JPS6137779B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は0.5μｍ以上の厚みを有する微細かつ
高精度の金属パターンの形成方法に関するもので
ある。

近年半導体装置の小型化に伴い、微細パターン
を高精度に形成する必要性が生じている。特に、
１μｍ前後もしくはそれ以下の線幅を含む微細パ
ターンの高精度転写をも可能にする新技術として
注目されているＸ線リソグラフイ技術において
は、上記のごとき微細パターンを含む任意の転写
パターンを、例えばAuのような軟Ｘ線をよく吸
収する金属で少なくとも0.5μｍ程度の厚さをも
つて形成したＸ線リソグラフイマスクが不可欠と
なる。従来Ｘ線リソグラフイマスク上の前記転写
パターンは、Ｘ線リソグラフイマスク基板上に金
属層から成るＸ線吸収層およびレジスト膜を順次
被着せしめ、電子線露光法もしくは通常のフオト
リソグラフイ技術を用いて所望のパターンを該レ
ジスト膜に描画または転写して形成し、このレジ
ストパターンをマスクにしてイオンミリング法に
より、該金属層の露出した領域を蝕刻除去して形
成するか、もしくは電子ビーム露光法を用いてＸ
線リソグラフイマスク基板上にレジストパターン
を形成した後、該レジストパターン上から真空蒸
着法によりＸ線吸収層とする金属を被着せしめ、
前記レジストパターンを除去し、該レジストパタ
ーンの開口部に被着した金属を残して所望のパタ
ーンを形成するいわゆるリフト・オフ法を用いる
か、または、Ｘ線リソグラフイマスク基板上に予
め導電性の金属薄膜を被着させ、該金属薄膜上に
所望の転写パターンと相補のパターンをなすレジ
ストパターンを電子線露光法もしくはフオトリソ
グラフイ技術を用いて形成し、このレジストパタ
ーンをマスクにして該レジストパターンの開口部
に電気めつき方法により、金属を被着せしめ該レ
ジストパターンを除去して所望の金属パターンを
形成するか、のいずれかの方法を用いていた。こ
の中、イオンミリング法を用いたパターン形成方
法で形成される金属パターンは、側壁の傾斜がゆ
るやかになる欠点があり、微細パターンの転写精
度を高めるためにマスク基板に対して垂直もしく
はそれに近い急峻な側壁が要求されるＸ線リソグ
ラフイマスクの転写パターンの形成方法としては
不適当である。また、リフト・オフ法の場合に
は、金属から成る所望の転写パターンを得るため
には、形成すべき金属パターンの厚さ以上の厚み
を持つたレジストパターンを、その断面が逆台形
状を呈するようにすなわちいわゆるアンダー・カ
ツト状態で形成しなければならない。波長が4000
Å程度の紫外線を転写媒体とする通常のフオトリ
ソグラフイ技術で形成したレジストパターンの断
面形状は台形状もしくはすそ広がりとなるため、
フオトリソグラフイ技術をリフト・オフ法に適用
することは殆ど不可能である。この困難性を避け
るためリフト・オフ法で金属パターンを形成せん
とする場合、レジストパターンの形成は電子線露
光法を用いて行い、レジスト中における電子線の
散乱および基板からの電子線の散乱を利用してむ
しろアンダー・カツト気味のパターンを得るよう
にする。こうすれば確かに急峻な側壁を呈する金
属パターンを形成することは可能ではあるが、多
大な露光時間を要するという欠点がある。また、
前記の電気めつき法による転写パターン形成方法
においては、レジストパターンをマスクにして被
着せしめた金属パターン形状は該レジストパター
ン形状を既ね忠実に反映するので、リフト・オフ
法の場合と同様、通常のフオトリソグラフイ技術
では所望のパターン精度を到底実現し得ない。従
つて、従来微細かつ高精度な金属パターンを電気
めつき法で形成する場合には、電子線露光法を用
いて、電子線の直径、電流量、加速電圧および現
像条件等を厳密に制御し、基板に対し垂直な壁面
を呈するレジストパターンを形成することが先決
問題であつた。ところが、電子線露光法において
レジスト膜に照射する電子線のエネルギーは数
KeVないし数十KeVと非常に大きく、レジスト中
における散乱効果および基板からの散乱効果が大
きいため厚肉をレジスト層に所望のパターン形状
を再現性よく形成することは容易でない。また、
電子線露光法では多大な露光時間を要することも
生産性の点で大きな欠点となつている。

本発明の目的は、上記のごとく従来多くの困難
を伴つていた厚膜微細金属パターンの形成を容易
且つ再現性良く行えるようにして提供することに
ある。この目的を達成するためには、電子ビーム
露光法若しくは光学露光法で形成した高精度の微
細レジストパターンを忠実に厚膜の金属パターン
に変換することが重要である。この点を解決する
ために本発明では次のような工程によることとし
た。すなわち、まず基板上に導電性金属薄層を被
着させ、該導電性金属薄層上にプラズマCVD法
により0.5μｍ以上の厚みを有するシリコン窒化
物層を被着させ、該シリコン窒化物層上にレジス
トを塗布し、該レジスト膜を電子ビーム露光法若
しくは光学露光法により所望のパターンに成形
し、前記レジストパターンの開口部に露出した部
位の前記シリコン窒化物層を該レジストパターン
をエツチングマスクとしてプラズマエツチングや
リアクテイブスパツタエツチング等々のドライエ
ツチング法により蝕刻除去して前記導電性金属薄
層表面の一部を露出させ、こうして露出せしめた
該導電性金属薄層表面上に前記シリコン窒化物層
の開口部を埋めるようにして所望の金属をめつき
法によつて被着せしめ、残留している前記レジス
トパターン及び前記シリコン窒化物層を蝕刻除去
する、という手順がそれである。

