(57)【要約】【課題】複数回のリソグラフィ工程を実施することなく、多段の凸形状からなる微細３次元構造パターンを形成することが可能なパターン形成方法及びパターン形成体を提供する。【解決手段】基板９００の面上に第１と第２のエッチングマスク層１００，２００と、パターニング処理した第３層目のエッチングマスク３０１を積層し、この第１層目から第３層目のエッチングマスク層１００，２００、３０１において、隣接する上層のエッチングマスクをエッチング用マスクとして下層のエッチングマスクをエッチングし上層のエッチングマスクに形成されたパターンを下層のエッチングマスクに転写する。そして、第３層目のエッチングマスク３０１のパターンをトリミングした後、該トリミング後のエッチングマスクとエッチング後の第１及び第２層目のエッチングマスクを用いて基板を順にエッチングし、第１及び第２層目のエッチングマスクのパターンを基板９００に転写する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面上に２層以上の複数のエッチングマスク層を積層するエッチングマスク積層工程と、
前記積層された最上層のエッチングマスク層から最下層のエッチングマスク層まで、上層のエッチングマスク層にエッチングマスクを形成し該エッチングマスクを使用して下層のエッチングマスク層にエッチングマスクを順に形成していく第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程後に、前記積層された最上層のエッチングマスクから最下層のエッチングマスクまで、上層のエッチングマスクのマスクパターンを使用して下層のエッチングマスクを順に再エッチングしていく第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程で処理された前記最下層のエッチングマスクから前記最上層のエッチングマスクを順に全て使用し、前記基板をエッチングマスク毎にエッチング処理し、これらエッチングマスクに形成されたパターンを基板に転写する転写工程と、
を備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１のエッチング工程後で前記第２のエッチング工程の前に、前記最上層のエッチングマスクのマスクパターンをトリミングするトリミング工程を備え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】
前記最上層のエッチングマスクは、パターニング処理を実施したリソグラフィ用のレジスト材料から構成されることを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記転写工程で使用されたエッチングマスクを除去する除去工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載のパターン形成方法。
【請求項５】
珪素（Ｓｉ）、または窒化珪素（ＳｉＮ）、またはタンタル（Ｔａ）、または窒化タンタル（ＴａＮ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、もしくはその混合物を第１グループとし、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、または酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、または、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、もしくはその混合物を第２グループとし、クロム（Ｃｒ）、または窒化クロム（ＣｒＮ）、または酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、またはルテニウム（Ｒｕ）、もしくはその混合物を第３グループとし、ニッケル（Ｎｉ）とＣｒの合金ＮｉＣｒ、または酸化チタン（ＴｉＯ２）、または酸化インジウム（ＩｎＯ３）、または酸化錫（ＳｎＯ２）、または窒化ガリウム（ＧａＮ）、または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、もしくはその混合物を第４グループとし、前記基板を構成する材料、前記最上層から最下層のエッチングマスク層を構成する材料が前記第１乃至第４グループのうち、少なくとも２つのグループ以上から構成され、前記隣接する上層と下層のエッチングマスク層は互いに異なるグループの材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載のパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１乃至５に何れか１項記載のパターン形成方法を用いて製造されたことを特徴とするパターン形成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な三次元構造のパターン形成方法及び該パターン形成方法を用いて製造されたパターン形成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材に特定の微細な３次元構造パターンを形成した構造物は、広範に用いられている。微細な３次元構造パターンを形成した構造物としては、例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス、医療検査用チップ、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。
【０００３】
近年、より微細なパターンや、より段数の多い構造に対する要求が増加している。例えば、多段の凸形状からなる微細３次元構造を有する撮影素子（特許文献１参照）やレンズシート（特許文献２参照）などが考案されている。
【０００４】
複数の段差を有する微細３次元構造の形成方法としては、例えば半導体分野におけるデュアルダマシン構造の形成方法としてインプリント法が提案されている（特許文献３参照）。インプリント法においては、モールドに形成された３次元構造パターンを転写することが可能であるので、多段構造のパターンを転写することも可能である。これにより、必要な工程数を削減できるということから、多段構造のインプリントモールドに対する要望が高まっている。
【０００５】
微細３次元構造を有するインプリントモールドの製造方法としては、例えば下記特許文献４に示されるような、基材をエッチングする際のハードマスクに複数の段差を設けた単層ハードマスクパターンを形成し、基材にハードマスクパターンを転写する方法や、下記特許文献５に示されるような、基材をエッチングするハードマスクを複数層積層し、複数の段差を有する多層ハードマスクパターンとし、基材にハードマスクパターンを転写する方法が知られている。
【０００６】
また、積層体に多段の凸形状を形成したダイクロイックミラー（特許文献６参照）も考案されており、さらに下記特許文献６には、隣接する２層のうち上層のエッチングに対して下層がエッチングストッパ層としての機能を有し、リソグラフィ工程によるレジストパターン形成と、積層体のエッチングを交互に繰り返す製造方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記いずれの方法においても、インプリントモールド基板の上にハードマスク層に段差を形成する工程において、各段を形成するために、荷電粒子線リソグラフィなどの手法を用いた、ハードマスク、もしくは積層体をエッチングするためのエッチングマスク形成を必要回数だけ繰り返さなくてはならない。
さらに、ハードマスクの膜厚が大きい場合、例えばハードマスクをエッチングするためのエッチングマスクを荷電粒子線リソグラフィなどの手法により形成しようとすると、既にパターンが形成されたハードマスクパターン領域において生じた段差により、均一な膜厚のリソグラフィ用レジスト膜が得られず、パターンが倒壊してしまう恐れがある他、各レジストパターン形成時に行うアライメントの不良などにより、パターン形成の歩留まりの悪化が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４４７０９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０４５１８号公報
【特許文献３】特表２００７−５２１６４５号公報
【特許文献４】特開２００９−１１１２４１号公報
【特許文献５】特開２０１１−７１３８３号公報
