JP3950555B2 - Micropattern production equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小パターンの作製装置に関し、特に、半導体素子や記憶装置などに用いられる導電性パターンの作製に当たり、中でも光の波長よりも小さな極めて微細な導電性パターンを基材上に作製する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体素子等の微細化に伴い、配線等の微細な導電性パターンを基材上に作製する技術に対する要求が高まっている。
従来より、このような導電性パターンを形成する方法としては、基材上に金属等の導電性の薄膜を一面に形成した後、各種の方法で薄膜を加工し、パターニングする方法が一般に用いられている。
薄膜の加工法としては、フォトレジストを塗布し、さらに所望のパターンを持つマスクを用いて各種エネルギー線を照射して露光し、現像した後にエッチングで不要部分を除去するフォトリソグラフィーの手法が用いられている。このような方法においては、加工できる最小寸法の限界は、おおむね用いるエネルギー線の波長程度であることが知られている。さらに、特公昭62−50811号公報に開示されているような「位相シフト法」、あるいは特開平4−101148号公報に開示されているような「変形照明法」等によってさらに微細な加工が可能となり、おおむね用いるエネルギー線の波長の半分程度までの寸法の微細な加工が可能となっている。
【0003】
その一方で、導体の表面原子の電子構造を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡(以下「STM」という)が開発されて(G.Binnig et al.,Phys.Rev.Lett,49,57(1982))、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解能で測定ができるようになって以来、走査型プローブ顕微鏡(以下、「SPM」という)が材料の微細構造評価の分野でさかんに研究されるようになってきた。このSPMの一種として、プローブ先端に設けた光の波長以下の開口径の微小開口からしみ出すエバネッセント光を試料表面から光プローブで検出して試料表面を調べる走査型近接場光顕微鏡(以下SNOMと略す)[Durig他,J.Appl.Phys.59,3318(1986)]が開発された。
このようなSNOMを応用したリソグラフィーについても開発が進んでおり、先端を細く形成した光ファイバーよりエバネッセント光を照射することによってレジストを露光したり、シリコン基板を加工してシリコンの微細なパターンを形成することも行われている(特開平7−106229号公報)。
一方で、薄膜形成法としては、光化学反応による材料ガスの分解を利用した光CVDが一般に用いられるようになってきている。光CVDにおいてはシリコン等の半導体やその化合物の薄膜形成を中心に開発が行われているが(特開平5−47673号公報)、塩化金やその化合物を光照射によって分解して金膜を形成する方法(特開平5−259095号公報)等、導電性薄膜の光CVDも開発されている。
さらには、光照射を利用してドーピングガスを分解し、シリコン基板表面への不純物のドーピングを行う方法も提案されている(特開平7−94427号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のうち、フォトリソグラフィーにおいては、用いるエネルギー線の波長の半分程度までの微細な加工が可能となっているが、通常用いられるエネルギー線で最も短波長のものであるi線においてもその波長は365nmであるため、100nm以下の微細なパターンを形成することは困難であった。
また、この方法を用いて導電性パターンを形成しようとする際には、基材上に金属等の導電性の薄膜を一面に形成した後フォトレジストを塗布し、さらに所望のパターンを持つマスクを用いて各種エネルギー線を照射して露光、現像してレジストパターンを形成した後に、このレジストパターンをエッチングマスクとして被エッチング材となる導電性の薄膜をエッチングし不要部分を除去する、といった長く複雑な工程が必要であった。SNOMを応用したリソグラフィーにおいても、基本的に上記のフォトリソグラフィーと同様の長く複雑な工程が必要であった。このような工程においては、プロセスに長時間を要するという問題のみならず、露光及び現像の工程において露光量や現像速度などでレジストパターンの寸法誤差が生じたり、さらにエッチング工程においては被エッチング材だけでなくレジストパターンもエッチングされることによる寸法変化が発生することがあり、高い歩留まりで高精度の加工寸法を保つことが難しかった。この加工寸法の誤差の問題は加工するパターンが微小になった場合に特に深刻となり、高い歩留まりでパターン切れなく作製することは難しかった。
【0005】
また、光CVDにおける大きな問題点としては、光を導入するための窓上にも膜が堆積してしまい、その結果として膜堆積の進行とともに照射される光の強度が低下してしまい、膜の堆積速度が低下してしまうことがあった。このような窓上への膜の堆積を防止する方法としては、低蒸気圧のフッ素系オイルなどを窓に塗布する方法、及び反応に寄与しないガスを用いて窓付近のパージを行うガスパージ法がよく知られている。しかしながら、いずれの方法においても窓上への膜の堆積を完全には防止できず、堆積速度を安定的に保つことが難しかった。
【0006】
そこで、本発明は、上記従来技術の有する課題を解決し、従来の光を用いた加工では作製できなかった100nm以下のオーダーの大きさの微細なパターン、特に導電性パターンを、基材上に直接描画し、安定的かつ速い速度で作製する微小パターンの作製装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、微小パターンの作製装置を、つぎのように構成したことを特徴とするものである。
【0008】
発明の微小パターンの作製装置は、光プローブによって基材上に微細なパターンを形成する微小パターン作製装置であって、
先端に微小開口が設けられた光プローブと、
該光プローブに光を供給する光源と、
該光プローブと基材とを相対的に位置制御する駆動機構と、
材料ガスの供給を行うガス供給装置と、
前記材料ガスの分解を行う反応室と、
を有し、前記ガス供給装置は前記光プローブと同一基に一体に設けられ
且つ、前記ガス供給装置には材料ガス分子のクラスター化を行うノズルが設けられていることを特徴としている。
また、本発明の微小パターンの作製装置は、前記微小開口が、前記光源より供給される光の波長以下の開口径であることを特徴としている
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記構成により、従来の光を用いた加工では作製できなかった100nm以下のオーダーの大きさの微細な導電性パターンを基材上に直接描画し、さらに安定的かつ速い速度で作製する装置を実現することができる。つぎに、本発明の実施の形態について説明する。その参考例として、図1に、微小パターン作製装置の概略図を示す。
1は光プローブ、2は遮光層、3は光源、4は導入光、5は微小開口、6は照射光、7はガス供給装置、8は材料ガス(分子)、9は基材、10は駆動機構、11はステージ、12は反応室、13は微小パターン、32は制御用コンピュータである。微小開口5を持つ遮光層2で被覆した光プローブ1と、光プローブ1に導入光4を供給する光源3と、光プローブ1と基材9とを相対的にXYZ位置制御する駆動機構10と、材料ガス8の供給を行うガス供給装置7と、材料ガス8の分解を行う反応室12とを有する。
本発明の装置を用いて微小パターン作製する方法の概略を以下に述べる。まず光プローブ1に対し、光源3より導入光4を導入して、光プローブ1先端の微小開口5より照射光6を照射する。さらに、光プローブ1の先端部をステージ11上に固定した基材9に対して近接させる。さらに、ガス供給装置7より材料ガス8を供給すると同時に、駆動機構10を用いて相対的に走査する。このようにすることで、照射光6により材料ガス8を光化学反応により分解し、その分解生成物を基材9表面の所望のパターンに供給して付着させ、微小パターン13を直接描画して形成するものである。
【0010】
本発明においては、光プローブとしては、光ファイバーの先端部を先鋭化したものなどが用いられる。より好ましくは、光ファイバーを遮光層で被覆し、その先端部分の遮光層に光が通過できる微小開口を設ける。また、上記微小開口が光源より供給される導入光の波長以下の開口径を持つようにして、照射光をエバネッセント光とする。微小開口の開口径は、より小さい方が解像度が向上しより微細なパターンを形成することができるが、小さくするにしたがって微小開口を通過できる光量が減少するため材料ガスの分解量が減少して微小パターンの形成速度が低下する場合があるため、開口径は必要とするパターンの幅と形成速度によって任意に決定することができる。ただし、好ましい範囲として、おおむね5nmないし50nmとする。なお、光プローブは上記に限定されるものではなく、例えばSi単結晶基板に溶液を用いた異方性エッチングやイオンビームあるいは電子ビームを用いて微小開口を形成したものや、光透過性の材料を探針状に加工したもの等も用いられる。このようにすることで、従来のフォトリソグラフィーでは成し得なかった100nm以下の大きさの微細な導電性パターンを形成することができる。
【0011】
本発明においては、上記材料ガスとして金属化合物ガスを用いて照射光のエネルギーによって分解し金属を生成することで、基材上に金属を堆積して導電性の層を形成し、微小なパターンを形成することができる。これに用いられる材料ガスとしては、金属水素化物や、金属ハロゲン化物、有機金属化合物などが用いられる。例を挙げると、AuCl、DMAu(ジメチル金)、Cr(CO)6、Cr(CO2)、Mo(CO)6、W(CO)6、WF6、Al(CH33、Al2(CH36、Al2(iso−C493、Zn(CH32、DMCd(ジメチルカドミウム)、TiCl4、Al2(CH36、CuHF等があるが、これらに限らず、光のエネルギーによって分解可能な金属化合物であれば、適宜用いることができる。
同様にして、材料ガスとしてドーピングガスを用いてシリコン基板表面への不純物のドーピングを行い、シリコン基板の表面に導電性の層を形成し、微小なパターンを形成することができる。これに用いられる材料ガスとしては、リンやボロンの化合物が用いられる。例を挙げると、BCl3、B26、B59、BF3、B1014、BBr3、B(CH33、PH3、PF3、PF5、PCl3、PCl5、POCl3、C411P等があるが、これらに限らず、光のエネルギーによって分解可能なドーピングガスであれば、砒素系、ガリウム系などを含め、適宜用いることができる。
同様にして、材料ガスとしてエッチングガスを用いて基材表面の導電性の層の不要部分を除去し、微小なパターンを形成することもできる。この方法に用いられる材料ガスとしては、エッチングを行う導電性の層の材料によってさまざまなものが用いられる。
また、上記のガスは単体で用いても構わないし、適宜他のガスと混合して用いても構わない。
【0012】
