JP4938019B2 - 酸化物材料、パターニング基板、パターン形成方法、インプリント用転写型の作製方法、記録媒体の作製方法、インプリント用転写型及び記録媒体 - Google Patents

酸化物材料、パターニング基板、パターン形成方法、インプリント用転写型の作製方法、記録媒体の作製方法、インプリント用転写型及び記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、例えば基板に対するパターニングを行う際にレジストと共に基板上に積層され且つマスキングとなる酸化物材料、該酸化物材料が基板と共に積層されてなるパターニング基板及び該酸化物材料が積層されてなるパターンニング基板が備える基板のパターニングを行うためのパターン形成方法、このようなパターン形成方法を用いてパターニングを行うインプリント用転写型の作製方法及び記録媒体の作製方法、このようなインプリント用転写型の作製方法を用いて製造されるインプリント用転写型、並びにこのような記録媒体の作製方法を用いて製造される記録媒体の技術分野に関する。
例えば基板上に微細パターンを形成する際の一般的な技術として、基板上にマスキングとなるレジストを形成した後に、リソグラフィ技術により微細パターンの形状を有するようにレジストを現像し、その後エッチング処理等を行う技術が用いられる。係る技術は、例えば、半導体の回路パターンを形成したり、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を形成したり、光ディスク等の記録媒体のトラックを形成する際に用いられている。
近年では、更に、基板上に酸化物層を形成し、且つ該酸化物層の上にレジストを形成することで、基板をより深く掘り下げる技術が開発されている（特許文献１参照）。この技術では、レジストをマスキングとして酸化物層に対してエッチング処理を行い、該エッチング処理が行われた酸化物層をマスキングとして基板に対してエッチング処理を行う２段階のエッチング処理を行うことで、単に同一の厚さのレジストのみを用いて基板に対してエッチング処理を行う場合と比較して、基板をより深く掘り下げることができる。
特開昭６０−２４３２８４号公報
ところで、上述した特許文献１では、酸化物層として、Ａｌ２Ｏ３やＴｉＯ２やＭｇＯやＺｒ、Ｈｆ、Ｂ及び希土類の元素の酸化物を用いる例が開示されている。しかし、従来開示されている酸化物材料はアルカリに溶解性を持つため、フォトレジストのアルカリ現像液に腐食されたり、最後のマスク除去工程で、基板材料を侵すことなく取り除く事が困難であったりするという問題があった。また、従来よりも微細なパターンを形成するためにレジストのパターニングを、電子線を用いて行う事は全く考慮されていなかった。
本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えばより好適にエッチング処理を行うことが可能な、基板上に微細パターンを形成する際に用いられる酸化物材料、このような酸化物材料が基板に積層されてなるパターニング基板、並びにこのような酸化物材料が基板に積層されてなるパターニング基板に対してパターニング処理を行うパターン形成方法、このようなパターン形成方法を用いてパターニングを行うインプリント用転写型の作製方法及び記録媒体の作製方法、このようなインプリント用転写型の作製方法を用いて製造されるインプリント用転写型、並びにこのような記録媒体の作製方法を用いて製造される記録媒体を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の第１の酸化物材料は、基板である、または基板上に積層されている材料に対してエッチングでパターニングを行うためのマスキングとして用いられる酸化物材料であり、且つ該酸化物材料の上に前記マスキングとして用いられるレジストを形成して行われる多段階エッチング処理に用いられる酸化物材料であって、不活性ガスまたは水素を含む反応性ガスに対する当該酸化物材料のエッチングレートが、前記不活性ガスまたは前記水素を含む反応性ガスに対する前記レジストのエッチングレートよりも大きく、フッ素系ガスに対する当該酸化物材料のエッチングレートが、前記フッ素系ガスに対する当該酸化物材料を前記マスキングとして用いてパターニングを行う材料のエッチングレートよりも小さく、当該酸化物材料は弱酸に溶解する。
上記課題を解決するために、本発明の第２の酸化物材料は、基板である、または基板上に積層されている材料に対してエッチングでパターニングを行うためのマスキングとして用いられる酸化物材料であって、当該酸化物材料が重元素の酸化物を含む。
上記課題を解決するために、本発明のパターニング基板は、基板と、本発明の第１又は第２の酸化物材料とが積層されてなる。
上記課題を解決するために、本発明の第１のパターン形成方法は、本発明の第１又は第２の酸化物材料を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行う。
上記課題を解決するために、本発明の第２のパターン形成方法は、本発明のパターニング基板に対して、前記酸化物材料の上に前記マスキングとして用いられるレジストを形成して、前記レジストに対するパターニングを行うレジストパターニング工程と、前記レジスト及び前記酸化物材料に対するエッチング処理を行う第１エッチング工程と、前記酸化物材料を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行う第２エッチング工程と、前記弱酸を用いて前記酸化物材料を除去する除去工程とを備える。
上記課題を解決するために、本発明のインプリント用転写型の作製方法は、本発明の第１又は第２のパターン形成方法を用いてパターニングを行う。
上記課題を解決するために、本発明の記録媒体の作製方法は、本発明の第１又は第２のパターン形成方法を用いてパターニングを行う。
上記課題を解決するために、本発明のインプリント用転写型は、本発明の作製方法を用いて作製される。
上記課題を解決するために、本発明の記録媒体は、本発明の作製方法を用いて作製される。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
パターニングが行われる対象であるシリコン基板の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の一の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図である。 酸化ビスマス膜を用いない場合の電子線レジストの外形を概念的に示す断面図である 本発明の記録媒体に係る実施例についての作製手順の概要図である。 本発明の記録媒体に係る実施例についての作製手順の概要図である。 本発明の記録媒体に係る実施例についての作製手順の概要図である。
符号の説明
１０１ シリコン基板
１０２ 酸化ビスマス膜
１０３ 電子線レジスト
以下、発明を実施するための最良の形態として、本発明の酸化物材料、パターニング基板、並びにパターン形成方法、インプリント用転写型の作製方法、記録媒体の作製方法、インプリント用転写型及び記録媒体に係る実施形態の説明を進める。
（酸化物材料の実施形態）
本発明の酸化物材料に係る第１実施形態は、基板である、または基板上に積層されている材料に対してエッチングでパターニングを行うためのマスキングとして用いられる酸化物材料であり、且つ該酸化物材料の上に前記マスキングとして用いられるレジストを形成して行われる多段階エッチング処理に用いられる酸化物材料であって、不活性ガスまたは水素を含む反応性ガスに対する当該酸化物材料のエッチングレートが、前記不活性ガスまたは前記水素を含む反応性ガスに対する前記レジストのエッチングレートよりも大きく、フッ素系ガスに対する当該酸化物材料のエッチングレートが、前記フッ素系ガスに対する当該酸化物材料を前記マスキングとして用いてパターニングを行う材料のエッチングレートよりも小さく、当該酸化物材料は弱酸（例えば、弱酸溶液）に溶解する。
