JPH05132561A - Material and method for forming fine pattern of ferroelectric thin film - Google Patents

Material and method for forming fine pattern of ferroelectric thin film

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JPH05132561A
JPH05132561A JP3299287A JP29928791A JPH05132561A JP H05132561 A JPH05132561 A JP H05132561A JP 3299287 A JP3299287 A JP 3299287A JP 29928791 A JP29928791 A JP 29928791A JP H05132561 A JPH05132561 A JP H05132561A
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Japan
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thin film
ferroelectric thin
fine pattern
forming agent
ferroelectric
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Japanese (ja)
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Akira Kanzawa
公 神澤
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Rohm Co Ltd
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To prepare the subject material which enables a fine resistless patterning of a ferroelectric thin film by mixing a colloidal soln. contg. a specific polymer with a specific sensitive compd. CONSTITUTION:A colloidal soln. contg. a polymer of formula I (wherein R1 is a group such as CH3 or C2H5; R2 is a group such as CH=CH2; R3 is a group such as phenyl; and M is a metal atom such as Pb, Zr, Ti, La, or Ba) is mixed with a sensitive compd., which responds to an electromagnetic wave or corpuscular ray to cause the cross-linking between the polymers (e.g. a compd. of formula II).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体メモリ・強誘
電体センサ・超伝導デバイス等の作成にあたって、強誘
電体薄膜の微細パターンの形成をする際に用いられる強
誘電体薄膜微細パターン形成剤と、当該強誘電体薄膜微
細パターン形成剤を用いて強誘電体薄膜の微細パターン
を形成する場合の強誘電体薄膜微細パターン形成方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric thin film fine pattern used for forming a fine pattern of a ferroelectric thin film in the production of a ferroelectric memory, a ferroelectric sensor, a superconducting device and the like. The present invention relates to a forming agent and a ferroelectric thin film fine pattern forming method in the case of forming a fine pattern of a ferroelectric thin film using the ferroelectric thin film fine pattern forming agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体メモリの新しいデバイスと
して、分極反転特性を持ち高誘電率で、かつ半導体プロ
セスに融合しやすい高誘電体材料を使った薄膜強誘電体
メモリが提案されている。このような強誘電体メモリは
不揮発性であるため、不揮発性メモリとして使用できる
とともに、書き替え時の電圧や電流の量が少なくて済む
ので、実用性のある不揮発性メモリを構成することが可
能となっている。つまり、EPROM等の通常の半導体
メモリにおいては、記憶内容をクリアにするためには、
通常よりも過大な電流や電圧をかけたり、通常とは異な
る条件下に置く必要があるので、クリア用の電流源や電
圧源が別に必要となる。ところが、強誘電体メモリにお
いては、通常と同様の条件下に置いて記憶内容の変更や
クリアができるようになっているので、上記のような電
流源や電圧源を特別に設置する必要がなくなるのであ
る。
2. Description of the Related Art At present, as a new semiconductor memory device, a thin film ferroelectric memory has been proposed which uses a high dielectric material having a polarization inversion characteristic and a high dielectric constant and easily fused with a semiconductor process. Since such a ferroelectric memory is non-volatile, it can be used as a non-volatile memory, and since the amount of voltage and current at the time of rewriting is small, it is possible to configure a practical non-volatile memory. Has become. That is, in an ordinary semiconductor memory such as EPROM, in order to clear the stored contents,
A current or voltage source for clearing is required separately because it is necessary to apply a current or voltage that is excessively higher than usual or to place it under conditions different from normal. However, in the ferroelectric memory, the stored contents can be changed or cleared under the same conditions as usual, so that it is not necessary to install the current source or the voltage source as described above. Of.

【0003】また、強誘電体は上記のような強誘電体メ
モリに使用されるだけでなく、各種強誘電体センサや液
晶ディスプレイを始めとして、超電導デバイスや機能性
ガラスなどにもその用途が広げられつつある。このよう
な分野に強誘電体を適用するにあたっては、強誘電体薄
膜を所定のパターンに加工することが必要であり、この
ために強誘電体薄膜の微細パターンを形成する方法(強
誘電体薄膜微細パターン形成方法)が重要となってくる
が、従来においては以下のようにして強誘電体薄膜を加
工して所定のパターンを形成していた。
Ferroelectrics are not only used in the above-mentioned ferroelectric memories, but also expanded to various ferroelectric sensors and liquid crystal displays, as well as superconducting devices and functional glasses. It's being done. In applying a ferroelectric substance to such a field, it is necessary to process the ferroelectric thin film into a predetermined pattern. For this reason, a method of forming a fine pattern of the ferroelectric thin film (ferroelectric thin film) Although a fine pattern forming method) is important, conventionally, the ferroelectric thin film was processed as follows to form a predetermined pattern.

