JPH0822976A - 微細パターン形成用マスクの製造方法 - Google Patents

微細パターン形成用マスクの製造方法

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JPH0822976A
JPH0822976A JP6154659A JP15465994A JPH0822976A JP H0822976 A JPH0822976 A JP H0822976A JP 6154659 A JP6154659 A JP 6154659A JP 15465994 A JP15465994 A JP 15465994A JP H0822976 A JPH0822976 A JP H0822976A
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JP
Japan
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thin film
pattern
etching
mask
metal thin
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Pending
Application number
JP6154659A
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English (en)
Inventor
Masaru Yoshida
勝 吉田
Yoshio Manabe
由雄 真鍋
Ichiro Tanahashi
一郎 棚橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化合物半導体薄膜の反応性イオンエッチング
による微細なパターン形成用のマスクの製造方法を提供
する。 【構成】 半導体薄膜11の表面にシリコン酸化物薄膜
12を被着させ、その上に被着させたレジスト膜13の
表面にイオンビームによる描画を施す工程と、レジスト
膜13を現像しリフトオフ用パターンを形成する工程
と、このパターンを含めて半導体薄膜11の表面に所望
の金属薄膜16を被着する工程と、前記パターン上の金
属薄膜16をパターンと共に除去する工程と、前記金属
薄膜16をエッチングマスクとして、弗素を含むガスと
水素ガスによる反応性イオンエッチングによって金属薄
膜16の一部とシリコン酸化物薄膜12のエッチングと
を同時に行う工程を順次経ることにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微細なパターンを化合物
半導体薄膜に形成するための微細パターン形成用マスク
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、化合物半導体薄膜をエッチングす
る方法としては、有機物からなるレジストをスピンコー
トなどの方法により塗布し、紫外線や電子ビーム、イオ
ンビームなどにより露光した後、現像することにより、
レジストの形で所望のパターンを得たのち、エッチング
液を用いた化学エッチングや、反応性イオンエッチング
により、レジストをマスクにしてレジストのない部分を
エッチングする事により化合物半導体薄膜のエッチング
を行なっている。
【0003】一方、電極や配線パターンの製造方法とし
てリフトオフ法が知られている。リフトオフ法は、ま
ず、半導体薄膜の所望のパターンと逆の配置でレジスト
を露光、現像する。次に、電極材料を真空蒸着などの方
法によりレジストの上に被着させる。このとき、電極材
料の膜厚はレジストの膜厚より薄くすることが必要であ
る。続いて、レジストを溶解させることにより、レジス
トと共にレジストの上に被着した電極材料を除去する。
これにより電極パターンが得られる。
【0004】高精度な微細加工を行なうために、リフト
オフによりレジストパターンを金属薄膜に転写した後、
金属薄膜をマスクとして反応性イオンエッチングにより
エッチングする方法がある。
【0005】ところで、集束イオンビームによるレジス
トの露光では電子ビームによるレジスト露光と比較した
場合、前方および後方散乱による近接効果の影響を受け
にくいためレジストに微細なパターンを描画するのに都
合がよい。しかし、被加工物質となる化合物半導体薄膜
までイオンが到達すると、化合物半導体薄膜に損傷を与
える恐れがあるためレジストと加工すべき半導体薄膜の
間にSiO2膜などで形成された緩衝膜がはさまれる。
【0006】集束イオンビームを用いた半導体薄膜のエ
ッチング方法として、半導体薄膜の上にSiO2薄膜、
アルミニウム薄膜、ネガレジストを順に被着して、まず
ネガレジストを集束イオンビームにより露光した後、レ
ジストをマスクにしてBCl 3ガスを用いた反応性イオ
ンエッチングによりアルミニウム薄膜をエッチングし、