本発明の酸化物材料に係る第１実施形態は、例えばシリコン基板等の基板である又はこのような基板上に積層される材料（以下被エッチング材料と称する）に対するエッチングを用いたパターニングを行う際に、マスキング（マスク）として用いることができる。ここで更に、第１実施形態に関わる酸化物材料にパターニングを行う為にレジストが用いられても構わない。例えば、被エッチング材料上に第１実施形態に係る酸化物材料を形成し、且つ該酸化物材料の上にレジストを形成した後に、レジストに対してパターニングを行い、レジストをマスキングとして用いて該酸化物材料をエッチングでパターニングを行った後、該酸化物材料をマスキングとして用いて被エッチング材料に対してエッチングでパターニングが行われてもよい。或いは、例えば、被エッチング材料上にレジストを形成し、まずレジストに対してパターニングを行い、その後該レジストの上に第１実施形態に係る酸化物材料を形成した後に、リフトオフ法等を利用して該酸化物材料のパターニングを行った後、該酸化物材料をマスキングとして用いて該被エッチング材料に対してパターニングが行われてもよい。このとき、レジストは、第１実施形態に係る酸化物材料に対するエッチング処理を行う際のマスキングとして用いられることが好ましく、第１実施形態に係る酸化物材料は、被エッチング材料に対するエッチング処理を行う際のマスキングとして用いられることが好ましい。言い換えれば、レジストは、第１実施形態に係る酸化物材料に対する直接的なマスキングとして用いられることで、被エッチング材料に対する間接的なマスキングとして用いられることが好ましく、第１実施形態に係る酸化物材料は、被エッチング材料に対する直接的なマスキングとして用いられることが好ましい。より具体的には、レジストをパターニングし且つ該パターニングされたレジストをマスキングとして用いて酸化物材料に対してエッチング処理を行うことで、酸化物材料のパターニングが行われる。その後、該パターニングされた酸化物材料をマスキングとして用いて被エッチング材料に対するエッチング処理を行うことで、被エッチング材料のパターニングが行われる。
第１実施形態に係る酸化物材料は特に、以下に示す特性を有している。
まず１つ目の特性として、第１実施形態に係る酸化物材料は、当該酸化物材料に対するエッチング処理に用いられる不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対する第１実施形態に係る酸化物材料のエッチングレートが、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きい。より具体的には、所定のエッチング条件下における不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対する第１実施形態に係る酸化物材料のエッチングレートが、同一のエッチング条件下における不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きい。つまり、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスによるエッチング処理がレジスト及び第１実施形態に係る酸化物材料に対して行われている場合には、第１実施形態に係る酸化物材料のエッチング速度が、レジストのエッチング速度よりも速い。
続いて２つ目の特性として、第１実施形態に係る酸化物材料は、被エッチング材料に対するエッチング処理に用いられるフッ素系ガスに対する第１実施形態に係る酸化物材料のエッチングレートが、フッ素系ガスに対する被エッチング材料のエッチングレートよりも小さいという特性を有している。より具体的には、所定のエッチング条件下におけるフッ素系ガスに対する第１実施形態に係る酸化物材料のエッチングレートが、同一条件下におけるフッ素系ガスに対する被エッチング材料のエッチングレートよりも小さい。つまり、フッ素系ガスによるエッチング処理が第１実施形態に係る酸化物材料及び被エッチング材料に対して行われている場合には、第１実施形態に係る酸化物材料のエッチング速度が、被エッチング材料のエッチング速度よりも遅い。
最後に３つ目の特性として、第１実施形態に係る酸化物材料は、弱酸に溶解する（言い換えれば、好適に或いは比較的容易に溶解する）という特性を有している。ここに、「酸化物材料が弱酸に溶解する」とは、被エッチング材料の弱酸に対する溶解性と比較して、第１実施形態に係る酸化物材料の弱酸に対する溶解性が大きいことを示す趣旨である。好ましくは、第１実施形態に係る酸化物材料が、被エッチング材料が溶解しない（具体的には、全く又は殆ど溶解しない）又は溶解し難い弱酸に溶解することを示す趣旨である。より好ましくは、第１実施形態に係る酸化物材料が、被エッチング材料が溶解しない（具体的には、全く又は殆ど溶解しない）又は溶解し難い弱酸に比較的容易に溶解することを示す趣旨である。このような趣旨を考慮すれば、被エッチング材料は、弱酸に溶解しないことが好ましい。
このような特性を有しているため、第１実施形態に係る酸化物材料を用いて被エッチング材料のパターニングを行った場合には、以下に示す効果が得られる。
まず、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対する第１実施形態に係る酸化物材料のエッチングレートが、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きいため、マスキングとして用いられるレジストの厚さ以上に第１実施形態に係る酸化物材料を掘り下げることができる。具体的には、第１の厚さのレジストをマスキングに用いて、第１の厚さよりも厚い第２の厚さに相当する深さまで第１実施形態に係る酸化物材料を掘り下げることができる。加えて、フッ素系ガスに対する第１実施形態に係る酸化物材料のエッチングレートが、フッ素系ガスに対する被エッチング材料のエッチングレートよりも小さいため、マスキングとして用いられる第１実施形態に係る酸化物材料の厚さ以上に被エッチング材料を掘り下げることができる。具体的には、第２の厚さの酸化物材料をマスキングに用いて、第２の厚さよりも厚い第３の厚さに相当する深さまで被エッチング材料を掘り下げることができる。つまり、相対的に薄いマスキング（具体的には、レジストや第１実施形態に係る酸化物材料）を用いて、相対的に厚く（つまり、深く）被エッチング材料を掘り下げることができる。
仮に酸化物材料を用いなければ、被エッチング材料に対するパターニングを行うためのマスキングとして用いられるレジストの厚さを相対的に厚くする必要がある。これは、マスキングとして残るレジストが縦長の不安定な形状を有することにつながり、その結果マスキングとして残るレジストが壊れてしまうという不都合につながりかねず好ましくない。しかるに、第１実施形態においては、マスキングとして用いられるレジストや第１実施形態に係る酸化物材料の厚さを相対的に薄くすることができるため、このような不都合は生じない。
更に、第１実施形態に係る酸化物材料が弱酸に溶解するため、弱酸に溶解しない又は溶解し難い被エッチング材料を侵食することなく、酸化物材料を取り除くことができる。その結果、パターニングが施された被エッチング材料（或いは、基板）を好適に形成することができる。
このように、第１実施形態に係る酸化物材料を用いることで、より好適に被エッチング材料に対するエッチング処理を行うことができる。その結果、より好適に被エッチング材料のパターニングを行うことができる。
本発明の酸化物材料に係る第１実施形態の他の態様は、前記不活性ガスはアルゴンガスである。
この態様によれば、上述した各種効果を享受しつつ、アルゴンガスを用いて第１実施形態に係る酸化物材料に対して好適にエッチング処理を行うことができる。
本発明の酸化物材料に係る第１実施形態の他の態様は、前記水素を含む反応性ガスはＣＨＦ３ガスである。
この態様によれば、上述した各種効果を享受しつつ、ＣＨＦ３ガスを用いて第１実施形態に係る酸化物材料に対して好適にエッチング処理を行うことができる。
本発明の酸化物材料に係る第１実施形態の他の態様は、前記フッ素系ガスはＣＦ４ガスである。
この態様によれば、上述した各種効果を享受しつつ、ＣＦ４ガスを用いて被エッチング材料に対して好適にエッチング処理を行うことができる。
本発明の酸化物材料に係る第１実施形態の他の態様は、アルカリ（例えば、アルカリ溶液）に不溶又は難溶である。
この態様によれば、レジストの現像にアルカリ溶液が用いられることがあることを考慮すれば、レジストの現像による悪影響を酸化物材料が受けないという効果を享受することができる。これにより、酸化物材料に悪影響を与えることなく不要なレジストを除去することができ、その結果、レジストのパターニングを好適に行うことができる。これにより、該パターニングされたレジストをマスキングとして用いることで、酸化物材料のパターニングを行うことができる。
尚、ここに、「酸化物材料がアルカリに不溶又は難溶である」とは、レジストのアルカリに対する溶解性と比較して、第１実施形態に係る酸化物材料のアルカリに対する溶解性が小さいことを示している。好ましくは、第１実施形態に係る酸化物材料が、レジストが溶解する（具体的には、比較的容易に溶解する）アルカリに溶解しない（具体的には、全く又は殆ど溶解しない）ことを示す趣旨である。
第１実施形態に係る酸化物材料の一の態様は、当該酸化物材料は重元素の酸化物（より好ましくは、原子番号が３７以上の重元素の酸化物）を含む。
この態様によれば、電子線リソグラフィ技術を用いてレジスト上にパターンを描画する（つまり、露光する）場合において、レジストに照射される電子線がレジストの奥側に位置する酸化物材料を透過し且つ該透過した電子線が更に奥側に位置する被エッチング材料内で散乱したとしても、重元素の酸化物を含む酸化物材料により、被エッチング材料内で散乱した電子線がレジストに向かうことを好適に防ぐことができる。具体的には、被エッチング材料内で散乱した電子線が重元素の酸化物を含む酸化物材料によって反射されることで、該電子線がレジストに向かうことを好適に防ぐことができる。
