JPH039615B2 - - Google Patents
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- JPH039615B2 JPH039615B2 JP60081517A JP8151785A JPH039615B2 JP H039615 B2 JPH039615 B2 JP H039615B2 JP 60081517 A JP60081517 A JP 60081517A JP 8151785 A JP8151785 A JP 8151785A JP H039615 B2 JPH039615 B2 JP H039615B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
-
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- H—ELECTRICITY
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Description
【発明の詳細な説明】
A 産業上の利用分野
本発明は集積回路及び電子装置に細い線幅のパ
ターンを形成する装置に関する。
ターンを形成する装置に関する。
集積回路及び電子装置の分野で個々の領域に割
当てられる装置の数及び複雑さの両方を増加させ
るのが有利である事がわかり、装置及び相互接続
体の物理寸法が小さくなる事が必要となつたの
で、パターンをなす線を細くする傾向が急速に進
んでいる。電子技術の現在の状態では50Å以下の
線の幅が望ましい目標である。
当てられる装置の数及び複雑さの両方を増加させ
るのが有利である事がわかり、装置及び相互接続
体の物理寸法が小さくなる事が必要となつたの
で、パターンをなす線を細くする傾向が急速に進
んでいる。電子技術の現在の状態では50Å以下の
線の幅が望ましい目標である。
B 開示の概要
本発明に従い、気体を通してトンネル電流を流
す事によつて8Å程度の線が形成される。このプ
ロセスに於いて気体は線の基礎となる残渣を生じ
るように変化する。トンネル電流のエネルギは気
体を解離するのに必要なエネルギに調整される。
す事によつて8Å程度の線が形成される。このプ
ロセスに於いて気体は線の基礎となる残渣を生じ
るように変化する。トンネル電流のエネルギは気
体を解離するのに必要なエネルギに調整される。
C 従来技術
レジスト材料の層の性質を変化させるのに電子
ビームが使用されている。これによつて電子ビー
ムがレジストに衝突する領域が次の処理のために
残りの部分から分離されている。これによつてこ
れ迄に知られた一番細い線の幅のパターンが発生
されている。
ビームが使用されている。これによつて電子ビー
ムがレジストに衝突する領域が次の処理のために
残りの部分から分離されている。これによつてこ
れ迄に知られた一番細い線の幅のパターンが発生
されている。
米国特許第4197332号の明細書にはこの型の先
端的な例を開示している。この明細書には薄膜部
材上に正確な厚さ及び幅の寸法を有するレジスト
のパターンを電子ビームが変化さして定着させる
技法を開示している。薄膜型部材は電子の逆散乱
を制御する基板上に支持されている。この技法は
100Å幅以下の線を形成する。しかしながら、こ
の技法を拡張するにはさらに散乱の問題の制限が
あり、50Å以下の線は達成が困難である。さら
に、電子散乱を制御する部材は極めて薄く、デリ
ケートである。
端的な例を開示している。この明細書には薄膜部
材上に正確な厚さ及び幅の寸法を有するレジスト
のパターンを電子ビームが変化さして定着させる
技法を開示している。薄膜型部材は電子の逆散乱
を制御する基板上に支持されている。この技法は
100Å幅以下の線を形成する。しかしながら、こ
の技法を拡張するにはさらに散乱の問題の制限が
あり、50Å以下の線は達成が困難である。さら
に、電子散乱を制御する部材は極めて薄く、デリ
ケートである。
D 発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は極めて細い線を形成する簡単な
装置を与える事にある。
装置を与える事にある。
E 問題点を解決するための手段
本発明に従い、比較的低エネルギ電子を使用し
て気体の組成を変化させる事によつて、基板上に
8Å幅の微細な線が形成される。使用される電子
ビームは気体の組成を変化させるに丁度十分な様
