JP2785190B2 - Pattern forming equipment - Google Patents

Pattern forming equipment

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JP2785190B2
JP2785190B2 JP63265621A JP26562188A JP2785190B2 JP 2785190 B2 JP2785190 B2 JP 2785190B2 JP 63265621 A JP63265621 A JP 63265621A JP 26562188 A JP26562188 A JP 26562188A JP 2785190 B2 JP2785190 B2 JP 2785190B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パターン形成装置に関し、特に、極微細幅
のパターンを形成するのに用いて好適なものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming apparatus, and is particularly suitable for forming a pattern having an extremely fine width.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明によるパターン形成装置は、原料ガスを含む雰
囲気中での荷電粒子ビームの照射による直接描画装置
と、上記直接描画装置内を真空排気するためのドライポ
ンプと、上記直接描画装置と上記ドライポンプとを連結
する連結部とを有し、上記連結部のばね定数をk、上記
荷電粒子ビームの径をd、上記直接描画装置の質量を
m、上記直接描画装置の振動の角振動数をω、上記ドラ
イポンプの振動の振幅をAとするとき である。これによって、極微細幅のパターンを高精度で
しかも一回の工程で形成することができる。
The pattern forming apparatus according to the present invention includes a direct drawing apparatus by irradiating a charged particle beam in an atmosphere containing a source gas, a dry pump for evacuating the inside of the direct drawing apparatus, the direct drawing apparatus and the dry pump. A spring constant of the connection portion is k, a diameter of the charged particle beam is d, a mass of the direct writing device is m, and an angular frequency of vibration of the direct writing device is ω. When the amplitude of the vibration of the dry pump is A It is. As a result, a pattern having an extremely fine width can be formed with high accuracy and in one process.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、レジストパターンを形成する技術としては、光
を用いるフォトリソグラフィーと電子ビームを用いる電
子ビームリソグラフィーとが用いられている。これらの
フォトリソグラフィー及び電子ビームリソグラフィーに
おいては、レジストの塗布、ベーク、露光、現像及びポ
ストベークの五つの工程が必要であり、またウエットプ
ロセスを用いたものである。
Conventionally, as a technique for forming a resist pattern, photolithography using light and electron beam lithography using an electron beam have been used. In these photolithography and electron beam lithography, five steps of resist coating, baking, exposure, development, and post-baking are required, and a wet process is used.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述のフォトリソグラフィーにおいては、露光に用い
る光の波長以下の分解能を得ることができないため、形
成可能な最小パターン幅は約0.25μmが限界である。ま
た、光の代わりに波長が数Å程度の短いX線を用いるX
線リソグラフィーも知られているが、この場合には光源
にシンクロトロン軌道放射(SOR)装置等の大規模な装
置が必要であり、またレンズやマスク等の光学系の構成
が一般的に難かしいという問題がある。
In the above-described photolithography, it is impossible to obtain a resolution lower than the wavelength of light used for exposure, so that the minimum pattern width that can be formed is limited to about 0.25 μm. In addition, instead of light, X-rays using short X-rays having a wavelength of several
Line lithography is also known, but in this case, a light source requires a large-scale apparatus such as a synchrotron orbital radiation (SOR) apparatus, and the configuration of an optical system such as a lens and a mask is generally difficult. There is a problem.

一方、電子ビームリソグラフィーは、電子ビーム本来
の分解能は高いが、電子ビームがレジストに照射された
ときにこのレジスト中での電子の多重散乱が生じ、その
影響で分解能が低下するため、実際に形成可能な最小パ
ターン幅は0.1μm程度である。
On the other hand, electron beam lithography has a high resolution inherent in the electron beam, but when the electron beam irradiates the resist, multiple scattering of electrons occurs in the resist, which lowers the resolution. The minimum possible pattern width is about 0.1 μm.

本発明の目的は、ドライプロセスに立脚し、極微細幅
のパターンを高精度で形成することができるパターン形
成装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a pattern forming apparatus which can form a pattern having an extremely fine width with high precision based on a dry process.

