JPWO2017150628A1 - 微細立体構造形成方法、及び微細立体構造 - Google Patents

微細立体構造形成方法、及び微細立体構造 Download PDF

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Abstract

垂直方向に掘られた滑らかな側面を有する微細立体構造を、安価で迅速に、かつ設計に忠実に形成することを課題とする。解決手段として、基板上にマスクレス露光により描画されたレジストパターンを形成する工程（１）と、等方性エッチングにより前記基板に窪みを形成する等方性エッチング工程（２Ａ）と、前記窪みの内壁と前記レジストパターンとに保護膜を堆積するプラズマデポジション工程（２Ｂ）と、異方性エッチングにより、前記窪みの底面の保護膜を除去する除去工程（２Ｃ）と、等方性エッチング工程（２Ａ）とプラズマデポジション工程（２Ｂ）と除去工程（２Ｃ）とを順に繰り返すことで前記基板に微細凹部を形成する工程（２）と、を有する微細立体構造形成方法を提供する。

Description

本発明は、微細立体構造形成方法と微細立体構造に関する。
半導体の三次元実装や、光導波路、マイクロ流路、マイクロリアクター、ナノインプリント用モールド等として、マイクロメートルオーダーの微細な立体構造を正確に形成することが求められており、半導体の精密加工プロセスであるリソグラフィとエッチングとを用いた微細立体構造の形成方法が検討されている。
微細立体構造を形成するためのリソグラフィには、膜厚が均一なレジストが得られる解像度の高い露光が要求される。露光の解像度が低いと、現像後に形成されるレジストパターンの境界付近がぼけてレジストが薄くなり、いわゆるレジストが裾を引いた状態となる。図１５（ａ）に、シリコン基板Ｗ上に形成された裾を引いたレジスト４０１を示す。エッチング工程では、レジストもシリコン基板とともに多少エッチングされるため、このレジストをマスクとしてエッチングを行うと、エッチングが進行するにつれてレジストの裾部分が徐々に消失し、シリコン基板のレジストが消失した部分に対するエッチングが始まり（図１５（ｂ））、最終的にシリコン基板は台形状にエッチングされてしまう（図１５（ｃ））。そのため、微細立体構造を形成するためのリソグラフィには、垂直方向にエッチングが進行するように、膜厚が均一なレジストが必要であり、解像度の高い露光が要求される。
通常、露光にはマスクが用いられるが、マスクは、非常に高価でマスクの製造自体に時間がかかる。そのため、マスクレス露光というコンピュータ画像データをそのまま焼き付けるマスクを用いない露光方法が提案されている（特許文献１参照）。図１６に、マスクレス露光の露光スポット内の光強度の模式図と、マスクレス露光したパターンの現像後の膜厚の模式図を示す。マスクレス露光は、光源からの光を縮小投影レンズで集光して露光するため、露光スポットにおける光強度は中心部で強く周辺部で弱い。そのため、マスクレス露光では、現像後に形成されるレジストが裾を引いてしまう。マスクレス露光は、解像度の高い露光ができず、垂直方向にエッチングを行うことが難しいため、微細立体構造の形成には不向きであると考えられている。なお、マスクレス露光は、主に、パターン幅が１００μｍ程度と広く、高い解像度が要求されないプリント基板に用いられており、微細なパターン形成にはほとんど用いられていない。
また、エッチングにより微細立体構造を形成するためには、現像したレジストパターンに忠実に、垂直方向に滑らかにエッチングする必要がある。
上記したように、解像度の高い露光を行い、膜厚が均一なレジストをマスクとしてエッチングを行っても、レジストは少しずつサイドエッチングされてしまう。エッチングに時間をかけて深掘りを行うと、エッチングの進行とともにサイドエッチングによりレジスト幅が狭くなるため、基板はやや斜め方向にエッチングされ、垂直方向に正確にエッチングすることはできない。
ここで、ＭＥＭＳ等の解像度が１０μｍ程度と大きな立体構造を有するデバイスを製造するための深掘り技術として、特許文献２にボッシュプロセスと呼ばれるエッチング方法が提案されている。
図１７に、ボッシュプロセスの工程図を示す。ボッシュプロセスは、表面にレジスト４０１を有するシリコン基板Ｗに等方性エッチングを行う工程（図１７（ａ））、エッチングにより形成した窪み４０２の側面と底面とに保護膜４０３を堆積させる工程（図１７（ｂ））、異方性エッチングにより窪みの底面の保護膜を除去する工程（図１７（ｃ））の３工程を１サイクルとしたプロセスを繰り返す方法である。ボッシュプロセスは、等方性エッチングの際に、保護膜で保護されている窪みの側面はエッチングされず、保護膜が除去されている窪みの底面を起点として等方性エッチングが進行する。窪みの底面に対する等方性エッチングを繰り返すことにより、縦方向にのみエッチングが進行し、垂直方向に１００μｍ以上の深さを有する穴を形成することができる（図１７（ｄ））。
しかし、ボッシュプロセスは、等方性エッチング工程において、すべての方向に対して一様な速度でエッチングが進行するため、基板は球形に削れる。そのため、穴の側面にスキャロップ（Ｓｃａｌｌｏｐ：ホタテ貝文様）４０４と呼ばれるエッチングの繰り返し周期に同期した凹凸が形成されてしまい、側面が滑らかな穴を製造することができない。ボッシュプロセスの１サイクルにかかる時間（以下、サイクルタイムともいう。）を短くすれば、スキャロップを小さくできるが、エッチングガスと保護膜形成ガスの排気時間に、それぞれ最低４秒程度を要するため、サイクルタイムは８秒以上となる。一方のガスが完全に排気される前に他方のガスを導入すれば、サイクルタイムを短くすることができるが、穴の側面に十分な保護膜が形成されず、等方性エッチング工程で側面がエッチングされてしまい、垂直方向に穴を形成することができない。
すなわち、ガスを十分に置換する正常なボッシュプロセスでは、サイクルタイムを８秒より短くすることはできず、排気も含めた４秒のエッチングの間に、スキャロップが形成されるため、スキャロップが必然的に発生する。また、ボッシュプロセスによる穴の形成は、加工時間を短くするために穴の形成に必要なサイクル数を少なくすることが求められ、等方性エッチングは大きくエッチングするように設定される。そのため、通常のボッシュプロセスでは、側面に形成されるスキャロップ深さが５００ｎｍ以上である穴が形成されてしまう。
ボッシュプロセスを用いて側面が滑らかな穴を得るためには、特許文献３に提案されているように、スキャロップを平坦化するドライエッチング等の平坦化処理が必要である。平坦化処理には、酸化膜形成、中性粒子ビームエッチング等も利用されているが、いずれの方法も穴の大きさが変化してしまう。さらに、通常のボッシュプロセスは、マスクアンダーカットが５００ｎｍ以上と大きい。すなわち、ボッシュプロセスによるエッチングは、マスクアンダーカットが大きく、平坦化処理により穴の大きさが変化してしまうため、設計した所望の大きさの穴を形成することは困難であった。
先に述べたように、通常のエッチングでは、垂直方向に深掘りすることができず、側面が斜めである台形状になってしまう。また、ボッシュプロセスは、垂直方向に深掘りすることはできるが、スキャロップが形成されるため、滑らかな側面を得ることができず、さらに設計に忠実な大きさの穴を形成することが困難である。
