JPS6141762A - 超微細パタ−ンの形成法 - Google Patents

超微細パタ−ンの形成法

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JPS6141762A
JPS6141762A JP16388184A JP16388184A JPS6141762A JP S6141762 A JPS6141762 A JP S6141762A JP 16388184 A JP16388184 A JP 16388184A JP 16388184 A JP16388184 A JP 16388184A JP S6141762 A JPS6141762 A JP S6141762A
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2059—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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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】 ＬｉＬ匹比ｍ 本発明は、超微細加工技術に関する。更に詳しくは、電
子線照射と蒸着の組み合わせによって、基体上に必要な
物質のパターンを（Ｗくことが可能な超微細加工技術に
関する。
従来の技術 従来用いられている超微細加工技術は樹脂上への電子線
照射およびエツチングにより行なわれるが、樹脂内での
電子の拡散、エツチング部のエツジのぼけ等、様々な原
因により、０．１μｍのバ°ターンが限界であっ−た。
発明が解決しようとする問題１、 ところで、この技術分野では更に微ＩＩな加工技術が要
求されており、本発明は、上記従来技術より更に微細な
加工技術を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題を解決するために種々研究を重ねた
結果なされたもので、細く絞った電子線を基体上に照射
し、その後、この基体上に別の物質を蒸着することによ
って１ｌＩＩＩなパターンを形成する方法である。この
方法によれば、描画できるパターンは、大体電子線の径
で支配されるために、現在の電子線技術を利用しても５
０人Ｖ１度の細線を描くことが可能である。
上記目的を達成するための本発明の構成は、基体上に電
子線を照射することにより、基体表面に選択的に吸着サ
イトを形成し、しかる後、その基体上に別の物質を蒸着
する超微細パターンの形成法であり、更に、この発明の
実施態様として、基体の温度を室温以上にして蒸着を行
なうこと、蒸着後基体のｍ度を空温以上に加熱すること
、ガスを微少凸金む減圧雰囲気下で電子線を照射するこ
と、そのガスが油拡散ポンプのオイルであること、基体
が金属または半導体であること等の条件を包含するもの
である。
以下、本発明をその工程にしたがって、詳細に説明する
。
本発明は、まず高真空中で基体上に細く絞った電子ビー
ムを照射することによって、この基体上に吸着サイトを
形成する。
高エネルギーの電子ビームを使用して基体上に格子欠陥
を形成させ、その欠陥を吸着サイトとすることができる
。しかし、電子ビーム照射を行なう際の真空雰囲気中に
適当なガスを微少量混入させておき、基体表面に吸着物
あるいは析出部を電子ビーム照射によって形成せしめ、
それを吸着サイトとして利用する方が容易である。
すなわち、細く絞った電子ビーム照射によって真空雰囲
気中のガスまたはその分解生成物が基体表面の照射部に
吸着または析出するか、基体自身と反応して生じた反応
生成物が表面に析出する。この要件を充たし、しかも実
用上好都合なガスとしては高真空を維持するために一般
に使用されている油拡散ポンプのオイルのガスが挙げら
れる。しかし形成したい微細パターンが不純物を嫌う場
合には障害とならぬ析出物を形成しうるガスを使用すれ
ばよい。それには例えばシランガス、有様金馬ガスなど
容易に分解析出する物質が使用可能である。
なお、基体表面上に吸着サイトを選択的に形成するには
下記の方法も可能である。すなわち、あらかじめ基体表
面上に吸着サイトを形成しうるような物質を一面に吸着
させておき、然る後、その上から細く絞った電子ビーム
を照射することにより、照射した部分の吸着物質を除去
し、結果的に吸着サイトを選択的に基体表面上に形成す
る事も可能である。
この第一の工程により基体表面には吸着サイトが形成さ
れる。この際電子線の照［１は少なすぎると効果か弱す
