JP2890946B2 - その場形成マスクを用いた加工法 - Google Patents
その場形成マスクを用いた加工法Info
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- JP2890946B2 JP2890946B2 JP35449191A JP35449191A JP2890946B2 JP 2890946 B2 JP2890946 B2 JP 2890946B2 JP 35449191 A JP35449191 A JP 35449191A JP 35449191 A JP35449191 A JP 35449191A JP 2890946 B2 JP2890946 B2 JP 2890946B2
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- Japan
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- mask
- vacuum
- electron beam
- sample
- irradiation
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- Expired - Lifetime
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は真空雰囲気内でマスクを
形成し、それを用いて微細なパターンを加工する方法に
関する。本マスクを用いる加工としては半導体その他の
材料の選択エッチング加工、選択成長、選択ドーピング
さらにイオン注入マスク等に用いることができる。
形成し、それを用いて微細なパターンを加工する方法に
関する。本マスクを用いる加工としては半導体その他の
材料の選択エッチング加工、選択成長、選択ドーピング
さらにイオン注入マスク等に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】従来、パターンを転写するためのマスク
は、感光性の膜を光、電子、イオンビーム等で感光し現
像した後、その膜自身をマスクとするもの、もしくはさ
らにその膜の下に予め形成しておいた１層ないし２層以
上の膜にパターンを転写しそれら下層の膜をマスクとし
て目的とする基板もしくは膜にエッチングする方法がと
られている。
は、感光性の膜を光、電子、イオンビーム等で感光し現
像した後、その膜自身をマスクとするもの、もしくはさ
らにその膜の下に予め形成しておいた１層ないし２層以
上の膜にパターンを転写しそれら下層の膜をマスクとし
て目的とする基板もしくは膜にエッチングする方法がと
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法ではパター
ンの形成にはパターンの描画工程のあとに現像工程が必
要である。さらにパターンを形成した膜のエッチング耐
性、その他の特性がその後の工程において十分でない場
合、さらに１層ないし２層以上の下層膜にパターンを転
写後、目的とする膜もしくは基板のエッチングを行う必
要があり、工程が多く複雑であるとともに汚染の可能性
も増える。またパターンの解像性は、照射ビームのビー
ム径はもちろん、感光性材料の解像力にも依存し、超微
細パターンを描くことが難しいという欠点があった。本
発明の目的は、このような従来の欠点を解消して、少な
い工程で超微細パターンを有するマスクを形成すること
の可能な方法およびそのマスクを用いた加工法を提供す
ることにある。
ンの形成にはパターンの描画工程のあとに現像工程が必
要である。さらにパターンを形成した膜のエッチング耐
性、その他の特性がその後の工程において十分でない場
合、さらに１層ないし２層以上の下層膜にパターンを転
写後、目的とする膜もしくは基板のエッチングを行う必
要があり、工程が多く複雑であるとともに汚染の可能性
も増える。またパターンの解像性は、照射ビームのビー
ム径はもちろん、感光性材料の解像力にも依存し、超微
細パターンを描くことが難しいという欠点があった。本
発明の目的は、このような従来の欠点を解消して、少な
い工程で超微細パターンを有するマスクを形成すること
の可能な方法およびそのマスクを用いた加工法を提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空中で基板
表面に炭素を含むガスを吸着させ、次いで所望の箇所に
エネルギービームとして電子ビームを照射して炭素を主
成分とするビーム励起堆積膜を生じさせることによりパ
ターン化されたマスクを形成させる工程と、該マスクを
そのまま用いて前記真空中でプロセスを施す工程とを備
えたことを特徴とするその場形成マスクを用いた加工法
である。
表面に炭素を含むガスを吸着させ、次いで所望の箇所に
エネルギービームとして電子ビームを照射して炭素を主
成分とするビーム励起堆積膜を生じさせることによりパ
ターン化されたマスクを形成させる工程と、該マスクを
そのまま用いて前記真空中でプロセスを施す工程とを備
えたことを特徴とするその場形成マスクを用いた加工法
