JP3421673B2 - 超微細パターンの並列的製造方法 - Google Patents
超微細パターンの並列的製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２次元的に周期配
列した超微細パターンの並列的製造方法に関するもので
ある。
列した超微細パターンの並列的製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】基板上に２次元的に周期配列した原子レ
ベルの超微細パターンを形成することは、原子レベルデ
バイスを組み込んだ次世代の集積回路を実現するために
不可欠である。今日、ナノメーターサイズの極微細パタ
ーンを形成するため、電子線を用いて直接描画する方法
が広く用いられている。この方法を限界まで用いれば、
１０ナノメーター程度の微細なパターニングが可能であ
る。しかし、電子線を走査して、一つ一つ描画を行うた
め、非常に時間がかかるという問題点がある。
ベルの超微細パターンを形成することは、原子レベルデ
バイスを組み込んだ次世代の集積回路を実現するために
不可欠である。今日、ナノメーターサイズの極微細パタ
ーンを形成するため、電子線を用いて直接描画する方法
が広く用いられている。この方法を限界まで用いれば、
１０ナノメーター程度の微細なパターニングが可能であ
る。しかし、電子線を走査して、一つ一つ描画を行うた
め、非常に時間がかかるという問題点がある。
【０００３】従来の光を用いたリソグラフィーに替え
て、Ｘ線を利用するリソグラフィーも提案されている。
この方法は一括露光であるため、時間的な問題は解決す
るが、転写技術であるため、パターンの精度がマスクに
よって制約されるという問題がある。
て、Ｘ線を利用するリソグラフィーも提案されている。
この方法は一括露光であるため、時間的な問題は解決す
るが、転写技術であるため、パターンの精度がマスクに
よって制約されるという問題がある。
【０００４】この他、わずかに傾斜した結晶表面に形成
される原子ステップを利用する方法やマスクパターンを
用いて形成したファセット面に選択成長を行う方法など
が提案されているが、原子レベルの位置とサイズを正確
に決めることはできず、また、任意の形状を形成できな
いという問題点がある。
される原子ステップを利用する方法やマスクパターンを
用いて形成したファセット面に選択成長を行う方法など
が提案されているが、原子レベルの位置とサイズを正確
に決めることはできず、また、任意の形状を形成できな
いという問題点がある。
【０００５】さらに、走査型トンネル顕微鏡や原子間力
顕微鏡のプローブを用いて原子操作や加工を行う方法が
提案されている。この方法を用いれば、原子レベルでの
正確な加工が可能であるが、電子ビーム露光法と比較し
てもはるかに生産性が低いことが問題である。
顕微鏡のプローブを用いて原子操作や加工を行う方法が
提案されている。この方法を用いれば、原子レベルでの
正確な加工が可能であるが、電子ビーム露光法と比較し
てもはるかに生産性が低いことが問題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたものであって、基板表面に２
次元的に周期配列する任意の形状の超微細パターンを充
分な精度を持って一括して製造する超微細パターンの並
列的製造方法を提供することを目的としている。
を解決するためになされたものであって、基板表面に２
次元的に周期配列する任意の形状の超微細パターンを充
分な精度を持って一括して製造する超微細パターンの並
列的製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明の請求項１の超微細パターンの並列的製造方
法は、コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒー
レントな電子ビーム（以下、これら３種類を総称してコ
ヒーレントビームと呼ぶことがある）のいずれかを少な
くとも３以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調し
ながら基板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２
次元干渉像を並行移動させて超微細パターンを描きなが
ら、同時に原料分子または原料原子を上記基板表面に照
射することにより、上記超微細パターンの位置に上記原
料分子または原料原子が反応してなる材料を選択的に堆
積させることを特徴としている。
め、本発明の請求項１の超微細パターンの並列的製造方
法は、コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒー
レントな電子ビーム（以下、これら３種類を総称してコ
ヒーレントビームと呼ぶことがある）のいずれかを少な
くとも３以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調し
ながら基板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２
次元干渉像を並行移動させて超微細パターンを描きなが
ら、同時に原料分子または原料原子を上記基板表面に照
射することにより、上記超微細パターンの位置に上記原
料分子または原料原子が反応してなる材料を選択的に堆
積させることを特徴としている。
【０００８】すなわち、本発明では、コヒーレントビー
ムの２次元干渉像と原料原子、原料分子との直接相互作
用による堆積反応を利用している。まず、上記基板上に
少なくとも３以上の方向からコヒーレントビームを照射
することにより、２次元干渉像を結像させる、このこと
は、干渉像を構成する２次元的に周期配列した複数の点
の位置に一括してコヒーレントビームが照射されること
を意味する。コヒーレントビームの波長を原子レベルま
で小さくすれば、上記複数の点の配列の周期を原子レベ
ルまで小さくすることができ、且つ、充分な精度を持た
せることができる。
ムの２次元干渉像と原料原子、原料分子との直接相互作
用による堆積反応を利用している。まず、上記基板上に
少なくとも３以上の方向からコヒーレントビームを照射
