JPH0778807A - マスク及びその形成方法及びこれを用いたエッチング方法 - Google Patents
マスク及びその形成方法及びこれを用いたエッチング方法Info
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- JPH0778807A JPH0778807A JP22367593A JP22367593A JPH0778807A JP H0778807 A JPH0778807 A JP H0778807A JP 22367593 A JP22367593 A JP 22367593A JP 22367593 A JP22367593 A JP 22367593A JP H0778807 A JPH0778807 A JP H0778807A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子線リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィやＳ
ＴＭリソグラフィのように大がかりな装置を用いること
なく、極めて簡単なプロセスにより１０ｎｍ以下程度ま
での微細なパターンの作製を可能とする。 【構成】 被エッチング材料１０上の所望の位置に形成
された金属薄膜１５が加熱により微粒子化された構成と
する。
ＴＭリソグラフィのように大がかりな装置を用いること
なく、極めて簡単なプロセスにより１０ｎｍ以下程度ま
での微細なパターンの作製を可能とする。 【構成】 被エッチング材料１０上の所望の位置に形成
された金属薄膜１５が加熱により微粒子化された構成と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の被エッチング材
料に対し、特に数百〜数十ｎｍ以下程度の極微細なパタ
ーニングを行う場合に用いるマスク及びその形成方法
と、これを用いたエッチング方法とに関する。
料に対し、特に数百〜数十ｎｍ以下程度の極微細なパタ
ーニングを行う場合に用いるマスク及びその形成方法
と、これを用いたエッチング方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体や金属、絶縁層等の各種材料に対
し微細な構造を形成しようとする場合、特に０．１μｍ
未満の極微細な構造をパターニング形成しようとする方
法としては、電子線リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、
ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）リソグラフィ等が検討
されている。
し微細な構造を形成しようとする場合、特に０．１μｍ
未満の極微細な構造をパターニング形成しようとする方
法としては、電子線リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、
ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）リソグラフィ等が検討
されている。
【０００３】この中でも最も一般的に用いられているの
は、電子線リソグラフィで、これにより微細パターンを
形成する場合、大きく分けて有機レジストを用いる方法
と無機レジストを用いる方法の２つがあげられる。
は、電子線リソグラフィで、これにより微細パターンを
形成する場合、大きく分けて有機レジストを用いる方法
と無機レジストを用いる方法の２つがあげられる。
【０００４】有機レジストを用いる場合、基板（或いは
被エッチング材料）から反射される２次電子によって広
い領域にレジストが感光されるいわゆる隣接効果によっ
て、極めて隣接したパターン、即ちパターン間距離が５
０ｎｍ程度以下の極めて微細なパターンを作製すること
は困難である。
被エッチング材料）から反射される２次電子によって広
い領域にレジストが感光されるいわゆる隣接効果によっ
て、極めて隣接したパターン、即ちパターン間距離が５
０ｎｍ程度以下の極めて微細なパターンを作製すること
は困難である。
【０００５】また、有機レジストを構成している分子ク
ラスタのサイズは７〜８ｎｍであり、そのサイズ以下の
パターン形成も極めて困難である（例えば“A.N.Brore
s,IBMJOURNAL OF RESEARCH AND DEVELOPMENT, 32(1988)
502 ”) 。
ラスタのサイズは７〜８ｎｍであり、そのサイズ以下の
パターン形成も極めて困難である（例えば“A.N.Brore
s,IBMJOURNAL OF RESEARCH AND DEVELOPMENT, 32(1988)
502 ”) 。
【０００６】近年では、無機レジストとして、ＧａＡｓ
の酸化膜（例えば“Y.Sugimoto, M.Taneya, K.Akita, a
nd H.Kawanishi, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 69(199
192725”）やＩｎＰの酸化膜（例えば“Y.L.Wang, H.Te
mkin, L.R.Harriott, R.A.Logan and T.Tanbun-Ek, APP
LIED PHYSICS LETTERS, 57(1990)1864”）、ＩｎＡｓ膜
（例えば「吉田孝志、三矢伸司、角屋豊、野毛宏、榊裕
之：第53回応用物理学会学術講演会予稿集、(1992)155
0」）、ＩｎＧａＡｓ膜（例えば[5] 「河本滋、高堂宜
和、杉本喜正、浅川潔：第53回応用物理学会学術講演会
予稿集、(1992)1149」）、またＳｉ膜（例えば“Y.L.Wa
ng, H.Temkin, R.A.Hamm, R.D.Yardrish,D.Ritter, L.
