JP4921861B2 - 金属堆積方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板表面に対して金属を大気中においてナノオーダの精度で堆積させる際に好適な金属堆積方法に関する。
近年において、集積回路（ＩＣ）の出現から、大規模集積回路（ＬＳＩ）へと集積度の向上が進み、回路パターンにおける設計寸法につき更なる制約が課され、半導体製造プロセスにおける微細加工の研究が盛んに行われている。
光リソグラフィは、かかる微細加工の一手段であり、シリコン酸化膜等の基板表面にレジスト膜を形成し、集積回路パターンの描かれたマスクを介して露光することにより当該パターンを転写し、さらにこれを現像して得られたレジストパターンに基づき基板にエッチング等の加工を行う。
ところで、近年進んでいる光情報通信の大容量化に伴い、半導体デバイスの更なる高集積化、高密度化を図るべく、ナノメータサイズの集積回路パターンを形成する必要がある。
このため、従来において、近接場光によってのみ発現する非断熱近接場光反応（例えば、非特許文献１参照。）を積極的にフォトリソグラフィに応用することで、使用したフォトレジストが殆ど感度を持たない波長光源を用い、波長の１／４〜１／５の微細なパターニング方法が提案されている（例えば、非特許文献２、３参照。）。
ところで、上述したパターニングを実行しつつ基板上に金属を堆積させるためには、チャンバ内に基板を載置するとともに、近接場光プローブ等を利用して非断熱光化学反応を起こさせる必要がある。即ち、金属を基板上に堆積させる度に、チャンバ内に気体を注入し、その内部気圧や温度を制御し、所定時間に亘り反応を進めていかなければならないため、作業効率が悪化し、また薄膜作製に要する時間も長期化してしまうという問題点もあった。
T.Kawazoe, Y.Yamamoto, and M.Ohtsu, Appl.Phys.Lett., 79, pp.1184 (2001). 羽賀僚一、川添忠、大津元一他、2004春応用物理学会29p-G-2 川添忠、米満広樹、吉田健次、大津元一、2004秋応用物理学会2p-R-18
このため、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、チャンバを利用することなく、基板表面に対して金属を大気中においてナノオーダの精度で堆積させることが可能な金属堆積方法を提供することを目的とする。
本発明に係る金属堆積方法は、フォトマスクに描かれた微細パターンに応じた微小領域に金属を堆積させる金属堆積方法において、フォトマスクにおける微細パターンが予め形成されたパターニング面に対して、表面にＺｎ−アセチルアセナートである有機金属塩の膜が形成された基板を近接配置し、上記膜に対して光学不活性の光を上記フォトマスクへ照射し、上記照射された光に基づき上記パターニング面に形成された微細パターンに応じた局所領域に近接場光を発生させ、その発生させた近接場光により当該パターニング面に近接された有機金属塩の膜を感光させることにより当該金属を分解し、その分解した金属を上記基板上に堆積させることを特徴とする。
上述した構成からなる本発明においては、チャンバを利用することなく、大気中において上記メカニズムに基づいて金属を堆積させることが可能となることから、作業効率を向上させ、また薄膜作製に要する時間も短期化させることが可能となる。また、基板表面に対して金属を大気中においてナノオーダの精度で堆積させることも可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態として、金属を大気中においてナノオーダの精度で堆積させることが可能な金属堆積方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した金属堆積方法を実施するための装置１の構成を示している。この装置１は、ガラス状のフォトマスク１１に予め形成された微細パターン１２に応じた基板１３上の微小領域に金属を選択的に堆積させるものである。
先ず、図１に示すようにサファイヤ等の材質で構成される基板１３上に光学不活性な有機金属塩の膜１４を塗布する。この膜１４を塗布する際には、例えば溶剤（水、アルコール等）に溶かして基板１３上に塗布させた後、乾燥させるようにしてもよい。次に、フォトマスク１１における微細パターン１２面を、この膜１４に近接させる。次に、図示しないＨｇランプからフォトマスク１１に対して光を照射する。
その結果、かかる照射された光に基づき、その表面に形成された微細パターン１２におけるエッジ部分から近接場光が滲出することになる。このエッジ部分から滲出した近接場光により膜１４を感光させることができる。膜１４はＨｇランプから照射された光に対しては光学不活性であるためこれに特段反応することはなく、あくまで滲出した近接場光のみに対して反応することになる。その結果、微細パターン１２におけるエッジ部分に対応した局所領域において選択的に膜１４を感光させることができる。
この膜１４において感光した局所領域においては、分解が進行し、有機金属塩中における金属が現れてくることになる。結果として、金属１５が、上記近接場光が滲出したナノメータサイズの局所領域に堆積されることになる（図２）。
なお、本発明においては、膜１４としての有機金属塩について、Ｚｎ−アセチルアセナートを適用するようにしてもよい。これにより金属１５としてのＺｎを局所領域に堆積させることが可能となる。２価の金属に対しては２基のアセチルアセナートが結合することになるが、大気中において安定な有機金属膜であれば該当特許の手法を適用することが可能となる。
なお、上述した例では、Ｚｎを堆積させる場合を例に挙げて説明をしたが、かかる場合に限定されるものではなく、他のいかなる金属についても同様に基板上に堆積することができる。このとき、滲出させた近接場光により金属を分解させる場合のみならず、化合生成等のメカニズムを利用するようにしてもよい。
また、滲出された近接場光により、基板１３自身の分解生成が期待できる場合には、表面に膜１４等を始めとした可反応物を塗布するのを省略するようにしてもよい。
特に、本発明においては、チャンバを利用することなく、大気中において上記メカニズムに基づいて金属を堆積させることが可能となることから、作業効率を向上させ、また薄膜作製に要する時間も短期化させることが可能となる。また、基板表面に対して金属を大気中においてナノオーダの精度で堆積させることも可能となる。
なお、本発明に係る金属堆積方法は、微小電極の作製方法として、或いはナノ構造作製方法として応用することも可能となる。また、本発明に係る金属堆積方法は、有機ＥＬや有機伝導体等で注目されている金属錯体への微小電極作製方法としても応用することができる。
本発明を適用した金属堆積方法を実施するための装置の構成を示す図である。 本発明を適用した金属堆積方法の作用効果について説明するための図である。
符号の説明
１ 装置
１１ フォトマスク
１２ 微細パターン
１３ 基板
１４ 膜

Claims (2)

  1. フォトマスクに描かれた微細パターンに応じた微小領域に金属を堆積させる金属堆積方法において、
    フォトマスクにおける微細パターンが予め形成されたパターニング面に対して、表面にＺｎ−アセチルアセナートである有機金属塩の膜が形成された基板を近接配置し、
    上記膜に対して光学不活性の光を上記フォトマスクへ照射し、
    上記照射された光に基づき上記パターニング面に形成された微細パターンに応じた局所領域に近接場光を発生させ、
    その発生させた近接場光により当該パターニング面に近接された有機金属塩の膜を感光させることにより当該金属を分解し、
    その分解した金属を上記基板上に堆積させること
    を特徴とする金属堆積方法。
  2. 上記金属の堆積を大気中で実行すること
    を特徴とする請求項１記載の金属堆積方法。
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