JP2012023242A - パターン製造方法およびパターン形成体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の段差を備えた微細な３次元構造パターンの製造に好適なパターン製造方法を提供すること。
【解決手段】ハードマスク層１２の１段目の段差部１５’’のパターン位置から所望の距離をずらした位置のレジスト膜１３を露光させレジストパターン１４’を形成し、レジストパターン１４’をマスクとしてハードマスク層１２をエッチングすることで、所望の位置に３次元構造の２段目の段差部１９を形成出来る。また、ハードマスク層１２は基板１１に対してエッチング選択比が高い材料であるため、形成する３次元構造パターンに対応する２段目の段差部１９の段差は、所望する３次元構造パターンよりも、深さを小さく出来る。また、ハードマスク層１２に２段目の段差部１９を形成するにあたり、ハードマスク層１２を基板１１の表面を覆うように残存させることにより、複数段のパターン形成において、基板１１の帯電（チャージアップ）を抑制出来る。
【選択図】図４

Description

本発明は、微細な３次元構造パターンの製造に適したパターン製造方法、および該パターン製造方法を用いて製造した３次元構造パターンを有するパターン形成体に関する。

基材（例えば、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど）に特定の微細な３次元構造パターン（例えば、多段の階段状形状など）を形成した構造物は、広範に用いられている。例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス（ハードディスクやＤＶＤなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。

また、微細な３次元構造パターンを転写するためのインプリントモールドの製造には、微細な３次元構造パターンの形成方法を用いることが知られている。
また、線幅の小さいパターンを解像するための位相シフトマスクとして用いられるレベンソン型フォトマスクでは、透明基材に段差形状のパターンを形成することが知られている。

近年、この様な用途が大きな広がりを見せており、また、より微細なパターンや、より段数の多い構造に対する要求が増加している。

例えば、半導体分野において、特定の微細な３次元構造パターンを形成したデュアルダマシン構造が提案されている。このとき、通常のデュアルダマシン構造形成工程では、形成する段差ごとに、レジストパターンを形成することが知られている。

デュアルダマシン構造の形成方法として、例えば、１層目段差にＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）などをコーティングすることにより段差をなくしてから、再度パターン形成を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、デュアルダマシン構造の形成方法として、例えば、３段構造のモールドを使ったナノインプリント技術を用いる方法が知られている（非特許文献１参照）。これにより、必要な工程数を１／３近くに削減できるという報告があることから、多段構造のインプリントモールドに対する要望が高まっている。

また、上述した特定の微細な３次元構造パターン（例えば、多段の階段状形状など）を製造する方法として、荷電粒子線リソグラフィを用いて階段状構造を形成する方法が知られている。

例えば、電子線リソグラフィでの電子ビームドーズ量を制御することで、レジストを階段状に形成する方法が提案されている（非特許文献２参照）。

特開２００３−３０３８２４号公報

Proc. of SPIE., vol.5992, pp.786-794 (2005) Jpn. J. Appl. Phys., vol.39, pp.6831-6835 (2000)

微細な３次元構造パターンの形成では、３次元構造パターンに応じて複数回のレジストのパターニングを行うことが知られている。

しかしながら、既に段差を備えた基板に対して、新たにレジストのパターニングを行うことは以下の事由から困難である。また、段差の深さが大きければ大きいほど、難易度が上がることは言うまでもない。
（１）段差のある基板上にレジストをコートする際、レジスト膜の厚さが段差と同じかそれ以下だと凸部上のレジスト膜が薄くなってしまい、平坦なレジスト膜を得ることが出来ない。このため、所望するレジストパターンを得ることが困難である。
（２）レジスト膜が平坦となるように充分にレジスト膜を厚くした場合、形成したレジストパターンのアスペクト比はレジスト膜の厚みに応じて高くなるため、レジストパターン倒れが発生する。このため、所望するレジストパターンを得ることが困難である。

