(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細溝形状形成方法において、
ベース基板上に第１シリコンナイトライド層を形成する第１工程と、
前記第１シリコンナイトライド層の上に第１ポリシリコン層を形成する第２工程と、
前記第１ポリシリコン層の上に第２シリコンナイトライド層を形成する第３工程と、
前記第２シリコンナイトライド層をパターン化する第４工程と、
前記パターン化された第２シリコンナイトライド層をマスクとして前記第１ポリシリコン層を異方性エッチングする第５工程と、
前記第５工程において異方性エッチングされた前記第１ポリシリコン層の側面を酸化して前記第１ポリシリコン層の一部に微細な酸化層パターンを形成する第６工程と、
前記第２シリコンナイトライド層、及び前記酸化層パターンを除く第１ポリシリコン層部分をエッチングする第７工程とを有することを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細溝形状形成方法において、
前記第３工程により形成する第２シリコンナイトライド層の膜厚をｔ1 、前記第５工程における第２シリコンナイトライド層のエッチングレートをＥＲ1 、前記第１ポリシリコン層の厚さをｔ2 、前記第５工程における第１ポリシリコン層のエッチングレートをＥＲ2 とするとき、（ｔ2 ／ＥＲ2 ）×ＥＲ1 ＜ｔ1 ＜ｔ2 の関係が成立することを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の微細溝形状形成方法において、
前記第６工程により形成する酸化層の幅を前記第３工程により形成した第２シリコンナイトライド層に対して前記第４工程においてライン状にパターン化する際のライン幅の１／３以下とすることを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項４】
請求項１に記載の微細溝形状形成方法において、
前記第３工程における第２シリコンナイトライド層厚を前記第１工程で形成する第１シリコンナイトライド層厚以下とすることを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、
前記第７工程終了後、その上に第２ポリシリコン層を形成させる第８工程と、
第２ポリシリコン層の上に第３シリコンナイトライド層を形成する第９工程と、
先にライン状に形成させた酸化層パターンを少なくとも一本内在する位置に、第３シリコンナイトライド層のパターンを形成する第１０工程と、
第３シリコンナイトライド層をマスクとして第２ポリシリコン層を異方性エッチングする第１１工程と、
前記第１１工程において異方性エッチングされた前記第２ポリシリコン層の側面を酸化して前記第２ポリシリコン層の一部に微細な酸化層パターンを形成する第１２工程と、
第３シリコンナイトライド層及び前記第１２工程において形成された酸化層パターンを除く第２ポリシリコン層を選択エッチングする第１３工程とを有することを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、請求項５の第８〜第１３工程を繰り返し行うことを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、前記第２シリコンナイトライド層又は前記第３シリコンナイトライド層にてウォブルパターンを形成することを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、全てのパターンを円周状又は螺旋状のパターンに形成することを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の微細溝形状形成方法を用いて形成させた微細な酸化層パターンをマスクとして下層の第１シリコンナイトライド層をエッチングすることを特徴とする微細溝形状形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載の微細溝形状形成方法を用いて形成させた微細溝形状構造体表面にメタライズし、これより電析膜を成長させ、スタンパとすることを特徴とするスタンパ形成方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のディスクスタンパ形成方法において、電析膜を成長させたスタンパより、反転スタンパを形成することを特徴とするスタンパ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクスタンパ、光ディスク、ビデオディスク、ＣＤ、ＤＲＡＷディスク、ＥＤＲＡＷディスク、ディスクメディア、光学素子、グレーティング、ホトニクス結晶等の微細溝形状構造体、微細溝形状形成方法及び微細溝形状構造体を形成するためのスタンパ形成方法に関し、半導体プロセス、トランジスタ、メモリー等の製造に応用が可能である。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に微細なパターンを形成するためには、露光光源の波長を短くし、例えばＫｒＦ、ＡｒＦ、ＶＵＶ（真空紫外光）を用い、同時に光学系を高ＮＡ化する方法がとられている。さらにＥＵＶ（軟Ｘ線）、ＥＢを用いる方法も考えられている。