すなわち、エッチングにより、垂直方向に掘られた滑らかな側面を有する微細立体構造を、設計に忠実に形成することは非常に困難であった。
特開２００５−１２３２３４号公報 国際公開第９４／１４１８７号 特開２００７−３１１５８４号公報
本発明は、垂直方向に掘られた滑らかな側面を有する微細立体構造を、安価で迅速に、かつ設計に忠実に形成することを課題とする。
１．基板上にマスクレス露光により描画されたレジストパターンを形成する工程（１）と、
等方性エッチングにより前記基板に窪みを形成する等方性エッチング工程（２Ａ）と、
前記窪みの内壁と前記レジストパターンとに保護膜を堆積するプラズマデポジション工程（２Ｂ）と、
異方性エッチングにより、前記窪みの底面の保護膜を除去する除去工程（２Ｃ）と、
等方性エッチング工程（２Ａ）とプラズマデポジション工程（２Ｂ）と除去工程（２Ｃ）とを順に繰り返すことで前記基板に微細凹部を形成する工程（２）と、
を有することを特徴とする微細立体構造形成方法。
２．前記マスクレス露光が、多重露光であることを特徴とする１．に記載の微細立体構造形成方法。
３．前記微細凹部の１０％深さ位置、５０％深さ位置、９０％深さ位置における幅をそれぞれＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０としたとき、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０の変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が５％以下であることを特徴とする１．または２．に記載の微細立体構造形成方法。
４．前記微細凹部側面のスキャロップの周期Ｐが１００ｎｍ以下であることを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
５．前記微細凹部側面のスキャロップの深さＤが３０ｎｍ以下であることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
６．前記基板の直径が、０．５インチであることを特徴とする１．〜５．のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
７．サイクルタイムが０．５秒以上６秒以下であることを特徴とする１．〜６．のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
８．前記変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が３．５％以下であることを特徴とする６．または７．に記載の微細立体構造。
９．前記スキャロップの深さＤが１２ｎｍ以下であることを特徴とする６．〜８．のいずれかに記載の微細立体構造。
１０．基板上に深さ２０μｍ以下、幅３μｍ以上の微細凹部を有し、
前記微細凹部の１０％深さ位置、５０％深さ位置、９０％深さ位置における幅をそれぞれＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０としたとき、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０の変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が５％以下であることを特徴とする微細立体構造。
１１．前記微細凹部側面のスキャロップの周期Ｐが１００ｎｍ以下であることを特徴とする１０．に記載の微細立体構造。
１２．前記スキャロップの深さＤが３０ｎｍ以下であることを特徴とする１０．または１１．に記載の微細立体構造。
１３．前記微細凹部に隣接する微細凸部と、
前記微細凸部の頂部を覆うレジストを有し、
前記レジストの端部での膜厚が、中央部での膜厚よりも薄いことを特徴とする１０．〜１２．のいずれかに記載の微細立体構造。
１４．前記微細凸部上端部におけるマスクアンダーカットの幅が３０ｎｍ以下であることを特徴とする１３．に記載の微細立体構造。
１５．前記基板の直径が０．５インチであることを特徴とする１０．〜１４．のいずれかに記載の微細立体構造。
１６．前記変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が３．５％以下であることを特徴とする１５．に記載の微細立体構造。
１７．前記スキャロップの深さＤが１２ｎｍ以下であることを特徴とする１５．または１６．に記載の微細立体構造。
本発明の微細立体構造形成方法は、マスクレス露光でレジストパターンを描画するため、高価なマスクが不要である。マスクレス露光は、コンピュータを用いて容易に描画することができるため、本発明の微細立体構造形成方法によれば、微細立体構造を小ロットで製造することができ、多品種少量生産や、オーダーメイド生産、オンデマンド生産に好適である。また、多重露光を行うことにより、水平方向で滑らかなパターンを描画することができる。
本発明の微細立体構造形成方法は、いわゆるボッシュプロセスによるエッチングを行う。ボッシュプロセスでは、通常のエッチングと比較して、レジストが約１０倍もエッチングされにくい。マスクレス露光により描画されるレジストパターンは、パターン中央部と比べて境界付近の厚さが薄いが、ボッシュプロセスを用いることにより、マスクレス露光されたレジストの初期形状は、エッチング工程中に裾引き部分も含めてほとんど変化しない。そのため、膜厚が不均一なレジストであっても、描画したレジストパターンに沿って垂直方向にエッチングを行うことができ、深さ方向で幅がほとんど変化しない微細凹部を形成することができる。また、ボッシュプロセスにおける等方性エッチングを細かく繰り返し行うことにより、スキャロップの深さが小さく、かつ滑らかな側面を有する微細凹部を形成することができる。
本発明の微細立体構造形成方法は、追加の平坦化工程を行うことなく平滑な側面を有する微細凹部を形成することができる。また、実際に得られる微細凹部の幅は、設計寸法からの誤差が非常に小さく、マスクレス露光で描画したパターンにほぼ忠実な微細立体構造を形成することができる。
ハーフインチサイズのシリコン基板を用い、プラズマを生成するチャンバの容量を小さくし、チャンバ容量に対して十分な排気能力を有する排気装置を用いることにより、ボッシュプロセスにおける処理ガスを高速に入れ替えることができる。そのため、従来達成できなかった６秒以下のサイクルタイムで処理ガスの置換を十分に行いながら、ボッシュプロセスを繰り返すことができる。サイクルタイムが６秒以下のボッシュプロセスを行うことにより、より垂直、かつ、より滑らかな側面を有する微細凹部を形成することができる。また、サイクルタイムが短いため、ボッシュプロセスを数百サイクル繰り返しても、微細立体構造の加工時間が短く、生産性に優れている。
本発明の微細立体構造は、従来報告されている深さが２０μｍ以下の微細凹部を備える微細立体構造と比較して、側面の垂直性、平滑性に優れている。側面の凹凸が光の波長に対して小さく、各面の垂直性も優れているため、光が反射する際の減衰が少なく、光導波路として好適に利用することができる。設計寸法との誤差が小さく、所望の形状を形成することができるため、回折格子やホログラムとしても好適に利用することができる。
