JPS60211921A - パタ−ン形成方法 - Google Patents
パタ−ン形成方法Info
- Publication number
- JPS60211921A JPS60211921A JP59067578A JP6757884A JPS60211921A JP S60211921 A JPS60211921 A JP S60211921A JP 59067578 A JP59067578 A JP 59067578A JP 6757884 A JP6757884 A JP 6757884A JP S60211921 A JPS60211921 A JP S60211921A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- monomolecular
- film
- pattern
- accumulated film
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/701—Langmuir Blodgett films
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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】
［技術分野］
本発明は新規なパターン形成方法に関する。更に具体的
には、単分子膜又は単分子累積膜のパターンを、下地上
に形成する方法に関する。
には、単分子膜又は単分子累積膜のパターンを、下地上
に形成する方法に関する。
［背景技術］
従来、半導体技術分野並びに光学技術分野に於ける素材
利用はもっばら比較的取扱いが容易な無機物を対象にし
て進められてきた。これは有機化学分野の技術進展が無
機材料分野のそれに比べて著しく遅れていたことが一因
している。
利用はもっばら比較的取扱いが容易な無機物を対象にし
て進められてきた。これは有機化学分野の技術進展が無
機材料分野のそれに比べて著しく遅れていたことが一因
している。
しかしながら、最近の有機化学分野の技術進歩には目を
みはるものがあり、又、無機物対象の素材開発もほぼ限
界に近づいてきたといわれている。そこで無機物を凌ぐ
新しい機能素材としての機能性有機材料の開発が要望さ
れている。有機材料の利点は安価かつ製造容易であるこ
と、機能性に富むこと等である。反面、これまで劣ると
されてきた耐熱性、機械的強度に対しても、最近これを
克服した有機材料が次々に生まれている。このような技
術的背景のもとで、論理素子、メモリー素子、光電変換
素子等の集積回路デバイスやマイクロレンズ・アレイ、
光導波路等の光学デバイスの機能を荷う部分（主として
薄膜部分）の一部又は全部を従来の無機薄膜に代えて、
有機薄膜で構成しようという提案から、はては１個の有
機分子に論理素子やメモリ素子等の機能を持たせた分子
電子デバイスや生体関連物質からなる論理素子（例えば
バイオ・チップス）を作ろうという提案が最近、いくつ
かの研究機関により発表された。
みはるものがあり、又、無機物対象の素材開発もほぼ限
界に近づいてきたといわれている。そこで無機物を凌ぐ
新しい機能素材としての機能性有機材料の開発が要望さ
れている。有機材料の利点は安価かつ製造容易であるこ
と、機能性に富むこと等である。反面、これまで劣ると
されてきた耐熱性、機械的強度に対しても、最近これを
克服した有機材料が次々に生まれている。このような技
術的背景のもとで、論理素子、メモリー素子、光電変換
素子等の集積回路デバイスやマイクロレンズ・アレイ、
光導波路等の光学デバイスの機能を荷う部分（主として
薄膜部分）の一部又は全部を従来の無機薄膜に代えて、
有機薄膜で構成しようという提案から、はては１個の有
機分子に論理素子やメモリ素子等の機能を持たせた分子
電子デバイスや生体関連物質からなる論理素子（例えば
バイオ・チップス）を作ろうという提案が最近、いくつ
かの研究機関により発表された。
かかる有機材料を用いて上記の各種デバイス等を作成す
る際の薄膜は公知の単分子累積法、ナなわちラングミュ
ア・ブロジェット法（ＬＢ法）（新実験化学講座 １８
巻 ４８８頁〜５０７頁 丸首）によって形成すること
ができる。
る際の薄膜は公知の単分子累積法、ナなわちラングミュ
ア・ブロジェット法（ＬＢ法）（新実験化学講座 １８
巻 ４８８頁〜５０７頁 丸首）によって形成すること
ができる。
ＬＢ法は、例えば分子内に親木基と疎水基を有する構造
の分子において、両者のバランス（両親媒性のバランス
）が適度に保たれているとき、分子は水面で親木基を下
に向けて単゛分子の層になることを利用して単分子膜ま