に選択される。使用される電子エネルギは1電子
ボルトから100電子ボルトの範囲にあり、表面か
ら電子が散乱される危険性がなく組成の変化が達
成される。電流は電子が集中する点(針の尖端)
と基板の間の気体を通つて流れる。気体は針3の
近くを取巻き、従つて集中点と基板間のスペース
に存在し、基板上に吸着される。
て気体の組成を変化させる事によつて、基板上に
8Å幅の微細な線が形成される。使用される電子
ビームは気体の組成を変化させるに丁度十分な様
に選択される。使用される電子エネルギは1電子
ボルトから100電子ボルトの範囲にあり、表面か
ら電子が散乱される危険性がなく組成の変化が達
成される。電流は電子が集中する点(針の尖端)
と基板の間の気体を通つて流れる。気体は針3の
近くを取巻き、従つて集中点と基板間のスペース
に存在し、基板上に吸着される。
気体の分子は十分なエネルギの電子と衝突する
時に分解もしくは単に変化して、さらに処理され
ると線に変化する残渣を残す。
時に分解もしくは単に変化して、さらに処理され
ると線に変化する残渣を残す。
説明を簡単にするために、気体が分解する場合
が例としてあげられるが、本発明の原理に従い、
他のトンネル電流−気体組成変化が使用される事
が明らかである。金属を含む気体のグループは金
属線を与え、有機分子気体は炭素線を及び通常の
半導体添加物を含む気体は半導体添加物を与え
る。
が例としてあげられるが、本発明の原理に従い、
他のトンネル電流−気体組成変化が使用される事
が明らかである。金属を含む気体のグループは金
属線を与え、有機分子気体は炭素線を及び通常の
半導体添加物を含む気体は半導体添加物を与え
る。
最小の線幅を与える電流は装置内の損失をおぎ
なうわずかな追加のエネルギを含む、使用される
特定の気体の分解に必要な最小の電子エネルギに
依存する。50Åの半径の尖端を有する針(スタイ
ラス)によつて与えられる電流が80−100Å程度
の線を与える事が出来る。
なうわずかな追加のエネルギを含む、使用される
特定の気体の分解に必要な最小の電子エネルギに
依存する。50Åの半径の尖端を有する針(スタイ
ラス)によつて与えられる電流が80−100Å程度
の線を与える事が出来る。
本発明に従つて、5電子ボルト程度の低エネル
ギが有機物及び金属を含む気体の分子の状態を励
起し、分子を分解する事が発見された。このエネ
ルギ量は正確な線の画定をみだす2次電子、さら
にカスケード電子を発生しない。
ギが有機物及び金属を含む気体の分子の状態を励
起し、分子を分解する事が発見された。このエネ
ルギ量は正確な線の画定をみだす2次電子、さら
にカスケード電子を発生しない。
この分野では点から表面に向かうトンネル電流
を使用して表面に関して極めて近い形状の情報を
与えているが、この原理を使用した装置は走査ト
ンネル電子顕微鏡として知られる様になり、フイ
ジカル・レビユー・レターズ(Physical Review
Letters)第49巻、第1号、第57頁に説明されて
いる。
を使用して表面に関して極めて近い形状の情報を
与えているが、この原理を使用した装置は走査ト
ンネル電子顕微鏡として知られる様になり、フイ
ジカル・レビユー・レターズ(Physical Review
Letters)第49巻、第1号、第57頁に説明されて
いる。
本発明を具体化した装置は一部走査トンネル電
子顕微鏡と似ているが、電流が一様に補充される
気体中を流され、電子のエネルギが気体の組成を
変えるのに必要にエネルギの丁度上になる様に選
択されている点で異なつている。針及び基板保持
器がこれ等の間に電流を与える手段である。針の
尖端は適切な電流の集中を与える様に修正されて
おり、電流中で組成が変化する気体を保持する手
段が与えられる。単分子層が吸着される適切な条
件(1015cm-2)の下では、各10個の電子が一分子
を解離する事が予想される。
子顕微鏡と似ているが、電流が一様に補充される
気体中を流され、電子のエネルギが気体の組成を
変えるのに必要にエネルギの丁度上になる様に選
択されている点で異なつている。針及び基板保持
器がこれ等の間に電流を与える手段である。針の
尖端は適切な電流の集中を与える様に修正されて
おり、電流中で組成が変化する気体を保持する手
段が与えられる。単分子層が吸着される適切な条
件(1015cm-2)の下では、各10個の電子が一分子
を解離する事が予想される。
(省略)
F 実施例
第1図を参照するに本発明の装置の概略図が示
