JPH06110197A - Formation of mask forming fine pattern and device therefor - Google Patents

Formation of mask forming fine pattern and device therefor

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JPH06110197A
JPH06110197A JP5197099A JP19709993A JPH06110197A JP H06110197 A JPH06110197 A JP H06110197A JP 5197099 A JP5197099 A JP 5197099A JP 19709993 A JP19709993 A JP 19709993A JP H06110197 A JPH06110197 A JP H06110197A
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JP
Japan
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film
mask
substrate
forming
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP5197099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Otsubo
徹 大坪
Kazunari Takemoto
一成 竹本
Yoshitada Oshida
良忠 押田
Tomoko Hiraiwa
知子 平岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the productivity and reliability in the production of semiconductor devices and liquid crystal devices by forming the parts corresponding to a resist mask by gaseous molecule adsorption in a vacuum and making continuous treatment from film deposition on a substrate to mask forming and etching in a vacuum. CONSTITUTION:The substrate is set in a cleaning chamber 6 through a loading chamber 1, a vacuum sepn. chamber 2, etc., and the oxidized film, etc., formed on the substrate surface are removed by sputtering and etching using Ar ions. The substrate is then set in a sputtering chamber 7 and an aluminum film is formed on the substrate surface by film formation by sputtering. Further, the substrate is set in a resist forming chamber 8 and a retrafluorodisilane film is formed on the substrate. The retrafluorodisilane film is then polymerized by a UV lamp to form a resist film. This substrate is then set through a transporting chamber, etc., into an EB exposing chamber 11 where the substrate is exposed by an electron beam. The film forming the polymer is evaporated in the parts irradiated with the electron beam. The mask of the resist film is thus formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置や液晶表示装
置の微細なパターンを形成する処理装置に係り、とくに
半導体素子を形成した後、配線を目的に合わせ任意に形
成することにより、目的に合わせた処理性能を持つ半導
体装置の製造、および部分的な不良箇所の修正に好適な
微細パターン形成技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing device for forming a fine pattern of a semiconductor device or a liquid crystal display device, and in particular, after forming a semiconductor element, the wiring is arbitrarily formed according to the purpose. The present invention relates to a fine pattern forming technique suitable for manufacturing a semiconductor device having combined processing performance and correcting a partial defective portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高性能化により、これらを
用いた半導体装置システムが計算機のみならず種々の装
置の制御部などに使われている。しかしシステムの高度
化により半導体装置の使用方法も複雑になってきてい
る。そのため半導体装置自身に使用目的に合わせた処理
性能を持たせ、半導体装置の使用方法を簡素化する事が
必要になってきており、半導体装置の処理性能を目的の
処理性能に合わせ生産することが重要となってきてい
る。半導体装置の処理性能を目的の処理性能に合わせる
ためには、配線形成を処理性能に合わせ任意に出来るパ
ターン形成技術が重要となってきた。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices have improved in performance, semiconductor device systems using them have been used not only in computers but also in control units of various devices. However, the sophistication of the system has made the usage of semiconductor devices complicated. Therefore, it is necessary to provide the semiconductor device with a processing performance suitable for the intended purpose and to simplify the usage method of the semiconductor device. Therefore, it is possible to produce the semiconductor device according to the intended processing performance. It has become important. In order to match the processing performance of a semiconductor device with the target processing performance, a pattern forming technique capable of arbitrarily forming wiring according to the processing performance has become important.

【0003】また、半導体装置の高集積化や液晶表示装
置の大画面化により素子数や画素数が増大し、完成品歩
留まりを高めるには部分的な不良箇所を修正することが
重要となってきている。 このような任意のパターン配
線を形成する方法としては、特開昭63-164240がある。
この従来技術では集束イオンビームを用いて絶縁膜を除
去し、レーザCVDでMO配線を形成しており、集束イ
オンビームやレーザを制御することにより任意のパター
ン配線を形成できる。しかし集束イオンビームでは微細
なイオンビームを得るためには液体金属イオン源を用い
る必要があり、半導体素子形成の場合汚染源となる。ま
たレーザCVDでは形成される膜の種類、膜の特性の制
御が難しく、信頼性の高い配線形成が出来ないと言う問
題がある。
Further, the number of elements and the number of pixels are increased due to the high integration of semiconductor devices and the increase in screen size of liquid crystal display devices, and it is important to correct partial defective portions in order to improve the yield of finished products. ing. As a method of forming such an arbitrary pattern wiring, there is JP-A-63-164240.
In this conventional technique, the insulating film is removed by using the focused ion beam and the MO wiring is formed by laser CVD. By controlling the focused ion beam and the laser, any pattern wiring can be formed. However, in the focused ion beam, it is necessary to use a liquid metal ion source in order to obtain a fine ion beam, which becomes a pollution source when forming a semiconductor element. Further, in the laser CVD, there is a problem that it is difficult to control the type of film to be formed and the characteristics of the film, and it is not possible to form a highly reliable wiring.

【0004】素子の信頼性を高める方法としては半導体
装置を製造する方法を用いることが考えられが、この方
法では真空中でスパッタ、蒸着、CVD等のによる膜付
け、大気中でレジスト塗布、露光、現像処理、真空処理
室でのプラズマエッチングによるレジストマスク通りの
パターン形成、アッシング処理によるレジスト膜除去と
多くの工程を経て処理するため、生産コストが高くなる
問題点がある。
A method of manufacturing a semiconductor device may be used as a method for improving the reliability of the element. In this method, film formation by sputtering, vapor deposition, CVD, etc. in vacuum, resist coating in the atmosphere, exposure Since the development process, the pattern formation according to the resist mask by the plasma etching in the vacuum processing chamber, and the resist film removal by the ashing process are performed through many steps, there is a problem that the production cost becomes high.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】従来技術で述べた半導体
装置の生産方法は、パターン形成にレジストを使用する
ため、処理基板を真空中と大気中の両方で処理しなけれ
ばならず、連続処理が困難なこと、及びレジストの塗
布、除去の工程が独立に必要なこと、等により生産コス
トが高くなってしまう。
In the method of manufacturing a semiconductor device described in the prior art, since a resist is used for pattern formation, the processed substrate must be processed both in vacuum and in the atmosphere, and continuous processing is required. Is difficult to perform, and the steps of coating and removing the resist are required independently, which increases the production cost.

【0006】本発明では、まず第1の解決手段として、
上記第1及び第3の目的を、エネルギレベルの異なるエ
ネルギビームにより、重合を含む2種類以上の化学変化
を起こす材料をガス状にして供給し、低温に冷却した処
理基板上に膜状に形成し、第1のエネルギビームにより
重合反応を起こし、第2のエネルギビームによる露光に
より分解、架橋反応等によりマスクを形成することによ
り達成し、上記第2及び第4の目的は、上記により作成
したマスクを用いてエッチングすることにより、真空中
で連続処理できるようにすることにより達成した。
In the present invention, as a first solution means,
The first and third objects are to supply a material that causes two or more kinds of chemical changes including polymerization in the form of gas by energy beams having different energy levels, and form a film on a processed substrate cooled to a low temperature. Then, the polymerization reaction is caused by the first energy beam, and the mask is formed by the decomposition, the cross-linking reaction, etc. by the exposure by the second energy beam, and the second and fourth objects are created as described above. This was achieved by allowing continuous processing in vacuum by etching with a mask.

【0007】更に、第2の解決手段として、上記第1の
目的はガス供給系と被処理基板に温度差を設けることに
より、この温度差に基づいてガスから固体物質皮膜に変
化すると共に、エネルギビームの照射により変質して蒸
気圧の高い物質に変化するガス物質を、被処理基板上に
供給する段階と、被処理基板を冷却して基板上にガス物
質が固体化した皮膜を形成する段階と、この皮膜にエネ
ルギビームを予め定められた所定のパターンに照射露光
し、照射露光領域の皮膜を蒸気圧の高い物質に変化せし
めて選択的に処理系外に除去してガス物質が固体化した
マスクパターンを形成する段階とを有して成るマスク形
成方法により、達成される。すなわち、基板上にガス物
質が氷結により固体化して皮膜を形成し、これをマスク
材とするものであり、これを所定のパターンに応じたエ
ネルギビームで照射露光することによりマスクパターン
を形成するものである。照射露光された領域の皮膜は分
解しガス化して除去され、未照射領域が残りマスクパタ
ーンと成るものである。マスクが不要となれば、基板を
氷結温度以上に高めることにより容易にガス化して除去
することができる。
Further, as a second means for solving the problems, the first purpose is to provide a temperature difference between the gas supply system and the substrate to be processed, and the gas is changed into a solid substance film on the basis of the temperature difference, and at the same time, energy is reduced. A step of supplying a gas substance, which is transformed into a substance having a high vapor pressure by irradiation with a beam, onto a substrate to be processed, and a step of cooling the substrate to be processed to form a film in which the gas substance is solidified on the substrate. Then, this film is exposed to an energy beam in a predetermined pattern, and the film in the exposed area is changed to a substance with a high vapor pressure and selectively removed outside the processing system to solidify the gas substance. And a step of forming a mask pattern as described above. That is, a gas material is solidified by freezing on a substrate to form a film, which is used as a mask material, and a mask pattern is formed by irradiating and exposing this with an energy beam according to a predetermined pattern. Is. The film in the area exposed by irradiation is decomposed, gasified and removed, and the unexposed area remains as a mask pattern. If the mask becomes unnecessary, it can be easily gasified and removed by raising the temperature of the substrate above the freezing temperature.

【0008】したがって、本発明においては上記マスク
形成の各段階において、被処理基板をガス物質が少なく
とも氷結する温度以下に冷却保持しておくことが重要で
ある。また、上記エネルギビームとしては、電子ビーム
や、その他例えば紫外線、X線、レーザの如き光で構成
され、露光方法としては直接描画、もしくは所定の精巧
なマスクを介しての露光の何れかにて行なう。
Therefore, in the present invention, it is important that the substrate to be processed is cooled and maintained at a temperature at least below the temperature at which the gas substance is frozen in each stage of the mask formation. Further, the energy beam is composed of an electron beam or other light such as ultraviolet rays, X-rays or lasers, and the exposure method is either direct drawing or exposure through a predetermined elaborate mask. To do.

【0009】上記ガス供給系としては、エネルギビーム
の照射を受けて酸化物質もしくは還元物質に分解される
と共に、ガス供給系と被処理基板の温度差に基づいてガ
スから固体物質皮膜に変化する第1のガス物質と、前記
第1のガス物質の分解生成物の酸化もしくは還元作用に
より蒸気圧の高い物質に変化する第2のガス物質との混
合物が望ましい。何れにしてもガス物質は固体化(氷
結)してマスク材と成り得るものでなければならない。
The gas supply system is such that it is decomposed into an oxidizing substance or a reducing substance upon irradiation with an energy beam and changes from a gas to a solid substance film on the basis of the temperature difference between the gas supply system and the substrate to be processed. A mixture of one gas substance and a second gas substance that changes into a substance having a high vapor pressure by the oxidation or reduction action of the decomposition product of the first gas substance is desirable. In any case, the gas substance must be capable of solidifying (freezing) to form a mask material.

【0010】上記ガス供給系の好ましい例を挙げれば、
第1のガス物質(露光により酸化、還元物質を発生する
ガス)としては、例えば二フッ化キセノンガスXeF2
〔常温で4Torrのガス圧を有する固体〕の如き希ガス
元素とハロゲン元素の化合物、ClF3〔融点−76.
3℃〕、BrF〔融点−33℃〕等が、また、第2のガ
ス物質(氷結してマスク作用を有し、第1のガス物質が
露光により分解したガスにより反応してガス化する)と
しては、例えばSi(OCH34〔融点−4℃〕やテト
ラエチルオルソシリケート(TEOSと略称)Si(O
254〔融点−77℃〕の如き有機シランガス、そ
の他P(OCH33〔融点−78℃〕、PO(OC
33〔融点−46.1℃〕、B(OCH33〔融点−
23.9℃〕等である。
As a preferable example of the gas supply system,
Examples of the first gas substance (a gas that generates an oxidizing or reducing substance upon exposure) include xenon difluoride gas XeF 2
A compound of a rare gas element and a halogen element such as [solid having a gas pressure of 4 Torr at room temperature], ClF 3 [melting point-76.
3 [deg.] C.], BrF [melting point-33 [deg.] C.] and the like, and a second gas substance (having a masking function by freezing, the first gas substance reacts with the gas decomposed by exposure to gasify). For example, Si (OCH 3 ) 4 [melting point-4 ° C.] or tetraethyl orthosilicate (abbreviated as TEOS) Si (O
Organosilane gas such as C 2 H 5 ) 4 [melting point-77 ° C], other P (OCH 3 ) 3 [melting point-78 ° C], PO (OC
H 3) 3 [mp -46.1 ° C.], B (OCH 3) 3 [mp -
23.9 ° C.] and the like.

【0011】上記第2の目的は、所定の基板上に所定の
皮膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程によって形成
された皮膜上にマスクパターンを形成する工程と、この
マスクパターン形成工程により形成されたマスクを用い
て前記皮膜を選択的にエッチング除去する工程と、前記
マスクを除去する工程とを有して成るパターン形成方法
において、前記マスクパターン形成工程を上記第1の目
的を達成することのできるマスク形成方法で構成して成
るパターン形成方法により、達成される。
The second object is to form a predetermined film on a predetermined substrate, to form a mask pattern on the film formed by the film forming process, and to form the mask pattern. In the pattern forming method, which comprises a step of selectively etching and removing the film using a mask formed by the above method, and a step of removing the mask, the mask pattern forming step achieves the first object. It is achieved by a pattern forming method configured by a mask forming method that can be performed.

【0012】上記成膜工程と、マスクパターン形成工程
と、このマスクパターン形成工程により形成されたマス
クを用いて皮膜を選択的にエッチング除去する工程と、
マスクを除去する工程とから構成される一連の工程を、
真空系を破ることなく連続的に行なう工程として構成す
ることができる。
The above film forming step, the mask pattern forming step, and the step of selectively etching and removing the film using the mask formed in the mask pattern forming step,
A series of steps consisting of the step of removing the mask,
The process can be performed continuously without breaking the vacuum system.

