JPH02112226A - Pattern formation - Google Patents
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Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a pattern forming method, and is particularly suitable for use in forming a resist pattern with an extremely fine width.
（発明の概要〕
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、上記原料ガ
スの圧力を１０−〜１０−’Ｔｏｒｒ、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
のビーム電流を１０−１３〜１０−’Ａとすることによ
って、極微細幅のレジストパターンを比較的短時間でし
かも安定して形成することができるようにしたものであ
る。(Summary of the Invention) The pattern forming method according to the present invention includes a resist pattern formed of a substance generated on the substrate from the source gas by selectively irradiating the substrate with a charged particle beam in an atmosphere containing the source gas. When forming, the pressure of the source gas is 10-10-'Torr, the acceleration voltage of the charged particle beam is 0°5-6 kV, and the beam current of the charged particle beam is 10-13-10'A. By doing so, a resist pattern with an extremely fine width can be stably formed in a relatively short period of time.
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、ベータ、露光、現像及びポス
トヘークの五つの工程が必要であり、またウェットプロ
セスを用いたものである。Conventionally, photolithography using light and electron beam lithography using electron beams have been used as techniques for forming resist patterns. These photolithography and electron beam lithography require five steps: resist coating, beta exposure, development, and posthake, and use a wet process.
なお、パターン形成方法として、炭素系ガス雰囲気中で
被エツ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ツ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°Ｃ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６
２４２４１７号公報）が知られている。Note that the pattern forming method includes a method in which a carbon-based mask film is formed on the film to be etched by irradiating the film with an electron beam in a carbon-based gas atmosphere (Japanese Patent Laid-Open No. 10241/1982); and a method of depositing the material on the substrate by supplying a gas containing the deposition material as a constituent element onto a substrate cooled to 10° C. or less and irradiating a desired portion of the surface with an electron beam (particularly Kaisho 6
242417) is known.
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人程度と短い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。In the above-mentioned photolithography, since it is not possible to obtain a resolution lower than the wavelength of the light used for exposure, the minimum pattern width that can be formed is approximately 0. The limit is 25 μm. X-ray lithography is also known that uses X-rays with wavelengths as short as a few wavelengths instead of light, but in this case, large-scale equipment such as a synchrotron orbital radiation (SOR) device is required as a light source. There is also the problem that the configuration of optical systems such as lenses and masks is generally difficult.
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。On the other hand, in electron beam lithography, although the original resolution of the electron beam is high, when the resist is irradiated with the electron beam, multiple scattering of electrons occurs in the resist, which reduces the resolution, making it difficult to actually form The minimum pattern width is approximately 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
レジストパターンを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。An object of the present invention is to provide a pattern forming method based on a dry process and capable of forming a resist pattern with an extremely fine width.
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。Another object of the present invention is to provide a pattern forming method that can form a resist pattern with a very fine width in a relatively short time.
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。Another object of the present invention is to provide a pattern forming method that can stably form a resist pattern with a very fine width.
［課題を解決するための手段〕
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、原料
ガスの圧力を１０ ”’〜１０−５Ｔｏｒｒ、荷電粒子
ビーム（１１）の加速電圧を０．５〜６ｋＶ、荷電粒子
ビーム（１１）のビーム電流を１ｏ−１３〜１０−’Ａ
としている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the pattern forming method according to the present invention selectively irradiates the substrate (9, 23) with a charged particle beam (11) in an atmosphere containing source gas. When forming a resist pattern (24) consisting of a substance generated on the substrate (9, 23) from the source gas by controlling the pressure of the source gas to 10'' to 10-5 Torr, the charged particle beam (11) The accelerating voltage was 0.5 to 6 kV, and the beam current of the charged particle beam (11) was 1o-13 to 10-'A.
It is said that
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高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（１
１）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（
１１）の制御が困難になることからくるものである。Here, the upper limit of the pressure of the raw material gas is that if the pressure of the raw material gas becomes too high, this raw material gas will flow into the source side of the charged particle beam (11).
