薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法
【課題】 プロセス全体に要するコストや時間を軽減させ、微粒子をナノオーダで選択的に堆積させつつ、高精度なパターニングを実現する。
【解決手段】 少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光の波長を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる。
【解決手段】 少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光の波長を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法並びに、その微粒子の堆積方法に関し、特に微粒子をナノオーダで選択的に堆積させることに好適な薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の情報を高速に伝送し処理する各種のシステムを形成するために不可欠とされる集積回路部品では、特にその集積度を向上させるために配線等のパターンをより微細化することが求められている。
【０００３】
微粒子を基板表面に堆積させて微細なパターンを形成するために開発されている種々のプロセス技術は、いずれも材料を任意の平面形状に堆積する技術と、同様に除去する技術とを組み合わされて実現されるものである。具体的には、リソグラフィ技術によりマスクパターンを作成した後に、リフトオフ法により材料を選択的に成長または除去させる２段階からなるプロセスである。
【０００４】
ところが、上記のプロセス技術には、加工損傷、寸法精度の低下、プロセスの複雑化などの問題があった。そこで、これらの問題を生じることなく光の波長以下のサイズまで及ぶ微細なパターンを形成できるプロセス技術として、光を利用する化学気相成長法（光ＣＶＤ法）が検討されている。この光ＣＶＤ法では、所望のパターンが形成されたマスクを通して光を基板に照射し、かかる光が照射された部分でのみガス分子を解離させることにより、当該基板上に上記マスクのパターンに応じて微粒子を選択的に堆積させることができる。
【０００５】
また近年において、パターニングのさらなる微細化の要求に応じるべく、近接場光を利用した近接場光ＣＶＤ法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
図１０（ａ）は、近接場光ＣＶＤを利用した近接場光ＣＶＤ装置８の構成図である。この近接場光ＣＶＤ装置８は、チャンバ８１内に近接場光プローブ８２と、基板８３と、上記基板８３を載置するためのステージ８４とを配設して構成され、また光源８５から供給される光を反射してチャンバ８１の方向へ導くための反射部材８６と、反射部材８６を介して供給される光を近接場光プローブ８２内を伝搬する光に変換する変換部８７とを備え、さらに、チャンバ８１内へ雰囲気を注入するためのガス供給部８８を備えている。
【０００７】
近接場光プローブ８２は、図１０（ｂ）に示すように光導波部９１と、突出部９２とを備えている。光導波部９１は、コア９３の周囲にクラッド９４が設けられた光ファイバより構成される。突出部９２は、光導波部９１の一端においてクラッド９４から突出させたコア９３を先鋭化させることにより構成されている。この突出部９２は、先端部に至るまで徐々に先細になるような円錐形状として構成される。ちなみにこの突出部９２は、根元径がコア９３の径より短くなるように形成されている。
【０００８】
このような近接場光ＣＶＤ装置８において、ステージ８４上に基板８３を載置してチャンバ８１内にガスを充填させ、光源８５から反射部材８６、変換部８７を介して近接場光プローブ８２へ光を供給することにより、近接場光プローブ８２の突出部９２から近接場光を発生させることができる。この近接場光のエネルギーによって基板８３付近に存在する微細な領域に局在するガスを分解することができ、当該ガスの分解生成物を基板８３上に堆積させることができるため、超微細なパターンを作製することも可能となる。
【０００９】
【非特許文献１】Y.Yamamoto, M.Kourogi, M.Ohtsu, V.Polonski, and G.H.Lee, Appl.Phys.Lett., 76, 2173(1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の光ＣＶＤ法や近接場光ＣＶＤ法では、微細なパターンが描かれたマスクへ光を集光させ、この集光させた光をナノオーダで走査する必要があるため、より精密な光学系や制御系を構築しなければならず、膨大な費用を必要とし、プロセス全体に要する時間が増大するという問題点がある。
【００１１】
またこのような精密な光学系等は、振動を防止するための防振台上に通常搭載させるが、既存の防振台ではナノオーダの微細なズレを抑制することは困難であり、特に１００ｎｍ以下に及ぶ微細なパターニングを高精度に実現することができないという問題点もある。
【００１２】
さらに、基板表面へ堆積させる微粒子の堆積方向、微粒子のサイズ、形状、材質等につきナノオーダで容易にコントロールできる微粒子の堆積方法や、凹凸形状や球面形状を有する基板に対してもナノオーダでパターニングを実現できる微粒子の堆積方法が従来より望まれている。
【００１３】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、プロセス全体に要するコストや時間を軽減させ、微粒子をナノオーダで選択的に堆積させつつ、高精度なパターニングを実現可能な薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上述した課題を解決するために、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる堆積工程を有する薄膜の作製方法を発明し、また基板表面にナノメータサイズの核を形成する核形成工程をさらに有する微粒子の堆積方法を発明した。
【００１５】
即ち、本発明を適用した薄膜の作製方法では、 少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、ナノメータサイズの凹凸部又は不純物層が予め形成された基板表面へ上記微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程を有し、上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御する。
【００１６】
また、本発明を適用した微粒子の堆積方法では、基板表面にナノメータサイズの凹凸部又は不純物層を形成する核形成工程と、上記凹凸部又は不純物層が形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程とを有し、上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法では、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる。
【００１８】
これにより、本発明では、起点となる核のみをナノメータサイズで高精度に作製することにより、微粒子の堆積と同時に光を照射するのみで、所望の形状からなるパターンを選択的に形成させることができる。特に照射する光の偏光成分、波長、パルス幅、光強度、入射角の各パラメータを単独に、或いはそれらを自在に組み合わせることにより、基板上に形成される微粒子の堆積方向、微粒子のサイズ、形状、材質等をナノオーダでより高精度に制御することも可能となり、特に１００ｎｍ以下に及ぶ微細なパターニングを高精度に実現することができる。
