JPS6057938A - 極微細パタ−ン形成方法 - Google Patents
極微細パタ−ン形成方法Info
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- JPS6057938A JPS6057938A JP16596483A JP16596483A JPS6057938A JP S6057938 A JPS6057938 A JP S6057938A JP 16596483 A JP16596483 A JP 16596483A JP 16596483 A JP16596483 A JP 16596483A JP S6057938 A JPS6057938 A JP S6057938A
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- 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子ビームによって昇華する有機高分子の作成
方法と、極めて細く集束した電子ビームと上記有機高分
子とを用いて極微なパターンを形成する極微細パターン
形成方法に関する。
方法と、極めて細く集束した電子ビームと上記有機高分
子とを用いて極微なパターンを形成する極微細パターン
形成方法に関する。
超LSI技術の発達を支えて来た重要な技術として超微
細加工技術があるが、その中で感放射線レジストは不可
欠の利用技術として認められて来た。感放射線レジスト
は放射lit照射によりて溶剤に溶解されにくくなるよ
うに変性する特性、ある射線を照射し、残留あるいは溶
解せしめてパターンを形成するととKなる。パターンを
形成するためにはレジストの塗布、焼きなまし、露光、
現像、更に焼きなましの工程が必要となる。
細加工技術があるが、その中で感放射線レジストは不可
欠の利用技術として認められて来た。感放射線レジスト
は放射lit照射によりて溶剤に溶解されにくくなるよ
うに変性する特性、ある射線を照射し、残留あるいは溶
解せしめてパターンを形成するととKなる。パターンを
形成するためにはレジストの塗布、焼きなまし、露光、
現像、更に焼きなましの工程が必要となる。
従来量も細い描画ができる電子ビームt#画でも、レジ
ストに電子ビームを照射すると、レジスト内の原子と入
射して来た電子とが、衝突をくり返し、入射する際の電
子ビームの径より、はるかに広範囲まで、電子が散乱す
るため露光される範囲が広がりてLま5゜更に露光後、
レジスト膜にパターンを作るために現像液と呼ばれる溶
剤に浸して、レジストの不必要な部分を溶解してパター
ン化した保護膜が形成される訳である。その際、溶剤が
レジスト分子の間に入り込んで、レジストが膨潤などの
現象でレジストパターン自体が変形を生じる。従って従
来の方法で形成できるパターンの寸法は0.1μ+m(
100OJL )程度が限界と思われている。
ストに電子ビームを照射すると、レジスト内の原子と入
射して来た電子とが、衝突をくり返し、入射する際の電
子ビームの径より、はるかに広範囲まで、電子が散乱す
るため露光される範囲が広がりてLま5゜更に露光後、
レジスト膜にパターンを作るために現像液と呼ばれる溶
剤に浸して、レジストの不必要な部分を溶解してパター
ン化した保護膜が形成される訳である。その際、溶剤が
レジスト分子の間に入り込んで、レジストが膨潤などの
現象でレジストパターン自体が変形を生じる。従って従
来の方法で形成できるパターンの寸法は0.1μ+m(
100OJL )程度が限界と思われている。
しかるに、今日の科学の発展により1oooX塀下の、
極微構造物性の新しい分野が開拓されつつあるが、1o
ooX以下の極微構造を制御性をもたせて加工する技術
は極めて困難と思われて来た。
極微構造物性の新しい分野が開拓されつつあるが、1o
ooX以下の極微構造を制御性をもたせて加工する技術
は極めて困難と思われて来た。
1oooX以下の極微構造を形成するためには、電子の
散乱をできうるかCり少なくすることが必要で、そのた
めにはレジストを薄くすると同時に基板までも極薄にす
ることが要求されるが、この方法で250Xのパターン
を形成したという報告があるが、実用的に必要な金属細
線や半導体極微構造の形成が困難であり、取り扱いに必
要な十分な強度も得られず、実用的価値を見出し得7c
いものである。1oooX以下のw?構造の実IJJK