【0013】上記基板を、半導体素子の組み込まれた半
導体基板とし、上記成膜工程を絶縁膜、導体膜の何れか
一者、もしくは両者を形成する工程とすれば、前記半導
体基板に多層配線構造体を形成することができる。
If the substrate is a semiconductor substrate incorporating a semiconductor element and the film forming step is a step of forming one or both of an insulating film and a conductor film, a multilayer wiring structure is formed on the semiconductor substrate. Can form a body.

【0014】また、上記基板を、例えばガラス基板の如
き透明絶縁基板とし、上記成膜工程を少なくともゲート
電極形成用導体膜、ゲート絶縁膜、半導体膜、ソース・
ドレーン及び画素電極形成用導体膜を形成する工程とす
れば、前記透明絶縁基板に液晶表示アクティブマトリッ
クスを形成することができる。なお、成膜工程として
は、例えばプラズマによるスパッタリング、あるいはC
VD等の周知の成膜方法が使用できる。
Further, the substrate is a transparent insulating substrate such as a glass substrate, and the film forming step is performed by at least a gate electrode forming conductor film, a gate insulating film, a semiconductor film, a source film.
A liquid crystal display active matrix can be formed on the transparent insulating substrate by forming the drain and the pixel electrode forming conductor film. The film forming step may be, for example, sputtering with plasma or C
Well-known film forming methods such as VD can be used.

【0015】上記第3の目的は、ガス供給系と被処理基
板に温度差を設ける手段と、この温度差に基づいてガス
から固体物質皮膜に変化すると共に、エネルギビームの
照射により変質して蒸気圧の高い物質に変化するガス物
質を、被処理基板上に供給する手段と、被処理基板を冷
却して基板上にガス物質が固体化した皮膜を形成する手
段と、この皮膜にエネルギビームを予め定められた所定
のパターンに照射露光し、照射露光領域の皮膜を蒸気圧
の高い物質に変化せしめて選択的に処理系外に除去し、
未照射領域に残存するガス物質の固体化した皮膜をマス
クパターンとして形成する手段とを具備して成るマスク
形成装置により、達成される。そして、上記マスク形成
の各手段においては、被処理基板をガス物質が少なくと
も氷結する温度以下に冷却保持された試料台上に保持す
る手段を有して構成される。
The third object is to provide a means for providing a temperature difference between the gas supply system and the substrate to be processed, and to change the gas into a solid substance film based on this temperature difference, and also to change the quality by irradiation of an energy beam and to vaporize it. A means for supplying a gas substance that changes into a substance having a high pressure onto the substrate to be processed, a means for cooling the substrate to be processed to form a film on which the gas substance is solidified, and an energy beam for this film. Irradiation exposure is performed in a predetermined pattern, and the film in the irradiation exposure area is changed to a substance with a high vapor pressure and selectively removed from the processing system,
And a means for forming a solidified film of a gas substance remaining in the unirradiated region as a mask pattern. Further, each of the means for forming a mask includes means for holding the substrate to be processed on a sample table that is cooled and held at a temperature below the temperature at which the gas substance freezes at least.

【0016】上記第4の目的は、所定の基板上に所定の
皮膜を形成する成膜手段と、前記成膜手段によって形成
された皮膜上にマスクパターンを形成する手段と、この
マスクパターン形成手段により形成されたマスクを用い
て前記皮膜を選択的にエッチング除去する手段と、前記
マスクを除去する手段とを有して成るパターン形成装置
において、前記マスクパターン形成手段を上記第3の目
的を達成することのできるマスク形成装置で構成して成
るパターン形成装置により、達成される。
The fourth purpose is to form a film on a predetermined substrate by a film forming means, a means for forming a mask pattern on the film formed by the film forming means, and a mask pattern forming means. In a pattern forming apparatus comprising means for selectively etching and removing the film using a mask formed by the above, and means for removing the mask, the mask pattern forming means achieves the third object. This is achieved by a pattern forming device configured by a mask forming device that can be used.

【0017】上記マスクを除去する手段としては、基板
を上記マスクの氷結温度以上に加熱する手段、例えば試
料台にヒータを具備たもので構成することができる。
The means for removing the mask can be constituted by means for heating the substrate to a temperature above the freezing temperature of the mask, for example, one provided with a heater on the sample table.

【0018】本発明の特徴を活かすために上記成膜手段
と、マスクパターン形成手段と、このマスクパターン形
成手段により形成されたマスクを用いて皮膜を選択的に
エッチング除去する手段と、マスクを除去する手段とか
ら構成される一連の手段を、真空系を破ることなく共通
の搬送室を介して連続的に行なう手段とすることが望ま
しい。
In order to utilize the features of the present invention, the film forming means, the mask pattern forming means, the means for selectively etching and removing the film by using the mask formed by the mask pattern forming means, and the mask removal It is desirable that the series of means including the means for performing is continuously performed through a common transfer chamber without breaking the vacuum system.

【0019】また、上記成膜手段としては、複数の成膜
室を備え、一方をスパッタリングによる成膜室とし、他
方をCVDによる成膜室とすることができる。
As the film forming means, a plurality of film forming chambers may be provided, one of which may be a sputtering film forming chamber and the other may be a CVD film forming chamber.

【0020】また、上記皮膜を選択的にエッチング除去
する手段として、プラズマエッチング室、もしくはエッ
チングガス導入によるエッチング室とすることができ
る。
A plasma etching chamber or an etching chamber by introducing an etching gas can be used as a means for selectively removing the film by etching.

【0021】また、上記マスクパターンを形成する手段
としては、ガス吸着露光室を備え、前記ガス吸着露光室
は、ガス供給口と、供給されたガスを基板上に固体物質
皮膜として氷結させる冷却手段を備えた試料台と、この
皮膜にエネルギビームを予め定められた所定のパターン
に照射露光する手段と、排気系とを備えたものとするこ
とができる。
As a means for forming the mask pattern, a gas adsorption exposure chamber is provided, and the gas adsorption exposure chamber has a gas supply port and a cooling means for freezing the supplied gas as a solid substance film on the substrate. It is possible to provide a sample stage provided with, a means for irradiating and exposing the film with an energy beam in a predetermined pattern, and an exhaust system.

【0022】[0022]

【作用】第1の解決手段においては、ガスの固化温度以
下に冷却した基板表面では入射したガス分子は基板表面
に吸着される。従って100Pa〜0.1Paの圧力範囲では1
から2μm厚さの固化した膜を1分以内で形成すること
が出来る。この膜に紫外線等の光を照射することで重合
反応を起こさせ、形成した膜の固化温度を高め常温で気
化しないようにする。次に第2のエネルギビームで露光
する事により、膜を形成した物質が分解され蒸気圧が高
くなり、蒸発して除去されマスクが形成される。あるい
は第2のエネルギビームの露光により膜を形成した物質
に架橋反応を起こさせ、エッチング速度の差を生じさ
せ、ドライエッチング処理により未露光部をエッチング
除去し、マスクが形成される。
In the first solution, incident gas molecules are adsorbed on the surface of the substrate cooled to the solidification temperature of the gas or lower. Therefore, it is 1 in the pressure range of 100Pa-0.1Pa.
It is possible to form a solidified film having a thickness of 1 to 2 μm within 1 minute. By irradiating this film with light such as ultraviolet rays, a polymerization reaction is caused to increase the solidification temperature of the formed film and prevent vaporization at room temperature. Next, by exposing with the second energy beam, the substance forming the film is decomposed and the vapor pressure is increased, and the substance is evaporated and removed to form a mask. Alternatively, a mask is formed by causing a cross-linking reaction in the material having the film formed by the exposure with the second energy beam to cause a difference in etching rate, and etching away the unexposed portion by dry etching.

【0023】更に、第2の解決手段においては、供給ガ
ス系のガスの氷結温度以下に冷却した基板表面に入射し
て吸着されたガス分子が氷結して形成された膜にエネル
ギビームとして例えば電子ビームあるいは紫外線等の光
を照射露光することで、氷結した膜中に含まれるガスの
うち酸化物質、還元物質を発生する第1のガス物質を分
解する。第1のガス物質から発生した酸化物質あるいは
還元物質により、氷結した第2のガス物質から成るガス
分子は酸化反応、あるいは還元反応を受けて分解し、ガ
ス分子の蒸気圧を高くすることにより、電子ビームや紫
外線等の照射露光を受けた領域では、ガスが蒸発し氷結
した膜は消滅する。照射露光を受けない領域では氷結し
た膜が残り、氷結膜のパターンが作成される。この膜を
マスクパターンとして、例えばプラズマエッチングによ
り下地の被処理基板を選択的にエッチング除去すれば、
電子ビームや紫外線等の光照射により形成したマスクパ
ターンを転写したパターンを被処理基板に形成すること
が出来る。
Further, in the second solving means, gas molecules incident on the surface of the substrate cooled to below the freezing temperature of the gas of the supply gas system and adsorbed are frozen to form a film, for example, as an electron beam as an energy beam. By irradiating and exposing to light such as a beam or ultraviolet rays, the first gas substance that generates an oxidizing substance and a reducing substance in the gas contained in the frozen film is decomposed. By oxidizing or reducing substances generated from the first gas substance, gas molecules consisting of the frozen second gas substance undergo oxidation reaction or reduction reaction to decompose and increase vapor pressure of the gas molecules, In the region exposed to the irradiation of electron beam or ultraviolet ray, the gas is evaporated and the frozen film disappears. A frozen film remains in a region that is not exposed to irradiation, and a pattern of a frozen film is created. Using this film as a mask pattern, if the underlying substrate to be processed is selectively removed by plasma etching,
A pattern obtained by transferring a mask pattern formed by irradiation with light such as an electron beam or ultraviolet light can be formed on the substrate to be processed.

【0024】以上のように本発明では従来のレジストマ
スクに相当する部分を真空中でのガス分子吸着により形
成するために、基板への膜付けからマスク形成、エッチ
ングまで真空中で連続して処理できる。
As described above, in the present invention, since the portion corresponding to the conventional resist mask is formed by adsorption of gas molecules in a vacuum, the steps from film deposition on the substrate to mask formation and etching are continuously performed in a vacuum. it can.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

〔I〕第1の実施例 以下本発明の第1の実施例による装置構成図を、図1に
より説明する。
[I] First Embodiment A device configuration diagram according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0026】(1)装置構成例 装置構成はロード室:1、真空分離室1:2、搬送室
1:3、真空分離室2:2´、搬送室2:3´、搬送室
3:3´´、搬送室4:3´´´、アンロード室:4が
それぞれゲートバルブ:5により真空的には分離され、
接続されている。搬送室1にはクリーニング室:6、ス
パッタ成膜室:7がゲートバルブ:5を介して接続され
ている。搬送室2には、レジスト形成室:8、基板温度
制御室:9が同様にゲートバルブ:5を介して接続され
ている。搬送室3には防振室:10、ゲートバルブ:5
を介し電子ビーム露光室:11が接続され、さらに現像
室:12がゲートバルブ:5により接続されている。搬
送室4にはエッチング室:13、レジスト除去室:14
がゲートバルブ:5により接続されている。
(1) Device configuration example The device configuration is as follows: load chamber: 1, vacuum separation chamber 1: 2, transfer chamber 1: 3, vacuum separation chamber 2: 2 ', transfer chamber 2: 3', transfer chamber 3: 3. ″, The transfer chamber 4: 3 ″ ″, and the unload chamber: 4 are separated in vacuum by the gate valve: 5,
It is connected. A cleaning chamber: 6 and a sputtering film forming chamber: 7 are connected to the transfer chamber 1 via a gate valve: 5. A resist forming chamber: 8 and a substrate temperature control chamber: 9 are similarly connected to the transfer chamber 2 via a gate valve: 5. Anti-vibration chamber: 10 and gate valve: 5 in the transfer chamber 3.
The electron beam exposure chamber: 11 is connected via the, and the developing chamber: 12 is connected by the gate valve: 5. The transfer chamber 4 has an etching chamber: 13 and a resist removal chamber: 14.
Are connected by a gate valve: 5.

【0027】搬送室1〜4は同一の構成であり、中央に
図示しないセンタアーム式の基板搬送用ロボットが設け
られており、搬送室間、及び搬送室から各処理室に基
板:50を搬送できるようになっている。また各搬送室
には図示しない排気系が設けられており、搬送室内を1
0ー4Paの真空に保てるようになっている。
The transfer chambers 1 to 4 have the same structure, and a center arm type substrate transfer robot (not shown) is provided at the center, and transfers a substrate: 50 between transfer chambers and from the transfer chamber to each processing chamber. You can do it. An exhaust system (not shown) is provided in each transfer chamber,
It can be maintained in a vacuum of 0-4 Pa.

【0028】ロード室:1には図示しないセンタアーム
式基板搬送ロボット、排気系、ガスパージ系が設けられ
ている。ガスパージ系によりロード室を大気圧にし、ゲ
ートバルブ:15を開きロボットアームによりロード
室:1内に基板:50を搬入する。排気系によりロード
室:1内を真空に排気し、真空分離室1:2側のゲート
バルブ:5を開き真空分離室1:2のステージ:17に
ロボットアームにより基板:50を載せる。
The load chamber 1 is provided with a center arm type substrate transfer robot (not shown), an exhaust system and a gas purge system. The load chamber is brought to atmospheric pressure by the gas purge system, the gate valve: 15 is opened, and the substrate: 50 is carried into the load chamber: 1 by the robot arm. The load chamber 1 is evacuated to a vacuum by the exhaust system, the gate valve: 5 on the vacuum separation chamber 1: 2 side is opened, and the substrate: 50 is placed on the stage: 17 of the vacuum separation chamber 1: 2 by the robot arm.

【0029】真空分離室:2は図2に示すように上下に
クライオパネル面:18があり、水分や有機系ガスを通
過させない構成になっている。また中央にはステージ上
下機構:19により上下に動き、ロボットアームより基
板:50を受け渡しできるステージ:17がある。また
図示しない排気系が設けられており、室内を10~5から
10~6Paの真空に排気している。これらによりはロー
ド室1から搬送室1への水分の進入、搬送室2:3´か
らのレジスト形成ガス等の有機系ガスの進入を防止して
いる。
As shown in FIG. 2, the vacuum separation chamber: 2 has a cryopanel surface: 18 at the top and bottom, and is constructed so that moisture and organic gas cannot pass through. In the center, there is a stage: 17 which moves up and down by a stage up-and-down mechanism: 19 and can transfer a substrate: 50 from a robot arm. Further, an exhaust system (not shown) is provided, and the chamber is evacuated to a vacuum of 10 to 5 to 10 6 Pa. These prevent the entry of moisture from the load chamber 1 into the transfer chamber 1 and the entry of organic gas such as resist forming gas from the transfer chamber 2: 3 '.

