電子ビーム誘起効果を用いた選択成長によるナノファブリケーション

利用电子束诱导效应选择性生长进行纳米加工

基本信息

批准号：
15651049
负责人：
森本章治
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15651049/
关键词：
ナノファブリケーション技術炭化水素膜電子ビーム金属薄膜の選択成長ナノサイズ配線 Si基板石英ガラス基板マスクのパターン描画電子ビーム誘起効果選択成長ナノファブリケーション有機薄膜成長核ステンシルマスク紫外線ナノ秒パルスレーザ光レーザリフトオフ法

项目摘要

高集積電子デバイス実現のためにはナノファブリケーション技術が必要である。本研究では、炭化水素膜と電子ビームを用いることにより、金属薄膜の選択成長によるナノサイズ配線を目指し、Si基板及び配線基板として重要な石英ガラス基板上への選択成長を試み、その基礎特性を調べた。基板には石英ガラス基板またはSi基板、炭化水素膜にはアピエゾンワックスを使用した。具体的には、(1)基板の上に炭化水素膜を堆積しその上にマスクを乗せる、(2)マスクを通して電子ビームを照射する、(3)電子ビームを止めてマスクを取り外す、(4)Zn蒸気を照射し選択成長させる、という順序で実験を進めた。選択成長の達成には、電子ビーム照射条件と共に、Zn堆積速度が極めて重要である。そこで、タングステンフィラメントの加熱時間、加熱電圧を変化させZn蒸発量を最適化し、選択成長のための最適値として、電圧6.0V、加熱時間5分とした。まずマスク無しで、チャージアップしにくいSi上でZn薄膜の選択成長を確認した。同じ作製条件でさらに、石英ガラス基板上で実験したところ、電子ビームを照射した領域にのみ再現性よくZn薄膜が付着した。これは、電子ビームによりZn蒸気の選択成長ができたことを示している。実用化のためのプロセスを考慮して、電子ビーム照射後基板を一度、僅かに大気の混入した窒素雰囲気にさらした後、石英ガラス基板上での選択成長を試みた。その結果、問題なく選択成長ができているのが分かった。最後に40μmシートメッシュのマスクを使用して、Si基板及び石英ガラス基板上でZnの選択成長を試みたところ、マスクのパターンを描画することに成功した。電子ビーム照射を用いて40μm□のマスクパターンを新しい手法により描画した。条件を最適化することにより原理的にはナノメータレベルの描画も可能であると考えられる。

纳米加工技术是实现高度集成电子器件所必需的。本研究以通过碳氢化合物膜和电子束选择性生长金属薄膜来实现纳米尺寸布线为目标，尝试在作为布线基板重要的Si基板和石英玻璃基板上进行选择性生长，并研究它们的性能。我研究了它的基本特征。使用石英玻璃基板或Si基板作为基板，使用Apiezon蜡作为烃膜。具体地，（1）在基板上沉积碳氢化合物薄膜并在其上放置掩模，（2）通过掩模照射电子束，（3）停止电子束并去除掩模，（4））实验进行通过照射Zn蒸气进行选择性生长的顺序。为了实现选择性生长，Zn沉积速率以及电子束照射条件极其重要。因此，我们通过改变钨丝的加热时间和加热电压来优化Zn蒸发量，并设定电压为6.0 V、加热时间为5分钟作为选择性生长的最佳值。首先，我们确认了在没有掩模的情况下在难以充电的Si上选择性生长Zn薄膜。当在相同的制造条件下在石英玻璃基板上进行实验时，仅在用电子束照射的区域中以良好的再现性沉积了Zn薄膜。这表明电子束能够选择性地生长锌蒸气。考虑到实际应用的工艺，在将电子束照射后的基板暴露于含有微量空气的氮气气氛中之后，尝试在石英玻璃基板上选择性生长。结果，我们发现选择性生长是可能的，没有任何问题。最后，我们尝试使用40μm的片状网格掩模在Si和石英玻璃基板上选择性生长Zn，并成功绘制了掩模图案。使用电子束照射的新方法绘制了 40μm 的方形掩模图案。人们认为，通过优化条件，原则上可以在纳米级别进行写入。