特に、１段目のパターンを形成した後２段目のパターンを形成するにあたり、電子線を用いてパターン形成を行なうと、２段目のパターンのために電子線を照射することで基板自体が帯電し、微細かつ正確なパターン描写を行なえない問題がある。

また、既に段差を備えた基板に対して、所望の位置にマスク形成を行うことは困難である。特に、微細なパターンが要求される場合、ナノレベルでの位置合せが必要となり、困難を極める。

そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、複数の段差を備えた微細な３次元構造パターンの製造に好適なパターン製造方法、および該パターン製造方法を用いて製造した３次元構造パターンを有するパターン形成体を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、３次元構造パターンを製造するパターン製造方法において、基板にハードマスク層を形成する工程と、前記ハードマスク層の表面に第１の平坦部と第１の凸部を有する第１の段差部を形成する工程と、前記ハードマスク層の第１の段差部を形成した側に、第１の平坦部と第１の凸部との段差を上回る膜厚でレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に、前記ハードマスク層の第１の凸部と第１の平坦部とに跨ってそれら第１の凸部の一部と第１の平坦部の一部とを覆うレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとし、前記ハードマスク層を、前記第１の平坦部のレジストパターンにより覆われず露出した部分が除去されるまでエッチングし、前記第１の凸部のレジストパターンにより覆われず露出した部分と、前記第１の平坦部のレジストパターンにより覆われた部分とが、層厚の同じ第２の平坦部を構成し、前記第１の凸部のレジストパターンにより覆われた部分が前記第２の平坦部から突出した第２の凸部を構成する第２の段差部をハードマスク層に形成する工程と、前記第２の段差部を有するハードマスク層をエッチングマスクとして、前記基板に第１の異方性エッチングを行う工程と、前記ハードマスク層の第２の段差部のうち第２の平坦部をエッチングにより除去する工程と、前記ハードマスク層の第２の凸部をエッチングマスクとして、前記基板に第２の異方性エッチングを行う工程と、を備えたことを特徴とするパターン製造方法である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のパターン製造方法であって、前記ハードマスク層の第１の段差部を形成した側のレジスト膜に、レジストパターンを形成する工程は、前記ハードマスク層の第１の段差部のパターン位置から所望の距離をずらした位置に露光させる工程であることを特徴とするパターン製造方法である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載のパターン製造方法であって、前記ハードマスク層に第１の段差部を形成する工程にあたり、ハードマスク層の一部を該ハードマスク層の層厚未満の深さでエッチングして、エッチング後のハードマスク層を、基板の表面の全体を覆うように残存させることを特徴とするパターン製造方法である。

請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれかに記載のパターン製造方法であって、前記３次元構造パターンの寸法幅が１００ｎｍ以下のものを含むことを特徴とするパターン製造方法である。

請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれかに記載のパターン製造方法であって、基板は、石英基板であり、ハードマスク層は、Ｃｒからなる層であることを特徴とするパターン製造方法である。

請求項６に記載の本発明は、請求項１から５のいずれかに記載のパターン製造方法であって、３次元構造パターンがインプリントモールドであることを特徴とするパターン製造方法である。

請求項７に記載の本発明は、請求項１から５のいずれかに記載のパターン製造方法であって、３次元構造パターンがフォトマスクであることを特徴とするパターン製造方法である。

請求項８に記載の本発明は、請求項１から７のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて製造した３次元構造パターンを有することを特徴とするパターン形成体である。

本発明の構成によれば、所望する３次元構造パターンを基板に製造する場合、段差が形成されたハードマスク層のパターン位置から所望の距離をずらした位置に露光させレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングすることで、所望の位置に３次元構造のハードマスク製造を行うことが出来る。
また、ハードマスク層は基板に対してエッチング選択比が高い材料であるため、製造する３次元構造パターンに対応するハードマスク層の段差は、所望する３次元構造パターンよりも、深さを小さくすることが出来る。このため、段差形成のためのパターニングに際して、形成する段差の深さ寸法を浅くすることが出来、レジストパターン倒れの発生を抑制することが出来る。
また、ハードマスク層に段差を製造するにあたり、ハードマスク層は基板表面を覆うように残存させることにより、複数段のパターン製造において、基板の帯電（チャージアップ）を抑制することが出来る。
よって、複数の段差を備えた微細な３次元構造パターンの製造を好適に行うことが可能となる。

