JP2004157235A - 量子ビームによるスルホンアミド構造を有する樹脂組成物のパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】現在のナノ技術は、走査型顕微鏡などのプローブにより分子または原子1つ1つずつを任意の位置に移動するため、現在の光リソグラフィーのように高速、大量に生産する手法にはなり得ない。このように、実際のデバイス生産につながる可能性のある研究例はなく、リソグラフィーに変わる実用可能なナノ技術のめどは立っていない。
【解決手段】本発明は、量子ビームの作用によるフリーズ転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミドポリマー薄膜表面を、高速に操作可能なナノ量子ビームで照射し、該薄膜表面にナノパターンを形成する技術を提供することにある。
【選択図】 なし
【解決手段】本発明は、量子ビームの作用によるフリーズ転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミドポリマー薄膜表面を、高速に操作可能なナノ量子ビームで照射し、該薄膜表面にナノパターンを形成する技術を提供することにある。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下記の式(化1)に示す量子ビームの作用によるフリース転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミド構造を有する樹脂(スルホンアミドポリマー)組成物と、高速に操作可能な量子ビーム照射による該樹脂組成物からなる薄膜表面のナノスケールの領域の酸性からアルカリ性への変換反応を利用した表面ナノパターン形成方法に関するものである。
【0002】
【化1】(化1)
【0003】
【従来の技術】
情報化時代における情報処理量、情報伝送速度の向上のためには、電子、光デバイスや発光素子の高密度が必須である。そのための微細加工技術として光リソグラフィー技術(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)が現在利用されているが、波長による解像度限界のため、ナノ技術の確立には利用できない。
【0004】
また、将来の微細加工手段となるナノ技術として、分子の自己凝集力(例えば、非特許文献3参照)や走査型顕微鏡(例えば、非特許文献4参照)を用いた研究は、アメリカで数年前から開始され、欧州、日本も積極的に取り組んでいる。
【0005】
【非特許文献1】
F.M.Houlihan外3名著,Macromolecules 1997,30,6517
【非特許文献2】
J.M.Klopp外4名著、Chem.Mater.2001,13,4147.
【非特許文献3】
C.M.Lieber著、Scientific American 2001,September
【非特許文献4】
H.C.Manoharan外2名著、Nature 2000,403,512
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のリソグラフィー技術は、前述のとおり波長による解像度限界のため、100mm以下の微細化は困難な状況にある。また、現在のナノ技術は、走査型顕微鏡などのプローブにより分子または原子1つ1つずつを任意の位置に移動するため、現在の光リソグラフィーのように高速、大量に生産する手法にはなり得ない。このように、実際のデバイス生産につながる可能性のある研究例はなく、リソグラフィーに変わる実用可能なナノ技術のめどは立っていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の目的は、量子ビームの作用によるフリーズ転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミドポリマー薄膜表面を、高速に操作可能なナノ量子ビームで照射し、該薄膜表面にナノパターンを形成する技術を提供することにある。
【0008】
本発明は、前記の目的を達成するために、下記の技術的手段が用いられている。
その第1の手段は、下記の反応式(化1)に示す量子ビームの作用によるフリース転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミド構造を含むことを特徴とする樹脂組成物を、基板上に塗布し乾燥する工程、ナノスケールの量子ビームを照射する工程を含むことを特徴とする該樹脂組成物の化学変換方法によるものである。
