JP2620952B2 - 微細パターン形成方法 - Google Patents
微細パターン形成方法Info
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- JP2620952B2 JP2620952B2 JP63095301A JP9530188A JP2620952B2 JP 2620952 B2 JP2620952 B2 JP 2620952B2 JP 63095301 A JP63095301 A JP 63095301A JP 9530188 A JP9530188 A JP 9530188A JP 2620952 B2 JP2620952 B2 JP 2620952B2
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体集積回路形成のための基板加工，薄膜
加工を用いる微細高精度なマスクパターンの形成方法に
関するものである。
加工を用いる微細高精度なマスクパターンの形成方法に
関するものである。
（従来の技術） 半導体集積回路の高密度化，高速化には素子の微細化
が重要である。このため、パターン形成の第１段階であ
り、またその後のプロセスにおける加工品質に大きな影
響を与えるレジストプロセスにおいて、微細パターン形
成のための種々の検討がなされている。多層レジスト法
はその代表的なものであり、露光マージンが大きいこ
と、精度と微細化が両立できることなどから各種露光法
に適用されている。
が重要である。このため、パターン形成の第１段階であ
り、またその後のプロセスにおける加工品質に大きな影
響を与えるレジストプロセスにおいて、微細パターン形
成のための種々の検討がなされている。多層レジスト法
はその代表的なものであり、露光マージンが大きいこ
と、精度と微細化が両立できることなどから各種露光法
に適用されている。
多層レジスト法では、下地基板、薄膜加工用マスクと
なる下地膜、これをパターン加工するマスクとなる中間
膜、露光によりパターン形成するレジスト膜の３層構造
レジスト法が最も広く用いられている。下地膜としては
ノボラック樹脂系の高分子膜、中間膜としてはシリコン
系の高分子または無機膜が用いられる。パターン形成の
プロセスとしては、まず紫外線，電子線,X線等によるレ
ジストパターンを形成し、これをマスクとして中間膜を
加工する。続いてこれをマスクに下地膜を加工し、下地
薄膜をするためのマスク形成が完了する。各層の加工法
としてはレジストパターン形成には溶剤を用いるウェッ
ト現像、中間膜，下地膜加工にはプラズマエッチングま
たは高周波RIE等が用いられる。３層構造レジスト法で
は下地の凹凸や材料特性の影響を軽減し、かつ、上層レ
ジストの薄膜化を図ってレジストパターン形成時の微細
化，高精度化を図るとともに、その後の加工にドライエ
ッチングを用いる厚膜で急峻なマスクパターンを形成し
ている。
なる下地膜、これをパターン加工するマスクとなる中間
膜、露光によりパターン形成するレジスト膜の３層構造
レジスト法が最も広く用いられている。下地膜としては
ノボラック樹脂系の高分子膜、中間膜としてはシリコン
系の高分子または無機膜が用いられる。パターン形成の
プロセスとしては、まず紫外線，電子線,X線等によるレ
ジストパターンを形成し、これをマスクとして中間膜を
加工する。続いてこれをマスクに下地膜を加工し、下地
薄膜をするためのマスク形成が完了する。各層の加工法
としてはレジストパターン形成には溶剤を用いるウェッ
ト現像、中間膜，下地膜加工にはプラズマエッチングま
たは高周波RIE等が用いられる。３層構造レジスト法で
は下地の凹凸や材料特性の影響を軽減し、かつ、上層レ
ジストの薄膜化を図ってレジストパターン形成時の微細
化，高精度化を図るとともに、その後の加工にドライエ
ッチングを用いる厚膜で急峻なマスクパターンを形成し
ている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の多層レジスト法では、薄膜ではある
が、後のドライエッチング工程を考慮して0.5μｍ以上
のレジスト膜厚を必要とし、また現像が溶剤によるウェ
ット処理であるため解像力には限界がある。さらに多層
の薄膜を形成，処理する必要性から工程数の増大、プロ
セス途上での欠陥誘起が必然であり、信頼性の低下が大
きな問題となっている。
が、後のドライエッチング工程を考慮して0.5μｍ以上
のレジスト膜厚を必要とし、また現像が溶剤によるウェ
ット処理であるため解像力には限界がある。さらに多層
