JPH0249426A - パターン形成方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明はパターン形成方法に間するもので、特に耐熱
性金属のパターンを形成する際に用いて好適なパターン
形成方法に関するものである。

（従来の技術） 近年の半導体装置、例えばシリコン（Ｓｉ）’ａ用いた
半導体集積回路においては、Ｗ（タングステン）−８ｉ
（タングステンシリサイド）や、Ｗ等の耐熱性金属が、
ＭＯＳ　）−ランジスタのゲート電極やオーミ・νりの
引き出し電極等として用いられており、さらに、ＧａＡ
ｓを用いた半導体集積回路においては耐熱性ショットキ
ー電極等としで用いられている。また、Ｗ−Ｎ（タング
ステンナイトライド）やＴａ−Ｎ（タンタルナイトライ
ド）等の耐熱性金属は温度特性の良い薄膜抵抗体として
利用されている。

ところで、Ｗ等の耐熱性金属は、一般に沸点が５０００
℃以上であ−るため、抵抗加熱蒸着法や電子ビーム蒸着
法のような成膜法によって薄膜化することが困難である
。従って、Ｗ等の配線パターンを形成する際のＷ薄膜の
形成においては、例えばＡｒイオンをＷクーゲットに衝
突させこのタープ・シトからスパッタされたタングステ
ン粒子を試料上に堆積させるスパッタリング法が用いら
れている。以下、Ｗ−３ｉの配線パターンを形成する例
により、スパッタリング法を用いた耐熱性金属のパター
ン形成方法の従来例の説明を行う。

その方法の一つとして通常のパターニング法がある。篤
４図（Ａ）〜（Ｃ）はその工程図であり主な工程におけ
る試料の様子を断面図を以って示したものである。

この方法によれば、先ず、スパッタ法により下地１１上
にＷ　−Ｓ　ｉ膜１３を被着する（第４図（Ａ））。次
いで、フォトリソグラフィ技術によりこのＷ−３ｉ膜上
にレジストパターン１５ヲ形成した後、例えばＳＦ８を
用いたりアクティブイオンエツチング法（ＲＩＥ法）に
よりＷ−３ｉ膜のレジストパターンから露出しでいる部
分をエツチングする（第４図（Ｂ））、次いて、レジス
トパターン１５ヲ除去してＷ−８ｉの配線パターン１３
ａを得る（第４図（Ｃ）　）　、　Ｌ／かしこの方法を
用いた場合、ＲＩＥ法によるエツチング工程においてＷ
−３ｉのエツチングが終了した際に下地１１がＲＩＥ時
のプラズマにざらされることになる。エツチングガスと
してＳＦｓ、ＮＦ３、ＣＦ、等を用いたＲＩＥ法は、周
知の通り、シリコン基板、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜等をも容易にエツチングする。従って、Ｗ−８ｉが
形成されている下地がシリコン基板の場合、Ｗ−５ｉの
エツチングを適切なときに終了しないとこのシリコン基
板もエツチングされてしまうという不都合が生じる。同
様に下地上にシリコンやシリコン酸化膜のパターンがあ
る場合にはこれらもエツチングされるため、パターン消
滅、パターンの膜減りが生じる危険性があった。

一方、このような危険性なくパターン形成が出来る方法
としてリフトオフ法がある。第５図（Ａ）〜（Ｃ）は、
レジストによるリフトオフ法でＷ−５ｉのパターンを形
成する例を断面図を以って示した工程図である。この方
法によれば、先ず、フォトリソグラフィ技術により下地
２１上に配線形成予定領域が開口されているレジストパ
ターン２３ヲ形成する。なおこのレジストパターン２３
の開口部２３ａの断面形状は、後に行うリフトオフを容
易にするため、逆テーパー形状とするのが良い（第５図
（Ａ））。

次いでスパッタ法によりレジストパターン２３ヲ含む下
地２１上にＷ−８ｉ膜２５を被着する（第５図（Ｂ））
。スパッタ法は、一般に、被着金層の回り込みが良いた
めレジストパターン２３の開口部２３ａの内壁側にもＷ
−３ｉが被着するが、開口部２３ａの形状が逆テーパー
状になっているので内壁の上部にはＷ　−Ｓ　ｉは被着
しない（第５図（Ｂ））。