【0009】
【化2】(化1)
【0010】
第2の手段は、請求項1で化学変換された領域に、金属を成長させる工程を含むことを特徴して製造された素子膜とその形成方法によるものである。
第3の手段は、請求項1で化学変換された領域に、色素を化学結合させる工程を含むことを特徴して製造された素子膜とその形成方法によるものである。
【0011】
本発明においては、量子ビームの照射作用によるフリーズ転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミド構造を有する高分子薄膜を利用する。この量子ビーム照射により、薄膜表面のナノスケールの領域を酸性からアルカリ性へ変換することで、薄膜表面のナノパターン形成が可能となる。変換されたアルカリ性部分に、金属を選択的に成長させることで、ナノ配線が形成される。また、アルカリ性のみと反応する色素を用いることで、ナノスケールの分解能を持つ光記憶材料を作製できる。
【0012】
本発明におけるフリース転位反応は、下記構造(ベンゼン環―A−B−ベンゼン環)のA−B間の結合が切れ、Aとベンゼン環が結合し、(ベンゼン環−A−ベンゼン環−BH)の構造に変化する反応である。ここで、−BHのHは、水素原子を表し、Aがベンゼン環に結合するために、ベンゼン環から脱離したものである。そこで、Aの位置に注目すると、B上からベンゼン環上に移動しているので、その発見者フリースの名を取ってフリース転位反応といわれる。本発明の場合、A=SO2、B=NHである。
【0013】
【化3】(化3)
【0014】
又、化1及び化2のスルホンアミド構造は、下記の構造を有している。
【0015】
【化4】(化4)
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明において、スルホンアミドポリマー薄膜表面のナノパターンのサイズおよび形状は、照射する量子ビームのビーム径によって制御可能である。従って、スルホンアミドポリマー表面に、1〜1000nmの範囲で任意のパターン形状を作製できる特徴を示す。
【0017】
本発明において、スルホンアミド構造が量子ビームの作用によるフリース転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されることにより、量子ビーム照射による効率的ナノパターン形成を実現しているものである。従って、該スルホンアミドポリマーとしては、5%重量減少温度が300度以上の耐熱性を有し、量子ビームの作用によるフリース転位反応を起こすスルホンアミド構造を有するもので有れば、その構造は特に制限されるものではない。
【0018】
該ポリマーの分子量としては、現像液への溶解性、機械特性を考慮した場合1,000以上であることが望ましい、分子量の上限については特に制限はないが、溶剤への溶解性、該樹脂溶液の取り扱いやすさ、現像液への溶解性を考えた場合は1,000,000以下であることが望ましい。
【0019】
本発明において、該スルホンアミドポリマーとしては、主鎖、および側鎖にスルホンアミド構造を有するポリスルホンアミドが挙げられる。主鎖型のポリスルホンアミドは、ジスルホン酸またはその酸塩化物とジアミンとの縮合反応により容易に合成できる。
【0020】
該ジスルホン酸としては、1,4−ジスルホベンゼン、1,3−ジスルホベンゼン、4,4’−ジスルホビフェニル、4,4’−ジスルホジフェニルメタン、4,4’−ジスルホジフェニルエーテル、4,4’−ジスルホジフェニルケトン、4,4’−ジスルホジフェニルスルフォン、2,2−ビス(4−スルホフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−スルホフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−スルホプロピル)テトラメチルジシロキサン、4,4’−ジスルホ−2,2’−ジメチルビフェニル、1,3−ビス(4−スルホフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパンなどが挙げられる。
【0021】
該ジアミンとしては、1,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン、4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパンなどが挙げられる。
【0022】
