JPS627688B2 - - Google Patents
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- JPS627688B2 JPS627688B2 JP53127988A JP12798878A JPS627688B2 JP S627688 B2 JPS627688 B2 JP S627688B2 JP 53127988 A JP53127988 A JP 53127988A JP 12798878 A JP12798878 A JP 12798878A JP S627688 B2 JPS627688 B2 JP S627688B2
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- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体装置の製造方法にかかり、
特に電子ビーム等の照射ビーム露光装置を使用し
た集積回路のパターン形成方法と当該パターン形
成にもとづく半導体装置の製造方法に関するもの
である。
特に電子ビーム等の照射ビーム露光装置を使用し
た集積回路のパターン形成方法と当該パターン形
成にもとづく半導体装置の製造方法に関するもの
である。
集積回路を製作するには、先ず拡散位置及び電
極配線位置を決定するためのマスクを製作する。
酸化膜生成およびレジスト膜を形成したウエーハ
上に、前記マスクを重ね合わせ光学露光を施し、
レジスト膜の感光の有無によつて選択的にレジス
トを固溶化し、レジスト膜が剥離された部分の酸
化膜のみエツチングしてそこから不純物を拡散す
る。さらに次のプロセスのために、前記と同様酸
化膜生成、レジスト膜形成、マスク露光、エツチ
ング、拡散という工程を繰り返す。
極配線位置を決定するためのマスクを製作する。
酸化膜生成およびレジスト膜を形成したウエーハ
上に、前記マスクを重ね合わせ光学露光を施し、
レジスト膜の感光の有無によつて選択的にレジス
トを固溶化し、レジスト膜が剥離された部分の酸
化膜のみエツチングしてそこから不純物を拡散す
る。さらに次のプロセスのために、前記と同様酸
化膜生成、レジスト膜形成、マスク露光、エツチ
ング、拡散という工程を繰り返す。
一方、集積回路のパターン寸法の微細化が要求
されると、従来の各プロセスごとに対応したマス
クを用いて光学的に露光するという方法では、光
の回折効果のため、パターン寸法に限界が生じ、
この解決のためには波長の遥かに短い電子ビーム
露光装置を使用することが不可欠になる。
されると、従来の各プロセスごとに対応したマス
クを用いて光学的に露光するという方法では、光
の回折効果のため、パターン寸法に限界が生じ、
この解決のためには波長の遥かに短い電子ビーム
露光装置を使用することが不可欠になる。
電子ビーム露光装置を使用し、集積回路を製作
する際には、電子ビームを電子的に制御して直接
ウエーハに照射することが可能であるから、従来
におけるマスク製作及びマスク合わせ工程は不要
となるが、拡散後、ウエーハに対する電子ビーム
の位置合わせは必要である。更に具体的に電子ビ
ーム露光装置を使用した集積回路の標準的な製造
方法の工程について説明すると、先ず、酸化膜を
設け、レジスト膜を形成したウエーハを電子ビー
ム露光装置に入れ、10-7torr程度の真空度にして
から電子計算機のコントロールの下で磁気テープ
又はデイスクパツクに蓄えられたパターン情報を
編集して電子ビーム露光をする。そして描画後、
ウエーハを取り出し、レジスト膜を固溶化し酸化
膜をエツチングして拡散を行う。
する際には、電子ビームを電子的に制御して直接
ウエーハに照射することが可能であるから、従来
におけるマスク製作及びマスク合わせ工程は不要
となるが、拡散後、ウエーハに対する電子ビーム
の位置合わせは必要である。更に具体的に電子ビ
ーム露光装置を使用した集積回路の標準的な製造
方法の工程について説明すると、先ず、酸化膜を
設け、レジスト膜を形成したウエーハを電子ビー
