(57)【要約】【課題】既存の方法で先ず線幅やサイズの大きい（例えば、５０ｎｍ以上）パターン２０２などを製作した後、物理的、化学的、機械的蝕刻を利用してパターンのサイズを更に縮める。【解決手段】従来の方法で線幅が２０ｎｍ以上の所定サイズの線幅を有するパターン２０２を作るステップＳ３０２、及び前記パターン２０２を物理的、機械的加工で削ってサイズを縮めるステップ、前記パターン２０２を化学的方法で蝕刻することによって前記パターン２０２のサイズを縮めるステップ、並びに前記パターン２０２を材料の最外から分解して前記パターン２０２のサイズを縮めるステップなどの中から選択された一つのステップＳ３０６を含むことにより金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属、半導体、絶縁体のパターン形成方法において、
所定サイズの線幅を有するパターンを作るステップ、及び前記パターンを物理的、機械的加工で削ってサイズを縮めるステップ、
前記パターンを化学的方法で蝕刻することにより前記パターンのサイズを縮めるステップ、及び前記パターンを材料の最外から分解して前記パターンのサイズを縮めるステップ、  の中から選択された一つのステップを含むことを特徴とする金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項２】
更に、前記所定サイズの線幅を有するパターンに熱処理をするか化学的処理をするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項３】
更に、線幅が小さくなったパターンに熱処理をするか化学的処理をするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項４】
前記所定サイズの線幅を有するパターンを作るステップの後、
更に、前記基板の少なくとも一部分を蝕刻するか操作するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項５】
前記基板の少なくとも一部分を蝕刻するとか操作するステップに前記熱処理をするか、化学的処理をするステップを混合して適用することを特徴とする請求項４に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項６】
前記物理的、機械的加工はイオンビーム加工であることを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項７】
前記化学的方法による蝕刻工程は前記パターンの材料を蝕刻できる酸、またはアルカリを使用することを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項８】
前記所定サイズの線幅を有するパターンの材料は、
アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、コバルト、モリブデン、タングステン、銀、金などの金属であることを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項９】
前記所定サイズの線幅を有するパターンを材料の最外から分解して前記パターンのサイズを縮めるステップは、電気分解を利用することを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【請求項１０】
前記の小さくなった微細パターンのサイズは、２０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の方法で先ず線幅やサイズの大きい金属、半導体、絶縁体のパターンを製作した後、物理的、化学的、機械的蝕刻を利用してパターンのサイズを縮める方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子は基板上でフィルム蒸着、酸化、写真、蝕刻、イオン注入、拡散などの各工程を選択的に、繰り返し行われることによってなされる。
図５は、従来技術の写真工程を利用したパターン形成過程のフローチャートである。前記写真工程と後続工程とを含んだ半導体素子のパターンを形成する過程について説明すると、次の通りである。
【０００３】
先ず、基板上にフォトレジストを塗布Ｓ１０２し、塗布されたフォトレジストをソフトベークＳ１０４し、このウエハのエッジ部分を露光Ｓ１０６した後、前記ウエハ上に露光するレティクルを整列させて露光Ｓ１０８するようになる。
【０００４】
前記整列／露光工程Ｓ１０８を行った後、ウエハをベークするピイビ（Post  Exposure
Bake：PEB）Ｓ１１０を行い、このウエハを現像Ｓ１１２し、形成されたフォトレジス
トパターンをハードベークＳ１１４する。
【０００５】
前記ハードベーク工程Ｓ１１４を行った後、フォトレジストをマスクとして利用し、その上に他の物質を載せるか、蝕刻するか、イオン注入などの工程Ｓ１１６を遂行した後、不要になったフォトレジストを除去Ｓ１１８する。
【０００６】
これにより、金属、半導体、絶縁体などの材料にパターンが作られるが、従来の写真技術の限界によって線幅が２０ｎｍ水準以下のパターンを大量製作することができなかった。
【０００７】
あるパターンの線幅やサイズが２０ｎｍ水準以下になるように微細線幅のパターンなどを大量に製作することは、現在ほとんど不可能であるか、あるいは難しい。
しかし、未来の高性能素子などではこのような微細パターンの形成が要求される。
【０００８】
現在、２０ｎｍ水準を作るために開発された方法などは部分的のみ可能であるか、極めて速度が遅いか、生産コストが極めて高い。
従って、既存の方法で最小線幅が２０ｎｍ以下になるパターンなどを大量に生産することは現在、ほぼ不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、既存の方法で先ず線幅やサイズの大きい（例えば、５０ｎｍ以上）パターン２０２などを製作した後、物理的、化学的、機械的蝕刻を利用してパターンのサイズを更に縮める方法に関するものである。このようにして大量生産に適する既存の方法をそのまま利用しながら、追加で線幅やサイズの小さい（例えば、２０ｎｍ水準以下）微細パターン２１２を少ない費用で作ろうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような課題を解決するために、本発明は、金属、半導体、絶縁体のパターン形成