R.Harriott and M.B.Panish, ELECTRONICS LETTERS 27
(1991)1324”）、ＧａＮ膜（例えば「吉田清輝、佐々木
正洋：第53回応用物理学会学術講演会予稿集、(1992)17
9 」）等の材料を用いる方法が研究開発されている。
の酸化膜（例えば“Y.Sugimoto, M.Taneya, K.Akita, a
nd H.Kawanishi, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 69(199
192725”）やＩｎＰの酸化膜（例えば“Y.L.Wang, H.Te
mkin, L.R.Harriott, R.A.Logan and T.Tanbun-Ek, APP
LIED PHYSICS LETTERS, 57(1990)1864”）、ＩｎＡｓ膜
（例えば「吉田孝志、三矢伸司、角屋豊、野毛宏、榊裕
之：第53回応用物理学会学術講演会予稿集、(1992)155
0」）、ＩｎＧａＡｓ膜（例えば[5] 「河本滋、高堂宜
和、杉本喜正、浅川潔：第53回応用物理学会学術講演会
予稿集、(1992)1149」）、またＳｉ膜（例えば“Y.L.Wa
ng, H.Temkin, R.A.Hamm, R.D.Yardrish,D.Ritter, L.
R.Harriott and M.B.Panish, ELECTRONICS LETTERS 27
(1991)1324”）、ＧａＮ膜（例えば「吉田清輝、佐々木
正洋：第53回応用物理学会学術講演会予稿集、(1992)17
9 」）等の材料を用いる方法が研究開発されている。
【０００７】無機レジストは、有機レジストに比べて隣
接効果の影響は小さいが、一つ一つのパターンを形成す
るのに必要な電子の照射量が約１０17ｃｍ-2程度と、有
機レジストを用いる場合の約１０13ｃｍ-2に比べて１０
3〜１０4倍程度も大きい。そのため電子線の描画に要す
る時間が非常に大となって生産性の劣化を招く恐れがあ
る。
接効果の影響は小さいが、一つ一つのパターンを形成す
るのに必要な電子の照射量が約１０17ｃｍ-2程度と、有
機レジストを用いる場合の約１０13ｃｍ-2に比べて１０
3〜１０4倍程度も大きい。そのため電子線の描画に要す
る時間が非常に大となって生産性の劣化を招く恐れがあ
る。
【０００８】また、Ｘ線リソグラフィでは、光リソグラ
フィと同様に、広い面積のマスクで覆われた有機レジス
ト上へＸ線の一括照射によりパターニングを行うので、
生産性には優れている。しかしながら、Ｘ線を用いるた
めにはシンクロトロンなどの大がかりな装置が必要であ
る。
フィと同様に、広い面積のマスクで覆われた有機レジス
ト上へＸ線の一括照射によりパターニングを行うので、
生産性には優れている。しかしながら、Ｘ線を用いるた
めにはシンクロトロンなどの大がかりな装置が必要であ
る。
【０００９】更に、最近ではＳＴＭを用いた微細加工も
盛んに研究されている（例えば「92- 基-3 量子化デバ
イス機能調査研究報告書II、日本電子工業振興協会、(1
992)114 」）。ＳＴＭを用いると、原子単位の移動操作
が可能になるため、極めて高精度な微細加工の実現が可
能となる。しかしながら現状では一つの探針を用いて数
個の原子を移動する方法を用いているので、限られた時
間の中で加工できる領域は極めて微小である。ＳＴＭリ
ソグラフィにおける生産性の低さは、既に述べた無機レ
ジストを用いた電子線リソグラフィの比ではなく、未だ
に具体的な解決法は提案されていない。
盛んに研究されている（例えば「92- 基-3 量子化デバ
イス機能調査研究報告書II、日本電子工業振興協会、(1
992)114 」）。ＳＴＭを用いると、原子単位の移動操作
が可能になるため、極めて高精度な微細加工の実現が可
能となる。しかしながら現状では一つの探針を用いて数
個の原子を移動する方法を用いているので、限られた時
間の中で加工できる領域は極めて微小である。ＳＴＭリ
ソグラフィにおける生産性の低さは、既に述べた無機レ
ジストを用いた電子線リソグラフィの比ではなく、未だ
に具体的な解決法は提案されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな電子線リソグラフィやＸ線リソグラフィやＳＴＭリ
ソグラフィのように大がかりな装置を用いることなく、
極めて簡単なプロセスにより微細なパターンの作製を可
能とすることを目的とする。
うな電子線リソグラフィやＸ線リソグラフィやＳＴＭリ
ソグラフィのように大がかりな装置を用いることなく、
極めて簡単なプロセスにより微細なパターンの作製を可
能とすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１Ａ及びＢ
にその一例の概略構成を示すように、被エッチング材料
１０上の所望の位置に形成された金属薄膜１５が加熱に
より微粒子化された構成とする。また本発明は、図１Ａ
に示すように、被エッチング材料１０上に金属薄膜１５
を被着する工程と、図１Ｂに示すように、金属薄膜１５
を加熱して微粒子化する工程とを有する。
にその一例の概略構成を示すように、被エッチング材料
１０上の所望の位置に形成された金属薄膜１５が加熱に
より微粒子化された構成とする。また本発明は、図１Ａ
に示すように、被エッチング材料１０上に金属薄膜１５
を被着する工程と、図１Ｂに示すように、金属薄膜１５