さらに、本発明においては、前記材料ガス粒子を、エバネッセント光より作用する力により微小開口近傍に引き寄せ、材料ガス濃度を相対的に大きくすることが好ましい。一般に、微小開口に光を入射すると、微小開口を通過する照射光近傍に存在する粒子に対し力が作用し、この粒子を引き寄せることができることが知られている。
このような力は、粒子の径が開口径と同程度もしくはやや大きく、さらに微小開口の開口径が十分小さく照射光のエバネッセント光の成分が支配的になっている場合に、粒子が微小開口の方向へ引き寄せられる力がより大きくなる。すなわち、微小開口の開口径と粒子の径を上記の範囲とした場合に、より効率的に粒子を微小開口の近傍に集めることができる。そのためには、材料ガスの分子のクラスター化を行うことが好ましい。本発明においては、微小開口の開口径は前述のとうり数nmないし数10nmのオーダーとするのが好ましいが、開口近傍に供給する材料ガスは単一の分子の径は微小開口の径に対しおよそ1/10ないし1/100であるので、材料ガスの分子をクラスター化して微小開口の開口径と同程度もしくはやや大きな粒子とすることで、材料ガスの粒子を微小開口の近傍により効率的に集めることができる。好ましいクラスターサイズとしては、l00個ないし10000個程度の範囲であり、1つのクラスターがおおむね微小開口の開口径と同程度もしくはやや大きな粒子となるようにする。
本発明において、このような材料ガスの分子のクラスター化を行うために、前述のガス供給装置にノズルを設ける。このノズルより材料ガスを噴出させることにより、断熱膨張をおこしてクラスターを生成する。クラスターサイズは、ノズルの形状、長さやノズル径によって制御できる。好ましいノズル形状の例として、図3に示したものがあり、それぞれの径は、d1=0.02mm〜0.2mm、d2=1mm〜10mm、d3=1mm〜10mm、l1=1mm〜50mm、l2=1mm〜50mm程度が好ましい。
このようにすることで、微小開口近傍の材料ガス濃度を相対的に大きくして、分解される材料ガスを増やし、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができる。
【0013】
また、本発明において、ガス供給装置においては、可能な限り光プローブ先端の近くより材料ガスを供給した方が好ましい。そのための手段として、例えばマイクロマシンの技術を利用して、ガス供給装置と光プローブを同一基体に一体に設け、作製したものを用いる。このようにすることで、微小開口近傍の材料ガス濃度を相対的に大きくして、分解される材料ガスを増やし、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができる。
さらに本発明においては、前記光プローブの遮光層を導電性材料として、光プローブに対して電圧を印加する機構を設けることが好ましい。
このようにすることで、基材と光プローブ先端との間に電界を印加することができる。それによって、光プローブ先端近傍に電界によるエネルギーを供給し、材料ガスの分解速度を向上させることができる。
さらに、材料ガスの供給を停止した状態で高電圧パルスを印加することにより、光プローブ先端に付着した材料ガスの分解生成物などの汚れを電界蒸発させて除去することも可能となり、微小開口を常に清浄な状態として照射光の強度を安定化し、微小パターンの作製を安定的に行うことができる。なお、この場合の遮光層に用いる材料は、材料ガスの分解成生物よりも蒸発電界の大きなものを用いる。
【0014】
また、光源としては、一般に用いられているレーザー光源を適宜用いることが出来るが、好ましいものとしては可視光ないし紫外光のレーザーであるHe−Cd、He−Ne、アルゴン、エキシマなどがあげられる。また、より小型の半導体レーザーも用いられ、特に青色の半導体レーザーは好ましく用いることが出来る。
また、反応室は必要に応じて減圧しても構わない。
また、本発明においては、光プローブからの照射光により材料ガスを分解する際や、その分解生成物を基材表面の所望のパターンに付着させた後などに、適宜基板を加熱しても構わない。
【0015】
【実施例】
以下に、本発明の参考例及び実施例について説明する。
参考例1]
図1に、参考例1の微小パターンの作製装置の概略図を示す。
1は光プローブ、2は遮光層、3は光源、4は導入光、5は微小開口、6は照射光、7はガス供給装置、8は材料ガス(分子)、9は基材、10は駆動機構、11はステージ、12は反応室、13は微小パターン、32は制御用コンピュータである。
参考例の微小パターンの作製装置においては、光プローブ1としてコア及びクラッドを持つ光ファィバーをエッチング加工によりコア先端を先鋭化したものに、遮光層2として真空蒸着法を用いてTiを5nm、Ptを30nm積層し、さらに先鋭化したコア先端部の遮光層に微小開口5を形成したものを用いた。微小開口5の開口径は20nmとした。また、光源3としては、例えば波長が325nmのHe−Cdレーザーを用い、光プローブ1の微小開口5の反対側の端面より導入光4を導入するようにした。光源3としては他にHe−Neレーザー、アルゴンレーザー、エキシマレーザーなども用いた。このようにすることで、微小開口5より照射光6として、エバネッセント光が照射されるようにした。さらに、ステージ11には駆動機構10を設け、光プローブ1先端と基材9の表面を近接させ、さらに相対的に走査できるようにした。この駆動機構10は粗動機構と圧電素子を用いた微動機構とを持ち、この圧電素子に印加する電圧を制御することでXYZ3方向の高精度な位置制御が出来るようにした。また基材9はステージ11上に固定するようにした。
さらに、ガス供給装置7として、細管より材料ガス8を光プローブ1の先端付近に供給するようにした。これらの機構は全て反応室12内に収納した。さらに不図示の真空ポンプによって反応室12内を排気している。
なお、光源3及び駆動機構10は制御用コンピュータ32に接続され、光照射と、光プローブと基材との位置制御や走査を一括して制御できるようにした。
【0016】
参考の装置を用いて微小パターン作製する方法を以下に述べる。
まず光プローブ1に対し、光源3より導入光4を導入して、光プローブ1先端の微小開口5より照射光6を照射した。導入光4は、パターン形成時の必要に応じてON/OFFするようにした。このようにして、導入光4は光ファイバーよりなる光プローブ1内を伝播し、先鋭化したコア先端部の遮光層2に設けた微小開口5より照射光6として照射した。微小開口5の径は導入光4の波長よりも小さいので、照射光6はエバネッセント光となった。
さらに、基材9を固定したステージ11の駆動機構10を用い、光プローブ1先端と基材9の表面を約10nmまで近接させた。本実施例においては基材9としてはシリコン単結晶を用いた。
さらに、ガス供給装置7である細管より材料ガス8を光プローブ1の先端付近に供給すると同時に、駆動機構10を用いて相対的に走査した。本実施例においては材料ガス8としてAuClを用いた。
【0017】
このようにすることで、照射光6により材料ガス8を光化学反応により分解し、その分解生成物を基材9表面の所望のパターンに供給して付着させ、微小パターン13を直接描画して形成した。本実施例においては材料ガス8として金の化合物を用いたので、金よりなる導電性の微小パターンを形成できた。
参考例では、微小パターン13はおよそ20nmの幅のライン状に形成できた。また、パターン切れはまったく観察されなかった。
さらに、材料ガス8をエッチングガスとしてまったく同様に本実施例の方法を行うことにより、基材9上の不要な箇所の導電性物質を除去することで、微小パターンの形成を行うこともできた。
以上本参考例によれば、従来の光を用いた加工では作製できなかった100nm以下のオーダーの大きさの微細な導電性パターンを、基材上に直接描画する装置、及び方法を提供することができた。
【0018】
参考例2]
参考例2においては、参考例1と同様の図1に示した装置を用いて、材料ガスとしてドーピングガスを用い、シリコン基板表面への不純物のドーピングを行い、シリコン基板の表面に導電性の層を形成し、微小なパターンを形成した。
参考例の微小パターンの作製方法を以下に述べる。
まず光プローブ1に対し、光源3より導入光4を導入して、光プローブ1先端の微小開口5より照射光6を照射した。光源3は実施例1と同様のものを用い、導入光4は、パターン形成時の必要に応じてON/OFFするようにした。このようにして、導入光4は光ファイバーよりなる光プローブ1内を伝播し、先鋭化したコア先端部の遮光層2に設けた開口径20nmの微小開口5より照射光6として照射した。微小開口5の径は導入光4の波長よりも小さいので、照射光6はエバネッセント光となった。
さらに、基材9を固定したステージ11の駆動機構10を用い、光プローブ1先端と基材9の表面を約10nmまで近接させた。本参考例においては基材9としてはシリコン単結晶を用いた。
さらに、ガス供給装置7である細管より材料ガス8を光プローブ1の先端付近に供給すると同時に、駆動機構10を用いて相対的に走査した。本実施例においては材料ガス8としてBCl3を用いた。
【0019】
このようにすることで、照射光6により材料ガス8を光化学反応により分解し、その分解生成物を基材9表面の所望のパターンに供給して付着させ、微小パターン13を直接描画して形成した。本参考例においては材料ガス8としてボロンの化合物を用いたので、基材9上に材料ガスの分解成生物であるボロンを供給し、微小パターン13を形成した。尚、本参考例においては、基材9を加熱し、供給したボロンを基材9の表面より内部へ微小な深さ拡散するようにした。
参考例では、微小パターン13はおよそ20nmの幅のライン状に形成できた。また、パターン切れはまったく観察されなかった。
以上本参考例によれば、従来の光を用いた加工では作製できなかった100nm以下のオーダーの大きさの微細な導電性パターンを、基材上に直接描画する装置、及び方法を提供することができた。
【0020】
参考例3]
図2に、参考例3の微小パターンの作製装置の概略図を示す。
1は光プローブ、2は遮光層、3は光源、4は導入光、5は微小開口、6は照射光、7はガス供給装置、8は材料ガス(分子及びクラスター)、9は基材、10は駆動機構、11はステージ、12は反応室、13は微小パターン、14はノズル、32は制御用コンピュータである。
参考例では、材料ガス8の分子のクラスター化を行うために、ガス供給装置7にノズル14を設けた。図3に、本参考例で用いたガス供給装置7に設けたノズル14を示す。ノズルの形状は、図3において、d1=0.1mm、d2=3mm、d3=3mm、l1=30mm、l2=30mmとした。
参考例の微小パターンの作製装置においては、ガス供給装置7及びノズル14以外は実施例1と同様とした。
参考例の装置を用いて微小パターン作製する方法を以下に述べる。
まず光プローブ1に対し、光源3より導入光4を導入して、光プローブ1先端の微小開口5より照射光6を照射した。光源3は参考例1と同様のものを用い、導入光4は、パターン形成時の必要に応じてON/OFFするようにした。このようにして、導入光4は光ファイバーよりなる光プローブ1内を伝播し、先鋭化したコア先端部の遮光層2に設けた開口径20nmの微小開口5より照射光6として照射した。微小開口5の径は導入光4の波長よりも小さいので、照射光6はエバネッセント光となった。
さらに、基材9を固定したステージ11の駆動機構10を用い、光プローブ1先端と基材9の表面を約10nmまで近接させた。本参考例においては基材9としてはシリコン単結晶を用いた。
