JP3078164B2 - 微細加工方法 - Google Patents
微細加工方法Info
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- JP3078164B2 JP3078164B2 JP05326938A JP32693893A JP3078164B2 JP 3078164 B2 JP3078164 B2 JP 3078164B2 JP 05326938 A JP05326938 A JP 05326938A JP 32693893 A JP32693893 A JP 32693893A JP 3078164 B2 JP3078164 B2 JP 3078164B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスを製造
するプロセスの微細加工に関する。
するプロセスの微細加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスを製造するプロセスにお
ける、集積回路を製造プロセスの際に必要な微細加工工
程は、従来 （１）フォトリソグラフィー法が最も一般的に用いられ
ている。
ける、集積回路を製造プロセスの際に必要な微細加工工
程は、従来 （１）フォトリソグラフィー法が最も一般的に用いられ
ている。
【０００３】このフォトリソグラフィー法によるエッチ
ングには写真原版とフォトレジストを使用して被加工材
の表面を選択的に被覆保護した後、被覆されなかった部
分をエッチングで除去するという写真製版技術をもとに
して発達してきたもので、数μｍから数十μｍの薄板
や、数μｍまたはサブミクロンの微細加工に適してお
り、精密電子部品、精密機械部品の製造に広く利用され
てきた。
ングには写真原版とフォトレジストを使用して被加工材
の表面を選択的に被覆保護した後、被覆されなかった部
分をエッチングで除去するという写真製版技術をもとに
して発達してきたもので、数μｍから数十μｍの薄板
や、数μｍまたはサブミクロンの微細加工に適してお
り、精密電子部品、精密機械部品の製造に広く利用され
てきた。
【０００４】このプロセスは、加工歪、加工硬化、ば
り、かえり、などを生じることなしに材料を加工でき
る。
り、かえり、などを生じることなしに材料を加工でき
る。
【０００５】（２）また、上記フォトリソグラフィープ
ロセス中のウエットプロセスをドライプロセスにする方
法として光エッチング技術がある。これは改質ガス中で
の選択光照射により、被処理表面パターン構造を有する
表面改質層を形成させ、表面改質層保護膜として表面被
改質層をドライエッチングする微細加工方法がある。こ
の方法によれば全工程をドライで行うことができる。
ロセス中のウエットプロセスをドライプロセスにする方
法として光エッチング技術がある。これは改質ガス中で
の選択光照射により、被処理表面パターン構造を有する
表面改質層を形成させ、表面改質層保護膜として表面被
改質層をドライエッチングする微細加工方法がある。こ
の方法によれば全工程をドライで行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来最
もよく用いられていた、（１）フォトリソグラフィープ
ロセスにおいてはプロセスが原図作図、写真工程、レジ
スト塗布、パターン露光、現像、エッチング、レジスト
剥離、など複雑でかつ、長い工程をふむため、歩留まり
が悪く、コストが上昇してしまうという問題があった。
また、ウエットプロセスをふむために材料汚染などの欠
点があった。一方、（２）改質ガス中での選択光照射に
より、被処理表面パターン構造を有する表面改質層を形
成させ、表面改質層層工程保護膜として表面被改質層を
ドライエッチングする光エッチング微細加工方法におい
ては、保護膜（エッチングの際のマスク）が残存しやす
いという問題があり、また保護膜と加工を施したい膜の
エッチング選択比が充分高くなく、完全なエッチングを
行うためには保護膜が消失してしまうという欠点もあっ
た。
もよく用いられていた、（１）フォトリソグラフィープ
ロセスにおいてはプロセスが原図作図、写真工程、レジ
スト塗布、パターン露光、現像、エッチング、レジスト
剥離、など複雑でかつ、長い工程をふむため、歩留まり
が悪く、コストが上昇してしまうという問題があった。
また、ウエットプロセスをふむために材料汚染などの欠
点があった。一方、（２）改質ガス中での選択光照射に
より、被処理表面パターン構造を有する表面改質層を形
成させ、表面改質層層工程保護膜として表面被改質層を
ドライエッチングする光エッチング微細加工方法におい
ては、保護膜（エッチングの際のマスク）が残存しやす
いという問題があり、また保護膜と加工を施したい膜の
エッチング選択比が充分高くなく、完全なエッチングを
行うためには保護膜が消失してしまうという欠点もあっ
た。
【０００７】本発明は、上述の従来法の問題点を改善さ
せるために提案されたもので、その目的は、ドライプロ
セスで、歩留まりよく、完全なエッチングを容易ならし
め、新規なサブミクロンオーダーの加工法を提供するこ
とにある。
せるために提案されたもので、その目的は、ドライプロ
セスで、歩留まりよく、完全なエッチングを容易ならし
め、新規なサブミクロンオーダーの加工法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明者は鋭意検討し本発明に到達し
