微細パターンの製造方法および光学素子
【課題】高スループット・大面積・低コストの微細パターンの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】透明基体１上に加工対象層２を形成し、前記加工対象層２上に透明誘電体からなるレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層をナノインプリント法によってパターニングすることにより、前記レジスト層の上面に凹部５３を有するパターン化レジスト層３を作るパターン化レジスト層形成工程と、少なくとも前記パターン化レジスト層３の上面３ａに金属層からなるハードマスク層４を形成した後、前記凹部５３の底部５３ａに残されたレジスト残渣５５をエッチングして除去してから、前記パターン化レジスト層３をマスクにして前記加工対象層２をエッチングするエッチング工程と、を具備することを特徴とする微細パターンの製造方法を提供することによって、上記課題を解決できる。
【解決手段】透明基体１上に加工対象層２を形成し、前記加工対象層２上に透明誘電体からなるレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層をナノインプリント法によってパターニングすることにより、前記レジスト層の上面に凹部５３を有するパターン化レジスト層３を作るパターン化レジスト層形成工程と、少なくとも前記パターン化レジスト層３の上面３ａに金属層からなるハードマスク層４を形成した後、前記凹部５３の底部５３ａに残されたレジスト残渣５５をエッチングして除去してから、前記パターン化レジスト層３をマスクにして前記加工対象層２をエッチングするエッチング工程と、を具備することを特徴とする微細パターンの製造方法を提供することによって、上記課題を解決できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンの製造方法および光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノオーダーの加工精度を必要とする微細パターンを有する半導体素子あるいは光学素子が増加している。半導体素子においては、集積度を高めるために、また、光学素子においては、より高精度に光を制御するために、配線・パターンサイズをより細かくすることが求められている。しかし、微細パターンを細くするにつれて、微細パターンの製造はますます困難となり、生産コストも高くなっている。
【０００３】
このような微細パターンの製造方法の代表的なものとして、リソグラフィーとドライエッチングの組み合わせが一般的に利用されている。この方法は、基板上にエッチング対象膜およびレジストを順次成膜し、電子線（ＥＢ）リソグラフィーあるいは光リソグラフィー（例えば、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィー）を用いて前記レジストをパターニングしてエッチングマスクとした後、エッチング対象膜の露出部分をドライエッチングして、最後に前記レジストを除去することにより、エッチング対象膜に微細パターンを転写するというものである。この方法によれば、複雑な配線パターンなどをエッチング対象膜に正確・精密に形成することができる。例えば、数十ｎｍの幅の微細金属パターンなどでも作製することができる。
【０００４】
特許文献１〜９には、この方法を用いて微細パターンを製造した例が開示されている。特許文献１には、グリッド偏光子の製造方法が開示されている。この製造方法では、基板上に金属膜を形成し、その上に縞状にパターニングしたフォトレジストを形成し、さらに、その上に金属又は誘電体の硬質被膜を斜め蒸着し、前記硬質被膜をマスクとして、前記金属膜をドライエッチングして金属グリッドを形成した後、前記マスクを除去してグリッド偏光子を製造する。
【０００５】
なお、グリッド偏光子（Ｇｒｉｄ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ（ＧＰ））、特に、ワイヤーグリッド偏光子（Ｗｉｒｅ−Ｇｒｉｄ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ（ＷＧＰ））とは、導体からなる細線（導体グリッド）を、対象光の波長以下の周期でグリッド状に平行に配列させたものである。光がグリッド偏光子に入射された場合、この導体グリッドと平行な方向に振動している光の電界成分の一部はこのグリッド偏光子で反射され、導体グリッドと垂直な方向に振動している光の電界成分はこのグリッド偏光子を透過する性質を有するため、対象光のある偏光成分のみを通過させることができる。
【０００６】
特許文献２には、半導体素子の製造方法が開示されている。この製造方法では、微細なゲート電極パターンを簡易に形成することができる。ここでは、パターニングしたレジストと、金属膜の斜め蒸着の手法を用いている。この斜め蒸着の手法を用いるとともに、レジストを壁あるいは「ひさし」のように利用して、金属膜を蒸着する部分と、金属膜を蒸着しない部分とを形成することにより、微細パターンをより微細に形成する。
【０００７】
特許文献３には、化合物半導体装置及びその製造方法が開示されており、レジストをパターニングした後、金属膜の斜め蒸着の手法を用いている。特許文献４には、電界放射冷陰極の製造方法が開示されおり、レジストを形成し、それをパターニングして開口部を形成した後、その開口部に金属を斜め蒸着することにより、開口部内にエミッターを形成している。特許文献５には、半導体装置の製造方法が開示されている。スペーサ膜に対してＡｌを斜め蒸着してメタル膜を形成する。このスペーサ膜には、凹部からなるリセス部が設けられており、斜め蒸着により形成される前記メタル膜は、このリセス部の底面には形成されない。そのため、前記メタル膜をマスクとしてエッチングすることにより、前記リセス部の底面をエッチングし、メタル膜を除去して、前記リセス部の底面にゲート電極を形成することによって、微細なパターンを形成する。
【０００８】
特許文献６には、微細構造を有する光学素子の製造方法が開示されている。従来、微細パターンを形成するレジストの断面は矩形形状をなすものに限られていたが、レジストの側壁面に金属膜を形成することにより、レジストの断面が波型形状であっても微細パターンを形成することができることが記載されている。特許文献７には、ナノメートルオーダの機械振動子とその製造方法及びその機械振動子を用いた測定装置が開示されており、特許文献８には、パターンド・メディア・インプリント・マスタを作成する装置、方法及びシステムが開示されている。どちらの文献においても、斜め蒸着による金属膜の作製について記載されている。特許文献９には、ゲート電極形成方法が開示されている。パターニングしたレジストと斜め蒸着手法を用いて、微細パターンのゲート電極を形成する方法について記載されている。
【０００９】
しかしながら、上記のいずれの微細パターンの製造方法においても、レジストのパターニングに低スループット・小面積・高コストの電子線（ＥＢ）リソグラフィーあるいは光リソグラフィー（例えば、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィー）を必要とするため、高スループット・大面積で製造されるデバイスの製造には適さないという問題があった。
【特許文献１】特開平９−３０４６２０号公報
【特許文献２】特開平８−２５０５１３号公報
【特許文献３】特開平１１−１８６２９２号公報
【特許文献４】特開２０００−１７３４４８号公報
【特許文献５】特開２００２−２６０３４号公報
【特許文献６】特開２００６−１１１２９号公報
【特許文献７】特開２００６−１５３８８６号公報
【特許文献８】特開２００６−２８６１８１号公報
【特許文献９】特開平３−８７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、高スループット・大面積・低コストの微細パターンの製造方法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】
【００１１】
本発明の微細パターンの製造方法は、透明基体上に加工対象層を形成し、前記加工対象層上に透明誘電体からなるレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層をナノインプリント法によってパターニングすることにより、前記レジスト層の上面に凹部を有するパターン化レジスト層を作るパターン化レジスト層形成工程と、少なくとも前記パターン化レジスト層の上面に金属層からなるハードマスク層を形成した後、前記凹部の底部に残されたレジスト残渣をエッチングして除去してから、前記パターン化レジスト層をマスクにして前記加工対象層をエッチングするエッチング工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程の後に、前記ハードマスク層と前記パターン化レジスト層を取り除く工程を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記加工対象層が、金属層からなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程が、前記レジスト残渣と、金属層からなる前記加工対象層に形成された自然酸化物膜と、前記加工対象層とを順次エッチングする工程であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、前記レジスト残渣のエッチングガスとして、Ｏ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、前記自然酸化物膜のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、前記金属層のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、Ｃｌ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、ガス圧を０．１〜１０Ｐａとし、バイアス電力を１０〜２０００Ｗとする条件でドライエッチングすることを特徴とする。
【００１６】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、蒸着法により前記レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００１７】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、斜め蒸着法により前記レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００１８】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、前記レジスト層の上面における厚みが前記凹部の底部における厚みよりも厚くなるように、前記ハードマスク層をスパッタ法により形成した後、ウェットエッチングを行って前記凹部内の前記ハードマスク層のみを除去して、前記レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００１９】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、前記凹部を有する前記パターン化レジスト層の表面を覆うようにハードマスク素材をウェットコーティング法により塗布した後、アッシング法またはポリッシング法を用いて前記パターン化レジスト層の上面を露出させ、前記凹部に残されたハードマスク素材を前記ハードマスク層として、前記パターン化レジスト層の露出部分をエッチング除去してから、前記パターン化レジスト層の残留部分をマスクにして前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００２０】
本発明の光学素子は、透明基体上に、グリッド状に成形されてなる微細パターンが形成されており、前記微細パターンが、金属層と、前記金属層上に積層された透明誘電体層と、前記透明誘電体層上に形成された別の金属層とからなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光学素子は、前記透明誘電体層の高さが２００ｎｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の微細パターンの製造方法によれば、高スループット・大面積・低コストの微細パターンの製造方法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】
【００２３】
（実施形態１）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の一例について説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）および図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の一例を説明する工程断面図である。
【００２４】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなる。
【００２５】
（パターン化レジスト層形成工程）
図１（ａ）に示すような透明基体１の上面１ａを公知の洗浄方法で洗浄した後、図１（ｂ）に示すように、加工対象層２を膜厚ｔで成膜する。
【００２６】
加工対象層２は金属層からなることが好ましい。微細パターンを正確に形成することができ、また、形状安定性も高いためである。
加工対象層２の材料として金属材料を用いる場合には、Ａｌ、Ａｕ，Ａｇなどの金属材料を単独で用いても、複数の種類の金属からなる合金として構成しても良く、また、複数の金属層からなる構成としてもよい。たとえば、グリッド偏光子を形成する場合には、加工対象層２をＡｌで構成して微細パターンを形成すれば、消光比（コントラスト）を高くすることができる。
【００２７】
加工対象層２が金属層からなる場合に、その表面に自然酸化物層が形成されていてもよい。加工対象層２を金属層として形成した場合、製造プロセスの条件によって、金属層の表面に自然酸化物層が形成される場合がある。この場合、自然酸化物層の膜厚は非常に薄いので、グリッド偏光子の特性にほとんど影響を与えない。
【００２８】
加工対象層２の材料としては、非金属材料を用いてもよい。非金属材料からなる微細パターンも、光学素子などに利用できるためである。加工対象層２の材料として非金属材料を用いる場合には、たとえば、Ａｌ２Ｏ３などの金属酸化物などを用いることができる。