ム露光装置に入れ、10-7torr程度の真空度にして
から電子計算機のコントロールの下で磁気テープ
又はデイスクパツクに蓄えられたパターン情報を
編集して電子ビーム露光をする。そして描画後、
ウエーハを取り出し、レジスト膜を固溶化し酸化
膜をエツチングして拡散を行う。
次のプロセスもサイドウオール酸化膜生成、レ
ジスト膜形成したウエーハを電子ビーム露光装置
に挿入し、その後エツチング、拡散等を繰り返
す。この繰り返し工程の際、各プロセス間の位置
合わせの技術は集積回路を作る上では重要な要因
である。電子ビーム露光装置内での位置合わせ
は、通常、位置情報を検出するためのマーク検出
記号をウエーハに設け、このマークを電子ビーム
がＸ軸及びＹ方向にスキヤンし、その結果得られ
る反射信号を基にして回転補正及び位置ずれを計
算し、電子ビームの偏向位置を補正するという処
理が行われるが、このときの位置合わせ精度は電
子ビームの偏向位置精度に比べて悪いのが普通
で、しかもこの位置合わせ補正処理は手間がかか
る工程である。
ジスト膜形成したウエーハを電子ビーム露光装置
に挿入し、その後エツチング、拡散等を繰り返
す。この繰り返し工程の際、各プロセス間の位置
合わせの技術は集積回路を作る上では重要な要因
である。電子ビーム露光装置内での位置合わせ
は、通常、位置情報を検出するためのマーク検出
記号をウエーハに設け、このマークを電子ビーム
がＸ軸及びＹ方向にスキヤンし、その結果得られ
る反射信号を基にして回転補正及び位置ずれを計
算し、電子ビームの偏向位置を補正するという処
理が行われるが、このときの位置合わせ精度は電
子ビームの偏向位置精度に比べて悪いのが普通
で、しかもこの位置合わせ補正処理は手間がかか
る工程である。
この発明の目的は上記の欠点であるプロセス間
における位置合わせ工程を不要にして電子ビーム
露光時における工程の簡略化を図り、半導体装置
の製造工程の短縮を図ることにある。
における位置合わせ工程を不要にして電子ビーム
露光時における工程の簡略化を図り、半導体装置
の製造工程の短縮を図ることにある。
この発明の半導体装置の製造方法は、前プロセ
スまでに形成したパターンの材質の種類によつて
電子ビームの反射電子量が異なり、かつその上層
に塗布されたレジスト内の蓄積電荷に差異が生じ
ることを利用して、レジスト膜を選択的かつ自己
整合的に固溶化し、これを利用して自己整合的に
MOSトランジスタ等の半導体装置を製造する方
法である。
スまでに形成したパターンの材質の種類によつて
電子ビームの反射電子量が異なり、かつその上層
に塗布されたレジスト内の蓄積電荷に差異が生じ
ることを利用して、レジスト膜を選択的かつ自己
整合的に固溶化し、これを利用して自己整合的に
MOSトランジスタ等の半導体装置を製造する方
法である。
以下、この発明を図面を参照しながら詳細に説
明する。
明する。
先ず、この発明を理解するための電子ビーム照
射分布の概念を説明する。
射分布の概念を説明する。
一般に、電子ビームをレジストの一点に照射し
た時にレジスト内に蓄積される電荷分布は、第１
図及び次式に示すようにガウス分布で表されるこ
とはよく知られている。
た時にレジスト内に蓄積される電荷分布は、第１
図及び次式に示すようにガウス分布で表されるこ
とはよく知られている。
ｆ（ｘ）＝c1exp（−（ｒ／βf）２）
＋c2exp（−（ｒ／βb）２） …(1)
上式の第２項が基板からの反射電子によつて蓄
積される電荷であり、また第１図のβb及びβfは
夫々前方散乱及び後方散乱による電子ビーム照射
位置からの電子散乱距離である。この場合、電荷
蓄積量ε以上で剥離されるとすると、照射中心位
置よりｒの距離までの領域部分がすべて剥離され
ることになる。また、基板の材質（ウエーハ上に
形成されたパターンの材質）によつてc1，c2及び
βbが異なつた値をとる。前述のようにレジスト
膜が剥離されるか否かはレジスト内の電荷蓄積量
が基準値より大きいか否かによつて決まる。従つ
て、各材質の影響によつて蓄積された電荷量をｆ