本発明において、側鎖型のポリスルホンアミドは、スルホンアミド基を有するビニルモノマーの連鎖重合によって容易に合成できる。該ビニルモノマーとしては、3−(N−フェニルスルフィナモイル)スチレン、4−(N−フェニルスルフィナモイル)スチレン、3−(N−(4−トルイル)スルフィナモイル)スチレン、4−(N−(4−トルイル)スルフィナモイル)スチレン、3−(N−(2−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、4−(N−(2−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、3−(N−(4−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、4−(N−(4−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、3−(N−ナフチルスルフィナモイル)スチレン、4−(N−ナフチルスルフィナモイル)スチレン、3−(フェニルスルホンアミド)スチレン、4−(フェニルスルホンアミド)スチレン、3−(4−トルイルスルホンアミド)スチレン、4−(4−トルイルスルホンアミド)スチレン、3−(2−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、4−(2−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、3−(4−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、4−(4−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、3−ナフチルスルホンアミドスチレン、4−ナフチルスルホンアミドスチレンなどが挙げられる。ここに挙げたモノマーの重合体及び該モノマーを共重合成分とする高分子であれば、そのまま本発明を適用することができる。また、重合時のモノマーにスルホンアミド基を含まない高分子であっても、化学修飾によってスルホンアミド基を導入することによって、本発明が適用可能になる。
【0023】
本発明において、化学変換されたアルカリ性領域に金属を成長させることで得られた素子膜は、半導体素子の導通を取る配線層や、半導体素子の基本構造として利用可能である。従って、成長させる金属は、半導体から導体まで幅広く用いることが出来る。具体的には、銅、金、銀、アルミニウム、タングステンなどが挙げられる。該金属を成長させる手段は特に制限されるものではない。簡便かつ安価な方法としては、無電界メッキ法、真空蒸着法などが挙げられる、金属の成長を促進するため、アルカリ性領域に選択的に配位する有機金属錯体との併用も可能である。
【0024】
本発明において、下記の式(化2)に示すように、化学変換されたアルカリ性領域に色素を化学結合させることで得られた素子膜は、光記憶材料の基本構造として利用可能である。
【0025】
【化5】(化2)
【0026】
従って、化学反応させる色素は、アミンなどのアルカリ性基と反応できる色素であれば特に制限されるものではない。具体的には、3−(N,N−ジアミノ)ベンズアルデヒド、4−(N,N−ジアミノ)ベンズアルデヒド、2−スチリルベンズアルデヒド、3−スチリルベンズアルデヒド、4−スチリルベンズアルデヒド、2−ナフチルアルデヒド、3−ナフチルアルデヒド、4−ナフチルアルデヒド、ピレニルアルデヒド、2−ビフェニルアルデヒド、3−ビフェニルアルデヒド、4−ビフェニルアルデヒド、o−ターフェニルアルデヒド、m−ターフェニルアルデヒド、p−ターフェニルアルデヒド、アントリルアルデヒド、フェナントリルアルデヒド、アセナフチレニルアルデヒド、ピレニルアルデヒド、ジフェニルアミノフェニルアルデヒド、ポルフィニルアルデヒド、フタロシアニルアルデヒド、ダンシルクロリド、アニリノナフタレンスルホニルクロリドなどが挙げられる。
【0027】
本発明において、量子ビームは、スルホンアミド構造に作用し、フリース転位反応を起こすことで樹脂薄膜が酸性からアルカリ性へ化学変換される。従って、スルホンアミド構造がフリース転位反応を起こすエネルギー源であれば、量子ビームは特に制限されるものではない。具体的には、電子ビーム、イオンビーム、X線などが挙げられる。本発明において三重項増感剤との併用、各種アミン化合物からなる密着向上剤、界面活性剤等との併用が可能であることは言うまでもない。
【0028】
【実施例】
(実施例1)