【0004】従来においては、強誘電体薄膜は、RFス
パッタで成膜された後に焼成が行われ結晶化されること
によって形成されていた。このようにして形成された強
誘電体薄膜に対しての微細加工処理は、化学的なウエッ
トエッチング法や、物理的なドライエッチング法である
イオンミリングや、あるいは塩化水素やテトラフルオロ
メタンをベースにしたプラズマエッチング等によって行
われていた。ここで、ウエットエッチング法において、
エッチング液として水酸化カリウムや水酸化ナトリウム
などのアルカリ溶液を用いる場合には、耐アルカリ性感
光被膜レジストをリソグラフィ技術によって形成した後
にエッチング液を用いて所定のパターン以外の薄膜部分
を除去することによって所望のパターンを得ていた。こ
こで、燐酸、硫酸、塩酸、臭酸などの酸性溶液をエッチ
ング液として用いた場合には、耐酸性感光被膜レジスト
が用いられて所望のパターンが作成される。
In the past, a ferroelectric thin film was formed by forming a film by RF sputtering, followed by baking and crystallization. The microfabrication process for the ferroelectric thin film thus formed is based on a chemical wet etching method, a physical dry etching method such as ion milling, or hydrogen chloride or tetrafluoromethane as a base. It was performed by plasma etching or the like. Here, in the wet etching method,
When an alkaline solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide is used as the etching solution, it is preferable to remove the thin film portion other than the predetermined pattern by using the etching solution after forming the alkali-resistant photosensitive film resist by the lithography technique. Was getting the pattern. Here, when an acidic solution of phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, bromic acid or the like is used as an etching solution, a desired pattern is formed by using an acid resistant photosensitive film resist.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
加工技術においては、それぞれ以下に示すような欠点が
あった。
However, each of the above processing techniques has the following drawbacks.

【0006】(1)ウエットエッチングは等方性エッチ
ングであるので、アンダーカットにより微細加工パター
ン形成の際には残しパターンの細りやレジストの剥がれ
を引き起こすため、微細加工が行えないという問題があ
る。
(1) Since wet etching is isotropic etching, there is a problem that fine processing cannot be performed because undercutting causes thinning of the remaining pattern and peeling of the resist when forming a fine processed pattern.

【0007】(2)イオンミリングは、微細加工性には
優れているものの下地基板に対する損傷の問題やレジス
トとの選択性に問題がある。
(2) Ion milling has excellent fine workability, but has a problem of damage to the underlying substrate and a problem of selectivity with the resist.

【0008】(3)プラズマエッチングは、エッチング
レートが非常に悪く、しかも量産性がない、また基板損
傷が大きく下層配線のアクティブ層に対するダメージが
大きい、などの問題がある。
(3) The plasma etching has problems that the etching rate is very low, it is not mass-producible, the substrate is largely damaged, and the active layer of the lower wiring is largely damaged.

【0009】また、上記のいずれの方法にしても、従来
の方法においては、レジストにより所望のパターンを形
成した後エッチングを行うために、工程数が多くコスト
的に高額となるという問題がある。
In any of the above methods, the conventional method has a problem that the number of steps is large and the cost is high because etching is performed after forming a desired pattern with a resist.

【0010】本発明は以上のような問題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、上記欠点を克服し、簡単な
工程で強誘電体薄膜のレジストレス微細加工を可能とす
る強誘電体薄膜微細パターン形成方法及び形成剤を提供
する。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to overcome the above-mentioned drawbacks and to enable a resistless fine processing of a ferroelectric thin film by a simple process. A thin film fine pattern forming method and a forming agent are provided.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明においては、レジストを用いてエッ
チングを行わずに、強誘電体薄膜を形成する材料そのも
ののエッチングを行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the present invention, the material itself for forming a ferroelectric thin film is etched without etching using a resist. Characterize.

【0012】従って、本発明においては、まず、強誘電
体薄膜の微細パターンを形成する強誘電体薄膜微細パタ
ーン形成剤として、以下の化4に示されているポリマー
と、電磁波あるいは粒子線に感応して前記ポリマー間に
架橋を形成させる感応性化合物と、を含む形成剤を用い
る。
Therefore, in the present invention, first, as a ferroelectric thin film fine pattern forming agent for forming a fine pattern of a ferroelectric thin film, a polymer represented by the following chemical formula 4 and a substance sensitive to electromagnetic waves or particle beams are used. And a sensitive compound that forms crosslinks between the polymers.

