JPS6332178B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6332178B2
JPS6332178B2 JP5366880A JP5366880A JPS6332178B2 JP S6332178 B2 JPS6332178 B2 JP S6332178B2 JP 5366880 A JP5366880 A JP 5366880A JP 5366880 A JP5366880 A JP 5366880A JP S6332178 B2 JPS6332178 B2 JP S6332178B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
resist layer
beryllium
layer
mask
Prior art date
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Expired
Application number
JP5366880A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS55149942A (en
Inventor
Baatoko Jon
Erio Fueriisu Patoritsuku
Donarudo Buraisu Fuiritsupu
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.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric 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 Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS55149942A publication Critical patent/JPS55149942A/en
Publication of JPS6332178B2 publication Critical patent/JPS6332178B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/20Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2037Exposure with X-ray radiation or corpuscular radiation, through a mask with a pattern opaque to that radiation

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には、石版印刷
(lithography)に関するものであり、特に、金属
マスク及び重い高エネルギー粒子を使用した石版
印刷法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates generally to lithography, and more particularly to lithography using metal masks and heavy energetic particles.

写真石版印刷技術は、半導体技術の分野におい
て広く使用されている。代表的な従来方法は、透
明領域及び不透明領域を備えたマスクを使用す
る。このマスクは、感光(フオト・レジスト)層
上に配置される。マスクの透明な部分の下に位置
する感光層の一部を露光してそれらの部分の分子
構造を変化させるために紫外線を使用している。
この方法は、マスク自体が比較的もろく、解像度
が主として紫外線の回折によつて制限されてしま
うという欠点を有している。この回折の問題を解
決するために集束させた電子ビーム及びX線を使
用した別の方法が開発されている。これらの方法
は解像度を実質的に改善するが、これらの方法は
複雑な装置を必要とする点で比較的高価なものと
なり、また、その生産量に限界のあるものであつ
た。
Photolithography technology is widely used in the field of semiconductor technology. A typical conventional method uses a mask with transparent and opaque areas. This mask is placed on the photoresist layer. Ultraviolet light is used to expose portions of the photosensitive layer located beneath the transparent portions of the mask to change the molecular structure of those portions.
This method has the disadvantage that the mask itself is relatively fragile and the resolution is limited primarily by the diffraction of the ultraviolet radiation. Other methods have been developed that use focused electron beams and X-rays to solve this diffraction problem. Although these methods substantially improve resolution, they require complex equipment, are relatively expensive, and have limited yields.

本発明の目的は、従来方法の諸問題を解消する
ことである。本発明の要旨は、レジスト層にパタ
ーンを形成するための処理方法であつて、放射線
に対して不透過性の領域と透過性の領域とを有す
るマスクを前記レジスト層上に配置する工程を含
む処理方法において、1以上の原子量を有する粒
子を前記マスクに衝突させることに在る。
The purpose of the present invention is to overcome the problems of conventional methods. The gist of the invention is a processing method for forming a pattern in a resist layer, the method comprising the step of arranging on the resist layer a mask having regions opaque to radiation and regions transparent to radiation. The treatment method consists in bombarding the mask with particles having an atomic weight of 1 or more.

本発明の好ましい実施例としては、α(アルフ
ア)粒子又は陽子の如き高エネルギー粒子を使つ
てレジスト層にパターンを形成する方法がある。
本発明を実施する際には、金属箔及びこれに付着
されたパターン化された金属層からなるマスクが
レジスト層上に配置される。高エネルギー粒子の
投光(flood)ビームがそのマスクへ向けて照射
される。金属箔は、その高エネルギー粒子に対し
て透過性を呈するが、金属箔とパターン化された
金属層とを組合せたものはそれら粒子に対して実
質的に不透過性を呈する。それら粒子の一部分が
金属箔を透過してレジスト層にぶつかり、レジス
ト層のそれらの部分の分子構造を変化させる。レ
ジスト層の一部分の分子構造の変化を利用して、
レジスト層の一部分を選択的に除去して所望のパ
ターンを形成する。
A preferred embodiment of the invention uses high energy particles such as alpha particles or protons to pattern a resist layer.
In practicing the invention, a mask consisting of a metal foil and a patterned metal layer attached thereto is placed over the resist layer. A flood beam of high-energy particles is directed toward the mask. While metal foils are transparent to the energetic particles, the combination of metal foil and patterned metal layer is substantially impermeable to those particles. Some of these particles pass through the metal foil and strike the resist layer, changing the molecular structure of those portions of the resist layer. Utilizing changes in the molecular structure of a portion of the resist layer,
Portions of the resist layer are selectively removed to form the desired pattern.