である。
【０００５】
【作用】本発明においては、マスク材料となる炭素を含
む原料をガスとして被エッチング試料上に供給する。マ
スクの形成は、被エッチング試料表面に吸着したマスク
原料ガス分子に電子ビーム、イオンビーム、光ビームを
照射し、分解もしくは重合させることにより基板上にマ
スクが形成される。ガスの供給はビームの照射と同時に
行うことも、交互に繰り返すことも可能である。パター
ンの解像度は照射するビーム径の大きさで決まる。その
中でも特に細いビームを形成できる電子ビームでは、ビ
ーム径は数オングストロームとなり、大きさが数オング
ストロームのパターンを描くことも可能である。また電
子やイオン等の荷電ビームはビームの偏向が容易であ
り、計算機制御によるパターン形成も容易である。ビー
ム照射により形成されたマスクの厚みは一義的には原料
ガスの供給量とビームの照射量および基板温度で決ま
る。そのためマスクの厚みを制御することは容易であ
る。また、本発明のマスクは炭素が主成分でエッチング
耐性が高く、多くの材料のエッチングに応用することが
可能である。このように本発明のマスク形成プロセスは
一工程で終了する。その後、同じ真空中で次のプロセス
を行うことが可能で、汚染や酸化等の問題を回避でき
る。
む原料をガスとして被エッチング試料上に供給する。マ
スクの形成は、被エッチング試料表面に吸着したマスク
原料ガス分子に電子ビーム、イオンビーム、光ビームを
照射し、分解もしくは重合させることにより基板上にマ
スクが形成される。ガスの供給はビームの照射と同時に
行うことも、交互に繰り返すことも可能である。パター
ンの解像度は照射するビーム径の大きさで決まる。その
中でも特に細いビームを形成できる電子ビームでは、ビ
ーム径は数オングストロームとなり、大きさが数オング
ストロームのパターンを描くことも可能である。また電
子やイオン等の荷電ビームはビームの偏向が容易であ
り、計算機制御によるパターン形成も容易である。ビー
ム照射により形成されたマスクの厚みは一義的には原料
ガスの供給量とビームの照射量および基板温度で決ま
る。そのためマスクの厚みを制御することは容易であ
る。また、本発明のマスクは炭素が主成分でエッチング
耐性が高く、多くの材料のエッチングに応用することが
可能である。このように本発明のマスク形成プロセスは
一工程で終了する。その後、同じ真空中で次のプロセス
を行うことが可能で、汚染や酸化等の問題を回避でき
る。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は、本発明の方法に用いられる装置の１例を示す構成図
である。本例では照射ビームとして電子ビームを、マス
ク原料ガスとしてスチレン（Ｃ6Ｈ5ＣＨ＝ＣＨ2）を用
いた場合を示す。装置はビーム照射系、ビーム光学系、
ビームブランキング、ビーム偏向電極、ガス導入部、試
料、真空チャンバー、真空ポンプよりなる。図中、１は
電子銃、２はブランキング電極、３はレンズ、４は偏向
電極、５は電子ビーム、６はノズル、７はニードルバル
ブ、８はボンベ、９は試料、１０は駆動機構、１１は真
空ポンプ、１２は試料台である。電子ビーム源として熱
電界放射型電子銃を用いた場合は加速５０ｋＶにおいて
ビーム径５ｎｍが得られる。本実施例ではガスの導入に
ノズル６を用いている。ノズルの内径は一例として２０
０μｍである。ノズルから真空に引かれた試料チャンバ
ー内に放出されたガス分子は試料チャンバーの真空度の
上昇を最小限に抑え、効率よく基板上の所望のビーム照
射領域に供給される。他に基板全体をサブチャンバーに
格納し、ガスはサブチャンバー内に供給し、ビームは微
細な穴を通して照射する方法もある。
は、本発明の方法に用いられる装置の１例を示す構成図
である。本例では照射ビームとして電子ビームを、マス
ク原料ガスとしてスチレン（Ｃ6Ｈ5ＣＨ＝ＣＨ2）を用
いた場合を示す。装置はビーム照射系、ビーム光学系、
ビームブランキング、ビーム偏向電極、ガス導入部、試
料、真空チャンバー、真空ポンプよりなる。図中、１は
電子銃、２はブランキング電極、３はレンズ、４は偏向
電極、５は電子ビーム、６はノズル、７はニードルバル
ブ、８はボンベ、９は試料、１０は駆動機構、１１は真
空ポンプ、１２は試料台である。電子ビーム源として熱
電界放射型電子銃を用いた場合は加速５０ｋＶにおいて
ビーム径５ｎｍが得られる。本実施例ではガスの導入に
ノズル６を用いている。ノズルの内径は一例として２０
０μｍである。ノズルから真空に引かれた試料チャンバ
ー内に放出されたガス分子は試料チャンバーの真空度の
上昇を最小限に抑え、効率よく基板上の所望のビーム照
射領域に供給される。他に基板全体をサブチャンバーに
格納し、ガスはサブチャンバー内に供給し、ビームは微
細な穴を通して照射する方法もある。
【０００７】図２は、図１の装置を用いて作製した堆積
マスクの断面図である。電子ビームを矩形状に照射する
ことにより吸着スチレン分子が分解し、カーボンが堆積
している。ビームの照射面積を小さくすることにより堆
積膜の面積もそれに応じて小さくなる。図２では階段ピ
ラミッド状に堆積させている。電子ビームは加速電圧５
