JP2006220793A - 孤立した微細構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基盤上に設けられた反射防止膜上に感光性樹脂層が形成されており、前記感光性樹脂層が波型断面を有する膜構成において、前記感光性樹脂の波型断面をマスクの原型としてドライエッチングすることで、それより下層の感光性樹脂又は前記反射防止膜を矩形形状にする孤立した微細構造体の製造方法を提供すること。
【解決手段】基盤上に設けられた反射防止膜上に感光性樹脂層が形成されており、前記感光性樹脂層が波型断面を有する膜構成において、前記感光性樹脂の波型断面をマスクの原型としてそれより下層の感光性樹脂又は前記反射防止膜をドライエッチングする工程において、エッチングガスにｃｌ₂とＯ₂の混合ガスを用い、Ｏ₂の混合比を７５％以上とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトリソプロセスに関するもので、特に微細なマスクパターン及びマスクパターンを基にした孤立した微細構造体の製造技術に関するものである。

従来、マスクパターンの形成には、Ｓｉ等のウエハ基盤上に塗布したフォトレジストを所定の条件でプレベーキングした後、ステッパ等の縮小投影露光装置を用いてレチクル（フォトマスク）に形成された微細なパターンを前記フォトレジストに露光、転写し、所定の条件でベーキング処理した後、現像処理することで微細なマスクパターンを形成する方法が主流であった。

ここで述べている基盤とは、反射防止膜を形成する下地のことで、μｍオーダーの厚みを有する基板のみ、或は該基板とその表面に１層以上積層した薄膜から成る構成を言う。以降、基盤とは該構成からなるものを指す。

この方法で作製したフォトレジストから成るマスクパターンは４００ｎｍ前後の厚みを有し、その断面は矩形形状を成している。又、パターンのラインが無い、スペース部分ではウエハ基盤の表面が露出している、ラインとスペースが交互に配列されたライン＆スペースから成るパターンの場合にはライン部分が孤立した微細なマスクパターンを形成することになる。

多くはこのマスクパターンを基に、その下の基盤を異方性エッチングすることでコンタクトホール等を形成している。

マスクパターンの形成方法としては、このような縮小投影露光法を用いる方法以外に、電子ビームを用いて直接マスクパターンを描画する方法がある。主に数１０ｎｍのピッチから成る極微細パターンを形成する場合に用いられている。フォトレジストの厚みは２００ｎｍ前後と薄くて、描画面積は狭いが、縮小投影露光と同じように断面が矩形形状を有しており、孤立した極微細なマスクパターンを形成できる。

多くはこのマスクパターンを基に、その下のメタル膜を異方性エッチングすることでフォトマスクを生産している。

特別なマスクパターンの形成方法としては、電子ビームの走査速度、走査回数、走査サイズを制御して露光量分布を与えることで、断面がブレーズ化したマイクロレンズ形状のマスクパターンを形成している例がある。この場合は、鋸波状の凹凸が隙間なく連続したパターンを形成している。

更に、孤立したマスクパターンの形成方法としては、干渉露光法が知られている。

基盤上に塗布したフォトレジストにレーザの２光束干渉により生じた干渉縞を露光し、 現像にて断面が波型から成る孤立したマスクパターンを形成している。

縮小投影露光法と同じように比較的広い面積に露光できるがレチクルを用いたような複雑なパターンよりはライン＆スペースのように単調なパターンを形成するのに利用されている。

多くはこのマスクパターンを基に、その下のＳｉＣ基盤を異方性エッチングすることで分光器に使われる分散光学素子のグレーティング用金型を製作している（非特許文献１参照）。

以上説明したマスクパターンの形成方法は単層レジストを用いているが、パターンの微細化や段差のある基盤へは単層ではなく多層レジストを用いる方法が採用されている。多層レジストには３層と２層が知られている。

３層レジスト方法は段差のある基盤を平坦化させる下層の有機レジスト層の上に下層有機レジストをドライエッチングする為の中間マスク層として一般にスピンコートで形成するＳＯＧ（spin-on-glass ）が形成されている、その上に上層のレジストとして露光・現像によりパターンを転写形成する通常のフォトレジストが形成されているものである。

