JPH0794472A - 微細パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １μｍ以下のオーダの微細パターンを量産に
適した方法で形成することができる微細パターンの形成
方法を提供する。 【構成】 ガラス基板１上に、クロムを全面堆積させ、
その上にレジスト層３を形成しエッチングを行い、レジ
スト層３と同じパターンをもったクロム層４を形成す
る。このクロム層４は、形成すべき目的のパターンを輪
郭線として含む疑似パターンの形状をなす。この状態の
基板をチャンバ内に入れ、ＣＦ_４とＯ_２とを混合した反
応性ガスを導入し、ガスをプラズマ化する。反応性ガス
は、クロム層４の側面の露出部分と化学反応を起こし、
クロム層４の外側周囲部分に、弗化クロムからなる壁が
形成される。チャンバ内の反応条件に基づき、この壁の
厚みをサブミクロン程度に制御することができる。レジ
スト層３を剥離除去し、内部のクロム部分のみをエッチ
ング除去すれば、目的のパターンからなる弗化クロムの
壁が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微細パターンの形成方
法、特に、サブミクロンのオーダの微細パターンを形成
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子デバイスの集積度は年々向上してき
ており、現在では、μｍのオーダの微細な加工が可能と
なってきている。このような電子デバイスの製造工程に
おいて、特定形状のパターン層を形成する場合、通常、
フォトリソグラフィ法が利用される。すなわち、基板全
面に所定の材料層を形成し、この層の上にレジスト層を
形成し、所定パターンが描かれたフォトマスクを用いて
このレジスト層を露光してパターンの像を転写する。こ
の後、レジスト層を現像して、露光部分あるいは非露光
部分を除去することにより、所定パターンの形状に対応
したレジスト層を残す。そして、このレジスト層をマス
クとして材料層に対するエッチングを行い、材料層のう
ちの露出領域のみを除去するようにすれば、レジスト層
に覆われていた材料層の部分が目的となるパターン層と
して残ることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のフォトリソグラフィ法では、１μｍ以下のオー
ダの微細パターンを形成することは非常に困難である。
このような微細なパターンを形成する方法として、電子
線描画や位相シフトマスクによるパターン形成方法が知
られている。前者は電子線を走査して所望のパターンを
描画してゆく方法であるため、フォトリソグラフィ法に
比べて多大な時間とコストがかかり、量産を行う必要が
ある商用電子デバイスの製造工程には不適当である。後
者は特別なマスクが必要になり、やはり商用電子デバイ
スには不適当である。

【０００４】そこで本発明は、１μｍ以下のオーダの微
細パターンを量産に適した方法で形成することができる
微細パターンの形成方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】(1) 本願第１の発明
は、微細パターンの形成方法において、基板上に所定の
材料からなる材料層を形成し、この材料層上にレジスト
層を形成し、目的となる微細パターンを輪郭線として含
む疑似パターンが形成されるようにレジスト層をパター
ニングし、このパターニングにより残ったレジスト層を
マスクとして用いて材料層に対するエッチングを行い、
材料層が疑似パターンをなすようにパターニングし、基
板上に形成された材料層と所定の化学反応を生じる反応
性ガスの雰囲気中において、この材料層の露出面に化学
反応によって生じる化合物からなる化合物層を形成さ
せ、材料層上のレジスト層を除去し、材料層とその化合
物との間でエッチングレートの異なるエッチング方法を
用いて、基板上に残っている材料層の部分を除去し、残
った化合物層によって目的となる微細パターンを得るよ
うにしたものである。

【０００６】(2) 本願第２の発明は、上述の第１の発
明に係る微細パターンの形成方法において、材料層とし
てクロムからなる層を用い、反応性ガスとして弗化物ガ
スのプラズマを用い、弗化クロムからなる微細パターン
を得るようにしたものである。