たは単分子層の累積膜を作成する方法である。
の分子において、両者のバランス（両親媒性のバランス
）が適度に保たれているとき、分子は水面で親木基を下
に向けて単゛分子の層になることを利用して単分子膜ま
たは単分子層の累積膜を作成する方法である。
ところで、このような単分子膜又は単分子累積膜に光導
電性等の各種の機能を持たせ、前述の如き各種デバイス
等を作成するためには、単分子膜又は単分子累積膜の二
次元的な配置を制御する必要がある。しかしながら、上
記の方法では単分子膜又は単分子累積膜が基体全面に形
成されるため、単分子膜又は単分子累積膜の二次元的な
パターニングは、特殊な光１合性を利用したリングラフ
ィ応用のフォトレジストの場合を除いて、すなわち単分
子膜又は単分子累積膜を構成する分子がフォトレジスト
としての性状を有する場合を除いて制御できない欠点が
あった。
電性等の各種の機能を持たせ、前述の如き各種デバイス
等を作成するためには、単分子膜又は単分子累積膜の二
次元的な配置を制御する必要がある。しかしながら、上
記の方法では単分子膜又は単分子累積膜が基体全面に形
成されるため、単分子膜又は単分子累積膜の二次元的な
パターニングは、特殊な光１合性を利用したリングラフ
ィ応用のフォトレジストの場合を除いて、すなわち単分
子膜又は単分子累積膜を構成する分子がフォトレジスト
としての性状を有する場合を除いて制御できない欠点が
あった。
［発明の開示］
本発明の目的は、単分子膜又は単分子累積膜の二次元的
な配置を制御することが可能な新規なパターン形成方法
を提供することにある。
な配置を制御することが可能な新規なパターン形成方法
を提供することにある。
本発明の目的は、以下のパターン形成方法によって達成
される。
される。
すなわち、少なくとも下地表面を酸化性カス雰囲気下で
カンマ−線を走査し、単分子膜又は単分子累積膜のパタ
ーンを形成後、超音波振動を加えることを特徴とするパ
ターン形成方法によって達成される。
カンマ−線を走査し、単分子膜又は単分子累積膜のパタ
ーンを形成後、超音波振動を加えることを特徴とするパ
ターン形成方法によって達成される。
本発明では、下地表面を酸化性ガス雰囲気下でガンマ−
線を走査させることにより改質する。ここで、下地とは
、単分子膜または単分子累積膜が所定のパターンに従っ
て積層される部材を指称する。そのような部材としては
、例えば、前述した各種の半導体デバイス等に用いられ
るガラス、ＳｉＯ□等の無機物からなる基板、ポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の有
機物からなる基板、Ａ１、Ｔａ、 Ｗ、 Ｉｎ、 Ｃｕ
等の金属やこれらの合金等からなる基板、これ等の基板
上に設けられた各種の層（所定のパターンに従って形成
されている）、例えばＡＩ、 Ｔａ、Ｗ、 Ｉｎ、 Ｃ
ｕ等の蒸着メタル膜、シリコン、ゲルマニウム等のアモ
ルファス、多結晶あるいは単結晶半導体膜、５ｎ０２．
Ｉ Ｔ Ｏ（Ｉｎ２０３ ＋ ５ｎ０２ ）等の導電
性酸化物ガラス膜、等の分子性アモルファス半導体膜等
が挙げられる。また、このような基板、膜、あるいは膜
が積層されている基板上に、更に単分子膜又は単分子累
積膜等が積層されている部位等も利用し得るものとして
挙げられる。
線を走査させることにより改質する。ここで、下地とは
、単分子膜または単分子累積膜が所定のパターンに従っ
て積層される部材を指称する。そのような部材としては
、例えば、前述した各種の半導体デバイス等に用いられ
るガラス、ＳｉＯ□等の無機物からなる基板、ポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の有
機物からなる基板、Ａ１、Ｔａ、 Ｗ、 Ｉｎ、 Ｃｕ
等の金属やこれらの合金等からなる基板、これ等の基板
上に設けられた各種の層（所定のパターンに従って形成
されている）、例えばＡＩ、 Ｔａ、Ｗ、 Ｉｎ、 Ｃ
ｕ等の蒸着メタル膜、シリコン、ゲルマニウム等のアモ
ルファス、多結晶あるいは単結晶半導体膜、５ｎ０２．
Ｉ Ｔ Ｏ（Ｉｎ２０３ ＋ ５ｎ０２ ）等の導電
性酸化物ガラス膜、等の分子性アモルファス半導体膜等
が挙げられる。また、このような基板、膜、あるいは膜
が積層されている基板上に、更に単分子膜又は単分子累
積膜等が積層されている部位等も利用し得るものとして
挙げられる。
特に好ましくは、ＡＩ、シリコンのアモルファス、多結
晶あるいは単結晶半導体膜、単分子膜又は単分子累積膜
等が積層されている下地などが挙げられる。
晶あるいは単結晶半導体膜、単分子膜又は単分子累積膜
等が積層されている下地などが挙げられる。
ガンマ−線は波長が短いので、マスクを用いることによ
