JPS5976428A - Formation of fine pattern - Google Patents

Formation of fine pattern

Info

Publication number
JPS5976428A
JPS5976428A JP18773782A JP18773782A JPS5976428A JP S5976428 A JPS5976428 A JP S5976428A JP 18773782 A JP18773782 A JP 18773782A JP 18773782 A JP18773782 A JP 18773782A JP S5976428 A JPS5976428 A JP S5976428A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist layer
particle beam
fine pattern
irradiated
gas
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.)
Pending
Application number
JP18773782A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Kuwano
博喜 桑野
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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 Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP18773782A priority Critical patent/JPS5976428A/en
Publication of JPS5976428A publication Critical patent/JPS5976428A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
    • H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/3115—Doping the insulating layers
    • H01L21/31155—Doping the insulating layers by ion implantation

Abstract

PURPOSE:To equickly and effectively obtain a fine pattern by selectively irradiating the resist layer of organic high polymer material on a sample to be worked with the Ga ion and thereafter etching the layer with the gas plasma of CF4+O2. CONSTITUTION:A well known resist film 4 is deposited in the thickness of about 0.5mum on a sample where SiO2 2 is laid on a substrate 1;, it is then irradiated selectively with the Ga ion 5. Thereby, an injection layer 7 is formed in the thickness of about 0.1mum. With the layer 7 used as the mask, the resist film 4 is eatched by the plasma etching method using a mixed gas of CF4 and O2. Thereby, a mask 10 can be formed. The SiO2 film 2 is etched using the well known etchant and finally the mask 10 is removed. With such structure, more fine patterning can be realized with irradiation of Ga ion than that realized by the electron beam and etching can also be performed more quickly with the mixed gas of CF4 and O2 as the compared with the plasma etching to be performed only by the conventional O2 gas.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被加工試料の表面上に、有機高分子材料から
なるレジスト層を形成する第１の工程と、上記レジスト
層に対する、粒子線の選択的な照射処理によって、上記
レジスト層から、上記レジスト層に上記粒子線が照射さ
れている領域を所要の微細パターンに形成している、粒
子線−照射レジスト層を得る第２の工程と、上記粒子線
被照射レジスト層に対する、エツチング処理によって、
上記粒子線被照射レジスト層から、上記微細パターンに
対応する微細パターンを有するマスク層を形成する第３
の工程と、上記被加工試料に対する、上記マスク層をマ
ス夕とする加工処理によって、上記被加工試料に加工を
施して、上記被加工試料上に微細パターンを形成する第
４の工程とを含む、という微細パターン形成法の改良に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention comprises a first step of forming a resist layer made of an organic polymer material on the surface of a sample to be processed, and selective irradiation treatment of the resist layer with a particle beam. , a second step of obtaining a particle beam-irradiated resist layer from the resist layer, in which a region of the resist layer where the particle beam is irradiated is formed into a desired fine pattern; and a second step of obtaining a particle beam-irradiated resist layer from the resist layer; By etching the layer,
A third layer forming a mask layer having a fine pattern corresponding to the fine pattern from the particle beam irradiated resist layer.
and a fourth step of processing the sample to be processed by processing the sample to be processed using the mask layer as a mask to form a fine pattern on the sample to be processed. , which relates to improvements in fine pattern formation methods.

上述したような微細パターン形成法は、半導体集積回路
装置、磁気バブル装置、弾性表面波装置などの製法に広
く適用されている。The above-described fine pattern forming method is widely applied to manufacturing methods of semiconductor integrated circuit devices, magnetic bubble devices, surface acoustic wave devices, and the like.

ところで、上述した微細パターン形成法において、従来
、その上述した第２の工程における、上述したレジスト
層に対する粒子線の選択的な照射処理を、上述した粒子
線とじて、電子線を用いて行い、また、上述した第３の
工程における、上述した粒子線被照射レジスト層に対す
るエツチング処理を、有機溶剤を用いて行う、という方
法が提案されている。By the way, in the above-mentioned fine pattern forming method, conventionally, the selective irradiation treatment of the particle beam on the above-mentioned resist layer in the above-mentioned second step is performed using an electron beam, excluding the above-mentioned particle beam. Furthermore, a method has been proposed in which the etching process for the particle beam irradiated resist layer in the third step is performed using an organic solvent.

このＪ：うな方法の場合、上述した第２の工程にお【ブ
る、上述したレジスト層に対する粒子線の選択的な照射
処理を行なうのに用いている電子線は、短い波長を有し
、また、その電子線を、電界または磁界によって、自由
に集束、偏向さＶることができるので、上述したレジス
ト層に、粒子線が照射されている領域を、容易に形成す
ることができる。In the case of this method, the electron beam used to selectively irradiate the resist layer with a particle beam in the second step has a short wavelength, Further, since the electron beam can be freely focused and deflected by an electric field or a magnetic field, a region irradiated with the particle beam can be easily formed in the resist layer described above.

従って、上述した従来の微細パターン形成法の場合、上
述した粒子線被照射レジスト層を、容易に形成すること
ができ、従って被加工試料上に、容易に微細パターンを
形成することができるという特徴を有する。Therefore, in the case of the conventional fine pattern forming method described above, the particle beam irradiated resist layer described above can be easily formed, and therefore, a fine pattern can be easily formed on the processed sample. has.