仮に、酸化物材料が上述した背景技術において提示されている技術のように軽金属等の酸化物を含んでいるとすれば、被エッチング材料内で散乱した電子線が酸化物材料を透過してしまい、その結果、レジストの背面露光が増加してしまうという不都合が生じる。しかるに、この態様によれば、レジストの背面露光を防ぐことができ、その結果、レジストのパターニングの精度を高度に維持することができる。これは、被エッチング材料の上に酸化物材料が形成され、且つ該酸化物材料の上にレジストが形成される場合において大きな利点となる。
加えて、酸化物材料が重元素の酸化物を含むことに起因して、レジストと比較して、酸化物材料が、不活性ガスによりエッチング処理されやすくなる。これは、上述した、「不活性ガスに対する酸化物材料のエッチングレートが、不活性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きい」という特性を実現するという点において好ましい。
第１実施形態に係る酸化物材料の一の態様は、当該重元素からなる酸化物材料は、酸化ビスマスであるように構成してもよい。この様に構成することによって、上述した各種効果を好適に享受することができる。
更に、この態様によれば、ビスマスは、重元素であると同時に、重元素の中でも電子親和力が相対的に小さい元素であることに起因して、電子線との反応性が低い。このため、エネルギーの高い電子線がレジストの奥側に位置する酸化物材料を比較的容易に更に奥側に位置する被エッチング材料まで透過することができ、かつ重元素である為に被エッチング材料内で散乱してエネルギーが低下した電子線がレジストに向かって跳ね返ることを好適に防ぐことができる。これにより、レジストの背面露光を防ぐことができ、その結果、レジストのパターニングの精度を高度に維持することができる。
上述の如く重元素の酸化物が酸化ビスマスである酸化物材料の態様では、前記酸化ビスマスにおけるビスマスと酸素との組成比をｘ：１−ｘとすると、０．４≦ｘ≦０．５であるように構成してもよい。
このように構成すれば、安定的な組成を有する酸化ビスマスを含む酸化物材料を実現することができる。
また、純粋なビスマスと比較して、酸素の含有率（酸化率）が高まるにつれて、酸化ビスマスの弱酸への溶解性が高まる。これは、上述した「弱酸に溶解する（言い換えれば、好適に或いは比較的容易に溶解する）という特性」を実現するという点において好ましい。
他方で、酸素の含有率が低くなるにつれて、酸化ビスマスの弱酸への溶解性が低くなる一方で、導電性が高くなる。導電性が高まることは、電子線の照射によるレジストの露光時の、酸化物材料への電子のチャージアップを防ぐことができるという効果を享受することができるようになる。
このようなトレードオフにある２つの関係を考慮して、ビスマスと酸素との組成比がｘ：１−ｘ（但し、０．４≦ｘ≦０．５）に近づけることで、弱酸への溶解性と電子のチャージアップを防ぐという二つの特性をより好適な状態で実現することができる。
本発明の酸化物材料に係る第２実施形態は、基板である、または基板上に積層されている材料（被エッチング材料）に対してエッチングでパターニングを行うためのマスキングとして用いられる酸化物材料であって、当該酸化物材料が重元素の酸化物（より好ましくは、原子番号が３７以上の重元素の酸化物）を含む。
本発明の酸化物材料に係る第２実施形態によれば、上述した第１実施形態に係る酸化物材料と同様の効果を享受することができると共に、酸化物材料が重元素の酸化物を含むことに起因して、上述した重元素の酸化物に起因した各種効果を好適に享受することができる。
尚、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態における各種態様に対応して、本発明の酸化物材料に係る第２実施形態についても、各種態様を採ることができる。
上述の如く重元素の酸化物を含む酸化物材料の態様では、前記重元素の酸化物は、酸化ビスマスであるように構成してもよい。
このように構成すれば、以下に示す各種効果を享受することができる。
まず、ビスマス酸化物には、後述する安定的な組成が存在しているため、取り扱いが容易で且つ安全な酸化物材料を実現することができる。
更に、酸化ビスマスを含むことに起因して、レジストと比較して、酸化物材料が、不活性ガス（特に、アルゴンガス）又は水素を含む反応性ガスによりエッチング処理されやすくなる。これは、上述した、「不活性ガス又は水素を含む反応性ガス（特に、ＣＨＦ３ガス）に対する酸化物材料のエッチングレートが、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きい」という特性を実現するという点において好ましい。
更に、酸化ビスマスを含むことに起因して、被エッチング材料（例えば、シリコンや二酸化ケイ素等）と比較して、酸化物材料が、フッ素系ガス（特に、被エッチング材料に対するエッチング処理に一般的に用いられるＣＦ４ガス）によりエッチング処理されにくくなる。これは、上述した、「フッ素系ガスに対する酸化物材料のエッチングレートが、フッ素系ガスに対する被エッチング材料のエッチングレートよりも小さい」という特性を実現するという点において好ましい。
更に、酸化ビスマスを含むことに起因して、酸化物材料が弱酸に溶解しやすくなる。これは、上述した「弱酸に溶解する（言い換えれば、好適に或いは比較的容易に溶解する）という特性」を実現するという点において好ましい。
更に、酸化ビスマスを含むことに起因して、酸化物材料がアルカリに不溶又は難溶となる。これにより、後述するように、レジストの現像による悪影響を酸化物材料が受けなくなるという効果を享受することができる。
更に、ビスマスは、重元素であると同時に、重元素の中でも電子親和力が相対的に小さい元素であることに起因して、電子線との反応性が低い。このため、エネルギーの高い電子線がレジストの奥側に位置する酸化物材料を比較的容易に更に奥側に位置する被エッチング材料まで透過することができ、かつ重元素である為に被エッチング材料内で散乱してエネルギーが低下した電子線がレジストに向かって跳ね返ることを好適に防ぐことができる。これにより、レジストの背面露光を防ぐことができ、その結果、レジストのパターニングの精度を高度に維持することができる。
上述の如く重元素の酸化物が酸化ビスマスである酸化物材料の態様では、前記酸化ビスマスにおけるビスマスと酸素との組成比をｘ：１−ｘとすると、０．４≦ｘ≦０．５であるように構成してもよい。
このように構成すれば、安定的な組成を有する酸化ビスマスを含む酸化物材料を実現することができる。
また、純粋なビスマスと比較して、酸素の含有率（酸化率）が高まるにつれて、酸化ビスマスの弱酸への溶解性が高まる。これは、上述した「弱酸に溶解する（言い換えれば、好適に或いは比較的容易に溶解する）という特性」を実現するという点において好ましい。
他方で、酸素の含有率が低くなるにつれて、酸化ビスマスの弱酸への溶解性が低くなる一方で、導電性が高くなる。導電性が高まることは、電子線の照射によるレジストの露光時の、酸化物材料への電子のチャージアップを防ぐことができるという効果を享受することができるようになる。
このようなトレードオフにある２つの関係を考慮して、ビスマスと酸素との組成比がｘ：１−ｘ（但し、０．４≦ｘ≦０．５）に近づけることで、弱酸への溶解性と電子のチャージアップを防ぐという二つの特性をより好適な状態で実現することができる。
（パターニング基板の実施形態）
本発明のパターニング基板に係る実施形態は、基板と、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態（但し、それらの各種態様を含む）とが積層されてなる。
本発明のパターニング基板に係る実施形態によれば、該パターニング基板を用いて材料のパターニングを行うことで、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる。
尚、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態における各種態様に対応して、本発明のパターニング基板に係る実施形態についても、各種態様を採ることができる。
（パターン形成方法の実施形態）
本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態は、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態（但し、それらの各種態様を含む）を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行う。
本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態によれば、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態が享受する各種効果と同様の効果を享受しながら、被エッチング材料に対するパターニングを形成することができる。