これに対し、２層レジスト方法では、上層レジストとして、３層レジストの上層と中間層の機能を合わせ持つようになされている、即ち露光・現像によるパターン形成が可能で、Ｏ２
ドライエッチング耐性の高い性質を有するＳｉ含有レジストを用いている。又、下層レジストとしては、上層レジストをマスクとしてＯ２ ドライエッチングにより下層レジストにパターンを転写する性質と露光時に基盤との繰り返し反射を防ぎ、上層のレジストが所望のパターンを露光・転写し得るように染料を含む有機系反射防止膜が採用されている。

このような微細化、基盤の段差に対応させた多層レジスト方法においては上層レジストに形成されたパターンを下層レジストに正確に転写形成するために、色々な技術が開示されている。

特許文献１においては前記した２層レジスト方法にＳｉ含有レジストを用い、下層の有機反射防止膜を塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスを用いてエッチングすることを特徴としたドライエッチング方法を開示している。

又、特許文献２においては、ポリシリコンや金属シリサイドから成る基板上の有機反射防止膜をドライエッチングするのに、その上に露光・現像により形成されたフォトレジストパターンをマスクとしてｃｌ２
ガスとＯ２ ガスの混合ガスを用いているが、そのＯ２ ガスの混合比を３０〜７０％としている。

特開平２−２４４６２５号公報 特許第０３３０３７４５号公報 微小光学研究グループ機関誌1999.3/4Vol.17 No1

しかしながら、上記従来例での縮小投影露光法、電子ビーム描画法にて形成される最表面のマスクパターンは断面が矩形形状から成るフォトレジストであるが故に、その下にある基盤又は多層レジストにおいては中間層のＳＯＧ、更には下層の平坦化層をドライエッチングにて矩形形状に形成できた。

又、干渉露光法にて形成するマスクパターンはラミナー・グレーティングの製造方法として知られているもので、波型の断面形状を成しているが、異方性ドライエッチングにてエッチングする深さは、ピッチ８３０ｎｍに対しせいぜい１５ｎｍ程の浅いものであり、波型の形状がエッチングに反映するほど深いエッチングではなかった。従って、以下のような欠点があった。

干渉露光法にて電子ビーム描画に匹敵する極微細なマスクパターンを形成し、このマスクパターンから基盤にアスペクト比の高いライン＆スペースパターン等をドライエッチングにて形成するには、先ず、基盤からの繰り返し反射を防止する反射防止膜をフォトレジストの直下に設けて干渉露光・現像を行うことで、波型断面を有する上層のフォトレジストパターンの製作を可能とする。

次に、波型断面を有するフォトレジストパターンから下層の感光性樹脂又は反射防膜をドライエッチングにて矩形形状に補正したマスクパターンを形成する。ここで、露光・現像にてライン＆スペース等を形成する感光性樹脂には従来例で記載したようなエッチング耐性の強いＳｉ含有レジストは感度等の問題で使用できない。それ故に従来のドライエッチング方法では選択比が不足し、波型断面の裾引き形状を感光性樹脂又は反射防止膜に転写してしまい、矩形形状が得られなかった。

従来例である特許文献２では、ＡＲＣがその下の自然酸化膜でエッチングストップし、且つ寸法精変動が２０ｎｍ以下となるＯ２
の最適な混合比を３０〜７０％としている。

しかしながら、本件ではフォトレジストパターンが矩形形状を成さずに波型断面を有する形状である。この形状から下の感光性樹脂又は反射防止膜を矩形形状にエッチングするにはエッチングの垂直性と基盤との高選択比化が必要とされる。

