除去する。ただしエッチングの選択性により、下層フォ
トレジスト14およびゲート加工用マスク材SiO213
はほとんどエッチングされない。したがって、T形多層
レジストは頭部がとれ、微細化された下層フォトレジス
ト14のみが残る。なお、この工程は特許請求の範囲に
おける第五工程に対応し、図1(3) はその終了状態を示
す。
【0023】次に、微細化された下層フォトレジスト1
4をマスクとしてゲート加工用マスク材SiO213を加
工し、ゲート電極材WSiN 12の加工に用いるゲート
加工用マスクを製作する。このとき、下層フォトレジス
ト14は垂直の形状になっており、ゲート加工用マスク
材SiO213の加工にCF4 ガスとH2 ガスの混合ガス
を用いた反応性イオンエッチングを適用することができ
る。なお、この工程は特許請求の範囲における第六工程
に対応し、図1(4) はその終了状態を示す。
【0024】このように、中間層WSiN 15が選択的
に単独で除去できるので、アンダーカットによって微細
化した下層フォトレジスト14を反応性イオンエッチン
グ等による下地加工のマスク材として用いることが可能
になる。したがって、微細化した下層フォトレジスト1
4をマスク材として加工されるゲート加工用マスク材S
iO213は、下層フォトレジスト14と同等の微細なも
のにすることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、アンダー
カットによって微細化されたT形多層レジストの頭部
(第二のマスク材:中間層WSiN 15)を単独で除去
し、それをマスク材として下地を加工することにより、
露光工程によって定まる限界線幅以下のパターンを容易
に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパターン形成方法によるパターン製作
工程の一例を示す図。
【図2】多層レジスト法によるパターン製作工程の概要
を示す図。
【図3】従来のT形多層レジスト法によるパターン製作
工程の一部を示す図。
【符号の説明】
11 GaAs基板 12 ゲート電極材WSiN 13 ゲート加工用マスク材SiO2 14 下層フォトレジスト 15 中間層WSiN 16 上層フォトレジスト 21 段差基板 22 下層レジスト 23 中間層レジスト 24 上層フォトレジスト 31 基板 32 下層レジスト 33 中間層レジスト 34 上層フォトレジスト 35 SiO2
フロントページの続き (72)発明者 山根 康朗 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 浅井 和義 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のレジスト層を用いたパターン形成
    方法において、 被加工材の上面に第一のマスク材を形成する第一工程
    と、 前記第一のマスク材の上面に第二のマスク材を形成する
    第二工程と、 前記第二のマスク材を所定の形状に加工する第三工程
    と、 加工された第二のマスク材をマスクとして、前記第一の
    マスク材を第二のマスク材の下に一部回り込む形状に加
    工する第四工程と、 加工された第二のマスク材を除去する第五工程と、 加工された第一のマスク材をマスクとして、前記被加工
    材を加工する第六工程とを有することを特徴とするパタ
    ーン形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のパターン形成方法にお
    いて、 第二のマスク材にWSiN を用いることを特徴とするパ
    ターン形成方法。
JP9936593A 1993-04-26 1993-04-26 パターン形成方法 Pending JPH06310420A (ja)

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JP9936593A JPH06310420A (ja) 1993-04-26 1993-04-26 パターン形成方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010063725A (ko) * 1999-12-24 2001-07-09 박종섭 반도체 소자 제조용 포토레지스트 패턴의 선폭 조절방법
KR100370165B1 (ko) * 2000-12-21 2003-02-05 주식회사 하이닉스반도체 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법

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KR20010063725A (ko) * 1999-12-24 2001-07-09 박종섭 반도체 소자 제조용 포토레지스트 패턴의 선폭 조절방법
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