JPH10158883A

JPH10158883A - パターン形成体の製造方法

Info

Publication number: JPH10158883A
Application number: JP8317490A
Authority: JP
Inventors: Sumuto Shimizu; 澄人清水
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】基板上に複数の概球状部材または概半球状部
材がパターン状に配置されたパタ−ン形成体を製造する
方法を提供すること。【解決手段】少なくとも、基板１上に複数の概球状部
材または概半球状部材３がパターン状に配置されたパタ
−ン形成体を製造する方法であり、前記基板１の材料を
導電性物質とするか、或いは前記基板の表面に導電性物
質層１ｂを設け、さらにその表面に複数の開口部を有す
る非導電性物質層４を前記パターンに対応させて形成
し、各開口部１ａに電解メッキ法によりメッキ膜をそれ
ぞれ成長させて前記概球状部材または概半球状部材３を
形成することを特徴とするパタ−ン形成体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも、基板
上に複数の概球状部材または概半球状部材がパターン状
に配置されたパターン形成体を製造する方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】微細加工技術が日進月歩で進歩して、今
では0 .1μｍオーダーのメモリー作製技術の開発に主力
が移りつつあるが、メモリー作製にかかるパターン形成
体は矩形状断面または台形状断面を有するものがほとん
どである。しかし、断面が円または概円である球状（半
球状）または概球状（概半球状）のパターン形成体が必
要とされていないわけではない。かかるパターン形成体
には光の散乱体としての用途が見込まれる。

【０００３】光学機器には、その光学系の中に光散乱部
材を設けているものがあり、この光散乱部材は、基板表
面をサンドブラスト等で処理して作製されるのが一般的
である。また、半導体素子等の製造工程で用いられるフ
ォトマスクやシリコンウエハ等の基板部材上に存在する
ゴミの大きさや個数を検査するゴミ検査装置とよばれる
装置があり、この検査装置は、試料（例えば、フォトマ
スクやシリコンウエハ等）に光を照射したときの散乱強
度および散乱指向性から試料面の微小ゴミとそのサイズ
を検知するものである。

【０００４】このゴミ検査装置のフォトマルは、一定感
度とするような初期設定および経時的変動の評価が必要
であるが、その感度調整には一定の粒径からなる光散乱
体を適当な密度となるように分布させたキャリブレーシ
ョン用の光散乱板が用いられる。この光散乱板は検査す
るゴミと同等の散乱特性を示すことが好ましく、例えば
ゴミと同程度の大きさで比較的等方散乱特性を有する微
粒子（光散乱体）を基板上に複数配列したものが好まし
い。

【０００５】以上のような要求を視野にいれて現存の微
細加工技術を総観してみると、数十ナノメートル以上の
パターンサイズからなる微細パターンの作製方法として
は大別してドライエッチング法とウエットエッチング法
をあげることができる。ドライエッチング法には反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）法、イオンビームエッチン
グ法、あるいはフォーカスイオンビームエッチング（Ｆ
ＩＢ）法、レーザー加工法などがあげられる。

【０００６】ウエットエッチングでは、エッチング対象
の部材材料に適応したエッチャントに目的部材を浸漬し
てエッチングを行う。ここでＲＩＥ法を例としてとりあ
げ、その微細パターン加工法について図４を参照して説
明する。まず、基板１１上に被加工層１３を成膜し、さ
らにその上にレジストパターン１４を形成する（図４
（ａ））。レジスト材料は、パターン形成方法によって
ＥＢ用、紫外線感光用などを使い分けるのは本発明と同
じである。

【０００７】その後、レジストパターン１４を被加工層
１３に転写する（図４（ｂ））。転写方法にはＲＩＥ
法、イオンビームエッチング法などが一般的に用いられ
る。この転写方法は被加工層の物質等を考慮して選択す
るのが望ましい。その後、マスクとして使用したレジス
トパターン１４を剥離して微細パターンの完成となる
（図４（ｃ））。

【０００８】ここでＲＩＥ法によるパターン形成で被加
工パターンの上部形状を制御しようとする場合には、マ
スク形状またはマスク厚をある条件に最適化することが
必要である。また、通常の微細加工におけるマスク厚
は、下層にパターン転写する際のエッチング選択比か
ら、エッチング終了時にマスクが残存するような厚さに
する（例えば図４（ｂ））が、初期マスク厚をエッチン
グ選択比から想定できる厚さ以下にすると、エッチング
選択比が不足して下層パターンエッジ部分からどんどん
削られていくこととなる。そして、この条件下でエッチ
ングを行うと、台形状断面または三角形状断面を有する
パターンとなる。

