JP2684994B2 - Fine pattern forming method - Google Patents

Fine pattern forming method

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JP2684994B2
JP2684994B2 JP6189538A JP18953894A JP2684994B2 JP 2684994 B2 JP2684994 B2 JP 2684994B2 JP 6189538 A JP6189538 A JP 6189538A JP 18953894 A JP18953894 A JP 18953894A JP 2684994 B2 JP2684994 B2 JP 2684994B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】LSI製造工程において、マスク
パターンを等倍、または、転写縮小し、そのパターン上
に無機レジストを選択成長させて直接パターニングを行
う。
BACKGROUND OF THE INVENTION In an LSI manufacturing process, a mask pattern is subjected to equal magnification or transfer reduction, and an inorganic resist is selectively grown on the pattern for direct patterning.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の微細パターン形成方法は、一般に
は、以下のようなリソグラフィーによって行っている。
有機物質からなるレジストを基板表面に塗布し、露光・
現像によって有機レジストにマスクパターンを転写す
る。その後、エッチングによって基板にパターンを形成
し、最後に残存レジストを除去する。このようなリソグ
ラフィーの一般的な方法については、例えばジー(S.
M.Sze)によって書かれ、南日、川辺、長谷川によ
って翻訳された“半導体デバイス”(産業図書、198
7年)の451ページ〜473ページに記述されてい
る。
2. Description of the Related Art A conventional fine pattern forming method is generally performed by the following lithography.
Apply a resist consisting of an organic substance on the substrate surface,
The mask pattern is transferred to the organic resist by development. After that, a pattern is formed on the substrate by etching, and finally the residual resist is removed. A general method of such lithography is described in, for example, G. (S.
M. Sze) and translated by Naminichi, Kawabe and Hasegawa (Semiconductor Devices) (Sangyo Tosho, 198).
7 years), pages 451 to 473.

【0003】LSIの微細化が進むにつれて、光リソグ
ラフィー用の光源の波長は短波長化しつつあり、256
Mから1GレベルのDRAMではX線が用いられようと
している。X線リソグラフィーではマスク作製上の困難
を避けるため、また、フレネル回折できまる最小線幅の
限界を緩和するために軟X線領域での縮小転写X線リソ
グラフィーの研究が行われている。これらの研究例とし
てホーリリューク(A.M.Hawryluk)らによ
ってジャーナル オブ バキューム サイエンス アン
ド テクノロジー誌(J.Vac.Sci.Techn
ol.)第B6巻(1988年)2162ページ〜21
66ページに記載されている論文、および、木下らによ
ってジャーナル オブ バキューム サイエンス アン
ド テクノロジー誌(J.Vac.Sci.Techn
ol.)第B7巻(1989年)1648ページ〜16
51ページに記載されている論文を挙げることができ
る。これらの論文では、4nm〜13nmの軟X線を用いて
有機レジストの一種であるPMMAにマスクの縮小パタ
ーン転写を行い、0.25μm 〜0.5μm のパターン
の形成ができることを報告している。
As the miniaturization of LSI progresses, the wavelength of the light source for photolithography is becoming shorter, and 256
X-rays are about to be used in DRAMs of M to 1G level. In order to avoid difficulties in mask fabrication in X-ray lithography and to alleviate the limit of the minimum line width that allows Fresnel diffraction, reduction transfer X-ray lithography in the soft X-ray region has been studied. As an example of these studies, a journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Techn) by AM Hawryuk et al.
ol. ) Volume B6 (1988) pages 2162-21
The paper described on page 66 and by Kinoshita et al., Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Techn.
ol. ) Volume B7 (1989) pp. 1648-16
The papers listed on page 51 can be cited. These papers report that it is possible to form a pattern of 0.25 μm to 0.5 μm by transferring a reduced pattern of a mask to PMMA, which is a kind of organic resist, using soft X-rays of 4 nm to 13 nm.

【0004】最近、このような有機レジストを用いたリ
ソグラフィーに対して、パターン分解能の一層の向上を
狙って、基板表面に金属パターンを形成してこれをレジ
ストとして用いる方法が提案されている。例えば、カル
バート(J.M.Calvert)らによってジャーナ
ル オブ バキューム サイエンス アンド テクノロ
ジー誌(J.Vac.Sci.Technol.)第B
9巻(1991年)3447ページ〜3450ページに
記載されている論文がそのよい例である。この方法は以
下のような工程からなる。
With respect to lithography using such an organic resist, a method has recently been proposed in which a metal pattern is formed on the surface of a substrate and used as a resist in order to further improve the pattern resolution. For example, J. Calvert et al., Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci.
A good example is the paper described in Volume 9 (1991), pages 3447-3450. This method comprises the following steps.