は特殊のものを除いて実用的に耐える技術け)−]とん
どないといえる。
散乱をできうるかCり少なくすることが必要で、そのた
めにはレジストを薄くすると同時に基板までも極薄にす
ることが要求されるが、この方法で250Xのパターン
を形成したという報告があるが、実用的に必要な金属細
線や半導体極微構造の形成が困難であり、取り扱いに必
要な十分な強度も得られず、実用的価値を見出し得7c
いものである。1oooX以下のw?構造の実IJJK
は特殊のものを除いて実用的に耐える技術け)−]とん
どないといえる。
本発明の目的は上記の亭情を−I4E!!シて、十分な
堆り扱い強度をもった基板の上KK子の散乱の影響がな
く極微構造を実現する方法を提供することである。
堆り扱い強度をもった基板の上KK子の散乱の影響がな
く極微構造を実現する方法を提供することである。
さて、100OX以下の極@構造を実現するために必要
なリングラフィ技術は荷電ビームを利用する以外に適当
な手段はない。荷電粒子の内で最も小さく集束しえて分
解能が高いのは電子ビームである。電子ビームは荷電量
がすべての粒子で同じであり制御性が良いことから、極
微構造のリングラフィ技術としてtしている。電子ビー
ムを使って最も微細な構造を作りうる方法は電子ビーム
直接描画と呼ばれる方法である。この方法はレジストと
呼ぶ保護膜を用いるための電子の散乱は避けることかで
きずこの現象が解像限界を与えていた。
なリングラフィ技術は荷電ビームを利用する以外に適当
な手段はない。荷電粒子の内で最も小さく集束しえて分
解能が高いのは電子ビームである。電子ビームは荷電量
がすべての粒子で同じであり制御性が良いことから、極
微構造のリングラフィ技術としてtしている。電子ビー
ムを使って最も微細な構造を作りうる方法は電子ビーム
直接描画と呼ばれる方法である。この方法はレジストと
呼ぶ保護膜を用いるための電子の散乱は避けることかで
きずこの現象が解像限界を与えていた。
解像限界を破る方法として電子の散乱の影響をなくす方
法が提案できる。それには二つある。一つはレジストを
直接電子ビームでエツチングしてしまう方法、もう一つ
は基板上に直接物質をデボジシ日ンさせる方法である。
法が提案できる。それには二つある。一つはレジストを
直接電子ビームでエツチングしてしまう方法、もう一つ
は基板上に直接物質をデボジシ日ンさせる方法である。
本発明は前者の直接電子ビームでレジストをエツチング
してしまう方法を与えるものである。
してしまう方法を与えるものである。
電子ビーム描画に用いられるレジストはPMMA。
PGMAなど多くのレジス、トが開発されているが、い
ずれも直接電子ビームでエツチングすることはできない
。そこで電子ビームの照射によって揮発しやすいフッ化
物の高分子膜を利用して、これをレジストとして、10
00A以下の極微構造金属線又は半導体線等を形成しよ
うとするのである。
ずれも直接電子ビームでエツチングすることはできない
。そこで電子ビームの照射によって揮発しやすいフッ化
物の高分子膜を利用して、これをレジストとして、10
00A以下の極微構造金属線又は半導体線等を形成しよ
うとするのである。
まず第1に、フッ化物の高分子膜の形成方法に関して説
明する。
明する。
フッ化物高分子はブラズ1重合反応を利用して形成する
。理解をしやすくするため図を用いて説明する。
。理解をしやすくするため図を用いて説明する。
第1図は本発明に用いる装置の概略図で、電子ビームを
発生し集束する部分と反応ガスX e F 2の供給部
と、電子ビームと反応ガスとを反応きせる容器の3つの
部分から成ることを示している。
発生し集束する部分と反応ガスX e F 2の供給部
と、電子ビームと反応ガスとを反応きせる容器の3つの
部分から成ることを示している。
電子ビーム112は電子光学系109を通じて集束され
ており、基板105上に必要な電流省度と、ビーム径を
与える様に調整できるよう圧している。X s F z
の供給部101は反応容器106中と細いパイプ103
で継がっており、容器の中で高分子反応に必要なCはC
F4、CHF3などの1%以下の濃度でX e F 2
の中に稀釈された状純で送り出されている。反応容器1
06は10 mtorr 程度になるまで圧力はさげら
れており、基板105上にC,F1分子が吸着する様に
配信しである。
ており、基板105上に必要な電流省度と、ビーム径を
