(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光を用いた表面平坦化方法であって、
表面にナノオーダーの凸部が形成された平坦化対象物の表面に反応性溶液を塗布する工程と、
前記反応性溶液が塗布された前記平滑化対象物に対し、前記凸部に近接場光を発生しうる波長の光を照射する工程と、
を有し、
前記反応性溶液は、次亜塩素酸カルシウム水溶液であることを特徴とする表面平坦化方法。
【請求項２】
近接場光を用いた表面平坦化方法であって、
表面にナノオーダーの凸部が形成された平坦化対象物の表面に反応性溶液を塗布する工程と、
前記反応性溶液が塗布された前記平滑化対象物に対し、前記凸部に近接場光を発生しうる波長の光を照射する工程と、
を有し、
前記反応性溶液は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする表面平坦化方法。
【請求項３】
近接場光を用いた表面平坦化方法であって、
表面にナノオーダーの凸部が形成された平坦化対象物の表面に反応性溶液を塗布する工程と、
前記反応性溶液が塗布された前記平滑化対象物に対し、前記凸部に近接場光を発生しうる波長の光を照射する工程と、
を有し、
前記反応性溶液は、ヨウ素カリウムとヨウ素溶液の混合物であることを特徴とする表面平坦化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィやドライエッチング等を行う際に、シリコンウェハ等の基板表面に残存する、フォトレジスト等よりなる不要なナノスケールの凸部を選択的に除去して平坦化するための近接場光を用いた表面平坦化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化、高集積化に伴って、高度に微細化、多層化された薄膜構造を製造する技術が要求されている。このように、微細化、多層化された薄膜構造を製造する方法として、フォトリソグラフィやドライエッチングが用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
フォトリソグラフィやドライエッチング等を用いて電子デバイスの配線形成や微細構造の加工を行う場合、一般的に、基板上にはフォトレジストや金属薄膜等、複数の異種材料からなる薄層が形成される。こうした基板およびその表面に薄層が形成された構造体を、以下基板構造体と称する。このような基板構造体の加工が進むに従い、異種材料からなる薄層は必要に応じて基板上から除去され、基板上には必要なパターンのみが残される。
【０００４】
しかし、加工を行う基板上に微細な塵等が付着して、この塵により不要となった層の除去が十分に行われない場合等に、本来除去されるはずであった薄層が、数ｎｍのサイズ（ナノオーダー）の凸部として基板表面に僅かに残存してしまうことがある。
【０００５】
こうして基板上に残存したナノオーダーの凸部を除去するために、更にドライエッチングを行うと、残すべきパターン等の構造部分までもエッチングしてしまう恐れがあった。この問題は特に、残すべき構造部分が不要な凸部と同じくナノオーダーである場合に特に顕著なものとなっていた。
【０００６】
そのため、ナノオーダーの不要な凸部のみを選択的に除去することが可能なエッチング方法が強く望まれていた。
【０００７】
こうしたエッチングを可能とする方法として、特許文献２には、近接場光を用いた表面平坦化方法が開示されている。
【０００８】
近接場光を用いた表面平坦化方法は、従来、塩素系ガスが導入されたチャンバ内に基板等のエッチング対象物を配置して行われていた。そして、塩素系ガスのガス分子の吸収端波長よりも長波長からなる光をエッチング対象物に照射することで、エッチング対象物の表面の凸部に近接場光を発生させ、この近接場光により塩素系ガスが解離し発生する活性種により上記凸部が化学反応しエッチングが行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０８−０３１８２７号公報
【特許文献２】特開２００９−１６７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来の近接場光を用いた表面平坦化方法は、有害な塩素系ガスを用いるものであったが、こうした有害なガスを用いることなく近接場光を用いたエッチングができれば安全性の面から見てより好ましい。
【００１１】
そして、塩素系ガスが不要になれば、従来塩素系ガスを用いるエッチングを行う際に必要であった真空装置等が不要となり、エッチングを行うための設備が大幅に簡略化されるため更に好ましい。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、近接場光を用いた表面平坦化方法であって、塩素系ガスを用いることなく行うことができるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上述した課題を解決するために、塩素系ガスを用いることなく行う近接場光を用いた表面平坦化方法を発明した。