【０００３】
特開平５−３１９１号においてはポリシリコンをパターン化した上にシリコンナイトライドを堆積して壁面部が見かけ上、厚くなることを利用し、これを微細パターン形成に用いている。また、特開平８−２８８４９９号においてはポリシリコンの酸化によって細線を形成させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＫｒＦ、ＡｒＦ等の単に露光光の短波長化では微細化に限界が見えてきている。さらに、これらの方法では真空中での露光等付帯設備に高度な配慮が必要で、高額な装置が必要となるという問題があった。
【０００５】
また、特開平５−３１９１号においてはシリコンナイトライド層を厚く形成させる必要があり、パターン精度が阻害され微細パターンを安定的に形成させることは難しいという問題があった。
【０００６】
また、特開平８−２８８４９９号においてはポリシリコンの酸化によって細線を形成させているが、目的が量子細線を作ることにあり、ポリシリコン層のパターン化にウエットエッチングを用いているため、この方法では、ディスクランド＆グルーブの高密度化に対応することができない。また下地層がシリコン層であるため、ポリシリコン下層と露出したシリコン層とで段差が生じという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、高額な装置を要することなく、微細パターンを安定的に形成できるとともに、ディスクランド＆グルーブの高密度化に対応することが可能な微細溝形状形成方法、スタンパ形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、加工限界に達しているパターン加工線幅を酸化レートの違う材質で構成することで、酸化膜厚という、より詳細にコントロールできるパラメータに変換し、微細パターンを形成することができる、微細溝形状形成方法、スタンパ形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、微細溝形状形成方法において、ベース基板上に第１シリコンナイトライド層を形成する第１工程と、前記第１シリコンナイトライド層の上に第１ポリシリコン層を形成する第２工程と、前記第１ポリシリコン層の上に第２シリコンナイトライド層を形成する第３工程と、前記第２シリコンナイトライド層をパターン化する第４工程と、前記パターン化された第２シリコンナイトライド層をマスクとして前記第１ポリシリコン層を異方性エッチングする第５工程と、前記第５工程において異方性エッチングされた前記第１ポリシリコン層の側面を酸化して前記第１ポリシリコン層の一部に微細な酸化層パターンを形成する第６工程と、前記第２シリコンナイトライド層、及び前記酸化層パターンを除く第１ポリシリコン層部分をエッチングする第７工程とを有することを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の微細溝形状形成方法において、
前記第３工程により形成する第２シリコンナイトライド層の膜厚をｔ1 、前記第５工程における第２シリコンナイトライド層のエッチングレートをＥＲ1 、前記第１ポリシリコン層の厚さをｔ2 、前記第５工程における第１ポリシリコン層のエッチングレートをＥＲ2 とするとき、（ｔ2 ／ＥＲ2 ）×ＥＲ1 ＜ｔ1 ＜ｔ2 の関係が成立することを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の微細溝形状形成方法において、前記第６工程により形成する酸化層の幅を前記第３工程により形成した第２シリコンナイトライド層に対して前記第４工程においてライン状にパターン化する際のライン幅の１／３以下とすることを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載の微細溝形状形成方法において、
前記第３工程における第２シリコンナイトライド層厚を前記第１工程で形成する第１シリコンナイトライド層厚以下とすることを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、前記第７工程終了後、その上に第２ポリシリコン層を形成させる第８工程と、第２ポリシリコン層の上に第３シリコンナイトライド層を形成する第９工程と、先にライン状に形成させた酸化層パターンを少なくとも一本内在する位置に、第３シリコンナイトライド層のパターンを形成する第１０工程と、第３シリコンナイトライド層をマスクとして第２ポリシリコン層を異方性エッチングする第１１工程と、前記第１１工程において異方性エッチングされた前記第２ポリシリコン層の側面を酸化して前記第