JP6264727B2

JP6264727B2 - パターン形成体の製造方法

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Publication number: JP6264727B2
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Inventors: 紘子矢澤; 雅史川下
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Description

本発明は、微細なパターンを形成するためのパターン形成体の製造方法に関する。

基材に特定の微細なパターンを形成した構造物は、広範に用いられている。微細なパターンを形成した構造物としては、例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス、医療検査用チップ、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。

半導体デバイスの製造プロセス等における微細なパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法が用いられている。例えば、ガラス等の透明基板上にクロム等の不透明材料からなるパターンを形成したフォトマスクを作製し、このフォトマスクを、感光性樹脂を塗布した半導体基板上に直接的あるいは間接的に乗せ、フォトマスクの背面から光を照射して光の透過部分の樹脂を選択的に感光させることにより、フォトマスクのパターンを基板上に転写することが行われている。この技術を一般にフォトリソグラフィと呼んでいる。

しかしながら、このようなパターン形成方法では、形成するパターンのサイズや形状が露光する光の波長に大きく依存するため、特に微細なパターンの転写においては、半導体基板上にパターンを忠実に転写することが困難となっている。
また、光の回折現象による光コントラストの低下や、装置が複雑な機構を必要とするため高価であることも、問題となる。

これらの問題は、半導体デバイスの製造のみならず、ディスプレイや記録メディア、バイオチップ、光デバイス等、フォトリソグラフィ法を用いる様々なパターン形成においても、同様に当てはまる。
微細なパターンの他の形成方法としては、電子線リソグラフィや集束イオンビームリソグラフィ等がある。

以下、基板に微細なパターンを形成する従来の典型的な方法の一例を図１を参照して説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、ハードマスク層１２を備えた基板１１上にレジストをコーティングしてレジスト膜１３を形成する。
次に、図１（ｂ）に示すように、レジスト膜１３のパターニングを行ってレジストパターン１４を形成する。
次に、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン１４をエッチングマスクとしてハードマスク層１２をエッチングし、ハードマスクパターン１５を形成する。
次に、図１（ｄ）に示すように、ハードマスクパターン１５をエッチングマスクとして基板１１をエッチングし、図１（ｅ）に示すように、洗浄してハードマスクパターン１５を剥離する。これにより、パターニングされた基板１６が得られる。

レジスト膜１３のパターニングの方法としては、例えば電子線リソグラフィを用いる。電子線リソグラフィは、電子線露光装置を用いてレジスト膜１３に所望のパターンを描画した後、現像することによってレジストパターン１４を形成する。

このような電子線リソグラフィ法や、集束イオンビームリソグラフィ法によるパターン形成方法は、スループットの悪さや、装置が高価であることが問題である。
そこで、近年、インプリント法と呼ばれる、簡便でありながら従来の方法よりも微細なパターンを忠実に転写可能な技術が提案されている（非特許文献１）。

以下、従来の典型的な光インプリント法を用いた基板パターニングの一例を、図２を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ハードマスク層２２を備えた基板２１上にＵＶ硬化樹脂をコーティングして樹脂膜２３を形成する。
次に、図２（ｂ）に示すように、モールド２０のパターンが形成された面を樹脂膜２３に押し当て、モールド２０の背面からＵＶ光を照射して樹脂膜２３を硬化させる。
次に、図２（ｃ）に示すように、モールド２０を剥離し、樹脂パターン２４が形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、基板２１上に残った樹脂の残膜２７を除去する。
次に、図２（ｅ）に示すように、樹脂パターン２４をエッチングマスクとしてハードマスク層２２をエッチングし、ハードマスクパターン２５を形成する。
次に、図２（ｆ）に示すように、ハードマスクパターン２５をエッチングマスクとして基板２１をエッチングし、図２（ｇ）に示すように、洗浄してハードマスクパターン２５を剥離する。これにより、パターニングされた基板２６が得られる。

この方法によれば、樹脂膜のパターニングにかかる時間と装置のコストを電子線リソグラフィ法と比べて大幅に削減することができる。しかし、この方法では、電子線リソグラフィ法では必要ない残膜除去という工程が必要になる。

