JPS60211929A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS60211929A
JPS60211929A JP59067586A JP6758684A JPS60211929A JP S60211929 A JPS60211929 A JP S60211929A JP 59067586 A JP59067586 A JP 59067586A JP 6758684 A JP6758684 A JP 6758684A JP S60211929 A JPS60211929 A JP S60211929A
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JP
Japan
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monomolecular
film
pattern
group
hydrophobic
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JP59067586A
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English (en)
Inventor
Yutaka Hirai
裕 平井
Yoshinori Tomita
佳紀 富田
Hiroshi Matsuda
宏 松田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • H01L21/02285Langmuir-Blodgett techniques

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (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。

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。
[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。
C7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2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0反面、これまで劣
るとされてきた耐熱性1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・プロジェット法(LB法)(新実験化学講座 18
巻 498頁〜507頁 丸首)によって形成すること
ができる。
LB法は1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。
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、特殊な光重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な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。
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。
すなわち、少なくとも下地表面を雰囲気ガス不存在下で
X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X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相称する
。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、5i02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、AI、T
a、 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A1.Ta
、W、In、 Cu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(In203十5n0
2)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、ガラス、ポリイミド、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。
X線は波長が短いので、マスクを用いることにより1(
to八へ1(100人の密度でパターン形成が可能であ
る。X線による表面の改質を行なうためには、10ジユ
ール/C112〜5x104ジユール/C@2のエネル
ギーが必要である。
X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。シリコン等の場合には、X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する。また、ポリ
イミドの場合には、X線で走査すると、表面が親水性で
あったのが疎水性に変化する。あるいは脂肪酸の単分子
膜又は単分子累積膜の場合には両親媒性が反転しないま
でも親木性がより強くなったり、疎水性がより強くなっ
たりする。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。<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。また、明瞭なパターンの形成が可
能となる。
超音波振動を加えることは、エツチング工程な別に設け
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水性部分を
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。
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。
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木性で
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。
■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)が同時に強い親木性(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、疎水性を有さす、上記の如き親木基、疎水基等を
導入することで、分子内に親木性部分と疎水性部位を構
成する分子、例えば、 イ0機能性部分が親水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9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1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、二9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。
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1−1の表面にLB法でアラキシン
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30dyne/c
m、引き上げ速度5 cm/sinの形成条件で1層積
層した。
次に、前記下地を真空中に置き、波長IAのX線をマス
クを用い、 100J /cm 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、LB法でアラキシン酸とメロシアニンの誘導体の
単分子累積膜を形成した。アラキシン酸とメロシアニン
の誘導体(I)をl:lのmol比で混合し、前記混合
物をl x 10−” mol/l となるようクロロ
ホルムに溶かした溶液を水面に展開した後、表面圧 4
0 dyne/win 、引き上げ速度3C1l/wi
nにて4層積層した。
次に出力 100W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、l−3の部分のみに単分子累積膜1−5が
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X線で改質することにより、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X線で微細なノくターン形成
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、X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、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 1−2、l−5・・・単分子膜又は単分子累積膜1−3
・・・下地非改質部分 1−4・・・下地改質部分 特許出願人 キャノン株式会社 −4 第1図 手続補正書(自発) 昭和58年7月 6日 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第067586
号2、発明の名称 パターン形成方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (100)キャノン株式会社 4、代 理 人 住所 東京都港区赤坂1丁目9番20号第16興和ビル
8階 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 明細書第11貞節12行一般式(I) 1 CH8H37CH2GOOHJを に補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも下地表面を雰囲気ガス不存在下でX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。
JP59067586A 1984-04-06 1984-04-06 パタ−ン形成方法 Pending JPS60211929A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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