第1図は、本発明の方法における好ましい実施
例を例示した図である。この方法は、安定で耐久
性のある金属マスクを使用している。感光材(レ
ジスト)を露光するのに散乱角の小さい高エネル
ギー陽子又はα(アルフア)粒子が用いられるた
め、解像度が高い。この方法は、所定のレジスト
に対しては高速である。何故なら、広域にわたつ
て大きな光束(投光ビーム)が得られ、且つレジ
ストにおける粒子のエネルギー損失率が高いから
である。そのマスクとしては金属、特にベリリウ
ムが好ましい。何故なら、ベリリウムは、良好な
機械的特性を有しており、且つ、マイラーのよう
な他のいくつかの材料より容易に熱を消散するか
らである。しかし、他の材料を使用することもで
きる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a preferred embodiment of the method of the present invention. This method uses a stable and durable metal mask. High resolution is achieved because high-energy protons or alpha particles with a small scattering angle are used to expose the photosensitive material (resist). This method is fast for a given resist. This is because a large luminous flux (projection beam) can be obtained over a wide area, and the energy loss rate of particles in the resist is high. The mask is preferably a metal, especially beryllium. Beryllium has good mechanical properties and dissipates heat more easily than some other materials such as Mylar. However, other materials can also be used.

本明細書では、「レジスト」なる用語は、放射
線に対してさらされると分子構造が変わり得る任
意の材料を意味するものとして使用されている。
The term "resist" is used herein to mean any material whose molecular structure can change when exposed to radiation.

第1図において、シリコン半導体基体10の上
部表面には、シリコン酸化物の絶縁層12が形成
されている。感光材(レジスト)層14が、シリ
コン酸化物層12の上部表面に付着されている。
ベリリウム箔(薄板状部材)16及びこのベリリ
ウム箔16の下部表面に付着されたパターン化さ
れた金の層18からなる(α粒子及び陽子に対し
ての)透過性領域及び不透過性領域を備えた金属
マスク11が、レジスト層14を覆うようにして
配置されている。陽子又はα粒子のような高エネ
ルギー粒子の投光ビームが、矢印20A〜20H
で示されるように、ベリリウム箔16の上部表面
へ照射される。ベリリウム箔16及びパターン化
された金の層18の厚さは、ベリリウム箔16と
パターン化された金の層18とで粒子が実質的に
阻止され、下の位置するレジスト層14の一部分
に衝突しないように、選定されている。しかしな
がら、ベリリウム箔16は、粒子がそのベリリウ
ム層16を通過して、下に位置するレジスト層1
4の分子構造を変えるに十分なエネルギーでレジ
スト層14の一部分に十分衝突するような薄さを
有している。
In FIG. 1, an insulating layer 12 of silicon oxide is formed on the upper surface of a silicon semiconductor substrate 10. As shown in FIG. A layer of photosensitive material (resist) 14 is deposited on the top surface of silicon oxide layer 12.
comprising a permeable region (to alpha particles and protons) and an opaque region consisting of a beryllium foil 16 and a patterned gold layer 18 deposited on the lower surface of the beryllium foil 16; A metal mask 11 is arranged to cover the resist layer 14. A projected beam of high-energy particles such as protons or alpha particles is directed by arrows 20A to 20H.
The upper surface of the beryllium foil 16 is irradiated as shown in FIG. The thickness of the beryllium foil 16 and patterned gold layer 18 is such that particles are substantially blocked by the beryllium foil 16 and patterned gold layer 18 and impinge on a portion of the underlying resist layer 14. It has been selected so that it does not occur. However, the beryllium foil 16 allows particles to pass through the beryllium layer 16 to the underlying resist layer 16.
The resist layer 14 is thin enough to collide with a portion of the resist layer 14 with enough energy to change the molecular structure of the resist layer 14.

