JPS5824936B2 - 微細パタ−ンの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微細パターンの形成方法、とくに半導体装置
の製造に用いられるマスクの製作や電極窓の形成などに
適用することができる微細パターンの形成方法に関する
ものである。

半導体集積回路の集積度を向上させるため、半導体素子
の形状も日増しに小形になって来る。

半導体素子を小形化するためには、不純物拡散領域・配
線パターン・電極窓のパターンなどを微細化しなければ
ならない。

しかしながら従来から行なわれている光利用のフォトエ
ツチング技術では、光波長の制約から、１〜２〔μｍ〕
以下のパターン製作は困難である。

そこで、波長的０．０１． （ｎｍ ）という電子ビー
ムを用い、該電子ビームを集束して感光部分上で走査さ
せる直接露光法が開発されたが、露光時間が光を用いた
場合に比べて著しく長くなるほか、集束された電子ビー
ムの走査制御回路も複雑になるという欠点を有している
。

また縮小投影法が開発され、上記の欠点が解決されよう
としているが、いまだ完全に実用の域に達していない。

さらに波長的０．４〜１．４（ｎｍ）のＸ線を用いるＸ
線露光法も開発されているが、Ｘ線マスクを必要とする
ため、微細なマスクの製作が問題である。

本発明は、上述の如き従来の問題点を解決しようとする
もので、光を利用した露光法では得られないような微細
なパターンを簡単に得ることを目的としている。

その目的を達成せしめるため、本発明の微細パターンの
形成方法は、重元素物質にて形成したパターンに電子ビ
ームレジストを塗布し、重元素物質にＸ線を照射し重元
素物質から発生する二次電子により重元素物質近傍の電
子ビームレジストを選択的に露光する工程を含むことを
特徴とするもので、以下本発明をさらに詳細に説明する
。

まず、本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、たとえば軽元素であるシリコン（
Ｓｉ）半導体基板１の上に、重金属たとえば金（Ａｕ）
、白金（Ｐｔ ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔ
ａ ）などのパターン２および３を形成した後、全面に
レジスト膜４を塗布する。

このレジスト膜４は、たとえばポジ型ではＰＭＭＡ（ポ
リメチルメククリレート）、ネガ型ではＤＡＰ （ジア
リルオルソフタレート）などのレジスト材からなり、Ｘ
線を良く透過し、電子ビームに感光する。

次に上面矢印の如くＸ線を照射すると、重金属からなる
パターン２および３はＸ線を吸収して矢印のように二次
電子を放射する。

パターン２および３から二次電子が放射されると、レジ
スト膜４は放射された二次電子に感光する。

二次電子により感光される厚さすなわち二次電子の到達
距離（グロンレンジ）Ｒ９は、 で決まる。

電子のエネルギーＥｏは、照射されたＸ線のエネルギー
Ｅｘにほぼ等しく、またＸ線のエネルギーＥｘはＸ線の
波長λに反比例する。

すなわち、となる。

上記（１）および（２）式からもあきらかなように、二
次電子の到達距離は、Ｘ線の波長およびレジストの密度
で決まる。

云いかえれば、Ｘ線の波長および（または）レジストの
密度を適当に選択することにより感光部分の厚さを制御
できることになる。

このようにして二次電子に感光したレジスト膜４を現像
する。

レジスト膜４がネガ型の場合は、第２図の如く感光した
部分４１および４２がパターン２および３の周囲に付着
する。

また、レジスト膜４がポジ型の場合には、第３図のよう
に、感光部分が除かれて間隙５となり、未感光部分４３
゜４４．４５が残る。

なお、現像されたレジスト膜の厚さまたは間隙は、５０
０〔λ〕〜２０００（人〕程度までの間で正確に、しか
も自由に制御できる。

また、本発明はパターンを微細化できるだけでなく、ア
スペクト比（パターン厚さ／パターン幅）を大きくとれ
る。

たとえば、第３図において、パターン３を金（Ａｕ）に
し、Ｘ線をＡｌｋ（ｔ（８，３４人）を用いると、パタ
ーン幅は１０００（人〕、パターン厚さｈは通常的１０
０００（λ〕であり、アスペクト比は約１０となる。