り１００人〜１００ＯＡの密度でパターン形成が可能で
ある。ガンマ−線による表面の改質を行なうためには、
ｌＯジュール７ｃｍ２〜５Ｘ１０４ジュール／Ｃｍ２の
エネルギーが必要である。
り１００人〜１００ＯＡの密度でパターン形成が可能で
ある。ガンマ−線による表面の改質を行なうためには、
ｌＯジュール７ｃｍ２〜５Ｘ１０４ジュール／Ｃｍ２の
エネルギーが必要である。
ガンマ−線、による表面の改質は、例えば、以下のよう
にして行われる。Ｓｉ、 Ｇｅ等の半導体の場合には酸
素を流しながらガンマ−線で走査すると、表面が疎水性
であったのが親水性に変化したり、が改質されて疎水性
が゛弱くなる。上記の様に下地表面を改質することによ
ってパターニングを行い、形成されたパターンに従って
単分子膜又は単分子累積膜が下地上に形成される。
にして行われる。Ｓｉ、 Ｇｅ等の半導体の場合には酸
素を流しながらガンマ−線で走査すると、表面が疎水性
であったのが親水性に変化したり、が改質されて疎水性
が゛弱くなる。上記の様に下地表面を改質することによ
ってパターニングを行い、形成されたパターンに従って
単分子膜又は単分子累積膜が下地上に形成される。
単分子膜又は単分子累積膜が下地上に形成された後、超
音波振動を加えることは、分子間力が大きく膜が固体膜
に近いときあるいは膜が薄いときに特に有効である。す
なわち、超音波振動を加えることにより微細なパターニ
ングが可能となる。
音波振動を加えることは、分子間力が大きく膜が固体膜
に近いときあるいは膜が薄いときに特に有効である。す
なわち、超音波振動を加えることにより微細なパターニ
ングが可能となる。
また、明瞭なパターンの形成が可能となる０、超音波振
動を加えることは、エツチング工程を別に設けるよりも
時間の短縮も可能であるばかりではなく、エツチングが
不完全なことも生じない長所を有する。更に材料選択の
範囲もほとんど制限を受けない。
動を加えることは、エツチング工程を別に設けるよりも
時間の短縮も可能であるばかりではなく、エツチングが
不完全なことも生じない長所を有する。更に材料選択の
範囲もほとんど制限を受けない。
なお、本発明における単分子膜又は単分子累積膜を構成
する分子は、その分子内に疎水性部分及び親木性部分を
有する分子であれば広く使用可能である。
する分子は、その分子内に疎水性部分及び親木性部分を
有する分子であれば広く使用可能である。
このような分子の疎水性部分の構成要素として最も代表
的なものはアルキル基であって、炭素数５〜３０、好ま
しくは、炭素数１０〜２５の直鎖状あるいは分枝状のも
のが使用しうる。疎水性部分を構成する基としては、上
記アルキル基の他、例えばビニレン、ビニリデン、アセ
チレン等のオレフィン系炭化水素基、フェニル、ナフチ
ル、アントラニル等の如き縮合多環フェニル基、ビフェ
ニル、ターフェニル等の鎖状多環フェニル基等の疎水基
等が挙げられる。これらは各々単独であるいは組合され
て上記分子の疎水性部分を構成し、分子の末端や中間に
位置する。
的なものはアルキル基であって、炭素数５〜３０、好ま
しくは、炭素数１０〜２５の直鎖状あるいは分枝状のも
のが使用しうる。疎水性部分を構成する基としては、上
記アルキル基の他、例えばビニレン、ビニリデン、アセ
チレン等のオレフィン系炭化水素基、フェニル、ナフチ
ル、アントラニル等の如き縮合多環フェニル基、ビフェ
ニル、ターフェニル等の鎖状多環フェニル基等の疎水基
等が挙げられる。これらは各々単独であるいは組合され
て上記分子の疎水性部分を構成し、分子の末端や中間に
位置する。
一方、親水性部分の構成要素として最も代表的なものは
、例えばカルボキシル基及びその金属塩並びにアミン塩
、スルホン酸基及びその金属塩並びにアミン塩、スルホ
ンアミド基、アミド基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキ
シル基、４級アミン基、オキシアミノ基、オキシイミノ
基、ジアゾニウム基、グアニジン基、ヒドラジン基、リ
ン酸基、ケイ酸基、アルミン酸基等が挙げられる。これ
らも各々単独であるいは組合されて上記分子の親水性部
分を構成し、分子の末端や中間に位置する。
、例えばカルボキシル基及びその金属塩並びにアミン塩
、スルホン酸基及びその金属塩並びにアミン塩、スルホ
ンアミド基、アミド基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキ
シル基、４級アミン基、オキシアミノ基、オキシイミノ
基、ジアゾニウム基、グアニジン基、ヒドラジン基、リ
ン酸基、ケイ酸基、アルミン酸基等が挙げられる。これ
らも各々単独であるいは組合されて上記分子の親水性部