【特許文献６】特開２００９−２７２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、複数回のリソグラフィ工程を実施することなく、多段の凸形状からなる微細３次元構造パターンを形成することが可能なパターン形成方法及びパターン形成体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】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、パターン形成方法であって、基板の一方の面上に２層以上の複数のエッチングマスク層を積層するエッチングマスク積層工程と、前記積層された最上層のエッチングマスク層から最下層のエッチングマスク層まで、上層のエッチングマスク層にエッチングマスクを形成し該エッチングマスクを使用して下層のエッチングマスク層にエッチングマスクを順に形成していく第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程後に、前記積層された最上層のエッチングマスクから最下層のエッチングマスクまで、上層のエッチングマスクのマスクパターンを使用して下層のエッチングマスクを順に再エッチングしていく第２のエッチング工程と、前記第２のエッチング工程で処理された前記最下層のエッチングマスクから前記最上層のエッチングマスクを順に全て使用し、前記基板をエッチングマスク毎にエッチング処理し、これらエッチングマスクに形成されたパターンを基板に転写する転写工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載のパターン形成方法において、前記第１のエッチング工程後で前記第２のエッチング工程の前に、前記最上層のエッチングマスクのマスクパターンをトリミングするトリミング工程を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２記載のパターン形成方法において、前記最上層のエッチングマスクは、パターニング処理を実施したリソグラフィ用のレジスト材料から構成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１乃至３に何れか１項記載のパターン形成方法において、前記転写工程で使用されたエッチングマスクを除去する除去工程を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１乃至４に何れか１項記載のパターン形成方法において、珪素（Ｓｉ）、または窒化珪素（ＳｉＮ）、またはタンタル（Ｔａ）、または窒化タンタル（ＴａＮ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、もしくはその混合物を第１グループとし、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、または酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、または、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、もしくはその混合物を第２グループとし、クロム（Ｃｒ）、または窒化クロム（ＣｒＮ）、または酸化窒化クロム（ＣｒＯＮ）、またはルテニウム（Ｒｕ）、もしくはその混合物を第３グループとし、ニッケル（Ｎｉ）とＣｒの合金ＮｉＣｒ、または酸化チタン（ＴｉＯ２）、または酸化インジウム（ＩｎＯ３）、または酸化錫（ＳｎＯ２）、または窒化ガリウム（ＧａＮ）、または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、もしくはその混合物を第４グループとし、前記基板を構成する材料、前記最上層から最下層のエッチングマスク層を構成する材料が前記第１乃至第４グループのうち、少なくとも２つのグループ以上から構成され、前記隣接する上層と下層のエッチングマスク層は互いに異なるグループの材料から構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、パターン形成体であって、請求項１乃至５に何れか１項記載のパターン形成方法を用いて製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパターン形成方法及びパターン形成体によれば、積層された最上層のエッチングマスク層から最下層のエッチングマスク層まで、上層のエッチングマスク層にエッチングマスクを形成し該エッチングマスクを使用して下層のエッチングマスク層にエッチングマスクを順に形成し、さらに、このエッチング工程後に、積層された最上層のエッチングマスクから最下層のエッチングマスクまで、上層のエッチングマスクのマスクパターンを使用して下層のエッチングマスクを順に再エッチングする構成にしたので、複数回のリソグラフィ工程を実施することなく、３次元構造パターンを形成することができる。これにより、３次元構造パターン形成において、歩留まりを低減するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるパターン形成方法の各工程を示す説明用断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるパターン形成方法の各工程を示す説明用断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態におけるパターン形成方法の各工程を示す説明用断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるパターン形成方法の各工程を示す説明用断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態におけるパターン形成方法の各工程を示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第１から第４の実施の形態まで図面を参照ながら説明する。尚、第１から第４の実施形態では、基板、またはエッチングマスクを構成する材料として、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｃｒを適用している。Ｓｉは六フッ化硫黄ガスを用いたプラズマによりエッチング処理することが可能であり、同様にエッチング処理可能なＳｉＮやＴａやＴａＮやＭｏなどを代替として適用することが可能である。ＳｉＯ２はフッ化炭素ガスを用いたプラズマによりエッチング処理することが可能であり、同様にエッチング処理可能なＴａ２Ｏ５、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などを代替として適用することが可能である。Ｃｒは塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによりエッチング可能であり、同様にエッチング処理可能なＣｒＮや、ＣｒＯＮや、Ｒｕなどを代替として適用することが可能である。その他、塩素、もしくは三塩化ホウ素の少なくとも１つを含むガスを用いたプラズマにてエッチング処理可能な、ＮｉＣｒや、ＴｉＯ２、ＩｎＯ３、ＳｎＯ２、ＧａＮ、Ａｌ２Ｏ３などを基板、もしくはエッチングマスクを構成する材料として適用することも可能である。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について、図１を参照して詳細に説明する。
まず、図１（ａ）に示したように、Ｓｉで構成された基板９００の表面に、Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク層１００を形成し、続けてＳｉＯ２で構成される第２層目のエッチングマスク層２００を形成する。
上記エッチングマスク層１００，２００の形成には公知の技術、例えばスパッタリングなどを用いることができる。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示したように、パターニング処理を実施したリソグラフィ用のレジスト材料から構成される第３層目のエッチングマスク層３０１を形成する。エッチングマスク層３０１のパターニング処理には公知の技術、例えば荷電粒子線や紫外線などを用いたリソグラフィ技術を用いることができる。
【００２１】
次に、図１（ｃ）に示したように、パターンが形成された第３層目のエッチングマスク層３０１をエッチングマスクとして、第２層目のエッチングマスク層２００をエッチング処理し、第３層目のエッチングマスク層３０１に形成されたパターンが転写された第２層目エッチングマスク２０１を得る。
上記ＳｉＯ２で構成される第２層目のエッチングマスク２００のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００２２】
