(57)【要約】      （修正有）【課題】下地層などに損傷を与えることなく、所定の膜体に急峻なエッジを有する微細孔を簡易に形成することが可能な新規な技術を提供する。【解決手段】下地層上に形成されたレジストパターンを介して第１の膜体を形成し、次いで、レジストパターンを除去することにより、第１のパターニングマスクを形成する。次いで、第１のパターニングマスクを用いて下地層の露出部分をエッチング除去し、第２のパターニングマスク１７を形成する。次いで、第２のパターニングマスクを介して第２の膜体１８を形成し、その後第２のパターニングマスクを除去することにより、微細孔を有する膜体を形成する。【選択図】図６
2005146312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基材上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に第１の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記第１の膜体からなる第１のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第１のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第１のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記第１の膜体からなる第２のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第２のパターニングマスクを介して成膜処理を施し、前記第２のパターニングマスク上及び前記基材上に第２の膜体を形成する工程と、
前記第２のパターニングマスクを除去することにより、前記第２の膜体に対して前記第２のパターニングマスクに対応した微細孔を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記レジスト層はポジ型のレジストから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の微細孔を有する薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記開口部の直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の微細孔を有する薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記微細孔の直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記下地層は絶縁材料から構成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の微細孔を有する薄膜の形成方法。
【請求項６】
前記第１の膜体は金属材料から構成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の微細孔を有する薄膜の形成方法。
【請求項７】
前記第２の膜体は金属材料から構成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の膜体の形成方法。
【請求項８】
１０ｎｍ〜１００ｎｍの微細孔を有することを特徴とする、膜体。
【請求項９】
所定の金属材料から構成されたことを特徴とする、請求項８に記載の膜体。
【請求項１０】
所定の基材上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に所定の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記膜体からなる第１のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第１のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第１のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記膜体からなる第２のパターニングマスクを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法。
【請求項１１】
前記レジスト層はポジ型のレジストから構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法。
【請求項１２】
前記開口部の直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法。
【請求項１３】
前記第２のパターニングマスクは１０ｎｍ〜１００ｎｍの微細孔を有することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一に記載の微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法。
【請求項１４】
前記下地層は絶縁材料から構成することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一に記載の微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法。
【請求項１５】
前記膜体は金属材料から構成することを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一に記載の微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法。
【請求項１６】
所定の基材と、
前記基材上に形成された１０ｎｍ〜１００ｎｍの微細孔を有し、２層構造を呈するパターニングマスクと、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する膜体形成用マスク。
【請求項１７】
前記パターニングマスクの上層部分は金属材料から構成されたことを特徴とする、請求項１６に記載の微細孔を有する膜体形成用マスク。
【請求項１８】
前記パターニングマスクの下層部分は絶縁材料から構成されたことを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の微細孔を有する膜体形成用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細孔を有する膜体の形成方法、膜体、微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法、及び微細孔を有する膜体形成用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細な構造を応用するナノテクノロジーが産業界でのブレークスルーとして期待されている。このようなナノテクノロジーとして、近年、金属膜中に波長より小さい数十ｎｍ径の微細孔を形成して、前記微細孔から放出される光を用いる近接場光学が注目を浴びている。このような近接場光学においては、前記微細孔を高精度作製する技術の確立が求められている。