【0030】クリーニング室:6には通常の平行平板電
極(図示せず)が設けられており13.56MHZの高周
波電源によりプラズマを発生する構成となっている。図
示しないガス供給源よりArガスを供給し、図示しない
排気系から排気し処理室内を1Paの圧力にし、平行平
板電極間にプラズマを発生させ、電極上に載せた基板表
面をArイオンで叩き、表面のクリーニングをする。
A normal parallel plate electrode (not shown) is provided in the cleaning chamber 6 and is configured to generate plasma by a high frequency power source of 13.56 MHz. Ar gas is supplied from a gas supply source (not shown), exhausted from an exhaust system (not shown), the pressure in the processing chamber is set to 1 Pa, plasma is generated between the parallel plate electrodes, and the substrate surface placed on the electrodes is hit with Ar ions. Clean the surface.

【0031】スパッタ室:7には通常のマグネトロン型
のスパッタ電極(図示せず)が取り付けてあり、基板:
50の表面にアルミ膜を形成する。スパッタ成膜室:7
には図示しないArガス供給源、真空排気系があり室内
を10~6から10~7Paの真空に排気できる。Arガスを
供給し、例えば0.5Paの圧力にして、スパッタ成膜
する。
In the sputtering chamber: 7, a usual magnetron type sputtering electrode (not shown) is attached, and the substrate:
An aluminum film is formed on the surface of 50. Sputter deposition chamber: 7
Has an Ar gas supply source and a vacuum exhaust system (not shown), and can evacuate the chamber to a vacuum of 10 6 to 10 7 Pa. Ar gas is supplied, and the pressure is set to 0.5 Pa, for example, to form a film by sputtering.

【0032】レジスト形成室:8は図3に示すように吸
着ステージ:20があり搬送室2:3´よりロボットア
ームにより搬送し、基板:50をこの上に置くようにな
っている。吸着ステージ:20には静電吸着機構(図示
せず)が組込まれており、静電吸着電源:22より電圧
を印加することで、基板:50をステージ面に吸着す
る。また吸着ステージ:20には冷凍機:21から−5
0℃から+50℃の冷媒が供給できるようになってお
り、吸着された基板:50とステージ:20との間には
He供給源:23からHeガスを供給し、8Paから10
Paの設定圧力になるよう制御し、基板の温度が吸着ス
テージ:20とほぼ同じ温度になるようにしている。吸
着ステージ:20の対向面には石英窓:25があり、そ
の外に紫外線ランプ:26が組込まれている。
As shown in FIG. 3, the resist forming chamber 8 has a suction stage 20 and is transferred by a robot arm from a transfer chamber 2: 3 ', and a substrate 50 is placed thereon. An electrostatic chucking mechanism (not shown) is incorporated in the chucking stage: 20. By applying a voltage from the electrostatic chucking power source: 22, the substrate: 50 is chucked onto the stage surface. Further, the adsorption stage: 20 has a refrigerator: 21 to -5.
A refrigerant of 0 ° C to + 50 ° C can be supplied, and He gas is supplied from He supply source: 23 between the adsorbed substrate: 50 and stage: 20, and 8 Pa to 10 Pa.
The temperature of the substrate is controlled to be substantially the same as that of the adsorption stage: 20 by controlling the pressure to be the set pressure of Pa. A quartz window: 25 is provided on the opposite surface of the adsorption stage: 20, and an ultraviolet lamp: 26 is incorporated outside the quartz window.

【0033】またレジスト形成室:8内にはガス供給リ
ング:24があり、ガス供給口:28からレジスト形成
ガスを供給する。さらにレジスト形成室:8内は排気
口:29により真空に排気されている。上部にはレーザ
干渉膜厚測定機:27があり、レジスト膜形成時にその
膜厚を実測できるようになっている。
A gas supply ring 24 is provided in the resist forming chamber 8 and a resist forming gas is supplied from a gas supply port 28. Further, the inside of the resist forming chamber 8 is evacuated to a vacuum through an exhaust port 29. A laser interference film thickness measuring device: 27 is provided on the upper part so that the film thickness can be measured when the resist film is formed.

【0034】基板温度制御室:9にはレジスト形成室:
8と同様な吸着ステージ(図示せず)が設けられてい
る。ここでは吸着ステージの温度を常温に設定してお
り、レジスト形成室:8で冷却された基板:50の温度
を常温に戻している。
Substrate temperature control chamber: 9 has a resist forming chamber:
An adsorption stage (not shown) similar to that of No. 8 is provided. Here, the temperature of the adsorption stage is set to room temperature, and the temperature of the substrate: 50 cooled in the resist forming chamber: 8 is returned to room temperature.

【0035】防振室:10は図4に示すように受け渡し
室:30、ステージ:31、上下機構:32、ベロー
ズ:33、エアバネ:34からなっている。受け渡し
室:30とゲートバルブ:5の間はベローズ:33で接
続され、エアバネ:34ベローズが縮むのを支えてお
り、振動が伝わらないようになっている。受け渡し室:
31内には上下機構:32により上下に動くステージ:
31があり、搬送室3:3´´のロボットアーム(図示
せず)により基板:50をこの上に搬送して載せる構成
となっている。ステージ:31上の基板:50はEB露
光室:11側のロボットアーム(図示せず)によりEB
露光室:11の側に搬送される。
As shown in FIG. 4, the anti-vibration chamber 10 comprises a delivery chamber 30, a stage 31, a vertical mechanism 32, a bellows 33, and an air spring 34. The delivery chamber: 30 and the gate valve 5 are connected by a bellows: 33, and an air spring: 34 supports the contraction of the bellows so that vibration is not transmitted. Delivery room:
Inside 31 is an up-and-down mechanism: 32 A stage that moves up and down
31 is provided, and the substrate: 50 is transferred and placed on this by a robot arm (not shown) in the transfer chamber 3: 3 ″. The substrate: 50 on the stage: 31 is EB by the robot arm (not shown) on the EB exposure chamber 11 side.
Exposure chamber: It is transported to the 11 side.

【0036】EB露光室:11は通常の電子ビーム露光
装置と同様の構成である。
The EB exposure chamber 11 has the same structure as that of an ordinary electron beam exposure apparatus.

【0037】現像室:12は図5に示すようにレジスト
形成室:8と同様な吸着ステージ:44が設けられてい
る。その対向面には13.56MHZの高周波電源:41
を接続したカソード電極:40があり、吸着ステージ:
44はアースに接続してある。また処理ガス供給口:4
2、排気口:43が設けられており、100Paから1
Paの圧力で放電処理ができるようになっている。
As shown in FIG. 5, the developing chamber 12 is provided with a suction stage 44 which is similar to the resist forming chamber 8. 13.56 MHz high frequency power source on the opposite surface: 41
There is a cathode electrode: 40 connected to the adsorption stage:
44 is connected to ground. Processing gas supply port: 4
2. Exhaust port: 43 is provided, from 100Pa to 1
The electric discharge can be performed at a pressure of Pa.

【0038】エッチング室:13は現像室:12と同様
な構成である。またレジスト除去室:14は通常の平行
平板電極構成のプラズマ処理室構成であり、基板:50
を載せる側には加熱機構(図示せず)が組込まれてお
り、基板:50を加熱してレジスト除去処理ができるよ
うになっている。アンロード室:4はロード室:1と同
様な構成である。搬送室4:3´´´から基板:50を
取り出し、アンロード室:4の圧力を大気圧に戻し、ゲ
ートバルブ:16を開き取り出す。
The etching chamber 13 has the same structure as the developing chamber 12. The resist removing chamber: 14 is a plasma processing chamber configuration of a normal parallel plate electrode configuration, and the substrate: 50
A heating mechanism (not shown) is incorporated on the side on which the resist is removed by heating the substrate: 50. The unload chamber: 4 has the same configuration as the load chamber: 1. The substrate: 50 is taken out from the transfer chamber 4: 3 ''', the pressure in the unload chamber: 4 is returned to atmospheric pressure, and the gate valve: 16 is opened and taken out.

【0039】(2)処理方法例その1 以上本発明装置の構成について説明したが、次に本装置
による処理方法について図6により説明する。
(2) Example of Processing Method 1 The configuration of the apparatus of the present invention has been described above. Next, the processing method of this apparatus will be described with reference to FIG.

【0040】基板:50をロード室:1、真空分離室
1:2、搬送室1:3を経てクリーニング室:6の電極
(図示せず)上にセットし、Arイオンによるスパッタ
エッチングにより基板:50の表面に形成された酸化膜
や吸着した水分等のガスを除去する。次に、基板:50
を搬送室1:3、を経てスパッタ室:7にセットし、ス
パッタ成膜により、基板:50の表面にアルミ膜:51
を形成する。
A substrate: 50 is set on an electrode (not shown) of a cleaning chamber: 6 through a load chamber: 1, a vacuum separation chamber 1: 2, and a transfer chamber 1: 3, and the substrate is subjected to sputter etching with Ar ions: The oxide film formed on the surface of 50 and the adsorbed gas such as moisture are removed. Next, substrate: 50
Was set in the sputter chamber: 7 via the transfer chamber 1: 3, and the aluminum film: 51 was formed on the surface of the substrate: 50 by sputtering film formation.
To form.

【0041】更に、基板:50を搬送室1:3、真空分
離室2:2´、搬送室2:3´を経てレジスト形成室:
8にセットする。
Further, the substrate: 50 is transferred through the transfer chamber 1: 3, the vacuum separation chamber 2: 2 ', and the transfer chamber 2: 3', and then the resist formation chamber:
Set to 8.

【0042】[0042]

【化1】 [Chemical 1]

【0043】化1で示されるテトラフルオロジシランを
図示しないガス供給源よりガス状にして供給し、ガス供
給リング:24よりレジスト形成室:8内に吹き出し、
100Paの圧力になるようにする。基板:50は吸着
ステージ:20に吸着され、ステージ:20と基板:5
0との間に供給されたHeによる熱伝導で基板:50の
温度はステージ:20と同じ温度に冷却される。吸着ス
テージ:20はテトラフルオロジシランガスを効率よく
吸着させるため−40℃に設定している。レジスト形成
室:8の吸着ステージ:20以外の部分は常温(20
℃)に設定されており、テトラフルオロジシランガスが
吸着しないようにしてある。
The tetrafluorodisilane represented by Chemical formula 1 was supplied in a gas form from a gas supply source (not shown), and was blown from the gas supply ring: 24 into the resist forming chamber: 8.
Adjust the pressure to 100 Pa. Substrate: 50 is adsorbed by adsorption stage: 20, stage: 20 and substrate: 5
The temperature of the substrate: 50 is cooled to the same temperature as that of the stage: 20 by heat conduction by He supplied between 0 and 0. Adsorption stage: 20 is set to -40 ° C in order to adsorb tetrafluorodisilane gas efficiently. The resist forming chamber: 8 except the adsorption stage: 20 is at room temperature (20
(° C.) so that tetrafluorodisilane gas is not adsorbed.

【0044】10秒で基板:50上に200nmのテトラ
フルオロジシラン膜を形成し、紫外線ランプ:26より
Si−H結合より大きなエネルギを有し、Si−Si結合
よりエネルギの低い波長の紫外線をフィルタにより選択
的に透過させ、基板:50上に吸着したフルオロシラン
ガスに照射する。テトラフルオロジシランガスはSi−
H結合が切れ、HはH2となり気化し除去され、Si同士
が結合して直鎖状ポリマを形成する。この作業を5回繰
り返し1000nm厚のレジスト膜:52を形成する。こ
のように膜:52の形成を分割して進めるのは紫外線の
照射により発生する水素ガスの除去を効率良く行い、直
鎖状ポリマの形成を進めるためである。またこのとき、
膜:52の膜厚はレーザ干渉膜厚測定器:27により測
定し、膜厚のばらつきが発生しないように制御する。
A tetrafluorodisilane film having a thickness of 200 nm is formed on the substrate: 50 in 10 seconds, and the ultraviolet lamp: has a larger energy than the Si-H bond than the 26, and filters ultraviolet light having a wavelength lower than the Si-Si bond. Then, the fluorosilane gas adsorbed on the substrate 50 is irradiated with the fluorosilane gas. Tetrafluorodisilane gas is Si-
The H bond is broken, H becomes H 2 and is vaporized and removed, and Si is bonded to each other to form a linear polymer. This operation is repeated 5 times to form a resist film: 52 having a thickness of 1000 nm. The reason why the formation of the film: 52 is divided and carried out in this way is to efficiently remove the hydrogen gas generated by the irradiation of ultraviolet rays and to form the linear polymer. Also at this time,
The film thickness of the film: 52 is measured by a laser interference film thickness measuring device: 27 and controlled so that the film thickness does not vary.

【0045】レジスト膜:52の形成完了後、基板:5
0を搬送室2:3´を経て基板温度制御室:9にセット
する。基板温度制御室:9の吸着ステージは常温(20
℃)に設定されており、これに基板:50を吸着させ、
基板:50の温度を常温にする。基板:50の表面に吸
着したテトラフルオロジシランは直鎖状ポリマとなって
いるため、蒸気圧が低下し常温でも膜を形成する。
After formation of the resist film: 52, the substrate: 5
0 is set in the substrate temperature control chamber: 9 through the transfer chamber 2: 3 '. Substrate temperature control room: The adsorption stage of 9 has room temperature (20
℃) is set, and the substrate: 50 is adsorbed to this,
Substrate: The temperature of 50 is brought to room temperature. Since the tetrafluorodisilane adsorbed on the surface of the substrate: 50 is a linear polymer, the vapor pressure is reduced and a film is formed even at room temperature.