２ポリシリコン層の一部に微細な酸化層パターンを形成する第１２工程と、第３シリコンナイトライド層及び前記第１２工程において形成された酸化層パターンを除く第２ポリシリコン層を選択エッチングする第１３工程とを有することを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、請求項５の第８〜第１３工程を繰り返し行うことを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、前記第２シリコンナイトライド層又は前記第３シリコンナイトライド層にてウォブルパターンを形成することを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項１〜７の何れかに記載の微細溝形状形成方法において、全てのパターンを円周状又は螺旋状のパターンに形成することを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１７】
また、請求項９の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の微細溝形状形成方法を用いて形成させた微細な酸化層パターンをマスクとして下層の第１シリコンナイトライド層をエッチングすることを特徴とする微細溝形状形成方法である。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、請求項１〜９の何れかに記載の微細溝形状形成方法を用いて形成させた微細溝形状構造体表面にメタライズし、これより電析膜を成長させ、スタンパとすることを特徴とするスタンパ形成方法である。
【００１９】
また、請求項１０に記載のディスクスタンパ形成方法において、電析膜を成長させたスタンパより、反転スタンパを形成することを特徴とするスタンパ形成方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は本発明の第１実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
図１（Ａ）に示すように、シリコンウエハー、ガラス、石英等からなるベース基板、本実施例ではシリコンウエハー製のベース基板１上に、第１シリコンナイトライド層２を２００Åの膜厚で形成し、第１シリコンナイトライド層２上に第１ポリシリコン層３を４００Åの膜厚で形成し、第１ポリシリコン層３上に第２シリコンナイトライド層４を１００Åの膜厚で形成する。
【００２３】
次に図１（Ｂ）に示すように、リソグラフィー、ＥＢ描画を用いシリコンナイトライドをパターン加工、ここでは２０００Å幅で第２シリコンナイトライド層４をパターニングしてパターン化された第２シリコンナイトライド層４ａを形成した。
【００２４】
次に図１（Ｃ）に示すように、パターン化された第２シリコンナイトライド層４ａをマスクとして第１ポリシリコン層３をドライエッチング除去してエッチングされたポリシリコン層３ａを形成した。
【００２５】
次に図１（Ｄ）に示すように、第１ポリシリコン層３ａの側面を酸化、本実施例ではパイロジェニック酸化により５００Åの酸化を実施し、酸化シリコン層５のパターンを形成した。
【００２６】
次に図１（Ｅ）に示すように、パターン化された第２シリコンナイトライド層４ａを、エッチング等により除去した。
【００２７】
次に図１（Ｆ）に示すように、エッチングされたポリシリコン層３ａをドライエッチング、又はウエットにて選択除去した。本実施例では硝酸―フッ酸液にて選択エッチングした。これにより、５００Å幅の酸化シリコン層５のパターンを１５００Åピッチで形成し、５００Å幅の酸化シリコン層５の柱を残すことができた。
【００２８】
この酸化シリコン層５のパターンを利用することも可能であるが、さらに図１（Ｆ）に示すように、酸化シリコン層５のパターンをマスクとして第１シリコンナイトライド層２をプラズマエッチングし、２００Åの膜厚を有する第１シリコンナイトライド微細パターン２ａを形成させた。
【００２９】
前記第３工程により形成する第２シリコンナイトライド層４の膜厚をｔ1 、第５工程における第２シリコンナイトライド層４ａのエッチングレートをＥＲ1 、第１ポリシリコン層３の厚さをｔ2 、第５工程における第１ポリシリコン層３のエッチングレートをＥＲ2 とするとき、（ｔ2 ／ＥＲ2 ）×ＥＲ1 ＜ｔ1 ＜ｔ2 の関係を満足することにより、シリコンナイトライドをポリシリコン層をエッチング可能な厚さ範囲で薄く設定しているので、シリコンナイトライド層のパターン化の際公差を増加させることなく高精度なパターン形成を行うことができる。
【００３０】
［実施例２］
図２は本発明の第２実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
図２に示すように、シリコンナイトライドのラインを手前に広くした場合の酸化層の位置を表した図で、酸化膜の幅は５００±５０Åで一定となったが、ライン位置を間隔で２０００Å〜４０００Åの間で変化させることができた。
