JPH08264444A - 回路パターンの製造方法及び装置とこの方法による集積回路 - Google Patents

回路パターンの製造方法及び装置とこの方法による集積回路

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JPH08264444A
JPH08264444A JP7063665A JP6366595A JPH08264444A JP H08264444 A JPH08264444 A JP H08264444A JP 7063665 A JP7063665 A JP 7063665A JP 6366595 A JP6366595 A JP 6366595A JP H08264444 A JPH08264444 A JP H08264444A
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metal ion
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Moritake Tanba
護武 丹波
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作が困難でありかつ変更が不可能な回路用
のマスクを用いることなく、少ない製造工程で強固な回
路パターンを形成することができる回路パターンの製造
方法及び装置とこの方法による集積回路を提供する。 【構成】 真空チャンバー22内に金属プラズマを形成
し、電界により金属プラズマから金属イオンビーム38
を発生させるイオンビーム発生装置20と、磁界により
金属イオンビームを細く絞る電子レンズ12と、偏向電
界により金属イオンビームを偏向させ基板1の所定位置
に照射する偏向装置14とを備え、これにより基板1上
に導電性金属膜2を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属イオンビームによ
る回路パターンの製造方法及び装置とこの方法による集
積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ネガティブのホトレジスト、例えばKT
FR(Kodak Thin Film Resist)は、紫外線等の光を当
てると連鎖状に繋がって重合し、現像処理によりその部
分だけを容易に除去できることが知られている。この特
性を利用し、光の代わりに電子ビームを用いることによ
り、製作が困難でありかつ変更が不可能な回路用のマス
クを用いることなく、集積回路の回路パターンを製造す
ることができる。
【0003】図4は、電子ビームを用いた回路パターン
の製造原理図である。まず、シリコンウエハ(Si)の
表面を酸化してSiO2 とし、その表面に配線用アルミ
ニウムを真空蒸着し、更にその上にホトレジスト(例え
ば、KTFR)を一定の厚さで塗布したものを準備す
る。次いで、(A)電子ビームでホトレジスト上に任意
の回路パターンを露光し、(B)これを現像してホトレ
ジストの電子ビーム露光部を除去し、(C)更に、ホト
レジストの開口部を通して適当な薬品によりアルミニウ
ムをエッチングして除去し、(D)更にホトレジストを
溶剤で除去することにより、所望の回路パターンをもっ
た集積回路を製造することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の回路パターンの製造手段は、アルミニウムの蒸着、ホ
トレジストの塗布、電子ビームの露光、アルミニウムの
エッチング、ホトレジストの除去、等の多数の製造工程
を必要とする問題点があった。また、かかる手段により
製造された回路パターンは、蒸着によりアルミニウムが
SiO2 の表面に接合されているだけのため、アルミニ
ウムとSiO2 と結合が弱く、アルミニウムが剥離して
欠陥を生じる場合があった。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、製
作が困難でありかつ変更が不可能な回路用のマスクを用
いることなく、少ない製造工程で強固な回路パターンを
形成することができる回路パターンの製造方法及び装置
とこの方法による集積回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、真空チ
ャンバー内に金属プラズマを形成し、電界により金属プ
ラズマから金属イオンビームを発生させ、磁界により金
属イオンビームを細く絞り、偏向電界により金属イオン
ビームを偏向させて基板の所定位置に照射し、これによ
り基板上に導電性金属膜を形成する、ことを特徴とする
回路パターンの製造方法が提供される。本発明の好まし
い実施例によれば、真空チャンバー内を真空に保持し、
アノードとカソードとの間に真空アーク放電を発生させ
てカソード物質の金属プラズマを形成し、この状態で真