尚、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態における各種態様に対応して、本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態についても、各種態様を採ることができる。
本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態の一の態様は、前記酸化物材料を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行った後に、前記弱酸を用いて前記酸化物材料を除去する除去工程を備える。
この態様によれば、酸化物材料が弱酸に溶解するため、弱酸に溶解しない又は溶解し難い被エッチング材料を侵食することなく、酸化物材料を取り除くことができる。その結果、パターニングが施された被エッチング材料（或いは、基板）を好適に形成することができる。
本発明のパターン形成方法に係る第２実施形態は、上述した本発明のパターニング基板に係る実施形態（但し、それらの各種態様を含む）に対して、前記酸化物材料の上に前記マスキングとして用いられるレジストを形成して、前記レジストに対するパターニングを行うレジストパターニング工程と、前記レジスト及び前記酸化物材料に対するエッチング処理を行う第１エッチング工程と、前記酸化物材料を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行う第２エッチング工程と、前記弱酸を用いて前記酸化物材料を除去する除去工程とを備える。
本発明のパターン形成方法に係る第２実施形態によれば、レジストパターニング工程における動作により、例えばスピンコート法を用いて酸化物材料の上にレジストが形成された後、例えば電子線リソグラフィ技術を用いて、レジストに対するパターニングが行われる。その後、第１エッチング工程における動作により、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスを用いて、レジストをマスキングとして用いながら、レジスト及び酸化物材料に対するエッチング処理が行われる。このとき、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対する酸化物材料のエッチングレートが、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きいため、マスキングとして用いられるレジストの厚さ以上に酸化物材料を掘り下げることができる。
続いて、必要に応じて酸素プラズマまたはアルカリ溶液等を用いてレジストを除去した後、第２エッチング工程における動作により、フッ素系ガスを用いて、酸化物材料をマスキングとして用いながら、酸化物材料及び被エッチング材料に対するエッチング処理が行われる。このとき、フッ素系ガスに対する酸化物材料のエッチングレートが、フッ素系ガスに対する被エッチング材料のエッチングレートよりも小さいため、マスキングとして用いられる酸化物材料の厚さ以上に被エッチング材料を掘り下げることができる。
その後、被エッチング材料上に残った酸化物材料が、弱酸により除去される。これにより、パターニングが行われた被エッチング材料（或いは、基板）を形成することができる。
このように、第２実施形態に係るパターン形成方法によれば、上述した第１実施形態又は第２実施形態に係る酸化物材料と同様に、相対的に薄いマスキング（具体的には、レジストや第１実施形態に係る酸化物材料）を用いて、相対的に厚く（つまり、深く）被エッチング材料を掘り下げることができる。
加えて、酸化物材料が弱酸に溶解するため、弱酸に溶解しない又は溶解し難い被エッチング材料を侵食することなく、酸化物材料を取り除くことができる。その結果、パターニングが施された被エッチング材料（或いは、基板）を好適に形成することができる。
まとめると、第２実施形態に係るパターン形成方法によれば、被エッチング材料に対して、より好適にエッチング処理を行うことができる。その結果、より好適に被エッチング材料のパターニングを行うことができる。つまり、上述した第１実施形態又は第２実施形態に係る酸化物材料が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる。
尚、上述した本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態における各種態様に対応して、本発明のパターン形成方法に係る第２実施形態についても、各種態様を採ることができる。
本発明のパターン形成方法に係る第２実施形態の一の態様は、前記レジストパターニング工程は、電子線を用いて前記レジストに対するパターニングを行う。
この態様によれば、レジストパターニング工程における動作により電子線リソグラフィ技術を用いてレジスト上にパターンを描画する（つまり、露光する）場合において、レジストに照射される電子線が酸化物材料を透過し且つ該透過した電子線が被エッチング材料内で散乱したとしても、重元素の酸化物を含む酸化物材料により、被エッチング材料内で散乱した電子線がレジストに向かうことを好適に防ぐことができる。これにより、レジストの背面露光を防ぐことができ、その結果、レジストのパターニングの精度を高度に維持することができる。これは、被エッチング材料の上に酸化物材料が形成され、且つ該酸化物材料の上にレジストが形成される場合において大きな利点となる。
加えて、酸化物材料が重元素の酸化物を含むことに起因して、レジストと比較して、酸化物材料が、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスによりエッチング処理されやすくなる。これは、上述した、「不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対する酸化物材料のエッチングレートが、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きい」という特性を実現するという点において好ましい。
（インプリント用転写型の作製方法の実施形態）
本発明のインプリント用転写型の作製方法に係る実施形態は、上述した本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態又は第２実施形態（但し、それらの各種態様を含む）を用いて基板上の被エッチング材料（或いは、基板そのもの）に対してパターニングを行い、インプリント用転写型を作製することができる。
本発明のインプリント用転写型の作製方法に係る実施形態によれば、上述した各種効果を享受しつつ、インプリント用転写型を作製することができる。
（記録媒体の作製方法の実施形態）
本発明の記録媒体の作製方法に係る実施形態は、上述した本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態又は第２実施形態（但し、それらの各種態様を含む）を用いて基板上の記録材料に対して間接的、または直接的パターニングを行うことにより、記録媒体を作製することができる。
本発明の記録媒体の作製方法に係る実施形態によれば、上述した各種効果を享受しつつ、記録媒体を作製することができる。
（インプリント用転写型の実施形態）
本発明のインプリント用転写型に係る実施形態は、上述した本発明のインプリント用転写型の作製方法に係る実施形態を用いて作製される。
本発明のインプリント用転写型によれば、上述した各種効果を享受しつつ作製されたインプリント用転写型を用いて、インプリント処理を行うことができる。
（記録媒体の実施形態）
本発明の記録媒体に係る実施形態は、上述した本発明の記録媒体の作製方法に係る実施形態を用いて作製される。
本発明の記録媒体に係る実施形態によれば、上述した各種効果を享受しつつ作製された記録媒体を用いて、各種記録動作及び各種再生動作を行うことができる。
本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされよう。
