JPS62262868A - 単分子累積膜パタ−ン形成方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、任意の基板上に付着している単分子累積膜（
単層あるいは複数層で混合あるいはヘテロ膜でも良い）
に、放射線などのエネルギー線の照射を行うことにより
、半導体デバイス製造用の単分子膜（あるいは累積膜）
のパターンを形成する方法に関するものである。

従来の技術 従来、ラングミュア・プロジェット法は、半導体分野や
バイオテクノロジー分野々ど将来的産業の研究を行う上
での高分子材料の薄膜化形成の手法としての研究がなさ
れている。例えば、半導体分野におけるウェノ・−製造
プロセスの中において、超高分解能のレジストとしてオ
レフィン系の長鎖脂肪酸の単分子膜（あるいは累積膜）
を用いて紫外線などを照射１〜、重合させる事を利用１
〜たり、あるいは、分子内構造に共役系をもたせ、導電
性有機薄膜として利用する研究がなされている。

しかし、以上に挙げた課題の実現には、単分子膜（ある
いは累積膜）形成の制御技術が必要であるが、例えば、
膜内での分子配列制御などにおける絶対的手法は、現状
ではい斗だ確立されていない。

３　・ 単分子膜（あるいは累積膜）のパターン形成法について
は、電子線を照射したり、化学反応を利用する事により
膜内の部分的々分子構築を行うなどの手法が研究されて
いるが、電子線などのエネルギー線照射を利用した分子
レベルの超微細な選択性の高い照射方法は現在のところ
寸だ確立されていない。

発明が解決しようとする問題点 単分子膜（あるいは累積膜）のパターン形成には、その
膜の第１の特徴である分子レベルでのパターン形成が可
能となるエネルギー線の照射法が必要であるが実用的な
方法は、い寸だ開発されて本発明の単分子累積膜パター
ン形成方法は、表面が疎水あるいは親水性を持つ基板の
一方の主面へ単分子膜の付着したものに対して、エネル
ギー線源と前記単分子膜の間及び前記単分子膜の付着し
た基板の他方の主面に、パターン状の金属板を設置１〜
、前記線源からエネルギー線を照射する事により、前記
単分子膜内に、第１の強度のエネルギー線の照射部分と
、前記第１の強度よりも大きいエネルギー線の照射部分
とを選択的につくる。

即ち、エネルギー線の未照射部分も含めると、結果とし
て前記線源から３種以上のエネルギー線強度で選択的に
同時に照射する方法である。すなわち、任意の基板の一
方の主面上に付着している単分子膜（単層あるいは複数
層）に、放射線などのエネルギー線をパターン状に照射
するうえにおいて、エネルギー線源と単分子膜の間と、
基板の他方の主面にそれぞれたとえは金属板を１枚（あ
るいは数枚、ただし金属板の種類、厚さは異る事もある
）設置し、ある一定のエネルギー量をもつエネルギー線
の照射に」＝って、膜内の分子の照射線量の差を、３種
以上間時にかつ微細に実現することにより、分子レベル
の微細な単分子累積膜のパターン形成を行うことを特徴
とするものである。

作　　用 本発明により、単分子膜（および累積膜）形成時におい
て、照射するエネルギー線量が一定にも６　・＼− かかわらず、膜内の分子の反応差をへ単位の超微細レベ
ルでパターン状に実現する事が可能となる。

実施例 以下、図面に基づいて更に詳しく説明する。

第１図に示す第１の実施例では、第１図ａに示すように
、表面が疎水性を示すシリコン基板１の」二へ、ラング
ミュア・プロジェット法や水平付着法などを用いて飽和
・不飽和の任意な長鎖脂肪酸（たとえば、ＣＨ３−（Ｃ
Ｈ２）ｎ−Ｃ０ｏＨ，ｎは整数）の単分子膜２を１層付
着する。

このとき、分子オーダーでは、第１図すに示すように、
単分子膜２の表面部分３は、長鎖脂肪酸のカルボキシル
基４のみを規則正しく配列している。

そこで、第１図Ｃに示すように、従来の手法によるパタ
ーンマスク５に加えて、それによるエネルギー線照射領
域内へ金属板６（例えば銅、アルミニウム、鉛などが良
い。）を、１枚単分子膜２の上と基板の膜２の形成され
ていない他方の主面上にパターン状に設置し、金属板６
のない部分７と、金属板６のある部分８をつ〈−〕たり
えで、放射線９を照射する。すると、第１図ｄに示す」
：うに、照射を全く受けなかった部分１０は、分子に全
く変化がみられないが、同じ照射線量を与えたはずの金
属板のある部分８の分子の架橋密度１１は、金属板のな
い部分７の分子の架橋密度１２よりも、金属板から膜に
向って出てくる二次電子１３の影響で大きなものとなる
。そこで、金属板のある部分８（分子の架橋密度が犬の
部分１１）は除去できず、金属板のない部分７（分子の
架橋密度が小の部分１２）は除去できる現像液を用いて
現像すると、第１図ｅ、ｆに示すように、膜は、放射線
照射を受けていない部分１０と、金属板のない部分７が
除去され、薄膜パターン１４が形成されることになる。

