JPS59127840A - 有機膜の堆積方法および堆積装置 - Google Patents

有機膜の堆積方法および堆積装置

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JPS59127840A
JPS59127840A JP58003821A JP382183A JPS59127840A JP S59127840 A JPS59127840 A JP S59127840A JP 58003821 A JP58003821 A JP 58003821A JP 382183 A JP382183 A JP 382183A JP S59127840 A JPS59127840 A JP S59127840A
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organic film
charged particle
hydrocarbon
irradiated
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Toru Watanabe
徹 渡辺
Shinji Nakao
中尾 信二
Toshinobu Yanase
柳瀬 年延
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は金属、絶縁物、半導体等からなる基体の表面
上に選択的に有機重合膜を堆積形成する方法および装置
に係り、特に基体表面の特定部分をエツチングして所定
の凹凸を形成する技術においてエツチングに対するマス
ク材となる有機膜を基体表面−上に形成する有機膜の堆
積方法および堆積装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
金属、絶縁物、半導体等からなる基体の表面上の所定部
分に凹凸を形成するhわゆるエツチング技術においては
、エツチングされずに残るべき領域を予めマスク材で被
う必要がある。このマスク材を形成する方法としては、
従来、光線または電子線の照射によって化学変化を生じ
るいわゆるフォトレジストを基体表面に塗布し、所定領
域のみ光線または電子線を透過するフォトマスクを通し
て光線または電子線をフォトレジストに照射し、しかる
後、現像処理を行なってフォトレゾストの化学変化を生
じた部分と未反応部分との溶解性の差を利用して基体表
面上の所定部分以外のフォトレジストを溶かし去シ、こ
れによって基体上にマスク材を形成する方法がある。と
ころが、この方法ではフォトレジストの塗布、現像を行
なわなければならず、プロセスが複雑になる欠点がある
。さらにこの方法において光線を照射する場合、使用す
る光線の波長で分解能が決定され、微細なマスクパター
ンを形成するには限度がある。また、レジスト中での光
の散乱、基体表面からの光の反射も分解能を低下させる
原因と、なる。伯方、電子線を照射する場合、波長は光
線よりも十分に短かく波そのものの分解能は十分である
が、レゾスト内での散乱は避けがたく分wl能は低下し
てしまう。また光線、電子線いずれかを照射する場合で
も現像工程における制御性が悪いため、微細ノfターン
の形成は容易ではない。
さらに従来において微細パターンを形成する方法として
、フォトマスクを用いることなしに、基体をエツチング
し得る反応性ガスをイオン化しこれを電場で加速して基
体表面に照射する方法が提案されている。この方法によ
ればマスク材の塗布、現像工程が省略されるために簡便
なプロセスとなシ、さらにイオンビームを集束させるこ
とによシ分解能も十分に高くすることができる。ところ
が、高密度ビームの形成が困難であり、このため実用に
供し得るエツチング速度がiられす、エツチング処理液
を用込た通常の化学的エツチングよシも数段劣る。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情を考属してなされたもので
アリ、その目的は、基体のエツチング工程においてマス
ク材となシ得る、微細ノ4ターンを有する有機重合膜を
簡単なプロセスで形成することができる有機膜の堆積方
法およびこの方法を実施する場合に用いられる堆積装置
を提供することにある。
〔発明の概要〕
この発明によれば、排気系を備えた真空チャンバー内に
基体を設置し、このチャンバー内には炭化水素またはそ
の誘導体からなる気体を一定流量、一定圧力で導入し、
さらに電子銃またはイオン銃よ多発生した荷電粒子を磁
場あるいは電場によシ加速および集束して基体の表面に
照射することによってこの照射部分における有機膜の重
合反応を促進させ、これによシこの照射部分に上記炭化
水素またはその誘導体の重合物からなる有機膜を堆積す
るようにした有機膜の堆積方法および堆積装置が提供さ
れている。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
1図はこの発明に係る有機膜の堆積装置の構成図である
。図において11は真空チャンバーであり、このチャン
バー11の底面に5− if:+)セフ’ター12が設けられ、このサセプター
12上に試料基体13が載置されるようになっている。
上記サセプター12上に載置される試料基体13は/?
