電子線誘起反応を利用した複合酸化物の微細加工法に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650348
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 岡村 総一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (60224060)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安藤 静敏 東京理科大学, 理学部, 助手 (20251712)
• Keywords: 微細加工 / 酸化物 / 強誘電体 / 不揮発性メモリー / 電子線誘起反応 / FT-IR

Research Abstract

不揮発性メモリー材料として注目を集めている強誘電体材料を始め、各種の機能性酸化物材料を半導体集積回路と組み合わせることで新しいデバイス創成の可能性が広がるが、そのためには酸化物材料の微細加工技術を確立する必要がある。一般的なプロセスでは、一様な薄膜を形成した後、フォトリソグラフィとエッチングにより加工を行っている。しかし、酸化物は結晶粒/粒界構造となることが多く、パターンサイズが粒径と同程度となってきた場合には加工性に問題が生ずる。また、反応性ガス等によるダメージの問題も深刻である。我々は、ある種の有機金属塩材料が電子線に反応し溶剤に不溶となることを発見し、その性質を利用して前駆体段階でパターンを形成し、その後の熱処理で目的の物質に結晶化させる微細加工プロセスー電子線誘起反応微細加工プロセスーを提案し、その研究を進めている。本年度は、一般的な走査型電子顕微鏡(SEM)にブランキング電極を付加し、電子線描画装置として使えるように改造した。また、有機金属塩材料が電子線照射により不溶となるメカニズムを調べるため、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)分析により前駆体薄膜の結合の変化を調べた。その結果、電子線照射により前駆体中のカルボキシレートが分解し、金属元素は親油基を失って水酸化物の形で膜中に残存するため有機溶剤に不溶になるとの結論を得た。また、前駆体の親油基の炭素数により露光感度が異なることも分かり、より高感度の前駆体材料探索の足掛かりとすることができた。また、本プロセスを実際に強誘電体Pb(Zr.Ti)O_3等の微細加工に応用した。得られたパターンはそのままでは大きなリーク電流を示し強誘電性を確認するには至らなかったが、表面のマイクロクラックを埋める処理を施すことでリーク電流を大幅に低減することに成功した。

Research Products

• [Publications] S.Okamura and T.Shiosaki,: "“Properties of Micropatterned Ferroelectric Thin Films Fabricated by Electron Beam Exposed Chemical Solution Deposition Process"" Ferroelectrics. (in press).
• [Publications] S.Okamura and T.Shiosaki,: "Analysis of Electron-beam-induced Reaction in Precursor Thin Films of Ferroelectric SrBi2Ta2O9" Proc.of 11th IEEE Inter.Symp.Appl.Ferroelectrics.(in press).
• [Publications] 岡村総一郎 塩嵜 忠: "科学溶液堆積(CSD)法による強誘電体薄膜の作製と電子線誘起反応プロセスによるその微細加工" 電子情報通信学会信学技報. ED-98-239. 1 (1999)