【０００７】

【作 用】本発明に係る微細パターンの形成方法では、
まず、基板上に、疑似パターンをもった材料層が形成さ
れる。この疑似パターンは、１μｍ以上のオーダの寸法
をもったパターンであり、従来のフォトリソグラフィ法
によって形成することができる。この疑似パターン層が
形成されたら、これを覆っているレジスト層を除去せず
に残したままとし、基板全体を反応性ガス雰囲気中にさ
らす。これにより、疑似パターン層の露出した外側部分
が化学反応を起こす。このとき、疑似パターン層の上面
部分はレジスト層に覆われているため、層の内側部分ま
でには化学反応は進行せず、外側部分にいわば壁のよう
な化合物層が形成される。この化合物層の厚みは、反応
性ガス雰囲気中における化学反応の条件によって制御す
ることができ、１μｍ以下にすることが可能である。こ
の後、レジスト層を除去し、疑似パターン層の上面内側
部分に露出した材料層部分のみを選択的にエッチング除
去すれば、外側部分に壁のような構造の化合物層が残る
ことになる。もともと、疑似パターンとして、目的とな
る微細パターンを輪郭線として含むパターンを用いてお
けば、最終的に得られる壁のような構造の化合物層が目
的となる微細パターンとなる。

【０００８】

【実施例】続いて、本発明を図示する実施例に基づいて
説明する。ここでは、図１の左に示すような目的のパタ
ーンＡを形成する場合を例にとって説明する。このパタ
ーンＡは、２０μｍ×４０μｍの矩形状のパターンであ
るが、実際のパターン層としては、幅０．５μｍの帯状
の層が矩形の輪郭に沿って配置されている。このような
パターンＡは、パターンの全体形状としては、２０μｍ
×４０μｍの矩形であるが、実際のパターン層はサブミ
クロンの幅をもった帯状の層であるため、従来のフォト
リソグラフィ法によって形成することは非常に困難であ
る。本発明の基本思想は、パターンＡの代わりに、図１
の右に示すような疑似パターンＢを作成しておき（この
疑似パターンＢは、単なる２０μｍ×４０μｍの矩形パ
ターンであるため、従来のフォトリソグラフィ法によっ
て形成可能である）、この疑似パターンＢの周囲の部分
を反応性ガス雰囲気中にさらして化学反応を起こさせ、
周囲の部分に化合物層を形成させるという点にある。周
囲の部分に厚み０．５μｍ程度の化合物層が形成できれ
ば、この化合物層は目的のパターンＡのような構造を有
することになる。そこで、この化合物層を残しながら内
部のパターン層だけを選択的に除去しうるエッチングを
行い、目的のパターンＡをもった化合物層を形成するの
である。ここで、疑似パターンＢは、目的のパターンＡ
を輪郭線として含むパターンである。このように、本発
明では、まず目的のパターンを輪郭線として含む疑似パ
ターンを用意し、この疑似パターンをもった材料層を従
来のフォトリソグラフィ法によって形成しておき、その
輪郭線部分のみを化合物に変え、目的のパターンを得る
という手法を採る。

【０００９】以下、具体的な方法の一例を、側断面図を
参照しながら説明する。なお、本願各図は、便宜上、実
際の寸法比を無視して描いてある。ここでは、ガラス基
板１上に、図１に示すような目的のパターンＡを、弗化
クロムによって形成する場合を例にとる。まず、図２の
側断面図に示すように、ガラス基板１上にクロム層２を
形成する。このクロム層２の形成方法としては、たとえ
ば、通常行われているスパッタリングや真空蒸着法を用
いればよい。この実施例では、厚み０．６μｍ程度にク
ロム層２を形成している。続いて、このクロム層２上の
全面にレジストを塗布、乾燥し、レジスト層を形成す
る。この実施例では、やはり厚み０．６μｍ程度のレジ
スト層を形成している。そして、図１に示す疑似パター
ンＢが形成されるように、このレジスト層をパターニン
グする。具体的には、疑似パターンＢが描かれたフォト
マスクを用意し、このフォトマスクを用いてレジスト層
に対する露光を行い、現像を行えば、疑似パターンＢに
対応する部分だけが残ることになる。図３は、このよう
にして残ったレジスト層３を示す断面図である。図１の
疑似パターンＢに示す切断線Ｙ−Ｙによる断面が、図３
に示すレジスト層３の断面に対応することになる。前述
のように、疑似パターンＢは、単なる２０μｍ×４０μ
ｍの矩形パターンであるため、図３に示すレジスト層３
は、従来の一般的なフォトリソグラフィ法によって十分
に形成可能である。