レジスト層14に粒子が衝突すると、この層の
分子構造は変化する。吸収された放射線によつて
分子結合が破壊(分離)されるが、それ以上の反
応はないので、この種のレジスト層は、陽画特性
のレジスト層と呼ばれる。また、破壊された結合
によつて構成される基が、後に、近くの重合体
(ポリマ)分子と反応して交差結合を行なうもの
があり、この種のレジストは陰画特性を有するも
のとして類別される。一般に、レジスト組織にお
いては分離と交差結合との両方が同時に起きるも
のであり、その分類(陽画特性又は陰画特性)
は、その分離と交差結合とのいずれの機構の方が
優性であるかによつてなされる。分子構造のこの
ような変化により、レジスト層14は選択的に溶
解処理され、レジスト層14の所定部分を除去し
所望のパターンをレジスト層14に形成すること
ができる。選択的溶解のほかに、テフロンのよう
な材料を完全に解重合すると、機械的方法(ブラ
ツシング)により選択的除去も可能である。
When particles impact resist layer 14, the molecular structure of this layer changes. This type of resist layer is called a positive resist layer because the molecular bonds are broken (separated) by the absorbed radiation but there is no further reaction. In addition, the groups formed by the broken bonds may later react with nearby polymer molecules to form cross-links, and these types of resists are classified as having negative properties. Ru. In general, both separation and cross-linking occur simultaneously in resist structures, and their classification (positive or negative characteristics)
The determination is made depending on which mechanism, separation or cross-linking, is dominant. Due to this change in molecular structure, the resist layer 14 can be selectively dissolved to remove predetermined portions of the resist layer 14 and form a desired pattern in the resist layer 14. In addition to selective dissolution, complete depolymerization of materials such as Teflon also allows selective removal by mechanical methods (brushing).

レジスト層14が露光され選択的溶解により所
定部分が除去された後、その残された部分は、シ
リコン酸化物層12の保護マスクを形成する。次
に、シリコン酸化物層12の露出部分が、通常の
方法を使つて除去される。更に、この方法は、他
の材料にパターンを形成するのに使用できるし、
また、半導体分野に通常使用されるその他の写真
石版印刷法としても使用できる。
After the resist layer 14 is exposed to light and certain portions are removed by selective dissolution, the remaining portions form a protective mask for the silicon oxide layer 12. The exposed portions of silicon oxide layer 12 are then removed using conventional methods. Additionally, this method can be used to form patterns in other materials;
It can also be used as other photolithography methods commonly used in the semiconductor field.

ここで、高エネルギー粒子は、0.5から50MeV
(メガ電子ボルト)の範囲の粒子である。この範
囲は、主として、粒子を発生するために利用され
る装置によつて制限される。従つて、この粒子範
囲は粒子発生器の発展により拡大され得る。
Here, high-energy particles range from 0.5 to 50 MeV
(mega electron volts). This range is primarily limited by the equipment utilized to generate the particles. This particle range can therefore be expanded by the development of particle generators.