【００２９】
加工対象層２の形成方法は、蒸着法、スパッタ法などのドライプロセスのほか、スピンコーティング法、ディップ法などのウェットプロセスなどを適宜選択して利用することができる。
【００３０】
また、加工対象層２と透明基体１との間には、必要に応じて他の材料を成膜して下地層４０を形成してもよい。
下地層４０は、透明基体１と加工対象層２との密着性をあげるため、あるいは、微細パターンを形成する構造体として加工対象層２と下地層４０からなる２層構造体を用いるために設けることができる。
下地層４０の材料としては、加工対象層２の材料として挙げた金属材料あるいは非金属材料のほか、樹脂材料などを用いることができる。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、加工対象層２上に、透明誘電体からなるレジスト層４８を膜厚ｖで塗布する。さらに、ナノインプリント法を用いて、微細パターンをレジスト層４８に転写する。具体的には、表面４６ａに、幅Ｗ、ピッチｐの凹部４４からなる微細パターンを刻み込んだ金型４６を、レジスト層４８に押し付けてその形状を転写（パターニング）する。これにより、図１（ｄ）に示すように、上面３ａに、幅ｐ−Ｗ、ピッチｐの凹部５３からなる微細パターンを有するパターン化レジスト層３が形成される。
【００３２】
なお、この転写の工程は数分で終了し，同じ形状の部品を短時間で大量に作り出すことができる。また、ナノインプリント法で使う金型４６の微細パターンの凹凸は、数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲で形成されており、通常、電子線（ＥＢ）露光技術とエッチング技術を使って作成する。
【００３３】
レジスト層４８としては、加工対象層２をエッチングする際、ある程度のエッチング耐性（少なくとも加工対象層２のエッチングレートに対して同等、もしくは遅いもの）を有するものであれば、特に限定されない。より高スループットでナノインプリントを行うという観点からは、ラジカル重合系のレジストを用いることが望ましく、例えば東洋合成工業製ＰＡＫ−０１などを用いることができる。
【００３４】
しかし、このナノインプリント法では、金型をレジスト層４８に押し付けて形状を転写するので、どうしても凹部５３の底面５３ａに余分なレジスト層４８からなるレジスト残渣５５が残される。このレジスト残渣５５は、異方性エッチングでエッチバックして取り除くことができるが、前記エッチバックの際どうしても回りこみが生じるので、完全に基板面１ａに垂直にエッチバックを行うことができず、微細パターンの外形をこのエッチバックによって削るおそれが発生する。数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲の凹凸からなる微細パターンの場合には、この削りの影響が大きく、大きな問題となる。そこで、次のエッチング工程では、まず、ハードマスク層４を形成した後、これをマスクとしてエッチングを行う。
【００３５】
（エッチング工程）
まず、図２（ａ）に示すように、パターン化レジスト層３の上面３ａに、金属層からなるハードマスク層４を膜厚ｘで形成する。
【００３６】
ハードマスク層４の材料としては、耐エッチング性の高い材料が好ましく、たとえば、 Ｎｉ、Ｃｒなどの金属材料を用いることができる。たとえば、Ｎｉは、耐エッチング性の高い材料であって、すべてのエッチングプロセスでマスクとして効果的に利用することができる。
【００３７】
ハードマスク層４として前記金属材料を用いる場合、蒸着法により形成することができる。この場合、凸部５０に対応した孔部をレイアウト配置した蒸着マスクを作製し、それをパターン化レジスト層３の上面３ａに精密に合わせて配置した後、前記金属材料を蒸着してハードマスク層４を形成する。
【００３８】
なお、前記蒸着工程において、必ずしも蒸着マスクを使用しなくてもよい。凹部５３の幅ｐ−Ｗおよび深さｓが数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲で形成されているとともに、この幅ｐ−Ｗに対して深さｓが大きく設定されているので、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４を成膜する際に、凹部５３内にハードマスク層４が侵入しにくく、所望の厚さのハードマスク層４を成膜する間に、凹部５３内にハードマスク層４が侵入したとしても、凹部５３がハードマスク層４で埋め尽くされないようにすることができる。
【００３９】
その際、これらの寸法は、ハードマスク層４の成膜方法や、必要な成膜厚さなどにもよるが、凹部５３の幅ｐ−Ｗは狭いほどよく、深さｓは深いほどよい。また、凹部５３の幅ｐ−Ｗおよび深さｓが数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲になると、凹部５３の開口の大きさと金属粒子径の比だけでは決まらず、粒子経に対して十分大きい開口でも金属粒子が凹部５３の底部５３ａにほとんど侵入しないということが起こる。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、ハードマスク層４側から透明基体１の上面１ａにほぼ垂直な方向に矢印ｒで示されるように異方性エッチングを行う。
この異方性エッチングは２段階で行われる。まず、最初の異方性エッチングにより、凹部５３の底部５３ａに残されたレジスト残渣５５をエッチング除去する。さらに、次の異方性エッチングでは、最初の異方性エッチングでエッチング除去されなかったパターン化レジスト層３の残留部分をエッチングマスクとして、レジスト残渣５５が除去されたことにより露出された加工対象層２をドライエッチング除去する。
【００４１】
前記エッチング工程において、エッチング条件は次の通りである。
まず、レジスト残渣５５のエッチングにおいては、エッチングガスとしてＯ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用いることが好ましい。基本的には、前記のどのエッチングガスを用いてもエッチングすることが可能だが、レジストのような有機物に対してはＯ２が特に好ましい。エッチングガスは単体で用いても、混合ガスとして用いても良い。
【００４２】
前記エッチングガスの流量は、装置によって異なるが、１〜５００ｓｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ）程度とすることが好ましい。
【００４３】
前記エッチングガスのガス圧は、０．１〜１０Ｐａとすることが好ましい。一般にガス圧が高いほどエッチングレートが上げることができるが、分子・ラジカル同士の干渉も激しくなるため異方性は失われるので、１０Ｐａよりも高いガス圧とすることは好ましくない。一方、ガス圧が０．１Ｐａよりも低い場合には、プラズマをたてるのが困難となるので好ましくない。本発明においては、極端な異方性が求められるので、ガス圧は低い方が好ましく、安定したプラズマ放電との兼ね合いから１Ｐａ以下とすることが特に好ましい。
【００４４】
バイアス電力は、１０〜２０００Ｗとすることが好ましい。数値が大きいほど、分子やラジカルの異方性を高くすることができ、エッチングレートも上げることができる。
【００４５】
加工対象層２のエッチングにおいては、加工対象層２として金属層を用いた場合と、非金属層を用いた場合でエッチング条件が異なる。
加工対象層２として、金属層を用いた場合においては、エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＢＣｌ３、Ａｒ、Ｃｌ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用いることが好ましい。なお、エッチングガスは単体で用いても、混合ガスとして用いても良い。
【００４６】
加工対象層２として、非金属層を用いた場合においては、エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用いることが好ましい。なお、エッチングガスは単体で用いても、混合ガスとして用いても良い。
【００４７】
加工対象層２が、金属層からなり、その表面に自然酸化物層が形成されている場合には、前記エッチング工程が、前記レジスト残渣５５と、前記自然酸化物層と、前記金属層とを順次エッチングする工程とする。このように、順次エッチングすることによって、ナノインプリント法によってレジスト層４８に形成した微細パターンを正確に加工対象層２に転写することができる。
たとえば、加工対象層２としてアルミニウム（Ａｌ）からなる金属層を用い、その表面にＡｌ２Ｏ３からなる自然酸化物層が形成された場合においては、まず、還元性のエッチングガスであるＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２などを用いてＡｌ２Ｏ３からなる自然酸化物層のエッチングを行い、次に、Ｃｌ２、などを用いてＡｌからなる金属層のエッチングを行うことが好ましい。
【００４８】
加工対象層２のエッチングにおいては、前記エッチングガスの流量は、１〜５００ｓｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ）とすることが好ましい。また、前記エッチングガスのガス圧は、０．１〜１０Ｐａとすることが好ましい。さらに、バイアス電力は、１０〜２０００Ｗとすることが好ましい。レジストエッチングの場合と同様の理由である。
これらの条件でエッチングを行うことにより、精密な微細パターンを効率よく製造することができる。
【００４９】
このエッチング工程を行うことにより、確実に、レジスト残渣５５をエッチング工程によって除去することができるとともに、パターン化レジスト層３の上面３ａに設けられたハードマスク層４によりマスクされた部分を確実に残存させることができる。
【００５０】
図２（ｃ）に示す微細パターン１３は、このようにして製造した微細パターンの一例を示す断面模式図である。
微細パターン１３の構造体７０は、幅Ｗ、高さｌの構造体として形成されており、加工対象層２と、パターン化レジスト層３と、金属層からなるハードマスク層４との３層構造とされている。また、この構造体７０は、間隔ｐ−Ｗ、ピッチｐで配列されている。
【００５１】
グリッド偏光子として、この微細パターン１３を用いる場合には、周期ｐを１００ｎｍ以下、高さｌを２００ｎｍ以上とすることが好ましい。こうすることにより、消光比を高くできるためである。幅Ｗを５０ｎｍで形成した場合には、アスペクト比（高さｌ／幅Ｗ）は４となる。このアスペクト比を高くするほど消光比（コントラスト）を高くすることができるが、製造は困難となる。
【００５２】
なお、微細パターン１３は、加工対象層２と、透明誘電体からなるパターン化レジスト層３と、金属層からなるハードマスク層４の３層構造とされており、パターン化レジスト層３は光透過性であるので、透過率を高く保ったままで、消光比（コントラスト）を向上させることができる。
【００５３】
前記異方性エッチング工程の際に、必要に応じて透明基体１をエッチングしても良い。その場合には、微細パターン１３の構造体７０の高さｌをより高くすることができ、消光比（コントラスト）を高くすることができる。
また、透明基体１と加工対象層２との間に下地層４０を形成していた場合には、必要に応じて下地層４０をエッチング除去しても良い。この場合にも、微細パターンの構造体７０の高さｌをより高くすることができ、消光比（コントラスト）を高くすることができる。
【００５４】
さらにまた、前記異方性エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。
図２（ｄ）に示す微細パターン１０は、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除いて製造した微細パターンの別の一例を示す断面模式図である。
微細パターン１０は、幅Ｗ、高さｔの加工対象層２が、間隔ｐ−Ｗ、ピッチｐで配列されて形成されている。
【００５５】
このようにして、微細パターン１３、１０を製造することができる。これらの微細パターン１３、１０は、たとえば、光学素子あるいは半導体素子などに利用することができる。
【００５６】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、ナインプリント法により、すなわち、数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲の凹部４４を有する微細パターンを形成した金型４６をレジスト層４８に押し付けることにより、レジスト層４８に金型４６の微細パターンを転写する構成なので、低コストで、かつ、高スループットに微細パターン１３、１０を形成することができる。また、大面積の金型４６を作ることにより、大面積の微細パターン１３、１０を容易に形成することもできる。
【００５７】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、エッチングしない部分をハードマスク層４により保護して異方性エッチングを行う構成なので、ナインプリント法により形成された微細パターン１０の凹部５３に残されたレジスト残渣５５のみを容易に除去することができ、効率的に微細パターン１３、１０を形成することができる。また、レジスト残渣５５の厚みやエッチング対象物の素材を考慮する必要がない。
【００５８】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、エッチングしない部分をハードマスク層４により保護して異方性エッチングを行う構成なので、パターン化レジスト層３自体にエッチング耐性がない場合でも、容易に微細パターン１３、１０を製造することができる。また、逆に、加工対象層２が難エッチング耐性である場合でも、効率的に微細パターン１３、１０を製造することができる。
【００５９】
（実施形態２）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の別の一例について説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の別の一例を説明する工程断面図である。
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、実施形態１と同様に、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなるが、エッチング工程において、ハードマスク層４を斜め蒸着法により形成する点が実施形態１で示した微細パターンの製造方法と異なる。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００６０】
