(57)【要約】  エアブリッジ（１０）を形成するリソグラフィック方法は、一連の下端レジスト層（２）、シールド層（３）、及び上端レジスト層（４）を設けるステップと、ブリッジスパンの領域で上端レジスト層（４）を除去した後にシールド層（３）を除去するステップと、ブリッジのピラーの領域で下端レジスト層（２）を除去するステップと、一連の層の上に金属層（８）を形成するステップと、シールド層部分（３）及び金属コーティング部分（９）と共にレジスト層（２、４）を除去して、エアブリッジを形成するステップとを備える。【選択図】    図５
2007536747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアブリッジ（１０）を形成するリソグラフィック方法であって、
−  １つ以上のレジスト層を備えるレジスト（２、４；１２）を設けるステップと、
−  ブリッジスパンの領域（５；１４）でレジストを第１の深さで除去するステップと、
−  ブリッジのピラーの領域（７；１４）でレジストを第２の深さで除去するステップと、
−  ブリッジスパンの領域（１４）で金属層（８）を形成するステップと、
−  不必要な層の部分（３、９；１２）と共にレジスト層（２、４）を除去して、エアブリッジ（１０；１９）を形成するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
エアブリッジ（１０）を形成するリソグラフィック方法であって、
−  一連の下端レジスト層（２）、シールド層（３）、及び上端レジスト層（４）を設けるステップと、
−  ブリッジスパンの領域（５）で上端レジスト層（４）を除去するステップと、
−  ブリッジスパンの領域（６）でシールド層（３）を除去するステップと、
−  ブリッジのピラーの領域（７）で下端レジスト層（２）を除去するステップと、
−  一連の層の上に金属層（８）を形成するステップと、
−  シールド層部分（３）及び金属コーティング部分（９）と共にレジスト層（２、４）を除去して、エアブリッジ（１０）を形成するステップと、
を備える方法。
【請求項３】
下端レジスト層（２）及び上端レジスト層（４）はタイプ及び／又は厚さが異なっている請求項２に記載の方法。
【請求項４】
金属層（８）の厚さは、ブリッジとサポートとの間の接続性を確保するために下端レジスト層（２）の厚さよりも大きく、上端レジスト層（４）上に形成される不必要な金属コーティング部（９）のリフトオフの成功を保証するために、シールド層（３）と上端レジスト層（４）とを組み合わせた厚さよりも十分に小さい請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
エアブリッジ（１９）を形成するリソグラフィック方法であって、
−  レジスト層（１２）を設けるステップと、
−  ブリッジスパンの領域（１４）でレジスト層（１２）を第１の深さで除去するステップと、
−  ブリッジスパンの領域（１４）内のピラーの領域（１５）でレジスト層（１２）を第２の深さで除去するステップと、
−  ブリッジスパン（１４）の領域（１４）で金属層（８）を形成するステップと、
−  レジスト層（１２）を除去して、エアブリッジ（１９）を形成するステップと、
を備える方法。
【請求項６】
これらのプロセスが光リソグラフィ又は電子ビームリソグラフィを使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
形成される金属ブリッジは、電流を伝えることができる電子回路素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法により形成される電子回路素子。
【請求項９】
回路素子と同時に形成される絶縁サポートにより断続的に支持されることを特徴とする請求項８に記載の電子回路素子。
【請求項１０】
前記素子は、直線状のブリッジ、十字形、格子や、円形又は他の幾何学的形状のサスペンションリング又は分割リング構造などの単一又は複数のブリッジ接合体であることを特徴とする請求項８又は９に記載の電子回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子回路の製造では、どのような基板においても、通常、良好な回路レイアウト設計によりワイヤの交差が避けられる。しかしながら、このようなことは、多くの現代の回路の複雑度が高まり実際に効果が高まってくると、必ずしも可能であるとは限らず、あるいは、必ずしも望ましいとは限らない。その結果、ワイヤが交差し、また、ワイヤを回路の異なる層中に埋め込むことにより交差させることができるが、そのような解決策では一般に少なくとも１つの第２の絶縁層が必要になる。この場合、この層は、２つのワイヤ間に構成される中実の形態を成している。そのような中間層の形成は、多くの場合、望ましくなく、複雑であり、高価である。