【0013】[0013]

【化4】 [Chemical 4]

【0014】なお、電磁波あるいは粒子線に感応して前
記ポリマー間に架橋を形成させる感応性化合物として
は、以下の化5に示されている光架橋型芳香族ビスアジ
ド化合物を用いることが好適である。
It is preferable to use a photocrosslinking aromatic bisazide compound represented by the following chemical formula 5 as a sensitive compound which is sensitive to electromagnetic waves or particle beams to form crosslinks between the polymers. ..

【0015】[0015]

【化5】 [Chemical 5]

【0016】また、上記強誘電体薄膜微細パターン形成
剤を用いて強誘電体薄膜の微細パターンを形成するにあ
たっては、上記強誘電体薄膜微細パターン形成剤を基板
に塗布する形成剤塗布工程と、所望の回路パターンに沿
って電磁波あるいは粒子線を照射して該回路パターンの
描画を行うリソグラフ工程と、このリソグラフ工程で描
画が行われなかった個所の強誘電体薄膜微細パターン形
成剤を除去する除去工程と、除去工程で形成された回路
パターンの焼成を行う焼結工程と、を含む強誘電体薄膜
微細パターン形成方法を使用する。
Further, in forming a fine pattern of a ferroelectric thin film using the ferroelectric thin film fine pattern forming agent, a forming agent applying step of applying the ferroelectric thin film fine pattern forming agent to a substrate, A lithographic process of irradiating an electromagnetic wave or a particle beam along a desired circuit pattern to draw the circuit pattern, and a removal process for removing the ferroelectric thin film fine pattern forming agent at a part not drawn in the lithographic process A ferroelectric thin film fine pattern forming method including a step and a sintering step of firing the circuit pattern formed in the removing step is used.

【0017】[0017]

【作用】以上のような構成を有する本発明の強誘電体薄
膜微細パターン形成剤及び強誘電体薄膜微細パターン形
成方法においては、化4に示されるポリマーを含むコロ
イド溶液に、電磁波あるいは粒子線に感応して前記ポリ
マー間に架橋を形成させる感応性化合物(例えば化5に
示される光架橋型芳香族ビスアジド化合物)が添加され
ることによって強誘電体薄膜微細パターン形成剤が作成
される。
In the ferroelectric thin film fine pattern forming agent and the ferroelectric thin film fine pattern forming method of the present invention having the above constitution, a colloidal solution containing the polymer shown in Chemical formula 4 is applied to an electromagnetic wave or a particle beam. A ferroelectric thin film fine pattern forming agent is prepared by adding a sensitizing compound (for example, a photo-crosslinking aromatic bisazide compound represented by Chemical formula 5) that sensitizes to form crosslinks between the polymers.

【0018】この強誘電体薄膜微細パターン形成剤は、
形成剤塗布工程において、該強誘電体薄膜微細パターン
形成剤が基板に塗布されると、リソグラフ工程におい
て、所望の回路パターンに沿って電磁波や粒子線(以
下、電磁波等という)が照射される。
This ferroelectric thin film fine pattern forming agent is
When the ferroelectric thin film fine pattern forming agent is applied to the substrate in the forming agent applying step, electromagnetic waves or particle beams (hereinafter referred to as electromagnetic waves) are irradiated along the desired circuit pattern in the lithographic step.