０ｋＶ，電流１００ｐＡ，ビーム径５ｎｍとし、試料チ
ャンバー内の真空度は５×１０-6Ｔｏｒｒとした。電子
ビーム照射量１Ｃ／ｃｍ2 に対してスチレンガスの分解
による炭素膜の厚みは０．１μｍであった。
マスクの断面図である。電子ビームを矩形状に照射する
ことにより吸着スチレン分子が分解し、カーボンが堆積
している。ビームの照射面積を小さくすることにより堆
積膜の面積もそれに応じて小さくなる。図２では階段ピ
ラミッド状に堆積させている。電子ビームは加速電圧５
０ｋＶ，電流１００ｐＡ，ビーム径５ｎｍとし、試料チ
ャンバー内の真空度は５×１０-6Ｔｏｒｒとした。電子
ビーム照射量１Ｃ／ｃｍ2 に対してスチレンガスの分解
による炭素膜の厚みは０．１μｍであった。
【０００８】図３は電子ビームの照射面積と形成された
堆積膜の大きさを示したものである。横軸はビームを照
射した矩形の一辺の大きさを示している。縦軸は堆積膜
が矩形の場合はその一辺の大きさを、円形になったとき
はその直径を示している。２次電子像の観察では堆積膜
の周囲が明るく中心部が暗く観察される。ここでは周辺
の明るい部分の外側で測定した大きさと内側の暗い部分
の大きさを測定した。照射面積を狭くするにつれて堆積
膜の大きさも小さくなる。電子ビームを一点に照射した
ときの堆積膜の大きさは１４ｎｍである。これはビーム
径の３倍弱の大きさのマスクが形成できたことになる。
本例は観測を容易にするためにビーム照射量が多いが、
照射条件を変えることによりさらに微細なマスクの形成
が可能である。
堆積膜の大きさを示したものである。横軸はビームを照
射した矩形の一辺の大きさを示している。縦軸は堆積膜
が矩形の場合はその一辺の大きさを、円形になったとき
はその直径を示している。２次電子像の観察では堆積膜
の周囲が明るく中心部が暗く観察される。ここでは周辺
の明るい部分の外側で測定した大きさと内側の暗い部分
の大きさを測定した。照射面積を狭くするにつれて堆積
膜の大きさも小さくなる。電子ビームを一点に照射した
ときの堆積膜の大きさは１４ｎｍである。これはビーム
径の３倍弱の大きさのマスクが形成できたことになる。
本例は観測を容易にするためにビーム照射量が多いが、
照射条件を変えることによりさらに微細なマスクの形成
が可能である。
【０００９】図４は電子ビーム励起反応により形成した
マスクを用いて下地の基板を微細加工する工程を示した
ものである。試料９を電子ビーム源１ならびにガス導入
系６，７，８のついた真空チャンバー内に入れる（図４
（ａ））。一例としてスチレンガスを導入し、所望の位
置、形状に電子ビームを照射する。これにより所望のパ
ターン形状をした炭素マスク１３が形成される（図４
（ｂ））。その後、形成したマスクを用いて下地の加工
を行う。加工としては、同じ真空装置内にドライエッチ
ング用のイオン照射装置１４もしくはプラズマ発生装置
を組み込んだ場合は（図４（ｃ））、真空を破らずにそ
の場で下地の加工ができる（図４（ｄ））。さらに選択
成長用にガス導入装置と基板加熱装置等を組み込んだ場
合は、その場でマスクの開口部の基板上に各種の物質を
成長させることができる。このように同一真空中で連続
して加工プロセスが行えるため、試料表面の汚染や酸化
等を防止することができ、高品質の加工ならびに選択成
長を実現することができる。このマスクは大気中に取り
出した場合もマスク耐性に問題はなく、他の真空装置に
入れて加工に用いたり、大気中でウェットエッチング等
のマスクとして用いることもできる。マスクの除去につ
いては、例えば炭素マスクを形成した場合は酸素プラズ
マにより簡単に除去することができる。
マスクを用いて下地の基板を微細加工する工程を示した
ものである。試料９を電子ビーム源１ならびにガス導入
系６，７，８のついた真空チャンバー内に入れる（図４
（ａ））。一例としてスチレンガスを導入し、所望の位
置、形状に電子ビームを照射する。これにより所望のパ
ターン形状をした炭素マスク１３が形成される（図４
（ｂ））。その後、形成したマスクを用いて下地の加工
を行う。加工としては、同じ真空装置内にドライエッチ
ング用のイオン照射装置１４もしくはプラズマ発生装置
を組み込んだ場合は（図４（ｃ））、真空を破らずにそ
の場で下地の加工ができる（図４（ｄ））。さらに選択
成長用にガス導入装置と基板加熱装置等を組み込んだ場
合は、その場でマスクの開口部の基板上に各種の物質を
成長させることができる。このように同一真空中で連続
して加工プロセスが行えるため、試料表面の汚染や酸化
等を防止することができ、高品質の加工ならびに選択成
長を実現することができる。このマスクは大気中に取り
出した場合もマスク耐性に問題はなく、他の真空装置に
入れて加工に用いたり、大気中でウェットエッチング等
のマスクとして用いることもできる。マスクの除去につ
いては、例えば炭素マスクを形成した場合は酸素プラズ
マにより簡単に除去することができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明と従来のマスク形成、加工工程を
比較すると、マスクの形成が大幅に簡略化されると同時
