JPH0290679A - 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Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
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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。
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。
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、金属薄膜をエツ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。
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、金属薄膜をエツ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。
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市厚を薄くする
必要がある。一方、サブミクロンパターンともなると湿
式エツチングは利用でキスイオンエッチ、プラズマエッ
チやスパッタエッチ等のドライエツ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ツチング
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。
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市厚を薄くする
必要がある。一方、サブミクロンパターンともなると湿
式エツチングは利用でキスイオンエッチ、プラズマエッ
チやスパッタエッチ等のドライエツ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ツチング
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
ドライエツ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。
厚くても解像度が良いもの、あるいは塗膜が薄くても耐
ドライエツ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。
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。
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
。
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
。
アセチレン基ヲ有する化合物は、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−Ｈａ−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。
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−Ｈａ−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。
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。
５１０２の形成された半導体８１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三Ｃ−（ＣＨ２
）ｎ−８ｉＣ１ｓ （ｎは整数で、１０〜２ｏが良い）
を吸着させることにより、基板表面の５ｉｎ２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２．０×１０〜６．０×
１０ モｌｖ／ｌ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、（ＣＨｓｈＳｉ−Ｇ三Ｃ（ＣＨ２）
ｎ−５ｉＣＡ５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、
−８ｉ（ＣＨ５）ｓ基が脱離されて、同様にＯＨ三にで
、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６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。
により、シラン界面活性剤、例えばＣＨ三Ｃ−（ＣＨ２
）ｎ−８ｉＣ１ｓ （ｎは整数で、１０〜２ｏが良い）
を吸着させることにより、基板表面の５ｉｎ２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２．０×１０〜６．０×
１０ モｌｖ／ｌ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、（ＣＨｓｈＳｉ−Ｇ三Ｃ（ＣＨ２）
ｎ−５ｉＣＡ５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、
−８ｉ（ＣＨ５）ｓ基が脱離されて、同様にＯＨ三にで
、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６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（ムｇ
ｏｏ５）または、水酸化銅アンモニウム水溶液（Ｃｕ（
ＮＨ５）２０Ｈ）に浸漬する。すると、前記単分子膜２
０表面のアセチレン基と銀または銀が反応してＡ［７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６）。
ｏｏ５）または、水酸化銅アンモニウム水溶液（Ｃｕ（
ＮＨ５）２０Ｈ）に浸漬する。すると、前記単分子膜２
０表面のアセチレン基と銀または銀が反応してＡ［７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６）。
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
。
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一５ｉ（Ｊ ５
ち、５１０２の形成されたＳｉ基板を例にして示したが
、そのｆｔｈＫ無機物では、ム１２０ｓ ＋ガラス等、
有機物ではポリビニ／ｌ’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池の物質
で被われている場合には、ラングミュア・プロジェット
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・プロジェット膜
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。
ち、５１０２の形成されたＳｉ基板を例にして示したが
、そのｆｔｈＫ無機物では、ム１２０ｓ ＋ガラス等、
有機物ではポリビニ／ｌ’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池の物質
で被われている場合には、ラングミュア・プロジェット
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・プロジェット膜
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。
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−Ｃ１を一〇Ｈ基に置
換した試薬（ＯＨ三〇 −（ＯＨ２）ｎ−８ｉ（ＯＨ）
３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。
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−Ｃ１を一〇Ｈ基に置
換した試薬（ＯＨ三〇 −（ＯＨ２）ｎ−８ｉ（ＯＨ）
３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三〇Ｈ）を用いたり、さらに直鎖状ＣＨ２
結合の間又は側鎖として機能性分子例えば、−Ｃ＝Ｃ−
Ｃ＝Ｃ−、−Ｃ６Ｈ４−Ｃ４ＮＨ５−、−Ｃ４８Ｈ２−
、−０６Ｈ４−Ｃ）ｉ ： ＯＨ−−Ｃ６Ｈ４−８−、
−Ｃ６Ｈ４−０−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。
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三〇Ｈ）を用いたり、さらに直鎖状ＣＨ２
結合の間又は側鎖として機能性分子例えば、−Ｃ＝Ｃ−
Ｃ＝Ｃ−、−Ｃ６Ｈ４−Ｃ４ＮＨ５−、−Ｃ４８Ｈ２−
、−０６Ｈ４−Ｃ）ｉ ： ＯＨ−−Ｃ６Ｈ４−８−、
−Ｃ６Ｈ４−０−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一８ｉ
、Ｏｌ、と−〇Ｈ基、−Ｃ三〇Ｈ基とムｇ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
特にＶＬＳＩ製造等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。
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一８ｉ
、Ｏｌ、と−〇Ｈ基、−Ｃ三〇Ｈ基とムｇ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
特にＶＬＳＩ製造等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。
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、−ＳｉＣβ５と−ＯＨ。
Ａ（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製造等における配
線工程の改良に効果大なるものである。
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製造等における配
線工程の改良に効果大なるものである。
第１図は本発明の詳細な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、同図す、ｄ、ａ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、・・・・・五ｇ超薄膜パターン。
を示し、同図ａ、ｃは基板断面図、同図す、ｄ、ａ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、・・・・・五ｇ超薄膜パターン。
Claims (6)
- （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）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）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）前記薄膜を形成する工程が、ラングミュア・プロ
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）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）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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243008A JPH0756867B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 金属超薄膜およびその製造法 |
| US07/287,090 US4996075A (en) | 1987-12-21 | 1988-12-21 | Method for producing ultrathin metal film and ultrathin-thin metal pattern |
| DE3855073T DE3855073T2 (de) | 1987-12-21 | 1988-12-21 | Verfahren zur Herstellung von feinsten Metallfilmen und feinsten Metallbildern |
| EP88312156A EP0322233B1 (en) | 1987-12-21 | 1988-12-21 | Method for producing ultrathin metal film and ultrathin-thin metal pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243008A JPH0756867B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 金属超薄膜およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290679A true JPH0290679A (ja) | 1990-03-30 |
| JPH0756867B2 JPH0756867B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=17097518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63243008A Expired - Fee Related JPH0756867B2 (ja) | 1987-12-21 | 1988-09-28 | 金属超薄膜およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756867B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003514995A (ja) * | 1999-11-26 | 2003-04-22 | インフィネオン テクノロジーズ アクチェンゲゼルシャフト | 誘電体の金属化方法 |
| JP2007161913A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Kagawa Univ | 接着方法とそれを用いたバイオケミカルチップと光学部品 |
| JP2008297411A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Kagawa Univ | 接着方法並びにそれを用いて作製したバイオケミカルチップ及び光学部品 |
| JPWO2010029635A1 (ja) * | 2008-09-11 | 2012-02-02 | パイオニア株式会社 | 金属配線の形成方法、及び金属配線を備えた電子部品 |
| JP2021052064A (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5744637A (en) * | 1980-08-30 | 1982-03-13 | Matsushita Electric Works Ltd | Molding material for metallized product |
| JPS593951A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS616892A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-13 | キヤノン株式会社 | プリント回路の製造方法 |
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-
1988
- 1988-09-28 JP JP63243008A patent/JPH0756867B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| WO2021060092A1 (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0756867B2 (ja) | 1995-06-14 |
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