(57)【要約】【課題】  高いアスペクト比の微細パターンを形成できるパターン形成方法を提供する。【解決手段】  基板１上に無機レジスト膜２を形成する。無機レジスト膜の所定の領域にレーザ光を照射して非晶質状態から結晶状態に変化させる。結晶状態となった領域の無機レジスト膜を除去する。基板上に第１の金属膜を形成すると共に無機レジスト膜上に第１の金属膜とは分離した第２の金属膜を形成する。その後、無機レジスト膜を第２の金属膜と共に除去する。第１の金属膜をマスクとして基板１をエッチングすることによって基板１に高いアスペクト比の凹部９を形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に無機レジスト膜を形成する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記無機レジスト膜の所定の領域にレーザ光を照射して、前記所定の領域における無機レジスト膜を非晶質状態から結晶状態に変化させる第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記結晶状態となった領域の無機レジスト膜を除去して前記基板を露出させる第３ステップと、
前記第３ステップの後に、前記基板上及び前記無機レジスト膜上に所定の金属を成膜し、前記基板上に第１の金属膜を形成すると共に、前記無機レジスト膜上に前記第１の金属膜とは分離した第２の金属膜を形成する第４ステップと、
前記第４ステップの後に、前記無機レジスト膜を前記第２の金属膜と共に除去する第５ステップと、
前記第５ステップの後に、前記第１の金属膜をマスクとして前記基板をエッチングすることにより、前記基板に凹部を形成する第６ステップと、
を有するパターン形成方法。
【請求項２】
前記基板に、前記無機レジスト膜よりも熱伝導率の低い材料を用いることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第３ステップでは、前記無機レジスト膜の断面形状が前記基板に近い側の幅よりも前記基板から離れた側の幅が広い逆テーパ形状となるように、前記無機レジスト膜を除去することを特徴とする請求項１又は２記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高アスペクト比の微細パターンを有する光学素子等を製造する際に用いられるパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノメートルオーダーの微細パターンを有する、ワイヤーグリッド偏光子や無反射構造体等の光学素子が実用化されようとしている。
このような光学素子は、一般的に光の入射面側にナノメートルオーダーの微細パターンを有し、光の進行方向に対して高いアスペクト比、例えば３以上のアスペクト比が要求されている。ここで、アスペクト比とは、パターンの幅に対する深さの比率を言う。
【０００３】
一般的に、微細パターンを形成するためのパターン形成方法として、例えば特許文献１に開示されているような、有機レジスト膜に電子ビームを所定のパターンで照射する電子ビーム描画法や無機レジスト膜にレーザービームを所定のパターンで照射するレーザービーム描画法がある。
また、他のパターン形成方法として、例えば特許文献２に開示されているようなリフトオフ法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１０２５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した描画法を用い、有機レジスト膜又は無機レジスト膜をエッチングマスクとして被エッチング構造体をエッチングし、被エッチング構造体に微細パターンを形成する際、微細パターンのアスペクト比は、有機レジスト膜及び無機レジスト膜と被エッチング構造体とのエッチング速度の差、並びに有機レジスト膜及び無機レジスト膜の膜厚に起因する。
即ち、有機レジスト膜及び無機レジスト膜が、被エッチング構造体に対して、エッチング速度が遅いほど、また膜厚が厚いほど、高いアスペクト比の微細パターンを形成することができる。
しかしながら、レジスト膜及び無機レジスト膜は、一般的に厚くなるほど解像度が悪化するため１００ｎｍ程度の厚さが限界である。また、有機レジスト膜及び無機レジスト膜と被エッチング構造体とのエッチング速度の差を十分に大きくとることは現状では困難であるため、上記の厚さで高いアスペクト比の微細パターンを形成しようとするとエッチング途中で有機レジスト膜及び無機レジスト膜が除去されてしまい、エッチングマスクとして十分に機能しないためその改善が望まれている。
