JPH06295889A - 微細パターン形成方法 - Google Patents
微細パターン形成方法Info
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- JPH06295889A JPH06295889A JP41070090A JP41070090A JPH06295889A JP H06295889 A JPH06295889 A JP H06295889A JP 41070090 A JP41070090 A JP 41070090A JP 41070090 A JP41070090 A JP 41070090A JP H06295889 A JPH06295889 A JP H06295889A
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- electron beam
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- reaction
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 極微細パターンの形成を行う。
【構成】 反応ガスを吸着させた後に電子線を照射する
ことにより、エッチングを行う電子ビーム励起ドライエ
ッチングにおいて、マスクに化学的に安定な材料を用い
ることで、極微細パターンの転写を実現する。電子ビー
ム励起ドライエッチングは、表面における純粋な化学反
応を利用しているため、従来の反応性イオンエッチング
のように物理的なスパッタリング効果によるエッチング
が進行しない。従って、マスクの厚さが薄くてもよく、
極微細パターンの形成に非常に有利である。
ことにより、エッチングを行う電子ビーム励起ドライエ
ッチングにおいて、マスクに化学的に安定な材料を用い
ることで、極微細パターンの転写を実現する。電子ビー
ム励起ドライエッチングは、表面における純粋な化学反
応を利用しているため、従来の反応性イオンエッチング
のように物理的なスパッタリング効果によるエッチング
が進行しない。従って、マスクの厚さが薄くてもよく、
極微細パターンの形成に非常に有利である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム励起ドライ
エッチングの特徴を利用して、化学的に安定なマスク材
料を用いることにより高選択比を実現し、極微細パター
ンを形成する方法であり、次世代の半導体製造工程なら
びに新機能デバイスの作製に関する技術に適合する微細
パターン形成方法に関する。
エッチングの特徴を利用して、化学的に安定なマスク材
料を用いることにより高選択比を実現し、極微細パター
ンを形成する方法であり、次世代の半導体製造工程なら
びに新機能デバイスの作製に関する技術に適合する微細
パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、微細構造の形成は、反応性イオン
エッチングによってレジストパターンを基板上に転写す
る方法が広く用いられている。これは図５に示すように
基板等の被加工物１４上に各種レジスト等からなるマス
ク１３を塗布した後に、イオン１１（或いは、光又は電
子ビーム）の露光により微細パターンを形成する。これ
を反応性ガスのプラズマに晒すことによりレジストパタ
ーンの転写を行う。１２は活性種を示す。このとき、プ
ラズマ中のイオンは、電界で加速される結果、基板に対
して垂直に入射するためレジストパターンの転写が可能
である。この際エッチングの異方性を実現する上で加速
したイオンを用いるため、物理的なスパッタリング効果
が働きマスク材料のエッチングが顕著になり、損傷１５
を受けてしまうことがあり、従って、溝の深い微細パタ
ーンを形成するにはレジスト膜厚を厚くする必要があ
る。
エッチングによってレジストパターンを基板上に転写す
る方法が広く用いられている。これは図５に示すように
基板等の被加工物１４上に各種レジスト等からなるマス
ク１３を塗布した後に、イオン１１（或いは、光又は電
子ビーム）の露光により微細パターンを形成する。これ
を反応性ガスのプラズマに晒すことによりレジストパタ
ーンの転写を行う。１２は活性種を示す。このとき、プ
ラズマ中のイオンは、電界で加速される結果、基板に対
して垂直に入射するためレジストパターンの転写が可能
である。この際エッチングの異方性を実現する上で加速
したイオンを用いるため、物理的なスパッタリング効果
が働きマスク材料のエッチングが顕著になり、損傷１５
を受けてしまうことがあり、従って、溝の深い微細パタ