しかしながら、上述した従来の微細パターン形成法の場
合、上述した第２の工程における、上述したレジスト層
に対する粒子線の選択的な照射処理を行うのに用いてい
る電子線を、できるだけ細く集束させても、電子線がレ
ジスト層内で拡がるため、上述した粒子線被照射レジス
ト層に形成している、粒子線が照射されている領域の微
細パターンを、より微細に形成するのに一定の限度を有
する。However, in the case of the conventional fine pattern forming method described above, the electron beam used to selectively irradiate the resist layer with the particle beam in the second step is focused as narrowly as possible. However, since the electron beam spreads within the resist layer, there is a certain limit to forming finer patterns in the particle beam irradiated area, which are formed in the particle beam irradiated resist layer mentioned above. have

従って、上述した従来の微細パターン形成法の場合、被
加工試料上に、微細パターンを、より微細に形成するの
に、一定の限度を有するという欠点を有していた。Therefore, in the case of the conventional fine pattern forming method described above, there is a drawback that there is a certain limit to forming a finer pattern on a processed sample.

また、上述した微細パターン形成法において従来、その
上述した第２の工程における、上述したレジスト層に対
〜する粒子線の選択的な照射処理を、上述した粒子線と
して、ガリウムイオンを用いて行い、また、上述した第
３の工程における、上述した粒子線被照射レジスト層に
対するエツチング処理を、有機溶剤を用いて行う、とい
う方法も提案されている。In addition, conventionally in the above-mentioned fine pattern forming method, the selective irradiation treatment of the particle beam to the above-mentioned resist layer in the above-mentioned second step is performed using gallium ions as the above-mentioned particle beam. Furthermore, a method has also been proposed in which the etching process for the particle beam irradiated resist layer in the third step is performed using an organic solvent.

このような方法の場合、上述した第２の工程におりる、
上述したレジスト層に対する粒子線の選択的な照射処理
を行うのに用いているガリウムイオンが、電子線に比し
、衝突断面積が大であるので、ガリウムイオンがレジス
ト層内で拡がるのが、電子線がレジスト層内に拡がるの
に比し、極めて小さいため、上述した第２の工程におり
る、上述したレジスト層に対する粒子線の選択的な照射
処理を、電子線を用いて行う、上述した従来の微細パタ
ーン形成法の場合に比し、上述した粒子線被照射レジス
ト層に形成している、粒子線が照射されている領域の微
細パターンを、より微細に形成することができる、とい
う特徴を有する。In the case of such a method, the second step described above is performed.
The gallium ions used to selectively irradiate the resist layer with particle beams have a larger collision cross section than electron beams, so gallium ions spread within the resist layer. Since the electron beam is extremely small compared to the spread within the resist layer, the electron beam is used to selectively irradiate the resist layer with the particle beam in the second step described above. Compared to the conventional fine pattern forming method, it is possible to form a finer pattern in the area irradiated with the particle beam, which is formed in the particle beam irradiated resist layer mentioned above. Has characteristics.

しかしながら、上述した第２の工程における、上述した
レジスト層に対する粒子線の選択的な照射処理を、ガリ
ウムイオンを用いて行う、上述した従来の微細パターン
形成法の場合、ガリウムイオンが、レジスト層内に深く
入り難いことにより、上述した第３の工程で、マスク層
が剥離したものとして得られたり、また、レジスト層内
で、それを構成している有機高分子材料と、ガリウムと
が化学的に結合することにより、上述した第３の工程で
、レジスト層を構成している有機高分子材料と、ガリウ
ムとが化学的に結合しているレジストが、マスク層上に
結晶状に偏析したり、レジスト層の、粒子線が照射され
ていない領域上に、転移析出したりする。However, in the case of the above-mentioned conventional fine pattern forming method in which the selective irradiation treatment of the particle beam on the above-mentioned resist layer in the above-mentioned second step is performed using gallium ions, gallium ions are Because it is difficult to penetrate deeply into the resist layer, the mask layer may be peeled off in the third step, or the organic polymer material and gallium that make up the resist layer may be chemically separated. As a result, in the third step described above, the resist in which the organic polymer material constituting the resist layer and gallium are chemically bonded to each other is segregated in a crystalline form on the mask layer. , dislocation and precipitation occur on areas of the resist layer that are not irradiated with the particle beam.

従って、上述した第２の工程における、上述したレジス
ト層に対する粒子線の選択的な照射処理を、ガリウムイ
オンを用いて行う、上述した微細パターン形成法の場合
、被加工試料上に、微細パターンを、良好に形成するこ
とが困難であるという欠点を有していた。Therefore, in the case of the above-mentioned fine pattern formation method in which the selective irradiation treatment of the particle beam on the above-mentioned resist layer in the above-mentioned second step is performed using gallium ions, the fine pattern is formed on the processed sample. However, it had the disadvantage that it was difficult to form it well.

さらに、上述した微細パターン形成法において、従来、
その上述した第２の工程における、上述したレジスト層
に対する粒子線の選択的な照射処理を、上述した粒子線
として、ガリウムイオンを用いて行い、また上述した第
３の工程における、上述した粒子線被照射レジスト層に
対するエツチング処理を、酸素ガスのプラズマまたは酸
素イオンを用いて行う、という方法も提案されている。Furthermore, in the above-mentioned fine pattern formation method, conventionally,
In the second step, the selective irradiation treatment of the resist layer with the particle beam is performed using gallium ions as the particle beam, and in the third step, the particle beam is selectively irradiated with the particle beam. A method has also been proposed in which the irradiated resist layer is etched using oxygen gas plasma or oxygen ions.