【０００３】
従来、前記微細孔を形成するに際しては、所定の膜体を形成した後に、前記膜体に集束イオンビームを照射し、前記膜体を部分的にエッチング除去することによって行っていた。しかしながら、前記集束イオンビームを用いた方法では、前記膜体に前記微細孔を形成した後に、前記集束イオンビームが前記膜体の下方に位置する下地層に損傷を与えてしまう場合がある。この結果、このようなアセンブリを用いて所定の半導体素子を形成した場合において、前記半導体素子の特性が前記下地層の損傷に起因して劣化してしまう場合があった。
【０００４】
一方、所定のレジスト層を形成した後、前記レジスト層を電子ビーム露光によってパターニングし、得られたパターニングマスクを介して膜体を形成した後、前記パターニングマスクを除去することにより、前記膜体に前記パターニングマスクに対応した微細孔を形成することも試みられている。しかしながら、前記微細孔のエッジ部分が不明瞭となり、前記微細孔を有するアセンブリを利用した実用に足る半導体素子を得ることができないでいた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、下地層などに損傷を与えることなく、所定の膜体に急峻なエッジを有する微細孔を簡易に形成することが可能な新規な技術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】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、
所定の基材上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に第１の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記第１の膜体からなる第１のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第１のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第１のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記第１の膜体からなる第２のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第２のパターニングマスクを介して成膜処理を施し、前記第２のパターニングマスク上及び前記基材上に第２の膜体を形成する工程と、
前記第２のパターニングマスクを除去することにより、前記第２の膜体に対して前記第２のパターニングマスクに対応した微細孔を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する薄膜の形成方法に関する。
【０００７】
また、本発明は、
所定の基材上に下地層を形成する工程と、
前記下地層上にレジスト層を形成するととともに、前記レジスト層に対してフォトリソグラフィを施し、前記基材の表面が露出するように開口部を形成して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン上に成膜処理を施し、前記開口部内及び前記レジストパターン上に所定の膜体を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去することにより、前記下地層上に、前記開口部によってパターニングされた前記膜体からなる第１のパターニングマスクを形成する工程と、
前記第１のパターニングマスクを介し、前記下地層の前記第１のパターニングマスクから露出した部分を、前記基材の前記表面が露出するようにエッチング除去して、前記下地層及び前記膜体からなる第２のパターニングマスクを形成する工程と、
を具えることを特徴とする、微細孔を有する膜体形成用マスクの形成方法に関する。
【０００８】
本発明によれば、所定の開口部を有する汎用のレジストパターンを作製することに加えて、前記レジストパターンを介した成膜処理及び前記レジストパターンの除去を経ることによって、凸状の膜体からなる第１のパターニングマスクを作製し、さらに前記第１のパターニングマスクを用いて、前記第１のパターニングマスクの下方に位置する下地層をエッチング除去し、基材上において直接に凸状の膜体からなる第２のパターニングマスクを作製するようにしている。
【０００９】
したがって、前記第２のパターニングマスクを介して成膜処理を行い、その後、前記第２のパターニングマスクを除去するようにすれば、前記基材上には、前記第２のパターニングマスクに相当する部分に微細孔が形成された所定の膜体が形成されるようになる。
【００１０】
このように本発明によれば、汎用のレジストパターンに加えて、上述した凸状の膜体から構成される第１のパターニングマスク及び第２のパターニングマスクを連続的に作製し、この第２のパターニングマスクを用いて通常の成膜処理及びマスク除去という工程を施すのみで、所定の膜体に対して急峻なエッジを有する微細孔を形成することができる。
【００１１】
なお、本発明の好ましい態様においては、前記レジスト層をポジ型のレジストから構成する。これによって、微細な開口部を有する前記レジストパターンを高精度に簡易に形成することができ、これに基づいて、前記第１のパターニングマスク及び前記第２のパターニングマスクを高精度に形成することができる。したがって、より微細な孔を有する膜体を簡易に形成することができる。
【００１２】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記下地層を絶縁材料から構成し、前記第１の膜体を金属材料から構成する。この場合、前記第１のパターニングマスクから前記第２のパターニングマスクを、例えばドライエッチングなどのエッチング手段を用いて作製するに際し、前記第１の膜体がエッチング種に対して十分な耐性を呈するようになるとともに、前記第１のパターニングマスクの下方に位置する前記下地層を簡易にエッチング除去することができるようになる。この結果、前記第２のパターニングマスクの作製がより簡易になるとともに、そのエッジが急峻となり良好なエッジ特性を呈するようになる。したがって、急峻なエッジの微細孔を有する膜体をより簡易に形成することができる。
【００１３】