【００１９】
また、微細なパターンが描かれたマスクへ光を集光させる必要がなくなり、この集光させた光をナノオーダで走査する必要性もなくなるため、より精密な光学系や制御系の構築する労力、費用を極力抑えることができ、さらにはウェハプロセス全体に要する時間を削減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態として、本発明を適用した薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法を図１に示したＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置１を用いて実現する例につき説明する。
【００２１】
ＣＶＤ装置１は、チャンバ１１内に、基板１３と、上記基板１３を載置するためのステージ１４とを配設して構成され、またこのチャンバ１１の外部において基板１３表面に対向する側に配設された光発振器１６と、光発振器１６により発振された光の偏光方向を変えて、これを基板１３へ照射する波長板１７と、例えばＺｎ微粒子を堆積させる場合にジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）雰囲気をチャンバ１１へ注入するためのガス供給部１８を備えて構成されている。
【００２２】
チャンバ１１は、充填するガスの濃度等を均一化するために設けられたものである。なお、チャンバ１１内のガスの濃度を均一化させることにより、ガス分子と光の波長との関係において基板１３への吸着状態を制御すべく、チャンバ１１には、ガスの濃度を制御するための図示しない調整弁が付設されている。またこのチャンバ１１には、内部の圧力を制御するための図示しない圧力弁が付設され、減圧下で成膜するＣＶＤプロセスに鑑みてチャンバ１１内の圧力は、例えばＤＥＺｎ雰囲気において例えば５ｍＴｏｒｒ程度となるように制御される。このチャンバ１１には、基板１３表面に対向する面において窓１１ａがさらに配設されており、この窓１１ａを介して光発振器１６から光を入射させることができる。
【００２３】
基板１３は、例えば透明なガラス基板等の絶縁材料により構成される。ちなみに、この基板１３として、ガラス以外に、シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ等、光によって電子を誘起可能な物質を用いてもよいことは勿論である。
【００２４】
ちなみに本発明を適用した薄膜の作製方法では、基板１３として表面に１μｍ以下のいわゆるナノメータサイズの核が予め形成されているものを用いる。このナノメータサイズの核は、例えば図２に示すような基板１３の表面にナノオーダで形成された亀裂等である。この亀裂の長手方向の長さは約５０ｎｍ、幅は約１０ｎｍである。なお、この核は、この図２に示す亀裂のような形状に限定されるものではなく、ナノメータサイズの凹凸であればいかなるものであってもよい。またこの核は、形状に起因するものに限定されることなく、例えばナノメータサイズで形成された基板１３と異なる材質からなる不純物層であってもよい。ちなみに、この基板１３表面は、平滑である必要はなく不規則な凹凸が存在していてもよい。
【００２５】
ステージ１４は、基板１３を載置するための図示しない載置部や、基板１３を加熱するための図示しない加熱機構が設けられており、ＣＶＤによりラジカル化させたガス分子の成膜状況をコントロールすることができる。
【００２６】
光発振器１６は、図示しない電源装置を介して受給した駆動電源に基づき光発振し、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ等の固体レーザ、ＧａＡｓ等の半導体レーザ、ＡｒＦ等のガスレーザ等の各種レーザ、さらには、ＬＥＤもしくはキセノンランプ等の光を出射する光源である。この光発振器１６から出射される光の波長の詳細については後述する。
【００２７】
波長板１７は、光発振器１６からの光の偏光方向を任意に回転させて、これを窓１１ａを介して基板１３へ照射する。この波長板１７は、回転機構が装着され、回転機構を駆動させることにより、光発振器１６からの偏光方向を図中矢印方向へ回転させることが可能となる。このため、波長板１７の回転角を制御することにより、基板１３へ照射する光の偏光方向を自在に調節することができ、さらには円偏光、ランダム偏光、さらには電場ベクトルが中心から放射状に進む偏光等に変換することも可能となる。なお、波長板１７の代替として、偏光方向を回転させることができるスリットを用いてもよい。
【００２８】
このようなＣＶＤ装置１において、ステージ１４上に基板１３を載置して、ガス供給部１８からチャンバ１１内へガスを充填させる。そして、充填させたガスに対してエネルギーを与えることで化学反応を起こさせ、ガス分子を分解させる。そしてこの分解により得られる分解生成物としての微粒子を基板１３上に堆積させて薄膜を作製する。ちなみに熱ＣＶＤ法に基づき成膜する場合において、この充填させたガスに与えるエネルギーは熱である。また光ＣＶＤ法に基づき成膜する場合において、この充填させたガスに与えるエネルギーは光である。
【００２９】
また本発明では、ナノメータサイズの核が形成された基板１３に対して、上述したＣＶＤ装置１により微粒子を堆積させると共に、この核が形成されている領域について光発振器１６から発振された光を照射する。これにより、核をいわゆる起点として微粒子の堆積傾向が照射される光により誘起されることになり、ひいては堆積させる微粒子の成長方向、サイズ、微粒子の種類、さらには堆積させる微粒子の形状等が制御されることになる。
【００３０】
さらに本発明では、光を発振する光発振器１６をコントロールすることにより、基板１３へ照射する光の波長、パルス幅、強度を制御する。またこのＣＶＤ装置１では、光発振器１６から発振される光につき、波長板１７の回転角を調整することにより、基板１３へ照射する光の偏光成分を制御する。さらに、このＣＶＤ装置１では、光発振器１６から発振される光の伝搬方向を図示しない反射板等で調整することにより、基板１３へ照射する光の入射角を制御する。即ち、上述したこの光の偏光成分、波長、パルス幅、強度、入射角の５つのパラメータを自在に組み合わせて選択し、またこれらを制御することにより、微粒子を選択的に堆積させる。
【００３１】
先ず、照射する光の偏光成分を制御することにより、微粒子の堆積方向を調整する場合につき図３を用いて説明をする。
【００３２】
例えばこの図３に示すように、基板１３に照射する直線偏光の方向Ｅが核の長手方向ａと同一方向となるように波長板１７を調整する。その結果、基板１３上に堆積される微粒子は、この核の長手方向ａに沿って順に配列することになる。
【００３３】
即ち、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に、直線偏光方向Ｅの光を照射することにより、かかる方向Ｅに沿って微粒子を選択的に堆積させることができる。このため、例えば図４（ａ）に示すように、波長板１７を連続的に回転させることにより、基板１３に照射される直線偏光の偏光方向を連続的に回転させることで、微粒子を渦巻き状に堆積させることができる。
【００３４】
また、１μｍ間隔で基板１３上に形成されてなる直径約５０ｎｍの核に対して、直線偏光方向Ｅを一定にした光を照射することにより、図４（ｂ）に示すようなグレーディングを形成させることもできる。また、図４（ｃ）に示すように核に対して直線偏光の方向Ｅを９０°ずつに変更することにより、微粒子を折れ線状に堆積させることもできる。
【００３５】
