JPH0376743B2 - - Google Patents

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JPH0376743B2
JPH0376743B2 JP59149833A JP14983384A JPH0376743B2 JP H0376743 B2 JPH0376743 B2 JP H0376743B2 JP 59149833 A JP59149833 A JP 59149833A JP 14983384 A JP14983384 A JP 14983384A JP H0376743 B2 JPH0376743 B2 JP H0376743B2
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film
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
    • H10P50/286—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of organic materials
    • H10P50/287—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of organic materials by chemical means
    • 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
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
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  • Electron Beam Exposure (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路等に用いるポジテイブ・トー
ン微小パターン形成のための完全な乾式方法に関
する。この方法はマスクを介する陽子ビーム露光
及び酸素反応性イオン食刻による現像を含む。
〔従来技術〕
米国特許第4004044号は透明な剥離マスクを使
用するパターン薄膜の形成方法を開示している。
食刻はCF4を含む気体で行われる。陽子ビームの
使用は開示されていない。
1977年11月刊IBM Technical Disclosure
Bulletin第20巻、第６号の第2208頁にはマスク材
料として有機ケイ酸塩ガラスの使用を開示してお
り、又ポリスルホン層も使用されているが、陽子
ビームの使用は開示されていない。
特公昭55−138835号は、第２のレジスト・パタ
ーンが第１のレジストのためのマスクとして使用
される多層レジストを開示しているが、陽子ビー
ムの使用の開示はない。
米国特許出願第06／529458号は、陽子ビーム露
光及び酸素プラズマ現像法を開示しているが、こ
れはネガテイブ・トーン像に関するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、高解像度及び高縦横比を有す
るポジテイブ・トーン微小パターンを形成する完
全な乾式方法を与える事にある。本発明に従えば
湿式方法のすべての欠点が除去される。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の方法は先ず基板上に有機重合体薄膜を
付着する事を含む。基板は通常ケイ素もしくは酸
化ケイ素である。次に上記有機重合体薄膜上に酸
素食刻障壁薄膜が与えられる。次に酸素食刻障壁
薄膜が低エネルギの陽子ビームでパターンに従つ
て露光される。次にこのパターンが酸素イオン食
刻によつて現像される。
〔実施例〕
本発明は例えば微小回路の製造に使用される。
多くの場合基板はケイ素もしくは酸化ケイ素で
あるが、他の材料でもよい。基板に直接付着され
る有機重合体薄膜は任意の種類の重合体でよい
が、有用な重合体は例えばポリ（メチル・メタク
リレート）、ノボラツク樹脂、ポリイミド、ポリ
（オレフイン、スルホン）及びポリ（フエニルス
ルホン）である。
酸素食刻障壁薄膜は有機金属化合物もしくは金
属である。有用な有機金属化合物にはテトラビニ
ルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメ
チルジシラザン、モノビニルトリメチルシランの
如き有機ケイ素もしくはテトラメチル錫の如き有
機錫化合物が含まれる。有用な金属にはビスマ
ス、アルミニウム、銀、ニツケル及び錫が含まれ
る。最良の結果を得るためには、酸素食刻障壁薄
膜の厚さは約150から250Åである。この層中のピ
ンホールを避けるためには、障壁層は気相から付
着されなくてはならない。この付着は金属を含む
層を付着する場合には蒸着もしくはスパツタリン
グによつて、もしくはプラズマ重合化によつて、
直接もしくは下流で遂行される。障壁薄膜が薄い
金属薄膜から形成される場合には、ドーナツ型像
を生じ得る電荷形成にまつわる問題を避け得ると
いう利点を有する。これによつて５ミクロンを越
える厚い薄膜でも極めて高い解像力、極めて高い
縦横比が得られる。この金属は陽子ビーム露光に
よつてAlH3、BiH3、SiH4、SnH4の如き揮発性
水素化金属として効果的に除去される。酸素食刻
障壁薄膜は低エネルギ陽子ビームに、パターンを
形成する様に露光される。この露光はマスクの使
用によつて与えられるパターンによつても行われ
る。もしくは走査収束ビームを使用して生ずる。
