JPH0737790A - 微細加工用レジスト - Google Patents
微細加工用レジストInfo
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- JPH0737790A JPH0737790A JP5181448A JP18144893A JPH0737790A JP H0737790 A JPH0737790 A JP H0737790A JP 5181448 A JP5181448 A JP 5181448A JP 18144893 A JP18144893 A JP 18144893A JP H0737790 A JPH0737790 A JP H0737790A
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- Japan
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 多層構造からなるレジストであって、最外層
に陽極酸化によって酸化膜（４）を生ずる酸化膜形成材
（１）を用いる微細加工用レジスト。 【効果】 フォトリソグラフィの解像度の限界を越えた
きわめて高分解能で微細パターンを形成が可能となり、
集積度の高い半導体素子や短波長用の回折光学素子の製
造が可能となる。
に陽極酸化によって酸化膜（４）を生ずる酸化膜形成材
（１）を用いる微細加工用レジスト。 【効果】 フォトリソグラフィの解像度の限界を越えた
きわめて高分解能で微細パターンを形成が可能となり、
集積度の高い半導体素子や短波長用の回折光学素子の製
造が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、微細加工用レジスト
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、Ｉ
ＣやＬＳＩ等の半導体素子、また、回折格子等の光学素
子のより精密な作成に有用な微細加工用レジストに関す
るものである。
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、Ｉ
ＣやＬＳＩ等の半導体素子、また、回折格子等の光学素
子のより精密な作成に有用な微細加工用レジストに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子
製造工程の一つに、半導体基盤上に回路パターンを作成
する化学的加工プロセスがある。従来より、この化学的
加工プロセスにおいては、半導体基盤の表面にＩＣ回路
等の微細なパターンを作成するために、フォトリソグラ
フィ技術が用いられてきている。
製造工程の一つに、半導体基盤上に回路パターンを作成
する化学的加工プロセスがある。従来より、この化学的
加工プロセスにおいては、半導体基盤の表面にＩＣ回路
等の微細なパターンを作成するために、フォトリソグラ
フィ技術が用いられてきている。
【０００３】このフォトリソグラフィ工程では、まず、
所定のパターンを持ったフォトマスクを作成し、つぎ
に、基盤表面に塗布したフォトレジストに、紫外線等の
電磁波を照射してフォトマスク像を基盤表面に焼き付け
て微細パターンを作成している。しかしながら、このよ
うな従来のフォトリソグラフィ技術の場合には、 １）光の波長による分解能の限界があり、たとえ波長の
短い紫外線を露光に使用したとしても、０．２μｍより
細かいパターンを作製することはできなかった。
所定のパターンを持ったフォトマスクを作成し、つぎ
に、基盤表面に塗布したフォトレジストに、紫外線等の
電磁波を照射してフォトマスク像を基盤表面に焼き付け
て微細パターンを作成している。しかしながら、このよ
うな従来のフォトリソグラフィ技術の場合には、 １）光の波長による分解能の限界があり、たとえ波長の
短い紫外線を露光に使用したとしても、０．２μｍより
細かいパターンを作製することはできなかった。
【０００４】２）また、各種類のパターンを形成するに
は、そのパターンに対応する自由度に著しく欠けてお
り、パターンの種類ごとにマスクを用意しなければなら
なかった。 このような欠点のため、しだいに細密化する回路パター
ン作成に適応できなくなってきた。このため、より精密
でパターンの種類に依存しない、新しい技術手段が求め
られていた。
は、そのパターンに対応する自由度に著しく欠けてお
り、パターンの種類ごとにマスクを用意しなければなら
なかった。 このような欠点のため、しだいに細密化する回路パター
ン作成に適応できなくなってきた。このため、より精密
でパターンの種類に依存しない、新しい技術手段が求め
られていた。
【０００５】この発明は以上の通りの事情に鑑みてなさ
れたものであり、従来のフォトリソグラフィの分解能を
越える、０．１μｍ以下という高分解能で微細パターン
