JP3398905B2 - 微細パタン形成法 - Google Patents
微細パタン形成法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナノメーターオー
ダーのサイズの量子細線を利用した量子効果デバイスの
形成に用いて好適な微細パタン形成法に関する。
ダーのサイズの量子細線を利用した量子効果デバイスの
形成に用いて好適な微細パタン形成法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ナノメーターオーダーのサイズの
量子細線を形成するために、微小なスポットビームを比
較的容易に形成できる電子ビーム露光法を用いたナノリ
ソグラフィが活発に研究されている。このような電子ビ
ーム露光法により微細なレジストパタンを形成して、こ
れをマスクとして細線となる材料をエッチングして加工
する。材料としてはＧａＡｓ等の化合物半導体や、最近
ではＬＳＩで用いられているＳｉが新しい量子効果デバ
イス用の材料として注目を集めている。１０ｎｍ程のサ
イズのＳｉ細線やドットが形成できると量子効果が発現
すると期待されており、量子化コンダクタンスやフォト
ルミネッセンス等の研究が行われるようになってきた。
量子細線を形成するために、微小なスポットビームを比
較的容易に形成できる電子ビーム露光法を用いたナノリ
ソグラフィが活発に研究されている。このような電子ビ
ーム露光法により微細なレジストパタンを形成して、こ
れをマスクとして細線となる材料をエッチングして加工
する。材料としてはＧａＡｓ等の化合物半導体や、最近
ではＬＳＩで用いられているＳｉが新しい量子効果デバ
イス用の材料として注目を集めている。１０ｎｍ程のサ
イズのＳｉ細線やドットが形成できると量子効果が発現
すると期待されており、量子化コンダクタンスやフォト
ルミネッセンス等の研究が行われるようになってきた。
【０００３】このような量子構造のパタンを形成するプ
ロセスにおいては、再現性の良い電気特性を実現するた
めに、細線の幅のゆらぎが少なく、また加工面が平坦で
あることが望ましい。これを実現する方法として、ＫＯ
Ｈを用いたＳｉの異方性エッチングを利用する方法（例
えば特願平６−１１３５８）が提案されている。この方
法を用いるとＳｉ（１１０）基板を用いた場合、垂直な
断面形状を持つ高アスペクトパタンを容易に形成するこ
とができる。例えば、図６に示すようにすればよい。こ
こで、６１はマスクパタン、６２はＳｉ（１１０）基
板、６３はＳｉ細線である。エッチングのマスクパタン
６１として、“数２”軸方向にラインパタンを形成して
ＫＯＨでエッチングを行うと、ラインパタンの側壁がＳ
ｉ（１１１）面となり、ＫＯＨの異方性エッチングによ
り垂直な断面形状のＳｉ細線６３が得られる。パタンエ
ッジやパタン側壁は、Ｓｉ（１１１）面が出るように、
ＫＯＨによる異方性エッチングが進むために原子レベル
で滑らかとなる。また、他の面方位としてＳｉ（１０
０）基板を用いれば、同様にして台形の断面形状を持つ
細線が得られる。
ロセスにおいては、再現性の良い電気特性を実現するた
めに、細線の幅のゆらぎが少なく、また加工面が平坦で
あることが望ましい。これを実現する方法として、ＫＯ
Ｈを用いたＳｉの異方性エッチングを利用する方法（例
えば特願平６−１１３５８）が提案されている。この方
法を用いるとＳｉ（１１０）基板を用いた場合、垂直な
断面形状を持つ高アスペクトパタンを容易に形成するこ
とができる。例えば、図６に示すようにすればよい。こ
こで、６１はマスクパタン、６２はＳｉ（１１０）基
板、６３はＳｉ細線である。エッチングのマスクパタン
６１として、“数２”軸方向にラインパタンを形成して
ＫＯＨでエッチングを行うと、ラインパタンの側壁がＳ
ｉ（１１１）面となり、ＫＯＨの異方性エッチングによ
り垂直な断面形状のＳｉ細線６３が得られる。パタンエ
ッジやパタン側壁は、Ｓｉ（１１１）面が出るように、
ＫＯＨによる異方性エッチングが進むために原子レベル
で滑らかとなる。また、他の面方位としてＳｉ（１０
０）基板を用いれば、同様にして台形の断面形状を持つ
細線が得られる。