最終的に得た微細孔を有する膜体は種々の用途に適用できるが、その用途に応じて種々の材料から構成することができる。例えば、前記膜体を金属材料から構成するようにすれば、前記膜体を物理的な蒸着技術を用いて形成することができるので、化学的な蒸着技術を用いた際の、蒸着種の回り込みなどを抑制し、前記第２のパターニングマスクの形状を反映した、微細孔を有する前記膜体をより簡易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、下地層などに損傷を与えることなく、所定の膜体に急峻なエッジを有する微細孔を簡易に形成することが可能な新規な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１〜７は、本発明の微細孔を有する膜体の形成方法の一例を説明するための工程図である。図１に示すように、最初に、所定の基材１１上に、下地層１２及びレジスト層１３を順次に形成する。次いで、所定のマスクＭを介してレジスト層１３を露光し、現像処理を施すことによって、図２に示すような開口部１４Ａを有するレジストパターン１４を形成する。
【００１７】
なお、開口部１４Ａの直径は１０ｎｍ〜１００ｎｍに形成することが好ましい。これによって、以下に示す第１のパターニングマスク及び第２のパターニングマスクの形成を通じて、最終的に得る膜体に形成される微細孔の直径を、これまで実現が困難であった１０ｎｍ〜１００ｎｍまで微細化することができるようになる。
【００１８】
なお、上述した大きさの開口部１４Ａは、レジスト層１３を汎用のポジ型レジストから構成することにより、上述した露光及び現像処理を通じて簡易に形成することができる。
【００１９】
次いで、図３に示すように、レジストパターン１４を介して成膜処理を施し、開口部１４Ａ内及びレジストパターン１４上に第１の膜体１５を形成する。次いで、レジストパターン１４をリフトオフし、残留した第１の膜体１５から構成される第１のパターニングマスク１６を形成する。
【００２０】
次いで、第１のパターニングマスク１６を介して下地層１２にドライエッチングを施し、下地層１２の、第１のパターニングマスク１６から露出した部分を、基材１１の表面が露出するまでエッチング除去して、上層部分が第１の膜体１５の残留部分からなり、下層部分が下地層１２の残留部分からなる第２のパターニングマスク１７を得る。
【００２１】
次いで、図６に示すように、第２のパターニングマスク１７を介して成膜処理を施し、基材１１の露出した表面上及び第２のパターニングマスク１７上に第２の膜体１８を形成する。次いで、図７に示すように、第２のパターニングマスク１７を除去することによって、微細孔１９Ａを有する膜体１９を得ることができる。なお、微細孔１９Ａの直径は上述したように、１０ｎｍ〜１００ｎｍまで微細化することができる。
【００２２】
なお、第２のパターニングマスク１７の除去は、下地層１２の残留部分から構成される下層部分を、例えば弗酸緩衝溶液などの溶剤を用いて溶解することにより行うことができる。
【００２３】
また、図５に示す基材１１及び第２のパターニングマスク１７から構成されるアセンブリは、最終的な膜体１９を得るためのマスクとして機能することが分かる。
【００２４】
下地層１２は絶縁材料から構成し、第１の膜体１５は金属材料から構成することが好ましい。この場合、第１のパターニングマスク１６から第２のパターニングマスク１７を、上述したドライエッチングによって作製するに際し、第１の膜体１５がエッチング種に対して十分な耐性を呈するようになるとともに、第１のパターニングマスク１６の下方に位置する下地層１２のエッチングを簡易に行うことができるようになる。この結果、第２のパターニングマスク１７の作製がより簡易になるとともに、そのエッジが急峻となり良好なエッジ特性を呈するようになる。したがって、膜体１９の微細孔１９Ａのエッジを急峻にできるとともに、その形成を簡易に実現することができる。
【００２５】
微細孔１９Ａを有する膜体１９は種々の用途に適用でき、その用途に応じて種々の材料から構成することができる。例えば、膜体１９を金属材料から構成するようにすれば、膜体１９を物理的な蒸着技術を用いて形成することができるので、化学的な蒸着技術を用いた際の、蒸着種の回り込みなどを抑制し、第２のパターニングマスク１７の形状を反映した、微細孔１９Ａを有する膜体１９をより簡易に形成することができる。
【００２６】
なお、レジスト層１３及び第１の膜体１５の厚さは、上述した一連の工程を良好に行うべく、適宜に設定することができる。また、第２の膜体１８の厚さは、最終的に得る膜体１９の厚さに反映するため、得ようとする膜体１９の厚さに起因して任意に設定することができる。
【実施例】
【００２７】
上述した工程に従って微細孔を有するＡｕ膜を形成した。基材としてＧａＰ基材を用い、下地層としてプラズマＣＶＤ法により形成した厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２膜を用いた。また、第１の膜体として真空蒸着法により形成した厚さ１０ｎｍのＣｒ膜を用い、第２の膜体として真空蒸着法により形成した厚さ１０ｎｍのＣｒ／Ａｕ膜（Ｃｒ膜３ｎｍ、Ａｕ膜７ｎｍ）を用いた。
【００２８】
図８は、得られたＡｕ膜の微細孔の状態を示す電子顕微鏡写真である。図８から明らかなように、本実施例で得たＡｕ膜中には直径約３０ｎｍの微細孔が形成されていることが確認された。
【００２９】
図９は、前記Ａｕ膜を形成するに際して用いた前記Ｃｒ膜からなる第１のパターニングマスクの状態を示す顕微鏡写真である。図９から明らかなように、前記Ａｕ膜作製の使用する前記第１のパターニングマスクも、その構成部材である約４０ｎｍの直径を有する凸状部材が高精度に形成されていることが確認された。
【００３０】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の微細孔を有する膜体の形成方法の一例を説明するための工程図である。
【図２】図１に示す工程の次の工程を示す図である。
【図３】図２に示す工程の次の工程を示す図である。
【図４】図３に示す工程の次の工程を示す図である。
【図５】図４に示す工程の次の工程を示す図である。
【図６】図５に示す工程の次の工程を示す図である。
【図７】図６に示す工程の次の工程を示す図である。
【図８】本発明の微細孔を有する膜体の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】本発明の形成方法で用いる第１のパターニングマスクの一例を示す電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  基材
１２  下地層
１３  レジスト層
１４  レジストパターン
１４Ａ  開口部
１５  第１の膜体
１６  第１のパターニングマスク
１７  第２のパターニングマスク
１８  第２の膜体
１９  膜体
１９Ａ  微細孔
【図１】
2005146312.tif 000003
【図２】
2005146312.tif 000004
【図３】
2005146312.tif 000005
【図４】
2005146312.tif 000006
【図５】
2005146312.tif 000007
【図６】
2005146312.tif 000008
【図７】
2005146312.tif 000009
【図８】
2005146312.tif 000010
【図９】
2005146312.tif 000011