このような方法の場合、上述した第２の工程におりる、
上述したレジスト層に対する粒子線の選択的な照射処理
を、ガリウムイオンを用いて行っていることにより、上
述したように、レジスト層内で、それを構成している有
機高分子材料と、ガリウムとが化学的に結合するどしで
も、上述した第３の工程における、上述した粒子線被照
射レジスト層に対するエツチング処理を、酸素ガスのプ
ラズマまたは酸素イオンを用いて行っているので、第３
の工程で、レジスト層を構成している有機高分子材料と
、ガリウムとが結合しているレジストが、マスク層上に
、結晶状に偏析したり、レジスト層の、粒子線が照射さ
れていない領域に、転移析出し！〔すすることを、回避
することができるという特徴を有する。In the case of such a method, the second step described above is performed.
By selectively irradiating the resist layer with particle beams using gallium ions, as described above, the organic polymer material constituting the resist layer and the gallium Even if they are chemically bonded, since the etching process for the particle beam irradiated resist layer in the third step is performed using oxygen gas plasma or oxygen ions,
In the process, the resist, in which the organic polymer material and gallium that make up the resist layer are combined, is segregated in a crystalline form on the mask layer, or the resist layer is not irradiated with particle beams. Metastasis precipitates in the area! [It has the characteristic of being able to avoid slurping.]

しかしながら、上述しＩＣ第２の工程における、上述し
たレジスト層に対する粒子線の選択的な照射処理を、ガ
リウムイオンを用いて行い、また上述した第３の工程に
おける、上述した粒子線被照射レジスト層に対するエツ
チング処理を、酸素ガスのプラズマまたは酸素イオンを
用いて行う、従来の微細パターン形成法の場合、第３の
工程における、エツチング処理に時間がかかる。However, in the above-mentioned IC second step, the selective irradiation treatment of the particle beam on the above-mentioned resist layer is performed using gallium ions, and in the above-mentioned third step, the above-mentioned particle beam irradiated resist layer is In the case of the conventional fine pattern forming method in which the etching process is performed using oxygen gas plasma or oxygen ions, the etching process in the third step takes time.

従って、上述した第２の工程における、上）ホしたレジ
スト層に対する粒子線の選択的な照射処理を、ガリウム
イオンを用いて行い、また上述した第３の工程における
、上述した粒子線被照射レジスト層に対するエツチング
処理を、酸素ガスのプラズマまたは酸素イオンを用いて
行う、従来の微細パ久−ン形成法の場合、生産性が低い
という欠点を有していた。Therefore, in the above-mentioned second step, the selective irradiation treatment of the above-mentioned resist layer with the particle beam is performed using gallium ions, and in the above-mentioned third step, the above-mentioned particle beam irradiated resist Conventional methods for forming fine patterns in which the layer is etched using oxygen gas plasma or oxygen ions have the disadvantage of low productivity.

また、上述した第２の工程における、上述したレジスト
層に対する粒子線の選択的な照射処理を、ガリウムイオ
ンを用いて行い、また、上述した第３の工程における、
上述した粒子線被照射レジメ］〜層に対するエツチング
処理を、酸素ガスのプラス゛マを用いて行う、従来の微
細パターン形成法の場合は、第３の工程において、レジ
スト層のマスク層下の領域が、側方からエツチング処理
されるという、所謂アンダカットという現象が生ずる。In addition, in the second step described above, the resist layer is selectively irradiated with a particle beam using gallium ions, and in the third step described above,
In the case of the conventional fine pattern forming method in which the above-mentioned particle beam irradiation regime ~ etching the layer is performed using an oxygen gas plasma, in the third step, the area under the mask layer of the resist layer is A so-called undercut phenomenon occurs in which the film is etched from the sides.

このため、上述した第２の工程における、上述したレジ
スト層に対する粒子線の選択的な照射処理を、ガリウム
イオンを用いて行い、また、上述した第３の工程におけ
る、上述した粒子線被照側レジスト層に対するエツチン
グ処理を、酸素ガスのプラズマを用いて行う、従来の微
細パターン形成法の場合、粒子線被照射レジスト層の微
細パターンを、１０μｍ以下の幅を有するものとして、
高い精度に形成することが困難であり、従って、被加工
試料上の微細パターンを、１０μｍ以下の幅を有するも
のとして、高い精度に形成することが困難である、とい
う欠点を有していた。For this reason, in the second step described above, the resist layer is selectively irradiated with a particle beam using gallium ions, and in the third step described above, the particle beam irradiated side is In the case of the conventional fine pattern forming method in which the etching process on the resist layer is performed using oxygen gas plasma, the fine pattern on the resist layer to which the particle beam is irradiated has a width of 10 μm or less.
It has the disadvantage that it is difficult to form with high accuracy, and therefore it is difficult to form a fine pattern on a processed sample with a width of 10 μm or less with high accuracy.

よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な、上述
した第１〜第４の工程を含む、微細パターン形成法を提
案せんとづるものである。Therefore, the present invention proposes a novel fine pattern forming method that does not have the above-mentioned drawbacks and includes the above-mentioned first to fourth steps.

第１図Ａ〜Ｆは、本発明ににる微細パターン形成法の一
例を示す。FIGS. 1A to 1F show an example of a fine pattern forming method according to the present invention.