することにより、２次元干渉像を結像させる、このこと
は、干渉像を構成する２次元的に周期配列した複数の点
の位置に一括してコヒーレントビームが照射されること
を意味する。コヒーレントビームの波長を原子レベルま
で小さくすれば、上記複数の点の配列の周期を原子レベ
ルまで小さくすることができ、且つ、充分な精度を持た
せることができる。
【０００９】次に、少なくとも３以上の各方向から照射
されるコヒーレントビームの位相を個別に変調すること
により、２次元干渉像を構成する２次元的に周期配列さ
れた複数の点の位置を一斉に並行移動させる。こうし
て、２次元的に周期配列した所望形状の超微細パターン
を一斉に描くことができる。
されるコヒーレントビームの位相を個別に変調すること
により、２次元干渉像を構成する２次元的に周期配列さ
れた複数の点の位置を一斉に並行移動させる。こうし
て、２次元的に周期配列した所望形状の超微細パターン
を一斉に描くことができる。
【００１０】上記のように、基板表面上に結像する２次
元干渉像を並行移動させながら、同時に基板表面全面
に、原料分子または原料原子を照射する。原料分子また
は原料原子単独では堆積が起きないが、コヒーレントビ
ームのアシストを受けると堆積が起きるように系の条件
を整えた場合、２次元的に周期配列した超微細パターン
の位置に上記原料分子または原料原子が反応してなる材
料を一斉に堆積させることができる。
元干渉像を並行移動させながら、同時に基板表面全面
に、原料分子または原料原子を照射する。原料分子また
は原料原子単独では堆積が起きないが、コヒーレントビ
ームのアシストを受けると堆積が起きるように系の条件
を整えた場合、２次元的に周期配列した超微細パターン
の位置に上記原料分子または原料原子が反応してなる材
料を一斉に堆積させることができる。
【００１１】本発明の請求項２の超微細パターンの並列
的製造方法は、コヒーレントな放射光、レーザー光また
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを少なくとも３
以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら基
板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干渉
像を並行移動させて超微細パターンを描くことにより、
上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料をエッチ
ングすることを特徴としている。
的製造方法は、コヒーレントな放射光、レーザー光また
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを少なくとも３
以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら基
板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干渉
像を並行移動させて超微細パターンを描くことにより、
上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料をエッチ
ングすることを特徴としている。
【００１２】すなわち、基板表面に放射光等のコヒーレ
ントビームを照射することのみにより基板材料をエッチ
ングすることができる場合、コヒーレントビームの２次
元干渉像を基板表面上に結像させることにより、２次元
干渉像を構成する各点の位置の基板材料を一斉にエッチ
ングすることができるので、２次元干渉像の位置が一斉
に並行移動して超微細パターンを描くと、結果として、
周期配列した各超微細パターンの位置の基板材料を一斉
にエッチングすることができる。なお、本明細書におい
て、基板材料のエッチングとは、基板材料自体をエッチ
ングする場合ばかりでなく、基板表面に形成された膜を
エッチングする場合も含むものとする。
ントビームを照射することのみにより基板材料をエッチ
ングすることができる場合、コヒーレントビームの２次
元干渉像を基板表面上に結像させることにより、２次元
干渉像を構成する各点の位置の基板材料を一斉にエッチ
ングすることができるので、２次元干渉像の位置が一斉
に並行移動して超微細パターンを描くと、結果として、
周期配列した各超微細パターンの位置の基板材料を一斉
にエッチングすることができる。なお、本明細書におい
て、基板材料のエッチングとは、基板材料自体をエッチ
ングする場合ばかりでなく、基板表面に形成された膜を
エッチングする場合も含むものとする。
【００１３】本発明の請求項３の超微細パターンの並列
的製造方法は、コヒーレントな放射光、レーザー光また
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを少なくとも３
以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら基
板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干渉
像を並行移動させて超微細パターンを描きながら、同時
に反応性を有するガスを上記基板表面に照射することに
より、上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料を
エッチングすることを特徴とするものである。
的製造方法は、コヒーレントな放射光、レーザー光また
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを少なくとも３
以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら基
板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干渉
像を並行移動させて超微細パターンを描きながら、同時
に反応性を有するガスを上記基板表面に照射することに
より、上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料を
エッチングすることを特徴とするものである。