このほか、本発明は微細なパターンを作るのにマスクを
使用しない、一種のセルファライン技術である点も特徴
である。

パターンの材質は、上記説明の如く重金属に限ることは
なく、Ｘ線を照射したとき、コンプトン効果により二次
電子を放射するものであれば何を用いてもよい。

たとえば、非金属であれば、エルビウム（Ｅｒ ）など
の重元素物質を用いることができる。

また、半導体と重金属の合金、たとえば金−ゲルマニウ
ム（Ａｕ −Ｇｅ ）などでもよい。

また、上述の如きパクーニング処理に引続いて高温処理
を必要とするような場合には、タングステン（Ｗ）など
の高融点の重金属を用いるとよい。

次に、上述の如き原理を応用して、電荷転送素子（ＣＣ
Ｄ）の微細化された電極を形成する実施例について説明
する。

第４図に示すように、シリコン（Ｓｉ）半導体基板１０
０の上に厚さ約１０００Ｃ人〕の二酸化シリコン（Ｓ
ｉｏ ２ ）の薄膜１０１を熱酸化法により形成する。

続いて、薄膜１０１の上に幅１〔μｍ〕の電極１０２を
、間隔１．２〔μｍ〕で配置する。

なお、この電極１０２は重金属にて形成する。

この電極１０２のパターン形成は、光を用いたフォトエ
ツチング技術で行うことができる。

次にシリラン（Ｓｉ）半導体基板１００上にネガ形の電
子ビームレジスト１０３を塗布した後Ｘ線露光する。

Ｘ線の照射により電極１０２はＸ線を吸収して二次電子
を放出する。

なお、Ｘ線の波長とレジストの密度を調整して、二次電
子の到達距離が１０００〔入〕になるようにする。

感光工程が終った電子ビームレジスト１０３を現像する
と、第５図の如く電極１０２の周辺にレジスト膜１０４
が１ｏｏｏ（λ〕の厚さに付着する。

次に第６図の如く、コールドスパッタリングにより、重
金属層１０５を電極１０３の厚さと同じ厚さだけ付着さ
せる。

この後、リフト・オフ法により、レジスト膜１０４上に
付着した重金属１０５を除去するとともに、レジスト膜
１０４も除去する。

第７図はこのようにして形成されたＣＣＤの電極を示す
もので、二酸化シリコン（ＳｉＯ□）の薄膜１０１上に
設けた電極１０２の間に新たな電極１０５′が配置され
る。

そして、これらの間隔は正確に１０００〔λ〕に保たれ
ている。

本発明は、上記実施例のみに限定されることはなく、上
記実施例のほかに、Ｘ線露光用マスクの製造や電界効果
トランジスタやバイポーラトランジスタの製造に用いる
ことができることはいうまでもないことである。

以上詳細に説明したように、本発明は走査型電子ビーム
露光装置のような複雑な装置を必要とすることなく、ま
た縮少型電子ビーム露光装置やＸ線露光装置のようにマ
スク材を使用することなく、簡単にしかも迅速に微細パ
ターンを形成することができるという効果を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の詳細な説明するための説明
図、第４図乃至第７図は本発明の一実施例を説明するた
めの工程断面図である。 図において、１はシリコン半導体基板、２および３はパ
ターン、４はレジスト、４１および４２はレジスト膜、
５は間隙である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重元素物質にて形成したパターンに電子ビームレジ
   ストを塗布し、重元素物質にＸ線を照射し重元素物質か
   ら発生する二次電子により重元素物質近傍の電子ビーム
   レジストを選択的に露光する工程を含むことを特徴とす
   る微細パターンの形成方法。 ２ パターンを重金属にて形成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の微細パターンの形成方法。 ３ パターンを高融点重金属にて形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の微細パターンの形成方
   法。 ４ パターンを非金属の重元素物質にて形成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微細パターンの
   形成方法。 ５ パターンを半導体物質と重金属との合金にて形成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微細パ
   ターンの形成方法。