さらには、照射する光の偏光成分を、円偏光、ランダム偏光、さらには電場ベクトルが中心から放射状に進む偏光等に変換することにより、例えば図４（ｄ）に示すように球面状の基板１３に対しても微粒子の堆積方向を自在にコントロールすることができる。同様に不規則な凹凸が存在する基板１３に対しても微粒子を選択的に堆積させることが可能となる。
【００３６】
次に、照射する光の波長を制御することにより、堆積させる微粒子のサイズをコントロールする場合につき説明をする。
【００３７】
基板上に実際に堆積される微粒子のサイズは多岐に亘り、各サイズの微粒子における基底準位と励起準位のエネルギーギャップは、相互に異なる。このため、照射する光の波長に共鳴する微粒子は、基底準位にある励起子が励起準位へ励起して温度が上昇して融点を超える結果、そのまま蒸発して消失することになる。一方、照射する光の波長に共鳴しない微粒子は、基底準位にある励起子が励起しないため、消失せずにそのまま残存することになる。
【００３８】
ちなみに、この照射する光に共鳴する微粒子のサイズと波長の関係は、光を照射することによる微粒子の電場強度の増大により説明することもできる。横方向ａ、縦方向ｂのサイズで構成される微粒子に照射される光の波長をλとし、また基板１３上の電場Ｅ０に対して微粒子の電場をＥＴｉｐとし、基板１３上の誘電率をεｓとし、微粒子の誘電率をεｍとしたとき、微粒子の電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０は、G.T.Boydによって提案されている式（１）で表すことができる（例えば、G.T.Boyd et al., PRB 30, 519(1984)参照。）。
【００３９】
【数１】
【００４０】
この式（１）で示されるように、微粒子の電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０は、照射する光の波長λと、微粒子の楕円比ｍ（＝ｂ／ａ）に支配される。換言すれば、電場が増強される波長は、微粒子の楕円比ｍに依存することになる。
【００４１】
図５は、この式（１）に基づいて計算した微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示している。ちなみに、この計算では、微粒子の誘電率εｍとして亜鉛の誘電率を用いており、また楕円比ｍを１．０１と仮定している。この図５に示すように、照射する波長に応じて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａは異なる。各微粒子が、ある一定の電場強度比に到達したときに蒸発して消失するとすれば、各波長間において消失する微粒子のサイズが互いに異なることになる。
【００４２】
このため、照射する光の波長を制御することにより、電場強度比が増大するサイズａからなる微粒子のみ選択的に励起させて消失させることができ、ひいては、基板１３上に堆積される微粒子のサイズをコントロールすることが可能になる。ちなみに、近接場光プローブ（例えば、特開平１０−０８２７９２号公報参照。）を用いて、局所領域に発生させる近接場光の波長を制御することにより、当該局所領域において堆積される微粒子のサイズを選択することも可能となる。
【００４３】
また本発明では、この照射する光の波長を制御することにより、さらに堆積させる微粒子の形状を選択することもできる。図６は、微粒子の楕円比ｍに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示している。この図６に示すように、楕円比ｍに応じて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａは異なる。即ち、微粒子の形状が円から扁平な楕円に近づくにつれて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａはより小さくなる。
【００４４】
このため、照射する光の波長を制御することにより、電場強度比が増大する形状からなる微粒子につき選択的に励起させて消失させることができ、ひいては、基板１３に堆積させる微粒子の形状をコントロールすることが可能になる。特に照射する光の偏光成分も同時に制御することにより、所望の堆積方向へ所望の形状の微粒子をナノオーダで順次堆積させることも可能となる。
【００４５】
図７は、照射する光の波長を制御することにより、基板１３上に堆積させる微粒子の形状を制御した結果を示す図である。基板１３において堆積されていた六角形状の微粒子を消失させて、微小な円形状の微粒子のみ選択的に堆積させることもできる。
【００４６】
また、本発明では、この照射する光の波長を制御することにより、さらに堆積させる微粒子の材質を選択することもできる。図８（ａ）は、Ａｌからなる微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を、また図８（ｂ）は、Ａｕからなる微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示している。この図８に示すように、微粒子の材質に応じて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａは各波長毎に異なる。
【００４７】
このため、照射する光の波長を制御することにより、所望の材質からなる微粒子につき選択的に励起させて消失させることができ、ひいては、基板１３に堆積させる微粒子の材質をコントロールすることが可能になる。
【００４８】
また、本発明では、照射する光の偏光成分や波長に加えて、さらにパルス幅や光強度をそれぞれ制御することにより、堆積させる微粒子のサイズ、形状、材質等を選択することができる。この照射する光のパルス幅や強度は、それぞれ単独に制御するようにしてもよいし、照射する光の偏光成分及び／又は波長と連関させて制御するようにしてもよい。
【００４９】
なお、本発明を適用した薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法をＣＶＤ装置１を用いて実現する例を挙げて説明をしたが、かかる実施例に限定されるものではなく、例えば図９に示すようなスパッタリング装置３を用いて実現するようにしてもよい。
【００５０】
このスパッタリング装置３は、チャンバ３１内に基板１３と、上記基板１３を載置するためのステージ３２と、基板１３に対向する側に配設されたターゲット３４と、このターゲット３４が装着される電極３５とを配設して構成され、またこのチャンバ３１の外部において、電極３５と接続されて配設されるＲＦ又はＤＣ電源３６と、チャンバ３１の側面等に配される光発振器３７と、光発振器３７から出射される光を窓３１ａを介して基板１３上へ導くための反射板３８と、さらにはこの基板１３へ導く光の偏光成分を制御するための波長板３９とを備えて構成される。
【００５１】
このスパッタリング装置３では、チャンバ３１内を約１０−２Ｔｏｒｒまで排気した後に、Ａｒ等の不活性ガスを導入し、さらにＲＦ又はＤＣ電源３６により電極に対してＲＦ又はＤＣを印加し放電させる。これにより、ターゲット３４表面近傍において、プラズマ状態を作り出すことができる。この生成されたプラズマの電位は、通常ターゲット３４表面より高くなるため、プラズマとターゲット３４との間で直流的な電界が生じることになる。不活性ガス中のＡｒ＋等の正イオンは、この生じた電界により加速されて、ターゲット３４表面に衝突し、その結果スパッタリングが起こるため、ターゲット３４上の微粒子が順次放出される。ちなみに、この放出された微粒子は、不活性ガスの分子と衝突することなく、基板１３上に堆積されることになる。
【００５２】