【００１４】すなわち、反応性を有するガス単独では基
板材料のエッチングは起きないが、コヒーレントビーム
のアシストを受けるとエッチングが起きるように系の条
件を整えた場合、コヒーレントビームの２次元干渉像を
構成する各点の位置の基板材料を一斉にエッチングする
ことができるので、２次元干渉像を構成する各点の位置
が一斉に並行移動させて超微細パターンを描くと、結果
として、各超微細パターンの位置の基板材料を一斉にエ
ッチングすることができる。
板材料のエッチングは起きないが、コヒーレントビーム
のアシストを受けるとエッチングが起きるように系の条
件を整えた場合、コヒーレントビームの２次元干渉像を
構成する各点の位置の基板材料を一斉にエッチングする
ことができるので、２次元干渉像を構成する各点の位置
が一斉に並行移動させて超微細パターンを描くと、結果
として、各超微細パターンの位置の基板材料を一斉にエ
ッチングすることができる。
【００１５】本発明の請求項４の超微細パターンの並列
的製造方法は、基板上にレジスト材料を塗布した後、コ
ヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレントな
電子ビームのいずれかを少なくとも３以上の方向からそ
れぞれの位相を個別に変調しながら基板表面に照射し、
上記基板表面上に結像する２次元干渉像を並行移動させ
て超微細パターンを描くことにより、上記超微細パター
ンの位置のレジスト材料を選択的に露光し、続いて、現
像により露光部または未露光部のいずれかのレジスト材
料を除去することを特徴とするものである。
的製造方法は、基板上にレジスト材料を塗布した後、コ
ヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレントな
電子ビームのいずれかを少なくとも３以上の方向からそ
れぞれの位相を個別に変調しながら基板表面に照射し、
上記基板表面上に結像する２次元干渉像を並行移動させ
て超微細パターンを描くことにより、上記超微細パター
ンの位置のレジスト材料を選択的に露光し、続いて、現
像により露光部または未露光部のいずれかのレジスト材
料を除去することを特徴とするものである。
【００１６】すなわち、基板上に塗布されたレジスト材
料上にコヒーレントビームを照射することによりレジス
ト材料を露光することができる場合、コヒーレントビー
ムの２次元干渉像を基板表面上に結像させることによ
り、上記超微細パターンの位置のレジスト材料を一斉に
露光することができるので、２次元干渉像を構成する各
点の位置を一斉に並行移動させて超微細パターンを描く
と、結果として、周期配列した各超微細パターンの位置
のレジスト材料を一斉に露光することができる。
料上にコヒーレントビームを照射することによりレジス
ト材料を露光することができる場合、コヒーレントビー
ムの２次元干渉像を基板表面上に結像させることによ
り、上記超微細パターンの位置のレジスト材料を一斉に
露光することができるので、２次元干渉像を構成する各
点の位置を一斉に並行移動させて超微細パターンを描く
と、結果として、周期配列した各超微細パターンの位置
のレジスト材料を一斉に露光することができる。
【００１７】本発明の請求項５の超微細パターンの並列
的製造方法は、基板の表面を砒素、セレン、硫黄等蒸発
の容易なレジスト材料により被覆した後、コヒーレント
な放射光、レーザー光またはコヒーレントな電子ビーム
のいずれかを少なくとも３以上の方向からそれぞれの位
相を個別に変調しながら基板表面に照射し、上記基板表
面上に結像する２次元干渉像を並行移動させて超微細パ
ターンを描くことにより、上記超微細パターンの位置の
レジスト材料を選択的に除去することを特徴とするもの
である。
的製造方法は、基板の表面を砒素、セレン、硫黄等蒸発
の容易なレジスト材料により被覆した後、コヒーレント
な放射光、レーザー光またはコヒーレントな電子ビーム
のいずれかを少なくとも３以上の方向からそれぞれの位
相を個別に変調しながら基板表面に照射し、上記基板表
面上に結像する２次元干渉像を並行移動させて超微細パ
ターンを描くことにより、上記超微細パターンの位置の
レジスト材料を選択的に除去することを特徴とするもの
である。
【００１８】すなわち、基板上を被覆する蒸発の容易な
レジスト材料上にコヒーレントビームを照射することに
よりレジスト材料を蒸発させることができるができる場
合、コヒーレントビームの２次元干渉像を基板表面上に
結像させることにより、２次元干渉像を構成する各点の
位置のレジスト材料を一斉に蒸発させることができるの
で、２次元干渉像を構成する各点の位置を一斉に並行移
動させて超微細パターンを描くと、結果として、周期配
列した各超微細パターンの位置のレジスト材料を一斉に
蒸発させることができる。
レジスト材料上にコヒーレントビームを照射することに
よりレジスト材料を蒸発させることができるができる場
合、コヒーレントビームの２次元干渉像を基板表面上に
結像させることにより、２次元干渉像を構成する各点の
位置のレジスト材料を一斉に蒸発させることができるの
で、２次元干渉像を構成する各点の位置を一斉に並行移
動させて超微細パターンを描くと、結果として、周期配
列した各超微細パターンの位置のレジスト材料を一斉に
蒸発させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に本実施の形態で使用する超
微細パターンの製造装置を示す。本装置は、コヒーレン
トビーム供給装置１、ガス供給装置２、基板交換室３お
よび反応室４から構成されている。コヒーレントビーム
供給装置１は、コヒーレントビームを反応室４に供給す
るものであり、図１の例では、シンクロトロン放射光光
源５から放出されるコヒーレントな放射光をフィルター
６により単色化した後、反応室４に供給するようになっ
ている。なお、レーザー光や電子ビームをコヒーレント
ビームとして使用する場合は、それぞれレーザー光源や
電子ビーム源を用いてコヒーレントビーム供給装置を構
成する。
に基づいて説明する。図１に本実施の形態で使用する超
微細パターンの製造装置を示す。本装置は、コヒーレン
トビーム供給装置１、ガス供給装置２、基板交換室３お