【００１５】
第１発明に係る表面平坦化方法は、近接場光を用いた表面平坦化方法であって、表面にナノオーダーの凸部が形成された平坦化対象物の表面に反応性溶液を塗布する工程と、前記反応性溶液が塗布された前記平滑化対象物に対し、前記凸部に近接場光を発生しうる波長の光を照射する工程と、を有し、前記反応性溶液は、次亜塩素酸カルシウム水溶液であることを特徴とする。
【００１６】
第２発明に係る表面平坦化方法は、近接場光を用いた表面平坦化方法であって、表面にナノオーダーの凸部が形成された平坦化対象物の表面に反応性溶液を塗布する工程と、前記反応性溶液が塗布された前記平滑化対象物に対し、前記凸部に近接場光を発生しうる波長の光を照射する工程と、を有し、前記反応性溶液は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする。
【００１８】
第３発明に係る表面平坦化方法は、近接場光を用いた表面平坦化方法であって、表面にナノオーダーの凸部が形成された平坦化対象物の表面に反応性溶液を塗布する工程と、前記反応性溶液が塗布された前記平滑化対象物に対し、前記凸部に近接場光を発生しうる波長の光を照射する工程と、を有し、前記反応性溶液は、ヨウ素カリウムとヨウ素溶液の混合物であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述した構成からなる本発明によれば、従来用いられていた塩素系ガスのかわりに反応性溶液を用いることで、従来の近接場光を用いた表面平坦化方法よりも安全かつ簡易な設備で平坦化対象物の表面平坦化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】平坦化対象物の表面の形状を示す模式図である。
【図２】本発明に係る表面平坦化方法を実行するために用いられる表面平坦化装置の構成を示す概略構造図である。
【図３】凸部の局所領域で発生する反応について説明する模式図である。
【図４】凸部を有する基板を平坦化する工程を示し、（Ａ）は平坦化前の基板を示す模式図、（Ｂ）は凸部に近接場光が発生し平坦化が行われている状態の基板を示す模式図、（Ｃ）は基板が平坦化された状態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る表面平坦化方法と従来の近接場光を用いた表面平坦化方法によるエッチング効果を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る、近接場光を用いたエッチングによる表面平坦化方法の実施形態について説明する。
【００２２】
まず、本実施形態において平坦化対象物となる基板について説明する。図１は、平坦化対象物の表面の形状を示す模式図である。
【００２３】
本実施形態に係る表面平坦化方法による表面平坦化の対象となる基板２は、例えば図１に模式的に示すように、ガラス、プラスチック、シリコンウェハ、ダイヤモンド、ガリウムナイトライド等の素材により形成されている基板２の表面２１に、ナノオーダーの微細な凸部２２が形成されている。
【００２４】
凸部２２は、基板２自体の表面粗さにより生じるものの他、基板２に対するエッチング等の各種加工を経た後に残存する、不要な酸化膜やフォトレジスト、金属薄膜等により生じるものであってもよい。
【００２５】
本実施形態に係る近接場光を用いた表面平坦化方法では、不要な凸部２２に近接場光を発生させるとともに、その凸部２２に近接場光と反応して活性種を発生する反応性溶液に由来する活性種を反応させることで、基板２の他の部分に影響を及ぼすことなく、凸部２２のみを選択的に除去することが可能となる。
【００２６】
本実施形態に係る表面平坦化方法は、図２に概略的に示すような表面平坦化装置１を用いて行われる。
【００２７】
この表面平坦化装置１は、基板２に光を照射するための光源１１と、光源から照射された光を反射し基板２に導く反射ミラー１２と、反射ミラー１２と基板２の間に設けられ光の形状や偏向方向を制御可能とする照明光学系１３とを備えて構成されている。
【００２８】
光源１１は、開示しない駆動電源による制御に基づき、所定の波長を有する光を照射するものである。この光源１１からは、反応性溶液３に含まれる反応性イオンの吸収端波長よりも長波長からなる光であって、基板２の凸部２２に近接場光を発生しうる波長の光が射出される。この光源１１は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザー発振器やＡｒレーザー発振器によって構成されている。
【００２９】
