(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料体上にポジ型フォトレジスト膜及び合成ゴム系材料からなるネガ型フォトレジスト膜をこの順序で形成する工程と、前記ネガ型フォトレジスト膜の所定部分に該ネガ型フォトレジスト膜感光用光としての紫外線光を照射する工程と、前記ネガ型フォトレジスト膜を選択的に現像除去して所定形状にパターン化する工程と、前記パターン化したネガ型フォトレジスト膜をマスクとし、前記ポジ型フォトレジスト膜に該ポジ型フォトレジスト膜感光用光として、前記ネガ型フォトレジスト膜感光用光と同じ波長であり、且つ前記ネガ型フォトレジスト膜が遮蔽する効果のある紫外線光を照射する工程と、前記ポジ型フォトレジスト膜を選択的に現像除去することによりオーバーハング部を有するレジストパターンを形成する工程と、を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記パターン化したネガ型フォトレジスト膜は、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光を３０％以上遮蔽することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記ネガ型フォトレジスト膜感光用光と、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光は、同一光源からの光であることを特徴とする請求項１、又は２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記ポジ型フォトレジスト膜はキノンジアジド系材料からなることを特徴とする請求項１、２、又は３記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置などの製造中、例えば電極を形成する工程において、ウェットエッチング処理を用いる場合、電極金属の不所望なオーバエッチングにより、電極サイズや形状が変化する恐れがあるため、通常、電極を形成する工程などでは、リフトオフ技術が用いられる。
【０００３】
図３は、従来のリフトオフ技術に用いられるパターン形成方法の一例を示す図である。
【０００４】
まず、図３（ａ）に示すように、半導体結晶体５１の上面上にフォトレジストやポリイミド等の高分子材料膜５２を形成した後、ＡｌやＡｕ等の金属膜５３を真空蒸着技術を用いて形成し、この金属膜５３にフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて開口５３ａ形成する。
【０００５】
次に、図３（ｂ）に示すように、前記開口５３ａを有する金属膜５３をマスクとして酸素プラズマエッチング技術等により前記高分子材料膜５２をサイドエッチングするようにエッチング除去し、オーバーハング部５４ａを有するパターン５４を形成する。
【０００６】
その後、図示しないが、上記パータン５４を介して前記半導体結晶体５１上にＡｕなどの電極等の材料としての金属膜を真空蒸着技術を用いて形成した後、前記パターン５４を除去して所定形状の電極等を作製する。
【０００７】
次に、図４は、従来のリフトオフ技術に用いられるパターン形成方法の他の一例を示す図である。
【０００８】
まず、図４（ａ）に示すように、半導体結晶体６１の上面上にキノンジアジド系ポジ型フォトレジスト膜６２を用いて形成した後、フォトマスク６３を介して紫外線を露光する。
【０００９】
次に、図４（ｂ）に示すように、熱処理やモノクロロベンゼン処理を行って未露光部分の表面近傍を現像液に対して耐性が向上した耐性向上部分６４に変質させる。
【００１０】
その後、図４（ｃ）に示すように、前記フォトレジスト膜６２を現像処理して、オーバーハング部６５ａを有するパターン６５を形成する。
【００１１】
しかる後、図３に示す従来例と同様に、パターン６４を用いて所定形状の電極等を作製する。
【００１２】
更に、図５に従来のリフトオフ技術に用いられるパターン形成方法の他の一例を示す。
【００１３】
まず、図５（ａ）に示すように、半導体結晶体７１の上面上に紫外線に感度を有する第１のポジ型フォトレジスト膜７２、遠紫外線に感度を有する第２のポジ型フォトレジスト膜７３をこの順序に形成する。
【００１４】
次に、図５（ｂ）に示すように、例えば波長２５０ｎｍｍの遠紫外線光を用いたフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により、第２のポジ型フォトレジスト膜７３に開口７３ａを形成する。
