JPH0781189B2 - 金属超薄膜の製造方法およびパターン形成方法 - Google Patents
金属超薄膜の製造方法およびパターン形成方法Info
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- JPH0781189B2 JPH0781189B2 JP32310387A JP32310387A JPH0781189B2 JP H0781189 B2 JPH0781189 B2 JP H0781189B2 JP 32310387 A JP32310387 A JP 32310387A JP 32310387 A JP32310387 A JP 32310387A JP H0781189 B2 JPH0781189 B2 JP H0781189B2
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- G03F7/075—Silicon-containing compounds
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、任意の基板上へ化学反応を用い、選択的に金
属膜形成を可能とすることを特徴とした金属パターン形
成方法に関するものであり、半導体素子の製造や薄膜導
電材料等に利用できるものである。
属膜形成を可能とすることを特徴とした金属パターン形
成方法に関するものであり、半導体素子の製造や薄膜導
電材料等に利用できるものである。
従来の技術 従来、半導体素子製造等のおける配線パターンの製造方
法は、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任意のレジス
トパターンを形成したのち、金属薄膜をエッチングする
方法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。
法は、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任意のレジス
トパターンを形成したのち、金属薄膜をエッチングする
方法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。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布膜を薄くする必要があっ
た。一方、サブミクロンパターンともなると湿式エッチ
ングは利用できずイオンエッチやプラズマエッチやスパ
ッタエッチ等のドライエッ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ッチング性を向上
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った。
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布膜を薄くする必要があっ
た。一方、サブミクロンパターンともなると湿式エッチ
ングは利用できずイオンエッチやプラズマエッチやスパ
ッタエッチ等のドライエッ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ッチング性を向上
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った。
発明が解決しようとする問題点 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
ドライエッ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。
くても解像度が良いもの、あるいは、塗膜が薄くても耐
ドライエッ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、高解像度均一性のすぐれた金属パターンを形
成する方法を提供することを目的とする。
成する方法を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、絶縁基板上にエネルギー線（電子ビーム，イ
オンビーム，光,X線等）等により化学反応を生じる感応
基を含んだ感応性薄膜を形成し、たとえばエネルギー線
をパターン状に照射して前記感応基の一部を選択的に死
活又は活性化させたのち、前記感応性薄膜の感応基が残
存した部分にのみ後工程で金属を含む化学物質（金属化
合物）を接合させて超微細なパターン状の金属膜を形成
することを特徴とするものである。さらに、望ましくは
前記化学物質として、一端に前記感応基又は、感応基を
変性した基と反応する基を持ち、他端に前記感応基と同
じ働きをする感応基を持った分子を用い、選択的に化学
物質を結合させる工程と金属を含む化学物質を結合させ
る工程を複数回くり返すことによりパターン状の金属超
薄膜の積層体を形成することを特徴とするものである。
さらにまた、感応性薄膜を形成する手段として、ラング
ミュア・ブロジェット法あるいは化学吸着法を用い、エ
ネルギー線感応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を可能としたものである。
オンビーム，光,X線等）等により化学反応を生じる感応
基を含んだ感応性薄膜を形成し、たとえばエネルギー線
をパターン状に照射して前記感応基の一部を選択的に死
活又は活性化させたのち、前記感応性薄膜の感応基が残
存した部分にのみ後工程で金属を含む化学物質（金属化
合物）を接合させて超微細なパターン状の金属膜を形成
することを特徴とするものである。さらに、望ましくは
前記化学物質として、一端に前記感応基又は、感応基を
変性した基と反応する基を持ち、他端に前記感応基と同
じ働きをする感応基を持った分子を用い、選択的に化学
物質を結合させる工程と金属を含む化学物質を結合させ
る工程を複数回くり返すことによりパターン状の金属超
薄膜の積層体を形成することを特徴とするものである。
さらにまた、感応性薄膜を形成する手段として、ラング
ミュア・ブロジェット法あるいは化学吸着法を用い、エ
ネルギー線感応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を可能としたものである。
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
にたとえばアルデヒド基（−CHO）を形成しておくこと
により、このアルデヒド基の還元作用を利用して、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。
にたとえばアルデヒド基（−CHO）を形成しておくこと
により、このアルデヒド基の還元作用を利用して、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。
実施例 以下、本発明の方法を第1,2図を用いて説明する。
例えば、実施例では、SiO2の形成された半導体Si基板１
上へ化学吸着法により、シラン界面活性剤例えば、CH2
＝CH−（CH2）ｎ−SiCl3（ｎは整数で、10〜20が良い）
を用い、基板１表面で反応させ、 の単分子膜２を形成する。例えば、2.0×10-3〜5.0×10
-2Mol/の濃度で溶した80％ｎ−ヘキサン,12％四塩化
炭素,8％クロロホルム溶液中に浸漬し、SiO2表面で、 の結合３を形成する（第１図ａ）。ここで、シラ界面活