（x1），ｆ（x2）…ｆ（ｘn）とし、レジスト剥離に
必要な最低電荷蓄積量をεとしたときに、 Ｐ＝〔Ｐεｆ（ｘ），ｆ（x1）…，ｆ（ｘo）ε〕 を満足するパターンの集合Ｐだけが剥離されるこ
とになる。また、電子ビームをレジスト内に照射
した時の分布関数１式の第２項で示すように反射
する基板材質の種類によりβfすなわち反射電子
の飛程距離が異なつてくるからレジスト内に蓄積
される電荷量は前プロセスの形成パターンの上層
レジストの部分だけが多くなるのではなく、周辺
にも影響を与える。従つて、前プロセスの形成パ
ターンを拡大したパターンが形成されることにな
る。どの程度大きめのパターンになるかは材質の
種類によつて大きく異なる。
積される電荷であり、また第１図のβb及びβfは
夫々前方散乱及び後方散乱による電子ビーム照射
位置からの電子散乱距離である。この場合、電荷
蓄積量ε以上で剥離されるとすると、照射中心位
置よりｒの距離までの領域部分がすべて剥離され
ることになる。また、基板の材質（ウエーハ上に
形成されたパターンの材質）によつてc1，c2及び
βbが異なつた値をとる。前述のようにレジスト
膜が剥離されるか否かはレジスト内の電荷蓄積量
が基準値より大きいか否かによつて決まる。従つ
て、各材質の影響によつて蓄積された電荷量をｆ
（x1），ｆ（x2）…ｆ（ｘn）とし、レジスト剥離に
必要な最低電荷蓄積量をεとしたときに、 Ｐ＝〔Ｐεｆ（ｘ），ｆ（x1）…，ｆ（ｘo）ε〕 を満足するパターンの集合Ｐだけが剥離されるこ
とになる。また、電子ビームをレジスト内に照射
した時の分布関数１式の第２項で示すように反射
する基板材質の種類によりβfすなわち反射電子
の飛程距離が異なつてくるからレジスト内に蓄積
される電荷量は前プロセスの形成パターンの上層
レジストの部分だけが多くなるのではなく、周辺
にも影響を与える。従つて、前プロセスの形成パ
ターンを拡大したパターンが形成されることにな
る。どの程度大きめのパターンになるかは材質の
種類によつて大きく異なる。
このことは、レジスト剥離のパターンは前プロ
セスのパターンによつて定まることになる。この
ため、第２図のようにウエーハ基板１上に金属部
２を成長又は蒸着し、上層部にレジスト層４を塗
布した構造において全面に荷電ビームを照射した
時にはレジスト内に蓄積される電荷量の分布は図
示のようになる。即ち、蓄積量ｆ（x1）をもつ領
域３１は金属層２からの後方散乱を強く受けて電
荷蓄積量がきわめて多くなる領域で、電荷量ｆ
（x2）をもつ領域３２は金属２及び基板１からの後
方散乱の影響を受ける。領域３３は電荷蓄積量ｆ
（x3）をもつ領域で、基板１からの影響のみを受け
る。金属２及び基板１との後方散乱電荷量に大き
な差があるので、一般に、 ｆ（x1）＞ｆ（x2）≧ε＞ｆ（x3） とすることが可能で、領域３１及び領域３２のレ
ジスト層だけを剥離させることができる。
セスのパターンによつて定まることになる。この
ため、第２図のようにウエーハ基板１上に金属部
２を成長又は蒸着し、上層部にレジスト層４を塗
布した構造において全面に荷電ビームを照射した
時にはレジスト内に蓄積される電荷量の分布は図
示のようになる。即ち、蓄積量ｆ（x1）をもつ領
域３１は金属層２からの後方散乱を強く受けて電
荷蓄積量がきわめて多くなる領域で、電荷量ｆ
（x2）をもつ領域３２は金属２及び基板１からの後
方散乱の影響を受ける。領域３３は電荷蓄積量ｆ
（x3）をもつ領域で、基板１からの影響のみを受け
る。金属２及び基板１との後方散乱電荷量に大き
な差があるので、一般に、 ｆ（x1）＞ｆ（x2）≧ε＞ｆ（x3） とすることが可能で、領域３１及び領域３２のレ
ジスト層だけを剥離させることができる。
また必要に応じ電子ビーム露光におけるエツジ
効果をねらい金属層２を台形にする等形状を変え
ることにより更に電荷量の差をつけることができ
る。第３図は下地金属の種類によつてレジスト内
への後方散乱電荷の広がりに大きな差があること
を示す図で、照射条件加速電圧20KeVの荷電ビー
ムの場合、原子量50及び250の金属で約１μｍの