次に、図１（ｄ）に示したように、パターンが形成された第２層目のエッチングマスク２０１をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク層１００をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２０１に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１０１を得る。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク層１００のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
【００２３】
次に、図１（ｅ）に示したように、図１（ｄ）に示す第３層目のエッチングマスク層３０１に形成されたパターンのトリミング工程を実施し、第３層目のエッチングマスクの存在するパターン領域が縮小された第３層目のエッチングマスク３０２を得る。
上記トリミング工程では公知の技術、例えば酸素プラズマによるスリミング技術を用いることができる。
【００２４】
次に、図１（ｆ）に示したように、パターンが形成された第３層目のエッチングマスク３０２をエッチングマスクとして、第２層目のエッチングマスク２０１をエッチング処理し、第３層目のエッチングマスク３０２に形成されたパターンが転写された第２層目エッチングマスク２０２を得る。
上記ＳｉＯ２で構成される第２層目のエッチングマスク２０１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００２５】
次に、図１（ｇ）に示したように、図１（ｆ）に示す第３層目のエッチングマスク３０２の除去工程を実施し、第２層目のエッチングマスク２０２のパターン領域が、第１層目のエッチングマスク１０１の領域よりも小さい、階段状の２層エッチングマスクパターンを得る。
上記第３層目のエッチングマスク３０２の除去には公知の技術、例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液を用いるＳＰＭ洗浄を用いることができる。但し、後続の工程において、該工程が必ずしも必要でない場合は、該工程を省くことも可能である。
【００２６】
次に、図１（ｈ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１０１をエッチングマスクとして、Ｓｉで構成される基板９００をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１０１に形成されたパターンが転写された基板９０１を得る。
上記Ｓｉで構成される基板９００のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、六フッ化硫黄などのガスを用いることができる。
【００２７】
次に、図１（ｉ）に示したように、図１（ｈ）に示すパターンが形成された第２層目のエッチングマスク２０２をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク１０１をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２０２に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１０２を得る。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク１０１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
【００２８】
次に、図１（ｊ）に示したように、図１（ｉ）に示す第２層目のエッチングマスク２０２の除去工程を実施する。上記第２層目のエッチングマスク２０２の除去には公知の技術、例えばフッ化水素酸溶液によるＳｉＯ２ウェットエッチング洗浄を用いることができる。
尚、該除去工程は、後述する第１層目のエッチングマスク１０２の除去工程の直前に行うことも可能である。
【００２９】
次に、図１（ｋ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１０２をエッチングマスクとして、Ｓｉで構成される基板９０１をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１０２に形成されたパターンが転写された基板９０２を得る。
上記Ｓｉで構成される基板９０１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、六フッ化硫黄などのガスを用いることができる。
【００３０】
次に、図１（ｌ）に示したように、図１（ｋ）に示す第１層目のエッチングマスク１０２の除去工程を実施する。
上記第２層目のエッチングマスク１０２の除去には公知の技術、例えば硝酸アンモニウムセリウム溶液によるＣｒウェットエッチング洗浄を用いることができる。
【００３１】
上記各工程を経て、図１（ｇ）に示した、第２層目のエッチングマスク２０２のパターン領域が、第１層目のエッチングマスク１０１のパターン領域よりも小さい、階段状の２層エッチングマスクパターンが転写されたＳｉで構成される基板９０２を得る。
【００３２】
第１の実施の形態に示すパターン形成方法のように、基板上に形成するエッチングマスクの積層数が奇数、すなわち２Ｍ＋１の場合は、少なくとも２Ｍ回の上層エッチングマスクパターンの下層エッチングマスクへのエッチング転写工程と、Ｍ回の最上層に形成されたエッチングマスクパターンのトリミング工程が必要になる。ここで、Ｍは１以上の自然数を表す。
【００３３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について、図２を参照して詳細に説明する。
まず、図２（ａ）に示したように、ＳｉＯ２で構成された基板９１０の表面に、Ｃｒから構成される第１層目のエッチングマスク層１１０を形成する。上記エッチングマスク層１１０の形成には公知の技術、例えばスパッタリングなどを用いることができる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示したように、Ｃｒから構成される１層目のエッチングマスク層１１０上に、パターニング処理を実施したＳｉで構成される第２層目のエッチングマスク２１１を形成する。
エッチングマスク２１１のパターニング処理には公知の技術、例えば荷電粒子線や紫外線などを用いたリソグラフィ技術によりリソグラフィ用のレジストパターン形成後に、電子線蒸着法によりＳｉ層を形成し、レジスト除去工程を実施するリフトオフ技術を用いることができる。
【００３５】
次に、図２（ｃ）に示したように、パターンが形成された第２層目のエッチングマスク２１１をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク層１１０をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２１１に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１１１を得る。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク層１１０のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
【００３６】
次に、図２（ｄ）に示したように、図２（ｃ）に示す第２層目のエッチングマスク２１１に形成されたパターンのトリミング工程を実施し、第２層目のエッチングマスクの存在するパターン領域が縮小された第２層目のエッチングマスク２１２を得る。
上記トリミング工程により、第２層目のエッチングマスク２１２のパターン領域が、第１層目のエッチングマスク１１１のパターン領域よりも小さい、階段状の２層エッチングマスクパターンを得る。上記トリミング工程では公知の技術、例えば六フッ化硫黄プラズマにより等方的にエッチングするスリミング技術を用いることができる。
【００３７】
次に、図２（ｅ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１１１をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９１０をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１１１に形成されたパターンが転写された基板９１１を得る。