空チャンバー内の真空度を10-5〜10-6Torrに保ち、
磁場により金属プラズマを一時的に封じ込め、電界によ
り金属プラズマから金属イオンビームを発生させる。
【0007】また、本発明によれば、真空チャンバー内
に金属プラズマを形成し、電界により金属プラズマから
金属イオンビームを発生させるイオンビーム発生装置
と、磁界により金属イオンビームを細く絞る電子レンズ
と、偏向電界により金属イオンビームを偏向させ基板の
所定位置に照射する偏向装置と、を備え、これにより基
板上に導電性金属膜を形成する、ことを特徴とする回路
パターンの製造装置が提供される。本発明の好ましい実
施例によれば、前記偏向装置は、金属イオンビームに直
交して対向する2対の電極板と、該2対の電極板の間に
偏向電界を形成して金属イオンビームを偏向させて基板
上を走査する走査制御装置と、を有する。また、前記イ
オンビーム発生装置は、仕切り板で第1チャンバーと第
2チャンバーに区分された真空容器と、第1チャンバー
内に配置され負に印加されるカソードと、該カソードに
対向する位置の前記仕切り板に設けられ第1貫通孔を有
する第1アノードと、カソードと第1貫通孔を結ぶ軸線
上の第2チャンバー壁に設けられ第2貫通孔を有する第
2アノードと、該第2アノードに隣接してカソードと反
対側に設けられ金属プラズマから金属イオンビームを発
生させるイオンビーム抽出電極と、を備える。
【0008】更に、本発明によれば、シリコンウエハ
(Si)の表面を酸化してSiO2 とした基板と、該基
板上に形成された導電性金属膜とからなる、ことを特徴
とする集積回路が提供される。本発明の好ましい実施例
によれば、前記金属膜は、アルミニウム(Al)、銅
(Cu)、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)のい
ずれかからなる。
【0009】
【作用】上述した本発明の方法及び装置によれば、イオ
ンビーム発生装置により金属イオンビームを発生させ、
電子レンズによる磁界により金属イオンビームを細く絞
り、偏向装置による偏向電界により金属イオンビームを
偏向させ基板の所定位置に照射するので、基板上に直接
所望の回路パターンをもつ導電性金属を形成することが
できる。
【0010】従って、従来のようにアルミニウムの蒸
着、ホトレジストの塗布、電子ビームの露光、アルミニ
ウムのエッチング、ホトレジストの除去、等の多数の製
造工程を必要とせず、表面を酸化してSiO2 としたシ
リコンウエハ(Si)を基板として準備し、その表面に
金属イオンビームを照射する単一工程だけで、集積回路
を製造することができる。また、この集積回路は、基板
上に金属プラズマが打ち込まれて所定の位置に回路パタ
ーンが形成されるので、回路用のマスクを用いることな
く自由に回路変更ができ、かつ少ない製造工程で強固な
回路パターンを形成することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図1は、本発明による回路パターンの製
造装置の全体構成図である。この図に示すように、本発
明の回路パターン製造装置10は、真空チャンバー22
内に金属プラズマを形成し、電界により金属プラズマか
ら金属イオンビーム38を発生させるイオンビーム発生
装置20と、磁界により金属イオンビーム38を細く絞
る電子レンズ12と、偏向電界により金属イオンビーム
38を偏向させ基板1の所定位置に照射する偏向装置1
4と、を備えている。
【0012】電子レンズ12は、一種のコイルであり、
金属イオンビーム38に強い磁界をかけて金属イオンビ
ーム38を細く絞るようになっている。図に示すよう
に、電子レンズ12は、複数備えるのがよいが、単一で
あってもよい。偏向装置14は、金属イオンビーム38
に直交して対向する2対の電極板15と、2対の電極板
15の間に偏向電界を形成して金属イオンビーム38を
偏向させて基板1上を走査する走査制御装置16と、を
有する。また、基板1は、金属イオンビーム38に直交
する方向に移動可能な移動台17に取付けられ、この移
動台17を駆動装置18により移動するようになってい
る。更に、図1に示すように、電子レンズ12、偏向装
置14、移動台17、駆動装置18、等は真空チャンバ
ー11内に格納されている。
【0013】上述した構成により、図3に例示するよう
に、移動台17を駆動装置18で移動させて基板1を所
望の位置に保持し、偏向装置16により2対の電極板1
5の間に偏向電界を形成し、この偏向電界により金属イ
オンビーム38を偏向させ基板1の所定位置に照射する
ことができる。
【0014】図2は、イオンビーム発生装置20の構成
図である。この図において、イオンビーム発生装置20
は、仕切り板21で第1チャンバー22と第2チャンバ
ー23に区分された真空容器24と、第1チャンバー2
2内に配置され負に印加されるカソード27と、カソー