次にアルミニウム薄膜をマスクにしてCHF3ガスを用
いた反応性イオンエッチングによりSiO2薄膜をエッ
チングし、最後に半導体薄膜をSiO2薄膜をマスクに
して反応性イオンビームエッチングする方法がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】集束イオンビームを用
いてレジストを露光する場合、露光されたパターンの大
きさはイオンビームのビーム径に依存するため、ビーム
径よりも小さなパターンを形成することは難しい。ビー
ム径は直径0.05〜0.1μmであるので、例えば線幅0.04
μmという微細なパターンを形成することはむずかし
い。 リフトオフによりレジストパターンを金属薄膜に
転写した後、金属薄膜をマスクとして反応性イオンエッ
チングによりエッチングする方法においても、露光され
たレジストパターンの線幅は集束イオンビームのビーム
径に依存し、先ほど述べた微細なパターンを形成するこ
とは難しい。
【0008】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、化合物半導体薄膜に微細なパターンを形成する
ためのエッチングを可能とする微細パターン形成用マス
クの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の微細パターン形
成用マスクの製造方法は、化合物半導体薄膜の表面にシ
リコン酸化物薄膜及びレジスト膜を順次形成する工程
と、前記レジスト膜の表面にイオンビームによる描画を
施す工程と、前記レジスト膜を現像してリフトオフ用パ
ターンを形成する工程と、前記パターン及び前記シリコ
ン酸化物薄膜の表面に金属薄膜を被着する工程と、前記
パターン上の金属薄膜をパターンと共に除去する工程
と、残存した前記金属薄膜をエッチングマスクとして、
弗素を含むガスと水素ガスの混合ガスによる反応性イオ
ンエッチングによって前記金属薄膜の一部と前記酸化物
薄膜のエッチングとを同時に行う工程を有する構成とな
っている。
【0010】
【作用】本発明による微細パターン形成用マスクの製造
方法では金属薄膜をマスクとして弗素を含むガスと水素
ガスの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングによ
り、酸化物薄膜あるいは窒化物薄膜のエッチングを行
う。また、水素ガスを含有するエッチングガスを利用し
てエッッチングを行った後に、弗素を含有するエッチン
グガスを利用してエッチングを行っている。
【0011】従って、台形上の形状にストライプパター
ンを形成した後、特に酸化物薄膜のエッチングがさらに
進み、垂直な断面を持つ形状に加工で、集束イオンビー
ムのビーム径よりも細いパターンの微細パターン形成用
マスクが製造できる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例における微細パターン
形成用マスクの製造方法について図面を参照しながら説
明する。図1は、本実施例の微細パターン形成用マスク
の製造方法の工程図を示したものである。
【0013】まず、図1(1)及び(2)に示すよう
に、微細な加工をほどこすべき半導体薄膜試料として、
分子線エピタキシー法でGaAs基板10上に膜厚0.8
μmのZnSe薄膜11を形成する。次に、スパッタリ
ング法あるいはCVD法などの薄膜作製方法でSiO2
薄膜12をZnSe薄膜11上に0.4μm0の厚みで被
覆し、さらにポジ型のPMMAレジスト13を膜厚0.14
μmの厚みで被覆する。
【0014】次に図1(3)に示すように、レジスト膜
13表面にAu−Si−Beイオン源から得られるイオ
ンエネルギー200keVの2価のBeイオンの集束イオンビ
ームを照射する。この時、イオンのドーズ量は1012/c
m2〜1013/cm2とした。図1において、14は集束イオ
ンビームを照射した領域である。
【0015】次に図1(4)、(5)に示すように、専
用の現像液を用いて現像することにより、イオンビーム
を照射した領域14を溶解させた。その後リンスをし、
170度で10分間熱処理を行うことにより、線幅0.14μm
のレジストパターンが得られた。さらに、真空蒸着によ
って膜厚50nmのアルミニウムを金属薄膜としてレジス
ト上に被着させる。レジスト膜上のアルミニウムをアセ
トンを用いてリフトオフし、線幅0.14μmのアルミニウ
ムのパターンを得た。
【0016】次に図1(6)に示すように、一対の対向
電極を持つ平行平板型の反応性イオンエッチング装置を
用いて、反応性ガスを4弗化炭素と水素の混合ガスで構
成し、四弗化炭素ガスのガス圧を4パスカル、水素ガス
のガス圧を1パスカル、高周波電力密度を0.1W/cm2
して10分間エッチングを行った。このときSiO2
膜12のストライプパターンが得られ、断面は台形状で