【数２】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電子ビーム
露光装置で１０ｎｍのパタンを再現性良く露光するの
は、ビーム調整に依存するところが大きくて難しいとい
う問題がある。またビームを微細にするためには高価な
装置となってしまう。さらに、従来プロセスで用いられ
ている電子線レジストは、レジスト分子サイズの制限か
ら、寸法精度良く１０ｎｍ以下のレジストパタン形成す
ることは非常に難しいのが現状であるという問題もあ
る。すなわち、１０ｎｍ以下のレジストパタンでは、図
７（ａ）のように、レジストパタンの幅は凹凸があり、
一部でパタンが断線してしまう（ｂ）。ここで７１はレ
ジストパタン、７２は加工したＳｉ細線である。このよ
うなレジストパタン７１をマスクにＳｉ（１１０）をＫ
ＯＨでエッチングすると、同図のようにＳｉ細線７２は
断線してしまう。レジストパタンをＳｉＯ2 転写したマ
スクを用いても状況は同様である。したがって、このよ
うなレジストパタンをマスクにＳｉを加工すると、高精
度に１０ｎｍ以下のＳｉ細線を形成することが困難であ
り、解決が望まれていた。
露光装置で１０ｎｍのパタンを再現性良く露光するの
は、ビーム調整に依存するところが大きくて難しいとい
う問題がある。またビームを微細にするためには高価な
装置となってしまう。さらに、従来プロセスで用いられ
ている電子線レジストは、レジスト分子サイズの制限か
ら、寸法精度良く１０ｎｍ以下のレジストパタン形成す
ることは非常に難しいのが現状であるという問題もあ
る。すなわち、１０ｎｍ以下のレジストパタンでは、図
７（ａ）のように、レジストパタンの幅は凹凸があり、
一部でパタンが断線してしまう（ｂ）。ここで７１はレ
ジストパタン、７２は加工したＳｉ細線である。このよ
うなレジストパタン７１をマスクにＳｉ（１１０）をＫ
ＯＨでエッチングすると、同図のようにＳｉ細線７２は
断線してしまう。レジストパタンをＳｉＯ2 転写したマ
スクを用いても状況は同様である。したがって、このよ
うなレジストパタンをマスクにＳｉを加工すると、高精
度に１０ｎｍ以下のＳｉ細線を形成することが困難であ
り、解決が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、この問題を
解決するために、側面にエッチング速度のきわめて遅い
面が現れるような方向、例えばＳｉ（１１０）基板で
は、“数３”軸方向のマスクパタンを２本形成する。こ
の２本のマスクパタンは、細線を形成する部分において
“数３”軸方向に垂直方向に互いにシフトさせること
で、マスクパタン左右のエッジ部に段差を形成したマス
クパタンである。
解決するために、側面にエッチング速度のきわめて遅い
面が現れるような方向、例えばＳｉ（１１０）基板で
は、“数３”軸方向のマスクパタンを２本形成する。こ
の２本のマスクパタンは、細線を形成する部分において
“数３”軸方向に垂直方向に互いにシフトさせること
で、マスクパタン左右のエッジ部に段差を形成したマス
クパタンである。
【数３】
【０００６】２つの互いにシフトしたマスクパタンで異
方性エッチングすると、Ｓｉ（１１０）基板では、シフ
トにより生じたエッジの段差部に対応する部分はＳｉ
（１１１）以外の面となり、ＫＯＨ異方性エッチング液
を用いたエッチングにより、急速にエッチングが進み、
シフトした部分を境にして左右エッジの段差は、それぞ
れ反対方向に後退する。これにより、シフトしたマスク
パタンの幅の内、互いに共通する幅のＳｉパタンが得ら
れる。またＳｉ（１００）基板では、側面にＳｉ（１１
１）面を持つ台形パタンが形成され、それぞれ２つのマ
スクパタンでエッチングされたＳｉパタンに重なる部分
が形成され、細線部となる。換言すれば上記の目的を達
成するために、本発明は次の点を特徴とする。 （１） 異方性エッチングによりパタンを加工する工程
において、エッチングのマスクとなる少なくとも２本以
上のマスクパタンを、少なくとも一部が重なりあるいは
接触するように、エッチング速度の遅い面が現れる方向
と垂直方向にずらして配置することにより、マスクパタ
ン幅以下のパタンを形成することを特徴とする微細パタ