さらに、ガス供給装置7であるノズル14より材料ガス8を光プローブ1の先端付近に供給すると同時に、駆動機構10を用いて相対的に走査した。本参考例においては材料ガス8としてAuClを用いた。本参考例では、ノズル14より材料ガス8を噴射することによって、材料ガスの分子の一部をクラスターサイズ数100のクラスター化した。
【0021】
このようにすることで、照射光6により材料ガス8を光化学反応により分解し、その分解生成物を基材9表面の所望のパターンに供給して付着させ、微小パターン13を直接描画して形成した。本参考例においては材料ガス8として金の化合物を用いたので、金よりなる導電性の微小パターンを形成できた。
参考例では、微小パターン13はおよそ20nmの幅のライン状に形成できた。また、パターン切れはまったく観察されなかった。尚、本参考例の方法によれば、材料ガス粒子を、エバネッセント光より作用する力により微小開口近傍に引き寄せ、材料ガス濃度を相対的に大きくすることができ、参考例1と比較しておよそ2倍の速度で金が堆積され、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができた。
以上本参考例によれば、従来の光を用いた加工では作製できなかった100nm以下のオーダーの大きさの微細な導電性パターンを、基材上に直接描画する装置、及び方法を提供することができた。
さらに、本参考例においては、材料ガスのクラスター化により、エバネッセント光より作用する力により微小開口近傍により効率的に引き寄せ、光プローブ先端近傍の材料ガス濃度を相対的に大きくして、分解される材料ガスを増やして、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができた。
【0022】
参考例4]
図4に、参考例4の微小パターンの作製装置の概略図を示す。
1は光プローブ、2は遮光層、3は光源、4は導入光、5は微小開口、6は照射光、7はガス供給装置、8は材料ガス(分子)、9は基材、10は駆動機構、11はステージ、12は反応室、13は微小パターン、15は電源、16は配線、32は制御用コンピュータである。
参考例においては、導電性の遮光層2に、電源15、配線16を接続し、光プローブ1に対して電圧を印加できるようにした。また、遮光層2は材料としてMoを用い、イオンビームスパッタ法で30nm堆積したものを用いた。なお、光源3、駆動機構10、電源15は制御用コンピュータ32に接続され、光照射と、光プローブと基材との位置制御や走査、及び電圧印加を制御できるようにした。
参考例の微小パターンの作製装置においては、上記述べた遮光層2に用いた材料、電源15、配線16以外は参考例1と同様とした。
【0023】
参考例の微小パターンの作製方法を以下に述べる。
まず光プローブ1に対し、光源3より導入光4を導入して、光プローブ1先端の微小開口5より照射光6を照射した。光源3は実施例1と同様のものを用い、導入光4は、パターン形成時の必要に応じてON/OFFするようにした。このようにして、導入光4は光ファイバーよりなる光プローブ1内を伝播し、先鋭化したコア先端部の遮光層2に設けた開口径20nmの微小開口5より照射光6として照射した。微小開口5の径は導入光4の波長よりも小さいので、照射光6はエバネッセント光となった。
さらに、基材9を固定したステージ11の駆動機構10を用い、光プローブ1先端と基材9の表面を約10nmまで近接させた。本参考例においては基材9としてはシリコン単結晶を用いた。本参考例においては、このシリコン単結晶は、表面抵抗率が約10Ω・cmのものを用いた。
さらに、ガス供給装置7である細管より材料ガス8を光プローブ1の先端付近に供給すると同時に、駆動機構10を用いて相対的に走査した。本実施例においては材料ガス8としてAuClを用いた。さらに本参考例では、この際に、導電性の遮光層2に、電源15、配線16を接続し、光プローブ1に対して電圧を印加した。印加電圧は10Vとした。
【0024】
このようにすることで、照射光6により材料ガス8を光化学反応により分解し、その分解生成物を基材9表面の所望のパターンに供給して付着させ、微小パターン13を直接描画して形成した。本参考例においては材料ガス8として金の化合物を用いたので、金よりなる導電性の微小パターンを形成できた。
参考例では、微小パターン13はおよそ20nmの幅のライン状に形成できた。また、パターン切れはまったく観察されなかった。尚、本参考例の方法によれば、参考例1と比較しておよそ2倍の速度で金が堆積され、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができた。すなわち、本参考例の方法によれば、基材と光プローブ先端との間に電界を印加することによって、光プローブ先端近傍に電界によるエネルギーを供給し、材料ガスの分解速度を向上させることができた。
【0025】
さらに、微小パターンの形成を長時間行った場合、光プローブ先端には、材料ガスの分解成生物である金が徐々に堆積し、導入光に対する通過光が減少し、分解速度が低下した。本参考例においては、材料ガスの供給を停止した状態で高電圧パルスを印加することにより、光プローブ先端に付着した材料ガスの分解生成物を蒸発させて除去することが可能である。印加電圧は、金の蒸発電界(35V/nm)よりも大きく、遮光層に用いたMoの蒸発電界(46V/nm)よりも小さい範囲とした。このようにすることで、遮光層の蒸発を起こさずに汚れのみを電界蒸発させて除去でき、微小開口を常に清浄な状態として照射光の強度を安定化し、微小パターンの作製を安定的に行うことができた。
【0026】
[実施
図5に、実施例の微小パターンの作製装置の概略図を示す。
本実施例においては、マイクロマシンの技術を利用して、ガス供給装置7と光プローブ1を同一基体に一体に設け、作製したものを用いた。図6に、その作製工程図を示す。図5、図6において、1は光プローブ、2は遮光層、3は光源、4は導入光、5は微小開口、6は照射光、7はガス供給装置、8は材料ガス(分子及びクラスター)、9は基材、10は駆動機構、11はステージ、12は反応室、13は微小パターン、14はノズル、17は第1のシリコン基板、18は第1のマスク層、19は第2のマスク層、20は第1のエッチング口、21は第2のエッチング口、22は第3のエッチング口、23は光導入口、24は第2のシリコン基板、25は第3のマスク層、26は第4のマスク層、27は第4のエッチング口、28は凹部、29は剥離層、30は光透過層、31は接合補助層、32は制御用コンピュータである。
【0027】
以下、図6に示したガス供給装置7と光プローブ1を同一基体に一体に設け、作製した工程について説明する。
まず、図6aに示したように、第1のシリコン基板17の両面に窒化シリコンよりなる第1のマスク層18及び第2のマスク層19を形成した。第1のシリコン基板17は面方位(100)、厚さ2mmの両面研磨基板を用い、第1のマスク層18及び第2のマスク層19は共にCVD法により窒化シリコンを200nmの厚さに堆積したものである。
続いて、図6bに示したように第1のマスク層18に第1のエッチング口20及び第2のエッチング口21を、第2のマスク層19に第3のエッチング口22をそれぞれ形成した。なお、第2のエッチング口21と第3のエッチング口22は、基板の表裏の対向する位置に形成した。エッチング口は全て正方形とし、第1のエッチング口20は2.8mm×2.8mm、第2のエッチング口21及び第3のエッチング口22は1.4mm×1.4mmとした。
さらに、図6cに示したように、KOH水溶液を用いて第1のシリコン基板17を異方性エッチングし、さらに図6dに示したように第1のマスク層18及び第2のマスク層19をCF4ガスを用いてドライエッチングして除去し、光導入口23、及び材料ガスを導入するノズル14を形成した。光導入光23の図中で下方の開口部の大きさは50μmに、ノズル14の各部の寸法は、d1=0.1mm、d2=1.4mm、d3=1.4mm、l1=1mm、l2=1mmになるようにそれぞれ形成した。
【0028】
さらに、図6eに示したように、第2のシリコン基板24の両面に窒化シリコンよりなる第3のマスク層25及び第4のマスク層26を形成した。第2のシリコン基板24は面方位(100)の両面研磨基板を用い、第3のマスク層25及び第4のマスク層26は共にCVD法により窒化シリコンを200nmの厚さに堆積したものである。
続いて、図6fに示したように第3のマスク層25に第4のエッチング口27として50μm×50μmの正方形の開口を形成し、さらにKOH水溶液を用いて第2のシリコン基板24を異方性エッチングし、深さ約35μmの逆ピラミッド型の凹部28を形成した。
さらに、図6gに示したように、第3のマスク層25をCF4ガスを用いてドライエッチングして除去した後、酸素及び水素雰囲気中で1000℃に加熱してSiO2を500nm形成して剥離層29を形成した。
さらに図6hに示したように、遮光層2、光透過層30、接合補助層31を以下のように形成した。まず、遮光層2となるPt膜を真空蒸着法により30nm堆積し、その上に光透過層30となるITO(Indium Tin Oxide)膜をスパッタリング法により3μm堆積し、フォトリソグラフィーによりパターニングした。さらに、Au膜を真空蒸着法により300nm堆積した後にフォトリソグラフィーによりパターニングして接合補助層31を形成した。凹部28を型にして、光プローブ1を第2のシリコン基板上に作製した。
続いて、図6iに示したように、第1のシリコン基板17に形成した光導入口23と第2のシリコン基板24に形成した光透過層30の部分を位置合わせして対向・接触させ、さらに荷重を加えて光プローブ1を接合(圧着)した。
【0029】
最後に図6jに示したように、第1のシリコン基板17と第2のシリコン基板24を引き剥がして剥離層29と遮光層2の界面で剥離した後、先端部の遮光層2を除去して微小開口5を形成した。微小開口5の開口径は20nmとした。
このガス供給装置7と光プローブ1を同一基体に一体に設け、作製したものに対して、図5に示したように、導入光4及び材料ガス8を供給出来るようにした。光源3として波長が635nmの半導体レーザーを用い、光導入口23より、光プローブ1の裏側から導入光4を導入するようにした。このようにすることで、微小開口5より照射光6として、エバネッセント光が照射されるようにした。さらに、ステージ11には駆動機構10を設け、光プローブ1先端と基材9の表面を近接させ、さらに相対的に走査できるようにした。この駆動機構10は粗動機構と圧電素子を用いた微動機構とを持ち、この圧電素子に印加する電圧を制御することでXYZ3方向の高精度な位置制御が出来るようにした。また基材9はステージ11上に固定するようにした。
さらに、ガス供給装置7より、ノズル14を通して材料ガス8を光プローブ1の先端付近に供給できるようにした。これらの機構は全て反応室12内に収納した。さらに不図示の真空ポンプによって反応室12内を排気している。
光源3としては参考例1と同様のものに加え、青色の半導体レーザーを用いて光プローブ1と一体にして固定し、装置全体を小型に作製することもできた。
なお、光源3及び駆動機構10は制御用コンピュータ32に接続され、光照射と、光プローブと基材との位置制御や走査を一括して制御できるようにした。
