特開 2024-120200 酸化物膜のパターン形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024120200

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】酸化物膜のパターン形成方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026832

(22)【出願日】2023-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】504160781

【氏名又は名称】国立大学法人金沢大学

(71)【出願人】

【識別番号】501425485

【氏名又は名称】株式会社 エイ・エス・エイ・ピイ

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原 雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100166833

【弁理士】

【氏名又は名称】白石 直子

(72)【発明者】

【氏名】川江 健

(72)【発明者】

【氏名】梶谷 亮介

(72)【発明者】

【氏名】後閑 拓也

(72)【発明者】

【氏名】大澤 信

【テーマコード（参考）】

5F043

【Ｆターム（参考）】

5F043AA18

5F043AA37

5F043DD18

5F043DD19

5F043EE07

5F043EE08

(57)【要約】

【課題】 加工時間を短縮しつつも微細なパターンを高精度に形成でき、歩留まりを高めることが可能な、酸化物膜のパターン形成方法を提供する。
【解決手段】 本発明の酸化物膜のパターン形成方法は、基板１の表面に潮解性を有する材料による犠牲層５を所望のパターンで形成する工程と、基板１の表面に酸化物膜７を堆積する工程と、犠牲層５を水に浸漬する工程と、基板１の表面に高圧水流を噴射して犠牲層５を除去し、表面に酸化物膜７を選択的に残存させる工程と、を有する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面に潮解性を有する材料による犠牲層を所望のパターンで形成する工程と、
前記基板の表面に酸化物膜を堆積する工程と、
前記犠牲層を水に浸漬する工程と、
前記基板の表面に高圧水流を噴射して前記犠牲層を除去し、該表面に前記酸化物膜を選択的に残存させる工程と、
を有することを特徴とする酸化物膜のパターン形成方法。

【請求項2】

前記酸化物膜は、導電性を有する膜である、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化物膜のパターン形成方法。

【請求項3】

前記酸化物膜は、酸化ストロンチウムにより形成される膜である、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化物膜のパターン形成方法。

【請求項4】

前記犠牲層は、非晶質酸化物層である、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化物膜のパターン形成方法。

【請求項5】

前記非晶質酸化物層は非晶質酸化カルシウムにより形成される層である、
ことを特徴とする請求項４に記載の酸化物膜のパターン形成方法。

【請求項6】

前記酸化物膜は、強誘電特性、圧電特性、高温超電導特性および半導体特性の少なくともいずれかを有する膜である、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化物膜のパターン形成方法。

【請求項7】

前記酸化物膜は、酸化ガリウム、チタン酸ジルコン酸鉛およびイットリウム系超伝導体のいずれかの材料により形成される膜である、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化物膜のパターン形成方法。

【請求項8】

前記高圧水流を、５ＭＰａ～２０ＭＰａの圧力で噴射する、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化物膜のパターン形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸化物膜のパターン形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、強誘電体や圧電体、強磁性体、高温超伝導体、透明導電膜、ワイドギャップ半導体などの材料として、導電性、強誘電性、強磁性、高温超伝導性などを有する酸化物膜が用いられている。これらの酸化物膜は、化学反応しにくく融点が高いなど、化学耐性が高いため、反応性イオンエッチングやレジストリフトオフなどによるパターン形成が困難である。このためデバイスとして微細なパターンに加工するための技術開発が進められ、例えば、水リフトオフ法によって酸化物膜を所望のパターンに形成する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

特許文献１には、所望のパターンのアモルファス酸化カルシウム（ａ－ＣａＯ）層を犠牲層（マスク）として用い、この上に酸化物膜を堆積した後、純水に浸漬して犠牲層を除去（リフトオフ）し、酸化物膜を選択的に残存させる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－２６０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、犠牲層の除去（リフトオフ）に時間を要し、また、犠牲層の残渣も多い（除去が不十分である）ため歩留まりが悪い問題がある。このため、デバイスに適用し得る微細なパターン形成の技術としては、未だ確立したものとはいえず、研究開発の余地があった。

