JPH0830272B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH0830272B2 JPH0830272B2 JP58152713A JP15271383A JPH0830272B2 JP H0830272 B2 JPH0830272 B2 JP H0830272B2 JP 58152713 A JP58152713 A JP 58152713A JP 15271383 A JP15271383 A JP 15271383A JP H0830272 B2 JPH0830272 B2 JP H0830272B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、デポジションさせるべき材料を含んだガス
雰囲気中において基板上に電子ビームを照射し、基板上
に雰囲気ガスに含まれるデポジション材料をデポジショ
ンさせる薄膜形成方法である。
雰囲気中において基板上に電子ビームを照射し、基板上
に雰囲気ガスに含まれるデポジション材料をデポジショ
ンさせる薄膜形成方法である。
従来、基板上にパターンを形成する場合、第１図およ
び第２図で示されている工程が行なわれている。第１図
（１），（２），（３），（４），（５）では、基板11
上にパターン形成材料12を蒸着やスパッタ法により形成
する（（１）図）。さらにレジスト13を塗布し（（２）
図）、次に光露光や電子ビーム露光によりレジスト13の
パターニングをする（（３）図）。そして、レジストパ
ターン13をマスクとしてケミカルエッチングまたは、ド
ライエッチングによりパターン形成材料12へパターント
ランスファーを行なう（（４）図）。そして、レジスト
13をはくりする（（５）図）。第２図（１），（２），
（３），（４）ではリフトオフ工程を示している。基板
21上にレジスト22を塗布し（（１）図）、次に光露光や
電子ビーム露光によりレジスト22のパターニングをする
（（２）図）。次にパターン材料23を蒸着し（（３）
図）、レジスト22をはくりすることにより、基板21上に
パターン材料23をパターン形成できる（（４）図）。
び第２図で示されている工程が行なわれている。第１図
（１），（２），（３），（４），（５）では、基板11
上にパターン形成材料12を蒸着やスパッタ法により形成
する（（１）図）。さらにレジスト13を塗布し（（２）
図）、次に光露光や電子ビーム露光によりレジスト13の
パターニングをする（（３）図）。そして、レジストパ
ターン13をマスクとしてケミカルエッチングまたは、ド
ライエッチングによりパターン形成材料12へパターント
ランスファーを行なう（（４）図）。そして、レジスト
13をはくりする（（５）図）。第２図（１），（２），
（３），（４）ではリフトオフ工程を示している。基板
21上にレジスト22を塗布し（（１）図）、次に光露光や
電子ビーム露光によりレジスト22のパターニングをする
（（２）図）。次にパターン材料23を蒸着し（（３）
図）、レジスト22をはくりすることにより、基板21上に
パターン材料23をパターン形成できる（（４）図）。
この従来の方法では基板上にパターン材料を形成する
のに工程がきわめて長いという欠点を有していた。
のに工程がきわめて長いという欠点を有していた。
本発明の目的は、レジスト等のマスクを必要とせず、
高精度，高純度の微細な薄膜パターンを形成することの
できる、電子ビームを用いた薄膜形成方法を提供するこ
とである。
高精度，高純度の微細な薄膜パターンを形成することの
できる、電子ビームを用いた薄膜形成方法を提供するこ
とである。
本発明の薄膜形成方法は、デポジション材料を含む雰
囲気ガスを基板上に流し、前記基板上に前記雰囲気ガス
分子の吸着層を形成し、前記基板上の吸着層の少なくと
も一部分に電子ビームを照射して電子線照射エネルギー
により電子ビーム励起表面反応を起こし、前記吸着層を
デポジション材料と揮発性ガスに分解することによりデ
ポジション材料を基板上に堆積させることを特徴とする
薄膜形成方法。
囲気ガスを基板上に流し、前記基板上に前記雰囲気ガス
分子の吸着層を形成し、前記基板上の吸着層の少なくと
も一部分に電子ビームを照射して電子線照射エネルギー
により電子ビーム励起表面反応を起こし、前記吸着層を
デポジション材料と揮発性ガスに分解することによりデ
ポジション材料を基板上に堆積させることを特徴とする
薄膜形成方法。
次に、本発明の原理と作用について第３図を用いて説
明する。デポジションさせるべき材料を含んだガス分子
33の雰囲気中に被デポジション基板31を設置すると、ガ