与える様に調整できるよう圧している。X s F z
の供給部101は反応容器106中と細いパイプ103
で継がっており、容器の中で高分子反応に必要なCはC
F4、CHF3などの1%以下の濃度でX e F 2
の中に稀釈された状純で送り出されている。反応容器1
06は10 mtorr 程度になるまで圧力はさげら
れており、基板105上にC,F1分子が吸着する様に
配信しである。
基板105上に吸着したCとFの分子に電子ビームを照
Ωjすることで、e、着分子はイオン化し表面上でマイ
クロプラズマ状態となる。この状態でイオン化した吸着
分子は電子ビームによる励起エネルギーによりて反応し
、プラズマ高分子化反応な生ずる。第2図は模式的にマ
イクロプラズマによる反応を示したもので21はシリコ
ンや酸化シリコンなどの基板で23は吸着する前の供給
している( X e F 2 + Cx )の分子、2
2は表面に吸着している分子を示している。電子ビーム
26の照射によ、ってイオン化した吸着分子は電子から
受けたエネルギーによって着脱し、マイクロプラズマ状
態になることを示している。
Ωjすることで、e、着分子はイオン化し表面上でマイ
クロプラズマ状態となる。この状態でイオン化した吸着
分子は電子ビームによる励起エネルギーによりて反応し
、プラズマ高分子化反応な生ずる。第2図は模式的にマ
イクロプラズマによる反応を示したもので21はシリコ
ンや酸化シリコンなどの基板で23は吸着する前の供給
している( X e F 2 + Cx )の分子、2
2は表面に吸着している分子を示している。電子ビーム
26の照射によ、ってイオン化した吸着分子は電子から
受けたエネルギーによって着脱し、マイクロプラズマ状
態になることを示している。
マイクロプラズマ状態で高分子化は進行し、電子ビーム
照射点を中心に高分子化したF、Cの高分子膜が基板上
に形成される。
照射点を中心に高分子化したF、Cの高分子膜が基板上
に形成される。
この時の電子ビームの電流密度は0.5 A/II!以
上あることが望ましい。プラズマ重合反応は拡散するた
めビーム点から数mmはなれても高分子膜を形成できる
。高分子膜の形成される範囲と厚さは。
上あることが望ましい。プラズマ重合反応は拡散するた
めビーム点から数mmはなれても高分子膜を形成できる
。高分子膜の形成される範囲と厚さは。
Cの密度、反応容器の圧力、反応ガスの流速、電子ビー
ムの電流密度などが関係している。
ムの電流密度などが関係している。
形成された高分子は分子量がそれ程大きくないが、通常
の洋式エツチングには十分耐えうる保護膜となっている
。一方この方法で得た高分子膜を10 ””torr以
下の超高真空下で電子ビームを照射すると、容易に気化
する性質を示す。我々の実験では、10 torrの真
空下で10pA、ビーム径5声−加速電圧30KeVで
照射すると数秒で気化し、1μ園の厚みの高分子膜に加
工できた。
の洋式エツチングには十分耐えうる保護膜となっている
。一方この方法で得た高分子膜を10 ””torr以
下の超高真空下で電子ビームを照射すると、容易に気化
する性質を示す。我々の実験では、10 torrの真
空下で10pA、ビーム径5声−加速電圧30KeVで
照射すると数秒で気化し、1μ園の厚みの高分子膜に加
工できた。
このように本発明を実施すれば微細な径の電子ビームで
散乱による電子の拡がりの影響を受けずに極微なパター
ンを形成することができる。
散乱による電子の拡がりの影響を受けずに極微なパター
ンを形成することができる。
次にこのような電子ビームに照射で気化するプラズマ高
分子をレジストとして極微な金属線あるいは半導体細線
を形成する方法について詳述する。
分子をレジストとして極微な金属線あるいは半導体細線
を形成する方法について詳述する。
第3−1図で31が基板、32はシリコン酸化膜、33
はポリシリコン、34が、マイクロプラズマによる高分
子薄膜である。この高分子膜は電子ビームの照射により
て気化する性質を示すのであるが、従来の電子ビー^V
レストと異なり、レジスト内あるいけ基板表面から散乱
する電子によって影響を受けない。従って極細径の電子
ビームで気化すればほとんど電子ビーム径と同じ程度の
加工ができる。IBMのBrosrs達はNaCノに電
子ビームを照射することで2nmの径の穴をあけた事を
報告している。その際の手法はHa(IJが電子ビーム
