JPH0258061A - 被膜形成法 - Google Patents

被膜形成法

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JPH0258061A
JPH0258061A JP20898288A JP20898288A JPH0258061A JP H0258061 A JPH0258061 A JP H0258061A JP 20898288 A JP20898288 A JP 20898288A JP 20898288 A JP20898288 A JP 20898288A JP H0258061 A JPH0258061 A JP H0258061A
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JP
Japan
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film
substrate
thickness
crucible
substrate plate
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Application number
JP20898288A
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English (en)
Inventor
Tetsushi Tanda
哲史 反田
Hirofumi Fujioka
弘文 藤岡
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上に高度に分子が配向された均一な厚み
の光反応性有機被膜の形成法に関するもので、例えば半
導体の製造において、シリコン基板上に細密回路配置を
与える高感度、高解像度ネガ型レジスト膜として用いる
被膜の形成法に関するものである。
〔従来の技術〕
基板上に高度に分子が配向され、しかも均一な厚みを有
する光反応性有機被膜を形成させるには、Th1n 5
olid Films 、 68.91 (1980)
に示さnる方法がある。即ち、1分子中に親水基と疎水
基及び不飽和結合を有する不飽和脂肪酸のような有機化
合物の溶液を純水面上に滴下すると、その溶液は極めて
薄い層をなして水面全体に拡がる。その後溶媒を気化さ
れて取り除くと、水面上でその有機化合物は、分子中の
親水基を水面に疎水基を気中に向けて配向する。この分
子群の拡がbt水面上で四方から機械的に押し縮めて適
当な分子の集合状態にした後、第2図(m)に示される
ように、基板(6)を水面に垂直に浸漬し引き上げると
、基板(6)上に規則的に配列した分子層からなる帛i
mc+nが形成される。次に第2図(b)に示されるよ
うに、その基板(6)t−水面に垂直に押し・下げると
、第−層6ηと逆転した向きの分子層からなる第二層(
2)が、第−層(ロ)の上に形成される。こnを数度繰
り返すことにより第2図(6)に示されるように適当な
しかも均一な厚みの高度に分子が配向された被膜(3)
が基板(6)上に形成され得る。このようにして基板上
に形成された高度に分子が配向された被膜に、電子線や
X線のような高エネルギー線が照射されると、不飽和結
合が反応し明重合する。従って、上記のようにして基板
上に形成された被膜に写真製版法により、必要な所にだ
け選択的に光を照射した後エツチング等で処理すると、
光の照射部のみを残すことができる。例えば半導体の製
造における回路配置が得られ、この被膜はネガ型レジス
トの機能を与える。この被膜において、光の照射による
不飽和結合の重合反応は1分子の配向度(結晶化度)が
高い程起こりやすく、即ち、レジストとして高感度であ
り、また分子の配向度が高い程そして被膜の厚みが均一
である程光の照射によって重合した部分と、光が照射さ
nないで取り除かれた部分との境界が明瞭になる、即ち
、レジストとして高解像度である。従って、基板上に高
度に分子が配向された均一な厚みの光反応性有機被膜の
形成法は産業上重要である。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の被膜形成法において、途中の工程で溶媒と水を使
用するので、基板上に形成された被膜からこれらを除去
する工程が必要であることと、これらの残さが不純物と
して被膜中に残存しやすい欠点がある。また基板が水や
溶媒により損傷される場合はこの方法は利用できない。
さらに必要な厚みの被膜を得るために、基板を何度も上
下して。
被膜層の堆積操作を既に形成された下側の層を損なうこ
となく繰り返し行う工程が必要である。被膜形成用の有
