JPS6086834A - パタ−ンの形成方法 - Google Patents

パタ−ンの形成方法

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JPS6086834A
JPS6086834A JP19427183A JP19427183A JPS6086834A JP S6086834 A JPS6086834 A JP S6086834A JP 19427183 A JP19427183 A JP 19427183A JP 19427183 A JP19427183 A JP 19427183A JP S6086834 A JPS6086834 A JP S6086834A
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JP
Japan
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pattern
film
resist
substrate
forming
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JP19427183A
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English (en)
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Koji Yamada
宏治 山田
Juichi Nishino
西野 寿一
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ドライエツチングによって形成する、超電導
集積回路の電極材として用いる超電導遷移金属またはそ
の遷移化合物のパターン形成方法に関する。
〔発明の背景〕
超電導集積回路の磁気遮蔽板に用いるグランドプレーン
は、通常遷移金槁の一種であるNb膜が用いられる。こ
のパターンの形成方法はHF系のエツチングによシ形成
している。この化学エツチング法では第1図に示す様に
Nbのパターンのエツジ12が急峻と成シ上層のパター
ンが、しばしば段切れ(丸印点線で示す)を生じ問題と
なっていた。この問題を低減するためにはドライエツチ
ング法を用いてパターンエツジをテーパに形成する方法
が提案されている。第2図(a)は、その−例を示した
ものである。まず、パターンを形成すべきNb膜22上
にレジストパターン24を形成する。レジストにはポジ
型AZ1350J 1国ヘキスト社製)が用いられ、現
像後ポストベークを120〜150Cの範囲で処理し、
レジストパターン24のエツジにテーパを形成する。こ
の後、第2図(b)に示す様にイオンエツチングもしく
はスパッタエツチングでNb膜23をエツチングする。
この過程ではレジストパターン24もエツチングされ、
膜厚の薄いエツジ部がまず除去され、その下のNb膜2
3が露出する。露出しだN b膜23は最初から露出し
ていたNb膜23とともにエツチングされる。その結果
、第2図(C)に示す様にエツジ部がテーパから成るN
bパターン23が形成できる。
しかし、この方法ではレジストパターン24のテーパを
寸法積度を良く形成することが最大のポイントであるが
、前記したポストベークでは、再現性良く形成すること
が、きわめて難しく、また、Nb膜の特性も高温のボス
トベーク処理では、変化する欠点がある。このようなこ
とから本方法を用いるNb膜のテーパエツチングを形成
するには、多く問題が生じた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、超電導集積回路の電極材として用いら
れる超電導遷移金属であるNbもしくはその遷移化置物
であるN b N 、 M o N 、 Nb5S着。
1’J b a G e* N b s AZ + V
s S i+ M ORe等のパターンエツジを任意の
テーパ形状に形成し、上層のパターンの段切れを皆無す
ることを可能としたパターンの形成方法を提供するもの
である。
〔発明の概要〕
上記目的を実現するために、本発明では従来のポジ型A
Z1350Jレジストに比べて、耐ドライエツチング性
に優れ、かつ、現像条件によって任意のレジスト断面形
状が形成できるネガ型しジス)MB2 (ルD200O
N、商品名、日立化成(株)装、フェノール樹脂とアジ
ド感光剤を含む)を用い、ドライエツチングと、併用し
て達成した。ノゝターンの形#2法は43図(a)に示
す様に超電導遷移金属の一種である1Vbllj32表
面上に膜厚1.2μmの厚さにレジスト層をスピン塗布
した。次に、70C,30分のプリベーク処理を行った