（パターン化レジスト層形成工程）
実施形態１で示した工程と同様に、パターン化レジスト層形成工程を行い、透明基体１上に加工対象層２を形成し、さらに、パターン化レジスト層３を形成する。
【００６１】
（エッチング工程）
次に、このエッチング工程では、まず、ハードマスク層４を形成した後、これをマスクとしてエッチングを行う。図３（ａ）は、パターン化レジスト層３を形成した時点の工程断面図の一例を示す図である。透明基体１上に加工対象層２が厚さｔで成膜され、さらにその加工対象層２の上に、幅ｐ−Ｗ、深さｓの凹部５３がピッチｐで形成されたパターン化レジスト層３が形成されている。
また、蒸着源から飛来する蒸着材料の方向が矢印ｑで示されている。この矢印ｑは、透明基体１の基板面１ａに垂直な線ｍから角度θ（蒸着角度）をなす方向とされている。
【００６２】
このような蒸着角度θで、斜め蒸着法を行うことにより、図３（ｂ）に示されるように、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４が形成される。
すなわち、斜め蒸着法を用いた場合には、凹部５３では、蒸着の初期段階では、隣接して突出されたパターン化レジスト層３がマスクとなり、進入経路が妨害されて凹部５３の底部５３ａには蒸着成分がほとんど侵入しない。そのため、凹部５３の底部５３ａおよび蒸着源と反対側となる面５３ｃにはハードマスク層４が形成されない。
一方、パターン化レジスト層３の上面３ａと、凹部５３の蒸着源側となる面５３ｂにのみハードマスク層４が順次積層される。パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４が成長しはじめてからは、さらに、ハードマスク層４によって進入経路が塞がれるため、蒸着成分は主としてハードマスク層４上に積層されて、蒸着方向に対向するハードマスク層４を成長され、蒸着成分はさらに凹部５３に侵入しにくくなる。
このようにして、図３（ｂ）に示すように、図示上方向に成長するとともに、図示横方向にも徐々に積層範囲を増しつつ積層される。
【００６３】
前記蒸着角度θは、４５°以上であることが好ましい。ハードマスク層４の膜質やパターン化レジスト層３の上面３ａに対するハードマスク層４の密着性を向上させるには、蒸着角度θは、０°に近い範囲であることが好ましいが、凹部５３の底部５３ａにハードマスク層４を形成させないためには、蒸着角度θは大きい方がよいことを考慮して、前記蒸着角度θを４５°以上とすることが好ましい。微細パターンの大きさ、形状にも依存するが、一般的な微細パターンを形成する場合には、前記蒸着角度θを４５°以上とすれば、凹部５３の底面５３ａにハードマスク層４を形成しないですむためである。なお、たとえば、凹部５３の幅ｐ−Ｗと深さｓが等しい場合、すなわち、ｓ＝ｐ−Ｗの場合、あるいは、凹部５３の深さｓが幅ｐ−Ｗより大きい場合、すなわち、ｓ＞ｐ−Ｗの場合には、少なくとも前記角度θ＝４５°とすれば、凹部５３の底面５３ａにハードマスク層４は形成されない。
【００６４】
このようにして、斜め蒸着法を用いる場合には、蒸着マスクを用いずに、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４を形成することができる。そのため、蒸着マスクの位置合わせを行う必要がなく、微細パターンの生産効率を向上させることができる。
【００６５】
なお、斜め蒸着法においてハードマスク層４をパターン化レジスト層３の上面３ａにしっかりと密着させて形成するために、基板温度を適切に設定することが好ましい。基板温度が低すぎる場合には良好な密着強度が得られず、基板温度が高すぎる場合には安定した柱状形状が得られない。
例えば、絶対温度で測ったハードマスク層４の融点の３０％〜５０％とすることが好ましい。すなわち、ハードマスク層４がＡｌの場合、融点は９３３Ｋ（６６０℃）のため、好ましい温度範囲は、２８０Ｋ〜４６６Ｋ（７℃〜１９３℃）とすることが好ましい。
【００６６】
次に、図３（ｃ）に示すように、ハードマスク層４側から透明基体１の表面１ａにほぼ垂直な方向に矢印ｒで示されるように異方性エッチングを行う。
まず、最初の異方性エッチングにより、凹部５３に残されたレジスト残渣５５がエッチング除去される。
さらに、次の異方性エッチングでは、ハードマスク層４およびパターン化レジスト層３をエッチングマスクとして、レジスト残渣５５が除去されたことにより露出された加工対象層２がドライエッチング除去されて、図３（ｄ）に示されるように、透明基体１の表面１ａが露出される。
一方、ハードマスク層４がマスクとなり、ハードマスク層４にマスクされたパターン化レジスト層３はエッチングされず、さらに、そのパターン化レジスト層３にマスクされた加工対象層２もエッチングされない。その結果、加工対象層２とパターン化レジスト層３とハードマスク層４とからなる微細パターン１５が形成される。
【００６７】
図３（ｄ）に示す微細パターン１５は、このようにして製造した微細パターンの一例を示す断面模式図である。
微細パターン１５の構造体７０は、幅Ｗ、高さｌの構造体として形成されており、加工対象層２と、透明誘電体からなるパターン化レジスト層３と、別の金属層からなるハードマスク層４との３層構造とされている。また、この構造体７０は、間隔ｐ−Ｗ、ピッチｐで配列されている。
【００６８】
なお、前記エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。この工程を行うことにより、実施形態１の図２（ｄ）に示すように、透明基体１の表面１ａに加工対象層２が形成された微細パターン１０を形成することができる。
【００６９】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、ハードマスク層形成工程において、斜め蒸着法を用いてハードマスク層４を形成する構成なので、蒸着マスクの位置合わせを行う必要がなく、微細パターン１５、１０の製造効率を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。
【００７０】
（実施形態３）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例について説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例を説明する工程断面図である。
【００７１】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、実施形態１と同様に、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなるが、エッチング工程において、スパッタ法により、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成したハードマスク層４２ｂの膜厚ｈが、凹部５３の底部５３ａに形成したハードマスク層４２ａの膜厚ｉよりも厚くなるように、ハードマスク層４２を形成した後、ウェットエッチングを行って凹部５３のハードマスク層４２ａのみを除去してパターン化レジスト層３の上面３ａのみにハードマスク層４を残す点が実施形態１で示した微細パターンの製造方法と異なる。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００７２】
（パターン化レジスト層形成工程）
実施形態１で示した工程と同様に、パターン化レジスト層形成工程を行い、透明基体１上に加工対象層２を形成し、さらに、パターン化レジスト層３を形成する。
【００７３】
（エッチング工程）
エッチング工程では、まず、ハードマスク層４を形成した後、これをマスクとしてエッチングを行う。図４（ａ）は、スパッタ法により、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成したハードマスク層４２ｂの膜厚ｈが、凹部５３の底部５３ａに形成したハードマスク層４２ａの膜厚ｉよりも厚くなるように、ハードマスク層４２を形成した時点の工程断面図の一例を示す図である。このように、ハードマスク層４２は、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成されるハードマスク層４２ｂと、凹部５３の底部５３ａに形成したハードマスク層４２ａとからなる。
【００７４】
凹部５３の幅ｐ−Ｗ、深さｓが数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲で形成されているとともに、幅ｐ−Ｗに対して深さｓが大きく設定されているので、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４２を成膜する際に、凹部５３にハードマスク層４２ａが侵入しにくく、パターン化レジスト層３の上面３ａに所望の厚さのハードマスク層４２ｂを成膜する間に、凹部５３内にハードマスク層４２ａが侵入したとしても、凹部５３がハードマスク層４２ａで埋め尽くされないようにすることができる。
【００７５】
次に、ハードマスク層４２が均一の深さでエッチング除去するウェットエッチングを行う。たとえば、その深さをｉとすると、凹部５３のハードマスク層４２ａは完全に除去され、凸部５０の先端側５０ｂには、高さｈ−ｉのハードマスク層４が残される。このようにして、凹部５３のハードマスク層４２ａのみを除去するとともに、パターン化レジスト層３の上面３ａのみにハードマスク層４２を残して、図４（ｂ）に示すように、これをハードマスク層４とする。
【００７６】
次に、ハードマスク層４側から透明基体１の表面１ａにほぼ垂直な方向に異方性エッチングを行う。
まず、最初の異方性エッチングにより、凹部５３の底部５３ａに残されたレジスト残渣５５がエッチング除去される。
さらに、次の異方性エッチングでは、ハードマスク層４にマスクされたパターン化レジスト層３をエッチングマスクとして、レジスト残渣５５が除去されたことにより露出された加工対象層２がドライエッチング除去されて、図４（ｃ）に示されるように、透明基体１の表面１ａが露出される。
一方、ハードマスク層４がマスクとなり、ハードマスク層４にマスクされたパターン化レジスト層３はエッチングされず、さらに、そのパターン化レジスト層３にマスクされた加工対象層２もエッチングされない。その結果、加工対象層２とパターン化レジスト層３とハードマスク層４とからなる微細パターン１７が形成される。
【００７７】
なお、前記エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。この工程を行うことにより、実施形態１の図２（ｄ）に示すように、透明基体１の表面１ａに加工対象層２が形成された微細パターン１０を形成することができる。
【００７８】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、スパッタ法によりハードマスク層４２を形成した後、ウェットエッチングにより、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成されたハードマスク層４２ｂの一部を除去するとともに、凹部５３の底面５３ａに形成されたハードマスク層４２ａを完全に除去する構成なので、容易にハードマスク層４を形成することができ、微細パターン１７、１０の製造効率を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。
【００７９】
（実施形態４）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例を説明する工程断面図である。
【００８０】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、実施形態１と同様に、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなるが、エッチング工程が、ウェットコーティング法によりパターン化レジスト層３の表面を覆うようにハードマスク素材４０を塗布した後、アッシング法またはポリッシング法を用いてパターン化レジスト層３の上面３ａを露出させ、凹部５３に残されたハードマスク素材４０をハードマスク層４とする工程である点が実施形態１で示した微細パターンの製造方法と異なる。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００８１】
（パターン化レジスト層形成工程）
実施形態１で示した工程と同様に、パターン化レジスト層形成工程を行い、透明基体１上に加工対象層２を形成し、さらに、その加工対象層２上にパターン化レジスト層３を形成する。
【００８２】
（エッチング工程）
次に、図５（ａ）に示すように、パターン化レジスト層３上に、ウェットコーティング法によりパターン化レジスト層３の表面を覆うようにハードマスク素材４０を塗布する。
ここで、ハードマスク素材４０の厚さｕは、凹部５３の深さｓよりも厚くなるように、ハードマスク素材４を成膜する。
【００８３】
次に、図５（ｂ）に示すように、アッシング法またはポリッシング法を用いて、パターン化レジスト層３の上面３ａが露出するまで、ハードマスク素材４０の表面側４０ｂを除去して、凹部５３に残されたハードマスク素材４０をハードマスク層４とする。
【００８４】
次に、図５（ｃ）に示すように、ハードマスク層４側から透明基体１の表面１ａにほぼ垂直な方向に矢印ｒで示されるように異方性エッチングを行う。
まず、最初の異方性エッチングにより、パターン化レジスト層３の露出部分５０がエッチングされて除去される。さらに、次の異方性エッチングでは、その露出部分５０が除去されたことにより露出された加工対象層２がエッチングされて除去されて、図５（ｄ）に示されるように、透明基体１の表面１ａが露出される。
このとき、凹部５３に残されたハードマスク層４をマスクとして、凹部５３の底面５３ａのパターン化レジスト層３はエッチングされず、残留部分５０ｃとなる。さらにまた、この残留部分５０ｃをマスクとして加工対象層２もエッチングされず、図５（ｄ）に示すように、加工対象層２とパターン化レジスト層３とハードマスク層４とからなる微細パターン１９が形成される。
【００８５】
なお、前記エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。この工程を行うことにより、実施形態１の図２（ｄ）に示すように、透明基体１の表面１ａに加工対象層２が形成された微細パターン１０を形成することができる。