一般的なパターン製造方法の一例を示す図である。 一般的なパターン製造方法における問題点を示す図である。 一般的なパターン製造方法における問題点を示す図である。 本発明のパターン製造方法の実施の一実施形態を示す図である。

以下、一般的な（典型的）な多段構造のパターン製造方法の一例を示す。
まず、ハードマスク層１２を備えた基板１１に、レジスト膜１３をコートし（図１（ａ））、該レジスト膜１３のパターニングを行いレジストパターン１４を形成する（図１（ｂ））。
次に、レジストパターン１４をマスクにしてハードマスク層１２をエッチングし、このエッチングされたハードマスク層１５をマスクにして基板１１をエッチングする（図１（ｃ））。
次に、基板１１を洗浄しレジストパターン１４を除去することで、１層目のパターン１６を有する基板１１が作製される（図１（ｄ））。この１層目のパターン１６は、レジストパターン１４により保護されずエッチングされた平坦部１６ａと、レジストパターン１４により保護されてエッチングされなかった凸部１６ｂとを有している。
次に、１層目のパターン１６が形成された基板１１に、再度レジスト膜１３をコートして、１層目のパターン１６の平坦部１６ａ及び凸部１６ｂを全て覆い（図１（ｅ））、該レジスト膜１３のパターニングを行い、凸部１６ｂの先端面上のハードマスク層１５の一部を覆うレジストパターン１４’を形成する（図１（ｆ））。
次に、レジストパターン１４’をマスクにして、エッチングされたハードマスク層１５をさらにエッチングし、このエッチングされたハードマスク層１５’をマスクにして基板１１をエッチングする（図１（ｇ））。
次に、基板１１を洗浄しレジストパターン１４’とハードマスク層１５’を除去することで、２層目のパターン１７が、１層目のパターン１６上に作製される（図１（ｈ））。この２層目のパターン１７は、レジストパターン１４’により保護されず１層目のパターン１６の凸部１６ｂの先端面からエッチングされた平坦部１７ａと、レジストパターン１４’により保護されてエッチングされず１段目のパターン１６の凸部１６ｂの先端面がそのまま残った凸部１７ｂとを有している。

上述した典型的な多段構造のパターン製造方法では、２層目のパターン１７を製造するためのレジスト膜１３のパターニング（図１（ｆ））の際に、レジスト膜１３が１層目のパターン１６の凹凸に倣って凸凹していると、１層目のパターン１６の凸部１６ｂの先端面において、凸部１６ｂの中央寄りの部分よりも角部寄りの部分の方がレジスト膜１３の厚さが薄くなってしまい、平坦なレジスト層を得ることが出来ず、（図１（ｆ））に示すような所望するレジストパターンを得ることが困難であり、微細な３次元構造パターンの製造に不適である（図２）。
また、１層目のパターン１６の平坦部１６ａと凸部１６ｂとの段差を埋めるようにレジスト膜１３を厚くした場合（図３（ａ））、凸部１６ｂの中央寄りの部分のみを覆うようにレジスト膜１３をパターニングすると、所望するパターン幅に対してレジスト膜厚が厚いことから、レジストパターン１８のアスペクト比は大きくなってしまうため、レジストパターン倒れが発生し、（図１（ｆ））に示すような所望するレジストパターンを得ることが困難であり、微細な３次元構造パターンの製造に不適である（図３（ｂ））。