を加熱して微粒子化する工程とを有する。
【００１２】更にまた本発明は、被エッチング材料１０
上に金属薄膜１５を被着した後、金属薄膜１５を加熱し
て微粒子化し、この微粒子化した金属薄膜をマスク５と
してエッチングを行う。また本発明は、上述の金属薄膜
１５が電子ビームＥＢ又はＸ線によりパターニングされ
た構成とする。
上に金属薄膜１５を被着した後、金属薄膜１５を加熱し
て微粒子化し、この微粒子化した金属薄膜をマスク５と
してエッチングを行う。また本発明は、上述の金属薄膜
１５が電子ビームＥＢ又はＸ線によりパターニングされ
た構成とする。
【００１３】
【作用】上述したように、本発明においては金属薄膜が
加熱により微粒子化されることを利用して微細なマスク
を得るもので、これをマスクとして利用することによっ
て、０．１μｍ以下、ひいては１０ｎｍ程度以下の微細
なエッチングを極めて簡単に行うことができる。
加熱により微粒子化されることを利用して微細なマスク
を得るもので、これをマスクとして利用することによっ
て、０．１μｍ以下、ひいては１０ｎｍ程度以下の微細
なエッチングを極めて簡単に行うことができる。
【００１４】このような本発明によれば、比較的簡単な
装置構成により、且つ比較的短時間で広範囲にわたる微
細加工が可能となる。従って各種ＬＳＩ等の製造工程に
適用することにより、その微細化、高集積度化をはかる
ことができ、またレーザ構造等に用いて好適な量子箱構
造の製造を格段に簡単化することができる。
装置構成により、且つ比較的短時間で広範囲にわたる微
細加工が可能となる。従って各種ＬＳＩ等の製造工程に
適用することにより、その微細化、高集積度化をはかる
ことができ、またレーザ構造等に用いて好適な量子箱構
造の製造を格段に簡単化することができる。
【００１５】
【実施例】以下本発明による各実施例を図面を参照して
詳細に説明する。本発明においては図１Ａに示すよう
に、被エッチング材料１０上の所望の位置に金属薄膜１
５を形成し、加熱により図１Ｂに示すように微粒子化し
てマスクを構成する。
詳細に説明する。本発明においては図１Ａに示すよう
に、被エッチング材料１０上の所望の位置に金属薄膜１
５を形成し、加熱により図１Ｂに示すように微粒子化し
てマスクを構成する。
【００１６】このような金属薄膜の微粒子化を確認する
ために、被エッチング材料としてＧａＡｓ基板を用い、
この上にＡｕ薄膜を蒸着し、更にアロイ炉にてＨ2 雰囲
気中で加熱を行って形成した試料の表面をＳＥＭ（走査
型電子顕微鏡）により観察した。この場合、膜厚と加熱
時間及び加熱温度を変えたときの各表面状態を図２の表
図に示す。図２においては、各条件により作製した試料
のＳＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図をそれぞれ示
す。
ために、被エッチング材料としてＧａＡｓ基板を用い、
この上にＡｕ薄膜を蒸着し、更にアロイ炉にてＨ2 雰囲
気中で加熱を行って形成した試料の表面をＳＥＭ（走査
型電子顕微鏡）により観察した。この場合、膜厚と加熱
時間及び加熱温度を変えたときの各表面状態を図２の表
図に示す。図２においては、各条件により作製した試料
のＳＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図をそれぞれ示
す。
【００１７】この結果から、Ａｕ薄膜を用いてその膜厚
を５ｎｍとする場合は、加熱時間に関係なく加熱温度３
００℃以上程度で外径数十ｎｍ程度に微粒子化し、且つ
微粒子間の間隔も数十ｎｍ以下程度となることがわか
る。また、膜厚１０ｎｍのときは加熱温度４５０℃で外
径１００〜２００ｎｍ程度、膜厚２０ｎｍでは同様に４
５０℃で外径０．５μｍ程度に微粒子化し、またその間
隔も外径と同程度となることがわかる。
を５ｎｍとする場合は、加熱時間に関係なく加熱温度３
００℃以上程度で外径数十ｎｍ程度に微粒子化し、且つ
微粒子間の間隔も数十ｎｍ以下程度となることがわか
る。また、膜厚１０ｎｍのときは加熱温度４５０℃で外
径１００〜２００ｎｍ程度、膜厚２０ｎｍでは同様に４
５０℃で外径０．５μｍ程度に微粒子化し、またその間
隔も外径と同程度となることがわかる。
【００１８】従って、マスクとして得ようとする微粒子
の大きさは、金属薄膜の膜厚及び加熱温度で簡単且つ確
実に制御することができ、これにより０．１μｍ〜１０
ｎｍ以下程度まで所望の大きさのマスクが得られ、更に
これを用いて従来の電子線リソグラフィ、Ｘ線リソグラ
フィ等に比し極めて簡単な装置構成で微細構造のエッチ
ングを行うことができる。
の大きさは、金属薄膜の膜厚及び加熱温度で簡単且つ確
実に制御することができ、これにより０．１μｍ〜１０
ｎｍ以下程度まで所望の大きさのマスクが得られ、更に
これを用いて従来の電子線リソグラフィ、Ｘ線リソグラ
フィ等に比し極めて簡単な装置構成で微細構造のエッチ
ングを行うことができる。
【００１９】また、基板材料及び金属薄膜材料を変えた
場合に微粒子化状態をＳＥＭにより観察した結果を図３
及び図４に示す。図３においては、基板をＩｎＡｓと
し、Ａｕ薄膜を５ｎｍ、Ｈ2 ガス雰囲気中で４５０℃、
１分の加熱を行った場合の表面状態を示し、図３Ａが30
000 倍、図３Ｂが60000 倍に拡大したＳＥＭ像による粒
子構造の顕微鏡写真図である。
場合に微粒子化状態をＳＥＭにより観察した結果を図３
及び図４に示す。図３においては、基板をＩｎＡｓと