差がでる事が知られている。
効果をねらい金属層２を台形にする等形状を変え
ることにより更に電荷量の差をつけることができ
る。第３図は下地金属の種類によつてレジスト内
への後方散乱電荷の広がりに大きな差があること
を示す図で、照射条件加速電圧20KeVの荷電ビー
ムの場合、原子量50及び250の金属で約１μｍの
差がでる事が知られている。
以上の概念に基ずく本発明の具体例をMOSト
ランジスタに適用した例で説明する。
ランジスタに適用した例で説明する。
第４図ａ〜ｃはその製造方法の一実施例であ
り、先ず同図ａにおいて６及び７がMOSトラン
ジスタのゲート部を構成する材質で、標準的には
夫々SiO2及びMO（モリブデン）等が使用され
る。領域５は選択エツチングするためのSiO2
膜、領域４にはレジスト、一般的にはPMMAが
利用される。同図ａの上面に荷電ビームが全面に
照射されると第２図の場合と同様に一部のレジス
トが剥離され、次にSiO2膜５の一部がエツチン
グ除去され、同図ｂのパターンが得られる。次に
レジスト膜４を除去した後にMOSトランジスタ
のソース・ドレイン領域８及び９にSiO2膜５を
窓にしてリン又はボロン等を拡散し、同図ｃのト
ランジスタ構造を作る。ソース・ドレイン領域の
大きさを第３図に示すように、ゲート部７を構成
する金属の材質モリブデン、タングステン、チタ
ン等と変えることによつて制御することもでき
る。
り、先ず同図ａにおいて６及び７がMOSトラン
ジスタのゲート部を構成する材質で、標準的には
夫々SiO2及びMO（モリブデン）等が使用され
る。領域５は選択エツチングするためのSiO2
膜、領域４にはレジスト、一般的にはPMMAが
利用される。同図ａの上面に荷電ビームが全面に
照射されると第２図の場合と同様に一部のレジス
トが剥離され、次にSiO2膜５の一部がエツチン
グ除去され、同図ｂのパターンが得られる。次に
レジスト膜４を除去した後にMOSトランジスタ
のソース・ドレイン領域８及び９にSiO2膜５を
窓にしてリン又はボロン等を拡散し、同図ｃのト
ランジスタ構造を作る。ソース・ドレイン領域の
大きさを第３図に示すように、ゲート部７を構成
する金属の材質モリブデン、タングステン、チタ
ン等と変えることによつて制御することもでき
る。
以上の説明から本発明によれば、形成されるパ
ターンの位置は前プロセスまでのパターン位置に
よつて決まるので、MOSトランジスタ等の半導
体装置が所謂自己整合法によつて製作でき、各プ
ロセス間のパターン位置合わせ精度が極めてよ
く、マーク及び電子ビームを利用した位置合わせ
工程の簡略化を図つて半導体装置の製造工程を短
縮できる。又、ゲート部等の下地金属材質を変え
ることによつて次プロセスのエツチングパターン
巾を変えることもできる。
ターンの位置は前プロセスまでのパターン位置に
よつて決まるので、MOSトランジスタ等の半導
体装置が所謂自己整合法によつて製作でき、各プ
ロセス間のパターン位置合わせ精度が極めてよ
く、マーク及び電子ビームを利用した位置合わせ
工程の簡略化を図つて半導体装置の製造工程を短
縮できる。又、ゲート部等の下地金属材質を変え
ることによつて次プロセスのエツチングパターン
巾を変えることもできる。
第１図は一点に荷電ビームを照射した時に周辺
に蓄積される電荷量の分布を示す図、第２図は下
地金属からの後方散乱の影響によるレジスト内の
蓄積電荷量の差を示す図、第３図は下地金属とし
てのゲート部の差異によつて剥離可能となるレジ
スト巾の広がりの相違を示す図、第４図ａ乃至ｃ
は本発明の実施例を工程順に示す断面図である。 １……ウエーハ基板、２……下地金属、４……
レジスト膜、５……拡散窓となる膜、６……ゲー
ト部絶縁膜、７……ゲート部金属、８……ソース
拡散領域、９……ドレイン拡散領域、３１……下
地金属からの後方散乱を極めて強く受ける領域、
３２……下地金属と基板の後方散乱の影響を受け
る領域、３３……ウエーハ基板からの後方散乱の
み受ける領域。
に蓄積される電荷量の分布を示す図、第２図は下