また、このスパッタリング装置３においても同様に、ナノメータサイズの核が形成された基板１３に対して、上述した微粒子を堆積させると共に、この核が形成されている領域について光発振器３７から発振された光を照射する。これにより、核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることになり、上述した光ＣＶＤ装置１と同様に、堆積させる微粒子の成長方向、サイズ、微粒子の種類、さらには堆積させる微粒子の形状等を制御することができる。
【００５３】
なお、このスパッタリング装置３において、光発振器３７の配設位置や、反射板３８の角度等を制御することにより、基板１３に照射される光の入射角を制御することができる。また、この光の入射角を上述した偏光成分、波長、パルス幅、強度等の各パラメータを自在に組み合わせて選択し、またこれらを制御することにより、微粒子を選択的に堆積させることも可能となる。
【００５４】
ちなみに、本発明では、基板１３上にナノメータサイズの核を形成する工程を別途設けてもよい。即ち、この形成された核が微粒子の堆積における起点となるため、核の形成領域を制御することにより、微粒子全体の堆積傾向をも選択することができる。
【００５５】
また、本発明では、基板１３上において微粒子が堆積される領域につき、常に光が照射されることは条件とならない。これは、たとえ光を照射する領域外においても、基板１３上において起点となる核を中心に堆積された微粒子に基づき、新たな微粒子が順次堆積されてゆくためである。
【００５６】
以上詳細に説明したように、本発明を適用した薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法では、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、微粒子の堆積が、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる。
【００５７】
これにより、本発明では、起点となる核のみをナノメータサイズで高精度に作製することにより、微粒子の堆積と同時に光を照射するのみで、所望の形状からなるパターンを選択的に形成させることができる。特に照射する光の偏光成分、波長、パルス幅、光強度、入射角の各パラメータを単独に、或いはそれらを自在に組み合わせることにより、基板１３上に形成される微粒子の堆積方向、微粒子のサイズ、形状、材質等をナノオーダでより高精度に制御することも可能となり、例えば１００ｎｍ以下の量子細線やグレーティング、光メモリ用メディアの原盤作製を一括して作製することが可能となる。
【００５８】
また、微細なパターンが描かれたマスクへ光を集光させる必要がなくなり、この集光させた光をナノオーダで走査する必要性もなくなるため、より精密な光学系や制御系の構築する労力、費用を極力抑えることができ、さらにはウェハプロセス全体に要する時間を削減させることができる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、気相における微粒子の堆積方法として、ＭＢＥ（molecular beam epitaxial）法、ボート加熱蒸着、E-beam蒸着、イオンプレーティング等を用いてもよく、また、固相における微粒子の堆積方法として、光を照射すると互いに異なる成分に分離する相変化材料（光メモリ）等を用いてもよく、さらに液層における微粒子の堆積方法として、メッキ等を用いてもよい。
【００６０】
また、上述したナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程を有するいかなる薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法に適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を適用した薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法を実現するためのＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図２】ナノメータサイズの核の例を示す図である。
【図３】照射する光の偏光成分を制御することにより、微粒子の堆積方向を調整する場合につき説明するための図である。
【図４】偏光方向を制御することにより、微粒子の堆積方向を選択する場合につき説明するための図である。
【図５】微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示す図である。
【図６】微粒子の楕円比ｍに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示す図である。
【図７】照射する光の波長を制御することにより、基板上に堆積させる微粒子の形状を制御した結果を示す図である。
【図８】照射する光の波長を制御することにより、さらに堆積させる微粒子の材質を選択する場合につき説明するための図である。
【図９】本発明を適用した薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法を実現するためのスパッタリング装置の構成を示す図である。
【図１０】近接場光ＣＶＤを利用した近接場光ＣＶＤ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ ＣＶＤ装置、３ スパッタリング装置、１１ チャンバ、１３ 基板、１４ ステージ、１６ 光発振器、１７ 波長板、１８ ガス供給部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法並びに、その微粒子の堆積方法に関し、特に微粒子をナノオーダで選択的に堆積させることに好適な薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の情報を高速に伝送し処理する各種のシステムを形成するために不可欠とされる集積回路部品では、特にその集積度を向上させるために配線等のパターンをより微細化することが求められている。
【０００３】
微粒子を基板表面に堆積させて微細なパターンを形成するために開発されている種々のプロセス技術は、いずれも材料を任意の平面形状に堆積する技術と、同様に除去する技術とを組み合わされて実現されるものである。具体的には、リソグラフィ技術によりマスクパターンを作成した後に、リフトオフ法により材料を選択的に成長または除去させる２段階からなるプロセスである。
【０００４】
ところが、上記のプロセス技術には、加工損傷、寸法精度の低下、プロセスの複雑化などの問題があった。そこで、これらの問題を生じることなく光の波長以下のサイズまで及ぶ微細なパターンを形成できるプロセス技術として、光を利用する化学気相成長法（光ＣＶＤ法）が検討されている。この光ＣＶＤ法では、所望のパターンが形成されたマスクを通して光を基板に照射し、かかる光が照射された部分でのみガス分子を解離させることにより、当該基板上に上記マスクのパターンに応じて微粒子を選択的に堆積させることができる。
【０００５】
また近年において、パターニングのさらなる微細化の要求に応じるべく、近接場光を利用した近接場光ＣＶＤ法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
図１０（ａ）は、近接場光ＣＶＤを利用した近接場光ＣＶＤ装置８の構成図である。この近接場光ＣＶＤ装置８は、チャンバ８１内に近接場光プローブ８２と、基板８３と、上記基板８３を載置するためのステージ８４とを配設して構成され、また光源８５から供給される光を反射してチャンバ８１の方向へ導くための反射部材８６と、反射部材８６を介して供給される光を近接場光プローブ８２内を伝搬する光に変換する変換部８７とを備え、さらに、チャンバ８１内へ雰囲気を注入するためのガス供給部８８を備えている。