ス分子33が被デポジション基板31の表面上に吸着する。
32がその吸着ガス分子を示している。電子ビーム36を基
板31上に照射すると、照射された部分の雰囲気ガスの吸
着分子32が電子ビーム36のエネルギーにより雰囲気ガス
吸着分子32に含まれるデポジション材料元素34と揮発性
材料分子35に分解し、デポジション材料元素34は基板表
面に析出する。一方揮発性材料分子35は排出される。以
上の様な原理により被デポジション基板31表面上に電子
ビーム照射により、直接、雰囲気ガス中に含まれるデポ
ジション材を析出させパターニングする。
明する。デポジションさせるべき材料を含んだガス分子
33の雰囲気中に被デポジション基板31を設置すると、ガ
ス分子33が被デポジション基板31の表面上に吸着する。
32がその吸着ガス分子を示している。電子ビーム36を基
板31上に照射すると、照射された部分の雰囲気ガスの吸
着分子32が電子ビーム36のエネルギーにより雰囲気ガス
吸着分子32に含まれるデポジション材料元素34と揮発性
材料分子35に分解し、デポジション材料元素34は基板表
面に析出する。一方揮発性材料分子35は排出される。以
上の様な原理により被デポジション基板31表面上に電子
ビーム照射により、直接、雰囲気ガス中に含まれるデポ
ジション材を析出させパターニングする。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第４図は本実施例で用いる装置の構成図である。本
装置は電子ビーム照射系410、試料室408、副試料室40
6、及び雰囲気ガス材料収納室401とから構成されてい
る。本実施例においては、クロム（Cr）を構成元素とし
て含むビスベンゼンクロムCr(C6H6)2を雰囲気ガスとし
て用い、集束された電子ビーム照射によりSi基板上にCr
をデポジションさせた。Cr(C6H6)2402を雰囲気ガス材料
収納室401に入れ、CrをデポジションさせるSi基板405を
試料台404にセットする。電子ビーム照射系410と試料室
408を10-5Torr程度以上の高真空に排気する。副試料室4
06に設置されたピンホール407は副試料室406内部と外部
との差圧を保つためと、電子ビーム412をデポジション
させる基板405上に照射するための通路として設置され
ている。副試料室406と雰囲気ガス材料収納室401とは配
管403によって接続されており、試料室408を真空排気す
ることにより、ピンホール407を通して、副試料室内部
および雰囲気ガス材料収納室401内部が真空排気され
る。雰囲気ガス材料であるCr(C6H6)2は大気中では固体
であるが真空にひくことにより、容易に昇華し、配管40
3を通り、副試料室406内部が雰囲気ガスであるCr(C6H6)
2で充満される。圧力は5mTorr程度である。この様にし
て、Si基板405の雰囲気がビスベンゼンクロムとなり、
電子ビーム412をピンホール407を通してSi基板405の所
望の部分に照射することによりSi基板405表面上に吸着
されたCr(C6H6)2を分解する。その分解の結果ビスベン
ゼンクロムはCrとベンゼン（C6H6）に分かれる。CrはSi
基板405上に折出する。一方C6H6は揮発性ガスであるの
で排出される。この様にしてCrがSi基板405表面の所望
の部分にデポジションされる。第５図は実験結果であ
る。照射量に対するデポジション厚さの関係を示してい
る。第５図に示されている様に本実施例により簡単に基
板上にCrをデポジションできる。本実施例において、線
幅0.1μｍのCrパターンが形成された。
る。第４図は本実施例で用いる装置の構成図である。本
装置は電子ビーム照射系410、試料室408、副試料室40
6、及び雰囲気ガス材料収納室401とから構成されてい
る。本実施例においては、クロム（Cr）を構成元素とし
て含むビスベンゼンクロムCr(C6H6)2を雰囲気ガスとし
て用い、集束された電子ビーム照射によりSi基板上にCr
をデポジションさせた。Cr(C6H6)2402を雰囲気ガス材料
収納室401に入れ、CrをデポジションさせるSi基板405を
試料台404にセットする。電子ビーム照射系410と試料室
408を10-5Torr程度以上の高真空に排気する。副試料室4
06に設置されたピンホール407は副試料室406内部と外部
との差圧を保つためと、電子ビーム412をデポジション
させる基板405上に照射するための通路として設置され
ている。副試料室406と雰囲気ガス材料収納室401とは配
管403によって接続されており、試料室408を真空排気す
ることにより、ピンホール407を通して、副試料室内部