ン形成法。 （２） （１）記載の微細パタン形成法において、前記
重なりあるいは接触する部分がマスクパタンの角部であ
ることを特徴とする微細パタン形成法。 （３） （１）記載の微細パタン形成法において、前記
エッチング速度の遅い面がＳｉ（１１１）面であること
を特徴とする微細パタン形成法。 （４） （１），（２）または（３）記載の微細パタン
形成法において、基板としてＳＯＩ基板を用いたことを
特徴とする微細パタン形成法。 （５） 異方性エッチングによりパタンを加工する工程
において、エッチングのマスクとなる少なくとも２本以
上のマスクパタンのエッチングで形成されるパタンの広
がりのコーナー部分の少なくとも一部が接触するよう
に、エッチング速度の遅い面によるテーパの底辺と平行
方向に、このパタンの広がりのコーナー部分をずらして
配置することにより、ポイントコンタクトを形成するこ
とを特徴とする微細パタン形成法。 （６） 異方性エッチングによりパタンを加工する工程
において、複数のドットパタンからなるマスクパタンの
エッチングで形成されるパタンの広がりの部分 の少なく
とも一部が接触するように、エッチング速度の遅い面に
よるテーパの底辺と平行方向にずらして、このパタンの
広がりの部分を配置することにより、連結型の量子ドッ
トを形成することを特徴とする微細パタン形成法。
方性エッチングすると、Ｓｉ（１１０）基板では、シフ
トにより生じたエッジの段差部に対応する部分はＳｉ
（１１１）以外の面となり、ＫＯＨ異方性エッチング液
を用いたエッチングにより、急速にエッチングが進み、
シフトした部分を境にして左右エッジの段差は、それぞ
れ反対方向に後退する。これにより、シフトしたマスク
パタンの幅の内、互いに共通する幅のＳｉパタンが得ら
れる。またＳｉ（１００）基板では、側面にＳｉ（１１
１）面を持つ台形パタンが形成され、それぞれ２つのマ
スクパタンでエッチングされたＳｉパタンに重なる部分
が形成され、細線部となる。換言すれば上記の目的を達
成するために、本発明は次の点を特徴とする。 （１） 異方性エッチングによりパタンを加工する工程
において、エッチングのマスクとなる少なくとも２本以
上のマスクパタンを、少なくとも一部が重なりあるいは
接触するように、エッチング速度の遅い面が現れる方向
と垂直方向にずらして配置することにより、マスクパタ
ン幅以下のパタンを形成することを特徴とする微細パタ
ン形成法。 （２） （１）記載の微細パタン形成法において、前記
重なりあるいは接触する部分がマスクパタンの角部であ
ることを特徴とする微細パタン形成法。 （３） （１）記載の微細パタン形成法において、前記
エッチング速度の遅い面がＳｉ（１１１）面であること
を特徴とする微細パタン形成法。 （４） （１），（２）または（３）記載の微細パタン
形成法において、基板としてＳＯＩ基板を用いたことを
特徴とする微細パタン形成法。 （５） 異方性エッチングによりパタンを加工する工程
において、エッチングのマスクとなる少なくとも２本以
上のマスクパタンのエッチングで形成されるパタンの広
がりのコーナー部分の少なくとも一部が接触するよう
に、エッチング速度の遅い面によるテーパの底辺と平行
方向に、このパタンの広がりのコーナー部分をずらして
配置することにより、ポイントコンタクトを形成するこ
とを特徴とする微細パタン形成法。 （６） 異方性エッチングによりパタンを加工する工程
において、複数のドットパタンからなるマスクパタンの
エッチングで形成されるパタンの広がりの部分 の少なく
とも一部が接触するように、エッチング速度の遅い面に
よるテーパの底辺と平行方向にずらして、このパタンの
広がりの部分を配置することにより、連結型の量子ドッ
トを形成することを特徴とする微細パタン形成法。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、２つのラインパタンを
シフトさせたマスクパタンを用いて異方性エッチングす
ることで、シフト量に応じて元のマスクパタンより細い
パタン幅のＳｉ細線や量子構造を容易に形成できること
を特徴とする。
シフトさせたマスクパタンを用いて異方性エッチングす
ることで、シフト量に応じて元のマスクパタンより細い