本発明の他の目的は、極微細幅のパターンを一回の工
程で形成することができるパターン形成装置を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a pattern forming apparatus capable of forming a pattern having an extremely fine width in one process.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するため、本発明によるパターン形成
装置は、原料ガスを含む雰囲気中での荷電粒子ビーム
(11)の照射による直接描画装置(1)と、直接描画装
置(1)内を真空排気するためのドライポンプ(16)
と、直接描画装置(1)とドライポンプ(16)とを連結
する連結部(15)とを有し、連結部(15)のばね定数を
k、荷電粒子ビーム(11)の径をd、直接描画装置
(1)の質量をm、直接描画装置(1)の振動の角振動
数をω、ドライポンプ(16)の振動の振幅をAとすると
である。
In order to solve the above-mentioned problems, a pattern forming apparatus according to the present invention includes a direct writing apparatus (1) by irradiation of a charged particle beam (11) in an atmosphere containing a source gas, and an evacuation of the inside of the direct writing apparatus (1). Dry pump for cleaning (16)
And a connecting portion (15) for connecting the direct drawing apparatus (1) and the dry pump (16), wherein the spring constant of the connecting portion (15) is k, the diameter of the charged particle beam (11) is d, When the mass of the direct drawing apparatus (1) is m, the angular frequency of vibration of the direct drawing apparatus (1) is ω, and the amplitude of vibration of the dry pump (16) is A It is.

上記連結部(15)は、直接描画装置(1)内を真空排
気するための導管を構成する。
The connecting portion (15) constitutes a conduit for evacuating the inside of the direct writing apparatus (1).

上記荷電粒子ビーム(11)としては、電子ビームのほ
かに陽電子ビーム、ミューオンビーム等を用いることが
できる。電子ビームを用いる場合には、干渉性の良好な
電子ビームを発生させることができる電界放射電子銃
(field emission gun)を用いるのが好ましい。
As the charged particle beam (11), a positron beam, a muon beam, or the like can be used in addition to the electron beam. When an electron beam is used, it is preferable to use a field emission gun capable of generating an electron beam having good coherence.

上記ドライポンプ(16)としては、ターボ分子ポン
プ、クライオポンプ等を用いることができる。
As the dry pump (16), a turbo molecular pump, a cryopump, or the like can be used.

〔作用〕[Action]

直接描画装置(1)内を真空排気するためのドライポ
ンプ(16)を振動源とするこの直接描画装置(1)の振
動を考える。この場合、この直接描画装置(1)とドラ
イポンプ(16)とを連結する連結部(15)のばね定数k
を(1)式を満足するように選ぶことにより、ドライポ
ンプ(16)の振動に起因する直接描画装置(1)の振動
を大幅に低減することができる。以下、その理由を説明
する。
Consider the vibration of the direct drawing apparatus (1) using a dry pump (16) for evacuating the inside of the direct drawing apparatus (1) as a vibration source. In this case, the spring constant k of the connecting portion (15) connecting the direct drawing device (1) and the dry pump (16) is set.
Is selected so as to satisfy the expression (1), the vibration of the direct drawing apparatus (1) caused by the vibration of the dry pump (16) can be greatly reduced. Hereinafter, the reason will be described.

ドライポンプ(16)を振動源とする直接描画装置
(1)の強制振動の方程式は、この直接描画装置(1)
の平衡位置からの水平方向の変位をxとすると m=−k(x−Aeiωt) ……(2) である。ここで、tは時間、Aはドライポンプ(16)に
よる強制振動の振幅を示す。(2)式でx=Be
iωt(Bは直接描画装置(1)の振動の振幅)とおく
と −mBω2eiωt=−k(Beiωt−Aeiωt) ……(3) となる。(3)式を整理すると mBω−kB=−kA ……(4) となる。これより である。
The equation of the forced vibration of the direct drawing apparatus (1) using the dry pump (16) as a vibration source is expressed by the direct drawing apparatus (1)
When the horizontal displacement from the equilibrium position of x is x, m = −k (x−Ae iωt ) (2) Here, t indicates time, and A indicates the amplitude of forced vibration by the dry pump (16). X = Be in equation (2)
Aiomegati (B direct amplitude of the vibration of the drawing device (1)) becomes putting the -mBω 2 e iωt = -k (Be iωt -Ae iωt) ...... (3). When the equation (3) is rearranged, mBω 2 −kB = −kA (4) Than this It is.