【００１５】
その後、図５（ｃ）に示すように、前記開口７３ａを有する第２のポジ型フォトレジスト膜７３をマスクとして第１のポジ型フォトレジスト膜７２に例えば波長４８０ｎｍの紫外線光を露光し、この第１のポジ型フォトレジスト膜７２をサイドエッチングするように現像除去してオーバーハング部７４ａを有するパターン７４を形成する。
【００１６】
しかる後、図３に示す従来例と同様に、パターン７４を用いて所定形状の電極等を作製する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示す従来例の場合には、オーバハング部５４ａを構成する金属膜５３の膜厚やこの金属膜５３の開口５３ａを精度よく形成することが困難であり、よって、電極等の金属膜を所定形状にすることが困難であるといった問題の他、製造工程が繁雑であるといった問題があった。
【００１８】
また、図４に示す従来例の場合には、熱処理やモノクロロベンゼン処理による耐性向上部分作製の再現性が低い他、耐性向上部分からなるオーバハング部６５ａは薄く、熱容量が極めて小さいため、この部分は熱変形しやすく、従って、電極等の金属膜を所定形状にすることが困難であるといった問題があった。
【００１９】
そして、図５に示す従来例の場合には、紫外線と遠紫外線の２種類の露光光が必要であるため、製造工程が繁雑であるといった問題がある他、遠紫外線に感度を有する第２のレジスト膜７３は紫外線の遮蔽効果が低いため、第２のレジスト膜７３をマスクとして第１のレジスト膜７２に紫外線を露光し、現像して形成されるオーバハング部７４ａを所定形状に制御することが困難であるといった問題があった。
【００２０】
本発明は上述の問題点を鑑み成されたものであり、簡単で精度の高いフォトレジストパターンの形成方法を提供することが目的である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン形成方法は、材料体上にポジ型フォトレジスト膜及び合成ゴム系材料からなるネガ型フォトレジスト膜をこの順序で形成する工程と、前記ネガ型フォトレジスト膜の所定部分に該ネガ型フォトレジスト膜感光用光としての紫外線光を照射する工程と、前記ネガ型フォトレジスト膜を選択的に現像除去して所定形状にパターン化する工程と、前記パターン化したネガ型フォトレジスト膜をマスクとし、前記ポジ型フォトレジスト膜に該ポジ型フォトレジスト膜感光用光として、前記ネガ型フォトレジスト膜感光用光と同じ波長であり、且つ前記ネガ型フォトレジスト膜が遮蔽する効果のある紫外線光を照射する工程と、前記ポジ型フォトレジスト膜を選択的に現像除去することによりオーバーハング部を有するレジストパターンを形成する工程と、を有することを特徴とする。なお、材料体としては、半導体基板や半導体層が積層された半導体基板等に限らず、ガラス板など種々のものに適用できる。
【００２２】
本発明は、オーバーハング部を有するパターンがレジストにより形成されるので、一般的なフォトリソグラフィ技術等により簡単に作製できると共に、レジストは金属に比べて選択的にエッチングできるので、不所望なサイドエッチングを抑制可能である。
【００２３】
しかも、ポジ型フォトレジスト膜上のポジ型とは逆タイプのネガ型フォトレジスト膜は、ポジ型フォトレジスト膜感光用光を遮蔽する効果があるので、ポジ型フォトレジスト膜の所定部分に精度よく露光でき、よって、この露光部分を精度よく現像除去できる。
【００２４】
また、ネガ型フォトレジスト膜は、変質させて耐性向上部分を作製する従来例に比べて、オーバーハング部の厚みを大きくできるので、レジストパターンを介して電極等の金属膜を形成する際に、このレジストパターンのオーバーハング部に供与される不所望な熱によるオーバーハング部の変形を抑制できる。
【００２５】
従って、本発明は、簡単で精度の高いフォトレジストパターンの形成方法を提供できる。
【００２６】
加えて、本発明は、ポジ型、ネガ型フォトレジスト膜感光用光に同一波長を有する光を用いることも可能であり、更に製造工程を簡単化することもできる。
【００２７】
特に、前記パターン化したネガ型フォトレジスト膜は、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光を３０％以上遮蔽することを特徴とする。
【００２８】
この場合、ポジ型フォトレジスト膜を露光する際、前記３０％以上遮蔽するパターン化したネガ型フォトレジスト膜は良好なマスクとして機能するので、好ましい。
【００２９】