【0005】基板上に有機シリコン化合物の一種である
フェニールトリクロロシラン(phenyltrich
lorosilene)の単層膜を塗布し、マスクを用
いてKrFエキシマレーザまたはArFエキシマレーザ
を用いて露光する。その結果、照射部のSi−C結合が
解離してSi−OH結合が形成される親水性になると考
えられている。このようにして単層のリソグラフィーを
行い、親水性・疎水性の違いを利用してPd/Sn触媒
を疎水性表面に形成させ、その後メッキによってNiな
どの金属パターンを形成させる。この金属パターンをマ
スクとしてプラズマエッチングを行い基板へパターン転
写を行う。
On the substrate, phenyltrichlorosilane, which is a kind of organic silicon compound, is used.
Lorosilane) is applied, and a KrF excimer laser or ArF excimer laser is used for exposure using a mask. As a result, it is considered that the Si—C bond in the irradiated portion is dissociated to form a Si—OH bond, which becomes hydrophilic. In this way, a single layer of lithography is performed, a Pd / Sn catalyst is formed on the hydrophobic surface by utilizing the difference in hydrophilicity / hydrophobicity, and then a metal pattern such as Ni is formed by plating. Plasma etching is performed using this metal pattern as a mask to transfer the pattern to the substrate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】真空紫外線から軟X線
領域の光を用いて有機レジストを露光するリソグラフィ
ーでは、以下に述べるような問題がある。
Lithography in which an organic resist is exposed by using light in the soft X-ray region from vacuum ultraviolet rays has the following problems.

【0007】現在使用されている有機レジストは、その
種類にかかわらず、炭素を主成分とするため、所望の厚
みのレジストを深さ方向に対して均一に露光できる波長
領域は、大まかには、1nm以下か4.5nm〜6nmのX線
に限られる。一方、X線リソグラフィーではX線マスク
の作製上の困難を避けるために露光波長を長波長側にシ
フトさせる試みがある。また、縮小X線リソグラフィ−
では光学素子の反射率の問題から軟X線領域の光が用い
られようとしている。また、従来のi線やg線の光リソ
グラフィーで得られるパターンをもっと微細化するため
に真空紫外線領域の光を用いる研究も行われている。し
かしこれらの領域の光では有機レジストの表面だけで光
が吸収されてしまうために、所望の厚みのレジストを均
一に露光することが困難である。そこでこれを解決する
ために、感度の異なるレジストを複数用いる多層レジス
ト法が用いられている。ところが、この方法ではレジス
トごとに現像・エッチングの各工程が必要になるので工
程数が多くなる。
Regardless of the type of organic resist used at present, carbon is the main component, so the wavelength range in which a resist having a desired thickness can be uniformly exposed in the depth direction is roughly: Limited to X-rays of 1 nm or less or 4.5 nm to 6 nm. On the other hand, in X-ray lithography, there is an attempt to shift the exposure wavelength to the long wavelength side in order to avoid difficulties in manufacturing an X-ray mask. Also, reduced X-ray lithography
However, light in the soft X-ray region is about to be used because of the problem of the reflectance of the optical element. In addition, studies have also been conducted using light in the vacuum ultraviolet region in order to further miniaturize patterns obtained by conventional photolithography for i-line and g-line. However, since the light in these regions is absorbed only by the surface of the organic resist, it is difficult to uniformly expose a resist having a desired thickness. Therefore, in order to solve this, a multi-layer resist method using a plurality of resists having different sensitivities is used. However, this method requires a number of steps because each step of development and etching is required for each resist.

【0008】一方、無機レジストとして金属を用いる場
合、既存の方法では、基板表面の化学活性度を変えるた
めの有機レジストの露光・現像工程、これに触媒作用を
もたせる金属層の形成工程、さらにその後金属を成長さ
せるメッキ工程と極めて工程数が多い。
On the other hand, when a metal is used as the inorganic resist, the existing methods include the steps of exposing and developing an organic resist for changing the chemical activity of the substrate surface, the step of forming a metal layer to have a catalytic action, and the subsequent steps. The number of plating processes for growing a metal is extremely large.