【０００９】また、ウエットエッチングの場合もＲＩＥ
法による加工と同様に行われるが、パターン転写の際に
等方性エッチングとなるため、ＲＩＥ法の場合と異なり
被加工パターンにはテーパーが生じることとなり、形成
されたパターンはＴ型またはＩ型となるのが普通である
（図４（ｄ））。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＲＩＥ法によるパター
ン形成において、そのマスク形状、マスク厚などを制御
して前記断面形状のパターンが得られることは前述した
とおりであるが、例えば被加工パターンの上部が半球状
であるパターンを形成するには、マスク形状を概半球状
にする必要がある。

【００１１】しかし、今のところ、概半球状を成したマ
スクパターン形状の形成、制御方法については報告され
ていない。また、ＲＩＥ法にしろイオンビームエッチン
グ法にしろ、それぞれの転写特性を考えると、マスクパ
ターン形状がそのままリニアに転写されるということは
ないと思われ、その場合、マスク形状の最適化も必要と
なり、その制御はますます困難となる。

【００１２】以上のように、既存の微細加工技術では三
角形状断面または多角形状断面を有するパターンの作製
は可能であるが、概球状または概半球状のパターンを作
製する技術についてはまったく報告がない。また、例え
ば光散乱体の部材が必要な場合、光散乱体の形状は所望
形状であることが好ましく、例えば、等方的な散乱特性
が求められる場合は、光散乱体の形状を球形、概球形、
半球形、または概半球形にする必要がある。

【００１３】基板上に、このような球形、概球形、半球
形、または概半球形の光散乱体からなるパターンを配置
すれば極めて良好な光散乱板（部材）となり、さまざま
な光学機器等に用いることができる。かかる光散乱板
（部材）は特に、前記従来の技術でふれた半導体素子等
の作製工程で用いられるフォトマスクやシリコンウエハ
等の基板部材上に存在するゴミの大きさや個数を検査す
るゴミ検査装置における感度等の調整を行うためのキャ
リブレーション用光散乱板として最適である。

【００１４】このように様々な用途があるにも関わら
ず、球形、概球形、半球形、または概半球形の部材から
なるパターンの作製技術が確立されていないことは大き
な問題点である。また、前記のような目的で球形、概球
形、半球形、または概半球形の部材からなるパターンを
基板上に作製する際には、さらにそのパターンサイズお
よびその配置を所望のサイズまたは配置に作製できるよ
うに制御できる方法であることがより好ましいことは言
うまでもない。

【００１５】以上のように、球形、概球形、半球形、ま
たは概半球形の部材からなるパターンを製造する方法の
開発が強く要望されている。本発明は、前記問題点や要
望に鑑みてなされたものであり、基板上に複数の球状、
半球状、概球状または概半球状の部材（以下の記載及び
特許請求の範囲においては概球状部材または概半球状部
材と称す）がパターン状に配置されたパターン形成体を
製造する方法を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、基板上に複数の概球状部材または概半
球状部材がパターン状に配置されたパターン形成体を製
造する方法であり、前記基板の材料を導電性物質とする
か、或いは前記基板の表面に導電性物質層を設け、さら
にその表面に複数の開口部を有する非導電性物質層を前
記パターンに対応させて形成し、各開口部に電解メッキ
法によりメッキ膜をそれぞれ成長させて前記概球状部材
または概半球状部材を形成することを特徴とするパター
ン形成体の製造方法（請求項１）」を提供する。

【００１７】また、本発明は第二に「前記メッキ膜の材
料をＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆ
ｅ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｚ
ｎ、これらの金属を適宜組み合わせた合金、ＣｄＴｅ、
またはＣｏＷとしたことを特徴とする請求項１記載の製
造方法（請求項２）」を提供する。また、本発明は第三
に「前記開口部の形状を円形または概円形とすることに
より、該開口部に概球状部材または概半球状部材を形成
することを特徴とする請求項１または２記載の製造方法
（請求項３）」を提供する。

【００１８】また、本発明は第四に「前記開口部の大き
さを前記概球状部材または概半球状部材の大きさよりも
小さくしたことを特徴とする請求項３記載の製造方法
（請求項４）」を提供する。また、本発明は第五に「前
記非導電性物質層を単数または複数の層で形成し、少な
くとも一層はレジスト材料または酸化珪素を主成分とす
る材料により形成することを特徴とする請求項１〜４記
載の製造方法（請求項５）」を提供する。