パタン幅のＳｉ細線や量子構造を容易に形成できること
を特徴とする。
【０００８】
【実施例】まず初めに、本発明の微細パタン形成法で用
いるマスクパタンの実施例を説明する。図１は、マスク
パタンの例である。ここで、１１はマスクパタン１、１
２はマスクパタン２である。マスクパタン１、マスクパ
タン２は、それぞれ基板であるＳｉ（１１０）上に、
“数５”軸方向に形成されており、ここでは幅Ｗはそれ
ぞれ同じとする。ここでマスクパタン１、マスクパタン
２は、△だけ相対的に“数５”軸に直角方向にシフトし
ておく。シフトした位置においてマスクパタン１、２は
接触するように配置してあるが、実際のマスクパタン形
成時の変換差を考慮して接続部が離れないようにあらか
じめマスクパタン１、２が重なるように配置してもよ
い。図１のマスクパタン１、２を用いて、基板のＳｉ
（１１０）をＫＯＨでエッチングすると、図２に示すよ
うにエッチングが進行する。ここで２１はマスクパタン
１、２２はマスクパタン２、２３はＳｉである。ＫＯＨ
の異方性エッチングでは、Ｓｉ（１１１）面のエッチン
グ速度は、非常に遅いために“数５”方向のエッジのマ
スクパタン１、マスクパタン２でエッチングされるＳｉ
（１１０）基板はエッジの側面がＳｉ（１１１）面であ
るのでアンダーカットなく垂直な側面が得られる。一
方、マスクパタン１、２を“数５”に直角方向に△だけ
シフトした部分に対応するエッジは“数５”軸に直角方
向のエッジが現れるので、エッチング速度の速いＳｉ面
が現れるために、図２に示すように、左右のエッジでそ
れぞれ反対方向にＬだけアンダーカットが進行し、２Ｌ
の長さにわたって、幅Ｗ−△のＳｉ細線が得られる。す
なわち、マスクパタン幅Ｗよりも△だけ細いＳｉ細線が
得られる。マスクパタン１、２を形成するときに、△を
変えることで、０からＷまでのパタン幅を持つＳｉ細線
を簡単に得ることができる。△は、通常の微細パタン露
光に用いられる電子ビーム露光装置においては、偏向器
のＤＡコンバータのビット数を大きくすることで、ナノ
メーターオーダーの偏向が容易にでき、また制御性も良
い。さらに、近接した２本のパタンを連続して露光する
ので、ビームドリフトによる位置ずれは無視でき、きわ
めて高精度な位置制御が可能である。Ｗは特に細くする
必要がないので、リソグラフィの解像度に合わせて適当
な幅を選んでおけばよい。場合によっては光露光も可能
である。
いるマスクパタンの実施例を説明する。図１は、マスク
パタンの例である。ここで、１１はマスクパタン１、１
２はマスクパタン２である。マスクパタン１、マスクパ
タン２は、それぞれ基板であるＳｉ（１１０）上に、
“数５”軸方向に形成されており、ここでは幅Ｗはそれ
ぞれ同じとする。ここでマスクパタン１、マスクパタン
２は、△だけ相対的に“数５”軸に直角方向にシフトし
ておく。シフトした位置においてマスクパタン１、２は
接触するように配置してあるが、実際のマスクパタン形
成時の変換差を考慮して接続部が離れないようにあらか
じめマスクパタン１、２が重なるように配置してもよ
い。図１のマスクパタン１、２を用いて、基板のＳｉ
（１１０）をＫＯＨでエッチングすると、図２に示すよ
うにエッチングが進行する。ここで２１はマスクパタン
１、２２はマスクパタン２、２３はＳｉである。ＫＯＨ
の異方性エッチングでは、Ｓｉ（１１１）面のエッチン
グ速度は、非常に遅いために“数５”方向のエッジのマ
スクパタン１、マスクパタン２でエッチングされるＳｉ
（１１０）基板はエッジの側面がＳｉ（１１１）面であ
るのでアンダーカットなく垂直な側面が得られる。一
方、マスクパタン１、２を“数５”に直角方向に△だけ
シフトした部分に対応するエッジは“数５”軸に直角方
向のエッジが現れるので、エッチング速度の速いＳｉ面
が現れるために、図２に示すように、左右のエッジでそ
れぞれ反対方向にＬだけアンダーカットが進行し、２Ｌ
の長さにわたって、幅Ｗ−△のＳｉ細線が得られる。す
なわち、マスクパタン幅Ｗよりも△だけ細いＳｉ細線が
得られる。マスクパタン１、２を形成するときに、△を
変えることで、０からＷまでのパタン幅を持つＳｉ細線
を簡単に得ることができる。△は、通常の微細パタン露