以下、本発明の典型的な一実施例について図面
を用いて詳細に説明する。

先ず第１図に示すように所望の厚膜微細金属パ
ターンを形成しようとする基板１１の表面上に例
えばAu等の導電性金属薄層１２をRFスパツタリ
ング法、真空蒸着法、またはイオンプレーテイン
グ法等々の薄膜形成法により数十Åないし数百Å
の膜厚になるように形成する。次に第２図に示す
ように該導電性金属薄層１２の表面上にプラズマ
CVD法により0.5μｍ以上の厚さのシリコン窒化
物層１３を堆積する。次に第３図に示すように該
シリコン窒化物層１３の表面上にレジストを塗布
し、電子ビーム露光法若しくは光学露光法により
所定の微細パターンを該レジスト層に描画又は転
写せしめ、レジストパターン１４を形成する。次
に第４図に示すように該レジストパターン１４を
保護膜にして、CF₄ガス等を用いたプラズマエツ
チング法やリアクテイブパツタエツチング等々の
ドライエツチング法により、該レジストパターン
の開口部に露出した前記シリコン窒化物層を蝕刻
除去し、前記導電層１２の表面を露出せしめる。
このドライエツチング工程では、該レジストパタ
ーン１４の平面寸法及び形状を忠実にシリコン窒
化物のパターン１３′に変換することが重要であ
る。平行平板型プラズマエツチング装置を用いる
と良い成績を得易い。プラズマCVD法で堆積し
たシリコン窒化物は一般に、弗化水素又はCF₄
等々の弗素化合物のガスを用いたプラズマエツチ
ングやリアクテイブスパツタエツチング等々のド
ライエツチング法による蝕刻速度が大きく、気相
成長法で堆積したシリコン窒化物の数倍ないし数
十倍の蝕刻速度を呈するし、熱酸化法で形成した
二酸化シリコンの数倍以上の速度で蝕刻される
為、エツチングの保護膜とするレジストパターン
の形状を良く保存した状態で厚いシリコン窒化物
層を思いのままにパターン化出来るので、本発明
の目的に好都合である。本発明はこの性質を積極
的に利用したものである。この様にすることによ
り充分に厚いシリコン窒化物層１３を極めて精度
良くパターン化できる。こうして得た厚膜パター
ン１３′は矩形の断面形状を呈しており、その平
面寸法は前記レジストパターン１４の平面寸法を
そのまま転写したものとなる。第５図に示すよう
に該シリコン窒化物で形成した厚膜パターン１
３′をマスクにして該厚膜パターン１３′の開口部
を埋めるようにして所望の金属を所望の厚さにな
るまでめつき法によつて形成する。めつきの手法
としては通常は電気めつき法を用いるが、無電界
めつき法によることも勿論可能である。こうして
被着した金属層はマスクに用いたパターンの断面
形状を殆どそのまま反映するので、それと相補の
関係を有する矩形の断面形状を呈する厚膜微細金
属パターン１５が容易に形成できる。しかる後
に、マスクとして使用した該レジストパターン１
４を所定のレジスト剥離液若しくは有機溶剤等を
用いて除去するか又は酸素ガスを用いたプラズマ
エツチングを用いて除去する。続いてシリコン窒
化物で形成した厚膜パターン１３′を弗酸又はリ
ン酸等を用いた湿式エツチング法により除去する
か又はCF₄の弗素化合物のガスを用いたプラズマ
エツチング法やリアクテイブスパツタエツチング
法等のドライエツチング法により蝕刻除去する。
この時先に形成した金属パターン１５は殆んどエ
ツチングされないので、そのまま残る。この状態
を示したのが第６図である。めつきに際して下地
層として用いた導電性金属層が邪魔である場合に
は、それを例えばCCl₂F₂等のガスを用いたリア
クテイブスパツタエツチング法又はプラズマエツ
チング法等により蝕刻除去するか又はAr等の不
活性ガスを用いたイオンビームエツチング法によ
り蝕刻除去することができる。この時蝕刻する前
記導電性金属層は該金属パターン１５の高々数十
分の１程度の厚みであるので、該金属パターン１
５の形状を損うことなく除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図に至る各図は、本発明に従つ
て厚膜微細金属パターンを形成する典型的な一実
施例について各製造工程を追つて示した被加工物
の概略断面図である。 図中、１１は基板、１２は導電性金属薄層、１
３はプラズマCVD法で形成したシリコン窒化物
層、１３′は該シリコン窒化物層１３の一部で形
成したパターン、１４はレジストパターン、１５
は目的とする厚膜微細金属パターン、をそれぞれ
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基板上に導電性金属薄層を被着させる工程
   と、該導電性金属薄層上にプラズマCVD法によ
   り0.5μｍ以上の厚みを有するシリコン窒化物層
   を被着させる工程と、該シリコン窒化物層上にレ
   ジストを塗布し、該レジスト膜を電子ビーム露光
   法若しくは光学露光法により所望のパターンに成
   形する工程と、前記レジストパターンの開口部に
   露出した部位の前記シリコン窒化物層を該レジス
   トパターンをエツチングマスクとしてドライエツ
   チング法により蝕刻除去して前記導電性金属薄層
   表面の一部を露出させる工程と、こうして露出せ
   しめた該導電性金属薄層表面上に前記シリコン窒
   化物層のパターン化した開口部を埋めるようにし
   て所望の金属をめつき法によつて被着せしめる工
   程と、残留している前記レジストパターン及び前
   記シリコン窒化物層を蝕刻除去する工程と、を含
   むことを特徴とする厚膜微細金属パターンの形成
   方法。