JPH0762260B2 - イオンビ−ム・レジスト及びその作製方法 - Google Patents

イオンビ−ム・レジスト及びその作製方法

Info

Publication number
JPH0762260B2
JPH0762260B2 JP5343187A JP5343187A JPH0762260B2 JP H0762260 B2 JPH0762260 B2 JP H0762260B2 JP 5343187 A JP5343187 A JP 5343187A JP 5343187 A JP5343187 A JP 5343187A JP H0762260 B2 JPH0762260 B2 JP H0762260B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion beam
resist
aluminum oxide
ions
beam resist
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5343187A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63219591A (ja
Inventor
敏彦 金山
Original Assignee
工業技術院長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 工業技術院長 filed Critical 工業技術院長
Priority to JP5343187A priority Critical patent/JPH0762260B2/ja
Publication of JPS63219591A publication Critical patent/JPS63219591A/ja
Publication of JPH0762260B2 publication Critical patent/JPH0762260B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオンビームを用いたリソグラフィのための
イオンビーム・レジストとその作製方法とに関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来、電子ビーム・レジストをそのまま転用して、イオ
ンビームによりリソグラフィを行うことが試みられてい
る。そのため、次の様な問題があり、イオンビームを用
いてパターンの描画や転写を行う際の障害となってい
た。
第1に、イオンのレジスト中での飛程が小さく、露光で
きる厚さが極薄いものに限られることが挙げられる。例
えば、Ga+イオンは、液体金属イオン源から最も容易に
安定して得られ、イオンビームを用いた微細パターンの
描画に適したイオンであるが、50keVのGa+イオンの有機
レジスト中での飛程は、50nm程度であり、これで露光で
きるレジスト厚は高々0.1μmとなってしまう。この様
に薄いレジストは、実際の微細加工工程に用いることは
できない。なぜなら、一般に、有機レジストのドライエ
ッチ耐性はそれ程大きくはなく、被加工材料のエッチン
グと同時にレジストもエッチされてしまうため、加工可
能な厚さは、ほぼレジスト厚と同程度に限られてしまう
からである。また、レジスト厚を薄くする程、エッチン
グ工程中のパターン寸法の変化が顕著になることもその
大きな理由である。
第2に、既存の電子ビーム・レジストは、イオンビーム
に対して高感度すぎるという欠点を有している。ポリメ
チルメタクリレートは、特に感度の低い電子ビーム・レ
ジストであるが、それでも上記のGa+イオンに対しては1
011ions/cm2程度の感度を持つ。一般に、高感度すぎる
レジストを用いると、ビーム内の粒子数の統計的変動の
影響によるパターン寸法のゆらぎが大きくなり、微細な
パターンを制御性良く形成することができない。特に、
高感度な電子ビーム・レジストを用いると、1個のイオ
ンがレジストに入射したのみで、そのイオンの入射点の
まわりの有意な面積のレジストの露光が完了してしま
い、事実上、滑らかなパターン端を得ることはできな
い。
イオンビームは電子ビームに比して固体中での散乱によ
る広がりが格段に小さく、また、後方に散乱される確率
も無視できる程に小さい。従って、イオンビームを用い
ると原理的に極めて解像度の優れたリソグラフィが実現
できるはずである。しかし、従来は適当なレジストが存
在しなかったために、この利点を充分に生かすことが不
可能であり、イオンビームに適したレジストの開発が望
まれていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上述の従来のレジストが持つ問題点を
除去し、イオンビームに対して適切な感度を持ち、かつ
ドライエッチ耐性の高いレジストとその作製方法を提供
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的のため、本発明では、酸化アルミニウムをイ