【0046】この基板:50を、搬送室2:3´、搬送
室3:3´´、防振室:10を経てEB露光室:11に
セットする。電子ビームで露光すると電子ビームの当た
った部分は、直鎖状ポリマを形成したSi−Si結合が切
れるため、SiF2となり気化し、レジスト膜:52のマ
スク:53マスクが形成される。
This substrate: 50 is set in the EB exposure chamber: 11 through the transport chamber 2: 3 ', the transport chamber 3: 3'', and the vibration isolation chamber: 10. When exposed by the electron beam, the Si-Si bond forming the linear polymer is broken at the portion hit by the electron beam, so that SiF 2 is vaporized and a mask of the resist film: 52 and a mask of 53 are formed.

【0047】マスク:53を形成した基板:50をエッ
チング室:13に搬送し、BCl3ガスとCl2ガスの混
合ガスでプラズマエッチングをし、アルミ膜:51をレ
ジストマスク通りにエッチングする。レジスト除去室:
14では、CF4ガスによりテトラフルオロジシランの
直鎖状ポリマをエッチングにより除去する。アルミ膜:
51はCF4ガスではエッチングされないためマスク:
53だけが選択的に除去される。これをアンロード室:
4より取り出し配線膜形成作業が完了する。
The substrate: 50 on which the mask: 53 is formed is conveyed to the etching chamber: 13 and plasma etching is performed with a mixed gas of BCl 3 gas and Cl 2 gas, and the aluminum film: 51 is etched according to the resist mask. Resist removal room:
In 14, the linear polymer of tetrafluorodisilane is removed by etching with CF 4 gas. Aluminum film:
Mask 51 is not etched with CF 4 gas, so mask:
Only 53 is selectively removed. Unload this:
From 4, the wiring film forming work is completed.

【0048】(3)処理方法例その2 その他の処理方法について図7により説明する。(3) Example of Processing Method 2 Another processing method will be described with reference to FIG.

【0049】第1の実施例の他の処理方法であって、レ
ジスト膜を2層で形成する場合に付いて示す。装置構成
の変った点は、スパッタ成膜室:7でアルミ膜:51に
代わりタングステン膜:54を形成する点である。その
ためにターゲットをアルミからタングステンに変更して
いる。
Another processing method of the first embodiment, in which the resist film is formed of two layers, will be described. The change in the device configuration is that a tungsten film: 54 is formed in place of the aluminum film: 51 in the sputtering film forming chamber: 7. Therefore, the target is changed from aluminum to tungsten.

【0050】本処理方法例の処理方法例その1との相違
点について主に説明する。
Differences between the present processing method example and the processing method example 1 will be mainly described.

【0051】基板:50を処理方法例その1と同様にロ
ード室:1から搬入し、クリーニング処理をした後スパ
ッタ成膜室:7にセットする。ここでタングステン膜:
54を形成する。次にレジスト形成室:8に基板:50
をセットして処理方法例その1と同様に冷却し、ガス供
給リング:24より紫外線硬化する有機材料モノマ(ジ
シクロペンタジエンジアクリレート等)をガス状にして
供給し、タングステン膜:54を形成した基板:50の
表面に吸着させ、第1層目の膜:55を形成する。この
第1層目の膜:55を1500nmの厚さに形成させた
後、紫外線ランプ:26より紫外線を照射し第1層目の
膜:55を硬化させる。
The substrate: 50 is loaded from the load chamber 1 in the same manner as in Example 1 of the processing method, cleaned, and then set in the sputtering film forming chamber: 7. Where the tungsten film:
54 is formed. Next, resist forming chamber: 8 and substrate: 50
Is set and cooled in the same manner as in Treatment Method Example 1, and an ultraviolet curable organic material monomer (dicyclopentadiene diacrylate or the like) is gasified and supplied from a gas supply ring: 24 to form a tungsten film: 54. The first layer film: 55 is formed by adsorbing it on the surface of the substrate: 50. After forming this first layer film: 55 to a thickness of 1500 nm, it is irradiated with ultraviolet rays from an ultraviolet lamp: 26 to cure the first layer film: 55.

【0052】次に処理方法例その1と同じテトラフルオ
ロジシランをガス状にしてガス供給リングから供給し、
200nmの厚さの第2層目のレジスト膜:56を吸着に
より形成し、紫外線の照射によりポリマ化を促進する。
基板温度制御室:9で基板:50の温度を常温に戻した
後、基板:50をEB露光室:11に搬送し、電子ビー
ム露光により露光する。電子ビームの当たった部分は、
直鎖状ポリマを形成したSi−Si結合が切れるため、S
iF2となり気化し、マスクパターン:56´が形成され
る。
Next, the same tetrafluorodisilane as in Treatment Method Example 1 was gasified and supplied from a gas supply ring,
A second resist film 56 having a thickness of 200 nm is formed by adsorption, and ultraviolet rays are irradiated to promote polymerization.
After the temperature of the substrate: 50 is returned to room temperature in the substrate temperature control chamber: 9, the substrate: 50 is transferred to the EB exposure chamber: 11 and exposed by electron beam exposure. The part hit by the electron beam is
Since the Si-Si bond forming the linear polymer is broken, S
It becomes iF 2 and vaporizes to form a mask pattern: 56 ′.

【0053】次に現像室:12に搬送し、酸素ガスプラ
ズマによるリアクティブイオンエッチングにより処理す
る。テトラフルオロジシランのポリマは酸素ガスプラズ
マと反応し酸化シリコンを形成しエッチングが進まなく
なる。これに対し電子ビーム露光によりテトラフルオロ
ジシランの第2層目のレジスト膜:56が除去された部
分では、有機材料の第1層目の膜:55が露出している
ため、酸素ガスプラズマによりエッチングが進行する。
これにより第2層目のレジスト膜:56のマスクパター
ン:56´通りに第1層目の膜:55がエッチングさ
れ、タングステン膜:54のエッチングに必要な膜厚の
マスクを形成することができる。また電子ビーム露光に
よるテトラフルオロジシランの除去が不十分な場合、四
フッ化エチレンガスプラズマにより短時間エッチング
し、除去不十分な部分を取り除くことにより高精度なマ
スク形成を行うことができる。
Next, it is conveyed to the developing chamber 12 and processed by reactive ion etching using oxygen gas plasma. The polymer of tetrafluorodisilane reacts with oxygen gas plasma to form silicon oxide, which prevents etching. On the other hand, in the portion where the second resist film 56 of tetrafluorodisilane was removed by electron beam exposure, the first material film 55 of the organic material was exposed, so etching was performed by oxygen gas plasma. Progresses.
As a result, the first-layer film: 55 is etched according to the mask pattern: 56 'of the second-layer resist film: 56, and a mask having a film thickness necessary for etching the tungsten film: 54 can be formed. . Further, when the removal of tetrafluorodisilane by electron beam exposure is insufficient, high-precision mask formation can be performed by etching for a short time with tetrafluoroethylene gas plasma and removing the insufficiently removed portion.

【0054】第1層目の膜:55によるマスク:55´
の形成を完了した後、基板:50をエッチング室:13
に搬送し、六フッ化硫黄ガスプラズマによるリアクティ
ブイオンエッチングでエッチング処理する。タングステ
ン膜:54はフッ化タングステンとなり、気化してエッ
チングが進行し、マスク:55´の通りのパターンを有
するタングステン膜:54が形成される。マスク:55
´上のテトラフルオロジシラン膜:56´は、タングス
テン膜:54のエッチング中に六フッ化硫黄ガスプラズ
マによりエッチングされ、タングステン膜:54のエッ
チング完了時には全て除去されている。
First layer film: 55 Mask: 55 '
After completing the formation of, the substrate: 50 and the etching chamber: 13
Then, it is etched by reactive ion etching using sulfur hexafluoride gas plasma. The tungsten film: 54 becomes tungsten fluoride, vaporizes and etching progresses, and a tungsten film: 54 having a pattern as the mask: 55 'is formed. Mask: 55
The tetrafluorodisilane film 56 ′ on the ′ is etched by sulfur hexafluoride gas plasma during the etching of the tungsten film 54, and is completely removed when the etching of the tungsten film 54 is completed.

【0055】レジスト除去室:14に基板:50を搬送
し、酸素ガスプラズマによるアッシング処理により有機
材料膜を除去し目的のタングステン膜だけのパターンに
した後、アンロード室:4より基板:50を搬出し、処
理を完了する。
The substrate: 50 is transferred to the resist removing chamber: 14, the organic material film is removed by ashing treatment with oxygen gas plasma to form a pattern of only the target tungsten film, and then the substrate: 50 is removed from the unloading chamber: 4. Carry out and complete processing.

【0056】また本処理例では、有機材料膜:55を基
板:50に吸着させた後、すぐに紫外線を照射して硬化
させているが、より高精度な露光をするためには表面の
平坦化が必要である。そのためには有機材料膜:55を
吸着後、基板:50の温度を有機材料膜:55が軟化す
る温度まで高め、これにより有機材料膜:55を流動化
させて表面を平坦化した後、紫外線を照射して硬化さ
せ、平坦な有機材料膜:55を形成する。第2層目のレ
ジスト膜:56はこの平坦な膜の上に形成されるため露
光時の焦点深度の影響を受けにくくなり、高精度なマス
ク55´および56´が形成される。
Further, in this processing example, the organic material film: 55 is adsorbed on the substrate: 50 and then immediately irradiated with ultraviolet rays to be cured. However, in order to perform exposure with higher accuracy, the surface is flattened. Needs to be converted. For that purpose, after adsorbing the organic material film: 55, the temperature of the substrate: 50 is raised to a temperature at which the organic material film: 55 is softened, thereby fluidizing the organic material film: 55 and flattening the surface, and then ultraviolet rays. And is cured to form a flat organic material film: 55. The resist film 56 of the second layer is formed on this flat film, so that it is less affected by the depth of focus during exposure, and highly accurate masks 55 'and 56' are formed.

【0057】またさらに、表面のパターン粗密の影響な
しに有機材料膜:55の表面を平坦化する場合の方法を
図8に示す。上記処理方法例で示した方法で有機材料
膜:55を基板:50上に吸着形成し、基板温度制御
室:9内で平坦な石英板:57を押しつける。吸着ステ
ージの温度を有機材料膜:55が軟化する温度まで高
め、有機材料膜:55が軟化して石英板:57にならっ
た状態で紫外線を照射して有機材料膜:55を硬化さ
せ、有機材料膜:55の表面を平坦に形成する。静電吸
着した吸着ステージを凸状に反らせることで、石英板:
57と基板:50とを互いに引き離す。その後の処理方
法は処理方法例その2と同じである。
Further, FIG. 8 shows a method for flattening the surface of the organic material film: 55 without the influence of the surface pattern density. An organic material film: 55 is adsorbed and formed on a substrate: 50 by the method shown in the above processing method example, and a flat quartz plate: 57 is pressed in a substrate temperature control chamber: 9. The temperature of the adsorption stage is raised to a temperature at which the organic material film: 55 is softened, and the organic material film: 55 is softened and becomes a quartz plate: 57, and ultraviolet rays are irradiated to cure the organic material film: 55 to cure the organic material film. Material film: The surface of 55 is formed flat. By bending the electrostatically attracted adsorption stage into a convex shape, the quartz plate:
57 and the substrate: 50 are separated from each other. The subsequent processing method is the same as the processing method example 2.

【0058】(4)処理方法例その3(4) Example 3 of processing method

【0059】[0059]

【化2】 [Chemical 2]

【0060】ここで、Ph はフェニル基を示す。Here, Ph represents a phenyl group.

【0061】本処理方法例では露光によりレジスト材料
が架橋反応し、エッチング速度の差が生じることを用い
てマスクパターンを形成する方法について説明する。レ
ジスト材料としては化2で示すジフェニルシランを用い
る。
In this example of the processing method, a method of forming a mask pattern will be described by using the fact that the resist material undergoes a crosslinking reaction upon exposure to cause a difference in etching rate. As the resist material, diphenylsilane shown in Chemical formula 2 is used.

【0062】本処理方法例の処理方法例その2と相違す
る点について、説明する。
Differences from the processing method example 2 of this processing method example will be described.

【0063】まず処理方法例その2と同様に基板を冷却
し、ガス供給リング:24より紫外線硬化する有機材料
モノマをガス状にして供給し、タングステン膜を形成し
た基板上に吸着させる。1500nmの膜厚に形成した
後、紫外線ランプ:26より紫外線を照射して硬化させ
る。ジフェニルシランをガス状にしてガス供給リングか
ら供給し、200nmの膜を吸着により形成し、紫外線の
照射によりSi−Hの結合を切り、直鎖状ポリマ化を促
進する。基板温度制御室:9で基板の温度を常温に戻し
た後基板をEB露光室:11に搬送し、電子ビーム露光
により露光する。電子ビームの当たった部分は、Si−
Phの結合が切れSi−Siの結合が広がり3次元架橋し
た状態となる。
First, the substrate is cooled in the same manner as in the second example of the processing method, and the ultraviolet-curable organic material monomer is supplied in the form of gas from the gas supply ring 24 and is adsorbed on the substrate on which the tungsten film is formed. After the film is formed to a thickness of 1500 nm, it is irradiated with ultraviolet rays from an ultraviolet lamp: 26 to be cured. Diphenylsilane is made into a gas and supplied from a gas supply ring to form a 200 nm film by adsorption, and the Si—H bond is cut by irradiation with ultraviolet rays to promote linear polymer formation. After the temperature of the substrate is returned to room temperature in the substrate temperature control chamber: 9, the substrate is transferred to the EB exposure chamber: 11 and exposed by electron beam exposure. The part hit by the electron beam is Si-
The bond of Ph is broken and the bond of Si-Si is expanded to be in a three-dimensional crosslinked state.

【0064】次に現像室:12に搬送し、四フッ化エチ
レンガスプラズマによるリアクティブイオンエッチング
により処理する。未露光部分は架橋反応が進んでいない
ためエッチング速度が早く、露光部分は架橋反応が進む
ためエッチング速度が遅くなる。そのため露光部分が残
り、レジストマスクが形成される。
Next, it is conveyed to a developing chamber: 12 and processed by reactive ion etching using ethylene tetrafluoride gas plasma. Since the cross-linking reaction does not proceed in the unexposed portion, the etching rate is fast, and the cross-linking reaction proceeds in the exposed portion, so that the etching rate becomes slow. Therefore, the exposed portion remains and a resist mask is formed.