次いでこの試料をレジスト溶解液中に浸漬するとレジス
ト溶解液がレジストパターン２３の開口部２３ａの内壁
の、Ｗ−３ｉが被着していない部分（レジストの露出部
分）からレジスト内に侵入しでゆく。これによってリフ
トオフかなされＷ−８１のパターン２５ａ　％得ること
が出来る（第５図（Ｃ））。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、耐熱性金属のようなパターン形成材料の
薄膜形成は、既に説明したような理由から、スパッタ法
等で行わざるを得す、このため、レジストパターンの開
口部の側壁側にも薄膜は形成され易くなる。従って、レ
ジストの露出部分が小ざくなり易く、このためレジスト
溶解液の侵入が容易でなくなるのでレジストの溶解に要
する時間が長くなるという問題点があった。

ざらに、パターン形成材料の膜厚を厚く形成するような
場合は、レジストパターン開口部の側壁上部にもパター
ン形成材料が被着し易くなるためレジストの露出部分は
ざらに減少する傾向となり、場合によっては側壁レジス
トの露出部分が実質的になくなるようなことも起こり、
リフトオフが非常にしづらくなってしまうという問題点
があった。

また、レジストパターンの開口部の寸法は、開口部の口
部については観測が容易であることから制御が容易であ
るが底部については口部はどには制御しきれない。とこ
ろが第５図に示した方法であるとリフトオフ後に得られ
る配線パターンの寸法は、レジストパターンの開口部の
底部の寸法によって決定されしまうため、従って配線パ
ターンの寸法精度が悪くなると共に配線パターンの縁部
分の形状が歪み易いという問題点があった。

この発明はこのような点（こ鑑みなされたものであり、
従ってこの発明の目的は、指向性の少ない薄膜形成方法
によりパターン形成用材料を薄膜化しこの薄膜をリフト
オフ法でパターニングする際にリフトオフを容易に行う
ことが出来るパターン形成方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明のパターン形成方
法によれば、 下地上にレジストパターンを形成する工程と、前述のレ
ジストパターンを含む前述の下地上側に指向性の少ない
被着方法で第−被着膜を被着し、その後指向性の強い被
着方法で第二被着膜を被着する工程と、 この第二被着膜をマスクとして前述の第−被着膜をエツ
チング後前記レジストパターンを溶解除去してリフトオ
フする工程と を含むことを特徴とする。

なおここで云う下地とは、例えばシリコン基板、ＧａＡ
ｓ基板等の半導体基板やセラミックス等の種々の基板、
ざらにこれら基板上に種々のパターンが既に形成されて
いるような加工途中の基板等であることが出来る。

またレジストパターンは、それの開口部の側壁が下地に
対し垂直若しくはオーバーハング状になっているものが
好ましい。

また、指向性の少ない被着方法として、例えば既に説明
したようなスパッタ法、ざらにＣＶＤ法等を挙げること
が出来る。また、指向性の強い被着方法としては、例え
ば抵抗加熱蒸着法や電子ビーム蒸着法等を挙げることが
出来る。

（作用） この発明のパターン形成方法によれば、レジストパター
ンの開口部の側壁に第−被着膜が被着してしまっても、
第二被着膜をマスクとするエツチング工程によって第−
被着膜のマスクから露出した部分がエツチングされる。

ここで第−被着膜のレジスト開口部の側壁に被着した部
分の膜厚のほうが底部に被着した部分の膜厚より薄いか
ら、レジスト側壁に被着している第−被着膜は底部の第
−被着膜が除去される前に充分にエツチングされる。従
って、下地が露出される前にはレジスト溶解液が侵入す
るに充分なレジスト露出部が確保される。ざらに、底部
の第−被着膜の締部もこのエツチングの際に整形される
ようになる。

また、第−被着膜のエツチングをレジスト開口部側壁に
被着した第−被着膜のエツチングのみにとどめずざらに
進めてその後適切なときに停止するようにすれば、第−
被着膜の第二被着膜から露出する部分が除去されるので
、第二被着膜の寸法で規制される即ちレジストパターン
の開口部の口部の寸法で規制されるパターンが得られる
。

また、第−被着膜のエツチングの程度にかかわらず、エ
ツチングマスクとして用いた第二被着膜をそのまま残存
させるようにすれば、第−及び第二被着膜から成る積層
パターンを容易に得ることが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照し、またパターン形成材料を耐熱性金
属であるＷ−８ｉとしてこれの配線パターンを形成する
例により、この発明のパターン形成方法の実施例の説明
を行う、なお、以下の説明に用いる各図はこの発明が理
解できる程度に概略的に示しであるにすぎず、従って、
各構成成分の寸法、形状等はこれら図示例のみに限定さ
れるものでないことは理解されたい。

第：」む起倒 先ずこの発明の蔦−実施例の説明を行う。第１図（Ａ）
〜（Ｄ）はこの発明の第一実施例の説明に供する図であ
り、パターン形成工程中の主な工程における試料の様子
を断面図を以って示した工程図である。以下、各工程を
順に説明する。