オンビーム・レジストとして用いる。また、その作製方
法として、スパッタ法、特にマグネトロン・スパッタ法
により堆積させる方法を用いる。
〔作用〕
本発明は、酸化アルミニウムのドライエッチ耐性が極め
て高く、その適当な化学溶液中での溶解速度がイオンビ
ームの照射により大きく変化するという事実を実験的に
見出したことに基づく。このための化学溶液としては、
リン酸、フッ酸、塩酸等の酸、及び、NaOH、KOH、AZレ
ジスト現像液(シップレイ社製)等のアルカリ溶液を用
いることができる。従って、形成したいパターン形状に
従ってイオンビームを照射するか、または適当なマスク
を通してイオンビームを照射し、次に、これらの内の適
当な化学溶液で処理すれば、酸化アルミニウムのパター
ニングが行える。
酸化アルミニウムは、イオン照射を受けた時のスパッタ
率が低く、塩素やフッ素を含むプラズマにも化学的耐性
が高い。それ故、ドライエッチ速度が小さく、これをマ
スクとして被加工材料をエッチング加工することによ
り、高精度な加工が行える。
加工後に残った酸化アルミニウムを除去するには、上記
の酸やアルカリ等の化学溶液で溶解除去すればよい。
酸化アルミニウムは、真空蒸着、CVD等の種々の公知の
方法で基板上に堆積させることができる。中でも、スパ
ッタ法が特に有用である。基板を不必要な高温に曝すこ
となく、短時間で任意の基板材料上に堆積させることが
できるからである。殊に、マグネトロン・スパッタ法を
用いると、堆積速度を増加させられるだけでなく、ター
ゲット表面上の磁場強度を調節することにより、堆積し
た酸化アルミニウムのレジスト特性を変化させることが
できるという著しい効果が得られる。マグネトロン・ス
パッタ法で適切な磁場強度と基板温度を選ぶと、解像
度、コントラスト、感度が共に優れた酸化アルミニウム
を堆積させることができる。この時、スパッタ・ターゲ
ットとして酸化アルミニウムを用いても、アルミニウム
・ターゲットを用いて酸素を含むガスでスパッタを行っ
てもよい。堆積した酸化アルミニウム中に含まれる不純
物は、レジスト特性にあまり影響を与えない。
〔実施例〕
第1図は、マグネトロン・スパッタ法で堆積した酸化ア
ルミニウムに、50keVのGa+イオンを2.8×1014/cm2照射
した時のリン酸中での現像特性、即ち、エッチング特性
を測定した例を示す図である。ここで、リン酸は図中に
示した温度に加熱して用いた。この酸化アルミニウム
は、Al2O3ターゲットを用い、5mTorrのAr中でスパッタ
して堆積させたものである。ここでは、2つの堆積条
件、即ち、ターゲット面上での磁場強度9mT、基板温度3
80℃(以下、堆積条件Aと記す。)と、ターゲット面上
での磁場強度24mT、基板温度室温(以下、堆積条件Bと
記す。)で堆積した場合を例示してある。
第1図の様に、Ga+イオンを照射するとリン酸中でのエ
ッチ速度を増加させることができる。この効果は、Ga+
イオンに限ることなく、Ar+、Ne+、Kr+、N2 +、Si+等、
試みたイオンすべてについて確認することができた。
第1図では、堆積条件AとBで異なった特性が得られて
いる。堆積条件Bで作製した酸化アルミニウム膜は、イ
オン照射されなくても、有意な速度でエッチングされる
のに対し、堆積条件Aでの膜は、ほとんどエッチングさ
れず、イオン照射部分と未照射部分の間で大きな選択比
が得られる。この2つの堆積条件の差は、主に磁場強度
の変化に起因する。実際、堆積条件Bで基板温度のみを
380℃に上昇させても、特性はほとんど変化しなかっ
た。しかし、9mTの磁場条件では、基板温度は無視でき
ない効果を及ぼし、例えば、室温で堆積した膜のイオン
照射に伴う選択比は、第1図に示した堆積条件Aの場合
よりも有意に劣っていた。以上の例の様にターゲット面
上の磁場強度を調整することにより、特性を選ぶことが
できるのが、マグネトロン・スパッタ法の著しい特長で
ある。これに対し、ターゲット面付近に磁場を印加しな
い通常のスパッタ法で堆積した酸化アルミニウムは、ほ
ぼ堆積条件Bと同じ特性を示した。この様に堆積時の磁
場強度は、大きすぎても低すぎても特性が劣化する。発
明者が試みた範囲では、9mT付近で選択比が最大になっ
た。
以上の様な堆積条件の効果は、ターゲットがAl2O3であ
る場合に限られることはない。例えば、Alターゲットを
用い、全圧5mTorrのAr−10%O2混合ガスによるスパッタ
で酸化アルミニウムを堆積した場合でも、堆積条件を変
化させると、上記と同様な特性変化が見られた。
因みに、リソグラフィ工程の終了後に酸化アルミニウム
膜を除去するには、現像に用いた化学溶液の条件を少し
変化させるのみでよい。例えば、上記の堆積条件Aの膜
は120℃のリン酸による5分間の処理で、また、堆積条
件Bの膜は、80℃のリン酸による2分間の処理で完全に
溶解除去できる。
第2図は、酸化アルミニウムの50keVGa+イオンに対する
レジスト感度特性の測定例である。ここでも、堆積条件
に対する依存性が見られ、リン酸中での選択比が高い条