ここで、ハードマスク層２２には、基板２１をエッチングする際のエッチングマスクとして十分なエッチング耐性が要求される。
光学素子などの製造に用いる基板（例えばニオブ酸リチウム基板、サファイア基板など）には、一般的なエッチング条件においてエッチングレートが低いものが多く、エッチングレートが低い基板２１はハードマスク層２２とのエッチング選択比を高く設定することが困難である。このような基板２１をエッチングして所望の深さのパターンを形成するためには、エッチング中にハードマスク層２２の一部または全部が消失することを防ぐために、ハードマスク層２２を厚くする方法がある。

しかしながら、図３（ａ）に示すように、樹脂パターン２４をエッチングマスクとして厚いハードマスク層２２１をエッチングする場合、図３（ｂ）に示すようにエッチング中に樹脂パターン２４の高さのみならず幅も減少し、図３（ｃ）に示すようにハードマスク層２２に形成されるハードマスクパターン２２３は、本来エッチングされるべきでない部分がエッチングされ、寸法が小さくなったり、矩形性が低下したりする。その結果、基板２１を精度良くパターニングすることが困難になる。

また、樹脂パターン２４には、ハードマスク層２２をエッチングする際のエッチングマスクとして十分なエッチング耐性が要求される。光学素子などの製造に用いる基板２１をエッチングして所望の深さのパターンを形成するために、基板２１上に形成するハードマスク層２２を厚くすると、樹脂パターン２４をエッチングマスクとして厚いハードマスク層２２１をエッチングしなければならない。このとき、ハードマスク層２２をエッチングする条件に対して高い耐性を有する樹脂の種類は少なく、製品やプロセスに応じて自由に樹脂を選択することができない。

エッチング耐性が低い樹脂からなる樹脂パターン２４をエッチングマスクとして使用する手法には、基板２１上にコーティングされる樹脂膜２３を厚くし、この樹脂膜２３にモールドで形成される樹脂パターン２４２の高さを、図４（ａ）に示すように高くする方法がある。樹脂パターン２４２の高さを高くすることによって、ハードマスク層２２のエッチング中に樹脂パターン２４２の一部または全部が消失することを防ぐことができ、厚いハードマスク層２２１に所望の深さのパターンを形成することができる。

しかしながら、樹脂パターン２４２の高さを高くすると、樹脂パターン２４２のアスペクト比が高くなり、図４（ｂ）に示すように、樹脂パターン２４２が倒壊しやすくなる。このことは、電子線リソグラフィにおいても同様に問題となる。

Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６７，ｐ．３３１４（１９９５）

本発明は、上述したようなパターン形成方法の問題を解決するためになされたものであり、微細なパターンの形成に好適なパターン形成体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、基板の表面に微細なパターンを形成してなるパターン形成体の製造方法であって、前記基板の表面に第１のハードマスク層を形成する工程と、前記第１のハードマスク層上に第２のハードマスク層を形成する工程と、前記第２のハードマスク層上に樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層にインプリント法によりパターニングを行って樹脂パターンを形成する工程と、前記樹脂パターンの形成時に生じた前記樹脂層の残膜を除去した後、前記樹脂パターンをエッチングマスクとして前記第２のハードマスク層をエッチングし第２のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第２のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記第１のハードマスク層をエッチングし第１のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第２のハードマスクパターンを除去した後、前記第１のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングし、さらに前記基板のエッチング後に前記第１のハードマスクパターンを剥離してパターニングされた基板を得る工程とを備え、前記基板はニオブ酸リチウムからなり、前記第１のハードマスク層はクロムからなり、前記第２のハードマスク層はシリコンからなることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載のパターン形成体の製造方法において、前記第２のハードマスク層は、前記樹脂層の残膜を除去する条件と同一の条件でエッチングされることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のパターン形成体の製造方法において、前記第２のハードマスク層は、該第２のハードマスク層からなる前記第２のハードマスクパターンを前記第１のハードマスク層のエッチングマスクとして前記第１のハードマスク層を前記基板の表面が露出するまでエッチングできるエッチング選択比を有することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記第１のハードマスク層は、該第１のハードマスク層からなる前記第１のハードマスクパターンを前記基板のエッチングマスクとして前記基板を所定の深さまでエッチングできるエッチング選択比を有することを特徴とする。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記第２のハードマスク層は、前記基板をエッチングするエッチング条件において、エッチングされて消失することを特徴とする。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記樹脂層のパターニングには、光インプリント法を用いることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記樹脂層のパターニングには、熱インプリント法を用いることを特徴とする。