また、液体をスムーズに流すことができるため、マイクロ流路やマイクロリアクターとしても好適である。さらに、側面のスキャロップ深さが小さい本発明の微細立体構造は、構造を転写して剥がす際に、引っ掛かりが少ないため、ナノインプリント用モールドとして好適である。
マスクレス露光であるＤＬＰ露光の模式図。 マスクレス露光の露光スポットをずらして４回多重露光した際の光強度の模式図。 プラズマエッチング装置の構成例を示す断面図。 本発明の微細立体構造形成方法で形成される微細凹部の深さ方向断面の模式図。 本発明の微細立体構造形成方法で形成される微細凹部の形状を説明する図。 本発明の微細立体構造の一実施態様の深さ方向断面の模式図。 実験１で描画したラインアンドスペースが４μｍであるレジストパターンの走査型電子顕微鏡による断面画像。 実験１で描画した曲線幅が４μｍであるレジストパターンの走査型電子顕微鏡による俯瞰画像。 実験１で作成した曲線幅が４μｍである微細立体構造の走査型電子顕微鏡による俯瞰画像。 実験１で作成したラインアンドスペースが４μｍである微細立体構造の走査型電子顕微鏡による断面画像。 実験１で作成したラインアンドスペースが２μｍである微細立体構造の走査型電子顕微鏡による断面画像。 実験２で描画したラインアンドスペースが４μｍであるレジストパターンの走査型電子顕微鏡による断面画像。 実験２で作成した曲線幅が４μｍである微細立体構造の走査型電子顕微鏡による俯瞰画像。 実験２で作成したラインアンドスペースが４μｍである微細立体構造の走査型電子顕微鏡による断面画像。 裾を引いたレジストをマスクとした時のエッチングの進行状況を説明する図。 マスクレス露光の露光スポット内の光強度の模式図。 ボッシュプロセスの工程を説明する図。
Ｗ シリコン基板
１００ 微細立体構造
１１０ 微細凹部
１１１ 開口部
１１２ 底面
１１３ 側面
１１４ スキャロップ
１２０ レジストパターン
１３０ 微細凸部

２０１ 光源
２０２ ＤＭＤ
２０３ 縮小投影レンズ

３００ プラズマエッチング装置
３０１ チャンバ
３０２ ガス供給機構
３０３ コイル
３０４ コイル電力供給機構
３０５ 基台
３０６ 基台電力供給機構
３０７ 排気装置

４０１ レジスト
４０２ 窪み
４０３ 保護膜
４０４ スキャロップ
本発明は、主にプリント基板のパターニングに用いられている解像度の悪いマスクレス露光と、ＭＥＭＳ製造時のエッチングに用いられている側面にスキャロップが形成されてしまうボッシュプロセスという、産業応用上全く異なる用途に用いられる技術を組み合わせた微細立体構造の形成方法である。
以下、本発明を工程に沿って説明する。
（１）マスクレス露光
まず、シリコン基板上にマスクレス露光により描画されたレジストパターンを形成する。マスクレス露光の解像度は、小さいほうが好ましく、０．５μｍ以下であることが好ましく、０．２５μｍ以下であることがより好ましい。レジストパターンの幅は、例えば、０．２５μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。レジストパターンの形状は、特に制限されず、例えば、点、線、面のいずれか、またはこれらの組み合わせを描画することができる。なお、基板としては、シリコンのみならず、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガリウムヒ素リン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、サファイア、ダイアモンド等を用いることもできる。
マスクレス露光として、光源からの光を、約１０μｍ角のマイクロミラーを縦横に数百〜数千枚並べたデジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：以下、ＤＭＤという。）を用いてパターンデータに従って反射する方法を用いることができる。図１にマスクレス露光の一例であるＤＬＰ露光（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の模式図を示す。
ＤＬＰ露光は、光源２０１からの光をＤＭＤ２０２で反射し、ＤＭＤで反射した光を縮小投影レンズ２０３に通してシリコン基板Ｗ上に露光する方法である。ＤＬＰ露光は、縮小投影レンズで集光した光をフォトレジスト膜に照射して微細パターンを形成するため、光の照射範囲が狭く、照射範囲を移動させるスキャニング走査が必要である。また、シリコン基板上に投影される露光スポットの形状は、略正方形である。そのため、走査方向と平行な方向には、滑らかなパターンを描くことができるが、走査方向と斜めの方向には、ギザギザの段差を有するパターンしか描くことができない。
多重露光を行うことにより、シリコン基板表面と平行な面内におけるギザギザの段差を低減することができる。例えば、露光スポットが０．５μｍ四方の場合、画素を５分割して露光することにより、段差を０．１μｍとすることができる。光の解像度が０．３μｍ（例えば、ｉ線は０．３６５μｍである。）であると、光の波長以下である０．１μｍ単位の段差は鈍って描画されるため、段差が消失して滑らかなパターンとなる。
ここで、上記したように、ＤＬＰ露光は、縮小投影レンズで集光した光を照射する。そのため、露光スポットにおける光強度は、中心部で強く周辺部で弱く、一様でない。また、多重露光を行うと、パターン中央部の光照射回数は複数回であるのに対し、パターン境界部の光照射回数は一回のみとなる。図２に、マスクレス露光の露光スポットをずらして４回多重露光した際の光強度の模式図を示す。なお、図２では、簡略化のために、一つの露光スポット内の光強度を同一として示す。そのため、多重露光を行うと、パターンの中心部と境界部とでの光強度の差はより大きくなってしまう。すなわち、マスクレス露光で描画したレジストパターンは、多重露光の有無に関わらず、パターン中央部が厚く、パターン境界部が薄い、裾を引いた状態となる。
ＤＬＰ露光は、スキャニング走査しながら露光を行うため、シリコン基板の全面に露光を行うのにマスク露光と比較して時間がかかり、例えば、直径３００ｍｍのウェハをＤＬＰ露光するには約１００時間もの時間が必要である。さらに、仮に縦、横それぞれ５分割の多重露光を行うと、２５００時間（１００×５×５）もの時間が必要である。
ＤＬＰ露光の欠点である１枚のウェハの露光に莫大な時間がかかる問題については、ウェハのサイズを小さくすることで解決できる。たとえば、ハーフインチサイズ（直径：１２．５ｍｍ）のウェハを用いることにより、直径３００ｍｍのウェハと比較してウェハ面積を約１７００分の１とすることができる。そのため、２５００時間必要であった５分割多重露光を、１０００分の１以下の２時間以内に完了することができる。さらに、ＤＭＤ、および走査の機械メカニズムの高速化を図ることにより、４０分程度で５分割多重露光を行うことができる。
（２）ボッシュプロセス
次に、等方性エッチングによりシリコン基板に窪みを形成する等方性エッチング工程（２Ａ）と、窪みの内壁とレジストパターン層とに保護膜を堆積するプラズマデポジション工程（２Ｂ）と、異方性エッチングにより窪みの底面の保護膜を除去する除去工程（２Ｃ）を繰り返す、いわゆるボッシュプロセスにより、シリコン基板に微細凹部を形成する。（以下、等方性エッチング工程（２Ａ）と除去工程（２Ｃ）とを合わせてエッチング工程ともいう。）