本発明のパターン製造方法は、上述したような典型的な多段構造のパターン形成方法に代わる、微細な３次元構造パターンの形成に適したものである。

以下、本発明のパターン製造方法の一実施形態について、説明を行う。

＜基板にハードマスク層を形成する工程＞
まず、基板上にハードマスク層を形成する。ハードマスク層の形成方法としては、ハードマスク層に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成法を用いて形成して良い。例えば、スパッタ法などを用いて良い。

基板は、用途に応じて適宜選択して良い。例えば、シリコン基板、石英基板、サファイア基板、ＳＯＩ基板などであっても良い。

ハードマスク層は、選択した基板に対して、後述する「＜異方性エッチングを行う工程＞」におけるエッチング選択比が高い材料であれば良い。

また、基板が石英基板である場合、ハードマスク層は、Ｃｒからなる層であることが好ましい。石英基板は、一般的な露光光に対して透過性を有しており、特に、光インプリント法に用いるインプリントモールドや、フォトマスクなどの製造工程に本発明のパターン形成方法を用いる場合に好適である。このとき、石英基板に対するハードマスク層としてはＣｒからなる層を用いることで、一般的なエッチング条件において、ハードマスク層を基板に対してエッチング選択比を高く設定することが出来る。

＜ハードマスク層に段差を形成する工程＞
次に、ハードマスク層に段差を形成する。ハードマスク層の段差を形成する方法としては、レジストを用いたリソグラフィ法を用いる。例えば、前記ハードマスク層上に、レジスト膜を形成し、該レジスト膜にパターニングを行い、レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記ハードマスク層に段差を形成しても良い。
ハードマスク層は基板に対してエッチング選択比が高い材料であるため、形成する３次元構造パターンに対応するハードマスク層の段差は、所望する３次元構造パターンよりも小さくすることが出来る。このため、レジストパターン倒壊を抑制することが出来る。

本発明では、ハードマスク層に段差を形成するにあたり、ハードマスク層は基板表面を覆うように残存させることが好ましい。これにより、複数段のパターン形成において、基板の帯電（チャージアップ）を抑制することが出来る。

＜レジスト膜を形成する工程＞
次に、段差を有する基板上に、レジスト膜を形成する。
レジスト膜の形成方法としては、粘度に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いれば良い。例えば、ダイコート法、スピンコート法などを用いても良い。

＜レジストパターンを形成する工程＞
次に、レジスト膜に、荷電粒子線を用いてレジストパターンを形成する。
荷電粒子線を用いてレジストパターンを形成する方法は適宜公知の方法を用いれば良い。

このとき、本発明のパターン形成方法は、レジスト膜が形成された段差のあるハードマスク層のパターン位置より所望の距離をずらした位置に荷電粒子線を照射することが好ましい。現像処理は用いたレジスト膜に応じて適宜行って良い。このとき、現像処理に際して、洗浄処理を行っても良い。洗浄処理としては、現像液／異物を除去することが出来ればよく、例えば、純水、超臨界流体などを用いて行っても良い。

＜ハードマスク層に３次元構造を形成する工程＞
次に、形成されたレジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングすることで、所望の位置に３次元構造のハードマスク形成を行うことが出来る。

このとき、ハードマスク層に形成する段差は、２段のみならず、より多段であっても良い。ハードマスク層の段差を多段にすることで、基板に形成する３次元構造パターンを２段以上の多段の構造パターンとすることが出来る。

また、ハードマスク層に段差の深さにより、最終的に形成される基板の３次元構造パターンの深さを制御することが出来る。最終的に形成される基板の３次元構造パターンの深さは、ハードマスク層の段差の深さと、ハードマスク層の基板に対するエッチング選択比により決定される。

＜基板に異方性エッチングを行う工程＞
次に、段差を備えたハードマスク層が形成された側から、ハードマスク層をエッチングマスクとして、異方性エッチングを行う。エッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いてよく、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、用いたハードマスク層／基板に応じて、適宜調節して良い。