および雰囲気ガス材料収納室401内部が真空排気され
る。雰囲気ガス材料であるCr(C6H6)2は大気中では固体
であるが真空にひくことにより、容易に昇華し、配管40
3を通り、副試料室406内部が雰囲気ガスであるCr(C6H6)
2で充満される。圧力は5mTorr程度である。この様にし
て、Si基板405の雰囲気がビスベンゼンクロムとなり、
電子ビーム412をピンホール407を通してSi基板405の所
望の部分に照射することによりSi基板405表面上に吸着
されたCr(C6H6)2を分解する。その分解の結果ビスベン
ゼンクロムはCrとベンゼン（C6H6）に分かれる。CrはSi
基板405上に折出する。一方C6H6は揮発性ガスであるの
で排出される。この様にしてCrがSi基板405表面の所望
の部分にデポジションされる。第５図は実験結果であ
る。照射量に対するデポジション厚さの関係を示してい
る。第５図に示されている様に本実施例により簡単に基
板上にCrをデポジションできる。本実施例において、線
幅0.1μｍのCrパターンが形成された。
また基板上に段差がある場合でも、段差面上も平坦面
とほぼ同程度の厚さにCr膜が堆積できる。本発明におい
ては電子ビーム露光と同様のビーム制御技術を用いるこ
とができ、線幅，膜厚を十分制御して堆積ができる。パ
ターン線幅は電子ビームの径に依存し、一方デポジショ
ン厚さは照射量に依存するので、幅幅と厚さはそれぞれ
ほぼ独立に設定することができ、アスペクト比の高いパ
ターンを形成することができる。
とほぼ同程度の厚さにCr膜が堆積できる。本発明におい
ては電子ビーム露光と同様のビーム制御技術を用いるこ
とができ、線幅，膜厚を十分制御して堆積ができる。パ
ターン線幅は電子ビームの径に依存し、一方デポジショ
ン厚さは照射量に依存するので、幅幅と厚さはそれぞれ
ほぼ独立に設定することができ、アスペクト比の高いパ
ターンを形成することができる。
本実施例では、デポジション材料としてCrを含むCr(C
6H6)2を雰囲気ガスとして用いたが、構成元素としてMo
を含むMo(C6H6)2、構成元素としてAlを含むAl(CH3)3、
等の有機金属化合物に対しても同様の効果を示す。Mo(C
6H6)2を用いるとMoが堆積され、Al(CH3)3を用いるとAl
が堆積される。
6H6)2を雰囲気ガスとして用いたが、構成元素としてMo
を含むMo(C6H6)2、構成元素としてAlを含むAl(CH3)3、
等の有機金属化合物に対しても同様の効果を示す。Mo(C
6H6)2を用いるとMoが堆積され、Al(CH3)3を用いるとAl
が堆積される。
その他にも原料としてWCl6，WCl5，WBr5等を用いれば
Ｗが堆積できる。またMoCl5，MoBr5等を用いればMoを堆
積できる。同様にしてTaCl5，TaBr5等でTa,TiI4等でTi,
ZrI4等でZrが堆積できる。以上述べたAl,Mo,W,Ti等はI
C,LSIにおいて配線，ゲート電極等に用いることができ
る。
Ｗが堆積できる。またMoCl5，MoBr5等を用いればMoを堆
積できる。同様にしてTaCl5，TaBr5等でTa,TiI4等でTi,
ZrI4等でZrが堆積できる。以上述べたAl,Mo,W,Ti等はI
C,LSIにおいて配線，ゲート電極等に用いることができ
る。
また本発明の方法で堆積できる薄材料は何も金属に限
るわけではない。例えば原料としてSiH4ガスを用いれば
Si膜を堆積できる。一方BCl3やBBr3を用いればB,POCl3
を用いればＰを堆積でき、また基板中にこのＢやＰをド
ープできる。更に基板上での流量比や圧力を調整すれば
ＢやＰがドープされたSi膜を基板上に形成できる。また
前記のようにＢやＰを堆積あるいはドープできるから、
SiやGaAs等の半導体基板表面にpn接合を形成することが
できる。
るわけではない。例えば原料としてSiH4ガスを用いれば
Si膜を堆積できる。一方BCl3やBBr3を用いればB,POCl3
を用いればＰを堆積でき、また基板中にこのＢやＰをド
ープできる。更に基板上での流量比や圧力を調整すれば
ＢやＰがドープされたSi膜を基板上に形成できる。また
前記のようにＢやＰを堆積あるいはドープできるから、
SiやGaAs等の半導体基板表面にpn接合を形成することが
できる。
またTiCl4ガスと、N2ガスを同時に基板表面上に流し
て電子ビームを照射することによってTiNを堆積でき
る。TiI4とN2,Ti〔N(C2H5)2〕4でもTiNを形成できる。
またSi(OC2H5)4を用いればSiO2,Ta(OC2H5)5を用いればT