【0006】

本発明は、斯かる実情に鑑み、加工時間を短縮しつつも微細なパターンを高精度に形成でき、歩留まりを高めることが可能な、酸化物膜のパターン形成方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、基板の表面に潮解性を有する材料による犠牲層を所望のパターンで形成する工程と、前記基板の表面に酸化物膜を堆積する工程と、前記犠牲層を水に浸漬する工程と、前記基板の表面に高圧水流を噴射して前記犠牲層を除去し、該表面に前記酸化物膜を選択的に残存させる工程と、を有することを特徴とする酸化物膜のパターン形成方法にかかるものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、加工時間を短縮しつつも微細なパターンを高精度に形成でき、歩留まりを高めることが可能な、酸化物膜のパターン形成方法を提供できる、という優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態のパターン形成方法の一例を示すフロー図である。

【図2】本実施形態のパターン形成方法の一例を時系列で示す模式図である。

【図3】本実施形態のパターン形成方法の一例を時系列で示す模式図である。

【図4】本実施形態による酸化物膜のパターニング結果を示す図である。

【図5】従来方法による酸化物膜のパターニング結果を示す図である。

【図6】本実施形態による酸化物膜のパターニング結果を示す図である。

【図7】本実施形態により形成した酸化物膜のＡＦＭ観察結果を示す図である。

【図8】従来方法により形成した酸化物膜のＡＦＭ観察結果を示す図である。

【図9】（Ａ）本実施形態により形成した酸化物膜のＩ－Ｖ特性を示す図である。（Ｂ） 本実施形態により形成した酸化物膜のＸＲＤの結果を示す図である。

【図10】本実施形態と従来方法を比較する表である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である酸化物膜のパターン形成方法の一例を示すフロー図である。図１に示すように、本実施形態の酸化物膜のパターン形成方法は、犠牲層形成工程（ステップＳ０１）と、酸化物膜堆積工程（ステップＳ０３）と、犠牲層浸漬工程（ステップＳ０５）と、犠牲層除去工程（ステップＳ０７）を有する。

【0011】

以下、各工程について、図２および図３も参照して説明する。図２および図３は、本発明の実施形態である酸化物膜のパターン形成方法を時系列で模式的に示す図である。

【0012】

まず、犠牲層形成工程（図１のステップＳ０１）では、基板１の表面に犠牲層５を所望のパターンで形成する。図２を参照して、ここでは一例として、レジスト層３のリフトオフにより犠牲層５をパターニングする場合を示す。

【0013】

図２（Ａ）に示すように、基板１の全面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ等により所望の形状（パターン）に残存させて犠牲層形成のマスクとなるレジスト層３を形成する。基板１は、一例として、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）単結晶基板（以下、単に「ＳＴＯ基板」と称する場合がある。）である。

【0014】

その後、図２（Ｂ）に示すように基板１の表面に犠牲層５を堆積する。犠牲層５は、潮解性を有する非晶質あるいは結晶質の層（水との反応により生成される物質が水に可溶な材料による層）であり、ここでは一例として堆積などにより成膜が可能な非晶質酸化物膜である。より具体的には、非晶質酸化物膜は非晶質酸化カルシウム（ａ－ＣａＯ）により形成される層である。ここでは一例として、パルスレーザーデポジション（Pulsed Laser Deposition:ＰＬＤ）法を用い、室温にて基板１の表面（略全面）に非晶質酸化カルシウムを堆積し、犠牲層５を形成する。犠牲層５は、レジスト層３が設けられている部分にはその表面に堆積する。

【0015】

そして基板１をアセトンに浸漬し、レジスト層３を除去する。これにより図２（Ｃ）に示すようにレジスト層３およびその上に堆積した犠牲層５が的に除去され、基板１表面に所望のパターンで犠牲層５が残存する（犠牲層５がパターニングされる）。

