JPH11317346A

JPH11317346A - 微細パターンの形成のための装置及び方法

Info

Publication number: JPH11317346A
Application number: JP10136153A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hatakeyama; 雅規畠山; Katsunori Ichiki; 克則一木; Toru Satake; 徹佐竹; Yotaro Hatamura; 洋太郎畑村; Masayuki Nakao; 政之中尾
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】光の波長以下のサイズの微細パターンを有す
る半導体ＬＳＩを簡単に且つ低コストで量産可能な製造
方法、及び光の波長以下のサイズの微小領域の情報を読
み書き可能な光磁気ディスク装置のヘッド及び記録媒体
を提供する。【解決手段】光の波長以下の微細サイズのパターンを
備えたマスク１２を用いて、エバネッセント場１７を利
用した露光を行うことにより、マスクのパターンを半導
体ウエハ１５に塗布したレジスト１６に転写する工程を
含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細パターンの形
成のための装置及び方法に係り、特に光の波長以下の微
細なサイズのパターンを形成可能な半導体ＬＳＩの製造
方法、及び光磁気ディスク装置のヘッド部の構造及び記
録媒体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細加工の代表例として、半導体基板上
に微細パターンを形成するには、通常以下に述べる方法
が一般的に用いられている。即ち、半導体基板上にホト
レジストを塗布し、縮小投影露光法によりマスクパター
ンに従った投影パターンの光線をホトレジスト上に照射
して露光する。このような露光方法によれば、最小線幅
は光の回折現象により制限され、光の波長程度までの寸
法の転写パターンを形成することが限界である。このた
め、パターンの微細化には使用する光線の波長を短波長
化することが必要であり、現在水銀ランプ等によるｇ線
（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエ
キシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）等が用いられ、微
細な線幅の要求に従って使用する光の波長が短くなる傾
向に進んでいる。しかしながら、このような光露光法を
用いる限りにおいては、光の波長以下の寸法の線幅のパ
ターンを転写することは、上述したように原理的に困難
である。

【０００３】そこで、最近エバネッセント場（近接場）
を利用した微細パターンの形成方法が研究されている。
エバネッセント場とは、光を透過する材料の表面に光の
波長以下の微細な凹凸を設け、この凹凸表面に例えばホ
トレジストを塗布した基板を、その表面が前述の凹凸パ
ターンの凸部に対して光の波長以下の位置に近接して配
置することにより、その部分にエバネッセント場と呼ば
れる電磁場が形成され、この電磁場を介して光が伝達さ
れる。このエバネッセント場は、凹凸部の表面から光の
波長程度以上に離れると指数関数的に急激に弱くなるの
で、凹凸の段差を例えば数十ｎｍ程度にしておくことに
より、主として凹凸パターンの凸部のみからホトレジス
トに光を伝達し、その光の伝達部分を露光することがで
きる。このようなエバネッセント場によれば、露光され
るホトレジストの線幅はマスクに設けられた凹凸部であ
る微細パターンの寸法により決まってきて、光の波長に
依存しない。このため、光の波長の限界を超えた微細な
パターンを転写することが可能となる。

【０００４】このようなエバネッセント場を利用した微
細パターンの形成方法として、光ファイバの先端部を光
の波長以下に尖鋭化したものを用いることが知られてい
る。先端を光の波長以下に尖鋭化した光ファイバにレー
ザ光線を供給し、その先端をホトレジストを塗布した基
板の表面に密着又は光の波長以下に極めて近接して配置
することにより、その部分に近接場が生じ、光がその近
接場を通して伝達し、ホトレジストが露光される。従っ
て、光ファイバの先端部を光の波長以下の寸法に予め加
工しておくことにより、光の波長以下の線幅のパターン
を基板表面のホトレジストに露光することができる。そ
してホトレジストを現像して、ホトレジストの露光部分
をマスクとしてエッチングすることにより、基板上に光
の波長以下の線幅の線を形成することが可能である。

【０００５】しかしながら、係る加工方法によれば、近
接場が形成されるのは光ファイバのプローブの先端部の
みの点であるので、その露光パターンは一筆書きとなら
ざるを得ない。このため、半導体集積回路等に使用され
る二次元パターンの形成に応用しようとすると、プロー
ブの先端を走査する必要があり、膨大な時間と複雑な機
構を必要とすることになり、実質的に不可能である。

