JPH038320A - Formation of pattern - Google Patents

Formation of pattern

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JPH038320A
JPH038320A JP14347689A JP14347689A JPH038320A JP H038320 A JPH038320 A JP H038320A JP 14347689 A JP14347689 A JP 14347689A JP 14347689 A JP14347689 A JP 14347689A JP H038320 A JPH038320 A JP H038320A
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JP
Japan
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layer
pattern
etched
etching
patterns
Prior art date
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Japanese (ja)
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Akira Ishibashi
晃 石橋
Kenji Funato
健次 船戸
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the process of pattern formation by etching respective substance layers continuously with each mask obtained by raw materials. CONSTITUTION:The layer L1 of a substance is formed on a semiconductor substrate 1 and is disposed on a sample stage. A material gas for resist is introduced in the sample chamber and when its pressure reaches a prescribed value, electron beams 2 scan the upper part of the layer L1. Then, a resist pattern R1 consisting of an amorphous hydrocarbon system substance is formed to the required thickness on the layer L1. Subsequently, the layer L2 of a substance is formed on the whole surface and a resist pattern R2 is formed on the layer L2. The anisotropic etching of L1 is performed up to a depth that is halfway in the direction of thickness of the layer L1. As a result, patterns P1 and P2 are formed and objective patterns are obtained by removing the patterns R1 and R2.

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する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a pattern forming method.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、パターン形成方法において、第1の被エツチ
ング層上にガス状の原料を含む雰囲気中で荷電粒子ビー
ムを照射することにより上記原料から生成される物質か
ら成る第1のマスク層を上記第1の被エツチング層上に
形成する工程と、上記第1の被エツチング層及び上記第
1のマスク層上に第2の被エツチング層を形成する工程
と、上記第2の被エツチング層上にガス状の原料を含む
雰囲気中で荷電粒子ビームを照射することにより上記原
料から生成される物質から成る第2のマスク層を上記第
2の被エツチング層上に形成する工程と、上記第2のマ
スク層及び上記第1のマスク層を用いて上記第2の被エ
ツチング層及び上記第1の被エツチング層を連続してエ
ツチングする工程とを具備している。これによって、パ
ターン形成のプロセスの簡略化を図ることができるとと
もに、極微細幅のパターンを形成することができる。
In the pattern forming method of the present invention, a first mask layer made of a substance produced from the raw material by irradiating the first layer to be etched with a charged particle beam in an atmosphere containing a gaseous raw material is provided. a step of forming a second layer on the first layer to be etched; a step of forming a second layer on the first layer to be etched and the first mask layer; and a step of forming a layer on the second layer to be etched. forming on the second layer to be etched a second mask layer made of a substance produced from the raw material by irradiating a charged particle beam in an atmosphere containing the gaseous raw material; The method further comprises a step of successively etching the second layer to be etched and the first layer to be etched using the mask layer and the first mask layer. Thereby, it is possible to simplify the process of forming a pattern, and also to form a pattern with an extremely fine width.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、半導体集積回路などにおけるパターンは例えば次
のような方法により形成されている。すなわち、第4図
Aに示すように、まず半導体基板101上にパターン形
成用の第1の物質層102を形成した後、この第1の物
1tJW 102上にレジストパターン103を形成す
る。ここで、このレジストパターン103の形成は、ま
ず第1の物質層102上にレジストを塗布し、次いでこ
のレジストを露光した後、このレジストを現像すること
により行われる0次に、このレジストパターン103を
マスクとして第1の物質層102を例えば反応性イオン
エツチング(RIE)法などの方法によりエツチングす
ることによって、第4図Bに示すようにパターンP、′
を形成する。この後、レジストパターン103を除去し
て第4図Cに示す状態とする1次に第4図りに示すよう
に、パターン形成用の第2の物質層104を全面に形成
する。次に第4図已に示すように、この第2の物質層1
04上にレジストパターン105を形成する。
Conventionally, patterns in semiconductor integrated circuits and the like have been formed, for example, by the following method. That is, as shown in FIG. 4A, first, a first material layer 102 for pattern formation is formed on a semiconductor substrate 101, and then a resist pattern 103 is formed on this first material 1tJW 102. As shown in FIG. Here, the formation of this resist pattern 103 is performed by first applying a resist on the first material layer 102, then exposing this resist to light, and then developing this resist. By etching the first material layer 102 using a method such as reactive ion etching (RIE) using as a mask, patterns P,' are formed as shown in FIG. 4B.
form. Thereafter, the resist pattern 103 is removed to obtain the state shown in FIG. 4C. As shown in the fourth diagram, a second material layer 104 for pattern formation is formed on the entire surface. Next, as shown in FIG. 4, this second material layer 1
A resist pattern 105 is formed on 04.

次に、このレジストパターン105をマスクとして第2
の物質層104を例えばRIE法などの方法によりエツ
チングすることによって、第4図Fに示すようにパター
ンP3 ′を形成する。この後、レジストパターン10
5を除去して第4図Gに示す状態とする。このようにし
て、高さの異なるパターンP+  ′、Pg  ’が形
成される。
Next, using this resist pattern 105 as a mask, a second
By etching the material layer 104 using a method such as RIE, a pattern P3' is formed as shown in FIG. 4F. After this, resist pattern 10
5 is removed to obtain the state shown in FIG. 4G. In this way, patterns P+' and Pg' having different heights are formed.