a2O5が形成できる。また前記BCl3，BBr3と前記金属形成
材料とを同時に用いるとボライド膜を形成できる。
て電子ビームを照射することによってTiNを堆積でき
る。TiI4とN2,Ti〔N(C2H5)2〕4でもTiNを形成できる。
またSi(OC2H5)4を用いればSiO2,Ta(OC2H5)5を用いればT
a2O5が形成できる。また前記BCl3，BBr3と前記金属形成
材料とを同時に用いるとボライド膜を形成できる。
以上述べた金属膜等の堆積方法において原料のガス以
外にAr等のキャリアガスを流せば、堆積速度を大きくす
ることができる。原料ガスを固体の昇華や液体の蒸発で
得ている場合はその固体や液体を加熱すれば堆積速度を
大きくすることができる。
外にAr等のキャリアガスを流せば、堆積速度を大きくす
ることができる。原料ガスを固体の昇華や液体の蒸発で
得ている場合はその固体や液体を加熱すれば堆積速度を
大きくすることができる。
本発明は以上説明した様に、デポジション材料を含む
雰囲気ガス中において基板表面に電子ビームを照射する
ことによりデポジション材料を析出させることができ、
従来の方法に比べて工程がきわめて簡単である。
雰囲気ガス中において基板表面に電子ビームを照射する
ことによりデポジション材料を析出させることができ、
従来の方法に比べて工程がきわめて簡単である。
なお前記実施例では集束された電子ビームを用いた
が、集束されていない電子ビームを用いてもよい。
が、集束されていない電子ビームを用いてもよい。
以上の説明では、本発明を、微細な薄膜パターンを形
成する方法、あるいは単に薄膜を形成する方法として述
べたが、本発明は原料から基板上へいきなり高純度に精
製された膜を堆積する方法としてとらえてもよい。即ち
本発明によれば、それほど高純度でない原料からでも高
純度な膜を堆積できる。つまり原料の精製と膜の堆積と
が同時に進行するわけである。
成する方法、あるいは単に薄膜を形成する方法として述
べたが、本発明は原料から基板上へいきなり高純度に精
製された膜を堆積する方法としてとらえてもよい。即ち
本発明によれば、それほど高純度でない原料からでも高
純度な膜を堆積できる。つまり原料の精製と膜の堆積と
が同時に進行するわけである。
第１図（１），（２），（３），（４），（５）および
第２図（１），（２），（３），（４）は基板上にパタ
ーンを形成する従来の方法を説明するための図で、主要
工程における基板の断面を順次示した模式的断面図であ
る。第３図は本発明の原理と作用を説明する模式図であ
る。第４図は本発明の実施例で用いる装置の構成図であ
る。第５図は，第４図で示した実施例の実験データを示
す図である。 図において 11,21…基板、12,23…パターン材料、13,22…レジス
ト、31…基板、33…雰囲気ガス分子、32…基板表面に吸
着した雰囲気ガス分子、34…電子ビーム照射により、基
板表面に吸着した雰囲気ガス分子が分解した結果析出し
たデポジション材料分子、35…電子ビーム照射により、
基板表面に吸着した雰囲気ガス分子が、分解した結果生
成された揮発性物質分子、36…電子ビーム、401…雰囲
気ガス材料収納室、402…デポジション材料を含む雰囲
気ガス材料、403…雰囲気ガス材料収納室と副試料室と
を接続する配管、404…試料台、405…デポジションさせ
る基板、406…副チェンバー、407…ピンホール、408…
試料室、409…電子ビーム収束レンズ、410…電子ビーム
鏡筒、411…電子ビームガン。
第２図（１），（２），（３），（４）は基板上にパタ
ーンを形成する従来の方法を説明するための図で、主要
工程における基板の断面を順次示した模式的断面図であ
る。第３図は本発明の原理と作用を説明する模式図であ
る。第４図は本発明の実施例で用いる装置の構成図であ
る。第５図は，第４図で示した実施例の実験データを示
す図である。 図において 11,21…基板、12,23…パターン材料、13,22…レジス
ト、31…基板、33…雰囲気ガス分子、32…基板表面に吸
着した雰囲気ガス分子、34…電子ビーム照射により、基
板表面に吸着した雰囲気ガス分子が分解した結果析出し
たデポジション材料分子、35…電子ビーム照射により、
基板表面に吸着した雰囲気ガス分子が、分解した結果生
成された揮発性物質分子、36…電子ビーム、401…雰囲
気ガス材料収納室、402…デポジション材料を含む雰囲
気ガス材料、403…雰囲気ガス材料収納室と副試料室と
を接続する配管、404…試料台、405…デポジションさせ
る基板、406…副チェンバー、407…ピンホール、408…
試料室、409…電子ビーム収束レンズ、410…電子ビーム