ビス−(4−アミノフェニル)エーテル(DDE)0.500g(2.50mmol)と2−メチルピリジン0.490g(5.29mmol)のスルホラン(3.5ml)溶液に、60℃で1,3−ベンゼンジスルホニルクロリド(MBSC)0.690g(2.50mmol)を添加し24時間撹拝する。反応液を水(0.51)に滴下することによりポリスルホンアミド(MBSC/DDE)固体1.02g(収率67%)を得た。
【0029】
固形分含量18重量%のポリスルホンアミド(MBSC/DDE)のピリジン溶液を調製し、スピンコート法によってガラス基板上に塗布し、ホットプレート上で、100℃で1時間乾燥させることにより膜厚2.3μmのフィルムを調製した。この樹脂膜に加速電圧50キロボルトでビーム径5nmの電子ビームを1μmの間隔でライン状に100μC/cm2描画した。その後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(0.26N)に、23℃で120秒間浸蹟後、60秒間純水でリンスした。その結果、樹脂膜表面に1μmの間隔で、線幅8nmのライン状パターンが電子顕微鏡写真(SEM)により確認できた。
【0030】
(実施例2)
実施例1で調製した膜厚2.3μmのポリスルホンアミド(MBSC/DDE)樹脂膜に加速電圧50キロボルトでビーム径5nmの電子ビームを1μmの間隔でライン状に100μC/cm2描画した。この樹脂膜を、pH12の硫酸銅/ホルムアルデヒドからなる無電界メッキ液に室温で3分間浸蹟後、純水で30秒間洗浄した。その結果、樹脂膜表面に1μmの間隔で、線幅12nmの銅細線が電子顕微鏡写真(SEM)により確認できた。
【0031】
(実施例3)
実施例1で調製した膜厚2.3μmのポリスルホンアミド(MBSC/DDE)樹脂膜に加速電圧50キロボルトでビーム径5nmの電子ビームを10μmの間隔のライン状に100μC/cm2描画した。この樹脂膜を、3−(N,N−ジアミノ)ベンズアルデヒド0.200g(1.34mmol)のエタノール(20ml)溶液に1分間浸蹟後、エタノールで30秒間洗浄した。その結果、樹脂膜表面に10μmの間隔で、460nmに吸収極大値を有する黄櫨色のラインパターンが、光学顕微鏡により確認できた。
【0032】
【発明の効果】
本発明においては、下記の点に発明構成上の特徴が存在する。
・スルホンアミド構造を有する高分子は、量子ビームによるフリース転位反応により、酸性からアルカリ性へと変換される。
【0033】
・ナノスケールの量子ビームを利用すると、該スルホンアミドポリマー表面のナノスケール領域に、アルカリ性パターンを作製できる。
・アルカリ性部位のみに敗する金属、または、アルカリ性のみと反応する色素を作用させることで、ナノ配線、ナノ光記憶材料を作製できる。
【0034】
したがって、本発明においては、上記の特徴点により、本発明に特有な顕著な下記の作用効果を生ずる。
・ナノメートルの微細構造を持つ半導体配線層の作製が可能である。
【0035】
・ナノメートルの微細構造を持つ半導体素子の作製が可能である。
・ナノメートルの解像度を持つ、光記憶素子の作製が可能である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、下記の式(化1)に示す量子ビームの作用によるフリース転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミド構造を有する樹脂(スルホンアミドポリマー)組成物と、高速に操作可能な量子ビーム照射による該樹脂組成物からなる薄膜表面のナノスケールの領域の酸性からアルカリ性への変換反応を利用した表面ナノパターン形成方法に関するものである。
【0002】
【化1】(化1)
【0003】
【従来の技術】
情報化時代における情報処理量、情報伝送速度の向上のためには、電子、光デバイスや発光素子の高密度が必須である。そのための微細加工技術として光リソグラフィー技術(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)が現在利用されているが、波長による解像度限界のため、ナノ技術の確立には利用できない。
【0004】
また、将来の微細加工手段となるナノ技術として、分子の自己凝集力(例えば、非特許文献3参照)や走査型顕微鏡(例えば、非特許文献4参照)を用いた研究は、アメリカで数年前から開始され、欧州、日本も積極的に取り組んでいる。
【0005】
【非特許文献1】
F.M.Houlihan外3名著,Macromolecules 1997,30,6517
【非特許文献2】
J.M.Klopp外4名著、Chem.Mater.2001,13,4147.