【０００２】
異なる状況において、あるいは、同じ問題に対する他の解決策として、電子回路の部品（これらの部品は、同じ基板上にあっても良く或いはなくても良い）間の接続は、ワイヤボンディングにより、すなわち、既存のワイヤを引き出してそれを使用し、当該ワイヤをその２つの端部でパッドに接合して電気的接続を完了することにより行なわれる。これは、都合良く物理的に扱うことができるワイヤの寸法により、したがってパッドの寸法により実質的に制限される。これらの寸法は、現代の電子回路のトラック線幅と比べて大きい（ミクロン）。
【背景技術】
【０００３】
精巧な微細構造及びナノ構造における電子輸送の研究の近年の進歩に伴い、デバイスの小型化が絶え間なく行われ且つ近接して配置された小さな対象物同士を接触させる必要性が生じたため、導電性エアブリッジ素子に対する需要が生じてきた。
【０００４】
本発明は、その場で形成され且つ電子回路の２つの部品間の電気的接続を行なうことができる金属エアブリッジであって、その両端の近傍を含む位置で単に部分的に支持されるとともに、その全長の少なくともかなりの部分において自由空間に架かっている（この意義は、ブリッジの長さとブリッジスパンの長さとの間の任意の比率にあるのではなく、それが交差しているということにある）ことを特徴とするエアブリッジである。
【０００５】
既知の従来技術を簡単に扱うため、様々なタイプのサスペンション微細構造がマイクロデバイス及びナノデバイスにおいて用途を見出してきた。例えば、Ｇ．Ｊ．Ｄｏｌａｎ及びＪ．Ｈ．Ｄｕｎｓｍｕｉｒ（Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｂ  １５２（１９９８）７）は、トンネル接合を製造するために使用されるポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）の犠牲的なサスペンションブリッジについて説明している。マイクロマシン技術（ＭＥＭＳ）において、サスペンション構造は、例えば原子間力顕微鏡における片持ち梁など、多くのデバイスの標準的な機能要素である（例えば、Ｐ．Ｒａｉ−Ｃｈｏｕｄｈｕｒｙ，ＳＰＩＥ  ＰＲＥＳＳ（Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ  Ｖｏｌ．ＰＭ４０，１９９７）により編集され、また、Ｈ．−Ｍ．Ｃｈｅｎｇ，Ｍ．Ｔ．Ｓ．Ｅｗｅ，Ｇ．Ｔ．−Ｃ．Ｃｈｉｕ，及びＲ．Ｂａｓｈｉｒ，（Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．１１（２００１）４８７）によるＨａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ，ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ．第２巻：Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎによって記載されている）。また、サスペンション構造は、様々なタイプのエアギャップ共振器（Ｍ．Ｂｏｕｃｉｎｈａ，Ｐ．Ｂｒｏｇｕｅｉｒａ，Ｖ．Ｃｈｕ，及びＪ．Ｐ．Ｃｏｎｄｅ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７７（２０００）９０７）及びＭＥＭＳスイッチ（Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，ＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖ．２３（１９７９）３７６及びＣ．Ｗａｎｇ，Ｒ．Ｒａｍａｄｏｓｓ，Ｓ．Ｌｅｅ，Ｋ．Ｃ．Ｇｕｐｔａ，Ｖ．Ｍ．Ｂｒｉｇｈｔ，及びＹ．Ｃ．Ｌｅｅ，Ｐｒｏｃ．２００１，ＡＳＭＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  ２００１）に見られる。
【０００６】