【0019】ここで、前記強誘電体薄膜微細パターン形
成剤の当該電磁波等が照射された箇所においては、前記
強誘電体薄膜微細パターン形成剤に含まれる感応性化合
物が感応してラジカル等の活性種を発生する。そして、
この活性種は、化4に示されるポリマーの不飽和結合を
攻撃して開裂させるので、前記強誘電体薄膜微細パター
ン形成剤に含まれている化4のポリマー間には架橋が形
成されることとなる。このようにして架橋が形成される
と、当該架橋が形成された箇所は、架橋が形成されてい
ない個所よりも流動性が小さくなる。従って、前記強誘
電体薄膜微細パターン形成剤の内、電磁波等が照射され
た箇所は、照射されていない箇所よりも流動性が小さく
なるので、公知の手法によって当該電磁波等が照射され
た箇所を基板上に残すことが可能になる。ゆえに、リソ
グラフ工程において、所望の回路パターンに沿って電磁
波等が照射された後は、公知の除去手段を用いることに
よって、基板上に当該所望の回路パターンを残すことが
可能となる(除去工程)。そして、除去工程において基
板上に残された回路パターンが、焼結工程において60
0〜800℃程度の温度で焼成されると、前記回路パタ
ーンを形成する高分子化合物(架橋された化4のポリマ
ー)の有機官能基部分が除去されることとなる。このよ
うにして、架橋された化4のポリマーの有機官能基部分
が除去されると、前記回路パターン上には強誘電体を構
成する成分のみが残留するが、焼結工程における加熱に
よってこれが結晶化し、前記回路パターンに沿った強誘
電体薄膜の微細パターンが形成されることとなる。
Here, in the portion of the ferroelectric thin film fine pattern forming agent irradiated with the electromagnetic wave or the like, the sensitive compound contained in the ferroelectric thin film fine pattern forming agent reacts to activate radicals or the like. Generate seeds. And
Since this active species attacks and cleaves the unsaturated bond of the polymer shown in Chemical formula 4, a crosslink is formed between the polymers of Chemical formula 4 contained in the ferroelectric thin film fine pattern forming agent. Becomes When the crosslinks are formed in this way, the fluidity at the locations where the crosslinks are formed is smaller than at the locations where the crosslinks are not formed. Therefore, in the ferroelectric thin film fine pattern forming agent, the portion irradiated with electromagnetic waves or the like has a lower fluidity than the non-irradiated portion, and therefore the portion irradiated with the electromagnetic waves or the like by a known method is used. It becomes possible to leave it on the substrate. Therefore, in the lithographic process, after the electromagnetic wave or the like is irradiated along the desired circuit pattern, it is possible to leave the desired circuit pattern on the substrate by using a known removing means (removing process). .. Then, the circuit pattern left on the substrate in the removing step has 60
When baked at a temperature of about 0 to 800 ° C., the organic functional group portion of the polymer compound (crosslinked polymer of Chemical Formula 4) forming the circuit pattern is removed. In this way, when the organic functional group portion of the crosslinked polymer of Chemical formula 4 is removed, only the component that constitutes the ferroelectric remains on the circuit pattern, but this is crystallized by the heating in the sintering process. As a result, a fine pattern of the ferroelectric thin film is formed along the circuit pattern.

【0020】[0020]

【実施例】本実施例の特徴を端的にいえば、強誘電体を
構成する成分を有すると共に不飽和結合を有するポリア
ルコキシドと、これらに架橋を形成させる芳香族ビスア
ジド化合物が添加された強誘電体薄膜微細パターン形成
剤を用いることである。そして、これに電磁波等を照射
して分子間に架橋を形成した後、この架橋が施された分
子のみを基板上に残し、基板上に残った分子を熱処理す
ることによって強誘電体の結晶を形成することである。
The characteristics of this example are as follows. A ferroelectric containing a component constituting a ferroelectric substance and having an unsaturated bond, and a ferroelectric bisazide compound for forming a cross-link in the polyalkoxide. The use of a body thin film fine pattern forming agent. Then, this is irradiated with an electromagnetic wave or the like to form cross-links between the molecules, only the cross-linked molecules are left on the substrate, and the molecules remaining on the substrate are heat-treated to form a ferroelectric crystal. Is to form.

【0021】まず、化6は本実施例において用いられる
ポリマー(原形ポリマー)の構成を示したものである。
First, the chemical formula 6 shows the constitution of the polymer (original polymer) used in this embodiment.

【0022】[0022]

【化6】 [Chemical 6]

【0023】ところで、強誘電体として代表的なものは
PZTやPLZTであるが、この原形ポリマーには、P
ZTやPLZTの原料となるジルコニウムや鉛やチタン
やランタンなどの元素が含まれている。従って、この有
機官能基が除去された後には、PZT等の強磁性薄膜を
作る成分のみが残ることになる。ここで、原形ポリマー
の分子中の有機成分を酸化除去するためには、原形ポリ
マーを高温で処理する。そして、分子中の有機成分が除
去され強誘電体を構成する成分のみが残留した後に、更
に高温処理が継続されることによって、この結晶化が進
行してペロブスカイト型の微結晶粒から構成されるよう
になる。このようにして、一定の方向に自発分極した分
域を持つペロブスカイト型の微結晶粒が形成されること
によって強誘電体が構成されることになる。
By the way, typical ferroelectric substances are PZT and PLZT.
It contains elements such as zirconium, lead, titanium, and lanthanum, which are raw materials of ZT and PLZT. Therefore, after this organic functional group is removed, only the component that forms the ferromagnetic thin film such as PZT remains. Here, in order to oxidize and remove the organic component in the molecule of the original polymer, the original polymer is treated at high temperature. Then, after the organic component in the molecule is removed and only the component that constitutes the ferroelectric substance remains, the high temperature treatment is continued, and this crystallization progresses to form perovskite type fine crystal grains. Like In this way, by forming perovskite type fine crystal grains having domains that are spontaneously polarized in a certain direction, a ferroelectric substance is formed.