荷電粒子ビーム(11)による描画をビーム径dと同程
度以下の寸法精度で行うための条件はBdである。こ
の場合には、(5)式より となる。ここで、(m/k)ω>>1と考え、(m/k)ω
に対して1を無視すると、(6)式の条件は となる。(7)式を変形することにより(1)式が導か
れる。
The condition for performing drawing with the charged particle beam (11) with dimensional accuracy equal to or less than the beam diameter d is Bd. In this case, from equation (5) Becomes Here, (m / k) ω 2 >> 1 is considered, and (m / k) ω
If 1 is ignored for 2 , the condition of equation (6) becomes Becomes By transforming equation (7), equation (1) is derived.

以上のように、上記した手段によれば、連結部(15)
のばね定数kが(1)式を満足するように選ばれている
ので、直接描画装置(1)の振動を大幅に低減すること
ができる。これによって、ドライポンプ(16)の振動の
起因する荷電粒子ビーム(11)のぶれを極めて小さくす
ることができるので、この荷電粒子ビーム(11)による
直接描画を高精度で行うことができる。しかも、この荷
電粒子ビーム(11)の径dは極めて小さくすることがで
きるから、極微細幅のパターン(24)を形成することが
できる。さらに、この荷電粒子ビーム(11)による直接
描画の一回の工程でパターン(24)を形成することがで
きる。
As described above, according to the means described above, the connecting portion (15)
Is selected so as to satisfy the expression (1), the vibration of the direct drawing apparatus (1) can be greatly reduced. Thus, the fluctuation of the charged particle beam (11) due to the vibration of the dry pump (16) can be extremely reduced, and therefore, the direct writing with the charged particle beam (11) can be performed with high accuracy. Moreover, since the diameter d of the charged particle beam (11) can be made extremely small, a pattern (24) having an extremely fine width can be formed. Further, the pattern (24) can be formed in one step of direct drawing by the charged particle beam (11).

〔実例例〕[Example]

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この実施例は、電子ビームによる直接描画を
利用したパターン形成装置に本発明を適用した実施例を
示す。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment shows an embodiment in which the present invention is applied to a pattern forming apparatus using direct writing by an electron beam.

第1図は本発明の一実施例によるパターン形成装置を
示す。
FIG. 1 shows a pattern forming apparatus according to one embodiment of the present invention.

第1図に示すように、この実施例によるパターン形成
装置は、走査型電子顕微鏡(SEM)と同様な構成の電子
ビームによる直接描画装置1を有する。この直接描画装
置1は、鏡筒2及び試料室3を有する。この鏡筒2内に
は、干渉性の良好な電子ビームを発生させることができ
る電界放射電子銃4、集束レンズ5及び偏向レンズ6が
設けられている。この偏向レンズ6は、電子ビームコン
トローラ7により制御される。
As shown in FIG. 1, the pattern forming apparatus according to this embodiment has a direct writing apparatus 1 using an electron beam having the same configuration as a scanning electron microscope (SEM). The direct writing apparatus 1 has a lens barrel 2 and a sample chamber 3. In the lens barrel 2, a field emission electron gun 4, a focusing lens 5, and a deflecting lens 6 capable of generating an electron beam having good coherence are provided. The deflection lens 6 is controlled by an electron beam controller 7.