ーンを形成するにはレジスト膜厚を厚くする必要があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし極微細パターン
を形成する場合には、マスクパターンの線幅が非常に細
くなるため、アスペクト比（深さ／幅）の高いマスク構
造が必要になるが、このような構造を得ることは、一般
には困難である。また理想的なマスク構造が得られたと
しても、エッチングによる転写の際にマスクパターンの
側壁でのイオンの反射および散乱が顕著になり高精度の
転写が難しい。
を形成する場合には、マスクパターンの線幅が非常に細
くなるため、アスペクト比（深さ／幅）の高いマスク構
造が必要になるが、このような構造を得ることは、一般
には困難である。また理想的なマスク構造が得られたと
しても、エッチングによる転写の際にマスクパターンの
側壁でのイオンの反射および散乱が顕著になり高精度の
転写が難しい。
【０００４】本発明の目的は、基板表面に吸着した反応
ガスに電子線を照射することでエッチングを進行させる
電子ビーム励起ドライエッチングにおいて、化学的に安
定な材料を用いてマスクパターンを形成して高選択比を
実現し極微細構造を実現する方法を提供することにあ
る。
ガスに電子線を照射することでエッチングを進行させる
電子ビーム励起ドライエッチングにおいて、化学的に安
定な材料を用いてマスクパターンを形成して高選択比を
実現し極微細構造を実現する方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る微細パターン形成方法においては、被
加工物表面に反応ガスを吸着させた後に電子線を照射し
て反応ガスと被加工物表面原子との化学反応を促進し
て、加工物を反応ガスとの揮発性化合物として取り除く
ものである。本発明において、エッチング加工は純粋な
化学反応により進行するため、従来の反応性イオンエッ
チングのように物理的なスパッタリングによる効果が無
視できる。従って、マスクとして、化学的に安定で反応
ガスと化合物を容易には形成しないような材料を用いる
ことにより、理想的には選択比が無限大のエッチングが
実現でき、非常に薄いマスクパターンでも実用に耐え
る。
め、本発明に係る微細パターン形成方法においては、被
加工物表面に反応ガスを吸着させた後に電子線を照射し
て反応ガスと被加工物表面原子との化学反応を促進し
て、加工物を反応ガスとの揮発性化合物として取り除く
ものである。本発明において、エッチング加工は純粋な
化学反応により進行するため、従来の反応性イオンエッ
チングのように物理的なスパッタリングによる効果が無
視できる。従って、マスクとして、化学的に安定で反応
ガスと化合物を容易には形成しないような材料を用いる
ことにより、理想的には選択比が無限大のエッチングが
実現でき、非常に薄いマスクパターンでも実用に耐え
る。
【０００６】
【作用】マスクパターンの形成方法を図１と図２に示
す。図１の方法では洗浄した基板等の被加工物１９の表
面に、真空蒸着法又はスパッタ蒸着法によって化学的に
安定な金属材料の薄膜からなる金属マスク１８を形成す
る。さらにこの上からレジスト（ネガ）膜１７を形成す
るが、この際レジストの膜厚が通常の場合に比べて非常
に薄くなるように塗布条件を設定する。次に集束イオン
ビーム又は電子ビーム１６の露光によりレジストパター
ンを作製する。ここで従来の方法ではパターン転写の際
の要求からレジストの膜厚を薄くすることができないた
め、露光時に打ち込まれたイオン又は電子のレジスト内
での散乱や、基板からの２次電子の影響で極微細なレジ
ストパターンの作製が困難である。
す。図１の方法では洗浄した基板等の被加工物１９の表
面に、真空蒸着法又はスパッタ蒸着法によって化学的に
安定な金属材料の薄膜からなる金属マスク１８を形成す
る。さらにこの上からレジスト（ネガ）膜１７を形成す
るが、この際レジストの膜厚が通常の場合に比べて非常
に薄くなるように塗布条件を設定する。次に集束イオン
ビーム又は電子ビーム１６の露光によりレジストパター
ンを作製する。ここで従来の方法ではパターン転写の際
の要求からレジストの膜厚を薄くすることができないた
め、露光時に打ち込まれたイオン又は電子のレジスト内
での散乱や、基板からの２次電子の影響で極微細なレジ
ストパターンの作製が困難である。
【０００７】これに対してレジスト厚が非常に薄い場
合、上記の影響は低減されるため、極微細パターンの形
成が可能となる。次に、このレジストパターンを金属マ
スク１８に転写するのであるが、この場合も下地の金属
マスク１８の膜厚が非常に薄いため、通常の反応性イオ