【0016】

次に、酸化物膜堆積工程（図１に示すステップＳ０３）では、基板１の表面に酸化物膜７を堆積する。この酸化物膜７は本実施形態におけるパターン形成の対象となる膜であり、例えば、導電性を有する膜である。より具体的には、酸化物膜は、酸化ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ_３、以下単に「ＳＲＯ」と称する場合がある。）により形成される膜である。ここでは一例として、図２（Ｄ）に示すように、ＰＬＤ法を用い、高温の真空下にて基板１の表面（略全面）に酸化ストロンチウムを堆積し、酸化物膜７を形成する。酸化物膜７は、犠牲層５が設けられている部分にはその表面に堆積する。なお、図２（Ｄ）では模式的に示しているが、犠牲層５は、酸化物膜７よりも十分厚い（例えば１０倍以上）の膜厚で設けられる。

【0017】

次に、犠牲層浸漬工程（図１に示すステップＳ０５）では、犠牲層５を水（純水）浸漬し潮解させる。具体的に、図３（Ａ）に示すように、基板１を回転および微細振動（揺動）が可能なステージ９等の上に載置（固定）し、基板１表面に水を滴下する。水の滴下量は、その表面張力によって犠牲層５が十分に浸漬される程度とする。なお、ここでは一例として、水の表面張力によって犠牲層５を浸漬させているが、犠牲層５が十分に水に浸漬される状態であればこの例に限らず、例えば、水を貯留した水槽等の中に基板１を浸すようにしてもよい。

【0018】

犠牲層５を水に浸漬する時間は、例えば、１０分以内、望ましくは５分以内、好適には１分～３分、より好適には２分程度である。この場合、基板１（ステージ９）を左右に揺らす（微小な振動を与える）と水と犠牲層５の反応が進み、好ましい。この工程により、犠牲層５（非晶質酸化カルシウム）と水の反応（a－ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）_２）が進行する。

【0019】

なお、基板１の材質（例えば濡れ性）やサイズによって基板１の表面に水が留まりにくい場合は、水の滴下ではなく、水槽に基板１全体を浸すなどし、犠牲層５と水を反応させてもよい。浸漬時間（犠牲層５と水の反応時間）も基板１のサイズにより適宜選択され、例えば基板１のサイズが大きい場合には、５分～１０分などであってもよい。浸漬時間はあるいは、少なくとも犠牲層５の上層部分（例えば全体の厚みの５０％程度以上）に水酸化カルシウムが生成される程度の時間であってもよい。

【0020】

次に、犠牲層除去工程（図１に示すステップＳ０７）では、基板１の表面に高圧水流を噴射して犠牲層５を除去し、基板１表面に酸化物膜７を選択的に残存させる。具体的に、図３（Ｂ）に示すように、基板１表面に対して略垂直方向から水（純水）を高圧で噴射する。このときステージ９は例えば回転（または揺動）させ、噴射ノズル１１を基板１の面方向に移動させるようにして基板１表面の全体に概ね均等に高圧水流を噴射することが望ましい。高圧水流の圧力は、例えば１ＭＰａ～５０ＭＰａ、望ましくは３ＭＰａ～３０ＭＰａ、好適には５ＭＰａ～２０ＭＰａである。水の高圧噴射には、噴射ノズル１１を基板１の面方向に水平移動させることが可能な装置、例えば、高圧ジェットリフトオフ装置などを用いることができる。高圧水流の圧力は、噴射ノズル１１の移動速度（スキャンレート）に応じて適宜適切な圧力を選択する。高圧水流の噴射時間は、基板１のサイズ（噴射ノズル１１をスキャンする面積）に応じて適宜選択され、犠牲層５がほぼ完全に除去できる時間とする。

【0021】

高圧水流の噴射により犠牲層５とその上の酸化物膜７が除去され、図３（Ｃ）に示すように基板１表面に酸化物膜７が選択的に残存し、酸化物膜７を所望の形状にパターニングできる。