分を構成し、分子の末端や中間に位置する。
ここで、分子内に親水性部分及び疎水性部分を有すると
は、例えば分子が上記のような親木基及び疎水基の両者
を分子内に一つずつ有するか、又は分子内に一つ以上の
親水性基及び疎水基を有する場合には、分子全体の構成
においである部分が他の部分との関係において親水性で
あり、一方後者の部分は前者の部分との関係において疎
水性の関係を有することをいう。
は、例えば分子が上記のような親木基及び疎水基の両者
を分子内に一つずつ有するか、又は分子内に一つ以上の
親水性基及び疎水基を有する場合には、分子全体の構成
においである部分が他の部分との関係において親水性で
あり、一方後者の部分は前者の部分との関係において疎
水性の関係を有することをいう。
本発明における単分子膜又は単分子累積膜を構成する分
子としては、下記の如き機能性を有することが所望され
る。
子としては、下記の如き機能性を有することが所望され
る。
■所望の機能性を荷う部位、即ち機能性部分（例えばπ
電子系）が同時に強い親水性（又は強い疎水性）として
の性質を併有する分子、あるいは■機能性部分が特に親
水性、疎水性を有さず、上記の如き親木基、疎水基等を
導入することで、分子内に親水性部分と疎水性部位を構
成する分子、例えば、 イ１機能性部分が親木性部分の側にあるもの、例えば、
光導電性を有する長鎖アルキル置換のメロシアニン色素
等、 口０機能性部分が疎水性部分の側にあるも“の、例えば
、ピレンに長鎖アルキルカルボン酸を結合したもの等、 ハ９機能性部分が中央付近、即ち疎水性部分と親水性部
分の中間にあるもの、例えば、アントラセン誘導体、ジ
アゾ色素の誘導体等、二１機能性部分がなく、疎水性部
分と親水性部分のみでできているもの、例えば、長鎖飽
和脂肪酸であるステアリン酸、アラキシン酸等が具体的
なものとして挙げられる。
電子系）が同時に強い親水性（又は強い疎水性）として
の性質を併有する分子、あるいは■機能性部分が特に親
水性、疎水性を有さず、上記の如き親木基、疎水基等を
導入することで、分子内に親水性部分と疎水性部位を構
成する分子、例えば、 イ１機能性部分が親木性部分の側にあるもの、例えば、
光導電性を有する長鎖アルキル置換のメロシアニン色素
等、 口０機能性部分が疎水性部分の側にあるも“の、例えば
、ピレンに長鎖アルキルカルボン酸を結合したもの等、 ハ９機能性部分が中央付近、即ち疎水性部分と親水性部
分の中間にあるもの、例えば、アントラセン誘導体、ジ
アゾ色素の誘導体等、二１機能性部分がなく、疎水性部
分と親水性部分のみでできているもの、例えば、長鎖飽
和脂肪酸であるステアリン酸、アラキシン酸等が具体的
なものとして挙げられる。
特に好ましくは、長鎖アルキル置換のメロシアニン色素
、アントラセン誘導体、アラキシン酸などが挙げられる
。 ゛ 本発明を更に具体的に説明するために、以下に実施例を
示す。
、アントラセン誘導体、アラキシン酸などが挙げられる
。 ゛ 本発明を更に具体的に説明するために、以下に実施例を
示す。
実施例１
第１図に示す方法にてパターンを形成した。
Ｓｉ（１００）基板ｉ−ｉの表面にＬＢ法で７ラキジン
酸の単分子累積膜１−２を形成し、下地を作成した。ア
ラキシン酸の単分子累積膜は、表面圧３゜ｄｙｎｅ／ｃ
＋ａ、引き上げ速度５ ｃ＋＊／ｗｉｎの形成条件で２
層積層した。
酸の単分子累積膜１−２を形成し、下地を作成した。ア
ラキシン酸の単分子累積膜は、表面圧３゜ｄｙｎｅ／ｃ
＋ａ、引き上げ速度５ ｃ＋＊／ｗｉｎの形成条件で２
層積層した。
次に、前記下地を真空度１ ｘ １Ｏ−６Ｔｏｒｒに置
き、酸素を導入し、波長０．０１Ａ％のカンマ−線をマ
スクを通し、 １００Ｊ ／ｃ＋ｏ ２で下地表面を走
査した。走査部分１−４のアラキシン酸の疎水基部分が
変質し、第１図（Ｃ）に示す様にパターンが形成された
。
き、酸素を導入し、波長０．０１Ａ％のカンマ−線をマ
スクを通し、 １００Ｊ ／ｃ＋ｏ ２で下地表面を走
査した。走査部分１−４のアラキシン酸の疎水基部分が
変質し、第１図（Ｃ）に示す様にパターンが形成された
。
次にステアリン酸のクロロホルム溶液５ｘｌＯ＝ｍｏｌ
／ｌを用いてＬＢ法で単分子累積膜を形成した。ステア
リン酸のクロロホルム溶液を水面に展開した後、表面圧
４５ ｄｙｎｅ／ｗｉｎ 、引き上げ速度は第１層目は
１．２ ｃｍ／＋＊ｉｎ 、第２層目からは３ ｃｍ７
ｗｉｎにて４層積層した。
／ｌを用いてＬＢ法で単分子累積膜を形成した。ステア
リン酸のクロロホルム溶液を水面に展開した後、表面圧
４５ ｄｙｎｅ／ｗｉｎ 、引き上げ速度は第１層目は
１．２ ｃｍ／＋＊ｉｎ 、第２層目からは３ ｃｍ７
ｗｉｎにて４層積層した。
