JP2003305700A

JP2003305700A - ナノ構造体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003305700A
Application number: JP2002110512A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Saito; 達也斉藤; Toru Den; 透田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的強度が強くない被加工物に対して、ポ
ーラス皮膜の細孔を大面積にわたり簡易にパターニング
するナノ構造体の製造方法を提供する。【解決手段】Ａｌを主成分とする基板を陽極酸化して
得られるナノ構造体の製造方法において、基板表面に塗
布したレジスト層１２に、複数の突起部分１４を有する
スタンパー１３を押し付けることで、該突起部分１４を
該レジスト層１２に押し込む工程、さらに該スタンパー
の該突起部分１４の先端から近接場光１７を発生させ、
突起部分１４の先端と基板１１の間に存在するレジスト
の露光を行う工程、その後現像により露光部分１８のレ
ジストを除去する工程を含むナノ構造体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はナノ構造体及びその
製造方法に関し、特に陽極酸化によって得られる、ナノ
スケールの細孔を有する陽極酸化皮膜において、所望の
パターンで、大面積にわたり細孔を配列させることを特
徴とするナノ構造体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物を陽極として、酸性溶液中で電
圧を印加（陽極酸化）すると、ナノスケールの細孔を有
する陽極酸化皮膜が得られる。このように、自然に形成
される、すなわち自己規則的に形成されるナノ構造体
は、フォトリソグラフィー、電子線露光、Ｘ線露光など
従来のナノ構造技術を上回る、微細で特殊な構造を実現
できる可能性があり、多くの研究が行われている。

【０００３】例えばＡｌを主成分とする基板を、硫酸、
シュウ酸、リン酸などの酸性電解液中で陽極酸化する
と、ポーラス型陽極酸化皮膜である陽極酸化皮膜が形成
される（Ｒ．Ｃ．Ｆｕｒｎｅａｕｘ、Ｗ．Ｒ．Ｒｉｇｂ
ｙ＆Ａ．Ｐ．Ｄａｖｉｄｏｓｏｎ“ＮＡＴＵＲＥ”Ｖｏ
ｌ．３３７、Ｐ１４７（１９８９）など参照）。このポ
ーラス皮膜の特徴は、直径が数ｎｍ〜数百ｎｍの極めて
微細な円柱状細孔（アルミナナノホール）が、数十ｎｍ
〜数百ｎｍの間隔で平行に配列するという特異的な幾何
学的構造を有することにある。そして、この円柱状の細
孔は、高いアスペクト比を有し、断面の径の一様性にも
優れている。

【０００４】また、ポーラス皮膜の構造は陽極酸化の条
件を変えることにより、ある程度の制御が可能である。
例えば、陽極酸化電圧で細孔間隔を、陽極酸化時間で細
孔の深さを、ポアワイド処理により細孔径をある程度制
御可能であることが知られている。ここでポアワイド処
理とはアルミナのエッチング処理であり、普通リン酸で
のウェットエッチング処理を用いる。

【０００５】また、ポーラス皮膜の細孔の垂直性、直線
性及び独立性を改善するために、二段階の陽極酸化を行
う方法、すなわち、陽極酸化を行って形成したポーラス
皮膜を一旦除去した後に再び陽極酸化を行って、より良
い垂直性、直線性、独立性を示す細孔を有するポーラス
皮膜を作製する方法が提案されている（“Ｊａｐａｎｅ
ｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙ
ｓｉｃｓ”、Ｖｏｌ３５、Ｐａｒｔ２、Ｎｏ１Ｂ、ｐ
ｐ．ｌ１２６−ｌ１２９、１５Ｊａｎｕａｒｙ１９９
６）。ここで、この方法は最初の陽極酸化により形成し
た陽極酸化皮膜を除去するときにできるＡｌ基板の窪み
が、二度目の陽極酸化の細孔形成開始点となることを用
いている。

【０００６】上述のような、陽極酸化で得られる細孔内
に金属や半導体等を充填させることで、磁気記録媒体、
磁気センサ、ＥＬ発光素子、エレクトロクロミック素
子、光学素子、太陽電池、ガスセンサをはじめとする様
々なナノデバイスへの応用が考えられている。このため
にはポーラス皮膜の細孔を所望のパターンで配置する技
術が必要とされ、細孔の形状、間隔及びパターンの制御
性を改善するために、多くのパターニング方法が検討さ
れている。