後、波長200〜aoonmの遠紫外光によム所望ノく
ターンを照射した。この時の露光条件は、光強度10 
mW/ cm2で12秒間照射した。その後、現像処理
をブトラメチルアンモニウムの4%水浴液を用いて60
秒間の夕+1埋を行った。この結果、第3図(b)に示
す様に逆台形の断面形状を持つレジストパターンを得る
ことが出来た。この条件で形成した逆テーパ月度θは、
45度であった。これをNb膜のマスクとしイオンシリ
ングを行うと第3図(C)に示す様に、まず、Nb膜3
2の蕗山部がエツチングされ、さらにレジスト層くター
ンも順次エツチングされるので、膜厚の薄いエッチ部で
は、新たにl’J b膜32が露出される。露・出した
Nb膜32はエツチングが進行するにつれ、それまで露
出していたl’Jb膜に続いてエツチングされる。
結果として、第3図(C)に示す様なノ(ターンのエツ
ジがテーパ形状と成シ目的が達成された。最後に、Nb
膜上に残った不要レジストを酸素ガスを用いたプラズマ
アッシャによシ軽<処理し、仕上げとしてアセント中で
超音波処理を行ない第3図(d)に示す様な、パターン
が得られた。
以下、実施例について詳細に説明する。
〔発明の実施例〕
実施例4 本発明によって形成した遷移金属Nbを用いた超電導集
積回路の断面図を第4図に示す。
基板には、直径50mmφ、厚さ350μm<i o 
o>のSi基板41を用いた。なお、Bi基板上には、
600nmの熱酸化膜43が施してちる。このSi基板
上41上にグランドプレン用のNb膜を高速スパッタ法
によシ膜厚3QQnm被着した。次に、Nb膜をテーノ
くエツチングするだめのMRSレジストを膜厚1.5μ
mにスピン塗布して形成した。引続いて、窒素雰囲気中
において、7.0G、30分のプリベーク処理を後った
後、波長領域200〜300nmの光を放つXe−Hg
ランプ500Wの光源を用いて、石英ガラス上に所望の
パターンを持つホトマスクラ用いて、光強度10 mW
/Crn”で15秒間照射した。その後、現像処理をチ
アド2メチルアンモニウムの4%水溶液を用いて80秒
間の処理を行った。この条件で形成したレジストマスク
の逆テーパ角度θは45度であった。なお、この後のボ
ストベークは、レジストの断面形状を保つために行なわ
なかった。
次に、このレジストマスクを形成したSi基板41を真
空槽に挿入し、4X10−7Torrに減圧した後、A
r圧力1゜5X10−”l’orr、加速電圧600e
■、イオン電流密度500μA 7cm ”の条件でイ
オンエツチングを行った。エツチング後、Nb膜42上
の不要レジストを酸素によるプラズマ灰化とアセトンの
併用によシ完全除去し、Nbグランドプレーン42を形
成した。この時のNbパターンのテーパ角度θは45度
(テーパ角θは図中に示す)であった。引続いて、陽極
酸化法によシNb膜420表面にNbzOs 44を形
成した。引続いて、眉間絶縁膜として8i045を真空
蒸着法によシ膜厚200nm被着した。次に、下部電極
46のNb膜をグランドプレン42のNb膜と同様に高
速スパッタ法によって、膜厚200nm被着した。
レジストマスクは、グランドプレーンマスクと同様に形
成した。この後、Si基板41を真空槽内に挿入し、4
X10−?Torr に減圧した後、グランドプレーン
と同様な条件でイオンエツチングを行ない、真空槽内に
取シ出し、不要レジストを酸素によるプラズマ灰化とア
セトンの併用によシ完全除去し、下部電極46を形成し
た。この時のテz<角度θは45にで形成され、これは
グランドプレーン42と同様であった。次に、下部電極
46と層間絶縁膜45上に接合用のウィンドウ孔48の
レジストマスクを次の条件で形成した。レジストの膜厚
0.6μmをスピン塗布によシ形成し、窒素空気中にお
いて、70C,30分のプリベーク処理を行った後、前
記の露光強度で、所望パターンを8秒間照射した。その
後、現像を50秒間行ない逆テーパ角度60度に成る様
に形成した。
次に、Si基板41を真空槽内に挿入し、4×10””
Torrに一度減圧した後にArスパッタクリーニング
を、rfパワー5W、Ar圧力3X10−”porrで
5分間行った後、再び、真空度4XIO−7Torr 
に減圧し、SiOを膜厚270nm被着した。この後、
真空槽内から取シ出しアセトンによるリフトオフ処理に
よシラインド孔48を形成した。次に、トンネル接合を
形成するために、Si基板41を真空槽に挿入し4X1
0−’’[’orrまで減圧した後、Arスパッタクリ
ーニングを次の条件で、下部電極35の露出部を行った
Ar圧力3X10−” Tart、 800 V、 3
0分間である。この後、IXIG−”Torrに設定し
Ar+4−〇2の混合ガスを用いて、1oov、go分