ぎて好ましくない一方多すぎると吸着サイトが電子ビー
ム径よりも拡がり形成パターンの精度が低下して好まし
くない。
本発明の第二の工程では第一の工程を経た基体上にパタ
ーンを形成したい物質を蒸着する。その際基体と蒸着物
質の組み合せによっては蒸着中長体を加熱または冷却す
る必要がある。
基体物質と蒸着物質の組み合せおよび蒸着中の基体温度
を適当に選ぶと本発明はこの第二の工程で完成する。し
かし一般には、蒸着後更に基体を加熱処理する必要があ
る。その処理温度は基体物質と蒸着物質の組み合せによ
って異なるが、一般には基体物質と蒸着物質が相互にぬ
れにくく蒸着物質の融点が低い程処］！ｌ！温度は低く
てよい。
本発明で用いられる基体としては表面が形成したいパタ
ーンの大きさに比べて充分平滑であり、パターンを形成
したい物質と反応しない物であれば何でも使用できる。
いうまでもなく、必要な加熱処理に耐える物でなければ
ならない。
例えばＢｅ　、Ｍ！＋　、Ｔ＋　、Ｚｒ　、Ｖ、Ｎｂ、
７ａ、Ｑｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ，Ｍｎｑ　ｌ：ｅｌＣｏＳ　
Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ５Ｐｔ、Ｃｔ＋、△ｇ、Ａｕ、Ｚｎ、
ＡＩ、Ｇａ、Ｉｎ、、Ｓｎ、Ｐｂなとの金属及びそれ等
の合金３ｉ、Ｑｅに代表される半導体やＧａ−Ａ３など
の化合物半導体、アルカリハライド、酸化物、そｐ他の
無機化合物、ポリマー等の有礪化合物などが使用できる
。それ等の物質は結晶質でも非晶質でもよい。更には別
の基体上に蒸着された薄膜でもよい。
ただし電子線照射に伴う帯電による影響を少くするため
に導電性の基体の方がより微細なパターンを形成できる
ので好ましい。
本発明で用いる事のできる蒸着物質（パターンを形成す
る物質）は基体と反応しない物であれば何でもよい。例
えばＡｕ　、ＡＱ、Ｐｔ　、Ｐｄなどの貴金属、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ　、Ｎｂ　、ＭＯなどの遷移金属、Ｓ
ａ＋。
Ｇｄ　、Ｔｂ　、Ｄｙなどの希土類金属、３ｉ、Ｇｅ　
、Ｓｎ　ＸＰｂなどＩＶ族元素、その他の半導体元素あ
るいはそれらの酸化物、あるいはアルカリハライド、Ｚ
ｎ　５ＳＧａ　Ｐなどの化合物が使用できる。ただし、
融点が低い物質の方がパターンの形成が容易であり好ま
しい。
この工程における蒸着物質のｍは形成するパターンの微
ｌＩＩ度に応じて変えることが好ましい。すなわちパタ
ーンが微細である程蒸着伍は少なくするのが好ましい。
一般に１０００Å以下のパターンを形成するには、蒸着
量は層の厚さが２０〜１００人が好ましい。
作　　　用 本発明の方法で微細パターンが形成される理由は下記の
通り考えることができる。
すなわち、第一の工程で基体表面に形成された析出物、
吸着物、その他変質が第二の工程で形成される蒸着物質
の安定な吸着サイトとなる。そのサイトに吸着された原
子や分子は安定で基体表面上を移動しにくいが、その他
の部分に吸着された原子、分子は表面上を移動しやすい
。従って蒸着中の基体温度が吸着原子、分子の移動に充
分な程高ければ、蒸着物質は安定な吸着サイトを核とし
て結晶成長を行ない、第一の工程で形成された析出物吸
着物に沿ってパターンを形成する。
蒸着中の基体温度が充分高くない場合でも蒸着後加熱処
理することによって、同様なパターンの形成が行なわれ
る。本発明者の実験によれば加熱は蒸着中よりも蒸着後
行なった方が好ましい。
衷１０１ 次に本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。
実施例では、■明石製作所の走査型電子顕微鏡Ｖ　Ｌ　
−１３０型を用いた。なお真空排気には実施例６と比較
例１を除いては油回転ポンプと油拡散ポンプの組み合せ
で行なった。
実施例１ 加速電圧３０ｋＶ、電流１０μμＡ１ビ一ム径約５０人
の電子線でシリコンウェハ上の５μｍＡ×５μｍの領域
を１５０人間隔で縞状に５分間走査しながら照射した。
その際電子ビームが別の走査線に移る際ビームをブラン
キングして照射せぬようにした。
次に、このシリコンウェハ上に基体温度を３０℃として
金を４０人蒸着した後、基体を２００℃まで加熱した。
このウェハ上の電子線を照射した部分を電子顕微鏡で観
察したところ１５０人周期の約１００人中の線から成る
金の縞状パターンが観察された。
実施例２ 電子線の走査を３００人間隔としたこと、および金の蒸
ａｆｆｉを５０人としたこと以外は実施例１と同じ手順