【０００７】
近接場光プローブ８２は、図１０（ｂ）に示すように光導波部９１と、突出部９２とを備えている。光導波部９１は、コア９３の周囲にクラッド９４が設けられた光ファイバより構成される。突出部９２は、光導波部９１の一端においてクラッド９４から突出させたコア９３を先鋭化させることにより構成されている。この突出部９２は、先端部に至るまで徐々に先細になるような円錐形状として構成される。ちなみにこの突出部９２は、根元径がコア９３の径より短くなるように形成されている。
【０００８】
このような近接場光ＣＶＤ装置８において、ステージ８４上に基板８３を載置してチャンバ８１内にガスを充填させ、光源８５から反射部材８６、変換部８７を介して近接場光プローブ８２へ光を供給することにより、近接場光プローブ８２の突出部９２から近接場光を発生させることができる。この近接場光のエネルギーによって基板８３付近に存在する微細な領域に局在するガスを分解することができ、当該ガスの分解生成物を基板８３上に堆積させることができるため、超微細なパターンを作製することも可能となる。
【０００９】
【非特許文献１】Y.Yamamoto, M.Kourogi, M.Ohtsu, V.Polonski, and G.H.Lee, Appl.Phys.Lett., 76, 2173(1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の光ＣＶＤ法や近接場光ＣＶＤ法では、微細なパターンが描かれたマスクへ光を集光させ、この集光させた光をナノオーダで走査する必要があるため、より精密な光学系や制御系を構築しなければならず、膨大な費用を必要とし、プロセス全体に要する時間が増大するという問題点がある。
【００１１】
またこのような精密な光学系等は、振動を防止するための防振台上に通常搭載させるが、既存の防振台ではナノオーダの微細なズレを抑制することは困難であり、特に１００ｎｍ以下に及ぶ微細なパターニングを高精度に実現することができないという問題点もある。
【００１２】
さらに、基板表面へ堆積させる微粒子の堆積方向、微粒子のサイズ、形状、材質等につきナノオーダで容易にコントロールできる微粒子の堆積方法や、凹凸形状や球面形状を有する基板に対してもナノオーダでパターニングを実現できる微粒子の堆積方法が従来より望まれている。
【００１３】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、プロセス全体に要するコストや時間を軽減させ、微粒子をナノオーダで選択的に堆積させつつ、高精度なパターニングを実現可能な薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上述した課題を解決するために、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる堆積工程を有する薄膜の作製方法を発明し、また基板表面にナノメータサイズの核を形成する核形成工程をさらに有する微粒子の堆積方法を発明した。
【００１５】
即ち、本発明を適用した薄膜の作製方法では、 少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、ナノメータサイズの凹凸部又は不純物層が予め形成された基板表面へ上記微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程を有し、上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御する。
【００１６】
また、本発明を適用した微粒子の堆積方法では、基板表面にナノメータサイズの凹凸部又は不純物層を形成する核形成工程と、上記凹凸部又は不純物層が形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程とを有し、上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法では、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる。
【００１８】
これにより、本発明では、起点となる核のみをナノメータサイズで高精度に作製することにより、微粒子の堆積と同時に光を照射するのみで、所望の形状からなるパターンを選択的に形成させることができる。特に照射する光の偏光成分、波長、パルス幅、光強度、入射角の各パラメータを単独に、或いはそれらを自在に組み合わせることにより、基板上に形成される微粒子の堆積方向、微粒子のサイズ、形状、材質等をナノオーダでより高精度に制御することも可能となり、特に１００ｎｍ以下に及ぶ微細なパターニングを高精度に実現することができる。
【００１９】
また、微細なパターンが描かれたマスクへ光を集光させる必要がなくなり、この集光させた光をナノオーダで走査する必要性もなくなるため、より精密な光学系や制御系の構築する労力、費用を極力抑えることができ、さらにはウェハプロセス全体に要する時間を削減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態として、本発明を適用した薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法を図１に示したＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置１を用いて実現する例につき説明する。
【００２１】
ＣＶＤ装置１は、チャンバ１１内に、基板１３と、上記基板１３を載置するためのステージ１４とを配設して構成され、またこのチャンバ１１の外部において基板１３表面に対向する側に配設された光発振器１６と、光発振器１６により発振された光の偏光方向を変えて、これを基板１３へ照射する波長板１７と、例えばＺｎ微粒子を堆積させる場合にジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）雰囲気をチャンバ１１へ注入するためのガス供給部１８を備えて構成されている。
【００２２】
チャンバ１１は、充填するガスの濃度等を均一化するために設けられたものである。なお、チャンバ１１内のガスの濃度を均一化させることにより、ガス分子と光の波長との関係において基板１３への吸着状態を制御すべく、チャンバ１１には、ガスの濃度を制御するための図示しない調整弁が付設されている。またこのチャンバ１１には、内部の圧力を制御するための図示しない圧力弁が付設され、減圧下で成膜するＣＶＤプロセスに鑑みてチャンバ１１内の圧力は、例えばＤＥＺｎ雰囲気において例えば５ｍＴｏｒｒ程度となるように制御される。このチャンバ１１には、基板１３表面に対向する面において窓１１ａがさらに配設されており、この窓１１ａを介して光発振器１６から光を入射させることができる。
【００２３】
基板１３は、例えば透明なガラス基板等の絶縁材料により構成される。ちなみに、この基板１３として、ガラス以外に、シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ等、光によって電子を誘起可能な物質を用いてもよいことは勿論である。
【００２４】