第１図Ａ〜Ｆに示す本発明による微細パターン形成法の
一例においては、例えばシリコンでなる基板本体１上に
、その表面を熱酸化によって酸化シリコン膜２を形成し
ている被加工試料３を、予め用意する（第１図Ａ）。In an example of the fine pattern forming method according to the present invention shown in FIGS. 1A to 1F, a workpiece 3 on which a silicon oxide film 2 is formed on the surface by thermal oxidation is placed on a substrate main body 1 made of silicon, for example. , prepared in advance (Fig. 1A).

然して、被加工試料３上に、例えばポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）などの、それ自体は公知の有（段高
分子材料でなるレジスト層４を、それ自体は公知の種々
の方法によって、例えば０．５μｍの厚さに、形成する
く第１図Ｂ）次に、レジスト層４に対する、粒子線５の
選択的な照＠処理によって、レジスト層４から、１９２
１〜層４の表面側に、粒子線５が照射されている領域６
を、所要の微細パターンに形成している、粒子線被照射
レジスト層７を、例えば０．１μｍの厚さで得る（第１
図Ｃ）。A resist layer 4 made of a polymeric material known per se, such as polymethyl methacrylate (PMMA), is applied onto the sample 3 by various methods known per se, for example 0. 1B) Next, by selectively irradiating the resist layer 4 with the particle beam 5, 192
Region 6 where the particle beam 5 is irradiated on the surface side of layers 1 to 4
A particle beam irradiated resist layer 7 having a thickness of, for example, 0.1 μm is obtained, in which a desired fine pattern is formed (the first
Figure C).

この場合、レジスト層４に対する粒子線の選択的な照射
処理を、粒子線として、レジスト層４の厚さに応じて選
択された値の加速電圧で加速されたガリウムイオン、例
えば５０ＫｅＶに加速されたガリウムイオンを用いて行
う。なお、このような、粒子線としてのガリウムイオン
を用いた、レジスト層４に対する、粒子線５の選択的な
照射処理は、それ自体は公知の、イオンビーム照射装置
を用いてなせばよい。In this case, the selective irradiation treatment of the resist layer 4 with a particle beam is performed using gallium ions accelerated at an acceleration voltage of a value selected according to the thickness of the resist layer 4, for example, 50 KeV. This is done using gallium ions. Note that such selective irradiation of the resist layer 4 with the particle beam 5 using gallium ions as the particle beam may be performed using a known ion beam irradiation device.

次に、粒子線被照射レジスト層７に対するエツチング処
理を行う。Next, the particle beam irradiated resist layer 7 is subjected to an etching process.

この場合、粒子線被照射レジスト層７に対するエツチン
グ処理を、弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含む
ガスのプラズマを用いて行う。In this case, the etching process for the particle beam irradiated resist layer 7 is performed using plasma of a gas containing a mixed gas of carbon fluoride gas and oxygen gas.

このような、弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含
むプラズマを用いた、粒子線被照射レジメ１〜層７に対
するエツチング処理は、それ自体は公知の、高周波を用
いた、または用いない、プラズマエツチング装置を用い
てなせばよい。Such etching treatment for the particle beam irradiation regimes 1 to 7 using plasma containing a mixed gas of carbon fluoride gas and oxygen gas can be carried out using a method known per se, with or without using high frequency. This can be done using a plasma etching device.

然るときは、弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含
む力のプラズマが、弗化炭素イオンと酸素イオンとを含
むものとして得られ、それら、弗化炭素イオンと酸素イ
オンとによって、粒子線被照射レジスト層７の、ガリウ
ムイオンが照射されている領域６の表面に、気化され難
いガリウム酸化物とガリウム弗化物とが、効果的に形成
される。しかしながら、粒子線被照射レジスト層７の、
ガリウムイオンが照射されていない領域８の表面には、
ガリウム酸化物とガリウム弗化物とが形成されないか、
または、形成されるとしても楡く薄くしか形成されない
。In such a case, a plasma containing a mixed gas of carbon fluoride gas and oxygen gas is obtained containing carbon fluoride ions and oxygen ions, and due to the carbon fluoride ions and oxygen ions, Gallium oxide and gallium fluoride, which are difficult to vaporize, are effectively formed on the surface of the region 6 of the particle beam irradiated resist layer 7 that is irradiated with gallium ions. However, in the particle beam irradiated resist layer 7,
On the surface of the region 8 that is not irradiated with gallium ions,
whether gallium oxide and gallium fluoride are formed;
Or, even if it is formed, it is only formed thinly.

このため、粒子線被照射レジスト層７の、ガリウムイオ
ンが照射されていない領域８における、その領ｌｆｉ、
８を構成している有機高分子材料は、弗化炭素イオンと
、酸素イオンとによって、分解し、炭酸ガスと水とを発
生して、気化消滅する。しかしながら、粒子線被照射レ
ジスト層７の、ガリウムイオンが照射されている領域６
にお【ノる、その領域６を構成している有機高分子材料
は、上述した弗化炭素イオンと、酸素イオンとによって
分解しない。その結果、粒子線被照射レジスト層７から
、第１図りの示すように、上）ホした領域６の微細パタ
ーンに対応する微細パターンを有する、領域６と、レジ
スト層４の領域６下の領域９との積層体でなる、マスク
層１０が、被加工試料３上に形成される。Therefore, in the region 8 of the particle beam irradiated resist layer 7 that is not irradiated with gallium ions, the area lfi,
The organic polymer material constituting 8 is decomposed by carbon fluoride ions and oxygen ions, generates carbon dioxide gas and water, and disappears by vaporization. However, the region 6 of the particle beam irradiated resist layer 7 that is irradiated with gallium ions
However, the organic polymer material constituting the region 6 is not decomposed by the carbon fluoride ions and oxygen ions described above. As a result, from the particle beam irradiated resist layer 7, as shown in the first diagram, a region 6 having a fine pattern corresponding to the fine pattern of the region 6 shown above (above) and a region below the region 6 of the resist layer 4 are formed. A mask layer 10 is formed on the sample 3 to be processed.