以上説明したように、本発明の酸化物材料に係る第１実施形態によれば、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対する酸化物材料のエッチングレートが、不活性ガス又は水素を含む反応性ガスに対するレジストのエッチングレートよりも大きく、フッ素系ガスに対する酸化物材料のエッチングレートが、フッ素系ガスに対する基板のエッチングレートよりも小さく、弱酸に溶解する。本発明の酸化物材料に係る第２実施形態によれば、重元素の酸化物を含む。本発明のパターニング基板に係る実施形態によれば、基板と、本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態とが積層されてなる。本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態によれば、本発明の酸化物材料に係る第１実施形態又は第２実施形態をマスキングとして用いてエッチングでパターニングを行う。本発明のパターン形成方法に係る第２実施形態によれば、レジストパターニング工程と、第１エッチング工程と、第２エッチング工程とを備える。本発明のインプリント用転写型の作製方法に係る実施形態によれば、本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態又は第２実施形態を用いてパターニングを行う。本発明の記録媒体の作製方法に係る実施形態によれば、本発明のパターン形成方法に係る第１実施形態又は第２実施形態を用いてパターニングを行う。本発明のインプリント用転写型に係る実施形態は、本発明のインプリント用転写型の作製方法に係る実施形態により作製される。本発明の記録媒体に係る実施形態は、本発明の記録媒体の作製方法に係る実施形態により作製される。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
ここでは、図１から図１０を参照して、本発明の酸化物材料の一具体例である酸化ビスマス（ＢｉＯ）をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の各工程について説明を進める。ここに、図１は、パターニングが行われる対象であるシリコン基板の断面を概念的に示す断面図であり、図２は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の一の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図３は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図４は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図５は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図６は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図７は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図８は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図９は、酸化ビスマス膜をマスキングとして用いながらシリコン基板のパターニングを行う際の他の工程が行われた後のシリコン基板等の断面を概念的に示す断面図であり、図１０は、酸化ビスマス膜を用いない場合の電子線レジストの外形を概念的に示す断面図である。
図１に示すように、厚さがｄ１であるシリコン基板１０１のパターニングを行う際の各工程を以下に説明する。シリコン基板１０１の厚さｄ１は当該シリコン基板１０１が用いられる用途に応じて任意に設定してよいが、後述する酸化ビスマス膜１０２やレジスト１０３の厚さを考慮すれば、少なくとも数百ｎｍから数百μｍ程度あることが好ましい。
図２に示すように、まず、シリコン基板１０１の上面に、酸化ビスマス膜１０２が形成される。該酸化ビスマス膜１０２は、シリコン基板１０１に対するエッチング処理を行う際のマスキングとして用いられる。
本実施例においては、酸化ビスマス膜１０２は、例えばアネルバ製のスパッタリング装置を用いた反応性スパッタリング法によってシリコン基板１０１上に形成される。ここでは、例えば、ビスマスをターゲットとして用いると共に、８０ｓｃｃｍのアルゴンガス（Ａｒ）と１０ｓｃｃｍの酸素ガス（Ｏ２）とをスパッタガスとして用い、スパッタ電力を１５０Ｗに設定した。また、酸化ビスマス膜１０２の厚さｄ２として、例えば１８ｎｍが設定される。
また、酸化ビスマス膜１０２の組成は、Ｂｉ２Ｏ３であることが好ましい。但し、酸化ビスマス膜１０２が、純粋な（つまり、１００％が）Ｂｉ２Ｏ３である必要はなく、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ｃｄ（過度に生む）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｇａ（ガリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等の金属や、窒素（又は、金属窒化物）、炭素（又は、金属炭化物）、硫黄（又は、金属硫化物）等が、例えば添加材料又は不純物として含まれていてもよい。もちろん、上述した材料以外の材料が、例えば添加材料又は不純物として含まれていてもよい。
このように、シリコン基板１０１上に酸化ビスマス膜１０２が形成された基板が、本発明における「パターニング基板」の一具体例を構成している。
続いて、図３に示すように、例えばスピンコート法を用いて、酸化ビスマス膜１０２の上に、アクリル樹脂をベースポリマーとしている電子線レジスト（商品名：ＺＥＰ−５２０Ａ）１０３を形成する。電子線レジスト１０３の厚さｄ３として、例えば５０ｎｍが設定される。
尚、本実施例では、酸化ビスマス膜１０２は、以下に示す特性を有している。
まず、酸化ビスマス膜１０２のエッチング処理に用いられるアルゴンガス（図６参照）またはＣＨＦ３ガスに対する酸化ビスマス膜１０２のエッチングレートは、アルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスに対する電子線レジスト１０３のエッチングレートよりも大きい。具体的には、所定のエッチング条件（例えば、後述のエッチング条件）下におけるアルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスに対する酸化ビスマス膜１０２のエッチングレートが、同一のエッチング条件下におけるアルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスに対する電子線レジスト１０３のエッチングレートよりも大きい。本実施例においては、アルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスに対する酸化ビスマス膜１０２と電子線レジスト１０３とのエッチング選択比（つまり、酸化ビスマス膜１０２のエッチングレート／電子線レジスト１０３のエッチングレート）は、どちらのガスにおいても１．１となっている。従って、電子線レジスト１０３をマスキングとして用いながら酸化ビスマス膜１０２に対するアルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスによるエッチング処理が行われている場合には、酸化ビスマス膜１０２のエッチング速度は、電子線レジスト１０３のエッチング速度の概ね１．１倍になる。
また、シリコン基板１０１のエッチング処理に用いられるＣＦ４ガス（図８参照）に対する酸化ビスマス膜１０２のエッチングレートは、ＣＦ４ガスに対するシリコン基板１０１のエッチングレートよりも小さい。具体的には、所定のエッチング条件（例えば、後述のエッチング条件）下におけるＣＦ４ガスに対する酸化ビスマス膜１０２のエッチングレートが、同一のエッチング条件下におけるＣＦ４ガスに対するシリコン基板１０１のエッチングレートよりも小さい。本実施例においては、シリコン基板１０１と酸化ビスマス膜１０２とのエッチング選択比（つまり、シリコン基板１０１のエッチングレート／酸化ビスマス膜１０２のエッチングレート）は、１３．１となっている。従って、酸化ビスマス膜１０２に対して行われている場合には、酸化ビスマス膜１０２をマスキングとして用いながらシリコン基板１０１に対するＣＦ４ガスによるエッチング処理が行われている場合には、シリコン基板１０１のエッチング速度は、酸化ビスマス膜１０２のエッチング速度の概ね１３．１倍になる。
また、酸化ビスマス膜１０２は、電子線レジスト１０３の現像に用いられる酢酸−ｎアミル（商品名：ＺＥＤ−Ｎ５０）等の有機溶剤や、フォトレジストや化学増幅型の電子線レジストの現像に用いられるＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）等のアルカリ溶液に不溶又は難溶である。
また、酸化ビスマス膜１０２は、１０％酢酸水溶液や５％硝酸水溶液等の弱酸溶液に比較的容易に溶解する。
続いて、図４に示すように、電子線レジスト１０３へのパターニング処理が行われる。具体的には、例えばパイオニア製の電子線描画装置を用いて、トラックピッチ３２０ｎｍのラインパターン（ライン幅１３０ｎｍ）を電子線レジスト１０３に描画する。その結果、電子線レジスト１０３のうち電子線が照射された部分（つまり、電子線に感光した部分）に、潜像１０３ａが形成される。つまり、電子線リソグラフィ技術を用いて、電子線レジスト１０３へのパターン描画が行われる。
続いて、図５に示すように、電子線レジスト１０３への現像処理が行われる。具体的には、酢酸−ｎアミルを用いたディッピング法により、潜像１０３ａを溶解させる。その結果、残った電子線レジスト１０３のパターンは、酸化ビスマス膜１０２をエッチングする際のマスキングとして用いられる。