〔発明が解決しようとする課題] 上述のように、従来のパターン形成方法においては、パ
ターン形成用の物質層の形成、レジストの塗布、レジス
トの露光、レジストの現像及びエツチングから成る一連
の工程を繰り返すことによりパターンが形成される。そ
して、レジストパターンの形成とエツチングとは1対1
に対応している。このため、例えば高さの異なる何種類
ものパターンを形成する場合には、パターン形成に必要
なエツチングの回数が非常に多(なり、従ってパターン
形成のプロセスが複雑になってしまうという問題がある
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the conventional pattern forming method involves a series of steps consisting of forming a material layer for pattern formation, coating a resist, exposing the resist, developing the resist, and etching. A pattern is formed by repetition. And the resist pattern formation and etching are one to one.
It corresponds to For this reason, for example, when forming many types of patterns with different heights, there is a problem in that the number of etching operations required for pattern formation is extremely large, thus making the pattern formation process complicated.

また、近年では、パターンの微細化に伴い、パターン形
成のためのエツチング法としてはRIE法が多く用いら
れている。ところが、このRIE法は、エツチング時に
素子に損傷が生じてしまうため、例えば高さの異なる多
種類のパターンを形成する場合のようにエツチングを何
回も行わなければならない場合には、素子に生じる損傷
が著しく増大してしまうという問題がある。
Furthermore, in recent years, with the trend toward finer patterns, the RIE method is often used as an etching method for pattern formation. However, this RIE method causes damage to the element during etching, so if etching has to be performed many times, for example when forming many types of patterns with different heights, damage to the element may occur. There is a problem in that damage increases significantly.

さらにまた、第5図に示すように、高さh五(i=1.
2,3.−・−、N)のN種類のパターンPi  ”を
形成する場合には、形成する必要のある従って高さの異
なる多種類のパターンを形成する場合には形成する必要
のある物質層の厚さが極めて大きくなってしまうという
問題がある。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the height h5 (i=1.
2, 3. -・-, N), the thickness of the material layer that needs to be formed when forming N types of patterns Pi'', and thus the thickness of the material layer that needs to be formed when forming many types of patterns with different heights. The problem is that it becomes extremely large.

従って本発明の目的は、パターン形成のプロセスの簡略
化を図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。
Therefore, an object of the present invention is to provide a pattern forming method that can simplify the pattern forming process.

本発明の他の目的は、パターン形成のためのエツチング
時に素子に生じる損傷の低減を図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 reduce damage caused to elements during etching for pattern formation.

本発明の他の目的は、パターン形成のために形成する必
要のある物質層の厚さを小さく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 reduce the thickness of a material layer that needs to be formed for pattern formation.

本発明の他の目的は、極微細幅の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。
Another object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a pattern with an extremely fine width.

本発明の他の目的は、パターン形成のためのエツチング
時にマスク層に損傷が生じるのを防止することができる
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 prevent damage to a mask layer during etching for pattern formation.

本発明の上記目的及びその他の目的は以下の説明より明
らかとなるであろう。
The above objects and other objects of the present invention will become clear from the following description.

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は、パターン形成方
法において、第1の被エツチング層(Ll)上にガス状
の原料を含む雰囲気中で荷電粒子ビーム(2)を照射す
ることにより原料がら生成される物質から成る第1のマ
スク層(R3)を第1の被エツチング層(Ll )上に
形成する工程と、第1の被エツチング層(Ll)及び第
1のマスク層(R3)上に第2の被エツチング層(L8
)を形成する工程と、第2の被エツチング層(L、)上
にガス状の原料を含む雰囲気中で荷電粒子ビーム(2)
を照射することにより原料から生成される物質から成る
第2のマスク層(R2)を第2の被エツチング層(Lz
 )上に形成する工程と、第2のマスク層(R8)及び
第1のマスクJi(R1)を用いて第2の被エツチング
Nr (t、z )及び第1の被エツチング層(L、)
を連続してエツチングする工程とを具備している。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a pattern forming method in which a charged particle beam ( 2) forming a first mask layer (R3) made of a substance produced from the raw material by irradiating the first layer to be etched (Ll); A second layer to be etched (L8) is formed on the first mask layer (R3).
) and applying a charged particle beam (2) on the second layer to be etched (L, ) in an atmosphere containing gaseous raw materials.
The second mask layer (R2) made of a substance produced from the raw material by irradiation with the second etched layer (Lz
) and forming the second etched layer Nr (t,z) and the first etched layer (L, ) using the second mask layer (R8) and the first mask Ji (R1).
The method includes a step of continuously etching.

荷電粒子ビーム(2)としては、電子ビーム、陽電子ビ
ーム、ミューオンビームなど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 (2), an electron beam, a positron beam, a muon beam, etc. can be used. When using an electron beam, a field emission electron gun (field emission electron gun) that can generate an electron beam with good coherence is used.
It is preferable to use an emission gun.

〔作用〕[Effect]

荷電粒子ビーム(2)の照射時の雰囲気中に含まれる原
料として適当なものを用いることにより、この荷電粒子
ビーム(2)の照射により生成される物質から成る第1
のマスク層(R1)及び第2のマスク層(R2)は優れ
た耐エツチング性を有するものとすることができる。
By using an appropriate material as a raw material contained in the atmosphere during irradiation with the charged particle beam (2), a first material consisting of a substance produced by the irradiation with the charged particle beam (2) can be prepared.
The mask layer (R1) and the second mask layer (R2) can have excellent etching resistance.