上記ＳｉＯ２で構成される基板９１０のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００３８】
次に、図２（ｆ）に示したように、図２（ｅ）に示すパターンが形成された第２層目のエッチングマスク２１２をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク１１１をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２１２に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１１２を得る。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク１１１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
【００３９】
次に、図２（ｇ）に示したように、図２（ｆ）に示す第２層目のエッチングマスク２１２の除去工程を実施する。第２層目のエッチングマスク２１２の除去には公知の技術、例えば水酸化カリウム溶液によるＳｉウェットエッチング洗浄を用いることができる。
尚、該除去工程は、後述する第１層目のエッチングマスク１１２の除去工程の直前に行うことも可能である。
【００４０】
次に、図２（ｈ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１１２をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９１１をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１１２に形成されたパターンが転写された基板９１２を得る。
上記Ｓｉで構成される基板９１１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００４１】
次に、図２（ｉ）に示したように、図２（ｈ）に示す第１層目のエッチングマスク１１２の除去工程を実施する。第２層目のエッチングマスク１１２の除去には公知の技術、例えば硝酸アンモニウムセリウム溶液によるＣｒウェットエッチング洗浄を用いることができる。
【００４２】
上記各工程を経て、図２（ｄ）に示した第２層目のエッチングマスク２１２のパターン領域が、第１層目のエッチングマスク１１１のパターン領域よりも小さい、階段状の２層エッチングマスクパターンが転写されたＳｉＯ２で構成される基板９１２を得ることができる。
【００４３】
第２の実施の形態に示すパターン形成方法のような、基板上に形成するエッチングマスクの積層数が偶数、すなわち２Ｍの場合は、少なくとも２Ｍ−１回の上層エッチングマスクパターンの下層エッチングマスクへのエッチング転写工程と、Ｍ回の最上層に形成されたエッチングマスクパターンのトリミング工程が必要になる。
【００４４】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。
まず、図３（ａ）に示したように、ＳｉＯ２で構成された基板９２０の表面に、Ｃｒから構成される第１、３、５層目のエッチングマスク層１２０、３２０、５２０を、Ｓｉから構成される第２、４層目のエッチングマスク層２２０、４２０を交互に形成した積層体を得る。
上記エッチングマスクの形成には公知の技術、例えばスパッタリングなどを用いることができる。積層体は隣接する２層のうち上層が下層のエッチングマスクとしての機能を有し、最下層が基板９２０のエッチングマスクとしての機能を有するという条件を満足すれば、材料は任意に適用可能である。その場合、後述する各エッチングマスクのエッチング処理の際に、それぞれ好適な手段を適用する必要がある。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示したように、パターニング処理を実施したリソグラフィ用のレジスト材料から構成される第６層目のエッチングマスク６２１を形成する。
エッチングマスク６２１のパターニング処理には公知の技術、例えば荷電粒子線や紫外線などを用いたリソグラフィ技術を用いることができる。
【００４６】
次に、図３（ｃ）に示したように、パターンが形成された第６層目のエッチングマスク６２１をエッチングマスクとして、第５層目のエッチングマスク層５２０をエッチング処理し、第６層目のエッチングマスク６２１に形成されたパターンが転写された第５層目エッチングマスク５２１を得る。
上記Ｃｒで構成される第５層目のエッチングマスク５２１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
【００４７】
次に、図３（ｄ）に示したように、パターンが形成された第５層目のエッチングマスク５２１をエッチングマスクとして、第４層目のエッチングマスク層４２０をエッチング処理し、第５層目のエッチングマスク５２１に形成されたパターンが転写された第４層目エッチングマスク４２１を得る。
上記Ｓｉで構成される第４層目のエッチングマスク４２１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、六フッ化硫黄などのガスを用いることができる。
【００４８】
次に、図３（ｅ）に示したように、図３（ｄ）に示す第６層目のエッチングマスク６２１に形成されたパターンのトリミング工程を実施し、第６層目のエッチングマスクの存在するパターン領域が縮小された第６層目のエッチングマスク６２２を得る。
上記トリミング工程では公知の技術、例えば、酸素プラズマによるスリミング技術を用いることができる。尚、第４層目のエッチングマスク層４２０をエッチング処理に適用したプラズマで、第６層目のエッチングマスク６２１のパターン領域を縮小し、第６層目のエッチングマスク６２２が得られた場合は、該工程は省略される。
【００４９】
次に、図３（ｆ）に示したように、図３（ｅ）に示すパターンが形成された第６層目のエッチングマスク６２２をエッチングマスクとして、第５層目のエッチングマスク５２１をエッチング処理し、第６層目のエッチングマスク６２２に形成されたパターンが転写された第５層目エッチングマスク５２２を得る。また、パターンが形成された第４層目のエッチングマスク４２１をエッチングマスクとして、第３層目のエッチングマスク層３２０も同時にエッチング処理され、第４層目のエッチングマスク４２１に形成されたパターンが転写された第３層目エッチングマスク３２１を得る。
上記Ｃｒで構成される第３層目のエッチングマスク層３２０、５層目のエッチングマスク５２１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
尚、第３層目のエッチングマスク層に、第５層目のエッチングマスクのエッチング処理に使用するプラズマに対しエッチング耐性を有する材料を適用した場合は、別途第４層目のエッチングマスク４２１をエッチングマスクとする、第３層目のエッチングマスク層３２０のエッチング処理を好適な手段にて実施する必要がある。
【００５０】
次に、図３（ｇ）に示したように、図３（ｆ）に示すパターンが形成された第５層目のエッチングマスク５２２をエッチングマスクとして、第４層目のエッチングマスク４２１をエッチング処理し、第５層目のエッチングマスク５２２に形成されたパターンが転写された第４層目エッチングマスク４２２を得る。また、パターンが形成された第３層目のエッチングマスク３２１をエッチングマスクとして、第２層目のエッチングマスク層２２０も同時にエッチング処理され、第３層目のエッチングマスク３２１に形成されたパターンが転写された第２層目エッチングマスク２２１を得る。
上記Ｓｉで構成される第２層２２０、４層目のエッチングマスク４２１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば六フッ化硫黄ガスなどを用いることができる。
尚、第２層目のエッチングマスク層に、第４層目のエッチングマスクのエッチング処理に使用するプラズマに対しエッチング耐性を有する材料を適用した場合は、別途第３層目のエッチングマスク３２１をエッチングマスクとする、第２層目のエッチングマスク層２２０のエッチング処理を好適な手段にて実施する必要がある。
【００５１】
次に、図３（ｈ）に示したように、第６層目のエッチングマスク６２２に形成されたパターンのトリミング工程を実施し、第６層目のエッチングマスクの存在するパターン領域が縮小された第６層目のエッチングマスク６２３を得る。
上記エッチングマスク６２２のトリミング工程では公知の技術、例えば酸素プラズマによるスリミング技術を用いることができる。
尚、第２、４層目のエッチングマスク層２２０、４２０をエッチング処理に適用したプラズマで、第６層目のエッチングマスク６２２のパターン領域を縮小し、第６層目のエッチングマスク６２３が得られた場合は、該トリミング工程は省略される。