【０００６】このため、微細パターンを有するマスクを
用いて、二次元パターンを転写することが試みられてい
る。即ち、ガラス材等の光透過性材料からなるプリズム
を用いて、その下面に光の波長以下の微細な凹凸を有す
る微細パターンを形成したマスクを装着する。そして、
この微細パターンのマスク部分のプリズム下面で光線が
全反射するような角度で光を入射させ、プリズム下面に
より光を反射させる。そして、この微細パターンに光の
波長以下に極めて近接してホトレジストを表面に塗布し
た基板を配置することにより、エバネッセント場が形成
され、微細パターンに従った二次元パターンの露光を行
うことができる。即ち、レーザ光をプリズムの一斜面か
ら入射して、微細パターンを有する面で入射光を全反射
させ、プリズムのもう一つの斜面からレーザ光を大気中
に取り出すように構成した光照射系を備え、この微細パ
ターン面に基板表面のホトレジストを密着し、これによ
りエバネッセント場を生じさせ、露光パターンに従った
光線をホトレジストに伝搬させて、光の波長以下の微細
パターンを形成するようにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に鑑みて為されたもので、光の波長以下のサイズの微細
パターンを有する半導体ＬＳＩを簡単に且つ低コストで
量産可能な製造方法、及び光の波長以下のサイズの微小
領域の情報を読み書き可能な光磁気ディスク装置のヘッ
ド及び記録媒体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光の波長以下の微細サイズのパターンを備えたマス
クを用いて、エバネッセント場を利用した露光を行うこ
とにより、前記マスクのパターンを半導体ウエハに塗布
したレジストに転写する工程を含むことを特徴とする半
導体ＬＳＩの製造方法である。

【０００９】上記本発明によれば、エバネッセント場を
利用した露光が可能であるので、光の波長以下のサイズ
の微細パターンを半導体ウエハ上のホトレジストに容易
に転写することができる。ここに用いられる露光装置
は、近接場露光パターンを備えたマスクを使用するのみ
で、複雑な光学系などを必要としない。従って、装置構
成が簡単であり、従って低製造コストで微細パターンの
転写が行える。

【００１０】請求項２に記載の発明は、光の波長以下の
微細な凹凸からなるパターンを備えた転写体を用いて、
該転写体のパターンを半導体ウエハに塗布した半固体材
料に押圧して該半固体材料に凹凸パターンを形成し、該
凹凸パターンをマスクとして前記半導体ウエハにエッチ
ング加工を行う工程を含むことを特徴とする半導体ＬＳ
Ｉの製造方法である。

【００１１】上記本発明によれば、半導体ＬＳＩのパタ
ーン形成のために用いられるマスクに相当するものが、
微細な凹凸を有する転写体であり、この転写体をレジス
トなどの半固体材料に押圧することにより、スタンピン
グによりパターンの転写が可能であるので、極めて簡単
に微細パターンの転写が行える。そして、転写後は半固
体材料（レジスト）をマスクとして、高速原子線等のビ
ームを照射することにより、アスペクト比の高い半導体
ウエハの加工を行うことができる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、エバネッセント
場を用いて形成された記録信号ピットを備えたことを特
徴とする光情報記録ディスクである。

【００１３】上記本発明によれば、エバネッセント場を
用いて形成された記録信号ピットを記録媒体上に備えて
いるので、この記録信号ピットは光の波長以下のサイズ
とすることができる。これにより、記録媒体の情報記録
密度を格段に向上させることができる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、光の波長以下の
サイズの光の透過又は反射特性が異なるパターンを備え
た記録基板と、該記録基板に光線を入射する光源と、前
記記録基板のパターン面に対向して配置された検出部と
からなることを特徴とする光情報記録装置である。

【００１５】上記本発明によれば、光の波長以下のサイ
ズのパターンを記録基板が備えているので、その記録基
板には従来の記録媒体に対して飛躍的に向上した情報量
を蓄積することができる。そして、その記録基板に光線
を入射し、記録基板のパターン面に対向して配置された
検出部から光の透過又は反射特性によりパターンの有無
を検出できるので、これにより、小型で大容量の静止型
情報記録装置を構成することができる。このような情報
記録装置によれば、可動部分がないので、故障の可能性
が少なく、又騒音等の問題も生じない。

【００１６】請求項５に記載の発明は、光ファイバの先
端を光の波長以下に尖鋭化し、該先端部に近接して位置
する磁性層を磁化するための磁場発生用コイルを備えた
ことを特徴とする光磁気情報記録用のヘッドである。