【０００６】
上述したリフトオフ法は、一般的に、逆テーパ状の断面形状が形成されやすいネガタイプの有機レジストが用いられる。
しかしながら、ネガタイプの有機レジストは、ポジタイプの有機レジストに比べて一般的に解像度が低いため、微細パターンを形成することが難しくその改善が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、高いアスペクト比の微細パターンを形成できるパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は次のパターン形成方法を提供する。
１）基板（１）上に無機レジスト膜（２）を形成する第１ステップと、前記第１ステップの後に、前記無機レジスト膜の所定の領域にレーザ光（Ｌ）を照射して、前記所定の領域における無機レジスト膜を非晶質状態から結晶状態に変化させる第２ステップと、前記第２ステップの後に、前記結晶状態となった領域の無機レジスト膜を除去して前記基板を露出させる第３ステップと、前記第３ステップの後に、前記基板上及び前記無機レジスト膜上に所定の金属を成膜し、前記基板上に第１の金属膜（７ａ）を形成すると共に、前記無機レジスト膜上に前記第１の金属膜とは分離した第２の金属膜（７ｂ）を形成する第４ステップと、前記第４ステップの後に、前記無機レジスト膜を前記第２の金属膜と共に除去する第５ステップと、前記第５ステップの後に、前記第１の金属膜をマスクとして前記基板をエッチングすることにより、前記基板に凹部（９）を形成する第６ステップと、を有するパターン形成方法。
２）前記基板に、前記無機レジスト膜よりも熱伝導率の低い材料を用いることを特徴とする１）記載のパターン形成方法。
３）前記第３ステップでは、前記無機レジスト膜の断面形状が前記基板に近い側の幅（Ｗ１）よりも前記基板から離れた側の幅（Ｗ２）が広い逆テーパ形状となるように、前記無機レジスト膜を除去することを特徴とする１）又は２）記載のパターン形成方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高いアスペクト比の微細パターンを形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のパターン形成方法の実施例における第１工程を説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明のパターン形成方法の実施例における第２工程を説明するための模式的断面図である。
【図３】本発明のパターン形成方法の実施例における第３工程を説明するための模式的断面図である。
【図４】本発明のパターン形成方法の実施例における第４工程を説明するための模式的断面図である。
【図５】本発明のパターン形成方法の実施例における第５工程を説明するための模式的断面図である。
【図６】本発明のパターン形成方法の実施例における第６工程を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図７を用いて説明する。
【００１２】
＜実施例＞
実施例では、無反射構造体を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
［第１工程］（図１参照）
基板１上に、無機レジスト膜２を例えばスパッタリング法を用いて成膜する。
無機レジスト膜２としては、遷移金属の酸化物を主成分とする材料を用いることができる。遷移金属の酸化物として、タングステン酸化物（ＷＯｘ１）やタングステンモリブデン酸化物（ＷＭｏＯｘ２）等がある。ここで、ｘ１，ｘ２は酸化数であり平均組成構成でそれぞれ３以下である。
基板１としては、無機レジスト膜２よりも熱伝導率が低い材料を用いる。その理由は後述する。
実施例では、基板１の材料に石英を用い、無機レジスト膜２の材料にタングステンモリブデン酸化物を用いた。また、無機レジスト膜２の厚さを４５ｎｍとした。
【００１４】
［第２工程］（図２参照）
第１工程を経た基板１を、Ｘ−Ｙステージ４に固定し、Ｘ−Ｙステージ４をＸ方向（紙面の左右方向）及びＹ方向（紙面の手前奥方向）に移動させながら、レーザ光Ｌを対物レンズ５で集光させて無機レジスト膜２にドットパターン状に照射する。
基板１に成膜された無機レジスト膜２は非晶質状態であり、レーザ光Ｌが照射された領域の無機レジスト膜２はレーザ光Ｌの照射により発生する熱によって結晶状態になる。