更に、前記ネガ型フォトレジスト膜感光用光と、前記ポジ型フォトレジスト膜感光用光は、同一光源からの同一波長域の光であることを特徴とする。
【００３０】
この場合、ネガ型、ポジ型フォトレジスト膜に対して同一光源からの同一波長域の光を用いることができるので、簡単な装置で且つ簡単な製造工程でパターンが形成できる。
【００３１】
特に、前記ネガ型フォトレジスト膜は合成ゴム系材料からなることを特徴とする。
【００３２】
この合成ゴム系材料からなるネガ型フォトレジスト膜は、熱的に安定であると共に、感光用光としての例えば紫外線光を５０％以上カット可能である。従って、不所望な熱によるオーバーハング部の変形を良好に抑制できると共に、ポジ型フォトレジスト膜感光用光に対するマスクとして良好に機能するので、この合成ゴム系材料からなるネガ型フォトレジスト膜が好ましい。
【００３３】
特に、紫外線光に対して、合成ゴム系材料からなるネガ型フォトレジスト膜の遮蔽率はその膜厚に略比例して大きくなり、この膜厚設定によって容易に十分なカットができるので、感光用光としては紫外線光が好ましい。
【００３４】
更に、前記ポジ型フォトレジスト膜はキノンジアジド系材料からなることを特徴とする。
【００３５】
このキノンジアジド系材料からなるポジ型フォトレジスト膜は、特殊な除去液を使用せずとも、メチルアルコールなどのアルコールやアセトンなどの有機溶剤により容易に除去できるので、リフトオフ工程が簡単に行え、好ましい。
【００３６】
なお、本発明に係るパターン形成方法を用いたリフトオフ技術は、電界効果型トランジスタなどのソース、ドレイン電極形成など半導体素子の電極形成工程の他、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜の選択形成工程、半導体基板上の配線形成工程などの種々の工程に利用できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態であるパターン形成方法を用いたリフトオフ工程を図１用いて詳細に説明する。
【００３８】
まず、図１（ａ）に示すように、ＧａＡｓ半導体基板等の半導体結晶体（材料体）１の主面上に、ポジ型フォトレジストとしてのキノンジアジド系フォトレジスト、本形態では商品名ＯＦＰＲ８６００（東京応化株式会社製）をスピンコート法により塗布した後、１１０℃で４０分間ベーキングして膜厚１．５μｍの第１のフォトレジスト膜２を作製する。
【００３９】
次に、図１（ｂ）に示すように、上記第１のフォトレジスト膜２上に、ネガ型フォトレジストとしての合成ゴム系フォトレジスト、本形態では商品名Ｗａｙｃｏａｔ［ウエイコート］（COG Microelectronic Materials Inc.製）をスピンコート法により塗布した後、８０℃で２０分間ベーキングして膜厚０．８μｍの第２のフォトレジスト膜３を作製する。
【００４０】
続いて、図１（ｃ）に示すように、図示しないフォトマスクを介して第２のフォトレジスト膜感光用光としての波長４８０ｎｍの紫外線光を光量１０ｍＷ、時間１５秒の条件で第２のフォトレジスト膜３上に照射した後（フォトリソグラフ工程後）、第２のレジスト膜用専用現像液で現像処理して前記非照射部分を除去することにより第２のフォトレジスト膜３を上面矩形状にパターン化する。
【００４１】
その後、図１（ｄ）に示すように、前記パターン化した第２のフォトレジスト膜３をマスクとして、前記第１のフォトレジスト膜２に第１のフォトレジスト膜感光用光として先と同じ波長４８０ｎｍの紫外線光を第２のレジスト膜３下の第１のレジスト膜２に回折作用により所定量回り込むように光量１０ｍＷ、時間１００秒照射した後、第１のレジスト膜用専用現像液で液温度２５℃で６０秒間現像処理して照射部分を除去することにより、材料体１の表面を露出させると共に、第１のフォトレジスト膜２を第２のフォトレジスト膜３より上面積が小さくなるように形成する。この結果、第１、第２のフォトレジスト膜２、３からなるレジストパターン４は、オーバハング部４ａとなる第１のフォトレジスト膜２からの第２のフォトレジスト膜３の突出部を有することとなる。
【００４２】
続いて、図１（ｅ）に示すように、前記レジストパターン４を介した状態で、前記基板１上に該基板に対して略垂直方向から電極金属膜５を被着形成する。尚、本形態では、電極金属膜５として、膜厚０．１μｍのＡｕＧｅ合金膜、膜厚０．０１μｍのＮｉ膜、及び膜厚１μｍのＡｕ膜をこの順序で真空蒸着法により形成した。
【００４３】
その後、図１（ｆ）に示すように、第１のレジスト膜除去液、例えば本形態ではアセトンにより、第１のレジスト膜２を除去して、所定形状の電極６を形成する。
