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JP2863365B2 - Method of forming resist pattern - Google Patents
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JP2863365B2 - Method of forming resist pattern - Google Patents

Method of forming resist pattern

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JP2863365B2
JP2863365B2 JP4058568A JP5856892A JP2863365B2 JP 2863365 B2 JP2863365 B2 JP 2863365B2 JP 4058568 A JP4058568 A JP 4058568A JP 5856892 A JP5856892 A JP 5856892A JP 2863365 B2 JP2863365 B2 JP 2863365B2
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レジストパターンの形
成方法に関する。特に、MESFET及びHEMT用低
抵抗電極の製造に用いられる。
The present invention relates to a method for forming a resist pattern. In particular, it is used for manufacturing low resistance electrodes for MESFETs and HEMTs.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、MESFETやHEMTは、衛星
放送や衛星通信に代表されるようにマイクロ波帯域での
低雑音アンプとして用いられており、低雑音増幅特性を
向上させるためには、ゲート長(ゲート電極のチャネル
部に接する部分)を短縮して寄生容量を下げることが必
要不可欠であり、ゲート長を短縮し、ゲート電極上部に
低抵抗の部分を設けた低抵抗ゲート電極(電極の断面が
マッシュルーム状であることからマッシュルームゲート
と呼ばれる)が一般に良く用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, MESFETs and HEMTs have been used as low-noise amplifiers in the microwave band as represented by satellite broadcasting and satellite communication. To improve low-noise amplification characteristics, a gate length is required. It is indispensable to reduce the parasitic capacitance by shortening (the portion of the gate electrode in contact with the channel portion), and reduce the gate length, and provide a low-resistance gate electrode (a cross section of the electrode) in which a low-resistance portion is provided above the gate electrode. Is called a mushroom gate because it has a mushroom shape).

【0003】このマッシュルームゲートを作成するに
は、まず、半導体基板上に電子線に対する感度が低感
度、高感度、中感度の各レジストを順次積層して、三層
のレジストパターンに電子線を照射、現像することによ
り、基板に近いレジスト(下層)はゲート長を規定する
目的に合った小さい線幅でパターン形成し、2番目のレ
ジスト(中層)は大きな線幅のパターンを形成し、さら
に1番上のレジスト(上層)は中層レジストよりは小さ
な線幅のパターンであるが、ゲート電極上部に設ける低
抵抗の部分を形成する目的にあった大きい線幅を形成し
て、中層レジストと上層レジストでリフトオフに有利な
アンダーカット形状のレジストパターンを形成し、最後
に、ゲート電極となるべき金属を蒸着しリフトオフする
方法が一般的に用いられる。(例えば、IEDM Te
ch.Dig.,p613−616(1983)) また、ゲート長をより短縮させ、かつ、ゲート電極上部
に設ける低抵抗の部分をより大きい線幅に加工して、さ
らなる低雑音増幅特性の向上する必要性がある。そこ
で、特開平02−275958に示すように、前記の三
層レジストの工程において、現像のみを二段階にする方
法で、ゲート電極上部に低抵抗の部分を作成するととも
に、ゲート長をより短縮させる方法が提案されている。
In order to form the mushroom gate, first, resists having low, high, and medium sensitivity to an electron beam are sequentially laminated on a semiconductor substrate, and a three-layer resist pattern is irradiated with the electron beam. By developing, the resist (lower layer) close to the substrate forms a pattern with a small line width suitable for the purpose of defining the gate length, and the second resist (middle layer) forms a pattern with a large line width. The uppermost resist (upper layer) is a pattern with a smaller line width than the middle layer resist, but forms a large line width for the purpose of forming the low resistance portion provided above the gate electrode, and forms the middle layer resist and the upper layer resist. In general, a method of forming an undercut resist pattern that is advantageous for lift-off and finally depositing a metal to be a gate electrode and lifting off is used. That. (Eg, IEDM Te
ch. Dig. , P613-616 (1983)) Further, it is necessary to further improve the low-noise amplification characteristics by further shortening the gate length and processing the low-resistance portion provided above the gate electrode to have a larger line width. . Therefore, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-275958, in the above-described three-layer resist process, a low-resistance portion is formed above the gate electrode and the gate length is further reduced by a method in which only development is performed in two stages. A method has been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記記
載の方法では、上層レジストの開口の制御性、安定性が
充分ではない。
However, in the above-mentioned method, the controllability and stability of the opening of the upper resist are not sufficient.