を基板材料表面に形成し、かつ、任意の微細パターンを
自由に材料表面に転写することが可能な、新しい微細加
工用レジストを提供することを目的としている。
れたものであり、従来のフォトリソグラフィの分解能を
越える、０．１μｍ以下という高分解能で微細パターン
を基板材料表面に形成し、かつ、任意の微細パターンを
自由に材料表面に転写することが可能な、新しい微細加
工用レジストを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、多層構造からなるレジストであ
って、最外層には陽極酸化による酸化膜形成素材を配設
してなることを特徴とする微細加工用レジストを提供す
る。
を解決するものとして、多層構造からなるレジストであ
って、最外層には陽極酸化による酸化膜形成素材を配設
してなることを特徴とする微細加工用レジストを提供す
る。
【０００７】
【作用】すなわち、この発明では、たとえば図１に例示
したように、１層以上の多層構造の最外層（１）とし
て、陽極酸化処理によって酸化膜を形成することのでき
る酸化膜形成材、たとえば、金属チタンあるいはその合
金等を第２層（２）の上に配設する。次いで、この発明
の発明者がすでに提案している方法もしくは装置（特願
平５−３９１２０）を用いて、先端の鋭利な微小電極
（３）を、最外層（１）の表面に接近させ、微小電極
（３）を負極に、最外層（１）を正極として、電圧を印
加し、最外層表面に微細な陽極酸化膜（４）のパターン
を形成する。そしてさらに、生成された陽極酸化膜
（４）をマスクとして、レジスト最外層（１）を適当な
方法でエッチングし、最外層（１）を微細加工する。こ
のようにして得られた微細パターンをマスクとしてさら
に基板もしくはレジスト第２層（２）を微細加工するこ
とができる。
したように、１層以上の多層構造の最外層（１）とし
て、陽極酸化処理によって酸化膜を形成することのでき
る酸化膜形成材、たとえば、金属チタンあるいはその合
金等を第２層（２）の上に配設する。次いで、この発明
の発明者がすでに提案している方法もしくは装置（特願
平５−３９１２０）を用いて、先端の鋭利な微小電極
（３）を、最外層（１）の表面に接近させ、微小電極
（３）を負極に、最外層（１）を正極として、電圧を印
加し、最外層表面に微細な陽極酸化膜（４）のパターン
を形成する。そしてさらに、生成された陽極酸化膜
（４）をマスクとして、レジスト最外層（１）を適当な
方法でエッチングし、最外層（１）を微細加工する。こ
のようにして得られた微細パターンをマスクとしてさら
に基板もしくはレジスト第２層（２）を微細加工するこ
とができる。
【０００８】より詳しく陽極酸化膜（４）パターンの形
成について説明すると、このための上記方法では、まず
はじめに、含酸素分子気体の存在する雰囲気中に被加工
材料を設置し、次に、先端を鋭く尖らせた微小電極を被
加工材料に接近させ、被加工材料の表面が正極、電極が
負極になるように、被加工材料と電極との間に電圧を印
加する。電極が被加工材料の表面にある程度近接すると
電極と被加工材料との間で電流が流れはじめる。その結
果、被加工材料の表面は表面に吸着している含酸素分子
物質または含酸素分子化合物と電気化学反応を起こし、
被加工材料の表面が陽極酸化される。
成について説明すると、このための上記方法では、まず
はじめに、含酸素分子気体の存在する雰囲気中に被加工
材料を設置し、次に、先端を鋭く尖らせた微小電極を被
加工材料に接近させ、被加工材料の表面が正極、電極が
負極になるように、被加工材料と電極との間に電圧を印
加する。電極が被加工材料の表面にある程度近接すると
電極と被加工材料との間で電流が流れはじめる。その結
果、被加工材料の表面は表面に吸着している含酸素分子
物質または含酸素分子化合物と電気化学反応を起こし、
被加工材料の表面が陽極酸化される。
【０００９】このため、先端の鋭利な針を電極とするこ
とによって、被加工材料が酸化される範囲の面積を極め
て小さくし、被加工材料と電極との間を流れる電流の値
が一定になるように電極の位置を制御して被加工材料の
表面をなぞるように電極を動かすことによって、解像度
０．１μｍ以上の高分解能で、自由な形状の酸化膜パタ
ーンを被加工材料の表面に形成することが可能となる。
とによって、被加工材料が酸化される範囲の面積を極め
て小さくし、被加工材料と電極との間を流れる電流の値
が一定になるように電極の位置を制御して被加工材料の
表面をなぞるように電極を動かすことによって、解像度
０．１μｍ以上の高分解能で、自由な形状の酸化膜パタ
ーンを被加工材料の表面に形成することが可能となる。
【００１０】解像度は、電極の先端形状によって左右さ
れるため、電極先端の半径１００ｎｍ以下であることが
望ましい。また、電極の材質としては、たとえば、白
金、金等の貴金属もしくはその合金、または、導電性ダ