【００１７】上記発明によれば、光ファイバの先端を光
の波長以下に先鋭化したヘッドを備えるので、エバネッ
セント場を介して光の伝達が行え、又先端部に近接して
位置する磁性層を磁化するための磁場発生用コイルを備
えるので、このコイルに流れる電流により生じる磁場と
併せて、記録媒体の磁性層に情報の書き込み及び読み出
しを行うことができる。これにより、光の波長以下のサ
イズの微少領域に磁化の方向による情報の記憶層を形成
することができ、これにより記録密度を格段に向上させ
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。

【００１９】上述したように、光の波長以下（特に０．
１μｍ以下のパターン）の寸法のパターンサイズの半導
体ＬＳＩの製造技術は未だ確立されておらず、例えばレ
ジストのパターン形成についても困難な状況にある。即
ち、半導体製造技術で一般に使用されているホトリソグ
ラフィでは、上述したように光の波長程度の寸法が限界
となる。即ち、光の波長限界の問題がない電子線露光技
術では、一筆書きのような方式になるので、時間がかか
りすぎ量産性には問題があり、その結果コスト高とな
る。又、Ｘ線を用いた露光方式においては、同様に光の
波長限界の問題がないので、原理的には高精度のパター
ンが形成できるが、実際には設備上の問題も多く、量産
のラインに取り入れることは困難である。又、エッチン
グ加工においても、プラズマを用いた加工では、エネル
ギー粒子の方向性が悪いことと、レジスト材料が絶縁物
であるために局所的な電位分布の不均一が形成され、良
好な加工特性が得難いという問題がある。

【００２０】図１は、本発明の一実施例の光露光装置の
概略を示す図である。導波路１１には、その一部に近接
場露光パターンを備えたマスク１２が固定されている。
そして導波路１１の入力側の端面１１ａには、光源１３
が接続され、光源１３で発生する光が導波路１１内を伝
達するように、入射面である端面１１ａに接続されてい
る。

【００２１】ここで導波路１１は、図示するように平板
状であり、その上面と下面で全反射条件を満足するよう
に反射条件が設定されている。例えば、入射面１１ａ及
び近接場露光パターンを備えたマスク１２の両部分を除
いて、その全面が金属膜により被覆されている。即ち、
導波路１１は、石英ガラス、或いは透光性のポリイミド
樹脂等の光透過性材料から構成され、その光の入出力面
を除いて、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属膜により被
覆されている。従って、入射面１１ａより入射した光線
は、導波路１１内の光透過性材料内に閉じこめられるこ
とになる。

【００２２】尚、導波路１１は、その全面を金属膜で被
覆することに代えて、光透過性材料をコア及びクラッド
材により構成し、そこで全反射条件を満足するように構
成してもよい。又、導波路１１を光透過性材料で構成
し、その側面のみを金属材で被覆し、導波路の上面及び
下面を大気とし、光透過性材料の屈折率を適当に選択す
ることにより、全反射条件を満足するようにしてもよ
い。いずれにしても、入射面１１ａより入射した光は、
導波路１１内に閉じこめられ、近接場露光パターンを備
えたマスク１２に他の物体が極めて近接し、そこにエバ
ネッセント場が形成されることにより、導波路内に閉じ
こめられた光線が外部に伝搬することになる。

【００２３】これにより半導体ウエハにレジストを塗布
し、このレジスト面を近接場露光パターンを備えたマス
ク１２に密着させるか、又は光の波長以下に近接させる
ことにより、半導体ウエハ上のホトレジストに微細パタ
ーンの転写パターンを形成することができる。そして、
現像を行うことによりホトレジストのパターンを形成
し、これをマスクとしてプラズマエッチング等により半
導体ウエハ上の酸化膜等をエッチングし、これにより光
の波長以下の微細パターンを形成することができる。

【００２４】尚、エッチングに際して平行平板型の高速
原子線源を用いた高速原子線の照射により、アスペクト
比の高いエッチング加工を行うことができる。又、上述
の露光装置は、エバネッセント場を使用した露光装置の
一例を示すもので、露光装置としては、必ずしも導波路
を用いる必要もなく、近接場露光パターンを備えたマス
ク１２の直上部に光源を配置するようにしたものでもよ
い。