性剤のビニル基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、まわりのビニル
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５をパターン状に照射する。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のビ
ニル基の二重結合は、互に結合し合い選択的に不活性化
（死活）される。
上へ化学吸着法により、シラン界面活性剤例えば、CH2
＝CH−（CH2）ｎ−SiCl3（ｎは整数で、10〜20が良い）
を用い、基板１表面で反応させ、 の単分子膜２を形成する。例えば、2.0×10-3〜5.0×10
-2Mol/の濃度で溶した80％ｎ−ヘキサン,12％四塩化
炭素,8％クロロホルム溶液中に浸漬し、SiO2表面で、 の結合３を形成する（第１図ａ）。ここで、シラ界面活
性剤のビニル基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、まわりのビニル
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５をパターン状に照射する。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のビ
ニル基の二重結合は、互に結合し合い選択的に不活性化
（死活）される。
次に、室温でジボラン1Mol/のTMF溶液に浸漬し、さら
にNaOH0.1Mol/,30％H2O2水溶液に浸漬し、未照射部の
ビニル基に水酸基７を付加する（第１図e,f）。
にNaOH0.1Mol/,30％H2O2水溶液に浸漬し、未照射部の
ビニル基に水酸基７を付加する（第１図e,f）。
その後、さらにアルコールのアルデヒド反応を用い、末
端の水酸基７をアルデヒド基（−CHO）８に変換後（第
１図ｇ）、さらに金属を含む化学物質例えば硝酸銀水溶
液（AgNO3）に浸漬する。すると、前記単分子膜２の表
面のアルデヒド基によりAgNO3が還元されてAg9が選択的
に単分子膜上に付着形成される（第１図ｈ）。
端の水酸基７をアルデヒド基（−CHO）８に変換後（第
１図ｇ）、さらに金属を含む化学物質例えば硝酸銀水溶
液（AgNO3）に浸漬する。すると、前記単分子膜２の表
面のアルデヒド基によりAgNO3が還元されてAg9が選択的
に単分子膜上に付着形成される（第１図ｈ）。
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感応性薄膜上に原子又は分子
状に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等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
あろう。
以上の超微細な単分子状の感応性薄膜上に原子又は分子
状に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等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
あろう。
さらにまた、このとき金属がAgのような自然酸化膜を形
成しやすい物質であれば、当然Ag金属表面は自然酸化膜
が形成される。従って、さらにCH2＝CH−（CH2）ｎ−Si
Cl3を、前記と同様の反応で銀表面の水酸基と反応させ
て、 の結合８を形成する（第２図a,b）。すなわち、この工
程で 分子が選択的に１層結合し、薄膜パターン11が形成され
たことになる。
成しやすい物質であれば、当然Ag金属表面は自然酸化膜
が形成される。従って、さらにCH2＝CH−（CH2）ｎ−Si
Cl3を、前記と同様の反応で銀表面の水酸基と反応させ
て、 の結合８を形成する（第２図a,b）。すなわち、この工
程で 分子が選択的に１層結合し、薄膜パターン11が形成され
たことになる。
以下、同様に表面に並んで形成されたシラン界面活性剤
のビニル基に水酸基を付加させる工程と、アルデヒド基
に変換する工程と、金属を付着させる工程と、シラン界
面活性剤を付加させる工程とをくり返すことにより、必
要な導電性を有する金属超微細パターンが形成できる。
のビニル基に水酸基を付加させる工程と、アルデヒド基
に変換する工程と、金属を付着させる工程と、シラン界
面活性剤を付加させる工程とをくり返すことにより、必
要な導電性を有する金属超微細パターンが形成できる。
すなわち、本実施例の方法を用いることにより有機単分
子膜と分子状あるいは原子状の金属層を交互に積層した
分子構築体を形成でき、超電子デバイスあるいは分子デ
バイスへの応用に極めて好都合である。
子膜と分子状あるいは原子状の金属層を交互に積層した
分子構築体を形成でき、超電子デバイスあるいは分子デ
バイスへの応用に極めて好都合である。
なお、上記例では、シラン界面活性剤の−SiCl3と反応
して 結合を生じる基板、すなわち、SiO2の形成されたSi基板
を例にして示したが、その他に無機物では、Al2O3,ガラ
ス等、有機物ではポリビニルアルコール等が利用可能で
ある。また、基板表面が撥水性を示す他の物質で被われ
ている場合には、ラグミュアブ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が、O2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、ラングミュアブロジェット膜では、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。
して 結合を生じる基板、すなわち、SiO2の形成されたSi基板
を例にして示したが、その他に無機物では、Al2O3,ガラ
ス等、有機物ではポリビニルアルコール等が利用可能で
ある。また、基板表面が撥水性を示す他の物質で被われ
ている場合には、ラグミュアブ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が、O2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、ラングミュアブロジェット膜では、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、O2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。
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、感応性薄膜としてシリ
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−Clを−OH基に置換した試薬（CH2＝CH−（CH2）
ｎ−Si（OH）３等）を用いれば、ラングミュアブロジェ
ット法でも、感応性薄膜を形成できる。
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−Clを−OH基に置換した試薬（CH2＝CH−（CH2）
ｎ−Si（OH）３等）を用いれば、ラングミュアブロジェ
ット法でも、感応性薄膜を形成できる。
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−−C4NH3
−，−C4SH2−，−C6H4−CH＝CH−，−C6H4−Ｓ−，−C
6H4−Ｏ−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−−C4NH3