よび反応室４から構成されている。コヒーレントビーム
供給装置１は、コヒーレントビームを反応室４に供給す
るものであり、図１の例では、シンクロトロン放射光光
源５から放出されるコヒーレントな放射光をフィルター
６により単色化した後、反応室４に供給するようになっ
ている。なお、レーザー光や電子ビームをコヒーレント
ビームとして使用する場合は、それぞれレーザー光源や
電子ビーム源を用いてコヒーレントビーム供給装置を構
成する。
【００２０】ガス供給装置２は、原料ガスやエッチング
ガスを反応室４に供給するものである。基板交換室３
は、反応室４の真空を破らずに基板７を反応室４に搬入
するために設けられている。反応室４と基板交換室３と
はゲートバルブ８により隔てられており、また、基板交
換室３と反応室４とは、それぞれ独立の真空排気装置
９、１０を備えている。
ガスを反応室４に供給するものである。基板交換室３
は、反応室４の真空を破らずに基板７を反応室４に搬入
するために設けられている。反応室４と基板交換室３と
はゲートバルブ８により隔てられており、また、基板交
換室３と反応室４とは、それぞれ独立の真空排気装置
９、１０を備えている。
【００２１】反応室４は、真空排気装置１０により常時
真空が保たれている。反応室４内において基板７は基板
ホルダー１１上に装着される。図１の例では、基板ホル
ダー１１の下部には基板ヒーター１２が取り付けられて
いて、必要に応じて、基板７を加熱する。なお、基板ヒ
ーター１２を設ける代わりに、基板ホルダー１１から離
れた位置から赤外線等を照射して加熱するようにしても
よい。ガス供給装置２から反応室４に供給された原料ガ
スまたはエッチングガスは、ガスノズル１３から基板７
に照射されるようになっている。
真空が保たれている。反応室４内において基板７は基板
ホルダー１１上に装着される。図１の例では、基板ホル
ダー１１の下部には基板ヒーター１２が取り付けられて
いて、必要に応じて、基板７を加熱する。なお、基板ヒ
ーター１２を設ける代わりに、基板ホルダー１１から離
れた位置から赤外線等を照射して加熱するようにしても
よい。ガス供給装置２から反応室４に供給された原料ガ
スまたはエッチングガスは、ガスノズル１３から基板７
に照射されるようになっている。
【００２２】反応室４内に導入された放射光は、図１の
例では、ハーフミラー１４乃至１６を用いて４つに分割
される。分割された４つの放射光は、それぞれ位相変調
器１７乃至２０によってその位相を変調され、さらに、
ミラー２１乃至２４を介して４方向から基板７に照射さ
れる。この他、放射光の方向を変えるために、ミラー２
５乃至２７が配置されている。放射光を基板７に照射す
る方向が常に一定であれば、ハーフミラー１４乃至１
６、位相変調器１７乃至２０、ミラー２１乃至２７は反
応室４のが外部に位置していても差し支えない。
例では、ハーフミラー１４乃至１６を用いて４つに分割
される。分割された４つの放射光は、それぞれ位相変調
器１７乃至２０によってその位相を変調され、さらに、
ミラー２１乃至２４を介して４方向から基板７に照射さ
れる。この他、放射光の方向を変えるために、ミラー２
５乃至２７が配置されている。放射光を基板７に照射す
る方向が常に一定であれば、ハーフミラー１４乃至１
６、位相変調器１７乃至２０、ミラー２１乃至２７は反
応室４のが外部に位置していても差し支えない。
【００２３】ここでは、４方向の放射光に対してそれぞ
れ位相変調器１７乃至２０が設置されているが、４方向
の内の１方向は位相変調器を省略することができる。ま
た、放射光を基板７に照射する方向の数は、結像させた
い２次元干渉像の構造に応じて、３方向以上であれば、
４方向以外でもよく、４方向以外の場合は、方向の数に
応じて、適当な個数のハーフミラー、位相変調器及びミ
ラーを配置する。
れ位相変調器１７乃至２０が設置されているが、４方向
の内の１方向は位相変調器を省略することができる。ま
た、放射光を基板７に照射する方向の数は、結像させた
い２次元干渉像の構造に応じて、３方向以上であれば、
４方向以外でもよく、４方向以外の場合は、方向の数に
応じて、適当な個数のハーフミラー、位相変調器及びミ
ラーを配置する。
【００２４】例えば、上記基板７上に４方向から放射光
を照射して正方格子の構造を有する図２のような２次元
干渉像を結像させる場合、図３に示すように、これらの
４方向Ａ乃至Ｄは、上方から見て、９０°の角度間隔と
なるように設定される。また、４方向の放射光の垂直面
内における傾斜角度は互いに等しくされ、この垂直面内
における傾斜角度の値は、放射光の波長と製造すべき周
期配列した超微細パターンの周期間隔に対応して設定さ
れる。
を照射して正方格子の構造を有する図２のような２次元
干渉像を結像させる場合、図３に示すように、これらの
４方向Ａ乃至Ｄは、上方から見て、９０°の角度間隔と
なるように設定される。また、４方向の放射光の垂直面
内における傾斜角度は互いに等しくされ、この垂直面内
における傾斜角度の値は、放射光の波長と製造すべき周
期配列した超微細パターンの周期間隔に対応して設定さ
れる。
【００２５】また、上記基板７上に３方向から放射光を
照射して、六方格子の構造を有する図４のような２次元
干渉像を結像させる場合、図５に示すように、これらの
３方向Ｅ乃至Ｇは、上方から見て、１２０°の角度間隔
となるように設定される。また、３方向の放射光の垂直
面内における傾斜角度は互いに等しくされ、この垂直面
内における傾斜角度の値は、放射光の波長と製造すべき
周期配列した超微細パターンの周期間隔に対応して設定
される。
照射して、六方格子の構造を有する図４のような２次元
干渉像を結像させる場合、図５に示すように、これらの
３方向Ｅ乃至Ｇは、上方から見て、１２０°の角度間隔
となるように設定される。また、３方向の放射光の垂直
面内における傾斜角度は互いに等しくされ、この垂直面
内における傾斜角度の値は、放射光の波長と製造すべき
周期配列した超微細パターンの周期間隔に対応して設定
される。
【００２６】本発明において、基板７上に結像すること
が可能な２次元干渉像が有する構造は、上記の正方格子
や六方格子に限定されない。放射光を照射する方向の