【００１０】続いて、レジスト層３をマスクとして用い
て、クロム層２に対するパターニングを行う。具体的に
は、従来用いられている一般的なクロムに対するエッチ
ング液を用いたエッチングを行えばよい。この実施例で
は、硝酸セリウム第２アンモン溶液内に、図３に示す状
態の基板全体を１分４５秒間だけ浸漬させ、エッチング
を行った。このエッチングにより、クロム層２のうち、
レジスト層３によって覆われていた部分だけが残る。図
４に示すクロム層４は、こうして残った部分であり、こ
のクロム層４の平面図は、図１の疑似パターンＢとな
る。

【００１１】続いて、クロムと化学反応を生じる反応性
ガスの雰囲気中にガラス基板１全体をさらし、クロム層
４の露出面に化学反応を起こさせる。クロム層４の上面
はレジスト層３によって覆われているので、露出してい
る側面部分だけが反応性ガスと化学反応を起こし、化合
物を形成することになる。この実施例では、反応性ガス
として、ＣＦ_４とＯ_２との混合ガスを用いた。より具体
的には、ガラス基板１全体をチャンバ内に収容し、この
チャンバ内に、ＣＦ_４ガスを９５ｓｃｃｍ（standard c
c/min:１分間に流す標準ガス量をｃｃの単位で表現した
数値）、Ｏ_２ガスを５ｓｃｃｍ、の割合で導入した。ま
た、チャンバ内の圧力を５Ｐａに維持し、出力５００Ｗ
の電力をＲＦ発生装置に供給し、導入ガスをチャンバ内
でプラズマ化した。このように、プラズマ化した反応性
ガス雰囲気中に１０分間さらすことにより、図５に示す
ように、クロム層４の外側露出面に厚み０．５μｍ程度
の弗化クロム層５が形成された。

【００１２】このようにして形成された弗化クロム層５
の平面図は、図１に示すパターンＡとなる。すなわち、
図１のパターンＡに示す切断線Ｘ−Ｘによる断面が、図
５に示す弗化クロム層５の断面に対応することになる。
このようなパターンＡは、幅０．５μｍの帯状のパター
ンであるため、従来の一般的なフォトリソグラフィ法で
は形成することが非常に困難である。なお、クロム層４
の内部の部分は反応性ガスによる反応を受けずに、クロ
ム層６のまま残ることになる。クロム層４の外側のどの
程度の厚みの部分が化学反応を起こし弗化クロム層５に
変わるかということは、反応性ガスによる化学反応の激
しさや反応時間によって決まる。したがって、反応性ガ
スの導入量、チャンバ内の圧力、プラズマ化させるため
にＲＦ発生装置に与える電力、ガラス基板１をチャンバ
内に入れておく時間、などの条件を適宜変えることによ
り、所望の厚み（図の水平方向に関する厚み）の弗化ク
ロム層５を得ることが可能である。