【0005】この原因として、第1に、電子線のビーム
径は下層レジストの開口を規定することを最大の目的と
しているため、中層、及び、上層レジストの開口寸法に
相当する領域では、電子線露光のコントラストが、ほと
んど無いことがあげられる。つまり、より感度の高いレ
ジストを用いたり、或は、現像液としてより溶解性の高
いものを用いることによって中層、及び、上層レジスト
の開口寸法を大きくする方法では、電子線の露光によっ
てその大きさを規定する限り、本質的に、制御性、安定
性を十分に確保できない。
[0005] First, the beam diameter of the electron beam is primarily intended to define the opening of the lower resist. Therefore, in the region corresponding to the opening size of the middle layer and the upper resist, the electron beam is used. There is little exposure contrast. In other words, in the method of increasing the opening size of the middle layer and the upper layer resist by using a more sensitive resist or using a more soluble developing solution, the size of the resist is increased by exposure to an electron beam. Essentially, controllability and stability cannot be sufficiently ensured.

【0006】第2に、下層の開口寸法をより小さくすべ
く電子線のビーム径をより小さくすれば、安定した中
層、及び、上層レジストの開口寸法を得ることが困難に
なる。第3に、上層の開口寸法より中層の開口寸法が大
幅に大きくなった場合、その後の工程の金属を蒸着する
時に、上層の強度が不足し、蒸着中に上層の開口寸法が
変化してしまう問題もある。
Second, if the beam diameter of the electron beam is made smaller in order to make the opening size of the lower layer smaller, it becomes difficult to obtain a stable opening size of the middle layer and upper layer resist. Third, if the opening size of the middle layer is much larger than the opening size of the upper layer, the strength of the upper layer will be insufficient when depositing metal in the subsequent process, and the opening size of the upper layer will change during the deposition. There are also problems.

【0007】結局、従来の三層のレジストによる方法で
は、三層全てに厳密な制御が必要で、かつ、それが全て
レジストの感度に依存しているため、下層開口寸法と独
立に、ゲート長、低抵抗の部分の大きさ、形状、等を変
更することが困難であるという問題があった。
In the conventional method using a three-layer resist, strict control is required for all three layers, and all of these depend on the sensitivity of the resist. There is a problem that it is difficult to change the size, shape, and the like of the low resistance portion.

【0008】本発明は上記の問題を解決すべくなされた
もので、中層および上層レジストの開口寸法の精密な制
御を可能にし、かつ、各層の開口寸法を独立して制御す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to enable precise control of the opening size of the middle and upper resist layers and to independently control the opening size of each layer. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は中層のレジスト感度は上層のレジスト感度
より高く、 かつ下層のレジスト感度よりも高くなるよう
に感度を選択したレジストからなる上、中、下のレジス
ト三層を、 基板上に順次積層し、これらのレジスト層に
所定の電子線パターン照射及び現像を行い、中層の開口
寸法が下層及び上層よりも大なる断面形状を有するレジ
ストパターンを形成したものにおいて、前記現像処理の
後に、前記上層レジストの中層レジストから突出した部
分が軟化する温度以上の熱処理を行うことにより、上層
レジストの開口を広げ、中層レジストの開口と等しく、
或いは、それより僅かに小さくすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a resist whose sensitivity is selected so that the resist sensitivity of the middle layer is higher than that of the upper layer and higher than that of the lower layer. The upper, middle, and lower resist layers are sequentially laminated on a substrate, and these resist layers are irradiated with a predetermined electron beam pattern and developed, and the opening size of the middle layer has a cross-sectional shape larger than that of the lower and upper layers. In the resist pattern formed, after the development process, the portion of the upper resist projecting from the middle resist
By performing a heat treatment at or above the temperature at which the component softens, the opening in the upper layer resist is widened, and is equal to the opening in the middle layer resist.
Alternatively, it is characterized by being slightly smaller than that.

【0010】さらに詳しくは、基板に近いレジスト(下
層)はゲート電極のチャネル部に接する所望の小さい線
幅でパターンが形成され、2番目のレジスト(中層)は
ゲート電極上部に設ける低抵抗の部分を形成する所望の
大きい線幅、或は、それよりも僅かに大きい線幅で形成
する。
More specifically, a resist (lower layer) close to the substrate has a pattern formed with a desired small line width in contact with the channel portion of the gate electrode, and a second resist (middle layer) has a low resistance portion provided above the gate electrode. Is formed with a desired large line width or a slightly larger line width.