【0022】

特許文献１に記載の従来方法は、犠牲層に外的な応力を略与えずに概ね水への浸漬（のみ）で犠牲層を除去する方法である。これに対し本実施形態の方法は、犠牲層５を水と反応させた後、犠牲層５に高圧水流（水ジェット）を噴射し、外部からの応力を与えて犠牲層５を強制的に除去する。以下説明の便宜上、従来方法を「水浸漬法」といい、本実施形態の方法を「水ジェット法」という場合がある。本実施形態（水ジェット法）によれば、従来方法（水浸漬法）と比較して、酸化物膜７のパターニング時間を大幅に短縮することができる。

【0023】

具体的に、基板のサイズが２ｍｍ×７ｍｍの試料の場合、水浸漬法では、上記の犠牲層浸漬工程に対応する工程では基板を水槽内に１５分間浸漬させ、犠牲層除去工程に対応する工程では、水槽内で更に１５分～２５分間、超音波洗浄を行って犠牲層を除去していた。この結果、犠牲層浸漬工程の開始から犠牲層除去工程の完了までの総時間は、３０分以上必要であった。

【0024】

一方、本実施形態の水ジェット法では、基板１のサイズ、犠牲層５および酸化物膜７の形成条件（材料、形成方法および膜厚）が水浸漬法と同じ場合、犠牲層浸漬工程の開始から犠牲層除去工程の完了までの総時間は、約５分～１０分程度であり、水浸漬法と比較して大幅に短縮することができる。

【0025】

このように、本実施形態において、短時間の浸漬と高圧水流で犠牲層５が除去できる理由については不確定ではあるが、以下のように考察される。

【0026】

まず、犠牲層浸漬工程により非晶質酸化カルシウムと水が反応し、水酸化カルシウムが生成される。水酸化カルシウムの一部は水に溶けるが、水や大気中の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムも生成される。ところで、炭酸カルシウムの生成過程の中間段階でゲル状凝集体である非晶質炭酸カルシウムが生成することが知られており、上記の犠牲層浸漬工程においても同様のゲル状凝集体が生成され、保護膜のように犠牲層５を覆っていると推測される。

【0027】

ここまでは従来方法（水浸漬法）でも同様であると考えられるが、水浸漬法では犠牲層に直接的な応力を与えることなく、浸漬による犠牲層の潮解と超音波洗浄（微小振動）によりゲル状凝集体を略自然に剥離（遊離）させていた。このため、犠牲層の除去に時間がかかり、また犠牲層を高精度に（再現性良く）除去することが困難であった。

【0028】

一方、本実施形態によれば、犠牲層５を覆うゲル状凝集体を高圧水流により除去することで下層の水酸化カルシウムを露出させ、強制的に水や大気に触れさせることが可能となる。これにより上記のゲル状凝集体の生成と除去が繰り返される。あるいは、犠牲層浸漬工程において非晶質酸化カルシウムと水の反応が十分でない場合であっても非晶質酸化カルシウムが露出することで水と反応させることができ、水酸化カルシウムが生成され、上記反応が繰り返される。

【0029】

つまり本実施形態では、犠牲層５を覆うゲル状凝集体を高圧水流により強制的に除去しつつ、水酸化カルシウムあるいは非晶質酸化カルシウムが水と接触する機会を増やすことが可能となる。これにより水浸漬法と比較して短時間で犠牲層５を除去することができ、また、酸化物膜７の選択的な除去（残存）を高精度に再現性良く実現できる。

【0030】

以上、本実施形態では、酸化物膜７として導電性を有する膜を例に説明した。しかしこれに限らず、酸化物膜７は、例えば、強誘電特性、圧電特性、高温超電導特性および半導体特性の少なくともいずれかを有する膜であってもよい。具体的には、酸化物膜７は、例えば、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）およびイットリウム系超伝導体（ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７－Ｘ）のいずれかの材料により形成される膜であってもよい。