し、Ａｕ薄膜を５ｎｍ、Ｈ2 ガス雰囲気中で４５０℃、
１分の加熱を行った場合の表面状態を示し、図３Ａが30
000 倍、図３Ｂが60000 倍に拡大したＳＥＭ像による粒
子構造の顕微鏡写真図である。
【００２０】更に、図４においては、基板をＧａＡｓと
し、ＡｕＧｅ薄膜を５ｎｍ蒸着してＨ2 ガス雰囲気中で
４５０℃、１分の加熱を行った場合の表面状態の3000倍
のＳＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図を示す。
し、ＡｕＧｅ薄膜を５ｎｍ蒸着してＨ2 ガス雰囲気中で
４５０℃、１分の加熱を行った場合の表面状態の3000倍
のＳＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図を示す。
【００２１】このように、基板材料、金属薄膜によるこ
となく金属薄膜の膜厚及び加熱温度を制御することによ
って、所望の大きさのマスクを形成することができるこ
とがわかる。
となく金属薄膜の膜厚及び加熱温度を制御することによ
って、所望の大きさのマスクを形成することができるこ
とがわかる。
【００２２】そしてこのようなマスクを用いてエッチン
グを行った結果を図５及び図６に示す。図５及び図６に
おいてはそれぞれＩｎＡｓ基板、ＧａＡｓ基板上に形成
したＡｕ微粒子をマスクとして、ＳｉＣｌ4 ＋Ｈｅガス
を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を施した場
合の表面の20000 倍のＳＥＭ像をによる粒子構造の顕微
鏡写真図である。それぞれマスクパターンに対応して柱
状の微細なエッチングがなされていることがわかる。
グを行った結果を図５及び図６に示す。図５及び図６に
おいてはそれぞれＩｎＡｓ基板、ＧａＡｓ基板上に形成
したＡｕ微粒子をマスクとして、ＳｉＣｌ4 ＋Ｈｅガス
を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を施した場
合の表面の20000 倍のＳＥＭ像をによる粒子構造の顕微
鏡写真図である。それぞれマスクパターンに対応して柱
状の微細なエッチングがなされていることがわかる。
【００２３】尚、金属薄膜を加熱する前に、微粒子状の
マスクが所望の領域に形成されるように予めパターニン
グしておくこともできる。特に、電子線リソグラフィ、
Ｘ線リソグラフィ等により予め微小なパターンに形成し
た金属薄膜を、更に加熱して微粒子化することによっ
て、よりきめ細かい微細なパターンのマスクを形成する
ことができる。即ち、例えば図７Ａに示すように、被エ
ッチング材料１０の上に金属薄膜１５を被着した後、例
えば電子線用のレジスト１６を塗布し、所定のパターン
に電子線ＥＢを照射して現像、エッチングを施して図７
Ｂに示すように金属薄膜１５をパターニングする。そし
てこの後所定の加熱処理を施して、図７Ｃに示すように
更に微細なパターンのマスク５を形成することができ
る。
マスクが所望の領域に形成されるように予めパターニン
グしておくこともできる。特に、電子線リソグラフィ、
Ｘ線リソグラフィ等により予め微小なパターンに形成し
た金属薄膜を、更に加熱して微粒子化することによっ
て、よりきめ細かい微細なパターンのマスクを形成する
ことができる。即ち、例えば図７Ａに示すように、被エ
ッチング材料１０の上に金属薄膜１５を被着した後、例
えば電子線用のレジスト１６を塗布し、所定のパターン
に電子線ＥＢを照射して現像、エッチングを施して図７
Ｂに示すように金属薄膜１５をパターニングする。そし
てこの後所定の加熱処理を施して、図７Ｃに示すように
更に微細なパターンのマスク５を形成することができ
る。
【００２４】このような方法を用いてパターニングした
金属薄膜及びこれを加熱して得たマスクの12000 倍のＳ
ＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図を図８及び図９に
示す。図８においては、電子線リソグラフィによりドッ
トアレイ状に作製したＡｕ薄膜パターンである。この薄
膜の膜厚は８ｎｍ、ドット半径は約２５０ｎｍ程度であ
る。そしてこの後例えばＨ2 雰囲気中で４５０℃、１分
の加熱により図９に示すようにドットアレイ状の金属薄
膜を更に微粒子化することができる。この微粒子の半径
は約１００ｎｍ以下である。
金属薄膜及びこれを加熱して得たマスクの12000 倍のＳ
ＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図を図８及び図９に
示す。図８においては、電子線リソグラフィによりドッ
トアレイ状に作製したＡｕ薄膜パターンである。この薄
膜の膜厚は８ｎｍ、ドット半径は約２５０ｎｍ程度であ
る。そしてこの後例えばＨ2 雰囲気中で４５０℃、１分
の加熱により図９に示すようにドットアレイ状の金属薄
膜を更に微粒子化することができる。この微粒子の半径
は約１００ｎｍ以下である。
【００２５】このようなマスク及びエッチング方法を用
いて、本出願人の出願に係る先の特願平 5−46641 号出
願に提案されているような量子箱集合素子を形成した。
この量子箱集合素子は、化合物半導体ヘテロ接合によっ
て構成される一辺１０ｎｍ程度の量子ドット（量子箱）
を近接して配置することによってこの量子ドット間を電
子がトンネル効果により移動できるようにし、電場又は