金属構造の特定のケースを考えると、サブミクロン寸法の金属エアブリッジは従来から製造されている。しかしながら、これらは全て、多層レジストシステムを使用して製造されてきた。この場合、各層の特徴は異なっている。そのようなブリッジは、Ｍ．Ｅ．Ｓｈｅｒｗｉｎ，Ｒ．Ｃｏｒｌｅｓｓ，ａｎｄ  Ｊ．Ｒ．Ｗｅｎｄｔ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｌｌ（１９９３）３３９において、Ｍ．Ｅ．Ｓｈｅｒｗｉｎ，Ｊ．Ａ．Ｓｉｍｍｏｎｓ，Ｔ．Ｅ．Ｅｉｌｅｓ，Ｎ．Ｅ．Ｈａｒｆｆ，ａｎｄ  Ｊ．Ｆ．Ｋｌｅｍ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６５（１９９４）２３２６において、Ａ．Ｙａｃｏｂｙ，Ｍ．Ｈｅｉｂｌｕｍ，Ｄ．Ｍａｈａｌｕ，ａｎｄ  Ｈ．Ｓｈｔｒｉｋｍａｎ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．７４（１９９５）４０４７において、Ｍ．Ｐｅｒｓｓｏｎ  ａｎｄ  Ｊ．Ｐｅｔｔｅｒｓｓｏｎ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１５（１９９７）１７２４において記載されている。これらの全てにおいて、多層レジストシステム（特徴が異なるレジストを有する）は、高加速電圧でワンステップ電子ビーム露光を用いて使用されてきた。この場合、エアブリッジのピラーとスパン（ピラー間に跨った領域）との間でドーズ量が変えられ、その後、金属蒸着及びリフトオフが行なわれる。これらの研究は、電子露光に対して低感度な下端層（例えばＰＭＭＡ  ９５０Ｋ）と電子露光に対して最も高い感度を持つ中間層（例えばポリメタクリル酸メチルとメタクリル酸のモノマーとの共重合体（ＰＭＭＡ−ＭＡＡ、３３％））とから成る３層レジストシステムを使用した。上端層（例えばＰＭＭＡ  ２００Ｋ）は、リフトオフプロセスに適したネガ形態を形成するため、中間層よりも電子に対する感度が低い。スパンにおいてはピラーにおける場合よりも少ないドーズ量が適用されることに加え、ＰＭＭＡ  ９５０ＫとＰＭＭＡ−ＭＡＡ  ３３％との間の感度の差が大きいことから、スパン領域におけるレジスト現像は層間の境界で止まる。スパンにおいて使用されるドーズ量を正しく選択することは、３層レジスト製造方式において重大な点であり、また、スパン領域の露光に対する後方散乱電子の影響のため、決して些細なことではない。後方散乱は、基板及び電圧の両方に依存している。
【０００７】
この手段を使用することに伴う更なる厄介な問題として、不均一な基板表面が更なる障害をもたらす。これは、レジスト厚がもはや一定ではなく、また、サンプル上の様々な位置でプロセスパラメータの再較正が必要になる場合があるからである。先の文献（Ｔ．Ｂｏｒｚｅｎｋｏ，Ｆ．Ｌｅｈｍａｎｎ，Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，ａｎｄ  Ｌ．Ｗ．Ｍｏｌｅｎｋａｍｐ，Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｅｎｇ．６７−６８（２００３）７２０）において、この著者等自身は、改良版の３層レジスト方式を使用して非平面的な表面上に製造される金属エアブリッジを提案した。しかしながら、多層手法は、依然として複雑であり、任意の新たな基板において較正実験を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、そのようなエアブリッジ、例えば本発明において記載されるようなエアブリッジを形成するための簡単なプロセスの必要性が存在する。
【０００９】
本発明の目的は、エアブリッジクロスオーバ構造を形成するための方法を提供することである。
【００１０】
ここで、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態の以下の説明により、本発明について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図６は、シールド層を使用するエアブリッジ製造技術の概略を示して要約することができる。（１）層アセンブリ；（２）上端レジスト層の露光及び除去；（３）シールド層の除去；（４）下端レジスト層におけるブリッジサポートの露光及び除去；（５）金属蒸着；及び（６）エアブリッジをもたらすレジストのリフトオフ。
【００１２】
図７〜図１１は、スパン及びピラーに関して異なる電圧露光を使用するエアブリッジ製造技術の概略を示して要約することができる。（７）低エネルギ電子（３〜６ｋｅＶ）を用いたブリッジスパンの露光；（８）高エネルギ電子（１０〜３０ｋｅＶ）を用いたブリッジポストの露光；（９）ＭＩＢＫ：ＩＰＡ（１：５）における２分間にわたる現像後；（１０）金属蒸着；及び（１１）エアブリッジをもたらすレジストのリフトオフ。
【００１３】
本発明に係るブリッジは様々な技術によって形成することができる。そのようなブリッジは、例えば光リソグラフィにより、例えば図１〜図６を参照する以下のプロセスにより形成することができる。