の薄膜を形成，処理する必要性から工程数の増大、プロ
セス途上での欠陥誘起が必然であり、信頼性の低下が大
きな問題となっている。
本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもの
で、その目的は従来の多層レジスト法における解像力，
工程数，信頼性等の問題点を解決し、簡便，高信頼に極
微細領域のパターンを形成する方法を提供することにあ
る。
で、その目的は従来の多層レジスト法における解像力，
工程数，信頼性等の問題点を解決し、簡便，高信頼に極
微細領域のパターンを形成する方法を提供することにあ
る。
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため本発明は、基板上に形成さ
れた高分子からなる中間膜を形成する工程と、該中間膜
上に反応性ガスと反応して化合物を形成するための薄膜
層を形成する工程と、反応ガス雰囲気中でイオンビー
ム、電子ビームのいずれかを照射し、該薄膜層の表面に
薄膜層構成原子と反応性ガス原子との化合物からなるパ
ターンの潜像を形成する工程と、この化合物または化合
物以外の薄膜層を除去しマスクパターン形成する工程
と、該マスクパターンを用いて中間膜にパターンを形成
する工程からなることを特徴とする微細パターン形成方
法を発明の要旨とするものである。
れた高分子からなる中間膜を形成する工程と、該中間膜
上に反応性ガスと反応して化合物を形成するための薄膜
層を形成する工程と、反応ガス雰囲気中でイオンビー
ム、電子ビームのいずれかを照射し、該薄膜層の表面に
薄膜層構成原子と反応性ガス原子との化合物からなるパ
ターンの潜像を形成する工程と、この化合物または化合
物以外の薄膜層を除去しマスクパターン形成する工程
と、該マスクパターンを用いて中間膜にパターンを形成
する工程からなることを特徴とする微細パターン形成方
法を発明の要旨とするものである。
（作用） 本発明ではイオンビームまたは電子ビームによる表面
反応励起によりパターン状にレジスト表面に薄層の化合
物層を形成し、これをスパッタの生じない低エネルギー
の反応性イオンによりパターン加工し、さらにこれをマ
スクに同様に低エネルギーの反応性イオンによりレジス
ト層の加工をすることで、解像力を向上させ、工程数を
低減して、信頼性高く微細パターンを形成することがで
きる。
反応励起によりパターン状にレジスト表面に薄層の化合
物層を形成し、これをスパッタの生じない低エネルギー
の反応性イオンによりパターン加工し、さらにこれをマ
スクに同様に低エネルギーの反応性イオンによりレジス
ト層の加工をすることで、解像力を向上させ、工程数を
低減して、信頼性高く微細パターンを形成することがで
きる。
（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例
は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲
で、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまで
もない。
は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲
で、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまで
もない。
第１図は本発明の工程概要を示す。図において、１は
基板、２はレジスト膜、３は露光ビーム、４は反応性ガ
ス、21は化合物形成薄膜層、22は化合物形成部である。
基板、２はレジスト膜、３は露光ビーム、４は反応性ガ
ス、21は化合物形成薄膜層、22は化合物形成部である。
パターンを形成する場合、まず基板１上にレジスト膜
２を形成する（工程ｉ）。レジスト材料としては、とく
に感光性（イオンビーム，電子ビームに対する感度）は
必要なく、最終的に基板を加工するために充分な耐エッ
チング性と膜厚が満足されていれば良い。本実施例では
塗布の容易さからPMMAを用いた。続いて表面全体にシリ
コンをイオン注入し500Å程度の厚さに化合物薄膜形成
層21を形成（工程ii）、酸化窒素ガス雰囲気で電子線を
照射し、レジスト膜表面近傍のシリコンと酸素の結合反
応を励起して200Å程度の厚さに化合物形成部22を形成
する（工程iii）。次に50eV以下のエネルギーの塩素イ
オンを照射して、電子線を照射しない部分の化合物薄膜
形成層を除去する（工程iv）。続いて、50eV以下のエネ
ルギーの酸素イオンを照射して、化合物形成部22をマス
