JPH0359980B2 - - Google Patents

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JPH0359980B2
JPH0359980B2 JP59163881A JP16388184A JPH0359980B2 JP H0359980 B2 JPH0359980 B2 JP H0359980B2 JP 59163881 A JP59163881 A JP 59163881A JP 16388184 A JP16388184 A JP 16388184A JP H0359980 B2 JPH0359980 B2 JP H0359980B2
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gas
temperature
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • 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
    • C23C16/047—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using irradiation by energy or particles
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • 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
    • G03F7/004—Photosensitive materials

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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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つて、
基体上に必要な物質のパターンを描くことが可能
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のパター
ンが限界であつた。
［発明明が解決しようとする問題点］ ところで、この技術分野では更に微細な加工技
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、ガスを微小量含む
真空雰囲気下で、細く絞つた電子線を基体上に照
射してそこに吸着サイトを形成し、その後、この
基体上に別の物質を蒸着することによつて微細な
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
1000Å以下の幅の線、特に、50Å程度の細線を描
くことが可能である。
すなわち、本発明の構成の概要は、 (1) 上記吸着サイトの形成方法として、ガスを微
小量含む、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折出させるか、あ
るいは、前記ガスと基体との反応生成物を析出
させることによつて吸着サイトを形成する方
法、 (2) 上記吸着サイトのその他の形成方法として、
電子線照射により分解あるいは反応し、その結
果生成する生成物が析出するような物質が予め
表面に一様に吸着されている基体上に電子線を
照射することにより、基体表面に選択的に吸着
サイトを形成する方法、 を採用する各発明を包含するものである。
更に、これら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
基体の温度を室温以上に加熱すること、ガスを微
少量含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つて、詳細に
説明する。
本発明は、まずガスを微小量含む真空中で基体
上に細く絞つた電子ビームを照射することによつ
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
子ビーム照射によつて形成せしめ、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、細く絞つた電子ビーム照射によつて
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、有機
金属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
上から細く絞つた電子ビームを照射することによ
り、照射した部分に分解または反応による生成物
を析出させ、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。この際電子線の照射量は少なすぎ
ると効果が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つては蒸着中基
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つて異なるが、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理塩度は低くてよい。
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、Mg、Ti、Zr、Ｖ、Nb、Ta、Cr、
Mo、Ｗ、Ｃ、Mn、Fe、Co、Ir、Ni、Pd、Pt、
Cu、Ag、Au、Zn、Al、Ga、In、Sn、Pbなどの
金属及びそれ等の合金Si、Geに代表される半導
体やGa−Asなどの化合物半導体、アルカリハラ
イド、酸化物、その他の無機化合物、ポリマー等
の有機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）には特に制限はない。例えば
Au、Ag、Pt、Pdなどの貴金属、Fe、Co、Ni、
Cr、Nb、Moなどの遷移金属、Sm、Gd、Tb、
Dyなどの希土類金属、Si、Ge、Sn、Pbなど族
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、ZnS、GaP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量は形成するパタ
ーンの微細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量は少なくす
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20〜100Å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。従つて蒸着
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、吸着物に沿つ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つて、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つた方が好ましい。
［実施例］ 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、(株)明石製作所の走査型電子顕微鏡
VL−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
プの組み合せで行つた。
実施例 １ 加速電圧30kV、電流10μμA、ビーム径約50Å
の電子線でシリコンウエハ上の5μmA×5μmの領
域を150Å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、このシリコンウエハ上に基体温度を30℃
として金を40Å蒸着した後、基体を200℃まで加
熱した。
このウエ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150Å周期の約 100Å幅の線から成る金の縞状のパターンが観察
された。
実施例 ２ 電子線の走査を300Å間隔としたこと、および
金の蒸着量を50Å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300Å周期の約200Å幅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50Å
の電子線でシリコンウエハ上の5μm×5μmの領域
を150Å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ねようにした。
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エハ上に基体温度を30℃と
して銀を40Å蒸着した後、基体を200℃まで加熱
した。
このウエ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150Å間隔で整然と二次元
正方格子状に配列した直径約100Å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晶をヘキ開した面にカーボ
ンを約100Å蒸着した表面を加速電圧30kV、電流
10μμA、ビーム径50Åの電子線で、5μm×5μmの
領域を150Å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。
次にこの基体を250℃まで加熱した状態で金を
40Å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150Å周期の約100Å巾の線から
成る金の縞状パターンが観察された。
実施例 ５ MoS2単結晶をヘキ開した表面を加速電圧
30kV、電流10μμA、ビーム径50Åの電子線で
5μm×5μmの領域を300Å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。
次のこの基体上に銀を30Å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、300Å周期の約100Å幅の線から成る銀の
縞状のパターンが観察された。
実施例 ６ シリコーンウエハーを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、前記シリコーンウエハー上を実施例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
コーンウエハー上に基体温度30℃として40Å蒸着
した後基体を 200℃迄加熱した。
このウエハー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150Å周期の約100Å幅の
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
つた。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、基体上
に幅1000Å以下の非常に微細な物質のパターンを
高精度で形成でき、従来法では不可能であつた微
細な加工が可能である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ガスを微小量含む、真空雰囲気下で基体上に
    細く絞つた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つて吸着サイトを
    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 ガスが油拡散ポンプのオイルのガスであるる
    特許請求の範囲１記載の超微細パターンの形成
    法。 ３ 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または２
    記載の超微細パターンの形成法。 ４ 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または２記載の超微細
    パターンの形成法。 ５ 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４のいずれかに記載の超微細パターン
    の形成法。 ６ 細く絞つた電子線照射により分解あるいは反
    応し、その結果生成する生成物が折出するような
    物質が、予め表面に一様に吸着されている基体上
    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。 ７ 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６記載の超
    微細パターンの形成法。 ８ 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６記載の超微細のパター
    ンの形成法。 ９ 基体が金属または半導体である特許請求の範
    囲６ないし８のいずれかに記載の超微細パターン
    の形成法。
JP16388184A 1984-08-06 1984-08-06 超微細パタ−ンの形成法 Granted JPS6141762A (ja)

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