【００５２】
次に、図３（ｉ）に示したように、図３（ｈ）に示すパターンが形成された第６層目のエッチングマスク６２３をエッチングマスクとして、第５層目のエッチングマスク５２２をエッチング処理し、第６層目のエッチングマスク６２３に形成されたパターンが転写された第５層目エッチングマスク５２３を得る。また、パターンが形成された第４層目のエッチングマスク４２２をエッチングマスクとして、第３層目のエッチングマスク３２１が、さらにパターンが形成された第２層目のエッチングマスク２２１をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク層１２０が、同時にエッチング処理され、第４層目のエッチングマスク４２２に形成されたパターンが転写された第３層目エッチングマスク３２２、および第２層目のエッチングマスク２２１に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１２１が得られる。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク層１２０、第３、５層目のエッチングマスク３２１、５２２のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。尚、第１、もしくは３層目のエッチングマスクに、第５層目のエッチングマスクのエッチング処理に使用するプラズマに対しエッチング耐性を有する材料を適用した場合は、別途、第４層目のエッチングマスク４２２をエッチングマスクとする第３層目のエッチングマスク３２１のエッチング処理、もしくは第２層目のエッチングマスク２２１をエッチングマスクとする、第１層目のエッチングマスク層１２０のエッチング処理を好適な手段にて実施する必要がある。
【００５３】
次に、図３（ｊ）に示したように、図３（ｉ）に示す第６層目のエッチングマスク６２３の除去工程を実施し、第５層目のエッチングマスク５２３のパターン領域が第４層目のエッチングマスク４２２のパターン領域よりも小さく、第３層目のエッチングマスク３２２のパターン領域が第２層目のエッチングマスク２２１のパターン領域よりも小さい、階段状に形成されたエッチングマスクパターンを得る。
上記第６層目のエッチングマスク６２３の除去には公知の技術、例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液を用いるＳＰＭ洗浄を用いることができる。尚、上記除去工程は後述する第４層目のエッチングマスク４２２、および第２層目のエッチングマスク２２１のエッチング処理以後に実施することも可能である。
【００５４】
次に、図３（ｋ）に示したように、パターンが形成された第５層目のエッチングマスク５２３をエッチングマスクとして、第４層目のエッチングマスク４２２をエッチング処理し、第５層目のエッチングマスク５２３に形成されたパターンが転写された第４層目エッチングマスク４２３を得る。また、パターンが形成された第３層目のエッチングマスク３２２をエッチングマスクとして、第２層目のエッチングマスク２２１が同時にエッチング処理され、第３層目のエッチングマスク３２２に形成されたパターンが転写された第２層目エッチングマスク２２２を得る。以上により、第４層目のエッチングマスク４２３のパターン領域が、第３層目のエッチングマスク３２２のパターン領域よりも小さく、第２層目のエッチングマスク２２２の領域が、第１層目のエッチングマスク１２１の領域よりも小さい、階段状に形成されたエッチングマスクパターンを得る。
上記Ｓｉで構成される第２、４層目のエッチングマスク２２１、４２２のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば六フッ化硫黄ガスなどを用いることができる。尚、第２層目のエッチングマスクに、第４層目のエッチングマスクのエッチング処理に使用するプラズマに対しエッチング耐性を有する材料を適用した場合は、別途第３層目のエッチングマスク３２２をエッチングマスクとする、第２層目のエッチングマスク２２１のエッチング処理を好適な手段にて実施する必要がある。
なお、図３に示すパターン形成方法では、図３（ｋ）に示す工程が終了した段階で完成品とすることができる。また、図３（ｋ）に示す完成品では、ＳｉＯ２からなる基板上にＳｉからなるエッチングマスクとＣｒからなるエッチングマスクとが交互に積層されたものとなる。
【００５５】
図４は、図３の（ｋ）に示す階段状のエッチングマスクパターンを形成する工程に引き続いて行われるパターン形成の工程を表したものであり、同図（ａ）は図３（ｋ）に示す工程と同様に、基板９２０の表面にエッチングマスクパターンを階段状に形成する工程である。したがって、ここでは、図４（ｂ）以下に示す工程について説明する。
まず、図４（ａ）に示す工程が終了した後、図４（ｂ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１２１をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９２０をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１２１に形成されたパターンが転写された基板９２１を得る。上記ＳｉＯ２で構成される基板９２０のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示したように、パターンが形成された第２層目のエッチングマスク２２２をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク１２１をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２２２に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１２２を得る。また、表面が露出している第５層目のエッチングマスク５２３が、さらにパターンが形成された第４層目のエッチングマスク４２３をエッチングマスクとして、第３層目のエッチングマスク３２２が、同時にエッチング処理され第５層目のエッチングマスク５２３は膜厚が減少、もしくは消失し、さらに第４層目のエッチングマスク４２３に形成されたパターンが転写された第３層目エッチングマスク３２３を得る。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク１２１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。但し、第３層目のエッチングマスク３２１に、第１層目のエッチングマスクのエッチング処理に使用するプラズマに対しエッチング耐性を有する材料を適用した場合は、別途第４層目のエッチングマスク４２３をエッチングマスクとする、第３層目のエッチングマスク３２２のエッチング処理を好適な手段にて実施する必要がある。
【００５７】
次に、図４（ｄ）に示したように、パターンが形成された第３層目のエッチングマスク３２３をエッチングマスクとして、第２層目のエッチングマスク２２２をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク３２３に形成されたパターンが転写された第２層目エッチングマスク２２３を得る。ここで、上記第１層目のエッチングマスク１２１のエッチング処理にて、第５層目のエッチングマスク５２３が消失していた場合、表面が露出している第４層目のエッチングマスク４２３が同時にエッチング処理され、膜厚が減少、もしくは消失する。
上記Ｓｉで構成される第２層目のエッチングマスク２２２のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。尚、該エッチング工程は後述する基板９２１のエッチング処理後に実施することも可能である。
【００５８】
次に、図４（ｅ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１２２をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９２１をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１２２に形成されたパターンが転写された基板９２２を得る。
上記ＳｉＯ２で構成される基板９２１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００５９】