断面形状を矩形化させたマスクパターンを基に、更に基盤を異方性ドライエッチングをすることでアスペクト比の高い孤立したライン＆スペースパターン等が得られる。

本発明の第１の目的は、基盤上に設けられた反射防止膜上に感光性樹脂層が形成されており、前記感光性樹脂層が波型断面を有する膜構成において、前記感光性樹脂の波型断面をマスクの原型としてドライエッチングすることで、それより下層の感光性樹脂又は前記反射防止膜を矩形形状にする孤立した微細構造体の製造方法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、前記基盤がＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｓｉ、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ｎｉの何れか、若しくはこれらの材料が任意に積層上に組み合わせられたものから成る基盤に適用される孤立した微細構造体の製造方法を提供することにある。

本発明の第３の目的は、前記反射防止膜が染料を含有する有機質の反射防止膜であり、少なくとも１層以上から形成されているものに適用される孤立した微細構造体の製造方法を提供することにある。

本発明の第４の目的は、前記反射防止膜が無機質の反射坊防止膜であり、少なくとも１層以上から形成されているものに適用される孤立した微細構造体の製造方法を提供することにある。

本発明の第５の目的は、前記の感光性樹脂がフォトレジスト、紫外線硬化型感光性樹脂から成るものに適用される孤立した微細構造体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、基盤上に設けられた反射防止膜上に感光性樹脂層が形成されており、前記感光性樹脂層が波型断面を有する膜構成において、前記感光性樹脂の波型断面をマスクの原型としてそれより下層の感光性樹脂又は前記反射防止膜をドライエッチングする工程において、エッチングガスにｃｌ₂とＯ₂の混合ガスを用い、Ｏ₂の混合比を７５％以上とすることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記記載の基盤がＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｓｉ、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ｎｉの何れか、若しくはこれらの材料が任意に積層した組み合わせから成ることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記記載の反射防止膜が染料を含有する有機質の反射防止膜であり、少なくとも１層以上から形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記記載の反射防止膜が無機質の反射坊防止膜であり、少なくとも１層以上から形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記記載の感光性樹脂がフォトレジスト、紫外線硬化型感光性樹脂から成ることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、前記感光性樹脂層が波型断面を有する膜構成において、それより下層の感光性樹脂又は反射防止膜を矩形形状にエッチングできるので孤立した微細構造体が得られるという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、感光性樹脂の波型断面を有する上層部から下層の有機反射防止膜と基盤との境界をよりシャープな矩形形状にエッチングできるので孤立した微細構造体が得られるという効果がある。

請求項３記載の発明によれば、反射防止膜と感光性樹脂とのエッチング選択比が稼げるのでアスペクト比の高い孤立した微細構造体が得られるという効果がある。

請求項４記載の発明によれば、感光性樹脂の波型断面を有する上層部より下層の感光性樹脂と無機質から成る反射防止膜との境界をよりシャープな矩形形状にエッチングできるので孤立した感光性樹脂のみから成る微細構造体が得られるという効果がある。

請求項５記載の発明によれば、感光性樹脂のエッチング速度に異方性を持たせられるので孤立した微細構造体が得られるという効果がある。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の特徴を最も良く表す略工程断面図である。同図において（ａ）は基盤１の面上に設けた反射防止膜２の上に感光性樹脂３として干渉露光法にて製作したフォトレジストが波型断面を有している膜構成を示す。

４，５，６，７は基盤１の構成要素であり、４はＳｉＯ₂から成る合成石英基板、５は合成石英基板４の上に形成されたＴｉＯ₂膜、６はＴｉＯ₂膜５の上に形成されたメタル膜であるところのＣｒ膜、７はＣｒ膜６の上に形成された誘電体膜であるところのＳｉＯ₂膜、２は基盤１の面上、即ちＳｉＯ₂膜７の上に設けられた反射防止膜で、有機質から成るところのＢＡＲＣ層、３はＢＡＲＣ層２の上に干渉露光法にて形成されたところのフォトレジストから成る波型断面を有するライン＆スペースパターンである。