This is due to the fact that the pressure in the vicinity of the source of the charged particle beam (11) increases, which may result in damage to the source of this charged particle beam (11). In addition, the lower limit of the pressure of this raw material gas is to ensure a resist growth rate above a certain value, and to avoid making the pressure too high, in consideration of the ultimate pressure in the sample chamber (3) before the raw material gas is introduced. This comes from the fact that it also has no meaning. On the other hand, charged particle beam (1
The upper limit of the accelerating voltage in 1) comes from the fact that when the accelerating voltage is 6 kV or more, multiple scattering of charged particles becomes significant when irradiated with the charged particle beam (11), and the lower limit is when the accelerating voltage is 0. If the voltage is below .5kV, the charged particle beam (
11) is difficult to control.
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
確保することがらくるものである。Moreover, the upper limit of the beam current of the charged particle beam (11) is
This depends on the performance of the source (4) of the charged particle beam (11), and the lower limit is one that ensures a resist growth rate above a certain value.
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（
ｆｆｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｇｕｎ）を用いるのが
好ましい。As the charged particle beam (11), in addition to an electron beam, a positron beam, a muon beam, etc. can be used. When using an electron beam, a field emission electron gun (which can generate an electron beam with good coherence) is used.
It is preferable to use a field emission gun.
荷電粒子ビーム（１１）のビーム径は極めて小さくする
ことができることがら、極微細幅のパタ−ン（２４）を
形成することができる。この場合、原料ガスの圧力は１
０−７Ｔｏｒｒ以上、荷電粒子ビム（１１）のビーム電
流は１０−Ｉ３Ａ３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。Since the beam diameter of the charged particle beam (11) can be made extremely small, a pattern (24) with an extremely fine width can be formed. In this case, the pressure of the raw material gas is 1
Since the beam current of the charged particle beam (11) is 0-7 Torr or more and 10-I3A3 or more, it is possible to obtain a resist growth rate of more than a certain value. Therefore, the resist pattern (24) can be formed in a relatively short time. In addition, since the pressure of the raw material gas is 10-5 Torr or less and the acceleration voltage of the charged particle beam (11) is 0.5 kV or more, the pressure near the source (4) of the charged particle beam (11) becomes high. There is no instability of the charged particle beam (11) or damage to the source (4) caused by this, and the controllability of the charged particle beam (11) is also good. Therefore,
Since the charged particle beam (11) can be irradiated stably, the resist pattern (24) can be stably formed.
〔実施例］
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。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. This example shows an example in which the present invention is applied to a pattern forming method using direct writing with an electron beam.
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。FIG. 1 shows a pattern forming apparatus used in one embodiment of the present invention.
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。ごの偏向レンズ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, this pattern forming apparatus has a direct writing device 1 using an electron beam having a configuration similar to that of a scanning electron microscope (SEM). This direct writing apparatus 1 has a lens barrel 2 and a sample chamber 3. Inside the lens barrel 2, a field emission electron gun 4 capable of generating an electron beam with good coherence, a focusing lens 5, and a deflection lens 6 are provided. Each 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１
１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。On the other hand, a sample stage 8 is provided in the sample chamber 3, and a substrate 9 is placed on this sample stage 8. This sample stage 8 is configured to be able to be heated or cooled by a temperature controller 10 consisting of, for example, a resistance heater and a Peltier cooler (cooler that utilizes the Peltier effect), and thereby sets the substrate 9 to a predetermined temperature. is now possible. Then, the electron beam 1 generated by the field emission electron gun 4
1 is focused by a focusing lens 5, this focused electron beam 11 is deflected by a deflection lens 6 controlled by an electron beam controller 7, and is scanned over a substrate 9 placed on a 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。Further, reference numeral 12 indicates a container containing resist raw materials. The resist raw material in this container 12 can be introduced into the sample chamber 3 through a conduit 13. As this resist raw material, for example, alkylnaphthalene can be used. Reference numeral 14 indicates a mass flow controller for adjusting the flow rate of the resist raw material.
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
。Although the above-mentioned alkylnaphthalene is liquid at room temperature, it easily gasifies in the sample chamber 3 kept in vacuum.