【非特許文献3】
C.M.Lieber著、Scientific American 2001,September
【非特許文献4】
H.C.Manoharan外2名著、Nature 2000,403,512
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のリソグラフィー技術は、前述のとおり波長による解像度限界のため、100mm以下の微細化は困難な状況にある。また、現在のナノ技術は、走査型顕微鏡などのプローブにより分子または原子1つ1つずつを任意の位置に移動するため、現在の光リソグラフィーのように高速、大量に生産する手法にはなり得ない。このように、実際のデバイス生産につながる可能性のある研究例はなく、リソグラフィーに変わる実用可能なナノ技術のめどは立っていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の目的は、量子ビームの作用によるフリーズ転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミドポリマー薄膜表面を、高速に操作可能なナノ量子ビームで照射し、該薄膜表面にナノパターンを形成する技術を提供することにある。
【0008】
本発明は、前記の目的を達成するために、下記の技術的手段が用いられている。
その第1の手段は、下記の反応式(化1)に示す量子ビームの作用によるフリース転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミド構造を含むことを特徴とする樹脂組成物を、基板上に塗布し乾燥する工程、ナノスケールの量子ビームを照射する工程を含むことを特徴とする該樹脂組成物の化学変換方法によるものである。
【0009】
【化2】(化1)
【0010】
第2の手段は、請求項1で化学変換された領域に、金属を成長させる工程を含むことを特徴して製造された素子膜とその形成方法によるものである。
第3の手段は、請求項1で化学変換された領域に、色素を化学結合させる工程を含むことを特徴して製造された素子膜とその形成方法によるものである。
【0011】
本発明においては、量子ビームの照射作用によるフリーズ転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されるスルホンアミド構造を有する高分子薄膜を利用する。この量子ビーム照射により、薄膜表面のナノスケールの領域を酸性からアルカリ性へ変換することで、薄膜表面のナノパターン形成が可能となる。変換されたアルカリ性部分に、金属を選択的に成長させることで、ナノ配線が形成される。また、アルカリ性のみと反応する色素を用いることで、ナノスケールの分解能を持つ光記憶材料を作製できる。
【0012】
本発明におけるフリース転位反応は、下記構造(ベンゼン環―A−B−ベンゼン環)のA−B間の結合が切れ、Aとベンゼン環が結合し、(ベンゼン環−A−ベンゼン環−BH)の構造に変化する反応である。ここで、−BHのHは、水素原子を表し、Aがベンゼン環に結合するために、ベンゼン環から脱離したものである。そこで、Aの位置に注目すると、B上からベンゼン環上に移動しているので、その発見者フリースの名を取ってフリース転位反応といわれる。本発明の場合、A=SO2、B=NHである。
【0013】
【化3】(化3)
【0014】
又、化1及び化2のスルホンアミド構造は、下記の構造を有している。
【0015】
【化4】(化4)
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明において、スルホンアミドポリマー薄膜表面のナノパターンのサイズおよび形状は、照射する量子ビームのビーム径によって制御可能である。従って、スルホンアミドポリマー表面に、1〜1000nmの範囲で任意のパターン形状を作製できる特徴を示す。
【0017】
本発明において、スルホンアミド構造が量子ビームの作用によるフリース転位反応に伴い、酸性からアルカリ性へ化学変換されることにより、量子ビーム照射による効率的ナノパターン形成を実現しているものである。従って、該スルホンアミドポリマーとしては、5%重量減少温度が300度以上の耐熱性を有し、量子ビームの作用によるフリース転位反応を起こすスルホンアミド構造を有するもので有れば、その構造は特に制限されるものではない。
【0018】
該ポリマーの分子量としては、現像液への溶解性、機械特性を考慮した場合1,000以上であることが望ましい、分子量の上限については特に制限はないが、溶剤への溶解性、該樹脂溶液の取り扱いやすさ、現像液への溶解性を考えた場合は1,000,000以下であることが望ましい。
【0019】
本発明において、該スルホンアミドポリマーとしては、主鎖、および側鎖にスルホンアミド構造を有するポリスルホンアミドが挙げられる。主鎖型のポリスルホンアミドは、ジスルホン酸またはその酸塩化物とジアミンとの縮合反応により容易に合成できる。
【0020】