【0009】このように、既存の方法では工程数が多
く、実際のプロセスに適用するのが困難になっている。
As described above, the existing method has a large number of steps, which makes it difficult to apply it to an actual process.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の微細パターン形
成方法は、リソグラフィー工程とエッチング工程を含む
微細パターン形成方法において、金属元素と炭素を含む
化合物を用いた熱CVD中に、原料分子または基板の構
成元素の内殻電子を励起できるエネルギーの光を照射し
て行い、光照射領域に金属元素の炭化物を形成して前記
金属元素の炭化物が形成された表面上での金属の熱CV
Dを抑制し、前記金属元素の炭化物が形成されていない
表面上だけで金属の熱CVDを行うことにより、前記金
属元素を直接パターニングするリソグラフィー工程を含
むことを特徴とする。
The fine pattern forming method of the present invention is a fine pattern forming method including a lithography step and an etching step, wherein a raw material molecule or a substrate is used during thermal CVD using a compound containing a metal element and carbon. performed by irradiating light energy of inner shell electrons can be excited in the constituent elements of said light irradiation region to form carbide of a metal element
Thermal CV of a metal on a surface on which a carbide of a metal element is formed
Suppresses D and does not form carbide of the metal element
It is characterized by including a lithography step of directly patterning the metal element by performing thermal CVD of the metal only on the surface .

【0011】またSi基板上に、金属元素と炭素を含む
化合物を用いた熱CVD中に、前記金属またはシリコン
の内殻電子を励起するエネルギーの光を空間選択的に照
射して行い、光照射領域に金属元素の炭化物を形成し
、前記金属元素の炭化物が形成された表面上での金属
の熱CVDを抑制し、非照射部にのみ金属層を形成し、
形成された金属層を無機レジストのマスクとして用いS
i基板のパターニングを行うことを特徴とする。
Further, during thermal CVD using a compound containing a metal element and carbon on a Si substrate, light having energy for exciting core electrons of the metal or silicon is spatially selectively irradiated to perform light irradiation. Forming a carbide of a metal element on the area, and forming a metal on the surface on which the carbide of the metal element is formed.
Suppresses the thermal CVD of , and forms a metal layer only on the non-irradiated portion,
Using the formed metal layer as a mask for the inorganic resist, S
It is characterized in that the i substrate is patterned.

【0012】また、リソグラフィー工程とエッチング工
程を含む微細パターン形成方法において、金属元素と炭
素を含む化合物を用いた熱CVD中に、原料分子または
基板の構成元素の価電子を励起できるエネルギーの光を
化学的に不活性な表面に選択的に照射して行い、光照射
領域に金属層を形成して前記金属層の上だけ金属元素の
熱CVDを励起することにより、前記金属層を直接パタ
ーニングするリソグラフィー工程を含むことを特徴とす
る。
Further, in a fine pattern forming method including a lithography step and an etching step, light having an energy capable of exciting valence electrons of a raw material molecule or a constituent element of a substrate is used during thermal CVD using a compound containing a metal element and carbon. Selectively irradiate a chemically inert surface to form a metal layer in the light-irradiated area, and to form a metal element only on the metal layer.
It is characterized by including a lithography process of directly patterning the metal layer by exciting thermal CVD .

【0013】また、酸化シリコン膜上に、金属元素と炭
素を含む化合物を用いた熱CVD中に、金属またはシリ
コンの価電子を励起するエネルギーの光を空間選択的に
照射して行い、その照射部にのみ金属層を形成し、前記
金属層を無機レジストのマスクとして用い、酸化シリコ
ン膜のパターニングを行うことを特徴とする。
Further, during thermal CVD using a compound containing a metal element and carbon, the silicon oxide film is spatially selectively irradiated with light having energy for exciting valence electrons of metal or silicon, and the irradiation is performed. A metal layer is formed only on the portion, and the silicon oxide film is patterned by using the metal layer as a mask of the inorganic resist.