実施例では、レーザ光Ｌの発振波長を４０５ｎｍとし、対物レンズ５のＮＡを０．９とした。なお、図２では、説明をわかりやすくするために、無機レジスト膜２において、結晶状態の領域をハッチング領域で示している。
【００１５】
［第３工程］（図３参照）
第２工程を経た基板１をアルカリ水溶液に所定時間、浸漬することにより、結晶状態の領域における無機レジスト膜２はアルカリ水溶液に対して可溶であるため選択的に溶解する。
これにより、無機レジスト膜２は断面形状が逆テーパ状にパターン化され、基板１は無機レジスト膜２が溶解した領域が露出する。ここで、逆テーパ状とは、基板１に近い側の幅Ｗ１が基板１に遠い側の幅Ｗ２よりも狭い形状をいう。
実施例ではドットパターンは格子状でありピッチＰ１を３００ｎｍとした。
なお、上記アルカリ水溶液は特に限定されるものではなく、例えば有機レジスト膜の現像液に用いられているアルカリ水溶液を用いることもできる。
【００１６】
ここで、パターン化された無機レジスト膜２の断面形状が逆テーパ状になる理由について説明する。
上述した第２工程において、無機レジスト膜２は、レーザ光Ｌが照射された際に発生する熱によって非晶質状態から結晶状態に変化する。このとき、無機レジスト膜２よりも基板１の方が熱伝導率が低いので、発生した熱は、基板１に遠い側よりも基板１に近い側により蓄積される。
そのため、結晶状態になる領域は基板１に遠い側よりも基板１に近い側が広く形成されるので、この結晶状態の領域をエッチングすることにより、上述した逆テーパ状にパターン化された無機レジスト膜２が得られる。
【００１７】
［第４工程］（図４参照）
第３工程を経た基板１の無機レジスト膜２が形成されている側に、所定の金属材料を成膜する。
このとき、無機レジスト膜２が逆テーパ状の断面形状を有するため、上記金属材料は、基板１上に形成された第１の金属膜７ａと無機レジスト膜２上に形成された第２の金属膜７ｂとに分断されて成膜される。
実施例では、第１の金属膜７ａ及び第２の金属膜７ｂの材料として、基板１の構成材料である石英とのエッチング選択比が大きいクロム（Ｃｒ）を用いた。クロム以外の金属膜７ａ，７ｂの材料としてはニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。また、実施例では、第１の金属膜７ａ及び第２の金属膜７ｂの厚さを３０ｎｍとした。
【００１８】
［第５工程］（図５参照）
第４工程を経た基板１を、第３工程で用いたアルカリ水溶液に第３工程よりも長い時間浸漬させて、無機レジスト膜２を除去する。このとき、第２の金属膜７ｂは無機レジスト膜２と共に除去される。
【００１９】
［第６工程］（図６参照）
第１の金属膜７ａをエッチングマスクとして基板１を部分的にエッチングし、基板１にピッチＰ１のドットパターン状の凹部９を形成する。
実施例では、フッ素系ガスと塩素系ガスとの混合ガスによるドライエッチングにより基板１をエッチングした。
【００２０】
上記ドライエッチングに対して第１の金属膜７ａもエッチングされるが、第１の金属膜７ａのエッチング速度が基板１のエッチング速度よりも遅いので、高いアスペクト比の凹部９を形成することができる。なお、上記ドライエッチングによって第１の金属膜７ａも除去される。
実施例では、凹部９の幅Ｗ３を１５０ｎｍとし、深さＤ１を４５０ｎｍとした。即ち微細パターンである凹部９のアスペスト比は３である。
【００２１】
上述した工程により、無反射構造体１０を得る。
【００２２】
上述したパターン形成方法によれば、基板上に無機レジスト膜を形成し、無機レジスト膜にレーザ光を照射して微細パターンのリフトオフ用マスクを作成し、この微細パターン化された無機レジスト膜をリフトオフ用マスクとして、微細パターンの金属膜を形成し、この微細パターンの金属膜をエッチング用マスクとして基板を部分的にエッチングすることにより、基板に高いアスペクト比の微細パターンを形成することができる。
【００２３】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２４】
１…基板
２…無機レジスト膜
４…Ｘ−Ｙステージ
５…対物レンズ
７ａ，７ｂ…金属膜
９…凹部
１０…無反射構造体
Ｌ…レーザ光
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…幅
Ｐ１…ピッチ
Ｄ１…深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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