【００２５】図２は、近接場露光パターン部分の拡大断
面図を示す。導波路１１の下面には近接場露光パターン
を有するマスク１２を備え、この近接場露光パターンは
一例として幅が５０〜１００ｎｍ程度の微細な凹凸によ
り形成されている。この微細な凹凸の凸部の高さは同様
に数十ｎｍ程度である。そして、導波路１１内に光線が
閉じこめられている状態で、基板１５上にホトレジスト
１６を塗布した表面を近接場露光パターンマスク１２に
当接させるか、又は例えば数十ｎｍ程度に近接させる
と、そこにエバネッセント場１７が形成される。そし
て、エバネッセント場１７は、電磁場であり、導波路１
１内に閉じこめられた光線を伝達し、ホトレジスト１６
のエバネッセント場１７に対応した部分１６ａを露光す
る。この露光された部分１６ａは、近接場露光パターン
マスク１２の凸部の線幅に対応するので、これにより導
波路１１内に閉じこめられた光の波長と無関係に、近接
場露光パターンの寸法で決まってくる光の波長以下の微
細なサイズのパターンをホトレジスト１６に露光するこ
とができる。従って、通常の光リソグラフィの手法によ
り、これを現像してホトレジストのパターンを形成し、
これをマスクとして基板１５をエッチングすることによ
り、基板１５に光の波長以下の寸法の線幅を有するパタ
ーンを形成することができる。

【００２６】図３は、エバネッセント場の特性を示す図
である。（ａ）は、近接場露光パターンの凹凸を示す。
近接場露光パターンの凸部１２ａの幅ｄに対して、基板
１５上に塗布されたホトレジスト１６の表面との距離を
Ｌとすると、（ｂ）に示すように、Ｌ／ｄの比が１より
も小さくなると、急激に光線がホトレジスト１６側に伝
達される。これにより、ホトレジストの露光が可能とな
る。そしてＬ／ｄの比が大きくなる、即ちホトレジスト
１６の表面が近接場露光パターンの凸部１２ａから離隔
すると、急激に光の伝達率が低減する。従って、近接さ
せることにより、光の波長以下の微細サイズのパターン
の転写が可能となる。

【００２７】図４は、本発明の他の実施例の半導体ＬＳ
Ｉの方法を示す。これは光の波長以下の微細な凹凸を有
する転写体を用いて、これを直接半導体ウエハ上のレジ
ストに転写するものである。（ａ）に示すように、光の
波長より小さいサイズの微細パターンを備えた転写体１
９を準備する。この転写体１９は例えば金属で構成され
ており、転写の対象となる凹凸のパターンは、光の波長
以下の例えば数十ｎｍの幅及び数十ｎｍの深さを有する
凹凸パターンである。被転写体１５には、その表面にレ
ジスト１６が塗布されている。尚、転写体１９は、例え
ばＡｌ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｏ、ＳＵＳ、黄銅等
の金属材料の他に、又はＳｉ、ＳｉＯ₂、Ｎｉ−Ｐ、Ｄ
ＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ガラス、石英ガ
ラス等の無機材料、プラスチック、フッ素含有プラスチ
ック、ポリイミド、ＰＭＭＡ等の樹脂材料であってもよ
い。又、レジストの代えて熱重合性材料等の半固体性材
料であり、微細な凹凸面に当接することにより凹凸パタ
ーンを転写でき、加熱（冷却）により、エッチング時の
マスクとして加工耐性が得られるものであればよい。

【００２８】そして、（ｂ）に示すように、転写体１１
の凹凸のパターン１２を、被転写体１３の表面に塗布さ
れたレジスト１５に密着させ、力Ｆを加え加圧する。こ
れにより転写体の微細な凹凸パターンに対応した転写パ
ターンである、凹凸パターン１６ａがレジストに形成さ
れる。レジスト等の高分子材料においては、転写時には
その材料の粘度或いは硬度が大きく加工精度に影響す
る。例えば粘度が低すぎると転写形状が崩れやすく、又
高すぎると角部が丸くなり、アスペクト比の高い加工が
困難になり、適切な状態に制御することが微細パターン
の形成には重要である。

【００２９】（ｃ）は、転写体１９をレジストパターン
１６ａから分離した状態を示す。そしてポストベイク等
の処理を行い、レジストの加工耐性を高める。そして、
（ｄ）に示すように、高速原子線Ｂの照射を行う。高速
原子線Ｂは、電気的に中性な粒子線であり、特に平行平
板型の高速電子線源を用いることにより直進性の高いビ
ームが得られ、高いアスペクト比で半導体ウエハ１５の
表面のエッチング加工を行うことができる。

【００３０】これにより光の波長以下の寸法のパターン
を、完全に効率よくレジスト１６に転写することが可能
であり、このレジストの転写パターン１６ａをマスクと
してエッチング加工を行うことにより、半導体ウエハ１
５上の絶縁膜或いは導電材料、又はウエハ自体のエッチ
ング加工を行うことができる。上述したように係る手法
によれば、露光設備が不要となるため、設備コストも大
幅に低減することが可能である。