【0065】次にガスを酸素ガスに切り替え、酸素ガス
プラズマによるリアクティブイオンエッチングにより処
理する。四フッ化エチレンガスプラズマによるリアクテ
ィブイオンエッチングにより形成されたレジストマスク
はシリコン系のポリマで形成されているため、酸素ガス
プラズマと反応し酸化シリコンを形成しエッチングが進
まなくなる。これに対し、有機材料の膜が露出している
部分では、酸素ガスプラズマによりエッチングが進行す
る。これによりレジストマスク通りに有機材料膜がエッ
チングされ、タングステン膜のエッチングに必要な膜厚
のマスクを形成することができる。この後の処理は、処
理方法例その2と同じであるので省略する。
Next, the gas is switched to oxygen gas, and the reactive ion etching is performed by oxygen gas plasma. Since the resist mask formed by the reactive ion etching using the tetrafluoroethylene gas plasma is made of a silicon-based polymer, it reacts with the oxygen gas plasma to form silicon oxide, which prevents the etching from proceeding. On the other hand, in the portion where the film of the organic material is exposed, the etching proceeds due to the oxygen gas plasma. As a result, the organic material film is etched according to the resist mask, and a mask having a film thickness necessary for etching the tungsten film can be formed. Subsequent processing is the same as that of the processing method example 2 and is therefore omitted.

【0066】以上の第1の実施例においては、露光方法
として電子ビーム露光を中心に説明してきたが、露光方
法はこれに限定されるものではなく、光によるステッパ
のような露光、レーザなどによる光ビーム露光、等を用
いることができることは明かである。
In the above-mentioned first embodiment, the electron beam exposure has been mainly described as the exposure method, but the exposure method is not limited to this, and the exposure is performed by a light such as a stepper or a laser. Obviously, light beam exposure, etc. can be used.

【0067】また、上記第1の実施例では、成膜として
スパッタ法を適用した例について述べたが、蒸着法、ク
ラスタイオンビーム法等従来知られている成膜方法が全
て適用できることは言うまでもない。またエッチング方
法に関してもすべてのドライエッチング法が適用でき
る。また重合反応を起こすエネルギビームとして紫外線
を中心に説明したが、これに限定されるものではなく、
反応を起こさせるものであれば電子ビームやイオンビー
ムなどのものであっても良い。
Further, in the above-mentioned first embodiment, the example in which the sputtering method is applied as the film formation is described, but it goes without saying that all the conventionally known film formation methods such as the vapor deposition method and the cluster ion beam method can be applied. . As for the etching method, all dry etching methods can be applied. Further, the explanation has been made mainly on ultraviolet rays as the energy beam which causes the polymerization reaction, but the invention is not limited to this.
An electron beam or an ion beam may be used as long as it causes a reaction.

【0068】〔I〕第2の実施例 次に、本発明の第2の実施例を図9〜15を用いて説明
する。
[I] Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0069】〈第2の実施例の1〉 (1)装置構成例:図9は、本発明の第2の実施例にお
けるパターン形成装置の全体構成を示す平面概略図で、
本発明の第1〜第4の目的を実現することのできる装置
構成例であり、以下、この図にしたがって、説明する。
<First Embodiment 1> (1) Apparatus Configuration Example: FIG. 9 is a schematic plan view showing the overall configuration of a pattern forming apparatus according to the second embodiment of the present invention.
It is an example of a device configuration that can realize the first to fourth objects of the present invention, and will be described below with reference to this drawing.

【0070】中央に搬送室:101があり、その周囲に
ロードロック室:104、成膜室A:105、成膜室
B:106、ガス吸着露光室:107、エッチング室:
108、加熱脱ガス室:109が設けられている。各室
間はゲートバルブ:103aにより仕切られており、搬
送室:101にはセンタアーム式の基板搬送用ロボット
アーム:102が設置され、各室間の基板搬送が出来る
ようになっている。ロードロック室:104には大気側
にもゲートバルブ:103bが設けられており、大気中
と真空中の搬送室間の基板の出し入れをすることが出来
るようになっている。また、ロードロック室:104に
は、基板を保持するステージ:110、図示しない排気
系、図示しないガスパージ系が設けられている。
There is a transfer chamber: 101 in the center, and a load lock chamber: 104, a film forming chamber A: 105, a film forming chamber B: 106, a gas adsorption exposure chamber: 107, and an etching chamber:
108, a heating degassing chamber: 109 are provided. The chambers are separated from each other by a gate valve: 103a, and a transfer chamber: 101 is provided with a center arm type substrate transfer robot arm: 102 so that the substrates can be transferred between the chambers. The load lock chamber 104 is also provided with a gate valve 103b on the atmosphere side so that a substrate can be taken in and out between the transfer chamber in the atmosphere and in the vacuum. Further, the load lock chamber 104 is provided with a stage 110 for holding the substrate, an exhaust system (not shown), and a gas purge system (not shown).

【0071】以下、各処理室の構成と機能について更に
図10〜図14を用いて詳述する。図10に成膜室A:
105の断面構成例を示す。成膜室A:105には図示
しない排気系に接続した排気口:120、図示しないガ
ス供給源に接続したガス供給口:121、図示しない加
熱機構を組み込んだステージ:122、13.56MH
zの高周波電源:124に接続された電極:123が設
けられている。高周波電源:124より高周波電力を供
給することでステージ:122と電極:123の間に放
電プラズマを発生することが出来る構成になっている。
この成膜室A:105は、ガス供給口:121から所定
のガスを導入することにより、プラズマCVD処理によ
り成膜できる構成を有しているが、その他の構成、例え
ば所定のターゲット(絶縁物を成膜するのであれば石英
など)を用いるスパッタ成膜室として構成することもで
きる。
The structure and function of each processing chamber will be described in detail below with reference to FIGS. 10 to 14. FIG. 10 shows a film forming chamber A:
An example of a sectional configuration of 105 is shown. In the film forming chamber A: 105, an exhaust port connected to an exhaust system not shown: 120, a gas supply port connected to a gas supply source not shown: 121, a stage incorporating a heating mechanism not shown: 122, 13.56 MH
An electrode: 123 connected to a high frequency power source for z: 124 is provided. By supplying high frequency power from a high frequency power source: 124, discharge plasma can be generated between the stage: 122 and the electrode: 123.
The film forming chamber A: 105 has a structure capable of forming a film by a plasma CVD process by introducing a predetermined gas from a gas supply port: 121, but other structures such as a predetermined target (insulator It can also be configured as a sputter film forming chamber using quartz or the like for forming a film.

【0072】図12に成膜室B:106の断面構成例を
示す。成膜室B:106には図示しない排気系に接続し
た排気口:130、図示しないガス供給源に接続したガ
ス供給口:131、図示しない加熱機構を組み込んだス
テージ:132が設けられている。この成膜室B:10
6も、ガス供給口:131から所定のガスを導入するこ
とにより、CVD処理により成膜できる構成を有してい
るが、その他の構成、例えば所定のターゲット(導体を
成膜するのであれば金属)を用いるスパッタ成膜室とし
て構成することもできる。
FIG. 12 shows an example of a sectional structure of the film forming chamber B: 106. The film forming chamber B: 106 is provided with an exhaust port: 130 connected to an exhaust system (not shown), a gas supply port: 131 connected to a gas supply source (not shown), and a stage: 132 incorporating a heating mechanism (not shown). This film forming chamber B: 10
6 also has a structure in which a film can be formed by a CVD process by introducing a predetermined gas from a gas supply port: 131, but other structures, for example, a predetermined target (a metal if a conductor is formed into a film) ) Can be used as a sputtering film forming chamber.

【0073】図12にガス吸着露光室:107の断面構
成例を示す。このガス吸着露光室:107は、ステー
ジ:142に搭載された被処理基板上にガス供給口:1
41から供給されたガス供給系を氷結して皮膜を形成す
る機能と、この皮膜に電子ビームを露光してマスクパタ
ーンを形成する機能を有している。すなわち、ガス吸着
露光室:107には、図示しない排気系に接続した排気
口:140、図示しないガス供給源に接続したガス供給
口:141、図示しない位置合わせ機構、冷却機構、を
組み込んだステージ:142が設けられており、このス
テージ:142には図示しない冷凍機よりベローズ:1
43を通して冷媒が供給される。ステージ:142の上
方には差動排気室:144があり、開口:145により
ガス吸着露光室:107に接続されている。差動排気
室:144は、図示しない排気系により排気され、ガス
吸着露光室:107のガスが、差動排気室:144に接
続された電子ビーム発生室:146に流入しないように
している。電子ビーム発生室:146の電子ビーム源
は、電子ビームコントローラ:147により電子ビーム
の位置制御できる構成となっている。電子ビームを露光
するに際しては、電子ビームコントローラ:147によ
り、所定のパターンを発生し直接描画ができる機能を有
しているが、露光室:107内で所定のパターンが形成
された既成のマスクを用いて露光するようにしても良
い。
FIG. 12 shows an example of a sectional structure of the gas adsorption exposure chamber: 107. This gas adsorption exposure chamber: 107 has a gas supply port: 1 on the substrate to be processed mounted on the stage: 142.
It has the function of forming a film by freezing the gas supply system supplied from 41 and the function of forming a mask pattern by exposing the film to an electron beam. That is, the gas adsorption exposure chamber: 107 is a stage in which an exhaust port: 140 connected to an exhaust system (not shown), a gas supply port: 141 connected to a gas supply source (not shown), an alignment mechanism (not shown), and a cooling mechanism are incorporated. : 142 is provided, and a bellows: 1 from a refrigerator (not shown) is provided on this stage: 142.
Refrigerant is supplied through 43. Above the stage: 142, there is a differential exhaust chamber: 144, which is connected to the gas adsorption exposure chamber: 107 through an opening: 145. The differential exhaust chamber: 144 is exhausted by an exhaust system (not shown) so that the gas in the gas adsorption exposure chamber: 107 does not flow into the electron beam generating chamber: 146 connected to the differential exhaust chamber: 144. The electron beam source of the electron beam generating chamber: 146 has a structure in which the position of the electron beam can be controlled by an electron beam controller: 147. At the time of exposing the electron beam, the electron beam controller 147 has a function of generating a predetermined pattern for direct writing, but an exposure mask: an existing mask having a predetermined pattern formed in the exposure chamber 107. You may make it expose using it.

【0074】また、ステージ:142の上方にはランプ
ヒータ:148が設けられており、ステージ表面を加熱
できるようになっている。すなわち、マスクを形成し、
基板(例えばウェハ)を搬出した後、これを点灯して処
理室内壁面の温度を上昇させ、ステージ:142等に吸
着されたガスを取り除くために用いるもので、これによ
り壁面からのガス放出を一定化し、処理の安定化を図る
ことができる。
A lamp heater 148 is provided above the stage 142 so that the surface of the stage can be heated. That is, forming a mask,
This is used to remove the gas adsorbed on the stage: 142 etc. by turning on the substrate (for example, a wafer) and then turning it on to remove the gas adsorbed on the stage, so that the gas emission from the wall is kept constant. It is possible to stabilize the processing.

【0075】図13にエッチング室:108の断面構成
例を示す。エッチング室:108には、図示しない排気
系に接続した排気口:150、図示しないガス供給源に
接続したガス供給口:151、図示しない冷却機構を組
み込んだステージ:152、対向電極:153が設けら
れている。ステージ:152は絶縁材:154により絶
縁され、13.56MHzの高周波電源:155が接続さ
れている。対向電極:153はアースに接続されてい
る。高周波電源:155より高周波電力を供給すること
で、ステージ:152と対向電極:153の間に放電プ
ラズマを発生することが出来る。このエッチング室:1
08は、プラズマエッチング処理機能を備えているが、
被処理基板の材質によっては、プラズマ処理をせずに単
にエッチングガスをガス供給口:151から導入するだ
けでもよい。
FIG. 13 shows an example of a sectional structure of the etching chamber 108. The etching chamber: 108 is provided with an exhaust port: 150 connected to an exhaust system (not shown), a gas supply port: 151 connected to a gas supply source (not shown), a stage: 152 incorporating a cooling mechanism (not shown), and a counter electrode: 153. Has been. The stage: 152 is insulated by an insulating material: 154, and a 13.56 MHz high frequency power source: 155 is connected. Counter electrode: 153 is connected to ground. By supplying high-frequency power from the high-frequency power source: 155, discharge plasma can be generated between the stage: 152 and the counter electrode: 153. This etching room: 1
08 has a plasma etching processing function,
Depending on the material of the substrate to be processed, the etching gas may be simply introduced from the gas supply port: 151 without performing plasma processing.

【0076】図14に、加熱脱ガス室:109の断面構
成例を示す。加熱脱ガス室:109には、図示しない排
気系に接続した排気口:160、図示しない加熱機構を
組み込んだステージ:161が設けられている。この加
熱脱ガス室:109は、被処理基板上に形成された氷結
マスクパターンを、エッチング処理後に加熱しガス化し
て系外に除去する機能を有している。
FIG. 14 shows an example of a sectional structure of the heating degassing chamber 109. The heating degassing chamber: 109 is provided with an exhaust port: 160 connected to an exhaust system (not shown) and a stage: 161 incorporating a heating mechanism (not shown). The heating degassing chamber 109 has a function of heating the freezing mask pattern formed on the substrate to be processed after the etching process to gasify it and remove it outside the system.

【0077】(2)マスク形成とそれを用いたパターン
形成方法の例:以上、本発明の第2の実施例における装
置の構成例について説明したが、次に、この装置を用い
た処理方法の例について、図9〜図15により説明す
る。被処理基板:170としては、図15(a)に示す
ように、予めその主面内に半導体装置が形成され、この
基板上に絶縁膜:171を介して一層配線:172が形
成されたシリコン基板(ウェハ)を使用した。そして、
この例では一層配線:172上に、図15(e)に示す
ように絶縁層:173を介して二層配線:177を形成
するものである。この二層配線:177は、既成の一層
配線:172の修正としても利用できる。
(2) Example of Mask Forming and Pattern Forming Method Using the Same: The structural example of the apparatus according to the second embodiment of the present invention has been described above. Next, the processing method using this apparatus will be described. An example will be described with reference to FIGS. As the substrate 170 to be processed, as shown in FIG. 15A, a semiconductor device is formed in advance in its main surface, and a single-layer wiring 172 is formed on this substrate via an insulating film 171. A substrate (wafer) was used. And
In this example, a two-layer wiring 177 is formed on a one-layer wiring 172 via an insulating layer 173 as shown in FIG. The two-layer wiring 177 can also be used as a modification of the existing one-layer wiring 172.