【００１４】
基板１上には、厚さＴ１を有する下端レジスト２と称される光リソグラフィのためのレジスト２が堆積される。このレジスト層上には、材料Ａから成る薄層（シールド層３）が厚さＴ２をもって堆積される。この材料Ａは、下端レジスト層２を露光するために使用できる光に対して十分に不透過でなければならず、それにより、そのような光が下端レジスト層２に達してこれに影響を与えることを防止する。この層Ａ（３）上には、感光レジストから成る第２の層４（上端レジスト層４）が厚さＴ３をもって堆積されている（その結果として得られる構造が図１に示されている）。
【００１５】
重要なことには、レジストから成る第２の層４は、既知の従来技術とは異なり、下端レジスト層２と同じ材料及び感度であっても良く、また、下端レジスト層２と同じ材料及び感度となるのが好ましい。そして、「サスペンション」部分となるべきブリッジの部分５の像が上端レジスト層４へ露光される。このプロセス中、シールド層３は下端レジスト層２の露光を防止する。その後、上端レジスト層４が現像され（図２）、露光されたレジストが除去される。現像後、下端レジスト層２に影響を与えないままの状態にしておく任意の種類の適当なエッチングプロセス（ドライエッチング又はウェットエッチング）によりシールド層３が除去される（６）（図３）。
【００１６】
第２の光リソグラフィプロセスにおいて、下端レジスト層２は、ブリッジのピラーが配置される場所７で露光される。このプロセスは、上端レジスト層４の露光されていないレジストに影響を与えないように行なわれる（マスク構成により）。その後、レジストが現像され、露光されたレジスト７が除去される（図４）。
【００１７】
現像後、金属層８が蒸着される（図５）。金属層の厚さは、ブリッジとサポートとの間の接続性を確保するためにＴ１よりも大きく且つ上端レジスト層４上に形成される不必要な金属コーティング部９のリフトオフの成功を保証するためにＴ２＋Ｔ３よりも十分に小さくなるように選択されることが重要である。リフトオフプロセス後、ブリッジ１０が基板上に残る（図６）。
【００１８】
そのような方法で形成されるブリッジの例が図１２〜図１４に示されている。
【００１９】
本発明に係るブリッジは、例えば電子ビームリソグラフィにより、例えば図７〜図１１に示される本発明に係る第２の実施形態に基づく以下のプロセスにより形成することもできる。概略的には、金属エアブリッジ微細構造を製造するこの新規な方法は、電子ビームリソグラフィプロセス中に使用される電子エネルギの変動及び単層レジスト１２に基づいている。３〜３０ｋｅＶの範囲の電子は、１ミクロン未満から最大で数ミクロンまで調整できる深さまで、レジスト中に放射線による反応を引き起こす。リソグラフィプロセスを実行する際のエネルギを変えることにより、本発明者らは、露光及び現像後に電子ビームレジストにおける３次元プロファイルを得る。その後、金属蒸着及びリフトオフによりエアブリッジ構造を形成することができる。
【００２０】
詳細には、本発明者らは、任意の種類の基板１１上に表面形態とは無関係に金属エアブリッジを製造するための信頼できるかなり簡単な方法を提示する。本発明者らは、エネルギが異なる電子を使用して、多目的なエアブリッジ状構造を形成する。本方法は、異なるエネルギを有する電子が電子ビームレジスト中への特にＰＭＭＡ中への異なる侵入深さを有しているという事実に基づいている。リソグラフィプロセスの間に電子エネルギの変動によりネガトーンレジスト中に形成されるサスペンション構造については既に示したが、これらの構造は、非導電性であり、接点としての機能を果たすことができなかった（Ｖ．Ａ．Ｋｕｄｒｙａｓｈｏｖ，Ｔ．Ｂｏｒｚｅｎｋｏ，Ｖ．Ｋｒａｓｎｏｖ，及びＶ．ＡｒｉｓｔｏｖによるＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｅｎｇ．２３（１９９４）３０７：Ｖ．Ａ．Ｋｕｄｒｙａｓｈｏｖ，Ｖ．Ｖ．Ｋｒａｓｎｏｖ，Ｓ．Ｅ．Ｈｕｑ，Ｐ．Ｄ．Ｐｒｅｗｅｔｔ，及びＴ．Ｊ．ＨａｌｌによるＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｅｎｇ．３０（１９９６）３０５：及びＤ．Ｍ．Ｔａｎｅｎｂａｕｍ，Ａ．Ｏｌｋｈｏｖｅｔｓ，及びＬ．Ｓｅｃａｒｉｃ，Ｊ．によるＶａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１９（１９９７）２８２９参照）。
【００２１】
本発明者らの方式において、サスペンション構造の領域は、低エネルギ電子１３を使用して厚いレジスト１２中で露光することができる（図７）。
【００２２】