【0011】ここで、1番上のレジスト(上層)は中層
レジストよりは小さな線幅のパターンとする必要はある
がその開口寸法は特に制御する必要はない。ここで、
上、中、下層の三層を構成するレジストがメタクリル酸
−メタクリル酸フェニル共重合体レジストからなること
を特徴とする。
Here, the uppermost resist (upper layer) needs to have a pattern with a smaller line width than the middle layer resist, but its opening dimension does not need to be particularly controlled. here,
The resist constituting the upper, middle and lower layers is formed of a methacrylic acid-phenyl methacrylate copolymer resist.

【0012】また、前記中層レジストには、現像工程に
おいて、電子線の露光量に関係なく現像液に溶解する高
溶解度レジストを用いることにより、中層レジストの開
口寸法を現像時間により制御し、前記現像処理後の熱処
理工程によって、上層レジストの開口寸法を中層レジス
トの開口寸法により、規定して作成することを特徴とす
る。
In addition, the above-mentioned middle layer resist is subjected to a developing process.
High solubility in the developer regardless of the amount of electron beam exposure
The use of a solubility resist allows the opening of the middle layer resist.
The mouth dimensions controlled by the development time, the heat treatment step after the development processing, the middle register the opening dimension of the upper resist
It is characterized in that it is defined and prepared according to the opening size of the opening.

【0013】さらに、熱処理工程の前において、レジス
トパターンに180〜350nm波長の紫外線を照射す
ると、その照射量や照射時間の制御により、後の熱処理
工程での上層の開口の広がりを制御するとともに、それ
以外の部分の形状の変化を抑制することを特徴とする。
紫外線の照射量や照射時間はその後の熱処理工程の温度
や時間の変化によって、 最適な値を適宜選択することに
なるが、 好ましくは、紫外線強度が0.66mW/cm2
程度では、5〜15分程度の時間で、レジストのリフト
オフが容易な時間を選択する。
Further, when the resist pattern is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 180 to 350 nm before the heat treatment step, the amount of irradiation and the irradiation time are controlled to control the spread of the upper layer opening in the subsequent heat treatment step. It is characterized in that a change in the shape of other parts is suppressed.
The irradiation amount and the irradiation time of the ultraviolet ray are appropriately selected according to the change of the temperature and the time of the subsequent heat treatment step. Preferably, the ultraviolet ray intensity is 0.66 mW / cm 2.
In this case, a time in which the resist is easily lifted off is selected in a time of about 5 to 15 minutes.

【0014】[0014]

【作用】一般に、微細な構造を持つレジストを軟化点以
上の温度に保った場合、レジストはそのパターン形状の
表面積が小さくなるように変形する。また、より微細な
部分の変形が早く、かつ顕著に起こる。
In general, when a resist having a fine structure is kept at a temperature equal to or higher than the softening point, the resist is deformed so that the surface area of the pattern becomes small. In addition, the deformation of finer portions occurs quickly and significantly.

【0015】そのため、本発明では、熱処理により、上
層レジストの中層レジストより突出した部分の形状変化
が最も低温でかつ早く起こり、求めるレジスト形状が得
られることとなる。
Therefore, in the present invention, the heat treatment causes the shape of the portion of the upper resist projecting from the middle resist to change rapidly and at the lowest temperature, and the desired resist shape is obtained.

【0016】この熱処理によって、上層レジストの開口
寸法が中層レジストの開口寸法より小さな線幅のパター
ンでありさえすれば、中層レジストの開口寸法、或は、
それより幾分小さい寸法に自己整合的に変更することを
可能にしているのである。
By this heat treatment, as long as the opening size of the upper resist is a pattern having a line width smaller than that of the middle resist, the opening size of the middle resist or
It allows for self-aligned changes to somewhat smaller dimensions.