【0031】

また、犠牲層５は、レジスト層３のリフトオフに限らず、ドライエッチング（例えば、反応性イオンエッチング）やウェットエッチング等によりパターニングしてもよい。

【0032】

また、基板１は、犠牲層除去工程における高圧水流の圧力（例えば、２０Ｍｐａ程度など）に耐え得る厚みを有する基板であればＳＴＯ基板に限らない。基板１の厚みは例えば０．１ｍｍ以上であることが望ましく、例えば、シリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの半導体基板であってもよいし、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などを主成分とする金属基板であってもよい。また、上記以外の材料の基板であってもよい。

【0033】

また、犠牲層は、潮解性を有する結晶質あるいは非晶質の層であればよい。犠牲層は、例えば、アルミン酸ストロンチウム（Strontium aluminate：Ｓｒ_３Ａｌ_２Ｏ_６）の層であってもよいし、あるいは非晶質の酸化マグネシウムの層であってもよい。

【0034】

＜実験例＞
以下、本実施形態の方法（水ジェット法）によって酸化物膜７をパターニングした実験の結果を示す。また適宜、従来方法（水浸漬法）によって酸化物膜をパターニングした結果を比較例として示す。

【0035】

（本実施形態の試料）
基板１は、ＳｒＴｉＯ_３（ＳＴＯ）基板（サイズは、２ｍｍ×７ｍｍ）を採用した。その表面に犠牲層５として非晶質酸化カルシウムをＰＬＤ法（室温）により４００ｎｍ堆積し、所望の形状にパターニングした。その後、酸化物膜７としてＳＲＯをＰＬＤ法（真空、７５０℃）により２０ｎｍ堆積した。基板１表面に水（純水）を滴下し、ステージ９を左右に振動させながら２分間浸漬した。その後、基板１表面に高圧ジェットリフトオフ装置による高圧水流（水圧：８Ｍｐａ、スキャンレートは２ｍｍ／ｓｅｃ）を２分噴射した。これにより犠牲層５を除去し、所望の形状の酸化物膜７を選択的に残存させた。

【0036】

図４は、本実施形態の試料を示す写真である。図４（Ａ）～同図（Ｃ）が犠牲層５の除去前の状態であり、図４（Ｄ）～同図（Ｆ）が高圧水流を噴射後（犠牲層除去工程の完了後）の状態である。図４において淡色（明色）に見える部分が酸化物膜７である。図４（Ｄ）～同図（Ｆ）に示すように酸化物膜７は、所望のパターンに選択的に残存させることができた。また、高圧水流の噴射による酸化物膜７の意図しない剥離（破壊）は生じなかった。

【0037】

図５は、比較例として水浸漬法により酸化物膜をパターニングした試料を示す写真である。基板，犠牲層および酸化物膜は図４の場合と同条件で形成し、犠牲層浸漬工程に対応する処理時間を同程度とした。すなわち、犠牲層および酸化物膜を形成した基板を、水（純水）を貯留した水槽に２分間浸漬した。その後、基板全体を１０分間超音波洗浄した。

【0038】

図５（Ａ）～同図（Ｃ）が犠牲層５の除去前の状態であり、図５（Ｄ）～同図（Ｆ）が１０分間の超音波洗浄後の状態である。淡色（明色）に見える部分が酸化物膜７である。図５（Ｄ）～同図（Ｆ）に示すように、本実施形態と同等の浸漬時間（２分間）では、その後１０分間の超音波洗浄を行っても犠牲層を除去することができなかった。つまり、水ジェット法では犠牲層浸漬工程における浸漬時間が２分間であっても犠牲層５の除去が可能であることから、２分間で犠牲層５と水の反応はある程度進行していると考えられ、この点は水浸漬法においても同様と考えられる。一方、水浸漬方法ではその後に１０分間の超音波洗浄では犠牲層の除去ができないことから、高圧水流（水ジェット）の噴射が犠牲層５の除去に有効であることがわかる。