た。すなわち本発明は、半導体デバイス等を製造するプ
ロセス中で、半導体基板等をドライエッチングにより微
細加工する工程において、ＰｔまたはＡｕ表面を持つ基
板表面に向けて、電子線を照射し、この表面一面に酸素イ
オンまたはアルゴンイオンを照射し、これによって該電
子線照射部をエッチングする工程を有することを特徴と
する微細加工法である。
達成するために、本発明者は鋭意検討し本発明に到達し
た。すなわち本発明は、半導体デバイス等を製造するプ
ロセス中で、半導体基板等をドライエッチングにより微
細加工する工程において、ＰｔまたはＡｕ表面を持つ基
板表面に向けて、電子線を照射し、この表面一面に酸素イ
オンまたはアルゴンイオンを照射し、これによって該電
子線照射部をエッチングする工程を有することを特徴と
する微細加工法である。
【０００９】本発明でいう微細加工部の変化とは電子線
照射によって引き起こされる全ての変性であり、特に制
限はないが例えば、帯電状態の変化による変性、還元等
の化学変化による変性、格子欠陥などによる変性などが
あげられる。これらの変性は電子線を照射する半導体等
の基板などの材料に依存しており、前記変性が複数、例
えば帯電状態の変化による変性と化学変化による変性が
同時に生じても良い。また該材料は、前記変性を引き起
こせるものであれば特に制限は無く、該材料としては半
導体、金属、絶縁物等を例示できる。
照射によって引き起こされる全ての変性であり、特に制
限はないが例えば、帯電状態の変化による変性、還元等
の化学変化による変性、格子欠陥などによる変性などが
あげられる。これらの変性は電子線を照射する半導体等
の基板などの材料に依存しており、前記変性が複数、例
えば帯電状態の変化による変性と化学変化による変性が
同時に生じても良い。また該材料は、前記変性を引き起
こせるものであれば特に制限は無く、該材料としては半
導体、金属、絶縁物等を例示できる。
【００１０】本発明の方法でいうドライエッチングと
は、光励起エッチング、プラズマエッチング、スパッタ
エッチング、コリメートエッチング等公知のドライエッ
チングを指し、エッチングの対象となる半導体等の基板
の材料に応じて適宜選択することができる。
は、光励起エッチング、プラズマエッチング、スパッタ
エッチング、コリメートエッチング等公知のドライエッ
チングを指し、エッチングの対象となる半導体等の基板
の材料に応じて適宜選択することができる。
【００１１】本発明の電子照射は、実験的に汎用ＳＥＭ
中で行えるが、集束電子線を照射できるものであれば装
置の形態は問わない。該電子線の加速電圧としては、５
ｋＶから１００ｋＶの間に設定することが好ましい。
中で行えるが、集束電子線を照射できるものであれば装
置の形態は問わない。該電子線の加速電圧としては、５
ｋＶから１００ｋＶの間に設定することが好ましい。
【００１２】
実施例１ 良く洗浄したガラス基板上に図１に示すように、約３０
０Ａの厚さのＰｔの膜を成膜する。このサンプルを汎用
ＳＥＭ中に導入し、この膜表面に対してエッチングで削
りたい部分（図２中１の部分）に電子線を走査照射した 電子線は加速電圧：２５ｋＶ、ｅｍｍｉｓｏｎ 電流：
７０μＡ、試料電流：３０ｎＡの条件で約５分程照射し
た。また、照射面積は０．１μｍ×０．１μｍとした。
次に、この膜表面の一面に酸素イオンをフラットミリン
グで照射した。ミリング条件は、放電電圧：５ｋＶ、放
電電流：１ｍＡ、イオン照射角度：６０°、ミリング時
間：１ｈ、偏心量：Ｘ−０ｍｍ、Ｙ−−３０ｍｍで、３
分間ミリング行った、この後、この試料表面を原子間力
顕微鏡（ＡＦＭ）で測定したところ、図３に示すように
約数１０ｎｍ電子線照射部分が薄くなっていた。なお、
このミリング条件によると約８ｍｍφの範囲でフラット
にミリングすることが可能であり、電子線照射部分と非
照射部分ではミリングレートが充分に異なるため、この
微細加工法は半導体デバイスを製造する実プロセスに十
分適用できる。
０Ａの厚さのＰｔの膜を成膜する。このサンプルを汎用
ＳＥＭ中に導入し、この膜表面に対してエッチングで削
りたい部分（図２中１の部分）に電子線を走査照射した 電子線は加速電圧：２５ｋＶ、ｅｍｍｉｓｏｎ 電流：
７０μＡ、試料電流：３０ｎＡの条件で約５分程照射し
た。また、照射面積は０．１μｍ×０．１μｍとした。
次に、この膜表面の一面に酸素イオンをフラットミリン
グで照射した。ミリング条件は、放電電圧：５ｋＶ、放
電電流：１ｍＡ、イオン照射角度：６０°、ミリング時
間：１ｈ、偏心量：Ｘ−０ｍｍ、Ｙ−−３０ｍｍで、３
分間ミリング行った、この後、この試料表面を原子間力
顕微鏡（ＡＦＭ）で測定したところ、図３に示すように
約数１０ｎｍ電子線照射部分が薄くなっていた。なお、
このミリング条件によると約８ｍｍφの範囲でフラット
にミリングすることが可能であり、電子線照射部分と非
照射部分ではミリングレートが充分に異なるため、この
微細加工法は半導体デバイスを製造する実プロセスに十
分適用できる。
【００１３】実施例２ 図４に示すような、Ａｕのバルクの表面に汎用ＳＥＭで
図５に示すようにエッチングをで削りたい部分に電子線
を走査照射した。なお、電子線は加速電圧：１５ｋＶ、
ｅｍｍｉｓｏｎ電流：１００μＡ、試料電流：３０ｎＡ
の条件で約３０分程照射した。また、照射面積は１００
ｎｍ×１００ｎｍの大きさとした。次に、この膜表面の
一面にアルゴンイオンをフラットミリングで照射した。
ミリング条件は、放電電圧：５ｋＶ、放電電流：１ｍ