これらの第2のマスク層(R2)及び第1のマスク層(
R,)を用いて第2の被エツチング層(Lり及び第1の
被エツチング層(L2)を連続してエツチングすること
により、−回のエツチングでこれらの第2の被エツチン
グ層(L2)及び第1の被エツチングII (L、 )
のパターン形成グを行うことができる。このため、パタ
ーン形成のためのエツチングの回数を従来に比べて少な
くすることができるので、その分だけパターン形成のプ
ロセスの簡略化を図ることができる。さらに、このよう
にエツチングの回数を少なくすることができるので、例
えば高さの異なる複数種類のパターンから成る複雑なパ
ターンを形成する場合にエツチング法としてRIE法を
用いても、エツチング時に素子に生じる損傷を従来に比
べて低減することができる。
These second mask layer (R2) and first mask layer (
By sequentially etching the second layer to be etched (L) and the first layer to be etched (L2) using the etching layer R,), these second layers to be etched (L2) can be etched by - times of etching. and the first etched object II (L, )
Pattern formation can be performed. Therefore, the number of times of etching for pattern formation can be reduced compared to the conventional technique, and the pattern formation process can be simplified accordingly. Furthermore, since the number of times of etching can be reduced in this way, even if the RIE method is used as the etching method when forming a complex pattern consisting of multiple types of patterns with different heights, it is possible to reduce the amount of etching that occurs on the element during etching. Damage can be reduced compared to conventional methods.

一方、荷電粒子ビーム(2)のビーム径は例えば数十人
程度に掻めて細く絞ることができることから、この荷電
粒子ビーム(2)の多重散乱による影響を考えても例え
ば200人程度の寸法の極微細幅の第1のマスク層(R
1)及び第2のマスク層(Rg )を形成することがで
きる。従って、これらの第2のマスク層(R2)及び第
1のマスク層(R1)を用いて第2の被エツチング層(
L2)及び第1の被エツチング層(L、)をエツチング
することにより、極微細幅のパターン(PI 、  p
g )を形成することができる。
On the other hand, since the beam diameter of the charged particle beam (2) can be narrowed down to, for example, a few tens of people, even considering the influence of multiple scattering of this charged particle beam (2), the diameter of the charged particle beam (2) can be narrowed down to, for example, about 200 people. The first mask layer (R
1) and a second mask layer (Rg) can be formed. Therefore, using these second mask layer (R2) and first mask layer (R1), the second layer to be etched (
By etching the first etched layer (L2) and the first etched layer (L,), a pattern (PI, p
g) can be formed.

また、荷電粒子ビーム(2)の強度分布がガウス分布状
であることが反映されて、第1のマスク層(R1)及び
第2のマスク層(Rt )の断面形状はガウス分布状の
なだらかな形状となる。従って、これらの第1のマスク
層(R1)及び第2のマスク層(R1)の上に被エツチ
ング層を形成する場合には、これらの第1のマスク層(
R1)及び第2のマスク層(R1)はこの被エツチング
層により完全に覆うことができる。このため、従来のよ
うに被エツチング層を形成した状態においてもマスク層
の側面が露出してしまうためにエツチング時にこの側面
に損傷が生じてしまう問題がなくなる。すなわち、パタ
ーン形成のためのエツチング時にこれらの第1のマスク
層(R1)及び第2のマスク層(R□)に損傷が生じる
のを防止することができる。
In addition, reflecting the fact that the intensity distribution of the charged particle beam (2) is Gaussian, the cross-sectional shapes of the first mask layer (R1) and the second mask layer (Rt) have a gentle Gaussian distribution. It becomes a shape. Therefore, when forming a layer to be etched on the first mask layer (R1) and the second mask layer (R1), the first mask layer (R1) is
R1) and the second mask layer (R1) can be completely covered by this layer to be etched. This eliminates the problem of the conventional method in which the side surfaces of the mask layer are exposed even when the layer to be etched is formed, causing damage to the side surfaces during etching. That is, it is possible to prevent damage to the first mask layer (R1) and the second mask layer (R□) during etching for pattern formation.

さらに、例えば第1の被エツチング層(Ll)及び第2
の被エツチング層(Lx )が同一物質であるとすると
、高さの異なるパターン(P。
Furthermore, for example, the first layer to be etched (Ll) and the second layer to be etched (Ll)
Assuming that the layers to be etched (Lx) are of the same material, the patterns (P.

pg)を形成する場合には、これらのパターン(P+ 
、PI )の高さの最大値に相当する厚さの物質層を形
成すれば足りる。このため、パターン形成のために形成
する必要のある物質層の厚さを従来に比べて小さくする
ことができる。
pg), these patterns (P+
, PI), it is sufficient to form a material layer with a thickness corresponding to the maximum value of the height. Therefore, the thickness of the material layer that needs to be formed for pattern formation can be made smaller than in the past.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。なお、実施例の全図において、同一部分には同一
の符号を付ける。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in all the drawings of the embodiment, the same parts are given the same reference numerals.

人族桝土 第1図A〜第1図Eは本発明の実施例Iによるパターン
形成方法を工程順に示す。
Figures 1A to 1E show a pattern forming method according to Embodiment I of the present invention in the order of steps.