光に用いられる電子ビーム露光装置においては、偏向器
のＤＡコンバータのビット数を大きくすることで、ナノ
メーターオーダーの偏向が容易にでき、また制御性も良
い。さらに、近接した２本のパタンを連続して露光する
ので、ビームドリフトによる位置ずれは無視でき、きわ
めて高精度な位置制御が可能である。Ｗは特に細くする
必要がないので、リソグラフィの解像度に合わせて適当
な幅を選んでおけばよい。場合によっては光露光も可能
である。
【数５】
【０００９】つぎに、本発明の別の実施例として、ＳＯ
Ｉ（Silicon On Insulator）基板の代表的なものである
ＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted OXygen）基板を
用いて、前述のマスクパタンを用いてＫＯＨによる異方
性エッチングでＳｉ細線を加工する例を説明する。マス
クパタンには、パタン反転法（特願平６−２１５５２
２）により形成したプラズマ酸化膜を用いる。図３に、
本発明の加工工程を示す。ここで、３１は単結晶Ｓｉ
層、３２は埋め込み酸化膜、３３はＳｉ基板、３４はポ
ジ型電子線レジスト、３５はマスクパタン１、３６はマ
スクパタン２、３７はプラズマ酸化膜、３８はＳｉ細線
である。単結晶Ｓｉ層３１の厚さは２００ｎｍであり、
埋め込み酸化膜３２の膜厚は４００ｎｍである。ＳＩＭ
ＯＸに用いるＳｉ基板３３は、Ｓｉ（１１０）面を用い
る。Ｓｉ（１１０）基板を用いたＳＩＭＯＸ基板におい
ても、前述のようにＳＩＭＯＸのＳｉ層に対して“数
６”方位のラインをＫＯＨを用いて異方性エッチングす
ると、Ｓｉ（１１１）面のエッチング速度が非常に小さ
いため、ライン方向の側壁が垂直になりＳｉ（１１１）
面が現れる。まず、ポジ型の電子線レジスト３４を単結
晶Ｓｉ層３１の上に５０ｎｍの膜厚で塗布する。
Ｉ（Silicon On Insulator）基板の代表的なものである
ＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted OXygen）基板を
用いて、前述のマスクパタンを用いてＫＯＨによる異方
性エッチングでＳｉ細線を加工する例を説明する。マス
クパタンには、パタン反転法（特願平６−２１５５２
２）により形成したプラズマ酸化膜を用いる。図３に、
本発明の加工工程を示す。ここで、３１は単結晶Ｓｉ
層、３２は埋め込み酸化膜、３３はＳｉ基板、３４はポ
ジ型電子線レジスト、３５はマスクパタン１、３６はマ
スクパタン２、３７はプラズマ酸化膜、３８はＳｉ細線
である。単結晶Ｓｉ層３１の厚さは２００ｎｍであり、
埋め込み酸化膜３２の膜厚は４００ｎｍである。ＳＩＭ
ＯＸに用いるＳｉ基板３３は、Ｓｉ（１１０）面を用い
る。Ｓｉ（１１０）基板を用いたＳＩＭＯＸ基板におい
ても、前述のようにＳＩＭＯＸのＳｉ層に対して“数
６”方位のラインをＫＯＨを用いて異方性エッチングす
ると、Ｓｉ（１１１）面のエッチング速度が非常に小さ
いため、ライン方向の側壁が垂直になりＳｉ（１１１）
面が現れる。まず、ポジ型の電子線レジスト３４を単結
晶Ｓｉ層３１の上に５０ｎｍの膜厚で塗布する。
【数６】
【００１０】つぎに電子ビーム露光法により、図３
（ａ）に示すように“数７”方位にＷ＝３０ｎｍ幅のラ
インを描画し、マスクパタン１、マスクパタン２を形成
する。細線を形成する位置で、２つのラインのシフト量
△＝２６ｎｍとする。電子ビームの走査ステップは、２
ｎｍ単位で行った。電子ビーム露光後、現像してレジス
トパタンを形成して所望のマスクパタンを得る。
（ａ）に示すように“数７”方位にＷ＝３０ｎｍ幅のラ
インを描画し、マスクパタン１、マスクパタン２を形成
する。細線を形成する位置で、２つのラインのシフト量
△＝２６ｎｍとする。電子ビームの走査ステップは、２
ｎｍ単位で行った。電子ビーム露光後、現像してレジス
トパタンを形成して所望のマスクパタンを得る。
【数７】
【００１１】次に図３（ｂ）のようにレジストパタンを
マスクに、ＥＣＲにより生成した酸素プラズマで単結晶
Ｓｉ層３１表面をプラズマ酸化し、プラズマ酸化膜３７
を形成する。マイクロ波パワーは２００Ｗで、１０秒で
行った。この時のプラズマ酸化膜３７の膜厚は、約２ｎ