本発明によれば、微細なパターンの形成に好適なパターン形成方法を提供することができる。

従来のパターン形成方法の一例を示す概略断面図である。従来の光インプリント法を用いたパターン形成方法の一例を示す概略断面図である。従来のパターン形成方法における問題点を示す概略断面図である。従来のパターン形成方法における問題点を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を示す概略断面図である。本発明の実施例に係るパターン形成方法を示す概略断面図である。本発明の実施例に係るパターン形成方法を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態におけるパターン形成体の製造方法について図５を参照して詳細に説明する。

まず、図５(ａ)に示す基材３１を用意し、この基材３１の表面上に第１のハードマスク層３２１を形成する。
第１のハードマスク層３２１の形成方法としては、第１のハードマスク層３２１に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いて形成して良い。例えば、スパッタリング法などを用いて良い。
また、基板３１は、用途に応じて適宜選択して良い。基板３１としては、例えば、シリコン基板、石英基板、サファイア基板、ニオブ酸リチウム基板、ＳＯＩ基板などを好適に用いて良い。第１のハードマスク層３２１は、基板３１とのエッチング選択比が高い材料であれば良い。

なお、第１のハードマスク層の厚さは、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。
ただし、第１のハードマスク層の厚さが５０ｎｍ未満の場合は、後述する基板に異方性エッチングを行う工程において、基板のエッチング中に第１のハードマスク層の一部または全部が消失して、基板に精度よくパターンを形成できなくなる不具合がある。また、１００ｎｍを上回る場合は、後述する第１のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第１のハードマスク層に形成されるパターンの矩形性が低下して寸法精度が劣化したり、第１のハードマスク層が、基板表面が露出するまでエッチングされる前に第２のハードマスク層の一部または全部が消失して、第１のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる不具合がある。

次に、図５(ｂ)に示すように、基板３１の表面と反対側の面である第１のハードマスク層３２１の表面に、第２のハードマスク層３２２を形成する。
第２のハードマスク層３２２の形成方法としては、第２のハードマスク層３２２に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いて形成して良い。例えば、スパッタリング法などを用いて良い。
また、第２のハードマスク層３２２は、第１のハードマスク層３２１とのエッチング選択比が高い材料であれば良い。

ここで、例えば、基板３１としてニオブ酸リチウム基板を用いた場合、第１のハードマスク層３２１にはＣｒ（クロム）からなる層、第２のハードマスク層３２２にはＳｉ（シリコン）からなる層を用いることが望ましい。
ニオブ酸リチウムは非線形光学効果、圧電性、焦電性を持ち、レーザー素子、圧電素子、表面弾性波素子、電気工学素子などの製造工程に、本発明のパターン形成方法を用いる場合に好適である。
第１のハードマスク層３２１にクロムからなる層を用いることで、後述する基板３１をエッチングする工程において、一般的なエッチング条件において、エッチング選択比を高く設定することができる。
第２のハードマスク層３２２にシリコンからなる層を用いることで、後述する第１のハードマスク層３２１をエッチングする工程において、一般的なエッチング条件において、エッチング選択比を高く設定することができ、第２のハードマスク層３２２の厚さを非常に薄く（１０ｎｍ程度）することができる。

なお、第２のハードマスク層３２２の厚さは、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲であることが望ましい。
ただし、第２のハードマスク層の厚さが３ｎｍ未満の場合は、後述する第１のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第１のハードマスク層が、基板表面が露出するまでエッチングされる前に第２のハードマスク層の一部または全部が消失して、第１のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる問題がある。また、第２のハードマスク層の厚さが１５ｎｍを上回る場合は、後述する第２のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第２のハードマスク層が、第１のハードマスク層の表面が露出するまでエッチングされる前に樹脂層の一部または全部が消失して、第２のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる問題がある。

次に、図５（ｃ）に示すように、第１のハードマスク層３２１と反対の面である第２のハードマスク層３２２の表面にＵＶ硬化樹脂をコーティングして樹脂膜３３（樹脂層）を形成する。
なお、樹脂膜３３の厚さは、５０〜１５０ｎｍの範囲であることが望ましい。ただし、樹脂膜の厚さが５０ｎｍを下回る場合は、後述する第２のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第２のハードマスク層が、第１のハードマスク層の表面が露出するまでエッチングされる前に樹脂層の一部または全部が消失して、第２のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる問題がある。また、樹脂膜の厚さが１５０ｎｍを上回る場合は、樹脂膜に形成される樹脂パターンのアスペクト比が高くなり、樹脂パターンが倒壊し易くなる問題がある。