【００８６】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、ハードマスク素材４０を形成した後、アッシング法またはポリッシング法を用いて、パターン化レジスト層３の上面３ａが露出するまで、ハードマスク素材４０の表面側４０ｂを除去して、凹部５３に残されたハードマスク素材４０をハードマスク層４とする構成なので、容易にハードマスク層４を形成することができ、微細パターン１９、１０の製造効率を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。
【００８７】
（実施形態５）
次に、本発明の実施形態である光学素子について説明する。
図６は、本発明の実施形態である光学素子の一例を示す図であって、図６（ａ）は斜視概略図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’線における断面模式図である。
【００８８】
図６に示すように、光学素子３０は、透明基体１上に、金属層からなる加工対象層２と、パターン化レジスト層３と、別の金属層からなるハードマスク層４とが積層され、この３層構造体７０がグリッド状に成形されてなる微細パターン１３を具備した光学素子３０である。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００８９】
光学素子３０において、略矩形断面形状の３層構造体７０は透明基体１の上面１ａに、幅Ｗ、高さｌの略矩形断面を有するラインとして形成されており、各ラインは周期ｐ、間隔ｐ−Ｗで平行に形成されている。なお、この３層構造体７０の幅Ｗ、高さｌ、および各ラインの周期ｐ、間隔ｐ−Ｗは、それぞれ数百ｎｍ以下で形成されている。
また、３層構造体７０は、金属層からなる加工対象層２と、パターン化レジスト層３と、金属層からなるハードマスク層４とが積層されて構成されている。
【００９０】
透明基体１は、板状またはフィルム状の透明な材料から構成されている。そのため、微細パターン１３を安定して保持させることができ、光学素子３０として安定して使用することができる。
【００９１】
金属層からなる加工対象層２は、たとえば、Ａｌ、Ａｕ，Ａｇのいずれかの金属を１種以上含有させて形成する。このようにすることで、光学素子３０の特性を向上させることができる。特に、光学素子３０をグリッド偏光子として用いる場合には、金属層からなる加工対象層２はＡｌから構成されることが好ましい。消光比を向上させることができるためである。なお、金属層からなる加工対象層２は、複数の種類の金属からなる合金として構成しても良く、また、複数の金属層からなる構成としてもよい。
金属層からなる加工対象層２の高さｔは、凹部の幅ｗを考慮して設定する。アスペクト比ｔ／ｗが、光学素子３０の消光比（コントラスト）および透過率などの光特性に関係するためである。
【００９２】
透明誘電体からなるパターン化レジスト層３は、可視光領域で高透明なものであれば特に限定されないが、アクリル系の材料含有率を上げることで、より高透過率を達成することができる。このようなレジストとして、例えば東洋合成工業製ＰＡＫ−０１などを用いることができる。
【００９３】
光学素子３０のパターン化レジスト層３の高さｖは、２００ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍ〜４００ｎｍであることがより好ましい。３層構造体７０において、パターン化レジスト層３の高さｖを２００ｎｍ以上とした場合には、可視光領域で薄膜干渉が起こりにくくなり、消光比（コントラスト）を向上させることができる。
【００９４】
金属層からなるハードマスク層４は、たとえば、Ｎｉ、Ｃｒのいずれかの金属を１種以上含有させて形成する。ハードマスク層４の材料としては、耐エッチング性の高い材料が好ましく、たとえば、Ｎｉ、Ｃｒなどの金属材料は耐エッチング性の高い材料であり、特に、Ｎｉは耐エッチング性の高い材料であって、すべてのエッチングプロセスでマスクとして効果的に利用することができる。
また、ハードマスク層４の高さｘは、光学特性の観点から、可能な限り高くすることが望ましい。ハードマスク層４のアスペクト比ｘ／ｗが大きいほど、光学素子３０の消光比（コントラスト）および透過率の向上に寄与するためである。
【００９５】
微細パターン１３は、３層構造体７０がグリッド状に形成されて構成されている。そのため、グリッド偏光子などの光学素子として使用することができる。その場合には、微細パターン１３は、幅Ｗおよび高さｌはできるだけ一定の誤差範囲内であることが好ましい。
【００９６】
なお、このような微細パターン１３は一例であって、先の実施形態に記載したように、微細パターン１５、１７および１９などを使用することができる。
また、複数のラインが平行かつ微細な隙間をおいて配置されたパターンであれば、各ラインの配置位置、接続関係、ライン幅などを変化させた様々なパターンを採用することができる。また、加工誤差などに起因する許容範囲の微細な形状の変化を有していてもよい。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【００９７】
（実施例１）
（パターン化レジスト層形成工程）
透明基体としてガラス基板を用い、その表面を公知の洗浄方法で洗浄した後、蒸着法を用いて、Ａｌからなる金属層を膜厚１７５ｎｍで成膜した。
【００９８】
次に、金属層上に、レジストとして東洋合成工業製ＰＡＫ−０１を塗布し、ナノインプリント法を用いて金型形状を転写（パターニング）した。これにより、周期１４０ｎｍ、幅７０ｎｍ、高さ２７５ｎｍの凹部を有するパターン化レジスト層を形成した。
【００９９】
（エッチング工程）
次に、斜め蒸着法を用いて、蒸着角度θ＝４５°で、パターン化レジスト層の上面にＣｒからなるハードマスク層を膜厚２５ｎｍで形成した。
【０１００】
次に、ハードマスク層側から透明基体の表面にほぼ垂直な方向に異方性エッチングを行い、微細パターンの凹部に残された。レジスト残渣のエッチング除去を行った。このエッチングにおいては、ガス種としてＯ２を用い、前記ガスのガス圧は１Ｐａとし、バイアス電力は、５００Ｗとした。
【０１０１】
さらに、金属層のエッチングを行った。このエッチングは２段階に分けられ、前半のステップで金属層表面の自然酸化膜の除去、後半のステップで金属層本体のエッチングをそれぞれ行う。ガス種として前半のステップではＢＣｌ３を、後半のステップではＣｌ２をそれぞれ用い、前記ガスのガス圧はそれぞれ１Ｐａ、バイアス電力は５００Ｗとした。
【０１０２】
このようにして、透明基体としてガラス基板を用い、金属層としてＡｌ（高さ１７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）、パターン化レジスト層として東洋合成工業製ＰＡＫ−０１（高さ２７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用い、ハードマスク層としてＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用いた３層構造体からなる微細パターン（周期１４０ｎｍ）を前記ガラス基板上に形成した。
この光学素子の光特性は、透過率３４．２％、消光比（コントラスト）９９５００であった。
【０１０３】
（比較例１）
実施例１において、金属層の膜厚を２００ｎｍとした他は同様にして、金属層としてＡｌ（高さ２００ｎｍ、幅７０ｎｍ）、パターン化レジスト層として東洋合成工業製ＰＡＫ−０１（高さ２７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用い、ハードマスク層としてＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用いた３層構造体からなる微細パターン（周期１４０ｎｍ）を前記ガラス基板上に形成した。
これをレジスト除去液に浸漬して、パターン化レジスト層およびハードマスク層を除去して、金属層としてＡｌ（高さ２００ｎｍ、幅７０ｎｍ）からなる微細パターン（周期１４０ｎｍ）をガラス基板上に形成した光学素子を形成した。
この光学素子の光特性は、透過率３９．７％、消光比（コントラスト）４８６００であった。
【０１０４】
（比較例２）
実施例１において、膜厚１７５ｎｍのＡｌを形成した後、その上に膜厚２５ｎｍのＣｒを形成して金属層とした他は同様にして、Ａｌ（高さ１７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）とＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）からなる２層構造体の金属層を備え、パターン化レジスト層として東洋合成工業製ＰＡＫ−０１（高さ２７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用い、ハードマスク層としてＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用いた微細パターン（周期１４０ｎｍ）を前記ガラス基板上に形成した。
これをレジスト除去液に浸漬して、パターン化レジスト層およびハードマスク層を除去して、Ａｌ（高さ１７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）とＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）からなる２層構造体の金属層の微細パターン（周期１４０ｎｍ）をガラス基板上に形成した光学素子を形成した。
この光学素子の光特性は、透過率３６．７％、消光比（コントラスト）３９３００であった。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、微細パターンの製造方法に関するものであり、特に、半導体素子あるいは光学素子に用いられるものであり、光学部材産業あるいは半導体産業において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図２】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図４】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図６】本発明の実施形態である光学素子の一例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…基板、１ａ…上面、２…加工対象層、３…パターン化レジスト層、３ａ…上面、４…ハードマスク層、１０、１３、１５、１７、１９…微細パターン、３０…光学素子、４０…ハードマスク素材、４０ｂ…表面側、４２、４２ａ、４２ｂ…ハードマスク層、４４…凹部、４５…凸部、４６…金型、４８…レジスト、５０…露出部分、５０ｃ…残留部分、５３…凹部、５３ａ…底面、５３ｂ、５３ｃ…内壁面、５５…レジスト残渣、７０…構造体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンの製造方法および光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノオーダーの加工精度を必要とする微細パターンを有する半導体素子あるいは光学素子が増加している。半導体素子においては、集積度を高めるために、また、光学素子においては、より高精度に光を制御するために、配線・パターンサイズをより細かくすることが求められている。しかし、微細パターンを細くするにつれて、微細パターンの製造はますます困難となり、生産コストも高くなっている。
【０００３】
このような微細パターンの製造方法の代表的なものとして、リソグラフィーとドライエッチングの組み合わせが一般的に利用されている。この方法は、基板上にエッチング対象膜およびレジストを順次成膜し、電子線（ＥＢ）リソグラフィーあるいは光リソグラフィー（例えば、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィー）を用いて前記レジストをパターニングしてエッチングマスクとした後、エッチング対象膜の露出部分をドライエッチングして、最後に前記レジストを除去することにより、エッチング対象膜に微細パターンを転写するというものである。この方法によれば、複雑な配線パターンなどをエッチング対象膜に正確・精密に形成することができる。例えば、数十ｎｍの幅の微細金属パターンなどでも作製することができる。
【０００４】
特許文献１〜９には、この方法を用いて微細パターンを製造した例が開示されている。特許文献１には、グリッド偏光子の製造方法が開示されている。この製造方法では、基板上に金属膜を形成し、その上に縞状にパターニングしたフォトレジストを形成し、さらに、その上に金属又は誘電体の硬質被膜を斜め蒸着し、前記硬質被膜をマスクとして、前記金属膜をドライエッチングして金属グリッドを形成した後、前記マスクを除去してグリッド偏光子を製造する。
【０００５】
なお、グリッド偏光子（Ｇｒｉｄ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ（ＧＰ））、特に、ワイヤーグリッド偏光子（Ｗｉｒｅ−Ｇｒｉｄ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ（ＷＧＰ））とは、導体からなる細線（導体グリッド）を、対象光の波長以下の周期でグリッド状に平行に配列させたものである。光がグリッド偏光子に入射された場合、この導体グリッドと平行な方向に振動している光の電界成分の一部はこのグリッド偏光子で反射され、導体グリッドと垂直な方向に振動している光の電界成分はこのグリッド偏光子を透過する性質を有するため、対象光のある偏光成分のみを通過させることができる。
【０００６】
特許文献２には、半導体素子の製造方法が開示されている。この製造方法では、微細なゲート電極パターンを簡易に形成することができる。ここでは、パターニングしたレジストと、金属膜の斜め蒸着の手法を用いている。この斜め蒸着の手法を用いるとともに、レジストを壁あるいは「ひさし」のように利用して、金属膜を蒸着する部分と、金属膜を蒸着しない部分とを形成することにより、微細パターンをより微細に形成する。
【０００７】