数、上方から見た角度間隔、垂直面内における傾斜角度
を変えることにより、任意の周期構造を有する２次元干
渉像を結像させることが可能である。
が可能な２次元干渉像が有する構造は、上記の正方格子
や六方格子に限定されない。放射光を照射する方向の
数、上方から見た角度間隔、垂直面内における傾斜角度
を変えることにより、任意の周期構造を有する２次元干
渉像を結像させることが可能である。
【００２７】正方格子の構造を有する２次元干渉像を図
２のＸ方向に並行移動させる場合は、図３のＡ方向の放
射光の（初期）位相θA を減少させると同時に、Ｂ方向
の放射光の（初期）位相θB を増加させる。また、２次
元干渉像を図２のＹ方向に並行移動させる場合は、Ｃ方
向の放射光の（初期）位相θC を減少させると同時に、
Ｄ方向の放射光の（初期）位相θD を増加させる。それ
ぞれの方向の並行移動の距離は位相の変化量に比例し、
干渉像を図２に描かれている距離Ｌだけ並行移動させる
ためには、位相を２π変化させればよい。
２のＸ方向に並行移動させる場合は、図３のＡ方向の放
射光の（初期）位相θA を減少させると同時に、Ｂ方向
の放射光の（初期）位相θB を増加させる。また、２次
元干渉像を図２のＹ方向に並行移動させる場合は、Ｃ方
向の放射光の（初期）位相θC を減少させると同時に、
Ｄ方向の放射光の（初期）位相θD を増加させる。それ
ぞれの方向の並行移動の距離は位相の変化量に比例し、
干渉像を図２に描かれている距離Ｌだけ並行移動させる
ためには、位相を２π変化させればよい。
【００２８】図２及び図３の例において、４つの波は基
板７の表面の（ｘ，ｙ）の位置において、それぞれ、 Ａ：φA （ｘ，ｙ）＝ ｋｘ＋θA Ｂ：φB （ｘ，ｙ）＝−ｋｘ＋θB Ｃ：φC （ｘ，ｙ）＝ ｋｙ＋θC Ｄ：φD （ｘ，ｙ）＝−ｋｙ＋θD …… の位相を有する。但し、ｋ＝２π／Ｌであり、θA 、θ
B 、θC 、θD は位相変調器によって制御される値であ
る。
板７の表面の（ｘ，ｙ）の位置において、それぞれ、 Ａ：φA （ｘ，ｙ）＝ ｋｘ＋θA Ｂ：φB （ｘ，ｙ）＝−ｋｘ＋θB Ｃ：φC （ｘ，ｙ）＝ ｋｙ＋θC Ｄ：φD （ｘ，ｙ）＝−ｋｙ＋θD …… の位相を有する。但し、ｋ＝２π／Ｌであり、θA 、θ
B 、θC 、θD は位相変調器によって制御される値であ
る。
【００２９】この場合、φA （ｘ，ｙ）乃至φD （ｘ，
ｙ）が互いに等しく、例えば、 φA （ｘ，ｙ）＝φB （ｘ，ｙ）＝φC （ｘ，ｙ）＝φD （ｘ，ｙ）＝０ …… であれば、４つの波は強め合って干渉像を形成する。従
って、（ｘ，ｙ）の位置で干渉像を形成するためには、
上記、式より、 ｋｘ＋θA ＝−ｋｘ＋θB ＝ｋｙ＋θC ＝−ｋｙ＋θD ＝０ …… となるようにθA 乃至θD を決定すればよく、式を解
くと、 θA ＝−θB ＝−ｋｘ θC ＝−θD ＝−ｋｙ …… となり、この式を満たすようにθA 乃至θD を変化さ
せればよい。
ｙ）が互いに等しく、例えば、 φA （ｘ，ｙ）＝φB （ｘ，ｙ）＝φC （ｘ，ｙ）＝φD （ｘ，ｙ）＝０ …… であれば、４つの波は強め合って干渉像を形成する。従
って、（ｘ，ｙ）の位置で干渉像を形成するためには、
上記、式より、 ｋｘ＋θA ＝−ｋｘ＋θB ＝ｋｙ＋θC ＝−ｋｙ＋θD ＝０ …… となるようにθA 乃至θD を決定すればよく、式を解
くと、 θA ＝−θB ＝−ｋｘ θC ＝−θD ＝−ｋｙ …… となり、この式を満たすようにθA 乃至θD を変化さ
せればよい。
【００３０】例えば、図６のように、Ａ方向乃至Ｄ方向
の位相θA 乃至θD を変調することにより、図７のよう
に周期配列した長方形の超微細パターンＰが得られる。
位相変調器が３つのみ取り付けられている場合も、２次
元干渉像のＸ方向及びＹ方向の並行移動が可能である
が、位相変調器が取り付けられている３方向の放射光の
位相の変化のさせ方がより複雑になる。例えば、Ａ方向
の波の位相θA を変調せず、Ｂ方向乃至Ｄ方向の位相θ
B 乃至θD を変調する場合、上記式において、φ
A （ｘ，ｙ）＝０となるとは限らないが、φA （ｘ，
ｙ）＝φB （ｘ，ｙ）＝φC （ｘ，ｙ）＝φD （ｘ，
ｙ）、つまり、上記式中のｋｘ＋θA ＝−ｋｘ＋θB
＝ｋｙ＋θC ＝−ｋｙ＋θD は解くことができ、その解
は、 θB ＝２ｋｘ＋θA θC ＝ｋｘ−ｋｙ＋θA θD ＝ｋｘ＋ｋｙ＋θA …… となる。従って、式を満たすように、θB 乃至θD を
変化させればよい。なお、六方格子またはそれ以外の構
造を有する２次元干渉像の場合も、位相の変調により並
行移動させることができる。
の位相θA 乃至θD を変調することにより、図７のよう
に周期配列した長方形の超微細パターンＰが得られる。
位相変調器が３つのみ取り付けられている場合も、２次
元干渉像のＸ方向及びＹ方向の並行移動が可能である
が、位相変調器が取り付けられている３方向の放射光の
位相の変化のさせ方がより複雑になる。例えば、Ａ方向
の波の位相θA を変調せず、Ｂ方向乃至Ｄ方向の位相θ
B 乃至θD を変調する場合、上記式において、φ
A （ｘ，ｙ）＝０となるとは限らないが、φA （ｘ，
ｙ）＝φB （ｘ，ｙ）＝φC （ｘ，ｙ）＝φD （ｘ，
ｙ）、つまり、上記式中のｋｘ＋θA ＝−ｋｘ＋θB
＝ｋｙ＋θC ＝−ｋｙ＋θD は解くことができ、その解
は、 θB ＝２ｋｘ＋θA θC ＝ｋｘ−ｋｙ＋θA θD ＝ｋｘ＋ｋｙ＋θA …… となる。従って、式を満たすように、θB 乃至θD を
変化させればよい。なお、六方格子またはそれ以外の構
造を有する２次元干渉像の場合も、位相の変調により並
行移動させることができる。
【００３１】
【実施例】本発明の実施例について説明する。本発明の
請求項１の実施例として、熱酸化膜（熱酸化法により形
成されたＳｉＯ2 膜）で被覆された単結晶シリコンから
なる基板７の温度を１００℃に保ちながら、ジメチルア
ルミニウムハイドライドを照射するとともに、図６に示
すように位相を変調しながら４方向から放射光を照射し
た。その結果、図７に示すような周期配列した長方形の
超微細パターンの位置にアルミニウムが堆積した。
請求項１の実施例として、熱酸化膜（熱酸化法により形