【0024】ここで、上記原形ポリマーは、上記の金属
元素を中心原子としたポリアルコキシドであり、そして
この中心金属には有機官能基が結合しており、しかも有
機官能基の中には不飽和結合が含まれている。そして、
このポリマーと共に、化7に記載されている芳香族ビス
アジド化合物が添加されて、これらが適当な溶媒に混合
されることによって、本実施例に係る強誘電体薄膜微細
パターン形成剤が作成される。
Here, the original polymer is a polyalkoxide having the above metal element as a central atom, and an organic functional group is bonded to this central metal, and the organic functional group is unsaturated. Contains a join. And
The aromatic bisazide compound described in Chemical formula 7 is added together with this polymer, and these are mixed with an appropriate solvent to prepare the ferroelectric thin film fine pattern forming agent according to this example.

【0025】図1は本実施例に係る強誘電体薄膜微細パ
ターン形成剤の作成方法を説明する図であり、図2はこ
の形成剤を用いて強誘電体薄膜微細パターンを形成する
方法を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a method for forming a ferroelectric thin film fine pattern forming agent according to this embodiment, and FIG. 2 is a diagram for explaining a method for forming a ferroelectric thin film fine pattern using this forming agent. FIG.

【0026】まず、不飽和結合を分子内に有する金属ブ
トキシドが混合され、これに重合抑制剤のジエタノール
アミンが加えられる。この混合物には、トルエンとイソ
プロパノールが加えられて、上記金属ブトキシドを含む
コロイド溶液が作成される。そして、このコロイド溶液
には水が加えられる。上記金属ブトキシドを含むコロイ
ド溶液に水が加えられると、加水分解が起こってノルマ
ルブタノールと金属水酸化物とが生成するが、金属水酸
化物どうしは直ちに重合反応を起こして上記原形ポリマ
ーを生成する。
First, a metal butoxide having an unsaturated bond in the molecule is mixed, and diethanolamine as a polymerization inhibitor is added thereto. Toluene and isopropanol are added to this mixture to form a colloidal solution containing the metal butoxide. Then, water is added to this colloidal solution. When water is added to the colloidal solution containing the metal butoxide, hydrolysis occurs to generate normal butanol and metal hydroxide, but the metal hydroxides immediately undergo a polymerization reaction to form the original polymer. ..

【0027】ここで、予め系内に加えられているジエタ
ノールアミンにより反応が抑制されることによって、原
形ポリマーの分子の長さ調整されるようになっている。
原形ポリマーの分子の長さが調整されるということは、
これを含む強誘電体薄膜微細パターン形成剤の粘度が調
整されるということである。粘度が余りにも高すぎる
と、本実施例に係る強誘電体薄膜微細パターン形成方法
には適しない。なぜならば基板上に一定の熱さで塗布す
ることに向いておらず、また所定のパターン以外の個所
から除去するのに不適当であるからである。
Here, the length of the molecule of the original polymer is adjusted by suppressing the reaction by diethanolamine added in advance in the system.
The fact that the molecular length of the original polymer is adjusted means that
That is, the viscosity of the ferroelectric thin film fine pattern forming agent containing this is adjusted. If the viscosity is too high, it is not suitable for the ferroelectric thin film fine pattern forming method according to the present embodiment. This is because it is not suitable for coating on a substrate with a constant heat, and it is unsuitable for removing from a portion other than a predetermined pattern.

【0028】このようにして生成される所定の粘度のコ
ロイド溶液に、以下の化7に示されるような芳香族ビス
アジド化合物が添加されることによって、本実施例に係
る強誘電体薄膜微細パターン形成剤が作成される。そし
て更に、図1に示されるような増感剤(1−ニトロピレ
ンや1,8−ジニトロピレン等)が添加される。
An aromatic bisazide compound represented by the following chemical formula 7 is added to the colloidal solution having a predetermined viscosity thus produced to form a fine pattern of the ferroelectric thin film according to this embodiment. The agent is created. Further, a sensitizer (1-nitropyrene, 1,8-dinitropyrene, etc.) as shown in FIG. 1 is added.

【0029】[0029]

【化7】 [Chemical 7]

【0030】これらの混合物は、まず攪拌されて(S2
01)その組成が均一にされてから、S202の形成剤
塗布工程において基板上に均一にコーティングされるこ
とになる。本実施例においては、均一なコーティングを
行うために、スピンコーティングを用いている。そして
次に、しばらく乾燥させた後(S203)、S204に
おいて紫外線やX線や粒子線等(以下単に、電磁波等と
いう)の選択的照射が行われることになる。
These mixtures are first stirred (S2
01) After the composition is made uniform, the substrate is uniformly coated in the forming agent applying step of S202. In this embodiment, spin coating is used to achieve uniform coating. Then, after drying for a while (S203), selective irradiation of ultraviolet rays, X-rays, particle beams and the like (hereinafter, simply referred to as electromagnetic waves) is performed in S204.