次に、被加工試料３に対する、マスク層１０をマスクと
する、被加工試料３の酸化シリコン膜２に対する、それ
自体は公知のエッチャント液を用いた、エツチング処理
を施して、酸化シリコン膜２の、マスク層１０下の領域
を、被加工領域１１として残し、マスク層１０下以外の
領域を除去し、基板本体１と、上述した被加工領域１１
とからなる、被加工試料３の加工されてなる、被加工試
料１２を得る（第１図Ｅ）。Next, using the mask layer 10 as a mask, the silicon oxide film 2 of the sample 3 to be processed is subjected to an etching process using a well-known etchant solution to remove the silicon oxide film 2. , the area under the mask layer 10 is left as the processed area 11, the area other than the area under the mask layer 10 is removed, and the substrate body 1 and the above-mentioned processed area 11 are removed.
A processed sample 12 is obtained by processing the processed sample 3 consisting of (FIG. 1E).

次に、被加工試料１２の、被加工領域１１上から、上述
したマスク層１０を、その溶剤を用いて除去する（第１
図Ｆ）。Next, the above-mentioned mask layer 10 is removed from the processing area 11 of the processing sample 12 using the solvent (the first
Figure F).

このようにして、被加工試料１２の被加工領域１１を、
被加工試料３の加工された試料１２上に形成されている
、微細パターンとして得る。In this way, the processed region 11 of the processed sample 12 is
A fine pattern formed on the processed sample 12 of the processed sample 3 is obtained.

以上が、本発明による微細パターン形成法の一例である
。The above is an example of the fine pattern forming method according to the present invention.

このような本発明による微細パターン形成法は、被加工
試わ１の表面上に、有機高分子材料からなるレジスト層
を形成する第１の工程と、上記レジメ１〜層に対する、
粒子線の選択的な照射処理によって、上記レジスト層か
ら、上記レシス１〜層に上記粒子線が照射されている領
域を所要の微細パターンに形成している、粒子線被照射
レジスト層を得る第２の工程と、上記粒子線被照側レジ
スト層に対する、エツチング処理ににって、上記粒子線
被照射レジスト層から、上記微細パターンに対応する微
細パターンを有Ｊるマスク層を形成する第３の工程と、
上記被加工試料に対する、上記マスク層をマスクとする
加工処理によって、上記被加工試料に加工を施して、上
記被加工試料上に、微細パターンを形成する第４の工程
とを含んでいる。Such a fine pattern forming method according to the present invention includes a first step of forming a resist layer made of an organic polymer material on the surface of the workpiece 1, and a step of forming a resist layer made of an organic polymer material on the surface of the workpiece 1;
A first step of obtaining a particle beam irradiated resist layer from the resist layer by selective irradiation treatment with a particle beam, in which the regions irradiated with the particle beam in the layers 1 to 1 are formed into a desired fine pattern. A third step of forming a mask layer having a fine pattern corresponding to the fine pattern from the particle beam irradiated resist layer by performing the etching process on the resist layer on the side to be irradiated with the particle beam. The process of
The method includes a fourth step of processing the sample to be processed by processing the sample to be processed using the mask layer as a mask to form a fine pattern on the sample to be processed.

そして、本発明による微細パターン形成法においては、
上述した第１〜第４の工程中、特に上述した第２の工程
における、レジスト層４に対する粒子線５の選択的な照
射処理を、粒子線５としてガリウムイオンを用いて行っ
ている。In the fine pattern forming method according to the present invention,
Among the first to fourth steps described above, particularly in the second step described above, the resist layer 4 is selectively irradiated with the particle beam 5 using gallium ions as the particle beam 5.

このガリウムイオンは、冒頭で前述したように、電子線
に比し、衝突面積が犬である。従って、ガリウムでなる
粒子線５が、レジスト層４内に拡がるのが、冒頭で前述
したように、電子線がレジスト層４内に拡がるのに比し
、極めて小さい。このため１、冒頭に前述した、レジス
ト層に対する粒子線の選択的な照射処理を、電子線を用
いて行う、従来の微細パターンの場合に比し、粒子線被
照射レジスト層７に形成して′いる、粒子線の照射され
ている領域６の微細パターンを、より微細に形成するこ
とができる。As mentioned earlier, the collision area of this gallium ion is smaller than that of an electron beam. Therefore, the spread of the particle beam 5 made of gallium into the resist layer 4 is extremely small compared to the spread of the electron beam into the resist layer 4, as described at the beginning. For this reason, 1. compared to the case of conventional fine patterns in which the selective irradiation treatment of particle beams on the resist layer is performed using electron beams, as mentioned at the beginning, the particle beam irradiation resist layer 7 is formed. ' It is possible to form a finer pattern in the region 6 irradiated with the particle beam.