一方、試料室3内には試料台8が設けられ、この試料
台8の上に基板9が配置されている。この試料台8は、
例えば抵抗加熱器及びペルティエクーラー(ペルティエ
効果を利用した冷却器)から成る温度制御器10により加
熱または冷却可能に構成されており、これによって基板
9を所定温度に設定することができるようになってい
る。そして、電界放射電子銃4で発生される電子ビーム
11を集束レンズ5により集束した後、この集束された電
子ビーム11を電子ビームコントローラ7で制御された偏
向レンズ6により偏向させ、試料台8の上に背馳配置さ
れた基板9上を走査するようになっている。
On the other hand, a sample stage 8 is provided in the sample chamber 3, and a substrate 9 is arranged on the sample stage 8. This sample table 8
For example, the substrate 9 can be heated or cooled by a temperature controller 10 composed of a resistance heater and a Peltier cooler (cooler using the Peltier effect), whereby the substrate 9 can be set to a predetermined temperature. I have. The electron beam generated by the field emission electron gun 4
After the electron beam 11 is focused by the focusing lens 5, the focused electron beam 11 is deflected by the deflection lens 6 controlled by the electron beam controller 7, and scans the substrate 9 placed on the sample stage 8. It has become.

また、符号12はレジスト原料が収容された容器を示
す。そして、この容器12内のレジスト原料を導管13を通
じて試料室3内に導入することができるようになってい
る。このレジスト原料としては、例えばアルキルナフタ
レンを用いることができる。符号14はレジスト原料の流
量を調節するためのマスフローコントローラを示す。な
お、上述のアルキルナフタレンは常温で液体であるが、
真空に保たれている試料室3内では容易にガス化する。
Reference numeral 12 denotes a container in which a resist material is stored. Then, the resist raw material in the container 12 can be introduced into the sample chamber 3 through the conduit 13. As the resist raw material, for example, alkyl naphthalene can be used. Reference numeral 14 denotes a mass flow controller for adjusting the flow rate of the resist raw material. The above-mentioned alkyl naphthalene is liquid at room temperature,
It is easily gasified in the sample chamber 3 kept in a vacuum.

この実施例においては、試料室3の真空排気は、径が
大きく十分にコンダクタンスの高いフレキシブルチュー
ブ15を介してこの試料室3に連結されているターボ分子
ポンプ16により行われる。このターボ分子ポンプ16の排
気側にはロータリーポンプ17が接続されている。また、
このターボ分子ポンプ16は、このターボ分子ポンプ16を
駆動するためのモーターから発生する磁場を遮蔽するた
めのシールド18により覆われている。このシールド18の
材料としては例えばパーマロイのような磁性材料が用い
られる。同様に、鏡筒2内の真空排気は、フレキシブル
チューブ19を介してこの鏡筒11の上部に連結されている
ターボ分子ポンプ20により行われる。符号21はこのター
ボ分子ポンプ15の排気側に接続されているロータリーポ
ンプ、符号22はこのターボ分子ポンプ20を駆動するため
のモーターから発生する磁場を遮蔽するためのシールド
を示し、シールド18と同様に例えばパーマロイのような
磁性材料により構成される。
In this embodiment, the evacuation of the sample chamber 3 is performed by a turbo-molecular pump 16 connected to the sample chamber 3 via a flexible tube 15 having a large diameter and a sufficiently high conductance. A rotary pump 17 is connected to the exhaust side of the turbo molecular pump 16. Also,
The turbo-molecular pump 16 is covered with a shield 18 for shielding a magnetic field generated from a motor for driving the turbo-molecular pump 16. As a material of the shield 18, for example, a magnetic material such as permalloy is used. Similarly, the vacuum evacuation of the lens barrel 2 is performed by a turbo-molecular pump 20 connected to the upper part of the lens barrel 11 via a flexible tube 19. Reference numeral 21 indicates a rotary pump connected to the exhaust side of the turbo-molecular pump 15, and reference numeral 22 indicates a shield for shielding a magnetic field generated from a motor for driving the turbo-molecular pump 20, similar to the shield 18. Is made of a magnetic material such as permalloy.