【0031】ここで、電磁波等がこの混合物に照射され
ると、図3に示されるような架橋反応が起こる。つま
り、芳香族ビスアジド化合物に電磁波等が照射(以下単
に、光照射という)がされると、窒素ガスが遊離すると
ともに、分子内に一価の励起状態の窒素が生成すること
となる。そしてこの一価の窒素は、ポリアルコキシド分
子に含まれている不飽和結合を攻撃し、その不飽和結合
を開裂させて付加する。ところで、ビスアジド化合物は
このようなアジド基を2個有しているため、分子の両端
で上記のような付加反応が起こることとなる。従って、
複数個の前記原形ポリマーにそれぞれ攻撃をした場合に
は、これらの分子間に架橋を形成することになる。この
ようにして架橋が形成されると、架橋が形成されない個
所よりも高分子となるために、架橋が形成された個所だ
け強誘電体薄膜微細パターン形成剤の粘度が増大して流
動性が低下する。従って、公知の方法を用いることによ
って、架橋反応が生じていない個所のみを選択的に除去
することができ、架橋反応が生じた部分だけを選択的に
基板上に残すことが可能となる。
When the mixture is irradiated with an electromagnetic wave or the like, a crosslinking reaction as shown in FIG. 3 occurs. That is, when the aromatic bisazide compound is irradiated with electromagnetic waves or the like (hereinafter, simply referred to as light irradiation), nitrogen gas is released and nitrogen in a monovalent excited state is generated in the molecule. Then, this monovalent nitrogen attacks the unsaturated bond contained in the polyalkoxide molecule, cleaves the unsaturated bond, and adds. By the way, since the bisazide compound has two such azido groups, the above-mentioned addition reaction occurs at both ends of the molecule. Therefore,
When each of the plurality of original polymers is attacked, a crosslink is formed between these molecules. When the crosslinks are formed in this way, the polymer becomes more polymer than the parts where the crosslinks are not formed.Therefore, the viscosity of the ferroelectric thin film micropatterning agent increases only at the parts where the crosslinks are formed, and the fluidity decreases To do. Therefore, by using a known method, it is possible to selectively remove only the portion where the crosslinking reaction has not occurred, and selectively leave only the portion where the crosslinking reaction has occurred on the substrate.

【0032】S204におけるリソグラフ工程において
は、所定のパターンに沿って光照射が行われることとな
る。従って、光照射が行われた所定のパターンに沿って
上記架橋反応が生じ、当該個所だけ粘度が増大して流動
性が低下し、たいていの有機溶媒に耐えるようになる。
S205の除去工程においては、溶媒としてベンゼンが
用いられ、光照射が行われなかった個所の強誘電体薄膜
微細パターン形成剤が除去されて、光照射が行われなか
った個所の強誘電体薄膜微細パターン形成剤が残される
こととなる。なお、S205の除去工程における除去の
容易性は、重合反応抑制剤として予め系内に加えられる
ジエタノールアミンの量などを調節することによって調
整することが可能である。
In the lithographic process in S204, light irradiation is performed along a predetermined pattern. Therefore, the cross-linking reaction occurs along a predetermined pattern irradiated with light, the viscosity increases and the fluidity decreases only at the relevant portion, and it can endure most organic solvents.
In the removal step of S205, benzene is used as a solvent, and the ferroelectric thin film fine pattern forming agent at the portion where the light irradiation is not performed is removed, and the ferroelectric thin film fine portion where the light irradiation is not performed is removed. The patterning agent will be left behind. The ease of removal in the removal step of S205 can be adjusted by adjusting the amount of diethanolamine added in advance to the system as a polymerization reaction inhibitor.

【0033】次に、S207の加熱工程において300
℃〜500℃で乾燥が行われた後に、S208の焼結工
程において熱処理が行われることとなる。S208の焼
結工程においては、600℃〜700℃で加熱が行われ
ることによって、架橋されて生成した高分子化合物から
有機官能基部分が酸化除去されることとなり、これと共
に、残留した金属アルコキシド部分に結晶化が起こりペ
ロブスカイト構造を形成することとなる。
Next, in the heating step of S207, 300
After the drying is performed at the temperature of 500 to 500 ° C., the heat treatment is performed in the sintering step of S208. In the sintering step of S208, by heating at 600 ° C. to 700 ° C., the organic functional group moiety is oxidized and removed from the polymer compound formed by crosslinking, and at the same time, the residual metal alkoxide moiety is removed. Crystallization occurs in the glass and a perovskite structure is formed.