この実施例Iにおいては、第1図Aに示すように、まず
例えばシリコン(Si )基板や半絶縁性ヒ化ガリウム
(GaAs)基板のような半導体基板1上にパターン形
成用の第1の物質層り、を形成する。
In this embodiment I, as shown in FIG. 1A, a first material for pattern formation is first deposited on a semiconductor substrate 1 such as a silicon (Si 2 ) substrate or a semi-insulating gallium arsenide (GaAs) substrate. Form layers.

次に、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)と同様な構成
を有する電子ビーム直接描画装置(図示せず)の高真空
(例えば、3 X 10−’Torr程度)に排気され
た試料室内にこの半導体基板lを配置する。なお、この
半導体基板1は、温度制御器により温度の制御が可能な
試料台上に配置される0次に、この試料室内に例えばガ
ス状のアルキルナフタレンのようなレジスト原料ガスを
導入する。試料室内におけるこのレジスト原料ガスの圧
力は、例えば10−1〜10−’Torrの範囲内の値
、例えば10−”Torr程度とする。試料室内のレジ
スト原料ガスの圧力が所定値になったら例えば電界放射
電子銃(図示せず)により電子ビーム2を発生させ、こ
の電子ビーム2のビーム径を例えば数十人程度に細く絞
り、この電子ビーム2を電子ビームコントローラによる
制御により第1の物質層り、上で走査する。この場合、
電子ビーム2の加速電圧は例えば0.5〜6kVの範囲
内の値とする。また、ビーム電流は例えば1O−II〜
1O−7Aの範囲内の値とする。
Next, this semiconductor is placed in a sample chamber evacuated to a high vacuum (for example, about 3 x 10-' Torr) of an electron beam direct lithography device (not shown) having a configuration similar to that of a scanning electron microscope (SEM). Place the substrate l. The semiconductor substrate 1 is placed on a sample stage whose temperature can be controlled by a temperature controller, and a resist raw material gas such as gaseous alkylnaphthalene is introduced into the sample chamber. The pressure of this resist raw material gas in the sample chamber is set to a value within the range of 10-1 to 10-'Torr, for example, about 10-''Torr.When the pressure of the resist raw material gas in the sample chamber reaches a predetermined value, e.g. An electron beam 2 is generated by a field emission electron gun (not shown), the beam diameter of the electron beam 2 is narrowed down to, for example, about several dozen, and the electron beam 2 is controlled by an electron beam controller to form a first material layer. and scan over.In this case,
The acceleration voltage of the electron beam 2 is set to a value within the range of 0.5 to 6 kV, for example. Also, the beam current is, for example, 1O-II~
The value shall be within the range of 10-7A.

上述のレジスト原料ガス雰囲気中では、第1の物質層L
1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上述のように電子ビーム
2が照射されると、この電子ビーム2が照射された部分
のレジスト原料分子は分解し、その結果、非晶質炭化水
素(C,H,)系の物質が電子ビーム2の描画パターン
と同一形状で第1の物質層り、上に生成される。これに
よって、この第1の物質層L1上に非晶質炭化水素(C
,H,)系の物質から成るレジストパターンR1が形成
される。この場合、電子ビーム2による一回の描画で形
成されるレジストパターンR1の厚さは通常小さいので
、必要に応じて電子ビーム2の描画を繰り返し行い、所
要の厚さのレジストパターンR1を得る。なお、レジス
ト原料ガス雰囲気中での電子ビーム2の照射により形成
されるこのレジストはE B I R(Electro
n Beam 1nduced Re5ist)と呼ば
れる。このEBIRは、従来の電子ビームリソグラフィ
ーで電子線レジストとして多く用いられているポリメタ
クリル酸メチル(PMMA)などに比べてRIEなどの
ドライエツチングに対して高い耐性を有し、また優れた
耐熱性を有することが本発明者らにより確認されている
In the resist source gas atmosphere described above, the first material layer L
Resist raw material gas molecules are adsorbed on the surface of 1. When the adsorbed resist raw material molecules are irradiated with the electron beam 2 as described above, the resist raw material molecules in the portion irradiated with the electron beam 2 are decomposed, and as a result, amorphous hydrocarbons (C, H,)-based material is formed on the first material layer in the same shape as the drawing pattern of the electron beam 2. As a result, amorphous hydrocarbon (C
, H, )-based material is formed. In this case, since the thickness of the resist pattern R1 formed by one drawing with the electron beam 2 is usually small, the drawing with the electron beam 2 is repeated as necessary to obtain the resist pattern R1 with a desired thickness. Note that this resist, which is formed by irradiation with an electron beam 2 in a resist raw material gas atmosphere, is an E B I R (Electro
n Beam 1 nd Re5ist). This EBIR has higher resistance to dry etching such as RIE than polymethyl methacrylate (PMMA), which is often used as an electron beam resist in conventional electron beam lithography, and has excellent heat resistance. The present inventors have confirmed that

次に第1図Bに示すように、全面に第2の物質層L2を
形成する。ここで、例えば化学気相成長(CVD)法な
どによりこの第2の物質層1−tを形成する場合、すで
に述べたように優れた耐熱性を有するEBIRから成る
レジストパターンR2が成長時の熱により変形などを生
じるのを防止することができる。
Next, as shown in FIG. 1B, a second material layer L2 is formed over the entire surface. Here, when forming this second material layer 1-t by, for example, chemical vapor deposition (CVD), the resist pattern R2 made of EBIR, which has excellent heat resistance, is exposed to heat during growth, as described above. This can prevent deformation or the like from occurring.