加速電圧は、電子の侵入深さがレジスト厚よりも小さく「露光領域１」すなわち１４を形成するように選択されなければならない。
【００２３】
本発明者らは、その後、高エネルギ電子１６を使用して小さい領域１５（「露光領域２」に因んでＥＺ２と称される）を露光し（図８）、これは、現像後に基板１１へと下方に延びるホールとして現れ、一方、サスペンション構造によりレジスト中にトレンチ１７だけが得られる（図９）。
【００２４】
構造１８を形成する金属蒸着（図１０）及びレジストのリフトオフ（図１１）の後、本発明者らは、高電圧露光の領域でポスト２０により支持される自立型金属構造１９を得る。
【００２５】
予備的な一連の実験において、本発明者らは、幾つかの加速電圧において電子の有効侵入深さを測定した。これらの実験において、シリコン基板は様々な厚さ（７５０ｎｍ〜３Ｅｍ）のＰＭＭＡ層で覆われていた。乳酸エチルにおけるＰＭＭＡ  ９５０Ｋ（４％）溶液及びＰＭＭＡ  ６００Ｋ（７％）溶液の両方を調査した。厚い層（＞１Ｅｍ）の場合には、所望の厚さに達するのに１コーティングを超えるコーティングが必要である。複数コーティングの場合、層は、その後のそれぞれのコーティングステップの前に２００℃で５分間ベーク処理される。乳酸エチルはＰＭＭＡに関して弱い溶媒であるため、既に堆積された層は、実際には、その後の層スピンコーティング中に溶解されない。必要な厚さに達した後、サンプルが２００℃で１時間ベーク処理される。
【００２６】
本発明者らのリソグラフィシステムは、熱電界放出電子銃が備えられ且つＥＬＰＨＹ  ＰＬＵＳパターンジェネレータに接続されたＬＥＯ  １５２５走査電子顕微鏡である。第１の実験において、本発明者らは、ドーズ量を２０ＥＣ／ｃｍ２から１０００ＥＣ／ｃｍ２まで変化させて、２．８Ｅｍ厚のＰＭＭＡ  ９５０Ｋ膜中で１０×８０Ｅｍ２の矩形領域を露光した。その後、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）（１：５）との混合物中でサンプルが２分間現像された。現像されたパターンの深さは、アルファステップ・プロフィロメータ（側面計）を用いて決定された。測定結果によれば、３ｋｅＶ電子はＰＭＭＡ中に３２０ｎｍよりも深くまで侵入せず、４ｋｅＶ電子は５００ｎｍに制限され、一方、５ｋｅＶ電子及び６ｋｅＶ電子はそれぞれ６５０ｎｍ及び８５０ｎｍの深さまで侵入することができる。ドーズ量が高いと、有効侵入深さが減少する。これは、おそらく、非常に高い電子露光ドーズ量でＰＭＭＡ膜における架橋結合の開始により引き起こされる。
【００２７】
薄いＡｕ膜（３０ｎｍ）で覆われたＰＭＭＡ層に関して一組の第２の実験が行なわれた。この層は、〜１Ｅｍを超える厚さのＰＭＭＡ膜が＞〜７ｋｅＶを超える加速電圧と組み合わせて使用される場合に必要となる。そのような厚い層は、ブリッジ製造前に表面レリーフを平坦化するために必要とされる。例えば、〜３Ｅｍ厚のＰＭＭＡ膜を用いて６００〜７００ｎｍの高い段差を平坦化することができる。〜７ｋＶよりも高い加速電圧において、本発明者らは、厚いレジスト中に欠陥をもたらす帯電効果を観察した。帯電は、薄い表面メタライゼーションが適用されると消失する。Ａｕ膜は、電子露光前に熱蒸着されるとともに、露光後にＩ２＋ＫＩ＋Ｈ２Ｏ溶液中で１０秒間除去される（Ｍ．Ｋｏｅｈｌｅｒによる「Ａｅｔｚｖｅｒｆａｈｒｅｎ  ｆｕｅｒ  ｄｉｅ  Ｍｉｋｒｏｔｅｃｈｎｉｋ」，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，１９９８  参照）。その後、前述したようにレジスト膜が現像される。また、有効侵入深さ対電子エネルギは３〜１２ｋＶの加速電圧において決定された。Ａｕ膜を所定の位置で用いると、同様の露光ドーズ量において電子の侵入深さが僅かに浅くなるのは明らかである。１００、３００、及び５００ＥＣ／ｃｍ２の露光ドーズ量に関して３〜１２ｋｅＶ電子の有効侵入深さが測定された。５００ＥＣ／ｃｍ２のドーズ量は飽和状態に近い。すなわち、この範囲の電圧では、露光ドーズ量及び／又は現像時間を更に増大させても、有効侵入深さに著しい影響は及ばない。飽和状態において、３ｋｅＶ電子は、２５０ｎｍの深さに至るまでレジストに変化を生じさせ、７ｋＶでは露光が１Ｅｍに達し、１２ｋＶでは侵入深さが２．７Ｅｍ程度である。
【００２８】