イf14内を循環する冷却水によって常に一定温度に保
持され、この冷却水温度は温度調節器15によシ設定、
鯛節される。
また、上記真空チャンバー11内はたとえばターがモレ
キュラーポンプ等からなる排気系16によシ排気され、
圧力調節器12によって所定の真空度に保持される。さ
らに上記真空チャンバー11には流量調節器18を介し
てガス源19から所定のがスが所定の流量および圧力で
導入されるようになっている。さらに上記真空チャンバ
ー11の上部にはイオン銃20が設けられ、このイオン
銃20によシ発生された荷電粒子は偏向コイル2ノによ
って偏向されさらにコンデンサーコイル22によって集
束され上記試料基体13の表面に照射される。一方、上
記偏向コイル21 ij ノ?ターンゾエネレータ23
で発生されるノ千ターンに基づく偏向コイル制御系6− 24の出力によって制御され、これによって上記荷電粒
子は基体13の表面上で走査される。
なお、上記偏向コイル2ノの配置はコンデンサーレンズ
22の後になっていてもよい。
このような装置において、まず排気系16を作動させて
真空チャンバー11内の排気を行なう。次に前記がス源
19として炭化水嵩の誘導体であるCF4がスを用い、
流量調節器18を介して真空チャンバー11内にCF4
ガスを5cc、zfninの流量で導入する。このとき
、チャンバー11内の真空度は、前記イオン銃20から
の荷電粒子線が基体130表面に1で到達する間に散乱
されな込ように平均自由工程が少なくとも装置の高さよ
シも大きい値を持つ必要があシ、粒子源である前記イオ
ン銃20として熱電子放出型電子銃を用いた場合には1
0  Torr以下に保つ。
この状態で電子銃2−0からの′ポ、子線を偏向コイル
21で偏向し、基体13の表面を走査する。
このときの電子線の加速電圧は1kV、ドー/e量は電
流値で50 pAにそれぞれ設定し、また電子線の径は
基体130表面で100X程度に絞っである。このよう
にCF4がス界囲気中に基体13を設置した上で基体1
30表面に電子線を照射すると、基体13の表面に吸着
されたCF4ガスを構成する分子にエネルギーが与えら
れ、この照射部分のみに化学変化が起こってCF4の重
合物からなる有機膜が堆積形成される。
いま基体13として直径が10crnの単結晶シリコン
半導体基板上に厚さ1μmの熱酸化膜を成長させ、さら
にその上にCVD (化学的気相成長法)によシ多結晶
シリコン層を40001堆積させたものを用い、その表
面上の20μm四方の領域に上記のような条件で電子線
を1分間走査した。電子線の照射後、この基体13を真
空チャンi4−11よシ取シ出して表面を観察したとこ
ろ目視ではさしたる変化は見られないが、電子線を照射
した領域上には膜が堆積されていることが確認された。
第2図は上記堆積膜をオージェ分析した結果を示す特性
図であり、横軸にはエレクトロンのエネルギー(eV)
が、縦軸にはピーク値(A、U。
:無単位)がそれぞれとられている。第2図に示すよう
KC,!:Fのピークが表われてお夛、上記堆積膜が真
空チャンバー11内に導入されたCF4がスよ多重合さ
れた有機膜であることがわかる。
このようにして重合、堆積された有機膜が耐エツチング
のマスクとな)得ることを言周べるために、プラズマエ
ツチングを施こした後の上記基体is−の断面を示した
ものが第3図である。
図において3ノは単結晶シリコン半導体基板、32は熱
酸化膜、33は選択エツチング後に残存した多結晶シリ
コン層、34は前記したように重合、堆積形成された有
機膜であ夛、この有機膜34の膜厚は約200Xである
。第3図に示すようにエツチング後では、20μm四方
の領域にのみ多結晶シリコン層33が残存し、この結果
、上記有機膜34は耐エツチングのマスクとして十分に
用いることができることがわかる。
また上記有機膜34はそれ自体電子線の照射9− によって得られたものであるために対イオン衝撃性を有
していることが予想される。すなわち、このことはこの
有機膜34が微細加工に不可欠な反応性イオンエツチン
グ(RI]lil:)に対するマスクとなシ得ることを
示唆している。そこでこの有機834が耐イオンエツチ
ングのマスクドナシ得ることを調べるために、RIEを
施こした後の上記基体13の断面を示したものが第4図
である。なお、第4図において第3図と対応する箇所に
は同一符号を付しである(ただしこの場合に電子線の走
査時間は3分にした)。図から明らかなように多結晶シ
リコン層33はRJEに特徴的な垂直なエツチング断面
形状が得られている。さらにこの第4図あるいは前記第
3図に示スように、耐エツチングのマスクとなる有機膜
34は、エツチング選択比によって異なるが1−1.5
μm程度である従来のフォトレジストに比べ、たとえば
上記のように200Xと極めて薄くても十分にマスク材
として作用するので、微細ノリーンの形成には有効であ
る。すなわち、10− 従来のレジスト塗布工程を伴うマスク材では、凹凸の存
在する基体上に塗布するとマスク材そのものの厚みが一
様とならず、露光に対する感度が変化しひいては・臂タ
ーン形成時の分解能が低下してしまう。これに対してこ
の発明のものでは基体表面に膜を直接堆積させるために
厚みは一様となシ、上記のような分解能の低下はない。
また、この発明のものでは、加工精度の高いRIBと組
み合わせることKよシ、電子線の集束径で制約されるま