この実施例においては、試料室３の真空排気は、径が太
き（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。In this embodiment, the sample chamber 3 is evacuated by a turbo molecular pump 16 connected to the sample chamber 3 via a flexible tube 15 having a large diameter (sufficiently high conductance).
二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、このタボ分子ポンプ１
６は、このターボ分子ポンプ１６を駆動するためのモー
ターから発生ずる磁場を遮蔽するだめのシールド１８に
より覆われている。A rotary pump 17 is connected to the exhaust side of the second turbomolecular pump 16. In addition, this Tabo molecular pump 1
6 is covered with a shield 18 for shielding the magnetic field generated from the motor for driving this turbomolecular pump 16.
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１
８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。As the material of this shield 18, a magnetic material such as permalloy is used, for example. Similarly, the inside of the lens barrel 2 is evacuated via the flexible tube 19.
This is carried out by a turbomolecular pump 20 connected to the upper part of the . Reference numeral 21 indicates a rotary pump connected to the exhaust side of this turbo-molecular pump 15, and reference numeral 22 indicates a shield for shielding the magnetic field generated from the motor for driving this turbo-molecular pump 20.
Similarly to 8, it 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フレキシブルチューブ１５のばね定
数には次式を満足するように選ばれている。In this embodiment, the vibration of the direct writing device 1 using the turbo molecular pump 16 as a vibration source is the biggest cause of deterioration in the accuracy of writing by the electron beam 11. In order to prevent this, the flexible tube 15 is The spring constant is selected to satisfy the following equation.
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ｌ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。Here, d is the beam diameter of the electron beam 11, m is the mass of the direct writing device 1, ω is the angular frequency of vibration of the direct writing device l,
A is the vibration amplitude of the turbomolecular pump 16. By selecting the spring constant k of the flexible tube 15 so as to satisfy equation (1), vibrations of the direct writing apparatus 1 caused by vibrations of the turbo-molecular pump 16 can be significantly reduced. The reason for this will be explained below.
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ｍｘ＝−ｋ （ｘ−
ＡｅＩｗＬ ） −−−−−（２）である。ここ
で、Ｌは時間を示す。 （２）式でＸ＝Ｂｅ″″ｔ （
Ｂは直接描画装置１の振動の振幅）とおくと
ｍＢω２ｅ”” −−ｋ （Ｂｅ’−ｔ−Ａｅ”” ）
となる。（３）式を整理すると
ｍＢω２−ｋＢ＝−ｋＡ
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Ｂ≦ｄ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）ω２に対して１を無視
すると、（６）式の条件は
ｋ ｄ
≦−−−−（７）
ｍω２ Ａ
となる。 （７）式を変形することにより （１）弐が
導かれる。The equation for forced vibration of the direct writing device 1 using the turbo molecular pump 16 as a vibration source is mx = -k (x-
AeIwL ) -----(2). Here, L indicates time. In formula (2), X=Be″″t (
B is the amplitude of the vibration of the direct writing device 1), then mBω2e"" −-k (Be'-t-Ae"")
becomes. When formula (3) is rearranged, it becomes mBω2-kB=-kA. From this. The condition for performing drawing with the electron beam 11 with a dimensional accuracy of the same order or less as the beam diameter d is B≦d. In this case, it follows from equation (5). Here, (m/k
)ω2>>1 and ignoring 1 for (m/k)ω2, the condition of equation (6) becomes k d ≦−−−−(7) mω2 A . By transforming equation (7), (1) 2 is derived.
このばね定数にの具体的な計算例を以下に示す。A specific calculation example for this spring constant is shown below.
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４０００Ｏｒｐｍとすると、ω−２πＸ （
４００００／６０）〜４×１０’ｒａｄ／ｓである。直
接描画袋Ｎ１の質量ｍは例えば１００ｋｇ程度とする。The amplitude of vibration during operation of the turbo-molecular pump 16, that is, A in equation (1) can be considered to be 1 μm=10 −6 m or less. Further, if the rotational speed of this turbo molecular pump 16 is, for example, 4000 Orpm, ω-2πX (
40000/60) to 4×10'rad/s. The mass m of the direct drawing bag N1 is, for example, about 100 kg.