次に、図５（ｄ）に示すように、モールド３０のパターンが形成された面を樹脂膜３３に押し当てて、モールド３０のパターン形状を写し込んだ後、モールド３０の背面側（パターンが形成された面と反対の面）からＵＶ光を照射して樹脂膜３３を硬化させる。

次に、図５(ｅ)に示すように、モールド３０を剥離する。これにより、第２のハードマスク層３２２上に樹脂パターン３４が得られる。

ここで、第２のハードマスク層３２２の厚さを非常に薄くすると、後述する第２のハードマスク層３２２に異方性エッチングを行う工程において、エッチングマスクとなる樹脂パターン３４の高さを低く（例えば、１００ｎｍ以下）することができ、樹脂パターン３４のアスペクト比を低く設定することができる。このため、パターンが倒壊することなく、精度良く樹脂パターン３４を形成することができる。
なお、樹脂膜３３に形成される樹脂パターン３４のアスペクト比は、２以下であることが望ましい。ただし、アスペクト比が２を上回る場合は、樹脂パターンが倒壊し易くなる不具合が生じる。

次に、図５（ｆ）に示すように、第２のハードマスク層３２２上に残った樹脂膜３３の残膜３７を除去する。
残膜３７の除去としては、適宜公知の方法を用いてよく、例えばＯ２プラズマエッチング法などを用いて行っても良い。また、残膜除去の条件は、用いた樹脂に応じて、適宜調節して良い。

次に、図５（ｇ）に示すように、樹脂パターン３４をエッチングマスクとして、第２のハードマスク層３２２に異方性エッチングを行って第２のハードマスクパターン３５２を形成する。
第２のハードマスク層３２２の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良く、例えば、ドライエッチングなどを用いて行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた樹脂及び第２のハードマスク層３２２に応じて、適宜調節して良い。

ここで、残膜３７を除去する条件と、第２のハードマスク層３２２をエッチングする条件を同一に設定すると、残膜３７の除去と第２のハードマスク層３２２のエッチングの両方を１つの工程で行うことができる。

次に、図５（ｈ）に示すように、第２のハードマスクパターン３５２をエッチングマスクとして、第１のハードマスク層３２１に異方性エッチングを行って第１のハードマスクパターン３５１を形成する。
第１のハードマスク層３２１の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良く、例えば、ドライエッチングなどを用いて行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた第１のハードマスク層３２１及び第２のハードマスク層３２２に応じて、適宜調節して良い。

ここで、第２のハードマスク層３２２に対する第１のハードマスク層３２１のエッチング選択比を十分に高く設定することで、第２のハードマスクパターン３５２の厚さが１０ｎｍ程度というように非常に薄くても、途中で第２のハードマスクパターン３５２が消失することなく第１のハードマスク層３２１を精度良くエッチングすることができる。
なお、第２のハードマスク層３２２に対する第１のハードマスク層３２１のエッチング選択比が５以上であることが望ましい。ただし、エッチング選択比が５を下回る場合は、第１のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第１のハードマスク層が、基板の表面が露出するまでエッチングされる前に第２のハードマスク層の一部または全部が消失して、第１のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる不具合が生じる。したがって、第２のハードマスク層は、第２のハードマスク層からなる第２のハードマスクパターンを第１のハードマスク層のエッチングマスクとして第１のハードマスク層を基板の表面が露出するまでエッチングできるエッチング選択比を有するものであればよい。

次に、第１のハードマスクパターン３５１上に残った第２のハードマスクパターン３５２を除去する。第２のハードマスクパターン３５２の除去方法としては、適宜公知の方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングやウェットエッチングなどを用いて行っても良い。

次に、図５(ｉ)に示すように、第１のハードマスクパターン３５１をエッチングマスクとして、基板３１に異方性エッチングを行う。
基板３１の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良く、例えば、ドライエッチングなどを用いて行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた基板３１及び第１のハードマスク層３５１に応じて、適宜調節して良い。
ここで、第１のハードマスク層は、第１のハードマスク層に対する基板のエッチング選択比が２以上であることが望ましい。ただし、エッチング選択比が２を下回る場合は、基板に異方性エッチングを行う工程において、基板が、所定の深さにエッチングされる前に第１のハードマスク層の一部または全部が消失して、基板にパターンを精度よく形成できなくなる不具合が生じる。したがって、第１のハードマスク層は、該第１のハードマスク層からなる第１のハードマスクパターンを基板のエッチングマスクとして基板を所定の深さまでエッチングできるエッチング選択比を有するものであればよい。