に、感光材の解像度ではなく照射するビーム径で決まる
微細なパターンを試料中に真空中で形成することができ
る。このようにして作製した試料を、外気にさらすこと
なく、エッチング、選択成長、選択ドーピング等を行え
るので、汚染や酸化が抑制される。
比較すると、マスクの形成が大幅に簡略化されると同時
に、感光材の解像度ではなく照射するビーム径で決まる
微細なパターンを試料中に真空中で形成することができ
る。このようにして作製した試料を、外気にさらすこと
なく、エッチング、選択成長、選択ドーピング等を行え
るので、汚染や酸化が抑制される。
【図１】本発明の方法に用いられる装置の一例の構成図
である。
である。
【図２】実施例においてスチレンガスを用いて形成した
マスクの断面図である。
マスクの断面図である。
【図３】本発明により形成したマスクの電子ビーム照射
領域の大きさと堆積したマスクの大きさとの関係の一例
を示す図である。
領域の大きさと堆積したマスクの大きさとの関係の一例
を示す図である。
【図４】本発明による加工法の一例を工程順に示す図で
ある。
ある。
１ 電子銃 ２ ブランキング電
極 ３ レンズ ４ 偏向電極 ５ 電子ビーム ６ ノズル ７ ニードルバルブ ８ ボンベ ９ 試料 １０ 駆動機構 １１ 真空ポンプ １２ 試料台 １３ その場形成マスク １４ イオン照射装
置
極 ３ レンズ ４ 偏向電極 ５ 電子ビーム ６ ノズル ７ ニードルバルブ ８ ボンベ ９ 試料 １０ 駆動機構 １１ 真空ポンプ １２ 試料台 １３ その場形成マスク １４ イオン照射装
置
Claims (1)
- 【請求項１】 真空中で基板表面に炭素を含むガスを吸
着させ、次いで所望の箇所にエネルギービームとして電
子ビームを照射して炭素を主成分とするビーム励起堆積
膜を生じさせることによりパターン化されたマスクを形
成させる工程と、該マスクをそのまま用いて前記真空中
でプロセスを施す工程とを備えたことを特徴とするその
場形成マスクを用いた加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35449191A JP2890946B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | その場形成マスクを用いた加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35449191A JP2890946B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | その場形成マスクを用いた加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05173316A JPH05173316A (ja) | 1993-07-13 |
| JP2890946B2 true JP2890946B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18437928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35449191A Expired - Lifetime JP2890946B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | その場形成マスクを用いた加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890946B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8168961B2 (en) * | 2008-11-26 | 2012-05-01 | Fei Company | Charged particle beam masking for laser ablation micromachining |
| JP2015115524A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 大日本印刷株式会社 | インプリントモールドの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0261066A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-01 | Fujitsu Ltd | パターン形成方法 |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP35449191A patent/JP2890946B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05173316A (ja) | 1993-07-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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