JPS593847B2 - 電子ビ−ム露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子ビーム直接露光方式による被処理基体
の微細加工法の改良に関まるものである。

第１図は従来の電子ビーム露光、特に半導体基体に対す
る直接露光方法を示す模式断面図である。図において、
１は電子ビーム、２は電子線に対して高感度な電子線用
のレジスト膜、３は絶縁被膜である例えばシリコン酸化
膜（ＳｉＯ２膜）、４はシリコン基板、５はシリコン基
板４およびＳｉＯ２５膜３よりなる半導体基体にレジス
ト膜２が被着された試料を載置する試料保持台である。
第１図により従来の電子ビーム直接露光方法の一例を説
明する。

まず、所定のパターンに従い、電子線用のレジスト膜２
が電子ビーム１により露１０光され、つづいて現像工程
において、レジスト膜２に所定のパターンが形成される
。次に、所定のパターンが形成されたレジスト膜２をマ
スクとして、エッチング法によりＳｉＯ２膜３が上記の
パターンに従つて除去される。１５これが一般的な電子
ビーム直接露光方法の標準プロセスであるが、１０ｋｖ
程度の加速電圧で加速された電子線は、レジスト膜２を
通過後、下地のＳｉＯ２膜３にまで到達する。

Ｓｉ０２３は上記のような電子線照射により損傷を受け
、トラツズセ２０ シダが生じ、このトラップにホール
がトラップされて、正の空間電荷層が形成される。この
ような欠陥は、例えばＭＯＳ形半導体装置の電気特性に
重大な影響を与える場合が多い。かつ、このような欠陥
の除去には、通常、高温（１５０〜４００■５ ℃）ア
ニーリングが必要である。つまり、室温附近においては
、欠陥は安定であり、数か月にわたつても、減少する正
の荷電粒子数は、たかだか１×１０１１／ｃｗｌ程度で
ある。そこで、実際には、ＳｉＯ２膜３を高温でアニー
リングし、電子線照射荀 に起因する欠陥を除去してい
る。このように、従来の方法には、アニーリングによる
欠陥の除去という繁雑な工程が必要であるという欠点が
あつた。この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので
、電子線照射に起因する被処理基体の損傷を軽減し、’
１５かつ電子線照射前の前処理時間を短縮した電子ビー
ム露光方法を提供することを目的としたものである。

第２図はこの発明による電子ビーム露光方式の一実施例
を示す模式断面図である。

第２図において、６は試料保持台５の内部に組み込まし
たヒータ、７はヒータ６による加熱温度を制御する温度
精密制御装置である。実施例の方法によれば、ヒータ６
｝よび温度精密制御装置７ＶＣより、試料温度は１５０
〜４００℃の温度範囲に卦ける所定の高温度に保たれる
。

このようにして、高温に保たれた試料に電子ビーム１が
照射され加工が行われる。この場合、試料が高温に保た
れているため、電子ビーム１により生じた欠陥は、生じ
た直後にアニーリングにより除去される。前述の正の空
間電荷層にシリコンまたはＳｉＯ２の伝導帯にある電子
がトラツプされ、正の電荷は消滅するわけである。また
半導体装置製造に卦ける電子ビーム露光は、通常、５０
ｋｖ以下で行われるため、シリコンまたはＳｉＯ２内に
電子ビーム照射による直接の原子変位は起こらず、従つ
て、高温イオン注入時に見られるような、格子不整の集
中による熱焼鈍効率の低下はない。このように、この発
明の方法によれば、欠陥除去のための特別の熱焼工程は
必要なくなるわけである。また、従来の方式では、電子
ビーム露光に必要な前処理として、プリペーキング工程
をおき、電子線用高感度レジスト中の溶剤の除去を行つ
ていた。

しかし、この発明の方法によれば、試料を試料保持台に
載置した段階で、溶剤のベーキングによる除去が可能で
あり、しかも高真空中であるため、従来のペリベーキン
グ時間に比較して、極端に短い時間にベーキングが完了
し、従つて、電子ビーム照射の前処理時間は、高真空到
達時間がやや遅くなるにせよ、大幅に短縮できる。さら
に、この発明の方法の他の効用としては、レジストの感
度を増加させる働きがある。

電子ビーム露光というのは、簡単に言えば、電子線で高
分子鎖を切断し、それによつて高分子レジスト内に分子
量の異なる領域を形成せしめ、分子量の違いによる溶解
度の差を利用して低分子量領域のみを除去し、その結果
により、パターンを形成するものである。ところで、高
分子鎖は一般に高温であるほど切断され易い、従つて、
高温で電子線を照射した場合、低温のときより遥に少な
いドーズ量で高分子鎖が切断できる。言い換えれば、レ
ジストの感度が増加したことになる。この場合、電子線
用レジストの分解能の若干の低下があるにせよ、同一の
パターンを得るのに、ドーズ量を下げ得ること、例えば
、露光時間を短縮できることなどは、電子ビーム露光方
法を大幅に改良するものである。上記の実施例１１Ｃ｝
いては、被処理基体がシリコン基板に絶縁被膜としての
シリコン酸化膜を被膜したものである場合について述べ
たが、シリコン基板に限られるわけでなく、他の半導体
基板であつてもよい。

また、絶縁被膜もシリコン窒化膜、アルミナ膜などであ
つてもよい。また、絶縁被膜が被着されていない半導体
基板そのものを被処理基体としてもよい。

さらに、半導体基板に限らず、所定のパターンの電子線
用レジスト膜をマスクとしてエツチングなどを行う他の
材料による被処理基体であつてもよい。

以上詳述したように、この発明による電子ビーム露光方
法においては、被処理基体に電子線用レジスト膜を被着
させた試料を高温に保ちながら上記電子線用レジスト膜
に電子ビームを照射するので、電子ビーム照射時に被処
理基体が受けた損傷が、電子ビーム照射時に軽減される
。

従つて特別のアニーリング工程を必要としない。また、
プリペーキング時間を短縮することができる。さらに、
電子線用レジストの感度が増大するので、電子ビーム照
射時間を短縮することができる。それに伴つて、被処理
基体が受ける悪影響を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子ビーム露光方法を示す模式断面図、
第２図はこの発明による電子ビーム露光方法の一実施例
を示す模式断面図である。 図において、１は電子ビーム、２は電子線用レジスト膜
、３はＳｉＯ２膜、４はシリコン基板、５は試料保持台
、６はヒータ、７は温度精密制御装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理基体に電子線用レジスト膜が被着された試料
   の上記電子線用レジスト膜に電子ビームを照射し現像す
   ることにより上記電子線用レジスト膜に所定のパターン
   を形成する方法において、上記試料を１５０〜４００℃
   の温度範囲における所定温度に保ちながら電子ビームを
   照射することを特徴とする電子ビーム露光方法。 ２ 被処理基体が半導体基板であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電子ビーム露光方法。 ３ 被処理基体が半導体基板に絶縁被膜が被着されたも
   のであり上記絶縁被膜に電子線用レジスト膜が被着され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   子ビーム露光方法。 ４ 絶縁被膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の電子ビーム露光方法。