特許文献３には、化合物半導体装置及びその製造方法が開示されており、レジストをパターニングした後、金属膜の斜め蒸着の手法を用いている。特許文献４には、電界放射冷陰極の製造方法が開示されおり、レジストを形成し、それをパターニングして開口部を形成した後、その開口部に金属を斜め蒸着することにより、開口部内にエミッターを形成している。特許文献５には、半導体装置の製造方法が開示されている。スペーサ膜に対してＡｌを斜め蒸着してメタル膜を形成する。このスペーサ膜には、凹部からなるリセス部が設けられており、斜め蒸着により形成される前記メタル膜は、このリセス部の底面には形成されない。そのため、前記メタル膜をマスクとしてエッチングすることにより、前記リセス部の底面をエッチングし、メタル膜を除去して、前記リセス部の底面にゲート電極を形成することによって、微細なパターンを形成する。
【０００８】
特許文献６には、微細構造を有する光学素子の製造方法が開示されている。従来、微細パターンを形成するレジストの断面は矩形形状をなすものに限られていたが、レジストの側壁面に金属膜を形成することにより、レジストの断面が波型形状であっても微細パターンを形成することができることが記載されている。特許文献７には、ナノメートルオーダの機械振動子とその製造方法及びその機械振動子を用いた測定装置が開示されており、特許文献８には、パターンド・メディア・インプリント・マスタを作成する装置、方法及びシステムが開示されている。どちらの文献においても、斜め蒸着による金属膜の作製について記載されている。特許文献９には、ゲート電極形成方法が開示されている。パターニングしたレジストと斜め蒸着手法を用いて、微細パターンのゲート電極を形成する方法について記載されている。
【０００９】
しかしながら、上記のいずれの微細パターンの製造方法においても、レジストのパターニングに低スループット・小面積・高コストの電子線（ＥＢ）リソグラフィーあるいは光リソグラフィー（例えば、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィー）を必要とするため、高スループット・大面積で製造されるデバイスの製造には適さないという問題があった。
【特許文献１】特開平９−３０４６２０号公報
【特許文献２】特開平８−２５０５１３号公報
【特許文献３】特開平１１−１８６２９２号公報
【特許文献４】特開２０００−１７３４４８号公報
【特許文献５】特開２００２−２６０３４号公報
【特許文献６】特開２００６−１１１２９号公報
【特許文献７】特開２００６−１５３８８６号公報
【特許文献８】特開２００６−２８６１８１号公報
【特許文献９】特開平３−８７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、高スループット・大面積・低コストの微細パターンの製造方法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】
【００１１】
本発明の微細パターンの製造方法は、透明基体上に加工対象層を形成し、前記加工対象層上に透明誘電体からなるレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層をナノインプリント法によってパターニングすることにより、前記レジスト層の上面に凹部を有するパターン化レジスト層を作るパターン化レジスト層形成工程と、少なくとも前記パターン化レジスト層の上面に金属層からなるハードマスク層を形成した後、前記凹部の底部に残されたレジスト残渣をエッチングして除去してから、前記パターン化レジスト層をマスクにして前記加工対象層をエッチングするエッチング工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程の後に、前記ハードマスク層と前記パターン化レジスト層を取り除く工程を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記加工対象層が、金属層からなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程が、前記レジスト残渣と、金属層からなる前記加工対象層に形成された自然酸化物膜と、前記加工対象層とを順次エッチングする工程であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、前記レジスト残渣のエッチングガスとして、Ｏ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、前記自然酸化物膜のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、前記金属層のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、Ｃｌ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、ガス圧を０．１〜１０Ｐａとし、バイアス電力を１０〜２０００Ｗとする条件でドライエッチングすることを特徴とする。
【００１６】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、蒸着法により前記レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００１７】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、斜め蒸着法により前記レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００１８】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、前記レジスト層の上面における厚みが前記凹部の底部における厚みよりも厚くなるように、前記ハードマスク層をスパッタ法により形成した後、ウェットエッチングを行って前記凹部内の前記ハードマスク層のみを除去して、前記レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００１９】
本発明の微細パターンの製造方法は、前記エッチング工程において、前記凹部を有する前記パターン化レジスト層の表面を覆うようにハードマスク素材をウェットコーティング法により塗布した後、アッシング法またはポリッシング法を用いて前記パターン化レジスト層の上面を露出させ、前記凹部に残されたハードマスク素材を前記ハードマスク層として、前記パターン化レジスト層の露出部分をエッチング除去してから、前記パターン化レジスト層の残留部分をマスクにして前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする。
【００２０】
本発明の光学素子は、透明基体上に、グリッド状に成形されてなる微細パターンが形成されており、前記微細パターンが、金属層と、前記金属層上に積層された透明誘電体層と、前記透明誘電体層上に形成された別の金属層とからなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光学素子は、前記透明誘電体層の高さが２００ｎｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の微細パターンの製造方法によれば、高スループット・大面積・低コストの微細パターンの製造方法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】
【００２３】
（実施形態１）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の一例について説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）および図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の一例を説明する工程断面図である。
【００２４】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなる。
【００２５】
（パターン化レジスト層形成工程）
図１（ａ）に示すような透明基体１の上面１ａを公知の洗浄方法で洗浄した後、図１（ｂ）に示すように、加工対象層２を膜厚ｔで成膜する。
【００２６】
加工対象層２は金属層からなることが好ましい。微細パターンを正確に形成することができ、また、形状安定性も高いためである。
加工対象層２の材料として金属材料を用いる場合には、Ａｌ、Ａｕ，Ａｇなどの金属材料を単独で用いても、複数の種類の金属からなる合金として構成しても良く、また、複数の金属層からなる構成としてもよい。たとえば、グリッド偏光子を形成する場合には、加工対象層２をＡｌで構成して微細パターンを形成すれば、消光比（コントラスト）を高くすることができる。
【００２７】
加工対象層２が金属層からなる場合に、その表面に自然酸化物層が形成されていてもよい。加工対象層２を金属層として形成した場合、製造プロセスの条件によって、金属層の表面に自然酸化物層が形成される場合がある。この場合、自然酸化物層の膜厚は非常に薄いので、グリッド偏光子の特性にほとんど影響を与えない。
【００２８】
加工対象層２の材料としては、非金属材料を用いてもよい。非金属材料からなる微細パターンも、光学素子などに利用できるためである。加工対象層２の材料として非金属材料を用いる場合には、たとえば、Ａｌ２Ｏ３などの金属酸化物などを用いることができる。
【００２９】
加工対象層２の形成方法は、蒸着法、スパッタ法などのドライプロセスのほか、スピンコーティング法、ディップ法などのウェットプロセスなどを適宜選択して利用することができる。
【００３０】
また、加工対象層２と透明基体１との間には、必要に応じて他の材料を成膜して下地層４０を形成してもよい。
下地層４０は、透明基体１と加工対象層２との密着性をあげるため、あるいは、微細パターンを形成する構造体として加工対象層２と下地層４０からなる２層構造体を用いるために設けることができる。
下地層４０の材料としては、加工対象層２の材料として挙げた金属材料あるいは非金属材料のほか、樹脂材料などを用いることができる。
【００３１】
次に、図１（ｃ）に示すように、加工対象層２上に、透明誘電体からなるレジスト層４８を膜厚ｖで塗布する。さらに、ナノインプリント法を用いて、微細パターンをレジスト層４８に転写する。具体的には、表面４６ａに、幅Ｗ、ピッチｐの凹部４４からなる微細パターンを刻み込んだ金型４６を、レジスト層４８に押し付けてその形状を転写（パターニング）する。これにより、図１（ｄ）に示すように、上面３ａに、幅ｐ−Ｗ、ピッチｐの凹部５３からなる微細パターンを有するパターン化レジスト層３が形成される。
【００３２】
なお、この転写の工程は数分で終了し，同じ形状の部品を短時間で大量に作り出すことができる。また、ナノインプリント法で使う金型４６の微細パターンの凹凸は、数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲で形成されており、通常、電子線（ＥＢ）露光技術とエッチング技術を使って作成する。
【００３３】
レジスト層４８としては、加工対象層２をエッチングする際、ある程度のエッチング耐性（少なくとも加工対象層２のエッチングレートに対して同等、もしくは遅いもの）を有するものであれば、特に限定されない。より高スループットでナノインプリントを行うという観点からは、ラジカル重合系のレジストを用いることが望ましく、例えば東洋合成工業製ＰＡＫ−０１などを用いることができる。
【００３４】
しかし、このナノインプリント法では、金型をレジスト層４８に押し付けて形状を転写するので、どうしても凹部５３の底面５３ａに余分なレジスト層４８からなるレジスト残渣５５が残される。このレジスト残渣５５は、異方性エッチングでエッチバックして取り除くことができるが、前記エッチバックの際どうしても回りこみが生じるので、完全に基板面１ａに垂直にエッチバックを行うことができず、微細パターンの外形をこのエッチバックによって削るおそれが発生する。数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲の凹凸からなる微細パターンの場合には、この削りの影響が大きく、大きな問題となる。そこで、次のエッチング工程では、まず、ハードマスク層４を形成した後、これをマスクとしてエッチングを行う。
【００３５】
（エッチング工程）
まず、図２（ａ）に示すように、パターン化レジスト層３の上面３ａに、金属層からなるハードマスク層４を膜厚ｘで形成する。
【００３６】
ハードマスク層４の材料としては、耐エッチング性の高い材料が好ましく、たとえば、 Ｎｉ、Ｃｒなどの金属材料を用いることができる。たとえば、Ｎｉは、耐エッチング性の高い材料であって、すべてのエッチングプロセスでマスクとして効果的に利用することができる。
【００３７】
ハードマスク層４として前記金属材料を用いる場合、蒸着法により形成することができる。この場合、凸部５０に対応した孔部をレイアウト配置した蒸着マスクを作製し、それをパターン化レジスト層３の上面３ａに精密に合わせて配置した後、前記金属材料を蒸着してハードマスク層４を形成する。
【００３８】
なお、前記蒸着工程において、必ずしも蒸着マスクを使用しなくてもよい。凹部５３の幅ｐ−Ｗおよび深さｓが数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲で形成されているとともに、この幅ｐ−Ｗに対して深さｓが大きく設定されているので、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４を成膜する際に、凹部５３内にハードマスク層４が侵入しにくく、所望の厚さのハードマスク層４を成膜する間に、凹部５３内にハードマスク層４が侵入したとしても、凹部５３がハードマスク層４で埋め尽くされないようにすることができる。
【００３９】
その際、これらの寸法は、ハードマスク層４の成膜方法や、必要な成膜厚さなどにもよるが、凹部５３の幅ｐ−Ｗは狭いほどよく、深さｓは深いほどよい。また、凹部５３の幅ｐ−Ｗおよび深さｓが数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲になると、凹部５３の開口の大きさと金属粒子径の比だけでは決まらず、粒子経に対して十分大きい開口でも金属粒子が凹部５３の底部５３ａにほとんど侵入しないということが起こる。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、ハードマスク層４側から透明基体１の上面１ａにほぼ垂直な方向に矢印ｒで示されるように異方性エッチングを行う。