ベリリウム箔16及びパターン化された金の層
18の厚さがどのように選定されるかをより理解
するため、第2図において、金、炭素及びベリリ
ウムにおける陽子の浸透範囲が例示されている。
例えば、ベリリウムについての曲線22は、約
1MeVのエネルギーを有する陽子がベリリウムの
約14ミクロンの深さまで浸透することを示してい
る。同様に、金についての曲線26は、1MeVの
エネルギーを有する陽子が金の約6ミクロンの深
さまで浸透することを示している。本発明を理解
するため第2図に例示する曲線としてベリリウム
と金を選んだ理由は、これらは第1図について述
べたマスクの好ましい材料であるからである。こ
れらの曲線から、当業者は、レジスト層14にぶ
つかる粒子が所望のエネルギーを有するようにす
るためにベリリウム箔16及び金層18(第1
図)のための適切な厚さを選定することができ
る。更に炭素の曲線が示されているのは、炭素の
浸透特性は、半導体工業において使用されるたい
ていの市販のレジストの浸透特性に非常に類似し
ており、炭素の特性曲線は入手できる市販のレジ
ストの特性曲線は入手できないからである。
To better understand how the thicknesses of beryllium foil 16 and patterned gold layer 18 are selected, the proton penetration range in gold, carbon, and beryllium is illustrated in FIG.
For example, curve 22 for beryllium is approximately
It shows that protons with an energy of 1 MeV penetrate to a depth of about 14 microns into beryllium. Similarly, curve 26 for gold shows that protons with an energy of 1 MeV penetrate to a depth of about 6 microns of gold. Beryllium and gold were chosen as the curves illustrated in FIG. 2 for understanding the invention because these are the preferred materials for the mask described with respect to FIG. From these curves, one skilled in the art can determine whether the beryllium foil 16 and the gold layer 18 (the first
(Figure) can select the appropriate thickness for. Furthermore, the curve for carbon is shown because the permeation properties of carbon are very similar to those of most commercially available resists used in the semiconductor industry; This is because the characteristic curve for is not available.

これらの情況のもとでは、炭素の曲線は、ミー
ド・ケミカル社(Mead Chemical Company)
から市販されているCopのような市販のレジスト
における粒子の浸透範囲を一般的に示すものに含
まれる。レジスト層14の分子構造が変化するよ
うにベリリウム箔16の厚さ、パターン化金属1
8の厚さ、及び粒子のエネルギーを選定するた
め、レジストの特性を知る必要がある。
Under these circumstances, the carbon curve is similar to that of the Mead Chemical Company.
This includes a general indication of the range of particle penetration in commercially available resists such as Cop, available from Co., Ltd. The thickness of the beryllium foil 16, patterned metal 1 such that the molecular structure of the resist layer 14 changes.
In order to select the thickness of 8 and the energy of the particles, it is necessary to know the characteristics of the resist.

第3図は、ベリリウム、炭素及び金におけるα
粒子の浸透範囲を例示する曲線を示している。例
えば、曲線28は、約4MeVのエネルギー範囲を
有するα粒子がベリリウムに対して約17ミクロン
の深さまで浸透することを示している。曲線32
によつて例示されるように、4MeVのエネルギー
を有するα粒子は、金に対して約7ミクロンの深
さまでしか浸透しない。これらの曲線を使用する
と、当業者は、ベリリウム箔16及び金層18
(第1図)の適切な厚さ及びα粒子の適切なエネ
ルギーレベルを選定することができる。前述の例
におけるように、第3図には、レジストにおける
α粒子の浸透深さを表わすものとして、炭素につ
いての曲線が示されている。これもまた便宜的に
なされたことであつて、炭素についての曲線は、
容易に入手できるが、レジストについての曲線は
実験的に求めねばならないからである。また、炭
素の浸透特性と、たいていの市販のフオトレジス
トの浸透特性と、は比較的似ていることが知られ
ている。従つて、炭素の浸透曲線30は、一般に
市販されているフオトレジストの浸透曲線を代表
するものとして示されている。
Figure 3 shows α in beryllium, carbon and gold.
3 shows a curve illustrating the penetration range of particles. For example, curve 28 shows that alpha particles with an energy range of about 4 MeV penetrate beryllium to a depth of about 17 microns. curve 32
As exemplified by, alpha particles with an energy of 4 MeV penetrate gold only to a depth of about 7 microns. Using these curves, one skilled in the art can determine whether the beryllium foil 16 and the gold layer 18
An appropriate thickness (FIG. 1) and an appropriate energy level of the alpha particles can be selected. As in the previous example, FIG. 3 shows a curve for carbon as representing the penetration depth of alpha particles in the resist. This was also done for convenience; the curve for carbon is
Although it is easily available, the curve for resist must be obtained experimentally. It is also known that the penetration properties of carbon and most commercially available photoresists are relatively similar. Accordingly, the carbon permeation curve 30 is shown as representative of the permeation curves of commonly commercially available photoresists.