図１（ｂ）は、波型断面を有するフォトレジスト３をマスクの原型としてそれより下層のＢＡＲＣ層２をドライエッチングにより矩形形状にドライエッチングしたところを示す。

図１（ｃ）は、（ｂ）でドライエッチングしたＢＡＲＣ層２をマスクとして基盤１を構成するＳｉＯ₂膜７をドライエッチングして矩形形状に転写したところを示す。

図１（ｄ）は、（ｃ）でドライエッチングしたＳｉＯ₂膜７をマスクとして下層のＣｒ膜６をドライエッチングして矩形形状に転写したところを示す。

図１（ｅ）は（ｄ）でドライエッチングしたＣｒ膜６とその上のＳｉＯ₂膜７のドライエッチングでの残膜をマスクとして、下層のＴｉＯ₂膜５をドライエッチングして矩形形状に転写したところを示す。

図１（ｆ）は（ｅ）でドライエッチングのマスクとしたＣｒ膜６をウエットプロセスで剥離した工程を示すもので、合成石英基板４の上に断面が矩形形状を成す孤立したライン＆スペースから成る極微細パターン構造を有する光学素子が得られている。

次に、実施の形態１について具体的に説明する。

先ず、光学的に研磨された合成石英基板４、ここではφ６インチを使用し、これを通常のスパッタ装置に設置してＴｉＯ₂膜５を面内に均一に４００ｎｍ厚形成する。続けてＣｒ膜６、ＳｉＯ₂膜７を同一のスパッタ装置でそれぞれ５０ｎｍ厚、１５０ｎｍ厚積層形成する。成膜が終了した基盤１をスパッタ装置から取り出し、スピンナーに設置して基盤１の表面にＢＡＲＣ層２が一様の厚み、８０ｍが得られるように所定の回転速度にて塗布形成する。次にホットプレートに移してベーキング処理を施した後、スピンナーにてフォトレジストを塗布して所定の回転速度にて一様の厚み、１１０ｎｍが得られるように塗布形成する。次に、該基盤をホットプレートに移して、プレベーキング処理を施す。次に、干渉露光装置の露光照射位置に該基盤を設置し所定の波長、強度にてライン＆スペースから成るパターニングを潜像させる。続けてホットプレートに移してベーキング処理を施した後、現像処理することでＢＡＲＣ層２の上面にフォトレジストが波型断面を有するピッチ１４０ｎｍから成るライン＆スペースパターン図１（ａ）を形成する。

ここで得られた膜構成としてはフォトレジストから成るライン＆スペースパターン３のスペース部に下層のＢＡＲＣ層２の表面が露出した状態となっている。

図１（ａ）に示す膜構成から成るパターニング基盤を通常のドライエッチング装置の下部電極面に設置する。そして、エッチング槽内を高真空に排気した後、ｃｌ₂ガスとＯ₂ガスをマスフローコントロラーで、それぞれ２ｓｃｃｍと６ｓｃｃｍとにガス流量を制御してエッチング槽内に導入する。即ち、Ｏ₂ガスの混合比を７５％に設定した。

流量が安定した後、エッチング槽内のガス圧力が２Ｐａになるように排気バルブの開閉を制御し圧力を安定に保つ。この状態で放電を開始し、所定時間ドライエッチングを行った。放電出力としては上部電極側に５０Ｗ、下部電極側に２０Ｗ印加した。ドライエッチング終了後、再度エッチング槽内を高真空に排気し、残留反応ガスを排気除去した後、ドライエッチング装置を大気開放してドライエッチング処理したパターニング基盤、図１（ｂ）を取り出した。

図１（ｂ）ではＢＡＲＣ層２が干渉露光法にて作製した波型断面を有するフォトレジストのライン＆スペースパターン、図１（ａ）の３をマスクの原型としてエッチングされているが、その断面は矩形形状を成し、ＳｉＯ２
膜７の面上に孤立した極微細パターンを形成している。

これは図５の選択比のグラフに示すようにＯ₂ガスの混合比が７５％以上ではフォトレジスト３（図中、ＰＲ表示）に対するＢＡＲＣ層２の選択比の値として約２が得られている。これによりフォトレジスト３よりＢＡＲＣ層２が選択的にエッチングされるのでＢＡＲＣの断面形状が矩形化され易くなる。又、図５に示すようにＰＲ、ＢＡＲＣ層の垂直方向のエッチングレートが水平方向のエッチングレートに対し約３倍速いレートが得られている。これにより、フォトレジスト３とＢＡＲＣ層２は基盤１と水平方向、即ち横方向へのエッチングは殆ど進まず深さ方向にエッチングが進むことになる。よって、断面形状がより矩形化され易くなる。