この実施例においては、ターボ分子ポンプ16を振動源
とする直接描画装置1の振動が電子ビーム11による描画
の精度の低下を招く最も大きな原因となるので、これを
防止するため上記ブレキシブルチューブ15のばね定数k
は(1)式を満足するように選ばれている。そのばね定
数kの具体的な計算例を以下に示す。ターボ分子ポンプ
16の運転時の振動の振幅、すなわち(1)式におけるA
は1μm=10-6m以下と考えることができる。また、こ
のターボ分子ポンプ16の回転数を例えば40000rpmとする
と、ω=2π×(40000/60)〜4×103rad/sである。直
接描画装置の質量mは例えば100kg程度とする。また、
電子ビーム11を最も細く絞った場合を考え、d=10Å=
10-9mとする。これらの数値を(1)式に代入すると となる。
In this embodiment, the vibration of the direct drawing apparatus 1 using the turbo molecular pump 16 as a vibration source is the biggest cause of lowering the drawing accuracy by the electron beam 11, and therefore, the flexible tube 15 is used to prevent this. Spring constant k
Is selected to satisfy the expression (1). A specific calculation example of the spring constant k is shown below. Turbo molecular pump
The amplitude of vibration at the time of operation of No. 16, that is, A in equation (1)
Can be considered to be 1 μm = 10 −6 m or less. Further, when the rotation speed of the turbo molecular pump 16 is, for example, 40,000 rpm, ω = 2π × (40000/60) to 4 × 10 3 rad / s. The mass m of the direct writing apparatus is, for example, about 100 kg. Also,
Consider the case where the electron beam 11 is narrowed down most, and d = 10Å =
10 -9 m. Substituting these values into equation (1) Becomes

次に、上述のように構成された本実施例によるパター
ン形成装置によりレジストパターンを形成する方法につ
いて説明する。
Next, a method of forming a resist pattern by the pattern forming apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described.

第1図において、ターボ分子ポンプ16により試料室3
内をあらかじめ高真空(例えば、3×10-7Torr程度)に
排気した状態で、マスフローコントローラ14により流量
を制御しながら容器12内のレジスト原料を導管13を通じ
て試料室3内に導入する。この試料室3内におけるこの
レジスト原料ガスの圧力は、10-7〜10-5Torrの範囲内の
値、例えば10-6Torr程度とする。ここで、このガスの圧
力の上限は、ガスの圧力があまり高くなりすぎると試料
室3から鏡筒2内にガスが流入して電界放射電子銃4の
付近の圧力が高くなり、その結果、この電界放射電子銃
4の損傷が生じるおそれがあることからくるものであ
る。また、このガスの圧力の下限は、一定値以上のレジ
スト成長速度を確保すること、原料ガスを導入する前の
試料室3内の到達圧力は10-7Torr程度であるため、これ
よりガスの圧力を低くしてもあまり意味がないこと等か
らくるものである。試料室3内には、試料台8上に例え
ばヒ化ガリウム(GaAs)基板のような基板9があらかじ
め配置され、温度制御器により所定の温度に保持されて
いる。ここでは、第2図Aに示すように、この基板9の
上には例えばタングステン(W)膜のような金属膜23が
形成されているとする。
In FIG. 1, the sample chamber 3 is controlled by a turbo molecular pump 16.
While the inside is evacuated to a high vacuum (for example, about 3 × 10 −7 Torr) in advance, the resist material in the container 12 is introduced into the sample chamber 3 through the conduit 13 while controlling the flow rate by the mass flow controller 14. The pressure of the resist raw material gas in the sample chamber 3 is set to a value within the range of 10 -7 to 10 -5 Torr, for example, about 10 -6 Torr. Here, the upper limit of the gas pressure is such that if the gas pressure becomes too high, the gas flows into the lens barrel 2 from the sample chamber 3 and the pressure near the field emission electron gun 4 becomes high. This is because the field emission electron gun 4 may be damaged. The lower limit of the pressure of this gas is to ensure a resist growth rate equal to or higher than a certain value, and since the ultimate pressure in the sample chamber 3 before the introduction of the source gas is about 10 -7 Torr, This is because there is no point in reducing the pressure. In the sample chamber 3, a substrate 9 such as a gallium arsenide (GaAs) substrate is previously arranged on a sample stage 8, and is maintained at a predetermined temperature by a temperature controller. Here, it is assumed that a metal film 23 such as a tungsten (W) film is formed on the substrate 9 as shown in FIG. 2A.