イアモンド等の電気化学的に安定な素材を用いることが
できる。このような素材の中でも特に導電性ダイアモン
ドは電気化学的に安定であるばかりでなく、機械的強度
にも優れているため、安定な微細加工のために適した素
材である。
れるため、電極先端の半径１００ｎｍ以下であることが
望ましい。また、電極の材質としては、たとえば、白
金、金等の貴金属もしくはその合金、または、導電性ダ
イアモンド等の電気化学的に安定な素材を用いることが
できる。このような素材の中でも特に導電性ダイアモン
ドは電気化学的に安定であるばかりでなく、機械的強度
にも優れているため、安定な微細加工のために適した素
材である。
【００１１】そして、この方法は、チタニウム、タンタ
ル、タングステン、アルミニウム等の金属、シリコン、
ゲルマニウム、ガリウムひ素、インジウム燐等の半導体
等の陽極酸化によって酸化膜を形成することのできるす
べての材料に対して適用が可能である。さらに、ｎ型半
導体のように陽極酸化しにくい材料であっても、半導体
のバンドギャップより高いエネルギーの光で照明しなが
ら酸化を行う等の手段によって、安定した加工が可能と
なる。
ル、タングステン、アルミニウム等の金属、シリコン、
ゲルマニウム、ガリウムひ素、インジウム燐等の半導体
等の陽極酸化によって酸化膜を形成することのできるす
べての材料に対して適用が可能である。さらに、ｎ型半
導体のように陽極酸化しにくい材料であっても、半導体
のバンドギャップより高いエネルギーの光で照明しなが
ら酸化を行う等の手段によって、安定した加工が可能と
なる。
【００１２】たとえば以上のようにして、この発明のレ
ジスト最外層に解像度０．１μｍ以下という、高い解像
度で作成された微細な陽極酸化パターンを様々な基板に
転写することが可能となる。さらに、第２層を挿入した
多層レジスト構造にすることによって、最外層エッチン
グ工程に耐えられない材料表面への微細パターン転写も
可能となり、この発明の微細加工用レジストの応用範囲
は飛躍的に広がる。
ジスト最外層に解像度０．１μｍ以下という、高い解像
度で作成された微細な陽極酸化パターンを様々な基板に
転写することが可能となる。さらに、第２層を挿入した
多層レジスト構造にすることによって、最外層エッチン
グ工程に耐えられない材料表面への微細パターン転写も
可能となり、この発明の微細加工用レジストの応用範囲
は飛躍的に広がる。
【００１３】また、高い分解能で自由なパターンを形成
することが可能となり、集積度の高い半導体素子や、軟
Ｘ線のように波長のきわめて短い光のための回折光学素
子等の製造が可能となる。なお、この発明においては、
酸化膜形成材が、上記のチタン金属あるいはその合金に
限定されることはなく、陽極酸化可能な、Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｔａ，Ｗ等の各種の金属やその合金が使用可能である。
することが可能となり、集積度の高い半導体素子や、軟
Ｘ線のように波長のきわめて短い光のための回折光学素
子等の製造が可能となる。なお、この発明においては、
酸化膜形成材が、上記のチタン金属あるいはその合金に
限定されることはなく、陽極酸化可能な、Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｔａ，Ｗ等の各種の金属やその合金が使用可能である。
【００１４】そして、レジストとしての目的に応じて、
最外層のこの酸化膜形成材の下層には、貴金属、もしく
はそれらの合金、各種の有機膜を配設し、エッチング手
段、手法を様々に組合わせることができる。以下実施例
を示し、さらにこの発明について詳しく説明する。
最外層のこの酸化膜形成材の下層には、貴金属、もしく
はそれらの合金、各種の有機膜を配設し、エッチング手
段、手法を様々に組合わせることができる。以下実施例
を示し、さらにこの発明について詳しく説明する。
【００１５】
【実施例】実施例１ この発明の微細加工用レジストを用いて、被加工材料上
に微細パターンを形成した。その一例を図２に沿って説
明する。なお、この例では、超高真空（１×１０-8Ｔｏ
ｒｒ以下）下に電子ビーム蒸着したチタン膜（７）（膜
厚１０ｎｍ）を最外層とし、その下の第２層には、白金
膜（６）（膜厚２０ｎｍ）を使用した。
に微細パターンを形成した。その一例を図２に沿って説
明する。なお、この例では、超高真空（１×１０-8Ｔｏ
ｒｒ以下）下に電子ビーム蒸着したチタン膜（７）（膜
厚１０ｎｍ）を最外層とし、その下の第２層には、白金
膜（６）（膜厚２０ｎｍ）を使用した。
【００１６】すなわち、まず、被加工材料（５）の表面
に、第２層となる白金膜（６）および最外層となるチタ
ン膜（７）を真空蒸着する。ここで、チタン膜、白金膜
の表面粗さが大きいと、微細加工の解像度が著しく悪く