更に、Ｏ₂ガスの混合比が７５％以上では下層のＳｉＯ₂膜７に対するＢＡＲＣ層２の選択比が１０以上と高くなり、ＳｉＯ₂膜７は殆どエッチングされず、ストッパ層として機能するために更に良好なる矩形形状を形成することになる。

次に、該ドライエッチング処理したパターニング基盤を同タイプから成る別のドライエッチング装置の下部電極面に設置する。前述と同様にエッチング槽内を高真空に排気した後、今度はドライエッチングガスとしてＣＨＦ₃を所定の流量、ガス圧力、放電電力に設定して所定時間ドライエッチングした。

ドライエッチング装置を大気開放してドライエッチング処理したパターニング基盤、図１（ｃ）を取り出した。図１（ｃ）では矩形形状にドライエッチングされたＢＡＲＣ層２から成るライン＆スペースパターンをマスクとしてその下のＳｉＯ₂膜７をドライエッチングしているため、又、Ｃｒメタル膜６がエッチングストッパ層として機能するため、この工程においても断面が矩形形状となるＳｉＯ₂膜７から成るパターニング基盤図１（ｃ）が得られた。

図１（ｄ）は図１（ｂ）と同様なドライエッチング条件でメタルから成るＣｒ膜６をパターニングエッチングしたところを示している。図１（ｄ）に示すようにＣｒ膜６の断面は矩形形状を得ている。

図１（ｅ）は図１（ｄ）のドライエッチングで形成されたＣｒ膜６とその上にドライエッチングで残ったＳｉＯ２
残膜７とから成るライン＆スペースパターンをマスクとしてその下のＴｉＯ₂膜５をドライエチングにて異方性を持たせてエッチングしたところを示している。

図１（ｆ）は図１（ｅ）のドライエッチングで残ったＣｒ膜６のパターンマスクをウエットプロセスにてエッチング除去したところを示すもので、合成石英基板４の上に高屈折率材から成るＴｉＯ２
膜５が矩形断面を有した極微細なライン＆スペースパターンを形成して成る光学素子を得ている。

本実施の形態においてＴｉＯ₂膜５の代わりにＺｒＯ₂膜にしても同じ効果が得られる。又、Ｃｒ膜６代わりにＳｉ、ＷＳｉにおいても同様の効果が得られる。

又、積層膜の厚みはここに述べた厚みに限定されるものではない。

本実施の形態によれば、波型断面を有したフォトレジストパターンからでも下層のＢＡＲＣ層にドライエッチングで孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られるという効果がある。

又、本実施の形態によれば、フォトレジストとＢＡＲＣ層のドライエッチングに対しＳｉＯ₂膜は殆どエッチングされず、ストッパ層として機能するためＢＡＲＣ層とＳｉＯ₂膜の境界がよりシャープに形成できるので良好なる孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られるという効果がある。

又、本実施の形態によれば、波型断面を有したフォトレジストパターンからでも下層のＢＡＲＣ層にドライエッチングで孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られ、これをマスクとしてドライエッチングすることで孤立した矩形形状から成る極微細構造体を有する透過型の光学素子が得られるという効果がある。

＜実施の形態２＞
図２は本実施の形態の略工程断面図を示す。

図２（ｇ）は実施の形態１と同様な方法で形成した膜構成を示すもので、基盤８の面上に設けた反射防止膜９の上に感光性樹脂１０として干渉露光法にて製作したフォトレジストがピッチ２００ｎｍから成る波型断面を有しているところを示す。