次に第1図Cに示すように、この第2の物質層Lt上の
所定部分に上述と同様な方法でEB[Rから成るレジス
トパターンR2を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, a resist pattern R2 made of EB[R is formed on a predetermined portion of the second material layer Lt in the same manner as described above.

次に、これらのレジストパターンR,,R,をマスクと
して用いて例えばRIE法により第2の物質層Lt及び
第1の物質層L1を基板表面と垂直方向に例えば第1の
物質層L1の厚さ方向の途中の深さまで異方性エツチン
グする。このエツチング時には、まず第2の物質層Lt
がレジストパターンR2をマスクとして異方性エツチン
グされ、エツチングが進行してレジストパターンR1が
露出した時点からはこのレジストパターンR1をマスク
として第1の物質層L1も異方性エツチングされる。こ
のようにして、第1図りに示すように、パターンP、、
P、が形成される。
Next, using these resist patterns R,,R, as a mask, the second material layer Lt and the first material layer L1 are formed by, for example, the RIE method in a direction perpendicular to the substrate surface, such that the thickness of the first material layer L1 is changed. Anisotropic etching is performed to a depth halfway in the horizontal direction. During this etching, first the second material layer Lt
is anisotropically etched using the resist pattern R2 as a mask, and after the etching progresses and the resist pattern R1 is exposed, the first material layer L1 is also anisotropically etched using the resist pattern R1 as a mask. In this way, as shown in the first diagram, the pattern P,...
P is formed.

この後、レジストパターンR,,R,を除去して第1図
已に示すような状態とし、目的とするパターン形成を終
了する。
Thereafter, the resist patterns R, , R, are removed to form a state as shown in FIG. 1, and the desired pattern formation is completed.

以上のように、この実施例Iによれば、第2の物質層L
2上に形成されたレジストパターンR2及び第1の物質
層り、上に形成されたレジストパターンR,をマスクと
してこれらの第2の物質層り、及び第1の物質層L1を
RIE法により連続してエツチングすることによりパタ
ーンP+、Pgを形成しているので、高さの異なるこれ
らのパターンp、、p、を一回のエツチングで形成する
ことができる。これによって、これらの高さの異なる二
種類のパターンP+、Pgを形成するために必要なエツ
チングの回数を従来に比べて一回少なくすることができ
るので、その分だけこれらのパターンP+、Pgを形成
するためのプロセスの簡略化を図ることができる。また
、RIE法によるエツチングの回数を減らすことができ
るので、エツチング時に素子に生じる損傷の低減を図る
ことができる。さらに、レジストパターンR1,R1は
レジスト原料ガス雰囲気中での電子ビーム2の照射によ
り形成しているので、これらのレジストパターンR,,
R,は例えば200人程度の極微細幅とすることができ
、従って極微細幅のパターンP+、Pgを形成すること
ができる。しかも、レジストの塗布、現像及び露光の工
程が必要である従来のレジストパターン形成方法に比べ
てレジストパターンを簡単なプロセスで形成することが
できる。
As described above, according to this embodiment I, the second material layer L
Using the resist pattern R2 and the first material layer formed on the second material layer as a mask, the second material layer and the first material layer L1 are successively formed by RIE method. Since the patterns P+ and Pg are formed by etching, these patterns p, , p, having different heights can be formed by one etching. As a result, the number of etching operations required to form these two types of patterns P+ and Pg with different heights can be reduced by one time compared to the conventional method, so these patterns P+ and Pg can be reduced by that amount. The formation process can be simplified. Furthermore, since the number of times of etching by the RIE method can be reduced, damage caused to the element during etching can be reduced. Furthermore, since the resist patterns R1, R1 are formed by irradiation with the electron beam 2 in the resist raw material gas atmosphere, these resist patterns R, .
R, can have a very fine width of, for example, about 200 people, so it is possible to form patterns P+, Pg with a very fine width. Moreover, the resist pattern can be formed through a simpler process than the conventional resist pattern forming method, which requires steps of resist coating, development, and exposure.

また、この実施例Iによれば次のような利点もある。す
なわち、第6図に示すように、従来のリソグラフィー法
により形成されるレジストパターン106はほぼ矩形の
断面形状を有することから、この上に形成する物質N1
07をかなり厚(しない限りこの物質層107によりレ
ジストパターン106を完全に覆うことは難しい、この
ため、この物質層107のエツチング時に、このレジス
トパターン106の露出した側面に損傷が生じてしまう
おそれがある。これに対して、この実施例1によれば、
EBIRから成るレジストパターンR,,R,の断面形
状はガウス分布状のなだらかな形状を有する。このため
、例えばレジストパターンR,はその上に形成される第
2の物質層Ltにより完全に覆われるので、上述のよう
な問題はない。
Further, according to this embodiment I, there are also the following advantages. That is, as shown in FIG. 6, since the resist pattern 106 formed by the conventional lithography method has a substantially rectangular cross-sectional shape, the material N1 formed thereon is
It is difficult to completely cover the resist pattern 106 with this material layer 107 unless the material layer 107 is etched to a considerable thickness. Therefore, when this material layer 107 is etched, there is a risk that the exposed sides of this resist pattern 106 will be damaged. In contrast, according to Example 1,
The cross-sectional shape of the resist pattern R, , R, made of EBIR has a gentle Gaussian distribution shape. Therefore, for example, the resist pattern R is completely covered by the second material layer Lt formed thereon, so that the above-mentioned problem does not occur.