ド27に対向する位置の仕切り板21に設けられ第1貫
通孔25を有する第1アノード26と、カソード27と
第1貫通孔25を結ぶ軸線Z上の第2チャンバー壁に設
けられ第2貫通孔24aを有する第2アノード28と、
第2アノード28に隣接してカソードと反対側に設けら
れ金属プラズマから金属イオンビーム38を発生させる
イオンビーム抽出電極37と、を備えている。なお、こ
こで第2アノード28をイオンビーム抽出電極37の第
1電極(電源29bの正電圧の印加される電極)に代用
してもよい。
【0015】第1チャンバー22と第2チャンバー23
は、図示しない真空装置によりそれぞれ独立に真空排気
され、これにより、アークプラズマ32の発生時にカソ
ードが蒸発して金属イオンが発生する第1チャンバー2
2よりも第2チャンバー23の圧力が低くなるように差
動排気するようになっている。
【0016】また、図2に示すように、このイオンビー
ム発生装置20は、第1チャンバー22及び第2チャン
バー23内に発生するプラズマを少なくとも一時的に封
じ込める磁場を発生させる磁場発生装置30を更に備え
ている。磁場発生装置30は、マルチカスプ磁場を形成
するための複数の永久磁石30aと、その両側に設けら
れたミラー磁場を形成するための空心コイル30b、3
0cとからなり、これらの2つの磁場により、第1チャ
ンバー22及び第2チャンバー23内にプラズマ閉じ込
め空間を形成するようになっている。
【0017】イオンビーム発生装置20は更に、カソー
ド27と第1アノード26及び第2アノード28の間に
放電を起こさせるための直流電源装置40と、イオンビ
ーム抽出電極37に電圧を印加するための金属イオンビ
ーム抽出電源39a、39bと、を備えている。
【0018】上述した装置は以下のように使用される。
まず、真空チャンバー22、23内を真空(例えば10
-2〜10-4Torr) に保持し、アノード26とカソード2
7との間に真空アーク放電31を発生させてカソード物
質の金属プラズマを形成し、この状態で真空チャンバー
22、23内の真空度を10-5〜10-6Torrに保ち、磁
場発生装置30による磁場により金属プラズマ32を一
時的に封じ込め、イオンビーム抽出電極37による電界
により金属プラズマ32から金属イオンビーム38を発
生させる。
【0019】次いで、電子レンズ12による磁界により
金属イオンビーム38を細く絞り、偏向装置14による
偏向電界により金属イオンビーム38を偏向させて基板
1の所定位置に照射し、これにより基板1上に導電性金
属膜2を形成することができる。
【0020】図3に例示するように、基板1は、シリコ
ンウエハ(Si)の表面を酸化してSiO2 としたもの
であり、導電性金属膜2は、基板1上に形成された導電
性金属膜とからなる。この金属膜は、アルミニウム(A
l)、銅(Cu)、チタン(Ti)、窒化チタン(Ti
N)のいずれかからなる、ことが好ましい。すなわち、
カソード27にアルミニウム(Al)、銅(Cu)、チ
タン(Ti)、窒化チタン(TiN)等を用いることに
より、これらの金属からなるイオンビーム38を発生さ
せ、基板1上にこれらの金属からなる膜を形成すること
ができる。
【0021】上述したように、本発明の方法及び装置に
よれば、イオンビーム発生装置により金属イオンビーム
を発生させ、電子レンズによる磁界により金属イオンビ
ームを細く絞り、偏向装置による偏向電界により金属イ
オンビームを偏向させ基板の所定位置に照射するので、
基板上に直接所望の回路パターンをもつ導電性金属を形
成することができる。
【0022】従って、従来のようにアルミニウムの蒸
着、ホトレジストの塗布、電子ビームの露光、アルミニ
ウムのエッチング、ホトレジストの除去、等の多数の製
造工程を必要とせず、表面を酸化してSiO2 としたシ
リコンウエハ(Si)を基板として準備し、その表面に
金属イオンビームを照射する単一工程だけで、集積回路
を製造することができる。また、この集積回路は、基板
上に金属プラズマが打ち込まれて所定の位置に回路パタ
ーンが形成されるので、回路用のマスクを用いることな
く自由に回路変更ができ、かつ少ない製造工程で強固な
回路パターンを形成することができる。
【0023】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
【0024】
【発明の効果】上述したように本発明の回路パターンの
製造方法及び装置とこの方法による集積回路は、製作が
困難でありかつ変更が不可能な回路用のマスクを用いる
ことなく、少ない製造工程で強固な回路パターンを形成
することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回路パターンの製造装置の全体構
成図である。
【図2】本発明のイオンビーム発生装置の構成図であ
る。