ここで、第２のハードマスクパターン３５２を除去する条件と、基板３１をエッチングする条件を同一にすると、第２のハードマスクパターン３５２の除去と基板３１のエッチングの両方を１つの工程で行うことができる。
基板３１に異方性エッチングを行った後は、図５（ｊ）に示すように、洗浄して第１のハードマスクパターン３５１を剥離する。これにより、パターニングされた基板３６を得る。

以下、本発明のパターン形成体の製造方法について、図６及び図７を参照して光インプリント用モールドを作製してパターン形成体を製造する場合の一例を挙げながら説明を行う。本発明の実施例のパターン形成体の製造方法は、下記実施例に限定されるものではない。

まず、モールド用基板には石英基板を用いた。
図６(ａ)に示すように、石英基板４１上にハードマスク層としてクロム膜３０ｎｍを製膜したクロム層４２を形成し、クロム層４２上にポジ型レジストＦＥＰ−１７１（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を２００ｎｍの厚さにコーティングしてレジスト膜４３とした。

次に、図６（ｂ）に示すように、電子線描画装置にて、レジスト膜４３に対して電子線をドーズ１０μＣ／ｃｍ２で照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス処理、及びリンス液の乾燥を行い、レジストパターン４４を得た。ここで、現像液にはＴＭＡＨ水溶液、リンス液には純水を用いた。

次に、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン４４をエッチングマスクとして、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クロム層４２のエッチングを行い、クロムパターン４５を得た。このとき、クロム層４２のエッチング条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＩＣＰパワー１２０Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗとした。

次に、図６（ｄ）に示すように、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＩＥパワー１０００Ｗ）によってレジストパターン４４を剥離した。

次に、図６(ｅ)に示すように、クロムパターン４５をエッチングマスクとして、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基板４１のエッチングを行った。このとき、石英基板のエッチングの条件は、Ｃ４Ｆ８流量１０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０〜５５ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２０Ｗ、ＲＩＥパワー５５０Ｗとした。

次に、図６（ｆ）に示すように、残存したクロムパターンのウェット洗浄を行った後、フッ素系離型剤を用いて離型処理を行った。
以上より、石英モールド２０を得ることができた。

次に、石英モールド２０を用いて、ニオブ酸リチウム基板に微細パターンを形成した。
まず、図７(ａ)に示すように、ニオブ酸リチウム基板５１上に第１のハードマスク層としてクロムを２００ｎｍの厚さに製膜してクロム層５２１を形成し、このクロム層５２１上に第２のハードマスクとしてシリコンを１０ｎｍの厚さに製膜してシリコン層５２２を形成した。

次に、図７（ｂ）に示すように、シリコン層５２２上にＵＶ硬化樹脂ＰＡＫ−０１（東洋合成工業社製）を１００ｎｍの厚さにコーティングして、樹脂層５３とした。

次に、図７(ｃ)に示すように、ニオブ酸リチウム基板５１上の樹脂層５３に、モールド２０のパターンが形成された面が対向するようにモールド２０を押し当て、モールド２０の裏側から、高圧水銀灯を光源として２０ｍＪ／ｃｍ２の露光を行って樹脂層５３を硬化させた。

次に、図７（ｄ）に示すように、モールド２９を剥離し、ニオブ酸リチウム基板５１上に樹脂パターン５４を得た。

次に、図７(ｅ)に示すように、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残膜５７の除去と、樹脂パターン５４をエッチングマスクとしたシリコン層５２２のエッチングを行った。このとき、残膜５７の除去及びシリコン層５２２のエッチングの条件は、ＣＦ４流量３０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８流量２０ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗであった。
この工程で、残膜５７が確実に除去され、露出したシリコン層５２２をエッチングすることができた。また、このとき、シリコン層の厚さは１０ｎｍと非常に薄いため、エッチング中に樹脂パターンの高さが減少しても、シリコン層のエッチングされるべきでない箇所が露出することなく、シリコンパターン５５２を形成することができた。