また、本発明による微細パターン形成法においては、上
述した第２の工程における、レジスト層４に対する粒子
線５の選択的な照射処理を、粒子線５としてガリウムイ
オンを用いて行っているので、冒頭で前述したように、
レジスト層４内で、それを構成している有機高分子材料
と、ガリウムとが化学的に結合することにより、上述し
た第３の工程において、レジスト層４を構成している有
機高分子材料と、ガリウムとが化学的に結合しているレ
ジストが、マスク層１０上に偏析したり、レジスト層１
０上の、粒子線５が照射されていない領域８に、転移析
出したりぜんとする。In addition, in the fine pattern forming method according to the present invention, since the selective irradiation treatment of the particle beam 5 on the resist layer 4 in the second step described above is performed using gallium ions as the particle beam 5, As mentioned above,
By chemically bonding the organic polymer material constituting the resist layer 4 with gallium, the organic polymer material constituting the resist layer 4 and the gallium are bonded together in the third step described above. , the resist chemically bonded with gallium may be segregated on the mask layer 10 or the resist layer 1
In the region 8 on which the particle beam 5 is not irradiated, dislocation and precipitation occurs.

しかしながら、本発明による微細パターン形成法におい
ては、上述した第３の工程における、粒子線照射レジス
ト層７に対するエツチング処理を弗化炭素ガスと酸素ガ
スとの混合ガスを含むガスのプラズマを用いて行ってい
る。However, in the fine pattern forming method according to the present invention, the etching treatment for the particle beam irradiation resist layer 7 in the third step described above is performed using plasma of a gas containing a mixed gas of fluorocarbon gas and oxygen gas. ing.

このため、第３の工程で、レジスト層４を構成している
有機高分子材料と、カリウムとが結合しているレジメ１
へが、マスク層１０上に、結晶状に偏析したり、レジス
ト層４の、粒子線５が照射されていない領域８に、転移
析出したりすることを、有効に回避することができる。Therefore, in the third step, a regimen 1 in which potassium is bonded to the organic polymer material constituting the resist layer 4 is prepared.
It is possible to effectively prevent the particles from segregating in a crystalline manner on the mask layer 10 or dislocating and precipitating in the region 8 of the resist layer 4 that is not irradiated with the particle beam 5.

ざらに、本発明による微細パターン形成法においては、
上述したように、上述した第２の工の選択的な照射処理
を、ガリウムイオンを用いて行い、また、上）ホした第
３の工程における、粒子線被照射レジスト層に対するエ
ツチング処理を、弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガス
を含むガスのプラズマを用いて行っているので、第３の
工程における、エツチング処理を、大きなエツチング速
度で、効果的に行うことができる。Roughly speaking, in the fine pattern forming method according to the present invention,
As described above, the selective irradiation treatment in the second step described above is performed using gallium ions, and the etching treatment for the particle beam irradiated resist layer in the third step (a) above is performed using fluorophore. Since the etching process is performed using plasma of a gas containing a mixed gas of carbon dioxide gas and oxygen gas, the etching process in the third step can be performed effectively at a high etching rate.

例えば、レジスト層４を、例えば、上）ホしたようにポ
リメチルメタクリレ−１へ（ＰｌｖｌＭＡ）でなるもの
とし、また、第３の工程における、エツチング処理に用
いる弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含むガスの
プラズマを、ＣＦガスでする弗化炭素ガスと酸素ガスと
の混合ガスでなるプラズマとした場合、７．０００八／
分という高いエツチング速度が得られた。因みに、第３
の工程にお（プる、粒子線被照射レジスト層７に対する
エツチング処理を、冒頭で前述した従来の微細パターン
形成法の場合と同様に、分未満という低いエツチング速
度しか得られない。For example, the resist layer 4 is made of polymethyl methacrylate-1 (PlvlMA) as shown in (above), and the fluorocarbon gas and oxygen gas used in the etching process in the third step are When the plasma of a gas containing a mixed gas of 7.0008 /
A high etching speed of 1 minute was obtained. By the way, the third
In the step of etching the particle beam irradiated resist layer 7, a low etching rate of less than a minute can be obtained, as in the conventional fine pattern forming method described at the beginning.

また、本発明による微細パターン形成法においては、上
述したよ、うに、上述した第２の工程における、レジス
ト層４に対する、粒子線５の選択的な照射処理を、ガリ
ウムイオンを用いて行い、また、上）ボした第３の工程
における、粒子線被照射レジスト層に対するエツチング
処理を、弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含むガ
スのプラズマを用いて行っているので、第３の工程にお
ける、エツチング処理を、高い解像度で、効果的に行う
ことができる。例えば、レジスト層４を、例えば、上述
したようにポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）でな
るものとし、また、第３の工程にお（）る、エツチング
処理に用いる弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含
むガスのプラズマを、ＣＦガスでする弗化炭素ガスと酸
素ガスとの混合ガスでなるプラズマとした場合、ガリウ
ムイオンの照射量が８　ｘ　１０”　ｃ　、／ｃｍ’　
テあるとき、残膜率（エツチング処理前ののレジスト層
の厚さに対するエツチング処理後のレジスト層の厚さの
比）が５０％という高い値で得られた。また、感光特性
の勾配を示すγ（変化が開始づるガリウムイオンの照射
量Ｄｉに対する変化が終了するガリウムイオンの照射量
の比）が２．０という高い値で得られた。Further, in the fine pattern forming method according to the present invention, as described above, the resist layer 4 is selectively irradiated with the particle beam 5 using gallium ions in the second step, and , top) Since the etching process for the particle beam irradiated resist layer in the third step mentioned above is performed using plasma of a gas containing a mixed gas of carbon fluoride gas and oxygen gas, the third step Etching processing can be performed effectively with high resolution. For example, the resist layer 4 may be made of polymethyl methacrylate (PMMA) as described above, and in the third step (), a mixture of fluorocarbon gas and oxygen gas used in the etching process may be used. When the plasma containing gas is a plasma consisting of a mixed gas of carbon fluoride gas and oxygen gas, the irradiation amount of gallium ions is 8 x 10"c,/cm'
In some cases, the remaining film ratio (ratio of the thickness of the resist layer after etching to the thickness of the resist layer before etching) was as high as 50%. Further, γ (ratio of the gallium ion irradiation amount at which the change ends to the gallium ion irradiation amount Di at which the change starts) indicating the gradient of the photosensitivity characteristic was obtained at a high value of 2.0.