【０００７】例えばスタンパーを用いて細孔の形成開始
点を形成する方法、すなわち、複数の突起を表面に備え
た基板を被加工物表面に押し付けて、突起のパターンに
対応した窪みを形成し、これを細孔の形成開始点として
陽極酸化を行って、より良い形状、間隔及びパターンの
制御性を示す細孔を有するポーラス皮膜を作成する方法
が提案されている（中尾、特開平１０−１２１２９２号
公報もしくは益田“固体物理”３１，４９３（１９９
６））。しかしながら、この手法では被加工物に窪みを
形成するために大きな圧力を加えることになるので、機
械的強度が強くない被加工物に対しては適用できない。

【０００８】また、基板表面にレジスト樹脂を均一に塗
布し、フォトリソグラフィー或いは電子線露光技術でパ
ターンニングを施した後にドライエッチング処理を行う
ことで、パターニングされた細孔の形成開始点となる窪
みを作製する方法もある。これらの手法は、機械的強度
が強くない被加工物に対しても適用可能であるが、電子
線露光技術ではスループットが悪く、また大面積にわた
り加工を施すことが困難であるという欠点がある。

【０００９】一方フォトリソグラフィーでは、これらの
問題点はないが、使用する光源の光の波長よりも微細な
パターンを作製することが原理的に困難である。例えば
短波長の光源として、ＡｒＦエキシマレーザー（λ＝１
９３ｎｍ）が挙げられるが、それでも１００ｎｍ以下と
いう微細なパターンを簡易に作製することは極めて困難
である。そこで近接場光を利用したフォトリソグラフィ
ー技術が注目されている。近接場光は光の波長よりも十
分小さな微小開口からしみ出す光であり、これを利用す
ることで光の波長限界を超えた微細なパターニングが実
現できるとされている。しかしながら、近接場光の強度
は弱く、レジスト中では伝播光となり、散乱されるよう
にレジスト中に広がり、露光パターンを広げる要因とな
ってしまう。

【００１０】このため微細なレジストパターンを形成す
る技術が、例えば特開平１１−３１７３４５号公報で提
案されている。この手法では、まず基板上に耐エッチン
グ性を有する第２のレジスト層を感光性のない状態で厚
く配置した後に、その上に近接場光に対して感光性を有
する第１のレジスト層を露光パターンの最小寸法程度
（３０ｎｍ〜５０ｎｍ）に配置する。そして、第１のレ
ジスト上に近接場光を発生させるフォトマスクを設置
し、第１のレジストの露光を行う。このとき、第１のレ
ジスト層を極めて薄く配置しているため、露光パターン
の広がりを抑制し、シャープなレジストパターンが形成
される。しかしながら、このような手法では第１のレジ
スト層の膜厚により露光パターンが変化するので、レジ
スト層を高い精度で均一に塗布しなければ正確に露光パ
ターンを転写できない。また、複数のレジストを使用す
るので、通常のフォトリソグラフィーよりもプロセス手
順が増加してしまうという問題点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来のパターニング方法の問題点を解決することで
あり、機械的強度が強くない被加工物に対しても適用可
能であり、且つポーラス皮膜の細孔を大面積にわたり簡
易にパターニングする手法を用いたナノ構造体の製造方
法を提供することである。また、本発明は、基板表面に
設けられたレジストへの新たな露光方法を提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の従来のパターニン
グ方法の問題点は、本発明による以下の手法で解決され
る。本発明は、陽極酸化皮膜のパターニング方法を用い
たナノ構造体の製造方法に関するものである。

【００１３】即ち、本発明は、Ａｌを主成分とする基板
を陽極酸化して得られるナノ構造体の製造方法におい
て、基板表面に設けられたレジスト層に、スタンパーに
設けられた複数の突起部分を押し込む工程、該スタンパ
ーの突起部分の先端から光を発生させ、突起部分の先端
と基板の間に存在するレジストの露光を行う工程、該露
光されたレジストの露光部分を現像により除去する工程
を有することを特徴とするナノ構造体の製造方法であ
る。

【００１４】さらに、上記のナノ構造体の製造方法にお
いて、該レジストの露光部分を除去した後に陽極酸化を
行うことにより、基板上のレジストが除去された部分を
細孔形成開始点として細孔を形成することを特徴とする
ナノ構造体の製造方法である。