【0034】このようにして、本実施例に係る強誘電体
薄膜微細パターン形成剤においては、強誘電体薄膜微細
パターン形成剤に所定のパターンに沿った光照射を行
い、生じた粘度差に基づいて当該形成剤の除去を行うこ
とによって、レジストを用いずに基板上に強誘電体薄膜
の微細パターンを形成することが可能となっている。
As described above, in the ferroelectric thin film fine pattern forming agent according to the present embodiment, the ferroelectric thin film fine pattern forming agent is irradiated with light according to a predetermined pattern, and based on the viscosity difference generated. By removing the forming agent by using the resist, it is possible to form a fine pattern of the ferroelectric thin film on the substrate without using a resist.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のようにして、本発明に係る強誘電
体薄膜微細パターン形成方法及び形成剤においては強誘
電体薄膜のレジストレス微細加工が可能となり、ドライ
エッチング時のダメージの低減ができる、工程の簡略化
が図れるなどの利点を有している。
As described above, in the method and the agent for forming a ferroelectric thin film fine pattern according to the present invention, resistless fine processing of a ferroelectric thin film can be performed, and damage during dry etching can be reduced. This has the advantage that the process can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例に係る強誘電体薄膜微細パターン形成
剤を作成する際の操作の流れを示すフローチャートであ
る。
FIG. 1 is a flow chart showing a flow of operations when forming a ferroelectric thin film fine pattern forming agent according to the present embodiment.

【図2】本実施例に係る強誘電体薄膜微細パターン形成
方法の操作の流れを示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation flow of a ferroelectric thin film fine pattern forming method according to the present embodiment.

【図3】本実施例の架橋反応の反応機構を説明する説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a reaction mechanism of a crosslinking reaction of this example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S202 形成剤塗布工程 S204 リソグラフ工程 S205 除去工程 S208 焼結工程 S202 Forming agent applying step S204 Lithographic step S205 Removing step S208 Sintering step