で十分微細なノfターンを形成することが可能である。
しかもこの発明の方法では、従来のような塗布、現像工
程は不要であシ、単に電子線を走査しながら照射するこ
とによってマスクを得ることができるのでプロセスも簡
単である。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能である。たとえば第1図の装置ではイ
オン銃20を設け、基体13の表面に電子線を照射する
ことによって有機膜34を堆積形成する場合について説
明したが、これは電子線を照射する他に別なイオンビー
ムあるいは光線を照射することによシ形成できる。第5
図は光線としてレーザー光を用いる場合の構成図であシ
、51はレーデ−光源、52はこのレーザー光源51か
ら発せられるレーデ−光を集束させる光学レンズ、53
はこの光学レンズで集束されたレーザー光を反射させて
基体13に照射するための反射鏡でアシ、この反射鏡5
3は鏡偏向コイル54によって変位され、これによりレ
ーザー光は基体130表面で走査される。また第6図は
光線としてランプ61からの元を用いる場合の構成図で
あり、第5図と対応する箇所には同一符号を付してその
説明は省略する。このように電子線、イオンビームのよ
うな荷電粒子線とは異なる光線を用いる場合、光の集束
の困難性から分解能は荷電粒子線を用いる場合に比べ劣
る。ところが、がス粒子による散乱基は小さく、真空チ
ャンバー11内のガス圧力を高くすることができるので
有機膜の堆積速度を大きくとることができる。
また、上記実施例ではガス源18としてCF4ガスを用
いる場合について説明したが、この代シにCH4、C2
H4、C2H4等の炭化水素ガスあるいはCF4以外の
炭化水素の誘導体たとえばcct4 。
CHF 5等のガスを用いるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したようKこの発明によれば、基体のエツチン
グ工程においてマスク材となシ得る、微細・9ターンを
有する有機重合膜を簡単なプロセスで形成することがで
きる有機膜の堆積方法および堆積装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る堆積装置の一実施例を示す構成
図、第2図は第1図の装置を用いて堆積形成された膜の
分析結果を示す特性図、第3図および第4図はそれぞれ
上記膜を形成した後にエツチングを施こした際の基体の
状態を示す断面図、第5図および第6図はそれぞれ第1
図装置の他の例の一部を示す構成図である。 11・・・真空チャンバー、12・・・サセプター、−
13= 13・・・試料基体、14・・・・母イブ、16・・・
排気系、17・・・圧力調節器、18・・・流量調節器
、19・・・ガス源、20・・・イオン銃、21・・・
偏向コイル、22・・・コンデンサーコイル、23・・
・ノ4ターンゾエネレータ、24・・・偏向コイル制御
系、31・・・単結晶シリコン半導体基板、32・・・
熱酸化膜、33・・・多結晶シリコン層、34・・・有
機膜、51・・・レーザー光源、52・・、光学レンズ
、53・・・反射鏡、54・・・鏡偏向コイル、61・
・・ランプ。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦14− ・−シート型フ く 101

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  基体を炭化水素あるいはその誘導体からなる
    気体算囲気中に設置し、上記基体表面に荷電粒子線また
    は光線を照射して、この照射部分に上記炭化水素あるい
    はその誘導体の重合物からなる有機膜を堆積するように
    したことを特徴とする有機膜の堆積方法。
  2. (2)前記荷電粒子線または光線で前記基体表面を走査
    することにより基体の表面に有機膜からなるエツチング
    用マスクパターンを形成するようにした特許請求の範囲
    第1項に記載の有機膜の堆積方法。
  3. (3)内部に基体が設置される気密容器と、この容器内
    に炭化水素あるいはその誘導体からなる気体を供給する
    気体供給手段と、上記気密容器内に設置された基体の表
    面に荷電粒子線または光線を照射する照射手段とを具備
    したことを特徴とする有機膜の堆積装置。
  4. (4)  前記照射手段は前記基体の表面に荷電粒子線
    または光線を走査しながら照射するように構成されてい
    る特許請求の範囲第3項に記載の有機膜の堆積装置。
JP58003821A 1983-01-13 1983-01-13 有機膜の堆積方法および堆積装置 Granted JPS59127840A (ja)

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JP2007059666A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Tokyo Electron Ltd 半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
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