【0078】以下、処理工程にしたがって順次説明す
る。
The processing steps will be sequentially described below.

【0079】1)被処理基板:170の搬入 先ず、図9に示すように、ゲートバルブ:103bより
基板をロードロック室:104のステージ:110に置
く。ロードロック室内を排気し、搬送室:101と同等
の圧力になったところでゲートバルブ:103aを開
き、ロボットアーム:102により基板を搬送室:10
1内に入れる。
1) Loading of substrate to be processed 170: First, as shown in FIG. 9, the substrate is placed on the stage 110 of the load lock chamber 104 by the gate valve 103b. The load lock chamber is evacuated, and when the pressure becomes equal to that of the transfer chamber: 101, the gate valve: 103a is opened, and the robot arm: 102 transfers the substrate to the transfer chamber: 10
Put in 1.

【0080】2)成膜室A:105での絶縁膜の形成 次に、図9、図10に示すように、成膜室A:105の
ゲートバルブを開き、基板をステージ:122にセット
する。搬入した基板表面の構成は、図15(a)に示し
た通りであり、Si基板:170上に形成した絶縁膜:
171上に、一層配線:172が形成されている。成膜
室A:105では、ゲートバルブを閉めた後、シランガ
スと二酸化窒素ガスをガス供給口:121から供給し、
排気口:120から排気しながら10Paの圧力に保
ち、高周波電源:124より高周波電力を供給し、成膜
室A:105内にプラズマを発生させる。シランガスと
二酸化窒素ガスは、プラズマにより励起され、プラズマ
CVDにより基板表面で反応し、二酸化シリコンの絶縁
膜:173〔図15(b)に表示〕を形成する。
2) Formation of Insulating Film in Film Forming Chamber A: 105 Next, as shown in FIGS. 9 and 10, the gate valve of the film forming chamber A: 105 is opened and the substrate is set on the stage: 122. . The structure of the surface of the substrate carried in is as shown in FIG. 15A, and the insulating film formed on the Si substrate 170:
The single layer wiring 172 is formed on the 171. In the film forming chamber A: 105, after closing the gate valve, silane gas and nitrogen dioxide gas were supplied from the gas supply port: 121,
While maintaining the pressure of 10 Pa while exhausting from the exhaust port: 120, high frequency power is supplied from the high frequency power source: 124 to generate plasma in the film forming chamber A: 105. Silane gas and nitrogen dioxide gas are excited by plasma and react on the surface of the substrate by plasma CVD to form a silicon dioxide insulating film: 173 [shown in FIG. 15 (b)].

【0081】3)ガス吸着露光室:107でのマスクパ
ターンの形成 次に、図9、図12に示すように、基板をガス吸着露光
室:107に入れ、ステージ:142にセットする。基
板とステージの間には、図示しない供給源よりHeガス
が供給され、基板とステージ間の熱伝導を良くし、基板
を効率よくステージ温度まで冷却する。ステージ温度は
−30℃に冷却されており、基板もほぼ同じ温度に冷却さ
れる。ガス供給口:141より有機シランの一種である
テトラメトキシシラン〔TetramethoxysilaneSi(OC
34〕(以下、TMOSと略称)ガスと二フッ化キセ
ノン(XeF2)ガスを供給する。TMOSガスは、融解
温度が−4℃であり、−30℃に冷却された基板表面では
氷結し、皮膜:174を形成する〔図15(b)に表
示〕。二フッ化キセノンガスは、常温で4Torrのガス圧
を有する固体であり、TMOSガスと共に基板表面の氷
結した膜の中に吸蔵される。氷結膜の成膜速度は、ガス
供給量に律速され、30秒ほどで2μmの膜厚に成膜で
きる。ガスの供給を停止し、排気口:140より排気し
ガス吸着露光室:107の圧力を10~4Paにする。基
板の位置を、図示しない位置合わせ機構により所定の位
置に位置合わせし、電子ビーム発生室:146の電子ビ
ーム源より電子ビームを発生し、電子ビームコントロー
ラ:147により設定された任意パターンに、電子ビー
ムを露光するよう制御する。
3) Formation of Mask Pattern in Gas Adsorption Exposure Chamber: 107 Next, as shown in FIGS. 9 and 12, the substrate is placed in the gas adsorption exposure chamber: 107 and set on the stage: 142. He gas is supplied from a supply source (not shown) between the substrate and the stage to improve heat conduction between the substrate and the stage and efficiently cool the substrate to the stage temperature. The stage temperature is cooled to -30 ° C, and the substrate is also cooled to almost the same temperature. Gas supply port: 141, TetramethoxysilaneSi (OC
H 3 ) 4 ] (hereinafter abbreviated as TMOS) gas and xenon difluoride (XeF 2 ) gas are supplied. TMOS gas has a melting temperature of −4 ° C., and freezes on the substrate surface cooled to −30 ° C. to form a film: 174 [shown in FIG. 15 (b)]. The xenon difluoride gas is a solid having a gas pressure of 4 Torr at room temperature, and is occluded in the frozen film on the substrate surface together with the TMOS gas. The film formation rate of the frozen film is limited by the gas supply amount, and a film thickness of 2 μm can be formed in about 30 seconds. The gas supply is stopped, the gas is exhausted from the exhaust port: 140, and the pressure of the gas adsorption exposure chamber: 107 is set to 10 to 4 Pa. The position of the substrate is adjusted to a predetermined position by an alignment mechanism (not shown), an electron beam is generated from an electron beam source in the electron beam generation chamber 146, and an electron beam is generated in an arbitrary pattern set by an electron beam controller 147. Control to expose the beam.

【0082】電子ビームを照射されたTMOS、二フッ
化キセノンの氷結膜:174では、二フッ化キセノンが
電子ビームにより励起され、キセノンとフッ素に分解す
る。発生したフッ素は、TMOSと反応し、TMOSを
SiF4、CO、HF等に分解する。これらの分解物
は、TMOSに比べ蒸気圧が高いので、ガス化し排気さ
れ、電子ビームの照射を受けなかった領域が氷結膜のま
ま残り、図15(c)に示すように、任意パターンのマ
スク:175が形成される。なお、露光光源としては、
前述したように、電子ビームの代わりに、紫外線等その
他のエネルギビームを使用しても良いことは云うまでも
ない。
In the frozen film of TMOS and xenon difluoride irradiated with an electron beam: 174, xenon difluoride is excited by the electron beam and decomposed into xenon and fluorine. The generated fluorine reacts with TMOS and decomposes TMOS into SiF 4 , CO, HF and the like. Since these decomposed products have a higher vapor pressure than TMOS, they are gasified and exhausted, and the regions not irradiated with the electron beam remain as a frozen film, and as shown in FIG. 175 is formed. As an exposure light source,
As described above, it goes without saying that other energy beams such as ultraviolet rays may be used instead of the electron beam.

【0083】4)エッチング室:108での氷結マスク
を用いた低温プラズマエッチング 図9、図13に示すように、氷結マスク:175の形成
された基板を、温度が上がらないように数秒の内にエッ
チング室:108に移し、冷却したステージ:152に
セットする。図示しないガス供給系より、Heガスを基
板とステージの間に供給し、基板を−30℃に冷却する。
ガス供給口:151よりCF4ガスを供給し、排気口:
150より排気しながら10Paの圧力に保ち、高周波
電源:155より高周波電力をステージ:152に供給
し、プラズマを発生させる。これにより氷結膜マスク:
175をマスクとし、プラズマエッチングにより、絶縁
膜:173にこの後の工程で形成する二層配線との接続
用の開口部を設ける〔図7(d)参照〕。
4) Low temperature plasma etching using an ice mask in an etching chamber: 108. As shown in FIGS. 9 and 13, the substrate on which the ice mask: 175 was formed was heated within a few seconds so that the temperature did not rise. It is moved to the etching chamber: 108 and set on the cooled stage: 152. He gas is supplied between the substrate and the stage from a gas supply system (not shown) to cool the substrate to −30 ° C.
CF 4 gas is supplied from the gas supply port: 151, and the exhaust port:
A pressure of 10 Pa is maintained while exhausting from 150, and high frequency power is supplied from a high frequency power source: 155 to a stage: 152 to generate plasma. This allows the ice conjunctiva mask:
Using 175 as a mask, the insulating film 173 is provided with an opening for connection to a two-layer wiring formed in a subsequent step by plasma etching (see FIG. 7D).

【0084】5)加熱脱ガス室:109での氷結マスク
の除去 図9、図14に示すように、エッチング後、基板を加熱
脱ガス室:109に入れ、加熱されたステージ:161
により数十度に加熱する。氷結マスクを形成しているT
MOSと二フッ化キセノンは、この加熱により気化する
ため、氷結マスク:175は容易に除去できる〔図15
(d)参照〕。
5) Removal of ice mask in heated degassing chamber: 109 As shown in FIGS. 9 and 14, after etching, the substrate was put in the heating degassing chamber: 109, and the heated stage: 161.
To heat to several tens of degrees. T forming an ice mask
Since the MOS and xenon difluoride are vaporized by this heating, the ice mask: 175 can be easily removed [Fig.
See (d)].

【0085】6)成膜室B:106での導体膜の形成 次に、図9、図11に示すように、基板を成膜室B:1
06に搬送し、ステージ:132にセットする。ステー
ジの図示しない加熱機構により基板を300℃に加熱
し、ガス供給口131よりWF6を供給しながら排気
口:130より排気して10Paに保ち、基板上にCV
Dにより図15(d)に示すように、導体膜としてW
膜:176を形成する。
6) Formation of Conductor Film in Film Forming Chamber B: 106 Next, as shown in FIGS. 9 and 11, the substrate is formed into a film forming chamber B: 1.
It is conveyed to 06 and set on the stage: 132. The substrate is heated to 300 ° C. by a heating mechanism (not shown) of the stage, and while supplying WF 6 from the gas supply port 131, exhaust gas is exhausted from the exhaust port: 130 and kept at 10 Pa.
As shown in FIG. 15D by D, as a conductor film, W
Membrane: 176 is formed.

【0086】7)導体膜のパターンニング この基板をガス吸着露光室:107に搬送し、先に説明
したマスク形成方法と同じ方法で所定の回路パターンの
氷結マスク:175を形成し、次に基板をエッチング
室:108に搬送し、SF6ガスによりW膜:176を
プラズマエッチングにより選択的にエッチングして、図
15(e)に示すように二層配線膜:177を形成す
る。この後の氷結マスクの除去は、上記5)の加熱脱ガ
ス室:109での処理と同様に行なう。このようにし
て、図15(e)に示すように、層間絶縁膜:173を
介して二層配線膜:177を形成したが、これら絶縁
膜、導体膜の形成とそれぞれのパターニング用マスクの
形成とを、必要に応じて繰り返すことにより、多層配線
構造体を、半導体基板上に形成することができる。
7) Patterning of Conductor Film This substrate was transferred to the gas adsorption exposure chamber: 107, and an ice mask 175 having a predetermined circuit pattern was formed by the same method as the mask forming method described above. Is transported to an etching chamber: 108, and the W film: 176 is selectively etched by plasma etching with SF 6 gas to form a two-layer wiring film: 177 as shown in FIG. Thereafter, the freezing mask is removed in the same manner as the treatment in the heating degassing chamber: 109 in 5) above. Thus, as shown in FIG. 15E, the two-layer wiring film 177 was formed with the interlayer insulating film 173 interposed therebetween. The insulating film and the conductor film were formed and the respective patterning masks were formed. The multilayer wiring structure can be formed on the semiconductor substrate by repeating the above steps as necessary.

【0087】以上説明したように、本方法によれば、大
気中でのレジスト塗布作業に相当するマスク形成作業が
真空中で出来るため、パターン形成の一連の作業が、真
空中で連続処理でき、生産工程を低減できる。また、従
来の特開昭63−164240号公報記載の技術に比べ、成膜方
法に関する制約がなく、半導体装置に必要な膜特性が得
られるスパッタ、CVDなどが使えるため、半導体装置
の信頼性を高めることが出来る。本実施例では、スパッ
タ、CVD法を適用した例について述べたが、蒸着法、
クラスタイオンビーム法等従来知られている成膜方法が
全て適用できることは言うまでもない。またエッチング
方法に関しても、マスクを維持できる温度で処理可能な
方法であれば、全て適用できる。
As described above, according to the present method, since the mask forming work corresponding to the resist coating work in the atmosphere can be performed in vacuum, a series of pattern forming work can be continuously processed in vacuum. The production process can be reduced. Further, as compared with the conventional technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-164240, there is no restriction on the film forming method, and sputtering, CVD or the like that can obtain the film characteristics required for the semiconductor device can be used, so that the reliability of the semiconductor device is improved. Can be raised. In this embodiment, the example in which the sputtering method and the CVD method are applied has been described.
It goes without saying that all conventionally known film forming methods such as the cluster ion beam method can be applied. As for the etching method, any method can be applied as long as it can be processed at a temperature at which the mask can be maintained.

【0088】本第2の実施例では、マスク用のガスとし
てTMOS、二フッ化キセノンを用いた場合について説
明したが、ガスとして供給でき、ガス供給系と基板の温
度差により基板表面には固体として析出し、酸化還元に
より蒸気圧の高い物質に変わるものであればどのような
物質でもかまわない。また、酸化還元用のガスに関して
も、同様に供給でき外部からのエネルギ(光、電子ビー
ム、イオンビーム等)供給により分解し酸化還元作用を
持つ物質であればよい。従って基板設定温度も以上述べ
たマスク用ガス物質がガスとして供給でき、基板表面で
析出する温度であれば良く、本実施例の温度に限定され
るものではない。
In the second embodiment, the case where TMOS and xenon difluoride are used as the gas for the mask has been described. Any substance may be used as long as it is precipitated as and is converted into a substance having a high vapor pressure by redox. As for the redox gas as well, any substance that can be supplied in the same manner and decomposes due to the supply of energy (light, electron beam, ion beam, etc.) from the outside and has a redox action may be used. Therefore, the substrate set temperature is not limited to the temperature of this embodiment, as long as it can supply the masking gas substance described above as a gas and precipitates on the substrate surface.