成されたＳｉＯ2 膜）で被覆された単結晶シリコンから
なる基板７の温度を１００℃に保ちながら、ジメチルア
ルミニウムハイドライドを照射するとともに、図６に示
すように位相を変調しながら４方向から放射光を照射し
た。その結果、図７に示すような周期配列した長方形の
超微細パターンの位置にアルミニウムが堆積した。
【００３２】本発明の請求項２の実施例として、熱酸化
膜で被覆された単結晶シリコンからなる基板７の温度を
室温に保ちながら、図６に示すように位相を変調しなが
ら４方向から放射光を照射した。その結果、図７に示す
ような周期配列した長方形の超微細パターンの位置の熱
酸化膜がエッチングされた。
膜で被覆された単結晶シリコンからなる基板７の温度を
室温に保ちながら、図６に示すように位相を変調しなが
ら４方向から放射光を照射した。その結果、図７に示す
ような周期配列した長方形の超微細パターンの位置の熱
酸化膜がエッチングされた。
【００３３】本発明の請求項３の実施例として、熱酸化
膜で被覆された単結晶シリコンからなる基板７の温度を
室温に保ちながらＳＦ6 を照射するとともに、図６に示
すように位相を変調しながら４方向から放射光を照射し
た。その結果、図７に示すような周期配列した長方形の
超微細パターンの位置の熱酸化膜がエッチングされた。
また、別の実施例として、（１１１）Ａ面を表面に有す
るガリウム砒素からなる基板７の温度を室温に保ちなが
ら４方向から紫外線レーザー光を照射した。その結果、
図７に示すような周期配列した長方形の超微細パターン
の位置のガリウム砒素基板がエッチングされた。
膜で被覆された単結晶シリコンからなる基板７の温度を
室温に保ちながらＳＦ6 を照射するとともに、図６に示
すように位相を変調しながら４方向から放射光を照射し
た。その結果、図７に示すような周期配列した長方形の
超微細パターンの位置の熱酸化膜がエッチングされた。
また、別の実施例として、（１１１）Ａ面を表面に有す
るガリウム砒素からなる基板７の温度を室温に保ちなが
ら４方向から紫外線レーザー光を照射した。その結果、
図７に示すような周期配列した長方形の超微細パターン
の位置のガリウム砒素基板がエッチングされた。
【００３４】本発明の請求項４の実施例として、シリコ
ン基板上にレジスト材料であるポリメチルメタクリレー
トをスピナーで塗布した後、図６に示すように位相を変
調しながら、４方向から放射光を照射した。さらに現像
を行うことにより、図７に示すような周期配列した長方
形の超微細パターンの位置のレジスト材料が除去され
た。
ン基板上にレジスト材料であるポリメチルメタクリレー
トをスピナーで塗布した後、図６に示すように位相を変
調しながら、４方向から放射光を照射した。さらに現像
を行うことにより、図７に示すような周期配列した長方
形の超微細パターンの位置のレジスト材料が除去され
た。
【００３５】本発明の請求項５の実施例として、シリコ
ン基板上に原子層のＳｉＯ2 で被覆した後、図６に示す
ように位相を変調しながら、４方向から放射光を照射し
た。その結果、図７に示すような周期配列した長方形の
超微細パターンの位置のレジスト材料が除去された。
ン基板上に原子層のＳｉＯ2 で被覆した後、図６に示す
ように位相を変調しながら、４方向から放射光を照射し
た。その結果、図７に示すような周期配列した長方形の
超微細パターンの位置のレジスト材料が除去された。
【００３６】なお、上記実施の形態では、長方形形状の
超微細パターンを形成する場合につき説明したが、超微
細パターンの形状は長方形以外の任意の形状としてよ
く、形成する超微細パターンの形状に応じて、各方向の
コヒーレントビームの位相の変調パターンを変更すれば
よい。また、超微細パターンの大きさも特に限定され
ず、超微細パターンの大きさに応じて、位相の変調幅を
設定すればよい。
超微細パターンを形成する場合につき説明したが、超微
細パターンの形状は長方形以外の任意の形状としてよ
く、形成する超微細パターンの形状に応じて、各方向の
コヒーレントビームの位相の変調パターンを変更すれば
よい。また、超微細パターンの大きさも特に限定され
ず、超微細パターンの大きさに応じて、位相の変調幅を
設定すればよい。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の超微細パターンの並列的製造方法によれば、コヒーレ
ントビームを少なくとも３以上の方向からそれぞれの位
相を個別に変調しながら基板表面に照射し、上記基板表
面上に結像する２次元干渉像を並行移動させて超微細パ
ターンを描きながら、同時に原料分子または原料原子を
上記基板表面に照射することにより、上記超微細パター
ンの位置に上記原料分子または原料原子が反応してなる
材料を選択的に堆積させることができ、これにより、２
次元的に周期配列した所望形状の超微細パターンを一括
して製造することができる。
の超微細パターンの並列的製造方法によれば、コヒーレ
ントビームを少なくとも３以上の方向からそれぞれの位
相を個別に変調しながら基板表面に照射し、上記基板表
面上に結像する２次元干渉像を並行移動させて超微細パ
ターンを描きながら、同時に原料分子または原料原子を
上記基板表面に照射することにより、上記超微細パター
ンの位置に上記原料分子または原料原子が反応してなる
材料を選択的に堆積させることができ、これにより、２
次元的に周期配列した所望形状の超微細パターンを一括
して製造することができる。
【００３８】本発明の請求項２の超微細パターンの並列
的製造方法によれば、コヒーレントビームを少なくとも
３以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら
基板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干
渉像を並行移動させて超微細パターンを描くことによ
り、上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料をエ
ッチングすることができ、これにより、２次元的に周期
配列した超微細パターンを一括して製造することができ
る。
的製造方法によれば、コヒーレントビームを少なくとも