方法において、所定サイズの線幅を有するパターンを作るステップ；及び前記パターンを物理的、機械的加工で削ってサイズを縮めるステップ、前記パターンを化学的方法で蝕刻することにより前記パターンのサイズを縮めるステップ、及び前記パターンを材料の最外から分解して前記パターンのサイズを縮めるステップなどの中から選択された一つのステップ；を含むことを特徴とする金属、半導体、絶縁体パターンの線幅及びサイズを縮める方法を提供することである。
【００１１】
ここで、本発明は、更に、前記所定サイズの線幅を有するパターンに熱処理をするか化学的処理をするステップを含むことを特徴とする。
また、本発明は、更に、線幅が小さくなったパターンに熱処理をするか化学的処理をするステップを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記所定サイズの線幅を有するパターンを作るステップの後、更に、前記基板の少なくとも一部分を蝕刻するか操作するステップを含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記基板の少なくとも一部分を蝕刻するか操作するステップに前記熱処理をするか化学的処理をするステップを混合して適用することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明において、前記物理的、機械的加工はイオンビーム加工であるのが望ましい。
また、本発明において、前記化学的方法による蝕刻工程は前記パターンの材料を蝕刻できる酸、またはアルカリを使用することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の前記所定サイズの線幅を有するパターンの材料はアルミニウム、銅、ニッケル、鉄、コバルト、モリブデン、タングステン、銀、金などの金属であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明において、前記所定サイズの線幅を有するパターンを材料の最外から分解して前記パターンのサイズを縮めるステップは電気分解を利用するのが望ましい。
また、本発明の前記小さくなった微細パターンのサイズは２０ｎｍ未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、既存の方法で先ず線幅やサイズの大きい（例えば、５０ｎｍ以上）パターン２０２などを製作した後、物理的、化学的、機械的蝕刻を利用してパターンのサイズを更に縮めることができるものである。
【００１７】
従って、先ず、サイズの大きいパターン２０２を既存の方法で大量製作して使用するので、既存の技術と装備とをそのまま活用し、経済性がある。
また、作られたパターン２０２の線幅やサイズを本発明の方法で単純に縮める作業は非常に易しく、費用は少なく、収率が高い。そして、既存の方法で作ることができない微細パターン２１２を作れば、素子の性能向上がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者が本発明を容易に実施できる程度に本発明の望ましい実施例が添付された図面を参照して詳細に説明すると、次の通りである。
【００１９】
図５は従来技術の写真工程を利用したパターン形成過程のフローチャート、図１（ａ）は基板上に既存の方法で予め作られたサイズの大きいパターンの断面図、図１（ｂ）は本発明の実施例による小さくなったパターンの断面図、図２は本発明の第１の実施例による
金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャート、図３は本発明の第２の実施例であって、金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャート、図４は本発明の第３の実施例であって、金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャートである。
【００２０】
本発明の第１の実施例による金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法は、金属、半導体、絶縁体のパターン形成方法において、基板２００上にサイズの大きいパターン２０２を作るステップＳ３０２の後に、イオンビームなどによる物理的、機械的原理を利用してパターン２０２を削ってサイズを縮めるステップ、パターン２０２の材料を蝕刻できる酸やアルカリを使用し、化学的に蝕刻してパターン２０２のサイズを縮めるステップ、及び電気分解などによるパターン２０２材料の最外から分解してパターン２０２のサイズを縮めるステップなどの中から選択された一つのステップＳ３０６を含むことを特徴とする金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法に関するものである。
【００２１】
また、選択的に蝕刻された表面の効率性と均一性とを高めるために、パターンに熱処理をするか化学的処理をするステップＳ４０４、Ｓ４０８、または、蝕刻の効率性と均一性とを高めるために、予め基板の一部分を蝕刻するか操作するステップＳ５０５を更に含むことができる。
【００２２】
図２から図４において１の桁の数字が同じ図面符号、例えば、Ｓ３０２、Ｓ４０２、Ｓ５０２のステップは同じステップを意味し、Ｓ３０６、Ｓ４０６、Ｓ５０６のステップも同様である。
【００２３】
図２は本発明の第１の実施例による金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャートである。
図２に図示されたように、Ｓ３０２ステップで従来の写真技術などを利用して金属、半導体、絶縁体の線幅やサイズの大きいパターン２０２を作る。このようなパターン２０２は、図１（ａ）に図示されたようである。
【００２４】