次に、図４（ｆ）に示したように、パターンが形成された第２層目のエッチングマスク２２３をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク１２２をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２２３に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１２３を得る。ここで、前記第２層目のエッチングマスク２２２のエッチング処理にて、第４層目のエッチングマスク４２３が消失していた場合、表面が露出している第３層目のエッチングマスク３２３が同時にエッチング処理され、膜厚が減少、もしくは消失する。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク１２２のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
【００６０】
次に、図４（ｇ）に示したように、図４（ｆ）に示す第２層目のエッチングマスク２２３の除去工程を実施する。
上記第２層目のエッチングマスク２２３の除去には公知の技術、例えば水酸化カリウム溶液によるＳｉウェットエッチング洗浄を用いることができる。但し、第２層目のエッチングマスク２２３の上部に、第３、４、５層目のエッチングマスクが存在している場合は、好適な手段にて除去する必要がある。
なお、上記除去工程は、後述する基板９２２のエッチング処理の直後に行うことも可能である。
【００６１】
次に、図４（ｈ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１２３をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９２２をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１２３に形成されたパターンが転写された基板９２３を得る。
上記ＳｉＯ２で構成される基板９２２のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００６２】
次に、図４（ｉ）に示したように、図４（ｈ）に示す第１層目のエッチングマスク１２３の除去工程を実施する。上記第２層目のエッチングマスク１２３の除去には公知の技術、例えば硝酸アンモニウムセリウム溶液によるＣｒウェットエッチング洗浄を用いることができる。
以上により、図４（ａ）に示した階段状のエッチングマスクパターンが転写された基板９２３を得ることができる。
【００６３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施形態について、図５を参照して詳細に説明する。尚、図３と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、特に断る場合を除き同じ説明を繰り返さないものとする。
【００６４】
図５（ａ）に示した階段状のエッチングマスクパターンを形成する工程までは、第３の実施の形態に示す図３(ａ)から図３（ｊ）を得る工程までと同じである。
【００６５】
まず、図５（ａ）に示す工程が終了した後、図５（ｂ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１２１をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９２０をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１２１に形成されたパターンが転写された基板９２１を得る。
この基板９２０のエッチング処理にはプラズマエッチングを適用し、エッチングに用いるガスをＣ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスに六フッ化硫黄を添加した混合ガスとすることにより、ＳｉＯ２とＳｉを同時にエッチング処理できるプラズマを生成する。これにより、基板９２０のエッチングと同時に、パターンが形成された第５層目のエッチングマスク５２３をエッチングマスクとして、第４層目のエッチングマスク４２２がエッチング処理され、またパターンが形成された第３層目のエッチングマスク３２２をエッチングマスクとして、第２層目のエッチングマスク２２１がエッチング処理されるため、第５層目のエッチングマスク５２３のパターンが転写された第４層目のエッチングマスク４２３、第３層目のエッチングマスク３２２のパターンが転写された第２層目のエッチングマスク２２２が得られる。
【００６６】
次に、図５（ｃ）に示したように、パターンが形成された第２層目のエッチングマスク２２２をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク１２１をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２２２に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１２２を得る。ここで、表面が露出している第５層目のエッチングマスク５２３が、さらにパターンが形成された第４層目のエッチングマスク４２３をエッチングマスクとして、第３層目のエッチングマスク３２２が、同時にエッチング処理され第５層目のエッチングマスク５２３は膜厚が減少、もしくは消失し、第４層目のエッチングマスク４２３に形成されたパターンが転写された第３層目エッチングマスク３２３を得る。
上記Ｃｒで構成される第１層目のエッチングマスク１２１のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、例えば塩素と酸素の混合ガスなどを用いることができる。
【００６７】
次に、図５（ｄ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１２２をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９２１をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１２２に形成されたパターンが転写された基板９２２を得る。
この基板９２１のエッチング処理にはプラズマエッチングを適用し、エッチングに用いるガスをＣ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスに六フッ化硫黄を添加した混合ガスとすることにより、ＳｉＯ２とＳｉを同時にエッチング処理できるプラズマを生成する。これにより、基板９２１のエッチングと同時に、パターンが形成された第３層目のエッチングマスク３２３をエッチングマスクとして、第２層目のエッチングマスク２２２がエッチング処理され、るため、第３層目のエッチングマスク３２３のパターンが転写された第２層目のエッチングマスク２２３が得られる。また前記工程で第５層目のマスクパターンが消失していた場合、表面が露出している第４層目のマスクパターンは膜厚が減少、もしくは消失する。
【００６８】
次に、図５（ｅ）に示したように、パターンが形成された第２層目のエッチングマスク２２３をエッチングマスクとして、第１層目のエッチングマスク１２２をエッチング処理し、第２層目のエッチングマスク２２３に形成されたパターンが転写された第１層目エッチングマスク１２３を得る。ここで、前記第２層目のエッチングマスク２２２のエッチング処理にて、第４層目のエッチングマスク４２３が消失していた場合、表面が露出している第３層目のエッチングマスク３２３が同時にエッチング処理され、膜厚が減少、もしくは消失する。
【００６９】
次に、図５（ｆ）に示したように、図５（ｅ）に示す第２層目のエッチングマスク２２３の除去工程を実施する。
上記第２層目のエッチングマスク２２３の除去には公知の技術、例えば水酸化カリウム溶液によるＳｉウェットエッチング洗浄を用いることができる。但し、第２層目のエッチングマスク２２３の上部に、第３、４、５層目のエッチングマスクが存在している場合は、好適な手段にて除去する必要がある。なお、該除去工程は、後述する基板９２２のエッチング処理の直後に行うことも可能である。
【００７０】
次に、図５（ｇ）に示したように、パターンが形成された第１層目のエッチングマスク１２３をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２で構成される基板９２２をエッチング処理し、第１層目のエッチングマスク１２３に形成されたパターンが転写された基板９２３を得る。
上記ＳｉＯ２で構成される基板９２２のエッチングには公知の技術、例えばプラズマエッチングを用いることができ、エッチングに用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８などのフッ化炭素ガスを用いることができる。