なお、凸部２２に近接場光が発生するのは、凸部２２のみが周りの反応性溶液３と屈折率が異なるためである。
【００３０】
照射光学系１３は、図示しない偏光レンズや集束レンズ等を備えて構成されている。照射光学系１３により、凸部２２の位置、大きさ、範囲等に応じて、ビーム径やビーム形状を制御し、光を照射する範囲を絞ることができる。
【００３１】
なお、反射ミラー１２及び照明光学系１３は本発明に係る表面平坦化方法を実行する上で必須の構成ではなく、表面平坦化装置１の構成は適宜変更することができる。
【００３２】
この表面平坦化装置１内には、表面平坦化装置１による表面平坦化の対象となる、表面にナノオーダーの凸部２２が形成された基板２が、その表面に反応性溶液３が塗布された状態で載置される。
【００３３】
反応性溶液３は、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素水、及びヨウ化カリウムとヨウ素との混合物等の水溶液である。この反応性溶液３は、基板２に対し、スポイト等を用いて液滴として滴下される他、スプレーや筆等を用いて塗布されてもよい。あるいは、所定の容器に反応性溶液３を入れ、その中に基板２を浸けてもよい。
【００３４】
次に、反応性溶液３として次亜塩素酸カルシウムを用いた場合を例に、本実施形態に係る表面平坦化方法について説明する。
【００３５】
図３は、凸部の局所領域で発生する反応について説明する模式図である。反応性溶液３である次亜塩素酸カルシウム溶液が基板２に滴下され、基板２の凸部２２が反応性溶液３に覆われた状態となる。反応性溶液３は、次亜塩素酸カルシウムＣａ（ＣｌＯ）2が水に溶け、Ｃａ2+とＣｌＯ-の２つのイオンが含まれた状態となっている。
【００３６】
こうした状態で光源１１から光が照射されると、凸部２２の周囲に近接場光が発生する。
【００３７】
そして、凸部２２の周囲に生成された近接場光によって次亜塩素酸カルシウム溶液中のＣｌＯ-イオンが励起され、その結果、塩素ラジカル（Ｃｌ・）が生成される。
【００３８】
こうして生成された塩素ラジカルが凸部２２を形成する分子と反応すると、図４に示すように、基板２の凸部２２が平坦化される。図４は、凸部２２を有する基板２を平坦化する工程を示し、（Ａ）は平坦化前の基板２を示す模式図、（Ｂ）は凸部２２に近接場光が発生し平坦化が行われている状態の基板２を示す模式図、（Ｃ）は基板２が平坦化された状態を示す模式図である。
【００３９】
凸部２２の周辺に近接場光が発生し、この近接場光により塩素ラジカルが生じて凸部２２と反応することにより、凸部２２を構成する分子が次第に脱離し、平坦化される。
【００４０】
なお、こうした平坦化は、次亜塩素酸カルシウム溶液と同様に近接場光によって活性種を生成する過酸化水素水や、ヨウ素カリウムとヨウ素溶液の混合物等を用いても行うことができる。
【００４１】
上述した本実施形態に係る表面平坦化方法によると、反応性溶液を用いることで、従来の塩素系ガスを用いた近接場光による表面平坦化方法よりも安全に表面平坦化を行うことができる。また、塩素系ガスを用いないため、従来必要であった真空装置等が不要となり、エッチングを行うための設備を大幅に簡略化することができる。
【００４２】
更に、本実施形態に係る表面平坦化方法は、従来の塩素系ガスを用いた近接場光による表面平坦化よりも平坦化の効率が高い。
【００４３】
図５は、本発明に係る表面平坦化方法と従来の近接場光を用いた表面平坦化方法によるエッチング効果を比較するグラフである。
【００４４】
図５に示すように、本実施形態に係る次亜塩素酸カルシウム溶液を用いる表面平坦化は、従来の塩素系ガスを用いる表面平坦化と比較し、表面の粗さＲａ（ｎｍ）が低く、より高効率な表面平坦化を実現している。具体的には、本実施形態に係る表面平坦化を用いることで、Ｒａ＝０．１０ｎｍ程度という、極めて高効率な表面平坦化を行うことができる。
【００４５】
また、図５に示すように、過酸化水素水や、ヨウ素カリウムとヨウ素溶液の混合物を用いた場合でも、Ｒａ＝０．１０ｎｍ程度の極めて高効率な表面平坦化を行うことができる。
【００４６】
このように、本発明に係る表面平坦化方法によると、反応性溶液を用いることで、簡易な設備で安全に、かつ高効率に表面平坦化を行うことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  表面平坦化装置
２  基板
３  反応性溶液
１１  光源
１２  反射ミラー
１３  照射光学系
２１  表面
２２  凸部
【図１】
0006560510.tif 000002
【図２】
0006560510.tif 000003
【図３】
0006560510.tif 000004
【図４】
0006560510.tif 000005
【図５】
0006560510.tif 000006