この異方性エッチングは２段階で行われる。まず、最初の異方性エッチングにより、凹部５３の底部５３ａに残されたレジスト残渣５５をエッチング除去する。さらに、次の異方性エッチングでは、最初の異方性エッチングでエッチング除去されなかったパターン化レジスト層３の残留部分をエッチングマスクとして、レジスト残渣５５が除去されたことにより露出された加工対象層２をドライエッチング除去する。
【００４１】
前記エッチング工程において、エッチング条件は次の通りである。
まず、レジスト残渣５５のエッチングにおいては、エッチングガスとしてＯ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用いることが好ましい。基本的には、前記のどのエッチングガスを用いてもエッチングすることが可能だが、レジストのような有機物に対してはＯ２が特に好ましい。エッチングガスは単体で用いても、混合ガスとして用いても良い。
【００４２】
前記エッチングガスの流量は、装置によって異なるが、１〜５００ｓｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ）程度とすることが好ましい。
【００４３】
前記エッチングガスのガス圧は、０．１〜１０Ｐａとすることが好ましい。一般にガス圧が高いほどエッチングレートが上げることができるが、分子・ラジカル同士の干渉も激しくなるため異方性は失われるので、１０Ｐａよりも高いガス圧とすることは好ましくない。一方、ガス圧が０．１Ｐａよりも低い場合には、プラズマをたてるのが困難となるので好ましくない。本発明においては、極端な異方性が求められるので、ガス圧は低い方が好ましく、安定したプラズマ放電との兼ね合いから１Ｐａ以下とすることが特に好ましい。
【００４４】
バイアス電力は、１０〜２０００Ｗとすることが好ましい。数値が大きいほど、分子やラジカルの異方性を高くすることができ、エッチングレートも上げることができる。
【００４５】
加工対象層２のエッチングにおいては、加工対象層２として金属層を用いた場合と、非金属層を用いた場合でエッチング条件が異なる。
加工対象層２として、金属層を用いた場合においては、エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＢＣｌ３、Ａｒ、Ｃｌ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用いることが好ましい。なお、エッチングガスは単体で用いても、混合ガスとして用いても良い。
【００４６】
加工対象層２として、非金属層を用いた場合においては、エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用いることが好ましい。なお、エッチングガスは単体で用いても、混合ガスとして用いても良い。
【００４７】
加工対象層２が、金属層からなり、その表面に自然酸化物層が形成されている場合には、前記エッチング工程が、前記レジスト残渣５５と、前記自然酸化物層と、前記金属層とを順次エッチングする工程とする。このように、順次エッチングすることによって、ナノインプリント法によってレジスト層４８に形成した微細パターンを正確に加工対象層２に転写することができる。
たとえば、加工対象層２としてアルミニウム（Ａｌ）からなる金属層を用い、その表面にＡｌ２Ｏ３からなる自然酸化物層が形成された場合においては、まず、還元性のエッチングガスであるＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２などを用いてＡｌ２Ｏ３からなる自然酸化物層のエッチングを行い、次に、Ｃｌ２、などを用いてＡｌからなる金属層のエッチングを行うことが好ましい。
【００４８】
加工対象層２のエッチングにおいては、前記エッチングガスの流量は、１〜５００ｓｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ）とすることが好ましい。また、前記エッチングガスのガス圧は、０．１〜１０Ｐａとすることが好ましい。さらに、バイアス電力は、１０〜２０００Ｗとすることが好ましい。レジストエッチングの場合と同様の理由である。
これらの条件でエッチングを行うことにより、精密な微細パターンを効率よく製造することができる。
【００４９】
このエッチング工程を行うことにより、確実に、レジスト残渣５５をエッチング工程によって除去することができるとともに、パターン化レジスト層３の上面３ａに設けられたハードマスク層４によりマスクされた部分を確実に残存させることができる。
【００５０】
図２（ｃ）に示す微細パターン１３は、このようにして製造した微細パターンの一例を示す断面模式図である。
微細パターン１３の構造体７０は、幅Ｗ、高さｌの構造体として形成されており、加工対象層２と、パターン化レジスト層３と、金属層からなるハードマスク層４との３層構造とされている。また、この構造体７０は、間隔ｐ−Ｗ、ピッチｐで配列されている。
【００５１】
グリッド偏光子として、この微細パターン１３を用いる場合には、周期ｐを１００ｎｍ以下、高さｌを２００ｎｍ以上とすることが好ましい。こうすることにより、消光比を高くできるためである。幅Ｗを５０ｎｍで形成した場合には、アスペクト比（高さｌ／幅Ｗ）は４となる。このアスペクト比を高くするほど消光比（コントラスト）を高くすることができるが、製造は困難となる。
【００５２】
なお、微細パターン１３は、加工対象層２と、透明誘電体からなるパターン化レジスト層３と、金属層からなるハードマスク層４の３層構造とされており、パターン化レジスト層３は光透過性であるので、透過率を高く保ったままで、消光比（コントラスト）を向上させることができる。
【００５３】
前記異方性エッチング工程の際に、必要に応じて透明基体１をエッチングしても良い。その場合には、微細パターン１３の構造体７０の高さｌをより高くすることができ、消光比（コントラスト）を高くすることができる。
また、透明基体１と加工対象層２との間に下地層４０を形成していた場合には、必要に応じて下地層４０をエッチング除去しても良い。この場合にも、微細パターンの構造体７０の高さｌをより高くすることができ、消光比（コントラスト）を高くすることができる。
【００５４】
さらにまた、前記異方性エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。
図２（ｄ）に示す微細パターン１０は、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除いて製造した微細パターンの別の一例を示す断面模式図である。
微細パターン１０は、幅Ｗ、高さｔの加工対象層２が、間隔ｐ−Ｗ、ピッチｐで配列されて形成されている。
【００５５】
このようにして、微細パターン１３、１０を製造することができる。これらの微細パターン１３、１０は、たとえば、光学素子あるいは半導体素子などに利用することができる。
【００５６】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、ナインプリント法により、すなわち、数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲の凹部４４を有する微細パターンを形成した金型４６をレジスト層４８に押し付けることにより、レジスト層４８に金型４６の微細パターンを転写する構成なので、低コストで、かつ、高スループットに微細パターン１３、１０を形成することができる。また、大面積の金型４６を作ることにより、大面積の微細パターン１３、１０を容易に形成することもできる。
【００５７】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、エッチングしない部分をハードマスク層４により保護して異方性エッチングを行う構成なので、ナインプリント法により形成された微細パターン１０の凹部５３に残されたレジスト残渣５５のみを容易に除去することができ、効率的に微細パターン１３、１０を形成することができる。また、レジスト残渣５５の厚みやエッチング対象物の素材を考慮する必要がない。
【００５８】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、エッチングしない部分をハードマスク層４により保護して異方性エッチングを行う構成なので、パターン化レジスト層３自体にエッチング耐性がない場合でも、容易に微細パターン１３、１０を製造することができる。また、逆に、加工対象層２が難エッチング耐性である場合でも、効率的に微細パターン１３、１０を製造することができる。
【００５９】
（実施形態２）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の別の一例について説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法の別の一例を説明する工程断面図である。
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、実施形態１と同様に、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなるが、エッチング工程において、ハードマスク層４を斜め蒸着法により形成する点が実施形態１で示した微細パターンの製造方法と異なる。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００６０】
（パターン化レジスト層形成工程）
実施形態１で示した工程と同様に、パターン化レジスト層形成工程を行い、透明基体１上に加工対象層２を形成し、さらに、パターン化レジスト層３を形成する。
【００６１】
（エッチング工程）
次に、このエッチング工程では、まず、ハードマスク層４を形成した後、これをマスクとしてエッチングを行う。図３（ａ）は、パターン化レジスト層３を形成した時点の工程断面図の一例を示す図である。透明基体１上に加工対象層２が厚さｔで成膜され、さらにその加工対象層２の上に、幅ｐ−Ｗ、深さｓの凹部５３がピッチｐで形成されたパターン化レジスト層３が形成されている。
また、蒸着源から飛来する蒸着材料の方向が矢印ｑで示されている。この矢印ｑは、透明基体１の基板面１ａに垂直な線ｍから角度θ（蒸着角度）をなす方向とされている。
【００６２】
このような蒸着角度θで、斜め蒸着法を行うことにより、図３（ｂ）に示されるように、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４が形成される。
すなわち、斜め蒸着法を用いた場合には、凹部５３では、蒸着の初期段階では、隣接して突出されたパターン化レジスト層３がマスクとなり、進入経路が妨害されて凹部５３の底部５３ａには蒸着成分がほとんど侵入しない。そのため、凹部５３の底部５３ａおよび蒸着源と反対側となる面５３ｃにはハードマスク層４が形成されない。
一方、パターン化レジスト層３の上面３ａと、凹部５３の蒸着源側となる面５３ｂにのみハードマスク層４が順次積層される。パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４が成長しはじめてからは、さらに、ハードマスク層４によって進入経路が塞がれるため、蒸着成分は主としてハードマスク層４上に積層されて、蒸着方向に対向するハードマスク層４を成長され、蒸着成分はさらに凹部５３に侵入しにくくなる。
このようにして、図３（ｂ）に示すように、図示上方向に成長するとともに、図示横方向にも徐々に積層範囲を増しつつ積層される。
【００６３】
前記蒸着角度θは、４５°以上であることが好ましい。ハードマスク層４の膜質やパターン化レジスト層３の上面３ａに対するハードマスク層４の密着性を向上させるには、蒸着角度θは、０°に近い範囲であることが好ましいが、凹部５３の底部５３ａにハードマスク層４を形成させないためには、蒸着角度θは大きい方がよいことを考慮して、前記蒸着角度θを４５°以上とすることが好ましい。微細パターンの大きさ、形状にも依存するが、一般的な微細パターンを形成する場合には、前記蒸着角度θを４５°以上とすれば、凹部５３の底面５３ａにハードマスク層４を形成しないですむためである。なお、たとえば、凹部５３の幅ｐ−Ｗと深さｓが等しい場合、すなわち、ｓ＝ｐ−Ｗの場合、あるいは、凹部５３の深さｓが幅ｐ−Ｗより大きい場合、すなわち、ｓ＞ｐ−Ｗの場合には、少なくとも前記角度θ＝４５°とすれば、凹部５３の底面５３ａにハードマスク層４は形成されない。
【００６４】
このようにして、斜め蒸着法を用いる場合には、蒸着マスクを用いずに、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４を形成することができる。そのため、蒸着マスクの位置合わせを行う必要がなく、微細パターンの生産効率を向上させることができる。
【００６５】
なお、斜め蒸着法においてハードマスク層４をパターン化レジスト層３の上面３ａにしっかりと密着させて形成するために、基板温度を適切に設定することが好ましい。基板温度が低すぎる場合には良好な密着強度が得られず、基板温度が高すぎる場合には安定した柱状形状が得られない。
例えば、絶対温度で測ったハードマスク層４の融点の３０％〜５０％とすることが好ましい。すなわち、ハードマスク層４がＡｌの場合、融点は９３３Ｋ（６６０℃）のため、好ましい温度範囲は、２８０Ｋ〜４６６Ｋ（７℃〜１９３℃）とすることが好ましい。
【００６６】
次に、図３（ｃ）に示すように、ハードマスク層４側から透明基体１の表面１ａにほぼ垂直な方向に矢印ｒで示されるように異方性エッチングを行う。
まず、最初の異方性エッチングにより、凹部５３に残されたレジスト残渣５５がエッチング除去される。
さらに、次の異方性エッチングでは、ハードマスク層４およびパターン化レジスト層３をエッチングマスクとして、レジスト残渣５５が除去されたことにより露出された加工対象層２がドライエッチング除去されて、図３（ｄ）に示されるように、透明基体１の表面１ａが露出される。
一方、ハードマスク層４がマスクとなり、ハードマスク層４にマスクされたパターン化レジスト層３はエッチングされず、さらに、そのパターン化レジスト層３にマスクされた加工対象層２もエッチングされない。その結果、加工対象層２とパターン化レジスト層３とハードマスク層４とからなる微細パターン１５が形成される。
【００６７】
図３（ｄ）に示す微細パターン１５は、このようにして製造した微細パターンの一例を示す断面模式図である。
微細パターン１５の構造体７０は、幅Ｗ、高さｌの構造体として形成されており、加工対象層２と、透明誘電体からなるパターン化レジスト層３と、別の金属層からなるハードマスク層４との３層構造とされている。また、この構造体７０は、間隔ｐ−Ｗ、ピッチｐで配列されている。