試料室3内のレジスト原料ガスの圧力が所定値になっ
たら電界放射電子銃4により電子ビーム1を発生させ、
このレジスト原料ガス雰囲気中でこの電子ビーム11を電
子ビームコントローラ7による制御により金属膜23上で
走査し、所定パターンの描画を行う。この場合、電子ビ
ーム11の加速電圧は0.5〜6kVの範囲内の値とする。この
加速電圧の下限は、加速電圧が0.5kV以下であると電子
ビーム11の制御が困難になることからくるものであり、
上限は、加速電圧が6kV以上であると電子ビーム11を照
射したときの電子の多重散乱が著しくなることからくる
ものである。また、ビーム電流は10-13〜10-7Aの範囲内
の値とする。このビーム電流の下限は、一定値以上のレ
ジスト成長速度を確保することからくるものであり、上
限は、電界放射電子銃4の性能からくるものである。ま
た、電子ビーム11のビーム径は例えば100Å程度とす
る。
When the pressure of the resist raw material gas in the sample chamber 3 reaches a predetermined value, an electron beam 1 is generated by the field emission electron gun 4,
The electron beam 11 is scanned on the metal film 23 under the control of the electron beam controller 7 in the resist source gas atmosphere, and a predetermined pattern is drawn. In this case, the acceleration voltage of the electron beam 11 is set to a value within the range of 0.5 to 6 kV. The lower limit of the acceleration voltage comes from the difficulty in controlling the electron beam 11 when the acceleration voltage is 0.5 kV or less,
The upper limit comes from the fact that when the acceleration voltage is 6 kV or more, multiple scattering of electrons when the electron beam 11 is irradiated becomes remarkable. The beam current is set to a value within the range of 10 -13 to 10 -7 A. The lower limit of the beam current comes from securing a resist growth rate of a certain value or more, and the upper limit comes from the performance of the field emission electron gun 4. The beam diameter of the electron beam 11 is, for example, about 100 °.

上述のレジスト原料ガス雰囲気中では、金属膜23の表
面にはレジスト原料ガス分子が吸着する。この吸着して
いるレジスト原料分子に電子ビーム11が照射されると、
この電子ビーム11が照射された部分のレジスト原料分子
は炭化水素化し、その結果、炭化水素から成る物質が電
子ビーム11の描画パターンと同一形状で金属膜23上に生
成される。これによって、炭化水素から成るレジストパ
ターン24が形成される。この炭化水素から成るレジスト
パターン24は、ドライエッチング耐性に優れている。電
子ビーム11による一回の描画で形成されるレジストパタ
ーン24の厚さは通常小さいので、一旦形成されたレジス
トパターン24の上に吸着するレジスト原料分子に電子ビ
ーム11を照射しては炭化水素化するという工程も繰り返
し、レジストパターン24の厚さを所定の厚さにする。第
2図Bはこの状態を示す。この場合、電子ビーム11が照
射されない部分の金属膜23上では、吸着しているレジス
ト原料分子が数原子層になるとこのレジスト原子分子の
吸着は飽和し、それ以上の吸着は起きなくなる。従っ
て、電子ビーム11が照射されない部分では、レジストの
成長は起きない。
In the above-described resist source gas atmosphere, resist source gas molecules are adsorbed on the surface of the metal film 23. When the electron beam 11 is irradiated on the adsorbed resist material molecules,
The resist material molecules in the portion irradiated with the electron beam 11 are converted into hydrocarbons. As a result, a substance composed of hydrocarbons is generated on the metal film 23 in the same shape as the drawing pattern of the electron beam 11. Thus, a resist pattern 24 made of hydrocarbon is formed. The resist pattern 24 made of this hydrocarbon has excellent dry etching resistance. Since the thickness of the resist pattern 24 formed by one drawing with the electron beam 11 is usually small, the resist material molecules adsorbed on the once formed resist pattern 24 are irradiated with the electron beam 11 to form a hydrocarbon. This process is repeated to make the resist pattern 24 have a predetermined thickness. FIG. 2B shows this state. In this case, on the part of the metal film 23 where the electron beam 11 is not irradiated, when the adsorbed resist material molecules become several atomic layers, the adsorption of the resist atomic molecules is saturated, and further adsorption does not occur. Therefore, resist growth does not occur in portions where the electron beam 11 is not irradiated.