また、本発明のパターン製造方法は、３次元構造パターンの寸法幅が１００ｎｍ以下のものを含む場合において、特段の効果を示す。
一般的に、レジストパターンのアスペクト比は、レジストパターンの高さに対するレジストパターンの寸法幅に対する比で表される。このため、同一のレジスト膜の厚みを有していても、レジストパターン寸法幅が小さいほど、レジストパターンは高アスペクト比となる。また、レジストパターンのアスペクト比が高いほど、レジストパターン倒れが発生することが知られている。よって、特に、レジストパターン寸法幅が１００ｎｍ以下の場合、レジストパターンのアスペクト比が高くなることから、レジストパターン倒壊の問題は無視できないものとなる。
３次元構造パターンの寸法幅が１００ｎｍ以下のものを含む場合、対応するレジストパターンも１００ｎｍ以下の寸法幅を形成する必要がある。特に、複数段差を備えた３次元構造パターンを形成する場合、従来の方法では、２層目段差以降の３次元構造パターンの形成において、レジスト膜を平坦となるように形成するためには、レジスト膜を厚く塗る必要があった。このため、２層目段差以降の３次元構造パターンが１００ｎｍ以下の寸法幅を形成する場合、レジストパターンのアスペクト比を低く抑えることが出来ず、レジストパターン倒れの発生が顕著であった。
本発明の上述したパターン製造方法によれば、所望する３次元構造パターンを基板に形成する場合、ハードマスク層は基板に対してエッチング選択比が高い材料であるため、形成する３次元構造パターンに対応するハードマスク層の段差は、所望する３次元構造パターンよりも小さくすることが出来る。このため、微細な３次元構造パターンにおいて、最小の寸法幅が１００ｎｍ以下の多段パターンであっても、形成するレジストパターンのアスペクト比を低くすることが出来、レジストパターン倒れの発生を抑制し、好適に３次元構造パターンの形成を行うことが出来る。

以上より、本発明のパターン製造方法を実施することが出来る。

以下、本発明のパターン製造方法について、具体的に図４を用いて、光インプリントモールドを作製する場合の一例を挙げながら説明を行う。当然のことながら、本発明のパターン形成方法は下記実施例に限定されるものではない。

まず、図４（ａ）に示すように、ハードマスク層１２としてＣｒ膜１５ｎｍ厚を成膜した石英の基板１１上にポジ型のレジスト膜１３、２００ｎｍ厚をコートした。

次に、図４（ｂ）に示すように、電子線描画装置にて、レジスト膜１３に対して電子線をドーズ量１００μＣ／ｃｍ^２ で照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス、およびリンス液の乾燥を行い、レジストパターン１４を形成した。
なお、リンス液には純水を用いた。

次に、現像後の上記モールドを、ＩＣＰドライエッチング装置を用いてドライエッチングし、表面から深さ８ｎｍまで、膜厚１５ｎｍのＣｒ膜（ハードマスク層１２）のエッチングを行った。このとき、Ｃｒのエッチングの条件は、Ｃｌ_２ 流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ 流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗであった。

次に、Ｏ_２ プラズマアッシング（条件：Ｏ_２ 流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によってレジストパターン１４を剥離した（図４（ｃ））。
このとき、１５ｎｍ厚のＣｒ膜を膜厚よりも薄い深さ８ｎｍまでエッチングしたことから、Ｃｒ膜（ハードマスク層１２）は基板１１の全面に亘って残存していた。
以上より、Ｃｒ膜（ハードマスク層１２）の表面に１段目の段差部１５’’（第１の段差部）を形成することが出来た。この１段目の段差部１５’’は、レジストパターン１４により保護されずエッチングされた平坦部１５ａと、レジストパターン１４により保護されてエッチングされなかった凸部１５ｂとを有している。