次に出力 ｔｏｏｗの超音波発生装置を用いて水中で約
５分超音波を加えると１−４の部分の単分子累積膜は剥
離して、単分子累積膜１−５は、１−３の部分のみに第
１図（ｄ）に示す様にパターンに従って形成された。
５分超音波を加えると１−４の部分の単分子累積膜は剥
離して、単分子累積膜１−５は、１−３の部分のみに第
１図（ｄ）に示す様にパターンに従って形成された。
以上のように、下地を酸化性ガス雰囲気下でガンマ−線
を走査して改質するととにより、下地表面にパターン状
に単分子膜又は単分子累積膜を形成することが可能であ
る。
を走査して改質するととにより、下地表面にパターン状
に単分子膜又は単分子累積膜を形成することが可能であ
る。
マスクを用いることによりガンマ−線で微細なパターン
形成が可能である。従ってＳｉ集積回路への応用も可能
である。また、ガンマ−線の強さを変化させ、下地表面
への単分子膜又は単分子累積膜の付着力を変えたり、同
時に単分子膜又は単分子累積膜の構成分子として親木部
分、疎水部分の強さの異なる分子を用いることによって
、植種の分子による二次元配置も可能である。また、こ
れらの組合わせにより複雑な三次元構造のデバイスの製
造も可能である。
形成が可能である。従ってＳｉ集積回路への応用も可能
である。また、ガンマ−線の強さを変化させ、下地表面
への単分子膜又は単分子累積膜の付着力を変えたり、同
時に単分子膜又は単分子累積膜の構成分子として親木部
分、疎水部分の強さの異なる分子を用いることによって
、植種の分子による二次元配置も可能である。また、こ
れらの組合わせにより複雑な三次元構造のデバイスの製
造も可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は１本発明のパターン形成方法の実施態様を示す
。 １−１・・・Ｓｉ （１００）基板 １−４・・・下地套改質部分
。 １−１・・・Ｓｉ （１００）基板 １−４・・・下地套改質部分
Claims (1)
- 少なくとも下地表面を酸化性ガス雰囲気下でガンマ−線
を走査し、単分子膜又は単分子累積膜のパターンを形成
後、超音波振動を加えることを特徴とするパターン形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59067578A JPS60211921A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | パタ−ン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59067578A JPS60211921A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | パタ−ン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211921A true JPS60211921A (ja) | 1985-10-24 |
Family
ID=13348951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59067578A Pending JPS60211921A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | パタ−ン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211921A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512328A (en) * | 1992-08-07 | 1996-04-30 | Hitachi, Ltd. | Method for forming a pattern and forming a thin film used in pattern formation |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59067578A patent/JPS60211921A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512328A (en) * | 1992-08-07 | 1996-04-30 | Hitachi, Ltd. | Method for forming a pattern and forming a thin film used in pattern formation |
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