ちなみに本発明を適用した薄膜の作製方法では、基板１３として表面に１μｍ以下のいわゆるナノメータサイズの核が予め形成されているものを用いる。このナノメータサイズの核は、例えば図２に示すような基板１３の表面にナノオーダで形成された亀裂等である。この亀裂の長手方向の長さは約５０ｎｍ、幅は約１０ｎｍである。なお、この核は、この図２に示す亀裂のような形状に限定されるものではなく、ナノメータサイズの凹凸であればいかなるものであってもよい。またこの核は、形状に起因するものに限定されることなく、例えばナノメータサイズで形成された基板１３と異なる材質からなる不純物層であってもよい。ちなみに、この基板１３表面は、平滑である必要はなく不規則な凹凸が存在していてもよい。
【００２５】
ステージ１４は、基板１３を載置するための図示しない載置部や、基板１３を加熱するための図示しない加熱機構が設けられており、ＣＶＤによりラジカル化させたガス分子の成膜状況をコントロールすることができる。
【００２６】
光発振器１６は、図示しない電源装置を介して受給した駆動電源に基づき光発振し、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ等の固体レーザ、ＧａＡｓ等の半導体レーザ、ＡｒＦ等のガスレーザ等の各種レーザ、さらには、ＬＥＤもしくはキセノンランプ等の光を出射する光源である。この光発振器１６から出射される光の波長の詳細については後述する。
【００２７】
波長板１７は、光発振器１６からの光の偏光方向を任意に回転させて、これを窓１１ａを介して基板１３へ照射する。この波長板１７は、回転機構が装着され、回転機構を駆動させることにより、光発振器１６からの偏光方向を図中矢印方向へ回転させることが可能となる。このため、波長板１７の回転角を制御することにより、基板１３へ照射する光の偏光方向を自在に調節することができ、さらには円偏光、ランダム偏光、さらには電場ベクトルが中心から放射状に進む偏光等に変換することも可能となる。なお、波長板１７の代替として、偏光方向を回転させることができるスリットを用いてもよい。
【００２８】
このようなＣＶＤ装置１において、ステージ１４上に基板１３を載置して、ガス供給部１８からチャンバ１１内へガスを充填させる。そして、充填させたガスに対してエネルギーを与えることで化学反応を起こさせ、ガス分子を分解させる。そしてこの分解により得られる分解生成物としての微粒子を基板１３上に堆積させて薄膜を作製する。ちなみに熱ＣＶＤ法に基づき成膜する場合において、この充填させたガスに与えるエネルギーは熱である。また光ＣＶＤ法に基づき成膜する場合において、この充填させたガスに与えるエネルギーは光である。
【００２９】
また本発明では、ナノメータサイズの核が形成された基板１３に対して、上述したＣＶＤ装置１により微粒子を堆積させると共に、この核が形成されている領域について光発振器１６から発振された光を照射する。これにより、核をいわゆる起点として微粒子の堆積傾向が照射される光により誘起されることになり、ひいては堆積させる微粒子の成長方向、サイズ、微粒子の種類、さらには堆積させる微粒子の形状等が制御されることになる。
【００３０】
さらに本発明では、光を発振する光発振器１６をコントロールすることにより、基板１３へ照射する光の波長、パルス幅、強度を制御する。またこのＣＶＤ装置１では、光発振器１６から発振される光につき、波長板１７の回転角を調整することにより、基板１３へ照射する光の偏光成分を制御する。さらに、このＣＶＤ装置１では、光発振器１６から発振される光の伝搬方向を図示しない反射板等で調整することにより、基板１３へ照射する光の入射角を制御する。即ち、上述したこの光の偏光成分、波長、パルス幅、強度、入射角の５つのパラメータを自在に組み合わせて選択し、またこれらを制御することにより、微粒子を選択的に堆積させる。
【００３１】
先ず、照射する光の偏光成分を制御することにより、微粒子の堆積方向を調整する場合につき図３を用いて説明をする。
【００３２】
例えばこの図３に示すように、基板１３に照射する直線偏光の方向Ｅが核の長手方向ａと同一方向となるように波長板１７を調整する。その結果、基板１３上に堆積される微粒子は、この核の長手方向ａに沿って順に配列することになる。
【００３３】
即ち、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に、直線偏光方向Ｅの光を照射することにより、かかる方向Ｅに沿って微粒子を選択的に堆積させることができる。このため、例えば図４（ａ）に示すように、波長板１７を連続的に回転させることにより、基板１３に照射される直線偏光の偏光方向を連続的に回転させることで、微粒子を渦巻き状に堆積させることができる。
【００３４】
また、１μｍ間隔で基板１３上に形成されてなる直径約５０ｎｍの核に対して、直線偏光方向Ｅを一定にした光を照射することにより、図４（ｂ）に示すようなグレーディングを形成させることもできる。また、図４（ｃ）に示すように核に対して直線偏光の方向Ｅを９０°ずつに変更することにより、微粒子を折れ線状に堆積させることもできる。
【００３５】
さらには、照射する光の偏光成分を、円偏光、ランダム偏光、さらには電場ベクトルが中心から放射状に進む偏光等に変換することにより、例えば図４（ｄ）に示すように球面状の基板１３に対しても微粒子の堆積方向を自在にコントロールすることができる。同様に不規則な凹凸が存在する基板１３に対しても微粒子を選択的に堆積させることが可能となる。
【００３６】
次に、照射する光の波長を制御することにより、堆積させる微粒子のサイズをコントロールする場合につき説明をする。
【００３７】
基板上に実際に堆積される微粒子のサイズは多岐に亘り、各サイズの微粒子における基底準位と励起準位のエネルギーギャップは、相互に異なる。このため、照射する光の波長に共鳴する微粒子は、基底準位にある励起子が励起準位へ励起して温度が上昇して融点を超える結果、そのまま蒸発して消失することになる。一方、照射する光の波長に共鳴しない微粒子は、基底準位にある励起子が励起しないため、消失せずにそのまま残存することになる。
【００３８】
ちなみに、この照射する光に共鳴する微粒子のサイズと波長の関係は、光を照射することによる微粒子の電場強度の増大により説明することもできる。横方向ａ、縦方向ｂのサイズで構成される微粒子に照射される光の波長をλとし、また基板１３上の電場Ｅ０に対して微粒子の電場をＥＴｉｐとし、基板１３上の誘電率をεｓとし、微粒子の誘電率をεｍとしたとき、微粒子の電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０は、G.T.Boydによって提案されている式（１）で表すことができる（例えば、G.T.Boyd et al., PRB 30, 519(1984)参照。）。
【００３９】
【数１】
【００４０】
この式（１）で示されるように、微粒子の電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０は、照射する光の波長λと、微粒子の楕円比ｍ（＝ｂ／ａ）に支配される。換言すれば、電場が増強される波長は、微粒子の楕円比ｍに依存することになる。
【００４１】
図５は、この式（１）に基づいて計算した微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示している。ちなみに、この計算では、微粒子の誘電率εｍとして亜鉛の誘電率を用いており、また楕円比ｍを１．０１と仮定している。この図５に示すように、照射する波長に応じて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａは異なる。各微粒子が、ある一定の電場強度比に到達したときに蒸発して消失するとすれば、各波長間において消失する微粒子のサイズが互いに異なることになる。
【００４２】