第2図Bに示すように所定厚さのレジストパターン24
が形成されたら、次にこのレジストパターン24をマスク
として金属膜23を例えば反応性イオンエッチング(RI
E)により基板表面と垂直方向に異方性エッチングす
る。これによって、第2図Cに示すように、レジストパ
ターン24と同一形状を有し、幅が例えば100Å程度と金
属極微細線25が形成される。この後、レジストパターン
24をエッチング除去して第2図Dに示す状態とする。
As shown in FIG. 2B, a resist pattern 24 having a predetermined thickness is formed.
Is formed, the metal film 23 is then subjected to, for example, reactive ion etching (RI
Perform anisotropic etching in the direction perpendicular to the substrate surface according to E). Thereby, as shown in FIG. 2C, a metal ultrafine line 25 having the same shape as the resist pattern 24 and a width of, for example, about 100 ° is formed. After this, the resist pattern
24 is removed by etching to obtain the state shown in FIG. 2D.

この金属極微細線25は、例えばGaAs MESFETのような
ショットキーゲートFETのショットキーゲート電極、あ
るいは配線等として用いることができる。この金属極微
細線25をショットキーゲート電極として用いれば、トラ
ンスコンダクタンスgmが極めて高い超高速動作が可能な
FETを実現することが可能である。
The metal ultrafine wire 25 can be used as a Schottky gate electrode of a Schottky gate FET such as a GaAs MESFET, a wiring, or the like. Using this metal trace thin wire 25 as a Schottky gate electrode, which can be extremely high ultrafast operation transconductance g m
It is possible to realize FET.

以上のように、この実施例によれば、直接描画装置1
とターボ分子ポンプ16とを連結するフレキシブルチュー
ブ15のばね定数kが(1)式を満足するように選ばれて
いるので、このターボ分子ポンプ16の運転に伴う振動に
起因する直接描画装置1の振動は極めて小さくなる。こ
のため、電子ビーム11のぶれは極めて小さくなり、従っ
てこの電子ビーム11による直接描画を高精度で行うこと
ができる。また、この電子ビーム11による直接描画の一
回の工程でレジストパターン24を形成することができる
ので、レジストパターン24の形成に必要な工程を従来の
比べて大幅に削減することができる。
As described above, according to this embodiment, the direct drawing apparatus 1
The spring constant k of the flexible tube 15 connecting the pump and the turbo-molecular pump 16 is selected so as to satisfy the expression (1). The vibration is very small. For this reason, blurring of the electron beam 11 is extremely small, and therefore direct writing with the electron beam 11 can be performed with high accuracy. Further, since the resist pattern 24 can be formed in one process of direct writing by the electron beam 11, the process required for forming the resist pattern 24 can be greatly reduced as compared with the related art.

さらに、この実施例においては、電界放射電子銃4に
より発生される干渉性が良好な電子ビーム11を用いて描
画を行っているので、数十Å程度の分解能でレジストパ
ターン24を形成することができ、これによって上述のよ
うに金属極微細線25を形成することができる。より一般
的に言えば、例えば半導体中における電子のド・ブロイ
波長(数百Å程度)よりも寸法の小さい極微細構造を形
成することができるので、量子効果を利用したデバイス
等の実現が可能となる。
Further, in this embodiment, since writing is performed using the electron beam 11 having good coherence generated by the field emission electron gun 4, the resist pattern 24 can be formed with a resolution of about several tens of millimeters. Thus, the metal ultrafine wire 25 can be formed as described above. More generally, for example, it is possible to form an ultrafine structure having a size smaller than the de Broglie wavelength (about several hundreds of square meters) of electrons in a semiconductor, so that it is possible to realize a device or the like utilizing the quantum effect. Becomes