該ジスルホン酸としては、1,4−ジスルホベンゼン、1,3−ジスルホベンゼン、4,4’−ジスルホビフェニル、4,4’−ジスルホジフェニルメタン、4,4’−ジスルホジフェニルエーテル、4,4’−ジスルホジフェニルケトン、4,4’−ジスルホジフェニルスルフォン、2,2−ビス(4−スルホフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−スルホフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−スルホプロピル)テトラメチルジシロキサン、4,4’−ジスルホ−2,2’−ジメチルビフェニル、1,3−ビス(4−スルホフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパンなどが挙げられる。
【0021】
該ジアミンとしては、1,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン、4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパンなどが挙げられる。
【0022】
本発明において、側鎖型のポリスルホンアミドは、スルホンアミド基を有するビニルモノマーの連鎖重合によって容易に合成できる。該ビニルモノマーとしては、3−(N−フェニルスルフィナモイル)スチレン、4−(N−フェニルスルフィナモイル)スチレン、3−(N−(4−トルイル)スルフィナモイル)スチレン、4−(N−(4−トルイル)スルフィナモイル)スチレン、3−(N−(2−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、4−(N−(2−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、3−(N−(4−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、4−(N−(4−ビフェニル)スルフィナモイル)スチレン、3−(N−ナフチルスルフィナモイル)スチレン、4−(N−ナフチルスルフィナモイル)スチレン、3−(フェニルスルホンアミド)スチレン、4−(フェニルスルホンアミド)スチレン、3−(4−トルイルスルホンアミド)スチレン、4−(4−トルイルスルホンアミド)スチレン、3−(2−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、4−(2−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、3−(4−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、4−(4−ビフェニルスルホンアミド)スチレン、3−ナフチルスルホンアミドスチレン、4−ナフチルスルホンアミドスチレンなどが挙げられる。ここに挙げたモノマーの重合体及び該モノマーを共重合成分とする高分子であれば、そのまま本発明を適用することができる。また、重合時のモノマーにスルホンアミド基を含まない高分子であっても、化学修飾によってスルホンアミド基を導入することによって、本発明が適用可能になる。
【0023】
本発明において、化学変換されたアルカリ性領域に金属を成長させることで得られた素子膜は、半導体素子の導通を取る配線層や、半導体素子の基本構造として利用可能である。従って、成長させる金属は、半導体から導体まで幅広く用いることが出来る。具体的には、銅、金、銀、アルミニウム、タングステンなどが挙げられる。該金属を成長させる手段は特に制限されるものではない。簡便かつ安価な方法としては、無電界メッキ法、真空蒸着法などが挙げられる、金属の成長を促進するため、アルカリ性領域に選択的に配位する有機金属錯体との併用も可能である。
【0024】
本発明において、下記の式(化2)に示すように、化学変換されたアルカリ性領域に色素を化学結合させることで得られた素子膜は、光記憶材料の基本構造として利用可能である。
【0025】
【化5】(化2)
【0026】
従って、化学反応させる色素は、アミンなどのアルカリ性基と反応できる色素であれば特に制限されるものではない。具体的には、3−(N,N−ジアミノ)ベンズアルデヒド、4−(N,N−ジアミノ)ベンズアルデヒド、2−スチリルベンズアルデヒド、3−スチリルベンズアルデヒド、4−スチリルベンズアルデヒド、2−ナフチルアルデヒド、3−ナフチルアルデヒド、4−ナフチルアルデヒド、ピレニルアルデヒド、2−ビフェニルアルデヒド、3−ビフェニルアルデヒド、4−ビフェニルアルデヒド、o−ターフェニルアルデヒド、m−ターフェニルアルデヒド、p−ターフェニルアルデヒド、アントリルアルデヒド、フェナントリルアルデヒド、アセナフチレニルアルデヒド、ピレニルアルデヒド、ジフェニルアミノフェニルアルデヒド、ポルフィニルアルデヒド、フタロシアニルアルデヒド、ダンシルクロリド、アニリノナフタレンスルホニルクロリドなどが挙げられる。
【0027】
本発明において、量子ビームは、スルホンアミド構造に作用し、フリース転位反応を起こすことで樹脂薄膜が酸性からアルカリ性へ化学変換される。従って、スルホンアミド構造がフリース転位反応を起こすエネルギー源であれば、量子ビームは特に制限されるものではない。具体的には、電子ビーム、イオンビーム、X線などが挙げられる。本発明において三重項増感剤との併用、各種アミン化合物からなる密着向上剤、界面活性剤等との併用が可能であることは言うまでもない。
【0028】
【実施例】
(実施例1)