【0089】また、マスク用ガスとして2種類のガスを
混合して用いる実施例について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなくガスとして供給でき、ガス
供給系と基板の温度差により基板表面には固体として析
出し、外部からのエネルギ(光、電子ビーム、イオンビ
ーム等)供給により蒸気圧が高い物質に変化するもので
あれば1種類のガスでも良い。また、2種類以上のガス
を混合することによりそれぞれのガスの連鎖反応により
同様の効果を発生するものであれば、混合するガスの数
は限定されるものでないことは明かである。
Although the embodiment in which two kinds of gases are mixed and used as the mask gas has been described, the present invention is not limited to this, and the gas can be supplied as a gas, and the temperature difference between the gas supply system and the substrate can be used. One kind of gas may be used as long as it is deposited as a solid on the surface of the substrate and changes into a substance having a high vapor pressure by supplying energy (light, electron beam, ion beam, etc.) from the outside. Further, it is obvious that the number of gases to be mixed is not limited as long as the same effect is generated by the chain reaction of each gas by mixing two or more kinds of gases.

【0090】〈第2の実施例の2〉上記第2の実施例の
1では、試料基板として予めその主面内に半導体装置が
形成され、この基板上に絶縁膜:171を介して一層配
線:172が形成されたシリコン基板(ウェハ)を使用
したが、ここでは絶縁膜:171の形成から一層配線:
172までも第2の実施例の1と同様の手法で、成膜工
程、マスク形成工程、このマスクを使用した成膜の選択
エッチングによるパターン形成を繰返して図15(e)
と同様の二層配線膜を形成した。
<Second Example 2> In the second example 1, the semiconductor device is previously formed in the main surface of the sample substrate, and one-layer wiring is formed on the substrate through the insulating film 171. Although a silicon substrate (wafer) on which 172 is formed is used, here, from the formation of the insulating film: 171, one-layer wiring:
Up to 172, the film formation step, the mask formation step, and the pattern formation by the selective etching of the film formation using this mask are repeated by the same method as that of the first embodiment 1 to produce the pattern shown in FIG.
A two-layer wiring film similar to that was formed.

【0091】〈第2の実施例の3〉この例は、試料基板
をガラス基板からなる透明絶縁基板とし、この上に予め
周知の工程で透明導電膜を形成したものを使用し、これ
を用いて液晶表示アクティブマトリックスを形成するも
のである。
<Third Example 3> In this example, a transparent insulating substrate made of a glass substrate was used as a sample substrate, and a transparent conductive film was previously formed on this sample by a known process. To form a liquid crystal display active matrix.

【0092】先ず、第2の実施例の1と同様のガス吸着
露光室:107にて、所定のゲート電極と画素電極の氷
結マスクパターンを形成する。次いで、このマスクを用
いてエッチング室:108で選択エッチングし、ゲート
電極と画素電極パターンを形成する。
First, in the same gas adsorption exposure chamber 107 as in the first embodiment, an ice mask pattern for a predetermined gate electrode and pixel electrode is formed. Next, using this mask, selective etching is performed in an etching chamber: 108 to form a gate electrode and a pixel electrode pattern.

【0093】次に、成膜室B:106で水素含有の非晶
質シリコン膜を形成し、同様に、氷結マスクの形成と選
択エッチングを行ない、非晶質シリコン半導体パターン
を形成する。
Next, an amorphous silicon film containing hydrogen is formed in the film forming chamber B: 106, and similarly, an ice mask is formed and selective etching is performed to form an amorphous silicon semiconductor pattern.

【0094】次に、ソース・ドレーン電極形成用の導体
膜を形成し、同様に、これら電極形成用の氷結マスクを
形成する。このマスクを用いてソース・ドレーン電極を
形成することにより、トランジスタマトリックスを形成
し、液晶表示アクティブマトリックスとする。
Next, a conductor film for forming source / drain electrodes is formed, and similarly, a freezing mask for forming these electrodes is formed. A source / drain electrode is formed using this mask to form a transistor matrix, which is a liquid crystal display active matrix.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明によれば、塗布工程を必要としな
い新規なマスク形成方法を実現できるので、従来のマス
クパターンを使用する際の問題点であった処理基板を真
空中と大気中の両方で処理しなければならないこと、連
続処理が困難なこと、及びレジストの塗布、除去の工程
が独立に必要なこと、等が何れも解消されて生産コスト
の大幅な低減が得られた。
According to the present invention, a novel mask forming method which does not require a coating step can be realized, and therefore, a treated substrate, which has been a problem when using a conventional mask pattern, can be placed in a vacuum or an atmosphere. It has been possible to significantly reduce the production cost by eliminating the problems that both processes must be performed, that continuous treatment is difficult, and that the steps of coating and removing the resist are required independently.

【0096】更に、本発明によれば、真空中での連続処
理が出来ると同時に、半導体装置や液晶表示装置に必要
な高品質の膜形成が実現できるので、半導体装置や液晶
表示装置製造の生産性向上、信頼性向上が図れる共に、
半導体装置や液晶表示装置製造の歩留まり向上が図れ
る。
Further, according to the present invention, continuous processing in a vacuum can be performed, and at the same time, high quality film formation required for a semiconductor device or a liquid crystal display device can be realized. In addition to improving reliability and reliability,
The yield in manufacturing semiconductor devices and liquid crystal display devices can be improved.

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

【図1】本発明の第1の実施例による装置構成を示す平
面図。
FIG. 1 is a plan view showing an apparatus configuration according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における真空分離室の構
成を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a vacuum separation chamber according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例におけるレジスト形成室
の構成を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a resist forming chamber in the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例における防振室の構成を
示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a vibration isolation chamber according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例における現像室の構成を
示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a developing chamber in the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例における処理方法例その
1を示す工程図。
FIG. 6 is a process diagram showing a processing method example 1 according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例における処理方法例その
2を示す工程図。
FIG. 7 is a process diagram showing a second processing method example according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例における平坦なレジスト
膜面を形成する方法を示す工程図。
FIG. 8 is a process drawing showing the method for forming a flat resist film surface in the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例のマスク及びパターン形
成用装置の概略構成を示す平面図。
FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of a mask and pattern forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図10】同じく図9における成膜室Aの断面図。10 is a sectional view of the film forming chamber A in FIG.

【図11】同じく図9における成膜室Bの断面図。FIG. 11 is a sectional view of the film forming chamber B in FIG.

【図12】同じく図9におけるガス吸着露光室の断面
図。
FIG. 12 is a sectional view of the gas adsorption exposure chamber in FIG.

【図13】同じく図9におけるエッチング室の断面図。FIG. 13 is a sectional view of the etching chamber in FIG.

【図14】同じく図9における加熱脱ガス室の断面図。FIG. 14 is a sectional view of the heating degassing chamber in FIG.

【図15】同じく本発明の第2の実施例における処理手
順を示した工程図。
FIG. 15 is a process drawing that similarly shows the processing procedure in the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ロード室 2…真空分離室 3
…搬送室 4…アンロード室 5…ゲートバルブ 6
…クリーニング室 7…スパッタ成膜室 8…レジスト形成室 9
…基板温度制御室 10…防振室 11…EB露光室 1
2…現像室 13…エッチング室 14…レジスト除去室 2
0…吸着ステージ 24…ガス供給口 25…紫外線ランプ 1
01…搬送室 102…ロボットアーム 103…ゲートバルブ 1
04…ロードロック室 105…成膜室A 106…成膜室B 1
07…ガス吸着露光室 108…エッチング室 109…加熱脱ガス室 1
70…Si基板 171…絶縁膜 172…一層配線 1
73…絶縁膜 174…氷結膜 175…氷結マスク 1
76…導体膜(W膜) 177…二層配線膜
1 ... Load chamber 2 ... Vacuum separation chamber 3
... Transfer chamber 4 ... Unload chamber 5 ... Gate valve 6
... Cleaning room 7 ... Sputtering film forming room 8 ... Resist forming room 9
... Substrate temperature control room 10 ... Vibration isolation room 11 ... EB exposure room 1
2 ... Development room 13 ... Etching room 14 ... Resist removal room 2
0 ... Adsorption stage 24 ... Gas supply port 25 ... UV lamp 1
01 ... Transfer chamber 102 ... Robot arm 103 ... Gate valve 1
04 ... Load lock chamber 105 ... Film forming chamber A 106 ... Film forming chamber B 1
07 ... Gas adsorption exposure chamber 108 ... Etching chamber 109 ... Thermal degassing chamber 1
70 ... Si substrate 171 ... Insulating film 172 ... Single layer wiring 1
73 ... Insulating film 174 ... Freezing film 175 ... Freezing mask 1
76 ... Conductor film (W film) 177 ... Two-layer wiring film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平岩 知子 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomoko Hiraiwa 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock Engineering Institute, Hitachi, Ltd.