【0017】また、現像処理において、中層レジストを
電子線の露光に関係なく溶解する現像液を用いることを
併用すれば、中層の開口寸法が電子線の露光に関係な
く、現像時間で設定できることになり、結果として、電
子ビーム径に対して、独立して中層、上層の開口寸法を
制御を可能にしている。
In addition, when the developing process is used together with the use of a developing solution that dissolves the middle layer resist regardless of the exposure to the electron beam, the opening size of the middle layer can be set by the developing time regardless of the exposure to the electron beam. As a result, the opening dimensions of the middle layer and the upper layer can be controlled independently of the electron beam diameter.

【0018】さらに、上記の熱処理の前に、レジストパ
ターンに180〜350nm波長の紫外線を照射した場
合、レジスト高分子の分子間で架橋反応が生じるため
に、大きなパターンほど、形状の変化が起こり難くな
り、相対的に微細部の変化がより大きく現れる。
Furthermore, if the resist pattern is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 180 to 350 nm before the above heat treatment, a cross-linking reaction occurs between the molecules of the resist polymer. In other words, the change of the fine portion appears relatively larger.

【0019】よって、紫外線照射をしない場合に比べ
て、熱処理温度が高くなるだけでなく、紫外線の照射量
によって、熱処理による形状変化が一定の変化量まで達
すると、それ以上に処理時間を延ばしても、また、温度
を10℃程度上昇させても、それ以上のレジストの形状
変化がきわめて少なくなることが見いだされた。そのた
め、紫外線の照射量によって、熱処理でのレジスト形状
の変化を制御することができ、精密な熱処理条件の設定
を必要としなくなる。
Therefore, not only is the heat treatment temperature higher than in the case where no ultraviolet irradiation is performed, but if the shape change due to the heat treatment reaches a certain amount due to the irradiation amount of the ultraviolet light, the processing time is further extended. It was also found that even when the temperature was raised by about 10 ° C., the change in the resist shape further became extremely small. Therefore, the change in the resist shape during the heat treatment can be controlled by the irradiation amount of the ultraviolet light, and it is not necessary to set the precise heat treatment conditions.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

<実施例1>メタクリル酸−メタクリル酸フェニル共重
合体の共重合比の異なる下記3種の共重合体からなるレ
ジスト溶液、下層用レジスト[低感度;メタクリル酸成
分25.4モル%、メタクリル酸フェニル成分74.6
モル%(5重量%メチルセロソルブアセテート溶
液)]、中層用レジスト[高感度;メタクリル酸成分
5.7モル%、メタクリル酸フェニル成分94.3モル
%(8重量%イソアミルケトン溶液)]、上層用レジス
ト[低感度;メタクリル酸成分20.0モル%、メタク
リル酸フェニル成分80.0モル%(5重量%エチルセ
ロソルブ溶液)]を用意し、0.05μmの窒化シリコ
ン膜をプラズマCVD法により表面に析出させたGaA
sウエハーに、下層用レジストを2300rpmの回転
速度でスピンコーティングを行い、230℃、20分間
のプリベーキングを行った。ベーク後の下層用レジスト
膜厚は0.12μmであった。
<Example 1> Resist solution composed of the following three copolymers having different copolymerization ratios of methacrylic acid-phenyl methacrylate copolymer, resist for lower layer [low sensitivity; methacrylic acid component 25.4 mol%, methacrylic acid 74.6 phenyl component
Mol% (5% by weight methyl cellosolve acetate solution)], resist for middle layer [High sensitivity; 5.7 mol% of methacrylic acid component, 94.3 mol% of phenyl methacrylate component (8% by weight isoamyl ketone solution)], for upper layer A resist [low sensitivity; 20.0 mol% of methacrylic acid component, 80.0 mol% of phenyl methacrylate component (5% by weight ethyl cellosolve solution)] was prepared, and a 0.05 μm silicon nitride film was formed on the surface by plasma CVD. GaAs deposited
The s wafer was spin-coated with a lower layer resist at a rotation speed of 2300 rpm, and prebaked at 230 ° C. for 20 minutes. The thickness of the lower layer resist after baking was 0.12 μm.

【0021】次に、中層用レジストを2000rpmの
回転速度でスピンコーティングを行い、230℃、20
分間のプリベーキングを行った。ベーク後の中層用レジ
スト膜厚は0.3μmであった。
Next, the intermediate layer resist is spin-coated at a rotation speed of 2000 rpm,
Pre-baking for minutes. The thickness of the resist for the middle layer after baking was 0.3 μm.