ｍである。レジストの膜減りは数ｎｍ程である。ここで
用いるＥＣＲプラズマは、ＥＣＲにより生成したプラズ
マを発散磁界で引き出した方向性が良いプラズマ流であ
るので、レジストパタンの横方向のエッチングは、プラ
ズマ照射時間が短いので無視することができる。
マスクに、ＥＣＲにより生成した酸素プラズマで単結晶
Ｓｉ層３１表面をプラズマ酸化し、プラズマ酸化膜３７
を形成する。マイクロ波パワーは２００Ｗで、１０秒で
行った。この時のプラズマ酸化膜３７の膜厚は、約２ｎ
ｍである。レジストの膜減りは数ｎｍ程である。ここで
用いるＥＣＲプラズマは、ＥＣＲにより生成したプラズ
マを発散磁界で引き出した方向性が良いプラズマ流であ
るので、レジストパタンの横方向のエッチングは、プラ
ズマ照射時間が短いので無視することができる。
【００１２】酸素プラズマ照射後、図３（ｃ）のよう
に、レジストをアセトンを用いて超音波をかけながら剥
離して、図１に対応したような、プラズマ酸化膜よりな
るマスクパタンが得られる。水洗、乾燥後、図３（ｄ）
のように、プラズマ酸化膜３７よりなるマスクパタンを
マスクとしてＫＯＨにより異方性エッチングにより単結
晶Ｓｉ層３１のエッチングを行う。図２に示したような
原理により、この例では、Ｗ−△＝４ｎｍのＳｉ細線３
８が形成される。Ｓｉ細線３８の高さ２００ｎｍであ
り、垂直な断面を持つ均一な幅の高アスペクトのＳｉ量
子細線が形成される。レジストパタンに幅のゆらぎがあ
っても、レジストパタンエッジの凹凸はＫＯＨによる異
方性エッチングにより平均化されるので、細らせたＳｉ
細線３８の幅は均一であり、エッジの凹凸を原子オーダ
ーに抑えることが可能である。なおここではＳＩＭＯＸ
基板を用いているので、このようにして加工したＳｉ細
線３８は、ＳｉＯ２上に形成されており、種々のデバイ
スに適用する上できわめて好適な構造となっている。
に、レジストをアセトンを用いて超音波をかけながら剥
離して、図１に対応したような、プラズマ酸化膜よりな
るマスクパタンが得られる。水洗、乾燥後、図３（ｄ）
のように、プラズマ酸化膜３７よりなるマスクパタンを
マスクとしてＫＯＨにより異方性エッチングにより単結
晶Ｓｉ層３１のエッチングを行う。図２に示したような
原理により、この例では、Ｗ−△＝４ｎｍのＳｉ細線３
８が形成される。Ｓｉ細線３８の高さ２００ｎｍであ
り、垂直な断面を持つ均一な幅の高アスペクトのＳｉ量
子細線が形成される。レジストパタンに幅のゆらぎがあ
っても、レジストパタンエッジの凹凸はＫＯＨによる異
方性エッチングにより平均化されるので、細らせたＳｉ
細線３８の幅は均一であり、エッジの凹凸を原子オーダ
ーに抑えることが可能である。なおここではＳＩＭＯＸ
基板を用いているので、このようにして加工したＳｉ細
線３８は、ＳｉＯ２上に形成されており、種々のデバイ
スに適用する上できわめて好適な構造となっている。
【００１３】ここでは、ＫＯＨによりＳｉ（１１０）基
板を用いて加工する例を示したが、他の面方位の基板、
ＧａＡｓ等他の材料や他の異方性エッチング液でも面方
位によるエッチング速度の差を利用できればここで示し
たものと同様な考え方で微細パタンを得ることができ
る。
板を用いて加工する例を示したが、他の面方位の基板、
ＧａＡｓ等他の材料や他の異方性エッチング液でも面方
位によるエッチング速度の差を利用できればここで示し
たものと同様な考え方で微細パタンを得ることができ
る。
【００１４】図４に、Ｓｉ（１００）基板を用いたポイ
ントコンタクト形成例を示す。４１はマスクパタン１、
４２はマスクパタン２、４３はポイントコンタクトであ
る。幅Ｗのマスクパタン１とマスクパタン２を同図のよ
うに直交する方向にＳｉ（１１１）面がでる方向に形成
し、さらにずらしておく。ＫＯＨエッチングで形成され
るＳｉ（１１１）面のテーパにより生じる底部分の幅の
広がりをｔとすると、パタンをＷ＋２ｔだけシフトする
と、４３のポイントコンタクトのようにＳｉのきわめて
微細なコンタクトが形成できる。なお、高次の面が出る
ことによって、パタンコーナー部分が直角状にならず鈍
角状になる場合がある。この場合でも、頂点でポイント
コンタクトになるようにマスクパタンの位置をずらして