【００１３】続いて、レジスト層３を除去すれば、図６
に示す構造が得られる。これは、たとえばアセトンなど
の有機溶媒中にガラス基板１全体を浸漬させ、レジスト
層３を溶解すればよい。レジスト層３を除去した結果、
内部のクロム層６の上面が露出することになる。そこ
で、クロムと弗化クロムとの間でエッチングレートの異
なるエッチング方法を用いれば、弗化クロム層５のみを
残し、クロム層６をエッチング除去することが可能であ
る。本実施例では、図６に示す状態の基板全体を、硝酸
セリウム第２アンモン溶液に１分４５秒間だけ浸漬させ
ることにより、クロム層６のみを選択的にエッチング除
去し、図７に示す構造を得た。図７に示す弗化クロム層
５の平面図は、図１の目的のパターンＡとなり、弗化ク
ロムからなる目的のパターンＡが形成できたことにな
る。

【００１４】このような微細パターンの形成方法では、
個々の工程としては、従来の一般的なフォトリソグラフ
ィの工程をそのまま用いることができ、電子デバイスな
ど量産する製品に広く利用することが可能になる。しか
も、従来のフォトリソグラフィ工程では非常に困難であ
ったサブミクロン単位の寸法をもった微細パターン形成
が可能になる。

【００１５】以上、本発明を図示する一実施例に基づい
て説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるも
のではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。
特に、上述の実施例では、クロムからなる材料層に対し
て、弗素を含む反応性ガスを作用させ、弗化クロムから
なる化合物層を形成しているが、本発明はこのような材
料や化合物だけに限定されるものではなく、この他にも
種々の材料および化合物を利用して実施可能である。

【００１６】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、疑似パタ
ーン層の輪郭部分を別な化合物層に化学的に変化させる
ことによりパターニングを行うようにしたため、１μｍ
以下のオーダの微細パターンを量産に適した方法で形成
することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって形成されるべき目的のパターン
Ａと、このパターンＡを形成するために用いる疑似パタ
ーンＢと、の一例を示す平面図である。

【図２】本発明による方法により、目的のパターンＡを
形成するための最初の工程を示す側断面図である。

【図３】図２に示す状態の上に、疑似パターンＢをもっ
たレジスト層３を形成した状態を示す側断面図である。

【図４】図３に示す状態の基板をエッチング液に浸漬さ
せることにより、クロム層２に対するエッチングを行っ
た状態を示す側断面図である。

【図５】図４に示す状態の基板を反応性ガスにさらすこ
とにより、クロム層４の外側部分を弗化クロム層５に変
化させた状態を示す側断面図である。

【図６】図５に示す状態の基板から、レジスト層３を剥
離除去した状態を示す側断面図である。

【図７】図６に示す状態の基板をエッチング液に浸漬さ
せることにより、クロム層６に対する選択的エッチング
を行い、目的のパターンＡをもった弗化クロム層５のみ
を残した状態を示す側断面図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板 ２…クロム層 ３…レジスト層 ４…クロム層 ５…弗化クロム層 ６…クロム層 Ａ…目的のパターン Ｂ…疑似パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に所定の材料からなる材料層を形
   成し、この材料層上にレジスト層を形成し、 目的となる微細パターンを輪郭線として含む疑似パター
   ンが形成されるように前記レジスト層をパターニング
   し、このパターニングにより残ったレジスト層をマスク
   として用いて前記材料層に対するエッチングを行い、前
   記材料層が前記疑似パターンをなすようにパターニング
   し、 前記材料と化学反応を生じる反応性ガスの雰囲気中にお
   いて、前記材料層の露出面に前記化学反応によって生じ
   る化合物からなる化合物層を形成させ、 前記材料層上のレジスト層を除去し、前記材料と前記化
   合物との間でエッチングレートの異なるエッチング方法
   を用いて、基板上に残っている前記材料からなる部分を
   除去し、残った化合物層によって目的となる微細パター
   ンを得ることを特徴とする微細パターンの形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の微細パターンの形成方
   法において、材料層としてクロムからなる層を用い、反
   応性ガスとして弗化物ガスのプラズマを用い、弗化クロ
   ムからなる微細パターンを得ることを特徴とする微細パ
   ターンの形成方法。