【0014】[0014]

【作用】本発明の作用の基になるのは、無機レジストと
してのAlの熱CVDを、ジメチルアルミニウムハイド
ライド(DMAH;Al(CH3 2 H))を原料とす
るAlの熱CVD中のシンクロトロン放射光(SR)照
射によって制御できる現象を見いだしたことによる。S
R照射による表面光化学反応によって修飾層が形成され
て、元の表面と化学的な性質が変化する。その結果、照
射部・非照射部間の空間選択的な熱CVDが可能にな
る。
The function of the present invention is based on the thermal CVD of Al as an inorganic resist and the synchronism during thermal CVD of Al using dimethyl aluminum hydride (DMAH; Al (CH 3 ) 2 H) as a raw material. This is due to the discovery of a phenomenon that can be controlled by irradiation of tron radiation (SR). S
A surface photochemical reaction due to R irradiation forms a modified layer, which changes the chemical properties of the original surface. As a result, spatial selective thermal CVD between the irradiation part and the non-irradiation part becomes possible.

【0015】清浄Si表面上ではAlの熱CVDが抑制
される。200℃の熱CVDでは、この現象には図1に
示すような明瞭な波長依存性が有る。Al元素の最も浅
い内殻電子準位の2p電子、または、これよりも深い内
殻電子を励起すれば、Alの熱CVD反応は100%抑
制される。これは、照射部に形成される修飾層が、Al
の熱CVDを抑制する原子層オーダの炭化アルミニウム
で構成されているためであることが分かった。
Thermal CVD of Al is suppressed on the clean Si surface. In thermal CVD at 200 ° C., this phenomenon has a clear wavelength dependence as shown in FIG. If the 2p electron of the shallowest inner shell electron level of Al element or the inner shell electron deeper than this is excited, the thermal CVD reaction of Al is suppressed by 100%. This is because the modification layer formed on the irradiation part is Al
It was found that this is because it is composed of aluminum carbide of the atomic layer order that suppresses the thermal CVD .

【0016】一方、SiO2 表面は化学的に不活性なた
めに熱CVDによるAlの成長は困難であるが、SRの
照射によってAlの成長を誘起できる。200℃の熱C
VDでは、この現象はCVD反応を誘起する原子層オー
ダの金属状態のアルミニウムからなる修飾層が形成され
るために生じることが分かった。また、図2から価電子
励起によってこの効果が顕著に生じることが分かった。
これらの詳細については、アプライド サーフェス サ
イエンス誌(Appl.Surf.Sci.)の第60
/61巻(1992)の587ページ〜591ページ、
および、アプライド サーフェス サイエンス誌(Ap
pl.Surf.Sci.)の第79/80巻(199
4)の203ページ〜207ページに記載されている。
On the other hand, it is difficult to grow Al by thermal CVD because the SiO 2 surface is chemically inactive, but it is possible to induce Al growth by SR irradiation. 200 ° C heat C
In VD, it has been found that this phenomenon occurs due to the formation of a modification layer of aluminum in the metallic state in the atomic layer order that induces the CVD reaction. Further, it was found from FIG. 2 that this effect remarkably occurs due to valence electron excitation.
For details, see Applied Surface Science magazine (Appl. Surf. Sci.) No. 60.
Pp. 587-591 of Volume 61 (1992),
And Applied Surface Science (Ap
pl. Surf. Sci. ) Volume 79/80 (199
4) page 203 to page 207.

【0017】Si表面上でのパターニング方法は以下の
ようにして行うことができる。熱CVD中のSi表面の
所望の部分に内殻電子を励起できるエネルギー領域の光
を照射し、炭化アルミニウムをパターニングする。炭化
アルミニウムの無い部分にだけAlが成長するので、A
lを直接パターニングできる。次にこのAlをマスクに
して、弗素系のガスでプラズマエッチングすることによ
ってSiにAlパターンを転写できる。
The patterning method on the Si surface can be performed as follows. A desired portion of the Si surface during thermal CVD is irradiated with light in an energy region capable of exciting core electrons to pattern aluminum carbide. Since Al grows only in the part without aluminum carbide, A
1 can be directly patterned. Next, the Al pattern can be transferred to Si by plasma etching with a fluorine-based gas using this Al as a mask.