第２の実施例では、第１の実施例での第１図ａ。

ｂまでと同様の工程を行った後、第２図ａ、ｂに示すよ
うに、原子番号の大きな金属板１５（たとえば鉛）と、
原子番号の大きな金属板１６よりも原子番号の小さな金
属板１６（たとえば銅）を、実施例１の第１図Ｃと同様
の方法で、同−膜に対して設置し、金属板１５のある部
分１７と、金属板１６のある部分１８と、金属板の全く
ない部分１９の３種類をつくって、放射線９を照射する
。

すると、金属板１６のある部分１７の分子の架橋密度２
０は、金属板１６のある部分１８０分子の架橋密度２１
より、金属板１５から出る二次電子２２の量が金属板１
６から出る二次電子２３の量より多いだめ、大きなもの
となる。したがって、第２図ｃ、ｄに示すように、金属
板のない部分１９と、金属板１５のなる部分１了と、金
属板１６のある部分１８の各分子の架橋密度の差を利用
できる溶解性を持つ現像液を用いて、より微細な薄膜パ
ターン２４が形成されることになる。

なお、以上第１．２の実施例において、膜の積層数は任
意であり、積層方法については、膜間において疎水基（
−ＣＨ３，−ＣＨ：ＣＨ２，−Ｃ＝Ｃ等）同士上、親水
基同士を向かい合わせて交互に逆向きに積層するＹ膜や
、基板が疎水性のものでその上に、同じ配向の単分子膜
だけを積層するＺ膜などの種類があり、あるいは、膜を
形成する分子種についても膜ごとに化学式の異る数種の
分子を用いたヘテロ膜や同−膜を化学式の弄る数種の分
子を用いて形成した混合膜などがあるが、以−１，の積
層方法や膜を形成する分子種については、全て任意に本
発明の対象となるものである。

寸だ、使用する金属板についても照射線量を実質士増加
できる金属を全て本発明の対象である。

発明の効果 本発明によると、半分イ累積膜でのパターン形成を行う
うえで、照射するエネルギー線量が−・定にもかかわら
ず、膜内の分子の反応差を利用して単分子膜をパターン
状に容易に加工する事ができるという効果をもつもので
ある。従って、これは薄膜分子設計を行ううえでの基本
技術となりうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔ／′：ｊ：本発明の第１，２実施例の単分子累
積膜形成方法の工程断面図で、ａ　、Ｃ、ｅは基板断面
図です、ｄ、ｆはそれぞれ、ａ、ｃ、ｅのＡ。 ９　・、− Ｂ、Ｃ部の拡大図、第２図は本発明の第２実施例の単分
子累積膜形成方法の工程断面図で、ａ、Ｃは基板断面図
です、ｄば、それぞれａ、Ｃのり。 Ｅ部の拡大図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・単分子膜
、３・・・・・単分子膜２０表面部分、４・・・・・・
カルボキシル基、７・・・・・・金属板６のない部分、
８・・・・・・金属板６のある部分、９・・・・・・放
射線、１ｏ・・・・・・照射を全く受けなかった部分、
１１・・・・・・金属板のある部分８の分子の架橋密度
、１２・・・・・・金属板のない部分７０分子の架橋密
度、１３・・・・・・二次電子、１４・・・・・・薄膜
パターン、１６・・・・・・原子番号の大きな金属板、
１６・・・・・・原子番号の小さな金属板、１７・・・
・・金属板１５のある部分、１８・・・・・・金属板１
６のある部分、１９・・・・・・金属板の全くない部分
、２Ｑ・・・・・・金属板１５のある部分１７の分子の
架橋密度、２１・・・・・・金属板１６のある部分１８
０分子の架橋密度、２２・・・・・・金属板１５から出
る二次電子、２３・・・・・金属板１６から出る二次電
子、２４・・・・・・薄膜パターン。 ＋１） ＩＮ ヘ　　　　　　　　　　ヘ 綜　　　　ｄ　　　　　　　　　悼 Ｉ／）Ｌ／）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面が疎水あるいは親水性を持つ基板の一方の主面へ単
   分子膜を形成し、エネルギー線源と前記単分子膜の間及
   び前記単分子膜の付着した基板の他方の主面に、パター
   ン状の金属板を設置し、前記線源からエネルギー線を照
   射する事により、前記単分子膜内に、第１の強度のエネ
   ルギー線の照射部分と、前記第１の強度よりも大きい第
   ２の強度エネルギー線の照射部分と、エネルギー線の未
   照射部分とを選択的に形成し、前記線源から３種以上の
   エネルギー線強度で選択的に前記単分子膜を同時に照射
   する事を特徴とする単分子累積膜パターン形成方法。