第2図及び第3図に例示された曲線を利用する
と、第1図に例示したベリリウム層の適当な厚さ
は約25.4ミクロン(1ミル)であることが分かつ
た。同様に、パターン化金属の厚さは約1ミクロ
ンである。更に粒子(α又は陽子)のエネルギー
が、レジスト層における所望の浸透範囲を与える
ように選定さる。この種の構造を使用すると、ベ
リリウム及び金からなるマスクは比較的に堅固で
あり、取り扱いも容易である。このマスクは非常
に耐久性のあるものでほぼ永久的に使用すること
ができる。これは前述した紫外線型写真石版印刷
法で通常使用されるもろいマスクを大幅に改善し
ている。
Using the curves illustrated in FIGS. 2 and 3, a suitable thickness for the beryllium layer illustrated in FIG. 1 was found to be about 25.4 microns (1 mil). Similarly, the thickness of the patterned metal is about 1 micron. Furthermore, the energy of the particles (alpha or protons) is chosen to give the desired range of penetration in the resist layer. Using this type of construction, beryllium and gold masks are relatively rigid and easy to handle. This mask is extremely durable and can be used almost permanently. This is a significant improvement over the brittle masks typically used in the ultraviolet photolithography process described above.

陽子及びα粒子の平行(投光)ビームは、電子
よりかなり質量があるので、ある物質中を進んで
いく間原子における電子と相互作用をしても、そ
の方向をそれほど変えない。しかし、幾重にも散
乱した後の元の方向に対する偏向度は測定し得る
ほどになり、この種の石版印刷の下限を設定する
ことになる。これらの限界を求めるため、第4図
を参照して説明する。この第4図は、1ミクロン
の厚さのレジスト層を覆う25.4ミクロン(1ミ
ル)の厚さのベリリウム箔16及び1ミクロンの
金から成るマスクの部分断面図である。この図を
利用すると、多重散乱理論によつて角度θが試算
できる。この角度θは、ベリリウム箔16の表面
の任意点に入る粒子に対してそれら粒子の96%
が散乱される範囲の角度である。第4図から明ら
かなように、この角度θにより金属18の下の切
込み量及びこの方法の解像度が決められる。その
切込みの幅は、寸法Dで示されている。周知の数
式を使うと、角度θは、陽子の場合、約1度32分
であり、α粒子の場合、約0度18分である。この
結果、陽子の場合、寸法Dは0.08ミクロンとな
り、α粒子の場合寸法Dは0.016ミクロンとなる。
これらの数字は、通常の紫外線石版印刷法を使用
して得られる1〜5ミクロンの解像度と比較する
と対照的である。
Collimated (projection) beams of protons and alpha particles have significantly more mass than electrons, so as they travel through a material, interactions with electrons in atoms do not significantly change their direction. However, after multiple scattering, the degree of deflection with respect to the original direction becomes measurable, setting a lower limit for this type of lithography. In order to determine these limits, explanation will be made with reference to FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a mask consisting of a 25.4 micron (1 mil) thick beryllium foil 16 and 1 micron gold covering a 1 micron thick resist layer. Using this diagram, the angle θ can be estimated based on multiple scattering theory. This angle θ is such that 96% of the particles enter any point on the surface of the beryllium foil 16.
is the angle of the scattered range. As is clear from FIG. 4, this angle θ determines the amount of cut under the metal 18 and the resolution of the method. The width of the cut is indicated by dimension D. Using well-known formulas, the angle θ is approximately 1 degree 32 minutes for protons and approximately 0 degrees 18 minutes for alpha particles. This results in a dimension D of 0.08 microns for protons and a dimension D of 0.016 microns for alpha particles.
These numbers are in contrast to the 1-5 micron resolution obtained using conventional ultraviolet lithography methods.