件Aの方が、条件Bより感度曲線の立ち上がりが急で、
コントラストの優れたレジスト特性を示す。しかし、露
光感度は、両者ともほぼ1×1014/cm2であり、0.1μm
オーダの寸法のパターン形成に最適の値となっている。
なぜなら、一般に感度Sのレジストを粒子線で露光した
時、粒子数の統計的変動に起因するパターン寸法の乱れ
は、 の数倍〜10倍の程度であるからである。1014/cm2より
高感度なレジストでは、その値は10nmを越え、0.1μm
パターンを制御性よく形成できなくなってしまう。逆
に、より低感度だと露光に必要な照射量が増大し、生産
性が悪くなる。
以上述べた様な、酸化アルミニウムのイオンビーム・レ
ジストとしての作用は、現像のための化学溶液として、
リン酸の他に塩酸、フッ酸、KOH、NaOHの水溶液、AZレ
ジスト現像液を用いても得ることができた。しかし、こ
れらの中でも、リン酸が選択性とコントラストにおいて
最も優れた特性を呈した。また、酸化アルミニウムの組
成を変化させても、そのレジスト特性はあまり変化を示
さなかった。例えば、スパッタ時に約5原子%のTiやW
を添加して堆積させても特性はほぼ不変であった。ま
た、種々の組成のAr−O2混合ガスを用い、Al2O3やAlタ
ーゲットのスパッタによりAlとOの組成比の異なる酸化
アルミニウムを作製してもレジスト特性はほとんど影響
されなかった。
酸化アルミニウムを、Ga+集束イオンビームに対するレ
ジストとして用いることにより、実際にWN(窒化タング
ステン)に次の様な方法で微細パターンを形成すること
ができた。用いたイオンビームは、液体金属イオン源か
ら引き出して静電レンズで集束した直径0.15μmの50ke
VGa+イオンビームである。WNはSi基板上にWターゲット
をAr−16%N2混合ガスでスパッタして堆積させた。この
上にマグネトロン・スパッタ法で酸化アルミニウムを堆
積し、これに上記集束イオンビームを照射してパターン
を描画した後、リン酸で現像してパターン形成を行っ
た。
次に、この酸化アルミニウムをマスクとしてSF6ガス中
でのマイクロ波プラズマエッチングによりWNをエッチ
し、その微細加工を行った。ここで、2.45GHZ500Wのマ
イクロ波を用い、電子サイクロトロン共鳴条件を満足す
る強度の磁場を印加して放電を発生させた。また、プラ
ズマ内の正イオンが加速されてSi基板に照射される様に
プラズマ室とSi基板の間には約100Vの直流電圧を加え
た。以上の条件下で、SF6の流量を0.7sccmから2.5sccm
まで変化させることにより、酸化アルミニウムに対する
WNのエッチ速度比として25倍〜60倍の大きな値を得るこ
とができた。この例の様に、ドライエッチング時に、被
加工材料との間で極めて大きな選択比が得られるのが本
レジストの特長である。この比の値は、WNよりエッチ速
度の大きいWに対しては更に大きくなり、容易に100倍
以上にすることができた。
実際に上記の工程で、厚さ0.6μmのWNに、ほぼ垂直に
切り立った彫り込みパターンを加工することができた。
パターン寸法は、前記の堆積条件Aの酸化アルミニウム
を用いた時には約0.18μmであり、堆積条件Bを用いた
時には約0.25μmであった。第2図で示した様に、堆積
条件Aの方がコントラストが高く、ビーム径に忠実な微
細加工を実現することができた。
〔発明の効果〕
以上詳述した様に、本発明のレジストを本発明の方法で
作製すれば、適切な感度と高いコントラストを有し、解
像度とドライエッチング耐性に優れたイオンビーム・レ
ジストを容易に得ることができる。
以上の理由により、本発明は、0.1μmオーダの微細加
工に適用すれば著しい効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のレジストのリン酸中での現像特性の測
定例を示す図、第2図は本発明のレジストの50keVGa+
オンに対する感度特性の測定例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオンビームの照射を受けた部分の物性が
    他の部分の物性とは異なるようになり、化学溶液中で上
    記イオンビームの上記照射を受けた部分が上記他の部分
    より速く溶解するイオンビーム・レジストであって; 酸化アルミニウムから成ること; を特徴とするイオンビーム・レジスト。
  2. 【請求項2】イオンビームの照射を受けた部分の物性が
    他の部分の物性とは異なるようになり、化学溶液中で上
    記イオンビームの上記照射を受けた部分が上記他の部分
    より速く溶解するイオンビーム・レジストの作製方法で
    あって; 下地層上にスパッタ法により酸化アルミニウム層を堆積
    させ; 該堆積させた酸化アルミニウム層をイオンビーム・レジ
    ストとすること; を特徴とするイオンビーム・レジストの作製方法。
  3. 【請求項3】上記スパッタ法が、マグネトロン・スパッ
    タ法であること; を特徴とする特許請求の範囲第2項記載のイオンビーム