【００３１】図５及び図６は、半導体ＬＳＩ、特にＤＲ
ＡＭの部分断面構成の一例を示す。図５において、符号
２０はキャパシタ部を示し、多結晶シリコン膜２２とシ
リコン基板２３との間に薄い酸化膜２４が間挿され、キ
ャパシタ部２０を構成している。トランジスタ部２１
は、シリコン基板２３に設けられたソース・ドレインの
拡散層２６，２６の間に、薄い酸化膜２４を介して多結
晶シリコン層からなるゲート電極２４が配設され、これ
によりｎチャネルＭＯＳＦＥＴが構成されている。そし
て、アルミ等の金属材料からなる電極配線層２７が、コ
ンタクト開口２８を介して、基板のｎ⁺型拡散層２６に
接続されている。このような半導体の構造において、特
に寸法サイズの微細化が要求されているのは、まずゲー
ト電極２４の幅、薄い酸化膜層２４の厚さ、及びコンタ
クト開口２８の幅などである。これらの寸法は、特に光
の波長限界以下の、０．１μｍ以下程度とすることが好
ましい。

【００３２】図６は、他のＤＲＡＭのセル構造を示す図
である。この実施例においては、キャパシタ部２０が、
トランジスタ部２１の上側に配置された縦型のセル構造
を示している。即ち、キャパシタ部２０は、上側電極３
１と下側電極３２との間に、絶縁膜３３がサンドイッチ
状に挟まれ、これによりキャパシタ２０が構成されてい
る。トランジスタ部２１の構成は、概略図５に示すもの
と同様である。この実施例においては、ワードシャント
線３４が絶縁膜３５上に配設されている。

【００３３】半導体ＬＳＩのパターンの線幅は、年々縮
小される傾向にあり、１Ｇｂｉｔメモリの最小線幅は、
０．２μｍ程度であると予測され、その後も更に微細な
線幅になると考えられる。又最小線幅の縮小と共に、図
６に示すようにアスペクト比の高い加工が要求され、近
い将来にアスペクト比５以上のエッチング深さを有する
加工が要求されるものと考えられる。

【００３４】高いアスペクト比のエッチング加工に、高
速原子線を用いると大変効果的である。従来のプラズマ
加工では、被加工部への電荷の蓄積という問題があり、
例えば絶縁膜などがチャージアップにより破壊されてし
まうという場合がある。特にメモリ素子などでは薄い絶
縁膜にエッチング加工を施す必要があるが、その際チャ
ージアップにより絶縁破壊が生じると、リ−ク電流が増
大し、キャパシタンス素子として正常に動作しなくな
る。電気的に中性で、チャージアップの問題がなく、且
つ直進性の高い高速原子線を用いることにより、電荷の
チャージアップによる損傷という問題を生じることな
く、高いアスペクト比を有するエッチング加工が簡単に
実現できる。従って、上述の近接場露光技術又はスタン
プ転写技術を用い、レジストパターンを形成し、これを
マスクとして高速原子線でエッチング加工を施すこと
が、微細な且つ高アスペクト比の加工技術として有効で
あると考えられる。

【００３５】このような加工が可能となれば、論理ＬＳ
Ｉにおいては、回路の超微細化が可能となるので、集積
密度の向上、及び動作速度の高速化が予想される。又メ
モリにおいても、単位面積当たりの記憶容量が飛躍的に
増大するため、高性能のメモリ素子を実現できる。又、
マイクロプロセッサにおいても、メモリ素子部分と論理
回路部分とから構成されているので、上述と同様にその
処理能力の格段の向上が期待される。