で気化するという特性を利用したものである。本発明の
プラズマ重合高分子膜は感度はNa(J!より2〜3桁
高く、実用性は格段に優れている。第3−2図は電子ビ
ームでパターンが形成された際の断面図を示している。
はポリシリコン、34が、マイクロプラズマによる高分
子薄膜である。この高分子膜は電子ビームの照射により
て気化する性質を示すのであるが、従来の電子ビー^V
レストと異なり、レジスト内あるいけ基板表面から散乱
する電子によって影響を受けない。従って極細径の電子
ビームで気化すればほとんど電子ビーム径と同じ程度の
加工ができる。IBMのBrosrs達はNaCノに電
子ビームを照射することで2nmの径の穴をあけた事を
報告している。その際の手法はHa(IJが電子ビーム
で気化するという特性を利用したものである。本発明の
プラズマ重合高分子膜は感度はNa(J!より2〜3桁
高く、実用性は格段に優れている。第3−2図は電子ビ
ームでパターンが形成された際の断面図を示している。
高分子膜の下にはポリシリコン薄膜33が設けられてい
る。第3−3図において、ポリシリフン薄膜33をX
e F 2の雰囲気ガス中Kfi&、<だけでエツチン
グされ図に示す様に等1的形状を得るすなわち高分子薄
膜340オーバーハングを形成することができる。
る。第3−3図において、ポリシリフン薄膜33をX
e F 2の雰囲気ガス中Kfi&、<だけでエツチン
グされ図に示す様に等1的形状を得るすなわち高分子薄
膜340オーバーハングを形成することができる。
35はX e F 2の雰囲気ガスを示しており、エッ
チレートの調整はN2ガスあるいはArガス又は真空度
を下げるなどすることで可能である。
チレートの調整はN2ガスあるいはArガス又は真空度
を下げるなどすることで可能である。
第3−4図では上記のように形成したパターンに金属膜
又は半導体膜を蒸着すると36に示すような形で蒸着さ
れパターン部分の金属又は半導体は基板32の上にパタ
ーンが形成される。この際パターン中は電子ビームの径
程度まで細くでき。
又は半導体膜を蒸着すると36に示すような形で蒸着さ
れパターン部分の金属又は半導体は基板32の上にパタ
ーンが形成される。この際パターン中は電子ビームの径
程度まで細くでき。
10nm以下でも形成が可能である。#Ll−5C!A
は上層のポリシリコン層をとりはらって金属又は半導体
細線を絶線膜上に形成した際の断面図である。この例で
は33としてポリシリコンを用いたがアモルファスシリ
コンでも半結晶シリコンでもよい。
は上層のポリシリコン層をとりはらって金属又は半導体
細線を絶線膜上に形成した際の断面図である。この例で
は33としてポリシリコンを用いたがアモルファスシリ
コンでも半結晶シリコンでもよい。
このように本発明の方法を用いることKよって、実用的
に意味のある斬微な構造の細線が形成できる。
に意味のある斬微な構造の細線が形成できる。
ス等の研究の発展に重要な役割を果しうるものである。
第1図は本発明のプラズマ重合膜形成するための装置の
概略図。101はX e F 2 + C工の供給用チ
ェンバーで102 K示すX s F z + Cx’
に: M華させ、伝送管103で反応容器106に結ば
れている。 104はステージ、105は試料基板で、107は数l
11−の穴でここから電子ビーム112が照射される。 108は真空を保つための容器で全体を10torr以
下に保っである。109は電子光学系、110は鏡筒、
111は電子ビーム放射のための電子銃である。 第2図は表面で生ずる反応を示す模式図。21は基板、
22は吸着分子、23は吸着前の分子、24は電子ビー
ムと反応を起こす分子、25は反応した着脱分子でこれ
がイオン化しており、マイクルプラズマ状態罠なってい
る。 第3−1図〜第3−5図はリフトオフ法を用いた極@構
造パターン形成プpセスを説明するための断面図である
。31は基板、32はシリコン酸化膜、33はポリシリ
コン膜、34はプラズマ重合高分子膜、35はX e
F 2ガス、36は金属又は苧導体膜で蒸着によって得
られる。37は本発明によって得られる極微構造の金属
又は半導体装置亭3−5目 亭3−4図
概略図。101はX e F 2 + C工の供給用チ
ェンバーで102 K示すX s F z + Cx’
に: M華させ、伝送管103で反応容器106に結ば