ビス−(4−アミノフェニル)エーテル(DDE)0.500g(2.50mmol)と2−メチルピリジン0.490g(5.29mmol)のスルホラン(3.5ml)溶液に、60℃で1,3−ベンゼンジスルホニルクロリド(MBSC)0.690g(2.50mmol)を添加し24時間撹拝する。反応液を水(0.51)に滴下することによりポリスルホンアミド(MBSC/DDE)固体1.02g(収率67%)を得た。
【0029】
固形分含量18重量%のポリスルホンアミド(MBSC/DDE)のピリジン溶液を調製し、スピンコート法によってガラス基板上に塗布し、ホットプレート上で、100℃で1時間乾燥させることにより膜厚2.3μmのフィルムを調製した。この樹脂膜に加速電圧50キロボルトでビーム径5nmの電子ビームを1μmの間隔でライン状に100μC/cm2描画した。その後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(0.26N)に、23℃で120秒間浸蹟後、60秒間純水でリンスした。その結果、樹脂膜表面に1μmの間隔で、線幅8nmのライン状パターンが電子顕微鏡写真(SEM)により確認できた。
【0030】
(実施例2)
実施例1で調製した膜厚2.3μmのポリスルホンアミド(MBSC/DDE)樹脂膜に加速電圧50キロボルトでビーム径5nmの電子ビームを1μmの間隔でライン状に100μC/cm2描画した。この樹脂膜を、pH12の硫酸銅/ホルムアルデヒドからなる無電界メッキ液に室温で3分間浸蹟後、純水で30秒間洗浄した。その結果、樹脂膜表面に1μmの間隔で、線幅12nmの銅細線が電子顕微鏡写真(SEM)により確認できた。
【0031】
(実施例3)
実施例1で調製した膜厚2.3μmのポリスルホンアミド(MBSC/DDE)樹脂膜に加速電圧50キロボルトでビーム径5nmの電子ビームを10μmの間隔のライン状に100μC/cm2描画した。この樹脂膜を、3−(N,N−ジアミノ)ベンズアルデヒド0.200g(1.34mmol)のエタノール(20ml)溶液に1分間浸蹟後、エタノールで30秒間洗浄した。その結果、樹脂膜表面に10μmの間隔で、460nmに吸収極大値を有する黄櫨色のラインパターンが、光学顕微鏡により確認できた。
【0032】
【発明の効果】
本発明においては、下記の点に発明構成上の特徴が存在する。
・スルホンアミド構造を有する高分子は、量子ビームによるフリース転位反応により、酸性からアルカリ性へと変換される。
【0033】
・ナノスケールの量子ビームを利用すると、該スルホンアミドポリマー表面のナノスケール領域に、アルカリ性パターンを作製できる。
・アルカリ性部位のみに敗する金属、または、アルカリ性のみと反応する色素を作用させることで、ナノ配線、ナノ光記憶材料を作製できる。
【0034】
したがって、本発明においては、上記の特徴点により、本発明に特有な顕著な下記の作用効果を生ずる。
・ナノメートルの微細構造を持つ半導体配線層の作製が可能である。
【0035】
・ナノメートルの微細構造を持つ半導体素子の作製が可能である。
・ナノメートルの解像度を持つ、光記憶素子の作製が可能である。
Claims (3)
- スルホンアミド構造を含むことを特徴とする樹脂組成物を、基板上に塗布し乾燥する工程、加熱硬化する工程、ナノスケールの量子ビームを照射する工程を含むことを特徴とする該樹脂組成物の化学変換によるパターン形成方法。
- 請求項1で化学変換された樹脂組成物の領域に、金属を成長させる工程を含むことを特徴して製造された素子膜の形成方法。
- 請求項1で化学変換された樹脂組成物の領域に、色素を化学結合させる工程を含むことを特徴して製造された素子膜の形成方法。
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CN108137809A (zh) * | 2015-10-08 | 2018-06-08 | 日本化药株式会社 | 新型聚磺酰胺化合物以及含有该化合物的树脂组合物 |
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- 2002-11-05 JP JP2002321112A patent/JP2004157235A/ja active Pending
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EP3360915A4 (en) * | 2015-10-08 | 2019-05-15 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | NOVEL POLYSULFONE AMIDE COMPOUND AND RESIN COMPOSITION CONTAINING SAME |
US10782612B2 (en) | 2015-10-08 | 2020-09-22 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Polysulfone amide compound, and resin composition containing same |
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