鏡筒、411…電子ビームガン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 克己 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−21229（ＪＰ，Ａ) 特公 昭39−17861（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭46−10736（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】デポジション材料を含む雰囲気ガスを基板
上に流し、前記基板上に前記雰囲気ガス分子の吸着層を
形成し、前記基板上の吸着層の少なくとも一部分に電子
ビームを照射して電子線照射エネルギーにより電子ビー
ム励起表面反応を起こし、前記吸着層をデポジション材
料と揮発性ガスに分解することによりデポジション材料
を基板上に堆積させることを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58152713A JPH0830272B2 (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 薄膜形成方法 |
| US06/643,194 US4605566A (en) | 1983-08-22 | 1984-08-22 | Method for forming thin films by absorption |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58152713A JPH0830272B2 (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6046372A JPS6046372A (ja) | 1985-03-13 |
| JPH0830272B2 true JPH0830272B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=15546523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58152713A Expired - Lifetime JPH0830272B2 (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830272B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182726A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | Seiko Instr & Electronics Ltd | パタ−ン膜形成方法 |
| EP0361460A3 (en) * | 1988-09-29 | 1990-08-01 | Sony Corporation | A method for forming a pattern |
| DE3840684A1 (de) * | 1988-12-02 | 1990-06-07 | Jomi Trust Reg | Drehmomentschluessel und vorrichtung zu seinem einstellen und/oder eichen |
| US8617668B2 (en) | 2009-09-23 | 2013-12-31 | Fei Company | Method of using nitrogen based compounds to reduce contamination in beam-induced thin film deposition |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5221229A (en) * | 1975-08-13 | 1977-02-17 | Kogyo Gijutsuin | Partial plating method by gaseous phase plating method |
-
1983
- 1983-08-22 JP JP58152713A patent/JPH0830272B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6046372A (ja) | 1985-03-13 |
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