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年2月12日[Submission date] February 12, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0010】本発明は以上のような問題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、上記欠点を克服し、簡単な
工程で強誘電体薄膜のレジストレス微細加工を可能とす
る強誘電体薄膜微細パターン形成方法及び形成剤を提供
することである
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to overcome the above-mentioned drawbacks and to enable a resistless fine processing of a ferroelectric thin film by a simple process. it is to provide a thin film fine pattern forming method and a forming agent.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Name of item to be corrected] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】ここで、前記強誘電体薄膜微細パターン形
成剤の当該電磁波等が照射された箇所においては、前記
強誘電体薄膜微細パターン形成剤に含まれる感応性化合
物が感応してラジカル等の活性種を発生する。そして、
この活性種は、化4に示されるポリマーの不飽和結合を
攻撃して開裂させるので、前記強誘電体薄膜微細パター
ン形成剤に含まれている化4のポリマー間には架橋が形
成されることとなる。このようにして架橋が形成される
と、当該架橋が形成された箇所は、架橋が形成されてい
ない個所よりも流動性が小さくなる。従って、前記強誘
電体薄膜微細パターン形成剤の内、電磁波等が照射され
た箇所は、照射されていない箇所よりも流動性が小さく
なって溶剤に溶解しないようになるので、公知の手法に
よって当該電磁波等が照射された箇所を基板上に残すこ
とが可能になる。ゆえに、リソグラフ工程において、所
望の回路パターンに沿って電磁波等が照射された後は、
公知の除去手段を用いることによって、基板上に当該所
望の回路パターンを残すことが可能となる(除去工
程)。そして、除去工程において基板上に残された回路
パターンが、焼結工程において600〜800℃程度の
温度で焼成されると、前記回路パターンを形成する高分
子化合物(架橋された化4のポリマー)の有機官能基部
分が除去されることとなる。このようにして、架橋され
た化4のポリマーの有機官能基部分が除去されると、前
記回路パターン上には強誘電体を構成する成分のみが残
留するが、焼結工程における加熱によってこれが結晶化
し、前記回路パターンに沿った強誘電体薄膜の微細パタ
ーンが形成されることとなる。
Here, in the portion of the ferroelectric thin film fine pattern forming agent irradiated with the electromagnetic wave or the like, the sensitive compound contained in the ferroelectric thin film fine pattern forming agent responds to the activation of radicals and the like. Generate seeds. And
Since this active species attacks and cleaves the unsaturated bond of the polymer shown in Chemical formula 4, a crosslink is formed between the polymers of Chemical formula 4 contained in the ferroelectric thin film fine pattern forming agent. Becomes When the crosslinks are formed in this way, the fluidity at the locations where the crosslinks are formed becomes smaller than at the locations where the crosslinks are not formed. Therefore, the part of the ferroelectric thin film fine pattern forming agent that is irradiated with electromagnetic waves has less fluidity than the part that is not irradiated.
Since it does not dissolve in the solvent, it becomes possible to leave the portion irradiated with the electromagnetic wave or the like on the substrate by a known method. Therefore, in the lithographic process, after being irradiated with electromagnetic waves along the desired circuit pattern,
By using a known removing means, the desired circuit pattern can be left on the substrate (removing step). Then, when the circuit pattern left on the substrate in the removing step is fired at a temperature of about 600 to 800 ° C. in the sintering step, a polymer compound forming the circuit pattern (crosslinked polymer of Chemical Formula 4). Therefore, the organic functional group portion of is removed. In this way, when the organic functional group portion of the crosslinked polymer of Chemical formula 4 is removed, only the component that constitutes the ferroelectric remains on the circuit pattern, but this is crystallized by the heating in the sintering process. As a result, a fine pattern of the ferroelectric thin film is formed along the circuit pattern.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化1に示されるポリマーを含むコロイド
溶液に、電磁波あるいは粒子線に感応して前記ポリマー
間に架橋を形成させる感応性化合物が添加されて作成さ
れる強誘電体薄膜微細パターン形成剤。 【化1】
1. A ferroelectric thin film fine pattern formed by adding a sensitizing compound that is sensitive to electromagnetic waves or particle beams to form crosslinks between the polymers to a colloidal solution containing the polymer shown in Chemical formula 1. Agent. [Chemical 1]
【請求項2】 強誘電体薄膜の微細パターンを形成する
強誘電体薄膜微細パターン形成方法であって以下の工程
を含む、 (a)請求項1の強誘電体薄膜微細パターン形成剤を基
板に塗布する形成剤塗布工程、 (b)所望の回路パターンに沿って電磁波あるいは粒子
線を照射して該回路パターンの描画を行うリソグラフ工
程、 (c)リソグラフ工程で描画が行われなかった個所の強
誘電体薄膜微細パターン形成剤を除去する除去工程、 (d)除去工程で形成された回路パターンの焼成を行う
焼結工程。
2. A ferroelectric thin film fine pattern forming method for forming a fine pattern of a ferroelectric thin film, comprising the following steps: (a) The ferroelectric thin film fine pattern forming agent according to claim 1 on a substrate. A forming agent application step of applying, (b) a lithographic step of irradiating an electromagnetic wave or a particle beam along a desired circuit pattern to draw the circuit pattern, and (c) strength of a portion where drawing is not performed in the lithographic step. A removing step of removing the dielectric thin film fine pattern forming agent, and (d) a sintering step of firing the circuit pattern formed in the removing step.
【請求項3】 強誘電体薄膜の微細パターンを形成する
強誘電体薄膜微細パターン形成剤であって以下のものを
含む、 (a)化2に示されるポリマー、 【化2】 (b)化3に示される光架橋型芳香族ビスアジド化合
物。 【化3】
3. A ferroelectric thin film fine pattern forming agent for forming a fine pattern of a ferroelectric thin film, comprising: (a) a polymer shown in Chemical formula 2, (B) A photocrosslinking aromatic bisazide compound represented by Chemical formula 3. [Chemical 3]
【請求項4】 強誘電体薄膜の微細パターンを形成する
強誘電体薄膜微細パターン形成方法であって以下の工程
を含む、 (a)請求項3に示される強誘電体薄膜微細パターン形
成剤を基板に塗布する形成剤塗布工程、 (b)所望の回路パターンに沿って電磁波あるいは粒子
線を照射して該回路パターンの描画を行うリソグラフ工
程、 (c)リソグラフ工程で描画が行われなかった個所の強
誘電体薄膜微細パターン形成剤を除去する除去工程、 (d)除去工程で形成された回路パターンの焼成を行う
焼結工程。
4. A ferroelectric thin film fine pattern forming method for forming a fine pattern of a ferroelectric thin film, comprising: (a) a ferroelectric thin film fine pattern forming agent as set forth in claim 3. Forming agent application step of applying to a substrate, (b) lithographic step of irradiating an electromagnetic wave or particle beam along a desired circuit pattern to draw the circuit pattern, (c) location where drawing was not performed in the lithographic step A removing step for removing the ferroelectric thin film fine pattern forming agent, and (d) a sintering step for firing the circuit pattern formed in the removing step.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997044712A1 (en) * 1996-05-24 1997-11-27 Symetrix Corporation Photosensitive solutions and use thereof in making thin films
JP2007525337A (en) * 2003-12-22 2007-09-06 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Method for patterning ferroelectric polymer layer

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