図３に、ボッシュプロセスを行うプラズマエッチング装置の構成例を示す。プラズマエッチング装置３００は、プラズマを生成し、プラズマ処理を行う円筒状のチャンバ３０１と、チャンバに処理ガスを供給するガス供給機構３０２と、チャンバの外方に配設されたコイル３０３と、コイルに高周波電力を供給するコイル電力供給機構３０４と、シリコン基板Ｗを載置するための基台３０５と、基台に高周波電力を供給する基台電力供給機構３０６と、チャンバ内の気体を排気する排気装置３０７とを有する。
処理ガスとしては、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、ＳｉＦ４、ＮＦ３等のエッチングガスと、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８等の保護膜形成ガスとを用いる。基台電力供給機構３０６により、基台３０５へのバイアス電力のＯｎ／Ｏｆｆを切り替えることで、異方性エッチングである除去工程（２Ｃ）と等方性エッチング工程（２Ａ）とを切り替えることができる。
本発明の微細立体構造形成方法は、プラズマデポジション工程（２Ｂ）において、窪みの内壁だけでなくレジストパターン上にも保護膜を堆積する。レジストパターン上に保護膜が堆積するため、レジストは、通常のエッチングと比較して、非常にエッチングされにくい。レジストのエッチング耐性が、レジスト：エッチング対象材料＝１：１０程度の比率であっても、レジストパターン上に保護膜が堆積することにより、その比率は１：１００程度まで向上する。
保護膜は、エッチング工程において多少エッチングされるが、プラズマデポジション工程（２Ｂ）で保護膜が堆積することにより補修される。本発明の微細立体構造形成方法は、マスクレス露光により膜厚が不均一なレジストパターンが形成されるが、レジストパターンはボッシュプロセスの全工程を通じて保護膜で保護されているため、レジスト初期形状が裾引き部分も含めて維持され、膜厚が薄い部分も消失しない。描画したレジストパターンを維持したままエッチングを進めることができるため、水平方向面内においてレジストパターンを忠実に反映した微細凹部を形成することができる。
図４に、本発明の微細立体構造形成方法で形成される微細凹部の深さ方向断面の模式図を示す。水平方向面内における微細凹部の形状は特に制限されず、円孔、四角孔、直線状、曲線状の凹条等や、円柱、四角柱、凸条等の凸部を除く水平方向面内のほぼ全面を微細凹部とすることもできる。
微細凹部１１０は、シリコン基板Ｗに形成されており、開口部１１１と底面１１２と側面１１３とを有し、側面１１３には、周期Ｐ、深さＤを有するスキャロップ１１４が形成されている。微細凹部の開口部の高さ位置は、加工前のシリコン基板表面に等しい。また、シリコン基板は、表面にレジストパターン１２０を有し、このレジストパターンはマスクレス露光により描画されたため、膜厚が均一でなく、中央部で厚く、境界部で薄い。なお、図４では、現実のものよりスキャロップ１１４を誇張して表現している。
ボッシュプロセスでは、微細凹部の幅が狭くなる、または、微細凹部が深くなると、微細凹部の内部に処理ガスが侵入しにくくなりエッチングレートが小さくなる傾向がある。微細凹部の幅３μｍ以上、深さ２０μｍ以下とすることにより、エッチングレートの減少を抑えることができる。微細凹部の幅は、３μｍ以上が好ましく、４μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上がさらに好ましい。同様に、微細凹部の深さは、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下がより好ましく、１２μｍ以下がさらに好ましい。
ボッシュプロセスにおけるエッチングレートの減少を抑えることにより、微細凹部を垂直方向に掘り進めることができる。具体的には、微細凹部の１０％深さ位置、５０％深さ位置、９０％深さ位置における幅をそれぞれＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０とした時に、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０の標準偏差を平均値で除した変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）を５％以下とすることができる。変動係数を５％以下とすることにより、例えば、光導波路としたときに対向する反射面同士の平行性に優れ、界面での全反射を繰り返しながら長い距離を伝送することができる。変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）は、３．５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、２．７％以下であることがさらに好ましく、２％以下であることが最も好ましい。ここで、微細凹部の幅は、水平方向でスキャロップが最も掘り進められた部分を接続する線を基準とする。なお、微細凹部の水平方向面内における形状が、直線状でない場合は、微細凹部の幅として、深さ方向断面における微細凹部の第一の側面と、第一の側面から８μｍ以上離れた最も近い第二の側面との、１０％深さ位置、５０％深さ位置、９０％深さ位置における距離をそれぞれＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０とする。
さらに、一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成される窪みの深さを浅くすることにより、微細凹部の側面に形成されるスキャロップの深さＤを低くすることができる。一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成される窪みの深さは、高周波電力の周波数や電力、処理ガスの圧力や流量等、様々な条件で変化するが、エッチング工程の時間、特に、基台にバイアス電力を印加しない等方性エッチング工程（２Ａ）の時間により調整することが容易である。浅い窪みの形成を繰り返すことにより、スキャロップの深さＤが浅く、滑らかな側面を有する微細凹部を形成することができる。なお、一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成する窪みの深さは、スキャロップの周期Ｐに相当する。
一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成する窪みの深さであるスキャロップの周期Ｐは、１００ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下がより好ましく、４０ｎｍ以下がさらに好ましく、２０ｎｍ以下が最も好ましい。より滑らかな側面を得るために、スキャロップの周期Ｐは、小さいほうが好ましいが、微細凹部の形成にかかる時間が長くなるため、スキャロップの周期Ｐは１ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であることがより好ましく、５ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