さらに、例えば第1及び第2の物質層Ll、L2が同一
物質である場合、パターンP+、P−を形成するために
形成する必要のある物質層の厚さはこれらのパターンP
t、Pzの高さの最大値に相当する厚さで足り、従って
パターン形成のために形成する必要のある物質層の厚さ
を従来に比べて小さくすることができる。これによって
、パターン形成に要する時間の短縮及びコストの低減を
図ることができる。
Further, for example, if the first and second material layers Ll and L2 are made of the same material, the thickness of the material layer that needs to be formed to form the patterns P+ and P- is the same as that of the patterns P.
The thickness corresponding to the maximum height of t and Pz is sufficient, and therefore the thickness of the material layer that needs to be formed for pattern formation can be made smaller than in the past. This makes it possible to reduce the time and cost required for pattern formation.

スILル 第2図A及び第2図Bは本発明の実施例■を示す。SIL le FIGS. 2A and 2B show Embodiment 2 of the present invention.

上述の実施例Iは、高さの異なる二種類のパターンP、
、P、を形成する場合に本発明を適用した実施例である
のに対し、この実施例■は、高さの異なるN種類のパタ
ーンを形成する一般の場合に本発明を適用した実施例で
ある。
The above-mentioned Example I has two types of patterns P having different heights,
, P, while this embodiment (2) is an example in which the present invention is applied to the general case of forming N types of patterns with different heights. be.

この実施例■においては、第2図Aに示すように、まず
半導体基[1上に第1の物f層L1を形成した後、実施
例Iと同様な方法でこの第1の物質層L1上にEBIR
から成るレジストパターンR1を形成する0次に、全面
に第2の物質層L2を形成した後、この第2の物質層り
、上にEBIRから成るレジストパターンR2を形成す
る。次に、全面に第3の物質層り、を形成した後、この
第3の物質層り、上にEBIRから成るレジストパター
ンR1を形成する。この後、同様にして物質層の形成及
びEBIRから成るレジストパターンの形成を繰り返し
、第Nの物質層り、及びレジストパターンR8まで形成
する。
In this embodiment (2), as shown in FIG. EBIR on top
Next, a second material layer L2 is formed on the entire surface, and then a resist pattern R2 made of EBIR is formed on this second material layer. Next, after forming a third material layer over the entire surface, a resist pattern R1 made of EBIR is formed on the third material layer. Thereafter, the formation of a material layer and the formation of a resist pattern made of EBIR are repeated in the same manner until the Nth material layer and resist pattern R8 are formed.

次に、これらの第N、−1第3、第2、第1の物質層L
N+ ・・−’*  L s * Lz + L tを
例えばRIE法より基板表面と垂直方向に連続して異方
性エツチングする。このエツチング時には、実施例■と
同様にエツチングの進行に伴ってレジストパターンR,
,−,R,,R,、R,が順次マスクとして働く、その
結果、第2図已に示すように、高さの異なるN種類のパ
ターン7 、Pz 、R3。
Next, these Nth, -1th, second, and first material layers L
N+...-'*Ls*Lz+Lt is continuously anisotropically etched in the direction perpendicular to the substrate surface by, for example, RIE. During this etching, the resist pattern R,
, -,R,,R,,R,successively serve as masks, resulting in N types of patterns 7, Pz, R3 with different heights, as shown in FIG.

+PNが形成される。+PN is formed.

以上のように、この実施例■によれば、レジストパター
ンRN、・・・r  R3,R,、R,をマスクとして
第N、・・−1第3、第2、第1の物質層LH1Lz、
Lt、L+をRIE法により連続してエツチングするこ
とによりパターンPI *  PZ rPl、・−・r
  PHを形成しているので、実施例Iと同様な利点が
ある0例えば、高さの異なるこれらのN種類のパターン
Pt 、  Pg 、  Pz 、 ’−’・+PNを
一回のエツチングで形成することができるので、これら
のパターンP+ 、Pt、Pg、・・−2PMを形成す
るためのプロセスを著しく簡略化することができる。ま
た、これらのパターンP + 、  P t 。
As described above, according to this embodiment (2), using the resist patterns RN, . . . r R3, R,, R, as masks, the Nth, . ,
By sequentially etching Lt and L+ by RIE method, pattern PI * PZ rPl, . . . r
For example, these N types of patterns Pt, Pg, Pz, '-' and +PN with different heights can be formed by one etching. Therefore, the process for forming these patterns P+, Pt, Pg, . . . -2PM can be significantly simplified. Also, these patterns P + , P t .