さらに、本発明による微細パターン形成法においては、
上述したように、上述した第２の工程にお番ブる、レジ
スト層４に対する、粒子線５の選択的な照射処理を、ガ
リウムイオンを用いて行い、また、上述した第３の工程
における、粒子線被照射レジスト層に対するエツチング
処理を、弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含むガ
スのプラズマを用いて行っているので、第３の工程にお
ける、エツチング処理を、アンダカットの少ないものと
して行なうことかできる。例えば、レジスト層４を、例
えば、上述したようにポリメチルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）でなるものとし、また、第３の工程における、エ
ツチング処理に用いる弗化炭素ガスと酸素ガスとの混合
ガスを含むガスのプラズマを、ＣＦガスでする弗化炭素
ガスと酸素ガスとの混合ガスでなるプラズマとした場合
、■ツヂング速度比（縦方向のエツチング速度ａに対す
る縦方向のエツチング速度Ｗ゛の比Ｗ／ａ　＞でみて、
それが、０．５未満という極めて小さな値で得られた。Furthermore, in the fine pattern forming method according to the present invention,
As described above, the resist layer 4 is selectively irradiated with the particle beam 5 using gallium ions in the second step described above, and in the third step described above, Since the etching process for the particle beam irradiated resist layer is performed using a gas plasma containing a mixed gas of fluorocarbon gas and oxygen gas, the etching process in the third step can be performed with less undercut. It can be done as follows. For example, the resist layer 4 may be formed of polymethyl methacrylate (PM) as described above.
In addition, in the third step, the plasma of a gas containing a mixed gas of carbon fluoride gas and oxygen gas used in the etching process is replaced by a mixture of carbon fluoride gas and oxygen gas using CF gas. In the case of a plasma consisting of a mixed gas, the following equation is taken: ■Tsting speed ratio (ratio of vertical etching speed W to vertical etching speed a, W/a)
It was obtained with an extremely small value of less than 0.5.

従って、本発明による微細パターン形成法によれば、レ
ジスト層に対する粒子線の選択的な照射処理を、ガリウ
ムイオンを用いて行うが粒子線被照射レジスト層に対す
るエツチング処理を、酸素ガスのプラズマまたは酸素イ
オンを用いて行う、冒頭で前述した従来の微細パターン
形成法の場合に比し、エツチング処理を短くすることが
できるので、生産性が高いという特徴を有する。Therefore, according to the fine pattern forming method of the present invention, the resist layer is selectively irradiated with a particle beam by using gallium ions, but the resist layer to which the particle beam is irradiated is etched by oxygen gas plasma or oxygen gas. Compared to the conventional fine pattern forming method described at the beginning, which uses ions, the etching process can be shortened, resulting in high productivity.

また、微細パターンを、１０μ以下の幅を有するものと
して、高い制度に形成することが容易であるという特徴
を有する。Further, it has a feature that it is easy to form a fine pattern with a high precision as having a width of 10 μm or less.

なお、上述においては、本発明の一例を示しだに留まり
、本発明の精神を肌することなしに種々の変型変更をな
し得るであろう。Note that the above description is merely an example of the present invention, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention.