【００１５】また、上記のナノ構造体の製造方法におい
て、該レジストの露光部分を除去した後にドライエッチ
ングを行うことにより、基板上にスタンパーの突起部分
の先端に対応した窪みを形成し、その後に陽極酸化を行
って細孔を形成することを特徴とするナノ構造体の製造
方法である。

【００１６】さらに、上記のナノ構造体の製造方法にお
いて、ドライエッチング後に該レジスト層を剥離せずに
陽極酸化を行うことを特徴とするナノ構造体の製造方法
である。または、上記のナノ構造体の製造方法におい
て、ドライエッチング後に該レジスト層を剥離して陽極
酸化を行うことを特徴とするナノ構造体の製造方法であ
る。そして、上記のナノ構造体の製造方法において、該
スタンパーが透光性の材料からなることを特徴とするナ
ノ構造体の製造方法である。

【００１７】そして、上記のナノ構造体の製造方法にお
いて、該スタンパーとして突起部分を有する側の表面に
遮光膜が存在し、且つ突起部分の先端の遮光膜のみが除
去されているものを使用することを特徴とするナノ構造
体の製造方法である。または、上記のナノ構造体の製造
方法において、該レジスト層上に遮光膜が配置されてい
ることを特徴とするナノ構造体の製造方法である。

【００１８】そして、上記のナノ構造体の製造方法にお
いて、該突起部分を該レジスト層に押し込んだ際に、該
スタンパーの突起部分の先端と該基板間の距離が、露光
パターン幅以内の大きさであることを特徴とするナノ構
造体の製造方法である。

【００１９】また、より好ましくは上記のナノ構造体の
製造方法において、該スタンパーの突起部分の先端と該
基板間の距離が、露光パターン幅の２分の１以下である
ことを特徴とするナノ構造体の製造方法である。そし
て、上記のナノ構造体の製造方法において、該レジスト
層としてポジ型レジストを使用することを特徴とするナ
ノ構造体の製造方法である。また、本発明は、上記のナ
ノ構造体の製造方法により作製されることを特徴とする
ナノ構造体である。

【００２０】また、本発明は、構造体の製造方法におい
て、基板表面に設けられたレジスト層に、突起部分を有
する部材を該レジスト層に押し込む工程、該突起部分と
基板の間に存在するレジストの露光を行う工程、及び該
レジスト層の露光部分あるいは非露光部分を除去する工
程を有することを特徴とする構造体の製造方法である。

【００２１】また、本発明は、基板表面に設けられたレ
ジスト層に、突起部分を有する部材を該レジスト層に押
し込む工程、該突起部分と基板の間に存在するレジスト
の露光を行う工程を有することを特徴とする露光方法で
ある。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のナノ構造体の製造方法は、Ａｌを主成分とする
基板を陽極酸化して得られるナノ構造体の製造方法にお
いて、基板表面に塗布したレジスト層に、複数の突起部
分を有するスタンパーを押し付けることで、該突起部分
を該レジスト層に押し込む工程、さらに該スタンパーの
該突起部分の先端から光を発生させ、突起部分の先端と
基板の間に存在するレジストの露光を行う工程、その後
現像により露光部分のレジストを除去する工程を含むこ
とを特徴とする。

【００２３】＜被加工物へのパターン転写について＞本
発明における、被加工物へのパターンの転写について、
図面に基づいて説明する。図１は本発明における被加工
物へのパターン転写の一実施態様を示す工程図である。
下記の工程（ａ）〜（ｄ）は、図１（ａ）〜（ｄ）に対
応する。

【００２４】（ａ）まず、図１（ａ）に示す様に、被加
工物となる基板１１上にポジ型レジストを使用したレジ
スト層１２を配置する。（ｂ）複数の突起部分１４を有するスタンパー１３を、
レジスト層１２上に押し付けて、突起部分１４をレジス
ト層１２に押し込む。ここでスタンパー１３は透光性の
材料からなり、突起部分１４が存在する側の表面は、突
起部分１４の先端部分を除き、遮光膜１６により被覆さ
れている。このとき、遮光膜１６の膜厚は、遮光膜１６
を透過する光が、レジスト層１２を感光させない程度と
する。