【００７１】
次に、図４（ｈ）に示したように、図５（ｇ）に示す第１層目のエッチングマスク１２３の除去工程を実施する。
上記第２層目のエッチングマスク１２３の除去には公知の技術、例えば硝酸アンモニウムセリウム溶液によるＣｒウェットエッチング洗浄を用いることができる。
以上により、図５（ａ）に示した階段状のエッチングマスクパターンが転写された基板９２３を得ることができる。
【００７２】
上記第４の実施の形態に示すように、Ｎ段の凸形状からなるパターンを基板へ転写する際には、少なくとも、Ｎ回の第１から第N層目エッチングマスクパターンの基板への転写工程と、Ｎ−１回の第２層目のエッチングマスクパターンの第１層目のエッチングマスクパターンの転写工程が必要となる。
【００７３】
次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
フォトマスク用の石英ガラス基板の表面に、１０ｎｍのＣｒ層、１０ｎｍのＳｉ層、１０ｎｍのＣｒ層、１０ｎｍのＳｉ層、１０ｎｍのＣｒ層を順次マグネトロンスパッタリングにより成膜した。スパッタリングに用いたＣｒ、Ｓｉターゲットは純度９９．９９５％である。スパッタチャンバ内にＡｒを１００ｓｃｃｍ導入し、スパッタチャンバ内の圧力０．５Ｐａとした。これをＤＣ電源より５００Ｗターゲット下部の電極へ印加し、プラズマ放電させ、Ｃｒ膜、Ｓｉ膜を交互に成膜した。
【００７４】
上記スパッタリングによる成膜を実施した石英ガラス基板の最表面に、電子線リソグラフィ用のポジ型レジストＦＥＰ１７１（富士フィルムエレクトロニクスマテリアル社製）を塗布し、膜厚５００ｎｍのレジスト層を形成した。
【００７５】
上記レジスト層を形成した石英ガラス基板に電子線描画を実施し、１．５μｍピッチで１辺１μｍのドットパターンを、基板中央を中心として１０１×１０１のアレイ状に形成した。電子線照射のドーズ量は１０μＣ／ｃｍ２とし、ポストエクスポージャーベークは１００℃に加熱したホットプレートで１０分間実施した。現像液にはＴＭＡＨ水溶液、リンス液には純水を用いた。
【００７６】
上記レジスト層に１辺１μｍのドットパターンアレイを形成した石英ガラス基板に、塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、レジスト層に形成された１辺１μｍのドットパターンアレイを隣接した下層のＣｒ層に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。塩素を５０ｓｃｃｍ、酸素を１０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００７７】
上記レジスト層と、その下層のＣｒ層に１辺１μｍのドットパターンアレイを形成した石英ガラス基板に、六フッ化硫黄とパーフルシクロブタンの混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、Ｃｒ層に形成された１辺１μｍのドットパターンアレイを隣接した下層のＳｉ層に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。六フッ化硫黄を５０ｓｃｃｍ、パーフルシクロブタンを１０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００７８】
上記レジスト層と、これに隣接した下層のＣｒ層と、これに隣接した下層のＳｉ層に１辺１μｍのドットパターンアレイを形成した石英ガラス基板に、酸素ガスを用いたプラズマによるトリミング処理を実施し、レジスト層のドットパターンアレイ領域を縮小した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。酸素を５０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー１０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。トリミング処理後のレジストパターンを観測した結果、１辺０．７５μｍのドットパターンアレイとなっていることが確認された。
【００７９】
上記レジスト層に１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを形成し、これに隣接した下層のＣｒ層と、これに隣接した下層のＳｉ層に１辺１μｍのドットパターンアレイを形成した石英ガラス基板に、塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、レジスト層に形成された１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを隣接した下層のＣｒ層に転写し、これに隣接した下層のＳｉ層に形成された１辺１μｍのドットパターンアレイを、これに隣接した下層Ｃｒ層に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。塩素を５０ｓｃｃｍ、酸素を１０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８０】
上記レジスト層と、その下層のＣｒ層に１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを形成し、このＣｒ層に隣接した下層のＳｉ層と、これに隣接した下層のＣｒ層に１辺１μｍのドットパターンアレイを形成が形成された石英ガラス基板に、六フッ化硫黄とパーフルシクロブタンの混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、レジスト層に隣接した下層のＣｒ層に形成された１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを、これに隣接した下層のＳｉ層に転写し、このＳｉ層に隣接した下層のＣｒ層に形成された１μｍのドットパターンアレイを隣接した下層のＳｉ層に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。六フッ化硫黄を５０ｓｃｃｍ、パーフルシクロブタンを１０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８１】
上記レジスト層と、これに隣接した下層のＣｒ層と、これに隣接した下層のＳｉ層に１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを形成し、このＳｉ層に隣接した下層のＣｒ層と、これに隣接した下層のＳｉ層に１辺１μｍのドットパターンアレイを形成が形成された石英ガラス基板に、酸素ガスを用いたプラズマによるトリミング処理を実施し、レジスト層のドットパターンアレイ領域を縮小した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。酸素を５０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー１０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。トリミング処理後のレジストパターンを観測した結果、１辺０．５μｍのドットパターンアレイとなっていることが確認された。
【００８２】
上記レジスト層に１辺０．５μｍのドットパターンアレイを形成し、これに隣接した下層のＣｒ層と、これに隣接した下層のＳｉ層に１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを形成し、これに隣接した下層のＣｒ層と、これに隣接した下層のＳｉ層に１辺１μｍのドットパターンアレイを形成した石英ガラス基板に、塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、レジスト層に形成された１辺０．５μｍのドットパターンアレイを隣接した下層のＣｒ層に転写し、これに隣接した下層のＳｉ層に形成された１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを、これに隣接した下層Ｃｒ層に転写し、これに隣接した下層のＳｉ層に形成された１辺１μｍのドットパターンアレイを、これに隣接した下層Ｃｒ層に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。塩素を５０ｓｃｃｍ、酸素を１０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８３】