【００１９】また、本発明は第六に「前記導電性物質層
を単数または複数の層で形成し、或いは基板を導電性物
質により構成して、少なくとも導電性物質としてＡｕ、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはこれらの金属を適宜組み合わ
せた合金を用いることを特徴とする請求項１〜５記載の
製造方法（請求項６）」を提供する。また、本発明は第
七に、「前記概球状部材または概半球状部材の大きさ
を、前記開口部の大きさ、メッキの電流量、メッキ液浸
漬時間のうちの少なくとも一つにより制御することを特
徴とする請求項１〜６記載の製造方法（請求項７）」を
提供する。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明にかかるパターン形成体を
製造する方法によれば、基板の材料を導電性物質とする
か、或いは前記基板の表面に導電性物質層を設け、さら
にその表面に複数の開口部を有する非導電性物質層を前
記パターンに対応させて形成し、各開口部に電解メッキ
法によりメッキ膜をそれぞれ成長させることにより、概
球状部材または概半球状部材を形成している。

【００２１】即ち、本発明にかかるパターン形成体を製
造する方法によれば、前記複数の開口部を所望パターン
に形成して各開口部に電解メッキ法により概球状部材ま
たは概半球状部材を形成するので、概球状部材または概
半球状部材を基板上に所望の個数、分布、大きさ、形状
にて設けることが可能であり、その結果、基板上に複数
の概球状部材または概半球状部材が所望のパターン状に
配置されたパターン形成体を製造することができる（請
求項１）。

【００２２】本発明にかかる基板は少なくともその表面
が導電性物質層により構成されていれば、電解メッキ法
によるメッキ膜を容易に成長させることができる。この
とき、基板全体を導電性物質により構成してもよいし、
基板の表面に導電性物質層を形成してもよい。図１に本
発明にかかるパターン形成体（一例）の概略断面を、ま
た図２に本発明にかかるパターン形成体の製造方法（一
例）の一部工程を示す。なお、図１、２ではパターン形
成体の一部が拡大されて、その断面が示されている。

【００２３】まず、基板１上に導電性物質層１ｂを形成
して（図２（ａ））その上に非導電性物質層４をパター
ン状に形成する（図２（ｂ））。さらに、電解メッキ法
により基板１が露出する部分１ａ（開口部）にメッキ膜
を成長させることにより、概球状部材または概半球状部
材３を形成する（図２（ｃ））。

【００２４】そして、非導電性物質層４を溶解または剥
離により除去して、基板上に複数の概球状部材または概
半球状部材が所望のパターン状に配置されたパターン形
成体が完成する（図２（ｄ））。このように、本発明に
かかる概球状部材または概半球状部材は電解メッキ法に
より形成されるが、電解メッキ法による概球状部材また
は概半球状部材の形成（大きさ、形状）を制御性よく行
うために、メッキ膜の材料をＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、これらの金属を適宜組み合わせ
た合金、ＣｄＴｅ、またはＣｏＷとすることが好ましい
（請求項２）。

【００２５】本発明にかかる概球状部材または概半球状
部材は、前記開口部の形状を円形または概円形とすれ
ば、容易に形成することができる（請求項３）。本発明
にかかる概球状部材または概半球状部材は各開口部に電
解メッキ法により形成されるが、この際に各開口部にお
いて、メッキ膜をその厚さが非導電性物質層４の厚さと
同等になるまで成長させた後、さらに図２（ｃ）に示す
ように等方的に成長させることにより、各開口部に概球
状部材または概半球状部材３を容易に形成することがで
きる。

【００２６】このとき、概球状部材または概半球状部材
３は非導電性物質層４の開口部１ａより大きくなるた
め、開口部１ａの大きさは概球状部材または概半球状部
材３の所望の大きさよりも小さくすることが好ましい。
即ち、各開口部に概球状部材または概半球状部材が容易
に形成されるように開口部の大きさを部材の大きさより
も小さくすることが好ましい（請求項４）。

【００２７】本発明においては、非導電性物質層を単数
または複数の層で形成し、少なくとも一層はレジスト材
料または酸化珪素を主成分とする材料により形成するこ
とが好ましい（請求項５）。本発明にかかる非導電性物
質層は単層でもよいし、或いは開口のパターン形成が容
易となるように複数の層で構成してもよい。

【００２８】また、非導電性物質層を構成する層のうち
少なくとも一層をレジスト材料により形成すると、リソ
グラフィープロセスにより容易に開口パターンが形成で
きるので好ましい（請求項５）。或いは、非導電性物質
層を構成する層のうち少なくとも一層を酸化珪素を主成
分とする材料により形成すると、エッチングプロセス等
により容易に開口パターンが形成できるので好ましい
（請求項５）。