先ず、下地としての基板３１上に通常のフォトリソグラ
フィ法によりレジストパターン３３ヲ形成する。このレ
ジストパターン３３は配線される予定領域にその配線パ
ターンに対応した下地部分を露出する開口部３３ａ　＠
有している。そしてこの実施例の場合の開口部３３ａは
、その口部の幅Ｗ、が底部の幅Ｗ２より狭くその断面形
状が例えば逆テーパ状（オーバーハング状）となってい
る（第１図（Ａ））。

次にこの開口部３３ａを有するレジストパターン３３ヲ
含む下地３１の上側に指向性の少ない被着方法例えばス
パッタ法により、第−被着膜としてＷ−３ｉ膜３５を被
着する（第１図（Ｂ））。

次に、このＷ　−Ｓ　ｉ　ｔ１３５に、下地３１に対し
垂直な方向から（蒸着源が基板に対し法線方向に在る状
態）第二被着膜としての例えばＡ’ｌ　（アルミニウム
）膜３７を、指向性の強い被着方法としての例えば電子
ビーム加熱蒸着法により蒸着する（第１図（Ｃ））。

次に、前記蒸着で得た第二被着ＩＩ　（Ａｉｌ）　３７
をマスクとして前記第−被着膜（Ｗ　−Ｓ　ｉ　）　３
５７ａエツチングするがこの実施例の場合このことを以
下に説明するように行う。

エツチング手法はエッチジグガスをＳＦｅとしたＲＩＥ
法とする。そして、レジストパターン３３の開口部３３
ａ内のＷ−３ｉ膜３５の、Ａ９膜３７から露出している
部分を下地３１が露出するところまでエツチングする。

これにより、Ｗ−３ｉ膜３５のレジストパターンの開口
部３３ａの側壁に被着した部分は除去されレジストの側
壁が露出すると共ζこ、開口部３３ａの底部に被着した
部分は整形される（第１図（Ｄ））、その後この試料を
レジスト溶解液中に浸漬し、レジスト溶解液でレジスト
３３ヲ溶解してレジスト３３上のＷ−３ｉ膜３５及びＡ
９膜３７ヲそれぞれリフトオフする。このリフトオフの
際レジストパターンの開口部３３ａの側壁にはＷ−３ｉ
が被着しでいないため、レジスト溶解液はレジスト３３
に容易に侵入する。

次いでこの場合Ｗ−３ｉ膜３５上に残存しているＡ９膜
３７を例えば塩酸によって除去し、Ｗ−５ｉのパターン
３５ａを得る（第１図（Ｅ））。

この第一実施例によれば、リフトオフを短時間で行える
ことは勿論のこと、ＲＩＥ法による第−被着膜のエツチ
ングにより第−被着膜のパターン寸法は第−被着膜３７
の寸法即ちレジストパターンの開口部３３ａの口部の幅
Ｗ、と実質的に一敗したものになるため、一般に制御し
ずらく上方からの観測も困難である開口部３３ａの底部
でパターン寸法が決定される場合に比し、精度の良いパ
ターンが得られるという効果が得られる。

なお、Ｗ−３ｉ膜３５をＡ９膜３７をマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりエツチングした後、Ａ９膜３７を塩酸により
先ず除去し、その後にリフトオフを行った場合も、この
発明の効果を得ることが出来ることは明らかである。ま
た第一被着Ｉｌｉをエツチングする手法はＲＩＥ法に限
られるものではなくウェットエツチング等の他の好適な
方法でも良い。

第＝Ｊ１虹例 次にこの発明の第二実施例の説明を行う。この第二実施
例は、第二被着膜をマスクとして第一被着ｓｉエツチン
グする工程におけるエツチング量が第一実施例とは異る
場合の実施例である。第２図（Ａ）及び（Ｂ）はその説
明に供する図であり、第１図（ｂ）及び（Ｅ）との相違
点を試料の断面図を以って示した図である。

第一実施例と同様（こ、下地３１上にレジストパターン
３３ヲ形成し、次いで指向性の少ない被着法で蔦−被着
膜（Ｗ　−Ｓ　ｉ　）　３５を形成し、次いで指向性の
強い被着法で第二被着膜（ｆｉ）３７を形成する。

