JPH0472723A - 微細パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、微小な電界を用いた微細パターン形成方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来、基板上にガスを用いてエツチングする技術では、
第３図（ａ）、　（ｂ）に示す工程によって行われてい
る。まず、真空中にＳｉ基板３３を置き加熱して表面を
洗浄化した後、基板を構成する原子と反応して揮発性反
応生成物を形成する反応ガス例えばｘｅＦ２やＣｌＦ３
を基板上に流し、基板表面に吸着分子３１からなる吸着
分を形成する。

次に、第３図（ｂ）のようにエネルギーを持った光、電
子ビーム、イオンビームを基板表面に照射すると、吸着
分子３１は基板を構成する原子３２と反応し揮発性反応
生成物（ＳｉＦ２）３４として真空排気され基板はエツ
チングされる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記の方法で吸着分子３１にエネルギーを与
えるために用いた光、電子ビーム、イオンビームは、各
々ある制約を受けている。例えば光を用いた場合基板原
子と吸着分子を反応させるためには適切な波長（エネル
ギー）が必要とされるが任意な波長だけを取り出し照射
することは困難であり、また、レーザを用いても波長に
は限界がある。電子ビームやイオンビームでは微細パタ
ーン形成する場合ビームを絞る必要がありそのため大規
模かつ複雑なビーム加速装置およびビーム収束装置が必
要とされる。

本発明の目的は、従来のように大規模かつ複雑な装置を
必要とせずに基板平面内だけでなく基板垂直方向にも高
精度にエツチングできる微細パターン形成方法を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は基板を構成する原子と反応して揮発性反応生成
物を形成する反応ガスを基板上に流し、しかも先を細く
した導電性の針が基板の所望の部分に基板との間にトン
ネル電流が流れる距離まで近づいた状態で針と基板の間
に電圧をくわえて微小な範囲に広がる電界を形成して、
基板をエツチングすることを特徴とするパターン形成方
法である。また本発明は前記反応ガス分子を基板に流し
吸着させたのち真空排気として基板上の吸着分だけを残
し、前記電界を形成しエツチングすることを特徴とする
パターン形成方法である。

基板を構成する原子と反応して揮発性反応生成物を形成
する反応ガスには、基板がＳｉの場合にはＸｅＦ　ＣＩ
Ｆ等のフッ素系ガス、ＧａＡｓやＩｎＰ基板に対しては
Ｃ１□、　ＣＣＩ□Ｆ３．ＣＨＣｌ３．ＣＣｌ４等の塩
素系ガスを用いる。

電界研磨または機械研磨により先を細くした導電性の針
にはタングステン（Ｗ）、白金（ｐｔ）等の金属や、表
面を金属コーティングしたダイヤモンド等の物質などを
使う。

前述した針と基板の間に電圧（数Ｖ）をかけた状態で針
を基板表面に近づけていき、針と基板の間の間隔が数オ
ングストロームになると数ナノアンペアの電流が流れる
。一般にはこの電流は電流・電圧特性によりトンネル電
流とか電界放出電流などと呼ばれ、その電流の大きさを
測定することは容易である。

針と基板の間隔の制御は圧電素子（ＰＺＴ）を用いるこ
とで容易に行える。この圧電素子（ＰＺＴ）は５オング
ストロ一ムＮ程度の圧電比をもちセラミックスのため加
工も簡単である。このような装置は走査型トンネル顕微
鏡（ＳＴＭ：　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と呼ばれ、通常は表面の微細な
凹凸を測定するために用いられるが、本発明では対象物
をエツチングするときの道具として用いる。