本発明者らは、電子侵入深さデータに基づいてエアブリッジの製造のためのプロセスを開発した。前述したように、本発明者らは、電子の侵入深さがレジスト厚よりも小さい場合において、３〜６ｋＶの電圧で様々な構造を露光した。構造の支持ポストは１０ｋＶ〜３０ｋＶの電圧で露光された。前述したように、現像は、ＭＩＢＫ：ＩＰＡ（１：５）の混合物を使用して２分間行なわれた。現像後、Ｔｉ（１０ｎｍ）／Ａｕ（３００ｎｍ）から成る膜が蒸着され、その後、これがアセトン中でリフトオフされた。図１５（ＡＤＤ）において、本発明者らは、前述した方法を使用して製造されたエアブリッジ構造の幾つかの例を示している。これらの構造において、本発明者らは、その全てが安定したブリッジをもたらす異なる露光パラメータを使用した。しかしながら、これらの構造は著しく異なる形状を呈した。図１７に示されるブリッジ（ａ、ｂ、ｃ、及びｄ）は、露光パターンに関して同じレイアウトを使用して７５０ｎｍ厚のＰＭＭＡ層中で電子ビーム書き込みにより製造された。これらのブリッジは名目上同じ寸法を有しており、形状の違いは、単なる加速電圧の違いによるものである。例えば、図１７（ｃ及びｄ）のスパンにおいて使用される５ｋｅＶ電子はレジスト中に深くまで侵入し、その結果、当該スパンは、スパンが４ｋＶで露光された図１７（ａ及びｂ）よりも小さい。ポストに関して、１０ｋｅＶ電子（ｂ及びｄ）は、より強力な近接効果に起因して、３０ｋｅＶ（ａ及びｃ）よりも幅広いポストを与える。ｅに示されるブリッジの製造においては、３つの異なる電圧が使用された。すなわち、ポストに関しては３０ｋＶが使用され、スパンに関してはその中心部を除き４ｋＶが使用され、中心部は３ｋＶで露光された。Ｔｉ（３００ｎｍ）の蒸着及びリフトオフ後、本発明者らは、その中心部がその周囲よりも上側に盛り上がるブリッジを得た。
【００２９】
エアブリッジは、十字形、格子、曲線などを含む多くの異なる幾何学的形態を成すことができる。添付の図１５及び図１６を参照されたい。しかしながら、幾つかの制約がある。前述したエアブリッジは、たった数百ナノメートルの厚さしか有さず、非常に長くすることができない。例えば、厚さが３００〜３２０ｎｍの金のエアブリッジは３〜４μｍの長さまで安定している。更に長いブリッジにおいては、金属中の応力が、ピラーの基部と基板との間の接着力と競合し始める。スパンが曲がり、最終的に、ブリッジが破壊される。しかしながら、この制限を回避する方法がある。適切に離間された非導電性ピラーにより支持される場合には、適宜に、長い導電性のエアブリッジを製造することができる。この考えは、露光ドーズ量に応じて１回そのトーンをポジからネガへ反転させるＰＭＭＡの特性に基づいている。放射線量が増大すると、高分子断片間の架橋結合が結合破壊（主要な高分子鎖の切断）を支配し始め、それにより、ＰＭＭＡが、殆どの溶媒に溶けない３次元高分子量網状組織へと変換される。スピンがかけられたＰＭＭＡをこの不溶性の高分子量物質へ変換するために必要な電子ドーズ量は、レジスト厚、当初の分子量、加速電圧、及び基板によって決まる。高い電子放射線量におけるＰＭＭＡの挙動及びその後のその適用の研究の詳細な結果は、本発明を裏付けるために行なわれてきた（詳細な内容が加えられる）。ここで、本発明者らは、ＰＭＭＡのこの特性を適用するだけで、長いブリッジのための支持ピラーを製造する。
【００３０】
前述したように端部ピラー及び長いスパンを露光して現像した後、２０ｍＣ／ｃｍ２のドーズ量で補助的な支持ポストをパターニングするために更なる露光ステップが使用される。このステップ後は現像が行なわれない。その後、金属（Ｔｉ（１０ｎｍ）／Ａｕ（３００ｎｍ））が蒸着され、リフトオフが実行される。架橋結合されたＰＭＭＡは、ブリッジをリフトオフせずに支持する。支持ピラーを有する長い蛇行状のブリッジの一部が図１５に示されている。本方法によれば、非常に少ない制約で能動素子の部品となり得る長い自立型金属構造を形成することができる。
【００３１】
要約すると、電子ビームリソグラフィプロセスに関し、本発明者らは、電子ビームリソグラフィ中に単層レジスト及び様々な加速電圧を使用して多目的なエアブリッジ構造を製造できる方法について示してきた。幾何学的形態は、異なる侵入深さの電子を使用することによりレジスト中で画定される。高い電子ドーズ量で架橋結合するＰＭＭＡの特性をうまく利用することにより、非導電性ピラーによって支持される長さ制限のないエアブリッジを製造することができる。本プロセスは、良好な結果を得るために必要な露光ドーズ量の限られた精度により、非常に信頼できる。また、本プロセスは、３次元リソグラフィにおける他の用途にも非常に有用であることが分かる。その場合にも、加速電圧に対する侵入深さの明確な依存性により優れた柔軟性をもつ複合構造を製造することができる。
【００３２】
本手法の実用的な性質は、そのような金属エアブリッジの添付された図面において見ることができる（図１２〜図１７参照）。図示のように、ブリッジを十分な長さに形成することができる。この場合、スパンはブリッジの幅の何倍もある。
【００３３】