Ｓ３０６ステップでイオンビームなどによる物理的、機械的原理を利用してパターン２０２を削って微細パターン２１２を作ることができる。このような微細パターン２１２は図１（ｂ）に図示されたようである。
【００２５】
パターン２０２のサイズを縮める更に他の方法はアルミニウム、銅、ニッケル、鉄、コバルト、モリブデン、タングステンなどの金属からなったパターンを、塩酸や窒酸などの化学薬品を利用して直接に化学的方法で蝕刻することである。その他にも、電気分解方法を利用してパターン２０２材料の最外から分解してパターンのサイズを縮めることができる。
【００２６】
上で説明したＳ３０６ステップは巨視系では一般的によく作動し、２０ｎｍ水準で発表された結果はないが、厳格な管理をすれば充分に適用され得ると予想される。実験結果によれば、本方法は部分的にパターンのサイズを縮めるのに効果があった。
【００２７】
図６（ａ）から図７（ｂ）には、イオンビームを利用して削って小さく、且つ細く作った金属パターンなどが、従来方法によって作られた金属パターンなどと比較して図示されている。
【００２８】
図６（ａ）は、従来方法によって形成された略２５０ｎｍの線幅を有した金属線のＳＥＭ状であり、図６（ｂ）は、本発明の実施例によるイオンミーリング方法を使って形成さ
れた２０ｎｍ未満の減少された線幅を有した金属線のＳＥＭ状であり、図７（ａ）は、従来方法によって形成された略１６０ｎｍ直径の金属ドットのＳＥＭ状であり、図７（ｂ）は、本発明の実施例によるイオンミーリング方法を使って形成された２０ｎｍ未満の減少された直径の金属ドットのＳＥＭ状である。
【００２９】
図３は本発明の第２の実施例であって、金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャートである。図３に図示されたように、Ｓ４０２ステップで従来の写真技術などを利用して金属、半導体、絶縁体の線幅やサイズの大きいパターン２０２を作る。
【００３０】
Ｓ４０４ステップで蝕刻された表面の効率性と均一性とを高めるために、パターンに熱処理をするか化学的処理をすることができる。この工程はＳ４０２ステップではないＳ４０６ステップ以後のＳ４０８ステップで適用されることもできる。Ｓ４０４ステップとＳ４０８ステップとは選択的に適用される。
【００３１】
Ｓ４０６ステップで前述したように、イオンビームなどによる物理的、機械的原理を利用して蝕刻、または加工するか、塩酸や窒酸などの化学薬品を利用して直接に化学的方法で蝕刻する。または、電気分解方法を利用してパターン材料の最外から分解してパターン２０２のサイズを縮めることができる。
【００３２】
前述したように、Ｓ４０４ステップを経らなかった場合、Ｓ４０８ステップを経り、Ｓ４０８ステップの内容はＳ４０４ステップと同様である。
図４は本発明の第３の実施例であって、金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャートである。図４に図示されたように、Ｓ５０２ステップで従来の写真石版技術などを利用して金属、半導体、絶縁体の線幅やサイズの大きいパターン２０２を作る。
【００３３】
Ｓ５０５ステップで蝕刻の効率性と均一性とを高めるために、予め基板の一部分を蝕刻するか操作する。
Ｓ５０６ステップで前述したように、イオンビームなどによる物理的、機械的原理を利用して蝕刻、または加工するか、塩酸や窒酸などの化学薬品を利用して直接に化学的方法で蝕刻する。または、電気分解方法を利用してパターン材料の最外から分解してパターン２０２のサイズを縮めることができる。
【００３４】
本発明は前述した実施例を基準にして主に説明されたが、発明の要旨と範囲とを脱せず、多くの他の可能な修正と変形をすることができる。
例えば、蝕刻された表面の効率性と均一性とを高めるために、パターンに熱的処理をするか化学的処理をするステップＳ４０４と、蝕刻の効率性と均一性とを高めるために予め基板の一部分を蝕刻するか操作するステップＳ５０５とを混合して適用することは本発明の前述した実施例から当業者が容易に導出できる変更であろう。
【００３５】
前述した発明に対する権利範囲は特許請求の範囲で決まることであって、明細書本文の記載に拘束されず、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形と変更とは共に本発明の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１（ａ）】基板上に既存の方法で予め作られたサイズの大きいパターンの断面図である。
【図１（ｂ）】本発明の実施例による小さくなった微細パターンの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例であって、金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施例であって、金属、半導体、絶縁体のパターンの線幅及びサイズを縮める方法のフローチャートである。
【図５】従来技術の写真工程を利用したパターン形成過程のフローチャートである。
【図６（ａ）】従来の方法によって形成された略２５０ｎｍの線幅を有した金属線のＳＥＭ状である。
【図６（ｂ）】イオンミーリング方法を使って本発明の実施例によって形成された２０ｎｍ未満の減少された線幅を有した金属線のＳＥＭ状である。
【図７（ａ）】従来方法によって形成された略１６０ｎｍ直径の金属ドットのＳＥＭ状である。
【図７（ｂ）】イオンミーリング方法を使って本発明の実施例によって形成された２０ｎｍ未満の減少された直径の金属ドットのＳＥＭ状である。
【符号の説明】
【００３７】
２００・・・基板
２０２・・・サイズの大きいパターン
２１２・・・小さくなった微細パターン
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
2006253640.tif 000009
【図６（ｂ）】
2006253640.tif 000010
【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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