１１，１２，１３は基盤８の構成要素であり、１１はＳｉＯ₂から成る合成石英基板、ここでは６インチ角を使用した。１２は合成石英基板１１の上に形成されたメタル膜であるところのＣｒ膜、１３はＣｒ膜１２の上に形成された誘電体膜であるところのＳｉＯ₂膜、９は基盤１の面上、即ちＳｉＯ₂膜１３の上に設けられた反射防止膜で、有機質から成るところのＢＡＲＣ層、１０はＢＡＲＣ層９の上に干渉露光法にて形成されたところのフォトレジストから成る波型断面を有するライン＆スペースパターンである。

図２（ｈ）は、実施の形態１と同様な方法で、波型断面を有するフォトレジスト１０をマスクの原型としてそれより下層のＢＡＲＣ層９をドライエッチングにより矩形形状にドライエッチングしたところを示す。

図２（ｉ）は、実施の形態１と同様な方法で、（ｈ）でドライエッチングしたＢＡＲＣ層９をマスクとして基盤１を構成するＳｉＯ₂膜１３をドライエッチングして矩形形状に転写したところを示す。

図２（ｊ）は、実施の形態１と同様な方法で、（ｉ）でドライエッチングしたＳｉＯ₂膜１３をマスクとして下層のＣｒ膜１２をドライエッチングして矩形形状に転写したところを示す。

図（ｋ）は、実施の形態１と同様な方法で、（ｊ）でドライエッチングしたＳｉＯ₂の残膜１３をドライエッチングにて除去したところを示すもので、合成石英基板１１の上にライン＆スペースから成る極微細パターンのＣｒメタルマスク１２が形成されて成るフォトマスクが得られている。

本実施の形態においてＳｉＯ２ 膜１３の代わりにＴｉＯ₂膜、或はＺｒＯ₂膜にしても同じ効果が得られる。又、Ｃｒ膜１２の代わりにＳｉ、ＷＳｉにおいても同様の効果が得られる。

本実施の形態によれば、波型断面を有したフォトレジストパターンからでも下層のＢＡＲＣ層にドライエッチングで孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られる。これをマスクとしてドライエッチングすることで孤立した矩形形状から成る極微細構造体を有するフォトマスクが得られるという効果がある。

＜実施の形態３＞
図３に本実施の形態の略工程断面図を示す。

図３（ｌ）は実施の形態１と同様の方法にて形成した膜構成を示すもので、φ３インチから成る合成石英基板１４の上にＮｉ膜１５が１０ｎｍ厚スパッタ成膜された基盤１８と、その上にスピンナーにて塗布形成したＢＡＲＣ層を３層積層したＢＡＲＣ積層膜１６を形成してある。１層当たりの厚みは１００ｎｍとした。その上にフォトレジストをスピンナーにて３５０ｎｍ塗布形成している。該フォトレジストの表面側には干渉露光法にて波型断面を有するピッチ２８０ｎｍから成るライン＆スペースパターン１７を形成した。

図３（ｍ）では同じく実施の形態１と同様の方法にて波型断面を有するライン＆スペースから成るフォトレジストパターン１７をマスクの原型として下層の感光性樹脂、即ちフォトレジスト１７の感光されていない下層部分と３層から成るＢＡＲＣ層１６をドライエッチングした工程を示す。

実施の形態１で述べたように、Ｏ₂ガスの混合比が７５％ではフォトレジスト１７に対するＢＡＲＣ層１６の選択比が約２を示し断面を矩形化すること。又、フォトレジスト１７とＢＡＲＣ層１６の垂直方向のエッチングレートが水平方向のエッチングレートよりも速くなる。これにより、基盤１８と水平方向、即ち横方向へのエッチングは殆ど進まず、深さ方向にエッチングが進むことになる。又、Ｎｉメタル膜１５はエッチングされず、ストッパ層として機能するので更に良好な孤立した矩形形状を有する極微細パターンを形成する。

図３（ｎ）では（ｍ）の工程で得たライン＆スペースから成るパターニング基盤を電鋳浴に浸しＮｉメッキ１９を所定の厚み形成した工程を示す。

図３（ｏ）ではＢＡＲＣ層１６とフォトレジスト１７を剥離液にてＮｉメッキ１９とスパッタしたＮｉ膜１５から剥離除去した工程を示すもので、合成石英基板１４を土台としたライン＆スペースから成る極微細パターンを有するＮｉ電鋳型が得られている。