【００３１】
［実施例３］
図３は本発明の第３実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
図３に示すように、第１シリコンナイトライド層２（１００Å）と酸化シリコン層５の残った状態で酸化シリコン層５をマスクとしてドライエッチングし、酸化シリコン層５をエッチングし、第１シリコンナイトライドパターン２ａ（幅５００Å）のラインを残すことができた。
【００３２】
［実施例４］
図４は本発明の第４実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
実施例１〜３の何れかプロセスで、図４（Ａ）に示すように、ベース基板１上に第１シリコンナイトライド層を２００Åの膜厚で形成し、その上に酸化シリコン層５の幅２００Åの柱を３０００Åピッチで形成する。これに、図４（Ｂ）に示すように、第２ポリシリコン層６を２００Åの膜厚で堆積し、その上に図４（Ｃ）に示すように、第３シリコンナイトライド層７を５０Åの膜厚で堆積する。図３（Ｃ）では中央の酸化シリコン層５を含むシリコンナイトライドパターンを形成させる。
【００３３】
次に図３（Ｄ）に示すように、第３シリコンナイトライド層７をマスクとして第２ポリシリコン層６をエッチングしてエッチングされた第２ポリシリコン層６ａを形成する。
【００３４】
次に、図４（Ｅ）に示すように図４（Ｄ）の状態を酸化雰囲気中に置き第２ポリシリコン層６ａの側面を酸化することで、図４（Ｆ）に示すように、従来の２倍の高密度酸化膜ラインである酸化シリコン層５を形成させた。
【００３５】
さらに、図４（Ｇ）に示すように、酸化シリコン層５をマスクとして最終的に第１シリコンナイトライド微細パターン２ａを２００Åの膜厚、１５００Åピッチパターンで形成した。
【００３６】
［実施例５］
図５は本発明の第５実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
実施例１〜４の何れかの方法と同様にして、図５（Ａ）に示すように、シリコンウエハーをベース基板１とし、第１シリコンナイトライド層２及びパターン化された第２シリコンナイトライド層４ａの膜厚を２００Åとし、即ちシリコンナイトライド膜厚を上下とも２００Åとし、エッチングされたポリシリコン厚３ａを４００Åの膜厚とした。
【００３７】
図５（Ｂ）に示すように、エッチングされたポリシリコン厚３ａの下の第１シリコンナイトライド層２をプラズマエッチングし、このときパターン化された第２シリコンナイトライド層４ａも同時に除去される。
【００３８】
次に、図５（Ｃ）に示すように、エッチングされたポリシリコン厚３ａをドライエッチング又は硝フッ酸等のウェットエッチングにより除去する。
【００３９】
図５（Ｄ）に示すように、エッチングされたポリシリコン厚３ａの下の第１シリコンナイトライド層２をプラズマエッチングした際、ベース基板１シリコン表層も同時にエッチングが進み、ベース基板１の表面が３００Åの凹となるベース基板凹部１ａが形成された。
この第１シリコンナイトライド微細パターン２ａがなくなったときでもこの段差は維持された。
【００４０】
さらに、図５（Ｅ）に示すように、酸化シリコン層５をマスクに選択エッチするとＡ，Ｂ，Ｃ三種の段差を持つプロファイルをベース基板１表面に得ることができた。シリコンナイトライドエッチングの際のガスを変えることで、Ａ、Ｂ間の段差を１００Å〜１０００Åに変えることができた。
【００４１】
［実施例６］
図６は本発明の第６実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
図６（Ｂ）に示すように、実施例５で形成させた三段の溝形状を有する微細溝形状構造体であるベース基板１（図６（Ａ）参照）に例えばＮｉ又はＣｕのメタライズ電析を実施し、図６（Ｃ）に示すように、型８を形成した。
【００４２】
また、図６（Ｄ）に示すように、型８の表面に剥離処理、例えばＵＶＯ3 処理、クロム酸処理等の酸化処理、剥離剤処理をした後、Ｎｉ等の電鋳により型８を反転形成し、反転型９を得ることができた。
【００４３】
［実施例７］
図７は本発明の第７実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
実施例１〜実施例６の何れかの方法を用いることによって、図７に示すような、光ディスクのグルーブ、ディスクのウォブルパターンを形成させた。
【００４４】
［実施例８］
図８本発明の第８実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
さらに、図５（Ｅ）に示したような三段の段差形状を利用し、図８（Ａ）、（Ｂ）のようなラインアンドグルーブを形成することができる。なお、図８中、符号Ｐはピット、符号Ｋは記録層である。また、図中、幅ｄ1 は０．０５μｍ、幅ｄ2 及び幅ｄ3 は０．１μｍである。
【００４５】