【0022】次に、上層用レジストを5000rpmの
回転速度でスピンコーティングを行い、230℃、20
分間のプリベーキングを行った。ベーク後の中層用レジ
スト膜厚は0.1μmであった。
Next, the upper layer resist is spin-coated at a rotation speed of 5000 rpm,
Pre-baking for minutes. The thickness of the resist for the middle layer after baking was 0.1 μm.

【0023】得られた上、中、下、の三層のレジスト層
全体の膜厚は0.52μmであり、また、各レジスト間
のミキシングは全く観察されなかった。
The total thickness of the resulting three upper, middle, and lower resist layers was 0.52 μm, and no mixing was observed between the resists.

【0024】次に、これらの基板上の三層のレジスト層
に、電子線描画装置を用いて、加速電圧25KV、照射
電流値0.8nA、ビーム径0.03μmの条件で、線
照射量4.8nC/cmの条件で線パターンを描画し
た。
Next, an electron beam lithography system was used to apply three lines of resist on these substrates under the conditions of an acceleration voltage of 25 KV, an irradiation current of 0.8 nA, and a beam diameter of 0.03 μm. A line pattern was drawn under a condition of 0.8 nC / cm.

【0025】次に、メチルイソブチルケトン75%とエ
チルシクロヘキサン25%の混合溶液を用いて23℃、
180秒の現像処理を行い、さらに、エチルシクロヘキ
サンを用いて、23℃、20秒のリンス処理を行いウエ
ハー上にパターンを形成した。形成パターンの断面形状
を走査型電子顕微鏡により観察したところ、表1の様に
中層の開口寸法が、下層、及び、上層の開口寸法より大
きなレジストパターン(図1)が得られた。
Next, a mixed solution of 75% of methyl isobutyl ketone and 25% of ethylcyclohexane was used at 23 ° C.
A development process was performed for 180 seconds, and a rinsing process was performed at 23 ° C. for 20 seconds using ethylcyclohexane to form a pattern on the wafer. When the cross-sectional shape of the formed pattern was observed with a scanning electron microscope, a resist pattern (FIG. 1) in which the opening size of the middle layer was larger than the opening size of the lower layer and the upper layer was obtained as shown in Table 1.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】次に、それぞれのパターンを140℃、1
45℃、150℃で各10分の熱処理を行い、同じく断
面形状を走査型電子顕微鏡により観察した。
Next, each pattern was heated at 140.degree.
Heat treatment was performed at 45 ° C. and 150 ° C. for 10 minutes each, and the cross-sectional shape was similarly observed with a scanning electron microscope.

【0028】その結果、140℃による熱処理では、断
面形状にほとんど変化は見られなかった。145℃によ
る熱処理では、断面形状全体としては幾分角がとれた形
状となるとともに、上層レジストの開口の広がりが観察
された(図2)。150℃による熱処理では、上層レジ
ストの中層からの突出は消失し、断面形状が大きく変形
し、この条件では150℃以下の温度で熱処理しなけれ
ばならないことがわかった。145℃での各層の開口寸
法を表2に示す。
As a result, the heat treatment at 140 ° C. showed almost no change in the cross-sectional shape. In the heat treatment at 145 ° C., the cross-sectional shape was slightly angled as a whole, and the opening of the upper resist was widened (FIG. 2). In the heat treatment at 150 ° C., the protrusion of the upper resist from the middle layer disappeared, and the cross-sectional shape was greatly deformed. Under these conditions, it was found that the heat treatment had to be performed at a temperature of 150 ° C. or less. Table 2 shows the opening size of each layer at 145 ° C.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】また、このレジストパターンをマスクに
し、下層の窒化シリコン膜をフッ化水素水溶液にてエッ
チングした後、アルミニウムを0.7μm蒸着し、アセ
トンにてリフトオフすることで、ゲート長が短い、マッ
シュルームゲートを作成することができた。
Using the resist pattern as a mask, the underlying silicon nitride film is etched with an aqueous solution of hydrogen fluoride, then aluminum is deposited in a thickness of 0.7 μm and lifted off with acetone to reduce the gate length of the mushroom. A gate could be created.