ンエッチング又はイオンミリングにより先に形成した微
細パターンの転写ができる。
合、上記の影響は低減されるため、極微細パターンの形
成が可能となる。次に、このレジストパターンを金属マ
スク１８に転写するのであるが、この場合も下地の金属
マスク１８の膜厚が非常に薄いため、通常の反応性イオ
ンエッチング又はイオンミリングにより先に形成した微
細パターンの転写ができる。
【０００８】一方、図２の方法はリフトオフ法とよばれ
るもので、金属蒸着の前にレジスト（ポジ）膜２１を被
加工物２２の表面に形成して露光し、レジスト膜２１か
ら金属マスク２３を形成したい部分を除去する。この上
に金属膜を全面にわたって蒸着した後にレジストならび
にその上に蒸着された金属膜を取り除き、マスク２３の
パターンを作製するものである。この方法においても、
作製するマスクが薄くてよいことからレジストおよび金
属膜を非常に薄くすることができるため微細なマスクパ
ターンの形成が可能となる。
るもので、金属蒸着の前にレジスト（ポジ）膜２１を被
加工物２２の表面に形成して露光し、レジスト膜２１か
ら金属マスク２３を形成したい部分を除去する。この上
に金属膜を全面にわたって蒸着した後にレジストならび
にその上に蒸着された金属膜を取り除き、マスク２３の
パターンを作製するものである。この方法においても、
作製するマスクが薄くてよいことからレジストおよび金
属膜を非常に薄くすることができるため微細なマスクパ
ターンの形成が可能となる。
【０００９】電子ビーム励起エッチングのエッチング機
構を図３に示した。この技術は被加工物２７の表面に形
成されたレジスト膜２５上の反応ガス吸着層２４に電子
ビーム２８を照射することで表面励起反応を促進し、加
工物２７の表面原子２６を反応ガスと化学結合２９ａを
促進して揮発性の反応生成物２９として取り除くことで
エッチングを進行させる方法である。本方法は純粋な化
学反応を利用しているので、従来の反応性イオンエッチ
ング法のように物理的なスパッタリングによる効果が無
視できるため、高選択比を実現できる結果、先に示した
ような極めて薄いマスクパターン転写が可能である。電
子ビーム励起ドライエッチングは試料を真空槽内にセッ
トした後に排気を行う。反応ガスを真空槽内に導入して
一定のガス圧に安定させた後、電子線を照射することで
エッチングを行う。
構を図３に示した。この技術は被加工物２７の表面に形
成されたレジスト膜２５上の反応ガス吸着層２４に電子
ビーム２８を照射することで表面励起反応を促進し、加
工物２７の表面原子２６を反応ガスと化学結合２９ａを
促進して揮発性の反応生成物２９として取り除くことで
エッチングを進行させる方法である。本方法は純粋な化
学反応を利用しているので、従来の反応性イオンエッチ
ング法のように物理的なスパッタリングによる効果が無
視できるため、高選択比を実現できる結果、先に示した
ような極めて薄いマスクパターン転写が可能である。電
子ビーム励起ドライエッチングは試料を真空槽内にセッ
トした後に排気を行う。反応ガスを真空槽内に導入して
一定のガス圧に安定させた後、電子線を照射することで
エッチングを行う。
【００１０】
【実施例】以下、本発明において、リフトオフ法によっ
て形成した金（Ａｕ）のマスクパターンを用いてＳｉの
電子ビーム励起ドライエッチングを実施した例を示す。
Ｓｉ基板を洗浄して表面酸化膜を除去し、ポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）レジストをスピンコーティン
グする。この際、レジスト膜厚は０．１μｍ以下とし
た。これに電子ビーム露光装置を用いて線幅０．１μｍ
以下パターンを描画してレジストパターンを形成する。
さらに、この上からスパッタ蒸着により全面に金蒸着
（膜厚：約２０ｎｍ）を行った。その後、溶剤によりレ
ジストを溶かして除去し線幅約０．１μｍ以下のマスク
パターンを作製した。
て形成した金（Ａｕ）のマスクパターンを用いてＳｉの
電子ビーム励起ドライエッチングを実施した例を示す。
Ｓｉ基板を洗浄して表面酸化膜を除去し、ポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）レジストをスピンコーティン
グする。この際、レジスト膜厚は０．１μｍ以下とし
た。これに電子ビーム露光装置を用いて線幅０．１μｍ
以下パターンを描画してレジストパターンを形成する。
さらに、この上からスパッタ蒸着により全面に金蒸着
（膜厚：約２０ｎｍ）を行った。その後、溶剤によりレ
ジストを溶かして除去し線幅約０．１μｍ以下のマスク