本実施の形態によれば、ＢＡＲＣ層を積層することでアスペクト比の高い孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られるという効果がある。

又、本実施の形態によれば、フォトレジストとＢＡＲＣ層のドライエッチングに対しメタルであるｉ膜は殆どエッチングされず、ストッパ層として機能するためＢＡＲＣ層との境界がよりシャープに形成できるので良好なる孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られるという効果がある。

又、本実施の形態によれば、ハイアスペクトな極微細パターンを有するＮｉ電鋳型が得られる効果がある。

＜実施の形態４＞
図４に本実施の形態の略工程断面図を示す。

図４（ｐ）はφ６インチから成る合成石英基板２０の上にＴｉＯ２ 膜２１が光学的な厚みλ／２厚になるように蒸着されており、その上にＳｉＯ₂膜２２がλ／４厚になるように蒸着されているもので、無機質から成る２層の反射防止膜を形成している。ここでλは可視域の中心波長とする。

前記反射防止膜の上に紫外線硬化型感光性樹脂から成る波型断面を有するパターン２３が金型を用いて成型、離型工程を経て形成してある。よって、紫外線硬化型感光性紫樹脂への紫外線照射は合成石英基板２０の裏面側より照射している。

前記紫外線硬化型感光性樹脂から成るパターン２３はピッチ２００ｎｍの等間隔で配列されたドットパターンである。

図４（ｑ）は前記ドットパターンを実施の形態１と同様にｃｌ２ ガスとＯ₂ガスの混合ガスでドライエッチングした工程を示す。但し、Ｏ₂ガスの混合比を８５％に設定している。

Ｏ₂ガスの混合比を８５％に設定することで紫外線硬化型感光性樹脂に対してはエッチングガスとの反応が合成石英基板２０の表面に対し垂直方向にエッチングするようにバランスする。

即ち、エッチングガスと紫外線硬化型感光性樹脂との反応で紫外線硬化型感光性樹脂の側壁に堆積するエッチング保護膜の堆積量とエッチング量との増減が平衡状態を保つ。

Ｏ₂ガスの混合比がこれよりも大きくなると、紫外線硬化型感光性樹脂に対しては横方向へのドライエッチング傾向が強まるので、紫外線硬化型感光性樹脂２３のドットパターンの側壁傾斜が大きくなってくる。

又、Ｏ₂ガスの混合比を８５％と高く設定しているので、下層の反射防止膜２２はエッチングされにくくなり、より優れたストッパ層として機能する。それ故に、金型にて成型、離型工程を経て形成した紫外線硬化型感光性樹脂２３のスペース部に相当するベース厚を完全に除去できる。

図４（ｒ）は（ｑ）で作製したドットパターン２３をマスクとして反射防止膜２１，２２をドライエッチングした工程を示す。

図４（ｓ）は（ｒ）のドライエッチングで残ったドットパターンマスク２３をＯ₂アッシャーにて除去した工程を示すもので、合成石英基板２０の上に高屈折率材と低屈折率材から成る積層構造体がドットパターン状に配列して成る主に反射防止機能を有する光学素子が得られている。

本実施の形態において、ＴｉＯ₂膜２１の代わりにＺｒＯ₂膜を用いても同様の効果が得られる。

本実施の形態によれば、基板又は基板上に設けた無機質の反射防止膜上に金型成型にて形成した紫外線硬化型感光性樹脂の波型断面を有するパターンからスペース部に相当する下層のベース層をシャープな矩形形状にした、孤立した極微細構造体を得る効果がある。

又、本実施の形態によれば、金型成型により形成されたベース層を有する紫外線硬化型感光性樹脂パターンから孤立した極微細構造体から成る光学素子を得られる効果がある。

＜実施の形態５＞
実施の形態３で、干渉露光法にて作製した波型断面を有するライン＆スペースパターン１７のピッチを１４０ｎｍとした。この狭いピッチにｉメッキ１９をハイアスペクトに形成させてもＢＡＲＣから成る３層積層膜１６が歪まないようにベーク温度を高めた。