Ａ、イオン照射角度：６０°、ミリング時間：１ｈ、偏
心量：Ｘ−０ｍｍ、Ｙ−−３０ｍｍで、５分間ミリング
行った。この後、この試料表面を原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）で測定したところ、図６に示すように約数３０ｎｍ
程電子照射部分が薄くなっていた。
図５に示すようにエッチングをで削りたい部分に電子線
を走査照射した。なお、電子線は加速電圧：１５ｋＶ、
ｅｍｍｉｓｏｎ電流：１００μＡ、試料電流：３０ｎＡ
の条件で約３０分程照射した。また、照射面積は１００
ｎｍ×１００ｎｍの大きさとした。次に、この膜表面の
一面にアルゴンイオンをフラットミリングで照射した。
ミリング条件は、放電電圧：５ｋＶ、放電電流：１ｍ
Ａ、イオン照射角度：６０°、ミリング時間：１ｈ、偏
心量：Ｘ−０ｍｍ、Ｙ−−３０ｍｍで、５分間ミリング
行った。この後、この試料表面を原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）で測定したところ、図６に示すように約数３０ｎｍ
程電子照射部分が薄くなっていた。
【００１４】なお、このミリング条件によると約８ｍｍ
φの範囲でフラットにミリングすることが可能であり、
電子線照射部分と非電子線照射部分ではミリングレート
が充分に異なるため、この微細加工法は半導体デバイス
を製造する実プロセスに十分適用できる。
φの範囲でフラットにミリングすることが可能であり、
電子線照射部分と非電子線照射部分ではミリングレート
が充分に異なるため、この微細加工法は半導体デバイス
を製造する実プロセスに十分適用できる。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【発明の効果】以上、説明したような本発明による微細
加工は最も簡易で短い工程であるため、歩留まりもよ
く、全工程をドライプロセスで行えるため試料汚染など
の心配もない。、また、充分な局所的変性により完全な
エッチングを容易に行うことができ、サブミクロンオー
ダーの加工を行うことが可能となる。
加工は最も簡易で短い工程であるため、歩留まりもよ
く、全工程をドライプロセスで行えるため試料汚染など
の心配もない。、また、充分な局所的変性により完全な
エッチングを容易に行うことができ、サブミクロンオー
ダーの加工を行うことが可能となる。
【図１】実施例１で用いたサンプルの断面図
【図２】実施例１において電子線照射により変性を形成
する模式図
する模式図
【図３】実施例１において変性された部分がフラットミ
リングでエッチングされた模式図
リングでエッチングされた模式図
【図４】実施例２で用いたサンプルの模式図
【図５】実施例２において電子線照射により変性を形成
する模式図
する模式図
【図６】実施例２において変性された部分がフフラット
ミリングでエッチングされた模式図
ミリングでエッチングされた模式図
１ 電子線 ２ 電子線照射された部分 ３ エッチング加工された部分
Claims (1)
- 【請求項１】 ＰｔまたはＡｕ表面を持つ基板表面に向
けて、電子線を照射し、この表面一面に酸素イオンまたは
アルゴンイオンを照射し、これによって該電子線照射部
をエッチングする工程を有することを特徴とする微細加
工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05326938A JP3078164B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05326938A JP3078164B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 微細加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183272A JPH07183272A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3078164B2 true JP3078164B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=18193455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05326938A Expired - Fee Related JP3078164B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 微細加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3078164B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113146360B (zh) * | 2021-04-08 | 2022-04-08 | 天津大学 | Sem在线纳米切削装置的切削力及切削应力测量方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP05326938A patent/JP3078164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07183272A (ja) | 1995-07-21 |
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