で実験をしたところ電子線を照射した部分に３００人周
期の約２００大巾の線から成る金の縞状パターンが観察
された。
実施例３ 加速電圧３０ｋＶ、電流１０μμＡ、ビーム径約５０人
の電子線でシリコンウェハ上の５μＩ×５μｍの領域を
１５０Ａ間隔で縞状に走査しながら３分間照射した。そ
の際電子線が別の走査線に移る際ビームをブランキング
して照射せぬようにした。
次に上記と同条件で走査方向を上記と直角にして、同一
領域を照射した。
次にこのシリコンウェハ上に基体温度を３０℃として銀
を４０人蒸着した後、基体を２００”Ｃまで加熱した。
このウェハ上の電子線を照射した部分を電と二次元正方
格子状に配列した直径約１００人の銀の微粒子が観察さ
れた。
実施例４ 塩化ナトリウム単結品をベキ間した面にカーボンを約１
００大巾着した表面を加速電圧３゜ｋＶ、電流１０μμ
Ａ、ビーム径５０人の電子線で・　５μｍｘ５μｍの領
域を１５０人間隔で縞状に走査しながら５分間照射した
。その際電子ビームが別の走査線に移る際ビームをブラ
ンキングして照射Ｕぬようにした。
次にこの基体を２５０℃まで加熱した状態で金を４０人
蒸着した。
この表面の電子線を照射した部分を電子顕微鏡で観察し
たところ１５０人周期の約１ｏｏ人巾の線から成る金の
縞状パターンが［１２ｍされた。
実施例５ Ｍ０８２単結晶をベキ間した表面を加速電圧３０ｋＶ、
電流１０μμＡ１ビ一ム径５０人の電子線で５μｍｘ５
μｍの領域を３００　Ａ間隔で縞状に走査しながら５分
間照射した。その際電子ビームが別の走査線に移る際ビ
ームをブランキングして照射せぬようにした。
次にこの基体上に銀を３０人蒸着した。この表面の電子
線を照射した部分を電子顕微鏡で観察したところ、３０
０人周１！Ｉ］の約１００大巾の線から成る銀の縞状の
パターンが観察された。
実施例６ シリコーンウェハーを１０″４Ｔｏｒｒ圧力のシリコー
ンオイルの雰囲気下に一時間放置した後、真空ポンプを
ターボ分子ポンプに代えポンプのオイルの蒸気のない条
件の走査型電子顕微鏡内において、前記シリコーンウェ
ハー上を実施例１の照射条件と同一条件で電子線照射し
た。次にこのシリコーンウェハー上に基体温度３０℃と
して４０人蒸着した後基体を２００℃迄加熱した。
このウェハー上の電子線を照射した部分を電子顕微鏡で
観察しＩこところ１５０人周期の約１００大巾の線から
成る金の縞状パターンが観察された。
比較例１ 真空ポンプをターボ分子ポンプに代えポンプのオイルの
蒸気をなくしたこと以外は実施例１と同一手順で実験し
たのち電子線照射部を電子顕微鏡で観察したところ、金
のパターンは観察されなかった。
発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、基体上に非常に微
細な物質のパターンを高Ｖ１度で形成でき、従来法では
不可能であった微細な加工が可能である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基体上に電子線を照射することにより、基体表面
    に選択的に吸着サイトを形成し、しかる後、その基体上
    に別の物質を蒸着することを特徴とする超微細パターン
    の形成法。
  2. （２）基体の温度を加熱室温度以上に加熱した状態で別
    の物質を蒸着する特許請求の範囲（１）記載の超微細パ
    ターンの形成法。
  3. （３）別の物質を蒸着後基体の温度を室温以上に加熱す
    る、特許請求の範囲（１）記載の超微細パターンの形成
    法。
  4. （４）ガスを微少量含む、真空雰囲気下で基体上に電子
    線を照射することにより、基体表面にそのガスまたはそ
    の分解生成物を吸着または析出させるか、あるいは、前
    記ガスと基体との反応生成物を析出させることによって
    吸着サイトを形成する特許請求の範囲（１）ないし（３
    ）のいずれかに記載の超微細パターンの形成法。
  5. （５）ガスが油拡散ポンプのオイルのガスである特許請
    求の範囲（４）記載の超微細パターンの形成法。
  6. （６）あらかじめ表面に電子線照射により脱着しうる物
    質が一様に吸着されている基体を使用する特許請求の範
    囲（１）ないし（３）のいずれかに記載の超微細パター
    ンの形成法。
  7. （７）基体が金属または半導体である特許請求の範囲（
    １）ないし（６）のいずれかに記載の超微細パターンの
    形成法。
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