【0031】<実施例2>実施例1と同様にレジストを
塗布、ベークを行ったのちに、電子線描画装置を用い
て、加速電圧25KV、照射電流値0.8nA、ビーム
径0.03μmの条件で、線照射量3.0nC/cmの
条件で線パターンを描画した。
<Embodiment 2> A resist was applied and baked in the same manner as in Embodiment 1, and then, using an electron beam lithography apparatus, an acceleration voltage of 25 KV, an irradiation current value of 0.8 nA, and a beam diameter of 0.03 μm were used. Under these conditions, a line pattern was drawn under the condition of a line irradiation amount of 3.0 nC / cm.

【0032】次に、これらの電子線描画したウエハをジ
メチルアセトアミド20%とブチルセロソルブ80%の
混合溶液(低溶解性溶剤)を用いて、23℃、150秒
の現像処理を行い、上層と中層を貫通させ下層の上面を
露出させた。
Next, the wafer on which these electron beams have been drawn is subjected to a development treatment at 23 ° C. for 150 seconds using a mixed solution (low-solubility solvent) of 20% dimethylacetamide and 80% butyl cellosolve to form an upper layer and an intermediate layer. The upper surface of the lower layer was exposed by penetrating.

【0033】その後、メチルイソブチルケトン80%と
エチルシクロヘキサン20%の混合溶液(下層レジスト
を現像すると共に、中層レジストを電子線の露光に関係
無く溶解する溶剤)を用いて23℃、30秒から180
秒に現像時間を変化させ現像処理を行い、さらに、エチ
ルシクロヘキサンを用いて、23℃、20秒のリンス処
理を行いウエハー上にパターンを形成した。
Thereafter, a mixed solution of 80% of methyl isobutyl ketone and 20% of ethylcyclohexane (a solvent that develops the lower resist and dissolves the middle resist regardless of electron beam exposure) at 23 ° C. for 30 seconds to 180 °
The developing process was performed by changing the developing time to seconds, and a rinsing process was performed at 23 ° C. for 20 seconds using ethylcyclohexane to form a pattern on the wafer.

【0034】形成パターンの断面形状を走査型電子顕微
鏡により観察したところ、2回目の現像時間によって、
表3の様に中層の開口寸法が変化したが、下層の開口寸
法はほとんど変化していなかった。また、上層の開口寸
法は変化するものの極僅かだった。
The cross-sectional shape of the formed pattern was observed with a scanning electron microscope.
As shown in Table 3, the opening size of the middle layer changed, but the opening size of the lower layer hardly changed. In addition, the opening size of the upper layer varied but was very small.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】次に、それぞれのパターンを140℃、1
45℃、150℃、各10分の熱処理を行い、同じく断
面形状を走査型電子顕微鏡により観察した。
Next, each pattern was heated at 140.degree.
Heat treatment was performed at 45 ° C. and 150 ° C. for 10 minutes each, and the cross-sectional shape was similarly observed with a scanning electron microscope.

【0037】その結果、実施例1と同様に、140℃に
よる熱処理では、断面形状にほとんど変化は見られなか
った。145℃による熱処理では、断面形状全体として
は幾分角がとれた形状となるとともに、上層レジストの
開口の広がりが観察された。150℃による熱処理で
は、上層レジストの中層からの突出は消失し、断面形状
が大きく変形し、この条件では150℃以下の温度で熱
処理しなければならないことがわかった。
As a result, as in Example 1, the heat treatment at 140 ° C. showed almost no change in the cross-sectional shape. In the heat treatment at 145 ° C., the cross-sectional shape was slightly angled as a whole, and the opening of the upper resist was widened. In the heat treatment at 150 ° C., the protrusion of the upper resist from the middle layer disappeared, and the cross-sectional shape was greatly deformed. Under these conditions, it was found that the heat treatment had to be performed at a temperature of 150 ° C. or less.

【0038】145℃での各層の開口寸法を表4に示
す。
Table 4 shows the opening size of each layer at 145 ° C.

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】また、このレジストパターンをマスクに
し、下層の窒化シリコン膜をフッ化水素水溶液にてエッ
チングした後、アルミニウムを0.7μm蒸着し、アセ
トンにてリフトオフすることで、ゲート長の短いマッシ
ュルームゲートを作成することができた。
Using this resist pattern as a mask, the lower silicon nitride film is etched with an aqueous solution of hydrogen fluoride, then aluminum is deposited in a thickness of 0.7 μm and lifted off with acetone to form a mushroom gate having a short gate length. Could be created.