なるため、できるだけ平滑な表面を持った薄膜とする。
次に、図１に示した微小電極（３）として導電性ダイア
モンドを用い、温度２３°Ｃ、相対温度２０％のＮ2 雰
囲気中においてチタン膜（７）の表面に陽極酸化によっ
て酸化チタン膜の微細パターン（８）を形成する。この
場合、ダイアモンド電極とチタンとの間に８Ｖの電圧を
印加し、ダイアモンド電極とチタンとの間の電流を１０
０ｐＡで一定になるように制御しつつ、チタン表面上を
２μｍ／ｓｅｃの速度でダイアモンド電極を動かし、ピ
ッチ３０ｎｍの酸化チタンの微細パターン（１ｍｍあた
りの本数約３３０００本）を形成した。
に、第２層となる白金膜（６）および最外層となるチタ
ン膜（７）を真空蒸着する。ここで、チタン膜、白金膜
の表面粗さが大きいと、微細加工の解像度が著しく悪く
なるため、できるだけ平滑な表面を持った薄膜とする。
次に、図１に示した微小電極（３）として導電性ダイア
モンドを用い、温度２３°Ｃ、相対温度２０％のＮ2 雰
囲気中においてチタン膜（７）の表面に陽極酸化によっ
て酸化チタン膜の微細パターン（８）を形成する。この
場合、ダイアモンド電極とチタンとの間に８Ｖの電圧を
印加し、ダイアモンド電極とチタンとの間の電流を１０
０ｐＡで一定になるように制御しつつ、チタン表面上を
２μｍ／ｓｅｃの速度でダイアモンド電極を動かし、ピ
ッチ３０ｎｍの酸化チタンの微細パターン（１ｍｍあた
りの本数約３３０００本）を形成した。
【００１７】そして、この酸化チタン膜の微細パターン
（８）を形成した多層膜を０．１％フッ化水素水溶液
（フッ酸）に浸漬し、表面に酸化膜パターン（８）の形
成されていないチタン膜（７）部分をエッチングする。
第２層の白金膜（６）はエッチングされずに残るので、
酸化チタン膜の微細パターン（８）とその下部に残った
チタン膜（７）のパターンをマスクとして、第２層の白
金を、イオンビームエッチングによって微細加工し、残
ったチタン膜（７）を再びフッ酸で溶かすことによっ
て、図２に示したように、白金膜（６）の微細パターン
を得る。
（８）を形成した多層膜を０．１％フッ化水素水溶液
（フッ酸）に浸漬し、表面に酸化膜パターン（８）の形
成されていないチタン膜（７）部分をエッチングする。
第２層の白金膜（６）はエッチングされずに残るので、
酸化チタン膜の微細パターン（８）とその下部に残った
チタン膜（７）のパターンをマスクとして、第２層の白
金を、イオンビームエッチングによって微細加工し、残
ったチタン膜（７）を再びフッ酸で溶かすことによっ
て、図２に示したように、白金膜（６）の微細パターン
を得る。
【００１８】この白金微細パターンをマスクとして、各
種材料の微細加工が可能となる。また、この実施例に示
した工程は、白金や金等の貴金属自身の微細加工として
も応用してもよい。実施例 ２ 図３に例示したように、超高真空（１×１０-8Ｔｏｒｒ
以下）下に電子ビーム蒸着したチタン膜（１１）（膜厚
１０ｎｍ）およびポリイミド膜（１０）（膜厚１００ｎ
ｍ）を被加工材料（９）の上に配設した。
種材料の微細加工が可能となる。また、この実施例に示
した工程は、白金や金等の貴金属自身の微細加工として
も応用してもよい。実施例 ２ 図３に例示したように、超高真空（１×１０-8Ｔｏｒｒ
以下）下に電子ビーム蒸着したチタン膜（１１）（膜厚
１０ｎｍ）およびポリイミド膜（１０）（膜厚１００ｎ
ｍ）を被加工材料（９）の上に配設した。
【００１９】すなわち、被加工材料（９）の表面に、第
２層となるポリイミド膜（１０）をスピンコートし、さ
らにその上に最外層のチタン膜（１１）を真空蒸着す
る。次に、チタン膜（１１）の表面に、陽極酸化によっ
て形成した酸化チタン膜の微細パターン（１２）を形成
する。得られたパターン形成多層膜を０．１％フッ酸水
溶液に浸漬し、表面に酸化膜パターンの形成されていな
いチタン膜（１１）をエッチングすると、第２層のポリ
イミド膜（１０）は、エッチングされないで残る。
２層となるポリイミド膜（１０）をスピンコートし、さ
らにその上に最外層のチタン膜（１１）を真空蒸着す
る。次に、チタン膜（１１）の表面に、陽極酸化によっ
て形成した酸化チタン膜の微細パターン（１２）を形成
する。得られたパターン形成多層膜を０．１％フッ酸水
溶液に浸漬し、表面に酸化膜パターンの形成されていな
いチタン膜（１１）をエッチングすると、第２層のポリ
イミド膜（１０）は、エッチングされないで残る。
【００２０】エッチングで残った酸化膜パターン（１
２）およびチタン膜（１１）をマスクとして、第２層の
ポリイミド膜（１０）をエッチングし、微細パターンを
形成する。さらに、これをマスクとして、各種材料の微
細加工が可能となる。ここで、スピンコートによるポリ
イミド膜のかわりに、炭化水素系のプラズマ重合膜やラ
ングミュアブロジェット膜、真空蒸着等によって作られ