磁場の印加により量子箱内の電子分布を制御して情報の
処理を行うものである。
いて、本出願人の出願に係る先の特願平 5−46641 号出
願に提案されているような量子箱集合素子を形成した。
この量子箱集合素子は、化合物半導体ヘテロ接合によっ
て構成される一辺１０ｎｍ程度の量子ドット（量子箱）
を近接して配置することによってこの量子ドット間を電
子がトンネル効果により移動できるようにし、電場又は
磁場の印加により量子箱内の電子分布を制御して情報の
処理を行うものである。
【００２６】この場合、基板としてＧａＡｓ、ＩｎＡ
ｓ、ＺｎＳ等の例えばＧａＡｓを用い、障壁層としてと
してＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａ案、ＺｎＭｇＳＳｅ等の例
えばＡｌＧａＡｓ、井戸層としてＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、
ＺｎＳＳｅ等の例えばＧａＡｓを形成した。先ず図１０
Ａに示すように、ＧａＡｓ等の基板１上に例えば障壁層
２1 、井戸層３1 、障壁層２2 、井戸層３2 、障壁層２
3 、‥‥障壁層２ａ、井戸層３ａ及び障壁層３ｂを積層
して量子井戸構造を作製する。これら障壁層２及び井戸
層３の成長は、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相化学成
長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＭＯＭＢＥ
（有機金属分子線エピタキシー法）、ＬＰＥ（減圧エピ
タキシー法）等により成長することができる。
ｓ、ＺｎＳ等の例えばＧａＡｓを用い、障壁層としてと
してＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａ案、ＺｎＭｇＳＳｅ等の例
えばＡｌＧａＡｓ、井戸層としてＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、
ＺｎＳＳｅ等の例えばＧａＡｓを形成した。先ず図１０
Ａに示すように、ＧａＡｓ等の基板１上に例えば障壁層
２1 、井戸層３1 、障壁層２2 、井戸層３2 、障壁層２
3 、‥‥障壁層２ａ、井戸層３ａ及び障壁層３ｂを積層
して量子井戸構造を作製する。これら障壁層２及び井戸
層３の成長は、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相化学成
長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＭＯＭＢＥ
（有機金属分子線エピタキシー法）、ＬＰＥ（減圧エピ
タキシー法）等により成長することができる。
【００２７】そして図１０Ｂに示すように、上面にＡｕ
等より成る金属薄膜１５を蒸着等により厚さ例えば５ｎ
ｍとして被着した後、量子箱を形成すべき領域を覆うよ
うにフォトリソグラフィ、電子線リソグラフィ等により
パターニングする。
等より成る金属薄膜１５を蒸着等により厚さ例えば５ｎ
ｍとして被着した後、量子箱を形成すべき領域を覆うよ
うにフォトリソグラフィ、電子線リソグラフィ等により
パターニングする。
【００２８】更に、図１０Ｃに示すように、アロイ炉等
において例えば３００℃、１分の加熱を施し、微粒子状
のマスク５を形成する。このとき、各マスク５の大きさ
及び間隔は１０〜数十ｎｍ程度とすることができる。
において例えば３００℃、１分の加熱を施し、微粒子状
のマスク５を形成する。このとき、各マスク５の大きさ
及び間隔は１０〜数十ｎｍ程度とすることができる。
【００２９】そして更に図１１Ａに示すように、マスク
５の下部の各半導体層を残すように、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ
（反応性イオンビームエッチング）等の異方性の強いエ
ッチングにより、例えばＳｉＣｌ4 ＋Ｈｅ、ＣＨ4 ＋Ｈ
ｅ等のガスを用いて量子井戸を構成する超格子層をエッ
チングする。
５の下部の各半導体層を残すように、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ
（反応性イオンビームエッチング）等の異方性の強いエ
ッチングにより、例えばＳｉＣｌ4 ＋Ｈｅ、ＣＨ4 ＋Ｈ
ｅ等のガスを用いて量子井戸を構成する超格子層をエッ
チングする。
【００３０】次に、量子ドットの表面を酸化や不純物の
付着から守るために、図１１Ｂに示すように、量子井戸
のエネルギーバリアとなるような材料、例えば障壁層２
と同様のＡｌＧａＡｓより成る障壁層６をＭＯＣＶＤ、
ＭＢＥ、ＭＯＭＢＥ、ＬＰＥ等により成長してエッチン
グ部を埋め込む。これにより、縦横高さ方向に閉じ込め
られた量子ドット１１を２次元的に、或いは図１１の紙
面に直交する方向に延長して作製する場合は３次元的に
配列した量子箱集合素子を形成することができる。
付着から守るために、図１１Ｂに示すように、量子井戸
のエネルギーバリアとなるような材料、例えば障壁層２
と同様のＡｌＧａＡｓより成る障壁層６をＭＯＣＶＤ、
ＭＢＥ、ＭＯＭＢＥ、ＬＰＥ等により成長してエッチン
グ部を埋め込む。これにより、縦横高さ方向に閉じ込め
られた量子ドット１１を２次元的に、或いは図１１の紙
面に直交する方向に延長して作製する場合は３次元的に
配列した量子箱集合素子を形成することができる。