第5図は、残留範囲の関数としてα粒子、陽子
及び電子のエネルギー損失率を例示する3つの曲
線を示している。これらの曲線は、粒子のエネル
ギー損失率によりレジストの分子構造の変化速度
が決定されるという点で重要である。第5図にお
いては、電子、陽子及びα粒子についての曲線が
含まれている。これらの曲線から明らかなよう
に、最もエネルギー損失率が高いのはα粒子に対
してであり、次きで陽子、電子の順である。従つ
てα粒子及び陽子のエネルギー損失率は電子に対
する損失率よりはるかに高いことが明らかであ
る。その上、陽子及びα粒子は、市販の装置を使
つて容易に発生し得るものである。また、α粒子
及び陽子は、前述したように、高解像度の能力を
も有している。
FIG. 5 shows three curves illustrating the rate of energy loss for alpha particles, protons and electrons as a function of residual range. These curves are important in that the rate of energy loss of the particles determines the rate of change in the molecular structure of the resist. In Figure 5, curves for electrons, protons and alpha particles are included. As is clear from these curves, the highest energy loss rate is for α particles, followed by protons and electrons. It is therefore clear that the rate of energy loss for alpha particles and protons is much higher than that for electrons. Moreover, protons and alpha particles can be easily generated using commercially available equipment. Alpha particles and protons also have high resolution capabilities, as mentioned above.

第6図は、レジストの容解速度と陽子投与量と
の関係を示す曲線を示している。この曲線から分
るように、約1013陽子/cm2の投与量のとき
100A゜/秒の分解速度が得られる。このことから
明らかなように、本方法では、解像度を改善する
ことができるだけでなく、速度も非常に速くする
ことができる。
FIG. 6 shows a curve showing the relationship between resist dissolution rate and proton dosage. As can be seen from this curve, at a dose of approximately 10 13 protons/cm 2
A decomposition rate of 100 A°/sec is obtained. As is clear from this, with this method, not only the resolution can be improved, but also the speed can be very high.

α粒子の実際の投与量についても溶解速度が高
い。
The dissolution rate is also high for the actual dose of alpha particles.

第7図は、本発明を例証するのに使用された試
験パターンを示す部分図である。この試験パター
ンのこの部分は、「USAF1951」として知られた
標準試験パターン群(第6及び第7)から成つて
いる。この試験パターンにより、本発明の方法が
実施し得たことが確認された。
FIG. 7 is a partial diagram showing a test pattern used to illustrate the invention. This portion of the test pattern consists of a group of standard test patterns (6th and 7th) known as "USAF1951". This test pattern confirmed that the method of the present invention could be implemented.

この例証の際には、陽子投光ビームム及びマイ
ラー箔及びこれに付着されたパターン化された金
の層からなるマスクを使用した。何故ならば、前
述したようなすべて金属からなるマスクが手に入
らなかつたからである。
In this demonstration, a proton projection beam and a mask consisting of a Mylar foil and a patterned layer of gold applied thereto were used. This is because masks made entirely of metal as mentioned above were not available.

陽子及びα粒子に関して本発明を説明したので
あるが、その他の粒子を使用することもできる。
しかしながら、半導体技術の分野においては、陽
子及びα粒子は次の点で特に効果を有している。
(1)それらの質量は、散乱による誤差をある低い値
に減ずるに十分なものであり、適当な初期エネル
ギーで適当な厚さのマスクを浸透するに十分低い
ものである。(2)これらの粒子は、電子を捕獲する
とき、半導体結晶構造の一部となる気体(ヘリウ
ム及び水素)となる。(3)半導体における結晶破損
がその表面近くの転位に限られる。これらの転位
は、既知の半導体処理方法を使つて軽減され或い
は除去することができる。
Although the invention has been described with respect to protons and alpha particles, other particles can also be used.
However, in the field of semiconductor technology, protons and alpha particles are particularly effective in the following respects.
(1) Their mass is sufficient to reduce errors due to scattering to some low value, and low enough to penetrate masks of appropriate thickness at appropriate initial energies. (2) When these particles capture electrons, they become gases (helium and hydrogen) that become part of the semiconductor crystal structure. (3) Crystal damage in semiconductors is limited to dislocations near the surface. These dislocations can be reduced or eliminated using known semiconductor processing methods.