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

第１図は、本発明による微細パターン形成法の一例を示
す順次の工程における路線的断面図である。 第２図は、本発明による微細パターン形成法の説明に供
する、ガリウムイオンの照射量（Ｃ／ｃｍ’　）に対す
る、残膜率（％）の関係を示づ図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・基板本体２・
・・・・・・・・・・・・・・・・・酸化シリコン膜３
・・・・・・・・・・・・・・・・・・被加工試料４・
・・・・・・・・・・・・・・・・・レジスト層５・・
・・・・・・・・・・・・・・・・ガリウムイオンでな
る粒子線 ６・・・・・・・・・・・・・・・・・・粒子線が照射
されている領７・・・・・・・・・・・・・・・・・・
粒子線被照射レジス１〜層８・・・・・・・・・・・・
・・・・・・粒子線が照射されていない領域 １０・・・・・・・・・・・・・・・マスク層１１・・
・・・・・・・・・・・・・被加工領域１２・・・・・
・・・・・・・・・・被加工試料出願人　　日本電信電
話公社 第１図 第１図FIG. 1 is a line cross-sectional view of sequential steps showing an example of the fine pattern forming method according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the gallium ion irradiation dose (C/cm') and the remaining film rate (%), which is used to explain the fine pattern forming method according to the present invention. 1・・・・・・・・・・・・・・・Board body 2・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Silicon oxide film 3
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Processed sample 4・
・・・・・・・・・・・・・・・Resist layer 5...
・・・・・・・・・・・・・・・Particle beam made of gallium ions 6・・・・・・・・・・・・・・・Region 7 where the particle beam is irradiated・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Particle beam irradiated resist 1 to layer 8...
...Region 10 not irradiated with particle beam ...Mask layer 11 ...
・・・・・・・・・・・・Processing area 12・・・・・・
・・・・・・・・・Processed sample applicant Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Figure 1 Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 被加工試料の表面、上に、有機高分子材料からなるレジ
スト層を形成する第１の工程と、上記レジスト層に対す
る、粒子線の選択的な照射処理によって、上記レジスト
層から、上記レジスト層に上記粒子線が照射されている
領域を所要の微細パターンに形成している、粒子線被照
射レジスト層を得る第２の工程と、上記粒子線被照射レ
ジスト層に対する、エツチング処理によって、上記粒子
線被照射レジスト層から、上記微細パターンに対応する
微細パターンを有するマスク層を形成する第３の工程と
、上記被加工試料に対する、上記マスク層をマスクとす
る加工処理によって、上記被加工試料に加工を施して、
上記被加工試料上に、微細パターンを形成する第４の工
程とを含む微細パターン形成法において、 上記第２の工程における、上記レジメ１〜層に対する粒
子線の選択的な照射処理を、上記粒子線としてガリウム
イオンを用いて行ない、上記第３の工程における、上記
粒子線被照射レジスト層に対するエツチング処理を、弗
化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスを含むガスのプラズ
マを用いて行なうことを特徴とする微細パターン形成法
。[Claims] The resist layer is formed by a first step of forming a resist layer made of an organic polymer material on the surface of the sample to be processed, and by selectively irradiating the resist layer with a particle beam. a second step of obtaining a particle beam irradiated resist layer in which the region of the resist layer irradiated with the particle beam is formed into a required fine pattern; and etching the particle beam irradiated resist layer. A third step of forming a mask layer having a fine pattern corresponding to the fine pattern from the particle beam irradiated resist layer through processing, and processing the sample to be processed using the mask layer as a mask, Processing the above processed sample,
a fourth step of forming a fine pattern on the sample to be processed; gallium ions are used as the beam, and the etching process for the resist layer irradiated with the particle beam in the third step is performed using plasma of a gas containing a mixed gas of carbon fluoride gas and oxygen gas. Characteristic fine pattern formation method.
JP18773782A 1982-10-26 1982-10-26 Formation of fine pattern Pending JPS5976428A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18773782A JPS5976428A (en) 1982-10-26 1982-10-26 Formation of fine pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18773782A JPS5976428A (en) 1982-10-26 1982-10-26 Formation of fine pattern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5976428A true JPS5976428A (en) 1984-05-01

Family

ID=16211305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18773782A Pending JPS5976428A (en) 1982-10-26 1982-10-26 Formation of fine pattern

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5976428A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6132524A (en) * 1984-07-25 1986-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pattern forming process
EP0304077A2 (en) * 1987-08-20 1989-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming a fine pattern
US5086013A (en) * 1988-08-10 1992-02-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for fine patterning

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5460571A (en) * 1977-10-24 1979-05-16 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Dry developing and etching method
JPS56167330A (en) * 1980-05-29 1981-12-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fine pattern forming method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5460571A (en) * 1977-10-24 1979-05-16 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Dry developing and etching method
JPS56167330A (en) * 1980-05-29 1981-12-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fine pattern forming method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6132524A (en) * 1984-07-25 1986-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pattern forming process
EP0304077A2 (en) * 1987-08-20 1989-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming a fine pattern
US5032491A (en) * 1987-08-20 1991-07-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming a fine pattern
US5086013A (en) * 1988-08-10 1992-02-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for fine patterning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3808068A (en) Differential etching of garnet materials
US4473435A (en) Plasma etchant mixture
US4314874A (en) Method for forming a fine pattern of an aluminum film
JPS5976428A (en) Formation of fine pattern
JPS58101428A (en) Method of etching silicon nitride film
JP2000331905A (en) Manufacture of transfer mask-blank for exposure of charged-particle beam
JPS5847466B2 (en) Plasma ashing method
JPH06180277A (en) Preparation of sample for transmission electron microscope
DE2625870A1 (en) Photo-lithographical etching process - for semiconductor devices preceded by specified ion bombardment to clean all conductor track windows
JP2610898B2 (en) Fine pattern forming method
JPS58151027A (en) Etching method
JPS6060725A (en) Forming method of pattern
JP3816784B2 (en) Lithography method and processing method
JPH01189923A (en) Manufacture of semiconductor device
RU2205469C1 (en) Method for producing three-dimensional conducting structure
JPS62222658A (en) Formation of conductor wiring
JPH0684841A (en) Formation method of groove in silicon substrate
JPS6054775B2 (en) Dry development method
KR100511929B1 (en) Method for forming contact hole in semiconductor device_
JPH03154330A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH118222A (en) Method of processing silicon substrate
JPH0582502A (en) Etching method for insulating film
JPS6237930A (en) Electron beam exposing method
JPS59126636A (en) Formation of microscopic pattern on semiconductor substrate
JPS60105230A (en) Method of pattern formation