３以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら
基板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干
渉像を並行移動させて超微細パターンを描くことによ
り、上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料をエ
ッチングすることができ、これにより、２次元的に周期
配列した超微細パターンを一括して製造することができ
る。
【００３９】本発明の請求項３の超微細パターンの並列
的製造方法によれば、コヒーレントビームを少なくとも
３以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら
基板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干
渉像を並行移動させて超微細パターンを描きながら、同
時に反応性を有するガスを上記基板表面に照射すること
により、上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料
をエッチングすることができ、２次元的に周期配列した
超微細パターンを一括して製造することができる。
的製造方法によれば、コヒーレントビームを少なくとも
３以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら
基板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干
渉像を並行移動させて超微細パターンを描きながら、同
時に反応性を有するガスを上記基板表面に照射すること
により、上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料
をエッチングすることができ、２次元的に周期配列した
超微細パターンを一括して製造することができる。
【００４０】本発明の請求項４の超微細パターンの並列
的製造方法によれば、基板上にレジスト材料を塗布した
後、コヒーレントビームを少なくとも３以上の方向から
それぞれの位相を個別に変調しながら基板表面に照射
し、上記基板表面上に結像する２次元干渉像を並行移動
させて超微細パターンを描くことにより、上記超微細パ
ターンの位置のレジスト材料を選択的に露光することが
でき、続いて、現像により露光部または未露光部のいず
れかのレジスト材料を除去することにより、２次元的に
周期配列した超微細パターンを一括して製造することが
できる。
的製造方法によれば、基板上にレジスト材料を塗布した
後、コヒーレントビームを少なくとも３以上の方向から
それぞれの位相を個別に変調しながら基板表面に照射
し、上記基板表面上に結像する２次元干渉像を並行移動
させて超微細パターンを描くことにより、上記超微細パ
ターンの位置のレジスト材料を選択的に露光することが
でき、続いて、現像により露光部または未露光部のいず
れかのレジスト材料を除去することにより、２次元的に
周期配列した超微細パターンを一括して製造することが
できる。
【００４１】本発明の請求項５の超微細パターンの並列
的製造方法によれば、基板の表面を砒素、セレン、硫黄
等蒸発の容易なレジスト材料により被覆した後、コヒー
レントビームを少なくとも３以上の方向からそれぞれの
位相を個別に変調しながら基板表面に照射し、上記基板
表面上に結像する２次元干渉像を並行移動させて超微細
パターンを描くことにより、上記超微細パターンの位置
のレジスト材料を選択的に除去することができ、これに
より、２次元的に周期配列した超微細パターンを一括し
て製造することができる。
的製造方法によれば、基板の表面を砒素、セレン、硫黄
等蒸発の容易なレジスト材料により被覆した後、コヒー
レントビームを少なくとも３以上の方向からそれぞれの
位相を個別に変調しながら基板表面に照射し、上記基板
表面上に結像する２次元干渉像を並行移動させて超微細
パターンを描くことにより、上記超微細パターンの位置
のレジスト材料を選択的に除去することができ、これに
より、２次元的に周期配列した超微細パターンを一括し
て製造することができる。
【図１】本発明の実施の形態で使用する超微細パターン
の製造装置を示す説明図。
の製造装置を示す説明図。
【図２】基板上に正方格子の周期構造を有する２次元干
渉像を結像した状態を示す説明図。
渉像を結像した状態を示す説明図。
【図３】上記基板に対して４方向から照射される光の照
射方向を示す概略平面図。
射方向を示す概略平面図。
【図４】基板上に六方格子の周期構造を有する２次元干
渉像を結像した状態を示す説明図。
渉像を結像した状態を示す説明図。
【図５】上記基板に対して３方向から照射される光の照
射方向を示す概略平面図。
射方向を示す概略平面図。
【図６】基板上に周期配列した長方形の超微細パターン
を描く場合の光の位相の変調方法を示す説明図。
を描く場合の光の位相の変調方法を示す説明図。
【図７】上記基板上に描かれる周期配列した長方形の超
微細パターンを示す説明図。
微細パターンを示す説明図。
１ コヒーレントビーム供給装置
２ ガス供給装置
３ 基板交換室
４ 反応室
５ 放射光光源
６ フィルター
７ 基板
８ ゲートバルブ
９、１０ 真空排気装置
１１ 基板ホルダー
１２ 基板ヒーター
１３ ガスノズル
１４乃至１６ ハーフミラー
１７乃至２０ 位相変調器
２１乃至２７ ミラー
Ｐ 超微細パターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−204922（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−300909（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−36654（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
H01L 21/302
Claims (5)
- 【請求項１】 コヒーレントな放射光、レーザー光また