されている。その上に微細な線2が形成される基
板1が針状部3の下に位置付けられている。針状
部3と基板1間の間隔は針の半径、電子のエネル
ギ及び電流に依存する。この分野で標準的な電圧
源が2つの端子4及び5間に接続され、針3及び
基板1間に電流を与える。分解可能な分子気体6
が針3及び基板1の間の領域に存在する。これは
単に気体6の雰囲気を針3の近くに与える事によ
つて達成される。気体6の気圧は基板1の表面上
に気体6の少なく共1分子層が保持されるに十分
な高さに保持される。
されている。その上に微細な線2が形成される基
板1が針状部3の下に位置付けられている。針状
部3と基板1間の間隔は針の半径、電子のエネル
ギ及び電流に依存する。この分野で標準的な電圧
源が2つの端子4及び5間に接続され、針3及び
基板1間に電流を与える。分解可能な分子気体6
が針3及び基板1の間の領域に存在する。これは
単に気体6の雰囲気を針3の近くに与える事によ
つて達成される。気体6の気圧は基板1の表面上
に気体6の少なく共1分子層が保持されるに十分
な高さに保持される。
必要なエネルギを決定する理論について、第2
図を参照して説明する。
図を参照して説明する。
第2図は針状部3の尖端の電流の詳細を示す。
針状部3の尖端の細部及び基板1からの距離は本
発明にとつて重要である。それは量子力学的トン
ネル電流のうちで気体を分解するのに必要なエネ
ルギは電流の値を一定として、尖端の半径及び間
隔によつて決定されるからである。
針状部3の尖端の細部及び基板1からの距離は本
発明にとつて重要である。それは量子力学的トン
ネル電流のうちで気体を分解するのに必要なエネ
ルギは電流の値を一定として、尖端の半径及び間
隔によつて決定されるからである。
説明を簡単にするために、尖端及びトンネル電
流の詳細を本発明の最良モードについて説明す
る。
流の詳細を本発明の最良モードについて説明す
る。
第2図で、針3の尖端は半径Rの円弧をなし、
基板1から最短距離Sだけ離れている。
基板1から最短距離Sだけ離れている。
多くの応用で、半径Rは10Åの程度である。こ
の寸法のトンネル電流用の針の尖端は走査トンネ
ル電子顕微鏡で通常使用されているものである。
の寸法のトンネル電流用の針の尖端は走査トンネ
ル電子顕微鏡で通常使用されているものである。
半径Rは一原子の直径程度に小さい事が望まし
いが、現在の技術では一原子の直径の尖端を信頼
性をもつて形成する方法は確立されていない。
いが、現在の技術では一原子の直径の尖端を信頼
性をもつて形成する方法は確立されていない。
最短距離Sは理想的には略20Åである。2つの
パラメータR及びSは次式(1)によつて示された様
に線幅Wと関連する。
パラメータR及びSは次式(1)によつて示された様
に線幅Wと関連する。
(1) W=√(+)
針3の尖端の電界は尖端の材料の分解を防止す
るために略107乃至108ボルト/cmよりも大きくあ
つてはならない。
るために略107乃至108ボルト/cmよりも大きくあ
つてはならない。
最低の電子エネルギは若干の装置による損失を
含めて気体6の分子を解離もしくは変化するに必
要な量でなければならない。
含めて気体6の分子を解離もしくは変化するに必
要な量でなければならない。
許容可能な最高の電子エネルギは基板の逆散乱
によつて支配される。しかしながらこの最高の電
子エネルギは線の分解能によつて制限され、スパ
ツタリングが生ずる程高くてはならず、従つて針
3の尖端がスパツタリングによる損失によつて離
れていく電圧以下に留めなければならない。
によつて支配される。しかしながらこの最高の電
子エネルギは線の分解能によつて制限され、スパ
ツタリングが生ずる程高くてはならず、従つて針
3の尖端がスパツタリングによる損失によつて離
れていく電圧以下に留めなければならない。
電子エネルギは気体6の分子が解離するのに必
要とされるエネルギの上になければならない。気
体が異なると解離エネルギが異なるので、気体6
の化学的組成によつて電流を若干変えなければな
らない。気体6は分解して線2として残渣を残す
か、単に変化して、線2が針3の尖端の下の基板
1上の被膜を局所的に変化させるといつた次の処
理のための生成物となる。
要とされるエネルギの上になければならない。気
体が異なると解離エネルギが異なるので、気体6
の化学的組成によつて電流を若干変えなければな
らない。気体6は分解して線2として残渣を残す