地金属からの後方散乱の影響によるレジスト内の
蓄積電荷量の差を示す図、第３図は下地金属とし
てのゲート部の差異によつて剥離可能となるレジ
スト巾の広がりの相違を示す図、第４図ａ乃至ｃ
は本発明の実施例を工程順に示す断面図である。 １……ウエーハ基板、２……下地金属、４……
レジスト膜、５……拡散窓となる膜、６……ゲー
ト部絶縁膜、７……ゲート部金属、８……ソース
拡散領域、９……ドレイン拡散領域、３１……下
地金属からの後方散乱を極めて強く受ける領域、
３２……下地金属と基板の後方散乱の影響を受け
る領域、３３……ウエーハ基板からの後方散乱の
み受ける領域。
Claims (1)
- １ ウエハ基板上に、このウエハ基板とは電子ビ
ーム反射率の異なる材質でゲート部を形成し、こ
の上に電子線レジスト膜を形成するとともにこの
電子線レジストに対して電子ビームを照射し、前
記電子ビーム反射率の相違により前記ゲート部の
上部及び側部における電子線レジスト膜の電荷蓄
積量を他の部位よりも大きくしてこの部分を固溶
化し、この部分を剥離して前記ゲート部とこの側
部のウエハ基板表面を露呈させ、しかる上でゲー
ト部及び残つたレジストをマスクにしてウエハ基
板に不純物を拡散してソース・ドレイン領域を形
成し、ソース・ドレイン領域が微細なMOSトラ
ンジスタを形成する工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12798878A JPS5555533A (en) | 1978-10-18 | 1978-10-18 | Method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12798878A JPS5555533A (en) | 1978-10-18 | 1978-10-18 | Method of manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5555533A JPS5555533A (en) | 1980-04-23 |
| JPS627688B2 true JPS627688B2 (ja) | 1987-02-18 |
Family
ID=14973662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12798878A Granted JPS5555533A (en) | 1978-10-18 | 1978-10-18 | Method of manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5555533A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5812642B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-11-17 | キヤノン株式会社 | 荷電粒子線描画方法、およびそれを用いた物品の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52119872A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semi-conductor device |
-
1978
- 1978-10-18 JP JP12798878A patent/JPS5555533A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52119872A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semi-conductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5555533A (en) | 1980-04-23 |
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