【図3】図1の部分構成図である。
【図4】従来の電子ビームを用いた回路パターンの製造
原理図である。
【符号の説明】
1 基板 2 導電性金属膜 10 回路パターン製造装置 11 真空チャンバー 12 電子レンズ 14 偏向装置 15 電極板 16 走査制御装置 17 移動台 18 駆動装置 20 イオンビーム発生装置 21 仕切り板 22 第1チャンバー 23 第2チャンバー 24 真空容器 25 開口孔 26 第1アノード 27 カソード 28 第2アノード 30 磁場発生装置 31 グロー放電 32 アークプラズマ 37 イオンビーム抽出電極系 38 金属イオンビーム 39 イオンビーム抽出電源 40 電源装置

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空チャンバー内に金属プラズマを形成
    し、電界により金属プラズマから金属イオンビームを発
    生させ、磁界により金属イオンビームを細く絞り、偏向
    電界により金属イオンビームを偏向させて基板の所定位
    置に照射し、これにより基板上に導電性金属膜を形成す
    る、ことを特徴とする回路パターンの製造方法。
  2. 【請求項2】 真空チャンバー内を真空に保持し、アノ
    ードとカソードとの間に真空アーク放電を発生させてカ
    ソード物質の金属プラズマを形成し、この状態で真空チ
    ャンバー内の真空度を10-5〜10-6Torrに保ち、磁場
    により金属プラズマを一時的に封じ込め、電界により金
    属プラズマから金属イオンビームを発生させる、ことを
    特徴とする請求項1に記載の回路パターンの製造方法。
  3. 【請求項3】 真空チャンバー内に金属プラズマを形成
    し、電界により金属プラズマから金属イオンビームを発
    生させるイオンビーム発生装置と、磁界により金属イオ
    ンビームを細く絞る電子レンズと、偏向電界により金属
    イオンビームを偏向させ基板の所定位置に照射する偏向
    装置と、を備え、これにより基板上に導電性金属膜を形
    成する、ことを特徴とする回路パターンの製造装置。
  4. 【請求項4】 前記偏向装置は、金属イオンビームに直
    交して対向する2対の電極板と、該2対の電極板の間に
    偏向電界を形成して金属イオンビームを偏向させて基板
    上を走査する走査制御装置と、を有する、ことを特徴と
    する請求項3に記載の回路パターンの製造装置。
  5. 【請求項5】 前記イオンビーム発生装置は、仕切り板
    で第1チャンバーと第2チャンバーに区分された真空容
    器と、第1チャンバー内に配置され負に印加されるカソ
    ードと、該カソードに対向する位置の前記仕切り板に設
    けられ第1貫通孔を有する第1アノードと、カソードと
    第1貫通孔を結ぶ軸線上の第2チャンバー壁に設けられ
    第2貫通孔を有する第2アノードと、該第2アノードに
    隣接してカソードと反対側に設けられ金属プラズマから
    金属イオンビームを発生させるイオンビーム抽出電極
    と、を備える、ことを特徴とする請求項3に記載の回路
    パターンの製造装置。
  6. 【請求項6】 シリコンウエハ(Si)の表面を酸化し
    てSiO2 とした基板と、該基板上に形成された導電性
    金属膜とからなる、ことを特徴とする請求項1乃至3に
    より製造された集積回路。
  7. 【請求項7】 前記金属膜は、アルミニウム(Al)、
    銅(Cu)、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)の
    いずれかからなる、ことを特徴とする請求項6に記載の
    集積回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007009303A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Toyohashi Univ Of Technology プラズマ表面処理方法、プラズマ処理装置及び被処理物
KR101687935B1 (ko) * 2015-06-24 2016-12-19 브리티쉬 텔리커뮤니케이션즈 파블릭 리미티드 캄퍼니 인쇄된 논리 게이트

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JP2007009303A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Toyohashi Univ Of Technology プラズマ表面処理方法、プラズマ処理装置及び被処理物
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