P s 、 ’−’−’、  P Mを形成するための
エツチング法としてRIE法を用いた場合に素子に生じ
る損傷を従来に比べて著しく低減することができる。さ
らに、例えば第1、第2、第3、−1第Nの物質層L+
 、Lx 、  Ls 、−・、  L)1が同一物質
である場合には、高さの異なるこれらのN種類のパター
ンP+ 、Pz 、Ps 、’−−−’、PMを形成す
るために形成する必要のある物質層の厚さは、これらの
パターンP I +  pz +  R3* −・−3
P工の高さの最大値に相当する厚さで足りる。すなわち
、これらのパターンP、、Pt、P、、−・・、PMの
高さをそれぞれり、、h、、h、、−・、hNとすれば
、形成する物質層の厚さは、s+ax(tl+ *  
hz *  hz + −hN)で足りる。従って、こ
れらのパターンP L rPl +  R3+−・・+
PNを形成するために必要な物質層の厚さを従来に比べ
て著しく小さくすることができる。
When the RIE method is used as an etching method for forming Ps, '-'-', PM, damage caused to the element can be significantly reduced compared to the conventional method. Further, for example, first, second, third, -1th N material layers L+
, Lx, Ls, -., L) 1 are the same material, these N types of patterns with different heights P+, Pz, Ps, '----', are formed to form PM. The required thickness of the material layer is determined by these patterns P I + pz + R3* −・−3
The thickness corresponding to the maximum height of the P-work is sufficient. That is, if the heights of these patterns P,,Pt,P,,...,PM are respectively,h,,h,,...,hN, the thickness of the material layer to be formed is s+ax (tl+ *
hz * hz + -hN) is sufficient. Therefore, these patterns PL rPl + R3+-...+
The thickness of the material layer required to form the PN can be made significantly smaller than in the past.

実1菜J4 第3図A〜第3図りは本発明の実施例■を示す。Fruit 1 dish J4 FIGS. 3A to 3D illustrate Embodiment 2 of the present invention.

この実施例■は、本発明をトランジスタの製造に適用し
た実施例である。
This Example (2) is an example in which the present invention is applied to the manufacture of a transistor.

この実施例■においては、第3図Aに示すように、まず
例えば半絶縁性GaAs基板のような半導体基板1上に
例えば半絶縁性GaAs層のような半導体層3を形成し
た後、この半導体層3上にオーミック金属から成るソー
ス電極S及びドレイン電極りを形成する。この後、熱処
理を行うことによりこれらのソース電極S及びドレイン
電極りと半導体層3とを合金化させる0次に、実施例■
と同様な方法でEBIRから成る極微細幅のレジストパ
ターンRを半導体層3上に形成する。ここで、このレジ
ストパターンRは、その両端がそれぞれソース電極S及
びドレイン電極りにまたがるように形成する。
In this embodiment (2), as shown in FIG. 3A, first, a semiconductor layer 3 such as a semi-insulating GaAs layer is formed on a semiconductor substrate 1 such as a semi-insulating GaAs substrate, and then the semiconductor layer 3 is formed on a semiconductor substrate 1 such as a semi-insulating GaAs substrate. A source electrode S and a drain electrode made of ohmic metal are formed on the layer 3. Thereafter, the source electrode S and the drain electrode S and the semiconductor layer 3 are alloyed by heat treatment.
A resist pattern R made of EBIR and having an extremely fine width is formed on the semiconductor layer 3 in the same manner as described above. Here, this resist pattern R is formed so that both ends thereof span the source electrode S and the drain electrode, respectively.

次に第3図Bに示すように、例えば蒸着法やスパッタ法
などにより全面にゲート電極形成用の金属膜4を形成し
た後、この金属膜4上に上述と同様な方法でEBIRか
ら成る極微細幅のレジストパターンR′をレジストパタ
ーンRと直交する方向に形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a metal film 4 for forming a gate electrode is formed on the entire surface by, for example, a vapor deposition method or a sputtering method. A resist pattern R' having a fine width is formed in a direction perpendicular to the resist pattern R.

次に、これらの金属膜4及び半導体層3を例えばRIE
法により基板表面と垂直方向にこの半導体層3の厚さ方
向の途中の深さまで異方性エツチングする。これによっ
て、第3図Cに示すように、半導体から成る極微細線5
及びゲート電極Gが形成される。ただし、この場合、こ
の極微細線5はゲート電極Gとの交差部では極微細線と
はなっていない。
Next, these metal film 4 and semiconductor layer 3 are subjected to, for example, RIE.
The semiconductor layer 3 is anisotropically etched in a direction perpendicular to the substrate surface to a depth halfway in the thickness direction using a method. As a result, as shown in FIG. 3C, the ultrafine wire 5 made of semiconductor
and gate electrode G are formed. However, in this case, the extremely fine line 5 does not become an extremely fine line at the intersection with the gate electrode G.

この実施例■においては、これらのゲート電極G、ソー
ス電極S及びドレイン電極りにより電界効果トランジス
タ(FET)が構成される。この場合、ゲート電極Gと
極微細線5との間には絶縁性の物質であるEBIRから
成るレジストパターンRが介在しているので、このFE
Tは一種の絶縁ゲート型FETと考えることができる。
In this embodiment (2), a field effect transistor (FET) is constituted by the gate electrode G, source electrode S, and drain electrode. In this case, since a resist pattern R made of EBIR, which is an insulating material, is interposed between the gate electrode G and the ultrafine wire 5, this FE
T can be considered a type of insulated gate FET.

また、この絶縁ゲート型FETは、ゲート電極Gとの交
差部を無視すれば極微細線5をチャネルとする一次元チ
ャネル型FETと類似の構造を有する。そして、この絶
縁ゲート型FETは、ゲート電極Gに印加するゲート電
圧により、極微細線5から成る一次元チャネルを通って
ソース電極S及びドレイン電極り間を流れる電流を制御
するものである。
Further, this insulated gate type FET has a structure similar to a one-dimensional channel type FET in which the ultrafine wire 5 is used as a channel, if the intersection with the gate electrode G is ignored. In this insulated gate FET, a gate voltage applied to the gate electrode G controls the current flowing between the source electrode S and the drain electrode through a one-dimensional channel made of ultrafine wires 5.