【００２９】請求項５にかかる構成にすると、開口部の
位置、大きさ及び形状を容易に制御可能であり、さらに
概球状部材または概半球状部材は開口部にのみ形成され
るので、概球状部材または概半球状部材の個数、分布
（位置及び密度）、大きさ及び形状を容易に制御するこ
とができる。本発明においては、導電性物質層を単数ま
たは複数の層で形成し、導電性物質層を少なくともＡ
ｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはこれらの金属を適宜組み
合わせた合金により形成することが好ましい（請求項
６）。

【００３０】本発明にかかる導電性物質層は単層でもよ
いし、或いは基板との密着性を向上させるための層等を
加えた複数の層で構成してもよい。また、導電性物質層
を単数または複数の層で形成し、或いは基板を導電性物
質により構成して、少なくとも導電性物質としてＡｕ、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはこれらの金属を適宜組み合わ
せた合金を用いると、メッキ膜３が容易に成長するので
好ましい（請求項６）。

【００３１】本発明によれば、概球状部材または概半球
状部材の大きさも容易に制御することが可能である。例
えば、開口部の大きさ（または面積）の他、メッキの電
流量やメッキ浸漬時間を大きくすれば部材も大きくなる
ので、これらのうち少なくとも一つを制御することによ
り、所望の大きさの部材を得ることができる（請求項
７）。

【００３２】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではな
い。

【００３３】

【実施例１】図２に、本実施例にかかるパターン形成体
の製造方法の一部工程を示す。なお、図２ではパターン
形成体の一部が拡大されて、その断面が示されている。
まず、大きさが直径２インチのガラス基板１上に導電性
物質層１ｂとしてＩＴＯ薄膜をスパッタリング法により
形成した。さらに、その表面に非導電性物質層としてレ
ジスト４’を塗布した後、縮小投影露光法にてレジスト
パターン４を形成した（図２ｂ）。このとき、レジスト
パターン４は直径0.5 μｍ以上の複数の円形開口１ａが
配列するように形成した。

【００３４】次に、メッキ法によりレジストパターン４
の開口部１ａにＮｉメッキ膜を成長させた結果、直径５
μｍ以上の概球状部材または概半球状部材３が開口１ａ
のパターンに応じて、所望分布のパターン状に形成され
た（図２（ｃ））。この際、部材３の大きさはメッキ面
積（開口の面積）、メッキの電流量、メッキ時間（メッ
キ液中の浸漬時間）を制御することにより、所望サイズ
に対して0.1 μｍ以下の寸法誤差に抑えることができ
た。この結果、所望の形状（概球形または概半球形）及
び大きさの部材３を得ることができた。

【００３５】なお、電解メッキ液（電解メッキ浴）には
スルファミン酸ニッケル水溶液を使用し、メッキ時の電
流密度は0.1 ｍＡ／ｍｍ²とした。最後に、ステンシル
マスクとして用いたレジストパターン４をＭＥＫ（メチルエ
チルケトン）により剥離除去し、さらに有機溶媒や水等によ
り洗浄を行ってパターン形成体を完成させた（図２
（ｄ））。

【００３６】本実施例により製造したパターン形成体
は、概球状部材または概半球状部材を光散乱体とした光
散乱板として使用可能であり、該光散乱板によれば、ほ
ぼ等方的な散乱特性を得ることができる。この光散乱板
を光学機器内の照明光学部分に配置することにより、照
明光学系内光量分布の均一化に寄与することができた。

【００３７】

【実施例２】図３に、本実施例にかかるパターン形成体
の製造方法の一部工程を示す。なお、図３ではパターン
形成体の一部が拡大されて、その断面が示されている。
まず、大きさが直径５インチの石英ガラスからなる基板
１上に導電性物質層１ｂとしてＮｉＣｒ薄膜を真空蒸着
法により形成した（図３（ａ））。さらに、その表面に
非導電性物質層２として酸化珪素の薄膜を真空蒸着法で
形成し、さらにその表面にレジストを塗布した後、電子
線描画法にてレジストパターン４を形成した（図３
ｂ）。このとき、レジストパターン４は直径0.1 μｍ以
上の複数の円形開口が配列するように加工した。

【００３８】次に、レジストパターン４をドライエッチ
ング法にて酸化珪素からなる非導電性物質層２に転写し
た後、レジストパターンを除去した（図３（ｃ））。そ
して、メッキ法により非導電性物質層２の開口部１ａに
Ｃｕメッキ膜を成長させた結果、直径0.5 μｍ以上の概
球状部材または概半球状部材３が開口１ａのパターンに
応じて、所望分布のパターン状に形成された（図３
（ｄ））。