【００２５】そして、突起部分１４の先端の遮光膜１６
により被覆されていない部分１９（以下「微小開口」と
呼ぶ）を、露光用光１５の波長よりも小さく設定した場
合、露光用光１５を照射すると微小開口１９から近接場
光１７が発生する。通常、近接場光は微小開口から数十
ｎｍ程度しか伝播しないとされているが、レジストにあ
たった近接場光は伝播光となり、散乱されるようにレジ
スト中に広がり、露光パターンを広げる要因、或いは露
光パターンを正確に転写できない要因となる。

【００２６】しかし、本発明では、レジスト層１２に押
し込んだ突起部分１４の先端と基板１１間の距離を可能
な限り近接させることで、突起部分１４の先端からの近
接場光１７で露光されるレジストが最小限の厚みとな
り、この突起部分１４の先端と基板１１の間に存在する
レジストを必要最小限の時間で露光することで、露光パ
ターンの広がりを抑制することが可能となる。

【００２７】本発明者らが検討した結果、突起部分１４
の先端と基板１１間の距離を、露光パターンの幅（ここ
に、「露光パターンの幅」とは隣接する突起部分の先端
部の間隔の最小値のことである。隣接する突起部分の先
端部の間隔は、図中の１４ａで表せる。）以内の大き
さ、より好ましくは露光パターン幅に対して２分の１以
下の大きさとすると、露光パターンの広がりが抑制され
ることが分かった。このようにして露光を行うことで、
使用するレジスト層１２は一層のみでよく、尚且つレジ
ストを高い精度で均一に薄く塗布しない場合でも露光パ
ターンの広がりが抑制されるので、従来の近接場光を利
用した露光方法よりもコスト低減、プロセスの簡略化が
実現される。

【００２８】（ｃ）次に、スタンパー１３を取り除く
と、突起部分１４によって機械的にレジスト層１２が除
去された空間部分２０と、突起部分１４の先端からの近
接場光１７による露光部分１８がつくられている。

【００２９】（ｄ）レジスト層１２として、ポジ型のレ
ジストを使用しているので、現像により、露光部分１８
のレジストを除去すると、基板１１表面が露出した基板
露出部分１１ａが形成される。こうして基板１１上にス
タンパー１３の突起部分１４に対応したレジストパター
ンを形成することができる。

【００３０】次に、上記以外の被加工物へのパターン転
写について説明する。図２は本発明における被加工物へ
のパターン転写の他の実施態様を示す工程図である。同
図２は遮光膜を有さないスタンパーを使用した場合の本
発明における被加工物へパターンを形成する工程を示
す。下記の工程（ａ）〜（ｄ）は、図２（ａ）〜（ｄ）
に対応する。

【００３１】（ａ）被加工物となる基板２１上にポジ型
レジストを使用したレジスト層２２を配置し、さらにそ
の上に遮光膜２３を配置する。このとき、遮光膜２３の
膜厚は、遮光膜２３を透過する光が、レジスト層２２を
感光させない程度とする。

【００３２】（ｂ）複数の突起部分２５を有するスタン
パー２４を、遮光膜２３上に押し付けて、突起部分２５
をレジスト層２２に押し込む。このとき、突起部分２５
の先端と基板２１間の距離は、上述のように、露光パタ
ーン幅以内の大きさ、より好ましくは露光パターン幅に
対して２分の１以下とすることが好ましい。ここでスタ
ンパー２４は透光性の材料からなる。そして、露光用光
２６を照射するとレジスト層２２に押し込まれた突起部
分２５から光が出てくる。突起部分２５が露光用光２６
の波長よりも十分小さな場合では、近接場光２７がしみ
出す。

【００３３】（ｃ）スタンパー２４を取り除くと、突起
部分２５によって機械的にレジスト層２２が除去された
部分と、突起部分２５からの近接場光２７による露光部
分２８が形成される。

【００３４】（ｄ）レジスト層２２として、ポジ型のレ
ジストを使用しているので、現像により、露光部分２８
のレジストを除去でき、基板２１の表面が露出した状態
となる。こうして基板２１上にスタンパー２４の突起部
分２５に対応したレジストパターンを形成することがで
きる。

【００３５】図２で示した手法では、図１とは異なり突
起部分の先端以外からも光が出てくるので、極めて微細
なパターンの形成に関しては図１の手法よりも劣るもの
であるが、スタンパーに遮光膜を配置して、微小開口部
分を設ける必要が無いので、図１よりも簡易且つ低コス
トで行えるという利点がある。