以上のように、この実施例■によれば、レジストパター
ンR′、Rをマスクとして金属膜4及び半導体層3をR
IE法により連続してエツチングすることによりゲート
電極G及び極微細線5を形成しているので、−回のエツ
チングでこれらのゲート電極G及び極微細綿5を形成す
ることができ、これによって絶縁ゲート型FETのパタ
ーン形成のプロセスの簡略化を図ることができる。また
、RIE法によるエツチングによりチャネル部などに生
じる損傷を最小限に抑えることができる。
As described above, according to this embodiment (2), the metal film 4 and the semiconductor layer 3 are
Since the gate electrode G and the ultra-fine wire 5 are formed by successive etching using the IE method, the gate electrode G and the ultra-fine line 5 can be formed by - times of etching, thereby forming an insulated gate. It is possible to simplify the process of patterning a type FET. Furthermore, damage caused to the channel portion and the like can be minimized by etching using the RIE method.

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 can be made based on the technical idea of the present invention.

例えば、パターン形成のためのエツチング法としては、
RIE法以外のエツチング法を用いることも可能である
。また、本発明の適用範囲は、半導体集積回路の製造に
限定されるものではないことは言うまでもない。
For example, as an etching method for pattern formation,
It is also possible to use etching methods other than the RIE method. Furthermore, it goes without saying that the scope of application of the present invention is not limited to the manufacture of semiconductor integrated circuits.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、以上述べたように構成されているので、パタ
ーン形成のためのプロセスの簡略化を図ることができる
とともに、極微細幅のパターンを形成することができる
。また、パターン形成のためのエツチング時に素子に生
じる損傷の低減を図ることができるとともに、パターン
形成のためのエツチング時にマスク層に損傷が生じるの
を防止することができる。さらに、パターン形成のため
に形成する必要のある物質層の厚さを小さくすることが
できる。
Since the present invention is configured as described above, it is possible to simplify the process for forming a pattern, and also to form a pattern with an extremely fine width. Furthermore, it is possible to reduce damage to the element during etching for pattern formation, and to prevent damage to the mask layer during etching for pattern formation. Furthermore, the thickness of the material layer that needs to be formed for patterning can be reduced.

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

第1図A〜第1図Eは本発明の実施例Iを工程順に説明
するための断面図、第2図A及び第2図Bは本発明の実
施例■を工程順に説明するための断面図、第3図A〜第
3図りは本発明の実施例■を工程順に説明するための斜
視図、第4図A〜第4図Gは従来のパターン形成方法を
工程順に説明するための断面図、第5図及び第6図はそ
れぞれ従来のパターン形成方法の問題点を説明するため
の断面図である。 図面における主要な符号の説明 1:半導体基板、 2:電子ビーム、 3:半導体層、
 4:金属膜、 L、−L、:物質層、R1〜R,、R
,R”ニレジストパターン、  P。 〜PN :パターン、  S:ソース電極、  Dニド
レイン電極、 G;ゲート電極。
1A to 1E are sectional views for explaining Embodiment I of the present invention in the order of steps, and FIGS. 2A and 2B are sectional views for explaining Embodiment 1 of the present invention in the order of steps. Figures 3A to 3D are perspective views for explaining the embodiment (1) of the present invention in the order of steps, and FIGS. 4A to 4G are cross-sectional views for explaining the conventional pattern forming method in the order of steps. 5 and 6 are cross-sectional views for explaining the problems of the conventional pattern forming method, respectively. Explanation of main symbols in the drawings 1: Semiconductor substrate, 2: Electron beam, 3: Semiconductor layer,
4: Metal film, L, -L,: Material layer, R1 to R,,R
, R'' resist pattern, P. ~ PN: pattern, S: source electrode, D drain electrode, G: gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の被エッチング層上にガス状の原料を含む雰囲気中
で荷電粒子ビームを照射することにより上記原料から生
成される物質から成る第1のマスク層を上記第1の被エ
ッチング層上に形成する工程と、 上記第1の被エッチング層及び上記第1のマスク層上に
第2の被エッチング層を形成する工程と、上記第2の被
エッチング層上にガス状の原料を含む雰囲気中で荷電粒
子ビームを照射することにより上記原料から生成される
物質から成る第2のマスク層を上記第2の被エッチング
層上に形成する工程と、 上記第2のマスク層及び上記第1のマスク層を用いて上
記第2の被エッチング層及び上記第1の被エッチング層
を連続してエッチングする工程とを具備することを特徴
とするパターン形成方法。
[Scope of Claims] A first mask layer made of a substance produced from the raw material by irradiating the first layer to be etched with a charged particle beam in an atmosphere containing a gaseous raw material. a step of forming a second layer to be etched on the layer to be etched; a step of forming a second layer to be etched on the first layer to be etched and the first mask layer; and a step of forming a second layer to be etched on the second layer to be etched; forming a second mask layer made of a substance produced from the raw material by irradiating a charged particle beam in an atmosphere containing the raw material on the second layer to be etched; A pattern forming method comprising the step of successively etching the second layer to be etched and the first layer to be etched using the first mask layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8414818B2 (en) 2007-12-29 2013-04-09 Braun Gmbh Method for making bristles for a hairbrush

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8414817B2 (en) 2007-12-06 2013-04-09 Braun Gmbh Process for manufacturing a hairbrush bristle
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