また、本技術は、主に基板表面の上側に位置される様々な他の構造を形成するために使用することもできる。例えば、大きく離れた点で支持される十字形構造、格子構造又はＳ字構造を形成することができ（図１５参照）、あるいは、側面でのみ支持されたリング構造又は分割リング構造を形成することができる（図１６参照）。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第１の実施形態に係る光リソグラフィプロセスのステップを示す。
【図２】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第１の実施形態に係る光リソグラフィプロセスのステップを示す。
【図３】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第１の実施形態に係る光リソグラフィプロセスのステップを示す。
【図４】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第１の実施形態に係る光リソグラフィプロセスのステップを示す。
【図５】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第１の実施形態に係る光リソグラフィプロセスのステップを示す。
【図６】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第１の実施形態に係る光リソグラフィプロセスのステップを示す。
【図７】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第２の実施形態に係る電子ビームリソグラフィプロセスのステップを示す。
【図８】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第２の実施形態に係る電子ビームリソグラフィプロセスのステップを示す。
【図９】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第２の実施形態に係る電子ビームリソグラフィプロセスのステップを示す。
【図１０】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第２の実施形態に係る電子ビームリソグラフィプロセスのステップを示す。
【図１１】基板上にエアブリッジを設けるための本発明の第２の実施形態に係る電子ビームリソグラフィプロセスのステップを示す。
【図１２】単一のエアブリッジを示す。
【図１３】長さが異なるエアブリッジを示す。
【図１４】図１３の拡大図を示す。
【図１５】Ｓ字曲線及び格子を示す。
【図１６】サスペンションループを示す。
【図１７】エアブリッジの幾つかの例を示しており、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、電子ビーム露光に関しては同じレイアウトを使用しているがスパン及びピラーに関しては加速電圧を変化させて製造したエアブリッジを示し、ｅは、３つの異なる電圧を使用して、すなわち、ピラーに関しては３０ｋＶを使用し、スパンの周囲に関しては４ｋＶを使用し、ブリッジの中央部に関しては３ｋＶを使用して製造されたエアブリッジを示し、ｆは十字形状のブリッジを示し、ｇは、再生可能に安定な４μｍの最も長いスパンのＴｉ／Ａｕ（１０／３００ｎｍ）ブリッジであり、ｋは、１つのポストが基板から引き剥がされた１０μｍ長のエアブリッジである。
【符号の説明】
【００３５】
１    基板
２    下端レジスト層
３    シールド層
４    上端レジスト層
５    ブリッジスパンの領域
６    ブリッジスパンの領域
７    ブリッジのピラーの領域
８    金属層
９    金属コーティング部
１０    エアブリッジ
１１    基板
１２    レジスト層
１３    低エネルギ電子
１４    ブリッジスパンの領域（露光領域１）
１５    ピラーの領域（露光領域２）
１６    高エネルギ電子
１７    トレンチ
１８    構造
１９    エアブリッジ
２０    ポスト
【図１】
2007536747.tif 000003
【図２】
2007536747.tif 000004
【図３】
2007536747.tif 000005
【図４】
2007536747.tif 000006
【図５】
2007536747.tif 000007
【図６】
2007536747.tif 000008
【図７】
2007536747.tif 000009
【図８】
2007536747.tif 000010
【図９】