    ・レジストの作製方法。
JP5343187A 1987-03-09 1987-03-09 イオンビ−ム・レジスト及びその作製方法 Expired - Lifetime JPH0762260B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5343187A JPH0762260B2 (ja) 1987-03-09 1987-03-09 イオンビ−ム・レジスト及びその作製方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5343187A JPH0762260B2 (ja) 1987-03-09 1987-03-09 イオンビ−ム・レジスト及びその作製方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63219591A JPS63219591A (ja) 1988-09-13
JPH0762260B2 true JPH0762260B2 (ja) 1995-07-05

Family

ID=12942653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5343187A Expired - Lifetime JPH0762260B2 (ja) 1987-03-09 1987-03-09 イオンビ−ム・レジスト及びその作製方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0762260B2 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62242337A (ja) * 1986-04-15 1987-10-22 Toshiba Corp 多層配線用金属膜の形成方法
JPS6341024A (ja) * 1986-08-06 1988-02-22 Sanyo Electric Co Ltd X線リソグラフイ用マスクの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63219591A (ja) 1988-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4320191A (en) Pattern-forming process
US5948570A (en) Process for dry lithographic etching
US6472107B1 (en) Disposable hard mask for photomask plasma etching
US4377437A (en) Device lithography by selective ion implantation
US4504574A (en) Method of forming a resist mask resistant to plasma etching
US4127414A (en) Pattern-forming materials having a radiation sensitive chalcogenide layer and a method of forming patterns with such materials
GB2121197A (en) Plasma-etch resistant mask formation
JP2002525681A (ja) レジストレス電子ビームリソグラフィを使用するサブミクロンの耐エッチング性金属/半導体構造の製造
US4876164A (en) Process for manufacturing a photomask
US4307176A (en) Method of forming a pattern
US4738907A (en) Process for manufacturing a photomask
US4792461A (en) Method of forming a photomask material
JPH0762260B2 (ja) イオンビ−ム・レジスト及びその作製方法
JPH03174724A (ja) パターン形成方法
JPS6031909B2 (ja) エツチング加工法
JPS6159505B2 (ja)
JPH03129349A (ja) フォトマスクの製法
JPH05263218A (ja) 電子線レジスト及びその製造方法
JP3087032B2 (ja) X線マスクの製造方法
JPS6024933B2 (ja) 電子線感応性無機レジスト
JPS62493B2 (ja)
JP2752022B2 (ja) 微細パターン形成方法
JPH0366656B2 (ja)
JPS5877230A (ja) パタ−ン形成方法
JP3076837B2 (ja) 微細加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term