また、電子ビーム１１を最も細く絞った場合を考え、ｄ
−１０人−１０”’ｍとする。これらの数値を（１）式
に代入すると
１、 ６Ｘ１０６ Ｎ７ｍ
となる。Also, considering the case where the electron beam 11 is focused to the narrowest possible extent, d
-10 people -10"'m. Substituting these values into equation (1) yields 1, 6X106 N7m.
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。Next, a method for forming a resist pattern according to this embodiment will be explained.
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−’Ｔｏｒｒ
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、１０４〜１
．０ ”’Ｔｏｒｒの範囲内の値、例えば１０−６Ｔｏ
ｒｒ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。In FIG. 1, the sample chamber 3 is
The inside of the tank is vacuumed in advance (e.g., 3 x 10-'Torr).
With the exhaust vented to a level of
The resist raw material in the container 12 is introduced into the sample chamber 3 through the conduit 13 while controlling the flow rate. This sample chamber 3
The pressure of this resist raw material gas in the
．． 0”’Torr, e.g. 10-6To
It should be about rr. In the sample chamber 3, a substrate 9, such as a gallium arsenide (GaAs) substrate, is placed in advance on a sample stage 8, and is maintained at a predetermined temperature by a temperature controller 10. 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。When the pressure of the resist raw material gas in the sample chamber 3 reaches a predetermined value, an electron beam 11 is generated by the field emission electron gun 4,
In this resist raw material gas atmosphere, this electron beam 11 is controlled by an electron beam controller 7 to
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.
また、ビーム電流は１０刊３〜１０−７Ａ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１
００人程変色する。Further, the beam current is set to a value within the range of 3 to 10 -7 A. Furthermore, the beam diameter of the electron beam 11 is, for example, 1
Approximately 00 people will be discolored.
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。In the above-described resist source gas atmosphere, resist source gas molecules are adsorbed onto the surface of the metal film 23.
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、ドライエツチング
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、−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２
４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・−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１
１が照射されない部分では、レジストの成長は起きない
。When the adsorbed resist raw material molecules are irradiated with the electron beam 11, the resist molecules in the portion irradiated with the electron beam 11 are converted into hydrocarbons, and as a result, substances made of hydrocarbons form the pattern drawn by the electron beam 11. is generated on the metal film 23 in the same shape as . As a result, 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 raw material molecules adsorbed on the formed resist pattern 24 are irradiated with the electron beam 11 to remove hydrocarbons. Repeat this process to create resist pattern 2.
4 to a predetermined thickness. FIG. 2B shows this situation. In this case, on the part of the metal film 23 that is not irradiated with the electron beam 11, the adsorption of resist raw material molecules becomes saturated when the number of adsorbed resist raw material molecules becomes several atomic layers.
No further adsorption occurs. Therefore, electron beam 1
No growth of the resist occurs in areas where No. 1 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ツチング（
ＲＩＢ）により基板表面と垂直方向に異方性エツチング
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１００人程
変色金属極微細線２５が形成される。この後、レジスト
パターン２４をエツチング除去して第２図りに示す状態
とする。As shown in FIG. 2B, the resist pattern 24 has a predetermined thickness.
is formed, the metal film 23 is then subjected to, for example, reactive ion etching (
RIB) is used to perform anisotropic etching in the direction perpendicular to the substrate surface. As a result, as shown in FIG. 2C, very fine discolored metal lines 25 are formed which have the same shape as the resist pattern 24 and have a width of, for example, about 100 lines. Thereafter, the resist pattern 24 is removed by etching to obtain the state shown in the second diagram.