次に、図７（ｆ）に示すように、シリコンパターン５５２をエッチングマスクとして、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クロム層５２１のエッチングを行って、クロムパターン５５１を形成した。このとき、クロム層５２１のエッチングの条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力１０Ｐａ、ＩＣＰパワー１２０Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗとした。

次に、図７（ｇ）に示すように、クロムパターン５５１をエッチングマスクとして、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ニオブ酸リチウム基板５１のエッチングを行った。このとき、ニオブ酸リチウム基板５１のエッチングの条件は、Ｃ４Ｆ８流量５０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、ＩＣＰパワー１０００Ｗ、ＲＩＥパワー２００Ｗであった。また、残存したシリコンパターン５５２は、ニオブ酸リチウム基板５１のエッチング中に、エッチングされて除去された。

次に、図７（ｈ）に示すように、エッチング後のニオブ酸リチウム基板５１を洗浄し残存したクロムパターン５５１を除去することで、パターニングされた基板５６を得ることができた。

本発明のパターン形成方法は、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、パターン形成体として、光学素子、インプリント用モールド、フォトマスク、半導体デバイス、配線回路（デュアルダマシン構造の配線回路など）、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（拡散板、導光板など）、マイクロ流路など、に利用することが期待される。

１１…基板
１２…ハードマスク層
１３…レジスト膜
１４…レジストパターン
１５…ハードマスクパターン
１６…パターニングされた基板
２０…モールド
２１…基板
２２…ハードマスク層
２２１…厚いハードマスク層
２２２…エッチングされた厚いハードマスク層
２２３…寸法精度と矩形性が悪いハードマスクパターン
２３…樹脂膜
２４…樹脂パターン
２４１…変形した樹脂パターン
２４２…倒壊した樹脂パターン
２５…ハードマスクパターン
２６…パターニングされた基板
２７…残膜
３０…モールド
３１…基板
３２１…第１のハードマスク層
３２２…第２のハードマスク層
３３…樹脂膜
３４…樹脂パターン
３５１…第１のハードマスクパターン
３５２…第２のハードマスクパターン
３６…パターニングされた基板
３７…残膜
４１…石英基板
４２…クロム層
４３…レジスト膜
４４…レジストパターン
４５…クロムパターン
５１…ニオブ酸リチウム基板
５２１…クロム層
５２２…シリコン層
５３…樹脂層
５４…樹脂パターン
５５１…クロムパターン
５５２…シリコンパターン
５６…パターニングされたニオブ酸リチウム基板
５７…残膜

Claims

基板の表面に微細なパターンを形成してなるパターン形成体の製造方法であって、
前記基板の表面に第１のハードマスク層を形成する工程と、
前記第１のハードマスク層上に第２のハードマスク層を形成する工程と、
前記第２のハードマスク層上に樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層にインプリント法によりパターニングを行って樹脂パターンを形成する工程と、
前記樹脂パターンの形成時に生じた前記樹脂層の残膜を除去した後、前記樹脂パターンをエッチングマスクとして前記第２のハードマスク層をエッチングし第２のハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第２のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記第１のハードマスク層をエッチングし第１のハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第２のハードマスクパターンを除去した後、前記第１のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングし、さらに前記基板のエッチング後に前記第１のハードマスクパターンを剥離して、パターニングされた基板を得る工程とを備え、
前記基板はニオブ酸リチウムからなり、前記第１のハードマスク層はクロムからなり、
前記第２のハードマスク層はシリコンからなる
ことを特徴とするパターン形成体の製造方法。
前記第２のハードマスク層は、前記樹脂層の残膜を除去する条件と同一の条件でエッチングされることを特徴とする請求項１記載のパターン形成体の製造方法。
前記第２のハードマスク層は、該第２のハードマスク層からなる前記第２のハードマスクパターンを前記第１のハードマスク層のエッチングマスクとして前記第１のハードマスク層を前記基板の表面が露出するまでエッチングできるエッチング選択比を有することを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成体の製造方法。
前記第１のハードマスク層は、該第１のハードマスク層からなる前記第１のハードマスクパターンを前記基板のエッチングマスクとして前記基板を所定の深さまでエッチングできるエッチング選択比を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法。
前記第２のハードマスク層は、前記基板をエッチングするエッチング条件において、エッチングされて消失することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法。
前記樹脂層のパターニングには、光インプリント法を用いることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法。
前記樹脂層のパターニングには、熱インプリント法を用いることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のパターン形成体の製造方法。