【0030】
本実施例の装置を用いて微小パター作製する方法を以下に述べる。
まず光プローブ1に対し、光源3より導入光4を導入して、光プローブ1先端の微小開口5より照射光6を照射した。導入光4は、パターン形成時の必要に応じてON/OFFするようにした。このようにして、導入光4は光ファイバーよりなる光プローブ1内を伝播し、先鋭化したコア先端部の遮光層2に設けた開口径20nmの微小開口5より照射光6として照射した。微小開口5の径は導入光4の波長よりも小さいので、照射光6はエバネッセント光となった。
さらに、基材9を固定したステージ11の駆動機構10を用い、光プローブ1先端と基材9の表面を約10nmまで近接させた。本実施例においては基材9としてはシリコン単結晶を用いた。
さらに、ガス供給装置7であるノズル14より材料ガス8を光プローブ1の先端付近に供給すると同時に、駆動機構10を用いて相対的に走査した。本実施例においては材料ガス8としてAuClを用いた。本実施例では、ノズル14より材料ガス8を噴射することによって、材料ガスの分子の一部をクラスターサイズ数100のクラスター化した。
【0031】
このようにすることで、照射光6により材料ガス8を光化学反応により分解し、その分解生成物を基材9表面の所望のパターンに供給して付着させ、微小パターン13を直接描画して形成した。本実施例においては材料ガス8として金の化合物を用いたので、金よりなる導電性の微小パターンを形成できた。
本実施例では、微小パターン13はおよそ20nmの幅のライン状に形成できた。また、パターン切れはまったく観察されなかった。尚、本実施例によれば、実施例1と比較しておよそ4倍の速度で金が堆積され、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができた。
また、本実施例の装置において、光プローブ1先端の微小開口5の開口径を10nmとした装置も作製した。このような装置を用いて微小パターンの形成を行ったところ、微小パターン13はおよそ10nmの幅のライン状に形成できた。また、パターン切れはまったく観察されなかった。このように、本実施例によれば、微小開口の開口径をを小さくしてより微細なパターンを形成した場合においても、参考例1と比較して約3倍の速度で金が堆積され、より微小なパターンの形成を速い速度で行うこともできた。
【0032】
本実施例においては、光プローブ先端の近くより材料ガスを供給するための手段として、マイクロマシンの技術を利用してガス供給装置と光プローブを同一基体に一体に設け、作製したものを用いた。このようにすることで、光プローブ先端近傍の材料ガス濃度を相対的に大きくして、分解される材料ガスを増やし、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができた。
さらに、本実施例においては、材料ガスのクラスター化により、エバネッセント光より作用する力により微小開口近傍により効率的に引き寄せ、光プローブ先端近傍の材料ガス濃度を相対的に大きくして、分解される材料ガスを増やして、より速い速度で微小パターンの形成を行うことができた。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の光を用いた加工では作製できなかった100nm以下のオーダーの大きさの微細なパターン、特に導電性パターンを、基材上に直接描画し、安定的かつ速い速度で作製することが可能な微小パターンの作製装置を実現することができる。
そして、本発明においては、光プローブ先端の近傍より材料ガスを供給するため、ガス供給装置と光プローブを同一基体に一体に設け、且つ、前記ガス供給装置に材料ガス分子のクラスター化を行うノズルが設けられた構成とすることにより、微小開口近傍の材料ガス濃度を相対的に大きくして、分解される材料ガスを増やし、より速い速度で微小パターンの形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例1及び参考例2の微小パターンの作製装置の概略図。
【図2】 参考例3の微小パターンの作製装置の概略図。
【図3】 参考例3の微小パターンの作製装置のノズルの断面図。
【図4】 参考例4の微小パターンの作製装置の概略図。
【図5】 実施例の微小パターンの作製装置の概略図。
【図6】 実施例の微小パターンの作製装置の作製工程図。
【符号の説明】
1:光プローブ
2:遮光層
3:光源
4:導入光
5:微小開口
6:照射光
7:ガス供給装置
8:材料ガス
9:基材
10:駆動機構
11:ステージ
12:反応室
13:微小パターン
14:ノズル
15:電源
16:配線
17:第1のシリコン基板
18:第1のマスク層
19:第2のマスク層
20:第1のエッチング口
21:第2のエッチング口
22:第3のエッチング口
23:光導入口
24:第2のシリコン基板
25:第3のマスク層
26:第4のマスク層
27:第4のエッチング口
28:凹部
29:剥離層
30:光透過層
31:接合補助層
32:制御用コンピュータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an apparatus for producing a micropattern, and more particularly to an apparatus for producing an extremely fine conductive pattern smaller than the wavelength of light on a substrate, particularly in producing an electroconductive pattern used for a semiconductor element, a memory device or the like. About.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements and the like, there is an increasing demand for a technique for producing a fine conductive pattern such as wiring on a substrate.
Conventionally, as a method of forming such a conductive pattern, a method of forming a conductive thin film such as a metal on a substrate on one side, and then processing and patterning the thin film by various methods is generally used. ing.
As a thin film processing method, a photolithographic technique is used in which a photoresist is applied, and a mask having a desired pattern is irradiated with various energy rays to expose, and after development, unnecessary portions are removed by etching. ing. In such a method, it is known that the minimum dimension limit that can be processed is approximately the wavelength of the energy beam to be used. Further fine processing is possible by the “phase shift method” disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-50811, or the “modified illumination method” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-101148. Thus, it is possible to finely process the size up to about half of the wavelength of the energy ray to be used.
[0003]
  On the other hand, a scanning tunneling microscope (hereinafter referred to as “STM”) capable of directly observing the electronic structure of the surface atoms of the conductor has been developed (G. Binig et al., Phys. Rev. Lett, 49, 57 (1982)). ) Since the real space image can be measured with high resolution regardless of single crystal or amorphous, the scanning probe microscope (hereinafter referred to as "SPM") has been used in the field of fine structure evaluation of materials. It has come to be studied. As one type of SPM, a scanning near-field optical microscope (hereinafter referred to as SNOM) that detects evanescent light that oozes out from a minute aperture having an aperture diameter equal to or smaller than the wavelength of light provided at the probe tip and detects the sample surface from the sample surface with an optical probe. (Abbreviated) [Durig et al., J. MoI. Appl. Phys. 59, 3318 (1986)] was developed.
Lithography using such SNOM has also been developed, and resist is exposed by irradiating evanescent light from an optical fiber having a thin tip, and a silicon substrate is processed to form a fine silicon pattern. (Japanese Patent Laid-Open No. 7-106229).