スキャロップの深さＤは、３０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましく、１２ｎｍ以下がさらに好ましく、５ｎｍ以下が最も好ましい。なお、スキャロップの周期Ｐを４０ｎｍ以下とすると、ボッシュプロセスを繰り返すうちに、スキャロップの突出部が平坦化され、電子顕微鏡画像で凹凸が視認できず、事実上スキャロップが消失してしまう場合もある。
また、スキャロップ深さＤを小さくすることにより、微細凹部の側面上端部とレジストの端部との距離であるマスクアンダーカットの幅をスキャロップの深さＤと同等の大きさにすることができる。
さらに、本発明の微細凹部の形状を、図５を用いて詳細に説明する。なお、図５は、説明のために、側面形状を誇張して表現している。微細凹部の側面上端をＨ０、微細凹部の深さをｈ０、側面の中間高さ地点をＨ１、Ｈ１の高さをｈ１（＝ｈ０／２）、Ｈ０とＨ１とを通る直線ｌと底面との交点をＯ、Ｏを通る垂線と側面との交点をＨ２、Ｈ２の高さをｈ２、微細凹部側面において高さがｈ３（＝ｈ２／ｅ、ただし、ｅは自然対数の底）となる地点をＨ３とする。そして、直線ｌと底面とのなす角をテーパー角θ、底面と平行方向におけるＨ２とＨ３との距離を裾引き長Ｌとする。なお、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、水平方向でスキャロップが最も掘り進められた部分を接続する線上に位置する。
本発明の微細立体構造形成方法により、テーパー角θが８５度以上８９．９９度以下である微細凹部を形成することができる。さらに、一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成される窪みの深さを１００ｎｍ以下とすることにより、裾引き長Ｌが２μｍ以下である微細凹部を形成することができる。すなわち、本発明の微細凹部形成方法により、垂直方向に掘られ、また、底部から側面が急峻に立ち上がる微細凹部を形成することができる。ここで、微細凹部の９５％深さ位置における幅をＷ９５とすると、本発明の微細凹部形成方法で得られた微細凹部は、垂直方向に掘られ底部での裾引き長が短いため、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０、Ｗ９５のバラツキが小さく、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０、Ｗ９５の変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）は、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０の変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）よりも小さくなる。変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）は、３．５％以下であることが好ましく、３．２％以下であることがより好ましく、２．５％以下であることがさらに好ましく、１．８％以下であることが最も好ましい。
なお、上記した各値は、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ等の電子顕微鏡画像を、付属または市販の画像解析ソフトを用いて解析することにより求めることができる。ただし、上記したように、スキャロップが確認できず、スキャロップの周期Ｐと深さＤとが求められない場合もある。この場合、スキャロップの周期Ｐは、形成された微細凹部の深さとボッシュプロセスのサイクル数とから算出することができる。また、電子顕微鏡の代わりに原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察することにより、スキャロップの周期Ｐと深さＤが測定できる場合がある。
ここで、ハーフインチサイズ（直径：１２．５ｍｍ）のウェハを用いることにより、チャンバの容積を５００ｍＬ以下と小さくすることができる。チャンバの容積（Ｖ）を５００ｍＬ以下とし、毎秒チャンバ容積の１００倍以上の排気能力（１００Ｖ／秒以上）を有する排気装置を用いることにより、処理ガスの入れ替えを高速で行うことができ、サイクルタイムを短くすることができる。排気装置の排気能力は、毎秒チャンバ容積の１５０倍以上であることが好ましく、２００倍以上であることがより好ましい。
処理ガスの入れ替えを高速で行い、エッチング工程とデポジション工程（２Ｂ）とを、短時間で切り替え、より少しずつ掘り進めることにより、さらに滑らかな側面を有する微細凹部を形成することができる。具体的には、スキャロップの周期Ｐが４０ｎｍ以下となるように掘り進めることにより、スキャロップの深さＤを１２ｎｍ以下、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）を３．３％以下、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）を３．１％以下、テーパー角８８．６度以上、裾引き長０．８μｍ以下とすることができる
エッチング工程の時間は、３．５秒以下であることが好ましく、２秒以下であることがより好ましく、１秒以下であることがさらに好ましい。エッチング工程中における等方性エッチング工程（２Ａ）の時間と除去工程（２Ｃ）の時間の割合は、９０：１０以上１０：９０以下の範囲で適宜調整すればよい。また、等方性エッチング工程（２Ａ）の時間と除去工程（２Ｃ）の時間の割合は、ボッシュプロセスを通じて一定でもよく、変化させてもよい。また、プラズマデポジション工程（２Ｂ）の時間は、３．５秒以下であることが好ましく、２秒以下であることがより好ましく、１秒以下であることがさらに好ましい。さらに、等方性エッチング工程（２Ａ）とプラズマデポジション工程（２Ｂ）と除去工程（２Ｃ）に必要な時間であるサイクルタイムは、６秒以下が好ましく、４秒以下がより好ましく、２秒以下がさらに好ましい。ガスの置換が十分に行えず、処理ガスが混合してしまうため、サイクルタイムは０．５秒以上であることが好ましい。
例えば、ハーフインチサイズのウェハを用い、処理ガスを高速で入れ替えてサイクルタイムを２秒とすることにより、僅か１０分（６００秒）で、ボッシュプロセスを３００サイクル行うことができる。この際、一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成される窪みの深さを３３．３ｎｍと調整することにより、１０分で１０μｍの深さを有し、スキャロップの深さＤが１２ｎｍ以下である微細凹部を形成することができる。
本発明の微細立体構造方法におけるボッシュプロセスのサイクル数は特に制限されない。ただし、スキャロップの深さＤが小さい滑らかな側面を有する微細凹部を形成するには、所望の深さを有する微細凹部を２００サイクル以上のボッシュプロセスで形成することが好ましい。サイクル数は、３００サイクル以上がより好ましく、５００サイクル以上がさらに好ましく、１０００サイクル以上が最も好ましい。ただし、一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成される窪みの深さは１００ｎｍ以下とする。