【００３６】次に、光磁気ディスク装置の記録媒体及び
ヘッドに関する発明について説明する。

【００３７】図７は、光ディスク装置の記録媒体のマス
タディスクの製造方法を示す。この実施例の場合には、
光の波長以下の微細なサイズの凹凸パターンを備えた近
接場露光用のマスク４０が既に存在していることを前提
としている。そしてこの近接場露光用のマスク４０を例
えば図１に示す露光装置１１に装着し、光源から光線を
供給することにより、露光を行う。マスタディスク４１
は、例えば金属材より構成されており、この上にレジス
ト４２が塗布されている。そして、このレジスト４２の
面を上述した近接場露光マスクの面に密着させるか、又
は光の波長以下に近接して配置し、光源より光線を入射
することにより、エバネッセント場４３が生じてマスク
４０に形成されたパターンに従って、レジストが感光す
る。そして、この状態を（ｂ）に示す。図中、符号４２
ａはレジストの感光部分を示す。更に、現像によりレジ
ストの未感光部分を除去し、ポストベイクを行うことに
より加工耐性を高め、（ｃ）に示すように、高速原子線
Ｂの照射を行う。これによりレジスト４２ａがマスクと
なり、マスタディスク４１の表面に微細な凹凸パターン
４１ａが図（ｄ）に示すように形成される。高速原子線
は、直進性が高く、しかも中性の粒子線であるので、ア
スペクト比の高いエッチング加工を行うことができる。
これにより光ディスク装置の記録信号（ピット）がマス
タディスク４１の表面に形成される。このピットの最小
寸法、又はトラック幅の最小寸法は、光の波長より小さ
い、特に０．１μｍ以下のパターンを形成することがで
きる。

【００３８】図８は、光ディスクの記録媒体の製造方法
の一例を示す。（ａ）に示すように、上述のように製作
したマスタディスク４１を微細な凹凸パターンを上側に
向けて配置し、その上に水溶性の薄膜４４をごく薄く塗
布する。そして、（ｂ）に示すように、その上に熱可塑
性の材料を流し込む。そして、（ｃ）に示すようにロー
ラ４６を用いて押圧し、微細パターンの隅々にまで熱可
塑性材料４５が行きわたるようにする。そして、（ｄ）
に示すように、容器４７に入れられた水４８中に浸漬す
ることにより、水溶性の薄膜４４が水に溶解することに
より、マスタディスク４１から離型する。これにより
（ｅ）に示すように、光の波長以下の記録信号（ピッ
ト）を備えた光ディスク（記録媒体）４５ａが完成す
る。この方法によれば、マスタディスクから光の波長以
下の記録信号（ピット）を形成した光ディスク（記録媒
体）を、極めて簡単に且つ大量に生産することができ
る。

【００３９】上述の工程においては、（ａ）の工程にお
いて、マスタディスクの表面に極めて薄い離型層を設け
ておき、（ｄ）の工程で離型する際に、この離型層を水
溶液等により溶解することにより、離型を容易にするこ
とができ、これにより微細な記録パターン（ピット）の
損傷等の問題を防止することができる。しかしながら、
マスタディスクと光ディスク（記録媒体）との離型性に
問題がなければ、（ａ）、（ｄ）の工程は必要がなく省
略することができる。又、上述の熱可塑性材料の流し込
みとローラによる押圧に代えて、射出成形材料を用い
て、モールディングにより形成するようにしてもよい。

【００４０】尚、マスタディスクの製作は、近接場露光
マスクを用いて、そのマスクのパターンを転写すること
により形成する例について説明したが、電子線又はエッ
クス線リソグラフィ技術と高速原子線加工を用いて記録
信号パターン（ピット）をマスタディスクに直接形成
し、その最小寸法又はトラック幅を光の波長より小さく
成形するようにしてもよい。

【００４１】係る光ディスクの信号の読み取りに用いる
ヘッドとしては、図９に示すように、ヘッド５０の先端
を符号５０ａに示すように光の波長以下の寸法とするよ
うにして、光検知器５０ｂを備えたものを用いることが
好ましい。これによりエバネッセント場を介して、光の
波長以下の記録パターン（ピット）の有無により、光デ
ィスク４５ａの記録情報を読み出すことができる。又、
図１０に示すように、記録パターンは、記録媒体上に形
成された凹凸パターンに限らず、基板４９の表面に光の
照射により材料に相変化を起こさせ、この相変化の有無
により、凹凸（ピット）に代えてもよい。尚、この記録
媒体は、基板４９に金属からなる反射膜４９ａと、透明
な保護膜４９ｂにサンドイッチ状に挟まれたＧｅ−Ｔｅ
−Ｓｂ等からなる相変化層４９ｃが形成されており、こ
の相変化層４９ｃの光の透過／反射により情報を記録す
る。

【００４２】このような微細開口を有するヘッド５０
は、例えば石英ガラス、又は樹脂材にレジストを塗布
し、電子線の直接描画により光の波長以下のサイズの微
細パターンを形成し、これをマスクとして高速原子線を
用いて深いエッチング加工を行うことにより形成でき
る。