【００６８】
なお、前記エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。この工程を行うことにより、実施形態１の図２（ｄ）に示すように、透明基体１の表面１ａに加工対象層２が形成された微細パターン１０を形成することができる。
【００６９】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、ハードマスク層形成工程において、斜め蒸着法を用いてハードマスク層４を形成する構成なので、蒸着マスクの位置合わせを行う必要がなく、微細パターン１５、１０の製造効率を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。
【００７０】
（実施形態３）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例について説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例を説明する工程断面図である。
【００７１】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、実施形態１と同様に、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなるが、エッチング工程において、スパッタ法により、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成したハードマスク層４２ｂの膜厚ｈが、凹部５３の底部５３ａに形成したハードマスク層４２ａの膜厚ｉよりも厚くなるように、ハードマスク層４２を形成した後、ウェットエッチングを行って凹部５３のハードマスク層４２ａのみを除去してパターン化レジスト層３の上面３ａのみにハードマスク層４を残す点が実施形態１で示した微細パターンの製造方法と異なる。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００７２】
（パターン化レジスト層形成工程）
実施形態１で示した工程と同様に、パターン化レジスト層形成工程を行い、透明基体１上に加工対象層２を形成し、さらに、パターン化レジスト層３を形成する。
【００７３】
（エッチング工程）
エッチング工程では、まず、ハードマスク層４を形成した後、これをマスクとしてエッチングを行う。図４（ａ）は、スパッタ法により、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成したハードマスク層４２ｂの膜厚ｈが、凹部５３の底部５３ａに形成したハードマスク層４２ａの膜厚ｉよりも厚くなるように、ハードマスク層４２を形成した時点の工程断面図の一例を示す図である。このように、ハードマスク層４２は、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成されるハードマスク層４２ｂと、凹部５３の底部５３ａに形成したハードマスク層４２ａとからなる。
【００７４】
凹部５３の幅ｐ−Ｗ、深さｓが数十ｎｍ〜数百ｎｍ範囲で形成されているとともに、幅ｐ−Ｗに対して深さｓが大きく設定されているので、パターン化レジスト層３の上面３ａにハードマスク層４２を成膜する際に、凹部５３にハードマスク層４２ａが侵入しにくく、パターン化レジスト層３の上面３ａに所望の厚さのハードマスク層４２ｂを成膜する間に、凹部５３内にハードマスク層４２ａが侵入したとしても、凹部５３がハードマスク層４２ａで埋め尽くされないようにすることができる。
【００７５】
次に、ハードマスク層４２が均一の深さでエッチング除去するウェットエッチングを行う。たとえば、その深さをｉとすると、凹部５３のハードマスク層４２ａは完全に除去され、凸部５０の先端側５０ｂには、高さｈ−ｉのハードマスク層４が残される。このようにして、凹部５３のハードマスク層４２ａのみを除去するとともに、パターン化レジスト層３の上面３ａのみにハードマスク層４２を残して、図４（ｂ）に示すように、これをハードマスク層４とする。
【００７６】
次に、ハードマスク層４側から透明基体１の表面１ａにほぼ垂直な方向に異方性エッチングを行う。
まず、最初の異方性エッチングにより、凹部５３の底部５３ａに残されたレジスト残渣５５がエッチング除去される。
さらに、次の異方性エッチングでは、ハードマスク層４にマスクされたパターン化レジスト層３をエッチングマスクとして、レジスト残渣５５が除去されたことにより露出された加工対象層２がドライエッチング除去されて、図４（ｃ）に示されるように、透明基体１の表面１ａが露出される。
一方、ハードマスク層４がマスクとなり、ハードマスク層４にマスクされたパターン化レジスト層３はエッチングされず、さらに、そのパターン化レジスト層３にマスクされた加工対象層２もエッチングされない。その結果、加工対象層２とパターン化レジスト層３とハードマスク層４とからなる微細パターン１７が形成される。
【００７７】
なお、前記エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。この工程を行うことにより、実施形態１の図２（ｄ）に示すように、透明基体１の表面１ａに加工対象層２が形成された微細パターン１０を形成することができる。
【００７８】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、スパッタ法によりハードマスク層４２を形成した後、ウェットエッチングにより、パターン化レジスト層３の上面３ａに形成されたハードマスク層４２ｂの一部を除去するとともに、凹部５３の底面５３ａに形成されたハードマスク層４２ａを完全に除去する構成なので、容易にハードマスク層４を形成することができ、微細パターン１７、１０の製造効率を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。
【００７９】
（実施形態４）
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態である微細パターンの製造方法のさらに別の一例を説明する工程断面図である。
【００８０】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、実施形態１と同様に、パターン化レジスト層形成工程と、エッチング工程とからなるが、エッチング工程が、ウェットコーティング法によりパターン化レジスト層３の表面を覆うようにハードマスク素材４０を塗布した後、アッシング法またはポリッシング法を用いてパターン化レジスト層３の上面３ａを露出させ、凹部５３に残されたハードマスク素材４０をハードマスク層４とする工程である点が実施形態１で示した微細パターンの製造方法と異なる。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００８１】
（パターン化レジスト層形成工程）
実施形態１で示した工程と同様に、パターン化レジスト層形成工程を行い、透明基体１上に加工対象層２を形成し、さらに、その加工対象層２上にパターン化レジスト層３を形成する。
【００８２】
（エッチング工程）
次に、図５（ａ）に示すように、パターン化レジスト層３上に、ウェットコーティング法によりパターン化レジスト層３の表面を覆うようにハードマスク素材４０を塗布する。
ここで、ハードマスク素材４０の厚さｕは、凹部５３の深さｓよりも厚くなるように、ハードマスク素材４を成膜する。
【００８３】
次に、図５（ｂ）に示すように、アッシング法またはポリッシング法を用いて、パターン化レジスト層３の上面３ａが露出するまで、ハードマスク素材４０の表面側４０ｂを除去して、凹部５３に残されたハードマスク素材４０をハードマスク層４とする。
【００８４】
次に、図５（ｃ）に示すように、ハードマスク層４側から透明基体１の表面１ａにほぼ垂直な方向に矢印ｒで示されるように異方性エッチングを行う。
まず、最初の異方性エッチングにより、パターン化レジスト層３の露出部分５０がエッチングされて除去される。さらに、次の異方性エッチングでは、その露出部分５０が除去されたことにより露出された加工対象層２がエッチングされて除去されて、図５（ｄ）に示されるように、透明基体１の表面１ａが露出される。
このとき、凹部５３に残されたハードマスク層４をマスクとして、凹部５３の底面５３ａのパターン化レジスト層３はエッチングされず、残留部分５０ｃとなる。さらにまた、この残留部分５０ｃをマスクとして加工対象層２もエッチングされず、図５（ｄ）に示すように、加工対象層２とパターン化レジスト層３とハードマスク層４とからなる微細パターン１９が形成される。
【００８５】
なお、前記エッチング工程の後に、レジスト除去液に浸漬して、ハードマスク層４とパターン化レジスト層３を取り除く工程を行っても良い。この工程を行うことにより、実施形態１の図２（ｄ）に示すように、透明基体１の表面１ａに加工対象層２が形成された微細パターン１０を形成することができる。
【００８６】
本発明の実施形態である微細パターンの製造方法は、ハードマスク素材４０を形成した後、アッシング法またはポリッシング法を用いて、パターン化レジスト層３の上面３ａが露出するまで、ハードマスク素材４０の表面側４０ｂを除去して、凹部５３に残されたハードマスク素材４０をハードマスク層４とする構成なので、容易にハードマスク層４を形成することができ、微細パターン１９、１０の製造効率を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。
【００８７】
（実施形態５）
次に、本発明の実施形態である光学素子について説明する。
図６は、本発明の実施形態である光学素子の一例を示す図であって、図６（ａ）は斜視概略図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’線における断面模式図である。
【００８８】
図６に示すように、光学素子３０は、透明基体１上に、金属層からなる加工対象層２と、パターン化レジスト層３と、別の金属層からなるハードマスク層４とが積層され、この３層構造体７０がグリッド状に成形されてなる微細パターン１３を具備した光学素子３０である。なお、実施形態１で用いた部材と同様の部材については同じ符号を付して示している。
【００８９】
光学素子３０において、略矩形断面形状の３層構造体７０は透明基体１の上面１ａに、幅Ｗ、高さｌの略矩形断面を有するラインとして形成されており、各ラインは周期ｐ、間隔ｐ−Ｗで平行に形成されている。なお、この３層構造体７０の幅Ｗ、高さｌ、および各ラインの周期ｐ、間隔ｐ−Ｗは、それぞれ数百ｎｍ以下で形成されている。
また、３層構造体７０は、金属層からなる加工対象層２と、パターン化レジスト層３と、金属層からなるハードマスク層４とが積層されて構成されている。
【００９０】
透明基体１は、板状またはフィルム状の透明な材料から構成されている。そのため、微細パターン１３を安定して保持させることができ、光学素子３０として安定して使用することができる。
【００９１】
金属層からなる加工対象層２は、たとえば、Ａｌ、Ａｕ，Ａｇのいずれかの金属を１種以上含有させて形成する。このようにすることで、光学素子３０の特性を向上させることができる。特に、光学素子３０をグリッド偏光子として用いる場合には、金属層からなる加工対象層２はＡｌから構成されることが好ましい。消光比を向上させることができるためである。なお、金属層からなる加工対象層２は、複数の種類の金属からなる合金として構成しても良く、また、複数の金属層からなる構成としてもよい。
金属層からなる加工対象層２の高さｔは、凹部の幅ｗを考慮して設定する。アスペクト比ｔ／ｗが、光学素子３０の消光比（コントラスト）および透過率などの光特性に関係するためである。
【００９２】
透明誘電体からなるパターン化レジスト層３は、可視光領域で高透明なものであれば特に限定されないが、アクリル系の材料含有率を上げることで、より高透過率を達成することができる。このようなレジストとして、例えば東洋合成工業製ＰＡＫ−０１などを用いることができる。
【００９３】
光学素子３０のパターン化レジスト層３の高さｖは、２００ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍ〜４００ｎｍであることがより好ましい。３層構造体７０において、パターン化レジスト層３の高さｖを２００ｎｍ以上とした場合には、可視光領域で薄膜干渉が起こりにくくなり、消光比（コントラスト）を向上させることができる。
【００９４】
金属層からなるハードマスク層４は、たとえば、Ｎｉ、Ｃｒのいずれかの金属を１種以上含有させて形成する。ハードマスク層４の材料としては、耐エッチング性の高い材料が好ましく、たとえば、Ｎｉ、Ｃｒなどの金属材料は耐エッチング性の高い材料であり、特に、Ｎｉは耐エッチング性の高い材料であって、すべてのエッチングプロセスでマスクとして効果的に利用することができる。
また、ハードマスク層４の高さｘは、光学特性の観点から、可能な限り高くすることが望ましい。ハードマスク層４のアスペクト比ｘ／ｗが大きいほど、光学素子３０の消光比（コントラスト）および透過率の向上に寄与するためである。
【００９５】
微細パターン１３は、３層構造体７０がグリッド状に形成されて構成されている。そのため、グリッド偏光子などの光学素子として使用することができる。その場合には、微細パターン１３は、幅Ｗおよび高さｌはできるだけ一定の誤差範囲内であることが好ましい。
【００９６】
なお、このような微細パターン１３は一例であって、先の実施形態に記載したように、微細パターン１５、１７および１９などを使用することができる。
また、複数のラインが平行かつ微細な隙間をおいて配置されたパターンであれば、各ラインの配置位置、接続関係、ライン幅などを変化させた様々なパターンを採用することができる。また、加工誤差などに起因する許容範囲の微細な形状の変化を有していてもよい。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【００９７】
（実施例１）
（パターン化レジスト層形成工程）
透明基体としてガラス基板を用い、その表面を公知の洗浄方法で洗浄した後、蒸着法を用いて、Ａｌからなる金属層を膜厚１７５ｎｍで成膜した。
【００９８】
次に、金属層上に、レジストとして東洋合成工業製ＰＡＫ−０１を塗布し、ナノインプリント法を用いて金型形状を転写（パターニング）した。これにより、周期１４０ｎｍ、幅７０ｎｍ、高さ２７５ｎｍの凹部を有するパターン化レジスト層を形成した。