【００３６】以上、図１及び図２で示したように、基板
上にレジストパターンの形成を行う。引き続き、レジス
トパターンが形成された基板を陽極酸化すると、レジス
トが除去された（基板表面が露出した）部分を細孔形成
開始点とした、ポーラス皮膜の形成が行われる。

【００３７】また、レジスト層の下地として反射防止膜
を利用した際には、図３に示すようにレジストパターン
を形成した後、ドライエッチングによりレジストパター
ンに対応した窪み３１を基板３２に形成し、この窪みを
細孔形成開始点とした陽極酸化を行えばよい。

【００３８】これにより、被加工物へのポーラス皮膜の
細孔を、スタンパーのパターンに対応したパターンで配
置することが可能となる。この手法では、スタンパーの
突起部分を基板に押し付け、基板に窪みを作る必要がな
いので、基板に大きな力が加わらず、機械的強度が強く
ない被加工物に対しても適用可能である。また、近接場
光を利用することで、通常のフォトリソグラフィーより
も微細であって、且つ電子線露光よりもスループットが
よい簡易なパターニングが可能となる。

【００３９】また、本発明において図１で微小開口を通
常の光が透過する程度の大きさにしたスタンパー、或い
は図２で突起部分の大きさが光を透過する程度の大きさ
のスタンパーを使用した場合においても、近接場光を使
用した場合よりも微細なパターニングはできないが、通
常のフォトリソグラフィーと同様にパターニングするこ
とが可能である。

【００４０】＜スタンパーについて＞本発明における、
図１で示したプロセスフローで使用する、スタンパーに
ついて説明する。図４は本発明で使用するスタンパーの
模式図である。石英やサファイアなどの透光性の材料か
らなるスタンパー４１は、その表面に複数の突起部分４
２を有しており、突起部分４２を有する側の表面に遮光
膜４３が成膜されている（図４（ａ）参照）。

【００４１】突起部分４２の先端には遮光膜４３がな
く、スタンパー４１の表面が露出している状態になって
おり、光が出る微小開口４４となっている。微小開口４
４を露光に使用する光の波長よりも十分に小さくする
と、微小開口４４から近接場光がしみ出す（図４（ｂ）
参照）。

【００４２】近接場光は、微小開口４４が小さくなるに
つれて光量が減少する。また、遮光膜４３が厚くなるに
つれても光量が減少する。したがって、レジスト層の露
光が行える光量の近接場光を得ると同時に、遮光膜４３
を透過する露光用光がレジストを感光させない程度にす
ることが重要である。本発明では突起部分４２をレジス
ト層に押し込み、突起部分４２の先端と基板間の距離を
可能な限り近接させることで、突起部分４２の先端と基
板の間に存在するレジスト（近接場光で露光されるレジ
スト）が最小限の厚みとなり、露光時間の短縮が実現さ
れるので、遮光膜４３を１０ｎｍ程度まで薄くすること
が可能となる。遮光膜４３としては、スタンパー４１を
繰り返し利用することを考慮すると、遮光膜４３に付着
したレジストを洗浄液で洗い流せるように、通常フォト
マスクとして利用されている化学的に安定なＣｒを使用
することが好ましい。

【００４３】突起部分４２の形状としては、レジスト層
との剥離を容易にするため、先鋭なものが好ましいが、
先端部分から光が発生すれば、特にこれに限定されるも
のではない。また、突起部分４２の製造方法としても、
電子線レジストなどによるパターニングとドライエッチ
ングによる製造方法が考えられるが、特にこれに限定さ
れるものではない。

【００４４】また、本発明における、図２で示したプロ
セスフローで使用するスタンパーは、上記のスタンパー
に遮光膜が成膜されていないものである。

【００４５】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００４６】実施例１本実施例は、被加工物へのパターン転写に関するもので
ある。図５に本実施例における被加工物へのパターン転
写方法の構成を示す。被加工物５０１としてＳｉ基板５
０２上にＡｌ層５０３をスパッタリング法で５００ｎｍ
の厚さに成膜したものを使用した。その後、Ａｌ層５０
３上にｇ線対応ポジ型フォトレジスト層５０４を１００
ｎｍの膜厚になるようにスピンコート法で塗布し、プリ
ベークを行った。