On the other hand, as a thin film forming method, photo-CVD using decomposition of a material gas by a photochemical reaction is generally used. In photo-CVD, development has been focused on the formation of thin films of semiconductors such as silicon and their compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 5-47673), but gold chloride and its compounds are decomposed by light irradiation to form a gold film. Such as a method (Japanese Patent Laid-Open No. 5-259095), photo-CVD of conductive thin films has also been developed.
Furthermore, a method of decomposing a doping gas by using light irradiation and doping impurities on the silicon substrate surface has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-94427).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, among the above conventional examples, in photolithography, fine processing up to about half of the wavelength of the energy beam to be used is possible, but in the i-line that is the shortest wavelength of the energy beam that is usually used. However, since the wavelength is 365 nm, it was difficult to form a fine pattern of 100 nm or less.
Also, when attempting to form a conductive pattern using this method, a conductive thin film such as metal is formed on one surface of the substrate, and then a photoresist is applied, and a mask having a desired pattern is formed. Using this resist pattern to form a resist pattern by irradiating and developing various energy rays, and then etching the conductive thin film to be etched using this resist pattern as an etching mask to remove unnecessary parts. A process was required. In lithography using SNOM, a long and complicated process similar to the above-described photolithography is basically required. In such a process, not only the problem that the process takes a long time, but also a dimensional error of the resist pattern occurs in the exposure and development processes due to the exposure amount and the development speed, and only the material to be etched in the etching process. In addition, a dimensional change due to the etching of the resist pattern may occur, and it is difficult to maintain a high-accuracy processing dimension with a high yield. The problem of this processing dimension error becomes particularly serious when the pattern to be processed becomes very small, and it has been difficult to fabricate the pattern without cutting at a high yield.
[0005]
  In addition, as a major problem in photo-CVD, a film is also deposited on the window for introducing light, and as a result, the intensity of the irradiated light decreases as the film deposition progresses, The deposition rate may decrease. As a method for preventing such film deposition on the window, there are a method of applying low vapor pressure fluorine-based oil or the like to the window, and a gas purge method of purging the vicinity of the window using a gas that does not contribute to the reaction. well known. However, in any of the methods, film deposition on the window cannot be completely prevented, and it is difficult to keep the deposition rate stable.
[0006]
  Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and a fine pattern, particularly a conductive pattern, on the order of 100 nm or less, which cannot be produced by conventional processing using light, is formed on a substrate. An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a micropattern which is directly drawn and is produced at a stable and high speed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a micropattern manufacturing apparatus is configured as follows.
[0008]
  BookThe micropattern production apparatus of the invention is a micropattern production apparatus that forms a fine pattern on a substrate with an optical probe,
  An optical probe with a small opening at the tip;
  A light source for supplying light to the optical probe;
  A drive mechanism for relatively controlling the position of the optical probe and the substrate;
  A gas supply device for supplying a material gas;
  A reaction chamber for decomposing the material gas;
  The gas supply deviceBeforeSame group as the recording probebodyProvided integrally with,
The gas supply device is provided with a nozzle for clustering material gas molecules.It is characterized by being.
Moreover, the micropattern manufacturing apparatus of the present invention is characterized in that the microscopic aperture has an aperture diameter equal to or smaller than the wavelength of light supplied from the light source..
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  In the present invention, a fine conductive pattern having a size of the order of 100 nm or less, which cannot be produced by processing using conventional light, is directly drawn on a substrate, and can be produced at a stable and high speed. To wearPlaceCan be realized. Next, an embodiment of the present invention will be described. ThatreferenceAs an example, FIG. 1 shows a schematic diagram of a micropattern manufacturing apparatus.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is an optical probe, 2 is a light shielding layer, 3 is a light source, 4 is introduction light, 5 is a minute aperture, 6 is irradiation light, 7 is a gas supply device, 8 is a material gas (molecule), 9 is a base material, 10 is A drive mechanism, 11 is a stage, 12 is a reaction chamber, 13 is a micropattern, and 32 is a control computer. An optical probe 1 covered with a light-shielding layer 2 having a minute aperture 5, a light source 3 for supplying introduced light 4 to the optical probe 1, a drive mechanism 10 for controlling the XYZ position of the optical probe 1 and the substrate 9 relatively The gas supply device 7 that supplies the material gas 8 and the reaction chamber 12 that decomposes the material gas 8 are provided.
Of the present inventionWith equipmentMicro patternTheProductionDoAn outline of the method is described below. First, the introduction light 4 is introduced from the light source 3 to the optical probe 1, and the irradiation light 6 is irradiated from the minute opening 5 at the tip of the optical probe 1. Further, the tip of the optical probe 1 is brought close to the base material 9 fixed on the stage 11. Further, the material gas 8 is supplied from the gas supply device 7 and at the same time, the drive mechanism 10 is used for relative scanning. By doing so, the material gas 8 is decomposed by the photochemical reaction by the irradiation light 6, the decomposition product is supplied to and adhered to the desired pattern on the surface of the substrate 9, and the micropattern 13 is directly drawn and formed. To do.
[0010]
  In the present invention, an optical probe having a sharpened tip of an optical fiber is used. More preferably, the optical fiber is covered with a light shielding layer, and a minute opening through which light can pass is provided in the light shielding layer at the tip. Further, the irradiation light is evanescent light so that the minute aperture has an aperture diameter equal to or smaller than the wavelength of the introduction light supplied from the light source. The smaller the aperture diameter is, the smaller the resolution can be and the finer pattern can be formed. However, the smaller the size, the smaller the amount of light that can pass through the micro aperture, so the amount of decomposition of the material gas decreases. Since the micropattern formation speed may decrease, the opening diameter can be arbitrarily determined depending on the required pattern width and the formation speed. However, the preferable range is about 5 nm to 50 nm. The optical probe is not limited to the above. For example, an Si single crystal substrate formed by anisotropic etching using a solution, an ion beam or an electron beam to form a microscopic aperture, or a light transmissive material What processed the tip into the shape of a probe is also used. By doing so, it is possible to form a fine conductive pattern having a size of 100 nm or less, which could not be achieved by conventional photolithography.
[0011]
  In the present invention, a metal compound gas is used as the material gas to generate metal by being decomposed by the energy of irradiation light, thereby depositing metal on the substrate to form a conductive layer, and forming a minute pattern. Can be formed.to thisAs the material gas used, metal hydrides, metal halides, organometallic compounds, and the like are used. For example, AuCl, DMAu (dimethyl gold), Cr (CO)6, Cr (CO2), Mo (CO)6, W (CO)6, WF6, Al (CHThree)Three, Al2(CHThree)6, Al2(Iso-CFourH9)Three, Zn (CHThree)2, DMCd (dimethyl cadmium), TiClFour, Al2(CHThree)6However, the present invention is not limited to these, and any metal compound that can be decomposed by the energy of light can be used as appropriate.
Similarly, impurities can be doped on the surface of the silicon substrate using a doping gas as a material gas, and a conductive layer can be formed on the surface of the silicon substrate to form a minute pattern.to thisAs the material gas used, a compound of phosphorus or boron is used. For example, BClThree, B2H6, BFiveH9, BFThree, BTenH14, BBrThree, B (CHThree)Three, PHThree, PFThree, PFFive, PClThree, PClFive, POClThree, CFourH11However, the present invention is not limited to these, and any doping gas that can be decomposed by the energy of light can be used as appropriate, including arsenic and gallium.
Similarly, an unnecessary portion of the conductive layer on the substrate surface can be removed using an etching gas as a material gas to form a minute pattern. As a material gas used in this method, various gases are used depending on the material of the conductive layer to be etched.
In addition, the above gas may be used alone or may be appropriately mixed with other gases.
[0012]
  Furthermore, in the present invention, it is preferable that the material gas particles are attracted to the vicinity of the minute opening by a force acting from evanescent light to relatively increase the material gas concentration. In general, it is known that when light is incident on a minute aperture, a force acts on particles existing in the vicinity of irradiation light passing through the minute aperture, and the particles can be attracted.
Such a force is obtained when the particle diameter is the same as or slightly larger than the aperture diameter, and the aperture diameter of the microscopic aperture is sufficiently small and the evanescent light component of the irradiated light is dominant. The force attracted in the direction becomes larger. That is, when the aperture diameter of the microscopic aperture and the particle diameter are in the above ranges, the particles can be more efficiently collected in the vicinity of the microscopic aperture. For this purpose, it is preferable to cluster material gas molecules. In the present invention, the aperture diameter of the microscopic aperture is preferably in the order of several nanometers to several tens of nanometers as described above, but the material gas supplied in the vicinity of the aperture has a single molecular diameter relative to the microscopic aperture diameter. Since it is approximately 1/10 to 1/100, the material gas molecules are clustered to form particles having the same diameter as or slightly larger than the opening diameter of the minute openings, so that the particles of the material gas are more efficiently located in the vicinity of the minute openings. Can be collected. The preferred cluster size is in the range of about 100 to 10,000, so that one cluster is approximately equal to or slightly larger than the opening diameter of the minute openings.
In the present invention,To cluster such material gas moleculesIn addition,A nozzle is provided in the aforementioned gas supply device. By ejecting the material gas from this nozzle, adiabatic expansion occurs to generate clusters. The cluster size can be controlled by the shape, length and nozzle diameter of the nozzle. Examples of preferred nozzle shapes include those shown in FIG.1= 0.02 mm to 0.2 mm, d2= 1 mm to 10 mm, dThree= 1 mm to 10 mm, l1= 1 mm to 50 mm, l2= 1 to 50 mm is preferable.
By doing so, it is possible to relatively increase the material gas concentration in the vicinity of the minute opening, increase the material gas to be decomposed, and form the minute pattern at a higher speed.
[0013]
  In the present invention, in the gas supply device, it is preferable to supply the material gas as close to the tip of the optical probe as possible. As a means for this, for example, using a micromachine technique, the gas supply device and the optical probe are integrally provided on the same substrate and used.TheBy doing so, it is possible to relatively increase the material gas concentration in the vicinity of the minute opening, increase the material gas to be decomposed, and form the minute pattern at a higher speed.
Furthermore, in the present invention, it is preferable to provide a mechanism for applying a voltage to the optical probe using the light shielding layer of the optical probe as a conductive material.
By doing in this way, an electric field can be applied between a base material and the optical probe front-end | tip. Thereby, energy by an electric field can be supplied near the tip of the optical probe, and the decomposition rate of the material gas can be improved.
Furthermore, by applying a high voltage pulse while the supply of the material gas is stopped, it becomes possible to remove the contaminants such as decomposition products of the material gas adhering to the tip of the optical probe by electric field evaporation, and a minute opening can be removed. It is possible to stabilize the intensity of the irradiation light in a constantly clean state and stably produce a micropattern. In this case, the material used for the light shielding layer is a material having a larger evaporation electric field than the decomposition product of the material gas.
[0014]
  As the light source, a commonly used laser light source can be used as appropriate, and preferred examples include He—Cd, He—Ne, argon, and excimer, which are visible or ultraviolet lasers. A smaller semiconductor laser is also used, and a blue semiconductor laser can be preferably used.
Further, the reaction chamber may be decompressed as necessary.
In the present invention, the substrate may be appropriately heated when the material gas is decomposed by the light irradiated from the optical probe, or after the decomposition product is adhered to a desired pattern on the surface of the base material. Absent.
[0015]
【Example】
  Below, the present inventionReference examples andExamples will be described.
[referenceExample 1]
  In FIG.referenceThe schematic of the production apparatus of the micro pattern of Example 1 is shown.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is an optical probe, 2 is a light shielding layer, 3 is a light source, 4 is introduction light, 5 is a minute aperture, 6 is irradiation light, 7 is a gas supply device, 8 is a material gas (molecule), 9 is a base material, 10 is A drive mechanism, 11 is a stage, 12 is a reaction chamber, 13 is a micropattern, and 32 is a control computer.
BookreferenceIn the fine pattern manufacturing apparatus of the example, an optical fiber having a core and a clad as the optical probe 1 is sharpened by etching and the tip of the core is sharpened. A 30 nm thick layer and a sharpened light shielding layer at the tip of the core with a minute opening 5 formed thereon were used. The opening diameter of the minute opening 5 was 20 nm. As the light source 3, for example, a He—Cd laser having a wavelength of 325 nm is used, and the introduction light 4 is introduced from the end face on the opposite side of the microscopic aperture 5 of the optical probe 1. As the light source 3, a He—Ne laser, an argon laser, an excimer laser, or the like was also used. By doing in this way, evanescent light was irradiated from the minute opening 5 as the irradiation light 6. Further, the stage 11 is provided with a driving mechanism 10 so that the tip of the optical probe 1 and the surface of the base material 9 are brought close to each other so that they can be scanned relatively. This drive mechanism 10 has a coarse movement mechanism and a fine movement mechanism using a piezoelectric element, and by controlling the voltage applied to the piezoelectric element, highly accurate position control in the XYZ3 directions can be performed. The base material 9 was fixed on the stage 11.
Further, as the gas supply device 7, the material gas 8 is supplied to the vicinity of the tip of the optical probe 1 from a thin tube. All these mechanisms were housed in the reaction chamber 12. Further, the inside of the reaction chamber 12 is exhausted by a vacuum pump (not shown).
The light source 3 and the drive mechanism 10 are connected to a control computer 32 so that light irradiation, position control of the optical probe and the substrate, and scanning can be controlled collectively.
[0016]
  BookreferenceExampleWith the equipment ofMicro patternTheProductionDoThe method is described below.
First, the introduction light 4 was introduced from the light source 3 to the optical probe 1, and the irradiation light 6 was irradiated from the minute opening 5 at the tip of the optical probe 1. The introduction light 4 was turned on / off as required during pattern formation. In this way, the introduction light 4 propagates through the optical probe 1 made of an optical fiber, and is irradiated as the irradiation light 6 from the minute opening 5 provided in the light shielding layer 2 at the sharpened tip of the core. Since the diameter of the minute aperture 5 is smaller than the wavelength of the introduction light 4, the irradiation light 6 is evanescent light.
Furthermore, the drive mechanism 10 of the stage 11 to which the substrate 9 was fixed was used to bring the tip of the optical probe 1 and the surface of the substrate 9 close to about 10 nm. In this embodiment, a silicon single crystal was used as the substrate 9.
Further, the material gas 8 was supplied to the vicinity of the tip of the optical probe 1 from the thin tube as the gas supply device 7 and at the same time, the drive mechanism 10 was used for relative scanning. In this embodiment, AuCl is used as the material gas 8.
[0017]
  By doing so, the material gas 8 is decomposed by the photochemical reaction by the irradiation light 6, the decomposition product is supplied to and adhered to the desired pattern on the surface of the substrate 9, and the micropattern 13 is directly drawn and formed. did. In this example, since a gold compound was used as the material gas 8, a conductive fine pattern made of gold could be formed.
BookreferenceIn the example, the micropattern 13 could be formed in a line shape having a width of about 20 nm. Also, no pattern breakage was observed.
Furthermore, by performing the method of the present embodiment in exactly the same manner using the material gas 8 as an etching gas, it was possible to form a micropattern by removing unnecessary conductive material on the substrate 9. .
BookreferenceAccording to the example, it was possible to provide an apparatus and a method for directly drawing a fine conductive pattern having a size on the order of 100 nm or less, which could not be produced by processing using conventional light, on a substrate. .
[0018]
    [referenceExample 2]
  referenceIn Example 2,referenceUsing the apparatus shown in FIG. 1 similar to Example 1, doping gas is used as a material gas, impurities are doped on the surface of the silicon substrate, a conductive layer is formed on the surface of the silicon substrate, and a minute pattern is formed. Formed.
BookreferenceA method for producing an example micropattern will be described below.
First, the introduction light 4 was introduced from the light source 3 to the optical probe 1, and the irradiation light 6 was irradiated from the minute opening 5 at the tip of the optical probe 1. The light source 3 was the same as that in Example 1, and the introduction light 4 was turned on / off as required during pattern formation. In this way, the introduction light 4 propagated through the optical probe 1 made of an optical fiber, and was irradiated as the irradiation light 6 from the minute opening 5 having an opening diameter of 20 nm provided in the light shielding layer 2 at the sharpened tip of the core. Since the diameter of the minute aperture 5 is smaller than the wavelength of the introduction light 4, the irradiation light 6 is evanescent light.
Furthermore, the drive mechanism 10 of the stage 11 to which the substrate 9 was fixed was used to bring the tip of the optical probe 1 and the surface of the substrate 9 close to about 10 nm. BookreferenceIn the example, a silicon single crystal was used as the substrate 9.
Further, the material gas 8 was supplied to the vicinity of the tip of the optical probe 1 from the thin tube as the gas supply device 7 and at the same time, the drive mechanism 10 was used for relative scanning. In this embodiment, the material gas 8 is BCl.ThreeWas used.
[0019]
  By doing so, the material gas 8 is decomposed by the photochemical reaction by the irradiation light 6, the decomposition product is supplied to and adhered to the desired pattern on the surface of the substrate 9, and the micropattern 13 is directly drawn and formed. did. BookreferenceIn the example, since a boron compound was used as the material gas 8, boron, which is a decomposition product of the material gas, was supplied onto the substrate 9 to form a micropattern 13. BookreferenceIn the example, the base material 9 is heated, and the supplied boron is diffused by a minute depth from the surface of the base material 9 to the inside.
BookreferenceIn the example, the micropattern 13 could be formed in a line shape having a width of about 20 nm. Also, no pattern breakage was observed.
BookreferenceAccording to the example, it was possible to provide an apparatus and a method for directly drawing a fine conductive pattern having a size on the order of 100 nm or less, which could not be produced by processing using conventional light, on a substrate. .
[0020]
    [referenceExample 3]
  In FIG.referenceThe schematic of the production apparatus of the micro pattern of Example 3 is shown.
1 is an optical probe, 2 is a light shielding layer, 3 is a light source, 4 is introduction light, 5 is a microscopic aperture, 6 is irradiation light, 7 is a gas supply device, 8 is a material gas (molecules and clusters), 9 is a substrate, 10 is a drive mechanism, 11 is a stage, 12 is a reaction chamber, 13 is a micropattern, 14 is a nozzle, and 32 is a control computer.
BookreferenceIn the example, a nozzle 14 is provided in the gas supply device 7 in order to cluster the molecules of the material gas 8. Figure 3 shows the bookreferenceThe nozzle 14 provided in the gas supply apparatus 7 used in the example is shown. The shape of the nozzle is d in FIG.1= 0.1 mm, d2= 3 mm, dThree= 3mm, l1= 30 mm, l2= 30 mm.
BookreferenceIn the example of the fine pattern manufacturing apparatus, the configuration other than the gas supply device 7 and the nozzle 14 is the same as that of the first embodiment.
BookreferenceExampleWith equipmentMicro patternTheProductionDoThe method is described below.
First, the introduction light 4 was introduced from the light source 3 to the optical probe 1, and the irradiation light 6 was irradiated from the minute opening 5 at the tip of the optical probe 1. Light source 3referenceThe same light as in Example 1 was used, and the introduction light 4 was turned ON / OFF as required during pattern formation. In this way, the introduction light 4 propagated through the optical probe 1 made of an optical fiber, and was irradiated as the irradiation light 6 from the minute opening 5 having an opening diameter of 20 nm provided in the light shielding layer 2 at the sharpened tip of the core. Since the diameter of the minute aperture 5 is smaller than the wavelength of the introduction light 4, the irradiation light 6 is evanescent light.
Furthermore, the drive mechanism 10 of the stage 11 to which the substrate 9 was fixed was used to bring the tip of the optical probe 1 and the surface of the substrate 9 close to about 10 nm. BookreferenceIn the example, a silicon single crystal was used as the substrate 9.
Further, the material gas 8 was supplied to the vicinity of the tip of the optical probe 1 from the nozzle 14, which is the gas supply device 7, and at the same time, the drive mechanism 10 was used for relative scanning. BookreferenceIn the example, AuCl was used as the material gas 8. BookreferenceIn the example, a part of molecules of the material gas is clustered with a cluster size of 100 by injecting the material gas 8 from the nozzle 14.
[0021]
  By doing so, the material gas 8 is decomposed by the photochemical reaction by the irradiation light 6, the decomposition product is supplied to and adhered to the desired pattern on the surface of the substrate 9, and the micropattern 13 is directly drawn and formed. did. BookreferenceIn the example, since a gold compound was used as the material gas 8, a conductive fine pattern made of gold could be formed.
BookreferenceIn the example, the micropattern 13 could be formed in a line shape having a width of about 20 nm. Also, no pattern breakage was observed. BookreferenceAccording to the method of the example, the material gas particles can be attracted to the vicinity of the minute opening by the force acting from the evanescent light, and the material gas concentration can be relatively increased.referenceCompared with Example 1, gold was deposited approximately twice as fast, and a fine pattern could be formed at a faster rate.
BookreferenceAccording to the example, it was possible to provide an apparatus and a method for directly drawing a fine conductive pattern having a size on the order of 100 nm or less, which could not be produced by processing using conventional light, on a substrate. .
In addition, bookreferenceIn the example, the material gas is clustered so that the force acting from the evanescent light attracts more efficiently near the microscopic aperture, and the material gas concentration near the tip of the optical probe is relatively increased to increase the material gas to be decomposed. As a result, a fine pattern can be formed at a higher speed.
[0022]
    [referenceExample 4]
  In FIG.referenceThe schematic of the production apparatus of the micro pattern of Example 4 is shown.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is an optical probe, 2 is a light shielding layer, 3 is a light source, 4 is introduction light, 5 is a minute aperture, 6 is irradiation light, 7 is a gas supply device, 8 is a material gas (molecule), 9 is a base material, 10 is A drive mechanism, 11 is a stage, 12 is a reaction chamber, 13 is a micropattern, 15 is a power source, 16 is wiring, and 32 is a control computer.
BookreferenceIn the example, a power source 15 and a wiring 16 are connected to the conductive light shielding layer 2 so that a voltage can be applied to the optical probe 1. The light shielding layer 2 was made of Mo as a material and deposited by 30 nm by ion beam sputtering. The light source 3, the driving mechanism 10, and the power source 15 are connected to a control computer 32 so that light irradiation, position control and scanning of the optical probe and the substrate, and voltage application can be controlled.
BookreferenceIn the fine pattern manufacturing apparatus of the example, except for the material used for the light shielding layer 2 described above, the power supply 15 and the wiring 16,referenceSame as Example 1.
[0023]
  BookreferenceA method for producing an example micropattern will be described below.
First, the introduction light 4 was introduced from the light source 3 to the optical probe 1, and the irradiation light 6 was irradiated from the minute opening 5 at the tip of the optical probe 1. The light source 3 was the same as that in Example 1, and the introduction light 4 was turned on / off as required during pattern formation. In this way, the introduction light 4 propagated through the optical probe 1 made of an optical fiber, and was irradiated as the irradiation light 6 from the minute opening 5 having an opening diameter of 20 nm provided in the light shielding layer 2 at the sharpened tip of the core. Since the diameter of the minute aperture 5 is smaller than the wavelength of the introduction light 4, the irradiation light 6 is evanescent light.
Furthermore, the drive mechanism 10 of the stage 11 to which the substrate 9 was fixed was used to bring the tip of the optical probe 1 and the surface of the substrate 9 close to about 10 nm. BookreferenceIn the example, a silicon single crystal was used as the substrate 9. BookreferenceIn the example, the silicon single crystal having a surface resistivity of about 10 Ω · cm was used.
Further, the material gas 8 was supplied to the vicinity of the tip of the optical probe 1 from the thin tube as the gas supply device 7 and at the same time, the drive mechanism 10 was used for relative scanning. In this embodiment, AuCl is used as the material gas 8. More booksreferenceIn the example, at this time, the power source 15 and the wiring 16 are connected to the conductive light shielding layer 2, and a voltage is applied to the optical probe 1. The applied voltage was 10V.
[0024]
  By doing so, the material gas 8 is decomposed by the photochemical reaction by the irradiation light 6, the decomposition product is supplied to and adhered to the desired pattern on the surface of the substrate 9, and the micropattern 13 is directly drawn and formed. did. BookreferenceIn the example, since a gold compound was used as the material gas 8, a conductive fine pattern made of gold could be formed.
BookreferenceIn the example, the micropattern 13 could be formed in a line shape having a width of about 20 nm. Also, no pattern breakage was observed. BookreferenceAccording to the example method:referenceCompared with Example 1, gold was deposited approximately twice as fast, and a fine pattern could be formed at a faster rate. Ie bookreferenceAccording to the method of the example, by applying an electric field between the substrate and the tip of the optical probe, energy by the electric field is supplied to the vicinity of the tip of the optical probe, and the decomposition rate of the material gas can be improved.
[0025]
  Further, when the micropattern was formed for a long time, gold, which is a decomposition product of the material gas, was gradually deposited on the tip of the optical probe, the light passing through the introduced light was reduced, and the decomposition rate was reduced. BookreferenceIn the example, by applying a high voltage pulse in a state where the supply of the material gas is stopped, it is possible to evaporate and remove the decomposition product of the material gas adhering to the tip of the optical probe. The applied voltage was set to a range larger than the gold evaporation electric field (35 V / nm) and smaller than the Mo evaporation electric field (46 V / nm) used for the light shielding layer. In this way, only the dirt can be removed by electric field evaporation without causing evaporation of the light shielding layer, the minute aperture is always kept clean, the intensity of irradiation light is stabilized, and the minute pattern is stably produced. I was able to.
[0026]
    [ImplementationExample]
  Figure 5 shows the implementationExample1 shows a schematic view of a micropattern manufacturing apparatus.
In this embodiment, the gas supply device 7 and the optical probe 1 are integrally provided on the same substrate by using a micromachine technique. FIG. 6 shows a manufacturing process diagram thereof. 5 and 6, 1 is an optical probe, 2 is a light shielding layer, 3 is a light source, 4 is introduction light, 5 is a minute aperture, 6 is irradiation light, 7 is a gas supply device, and 8 is a material gas (molecules and clusters). ), 9 is a base material, 10 is a drive mechanism, 11 is a stage, 12 is a reaction chamber, 13 is a micropattern, 14 is a nozzle, 17 is a first silicon substrate, 18 is a first mask layer, and 19 is a second 20 is a first etching port, 21 is a second etching port, 22 is a third etching port, 23 is a light inlet, 24 is a second silicon substrate, 25 is a third mask layer, 26 is a fourth mask layer, 27 is a fourth etching port, 28 is a recess, 29 is a release layer, 30 is a light transmission layer, 31 is a bonding auxiliary layer, and 32 is a control computer.
[0027]
  A process in which the gas supply device 7 and the optical probe 1 shown in FIG. 6 are integrally provided on the same base will be described below.
First, as shown in FIG. 6 a, the first mask layer 18 and the second mask layer 19 made of silicon nitride were formed on both surfaces of the first silicon substrate 17. The first silicon substrate 17 is a double-side polished substrate having a plane orientation (100) and a thickness of 2 mm. Both the first mask layer 18 and the second mask layer 19 are formed by depositing silicon nitride to a thickness of 200 nm by CVD. It is a thing.
Subsequently, as shown in FIG. 6 b, the first etching port 20 and the second etching port 21 were formed in the first mask layer 18, and the third etching port 22 was formed in the second mask layer 19. In addition, the 2nd etching port 21 and the 3rd etching port 22 were formed in the position which the front and back of a board | substrate oppose. The etching ports were all square, the first etching port 20 was 2.8 mm × 2.8 mm, and the second etching port 21 and the third etching port 22 were 1.4 mm × 1.4 mm.
Further, as shown in FIG. 6c, the first silicon substrate 17 is anisotropically etched using a KOH aqueous solution, and further, the first mask layer 18 and the second mask layer 19 are formed as shown in FIG. 6d. CFFourThe gas was removed by dry etching to form a light inlet 23 and a nozzle 14 for introducing a material gas. In the drawing of the light introduction light 23, the size of the lower opening is 50 μm, and the size of each part of the nozzle 14 is d1= 0.1 mm, d2= 1.4mm, dThree= 1.4mm, l1= 1 mm, l2Each was formed to be 1 mm.
[0028]
  Further, as shown in FIG. 6E, a third mask layer 25 and a fourth mask layer 26 made of silicon nitride were formed on both surfaces of the second silicon substrate 24. The second silicon substrate 24 is a double-side polished substrate having a plane orientation (100), and both the third mask layer 25 and the fourth mask layer 26 are obtained by depositing silicon nitride to a thickness of 200 nm by a CVD method. .
Subsequently, as shown in FIG. 6f, a 50 μm × 50 μm square opening is formed in the third mask layer 25 as the fourth etching port 27, and the second silicon substrate 24 is anisotropically formed using a KOH aqueous solution. Etching was performed to form an inverted pyramid-shaped recess 28 having a depth of about 35 μm.
Further, as shown in FIG. 6g, the third mask layer 25 is made of CF.FourAfter removing by dry etching using gas, it is heated to 1000 ° C. in an oxygen and hydrogen atmosphere to produce SiO 22The release layer 29 was formed by forming 500 nm.
Further, as shown in FIG. 6h, the light shielding layer 2, the light transmission layer 30, and the auxiliary bonding layer 31 were formed as follows. First, a Pt film to be the light shielding layer 2 was deposited by 30 nm by vacuum vapor deposition, and an ITO (Indium Tin Oxide) film to be the light transmission layer 30 was deposited thereon by 3 μm by sputtering, and was patterned by photolithography. Further, a 300 nm thick Au film was deposited by vacuum evaporation, and then patterned by photolithography to form a bonding auxiliary layer 31. The optical probe 1 was fabricated on the second silicon substrate using the recess 28 as a mold.
Subsequently, as shown in FIG. 6 i, the light entrance 23 formed in the first silicon substrate 17 and the portion of the light transmission layer 30 formed in the second silicon substrate 24 are aligned to face each other and contact each other. Further, a load was applied to join (crimp) the optical probe 1.
[0029]
  Finally, as shown in FIG. 6j, the first silicon substrate 17 and the second silicon substrate 24 are peeled off and peeled off at the interface between the peeling layer 29 and the light shielding layer 2, and then the light shielding layer 2 at the tip is removed. Thus, a minute opening 5 was formed. The opening diameter of the minute opening 5 was 20 nm.
The gas supply device 7 and the optical probe 1 are integrally provided on the same substrate, and the manufactured light 4 and the material gas 8 can be supplied to the manufactured device as shown in FIG. A semiconductor laser having a wavelength of 635 nm was used as the light source 3, and the introduction light 4 was introduced from the back side of the optical probe 1 through the light entrance 23. By doing in this way, evanescent light was irradiated from the minute opening 5 as the irradiation light 6. Further, the stage 11 is provided with a driving mechanism 10 so that the tip of the optical probe 1 and the surface of the base material 9 are brought close to each other so that they can be scanned relatively. This drive mechanism 10 has a coarse movement mechanism and a fine movement mechanism using a piezoelectric element, and by controlling the voltage applied to the piezoelectric element, highly accurate position control in the XYZ3 directions can be performed. The base material 9 was fixed on the stage 11.
Further, the material gas 8 can be supplied from the gas supply device 7 to the vicinity of the tip of the optical probe 1 through the nozzle 14. All these mechanisms were housed in the reaction chamber 12. Further, the inside of the reaction chamber 12 is exhausted by a vacuum pump (not shown).
As the light source 3referenceIn addition to the same as in Example 1, it was possible to make the whole apparatus small by fixing it with the optical probe 1 using a blue semiconductor laser.
The light source 3 and the drive mechanism 10 are connected to a control computer 32 so that light irradiation, position control of the optical probe and the substrate, and scanning can be controlled collectively.
[0030]
  Of this exampleWith equipmentMicro putterTheProductionDoThe method is described below.
First, the introduction light 4 was introduced from the light source 3 to the optical probe 1, and the irradiation light 6 was irradiated from the minute opening 5 at the tip of the optical probe 1. The introduction light 4 was turned on / off as required during pattern formation. In this way, the introduction light 4 propagated through the optical probe 1 made of an optical fiber, and was irradiated as the irradiation light 6 from the minute opening 5 having an opening diameter of 20 nm provided in the light shielding layer 2 at the sharpened tip of the core. Since the diameter of the minute aperture 5 is smaller than the wavelength of the introduction light 4, the irradiation light 6 is evanescent light.
Furthermore, the drive mechanism 10 of the stage 11 to which the substrate 9 was fixed was used to bring the tip of the optical probe 1 and the surface of the substrate 9 close to about 10 nm. In this embodiment, a silicon single crystal was used as the substrate 9.
Further, the material gas 8 was supplied to the vicinity of the tip of the optical probe 1 from the nozzle 14, which is the gas supply device 7, and at the same time, the drive mechanism 10 was used for relative scanning. In this embodiment, AuCl is used as the material gas 8. In this embodiment, the material gas 8 is ejected from the nozzle 14 to cluster some of the molecules of the material gas with a cluster size of several hundreds.
[0031]
  By doing so, the material gas 8 is decomposed by the photochemical reaction by the irradiation light 6, the decomposition product is supplied to and adhered to the desired pattern on the surface of the substrate 9, and the micropattern 13 is directly drawn and formed. did. In this example, since a gold compound was used as the material gas 8, a conductive fine pattern made of gold could be formed.
In this example, the micropattern 13 could be formed in a line shape having a width of about 20 nm. Also, no pattern breakage was observed. This implementationFor exampleAccording to this, gold was deposited at a rate approximately four times that of Example 1, and a fine pattern could be formed at a higher rate.
In addition, in the apparatus of this example, an apparatus in which the opening diameter of the minute opening 5 at the tip of the optical probe 1 was 10 nm was also manufactured. When a micropattern was formed using such an apparatus, the micropattern 13 could be formed in a line shape having a width of about 10 nm. Also, no pattern breakage was observed. In this way, this implementationFor exampleTherefore, even when a finer pattern is formed by reducing the aperture diameter of the minute aperture,referenceCompared with Example 1, gold was deposited at about three times the speed, and a finer pattern could be formed at a higher speed.
[0032]
  In the present embodiment, as a means for supplying the material gas from the vicinity of the tip of the optical probe, a gas supply device and an optical probe which are integrally provided on the same base using a micromachine technique were used. By doing so, the material gas concentration near the tip of the optical probe was relatively increased, the material gas to be decomposed was increased, and a fine pattern could be formed at a higher speed.
Furthermore, in this embodiment, the material gas is clustered, and the force acting from the evanescent light attracts more efficiently near the microscopic aperture, and the material gas concentration near the tip of the optical probe is relatively increased to be decomposed. By increasing the material gas, it was possible to form micropatterns at a faster rate.
[0033]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, a fine pattern having a size of 100 nm or less, particularly a conductive pattern, which cannot be produced by processing using conventional light, is directly drawn on a substrate, A micropattern manufacturing apparatus that can be manufactured stably and at a high speed can be realized.
In the present invention, in order to supply the material gas from the vicinity of the tip of the optical probe, the gas supply device and the optical probe are integrally provided on the same base,In addition, the gas supply device is provided with a nozzle for clustering material gas molecules.With this configuration, it is possible to relatively increase the material gas concentration in the vicinity of the minute opening, increase the material gas to be decomposed, and form a minute pattern at a higher speed.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]referenceExample 1 andreferenceFIG. 5 is a schematic diagram of a micropattern manufacturing apparatus of Example 2.
[Figure 2]referenceFIG. 4 is a schematic diagram of a micropattern manufacturing apparatus of Example 3.
[Fig. 3]referenceSectional drawing of the nozzle of the production apparatus of the micro pattern of Example 3. FIG.
[Fig. 4]referenceFIG. 6 is a schematic view of a micropattern manufacturing apparatus of Example 4.
[Figure 5] ImplementationExampleSchematic of a micropattern manufacturing apparatus.
[Figure 6] ImplementationExampleThe manufacturing process figure of the manufacturing apparatus of a micro pattern.
[Explanation of symbols]
      1: Optical probe
      2: Shading layer
      3: Light source
      4: Introduction light
      5: Micro opening
      6: Irradiation light
      7: Gas supply device
      8: Material gas
      9: Base material
      10: Drive mechanism
      11: Stage
      12: Reaction chamber
      13: Micropattern
      14: Nozzle
      15: Power supply
      16: Wiring
      17: First silicon substrate
      18: First mask layer
      19: Second mask layer
      20: First etching port
      21: Second etching port
      22: Third etching port
      23: Light entrance
      24: Second silicon substrate
      25: Third mask layer
      26: Fourth mask layer
      27: Fourth etching port
      28: recess
      29: Release layer
      30: Light transmission layer
      31: Joining auxiliary layer
      32: Control computer

Claims (2)

光プローブによって基材上に微細なパターンを形成する微小パターン作製装置であって、
先端に微小開口が設けられた光プローブと、
該光プローブに光を供給する光源と、
該光プローブと基材とを相対的に位置制御する駆動機構と、
材料ガスの供給を行うガス供給装置と、
前記材料ガスの分解を行う反応室と、
を有し、前記ガス供給装置は前記光プローブと同一基に一体に設けられ
且つ、前記ガス供給装置には材料ガス分子のクラスター化を行うノズルが設けられていることを特徴とする微小パターンの作製装置。
A micro-pattern manufacturing apparatus that forms a fine pattern on a substrate with an optical probe,
An optical probe with a small opening at the tip;
A light source for supplying light to the optical probe;
A drive mechanism for relatively controlling the position of the optical probe and the substrate;
A gas supply device for supplying a material gas;
A reaction chamber for decomposing the material gas;
Has the gas supply device is provided integrally on the same base body and before Symbol optical probe,
The apparatus for producing a micropattern is characterized in that the gas supply device is provided with a nozzle for clustering material gas molecules .
前記微小開口が、前記光源より供給される光の波長以下の開口径であることを特徴とする請求項1に記載の微小パターンの作製装置 The apparatus for producing a micropattern according to claim 1, wherein the microscopic aperture has an aperture diameter equal to or smaller than a wavelength of light supplied from the light source .
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