た有機物膜も第２層として使用してもよい。
２）およびチタン膜（１１）をマスクとして、第２層の
ポリイミド膜（１０）をエッチングし、微細パターンを
形成する。さらに、これをマスクとして、各種材料の微
細加工が可能となる。ここで、スピンコートによるポリ
イミド膜のかわりに、炭化水素系のプラズマ重合膜やラ
ングミュアブロジェット膜、真空蒸着等によって作られ
た有機物膜も第２層として使用してもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上詳しく説明した通りこの発明によっ
て、フォトリソグラフィの解像度の限界を越えたきわめ
て高分解能で微細パターンを形成が可能となり、集積度
の高い半導体素子や短波長用の回折光学素子の製造が可
能となる。
て、フォトリソグラフィの解像度の限界を越えたきわめ
て高分解能で微細パターンを形成が可能となり、集積度
の高い半導体素子や短波長用の回折光学素子の製造が可
能となる。
【図１】この発明の基本構成を示す概念図である。
【図２】実施例１における微細パターンの作成過程を示
す概念図である。
す概念図である。
【図３】実施例２における微細パターンの作成過程を示
す概念図である。
す概念図である。
１ 最外層膜 ２ 第２層 ３ 微小電極 ４ 陽極酸化膜 ５ 被加工材料 ６ 白金膜 ７ チタン膜 ８ 酸化チタン ９ 被加工材料 １０ ポリイミド膜 １１ チタン膜 １２ 酸化チタン
Claims (4)
- 【請求項１】 多層構造からなるレジストであって、最
外層には陽極酸化による酸化膜形成材を配設してなるこ
とを特徴とする微細加工用レジスト。 - 【請求項２】 最外層には、チタンもしくはチタン合金
を配設してなる請求項１の微細加工用レジスト。 - 【請求項３】 最外層の内側に貴金属もしくは貴金属合
金の層を配設してなる請求項１の微細加工用レジスト。 - 【請求項４】 最外層の内側に有機物層を配設してなる
請求項１の微細加工用レジスト。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18144893A JP3422428B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 微細加工レジストパターンの形成方法 |
| US08/574,986 US5785838A (en) | 1993-02-26 | 1995-12-19 | Method for producing an oxide film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18144893A JP3422428B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 微細加工レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737790A true JPH0737790A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3422428B2 JP3422428B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=16100949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18144893A Expired - Fee Related JP3422428B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-07-22 | 微細加工レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422428B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100604813B1 (ko) * | 2001-05-14 | 2006-07-26 | 삼성전자주식회사 | 정보기록방법 |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP18144893A patent/JP3422428B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100604813B1 (ko) * | 2001-05-14 | 2006-07-26 | 삼성전자주식회사 | 정보기록방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3422428B2 (ja) | 2003-06-30 |
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