【００４３】図１１は、複数のトラックを一度に読める
ヘッドを示す。このヘッド５１は、エバネッセント場を
介して光りの伝達が可能なヘッド５１ａを複数個並列に
配置したものである。従って、このヘッド５１を用いる
ことにより、光の波長以下の、例えば、数十ｎｍ程度の
大きさの記録信号パターン（ピット）を複数のトラック
について、同時に読み出すことができる。

【００４４】図１２は、光の波長以下のサイズの光の透
過又は反射特性が異なるパターンを備えた記録基板６１
と、その記録基板に光線を入射する光源６０と、パター
ン面に対向して配置されたセンサ部６２とからなる光情
報記録装置を示している。これは、記録基板６１は、情
報記録として幅５０〜１００ｎｍ程度であり、その高さ
が１０〜３０ｎｍ程度の微細な凹凸パターンを用いてい
る。そして、センサ部の基板６２は、同様に連続した微
細な凹凸パターンを備え、この凸部が記録基板６１に密
着するか又は光の波長以下に近接して配置されている。

【００４５】記録部の基板６１は、情報の“１”、
“０”が凹凸の凸部の有無に相当している。これに対し
て検出部の凹凸のパターンは連続的に形成されている。
従って、センサ部の凸部に対して記録部の凸部が存在し
ているところは、信号“１”であり、凸部のない部分は
信号“０”である。信号“１”の部分は、エバネッセン
ト場６３を介して光が伝達し、センサ部６２を介して図
示しない検出部において検出する。検出部は、例えばフ
ァイバの束を引き延ばして、先端部を先鋭化して光の波
長以下のサイズとして、センサ部と接続することによ
り、エバネッセント場を介して光を伝達して信号の有無
を検出できる。

【００４６】係る情報の記録装置によれば、センサ部６
２と記録部６１とがその位置が相対的に固定されてお
り、機械的な可動部分がない。このため、この記録装置
によれば光の波長より小さい寸法のパターンによる信号
強度を簡便に検出でき、超高密度の且つ静止型の情報記
録読み出し装置を実現することができる。

【００４７】尚、図示する装置は、記録部の基板の裏面
側から光線が入射し、センサ部の基板と同様に裏面側か
ら信号出力を取り出すようにしているが、センサ部の裏
面側から記録部に対して信号を入力し、その反射出力を
センサ部で検出するようにしてもよい。更に、記録部の
基板の裏面側に光反射膜を用いるようにしてもよい。こ
れにより微弱なエバネッセント場を介した光信号の伝達
を、よりコントラストの高いものとすることができる。

【００４８】コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディ
スク（ＬＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の
光信号の強度変化を記録・再生する装置においては、記
録部のディスクにピットと呼ばれる光信号強度の変化を
発生させる部分がある。デジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）では、青色レーザ光（波長４５８ｎｍ）やクリプト
ンイオンレーザ光（波長３５１ｎｍ）を用いて、最小ピ
ット長０．４μｍ、ピット幅０．３μｍを実現してい
る。そしてこの光強度変化をレーザとレンズ系を用いた
検出部よりなる検出装置により検出している。従来、こ
れらの装置においては記録部を有するディスクが回転し
て一つの信号検出部がシリアルに光信号のピットの有無
を読みとる方式を用いている。

【００４９】これらの記録媒体においては、マスタディ
スクの作成には、通常ホトリソグラフィ技術が用いられ
ている。即ち、従来の技術においては、母型マスタディ
スクの製作にレーザ露光技術を用いてピットパターンを
形成し、その部分にＮｉメッキ及び電鋳により母型のマ
スタディスクを製作する。そして、マスタディスクから
射出成形によりＣＤ、ＬＤ、ＤＶＤ等の市販用のディス
クを大量に製作している。

【００５０】光磁気記録装置においては、情報の記録と
消去は、磁性層を加熱することにより、キュリー点の温
度以上になると磁性材料の磁化（スピン）の向きがラン
ダムとなり、冷却時に外部磁界を印加して磁化を行う。
加熱温度は、局所的に４００℃以上になる。再生時に
は、記録された磁性層は、光と磁化との相互作用（カー
ファラデー効果）により、回転された偏光成分を検出し
て読み出しを行う。従って、ヘッドのレーザ反射光検出
部には、偏光成分の検出器を用いている。