2007536747.tif 000011
【図１０】
2007536747.tif 000012
【図１１】
2007536747.tif 000013
【図１２】
2007536747.tif 000014
【図１３】
2007536747.tif 000015
【図１４】
2007536747.tif 000016
【図１５】
2007536747.tif 000017
【図１６】
2007536747.tif 000018
【図１７】
2007536747.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月16日(2006.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアブリッジ（１０、１９）を形成するリソグラフィック方法において、
−  シールド層（３）によって分離可能な１つ以上のレジスト層を備えるレジスト（２、４；１２）を設けるステップであって、これらのレジスト層は、化学的に同一であり及び／又は使用されるリソグラフィックプロセスにより除去され得るその能力に関してほぼ同一であることを特徴とするステップと、
−  随意的に、使用されるリソグラフィック除去プロセスに影響されない深さまでレジストの選択された領域を処理するステップと、
−  ブリッジスパンの領域（５；１４）でレジストを第１の深さで除去するステップと、
−  シールド層が使用される場合にはブリッジスパンの領域（６）でシールド層（３）を除去するステップと、
−  ブリッジのピラーの領域（７、１４）でレジストを第２の深さで除去するステップと、
−  ブリッジスパンの領域（１４）で金属層（８）を形成するステップと、
−  不必要なシールド層部分（３）、金属コーティング部分（９）、及びレジスト層部分（１２）と共にレジスト層（２、４）を除去してエアブリッジ（１０；１９）を形成するステップであって、このエアブリッジ（１０；１９）は、更に、使用されるリソグラフィック除去プロセスに影響されない深さまで随意的に処理されたレジストの選択された前記領域によりその全長にわたって断続的に支持可能であるステップと、
を備える方法。
【請求項２】
シールド層（３）が存在する請求項１に記載のエアブリッジ（１０、１９）を形成するリソグラフィック方法。
【請求項３】
下端レジスト層（２）及び上端レジスト層（４）はタイプ及び／又は厚さが異なっている請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
金属層（８）の厚さは、ブリッジとサポートとの間の接続性を確保するために下端レジスト層（２）の厚さよりも大きく、上端レジスト層（４）上に形成される不必要な金属コーティング部（９）のリフトオフの成功を保証するために、シールド層（３）と上端レジスト層（４）とを組み合わせた厚さよりも十分に小さい請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
シールド層が存在せず、レジストを第１の深さで除去し且つレジストを第２の深さで除去する制御は、使用されるリソグラフィックプロセスの全体のドーズ量ではなくエネルギを変えることにより行なわれる請求項１、３又は４のいずれか一項に記載のエアブリッジ（１０、１９）を形成するリソグラフィック方法。
【請求項６】
これらのプロセスが光リソグラフィ又は電子ビームリソグラフィを使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
形成される金属ブリッジは、電流を伝えることができる電子回路素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法により形成される電子回路素子。
【請求項９】
使用されるリソグラフィック除去プロセスに影響されない深さまで随意的に処理されるレジストの選択された前記領域は、回路素子と同時に形成される断続的な絶縁サポートを形成するために使用されることを特徴とする請求項８に記載の電子回路素子。
【請求項１０】
前記素子は、直線状のブリッジ又は非直線状のブリッジ、単一又は複数のブリッジ接合体、十字形、格子、サスペンションリング又は分割リング構造、又は、任意の他の構造あるいは幾何学的形状であることを特徴とする請求項８又は９に記載の電子回路素子。
【国際調査報告】
2007536747.tif 000020
2007536747.tif 000021
2007536747.tif 000022
2007536747.tif 000023
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