次に５Ｆ８７＆エツチングガスとしｊ、＝ＲＩＥ法によ
り、ＡＱ、膜３７ヲマスクとしてＷ−８ｉ膜３７ヲエツ
チングするが、この第二実施例の場合このエツチングを
、レジストパターンの開口部３３ａの側壁に被着してい
るＷ−３ｉ膜を除去出来る程度の条件で行う、このエツ
チング後の試料の様子は第２図（Ａ）に示す如くなり、
レジストパターンの開口部３３ａの底部にＷ−３ｉが残
存してはいるものの、その側壁はレジスト溶解液が侵入
するために充分な程度に露出されるようになる。その後
、第一実施例と同様にリフトオフを行い、次いでＷ−３
ｉ膜上に残存しているＡＱ膜を除去し、第２図（Ｂ）に
示すようなＷ−３ｉ膜のパターン３５ａ　％得る。

この第二実施例の場合もレジスト溶解液がレジストに容
易に侵入するのでリフトオフを短時間で行うことができ
る。ざらに、残存させたＷ−５ｉ膜の縁部をある程度は
整形できるので、その後に絶縁膜等を堆積させる際のス
テップカバレージの改善にも寄与する。またこの第二実
施例の方法の場合は下地がＲＩＥ時のプラズマにさらさ
れることが全くないので、下地が工・νチングされたり
、下層のパターンが膜滅ベリするような心配が全くない
という効果が得られる。

募＝ｊ１Ｅ例 次にこの発明の第三実施例の説明を行う、この第三実施
例は、第−被着膜のマスクとして用いた第二被５ＩＥ膜
を除去せずにそのまま配線として使用する場合の例であ
る。第３図（Ａ）及びＣＢ）はその説明に供する図であ
り、第３図（Ａ）は第一実施例に第三実施例を適用した
例を示したものであり、第３図（８）は第二実施例に第
三実施例を適用した例を示したものである。

いづれの場合もＡ９膜３７と下地３１との間にＷ−８ｉ
ＷＡ３５が介在する多層構造のパターンが得られる。こ
のような構造は、下地３１が例えばＳｉや金（Ａｕ）等
のようにＡＱと反応し易いものの場合Ｗがバリヤとなっ
て相互拡散を防ぐ効果を示す。

従って、例えば配線中の長い引き回しを行う部分等で配
線抵抗の低減を目的として剋膜を積層させる場合などに
この構造を用いれば好適である。また、このような構造
は、レジスト開口部３３ａ内の第二被着膜の除去を行わ
ないだけで容易に自動的に得ることができるので、形成
も容易である。

なお、上述の各実施例はパターン形成用材料を耐熱性金
属とした例で説明しているが、この発明はこのような材
料にのみ適用できるという訳ではない、指向性の少ない
成膜方法でしか成膜ができず、然も、その材料の本質的
な問題或いは工程上の都合上リフトオフでバターニング
せ、ざるを得ないようなパターン形成材料のバターニン
グにも、この発明を適用できることは明らかである。ま
た、当然のことながら第二被着膜の材貢は、第−被着膜
の材貢及びこれのエツチング方法に応じて適正な材料に
変更できる。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のパター
ン形成方法によれば、第−被着膜（パターン形成用材料
）の、レジストパターンの開口部の側壁に被着した部分
を除去してからこのレジスト溶解によるリフトオフを行
うので、Ｗ−８ｉ等のような耐熱性金属のようにスパッ
タ法でしか有効な成膜が行えずこのため成膜時の指向性
が少ないためにレジストパターンの開口部側壁に膜が被
着しリフトオフが困難となっていたパターン形成用材料
であっても、容易にリフトオフが行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｅ）は、この発明のパターン形成方法
の第一実施例の説明に供する工程図、第２図（Ａ）及び
ＣＢ）は、この発明のパターン形成方法の第二実施例の
説明に供する図であつ、その特徴部分のみ示した工程図
、 第３図（Ａ）及び（８）は、この発明のパターン形成方
法の第三実施例の説明（こ供する図であり、その特徴部
分の説明に供する図、 篤４図（Ａ）〜（Ｃ）及び第５図（Ａ）〜（Ｃ）は、従
来技術の説明に供する図である。 ３１・・・下地、　　　　　　３３・・・レジストパタ
ーン３３ａ・・・レジストパターンの開口部３５・・・
第−被看護 ３５ａ　−第一被Ｗ膜のパターン ３７・・・第二被着膜 ３７ａ　”・第二被着膜のパターン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）下地上にレジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンを含む前記下地上側に指向性の少
   ない被着方法で第一被着膜を被着し、その後指向性の強
   い被着方法で第二被着膜を被着する工程と、 該第二被着膜をマスクとして前記第一被着膜をエッチン
   グ後前記レジストパターンを溶解除去してリフトオフす
   る工程と を含むことを特徴とするパターン形成方法。