パターンを作製した。
【００１１】電子ビーム励起ドライエッチング装置の構
成を図４に示した。本装置は真空槽３０と反応励起用電
子銃ならびに反応ガス導入機構とからなる。真空排気系
３１は、ターボ分子ポンプとロータリーポンプとからな
り、１０-7ｔｏｒｒ台の高真空を得ることができる。反
応励起用電子銃は、電子銃３２，電子銃電源３３，レン
ズ系３４および偏向系３５からなる。また反応ガス導入
機構は、反応ガス３６を貯瑠するガス収納室３７と、反
応ガス３６の供給制御を行うガス導入弁３８とからな
る。また、差動排気システムを採用することにより、反
応ガス導入時にも動作可能である。さらに反応ガスの導
入は、バリアブルリークバルブとしてのガス導入弁３８
を通じて行う。この装置の真空槽３０内に被加工物３９
を試料台４０に支えてセットし、真空槽３０内を５×１
０-7ｔｏｒｒまで排気を行う。その後エッチャントであ
るフッ素ガスを導入し、真空槽３０内のガス分圧を２×
１０-4ｔｏｒｒで安定させてから電子銃３２による電子
線照射を被加工物３９に対して行った。なお被加工物と
しての基板の温度は室温とした。
成を図４に示した。本装置は真空槽３０と反応励起用電
子銃ならびに反応ガス導入機構とからなる。真空排気系
３１は、ターボ分子ポンプとロータリーポンプとからな
り、１０-7ｔｏｒｒ台の高真空を得ることができる。反
応励起用電子銃は、電子銃３２，電子銃電源３３，レン
ズ系３４および偏向系３５からなる。また反応ガス導入
機構は、反応ガス３６を貯瑠するガス収納室３７と、反
応ガス３６の供給制御を行うガス導入弁３８とからな
る。また、差動排気システムを採用することにより、反
応ガス導入時にも動作可能である。さらに反応ガスの導
入は、バリアブルリークバルブとしてのガス導入弁３８
を通じて行う。この装置の真空槽３０内に被加工物３９
を試料台４０に支えてセットし、真空槽３０内を５×１
０-7ｔｏｒｒまで排気を行う。その後エッチャントであ
るフッ素ガスを導入し、真空槽３０内のガス分圧を２×
１０-4ｔｏｒｒで安定させてから電子銃３２による電子
線照射を被加工物３９に対して行った。なお被加工物と
しての基板の温度は室温とした。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の技
術に比べてはるかに高選択比のエッチングを実現するこ
とが可能となる。このことはレジストならびに金属材料
からなるマスクパターンを非常に薄くできることにつな
がり、レジスト露光およびマスク形成の段階でもより微
細なパターンの形成ができる。さらにマスク厚が薄いこ
とは、エッチングによるパターン転写においてもマスク
側壁での散乱の影響などの問題がなくなり、高精度転写
が可能となるだけでなく、深く切り立ったディープパタ
ーンの作製ができる。加えて電子ビーム励起ドライエッ
チングは、低損傷の加工法であるから、電気的・光学的
に優れた超微細構造の形成が可能となる。
術に比べてはるかに高選択比のエッチングを実現するこ
とが可能となる。このことはレジストならびに金属材料
からなるマスクパターンを非常に薄くできることにつな
がり、レジスト露光およびマスク形成の段階でもより微
細なパターンの形成ができる。さらにマスク厚が薄いこ
とは、エッチングによるパターン転写においてもマスク
側壁での散乱の影響などの問題がなくなり、高精度転写
が可能となるだけでなく、深く切り立ったディープパタ
ーンの作製ができる。加えて電子ビーム励起ドライエッ
チングは、低損傷の加工法であるから、電気的・光学的
に優れた超微細構造の形成が可能となる。
【図１】本発明に用いるマスクパターンの作製方法を示
すもので、金属膜を形成した後にレジスト膜を塗布して
露光する場合を示す図である。
すもので、金属膜を形成した後にレジスト膜を塗布して
露光する場合を示す図である。
【図２】本発明に用いるマスクパターンの作製方法を示
すもので、レジストを塗布し露光した後に金属膜を蒸着
する（リフトオフ法）場合を示す図である。
すもので、レジストを塗布し露光した後に金属膜を蒸着
する（リフトオフ法）場合を示す図である。
【図３】電子ビーム励起ドライエッチングにおけるエッ
チング機構を示す図である。
チング機構を示す図である。
【図４】電子ビーム励起ドライエッチングにおけるエッ
チング装置を示す図である。
チング装置を示す図である。
【図５】従来の反応性イオンエッチング法による微細パ
ターン形成を示す図である。
ターン形成を示す図である。