【００５１】図１３は、光磁気ディスク装置のヘッド部
の構成を示す図である。このヘッド６６は、その先端に
光の波長以下の開口６７を設け、その先端部に近接して
位置する記録媒体６９の磁性層６９ａを磁化するため
の、磁場発生用コイル６８を備えている。これにより開
口６７を介して入射される光線によるエバネッセント場
６３と磁性層６９ａの相互作用により、磁性層６９ａに
おいて光の波長より小さい領域（軸）に磁化を制御して
行うことができる。又、逆に磁化の方向の差により変化
する入射光の光量の検出を行うことにより、情報の読み
出しを行うことができる。

【００５２】記録媒体は、上述したようにディスクを構
成する基板６９に磁性層６９ａが配設され、その上に保
護層７０が形成されている。保護層７０には微細な凹凸
が設けられており、ヘッドとディスクとの間隔が５０ｎ
ｍ以下となるようにして、且つ凹凸によりヘッドの摺動
面に対する摩擦抵抗を低減している。

【００５３】又、磁性層６９ａは、１ピットに対応させ
て、１ピット毎に断続的にディスク基板上に形成するよ
うにしてもよい。これにより検出信号のコントラストを
高め、より明瞭にすることができる。

【００５４】尚、以上に光の波長以下の微細パターンの
転写を、半導体ＬＳＩの製造及び光（磁気）ディスク装
置の製造に利用する場合の種々の実施例について説明し
た。しかしながら、上述の各実施例は、本発明の実施の
一態様に過ぎないもので、本発明の趣旨を逸脱すること
なく、種々の変形実施例が可能なことは、勿論である。

【００５５】

【発明の効果】以上に説明したように総じて本発明によ
れば、エバネッセント場を利用することにより、光の波
長以下の微少サイズのパターンを形成することが可能と
なり、これにより半導体ＬＳＩの製造にこの技術を適用
することにより、その集積度の格段の向上及び特性の向
上が期待でき、同様に光（磁気）ディスク装置に適用す
ることにより、同様に記録密度の格段の向上を期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光露光装置の概要を示す図
である。

【図２】図１の要部を示す図である。

【図３】エバネッセント場を利用した光の伝達を説明す
る図である。

【図４】本発明の一実施例の半導体ＬＳＩの製造方法を
示す図である。

【図５】ＤＲＡＭの断面構成の一例を示す図である。

【図６】ＤＲＡＭの他の断面構成例を示す図である。

【図７】本発明の一実施例の光ディスク装置の記録媒体
のマスタディスクの製造方法を示す図である。

【図８】本発明の一実施例の光ディスク装置の記録媒体
の製造方法を示す図である。

【図９】本発明の一実施例の光ディスク装置の読み取り
ヘッドを示す図である。

【図１０】図９の変形例の読み取りヘッドを示す図であ
る。

【図１１】図９の更に他の変形例の読み取りヘッドを示
す図である。

【図１２】本発明の一実施例の光記録装置の概要を示す
図である。

【図１３】本発明の一実施例の光磁気ディスク装置の読
み取りヘッドの構成を示す図でる。

【符号の説明】

１１導波路（露光装置）１２近接場露光パターンを備えたマスク１３光源１５基板（半導体ウエハ）１６ホトレジスト１６ａホトレジストの露光部分１７エバネッセント場

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐竹徹神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内 (72)発明者畑村洋太郎東京都文京区小日向２−12−11 (72)発明者中尾政之千葉県松戸市新松戸４−272 Ｄ−805

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の波長以下の微細サイズのパターンを
備えたマスクを用いて、エバネッセント場を利用した露
光を行うことにより、前記マスクのパターンを半導体ウ
エハに塗布したレジストに転写する工程を含むことを特
徴とする半導体ＬＳＩの製造方法。
【請求項２】光の波長以下の微細な凹凸からなるパタ
ーンを備えた転写体を用いて、該転写体のパターンを半
導体ウエハに塗布した半固体材料に押圧して該半固体材
料に凹凸パターンを形成し、該凹凸パターンをマスクと
して前記半導体ウエハにエッチング加工を行う工程を含
むことを特徴とする半導体ＬＳＩの製造方法。
【請求項３】エバネッセント場を用いて形成された記
録信号ピットを備えたことを特徴とする光情報記録ディ
スク。
【請求項４】光の波長以下のサイズの光の透過又は反
射特性が異なるパターンを備えた記録基板と、該記録基
板に光線を入射する光源と、前記記録基板のパターン面
に対向して配置された検出部とからなることを特徴とす
る光情報記録装置。
【請求項５】光ファイバの先端を光の波長以下に尖鋭
化し、該先端部に近接して位置する磁性層を磁化するた
めの磁場発生用コイルを備えたことを特徴とする光磁気
情報記録用のヘッド。