尚、本実施例では、電子線が照射された部分である潜像１０３ａが溶解し且つ該潜像１０３ａ以外の部分が残るポジ型の電子線レジスト１０３を用いている。しかしながら、電子線が照射された部分である潜像１０３ａが残り且つ潜像１０３ａ以外の部分が溶解するネガ型の電子線レジスト１０３を用いてもよいことは言うまでもない。
続いて、図６に示すように、電子線レジスト１０３のパターンをマスキングとして用いながら、酸化ビスマス膜１０２に対するエッチング処理が行われる。具体的には、例えばＵＬＶＡＣ製のＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductive Coupled Plasma Reactive Ion Etching：誘導結合型反応性イオンエッチング）装置を用いて、酸化ビスマス膜１０２が１８ｎｍエッチングされる。ここでは、例えば、以下のような２つのエッチング条件下でエッチング処理を行うことができる。まずひとつ目の例として、エッチングガスとして、１０ｓｃｃｍのアルゴンガスを用いて、エッチング圧力（つまり、チャンバー内の圧力）を０．１Ｐａに設定し、アンテナパワーが５０Ｗとなり且つバイアスパワーが１０Ｗとなるように、エッチング電力を設定し、基板温度を２０℃に設定した上で、エッチング処理が３００秒間行われる。その結果、図６に示すように、電子線レジスト１０３が形成されていない部分に対応する酸化ビスマス膜１０２が除去され、電子線レジスト１０３が形成されている部分に対応する酸化ビスマス膜１０２が残る。
次にふたつ目の例として、エッチングガスとして、３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3ガスを用い、エッチング圧力（つまり、チャンバー内の圧力）を０．５Ｐａに設定し、アンテナパワーが５０Ｗとなり且つバイアスパワーが３０Ｗとなるように、エッチング電力を設定し、基板温度を２０℃に設定した上で、エッチング処理が８０秒間行われる。その結果、図６に示すように、電子線レジスト１０３が形成されていない部分に対応する酸化ビスマス膜１０２が除去され、電子線レジスト１０３が形成されている部分に対応する酸化ビスマス膜１０２が残る。
このとき、エッチングガスとして、アルゴンガス、ＣＨＦ3ガスのどちらを選択した場合においても、酸化ビスマス膜１０２と電子線レジスト１０３とのエッチング選択比が１．１であることから、酸化ビスマス膜１０２を１８ｎｍエッチングしている間に、電子線レジスト１０３は約１６ｎｍエッチングされる。従って、図６におけるエッチング処理が終わった後の電子線レジスト１０３の厚さｄ３’は、約３４ｎｍとなる。
続いて、図７に示すように、残った電子線レジスト１０３の除去処理（言い換えれば、エッチング処理）が行われる。具体的には、例えばＵＬＶＡＣ製のＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いて、電子線レジスト１０３の除去処理が行われる。ここでは特に、エッチングガスとして、５０ｓｃｃｍの酸素ガス（Ｏ２ガス）を用いている。また、エッチング圧力を０．５Ｐａに設定し、アンテナパワーが３００Ｗとなり且つバイアスパワーが２０Ｗとなるように、エッチング電力を設定し、基板温度を２０℃に設定した上で、エッチング処理が３００秒間行われる。その結果、図７に示すように、酸化ビスマス膜１０２上に残された電子線レジスト１０３が除去される。残った酸化ビスマス膜１０２のパターンは、シリコン基板１０１をエッチングする際のマスキングとして用いられる。
続いて、図８に示すように、酸化ビスマス膜１０２のパターンをマスキングとして用いながら、シリコン基板１０１に対するエッチング処理が行われる。具体的には、例えば、ＵＬＶＡＣ製のＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いて、シリコン基板１０１がエッチングされる。ここでは、例えば、以下に示すエッチング条件下でエッチング処理が行われる。まず、エッチングガスとして、３０ｓｃｃｍのＣＦ４ガスを用いている。また、エッチング圧力を０．５Ｐａに設定し、アンテナパワーが５０Ｗとなり且つバイアスパワーが１０Ｗとなるように、エッチング電力を設定し、基板温度を２０℃に設定した上で、エッチング処理が行われる。その結果、図６に示すように、電子線レジスト１０３が形成されていない部分に対応する酸化ビスマス膜１０２が除去され、電子線レジスト１０３が形成されている部分に対応する酸化ビスマス膜１０２が残る。
このとき、シリコン基板１０１と酸化ビスマス膜１０２とエッチング選択比が１３．１であることから、Ｘｎｍの厚さを有する酸化ビスマス膜１０２のマスキングを用いて、シリコン基板１０１を最大１３．１Ｘｎｍエッチングすることができる。本実施例においては、マスキングとして用いられる酸化ビスマス膜１０２の厚さが１８ｎｍであることから、シリコン基板１０１を最大２３５ｎｍエッチングすることができる。
但し、Ｘｎｍの厚さを有する酸化ビスマス膜１０２のマスキングの全てがなくなるまでシリコン基板１０１のエッチング処理を行わなくともよい。つまり、酸化ビスマス膜１０２のマスキングが多少残るように、シリコン基板１０１のエッチング処理を行ってもよい。本実施例では、シリコン基板１０１を約２００ｎｍ（図８における、ｄ１’に相当する）エッチングしている。このとき、酸化ビスマス膜１０２は、約１５ｎｍエッチングされている。従って、図８におけるエッチング処理が終わった後の酸化ビスマス膜１０２の厚さｄ２’は、約３ｎｍとなる。
続いて、図９に示すように、残った酸化ビスマス膜１０２の除去処理（言い換えれば、エッチング処理）が行われる。具体的には、１０％酢酸水溶液や５％硝酸水溶液を用いたディッピング法により、残った酸化ビスマス膜１０２を溶解させる。
これにより、シリコン基板１０１に、深さが概ね２００ｎｍ程度のパターンを形成することができる。このような技術を用いて、例えばインプリント用の転写型や、各種記録媒体を形成することができる。
特に、電子線レジスト１０３に加えて、酸化ビスマス膜１０２をマスキングとして用いることで、以下のような各種効果を享受することができる。
まず、アルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスに対する酸化ビスマス膜１０２のエッチングレートが、アルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスに対する電子線レジスト１０３のエッチングレートよりも大きいため、マスキングとして用いられる電子線レジスト１０３の厚さ以上に酸化ビスマス膜１０２をエッチングすることができる。加えて、ＣＦ４ガスに対する酸化ビスマス膜１０２のエッチングレートが、ＣＦ４ガスに対するシリコン基板１０１のエッチングレートよりも小さいため、マスキングとして用いられる酸化ビスマス膜１０２の厚さ以上にシリコン基板１０１をエッチングすることができる。つまり、相対的に薄いマスキング（具体的には、酸化ビスマス膜１０２や電子線レジスト１０３）を用いて、相対的に厚く（つまり、深く）シリコン基板１０１をエッチングすることができる。
仮に酸化ビスマス膜１０２をマスキングとして用いなければ、シリコン基板１０１に対するパターニングを行うためのマスキングとして用いられる電子線レジスト１０３の厚さを相対的に厚くする必要がある。一般に、シリコン基板１０１と電子線レジスト１０３とのエッチング選択比は、約０．６となる。従って、本実施例の如くシリコン基板１０１を２００ｎｍの深さまでエッチングするためには、図１０（ａ）に示すように、３３３ｎｍの厚さの電子線レジスト１０３をシリコン基板１０１上に形成しなければならない。しかしながら、このような電子線レジスト１０３のパターニングを行うと、図１０（ｂ）に示すように、マスキングとして残る電子線レジスト１０３が縦長の不安定な形状（言い換えれば、アスペクト比が高い形状）を有することになる。このような電子線レジスト１０３の不安定な形状は、自重や外圧等によってマスキングが傾き或いは壊れてしまうというという不都合につながりかねず好ましくない。しかるに、本実施例においては、マスキングとして用いられる酸化ビスマス膜１０２や電子線レジスト１０３の厚さを相対的に薄くすることができるため、このような不都合は生じない。具体的には、酸化ビスマス膜１０２及び電子線レジスト１０３の夫々の厚さが３０ｎｍであっても、シリコン基板１０１を２００ｎｍの深さまでエッチングすることができる。
更に、酸化ビスマス膜１０２が、１０％酢酸水溶液や５％硝酸水溶液等の弱酸に比較的容易に溶解するため、このような弱酸に溶解しない又は溶解し難いシリコン基板１０１を侵食することなく、エッチング処理の後に残った酸化ビスマス膜１０２をシリコン基板１０１より取り除くことができる。その結果、パターニングが施されたシリコン基板１０１を好適に形成することができる。加えて、ディッピング法を用いて酸化ビスマス膜１０２を除去しているため、１０％酢酸水溶液や５％硝酸水溶液をリンスとして作用することによる洗浄効果をも享受することができる。