１１ イオン １２ 活性種 １３ マスク １４，１９，２２，２７，３９ 被加工物 １６，２０ イオンビームｏｒ電子ビーム １７ レジスト（ネガ）膜 １８，２３ 金属マスク ２１ レジスト（ポジ）膜 ２４ 反応ガス吸着層 ２５ レジスト膜 ２６ 表面原子 ２８ 電子ビーム ２９ 揮発性反応生成物 ３０ 真空槽 ３１ 排気系 ３２ 電子銃 ３３ 電子銃電源 ３４ レンズ系 ３５ 偏向系 ３６ 反応ガス ３７ ガス収納室 ３８ ガス導入弁 ４０ 試料台
Claims (1)
- 【請求項１】 被加工物の表面に反応ガスを吸着させた
後に電子線を照射して、反応ガスと被加工物の表面原子
との化学反応を促進させ、加工物原子を、反応ガスとの
揮発性反応生成物として取除くことを特徴とする微細パ
ターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41070090A JPH06295889A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 微細パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41070090A JPH06295889A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 微細パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295889A true JPH06295889A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=18519820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41070090A Pending JPH06295889A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 微細パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06295889A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020014065A1 (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-16 | Lam Research Corporation | Electron excitation atomic layer etch |
| US11380556B2 (en) | 2018-05-25 | 2022-07-05 | Lam Research Corporation | Thermal atomic layer etch with rapid temperature cycling |
-
1990
- 1990-12-13 JP JP41070090A patent/JPH06295889A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11380556B2 (en) | 2018-05-25 | 2022-07-05 | Lam Research Corporation | Thermal atomic layer etch with rapid temperature cycling |
| WO2020014065A1 (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-16 | Lam Research Corporation | Electron excitation atomic layer etch |
| JP2021532573A (ja) * | 2018-07-09 | 2021-11-25 | ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation | 電子励起原子層エッチング |
| EP3821457A4 (en) * | 2018-07-09 | 2022-04-13 | Lam Research Corporation | ETCHING ATOMIC LAYER ETCHING USING ELECTRON EXCITATION |
| US11637022B2 (en) | 2018-07-09 | 2023-04-25 | Lam Research Corporation | Electron excitation atomic layer etch |
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