【００３９】この際、部材３の大きさはメッキ面積（開
口の面積）、メッキの電流量、メッキ時間（メッキ液中
の浸漬時間）を制御することにより、所望サイズに対し
て0.05μｍ以下の寸法誤差に抑えることができた。この
結果、所望の形状（概球形または概半球形）及び大きさ
の部材３を得ることができた。なお、電解メッキ液（電
解メッキ浴）にはピロリン酸銅水溶液を使用し、メッキ
時の電流密度は0.5 ｍＡ／ｍｍ²とした。

【００４０】最後に、ステンシルマスクとして用いた酸
化硅素の非導電性物質層２を酸素アッシング法により剥
離除去し、さらに有機溶媒や水等により洗浄を行ってパ
ターン形成体を完成させた（図３（ｅ））。本実施例に
より製造したパターン形成体は、概球状部材または概半
球状部材を光散乱体とした光散乱板として使用可能であ
り、該光散乱板によれば、ほぼ等方的な散乱特性を得る
ことができる。

【００４１】この光散乱板を光学機器内の照明光学部分
に配置することにより、照明光学系内光量分布の均一化
に寄与することができた。

【００４２】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、概球状部
材または概半球状部材を基板上に所望の個数、分布、大
きさ、形状にて設けることが可能であり、その結果、概
球状部材または概半球状部材が所望のパターン状に配置
されたパターン形成体を高い歩留まりにて製造すること
ができる。

【００４３】また、本発明によれば、概球状部材または
概半球状部材を光散乱体とした光散乱板も容易に製造す
ることができる。該光散乱板によれば、ほぼ等方的な散
乱特性を得ることができる。また、本発明によれば、光
散乱体の大きさや配置位置も容易に制御することができ
るため、所望の光散乱特性を有する光散乱板を高い歩留
まりで作製できる。

【００４４】さらに、本発明により製造されたパターン
形成体は、光学機器における照明光学系の光量分布を制
御するための光学部品として用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明にかかるパターン形成体（一例）の
概略断面図である。

【図２】は、実施例１にかかるパターン形成体の製造方
法の一部工程を示す工程図である。

【図３】は、実施例２にかかるパターン形成体の製造方
法の一部工程を示す工程図である。

【図４】は、従来の製造方法にて作製したパターン形成
体の概略断面図である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・基板１ａ・・・開口部１ｂ・・・導電性物質層２・・・パターン化された非導電性物質層２’・・非導電性物質層３・・・概球状部材または概半球状部材４・・・パターン化されたレジスト層４’・・レジスト層１１・・・基板１３・・・被加工層１３ａ・・・被加工パターン（ドライエッチング法）１３ｂ・・・被加工パターン（ウエットエッチング法）１４・・・パターン化されたレジスト層以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、基板上に複数の概球状部材
または概半球状部材がパターン状に配置されたパターン
形成体を製造する方法であり、前記基板の材料を導電性物質とするか、或いは前記基板
の表面に導電性物質層を設け、さらにその表面に複数の
開口部を有する非導電性物質層を前記パターンに対応さ
せて形成し、各開口部に電解メッキ法によりメッキ膜を
それぞれ成長させて前記概球状部材または概半球状部材
を形成することを特徴とするパタ−ン形成体の製造方
法。
【請求項２】前記メッキ膜の材料をＮｉ、Ｃｒ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｐ
ｂ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、これらの金属を適
宜組み合わせた合金、ＣｄＴｅ、またはＣｏＷとしたこ
とを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】前記開口部の形状を円形または概円形と
することにより、該開口部に概球状部材または概半球状
部材を形成することを特徴とする請求項１または２記載
の製造方法。
【請求項４】前記開口部の大きさを前記概球状部材ま
たは概半球状部材の大きさよりも小さくしたことを特徴
とする請求項３記載の製造方法。
【請求項５】前記非導電性物質層を単数または複数の
層で形成し、少なくとも一層はレジスト材料または酸化
珪素を主成分とする材料により形成することを特徴とす
る請求項１〜４記載の製造方法。
【請求項６】前記導電性物質層を単数または複数の層
で形成し、或いは基板を導電性物質により構成して、少
なくとも導電性物質としてＡｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、ま
たはこれらの金属を適宜組み合わせた合金を用いること
を特徴とする請求項１〜５記載の製造方法。
【請求項７】前記概球状部材または概半球状部材の大
きさを、前記開口部の大きさ、メッキの電流量、メッキ
液浸漬時間のうちの少なくとも一つにより制御すること
を特徴とする請求項１〜６記載の製造方法。