［実施例９］
図９本発明の第９実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
上述した本発明の微細溝形状形成方法と異方性の高いエッチングとを組み合わせることにより、図９に示すようなグレーティング、ホトニクス結晶、その他の光学素子の作製に応用することができる。
【００４６】
図９（Ａ）では、ベース基板１上に幅５００Åの酸化シリコン層５の柱を高さ５μｍでピッチ１０００Åで形成した。
図９（Ｂ）では、酸化シリコン層５の柱によりエッチングされたポリシリコン層３ａが挟まれたサンドイッチ構造を形成した。
【００４７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４８】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、シリコン酸化膜の膜厚をラインの幅に変換できるので微細なライン幅を実現させることができる。また、露光方法の如何にかかわらず形成させたシリコンナイトライドの線幅をさらに細かく分割することができるので記録メディアの高密度化、多機能化を図ることができる。
【００４９】
また、請求項２の発明によれば、シリコンナイトライドをポリシリコン層をエッチング可能な厚さ範囲で薄く設定しているので、シリコンナイトライド層のパターン化の際公差を増加させることなく高精度なパターン形成を行うことができる。
【００５０】
請求項３の発明によれば、酸化膜の形成をシリコンナイトライド幅の１／３にとどめているので酸化進行度合いの違いにより生じる酸化膜形状プロファイルを安定した形に形成させることができる。
【００５１】
請求項４の発明によれば、ポリシリコン上のシリコンナイトライド膜厚を下地シリコンナイトライド膜厚以下にしているので、ポリシリコン上のシリコンナイトライドのエッチング工程においても基板に損傷を与えることがない。さらに請求項５、６の工程を連続して行うことができる。
【００５２】
請求項５の発明によれば、再度形成させるシリコンナイトライド及びそのパターン位置を制御することでさらに高密度に対応した微細溝形状の形成を行うことができる。
【００５３】
請求項６の発明によれば、再度形成させるパターン位置を、より詳細に制御することでさらに高密度に対応した微細溝形状の形成を行うことができる。
【００５４】
請求項７の発明によれば、パターン幅の制御がライン位置の精密な制御を行うことと等価となるため、ウォブルパターン等の信号情報を入れ込むことができる。
【００５５】
請求項８の発明によれば、円周状又は螺旋状にパターンを形成させているのでディスク機能に対応させることが容易となる。
【００５６】
請求項９の発明によればパターンにライン形状を選択した際には微細溝形状の最適化を図ることができる。
【００５７】
請求項１０の発明によれば、溝形状をスタンパに落とし込んでいるので、量産用記録メディアの高密度化、多機能化を図ることができる。
【００５８】
請求項１１の発明によれば、ライン形状の凹凸を選択することができるので微細溝形状の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図５】本発明の第５実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図６】本発明の第６実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図７】本発明の第７実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図８】本発明の第８実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【図９】本発明の第９実施例に係る微細溝形状形成方法を示す図である。
【符号の説明】
１  ベース基板
１ａ  ベース基板凹部
２  第１シリコンナイトライド層
２ａ  第１シリコンナイトライド微細パターン
３  第１ポリシリコン層
３ａ  エッチングされたポリシリコン層
４  第２シリコンナイトライド層
４ａ  パターン化された第２シリコンナイトライド層
５  酸化シリコン層
６  第２ポリシリコン層
６ａ  エッチングされた第２ポリシリコン層
７  第３シリコンナイトライド層
８  型
９  反転型
Ｐ  ピット
Ｋ  記録層
【図１】
0004038044.tif 000002
【図２】
0004038044.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004038044.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004038044.tif 000007
【図７】
0004038044.tif 000008
【図８】
0004038044.tif 000009
【図９】
0004038044.tif 000010