この金属極微細綿２５は、例えばＧａＡｓ Ｍ Ｅ
５ＦＥＴ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をシヨ・ノドキーゲート電
極として用いれば、トランスコンダクタンスｇ１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。This ultrafine metal cotton 25 is made of, for example, GaAs M E
It can be used as a Schottky gate electrode of a Schottky gate FET such as a 5FET, or as a wiring. If this ultrafine metal wire 25 is used as a horizontal gate electrode, it is possible to realize an FET with an extremely high transconductance g1 and capable of ultrahigh-speed operation.
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−’Ｔｏｒｒ、電子ビーム１１
の加速電圧が０．５〜６ｋＶ、ビーム電流が１０−”〜
１０−７Ａ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の損傷の発生も電子ビ
ーム１１の不安定性もな（、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。As described above, according to this embodiment, the pressure of the resist source gas is 10-7 to 10-'Torr, and the electron beam 11
The acceleration voltage is 0.5 to 6 kV, and the beam current is 10-” to
Since writing is performed using the electron beam 11 under the condition of 10-7A, there is no damage to the field emission electron gun 4 and no instability of the electron beam 11 (and the growth rate of the resist is also relatively fast. , it is possible to stably form a resist pattern 24 with a very fine width in a relatively short time.
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。Furthermore, since the spring constant k of the flexible tube 15 that connects the direct writing device 1 and the turbo-molecular pump 16 is selected to satisfy equation (1), vibrations caused by the operation of the turbo-molecular pump 16 The vibration of the direct writing device 1 becomes extremely small.
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。Therefore, the vibration of the electron beam 11 becomes extremely small,
Therefore, direct writing using the electron beam 11 can be performed with high precision. Furthermore, since the resist pattern 24 can be formed in one step of direct writing using the electron beam 11, the number of steps required to form the resist pattern 24 can be significantly reduced compared to the conventional method.
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、数十人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（数百人程度）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。Furthermore, in this embodiment, since writing is performed using the electron beam 11 with good coherence generated by the field emission electron gun 4, the resist pattern 24 can be formed with a resolution of about several dozen people. , whereby the ultrafine metal wires 25 can be formed as described above. More generally, for example, it is possible to form ultrafine structures with dimensions smaller than the de Broglie wavelength (about several hundred nanometers) of electrons in semiconductors, making it possible to create devices that utilize quantum effects. 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 sample chamber 3 is evacuated by the oil-free turbo molecular pump 16, the resist pattern 24 can be formed in a clean vacuum where no oil molecules are present.
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（、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-mentioned embodiments (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、ターボ分子ポア
ンプ１６．２０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 embodiments described above, it is also possible to connect a diffusion pump to the exhaust side of the turbomolecular pump 16.20. Furthermore, for example, the interior of the lens barrel 2 can be evacuated using, for example, an ion pump.
８．２２：シールド、 ２５：金属極微細線。8.22: Shield, 25: Ultrafine metal wire.
２４ニレジストパターン、24 resist patterns,
Claims (1)
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、 上記原料ガスの圧力を１０＾−＾７〜１０＾−＾５Ｔｏ
ｒｒ、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を１０＾−＾１＾３
〜１０＾−＾７Ａとすることを特徴とするパターン形成
方法。[Claims] When forming a resist pattern consisting of a substance generated on the substrate from the source gas by selectively irradiating the substrate with a charged particle beam in an atmosphere containing the source gas, The gas pressure is 10^-^7~10^-^5To
rr, the acceleration voltage of the charged particle beam is set to 0.5 to 6 kV.
, the beam current of the above charged particle beam is 10^-^1^3
~10^-^7A.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63265622A JP2920922B2 (en) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | Pattern formation method |
| 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 |
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|---|---|
| JPH02112226A true JPH02112226A (en) | 1990-04-24 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7384875B2 (en) | 2002-07-30 | 2008-06-10 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device using flexible tube |
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| JPS61154031A (en) * | 1984-10-10 | 1986-07-12 | アメリカ合衆国 | Formation of submicron structural body on surface of substrate |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2869979B2 (en) | 1988-09-29 | 1999-03-10 | ソニー株式会社 | Pattern formation method |
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1988
- 1988-10-21 JP JP63265622A patent/JP2920922B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2920922B2 (en) | 1999-07-19 |
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