クにレジスト膜を除去する（工程ｖ）。本発明の工程で
はスパッタリングの生じない50eV以下のエネルギーの反
応性イオンを用いてレジストパターン創成，レジスト膜
加工するので、化合物形成部の膜厚は非常に薄くするこ
とができ、かつ、パターン形成のすべての工程がドライ
エッチングを用いるので工程の簡略化，制御性向上が図
れる。
２を形成する（工程ｉ）。レジスト材料としては、とく
に感光性（イオンビーム，電子ビームに対する感度）は
必要なく、最終的に基板を加工するために充分な耐エッ
チング性と膜厚が満足されていれば良い。本実施例では
塗布の容易さからPMMAを用いた。続いて表面全体にシリ
コンをイオン注入し500Å程度の厚さに化合物薄膜形成
層21を形成（工程ii）、酸化窒素ガス雰囲気で電子線を
照射し、レジスト膜表面近傍のシリコンと酸素の結合反
応を励起して200Å程度の厚さに化合物形成部22を形成
する（工程iii）。次に50eV以下のエネルギーの塩素イ
オンを照射して、電子線を照射しない部分の化合物薄膜
形成層を除去する（工程iv）。続いて、50eV以下のエネ
ルギーの酸素イオンを照射して、化合物形成部22をマス
クにレジスト膜を除去する（工程ｖ）。本発明の工程で
はスパッタリングの生じない50eV以下のエネルギーの反
応性イオンを用いてレジストパターン創成，レジスト膜
加工するので、化合物形成部の膜厚は非常に薄くするこ
とができ、かつ、パターン形成のすべての工程がドライ
エッチングを用いるので工程の簡略化，制御性向上が図
れる。
本発明では、化合物形成薄膜層をシリコンのイオン注
入で形成したが、他の材料、たとえばゲルマニウム，ガ
リウム，チタン，アルミニウムでも良い。また、化合物
形成薄膜層の形成方法としては、イオン注入の他に、プ
ラズマ堆積，蒸着などによって500Å程度の厚さの薄膜
を形成しても良い。さらに、化合物形成部を形成するた
めに、電子ビームの替わりに酸素などのイオンビームを
用いれば化合物形成の効率が大幅に改善される。また、
さらに、電子ビームまたはイオンビームと同時に紫外線
を照射することにより、化合物形成の高速化，高品質化
を図ることができる。紫外線照射により化合物形成薄膜
と反応性ガスを中間的に励起するので、ガス分子の吸着
を増加させるとともに、イオンビームまたは電子ビーム
照射による反応を支援することができる。
入で形成したが、他の材料、たとえばゲルマニウム，ガ
リウム，チタン，アルミニウムでも良い。また、化合物
形成薄膜層の形成方法としては、イオン注入の他に、プ
ラズマ堆積，蒸着などによって500Å程度の厚さの薄膜
を形成しても良い。さらに、化合物形成部を形成するた
めに、電子ビームの替わりに酸素などのイオンビームを
用いれば化合物形成の効率が大幅に改善される。また、
さらに、電子ビームまたはイオンビームと同時に紫外線
を照射することにより、化合物形成の高速化，高品質化
を図ることができる。紫外線照射により化合物形成薄膜
と反応性ガスを中間的に励起するので、ガス分子の吸着
を増加させるとともに、イオンビームまたは電子ビーム
照射による反応を支援することができる。
以上の説明では、電子ビームまたはイオンビームの照
射により形成した化合物層を残してエッチマスクとし
た。同様の方法で、化合物層部分だけを除去し、未反応
の部分をエッチマスクとすることもできる。これを効果
的に利用すれば、パターンの反転が容易にできる。
射により形成した化合物層を残してエッチマスクとし
た。同様の方法で、化合物層部分だけを除去し、未反応
の部分をエッチマスクとすることもできる。これを効果
的に利用すれば、パターンの反転が容易にできる。
また、50eV以下にエネルギーを制御してマスクおよび
レジストを加工するには電子サイクロトロン共鳴（EC
R）プラズマを用いるのが最適である。ECRプラズマによ
るエッチングに関しては文献（Jounal of Vacuum Scien
ce and Technology,vol.B4（1986）、P.696）にも詳細
に述べらている。低エネルギーイオンを利用するので、
原子の結合状態に依存したエッチングができるので、例
えば金属と金属酸化物のエッチング速度の違いを大きく
し、選択性の高いエッチングが実現できる。さらに、ラ
ジカル等等方的エッチングを抑制してエッチングできる
ので、アンダカットのない、マスクに忠実で急峻なパタ
ーンが形成できる。
レジストを加工するには電子サイクロトロン共鳴（EC
R）プラズマを用いるのが最適である。ECRプラズマによ
るエッチングに関しては文献（Jounal of Vacuum Scien