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板の上に膜を形成する手段、膜の上にマ
スクを形成する手段、マスクに合わせて基板上に形成し
た膜をエッチングする手段、を有し、これらが減圧した
条件下で連続して行われる装置において、膜形成室とマ
スク形成室の間に、処理ガスの回り込みを防止する手段
を設けたことを特徴とするパターン形成装置。
1. A means for forming a film on a substrate, a means for forming a mask on the film, and a means for etching a film formed on a substrate according to the mask, under the reduced pressure conditions. The pattern forming apparatus, wherein the means for preventing the processing gas from flowing around is provided between the film forming chamber and the mask forming chamber.
【請求項2】基板の上に膜を形成する手段、膜の上にマ
スクを形成する手段、マスクに合わせて基板上に形成し
た膜をエッチングする手段、を有し、これらが減圧した
条件下で連続して行われる装置において、露光室とその
他の処理室の間に防震機構を設けたことを特徴とするパ
ターン形成装置。
2. A means for forming a film on a substrate, a means for forming a mask on the film, and a means for etching a film formed on the substrate according to the mask, under the reduced pressure conditions. The pattern forming apparatus, wherein a seismic isolation mechanism is provided between the exposure chamber and the other processing chambers in the apparatus continuously performed in 1.
【請求項3】基板の上に膜を形成する手段、膜の上にマ
スクを形成する手段、マスクに合わせて基板上に形成し
た膜をエッチングする手段、マスクを除去する手段を有
し、これらが減圧した条件下で、連続して行われること
を特徴とするパターン形成装置。
3. A means for forming a film on a substrate, a means for forming a mask on the film, a means for etching a film formed on a substrate in accordance with the mask, and a means for removing the mask. A pattern forming apparatus, which is continuously performed under reduced pressure.
【請求項4】基板の上に膜を形成する手段、ガス供給系
と処理基板に温度差を設け、ガス状にして供給したレジ
ストモノマを基板上に吸着させる手段、レジストモノマ
に重合反応を起こさせる手段、露光手段、現像手段、エ
ッチング手段、マスクを除去する手段を有し、これらが
減圧した条件下で連続して行われることを特徴とするパ
ターン形成装置。
4. A means for forming a film on a substrate, a means for providing a temperature difference between a gas supply system and a processing substrate, for adsorbing the supplied resist monomer in a gaseous state on the substrate, and causing a polymerization reaction in the resist monomer. A pattern forming apparatus comprising: a means for exposing, an exposing means, a developing means, an etching means, and a means for removing a mask, and these are continuously performed under a reduced pressure condition.
【請求項5】レジストモノマに重合反応を起こさせる手
段が紫外線照射であり、露光する手段が電子ビームであ
ることを特徴とする特許請求範囲第4項記載のパターン
形成装置。
5. The pattern forming apparatus according to claim 4, wherein the means for causing the resist monomer to undergo a polymerization reaction is ultraviolet irradiation and the exposing means is an electron beam.
【請求項6】基板の上に膜を形成する手段、ガス供給系
と処理基板に温度差を設け、エネルギビームにより重合
反応を起こす有機材料をガス状にして供給し基板上に膜
形成させる手段、エネルギビームにより重合反応を起こ
させる手段、ガス状にして供給したレジストモノマを基
板上に吸着させる手段、レジストモノマに重合反応を起
こさせる手段、露光手段、現像手段、エッチング手段、
マスクを除去する手段を有し、これらが減圧した条件下
で連続して行われることを特徴とするパターン形成装
置。
6. Means for forming a film on a substrate, means for forming a film on a substrate by providing a temperature difference between a gas supply system and a processing substrate and supplying an organic material which causes a polymerization reaction by an energy beam in a gas state. A means for causing a polymerization reaction by an energy beam, a means for adsorbing a resist monomer supplied in a gas state on a substrate, a means for causing a polymerization reaction on the resist monomer, an exposing means, a developing means, an etching means,
A pattern forming apparatus having means for removing a mask, which are continuously performed under a reduced pressure condition.
【請求項7】有機材料に重合反応を起こさせるエネルギ
ビームが紫外線であり、レジストモノマに重合反応を起
こさせる手段が紫外線照射であり、露光する手段が電子
ビームであることを特徴とする特許請求範囲第4項記載
のパターン形成装置。
7. An energy beam for causing a polymerization reaction in an organic material is ultraviolet light, a means for causing a polymerization reaction in a resist monomer is ultraviolet irradiation, and an exposing means is an electron beam. The pattern forming apparatus according to claim 4.
【請求項8】ガス供給系と基板に温度差を設け、エネル
ギレベルの異なるエネルギビームにより重合を含む2種
類以上の化学変化を起こす材料をガス状にして供給し、
温度差を設けた基板上に膜形成し、第1のエネルギビー
ムにより重合反応を起こし、第2のエネルギビームによ
り、マスクを形成することを特徴とするマスク形成方
法。
8. A gas supply system and a substrate are provided with a temperature difference, and two or more kinds of materials that cause a chemical change including polymerization due to energy beams having different energy levels are gasified and supplied.
A method for forming a mask, which comprises forming a film on a substrate having a temperature difference, causing a polymerization reaction by a first energy beam, and forming a mask by a second energy beam.
【請求項9】第1のエネルギビームのエネルギレベル
が、第2のエネルギビームのエネルギレベルより低いこ
とを特徴とする特許請求範囲第8項記載のマスク形成方
法。
9. The mask forming method according to claim 8, wherein the energy level of the first energy beam is lower than the energy level of the second energy beam.
【請求項10】第2のエネルギビームによる化学変化が
分解反応であることを特徴とする特許請求範囲第8項記
載のマスク形成方法。
10. The mask forming method according to claim 8, wherein the chemical change by the second energy beam is a decomposition reaction.
【請求項11】第2のエネルギビームによる化学変化が
架橋反応であることを特徴とする特許請求範囲第8項記
載のマスク形成方法。
11. The mask forming method according to claim 8, wherein the chemical change by the second energy beam is a crosslinking reaction.
【請求項12】第2のエネルギビームによる化学変化が
架橋反応であり、ドライエッチングによりマスクを形成
することを特徴とする特許請求範囲第8項記載のマスク
形成方法。
12. The mask forming method according to claim 8, wherein the chemical change due to the second energy beam is a crosslinking reaction, and the mask is formed by dry etching.
【請求項13】成膜、特許請求範囲第8項記載のマスク
製作、エッチング、マスク除去を連続して減圧条件下で
行うことを特徴とするパターン形成方法。
13. A pattern forming method, characterized in that film formation, mask fabrication according to claim 8, etching, and mask removal are continuously performed under reduced pressure conditions.
【請求項14】ガス供給系と基板に温度差を設け、エネ
ルギビームにより重合反応を起こす材料をガス状にして
供給し、温度差を設けた基板上に膜形成し、エネルギビ
ームの照射により重合反応をおこさせ、その上にエネル
ギレベルの異なるエネルギビームにより重合を含む2種
類以上の化学変化を起こす材料をガス状にして供給し、
温度差を設けた基板に膜形成し、第1のエネルギビーム
により重合反応を起こし、第2のエネルギビームによ
り、マスクを形成することを特徴とするマスク形成方
法。
14. A gas supply system and a substrate are provided with a temperature difference, a material that causes a polymerization reaction by an energy beam is supplied in a gas state, a film is formed on the substrate with a temperature difference provided, and the material is polymerized by irradiation with an energy beam. A reaction is caused to occur, and two or more kinds of chemical changes including polymerization due to energy beams having different energy levels are gasified and supplied.
A mask forming method, comprising forming a film on a substrate having a temperature difference, causing a polymerization reaction by a first energy beam, and forming a mask by a second energy beam.
【請求項15】ガス供給系と基板に温度差を設け、エネ
ルギビームにより重合反応を起こす材料をガス状にして
供給し、温度差を設けた基板上に膜形成し、形成した膜
の表面を平坦化する処理を行い、エネルギビームの照射
により重合反応をおこさせ、その上にエネルギレベルの
異なるエネルギビームにより重合を含む2種類以上の化
学変化を起こす材料をガス状にして供給し、温度差を設
けた基板に膜形成し、第1のエネルギビームにより重合
反応を起こし、第2のエネルギビームにより、マスクを
形成することを特徴とするマスク形成方法。
15. A temperature difference is provided between the gas supply system and the substrate, a material that causes a polymerization reaction by an energy beam is supplied in a gas state, a film is formed on the substrate provided with the temperature difference, and the surface of the formed film is removed. A flattening process is performed, a polymerization reaction is caused by irradiation with an energy beam, and two or more kinds of chemical changes including polymerization due to energy beams having different energy levels are supplied in a gas state, and a temperature difference is supplied. A method for forming a mask, which comprises forming a film on a substrate provided with a film, causing a polymerization reaction by the first energy beam, and forming a mask by the second energy beam.
【請求項16】ガス供給系と被処理基板に温度差を設け
ることにより、この温度差に基づいてガスから固体物質
皮膜に変化すると共に、エネルギビームの照射により変
質して蒸気圧の高い物質に変化するガス物質を、被処理
基板上に供給する段階と、被処理基板を冷却して基板上
にガス物質が固体化した皮膜を形成する段階と、この皮
膜にエネルギビームを予め定められた所定のパターンに
照射し、照射領域の皮膜を蒸気圧の高い物質に変化せし
めて選択的に処理系外に除去してガス物質が固体化した
マスクパターンを形成する段階とを有して成るマスク形
成方法。
16. By providing a temperature difference between the gas supply system and the substrate to be processed, the gas changes into a solid substance film on the basis of this temperature difference, and the substance is altered by irradiation with an energy beam to a substance having a high vapor pressure. Supplying a changing gas substance onto the substrate to be processed, cooling the substrate to be processed to form a film on which the gas substance is solidified, and applying a predetermined energy beam to the film. Forming a mask pattern in which the gas substance is solidified by irradiating the pattern of FIG. 2 and changing the film in the irradiated region to a substance having a high vapor pressure and selectively removing it outside the processing system. Method.
【請求項17】上記マスク形成の各段階において、被処
理基板をガス物質が少なくとも氷結する温度以下に冷却
保持する段階として成る請求項16記載のマスク形成方
法。
17. The mask forming method according to claim 16, wherein in each of the steps of forming the mask, the substrate to be processed is cooled and maintained at a temperature at least below a temperature at which the gas substance is frozen.
【請求項18】上記エネルギビームを電子ビーム、もし
くは光で構成して成る請求項16記載のマスク形成方
法。
18. The mask forming method according to claim 16, wherein the energy beam is composed of an electron beam or light.
【請求項19】上記ガス供給系として、エネルギビーム
の照射を受けて酸化物質もしくは還元物質に分解される
と共に、ガス供給系と被処理基板の温度差に基づいてガ
スから固体物質皮膜に変化する第1のガス物質と、前記
第1のガス物質の分解生成物の酸化もしくは還元作用に
より蒸気圧の高い物質に変化する第2のガス物質との混
合物として成る請求項16記載のマスク形成方法。
19. The gas supply system is decomposed into an oxidizing substance or a reducing substance upon irradiation with an energy beam, and changes from a gas to a solid substance film on the basis of a temperature difference between the gas supply system and the substrate to be processed. 17. The mask forming method according to claim 16, which is a mixture of a first gas substance and a second gas substance that changes into a substance having a high vapor pressure by an oxidation or reduction action of a decomposition product of the first gas substance.
【請求項20】上記第1のガス物質が二フッ化キセノン
ガス及びフッ化臭素ガスの少なくとも1種から、第2の
ガス物質が有機シランガスから成る請求項19記載のマ
スク形成方法。
20. The mask forming method according to claim 19, wherein the first gas substance is at least one of xenon difluoride gas and bromine fluoride gas, and the second gas substance is organic silane gas.
【請求項21】所定の基板上に所定の皮膜を形成する成
膜工程と、前記成膜工程によって形成された皮膜上にマ
スクパターンを形成する工程と、このマスクパターン形
成工程により形成されたマスクを用いて前記皮膜を選択
的にエッチング除去する工程と、前記マスクを除去する
工程とを有して成るパターン形成方法において、前記マ
スクパターン形成工程を請求項16乃至19何れか記載
のマスク形成方法で構成して成るパターン形成方法。
21. A film forming step of forming a predetermined film on a predetermined substrate, a step of forming a mask pattern on the film formed by the film forming step, and a mask formed by the mask pattern forming step. 20. The mask forming method according to claim 16, wherein the mask pattern forming step comprises a step of selectively removing the film by etching using a mask and a step of removing the mask. A pattern forming method comprising:
【請求項22】上記成膜工程と、マスクパターン形成工
程と、このマスクパターン形成工程により形成されたマ
スクを用いて皮膜を選択的にエッチング除去する工程
と、マスクを除去する工程とから構成される一連の工程
を、真空系を破ることなく連続的に行なう工程として成
る請求項21記載のパターン形成方法。
22. The method comprises the film forming step, a mask pattern forming step, a step of selectively etching and removing a film using a mask formed by the mask pattern forming step, and a step of removing the mask. 22. The pattern forming method according to claim 21, wherein the series of steps is performed continuously without breaking the vacuum system.
【請求項23】上記基板を半導体素子の組み込まれた半
導体基板とし、上記成膜工程を絶縁膜、導体膜の何れか
一者、もしくは両者を形成する工程と成して、前記半導
体基板に多層配線構造体を形成する請求項21もしくは
22何れか記載のパターン形成方法。
23. A semiconductor substrate incorporating a semiconductor element is used as the substrate, and the film forming step is a step of forming one or both of an insulating film and a conductor film to form a multilayer on the semiconductor substrate. 23. The pattern forming method according to claim 21, wherein a wiring structure is formed.
【請求項24】上記基板を透明絶縁基板とし、上記成膜
工程を少なくともゲート電極形成用導体膜、ゲート絶縁
膜、半導体膜、ソース・ドレーン及び画素電極形成用導
体膜を形成する工程と成し、前記透明絶縁基板に液晶表
示アクティブマトリックスを形成する請求項21もしく
は22何れか記載のパターン形成方法。
24. The substrate is a transparent insulating substrate, and the film forming step is a step of forming at least a gate electrode forming conductor film, a gate insulating film, a semiconductor film, a source drain and a pixel electrode forming conductor film. 23. The pattern forming method according to claim 21, wherein a liquid crystal display active matrix is formed on the transparent insulating substrate.
【請求項25】ガス供給系と被処理基板に温度差を設け
る手段と、この温度差に基づいてガスから固体物質皮膜
に変化すると共に、エネルギビームの照射により変質し
て蒸気圧の高い物質に変化するガス物質を、被処理基板
上に供給する手段と、被処理基板を冷却して基板上にガ
ス物質が固体化した皮膜を形成する手段と、この皮膜に
エネルギビームを予め定められた所定のパターンに照射
露光し、照射露光領域の皮膜を蒸気圧の高い物質に変化
せしめて選択的に処理系外に除去し、未照射領域に残存
するガス物質の固体化した皮膜をマスクパターンとして
形成する手段とを具備して成るマスク形成装置。
25. A means for providing a temperature difference between a gas supply system and a substrate to be processed, and a gas is converted into a solid substance film on the basis of the temperature difference, and the substance is changed by irradiation with an energy beam to have a high vapor pressure. A means for supplying a changing gas substance onto the substrate to be processed, a means for cooling the substrate to be processed to form a film on which the gas substance is solidified, and a predetermined energy beam for this film. Pattern is exposed to light, the film in the irradiated region is changed to a substance with a high vapor pressure and selectively removed outside the processing system, and a solidified film of the gas substance remaining in the unirradiated region is formed as a mask pattern. And a mask forming apparatus.
【請求項26】上記マスク形成の各手段において、被処
理基板をガス物質が少なくとも氷結する温度以下に冷却
保持された試料台上に保持する手段を有して成る請求項
25記載のマスク形成装置。
26. The mask forming apparatus according to claim 25, further comprising means for holding the substrate to be processed on a sample table that is cooled and held at a temperature below a temperature at which a gas substance is frozen at least. .
【請求項27】上記エネルギビームを電子ビーム、もし
くは光で構成して成る請求項25もしくは26何れか記
載のマスク形成装置。
27. The mask forming apparatus according to claim 25, wherein the energy beam is composed of an electron beam or light.
【請求項28】所定の基板上に所定の皮膜を形成する成
膜手段と、前記成膜手段によって形成された皮膜上にマ
スクパターンを形成する手段と、このマスクパターン形
成手段により形成されたマスクを用いて前記皮膜を選択
的にエッチング除去する手段と、前記マスクを除去する
手段とを有して成るパターン形成装置において、前記マ
スクパターン形成手段を請求項25乃至27何れか記載
のマスク形成装置で構成して成るパターン形成装置。
28. A film forming means for forming a predetermined film on a predetermined substrate, a means for forming a mask pattern on the film formed by the film forming means, and a mask formed by the mask pattern forming means. 28. A mask forming apparatus according to claim 25, wherein the mask pattern forming means comprises a means for selectively etching and removing the film by using a mask and a means for removing the mask. A pattern forming apparatus configured by.
【請求項29】上記マスクを除去する手段として、基板
を上記マスクの氷結温度以上に加熱する手段を具備して
成る請求項28記載のパターン形成装置。
29. The pattern forming apparatus according to claim 28, further comprising means for heating the substrate to a temperature above the freezing temperature of the mask, as means for removing the mask.
【請求項30】上記成膜手段と、マスクパターン形成手
段と、このマスクパターン形成手段により形成されたマ
スクを用いて皮膜を選択的にエッチング除去する手段
と、マスクを除去する手段とから構成される一連の手段
を、真空系を破ることなく共通の搬送室を介して連続的
に行なう手段を具備して成る請求項28もしくは29記
載のパターン形成装置。
30. A film forming means, a mask pattern forming means, a means for selectively etching and removing a film using a mask formed by the mask pattern forming means, and a means for removing the mask. 30. The pattern forming apparatus according to claim 28 or 29, further comprising means for continuously performing the series of means described above through a common transfer chamber without breaking the vacuum system.
【請求項31】上記成膜手段として複数の成膜室を備
え、一方をスパッタリングによる成膜室とし、他方をC
VDによる成膜室として成る請求項28乃至30何れか
記載のパターン形成装置。
31. A plurality of film forming chambers are provided as the film forming means, one of which is a film forming chamber by sputtering and the other is C.
31. The pattern forming apparatus according to claim 28, which is a VD film forming chamber.
【請求項32】上記皮膜を選択的にエッチング除去する
手段として、プラズマエッチング室、もしくはエッチン
グガス導入によるエッチング室として成る請求項28乃
至30何れか記載のパターン形成装置。
32. The pattern forming apparatus according to claim 28, wherein a means for selectively removing the film by etching comprises a plasma etching chamber or an etching chamber by introducing an etching gas.
【請求項33】上記マスクパターンを形成する手段とし
てガス吸着露光室を備え、前記ガス吸着露光室は、ガス
供給口と、供給されたガスを基板上に固体物質皮膜とし
て氷結させる冷却手段を備えた試料台と、この皮膜にエ
ネルギビームを予め定められた所定のパターンに照射露
光する手段と、排気系とを具備して成る請求項28乃至
32何れか記載のパターン形成装置。
33. A gas adsorption exposure chamber is provided as a means for forming the mask pattern, and the gas adsorption exposure chamber is provided with a gas supply port and a cooling means for freezing the supplied gas as a solid substance film on the substrate. 33. The pattern forming apparatus according to claim 28, further comprising: a sample table, means for irradiating and exposing the film with an energy beam in a predetermined pattern, and an exhaust system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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