以上の工程により、基板表面に１辺１μｍのドットパターンアレイが形成されたＣｒで構成される第１層目のエッチングマスクが、第１層目のエッチングマスク表面に、１辺１μｍのドットパターンアレイが形成されたＳｉで構成される第２層目のエッチングマスクが、第２層目のエッチングマスク表面に１辺０．７５μｍのドットパターンアレイが形成されたＣｒで構成される第３層目のエッチングマスクが、第３層目のエッチングマスク表面に、１辺０．７５μｍのドットパターンアレイが形成されたＳｉで構成される第４層目のエッチングマスクが、第４層目のエッチングマスク表面に１辺０．５μｍのドットパターンアレイが形成されたＣｒで構成される第５層目のエッチングマスクが、第５層目のエッチングマスク表面に１辺０．５μｍのドットパターンアレイが形成されたレジスト層が形成された３段の凸形状からなるエッチングマスクが形成された。
【００８４】
次に、上記エッチングマスクが形成された石英ガラス基板に、フッ化硫黄とパーフルシクロブタンの混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、第１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺１μｍのドットパターンアレイを石英ガラス基板に転写した。このエッチング処理中に、第５層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺０．５μｍのドットパターンアレイが第４層目のＳｉ層に転写され、第３層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺０．７５μｍのドットパターンアレイが第２層目のＳｉ層に転写された。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。六フッ化硫黄を１０ｓｃｃｍ、パーフルオロシクロブタンを５０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー１００Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８５】
次に、１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺１μｍのドットパターンアレイが転写された石英ガラス基板に、塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、第４層目のエッチングマスクであるＳｉ層に形成された１辺０．５μｍのドットパターンアレイを第３層目のＣｒ層に転写し、第２層目のエッチングマスクであるＳｉ層に形成された１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを第１層目のＣｒ層に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。塩素を５０ｓｃｃｍ、酸素を１０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８６】
次に、第１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に１辺０．７５μｍのドットパターンアレイが形成された石英ガラス基板に、フッ化硫黄とパーフルオロシクロブタンの混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、第１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺０．７５μｍのドットパターンアレイを石英ガラス基板に転写した。このエッチング処理中に、第３層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺０．５μｍのドットパターンアレイが第２層目のＳｉ層に転写された。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。六フッ化硫黄を１０ｓｃｃｍ、パーフルオロシクロブタンを５０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定した後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー１００Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８７】
次に、１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺０．７５μｍのドットパターンアレイが転写された石英ガラス基板に、塩素と酸素の混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、第２層目のエッチングマスクであるＳｉ層に形成された１辺０．５μｍのドットパターンアレイを第１層目のＣｒ層に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。塩素を５０ｓｃｃｍ、酸素を１０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８８】
次に、第１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に１辺０．５μｍのドットパターンアレイ形成された石英ガラス基板に、フッ化硫黄とパーフルシクロブタンの混合ガスを用いたプラズマによるエッチング処理を実施し、第１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺０．５μｍのドットパターンアレイを石英ガラス基板に転写した。該エッチング処理にはＩＣＰドライエッチング装置を適用した。六フッ化硫黄を１０ｓｃｃｍ、パーフルオロシクロブタンを５０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバ内の圧力を１．５Ｐａに設定後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー１００Ｗを印加し、プラズマ放電させた。
【００８９】
次に、１層目のエッチングマスクであるＣｒ層に形成された１辺０．５μｍのドットパターンアレイが転写された石英ガラス基板に、硫酸に過酸化水素水を加えたＳＰＭ洗浄、水酸化カリウム水溶液洗浄、硝酸アンモニウムセリウム洗浄を行い、純水リンスを実施した。これにより、１辺１μｍ、０．７５μｍ、０．５μｍのドットアレイパターンが順次階段状に形成された石英ガラス基板を得た。
【００９０】
次に、前記１辺１μｍ、０．７５μｍ、０．５μｍのドットアレイパターンが順次階段状に形成された石英ガラス基板表面に、離型剤としてオプツールＨＤ−１１００Ｚ（ダイキン工業製）を塗布した。
次に、膜厚３００ｎｍの光硬化性樹脂ＰＡＫ−０１（東洋合成工業製）が表面に塗布されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）基板表面と、離型剤が塗布された石英ガラス基板表面を接触させ、２ＭＰａの圧力をかけ、石英ガラス基板の裏面より波長３６５ｎｍの紫外光を照射し、光硬化性樹脂を硬化させた。該処理は室温で行い、紫外光の露光量は１００ｍＪ／ｃｍ２とした。
次に、光硬化性樹脂が表面に塗布されたＰＥＴ基板を離型剤が塗布された石英ガラス基板から剥離し、石英ガラス基板に形成されたパターンが転写されたＰＥＴ基板を得た。
【００９１】
以上により、本発明を用いて、光ナノインプリントモールドとして用いることができる、３段の階段構造が形成された石英ガラス基板を製造することができた。
【符号の説明】
【００９２】
１００、２２０、３０１、３２０、４２０…Ｃｒで構成されるエッチングマスク層。
１０１、１０２、１１０、１１１、１１２、１２０、１２１、１２３、３２１、３２２、３２３、５２０、５２１、５２２、５２３…Ｃｒで構成されるエッチングマスク。
２００、２０１、２０２…ＳｉＯ２で構成されるエッチングマスク。
２１０、２１１、２１２、２２１、２２２、２２３、４２１、４２２、４２３…Ｓｉで構成されるエッチングマスク。
３０２、６２１、６２２、６２３…リソグラフィ用レジストからなるエッチングマスク。
９００、９０１、９０２…Ｓｉで構成される基板。
９１０、９１１、９１２、９２０、９２１、９２２、９２３…ＳｉＯ２で構成される基板。
【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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