おけばよい。
ントコンタクト形成例を示す。４１はマスクパタン１、
４２はマスクパタン２、４３はポイントコンタクトであ
る。幅Ｗのマスクパタン１とマスクパタン２を同図のよ
うに直交する方向にＳｉ（１１１）面がでる方向に形成
し、さらにずらしておく。ＫＯＨエッチングで形成され
るＳｉ（１１１）面のテーパにより生じる底部分の幅の
広がりをｔとすると、パタンをＷ＋２ｔだけシフトする
と、４３のポイントコンタクトのようにＳｉのきわめて
微細なコンタクトが形成できる。なお、高次の面が出る
ことによって、パタンコーナー部分が直角状にならず鈍
角状になる場合がある。この場合でも、頂点でポイント
コンタクトになるようにマスクパタンの位置をずらして
おけばよい。
【００１５】また図５のように複数のドットパタンから
なるマスクパタン５１を図４と同様にずらしてＫＯＨで
エッチングすれば、連結型の量子ドットが形成できる。
なるマスクパタン５１を図４と同様にずらしてＫＯＨで
エッチングすれば、連結型の量子ドットが形成できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、２つのラインパタンを
シフトさせたマスクパタンを用いて例えばＫＯＨにらる
異方性エッチングすることで、シフト量に応じて元のマ
スクパタンより細いパタン幅のＳｉ細線や量子構造を容
易に形成できる効果がある。マスクパタンの形成には、
特に電子ビーム露光でなくともよく、例えばフォトリソ
グラフィで形成したものでもマスクパタンのシフト量を
高精度に制御することで１０ｎｍナノメーター以下の領
域の高精度なパタン形成が容易に実現でき、リソグラフ
ィの解像度を越えるパタン形成を提供するものである。
シフトさせたマスクパタンを用いて例えばＫＯＨにらる
異方性エッチングすることで、シフト量に応じて元のマ
スクパタンより細いパタン幅のＳｉ細線や量子構造を容
易に形成できる効果がある。マスクパタンの形成には、
特に電子ビーム露光でなくともよく、例えばフォトリソ
グラフィで形成したものでもマスクパタンのシフト量を
高精度に制御することで１０ｎｍナノメーター以下の領
域の高精度なパタン形成が容易に実現でき、リソグラフ
ィの解像度を越えるパタン形成を提供するものである。
【図１】量子構造形成法で用いるマスクパタンを示す。
【図２】マスクパタンとＫＯＨでエッチングされるＳｉ
（１１０）の形状である。
（１１０）の形状である。
【図３】ＳＯＩ基板を用いた量子構造形成法を説明する
図で、（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。
図で、（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。
【図４】Ｓｉ（１００）を用いたポイントコンタクト形
成例を示す。
成例を示す。
【図５】Ｓｉ（１００）を用いた結合型量子ドット形成
例を示す。
例を示す。
【図６】従来の量子構造形成法を示す。
【図７】（ａ），（ｂ）は従来の問題点を説明する図で
ある。
ある。
１１ マスクパタン１
１２ マスクパタン２
２１ マスクパタン１
２２ マスクパタン２
２３ Ｓｉ
３１ 単結晶Ｓｉ層
３２ 埋め込み酸化膜
３３ Ｓｉ基板
３４ ポジ型電子線レジスト
３５ マスクパタン１
３６ マスクパタン２
３７ プラズマ酸化膜
３８ Ｓｉ細線
４１ マスクパタン１
４２ マスクパタン２
４３ ポイントコンタクト
５１ マスクパタン
６１ マスクパタン
６２ Ｓｉ（１１０）基板
６３ Ｓｉ細線
７１ レジストパタン
７２ エッチングパタン
フロントページの続き
(72)発明者 牧野 孝裕
東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日
本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平３−211755（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/306,21/308
Claims (6)
- 【請求項１】 異方性エッチングによりパタンを加工す