ce and Technology,vol.B4（1986）、P.696）にも詳細
に述べらている。低エネルギーイオンを利用するので、
原子の結合状態に依存したエッチングができるので、例
えば金属と金属酸化物のエッチング速度の違いを大きく
し、選択性の高いエッチングが実現できる。さらに、ラ
ジカル等等方的エッチングを抑制してエッチングできる
ので、アンダカットのない、マスクに忠実で急峻なパタ
ーンが形成できる。
本発明では、パターン幅精度は化合物形成部の形成精
度に依存する。レジスト膜を感光させ、溶媒現像を行う
従来の露光法では、電子ビームやイオンビームの散乱に
より露光領域が広がること、溶媒現象による露光部と未
露光部の選択性が低いことが原因で精度が低下するばか
りではなく、パターンの微細化の大きな障害となってい
る。本発明では，露光部が数百Åの薄層に限定されるた
め入射ビームの形状に忠実にマクス層が形成され、か
つ、露光部と未露光部が選択性高くエッチングされるの
で、精度の高いパターン形成が可能である。さらに、従
来法ではレジストの深さ方向に入射ビームが広がるの
で、レジストの深さ方向に急峻なパターンを形成するの
は困難であった。本発明では、エッチングイオンの方向
に忠実にレジスト層が加工されるので、精度良く急峻な
厚膜レジストパターンが形成される。
度に依存する。レジスト膜を感光させ、溶媒現像を行う
従来の露光法では、電子ビームやイオンビームの散乱に
より露光領域が広がること、溶媒現象による露光部と未
露光部の選択性が低いことが原因で精度が低下するばか
りではなく、パターンの微細化の大きな障害となってい
る。本発明では，露光部が数百Åの薄層に限定されるた
め入射ビームの形状に忠実にマクス層が形成され、か
つ、露光部と未露光部が選択性高くエッチングされるの
で、精度の高いパターン形成が可能である。さらに、従
来法ではレジストの深さ方向に入射ビームが広がるの
で、レジストの深さ方向に急峻なパターンを形成するの
は困難であった。本発明では、エッチングイオンの方向
に忠実にレジスト層が加工されるので、精度良く急峻な
厚膜レジストパターンが形成される。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、基板上に形成
された高分子からなる中間膜を形成する工程と、該中間
膜上に反応性ガスと反応して化合物を形成するための薄
膜層を形成する工程と、反応ガス雰囲気中でイオンビー
ム、電子ビームのいずれかを照射し、該薄膜層の表面に
薄膜層構成原子と反応性ガス原子との化合物からなるパ
ターンの潜像を形成する工程と、この化合物または化合
物以外の薄膜層を除去しマスクパターン形成する工程
と、該マスクパターンを用いて中間膜にパターンを形成
する工程とからなることによって、微細，高精度の厚膜
レジストパターンが簡便に信頼性高く形成できる。この
結果、大規模集積回路の形成のために必要とされる種々
の材料の微細パターン形成が容易，高精度に実現でき
る。
された高分子からなる中間膜を形成する工程と、該中間
膜上に反応性ガスと反応して化合物を形成するための薄
膜層を形成する工程と、反応ガス雰囲気中でイオンビー
ム、電子ビームのいずれかを照射し、該薄膜層の表面に
薄膜層構成原子と反応性ガス原子との化合物からなるパ
ターンの潜像を形成する工程と、この化合物または化合
物以外の薄膜層を除去しマスクパターン形成する工程
と、該マスクパターンを用いて中間膜にパターンを形成
する工程とからなることによって、微細，高精度の厚膜
レジストパターンが簡便に信頼性高く形成できる。この
結果、大規模集積回路の形成のために必要とされる種々
の材料の微細パターン形成が容易，高精度に実現でき
る。
第１図は本発明の微細パターン形成方法の実施例を示
す。 １……基板 ２……レジスト膜 ３……露光ビーム ４……反応性ガス 21……化合物形成薄膜層 22……化合物形成部
す。 １……基板 ２……レジスト膜 ３……露光ビーム ４……反応性ガス 21……化合物形成薄膜層 22……化合物形成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/28 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６５ ５６２ ５５１
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に形成された高分子からなる中間膜
を形成する工程と、該中間膜上に反応性ガスと反応して
化合物を形成するための薄膜層を形成する工程と、反応