【００４４】
この方法では、高精度な所定形状の電極６が形成できる。
【００４５】
次に、本発明の他の実施の形態であるパターン形成方法を用いたリフトオフ技術方法を図２を用いて詳細に説明する。
【００４６】
まず、図２（ａ）に示すように、ＧａＡｓ半導体基板等の半導体結晶体（材料体）１１の主面上に、ポジ型フォトレジストとしてのキノンジアジド系フォトレジスト、本形態では商品名ＡＺ１３５０Ｊ（ＳＨＩＰＬＥＹ社製）をスピンコート法により塗布した後、１１０℃で４０分間ベーキングして膜厚１．５μｍの第１のフォトレジスト膜１２を作製する。
【００４７】
次に、図２（ｂ）に示すように、上記第１のフォトレジスト膜１２上に、ネガ型フォトレジストとしての合成ゴム系フォトレジスト、本形態ではＯＭＲ８５（東京応化株式会社製）をスピンコート法により塗布した後、９５℃で３０分間ベーキングして膜厚０．８μｍの第２のフォトレジスト膜１３を作製する。
【００４８】
続いて、図２（ｃ）に示すように、図示しないフォトマスクを介して第２のフォトレジスト膜感光用光としての波長４８０ｎｍの紫外線光を光量１０ｍＷ、時間５秒の条件で第２のフォトレジスト膜１３上に照射した後（フォトリソグラフィ工程後）、現像処理して前記非照射部分を除去することにより第２のフォトレジスト膜１３を開口１３ａを有するパターン形状にパターン化する。
【００４９】
その後、図２（ｄ）に示すように、前記パターン化した第２のフォトレジスト膜１３をマスクとして、前記第１のフォトレジスト膜１２に第１のフォトレジスト膜感光用光として先と同じ波長４８０ｎｍの紫外線光を第２のレジスト膜１３下の第１のレジスト膜１２に回折作用により所定量回り込むように光量１０ｍＷ、時間５０秒照射した後、第１のレジスト膜用専用現像液で液温度２５℃で４０秒間、現像処理して照射部分を除去することにより、材料体１１の上面を露出させると共に、第２のフォトレジスト膜１３が第１のフォトレジスト膜１２より突き出るように形成する。この結果、第１、第２のフォトレジスト膜１２、１３からなるレジストパターン１４は、オーバハング部１４ａとなる第１のフォトレジスト膜１２からの第２のフォトレジスト膜１３の突出部を有することとなる。
【００５０】
続いて、図２（ｅ）に示すように、前記レジストパターン１４を介した状態で、前記基板１１上に該基板に対して略垂直方向から電極金属膜１５を被着形成する。尚、本形態では、電極金属膜１５として、膜厚０．１μｍのＡｕＺｎ合金膜及び膜厚１μｍのＡｕ膜をこの順序で真空蒸着法により形成した。
【００５１】
その後、図２（ｆ）に示すように、第１のレジスト膜除去液、例えば本形態ではアセトンを用いて、第１のレジスト膜１２を除去することにより、所定形状の電極１６を形成する。
【００５２】
この方法では、高精度な所定形状の電極１６が形成できる。
【００５３】
尚、上記各実施形態に限らず、上記ＯＦＰＲ８６００と上記ＭＲ８５を組み合わせてもよく、また上記ＡＺ１３５０Ｊと上記Ｗａｙｃａｏｔを組み合わせてもよく、更には、上記ＯＦＰＲ８６００、上記ＡＺ１３５０Ｊの現像液としては、専用現像液でなくともよく、例えばイソプロピルアルコールでもよい。勿論、本発明は上述のフォトレジストや除去液等に限らず、適宜種々のものが適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単で精度の高いフォトレジストパターンの形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるパターン形成方法を用いたリフトオフ工程図である。
【図２】本発明の他の実施の形態であるパターン形成方法を用いたリフトオフ工程図である。
【図３】従来のパターン形成工程図である。
【図４】他の従来のパターン形成工程図である。
【図５】他の従来のパターン形成工程図である。
【符号の説明】
１、１１      材料体
２、１２      第１のレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）
３、１３      第２のレジスト膜（ネガ型フォトレジスト膜）
４ａ、１４ａ  オーバハング部
４、１４      パターン
【図１】
0003540503.tif 000002
【図２】
0003540503.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003540503.tif 000005
【図５】
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