次に、図４（ｄ）に示すように、１段目の段差部１５’’を有するＣｒ膜（ハードマスク層１２）を備えた石英の基板１１上にポジ型レジスト膜１３を、１段目の段差部１５’’の平坦部１５ａと凸部１５ｂとの段差を上回る膜厚となる寸法で、２００ｎｍ厚をコートした。

次に、電子線描画装置にて、レジスト膜１３に対して電子線をドーズ量１００μＣ／ｃｍ^２ で照射し、現像液を用いた現像処理、リンス、およびリンス液の乾燥を行い、Ｃｒ膜（ハードマスク層１２）の１段目の段差部１５’’の上へ２段目の段差部１９（図４（ｆ）参照）に対応するレジストパターン１４’を形成した（図４（ｅ））。なお、リンス液には純水を用いた。具体的には、１段目の段差部１５’’のパターン位置から所望の距離をずらした位置に、平坦部１５ａと凸部１５ｂとに跨ってそれら平坦部１５ａの一部と凸部１５ｂの一部とを覆うレジストパターン１４’を、レジスト膜１３の対応する部分を現像することで形成した。
このとき、１段目の段差部１５’’のＣｒ膜（ハードマスク層１２）への形成において、Ｃｒ膜（ハードマスク層１２）が基板１１の全面に残存していることから、２段目の段差部１９（図４（ｆ）参照）をＣｒ膜（ハードマスク層１２）に形成するためのレジストパターン１４’の形成時において、電子線による基板１１のチャージアップを防ぐことができ、Ｃｒ膜（ハードマスク層１２）のより正確な所望の位置にパターンを形成することが出来た。

次に、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってＣｒ膜（ハードマスク層１２）のエッチングを行った後、レジストパターン１４’を除去し、Ｃｒ膜（ハードマスク層１２）に２段目の段差部１９（第２の段差部）を作製した（図４（ｆ））。具体的には、１段目の段差部１５’’のレジストパターン１４’により覆われず露出した部分が除去されるまでエッチングすることで、２段目の段差部１９を形成した。この２段目の段差部１９は、平坦部１９ａと凸部１９ｂとを有している。平坦部１９ａは、凸部１５ｂのレジストパターン１４’により覆われず露出した部分がエッチングされて、平坦部１５ａのレジストパターン１４’により覆われた部分と同じ層厚となることで構成される。凸部１９ｂは、凸部１５ｂのレジストパターン１４’により覆われた部分によって構成される。
このとき、Ｃｒのエッチングの条件は、Ｃｌ_２ 流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ 流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗであった。

次に、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって石英の基板１１の第１段目のエッチング（第１の異方性エッチング）を行い、平坦部１６ａと凸部１６ｂとを有する１層目のパターン１６を、石英の基板１１の表面に作製した（図４（ｇ））。その後、Ｃｒ膜（ハードマスク層１２）を２段目の段差部１９の平坦部１９ａの層厚でエッチングし、平坦部１９ａを除去して凸部１９ｂのみを残す１段目のエッチングを行った後（図４（ｈ））、第１段目のエッチングと同様のドライエッチングにより、平坦部１７ａと凸部１７ｂとを有する２層目のパターン１７を、石英の基板１１の表面に作製した（図４（ｉ））。
このとき、石英のエッチング条件は、Ｃ_４ Ｆ_８ 流量１０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ 流量１０〜２５ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー５５０Ｗであった。
また、深さはトータル５００ｎｍで、１層目は３００ｎｍまで石英のドライエッチングを行った。

次に、残存したＣｒ層（ハードマスク層１２）のウエット剥離洗浄を行って、２層目のパターン１７の凸部１７ｂをマスクする２段目の段差部１９の凸部１９ｂを除去した（図４（ｊ））。
以上より、本発明のパターン形成方法を用いて光インプリント用のインプリントモールドを製造することが出来た。
微細な３次元構造パターンを有するフォトマスクについても、材料を適宜選択して同様の工程を行うことで、製造することができる。