か、単に変化して、線2が針3の尖端の下の基板
1上の被膜を局所的に変化させるといつた次の処
理のための生成物となる。
気体6が分解して残渣2を残す場合には、気体
6はトリメチルアルミニウムAl(CH3)3、タング
ステン・ヘキサフルオライド(WF6)、ホウ素ト
リフルオライド(BF8)、W(CO)6、シラン
(Si6H6)、Ni(CO)6及びアルシン(AsH3)の様
な大きな分子の気体である事が好ましい。各気体
は解離エネルギを有し、電界は必要なエネルギと
一致する様に選択される。
6はトリメチルアルミニウムAl(CH3)3、タング
ステン・ヘキサフルオライド(WF6)、ホウ素ト
リフルオライド(BF8)、W(CO)6、シラン
(Si6H6)、Ni(CO)6及びアルシン(AsH3)の様
な大きな分子の気体である事が好ましい。各気体
は解離エネルギを有し、電界は必要なエネルギと
一致する様に選択される。
G 発明の効果
本発明に従い集積回路及び電子装置に細い線幅
のパターンを形成する装置が与えられる。
のパターンを形成する装置が与えられる。
第1図は本発明に従い微細な線を形成する装置
の概略図である。第2図は本発明の装置の針状部
の尖端の電流分布を示した概略図である。 1……基板、2……微細な線、3……針状部、
4,5……電圧源の端子、6……気体。
の概略図である。第2図は本発明の装置の針状部
の尖端の電流分布を示した概略図である。 1……基板、2……微細な線、3……針状部、
4,5……電圧源の端子、6……気体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (a) 尖つた針状部と、 (b) 基板と、 (c) 電流によつて分解する気体と、 (d) 上記気体を通して上記針状部及び上記基板間
に電流を流す装置と、 (e) 上記気体の分子を解離するのに必要とするエ
ネルギに略一致した電界エネルギ値に於いて量
子力学的トンネリングを呈する様に上記電流を
調整するための装置と、 より成る線パターンの形成装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/626,178 US4550257A (en) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | Narrow line width pattern fabrication |
| US626178 | 1984-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6118156A JPS6118156A (ja) | 1986-01-27 |
| JPH039615B2 true JPH039615B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=24509285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60081517A Granted JPS6118156A (ja) | 1984-06-29 | 1985-04-18 | 線パタ−ンの形成装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4550257A (ja) |
| EP (1) | EP0166308B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6118156A (ja) |
| DE (1) | DE3584994D1 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4566937A (en) * | 1984-10-10 | 1986-01-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electron beam enhanced surface modification for making highly resolved structures |
| DE3570012D1 (en) * | 1985-01-29 | 1989-06-08 | Ibm | Field-emission scanning auger electron microscope |
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