JPH0756867B2 - 金属超薄膜およびその製造法 - Google Patents

金属超薄膜およびその製造法

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JPH0756867B2 JP63243008A JP24300888A JPH0756867B2 JP H0756867 B2 JPH0756867 B2 JP H0756867B2 JP 63243008 A JP63243008 A JP 63243008A JP 24300888 A JP24300888 A JP 24300888A JP H0756867 B2 JPH0756867 B2 JP H0756867B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、基板上へ化学反応を利用した金属の超薄膜、
特に基板上に特定パターンの金属膜形成を可能とした金
属超薄膜の製造法に関するものであり、半導体素子や薄
膜導電材料等の製造に利用できるものである。
従来の技術 従来、半導体装置等における配線パターンは、金属薄膜
を蒸着等により形成した基板上に、光照射により重合ま
たは分解する樹脂膜(レジスト)を形成し、光をパター
ン状に照射した後現像して特定のレジストパターンを形
成したのち、金属薄膜をエッチングする方法により製造
するのが一般に用いられて来た。
ところが、これら金属パターンは、半導体素子の高密度
化や印刷物の高品質化のため、ますます微細化が要望さ
れるようになって来ている。特にVLSIの製造において
は、サブミクロンの金属パターンを精度良く作成する必
要が生じてきた。このような場合、レジスト樹脂そのも
のの物性にも大きく作用されるが、一般に微細なパター
ンを望む程、すなわち解像度を上げるためにはレジスト
塗布厚を薄くする必要がある。一方、サブミクロンパタ
ーンともなると湿式エッチングは利用でかずイオンエッ
チ,プラズマエッチやスパッタエッチ等のドライエッチ
ングを用いなければならないが、レジストパターンの耐
ドライエッチング性を向上させるためには、レジスト材
料にもよるが、一般にレジスト塗膜を厚くしておく必要
がある。
発明が解決しようとする課題 従って、上記2つの要求を満足させるためには、塗膜が
厚くても解像度が良いもの、あるいは塗膜が薄くても耐
ドライエッチング性が良いホトレジストを開発すれば良
いのであるが、今のところこのような材料は得られてい
ない。
本発明は、高解像度で均一性がすぐれしかも導電性がす
ぐれた金属超薄膜及びその製造方法を提供することを目
的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、基板上に、末満にアセチレン基を有する化合
物の単分子状の薄膜を形成し、次にこの薄膜表面に1価
金属の化合物を反応させることにより、前記アセチレン
基と結合した前記金属の薄膜を形成する。
ここにおいて、前記薄膜に対して金属化合物を反応させ
る前に、エネルギー線、例えば電子ビーム,イオンビー
ム,光,X線等を照射して薄膜の特定領域のアセチレン基
を反応させる工程を入れると、金属超薄膜は前記エネル
ギー線の非照射領域に対応する特定のパターンとなる。
アセチレン基を有する化合物は、そのアセチレン基が主
鎖又は側鎖の末端にあればよい。そして、この化合物の
単分子状の薄膜を形成する手段として、ラングミュア・
プロジェット法あるいは化学吸着法を用い、アセチレン
基が基板表面に並んで露出されるように単分子膜を累積
形成しておくことにより、感度向上とともに超微細パタ
ーン形成が可能となる。
作 用 本発明は、あらかじめ単分子膜あるいは単分子膜の表面
にアセチレン基(−C≡C−H)を形成しておくことに
より、このアセチレン基と金属化合物の反応を利用し
て、水溶性金属化合物より分子状あるいは原子状の金属
膜を、単分子膜に付着形成できる作用を積極的に利用す
るものである。したがって、本発明によれば超微細な金
属パターン形成を容易に行うことが可能となる。
実施例 以下、本発明の方法を第1図を用いて説明する。
SiO2の形成された半導体Si基板1上へ化学吸着法によ
り、シラン界面活性剤、例えばCH≡C−(CH2)n−SiC
l3(nは整数で、10〜20が良い)を吸着させることによ
り、基板表面のSiO2と反応させ、 の単分子膜2を形成する。ここで、前記のシラン界面活
性剤は重量比で80%のn−ヘキサンと12%の四塩化炭素
と8%のクロロホルムを混合した溶媒に2.0×10-3〜5.0
×10-2モル/の割合で溶解した溶液を用い、これに基
板を浸漬して反応させる(第1図a)。なお、ここで、
分子末端のアセチレン基の安定をはかるため、シラン界
面活性剤として、(CH33Si−C≡C−(CH2)n−SiC
l3を用いて化学吸着を行う方法もあるが、この場合は、
吸着後10%KOH水溶液に浸漬すると、−Si(CH3基が
脱離されて、同様に の単分子膜が形成できる。ここで、シラン界面活性剤の
アセチレン基4は基板表面に並んで成膜され(第1図
b)、しかも、電子ビーム照射により、まわりのアセチ
レン基間で重合反応が生じるので、次に、第1図cに示
すように電子ビーム5を特定領域に照射すると、第1図
dに示すように、電子ビーム照射された部分6のアセチ
ン基の三重結合は、互いに結合し合い選択的に不活性化
(死活)される。