このため、照射する光の波長を制御することにより、電場強度比が増大するサイズａからなる微粒子のみ選択的に励起させて消失させることができ、ひいては、基板１３上に堆積される微粒子のサイズをコントロールすることが可能になる。ちなみに、近接場光プローブ（例えば、特開平１０−０８２７９２号公報参照。）を用いて、局所領域に発生させる近接場光の波長を制御することにより、当該局所領域において堆積される微粒子のサイズを選択することも可能となる。
【００４３】
また本発明では、この照射する光の波長を制御することにより、さらに堆積させる微粒子の形状を選択することもできる。図６は、微粒子の楕円比ｍに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示している。この図６に示すように、楕円比ｍに応じて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａは異なる。即ち、微粒子の形状が円から扁平な楕円に近づくにつれて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａはより小さくなる。
【００４４】
このため、照射する光の波長を制御することにより、電場強度比が増大する形状からなる微粒子につき選択的に励起させて消失させることができ、ひいては、基板１３に堆積させる微粒子の形状をコントロールすることが可能になる。特に照射する光の偏光成分も同時に制御することにより、所望の堆積方向へ所望の形状の微粒子をナノオーダで順次堆積させることも可能となる。
【００４５】
図７は、照射する光の波長を制御することにより、基板１３上に堆積させる微粒子の形状を制御した結果を示す図である。基板１３において堆積されていた六角形状の微粒子を消失させて、微小な円形状の微粒子のみ選択的に堆積させることもできる。
【００４６】
また、本発明では、この照射する光の波長を制御することにより、さらに堆積させる微粒子の材質を選択することもできる。図８（ａ）は、Ａｌからなる微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を、また図８（ｂ）は、Ａｕからなる微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示している。この図８に示すように、微粒子の材質に応じて、電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０が増大するサイズａは各波長毎に異なる。
【００４７】
このため、照射する光の波長を制御することにより、所望の材質からなる微粒子につき選択的に励起させて消失させることができ、ひいては、基板１３に堆積させる微粒子の材質をコントロールすることが可能になる。
【００４８】
また、本発明では、照射する光の偏光成分や波長に加えて、さらにパルス幅や光強度をそれぞれ制御することにより、堆積させる微粒子のサイズ、形状、材質等を選択することができる。この照射する光のパルス幅や強度は、それぞれ単独に制御するようにしてもよいし、照射する光の偏光成分及び／又は波長と連関させて制御するようにしてもよい。
【００４９】
なお、本発明を適用した薄膜の作製方法、並びに微粒子の堆積方法をＣＶＤ装置１を用いて実現する例を挙げて説明をしたが、かかる実施例に限定されるものではなく、例えば図９に示すようなスパッタリング装置３を用いて実現するようにしてもよい。
【００５０】
このスパッタリング装置３は、チャンバ３１内に基板１３と、上記基板１３を載置するためのステージ３２と、基板１３に対向する側に配設されたターゲット３４と、このターゲット３４が装着される電極３５とを配設して構成され、またこのチャンバ３１の外部において、電極３５と接続されて配設されるＲＦ又はＤＣ電源３６と、チャンバ３１の側面等に配される光発振器３７と、光発振器３７から出射される光を窓３１ａを介して基板１３上へ導くための反射板３８と、さらにはこの基板１３へ導く光の偏光成分を制御するための波長板３９とを備えて構成される。
【００５１】
このスパッタリング装置３では、チャンバ３１内を約１０−２Ｔｏｒｒまで排気した後に、Ａｒ等の不活性ガスを導入し、さらにＲＦ又はＤＣ電源３６により電極に対してＲＦ又はＤＣを印加し放電させる。これにより、ターゲット３４表面近傍において、プラズマ状態を作り出すことができる。この生成されたプラズマの電位は、通常ターゲット３４表面より高くなるため、プラズマとターゲット３４との間で直流的な電界が生じることになる。不活性ガス中のＡｒ＋等の正イオンは、この生じた電界により加速されて、ターゲット３４表面に衝突し、その結果スパッタリングが起こるため、ターゲット３４上の微粒子が順次放出される。ちなみに、この放出された微粒子は、不活性ガスの分子と衝突することなく、基板１３上に堆積されることになる。
【００５２】
また、このスパッタリング装置３においても同様に、ナノメータサイズの核が形成された基板１３に対して、上述した微粒子を堆積させると共に、この核が形成されている領域について光発振器３７から発振された光を照射する。これにより、核をいわゆる起点として照射される光により微粒子の堆積が誘起されることになり、上述した光ＣＶＤ装置１と同様に、堆積させる微粒子の成長方向、サイズ、微粒子の種類、さらには堆積させる微粒子の形状等を制御することができる。
【００５３】
なお、このスパッタリング装置３において、光発振器３７の配設位置や、反射板３８の角度等を制御することにより、基板１３に照射される光の入射角を制御することができる。また、この光の入射角を上述した偏光成分、波長、パルス幅、強度等の各パラメータを自在に組み合わせて選択し、またこれらを制御することにより、微粒子を選択的に堆積させることも可能となる。
【００５４】
ちなみに、本発明では、基板１３上にナノメータサイズの核を形成する工程を別途設けてもよい。即ち、この形成された核が微粒子の堆積における起点となるため、核の形成領域を制御することにより、微粒子全体の堆積傾向をも選択することができる。
【００５５】
また、本発明では、基板１３上において微粒子が堆積される領域につき、常に光が照射されることは条件とならない。これは、たとえ光を照射する領域外においても、基板１３上において起点となる核を中心に堆積された微粒子に基づき、新たな微粒子が順次堆積されてゆくためである。
【００５６】
以上詳細に説明したように、本発明を適用した薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法では、少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、微粒子の堆積が、ナノメータサイズの核をいわゆる起点として照射される光により誘起されることに着目し、ナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射させ、この照射する光を制御することにより微粒子を選択的に堆積させる。
【００５７】
これにより、本発明では、起点となる核のみをナノメータサイズで高精度に作製することにより、微粒子の堆積と同時に光を照射するのみで、所望の形状からなるパターンを選択的に形成させることができる。特に照射する光の偏光成分、波長、パルス幅、光強度、入射角の各パラメータを単独に、或いはそれらを自在に組み合わせることにより、基板１３上に形成される微粒子の堆積方向、微粒子のサイズ、形状、材質等をナノオーダでより高精度に制御することも可能となり、例えば１００ｎｍ以下の量子細線やグレーティング、光メモリ用メディアの原盤作製を一括して作製することが可能となる。
【００５８】