また、酸化ビスマス膜１０２が、酢酸−ｎアミル等の有機溶剤や、フォトレジストや化学増幅型の電子線レジストの現像に用いられるＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）等のアルカリに不溶又は難溶であるため、酢酸−ｎアミルやＴＭＡＨ等を用いて行われる電子線レジスト１０３の現像による悪影響を酸化ビスマス膜１０２が受けないという効果を享受することができる。これにより、酸化ビスマス膜１０２に悪影響を与えることなく感光した電子線レジスト１０３（つまり、潜像１０３ａ）を除去することができ、その結果、電子線レジスト１０３のパターニングを好適に行うことができる。これにより、該パターニングされた電子線レジスト１０３をマスキングとして用いることで、酸化ビスマス膜１０２のパターニングを好適に行うことができる。
加えて、図３の上側から電子線レジスト１０３に照射される電子線が、電子線レジスト１０３の奥側（図３における下側）に位置する酸化ビスマス膜１０３を透過し且つ該透過した電子線が更に奥側に位置するシリコン基板１０１内で散乱したとしても、酸化ビスマス膜１０２により、シリコン基板１０１内で散乱した電子線が電子線レジスト１０３に向かうことを好適に防ぐことができる。具体的には、シリコン基板１０１内で散乱した電子線が酸化ビスマス膜１０２によって反射されることで、該電子線が電子線レジスト１０３に向かうことを好適に防ぐことができる。
特に、ビスマスは、重元素であると同時に、重元素の中でも電子親和力が小さい元素であることから、電子線との反応性が低い。このため、エネルギーの高い電子線が比較的容易に酸化ビスマス膜１０２を透過することができ、かつ重元素である為に酸化ビスマス膜１０２は、シリコン基板１０１内で散乱したエネルギーが低い電子線を比較的容易に反射させることができる。言い換えれば、酸化ビスマス膜１０２は、シリコン基板１０１内で散乱したエネルギーが低い電子線をシリコン基板１０１の側から電子線レジスト１０３の側へ殆ど若しくは全く透過させない又はあまり透過させない。これにより、電子線レジスト１０３の背面露光を防ぐことができ、その結果、電子線レジスト１０３のパターニングの精度を高度に維持することができる。
更に、酸化ビスマス膜１０２のような重元素は、軽元素の金属酸化物と比較して、アルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスによりエッチング処理されやすくなる。このため、酸化ビスマス膜１０２に代えて例えば軽元素の酸化物を用いた場合と比較して、電子線レジスト１０３の厚さをより一層薄くすることができる。
また、酸化ビスマス膜１０２の組成であるＢｉ２Ｏ３は安定的な組成であることが知られている。このため、酸化ビスマス膜１０２は、取り扱いが容易で且つ安全である。
ここで、純粋なビスマスと比較して、ビスマスと共に含まれる酸素の含有率（酸化率）が高まるにつれて、酸化ビスマス膜１０２の弱酸への溶解性が高まる。他方で、ビスマスと共に含まれる酸素の含有率が低くなるにつれて、酸化ビスマス膜１０２の弱酸への溶解性が低くなる一方で、導電性が高くなる。導電性が高まることは、電子線の照射による電子線レジスト１０３の露光時の、酸化ビスマス膜１０２への電子のチャージアップを防ぐことができるという効果を享受することができるようになる。
このようなトレードオフにある２つの関係を考慮して、ビスマスと酸素との組成比をｘ：１−ｘとした場合に、０．４≦ｘ≦０．５となることが好ましい。つまり、酸化ビスマス膜１０２における酸素の含有率が５０％から６０％となることが好ましい。これにより、弱酸への溶解性と電子のチャージアップを防ぐという二つの特性を相応に享受する酸化ビスマス膜１０２を実現することができる。
但し、酸化ビスマス膜１０２における酸素の含有率が５０％から６０％となっていてもよい。この場合であっても、上述したトレードオフにある２つの関係を考慮して相応の含有率を設定することで、上述した各種効果を相応に享受することができる。
加えて、酸化ビスマス膜１０２には、上述したように純粋な酸化ビスマス膜１０２でなくともよいため、材料の選択自由度が高まる。例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３ＯＸ膜は超電導材料を有しているため、このような材料を用いることで、そのまま電子デバイスをシリコン基板１０１上に作成することができる。
また、酸化ビスマス膜１０２に代えて、重元素の金属の酸化物を用いてもよい。この場合、原子番号が３７以上の重元素の酸化物であることが好ましい。このように構成しても、該重元素の金属の酸化物が、酸化ビスマス膜１０２と同様の特性を有しているため、上述した各種効果を享受することができる。
また、上述の実施例では、シリコン基板１０１上に酸化ビスマス膜１０２を形成するために、ビスマスをターゲットに用い、酸素雰囲気中でビスマスをスパッタリングしている。しかしながら、まずビスマス膜をシリコン基板１０１上に形成した後に、２５０℃程度の比較的低い温度に加熱することで、ビスマス膜のみを熱酸化させることによって、酸化ビスマス膜１０２を形成するように構成してもよい。
更に、酸化ビスマスをターゲットに用いて、シリコン基板１０１上に酸化ビスマス膜１０２を形成するように構成してもよい。但し、金属としてのビスマスをターゲットに用いる場合には、酸化ビスマスをターゲットに用いる場合と比較して、ターゲットを安価に入手することができるという利点を享受することができる。
更に、酸化ビスマス膜１０２の形成方法も、スパッタリング法に限定されることはない。例えば、プラズマＣＶＤ法や蒸着法を用いることで酸化ビスマス膜１０２を形成するように構成してもよい。
また、上述の実施例では、シリコン基板１０１の上に酸化ビスマス膜１０２を形成し、酸化ビスマス膜１０２の上に電子線レジスト１０３を形成した後にパターニングを行っている。しかしながら、例えばリフトオフ法等を用いることで、シリコン基板１０１の上に電子線レジスト１０３を形成し、電子線レジスト１０３の上に酸化ビスマス膜１０２を形成するように構成してもよい。この場合、まず、シリコン基板１０１の上に電子線レジスト１０３を形成した後に、電子線レジスト１０３に対するパターニングを行う。その後、電子線レジスト１０３のパターン及び露出したシリコン基板１０１上に酸化ビスマス膜１０２を形成し、電子線レジスト１０３のパターンと共に該パターン上に形成された酸化ビスマス膜１０２を除去する。その結果、露出したシリコン基板１０１上に形成された、パターニングされた酸化ビスマス膜１０２が残る。
また、上述の実施例では、アクリル樹脂をベースポリマーとする電子線レジスト１０３を用いているが、アクリル樹脂以外の組成物をベースポリマーとする電子線レジスト１０３を用いてもよいことは言うまでもない。また、電子線レジスト１０３を用いる電子線リソグラフィ技術を用いてパターニングを行う構成に代えて、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行うように構成してもよいし、ナノインプリントリソグラフィ技術を用いてパターニングを行うように構成してもよい。この場合、電子線レジスト１０３に代えて、リソグラフィ技術に対応する各種レジストを用いてもよいことは言うまでもない。
また、上述の実施例では、酸化ビスマス膜１０２のエッチング処理の後に、酸素ガスを用いた電子線レジスト１０３の除去処理を行っている。しかしながら、酸素ガスを用いた電子線レジスト１０３の除去処理を行わなくともよい。この場合、その後に続くシリコン基板１０１のエッチング処理において、電子線レジスト１０３が除去されるため、特段の問題は生じないと共に、工程の簡略化を図ることができる。
また、上述の実施例では、酸化ビスマス膜１０２を、アルゴンガスまたはＣＨＦ３ガスを用いたドライエッチングによりエッチングしている。しかしながら、アルゴンガスまたはＣＨＦ３ガス以外のガスを用いてエッチングするように構成してもよい。例えば、ヘリウムガス（Ｈｅ）、ネオンガス（Ｎｅ）クリプトンガス（Ｋｒ）及びキセノンガス（Ｘｅ）等の不活性ガスや、Ｈ２ガスとＣＦ4ガス、ＳＦ6ガス、Ｃ２Ｆ２ガス等の水素ガスとフッ素系ガスとの混合ガスや、ＣＨ２Ｆ２ガス、Ｃ２Ｈ２Ｆ６ガス等の他の水素を含む反応性ガスや、Ｃｌ２ガス及びＢＣＬ２ガス等の塩素系ガスを用いて、酸化ビスマス膜１０２のエッチング処理を行ってもよい。また、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いたドライエッチングに代えて、イオンミリング装置を用いたドライエッチングや、容量結合型反応性イオンエッチング装置を用いたドライエッチングや、ガリウムイオン等を用いる収束イオンビーム加工装置を用いたドライエッチングにより、酸化ビスマス膜１０２をエッチングするように構成してもよい。更には、電子線レジスト１０３（或いは、電子線レジスト１０３に代えて用いられるレジスト）や酸化ビスマス膜１０２（或いは、酸化ビスマス膜１０２に代えて用いられる酸化物材料）の種類や特性に応じて、エッチングの際の各種条件を適宜設定するように構成することが好ましい。
