JP2920922B2 - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JP2920922B2 JP2920922B2 JP63265622A JP26562288A JP2920922B2 JP 2920922 B2 JP2920922 B2 JP 2920922B2 JP 63265622 A JP63265622 A JP 63265622A JP 26562288 A JP26562288 A JP 26562288A JP 2920922 B2 JP2920922 B2 JP 2920922B2
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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、パターン形成方法に関し、特に、極微細幅
のレジストパターンを形成するのに用いて好適なもので
ある。
のレジストパターンを形成するのに用いて好適なもので
ある。
本発明によるパターン形成方法は、原料ガスを含む雰
囲気中で基体上に荷電粒子ビームを選択的に照射するこ
とにより上記原料ガスから上記基体上に生成される物質
から成るレジストパターンを形成するに際し、上記荷電
粒子ビームによる直接描画装置にこの直接描画装置内を
真空排気するためのドライポンプが配管を介して連結さ
れたパターン形成装置であって、上記配管のばね定数ｋ
がｋdmω2/A（ただし、ｄは上記荷電粒子ビームのビ
ーム径、ｍは上記直接描画装置の質量、ωは上記直接描
画装置の振動の角振動数、Ａは上記ドライポンプの振動
の振幅）であるものを用いて上記荷電粒子ビームの照射
を行い、かつ、上記原料ガスの圧力を10-7〜10-5Torr、
上記荷電粒子ビームの加速電圧を0.5〜6kV、上記荷電粒
子ビームのビーム電流密度を0.13×1.3×105A/cm2とす
ることによって、極微細幅のレジストパターンを高精度
にしかも比較的短時間で安定して形成することができる
ようにしたものである。
囲気中で基体上に荷電粒子ビームを選択的に照射するこ
とにより上記原料ガスから上記基体上に生成される物質
から成るレジストパターンを形成するに際し、上記荷電
粒子ビームによる直接描画装置にこの直接描画装置内を
真空排気するためのドライポンプが配管を介して連結さ
れたパターン形成装置であって、上記配管のばね定数ｋ
がｋdmω2/A（ただし、ｄは上記荷電粒子ビームのビ
ーム径、ｍは上記直接描画装置の質量、ωは上記直接描
画装置の振動の角振動数、Ａは上記ドライポンプの振動
の振幅）であるものを用いて上記荷電粒子ビームの照射
を行い、かつ、上記原料ガスの圧力を10-7〜10-5Torr、
上記荷電粒子ビームの加速電圧を0.5〜6kV、上記荷電粒
子ビームのビーム電流密度を0.13×1.3×105A/cm2とす
ることによって、極微細幅のレジストパターンを高精度
にしかも比較的短時間で安定して形成することができる
ようにしたものである。
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。
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。
なお、パターン形成方法として、炭素系ガス雰囲気中
で被エッチング膜上に電子ビームを照射することにより
炭素系マスク被膜をこの被エッチング膜上に形成する方
法（特開昭61−10241号公報）、及び、堆積材料を構成
元素として含んだガスを10℃以下に冷却された基板上に
供給し、その表面の所望の部分に電子ビームを照射して
前記材料を基板上に堆積させる方法（特開昭62−42417
号公報）が知られている。
で被エッチング膜上に電子ビームを照射することにより
炭素系マスク被膜をこの被エッチング膜上に形成する方
法（特開昭61−10241号公報）、及び、堆積材料を構成
元素として含んだガスを10℃以下に冷却された基板上に
供給し、その表面の所望の部分に電子ビームを照射して
前記材料を基板上に堆積させる方法（特開昭62−42417
号公報）が知られている。
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程度と短い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
が一般的に難しいという問題がある。
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程度と短い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
が一般的に難しいという問題がある。
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。
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。
本発明の目的は、ドライプロセスに立脚し、極微細幅
のレジストパターンを高精度に形成することができるパ
ターン形成方法を提供することにある。
のレジストパターンを高精度に形成することができるパ
ターン形成方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、極微細幅のレジストパターンを
比較的短時間で形成することができるパターン形成方法
を提供することにある。
比較的短時間で形成することができるパターン形成方法
を提供することにある。
本発明の他の目的は、極微細幅のレジストパターンを
安定して形成することができるパターン形成方法を提供
することにある。
安定して形成することができるパターン形成方法を提供
することにある。
上記課題を解決するため、本発明によるパターン形成
方法は、原料ガスを含む雰囲気中で基体（９、23）上に
荷電粒子ビーム（11）を選択的に照射することにより原
料ガスから基体（９、23）上に生成される物質から成る
レジストパターン（24）を形成するに際し、荷電粒子ビ
ーム（11）による直接描画装置にこの直接描画装置内を
真空排気するためのドライポンプ（16）が配管（15）を
介して連結されたパターン形成装置であって、配管（1
5）のばね定数ｋがｋdmω2/A（ただし、ｄは荷電粒子
ビーム（11）のビーム径、ｍは直接描画装置の質量、ω
は直接描画装置の振動の角振動数、Ａはドライポンプ
（16）の振動の振幅）であるものを用いて荷電粒子ビー
ム（11）の照射を行い、かつ、原料ガスの圧力を10-7〜
10-5Torr、荷電粒子ビーム（11）の加速電圧を0.5〜6k
V、荷電粒子ビーム（11）のビーム電流を10-13〜10-7A
としている。
方法は、原料ガスを含む雰囲気中で基体（９、23）上に
荷電粒子ビーム（11）を選択的に照射することにより原
料ガスから基体（９、23）上に生成される物質から成る
レジストパターン（24）を形成するに際し、荷電粒子ビ
ーム（11）による直接描画装置にこの直接描画装置内を
真空排気するためのドライポンプ（16）が配管（15）を
介して連結されたパターン形成装置であって、配管（1
5）のばね定数ｋがｋdmω2/A（ただし、ｄは荷電粒子
ビーム（11）のビーム径、ｍは直接描画装置の質量、ω
は直接描画装置の振動の角振動数、Ａはドライポンプ
（16）の振動の振幅）であるものを用いて荷電粒子ビー
ム（11）の照射を行い、かつ、原料ガスの圧力を10-7〜
10-5Torr、荷電粒子ビーム（11）の加速電圧を0.5〜6k
V、荷電粒子ビーム（11）のビーム電流を10-13〜10-7A
としている。
ここで、原料ガスの圧力の上限は、原料ガスの圧力が
あまり高くなりすぎると荷電粒子ビーム（11）の発生源