また、微細なパターンが描かれたマスクへ光を集光させる必要がなくなり、この集光させた光をナノオーダで走査する必要性もなくなるため、より精密な光学系や制御系の構築する労力、費用を極力抑えることができ、さらにはウェハプロセス全体に要する時間を削減させることができる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、気相における微粒子の堆積方法として、ＭＢＥ（molecular beam epitaxial）法、ボート加熱蒸着、E-beam蒸着、イオンプレーティング等を用いてもよく、また、固相における微粒子の堆積方法として、光を照射すると互いに異なる成分に分離する相変化材料（光メモリ）等を用いてもよく、さらに液層における微粒子の堆積方法として、メッキ等を用いてもよい。
【００６０】
また、上述したナノメータサイズの核が予め形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程を有するいかなる薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法に適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を適用した薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法を実現するためのＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図２】ナノメータサイズの核の例を示す図である。
【図３】照射する光の偏光成分を制御することにより、微粒子の堆積方向を調整する場合につき説明するための図である。
【図４】偏光方向を制御することにより、微粒子の堆積方向を選択する場合につき説明するための図である。
【図５】微粒子の横方向のサイズａに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示す図である。
【図６】微粒子の楕円比ｍに対する電場強度比ＥＴｉｐ／Ｅ０の関係を示す図である。
【図７】照射する光の波長を制御することにより、基板上に堆積させる微粒子の形状を制御した結果を示す図である。
【図８】照射する光の波長を制御することにより、さらに堆積させる微粒子の材質を選択する場合につき説明するための図である。
【図９】本発明を適用した薄膜の作製方法並びに微粒子の堆積方法を実現するためのスパッタリング装置の構成を示す図である。
【図１０】近接場光ＣＶＤを利用した近接場光ＣＶＤ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ ＣＶＤ装置、３ スパッタリング装置、１１ チャンバ、１３ 基板、１４ ステージ、１６ 光発振器、１７ 波長板、１８ ガス供給部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、
ナノメータサイズの凹凸部又は不純物層が予め形成された基板表面へ上記微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程を有し、
上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御すること
を特徴とする薄膜の作製方法。
【請求項２】
上記堆積工程では、上記照射する光のパルス幅及び／又は強度を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜の作製方法。
【請求項３】
上記堆積工程では、上記照射する光の上記基板表面に対する入射角を制御すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜の作製方法。
【請求項４】
上記堆積工程では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はスパッタリング法に基づき上記微粒子を堆積させること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の薄膜の作製方法。
【請求項５】
基板表面にナノメータサイズの凹凸部又は不純物層を形成する核形成工程と、
上記凹凸部又は不純物層が形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程とを有し、
上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御すること
を特徴とする微粒子の堆積方法。
【請求項６】
上記堆積工程では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はスパッタリング法に基づき上記微粒子を堆積させること
を特徴とする請求項５に記載の微粒子の堆積方法。
【請求項１】
少なくとも微粒子を基板表面に堆積させて構成した薄膜の作製方法において、
ナノメータサイズの凹凸部又は不純物層が予め形成された基板表面へ上記微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程を有し、
上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御すること
を特徴とする薄膜の作製方法。
【請求項２】
上記堆積工程では、上記照射する光のパルス幅及び／又は強度を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜の作製方法。
【請求項３】
上記堆積工程では、上記照射する光の上記基板表面に対する入射角を制御すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜の作製方法。
【請求項４】
上記堆積工程では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はスパッタリング法に基づき上記微粒子を堆積させること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の薄膜の作製方法。
【請求項５】
基板表面にナノメータサイズの凹凸部又は不純物層を形成する核形成工程と、
上記凹凸部又は不純物層が形成された基板表面へ微粒子を堆積させると共に光を照射する堆積工程とを有し、
上記堆積工程では、所定のサイズを有する上記微粒子にのみ共鳴する波長の光を照射することにより、上記サイズを有する上記微粒子のみを消失させ、上記サイズ以外の上記微粒子を堆積させて、堆積する微粒子のサイズを制御すること
を特徴とする微粒子の堆積方法。
【請求項６】
上記堆積工程では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はスパッタリング法に基づき上記微粒子を堆積させること
を特徴とする請求項５に記載の微粒子の堆積方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−４４８７１（Ｐ２００７−４４８７１Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５９０９０（Ｐ２００６−２５９０９０）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【分割の表示】特願２００３−７０７２３（Ｐ２００３−７０７２３）の分割
【原出願日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【分割の表示】特願２００３−７０７２３（Ｐ２００３−７０７２３）の分割
【原出願日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Ｆターム（参考）】
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