JPH03207862A - 微細パターン形成方法 - Google Patents

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、微少な電界を用いた微細パターン形成方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来、基板上にガスを用いて所望の物質を堆積する技術
では、第３図（ａ），（ｂ）に示す工程によって行われ
ている。まず、真空中にＳｉ基板３２を置き加熱して表
面を清浄化した後、堆積させるべき材料に含まれる少な
くとも一部の元素を構成元素として含む１種または２種
以上のガス状分子例えばＷＦ５やＷ（ＣＯ）６を被堆積
基板上に流し、基板表面に吸着層を形成させ、吸着分子
３１とする。

次に、第３図（ｂ）のようにエネルギーを持った光、電
子ビーム、イオンビームを基板表面に照射すると、吸着
分子３１は所望の堆積材料３３（Ｗ）と揮発性のガス３
４（Ｆ２やＣＯ）とに分解し、堆積材料３３が基板表面
に析出する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記の方法で吸着分子３１にエネルギーを与
えるために用いた光・電子ビーム・イオンビームは、各
々ある制約を受けている。例えば光を用いた場合吸着分
子を分解させるためには適切な波長（エネルギー）が必
要とされるが、任意な波長だけを取り出し照射すること
は困難であり、他の分子が分離して堆積してしまう恐れ
がある。レーザを用いても波長には限界がある。電子ビ
ームやイオンビームでは微細パターン形成する場合ビー
ムを絞る必要がありそのため大規模かつ複雑なビーム加
速装置およびビーム収束装置が必要とされる。

本発明の目的は、所望の材料のみを基板上に基板平面内
だけでなく基板垂直方向にも高精度に簡単に堆積できる
微細パターン形戊方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は堆積させるべき材料を構戒元素として含む１種
または２種以上のガス状分子を被堆積基板上に流し、し
かも先を細くした導電性の針が基板の所望の部分に数オ
ングストロームまで近づけた状態で針と基板の間に電圧
を加えて微少な範囲に広がる電界を形成し、堆積させる
べき元素だけをナノメータサイズで堆積させることを特
徴とするパターン形成方法である。また本発明は前述し
た方法において、ガス状分子を被堆積基板に吸着させた
のち真空排気することにより、基板上の吸着分だけ堆積
させることを特徴とするパターン形成方法である。

本発明において堆積させるべき材料としてはタングステ
ン（Ｗ）、アルミニウム（ＡＩ）、ケイ素（Ｓｉ）等の
単金属のほか、合金、炭化物などがある。

堆積させるべき材料を構成元素として含むガス状分子と
しては、タングステン（Ｖ）の場合にはＷＦ６，ＷＣ１
６，　Ｗ（Ｃｏ）６等があげられる。モリブデンの場合
はＭｏＣ１６，　Ｍｏ（Ｃ６Ｈ６）２等、タンタルの場
合はＴａＣ１５等である。合金を堆積したい場合は２種
以上のガス状分子例えばＭｏＣ１６とＷＣｌ６を流せば
よく、炭化物を堆積したい場合は例えばＳｉＣ１４とＣ
Ｈ４を流せばよい。

電解研磨または機械研磨により先を細くした導電性の針
にはタングステン（Ｗ）や白金（Ｐｔ）等の金属や表面
を金属コーティングしたダイヤモンド等の物質などを使
う。

前述した針と基板の間に電圧（数Ｖ）をかけた状態で針
を基板表面に近づけていき、針と基板の間の間隔が数オ
ングストロームになると数ナノアンペアの電流が流れる
。一般にはこの電流は電流・電圧特性よりトンネル電流
とか電界放出電流などと呼ばれ、その電流の大きさより
測定は容易である。

針と基板の間隔の制御は圧電素子（ＰＺＴ）を用いるこ
とで容易に行える。この圧電素子（ＰＺＴ）は５オング
ストロームＮ程度の圧電比をもちセラミックスのため加
工も簡単である。