その他の可能な高エネルギー粒子としては、窒
素のイオンや貴ガスがある。しかし、これらの粒
子を使用する場合には薄くてもろいマスクを使用
しなければならないと考えられる。酸素イオンも
使用できるかもしれない。しかし、これらのイオ
ンは半導体と化学的に結合してしまう恐れがあ
る。電子もまた使用し得る。しかし、粒子当りの
質量が低いため散乱が増大して解像度が悪くなつ
てしまう。
Other possible energetic particles include nitrogen ions and noble gases. However, the use of these particles would require the use of thin, flimsy masks. Oxygen ions may also be used. However, these ions may chemically bond with the semiconductor. Electrons may also be used. However, since the mass per particle is low, scattering increases and resolution deteriorates.

更に、パターン化された金属箔(好ましい実施
例ではベリリウム)をレジスト層に隣接させてマ
スクを使用することができる。しかし、このよう
な方法では、散乱のほとんどがその金属箔におい
て起るので、多分、解像度が下がることとなるで
あろう。
Additionally, a mask can be used with a patterned metal foil (beryllium in the preferred embodiment) adjacent to the resist layer. However, such a method would likely result in reduced resolution since most of the scattering would occur in the metal foil.

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

第1図は本発明の方法の使用例を示す断面図、
第2図はベリリウム、炭素及び金における陽子の
浸透範囲を例示する図、第3図はベリリウム、炭
素及び金におけるα粒子の浸透範囲を例示する
図、第4図は本発明方法の解像度を例示する図、
第5図は電子、陽子及びα粒子に対する残留範囲
の関数としてエネルギー損失を例示する図、第6
図はレジスト層の溶解速度を例示する図、第7図
は本発明方法を実際に行なう場合に使用されたマ
スクの一部分を示す図である。 10…半導体基体、11…マスク、12…シリ
コン酸化物絶縁層、14…レジスト層、16…ベ
リリウム箔、18…パターン化された金の層、2
0A〜20H…高エネルギー粒子の投光ビーム、
尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of use of the method of the present invention;
Figure 2 is a diagram illustrating the penetration range of protons in beryllium, carbon, and gold; Figure 3 is a diagram illustrating the penetration range of alpha particles in beryllium, carbon, and gold; Figure 4 is a diagram illustrating the resolution of the method of the present invention. figure to do,
Figure 5 is a diagram illustrating energy loss as a function of residual range for electrons, protons and alpha particles;
The figure is a diagram illustrating the dissolution rate of a resist layer, and FIG. 7 is a diagram showing a portion of a mask used when actually carrying out the method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Semiconductor substrate, 11... Mask, 12... Silicon oxide insulating layer, 14... Resist layer, 16... Beryllium foil, 18... Patterned gold layer, 2
0A to 20H...High-energy particle projection beam,
In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 レジスト層に所定のパターンを形成するため
の処理方法であつて、ベリリウム箔と該ベリリウ
ム箔に付着されてパターン化された金層とを備え
た金属マスクを前記レジスト層上に重ねて位置決
めする工程と、 前記マスクに所定のエネルギーを有する粒子を
衝突させ、これにより前記マスクの放射線透過性
領域の下に在るレジスト層部分の分子構造を変化
させてこのレジスト層部分を選択的に除去し得る
工程と を含むことを特徴とするレジスト層にパターンを
形成するための処理方法。 2 前記粒子は高エネルギーのα粒子である特許
請求の範囲第1項記載の処理方法。 3 前記粒子は陽子である特許請求の範囲第1項
記載の処理方法。
[Scope of Claims] 1. A processing method for forming a predetermined pattern on a resist layer, the method comprising applying a metal mask comprising a beryllium foil and a patterned gold layer attached to the beryllium foil to the resist layer. and bombarding the mask with particles having a predetermined energy, thereby changing the molecular structure of a portion of the resist layer under the radiation-transparent region of the mask, thereby changing the resist layer portion. 1. A processing method for forming a pattern on a resist layer, the method comprising: a step of selectively removing . 2. The processing method according to claim 1, wherein the particles are high-energy α particles. 3. The processing method according to claim 1, wherein the particles are protons.
JP5366880A 1979-04-24 1980-04-24 Treatment for forming pattern on resist layer Granted JPS55149942A (en)

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