ここで、ハーフインチサイズ（直径：１２．５ｍｍ）のウェハを用いることにより、プラズマを生成する部分のチャンバの内径を２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下とすることができる。プラズマを生成する空間を小さくすることにより、プラズマの生成に必要な機器の小型化、省電力化を達成することができ、例えば、日本国電波法により設備の設置に許可が必要とされる５０Ｗを下回る出力とすることができる。
プラズマが生成する空間のチャンバ内壁寄りのいわゆる表皮層は、コイルに高周波電力を供給した際に表皮効果によってプラズマが生成されない領域となる。表皮層は、高周波電力の周波数が高くなるほど径方向の厚さが薄くなり、高周波電力の周波数が低くなるほどその厚さが厚くなる。そのため、高周波電力の周波数が小さいと、表皮層が厚くなり過ぎて、プラズマが生成される領域が十分に確保されない。しかし、高周波電力の周波数を４０ＭＨｚ以上とすることにより、狭い領域でもプラズマを生成することができる。また、高周波電力の大きさを２Ｗ以上とすることにより、生成したプラズマを安定して維持することができる。高周波電力の周波数を一般的な１３．５６ＭＨｚより大きな４０ＭＨｚ以上とすることにより、高周波電力が２Ｗと小さくても、プラズマを乖離するための十分なエネルギーを与えることができる。さらに、高周波電力が小さくなると、エッチングレートが小さくなるため、一度の等方性エッチング工程（２Ａ）で形成する溝の深さが浅くなり、滑らかな側面を有する微細凹部の形成に適している。
上記したように、マスクレス露光とボッシュプロセスとを用いる本発明の微細立体構造形成方法により、垂直で滑らかな側面を有し、描画したレジストパターンに忠実な微細立体構造を形成することができる。なお、本発明の微細立体構造形成方法は、必要に応じて、酸化膜、窒化膜、金属めっき等の保護層形成工程、ダイシング工程等の追加工程を行うことができる。
「微細立体構造」
本発明の微細立体構造の一実施態様の深さ方向断面の模式図を図６に示す。一実施態様である微細立体構造１００は、シリコン基板Ｗ上に形成され、シリコンが取り除かれた部分からなる微細凹部１１０を有し、微細凹部の側面には、周期Ｐが１００ｎｍ以下、深さＤが３０ｎｍ以下であるスキャロップ（図示せず）が形成されている。
本発明の微細立体構造において、微細凹部は、シリコン基板が垂直方向にエッチングされることにより形成される。シリコン基板がエッチングされずに残存している部分が微細凸部１３０を構成する。そのため、微細凹部と微細凸部とは隣接し、微細凸部とシリコン基板とは連続する同一素材からなり界面を有さない。微細立体構造の形状は特に制限されず、円柱、四角柱、円孔、四角孔、直線状、または曲線状の凸条、凹条等のいずれか、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
微細凹部は、深さ２０μｍ以下、幅３μｍ以上である。微細凹部の深さ、すなわち、微細凸部の高さは、１５μｍ以下がより好ましく、１２μｍ以下がさらに好ましい。微細凹部の深さ（微細凸部の高さ）は、５００ｎｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、２μｍ以上がさらに好ましい。また、微細凹部の幅は、４μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましい。
微細凹部は、ほぼ垂直に掘り進められており、微細凸部は、シリコン基板に対してほぼ垂直に直立している。具体的には、微細凹部の１０％深さ位置、５０％深さ位置、９０％深さ位置における幅をそれぞれＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０とした時に、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が５％以下である。変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）は、３．５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、２．７％以下であることがさらに好ましく、２％以下であることが最も好ましい。また、９５％深さ位置における幅をＷ９５とした時に、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０、Ｗ９５の変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）は、３．５％以下であることが好ましく、３．２％以下であることがより好ましく、２．５％以下であることがさらに好ましく、１．８％以下であることが最も好ましい。
微細凹部側面のスキャロップの周期Ｐは、１００ｎｍ以下であり、６０ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましく、３０ｎｍ以下がさらに好ましく、２０ｎｍ以下が最も好ましい。また、スキャロップの深さＤは、３０ｎｍ以下であり、２０ｎｍ以下が好ましく、１５ｎｍ以下がより好ましく、１２ｎｍ以下がさらに好ましく、５ｎｍ以下が最も好ましい。
さらに、微細凹部のテーパー角θは、８６度以上であることが好ましく、８８度以上であることがより好ましく、８９度以上であることがさらに好ましく、８９．５度以上であることが最も好ましい。裾引き長Ｌは、２μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることがさらに好ましく、０．６μｍ以下であることが最も好ましい。
なお、上記した各値は、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ等の電子顕微鏡画像を、付属または市販の画像解析ソフトを用いて解析することにより求めることができる。ただし、電子顕微鏡画像からスキャロップが確認できず、スキャロップの周期Ｐと深さＤとが求められない場合もある。この場合、スキャロップの周期Ｐは、形成された微細凹部の深さとボッシュプロセスのサイクル数とから算出することができる。また、電子顕微鏡の代わりに原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察することにより、スキャロップの周期Ｐと深さＤが測定できる場合がある。
シリコン基板として、ハーフインチサイズ（直径：１２．５ｍｍ）のウェハを用いることにより、微細凹部を形成する際のボッシュプロセスのサイクルタイムを６秒以下とすることができる。サイクルタイムを短くすることにより、より少しずつ掘り進めることができるため、スキャロップの深さＤがより小さくなり、側面をさらに平滑にすることができる。スキャロップの周期Ｐを４０ｎｍ以下、深さＤを１２ｎｍ以下とすることができる。また、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）を３．４％以下、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）を３．１％以下、テーパー角８８．６度以上、裾引き長０．８μｍ以下とすることができる。