本発明のパターン製造方法及びパターン形成体は、微細なパターンを形成することが求められる広範な分野に利用することが期待される。例えば、インプリントモールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子（反射防止膜、偏光板）、配線回路（光導波路、デュアルダマシン構造の配線回路など）、パターンドメディア（ハードディスクや光学メディアなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイ（拡散板、導光板など）、バイオチップ、細胞培養シート、マイクロ流路などの製造工程において好適に利用することが期待出来る。

１１…基板
１２…ハードマスク層
１３…レジスト膜
１４，１４’…レジストパターン
１５，１５’…エッチングされたハードマスク層（第１の段差部）
１５’’…１段目の段差部（第１の段差部）
１５ａ…平坦部
１５ｂ…凸部
１６…１層目のパターン
１６ａ…平坦部
１６ｂ…凸部
１７…２層目のパターン
１７ａ…平坦部
１７ｂ…凸部
１８…レジストパターン
１９…２段目の段差部（第２の段差部）
１９ａ…平坦部
１９ｂ…凸部

Claims (8)

1. ３次元構造パターンを製造するパターン製造方法において、
   基板にハードマスク層を形成する工程と、
   前記ハードマスク層の表面に第１の平坦部と第１の凸部を有する第１の段差部を形成する工程と、
   前記ハードマスク層の前記第１の段差部を形成した側に、前記第１の平坦部と前記第１の凸部との段差を上回る膜厚でレジスト膜を形成する工程と、
   前記レジスト膜に、前記ハードマスク層の前記第１の凸部と前記第１の平坦部とに跨ってそれら第１の凸部の一部と第１の平坦部の一部とを覆うレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをマスクとし、前記ハードマスク層を、前記第１の平坦部のレジストパターンにより覆われず露出した部分が除去されるまでエッチングし、前記第１の凸部のレジストパターンにより覆われず露出した部分と、前記第１の平坦部のレジストパターンにより覆われた部分とが、層厚の同じ第２の平坦部を構成し、前記第１の凸部のレジストパターンにより覆われた部分が前記第２の平坦部から突出した第２の凸部を構成する第２の段差部をハードマスク層に形成する工程と、
   前記第２の段差部を有するハードマスク層をエッチングマスクとして、前記基板に第１の異方性エッチングを行う工程と、
   前記ハードマスク層の前記第２の段差部のうち前記第２の平坦部をエッチングにより除去する工程と、
   前記ハードマスク層の前記第２の凸部をエッチングマスクとして、前記基板に第２の異方性エッチングを行う工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン製造方法である。
2. 請求項１に記載のパターン製造方法であって、
   前記ハードマスク層の前記第１の段差部を形成した側のレジスト膜に、前記レジストパターンを形成する工程は、
   前記ハードマスク層の前記第１の段差部のパターン位置から所望の距離をずらした位置に露光させる工程であること
   を特徴とするパターン製造方法である。
3. 請求項１に記載のパターン製造方法であって、
   前記ハードマスク層に段差を形成する工程にあたり、前記ハードマスク層の一部を該ハードマスク層の層厚未満の深さでエッチングして、エッチング後の前記ハードマスク層を前記基板の表面の全体を覆うように残存させること
   を特徴とするパターン製造方法である。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のパターン製造方法であって、
   前記３次元構造パターンの寸法幅が１００ｎｍ以下のものを含むこと
   を特徴とするパターン製造方法である。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のパターン製造方法であって、
   前記基板は、石英基板であり、
   前記ハードマスク層は、Ｃｒからなる層であること
   を特徴とするパターン製造方法である。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のパターン製造方法であって、前記３次元構造パターンがインプリントモールドであることを特徴とするパターン製造方法である。
7. 請求項１から５のいずれかに記載のパターン製造方法であって、前記３次元構造パターンがフォトマスクであることを特徴とするパターン製造方法である。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のパターン製造方法を用いて製造した３次元構造パターンを有することを特徴とするパターン形成体。

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