次に、1価の金属の化合物、例えば硝酸銀水溶液(AgNO
3)または、水酸化銅アンモニウム水溶液(Cu(NH32O
H)に浸漬する。すると、前記単分子膜2の表面のアセ
チレン基と銀または銀が反応してAg7またはCuが選択的
に単分子膜上に付着形成される(第1図e)。
つまり、以上の方法により、サブミクロンあるいはそれ
以上の超微細な単分子状の薄膜上に原子又は分子状の金
属薄膜が選択的に形成された。従って、本実施例の方法
を用いることにより超微細な配線が形成でき、半導体装
置等の電子デバイス製造上効果大なるものである。な
お、このとき、基板全面に金属薄膜を形成したい場合
は、電子ビームの照射工程を省けば良いことは明らかで
ある。
なお、上記例では、シラン界面活性剤の−SiCl3と反応
して を生じる基板、すなわち、SiO2の形成されたSi基板を例
にして示したが、その他に無機物では、Al2O3,ガラス
等、有機物ではポリビニルアルコール等が基板として利
用可能である。また、基板表面が撥水性を示す他の物質
で被われている場合には、ラングミュア・ブロジェット
膜を形成して基板表面に全面親水性基を並べるか、酸素
プラズマ処理等で基板表面を親水化しておく方法を用い
ることができる。なお、ラングミュア・ブロジェット膜
では、密着力は劣るが、基板表面物質が撥水性の場合で
も、累積を撥水面が基板側になるように形成したところ
で止めれば、表面を完全に親水性化することが可能であ
る。
また、酸素プラズマ処理を行った場合には、基板表面が
酸化され、親水性を示すようになる。
なお、上記の実施例においては、アセチレン基を有する
化合物の薄膜として、シリコン界面活性剤を吸着反応さ
せる方法を示したが、あらかじめ−Clを−OH基に置換し
た試薬(CH≡C−(CH2)n−Si(OH)等)を用いれ
ば、ラングミュア・ブロジェット法でも、薄膜を形成で
きる。
なお、本発明の方法は、上記実施例に示したシラン界面
活性剤分子内のアセチレン基の代りにジアセチレン基
(−C≡C−C≡CH)を用いたり、さらに直鎖状CH2
合の間又は側鎖として機能性分子例えば、−C≡C−C
≡C−,−C6H4−−C4NH3−,−C4SH2−,−C6H4−CH=
CH−,−C6H4−S−,−C6H4−O−等のπ共役ポリマー
を形成する分子を含めた試薬を用いることにより、今後
分子デバイス製造技術としても応用できるものである。
発明の効果 以上述べたように、本発明の方法を用いれば、パターン
形成時のエネルギー線に感応する薄膜は単層ないし数層
の単分子累積膜で形成しておくため、超微細金属パター
ンの形成が可能である。さらに選択膜成長反応を−SiCl
3と−OH基,−C≡CH基とAgまたはCu等の反応で行うこ
とにより、導電性が高いパターンが得られる。従って、
本発明の方法は超微細配線パターン形成時にVLSI製造時
における配線の形成に大なる効果をもたらすものであ
る。
また薄膜形成に用いるLB法および吸着法は、基板表面と
の界面反応で進行するため、基板段差にそれほど影響を
受けず、VLSI素子上のような段差が多い基板に利用する
場合大きな効果がある。
なお、以上の実施例では、−SiCl3と−OH,AgまたはCuイ
オンと−C≡CHの界面反応を例に示したが、同様な反応
機構を示す物質であれば、これらに限定されるものでは
ない。従って、本発明の方法は、超微細配線パターン形
成、特にVLSI製造時における配線工程の改良に効果大な
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を説明するための一実施例の工程
を示し、同図a,cは基板断面図、同図b,d,eはそれぞれ同
図a,cの丸印A,B部の分子レベルでの拡大図である。 1……基板、2……薄膜、5……エネルギー線、7……
Ag超薄膜パターン。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】末端にアセチレン基を有する化合物の単分
    子状の薄膜上に、前記アセチレン基と結合した原子状又
    は分子状の金属を有する金属超薄膜。
  2. 【請求項2】前記金属が銀または銅であり、前記薄膜が
    その一端にシリコンを含む請求項1記載の金属超薄膜。
  3. 【請求項3】基板上に、末端にアセチレン基を持つ化合
    物の単分子状の薄膜を形成する工程と、前記薄膜表面に
    1価金属の化合物を反応させて前記アセチレン基と前記
    金属とを結合する金属超薄膜の製造法。
  4. 【請求項4】前記薄膜を形成する工程が、ラングミュア
    ・ブロジェット法または吸着法である請求項3記載の金
    属超薄膜の製造法。
  5. 【請求項5】基板上に、末端にアセチレン基を有する化
    合物の単分子状の薄膜を形成する工程と、前記薄膜の特
    定領域にエネルギー線を照射して特定領域のアセチレン
    基を反応させる工程と、前記薄膜のアセチレン基が残存
    した部分に1価金属の化合物を反応させて前記エネルギ
    ー線非照射領域のアセチレン基と前記金属とを結合して
    特定のパターンの金属超薄膜を形成する工程とを有する
    ことを特徴とした金属超薄膜の製造法。
  6. 【請求項6】前記アセチレン基がジアセチレン基である
    請求項5記載の金属超薄膜の製造法。
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