上底0.04μm、下底0.14μm、段差0.4μmであった。
【0017】続いて図1(7)に示すように、水素ガス
の供給を止めて四弗化炭素ガスのガス圧を4パスカルと
して1分間エッチングを行った。このとき線幅0.04μm
で高さ0.4μmのSiO212のマスクがZnSe薄膜1
1上に形成された。
【0018】上記の図1の(5)、(6)、(7)の工
程について、図2を参照しながら詳細に説明する。
【0019】図2(a)に示すように、シリコン酸化膜
12上に金属薄膜であるアルミニウム16が形成された
後、水素ガスをエッチングガスに含むエッチングを行
う。その際、第2図(b)に示すように金属薄膜の上面
よりも頂点におけるエッチング速度が速くなり、角が徐
々にとれていくようにエッチングされる。このようにエ
ッチングされる理由については、水素イオンによるスパ
ッタリング作用によりエッチングされるものと考えられ
る。
【0020】次に、弗素を含むガスにより酸化物薄膜あ
るいは窒化物薄膜のエッチングが進むとともに金属薄膜
のエッチングも進み、やがては第2図(c)(d)に示
すような形状にエッチングされ、金属薄膜の線幅が初期
の状態よりも細くなる。このような形状になると、マス
クされる所が狭くなり、エッチングされた酸化物薄膜あ
るいは窒化物薄膜の線幅は初期の状態より細くなる。
【0021】さらに、エッチング途中で水素ガスの供給
をやめて、弗素を含むガスでエッチングすることによ
り、酸化物薄膜のエッチングがさらに進み、第2図
(e)に示すような垂直な断面を持つ形状に加工でき
る。従って、集束イオンビームのビーム径よりも細いパ
ターンの微細パターン形成用マスクが製造できる。
【0022】最後にに図1(8)に示すように、上記の
マスクを用いて、メタンガスと水素ガスの混合ガスを用
いた反応性イオンエッチングにより、ZnSe薄膜11
のエッチングを行った所、線幅0.04μmで段差0.4μ
m、アスペクト比10の微細加工ができた。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集束イオンビームによるエッチングだけでなく、反応性
イオンエッチングを用いてマスクを形成することによ
り、非常に微細なパターン形成用マスクを製造すること
ができ、化合物半導体薄膜の微細な加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における微細パターン形成用マスクの製
造方法の工程図
【図2】本発明の反応性イオンエッチング工程の概略図
【符号の説明】
10 基板 11 化合物半導体薄膜 12 シリコン酸化物薄膜 13 レジスト 14 イオンビーム照射領域 15 イオンビーム非照射領域 16 金属薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 H01L 21/30 551

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】化合物半導体薄膜の表面にシリコン酸化物
    薄膜及びレジスト膜を順次形成する工程と、前記レジス
    ト膜の表面にイオンビームによる描画を施す工程と、前
    記レジスト膜を現像してリフトオフ用パターンを形成す
    る工程と、前記パターン及び前記シリコン酸化物薄膜の
    表面に金属薄膜を被着する工程と、前記パターン上の金
    属薄膜をパターンと共に除去する工程と、残存した前記
    金属薄膜をエッチングマスクとして、弗素を含むガスと
    水素ガスの混合ガスによる反応性イオンエッチングによ
    って前記金属薄膜の一部と前記酸化物薄膜のエッチング
    とを同時に行う工程を有する微細パターン形成用マスク
    の製造方法。
JP6154659A 1994-07-06 1994-07-06 微細パターン形成用マスクの製造方法 Pending JPH0822976A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101017771B1 (ko) * 2007-12-31 2011-02-28 주식회사 하이닉스반도체 수직 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법

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KR101017771B1 (ko) * 2007-12-31 2011-02-28 주식회사 하이닉스반도체 수직 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법

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