【0041】<実施例3>実施例2と同様にレジストを
塗布、ベーク、電子線描画し、現像によってパターンを
形成したものに、180〜350nm波長の紫外線(光
強度:0.66mW/cm2)により、室温にて10分
照射を行った。
<Example 3> In the same manner as in Example 2, a resist was applied, baked, drawn with an electron beam and developed to form a pattern, and ultraviolet rays having a wavelength of 180 to 350 nm (light intensity: 0.66 mW / cm 2) were used. For 10 minutes at room temperature.

【0042】次に、それぞれのパターンを150℃、1
0分の熱処理を行い、同じく断面形状を走査型電子顕微
鏡により観察した。
Next, each pattern was heated at 150.degree.
The heat treatment was performed for 0 minutes, and the cross-sectional shape was similarly observed with a scanning electron microscope.

【0043】その結果、下層、中層の断面形状にほとん
ど変化は見られず、上層のみに開口の広がりが観察され
た。(図3) 各層の開口寸法を表5に示す。
As a result, almost no change was observed in the sectional shapes of the lower layer and the middle layer, and the expansion of the opening was observed only in the upper layer. (FIG. 3) Table 5 shows the opening dimensions of each layer.

【0044】[0044]

【表5】 [Table 5]

【0045】また、このレジストパターンをマスクに
し、下層の窒化シリコン膜をフッ化水素水溶液にてエッ
チングした後、アルミニウムを0.7μm蒸着し、50
℃のアセトンにてリフトオフすることで、ゲート長の短
いマッシュルームゲートを作成することができた。
Using this resist pattern as a mask, the underlying silicon nitride film is etched with an aqueous solution of hydrogen fluoride, and then aluminum is deposited to a thickness of 0.7 μm.
A mushroom gate with a short gate length could be formed by lifting off with acetone at ℃.

【0046】さらに、上記のレジストパターンに、15
0℃、10分の熱処理を追加しても、断面形状にそれ以
上の変化は見られなかった。
Further, 15
No further change in the cross-sectional shape was observed even after the heat treatment at 0 ° C. for 10 minutes was added.

【0047】また、160℃、10分の熱処理を行った
場合も、150℃の熱処理での断面形状と差は見られ
ず、この熱処理工程も可能であることが分かった。つま
り、紫外線の照射により熱処理の工程における使用可能
な温度範囲が広がり、プロセス上有利となる。
Also, when heat treatment was performed at 160 ° C. for 10 minutes, there was no difference from the cross-sectional shape obtained by heat treatment at 150 ° C., indicating that this heat treatment step was also possible. That is, the usable temperature range in the heat treatment process is widened by the irradiation of the ultraviolet rays, which is advantageous in the process.

【0048】さらに、紫外線照射時間の差異によるレジ
スト断面形状の変化を調べた。上記の紫外線照射時間が
1分以下では、紫外線照射しないときと同じ傾向のレジ
スト全体の変形が見られたが、その程度は、紫外線照射
しないときに比べて少ないものであった。
Further, a change in resist cross-sectional shape due to a difference in ultraviolet irradiation time was examined. When the ultraviolet irradiation time was 1 minute or less, the entire resist was deformed in the same tendency as when no ultraviolet irradiation was performed, but the degree was smaller than when no ultraviolet irradiation was performed.

【0049】紫外線照射時間が1分以上では、中層、下
層の変形はほとんど見られず、照射時間が5分までは上
層レジストの開口が起こり難い傾向に変化し、それ以降
は、逆に上層レジストが大きく開口する傾向が観られ
た。
When the ultraviolet irradiation time is 1 minute or more, almost no deformation of the middle layer and the lower layer is observed, and until the irradiation time is 5 minutes, the opening of the upper resist tends to be less likely to occur. Tended to open greatly.

【0050】照射時間の違いによる熱処理後のレジスト
形状の変化を表6に示す。
Table 6 shows the change in resist shape after heat treatment depending on the irradiation time.

【0051】[0051]

【表6】 [Table 6]

【0052】即ち、紫外線照射時間にはかかわりなく、
ゲート長の短いマッシュルームゲートを作成することが
できた。
That is, regardless of the ultraviolet irradiation time,
A mushroom gate with a short gate length could be created.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明によると、中層および上層レジス
トの開口寸法の精密な制御を可能にし、かつ、各層の開
口寸法を独立して制御することができるため、希望形状
を容易に作成することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to precisely control the opening size of the middle and upper layer resists and independently control the opening size of each layer, so that a desired shape can be easily formed. Becomes possible.