の酸化処理を行ないトンネル接合47を形成した。
この後、再び4XlO−’Torrまで減圧し、尚速ス
パッタ法によfiNbを膜厚37Qnm被着した。
この後、真空槽内によシ取シ出し、上部電極49用のレ
ジストマスクを、グランドプレーン42および下部電極
46と同様な条件で作製した。この後、再び、Si基板
41を真空槽内に挿入しイオンエツチングを行った。エ
ツチング条件はグランドプレーン42と同じである。エ
ツチング後、真空槽内よシ取り出し上部電極49上の不
要レジストを酸素によるプラズマ灰化とアセトンを併用
し完全除去して上部電極49を形成した。なお、テーパ
角度θは、45°に形成された。最後に保護膜用のレジ
ストマスクを接合用絶縁膜48と上部’[t +t 4
9上に形成した。レジストマスクの形成条件は、グラン
ドプレーン42と同様に作製した。
すなわち、レジスト膜厚は1.5μmである。再び、S
i基板41を真空槽内に挿入し、SiOを膜厚1μm被
着した。この後、真壁槽内よシ取シ出しアセトンによシ
リ7トオフ処理を行ない保護膜50を形成し完了した。
以上、述べた様に、Nbパターンの形成は、レジストマ
スクにMRSレジストの逆台形の形状を持ち、イオンエ
ツチングによシテーパから成る電極パターンを形成した
一方、絶縁膜は、MRSレジストをす7トオフマスクと
しパターン、を形成した。
この結果、従来問題と成っていた段差急峻による各層間
の段切れが皆無と成る超電導集積回路のパターン形成が
実現達成できた。
また、本発明は、超電導遷移化合物であるNbN。
MoN、 Nb3Ge+ Nb5A4 Nba8m、 
’vls i 、 Mo1re等のテーハハターンを形
成する上でも極めて有効であることを確認した。
〔発明の効果〕
本発明のパターンの形成方法によシ、急峻な段差によシ
生じる各層間の段切れが皆無となシ、また超電導集積回
路のパターンが充分な信頼度を以て形成できた。
【図面の簡単な説明】
第1図はパターンエツジにおける段切れを示す断面図、
第2図(a)〜(C)は従来方法のパターン形成の各工
程を示す断面図、第3図<a>〜(d)は本発明のパタ
ーン形成の各工程を示す断面図、第4図は本発明によシ
形成した超電導集積回路の断面図である。 11.21.31・・・基板、12,22.32・・・
Nb膜、13・・・上層のパターン、24.34・・・
レジストマスク、41・・・Bt基板、42・・・Nb
グランドプレーン、43・・・熱酸化膜、44・・・N
b1Oss45・・・SiO層間絶縁膜、46・・・下
部電極、47・・・トンネル接合、48・・・SiO接
合用ウィつドウ第 l 目 第 2 凹 第 3 日 (b:

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記の工程を含むことを特徴とするパターン11成
    方法。 (a) 被加工基板上にネガ型ホトレジスト膜を、0.
    8〜1.8μm塗布する工程、 (b) 前記ホトレジスト膜を70C〜80Cで20〜
    30分間プリベーク処理をし、所望部分に波長200〜
    aoonmの遠紫外光を照射する工程、 (C) 前記ホトレジスト膜を現像して、断面形状が垂
    直ないし任意の逆台形から成るレジストパターンを形成
    する工程、および (d) 前記レジストパターンをマスクにシ、上記被加
    工基板をドライエツチングし、端部がテーパを持つパタ
    ーンを形成する工程。 2 前記被加工基板は、超電導遷移金属もしくはその遷
    移化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のパターン形成方法。 & 前記ネガ型ホトレジストの組成線、感光性アジド化
    合物とポリビニルフェノール樹脂を主成分であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項もしぐは第2項記載の
    パターンの形成方法。
JP19427183A 1983-10-19 1983-10-19 パタ−ンの形成方法 Pending JPS6086834A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62277746A (ja) * 1986-05-27 1987-12-02 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
KR100382754B1 (ko) * 1996-10-31 2003-07-22 삼성전자주식회사 메모리 소자

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