【００３１】このように、本発明によれば、電子ビーム
リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ等を用いることなく全
てドライプロセス、真空中でのプロセスが可能となり、
レジスト等を用いたりウェットエッチングを行うことに
よる汚染や結晶品質の劣化を回避できる。
リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ等を用いることなく全
てドライプロセス、真空中でのプロセスが可能となり、
レジスト等を用いたりウェットエッチングを行うことに
よる汚染や結晶品質の劣化を回避できる。
【００３２】尚、前述の例においては上部のマスク５を
残して埋込み層の成長を行い、例えばこのマスク５を電
極として利用することができる。これに対しマスク５を
除去したい場合は、例えば上述の図１１Ａの工程の後、
下層の半導体層とマスク材料の金属、この場合Ａｕに対
してエッチング選択性を有するエッチャントにより金属
マスク５のみをエッチング除去し、図１１Ｂに示すよう
に障壁層６を埋め込むことによって、上層の金属マスク
を取り除くことができる。
残して埋込み層の成長を行い、例えばこのマスク５を電
極として利用することができる。これに対しマスク５を
除去したい場合は、例えば上述の図１１Ａの工程の後、
下層の半導体層とマスク材料の金属、この場合Ａｕに対
してエッチング選択性を有するエッチャントにより金属
マスク５のみをエッチング除去し、図１１Ｂに示すよう
に障壁層６を埋め込むことによって、上層の金属マスク
を取り除くことができる。
【００３３】また、下層の半導体層とマスクの金属に対
し選択性をもったエッチャントがない場合は、次の図１
２Ａ〜Ｃに示すプロセスにより金属マスクを除去するこ
とができる。
し選択性をもったエッチャントがない場合は、次の図１
２Ａ〜Ｃに示すプロセスにより金属マスクを除去するこ
とができる。
【００３４】即ち、図１２Ａに示すように、基板１上に
多重量子井戸層を成長した後、金属とエッチング選択性
を有する例えばＳｉＯ2 より成る剥離層４を被着した
後、金属薄膜を形成した上述の各例と同様に加熱を施し
て微粒子化によりマスク５を形成する。
多重量子井戸層を成長した後、金属とエッチング選択性
を有する例えばＳｉＯ2 より成る剥離層４を被着した
後、金属薄膜を形成した上述の各例と同様に加熱を施し
て微粒子化によりマスク５を形成する。
【００３５】そして更に、このマスク５によりＲＩＥ等
の異方性エッチングを行って、各層をパターニングす
る。そしてこの後、剥離層４とその下部の半導体層との
エッチング選択性を利用してこの剥離層４を除去するこ
とによって、この上のマスク５をいわゆるリフトオフに
より除去することができる。次に、各層間を埋め込むよ
うに障壁層６をエピタキシャル成長して、量子箱集合素
子を得ることができる。図１１及び図１２においては井
戸層３を５層のみ示すが、変形変更が可能であることは
いうまでもない。
の異方性エッチングを行って、各層をパターニングす
る。そしてこの後、剥離層４とその下部の半導体層との
エッチング選択性を利用してこの剥離層４を除去するこ
とによって、この上のマスク５をいわゆるリフトオフに
より除去することができる。次に、各層間を埋め込むよ
うに障壁層６をエピタキシャル成長して、量子箱集合素
子を得ることができる。図１１及び図１２においては井
戸層３を５層のみ示すが、変形変更が可能であることは
いうまでもない。
【００３６】尚、ＳｉＯ2 上にＡｕ薄膜を厚さ５ｎｍと
して蒸着し、Ｈ2 雰囲気中で４５０℃、１分の加熱を施
して微粒子化した試料のそれぞれ30000 倍、60000 倍の
ＳＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図を図１３Ａ及び
Ｂに示す。ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ基板上に作製した場合と
同様に、均密に微粒子が形成されていることがわかる。
して蒸着し、Ｈ2 雰囲気中で４５０℃、１分の加熱を施
して微粒子化した試料のそれぞれ30000 倍、60000 倍の
ＳＥＭ像による粒子構造の顕微鏡写真図を図１３Ａ及び
Ｂに示す。ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ基板上に作製した場合と
同様に、均密に微粒子が形成されていることがわかる。
【００３７】このように、本発明によれば金属薄膜の加
熱という極めて簡単なプロセスにより微細パターンの作
製が可能となり、特に１０ｎｍ以下程度から数百ｎｍ程
度まで所望のサイズのマスクを確実に得ることできる。
熱という極めて簡単なプロセスにより微細パターンの作
製が可能となり、特に１０ｎｍ以下程度から数百ｎｍ程
度まで所望のサイズのマスクを確実に得ることできる。
【００３８】尚、本発明は上述の各実施例に限定される
ことなく、例えば金属薄膜材料としてＩｎ等の他の金属
を用いるとか、また被エッチング材料として半導体層の
他、絶縁層等を用いるなど種々の変形変更が可能である
ことはいうまでもない。
ことなく、例えば金属薄膜材料としてＩｎ等の他の金属
を用いるとか、また被エッチング材料として半導体層の
他、絶縁層等を用いるなど種々の変形変更が可能である
ことはいうまでもない。