【0039】

図６は、本実施形態の別の試料を示す写真である。図６（Ａ）、同図（Ｂ）は５μｍのライン＆スペースで犠牲層５のパターンを形成したものであり、同図（Ａ）が犠牲層５の除去前の状態であり、図６（Ｂ）が犠牲層除去工程の完了後の状態である。淡色（明色）に見える部分が酸化物膜７である。水浸漬法では、微細なパターン、特に図６（Ａ）の中央の格子部分のように、周囲を犠牲層５で囲まれた部分などにおいては超音波洗浄をしても犠牲層の流動が少なく、酸化物膜のパターニングが非常に困難であったが、本実施形態によれば図６（Ｂ）に示すように微細なパターンであっても良好に形成できた。

【0040】

図６（Ｃ）および同図（Ｄ）は本実施形態のさらに別の試料を示す写真である。図６（Ｃ）は幅Ｗが１０μｍのライン（１）、５μｍのライン（２）と、２μｍのライン（３）、（４）の酸化物膜７をそれぞれパターニングする試料であり、犠牲層５の除去前の状態である。図６（Ｄ）は、犠牲層除去工程の完了後の、2μｍのラインの拡大図である。

【0041】

水浸漬法では、コーナー部分（例えば、図６（Ｄ）の丸印部分など）において犠牲層が除去しきれない問題があったが、本実施形態によれば同図（Ｄ）に示すようにコーナー部分においても犠牲層５が十分に除去された。また、２μｍの微細なラインであっても高圧水流による破壊はなく、高精度な微細加工が可能であった。

【0042】

図７は、図６（Ｄ）に示す犠牲層５を除去した後のライン部分について、酸化物膜７（ＳＲＯ）と基板１（ＳＴＯ）の境界を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）で観察したラインプロファイルである。図７（Ａ）が酸化物膜７（ＳＲＯ）と基板１（ＳＴＯ）の境界を含む２０μｍ四方の領域を平面視した写真である。同図（Ｂ）が同図（Ａ）のラインＲ部分のプロファイルであり、同図（Ｃ）が同図（Ａ）のラインＧ部分のプロファイルである。図７（Ｂ），同図（Ｃ）のいずれも、縦軸が高さ（膜厚）［ｎｍ］であり、横軸が酸化物膜７（ＳＲＯ）上の基準位置からの距離［μｍ］である。

【0043】

図８は、比較例であり、水浸漬法による酸化物膜のパターニングの結果を示す。この試料は、ＳＴＯ基板の表面に犠牲層として非晶質酸化カルシウムをＰＬＤ法（室温）により４００ｎｍ堆積し、図６（Ｄ）と同様の形状にパターニングした。その後、酸化物膜としてＳＲＯをＰＬＤ法（真空、７５０℃）により２０ｎｍ堆積した。そして基板全体を水槽に１５分間浸漬した。その後、基板全体を１５分間超音波洗浄し、犠牲層を除去した。

【0044】

そして、図７と同様の箇所について、酸化物膜（ＳＲＯ）と基板（ＳＴＯ）の境界を原子間力顕微鏡で観察したラインプロファイルである。図８（Ａ）が酸化物膜（ＳＲＯ）と基板（ＳＴＯ）の境界を含む２０μｍ四方の領域を平面視した写真である。同図（Ｂ）が同図（Ａ）のラインＲ部分のプロファイルであり、同図（Ｃ）が同図（Ａ）のラインＧ部分のプロファイルである。図８（Ｂ），同図（Ｃ）のいずれも、縦軸が高さ（膜厚）［ｎｍ］であり、横軸が酸化物膜（ＳＲＯ）上の基準位置からの距離［μｍ］である。

【0045】

図７（Ｂ）、図７（Ｃ）と図８（Ｂ）、図８（Ｃ）から明らかなように、水ジェット法の場合、基板１（ＳＴＯ）上の厚みが４ｎｍ以下であり、水浸漬法と比較してパターニング後の基板１の上には犠牲層５の残渣が大幅に少なく、より平滑性が得られていることがわかる。