側にこの原料ガスが流入してこの荷電粒子ビーム（11）
の発生源の付近の圧力が高くなり、その結果、この荷電
粒子ビーム（11）の発生源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、この原料ガスの圧力の
下限は、一定値以上のレジスト成長速度を確保するこ
と、原料ガスが導入される前の試料室（３）内の到達圧
力との兼ね合いであまり圧力を低くしても意味がないこ
と等からくるものである。一方、荷電粒子ビーム（11）
の加速電圧の上限は、加速電圧が6kV以上であると荷電
粒子ビーム（11）を照射したときの荷電粒子の多重散乱
及び後方散乱が著しくなることからくるものであり、下
限は、加速電圧が0.5kV以下であると荷電粒子ビーム（1
1）の制御が困難になることからくるものである。ま
た、荷電粒子ビーム（11）のビーム電流の上限は、荷電
粒子ビーム（11）の発生源（４）の性能からくるもので
あり、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る。
あまり高くなりすぎると荷電粒子ビーム（11）の発生源
側にこの原料ガスが流入してこの荷電粒子ビーム（11）
の発生源の付近の圧力が高くなり、その結果、この荷電
粒子ビーム（11）の発生源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、この原料ガスの圧力の
下限は、一定値以上のレジスト成長速度を確保するこ
と、原料ガスが導入される前の試料室（３）内の到達圧
力との兼ね合いであまり圧力を低くしても意味がないこ
と等からくるものである。一方、荷電粒子ビーム（11）
の加速電圧の上限は、加速電圧が6kV以上であると荷電
粒子ビーム（11）を照射したときの荷電粒子の多重散乱
及び後方散乱が著しくなることからくるものであり、下
限は、加速電圧が0.5kV以下であると荷電粒子ビーム（1
1）の制御が困難になることからくるものである。ま
た、荷電粒子ビーム（11）のビーム電流の上限は、荷電
粒子ビーム（11）の発生源（４）の性能からくるもので
あり、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る。
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。
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。
荷電粒子ビーム（11）のビーム径は極めて小さくする
ことができることから、極微細幅のパターン（24）を形
成することができる。また、配管（15）のばね定数ｋを
上記のように設定していることにより、ドライポンプ
（16）の運転に伴う振動に起因する直接描画装置の振動
が極めて小さいため、荷電粒子ビーム（11）のぶれが極
めて小さくなり、従ってこの荷電粒子ビーム（11）の照
射を高精度に行うことができる。また、この場合、原料
ガスの圧力は10-7Torr以上、荷電粒子ビーム（11）のビ
ーム電流密度は0.13A/cm2以上であるので、一定値以上
のレジスト成長速度を得ることができる。従って、レジ
ストパターン（24）の形成を比較的短時間で行うことが
できる。また、原料ガスの圧力は10-5Torr以下、荷電粒
子ビーム（11）の加速電圧は0.5kV以上であるので、荷
電粒子ビーム（11）の発生源（４）の付近の圧力が高く
なることによる荷電粒子ビーム（11）の不安定性やこの
発生源（４）の損傷の発生がなく、また荷電粒子ビーム
（11）の制御性も良好である。従って、荷電粒子ビーム
（11）の照射を安定して行うことができるので、レジス
トパターン（24）を安定して形成することができる。
ことができることから、極微細幅のパターン（24）を形
成することができる。また、配管（15）のばね定数ｋを
上記のように設定していることにより、ドライポンプ
（16）の運転に伴う振動に起因する直接描画装置の振動
が極めて小さいため、荷電粒子ビーム（11）のぶれが極
めて小さくなり、従ってこの荷電粒子ビーム（11）の照
射を高精度に行うことができる。また、この場合、原料
ガスの圧力は10-7Torr以上、荷電粒子ビーム（11）のビ
ーム電流密度は0.13A/cm2以上であるので、一定値以上
のレジスト成長速度を得ることができる。従って、レジ
ストパターン（24）の形成を比較的短時間で行うことが
できる。また、原料ガスの圧力は10-5Torr以下、荷電粒
子ビーム（11）の加速電圧は0.5kV以上であるので、荷
電粒子ビーム（11）の発生源（４）の付近の圧力が高く
なることによる荷電粒子ビーム（11）の不安定性やこの
発生源（４）の損傷の発生がなく、また荷電粒子ビーム
（11）の制御性も良好である。従って、荷電粒子ビーム
（11）の照射を安定して行うことができるので、レジス
トパターン（24）を安定して形成することができる。
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方法に本発明を適用した実施例を
示す。
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方法に本発明を適用した実施例を
示す。
第１図は本発明の一実施例で用いられるパターン形成
装置を示す。
装置を示す。
第１図に示すように、この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。
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。
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の上に配置された
基板９上を走査するようになっている。
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の上に配置された
基板９上を走査するようになっている。
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
じて上記試料室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。
す。そして、この容器12内のレジスト原料を導管13を通
じて上記試料室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。
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。
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。
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
防止するため上記フレキシブルチューブ15のばね定数ｋ
は次式を満足するように選ばれている。
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
防止するため上記フレキシブルチューブ15のばね定数ｋ
は次式を満足するように選ばれている。
ここで、ｄは電子ビーム11のビーム径、ｍは直接描画
装置１の質量、ωは直接描画装置１の振動の角振動数、
Ａはターボ分子ポンプ16の振動の振幅である。フレキシ
ブルチューブ15のばね定数ｋを（１）式を満たすように
選ぶことにより、ターボ分子ポンプ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。
装置１の質量、ωは直接描画装置１の振動の角振動数、
Ａはターボ分子ポンプ16の振動の振幅である。フレキシ
ブルチューブ15のばね定数ｋを（１）式を満たすように