最後の段階は酸素反応性イオン食刻によつてパ
ターンを現像する事である。本発明の方法は完全
に乾式であるので、湿式方法によつて生ずる接
着、研摩、ひび割れの問題が完全に避けられ得
る。
実施例 １ ケイ素基板上にベース重合体薄膜として３ミク
ロンの厚さのポリ（メチル・メタクリレート）
（PMMA）の薄膜が被覆された。次にテトラビニ
ルシランの極めて薄い重合体薄膜が下流のアルゴ
ン・プラズマ重合化過程によつて付着された。付
着時間は全圧が250マイクロトルの条件で30秒で
ある。余分な量の食刻障壁は後になつて完全に現
像される重合体像を生じない。食刻障壁の厚さは
150Åの程度に最小に保持されなければならない。
食刻障壁は任意の種類の酸素食刻障壁でよいが、
ただしH+（陽子）ビームによつて除去可能なもの
でなければならない。ポリシラン薄膜の場合、ケ
イ素はSiH2及び／もしくは SiH4の形で除去さ
れなければならない。
酸素食刻障壁付着に続き、H+ビーム露光（エ
ネルギ4KeV、電流100マイクロＡ、圧力３×
10-5トル）が、直径16ミクロンの開孔を有するSi
のマスクを使用して遂行された。添加レベルは略
10-4C／cm2の程度である。H+ビームの露光の後
に、マスクが除去され、重合体の像が酸素反応性
イオン食刻（RIE）によつて現像された（−
200Vバイアス電圧、0.12トル、7.6cm3／分、45分、
100Wパワー・レベル）。
実施例 ２ サブミクロン・ポジテイブ・トーン重合体パタ
ーン形成の他の実施例として、シヤドウ印刷マス
クが使用された。しかしながら本発明のサブトラ
クテイブ・イオン・ビーム技法は収集されたH+
ビームを使用する走査イオン・ビームにも同様に
適している。手順は実施例１の通りに行われた。
ポリ（ｐ−ヒドロオキシスチレン）及び芳香族
アジド光増感剤より成るホトレジストを使用して
極めて良好な結果が得られた。ケイ素ウエハ上に
この薄膜がスピン被覆され、100℃で加熱され、
厚さは２ミクロンになつた。このホトレジスト薄
膜の上部には0.25トルの圧力で30秒にわたり下流
のArプラズマ重合化過程で、テトラビニルシラ
ン薄膜が付着された。食刻障壁付着に続いて、
4KeV、100マイクロＡのビーム条件の下にH+ビ
ーム露光が行われた。H+ビーム露光の後に、酸
素RIE現像は38分にわたり、0.12トル、−250Vバ
イアス電圧、100Wパワー・レベル及び7.6cm3／分
で遂行された。現像重合体パターンの走査電子顕
微鏡（SEM）写真は殆んど垂直な壁プロフイー
ルを有するサブミクロンのポジテイブ・パターン
を示した。
実施例 ３ 蒸着されたポリイミド薄膜によつて極めて良好
な結果が得られた。蒸着されたポリイミド薄膜は
空気中で30分にわたり250℃で加熱された。酸素
食刻障壁薄膜の付着及びH+ビーム露光は実施例
１の場合と全く同様に遂行された。酸素RIEによ
る重合体の現像はポリイミド薄膜の場合はわずか
25分で生じた。SEM写真によりポリイミドのサ
ブミクロン・パターンがポジテイブで画定できる
事が証明された。
実施例 ４ PMMAの最上部上に極めて薄いビスマス薄膜
が蒸着された。実施例３の場合と同様にして幅
0.5ミクロン及び５ミクロンの高さの高縦横比及
び高分解能の重合体パターンが得られた。
PMMAの最上部上に形成された酸化ビスマスは
塩化水素の水溶液によつて容易に除去された。
〔発明の効果〕
本発明に従えば、従来の湿式方法の持つすべて
の欠点が除去された、高解像度及び高縦横比を有
する乾式ポジテイブ・トーン微小パターン形成方
法が与えられる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 基板上に有機重合体薄膜を付着し、 (ロ) 上記有機重合体薄膜上に、陽子ビーム露光の
    みによつて除去される酸素食刻障壁薄膜を付着
    し、 (ハ) 上記障壁薄膜をパターン状に陽子ビーム露光
    して、上記障壁薄膜の陽子ビーム露光部分を除
    去し、 (ニ) 上記陽子ビーム露光部分が除去された上記障
    壁薄膜をマスクとして用いて酸素反応性イオン
    食刻により上記有機重合体薄膜を食刻する、 乾式でポジテイブ・トーンの微小パターンを形成
    する方法。
JP59149833A 1983-12-12 1984-07-20 乾式ポジテイブ・ト−ンの微小パタ−ン形成方法 Granted JPS60124940A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/560,638 US4507331A (en) 1983-12-12 1983-12-12 Dry process for forming positive tone micro patterns
US560638 1983-12-12

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JPS60124940A JPS60124940A (ja) 1985-07-04
JPH0376743B2 true JPH0376743B2 (ja) 1991-12-06

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JP59149833A Granted JPS60124940A (ja) 1983-12-12 1984-07-20 乾式ポジテイブ・ト−ンの微小パタ−ン形成方法

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