【００３９】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば金属薄
膜の加熱という簡単な工程によって、数１０ｎｍ以下程
度から数百ｎｍ程度まで広い範囲のパターンマスクを確
実に形成することができる。
膜の加熱という簡単な工程によって、数１０ｎｍ以下程
度から数百ｎｍ程度まで広い範囲のパターンマスクを確
実に形成することができる。
【００４０】特に、従来のリソグラフィにおける例えば
有機レジストを用いた電子線リソグラフィの場合に現れ
る隣接効果によるパターン間距離の限界が生じず、また
有機レジスト自体が７〜８ｎｍ程度の分子のクラスタか
ら構成されていることに起因するドット大きさの制限も
ないことから、光や電子線リソグラフィを用いて作製し
得るパターンの限界を超えた微細パターンの金属マス
ク、ひいてはこれを用いたエッチングが可能となる。
有機レジストを用いた電子線リソグラフィの場合に現れ
る隣接効果によるパターン間距離の限界が生じず、また
有機レジスト自体が７〜８ｎｍ程度の分子のクラスタか
ら構成されていることに起因するドット大きさの制限も
ないことから、光や電子線リソグラフィを用いて作製し
得るパターンの限界を超えた微細パターンの金属マス
ク、ひいてはこれを用いたエッチングが可能となる。
【００４１】更に、電子線リソグラフィやＳＴＭリソグ
ラフィのように１つ１つのドットを逐次作製することな
く、全面に又は所望の領域に被着された金属薄膜を加熱
処理することにより一括してドットアレイ、ドットパタ
ーンを作製することができることから、ドットの数が極
めて多い場合においてもその製造時間を著しく短縮する
ことができて、生産性の劣化を回避することができる。
ラフィのように１つ１つのドットを逐次作製することな
く、全面に又は所望の領域に被着された金属薄膜を加熱
処理することにより一括してドットアレイ、ドットパタ
ーンを作製することができることから、ドットの数が極
めて多い場合においてもその製造時間を著しく短縮する
ことができて、生産性の劣化を回避することができる。
【図１】本発明の概略構成の説明図である。
【図２】金属薄膜の膜厚と加熱時間及び加熱温度に対す
る各表面の微粒子化状態を示す粒子構造の顕微鏡写真図
である。
る各表面の微粒子化状態を示す粒子構造の顕微鏡写真図
である。
【図３】Ａは本発明の一実施例の粒子構造の顕微鏡写真
図である。Ｂは本発明の一実施例の粒子構造の顕微鏡写
真図である。
図である。Ｂは本発明の一実施例の粒子構造の顕微鏡写
真図である。
【図４】本発明の他の実施例の粒子構造の顕微鏡写真図
である。
である。
【図５】本発明の一実施例の粒子構造の顕微鏡写真図で
ある。
ある。
【図６】本発明の他の実施例の粒子構造の顕微鏡写真図
である。
である。
【図７】Ａは本発明の他の実施例の一製造工程図であ
る。Ｂは本発明の他の実施例の一製造工程図である。
る。Ｂは本発明の他の実施例の一製造工程図である。
【図８】本発明の他の実施例の粒子構造の顕微鏡写真図
である。
である。
【図９】本発明の他の実施例の粒子構造の顕微鏡写真図
である。
である。
【図１０】Ａは本発明の一実施例の一製造工程図であ
る。Ｂは本発明の一実施例の一製造工程図である。Ｃは
本発明の一実施例の一製造工程図である。
る。Ｂは本発明の一実施例の一製造工程図である。Ｃは
本発明の一実施例の一製造工程図である。
【図１１】Ａは本発明の他の実施例の一製造工程図であ
る。Ｂは本発明の他の実施例の一製造工程図である。
る。Ｂは本発明の他の実施例の一製造工程図である。
【図１２】Ａは本発明の他の実施例の一製造工程図であ
る。Ｂは本発明の他の実施例の一製造工程図である。Ｃ
は本発明の他の実施例の一製造工程図である。
る。Ｂは本発明の他の実施例の一製造工程図である。Ｃ
は本発明の他の実施例の一製造工程図である。
【図１３】Ａは本発明の他の実施例の粒子構造の顕微鏡
写真図である。Ｂは本発明の他の実施例の粒子構造の顕
微鏡写真図である。
写真図である。Ｂは本発明の他の実施例の粒子構造の顕
微鏡写真図である。
１ 基板 ２ 障壁層 ３ 井戸層 ５ マスク １０ 被エッチング材料 １５ 金属薄膜
Claims (4)
- 【請求項１】 被エッチング材料上の所望の位置に形成
された金属薄膜が加熱により微粒子化されて構成される
ことを特徴とするマスク。 - 【請求項２】 被エッチング材料上に金属薄膜を被着す
る工程と、 上記金属薄膜を加熱して微粒子化する工程とを有するこ
とを特徴とするマスクの形成方法。 - 【請求項３】 被エッチング材料上に金属薄膜を被着し
た後、 上記金属薄膜を加熱して微粒子化し、 上記微粒子化した金属薄膜をマスクとしてエッチングを
行うことを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項４】 上記金属薄膜が電子ビーム又はＸ線によ
りパターニングされて成ることを特徴とする上記請求項