このような膜構成において、波型断面を有するライン＆スペースから成るフォトレジストパターン１７をマスクの原型として下層の感光性樹脂、即ちフォトレジスト１７の感光されていない下層部分と３層から成るＢＡＲＣ積層膜１６をドライエッチングして、孤立した矩形形状を有する極微細パターンを得るために、Ｏ₂ガスの混合比を９５％に設定した。

それ以外は実施の形態３と同様に実施した。

Ｏ₂ガスの混合比が９５％ではフォトレジスト１７に対する高温ベーク処理したＢＡＲＣ積層膜１６の選択比が約２を有すること、又、Ｏ₂ガスの混合比を９５％に設定することで高温ベーク処理したＢＡＲＣ積層膜１６に対して、エッチングガスとの反応が基板１８の表面に対し垂直方向にエッチングするようにバランスする。

即ち、エッチングガスと高温ベーク処理したＢＡＲＣ積層膜１６との反応でＢＡＲＣ積層膜１６の側壁に堆積するエッチング保護膜の堆積量とエッチング量との増減が平衡状態を保つ。Ｏ₂ガスの混合比がこれよりも大きくなると、高温ベーク処理したＢＡＲＣ積層膜１６に対しては横方向へのドライエッチング傾向が強まるので、高温ベーク処理したＢＡＲＣ積層膜１６の側壁傾斜が大きくなってくる。

又、Ｏ₂ガスの混合比が９５％と高く設定しているので、下層のｉ膜１５はエッチングされにくくなり、より優れたストッパ層として機能する。

本実施の形態によれば、ピッチが狭く、即ちアスペクト比のより高い孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られるという効果がある。

又、本実施の形態によれば、フォトレジストとＢＡＲＣ積層膜のドライエッチングに対しメタルであるＮｉ膜は殆どエッチングされず、ストッパ層として機能するためＢＡＲＣ積層膜との境界がよりシャープに形成できるので良好なる孤立した矩形形状から成る微細構造体が得られるという効果がある。

又、本実施の形態によれば、ハイアスペクトな極微細パターンを有するＮｉ電鋳型が得られる効果がある。

本発明の実施の形態１に係る工程概略断面図である。 本発明の実施の形態２に係る工程概略断面図である。 本発明の実施の形態３に係る工程概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る工程概略断面図である。 選択比を示すグラフである。

符号の説明

１，８，１８ 基盤
２，９ ＢＡＲＣ層
３，１０，１７ フォトレジスト
４，１１，１４，２０ 合成石英基板
５，２１ ＴｉＯ₂膜
６，１２ Ｃｒ膜
７，１３，２２ ＳｉＯ₂膜
１５ Ｎｉ膜
１６ ＢＡＲＣ積層膜
１９ Ｎｉメッキ
２３ 紫外線硬化型感光性樹脂

Claims (5)

1. 基盤上に設けられた反射防止膜上に感光性樹脂層が形成されており、前記感光性樹脂層が波型断面を有する膜構成において、前記感光性樹脂の波型断面をマスクの原型としてそれより下層の感光性樹脂又は前記反射防止膜をドライエッチングする工程において、エッチングガスにｃｌ₂ とＯ₂の混合ガスを用い、Ｏ₂の混合比を７５％以上とすることを特徴とする孤立した微細構造体の製造方法。
2. 前記記載の基盤がＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｓｉ、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ｎｉの何れか、若しくはこれらの材料が任意に積層した組み合わせから成ることを特徴とする請求項１記載の孤立した微細構造体の製造方法。
3. 前記記載の反射防止膜が染料を含有する有機質の反射防止膜であり、少なくとも１層以上から形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の孤立した微細構造体の製造方法。
4. 前記記載の反射防止膜が無機質の反射坊防止膜であり、少なくとも１層以上から形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の孤立した微細構造体の製造方法。
5. 前記記載の感光性樹脂がフォトレジスト、紫外線硬化型感光性樹脂から成ることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の孤立した微細構造体の製造方法。

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