【００９９】
（エッチング工程）
次に、斜め蒸着法を用いて、蒸着角度θ＝４５°で、パターン化レジスト層の上面にＣｒからなるハードマスク層を膜厚２５ｎｍで形成した。
【０１００】
次に、ハードマスク層側から透明基体の表面にほぼ垂直な方向に異方性エッチングを行い、微細パターンの凹部に残された。レジスト残渣のエッチング除去を行った。このエッチングにおいては、ガス種としてＯ２を用い、前記ガスのガス圧は１Ｐａとし、バイアス電力は、５００Ｗとした。
【０１０１】
さらに、金属層のエッチングを行った。このエッチングは２段階に分けられ、前半のステップで金属層表面の自然酸化膜の除去、後半のステップで金属層本体のエッチングをそれぞれ行う。ガス種として前半のステップではＢＣｌ３を、後半のステップではＣｌ２をそれぞれ用い、前記ガスのガス圧はそれぞれ１Ｐａ、バイアス電力は５００Ｗとした。
【０１０２】
このようにして、透明基体としてガラス基板を用い、金属層としてＡｌ（高さ１７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）、パターン化レジスト層として東洋合成工業製ＰＡＫ−０１（高さ２７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用い、ハードマスク層としてＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用いた３層構造体からなる微細パターン（周期１４０ｎｍ）を前記ガラス基板上に形成した。
この光学素子の光特性は、透過率３４．２％、消光比（コントラスト）９９５００であった。
【０１０３】
（比較例１）
実施例１において、金属層の膜厚を２００ｎｍとした他は同様にして、金属層としてＡｌ（高さ２００ｎｍ、幅７０ｎｍ）、パターン化レジスト層として東洋合成工業製ＰＡＫ−０１（高さ２７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用い、ハードマスク層としてＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用いた３層構造体からなる微細パターン（周期１４０ｎｍ）を前記ガラス基板上に形成した。
これをレジスト除去液に浸漬して、パターン化レジスト層およびハードマスク層を除去して、金属層としてＡｌ（高さ２００ｎｍ、幅７０ｎｍ）からなる微細パターン（周期１４０ｎｍ）をガラス基板上に形成した光学素子を形成した。
この光学素子の光特性は、透過率３９．７％、消光比（コントラスト）４８６００であった。
【０１０４】
（比較例２）
実施例１において、膜厚１７５ｎｍのＡｌを形成した後、その上に膜厚２５ｎｍのＣｒを形成して金属層とした他は同様にして、Ａｌ（高さ１７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）とＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）からなる２層構造体の金属層を備え、パターン化レジスト層として東洋合成工業製ＰＡＫ−０１（高さ２７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用い、ハードマスク層としてＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）を用いた微細パターン（周期１４０ｎｍ）を前記ガラス基板上に形成した。
これをレジスト除去液に浸漬して、パターン化レジスト層およびハードマスク層を除去して、Ａｌ（高さ１７５ｎｍ、幅７０ｎｍ）とＣｒ（高さ２５ｎｍ、幅７０ｎｍ）からなる２層構造体の金属層の微細パターン（周期１４０ｎｍ）をガラス基板上に形成した光学素子を形成した。
この光学素子の光特性は、透過率３６．７％、消光比（コントラスト）３９３００であった。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、微細パターンの製造方法に関するものであり、特に、半導体素子あるいは光学素子に用いられるものであり、光学部材産業あるいは半導体産業において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図２】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図４】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施形態である微細パターンの一例を示す工程断面図である。
【図６】本発明の実施形態である光学素子の一例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…基板、１ａ…上面、２…加工対象層、３…パターン化レジスト層、３ａ…上面、４…ハードマスク層、１０、１３、１５、１７、１９…微細パターン、３０…光学素子、４０…ハードマスク素材、４０ｂ…表面側、４２、４２ａ、４２ｂ…ハードマスク層、４４…凹部、４５…凸部、４６…金型、４８…レジスト、５０…露出部分、５０ｃ…残留部分、５３…凹部、５３ａ…底面、５３ｂ、５３ｃ…内壁面、５５…レジスト残渣、７０…構造体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基体上に加工対象層を形成し、前記加工対象層上に透明誘電体からなるレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層をナノインプリント法によってパターニングすることにより、前記レジスト層の上面に凹部を有するパターン化レジスト層を作るパターン化レジスト層形成工程と、
少なくとも前記パターン化レジスト層の上面に金属層からなるハードマスク層を形成した後、前記凹部の底部に残されたレジスト残渣をエッチングして除去してから、前記パターン化レジスト層をマスクにして前記加工対象層をエッチングするエッチング工程と、を具備することを特徴とする微細パターンの製造方法。
【請求項２】
前記エッチング工程の後に、前記ハードマスク層と前記パターン化レジスト層を取り除く工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項３】
前記加工対象層が、金属層からなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項４】
前記エッチング工程が、前記レジスト残渣と、金属層からなる前記加工対象層に形成された自然酸化物膜と、前記加工対象層とを順次エッチングする工程であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項５】
前記エッチング工程において、前記レジスト残渣のエッチングガスとして、Ｏ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、
前記自然酸化物膜のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、
前記金属層のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、Ｃｌ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、
ガス圧を０．１〜１０Ｐａとし、
バイアス電力を１０〜２０００Ｗとする条件でドライエッチングすることを特徴とする請求項１〜４に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項６】
前記エッチング工程において、蒸着法により前記パターン化レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項７】
前記エッチング工程において、斜め蒸着法により前記パターン化レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項８】
前記エッチング工程において、前記パターン化レジスト層の上面における厚みが前記凹部の底部における厚みよりも厚くなるように、前記ハードマスク層をスパッタ法により形成した後、ウェットエッチングを行って前記凹部内の前記ハードマスク層のみを除去して、前記パターン化レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項９】
前記エッチング工程において、前記凹部を有する前記パターン化レジスト層の表面を覆うようにハードマスク素材をウェットコーティング法により塗布した後、アッシング法またはポリッシング法を用いて前記パターン化レジスト層の上面を露出させ、前記凹部に残されたハードマスク素材を前記ハードマスク層として、前記パターン化レジスト層の露出部分をエッチング除去してから、前記パターン化レジスト層の残留部分をマスクにして前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項１０】
透明基体上に、グリッド状に成形されてなる微細パターンが形成されており、
前記微細パターンが、金属層と、前記金属層上に積層された透明誘電体層と、前記透明誘電体層上に形成された別の金属層とからなることを特徴とする光学素子。
【請求項１１】
前記透明誘電体層の高さが２００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【請求項１】
透明基体上に加工対象層を形成し、前記加工対象層上に透明誘電体からなるレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層をナノインプリント法によってパターニングすることにより、前記レジスト層の上面に凹部を有するパターン化レジスト層を作るパターン化レジスト層形成工程と、
少なくとも前記パターン化レジスト層の上面に金属層からなるハードマスク層を形成した後、前記凹部の底部に残されたレジスト残渣をエッチングして除去してから、前記パターン化レジスト層をマスクにして前記加工対象層をエッチングするエッチング工程と、を具備することを特徴とする微細パターンの製造方法。
【請求項２】
前記エッチング工程の後に、前記ハードマスク層と前記パターン化レジスト層を取り除く工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項３】
前記加工対象層が、金属層からなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項４】
前記エッチング工程が、前記レジスト残渣と、金属層からなる前記加工対象層に形成された自然酸化物膜と、前記加工対象層とを順次エッチングする工程であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項５】
前記エッチング工程において、前記レジスト残渣のエッチングガスとして、Ｏ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、
前記自然酸化物膜のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｈ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、
前記金属層のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒ、Ｃｌ２、Ｎ２のいずれかを含むガスを用い、
ガス圧を０．１〜１０Ｐａとし、
バイアス電力を１０〜２０００Ｗとする条件でドライエッチングすることを特徴とする請求項１〜４に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項６】
前記エッチング工程において、蒸着法により前記パターン化レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項７】
前記エッチング工程において、斜め蒸着法により前記パターン化レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項８】
前記エッチング工程において、前記パターン化レジスト層の上面における厚みが前記凹部の底部における厚みよりも厚くなるように、前記ハードマスク層をスパッタ法により形成した後、ウェットエッチングを行って前記凹部内の前記ハードマスク層のみを除去して、前記パターン化レジスト層の上面に前記ハードマスク層を形成してから前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項９】
前記エッチング工程において、前記凹部を有する前記パターン化レジスト層の表面を覆うようにハードマスク素材をウェットコーティング法により塗布した後、アッシング法またはポリッシング法を用いて前記パターン化レジスト層の上面を露出させ、前記凹部に残されたハードマスク素材を前記ハードマスク層として、前記パターン化レジスト層の露出部分をエッチング除去してから、前記パターン化レジスト層の残留部分をマスクにして前記加工対象層をエッチングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細パターンの製造方法。
【請求項１０】
透明基体上に、グリッド状に成形されてなる微細パターンが形成されており、
前記微細パターンが、金属層と、前記金属層上に積層された透明誘電体層と、前記透明誘電体層上に形成された別の金属層とからなることを特徴とする光学素子。
【請求項１１】
前記透明誘電体層の高さが２００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１０５２５２（Ｐ２００９−１０５２５２Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７６１４８（Ｐ２００７−２７６１４８）
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（５００００５０６６）チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド (263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（５００００５０６６）チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド (263)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]