れている。 104はステージ、105は試料基板で、107は数l
11−の穴でここから電子ビーム112が照射される。 108は真空を保つための容器で全体を10torr以
下に保っである。109は電子光学系、110は鏡筒、
111は電子ビーム放射のための電子銃である。 第2図は表面で生ずる反応を示す模式図。21は基板、
22は吸着分子、23は吸着前の分子、24は電子ビー
ムと反応を起こす分子、25は反応した着脱分子でこれ
がイオン化しており、マイクルプラズマ状態罠なってい
る。 第3−1図〜第3−5図はリフトオフ法を用いた極@構
造パターン形成プpセスを説明するための断面図である
。31は基板、32はシリコン酸化膜、33はポリシリ
コン膜、34はプラズマ重合高分子膜、35はX e
F 2ガス、36は金属又は苧導体膜で蒸着によって得
られる。37は本発明によって得られる極微構造の金属
又は半導体装置亭3−5目 亭3−4図
Claims (2)
- (1)炭素を含む分子が吸着した表面K X e F
2 を流し、これに電子ビームを照射することによ−)
【有機薄膜を作成し、次KML子ビームを所望の部分に
照射して、その部分の前記有機薄膜を昇華させることを
特徴とする極微細パターン形成方法。 - (2)少なくとも表面にシリコン層を備えしかもその表
面に炭素を含む分子が吸着した基板上KXaF。 を流し、これに電子ビームを照射することによって有機
1に膜を作成し、累(妻に電1子ビームを所望の部分に
照射して、その部分の前記有*薄膜を列華させ、次にこ
の薄膜をマスクK 、 X @F 2 界囲気中で、下
層の前記シリコン層をオーバーハングが生ずる程度にエ
ツチングしたる俵、金属側斜あるいは半導体材料を蒸着
し、次に前記有機薄膜及び前記シリコン層を取り去るこ
とを%微とする極微細パターン形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16596483A JPS6057938A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 極微細パタ−ン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16596483A JPS6057938A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 極微細パタ−ン形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6057938A true JPS6057938A (ja) | 1985-04-03 |
JPH0458178B2 JPH0458178B2 (ja) | 1992-09-16 |
Family
ID=15822351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16596483A Granted JPS6057938A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 極微細パタ−ン形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6057938A (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07130710A (ja) * | 1993-11-02 | 1995-05-19 | Nec Corp | 微細パターン形成方法とその装置 |
US6849471B2 (en) | 2003-03-28 | 2005-02-01 | Reflectivity, Inc. | Barrier layers for microelectromechanical systems |
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1983
- 1983-09-09 JP JP16596483A patent/JPS6057938A/ja active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0458178B2 (ja) | 1992-09-16 |
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