【0018】SiO2 表面上でのパターニングは以下の
ようにして行う。熱CVD中のSiO2 表面の所望の部
分に価電子を励起できるエネルギー領域の光を照射し、
金属アルミニウムをパターニングする。これを核にして
Alの厚膜を熱CVDで成長させて直接パターン化され
たAlを成長させる。次に弗素系のガスでプラズマエッ
チングすると、Al膜がマスクとして作用し、SiO2
にAlパターンを転写できる。
Patterning on the SiO 2 surface is performed as follows. Irradiation of light in an energy region capable of exciting valence electrons to a desired portion of the SiO 2 surface during thermal CVD,
Pattern aluminum metal. Using this as a nucleus, a thick film of Al is grown by thermal CVD to directly grow patterned Al. Next, when plasma etching is performed using a fluorine-based gas, the Al film acts as a mask and SiO 2
The Al pattern can be transferred to.

【0019】最後に不要なAl膜を除去することによっ
て本発明によるパターニング方法が終了する。
Finally, the patterning method according to the present invention is completed by removing the unnecessary Al film.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

(実施例1)本実施例では、Si基板にトレンチを形成
する場合を例にとって、図3を参照しつつ説明する。
(Embodiment 1) In this embodiment, an example of forming a trench in a Si substrate will be described with reference to FIG.

【0021】図3(a)のように、Si基板11を20
0℃に加熱し、Alの原料ガスDMAHを供給している
状態で、マスク12を用いてAl元素の2p電子を励起
できる波長領域の光13を照射する。マスク12の開口
部14はトレンチを形成したい領域に対応しており、B
e窓になっている。このため、Al元素の2p電子を励
起できる波長領域の光13だけが透過する。Si基板1
1上の光13の照射部には、DMAH分子の表面光化学
反応によって炭化アルミニウム(AlC)層15が形成
されるために熱CVDによるAlの成長が生じない。一
方、光13の非照射部では熱CVDによってAl膜16
が形成される。
As shown in FIG. 3A, the Si substrate 11 is replaced with 20
While being heated to 0 ° C. and supplying the Al source gas DMAH, the mask 12 is used to irradiate the light 13 in a wavelength region capable of exciting 2p electrons of the Al element. The opening 14 of the mask 12 corresponds to a region where a trench is desired to be formed, and B
e It is a window. Therefore, only the light 13 in the wavelength region capable of exciting 2p electrons of Al element is transmitted. Si substrate 1
The aluminum carbide (AlC) layer 15 is formed by the surface photochemical reaction of the DMAH molecules on the irradiated portion of the light 13 on 1 and therefore, the growth of Al by the thermal CVD does not occur. On the other hand, in the non-irradiated portion of the light 13, the Al film 16 is formed by thermal CVD.
Is formed.

【0022】次に、XeF2 を用いた反応性イオンエッ
チング(RIE)を行うと、Al膜16がマスクとして
作用するために、光13の照射部に形成されたAlC層
15とその下のSi基板11だけがエッチングされる。
その結果、図3(b)のようにトレンチ17を形成でき
る。その後、不要なAl膜16は熱リン酸によるエッチ
ングで除去する。
Next, when reactive ion etching (RIE) using XeF 2 is performed, since the Al film 16 acts as a mask, the AlC layer 15 formed in the irradiated portion of the light 13 and the Si below it. Only the substrate 11 is etched.
As a result, the trench 17 can be formed as shown in FIG. After that, the unnecessary Al film 16 is removed by etching with hot phosphoric acid.

【0023】(実施例2)本実施例ではSiO2 をパタ
ーニングする方法について、図4を参照しつつ説明す
る。
(Embodiment 2) In this embodiment, a method of patterning SiO 2 will be described with reference to FIG.