【００４７】次に、図６のようにハニカム状に突起部分
５０６が配列した石英基板によるスタンパー５０５を被
加工物５０１上に押し付ける。スタンパー５０５の突起
部分５０６の高さをレジスト層５０４の膜厚（１００ｎ
ｍ）とし、突起部分５０６の先端がＡｌ層５０３に接触
するまでスタンパー５０５を押し込んだ。また、スタン
パー５０５の遮光膜５０７の膜厚は１０ｎｍ、微小開口
５０８は３０ｎｍ程度の大きさ、各微小開口間の間隔５
０９は１００ｎｍとしたものを使用した。また、遮光膜
５０７としてはＣｒを使用した。

【００４８】水銀ランプからの露光用光５１０を照射
し、突起部分５０６の先端からしみ出す近接場光５１１
により、突起部分５０６の先端とＡｌ層５０３との間に
存在するレジストの露光を行い、スタンパー５０５を被
加工物５０１から剥離した。続いて現像及びポストベー
クを行った後、表面形状をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で
観測した。また、スタンパー５０５の突起部分５０６の
高さを５０ｎｍ及び７０ｎｍとしたものについても同様
の実験を行った。

【００４９】ＡＦＭ像を確認したところ、全ての試料の
レジスト層５０４の表面には、スタンパー５０５の突起
部分５０６が押し込まれたことによるレジスト層５０４
が除去された部分が形成されていた。さらに、被加工物
５０１を０．３ｍｏｌ／Ｌシュウ酸溶液中で４０Ｖの電
圧を印加して陽極酸化した。レジスト層５０４は、酸性
溶液中での陽極酸化がある程度進行すると剥離されてい
った。陽極酸化後、試料表面に残っていたレジストを除
去し、試料の表面形状をＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型
電子顕微鏡）で観測したところ、突起部分５０６が１０
０ｎｍのスタンパー５０５を使用した試料及び７０ｎｍ
のスタンパー５０５使用した試料にはスタンパー５０５
のパターンに対応した細孔が形成されていたが、突起部
分５０６が５０ｎｍのスタンパー５０５を使用した試料
にはパターンの欠陥が確認された。これは、突起部分５
０６が５０ｎｍの場合では、突起部分５０６の先端とＡ
ｌ層５０３間の距離が５０ｎｍ程度になるため、露光パ
ターンの広がりが発生したためと考えられる。

【００５０】以上の結果から、正確にパターン転写を行
うには、スタンパー５０５の突起部分５０６の先端とＡ
ｌ層５０３間の距離を可能な限り近接させ、露光パター
ンの広がりを抑制することが重要であり、突起部分５０
６の先端とＡｌ層５０３間の距離を、露光パターンの幅
以内の大きさとすると露光パターンの広がりが抑制され
るという見解に至った。

【００５１】実施例２本実施例は、遮光膜を有さないスタンパーを使用した被
加工物へのパターン転写に関するものである。図７に本
実施例における被加工物へのパターン転写方法の構成を
示す。

【００５２】被加工物７１としてＳｉ基板７２上にＡｌ
層７３をスパッタリング法で５００ｎｍの厚さに成膜し
たものを使用した。その後、Ａｌ層７３上にｇ線対応ポ
ジ型フォトレジスト層７４を１００ｎｍの膜厚になるよ
うにスピンコート法で塗布し、プリベークを行った。さ
らに、その上から遮光膜７５となるＣｒを５ｎｍの厚さ
に成膜した。

【００５３】次に、図６のようにハニカム状に突起部分
が配列した石英基板によるスタンパー７６を被加工物７
１上に押し付ける。この際、実施例１と同様にスタンパ
ー７６の突起部分７７の先端がＡｌ層７３に接触するま
でスタンパー７６を押し込んだ。使用したスタンパー
は、実施例１で使用したスタンパーと同様の形状で遮光
膜が配置されていないものである。突起部分７７の高さ
は、突起部分７７の先端とＡｌ層７３間の距離が実施例
１と同様になるように、（Ａ）１０５ｎｍ、（Ｂ）７５
ｎｍ、（Ｃ）５５ｎｍとした。

【００５４】水銀ランプからの露光用光７８を照射し、
突起部分７７の先端からしみ出す近接場光７９により、
突起部分７７の先端とＡｌ層７３との間に存在するレジ
ストの露光を行い、スタンパー７６を被加工物７１から
剥離した。続いて現像及びポストベークを行った後、表
面形状をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で観測した。ＡＦＭ
像を確認したところ、全ての試料に遮光膜７５表面に
は、スタンパー７６の突起部分７７が押し込まれたこと
による細孔が形成されていた。