（作用） 次に、請求項１の発明の作用について、第１図を用いて
説明する。超高真空中に置かれた基板１２を洗浄した後
、堆積させるべき材料に含まれる少なくとも一部の元素
を構成として含む１種または２種以上のガス状分子を基
板ｌ２上に流す。この時、第１図（ａ）のように一部の
ガスは基板１２表面上に吸着層１１を形成し残りは容器
内の浮遊ガス１３となる。この状態で針１４を基板１２
表面に近づけていき基板１２と針１４の間に電圧１５を
かけると第１図（ｂ）のように極小電界１６が形成され
る。電界１６の下にある吸着層１１および浮遊ガス１３
は堆積材料ｌ７と揮発性材料分子１８とに分解され堆積
材料１７は基板１２の表面に析出する。以上のような原
理により、基板１２表面上に極小電界１６により、微細
パターンが形成される。一般に極小電界１６の強度は小
さいので堆積速度は小さくなり膜厚の制御性が良い。

請求項２の発明では、浮遊がス１３を真空排気してしま
うので、堆積に寄与するの゛は極小電界を加えたときに
基板１２上に存在する吸着層だけであり、ほぼ分子一層
分のみ堆積する。従って膜厚の制御性は極めて良い。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する
。

第２図は本発明の一実施例で用いる装置の構威を示す概
略図である。本装置では針の移動用圧電素子２０２、ガ
ス収納室２０３＃よび試料台２０１とから構成されてい
る。本実施例においては、タングステン（Ｗ）を構戒元
素として含む六フッ化タングステン（ＷＦ５）をガスと
して用いる。まず請求項１の発明の実施例を述べる。真
空容器２０５内を１０−６Ｔｏｒｒまで排気した後、真
空バルブ２０６を通じてＷＦ６ガス２０４を流す。針２
０７は圧電素子２０２を用いて制御する。針２０７とＳ
ｉ基板等の試料２０８の間に電気制御系２０９を通じて
バイアス電圧と電流を制御する。バイアス電圧を１０■
にし、針２０７を試料２０８の所望の位置に近づけてい
くと針２０７と試料２０８の間が２ｎｍぐらいになると
電流が急速に流れはじめる。その結果、ＷＦ５分子はＷ
とフッ素（Ｆ２）に分解され、Ｗは試料２０８に堆積さ
れフッ素はガスとして真空容器２０５内に浮遊する。Ｗ
Ｆ６ガスを流すのを止めた後真空容器２０５内のガスを
排気することにより所望の位置に自由にパターンを描く
ことができる。

次に請求項２の発明の実施例について述べる。真空容器
２０５内を１０　”’−　１０Ｔｏｒｒまで排気する。

その後真空バルブ２０６を通じてＷＦ６ガス２０４を流
すと、試料２０８上にＷＦ６分子が吸着する。そのあと
ＷＦ６ガス２０４を止め、真空排気して浮遊ガスを排除
する。次に上述の実施例と同様にしてバイアス電圧を加
え針２０７を近づけてＷを試料２０８上にほぼ一原千層
分堆積する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、従来のような大
がかりな装置を必要とせず、所望の物質のみを基板上に
基板面方向及び垂直方向に高精度に堆積できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による微細パターン形成を模式的に示し
た図、第２図は本発明の方法を実施するための装置の一
例を示す概略図、第３図は従来技術の模式図である。 １１，　３１・・・吸着分子、１２．　３２・・・基板
、１３・・・浮遊ガス、１４・・・針、１５・・・電圧
、１６・・・極小電界、１７．　３３・・・堆積材料、
１８．　３４・・・揮発性材料分子、２０１・・・試料
台、２０２・・・圧電素子、２０３・・・ガス収納室、
２０４・・−ＷＦ５、２０５・・・真空容器、２０６・
・・真空バルブ、２０７・・・針、２０８・・・試料、
２０９・・・電気制御系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　堆積させるべき材料を構成元素として含む１種ま
   たは２種以上のガス状分子を被堆積基板上に流ししかも
   先を細くした導電性の針が基板の所望の部分に基板から
   数オングストロームまで近づいた状態で針と基板の間に
   電圧を加えて微少な範囲に広がる電界を形成し、堆積さ
   せるべき元素だけをナノメータサイズで堆積させること
   を特徴とするパターン形成方法。 ２）　前記ガス状分子を被堆積基板に流し吸着させたの
   ち真空排気して基板上の吸着分だけにして前記電界を形
   成し堆積することを特徴とするパターン形成方法。