【0024】図4(a)のように、Si基板11上に形
成されているSiO2 膜18を200℃に加熱し、Al
の原料ガスDMAHを供給している状態で、マスク12
を用いて価電子だけを励起できる波長領域の光13を照
射する。マスク12の開口部14はSiO2 膜18のエ
ッチングしない領域に対応しており、石英で出来てい
る。このため、光13は価電子だけを励起できる波長領
域の光だけで構成される。光照射部には、DMAH分子
の価電子励起による表面光化学反応によって金属状態の
アルミニウムからなる熱CVD誘起層19が形成され
る。この層が形成されると、この層の上だけで熱CVD
が生じ、Al膜16が成長する。一度熱CVDが生じた
ら、光13の照射は停止しても継続してもどちらでもよ
い。
[0024] As shown in FIG. 4 (a), heating the SiO 2 film 18 formed on the Si substrate 11 to 200 ° C., Al
While supplying the source gas DMAH of
Is used to irradiate the light 13 in a wavelength region in which only valence electrons can be excited. The opening 14 of the mask 12 corresponds to the non-etched region of the SiO 2 film 18, and is made of quartz. Therefore, the light 13 is composed only of light in the wavelength region in which only valence electrons can be excited. In the light irradiation portion, a thermal CVD inducing layer 19 made of aluminum in a metal state is formed by a surface photochemical reaction caused by valence electron excitation of DMAH molecules. Once this layer is formed, thermal CVD is performed only on this layer.
Occurs, and the Al film 16 grows. Once the thermal CVD has occurred, the irradiation of the light 13 may be stopped or continued.

【0025】次に、CHF3 をエッチングガスとしてE
CRプラズマエッチングを行うと、Al膜16がマスク
として作用し、これが無い部分だけがエッチングされ
る。下地のSi基板11が露出した時点で、図4(b)
のようにエッチングが停止する。その後、不要なAl膜
16は熱リン酸によるエッチングで除去する。
Next, using CHF 3 as an etching gas, E
When CR plasma etching is performed, the Al film 16 acts as a mask, and only the portion without this is etched. When the underlying Si substrate 11 is exposed, as shown in FIG.
The etching stops as shown in. After that, the unnecessary Al film 16 is removed by etching with hot phosphoric acid.

【0026】(実施例3)以上述べてきた実施例1、及
び、実施例2では、パターン形成はマスクパターンを1
対1で転写する場合について述べた。本発明の作用の項
で述べたように、本発明の本質は、光の波長領域の選択
によってAlの熱CVD反応を制御し、それによってA
l膜を直接パターニングし、これを無機レジストとして
用いることにある。したがって、マスクパターンの転写
は1対1に限られることはなく、縮小転写の場合にも同
様に成り立つことは明らかである。
(Embodiment 3) In Embodiment 1 and Embodiment 2 described above, the mask pattern is formed by one pattern formation.
The case of transfer to pair 1 has been described. As described in the section of the operation of the present invention, the essence of the present invention controls the thermal CVD reaction of Al by selecting the wavelength region of light, thereby
The purpose is to directly pattern the l film and use this as an inorganic resist. Therefore, the transfer of the mask pattern is not limited to one-to-one, and it is clear that the same applies to the reduction transfer.

【0027】本実施例では透過型マスクを用いるシュワ
ルツシルト光学系と呼ばれる縮小転写光学系を用いた場
合について、図5を参照しつつ述べる。
In this embodiment, a case where a reduction transfer optical system called a Schwarzschild optical system using a transmission type mask is used will be described with reference to FIG.

【0028】マスク12は厚さ100nmのSi3 4
メンブレンとし、吸収体としてAu(220nm)/Ti
(10nm)がパターニングされている。波長13nmの軟
X線を光13として用いると、Au/Tiの吸収体の無
い部分でだけ光13は透過する。透過後の光13はアパ
チャー20を透過後、Mo/Si多層膜凸面鏡21とM
o/Si多層膜凹面鏡22とで反射集光されてSiの基
板11上にマスク12のパターンが転写される。基板1
1の温度を熱CVD温度以下にして、無機レジストとし
て使用するAlの原料のDMAHを供給すると、光13
の照射部分だけにAlC膜15が形成される。AlC膜
15のパターニング後に、基板11の温度を200℃に
すると、AlC膜15の無い部分だけにAl膜が熱CV
Dによって成長する。これをレジストにしてXeF2
どの弗素系ガスによるエッチングを行うと、実施例1で
述べたのと同様にSiの基板11にトレンチを形成でき
る。
The mask 12 is made of Si 3 N 4 having a thickness of 100 nm as a membrane, and Au (220 nm) / Ti is used as an absorber.
(10 nm) is patterned. When a soft X-ray having a wavelength of 13 nm is used as the light 13, the light 13 is transmitted only in the portion where there is no Au / Ti absorber. After passing through the aperture 20, the light 13 after passing through the Mo / Si multilayer convex mirror 21 and the M
It is reflected and condensed by the o / Si multilayer concave mirror 22 and the pattern of the mask 12 is transferred onto the Si substrate 11. Substrate 1
When the temperature of 1 is set to the thermal CVD temperature or lower and the DMAH of Al raw material used as the inorganic resist is supplied,
The AlC film 15 is formed only on the irradiated portion. When the temperature of the substrate 11 is set to 200 ° C. after the patterning of the AlC film 15, the Al film is heated to the thermal CV only in the portion where the AlC film 15 is not present.
Grow by D. By using this as a resist and performing etching with a fluorine-based gas such as XeF 2 , a trench can be formed in the Si substrate 11 as described in the first embodiment.