【0054】本発明によると、断面がマッシュルーム状
の低抵抗ゲート電極を作成した場合の基板へ接する部分
の寸法を短縮しつつ、上部の低抵抗の部分の寸法を自由
に設定すること、即ち下層開口寸法と独立に、上部の低
抵抗の部分の大きさ、形状を変更することが可能とな
る。
According to the present invention, when a low-resistance gate electrode having a mushroom-shaped cross section is formed, the size of the upper low-resistance portion can be freely set while reducing the size of the portion in contact with the substrate. The size and shape of the upper low-resistance portion can be changed independently of the opening size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】中層レジストを溶解し、広げた後の断面形状で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional shape after dissolving and spreading an intermediate-layer resist.

【図2】熱処理によって、上層が広がったレジストの断
面形状である。
FIG. 2 is a cross-sectional shape of a resist whose upper layer has been expanded by heat treatment.

【図3】図1の形状に紫外線照射を行った後、熱処理に
よって上層が広がったレジストの断面形状である。
FIG. 3 is a cross-sectional shape of a resist in which an upper layer is widened by heat treatment after ultraviolet irradiation is performed on the shape of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 上層レジスト 2 中層レジスト 3 下層レジスト 4 窒化シリコン 5 半導体基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper layer resist 2 Middle layer resist 3 Lower layer resist 4 Silicon nitride 5 Semiconductor substrate

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 中層のレジスト感度は上層のレジスト感
度より高く、 かつ下層のレジスト感度よりも高くなるよ
うに感度を選択したレジストからなる上、中、下のレジ
スト三層を、 基板上に順次積層し、これらのレジスト層
に所定の電子線パターン照射及び現像を行い、中層の開
口寸法が下層及び上層よりも大なる断面形状を有するレ
ジストパターンを形成したものにおいて、前記現像処理
の後に、前記上層レジストの中層レジストから突出した
部分が軟化する温度以上の熱処理を行うことにより、上
層レジストの開口を広げ、中層レジストの開口と等し
く、或いは、それより僅かに小さくすることを特徴とす
るレジストパターン作成方法。
The resist of the middle layer is made of a resist whose sensitivity is selected to be higher than the resist sensitivity of the upper layer and higher than the resist sensitivity of the lower layer. laminated, performs a predetermined electron beam pattern irradiation and development in these resist layers, in which to form a resist pattern having a cross-sectional shape opening dimension of the middle layer is larger than the lower layer and the upper layer, after the development processing, the Protruding from the middle layer resist of the upper layer resist
A method for forming a resist pattern, comprising: performing a heat treatment at a temperature higher than a temperature at which a portion is softened to widen an opening in an upper resist and make it equal to or slightly smaller than an opening in a middle resist.
【請求項2】 上、中、下層の三層を構成するレジスト
がメタクリル酸−メタクリル酸フェニル共重合体レジス
トからなることを特徴とする請求項1のレジストパター
ン作成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the resist constituting the upper, middle, and lower three layers is a methacrylic acid-phenyl methacrylate copolymer resist.
【請求項3】 前記中層レジストには、現像工程におい
て、電子線の露光量に関係なく現像液に溶解する高溶解
度レジストを用いることにより、中層レジストの開口寸
法を現像時間により制御し、 前記現像処理後の熱処理工程によって、上層レジストの
開口寸法を中層レジストの開口寸法により、規定して作
成することを特徴とする請求項1または請求項2のレジ
ストパターン作成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the intermediate resist is used in a developing step.
High solubility that dissolves in the developer regardless of the amount of electron beam exposure
The opening size of the middle layer resist
3. The resist pattern according to claim 1, wherein the resist pattern is formed by controlling a method by a developing time , and defining a size of an opening of the upper resist by a size of the opening of the middle resist by a heat treatment step after the developing process. How to make.
【請求項4】 熱処理工程の前において、 レジストパターンに180〜350nm波長の紫外線を
照射することを特徴とする請求項1または請求項2また
は請求項3のレジストパターン作成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the resist pattern is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 180 to 350 nm before the heat treatment step.
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