また、上述の実施例では、シリコン基板１０１を、ＣＦ４ガスを用いたドライエッチングによりエッチングしている。しかしながら、ＣＦ４ガス以外のガスを用いてエッチングするように構成してもよい。例えば、Ｃ２Ｆ６ガス等のフルオロカーボン系ガス（つまり、フッ素系ガス）や、ＳＦ６等のサルファフルオライド系ガス（つまり、フッ素系ガス）や、Ｃｌ２及びＢＣＬ２等の塩素系ガスを用いて、シリコン基板１０１のエッチング処理を行ってもよい。また、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いたドライエッチングに代えて、容量結合型反応性イオンエッチング装置を用いたドライエッチングにより、シリコン基板１０１をエッチングするように構成してもよい。更には、酸化ビスマス膜１０２（或いは、酸化ビスマス膜１０２に代えて用いられる酸化物材料）及びシリコン基板１０１（或いは、シリコン基板１０１に代えて、パターニングの対象となる基板等）の種類や特性に応じて、エッチングの際の各種条件を適宜設定するように構成することが好ましい。
また、上述の実施例では、シリコン基板１０１のパターニングを行う例について説明した。しかしながら、シリコン基板１０１に代えて、他の各種基板又は材料に対して同様のパターニングを行うように構成してもよいことは言うまでもない。
また、図１から図９を用いて説明した工程は一具体例であり、工程基板の装置間の移動数の減少等の実践上の課題を解決するために適宜変更がなされてもよい。
また、上述の実施例では、シリコン基板１０１と、酸化ビスマス１０２と、電子線レジスト１０３とを用いてシリコン基板１０１のパターニングを行う例（つまり、２段階のエッチング処理を行う例）を説明した。しかしながら、マスキングとして用いる層を更に増加させてもよい。つまり、３段階以上の多段階のエッチング処理を行うように構成してもよい。
例えば、ガラス基板上に、磁性体膜、チタン膜（Ｔｉ）又はタンタル膜（Ｔａ）、酸化ビスマス膜１０２、電子線レジスト１０３を、この順に積層し、チタン膜（Ｔｉ）又はタンタル膜（Ｔａ）、酸化ビスマス膜１０２、電子線レジスト１０３を夫々マスキングとして用いるように構成してもよい。この場合、まず電子線レジスト１０３のパターンを形成し、その後、該電子線レジスト１０３をマスキングとして用いることで酸化ビスマス膜のエッチング処理を行う。その後、酸化ビスマス膜１０２をマスキングとして用いることでチタン膜（Ｔｉ）又はタンタル膜（Ｔａ）のエッチング処理を行う。その後、チタン膜（Ｔｉ）又はタンタル膜（Ｔａ）をマスキングとして用いることで磁性体膜のエッチング処理を行う。その結果、磁性体膜のパターニングが行われる。この例では、３段階のエッチング処理が行われている。
ここで、上述した手法を応用して作製される本発明の記録媒体に係る実施例について図面に基づいて説明する。図１１から図１３は、本実施例に係る記録媒体の製造過程の概略図を示す図である。
図１１（ａ）では、まず予め、記録媒体のベース基板２０１の上に、スパッタリング等で記録膜層２０５が成膜されている。記録膜層２０５は垂直磁気記録媒体の場合には、軟磁性下地層、中間層、強磁性記録層等の積層構造体になっている。更に記録膜層２０５の上にスパッタリング等でＴａやＴｉ等のメタルマスク層２０４を形成し、メタルマスク層２０４の上にスパッタリング等で本実施例に係る酸化ビスマス膜１０２等の酸化物材料層２０２が成膜されている。その上に上記電子線レジスト１０３を用いて電子線リソグラフィ技術を用いたパターニングや、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ技術を用いたパターニングや、ナノインプリントリソグラフィ技術を用いたパターニングによって凹凸パターンが形成されている状態を示している。使用するパターニング技術によって、レジスト材料は適宜選択する事ができる。
その後、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）及び図１２（ａ）は本発明のパターン形成方法を用いた酸化物材料層２０２のパターン形成を示すもので、まずレジスト２０３をマスキングとして用いながら、レジスト２０３及び酸化物材料層２０２に対するエッチング処理を行ったものが図１１（ｂ）である。残存するレジスト２０３をウエットプロセスかドライアッシングによって除去したものが図１１（ｃ）である。続いて酸化物材料層２０２をマスキングとして、酸化物材料層２０２及びメタルマスク層２０４に対してエッチング処理したものが図１１（ｄ）であり、残存する酸化物材料層２０２を、弱酸を用いたウエットプロセスかドライエッチングによって除去したものが図１２（ａ）である。
図１２（ｂ）に示すように更に多段階エッチングとしてメタルマスク層２０４をマスキングとして用いながら、メタルマスク層２０４及び記録膜層２０５に対してエッチング処理を行い、図１２（ｃ）に示すように残存するメタルマスク層２０４をウエットプロセスかドライエッチングによって除去する。続いてスパッタリングや塗布工程等でパターンの溝部分に、記録されない材料である非記録性材料２０６（磁気記録媒体の場合は非磁性材料）を充填することで図１２（ｄ）が得られる。これをエッチバックやケミカルポリッシュ等で表面を研磨し平坦化する。これによって、図１２（ｅ）に示した記録材料が非記録性材料２０６によって分離された構造を作製出来る。
更に例えば記録膜層２０５の保護膜や潤滑膜等の膜２０７を塗布方式やディッピング方式によって表面に形成することで、図１３に示した記録媒体２００が完成する。磁気記録媒体の場合には、ハードディスクドライブに組み込んで、ディスクリートトラックメディアや、パターンドメディアとなる。
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なう酸化物材料、パターニング基板、並びにパターン形成方法、インプリント用転写型の作製方法、記録媒体の作製方法、インプリント用転写型及び記録媒体もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

Claims (10)

  1. 基板である、または基板上に積層されている材料に対してエッチングでパターニングを行うためのマスキングとして用いられる酸化物材料であり、且つ該酸化物材料の上に前記マスキングとして用いられるレジストを形成して行われる多段階エッチング処理に用いられる酸化物材料であって、
    当該酸化物材料は酸化ビスマスを含むことを特徴とする酸化物材料。
  2. 基板である、または基板上に積層されている材料に対してエッチングでパターニングを行うためのマスキングとして用いられる酸化物材料であって、
    当該酸化物材料が酸化ビスマスを含むことを特徴とする酸化物材料。
  3. 請求の範囲第１項に記載の酸化物材料を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行うことを特徴とするパターン形成方法。
  4. 前記酸化物材料を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行った後、前記弱酸を用いて前記酸化物材料を除去する除去工程を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のパターン形成方法。
  5. 請求の範囲第３項に記載のパターン形成方法を用いてパターニングを行うことを特徴とするインプリント用転写型の作製方法。
  6. 請求の範囲第３項に記載のパターン形成方法を用いてパターニングを行うことを特徴とする記録媒体の作製方法。
  7. 前記酸化ビスマスにおけるビスマスと酸素との組成比をｘ：１−ｘとすると、０．４≦ｘ≦０．５であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の酸化物材料。
  8. 基板と、
    請求の範囲第１項に記載の酸化物材料とが積層されてなることを特徴とするパターニング基板。
  9. 請求の範囲第８項に記載のパターニング基板に対して、前記酸化物材料の上に前記マスキングとして用いられるレジストを形成して、前記レジストに対するパターニングを行うレジストパターニング工程と、
    前記レジスト及び前記酸化物材料に対するエッチング処理を行う第１エッチング工程と、
    前記酸化物材料を前記マスキングとして用いてエッチングでパターニングを行う第２エッチング工程と、
    前記弱酸を用いて前記酸化物材料を除去する除去工程と
    を備えることを特徴とするパターン形成方法。
  10. 前記レジストパターニング工程は、電子線を用いて前記レジストに対するパターニングを行うことを特徴とする請求の範囲第９項に記載のパターン形成方法。
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