また、試料室3内の真空排気はオイルフリーのターボ
分子ポンプ16により行っているので、オイル分子が存在
しない清浄な真空中でレジストパターン24を形成するこ
とができる。
Further, since the evacuation of the inside of the sample chamber 3 is performed by the oil-free turbo-molecular pump 16, the resist pattern 24 can be formed in a clean vacuum where no oil molecules exist.

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

例えば、上述の実施例において、ターボ分子ポンプ1
6、20の排気側に拡散ポンプを接続することも可能であ
る。また、例えば鏡筒2内の真空排気は例えばイオンポ
ンプにより行うことも可能である。
For example, in the above-described embodiment, the turbo molecular pump 1
It is also possible to connect a diffusion pump to the exhaust side of 6, 20. Further, for example, vacuum evacuation in the lens barrel 2 can be performed by, for example, an ion pump.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば、極微細幅のパタ
ーンを高精度でしかも一回の工程で形成することができ
る。
As described above, according to the present invention, a pattern having an extremely fine width can be formed with high accuracy and in one process.

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

第1図は本発明の一実施例によるパターン形成装置を示
す断面図、第2図A〜第2図Dは第1図に示すパターン
形成装置によりレジストパターンを形成する方法を工程
順に説明するための斜視図を示す。 図面における主要な符号の説明 1:直接描画装置、2:鏡筒、3:試料室、4:電界放射電子
銃、8:試料台、9:基板、11:電子ビーム、15、19:フレキ
シブルチューブ、16、20:ターボ分子ポンプ、18、22:シ
ールド、24:レジストパターン、25:金属極微細線。
FIG. 1 is a sectional view showing a pattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are diagrams for explaining a method of forming a resist pattern by the pattern forming apparatus shown in FIG. FIG. Explanation of main reference numerals in the drawings 1: direct drawing device, 2: barrel, 3: sample chamber, 4: field emission electron gun, 8: sample stage, 9: substrate, 11: electron beam, 15, 19: flexible tube , 16, 20: turbo molecular pump, 18, 22: shield, 24: resist pattern, 25: metal ultrafine wire.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−8479(JP,A) 特開 昭57−42127(JP,A) 特開 昭55−18084(JP,A) 特開 昭57−188787(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 F04B 37/08──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-8479 (JP, A) JP-A-57-42127 (JP, A) JP-A-55-18084 (JP, A) JP-A 57-42 188787 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 F04B 37/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】原料ガスを含む雰囲気中での荷電粒子ビー
ムの照射による直接描画装置と上記直接描画装置内を真
空排気するためのドライポンプと、上記直接描画装置と
上記ドライポンプとを連結する連結部とを有し、 上記連結部のばね定数をk、上記荷電粒子ビームの径を
d、上記直接描画装置の質量をm、上記直接描画装置の
振動の角振動数をω、上記ドライポンプの振動の振幅を
Aとするとき であることを特徴とするパターン形成装置。
1. A direct drawing apparatus by irradiating a charged particle beam in an atmosphere containing a source gas, a dry pump for evacuating the inside of the direct drawing apparatus, and connecting the direct drawing apparatus and the dry pump. A connecting part, wherein the spring constant of the connecting part is k, the diameter of the charged particle beam is d, the mass of the direct drawing device is m, the angular frequency of vibration of the direct drawing device is ω, and the dry pump is When the amplitude of vibration of A is A A pattern forming apparatus, characterized in that:
【請求項2】上記荷電粒子ビームは電界放射電子銃によ
り発生された電子ビームであることを特徴とする請求項
1記載のパターン形成装置。
2. The pattern forming apparatus according to claim 1, wherein said charged particle beam is an electron beam generated by a field emission electron gun.
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