ガス雰囲気中でイオンビーム、電子ビームのいずれかを
照射し、該薄膜層の表面に薄膜層構成原子と反応性ガス
原子との化合物からなるパターンの潜像を形成する工程
と、この化合物または化合物以外の薄膜層を除去しマス
クパターン形成する工程と、該マスクパターンを用いて
中間膜にパターンを形成する工程からなることを特徴と
する微細パターン形成方法。 - 【請求項２】薄膜層の構成原子としてシリコン，ゲルマ
ニウム，ガリウム，セシウム，チタン，アルミニウムの
いずれかまたは複数の元素を含み、かつ、反応性ガスが
酸素，窒素，炭素のいずれかまたは複数の元素を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の微細パターン形成方法。 - 【請求項３】電子サイクロトロン共鳴放電によりプラズ
マを形成し、プラズマ中の反応性イオンを50eV以下の低
エネルギー領域に制御して基板上に照射することにより
マスクパターンおよび中間膜にパターン形成することを
特徴とする請求項１記載の微細パターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63095301A JP2620952B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 微細パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63095301A JP2620952B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 微細パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02976A JPH02976A (ja) | 1990-01-05 |
| JP2620952B2 true JP2620952B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=14133950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63095301A Expired - Lifetime JP2620952B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 微細パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2620952B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3815991C1 (ja) * | 1988-05-10 | 1989-07-20 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | |
| KR100335070B1 (ko) * | 1999-04-21 | 2002-05-03 | 백승준 | 압축 성형 기법을 이용한 미세 패턴 형성 방법 |
| JP4240957B2 (ja) * | 2002-08-30 | 2009-03-18 | 日本電気株式会社 | 物体追跡装置、物体追跡方法および物体追跡プログラム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56104437A (en) * | 1980-01-24 | 1981-08-20 | Hitachi Ltd | Formation of pattern |
| JPS62273528A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ポリマ膜表面のシリル化方法およびこれを用いたパタ−ン形成方法 |
| JPS6351637A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-04 | Sony Corp | マスク形成方法 |
-
1988
- 1988-04-18 JP JP63095301A patent/JP2620952B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02976A (ja) | 1990-01-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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