【0029】本実施例では透過型マスクを用いたシュワ
ルツシルト光学系による縮小転写光学系を用いた場合に
ついて述べたが、この他にも、反射型マスクを用いるシ
ュワルツシルト光学系でも同様に無機レジストとしての
Al膜を直接パターニングでき、これをマスクにしたエ
ッチングによって微細パターンを形成できる。また、反
射型マスクを用いるインバースカセグレン光学系と呼ば
れる縮小転写光学系を用いても、また、反射型マスクを
用いるテレセントリック光学系と呼ばれる縮小転写光学
系を用いても同様のことが可能である。
In the present embodiment, the case where the reduction transfer optical system by the Schwarzschild optical system using the transmission type mask is used has been described. However, in addition to this, the Schwarzschild optical system using the reflection type mask similarly has the same inorganic resist. The Al film can be directly patterned, and a fine pattern can be formed by etching using the Al film as a mask. Further, the same thing can be done by using a reduction transfer optical system called an Inverse Cassegrain optical system using a reflective mask or a reduction transfer optical system called a telecentric optical system using a reflective mask.

【0030】以上述べてきた実施例では、無機レジスト
としてAlを用い、その原料ガスとしてAl(CH3
2 Hを用いたが、Al(C2 5 2 Hを用いても同じ
現象が生じるので、本実施例で述べたことをこのガスを
用いても実現できる。
In the embodiments described above, Al is used as the inorganic resist and Al (CH 3 ) is used as the source gas.
Although 2 H is used, the same phenomenon occurs even when Al (C 2 H 5 ) 2 H is used. Therefore, the use of this gas can realize what has been described in this embodiment.

【0031】また、Al以外にも、MoやWを用いるこ
とも可能である。Moの場合は、Mo(CO)6 を原料
とし、光照射によってMoCをパターン化して形成す
る。次に基板温度を150℃以上にすると、MoCの非
形成領域だけにMoが熱CVDで成長するので、これを
レジストとして使用できる。また、Wの場合も同様であ
る。W(CO)6 を原料とし、光照射によってWCをパ
ターン化して形成する。次に基板温度を200℃以上に
すると、WCの非形成領域だけにWが熱CVDで成長す
るので、これをレジストとして使用できる。
In addition to Al, it is also possible to use Mo or W. In the case of Mo, Mo (CO) 6 is used as a raw material and MoC is patterned by light irradiation. Next, when the substrate temperature is set to 150 ° C. or higher, Mo grows only in the MoC non-formation region by thermal CVD, so that this can be used as a resist. The same applies to the case of W. W (CO) 6 is used as a raw material, and WC is patterned by light irradiation. Next, when the substrate temperature is set to 200 ° C. or higher, W grows by thermal CVD only in the WC non-formed region, and this can be used as a resist.

【0032】[0032]

【発明の効果】LSI製造工程において、マスクパター
ンを等倍、または、縮小転写し、そのパターン上に無機
レジストを選択成長させて直接パターニングを行う。
In the LSI manufacturing process, the mask pattern is transferred in the same size or reduced, and the inorganic resist is selectively grown on the pattern for direct patterning.

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

【図1】本発明の作用の根拠になる実験結果を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an experimental result which serves as a basis for an operation of the present invention.

【図2】本発明の作用の根拠になる他の実験結果を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing another experimental result which is the basis of the operation of the present invention.

【図3】本発明の作用に基づく実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment based on the operation of the present invention.

【図4】本発明の作用に基づく他の実施例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment based on the operation of the present invention.