【0046】

図９は、本実施形態の酸化物膜７の結晶性の劣化を検討した結果である。図９（Ａ）は水ジェット法によりパターニングした酸化物膜７と水浸漬法により形成した酸化物膜のＩ－Ｖ特性を比較した図である。具体的には、水ジェット法と水浸漬法によりそれぞれ同様の酸化物膜のパターンを形成し、抵抗を測定した。図９（Ａ）はその測定結果を示すグラフであり、縦軸が電流密度［ｍＡ／μｍ^２］、横軸が電圧［Ｖ］である。図９（Ａ）において破線が水浸漬法により形成した酸化物膜のＩ－Ｖ特性であり、実線が水ジェット法により形成した酸化物膜７のＩ－Ｖ特性である。

【0047】

導体である酸化物膜７に結晶性の劣化があると、導電性の低下、抵抗率の増加につながる傾向にある。しかしながら、図９（Ａ）から明らかなように水ジェット法により形成した酸化物膜７はＩ－Ｖ特性の線形成は維持され、水浸漬法と比較して抵抗率が増加する傾向は生じていないといえる。

【0048】

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）で用いた酸化物膜のパターンをＸ線回折法（XRD：X-ray Diffraction）により解析した結果である。破線が水浸漬法により形成した酸化物膜の解析結果であり、実線が水ジェット法により形成した酸化物膜７の解析結果である。横軸は回折角度（２θ）［ｄｅｇ］であり、縦軸は回折Ｘ線強度［ｃｐｓ］である。

【0049】

結晶性が劣化すると、ピーク強度が弱くなる（ピークがなだらかになる）が、水ジェット法では少なくとも基板（ＳＴＯ）と重畳していない部分（図９（Ｂ）の黒矢印部分）において、水浸漬法と比較して同等のピーク強度が維持できている。図９（Ａ）の結果も合わせて検討すると、水ジェット法により形成（パターニング）した酸化物膜７の結晶性の劣化はないといえる。

【0050】

図１０は、水ジェット法による酸化物膜７のパターン形成方法と水浸漬法の場合との比較をまとめた表である。

【0051】

まず、パターン形成に要する処理時間（具体的には、犠牲層浸漬工程の開始から犠牲層除去工程の完了までの処理時間）は、水浸漬法では３０分～４０分であったのに対し、本実施形態の水ジェット法では５分～１０分に短縮できる。

【0052】

また、犠牲層除去工程後における犠牲層の除去の程度を比較すると、水浸漬法では特に基板の端部付近に残渣が見られ、基板全体に渡って犠牲層を除去できたとは言えない状況であった。これに対し本実施形態の水ジェット法では基板１のほぼ全体に渡り残渣なく、犠牲層５の除去が可能であった。

【0053】

また、酸化物膜のパターンが所望通りに形成できる割合（成功率）は、水浸漬法では基板の中央付近に限る（基板の面積にして全体の５０％程度となる中央領域での判定に限り、基板周端部は残渣があるものも含む）と６０％～７０％であった。つまり、１０枚の基板中６，７枚は、それぞれの基板の中央領域に限り所望のパターニングが得られた。これに対し、本実施形態の水ジェット法ではほぼ１００％（試験したの全ての基板１）において、それぞれ基板１のほぼ全面に渡り、酸化物膜７のパターンが所望通りに形成できた。

【0054】

以上、本実施形態の酸化物膜のパターン形成方法によれば、加工時間の短縮と歩留まりの向上によりプロセス効率を高めることができ、また微細なパターンであっても高精度に再現性良く形成することができる。

【0055】

尚、本発明に係る酸化物膜のパターン形成方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明の酸化物膜のパターン形成方法は、強誘電体、圧電体、磁性体、高温超電導体などのデバイス加工の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0057】

１ 基板
３ レジスト層
５ 犠牲層
７ 酸化物膜
９ ステージ
１１ 噴射ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】