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを少なくとも３
以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら基
板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干渉
像を並行移動させて超微細パターンを描きながら、同時
に原料分子または原料原子を上記基板表面に照射するこ
とにより、上記超微細パターンの位置に上記原料分子ま
たは原料原子が反応してなる材料を選択的に堆積させる
ことを特徴とする２次元的に周期配列した超微細パター
ンの並列的製造方法。 - 【請求項２】 コヒーレントな放射光、レーザー光また
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを少なくとも３
以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら基
板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干渉
像を並行移動させて超微細パターンを描くことにより、
上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料をエッチ
ングすることを特徴とする２次元的に周期配列した超微
細パターンの並列的製造方法。 - 【請求項３】 コヒーレントな放射光、レーザー光また
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを少なくとも３
以上の方向からそれぞれの位相を個別に変調しながら基
板表面に照射し、上記基板表面上に結像する２次元干渉
像を並行移動させて超微細パターンを描きながら、同時
に反応性を有するガスを上記基板表面に照射することに
より、上記超微細パターンの位置で選択的に基板材料を
エッチングすることを特徴とする２次元的に周期配列し
た超微細パターンの並列的製造方法。 - 【請求項４】 基板上にレジスト材料を塗布した後、コ
ヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレントな
電子ビームのいずれかを少なくとも３以上の方向からそ
れぞれの位相を個別に変調しながら基板表面に照射し、
上記基板表面上に結像する２次元干渉像を並行移動させ
て超微細パターンを描くことにより、上記超微細パター
ンの位置のレジスト材料を選択的に露光し、続いて、現
像により露光部または未露光部のいずれかのレジスト材
料を除去することを特徴とする２次元的に周期配列した
超微細パターンの並列的製造方法。 - 【請求項５】 基板の表面を砒素、セレン、硫黄等蒸発
の容易なレジスト材料により被覆した後、コヒーレント
な放射光、レーザー光またはコヒーレントな電子ビーム
のいずれかを少なくとも３以上の方向からそれぞれの位
相を個別に変調しながら基板表面に照射し、上記基板表
面上に結像する２次元干渉像を並行移動させて超微細パ
ターンを描くことにより、上記超微細パターンの位置の
レジスト材料を選択的に除去することを特徴とする２次
元的に周期配列した超微細パターンの並列的製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15290498A JP3421673B2 (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | 超微細パターンの並列的製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15290498A JP3421673B2 (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | 超微細パターンの並列的製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345758A JPH11345758A (ja) | 1999-12-14 |
| JP3421673B2 true JP3421673B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=15550685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15290498A Expired - Fee Related JP3421673B2 (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | 超微細パターンの並列的製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3421673B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005056995A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Tadahiro Omi | パターン描画方法、及びパターン描画装置 |
| EP1723455B1 (en) | 2003-12-05 | 2009-08-12 | 3M Innovative Properties Company | Process for producing photonic crystals |
| JP4894899B2 (ja) * | 2004-08-25 | 2012-03-14 | セイコーエプソン株式会社 | 微細構造体の製造方法 |
| JP4389791B2 (ja) | 2004-08-25 | 2009-12-24 | セイコーエプソン株式会社 | 微細構造体の製造方法および露光装置 |
-
1998
- 1998-06-02 JP JP15290498A patent/JP3421673B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11345758A (ja) | 1999-12-14 |
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