１に記載のマスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22367593A JPH0778807A (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | マスク及びその形成方法及びこれを用いたエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22367593A JPH0778807A (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | マスク及びその形成方法及びこれを用いたエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0778807A true JPH0778807A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=16801889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22367593A Pending JPH0778807A (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | マスク及びその形成方法及びこれを用いたエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0778807A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006231432A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ナノギャップ電極の製造方法 |
| JP2006352129A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Lg Electronics Inc | 発光ダイオードの製造方法 |
| JP2007059518A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子 |
| WO2007029842A1 (en) * | 2005-09-06 | 2007-03-15 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device and production method thereof |
| JP2007103891A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-04-19 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2007123450A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 光学部品の製造方法及び発光素子 |
| WO2007069590A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Showa Denko K.K. | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2011151313A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Nissha Printing Co Ltd | 有機薄膜太陽電池およびその製造方法（２） |
| JP2011151312A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Nissha Printing Co Ltd | 有機薄膜太陽電池およびその製造方法（１） |
| JP2016521867A (ja) * | 2013-06-04 | 2016-07-25 | エスイーピー, インク.Sep, Inc. | 母材の表面へのマスキングによる突起の形成方法及び装置 |
-
1993
- 1993-09-08 JP JP22367593A patent/JPH0778807A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8008646B2 (en) | 2005-06-16 | 2011-08-30 | Lg Electronics Inc. | Light emitting diode |
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| US8026118B2 (en) | 2005-12-14 | 2011-09-27 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride based compound semiconductor light-emitting device and method for manufacturing same |
| EP1965441A4 (en) * | 2005-12-14 | 2013-08-07 | Toyoda Gosei Kk | GALLIUM NITRIDE COMPOSITE SQUARE LIGHT ARRANGEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| WO2007069590A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Showa Denko K.K. | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びその製造方法 |
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