なお、本発明の微細立体構造は、上記した一実施態様に限定されない。例えば、微細凸部の頂部はマスクレス露光されたレジストに覆われていてもよい。この際、レジストは、中央部の膜厚が境界部の膜厚より厚く、マスクアンダーカットの幅は３０ｎｍ以下である。また、本発明の微細立体構造形成方法を複数回行うことにより、深さの異なる微細凹部、高さの異なる微細凸部を有する微細立体構造とすることもできる。
本発明の微細立体構造は、従来のものと比較して、側面が滑らかで、各面の垂直性に優れ、描画したレジストパターンに忠実である。本発明の微細立体構造の用途は特に制限されない。例えば、スキャロップの周期Ｐと深さＤとが、光の波長よりも十分に小さく、かつ、微細立体構造の垂直性に優れており、界面で光が反射する際の減衰が小さいため、光導波路として好適に利用することができる。また、レジストパターンに忠実に所望の形状を形成することができるため、回折格子、ホログラム等の光学素子として適している。さらに、側面が平滑で液体が流れる際の抵抗が少ないため、マイクロ流路、マイクロリアクターとして利用することもできる。この際、側面の凹凸が少なく固形物が引っかかりにくいため、細胞や微生物等を流す用途に特に好適である。その他に、インプリント用モールド、ＭＥＭＳ、ＮＥＭＳ（Ｎａｎｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）等としても利用することができる。
実験１
ハーフインチサイズのシリコンウェハにネガ型フォトレジストを、乾燥後の膜厚が１μｍとなるようにスピンコートし、乾燥させた。
ＤＬＰ露光装置にて１回露光を行ったのち、現像してレジストパターンを描画した。露光スポットの形状は、０．５μｍ四方である。
チャンバ容量５００ｍｌ、排気速度８０Ｌ／秒であるプラズマエッチング装置を用いて、下記条件でエッチング工程とプラズマデポジション工程（２Ｂ）をそれぞれ１秒ずつ、サイクルタイム２秒のボッシュプロセスを３００サイクル行った。エッチング工程は、等方性エッチング工程（２Ａ）０．６秒、除去工程（２Ｃ）０．４秒であり、ボッシュプロセスの合計時間は６００秒（＝２秒×３００サイクル）である。
圧力 ：１０Ｐａ
高周波電力の周波数 ：１００Ｈｚ
高周波電力の大きさ ：２５Ｗ
バイアス電力 ：２Ｗ
エッチング ：ＳＦ６、８ｍｌ／ｍｉｎ
プラズマデポジション：Ｃ４Ｆ８、８ｍｌ／ｍｉｎ
その後、アッシャー装置を用いてレジストパターンを除去し、微細立体構造を形成した。
描画したレジストパターンと作成した微細立体構造を、走査型電子顕微鏡にて観察した。ラインアンドスペースが４μｍであるレジストパターンの断面画像と俯瞰画像を、それぞれ図７、８に示す。また、微細立体構造の俯瞰画像、ラインアンドスペースが４μｍである部分の断面画像、ラインアンドスペースが２μｍである部分の断面画像を、それぞれ図９〜１１に示す。
レジストパターンは、マスクレス露光の光照射の不均一性に由来して、裾を引いていた。また、レジストパターンは、走査方向と斜めの方向に対してギザギザの段差を有しており、このレジストパターンをマスクとしてエッチングしたところ、ギザギザの段差がそのまま反映された微細立体構造が形成できた。
ラインアンドスペースが４μｍの部分では、深さ１２．０μｍの微細凹部が形成できた。断面画像を５０万倍に拡大しても、スキャロップは確認できなかった。このことから、側面に形成されているスキャロップの深さＤは１２ｎｍ以下である。また、微細凹部の深さとサイクル数から算出したスキャロップ周期Ｐは４０．０ｎｍである。
微細凹部のＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０は、それぞれ５．００μｍ、４．７７μｍ、４．６９μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）は３．３４％であった。また、Ｗ９５は、４．６９μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）は３．０６％であった。テーパー角は８８．６度、裾引き長は０．５９μｍであった。各測定値を表１に示す。
ラインアンドスペースが４μｍの部分は、ほぼ垂直方向にエッチングを進めることができ、底部から急峻に立ち上がっていた。また、スキャロップは確認できず、側面は滑らかであった。
ラインアンドスペースが２μｍの部分では、深さ１１．０μｍの微細凹部が形成できた。断面画像を５０万倍に拡大しても、スキャロップは確認できなかった。このことから、側面に形成されているスキャロップの深さＤは１２ｎｍ以下である。また、計算上のスキャロップ周期Ｐは３６．７ｎｍである。
微細凹部のＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０はそれぞれ３．０９μｍ、２．８５μｍ、２．６１μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）は８．０６％であった。また、Ｗ９５は、２．６１μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）は８．２４％であった。テーパー角は８８．５度、裾引き長は０．４０μｍであった。各測定値を表１に示す。
ラインアンドスペースが２μｍの部分は、スペースの幅が狭く内部に処理ガスが侵入しにくいため、エッチングレートが徐々に低下した。そのため、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が、ラインアンドスペースが４μｍの部分と比較して大きくなった。ラインアンドスペースが４μｍと２μｍの部分におけるテーパー角の大きさはほとんど変わらなかった。これは、ラインアンドスペースが４μｍと２μｍの部分におけるＷ１０とＷ５０との差（Ｗ１０−Ｗ５０）が、それぞれ０．２３μｍ、０．２４μｍとほぼ同じであったためである。ただし、ラインアンドスペースが４μｍと２μｍの部分におけるＷ５０とＷ９０との差（Ｗ５０−Ｗ９０）は、０．０８μｍ、０．２４μｍと大きく異なり、ラインアンドスペースが２μｍでは、微細凹部が深くなるにつれて、エッチングレートが漸減し続けた。
実験２
ＤＬＰ露光装置にて多重露光（縦、横にそれぞれ５分割）を行い、レジストパターンを描画した以外は、実験１と同様にして微細立体構造を形成した。多重露光は、０．５μｍ四方の露光スポットを、縦、横に、それぞれ０．１μｍずつずらしながら行った。なお、多重露光のトータルの露光エネルギー積算量は、実施例１の露光エネルギーと等しい。
描画したレジストパターンと作成した微細立体構造を、走査型電子顕微鏡にて観察した。ラインアンドスペースが４μｍであるレジストパターンの断面画像を図１２に示す。また、微細立体構造の俯瞰画像とラインアンドスペースが４μｍである部分の断面画像を、それぞれ図１３、１４に示す。
マスクレス露光を多重露光したところ、レジストパターンは、裾を引いていた。
また、多重露光により、レジストパターンのギザギザの段差が低減したため、実験１の微細立体構造と比較して、水平方向面内で非常に滑らかな微細立体構造を形成することができた。