る工程において、エッチングのマスクとなる少なくとも
２本以上のマスクパタンを、少なくとも一部が重なりあ
るいは接触するように、エッチング速度の遅い面が現れ
る方向と垂直方向にずらして配置することにより、マス
クパタン幅以下のパタンを形成することを特徴とする微
細パタン形成法。 - 【請求項２】 請求項１記載の微細パタン形成法におい
て、前記重なりあるいは接触する部分がマスクパタンの
角部であることを特徴とする微細パタン形成法。 - 【請求項３】 請求項１記載の微細パタン形成法におい
て、前記エッチング速度の遅い面がＳｉ（１１１）面で
あることを特徴とする微細パタン形成法。 - 【請求項４】 請求項１，２または３記載の微細パタン
形成法において、基板としてＳＯＩ基板を用いたことを
特徴とする微細パタン形成法。 - 【請求項５】 異方性エッチングによりパタンを加工す
る工程において、エッチングのマスクとなる少なくとも
２本以上のマスクパタンのエッチングで形成されるパタ
ンの広がりのコーナー部分の少なくとも一部が接触する
ように、エッチング速度の遅い面によるテーパの底辺と
平行方向に、このパタンの広がりのコーナー部分をずら
して配置することにより、ポイントコンタクトを形成す
ることを特徴とする微細パタン形成法。 - 【請求項６】 異方性エッチングによりパタンを加工す
る工程において、複数のドットパタンからなるマスクパ
タンのエッチングで形成されるパタンの広がりの部分の
少なくとも一部が接触するように、エッチング速度の遅
い面によるテーパの底辺と平行方向にずらして、このパ
タンの広がりの部分を配置することにより、連結型の量
子ドットを形成することを特徴とする微細パタン形成
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2052396A JP3398905B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 微細パタン形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2052396A JP3398905B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 微細パタン形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09190998A JPH09190998A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3398905B2 true JP3398905B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=12029530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2052396A Expired - Lifetime JP3398905B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 微細パタン形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3398905B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5927847B2 (ja) * | 2011-11-07 | 2016-06-01 | 大日本印刷株式会社 | 流路デバイスの製造方法 |
| JP6277677B2 (ja) * | 2013-11-01 | 2018-02-14 | 大日本印刷株式会社 | エッチングマスクの設計方法、構造体の製造方法及びエッチングマスク |
-
1996
- 1996-01-10 JP JP2052396A patent/JP3398905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09190998A (ja) | 1997-07-22 |
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