−，−C4SH2−，−C6H4−CH＝CH−，−C6H4−Ｓ−，−C
6H4−Ｏ−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 以上述べて来たように、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感応性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−SiCl
3と−OH基，−CHO基,Ag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。
ーン形成時のエネルギー線感応性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−SiCl
3と−OH基，−CHO基,Ag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。
また感応性薄膜形成に用いる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。
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。
なお、以上の実施例では、−SiCl3と−OH,Agイオンと−
CHO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VL
SI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。
CHO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VL
SI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図は本発明の方法を説明するための一実施例の工程
断面図を示し、同図a,c,eは基板断面の工程概念図、同
図b,d,f,g,hはそれぞれ同図a,c,eの丸印Ａ〜Ｃ部の分子
レベルでの拡大図、第２図ａは本発明の第２の実施例に
おける工程断面図、同ｂはａの丸印Ｄ部の拡大図であ
る。 １……基板、２……感応性薄膜、５……エネルギー線、
９……Ag超薄膜パターン。
断面図を示し、同図a,c,eは基板断面の工程概念図、同
図b,d,f,g,hはそれぞれ同図a,c,eの丸印Ａ〜Ｃ部の分子
レベルでの拡大図、第２図ａは本発明の第２の実施例に
おける工程断面図、同ｂはａの丸印Ｄ部の拡大図であ
る。 １……基板、２……感応性薄膜、５……エネルギー線、
９……Ag超薄膜パターン。
Claims (8)
- 【請求項１】単分子状の感光性薄膜上に、原子状又は分
子状の金属を化学反応により形成することを特徴とする
金属超薄膜の製造方法。 - 【請求項２】金属が銀を含み、感応性薄膜の一端にシリ
コンを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の金属超薄膜の製造方法。 - 【請求項３】基板上に金属化合物と反応する感応基を持
った単分子状の感応性薄膜を形成する工程と、前記感応
性薄膜表面に金属を選択的に反応付着させることを特徴
とした金属超薄膜の製造方法。 - 【請求項４】金属化合物と反応する感応基がアルデヒド
基であり、金属化合物が銀を含んでいることを特徴とし
た特許請求の範囲第３項記載の金属超薄膜の製造方法。 - 【請求項５】ラングミュア・ブロジェット法または吸着
法等により、感応基が基板表面に並んで露出されるよう
に単分子状の感応性薄膜を形成することを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の金属超薄膜の形成方法。 - 【請求項６】基板上にエネルギー線により化学反応を生
じる感応基を含んだ単分子状の感応薄膜を形成する工程
と、前記感応性薄膜にエネルギー線をパターン照射して
感応基をパターン状に死活又は活性化する工程と、前記
感応性薄膜の感応基が残存又は活性化された部分に選択
的に金属化合物質を反応付着させて金属パターンを形成
する工程を含むことを特徴としたパターン形成方法。 - 【請求項７】ラングミュア・ブロジェット法または吸着
法等により、感応基が基板表面に並んで露出されるよう
に単分子状の感応性薄膜を形成することを特徴とした特
許請求の範囲第６項記載のパターン形成方法。 - 【請求項８】エネルギー線により化学反応を生じる感応
基として、ビニル基又はアセチレン基を含んだことを特
徴とした特許請求の範囲第６項記載のパターン形成方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32310387A JPH0781189B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 金属超薄膜の製造方法およびパターン形成方法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP32310387A JPH0781189B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 金属超薄膜の製造方法およびパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01165776A JPH01165776A (ja) | 1989-06-29 |
| JPH0781189B2 true JPH0781189B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=18151110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32310387A Expired - Fee Related JPH0781189B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 金属超薄膜の製造方法およびパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781189B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629246A (ja) * | 1991-02-04 | 1994-02-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 選択的な無電解メッキの方法 |
| DE19957130A1 (de) * | 1999-11-26 | 2001-05-31 | Infineon Technologies Ag | Metallisierungsverfahren für Dielektrika |
| WO2010029635A1 (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-18 | 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 |
-
1987
- 1987-12-21 JP JP32310387A patent/JPH0781189B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01165776A (ja) | 1989-06-29 |
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