選ぶことにより、ターボ分子ポンプ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。
ターボ分子ポンプ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 mBω２−kB＝−kA ……（４） となる。これより である。電子ビーム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）ω２＞＞１と考え、（m/k）ω
２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。
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 mBω２−kB＝−kA ……（４） となる。これより である。電子ビーム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）ω２＞＞１と考え、（m/k）ω
２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。
このばね定数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40
000rpmとすると、ω＝２π×（40000/60）〜４×103rad
/sである。直接描画装置１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。
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40
000rpmとすると、ω＝２π×（40000/60）〜４×103rad
/sである。直接描画装置１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。
次に、本実施例によるレジストパターンの形成方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
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。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10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。
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。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10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。
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11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。ま
た、ビーム電流密度は0.13〜1.3×105A/cm2の範囲内の
値とする。さらに、電子ビーム11のビーム径は例えば10
0Å程度とする。
たら電界放射電子銃４により電子ビーム11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。ま
た、ビーム電流密度は0.13〜1.3×105A/cm2の範囲内の
値とする。さらに、電子ビーム11のビーム径は例えば10
0Å程度とする。
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を繰り返し、
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
れない場合の金属膜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料分子の吸着
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。
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を繰り返し、
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
れない場合の金属膜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料分子の吸着
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。
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
F）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程度の金
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。
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
F）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程度の金
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。
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。
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。
以上のように、この実施例によれば、レジスト原料ガ
スの圧力が10-7〜10-5Torr、電子ビーム11の加速電圧が
0.5〜6kV、ビーム電流密度が0.13〜1.3×105A/cm2の条
件でこの電子ビーム11による描画を行っているので、電
界放射電子銃４の損傷の発明も電子ビーム11の不安定性
もなく、しかもレジストの成長速度も比較的速い。この
ため、極微細幅のレジストパターン24を比較的短時間で
安定して形成することができる。
スの圧力が10-7〜10-5Torr、電子ビーム11の加速電圧が
0.5〜6kV、ビーム電流密度が0.13〜1.3×105A/cm2の条
件でこの電子ビーム11による描画を行っているので、電
界放射電子銃４の損傷の発明も電子ビーム11の不安定性
もなく、しかもレジストの成長速度も比較的速い。この
ため、極微細幅のレジストパターン24を比較的短時間で
安定して形成することができる。
また、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に比べて大幅に削減することがで
きる。
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に比べて大幅に削減することがで
きる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以上述べたように、本発明によれば、極微細幅のレジ
ストパターンを高精度にしかも比較的短時間に安定して
形成することができる。
ストパターンを高精度にしかも比較的短時間に安定して
形成することができる。
第１図は本発明の一実施例で用いられるパターン形成装
置を示す断面図、第２図Ａ〜第２図Ｄは本発明の一実施
例によるレジストパターンの形成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。
置を示す断面図、第２図Ａ〜第２図Ｄは本発明の一実施