【００５５】さらに、実施例１と同様に被加工物７１を
０．３ｍｏｌ／Ｌシュウ酸溶液中で４０Ｖの電圧を印加
して陽極酸化した後、試料の表面形状をＦＥ−ＳＥＭ
（電界放出走査型電子顕微鏡）で観測した。その結果、
（Ａ）の試料では突起部分７７がスタンパー７６のパタ
ーンに対応した細孔が形成されていた。一方（Ｂ）の試
料では所々にパターンの欠陥が生じており、（Ｃ）の試
料ではさらに多くの欠陥が確認された。

【００５６】以上の結果より、遮光膜を有さないスタン
パーを使用した場合、つまりレジスト層７４に押し込ま
れた突起部分７７の先端以外から近接場光７９が発生し
ている場合でも、突起部分７７の先端とＡｌ層７３間の
距離を可能な限り近接させ、露光すべきレジストを最小
限とすることで、露光パターンの広がりは問題にならな
い程度に抑制でき、正確にパターンが転写できるという
見解に至った。

【００５７】また本実施例による手法では、実施例１と
は異なり遮光膜をスタンパーに配置して微小開口を形成
するプロセスが不要であるので、より簡易に行えるとい
う利点がある。しかしながら一方で、（Ｂ）及び（Ｃ）
の結果から、実施例１よりも露光パターンの広がりが大
きくなってしまうことも確認された。

【００５８】さらにスタンパー７６の突起部分７７の高
さを変化させて検討したところ、本実施例においては突
起部分７７の高さが９０ｎｍ程度、すなわち突起部分７
７の先端とＡｌ層７３間の距離が１５ｎｍ程度であれば
露光パターンの広がりが問題にならないという結果を得
た。これより、突起部分７７の先端とＡｌ層７３間の距
離を、露光パターン幅に対して２分の１以下とすると露
光パターンの広がりが抑制されるという見解に至った。

【００５９】実施例３本実施例は、実施例１において、近接場光での露光及び
現像後にドライエッチングを行うことでＡｌ基板表面に
レジストパターンに対応した窪みを形成することに関す
る。

【００６０】実施例１と同様に近接場光による露光及び
現像を行った後、ＣＦ₄ガスによるプラズマでドライエ
ッチングを行った。投入電力は１５０Ｗ、０．５Ｐａ下
で３０秒間エッチングを行った。

【００６１】レジスト層を除去し、Ａｌ層の表面形状を
ＦＥ−ＳＥＭで観測したところ、レジストパターンにし
た、ドライエッチングによる窪みが形成されていた。そ
の後、シュウ酸溶液中で４０Ｖの電圧を印加して陽極酸
化すると、窪みが細孔形成開始点となり規則的なポーラ
ス皮膜が形成されることを確認した。

【００６２】本実施例では、ドライエッチングをするこ
とでＡｌ層上のレジスト層を剥離した後に陽極酸化が行
えるので、使用する酸性溶液中にレジストが溶け出し、
溶液が汚染されることを回避できる。

【００６３】また、本実施例において実施例１のよう
に、ドライエッチング後にレジスト層を除去せずに陽極
酸化を行っても同様の結果を得た。さらに、本実施例に
おいて、反射防止膜をＡｌ層とレジスト層の間に挿入し
た場合についても、ドライエッチング時間を長くするこ
とで、Ａｌ層の表面に窪みが形成され、同様の結果が得
られることが分かった。

【００６４】上記の実施例に示す様に、本発明により、
機械的強度が強くない被加工物に対しても適用可能で、
且つポーラス皮膜の細孔を大面積にわたり簡易にパター
ニングすることが可能となる。また、レジスト層の膜厚
と同程度の突起部分をレジスト層に押し込み、突起部分
の先端と基板の間に存在する少量のレジストのみを露光
することで、レジスト層内における近接場光の散乱によ
る露光パターンの広がりを最小限に抑えることで、微細
なパターニングを実現できる。このように、本発明によ
り、従来のパターニング方法の問題点を克服したナノ構
造体の製造方法を提供することが可能となる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明は、機械的強
度が強くない被加工物に対しても適用可能であり、且つ
ポーラス皮膜の細孔を大面積にわたり簡易にパターニン
グすることができるナノ構造体の製造方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における被加工物へのパターン転写の一
実施態様を示す工程図である。