機化合物は水面上に拡げられるため、水面の振動を防止
する設備が必要である。従って、水や溶媒を使用せず連
続的に基板上に高度に分子が配向され九均−な厚みの光
反応性有機被膜の形成法が望まれていた。
この発明は、上記の従来方法の欠点を除去した新規な基
板上に被膜を形成させる方法を提供するもので、即ち、
溶媒や水を用いることなく、気中で連続的に基板上に高
度に分子が配向された均一な厚みの光反応性有機被膜を
形成させる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〕
この発明による被膜形成方法は、1分子中に親水基と疎
水基及び不飽和結合を有する有機化合物材料金少なくと
も1種類気化させ、この気化ガス中で上記材料の凝固点
以下の温度に保たれた基板上に、上記材料の被膜全形成
させるようにしたものである。
上記有機化合物材料としては、不飽和脂肪酸とその金属
塩及びそのエステル等を用いる。例えばCH2(CHz
 )z。C0OH,CH,−CH(CH,)、。C00
B a 、 CH3(CH2) 1゜CH=CHCH=
CHCH,C0OH。
(CH,)sCCH=CH(CH,)、、1COOH,
CH,=CH(C[2) a CH=CH2、CH2:
CH(CHm )H+ C0OC=CHCOOCH,C
H,=C)I(CH,)、。0COC=CHC00H等
があり、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい
上記有機化合物を容器中で気化させる場合、その気化量
は、容器の真空度が高い程又その有機化合物を入れたる
つぼの温度が高い程大きくなるので、容器の真空度及び
るつぼの温度を適当に制御することにより気化量が制御
でき、膜形成速度を0601人/Sから1000人/S
 の範囲の任意に選ぶことができる。
このようにして容器中で気化された上記有機化合物は、
るつぼと対向する位置に置かれた基板に到達し、基板上
に被膜が形成される。被膜が形成される基板の温度は、
有機化合物材料の凝固点以下に保たれねばならない。
基板上に被膜を均一に形成させるために、必要なら基板
を回転させてもよい。
被膜形成時に紫外光、可視光、赤外光などを基板上に照
射させることにより、被膜の結晶化が促進できる。
以上の方法により、基板上に極めて分子の配向性がよく
、均一な厚みの有機被膜が連続的に形成される。
〔作用〕
この発明における被膜形成法は、溶媒及び水を全く使用
せず、原料物質を単に加熱して気化させているので、被
膜中への不純物の混入がなくなる。
また被膜の形成は気中で行われるため、装置の振動によ
る被膜中の分子の配向度や被膜厚みの均一さに及ぼす影
響は極めて小さい。基板上での被膜の形成は、気化され
九分子中の、基板との相互作用が大きい部分、例えばシ
リコン基板の場合は分子中の疎水基が、選択的に基板に
吸着して同一方向に配向した分子群が第−層を形成し、
次にこの第一層表面と相互作用の大きい部分、例えがシ
リコン基板の場合は分子中の親水基が1選択的に第一層
表面に吸着して、第−層の分子の配向方向と180度異
なる方向に配向した分子群が第二贋金形成し、順次これ
が繰り返されて被膜が形成されるので、高度に分子が配
向した均一な厚みの被膜が連続的に得られる。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
f@1図はこの発明に用いる被膜形成装置の構成図であ
る。容N(1)中に用いたるつぼ(2)に、被膜形成用
材料(3)として1分子中に親水基と疎水基及び不飽和
結合を有する有機化合物の少なくとも1種類を入れ、加
熱器(4)で加熱して気化させる。この時容器(υ内を
真空ポンプ(5)により減圧にすれば、るつぼ(2)の
温度を低くすることができる。るっぽ(2)中の被膜形
成用材料(3)の凝固以下の適当な温度に保たれた基板
(6)ヲるつぼ(2)近くに置くことにより、基板(6
)上に被膜が形成される。被膜の形成速度は容器(」)
内の真空度とるつぼ(2)の湿度によって決まる。
被膜形成時に被膜中の不飽和結合を励起しない波長を有
する光源(7)から発生する光、例えば紫外光、可視光
、赤外光などを窓(8)全通して被膜に照射して、被膜
をアニールしてもよい。
実施例1 シリコン基板上に不飽和脂肪酸の被膜を形成させる場合
の一実施例を示す。
第1図の装置において、容器(U内に置いた容積2oa
のアルミナ磁器製るつぼ(2)に、被膜形成用材料(3
)として不飽和脂肪酸 CH2= CH(CH2) !。C0OHをIg入れる
。容器(【)内を真空ポンプ(6)で真空度lXl0−