例によるレジストパターンの形成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。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−140729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−180437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−154031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−18674（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−135336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41762（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−10241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−73122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−81079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−234035（ＪＰ，Ａ) 特許2785190（ＪＰ，Ｂ２) 特許2869979（ＪＰ，Ｂ２) ＩＢＭ．ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＤＩＳ ＣＬＯＳＵＲＥ Ｖｏｌ．20，Ｎｏ. ６，（1977−11），ｐ．2212 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．29，Ｎｏ．９, （1976−11），ｐ．596−598 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (3)
- 【請求項１】原料ガスを含む雰囲気中で基体上に荷電粒
子ビームを選択的に照射することにより上記原料ガスか
ら上記基体上に生成される物質から成るレジストパター
ンを形成するに際し、 上記荷電粒子ビームによる直接描画装置にこの直接描画
装置内を真空排気するためのドライポンプが配管を介し
て連結されたパターン形成装置であって、上記配管のば
ね定数ｋがｋdmω2/A（ただし、ｄは上記荷電粒子ビ
ームのビーム径、ｍは上記直接描画装置の質量、ωは上
記直接描画装置の振動の角振動数、Ａは上記ドライポン
プの振動の振幅）であるものを用いて上記荷電粒子ビー
ムの照射を行い、かつ、上記原料ガスの圧力を10-7〜10
-5Torr、上記荷電粒子ビームの加速電圧を0.56kV、上記
荷電粒子ビームのビーム電流密度を0.13〜1.3×105A/cm
2とすることを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項２】上記荷電粒子ビームによる描画を繰り返し
行うことにより上記レジストパターンを形成することを
特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。 - 【請求項３】上記原料ガスとしてアルキルナフタレンを
用いることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63265622A JP2920922B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | パターン形成方法 |
| EP89117905A EP0361460A3 (en) | 1988-09-29 | 1989-09-27 | A method for forming a pattern |
| US07/707,236 US5147823A (en) | 1988-09-20 | 1991-05-22 | Method for forming an ultrafine metal pattern using an electron beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63265622A JP2920922B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112226A JPH02112226A (ja) | 1990-04-24 |
| JP2920922B2 true JP2920922B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=17419688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63265622A Expired - Fee Related JP2920922B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-10-21 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920922B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004063818A (ja) | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | フレキシブルチューブを利用した半導体装置の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2785190B2 (ja) | 1988-10-21 | 1998-08-13 | ソニー株式会社 | パターン形成装置 |
| JP2869979B2 (ja) | 1988-09-29 | 1999-03-10 | ソニー株式会社 | パターン形成方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4566937A (en) * | 1984-10-10 | 1986-01-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electron beam enhanced surface modification for making highly resolved structures |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP63265622A patent/JP2920922B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2869979B2 (ja) | 1988-09-29 | 1999-03-10 | ソニー株式会社 | パターン形成方法 |
| JP2785190B2 (ja) | 1988-10-21 | 1998-08-13 | ソニー株式会社 | パターン形成装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．９，（１９７６−１１），ｐ．５９６−５９８ |
| ＩＢＭ．ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＤＩＳＣＬＯＳＵＲＥ Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．６，（１９７７−１１），ｐ．２２１２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02112226A (ja) | 1990-04-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |