JPH11204439A - Method of manufacturing hyperfine periodic structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、2次元の超微細周期構
造の経済的製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for economically manufacturing a two-dimensional hyperfine periodic structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】基板上に2次元の超微細化された周期構
造を形成するプロセスの実現は、次世代の情報機器産業
を担う原子レベルデバイスや光デバイスを組み込んだ集
積回路を実現するために不可欠である。厚さ方向に関し
ては、原子層エピタキシー、原子層エッチングなど、1
原子層単位で制御されたプロセスが可能となっている
が、面内での位置選択性は得られていない。2. Description of the Related Art The realization of a process for forming a two-dimensional ultra-miniaturized periodic structure on a substrate is necessary for realizing an integrated circuit incorporating an atomic level device and an optical device which will be responsible for the next generation information equipment industry. It is essential. Regarding the thickness direction, atomic layer epitaxy, atomic layer etching, etc.
The process can be controlled at the atomic layer level, but the in-plane position selectivity has not been obtained.
【0003】今日、ナノメーターサイズの超微細な面内
加工を行うために、電子線を用いて基板に直接描画する
方法が広く用いられている。この方法を限界まで用いれ
ば、10ナノメーター程度、すなわち、原子サイズに換
算して100個程度までの微細なパターニングが可能で
ある。しかし、電子線を走査して描画を行うため、非常
に時間がかかる。[0003] Today, in order to perform ultra-fine in-plane processing of nanometer size, a method of directly drawing on a substrate using an electron beam is widely used. If this method is used to the limit, fine patterning of about 10 nanometers, that is, up to about 100 atoms can be achieved. However, it takes a very long time to perform drawing by scanning an electron beam.
【0004】集束イオンビームを用いれば、電子線の場
合と同様の手法で描画することが可能である。この方法
の利点はレジストを用いずに直接、選択的にドーピング
やエッチングを行うこともできることである。しかし、
この方法も電子線描画法の場合に同様に時間がかかる上
に著しい照射損傷が生じることが問題である。[0004] If a focused ion beam is used, it is possible to draw by the same method as in the case of an electron beam. An advantage of this method is that doping and etching can be directly and selectively performed without using a resist. But,
This method also has a problem that it takes much time similarly to the case of the electron beam lithography method and also causes significant irradiation damage.
【0005】従来の光を用いたリソグラフィに替えて、
X線を用いた方法も提案されている。この方法は一括露
光であるため時間的な問題は解消する。しかし、転写技
術であるため、パターンのサイズがマスクの精度によっ
て決まることが問題である。[0005] Instead of the conventional lithography using light,
A method using X-rays has also been proposed. This method eliminates a time problem because it is a batch exposure. However, because of the transfer technique, there is a problem that the size of the pattern is determined by the precision of the mask.
【0006】さらに超微細な原子レベルの構造を面内に
位置制御して形成する手法として、わずかに傾斜した結
晶表面に形成される原子ステップを利用した結晶成長技
術や、高指数面を利用した結晶成長技術、あるいはマス
クパターンを利用した選択成長とファセット面を併用し
た方法も検討されているが、原子レベルの位置とサイズ
を正確に決めることはできず、実用的に利用可能な技術
とはほど遠いのが現状である。Further, as a technique for controlling the position of an ultrafine atomic level structure within a plane by controlling the position thereof, a crystal growth technique utilizing an atomic step formed on a slightly inclined crystal surface, or a high index plane is utilized. A crystal growth technique or a method that uses a facet plane combined with selective growth using a mask pattern is also being studied, but the position and size at the atomic level cannot be determined accurately, and there is no practically usable technique. It is far from the present situation.
【0007】また、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕
微鏡プローブを用いて原子操作や加工を行う方法が提案
され、実験室レベルでの報告もなされている。この方法
を用いれば、原子レベルでの正確な加工も可能である。
しかし、この方法は、本質的に電子ビーム露光法と比較
してはるかに生産性が低く実用化に耐えないことが問題
である。Further, a method of performing atomic manipulation and processing using a scanning tunneling microscope or an atomic force microscope probe has been proposed, and a report has been made at a laboratory level. If this method is used, accurate processing at the atomic level is also possible.
However, this method has a problem that the productivity is essentially lower than that of the electron beam exposure method, and the method cannot be put to practical use.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上、面内の超微細加
工および、原子レベルでの超微細加工技術の現状につい
ての概観を示した。将来の超微細加工技術は、正確な位
置制御を実現することが当然求められるが、同時に、コ
ストや時間が産業上リーズナブルな範囲内に収まること
が不可欠である。従来の電子線やイオンビームを走査し
て、あるいは、走査型トンネル顕微鏡または原子間力顕
微鏡を利用して直接描画する方法は、それぞれの精度に
おいて正確な加工が可能であるが、これらの方法は本質
的に逐次描画であるため、たとえば、1チップ当たり数
百万個のデバイスを搭載する集積回路に上記方法を適用
すると、産業上利用に耐えがたいほど時間がかかる。The foregoing has provided an overview of the current state of in-plane ultrafine processing and atomic level ultrafine processing technology. The future ultra-fine processing technology is naturally required to realize accurate position control, but at the same time, it is indispensable that the cost and time fall within industrially reasonable ranges. Conventional electron beam or ion beam scanning, or direct drawing using a scanning tunneling microscope or an atomic force microscope, can be processed accurately at each accuracy, but these methods are Since the method is essentially sequential drawing, if the above method is applied to, for example, an integrated circuit in which millions of devices are mounted per chip, it takes much time to withstand industrial use.
【0009】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は充分な精度をもった超
微細周期構造の製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an ultrafine periodic structure having sufficient accuracy.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の請求項1の超微細周期構造の製造方法
は、コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレ
ントな電子ビームのいずれか(以下、コヒーレントビー
ムと呼ぶことがある)を複数の方向から基板表面に照射
して基板表面に2次元干渉像を形成し、同時に原料分子
または原料原子を照射することにより、上記原料分子ま
たは原料原子が反応してなる材料を上記基板上の上記2
次元干渉像の存在する位置のみに選択的に堆積させるこ
とを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing an ultrafine periodic structure according to claim 1 of the present invention is directed to any one of a coherent radiation, a laser beam, and a coherent electron beam ( (Hereinafter, sometimes referred to as a coherent beam) onto the substrate surface from a plurality of directions to form a two-dimensional interference image on the substrate surface and simultaneously irradiate the source molecules or atoms with the source molecules or atoms. Reacts with the material on the substrate.
It is characterized by selectively depositing only at the position where the two-dimensional interference image exists.
【0011】すなわち、本発明では、コヒーレントビー
ムを複数方向から照射することによる干渉と、原料の分
子・原子線の直接相互作用を利用する。まず、上記基板
上に複数の方向からコヒーレントビームを照射すること
により、2次元干渉像を結像させる。このことは、2次
元的に周期配列した位置に一括してコヒーレントビーム
を照射することを意味する。その場合、コヒーレントビ
ームの波長を原子サイズのレベルまで短くすれば、配列
の周期を原子サイズのレベルまで小さくし、且つ充分な
精度を持たせることができる。That is, the present invention utilizes the interference caused by irradiating the coherent beam from a plurality of directions and the direct interaction between the molecular and atomic beams of the raw material. First, a two-dimensional interference image is formed by irradiating the substrate with a coherent beam from a plurality of directions. This means that the coherent beam is radiated on the two-dimensionally periodically arranged positions. In this case, if the wavelength of the coherent beam is reduced to the level of the atomic size, the period of the arrangement can be reduced to the level of the atomic size and sufficient accuracy can be provided.
【0012】そこで、コヒーレントビームの照射により
基板表面に2次元干渉像を形成すると同時に、基板表面
全面に原料の分子線または原子線を照射する。0.5ミ
クロン程度の波長の可視光レーザーは、約2eVと結晶
の結合エネルギーに相当するエネルギーを有し、化学反
応を促進することができる。さらに短波長のコヒーレン
トビーム、たとえば、波長1ナノメーターの放射光は、
約1keVと内殻励起反応を促進するのに充分高いエネ
ルギーを有している。Therefore, a two-dimensional interference image is formed on the substrate surface by irradiating a coherent beam, and at the same time, the entire surface of the substrate is irradiated with a molecular beam or an atomic beam of the raw material. A visible light laser having a wavelength of about 0.5 μm has an energy of about 2 eV corresponding to the binding energy of a crystal, and can promote a chemical reaction. A shorter wavelength coherent beam, for example, a radiation of 1 nanometer wavelength,
It has an energy of about 1 keV, which is high enough to promote the inner-shell excitation reaction.
【0013】分子線または原子線単独では堆積が起きな
いが、コヒーレントビームのアシストを受けると原料分
子が分解したり基板表面と原料原子との反応が起きるこ
とにより堆積が起きるように系の条件を整えれば、周期
配列している干渉像の存在する位置において選択的に上
記材料の堆積が起こり、材料の島が2次元的に周期配列
した超微細周期構造を形成することができる。[0013] Deposition does not occur with molecular beams or atomic beams alone, but the system conditions are set such that deposition is caused by the decomposition of source molecules or the reaction between substrate atoms and source atoms when assisted by a coherent beam. When the arrangement is completed, the material is selectively deposited at the position where the periodically arranged interference images are present, and an ultrafine periodic structure in which islands of the material are two-dimensionally periodically arranged can be formed.
【0014】請求項2の超微細周期構造の製造方法は、
コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレント
な電子ビームのいずれかを複数の方向から基板表面に照
射して基板表面に2次元干渉像を形成し、同時に原料分
子または原料原子を照射することにより、上記原料分子
または原料原子が反応してなる材料を上記基板上の上記
2次元干渉像の存在しない位置のみに選択的に堆積させ
ることを特徴とするものである。すなわち、原料、材料
や基板の種類等によっては、請求項1とは逆に2次元干
渉像の存在しない位置のみで原料の堆積を生じさせるこ
とができる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ultrafine periodic structure.
By irradiating the substrate surface with any of coherent radiation light, laser light or coherent electron beam from a plurality of directions to form a two-dimensional interference image on the substrate surface, and simultaneously irradiating the raw material molecules or raw material atoms, A material obtained by reacting a source molecule or a source atom is selectively deposited only on a position where the two-dimensional interference image does not exist on the substrate. That is, depending on the type of the raw material, the material and the substrate, the deposition of the raw material can be caused only at the position where the two-dimensional interference image does not exist, contrary to the first aspect.
【0015】請求項3の超微細周期構造の製造方法は、
コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレント
な電子ビームのいずれかを複数の方向から基板表面に照
射して基板表面に2次元干渉像を形成し、同時に原料分
子または原料原子を照射することにより、基板上の上記
2次元干渉像の存在する位置と2次元干渉像の存在しな
い位置とにそれぞれ上記原料分子または原料原子が反応
してなり且つ互いに物性の異なる異種の材料を堆積させ
ることを特徴としている。すなわち、コヒーレントビー
ムのアシストがある場合とない場合とで異なる物性を有
する材料が基板上に堆積するように系の条件を整えれ
ば、異種材料が周期的に配列した薄膜を形成することが
できる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a hyperfine periodic structure,
By irradiating the substrate surface with any of coherent radiation, laser light, or coherent electron beam from multiple directions to form a two-dimensional interference image on the substrate surface, and simultaneously irradiating source molecules or atoms, the substrate The raw material molecules or the raw material atoms react at the position where the two-dimensional interference image exists and the position where the two-dimensional interference image does not exist, and different materials having different physical properties are deposited. . That is, if the conditions of the system are adjusted so that materials having different physical properties are deposited on the substrate with and without coherent beam assist, a thin film in which different materials are periodically arranged can be formed. .
【0016】請求項4の超微細周期構造の製造方法は、
コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレント
な電子ビームのいずれかを複数の方向から基板表面に照
射して基板表面に2次元干渉像を形成することにより、
基板上の上記2次元干渉像の存在する位置のみで選択的
に基板材料をエッチングし、上記基板上に穴を2次元的
に周期配列させることを特徴とするものである。すなわ
ち、ある種の基板材料の表面にエッチングで穴を開ける
場合、上記のように、基板表面に放射光等のコヒーレン
トビームを照射するのみで、穴が2次元的に周期配列し
た超微細周期構造を形成することができる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a hyperfine periodic structure.
By irradiating the substrate surface with any of coherent radiation, laser light or coherent electron beam from multiple directions to form a two-dimensional interference image on the substrate surface,
The substrate material is selectively etched only at the position where the two-dimensional interference image exists on the substrate, and holes are two-dimensionally periodically arranged on the substrate. That is, when a hole is formed in the surface of a certain kind of substrate material by etching, as described above, only the substrate surface is irradiated with a coherent beam such as radiation light, and the ultrafine periodic structure in which holes are periodically arranged in a two-dimensional manner. Can be formed.
【0017】請求項5の超微細周期構造の製造方法は、
コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレント
な電子ビームのいずれかを複数の方向から基板表面に照
射して基板表面に2次元干渉像を形成し、同時に反応性
を有するガスを照射することにより、基板上の上記2次
元干渉像の存在する位置のみで上記反応性ガスを基板材
料と反応させて選択的に基板材料をエッチングし、上記
基板上に穴を2次元的に周期配列させることを特徴とす
るものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ultrafine periodic structure, comprising:
By irradiating the substrate surface with coherent radiation light, laser light or coherent electron beam from multiple directions to form a two-dimensional interference image on the substrate surface, and simultaneously irradiating a reactive gas, the substrate Reacting the reactive gas with the substrate material only at the position where the above two-dimensional interference image exists, selectively etching the substrate material, and periodically arranging holes on the substrate two-dimensionally. Is what you do.
【0018】すなわち、コヒーレントビームの照射によ
り、基板表面に2次元干渉像を形成すると同時に、基板
材料との反応性を有するガスを基板表面に照射すること
により、周期配列している干渉像が存在する位置におい
て選択的にエッチングが起こり、穴が2次元的に周期配
列した超微細周期構造を形成することができる。That is, a two-dimensional interference image is formed on the substrate surface by irradiating a coherent beam, and at the same time, a periodically reactive interference image is formed by irradiating a gas having reactivity with the substrate material onto the substrate surface. Etching occurs selectively at the positions where the holes are formed, and an ultrafine periodic structure in which holes are periodically arranged two-dimensionally can be formed.
【0019】請求項6の超微細周期構造の製造方法は、
請求項4または5記載の製造方法により上記基板上に上
記穴を2次元的に周期配列させた後、上記基板に原料分
子または原料原子を照射することにより、上記原料分子
または原料原子が反応してなる材料を上記穴が存在する
位置のみに選択的に堆積させることを特徴とするもので
ある。すなわち、表面に穴が周期配列された基板上に原
料の分子線または原子線を照射することにより、上記穴
の位置に選択的に成長核を発生させながら堆積を行わせ
て、材料の島が2次元的に周期配列した超微細周期構造
を形成することができる。The method for manufacturing an ultrafine periodic structure according to claim 6 is
After the holes are two-dimensionally and periodically arranged on the substrate by the manufacturing method according to claim 4 or 5, the substrate is irradiated with a source molecule or a source atom, whereby the source molecule or the source atom reacts. Is selectively deposited only at the positions where the holes exist. That is, by irradiating a molecular beam or an atomic beam of a raw material onto a substrate having holes periodically arranged on the surface thereof, deposition is performed while selectively generating growth nuclei at the positions of the holes, and an island of material is formed. An ultrafine periodic structure two-dimensionally arranged periodically can be formed.
【0020】請求項7の超微細周期構造の製造方法は、
基板上または基板上に形成された薄膜上にレジストを形
成した後、コヒーレントな放射光、レーザー光またはコ
ヒーレントな電子ビームのいずれかを複数の方向から上
記レジスト上に照射してレジスト表面に2次元干渉像を
形成しながら露光を行い、続いて、このレジストを現像
して露光部または未露光部のいずれかを除去することを
特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ultrafine periodic structure.
After a resist is formed on a substrate or a thin film formed on the substrate, any one of coherent radiation, laser light, or a coherent electron beam is irradiated on the resist from a plurality of directions, and the resist surface is two-dimensionally irradiated. Exposure is performed while forming an interference image, and subsequently, the resist is developed to remove either the exposed or unexposed portions.
【0021】すなわち、本発明は、レジストを用いて超
微細周期構造を製造する場合にも用いることができ、そ
の場合、レジストへの露光を、上記コヒーレントビーム
の2次元的な干渉像により行うことができる。この場合
も、コヒーレントビームの波長をレジストの解像度限界
である10ナノメーター程度まで短くすれば、従来のマ
スクを用いた露光に比べて一層微細なパターンを露光す
ることができる。そして、基板上に直接レジストを形成
して露光した場合には、たとえば現像後に残存した超微
細なレジストパターンを用いて基板に穴を2次元的に周
期配列させたり、上記レジストパターンを用いて基板上
に所望の材料が2次元的に周期配列するように堆積させ
ることができ、また、基板上に形成した薄膜上にレジス
トを形成して露光した場合は、現像後に残存したレジス
トパターンを用いて上記薄膜上に超微細な周期構造を形
成することができる。That is, the present invention can also be used in the case of manufacturing an ultrafine periodic structure using a resist. In this case, exposure of the resist is performed by a two-dimensional interference image of the coherent beam. Can be. Also in this case, if the wavelength of the coherent beam is shortened to about 10 nanometers, which is the resolution limit of the resist, a finer pattern can be exposed as compared with the exposure using a conventional mask. When a resist is formed directly on the substrate and exposed, for example, holes are two-dimensionally arranged on the substrate using the ultrafine resist pattern remaining after development, or the substrate is exposed using the resist pattern. A desired material can be deposited on the substrate so as to be periodically arranged in a two-dimensional manner. When a resist is formed on a thin film formed on a substrate and exposed, a resist pattern remaining after development is used. An ultrafine periodic structure can be formed on the thin film.
【0022】請求項8の超微細周期構造の製造方法は、
基板または基板上に形成された薄膜の表面を砒素、セレ
ン、硫黄等蒸発の容易なレジスト材料により被覆した
後、コヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒーレ
ントな電子ビームのいずれかを複数の方向から上記レジ
スト材料上に照射して上記レジスト材料の表面に2次元
干渉像を形成しながら露光を行うことにより、2次元干
渉像の存在する位置のみで上記レジスト材料を除去する
ことを特徴とするものである。ここでは、レジスト材料
として蒸発の容易な材料を用いたので、レジスト上にコ
ヒーレントビームの2次元干渉像を形成するのみによ
り、この2次元干渉像の存在する位置で上記レジスト材
料を蒸発させて除去することができる。この場合、請求
項7の場合と比較してレジストの解像度限界が短くなる
ので、一層微細なパターンを露光することができる。[0022] The method of manufacturing an ultrafine periodic structure according to claim 8 is as follows.
After coating the surface of the substrate or the thin film formed on the substrate with a resist material which is easy to evaporate, such as arsenic, selenium, sulfur, etc., any of coherent radiation, laser light or coherent electron beam is applied from a plurality of directions. By irradiating the resist material to form a two-dimensional interference image on the surface of the resist material and performing exposure, the resist material is removed only at the position where the two-dimensional interference image exists. is there. Here, since a material that easily evaporates was used as the resist material, the resist material was evaporated and removed at the position where the two-dimensional interference image exists only by forming a two-dimensional interference image of the coherent beam on the resist. can do. In this case, since the resolution limit of the resist is shorter than in the case of claim 7, a finer pattern can be exposed.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1に本実施の形態で使用する超
微細周期構造の製造装置を示す。本装置は、コヒーレン
トビーム供給装置1、ガス供給装置2、基板交換室3お
よび反応室4から構成されている。コヒーレントビーム
供給装置1は、例えば、シンクロトロン放射光装置等の
放射光光源5から放出されるコヒーレントな放射光をフ
ィルター6により単色化した後、反応室4に供給するよ
うになっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an apparatus for manufacturing an ultrafine periodic structure used in the present embodiment. This apparatus includes a coherent beam supply device 1, a gas supply device 2, a substrate exchange chamber 3, and a reaction chamber 4. The coherent beam supply device 1 is configured to monochromatize coherent radiation emitted from a radiation light source 5 such as a synchrotron radiation device with a filter 6 and then supply the monochromatic radiation to a reaction chamber 4.
【0024】ガス供給装置2は、原料ガス(原料の分子
線または原子線)やエッチングガスを反応室4に供給す
るものである。基板交換室3は反応室4の真空を破らず
に基板7を反応室4に導入するために設けられており、
反応室4と基板交換室3とはゲートバルブ8により隔て
られている。基板交換室3と反応室4とは、それぞれ独
立の真空排気装置9、10を備えている。The gas supply device 2 supplies a raw material gas (molecular beam or atomic beam of the raw material) and an etching gas to the reaction chamber 4. The substrate exchange chamber 3 is provided for introducing the substrate 7 into the reaction chamber 4 without breaking the vacuum of the reaction chamber 4.
The reaction chamber 4 and the substrate exchange chamber 3 are separated by a gate valve 8. The substrate exchange chamber 3 and the reaction chamber 4 are provided with independent vacuum exhaust devices 9 and 10, respectively.
【0025】反応室4は、常時真空排気装置10により
真空が保たれている。反応室4内において基板7は基板
ホルダー11上に装着される。基板ホルダー11の下部
には基板ヒーター12が取り付けられていて、必要に応
じて基板7を加熱する。なお、基板ヒーター12を設け
る代わりに、基板ホルダー11から離れた位置から赤外
線等を照射して加熱するようにしてもよい。The reaction chamber 4 is kept in a vacuum state by a vacuum evacuation device 10 at all times. The substrate 7 is mounted on the substrate holder 11 in the reaction chamber 4. A substrate heater 12 is mounted below the substrate holder 11, and heats the substrate 7 as necessary. Note that, instead of providing the substrate heater 12, heating may be performed by irradiating infrared rays or the like from a position away from the substrate holder 11.
【0026】放射光光源5からフィルター6を介して反
応室4内に導入された放射光は、ハーフミラー13、1
4、15を用いて、3つ以上、たとえば4つに分割さ
れ、さらにミラー16、17、18、19を介して、複
数の方向、たとえば4方向から基板7上に照射される。
なお、ハーフミラー13および15間、ハーフミラー1
4とミラー17間、およびハーフミラー15とミラー1
9間には、それぞれミラー20、21、22が配置され
ている。放射光を基板7に照射する方向が常に一定であ
れば、ハーフミラー13乃至15やミラー16乃至22
は反応室4の外部に位置していても差し支えない。The radiated light introduced into the reaction chamber 4 from the radiated light source 5 via the filter 6 is applied to the half mirrors 13 and 1.
The substrate 7 is divided into three or more, for example, four parts by using the light guides 4 and 15, and is irradiated onto the substrate 7 from a plurality of directions, for example, four directions via mirrors 16, 17, 18 and 19.
The half mirror 13 and the half mirror 15 and the half mirror 1
4 and mirror 17, and half mirror 15 and mirror 1
Mirrors 20, 21, and 22 are arranged between the nine. If the direction of irradiating the substrate 7 with the radiated light is always constant, the half mirrors 13 to 15 and the mirrors 16 to 22
May be located outside the reaction chamber 4.
【0027】上記基板7上において、たとえば、正方格
子を有する2次元干渉像を形成するために、4つのミラ
ー16乃至19を介して4方向A乃至Dから放射光を照
射する場合、これらの4方向は、図2に示すように、上
方から見て、90°の角度間隔となるように設定されて
いる。4方向の放射光の垂直面内での傾斜角度は、製造
すべき周期構造の格子間隔に対応させて、互いに等しく
される。そして、4方向からの波が互いに干渉すること
により、正方格子を有する2次元的に周期配列した干渉
像が形成される。For example, when radiating light from four directions A to D through four mirrors 16 to 19 to form a two-dimensional interference image having a square lattice on the substrate 7, As shown in FIG. 2, the directions are set to have an angular interval of 90 ° when viewed from above. The tilt angles in the vertical plane of the emitted light in the four directions are made equal to each other, corresponding to the lattice spacing of the periodic structure to be manufactured. When the waves from the four directions interfere with each other, an interference image having a square lattice and two-dimensionally periodically arranged is formed.
【0028】図3は、六方格子を有する2次元干渉像を
形成するために、基板7上への放射光の照射を3方向E
乃至Gからとし、お互いに対して、それぞれ120°の
角度をなす方向から照射する場合を示したものである。
3方向の放射光の垂直面内での傾斜角度は、製造すべき
周期構造の格子間隔に対応させて、互いに等しくされ
る。この場合、3方向からの放射光が互いに干渉して、
六方格子を有する2次元的に周期配列した干渉像が形成
される。本発明において、基板7上に形成される2次元
干渉像は、上記の正方格子を有するものや六方格子を有
するものに限定されない。放射光を照射する方向の数、
上方から見た角度、垂直面内での傾斜角度を変えること
により、任意の周期配列を有する2次元干渉像を形成す
ることが可能である。FIG. 3 shows that the substrate 7 is irradiated with radiation in three directions E to form a two-dimensional interference image having a hexagonal lattice.
G to G, and irradiates from directions forming an angle of 120 ° with respect to each other.
The tilt angles of the three directions of radiation in the vertical plane are made equal to one another, corresponding to the lattice spacing of the periodic structure to be produced. In this case, the emitted lights from three directions interfere with each other,
A two-dimensionally periodic interference image having a hexagonal lattice is formed. In the present invention, the two-dimensional interference image formed on the substrate 7 is not limited to an image having a square lattice or an image having a hexagonal lattice. Number of directions to irradiate synchrotron radiation,
By changing the angle viewed from above and the tilt angle in the vertical plane, it is possible to form a two-dimensional interference image having an arbitrary periodic arrangement.
【0029】図1において、ガス供給装置2から反応室
4内に導入された原料ガス(原料の分子線または原子
線)やエッチングガスは、ガスノズル23により基板7
上に照射されるようになっている。In FIG. 1, a raw material gas (molecular beam or atomic beam of the raw material) and an etching gas introduced into a reaction chamber 4 from a gas supply device 2 are supplied to a substrate 7 by a gas nozzle 23.
The top is illuminated.
【0030】基板7上に所望の材料を2次元的に周期配
列させて堆積する場合、図4中(a)に示すように、反
応室4内において、基板7上に、上述のように複数の方
向から放射光を照射すると同時に、ガスノズル23から
原料分子または原料原子を照射する。上記放射光は、基
板7表面の一方向(たとえばX方向)については、図4
中の(b)に示すように、2方向からの放射光同士が干
渉することにより、周期的に干渉像の強度が増減すると
ともに、基板7表面の他方向(たとえばY方向)につい
ても、同様に干渉像の強度が周期的に増減し、その結
果、基板7上に2次元干渉像が周期配列され、図7に示
すように、この2次元干渉像が存在する位置のみに材料
24が堆積して基板7上に材料24の島が2次元的に周
期配列される。When a desired material is periodically arranged two-dimensionally on the substrate 7 and deposited, as shown in FIG. 4A, a plurality of materials are placed on the substrate 7 in the reaction chamber 4 as described above. At the same time, the raw material molecules or raw material atoms are irradiated from the gas nozzle 23. The radiated light travels in one direction (for example, X direction) on the surface of the substrate 7 as shown in FIG.
As shown in (b), the emitted light from two directions interferes with each other, so that the intensity of the interference image periodically increases and decreases, and the same applies to the other direction of the surface of the substrate 7 (for example, the Y direction). The intensity of the interference image periodically increases and decreases. As a result, a two-dimensional interference image is periodically arranged on the substrate 7, and as shown in FIG. 7, the material 24 is deposited only at the position where the two-dimensional interference image exists. Thus, islands of the material 24 are two-dimensionally periodically arranged on the substrate 7.
【0031】なお、以上では、放射光の干渉像が存在す
る位置(干渉像の強度があるしきい値より高い位置)の
みに材料24が堆積して、いわゆる選択成長が生じるも
のとしたが、原料や材料24の種類や各種条件によって
は、放射光の干渉像が存在する位置で堆積速度が増加
し、従って、干渉像の存在する位置で材料24が厚く堆
積され、干渉像の存在しない位置(干渉像の強度がある
しきい値より低い位置)で材料24が薄く堆積される場
合もある。或いは、放射光の干渉像の存在しない位置
(干渉像の強度があるしきい値より低い位置)のみに材
料24が堆積して、いわゆる逆の選択成長が生じる場合
もある。In the above description, the material 24 is deposited only at the position where the interference image of the radiated light exists (the position where the intensity of the interference image is higher than a certain threshold value), and so-called selective growth occurs. Depending on the type of the raw material and the material 24 and various conditions, the deposition rate increases at the position where the interference image of the radiated light exists. Therefore, the material 24 is deposited thickly at the position where the interference image exists, and at the position where the interference image does not exist. The material 24 may be deposited thinly (at a position where the intensity of the interference image is lower than a certain threshold). Alternatively, there is a case where the material 24 is deposited only at a position where the interference image of the emitted light does not exist (a position where the intensity of the interference image is lower than a certain threshold value), and so-called reverse selective growth occurs.
【0032】次に、表1に本発明の請求項1及び2に対
応する各種実施例における基板7、原料(原料分子また
は原料原子)、および材料24の種類と、温度条件との
関係を示す。備考欄には、選択成長、逆の選択成長また
は堆積速度の増加、原子層の堆積等が観察されたものに
ついて、その旨を記載している。Next, Table 1 shows the relationship between the type of the substrate 7, the raw material (raw material molecule or raw material atom) and the material 24, and the temperature conditions in various embodiments corresponding to the first and second aspects of the present invention. . The remarks column indicates that the selective growth, the reverse selective growth or the increase in the deposition rate, the deposition of the atomic layer, and the like are observed.
【0033】たとえば実施例9について説明すると、基
板7として非晶質基板であるSiO 2 基板を用い、反応
室4内の温度を100℃に保ちながら基板7上に放射光
を照射すると同時に原料分子としてジメチルアルミニウ
ムハイドライドを照射したところ、図5に示したよう
に、基板7上の2次元干渉像の存在する位置(干渉像の
強度の高い位置)にAl(アルミニウム)からなる材料
24が2次元的に周期配列された。他の実施例について
は、表1に示した通りである。なお、本実施の形態にお
ける超微細周期構造は、たとえば単電子トランジスタや
シリコン微粒子による発光素子等に応用することができ
る。For example, the ninth embodiment will be described.
SiO 7 as an amorphous substrate as the plate 7 TwoReaction using substrate
Synchrotron radiation on the substrate 7 while maintaining the temperature in the chamber 4 at 100 ° C.
At the same time as dimethyl aluminum
Irradiation of mu hydride as shown in FIG.
The position where the two-dimensional interference image exists on the substrate 7 (the position of the interference image)
Material made of Al (aluminum) at high strength position)
24 were periodically arranged two-dimensionally. About other embodiments
Is as shown in Table 1. In this embodiment,
The ultrafine periodic structure can be, for example, a single-electron transistor or
It can be applied to light emitting devices with silicon fine particles
You.
【0034】[0034]
【表1】 [Table 1]
【0035】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。第2の実施の形態は請求項3に対応したものであっ
て、図6中(a)に示すように、基板7上にMOMBE
(有機金属分子線エピタキシー法)により材料25を堆
積させる場合に、たとえばレーザー光を3方向以上の複
数方向から照射することにより、(b)に示す上記レー
ザー光の干渉像の強度があるしきい値より高い位置(干
渉像の存在する位置)で材料25の組成が変化して異種
の材料26が生成され、図7にも示すように、材料25
からなる薄膜内に異種の材料26が2次元的に周期配列
された超微細周期構造が形成される。この場合、図1に
おける放射光光源5の代わりに、Arレーザー等のレー
ザー光源を用いることができる。Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment corresponds to the third aspect, and as shown in FIG.
In the case where the material 25 is deposited by (organic metal molecular beam epitaxy), for example, by irradiating laser light from a plurality of three or more directions, the intensity of the interference image of the laser light shown in FIG. At a position higher than the value (the position where the interference image exists), the composition of the material 25 changes to generate a different kind of material 26, and as shown in FIG.
An ultrafine periodic structure is formed in which a heterogeneous material 26 is periodically arranged two-dimensionally in a thin film made of. In this case, a laser light source such as an Ar laser can be used instead of the radiation light source 5 in FIG.
【0036】具体的な実施例としては、たとえばInP
からなり温度510℃に保たれた基板7上に、Arレー
ザーで4方向からレーザー光を照射しながら、同時に原
料としてTEGa(トリエチルガリウム)、TMIn
(トリメチルインジウム)、および熱分解したAsH3
を照射したところ、材料25としてInGaAsが成長
するが、レーザー光の干渉像の強度の高い位置ではIn
GaAsがInAsに変化して、InGaAsからなる
材料25内にInAsからなる材料26が2次元的に周
期配列された超微細周期構造が形成された。As a specific embodiment, for example, InP
While irradiating a laser beam from four directions with an Ar laser on a substrate 7 made of GaAs and maintaining the temperature at 510 ° C., TEGa (triethylgallium) and TMIn were simultaneously used as raw materials.
(Trimethylindium), and pyrolyzed AsH 3
Is irradiated, InGaAs grows as the material 25, but at a position where the intensity of the interference image of the laser light is high, InGaAs is grown.
The GaAs was changed to InAs, and an ultrafine periodic structure was formed in which the material 26 made of InAs was periodically arranged two-dimensionally in the material 25 made of InGaAs.
【0037】また、別の実施例として、InPからなり
温度510℃に保たれた基板7上に原料としてTEG
a、TMIn、熱分解したPH3 、および熱分解したA
sH3を照射したところ、材料25としてInGaAs
Pが成長するが、レーザー光の干渉像の強度の高い位置
ではInGaAsPがInAsPに変化した。As another embodiment, as a raw material, TEG is formed on a substrate 7 made of InP and maintained at a temperature of 510 ° C.
a, TMIn, pyrolyzed PH 3 , and pyrolyzed A
When irradiated with sH 3 , InGaAs was used as the material 25.
Although P grows, InGaAsP changes to InAsP at a position where the intensity of the interference image of the laser beam is high.
【0038】次に、本発明の第3の実施の形態を説明す
る。この実施の形態は請求項4、5および6に対応した
ものであって、図8中(a)に示すように、ある種の材
料からなる基板7の表面に放射光を第1の実施の形態と
同様に3方向以上から照射すると、(b)に示す放射光
の干渉像の強度が高い位置(干渉像が存在する位置)で
基板7の表面がエッチングされて穴28が形成され、こ
の穴28は図9に示すように、基板7上に2次元的に周
期配列される。この場合、放射光の照射と同時に、基板
7の材料との反応性を有するガスを照射することによ
り、エッチング速度を向上させることができる。Next, a third embodiment of the present invention will be described. This embodiment corresponds to claims 4, 5 and 6, and as shown in FIG. 8 (a), radiated light is applied to the surface of a substrate 7 made of a certain material in the first embodiment. When irradiation is performed from three directions or more in the same manner as in the embodiment, the surface of the substrate 7 is etched at a position where the intensity of the interference image of the radiated light shown in (b) is high (a position where the interference image exists), and a hole 28 is formed. The holes 28 are two-dimensionally periodically arranged on the substrate 7 as shown in FIG. In this case, the etching rate can be improved by irradiating the gas having reactivity with the material of the substrate 7 simultaneously with the irradiation of the radiation light.
【0039】具体的な実施例としては、たとえばSiO
2 からなる基板7に3方向以上から放射光を照射すると
ともに、該基板7にSF6 ガスを照射すると、基板7の
表面がエッチングされた。また、SF6 ガスを使用せず
に、放射光を照射するのみでも、基板7がエッチングさ
れた。別の実施例としては、シリコンからなる基板7を
用い、マイクロ波で励起されたSF6 およびArの混合
ガス雰囲気中で放射光を照射すると、放射光を照射しな
い場合に比べてエッチング速度が1桁程度加速された。As a specific embodiment, for example, SiO 2
When the substrate 7 made of 2 was irradiated with radiated light from three or more directions and the substrate 7 was irradiated with SF 6 gas, the surface of the substrate 7 was etched. Further, the substrate 7 was etched only by irradiating the emitted light without using the SF 6 gas. As another embodiment, when the substrate 7 made of silicon is used and irradiated with radiation in a mixed gas atmosphere of SF 6 and Ar excited by microwaves, the etching rate is reduced by one in comparison with the case where no radiation is irradiated. It was accelerated by an order of magnitude.
【0040】別の実施例としては、たとえば、(11
1)A面を表面に有するガリウム燐基板に塩素を供給し
ながら紫外線レーザーからレーザー光を3方向以上から
照射することにより、図9のように穴28が2次元的に
周期配列した構造を形成した。ここで、ガリウム燐(1
11)A面とは、ガリウム原子が下の3つの燐原子と結
合している面である。また、ガリウム燐基板に代えて、
(111)A面を表面に有するガリウム砒素基板を用い
た場合も、同様に基板上に穴を2次元的に周期配列させ
ることができる。As another embodiment, for example, (11
1) A structure in which holes 28 are two-dimensionally periodically arranged as shown in FIG. 9 is formed by irradiating a laser beam from three or more directions from an ultraviolet laser while supplying chlorine to a gallium phosphorus substrate having an A surface on the surface. did. Here, gallium phosphorus (1
11) The A plane is a plane where gallium atoms are bonded to the three lower phosphorus atoms. Also, instead of the gallium phosphorus substrate,
Even when a gallium arsenide substrate having a (111) A surface on its surface is used, holes can be periodically arranged two-dimensionally on the substrate.
【0041】また、図10および図11に示すように、
表面に穴28が2次元的に周期配列された基板7に対し
て、上記穴28を成長の核として原料を照射すると、穴
28とそれ以外の場所の面方位の相違により選択成長が
起こり、穴28の位置に材料30の島が2次元的に周期
配列された超微細周期構造を形成することができる。As shown in FIGS. 10 and 11,
When a material is irradiated to the substrate 7 having the holes 28 two-dimensionally and periodically arranged on the surface thereof with the holes 28 as growth nuclei, selective growth occurs due to the difference in the plane orientation between the holes 28 and other places. An ultrafine periodic structure in which islands of the material 30 are periodically arranged two-dimensionally at the positions of the holes 28 can be formed.
【0042】具体的な例としては、たとえば、(11
1)A面を表面に有するガリウム燐基板に上記の方法で
穴28を2次元的に周期配列させた後、基板温度570
℃でトリメチルガリウムとアルシンを交互に供給して原
子層成長させることにより、図11に示すように、穴2
8の存在する位置のみにガリウム砒素からなる材料30
の島を形成した。As a specific example, for example, (11
1) After arranging the holes 28 two-dimensionally and periodically on the gallium phosphide substrate having the A surface on the surface by the above method,
By alternately supplying trimethylgallium and arsine at 0 ° C. to grow the atomic layer, as shown in FIG.
Gallium arsenide material 30 only in the position where 8 exists
Formed an island.
【0043】次に、本発明の第4の実施の形態を説明す
る。この実施の形態は請求項7に対応したものであっ
て、図12に示すように、基板7上にレジスト31を形
成し、このレジスト31上に露光する場合に、レジスト
31上にコヒーレントな放射光、レーザー光またはコヒ
ーレントな電子ビームを3方向以上の複数方向から照射
して2次元干渉像を形成する。これにより、2次元干渉
像の強度があるしきい値より高い位置31aでレジスト
31が露光される。その後、通常の現像工程により、た
とえばレジスト31の露光部31aのみを除去すると、
図13に示すように、レジスト31の露光部31aに穴
32が形成され、これらの穴32は2次元的に周期配列
されたものとなる。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 12, when a resist 31 is formed on a substrate 7 and the resist 31 is exposed, a coherent radiation A two-dimensional interference image is formed by irradiating light, laser light, or a coherent electron beam from a plurality of three or more directions. Thus, the resist 31 is exposed at the position 31a where the intensity of the two-dimensional interference image is higher than a certain threshold. After that, when, for example, only the exposed portion 31a of the resist 31 is removed by a normal developing process,
As shown in FIG. 13, holes 32 are formed in the exposed portions 31a of the resist 31, and these holes 32 are two-dimensionally and periodically arranged.
【0044】この場合も、コヒーレントビームの波長を
レジストの解像度限界である10ナノメーター程度まで
短くすることにより、従来のマスクを用いて露光を行う
場合よりも微細なパターンを露光することができるの
で、現像後にレジスト31に形成される穴32も超微細
なものとなる。なお、穴32の形成されたレジスト31
を用いる基板7に加工することにより、たとえば基板7
上に図9と同様の穴28を2次元的に周期配列させるこ
とができる。あるいは穴32の形成されたレジスト31
上から基板7に原料原子または原料分子を照射すること
により、穴32の形成された位置のみで基板7上に材料
を堆積させることができる。また、基板7上に薄膜を形
成してこの薄膜上に超微細な2次元的周期構造を形成す
る場合、上記薄膜上にレジストを形成してこのレジスト
上に上記2次元干渉像により露光すればよい。Also in this case, by shortening the wavelength of the coherent beam to about 10 nanometers, which is the resolution limit of the resist, a finer pattern can be exposed than in the case of performing exposure using a conventional mask. The holes 32 formed in the resist 31 after the development are also very fine. Note that the resist 31 in which the holes 32 are formed is formed.
By processing into a substrate 7 using
The holes 28 similar to those shown in FIG. 9 can be two-dimensionally arranged at the top. Alternatively, the resist 31 in which the hole 32 is formed
By irradiating the substrate 7 with source atoms or source molecules from above, the material can be deposited on the substrate 7 only at the positions where the holes 32 are formed. When a thin film is formed on the substrate 7 to form an ultra-fine two-dimensional periodic structure on the thin film, a resist is formed on the thin film and the resist is exposed on the two-dimensional interference image. Good.
【0045】レジストを用いる場合の具体的な実施例と
して、シリコン基板上にレジスト材料であるポリメチル
メタクリレートをスピナーで塗布し、コヒーレントな放
射光を3方向以上から照射して露光を行った。さらに現
像を行うことにより、図13のように、レジスト31上
に穴32が2次元的に周期配列された超微細構造を形成
することができた。なお、レジスト材料として砒素、セ
レン、硫黄等蒸発の容易な材料を用いると、コヒーレン
トビームによる2次元干渉像を形成するのみで、この2
次元干渉像の存在する位置で上記レジスト材料が蒸発す
るので、現像工程が不要となる。As a specific example in which a resist is used, polymethyl methacrylate, which is a resist material, was applied on a silicon substrate by a spinner, and exposure was performed by irradiating coherent radiation from three or more directions. By further developing, as shown in FIG. 13, it was possible to form an ultrafine structure in which the holes 32 were two-dimensionally periodically arranged on the resist 31. If a material such as arsenic, selenium, or sulfur that easily evaporates is used as a resist material, only a two-dimensional interference image by a coherent beam is formed.
Since the resist material evaporates at the position where the two-dimensional interference image exists, the developing step is not required.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
の超微細周期構造の製造方法によれば、コヒーレントビ
ームの干渉と、原料の分子・原子線の直接相互作用を利
用し、基板上に複数の方向からコヒーレントビームを照
射して2次元干渉像を結像させると同時に、基板表面全
面に原料の分子線または原子線を照射することにより、
周期配列している干渉像の存在する位置において選択的
に上記材料の堆積が起こり、材料の島が2次元的に周期
配列した超微細周期構造を形成することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention,
According to the method for producing a hyperfine periodic structure, a two-dimensional interference image is formed by irradiating a coherent beam on a substrate from a plurality of directions by utilizing the interference of a coherent beam and the direct interaction between molecular and atomic beams of a raw material. At the same time as imaging, by irradiating the molecular beam or atomic beam of the raw material on the entire surface of the substrate,
The deposition of the material occurs selectively at the position where the periodically arranged interference images exist, and an ultrafine periodic structure in which islands of the material are two-dimensionally periodically arranged can be formed.
【0047】請求項2の超微細周期構造の製造方法によ
れば、原料や材料、基板の種類やその他の条件に応じ
て、上記2次元干渉像の存在しない位置のみで選択的に
材料を堆積させ、材料の島が2次元的に周期配列した超
微細周期構造を形成することができる。According to the second aspect of the present invention, a material is selectively deposited only at a position where the two-dimensional interference image does not exist, according to a raw material, a material, a type of a substrate, and other conditions. As a result, it is possible to form an ultrafine periodic structure in which islands of the material are arranged two-dimensionally and periodically.
【0048】請求項3の超微細周期構造の製造方法によ
れば、上記したコヒーレントビームの干渉像と原料の分
子・原子線の相互作用により、基板上の上記干渉像の存
在する位置と存在しない位置とでそれぞれ異なる材料を
堆積させることができる。According to the third aspect of the present invention, the position where the interference image exists on the substrate does not exist due to the interaction between the coherent beam interference image and the molecular / atomic beam of the raw material. Different materials can be deposited at different locations.
【0049】請求項4の超微細周期構造の製造方法によ
れば、基板の表面にコヒーレントビームの干渉像を結像
させることにより、干渉像の存在する位置のみで選択的
に基板材料をエッチングして、穴が2次元的に周期配列
した超微細周期構造を形成することができる。According to the method of manufacturing an ultrafine periodic structure according to the fourth aspect, by forming an interference image of a coherent beam on the surface of the substrate, the substrate material is selectively etched only at the position where the interference image exists. Thus, an ultrafine periodic structure in which holes are periodically arranged two-dimensionally can be formed.
【0050】請求項5の超微細周期構造の製造方法によ
れば、請求項4の製造方法において、コヒーレントビー
ムの照射と同時に基板との反応性を有するガス(エッチ
ングガス)を照射することにより、エッチング速度を向
上させることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the manufacturing method of the fourth aspect, a gas (etching gas) having reactivity with the substrate is irradiated simultaneously with the irradiation of the coherent beam. The etching rate can be improved.
【0051】請求項6の超微細周期構造の製造方法によ
れば、請求項4または5記載の製造方法により上記基板
上に上記穴を2次元的に周期配列させた後、上記基板に
原料分子または原料原子を照射することにより、上記原
料分子または原料原子が反応してなる材料を上記穴が存
在する位置のみに選択的に堆積させることができ、これ
により、材料の島が2次元的に周期配列した超微細周期
構造を形成することができる。According to a sixth aspect of the present invention, the holes are two-dimensionally arranged on the substrate by the method of the fourth or fifth aspect, and then the raw material molecules are provided on the substrate. Alternatively, by irradiating the source atoms, the material obtained by the reaction of the source molecules or the source atoms can be selectively deposited only at the positions where the holes exist, whereby the islands of the material are two-dimensionally formed. An ultrafine periodic structure having a periodic arrangement can be formed.
【0052】請求項7の超微細周期構造の製造方法によ
れば、レジストを用いて基板上または基板上に形成され
た薄膜上に周期構造を形成する場合に、レジストへの露
光をコヒーレントビームの2次元干渉像により行うよう
にしたので、レジスト上に超微細なパターンを形成する
ことができ、これにより基板または薄膜上に超微細な周
期構造を形成することができる。According to the seventh aspect of the present invention, when the periodic structure is formed on the substrate or the thin film formed on the substrate using the resist, the resist is exposed to the coherent beam. Since the two-dimensional interference image is used, an ultrafine pattern can be formed on the resist, and an ultrafine periodic structure can be formed on the substrate or the thin film.
【0053】請求項8の超微細周期構造の製造方法によ
れば、請求項7の製造方法で用いられるレジストと比較
して解像度限界が短い、砒素、セレン、硫黄等蒸発の容
易なレジスト材料を用いたので、請求項7の製造方法と
比較して一層微細な周期構造を形成することができる。According to the method of manufacturing an ultra-fine periodic structure of the present invention, a resist material having a shorter resolution limit than that of the resist used in the manufacturing method of the present invention and which is easy to evaporate, such as arsenic, selenium, or sulfur, is used. Since it is used, a finer periodic structure can be formed as compared with the manufacturing method of the seventh aspect.
【図1】本発明の第1の実施の形態で使用する超微細周
期構造の製造装置を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing an apparatus for manufacturing an ultrafine periodic structure used in a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施の形態で基板に対して4方向から光
を照射する場合の光の照射方向を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a light irradiation direction when light is irradiated on the substrate from four directions in the first embodiment.
【図3】上記基板に対して3方向から光を照射する場合
の光の照射方向を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing a light irradiation direction when the substrate is irradiated with light from three directions.
【図4】第1の実施の形態で基板上に材料を堆積させる
様子を干渉像の強度とともに示す概略正面図。FIG. 4 is a schematic front view showing a state of depositing a material on a substrate in the first embodiment together with the intensity of an interference image.
【図5】第1の実施の形態で基板上に材料を堆積させた
状態を示す概略斜視図。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a state where a material is deposited on a substrate in the first embodiment.
【図6】本発明の第2の実施の形態で基板上に材料を堆
積させる様子を干渉像の強度とともに示す概略正面図。FIG. 6 is a schematic front view showing a state of depositing a material on a substrate together with the intensity of an interference image according to the second embodiment of the present invention.
【図7】第2の実施の形態で基板上に材料を堆積させた
状態を示す概略破断斜視図。FIG. 7 is a schematic cutaway perspective view showing a state in which a material is deposited on a substrate in the second embodiment.
【図8】本発明の第3の実施の形態で基板上に穴を開け
る様子を干渉像の強度とともに示す概略正面図。FIG. 8 is a schematic front view showing a state of making a hole on a substrate together with the intensity of an interference image in the third embodiment of the present invention.
【図9】第3の実施の形態で基板上に穴を開けた状態を
示す概略破断斜視図。FIG. 9 is a schematic cutaway perspective view showing a state in which a hole is formed in a substrate in the third embodiment.
【図10】第3の実施の形態で基板上に材料を堆積させ
る様子を示す概略正面図。FIG. 10 is a schematic front view showing how a material is deposited on a substrate in the third embodiment.
【図11】第3の実施の形態で基板上に材料を堆積させ
た状態を示す概略破断斜視図。FIG. 11 is a schematic cutaway perspective view showing a state in which a material is deposited on a substrate in the third embodiment.
【図12】第4の実施の形態でレジスト上に露光する様
子を示す概略正面図。FIG. 12 is a schematic front view showing a state in which exposure is performed on a resist in a fourth embodiment.
【図13】第4の実施の形態で上記レジストを現像した
状態を示す概略破断斜視図。FIG. 13 is a schematic cutaway perspective view showing a state in which the resist is developed in the fourth embodiment.
1 コヒーレントビーム供給装置 2 ガス供給装置 3 基板交換室 4 反応室 5 放射光光源 6 フィルター 7 基板 8 ゲートバルブ 9、10 真空排気装置 11 基板ホルダー 12 基板ヒーター 13乃至15 ハーフミラー 16乃至22 ミラー 23 ガスノズル 24、25、26、30 材料 28、32 穴 31 レジスト 31a 露光部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coherent beam supply device 2 Gas supply device 3 Substrate exchange room 4 Reaction chamber 5 Synchrotron radiation source 6 Filter 7 Substrate 8 Gate valve 9, 10 Vacuum exhaust device 11 Substrate holder 12 Substrate heater 13 to 15 Half mirror 16 to 22 Mirror 23 Gas nozzle 24, 25, 26, 30 Material 28, 32 Hole 31 Resist 31a Exposure part
Claims (8)
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを複数の方向か
ら基板表面に照射して基板表面に2次元干渉像を形成
し、同時に原料分子または原料原子を照射することによ
り、上記原料分子または原料原子が反応してなる材料を
上記基板上の上記2次元干渉像の存在する位置のみに選
択的に堆積させることを特徴とする超微細周期構造の製
造方法。1. A two-dimensional interference image is formed on a substrate surface by irradiating the substrate surface with coherent radiation light, laser light, or a coherent electron beam from a plurality of directions, and simultaneously irradiating source molecules or source atoms. Thereby selectively depositing the material obtained by the reaction of the source molecules or the source atoms only at the position where the two-dimensional interference image exists on the substrate.
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを複数の方向か
ら基板表面に照射して基板表面に2次元干渉像を形成
し、同時に原料分子または原料原子を照射することによ
り、上記原料分子または原料原子が反応してなる材料を
上記基板上の上記2次元干渉像の存在しない位置のみに
選択的に堆積させることを特徴とする超微細周期構造の
製造方法。2. A two-dimensional interference image is formed on the substrate surface by irradiating the substrate surface with a coherent radiation, a laser beam, or a coherent electron beam from a plurality of directions, and simultaneously irradiating the source molecules or the source atoms. Thereby selectively depositing the material obtained by the reaction of the source molecules or the source atoms only at positions where the two-dimensional interference image does not exist on the substrate.
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを複数の方向か
ら基板表面に照射して基板表面に2次元干渉像を形成
し、同時に原料分子または原料原子を照射することによ
り、基板上の上記2次元干渉像の存在する位置と2次元
干渉像の存在しない位置とにそれぞれ上記原料分子また
は原料原子が反応してなり且つ互いに物性の異なる異種
の材料を堆積させることを特徴とする超微細周期構造の
製造方法。3. A two-dimensional interference image is formed on the substrate surface by irradiating the substrate surface with a coherent radiation light, a laser beam or a coherent electron beam from a plurality of directions, and simultaneously irradiating the source molecules or the source atoms. By doing so, the source molecules or the source atoms react at the position where the two-dimensional interference image exists and the position where the two-dimensional interference image does not exist on the substrate, and different materials having different physical properties are deposited. A method for manufacturing an ultra-fine periodic structure, characterized in that:
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを複数の方向か
ら基板表面に照射して基板表面に2次元干渉像を形成す
ることにより、基板上の上記2次元干渉像の存在する位
置のみで選択的に基板材料をエッチングし、上記基板上
に穴を2次元的に周期配列させることを特徴とする超微
細周期構造の製造方法。4. A two-dimensional interference image is formed on a substrate surface by irradiating the substrate surface with any one of coherent radiation light, laser light, and coherent electron beam from a plurality of directions to form the two-dimensional interference image on the substrate surface. A method of manufacturing an ultrafine periodic structure, wherein a substrate material is selectively etched only at a position where an interference image exists, and holes are two-dimensionally periodically arranged on the substrate.
はコヒーレントな電子ビームのいずれかを複数の方向か
ら基板表面に照射して基板表面に2次元干渉像を形成
し、同時に反応性を有するガスを照射することにより、
基板上の上記2次元干渉像の存在する位置のみで上記反
応性ガスを基板材料と反応させて選択的に基板材料をエ
ッチングし、上記基板上に穴を2次元的に周期配列させ
ることを特徴とする超微細周期構造の製造方法。5. A substrate surface is irradiated with any one of coherent radiation, laser light, and coherent electron beam from a plurality of directions to form a two-dimensional interference image on the substrate surface and simultaneously irradiate a reactive gas. By doing
The reactive gas reacts with the substrate material only at the position where the two-dimensional interference image exists on the substrate to selectively etch the substrate material, and the holes are periodically arranged two-dimensionally on the substrate. A method for manufacturing an ultrafine periodic structure.
上記基板上に上記穴を2次元的に周期配列させた後、上
記基板に原料分子または原料原子を照射することによ
り、上記原料分子または原料原子が反応してなる材料を
上記穴が存在する位置のみに選択的に堆積させることを
特徴とする超微細周期構造の製造方法。6. The method according to claim 4, wherein the holes are two-dimensionally arranged on the substrate, and the substrate is irradiated with the source molecules or the source atoms to thereby provide the source molecules or the source atoms. A method for producing an ultrafine periodic structure, characterized by selectively depositing a material obtained by reacting raw material atoms only at a position where the hole exists.
にレジストを形成した後、コヒーレントな放射光、レー
ザー光またはコヒーレントな電子ビームのいずれかを複
数の方向から上記レジスト上に照射してレジスト表面に
2次元干渉像を形成しながら露光を行い、続いて、この
レジストを現像して露光部または未露光部のいずれかを
除去することを特徴とする超微細周期構造の製造方法。7. After forming a resist on a substrate or a thin film formed on the substrate, any one of coherent radiation light, laser light, or coherent electron beam is irradiated onto the resist from a plurality of directions. A method for manufacturing an ultrafine periodic structure, comprising: performing exposure while forming a two-dimensional interference image on a resist surface; and subsequently developing the resist to remove either an exposed portion or an unexposed portion.
面を砒素、セレン、硫黄等蒸発の容易なレジスト材料に
より被覆した後、コヒーレントな放射光、レーザー光ま
たはコヒーレントな電子ビームのいずれかを複数の方向
から上記レジスト材料上に照射して上記レジスト材料の
表面に2次元干渉像を形成しながら露光を行うことによ
り、2次元干渉像の存在する位置のみで上記レジスト材
料を除去することを特徴とする超微細周期構造の製造方
法。8. After coating the surface of a substrate or a thin film formed on the substrate with a resist material which is easily evaporated such as arsenic, selenium, sulfur, etc., any one of coherent radiation light, laser light, and coherent electron beam is applied. By irradiating the resist material from a plurality of directions and performing exposure while forming a two-dimensional interference image on the surface of the resist material, it is possible to remove the resist material only at the position where the two-dimensional interference image exists. A method for manufacturing an ultrafine periodic structure.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00371298A JP3639840B2 (en) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | Manufacturing method of ultrafine periodic structure |
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|---|---|---|---|
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| JP3639840B2 JP3639840B2 (en) | 2005-04-20 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6391528B1 (en) | 2000-04-03 | 2002-05-21 | 3M Innovative Properties Company | Methods of making wire grid optical elements by preferential deposition of material on a substrate |
| JP2024012043A (en) * | 2022-07-04 | 2024-01-25 | セメス カンパニー,リミテッド | Substrate processing equipment and substrate processing method |
-
1998
- 1998-01-12 JP JP00371298A patent/JP3639840B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US6391528B1 (en) | 2000-04-03 | 2002-05-21 | 3M Innovative Properties Company | Methods of making wire grid optical elements by preferential deposition of material on a substrate |
| JP2024012043A (en) * | 2022-07-04 | 2024-01-25 | セメス カンパニー,リミテッド | Substrate processing equipment and substrate processing method |
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