’トールまで排気する。るつぼ(2)の開口部と対向す
る位置に設置したシリコン基板(6)t−加熱器αQで
加熱し、50℃に保つ。加熱器(4)でるつぼ(2)を
加熱し、130℃に保つ。被膜形成用材料(3)は気化
して、基板(6)に到達し、その表面に堆積する。基板
(6)上に形成される被膜の厚みは膜厚モニタ(9)で
常時測定される。
この時の被膜の形成速度は毎秒0.5人で、被膜厚さが
1000人になるまで被膜の形成が続けられた。
得らnた被膜の赤外分光分析及びX線回折測定により、
被膜の分子配向及び結晶性が確認された。
また得られた被膜の電子ビームに対するネガ型レジスト
としての特性は、感度4μo /rd、解像度4000
人となった。
実施例2 基板上に形成された被膜に先金照射してその被膜をアニ
ールする場合の一実施例を示す。
第1図の装置において、被膜形成中に光源(7)よりヘ
リウム−ネオンレーザが窓(8)を通して基板(6)上
の被膜に照射される以外は実施例1と同様にして、基板
(6)上に厚さ1000人の被膜が得られた。得られた
被膜の電子ビームに対するネガ型レジストとしての特性
は、感度3.5μa/d、解像度4000人となった。
実施例3 シリコン基板上に不飽和脂肪酸の金属塩の被膜を形成さ
せる場合の一実施例上水す。
第1図の装置において、被膜形成用材料(3)に不飽和
脂肪酸ナトリウム塩 CH3(CH2) * CミCC
−E C(CFI2 ) B COON mを用い、容
器(υ内の真空度をI X 10−’ ト−/l/、る
−”) l? +2) (7)温度’i 200 ’C
基板(6)の温度を65℃にした以外は、実施例1と同
様にして、基板(6)上に厚さ1000人の被膜が得ら
れた。実施例1と同様の方法で、得られた被膜の分子配
向及び結晶性が確認された。
実施例4 銀基板上に不飽和脂肪酸エステルの被膜を形成させる場
合の一実施例を示す。
第1図の装置において、容器tg内に置いた容積5oa
の窒化はう米製クヌーセン型るつぼ(2)に、被膜形成
用材料(3)として、不飽和脂肪酸エステルCH,WC
i((Cf!、)、。C00CH,−CH−σ−H11
gを入nる。容器(り内を真空ポンプ(6)で真空度1
×l□−Hトールまで排気する。るつぼ(2)の開口部
と対向する位置に設置した銀基板(6)を加熱器αQで
加熱し60℃に保つ。実施例1と同様にして基板(6)
上に被膜が形成される。被膜の形成速度は毎秒0.05
人、厚みは300人であった。得られた被膜の分子配向
及び結晶性が確認された。
実施例5 シリコン基板上に分子中にベンゼン環を有する2種類の
化合物の被膜を形成させる場合の一実施例を示す。
第1図の装置において、容器+13内に容42aaのア
ルミナ磁器製るつぼ(2)を2個並べて置く。CH。
= CH< CH4> 1g()OH及びCJ CI(
(CHz ) 1a(■)NH,なる化合物をそれぞれ
Igずつ別のるつぼ(2)へ入nる。容器n)内を真空
ポンプ(5)で真空度lXl0””トールまで排気する
。るつぼ(2)の温度をそれぞれ100℃、基板(6)
の温度を70℃にし、実施例1と同様にして、基板(6
)上に厚さ1000人の被膜が得られた。実施例1と同
様の方法で、得られた被膜の分子配向及び結晶性が確認
された。
〔発明の効果〕
この発明によれば、1分子中に親水基と疎水基及び不飽
和結合を有する有機化合物からなる被膜形成材料を気化
させて、そのガス中に設けられた基板上に上記材料の被
膜を形成させるため、その被膜中に不純物が混入される
ことなく、高度に分子が配向された均一な厚みの光反応
性有機被膜が連続的に得られる。また従来法のような振
動防止設備も必要としない。
【図面の簡単な説明】
ff11図は、この発明に用いた装置の構成図、再2図
は、従来法の原理説明図である。 図中0)は容器、(2)はるつぼ、(3)は被膜形成材
料、0)は加熱器、(5)は真空ポンプ、 /6/は基
板、(2は光源、(8ハよ窓、C9〕は膜厚モニター、
Qoノは加熱器を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1分子中に親水基と疎水基および不飽和結合を有する有
    機化合物からなる被膜形成材料を少なくとも1種類気化
    させる工程、上記材料の気化ガス中で上記材料の凝固点
    以下の温度に保たれた基板上に上記材料の被膜を形成さ
    せる工程を備えた被膜形成法。
JP20898288A 1988-08-23 1988-08-23 被膜形成法 Pending JPH0258061A (ja)

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