（作用） 請求項１の発明の作用について、第１図を用いて説明す
る。超高真空中に置かれた基板１４を洗浄した後、基板
１４を構成する原子１３と反応して揮発性反応生成物を
形成する反応ガスを基板１４上に流す。この時、第１図
（ａ）のように一部のガスは基板表面１３上に吸着分１
２を形成し残りは容器内の浮遊ガス１１となる。この状
態で針１５を基板表面１３に近づけていき基板１４と針
１５の間に電圧１７をかけると第１図（ｂ）のように極
小電界１６が形成される。電界１６の下にある吸着分１
２と浮遊ガス１１は基板原子１３と反応し揮発性反応生
成物１８となり基板１４表面から解離する。以上のよう
な原理により、基板１４表面上に極小電界１６により、
微細パターンが形成される。一般に極小電界１６の強度
は小さいのでエツチング率度は小さくなりエツチングの
制御性がよい。

請求項２の発明では、浮遊ガス１１を真空排気してしま
うのでエツチングに寄与するのは吸着分だけでありほぼ
基板原子−要分のみエツチングする。

従ってエツチング率の制御性が極めて良い。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する
。

第２図は本発明の一実施例で用いる装置の構成を示す概
略図である。本装置では針の移動用圧電素子２０２、ガ
ス収納室２０３および基板ホルダー２０１とから構成さ
れている。本実施例においては、基板２０８にＳｉをエ
ツチングガスＣｌＦ３ガス２０４を用いる。まず請求項
１の発明の実施例を述べる。真空容器２０５内を１０　
　Ｔｏｒｒまで排気した後、真空パルプ２０６を通じて
ＣＩＦガス２０４を流す。針２０７は圧電素子２０２を
用いて制御する。針２０７と基板２０８の間に電気制御
系２０９を通じてバイアス電圧と電流を制御する。バイ
アスミ圧を１■にし、針２０７を試料２０８の所望の位
置に近づけていくと針２０７と試料２０８の間が２ｎｍ
ぐらいになると電流が急速にはじめる。その結果、基板
２０８に表面原子がＳｉＦガスとして解離し真空容器２
０５内に浮遊する。ＣｌＦ３ガスを流すのを止めた後真
空容器２０５内のガスを排気する。本実施例では所望の
位置に５０Ｘ５０ｎｍ、深さ１．２ｎｍの矩形パターン
を描くことができた。

次に請求項２の発明の実施例について述べる。真空容器
２０５内を１０　　Ｔｏｒｒまで排気する。その後真空
バルブ２０６を通じてＣｌＦ３ガス２０４を流すと、基
板２０８上にＣＩＦ分子が吸着する。そのあとＣｌＦ３
を止め、真空排気して浮遊ガスを排除する。次に上述の
実施例と同様にしてバイアス電圧を加え針２０７を近づ
けると基板原子−要分をエツチングすることができた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明にれば、従来のような大が
かりな装置を必要とせず、基板面内方向及び垂直方向に
高精度にエツチングできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による微細パターン形成を模式的に示し
た図、第２図は本発明の方法を実施するための装置の一
例を示す概略図、第３図は従来技術の模式図である。 図において、１１・・・浮遊ガス、１２．３１・・・吸
着分、１３゜３２・・・基板原子、１４．３３・・・基
板、１５・・・針、１６・・・極小電界、１７・・・電
圧、１８．４３−・・揮発性反応生成物、２０１・・・
基板ホルダー、２０２・・・圧電素子、２０３・・・ガ
ス収納室、２０４・・・ＣＩＦ　、２０５・・・真空容
器、２０６・・・真空パルプ、２０７・・・針、２０８
・・・基板、２０９．、、電気制御系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板を構成する原子と反応して揮発性反応生成物を
   形成する反応ガスを基板上に流し、しかも先を細くした
   導電性の針を基板の所望の部分に基板との間にトンネル
   電流が流れる距離まで近づいた状態で針と基板の間に電
   圧をくわえて微小な範囲に広がる電界を形成して、エッ
   チングすることを特徴とするパターン形成方法。 ２）前記反応ガス分子を基板に流し吸着させたのち真空
   排気して、基板上の吸着分だけにして前記電界を形成し
   エッチングすることを特徴とするパターン形成方法。