ラインアンドスペースが４μｍの部分では、深さ１０．２μｍの微細凹部が形成できた。断面画像を５０万倍に拡大しても、スキャロップは確認できなかった。このことから、側面に形成されているスキャロップの深さＤは１２ｎｍ以下である。また、計算上のスキャロップ周期Ｐは３４．０ｎｍである。
微細凹部のＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０は、それぞれ４．８３μｍ、４．６４μｍ、４．５９μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）は２．７０％であった。また、Ｗ９５は４．５９μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）は２．４５％であった。テーパー角は８９．１度、裾引き長は０．７６μｍであった。各測定値を表１に示す。
マスクレス露光で描画したレジストパターンを用いても、ラインアンドスペースが４μｍの部分では、ほぼ垂直方向にエッチングを進めることができ、底部も急峻に立ち上がっていた。また、スキャロップは確認できず、側面は滑らかであった。
実験３
ボッシュプロセスに代えて、エッチングガスと保護膜形成ガスとを同時に流し、下記条件でエッチングを行った以外は、実験２と同様にして微細立体構造を形成した。エッチング条件は以下のとおりである。
エッチング時間 ：６００秒
圧力 ：１０Ｐａ
高周波電力の周波数 ：１００Ｈｚ
高周波電力の大きさ ：２５Ｗ
バイアス電力 ：２Ｗ
エッチング ：ＳＦ６、４ｍｌ／ｍｉｎ
プラズマデポジション：Ｃ４Ｆ８、４ｍｌ／ｍｉｎ
作成した微細立体構造のラインアンドスペースが４μｍである部分を、走査型電子顕微鏡にて観察したところ、深さ５．１２μｍの微細凹部が形成できた。なお、実験３は、ボッシュプロセスを用いていないため、スキャロップは形成されない。
微細凹部のＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０は、それぞれ５．２３μｍ、５．５６μｍ、５．２３μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）は３．５７％であった。また、Ｗ９５は４．２６μｍであり、変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９５）は、１１．０８％であった。テーパー角は９４．３度、裾引き長は０．４８μｍであった。各測定値を表１に示す。
実験３では、エッチングとデポジションとの条件設定が悪く、テーパー角が９４．３度と垂直方向にエッチングできず、微細凹部の８０％深さ位置付近において、幅５．８０μｍと最も広かった。

Claims (17)

  1. 基板上にマスクレス露光により描画されたレジストパターンを形成する工程（１）と、
    等方性エッチングにより前記基板に窪みを形成する等方性エッチング工程（２Ａ）と、
    前記窪みの内壁と前記レジストパターンとに保護膜を堆積するプラズマデポジション工程（２Ｂ）と、
    異方性エッチングにより、前記窪みの底面の保護膜を除去する除去工程（２Ｃ）と、
    等方性エッチング工程（２Ａ）とプラズマデポジション工程（２Ｂ）と除去工程（２Ｃ）とを順に繰り返すことで前記基板に微細凹部を形成する工程（２）と、
    を有することを特徴とする微細立体構造形成方法。
  2. 前記マスクレス露光が、多重露光であることを特徴とする請求項１に記載の微細立体構造形成方法。
  3. 前記微細凹部の１０％深さ位置、５０％深さ位置、９０％深さ位置における幅をそれぞれＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０としたとき、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０の変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の微細立体構造形成方法。
  4. 前記微細凹部側面のスキャロップの周期Ｐが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
  5. 前記微細凹部側面のスキャロップの深さＤが３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
  6. 前記基板の直径が、０．５インチであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
  7. サイクルタイムが０．５秒以上６秒以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の微細立体構造形成方法。
  8. 前記変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が３．５％以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の微細立体構造。
  9. 前記スキャロップの深さＤが１２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の微細立体構造。
  10. 基板上に深さ２０μｍ以下、幅３μｍ以上の微細凹部を有し、
    前記微細凹部の１０％深さ位置、５０％深さ位置、９０％深さ位置における幅をそれぞれＷ１０、Ｗ５０、Ｗ９０としたとき、Ｗ１０、Ｗ５０、Ｗ９０の変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が５％以下であることを特徴とする微細立体構造。
  11. 前記微細凹部側面のスキャロップの周期Ｐが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の微細立体構造。
  12. 前記スキャロップの深さＤが３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の微細立体構造。
  13. 前記微細凹部に隣接する微細凸部と、
    前記微細凸部の頂部を覆うレジストを有し、
    前記レジストの端部での膜厚が、中央部での膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の微細立体構造。
  14. 前記微細凸部上端部におけるマスクアンダーカットの幅が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の微細立体構造。
  15. 前記基板の直径が０．５インチであることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の微細立体構造。
  16. 前記変動係数（Ｗ１０〜Ｗ９０）が３．５％以下であることを特徴とする請求項１５に記載の微細立体構造。
  17. 前記スキャロップの深さＤが１２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の微細立体構造。
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