【図２】本発明における被加工物へのパターン転写の他
の実施態様を示す工程図である。

【図３】本発明におけるドライエッチングにより基板に
窪みを形成する方法を示す模式図である。

【図４】本発明で用いられるスタンパーを示す模式図で
ある。

【図５】本発明における被加工物へのパターン転写を示
す模式図である。

【図６】本発明におけるスタンパーの突起部分のハニカ
ム状配列を示す模式図である。

【図７】本発明における被加工物へのパターン転写を示
す模式図である。

【符号の説明】

１１，２１，３２基板１１ａ基板露出部１２，２２，３３レジスト層１３，２４，４１スタンパー１４，２５，４２突起部分１４ａ突起部分の先端部の間隔１５，２６露光用光１６，４３遮光膜１７，２７近接場光１８，２８露光部分１９，４４微小開口２０空間部分２３遮光膜３１窪み３４反射防止膜７１，５０１被加工物７２，５０２Ｓｉ基板７３，５０３Ａｌ層７４，５０４レジスト層７６，５０５スタンパー７７，５０６突起部分７５，５０７遮光膜５０８微小開口５０９微小開口間の間隔７８，５１０露光用光７９，５１１近接場光

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２ＤＦターム(参考） 2H096 AA30 CA20 HA23 HA30 JA04 2H097 AA20 BB04 CA08 FA03 GA50 JA03 JA04 LA15 5F046 AA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌを主成分とする基板を陽極酸化して
得られるナノ構造体の製造方法において、基板表面に設
けられたレジスト層に、スタンパーに設けられた複数の
突起部分を押し込む工程、該スタンパーの突起部分の先
端から光を発生させ、突起部分の先端と基板の間に存在
するレジストの露光を行う工程、該露光されたレジスト
の露光部分を現像により除去する工程を有することを特
徴とするナノ構造体の製造方法。
【請求項２】該レジストの露光部分を除去した後に、
陽極酸化を行うことにより、基板上のレジストが除去さ
れた部分を細孔形成開始点として細孔を形成する請求項
１に記載のナノ構造体の製造方法。
【請求項３】該レジストの露光部分を除去した後にド
ライエッチングを行うことにより、基板上にスタンパー
の突起部分の先端に対応した窪みを形成し、その後に陽
極酸化を行って細孔を形成する請求項１に記載のナノ構
造体の製造方法。
【請求項４】該ドライエッチング後にレジスト層を剥
離せずに陽極酸化を行う請求項３に記載のナノ構造体の
製造方法。
【請求項５】該ドライエッチング後に該レジスト層を
剥離して陽極酸化を行う請求項３に記載のナノ構造体の
製造方法。
【請求項６】該スタンパーが透光性の材料からなる請
求項１乃至５のいずれかの項に記載のナノ構造体の製造
方法。
【請求項７】該スタンパーの突起部分を有する側の表
面に遮光膜が設けられ、且つ少なくとも突起部分の先端
は遮光膜が除去されている請求項１乃至６のいずれかの
項に記載のナノ構造体の製造方法。
【請求項８】該レジスト層上に遮光膜が設けられてい
る請求項１乃至６のいずれかの項に記載のナノ構造体の
製造方法。
【請求項９】該スタンパーの突起部分をレジスト層に
押し込んだ際に、該スタンパーの突起部分の先端と基板
間の距離が、露光パターン幅以内の大きさである請求項
１乃至８のいずれかの項に記載のナノ構造体の製造方
法。
【請求項１０】該スタンパーの突起部分の先端と基板
間の距離が、露光パターン幅の２分の１以下である請求
項９記載のナノ構造体の製造方法。
【請求項１１】該レジスト層がポジ型レジストからな
る請求項１乃至１０のいずれかの項に記載のナノ構造体
の製造方法。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれかの項に記
載のナノ構造体の製造方法により作製されることを特徴
とするナノ構造体。
【請求項１３】構造体の製造方法において、基板表面
に設けられたレジスト層に、突起部分を有する部材を該
レジスト層に押し込む工程、該突起部分と基板の間に存
在するレジストの露光を行う工程、及び該レジスト層の
露光部分あるいは非露光部分を除去する工程を有するこ
とを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項１４】基板表面に設けられたレジスト層に、
突起部分を有する部材を該レジスト層に押し込む工程、
該突起部分と基板の間に存在するレジストの露光を行う
工程を有することを特徴とする露光方法。