【図5】本発明の作用に基づく他の実施例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment based on the operation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 Si基板 12 マスク 13 光 14 開口部 15 AlC層 16 Al膜 17 トレンチ 18 SiO2 膜 19 熱CVD誘起層 20 アパチャー 21 凸面鏡 22 凹面鏡11 Si Substrate 12 Mask 13 Light 14 Opening 15 AlC Layer 16 Al Film 17 Trench 18 SiO 2 Film 19 Thermal CVD Inducing Layer 20 Aperture 21 Convex Mirror 22 Concave Mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 H01L 21/30 569H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/027 H01L 21/30 569H

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 リソグラフィー工程とエッチング工程を
含む微細パターン形成方法において、金属元素と炭素を
含む化合物を用いた熱による化学的気相成長(熱CV
D)中に、原料分子または基板の構成元素の内殻電子を
励起できるエネルギーの光を照射して行い、光照射領域
に金属元素の炭化物を形成して、前記金属元素の炭化物
が形成された表面上での金属の熱CVDを抑制し、前記
金属元素の炭化物が形成されていない表面上だけで金属
の熱CVDを行うことにより、前記金属元素を直接パタ
ーニングするリソグラフィー工程を含むことを特徴とす
る微細パターン形成方法。
1. A method for forming a fine pattern including a lithography process and an etching process, wherein chemical vapor deposition (thermal CV) using a compound containing a metal element and carbon is performed by heat.
During D), performs inner-shell electron of the constituent elements of the source molecules or substrate is irradiated with light of energy that can be excited, to form a carbide of a metal element in the light irradiation region, a carbide of the metal element
Suppresses the thermal CVD of the metal on the surface where the
Metals only on surfaces where no carbides of metallic elements are formed
The method for forming a fine pattern, which comprises the step of directly patterning the metal element by performing the thermal CVD of .
【請求項2】 Si基板上に、金属元素と炭素を含む化
合物を用いた熱CVD中に、前記金属またはシリコンの
内殻電子を励起するエネルギーの光を空間選択的に照射
して行い、光照射領域に金属元素の炭化物を形成して、
前記金属元素の炭化物が形成された表面上での金属の熱
CVDを抑制し、非照射部にのみ金属層を形成し、形成
された金属層を無機レジストのマスクとして用いSi基
板のパターニングを行うことを特徴とする微細パターン
形成方法。
2. A Si substrate is subjected to thermal CVD using a compound containing a metal element and carbon by spatially irradiating light having energy for exciting core electrons of the metal or silicon, By forming carbides of metal elements in the irradiated area,
Heat of the metal on the surface where the carbide of the metal element is formed
A method for forming a fine pattern , which suppresses CVD, forms a metal layer only on a non-irradiated portion, and patterns the Si substrate using the formed metal layer as a mask of an inorganic resist.
【請求項3】 リソグラフィー工程とエッチング工程を
含む微細パターン形成方法において、金属元素と炭素を
含む化合物を用いた熱CVD中に、原料分子または基板
の構成元素の価電子を励起できるエネルギーの光を化学
的に不活性な表面に空間選択的に照射して行い、光照射
領域に金属層を形成して前記金属層の上だけで金属元素
の熱CVDを励起することにより、前記金属層を直接パ
ターニングするリソグラフィー工程を含むことを特徴と
する微細パターン形成方法。
3. A method for forming a fine pattern including a lithography step and an etching step, wherein light having energy capable of exciting valence electrons of a raw material molecule or a constituent element of a substrate is used during thermal CVD using a compound containing a metal element and carbon. The chemically inert surface is irradiated by spatially selective irradiation to form a metal layer in the light irradiation area, and the metal element is formed only on the metal layer.
A method for forming a fine pattern, which comprises a lithography step of directly patterning the metal layer by exciting the thermal CVD .
【請求項4】 酸化シリコン膜上に、金属元素と炭素を
含む化合物を用いた熱CVD中に、金属またはシリコン
の価電子を励起するエネルギーの光を空間選択的に照射
して行い、その照射部にのみ金属層を形成し、前記金属
層を無機レジストのマスクとして用い、酸化シリコン膜
のパターニングを行うことを特徴とする微細パターン形
成方法。
4. The silicon oxide film is spatially selectively irradiated with light having energy for exciting valence electrons of metal or silicon during thermal CVD using a compound containing a metal element and carbon, and the irradiation is performed. A method for forming a fine pattern, comprising forming a metal layer only on a portion and using the metal layer as a mask of an inorganic resist to pattern a silicon oxide film.
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